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工程系统工程系 T.D.Zhao 软件可靠性工程Software Reliability Engineering 软件危机到软件工程 IT产业的迅速发展，软件的作用与地位 软件故障的影响，软件可靠性与硬件可靠性 2000年问题(100亿元) “阿里安-5”首发失败，损失67亿美元 美国F-18飞控系统，首飞前试验2万小时， 故障总数 硬件故障数 软件失效数 580 271 (48.4%) 309 (51.6%) 我国某军舰计算机系统，运行850小时 故障总数 硬件故障 软件失效 120多次 约30% 约70% 致命12次 约30% 约70% 软件工程与软件可靠性工程 软件工程、软件可靠性工程的概念 软件工程：开发、运行、维护和修复软件的系统方法(IEEE83) 软件可靠性工程:软件可靠性设计分析、测试与管理系统方法 软件工程与软件可靠性工程关系 软件工程的目标：质量、进度与费用 质量特性：功能性、可靠性、易使用性、效率、维护性、可移植性 软件可靠性工程的目标：软件可靠性 软件可靠性工程是软件工程的一个子工程 软件工程化、规范化是保证与提高软件可靠性的最有效途径 软件可靠性的基本概念 几个基本概念 软件缺陷(Defect) 故障(Fault) 失效(Failure) 可靠性(Reliability) 千/百行错误数 臭虫(Bug 缺陷、故障、失效的关系 缺陷—→故障—→ 失效 静态、动态概念 软件可靠性的基本特征 软件可靠性特征 缺陷的固有性 缺陷的静态性 缺陷对输入环境的敏感性 故障的传播性 故障率分布 软件可靠性与硬件可靠性 相似处 可以同样的方式加以定义，结合起来就形成系统的可靠性 软件可借鉴硬件可靠性的理论和技术 都有MTBF，失效率等可靠性参数 都与使用环境有关 都是复杂性的函数 都可以通过试验或测试实现可靠性增长 区别点 软件的缺陷是逻辑问题，没有耗损、老化问题(?!) 简单的冗余设计对软件无用 几乎没有软件标准件 对相同的输入软件的表现（输出）是确定的 提高软件可靠性的主要方法 贯彻软件工程要求 软件工程是保证软件可靠性的基础：技术与管理 加强软件可靠性管理 美对其军用软件的调查结论是：软件是一个管理问题，而不是技术问题！ 进行软件可靠性设计 目的、方法 加强软件可靠性测试 软件测试：为发现程序的错误而执行程序的过程 软件可靠性测试：为验证或达到软件的可靠性要求所进行的测试。 软件可靠性设计分析 传统的可靠性设计分析方法 可靠性建模、预计、分配 FMEA、FTA 划分并确定关键软件与重要软件 软件的级别 重要性 一级软件 不影响安全和任务完成 二级软件(重要软件) 不影响安全但影响任务完成 三级软件(关键软件) 影响装备和人员的安全 制定并贯彻软件可靠性设计准则 容错设计 信息容错 时间容错 结构容错：N版本设计、恢复块设计、表决器。 软件可靠性设计分析 软件工程方法 结构化系统设计 自顶向下设计、模块化 模块独立性：高内聚、松偶合 模块扇入/扇出数控制： 高层模块有较高的扇出、低层有较高的扇入； 程序结构 模块规模：平均60行，最长200行 逻辑用5种简单规范的基本逻辑模块实现： 尽可能不用GOTO 语句或禁止用 复杂度控制 模块长度 McCabe度量(又称为环路复杂性)控制 谢谢 * * 北京航空航天大学工程系统工程系