Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Черников / Домашние задания / ДЗ-4 / Серт-Приор-Методика-2

.pdf
Скачиваний:
68
Добавлен:
15.04.2018
Размер:
794.68 Кб
Скачать

СЕРТИФИКАЦИЯ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ

1. Теоретические сведения

Вопросы сертификации программного обеспечения в аспектах практического применения различных методик достаточно редко освещаются в литературе. Предложен комплекс моделей А.И. Костогрызова и В.В. Липаева, которые позволяют оценить работу программно-технических средств (ПТС) информационных систем (рис. 1).

Рис. 1. Методики оценки качества ПТС информационных систем

В предложенной совокупности многие методики требуют достаточно большого перечня входной информации, применение которого позволит оценить качество используемого комплекса ПТС. Подготовка такого объема входных данных существенно затрудняет процесс оценки качества.

Наиболее оперативной по возможности численной оценки характеристик является оценка своевременности представления запрашиваемой (выдаваемой принудительно) выходной информации. В качестве объекта оценки данной методики рассматривается информационная система.

Целью применения методики является установление вероятностно-временных характеристик функционирования комплекса программно-технических средств. При использовании этой методики предполагается, что получение выходной информации осуществляется по запросам, имеющим фиксированное время выполнения, однако в результате случайности моментов поступления запросов могут возникнуть очереди их исполнения.

Для оценки качества информационной системы предлагается использовать два критерия [4]:

полагается, что информационная система обеспечивает своевременное представление запрашиваемой выходной информации, если среднее время ее реакции (обработки запроса) на получение выходного документа i-го типа j-го приоритета Тij не более заданного, т. е. должно выполняться условие Тij tзад.i);

считается, что информационная система обеспечивает своевременное представление запрашиваемой (выдаваемой принудительно) выходной информации, если вероятность представления выходного документа i-го типа j-го приоритета за заданное время окажется не менее заранее установленной:

p Tij tiзад Pi треб.

Учитывая трудоемкость определения вероятностных характеристик, будем оценивать качество информационных систем только с учетом первого критерия, определяемого на основе расчета среднего времени реакции информационной системы. Если окажется, что время реакции меньше заданного, то система соответствует требованиям этого критерия.

Для оценки своевременности представления информации используют несколько моделей. В рассматриваемых задачах три модели будут рассмотрены более подробно и приведены примеры расчета по первому критерию.

Во всех заданиях запросы с приоритетами, обладающими меньшими значениями, обрабатываются по времени раньше, т. е. приоритет с номером 1 является наивысшим.

2

2. Задачи по применению модели бесприоритетного обслуживания

При бесприоритетном обслуживании нет приоритетов и при поступлении нового запроса не происходит прерывания обработки предыдущего запроса. В этом случае запросы обслуживаются в порядке их поступления в информационную систему. Рассмотрим примеры на такой тип обслуживания, в котором определим только один показатель качества – среднее время обработки запроса. При этом предполагается, что в период, для которого выполняется расчет, последовательно поступает только по одному запросу каждого типа, причем в рамках данной модели обслуживание запросов осуществляется в порядке их появления в очереди.

2.1. Задача 1

В информационной системе используется четыре типа запросов, которые обслуживаются по модели бесприоритетного обслуживания. Каждый из запросов запрашивает только один документ. Запросы поступают с интервалом в 1 минуту и имеют длительности обработки, представленные в табл. 1.

Таблица 1. Исходные данные

Запрос

А

B

С

D

Момент поступления (ti)

0

1

2

3

Время обработки (τi), мин

1

2

3

4

Приведем диаграмму, иллюстрирующую выполнение этих запросов (рис. 2). В данном примере запросы поступают с интервалом в одну единицу времени.

Первый запрос A поступает в ситуации, когда в очереди нет ни одного запроса, поэтому он начинает обслуживаться сразу при поступлении. К моменту его окончания поступает второй запрос B, который также сразу попадает на обслуживание, поскольку система уж завершила обработку запроса А. Во время исполнения запроса B поступает третий запрос C, а в момент окончания его обслуживания в систему поступает и четвертый запрос D.

Рис. 2. Диаграмма поступления и исполнения запросов

Таким образом, через три единицы времени в очереди на обслуживание оказывается два запроса: третий (ожидавший одну единицу времени) и четвертый. Первым будет обслужен третий, как поступивший раньше. Запрос D будет ожидать три единицы времени, поэтому общее ожидание рассматриваемого набора запросов составит 4 минуты.

