К основным количественным показателям надежности программного средства относятся:

- Вероятность безотказной работы P(t3) - это вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ системы не возникает. Наработка - продолжительность или объем работ:

 

P(t3) = P(t≥t3),

 

где t - случайное время работы ПС до отказа, t3 - заданная наработка.

 

- Вероятность отказа - вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ системы возникает. Этот показатель, обратный предыдущему:

 

Q(t3) = 1 - P(t3).

 

- Интенсивность отказов системы λ(t) - это условная плотность вероятности возникновения отказа программного средства в определенный момент времени при условии, что до этого времени отказ не возник:

 

λ(t) = f (t) / P(t),

 

где f(t) - плотность вероятности отказа в момент времени t:

 

 

Существует следующая связь между λ(t) и P(t):

 

В частном случае λ = const.

 

Р(t) = exp(- λ(t) d t.).

 

Р(t) = exp(-λ(t)).

 

Если в процессе тестирования фиксируется число отказов за определенный интервал времени, то λ(t) - число отказов в единицу времени.

- Средняя наработка до отказа Тi - математическое ожидание времени работы программного средства до очередного отказа

 

 

где t - время работы программного средства от (К-1) до К отказа.

 

Ti = (t1+t2+...+tn)/n,

 

где ti - время работы программного средства между отказами, n - количество отказов.

 

- Среднее время восстановления Тв - математическое ожидание времени восстановления tвi - времени, затраченного на восстановление и локализацию отказа - tо.л.i, времени устранения отказа - tу.о.i, времени пропускной проверки работоспособности - tп.п.i:

 

tвi = tо.л.i + tу.о.i + tп.п.i.

 

Для этого показателя термин «время» означает время, затраченное программистом на перечисленные виды работ.

 

- Коэффициент готовности К2 - вероятность того, что программное средство ожидается в работоспособном состоянии в произвольный момент времени его использования по назначению:

 

К2 = Ti / (Ti +Tв).

 

Причиной отказа программного средства являются ошибки, которые могут быть вызваны: внутренним свойством программного средства, реакцией программного средства на изменение внешней среды функционирования. Это значит, что при самом тщательном тестировании, если предположить, что удалось избавиться от всех внутренних ошибок, нельзя с полной уверенность утверждать, что в процессе эксплуатации программного средства не возникнет отказ.

Основным средством определения количественных показателей надежности являются модели надежности, под которыми понимают математическую модель, построенную для оценки зависимости надежности от заранее известных или оцененных в ходе создания программного средства параметров. В связи с этим определение надежности показателей принято рассматривать в единстве трех процессов - предсказание, измерение, оценивание.

Предсказание - это определение количественных показателей надежности исходя из характеристик будущего программного средства.

Измерение - это определение количественных показателей надежности, основанное на анализе данных об интервалах между отказами, полученных при выполнении программ в условиях тестовых испытаний.

Оценивание - это определение количественных показателей надежности, основанное на данных об интервалах между отказами, полученными при испытании программного средства в реальных условиях функционирования.

Все модели надежности можно классифицировать по тому, какой из перечисленных процессов они поддерживают (предсказывающие, прогнозные, оценивающие, измеряющие). Нужно отметить, что модели надежности, которые в качестве исходной информации используют данные об интервалах между отказами, можно отнести и  к измеряющим, и к оценивающим в равной степени. Некоторые модели, основанные на информации, полученной в ходе тестирования программного средства,  дают возможность делать прогнозы поведения программного средства в процессе эксплуатации.

Рассмотрим аналитические и эмпирические модели надежности.

Аналитические модели дают возможность рассчитать количественные показатели надежности, основываясь на данных о поведении программы в процессе тестирования (измеряющие и оценивающие модели).

Эмпирические модели базируются на анализе структурных особенностей программ. Они рассматривают зависимость показателей надежности от числа межмодульных связей, количества циклов в модулях, отношения количества прямолинейных участков к количеству точек ветвления и тому подобное. Нужно отметить, что часто эмпирические модели не дают конечных результатов показателей надежности.