Giáo trình Phân tích và Thiết kế Hệ thống Thông tin - Nguyễn Trần Phương

• Tác giả: Nguyễn Trần Phương
• Trường học: Trường Trung học Kinh tế Kỹ thuật Hòa Bình
• Chuyên ngành: Công nghệ Thông tin
• Đề tài: Phân tích và thiết kế hệ thống thông tin
• Loại tài liệu: Giáo trình
• Năm xuất bản: 2009
• Địa điểm: Hòa Bình

Tóm tắt

I. Tổng quan về giáo trình phân tích thiết kế hệ thống thông tin Nguyễn Trần Phương

Giáo trình Phân tích Thiết kế Hệ thống Thông tin do Nguyễn Trần Phương biên soạn là tài liệu giảng dạy chuyên ngành Công nghệ Thông tin tại Trường Trung học Kinh tế Kỹ thuật Hòa Bình, xuất bản năm 2009. Tài liệu này cung cấp kiến thức nền tảng và chuyên sâu về quy trình xây dựng hệ thống thông tin, từ giai đoạn lập kế hoạch đến triển khai và bảo trì. Giáo trình được cấu trúc thành năm chương chính, bao gồm những vấn đề chung về hệ thống thông tin, nghiên cứu và xử lý kết quả nghiên cứu, mô hình hóa quan niệm, mức tổ chức và vật lý,以及 quản lý các giai đoạn xây dựng hệ thống. Nội dung được trình bày hệ thống, logic, phù hợp cho sinh viên ngành Công nghệ Thông tin và những người quan tâm đến lĩnh vực phân tích thiết kế hệ thống. Tài liệu lưu hành nội bộ, phục vụ mục đích đào tạo chuyên môn tại trường.

1.1. Mục tiêu và đối tượng của giáo trình

Giáo trình hướng đến việc trang bị cho sinh viên kiến thức toàn diện về quy trình phân tích và thiết kế hệ thống thông tin. Đối tượng chính là sinh viên chuyên ngành Công nghệ Thông tin tại Trường Trung học Kinh tế Kỹ thuật Hòa Bình. Nội dung giúp người học nắm vững các phương pháp nghiên cứu hiện trạng, xây dựng mô hình dữ liệu, chuyển đổi giữa các mức trừu tượng hóa và quản lý dự án phát triển hệ thống. Giáo trình cũng phục vụ giảng viên làm tài liệu tham khảo trong quá trình giảng dạy môn Phân tích và Thiết kế hệ thống.

1.2. Cấu trúc nội dung giáo trình

Giáo trình gồm năm chương được biên soạn theo trình tự logic. Chương 1 trình bày những vấn đề chung về hệ thống thông tin và các quan điểm phân tích. Chương 2 giới thiệu phương pháp nghiên cứu hiện trạng và xử lý kết quả. Chương 3 tập trung vào mô hình hóa quan niệm với mô hình thực thể-quan hệ. Chương 4 trình bày mức tổ chức và vật lý, bao gồm mô hình cơ sở dữ liệu. Chương 5 đề cập đến quản lý các giai đoạn xây dựng hệ thống thông tin, từ lập kế hoạch đến bảo trì.

II. Các vấn đề phân tích và nghiên cứu hệ thống thông tin

Quá trình phân tích hệ thống thông tin đòi hỏi phương pháp nghiên cứu khoa học và có hệ thống. Giáo trình Nguyễn Trần Phương trình bày ba phương pháp nghiên cứu chính: quan sát, điều tra và phỏng vấn. Mỗi phương pháp có ưu điểm riêng và phù hợp với từng tình huống cụ thể. Phương pháp quan sát giúp ghi nhận trực tiếp các hoạt động thực tế tại hiện trường. Phương pháp điều tra thu thập thông tin từ nhiều đối tượng qua phiếu hỏi. Phương pháp phỏng vấn cho phép đào sâu vào chi tiết từng vấn đề. Sau khi thu thập dữ liệu, kết quả nghiên cứu cần được xử lý kỹ lưỡng. Công việc bao gồm tổng hợp kết quả điều tra, tổng hợp dữ liệu, rà soát lại tài liệu và rút ra các yếu tố cần thiết. Mục đích chính là làm rõ nhiệm vụ của hệ thống sẽ được tin học hóa, xác định các quy tắc ràng buộc và tổng hợp yêu cầu một cách đầy đủ, chính xác.

