ОЦЕНКА  КАЧЕСТВА  ОТЛАДКИ  ПРОГРАММНОГО  ОБЕСПЕЧЕНИЯ  ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ  СИСТЕМ  РЕАЛЬНОГО  ВРЕМЕНИ

Волосенков  Владимир  Олегович

д-р  техн.  наук,  профессор  Военной  академии  войсковой  ПВО  ВС  Российской  Федерации,  г.  Смоленск

E-mail: 

EVALUATION  OF  THE  QUALITY  OF  SOFTWARE  DEBUGGING  REAL-TIME  CALCULATION  SYSTEMS

Vladimir  Volosenkov

doctor  of  Technical  Sciences,  professor  of  Russian  Federation  Armed  Forces  Army  Air  Defense  Military  Academy,  Smolensk

АННОТАЦИЯ

Рассматривается  задача  отладки  программного  обеспечения  вычислительных  систем  реального  времени.  Предлагается  алгоритм  оценки  качества  отладки  программного  обеспечения  с  использованием  обобщенных  показателей,  конкретный  состав  которых  определяется  этапами  проведения  отладочных  работ  в  ходе  многоэтапного  итеративного  процесса.

ABSTRACT

Deals  with  the  task  of  debugging  software  computing  systems  of  real  time.  The  algorithm  for  evaluation  of  the  quality  of  software  debugging  using  the  generic  indicators,  specific  composition  of  which  is  determined  by  the  stages  of  debugging  works  in  the  course  of  a  multi-step  iterative  process.

Ключевые  слова:  вычислительная  система,  программное  обеспечение,  отладка,  качество  программ. 

Keywords:  computer  system,  software,  debugging,  quality  programs. 

Эффективность  разработки  программного  обеспечения  вычислительных  систем  реального  времени  существенно  зависит  от  качества  отладки  программ.  Под  качеством  программного  обеспечения  целесообразно  понимать  степень  его  соответствия  основным  требованиям  пользовате­ля,  сформулированным  в  системных  и  программных  спецификациях. 

Для  оценки  качества  отладки  программного  обеспечения  вычислительных  систем  реального  времени  предлагается  система  обобщенных  показателей,  конкретный  состав  которых  определяется  этапами  проведения  отладочных  работ.  Группировка  показателей  качества  в  соответствии  с  последовательностью  технологических  процедур  отладки  обеспечи­вает  эффективное  использование  методов  и  средств  автоматизации  отладки  программного  обеспечения.

Особенностью  отладки  программ  вычислительных  систем  реального  времени  является  необходимость  выявления  не  только  программных,  но  и  сложных  алгоритмических  ошибок,  в  том  числе  ошибок,  связанных  с  просчетами  в  использовании  ресурсов  вычислительной  техники,  ошибок  при  выполнении  основных  функций,  ошибок  сопряжений  программных  модулей  комплекса,  ошибок,  приводящих  к  нарушению  функционирования  [1,  с.  10].  Такие  ошибки  возникают  при  объединении  отдельных  программных  модулей  в  комплексы  из-за  отсутствия  достоверной  информации  о  необходимых  ресурсах  ЭВМ,  неправильного  распределения  функций  между  модулями  комплекса,  неправильной  организации  передач  управления  и  информации  между  модулями.

Оценка  качества  программного  обеспечения  вычислительных  систем  реального  времени  представляет  собой  систему  действий  по  проведению  отладочных  работ  с  целью  обнаружения,  локализации  и  устранения  ошибок  в  сложном  комплексе  программ. 

На  первом  этапе,  на  основании  анализа  текста  программ  выявляются  программные  ошибки,  возникающие  при  объединении  про­граммных  модулей  (в  том  числе  некоторые  ошибки  зацикливаний,  лишние  и  тупиковые  операторы).  Наряду  с  анализом  текста  программы  и  составлением  плана  тестирования  проводится  оценка  слож­ности  и  избыточности  программ  [2,  с.  137].

Сложность  комплекса  программ  включает  структурную  и  статистическую  сложность.  Структурная  сложность  определяет  сте­пень  взаимосвязи  программных  модулей  и  может  быть  оценена  следую­щим  образом  [3,  с.  137]:

где:  —  управляющие  связи  i-го  программного  модуля,  которые  вы­зывают  этот  модуль; 

  —  связи,  посредством  которых  i-й  программ­ный  модуль  вызывает  другие  модули; 

Ai  —  сложность  управляющих  связей  i-го  модуля.

Структурная  сложность  программных  модулей,  как  правило,  опре­деляется  на  основании  учета  количества  маршрутов,  исполняемых  про­граммой,  и  числа  условных  операторов

,

где:  —  количество  условий,  определяющих  i–й  маршрут  j–го  про­граммного  модуля, 

Mj  —  количество  маршрутов  j–го  программного  модуля.

