Характеристики надежности ПС

Материал из Национальной библиотеки им. Н. Э. Баумана
Последнее изменение этой страницы: 19:03, 5 декабря 2016.

Анализ характеристик надежности ВС позволяет предположить, что распределение плотности вероятности сбоев в ВС с учетом фактора старения обусловлено только характеристиками аппаратных средств.

Приведенные предположения позволяют построить экспоненциальную математическую модель распределения ошибок в программах и установить связь между:

  • интенсивностью обнаружения ошибок при отладке ,
  • интенсивностью проявления ошибок при нормальном функционировании комплекса программ,
  • числом первичных ошибок .

Предположим, что в начале отладки комплекса программ при в нем содержалось первичных ошибок. После отладки в течение времени осталось первичных ошибок и устранено ошибок . При этом время соответствует длительности исполнения программ на ЭВМ для обнаружения ошибок и не учитывает время, необходимое для анализа результатов и проведения корректировок. Календарное время отладочных и испытательных работ с реальным комплексом программ больше, так как после тестирования программ, на которое затрачивается машинное время , необходимо время на анализ результатов, на обнаружение и локализацию ошибок, а также на их устранение. Однако для определения характеристик проявления ошибок играет роль только длительность непосредственного функционирования программ на ЭВМ.

При постоянных усилиях на тестирование и отладку интенсивность обнаружения искажений вычислительного процесса, программ или данных вследствие еще невыявленных ошибок пропорциональна количеству оставшихся первичных ошибок в комплексе программ. Как уже отмечалось, предположение о сильной корреляции между значениями и достаточно естественно и проверено анализом реальных характеристик процесса обнаружения ошибок. Тогда

где коэффициенты и учитывают:

  • масштаб времени, используемого для описания процесса обнаружения ошибок,
  • быстродействие ЭВМ,
  • распределение тестовых значений на входе проверяемого комплекса
  • другие параметры.

Значение коэффициента можно в принципе определить как изменение темпа проявления искажений при переходе от функционирования программ на специальных тестах к функционированию на нормальных типовых исходных данных. В начале отладки это различие может быть значительным, однако, при завершении отладки и при испытаниях тестовые данные практически совпадают с исходными данными нормальной эксплуатации. Поэтому ниже полагается равным единице . Таким образом, интенсивность обнаружения ошибок в программе и абсолютное число устраненных первичных ошибок связываются уравнением:

Так как выше предполагалось, что в начале отладки при отсутствуют обнаруженные ошибки, то решение уравнения имеет вид:

Число оставшихся первичных ошибок в комплексе программ

пропорционально интенсивности обнаружения с точностью до коэффициента .

Наработка между проявлениями ошибок, которые рассматриваются как обнаруживаемые искажения программ, данных или вычислительного процесса, равна величине, обратной интенсивности обнаружения ошибок

Если учесть, что до начала тестирования в комплексе программ содержалось первичных ошибок и этому соответствовала наработка , то функцию наработки между проявлениями ошибок от длительности проверок можно представить в виде:

Когда известны все моменты обнаружения ошибок и каждый раз в эти моменты обнаруживается и достоверно устраняется одна первичная ошибка, используя метод максимального правдоподобия, можно получить уравнение для определения значения начального количества первичных ошибок

а также выражение для расчета коэффициента пропорциональности:

В результате можно рассчитывать число оставшихся в программе первичных ошибок и среднюю наработку до обнаружения следующей ошибки. В процессе отладки и испытаний программ для повышения наработки между проявлениями ошибок от величины до значения необходимо обнаружить и устранить ошибок. Эту величину можно определить, выразив число обнаруживаемых ошибок через длительность наработки на проявление ошибок, для чего в выражение следует подставить . Тогда

Аналогичными несложными преобразованиями можно получить затраты времени на проведение отладки , которые позволяют устранить ошибок и соответственно повысить наработку между очередными обнаружениями ошибок от значения до :

Следует подчеркнуть статистический характер приведенных соотношений. Неравномерность выбора маршрутов исполнения программ при нормальной эксплуатации, разное влияние конкретных типов ошибок в программах на проявление их при функционировании, а также сравнительно небольшие значения и , особенно на заключительных этапах отладки приводят к тому, что флюктации интервалов времени между обнаружением ошибок могут быть весьма значительными.

