軟件可靠性設(shè)計(jì)與分析(已修改)
2025-01-18 17:30 本頁面
【正文】 軟件可靠性分析與設(shè)計(jì) 軟件可靠性分析與設(shè)計(jì) 軟 件 可 靠 性 管 理 軟 件 可 靠 性 參 數(shù)與 指 標(biāo) 的 確 定軟 件 可 靠 性 分析 與 設(shè) 計(jì)軟 件 可 靠 性 測(cè)試 與 驗(yàn) 證軟 件 交 付 與 使用軟 件 可 靠 性 早期 預(yù) 計(jì)軟 件 可 靠 性 預(yù)計(jì) 和 估 計(jì)軟 件 需 求 分 析 階 段 軟 件 設(shè) 計(jì) 與 實(shí) 現(xiàn) 階 段 軟 件 測(cè) 試 階 段 軟 件 交 付 與 使 用軟件可靠性分析與設(shè)計(jì)的原因 ? 軟件在使用中發(fā)生失效（不可靠）會(huì)導(dǎo)致任務(wù)的失敗，甚至導(dǎo)致災(zāi)難性的后果。因此，應(yīng)在軟件設(shè)計(jì)過程中，對(duì)可能發(fā)生的失效進(jìn)行分析，采取必要的措施避免將引起失效的缺陷引入軟件，為失效糾正措施的制定提供依據(jù)，同時(shí)為避免類似問題的發(fā)生提供借鑒。 ? 這些工作將會(huì)大大提高使用中軟件的可靠性，減少由于軟件失效帶來的各種損失。 Myers設(shè)計(jì)原則 Myers專家提出了在可靠性設(shè)計(jì)中必須遵循的兩個(gè)原則： ? 控制程序的復(fù)雜程度 –使系統(tǒng)中的各個(gè)模塊具有最大的獨(dú)立性 –使程序具有合理的層次結(jié)構(gòu) –當(dāng)模塊或單元之間的相互作用無法避免時(shí)，務(wù)必使其聯(lián)系盡量簡(jiǎn)單，以防止在模塊和單元之間產(chǎn)生未知的邊際效應(yīng) ? 是與用戶保持緊密聯(lián)系 軟件可靠性設(shè)計(jì) ? 軟件可靠性設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)是在常規(guī)的軟件設(shè)計(jì)中，應(yīng)用各種必須的方法和技術(shù)，使程序設(shè)計(jì)在兼顧用戶的各種需求時(shí)，全面滿足軟件的可靠性要求。 ? 軟件的可靠性設(shè)計(jì)應(yīng)和軟件的常規(guī)設(shè)計(jì) 緊密地結(jié)合，貫穿 于常規(guī)設(shè)計(jì)過程的 始終 。 ? 這里所指的設(shè)計(jì)是 廣義的設(shè)計(jì) ，它包括了從需求分析開始，直至實(shí)現(xiàn)的全過程。 軟件可靠性設(shè)計(jì)的四種類型 容錯(cuò) 設(shè)計(jì) 改錯(cuò) 設(shè)計(jì) 查錯(cuò) 設(shè)計(jì) 避錯(cuò) 設(shè)計(jì) 軟件可 靠性設(shè)計(jì) 軟件避錯(cuò) 設(shè)計(jì) ? 避錯(cuò)設(shè)計(jì)是使軟件產(chǎn)品在設(shè)計(jì)過程中，不發(fā)生錯(cuò)誤或少發(fā)生錯(cuò)誤的一種設(shè)計(jì)方法。的設(shè)計(jì)原則是控制和減少程序的復(fù)雜性。 ? 體現(xiàn)了以預(yù)防為主的思想， 軟件可靠性設(shè)計(jì)的 首要方法 ? 各個(gè)階段都要進(jìn)行避錯(cuò) ? 從開發(fā)方法、工具等多處著手 –避免需求錯(cuò)誤 ? 深入研究用戶的需求（用戶申明的和未申明的） ? 用戶早期介入，如采用原型技術(shù) –選擇好的開發(fā)方法 ? 結(jié)構(gòu)化方法：包括分析、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn) ? 面向?qū)ο蟮姆椒ǎ喊ǚ治觥⒃O(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn) ? 基于部件的開發(fā)方法（ COMPONENT BASED） ? 快速原型法 軟件避錯(cuò)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 ? (1)模塊化與模塊獨(dú)立 – 假設(shè)函數(shù) C(X)定義了問題 X的復(fù)雜性，函數(shù) E(X)定義了求解問題 X需要花費(fèi)的工作量（按時(shí)間計(jì)），對(duì)于問題 P1和問題 P2，如果 C(P1) C(P2)，則有 E(P1) E(P2)。 – 人類求解問題的實(shí)踐同時(shí)又揭示了另一個(gè)有趣的性質(zhì)： (P1+ P2) C(P1) +C(P2) – 由上面三個(gè)式子可得： E(P1+ P2) E (P1) + E (P2) ? 