Лекция 2. Методы обеспечения качества программных средств Учебные вопросы 1. Классификация методов обеспечения качества ПС 2.Ресурсы, влияющие на качество ПС 3. Системное проектирование программных средств 4. Статистические характеристики проявления ошибок в программах

Вопрос 1

По способам обеспечения заданного качества методы и средства можно подразделить на следующие группы: методы и средства создания ПС высокого, гарантированного качества; методы и средства предотвращения ошибок проектирования за счет систем обеспечения качества, эффективных технологий и средств автоматизации всего ЖЦ комплексов программ и баз данных; методы и средства обнаружения и устранения различных ошибок проектирования, разработки и сопровождения ПС путем верификации и систематического автоматизированного тестирования на всех этапах жизненного цикла ПС;

методы и средства удостоверения достигнутых значений качества ПС в процессе их испытаний и сертификации перед передачей в эксплуатацию; методы и средства оперативного выявления последствий ошибок программ и данных и автоматизированного восстановления качества и нормального функционирования ПС.

Методы первой и второй групп базируются на применении современных CASE- технологий и систем автоматизированного проектирования.

Процесс тестирования программ имеет свои особенности: отсутствие эталонной программы, которой должны точно соответствовать все результаты тестирования; принципиальная невозможность использования полных тестовых наборов для исчерпывающей проверки функционирования сложных ПС; относительно невысокая степень формализации критериев качества результатов тестирования и достигаемых при этом корректности и надежности функционирования испытуемых ПС.

Целью сертификации ПС является удостоверение их качества, надежности и безопасности применения. Сертификация проводится специальными аттестованными проблемно- ориентированными испытательными лабораториями в наиболее жестких условиях тестирования с возможностью создания критических и стрессовых ситуаций в пределах, заданных эксплуатационной и нормативной документацией.

При успешном завершении испытаний на ПС выдается документ - сертификат соответствия. Он официально подтверждает соответствие функций и характеристик ПС стандартам, эксплуатационным и нормативным документам, допустимость его применения в определенной области.

Вопрос 2

На выбор методов разработки ПС влияют доступные ресурсы. Следовательно, они являются косвенными факторами, влияющими на качество ПС.

Виды ресурсов, используемых в жизненном цикле ПС: допустимые финансово-экономические затраты (с учетом затрат на разработку, закупку и эксплуатацию системы качества, закупку и эксплуатацию систем автоматизации проектирования ПС); допустимая длительность разработки (ограничивает возможности тестирования); кадры специалистов (оцениваются численностью, тематической и технологической квалификацией); доступные разработчикам вычислительные ресурсы (аппаратурная оснащенность технологического процесса).

Вопрос 3

Основная цель современных технологий создания ПС - повышение экономической эффективности всего ЖЦ ПС. Для этого используются наиболее эффективные методы проектирования и проводится комплексная автоматизация технологий обеспечения всего ЖЦ ПС. Понятие современной технологии включает совокупность методов и инструментальных средств автоматизации технологического процесса разработки и всего ЖЦ ПС. Технологический процесс регламентирует порядок организации и проведения работ неавтоматизированного и автоматизированного выполнения технологических операций, направленных на получение в имеющихся организационно-технических условиях готового программного средства с заданными функциями и качеством.

Методологической основой любой технологии является типовой технологический процесс. Он отражается набором этапов, операций и используемых методических средств, обеспечивающих ведение разработки на всех стадиях от инициирования проекта и подготовки технического задания до завершения испытаний ПС.

Системное проектирование сложных программ охватывает период их ЖЦ, начиная от формулирования первичного замысла на создание или модернизацию ПС и до начала детального проектирования и разработки ПС.

Основные компоненты процесса разработки системного проекта программного средства (ПС)

Основная цель системного проектирования - обоснование необходимости, направлений и концепций создания или модернизации ПС или изменений его качества. В настоящее время на этапе системного проектирования широко используются CASE- средства (Computer Aided Software (System) Engineering).

Преимущества CASE-средств: Обеспечивают возможности выбора процессов моделирования предметной области, автоматизированного анализа системных требований и выработки первичных требований к проекту ПС. Позволяют выполнять стратегическое планирование проекта ПС, обеспечивают наглядное представление каждого плана, оценку возможной трудоемкости и длительности разработки, необходимого числа специалистов и других ресурсов для их реализации.

Результатами системного проектирования является системный проект, техническое задание (ТЗ) и договор на продолжение проектирования или решение о его нецелесообразности и прекращении.

Вопрос 4

Особенность выявления ошибок в программах и данных ПС - отсутствие полностью определенного эталона. Поэтому при тестировании сначала обнаруживаются вторичные ошибки - результаты проявления некоторых исходных дефектов, называемых первичными ошибками.

Вторичные ошибки делятся на три категории: сбои, не отражающиеся существенно на работоспособности ПС, и приносящие ущерб, которым можно пренебречь; ординарные отказы, ущерб от которых находится в некоторых допустимых пределах, отражающиеся на показателях качества ПС; катастрофические отказы, ущерб от которых влияет на безопасность применения ПС.

В общем случае по типу первичных ошибок невозможно предсказать категорию вторичной ошибки. Поэтому невозможно ранжировать типы первичных ошибок по степени их влияния на качество ПС.

Наиболее существенными факторами, влияющими на статистические характеристики первичных ошибок, являются: методология, технология и уровень автоматизации обеспечения ЖЦ ПС и программирования его компонентов; длительность с начала процесса тестирования и текущий этап разработки программ; класс ПС, размер и типы тестируемых программных компонентов; методы, виды, уровень автоматизации и адекватность тестирования; виды и достоверность эталонов.

Первичные ошибки, в порядке усложнения их обнаружения и увеличения ресурсов, необходимых для их устранения, разделяются на следующие виды: технологические ошибки подготовки машинных носителей и документации, ввода программ в память компьютера и их вывода на отображающие средства; программные ошибки, вследствие неправильной записи исходного текста программ на языке программирования и ошибок трансляции программ в объектный код;

алгоритмические ошибки, связанные с неполным формированием необходимых условий решения, некорректной постановкой и спецификацией задач; системные ошибки, обусловленные отклонением функционирования ПС в реальной системе и характеристик внешних объектов от предполагавшихся при проектировании.

В настоящее время существуют математические модели, описывающие основные закономерности изменения суммарного числа обнаруживаемых вторичных ошибок в программах. Модели имеют вероятностный характер и дают удовлетворительные результаты при высоких уровнях интенсивности проявления ошибок (т.е. при невысоком качестве ПС).

Данные модели предназначены для приближенной оценки: потенциально возможной надежности функционирования комплексов программ в процессе испытаний и эксплуатации; числа случайных ошибок, оставшихся невыявленными в анализируемых программах; времени тестирования, требующегося для обнаружения следующей ошибки в функционирующей программе; времени, необходимого для выявления всех имеющихся ошибок в ПС с заданной вероятностью.