Файл: Лекции по программной инженерии.pdf

величины  могут  выбираться  и  фиксироваться  в  техническом  задании  или 
спецификации  требований,  и  сопровождаться  методикой  объективных, 
численных 

измерений 

при 

квалификационных 

испытаниях 

для 

сопоставления с требованиями. 

Атрибуты  временной  эффективности  тесно  связаны  между  собой  и 

также  значительно  влияют  на  функциональную  пригодность  ПС. 
Длительность решения основных задач, пропускная способность по числу их 
решений  за  некоторый  интервал  времени,  длительность  ожидания 
результатов  (отклика),  и  некоторые  другие  характеристики  динамики 
функционирования ПС, могут быть выбраны и установлены количественно в 
спецификациях  требований  заказчиком.  Эта  субхарактеристика  не  всегда 
может  быть  выбрана  и  достаточно  точно  зафиксирована  в  требованиях  на 
начальных  этапах  разработки,  но  она  может  количественно  измеряться  и 
последовательно уточняться в жизненном цикле ПС. 

Третий уровень стандартизированных показателей качества ПС трудно 

полностью  описать  измеряемыми  количественными  значениями  и  их 
некоторые 

субхарактеристики 

и 

атрибуты 

имеют 

описательный, 

качественный  вид.  В  зависимости  от  функционального  назначения  ПС  по 
согласованию  с  заказчиком  можно  определять  экспертно  степень 
необходимости  (приоритет)  этих  свойств  и  бальные  значения  уровня 
реализации их атрибутов в жизненном цикле конкретного ПС. Например, не 
всегда  может  требоваться  мобильность  программ  на  иные  операционные  и 
аппаратные  платформы.  В  других  случаях  мобильность  можно  оценивать 
категориями: 

отличная, 

хорошая, 

удовлетворительная 

или 

неудовлетворительная. Такие оценки могут проводиться экспертно на основе 
анализа  возможной  трудоемкости  и  длительности,  реализации  процессов 
переноса комплекса программ на новую платформу. 

Практичность  тесно  связана  с  функциональной  пригодностью. 

Обобщенно 

этот 

показатель 

можно 

отразить 

трудоемкостью 

и 

длительностью,  которые  необходимы  для  изучения  и  полного  освоения 
функций  и  технологии  применения  соответствующего  ПС.  Каждая  из 
субхарактеристик практичности имеет ряд качественных атрибутов, которые 
могут  выбираться  и  оцениваться  экспертно  с  учетом  функционального 
назначения  ПС,  а  также  надежности  и  ресурсной  эффективности  комплекса 
программ.  Некоторые  из  этих  атрибутов  можно  квалифицировать 
количественно. 
Сопровождаемость  может  иметь  ограниченный  характер  полной  замены 
программ  на  вновь  разработанные  версии  и  тем  самым  сливаться  с 
процессами  разработки  или  осуществляться  как  непрерывная  поддержка 
множества  пользователей  консультациями,  адаптациями  и  корректировками 
программ.  В  зависимости  от  этого  различаются  функции  и  трудоемкость 
процессов  сопровождения,  которая  может  использоваться  как  обобщенная 
качественная  характеристика  при  выборе  требований  к  этому  показателю 
качества.  Соответственно  при  проектировании  качественно  могут  быть 

установлены субхарактеристики сопровождаемости и описаны требуемые их 
свойства. 

При  любом  виде  деятельности  людям  свойственно  непредумышленно 

ошибаться, результаты чего проявляются в процессе создания или приме- 
нения  изделий  или  систем.  В  общем  случае  под  ошибкой  подразумевается 
дефект,  погрешность  или  неумышленное  искажение  объекта  или  процесса. 
При этом предполагается, что известно его правильное, эталонное состояние, 
по  отношению,  к  которому  может  быть  определено  наличие  отклонения  - 
дефекта  или  ошибки.  Для  систематической,  координированной  борьбы  с 
ними  необходимы  исследования  факторов,  влияющих  на  качество  ПС  со 
стороны  различных,  существующих  и  потенциально  возможных  дефектов  в 
конкретных  программах.  Это  позволит  целенаправленно  разрабатывать 
комплексы методов и средств обеспечения качества сложных ПС различного 
назначения  при  реально  достижимом  снижении  уровня  дефектов 
проектирования и разработки. 

Различия 

между 

ожидаемыми 

и 

полученными 

результатами 

функционирования  программ  могут  быть  следствием  ошибок  не  только  в 
созданных  программах  и  данных,  но  и  системных  ошибок  в  первичных 
требованиях  спецификаций,  явившихся  исходной  базой  при  создании  ПС. 
Тем  самым  проявляется  объективная  реальность,  заключающаяся  в 
невозможности абсолютной корректности исходных спецификаций сложных 
ПС после проектирования. На практике в процессе разработки ПС исходные 
требования  уточняются  и  детализируются  по  согласованию  между 
заказчиком  и  разработчиком.  Базой  таких  уточнений  являются 
неформализованные  представления  и  знания  специалистов,  а  также 
результаты  промежуточных  этапов  жизненного  цикла.  Однако  установить 
ошибочность  исходных  данных  и  спецификаций  еще  труднее,  чем 
обнаружить  ошибки  в  созданных  программах,  так  как  принципиально 
отсутствуют  формализованные  данные,  которые  можно  использовать  как 
эталонные,  и  их  заменяют  неформализованные  представления  заказчиков  и 
разработчиков. 

