李瑞

（陜西財(cái)經(jīng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西咸陽，712000）

計(jì)算機(jī)軟件可靠性與質(zhì)量管理的探究

李瑞

（陜西財(cái)經(jīng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西咸陽，712000）

在軟件無處不在的現(xiàn)代化社會(huì)中，計(jì)算機(jī)軟件可靠性問題是一個(gè)非常值得關(guān)注的點(diǎn)。若是處于重要位置的計(jì)算機(jī)軟件出現(xiàn)了失誤或癱瘓，就會(huì)阻礙正常的社會(huì)運(yùn)行，造成巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失。本文對(duì)計(jì)算機(jī)軟件的可靠性定義、評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)、可靠性測(cè)試等概念性問題進(jìn)行了探究。并在此基礎(chǔ)上，從應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)軟件質(zhì)量管理的觀點(diǎn)出發(fā)，對(duì)計(jì)算機(jī)軟件可靠性的質(zhì)量管理措施進(jìn)行了探討。旨在通過合理科學(xué)的計(jì)算機(jī)軟件質(zhì)量管理來改善計(jì)算機(jī)軟件可靠性問題。

軟件可靠性；質(zhì)量管理；測(cè)試；計(jì)算機(jī)

0 引言

計(jì)算機(jī)技術(shù)被大量應(yīng)用在商業(yè)、科技、生活等多領(lǐng)域中，而且還有變愈演愈烈的趨勢(shì)是，近年來，人工智能頻頻成為新聞熱點(diǎn)，就是一個(gè)很好的說明。在計(jì)算機(jī)硬件生產(chǎn)技術(shù)愈發(fā)成熟的今天，對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的改造更多的是注目于軟件領(lǐng)域。多種多樣的、不同類型，不同功能的軟件被開發(fā)出來服務(wù)于人類，編程人員用看似虛擬的一串串代碼創(chuàng)造出的軟件不斷使我們的生活變得簡(jiǎn)易，便捷。在感受到科技帶來的幸福的同時(shí)，我們應(yīng)當(dāng)對(duì)計(jì)算機(jī)軟件安全問題提高重視，計(jì)算機(jī)軟件可靠性就是其中的一個(gè)方面。

1 軟件的可靠性

計(jì)算機(jī)軟件的可靠性主要是指：在給定范圍的的時(shí)間和空間內(nèi)，計(jì)算機(jī)軟件不會(huì)引起系統(tǒng)故障的幾率。這個(gè)概率也可以理解為軟件的缺陷函數(shù)，是系統(tǒng)輸入和系統(tǒng)使用函數(shù)的描述。這個(gè)函數(shù)可以用來概括計(jì)算機(jī)軟件在一定條件下能夠流暢的跑完程序所需要的能力。

通常使用可靠性測(cè)試來評(píng)估某個(gè)計(jì)算機(jī)軟件的可靠性，它一般包括以下一系列的測(cè)試環(huán)節(jié)：明確測(cè)試目標(biāo)、制定修改測(cè)試方案、標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)測(cè)過程、收集測(cè)試數(shù)據(jù)、科學(xué)統(tǒng)計(jì)分析相關(guān)測(cè)試數(shù)據(jù)、完成數(shù)據(jù)分析結(jié)果報(bào)告。

實(shí)施這種測(cè)試的主要目的，一方面是發(fā)現(xiàn)計(jì)算機(jī)軟件所存在的缺陷，另一方面為軟件的正常維護(hù)提供較為可靠的工作數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)軟件的可靠性進(jìn)行定量分析，從而判斷其是否合格，是否具有推廣應(yīng)用價(jià)值。

