Нормативно-технічна документація

11. Нормативно-технічна документація

Запропонована експлуатацiйна документацiя електронно-обчислювальних машин (ЕОМ) в навчальних закладах для полегшення роботи системного адмiнiстратора по обслуговуванню ЕОМ та виявлення причин можливих її несправностей, вiдмов та збоїв апаратної чи програмної частини.

Електронно-обчислювальнi машини (ЕОМ) з кожним роком знаходять все бiльше використання у всiх сферах дiяльностi. Вони використовуються в обчислювальних центрах, автоматизованих системах управлiння (АСУ) i т.д., що ставить високi вимоги, для забезпечення надiйного функцiонування i високої достовiрностi результатiв, виконуваних ними завдань.

Сьогоднi актуально вважати ЕОМ як одиницю певної системи чи мережi, а не як окремий персональний комп’ютер, не зв’язаний з iншими. Це дозволяє створювати цiлi апаратнi та програмнi комплекси, великi iнформацiйнi бази даних, а також економить мiсце на жорстких магнiтних носiях iнформацiї, виключає переповнення iнформацiйних ресурсiв дублюванням тiєї ж самої iнформацiї.

ПК являє собою сукупнiсть апаратних та програмних засобiв. Iз стрiмким розвитком нових технологiй апаратне забезпечення стало бiльш надiйним, а також значно випередило розвиток програмного забезпечення, яке цiлком могло б використовувати апаратнi ресурси.

Програмнi засоби (ПЗ) чи програмнi комплекси на даний час можуть являти собою до кiлькох десяткiв мiльйонiв команд. Звичайно, написати такий програмний продукт чи комплекс, а також протестувати його, врахувавши всi можливi апаратнi ресурси дуже важко, можна сказати не можливо. Тому програмне забезпечення при виникненнi в ньому помилки збоїть, вiдмовляє.

На пiдприємствi чи в навчальних закладах, дослiдницьких лабораторiях, бiблiотеках i т.д. за станом роботи слiдкують системнi адмiнiстратори. В загальному випадку це один або декiлька чоловiк в залежностi вiд кiлькостi робочих станцiй та матерiальних затрат на усунення неполадок в роботi. Тому повнiстю прослiдкувати можливi збої чи вiдмови ЕОМ чи обчислювальних систем в цiлому не можливо.

Необхідність експлуатаційної документації

Локальну документацiю необхiдно тримати в одному визначеному мiсцi на диску. Деякi документи краще оформляти на паперi, у виглядi брошур, а деякi – у виглядi таблиць, що прикрiпляються до ПК.

На всiх системних консолях повиннi бути прикрiпленi надрукованi iнструкцiї iз вказанням iменi машини, послiдовностi її завантаження, архiтектури i спецiальних комбiнацiй клавiш, що використовуються. Iм’я машини повинно бути видно з другого кiнця кiмнати.

На принтерах потрiбно вказувати їх iмена, короткi iнструкцiї по друку та iмена машин з якими вони працюють (у випадку великої системи чи мережi).

Крiм цього доцiльне введення в локальне середовище, в навчальних закладах важливу роль вiдiграє документацiя по найбiльш поширених командах програмного комплексу, оскiльки в такому середовищi користувачi найчастiше змiнюються i не мають великого досвiду роботи з системою чи програмним комплексом ПК.

Якщо розглянути навчальнi заклади, то комп’ютернi класи, науковi лабораторiї знаходяться в захищеному примiщеннi, тому їхня робота стабiльна i не залежить вiд зовнiшнiх умов, а саме: температурний режим, електромагнiтнi поля, струси i т.д.

У нашому випадку причину вiдмови в роботi ПК слiд шукати в програмнiй частинi (програмному комплексi) ЕОМ. До основних причин вiдмови чи збою програмного забезпечення (ПЗ) можна вiднести:

1.Помилки, схованi в самiй програмi:

•помилки обчислень;

•логiчнi помилки;

•помилки введення-виведення;

•помилки манiпулювання даними;

•помилки сумiсностi;

•помилки пов’язанi зi сполученням.

2.Перекручування вхiдної iнформацiї, що пiдлягає обробцi,

-перекручування даних на первинних носiях iнформацiї;

-збої i вiдмови в апаратурi при введеннi даних з первинних носiїв iнформацiї;

-шуми i збої в каналах зв'язку при передаваннi повiдомлень по лiнiях зв'язку;

-збої i вiдмовлення в апаратурi при передаваннi або прийманнi iнформацiї;

-втрати чи перекручування повiдомлень у буферних нагромаджувачах обчислювальної системи;

-помилки в документацiї, яка використовується для пiдготовки даних, що вводитиметься;

-помилки користувачiв при пiдготовцi первинної вхiдної iнформацiї.

3.Невiрнi дiї користувача.

4.Несправностi апаратури ЕОМ, на якiй реалiзується обчислювальний процес.

Створення експлуатаційної документації

Для того, щоб можна було б використовувати, проводити технiчне обслуговування ЕОМ потрiбна документацiя про склад, технiчнi параметри i спецiальних вказiвок по експлуатацiї. Цей вид конструкторської документацiї повинен бути розрахований на обслуговуючий персонал, що пройшов спецiальну пiдготовку по технiчному та програмному обслуговуванню i використанню ЕОМ даного класу. Комплект експлуатацiйних документiв встановлюється в залежностi вiд виду, складностi та умов експлуатацiї ЕОМ.

