软件工程概论第5讲：软件设计.ppt

第5讲 软件设计,软件设计的任务和工作 软件平台设计 软件体系结构设计 详细设计,本讲内容,一 软件设计的任务和工作,1.平台结构设计 软件平台是软件开发和运行的环境,包括网络、计算机及相关设备、系统软件和支撑软件等。平台设计需要根据软件设计的要求，通过对技术和市场的综合分析，确定出网络结构、设备选型和支撑软件平台方案。,2.软件体系结构设计 软件体系结构设计需要确定软件系统的拓扑结构、体系结构模式和软件的结构。,3.详细设计 详细设计是对软件结构中各个子系统内部的设计，主要包括业务对象模型设计和子系统功能逻辑设计。,4.界面设计 界面设计是使用者与软件系统之间交互界面的设计。包括输入设计、输出设计和图形用户界面设计等。,二 平台结构设计,5.2 平台结构设计,1 网络结构设计硬件设备设计3 软件支撑平台设计,5.2.1 网络结构设计 1.网络结构设计的工作 网络需求分析 网络结构设计,2.网络需 求 分析 网络需求分析是通过对所开发的软件系统的规模、系统所覆盖业务的地域范围及分布、计算机设备、网络服务等方面需求的分析，为确定网络总体结构提供依据。,3.网络结构设计 任务：是根据网络需求分析的结果，设计出能够满足需要、结构合理、易于扩充、性价比高的网络总体结构。网络总体结构可以采用单级、两级和多级结构。,1)单级结构 适应于规模较小、地域相对集中的小型系统。单级结构一般采用小型局域网。,1、单级结构,图1 某大学实验室的网络结构,2)二级结构 适应于分布地域范围较广、管理较复杂的中型系统。二级网络结构一般由高速主干网和多个局域网构成。主干网可以选择FDDI、交换网、ATM或快速以太网等技术。,FDDI(Fiber Distributed Data Interface)光纤分布式数据接口 ATM(Asynchronous Transfer Mode)异步传输模式,2、二级结构,图2 两级结构的网络系统,3)多级结构 适应于跨地区、跨省、跨国的大型或超大型系统。一般顶层采用社会公用网或专用广域网，二级和三级则为骨干网和主干网，最下一级为局域网。,3、多级结构,图3 一个省的多级网络结构,5.2.2 物理设备设计 1.物理设备的基本类型 1)计算机系统：有巨型机、大型机、中型机、小型机、工作站和微型机。,图4 计算机,5.2.2 物理设备设计 2)相关I/O设备：有共享打印机、扫描仪、绘图仪、条码阅读器、IC卡读写器、磁卡读写机、数字照相机、投影仪、专用键盘、声光传感器等。,彩色扫描仪,数码照相机,手持扫描仪,彩色激光打印机,彩色投影机,图5 I/O设备,5.2.2 物理设备设计 3)多媒体设备：有触摸屏、图像摄取仪、声/视卡、图像处理卡、音箱、功率放大器、摄像机、录像机、解压卡等。,触摸检测装置,图6 多媒体设备,5.2.2 物理设备设计 4)办公设备：一般办公自动化设备有会议系统、复印机、碎纸机等。,图7 办公设备,5.2.2 物理设备设计 5)电源系统：有不间断电源、稳压器等。,图8 电源设备,5.2.2 物理设备设计 6)机房设备：有电力系统、布线系统、安全系统、消防系统、照明设备、制冷设备、清洁设备等。,图 9 机房,2.物理设备设计 物理设备设计是根据软件的设计要求，确定系统物理设备方案。设计的物理设备方案应能满足软件系统功能需要。满足系统的效率、可靠性、安全性和适应性等性能要求。具有较高的性价比。,5.2.3 软件平台设计 1.操作系统 大型操作系统：UNIX、Windows NT、OS/2、Macintosh等；微机操作系统：Windows 95、Windows 98、Windows ME、Windows XP等。,2.支撑软件 1)数据库管理系统DBMS(DataBase Management System)SQL-Server Oralce Sybase Informix DB2,2)客户端开发软件 PowerBuilder Visual Basic Visual C+.Net C#Delphi Visual Foxpro Java等。