Причины отказов программного обеспечения

Основными причинами, непосредственно вызывающими нарушения нормального функционирования программы являются:

• ошибки, скрытые в самой программе;
• искажения входной информации, подлежащей обработке;
• неверные действия пользователя;
• неисправности аппаратуры, на которой реализуется вычислительный процесс.

Скрытые ошибки программы. В процессе отладки сложных программных средств невозможно обнаружить и ликвидировать все ошибки. В результате в программах остается некоторое количество скрытых ошибок. Они могут вызвать неверное функционирование программ при определенных сочетаниях входных данных. Наличие скрытых ошибок программного обеспечения является главным фактором нарушения нормальных условий его функционирования.

Можно выделить следующие основные классы ошибок в программах:

ошибки вычислений содержатся в закодированных математических выражениях или в получаемых с их помощью результатах. Примерами таких ошибок являются неверное преобразование типов переменных, неверный знак операции, ошибка в выражении индекса, переполнение или потеря значимости при вычислениях;

логические ошибки являются причиной искажения алгоритма решения задачи. Такого рода ошибки возникают в связи с неверной передачей управления, неверным заданием диапазона изменения параметра цикла, неверным условием и т.д.;

ошибки ввода-вывода связанны с такими действиями как, управление вводом-выводом, формирование выходных записей, определение размеров записей и т.д. Примерами ошибок ввода-вывода являются неправильная форма ввода (вывода), ошибка в задании числа формируемых строк (страниц) при печати, отсутствии признака конца файла и т.д.;

ошибки манипулирования данными. Примерами таких ошибок являются неверно определенное число элементов данных; неверные начальные значения, присвоенные данным; неверно указанные длина операнда, имя переменной и т.д.;

ошибки совместимости связаны с отсутствием совместимости с операционной системой или другими прикладными программами, используемыми в данной программе;

ошибки сопряжений вызывают неверное взаимодействие программы с другими программами (подпрограммами), с системными программами, устройствами системы, входными данными и т.д. В качестве примеров ошибок сопряжения могут быть названы несовместимость аргументов и параметров подпрограммы, отсутствие в системе необходимой подпрограммы, нарушение синхронизации при асинхронном выполнении программ.

Искажение информации, подлежащей обработке, вызывает нарушение функционирования программного обеспечения, когда входные данные не попадают в область допустимых значений переменных программы. В этом случае между исходной информацией и характеристиками программы возникает несоответствие.

Причинами искажения вводимой информации могут быть следующие: сбои и отказы в аппаратуре ввода данных, шумы и сбои в каналах связи при передаче сообщений по линиям связи, сбои и отказы в аппаратуре передачи или приема информации, ошибки пользователей при подготовке исходной информации и т.д.

Неверные действия пользователя, приводящие к отказу в процессе функционирования программного обеспечения связаны прежде всего с неправильной интерпретацией сообщений, с неправильными действиями пользователей в процессе работы с системой и т.д.

Отказы программного обеспечения, обусловленные ошибками пользователя, называют ошибками использования. Часто эти ошибки являются следствием некачественной программной документации (неверное описание возможностей программы, режимов работы, форматов входной и выходной информации, диагностических сообщений и т.д.).

Неисправность аппаратуры. Появление отказа или сбоя в работе аппаратуры приводит к нарушению нормального хода вычислительного процесса и во многих случаях – к искажению данных и текстов программ в основной и внешней памяти.

В настоящее время имеется представительная статистика об ошибках программного обеспечения и их причинах. Процентные частоты причин появления ошибок различного типа приведены в табл.1

 

Таблица 2.1

Ошибки программного обеспечения и частота их появления

Причина ошибки	Частота появления, %
Неполное или ошибочное задание
Отклонение от задания
Пренебрежение правилами программирования
Ошибочная выборка данных
Ошибочная логика или последовательность операций
Ошибочные арифметические операции
Нехватка времени для решения
Неправильная обработка прерываний
Неправильные постоянные или исходные данные
Неточная запись

 

Всесторонний анализ ошибок, встречающихся в программах, возможен только при наличии точных данных об отказах программ, причинах отказов, о самих программах и условиях их разработки (квалификации программиста, сроки разработки и др.).

Эти данные являются основой для построения математических моделей надежности программ с целью ее оценки и прогнозирования, а также для нахождения путей ее обеспечения и повышения.