49830 (Сутність та принципи роботи ЕОМ), страница 7

-помилки користувачiв при пiдготовцi первинної вхiдної iнформацiї.

Невiрнi дiї користувача

Невiрнi дiї користувача, якi приводять до вiдмови ПЗ в процесi функцiонування, пов'язанi насамперед з неправильною iнтерпретацiєю повiдомлень, з неправильними дiями користувача в процесi дiалогу з ЕОМ i т.д.

Помилки при використаннi ПЗ

Вiдмова ПЗ, зумовлена помилками користувача, яка ще називається помилкою використання. Часто цi помилки є наслiдком неякiсної програмної документацiї (невiрний опис можливостей програми, режимiв роботи, форматiв вхiдної i вихiдної iнформацiї, дiагностичних повiдомлень i т.д.).

Несправнiсть апаратури

Несправностi, що виникають при роботi апаратури, яка використовується для реалiзацiї обчислювального процесу, впливають на характеристику надiйностi ПЗ. Поява вiдмови чи збою в роботi апаратури приводить до порушення нормального ходу обчислювального процесу й у багатьох випадках до перекручування даних i текстiв програм в основнiй i зовнiшнiй пам'ятi.

Аналiтичнi моделi надiйностi програм

Аналiтичнi моделi надiйностi дають можливiсть дослiджувати закономiрностi прояву помилок у програмах, а також прогнозувати надiйнiсть при розробцi й експлуатацiї. Моделi надiйностi програм будуються на припущеннi, що прояв помилки є випадковою подiєю i тому має iмовiрнiсний характер. Такi моделi призначенi для оцiнки показникiв надiйностi програм i програмних комплексiв у процесi тестування:

-числа помилок, що залишилися не виявленими;

-часу, необхiдного для виявлення чергової помилки в процесi експлуатацiї програми;

-часу, необхiдного для виявлення всiх помилок iз заданою iмовiрнiстю i т.д.

Моделi дають можливiсть прийняти обґрунтоване рiшення про час припинення робiт пов’язаних з виправленням помилок у програмному забезпеченнi.

При побудовi моделей використовуються наступнi характеристики надiйностi програми.

•Функцiя надiйностi , визначена як iмовiрнiсть того, що помилки програми не проявляться на iнтервалi часу вiд 0 до t тобто час її безвiдмовної роботи буде бiльше .

•Функцiя ненадiйностi — ймовiрнiсть того, що протягом часу вiдбудеться вiдмова програми i як результат прояву дiї помилки в програмi. Таким чином, .

•Iнтенсивнiсть вiдмов — умовна щiльнiсть iмовiрностi часу до виникнення вiдмови програми за умови, що до моменту вiдмови не було. Тодi:

Середнiй наробiток на вiдмову - математичне очiкування тимчасового iнтервалу мiж послiдовними вiдмовами.

В даний час основними типами застосовуваних моделей надiйностi програм є моделi, заснованi на припущеннi про дискретну змiну характеристик надiйностi програм у моменти усунення помилок, i моделi, заснованi на експонентному характерi змiни числа помилок у залежностi вiд часу тестування i функцiонування програми.

Модель надiйностi програм з дискретно-знижуючою частотою (iнтенсивнiстю) прояву помилок

У цiй моделi передбачається, що iнтенсивнiсть виявлення помилок описується кусково-постiйною функцiєю, яка пропорцiйна числу не усунутих помилок. Iншими словами, передбачається, що iнтенсивнiсть вiдмов постiйна до виявлення i виправлення помилки, пiсля чого вона знову стає константою, але з iншим, меншим значенням. При цьому передбачається, що мiж i числом помилок, що залишилися в програмi, iснує пряма залежнiсть:

,

д е - невiдоме первинне число помилок; (i – число виявлених помилок, що залежить вiд часу t; К – деяка константа (рис. 7.2).

Щiльнiсть розподiлу часу виявлення i-ої помилки t_i задається спiввiдношенням:

Значення невiдомих параметрiв К и М може бути оцiнене на пiдставi послiдовних спостережень iнтервалiв мiж моментами виявлення помилок за методом максимальної правдоподiбностi. При цьому для знаходження оцiнок параметрiв К. i М необхiдно розв’язати наступнi рiвняння:

де θ_m=B/Am; А= ; В= ; – оцiнки вiдповiдно i ; – кiлькiсть усунутих помилок у момент оцiнки надiйностi програм.

Розглянута модель надiйностi програм є досить грубою. На практицi часто не дотримуються умов, на яких вона побудована. Нерiдко при усуненнi помилки вносяться новi помилки. У багатьох випадках не дотримується також основне припущення, що при всякому усуненнi помилки iнтенсивнiсть вiдмов зменшується на одну i ту ж величину . Не завжди удається визначити й усунути причину вiдмови, i програму часто продовжують використовувати, тому що при iнших вихiдних даних помилка, що викликала вiдмову, може себе i не виявити.

Модель надiйностi програм з дискретним збiльшенням часу наробiтку на вiдмову

У запропонована модель надiйностi програм, побудована на припущеннi, що усунення помилки в програмi приводить до збiльшення часу наробiтку на вiдмову на ту саму випадкову величину.

Передбачається, що час мiж двома послiдовними вiдмовами є випадковою величиною, яку можна представити у видi суми двох випадкових величин:

,(7.2)

де випадковi величини незалежнi i мають однаковi математичнi очiкування i середньо-квадратичне вiдхилення _.

З (7.2) випливає, що -на вiдмова програми вiдбудеться через час

Передбачається також, що . Пiдставою для такого припущення є те, що вiдмва програми на початку перiоду експлуатацiї виникають часто. У цьому випадку можна вважати, що: .

