48信息系统分析与设计第1章

信息系统分析与设计卫红春面向21世纪高等学校计算机类专业系列教材AnalysisandDesignofInformationSystems西安电子科技大学出版社目录第1章信息系统导论第2章信息系统建设第3章信息系统规划第4章业务分析第5章需求分析第6章系统分析•第7章系统设计•第8章界面设计•第9章实现与测试•第10章信息系统管理•第11章信息系统应用第1章信息系统导论1.1信息1.2系统1.3广义信息系统1.4信息系统的概念和特征1.5信息系统的功能1.6信息系统结构1.7信息系统类型1.8信息系统在信息科学技术中的地位1.1信息1.1.1信息的定义从常识讲：信息(Information)一般是指具有新内容、新知识的消息或情报，以及语言、文字、图像等符号媒体所揭示的内容。从加工处理角度讲：信息是对数据加工的结果，是对人们的生活和工作有意义的数据。数据是信息加工的原材料，信息是数据加工的结果。数据(Data)是记录在一定介质上并可鉴别的符号，它可以是字母、数字、图形、图像、声音等。信息的本质：信息是物质的存在方式和状态，是显示物质存在方式的物质属性，同时也是物质间接存在性和物质自身显示自身的标志。1.1.2信息的分类1.从主客观关系分客观信息：表现物质系统的特征，是事物运行的状态和方式；主观信息：是客观信息在人头脑中的反映。关系：客观信息是主观信息的认识对象和内容，主观信息是客观信息的能动反映。2.从系统角度分系统外部信息：系统的外界环境产生的信息；系统内部信息：决定系统自身的组织和结构、调节系统各部分行动的信息。3.从自然发展分非生物信息：一切非生物的运行状态和方式；生物信息：生物的运行状态和方式；社会信息：人类社会的运行状态和方式。可分为政治、经济、军事、科技、文化和社会生活信息等4.从逻辑层次分：语法信息、语义信息和语用信息。语法信息：客观事物存在方式和运行状态的直观描述，表现为符号或语言，不涉及信息内容的解释和实际效用。语义信息：揭示所描述事物内容的真实含义，确定其含义的表示方法。语用信息：不仅要反映事物的存在方式和运行状态，而且要揭示其对人类的价值和效用。1.1.3信息的特性1．记载性●信息必须借助文字、图像、声波、电波、光波等物质形式而存在或表现。●作为物质的存在方式和运动状态，信息本身就蕴含于物质之中。●用来储存信息的物质被称为信息的载体，信息不能离开载体而独立存在。文字、电波和磁盘都是信息载体，人的大脑是昀复杂的信息载体。●信息载体的性质决定着信息的价值和被利用的程度。2．传输性●传输性是信息源通过载体把信息传递给接收者。●信息的传递是信息的时空运动。●信息传递需要时间，接收者获取的信息总是滞后于信息源。●信息传输的载体和传输手段决定了信息传输的速度和效率。信息的传输手段与信息载体的性质和采取的传输技术有关。3.共享性●信息可以由一个信息源到达多个信息的接收者，被多个接收者所共享，并且可以因交流使内容倍增。●共享是信息的独特性。一个物体只能被一个享用者所占有，但信息可以被多个接收者所享用，而且对信息不会有丝毫影响。●信息的共享性使信息可以通过多种渠道和传输手段加以扩展，从而让其获得广泛利用。现代通信和计算机技术昀大限度地实现了信息的共享。4.加工性●加工是指对信息的整理、变换、压缩、分解综合、排序等处理。●对信息的加工反映了人们对信息的内容、形式和时效等方面的需要。人们总是通过一定的手段，把信息加工处理成为更符合人们需要的形式和结果。●信息的加工性反映了信息的可塑性和增值性，它为人们更加广泛地使用信息提供了依据。通过对信息的加工变换，可以在原信息的基础上得到对人们更有意义和更有价值的信息。5.时效性●时效性是指信息的作用和价值与信息产生、传输和提供的时间有关。●信息的利用肯定要滞后于信息的产生，但必须有一定的时限，超过了这个限度，信息就失去或削弱了被利用的价值。●信息只有被及时传递和有效利用，才能实现其价值。内容越新，传递越快，信息的价值就越大。