Статистическая  сложность  программных  модулей  обычно  опреде­ляется  путем  подсчета  количества  операторов  (N1j)  и  операндов  (N2j)

Показатель  избыточности  представляется  вектором  =  {u1,  u2,  {  u3j}}  и  характеризует  наличие  структурных  нереализуемых  элементов  в  комплексе  программ  и  его  программных  модулях.  Избыточность  комплекса  программ  определяется  количеством  нереализуемых  в  конкретной  задаче  программных  модулей  u1  и  количеством  неиспользуемых  информационных  элементов  u2  .

Избыточность  программных  модулей  определяется  количеством  лишних  операторов  и  тупиков  {u3j},  где  j  —  индекс  программного  модуля. 

На  втором  этапе  выявляются  ошибки,  связанные  с  просчетами  в  использовании  ресурсов  вычислительной  системы  по  памяти  (тестирование  физической  реализуемости).  Показатель  физической  реализуемости  включает  объемы  оператив­ной  памяти,  необходимые  для  размещения  комплекса  программ  при  различных  режимах  его  работы  {Vm},  корректность  вызова  управляющей  программы  совокупностей  программных  модулей,  соответствую­щих  различным  режимам  работы  {Рт},  объемы  внешней  памяти  по  различным  типам  запоминающих  устройств  {Wk}.

На  третьем  этапе  выявляются  ошибки  сопряжений  модулей  программ,  ошибки  при  выполнении  основных  функций  комплексом  программ,  которые  устраняются  далее  на  основании  анализа  результатов  тести­рования  времени  функционирования. 

На  четвертом  этапе  осуществляется  оценка  средств  восстановления  программного  обеспечения  при  неблагоприятных  условиях  функционирования  вычислительной  системы  и  недостоверных  исходных  данных.

Показатель,  характеризующий  эффективность  средств  восстанов­ления,  есть  вектор    =  {{K_Г,  ,  Т_рз,  Р_рз}  компонентами  которого  яв­ляются:  К_Г  —  коэффициент  готовности  системы,    —  вероятность  сохранности  информации  в  системе,  Т_рз  —  среднее  время  решения  задачи,  Р_рз  —  вероятность  успешного  решения  задачи. 

На  пятом  этапе  проводится  анализ  эффективности  комплекса  про­грамм,  полученного  в  процессе  системной  отладки.  При  этом  используется  подход,  при  котором  эффективность  комплекса  программ  характеризуется  суммарными  затратами  на  его  проектирование  и  от­ладку.

Показатель  эффективности  комплекса  программ,  полученного  в  процессе  отладки,  есть  вектор    =  {С_п,  С_по,  С_со},  компонентами  которого  являются:  С_п  —  затраты  на  проектирование  комплекса  программ,  С_по  —  затраты  на  программную  отладку,  С_со  —  затраты  на  системную  отладку.  Затраты  на  проведение  отладки  определяются  выражением

С_со=+  С_но(Р_но),

где:  C_j  —  затраты  на  проведение  j-го  этапа  отладки, 

С_но  —  потери  от  необнаруженных  ошибок, 

Р_но  —  вероятность  появления  необ­наруженной  ошибки  после  завершения  отладки.

На  основании  сравнения  значений  компонент  показателей  качества  с  требованиями  спецификаций  может  быть  оценена  общая  отлаженность  комплекса  программ:

где:  n_i  —  количество  компонент  i-го  показателя  качества, 

I  —  количе­ство  рассматриваемых  показателей  качества,  P_ij  =  1,  если  j-я  компонен­та  i-го  показателя  качества  соответствует  требованиям  спецификаций;  0  —  в  противном  случае. 

Таким  образом,  процесс  выявления  ошибок  в  программном  обеспечении  вычислительных  систем  реального  времени  с  использованием  предложенного  алгоритма  может  быть  в  достаточной  мере  формализован,  а  его  основные  операции  —  автоматизированы.

Список  литературы:

1.Волосенков  В.О.  Способ  построения  средств  комплексной  отладки  программного  обеспечения  специализированной  ЭВМ  управления  транспортными  средствами  //  Наука  и  техника  транспорта.  —  2006.  —  №  2.  —  С.  8—13. 

2.Волосенков  В.О.,  Морозов  А.В.  Способ  построения  средств  комплексной  отладки  программного  обеспечения  специализированных  ЭВМ,  функционирующих  в  режиме  реального  времени  //  Вестник  Оренбургского  государственного  университета.  —  2006.  —  №  2.  —  Том  2.  —  С.  136—140.

3.Волосенков  В.О.  Методика  оценки  качества  сложных  комплексов  программ  вычислительных  систем  реального  времени  //  Наука  и  техника  транспорта.  —  2007.  —  №  1.  —  С.  63—66.