6. Разработка и стандартизация программных средств и информационных технологий

1.Организация проектирования программного обеспечения. Этапы процесса проектирования

Этапы:• раз-ка сист-го проекта. На этом этапе дается ответ на вопрос: "Что должна делать будущая сис-ма?", а именно: опред-ся архитектура сис-мы, ее ф-ции, внешние усл-ия функц-ния, интерфейсы и распределение ф-ций между польз-ми и сис-ой, треб-ия к прогр-ным и инф-ным комп-ам, состав исполнителей и сроки разр-тки. Основу сист-го проекта сост-ют модели проектируемой ЭИС, которые строятся на основе модели «ТО-ВЕ». Докумен-ым рез-том этапа является тех. задание;• разроб-ка техн. проекта. На этом этапе на основе сис-го проекта осущ-тся собственно проект-ие сис-мы, включающее проект-ие арх-ры сис-мы и детальное проект-ие. дается ответ на вопрос: "Как пост-ть сис-му, чтобы она удов-ла предъя-ым к ней требованиям?". Модели проект-ой ЭИС при этом уточняются и детализируются до необходимого уровня. Содер-ие последующих стадий совпадает в основном с соответствующими процессами ЖЦ ПО.

Проект-ие арх-ры ПО вклю-ет след-ие задачи (для каждого компонента ПО):

• трансформацию треб-ий к ПО в арх-ру, опред-щую на высоком уровне структуру ПО и состав его комп-ов; • разраб-ку и документ-ние прогр-ых интерфейсов ПО и БД;• разраб-ку предварительной версии пользов-ой докумен-ции;• разраб-ку и докумен-ие предв-ных треб-ий к тестам и плана интеграции ПО. Арх-ра комп-ов ПО должна соответствовать треб-ям, пред-ым к ним, а также принятым проектным станд-ам и методам.Детальное проект-ие ПО включает следующие задачи:• описание комп-ов ПО и интерфейсов между ними на более низком уровне, достаточном для их последующего самостоят-го кодирования и тестирования;• разраб-ку и документ-ие детального проекта БД.• обновление (при необходимости) пользовательской документации;• разраб-ку и документ-ие треб-ий к тестам и плана тестир-ия комп-ов ПО;• обновление плана интеграции ПО.

2.Оц-ка кач-х и кол-х харак-ик по

Качест-ные харак-ки ПО связаны с надеж-ю. Надеж-ть сложных прогр-ых средств (ПС) опред-ся двумя факторами:надежностью компонент,ошибками в конструкции, допущенными при проект-ии. Доминирующим яв-ся второй фактор. В связи с этим следует опр-ть понятия надеж-ти применительно к анализу харак-ик функц-ния программ. Отказпри использовании программ. Понятие отказа связано с нарушением работо-сти изделия и его соотв-ия треб-ям тех-ой док-ции. Отказ при исполнении программ может проявиться как следствие: нарушения кодов записи программ в памяти команд; стирания или искажения данных в оперативной или долговременной памяти ЭВМ; нарушения нормального хода вычисл-го процесса. Во всех случаях отказы приводят к прекращению выдачи инф-ии и управляющих воздействий или к значительному искажению ее содержания и темпа выдачи.Сбой при исполнении программ. Понятие сбоя в теории надеж-ти трактуется как самоустраняющийся отказ, не треб-ий внешнего вмеш-ва для замены отказавшихся компонент. Основной принцип Кл-ции сбоев и отказов - разделение по врем-му показ-лю длительности восст-ия после любого искажения программы, данных или вычис-го процесса.Правильный и над-ый комплекс программхар-ся вероя-ю попадания в область исходных данных, предусмотренную треб-ми специф-ции.Надежная программаобеспечивает низкую вероя-сть отказа в процессе реального функц-ия. Быстрое реагирование на искажения программ, данных или выч-го процесса и восстановление работосп-ти за время, меньшее, чем порог между сбоем и отказом.Восстановление. Отсутствие физ-го разрушения компонент функц-го ПС позволяет добиваться высокой автоматизации программного восстановления. Для реш-ия этой задачи в ПС должны быть средства, позволяющие: проводить систематический контроль и обнаруживать аномалии процесса функц-ия или состояния программ и данных; диагностировать обнаруженные искажения; выбирать методы и средства оперативного восстановления; реализ-ть оперативное восст-ие нормальной работосп-ти; регис-ть происшедший сбой или отказ и обобщать с данными предыдущих искажений для выявления сист-их случаев, требующих доработки программ или аппаратуры. Реал-ия средств с такими фун-ми осуществляется за счет введения избыточности в программы, данные и процесс функц-ия ПС:программной, включающей все программные комп-ты, предназначенные для кон-ля, обнаружения, диагностики и вост-ния ПС; инф-ной, закл-ся в дублированном хранении данных и средств кодовой помехозащиты инф-ии; временной, состояшей в выделении необходимых резервов процессорного времени ЭВМ на исполнение программ, обеспечивающих оперативный контроль и восст-ие (рестарт) функц-ия ПС.Критерий над-ти программ. В завис-ти от целевого назнач-ия систем для анализа пок-лей над-ти их целесообразно разделить на два класса: невосст-мые и восст-мые. Для оценки надеж-ти восст-ых систем (программ) необходимо знать хар-ки многократных отказов и восста-ий. Процесс восстан-ия достаточно полно описывается показ-ми: вероятностью восст-ия за некоторое время; плотностью распределения времени восст-ия и средним временем восст-ия. Объединение хар-тик отказов и восст-ий производится в следующих критериях:наработка на отказ; коэф-нт готовности. На над-ть функц-ия ПС влияют факторы, вызывающие сбой или отказ при исполнении программы: искажения исходной инф-ии, поступающей от внешних абонентов;самоустраняющиеся отказы или сбои в аппаратуре ЭВМ; невыявленные ошибки в программах.

