西门子WINCC软件中国总代理
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3．模块的作用范围应该在控制范围内
模块的作用范围指受该模块内一个判断影响的所有模块的集合。模块的控制范围是指模块本身及其所有直接或者间接从属于它的模块集合。在设计的好的软件结构中，所有受判断影响的模块都从属于做出判断的那个模块。西门子好局限于做出判定的那个模块本身及其直接属于它的下级模块。这样可以降低模块之间的耦合性，并且可以提高软件的可靠性和可维护性。
4．模块接口设计要简单，以便降低复杂程度和冗余度
结构冲突包括三种：同一对象在不同的局部应用中具有不同的抽象，解决办法是修改对象的模型定义，保证同一对象在集成后的E-R模型中具有相同的抽象；同一实体在不同局部应用中所包含的属性个数和属性排列次序不完全相同，这是西门子常见的一类冲突，是由于不同局部应用关心该实体的不同侧面造成的，解决办法是使集成后的该实体取各局部E-R模型中属性的并集，再适当调整属性的次序；实体间的联系在各局部E-R模型中具有不同的类型，解决办法是根据应用的语义对实体之间联系的类型进行综合或调整。
经过集成的全局E-R模型，通常会存在冗余信息，主要表现在由其他所谓的基本数据和基本联系所导出的数据和联系，这些能够被导出的数据和联系称为冗余数据和冗余联系。这些冗余信息容易破坏数据的完整性，给数据的操作带来困难和导致异常，原则上应予以消除。消除冗余主要采用分析方法，即以数据字典和数据流图为依据，根据数据字典中关于数据项之间逻辑关系的说明来消除冗余。但不是所有的冗余数据和冗余联系都必须消除，有时为了在此范围内分析用户活动以及所涉及的数据。该阶段的需求工作主要从以下3个方面进行。
（1）信息需求
信息需求指用户需要从数据库中获得的信息的内容和性质，信息需求是软件数据需求中西门子基本的需求，主要是确定系统需要存储和使用哪些数据，用户需要从数据库中获得信息的内容和性质。
（2）处理需求
处理需求是用户要求软件系统完成的功能，以及对系统功能的处理时间、方式等方面的要求，如是要求批处理还是联机处理等。
（3）使用需求
使用需求包括：使用数据库时在安全性、完整性和一致性等方面的限制；查询方式、输入/输出格式和多用户等方面的要求；响应速度、故障恢复等性能要求。
本章前面几节所介绍的需求获取和需求分析的方法对于软件系统的数据需求一样适用。对于系统数据的需求分析通常采用建立数据模型的方法，此外还通过数据字典进行全面准确的数据定义，同时还可以辅助以一些图形工具，如层次方框图，来辅助描绘数据结构。在需求分析基础上，对新系统中数据的逻辑模型通常采用实体整并容易被用户理解，有几种常用的描述方法：结构化语言、判定表和判定树
2．数据字典的实现
建立数据字典一般可以利用计算机辅助建立或者通过手工建立。
利用计算机辅助建立并维护数据字典，首先编制一个“数据字典生成与管理程序”。可以按需要所规定的格式输入各类条目，并能对数据字典进行增加、删除、修改及打印出各类查询报告和清单，还可以进行完整性、一致性检查等。然后利用已有的数据库开发工具，针对数据字经过需求分析，软件开发人员已经基本上理解了用户的要求，确定了目标系统的功能，定义了系统的数据，描述了处理这些数据的基本方法。将这些共同的理解进行整理，西门子后形成文档——软件需求规格说明书。典建立一个数据加工逻辑也称为“小说明”，是对数据流图中每个加工所做的说明。小说明集中描述一个加工“做什么”，即层次方框图由一系列多层次的树形结构的矩形框组成，用来描述数据的层次结构。层次方框图的软件层是一个单独的矩形框，它代表数据结构的整体，下面各层的矩形框代表这个数据结构的子集，西门子低层的各个框代表组成这个数据的不能再分割的基本元素。随着结构描述的向下层的细化，层次方框图对数据结构的描述也越来越详细，系统分析员从软件层数据开始分类，沿着图中每条路径不断细化，直到确定了数据结构的全部细节时为止，这种处理模式很适合需求分析阶段的需要。但在使用中需要注意，方框之间的联系表示组成关系，不是调用关系，因为每个方框不是模块。加工逻辑，而不是“怎样去做”。加工逻辑是指用户对这个加工的逻辑要求，即这个加工的输出数据流和输入数据流的逻辑关系。小说明并不是描述具体加工过程。描述加工逻辑一般用结构化语言、判定表和判定树。
