Характеристики качества программных средств. Выбор характеристик качества в проектах программных средств

высоконадежным  системам. Даже для таких критических  программных

средств редко наработка на отказ превышает  несколько тысяч часов, коэффициент

готовности  не выше 0,999, а время восстановления при отказах

не меньше нескольких секунд.

Эффективность: в стандарте ISO 9126 отражены две субхарактеристики

качества  — временная эффективность и  используемость ресурсов

ЭВМ, которые  рекомендуется описывать в основном количественными

атрибутами, характеризующими динамику функционирования компонентов

ПС. В  этой стандартизированной характеристике отражается только

частная конструктивная эффективность  использования ресурсов ЭВМ,

которую не следует смешивать с системной эффективностью функциональной

пригодности ПС при применении в конкретной системе.

310

11.3. Конструктивные  характеристики качества сложных  программных средств

Основные  требования к атрибутам характеристики временная эффективность

использования вычислительных ресурсов системы сосредоточены

на наиболее критичных показателях производительности и длительности

решения функциональных задач. В отличие  от объемов памяти,

временные характеристики труднее устанавливать  и измерять, и их ограниченность

сильнее влияет на функциональную пригодность  ПС. Обычно

для оперативной  работы пользователей важно иметь  малое время отклика

из ЭВМ  после получения типового задания  и начала решения требуемой

функциональной  задачи. Требуемая пропускная способность  решения функциональных

задач зависит  от их содержания и числа действующих  пользователей.

Используемость  ресурсов памяти и производительности вычислительных

средств могут устанавливаться исходя, с  одной стороны, из

экономической целесообразности применения наиболее дешевой, с минимальными

ресурсами ЭВМ, загрузка которой будет в  среднем не ниже 0,5.

С другой стороны, высокая загрузка (выше 0,9) может приводить к нежелательной

задержке  или даже потере заданий при случайном, кратковременном

повышении их интенсивностей, что может негативно  отражаться

на функциональной пригодности.

Временная эффективность: свойства ПС, характеризующие требуемые

времена отклика и обработки заданий, а также производительность

решения задач с учетом количества используемых вычислительных ресурсов

в установленных  условиях. Эти ресурсы могут включать другие программные

продукты, аппаратные средства, средства телекоммуникации и

т.п. Временная  эффективность ПС определяется длительностью  выполнения

заданных  функций и ожидания результатов  в средних и/или наихудших

случаях, с учетом приоритетов задач. Она  зависит от скорости

обработки данных, влияющей непосредственно на интервал времени завершения

конкретного вычислительного процесса, и от пропускной способности

— производительности, т.е. от числа заданий, которое можно

реализовать на данной ЭВМ в заданном интервале  времени (см. табл.

11.2). Эти  показатели качества тесно связаны  с дисциплиной диспетчеризации

и временем реакции (отклика) ПС на задания при  решении различных

функциональных  задач. Величина этого времени зависит  от длительности

решения совокупности задач центральным  процессором ЭВМ, от

затрат  времени на обмен с внешней  памятью, на ввод и вывод данных и  от

311

Лекция 11. Характеристики качества программных  средств

длительности  ожидания в очереди до начала решения  задачи. Эта субхарактеристика

тесно связана  с длительностью обработки типового задания,

а также  с интервалом времени решения  типовых или наиболее часто вызываемых

функциональных  задач данным ПС. Пропускная способность  комплекса

программ  на конкретной ЭВМ отражается числом сообщений или

заданий на решение определенных задач, обрабатываемых в единицу времени,

зависящую от характеристик внешней среды.

Используемость ресурсов: степень загрузки доступных вычислительных

ресурсов  в течение заданного времени  при выполнении функций ПС в

установленных условиях. Ресурсная экономичность  отражается занятостью

ресурсов  центрального процессора, оперативной, внешней и виртуальной

памяти, каналов ввода-вывода, терминалов и  каналов сетей связи.

