賀慧琳

摘要：GO法是一種圖形化的、以成功為導(dǎo)向的系統(tǒng)可靠性分析方法，該文介紹了GO法的基本概念及基本原理，應(yīng)用GO法對學(xué)員選課系統(tǒng)進(jìn)行可靠性分析，同時(shí)還給出采用FTA法分析的結(jié)果，通過對比兩種結(jié)果來說明采用GO法進(jìn)行軟件系統(tǒng)可靠性分析的可行性。

關(guān)鍵詞：GO法；可靠性分析

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2012）34-8157-03

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，軟件被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代社會中，同時(shí)軟件也越來越復(fù)雜，而軟件一旦發(fā)生故障可能會導(dǎo)致災(zāi)難性后果，如經(jīng)濟(jì)損失，甚至人員傷亡等。因此，軟件的可靠性已成為評估軟件系統(tǒng)質(zhì)量的重要指標(biāo)。所謂的軟件可靠性分析就是在軟件設(shè)計(jì)過程中，對可能發(fā)生的失效進(jìn)行分析，并采取必要的措施去避免引起失效的缺陷引入軟件。目前用于軟件可靠性分析的方法主要有軟件失效模式和影響分析（軟件FMEA）和軟件故障樹分析（軟件FTA）。

FTA一種以故障為導(dǎo)向、自頂向下的系統(tǒng)可靠性分析方法，GO法是一種以成功為導(dǎo)向的系統(tǒng)可靠性分析技術(shù)，GO法與故障樹都是圖形化的系統(tǒng)可靠性分析方法，二者對系統(tǒng)進(jìn)行可靠性分析的步驟相似，對大多數(shù)系統(tǒng)來說，GO法和故障樹都能進(jìn)行很好地模擬，只是側(cè)重點(diǎn)不同。FTA已經(jīng)用于對軟件系統(tǒng)的可靠性分析中，而GO法還是主要用于實(shí)際工程系統(tǒng)的可靠性分析。該文根據(jù)軟件系統(tǒng)的特點(diǎn)及GO法的基本原理，嘗試將GO法應(yīng)用于軟件系統(tǒng)的可靠性分析中，并采用該方法對學(xué)員選課信息修改系統(tǒng)進(jìn)行可靠性分析，用得到的結(jié)果與采用FTA方法分析的結(jié)果進(jìn)行對比，來說明GO法分析結(jié)果的正確性。

1GO法的基本原理

GO法是一種圖形化的、以成功為導(dǎo)向的系統(tǒng)可靠性分析方法，它的基本思想是把系統(tǒng)原理圖、流程圖或工程圖按一定規(guī)則直接翻譯成GO圖。GO圖中的操作符用來代表單元功能或具體的部件如閥門、電阻等，或者是代表單元輸入、輸出信號之間的邏輯關(guān)系；操作符用信號流連接，信號流表示系統(tǒng)單元的輸入和輸出以及單元之間的關(guān)聯(lián)，或者是代表邏輯的進(jìn)程。GO圖是由操作符和連接操作符的信號流組成，操作符與其輸入、輸出信號有一定的運(yùn)算規(guī)則，利用GO圖和GO操作符的運(yùn)算規(guī)則進(jìn)行GO運(yùn)算，從而得到系統(tǒng)的各種可靠性指標(biāo)。GO法定義了17種標(biāo)準(zhǔn)的操作符，用類型1～17表示，如圖1所示，圖中的文字表示操作符的名稱，操作符內(nèi)部的數(shù)字表示類型號，箭頭S代表輸入信號，箭頭R代表輸出信號。

GO法有以下的特點(diǎn)：GO法直接從系統(tǒng)圖建立GO圖，GO圖中的操作符直接表示系統(tǒng)中的部件的功能，操作符的輸入、輸出信號表示部件之間的關(guān)系和相互作用，因此，GO圖是系統(tǒng)的直接模擬，GO圖中的操作符和系統(tǒng)的部件幾乎是一一對應(yīng)的；GO法的定性分析可以分別確定系統(tǒng)成功和系統(tǒng)故障的事件集合；GO法可以描述系統(tǒng)和部件在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的狀態(tài)和狀態(tài)變化，可用于有時(shí)序的系統(tǒng)概率分析。

2GO法在軟件可靠性分析中的應(yīng)用實(shí)例

軟件的開發(fā)過程中，可以通過用系統(tǒng)流程圖來描繪組成系統(tǒng)的每個(gè)部件，用數(shù)據(jù)流圖來描繪數(shù)據(jù)在軟件中流動和被處理的邏輯過程，，用程序流程圖來描述程序處理過程。根據(jù)GO圖的原理及特點(diǎn)，可以嘗試從以上描述軟件系統(tǒng)的圖出發(fā)，用GO圖的操作符表示軟件系統(tǒng)的功能部件，用GO圖的信號流表示系統(tǒng)控制流，從而構(gòu)建出GO圖。

2.1系統(tǒng)定義和模塊定義

該實(shí)例是某培訓(xùn)單位的學(xué)員選課信息修改系統(tǒng)。學(xué)員的個(gè)人選課信息都保存在“course”數(shù)據(jù)庫中。學(xué)員輸入正確的登錄信息，通過系統(tǒng)安全驗(yàn)證后登錄數(shù)據(jù)庫，并修改個(gè)人的選課信息。當(dāng)學(xué)員的個(gè)人選課信息被修改，數(shù)據(jù)庫修改程序會批準(zhǔn)相應(yīng)的修改，并更新數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)的流程圖如圖2所示。該系統(tǒng)的模塊定義如下：（1）登錄模塊：用來接收用戶的登錄信息；（2）驗(yàn)證模塊：對用戶輸入的登錄信息進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證通過才可以登錄系統(tǒng)；（3）修改信息輸入模塊，用來接收修改信息；（4）數(shù)據(jù)庫修改模塊：修改數(shù)據(jù)庫中的信息。

