1、本章要點 系統概要設計概述 數據庫的概念設計 模塊化設計 概要設計的圖形工具 系統概要設計說明 運用Powerdesigner工具建立概念數據模型 目 錄8.1 系統概要設計概述 8.1.1 軟件系統的概要設計 8.1.2 數據庫系統的概要設計8.2 數據庫的概念設計 8.2.1 數據庫概念設計的步驟 8.2.2 實體-聯系圖 8.2.3 數據抽象、局部視圖的設計 8.2.4 視圖的集成8.3 模塊化設計 8.3.1 模塊化設計的基本原則 8.3.2 內聚與耦合 8.3.3 模塊分解時應遵循的準則8.4 概要設計的圖形工具 8.4.1 層次圖 8.4.2 IPO圖目 錄8.5 系統概要設計說明

2、8.6 運用Powerdesigner建立概念數據模型 8.7 應用實例 小結8.1 系統概要設計概述系統概要設計概述 經過需求分析階段以后，已經知道系統必須“做什么”了，但還不知道系統該“怎么做”。概要設計的基本目的是要回答“概括地說，系統應該如何做?”這個問題。因此，有時也稱概要設計為初步設計或總體設計。 8.1.1 軟件系統的概要設計軟件系統的概要設計 軟件系統的生命周期可分為制定計劃、需求分析、設計、程序編制、測試以及運行維護等階段。在軟件系統的開發過程中，經過制定計劃、需求分析階段后，軟件開發的下一階段就是進行系統設計。 系統設計階段通常可以劃分為兩個子階段：概要設計和詳細設計。概要

3、設計的主要任務是回答“系統總體上應該如何做?”，即將分析模型映射為具體的軟件系統結構，進行模塊劃分，確定每個模塊的功能、接口以及模塊間的調用關系。詳細設計則將概要設計的結果具體化，即為每個模塊設計實現的細節。為了完成系統設計的任務，系統設計人員通常根據分析階段采用的分析方法的不同，采用不同的設計方法。如針對分析階段系統分析人員采用的分析方法的不同（如面向數據建模、面向功能建模或面向對象建模等方法），系統設計的方法也不同（相應的有面向數據的設計，面向功能的設計和面向對象的設計等）。 1結構化設計方法的設計步驟：（1）數據設計，數據設計的任務是從分析階段得到的數據流圖和數據字典出發，設計出相應的數

4、據結構。（2）軟件結構設計，軟件結構設計的任務是定義系統的主要結構元素之間的關系，通常是從數據流圖出發，對數據流圖進行分析，得出軟件的層次化模塊結構圖。（3）接口設計，軟件結構設計的任務是描述系統內部、系統與系統之間以及系統與用戶之間如何進行通信，接口包含數據流和控制流信息。 （4）過程設計，過程設計是從分析階段得到的過程規格說明出發，得出系統中各個功能的過程化描述。 2面向對象設計方法的設計步驟：（1）對象設計，把所有的對象都歸為各種類，每個類都定義了一組數據和方法。數據用于表示對象的靜態屬性，即描述對象的狀態信息；方法是對象所能執行的操作，也就是類中所能提供的服務。（2）子系統設計，子系統

5、設計是根據實際系統的需要，按照子類（也稱為派生類）和父類（也稱為基類）的關系，可以把若干個類組成一個層次結構的系統。（3）消息設計，消息設計是描述對象之間如何通過傳遞消息進行通信，。（4）方法設計，從系統的功能模型和行為模型出發，得出各個類的方法及其實現細節。8.1.2 數據庫系統的數據庫系統的概要設計概要設計 對于基于結構化的數據庫系統開發方法而言，數據庫系統在完成需求分析之后應進入數據庫系統的概要設計階段，此階段不僅需要進行數據庫概念結構設計（也可簡稱數據庫概念設計）工作，即數據庫結構特性設計；而且還需要確定數據庫系統的軟件系統結構，進行模塊劃分，確定每個模塊的功能、接口以及模塊間的調用關