Дефекты  функционирования  программных  средств,  не  имеющие 

злоумышленных  источников  или  последствий  физических  разрушений 
аппаратных  компонентов,  проявляются  внешне  как  случайные,  имеют 
разную  природу  и  последствия.  В  частности,  они  могут  приводить  к 
нарушениям  функциональной  работоспособности,  и  к  отказам  при 
использовании  ПС.  В  жизненном  цикле,  на  ПС  воздействуют  различные 
негативные,  дестабилизирующие  факторы,  которые  можно  разделить  на 
внутренние,  присущие  самим  объектам  уязвимости,  и  внешние, 
обусловленные средой, в которой эти объекты функционируют. 

Введение  строгих  количественных  метрик  в  программирование  должно  было 
способствовать решению ряда практических задач:  

предсказывать  вероятное  число  ошибок  в  системе  с  самого  начала 

проектирования; - на основе анализа фазы проектирования системы предсказывать 
уровень сложности последующего сопровождения;  

на  основе  анализа  исходного  кода  программ  прогнозировать  уровень 

сложности процессов тестирования и процент остающихся ошибок; - по оценкам 
сложности фазы проектирования системы определять конечный размер кода;  

определять  корреляцию  отдельных  характеристик  программного  кода  с 

качеством готовой системы;  

контролировать стадии развития проекта;  

анализировать явные и скрытые дефекты;  

на  основе  экспериментального  сравнения  выявлять  лучшие  методы  и 

технологии. 

По мере роста актуальности программных метрик на рынке стали появляться 

различные "измерительные" программы. Одни из них исследовали характеристики 
проектов и ПО комплексно, другие ориентировались на вполне конкретные цели: 
анализ исходного кода, размеров и структуры отдельных модулей. 

ХАРАКТЕРИСТИКИ КАЧЕСТВА БАЗ ДАННЫХ 

 
Функциональные и конструктивные характеристики качества.  

Современные  базы  данных  (БД)  являются  одними  из  массовых 

специфических  объектов  в  сфере  информатизации,  для  которых  в  ряде 
областей  необходимо  особенно  высокое  качество  и  его  квалифицированное 
системное  проектирование.  Естественно  возникают  вопросы,  что  означает 
качество  таких  объектов,  какие  требования  следует  предъявлять  к  их 
качеству,  какими  характеристиками  нужно  описывать  качество,  как  их 
задавать  и  оценивать.  Для  этого  полезны,  как  прототипы,  методы  и 
стандарты,  разработанные  для  анализа  качества  сложных  программных 
средств. 

Базу  данных  можно  рассматривать  как  два  компонента:  систему 

программ управления данными и совокупность данных, упорядоченных по 
некоторым  правилам.  Поэтому  при  анализе  качества  базу  данных 
целесообразно делить на два компонента: 

программные  средства  системы  управления  базой  данных  (СУБД), 

независимые от сферы их применения, структуры и смыслового содержания 
накапливаемых и обрабатываемых данных; 

информацию  базы  данных  (ИБД),  доступную  для  накопления, 

упорядочивания,  обработки  и  использования  в  конкретной  проблемно-
ориентированной сфере применения. 

При комплексном анализе качества баз данных, не всегда удается четко 

разделить требования и значения характеристик качества для каждого из этих 
объектов. При этом одна и та же система управления базой данных (СУБД) 
может обрабатывать различные по структуре, составу и содержанию данные, 
а  одни  и  те  же  данные  могут  управляться  программными  средствами 
различных  СУБД.  Хотя  эти  компоненты  тесно  взаимодействуют  при 

реализации конкретной прикладной БД, первоначально при проектировании 
они  создаются  или  выбираются  практически  независимо  и  могут 
рассматриваться  в  их  жизненном  цикле  (ЖЦ)  как  два  объекта,  которые 
различаются: 

номенклатурой  и  содержанием  показателей  качества,  определяющих 

их назначение, функции и потребительские свойства; 

технологией  и  средствами  автоматизации  разработки  и  обеспечения 

всего ЖЦ каждого объекта; 

категориями специалистов, обеспечивающих: создание, эксплуатацию 

или применение компонентов БД; 

комплектами  эксплуатационной  и  технологической  документации, 

поддерживающими жизненный цикл объектов. 

Первым компонентом для системного анализа и требований к качеству 

является комплекс программ СУБД. Практически весь набор характеристик и 
атрибутов качества ПС, изложенный в стандарте  ISO- 9126, в той или иной 
степени,  может  использоваться  при  формировании  требований  к  качеству 
СУБД. Особенности состоят в адаптации и изменении акцентов при выборе и 
упорядочении  этих  показателей.  Во  всех  случаях  важнейшими 
характеристиками  качества  СУБД  являются  требования  функциональной 
пригодности  для  процессов  формирования  и  изменения  информационного 
наполнения  БД  администраторами,  а  также  доступа  к  данным  и 
представления  результатов  пользователям  БД.  Качество  интерфейса 
специалистов  с  БД,  обеспечиваемого  средствами  СУБД,  определяется,  в 
значительной  степени,  субъективно,  однако  имеется  ряд  характеристик, 
которые можно оценивать достаточно корректно. 

