بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
ارائه مدل مارکوف فازي براي ارزيابي دقيق قابليت اطمينان در نرمافزارهاي مبتني بر مولفه
چکيده
قابليت اطمينان امروزه در تمام سيستم ها اهميت بسيار زيادي دارد، مانند سيستم هاي پزشکي . براي بدست آوردن قابليت اطمينان در سيستم هاي نرمافزاري مبتني بر مولفه ، سيستم بايد به چندين قسمت شکسته شده و قابليت اطمينان هر يک از قسـمت هـا را بدست آورد. روش کار بدين صورت است که با در نظر گرفتن بهترين وضعيت براي هر يک از مولفه ها، توانستيم کمترين مقدار حـد آستانه براي رفتن از يک حالت به يک حالت بعدي را بدست آوريم . چگونگي قرارگرفتن حالت ها به ترتيب الويت عبارتند از: قابليت استفاده مجدد ،ساختار عملياتي ، وابستگي مولفه ها و پيچيدگي نرمافزار است . سپس با استفاده از کدهاي محيط شبيه سازي متلـب يک زنجيره مارکوف پيادهسازي گرديد. نتيجه بدست آمده در مدل مارکوف فازي برابر مقدار ٠.٩٦٩ است که به نسبت آخرين مقاله - هاي ارائه شده در زمينه قابليت اطمينان در سيستم هاي نرم افزاري مبتني بر مولفه نتيجه خوبي است .
کلمات کليدي
قابليت اطمينان، مدل مارکوف، منطق فازي، زنجيره مارکوف
١- مقدمه
يکي از کارهاي مشهود و قديمي براي پيشگويي قابليت اطمينـان نرم افزار در آزمايشگاه Rome انجام شد. در اين مدل [١]، چگالي خطـا پيشگويي شده و سپس به کميت قابليت اطمينان ديگـري نظيـر نـرخ خرابي تبديل مي شود. اين مدل وابسته به زمان اجراي نـرم افـزار اسـت ولي مدل پيشنهادي مارکوف فازي وابستگي مستقيمي به زمان ندارد.
مدل بعدي[٢] که به ارزيابي قابليـت اطمينـان در سيسـتم هـاي نرم افزاري مبتني بر مولفه مي پردازد، از ارزيابي تعداد خطاهاي رخ داده در سيستم استفاده نموده است . از ارزيابي خطا بيشتر براي سيستم هاي نرم افزاري ساده استفاده مي شود. براي سيستم هاي نرم افزاري بـزرگ و پيچيده استفاده از آن هم از نظر زماني و مالي مقرون به صرفه نخواهد بود. مدل پيشنهادي مارکوف فازي قابل استفاده براي تمام نـرم افـزار- هاي مبتني بر مولفه است .
دراين مدل [٣] بر اساس ميزان خرابي که در نرم افزار رخ مي دهـد يک مدل مارکوف پياده سازي شده است و براي ايجاد ايـن مـدل از دو نوع خطا براي ايجاد مدل استفاده شده است و توسط روابط ديفرانسيل نرخ خرابي را بدست مي آورد و نتيجه اي که توسط مدل بدست مي آيد برابر مقدار ٠.٧٨٧ است که نسبت به مدل مارکوف فـازي داراي دقـت کمتري است .
مدل هاي فازي ارائه شده در سيستم هاي نـرم افـزاري ميتنـي بـر مولفه بر سه حالت استوار هستند که عبارتند از: الف – مدل هاي وابسته به حالت فعلي .
ب – مدل هاي وابسته به حالت قبلي .
ج - مدل هاي ترکيبي از حالت هاي فعلي و قبلي .
مدل هاي فازي ارائه شده وابسته به حالـت ترکيبـي هسـتند ولـي بسته به قوانين استفاده شده در مدل مقادير مختلفي بدسـت مـي آيـد. قوانين استفاده شده در مدل مارکوف فازي را در اين مدل [٤] نيز اجـرا نموديم و مقدار ٠.٧٥ بدسـت آمـد کـه بـا تيجـه فـازي کـه در مـدل پيشنهادي (مـارکوف فـازي) برابـر مقـدار٠.٨٨٦ شـد، داراي اخـتلاف ٠.١٣٦ است . مقدار فازي مدل پيشـنهادي مـارکوف فـازي بـه نسـبت آخرين مدل ارائه شده فازي داراي دقت بيشتري است از مدل ارائه شده [٥] توسط شـبکه عصـبي مـي تـوان ايـن گونـه استنباط کرد که قابليت اطمينان نرم افزار فقط به خود نرم افزار وابسـته نيست بلکه به عوامل يروني مانند سخت افزار و يـا کـاربر نيـز وابسـته است . دقت مدل شبکه عصبي به نسبت مدل پيشنهادي کم است .