Пропонується “Експлуатацiйна документацiя”, яка мiстить в собi всi необхiднi данi для забезпечення функцiонування та експлуатацiї технiчного та програмного забезпечення ЕОМ.

Згiдно ГОСТ 2.601-68 “Документы експлуатационные” та єдиної системи конструкторської документацiї (ЄСКД) передбаченi наступнi пункти:

•технiчний опис (ТО);

•iнструкцiя по експлуатацiї (IЕ);

•iнструкцiя по технiчному огляду (IО);

•iнструкцiя по монтажу, пуску, регулювання ЕОМ на мiсцi його використання (IМ);

•формуляр (ФО);

•вiдомiсть експлуатацiйних документiв (ЕД).

Вони служать для повiдомлення користувачу гарантованих заводом-виробником технiчних параметрiв i для ведення облiку технiчного стану та експлуатацiї ПК та його програмного комплексу.

Технiчний опис

В цьому роздiлi мiстяться опис всiх компонентiв апаратної частини ПК, а також периферiйних пристроїв, що закрiпленi за ним, принцип дiї i технiчних характеристик, а також всi вiдомостi для забезпечення повного використання можливостей ЕОМ.

Iнструкцiя по експлуатацiї

IЕ мiстить в собi iнформацiю про призначення ПК, правила користування ним , пiдтримку його стану готовностi виконувати роботу, способи проведення робiт та їх послiдовнiсть, заходи, що проводяться персоналом обслуговування при непередбачених зупинках, затримках в роботi, аварiйних ситуацiях.

Iнструкцiя по монтажу

IМ мiстить в собi правила технiчного огляду ПК про проведення рекомендованих засобiв дiагностики та контролю роботи, деякi можливi тимчасовi стани ЕОМ, та можливiсть їх уникнення.

Формуляр

Складається на ЕОМ, для яких необхiдно вести облiк їх технiчного стану i даних по експлуатацiї. Вiн мiстить гарантованi заводом-виробником основнi параметри i технiчнi характеристики ЕОМ, що вiдображають його технiчний стан, i мiстять вiдомостi по її експлуатацiї. Формуляр повинен складатися iз роздiлiв, розташованих у визначенiй послiдовностi, вiдповiдно ГОСТ 2.601-68, наприклад:

-загальнi вказiвки;

-загальнi вiдомостi про вирiб;

-основнi технiчнi данi, характеристики i т.д.

Формуляр оформляється вiдповiдно ГОСТ 2.105-79. Окремi роздiли рекомендується оформляти у виглядi таблицi по формах, визначених ГОСТ 2.601-68.

12. Надійність програмного забезпечення ЕОМ

Основнi поняття

Рiшення будь-якої задачi, виконання будь-якої функцiї, покладеної на ЕОМ, можливо тiльки при вiдповiднiй взаємодiї i функцiонуваннi апаратурних i програмних засобiв обчислювальної машини. Тому при аналiзi надiйностi виконання ЕОМ заданих функцiй, варто розглядати, як єдиний комплекс апаратних та програмних засобiв i враховувати, що надiйнiсть роботи ЕОМ залежить не тiльки вiд надiйностi апаратних засобiв, але i вiд надiйностi програмного забезпечення.

За аналогiєю з термiнологiєю, яка прийнята для надiйностi технiчних засобiв, пiд надiйнiстю програмного забезпечення (ПЗ) будемо розумiти властивiсть виконувати заданi функцiї, зберiгати свої характеристики у встановлених межах за певних умов експлуатацiї.

Надiйнiсть програмного забезпечення (або просто програми) визначається його (її) безвiдмовнiстю i здатнiстю до вiдновлення. Безвiдмовнiсть програми чи програмного забезпечення є її (його) властивiсть зберiгати працездатнiсть при використаннi в процесi обробки iнформацiї на ЕОМ.

Безвiдмовнiсть програмного забезпечення можна оцiнити iмовiрнiстю його роботи без вiдмовлень при визначених рiвнях зовнiшнього середовища протягом заданого перiоду спостереження. У цьому визначеннi пiд вiдмовленням програми чи системи програмного забезпечення розумiється неприпустиме вiдхилення характеристик процесу функцiонування програми вiд необхiдних. Визначенi умови зовнiшнього середовища враховують сукупнiсть вхiдних даних i стану обчислювальної системи. Заданий перiод спостережень вiдповiдає, як правило, необхiдному для виконання розв'язуваної на машинi задачi.

Безвiдмовнiсть програмного забезпечення можна також характеризувати середнiм часом мiж виникненнями вiдмовлень у функцiонуваннi програми. При цьому передбачається, що апаратура ЕОМ знаходиться цiлком у працездатному станi.

З погляду надiйностi принципова вiдмiннiсть програмного забезпечення вiд апаратури полягає в тому, що програми не зношуються i, отже, їхнiй вихiд з ладу через поломку неможливий. Тому характеристики функцiонування програмного забезпечення залежать тiльки вiд його якостi, зумовлюваного процесом розробки.