6、系，即進行數據庫行為特性的設計過程。 數據庫概念結構設計是將系統需求分析得到的用戶需求抽象為信息結構過程。只有將系統應用需求抽象為信息世界的結構，也就是概念結構后，才能轉化為機器世界中的數據模型，并用DBMS實現這些需求。 1數據庫概念結構的特點概念結構是獨立于數據庫邏輯結構和具體DBMS所支持的數據庫，其主要特點是：（1）概念模型是對現實世界的一個抽象描述。概念模型應能真實、充分地反映現實世界，能滿足用戶對數據的處理要求。（2）概念模型應當易于理解。概念模型只有被用戶理解后，才可以與設計者交換意見，參與數據庫的設計。（3）概念模型應當易于更改。 由于現實世界（應用環境和應用要求）會發生變化，

7、這就需要改變概念模型，易于更改的概念模型有利于修改和擴充。（4）概念模型應易于向數據模型轉換 概念模型最終要轉換為數據模型。設計概念模型時應當注意，使其有利于向特定的數據模型轉換。 2數據庫概念結構設計的方法 概念模型是數據模型的前身，它比數據模型更獨立于機器、更抽象，也更加穩定。概念設計的方法有以下4種：（1）自頂向下的設計方法。該方法首先定義全局概念結構的框架，然后逐步細化為完整的全局概念結構。（2）自底向上的設計方法。即首先定義各局部應用的概念結構，然后將它們集成起來，得到全局概念結構的設計方法。（3）逐步擴張的設計方法。此方法首先定義最重要的核心概念結構，然后向外擴充，生成其他概念結構

8、，直至完成總體概念結構。（4）自頂向下與自底向上相結合的方法。最常采用的策略是自底向上的方法，即自頂向下地進行需求分析，然后再自底向上地設計概念結構，其方法如圖8-1所示。其中，概念模式對應于概念模型。 概念模式概念模式概念模式概念模式概念模式1概念模式n全局概念模式需求需求1需求2需求1.1需求1.2需求2.1需求2.2。需求分析概念結構設計圖8-1 自頂向下的分析需求與自底向上設計概念結構 8.2 數據庫的概念設計數據庫的概念設計 結構化系統分析和設計方法學強調系統的功能方面，其本質是抽象和功能分解，如前面章節介紹的數據流圖就是一種面向功能的建模方法，自20世紀70年代中期以來，數據庫管理

9、系統尤其是關系數據庫技術的應用，使軟件系統的開發重心開始向系統的數據部分轉移，而面向數據的建模方法使用實體-聯系圖（Entity Relationship Diagram，也稱實體-關系圖，簡稱E-R圖）等圖形工具來對客觀世界進行抽象表示，有時也稱為實體-關系建模方法。在一個數據庫應用系統的設計中，面向功能的建模方法和面向數據的建模方法應相互參照，才能使系統結構特性和行為特性有效地結合起來，達到系統設計的目標。 8.2.1 數據庫概念設計的步驟數據庫概念設計的步驟 E-R模型工具主要用于描述數據的概念結構。最常用的策略是自底向上的方法，即自頂向下的需求分析，然后再自底向上的設計概念結構。采取該

10、概念結構的設計步驟按照圖8-2所示的自頂向下分析需求與自底向上設計概念結構方法。 數據流圖數據字典分E-R圖總E-R圖數據抽象、局部視圖的設計視圖集成滿意需求分析邏輯結構設計NoYes圖8-2 概念結構的設計步驟 8.2.2 實體實體- -聯系圖聯系圖 概念結構設計的結果是數據庫的概念模型，它用E-R圖進行描述。E-R圖由三個相互關聯的部分構成：實體（即數據實體或數據對象）、實體之間的聯系以及實體和聯系的屬性。 如圖8-3所示, “學生”和“課程”兩個實體之間存在多對多的聯系. mn選修課程學生圖8-3 多對多聯系 8.2.3數據抽象、局部視圖的設計數據抽象、局部視圖的設計 概念結構是對現實世