2.1. Phương pháp thu thập thông tin

Giáo trình giới thiệu ba phương pháp thu thập thông tin cơ bản. Phương pháp quan sát yêu cầu người phân tích trực tiếp theo dõi các hoạt động diễn ra trong hệ thống hiện tại, ghi chép lại quy trình và luồng dữ liệu. Phương pháp điều tra sử dụng phiếu hỏi được thiết kế sẵn, phát cho nhiều đối tượng để thu thập số liệu thống kê. Phương pháp phỏng vấn cho phép trao đổi trực tiếp với người sử dụng, đặt câu hỏi chi tiết và làm rõ các vấn đề phức tạp. Việc lựa chọn phương pháp phù hợp phụ thuộc vào đặc điểm cụ thể của dự án.

2.2. Xử lý và tổng hợp kết quả nghiên cứu

Sau giai đoạn thu thập thông tin, kết quả cần được xử lý và tổng hợp một cách khoa học. Bao gồm tổng hợp các kết quả điều tra, tổng hợp dữ liệu thô thành thông tin có cấu trúc. Tiếp theo là rà soát lại toàn bộ tài liệu để rút ra các yếu tố cần thiết. Xác định mục đích của hệ thống sẽ được tin học hóa, liệt kê các quy tắc ràng buộc và làm rõ các nhiệm vụ cụ thể. Cuối cùng, tổng hợp tất cả yêu cầu để tạo thành cơ sở cho giai đoạn thiết kế hệ thống.

III. Phương pháp mô hình hóa và thiết kế hệ thống thông tin

Mô hình hóa là bước quan trọng trong quy trình thiết kế hệ thống thông tin. Giáo trình trình bày ba mức trừu tượng hóa chính: mức quan niệm, mức tổ chức và mức tác nghiệp. Tại mức quan niệm, mô hình thực thể-quan hệ (ER) được sử dụng để biểu diễn dữ liệu. Mô hình này xác định các thực thể, thuộc tính, mối quan hệ giữa các thực thể và ràng buộc toàn vẹn. Tại mức tổ chức, các mô hình cơ sở dữ liệu được giới thiệu: mô hình phân cấp, mô hình mạng, mô hình quan hệ và mô hình hướng đối tượng. Quá trình chuẩn hóa được áp dụng để loại bỏ trùng lặp và đảm bảo tính nhất quán dữ liệu. Giáo trình cũng hướng dẫn chuyển đổi từ mô hình quan niệm sang mô hình logic, rồi sang mô hình vật lý. Công cụ Rational Rose 2003 được giới thiệu hỗ trợ quá trình mô hình hóa bằng ngôn ngữ UML, bao gồm các biểu đồ use-case, class, sequence và collaboration.

3.1. Mô hình thực thể quan hệ và mô hình hóa quan niệm

Mô hình thực thể-quan hệ (ER) là công cụ chính để mô hình hóa dữ liệu ở mức quan niệm. Mô hình này xác định các thực thể đại diện cho đối tượng trong hệ thống, các thuộc tính mô tả đặc điểm của thực thể, và các mối quan hệ giữa chúng. Bản số xác định số lượng thực thể tham gia vào mỗi mối quan hệ. Ràng buộc toàn vẹn đảm bảo tính chính xác và đầy đủ của dữ liệu. Xây dựng mô hình ER là bước nền tảng trước khi chuyển sang thiết kế chi tiết cơ sở dữ liệu ở mức tổ chức và vật lý.