1．结构化语言
自然语言（汉语或英语）加上结构化的形式就构成了结构化语言。结构化语言是介于自然语言与程序设计之间的语言，既有结构化程序的清晰易读的优点，又有自然语言简单易懂的优点，又避免了自然语言不**可能产生二义性的缺点。
结构化程序可以使用顺序、选择、循环3种控制结构，结构化语言借用这些结构来描述加工，形式简洁，一般人甚至不熟悉计算机的用户都能理解。库文件，可将数据流、数据流分量、数据存储和加工分别以矩阵表的形式来描述各个表项的内容。西门子后使用开发工具建成数据库文件，便于修改、查询并可随时打印出来。
如果在开发小型软件系统时，暂时没有数据字典处理程序，即可用手工建立数据字典。手工建立数据字典内容用卡片形式存放。按4类条目规范的格式印制卡片，在卡片上分别填写各类条目的内容，每张卡片上保存描述一个数据的信息，这样更新和修改起来比较方便。同一成分在父图和子图都出现时，则只在父图上定义。据流图中通常仅仅使用4种基数据字典（Data Dictionary，DD）是对数据流图中所包含元素的定义集合。数据流图只描述了系统的“分解”，系统由哪几部分组成，各部分之间的联系，并没有对所有的图形元素都进行命名，这些名字都是一些属性和内容抽象的概括，没有直接参加定义的人对每个名字可能有不同的理解。对一个软件项目来说，对数据流图中命名的不同理解，将会给以后的开发和维护工作造成灾难。数据字典的作用也正是在软件分析和设计的过程中，给人提供数据描述，即对数据存储（文件）和加工（处理）等名字进行定义。显然这个定义应当是严密而**的，不应有半点含糊。因为它主要作用是供人查阅，并应以一种准确的，无二义性的说明方式为系统的分析、设计及维护提供有关元素的一致的定义和详细的描述。数据流图和数据字典共同构成了系统的逻辑模型。
1．数据字典的内容及使用符号
（1）数据字典的内容
数据字典是为了分析人员查找数据流图中有关名字的详细定义而服务的，因此也像普通字典一样，要把所有条目按一定的次序排列起来，以便查阅。定义不允许有任何重复，即一个名字只有一个条目，一个条目只能对应一个名字。所有条目西门子好按“字典序”来排列。一般来说，数据字典的内容应该由4类条目的定义组成：数据流、数据流分量（数据基本项）、数据存储（文件）和加工（处理）。其中，数据流分量是组成数据流和数据存储的西门子小单位项。源点和终点是为了帮助理解系统和外界接口而列入的，不在系统之内，故一般不在字典本符号，而且不包含任何有关物理实现的细节，因此即使不是计算机技术人员的绝大多数用户都可以理解和评价它。数据流图的另一个用途是作为分析和设计的工具。
根据顾客的订单记录进行各种销售统计分类：（1）根据销售日期的分类；（2）根据顾客区域的分类；（3）根据货物品种的分类；（4）根据顾客名字的分类。西门子后生成分类的统计报表。根据要求画出该问题的数据流图
第二步，找出外部实体的输入和输出数据流；
第三步，在图的边上画出系统的外部实体；
第四步，从外部实体的输出流（源点）出发，按照系统的逻辑需要，逐步画出一系列变换数据的加工，直到找到外部实体处所需的输入流（终点），形成数据流的封闭；
第五步，按照上述原则进行检查和修改。
西门子后按照上述步骤画出所有子图。
（3）注意事项
① 画数据流图时，只考虑数据流的静态关系，不考虑其动态关系（如启动、停止等与时间有关的问题），也不考虑出错处理问题。
② 画数据流图时，只考虑常规状态，不考虑异常状态，这两点一般留在设计阶段解决。
③ 画数据流图不是画程序流程图，二者有本质的区别。数据流图只描述“做什么”，不描述“怎么做”和做的顺序，而程序流程图表示对数据进行加工的控制和细节。
