Конспект лекций, страница 29

Если деятельность человека-оператора не ясна до уровня операционных единиц, тоструктура составляется до уровня функциональных единиц.3. Выбрать исходные данные по количественным характеристикам надеж-ности выполнения отдельных операций, составляющих построенные структуры.Необходимые исходные данные по надежностным характеристикам деятельностичеловека определяются на основании специальных испытаний. Оценка надежности деятельности получается в таком случае наиболее точной.

Однако подобныеиспытания не проводятся, так как необходима оценка надежности на ранних ста191  диях проектирования системы, когда отсутствуют не только опытный образец, нои отдельные действующие макеты и узлы, а статические макеты обладают оченьограниченными возможностями. Кроме того, проведение такого рода испытанийсвязано с преодолением целого ряда чисто технических трудностей.Если нет данных по психофизиологическим исследованиям, то количественные значения надежности деятельности выбираются на основании справочныхданных.При использовании справочных данных следует иметь в виду «установку наработу»; она может быть трех видов:1) на безошибочность деятельности, когда основным мотивом поведения является недопустимость ошибок, а точность и время выполнения - второстепенны;2) на точность деятельности, когда основным мотивом поведения является соблюдение требуемой точности, а безошибочность и время выполнения - второстепенны;3) на скорость (быстродействие) выполнения деятельности, когда основным мотивом поведения является выполнение деятельности за возможнократчайшее время, а безошибочность и точность - второстепенны.Наиболее распространенная установка при дискретно-операционном характере действия - это установка на безошибочность, а при непрерывно-аналоговомхарактере действий (например, слежение) – на точность.

В ряде задач встречаетсяи установка на быстродействие. В общем случае могут применяться и смешанныеустановки, а также смена установок в процессе деятельности.Когда тип установки априорно не задан, рекомендуется выбирать установкуна безошибочность с последующей проверкой дефицитов времени и при наличиитаковых корректировать результаты с учетом возможности смены установки наскорость по формулам пересчета.Рассмотренными тремя этапами заканчивается составление математическоймодели. Затем переходят к определению количественных значений показателейнадежности.192  4. Определить количественные значения показателей надежности.

Путеманализа построенных структур в деятельности человека-оператора выделяютсятиповые блоки функциональных единиц, для которых получены аналитическиевыражения по определению характеристик функционально-программной и функционально-временной надежности их выполнения.С помощью этих аналитических зависимостей структура любой сложностиможет быть приведена к эквивалентной, представляющей собой, в частном случае, последовательную цепочку эквивалентных блоков. Показатели функционально-программной надежности будут определяться как произведение вероятностейбезошибочного выполнения каждого блока, а время выполнения – как сумма времен, затрачиваемых на выполнение каждого блока.193  ЛЕКЦИЯ 16.

ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМЫ«МАШИНА – ПРОГРАММНЫЙ ПРОДУКТ – ЧЕЛОВЕК»(ЧАСТЬ 2)СПЕЦИФИКА ПОНЯТИЯ ОТКАЗА ПРОГРАММНОГО ПРОДУКТАРазличают отказ программы и ошибку в программе.Ошибка в программе (баг) является ошибкой в исходном коде программы,которая во время исполнения программы, при определённых условиях можетпривести к отказу программы. Ошибка в программе является результатом ошибкипрограммиста во время написания программы или ошибки системного анналистав момент планирования программы.Отказ программы - результат, полученный на выходе программы, не сов-падает с результатом, которые ожидал потребитель.

Причём отказ может произойти не только по причине ошибки в программе, но и из-за каким-либо ошибокна стадии дизайна, ошибки в среде окружения, ошибке в оборудовании или не явной ошибки, например при неявных автоматических округлениях в расчетах траектории. Если понятие ошибки в программе вполне аналогично понятию ошибкив конструкции физического устройства, то понятие программного сбоя или отказаимеет существенное отличие от технических аналогов.

