- •Надежность программного обеспечения
- •Общие сведения Сведения об эумк
- •Методические рекомендации по изучению дисциплины
- •Изучение теоретической темы.
- •Рабочая учебная программа
- •Учреждение образования
- •«Белорусский государственный университет
- •Информатики и радиоэлектроники»
- •1. Содержание дисциплины
- •1. Индивидуальные практические работы, их характеристика
- •2. Контрольные работы, их характеристика
- •3. Курсовая работа, ее характеристика
- •4. Литература
- •4.1.Основная
- •4.2. Дополнительная
- •5. Перечень компьютерных программ, наглядных и других пособий, методических указаний и материалов и технических средств обучения
- •Теоретический раздел Введение
- •1. Основные понятия и определения в области надёжности аппаратного обеспечения компьютерных систем
- •2. Показатели надежности компьютерных систем
- •2.1. Общие сведения
- •2.2. Показатели надежности невосстанавливаемых объектов
- •2.2.1. Вероятность безотказной работы
- •2.2.2. Вероятность отказа
- •2.2.3. Плотность распределения наработки до отказа
- •2.2.4. Интенсивность отказов
- •2.2.5. Средняя наработка до отказа
- •2.3. Показатели надежности восстанавливаемых объектов
- •2.3.1. Коэффициент готовности
- •2.3.2. Стационарный коэффициент готовности
- •2.4. Основные модели, используемые в теории надежности
- •3. Основные понятия и определения в области надежности программного обеспечения компьютерных систем
- •3.1. Проблема надежности программного обеспечения и её актуальность
- •3.2. Понятие свойств, функций и требований к программному обеспечению. Критерии качества требований
- •Корректность (правильность) требований
- •Недвусмысленность требований
- •Полнота набора требований
- •Непротиворечивость требований
- •Упорядоченность по важности и/или стабильности
- •Проверяемость требований (верифицируемость)
- •Целостность
- •Модифицируемость
- •Трассируемость
- •3.3. Понятие ошибки и отказа программного обеспечения
- •3.4. Понятие надежности программного обеспечения
- •3.5. Особенности программ по сравнению с аппаратурой
- •4. Анализ причин появления ошибок в программном обеспечении
- •4.1. Процесс разработки программного обеспечения в соответствии со стандартом стб исо/мэк 12207-2003
- •4.2. Причины появления ошибок в программном обеспечении
- •5. Модели надежности программного обеспечения
- •5.1. Общие сведения
- •5.2. Модель Джелинского–Моранды
- •5.3. Модель Шика–Волвертона
- •5.4. Геометрическая модель
- •5.5. Статистическая модель Миллса
- •5.6. Модель Нельсона
- •5.7. Статистическое моделирование надёжности программ
- •6. Стандартизация оценки надежности программных средств в Республике Беларусь
- •6.1. Общие сведения о стандартах в области оценки качества программных средств
- •6.2. Оценка надежности программных средств по гост 28195–99
- •6.3. Оценка надежности программных средств по стб исо/мэк 9126–2003
- •1. Определение требований к надежности
- •2. Подготовка к оцениванию
- •3. Процедура оценивания
- •7. Оценка надежности программных средств в соответствии с международными стандартами iso/iec 9126-1-3:2001-2003 и iso/iec 14598-1:1999
- •7.1. Общие сведения о сериях стандартов iso/iec 9126-1-4:2001-2004 и iso/iec 14598-1-6:1998-2001
- •7.2. Модель надежности программных средств по стандарту iso/iec 9126-1:2001
- •7.3. Внутренние метрики надежности программных средств по стандарту iso/iec 9126-3:2003
- •7.4. Внешние метрики надежности программных средств по стандарту iso/iec 9126-2:2003
- •7.5. Метод оценки надежности программных средств по стандарту iso/iec 14598–1:1999
- •1. Установка требований к оценке надежности
- •1.1. Установка цели оценки
- •1.2. Идентификация типов продуктов
- •1.3. Определение модели надежности
- •2. Определение оценки надежности
- •2.1. Выбор метрик надежности
- •2.2. Установка уровней ранжирования метрик
- •2.3. Установка критериев для оценки
- •8. Тестирование программного обеспечения
- •8.1. Введение в тестирование по
- •8.2. Определение тестирования по
- •8.3. Объекты тестирования
- •8.4. Направления тестирования по
- •8.5. Принципы разработки тестов
- •8.6. Информационные потоки процесса тестирования
- •8.7. Принципы организации тестирования
