Классификация метрик качества программ

Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

ПОНЯТИЕ КАЧЕСТВА ПО

В основу инженерных методов в программировании положена идея повышения качества ПО, для реализации которой сформировались методы определения требований к качеству ПО, подходы к выбору и усовершенствованию моделей метрического анализа показателей качества ПО, методы количественного измерения показателей качества на этапах жизненного цикла ПО.

Программное средство - компьютерная программа или логически связанная совокупность программ, предназначенная для автоматизации в определённой области профессиональной деятельности.

Программная ошибка (жарг. баг) — означает ошибку в программе или в системе, из-за которой программа выдает неожиданное поведение и, как следствие, результат. Большинство программных ошибок возникают из-за ошибок, допущенных разработчиками программы в её исходном коде, либо в её дизайне.

Качество ПО — это совокупность свойств, определяющих полезность изделия (программы) для пользователей в соответствии с функциональным назначением и предъявленными требованиями. При этом требования могут трактоваться довольно широко, что порождает целый ряд независимых определений понятия «качество».

Согласно ISO 9001 (содержит набор требований к системам менеджмента качества), качество есть «степень соответствия присущих характеристик требованиям». Качество ПО — это относительное понятие, которое имеет смысл только при учете реальных условий применения ПО. Поэтому требования, предъявляемые к качеству ПО, ставятся в соответствии с условиями и конкретной областью применения ПО.

Первый уровень соответствует определению характеристик (показателей) качества ПО, каждая из которых отражает отдельную точку зрения пользователя на качество. Согласно стандартам ГОСТ (региональный стандарт, принятый Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации Содружества Независимых Государств), в модель качества входит шесть характеристик, или шесть основных показателей качества, которые перечислим в порядке их значимости для большинства пользователей:

• функциональные возможности;

• функциональная надежность;

• удобство применения;

• эффективность;

• сопровождаемость;

• переносимость.

Второму уровню соответствуют атрибуты для каждой характеристики качества, которые детализируют разные аспекты конкретной характеристики. Набор атрибутов характеристик качества используется при оценке качества.

Функциональные возможности — совокупность свойств, определяющих способность программного обеспечения выполнять предусмотренные функции в заданной среде в соответствии с заданными требованиями. Под функцией понимается некоторая упорядоченная последовательность действий для удовлетворения потребительских свойств. Функции бывают целевые (основные) и вспомогательные.

К атрибутам функциональных возможностей относятся:

• защищенность — атрибут, который показывает способность ПО предотвращать несанкционированный доступ (случайный или умышленный) к программам и данным;

• интероперабельность — атрибут, который показывает возможность взаимодействия данного ПО со специальными системами и средами (операционные системы, вычислительные сети);

• функциональная полнота — атрибут, который показывает меру достаточности основных функций для решения задач в соответствии с назначением данного ПО.

Функциональная надежность. К атрибутам функциональной надежности ПО относятся:

• безошибочность — атрибут, который определяет способность ПО функционировать без ошибок;

• правильность — атрибут, который показывает меру достижения правильных результатов;

• контролируемость — атрибут, который характеризует полноту и эффективность обнаружения ошибок в промежуточных и выходных результатах

• устойчивость к ошибкам — атрибут, который характеризует способность ПО правильно выполнять функции при аномальных условиях (сбой аппаратуры, ошибки в данных и интерфейсах и др.);

• безотказность — атрибут, который характеризует способность ПО не вызывать функциональные отказы информационной системы;

• пригодность к восстановлению — атрибут, который характеризует способность программы к устранению программной ошибки и к перезапуску для повторного выполнения и восстановления данных в случае функционального отказа;

• готовность — атрибут, который показывает способность программы по произвольной заявке безошибочно выполнить предусмотренное преобразование.

Удобство применения характеризуется множеством атрибутов, которые указывают на необходимые и пригодные условия использования ПО заданным кругом пользователей для получения соответствующих результатов. В стандарте удобство применения определено как специфическое множество атрибутов программного продукта, характеризующих его эргономичность.

К атрибутам удобства применения относятся:

• понимаемость — атрибут, который определяет усилия, затрачиваемые на распознавание логических концепций и условий применения ПО;

• изучаемостъ (легкость изучения) — атрибут, который определяет усилия пользователей, направленные на определение применимости ПО, путем использования операционного контроля, диагностики, а также процедур, правил и документации;

• оперативность — атрибут, который показывает реакцию системы при выполнении операций и операционного контроля.

Эффективность — совокупность атрибутов, которые определяют взаимосвязь уровней выполнения ПО, использования ресурсов (средства, аппаратура, материалы — бумага для печатающего устройства и др.) и услуг, выполняемых штатным обслуживающим персоналом и др.

