Технологии повышения безошибочности программ
Помехоустойчивость программы можно повысить применяя способы повторения выполнения фрагментов программ и организации защиты от проникновения помех в программу.
Повторение выполнения
Чаще всего применяются программистами такие два способа повторения выполнения фрагментов - двойной счет и контрольные точки.
Двойной счет организуется обычно по такой схеме. Отдельный фрагмент задачи решается дважды, затем результаты сравниваются, если они совпадают, то решение считается правильным, и переходят к следующему фрагменту программы. Если же результаты не совпадают, то может быть выполнена третья попытка, и если результаты третьей попытки совпадают с одним из ранее полученных результатов, то они считаются правильными.
Здесь мы опять встречаемся с контуром управления. Объектом управления в таком контуре является фрагмент программы. Цель контура - достижение высокой достоверности решения ценой потери времени.
Существуют модификации метода двойного счета, например, второй просчет может бить выполнен по другому алгоритму; делается это в предположении, что помеха может выборочно влиять на конкретный алгоритм, на конкретную операцию.
Контрольные точки организуются в программах, время выполнения которых достаточно велико - несколько десятков минут, например. Цель этого способа - экономия времени выполнения программы при достаточно высоком уровне достоверности полученного результата.
Сам способ заключается в том, что в программе расставляются так называемые контрольные точки, в которые помещается обращение к процедуре "фотографирования" оперативной памяти во внешнюю память. Контрольные точки расставляются таким образом, чтобы время выполнения программы между контрольными точками было в пределах 5-10 минут. Если в какой-то момент в промежутке между контрольными точками произошел сбой оборудования или появилась какая-либо помеха, не позволяющая ожидать достоверный результат решения, то программу можно запустить не с самого начала, потеряв все время решения, а с предыдущей контрольной точки, предварительно восстановив соответствующее состояние оперативной памяти с магнитной ленты. Потеряно будет практически только время, прошедшее после организации соответствующей контрольной точки.
Конечно, организация контрольных точек далеко не всегда такое простое дело, как могло бы показаться. Существует много проблем, которые приходится при этом решать, но чем-то же надо платить за экономию времени решения задачи при неустойчиво работающей аппаратуре.
Технологии защиты от проникновения помехи
Как уже говорилось, проникновение некорректных значений (помех) в программу чревато очень серьезными последствиями. Поэтому обычно предпринимаются те или иные условия по организации контроля. Программисты выполняют эту работу каждый по-своему. В результате оказывается, что даже для одинаковых входных величин средства защиты от помех, построенные разными программистами отличаются как затратами на создание этих средств, так и тщательностью защиты.
К сожалению, первопричиной плохого контроля в программах, является недостаточное представление о последствиях этого плохого контроля, о реальности помех, излишней самоуверенности с одной стороны и удивительной доверчивости с другой.
Программирование с защитой от помех обычно отнимает слишком много времени при подготовке программы (по некоторым оценкам, больше 20%).
Затраты эти можно существенно снизить, если предложить программисту автоматизированный способ подготовки средств контроля.
Ниже мы рассмотрим фильтрацию - автоматизированный процесс, предотвращающий проникновение помех в программу. Выделяя этот процесс из других контролирующих процессов, мы исходим из тезиса необходимости как можно более раннего обнаружения ошибки. Кроме того, мы считаем, что контроль должен быть управляемым со стороны программиста, иначе говоря, программист сам должен определять, что надо контролировать и когда надо контролировать. Мы можем только выдать соответствующие рекомендации.