题目：基于软件体系结构的可靠性评估研究

软件可靠性评估对于提高软件可靠性、保证软件质量具有重要的作用。随着软件体系结构技术的快速发展，如何根据软件体系结构对软件可靠性进行评估逐渐引起人们的关注，本文围绕基于软件体系结构的可靠性评估技术进行了深入研究。本文首先阐述了软件可靠性的定义和参数体系。并结合软件体系结构元素对可靠性的影响进行了分析，确定了进行可靠性评估所需要的各模型参数。在此基础上本文提出了一个软件使用概率图，作为软件体系结构的马尔可夫视图模型。基于软件使用概率图，可以利用马尔可夫链对软件可靠性进行评估。根据软件使用概率图的特点，可靠性评估过程可以紧密地与软件体系结构设计过程结合，改变了以往可靠性评估与软件体系结构设计过程相对分离的现状。本文提出了一个基于软件使用概率图的可靠性评估过程，该过程可与软件体系结构设计的各主要阶段同步进行，具有更强的工程实践性。针对当前基于软件体系结构可靠性评估模型普遍对软件体系结构建模过于简单的这一现状，本文使用统一建模语言UML中的软件用例图和顺序图作为体系结构设计模型，并对它们进行了形式化定义。根据软件UML用例图和顺序图，分别阐述了生成用例使用概率图和构件使用概率图的方法。在由UML顺序图生成构件使用概率图的过程中，针对不同软件体系结构模式进行了可靠性分析，总结了不同模式下构件使用概率图的特点。对不符合马尔可夫过程的构件交互关系，本文提出了将其建模为符合马尔可夫过程的方法，解决了现有可靠性评估模型对具有此类构件关系的软件可靠性评估不准确的问题。并在上述分析的基础上，提出了一个从软件顺序图生成构件概率图的算法，首次对如何从软件体系结构模型映射到软件使用模型做出了明确的规定。基于可靠性评估模型，本文还提出了一种软件可靠性灵敏度分析方法。利用灵敏度分析，可以对可靠性模型中不同参数变化对软件系统可靠性的影响做出评估和比较。本文从用户使用方式、软件构件属性和体系结构设计决策等三个方面对软件系统可靠性的灵敏度做出分析。结合灵敏度分析的结果，为改进软件体系结构设计、制定开发和测试策略提供了依据。本文最后设计了一个实验与验证方案，采用一个实例软件来验证可靠性评估结果的准确性。验证结果表明，通过本文的可靠性评估方法得到的软件可靠性评估结果能够反映软件实际可靠性水平，并且可以获得比现有可靠性模型更精确的结果。通过对实例软件可靠性的灵敏度分析，得到了对实例软件可靠性影响较大的用例转移概率、构件可靠性和构件转移概率，并对这些影响因素进行了分析。