Дальнейшая детализация модели описания характеристик программных ошибок связана с уточнением содержания и значения коэффициента пропорциональности и с учетом затрат на отладку. В процессе тестирования при отладке выбираются исходные данные для наиболее детальной проверки комплекса программ, что повышает вероятность обнаружения ошибок по сравнению с условиями нормальной эксплуатации. Однако при обнаружении каждого отклонения от эталонных результатов с одной стороны, часто выявляется не одна первичная ошибка, а с другой - некоторые корректировки программ могут также содержать ошибки.

Так, например, по данным для обнаружения одной ошибки требуется 0,61 исполнение теста, а для проверки после корректировки программы требовалось 1,35 пропуска тестов. Перечисленные факторы приводят к тому, что определение коэффициента теоретическим путем невозможно. При исследовании ошибок в программах различными авторами был сформулирован ряд уточнений и допущений, отличных от приведенных выше. Эти допущения, а также специфические методы построения послужили основой создания нескольких более сложных математических моделей, отличающихся от простейшей экспоненциальной. Некоторые из этих моделей имеют разновидности, в следствие чего в настоящее время предложено около 15 математических моделей для описания ошибок в программах. Однако ни одна из этих моделей не имеет явных преимуществ по точности аппроксимации распределений и прогнозирования числа программных ошибок по сравнению с простейшей экспоненциальной моделью.

