【软件可靠性模型】
软件可靠性是软件工程和可靠性工程相结合而产生的一个新的分支，产生于20世纪70年代。把可靠性学科的一些原理和方法应用到软件的设计、测试、维护等领域，现已取得很大的进展。 系统可靠度取决于硬件、软件以及操作人员的合理操作。从这一点上看，把系统的可靠度RsY分解为软件可靠度Rs、硬件可靠度RH及操作可靠度Ro，系统的可靠度近似为3个部分的乘积：RsY=RS·RH·Ro．软件的错误主要来自软件寿命期的各个阶段。一般可把软件寿命期分为：系统分析、系统设计、编码、测试和维护。据国外有关的资料统计，各阶段的成本分别为总成本的10%、10%、10%、20%和50%。所以，为了提高软件的可靠度，必须减少各个阶段的错误率。软件可靠性定量描述，就是确定一个程序中存在错误的概率或数量。目前，软件可靠性的模型有很多种，每个模型从不同的角度来讨论软件的可靠性。测试和排错阶段具代表性的有Musa模型和J－M模型。Musa模型于1975年提出。设原程序固有的错误数No，开始测试时首次故障前时间(MTTF)为To，测试的压缩因子c，可以导出已改正的错误数为：
程序的可靠度函数为： Musa对16个软件系统进行检验，并仔细地对模型的假设条件作了验证。J－M模型是Jilinski和Moranda于1971年提出的面向时间的模型。假设：(1)软件错误检出率正比于现有的错误量，在错误检测期间，该检出率为一常数ψ。(2)全部余留错误依等概率发生，出错间的时间段统计独立且指数公布。(3)检出的错误即予改正，且不引进新的错误。那么，错误的检出率为：λ(ti)=ψ·(N0－η(n－1)) 与J－M相近的模型还有很多，如苏曼型，Schicd-Wolverton模型等。 确认阶段具代表性的有Nelson模型，是Nelson于1973年提出的，他开创了面向数据的一条研究途径。设Ne是出现的错误数，N为全部的输入的数据数目，则程序运行n次无故障的概率为：
这是数据服从均匀分布的情况。若不服从均匀分布，那么令 这时程序运行n次不出现错误的概率为：
软件系统的可靠度为：
具代表性的错误插入模型有Mills-Basin模型。Mill首先于1970年提出估计软件中错误的超几何分布模型，1973年Basin对这一模型的参数进行了正确的估计。设原有的错误数N0，相信能查出Ns，经测试查出了M个，则余下的错误数为：
随着计算机的广泛使用，软件可靠性将越来越受到重视，对软件可靠性模型的研究也将更加深入。关于模型的发展方向，很多人都提出过不同的看法，下面简单予以概括。1．方向。包括：改变模型的形式以更好地符合现有的数据，并且要符合科学和工程的原则；引进不同形式的更合适的数学函数；引进不同形式的更合适的统计估计方法，来估计模型中的参数；在模型中增加经验的因素(自由度)，以更好地符合数据；增加参数，提炼参数以改善模型的精度，减少参数对“噪声”数据的灵敏度。2．微观模型。宏观模型不考虑错误出现的地方，一个错误就是一个错误，它相当于结构模型，但不包含任何结构的信息。而微观模型把软件看成为一个“黑箱”，包括了所有的错误。可以与软件的结构相联系(这样简化是因为建立具体的概率模型是比较困难的，获得错误数据也是困难的)。微观模型作为一类模型是有潜力的，它把软件结构的模型与可靠度联系起来。此外，马尔可夫可用度模型、硬件－软件模型、基于模糊集理论的模型等也都是今后模型的发展方向。软件可靠性模型的研究工程，尽管起步晚，但是发展很快，可以预见，软件可靠性的研究必将成为软件工程和可靠性工程所共同关心的方向。但是，从总体上看，软件可靠性模型的发展还很不成熟，在今后的发展中，应该把现有的模型进一步完善，寻求一种更合理、更简单、更正确、更适用的模型。【参考文献】：1 Jelinski Z．Moranda P B．Statistical Comp．Performance Evaluation．19722 Schick G J．Wolreton R W．IEEE Tran．on oft．Eng19783 Musa J D．IEEE Trans．On Soft．Reliab．，19794 Shllman M L．IEEE Trans．on Reliab．19845 Goel．IEEE Trans．on Releab．19796 Okumoto．IEEE Trans．Soft．Eng．19857 Bastani．IEEE Trans．Soft Eng．19858 黄锡滋，自动化学报，1985，19 Yamada S．IEEE Trans on Reliab．1986，410 谭民，疏松挂，计算机学报，1990，5(中国科学院自动化研究所谭民博士撰) |