3.2. Các mô hình cơ sở dữ liệu và chuẩn hóa

Giáo trình giới thiệu bốn loại mô hình cơ sở dữ liệu phổ biến. Mô hình phân cấp sắp xếp dữ liệu theo cây phân cấp. Mô hình mạng cho phép mỗi nút có nhiều nút cha. Mô hình quan hệ sử dụng bảng để lưu trữ dữ liệu, được sử dụng rộng rãi nhất. Mô hình hướng đối tượng kết hợp lập trình hướng đối tượng với quản lý dữ liệu. Quá trình chuẩn hóa bao gồm các dạng chuẩn từ 1NF đến 3NF, giúp loại bỏ dư thừa dữ liệu, tránh dị thường cập nhật và đảm bảo tính toàn vẹn thông tin trong hệ thống.

IV. Ứng dụng thực tế và quản lý dự án phát triển hệ thống

Giáo trình Nguyễn Trần Phương không chỉ trình bày lý thuyết mà còn hướng dẫn ứng dụng thực tế. Chương cuối đề cập đến quản lý các giai đoạn xây dựng hệ thống thông tin, bao gồm lập kế hoạch, xác định yêu cầu, xây dựng nhóm, bố trí nhân sự và phân công nhiệm vụ. Hai mô hình phát triển phần mềm được giới thiệu: mô hình thác nước và mô hình tạo nguyên mẫu. Mô hình thác nước thực hiện tuần tự từng giai đoạn. Mô hình tạo nguyên mẫu cho phép xây dựng bản mẫu nhanh để người sử dụng đánh giá trước khi triển khai chính thức. Giai đoạn kiểm tra bao gồm unit testing, integration testing, system testing và acceptance testing. Giai đoạn bảo trì là giai đoạn tiêu tốn nhiều thời gian và chi phí nhất, đòi hỏi tài liệu kỹ thuật đầy đủ và kênh thông tin giữa người sử dụng và đội ngũ bảo trì. Hệ thống quản lý xét tốt nghiệp được sử dụng làm ví dụ minh họa cụ thể cho toàn bộ quy trình phân tích và thiết kế.

4.1. Quản lý dự án và quy trình phát triển hệ thống

Quản lý dự án phát triển hệ thống thông tin đòi hỏi sự phối hợp chặt chẽ giữa các thành viên. Giáo trình hướng dẫn xây dựng nhóm dự án, bố trí nhân sự phù hợp với năng lực và phân công nhiệm vụ rõ ràng. Lập kế hoạch tiếp cận vấn đề giúp định hướng công việc theo tiến trình có kiểm soát. Hai mô hình phát triển chính là mô hình thác nước và mô hình tạo nguyên mẫu, mỗi mô hình có ưu nhược điểm riêng. Việc lựa chọn mô hình phù hợp phụ thuộc vào đặc điểm và yêu cầu cụ thể của từng dự án.

