Иваненко / С прошлых курсов / Ivanenko-bilety
.pdf18. Виды отказов технических устройств.
Отказ – событие, которое заключается в нарушении работоспособного состояния объекта.
Виды отказов:
Независимый отказ – отказ, не обусловленный отказом какой-то другой части системы.
Зависимый отказ – отказ, обусловленный отказом какой-то другой части системы.
Внезапный отказ – отказ, который характеризуется скачкообразным изменением значений одного или нескольких параметров системы
Постепенный отказ – отказ, который характеризуется плавным изменением во времени одного или нескольких параметров системы; заметны тенденции и его можно спрогнозировать
Самоустраняющийся отказ (синоним «сбой») – это отказ, который характеризуется достаточно быстрым восстановлением без вмешательства.
Перемежающийся отказ – многократно возникающий самоустраняющийся отказ; как правило, для устранения требуется вмешательство
Эксплуатационный отказ – отказ вследствие нарушения установленных правил и/или условий эксплуатации
Причина отказа – это явление, процесс или событие, обусловившее возникновение отказа
19.Особенности отказов ПО.
Втехнике (аппаратуре) отказ отличается от сбоя степенью физического разрушениякомпонент, в ПО – временем восстановления.
Отказ в ПО является следствием:
1.нарушения последовательности команд;
2.исчезновения или искажения исходных данных;
3.нарушения кодов записи программ;
4.нарушения хода вычислительного процесса.
Проявление отказа в ПО:
1.программная остановка;
2.зацикливание;
3.пропуск выполнения группы команд;
4.искажение накопленных данных;
5.нарушение порядка величин.
Временной показатель длительности восстановления – критерий отличия отказа от сбоя в ПО:
восст < доп– сбой
восст > доп – отказ
доп определяется:
инерционностью объекта
периодичностью, средними темпами решения задач
необходимой длительностью отклика от поступления исходных данных до выдачи результатов
средним временем интервала между однотипными сбоями
20. Жизненный цикл ПО.
Жизненный цикл программы:
1.Системный анализ – изучается и определяется задача, которую должна решать программа. На этом этапе можно сформулировать готовое решения, но лучше сделать это позже. Основная проблема – удовлетвориться частичным решением, оставив на потом трудные этапы. Для обеспечения качества и надежности программы необходимы хорошо проработанные требования. На этом этапе вырабатываются общие требования в программе, рассматривающие все проблемы.
2.Проектирование – на этом этапе проблемы и общие требования преобразуются в конкретные требования к составлению программы: рассматриваются типы вычислительных устройств, ресурсы, языки программирования, среда программирования, разделение программы на модули, последовательность выполнения функций, выбор структуры данных. Основной итог этой фазы – получение проекта. Он может иметь различную форму – текст, написанный на обычном языке, блок-схема, таблица связи входных и выходных данных, граф, либо какая-то другая форма. Здесь очень важно разделить все составные части. Основная проблема – определение момента завершения стадии: слишком раннее может привести к ошибкам, затягивание и углубление в детализацию – к пустой потере времени и денег, интереса заказчика.
3.Реализация проекта – собственно программирование, т.е. написание программы в виде операторов. Требует наличия элементов искусства. Возможные проблемы могут возникнуть из-за невнимательности, небрежности и неаккуратности при написании программы.
4.Отладка – поиск ошибок, «вылавливание преступников».
5.Сопровождение – когда работающая программа выполняет все свои функции, включается в работу системы в целом. На этом этапе устраняют скрытые ошибки, дорабатывают программу по просьбе пользователя, улучшение потребительских функций и вообще все, что увеличивает полезность программы. Проблема: отсутствие квалифицированных кадров.
21. Виды и характеристики ошибок ПО.
Ошибки в программах:
•Технологические ошибки. При вводе программ в память, при подготовке носителей, при выводе.
•Программные ошибки. Это неправильная запись на языке программирования, а также ошибки трансляции.
