Основные понятия и показатели надежности программных средств

Министерство  общего и профессионального образования  Свердловской области

Государственное образовательное учреждение профессионально-педагогический колледж 

Заочное отделение 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Контрольная работа по дисциплине

«Метрология, стандартизация, сертификация

и техническое документоведение» 
 
 

230401 –  Информационные системы 
 
 
 
 
 

Выполнил:

студент группы 304Тз _____________________________ Н.А. Патрушева

(подпись,  дата) 
 

Руководитель: ____________________________________ И.И. Яночкин

(подпись,  дата) 
 

  
 
 
 
 
 

Екатеринбург 2011 

     Содержание 

Введение……………………………………………………………………………..3

1. Основные понятия и показатели надежности программных средств……….5
1. Основные понятия надежности систем……………………………………....5
2. Показатели качества и надежности программных средств………………....8
2. Ресурсы, необходимые для обеспечения надежности функционирования программных средств………………………………………………………….11

Заключение…………………………………………………………………………13

Список использованной литературы……………………………………………...14 

 

     Введение 

    Опыт  создания и применения сложных информационных систем (ИС) в последние десятилетия  выявил множество ситуаций, при которых  сбои и отказы их функционирования были обусловлены дефектами комплексов программ и отражались большим ущербом. Вследствие ошибок в программах автоматического  управления погибло несколько отечественных, американских и французских спутников, происходили отказы и катастрофы в сложных административных, банковских и технологических информационных системах.

    Очень высокие требования к качеству программ для подобных систем принципиально  не могут быть выполнены, вследствие реальных ограничений всех видов  ресурсов: бюджета, длительности разработки, характеристик вычислительных систем и квалификации специалистов. Применение таких систем при недостаточной  их надежности и безопасности теряет смысл и может становиться  не только бесполезным, но и опасным.

    В результате около двадцати лет назад  появились первые обобщающие работы, в которых были сформулированы концепция  и основные положения теории надежности программных средств (ПС) для информационных систем. В это время были заложены основы методологии и технологии создания высоконадежных сложных комплексов программ, сущность которых кратко изложена в предисловии и подробнее  развивается в материалах книги. Стало ясным, что для обеспечения  высокой надежности функционирования и безопасности применения, создаваемых  сложных комплексов программ, необходима четкая организация и высокая  квалификация всего коллектива специалистов, участвующих в таком проекте.

    Обеспечение надежности должно реализовываться  специалистами в жизненном цикле  программных средств на основе использования  современной методологии, технологического инструментария, стандартов и нормативных  документов.

    При создании информационных систем используются комплексы программ, содержащие различные  дефекты проектирования и программирования, снижающие надежность их функционирования, уровень которых априори неизвестен. Для обеспечения надежности программных  средств необходима разработка и  применение эффективных методов  и средств, предупреждающих и  выявляющих дефекты, а также удостоверяющих надежность программ и оперативно защищающих функционирование ПС при их проявлениях. Для систематической, координированной борьбы с угрозами надежности должны проводиться исследования конкретных факторов, влияющих на качество функционирования и безопасность применения программ со стороны, реально существующих и  потенциально возможных дефектов в  создаваемых комплексах программ. В  каждом проекте должен целенаправленно  разрабатываться скоординированный  комплекс методов и средств обеспечения  заданной надежности функционирования ПС при реально достижимом снижении уровня дефектов и ошибок разработки. Учет факторов, влияющих на затраты  ресурсов при создании конкретного  ПС, должен позволять рационализировать  их использование и добиваться заданной надежности функционирования ПС при  минимальных или допустимых затратах.

    Для обеспечения надежности программных  средств в конкретных проектах должны быть организованы и стимулированы разработка, освоение и применение современных, автоматизированных технологий и инструментальных средств, обеспечивающих предупреждение или исключение большинства видов дефектов и ошибок при создании и модификации ПС и их компонент. Ограниченные ресурсы на разработку приводят к необходимости упорядоченного применения методов и рационального использования средств автоматизации проектирования. Поэтому процесс разработки должен планироваться и последовательно проходить этапы, охватывающих все компоненты ПС. Контроль надежности и безопасности создаваемых и модифицируемых программ должен сопровождать весь жизненный цикл ПС посредством специальной, достаточно эффективной технологической системы обеспечения их качества.

     1. Основные понятия  и показатели надежности  программных средств 

     1.1 Основные понятия  надежности систем 

    Надежность определяется как уровень, при котором система программ удовлетворяет поставленным требованиям и пригодна для эксплуатации. Следует отличать надежность от корректности, которая определяется как степень удовлетворения требованиям. Заметим, что система может удовлетворять всем требованиям, но не быть пригодной для эксплуатации (например, в каком-то одном случае скомпилированный код для оператора IF может оказаться неверным или очень неэффективным, хотя во всех остальных случаях он функционирует нормально и удовлетворяет предъявленным требованиям) или быть пригодной к эксплуатации, но не удовлетворять предъявленным к ней требованиям (например, отсутствует программа по обработки одного из типов входных данных, в то время как остальные программы функционируют удовлетворительно).

