Интеграционные свойства систем

Как отмечалось выше, интеграционные свойства систем проявляются только тогда, когда система рассматривается как единое целое. В этом состоит сложность прогнозирования и оценки таких свойств, поскольку иногда можно измерить показатели только подсистем, из которых состоит комплексная система.

Существует два типа интеграционных свойств.

1. Функциональные свойства, которые проявляются только тогда, когда система работает как единое целое. Например, велосипед имеет функциональные свойства транспортного средства только тогда, когда собран из своих компонентов.

2. Нефункциональные свойства: безотказность, производительность, безопасность и защищенность (ограничение несанкционированного доступа к системе), которые зависят от поведения системы в операционном окружении. Такие свойства часто критичны для вычислительных систем, поскольку если они не достигают определенного минимального уровня, то система не будет работоспособной. Некоторые функции и возможности системы могут быть не востребованы всеми пользователями, так что система может быть работоспособной и без них. Вместе с тем система, не надежная или не эффективная в своих отдельных функциях, все равно считается бракованной.

Чтобы проиллюстрировать сложность в определении интеграционных свойств, рассмотрим такой показатель системы, как безотказность. Это комплексный показатель, который всегда следует рассматривать на уровне системы, а не ее отдельных компонентов. Компоненты в системе взаимосвязаны, так что сбой в одном компоненте может распространиться по всей системе и вызвать ответную реакцию в других компонентах. Проектировщики систем часто не могут предугадать последовательность распространения сбоев в системе, поэтому трудно оценить безотказность системы только на основании данных о безотказности ее отдельных компонентов.

Существует три тесно связанных между собой фактора, которые влияют на общую безотказность системы.

1. Безотказность аппаратных средств. Этот показатель определяется вероятностью выхода из строя отдельных аппаратных компонентов и временем, необходимым на их замену.

2. Безотказность программного обеспечения. Это показатель работы компонента ПО без сбоев и ошибок. Программные ошибки обычно не оказывают влияния на аппаратные средства системы. Поэтому система может продолжать функционировать даже тогда, когда ПО выдает некорректные результаты. Безотказность программного обеспечения подробно рассматривается в главах 16 и 17.

3. Ошибки операторов. Операторы, эксплуатирующие систему, также могут допускать ошибки в своей деятельности.

Все перечисленные факторы тесно связаны между собой. Сбои в аппаратных средствах могут породить ложные сигналы, которые затем поступают на вход программных компонентов, что, в свою очередь, может привести к непредсказуемому поведению программного обеспечения. Операторы обычно допускают ошибки в нештатных ситуациях, когда система ведет себя необычным образом. Такие ситуации часто порождаются какими-либо сбоями в системе. Неправильные действия оператора, в свою очередь, могут спровоцировать сбои и ошибки в работе аппаратных средств, что также может привести к дальнейшему распространению сбойных и ложных сигналов по системным цепям. Таким образом, небольшая ошибка, возникшая в одной подсистеме и в принципе легко устранимая, может привести к ситуации, требующей полного отключения системы.

Безотказность системы также зависит от окружения, в котором она эксплуатируется. Как указывалось выше, трудно предвидеть системное окружение, в котором будет эксплуатироваться система. Другими словами, сложно описать окружение в виде ограничений, которые должны учитываться при разработке системы. Подсистемы, составляющие целостную систему, могут по-разному реагировать на изменения в системном окружении, тем самым влияя на общую безотказность системы самым непредвиденным образом. Вследствие этого, даже если система является единым целым, бывает трудно или совсем невозможно измерить уровень ее безотказности.

Допустим, система предназначена для эксплуатации при нормальной комнатной температуре. Для того чтобы система могла функционировать при других температурных режимах, ее электронные компоненты должны быть рассчитаны для работы в определенном температурном интервале, скажем, от 0 до 45°. При выходе из этого температурного интервала компоненты могут вести себя непредсказуемым образом. Теперь предположим, что система является внутренней составной частью воздушного кондиционера. Если кондиционер неисправен и гонит горячий воздух через электронные компоненты, то они, а следовательно, и вся система могут выйти из строя. Если кондиционер работает нормально, то система также должна работать нормально. Но вследствие физической замкнутости кондиционера могут возникнуть непредвиденные влияния разных компонентов устройства друг на друга, что также может привести к различным сбоям.

Подобно безотказности, другие интеграционные характеристики (такие, как производительность и удобство эксплуатации) также трудны для определения, но могут быть оценены в процессе эксплуатации системы. Оценка других свойств, например безопасности системы и ее защищенности, порождает большие сложности. Эти свойства не просто присущи работающей системе, они отражают те характеристики, которые она не показывает. Например, при разработке мер защищенности, где одним из показателей является невозможность несанкционированного доступа к данным, сравнительно легко просчитать все возможные режимы доступа к данным и исключить нежелаемые. Поэтому оценить уровень защищенности можно только через характеристики системы, присущие ей по умолчанию. Более того, система будет считаться обладающей свойством защищенности до тех пор, пока кто-нибудь не взломает ее средства защиты.