•Алгоритмические ошибки. Это некорректная постановка задач, ошибки в условиях решения.
•Системные ошибки. Это отклонения функционирования комплексов программ от предполагавшихся при проектировании.
Ошибки в программах приводят к:
1.зацикливанию программы;
2.остановке исполнения программы
3.значительному снижению темпа выдачи вследствие перегрузки
4.полной самоблокировке вычислительного процесса – разные части программы обращаются к одним и тем же ресурсам
5.значительному искажению или потере информации
6.блокированию некоторых процессов
7.пропуску модулей или их существенных частей
8.обработке ложной или сильно искаженной информации
22. Последствия искажений в программах.
Последствия искажения программ могут проявляться в следующих видах:
•Зацикливание программы
•Остановки исполнения программы
•Значительное снижение темпа выдачи данных вследствие перегрузки
•Самоблокировка вычислительного процесса– разные части программы обращаются к одним и тем же ресурсам
•Значительное искажение или частичная потеря информации
•блокировка некоторых процессов
•Пропуск отдельных вычислительных модулей или их частей
•Обработка ложных или сильно искаженных сообщений
23. Классы программ по длительности их ЖЦ.
По длительности жизненного цикла программы делятся на два класса
1. с малым временем жизни
Как правило, создаются с научными целями для получения конкретных результатов. Являются объектом научного творчества, пишутся в научных учреждениях, вузах. Создаются для решения отдельных научных и инженерных задач. Не предназначены для тиражирования, сопровождения и модификации не требуется, требования не формализуются, показатели качества не контролируются. Разработчик, заказчик и пользователь обычно одно лицо или организация. Жизненный цикл составляет несколько месяцев и редко превышает 1-2 года. Обычно состоят из 10^4 команд (10^3 операторов) и меньше.
2. с большим временем жизни
Пишутся в проектных и системных организациях с использованием жестого регламентированного подхода. Предназначены для регулярной обработки информации и управления в процессе функционирования сложных АС. Содержат до 10^6 команд (10^5 операторов), допускается тиражирование, обязательно оформление документации и формализация всех работ. В документации оформляются как техническое изделие, отчуждаемый продукт. Проектированием, эксплуатацией и сопровождением занимаются большие коллективы рабочих, зачастую разные. На сопровождение отводятся до 80% жизненного цикла программы и значительные затраты. Жизненный цикл составляет от нескольких лет и может достигать свыше 10 лет. Крайне важны технология работ и организационные методы. Обязательно должна быть разработана и применяться определенная технология, также необходима формализация всех работ, начиная от общих требований к программе и заканчивая специализированными требованиями на отдельные модули. Часто для таких программ создается группа контроля качества. Трудности в производстве программы растут нелинейно с увеличением объемов работ.
24.Основные режимы функционирования программ.
1.Режим начального пуска. В простейшем случае – это установка исходных данных
ипередача управления на начало программы. В более сложном случае – это значительное количество подготовительных и вспомогательных операций (вызов модулей, установка и исходных данных, подготовка БД, проверка связи с абонентами и др.)
2.Режим функционального контроля. Содержит тесты для проверки основных элементов управляющей системы и/или управляемого объекта. Здесь проверяется безопасность включения рабочих режимов и выдача персоналу данных, необходимых для пуска. Программы совершают периодическую проверку оборудования системы в процессе функционирования.
3.Рабочий (основной) режим. В зависимости от нагрузки выделяют 3 подрежима:
а) Отсутствие внешних сообщений и ожидание информации (обязательная часть)
б) При малой и средней загрузке: включена основная масса программ и осуществляется нормальный темп работы
в) При предельной загрузке: рабочий режим перегружен, часто перестраивается с учетом приоритета задач. Для обеспечения максимальной производительности сокращают или исключают режимы проверки, часть задач решаются по упрощенным алгоритмам.
25. Корректная и надежная программа.