- •8.8. Методы тестирования по
- •8.8.1. Общие сведения
- •8.8.2. Структурное тестирование
- •8.8.2.1. Понятие потокового графа, пути, цикломатической сложности
- •8.8.2.2. Тестирование по критерию путей
- •8.8.2.3. Тестирование по критерию ветвей
- •8.8.2.4. Метод тестирования базисных путей
- •8.8.2.5. Тестирование циклов
- •8.8.3. Функциональное тестирование программного обеспечения
- •8.8.3.1. Общие сведения
- •8.8.3.2. Пример иллюстрации сложности задачи разработки тестов
- •8.8.3.3. Метод эквивалентного разбиения
- •8.8.3.4. Метод анализа граничных условий
- •8.9. Документирование тестов
- •8.10. Методика тестирования программных средств
- •8.10.1. Общие сведения
- •8.10.2. Тестирование модулей
- •8.10.3. Тестирование сборки
- •8.10.3.1. Восходящее тестирование сборки
- •8.10.3.2. Нисходящее тестирование сборки
- •8.10.4. Тестирование правильности
- •8.10.5. Системное тестирование
- •8.11. Пример тестирования программы
- •1) Подготовка процесса
- •4) Анализ требований к программному средству
- •5) Проектирование программной архитектуры
- •6) Техническое проектирование программного средства
- •7) Программирование и тестирование модулей
- •Компонент пользовательского интерфейса:
- •Компонент математического расчёта:
- •8) Сборка программного средства
- •9) Квалификационные испытания программного средства
- •12) Ввод в действие программного средства
- •13) Обеспечение приёмки программного средства
- •8.12. Регрессионное тестирование
- •8.13. Документирование программных ошибок
- •8.14. Мутационное тестирование
- •8.15. Проектирование тестов, основанных на случайных наборах исходных данных
- •8.15.1. Анализ случайных векторов исходных данных
- •8.15.2. Генерация случайных векторов исходных данных
- •8.16. Оценка правильности результатов выполнения программы
- •9. Верификация программного обеспечения
- •9.1. Элементы математической логики Исчисление высказываний
- •Операции над высказываниями
- •(Если a, то b)
- •Исчисление предикатов
- •Операции над высказывательными формами
- •9.2. Метод индуктивных утверждений
- •9.2.1. Общие сведения
- •9.2.2. Последовательность шагов по доказательству корректности схем алгоритмов программ
- •9.3. Основные проблемы доказательства корректности программ
- •Экзаменационные вопросы по дисциплине «Надежность программного обеспечения»
- •1.2. Числовые константы и переменные
- •1.3. Операторы
- •1.4. Функции встроенные и задаваемые пользователем
- •1.5. Математические выражения
- •1.6. Присваивание переменным значений
- •1.7. Ранжированные переменные и таблицы вывода
- •1.8. Понятие о массивах и матрицах
- •1.8.1. Функции, определяемые пользователем, и массивы
- •1.8.2. Индексация элементов массивов
- •1.8.3. Матрицы
- •1.8.4. Нижние индексы и верхние индексы
- •1.8.5. Нижние индексы и элементы вектора
- •1.8.6. Нижние индексы и элементы матрицы
- •1.8.7. Верхние индексы и столбцы матрицы
- •1.8.8. Изменение значения системной переменной origin
- •2. Редактирование
- •2.1. Формульный редактор
- •2.1.1. Наборные панели и шаблоны
- •2.2. Текстовый редактор
- •3. Арифметические и логические операторы
- •3.1. Арифметические операторы
- •3.1.1. Расширенные арифметические операторы
- •3.2. Операторы отношения (логические операторы)
- •3.3. Функция условных выражений if
- •3.4. Задание функций пользователя
- •3.5. Типовые статистические функции
- •4. Решение уравнений
- •4.1. Решение одного уравнения
- •4.2. Решение уравнений с параметром
- •4.3. Системы уравнений
- •4.4. Многократное решение уравнений
- •4.5. Приближенные решения
- •5. Символьная математика
- •5.1. Настройка символьного знака равенства
- •6. Файлы данных
- •6.1. Функции доступа к файлам
- •6.2. Аргументы функций доступа к файлам
- •7. Графики
- •7.1. Создание графика
- •7.2. Вывод функции на график
- •7.3. Построение декартова графика
- •7.4. Графическое представление вектора
- •7.5. Графическое представление файлов данных
- •7.6. Размещение нескольких графиков на чертеже
- •7.7. Форматирование осей
- •7.8. Свойства графиков
- •7.9. Оформление графика
- •7.10. Заголовки графиков
- •7.11. Изменение представления графика
- •7.12. Изменение масштаба на графике
