344 功能建模和信息流

1、3.4.4 功能建模和信息流,,,,基于計算機的系統(tǒng),,,輸入信息,信息流模型,,,輸出信息,,外部實體,,,外部實體,,,外部實體,輸入信息,,,外部實體,,,外部實體,,輸出信息,輸出信息,一. 數(shù)據(jù)流圖,(DFD，Data Flow Diagram) 描述邏輯模型的圖形工具， 表示數(shù)據(jù)在系統(tǒng)內的變化。,人事工資管理系統(tǒng)的頂層DFD(概圖)范例,人事部門,人事工資管理系統(tǒng),會計部門,,,職工出缺勤報表,職工出缺勤

2、信息,,職工工資信息,,職工工資報表,職工,,,職工基本信息,職工工資單,,職工基本信息管理子系統(tǒng),1.0,,2.0,,,人事工資管理系統(tǒng)0層DFD范例,職工出缺勤信息,,,,職工工資管理子系統(tǒng),,,3.0,職工出缺勤管理子系統(tǒng),,職工基本信息,,,職工工資信息,,,人事部門,會計部門,職工,,,,,,,,,,職工出缺勤報表,職工出缺勤信息,職工工資信息,職工工資報表,職工基本信息,職工工資單,,建立職工出缺勤

3、信息,3.1,人事工資管理系統(tǒng)1層DFD：加工3.0的分解圖,職工出缺勤信息,,,,,3.2,制作職工出缺勤信息統(tǒng)計表,,職工基本信息,,,,,,,,,職工出缺勤報表,職工出缺勤信息,外部實體,數(shù)據(jù)流,過程(加工),數(shù)據(jù)存儲,,條目查詢請求,查詢可用條目,,1,,,,,客戶,,,,,,,目錄,,,,,產(chǎn)品條目,,,,,庫存條目,,,,可用條目查詢結果,,目的地,,響應,,來源,,觸發(fā)器,,動作,DFD的主要元素,分層DFD實例,

4、(1)對考生送來的報名單進行檢查;(2)對合格的報名單編好準考證號后將準考證送給考生，并將匯總后的考生名單送給閱卷站;(3)對閱卷站送來的成績單進行檢查，并根據(jù)考試中心制定的合格標準審定合格者;(4)制作考生通知單(含成績及合格/不合格標志)送給考生;(5)按地區(qū)進行成績分類統(tǒng)計和試題難度分析，產(chǎn)生統(tǒng)計分析表。,一個簡單的考務處理系統(tǒng)功能描述：,頂層數(shù)據(jù)流圖,,考生,,,考務處理系統(tǒng),考試中心,,閱卷站,,,,,,不合

5、格報名單,報名單,準考證,考生通知單,,,成績清單,合格標準,,錯誤成績清單,考生名單,,統(tǒng)計分析表,,登記報名單,,,報名單,準考證,,1,,統(tǒng)計成績,2,,,不合格報名單,,考生通知單,,,,成,統(tǒng)計分析表,0層數(shù)據(jù)流圖,考生名冊,,,,績,清,單,合格標準,考生名單,,成,績,清,單,錯,誤,一層數(shù)據(jù)流圖 (a),,檢查報名單,,,報名單,準考證,,1.1,,編準考證號,1.2,,,不合格報名單,考生名冊

6、,,,考生名單,,合格報名單,,,登記考生,1.3,一層數(shù)據(jù)流圖 (b),,檢查成績清單,,2.1,,審定合格者,2.2,,,考生名冊,,,正確成績清單,,制作通知單,2.3,,分析統(tǒng)計成績,2.4,,分析試題難度,2.5,試題得分清單,,,,,,考生通知單,難度分析表,合格標準,,,分類統(tǒng)計表,,,,成績清單,,錯誤成績清單,,經(jīng)審定的成績清單,DFD可以用來表示一個系統(tǒng)或軟件在任何層次上的抽象。 較大型軟

7、件系統(tǒng)DFD分成多層(子圖、父圖概念),可以表示數(shù)據(jù)流和功能的進一步的細節(jié)。,,,S,,,,,2,,,,1,,3,,,,,,,2.2,,,,2.1,,2.3,,,,,,,,,,3.1,,3.2,,,,,頂層（不編號）,,,0層,1層,數(shù)據(jù)流和控制流舉例 （使用Ward和mellor符號）,,監(jiān)控固件和操作接口,,,每個固件狀態(tài),動作警告,,,機器人初始化控制,,,操作命令,部件狀態(tài)緩沖器,,位置命令,,開始/停止,,