這個(gè)結(jié)論導(dǎo)致所謂的 “ 分治法 ” 將一個(gè)復(fù)雜問題分割成若干個(gè)可管理的小問題后更易于求解，模塊化正是以此為據(jù)。 ? 模塊的獨(dú)立程序可以由兩個(gè)定性標(biāo)準(zhǔn)度量，這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)分別稱為內(nèi)聚和耦合。耦合衡量不同模塊彼此間互相依賴的緊密程度。內(nèi)聚衡量一個(gè)模塊內(nèi)部各個(gè)元素彼此結(jié)合的緊密程度。 軟件避錯(cuò)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 ? (2)抽象和逐步求精 – 抽象是抽出事物的本質(zhì)特性而暫時(shí)不考慮它們的細(xì)節(jié) ? 舉例 – 抽象 Ⅰ 該 CAD軟件系統(tǒng)配有能與繪圖員進(jìn)行可視化通信的圖形界面，能用鼠標(biāo)代替繪圖工具畫各種直線和曲線；能完成所有幾何計(jì)算以及所有截面視圖和輔助視圖的設(shè)計(jì)。 – 抽象 Ⅱ CAD軟件任務(wù)； – 用戶界面子任務(wù)； – 創(chuàng)建二維圖形子任務(wù)； – 管理圖形文件子任務(wù)； – END CAD – 抽象 III……………… ? 軟件工程過程的每一步都是對(duì)軟件解法的抽象層次的一次精化 軟件避錯(cuò)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 ? (3)信息隱蔽和局部化 – 信息隱藏原理指出：應(yīng)該這樣設(shè)計(jì)和確定模塊，使得一個(gè)模塊內(nèi)包含的信息對(duì)于不需要這些信息的模塊來說，是不能訪問的。 “ 只有需要才能知道 ” – – 如果絕大多數(shù)數(shù)據(jù)和過程對(duì)于軟件的其他部分而言是隱蔽的，那么在修改期間由于疏忽而引入的錯(cuò)誤就很少可能傳播到軟件的其它部分 – 局部化是指把一些關(guān)系密切的軟件元素物理地放得彼此靠近 ? 局部變量 啟發(fā)規(guī)則 ? 改進(jìn)軟件結(jié)構(gòu)提高模塊獨(dú)立性 ? 模塊規(guī)模應(yīng)該適中 ? 深度、寬度、扇出和扇入都應(yīng)適當(dāng) – 深度表示軟件結(jié)構(gòu)中控制的層數(shù)，它往往能粗略地標(biāo)志一個(gè)系統(tǒng)的大小和復(fù)雜程度。 – 寬度是軟件結(jié)構(gòu)內(nèi)同一層次上的模塊總數(shù)的最大值。 – 扇入是指有多少個(gè)上級(jí)模塊直接調(diào)用它，扇入越大則共享該模塊的上級(jí)模塊數(shù)目越多，這是有好處的。 – 扇出是一個(gè)模塊直接調(diào)用的模塊數(shù)目，扇出過大意味著模塊過分復(fù)雜，需要控制和協(xié)調(diào)過多的下級(jí)模塊。 C A H B E G F D I 其中 E函數(shù)扇入數(shù)為 2，扇出數(shù)為 3。 圈復(fù)雜度 115的控制流圖 圈復(fù)雜度 10的控制流圖 啟發(fā)規(guī)則 ? 模塊的作用域應(yīng)該在控制域之內(nèi) ? 力爭(zhēng)降低模塊接口的復(fù)雜程度 – QUADROOT(TBL,X) =QUADROOT(A,B,C,ROOT1,ROOT2) ? 設(shè)計(jì)單入口單出口的模塊 ? 模塊功能應(yīng)該可以預(yù)測(cè) 軟件避錯(cuò)設(shè)計(jì) ? 慎重使用容易引入缺陷的結(jié)構(gòu)和技術(shù) –浮點(diǎn)數(shù) –指針 –動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配 –并行 –遞歸 –中斷 –繼承 –別名 –默認(rèn)輸入的處理 軟件查錯(cuò)設(shè)計(jì) 軟件查錯(cuò)設(shè)計(jì) ? 軟件查錯(cuò)設(shè)計(jì)是指在設(shè)計(jì)中賦予程序某些特殊的功能，使程序 在運(yùn)行中自動(dòng)查找 存在錯(cuò)誤的一種設(shè)計(jì)方法。 ? 被動(dòng)式錯(cuò)誤檢測(cè) – 在程序的若干部位設(shè)臵檢測(cè)點(diǎn)，等待錯(cuò)誤征兆的出現(xiàn) ? 主動(dòng)式錯(cuò)誤檢測(cè) – 對(duì)程序狀態(tài)主動(dòng)進(jìn)行檢查 被動(dòng)式錯(cuò)誤檢測(cè) ? 檢測(cè)原則 – 相互懷疑原則 ：在設(shè)計(jì)任何一個(gè)單元、模塊時(shí)，假設(shè)其它單元、模塊存在著錯(cuò)誤； – 立即檢測(cè)原
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