Разработка больших программ, несмотря на достигнутые успехи в этой области, остается одной из самых трудоемких и сложных задач в процессе создания АСУ. При создании таких программ основное внимание уделяется обеспечению их надежности, удовлетворению требованиям правильного и устойчивого функционирования. Степень выполнения этих требований, а следовательно, и степень завершенности этапа разработки программ можно оценить в ходе целенаправленно спланированных и организованных испытаний. При вводе сложных систем их испытания представляют собой неотъемлемую и весьма важную часть общего процесса их разработки и создания. Это относится и к программному обеспечению — одному из самых сложных элементов автоматизированной' системы. Поэтому возникает необходимость создания методологии испытаний, включающей в себя методы проверки и оценки качества функционирования больших программ, рекомендации по выбору этапов и условий испытаний и предложения по их организации. Данное учебное пособие посвящено изложению именно этих вопросов, составляющих сложную научно-техническую проблему, и является как бы продолжением учебных пособий — А. С. Шаракшанэ, И. Г. Железнова «Испытания сложных систем» и А. С. Шаракшанэ, И. Г. Железнова, В. А. Ивницкого «Сложные системы», вышедших ранее в издательстве «Высшая школа», в которых были рассмотрены общие проблемы организации и методологии проведения испытаний сложных автоматизированных систем.
В гл. 1 рассматривается программное обеспечение сложных систем, особенности разработки специального программного обеспечения, основные типы ошибок и причины их возникновения.
В гл. 2 приводятся задачи испытаний программ, краткий обзор методов испытаний, применение моделирования и натурного эксперимента при испытаниях, требования к имитирующим моделям, этапы и организация испытаний.
В гл. 3 освещаются особенности имитирующих моделей, используемых в качестве аппарата испытаний программ, методология и организация разработки подобных моделей.
В гл. 4 излагаются методологические основы построения имитирующих моделей, принципы диспетчеризации и организации вычислительного процесса, особенности реализации программ имитирующих моделей.
В гл. 5 рассматриваются составные элементы, входящие в автономные проверки программ, даются основные принципы, на которых строятся синтаксический, семантический и структурный кон-троли, а также динамическая и автономная статистическая проверки.
В гл. 6 определяются цели и задачи комплексного моделирования, дается характеристика ошибок, выявляемых на этом этапе, описываются особенности калибровки и паспортизации комплексных моделей и излагаются принципы применения метода тестирования.
В гл. 7 анализируется процесс выявления ошибок в программе, выбирается показатель оценки уровня отлаженности программы, приводятся математические соотношения для расчета обобщенного показателя и оценки вероятности правильного функционирования сложных программ.
В гл. 8 изложены основные принципы проверки системы защиты и автоматического контроля и предлагаются методы оценки их эффективности.
Гл. 2, 6 и § 1.1—1.3, 1.5 и 7.1—7.3 написаны А. С. Шаракшанэ, i гл. 3, 4 —В. П. Шахиным, гл. 5, 8 и § 1.4 и 7.4 —Л. /(. Халецким. В гл. 7 использованы некоторые результаты совместной работы А. С. Шаракшанэ и В. В. Сороковых.
Авторы выражают искреннюю признательность базовой кафедре информационных систем МФТИ и чл.-кор. Л. Н. Королеву, советы и рекомендации которых способствовали улучшению учебного пособия.
Отзывы и пожелания по книге просим направлять по адресу: Москва, К-51, Неглинная ул., д 29/14, издательство «Высшая школа».
Авторы \
ВВЕДЕНИЕ
В качестве одной из важнейших проблем технических наук в Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1981 —1985 годы и на период до 1990 года, принятых XXVI съездом КПСС, определено совершенствование вычислительной техники и ее программного обеспечения. Значимость проблемы испытаний программного обеспечения АСУ обусловлена прежде всего тем, что программы в сложных автоматизированных системах должны обеспечивать решение задач управления объектами и процессами с высокой надежностью в пределах ограниченного по времени цикла управления, когда исключается какая-либо возможность повторения этого цикла при проявлении программной ошибки или возникновении аппаратурного сбоя. В случае программ, предназначенных для проведения научно-исследовательских, инженерных или экономических расчетов, такая проблема не имеет столь существенного значения. При появлении ошибок в программе, а также при возникновении кратковременных отказов в вычислительных средствах при решении подобных задач существует возможность повторения счета, поиска и устранения ошибок в программе и неисправностей в аппаратуре до тех пор, пока не будут получены приемлемые результаты.
