第11章 系統(tǒng)設計
第11章 系統(tǒng)設計 2 11.1 介紹 2 11.2 用戶需求調(diào)查 3 11.2.1 目的 3 11.2.2 角色與職責 3 11.2.3 啟動準則 3 11.2.4 輸入 3 11.2.5 主要步驟 3 [Step1] 設計準備 3 [Step2] 確定影響系統(tǒng)設計的約束因素 4 [Step3] 確定設計策略 4 [Step4] 系統(tǒng)分解與設計 4 [Step5] 撰寫體系結(jié)構(gòu)設計文檔 4 [Step6] 體系結(jié)構(gòu)設計評審 5 [后續(xù)活動] 5 11.2.6 輸出 5 11.2.7 結(jié)束準則 5 11.2.8 度量 5 11.3 用戶界面設計 5 11.3.1 目的 5 11.3.2 角色與職責 5 11.3.3 啟動準則 6 11.3.4 輸入 6 11.3.5 主要步驟 6 [Step1] 設計準備 6 [Step2] 用戶界面設計 7 [Step3] 撰寫用戶界面設計文檔 7 [Step4] 用戶界面設計評審 7 [后續(xù)活動] 8 11.3.6 輸出 8 11.3.7 結(jié)束準則 8 11.3.8 度量 8 11.4 數(shù)據(jù)庫設計 8 11.4.1 目的 8 11.4.2 角色與職責 8 11.4.3 啟動準則 8 11.4.4 輸入 9 11.4.5 主要步驟 9 [Step1] 設計準備 9 [Step2] 數(shù)據(jù)庫設計 9 [Step3] 撰寫數(shù)據(jù)庫設計文檔 10 [Step4] 數(shù)據(jù)庫設計評審 11 [后續(xù)活動] 11 11.4.6 輸出 11 11.4.7 結(jié)束準則 11 11.4.8 度量 11 11.5 模塊設計 12 11.5.1 目的 12 11.5.2 角色與職責 12 11.5.3 啟動準則 12 11.5.4 輸入 12 11.5.5 主要步驟 12 [Step1] 設計準備 13 [Step2] 模塊設計 13 [Step3] 撰寫模塊設計文檔 13 [Step4] 模塊設計評審 13 [后續(xù)活動] 14 11.5.6 輸出 14 11.5.7 結(jié)束準則 14 11.5.8 度量 14 11.6 實施建議 14 第11章 系統(tǒng)設計 系統(tǒng)設計（System Design, SD）是指設計軟件系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、用戶界面、數(shù)據(jù)庫、模塊等，從而在需求與代碼之 間建立橋梁，指導開發(fā)人員去實現(xiàn)能滿足用戶需求的軟件產(chǎn)品。 系統(tǒng)設計過程域是SPP模型的重要組成部分。本規(guī)范闡述了系統(tǒng)設計過程域的四個主 要規(guī)程： ← 體系結(jié)構(gòu)設計 [SPP-PROC-SD-ARCHITECTURE] ← 用戶界面設計 [SPP-PROC-RM-UI] ← 數(shù)據(jù)庫設計 [SPP-PROC-RM-DATABASE] ← 模塊設計 [SPP-PROC-RM-MODULE] 上述每個規(guī)程的“目標”、“角色與職責”、“啟動準則”、“輸入”、“主要步驟”、“輸出 ”、“完成準則”和“度量”均已定義。 本規(guī)范適用于國內(nèi)IT企業(yè)的軟件研發(fā)項目。建議用戶根據(jù)自身情況（如商業(yè)目標、研 發(fā)實力等）適當?shù)匦薷谋疽?guī)范，然后推廣使用。 11.1 介紹 系統(tǒng)設計過程域分為兩個階段：高層設計階段和詳細設計階段。 高層設計階段的重點是軟件系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)設計。詳細設計階段的重點是用戶界面設 計、數(shù)據(jù)庫設計和模塊設計，如圖11-1所示。 圖11-1 系統(tǒng)設計過程域示意圖 系統(tǒng)設計過程域產(chǎn)生的主要文檔有： ← 《體系結(jié)構(gòu)設計報告》，模板見 [SPP-TEMP-SD-ARCHITECTURE]。 ← 《用戶界面設計報告》，模板見 [SPP-TEMP-SD-UI]。 ← 《數(shù)據(jù)庫設計報告》，模板見 [SPP-TEMP-SD-DATABASE]。 ← 《模塊設計報告》，模板見 [SPP-TEMP-SD-MODULE]。 11.2 體系結(jié)構(gòu)設計 11.2.1 目的 o 分析與設計軟件的體系結(jié)構(gòu)。通過系統(tǒng)分解，確定子系統(tǒng)的功能和子系統(tǒng)之間的關系， 以及模塊的功能和模塊之間的關系，產(chǎn)生《體系結(jié)構(gòu)設計報告》。 11.2.2 角色與職責 o 項目經(jīng)理指定若干名開發(fā)人員從事體系結(jié)構(gòu)設計（以下稱為體系結(jié)構(gòu)設計人員）。 11.2.3 啟動準則 o 體系結(jié)構(gòu)設計人員已經(jīng)確定。 11.2.4 輸入 o 需求文檔如《產(chǎn)品需求規(guī)格說明書》 11.2.5 主要步驟 體系結(jié)構(gòu)設計流程如圖11-2所示。 圖11-2 體系結(jié)構(gòu)設計流程 [Step1] 設計準備 o 項目經(jīng)理或者技術(shù)負責人分配系統(tǒng)設計任務，包括體系結(jié)構(gòu)設計、模塊設計、用戶界面 設計、數(shù)據(jù)庫設計等。本活動可能產(chǎn)生一份階段性的開發(fā)計劃，如《系統(tǒng)設計計劃》， 視工作量而定。 o 體系結(jié)構(gòu)設計人員閱讀需求文檔，明確設計任務。 o 體系結(jié)構(gòu)設計人員準備相關的設計工具（如Rational Rose）和資料。 [Step2] 確定影響系統(tǒng)設計的約束因素 o 需求約束。體系結(jié)構(gòu)設計人員從需求文檔如《軟件需求規(guī)格說明書》中提取需求約束，例 如： ← 本系統(tǒng)應當遵循的標準或規(guī)范 ← 軟件、硬件環(huán)境（包括運行環(huán)境和開發(fā)環(huán)境）的約束 ← 接口/協(xié)議的約束 ← 用戶界面的約束 ← 軟件質(zhì)量的約束，如正確性、健壯性、可靠性、效率（性能）、易用性、清晰性 、安全性、可擴展性、兼容性、可移植性等等。 o 隱含約束。有一些假設或依賴并沒有在需求文檔中明確指出，但可能會對系統(tǒng)設計產(chǎn)生 影響，設計人員應當盡可能地在此處說明。例如對用戶教育程度、計算機技能的一些 假設或依賴，對支撐本系統(tǒng)的軟件硬件的假設或依賴等。 [Step3] 確定設計策略 o 體系結(jié)構(gòu)設計人員根據(jù)產(chǎn)品的需求與發(fā)展戰(zhàn)略，確定設計策略（Design Strategy）。例如： ← 擴展策略。說明為了方便本系統(tǒng)在將來擴展功能，現(xiàn)在有什么措施。 ← 復用策略。說明本系統(tǒng)在當前以及將來的復用策略。 ← 折衷策略。說明當兩個目標難以同時優(yōu)化時如何折衷，例如“時－空”效率折衷， 復雜性與實用性折衷。 [Step4] 系統(tǒng)分解與設計 o 體系結(jié)構(gòu)設計人員： ← 將系統(tǒng)分解為若干子系統(tǒng)，確定每個子系統(tǒng)的功能以及子系統(tǒng)之間的關系。 ← 將子系統(tǒng)分解為若干模塊，確定每個模塊的功能以及模塊之間的關系。 ← 確定系統(tǒng)開發(fā)、測試、運行所需的軟硬件環(huán)境。 [Step5] 撰寫體系結(jié)構(gòu)設計文檔 o 體系結(jié)構(gòu)設計人員根據(jù)指定的模板撰寫《體系結(jié)構(gòu)設計報告》，主要內(nèi)容包括： ← 軟件系統(tǒng)概述 ← 影響設計的約束因素 ← 設計策略 ← 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) ← 子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與模塊功能 ← 開發(fā)、測試、運行所需的軟硬件環(huán)境 [Step6] 體系結(jié)構(gòu)設計評審 o 體系結(jié)構(gòu)設計人員邀請同行專家、開發(fā)人員對體系結(jié)構(gòu)進行正式技術(shù)評審，評審流程請 參考 [SPP-PROC-TR-FTR]。 