11、界的一種抽象，即對實際的人、物、事和概念進行人為處理，抽取人們關心的共同特性，忽略非本質的細節，并把這些特性用各種概念精確地加以描述。因此，用自底向上的方法設計概念結構，首先要根據需求分析的結果（數據流圖、數據字典）等對現實世界的數據進行抽象，設計各個局部視圖即分E-R圖。 設計分E-R圖的步驟是： 1選擇局部應用 2設計分E-R圖 演示8.2.4 視圖的集成視圖的集成 視圖集成就是把設計好的各子系統的分E-R圖綜合成一個系統的總E-R圖。視圖的集成可以有兩種方法：一種方法是多個分E-R圖一次集成，如圖8-8所示；另一種方法是逐步集成，用累加的方法一次集成兩個分E-R圖，如圖8-9所示。圖8-

12、8 多個分E-R圖一次集成 圖8-9 多個分E-R圖逐步集成演示8.3 模塊化設計模塊化設計 把大型軟件按照規定的原則劃分為一個個較小的、相對獨立但又相關的模塊的設計方法，叫做模塊化設計。模塊是數據說明和可執行語句等程序對象的集合，每個模塊單獨命名并且可以通過名字對模塊進行訪問。例如，過程、函數、子程序、宏等都可作為模塊。模塊化就是把程序劃分成若干個模塊，每個模塊完成一個子功能，并把這些模塊集合起來組成一個整體，以完成指定的功能來滿足問題的要求。 8.3.1 模塊化設計的基本原則模塊化設計的基本原則 實現模塊化設計的重要指導思想是分解、信息隱藏和模塊獨立性。 1分解 分解是指將一個待開發的軟件

13、分解成若干個小的簡單部分模塊，每個模塊可獨立地開發、測試，最后組裝成完整的程序。 2信息隱藏 信息隱藏是指將每個程序的成分隱蔽或封裝在一個單一的設計模塊中，定義每一個模塊時盡可能少地顯露其內部的處理。 3模塊獨立性 模塊獨立是指每個模塊完成一個相對獨立的特定子功能，并且與其他模塊之間的聯系簡單。模塊獨立就是希望每個模塊都是高內聚、低耦合的。 8.3.2 內聚與耦合內聚與耦合 內聚是對模塊內部各成分之間關聯程度的度量。耦合是模塊之間依賴程度的度量。內聚和耦合是密切相關的，與其他模塊存在強耦合的模塊通常意味著弱內聚，而強內聚的模塊通常意味著與其他模塊之間存在弱耦合。模塊劃分的原則是強內聚、弱耦合。

14、 內聚按強度從低到高有以下幾種類型： 偶然內聚 邏輯內聚 時間內聚 過程內聚 通信內聚 順序內聚 功能內聚 耦合按從強到弱的順序可分為以下幾種類型：內容耦合公共耦合 控制耦合 數據耦合 耦合是影響軟件復雜程度和設計質量的一個重要因素，在設計上應采取以下原則：如果模塊間必須存在耦合，就盡量使用數據耦合，少用控制耦合，限制公共耦合的范圍，堅決避免使用內容耦合。如果模塊間若存在多種耦合方式，它們的耦合類型以耦合最緊的類別確定。 8.3.3模塊分解時應遵循的準則模塊分解時應遵循的準則 在軟件分解過程中，須遵循以下原則：（1）滿足信息隱蔽原則。（2）盡量使得模塊的內聚度高，模塊間的耦合度低。（3）模塊的

15、規模適中（通常一個模塊以50100個語句行為宜）（4）模塊的調用深度不宜過大。 （5）模塊的扇人應盡量大，扇出不宜過大。 （6）設計單入口和單出口的模塊。 （7）模塊的作用域應在控制域之內。（8）模塊的功能應是可以預測的。 8.4 概要設計的圖形工具概要設計的圖形工具 一般地，程序中的一個模塊完成一個適當的子功能。在設計軟件結構（即由模塊組成的層次系統）時，應該把模塊組織成良好的層次系統，即頂層模塊調用它的下層模塊以實現程序的完整功能，每個下層模塊再調用更下層的模塊，從而完成程序的一個子功能，最下層的模塊則完成最具體的功能。軟件結構可以用層次圖或結構圖來描繪。 8.4.1 層次圖層次圖 層次圖

