摘要：本文針對目前軟件質(zhì)量存在的問題，通過對軟件質(zhì)量保證方法研究，從而提出具體的以軟件質(zhì)量為核心的軟件質(zhì)量保證方法。

關(guān)鍵詞：軟件質(zhì)量保證；軟件質(zhì)量；軟件質(zhì)量管理

中圖分類號：TP3文獻標識碼：A文章編號：1007-9599 (2012) 07-0000-02

一、引言

目前在許多軟件開發(fā)過程中，軟件開發(fā)方只注重實現(xiàn)軟件功能的正確性，用戶對質(zhì)量方面要求也往往不夠明確，軟件質(zhì)量成為隱含的需求，開發(fā)方為了趕進度，往往也忽略了軟件的質(zhì)量，直到后續(xù)交付用戶后中發(fā)現(xiàn)大量軟件質(zhì)量問題。導(dǎo)致項目執(zhí)行周期遙遙無期，用戶不滿意，軟件開發(fā)方也毀了聲譽，追加了大量項目實施費用。軟件規(guī)模越復(fù)雜，其質(zhì)量就越難保證，目前國內(nèi)和國外的軟件產(chǎn)品，最為明顯的也是致命的差距就在于產(chǎn)品質(zhì)量。

二、影響軟件質(zhì)量的因素

軟件質(zhì)量問題主要來源于軟件的開發(fā)過程，而影響開發(fā)過程質(zhì)量的主要特性包括：開發(fā)所采用的技術(shù)、開發(fā)者個人的業(yè)務(wù)經(jīng)歷水平及開發(fā)所使用的工具，常見影響軟件質(zhì)量的因素歸納總結(jié)有以下幾個方面。

（1）需求分析因素。對用戶的提出的需求溝通不到位，轉(zhuǎn)換為軟件需求規(guī)格說明不完整；用戶需求變更管理不到位，用戶需求可能存在變更，而軟件開發(fā)者沒有及時更改軟件或軟件更改引入新的問題等。

（2）軟件設(shè)計方法因素。軟件開發(fā)者往往是先編碼后寫設(shè)計方案，或者按照自己的編程習慣開發(fā)軟件，導(dǎo)致軟件不符合用戶需求，或未考慮用戶對特殊情況處理和錯誤處理情況等。

（3）編碼過程因素。主要表現(xiàn)在軟件編碼不規(guī)范，軟件容錯能力不夠等。

（4）內(nèi)部測試過程因素。如內(nèi)部測試未開展或內(nèi)部測試不充分等。

（5）軟件文檔因素。如文檔描述存在二義性、文文之間描述不一致，文檔版本不一致等。

三、軟件質(zhì)量保證方法

（一）建立以軟件質(zhì)量為核心的質(zhì)量體系

建立樹立為軟件質(zhì)量為核心的軟件質(zhì)量管理體系，如依據(jù)軟件能力成熟度模型集成（CMMI）建立管理體系，明確在軟件開發(fā)的各個階段必須控制的質(zhì)量指標。軟件項目組嚴格按照質(zhì)量體系開發(fā)軟件，質(zhì)量保證人員必須全程跟蹤監(jiān)督。軟件質(zhì)量體系度量包括以下方面。

（1）需求分析質(zhì)量度量。軟件需求分析是否充分、需求是否完整、需求定義是否準確，是否存在需求理解不同的情況，軟件需求規(guī)格說明文檔是否覆蓋軟件任務(wù)書或合同中所有要求。

（2）軟件設(shè)計質(zhì)量度量。在軟件設(shè)計過程，是否進行了概要設(shè)計和詳細設(shè)計，軟件設(shè)計是否滿足軟件需求，軟件設(shè)計文檔是否詳細等。

（3）測試結(jié)果質(zhì)量度量。內(nèi)部測試如單元測試、單元集成和測試、配置項測試、系統(tǒng)合格性測試是否都逐層開展，發(fā)現(xiàn)的問題是否都進行了處理，測試是否依據(jù)了軟件需求文檔等。

（4）驗收結(jié)果質(zhì)量度量。是否組織開展軟件驗收工作，對軟件完成的功能數(shù)量，各項性能指標等是否進行了評審，各項功能性能質(zhì)量是否滿足用戶需求等。

