Анализ сложности создания программных модулей развивается по двум основным направлениям. Первое направле­ние базируется на исследовании внутренней структуры и функций программных модулей и на обобщении характеристик струк­туры с целью получения значений сложности, в той или иной сте­пени связанных с трудоемкостью разработки модуля. При этом наибольшее внимание уделяется анализу маршрутов исполнения программ и объему тестов, необходимых для проверки програм­мных модулей (структурное направление). Второе направление исследований основывается на определении некоторых внеш­них измеряемых характеристик программных модулей. Обобщение этих характеристик позволило представить статистическую слож­ность программы и связать ее с трудоемкостью их создания и ко­личеством ошибок в модулях (статистическое направление).

Структурная сложность программ определяется числом взаи­модействующих компонент, числом связей между компонентами н сложностью их взаимодействия. При функционировании програм­мы разнообразие ее поведения и разнообразие связей входных и ре­зультирующих данных в значительной степени определяются на­бором путей-маршрутов, по которым исполняется программа. Маршруты возможной обработки данных должны быть достаточно полно проверены при создании программы и тем самым опреде­ляют сложность с позиции ее разработки.

Маршруты исполнения программного модуля можно условно разделить на два вида: маршруты исполнения преимущественно вычислительной части программы и преобразования квазинепрерывных переменных и маршруты принятия логических решений и преобразования логических переменных.

Структурная слож­ность программного модуля может быть определена путем расче­та количества маршрутов М в программе и сложности каждого i-го маршрута ξi. Эти показатели в совокупности определяют ми­нимальную сложность тестов для проверки программных моду­лей, а следовательно, и трудоемкость их разработки и вероятность ошибки в программе. Выделение маршрутов исполнения програм­мы, минимально необходимых для ее проверки, и оценки струк­турной сложности могут осуществляться по различным крите­риям.

Первый критерий для оценки структурной слож­ности программ состоит в выборе минимального множества марш­рутов программы, охватывающих все последовательности передач управления (ветвления при условных переходах и переключате­лях) и учитывающих исполнение программы по каждому направ­лению при ветвлении. По этому критерию граф программы по управлению должен быть покрыт минимальным набором путей, проходящих через каждый оператор ветвления по каждой дуге. Повторная проверка дуг не оценивается и считается избыточной.

Второй критерий выбора маршрутов для оценки сложности структуры заключается в анализе базовых маршрутов в програм­ме, формируемых и оцениваемых на основе определения цикломатического числа исходного графа проверяемой программы. Для определения цикломатического числа - Z ис­ходного графа программы используется полное количество его вершин—Nп, количество связывающих дуг - Y и число связных компонент - Ω:(......)

Вычисление цикломатического числа осуществляется по вели­чинам, определяемым по максимально связному графу, который получается из исходного графа замыканием дуги из конечной вер­шины в начальную. В результате в максимально связном графе появляются маршруты между любыми двумя вершинами. При этом предполагается, что исходный граф корректен, т. е. не содержит висячих и тупиковых вершин. Ω измеряется количеством замыкающих дуг, необходимых для преобразования исходного графа в максимальный сильно связный граф (Ω=1).

Граф программы можно описать матрицей смежности размера nп  nп, где nп - число вершин. В этой матрице еди­ница располагается в позиции (i, j), если из вершины i можно перейти к вершине j за один шаг. В противном случае в позиции матрицы размещается 0. Маршруты в программе характеризуются матрицей достижимости, в которой на позиции (i, j) помещается 1, если из вершины i можно пе­рейти в вершину j за любое число шагов. Описание струк­туры программ матрицами смежности и достижимости позволяет удобнее вести численный анализ графов и автоматически рассчитывать цикломатическую сложность программ.(......)

1.3.2 Пример расчета надежности по модели Шумана. 

Исходные данные для модели Шумана, которая относится к динамическим моделям дискретного времени, собираются в процессе тестирования ПС в течение фиксированных или случайных временных интервалов. Каждый интервал - это стадия, на которой выполняется последовательность тестов и фиксируется некоторое число ошибок. Модель Шумана может быть использована при определенным образом организованной процедуре тестирования. Использование модели Шумана предполагает, что тестирование проводится в несколько этапов. Каждый этап представляет собой выполнение программы на полном комплексе разработанных тестовых данных. Выявленные ошибки регистрируются (соби­рается статистика об ошибках), но не исправляются. По завершении этапа на основе собранных данных о поведении ПС на очередном этапе тестирования может быть использована модель Шумана для расчета количественных показателей надежности. После этого исправляются ошибки, обнаруженные на предыдущем этапе, при необходимости корректируются тестовые наборы и проводится новый этап тестирования. При использовании модели Шумана предполагается, что исходное количество ошибок в программе постоянно и в процессе тестирования может уменьшаться по мере того, как ошибки выяв­ляются и исправляются. Новые ошибки при корректировке не вносятся. Скорость обнаружения ошибок пропорциональна числу оставшихся ошибок. Общее число машинных инструкций в рамках одного этапа тестирования постоянно.

Предполагается, что до начала тестирования в ПС имеется ЕT ошибок. В течение времени тестирования τ обнаруживается εC ошибок в расчете на команду в машинном языке.

Таким образом, удельное число ошибок на одну машинную команду, оставшихся в системе после τ времени тестирования, равно:(......)

1. Определение основных параметров расчета трудоемкости.

Основными параметрами, влияющими на расчет трудоемкости разработки, являются: стадии разработки ПС, сложность ПС, степень новизны ПС, новый тип ЭВМ, новый тип ОС, степень охвата реализуемых функций стандартными ПС, средства разработки ПС, характер среды разработки, характеристики ПС, группа сложности, функции ПС, тип ЭВМ.

