軟件系統可靠性分析基礎與實踐 (微課版) 張德平 9787302686675 【台灣高等教育出版社】

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書名：軟件系統可靠性分析基礎與實踐 (微課版)
ISBN：9787302686675
出版社：清華大學
著編譯者：張德平
頁數：xxx
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書號：1741564
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內容簡介
本書緊扣複雜軟件系統可靠性（簡稱軟件可靠性）分析與應用新技術，從軟件可靠性的數學
基礎和基本概念出發，重點介紹軟件失效機理與故障傳播分析、軟件可靠性增長模型、數據驅動
的軟件可靠性模型以及軟件可靠性建模、可靠性分析、可靠性設計、可靠性測試與驗證、可靠性
工程等主題。全書共11 章，主要內容包括軟件可靠性基本概念、軟件可靠性分析的數學基礎、軟
件失效機理分析與故障傳播分析、軟件可靠性增長模型、數據驅動的軟件可靠性模型、軟件可靠
性建模技術、軟件可靠性分析技術、軟件可靠性設計方法、軟件可靠性測試與驗證技術、軟件可
靠性工程。
本書內容全面、系統，具有較強的工程適用性。本書適合作為計算機科學與技術、軟件工程、
數學與應用數學、統計學、系統工程、工業工程等專業本科生、研究生相關課程教材，也可供複
雜裝備、可靠性工程、軟件工程、統計、安全工程、軍用軟件等相關領域人員參考。

目錄

第1 章 緒論 1
11 軟件可靠性研究與實踐的意義 1
12 複雜裝備系統中軟件可靠性技術應用趨勢 3
13 習題 4
第2 章 軟件可靠性基本概念 5
21 軟件可靠性的度量指標 5
211 軟件可靠性的定義 5
212 常見軟件可靠性度量指標 7
213 裝備系統軟件可靠性指標 10
22 軟件可靠性建模方法 11
221 軟件可靠性建模思想 11
222 軟件可靠性建模過程 12
223 軟件可靠性建模基本問題 13
224 軟件可靠性模型的概念及特點 13
23 影響軟件可靠性的因素 14
24 軟件失效數據 17
241 軟件失效數據分類 17
242 當前失效數據存在的不足與建議 19
25 軟件可靠性模型分類 20
26 習題 21
第3 章 軟件可靠性分析的數學基礎 23
31 隨機變量及其分佈 23
311 連續型隨機變量及其分佈 23
312 離散型隨機變量及其分佈 31
32 隨機過程 34
321 馬爾可夫過程 35
322 泊松過程 42
33 參數估計方法 45
331 最大似然估計 46
332 最大後驗估計 47
333 貝葉斯估計 48
334 最小二乘法 49
34 習題 52
第4 章 軟件失效機理與故障傳播分析 54
41 軟件失效機理分析 54
42 軟件故障傳播分析 58
421 基於程序內部的故障傳播分析 59
422 基於組件的故障傳播分析 66
423 網絡化軟件故障傳播分析 77
43 習題 81
第5 章 軟件可靠性增長模型 83
51 經典軟件可靠性增長模型 83
511 JM 模型 84
512 GO 模型 86
513 MO 模型 88
514 Inflection S 形模型 89
52 NHHP 類軟件可靠性增長模型 90
521 軟件可靠性增長模型建模過程 90
522 影響SRGM 的關鍵參數因素分析 92
523 統一的SRGM 框架模型 93
53 習題 96
第6 章 數據驅動的軟件可靠性模型 98
61 數據驅動的軟件可靠性模型框架 98
62 基於時間序列的軟件可靠性模型 101
621 基於ARIMA 的可靠性模型 101
622 基於灰色理論的可靠性模型 104
63 基於智能算法的軟件可靠性模型 106
631 基於BP 神經網絡的軟件可靠性模型 107
632 基於支持向量回歸的軟件可靠性模型 111
64 軟件可靠性組合模型 117
641 軟件可靠性組合模型構建 117
642 基於時間序列分解與重構的軟件可靠性混合模型 119
65 習題 135
第7 章 軟件可靠性建模技術 137
71 基於體系結構的軟件可靠性建模分析 137
711 基於馬爾可夫鏈的組件化系統可靠性建模分析 137
712 基於Petri 網的體系結構軟件可靠性建模分析 144
72 面向服務的軟件可靠性建模分析 161
721 面向服務架構的軟件可靠性模型 161
722 數據驅動的SOA 軟件可靠性建模分析 165
73 網絡化軟件可靠性建模分析 170
74 雲計算系統可靠性建模分析 173
741 雲計算系統可靠性定義 174
742 影響雲計算系統可靠性的因素 175
743 雲計算系統的可靠性模型 178
744 雲服務系統的可靠性模型 180
75 習題 182
第8 章 軟件可靠性分析技術 184
81 軟件故障樹分析（SFTA）技術 184
811 故障樹基本概念 184
812 故障樹的構建與規範化 187
813 基於故障樹的可靠性分析 193
82 軟件失效模式與影響分析 202
821 軟件失效的軟劃分 203
822 軟件SFMEA 分析方法 205
823 實例分析 211
83 習題 213
第9 章 軟件可靠性設計方法 218
91 常規軟件可靠性設計 218
911 軟件避錯設計 219
912 軟件查錯設計 226
913 軟件糾錯設計 232
914 軟件容錯設計 233
92 嵌入式軟件可靠性設計 242
921 嵌入式軟件的特點和相關設計準則 242
922 嵌入式軟件可靠性設計方法 244
93 面向服務的軟件可靠性設計 247
931 軟件服務模式 247
932 面向服務的軟件可靠性設計流程 248
933 服務模式劃分與可靠性設計 249
934 面向服務的軟件可靠性設計方法 250
94 雲計算系統可靠性設計 257
941 雲計算系統可靠性設計原則 257
942 雲計算系統可靠性設計方法 257
95 習題 266
第10 章 軟件可靠性測試與驗證技術 269
101 軟件可靠性測試的基本概念與特點 269
1011 軟件可靠性測試的基本概念 269
1012 軟件可靠性測試的特點 271
1013 軟件可靠性測試技術 272
1014 軟件可靠性測試的類型 273
1015 軟件可靠性增長測試方法 274
1016 兩種軟件可靠性增長測試方法比較 280
102 軟件可靠性驗證測試技術 281
1021 固定期軟件可靠性驗證測試 282
1022 非固定期軟件可靠性驗證測試 286
1023 軟件可靠性驗證測試方法在裝備軟件中的應用 288
103 習題 298
第11 章 軟件可靠性工程 299
111 軟件可靠性工程的定義和過程 299
112 軟件可靠性工程的活動分析 300
1121 軟件可靠性工程過程與開發過程的關係 301
1122 軟件可靠性工程活動之間的聯繫 302
113 數據驅動的軟件可靠性工程過程模型 304
1131 軟件可靠性工程過程中的工作流定義 304
1132 軟件可靠性工程過程模型的工作流元素定義 304
1133 數據驅動的軟件可靠性工程過程模型 305
1134 融入可靠性分析與設計的軟件研製過程 307
114 軍用軟件質量與可靠性管理方法 307
1141 軟件開發全過程工程化管理 307
1142 分階段的質量管理和控制 309
115 習題 312
參考文獻 313