4.2. Kiểm tra và bảo trì hệ thống

Kiểm tra là giai đoạn không thể thiếu trong quy trình phát triển hệ thống. Bao gồm kiểm tra đơn vị để xác minh từng thành phần hoạt động đúng. Kiểm tra tích hợp đánh giá sự kết hợp giữa các component. Kiểm tra hệ thống xác nhận đáp ứng yêu cầu chức năng. Kiểm tra chấp nhận được thực hiện bởi khách hàng. Giai đoạn bảo trì sửa chữa phần mềm khi có thay đổi, đòi hỏi tài liệu kỹ thuật chi tiết từ giai đoạn thi công và kênh thông tin giữa người sử dụng với đội ngũ bảo trì.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Trường Trung học Kinh tế Kỹ thuật Hòa Bình – Ngành Công nghệ Thông tin SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO HÒA BÌNH TRƯỜNG TRUNG HỌC KINH TẾ KỸ THUẬT HÒA BÌNH Giáo viên biên soạn: Nguyễn Trần Phương PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÔNG TIN Lưu hành nội bộ HÒA BÌNH – NĂM 2009 Tài liệu môn Phân tích & Thiết kế hệ thống – Giáo viên biên soạn: Nguyễn Trần Phương Trường Trung học Kinh tế Kỹ thuật Hòa Bình – Ngành Công nghệ Thông tin PHÂN TÍCH & THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÔNG TIN Tài liệu môn Phân tích & Thiết kế hệ thống – Giáo viên biên soạn: Nguyễn Trần Phương Trường Trung học Kinh tế Kỹ thuật Hòa Bình – Ngành Công nghệ Thông tin MỤC LỤC Mục lục 1 Lời nói đầu 2 Chương 1: Những vấn đề chung 4 1.1 Hệ thống thông tin 4 1.1 Hệ thống thông tin 4 1.2 Các tính năng của hệ thống thông tin 6 1.2 Phân tích và thiết kế hệ thống thông tin 6 1.1 Các quan điểm phân tích 7 1.2 Các phương pháp phân tích 7 1. Các giai đoạn trong quá trình xây dựng hệ thống thông tin 12 1.1 Lập kế hoạch, xác định yêu cầu 12 1. Các mức trừu tượng hóa 23 1.1 Mức quan niệm 24 1.2 Mức tổ chức 24 1.3 Mức tác nghiệp 25 Chương 2: Nghiên cứu & xử lý kết quả nghiên cứu 26 2.1 Nghiên cứu hiện trạng 26 2.1 Một số khái niệm 26 2.2 Các phương pháp nghiên cứu 27 2.1 Phương pháp quan sát 29 2.2 Phương pháp điều tra 31 2.3 Phương pháp phỏng vấn 36 2.2 Xử lý kết quả nghiên cứu 40 2.1 Tổng hợp các kết quả điều tra 40 2.2 Tổng hợp dữ liệu 41 2.3 Rà soát lại tài liệu, rút ra yếu tố cần thiết 42 2.1 Mục đích của hệ thống sẽ được tin học hóa 42 2.2 Các quy tắc rằng buộc 42 2.3 Làm rõ các nhiệm vụ 42 2.4 Tổng hợp các yêu cầu 42 2.3 Tài liệu và sơ đồ hóa kết quả nghiên cứu 50 Chương 3: Mô hình hoá quan niệm 56 3.1 Mô hình thực thể 56 3.3 Rằng buộc toàn vẹn trên thực thể 57 3.2 Mô hình quan niệm về dữ liệu 57 3. Mối quan hệ giữa các thực thể 63 3.1 Xây dựng mô hình ER 65 3.2 Bản số 69 Tài liệu môn Phân tích & Thiết kế hệ thống – Giáo viên biên soạn: Nguyễn Trần Phương Trường Trung học Kinh tế Kỹ thuật Hòa Bình – Ngành Công nghệ Thông tin 3.3 Các bài tập về xác định bản số 73 Chương 4: Mức tổ chức và vật lý 76 4.1 Mô hình tổ chức về xử lý 76 4.1 Các yếu tố tổ chức 76 4.2 Các quy tắc tổ chức 78 4.3 Khái niệm pha 78 4.2 Mô hình cơ sở dữ liệu 79 4.1 Mô hình phân cấp 79 4.2 Mô hình mạng 80 4.3 Mô hình quan hệ 80 4.4 Mô hình CSDL hướng đối tượng 85 4.3 Chuẩn hóa trên mô hình CSDL 88 4.4 Mô hình lô gic 93 4.5 Chuyển từ mô hình quan niệm sang mô hình lô gic 100 4.1 Chuyển sang mô hình CSDL mạng 100 4.2 Chuyển sang mô hình CSDL quan hệ 100 4.1 Mô hình vật lý về dữ liệu 101 