Безвiдмовнiсть програмного забезпечення визначається його коректнiстю (правильнiстю) i, отже, цiлком залежить вiд наявностi в ньому помилок, внесених на етапах його створення, у той час як безвiдмовнiсть апаратури визначається в основному випадковими вiдмовленнями, що залежать вiд змiн параметрiв апаратури, що вiдбуваються пiд час експлуатацiї.

Надiйнiсть (чи краще безвiдмовнiсть) апаратури i програмного забезпечення iстотно по-рiзному залежить вiд вхiдних даних i часу функцiонування системи. Оброблюванi данi, як правило, не впливають на вiдмову апаратури. Процес виходу з ладу окремих елементiв апаратури не залежить вiд вхiдних даних, що надходять. У той же час прояв помилок програмного забезпечення зв'язане з тим, що в деякi моменти часу на обробку надходять ранiше що не зустрiчалися сукупностi даних, що програма не в змозi коректно обробити. Таким чином, вхiднi данi значною мiрою впливають на функцiонування програмного забезпечення.

Звернемося до рис. 7.1, на якому показанi типовi залежностi, що вiдображають змiну в часi надiйностi апаратури (крива 1) i програми (крива 2).

 

Iнтенсивнiсть вiдмов апаратури, власне кажучи, залежить вiд часу експлуатацiї. Збiльшення надiйностi програми є наслiдком того, що в процесi експлуатацiї виявляються й усуваються схованi помилки програми.

Важливою характеристикою надiйностi програмного забезпечення є його здатнiсть до вiдновлення, що визначається витратами часу i працi на усунення вiдмовлення через помилку, що проявилася, у програмi i його наслiдках. Вiдновлення пiсля вiдмови в програмi, може полягати в коректуваннi i перекомпiляцiї вихiдного або декомпiльованого тексту програми, що сприяє виправленню даних, внесення змiн в органiзацiю обчислювального процесу. Цi дiї часто виявляється необхiдними при роботi ЕОМ у реальному масштабi часу. Здатнiсть до вiдновлення програмного забезпечення може бути оцiнена середньою тривалiстю усунення помилки в програмi i вiдновлення її працездатностi, здатнiсть до вiдновлення програмного забезпечення залежить вiд багатьох факторiв, у тому числi i вiд складностi структури комплексу програм, структурованостi самих програм, алгоритмiчної мови, на якiй розроблялася програма, стилю програмування, якостi документацiї на програму i т.п.

Можна також говорити про стiйкiсть функцiонування програмного забезпечення, розумiючи пiд цим здатнiсть обходити власнi помилки i несприятливi впливи з зовнi. (несправностi апаратури, некоректнiсть вхiдних даних, помилки оператора та iн.) чи протистояти їм.

Стiйкiсть програмного забезпечення може бути пiдвищена за допомогою рiзних форм структурної, iнформацiйної i тимчасової надмiрностi, що дозволяють мати дублюючi модулi програм, альтернативнi програми для рiшення тих самих задач, здiйснювати контроль за процесом виконання програм (контроль за зацикленням, виникненням самоблокувань, перевантаженнями по пропускнiй здатностi) i т.д.

Причини вiдмови програмного забезпечення

Основними причинами, що безпосередньо викликають порушення нормального функцiонування програми, є:

•помилки, схованi в самiй програмi;

•перекручування вхiдної iнформацiї, що пiдлягає обробцi,

невiрнi дiї користувача;

•несправностi апаратури установки, на якiй реалiзується обчислювальний процес.

Схованi помилки програми

Специфiка створення складних програмних засобiв полягає в тому, що в процесi їхнього налагодження практично неможливо знайти i лiквiдувати всi помилки. У результатi в програмах залишається деяка кiлькiсть схованих помилок. Вони можуть викликати невiрне функцiонування програм при визначених сполученнях вхiдних даних. Наявнiсть схованих помилок програмного забезпечення є головним чинником порушення нормальних умов його функцiонування.

Можна видiлити наступнi основнi класи помилок у програмах.

•Помилки обчислень. Помилки даного класу мiстяться в закодованих математичних виразах i одержаних з їх допомогою результатах. Прикладами помилок, що вiдносяться до даного класу, є невiрне перетворення типiв змiнних, невiрний знак операцiї, помилка у вираженнi iндексу, помилки пов’язанi з переповненням та втратою значимих розрядiв при обчисленнях.

•Логiчнi помилки є причиною перекручування алгоритму рiшення задачi. Такого роду помилки виникають у зв'язку з невiрною передачею керування, невiрно заданий дiапазон змiни параметра циклу, невiрною умовою i т.д.

•Помилки введення-виведення, пов’язанi з такими дiями, як керування введенням-виведенням iнформацiї, формуванням вихiдних записiв, визначення розмiрiв записiв i нiшi. Прикладами помилок введення-виведення є неправильна форма введення (або виведення), помилка в наданнi числу кiлькостi розрядiв пiсля коми, надання виведення (сторiнок) при роздрукуваннi, вiдсутнiсть ознаки кiнця файлу i iншi помилки, якi легко знайти численному програмному забезпеченнi.

•Помилки манiпулювання даними. Прикладами таких помилок є невiрно визначене число елементiв даних; невiрнi початковi значення, якi потiм присвоюються даним; невiрно зазначена довжина операнду, iм'я змiнної та iн.