8、,,處理機器人命令,,機器人命令文件,,,,操作設置,處理活動,記錄機器人動作,位串,數(shù)據(jù)和控制模型的關系,,DFD,加工規(guī)約,加工模型,,,,DFD,控制規(guī)約,控制模型,,,,數(shù)據(jù)輸出,數(shù)據(jù)條件,,數(shù)據(jù)輸入,,控制輸入,,控制輸出,,,,,加工激活者,,,,,SafeHomede控制面板,,與用戶交互,SAFEHOME,ARMED POWER,,,,,,,01,,,,1,,2,,3,,4,,5,,6,,7,,8,,9,,*

9、,,0,,#,OFF ARAY STAY,MAX TEST BYPASS,INSTANT CODE CHIME,READY,panic,,,,,,,,,alarmcheckfire,awaystayinstantbypassnot ready,SafeHomede的第0層ＤＦＤ,,,,SafeHomede軟件系統(tǒng),,,用戶命令和數(shù)據(jù),,,顯示信息,,,控制面板,,,傳感器,傳感

10、器狀態(tài),,,警鈴,,電話線,,警告類型,電話號碼撥音,控制面板顯示,SafeHomede的第1層ＤＦＤ,,控制面板,,與用戶交互,,控制面板顯示,,,密碼,,,電話號碼撥音,傳感器狀態(tài),,顯示信息,配置請求,,用戶命令和數(shù)據(jù),,配置系統(tǒng),,警鈴,,電話線,,傳感器,配置信息,,,,顯示信息和狀態(tài),,監(jiān)控傳感器,,,,激活／不激活系統(tǒng),,傳感器信息,,密碼處理,,,,警告類型,,檢驗id信息,開始停止,狀態(tài)

11、信息,,監(jiān)控傳感器的第2層ＤＦＤ,,,電話號碼撥音,傳感器狀態(tài),,,配置數(shù)據(jù),,顯示格式,配置信息,,,,產(chǎn)生警告信息,,撥號,,,評估設置,,傳感器信息,,讀傳感器,,,警告類型,傳感器id類型,,傳感器id類型定位,SafeHomede的第一層ＣＦＤ,,控制面板,,與用戶交互,,控制面板顯示,,,,,顯示活動狀態(tài)（完成、在處理中）,,,配置系統(tǒng),,警鈴,,電話線,,傳感器,配置信息,,,,顯示信息和狀態(tài),,監(jiān)控

12、傳感器,,,,激活／不激活系統(tǒng),,警告信號,,密碼處理,傳感器事件,,,,,,,,,警告狀態(tài),,,,超時,,,,,,閃爍標志,開／關切換,二.數(shù)據(jù)字典(DD，DataDictionary),DD是對所有與系統(tǒng)相關的數(shù)據(jù)元素的一個有組織的列表,以及精確的、嚴格的定義，使得用戶和系統(tǒng)分析員對于輸入、輸出、存儲成分和中間計算有共同的理解,數(shù)據(jù)字典的作用,DFD中的數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)存儲表示某個有組織的數(shù)據(jù)集合，它們要由SA的其他描述工具

13、-需求字典(數(shù)據(jù)字典)來描述，包括： 詞條描述 數(shù)據(jù)結構描述 加工邏輯說明,DD中數(shù)據(jù)結構的描述方式 定義式 Warnier圖 巴科斯范式（BNF）,F1:航班信息文件＝{航空公司名稱＋航班號＋起點＋終點＋日期 ＋起飛時間＋降落時間}航空公司名稱＝2{字母}4 航班號＝3{十進制數(shù)字}3 字母＝“A”…“Z”十進制數(shù)字＝“0”…“9”起點＝終點＝1{漢字}10 起飛時間＝降落時間＝時＋分 時＝“0

14、0”…“23”　 分＝“00”…“59” 日期＝年＋月＋日 年＝[2000｜2001｜2002｜2004] 月＝“01”…“12”　 日＝“01”…“31”,重復項：起點＝終點＝1{漢字}10 航空公司名稱＝2{字母}4 航班號＝3{十進制數(shù)字}3 組合項：日期＝年＋月＋日 起飛時間＝降落時間＝時＋分選擇項：年＝[2000｜2001｜2002｜2004]

