43. Основные факторы, определяющие надёжность работы программных средств. Методы обеспечения их надёжности на этапах проектирования и в процессе эксплуатации.

Стр. 191-197

Основные рекомендации по повышению надежности пс на этапах разработки

Для обеспечения надежности ПС отечественными и зарубежными спе­циалистами предложены несколько методов. Одним из эффектив­ных способов повышения надежности является системный принцип проектиро­вания ПС и развитый на его основе метод структурного проектирования про­грамм. Согласно этого принципа программное обеспечение проектируется по модульно - иерархической структуре, в которой выделяются мало зависи­мые функциональные части, которые легко читать в отдельности. Программный модуль - набор нескольких операторов, имеющий собственное имя и набор данных. С помощью имени модуль вызывается другими модулями программы. При такой структуре ПС разработка модулей может проводиться независимо, и ошибки в модулях могут быть легче обнаружены и исправлены без последствия на другие модули.

Основные рекомендации по обеспечению надежности модульных ПС:

1. Проектирование структуры ПС, структуры данных к которым об­ращается ПС и процедур контроля работы ПС должно быть закончено до начала кодирования и отладки. Вводить дополнительные средства контро­ля в написанную программу сложнее, чем предусмотреть их на этапе про­ектирования структуры. В спроектированной структуре ПС должны быть определенны иерархические уровни, все модули на каждом уровне и их функций, а также возможные способы передачи управления информации между модулями. При проектировании структуры ПС методом сверху - вниз процесс разработки начинается с самых верхних уровней управле­ния, завершаясь программами низких уровней.

1. Поскольку программы предназначены и для ЭВМ, и для человека, то они должны быть тщательно документированы. Разработчик должен со­ставить описание всех компонент структуры и сформировать требования для контроля входной и внутренней информации. Необходимо, чтобы каждая программа имела свое описание. Схема алгоритма и текст программы должны быть снабжены достаточным количеством комментариев.

2. Для реализации стандартных функций применять библиотечные процедуры. Надежность библиотечных процедур намного выше, чем но­вых процедур, которые будут составлять большинство разработчиков - программистов. Сроки проектирования и затраты также сокращаются.

3. При отсутствии требуемых стандартных процедур каждая функ­ция обработки данных или их поиска должна реализовываться наиболее простым способом. При анализе возможных путей решения задачи следует ориентироваться на выбор наиболее линейного пути без возврата к преды­дущим процедурам. Высокое качество написанной программы определяет и минимум ошибок.

4. Наиболее ответственной с точки зрения надежности является от­ладка ПС - процесс выявления программных ошибок. Для выявления воз­можно большего количества ошибок рекомендуется разделить отладку на 4 этапа.

1й этап отладки программы - её чтение за рабочим столом, вклю­чая проверку всех связей программы. Целесообразно предложить другому лицу прочитать написанную программу.

2й этап - автономная отладка ПС, в результате которой должны быть подготовлены все программные модули, которые подлежат объеди­нению. На этом этапе необходимо проверить максимальное число ветвей в алгоритме программы, подсчитав, сколько раз протестирована та или иная ветвь алгоритма. Это позволит определить, какие ветви не тестировались.

3й этап - комплексная отладка, цель которой - проверка правиль­ности взаимодействия программ между собой, возможность наращивания ПС. На этом этапе необходимо регистрировать выявленные ошибки.

4й этап - предъявление ПС заказчику. Здесь проводится оценка поведения ПС при входных данных, отличных от тех, которые были в процессе комплексной отладки.

Для оценки фактического уровня надежности ПС перед их внедрени­ем должен быть проведен специальный контроль в виде - приемных или других видов испытаний. По результатам испытаний с помощью статисти­ческих и вероятностных моделей надежности ПС вычисляют возможное количество ошибок в программном изделии.

Один из простых и достаточно точных методов оценки основан на статистической модели надежности Милса. Для этого в испытуе­мое ПС специально вводится случайным образом некоторое количество N_e известных ошибок. Предполагается, что темп обнаружения внесенных и собственных ошибок одинаковый. Если обозначить через N₀ - первона­чальное количество собственных ошибок в программном изделии, а через n₀ и n_в соответственно n число обнаруженных собственных и внесенных ошибок, то условие одинаковой вероятности обнаружения ошибок опреде­лится пропорцией , отсюда находим, что первоначальное количество ошибок в разрабо­танной программе: .

Такая модель справедлива для простой программы с единственной функцией. Если процесс решений может разветвляться в зависимости от вводимых данных, то в процессе единичного испытания ошибки будут об­наружены только в одной ветви.