要想準(zhǔn)確測(cè)試計(jì)算機(jī)軟件的可靠性，設(shè)計(jì)一個(gè)典型而科學(xué)的測(cè)試用例顯得尤為關(guān)鍵，用例設(shè)計(jì)的科學(xué)性直接影響著軟件可靠性測(cè)試的信度。一般來說，如果測(cè)試用例在軟件測(cè)試中無法正常工作，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)以及其他相類似的程序軟件會(huì)做出比較詳細(xì)的說明，也會(huì)通過 CPU 時(shí)間或者時(shí)鐘時(shí)間來進(jìn)行準(zhǔn)確客觀的定義。但針對(duì)一般的普通應(yīng)用系統(tǒng)，測(cè)試用例無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)和執(zhí)行，就要進(jìn)行綜合考慮。一方面要考慮運(yùn)行程序與用戶需求的匹配性，另一方面要考慮運(yùn)行程序的指定功能的效果與用戶的實(shí)際期望指數(shù)。在測(cè)試用例的過程中，我們會(huì)得到關(guān)乎計(jì)算機(jī)軟件的可靠性一系列的數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)是對(duì)計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行可靠性分析和評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)，為了提高測(cè)試的信度，我們一般會(huì)通過多臺(tái)計(jì)算機(jī)同時(shí)，同步對(duì)測(cè)試用例進(jìn)行運(yùn)行，并且適當(dāng)增加運(yùn)行的累計(jì)時(shí)間，從而獲得更多的關(guān)于計(jì)算機(jī)軟件可靠性的相關(guān)數(shù)據(jù)，其中我們較為采用的數(shù)據(jù)是用時(shí)間來定義的。這些數(shù)據(jù)在測(cè)試過程中要客觀、真實(shí)的記錄從而為軟件可靠性的評(píng)價(jià)分析打下堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

在完成用例測(cè)試之后，我們要針對(duì)所測(cè)試的計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行可靠性分析與評(píng)估。這一過程一般包含以下幾個(gè)方面。首先要選擇一個(gè)軟件可靠性的模型。目前比較公認(rèn)的是廣義指數(shù)模型，它是《計(jì)算機(jī)軟件測(cè)試規(guī)范》所主推的四種軟件可靠性模型中的一種。它的特點(diǎn)是把比較流行的幾種模型進(jìn)行整理，統(tǒng)一為一種形式，并且用一組公式來表征軟件中存在的危險(xiǎn)指數(shù)，從而有效的簡(jiǎn)化了模型建立的過程，為軟件可靠性測(cè)試節(jié)省了大量時(shí)間。它的主要理論是：程序無法正常運(yùn)行的概率與軟件中本身存在的缺陷呈正相關(guān)，這種概率在兩次失效的間隔之間保持一定的數(shù)據(jù)穩(wěn)定，當(dāng)軟件中存在的缺陷或漏洞被排除將會(huì)降低軟件運(yùn)行的失效率。這種失效率可以通過以下幾點(diǎn)進(jìn)行客觀預(yù)測(cè)。統(tǒng)計(jì)在一定時(shí)間范圍內(nèi)軟件無法正常運(yùn)行的次數(shù)，以及其發(fā)生的最大次數(shù)，在軟件故障排除以前所需要的故障排除時(shí)間。這種模型基于的基本假設(shè)是：軟件運(yùn)行的失效率與故障的個(gè)數(shù)有著直接的相關(guān)性。每一個(gè)故障發(fā)生應(yīng)該是相互獨(dú)立的，并且這種概率是相等的，每一個(gè)故障的嚴(yán)重性是一致的，軟件的運(yùn)行程序與預(yù)期的使用方法基本一致。在選擇完科學(xué)的模型之后，我們要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的判斷與分析，從而為軟件可靠性的評(píng)估和預(yù)測(cè)奠定一定的基礎(chǔ)。

目前比較通用的計(jì)算機(jī)軟件的可靠性的測(cè)試方法可謂百花齊放，但總體來說，可以分為靜態(tài)與動(dòng)態(tài)測(cè)試，白盒與黑盒測(cè)試。前者是根據(jù)測(cè)試中是否要執(zhí)行被測(cè)軟件的角度出發(fā) , 后者是根據(jù)測(cè)試中是否需要針對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和具體實(shí)現(xiàn)算法的角度出發(fā)。