15、原數(shù)據(jù)項：字母＝“A”…“Z” 十進制數(shù)字＝“0”…“9” 時＝“00”…“23”　 分＝“00”…“59” 月＝“01”…“12”　 日＝“01”…“31”,,定義式中使用的符,操作符 含義描述 ＝ 定義為 ＋ 與(順序結構)

16、 ｛...｝ 重復(循環(huán)結構) 〔..｜..〕 或(選擇結構) 〔.. , .. 〕 ( ... ) 任選 m..n 界域 ＊...,＊ 注釋符,限制重復次數(shù)舉例:,｛,3,5 或,5,3,｛ ｝表示允許重復3-5次,｛ ｝,3,3 或,3,3,｛ ｝表示恰好重復 3 次,｛ ｝,｛ ｝,｛ ｝,1,表示至少出現(xiàn) 1

17、次,表示允許重復0至任意次,數(shù)據(jù)流條目,給出DFD中某個數(shù)據(jù)流的定義，通常包括： 數(shù)據(jù)流標識 數(shù)據(jù)流來源 數(shù)據(jù)流去向 數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)組成 流動屬性描述：頻率、數(shù)據(jù)量,購書單,發(fā)票,領書單,審查并開發(fā)票,開領書單,,,,,無效書單,,學生,1,2,,,,,各班學生用 書 表,舉例：,,,,,,,,學生,,,,,,,,,教材存量表,數(shù)據(jù)流條目說明舉例,數(shù)據(jù)流名:發(fā)票別名: 無簡述: 學生購書時填寫的項目來源: 學生

18、去向: 加工1“審查并開發(fā)票”組成: (學號)＋姓名＋｛書號＋數(shù)量｝數(shù)據(jù)流量:1000次/周 高峰值：開學期間1000次/天,數(shù)據(jù)存儲條目(數(shù)據(jù)文件詞條),對某個文件的定義，包括： 文件名 描述 數(shù)據(jù)結構 數(shù)據(jù)存儲方式 關鍵碼 存取頻率和數(shù)據(jù)量 安全性要求,數(shù)據(jù)存儲條目說明舉例,文件名:庫存記錄別名: 無簡述:存放庫存所有可供貨物的信息組成：貨物名稱＋編號＋生產(chǎn)廠家 ＋單價＋庫存量組織方式

19、：索引文件，以貨物編號為 關鍵字查詢要求:要求能夠立即查詢,數(shù)據(jù)項條目(數(shù)據(jù)元素詞條),不可再分解的數(shù)據(jù)單位，包括： 名稱 描述 數(shù)據(jù)類型 長度(精度) 取值范圍及缺省值 計量單位 相關數(shù)據(jù)元素及數(shù)據(jù)結構,數(shù)據(jù)項條目說明舉例,數(shù)據(jù)項名:貨物編號別名:G-No,G-num簡述:本公司的所有貨物的編號類型:字符串長度：10取值范圍及含義: 第1位：[J｜G] (進口/國產(chǎn))

20、 第2～4位：LB01.. LB29 (類別) 第5～7位：“A00”..“A99” (規(guī)格) 第8～10位：“001”..“999”(品名編號),F1:航班信息文件＝{航空公司名稱＋航班號＋起點＋終點＋日期 ＋起飛時間＋降落時間}航空公司名稱＝2{字母}4 航班號＝3{十進制數(shù)字}3 字母＝“A”…“Z”十進制數(shù)字＝“0”…“9”起點＝終點＝1{漢字}10 起飛時間＝降落時間＝時＋分 時＝“00”…“

21、23”　 分＝“00”…“59” 日期＝年＋月＋日 年＝“00”…“99”　 月＝“01”…“12”　 日＝“01”…“31”,存折＝戶名＋所號＋帳號＋開戶日期＋性質 ＋（印密）＋1{存取行}50戶名＝2{字母}24所號＝“001”..“999” (注：儲蓄所編碼，規(guī)定三位數(shù)字)帳號＝“00000001”..“99999999” (注：帳號規(guī)定由八位數(shù)字組成)開戶日

