13.1系统设计概述
一般地，凡是针对设计的主体目标规划出整体性的系统结构，并定义各项功能、细节的做法，均可称为“设计（Designs）”。在信息系统的开发中，系统分析工作完成后，紧接着要进行的就是系统设计（SystemDesigns）。系统设计是一种创造性、技术性与计算机实际操作密切相关的工作，因此具有与前面各分析工作截然不同的新特性。
系统设计的目的在于将系统分析文件中所属的新系统需求规格，运用信息技术的观点重新进行定义，并转换为实体的信息系统描述。建立一个新的信息系统，总是期望它比原有的系统能更快、更准、更多地提供资料，提供更多、更细的处理功能和更有效、更科学的管理方法。
系统设计阶段的主要任务是：在科学、合理的设计系统总体模型的基础上，尽可能提高系统的运行效率、可变性、可靠性、可控性和工作质量，充分利用并合理投入各类可以利用的人、财、物资源，使之获得较高的综合效益。
系统设计建立在系统分析的基础之上，由抽象分析到具体实现，同时还应该考虑到系统。，。
①系统分析的成果。按照系统分析阶段的成果———“系统说明书”所规定的目标、任务和逻辑功能进行设计工作。对系统逻辑功能的充分理解是系统设计成功的关键。
②现行技术。主要指可供选用的计算机硬件技术、软件技术、数据管理技术及数据通信与计算机网络技术。
③现行的信息管理和信息技术的标准、规范和有关法律制度。
④用户需求。应充分尊重和理解用户的要求，尽可能使用户感到满意。
⑤系统运行环境。新系统的目标要和现行的管理方法相匹配，与组织的改革与发展相适应。也就是说，要符合当前需要，适应系统的工作环境，如基础设施的配置情况、直接用户的空间分布情况、工作地的自然条件及安全保密方面的要求。在系统设计中还应考虑现行系统的硬、软件状况和管理，同时兼顾未来发展的趋势，要有一定的应变能力，以适应发展。
系统设计阶段的工作是一项技术性强、涉及面广的活动，它包括如下主要活动：系统总体设计，如系统总体布局方案的确定、软件系统总体结构的设计、数据存储、网络系统方案的选择；详细设计，内容有代码设计、数据库设计、输出和输入设计、人机界面设计等；系统实施进度与计划的制定；“系统设计说明书”的编写。
“系统设计说明书”是系统设计阶段的成果，它从系统设计的主要方面说明系统设计的指导思想、采用的技术方法和设计结果，是系统实施阶段工作的主要依据。
13.2系统总体设计
系统设计包括总体结构设计和详细设计（具体物理模型）设计。总体结构设计主要指在系统分析的基础上，对整个系统的划分、机器设备配置、数据的存储规律及整个系统实现计划等方面的合理安排。其中系统划分的基本思想是自顶向下将系统划分成若干个子系统，子系统再分子模块，层层划分，然后自上而下逐步设计。机器设备的配置包括硬件和软件的配置，这要根据总体方案及投入的资金和实际需求来确定设备的规模、性能及分布方式，并根据可靠性、可维护性、兼容性、方便性、扩充性、性能价格比等方面进行评定。
13.2.1系统设计的原则
系统设计在系统分析的基础上，由抽象分析到具体实现，设计的优劣直接影响到整个信息系统的质量和所获得的经济效益。因此，为了使设计的系统能最大限度地满足用户的需求，具有较强的生命力。在系统设计中应遵循以下原则。
（1）简单性
只要能达到预定的目标和实现预定的功能，系统就应避免一切不必要的复杂化，应该尽量简单。
（2）系统性
系统是作为一个整体存在的，整个系统的设计应风格一致，设计要规范，使用的计算机，，，
入得到多次使用，人机界面的风格要一致等。
（3）可靠性
可靠性是指系统在运行过程中抵御干扰、保障正常工作的能力。可靠性是系统正常运行的保证，它包括对错误数据的检错和纠错能力、对错误操作和外界干扰的抵御能力、系统的自恢复能力、数据在传输过程中的完整性及正确性等。同时，还要求系统应具有保密性和抗计算机病毒的能力。
（4）工作效率
系统的工作效率是指系统的处理能力、处理速度、响应时间等与时间有关的指标。这与计算机硬件的选择、程序结构及算法的设计及数据文件的设计有很大的关系。