,平台设计考虑的因素:性能价格比 工作的继承性 与已有环境的兼容,三 软件体系结构设计,5.3 软件体系结构设计,1 软件拓扑结构设计2 软件体系结构模式设计3 软件结构设计,5.3.1 软件拓扑结构设计 拓扑结构设计:需要确定软件系统的节点和节点的结构。节点是软件系统中一个在逻辑分布上相对独立的处理实体;一个节点一般要包括一台独立的计算机和外围设备。节点可以是人机交互的客户机，也可以是业务管理、数据库管理、Web管理的服务器。,图10,图11 西安交大附属医院病案数字化系统拓扑结构图,软件体系结构模式有：1）集中模式 2）文件服务器模式 3）客户机/服务器模式 4）应用服务器模式 5)浏览器/服务器模式,5.3.2 软件体系结构模式设计 软件体系结构模式：软件体系结构综合性地表现出具有确定风格的结构框架，把这种具有一定风格的结构框架称为软件体系结构模式。,1集中模式 系统的所有资源都被集中放置在中心机中，用户通过本地或远程终端访问系统。缺点：(1)与信息和处理的分布方式不相一致。(2)主机成为系统的瓶颈。,2文件服务器模式 文件服务器模式是由PC机或工作站通过网络与文件服务器相连接所形成的一种计算模式。,图13 文件服务器模式,优点:利用PC机和网络技术;实现了非集中处理。不足:处理的效率完全由客户机决定；文件服务器成为整个系统的瓶颈；网络的传输开销过大；数据的完整性和安全性难以保证。,3客户机/服务器(Client/Server)模式,图14 客户机/服务器模式,1)客户机/服务器模式的作用 实现了客户机和服务器的分布计算,提高了系统的运行效率；提供了平滑式的升级能力；提供了开放式的系统平台。,2)客户机/服务器模式不足 客户端和服务器的逻辑处理分配存在两难问题；业务处理逻辑不能被多个客户所共享。,4应用服务器模式 客户机：界面处理逻辑 应用服务器：业务处理逻辑:业务处理,对象管理、事务管理、安全管理、各种访问服务。数据库服务器：数据处理逻辑,图16 浏览器/服务器示意图,5浏览器/服务器(Browser/Server)模式,图17 浏览器/服务器模式,表示层,数据层,功能层,Web浏览器,Web服务器,数据库服务器,5.3.3 软件结构设计 软件结构是由软件各模块(子系统)按照确定的关系构成的结构框架。软件结构设计是把软件分解成为多个模块(子系统)，并确定出由各模块(子系统)及其接口构成的软件结构。,图19 书店书务系统软件结构,书务系统支撑结构,四 详细设计,5.4 详细设计,1 业务对象模型设计2 功能逻辑设计,5.4.1 业务对象模型设计 1 业务对象模型的概念 业务对象是从业务领域中提取的业务实体，这些业务对象将作为软件系统中的基本构成元素，并作为软件系统中公用的实体类。业务对象将作为各子系统中功能逻辑设计和数据库设计的基础。,2 业务对象模型设计的工作 业务对象模型设计包括提取业务对象、对象属性设计、对象基本操作设计、关系设计、优化类和建立业务对象模型等工作。,3 提取业务对象 业务对象来源于业务领域中的业务实体；用类的简化形式把提取的业务对象描述出来。,书店业务中提取的部分业务对象,4 对象属性设计 属性用来表示对象的静态特性，对提取的对象应该设计其属性。,5 对象操作设计 操作是业务对象的动态性质。业务对象的完整操作需要在全面考虑了业务对象在系统中完成的功能、对象之间的相互联系、系统的性能实现等多种设计因素之后，才能完全确定。,6 业务对象模型设计 业务对象模型用类图来描述提取出的业务对象之间的关系。业务对象模型是整个系统的静态基础。功能逻辑设计中实现各用例功能中的实体类取之于业务对象模型，业务对象模型也是数据库设计的基础，在整个系统设计中起着十分重要的作用。,5.4.2 功能逻辑设计 1 功能逻辑设计的含义 功能逻辑设计是对在需求阶段确定的系统功能，其实现逻辑的设计。