22、期＝年＋月＋日性質＝“1”..“6”(注：“1”表示普通戶，“5”表示工資戶等)印密＝“0”(注：印密在存折上不顯示)存取行＝日期＋（摘要）＋指出＋存入＋余額 ＋操作＋復核,年＝[2001｜2002｜2003｜2004]月＝“01”..“12”　日＝“01”..“31”摘要＝1{字母}4(注：表明該存取是存？是?。?還是換？)支出＝金額(注:金額規(guī)定不超過9

23、999999.99元)存入＝金額余額＝金額　金額＝“0000000.01”..“9999999.99”操作＝“00001”..“99999”復核＝“00001”..“99999”字母＝[“a”..“z”｜“A”..“Z”],DD中數(shù)據(jù)結構的描述方式 —巴科斯范式（BNF）舉例: ??=[] ??= ??=關系記錄｜圖形｜數(shù)據(jù)項｜圖象｜ 聲音｜文本｜視頻 ??=[{，}…]

24、??= ??= ??=｜｜ ｜  ??=｜,購書單,缺書單,銷售,采購,,,1,2,,,第二層DFD(０層) 教材購銷系統(tǒng),,,,,,,,,,教材存量表,,學生,,,F1,,,,,缺書登記表,F2,,,,書庫保管員,,,進書通知,,教材入庫信息,,領書單,,,DF01-10,DF20-02,銷售,采購,,,1.0,2.0,,,第二層DFD(０層) 教材購銷系統(tǒng),,,,,

25、,,,,,教材存量表,,學生,,,F1,,,,,缺書登記表,F2,,,,書庫保管員,,,DF02-20,,DF20-10,,DF10-01,,,1,2,XSMD,CGMD,,,DD數(shù)據(jù)流條目說明舉例,〔圖號〕DF01-10 /*有效購書單*/DF01-10 = 學號＋姓名 ＋{書號＋數(shù)量},加工條目(加工邏輯說明),加工類條目即數(shù)據(jù)處理描述，也稱為小說明。描述實現(xiàn)加工的策略而不是實現(xiàn)加工的細節(jié)。 小

26、說明可認為是DD的組成部分。 也可在DD中只定義說明每個加工的組成(每個處理分解成多少小處理),而在 小說明中詳細描述它的處理邏輯.,加工條目(加工邏輯說明),加工邏輯名:登記報名單 編號：1.0 激活條件：收到報名單 加工邏輯：{1.1 檢查報名單 + 1.2 編準考證號 + 1.3 登記考生} 執(zhí)行頻率：2000次/日,ＤＤ定義方法,找出所有數(shù)據(jù)元素 (數(shù)據(jù)流，

27、數(shù)據(jù)存儲，數(shù)據(jù)項，加工)對數(shù)據(jù)項分類作結構定義排序DD的分類DD中的命名(遵守系統(tǒng)開發(fā)規(guī)范規(guī)定),DD的實現(xiàn),(1)人工方法(2)自動方法(利用字典管理程序) DD應具特點(1)通過名字可方便查閱數(shù)據(jù)定義(2)無冗余 (3)易更新修改,3.小說明(加工邏輯說明的另一種形式),描述的內容：(1) 處理邏輯 描述基本加工如何把輸入數(shù)據(jù)流變化為輸出數(shù)據(jù)流的加工原則，不涉及具體處理方法。(2) 執(zhí)行條件(3) 輸入

28、(4) 輸出(3) 優(yōu)先級(4) 執(zhí)行頻率(5) 出錯處理對策,小說明舉例,加工名: 分類采購(CG111MD)編號: 1.1.1加工激活條件: 受到圖書采購員分類 采購操作命令加工邏輯: (1) 1.1.1.1 預定圖書 (2) 1.1.1.2 外采圖書 (3) 1.1.1.3 贈送圖書 執(zhí)行頻率: 隨時,小說明舉例

29、,處理名:月票額統(tǒng)計(MHCW713MD)編號: 7.1.3激活條件:收到每日售票額信息處理邏輯:1 統(tǒng)計月保險金總合 月保險金信息=每日日保險 金信息之和 2 統(tǒng)計月合計 月合計信息=每日日合計信息之和執(zhí)行頻率: 1次/月,描述加工邏輯的工具：,結構化語言 判定表 判定樹,結構化語言,介于自然語言和形式語言之間的語言結構化語言的特點：無確定語