Эта величина определяется структурой и функциями  ПС, а также архитектурными

особенностями и доступными ресурсами ЭВМ. В  зависимости от

конкретных  особенностей ПС и ЭВМ при выборе атрибутов может доминировать

либо  величина абсолютной занятости ресурсов различных видов,

либо  относительная величина использования  ресурсов каждого вида

при нормальном функционировании ПС. Ресурсная экономия влияет не

только  на стоимость решения функциональных задач, но зачастую, особенно

для встраиваемых ЭВМ, определяет принципиальную возможность

полноценного  функционирования конкретного ПС в  условиях реально ограниченных

вычислительных  ресурсов. Несмотря на быстрый рост доступных

ресурсов  памяти и производительности ЭВМ, часто  потребности в

них для  решения конкретных задач ПС обгоняют их техническое увеличение,

и задача оценки и эффективного использования  вычислительных ресурсов

остается  актуальной.

Качественным  анализом с учетом влияния на функциональную пригодность

можно определить предельные значения для основных атрибутов

конструктивной  характеристики — эффективность. Используемость

вычислительных  ресурсов памяти и производительности ЭВМ для каждой

из функциональных задач или прикладных программ может  составлять

несколько процентов. Однако для всего комплекса  программ стабильное

использование ресурсов ЭВМ ниже 50—70% нерентабельно  и позволяет,

в принципе, перейти на более дешевую ЭВМ  с меньшими ресурсами. В то

же время  использование ресурсов более чем  на 95% может приводить к

312

11.3. Конструктивные  характеристики качества сложных  программных средств

значительным  задержкам или отказам при  решении низкоприоритетных

задач. При  нестационарных потоках заданий  на решение основных, функциональных

задач ПС необходимы некоторые резервы памяти и производительности

ЭВМ, что  определяет рациональные значения используемости

ресурсов  до 80—90% от максимальных значений. Атрибут  временной

эффективности — время отклика на задание  пользователя непосредственно

зависит от решаемых функциональных задач и  в общем случае может

устанавливаться в диапазоне от 0,1 секунды до нескольких десятков секунд.

Эти значения зависят от динамических характеристик  объектов внешней

среды, для  которых решаются функциональные задачи ПС. В административных

системах  может быть допустимо среднее  время отклика в несколько

секунд, а для оперативного управления динамическими  объектами

(самолетами, ракетами) оно сокращается до  десятых и сотых долей секунды.

Три группы конструктивных характеристик качества ПС— практичность,

сопровождаемость  и мобильность трудно измерять количественно,

и они  доступны в основном качественным оценкам их свойств. В

некоторых проектах для субхарактеристик сопровождаемости и мобильности

при системном  проектировании могут доминировать технико-экономические

меры  трудоемкости (человеко-часы) и длительности (часы)

для процедур, обеспечивающих реализацию атрибутов  этих субхарактеристик.

Однако  для ряда атрибутов в этой группе характеристик приходится

применять порядковые меры экспертных балльных шкал с небольшим

числом (2—4) градаций. В таблице 11.3 представлены примеры возмоэн:-

ных мер и шкал измерения  основных субхарактеристик и их атрибутов

качества. Они могут служить ориентирами  при выборе и установлении

требуемых значений этих показателей качества в спецификациях ПС.

Таблица 11.3

Основные  качественные характеристики программных  средств

и их атрибуты

Характеристики  качества

Практичность

Понятность:

четкость  концепции ПС;

демонстрационные  возможности;

наглядность и полнота документации

Мера

Порядковая

Шкала

Отличая;

хорошая;

удовлет.;

неудовлет.

313

Лекция 11. Характеристики качества программных  средств

Окончание табл. 11.3

Характеристики  качества

1 Простота использования:

простота  управления функциями;

комфортность  эксплуатации;

среднее время ввода заданий;

среднее время отклика на задание.

Изучаемость

трудоемкость  изучения применения ПС;

продолжительность изучения;

объем эксплуатационной документации;

1 объем  электронных учебников

1 Сопровождаемость

Анализ  ируемость:

стройность  архитектуры программ;

унифицированность интерфейсов;

полнота и корректность документации

Изменяемость:

трудоемкость  подготовки изменений;

длительность  подготовки изменений.

