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第1章 绪论1

1.1 软件可靠性工程研究和实践的意义1

1.2 软件可靠性对系统可靠性的影响3

1.3 软件可靠性工程的基本问题5

1.3.1 软件为什么失效5

1.3.2 如何开发可靠的软件5

1.3.3 如何检验软件可靠性6

1.4 软件可靠性工程框架6

1.4.1 软件可靠性工程过程模型7

1.4.2 软件可靠性过程活动及其关系8

1.5 软件可靠性工程进展11

1.5.1 软件可靠性模型的发展历程11

1.5.2 软件可靠性工程现状及其进展13

第2章 软件可靠性工程基础17

2.1 基本概念17

2.1.1 软件可靠性17

2.1.2 软件可靠性工程19

2.1.3 软件错误、缺陷及故障20

2.1.4 软件失效31

2.1.5 时间32

2.1.6 运行剖面34

2.2 软件与硬件的区别35

2.2.1 软件生命周期及其过程与硬件的差别36

2.2.2 软件和硬件在可靠性方面的异同36

2.2.3 导致软件和硬件可靠性差别的主要原因38

2.3 软件可靠性因素39

2.3.1 运行剖面40

2.3.2 软件规模40

2.3.3 软件结构40

2.3.4 软件可靠性设计40

2.3.5 软件测试40

2.3.6 软件工程化管理与软件可靠性工程管理41

2.3.7 软件开发技术、方法和工具41

2.3.8 人员42

2.4 软件失效机理42

2.5 X-系统失效机理44

2.5.1 X-系统的失效行为44

2.5.2 X-系统失效示例47

第3章 软件可靠性建模49

3.1 软件可靠性建模的基本思想及基本问题49

3.1.1 基本思想49

3.1.2 基本问题50

3.2 软件可靠性模型特征及评价51

3.2.1 特征51

3.2.2 评价52

3.3 模型分类与模型假设57

3.3.1 模型分类57

3.3.2 模型假设62

3.4 随机过程类模型64

3.4.1 Markov过程模型64

3.4.2 非齐次Poission过程模型69

3.4.3 Musa模型80

3.4.4 超几何分布模型及参数估计87

3.5 非随机过程类模型90

3.5.1 J-M模型参数的Bayes推导92

3.5.2 Bayes经验Bayes模型93

3.5.3 Littlewood-Verrall模型94

3.5.4 Bayes理论应用于J-M模型96

3.5.5 Nelson模型100

3.5.6 错误植入模型103

3.6 基于构件的软件可靠性模型108

3.6.1 基于构件软件的可靠性分析109

3.6.2 基于构件软件中的函数110

3.6.3 基于构件软件的可靠性通用模型—构件概率迁移图111

3.6.4 通用模型实例化及可靠性估计方法111

3.6.5 基于构件的软件可靠性分析流程113

3.7 模型的比较、选择及合并113

3.7.1 比较、选择准则113

3.7.2 模型选择114

3.7.3 模型合并114

第4章 软件可靠性度量116

4.1 软件可靠性度量的目的116

4.2 软件质量度量117

4.2.1 软件质量117

4.2.2 软件质量要求117

4.2.3 软件度量对象118

4.2.4 软件度量分类119

4.2.5 不同度量类型之间的关系123

4.2.6 软件度量标度123

4.3 软件可靠性度量体系选取准则126

4.4 软件可靠性的度量过程127

4.5 软件可靠性度量模型及常用度量128

4.5.1 软件质量模型128

4.5.2 软件可靠性度量模型129

4.5.3 故障、失效分类统计135

4.5.4 常用软件可靠性度量135

4.6 产品度量139

4.6.1 需求分析阶段139

4.6.2 概要设计阶段141

4.6.3 详细设计阶段143

4.6.4 编码实现阶段144

4.6.5 软件测试阶段145

4.6.6 验收与交付阶段146

4.7 软件复杂性度量147

4.7.1 单元复杂性147

4.7.2 结构复杂性153

4.7.3 总体复杂性155

4.7.4 详细设计简明度的设计结构度量156

4.8 过程度量157

4.8.1 需求分析阶段157

4.8.2 概要设计阶段157

4.8.3 详细设计阶段158

4.8.4 实现阶段158

4.8.5 测试阶段158

4.8.6 验收与交付阶段158

第5章 软件可靠性要求的制定与分配160

5.1 软件可靠性要求160

5.1.1 定性要求160

5.1.2 定量要求161

5.2 软件可靠性分配165

5.2.1 分配目的165

5.2.2 分配条件165

5.2.3 分配原则166

5.2.4 分配方法167

5.2.5 软件可靠性分配流程173

5.2.6 分配方法的比较和选择174

5.3 软件可靠性预计175

5.4 软件可靠性分配与预计的关系175

第6章 软件可靠性设计176

6.1 概述176