30、法可分層、嵌套,處理名:核實訂票處理(MHGP3200MD)編號: 3.2激活條件:收到取訂票信息處理邏輯:1讀訂票旅客信息文件 2搜索此文件中是否有與輸入信息 中姓名及身份證號相符的項 IF 有 THEN 判斷余項是否與文件中信 息相符 IF 是

31、 THEN 輸出已訂票信息 ELSE 輸出未訂票信息 ELSE 輸出未訂票信息執(zhí)行頻率: 實時,判定表(決策表),描述多條件、多目標動作的形式化工具,判定表舉例 (計算機票折扣率),,,旅游時間,訂 票 量,折 扣 量,,,,,7－9，12月,,,≤20,≤20,> 20,> 20,15%,5%,20%,30%,條件類別,,,,四種條件組合,,操作,,,,條件組

32、合下操作的執(zhí)行,,1－6,10,11月,處理名:計算折扣率(MHGP534MD)編號: 5.3.4激活條件:收到預訂票信息處理邏輯:計算折扣率執(zhí)行頻率: 實時,,,旅游時間,訂 票 量,折 扣 量,,,,,7－9，12月,1－6,10,11月,,,≤20,≤20,> 20,> 20,15%,5%,20%,30%,,,判定樹(Decision 決策樹),條件1 條件2 結果計 7－9

33、, 訂票量>20: 15%算 12月 訂票量≤20: 5%折扣 1－6, 訂票量>20: 30%量 10,11月 訂票量≤20: 5%,,,,二. 結構化分析實施步驟,1. 確定系統(tǒng)邊界, 畫出系統(tǒng)環(huán)境圖2. 自頂向下，畫出各層數(shù)據(jù)流圖3. 定義數(shù)據(jù)字典4. 定義小說明,三. 系統(tǒng)行為描述,采用動態(tài)分析方法，直觀地分析系統(tǒng)的動作。 最常用的動態(tài)分析方法： 狀態(tài)遷移圖

34、 時序圖 Petri網(wǎng),狀態(tài)遷移圖,,,就緒,,,,t1,t4,t2,t3,等待,運行,,,,,,,,,,,狀態(tài),事件,,運行,就緒,等待,t1,t2,t3,t4,運行,就緒,就緒,等待,進程的狀態(tài)遷移圖和狀態(tài)遷移表,SafeHomede的狀態(tài)變遷圖,讀用戶輸入,超時,,,監(jiān)視系統(tǒng)狀態(tài),傳感器事件行為,顯示用戶反饋,,,與“用戶交互”有關,,,,,,,開關/切換,,與“監(jiān)視&控制系統(tǒng)”有關,顯示活動狀態(tài),,與“用戶交

35、互”有關,傳感器事件,,與“顯示信息&狀態(tài)”有關,,,,,與“監(jiān)視&控制系統(tǒng)”有關,,傳感器事件,傳感器事件,,與“監(jiān)視&控制系統(tǒng)”有關,,,傳感器事件,,與“顯示信息&狀態(tài)”有關,,,,,,,閃爍,,與“顯示信息&狀態(tài)”有關,時序圖,T1,功能3,,,(線路),事件e,時序圖例 通信流例,,功能2,功能1,,,,,,,T2,,,,T3,,,,,,,

36、,T,,,主機1,主機2,前端機,前端機,C1,C2,R2,R1,C2,C1,R1,R2,,,,利用Petri網(wǎng)建立需求模型,Petri網(wǎng)是一種系統(tǒng)的數(shù)學和圖形的描述與分析工具。對于具有并發(fā)、異步、分布、不確定性和/或隨機性的信息處理系統(tǒng)都可以利用這種工具構造出要開發(fā)的Petri網(wǎng)模型，然后對其進行分析，即可得到有關系統(tǒng)結構和動態(tài)行為方面的信息。作為圖形工具：可使用標記來模擬系統(tǒng)的狀態(tài)

37、 行為和并發(fā)活動。作為數(shù)學工具：可建立狀態(tài)方程、代數(shù)方程以 及系統(tǒng)行為的其他數(shù)學模型。,一個并行活動的Petri網(wǎng)模型實例,環(huán)型鐵路例圖,環(huán)型鐵路運行的PNG,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,列車1,,列車2,,在復線區(qū)間運行中,到站,單線區(qū)間空出,在單線區(qū)間運行中,在復線區(qū)間運行中,到站,單線占用,等待單線區(qū)間開放,單線區(qū)間空出,等待單線區(qū)間開放,