Отказ аппаратуры означает переход ее в новое, нерабочее состояние, которого нет у исправного прибора, асбой аппаратуры - нежелательное изменение состояния прибора, порождающеенестабильность функционирования. Отказ программы ровным счетом ничего вней не меняет и означает только ее неожиданное поведение, с самого начала в неезаложенное, но не предусмотренное при данном режиме эксплуатации. Говоря осбое программы, имеем в виду, что программа может выдавать разные результатыпри повторных запусках из одних и тех же исходных данных. Отказ по существуозначает первое столкновение с ошибкой, а сбой - нестабильно проявляющуюсяошибку.194  Программный комплекс Многомодульный Да Нет Параметры модуляАрхитектурный  подход Подход “Чёрная коробка” Разбиение ПК на модули Имелись предыдущие проекты ДаОпределение надёжности каждого модуля Подход на основе состоя‐ния системы Подход на основе пути исполнения Нетλ(t)Определение пара‐метров на основе информации с пре‐дыдущих проектов  Исследование параметров Аддитивный подход Прогнозиро‐вание  надежности Плотность отказов для всего программного комплекса (λп(t)) Удовлетворяет критериям окончания проекта? НетДаТестирование Исправление Эксплуатация РИС.

45. АЛГОРИТМ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАДЁЖНОСТИ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА195  Чаще всего надёжность программы или какого-либо её модуля определяюткак вероятность безотказного выполнения программы в данный период времени в данных условиях. Операционная система, для примера, с надёжностью в95% за 8 часов должна работать 95% этого времени без каких-либо проблем. Характеристика, которая чаще всего соотносится с надёжностью, это ожидаемаяплотность отказов, иногда называемая скорость появления отказов, которая оп-ределяется как ожидаемая число отказов в единицу времени. Проще говоря, плотность отказов есть ни что иное, как первая производная от функции среднего значения, которая представляет общее число отказов в указанной точке на время.Алгоритм определения надёжности программного комплекса приведен наРис.

45. Математические модели оценки надёжности, используемые для прогнозирования ошибок, базируются на уравнениях для усреднённой функции и функции плотности отказов. При этом вторая функция не что иное, как производная отпервой. Данные функции обычно записываются как µ(t) – усреднённая функция иλ(t) – функция плотности отказов соответственно, где t – время выполнения программного продукта в секундах процессорного времени. Получив все данные длямодели, мы можем определить как текущую надёжность программного комплекса, так и предсказать его надёжность в будущем.МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ОЦЕНКИ НАДЕЖНОСТИПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯЭкспоненциальная модель - вероятностная модель, построенная на пред-положении, что распределение отказов происходит по закону неоднородного Пуассоновского процесса.

Данная модель имеет форму в виде формулы:t0t1 e1t0 1e1tгде β0 – общее число ошибок в программном комплексе, а β1 - вероятность критичности ошибки.196  Пусть N(t) равна числу ожидаемых ошибок, находящихся в программномкомплексе в момент времени t. Пусть Ts – среднее время, требуемое для выполнения одной команды, и пусть данное значение будет много меньше, чем времяпроведения тестирования. Пусть ks будет ожидаемая часть от существующихошибок, обнаруженная за время выполнения одной команды.

Тогда:dN tTsdtks N tДля большего удобства заменим Ts значением, которое может быть найдено проще. Пусть это будет TL – время линейного выполнения, которое определяется каквремя, которое понадобится для выполнения всех инструкций программного комплекса только один раз. Определим его как:TLI s Qxrгде Is - число операторов,Qx – число машинных объектов (инструкций) на один оператор;r – скорость выполнения машинных объектов используемого компьютера.Теперь определим новый параметр:KTLTsksгде соотношение TL Ts будет зависеть от структуры программного комплекса.Используя эти выражения, в итоге получим:dN (t )dtKNtTLСоотношение количества сбоев к количеству ошибок дано как K TL , где K –определено как скорость проявления ошибок.