1.2系统1.2.1系统的概念系统(System)是由相互联系、相互影响的若干部分结合为具有特定目标、特定功能，并处于一定环境之中的有机整体。系统是我们日常使用较多的一个概念，像财务系统、军事系统、卫生系统、金融系统、技术系统、呼吸系统、计算机系统、软件系统等。系统的目标：系统的趋态和追求的目的。系统的功能：为了实现系统的目标，系统应该具有的能力和效用。系统功能由系统目标所确定。系统的结构：系统各要素之间所表现的模式和关系。系统的多元性：系统由多个部分构成，不存在只有单个元素的系统。系统的整体性：从一定角度来描述事物的整体性，人们通过这个概念来整体地把握事物，以及事物的构成及关系。1.2.2系统的特性1．整体性系统为了实现其目标，需要由各个部分协调构成为有机整体，这就是系统的整体性。系统整体性反映了系统的目标。为了实现系统的目标，系统必须作为一个有机的整体。由系统的各个部分构成一个整体，各部分之间相互协调，共同完成系统的目标。系统整体功能并不是各个部分的简单叠加，整体具有部分所没有的性质。2．关联性系统的关联性是指构成系统的各个部分之间互相联系、互相依存以构成整体系统。在系统中肯定不存在不与其它部分发生任何关系的元素。关联性是系统整体性的保证。如果系统中的各个构成要素之间不存在任何关系，就像一盘散沙，也就构不成整体系统，系统的整体性也就无从表现。3．层次性系统的层次性是指系统的一种共性结构模式，具体的表现是可把系统的结构划分成为一种纵向的层次关系。我们总可以把一个系统分解成为多个相对简单的子系统，对每一个子系统又可以进行分解，这样按照抽象程度，系统就表现出由抽象到具体的分层结构。例如，一个企业系统是由计划、生产、财务、人事、供应、销售、科技、质量等子系统构成的，而财务子系统又由账务处理、成本核算、工资核算等更小的子系统构成。系统层次性反映了人们观察和看待系统的角度。从宏观角度观察一个系统时，这个系统是由几个子系统构成的整体；如果我们从子系统的角度观察，它又是由几个更小的子系统所构成的。神经系统脾胃膜肌肉人消化系统胃胃腔腺液生殖系统肝胆胃液肠道4．适应性任何一个系统都存在于确定的环境之中，与环境构成一个和谐的整体。环境发生着变化。系统要满足环境的要求，随着环境的变化，系统也必须跟着变化，以适应环境的改变。这就是系统的适应性。系统适应性是保证系统整体性的需要。因为系统所存在的环境是变化的，系统为了实现既定目标，必须不断进行调整，以适应环境的变化。1.2.3系统的分类1．从系统的复杂程度划分宇宙社会人类动物植物细胞宇宙及社会系统生物系统控制装置时钟机构框架结构机械系统图1.1按复杂性对系统的分类2.从系统自然特性划分自然系统包括人类、太阳系以及地球的生态系统等。构造性系统则是为了满足人的需要，由人所创建的系统。构造性系统是为人类服务的。例如，汽车、自行车、电话、电视都可以被看为构造性系统；国家、地方政府、学校、教堂也是构造性系统。3．按人们认识系统的抽象程度划分1)概念系统概念系统是人们认识和描述系统的一种抽象模型。概念系统能够表述系统的主要特征和大致轮廓，但对系统反映比较粗糙，很不完善，甚至缺乏必要的细节。概念系统是人们认识事物的一种重要的思维方式，它是系统在人们头脑中的概要反映。例如，在我们头脑中的人、社会、国家等系统，一般只是一种抽象和宏观的概念。2)逻辑系统逻辑系统是在概念系统的基础上，通过论证并从原理上证明是合理可行的系统。逻辑系统考虑了系统的目标合理性、结构合理性、功能合理性和实现合理性。逻辑系统仍然不等同于实际系统。但在现有的技术、设备、资金和人力条件下，一定能够实现系统所规定的要求。因此，逻辑系统是摆脱了具体实现细节的合理系统。在软件工程中，软件系统的分析和设计模型就是逻辑系统。3)物理系统物理系统是具体存在的系统，也叫客观系统。现实存在的所有系统都是物理系统。4．按系统和外界的关系划分1)封闭系统封闭系统是指与外界环境的变化没有直接联系的系统，也即外界环境的变化不会影响系统内部的运行。