К атрибутам эффективности ПО относятся:

• реактивность — атрибут, который показывает время отклика, обработки и выполнения функций;

• эффективность ресурсов — атрибут, показывающий количество и продолжительность используемых ресурсов при выполнении функций ПО;

• согласованность — атрибут, который показывает соответствие данной характеристики заданным стандартам, правилам и предписаниям.

Сопровождаемость — совокупность свойств, которые характеризуют усилия, которые надо затратить на проведение модификаций, включающих корректировку, усовершенствование и адаптацию ПО при изменении среды, требований или функциональных спецификаций.

Сопровождаемость включает следующие атрибуты:

• анализируемость— атрибут, определяющий необходимые усилия для диагностики отказов или идентификации частей, которые будут модифицироваться;

• стабильность — атрибут, указывающий на постоянство структуры и риск ее модификации;

• тестируемость —атрибут, указывающий на усилия при проведении валидации и верификации с целью обнаружения несоответствий требованиям, а также на необходимость проведения модификации ПО и сертификации;

• изменяемость — атрибут, который определяет возможность удаления ошибок в ПО или внесение изменений для их устранения, а также введение новых возможностей в ПО или в среду функционирования.

Переносимость — множество показателей, указывающих на способность ПО адаптироваться к работе в новых условиях среды выполнения. Среда может быть организационной, аппаратной и программной. Поэтому перенос ПО в новую среду выполнения может быть связан с совокупностью действий, направленных на обеспечение его функционирования в среде, отличной от той среды, в которой оно создавалось, с учетом новых программных, организационных и технических возможностей.

Переносимость включает атрибуты:

• адаптивность — атрибут, определяющий усилия, затрачиваемые на адаптацию к различным средам;

• настраиваемость (простота инсталляции) — атрибут, который определяет необходимые усилия для запуска данного ПО в специальной среде;

• сосуществование — атрибут, который определяет возможность использования специального ПО в среде действующей системы;

• заменяемость — атрибут, который характеризует возможность переноса ПО с одной инструментальной среды в другую с необходимой инсталляцией или адаптацией ПО.

Третий уровень предназначен для измерения качества с помощью метрик, каждая из которых определяется как комбинация метода измерения атрибута и шкалы измерения значений атрибутов. Для оценки атрибутов качества на этапах жизненного цикла (при просмотре документации, программ и результатов тестирования программ) используются метрики с заданным оценочным весом для нивелирования результатов метрического анализа совокупных атрибутов конкретного показателя и качества в целом. Атрибут качества определяется с помощью одной или нескольких методик оценки на этапах жизненного цикла и на завершающем этапе разработки ПО.

Четвертый уровень — это оценочный элемент метрики (вес), который используется для оценки количественного или качественного значения отдельного атрибута показателя качества ПО. В зависимости от назначения, особенностей и условий сопровождения ПО, выбираются наиболее важные характеристики качества и их атрибуты. Выбранные атрибуты и их приоритеты отражаются в требованиях на разработку систем, либо используются соответствующие приоритеты эталона класса ПО, к которому это ПО относится.

Для измерения характеристик качества используют метрики. Метрика программного обеспечения — это мера, позволяющая получить численное значение некоторого свойства программного обеспечения или его спецификаций. Поскольку количественные методы хорошо зарекомендовали себя в других областях, многие теоретики и практики информатики пытались перенести данный подход и в разработку программного обеспечения.

КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТРИК

Метрики размера программ

Оценки первой группы метрик наиболее просты и, очевидно, поэтому получили широкое распространение. Традиционной характеристикой размера программ является количество строк исходного текста. Под строкой понимается любой оператор программы, поскольку именно оператор, а не отдельно взятая строка является тем интеллектуальным «квантом» программы, опираясь на который можно строить метрики сложности ее создания. Непосредственное измерение размера программы, несмотря на свою простоту, дает хорошие результаты. Конечно, оценка размера программы недостаточна для принятия решения о ее сложности, но вполне применима для классификации программ, существенно различающихся объемами. При уменьшении различий в объеме программ на первый план выдвигаются оценки других факторов, оказывающих влияние на сложность. Таким образом, оценка размера программы есть оценка по номинальной шкале, на основе которой определяются только категории программ без уточнения оценки для каждой категории. Типичным представителем этой группы метрик является метрика Холстеда.

Основу метрики Холстеда составляют четыре измеряемые характеристики программы:

n1 — число уникальных операторов программы, включая символы-разделители, имена процедур и знаки операций;

n2 — число уникальных операндов программы;

N1 — общее число операторов в программе;

N2 — общее число операндов в программе.