- •7.13. Считывание координат точек графика
- •Приложение 1. Основные законы распределения нсв
- •Приложение 2. Пример выполнения задания
- •Приложение 3. Математические функции
- •Приложение 4. Статистические функции
- •Литература
- •Автоматизация тестирования программного обеспечения. Работа в среде silktest. Теоретические и практические сведения к выполнению индивидуальных практических работ
- •Введение
- •1. Тестирование программного обеспечения
- •1.1. Задача и цели тестирования программного обеспечения
- •1.2. Классификация видов тестирования по
- •1.3. Этапы процесса тестирования по
- •1.4. Разработка тест-кейсов
- •1.5. Контрольные вопросы
- •2. Автоматизация тестирования по
- •2.1. Эффективность автоматизации тестирования
- •2.2. Технология Record&Playback
- •2.3. Язык скриптов
- •2.4. Структура автоматизации тестирования
- •2.5. Требования к автоматизированному тесту
- •2.6. Инструментальные средства автоматизации тестирования
- •2.7. Контрольные вопросы
- •3. Работа в среде SilkTest 8.0
- •3.1. Начало работы
- •3.1.3. Создание тест-кейсов
- •3.2. Реализация технологии Record/PlayBack в среде SilkTest
- •3.2.1. Создание библиотеки объектов
- •3.2.2. Создание тестового скрипта
- •3.2.3. Среда запуска скриптов
- •3.2.4. Средство распознавания объектов
- •3.3. Recovery-система
- •3.4. Создание тестплана (TestPlan)
- •3.4.1. Добавление тесткейса в тестплан
- •3.4.2. Подключение файлов в тестплане
- •3.4.3. Запуск тестплана (полный, выборочный)
- •3.5. Использование внешних данных (Data Driven Test)
- •3.6. Просмотр результатов исполнения тестовых сценариев
- •3.7. Пример разработки теста
- •3.7.1. Задание для тестирования
- •3.7.2. Создание фрейма приложения
- •3.7.3. Настройка Recovery System
- •3.7.4. Запись и воспроизведение скрипта
- •3.7.5. Создание Testcase с использованием Data Driven Test
- •3.7.6. Создание ТестПлана
- •3.8. Задания для лабораторных работ
- •Литература
- •Приложение 1. Описание языка 4test п1.1. Типы данных
- •П1.1.1. Синтаксис определения переменной
- •П1.1.2. Синтаксис определения константы
- •П1.1.3. Примеры определения и инициализации переменных
- •П1.1.4. Массивы данных
- •П1.2. Операторы языка 4Test п1.2.1. Арифметические операторы
- •П1.2.2. Логические операторы
- •П1.2.3. Операторы сравнения
- •П1.2.4. Условные операторы
- •П1.2.5. Операторы цикла
- •П1.2.6. Функции приведения типа
- •П1.2.7. Функции работы с массивами
- •П1.2.8. Функции работы со строками
- •П2.2.2. Функции для Menu (меню)
- •П2.2.3. Функции для ListBox/ComboBox (Раскрывающийся список/ Поле со списком)
- •П2.2.4. Функции для Button (кнопка)
- •П2.2.5. Функции для CheckBox/RadioButton (Флажок/Переключатель)
- •П2.2.6. Функции для EditBox (Поле ввода)
- •П2.2.7. Функция для Тab (Вкладка)
- •П2.3. Функции имитации клавиатурного ввода
- •П2.4. Функции имитации действий, выполняемых мышью
- •П2.5. Функции работы с системой
- •П2.6. Функции оповещения о результатах
- •П2.7. Функции синхронизации
- •П2.8. Функции проверки существования обьекта
- •П2.9. Функции работы с файлами
- •П2.10. Функции пользователя
- •Контрольные работы Контрольная работа № 1 Тема задания
- •Методические указания к выполнению контрольной работы № 1
- •Содержание отчета по контрольной работе № 1
- •Контрольная работа № 2 Тема задания
- •Методические указания к выполнению контрольной работы №2
- •Содержание отчета по контрольной работе № 2
- •Правила оформления отчетов по контрольным работам
- •Образец титульного листа
- •Содержание отчета по индивидуальной практической работе № 1
- •Правила оформления отчетов по индивидуальным практическим работам
- •Образец титульного листа
Проверяемость требований (верифицируемость)
Это характеристика спецификации требований к ПО, которая подразумевает возможность проверки требований. Например, сложно проверить требование «дружественный интерфейс», так как каждый человек (поставщик, заказчик) за этим требованием видит свое. Если в требовании существуют параметры, имеющие количественную оценку, то нужно указать либо конкретное значение, либо диапазон значений для того, чтобы можно было по результатам проверки выяснить, удовлетворяет ли продукт установленным для него требованиям.