評(píng)估軟件可靠性其標(biāo)準(zhǔn)主要有三：一是FIPS 135是美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局發(fā)布的《軟件文檔管理指針》；二是NSAC--39是美國(guó)核子安全分析中心發(fā)布的《安全參數(shù)顯示系統(tǒng)的驗(yàn)證與確認(rèn)》；三是ISO 5807是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織發(fā)布（現(xiàn)在已經(jīng)成為中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)）的《信息處理--數(shù)據(jù)流程圖、程序流程圖、程序網(wǎng)絡(luò)圖和系統(tǒng)資源圖的文件編制符號(hào)及約定》。其標(biāo)準(zhǔn)層次有五個(gè)，從頂層到低層依次是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)規(guī)范及項(xiàng)目（課題）規(guī)范。其標(biāo)準(zhǔn)級(jí)別也是五個(gè)，即國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)（機(jī)構(gòu)）標(biāo)準(zhǔn)和項(xiàng)目（課題）標(biāo)準(zhǔn)。這是根據(jù)軟件工程，其標(biāo)準(zhǔn)制定的機(jī)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)適用的范圍有所不同分出的級(jí)別。軟件工程包括軟件開發(fā)技術(shù)和軟件工程項(xiàng)目管理兩大部分。第三代軟件工程：基于構(gòu)件的軟件工程是以軟件服用為目標(biāo)、領(lǐng)域工程為基礎(chǔ)，其開發(fā)過程一般包括四個(gè)階段，依次是領(lǐng)域分析和測(cè)試計(jì)劃定制、領(lǐng)域設(shè)計(jì)、建立可復(fù)用構(gòu)件庫、按“構(gòu)件集成模型”查找與集成構(gòu)件。提高開發(fā)軟件的可靠性,確保軟件質(zhì)量必須執(zhí)行軍用軟件開發(fā)規(guī)范的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)軟件開發(fā)的全過程實(shí)行軟件工程化管理。

2 提高軟件質(zhì)量管理

我國(guó)制定了軟件開發(fā)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和軍用標(biāo)準(zhǔn),國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是參照國(guó)際ISO和IEC標(biāo)準(zhǔn)而制定的,國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)是參照MILL標(biāo)準(zhǔn)而制定的。他們都是軟件開發(fā)成功經(jīng)驗(yàn)的總結(jié),執(zhí)行軟件開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、條例和約定,是確保開發(fā)軟件質(zhì)量的首要措施,也便于與國(guó)際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)接軌。建立軟件質(zhì)量保證組織,由軟件主任設(shè)計(jì)師、軟件設(shè)計(jì)師、軟件質(zhì)量保證師組成,負(fù)責(zé)軟件開發(fā)中的文檔編制、軟件設(shè)計(jì)、軟件評(píng)審和審查、軟件測(cè)試、軟件質(zhì)量管理、軟件計(jì)劃進(jìn)行度。軟件設(shè)計(jì)人員要實(shí)行“雙崗制” ,軟件需求分析,軟件設(shè)計(jì),軟件編程,軟件測(cè)試各階段必須配備兩個(gè)以上人員參與并負(fù)同等責(zé)任。軟件設(shè)計(jì)人員、軟件編程人員實(shí)行“三分離” ,即軟件設(shè)計(jì)人員不負(fù)責(zé)編程,軟件編程人員不負(fù)責(zé)測(cè)試?！半p崗制”和“三分離”的組織形式是減少軟件錯(cuò)誤的重要措施。

3 總結(jié)

計(jì)算機(jī)軟件逐漸成為人們生活中不可欠缺的一部分，甚至從某種方面來說，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)達(dá)程度已經(jīng)和國(guó)家現(xiàn)代化程度掛鉤。如果計(jì)算機(jī)軟件可靠性不能保證，一旦出現(xiàn)重大失誤就會(huì)給人民生活帶來困擾、影響企業(yè)的正常運(yùn)行、甚至有可能危害國(guó)家安全。本文對(duì)計(jì)算機(jī)可靠性進(jìn)行了探討，并且從質(zhì)量管理的角度出發(fā)，對(duì)改善計(jì)算機(jī)軟件可靠性提出了一些建議。希望工作在一線的工程技術(shù)人員和相關(guān)部門能夠?qū)Υ藛栴}加深重視，在加強(qiáng)軟件質(zhì)量管理上下功夫。若是本文能夠?qū)ο嚓P(guān)工作提供一點(diǎn)幫助，筆者感到萬分榮幸。

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Research on reliability and quality management of computer software

LiRui
(Shaanxi Vocational College of Finance and Economics，Shaanxi Xianyang，712000)

in the modern society, the reliability of computer software is a very important issue. If the computer software is in an important position, there is a mistake or paralysis, it will hinder the normal social operation, resulting in huge social and economic losses. In this paper, the concept of computer software reliability, evaluation criteria, reliability testing and other conceptual issues were explored. On the basis of this, from the point of view of software quality management, the quality control measures of computer software reliability are discussed. The aim of this paper is to improve the reliability of computer software through scientific and reasonable software quality management.

software reliability; quality management; TESTING; computer