•Помилки сумiсностi пов'язанi з вiдсутнiстю сумiсностi з операцiйною чи системою iншими прикладними програмами, використовуваними в данiй програмi.

•Помилки пов’язанi зi сполученням викликають невiрна взаємодiя програми з iншими програмами (пiдпрограмами), iз системними програмами, пристроями ЕОМ, вхiдними даними i т.д. Прикладами помилок пов’язаними зi сполученням можуть бути несумiснiсть аргументiв i параметрiв пiдпрограми, вiдсутнiсть у системi необхiдної пiдпрограми, порушення синхронiзацiї при асинхронному виконаннi програм i т.д.

Перекручування iнформацiї, що пiдлягає обробцi

Перекручування iнформацiї, що пiдлягає обробцi, викликає порушення функцiонування програмного забезпечення, коли вхiднi данi не попадають в область допустимих значень змiнних програми. У цьому випадку мiж вихiдною iнформацiєю i характеристиками програми виникає невiдповiднiсть. I як наслiдок перекручування вхiдної та залежної вiд вхiдної iнформацiї. Причинами спотворення вхiдної iнформацiї можуть бути наступнi:

-перекручування даних на первинних носiях iнформацiї;

-збої i вiдмови в апаратурi при введеннi даних з первинних носiїв iнформацiї;

-шуми i збої в каналах зв'язку при передаваннi повiдомлень по лiнiях зв'язку;

-збої i вiдмовлення в апаратурi при передаваннi або прийманнi iнформацiї;

-втрати чи перекручування повiдомлень у буферних нагромаджувачах обчислювальної системи;

-помилки в документацiї, яка використовується для пiдготовки даних, що вводитиметься;

-помилки користувачiв при пiдготовцi первинної вхiдної iнформацiї.

Невiрнi дiї користувача

Невiрнi дiї користувача, якi приводять до вiдмови ПЗ в процесi функцiонування, пов'язанi насамперед з неправильною iнтерпретацiєю повiдомлень, з неправильними дiями користувача в процесi дiалогу з ЕОМ i т.д.

Помилки при використаннi ПЗ

Вiдмова ПЗ, зумовлена помилками користувача, яка ще називається помилкою використання. Часто цi помилки є наслiдком неякiсної програмної документацiї (невiрний опис можливостей програми, режимiв роботи, форматiв вхiдної i вихiдної iнформацiї, дiагностичних повiдомлень i т.д.).

Несправнiсть апаратури

Несправностi, що виникають при роботi апаратури, яка використовується для реалiзацiї обчислювального процесу, впливають на характеристику надiйностi ПЗ. Поява вiдмови чи збою в роботi апаратури приводить до порушення нормального ходу обчислювального процесу й у багатьох випадках до перекручування даних i текстiв програм в основнiй i зовнiшнiй пам'ятi.

Аналiтичнi моделi надiйностi програм

Аналiтичнi моделi надiйностi дають можливiсть дослiджувати закономiрностi прояву помилок у програмах, а також прогнозувати надiйнiсть при розробцi й експлуатацiї. Моделi надiйностi програм будуються на припущеннi, що прояв помилки є випадковою подiєю i тому має iмовiрнiсний характер. Такi моделi призначенi для оцiнки показникiв надiйностi програм i програмних комплексiв у процесi тестування:

-числа помилок, що залишилися не виявленими;

-часу, необхiдного для виявлення чергової помилки в процесi експлуатацiї програми;

-часу, необхiдного для виявлення всiх помилок iз заданою iмовiрнiстю i т.д.

Моделi дають можливiсть прийняти обґрунтоване рiшення про час припинення робiт пов’язаних з виправленням помилок у програмному забезпеченнi.

При побудовi моделей використовуються наступнi характеристики надiйностi програми.

•Функцiя надiйностi , визначена як iмовiрнiсть того, що помилки програми не проявляться на iнтервалi часу вiд 0 до t тобто час її безвiдмовної роботи буде бiльше .

•Функцiя ненадiйностi  — ймовiрнiсть того, що протягом часу  вiдбудеться вiдмова програми i як результат прояву дiї помилки в програмi. Таким чином, .

•Iнтенсивнiсть вiдмов  — умовна щiльнiсть iмовiрностi часу до виникнення вiдмови програми за умови, що до моменту  вiдмови не було. Тодi:

Середнiй наробiток на вiдмову  - математичне очiкування тимчасового iнтервалу мiж послiдовними вiдмовами.

В даний час основними типами застосовуваних моделей надiйностi програм є моделi, заснованi на припущеннi про дискретну змiну характеристик надiйностi програм у моменти усунення помилок, i моделi, заснованi на експонентному характерi змiни числа помилок у залежностi вiд часу тестування i функцiонування програми.

Модель надiйностi програм з дискретно-знижуючою частотою (iнтенсивнiстю) прояву помилок

У цiй моделi передбачається, що iнтенсивнiсть виявлення помилок описується кусково-постiйною функцiєю, яка пропорцiйна числу не усунутих помилок. Iншими словами, передбачається, що iнтенсивнiсть вiдмов  постiйна до виявлення i виправлення помилки, пiсля чого вона знову стає константою, але з iншим, меншим значенням. При цьому передбачається, що мiж  i числом помилок, що залишилися в програмi, iснує пряма залежнiсть:

,

де - невiдоме первинне число помилок; (i – число виявлених помилок, що залежить вiд часу t; К – деяка константа (рис. 7.2).