o 體系結(jié)構(gòu)評審的重點不是“對還是錯”，而是“好還是差”。主要評審要素包括： ← 合適性?？疾煸擉w系結(jié)構(gòu)是否適合于產(chǎn)品需求，是否可在預定計劃內(nèi)實現(xiàn)。 ← 系統(tǒng)的綜合能力（Capability）。例如“時－空”效率（性能，容量等），可擴展 性，可管理性（可維護性），可復用性，安全性等等，視產(chǎn)品特征而定。 [后續(xù)活動] o 體系結(jié)構(gòu)設計完成后進入詳細設計階段（用戶界面設計、數(shù)據(jù)庫設計、模塊設計等）。 11.2.6 輸出 o 《體系結(jié)構(gòu)設計報告》 11.2.7 結(jié)束準則 o 《體系結(jié)構(gòu)設計報告》已經(jīng)完成，并且通過了技術(shù)評審。 11.2.8 度量 o 體系結(jié)構(gòu)設計人員統(tǒng)計工作量以及文檔的規(guī)模，匯報給項目經(jīng)理。 11.3 用戶界面設計 11.3.1 目的 o 設計軟件的用戶界面，產(chǎn)生《用戶界面設計報告》。 o 制作用戶界面的資源如圖像、圖標或者界面專用組件等。 11.3.2 角色與職責 o 項目經(jīng)理指定若干名開發(fā)人員從事用戶界面設計（以下稱為界面設計人員）。 o 如果可能的話，邀請用戶或美工人員協(xié)助設計用戶界面。 11.3.3 啟動準則 o 需求文檔已經(jīng)完成。 o 體系結(jié)構(gòu)設計已經(jīng)完成。 11.3.4 輸入 o 需求文檔 o 體系結(jié)構(gòu)設計文檔 11.3.5 主要步驟 用戶界面設計流程如圖11-3所示。 圖11-3 體系結(jié)構(gòu)設計流程 [Step1] 設計準備 o 界面設計人員閱讀需求文檔和體系結(jié)構(gòu)設計文檔，明確界面設計任務。 o 界面設計人員與用戶交流，了解用戶的工作習慣和他們對界面的看法。 o 界面設計人員準備相關的設計工具和資料，收集或創(chuàng)作基本的界面資源如圖像、圖標以 及通用的組件。 o 界面設計人員確定本軟件的用戶界面設計規(guī)則（或指南），主要包括： ← 優(yōu)秀界面的特征或通用的設計原則； ← 軟件主界面（如主窗口、主頁面）的設計規(guī)則； ← 軟件子界面（如子窗口、子頁面）的設計規(guī)則； ← 標準控件的使用規(guī)則； ← 美學設計規(guī)則。 [Step2] 用戶界面設計 用戶界面設計一般要經(jīng)歷“原型創(chuàng)作—>原型評估－>細化”等步驟，通常迭代進行。 o [Step2.1] 原型創(chuàng)作 界面設計人員創(chuàng)作界面原型： ← 先徒手畫，或者用Visio 等工具繪制界面的視圖； ← 再用軟件開發(fā)工具實現(xiàn)可以運行的原型。 o [Step2.2] 原型評估 ← 界面設計人員邀請用戶和同行們評估界面的原型，匯集意見，及時改進。 o [Step2.3] 細化 ← 界面設計人員細化界面原型，例如美工處理，添加細節(jié)等。 補充說明：開發(fā)人員在本階段不必關心界面原型的代碼質(zhì)量，因為界面原型可能不斷地 被修改甚至被拋棄。 [Step3] 撰寫用戶界面設計文檔 o 用戶界面定型之后，界面設計人員根據(jù)指定的模板撰寫《用戶界面設計報告》，主要內(nèi)容 包括： ← 應當遵循的界面設計規(guī)范； ← 界面的關系圖和工作流程圖； ← 主界面的視圖、功能說明、操作方式； ← 子界面的視圖、功能說明、操作方式； ← 美學設計說明。 [Step4] 用戶界面設計評審 o 界面設計人員邀請用戶和同行們對定型后的界面進行正式技術(shù)評審，盡最大努力使界面 變得更加美觀、易用。評審流程請參考 [SPP-PROC-TR-FTR]。 o 用戶界面的主要評審要素包括： ← 合適性 ← 簡潔易用 ← 一致性 ← 美觀 ← 動態(tài)反饋 ← 功能屏蔽和出錯處理 ← 用戶控制 ← 國際化（兼容性和可移植性） ← 適應性（針對各種用戶） [后續(xù)活動] o 在系統(tǒng)設計工作結(jié)束之后，開發(fā)人員編寫界面的代碼，并和用戶一起通過各種途徑測試 界面，從而不斷地完善用戶界面。