（5）工作质量
工作质量是指系统提供信息的准确度要满足用户的要求，用户对各种功能的使用及用户的操作灵活、简便、容易，系统输出的报表、屏幕显示的画面等清晰、美观，人机界面友好。
（6）灵活性
灵活性是指系统对环境的变化有很强的适应能力，系统修改、维护方便。这就要求系统采用模块化结构，提高各部分的独立性，尽量减少各子系统之间的依赖性，系统做到既便于修改，又易于增加新的功能。
（7）经济性
在满足上述各项要求的基础上，系统应尽量减少支出费用。系统的运行应能为企业产生收益，如降低安全库存量、提高产品质量、压缩贷款资金等，使系统的收益大于支出。
系统设计过程中，始终要明确应用计算机处理和手工处理的界限。信息系统是人机系统，系统目标的实现取决于这两者的结合，系统设计中要避免下列两种倾向：一是一味地追求计算机处理，将许多只能由人完成的工作交由计算机做，从而造成设计的复杂和不够科学；二是把本该由计算机完成的工作交由人去处理，从而使新系统的功能、性能及用户的目标得不到体现。
计算机和其他工具一样，只能按照人设计或设想的方式去工作，按照人设计好的功能去完成任务。然而，人们在处理一切事务中，很难事先规定出严格的逻辑次序来对付一切问题，总会发生“预料之外”的事情。遇到这种情况，就不得不依靠人的经验和知识加以判断，选择适当的处理方法。
划分计算机处理与人工处理的基本原则如下。
①复杂的科学计算，大量重复的数学运算、统计、汇总、报表、数据库检索、分类、文字处理、图形图像基本处理、有关数据的采集、通信等应由计算机完成。
②传统的人工判定，目前没有成熟的技术可以应用或代价太高，则仍用人工处理。
③决策性问题中，计算机尽可能提供决策依据，由人进行最后决策。
④设计人机接口，考虑时间的匹配、代码的统一、格式的协调等。
13.2.2结构化设计的基本思想
行大致设计，它是一种宏观的、总体上的设计和规划。
1.结构设计的特点和内容
概括地说，结构系统设计方法有以下几个特点。
①对一个复杂的系统，应用“自顶向下、逐步求精”的方法予以分解和化简。
②强调采用模块化的设计方法，并有一组基本设计策略。
③采用结构图作为模块设计的工具。
④有一组评价设计方案质量的标准及优化技术。
系统结构设计方法的主要内容是：合理地进行模块分解和定义，使一个复杂系统的设计转化为若干种基本模块的设计；有效地将模块组织成一个整体，从而体现系统的设计功能。
总之，结构化系统设计与结构化的系统分析有着密不可分的联系，它将系统逐层划分，分解为多个大小适当、功能明确、具有一定独立性的模块，便于计算机语言描述和实现系统设计的功能。
2.系统的结构化划分
结构化思想是系统开发的重要思想。一个复杂的系统可以看成由许多相对独立的部分组成，再经过层层划分，分解为若干个组成部分进行设计。系统结构化的方法主要有层次结构和模块化结构两种类型。
（1）层次结构
一个好的系统结构应该是各个组成部分关系明确，相对独立，在设计时便于调试、修改和扩充。层次结构分析法一般有以下3种形式。
①线型结构。线型结构简单，用来描述事物之间一对一的关系，如图131（a）所示。
②树型结构。树型结构所描述的事物之间的关系是：正关系是1对N，逆关系为1对1。由根开始向下细分，下层的结点称为叶子，如图131（b）所示。
③网状结构。网状结构用来描述多对多的物体间的关系。当系统过大、层次过多时，信息传递的效率会降低。采用网状结构可以提高系统的效率，如图131（c）所示。
图131系统层次结构划分
（2）模块化结构
模块化结构方法是将系统分成若干模块，这种结构不一定是树型的，每个模块应尽可能相对独立于其他模块。但是在模块化结构中，各个模块之间的关联是无序的。所以在系统设计过程中，往往采用层次结构和模块化结构相结合的方式，把系统分成若干层次，并定义每个层次的功能和层次间的信息关系，然后再使用“自顶向下”的设计方法划分成相对独立的模块。