Литература

  1. Боэм Б.У. Инженерное проектирование программного обеспечения: Пер. с англ. /Под ред. А.А. Красилова. - М.:Радио и связь, 1985.
  2. Безопасность информации. Сб. материалов международной конференции. М.: Изд.РИА. 1997.
  3. Гантер Р. Методы управления проектированием программного обеспечения: Пер. с англ. /Под ред. Е.К. Масловского М.:Мир,1981.
  4. Герасименко В.А. Защита информации в автоматизированных системах обработки данных. Книга 1 и 2. М.: Энергоат-омиздат. 1994.
  5. Гласе Р. Руководство по надежному программированию: Пер. с англ. М.: Финансы и статистика, 1982.
  6. Гласе Р., Нуазо Р. Сопровождение программного обеспечения: Пер. с англ. /Под ред. Ю.А. Чернышева. - М.: Мир, 1983.
  7. Евстигнеев В.А. Применение теории графов в программировании. М.:Наука, 1985.
  8. Испытательные центры за рубежом.-М.: Изд. стандартов, 1989.
  9. Калянов Г.Н. CASE структурный системный анализ (автоматизация и применение). М.: Изд.ЛОРИ. 1996.
  10. Ю.Карповский Е.Я., Сагач В.В., ЧернецкийА.А. Надежность алгоритмов управления. К.: Техника, 1983.
  11. Костогрызов А.И., Липаев В.В. Сертификация качества функционирования автоматизированных информационных систем. М.: Изд. Вооружение. Политика. Конверсия. 1996.
  12. Котляров В.П. CASE-технология и возможности современных CASE-средств в поддержке этапов проектирования программного продукта // Системная информатика. Новосибирск. ВО "Наука". Сибирская издательская фирма. Вып 4.1995.
  13. Леман М.М. Программы, жизненные циклы и законы эволюции программного обеспечения //ТИИЭР. Техника программного обеспечения: Пер. с англ. - М.:Мир, 1980. -Т.68. - N 9. - С.26-45.
  14. Липаев В.В. Надежность программного обеспечения АСУ. -М.: Энергоиздат, 1981.
  15. Липаев В.В., Потапов А.И. Оценка затрат на разработку программных средств. - М.: Финансы и статистика, 1988.
  16. Липаев В.В. Отладка сложных программ. - М.:Энергоатом-издат, 1993.
  17. Липаев В.В. Программно-технологическая безопасность информационных систем. М.: Изд.МИФИ.1997.
  18. Липаев В.В., Филинов Е.Н. Мобильность программ и данных в открытых информационных системах. М.: РФФИ. 1997.
  19. Липаев В.В. Документирование и управление конфигурацией программных средств. М.: СИНТЕГ. 1998.
  20. Лонгботтом Р. Надежность вычислительных систем: Пер. с англ. /Под ред. П.П. Пархоменко. М.: Энергоатомиздат, 1985.
  21. Майерс Г. Надежность программного обеспечения: Пер. с англ. /Под ред. В.Ш. Кауфмана.М.:Мир, 1980.
  22. Майерс Г. Искусство тестирования программ: Пер. с англ.-М.:Финансы и статистика, 1982.
  23. Мобильность программного обеспечения: Пер. с англ. /Под ред. Д.Б. Подшивалова. - М.:Мир, 1980.
  24. Пальчун Б.П.,Юсупов P.M. Оценка надежности программного обеспечения. СПб.: Наука, 1994.
  25. Применение имитационного моделирования для динамической отладки и испытания комплексов программ управления / П.Г.Гаганов, А.Н.Зубковский, А.М.Крылов, А.Б.Козлов. //Управляющие системы и машины. 1984.N3.С.56-61.
  26. Савицкий В.И. Автоматизированные системы управления воздушным движением. Справочник. - М.: Транспорт, 1986.
  27. Сертификация продукции. Международные стандарты и руководства ИСО/МЭК в области сертификации и управления качеством. -М.:Изд-во стандартов, 1990.
  28. Тейер Т., Липов М., Нельсон Э. Надежность программного обеспечения. Пер. с англ. М.:Мир, 1981.
  29. Характеристики качества программного обеспечения /Б.Боэм, Дж.Браун, Х.Каспар и др./ Пер. с англ. Е.К. Масловского. -М.:Мир, 1981.
  30. Шаракшанэ А.С, Шахин В.П., Халецкий А.К. Испытания программ сложных автоматизированных систем. - М.:Высшая школа, 1982.
  31. Штрик А.А., Осовецкий Л.Г., Мессих И.Г. Структурное проектирование надежных программ встроенных ЭВМ. -Л.:Машиностроение, 1989.
  32. Шураков В.В. Надежность программного обеспечения систем обработки данных. М.:Статистика, 1981.
  33. Щербо В.К., Козлов В.А. Функциональные стандарты в открытых системах. Часть 1. Концепция открытых систем. М.: Изд. МЦНТИ. 1997.
  34. Юсупов P.M., Пальчун Б.П. Безопасность компьюторной инфосферы систем критических приложений. // Вооружение. Политика. Конверсия. 1993. N 2. С.52-56. N 3. С.23-31.
  35. Beizer В. Software testing techniques. N.Y.: Van Nostrand Reinhold. 1990.
  36. Buckle J.K. Software configuration management. - London: Macmillan Press, 1982.
  37. Charett R. Software engineering risk analysis and management.N.Y.: McGraw - Hill, 1989.
  38. DoD Software Reuse Initiative Vision and Strategy. DoD USA.July 15, 1992.
  39. Dunham J.R. Verification and validation in next decade //IEEE Software. - 1989. - May. - P.47-53.
  40. Fisher A.S. CASE: using the newest tools in software development. - N.Y.: John Wiley & Sons, 1988.
  41. Gilb T. Principles of software engineering management.Wokingham, England: Addison-Wesley, 1988.
  42. House D.E., Newman W.F. Testing large software products //ACM Sigsoft. Software engineering notes. 1989. v. 14. N2. p.71-78.
  43. Howden W.E. Functional program testing and analysis. N.Y.: McGraw-Hill, 1987.
  44. Kit E. Software Testing in the Real World - Improving the Process. Addison-Wesley. 1996.
  45. Levendel Y. Reliability analysis of large software systems: defect data modeling// IEEE transaction on SE. 1990. v.l6. N2. p 141-152.
  46. Littlewood B. ed. Software Reliability - Achievement and Assessment. London. Blackwell Scientific Publications. 1987.
  47. Martin J., McClure C. Software maintenance, the problems and its solutions. - N.Y.: Prentice-Hall, 1983.
  48. Musa J.D., lannino A., Okumoto K. Software ReHability: Measurement, Prediction, Application.N.Y. McGraw Hill, 1990.
  49. Ng P.A., Yeh R.T. ed. Modern software engineering. Foundations and current perspectives. - N.Y.: Van Nostrand Reinhold, 1990.
  50. Parnas D.L. Software aspects of strategic defence systems //Communications of the ACM. - 1985. - V.28, - N 12. - p. 1326-1335.
  51. Quarterman J.S., Wilhelm S. Unix, Posix and open systems: The open standards puzzle. N.Y., Addison - Wesley. 1993.
  52. Shooman M.L. Software Engineering: Reliability, Developmen and Management. N.Y. McGraw-Hill. 1983.
  53. Sommerville I. Software engineering. Addison - Wesley. Lancaster University. 1992.
  54. Vincent J., Waters A., Sinclair J. Software quality assurance. Vol. П. A programme guide. - Englewood Cliffs, New Yersey: Prentice-Hall, 1988.

См. также