С учетом этих характеристик, получаемых непосредственно при анализе исходных текстов программ, были введены следующие оценки:

1) словарь программы – это словарный запас, необходимый для написания программы, с учетом того, что необходимая функция уже реализована в данном языке и, следовательно, программа сводится к вызову этой функции: n=n1+n2

2) длина программы: N=N1+N2

3) объем программы: V=Nlog₂(n) (бит)

Здесь под битом подразумевается логическая единица информации — символ, оператор, операнд.

Верификация

Под верификацией программного средства подразумеваются действия по определению того, что выходные данные каждой фазы жизненного цикла отвечают требованиям предыдущей фазы. Эти действия должны осуществляться посредством анализа и испытаний.

Процесс верификации (verification process) состоит в определении того, что программные продукты, являющиеся результатами некоторого действия, полностью удовлетворяют требованиям или условиям, обусловленным предшествующими действиями (верификация в «узком» смысле означает формальное доказательство правильности программных средств). Верификации должны подвергаться как отдельные программные модули, так и группы модулей, и система ПО в целом.

Верификация может проводиться с различными степенями независимости. Степень независимости может варьироваться от выполнения верификации самим исполнителем или другим специалистом данной организации до ее выполнения специалистом другой организации с различными вариациями. Если процесс верификации осуществляется организацией, не зависящей от поставщика, разработчика, оператора или службы сопровождения, то он называется независимой верификацией.

В процессе верификации проверяются следующие условия:

• непротиворечивость требований к системе и степень учета потребностей пользователей;

• возможности поставщика выполнить заданные требования;

• соответствие выбранных процессов жизненного цикла программных средств условиям договора;

• адекватность стандартов, процедур и среды разработки процессам жизненного цикла программных средств;

• соответствие проектных спецификаций программных средств заданным требованиям;

• корректность описания в проектных спецификациях входных и выходных данных, последовательности событий, интерфейсов, логики и т.д.;

• соответствие кода проектным спецификациям и требованиям;

• тестируемость и корректность кода, его соответствие принятым стандартам кодирования;

• корректность интеграции компонентов программных средств в систему;

• адекватность, полнота и непротиворечивость документации.

ИНТЕГРАЦИОННЫЕ ИСПЫТАНИЯ

На уровне групп модулей и системы должны проводиться так называемые интеграционные испытания, которые предназначены для комплексной проверки совместимости правильного взаимодействия программных и аппаратных средств системы.

Интеграция программных средств предусматривает сборку разработанных компонентов программных средств в соответствии с планом интеграции и тестирование агрегированных компонентов. Для каждого из агрегированных компонентов разрабатываются наборы тестов и тестовые процедуры, предназначенные для проверки каждого из квалификационных требований при последующем квалификационном тестировании. Квалификационное требование — это набор критериев или условий, которые необходимо выполнить, чтобы квалифицировать программный продукт как соответствующий своим спецификациям и готовый к использованию в условиях эксплуатации.

Интеграция системы заключается в сборке всех ее компонентов, включая программные средства и оборудование. После интеграции система, в свою очередь, подвергается квалификационному тестированию на соответствие совокупности требований к ней. При этом также производятся оформление и проверка полного комплекта документации на систему.

ВАЛИДАЦИЯ

Завершающая стадия разработки — это аттестация (валидация) программного обеспечения, под которой понимаются процедуры получения доказательственной базы для подтверждения соответствия ПО заданным требованиям по функциональной надежности.

Процесс валидации (validation process) предусматривает определение полноты соответствия заданных требований и созданной системы или программного продукта их конкретному функциональному назначению. Под аттестацией обычно понимаются подтверждение и оценка достоверности проведенного тестирования ПО. Валидация должна гарантировать полное соответствие ПС спецификациям, требованиям и документации, а также возможность его безопасного и надежного применения пользователем. Валидацию рекомендуется выполнять путем тестирования во всех возможных ситуациях и использовать при этом независимых специалистов. Валидация может проводиться на начальных стадиях жизненного цикла программных средств или как часть работы по приемке ПО.

Валидация, так же как верификация, может осуществляться с различными степенями независимости. Если процесс валидации выполняется организацией, не зависящей от поставщика, разработчика, оператора или службы сопровождения, то он называется независимой валидацией.

Затем производятся установка и приемка ПО.

Установка ПО осуществляется разработчиком в соответствии с планом в той среде и на том оборудовании, которые предусмотрены договором. В процессе установки проверяется работоспособность программных средств и баз данных. Если устанавливаемое ПО заменяет существующую систему, разработчик должен обеспечить их параллельное функционирование в соответствии с договором.