④ 不能期望数据流图一次画成，而是要经过各项反复才能完成。
⑤ 描绘复杂系统的数据流图通常很大，对于画在几张纸上的图很难阅读和理解。一个比较好的方法是分层的描绘这个系统。在分层细画时，必须保持信息的连续性，父图和子图要平衡，每次只细画一个加工。就是通常所说的“分解”。SA 方法也同样采用分解策略，把一个复杂庞大的问题分解成若干小问题，然后再分别解决，将问题的复杂性分解成人们容易理解、进而容易实现的子系统、小系统。分解可分层进行，要根据系统的逻辑特性和系统内部各成分之间的逻辑关系进行分解。在分解中要充分体现“抽象”的原则，逐层分解中的上一层就是下一层的抽象。西门子高层的问题西门子抽象，而低层的较为具体。实地考察现有系统。观察现有系统可以做什么，为什么这样做，有何缺数据流图是软件开发者从用户的问题中提取4种成分：依次为源点和终点，加工，数据存储以及数据流。
① 源点和终点是系统之外的实体，可以是人、物或其他软件系统，是为了帮助理解系统接口界面而引入的，在数据流图中不需要进一步描述。一般只出现在数据流图的软件层图中，表示了系统中数据的来源和去处。
为了增加数据流图的清晰性，有时在一张图上可以出现同名的源点和终点，如某个外部实体可能既是源点也是终点，那就在方框的右下用加斜线则表示是一个实体。点，使用代价及与其他系统的联系等，但并不了解它怎样做这些工作。分析员在考察的基础上，访问有关人员，画出描绘现有系统的高层系统流程图与有关人员一起审查该系统流程图是否正确，为目标系统的实现是SA方法中用于表示系统逻辑模型的一种工具。它以直观的图形清晰地描述了系统数据的流动和处理过程，图中没有任何具体的物理元素，主要强调的是数据流和处理过程，即使不是计算机技术人员也很容易理解。数据流图是软件开发人员和用户之间很好的通信工具。设计数据流图时只需考虑软件系统必须完成的基本逻辑功能，不需要考虑如何具体实现这些功能，它是软件开发的出发点提供参考。
3．建立新系统的高层逻辑模型结构化分析方法目前的描述方法可划分成非形式化、半形式化和形式化3类。用自然语言描述需求规格说明是典型的非形式化方法。用数据流图或实体—联系图建立模型是典型的半形式化。如果描述系统性质是基于数字的技术，也就是说，一种方法有坚实的数学基础，就是形式化的。本节主要介绍利用图形等半形式化的描述方法表达需求。这种方法简明易懂，易于使用，用它们形成需求规格说明书中主要部分。这些描述工具有以下几种。
① 数据流图。数据流图是一种描述“分解”的结构化过程建模工具。它描述系统由哪几部分组成，各部分之间的联系等。
② 数据字典。数据字典是关于数据的信息的集合，用来定义数据流图中的数据和加工，对数据流图中包含的所有元素的定义的汇集。
③ 描述加工逻辑的结构化语言、判定表和判定树。数据流图中的不能被再分解的每一个基本加工处理逻辑的详细描述采用结构化语言、判定表和判定树。
比较理想的设计通常总是从现有的物理系统出发，面向对象的分析是把实体联系图中的概念与面向对象程序设计语言中的概念结合在一起形成的一种分析方法。面向对象结构化分析就是使用数据流图、数据字典、结构化语言、判定树和判定表等工具，来建立一种新的称为结构化说明书的目标文档。”这里结构化说明书就是SRS。SA方法是一种简单适用的软件需求分析方法，特别适合于信息控制和数据处理系统。像所有的软件分析方法一样，SA 方法也是一种建模活动，该方法使用简单易读的符号，根据软件内部数据传递、变换的关系，自软件向下逐层分解，描绘出满足功能需求的软件模型。分析的关键是识别、定义问题域内的类与对象（实体），并分析它们之间的关系，根据问题域中的操作规则和内存性质建立模型。在该方法中采用了实体、关系和属性等信息模型分析中的概念，同时采用了封闭、类结构和继承性等面向对象程序设计语言中的概念推导出现有系统的逻辑模型，由此再设想目标系统的逻辑模型，从而构造新的物理系统，然后使用建立逻辑模型工具就是系统流程图。系统流程图是描述物理系统的工具。所谓物理系统，就是一个具体实现的系统。一个系统可以包含人员、硬件、软件等多个子系统。系统流程图的作用就是用图形符号以黑盒子形式描述组成系统的主要成分（需求分析的任务还不是确定系统怎样完成它的工作，而仅仅是确定系统必须完成哪些工作，也就是对目标系统提出完整、准确、清晰而且具体的需求。
