- •1.Программное обеспечение
- •Виды программ
- •2.Стадии жизненного цикла программного обеспечения
- •2.1.Основные процессы жизненного цикла программного обеспечения
- •2.2.Вспомогательные процессы жизненного цикла программного обеспечения
- •2.3.Организационные процессы жизненного цикла программного обеспечения
- •3.Основные понятия и показатели надежности программных средств
- •3.1.Показатели качества и надежности программного обеспечения
- •3.2.1.Модель факторов, определяющих надежность программных средств
- •3.2.Дестабилизирующие факторы и методы обеспечения надежности функционирования программных средств
- •3.2.2.Методы обеспечения надежности программных средств
- •Предупреждение ошибок
- •Обнаружение ошибок
- •Исправление ошибок
- •Устойчивость к ошибкам
- •Обработка сбоев аппаратуры
- •3.3.Модели надежности программного обеспечения
- •3.3.1.Аналитические модели надежности
- •Динамические модели надежности Модель Шумана
- •Модель La Padula
- •Модель Джелинского – Моранды
- •Модель Шика – Волвертона
- •Модель Мусса
- •Модель переходных вероятностей
- •Статические модели надежности
- •Модель Миллса
- •Модель Липова
- •Простая интуитивная модель
- •Модель Коркорэна
- •Модель Нельсона
- •3.3.2.Эмпирические модели надежности
- •Модель сложности
- •Модель, определяющая время доводки программ
- •3.3.3.Особенности обеспечения надежности функционирования импортных программных средств
- •4.Оценка надежности комплексов аппаратно-программных средств с учетом характеристик программного и информационного обеспечения
- •4.1.Постановка задачи
- •4.2.Общая схема проектной оценки надежности программного комплекса
- •4.2.1.Расчет исходного числа дефектов
- •4.2.2.Расчет остаточного числа дефектов после автономной отладки
- •4.2.3.Расчет остаточного числа дефектов после комплексной отладки
- •4.2.4.Оценка вероятности проявления дефекта при однократном выполнении фсо
- •4.2.5.Оценка вероятности проявления дефектов при многократном выполнении фсо
- •4.2.6.Оценка характеристик потоков инициирующих событий
- •4.2.7.Оценка показателей надежности системы с учетом случайного потока инициирующих событий
- •4.3.Факторные модели
- •4.3.1.Модели распределения числа дефектов в алгоритмах и базах данных
- •4.3.2.Модели распределения дефектов в базах данных
- •4.3.3.Модели эффективности отладки
- •Условная вероятность обнаружения дефекта в км r-го ранга
- •Безусловная вероятность обнаружения дефекта
- •Среднее остаточное число дефектов
- •4.3.4.Модели потоков инициирующих событий
- •4.4.Проектная оценка надежности программного комплекса при выполнении фсо
- •4.4.1.Вероятность проявления дефекта при однократном выполнении фсо
- •4.4.2.Вероятность проявления дефекта при многократном выполнении фсо
- •4.4.3.Вероятность безотказной работы пк в режиме мкцп при случайном потоке инициирующих событий
- •4.4.4.Учет процедур парирования ошибок
- •4.5.Пример проектной оценки надежности программного комплекса
- •4.5.1.Краткое описание аппаратно-программного комплекса
- •4.5.2.Оценка исходного числа дефектов
- •Исходное число дефектов по секциям и алгоритмам
- •Исходное число дефектов в секциях ввода и вывода
- •4.5.3.Оценка числа дефектов фпо по подсистемам до автономной отладки
- •Состав подсистем фпо
- •Исходное число дефектов в подсистемах до автономной отладки
- •4.5.4.Оценка остаточного числа дефектов после автономной отладки
- •Среднее остаточное число дефектов в секциях после ао
- •Результаты автономной отладки (вариант 1)
- •Длина тестовой последовательности после m-й серии
- •Зависимость эффективности ао от трудоемкости
- •4.5.5.Оценка остаточного числа дефектов после комплексной отладки
- •Результаты комплексной отладки
- •Коэффициент полноты отладки км различных рангов
- •4.5.6.Оценка вероятности проявления дефекта при однократном и многократном выполнении фсо после ко
- •Распределение вероятностей проявления дефекта по км
- •Вероятность проявления дефекта при однократном выполнении фсо
- •Вероятность проявления дефектов при многократном выполнении фсо
- •Вероятность проявления дефектов бд до отладки
- •Условная вероятность проявления дефектов бд после автономной отладки
- •Безусловная вероятность проявления дефектов бд после автономной отладки
- •Условная вероятность проявления дефектов бд после комплексной отладки
- •Безусловная вероятность проявления дефектов бд после комплексной отладки
- •Вероятность отказа фпо и ио при однократном выполнении фсо
- •4.5.7.Поток инициирующих событий
- •4.5.8.Вероятность безотказной работы пк
- •Интенсивность отказов подсистем
- •Показатели надежности подсистем
- •Показатели надежности подсистем с учетом парирования ошибок в ио
- •4.6.Оценка надежности программного комплекса по результатам отладки и нормальной эксплуатации
- •Экспоненциальная модель Шумана
- •Экспоненциальная модель Джелинского−Моранды
- •Геометрическая модель Моранды
- •Модель Шика−Волвертона
- •Модель Липова
- •Модель Мусы−Гамильтона
- •Вейбулловская модель (модель Сукерта)
- •Модель Уолла−Фергюссоиа (степенная модель)
- •Структурная модель Нельсона
- •Структурная модель роста надежности
- •Гиперболическая модель роста надежности
- •5.Литература
4.4.Проектная оценка надежности программного комплекса при выполнении фсо
Если программы не используются, то они и не отказывают. Если же они востребованы и в них есть дефекты, то проявление дефекта зависит от случая, состоящего в том, что на вход поступит как раз тот набор значений переменных при котором дефект проявляется и превращается в ошибку. В этом смысле ошибки носят случайный характер, и можно говорить о вероятности проявления дефекта.
