Модели надежности программных средств

Известные модели оценки надежности ПС могут быть отнесены к вероятностным, статистическим, эмпирическим.

Модели можно классифицировать на прогнозирующие, оценочные, измерительные.

1) Эмпирические модели основаны на анализе накопленной инфор­мации о функционировании ранее разработанных подобных программ. Эмпирические модели достаточно грубые, и расхождение между оценками с их помощью и фактическими результатами может достигать порядка и более.

2) Статистические модели Надежности ПС.

В рассматриваемое ПС вносится специально неко­торое количество N_e известных ошибок. Предполагается, что темп обнару­жения внесенных и собственных ошибок в программе одинаковы. Пусть в процессе исследования обнаружено п_в внесенных ошибок и п₀ — собствен­ных ошибок. Тогда число собственных ошибок ПС определится из про­порции или .

3)Вероятностные модели надежности ПС описывают случайный процесс обнаружения и проявления программных дефектов или отказов.

Методы защиты программ при их исполнении.

Защита программ заключается в обеспечении их исполнения при возникновении зацикливаний, остановов и т.п. Для обнаружения причины этого и для принятия решений на восстановление вычислительного про­цесса следует использовать временной резерв. Такие возможности лучше всего обеспечиваются в режиме мультипрограммирования, когда быстрые центральные устройства имеют резерв времени при выполнении одной из операций ввода - вывода.

Рассмотрим возможные методы защиты исполнения программ:

1. Защита от зацикливаний.

Ошибки в программах, а также искажения битов и сбои могут при­вести к тому, что однородные вычислительные процессы (однотипные преобразования информации) не могут закончиться в заданное время. Вследствие этого переход к дальнейшему исполнению программы может оказаться невозможным.

Чтобы исключить ложные зацикливания, необходимо узнать или за­дать предельно допустимое время реализации однотипной i-ой процедуры. Если фактическое время превысит допустимое, то необходимо выполнить анализ причин зацикливания. Такие операции могут выполняться про­граммно - аппаратными средствами. Для этого необходим счетчик относи­тельного времени, который подсчитает длительность временных интерва­лов. В счетчике можно установить предельно допустимое время исполне­ния i-ой программы или функционального алгоритма. В процессе ис­полнения программы в счетчик будут подаваться сигналы от датчика точ­ного времени, в результате чего показания счетчика будут равномерно убывать. По достижении нулевого показания в счетчике должен быть вы­работан сигнал, который обеспечит прерывание зациклившейся програм­мы и передачу управления программам анализа причин зацикливания и программам восстановлений.

Организация защиты программ от зацикливания схем но представле­на на рисунке

2. Защита от остановов.

Останов ЭВМ проявляется в прекращении исполнения программы на некоторой произвольной команде. Причиной останова может быть сбой, проявляющийся в виде ошибки при формировании команд в ЭВМ, или же ошибка в программе, которая обуславливает выход на команду в програм­ме, выполняющую прерывание.

3. Защита ЭВМ от перегрузок по пропускной способности.

Перегрузка ЭВМ может быть следствием алгоритмических ошибок в распределении ресурсов. Перегрузки могут быть также следствием непра­вильного функционирования источников информации, а также превыше­ния расчетного уровня интенсивности потока сообщений. Например, шина данных может быть перегружена информацией от периферийных уст­ройств, и её пропускная способность окажется ниже реального потока ин­формации. Для защиты от перегрузок разработчик должен знать скорости информационных потоков от периферийных устройств или объемы их по­ступления в единицу времени и сопоставить их с пропускной способно­стью интерфейса.

Вследствие перегрузок решение задач с низким приоритетом быть прекращено.

Необходимо также обеспечить функциональный резерв, чтобы реаль­ная производительность ЭВМ была выше потребной производительности.

Повышение реальной производительности возможно включением второго процессора или путем распараллеливания решения задачи на две ЭВМ в локальной сети.