（請參考有關測試的文檔） o 界面設計人員總結(jié)經(jīng)驗教訓，不斷地完善適用于本機構(gòu)的“用戶界面設計指南”。 11.3.6 輸出 o 《用戶界面設計報告》 11.3.7 結(jié)束準則 o 《用戶界面設計報告》已經(jīng)完成，界面原型已經(jīng)通過評審。 11.3.8 度量 o 界面設計人員統(tǒng)計工作量以及文檔的規(guī)模，匯報給項目經(jīng)理。 11.4 數(shù)據(jù)庫設計 11.4.1 目的 o 設計軟件的數(shù)據(jù)庫，產(chǎn)生《數(shù)據(jù)庫設計報告》。 11.4.2 角色與職責 o 項目經(jīng)理指定若干名開發(fā)人員從事數(shù)據(jù)庫設計（以下稱為數(shù)據(jù)庫設計人員）。 11.4.3 啟動準則 o 需求文檔已經(jīng)完成。 o 體系結(jié)構(gòu)設計已經(jīng)完成。 11.4.4 輸入 o 需求文檔 o 體系結(jié)構(gòu)設計文檔 11.4.5 主要步驟 數(shù)據(jù)庫設計流程如圖11-4所示。 圖11-4 數(shù)據(jù)庫設計流程 [Step1] 設計準備 o 數(shù)據(jù)庫設計人員閱讀需求文檔和體系結(jié)構(gòu)設計文檔，明確數(shù)據(jù)庫設計任務。 o 數(shù)據(jù)庫設計人員準備相關的設計工具和資料。 o 數(shù)據(jù)庫設計人員確定本軟件的數(shù)據(jù)庫設計規(guī)則（或指南），主要包括： ← 數(shù)據(jù)庫命名規(guī)則 ← 邏輯設計規(guī)則（或指南） ← 物理設計規(guī)則（或指南） ← 安全性設計規(guī)則（或指南） ← 優(yōu)化規(guī)則（或指南） ← 數(shù)據(jù)庫管理與維護規(guī)則（或指南） [Step2] 數(shù)據(jù)庫設計 數(shù)據(jù)庫設計一般要經(jīng)歷“邏輯設計—>物理設計－>安全性設計－>優(yōu)化”等步驟，通常要迭 代進行。 o [Step2.1] 邏輯設計 ← 數(shù)據(jù)庫設計人員根據(jù)需求文檔，創(chuàng)建與數(shù)據(jù)庫相關的那部分實體關系圖（ERD）。 如果采用面向?qū)ο蠓椒ǎ∣OAD），這里實體相當于類（class）。 o [Step2.2] 物理設計 ← 設計表結(jié)構(gòu)。一般地，實體對應于表，實體的屬性對應于表的列，實體之間的關 系成為表的約束。邏輯設計中的實體大部分可以轉(zhuǎn)換成物理設計中的表，但是它 們并不一定是一一對應的。數(shù)據(jù)庫表的參考格式如表11-1所示。 ← 對表結(jié)構(gòu)進行規(guī)范化處理（第三范式）。 |表名 | | |功能說明 | | |列名 |數(shù)據(jù)類型（精度范圍|空/非空 |約束條件 | | |） | | | | | | | | | | | | | | | | | | |補充說明 | | 表11-1 數(shù)據(jù)庫表的參考格式 o [Step2.3] 安全性設計 提高軟件系統(tǒng)的安全性應當從“管理”和“設計”兩方面著手。這里僅考慮數(shù)據(jù)庫的安全 性設計。 ← 用戶只能用帳號登陸到應用軟件，通過應用軟件訪問數(shù)據(jù)庫，而沒有其它途徑可 以操作數(shù)據(jù)庫。 ← 對用戶帳號的密碼進行加密處理，確保在任何地方都不會出現(xiàn)密碼的明文。 ← 確定每個角色對數(shù)據(jù)庫表的操作權(quán)限，如創(chuàng)建、檢索、更新、刪除等。每個角色 擁有剛好能夠完成任務的權(quán)限，不多也不少。在應用時再為用戶分配角色，則每 個用戶的權(quán)限等于他所兼角色的權(quán)限之和。 o [Step2.4] 優(yōu)化 分析并優(yōu)化數(shù)據(jù)庫的“時－空”效率，盡可能地“提高處理速度”并且“降低數(shù)據(jù)占用的 空間”。 ← 分析“時－空”效率的瓶頸，找出優(yōu)化對象（目標），并確定優(yōu)先級。 ← 當優(yōu)化對象（目標）之間存在對抗時，給出折衷方案。 ←...
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