Черников / Домашние задания / ДЗ-3 / Серт-Приор-Методика-1

СЕРТИФИКАЦИЯ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ

1. Теоретические сведения

Вопросы сертификации программного обеспечения в аспектах практического применения различных методик достаточно редко освещаются в литературе. Предложен комплекс моделей А.И. Костогрызова и В.В. Липаева, которые позволяют оценить работу программно-технических средств (ПТС) информационных систем (рис. 1).

Рис. 1. Методики оценки качества ПТС информационных систем

В предложенной совокупности многие методики требуют достаточно большого перечня входной информации, применение которого позволит оценить качество используемого комплекса ПТС. Подготовка такого объема входных данных существенно затрудняет процесс оценки качества.

Наиболее оперативной по возможности численной оценки характеристик является оценка своевременности представления запрашиваемой (выдаваемой принудительно) выходной информации. В качестве объекта оценки данной методики рассматривается информационная система.

Целью применения методики является установление вероятностно-временных характеристик функционирования комплекса программно-технических средств. При использовании этой методики предполагается, что получение выходной информации осуществляется по запросам, имеющим фиксированное время выполнения, однако в результате случайности моментов поступления запросов могут возникнуть очереди их исполнения.

Для оценки качества информационной системы предлагается использовать два критерия [4]:

•полагается, что информационная система обеспечивает своевременное представление запрашиваемой выходной информации, если среднее время ее реакции (обработки запроса) на получение выходного документа i-го типа j-го приоритета Тij не более заданного, т. е. должно выполняться условие Тij ≤ tзад.i);

•считается, что информационная система обеспечивает своевременное представление запрашиваемой (выдаваемой принудительно) выходной информации, если вероятность представления выходного документа i-го типа j-го приоритета за заданное время окажется не менее заранее установленной:

p Tij ≤tiзад ≥ Pi треб.

Учитывая трудоемкость определения вероятностных характеристик, будем оценивать качество информационных систем только с учетом первого критерия, определяемого на основе расчета среднего времени реакции информационной системы. Если окажется, что время реакции меньше заданного, то система соответствует требованиям этого критерия.

Для оценки своевременности представления информации используют несколько моделей. В рассматриваемых задачах три модели будут рассмотрены более подробно и приведены примеры расчета по первому критерию.

Во всех заданиях запросы с приоритетами, обладающими меньшими значениями, обрабатываются по времени раньше, т. е. приоритет с номером 1 является наивысшим.

2

2. Задачи по применению модели бесприоритетного обслуживания

При бесприоритетном обслуживании нет приоритетов и при поступлении нового запроса не происходит прерывания обработки предыдущего запроса. В этом случае запросы обслуживаются в порядке их поступления в информационную систему. Рассмотрим примеры на такой тип обслуживания, в котором определим только один показатель качества – среднее время обработки запроса. При этом предполагается, что в период, для которого выполняется расчет, последовательно поступает только по одному запросу каждого типа, причем в рамках данной модели обслуживание запросов осуществляется в порядке их появления в очереди.

2.1. Задача 1

В информационной системе используется четыре типа запросов, которые обслуживаются по модели бесприоритетного обслуживания. Каждый из запросов запрашивает только один документ. Запросы поступают с интервалом в 1 минуту и имеют длительности обработки, представленные в табл. 1.

Таблица 1. Исходные данные

Запрос	А	B	С	D
Момент поступления (ti)	0	1	2	3
Время обработки (τi), мин	1	2	3	4

Приведем диаграмму, иллюстрирующую выполнение этих запросов (рис. 2). В данном примере запросы поступают с интервалом в одну единицу времени.

Первый запрос A поступает в ситуации, когда в очереди нет ни одного запроса, поэтому он начинает обслуживаться сразу при поступлении. К моменту его окончания поступает второй запрос B, который также сразу попадает на обслуживание, поскольку система уж завершила обработку запроса А. Во время исполнения запроса B поступает третий запрос C, а в момент окончания его обслуживания в систему поступает и четвертый запрос D.