Щiльнiсть розподiлу часу виявлення i-ої помилки t_i задається спiввiдношенням:

Значення невiдомих параметрiв К и М може бути оцiнене на пiдставi послiдовних спостережень iнтервалiв мiж моментами виявлення помилок за методом максимальної правдоподiбностi. При цьому для знаходження оцiнок параметрiв К. i М необхiдно розв’язати наступнi рiвняння:

де θ_m=B/Am; А= ; В=;– оцiнки вiдповiдно  i ;  – кiлькiсть усунутих помилок у момент оцiнки надiйностi програм.

Розглянута модель надiйностi програм є досить грубою. На практицi часто не дотримуються умов, на яких вона побудована. Нерiдко при усуненнi помилки вносяться новi помилки. У багатьох випадках не дотримується також основне припущення, що при всякому усуненнi помилки iнтенсивнiсть вiдмов зменшується на одну i ту ж величину . Не завжди удається визначити й усунути причину вiдмови, i програму часто продовжують використовувати, тому що при iнших вихiдних даних помилка, що викликала вiдмову, може себе i не виявити.

Модель надiйностi програм з дискретним збiльшенням часу наробiтку на вiдмову

У запропонована модель надiйностi програм, побудована на припущеннi, що усунення помилки в програмi приводить до збiльшення часу наробiтку на вiдмову на ту саму випадкову величину.

Передбачається, що час мiж двома послiдовними вiдмовами  є випадковою величиною, яку можна представити у видi суми двох випадкових величин:

,(7.2)

де випадковi величини  незалежнi i мають однаковi математичнi очiкування  i середньо-квадратичне вiдхилення _.

З (7.2) випливає, що -на вiдмова програми вiдбудеться через час

Передбачається також, що . Пiдставою для такого припущення є те, що вiдмва програми на початку перiоду експлуатацiї виникають часто. У цьому випадку можна вважати, що:.

При цих припущеннях середнiй наробiток мiж -м i –ою вiдмовою програми дорiвнює

,(3)

а середнiй наробiток до виникнення -ї вiдмови визначається виразом:

.(4)

Оцiнка величини , , можуть бути отриманi за даними про вiдмои програми протягом перiоду спостереження  наступним чином:

де  – число вiдмов програми за перiод ; – момент виникнення -ї вiдмови програми.

Функцiя надiйностi визначається в залежностi вiд числа вiдмов, якi виникли:

,(5)

де  — функцiя Лапласа.

Основнi показники надiйностi програмного забезпечення ЕОМ

Програми для сучасних ЕОМ можуть нараховувати багато мiльйонiв команд. При створеннi таких програм можуть по рiзних причинах з'являтися помилки. З цього приводу жартують, що немає програм без помилок, а є програми з невиявленими помилками. Найбiльш грубi помилки виявляються на стадiї налагодження програм, але тому що перевiряти програму у всiх можливих режимах, як правило, не вдається, тому й немає впевненостi, що всi помилки в нiй знайденi. Зважаючи на цi обставини, найкращим є статистичний пiдхiд до аналiзу процесу виявлення помилок у програмi. Цей процес може бути охарактеризований функцiєю , де  - кiлькiсть виявлених i усунутих помилок за одиницю часу в програмi, що мiстить -команд.

,

де - кiлькiсть виявлених i виправлених помилок за час  у розрахунку на одну команду.

Вiдповiдно,.

Функцiя  може бути експериментально визначена при налагодженнi програм шляхом фiксацiї кiлькостi виявлених помилок. Задача визначення  спрощується, якщо припустити, що

,

де  i  - параметри , що визначаються при налагодженнi.

Тодi.

При  або . Звiдси випливає, що  - це загальне число помилок у програмi перед початком налагодження. Так як процес налагодження не може тривати нескiнчено, то в програмi завжди буде залишатися деяка кiлькiсть помилок

,

де  - кiлькiсть невиявлених помилок у розрахунку на одну команду. Якщо припустити, що помилки рiвномiрно розподiленi по всiй програмi, то iмовiрнiсть  появи помилки за час  буде пропорцiйна швидкодiї  машини (середньому числу команд, що виконуються за одиницю часу) i кiлькостi помилок, що залишилися в програмi, тобто .

Проводячи аналогiю мiж процесами появи помилок i вiдмовами апаратури , можна зробити висновок, що iнтенсивнiсть помилок  не залежить вiд часу  i визначається тiльки iнтервалом , на якому оцiнюється iмовiрнiсть появи помилки. Звiдси, наробiток на "вiдмову", який викликаний помилкою, що проявилася в програмi, буде рiвна:

.

Аналiз змiни  може служити пiдставою для вибору часу  налагодження програми, а саме, налагодження припиняється, якщо величина  стає досить великою.