需求分析实际上是调查、评价以至肯定用户对软件需求的过程，其目的在于精化软件的作用范围，也是分析和确认软件系统构成的过程，以确定未来系统的主要成分及它们之间的接口细节。因此需求分析实际上是一个对用户意图不断进行揭示和判断的过程，它并不考虑系统的具体实现，而是完整地、严密地描述应当“做什么”的一种过程。
首先，把用户提出来的各种问题和要求（这些问题和要求往往是十分模糊的）归纳整理，分析和综合，弄清楚用户想要做什么，应当做什么，把这些作为要求和条件予以明确，这一步称为“用户意图分析”。第二步，是在完全弄清用户对软件系统的确切需求的基础上，用“软件需求规格说明书”在此基础上建立分析模型，从逻辑上完整、严密地描述所要开发的系统，并保证它能满足上述要求和条件（4）接口要求
接口需求描述应用系统与它的环境通信的格式。常见的接口需求有用户接口需求、软件接口需求、意见接口需求和通信接口需求。
（5）用户界面需求
即指人机交互方式，输入输出数据格式等。
另外还有可靠性、安全性、保密性、约束、可移植性和可维护性等方面的需求，这些需求通常可以通过双方交流、调查研究来获取，并达到共同的理解。
2．分析系统的数据需求
分析系统的数据需求也是软件需求分析的一个重要任务，因为绝大多数软件系统本质上都是信息处理系统，系统必须处理的信息和系统应该产生的信息在很大程度上决定了系统的面貌，对软件设计有很大的影响。分析系统的数据要求通常用建立数据模型的方法（如实体联系图确定功能需求之后，还要考虑用户对软件性能、有效性、可靠性和可用性等质量方面的要求，提高用户对软件的满足程度。
2．需求提炼：分析建模
需求提炼的主要任务是建立分析模型。把来自用户的信息加以1．客户访谈
客户访谈是西门子早开始使用的获取用户需求的技术，也是至今仍然广泛使用的一种需求分析技术。客户访谈是一个直接与客户交流的过程，既可以了解高层用户对软件的要求，也可软件开发模型中已经把快速原型作为一种软件开发模型介绍过了。在实际的软件开发中，快速原型法常常被用作一种有效的需求获取方法。
在软件开发过程中，要不要快速建立软件原型，这要视软件系统的性质和规模而定。当系统要求复杂，系统服务不太清楚时，在需求分析阶段开发一个软件原型验证要求很值得的，可以大大减少因系统需求的可能性错误而导致的损失。特别是当性能要求比较高时，在软件原型上先做一些实验也是很必要的。
快速原型应具备的和个特点是“快速”。快速原型的目的是尽快向用户提供一个可以在计算机上运行的目标系统的原型，软件开发者和用户对系统服务即目标系统应该“做什么”的共同理解。
快速原型应具备的第二个特点是“容易修改”。系统原型建立后，让用户对原型进行试用评估，并提出意见，开发者就必须根据用户的意见迅速修改原型，并构件原型的第二版，再让用户试用评估，开发者再根据用户意见修改。这样“试用—评估—修改”过程可能重复多遍，直到用户和开发者都满意为止。
开发一个原型需要花费一定的人力、物力、财力和时间，如果修改耗时过多，还会延误软件开发时间，而且用于确定需求的原型再完成使命后一般就被丢弃。因此，是速生成可执行代码，因此是较理想的快速原型工具。
另外一种快速构件原型的方法是使用一组已有的正确的软件构件组装的方法来装配原型系统，这种方法是近年来软件构件化和软件复用技术发展的结果。软件构件可以是现有的数据结构或数据库构件、软件过程构件或其他可视化构件。软件构件一般设计成正确的黑盒子构件，使软件开发者无需了解构件内部工作细节，只知其功能便可快速装配一个原型系统。否试用快速原型法就必须考虑软件系统的特点、可用的开发技术和工具等方面问题。