2.2建立GO圖

根據(jù)選課信息修改系統(tǒng)的系統(tǒng)流程及模塊定義可知，登錄界面用于接收登錄信息的輸入，是系統(tǒng)的輸入，可用類型5操作符表示；系統(tǒng)驗(yàn)證模塊有驗(yàn)證成功和失敗兩種狀態(tài)，用類型1操作符表示；修改信息輸入模塊用于接收修改信息的輸入，用類型5操作符表示；數(shù)據(jù)庫修改模塊本身有修改成功和失敗兩種狀態(tài)，同時(shí)要輸入修改信息后才能執(zhí)行修改，因此用類型6操作符表示。選課信息修改系統(tǒng)對應(yīng)的GO圖如圖3所示，圖中操作符內(nèi)部的數(shù)字分別表示操作符的類型及操作符的編號。

2.3定性GO運(yùn)算

建立GO圖后，可根據(jù)操作符代表的部件特性，確定操作符的狀態(tài)值及狀態(tài)概率，該文只進(jìn)行定性GO運(yùn)算，因此未給出操作符的狀態(tài)概率。選課信息修改系統(tǒng)操作符數(shù)據(jù)如表1所示。表中編號為1、2、3、4操作符分別用標(biāo)識符A、B、C、D代表，操作符的狀態(tài)值1和2分別表示成功狀態(tài)和故障狀態(tài)，用下標(biāo)表示操作符的狀態(tài)值，如A1表示操作符1的狀態(tài)值為1。

確定操作符的數(shù)據(jù)后，就可以進(jìn)行定性GO運(yùn)算。對于簡單系統(tǒng)，可采用狀態(tài)組合法進(jìn)行GO運(yùn)算，即從輸入操作符開始，逐個(gè)操作符按運(yùn)算規(guī)則，由操作符輸入信號狀態(tài)和操作符的狀態(tài)組合，得到輸出信號的狀態(tài)值。沿著信號流序列進(jìn)行運(yùn)算，就可以得到所有信號流的狀態(tài)值和狀態(tài)概率。

1）操作符1是類型5輸入操作符，只有輸出沒有輸入，其輸出信號狀態(tài)和輸入操作符相同，所以信號流1的狀態(tài)組合關(guān)系如下：

2）操作符2是類型1操作符，有2個(gè)狀態(tài)，成功和故障，其輸出信號狀態(tài)的狀態(tài)值由輸入信號狀態(tài)值代表的狀態(tài)和操作符狀態(tài)值代表的狀態(tài)組合得到，如果操作符正常，輸出信號的狀態(tài)值就等于輸入信號的狀態(tài)值，如果操作符故障，則輸出信號的狀態(tài)值為2。信號流2的狀態(tài)組合關(guān)系表中第3行和第4行狀態(tài)值相同都是2，這兩行的狀態(tài)包括了部件B的全部狀態(tài)，而狀態(tài)組合中其余部分相同，因此這兩行狀態(tài)組合可以合并，記為A2B。因?yàn)椴粠聵?biāo)的B表示包括全部的狀態(tài)，為了簡化可以在狀態(tài)組合中略去，得到合并并簡化后的信號流2的狀態(tài)組合表如下。

3）操作符3也是類型5輸入操作符，其信號流的狀態(tài)組合只有C1和C2，狀態(tài)值分別為1和2。

4）操作符4是類型6操作符，有兩個(gè)輸入信號，信號2為主輸入信號，信號3為次輸入信號，表示要執(zhí)行數(shù)據(jù)庫修改程序必須先進(jìn)入修改界面，且有正確的修改信息輸入時(shí)，才更新數(shù)據(jù)庫信息。操作符6的運(yùn)算規(guī)則是：操作符狀態(tài)值為1時(shí)，輸出信號的狀態(tài)值取兩個(gè)輸入信號值中較大的值，操作符狀態(tài)值為2時(shí)，輸出信號狀態(tài)值也為2。經(jīng)過運(yùn)算后得到簡化后的信號4的狀態(tài)組合表如下：

表3

2.4定性分析結(jié)果

信號流4代表系統(tǒng)，通過定性運(yùn)算得到系統(tǒng)處于成功狀態(tài)和故障狀態(tài)的全部狀態(tài)組合集，以此可以定性分析系統(tǒng)成功和故障的因素。選課信息修改系統(tǒng)定性分析結(jié)果如表4所示。不考慮系統(tǒng)故障的狀態(tài)組合集中的成功事件，得到該系統(tǒng)故障的最小割集如表5所示。

文獻(xiàn)2中為該選課信息修改系統(tǒng)建立的故障樹如圖4所示，系統(tǒng)底事件有4個(gè)，分別是登錄界面無法顯示、系統(tǒng)驗(yàn)證失敗、用戶無法輸入信息和數(shù)據(jù)庫修改程序破壞，若采用以上GO分析的標(biāo)識符作為4個(gè)底事件的代碼，則可用A2、B2、C2、D2依次表示4個(gè)底事件。對該故障樹進(jìn)行定性分析后，可得到4個(gè)一階割集A2、B2、C2、D2，其結(jié)果與GO法分析結(jié)果完全一致。

3結(jié)束語

應(yīng)用GO法對學(xué)員選課信息修改系統(tǒng)進(jìn)行了定性可靠性分析，通過與故障樹分析法分析的結(jié)果進(jìn)行對比，對比結(jié)果直觀的說明了采用GO法對軟件系統(tǒng)進(jìn)行可靠性分析是可行的。

參考文獻(xiàn)：

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