软件工程第5章总体设计

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1、第五章总体设计可行性分析--Why?Who?需求分析--What?设计--Howdo?总体设计(概要设计)确定软件的结构以及各组成成分(子系统或模块)之间的相互关系设计详细设计确定模块内部的算法和数据结构，产生描述各模块程序过程的详细文档。总体设计的任务划分出组成系统的物理元素—程序、文件、数据库、人工过程和文档等，但是每个物理元素仍然处于黑盒子级，这些黑盒子里的具体内容将在以后仔细设计。设计软件的结构，也就是要确定系统中每个程序是由哪些模块组成的，以及这些模块相互间的关系。总体设计的必要性：可以站在全局高度上，花较少成本，从较抽象的层次上分析对比多种可能的系统实现方案和软件结

2、构，从中选出最佳方案和最合理的软件结构，从而用较低成本开发出较高质量的软件系统。5.1设计过程总体设计过程通常由两个主要阶段组成：--系统设计阶段，确定系统的具体实现方案；--结构设计阶段，确定软件结构。典型的总体设计过程包括:1.设想供选择的方案2.选择合理的方案对每个合理的方案要提供：A．系统流程图B．组成系统的物理元素清单C．成本/效益分析D．实现这个系统的进度计划3.推荐最佳方案4.功能分解5.设计软件结构6.数据库设计A．模式设计B．子模式设计C．完整性和安全性设计D．优化7.制定测试计划8.书写文档A．系统说明:包括用系统流程图描绘的系统构成方案，组成系统的物理元素清单

3、，成本/效益分析；对最佳方案的概括描述，精化的数据流图，用层次图或结构图描绘的软件结构，用IPO图或其他工具简要描述的各个模块的算法，模块间的接口关系，以及需求、功能和模块三者之间的交叉参照关系等等。B．用户手册:根据总体设计阶段的结果，修改更正在需求分析阶段产生的初步的用户手册。C．测试计划:包括测试策略，测试方案，预期的测试结果，测试进度计划等等。D．详细的实现计划E．数据库设计结果9.审查和复审5.2设计原理模块化抽象逐步求精信息隐藏和局部化模块独立5.2.1模块化模块是由边界元素限定的相邻程序元素（例如，数据说明，可执行的语句）的序列，而且有一个总体标识符代表它。--如：过

4、程、函数、子程序、宏、对象等，都可作为模块。模块化就是把程序划分成独立命名且可独立访问的模块，每个模块完成一个子功能，把这些模块集成起来构成一个整体，可以完成指定的功能满足用户的需求。这个不等式导致“各个击破”的结论—把复杂的问题分解成许多容易解决的小问题，原来的问题也就容易解决了。这就是模块化的根据。如果一个大型程序仅由一个模块组成，很难被人理解。设函数C(x)定义问题x的复杂程度，函数E(x)定义解决问题x需要的工作量（时间）。对于两个问题P1和P2，如果：C(P1)>C(P2)那么E(P1)>E(P2)根据解决问题的经验，有一个规律是：C(P1+P2)>C(P1)+C(P2)

5、于是有E(P1+P2)>E(P1)+E(P2)模块数目接口成本成本/模块软件总成本M最小成本区成本图5.1模块化与软件成本5.2.2抽象人类在认识复杂现象的过程中使用的最强有力的思维工具是抽象。--就是抽出事物的本质特性（共性），而暂时不考虑它们的细节。处理复杂系统的惟一有效的方法是用层次的方式构造和分析它。--在抽象的最高层次使用问题环境的语言，以概括的方式叙述问题的解法；在较低抽象层次采用更过程化的方法，把面向问题的术语和面向实现的术语结合起来叙述问题的解法；最后在最低的抽象层次用可直接实现的方式叙述问题的解法。。软件工程过程的每一步都是对软件解法的抽象层次的一次精化。在可行性

6、研究阶段，软件作为系统的一个完整部件；在需求分析期间，软件解法是使用在问题环境内熟悉的方式描述的；当由总体设计向详细设计过渡时，抽象的程度也就随之减少了；最后，当源程序写出来以后，也就达到了抽象的最低层。5.2.3逐步求精逐步求精是人类解决复杂问题时采用的基本方法，也是许多软件工程技术（例如，规格说明技术，设计和实现技术）的基础。逐步求精定义为：“为了能集中精力解决主要问题而尽量推迟对问题细节的考虑。”5.2.4信息隐藏和局部化信息隐藏原理指出：设计和确定模块，使得一个模块内包含的信息(过程和数据)对于不需要这些信息的模块来说，是不能访问的。局部化的概念和信息隐藏概念是密切相关的。

7、所谓局部化：是指把一些关系密切的软件元素物理地放得彼此靠近。--在模块中使用局部数据元素是局部化的一个例子。显然，局部化有助于实现信息隐藏。如果在测试期间和以后的软件维护期间需要修改软件，那么使用信息隐藏原理作为模块化系统设计的标准就会带来极大好处。5.2.5模块独立耦合模块之间的相对独立性的度量内聚模块功能强度的度量模块的独立程度可以由两个定性标准度量模块的独立性是指软件系统中每个模块只涉及软件要求的具体的子功能，而和软件系统中其他模块的接口是简单的。1.耦合耦合性