Тестируемость:

трудоемкость  тестирования изменений;

длительность  тестирования изменений

1 Мобильность

Адаптируемость:

трудоемкость  адаптации;

длительность  адаптации.

Простота  установки:

трудоемкость  инсталяции;

длительность  инсталяции.

Замещаемость:

трудоемкость  замены компонентов;

длительность  замены компонентов

Мера

Порядковая

Секунды

Секунды

Чел.-часы

Часы

Страницы

Кбайты

Порядковая

Чел.-часы

Часы

Чел.-часы

Часы

Чел.-часы

Часы

Чел.-часы

Часы

Чел.-часы

Часы

Шкала

Отличая;

хорошая;

удовлет.;

неудовлет.

1—1000

1—1000

1—100

1—1000

10—1000

100—10000

Отличая;

хорошая;

удовлет.;

неудовлет.

1—1000

1—1000

1—1000

1—100

1-100

1-100

1-100

1-100

1-100

1-100 1

Практичность — применимость: свойства ПС, отражающие сложность

его понимания, изучения и использования, а также  привлекательность

для квалифицированных  пользователей при применении в  указанных

условиях. Требования к практичности и ее субхарактеристикам —

понятности  и простоте использования зависят  от назначения и функций

ПС и  могут формализоваться заказчиками  набором свойств, необходимых

314

11.3. Конструктивные  характеристики качества сложных  программных средств

ДЛЯ обеспечения  удобной и комфортной эксплуатации программ. Количественно

простоту  использования можно характеризовать  требованиями

допустимой  средней длительности ввода типовых  заданий и времени отклика

на них. Требования к продолжительности  изучения ПС, достаточной

для эффективной  эксплуатации системы квалифицированными специалистами,

могут составлять часы или недели. Для обеспечения  полноценного

изучения  процессов применения ПС этими специалистами  необходима

эксплуатационная  документация, объем которой существенно  зависит от

назначения  и функций ПС и может быть задан  на основе анализа прецедентов

подобных  успешных проектов. Для некоторых  проектов ПС, подлежащих

широкому  тиражированию, могут быть желательны адекватные

по содержанию электронные учебники, требования к  объему и функциям

которых также целесообразно оценивать  по прецедентам. Следует учитывать,

что малый  объем эксплуатационной документации может снизить

качество  и полноту использования функций  сложного ПС, а очень большой

объем —  также может ухудшить эксплуатацию из-за трудности выделения

из множества  второстепенных деталей и освоения наиболее существенных

свойств и особенностей применения ПС.

В число  пользователей могут быть включены администраторы, операторы,

конечные  и косвенные пользователи, которые  находятся под влиянием

или зависят  от качества функционирования ПС. В  практичности следует

учитывать все разнообразие характеристик  внешней среды пользователей,

на которые  может влиять ПС, включая требующуюся  подготовку к

использованию и оценке результатов функционирования программ. Применимость

(практичность) использования — понятие достаточно  субъективное

и трудно формализуемое, однако в итоге зачастую значительно определяющее

функциональную  пригодность и полезность применения ПС.

Понятность: свойства ПС, обеспечивающие пользователю понимание,

является  ли программа пригодной для его  целей и как ее можно

использовать  для конкретных задач и условий  применения. Понятность

зависит от качества документации и субъективных впечатлений от функций

и характеристик  ПС. Ее можно описать качественно  четкостью функциональной

концепции, широтой демонстрационных возможностей, полнотой,

комплектностью  и наглядностью представления в  эксплуатационной

документации  возможных функций и особенностей их реализации.

315

Лекция 11. Характеристики качества программных  средств

Она должна обеспечиваться корректностью и  полнотой описания исходной

и результирующей информации, а также всех деталей  функций ПС

для пользователей.

Простота использования: возможность пользователю удобно и комфортно

эксплуатировать и управлять ПС. Аспекты изменяемости, адаптируемости

и легкости инсталляции могут быть предпосылками  для простоты

использования и выбора конкретного ПС. Она соответствует  управляемости,

устойчивости  к ошибкам и согласованности  с ожиданиями и