Надежность ПО –свойство системы программ удовлетворять поставленным требованиям и ее пригодность для эксплуатации. Надежность – составная частья понятия качества.
Корректность ПО – степень удовлетворения требованиям.
Надежность и корректность – близкие, но разные понятия.
Качественная программа – не только надежная, но и компактная, совместима с другими программами, эффективна в выполнении своих функций, удобна в сопровождении и модернизации.
Для повышения надежности необходимы средства для обеспечения восст < доп.
Средства, обеспечивающие повышение надежности (решение задачи восстановления) должны:
проводить систематический контроль и оперативно обнаруживать аномалии
диагностировать обнаруженные искажения
выбирать методы и средства оперативного восстановления работоспособности
регистрировать каждый сбой и отказ для выявления систематических случаев, чтобы затем осуществить необходимую доработку программ.
Для надежной программы необходимо быстрое восстановление. Формально корректная программа может быть ненадежной (конфликт данных, например, данные поступают слишком быстро).
Перед эксплуатацией работоспособность программы проверяется с целью определения и повышения надежности.
Виды проверки:
автономная – определение способности ПО правильно выполнять свои функции.
проверка в системе – контролируется правильность выполнения функций в составе системы, при взаимодействии с другими программами, источниками информации и системами.
Аттестация – подтверждение надежности программы компетентными органами.
26. Методы контроля состояния и исполнения программы.
Средства программного контроля не могут обнаруживать непосредственного искажения вычислительного процесса или данных и фиксируют только последствия первичного искажения. Последствия развиваются во времени и при значительном запаздывании могут принимать катастрофический характер, следовательно.необходимы частый контроль вычислительного процесса и сочетание различных методов контроля, каждый из которых ориентирован на обнаружение искажений только определенного вида и требует затрат ресурсов. Поэтому часто используют иерархические схемы контроля, сочетающие несколько различных последовательно применяющихся методов, которые при необходимости могут углубляться и детализироваться.
В процессе эксплуатирования контроль надежности функционирования программ проводится на трех этапах:
1.Профилактический контроль. Проводится вне рабочего режима, до пуска системы в эксплуатацию. Проверяется выполнения отдельных операций. Время проверки не ограничено, можно выполнить детальный анализ и устранить ошибки.
2.Предпусковой контроль. Проводится при подготовке к включению нормального рабочего режима. За ограниченное время осуществляют некоторые контрольные операции в заранее определенной последовательности. По возможности оперативно восстанавливаются данные и программы. Корректировки программ здесь не допускается.
3.Оперативный контроль. Выполняется в процессе решения основных функциональных задач. Здесь необходимо максимально быстрое автоматизированное восстановление процесса при любых искажениях вычислительного процесса или данных. Основная задача – сократить время контроля и время восстановления с целью перевода отказа в сбой. Нет времени выявлять причины неполадок.
27. Методы программного восстановления.
Выбор методов проводится в условиях значительной неопределенности сведений о характере отказа и о степени влияния на работоспособность системы. В зависимости от характера проявления и причины искажения возможны следующие оперативные меры для ликвидации последствий искажений и сохранения работоспособности системы:
Игнорирование обнаруженного искажения вследствие малости его влияния на результат
Повторение части решения при тех же исходных данных
Исключение сообщения из обработки вследствие его искаженности
Кратковременное прекращение решения задачи до обновления данных или устранения источника искажения
Перестройка режима работы в связи с потерей части информации
Переход нарезервный вычислитель (ЭВМ) с накопленной информацией
Восстановление всей информации за счет её дублирования
Для выбора метода нужно провести анализ характера проявления ошибки. При оперативном восстановлении необходима регистрация и индексация искажений для их последующего анализа. Процесс функционирования комплекса программ в реальном времени с учетом операций контроля и восстановления удобнее всего представлять с помощью граф состояний, а также в виде временных диаграмм. Применения конкретных мер зависит от специфики программы, от объема данных, наличия ресурсов как вычислительных, так и кадровых.