4.2 Các mô đul xử lý 105 4.3 Phân dã mô đul 106 4.4 Phân dã chức năng 106 4.7 Chuyển từ mức lô gic sang mức vật lý 108 4.1 Sử dụng một ngôn ngữ lập trình 108 4.2 Sử dụng một hệ quản trị cơ sở dữ liệu 109 4.3 Giới thiệu rational rose 2003 109 Chương 5: Quản lý các giai đoạn xây dựng HTTT 117 5.1 Quản lý giai đoạn lập kế hoạch, xác định yêu cầu 117 5.1 Xây dựng nhóm 119 5.2 Bố trí nhân sự, phân công nhiệm vụ 122 5.3 Lập kế hoạch tiếp cận vấn đề 126 5.4 Xây dựng các mối quan hệ 128 5.5 Ký kết các thỏa thuận tài chính, kỹ thuật 129 5.6 Xây dựng dự toán cho các giai đoạn 131 5.2 Quản lý giai đoạn phân tích 133 5.1 Tiếp cận hiện trạng 133 5.2 Thu thập các tài liệu có liên quan đến hệ thống sẽ tin học hóa 135 5.3 Triển khai theo kế hoạch đã xác lập ở giai đoạn trước 136 5.4 Tổng hợp các yêu cầu, phân loại theo nhóm, loại bỏ các yêu cầu trùng lắp, lập hồ sơ cho từng nhóm việc.5 Lập kế hoạch phân công, bố trí nhân sự tiếp cận đối tác làm rõ các yêu cầu, khái niệm chuyên môn chưa rõ 141 5.6 Hiệp thương với đối tác để giải quyết các vấn đề mới nảy sinh về mặt kỹ thuật và tài chính. Quản lý giai đoạn thiết kế 142 5.1 Qhân công nhóm thiết kế tổng thể, nhóm thiết kế chi tiết 142 5.2 Lập văn bản đặc tả thiết kế mức tổng thể, mức chi tiết 144 Tài liệu môn Phân tích & Thiết kế hệ thống – Giáo viên biên soạn: Nguyễn Trần Phương Trường Trung học Kinh tế Kỹ thuật Hòa Bình – Ngành Công nghệ Thông tin 5.3 Kế hoạch nhất thể hóa 152 5.4 Đặc tả các thử nghiệm cho từng cá thể 152 5.5 Phân tích các rủi do 153 5.4 Quản lý giai đoạn thực hiện 154 5.1 Phát triển mã nguồn 154 5.2 Xây dựng kế hoạch bảo trì 155 5.3 Lập sổ ghi các giải pháp cho các mô đul thử nghiệm 156 5.4 Xây dựng trợ giúp cho người dùng cuối 156 5.5 Nhất thể hóa từng phần, tất cả, rà soát lỗi mã khi nhất thể hóa 157 5.6 Xây dựng kế hoạch dự phòng cho các rủi do 158 5.7 Quyết toán các khâu đã hoàn thiện.5 Quản lý giai đoạn thử nghiệm 159 5.1 Thực hiện việc nhất thể hóa 159 5.2 Thực hiện các thử nghiệm an pha, bê ta, thử nghiệm thu 159 5.3 Lập các báo cáo thử nghiệm 160 5.4 Đánh giá mức độ do các các lỗi sinh ra. giải pháp khắc phục 161 5.5 Lập ngân sách cuối cùng của dự án 162 5.6 Lắp đặt, tích hợp hệ thống và đào tạo người vận hành 162 5.6 Quản lý giai đoạn bảo trì 163 Gợi ý trả lời các bài tập 165 Tài liệu tham khảo. 166 Phần phụ lục 167 Tài liệu môn Phân tích & Thiết kế hệ thống – Giáo viên biên soạn: Nguyễn Trần Phương Trường Trung học Kinh tế Kỹ thuật Hòa Bình – Ngành Công nghệ Thông tin LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay với việc ứng dụng của công nghệ thông tin vào mọi lĩnh vực của đời sống xã hội, tất nhiên là sẽ có rất nhiều nhu cầu xây dựng các hệ thống thông tin tin học hóa từ quy mô nhỏ tới lớn, từ đơn giản đến phức tạp đòi hỏi có phương pháp luận để phát triển các hệ thống thông tin. Phân tích thiết kế hệ thống thông tin tin học hóa là một trong các môn cung cấp phương pháp luận để thực hiện một dự án tin học dành cho tất cả học sinh, sinh viên của bậc học chuyên nghiệp trong ngành Công nghệ thông tin. Tài liệu này với những kiến thức chính, cơ bản từ giáo trình phân tích và thiết kế hệ thống thông tin của trường đại học Quốc gia và một số bộ môn có