У випадку, коли вдається оцiнити матерiальнi затрати  вiд появи помилки в розрахунках, то час  налагодження можна оцiнити кiлькiсно таким способом. За час  - роботи програми вона "вiдмовить"  раз, що викликає сумарнi затрати . Процес налагодження програм вимагає витрат машинного часу та й iнших витрат, зв'язаних з ним. Якщо вартiсть однiєї години налагодження позначити , то за час  таких витрат буде . Отже, загальнi втрати  вiд помилок i витрат на налагодження програм будуть рiвнi:

.

або,

де  - тривалiсть налагодження, що забезпечує мiнiмум .

У тих випадках, коли необхiдно виключити помилки в програмах, можна використовувати їхнє "резервування". У цьому випадку те саме завдання вирiшується декiлькома програмами, кожна з яких розроблена незалежними групами програмiстiв, i в основу яких покладенi рiзнi алгоритми, а результати розрахункiв програм порiвнюються i вважаються правильними при їхньому спiвпадiннi, тому що поява помилок у програмах є подiя малоймовiрна, i збiг двох чи бiльше таких подiй є подiєю практично неможливою.

Причиною неправильної роботи ЕОМ може бути наявнiсть у нiй так званих вiрусних програм, тобто програм, призначених для навмисного перекручування результатiв рахунку, знищення файлiв, створення умов для ненормального функцiонування ЕОМ. Частка помилок або ж зависань ЕОМ через вiруси складає приблизно вiд 10 до 30%. Вiдомо бiльш 40 000 вiрусiв i близько 100 антивiрусних програм, призначених для боротьби з ними. Iснують вiруси (самозашифровуючi, полiморфнi вiруси i макровiруси), здатнi протидiяти антивiрусним програмам. Один з рiзновидiв таких вiрусiв "поселяється" в антивiруснiй програмi. Звичайно антивiрусна програма видає, сигнал про своє власне зараження, якщо таке зараження вiдбувається. Час, необхiдний для "лiкування" вiд вiрусу коливається вiд кiлькох хвилин до кiлькох годин. Самим небезпечним вiрусом є вiрус, що знаходиться у файлi, який виконується. Прикладом такого вiрусу є вiрус ONE HALF, що спрацьовує переважно 28 жовтня. В основному вiруси "працюють" коректно i не викликають зависання ЕОМ. Але серед них потрапляються такi, котрi цiлком стирають системнi областi твердих дискiв чи пiдкаталоги iнформацiйних масивiв. У 90% випадках вiруси впроваджуються в ЕОМ через мережi. Причому локальнi мережi самi по собi не є рознощиками вiрусiв. Але користувачi, що працюють з дискетами, зараженими вiрусами, доставляють багато турбот клiєнтам такої мережi.

Ознаками зараження ЕОМ вiрусами є: частiша поява помилки чи зависання ЕОМ; уповiльнене завантаження програм; неполадки (рiзкi уповiльнення i помилки) при роботi принтера; миготiння лампочки дисковода, коли не повиннi вiдбуватися операцiї читання/запису; змiна розмiрiв виконуваних програм; зменшення основної доступної пам'ятi i т.д.

Самими короткими є вiруси, що руйнують, їхня довжина не перевищує 20 Кбайт. Самi довгi вiруси досягають 100 кбайт i бiльше. Останнiм часом особливо багато турбот доставляють користувачам макровiруси, що вражають файли MS Word i MS Excel. Макровiруси цього типу є одними iз самих трудомiстких у дiагностицi i видаленнi.

Якiсть антивiрусної програми визначається за наступними характеристиками, приведеними у порядку спадання їхньої важливостi:

• Надiйнiсть i зручнiсть роботи (вiдсутнiсть технiчних проблем, що вимагають вiд користувача спецiальної пiдготовки).

• Кiлькiсть вiрусiв усiх типiв, що виявляються; можливiсть перевiрки файлiв документiв/таблиць (MS Word, Excel, Office 97), запакованих та заархiвованих файлiв. Можливiсть лiкування заражених об'єктiв.

• Наявнiсть: версiй антивiрусу пiд усi популярнi ОС (DOS, Windows, Novel NetWare, OS/2, Alpha, Linux i т.д.); режимiв "сканування по запиту" i "сканування на ходу"; серверних версiй з можливiстю визначення джерела зараження.

• Швидкiсть роботи та iншi кориснi функцiї.

Навiть якщо користувач має кiлька найкращих антивiрусних програм i користується ними, самим надiйним захистом вiд вiрусiв є профiлактика зараження:

• Регулярне створення резервних копiй (наприклад, раз у тиждень -повне, щодня - часткове копiювання). Наявнiсть незаражених копiй дозволить просто переписати "хворi" файли; наявнiсть заражених, але не зiпсованих, копiй дозволить вiдновити файли пiсля видалення вiрусу.

• Створення резервних копiй iнсталяцiйних дискет перед установкою нового програмного забезпечення (при установцi програми на заражену ЕОМ вихiднi дискети можуть заразитися пiд час iнсталяцiї).

• Перевiрка електронної пошти та файлiв, що пересилаються на наявнiсть вiрусiв.

• Застосування захищених вiд запису дискет при копiюваннi файлiв на твердий диск. Це зупинить проникнення вiрусу на дискету i наступне зараження iнших ЕОМ.

• Перевiрка дискет перед завантаженням з них файлiв.

• Постiйне використання резидентної частини антивiрусної програми, що стежить за всiм пiдозрiлим у роботi ЕОМ.

