浅析计算机软件如何做到可靠性设计

作者：计算机论文写作指导     人气：568     来源：     标签：计算机职称论文发表

 

随着我国社会经济的快速发展和科学技术的进步，计算机逐渐各个领域中得到广泛应用，，软件可靠性成为我们必须关注的一个问题，尤其是计算机网络与软件系统的复杂程度也逐渐提高。软件系统规模越做越大越复杂，软件可靠性已经起着对计算机网络系统的可靠性具有非常重要的影响。如航空、银行、航天等领域的可靠性要求尤为重要，所以如何对提高网络系统的软件可靠性设计方法，成为人们所必须研究具有重要意义。　

1．计算机软件可靠性设计的概念

　　计算机网络的发展历史最早起源与20世纪初，计算机网络是在不同地理区域将一些具有独立功能的计算机通过数据通信系统以及完善的网络软件，实现数据通信、资源共享和协同工作的一种计算机系统。软件就是一种把一组离散输入变成一组离散输出的工具,它由一组编码语句组成,这些语句的功能基本上是以下功能之一，软件的可靠性工作也是贯穿于软件的整个寿命周期的。软件的寿命周期,是指从软件任务的提出一直到它完成使命,因陈旧而被废弃为止的整个时间历程,这个寿命周期包括了提出要求/规格说明、设计、实现、检验、维护等五个阶段,前四个阶段为开发期,维护阶段为使用期。

　2．软件质量的可靠性参数

　软件可靠性是对软件产品的可靠性进行预测、评估和管理的过程。才能够保证和提高软件可靠性，成为软件可靠性工程的首要目标。系统平均不工作间隔时间(MTBSD或MTBD)。设d为软件正常工作总时间,d为系统由于软件故障而停止工作的次数,则定义TBSD=Tv/(d+1)。式中,TBSD—MTBSD；Tv—软件正常工作总时间(h)；d—系统由于软件故障而停止工作的次数。MTBSD反映了系统的稳定性。

　　2.2 MTTR。它反映了出现软件缺陷后采取对策的效率。在一定程度上也反映了软件企业对社会服务的责任心。对于在线系统而言,MTT只要求不超过2天,变差系数应小于1。一般的MTTR也应小于7天,变差系数小于1。

　　  用每小时平均处理多少文件、每项工作的反应时间多少秒等来表示,根据需要而定。在评价软件及系统的经济效益时需用这项指标。一般以软件交付使用后的三个月内为初期故障期。初期故障率的大小取决于软件设计水平、检查项日数、软件规模、软件调试彻底与否等因素。用户提出补充要求数。这反映软件未能充分满足用户的需要,有时要求是特定用户的特定要求,生产方为了更好地为社会服务,应该尽力满足他们的要求。

　　3．软件可靠性设计方法

　　提高计算机网络可靠性要加强新技术的研发与采用。为设计出可靠的软件要在考虑诸如机型、资源、语言、模型及数据结构等实际问题的基础上,并且采取一些有效的设计方法。软件系统是根据要求/规格说明(规范)设计的,通过设计将确定程序结构、测试点及限制、力求减少软件中的缺陷。。从软件可靠性的概念可知,软件的缺陷可以导致错误并造成系统的故障,因此,缺陷是一切错误的根源。为了提高软件的可靠性想方设法在寿命周期的各个阶段减少缺陷。缺陷在一定的环境条件下暴露,导致系统运行中出现错误。软件的错误概括地说可能由规范(要求/规格说明)、软件系统设计及编码过程产生。

　　3.1结构良好的程序易于编写、检查才能更好的查错定位、修改和维护等工作。结构化程序设计成为把程序要求分成若干独立的、更小的程序要求或模块化的功能要求,分别提出各自的要求/规格说明,并注明是如何与程序中的其他部分接口,还必须指出所有的输入与输出,以及测试要求。“自顶向下设计”法。这种设计方法是处理分级问题最有效的设计技术。它是以一个系统功能的最抽象描述开始作为最高层次;从它出发,设计一系列较详细的子系统。由这些子系统来完成员高层次的功能;再以每个子系统为基础,设计出一系列更详细的子系统,等等。如此逐次向下作功能分解,直到最低层次的子系统能够比较方便用计算机程序设计语言来实现为止。自顶向下设计方法的价值在于,它在设计的同时,指出了复杂性不同的处理层次,而且各种设计要素之间的关系是比较清楚的。通过这样一种结构化构造途径,有可能在早期就洞察出设计问题,从而避免了不必要地先去考虑较低层次的细节问题。

　　3.2容错设计。容错性设计简单的理解就是当错误发生时我们看到的界面对软件错误所引起的后果特别严重的情况,如飞机的飞行控制系统、空中交通管制系统、核反应堆安全系统等,需采用容错软件。采用N(>2)版本编程法:即尽可能用不同的算法与编程语言,经不同的班组编制,以提高各软件版本的独立性。这N个软件版本同时在N台计算机上运行,各计算机间能进行高效通信,并作出快速比较,当结果不一致时,按多数表决或预定的策略选择输出。同时可以强化软件的健壮性使程序设计得能够缓解错误的影响,不致造成诸如死锁或崩溃这样的严重后果,并能指出错误源。恢复块法:给需要作容错处理的块(基本块)提供备份块,并附加错误检测和恢复措施。

3.3 软件编码。软件编码就是把处理过程的描述有效变成基于某种计算机语言的程序，也就是源程序代码。在软件结构设计中编码产生的缺陷是软件错误的主要产生。编码错误产生的比较多样，体现在键入错代码;数值错误，表现在单位不统一时易出这类错误;丢失代码(如括号);用了被零除这样不定值的表达式等。在设计中就需要由高水平的软件工程师完成结构设计,同时把程序设计员完成程序的编制是合理的、必要的,从而在编码过程中，能够做到尽早地查出缺陷，才能更好的改正软件编码错误。

 

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