Различия  требований  к  характеристикам  качества  привели  к  созданию 

весьма широкого спектра локальных, специализированных и распределенных 
СУБД.  Значения  ряда  показателей  качества  ПС,  составляющих  СУБД, 
существенно  зависят  от  характеристик  и  организации  информации  в  БД. 
Специализированные  СУБД  характеризуются  относительно  узкой  сферой 
применения и более четким выделением группы требований к приоритетным 
показателям  качества.  В  универсальных  СУБД  спектр  характеристик 
качества  шире,  что  позволяет  соответственно  расширять  сферу  применения 
конкретного  типа  СУБД.  Однако  и  для  них  существуют  области 
приоритетного, наиболее эффективного использования. 

За  основу  принята  номенклатура  и  содержание  стандартизированных 

характеристик  сложных  комплексов  программ,  которые  адаптируются 
применительно  к  понятиям  и  особенностям  компонентов  баз  данных.  В 
зависимости 

от 

конкретной 

проблемно-ориентированной 

области 

применения  СУБД,  приоритет  при  системном  анализе  требований  качеству 
может  отдаваться  различным,  конструктивным  характеристикам:  либо 
надежности и защищенности применения (финансовая сфера), либо удобству 
использования  малоквалифицированными  пользователями  (социальная 
сфера),  либо  эффективности  использования  ресурсов  (сфера  материально-
технического снабжения). Однако, практически во всех случаях сохраняется 

некоторая  роль  ряда  других  конструктивных  показателей  качества.  Для 
каждого  из  них  необходимо  анализировать  и  определять  его  приоритет  для 
конкретной  сферы  применения,  меры  и  шкалы  необходимых  и  допустимых 
характеристик качества. 

Вторым  компонентом  БД  является  собственно  накапливаемая  и 

обрабатываемая  информация.  В  системах  баз  данных  доминирующее 
значение приобретают сами данные, их хранение и обработка. Ниже сделан 
акцент  на  системный  анализ  требований  и  составляющих  характеристик 
качества этого объекта - на информацию баз данных с предположением, что 
средства  СУБД  способны  их  обеспечить.  Для  оценивания  качества 
информации  БД  может  сохраняться  общий,  методический  подход  к 
выделению  адекватной  номенклатуры  стандартизированных  в  ISO  9126 
базовых  характеристик  и  субхарактеристик  качества  ПС.  Однако  их 
содержание для применения к качеству ИБД при проектировании требуется 
уточнить  и  пояснить.  Выделяемые  показатели  качества  должны  иметь 
практический  интерес  для  пользователей  БД  и  быть  упорядочены  в 
соответствии  с  приоритетами  практического  применения.  Кроме  того, 
каждый  выделяемый  показатель  качества  ИБД  должен  быть  пригоден  для 
достаточно достоверного оценивания или измерения, а также для сравнения с 
требуемым значением 
при испытаниях. 

При  проектировании  каждой  БД  в  контракте,  техническом  задании  и  в 

спецификации 

должны 

селектироваться 

и 

формализоваться 

представительный  набор  функциональных  требований  к  качеству  ИБД, 
адекватный  ее  назначению  и  области  применения,  а  также  требованиям 
заказчика  и  потенциальных  пользователей.  Так  же  как  для  ПС, 
характеристики  качества  ИБД  можно  разделить  на  функциональные  и 
конструктивные. Их номенклатура, содержание и субхарактеристики ниже 
базируются  на  описаниях,  рекомендуемых  стандартом  ISO  9126.  Они 
представляются  достаточно  универсальными  и  применимыми  для 
систематизации характеристик качества информации баз данных. Тем 
самым  может  быть  заложена  основа  для  стандартизированного 
формирования  требований  к  качеству  баз  данных.  Однако  номенклатура 
показателей 

качества 

не 

всегда 

может 

ограничиваться 

только 

характеристиками  информации  в  БД,  а  должна  включать  ряд  уточнений, 
отражающих  комплексную  эффективность  и  функциональную  пригодность 
совместного применения СУБД и ИБД пользователями в реальных условиях. 

Функциональная  пригодности  ИБД  при  системном  проектировании 

может  представлять  сложную  проблему  для  определения  соответствия 
требований реальным значениям необходимых атрибутов качества особенно, 
для  больших  распределенных  БД  при  циркулировании  разнообразной  и 
сложной  информации  об  анализируемых  объектах.  Мерой  качества 
функциональной  пригодности  может  быть  степень  покрытия  целей, 
назначения  и  функций  БД  доступной  пользователям  информацией.  Так  же 
как  для  ПС,  для  баз  данных  в  составе  функциональной  пригодности