Удовлетворяет ли такая информационная система критерию 1, если предельное среднее время реакции системы на обработку запроса установлено равным 6 минутам?

Решение задачи. Используя представленные в табл. 1 данные, получим следующие значения.

Таблица 2. Информация для решения задачи

Запрос

А

B

С

D

Момент окончания обслуживания (Тi), мин

1

3

6

10

Суммарное выполнение всех запросов будет равно 20 минутам, а среднее время выполнения запросов – 5 минутам. Для этого случая рассматриваемая информационная система удовлетворяет критерию своевременностипредставлениязапрашиваемойвыходнойинформации.

3

2.2. Задача 2

Рассмотрим ту же задачу, но с условием, что запросы, имеющие такую же длительность, как и в задаче 1, поступают в обратном порядке. Данные для такого расчета представлены в табл. 3. Заметим, что момент окончания обслуживания в двух задачах одинаков и равен суммарному времени выполнения всех запросов (10 минут).

Таблица 3. Информация для решения задачи

Запрос

А

B

С

D

Момент поступления (ti)

0

1

2

3

Время обработки (τi), мин

4

3

2

1

Время ожидания обслуживания (tз), мин

0

3

5

6

Момент окончания обслуживания (Тi), мин

4

7

9

10

Диаграмма поступления и исполнения запросов для этого случая приведена на рис. 3.

Рис. 3. Диаграмма поступления и исполнения запросов

Суммарное выполнение запросов в этом случае будет равно 30 минутам (с учетом времени ожиданиявыполнения), а среднее время обработки составляет 7,5 минуты. Понятно, что рассматриваемая информационная система не удовлетворяет критерию своевременности представления запрашиваемой (выдаваемой принудительно) выходнойинформации.

Анализируя результаты обслуживания запросов, рассмотренных в задачах 2.1 и 2.2, можно сделать вывод о том, что при такой модели организации обслуживания запросы для сокращения времени обработки информации следует направлять в таком порядке, когда имеющие меньшее время обслуживания запросы выполняются раньше (т. е. они должны поступать на обслуживание первыми).

2.3. Задача 3

В информационной системе используется четыре типа запросов, обслуживаемых по модели бесприоритетного обслуживания. Каждый из запросов требует только один документ. Величины моментов поступления и длительности обработки представлены в табл. 4.

Таблица 4. Исходные данные

Запрос

А

B

С

D

Момент поступления (ti), мин

0

3

4

5

Время обработки (τi), мин

2

2

3

2

Диаграмма поступления и исполнения запросов для этого случая приведена на рис. 4.

Рис. 4. Диаграмма поступления и исполнения запросов

4

Требуется определить, удовлетворяет ли такая информационная система критерию своевременности представления запрашиваемой выходной информации, если заданное среднее время реакции системы на обработку запроса равно 6 минутам?

Решение задачи. Используя представленные в табл. 4 данные, получим следующие значения (табл. 5).

Таблица 5. Информация для решения задачи

Запрос

А

B

С

D

Момент окончания обслуживания (Тi), мин

2

5

8

10

Суммарное выполнение всех запросов будет равно 25 минутам, а среднее время выполнения запросов составляет 6,25 минуты. Следовательно, рассматриваемая информационная система не удовлетворяет критерию своевременности представления запрашиваемой выходной информации. Следует обратить внимание, что момент времени выполнения последнего запроса равен сумме значений времени обработки всех запросов плюс время простоя между выполнением первого запроса и поступлением второго.

3. Задачи по применению модели обслуживания с относительными приоритетами

При таком обслуживании на момент окончания очередного запроса образуется очередь. Из этой очереди выбирается запрос с наивысшим приоритетом. Запрос, который уже начал выполняться, не прерывается при поступлении запроса с более высоким приоритетом.

Во всех заданиях меньшие значения приоритета имеют больший вес, т. е. приоритет с номером 1 считается наивысшим.

Рассмотрим примеры решения задач на выполнение запросов в информационной системе при использовании модели обслуживания с относительными приоритетами.

3.1. Задача 1

В информационной системе используется пять типов запросов, обслуживаемых по модели обслуживания с относительными приоритетами. Каждый из запросов требует только один документ. Запросы поступают с интервалом в 1 минуту и имеют длительность обработки, представленную в табл. 6.

Таблица 6. Исходные данные

Запрос

А

B

С

D

E

Приоритет

4

3

2

1

5

Момент поступления (ti), мин

0

1

2

3

4

Время обслуживания (τi), мин

2

3

1

5

3

Требуется определить, удовлетворяет ли такая информационная система критерию своевременности представления запрашиваемой выходной информации, если предельное среднее время реакции системы на обработку запроса не должно превышать 6 минут.