    Надежность  является составной частью более  общего понятия – качества. Качественная программа не только надежна, но и компактна, совместима с другими программами, эффективна, удобна в сопровождении, портативна и вполне понятна. Некоторые могут еще добавить, что она должна быть разработана в срок и в пределах бюджетной стоимости.

     По  определению, установленному в ГОСТ 13377-75 надежность – свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования. Таким образом, надежность является внутренним свойством системы, заложенным при ее создании и проявляющимся во времени при функционировании и эксплуатации.

     Надежность  сложных программных средств  определяется этими же факторами, однако доминирующими являются дефекты  и ошибки проектирования, так как  физическое хранение программ на магнитных  носителях характеризуется очень высокой надежностью. Программа любой сложности и назначения при строго фиксированных исходных данных и абсолютно надежной аппаратуре исполняется по однозначно определенному маршруту и дает на выходе строго определенный результат. Однако случайное изменение исходных данных и накопленной при обработке информации, а также множество условных переходов в программе создают огромное число различных маршрутов исполнения каждого сложного ПС.

     Источниками ненадежности являются непроверенные  сочетания исходных данных, при которых  функционирующее ПС дает неверные результаты или отказы. В результате комплекс программ не соответствует требованиям функциональной пригодности и работоспособности.

     Вероятность безотказной работы – это вероятность  того,  что в пределах заданной наработки отказ системы не возникает.

     Вероятность отказа – вероятность того, что  в пределах заданной наработки отказ  системы возникает.

     Интенсивность отказов системы – это условная плотность вероятности возникновения  отказа ПС в определенный момент времени  при условии, что до этого времени  отказ не возник.

     Средняя наработка до отказа – математическое ожидание времени работы ПС до очередного отказа.

     Среднее время восстановления  – математическое ожидание времени восстановления.

       Коэффициент готовности – вероятность  того, что ПС ожидается в  работоспособном состоянии в произвольный момент времени его использования по назначению.

     В основе теории надежности лежат понятия  о двух возможных состояниях объекта  или системы: работоспособном и  неработоспособном.

     Работоспособным называется такое состояние объекта, при котором он способен выполнять  заданные функции с параметрами, установленными технической документации. В процессе функционирования возможен переход объекта из работоспособного состояния в неработоспособное и обратно. С этим переходами связаны события отказа и восстановления.

     Определение степени работоспособности системы  предполагает наличие в ней средств, способных установить соответствие ее характеристик требованиям технической  документации. Для этого должны использоваться методы и средства контроля и диагностики  функционирования системы. Глубина  и полнота проверок, степень автоматизации  контрольных операций, длительность и порядок их выполнения – влияют на работоспособность системы и достоверность ее оценки. Методы и средства диагностического контроля предназначены для установления степени работоспособности системы, локализации отказов, определения их характеристик и причин, и скорейшего восстановления работоспособности, для накопления, обобщения и анализа данных, характеризующих работоспособность системы. Диагноз состояния системы принято делить на тестовый и функциональный. При тестовом диагнозе используются специально подготовленные исходные данные и эталонные результаты, которые позволяют проверять работоспособность определенных компонент системы. Функциональный диагноз организуется на базе реальных исходных данных, поступающих в систему при ее использовании по прямому назначению. Основные задачи технической диагностики включают в себя:

     - контроль исправности системы  и полного соответствия ее  состояния и функций технической  документации;

     - проверку работоспособности системы  и возможности выполнения всех  функций в заданном режиме  работы в любой момент времени  с характеристиками, заданными технической  документацией;

     - поиск, выявление и локализацию  источников и результатов сбоев,  отказов и неисправностей в  системе. 

 

      1.2 Показатели качества  и надежности программных  средств 

     Формализации  показателей качества программных  средств посвящена группа нормативных  документов. В международном стандарте ISO 9126:1991. при отборе минимума стандартизируемых  показателей выдвигались и учитывались  следующие принципы: ясность и  измеряемость значений, отсутствие перекрытия между используемыми показателями, соответствие установившимся понятиям и терминологии, возможность последующего уточнения и детализации. Выделены характеристики, которые позволяют оценивать ПС с позиции пользователя, разработчика и управляющего проектом. Рекомендуется 6 основных характеристик качества ПС, каждая из которых детализируется несколькими (всего 21) субхарактеристиками (рис.1):

     

     Рис. 1. Характеристики качества программных  средств

     Функциональная  пригодность детализируется: пригодностью для применения, точностью, защищенностью, способностью к взаимодействию и  согласованностью со стандартами и правилами проектирования.

     Надежность  рекомендуется характеризовать: уровнем  завершенности (отсутствия ошибок), устойчивостью  к ошибкам и перезапускаемостью.

     Применимость  предлагается описывать: понятностью, обучаемостью и простотой использования.

     Эффективность рекомендуется характеризовать  ресурсной и временной экономичностью.

     Сопровождаемость – удобством для анализа, изменяемостью, стабильностью и тестируемостью.

     Переносимость предлагается отражать: адаптируемостью, структурированностью, замещаемостью и внедряемостью.

     Характеристики  и субхарактеристики в стандарте  определены очень кратко, без комментариев и рекомендаций по их применению к  конкретным системам и проектам.