嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工具發(fā)展(11)

中航一集團(tuán)軟件可靠性管理與測(cè)評(píng)中心主任 劉斌教授

　　嵌入式系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用引發(fā)了對(duì)嵌入式軟件質(zhì)量的深入討論。目前，軟件測(cè)試仍然是保證質(zhì)量與可靠性的最有力手段。

　　測(cè)試越來(lái)越重要

　　2002年的歐洲阿麗亞娜5火箭的第一次鑒定發(fā)射失敗是由于軟件故障引起。美國(guó)F16 由于軟件問(wèn)題導(dǎo)致首航時(shí)間耽誤了一年。今年2月，12架美國(guó)F-22戰(zhàn)斗機(jī)在飛向日本沖繩時(shí)，由于過(guò)了國(guó)際日期變更線，導(dǎo)航系統(tǒng)出現(xiàn)紊亂，不得不返回到夏威夷空軍基地?；貋?lái)發(fā)現(xiàn)是軟件缺陷導(dǎo)致。國(guó)外某軍艦運(yùn)行了850個(gè)小時(shí)，故障120多次，軟件故障占70%；致命故障12次，其中軟件原因占70%。

　　因此，隨著軟件在系統(tǒng)中的比例加大，軟件缺陷不是孤立問(wèn)題，是故障引起的主要來(lái)源。因?yàn)檐浖谡麄€(gè)系統(tǒng)中承擔(dān)的任務(wù)越來(lái)越多，同時(shí)軟件是人腦智慧的思維產(chǎn)物，容易出現(xiàn)缺陷。詳細(xì)地說(shuō)，軟件缺陷產(chǎn)生的原因，從軟件需求分析看，對(duì)軟件認(rèn)識(shí)不充分占整個(gè)軟件的20%；設(shè)計(jì)缺陷占30%；編碼類缺陷占35%；其他來(lái)自軟件文檔。

　　但是與GESTE同類的、專用于武器裝備軟件測(cè)試的國(guó)外技術(shù)對(duì)中國(guó)是封鎖的。CATC（中航一集團(tuán)計(jì)算機(jī)軟件可靠性管理與測(cè)評(píng)中心）1996年成立，當(dāng)時(shí)是95國(guó)家重點(diǎn)課題，2001年研制成果工程化，2003年該中心的GESTE研制成功，目前推出的GESTE2.0面向多個(gè)國(guó)家重點(diǎn)型號(hào)，并且向民用發(fā)展。

　　軟件開發(fā)的門道

　　寫了25萬(wàn)行代碼，除了Web編碼外都是自己寫的。CATC的優(yōu)勢(shì)是依托學(xué)校，每年由碩士、博士在相關(guān)領(lǐng)域研究。主要采用三級(jí)研發(fā)體制，老師做基礎(chǔ)預(yù)研，然后是本中心進(jìn)行工程化、商品化。學(xué)生做的東西好，但質(zhì)量難以保證。工程化后使可靠性大大提高。這個(gè)過(guò)程花了6年時(shí)間。

　　在主持開發(fā)測(cè)試軟件的過(guò)程中，有兩點(diǎn)時(shí)刻提醒著我。IBM的工程師布魯克斯所寫的《人月神化》，堪稱軟件工程的經(jīng)典圖書。在《人月神話》中，作者認(rèn)為一個(gè)產(chǎn)品變成商品至少要花9倍的工作量，第二個(gè)時(shí)刻提醒我，設(shè)計(jì)師都希望把所有的好東西積壓在新產(chǎn)品里面，但也可能導(dǎo)致大量的質(zhì)量問(wèn)題，因此要注重把只有工程化的東西放進(jìn)去，如果想法好但沒(méi)有經(jīng)過(guò)三級(jí)認(rèn)證，堅(jiān)決不放進(jìn)去。工程化這個(gè)步驟一定不能省。
集成軟件工程師經(jīng)常失敗，是因?yàn)檐浖こ滩皇呛?jiǎn)單的多少人月就可以做出來(lái)。

　　提倡在人們重視硬件的同時(shí)，軟件絕不能偏廢。很多人對(duì)軟件有誤解，認(rèn)為軟件什么人都能編，大學(xué)畢業(yè)生就可以了。但是我相信人的思想是最難把握，思想改變?nèi)说拿\(yùn)。就像共產(chǎn)主義信仰改變?nèi)艘粯樱皇腔疖?、飛機(jī)改變我們。做一個(gè)軟件不難，但是穩(wěn)定、安全、可靠，并有大量的支持很難。

　　GESTE2.0

　　由于嵌入式軟件具有軟硬件結(jié)合密切、實(shí)時(shí)性較強(qiáng)以及接口復(fù)雜等特點(diǎn)，針對(duì)嵌入式系統(tǒng)的軟件測(cè)試更側(cè)重于利用仿真原理進(jìn)行的系統(tǒng)測(cè)試。GESTE（通用嵌入式軟件仿真測(cè)試環(huán)境）產(chǎn)品基于半實(shí)物仿真測(cè)試原理，提供了對(duì)嵌入式軟件進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試的全套解決方案，并具有良好的通用性、實(shí)時(shí)性、可擴(kuò)展性以及易用性。

　　GESTE2.0在如下領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了更大突破：仿真測(cè)試環(huán)境的構(gòu)建與測(cè)試環(huán)境集成；測(cè)試的執(zhí)行效率進(jìn)一步提高；加強(qiáng)了測(cè)試過(guò)程的管理；改進(jìn)數(shù)據(jù)收集融合算法；進(jìn)一步提高可擴(kuò)展性。

　　GESTE的面市打破了國(guó)外對(duì)我國(guó)在相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)壟斷和封鎖，填補(bǔ)了我國(guó)實(shí)時(shí)嵌入式軟件缺乏通用仿真測(cè)試環(huán)境的空白，對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域之快速定制需求亦具有革新意義。目前，除去航空、航天、船舶、兵器和電子等相關(guān)領(lǐng)域的成功實(shí)踐，CATC亦在積極拓展尋求與更廣泛領(lǐng)域軟件企業(yè)的合作，2008年北京奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)即是新近成功涉足之成功案例之一，未來(lái)，還將面向汽車、通信、民航業(yè)，以及所有有大型嵌入式軟件應(yīng)用的地方。