前言/序言
黨的二十大報告提出要加快武器裝備現代化，更加凸顯了武器裝備在現
代戰爭中的重要地位，對於全面開創武器裝備建設新局面、確保如期實現建
軍一百年奮鬥目標具有重大現實意義。軟件作為軍用裝備的重要組成部分，
在功能實現上具有關鍵作用。但由於我國軟件研製能力水平不高，軟件可靠
性已成為制約武器裝備發展和發揮效能的瓶頸。
隨著人工智能、大數據等技術的廣泛應用，裝備軟件的規模和複雜度不
斷增加，軟件邊界日漸模糊化，其可靠性越來越難以保證，軟件可靠性問題
也越來越突出，也給現有的軟件可靠性理論和方法帶來了新的挑戰。一方面，
需求的不斷增加使得軟件規模和設計的複雜性急劇提高，導致軟件高可靠性
面臨挑戰；另一方面，隨著應用領域的拓展，與其交互的外在環境愈加複雜
和惡劣，而對軟件乃至整個系統的可靠性要求卻越來越高。同時，與硬件可
靠性技術的飛速發展相比，軟件可靠性技術的發展相對滯後，這種發展的不
均衡性導致軟件可靠性成為影響整個系統可靠性進一步提高的瓶頸。
在軍用、航空航天等應用領域，一些大型裝備設備的控制核心功能大都
由軟件完成。可想而知，如果這些軟件失效，將對生活、生產帶來很大的不
便或造成重大財產損失，特別是其中某些關鍵操作或功能失效，會給國家利
益和人民生命財產造成巨大的損失。因此，從20 世紀80 年代開始，學術界和
工業界就開始對軟件可靠性進行研究和應用，在軟件可靠性早期預計、分析、
設計、測試、評估等多方面提出了一系列理論和方法以保障軟件可靠性。深
入研究軟件可靠性工程，特別是針對複雜軟件可靠性工程，對於整個軍用裝
備領域具有十分重要的意義。
目前大多數軟件可靠性工程相關圖書無法滿足基於人工智能、大數據、
面向服務等新技術的複雜軟件產品可靠性分析與建模的需要，特別是複雜裝
備軟件可靠性分析的需要。本書緊扣複雜軟件可靠性分析與應用新技術，從
軟件可靠性數學基礎和可靠性基本概念出發，重點介紹軟件失效機理與故障
傳播分析、軟件可靠性增長模型、數據驅動的軟件可靠性模型以及軟件可靠
性建模、可靠性分析、可靠性設計、可靠性測試與驗證、可靠性工程等主題。
本書適合作為計算機科學與技術、軟件工程、數學與應用數學、統計學、系統工程、工
業工程等專業的本科生、研究生一學期的軟件可靠性分析課程教材，也可供複雜裝備、可
靠性工程、軟件工程、統計、安全工程、軍用軟件等相關領域的工作者與研究者參考。
編者
2025 年2 月

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