Введение к работе
Актуальность темы. Современные сложные технические комплексы не обходятся без систем автоматизации, основу которых составляет специальное профаммное обеспечение (ПО). Очевидно, что решение проблемы надежности таких систем напрямую зависит от степени надежности и качества используемого ПО. Эта проблема является наиболее актуальной в системах управления сложными объектами, системах реального времени, системах автоматизации эксперимента, системах сбора и обработки информации и системах автоматизации проектирования. Возникновение ошибочных ситуаций в программном обеспечении этих систем может привести к большим потерям материальных и временных ресурсов. Следовательно, одним из методов повышения надежности сложных информационных и управляющих систем является повышение уровня надежности и качества программного обеспечения.
В настоящее время развивается несколько подходов к проблеме повышения качества ПО. Требуемое качество может достигаться как с помощью методов безошибочного проектирования, так и с помощью методов обнаружения и устранения ошибок. Среди методов безошибочного проектирования наиболее перспективным является направление, получившее название CASE-технологии - автоматизированное проектирование программных продуктов (1111).
Однако применение методов безошибочного проектирования не позволяет избавиться от всех ошибок в проектируемой программе и не отрицает необходимости проведения автономного и комплексного тестирования ПП.
Основным современным подходом достижения необходимого качества функционирования ПП является совмещение методов безошибочного проектирования с методами обнаружения и устранения ошибок.
В развитии методов обнаружения и устранения ошибок основным направлением являются отладка и тестирование. Исследования в этой области начали проводиться с тех пор, как появилось понятие "практическое профаммирование". И в настоящее время проблеме отладки и тестирования посвящены многочисленные труды отечественных и зарубежных специалистов. В начале 80-х годов состояние в этой области отражают публикации таких зарубежных исследователей как Боэм Б., Гласе Р., Майерс Г., Маккейб Т. и других. Среди отечественных исследователей частными аспектами этой проблемы занимались Архангельский Б.В., Бетелин В.Б., Иыуду К.А., Липаев В.В., Шимаров В.А. и другие.
Существует множество методов тестирования, которые могут быть классифицированы и систематизированы с учетом особенностей разработки профаммного обеспечения. Наиболее перспективным из них, с точки зрения повышения надежности профамм, являются методы автоматизированного тестирования, так как автоматизация позволяет увеличить производительность процесса отладки и уменьшить вероятность привнесения ошибок на этом этапе.
Таким образом, проблема повышения качества ПП путем его отладки является актуальной И необходимо предложить методы, позволяющие автоматизировать данный процесс.
Целью работы является повышение эффективности и качества процесса отладки профаммного обеспечения систем автоматизации эксперимента методами и средствами, обеспечивающими автоматизацию тестирования.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
-
провести комплексный анализ современных методов и средств повышения качества \ программной продукции, а также произвести классификацию методов тестирования и отладки 1111;
-
на основе динамического метода тестирования разработать методы автоматизированного тестирования и отладки программных средств в рамках технологии графо-символического программирования;
-
разработать методы структурной декомпозиции объектов технологии графо-символического программирования;
-
разработать методы и алгоритмы классификации данных граф-агрегатов;
-
разработать методы оценки вероятности обнаружения ошибок в тестируемых объектах на основе статистического метода тестирования.
-
разработать программное обеспечение для проведения экспериментальных исследований проблемы повышения качества ПО.
Научная новизна.
-
Разработана и исследована методика вероятностного анализа качества программного обеспечения с использованием статистического метода тестирования, что позволяет формально оценивать качество процесса отладки программного обеспечения.
-
На основе представления алгоритма программы в виде управляющего графа предложен критерий структурной декомпозиции сложных программных объектов, что позволяет производить, более детальный тестовый анализ программ и обеспечить более высокое качество процесса тестирования.
-
Разработаны и исследованы метод и алгоритмы автоматизированной классификации параметров сложных программных объектов, . с учетом использования информационных структур, содержащих описание алгоритма управления и характеристики параметров программных модулей.
Практическая ценность работы.
-
Разработана информационная система для автоматизации процесса тестирования программных модулей.
-
Предложены рекомендации по ограничению структурной сложности алгоритмов, разрабатываемых в рамках технологии графо-символического программирования.
Реализация результатов.
В результате выполнения работы внедрены:
-
Методы, алгоритмы и инструментальная среда автоматизации тестирования программных модулей на основе технологии графо-символического программирования в НИИ моделирования и вычислительного эксперимента при Ивановском государственном энергетическом университете.
-
Методы, алгоритмы и инструментальная среда автоматизации тестирования в Самарском центре стандартизации, метрологии и сертификации.
Данная работа является частью исследований, проводимых в рамках работ по подпрограмме "Информатизация проектирования" Межвузовской научно-технической программы "Перспективные информационные технологии в высшей школе".
Основные положения, выносимые на защиту и развиваемые в диссертационной работе:
-
Вероятностный анализ с использованием статистического метода тестирования позволяет формально оценивать качество процесса отладки программного обеспечения.
-
Структурная декомпозиция сложных программных объектов позволяет производить более детальный тестовый анализ программ и повысить качество процесса тестирования.
-
Использование информационных структур, содержащих описание алгоритма управления и характеристики параметров программных модулей позволяет производить автоматизированную классификацию параметров сложных программных объектов.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:
научно-техническая конференция "Измерение характеристик и имитация случайных сигналов" Новосибирск, 1994;
научно-техническая конференция "Методы и средства измерения механических параметров в системах контроля и управления" Пенза, 1994;
научно-техническая конференция "Информационные и кибернетические системы управления и их элементы" Уфа, 1995;
научно-техническая конференция "Научно-исследовательские разработки и высокие технологии двойного применения" Самара, 1995;
научно-техническая конференция "Королевские чтения" Самара, 1995;
научно-методическая конференция "Интенсивные технологии обучения в подготовке специалистов" Самара, 1996;
научно-техническая конференция "XXII Гагаринские чтения" Москва, 1996;
международная конференция "Математика. Компьютер. Образование". Дубна. 1996.
Публикации.
По результатам выполненных исследований опубликовано 10 печатных работ, в том числе 2 статьи и 8 тезисов докладов научных конференций.
Структура и объем диссертации.
