11. Аппаратные измерительные мониторы (аим). Общая структура. Аим с фиксированной программой. Достоинства и недостатки.

Пример АИМ с фиксированной программой и параллельным входом для снятия частотного профиля операций процессора, используемых при выполнении программы.

Каждому коду операции процессора ставится в соответствие ячейка таблицы, размещаемой в памяти прямого доступа (ППД), подключаемой в инкрементном режиме. За одно обращение к ячейке ППД с заданным адресом читается ее содержимое, инкрементируется и возвращается в ту же ячейку. Смещение адреса ячейки задается выходом фильтра событий, фиксирующего операцию исполняемой команды программы. В результате ячейки таблицы работают как счетчики количества использования каждой операции процессора и формируют частотный профиль программы.

[+] легко регистрируют события в аппаратных средствах. [-] менее ориентированы на измерения параметров, характеризующих выполнение программ.

12. Аппаратные измерительные мониторы (аим) с изменяемой программой (гибридные). Достоинства и недостатки.

Пример ГИМ для оценки распределения частот использования нерезидентных и резидентных модулей программы (например, при настройке конфигурации ОС) показан на рисунке. При ограниченном ресурсе основной памяти часть модулей резидентно располагается в памяти с произвольным доступом RAM, другие же модули загружаются в память по мере необходимости из дисковой памяти и после их использования память очищается. Так как нерезидентные модули загружаются в свободные сегменты памяти, их размещение может быть произвольным и поэтому на основе фиксации участков памяти, используемых ЭВМ в данный момент, трудно определить, какой модуль занимает процессорное время в данный момент (за исключением резидентных модулей).

Место загрузки нерезидентного модуля в RAM можно выяснить из управляющих таблиц ОС измеряемой ЭВМ - но для этого надо использовать дополнительную измерительную ЭВМ, которая может программно получить доступ к управляющим таблицам ОС измеряемой ЭВМ и соответствующим образом настроить компараторы фильтра событий.

RAM - память с произвольным доступомуправляющие таблицы ОС хранят адреса загрузки и размеры модулей программы в RAM; Контроллер диска с триггером состояния«занято»позволяет фиксировать моменты выполнения операций чтения - записи информации на диск, изменяющих размещение нерезидентных модулей; Фильтр событий (включающий счетчики и компараторы с установками адресов размещения модулей), управляемый измерительной ЭВМ, позволяет отслеживать, с какими модулями работает программа и как часто к ним идет обращениеЧерез ШВВ (шину ввода - вывода) измерительная ЭВМ связана с управляющими таблицами RAM измеряемой ЭВМ, что позволяет ей определять, какой модуль программы размещен в заданных адресах ОЗУ.

[+] легко регистрируют события в аппаратных средствах [+] малый уровень искажений, вносимых в работу системы [+] высокая разрешающая способность [+] ориентированы на измерения параметров, характеризующих выполнение программ. [-] Являются более специализированными, чем программные, менее гибкими и более дорогими.

17. Надежность программ. Основные понятия: отказ, сбой, ошибки и восстановление - применительно к программам. Количественные оценки(показатели) надежности.

Надежность– принципиально динамическая характеристика, а корректность может быть оценена без выполнения программы.

Программная ошибка– всякое не выполнение программой функций, которые ожидает от нее пользователь и которые предусматриваются в текущем задании или спецификации.

Не соответствие ожиданиям пользователя, 2 причины: 1. Нарушена спецификация; 2. Спецификация составлена не верно.

Признаки проявленияошибок: 1. Появление ошибочной операции или обращение к ошибочным операндам при выполнении программы; 2. Затирание областей памяти, с которыми работает программа. 3. Ошибки интерфейса с пользователем. 4. Вычислительные ошибки (деление на 0, зацикливание …); 5. Ошибка из-за некорректного задания исходных данных.

Отказвыполнения программы: 1. Невозможность дальнейшего выполнения программы; 2. Отличие полученного результата от ожидаемого.

Основные показатели надежности:

1. Количество оставшихся ошибок «B». Этот параметр меняется от стадии жизненного цикла программы, на котором находится программа; 2. Вероятность безотказной работы программы на интервале от [0,t] об.P(t); 3. Вероятность проявления хотя бы одного отказа на интервале от [0,t] об.Q(t)=1-P(t); 4. Плотность интервала появления отказов об.q(t)=dQ(t)/dt=-dP(t)/dt; 5. Функция риска, определяется как условная плотность отказов в программе, при условии, что доtотказов не было. Функция риска имеет размерность [1/время] и она очень полезна при классификации основных распределений отказов. Распределения с возрастающей функцией риска соответствуют тем ситуациям, когда статистические характеристики надежности ухудшаются со временем. И наоборот, распределения с убывающей функцией риска соответствуют обратной ситуации, когда надежность улучшается со временем в результате процесса обнаружения и коррекции ошибок.

Из выражения (13.1), ясно, что , и, следовательно,или Это равенство является одним из самых важных в теории надежности. В дальнейшем будет показано, что различные виды поведения функции риска во времени порождают различные возможности для построения моделей надежности ПО. Интенсивность обнаружения ошибок (функция риска), вместе с вероятностью безотказной работы программы и количеством оставшихся в программе ошибок, являются важнейшими показателями надежности программ.