例如，温箱和黑匣子。并不存在绝对的封闭系统。因为外界环境对系统内部总是会产生不同程度的影响。但从系统的目标要求上看，外界环境不会对封闭系统内部的运行产生不必要的影响，或者外界的干扰因素可以忽略不计。2)开放系统开放系统是指与外界环境存在密切联系并形成不可分割关系的系统。对于开放系统来说，环境的变化将会影响系统，系统需要适应环境的变化。现实中的社会系统、信息系统等均属于开放系统。1.2.4系统方法从认识论角度看，系统则是人们认识和把握事物本质规律的一种观点和方法。事物的相互联系、相互依赖和相互制约是客观事物存在和变化的本质规律，在其过程中又表现出显著的整体性。“系统”就是人们用来把握事物整体性和相互关系的观点和方法。采用系统观点看待事物时，总是把握事物的整体性，把事物分解成为多个部分或要素，分析各个部分在整体事物中的位置和作用，以及各个部分之间的相互联系和结构。在系统方法中，人们一般采用A.D.霍尔提出的逻辑维、时间维和知识维的三维结构方法。1．逻辑维：逻辑维反映从系统观点解决一个问题需要以下七个逻辑步骤：(1)问题描述；(5)方案优化；(2)确定目标及评价标准；(6)决策；(3)系统分析，提出逻辑模型；(7)实施计划。(4)提出方案；2．时间维时间维指从系统工程角度，解决一个问题所需要经过的时间阶段。系统方法一般可以分为七个阶段：（1）规划阶段；（2）制定方案阶段；（3）研制阶段；（4）生产阶段；（5）安装实验阶段；（6）运行阶段和更新阶段。3．知识维知识是系统方法的基础和保证，系统方法需要运用到多方面的知识。它包括共性知识和不同领域的专业知识，如工程、医药、建筑、商业、法律、管理、社会科学、艺术等不同专业门类的知识。这些共性基础知识和专业知识构成了系统方法的知识维度。知识维与逻辑维和时间维交互作用，形成了系统方法的三维结构。1.3广义信息系统1.3.1信息系统的观点系统和信息系统都是人们认识和把握客观事物的一种观点。从系统的观点出发，根据人们探讨事物的物质特性和信息特性，可以把所认识的事物分为物质系统和信息系统两种类型。信息是物质的属性和表现形式，信息与物质的关系就像波与水一样不可分割，任何一个系统中既包含着物质，又包含着信息。强调系统的物质特性:认为系统是物质系统;强调系统的信息特性:认为这个系统是信息系统。从这个意义上讲，信息系统是人们以系统的观点,从信息的角度所观测的客观系统。信息系统是人们认识和把握客观系统的一种观点和方法。从这个观点出发，所有客观系统无不是信息系统。1.3.2广义信息系统的概念物质系统（物质活动为主要特征）客观系统信息系统（信息活动为主要特征）物质系统是以物质特性及其运动为其主要特征，像桌子、板凳、楼房、汽车、植物等都属于物质系统。信息系统是指以对信息进行收集、整理、转换、存储、传输、加工和利用为主要目的和特征的客观系统。我们把这个概念所定义的信息系统称为广义信息系统。像人、组织、社会、收音机、电视机、电脑、通信系统等都是这样的客观系统，它们以信息活动为主要特征，并能够对信息进行复杂的加工处理。图1.2广义信息系统的基本结构信息系统控制信息控制物质控制信息系统处理信息处理物质处理信息系统输入信息输入物质输入信息系统输出信息输出物质输出信息系统组织信息组织物质组织1.3.3广义信息系统的结构广义信息系统的基本构成包括输入、处理、输出、组织和控制五部分：1.信息系统输入包括信息输入和物质输入。信息输入是指把外部信息输入到信息系统之中，也包括在信息系统内部各子系统和单元之间的信息输入。信息输入包括信息搜集、整理和输入三个步骤。信息输入可以采用手工输入和自动输入两种方式。物质输入是指构建和添购信息系统所需要的技术设备以及耗用材料。2.信息系统处理包括信息处理和物质处理。信息处理是指根据系统的要求对信息所实施的加工、变换、传输和存储等处理。物质处理则主要指设备装置在信息系统中的有效运行过程，以及对设备的维护保养等工作。3.信息系统组织信息系统