"ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ"  N 1, 2002

оглавление

дискуссия

 

Коэффициент замедления инструментальной производительности как критерий, характеризующий построение систем отладки ПО АСУ

 

Рудаков Алексей Валерьевич, e-mail: ru_alexey@yahoo.com

 

НИИ Приборостроения

 

 

 

Получена 23 января 2002 г.

 

        В статье предложен критерий, позволяющий дать оценку разработанной системы отладки и рассмотрены два диаметрально противоположных способа построения систем отладки ПО АСУ

 

        В литературе, посвященной процессу отладки программного обеспечения (ПО) содержится достаточное количество информации о проведении испытаний ПО и требований, предъявляемых к средствам отладки [1 – 4]. Однако критерии, характеризующие структуру построения системы отладки (СО), практически отсутствуют. Автором данной статьи предлагается один из таких возможных критериев.

        Рассмотрим более подробно процесс проведения динамической комплексной отладки (ДКО) ПО автоматизированных систем управления (АСУ) – систем, наиболее близких автору данной статьи.

В общем случае длительность цикла отладки (T) состоит из:

             Т = Т_ИМ + Т_ОП + Т_ПС + Т_СР + Т_М + Т_А                (1.1),

где

            Т_ИМ – имитация входных параметров,

            Т_ОП – выполнение ОП,

            Т_ПС – выявление программных событий,

            Т_СР – сравнение значений выходных параметров с эталонными значениями,

            Т_М – решение модели ОП,

            Т_А – анализ результатов отладки и исправления ошибки.

Следует отметить, что в зависимости от используемых СО и реализованных в них возможностях допускается параллельное выполнение некоторых из перечисленных процедур. Время выполнения ПО в реальной обстановке, без использования каких-либо дополнительных средств будем считать эталонным (T_ЭТ).

Введем определение общего коэффициента замедления, характеризующего суммарные затраты всего цикла отладки по отношению к эталонному времени выполнения ПО:

                                                                                      (1.2)

Можно также определить инструментальную производительность средств отладки как отношение времени исполнения ПО в СО ко времени исполнения в реальной АСУ:

                                                                                     (1.3)

Из приведенных соотношений видно, что минимальный коэффициент замедления (КЗ_min = 1) соответствует работе ПО в реальных условиях.

        Анализируя различные системы разработки и отладки  программ [5 – 9], можно сделать вывод, что инструментальная производительность выполнения ОП является основным критерием, определяющим и характеризующим структурy построения систем ДКО.

        Исходя из вышесказанного, можно выделить две диаметрально противоположные структуры СО, отличающиеся по инструментальной производительности и степени использования в СО вычислительных средств разрабатываемой АСУ.

        Рассмотрим СО с максимальной инструментальной производительностью (КЗ_И » 1). К такой категории относятся СО, обеспечивающие выполнение ОП в реальном масштабе времени. Такие СО имеют в своем составе ЭВМ АСУ (встраиваемую ЭВМ), набор реальной аппаратуры, работающей под управлением этой ЭВМ и комплект оборудования, специально разработанного для проведения отладки (например, специальные средства аппаратной поддержки (ССАП) [10, 11]).

        Основным преимуществом такого построения СО является то, что все программы работают с соблюдением реального масштаба времени и взаимодействуют с реальными внешними устройствами.

Однако следует отметить, что в таких СО процедуры цикла отладки, такие как обработка и сравнение выходных параметров с эталонными значениями, анализ результатов работы программ и др., отделены от процедуры выполнения ОП. Подобная ситуация ведет к значительному увеличению длительности анализа результатов работы ПО (Т_А) программистом. Кроме того, к недостаткам таких СО можно отнести достаточно низкие сервисные возможности ССАП и необходимость использования аппаратуры разрабатываемой АСУ, что снижает надежность, затягивает время подготовки СО и увеличивает затраты на проведение тестов отладки.

        К альтернативному способу организации СО следует отнести так называемые кросс-системы отладки [7–9]. В таких СО ОП выполняются без соблюдения масштаба реального времени (КЗ_И >> 1) и может достигать величины нескольких сотен. За счет такого снижения инструментальной производительности СО данного типа приобретают новые возможности в плане отладки ПО. В кросс-СО все процедуры отладки выполняются программным способом в инструментальной ЭВМ. Как правило, это универсальная ЭВМ, которая обеспечивает богатый набор сервисных возможностей по обнаружению, локализации и анализу программных ошибок посредством отладочного ПО. Кроме того, кросс-СО обычно не имеют в своем составе дополнительного, нештатного оборудования по отношению к универсальной ЭВМ.

        Несмотря на указанные выше преимущества, кросс-СО не лишены недостатков. В связи с низкой инструментальной производительностью использовать кросс-средства для проведения комплексной отладки в реальном масштабе времени не представляется возможным, и, кроме этого, кросс-СО ориентированы только на определенный тип ЭВМ или систему команд определенного процессора, что приводит к ограниченному их применению.

        Таким образом, показано, что посредством коэффициента замедления инструментальной производительности можно дать характеристику структуры конкретной системы отладки и, что более важно, использовать величину КЗ_И как часть требований или характеристик разрабатываемой СО.

 

 

Литература

 

оглавление

дискуссия