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  第2题      
  知识点:   需求分析   建模   开发人员   软件系统   维护   系统建模

 
软件系统建模方法及其应用
软件系统建模(Software System Modeling)是软件开发中的重要环节,通过构建软件系统模型可以帮助系统开发人员理解系统、抽取业务过程和管理系统的复杂性,也可以方便各类人员之间的交流。软件系统建模是在系统需求分析和系统实现之间架起的一座桥梁,系统开发人员按照软件系统模型开发出符合设计目标的软件系统,并基于该模型进行软件的维护和改进。
 
问题:2.1   请围绕"论软件系统建模方法及其应用"论题,依次从以下三个方面进行论述。
1.概要叙述你参与的软件系统开发项目以及你所担任的主要工作。
2.说明软件系统开发中常用的建模方法有哪几类?阐述每种方法的特点及其适用范围。
3. 详细说明你所参与的软件系统开发项目中,采用了哪些软件系统建模方法,具体实施效果如何。
 
 
 

   知识点讲解    
   · 需求分析    · 建模    · 开发人员    · 软件系统    · 维护    · 系统建模
 
       需求分析
        需求分析的方法种类繁多,不过如果按照分解的方式不同,可以很容易地划分出几种大类型:
        (1)结构化分析方法。本节后续内容将详细讨论SA的内容。
        (2)面向对象分析方法。将在9.4节中进行详细介绍。
        (3)面向问题域的分析(Problem Domain Oriented Analysis,PDOA)方法。PDOA更多地强调描述,而少强调建模。它的描述大致分为关注问题域和关注解系统的待求行为这两个方面。问题框架是PDOA的核心元素,是将问题域建模成为一系列相互关联的子域。也可以把问题框架看作是开发上下文图,但不同的是上下文图的建模对象是针对解系统,而问题框架则是针对问题域。也就是说,问题框架的目标就是大量地捕获更多有关问题域的信息。PDOA方法现在还在研究阶段,并未广泛应用。
               业务流程分析
               业务流程分析的目的是了解各个业务流程的过程,明确各个部门之间的业务关系和每个业务处理的意义,为业务流程的合理化改造提供建议,为系统的数据流程变化提供依据。
               业务流程分析的步骤如下:
               (1)通过调查掌握基本情况。
               (2)描述现有业务流程(绘制业务流程图)。
               (3)确认现有业务流程。
               (4)对业务流程进行分析。
               (5)发现问题,提出解决方案。
               (6)提出优化后的业务流程。
               在业务流程图中使用的基本符号如下图所示。
               
               业务流程图符号
               数据流图
               DFD是结构化分析中的重要方法和工具,是表达系统内数据的流动并通过数据流描述系统功能的一种方法。DFD还可被认为是一个系统模型,在信息系统开发中,一般将它作为需求说明书的组成部分。
               DFD从数据传递和加工的角度,利用图形符号通过逐层细分描述系统内各个部件的功能和数据在它们之间传递的情况,来说明系统所完成的功能。具体来说,DFD的主要作用如下:
               (1)DFD是理解和表达用户需求的工具,是系统分析的手段。由于DFD简明易懂,理解它不需要任何计算机专业知识,因此通过它同客户交流很方便。
               (2)DFD概括地描述了系统的内部逻辑过程,是系统分析结果的表达工具,因而也是系统设计的重要参考资料,是系统设计的起点。
               (3)DFD作为一个存档的文字材料,是进一步修改和充实开发计划的依据。
               在DFD中,通常会出现4种基本符号,分别是数据流、加工、数据存储和外部实体(数据源及数据终点)。数据流是具有名字和流向的数据,在DFD中用标有名字的箭头表示。加工是对数据流的变换,一般用圆圈表示。数据存储是可访问的存储信息,一般用直线段表示。外部实体是位于被建模的系统之外的信息生产者或消费者,是不能由计算机处理的成分,它们分别表明数据处理过程的数据来源及数据去向,用标有名字的方框表示。下图是一个典型的DFD示例。
               
               办理取款手续的DFD
               为了表达数据处理过程中的数据加工情况,用一个DFD是不够的。稍微复杂的实际问题,在DFD中常常出现十几个甚至几十个加工。这样的DFD看起来很不清楚。层次结构的DFD能很好地解决这一问题。按照系统的层次结构进行逐步分解,并以分层的DFD反映这种结构关系,能清楚地表达整个系统。
               下图给出分层DFD的示例。数据处理S包括三个子系统1、2、3。顶层下面的第一层DFD为DFD/L1,第二层的DFD/L2.1、DFD/L2.2及DFD/L2.3分别是子系统1、2和3的细化。对任何一层数据流图来说,我们称它的上层图为父图,在它下一层的图则称为子图。
               
