1. Качество программных средств. Определение и основные показатели качества. Методы достижения качества. Сертификация и аттестация.

Под качеством ПС понимается набор свойств ПС, обеспечивающий полное удовлетворение всех требований пользователя к ПС.

Показатель качества ПС – характеристика качества программного средства, обладающая количественным значением. Каждый показатель качества может использоваться, если определена его метрика, способы измерения и сопоставления с требующимся значением.

Существуют множество различных классификаций показателей качества, задаваемых различными стандартами. Для примера приведем следующую классификацию.

Функциональнаяпригодность– степень соответствия комплекса реализованных программ исходным требованиям контракта, технического задания (назначение, номенклатура, задач и функций) и спецификаций на программное средство и его компоненты. Путем верификации должно быть определено соответствие исходным требованиям всей совокупности компонентов комплекса программ, вплоть до модулей и текстов программ и описаний данных. В наи­большей степени функ­ци­ональная пригодность проявляется в кор­ректности и надежности ПС.

Основные показатели функциональной пригодности - функциональная корректность, корректность структуры программ, корректность обработки данных, корректность межмодульных связей и взаимодействия компонент (по управлению, по информации), детерминированная корректность, стохастическая корректность, корректность в реальном времени, мобильность (переноси­мость).

Надежность программ – это способность выполнять задан­ные функ­­­ции в различных условиях. Основные показатели надежности: устойчивость (способность к без­отказному функционированию после произошедших сбоев), восстанавливаемость (полнота восстановления функционирования программ после перезапуска-рестарта), коэффициент готовности (вероятность иметь восстанав­ливаемую систему в работоспособном состоянии в произвольный момент времени), защищенность ПС (полнота использования доступных методов и средств защиты ПС от потенциальных угроз).

Эффективность использования ресурсов состоит из след. показателей –временная экономичность (определяется длительностью выпол­нения заданных функций), время реакции (отклика ПС на запросы для полного решения основных функциональных задач),пропускная способность (отражает число сообщений или запросов на решение определенных задач),ресурсная экономия (отражает количество и степень занятости ресурсов),способность к взаимодействию (определение качества совместной работы компонентов программных средств и баз данных с другими прикладными системами).

Удобство использования ПС – группа показателей, отражающих понятность, обучаемость и простоту (комфортность) использования. Основные показатели - Понятность ПС (четкость, наглядность), обучаемость (длительность подготовки поль­зо­вателя к полноценной эксплуатации ПС), комфортность эксплуатации ПС (отражает простоту и удоб­ство его использования), сопровождаемость (оценивается полнотой и достоверностью документации о состояниях программного средства и его компонентов), мобильность (адаптируемость, простота установки, совместимость и замещаемость программ).

Методы достижения качества

По способам обеспечения заданного качества ПС методы и средства можно подразделить на следующие группы:

1) методы и средства создания ПС высокого, гарантированного качества;

2) методы и средства предотвращения ошибок проектирования за счет систем обеспечения качества, эффективных технологий и средств автоматизации всего ЖЦ комплексов программ и баз данных;

3) методы и средства обнаружения и устранения различных ошибок проектирования, разработки и сопровождения ПС путем верификации и систематического автоматизированного тестирования на всех этапах жизненного цикла ПС;

4) методы и средства удостоверения достигнутых значений качества

ПС в процессе их испытаний и сертификации и перед передачей в эксплуатацию;

5) методы и средства оперативного выявления последствий ошибок программ и данных и автоматизированного восстановления качества и нормального функционирования ПС.

Методы первой и второй групп базируются на применении современных CASE-средств.

Для достижения высокого качества используются два метода:

1) контроль качества и проведение испытания изделия на ряде про­межуточ­ных этапов его создания, что в значительной степени сокра­щает брак на завер­ша­ющих стадиях испытаний и при передаче изделия в эксплуатацию;

2) испытания и отбра­ковка ПС на конечном этапе разработки.

Для управления качеством необходимо классифицировать критерии в зависимости от классов программ. Набор показателей качества ПС зави­сит от функционального назначения и свойств каждого ПС. В соответствии с особенностями. ПС выбирают номенклатуру и зна­че­ния показателей качества, которые отражаются в техническом задании и в спецификации требований на конечный продукт. Каждый критерий может использоваться, если определена его метрика, указан способ ее измерения и сопоставления с требуемым значением. Основным методом измерения качества программ на любых этапах разработки является тестирование. Результаты тестирования и измерения показателей сравниваются с требованиями технического задания.

Для обеспечения гарантий высокого качества программ форми­ру­ют­ся план и основные положения методики обеспечения качества, поэтапных испытаний компонент и определения характеристик, допустимых для продолжения разработки на следующем этапе. По завершении каждого этапа испытаний возможен возврат на предшествующие этапы разработки и испытания, если их результаты оказываются неудовлетворительными. Промежуточные испытания проводятся с помощью соот­ветствующих ме­тодов и средств тести­рования программных модулей и комплексного тестирования фун­кциональ­ных групп про­грамм и ПС в целом. В соот­ветствии с методами и стан­дартами на каждом этапе проверок раз­работчики ПС и испытате­ли отчитываются перед заказчиком и руко­во­ди­те­лями проекта соответ­ст­вующими документами, тестами и результатами проверок. По требованиям испытателей или представителей заказчика проверки могут дополняться и углубляться.

