Надійність програмного забезпечення ЕОМ

Основнi поняття

Рiшення будь-якої задачi, виконання будь-якої функцiї, покладеної на ЕОМ, можливо тiльки при вiдповiднiй взаємодiї i функцiонуваннi апаратурних i програмних засобiв обчислювальної машини. Тому при аналiзi надiйностi виконання ЕОМ заданих функцiй, варто розглядати, як єдиний комплекс апаратних та програмних засобiв i враховувати, що надiйнiсть роботи ЕОМ залежить не тiльки вiд надiйностi апаратних засобiв, але i вiд надiйностi програмного забезпечення.

За аналогiєю з термiнологiєю, яка прийнята для надiйностi технiчних засобiв, пiд надiйнiстю програмного забезпечення (ПЗ) будемо розумiти властивiсть виконувати заданi функцiї, зберiгати свої характеристики у встановлених межах за певних умов експлуатацiї.

Надiйнiсть програмного забезпечення (або просто програми) визначається його (її) безвiдмовнiстю i здатнiстю до вiдновлення. Безвiдмовнiсть програми чи програмного забезпечення є її (його) властивiсть зберiгати працездатнiсть при використаннi в процесi обробки iнформацiї на ЕОМ.

Безвiдмовнiсть програмного забезпечення можна оцiнити iмовiрнiстю його роботи без вiдмовлень при визначених рiвнях зовнiшнього середовища протягом заданого перiоду спостереження. У цьому визначеннi пiд вiдмовленням програми чи системи програмного забезпечення розумiється неприпустиме вiдхилення характеристик процесу функцiонування програми вiд необхiдних. Визначенi умови зовнiшнього середовища враховують сукупнiсть вхiдних даних i стану обчислювальної системи. Заданий перiод спостережень вiдповiдає, як правило, необхiдному для виконання розв'язуваної на машинi задачi.

Безвiдмовнiсть програмного забезпечення можна також характеризувати середнiм часом мiж виникненнями вiдмовлень у функцiонуваннi програми. При цьому передбачається, що апаратура ЕОМ знаходиться цiлком у працездатному станi.

З погляду надiйностi принципова вiдмiннiсть програмного забезпечення вiд апаратури полягає в тому, що програми не зношуються i, отже, їхнiй вихiд з ладу через поломку неможливий. Тому характеристики функцiонування програмного забезпечення залежать тiльки вiд його якостi, зумовлюваного процесом розробки.

Безвiдмовнiсть програмного забезпечення визначається його коректнiстю (правильнiстю) i, отже, цiлком залежить вiд наявностi в ньому помилок, внесених на етапах його створення, у той час як безвiдмовнiсть апаратури визначається в основному випадковими вiдмовленнями, що залежать вiд змiн параметрiв апаратури, що вiдбуваються пiд час експлуатацiї.

Надiйнiсть (чи краще безвiдмовнiсть) апаратури i програмного забезпечення iстотно по-рiзному залежить вiд вхiдних даних i часу функцiонування системи. Оброблюванi данi, як правило, не впливають на вiдмову апаратури. Процес виходу з ладу окремих елементiв апаратури не залежить вiд вхiдних даних, що надходять. У той же час прояв помилок програмного забезпечення зв'язане з тим, що в деякi моменти часу на обробку надходять ранiше що не зустрiчалися сукупностi даних, що програма не в змозi коректно обробити. Таким чином, вхiднi данi значною мiрою впливають на функцiонування програмного забезпечення.

Звернемося до рис. 7.1, на якому показанi типовi залежностi, що вiдображають змiну в часi надiйностi апаратури (крива 1) i програми (крива 2).

 

Iнтенсивнiсть вiдмов апаратури, власне кажучи, залежить вiд часу експлуатацiї. Збiльшення надiйностi програми є наслiдком того, що в процесi експлуатацiї виявляються й усуваються схованi помилки програми.

Важливою характеристикою надiйностi програмного забезпечення є його здатнiсть до вiдновлення, що визначається витратами часу i працi на усунення вiдмовлення через помилку, що проявилася, у програмi i його наслiдках. Вiдновлення пiсля вiдмови в програмi, може полягати в коректуваннi i перекомпiляцiї вихiдного або декомпiльованого тексту програми, що сприяє виправленню даних, внесення змiн в органiзацiю обчислювального процесу. Цi дiї часто виявляється необхiдними при роботi ЕОМ у реальному масштабi часу. Здатнiсть до вiдновлення програмного забезпечення може бути оцiнена середньою тривалiстю усунення помилки в програмi i вiдновлення її працездатностi, здатнiсть до вiдновлення програмного забезпечення залежить вiд багатьох факторiв, у тому числi i вiд складностi структури комплексу програм, структурованостi самих програм, алгоритмiчної мови, на якiй розроблялася програма, стилю програмування, якостi документацiї на програму i т.п.

Можна також говорити про стiйкiсть функцiонування програмного забезпечення, розумiючи пiд цим здатнiсть обходити власнi помилки i несприятливi впливи з зовнi. (несправностi апаратури, некоректнiсть вхiдних даних, помилки оператора та iн.) чи протистояти їм.

Стiйкiсть програмного забезпечення може бути пiдвищена за допомогою рiзних форм структурної, iнформацiйної i тимчасової надмiрностi, що дозволяють мати дублюючi модулi програм, альтернативнi програми для рiшення тих самих задач, здiйснювати контроль за процесом виконання програм (контроль за зацикленням, виникненням самоблокувань, перевантаженнями по пропускнiй здатностi) i т.д.