Розрахунок показників надійності програмного забезпечення

1 Вплив надійності програмного забезпечення на надійність системи загалом

Сьогодні у зв’язку з зростанням складності програм існує тенденція до зниження їх якості, збільшення кількості помилок в програмах. Перевірка програми часто можлива лише після об’єднання її частин, коли зміни в програмі пов’язані із значними витратами часу та засобів. Досить часто зустрічаються ситуації, коли безпомилково працююча програма застосовується в новій задачі і на інших вихідних даних дає неприйнятні по точності і часу розрахунку результати. Існує також цілий ряд інших факторів, які сприяють появі в програмах помилок (неправильне розміщення програмістом алгоритму, неправильне складання загальної структури програмного забезпечення (ПЗ) і взаємозв’язку програм, неправильний вибір методів захисту програм, помилки в перенесенні програм).

Оскільки відмова технічних та програмних засобів є взаємозалежними подіями, то найбільш правильним підходом є оцінка показників надійності математичного, програмного та інформаційного забезпечення за степенем їх впливу на комплексні показники надійності системи [8].

В той же час ПЗ, як об’єкт аналізу володіє рядом особливостей:–

ПЗ не зношується і в ньому майже відсутні помилки виробництва;–

виявлені і виправлені помилки більше не повторюються;–

надійність програм залежить від використовуваної вхідної інформації (помилка у вхідних даних приводить до помилки в результаті);–

при відсутності діагностування помилки ПЗ будуть мати систематичний характер;–

надійність ПЗ залежить від сфери застосування.

Для оцінки надійності ПЗ проводять аналогію між програмами та ТЗ і розглядають надійність ТЗ в процесі його застосування. З тим, щоб використати математичний апарат теорії надійності розглядають відмови програми як подію, що полягає в переході до неправильної роботи або зупинки програми. Після появи відмови програмісти досліджують програму з метою пошуку (локалізації) помилки і вдосконалення програми. При цьому використовують моделі надійності ПЗ, в яких програми вважаються аналогами невідновлюваних об’єктів і знаходяться значення відповідних показників надійності: ймовірність безвідмовної роботи (відсутність появи помилок) програм на протязі визначеного інтервалу напрацювання або числа прогонів при експлуатації програми в розрахунковому режимі на ЕОМ відповідного класу, середнє напрацювання.

Всі методи оцінки надійності ПЗ можна умовно поділити на дві групи:–

моделі і методи проектної оцінки надійності;–

моделі і методи статистичної оцінки надійності (за результатами відладки або експлуатації).

2 Оцінка надійності програмного комплексу за результатами відладки

Для розрахунку надійності ПЗ за результатами відладки використаємо модель Шумана, яка передбачає наступні припущення:

загальна кількість команд в машинній мові постійна;

на початок випробувань кількість помилок рівна деякій величині і по мірі випробувань – зменшується;

інтенсивність відмов програми пропорційна числу залишкових помилок.

Ймовірність безвідмовної роботи ПЗ визначається за формулою (1):

(1)

де Т – середнє напрацювання на відмову, що визначається за формулою (2).

(2)

де Е0 – число помилок на початок відладки;

І – число машинних команд в модулі;

в() – число виправлених помилок в розрахунку на одну команду;

– час відладки;

С – коефіцієнт пропорційності.

Оцінка параметрів моделі за результатами відладки з врахуванням тривалості двох переіодів тестування проводиться наступним чином:

(3)

де – коефіцієнт, який обчислюється за формулою (4.4);

– число виправлених помилок в розрахунку на одну команду за час відладки ;

– число виправлених помилок в розрахунку на одну команду за час відладки .

(4)

де n1 – кількість помилок, виявлена за період відладки ;

n2 – кількість помилок, виявлена за період відладки .

Коефіцієнт пропорційносі обчислюється за формулою (4.5):

(5)

У зв’язку з вимогами моделі Шумана для розрахунку надійності програмного забезпечення необхідно провести тестування програми два рази. При знаходженні помилок – провести аналіз та виправити недоліки.

Отже, за результатами тестування Підставивши значення вказаних параметрів у формулу (4) отримаємо:

Прийнявши за формулою (3) обчислимо :

За формулою (5) обчислимо коефіцієнт пропорційності

Врахувавши визначені параметри моделі обчислимо середнє напрацювання на відмову за формулою (4.2):

Отже, в даному розділі було проведено розрахунок середнього напрацювання на відмову розробленого програмного забезпечення. Визначене значення даного показника надійності становить 168,64 год, що не є достатньо великим. Це можна пояснити властивостями вибраної моделі, для якої середнє напрацювання на відмову обмежується часом тестування програмного забезпечення.