Рис. 2. Диаграмма поступления и исполнения запросов

Таким образом, через три единицы времени в очереди на обслуживание оказывается два запроса: третий (ожидавший одну единицу времени) и четвертый. Первым будет обслужен третий, как поступивший раньше. Запрос D будет ожидать три единицы времени, поэтому общее ожидание рассматриваемого набора запросов составит 4 минуты.

Удовлетворяет ли такая информационная система критерию 1, если предельное среднее время реакции системы на обработку запроса установлено равным 6 минутам?

Решение задачи. Используя представленные в табл. 1 данные, получим следующие значения.

Таблица 2. Информация для решения задачи

Запрос	А	B	С	D
Момент окончания обслуживания (Тi), мин	1	3	6	10

Суммарное выполнение всех запросов будет равно 20 минутам, а среднее время выполнения запросов – 5 минутам. Для этого случая рассматриваемая информационная система удовлетворяет критерию своевременностипредставлениязапрашиваемойвыходнойинформации.

3

2.2. Задача 2

Рассмотрим ту же задачу, но с условием, что запросы, имеющие такую же длительность, как и в задаче 1, поступают в обратном порядке. Данные для такого расчета представлены в табл. 3. Заметим, что момент окончания обслуживания в двух задачах одинаков и равен суммарному времени выполнения всех запросов (10 минут).

Таблица 3. Информация для решения задачи

Запрос	А	B	С	D
Момент поступления (ti)	0	1	2	3
Время обработки (τi), мин	4	3	2	1
Время ожидания обслуживания (tз), мин	0	3	5	6
Момент окончания обслуживания (Тi), мин	4	7	9	10

Диаграмма поступления и исполнения запросов для этого случая приведена на рис. 3.

Рис. 3. Диаграмма поступления и исполнения запросов

Суммарное выполнение запросов в этом случае будет равно 30 минутам (с учетом времени ожиданиявыполнения), а среднее время обработки составляет 7,5 минуты. Понятно, что рассматриваемая информационная система не удовлетворяет критерию своевременности представления запрашиваемой (выдаваемой принудительно) выходнойинформации.

Анализируя результаты обслуживания запросов, рассмотренных в задачах 2.1 и 2.2, можно сделать вывод о том, что при такой модели организации обслуживания запросы для сокращения времени обработки информации следует направлять в таком порядке, когда имеющие меньшее время обслуживания запросы выполняются раньше (т. е. они должны поступать на обслуживание первыми).

2.3. Задача 3

В информационной системе используется четыре типа запросов, обслуживаемых по модели бесприоритетного обслуживания. Каждый из запросов требует только один документ. Величины моментов поступления и длительности обработки представлены в табл. 4.

Таблица 4. Исходные данные

Запрос	А	B	С	D
Момент поступления (ti), мин	0	3	4	5
Время обработки (τi), мин	2	2	3	2

Диаграмма поступления и исполнения запросов для этого случая приведена на рис. 4.

Рис. 4. Диаграмма поступления и исполнения запросов

4

Требуется определить, удовлетворяет ли такая информационная система критерию своевременности представления запрашиваемой выходной информации, если заданное среднее время реакции системы на обработку запроса равно 6 минутам?

Решение задачи. Используя представленные в табл. 4 данные, получим следующие значения (табл. 5).

Таблица 5. Информация для решения задачи

Запрос	А	B	С	D
Момент окончания обслуживания (Тi), мин	2	5	8	10

Суммарное выполнение всех запросов будет равно 25 минутам, а среднее время выполнения запросов составляет 6,25 минуты. Следовательно, рассматриваемая информационная система не удовлетворяет критерию своевременности представления запрашиваемой выходной информации. Следует обратить внимание, что момент времени выполнения последнего запроса равен сумме значений времени обработки всех запросов плюс время простоя между выполнением первого запроса и поступлением второго.