Испытания программ — это завершающий этап их разработки. Издержки на проведение испытаний составляют около 20—30% от общих затрат на создание программного обеспечения АСУ. В связи с этим должно быть определено место испытаний программ как самостоятельного этапа в едином процессе их разработки и учтены требования, которым должна отвечать технология разработки программного обеспечения, с тем чтобы можно было провести испытания созданной программы АСУ. Таким образом, предлагаемая вниманию читателей книга «Испытания программ сложных автоматизированных систем» окажется полезным учебным пособием при "зучении технологии разработки программного обеспечения АСУ. По существу программа представляет собой законченное изде-•П|е, создание которого должно регламентироваться нормативно-
5
ОГЛАВЛЕНИЕ
CTpr
Предисловие........................... 3-
Введение............................ 5
Глава 1. Программное обеспечение сложных систем......... 8
§ 1.1. АСУ и их программное обеспечение............ 8
§ 1.2. Особенности разработки специального программного обеспечения 12 § 1.3. Требования, учитываемые при разработке специального программного обеспечения.................... 15
§ 1.4. Порядок разработки и испытаний специального программного
обеспечения....................... 18'
§ 1.5. Основные типы ошибок и причины их возникновения .... 22'
Глава 2. Методы испытаний программ................ 25'
§ 2.1. Задачи испытаний программ. Краткий обзор методов испытаний 25-
§ 2.2. Схемы организации испытаний............. 28-
§ 2.3. Применение моделирования и натурного эксперимента для испытаний программ..................... 35»
§ 2.4. Регистрация и обработка результатов испытаний...... 39
Глава 3. Методологические основы разработки имитирующих моделей . . 45
§ 3.1. Принципы создания модели ................ 45
§ 3.2. Подготовка исходных данных . .............. 50<
§ 3.3. Разработка технического проекта.............. 53
§ 3.4. Рабочее проектирование.................. 56'
§ 3.5. Управление процессом разработки.............. 58
Глава 4. Имитирующие модели как аппарат испытаний программного обеспечения........................... 65
§ 4.1. Модели, создаваемые в интересах испытаний программного обеспечения сложных систем................. 65'
§ 4.2. Построение универсальной структуры модели........ 72'
§ 4.3. Диспетчеризация..................... 74
§ 4.4. Исходная информация в составе моделей.......... 78
§ 4.5. Структуризация- данных................. 81
§ 4.6. Организация вычислительного процесса.......... 85
§ 4.7. Особенности программной реализации имитирующих моделей . 89
Глава 5. Автономные проверки программ............... 92'
§ 5.1. Назначение автономных проверок............. 92"
§ 5.2. Способы проверки программ в статике........... 94
§ 5.3. Проведение автономной динамической проверки на основе получения меток в ветвях программ............. 101
191
\
стр.
§ 5.4. Подход к отысканию ошибок в программе во время ее динамической проверки..................... 103
§ 5.5. Выбор условий для проведения автономной статистической проверки ......................... 111
Глава 6. Комплексные испытания программ............. 116
§ 6.1. Комплексное моделирование................ 116
§ 6.2. Использование принципа тестирования........... 120
§ 6.3. Особенности калибровки моделей............. 130
Глава 7. Количественная оценка степени отлаженное™ программ . . . 132
§ 7.1. Анализ процесса выявления ошибок........... 132
§ 7.2. Оценка степени отлаженности программ в ходе испытаний . . 137 § 7.3. Определение параметров модели оценки показателя степени отлаженности....................... 142
§ 7.4. Оценка вероятностных показателей правильности функционирования сложных программ .............. 150
Глава 8. Проверка систем защиты и автоматического контроля программ . 165
§ 8.1. Эффективность системы защиты и автоматического контроля . 165
§ 8.2. Оценка защищенности программ от аппаратурных сбоев . . . 168
§ 8.3. Анализ схем защиты и автоматического контроля...... 172
§ 8.4. Проверка системы защиты программы от неправильных дейст-
г вий операторов..................... 184
Литература........................... 188
Цена: 150руб.