6.1.1 软件可靠性设计的目的和意义176

6.1.2 Myers设计原则176

6.1.3 软件可靠性设计分类177

6.2 软件可靠性设计过程活动178

6.2.1 软件设计过程分析178

6.2.2 软件可靠性工程活动179

6.2.3 需求获取179

6.2.4 需求分析181

6.2.5 软件设计185

6.3 避错设计187

6.3.1 软件需求工程187

6.3.2 软件设计191

6.3.3 编码实现197

6.3.4 软件可靠性设计准则200

6.3.5 实时操作系统的可靠性、安全性设计212

6.3.6 健壮性设计217

6.3.7 简化设计219

6.3.8 重入和并发219

6.3.9 结构冲突与回溯224

6.4 查错设计224

6.4.1 被动式错误检测224

6.4.2 主动式错误检测227

6.4.3 软件在线自检227

6.5 纠错设计229

6.6 容错设计230

6.6.1 概念230

6.6.2 软件容错中的故障表示231

6.6.3 软件容错的基本活动233

6.6.4 容错软件的基本结构235

6.6.5 软件冗余设计236

第7章 软件可靠性分析243

7.1 概述243

7.2 故障树分析243

7.2.1 故障树分析的目的244

7.2.2 概念及符号245

7.2.3 故障树的数学描述247

7.2.4 软件故障树分析方法251

7.2.5 软件故障树分析应用256

7.3 软件失效模式与影响分析262

7.3.1 失效模式与影响分析262

7.3.2 FMEA实施步骤263

7.3.3 软件FMEA264

7.3.4 嵌入式软件的软硬件综合FMEA分析272

7.4 软件潜藏分析272

7.4.1 硬件潜藏回路分析简述272

7.4.2 软件网络树的构造273

7.4.3 拓扑识别275

7.4.4 线索表的应用276

7.5 Petri网分析276

7.5.1 Petri网276

7.5.2 Petri网的基本理论277

7.5.3 时间Petri网的安全性分析方法279

7.5.4 反向Petri网279

7.5.5 Petri网实例280

第8章 软件可靠性测试284

8.1 概述284

8.1.1 概念284

8.1.2 软件可靠性测试与常规测试的区别285

8.1.3 软件可靠性测试的必备条件287

8.2 V模型287

8.2.1 多V模型287

8.2.2 多V模型中的可靠性测试活动288

8.2.3 嵌套多V模型288

8.3 测试策略与模型选择289

8.3.1 一种理想化的情况289

8.3.2 完全随机的测试策略290

8.3.3 混合测试策略291

8.3.4 非均匀测试291

8.3.5 最小测试集的确定方法291

8.4 测试环境292

8.4.1 仿真测试环境293

8.4.2 真实环境294

8.4.3 可靠性测试环境构建295

8.5 测试流程295

8.5.1 运行剖面制定296

8.5.2 测试方案制定296

8.5.3 测试准备297

8.5.4 测试执行297

8.5.5 测试评估297

8.6 软件可靠性增长测试297

8.6.1 软件可靠性增长预计及评估297

8.6.2 测试程序301

8.6.3 基于故障树分析的可靠性增长测试302

8.7 软件可靠性验证测试305

8.7.1 无失效执行时间验证测试305

8.7.2 定时可靠性验证测试305

8.7.3 序贯验证测试307

8.7.4 验证测试方案310

8.8 可靠性测试的充分性310

8.8.1 软件可靠性验证测试充分性准则310

8.8.2 可靠性增长测试充分性准则311

第9章 软件可靠性工程管理312

9.1 软件可靠性工程管理知识领域定义312

9.2 软件可靠性计划313

9.2.1 目标313

9.2.2 要求313

9.2.3 软件可靠性计划的主要内容314

9.2.4 软件可靠性工作项目315

9.2.5 软件生命周期过程不同阶段与可靠性工作项目的关系316

9.2.6 软件可靠性工作计划317

9.3 文档管理318

9.3.1 文档的作用318

9.3.2 软件规模及其可靠性、安全关键等级319

9.3.3 文档齐套性320

9.3.4 软件开发过程文档编制321

9.3.5 文档剪裁与合并321

9.4 对分承制方的监督与控制322

9.5 软件可靠性评审323

9.5.1 软件评审的分级管理323

9.5.2 评审中的可靠性要求323

9.6 软件故障报告、分析和纠正措施系统324

9.6.1 问题报告324

9.6.2 软件问题影响分析325

9.6.3 纠正措施325

9.7 软件可靠性数据325

9.7.1 软件可靠性数据的要求与内容326

9.7.2 软件可靠性数据分类327

9.7.3 可靠性测试数据的统计特征328

9.7.4 软件可靠性数据的收集方法和过程328

9.7.5 数据收集过程的自动实现330

参考文献332