Целостность
Спецификация требований к ПО не должна противоречить документам более высокого уровня и обеспечивать внутреннюю целостность, что подразумевает отсутствие описаний общих частей требований, находящихся в противоречии друг с другом.
Например, два или более требований могут описывать один и тот же объект, но использовать различные термины для этого объекта. Так, запрос программы на ввод пользователя может называться одним термином в одном требовании и другим термином в другом.
Использование стандартных терминологии и определений улучшает целостность.
Модифицируемость
Спецификация требований к ПО изменяема тогда и только тогда, когда имеет такие структуру и стиль, при которых любые изменения требований могут быть сделаны легко, полностью, последовательно и при сохранении структуры. Вот некоторые рекомендации по составлению модифицируемых спецификаций требований к ПО. Спецификация требований к ПО должна:
иметь последовательную и удобную в работе структуру с оглавлением, индексом и явными взаимными ссылками;
не быть избыточной; т.е. одно и то же требование не должно встречаться больше чем в одном месте в СТПО;
выражать каждое требование предпочтительнее отдельно, чем смешанным с другими требованиями.
Трассируемость
Трассируемость требований определяется возможностью отследить связь между требованием и другими артефактами проекта (документами, моделями, текстами программ и т.д. ), например должен быть обеспечен легкий доступ к каждому требованию из документации, создаваемой в процессе разработки продукта.
3.3. Понятие ошибки и отказа программного обеспечения
В стандарте ISO/IEC 9126-1:2001 ошибка (fault) определена как некорректное действие, процесс или определение данных в компьютерной программе.
Отказ (failure) – прекращение способности программного средства (ПС) выполнять необходимую функцию или его неспособность функционировать в заданных спецификацией условиях.
Будем считать, что в ПО есть ошибка, если поведение ПО не соответствует своей спецификации при условии, что она корректна. Отказ ПО представляет собой проявление в ходе эксплуатации скрытой ошибки при разработке, приводящей к получению неприемлемого результата.
3.4. Понятие надежности программного обеспечения
Одни авторы считают, что понятие надежности ПО не аналогично этому понятию в аппаратуре.
Например, Майерс писал: «Надежность ПО – есть вероятность работы без отказов в течении определенного периода времени, рассчитанная с учетом стоимости для пользователя каждого отказа».
Другие считают, что наблюдаемое поведение ПО при его отказах аналогично поведению при отказах аппаратуры. Это объясняется, что исходные данные в процессе эксплуатации ПО выбираются случайным образом, что приводит к случайному моменту проявления скрытых ошибок в ПО.
В соответствии со стандартом ISO/IEC 9126-1:2001 надежность – это способность ПС поддерживать заданный уровень функционирования при эксплуатации в заданных спецификацией условиях.
В отличие от аппаратуры не происходит износа или старения ПО. Снижение надежности ПО происходит из-за ошибок требований, проектирования и реализации. Отказы из-за этих ошибок зависят от способа использования ПО и контекста используемой среды, а не от времени работы.
Характеристике надежность в соответствии со стандартом ISO/IEC 9126-1:2001 соответствуют следующие подхарактеристики:
- завершенность – способность ПС избежать отказа в результате ошибок ПО;
- устойчивость к ошибке – способность ПС поддерживать заданный уровень функционирования при наличии ошибок в ПО или при нарушении его заданного интерфейса;
- восстанавливаемость – способность ПС восстанавливать заданный уровень функционирования и восстанавливать данные, непосредственно поврежденные в случае отказа.