Решение задачи. Диаграмма поступления и выполнения запросов приведена на рис. 5.

Рис. 5. Диаграмма поступления и исполнения запросов

В момент поступления первого запроса (А) он является в системе единственным и поэтому сразу попадает в стадию исполнения. После завершения его исполнения в очереди присутствует два запроса: второй (В) и третий (С). В первую очередь выполняется запрос С, поскольку его приоритет равен 2, и это значение выше, чем у запроса В, имеющего приоритет 3. После его выполнения поступает четвертый запрос

5

(D) с наивысшим приоритетом (его значение равно 1), и он выполняется первым из трех, находящихся в данный момент в очереди. Затем выполняется второй запрос (В) и, наконец, пятый (Е). Таким образом, в ожидании в рамках всего процесса окажутся два запроса – В и Е, каждый из которых потребует 7 минут ожидания.

Тогда время выполнения запросов будет таким, как показано в табл.

Таблица 7. Информация для решения задачи

Запрос

А

B

С

D

E

Момент окончания обслуживания (Тi), мин

2

11

3

8

14

Общее время выполнения всех пяти запросов будет равно 38 минутам, а среднее время их выполнения составит 7,6 минуты. В связи с тем что среднее время выполнения запросов превышает предельное значение (7 минут), рассматриваемая информационная система не удовлетворяет критерию своевременности представления запрашиваемой выходной информации.

3.2. Задача 2

В информационной системе используется пять типов запросов, обслуживаемых по модели с относительными приоритетами. Каждый из них запрашивает только один документ. Время поступления и длительности обработки запросов представлены в табл. 8.

Таблица 8. Исходные данные

Запрос

А

B

С

D

E

Приоритет

3

1

4

5

2

Момент поступления (ti), мин

0

1

3

5

7

Время обслуживания (τi), мин

1

6

1

3

1

Требуется определить, удовлетворяет ли такая информационная система критерию своевременности представления запрашиваемой выходной информации, если предельное среднее время реакции системы на обработку запроса равно 8 минутам.

Решение задачи. Диаграмма поступления и выполнения запросов приведена на рис. 6.

Рис. 6. Диаграмма поступления и исполнения запросов

В момент поступления первого запроса (А) он является в системе единственным и поэтому сразу попадает в стадию исполнения. После завершения его исполнения в очереди оказывается запрос В с наивысшим приоритетом 1, который сразу начинается исполняться. Далее в очереди окажутся два запроса – С (приоритет 4) и D (приоритет 5), однако к моменту завершения обработки запроса В в систему поступает запрос Е с приоритетом 2, который также сразу начинает исполняться, поскольку его приоритет выше, чем у находящихся в очереди. Преодолев 5 минут ожидания, далее начинает выполняться запрос С с приоритетом 4, а после 4 минут ожидания завершает процесс обработки запрос D с низшим значением приоритета 5.

Тогда время выполнения запросов будет таким, как показано в табл. 9.

Таблица 9. Информация для решения задачи

Запрос

А

B

С

D

E

Момент окончания обслуживания (Тi), мин

1

7

9

12

8

Общее время выполнения всех пяти запросов будет равно 37 минутам, а среднее время их выполнения составит 7,4 минуты. В связи с тем что среднее время выполнения запросов не превышает предельное зна-

6

чение (8 минут), рассматриваемая информационная система удовлетворяет критерию своевременности представления запрашиваемой выходной информации.

4. Задачи по применению модели обслуживания с абсолютными приоритетами

Модель обслуживания запросов с абсолютными приоритетами является своеобразным развитием модели с относительными приоритетами. Специфика этой модели заключается в том, что при поступлении нового запроса с более высоким приоритетом выполнение текущего запроса приостанавливается и начинается выполнение вновь поступившего, поскольку его приоритет выше. Запрос, выполнение которого временно прекращено, возвращается в очередь, и его выполнение будет продолжено, когда приоритет этого запроса окажется наивысшим среди всех, находящихся в данный момент в очереди.

Рассмотрим примеры решения задач на выполнение запросов в информационной системе при использовании модели обслуживания с абсолютными приоритетами.

4.1. Задача 1

В информационной системе используется пять типа запросов, обслуживаемых по модели с абсолютными приоритетами. Каждый из них запрашивает только один документ. Время поступления и длительности обработки запросов представлены в табл. 10.