Сертификация и аттестация

Аттестация представляет собой специально организованный про­цесс испытаний программ с применением упорядоченной, стан­дарти­зи­ро­ванной совокупности тестов, охватывающих все необхо­димые функции и режимы применения ПС или его компонент. Специальный коллектив га­ран­тирует полное выполнение предпи­санных функций и качество прог­рамм в пределах требований тех­нической документации и стандартов. Аттестация используется, чтобы показать все ли ожидания разработчиков и заказчиков достигнуты. По результатам ат­теста­ции программам присваива­ют­ся различные уровни качества, в соответствии с которыми они до­пускают­ся к эксплуатации.

Процесс тестирования выполняется постепенно: автономное тестирование модулей; комплексное тестирование каждой подсистемы, всей системы и приемочные испытания системы на реальных данных.

Сертификация также испытание программ, но проводимым в бо­лее жест­ких условиях тестирования, особо выделенным (третей­ским) кол­лек­ти­вом специалистов (специализирован­ные центры сертификации), име­ющим лицензию на официальный государственный или ведомственный контроль функций, средств и качества ПС и гаранти­рующим его соответ­ст­вие стандартам и другим нормативным доку­ментам, а также безопасность его примене­ния, по подтверждению соответствия ПС или услуг установленным требованиям.

Лицензия – это официальный документ, который разрешает осуществление определенного вида деятельности в течение установленного срока, в заданных условиях с целью защиты интересов государства и граждан от неумышленного или сознательного некачественного выполнения работ, соответствующих определенным видам деятельности в сфере информатики. Лицензирование ограничивает следующие виды деятельности: создание и применение информационных технологий; формирование информационных ресурсов на основе использования современных ИТ; оказание услуг по информационному обеспечению потребителей информационных ресурсов

Специалисты центра сертификации имеют право на расширение усло­вий испытаний и создание различных критических и стрессовых ситуаций, при которых ПС должно обес­пе­чивать достаточное ка­чество и безопасность результатов решения предписанных задач. Если все испыта­ния проходят успешно, то на соответствующую версию ПС оформляется специальный документ – сертификат со­ответствия (документ, выданный по правилам системы сертификации для подтверждения соответствия сертифицированной продукции установленным требованиям). Он офи­циально подтверждает соответствие стандартам функций и характеристик, а также допустимость ПС для определенной области его применения. Он документально ут­верждает право на использование знаков соответствия требова­ниям сертификации, гарантирует безопасность применения ПС, а также юри­ди­чески допускает его к эксплуатации и использованию.

Основные цели сертификации ПС:

• защита пользователей от приобретения ПС, которые представляет опасность для жизни, здоровья, имущества, а также окружающей среды;

• обеспечение разработчиков и пользователей ПС достоверной информацией о состоянии рынков средств ПС;

• обеспечение информационного обмена между государственными системами информатизации и субъектов негосударственной принадлежности с субъектами государственной принадлежности;

• содействие повышению научно-технического уровня и конкурентоспособности ПС

• содействие созданию условий для вхождения РФ в мировое информационное пространство.

В нормативную базу сертификации средств и систем информатизации ИТ и услуг включаются нормативные документы на объекты сертификации (где устанавливаются характеристики объектов подтверждаемые при сертификации) на методы испытаний для оценки объектов сертификации, регламентирующие процедуры сертификации.

Работы по сертификации объединяются в технологический процесс, на каждом этапе кото­рого регистрируются документы, отражающие состояние и каче­ство результатов разработки. Без таких проверочных и испыта­тельных операций не разрешается переходить на следующий этап разработки. В результате процессы аттестации и сертификации отличаются от обычных испытаний ПС более высоким уровнем формализации и документального оформления всех условий и ре­зультатов испытаний, проводимых специальным испытательным органом.

3. Надежность программ. Определение, показатели надежности, модели Миллса и простая интуитивная модель оценки числа возможных ошибок в программе.

Надежность программ – это способность выполнять задан­ные функ­­­ции в различных условиях. Надежность является внут­ренним свойст­вом систем, проявляющимся только во времени. Причиной нарушения рабо­тоспособности программ при безот­казности аппаратуры всегда является наличие ошибок в программе и/или конфликт между реальны­ми исходными данными, подлежащими обработ­ке, и программой, осуществляющей эту обработку. Для оценки числа ошибок в программе сущеcтвуют различные модели. Приведем две модели оценки числа ошибок в программе (N), в которых вероятность обнаружения ошибок одинаковы и не зависит от времени и сложности причин, вызвавших ошибки. В модели Миллса вносятся S искусственных ошибок. Тогда, n/N=s/S (где n и s число реальных и искусственных найденных ошибок при тестировании соответственно) и N=n*S/s. В простой интуитивной модели программу тестируют две группы тестировщиков. Тогда n1/N=n2/N=n12/n1 (где, n1, n2, n12 – число всех ошибок обнаруженных первой и второй группами и обеими группами соответственно) и N=n1*n2/n12. Работо­спо­соб­ность ПС можно гарантировать при исходных данных, которые исполь­зова­лись при отладке и испытаниях. Реальные исходные данные могут иметь значения, отличающиеся от заданных техническим заданием и от использованных при тестировании. При таких исходных данных функциони­­ро­ва­ние программ трудно предсказать заранее, и поэтому весьма вероятны различные аномалии, завершающиеся отка­зами.