Застосування стiйких до збоїв програм

Стiйкi до збоїв програми одержують, як правило, шляхом багаторазового повторення обчислень на рiвнi мiкрооперацiй, операцiй, команд, дiлянок чи програм усiєї програми. Так, наприклад, в ЕОМ "Стретч" всi арифметичнi операцiї перевiрялися як спецiальними схемами контролю, так i повторним рахунком, який сумiщався з виконанням наступної команди.

Для пiдвищення надiйностi по збоях всiєї ЕОМ широко використовується метод багаторазового рахунку на рiвнi дiлянок програм. Сутнiсть його полягає в тому, що програма розбивається на ряд дiлянок, кожна з яких обчислюється двiчi, а результати порiвнюються. Якщо результати першого i другого обчислень збiгаються, то вважають, що результат одержали вiрний i переходять до наступної дiлянки обчислень. При розбiжностi, обчислення повторюють доти, поки не будуть отриманi два однакових результати. Достоїнством методу є його простота. При складаннi програми необхiдно лише передбачити вiдповiднi дiї, апаратних витрат метод не вимагає. Недолiком методу подвiйного рахунку є збiльшення часу рiшення задачi бiльш нiж у два рази i неможливiсть виявлення помилок, викликаних вiдмовами.

Продуктивнiсть ЕОМ при використаннi методу подвiйного рахунку залежить вiд числа дiлянок, на яке розбивається програма. Дiйсно, при великiй довжинi дiлянки ймовiрнiсть появи збою буде велика. Отже, замiсть двох прорахункiв прийдеться три i бiльш рази повторювати обчислення, через що час рiшення задачi буде збiльшуватися. З iншого боку, при малiй довжинi дiлянки значна частина часу буде йти на порiвняння i запис у ЗП (запам’ятовуючий пристрiй) результатiв обчислень, виконаних на окремих дiлянках програми.

У зв'язку з цим виникає задача про знаходження оптимального числа дiлянок, на якi варто розбивати програму i при яких час  рiшення задачi буде мiнiмальним. Введемо позначення:

 - час рiшення задачi при однократному рахунку;

 - тривалiсть обчислень на однiй дiлянцi;

 - ймовiрнiсть вiдсутностi збою за час .

Тодi вiдношення  буде дорiвнює числу дiлянок, на якi розбивається програма. Визначимо ймовiрностi двох-, трьох- або в загальному випадку, i-кратного повторення рахунка якої-небудь однiєї дiлянки програми. Якщо збої є незалежними подiями, то ймовiрнiсть того, що дана дiлянка програми буде обчислюватися двiчi, дорiвнює iмовiрностi вiдсутностi збою при першому i другому рахунках, тобто , аналогiчно,  дорiвнює ймовiрностi того, що в одному з двох перших обчислень вiдбувся збiй, а в третiм обчисленнi отриманий правильний результат, тобто

, де .

Аналогiчно,  дорiвнює ймовiрностi того, що в i-ому та в одному з попереднiх обчислень збої були вiдсутнi, а в iнших були збої, тобто

.

Отже, середнє число обчислень буде дорiвнює:

.

Легко показати, що:

.

.

Таким чином, час, витрачений на обчислення, буде дорiвнює . Час , необхiдний для виконання операцiй порiвняння i запису промiжних обчислень у ЗП, залежить вiд типу використовуваного ЗП, кiлькостi  промiжних результатiв i числа дiлянок  програми, тобто , де  - середнiй час виконання операцiй порiвнянь i звертання до ЗП для запису результатiв однiєї дiлянки програми. Якщо вважати, що , то

.

Для деяких типiв машин експериментально встановлено, що , де  - iнтенсивнiсть збоїв, рiвна, наприклад, у розрахунку на один логiчний елемент 10^-4 год^-1.

У цьому випадку  приймає мiнiмальне значення при , яке можна визначити з рiвняння:

.

В деяких випадках можна вважати, що

.

Тодi:,.

Таким чином, знаючи , можна визначити оптимальну довжину дiлянки програми i вiдповiдне їй число  дiлянок, при яких  мiнiмальне. Звiдси випливає, вiдношення, однак, слiд помiтити, що продуктивнiсть ЕОМ падає бiльше нiж у два рази.

.

Захист вiд збоїв i вiдновлення файлiв у windows 2000

Збої в роботi ЕОМ, неправильнi дiї оператора, вiруси й iншi причини можуть викликати втрату даних i необоротнi змiни операцiйної системи (ОС), що вимагають переустановки всiєї ОС чи окремих її файлiв. Внаслiдок цього в нових ОС уводяться засоби, що дозволяють звести до мiнiмуму ризик втрати даних i спростити процедуру вiдновлення пошкодженої ОС. Для цих цiлей рекомендується регулярно виконувати наступнi профiлактичнi процедури:

•резервне копiювання системних файлiв, реєстру i усiх важливих даних; створення диска аварiйного вiдновлення перед кожною змiною конфiгурацiї ОС;

•щоденний перегляд журналiв системних подiй, куди заносяться данi про помилки (це необхiдно робити для того, щоб не допустити попадання пошкоджених даних на резервну копiю);

•перевiрку дискiв для своєчасного виявлення помилок файлової системи;

•дефрагментацию дискiв для усунення втрати продуктивностi;

•при установцi додаткового устаткування необхiдно користатися драйверами, сумiсними з встановленою ОС (наприклад, у Windows 2000 введенi додатковi засоби захисту системних файлiв i драйверiв за допомогою цифрового пiдпису, що гарантує їхню сумiснiсть i коректну роботу).