（二）選擇最合適的開發(fā)方法

軟件開發(fā)方在需求確定以后，應(yīng)根據(jù)軟件特性選擇最合適的開發(fā)方法。目前軟件開發(fā)方法主要有Parnas法、Jackson法、Yourdon法等，面向?qū)ο蠓椒?、原型化方法、可視化方法等。其中可視化方法適用于圖形類應(yīng)用軟件開發(fā)；面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的方法及原型化方法適合于中小型系統(tǒng)的開發(fā)。優(yōu)先推薦使用Parnas法，該方法是1972年P(guān)arnas提出來的，基本思想是在設(shè)計時提前預(yù)測軟件可能存在的需求變更，通過對可能變化的信息集中在某些模塊內(nèi)，使其與其他模塊無關(guān)，提高了軟件的可維護性，避免了錯誤的蔓延，也就提高了軟件的可靠性。

（三）采用軟件重用技術(shù)

軟件重用是指在開發(fā)新軟件的過程中重復(fù)使用已有的軟件成分，該軟件成分可能是已存在的軟件，也可能是專門設(shè)計的可重用的軟件構(gòu)件。廣義的軟件重用還包括軟件的開發(fā)思想方法、文檔、環(huán)境、數(shù)據(jù)等。最大限度地采用軟件重用技術(shù)，不僅能縮短開發(fā)周期，提高開發(fā)效率，也能提高軟件的可維護性和可靠性。

（四）加強軟件容錯設(shè)計

容錯是指系統(tǒng)或軟件出現(xiàn)有限數(shù)目的硬件或軟件故障的情況下，系統(tǒng)仍具有連續(xù)正確執(zhí)行任務(wù)的固有能力。其主要目的是提供足夠的冗余信息和合適的算法程序，使系統(tǒng)在實際運行時能夠及時發(fā)現(xiàn)程序設(shè)計錯誤，采取補救措施，以提高軟件可靠性。

軟件容錯設(shè)計有冗余設(shè)計與非冗余設(shè)計兩類方法。冗余設(shè)計有軟件冗余、硬件冗余、時間冗余和信息冗余等。其中軟件冗余又有表決器、N版本和恢復(fù)塊等方法在軟件應(yīng)用較少，不作為本文論述的重點。非冗余設(shè)計有保護處理、異常處理、容差處理看門狗等技術(shù)等。

1.時間冗余容錯技術(shù)

時間冗余容錯方法是以犧牲軟件執(zhí)行效率來換取軟件可靠性的一種手段，時間冗余容錯包括：有限地降低系統(tǒng)的運行速度以增加系統(tǒng)的可靠性；使用重復(fù)執(zhí)行指令或程序來檢測系統(tǒng)故障，使系統(tǒng)從故障恢復(fù)工作。

（1）冗余指令。對于80XX系列等16位單片機和自行設(shè)計的低集成度DSP系統(tǒng)使用匯編語言編程時，在對程序流向起決定作用的指令和某些對系統(tǒng)工作狀態(tài)起重要作用的指令(如中斷操作、堆棧設(shè)置等)之前插入幾條NOP指令，可確保這些指令正確執(zhí)行。在硬件初始化、外部存儲器訪問、A/D采集等插入NOP指令或延遲函數(shù)，可確保硬件能夠有足夠的時間響應(yīng)指令。

（2）指令重復(fù)執(zhí)行。根據(jù)當前系統(tǒng)的復(fù)雜程度，對于軟件中的重要操作指令（例如存儲區(qū)換頁操作或重新定義指針操作）時，讓其重復(fù)執(zhí)行一定次數(shù)，重要操作指令重復(fù)對系統(tǒng)的運行時間增加甚微，但對整個系統(tǒng)的安全性和可靠性的作用重大。

（3）程序復(fù)核。由于外界干擾或者機器內(nèi)部的瞬間故障，有可能修改某些重要數(shù)據(jù)，如果繼續(xù)使用這些數(shù)據(jù)可能會給系統(tǒng)帶來災(zāi)難性的后果。在程序的執(zhí)行中對重要數(shù)據(jù)進行復(fù)核，檢查它們是否在指定的范圍內(nèi)，如果是，繼續(xù)執(zhí)行，如果不是，作相應(yīng)的出錯處理。

2.信息冗余技術(shù)