16、是在概要設計（也稱總體設計）階段最常使用的圖形工具之一，它常用于描繪軟件的層次結構。層次圖中的每個方框代表一個模塊，方框間的連線表示模塊間的調用關系。 如圖8-19所示是層次圖的一個例子 。 圖8-19 成績管理系統層次圖成績管理系統查詢打印報表查詢課程成批成績單錄入查詢學生成績個別成績單錄入打印班級成績打印成績統計表錄入成績8.4.2 IPO IPO圖圖 IPO圖（input process output圖）輸入處理輸出圖是在層次結構圖的基礎上推出的一種描述系統結構和模塊內部處理功能的工具。在總體設計、詳細設計、設計、評審、測試和維護的不同階段，都可以使用IPO圖對設計進行描述。如下圖所示的

17、IPO圖 ： 模塊名稱：模塊編號：設計人：直接調用本模塊的上級模塊名稱：本模塊直接調用的模塊名稱：輸入：輸出：與本模塊相直接關聯的數據結構（數據庫、數據文卷）：處理描述： 8.5 系統概要設計說明系統概要設計說明 系統概要設計說明書的主要內容，如下所示：1引言引言簡述該系統的名稱、目的、功能、背景、工作條件、參考和引用資料。2系統總體設計方案系統總體設計方案21模塊設計列出系統中各主要功能模塊的名稱、實現的功能和與其他功能模塊的之間的關系。22編碼設計說明編碼的方式和種類。23輸入設計列出系統所有的輸入項目、輸入的承擔者、主要功能要求、輸入要求和簡述輸入校驗所用的數據校驗法和效果。24輸出設計

18、列出系統所有的輸出項目、輸出的接受者、主要功能要求和簡述輸出要求（輸出數據類型及所用的設備介質、格式、數值范圍、精度等）。3數據庫結構設計數據庫結構設計31概述簡述系統目的、數據庫系統實現的主要功能、運行環境要求。32邏輯結構設計簡要說明本系統內所使用的數據結構中，有關數據項、記錄、文件的標識、定義、長度及它們之間的相互關系。4安全保密設計安全保密設計5系統出錯處理設計系統出錯處理設計51出錯信息52補救措施如設置后備、性能降級、恢復及再啟動等 8.6運用運用PowerdesignerPowerdesigner建立概念數據模型建立概念數據模型 在數據庫應用系統的設計中采用數據庫設計工具和CAS

19、E工具，可以提高數據庫設計質量并減少設計工作量。PowerDesigner的概念數據模型（Conceptual Data Model，簡稱CDM）以實體聯系（Entity-Relationship，簡稱E-R）理論為基礎，并對這種理論進行了擴充，建立了概念數據模型。 CDM把現實世界中的信息簡化為實體與實體之間的聯系，它與數據庫管理系統DBMS無關。 演示工具欄菜單欄圖表窗口樹型模型瀏覽器輸出窗口結果列表8.7 應用實例應用實例 天順公司的檔案管理系統經過項目立項、可行性分析、項目開發計劃、需求分析之后需進行系統的概要設計過程和編寫系統概要設計說明書。以便為系統下階段的詳細設計做好準備。 龍翔軟件開發公司的林益波花了約二周時間，在經過對系統需求規格說明書的分析、與有關人員的交流等工作后，編寫了天順公司人事檔案管理系統的系統概要設計說明書并提交到項目組進行評審。 演示小結 數據庫系統在完成需求分析之后應進入數據庫系統的概要設計階段，此階段不僅需要進行數據庫概念結構設計，即數據庫結構特性設計；而且還需要進行數據庫行為特性的設計。概念結構是獨立于數據庫邏輯結構和具體DBMS所支持的數據庫，它是對現實世界的一個抽象描述。概念設計的方法有自頂向下、自底向上、逐步擴張和自頂向下與自