Рассмотрим основные показатели надежности.

Устойчивость наиболее широко характеризует способность к без­отказному функционированию после произошедших сбоев. Она зависит от уров­ня неустраненных ошибок и способности ПС реа­гировать на прояв­ле­ния ошибок так, чтобы это не отражалось на показателях надежности. Последнее определяется эффективностью контроля за доступом к данным, степенью обеспечения их секрет­ности и сохранности, а также селекцией достоверных данных, по­ступающих из внешней среды (живучесть), и средствами обнару­жения аномалий функционирования ПС.

Восстанавливаемость характеризуется полнотой восстановления функционирования программ после перезапуска-рестарта. Пере­запуск должен обеспечивать возобновление нормального функцио­нирования ПС, на что требуются ресурсы компьютера и время. Поэтому полнота и длительность восстановления функционирования после сбоев отражают качество ПС и возможность его использования по прямому назначению.

Коэффициент готовности – отражает вероятность иметь восстанав­ливаемую систему в работоспособном состоянии в произвольный момент времени. Значение коэффициен­та готовности соответствует времени полезной работы систе­мы на достаточно большом интервале, содержащем как отказы, так и вос­становления.

Защищенность ПС включает определение полноты использования доступных методов и средств защиты программного средства от потенциальных угроз и достигнутой при этом безопасности функционирования информационной системы (ISO 15408:1999-1-3)

4. Назначение и классификация CASE-средств. Назначение, термины и основные возможности CASE-средств BPWIN, ERWIN и Rational Rose.

CASE - средства – это специальные ПС, которые позволяют автоматизировать процессы проектирования, модификация и сопровождения на различных этапах ЖЦ ПС. Они могут автоматизировать следующие процессы:

- разработку графических моделей системы на этапах проектирования;- проектир. структуры ПС с использованием словарей данных; - генерирование пользовательских интерфейсов на основе графического описания интерфейса, создаваемого в диалоговом режиме; - отладка программ на основе информации, получаемой в ходе выполнения программы; - автоматическая трансляция программ, написанных на одних языках программирования, в программы, написанные на других языках;

- проектирование моделей данных и перенос их в базы данных с различными СУБД и наоборот.

Современные CASE-средства охватывают обширную область под­держки многочисленных технологий проектирования ИС – от простых средств анализа и документирования до полномасштабных средств авто­матизации, покрывающих весь жизненный цикл ПС.

Наиболее трудоемкими этапами разработки ИС являются этапы анализа и проектирования, в процессе которых CASE-средства обеспе­чи­вают качество принимаемых технических решений и подготовку проект­ной документации. При этом большую роль играют методы визуального представления информации. Это предполагает построение структурных или иных диаграмм в реальном масштабе времени, использование много­образной цветовой палитры, сквозную проверку синтаксических правил.

Графические средства моделирования предметной области позво­ля­ют разработчикам в наглядном виде изучать существующую ИС, перестра­ивать ее в соответствии с целями и ограни­че­ниями.

В разряд CASE-средств попадают как относительно дешевые системы для персональных компьютеров с весьма ограниченными возмож­ностями, так и дорогостоящие системы для неоднородных вычис­литель­ных платформ и операционных сред. Так, современный рынок програм­мных средств насчитывает около 300 различных CASE-средств.

Обычно к CASE-средствам относят любое программное средство, автома­тизирующее совокупность процессов жизненного цикла ПС и имеющее следующие основные особенности:

• наличие мощных графических средств для описания и доку­мен­тирования ИС, обеспечивающих удобный интерфейс с разработчиком и развивающих его творческие возможности;

• интеграция отдельных компонентов CASE-средств, обеспечивающая управляемость процессом разработки ИС;

• использование специальным образом организованного хранилища проектных метаданных (репозитория).

Интегрированное CASE-средство (поддержи­вающих полный ЖЦ ПС) содержит следующие компоненты:

• репозиторий. Является основой CASE-средства и обеспечивает хранение версий проекта, его отдельных компонентов, синхро­низацию поступления информации от различных разработчиков при групповой разработке, контроль метаданных на полноту и непро­ти­воречивость;

• графические средства анализа и проектирования. Обеспечивают создание и редактирование иерархически связанных диаграмм (DFD, ERD и др.), образующих модели ИС;

• средства разработки приложений, включая языки 4GL и генераторы кодов, конфигурационного управления, документирования, тестирования, управления проектом, реинжиниринга.

CASE-средства можно классифицировать по следующим признакам.