4.4.1.Вероятность проявления дефекта при однократном выполнении фсо
При построении модели вероятности проявления дефекта при однократном выполнении ФСО принимают следующие допущения:
Во входном векторе можно выделить подвектор переменных, которые можно считать независимыми. В этом смысле не все бинарные сигналы или значения аналоговых переменных, поступающие в систему управления от дискретных или аналоговых датчиков, можно считать независимыми. Например, сигналы от мажорированных датчиков функционально зависимы, и при безотказной работе техники они должны быть одинаковыми.
Среди значений входного набора переменных не все комбинации фактически могут появляться на входе программы. Поэтому в множестве значений выделяют область допустимых значений.
В режиме МКЦП за один цикл выполняется один прогон программы и в течение одного прогона обнаруживается не более одного дефекта.
Вероятность проявления дефекта оценивают в такой последовательности. По формуле (10.25) или (10.26) находят остаточное количество дефектов после автономной отладки для всех структурных единиц ФПО, а затем суммарное количество дефектов. К нему добавляют исходное число дефектов межсекционных и внешних связей (МВС), рассчитанное по формулам (10.12) и (10.13), поскольку МВС не участвуют в автономной отладке:
Если размерность входного вектора ФСО
равна
,
а длина тестовой последовательности,
согласно (10.22), равна
,
то по формуле (10.24) находят распределение
вероятностей
,
а по формуле (10.25) при
−остаточное
число дефектов ФПО после комплексной
отладки
.
Заметим, что
есть безусловная вероятность того, что
дефект окажется в КМ
-го
ранга, а в КМ осталось
непроверенных
комбинаций. Это число рассчитывают по
формуле
При равномерном распределении вероятность
того, что дефект проявится при предъявлении
конкретной комбинации из
,
равна
.
Вероятность проявления
одного дефекта при предъявлении одного
входного набора,
где
−
вероятность того, что предъявленный
входной набор принадлежит подмножеству
непроверенных комбинаций КМ
-го
ранга. При равномерном распределении
предъявляемых наборов
Подставляя (10.31) в (10.30), получим:
Если остаточное число дефектов равно N0, а при однократном выполнении ФСО предъявляется k входных наборов, то вероятность проявления хотя бы одного дефекта
Рассмотрим теперь модель проявления
дефектов в базах данных. Пусть до
проведения отладки ожидаемое число
дефектов
в базе данных объемом
рассчитывается по формуле (10.13), а при
выполнении ФСО используется часть БД
объемом V. Тогда
при равномерном распределении вероятностей
каждого дефекта по полю
число дефектов в объеме
имеет биномиальное распределение с
параметрами
и
.
Вероятность того, что в объеме
будет хотя бы один дефект, равна
.
Если во время однократного выполнения
ФСО запрашивается фрагмент объемом
и находящийся в нем дефект гарантированно
обнаруживается, то вероятность проявления
дефекта при однократном выполнении ФСО
до отладки
При отладке только в объеме
дефекты
подвергаются «просеиванию» только в
этом объеме. Их количество
имеет биномиальное распределение с
параметрами
и
.
Если
,
то отладка уменьшает среднее число
дефектов до
−
эффективность отладки. Вероятность
проявления дефекта после отладки есть
вероятность наличия в объеме
хотя бы одного дефекта при условии, что
в объеме V есть
дефекты
Поскольку
−
случайная величина, имеющая биномиальной
распределение с параметрами
,
постольку безусловная вероятность
Если прогон программы осуществляется
после автономной отладки, то
если же после комплексной отладки, то
