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控制与安全系统软件设计的常见故障分析

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:而软件故障与软件的长度基本上是指数关系。在软件设计中,尤其是工程应用系统的软件设计中,中断和堆栈操作是极为有用的手段。在程序调用及对内存的某些快速操作中,经常会用到堆栈操作。另一方面,中断与堆栈操作很容易产生一些错误,而这些错误必须仔细地、与所采用的中断及堆栈操作联系在一起时才能解决。软件对设计人员有着极大的依赖性。同时,应用系统的软件设计人员必须能熟练地对软件进行查错和测试。

控制与安全系统软件设计的常见故障分析

1.软件故障的特点

软件是由若干指令或语句构成,大型软件的结构十分复杂。在许多方面,软件故障不同于硬件故障,有它自己的特点。

对硬件来说,元器件越多,故障率也越高。可以认为它们成线性关系。而软件故障与软件的长度基本上是指数关系。因此,随着软件(指令或语句)长度的增加,其故障(或称错误)会明显地增加。

软件错误与时间无关,它不像硬件会随时间呈现“浴盆”特性,软件不因时间的加长而增加错误,原有错误也不会随时间的推移而自行消失。软件错误一经维护改正,将永不复现。这不同于硬件,某芯片损坏后,换上新芯片还有失效的可能。因此,随着软件的使用,隐藏在软件中的错误被逐个发现、逐个改正,其故障率会逐渐降低。在这个意义上讲,软件故障与使用时间是有关系的。

软件故障完全来自设计,与复制生产、使用操作无关。当然,复制生产的操作要正确,所用介质要良好。单就软件故障本身来说,取决于设计人员的认真设计、查错及调试。可以认为软件是不存在耗损的,也与外部环境无关。这是指软件本身而不考虑存储软件的存储媒体。

2.软件错误的来源

软件错误是由设计者的错误、疏忽及考虑不够周全等设计上的原因造成的。具体说明如下:

(1)没有认真进行需求调查。软件设计的第一步就是用户的需求调查。这一步工作极为重要,因为如果没有弄清楚用户的要求,或者没有理解或者将用户的要求理解错了。则设计出的软件必然无法满足用户要求,错误的出现也就是意料之中的了。

用户的需求是设计软件的依据、出发点。在系统设计中,包括软件设计之前,一定要彻底了解用户的要求,对这些要求要逐字逐句推敲。用户与设计者在软件上要经常沟通,达到理解上的完全一致。如果不能做到这一点,错误的出现率就会大大增加。(www.xing528.com)

(2)编程中的错误。在软件设计者编写程序的过程中,经常会出现各种各样的错误。例如,在编程过程中,会出现语法错误、语义错误、定义域错误、逻辑错误、无法结束的死循环等。这些错误很易发生。

设计者必须知道,在编程过程中所出现的错误,有些利用编译(汇编)、查错和测试程序可以检查出来。但有些错误,如逻辑错误、定义域错误只在软件执行中甚至偶尔某一次执行中发生,要发现这些错误有时需绞尽脑汁。为此,要求设计者在编程时,对上面提到的错误要特别注意。

(3)规范错误。在程序设计中,制定编程的规范极为重要。要将用户的需求转化成软件,这中间必定要制定一系列的规范,以便顺利编程。所谓规范就是解决问题的逻辑及算法规约。如果在制定规范时出错;或者有漏洞,考虑不周;或者出现自相矛盾,则设计出来的软件就会出错。

(4)性能错误。性能错误是指所设计的软件性能与用户的要求相差太大,不能满足用户的性能要求。例如,软件的响应时间、执行时间、控制系统的精度等性能指标与用户要求差异过大。尽管软件可以完成所要求的功能,但性能过低也是无法使用的。因为风力发电机组控制系统在被测控的对象发生某种故障时,需要立即做出响应,包括系统自动保护,并向操作人员报警。若是响应时间太长,系统就有可能发生严重后果。类似这样的问题,都属于软件错误,在设计软件时应加以避免。

(5)中断与堆栈操作。在软件设计中,尤其是工程应用系统的软件设计中,中断和堆栈操作是极为有用的手段。在对某些事件的实时响应时,中断是必不可少的手段。在程序调用及对内存的某些快速操作中,经常会用到堆栈操作。这种操作使编程更加简单。另一方面,中断与堆栈操作很容易产生一些错误,而这些错误必须仔细地、与所采用的中断及堆栈操作联系在一起时才能解决。

(6)人为因素。软件对设计人员有着极大的依赖性。设计人员的素质将直接影响到软件的质量。因此,要求设计人员具有丰富的基础知识和软件编程能力,能够熟练地运用所使用的程序设计语言,在微机的工程应用中,C语言和汇编语言将是不可缺少的程序设计语言。这要求软件设计人员具有较好的数据结构及程序设计方法的知识,以便编出效率高、错误少的软件。同时,应用系统的软件设计人员必须能熟练地对软件进行查错和测试。通过这些手段,使软件的错误减到最少。

软件设计人员应具备良好的思想素质及优秀的工作作风,这样的设计人员所设计的软件错误才能很少。粗心大意、不负责任、马马虎虎的工作态度势必造成不可收拾的后果。

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