При ушкодженнi головного завантажувального запису чи при виникненнi збоїв у роботi диска, на якому знаходиться системний роздiл, завантаження ЕОМ допоможе виконати завантажувальна дискета. Для створення завантажувальної дискети необхiдно вiдформатувати дискету з Windows 2000 i скопiювати на цю дискету файли: Ntldr, Ntdetect.com, Boot.ini, Bootsect.dos (для мультизавантажувальної системи) i Ntbootdd.sys (якщо у файлi Boot.ini застосовується синтаксис scsi()).

У Windows 2000 для резервного копiювання i вiдновлення даних застосовується вмонтована утилiта Backup, що дозволяє виконувати резервне копiювання iнформацiї, у тому числi системних конфiгурацiйних файлiв, на будь-який ЗП, який пiдтримується ОС (гнучкi чи твердi диски, магнiтооптичнi нагромаджувачi та iн.). Основнi засоби захисту вiд збоїв i вiдновлення ушкодженої ОС Windows 2000 включають:

-захист системних файлiв цифровим пiдписом (захист системних файлiв, перевiрка системних файлiв i версифiкацiя системних файлiв);

-безпечний режим завантаження;

-консоль вiдновлення;

-диск аварiйного вiдновлення.

Цифровий пiдпис Microsoft гарантує, що файл, пiдписаний нею, тестувався на сумiснiсть з Windows 2000 i не був модифiкований чи переписаний пiд час установки програмного забезпечення. У залежностi вiд встановленої опцiї настроювання, ОС може або iгнорувати драйвери, що не мають цифрового пiдпису, або виводити попередження при виявленнi таких драйверiв (за замовчуванням), чи ж просто не допускати їхньої установки. Функцiя захисту системних файлiв (System File Protection), що працює за принципом визначення цифрових пiдписiв захищених системних файлiв, не дозволяє довiльно модифiкувати i замiщати цi файли. Ця функцiя захищає усi файли, встановленi програмою Windows 2000 Setup. Утилiта перевiрки системних файлiв (System File Checker) при перезапуску ЕОМ перевiряє версiї системних файлiв. Якщо ця утилiта знайде, що один iз системних файлiв, що захищаються, був замiщений, вона знайде коректну версiю цього файлу i запише її поверх змiненого файлу. Використання засобу версифiкацiї цифрового пiдпису файлiв дозволяє iдентифiкувати усi встановленi файли, що перевiряється на ЕОМ, тi, що не мають цифрового пiдпису, i одержати про цi файли наступну iнформацiю: iм'я файлу i шлях до нього; дату модифiкацiї файлу; тип файлу.

При завантаженнi в безпечному режимi ОС використовує стандартнi параметри настроювання (встановлює тип монiтора VGA, не робить запуск мережних засобiв, запускає мiнiмальну кiлькiсть драйверiв). Наприклад, якщо пiсля iнсталяцiї нового програмного забезпечення ОС перестала запускатися, то цiлком можливо, що перезавантаження в безпечному режимi дозволить виконати запуск ОС. Пiсля такого перезавантаження можна буде змiнити параметри настроювання ЕОМ, що не дозволяли ранiше виконувати коректний запуск Windows 2000, чи видалити програмне забезпечення, що викликало цi проблеми.

Використовуючи консоль вiдновлення Windows 2000 (Recovery Console), можна запускати i зупиняти сервиси, форматувати диски, виконувати читання i запис даних на локальнi твердi диски, усувати проблеми з пошкодженим головним завантажувальним записом i пошкодженими завантажувальними секторами та iн. Ця нова можливiсть Windows 2000 може також виявитися корисною, якщо для вiдновлення системи потрiбно скопiювати на твердий диск один чи кiлька системних файлiв або ж переконфiгурувати сервiс чи драйвер, некоректна конфiгурацiя якого заважає виконати завантаження Windows 2000.

Застосування диска аварiйного вiдновлення (Emergency Repair Disk) дозволить вирiшити проблеми з пошкодженими системними файлами, порушеннями конфiгурацiї в мультизавантажувальному режимi, пошкодженням реєстру i з пошкодженим завантажувальним сектором на завантажувальному роздiлi. Важливою особливiстю диска аварiйного вiдновлення в Windows 2000 є те, що процес аварiйного вiдновлення можна виконати навiть у тому випадку, коли диск аварiйного вiдновлення не був виготовлений заздалегiдь. Але в цьому випадку всi змiни, внесенi до складу системи, будуть загубленi, а встановлене в системi додаткове програмне забезпечення може зажадати переустановки. Якщо процес аварiйного вiдновлення системи завершиться успiшно, то ЕОМ буде автоматично перезавантажена. При неуспiшному завершеннi процесу можна скористатися опцiями консолi вiдновлення. Якщо не допоможе i це, то ймовiрнiше всього, прийдеться переустановити ОС.