功能逻辑设计将逐一对各子系统所承担的功能用例进行分析，提取用例的业务对象，补充应设置的界面类和控制类。之后分析这些实体类、界面类和控制类相互之间的关系，并用类图描述这些类相互之间的关系。然后再分析为了实现该用例的功能，这些类中的对象相互需要交互哪些信息，并通过交互图描述这些信息的交互过程和处理逻辑。,5.4.2 功能逻辑设计 2 功能逻辑设计的步骤 第一，提取功能用例涉及的类；第二，绘制功能逻辑类图；第三，分析交互信息，得出功能逻辑交互图。,5.4.2 功能逻辑设计 3 提取本功能涉及的类,“售书处理”的类,5.4.2 功能逻辑设计 4 功能逻辑类图设计,5.4.2 功能逻辑设计 5 功能逻辑交互类图设计,5.4.2 功能逻辑设计 5 功能逻辑交互类图设计,五 界面设计,5.5 界面设计,1 概述2 界面需求分析3 输入设计4 输出设计5 屏幕界面设计,5.5.1 概 述,1 用户界面的概念 用户界面(User Interface)是对用户与系统之间进行交互所采用的方式、途径、内容、布局及结构的总称，用户界面也叫人机界面、人机接口、人机输入输出或人机交互界面等。,2 用户界面发展的三个阶段 1)命令用户界面 命令用户界面是从字符显示终端出现到20世纪80年代中期人机交互界面的主要形式。用户通过系统提供的命令语言使用系统；在字符终端上显示命令接收状态；系统从字符终端上接收用户输入的操作命令，并对命令进行解释执行，最后把命令处理结果输出给用户。,2)图形用户界面 图形用户界面GUI（Graphics User Interface）被称为第二代用户界面，也是目前人机交互采用的主要人机界面方式。图形用户界面人机交互的自然性和效率比命令用户界面有较大的提高；图形用户界面属于二维界面，与人之间的信息通信方式主要依靠手和眼；信息交互的途径和方式仍然存在局限性。,3 用户界面设计的工作 包括界面需求分析、输入设计、输出设计、屏幕界面设计和编写用户手册等工作，见下图。,5.5.2 界面需求分析,1 界面需求分析的概念 界面需求分析是从人机交互处理的角度，对人机交互处理过程所反映的系统功能和信息的交互处理需求、界面的分布、人机交互方式、人机交互流程、输入输出设备及工作性质和用户特征等方面所做的分析工作。界面需求分析的依据是系统需求文档。,界面分析的工作包括下面六个方面：,2 界面需求分析的工作,5.5.3 输入设计,信息系统输入设计是从输入角度，通过对输入设备、输入方式、输入内容、输入形式、输入编码、输入安全控制等方面的分析研究，确定出可行的输入设计方案。目的是根据信息系统目标和用户的特点，确定出使用户满意的输入设计方案。输入设计与输出设计有密切的联系，需要综合考虑。,1 输入方式设计 1).输入方式的概念和形式 概念：输入方式是指在向信息系统输入数据的过程中所采用的策略和形式。形式：批输入、联机输入和混合输入三种方式。,2).输入方式设计(1)批输入方式 概念：批输入方式也叫脱机输入方式，它是指组织一批数据并集中输入到系统之中的输入方式。输入步骤：收集一组相关数据；把收集到的数据先存放到磁带、磁盘等电子媒体上。把电子媒体上的一组数据成批输入到系统之中。,(2)联机输入方式 联机输入方式是在业务处理过程中，边输入数据边处理数据的一种数据输入方式。学生食堂售饭系统数据输入就采用联机输入方式，数据输入和卖饭业务是同时进行的。,(3)混合输入方式 是批输入和联机输入相结合的方式。超市售货系统就采用混合方式。结账台采用联机方式，每天在确定的时候POS机再成批地把数据发送到中心数据库中。,5.5.4 输 出 设 计,1.输出设计概念 信息系统输出设计是从信息输出角度，通过对输出设备、输出内容、输出界面、输出控制等方面的分析研究，确定出可行的输出设计方案。输出设计与输入设计有密切的联系。信息的输出途径：屏幕输出、报表输出和其它途径输出。,2 输出报表 报表用来反映在确定的时间范围内事务活动的详实情况，具有直观的特点。