Тензорный метод анализа надежности программного обеспечения систем управления и обработки информации

• Автор: Золотухин, Вячеслав Викторович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 131 с. : ил. + Прил.(54 с.: ил.)

Содержание
Введение.

1 Введение в теорию надежности программного обеспечения.

1.1 Основные понятия и определения. Показатели надежности программного обеспечения.

1.1.1 Классификация моделей оценки надежности

1.1.2 Этапы создания программного обеспечения.

1.1.3 Аналитические методы определения надежности программного обеспечения.

1.2 Модели оценки надежности программного обеспечения

1.2.1 Эмпирические модели оценки надежности программного обеспечения.

1.2.2 Статистические модели оценки надежности программного обеспечения.

1.2.3 Вероятностные модели оценки показателей надежности программного обеспечения.

1.2.4 Моделирование промежутков времени между сбоями.
1.2.5 Модели роста надежности программного обеспечения.
1.2.6 Экспоненциальная модель роста надежности программного обеспечения ЕХРМ.
1.2.7 Логарифмическая модель роста надежности программного обеспечения
ЬСЮМ.
1.2.8 Степенная модель роста надежности программного обеспечения РОШ.
1.2.9 Замедленная 8образная модель роста надежности программного обеспечения ЭМ.
1.2. Обратная полиноминальная модель роста надежности программного обеспечения 1ЫРМ.
1.3 Выводы
2 Тензорный метод анализа сетей. Основные
принципы.
2.1 Постулат первого обобщения тензорного метода анализа
2.2 Постулат второго обобщения тензорного метода анализа
2.3 Использование нового понятия геометрический объект
3 Тензорный метод анализа надежности программного
обеспечения
3.1 Использование метода диакоптики для анализа надежности программного
обеспечения
3.2 Исследование сложных алгоритмов по частям с использованием метода диакоптики
4 Тензорный метод анализа надежности на стадии тестирования
4.1 Основная концепция
4.2 Контурная сеть как основная структура анализа.
5 Прораммнье средства анализа надежности с использованием
тензорного метода
6 Исследование тензорного метода анализа методом имитационного
моделирования.
6.1 Основные понятия
6.2 Основные блоки
6.3 Имитационная модель программного обеспечения.
Заключение.
Список источников


На данном этапе уже непосредственно пишется исходный код программы с последующей ее компиляцией. В качестве языка программирования может использоваться как язык высокого уровня, так и низкоуровневые языки, однако в последнее время предпочтение отдается языкам высокого уровня, а на языках низкого уровня пишутся лишь небольшие участки кода, к которым либо предъявляют большие требования по быстродействию, либо реализация их на языке высокого уровня невозможна. Программа представляет собой совокупность программных модулей, основными причинами ошибок в которых являются сбои (отказы) технических средств, ошибки в программных модулях, ошибки информации и обслуживающего персонала. Каждый модуль можно представить в виде алгоритма его работы -определенного орграфа. Схемой называется орграф С(У,Г), указывающий порядок выполнения операторов программы. При этом каждому оператору программы соответствует вершина орграфа, а каждому возможному направлению передачи управления - дуга орграфа. Выделяют следующие типы вершин: функциональный узел (у" = у* =1, где V" и у* - полустепени захода и исхода вершины), предикатный узел (у“=1,у,+ =2), узел слияния (у," = 2,у+ = 1), начальный (уГ = 0,у* = 1) и конечный узел (у“ = 1, у* =0). Маршрутом графа называется последовательность вершин уру2. У0 иул6 V*. V: е М | V. Как правило, простую программу можно представить состоящей из трех структур - последовательность, условный переход и повторение. Элементом программы является определенный фрагмент программы, схема которого соответствует какой-либо из трех базовых структур. При завершении программы для каждого исходного состояния данных 7(0) существует определенное конечное состояние У(К иначе говоря, каждому состоянию данных 7<0> соответствует одно единственное состояние У{К). В результате множество всех пар У<0) и У(К) образуют так называемую специализированную программную функцию (СПФ) - У(К) = /с(У(0)). Помимо определения специализированной программной функции, существуют также понятия алгоритмической, выполняемой и результирующей программной функции. Алгоритмическая программная функция (АПФ) представляет собой запись СПФ в алгоритмическом виде - УА(К) = /а(У(0),О), где {О} - множество операторов программы. Выполняемая программная функция (ВПФ) представляет собой аппроксимацию специализированной программной функции в виде последовательности инструкций машинного кода УВ{К) = /в(К(0>,О,Ю, гДе {К} - множество наборов инструкций машинного кода, отображающих наборы О алгоритмического языка. Наконец, результирующая программная функция (РПФ) - представляет процесс конкретной реализации ВПФ в определенной операционной среде: УрК) = /р(? О,К,Н), где {Н} - множество реализаций управляющих воздействий человека на ход вычислительного процесса. На рисунке 1. Д0- допустимое отклонение, которое зависит от точности аппроксимации. Рисунок 1. Взаимосвязь множеств исходных и конечных данных. Если {УГ(0) е &:(ЗУвт е 5ВД[Г<АГ) - У„т]2 > А0)}, то программный модуль, заданный /с и реализованный /в, содержит дефект реализации, который может привести к отказу в программе. У(0) ? Р(Б/Б1М^-Р^)] + Ъ-Р(Б1Б,М1-Р1(гг>)] + О(т') (1. Р)(т) - вероятность отсутствия проявления дефектов при т-м прогоне пршраммы; Р2(т) - вероятность отсутствия сбоев средств вычислительной техники, Рз(т) - вероятность отсутствия ошибок квантования, округления, отбрасывания младших разрядов операндов, Р4(т) - вероятность отсутствия ошибок персонала; Р{Б! О(т) - величина, намного меньшая остальных слагаемых. Очевидно, что задача определения надежности программного модуля сводится к расчету условных и безусловных вероятностей Р^т), Р(Б/Б{) и их подстановке в формулу. В основе логико-вероятностного метода расчета надежности или корректности программных модулей лежат так называемые логиковероятностные модели (ЛВМ), которые представляют собой объединение теории вероятностей и математической логики. Интерес к данным методам обусловлен тем, что ЛВМ были изначально разработаны для анализа надежности сложных систем и позволяли определять априорные оценки вероятностей Р[(т).