Первопричинами искажения данных, поступающих от внешних абонентов, могут быть: искажения данных на первичных носителях инф-ии при их подготовке; сбои и частичные отказы в аппаратуре ввода данных с первичных носителях инф-ии; шумы и сбои в каналах связи при передаче сообщений по телекодовым линиям связи; сбои и частичные отказы в аппаратуре передачи или приема телекодовой инф-и; потери или искажения сообщений в огранеченных буферных накопителях ЭВМ; ошибки в док-х, испол-ых для подготовки данных, вводимых в вычис-ую сис-му .При искажении вычис-го процесса или данных задача состоит в maxбыстром обнаружении искажения, в возможно точной Кл-ции типа уже имеющихся и возможных последствий искажений, а также в проведении мероприятий, обеспечивающих быстрое восст-ие нормального функцион-ия ПС. Подвременной избыточностьюпонимается исп-ние нек-ой части производ-ти ЭВМ для контроля исполнения программ и восстано-ия вычисл-го процесса. Для этого при проект-ии программ должен предусмат-ся запас производ-сти, который затем исп-ся для контроля и надежности и повышения надежности функц-ия. Для диагностики искажений операций восстановления треб-ся в общем случае небольшой ин-тервал времени, кот. выделяется за счет резерва, либо за счет сокращения времени решения функц-ых задач.Инф-ная избыточностьсостоит в дублир-ии накопл-ых исх-ых и промежут-ых данных, обрабатываемых ПС. Избыточность использ-ся для сохр-ия достоверности данных, кот-ые в наибольшей степени влияют на нормальное функц-ие программ или требуют значительного времени для восст-ия; она может способствовать не только обнаружению искажений, но и устранению ошибок. Данные защищают двух-трехкратным дублированием с соответствующей дисциплиной контроля сохранности и периодического обновления.Программная избыточностьиспол-ся для контроля и обеспечения достоверности наиболее важных резул-ов обработки инф-ии. Она заключается в применении в ПС неск-их вар-ов программ, различающихся методами решения задачи или программной реализации одного и того же метода.Полезное время функц-ния ПСсоответствует относительной длительности реш-я функц-ых задач. Время простоя опред-ся периодом обнаружения и восст-ия после отказа.Время контроля, обнаружения отказовых ситуаций и восст-ия без регистрации отказа может не учитываться в продолж-ти неработоспособного состояния. все время контрольно-восстановительных операций, не завершающихся регистрируемым отказом, считается полезным временем, так же как время решения основных функциональных задач.Готовность системывключает два слагаемых: вероя-ть того, что в момент поступления данных на обработку ПС окажется в работоспособном состоянии; и вероятность того, что исходные данные застанут программы в состоянии контроля и восстановления, однако эти операции закончатся до использования допустимого резерва времени.Длительность отладкипредставляет собой время функц-ия программ, в течение которого проявляются отказовые ситуации и ошибки. По этой величине может быть определено календарное время проведения работ по отладке и полные временные затраты на обнаружение и устранение ошибок. На совокупном учете перечисленных выше факторов осуществляется оптимизация длительности отладки по суммарным затратам на отладку и оперативную помехозащиту. Для каждого разраб-го ПС целесообразно создавать план мероприятий и методику, обеспечивающиенеобходимые пок-ли надежности. Прежде всего с учетом динамических хар-ик и инерционности объектов управления должны быть определены и сформулированы основные требования к надежности конкретного ПС: необходимая наработка на отказ; допустимая длительность восстановления; коэф-нт готовности и т.д. Кроме того необходимо оценить достоверность обраб-ых данных и возможную степень влияния их искажений на показатели надежности ПС. Для оценки (тестирования) надежности ПС разраб-ны специальные пакеты в основе которых лежит идея использования статистических рез-ов тест-ия для подсчета надежности ПС мат. методами, например пакет Cleanroom Certification Assistant.