信息冗余是為了檢測和糾正信息在運算或傳輸過程中的錯誤而外加的一部分冗余信息碼，使原來不相關(guān)的數(shù)據(jù)變?yōu)橄嚓P(guān)，并把這些冗余碼作為監(jiān)督碼與有關(guān)的信息一起傳遞。信息冗余包括：奇偶校驗碼、校驗和、海明碼、循環(huán)冗余校驗碼(CRC校驗)等，信息冗余技術(shù)在通訊處理類軟件開發(fā)中使用較多。

3.軟件陷阱冗余技術(shù)

軟件陷阱冗余技術(shù)就是當發(fā)現(xiàn)程序跑飛是，用引導(dǎo)指令強行引導(dǎo)程序指向復(fù)位入口地址，軟件在復(fù)位入口子程序中專門對程序出錯進行處理的程序，使程序恢復(fù)正常運行。通常，根據(jù)跑飛程序落入陷阱區(qū)的位置不同，可選擇執(zhí)行空操作、轉(zhuǎn)到程序入口地址等形式，使程序恢復(fù)正常運行。針對不同的存儲空間，軟件陷阱可以使用不同的手段來安排。軟件陷阱冗余技術(shù)在匯編語言編程中使用較多。

4.看門狗冗余容錯技術(shù)

看門狗技術(shù)原理是軟件通過不斷監(jiān)視程序循環(huán)運行時間，若發(fā)現(xiàn)時間超過已知的循環(huán)時間，則認為系統(tǒng)陷入了死循環(huán)，然后強迫程序返回到入口地址，在入口處安排一段出錯處理程序，使系統(tǒng)運行恢復(fù)正常。該方法特別適用與周期控制的軟件類型。

5.保護處理技術(shù)

對數(shù)值處理累程序，如除法運算子程序，應(yīng)檢查除數(shù)是否為O，如果除數(shù)為O，進行保護處理；開方運算子程序，應(yīng)檢查被開方數(shù)是否不小于O，如果被開方數(shù)小于O，進行保護處理；變量(指針、數(shù)組)被創(chuàng)建之后應(yīng)當及時把它們初始化，以避免出錯。

6.容差處理技術(shù)

選擇最適當?shù)乃惴?，合理安排運算順序減少計算偏差，運算順序的安排原則是：先進行無偏差或偏差小的運算，盡可能將會出偏差的運算往后安排。對于采樣數(shù)據(jù)采取多次求平均值的方法進行平滑處理，對于開關(guān)量信號采取三選二，五選三等抗干擾處理。

7.高級語言容錯處理技術(shù)

利用高級程序設(shè)計語言本身的容錯能力，采取相應(yīng)的策略。在Visual Basic 6.0中的On Error語句，可以啟動一個錯誤處理程序并指定該子程序在一個過程中的位置；在Visual C++中，提供了處理各種異常的機制，如try、catch等。

（五）借助軟件開發(fā)管理工具

軟件配置管理是軟件工程化管理的基礎(chǔ)性工作，配置管理工作包括：配置標識、配置控制、過程配置狀態(tài)記實、配置審核、產(chǎn)品發(fā)布管理。使用配置管理工具，能夠更好的監(jiān)控到軟件開發(fā)過程各階段資源的狀態(tài)，有效控制軟件資源的變更，從而真實有效地控制軟件開發(fā)過程。

（六）嚴格開展軟件內(nèi)部測試

軟件開發(fā)完成之后，通過加強測試來發(fā)現(xiàn)軟件錯誤，評估軟件是否滿足用戶需求。要在可能的情況下，進行盡可能完備的測試。

測試的方法多種多樣，靜態(tài)測試包括：代碼走查、代碼審查、靜態(tài)分析等。除此之外，還要對軟件進行動態(tài)測試，讓軟件運行在真實的或模擬的環(huán)境中，檢驗程序的動態(tài)行為和運行結(jié)果的正確性。動態(tài)測試必須設(shè)計測試用例，搭建測試環(huán)境，配備檢測工具等。

四、結(jié)束語

提高軟件質(zhì)量的方法有多種途徑，軟件開發(fā)方應(yīng)根據(jù)具有軟件特點采取不同的質(zhì)量方法，選擇最合理的開發(fā)方法，采用最可靠、最成熟的技術(shù)和，加強軟件內(nèi)部測試和開發(fā)過程的質(zhì)量管理工作，才能有效保證軟件最終質(zhì)量。希望本文對從事軟件質(zhì)量工作研究的人員提供一定的幫助。

參考文獻：

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