liên quan nhằm đề cập một số phương pháp tiếp cận vấn đề của một dự án tin học hóa, song song với các kiến thức trên còn có cập nhật bổ sung và giới thiệu một số cách tiếp cận hiện đại đang thịnh hành mà tác giả sưu tầm và tự nghiên cứu qua sách, báo và Internet nhằm giúp học sinh, sinh viên có cái nhìn toàn diện. Đồng thời giúp học sinh, sinh viên tốt nghiệp ra trường có khả năng lựa chọn giải pháp khả thi nhất khi tham gia, đảm nhiệm dự án tin học hóa. Tài liệu trình bày khá chi tiết các kỹ năng trong phân tích thiết kế một hệ thống thông tin, từ việc trình bày các nguyên tắc cần thiết để phân biệt một số khái niệm liên quan đến việc trình bày hình ảnh dữ liệu bằng mô hình. Tài liệu có nhiều ví dụ cụ thể dễ hiểu từ đơn giản đến phức tạp. Phương pháp luận phát triển các hệ thống thông tin luôn là một trong những chủ đề quan trọng nhất của công nghệ thông tin. Trải qua một giai đoạn phát triển, tiếp cận hướng đối tượng đã dần dần chiếm ưu thế và ngày càng trở nên phổ biến và đã được chuẩn hoá trong công nghiệp phần mềm. Tuy nhiên cũng cần nhìn nhận khách quan thì ngay trong cách tiếp cận hướng đối tượng vẫn còn đâu đó đường nét của tiếp cận hướng chức năng. Đặc biệt quan điểm “Chia để trị” thì vẫn không thay đổi cho dù bất cứ cách tiếp cận nào tính cho tới thời điểm tác giả biên soạn tài liệu này. Bên cạnh đó trong tài liệu này tác giả cũng sưu tầm và giới thiệu một vài nét chính khi sử dụng công cụ hỗ trợ phân tích thiết kế để học sinh, sinh viên có thể sử dụng trong quá trình học môn phân tích thiết kế hệ thống thông tin như công cụ hỗ trợ như Rational Rose 2003. Ngoài ra cũng nêu tên một số công cụ khác hiện đang được giới công nghệ thông tin tại Việt Nam quan tâm để học sinh, sinh viên tham khảo và tự học khi có điều kiện. Nội dung của tài liệu gồm 5 chương và phần Phụ lục: Chương 1: Những vấn đề chung. Các khái niệm cơ bản, các định hướng mới trong cách tiếp cận để thực hiện một dự án tin học; Giới thiệu các dạng hệ thống thông tin; Vòng đời phát triển hệ thống và so sánh các cách tiếp cận phát triển hệ thống; Các giai đoạn trong quá trình xây dựng hệ thống thông tin. Chương 2: Nghiên cứu & xử lý kết quả nghiên cứu. Phương pháp chung để nghiên cứu và xử lý các thông tin thu nhận được. Các mặt mạnh, yếu của các phương nghiên cứu; Các xu hướng hiện nay. Một vài Tài liệu môn Phân tích & Thiết kế hệ thống – Giáo viên biên soạn: Nguyễn Trần Phương Trường Trung học Kinh tế Kỹ thuật Hòa Bình – Ngành Công nghệ Thông tin kinh nghiệm khi thực hiện dự án tin học mà tác giả đã tiếp cận theo các phương pháp này để cùng tham gia xây dựng phần mềm tại đơn vị đang công tác. Chương 3: Mô hình quan niệm. Cung cấp phương pháp để xây dựng và mô hình hoá các quan niệm. Nắm được những khái niệm căn bản của CSDL quan hệ; Các kỹ thuật cơ bản để xây dựng mô hình dữ liệu. Phương pháp đơn giản có thể để giải quyết được mối kết hợp nhiều. Chương 4: Mức tổ chức và vật lý. Cung cấp phương pháp để xây dựng và mô hình hoá các vật lý. Giới thiệu một số công cụ hiện có và đang được sử dụng rộng rãi trên thị trường. Từ đó học sinh, sinh viên biết lựa chọn kết hợp các giải pháp để giải quyết bài toán bằng một công cụ thích hợp cho phát triển phần mềm.