3.系统的结构化划分的基本思想和原则
，，
借助一套标准的设计准则和图表工具，自顶向下逐层把整个系统划分为若干个大小适当、功能明确，具有相对独立性，并容易实现的子系统，从而把复杂系统的设计转变为多个简单模块的设计，然后再自下而上逐步设计。组成系统的子模块之间彼此独立、功能明确，系统应能够对大部分模块进行单独维护和修改，因此合理地进行系统划分、定义和数据协调是结构化设计的主要内容。
子系统划分的一般原则如下。
（1）子系统要具有相对独立性
子系统的划分必须使得子系统内部功能、信息等各方面的凝聚性较好。在实际中都希望每个子系统或模块相对独立，尽量减少各种不必要的数据、调用和控制联系，并将联系比较密切、功能近似的模块相对集中，这样对于以后的搜索、查询、调试、调用都比较方便。
（2）要使子系统之间数据的依赖性尽量小
子系统之间的联系要尽量减少，接口要简单、明确。一个内部联系强的子系统对外部的联系必然是相对很少，所以划分时应将联系较多的都划入子系统内部。相对集中的部分均已划入各个子系统的内部，剩余的一些分散的、跨度比较大的联系，就成为这些子系统之间的联系和接口。这样划分的子系统，将来调试、维护和运行都非常方便。
（3）子系统划分的结果应使数据冗余较小
如果忽视这个问题，则可能引起相关的功能数据分布在各个不同的子系统中，大量的原始数据需要调用，大量的中间结果需要保存和传递，大量计算工作将要重复进行，从而使得程序结构紊乱。数据冗余不但给软件编制工作带来很大的困难，而且系统的工作效率也大大降低了。
（4）子系统的设置应考虑今后管理发展的需要
子系统的设置仅依靠上述系统分析的结果是不够的，因为现存的系统由于这样或那样的原因，很可能没有考虑到一些高层次管理决策的要求。为了适应现代管理的发展，对于老系统的这些缺陷，在新系统的研制过程中应设法弥补。只有这样，才能使系统实现以后不但能够更准确、更合理地完成现存系统的业务，而且还可以支持更高层次、更深一步的管理决策。
（5）子系统的划分应便于系统分阶段实现
信息系统的开发是一项较大的工程，它的实现一般都要分期、分步进行。所以子系统的划分应该考虑到这种要求，以适应这种分期、分步的实施。另外，子系统的划分还必须兼顾组织机构的要求，以便系统实现后能够符合现有的情况和人们的习惯，更好地运行。
（6）子系统的划分应考虑到各类资源的充分利用
一个适当的系统划分应该既考虑有利于各种设备资源在开发过程中的搭配使用，又考虑到各类信息资源的合理分布和充分使用，以减少系统对网络资源的过分依赖，减少输入、输出、通信等设备压力。
13.2.3模块与模块的关联
模块化原理（Modularization）的基本思想是可分性，即最大限度地降低系统设计的复，，，。
1.模块
模块是可以组合、分解和更换的单元，是组成系统的基本元素。系统中的任何一个处理功能都可以看作是一个模块。模块本身具有3种基本属性：一是功能，说明该模块实现什么；二是逻辑，描述模块内部如何实现所要求的功能；三是状态，描述该模块的使用环境、条件及模块间的相互关系。
根据模块的具体化程度，又可以把它分为逻辑模块和物理模块。数据流程图上的模块是逻辑模块，只反映了系统的逻辑功能，没有说明系统模块的层次结构关系和实现途径。所以，在系统结构设计中还必须把数据流程图上的各个处理模块进一步分解，确定系统的层次结构关系，把逻辑模型变为物理模型。
2.模块的关联
模块的分析设计包括两部分内容，即内部设计和外部设计。内部设计就是定义模块内部各组成部分的逻辑结构；外部设计就是设计模块间相互联系的关系。为了使系统有较好的可修改性，每个模块内部自身联系应当紧密，而模块间相互联系应尽量减少，这是模块设计的两项重要原则。衡量这两项原则是否合理，需引入模块凝聚和模块耦合的概念。
（1）模块凝聚
模块凝聚是衡量一个模块内部各组成部分动作的组合强度。根据模块的内部构成情况，凝聚可以划分为7个等级，按其组合强度由高到低，排列如下。