1) Параметр "Стадии разработки ПС” может принимать значения:

• "Техническое задание”;

• "Эскизный проект”;

• "Технический проект”;

• "Рабочий проект”;

• "Внедрение”;

• "Предварительное проектирование”.

Данные стадии разработки могут присутствовать как по отдельности, так и в различной комбинации. Однако на стадии разработки накладываются следующие ограничения:

• Использование CASE-технологий;

• Объединение технического и рабочего проекта.

При использовании CASE-технологии стадии "Техническое задание”, "Эскизный проект” и "Технический проект” объединяются в одну стадию "Предварительное проектирование”, за которой следуют стадии "Рабочий проект” и "Внедрение”.

Объединение стадий "Технический проект” и "Рабочий проект” в одну стадию "Технорабочий проект ”, предполагает обязательное наличие этих двух стадий.

2) Параметр "Элементы, повышающие сложность ПС” может принимать значения:

• "Наличие экранных подсказок и меню функций”;

• "Выдача на экран контекстно-зависимой помощи”;

• "Обеспечение хранения и поиска данных в сложных структурах”;

• "Возможность связи с другими ПС”.

Данные элементы могут присутствовать как вместе, так и по отдельности.

3) Параметр "Степень новизны ПС” может принимать одно из следующих значений:

• "Принципиально новое ПС, не имеющее доступных аналогов”;

• "ПС, являющееся развитием определенного параметрического ряда ПС на новом типе ЭВМ/ операционной системы (ОС)”;

• "ПС, являющееся развитием определенного параметрического ряда ПС на прежнем типе ЭВМ/ОС”.

4) Параметры "Новый тип ЭВМ” и "Новый тип ОС” определяют, используется ли новый тип ЭВМ или ОС при разработке ПС. На данные параметры влияет значение параметра "Степень новизны ПС”. Если ПС является развитием определенного параметрического ряда ПС на новом типе ЭВМ/ОС, то необходимо наличие хотя бы одного из параметров "Новый тип ЭВМ” и "Новый тип ОС”. Если же ПС является развитием определенного параметрического ряда ПС на прежнем типе ЭВМ/ОС, то данные параметры не рассматриваются.

5) Параметр "Степень охвата реализуемых функций стандартными ПС” может принимать одно из следующих значений:

• "Свыше 60%”;

• "От 40% до 60%”;

• "От 20% до 40%”;

• "До 20%”.

6) Параметр "Средства разработки ПС” может принимать одно из следующих значений:

• "Язык Ассемблера”;

• "Процедурные языки высокого уровня (C, Pascal, и др.)”;

• "Системы программирования на основе СУБД”;

• "CASE-средства”.

7) Параметр "Характер среды разработки” может принимать одно из следующих значений:

• "Большие ЭВМ без "дружелюбной” среды (ЕС ЭВМ с ОС ЕС)”;

• "Большие ЭВМ с "дружелюбной” средой (RS, mainframe)”;

• "Малые ЭВМ без "дружелюбной” среды (СМ ЭВМ с ОС РВ, UNIX)”;

• "Малые ЭВМ с "дружелюбной” средой (VAX, DEC)”;

• "Персональные ЭВМ IBM-PC совместимые (с MS-DOS, Windows..)”;

• "Другие персональные ЭВМ (Apple)”;

• "Сети ЭВМ локальные (типа NetWare)”;

• "Глобальные сети (через модемы)”.

8) Параметр "Характеристики ПС” может принимать значения:

1. "Наличие мощного интеллектуального языкового интерфейса высокого уровня с пользователем (без учёта подсказок и меню функций)”;

2. "Режим работы в реальном времени”;

3. "Обеспечение телекоммуникационной обработки данных”;

4. "Машинная графика”;

5. "Криптография и другие методы защиты от несанкционированного доступа”;

6. "Обеспечение существенного распараллеливания вычислений”;

7. "Оптимизационные расчеты”;

8. "Моделирование объектов и процессов”;

9. "Задачи анализа и прогнозирования”;

10. "Сложные экономические, инженерные или научные расчеты”;

11. "Обеспечение настройки ПС на изменения структур входных и выходных данных”.

Характеристики ПС определяют параметр "Группа сложности”, пункты 1 – 6 соответствуют максимальной группе сложности, 7 – 11 - средней группе сложности, если же разрабатываемое ПС не обладает ни одной из перечисленных характеристик, оно относится к минимальной группе сложности.

Данные элементы могут присутствовать как вместе, так и по отдельности.

9) Параметр "Функции ПС” может принимать значения:

• "Управление работой компонентов ПС”;

• "Обработка прерываний”;

• "Ввод данных в интерактивном режиме”;

• "Вывод данных в табличной форме на экран и на печать”;

• "Обработка ошибочных ситуаций”;

• "Система настройки ПС на условия применения”;

• "Формирование последовательных файлов”;

• "Сортировка файлов”;

• "Обработка файлов”;

• "Формирование базы данных”;

• "Обработка записей базы данных”;

• "Организация поиска и поиск в базе данных”;

• "Статистическая обработка данных”;

• "Расчет экономических показателей”;

• "Экономический анализ и прогнозирование”;

• "Составление сводных балансов”.

Данные функции могут присутствовать как все вместе, так и по отдельности.

Вышеперечисленные параметры устанавливаются пользователем АС. На основе этих параметров с помощью расчетных таблиц (раздел 2.3) определяются коэффициенты, используемые для вычисления трудоемкости разработки ПС.(......)