بر اساس مطالعه اي که بر روي مدل هاي مـارکوف [٦] ارائـه شـده براي سيستم هاي نرم افزاري انجام شد. بدين نتيجه رسيديم که فرمول - هاي زيادي براي محاسبه قابليت اطمينان وجود دارد.
استفاده از مدل مارکوف فازي [٧,٨] که اخيـرا در اکثـر تحقيقـات مورد استفاده قرار مي گيرد براي اين خاطر است که با استفاده از قوانين فازي نوشته شده مي توان توسط مدل مارکوف آن قوانين را مدل کرده و براي يک مورد خاصي استفاده نمود.
٢- مدل پيشنهادي
مدل پيشنهادي در راستاي ارزيابي دقيق ميزان قابليـت اطمينـان در نرم افزارهاي مبتني بر مولفـه اسـت و از دو قسـمت اصـلي فـازي و زنجيره مارکوف تشکيل شده است . در قسمت فـازي بـا بهـره گيـري از چهار پارامتر اصلي يعني پيچيدگي نرم افزار، ساختار عمليـاتي ، قابليـت استفاده مجدد و وابستگي مولفـه هـا جهـت ارزيـابي قابليـت اطمينـان استفاده شده است .
براي استفاده از قسمت فازي براي هر يک از پارامترها از جدول و مقادير مختص به آنها استفاده شده است . توسط قـوانين فـازي نوشـته شده براي حالت هاي smf و zmf براي هر کدام از پارامترها توانسـتيم حد آستانه اي که در زنجيره مارکوف براي رفتن هر يک از حالت هـا بـه حالت ديگر مورد نياز است را بدست آوريـم . تمـام مقـادير فـازي را در محيط شبيه سازي متلب بدست آورده ايـم و سـپس زنجيـره مـارکوف فازي را پياده سازي نموده ايم .
محدوده مقادير فازي (high,mid, low) توسـط مطالعـه مـوردي که بر روي پنج نرم افزار مختلف انجام گرفته بدست آمـده اسـت و سـه پارامتر (وابستگي مولفه ها، قابليت اسـتفاده مجـدد، سـاختار عمليـاتي ) مورد ارزيابي قرار گرفته شده است . براي ارزيابي پيچيدگي نرم افزار نيز از رابطه ثابت (٢) استفاده نموده ايم .
٢-١- پيچيدگي نرمافزار
پيچيدگي سيستم هاي نرم افزاري را مي توان بر اساس معيـارهـاي زيادي از جمله ميزان کد نوشته شده براي نـرم افـزار، صـرفه اقتصـادي بودن نرم افزار و غيره ارزيابي کرد. براي پارامتر پيچيدگي از معيار صرفه اقتصادي بودن توليد نرم افزار براي ارزيابي استفاده کرده ايم . با افـزايش پيچيدگي ، قابليت اطمينان کاهش خواهد يافت و هر چه هزينـه بـراي توليد نرم افزار کم باشد، نشانگر پيچيدگي کم و قابليـت اطمينـان بـالا است [٩] و رابطه عکسي بين قابليت اطمينان و درجه پيچيدگي وجـود دارد[٤].
محدوده مقادير مربوط به انتخاب مقادير فازي براي پيچيـدگي از نوع zmf است و در رابطه (٢) نشان داده شده است .
ساختار عملياتي در سيستم هاي نرم افزاري بيان کننده نوع و نحوه عملکرد سيستم است و بسته به محيطي که نرم افزار در آنجا اجرا مـي - شود داراي مقادير مختلفي اسـت . سـاختار عمليـاتي در نـرم افزارهـاي مبتني بر مولفه بـه مقـادير ورودي وابسـته اسـت . کـه مقـدار سـاختار عملياتي در نرم افزار با انجام تست بر روي نرم افزار بدست مـي آيـد کـه خود مراحل تست به سه قسمت اصلي تقسيم مي شـود [١٠]و عبارتنـد از :
الف - مشخص نمودن عمليات مورد نياز.
ب - تعريف نمودن حالت سيستم .
ج - تعريف نمودن توابع سيستم .
محدوده مقادير مربوط بـه انتخـاب مقـادير فـازي بـراي سـاختار عملياتي از نوع smf است و در رابطه (٣) نشان داده شده است .
٢-٣- قابليت استفاده مجدد
قابليت استفاده مجدد يعني اينکه از مولفه ايجاد شده تا چه اندازه مي توان در سيستم هاي جديـد اسـتفاده نمـود. بـراي ارزيـابي قابليـت اطمينان استفاده مجدد فاکتورهاي زيادي تاثيرگذار است [١١] کـه بـه اختصار به سه فاکتور مهم آن عبارتند از:
الف -کيفيت
ب - مولفه ي قابل استفاده کم اهميت ج -هزينه