При цих припущеннях середнiй наробiток мiж -м i –ою вiдмовою програми дорiвнює

,(3)

а середнiй наробiток до виникнення -ї вiдмови визначається виразом:

.(4)

Оцiнка величини , , можуть бути отриманi за даними про вiдмои програми протягом перiоду спостереження наступним чином:

де – число вiдмов програми за перiод ; – момент виникнення -ї вiдмови програми.

Функцiя надiйностi визначається в залежностi вiд числа вiдмов, якi виникли:

,(5)

де — функцiя Лапласа.

Основнi показники надiйностi програмного забезпечення ЕОМ

Програми для сучасних ЕОМ можуть нараховувати багато мiльйонiв команд. При створеннi таких програм можуть по рiзних причинах з'являтися помилки. З цього приводу жартують, що немає програм без помилок, а є програми з невиявленими помилками. Найбiльш грубi помилки виявляються на стадiї налагодження програм, але тому що перевiряти програму у всiх можливих режимах, як правило, не вдається, тому й немає впевненостi, що всi помилки в нiй знайденi. Зважаючи на цi обставини, найкращим є статистичний пiдхiд до аналiзу процесу виявлення помилок у програмi. Цей процес може бути охарактеризований функцiєю , де - кiлькiсть виявлених i усунутих помилок за одиницю часу в програмi, що мiстить -команд.

,

де - кiлькiсть виявлених i виправлених помилок за час у розрахунку на одну команду.

Вiдповiдно, .

Функцiя може бути експериментально визначена при налагодженнi програм шляхом фiксацiї кiлькостi виявлених помилок. Задача визначення спрощується, якщо припустити, що

,

де i - параметри , що визначаються при налагодженнi.

Тодi .

При або . Звiдси випливає, що - це загальне число помилок у програмi перед початком налагодження. Так як процес налагодження не може тривати нескiнчено, то в програмi завжди буде залишатися деяка кiлькiсть помилок

,

де - кiлькiсть невиявлених помилок у розрахунку на одну команду. Якщо припустити, що помилки рiвномiрно розподiленi по всiй програмi, то iмовiрнiсть появи помилки за час буде пропорцiйна швидкодiї машини (середньому числу команд, що виконуються за одиницю часу) i кiлькостi помилок, що залишилися в програмi, тобто .

Проводячи аналогiю мiж процесами появи помилок i вiдмовами апаратури , можна зробити висновок, що iнтенсивнiсть помилок не залежить вiд часу i визначається тiльки iнтервалом , на якому оцiнюється iмовiрнiсть появи помилки. Звiдси, наробiток на "вiдмову", який викликаний помилкою, що проявилася в програмi, буде рiвна:

.

Аналiз змiни може служити пiдставою для вибору часу налагодження програми, а саме, налагодження припиняється, якщо величина стає досить великою.

У випадку, коли вдається оцiнити матерiальнi затрати вiд появи помилки в розрахунках, то час налагодження можна оцiнити кiлькiсно таким способом. За час - роботи програми вона "вiдмовить" раз, що викликає сумарнi затрати . Процес налагодження програм вимагає витрат машинного часу та й iнших витрат, зв'язаних з ним. Якщо вартiсть однiєї години налагодження позначити , то за час таких витрат буде . Отже, загальнi втрати вiд помилок i витрат на налагодження програм будуть рiвнi:

.

або ,

де - тривалiсть налагодження, що забезпечує мiнiмум .

У тих випадках, коли необхiдно виключити помилки в програмах, можна використовувати їхнє "резервування". У цьому випадку те саме завдання вирiшується декiлькома програмами, кожна з яких розроблена незалежними групами програмiстiв, i в основу яких покладенi рiзнi алгоритми, а результати розрахункiв програм порiвнюються i вважаються правильними при їхньому спiвпадiннi, тому що поява помилок у програмах є подiя малоймовiрна, i збiг двох чи бiльше таких подiй є подiєю практично неможливою.

Причиною неправильної роботи ЕОМ може бути наявнiсть у нiй так званих вiрусних програм, тобто програм, призначених для навмисного перекручування результатiв рахунку, знищення файлiв, створення умов для ненормального функцiонування ЕОМ. Частка помилок або ж зависань ЕОМ через вiруси складає приблизно вiд 10 до 30%. Вiдомо бiльш 40 000 вiрусiв i близько 100 антивiрусних програм, призначених для боротьби з ними. Iснують вiруси (самозашифровуючi, полiморфнi вiруси i макровiруси), здатнi протидiяти антивiрусним програмам. Один з рiзновидiв таких вiрусiв "поселяється" в антивiруснiй програмi. Звичайно антивiрусна програма видає, сигнал про своє власне зараження, якщо таке зараження вiдбувається. Час, необхiдний для "лiкування" вiд вiрусу коливається вiд кiлькох хвилин до кiлькох годин. Самим небезпечним вiрусом є вiрус, що знаходиться у файлi, який виконується. Прикладом такого вiрусу є вiрус ONE HALF, що спрацьовує переважно 28 жовтня. В основному вiруси "працюють" коректно i не викликають зависання ЕОМ. Але серед них потрапляються такi, котрi цiлком стирають системнi областi твердих дискiв чи пiдкаталоги iнформацiйних масивiв. У 90% випадках вiруси впроваджуються в ЕОМ через мережi. Причому локальнi мережi самi по собi не є рознощиками вiрусiв. Але користувачi, що працюють з дискетами, зараженими вiрусами, доставляють багато турбот клiєнтам такої мережi.