淺析計算機軟件可靠性設計

3.2.1 “自頂向下設計”法。這種設計方法是處理分級問題最有效的設計技術。它是以一個系統(tǒng)功能的最抽象描述開始作為最高層次;從它出發(fā),設計一系列較詳細的子系統(tǒng)。由這些子系統(tǒng)來完成員高層次的功能;再以每個子系統(tǒng)為基礎,設計出一系列更詳細的子系統(tǒng),等等。如此逐次向下作功能分解,直到最低層次的子系統(tǒng)能夠比較方便用計算機程序設計語言來實現(xiàn)為止。自頂向下設計方法的價值在于,它在設計的同時,指出了復雜性不同的處理層次,而且各種設計要素之間的關系是比較清楚的。通過這樣一種結構化構造途徑,有可能在早期就洞察出設計問題,從而避免了不必要地先去考慮較低層次的細節(jié)問題。

3.2.2 結構化程序設計。軟件結構對軟件的可靠性具有重要的意義。結構良好的程序易于編寫、檢查,便于查錯定位、修改和維護。結構化程序設計(也稱為模塊化程序設計)把程序要求分成若干獨立的、更小的程序要求或模塊化的功能要求,分別提出各自的要求/規(guī)格說明,并注明是如何與程序中的其他部分接口,還必須指出所有的輸入與輸出,以及測試要求。對每一個更小的程序和模塊,可分別編程和測試,使得模塊間高度分離。

3.2.3 容錯設計。對軟件錯誤所引起的后果特別嚴重的情況,如飛機的飛行控制系統(tǒng)、空中交通管制系統(tǒng)、核反應堆安全系統(tǒng)等,需采用容錯軟件。容錯設計的途徑有:（1)加強軟件的健壯性;使程序設計得能夠緩解錯誤的影響,不致造成諸如死鎖或崩潰這樣的嚴重后果,并能指出錯誤源。（2)采用N(>2)版本編程法:即盡可能用不同的算法與編程語言,經(jīng)不同的班組編制,以提高各軟件版本的獨立性。這N個軟件版本同時在N臺計算機上運行,各計算機間能進行高效通信,并作出快速比較,當結果不一致時,按多數(shù)表決或預定的策略選擇輸出。（3)恢復塊法:給需要作容錯處理的塊(基本塊)提供備份塊,并附加錯誤檢測和恢復措施。

3.3 軟件編碼。在軟件結構設計的基礎上就可以進行編碼,編碼產生的缺陷是軟件錯誤的主要來源。一般的編碼錯誤是:鍵入錯代碼;數(shù)值錯誤(尤其是單位不統(tǒng)一時易出這類錯誤);丟失代碼(如括號);用了被零除這樣不定值的表達式等。為了減少編碼錯誤,實現(xiàn)設計與生產分離,首先由高水平的軟件工程師完成結構設計,再由程序設計員完成程序的編制是合理的、必要的,并在編碼過程中盡早地查出缺陷予以改正。

4．結束語

軟件可靠性設計工程是一門雖然得到普遍承認,但還處于不成熟的正在發(fā)展確立階段的新工程學科，任然存在很多問題,需要去探索、研究和解決。本文介紹只在軟件可靠性設計方面拋磚引玉,提供借鑒。

參考文獻

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