Таблица 10. Исходные данные

Запрос

А

B

С

D

E

Приоритет

4

3

2

1

5

Момент поступления (ti), мин

0

1

2

3

4

Время обслуживания (τi), мин

2

3

1

5

3

Требуется определить, удовлетворяет ли такая информационная система критерию своевременности представления запрашиваемой выходной информации, если предельное среднее время реакции системы на обработку запроса равно 10 минутам.

Решение задачи. Диаграмма поступления запросов приведена на рис. 7 (на схеме не учитывается приоритетность обработки).

Если бы не требовалось прерывать обработку текущего запроса, процесс обработки всех запросов завершился бы в конце 8-й минуты.

Рис. 7. Диаграмма поступления запросов (без учета приоритетности обработки)

Однако в модели обслуживания с абсолютными приоритетами происходит прерывание текущей обработки и переключение на обслуживание иного запроса в случае появления запроса с более высоким приоритетом.

С учетом приоритетов поступивших запросов и их влиянием на процесс обработки последовательность выполнения запросов показана на рис. 8.

7

Рис. 8. Диаграмма поступления запросов (без учета приоритетности обработки)

Для данного примера время обслуживания всех запросов распределится так, как показано в табл. 11 (выделенным шрифтом показаны номера запросов в момент завершения их обслуживания).

Таблица 11. Распределение времени обработки

Время обработки

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

(по минутам)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Запрос

А

В

С

D

D

D

D

D

В

В

А

Е

Е

Е

Полученные данные по интервалам обработки запросов позволяют заполнить таблицу, необходимую для решения задачи оценки соответствия данной информационной системы требованиям критерия (табл. 12).

Таблица 12. Информация для решения задачи

Запрос

А

B

С

D

E

Момент окончания обслуживания (Тi), мин

11

10

3

8

14

Общее время выполнения всех пяти запросов будет равно 46 минутам, а среднее время их выполнения

– 9,2 минуты. Следовательно, поскольку среднее время обработки запросов меньше предельного значения (10 минут), рассматриваемая информационная система удовлетворяет критерию своевременности представления запрашиваемой выходной информации.

4.2. Задача 2

В информационной системе используется пять типов запросов, обслуживаемых по модели с абсолютными приоритетами. Каждый из них запрашивает только один документ. Время поступления и длительности обработки запросов представлены в табл. 13

Таблица 13, Исходные данные

Запрос

А

B

С

D

E

Приоритет

4

2

5

3

1

Момент поступления (ti), мин

0

1

2

3

4

Время обслуживания (τi), мин

3

2

3

4

3

Требуется определить, удовлетворяет ли такая информационная система критерию своевременности представления запрашиваемой выходной информации, если предельное среднее время реакции системы на обработку запроса равно 8 минутам.

Решение задачи. Диаграмма поступления запросов приведена на рис. 9 (на схеме не учитывается приоритетность обработки).

8

Рис. 9. Диаграмма поступления запросов (без учета приоритетности обработки)

Если бы не требовалось прерывать обработку текущего запроса, процесс обработки всех запросов завершился бы в конце 7-й минуты.

Однако в модели обслуживания с абсолютными приоритетами происходит прерывание текущей обработки и переключение на обслуживание иного запроса в случае появлении запроса с более высоким приоритетом.

С учетом приоритетов поступивших запросов и их влиянием на процесс обработки последовательность выполнения запросов показана на рис. 10.

Рис. 10. Диаграмма поступления запросов (без учета приоритетности обработки)

Для данного примера время обслуживания всех запросов распределится так, как показано в табл. 14 (выделенным шрифтом показаны номера запросов в момент завершения их обслуживания).

Таблица 14. Распределение времени обработки

Время обработки

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

(по минутам)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Запрос

А

В

В

D

Е

Е

Е

D

D

D

А

А

С

С

С

Полученные данные по интервалам обработки запросов позволяют заполнить таблицу, необходимую для решения задачи оценки соответствия данной информационной системы требованиям критерия (табл. 15).

Таблица 15. Информация для решения задачи

Запрос

А

B

С

D

E

Момент окончания обслуживания (Тi), мин

12

3

15

10

7

Общее время выполнения всех пяти запросов будет равно 47 минутам, а среднее время их выполнения

– 9,4 минуты. Следовательно, поскольку среднее время обработки запросов больше предельного значения (8 минут), рассматриваемая информационная система не удовлетворяет критерию своевременности представления запрашиваемой выходной информации.

Соседние файлы в папке ДЗ-4