,3 输出图表,散点图,5.5.5 屏幕界面设计,5.5.5.1 屏幕界面设计的准则 Ben Shneiderman的八项基本准则。,图8.11 用户界面设计的八项准则,一致性的内容：窗口的一致性：窗口的格式，定义，布局一致。,一致性的内容：色彩的一致性：在不同界面中色彩的含义一致。,一致性的内容：界面布局的一致性：界面的布局应该一致。,一致性的内容：界面风格的一致性：界面的风格保持一致。,5.5.5.2 图形屏幕界面 图形屏幕界面也叫图形用户界面(GUI)，它主要由窗口、菜单和控件三要素构成。1界面框架(Frame)界面框架：是一个屏幕界面的总构架，所有屏幕控件都建立在界面框架之中。,2窗口 窗口的概念：窗口(Window)也叫窗体，是屏幕界面上带有边界的矩形区域，用户通过窗口与系统进行交互处理。,3菜单 菜单的概念：菜单(Menu)是由系统显示给用户的一种可选项目的列表,用户可以从中选择一项要做的工作。菜单的形式：下拉式菜单，弹出式菜单。,4控件 控件(Component)是图形用户界面对除窗口和菜单之外的所有界面构件的总称，有些图书把窗口和菜单也归到控件之中。,标签,文本框,列表框,滚动条,按钮,单选按钮,复选框,5.5.5.3 屏幕界面结构设计 1 屏幕界面结构设计的任务 总体屏幕界面结构是信息系统从顶层屏幕界面向下两到三层的屏幕界面结构，它是信息系统屏幕界面结构的主体骨架，在屏幕界面中起核心作用。屏幕界面结构设计的任务是确定总体屏幕界面结构。,2 下拉式菜单设计 下拉式菜单反映系统的总体功能，通过菜单中的各个选项可以把屏幕切换到下一级屏幕界面，所以下拉式菜单是总体屏幕界面结构的核心。信息系统功能结构是每一个节点的下拉菜单设计的依据，菜单的内容就反映了各节点的功能结构。菜单设计的方法很简单，现在所有可视化工具都提供了十分方便的菜单设计的功能。,图8.23“图书销售”的下拉菜单,“图书销售”节点的下拉菜单界面:,8.4.5.4 屏幕界面的布局和风格 屏幕界面布局：由各个界面构件在屏幕界面中的位置、大小、图样等所构成的整体屏幕格局。屏幕界面的布局应该整洁、合理、和谐，既能满足所显示内容的需要，又要具有美感。功能、内容和类型不同的屏幕界面其布局是不一样的。应重视屏幕界面的整体布局设计，在满足输入输出需要的基础上，设计出具有整体和谐美的屏幕界面。,屏幕界面设计风格：是在不同的屏幕界面设计中所表现出来的艺术特色和个性。不同的设计组织和人员在长期的屏幕界面设计过程中，会形成各自的风格。例如，Microsoft和Macintosh就有不同的屏幕界面风格。在屏幕界面设计中，应该正确处理共性与个性、规范与灵活、功能与设计、风格与统一之间的辨证关系。,8.4.5.5 屏幕界面设计 1注册界面设计 注册界面：是进行人员身份、口令、安全等级、职责设置和检查的交互界面。在初次进入系统时，一般先展示注册界面。,2主控界面设计 主控界面构成：下拉菜单：主控界面的核心构件，反映系统的整体功能。快捷图标：点击这些图标可以启动系统的一些常用功能。主工作区：在下拉菜单下面，用于信息显示、数据处理或事务处理。也可能是一个显示标志信息的空白区。状态行：显示系统的工作状态，一般在底行。,3数据处理界面设计 数据处理界面：是对数据进行输入、修改、删除、检索、统计的屏幕界面。,4事务处理界面设计 事务处理界面：是人和信息系统之间进行事务处理的交互界面。,5信息查询界面设计 信息查询界面：是提供信息的检索、查询和统计输出的人机界面。,本讲小结,软件工程概论 第5讲 软件设计,5.1 软件设计的任务和工作5.2 软件平台设计 网络结构设计 硬件设备设计 支撑软件设计5.3 软件体系结构设计 软件拓扑结构设计 软件体系结构模式设计 软件结构设计,本讲小结,软件工程概论 第5讲 软件设计,5.4 详细设计 业务对象模型设计 功能逻辑设计5.5 界面设计 界面需求分析 输入设计 输出设计 图形界面设计,