               分层数据流图
               概括地说,画DFD的基本步骤,就是“自顶向下,逐层分解”。检查和修改的原则如下:
               (1)DFD中的所有图形符号只限于前述4种基本图形元素。
               (2)顶层DFD必须包括前述4种基本元素,缺一不可。
               (3)顶层DFD中的数据流必须封闭在外部实体之间。
               (4)每个加工至少有一个输入数据流和一个输出数据流。
               (5)在DFD中,需按层给加工框编号。编号表明了该加工处在哪一层,以及上下层的父图与子图的对应关系。
               (6)规定任何一个数据流子图必须与它上一层的一个加工对应,两者的输入数据流和输出数据流必须一致。此即父图与子图的平衡。
               (7)可以在DFD中加入物质流,帮助用户理解DFD。
               (8)图上每个元素都必须有名字。
               (9)DFD中不可夹带控制流。
               数据字典
               数据字典是关于数据的信息的集合,也就是对DFD中包含的所有元素的定义的集合。DFD和数据字典共同构成系统的逻辑模型。没有DFD,数据字典难以发挥作用;没有数据字典,DFD就不严格。只有把DFD和对DFD中每个元素的精确定义放在一起,才能共同构成系统的规格说明。
               数据字典的设计包括:数据流设计、数据元素字典设计、数据处理字典设计、数据结构字典设计和数据存储设计。这些设计涵盖了数据的采集和范围的确定等信息。在数据字典的每一个词条中应包含以下信息名称、别名或编号、分类、描述、何处使用。
               对加工的描述是数据字典的组成内容之一,常用的加工描述方法有结构化语言、判定树及判定表。
               (1)结构化语言:介于自然语言和形式语言之间的一种半形式语言,在自然语言基础之上加了一些限度,使用有限的词汇和有限的语句来描述加工逻辑。结构化语言是受结构化程序设计思想启发而扩展出来的。结构化程序设计只允许3种基本结构。结构化语言也只允许3种基本语句,即简单的祈使语句、判断语句和循环语句。与程序设计语言的差别在于结构化语言没有严格的语法规定,与自然语言的不同在于它只有极其有限的词汇和语句。结构化语言使用三类词汇:祈使句中的动词、数据字典中定义的名词及某些逻辑表达式中的保留字。
               (2)判定树:若一个动作的执行不只依赖一个条件,而与多个条件有关,那么这项策略的表达就比较复杂。如果用结构化语言的判断语句,就有多重嵌套,层次一多,可读性就会下降。用判定树来表示,可以更直观一些。
               (3)判定表:一些条件较多、在每个条件下取值也较多的判定问题,可以用判定表表示。判定表能清晰地表达复杂的条件组合与应做动作之间的对应关系,判定表的优点是能够简洁、无二义性地描述所有的处理规则。但判定表表示的是静态逻辑,是在某种条件取值组合情况下可能的结果,它不能表达加工的顺序,也不能表达循环结构,因此判定表不能成为一种通用的设计工具。
 
       建模
        建模是在计算机上创造三维形体的过程,建模是三维动画的基础,没有一个好的模型,其他好的效果都难以表现。三维建模的基本方法主要有:利用二维形体的技术、直接进行三维物体建模、造型组合等。
        利用二维形体进行建模的技术的主要思想是首先创建简单的二维形体,如样条线和形状等,然后对这些创建的二维形体进行挤压、旋转、放样等操作以创建三维造型。
        直接进行三维物体建模的常用方法有多边形建模、面片建模、NURBS建模等。
        造型组合是把已有的物体组合成新的物体,其中布尔运算是最重要的组合技术。
 
       开发人员
        ①多媒体软件:项目负责人、学科教学专家、教学设计专家、软件工程师、多媒体素材制作专家和多媒体课件制作专家。
        ②多媒体电子出版物:策划编导、文字编辑、美术编辑、音乐编辑和多媒体编辑。
 
       软件系统
        网络系统软件包括网络操作系统和网络协议等。网络操作系统是指能够控制和管理网络资源的软件,是由多个系统软件组成,在基本系统上有多种配置和选项可供选择,使得用户可根据不同的需要和设备构成最佳组合的互联网络操作系统。网络协议是保证网络中两台设备之间正确传送数据的约定。
 
       维护
        维护阶段是软件生存期中时间最长的阶段。软件一旦交付正式投入运行后便进入软件维护阶段。该阶段的关键任务是通过各种必要的维护活动使系统持久地满足用户的需要。每一项维护活动都应该准确地记录下来,作为正式的文档资料加以保存。
 
       系统建模
        通常软件开发项目是要实现目标系统的物理模型,即确定待开发软件的系统元素,并将功能和数据结构分配到这些系统元素中,它是软件实现的基础。但是目标系统的具体物理模型是由它的逻辑模型经实例化,即具体到某个业务领域而得到的。与物理模型不同,逻辑模型忽视实现机制与细节,只描述系统要完成的功能和要处理的数据。作为目标系统的参考,系统分析的任务就是借助于当前系统的逻辑模型导出目标系统的逻辑模型,解决目标系统的“做什么”的问题。
        结合现有系统(当前)的分析,进行新系统设计的过程如下图所示。
        
        现有系统的研究和分析过程
        (1)获得当前系统的物理模型。当前系统可能是需要改进的某个已在计算机运行的数据处理系统,也可能是一个人工的数据处理过程。在这一步首先分析、理解当前系统是如何运行的,了解当前系统的组织机构、输入输出、资源利用情况和日常数据处理过程,并用一个具体模型来反映自己对当前系统的理解。这一模型应客观地反映现实世界的实际情况。
        (2)抽象出当前系统的逻辑模型。在理解当前系统“怎样做”的基础上,抽取其“做什么”的本质,从而从当前系统的物理模型中抽象出当前系统的逻辑模型。在物理模型中有许多物理因素,随着分析工作的深入,有些非本质的物理因素就成为不必要的负担,因而需要对物理模型进行分析,区分出本质的和非本质的因素,去掉那些非本质的因素即可获得反映系统本质的逻辑模型。
        (3)建立目标系统的逻辑模型。分析目标系统与当前系统逻辑上的差别,明确目标系统到底要“做什么”,从当前系统的逻辑模型导出目标系统的逻辑模型。
        (4)建立目标系统的物理模型。根据新系统的逻辑模型构建出相应的物理模型。
        原有系统可以是一个正在运行的软件系统,也可以是一个纯手工运作的流程。
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