Приемка ПО предусматривает оценку результатов квалификационного тестирования ПС и системы и документирование результатов оценки, которые проводятся заказчиком с помощью разработчика. Разработчик выполняет окончательную передачу ПС заказчику в соответствии с договором, обеспечивая при этом необходимое обучение и поддержку.

Модель жизненного цикла разработки функционально надежного ПО должна быть подробно описана в плане обеспечения качества ПО. Процедуры обеспечения качества должны выполняться параллельно с другими работами в течение всего ЖЦ ПО. Весь объем работ, осуществляемый в течение одной из фаз ЖЦ, должен быть определен до начала этой фазы. Каждая фаза ЖЦ ПО должна быть разделена на элементарные задачи с хорошо определенным входными и выходными данными и видом работ с ними. В плане обеспечения качества ПО должны быть описаны и документированы все требуемые верификационные (проверочные) процедуры и отчеты.

Каждый документ программного обеспечения должен быть написан в соответствии со следующими правилами:

• каждый документ ПО должен содержать или выполнять все применимые условия и требования предшествующего документа, с которым он имеет иерархическую связь;

• каждый документ ПО не должен противоречить предшествующему документу;

• каждый термин, акроним и аббревиатура должны иметь одно и то же значение во всех документах;

• на каждый пункт или понятие нужно ссылаться в каждом документе по одному и тому же имени или описанию.

ПОНЯТИЕ КАЧЕСТВА ПО

• функциональные возможности;

• функциональная надежность;

• удобство применения;

• эффективность;

• сопровождаемость;

• переносимость.

К атрибутам функциональных возможностей относятся:

Функциональная надежность. К атрибутам функциональной надежности ПО относятся:

• безошибочность — атрибут, который определяет способность ПО функционировать без ошибок;

• правильность — атрибут, который показывает меру достижения правильных результатов;

К атрибутам удобства применения относятся:

К атрибутам эффективности ПО относятся:

• реактивность — атрибут, который показывает время отклика, обработки и выполнения функций;

Сопровождаемость включает следующие атрибуты:

• стабильность — атрибут, указывающий на постоянство структуры и риск ее модификации;

Переносимость включает атрибуты:

• адаптивность — атрибут, определяющий усилия, затрачиваемые на адаптацию к различным средам;

КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТРИК

Классификация метрик качества программ

Метрика качества программ — система измерений качества программ. Измерения характеристик можно выполнить объективно и достоверно. Однако не следует исключать того, что оценка качества ПО в целом может быть связана с субъективной интерпретацией получаемых оценок.

В зависимости от характеристик и особенностей применяемых метрик им ставятся в соответствие различные измерительные шкалы:

• номинальной шкале соответствуют метрики, классифицирующие программы на типы по признаку наличия или отсутствия некоторой характеристики без учета градаций;

• порядковой шкале соответствуют метрики, позволяющие ранжировать некоторые характеристики путем сравнения с опорными значениями, т.е. измерение по этой шкале фактически определяет взаимное положение конкретных программ;

• интервальной шкале соответствуют метрики, которые показывают не только относительное положение программ, но и то, как далеко они отстоят друг от друга;

• относительной шкале соответствуют метрики, позволяющие не только расположить программы определенным образом и оценить их положение относительно друг друга, но и определить, как далеко оценки отстоят от границы, начиная с которой характеристика может быть измерена.

Все метрики ПО разделяются на два класса:

а) метрики, характеризующие наиболее специфические свойства программ, т.е. метрики оценки качества самого ПО;

б) метрики оценки технических характеристик и факторов разработки программ, т.е. метрики оценки условий разработки программ.

В настоящее время в мировой практике используется несколько сотен метрик программ. Существующие измерения качества программ можно сгруппировать по шести направлениям:

1) измерения топологической и информационной сложности программ (производятся с помощью соответствующих метрик и представляют собой косвенные оценки надежности);

2) оценки функциональной надежности программных систем, позволяющие прогнозировать проявление ошибок в программе (производятся непосредственно с помощью моделей надежности);

3) измерения производительности ПО и оценки повышения его эффективности путем выявления ошибок проектирования;

4) измерения уровня языковых средств и оценки их применения;

5) измерения восприятия и понимания программных текстов, ориентированные на психологические факторы, существенные для сопровождения и модификации программ;

6) измерения производительности труда программистов для прогнозирования сроков разработки программ и планирования работ по созданию программных комплексов.

Дата: 2019-12-10, просмотров: 304.

12 3 Следующая ⇒