Test und Verlässlichkeit - SS 14
(G. Kemnitz)
IT-Systeme automatisierten intellektuelle Aufgaben: betriebliche Abläufe Steuerung von Prozessen und Maschinen Entwurfsaufgaben, ... Einsatzvoraussetzung ist eine ausreichende Verlässlichkeit. Der Schlüssel hierfür sind Kontrollen und das Abstellen der dabei erkannten Mängel auf drei Ebenen:
- während Entwurf und Fertigung (Fehlervermeidung),
- vor dem Einsatz und zur Wartung (Fehlerbeseitigung) und
- im laufenden Betrieb (Fehlertoleranz, Schadensvermeidung).
Inhalt und Lernziel der Vorlesung sind die Bewertung der Verlässlichkeit, Kontrollen, Fehlertoleranz und Schadensvermeidung, Test und Fehlerbeseitigung sowie Fehlervermeidung. In der Praxis sind das die teuersten und aufwändigsten Aufgaben im gesamten IT-Bereich.
Zielgruppe: Master Informatik und Interessenten anderer Studiengänge
Credits: (ECTS): 6
Foliensätze
- [F1: Modellbildung, Wahrscheinlichkeit, Experimente]
- Modellbildung: Zufallsexperiment, Service-Modell, Fehler.
- Wahrscheinlichkeit: Verkettete Ereignisse, Fehlerbaumanalyse, Markov-Ketten.
- Spezielle Experimente: Service-Versagen, Kontrolle als Filter, Testexperimente, Fehlerentstehung.
- [F2: Zufallstest, Verteilungen]
- Zufallstest: Nachweiswahrscheinlichkeit, Erforderliche Testsatzlänge, Operationsprofil, Steuer- und Beobachtbarkeit, Transistor- und Gatterfehler, Haftfehlermodell, Komplexe Funktionen, Entwurfsfehler.
- Verteilungen: Bis hierher behandelte Verteilungen, Erwartungswert und Varianz, Verteilungen von Zählwerten, Binomial-, Poisson- und Normalverteilung, Multimodale Verteilungen.
- Spezielle Verteilungen: Fehlenachweisdichte, Verteilung der Fehleranzahl und der Anzahl der Fehlfunktionen.
- Beurteilende Statistik: Verteilung unbekannt, Normalverteilung, Wahrscheinlichkeit von Zählereignissen, Seltene Ereignisse.
- [F3: Kontrollen und Fehlerbehandlung]
- Überblick.
- Informationsredundanz: Fehlererkennende Codes, Prüfkennzeichen, Fehlerkorrigierende Codes, Hamming-Codes, RAID-Systeme.
- Formatkontrollen: Syntaxtest, Typ und Wertebereich, Signalüberwachung.
- Wertekontrollen: Mehrfachberechnung und Vergleich, Diversität, Loop-Back-Test, Probe.
- Fehlerbehandlung: Fail-Safe/-Fast/-Slow, Neustart, Wiederholung, Fehlertoleranz.
- [F4: Test und Fehlerbeseitigung]
- Überblick.
- Fehlermodellierung: Nachweisbedingungen, Testauswahlstrategie, Digitale Schaltungen, Fertigungsfehler ICs, Fehlersimulation, Entwurfsfehler.
- Zufallstest: Erforderliche Testsatzlänge, Zuverlässigkeitswachstum, Pseudo-Zufallsgeneratoren, Selbsttest mit LSFR, Gewichteter Zufallstest.
- Testberechnung: D-Algorithmus, Sequentielle Schaltungen, Äquivalenzklassen, Speichertest.
- Fehlerbeseitigung: Ersatz, Input-Workaround, Reparatur.
- Testumgebungen: Modultest, Funktionstester, Schaltungstester, Boundary-Scan / JTAG.
- [F5: Fehlerentstehung und -vermeidung]
- Überblick.
- Fehlervermeidung: Deterministische Prozesse, Zufällige Einflüsse, Entwurfsprozesse, Vorgehensmodelle.
- Inspektion: Capture-Recapture, Inspektion als Zufallstest, Inspektionstechnologien.
- Ausfälle: Verschleiß, Kenngrößen.
- Verlässlichkeitskenngrößen: Zuverlässigkeit, Betriebssicherheit.
Hausübungen
- HA1 - Aufgaben 1.1 bis 1.8, Abgabe: 29.04.2014
Von den Hausübungen sind bei den Studiengängen, für die sie Pflicht sind, 50% der Punkte Vorbedingung für die Prüfungszulassung. Für alle Studiengänge gehen die Hausübungen in Form von Bonuspunkten in die Prüfungsnote mit ein.
Ergebnisse
| Matr.-Nr. | A1 | A2 | A3 | A4 | A5 | A6 | A7 | A8 | A9 | bestanden | Klausur |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| (100%) | (12) | (10) | (10) | (10) | (10) | (10) | (10) | (10) | |||
| 437055 | 75% | 7 | 5,5 | 8 | 7,5 | 1 | 4 | 5.5 | ja/2ZP | - | |
| 390569 | 75% | 11,5 | 5,5 | 6 | 10 | 5,5 | 6 | 8 | 5 | ja/3ZP | 17.5+3Z (4.0) |
| 437062 | 75% | 7 | 5,5 | 4 | 7,5 | 1 | 4 | 6 | ja/2ZP | - | |
| 426662 | 50% | 5 | 3 | 10 | 10 | 8 | 5 | 10 | 8 | ja/3ZP | 21+3Z (3.3) |
| 393122 | 100% | 12 | 9,5 | 8,5 | 10 | 6 | 9,5 | 6 | 8 | ja/3,5ZP | 35+3.5Z (1.0) |
| 380524 | 25% | 9,5 | 3,5 | 6 | 10 | 2 | 7 | 5 | ja/2ZP | - | |
| 438692 | 75% | 12 | 9,5 | 9 | 10 | 6 | 7 | 10 | 10 | ja/3,5ZP | 32+3.5Z (1.7) |
| 385842 | 12 | 8 | 7,5 | nein | - |
Literatur
- G. Kemnitz: Test und Verlässlichkeit von Rechnern. Springer, 2007
- P. Liggesmeyer: Software-Qualität. Spektrum, 2002
- G. Becker: Softwarezuverlässigkeit. deGryter, 1989
- K. Heidtmann. Zuverlässigkeitsbewertung technischer Systeme. Teubner, 1997
- R. Kärger: Diagnose von Computern. Teubner, 1996
- Glerum et al.: Debugging in the (Very) Large: Ten Years of Implementation and Experience.
Aktuelles
Terminvergabe für die mündlich Prüfung Sekretariat Institut für Informatik Frau Cronjäger (Raum J202) und, solage diese noch Urlaub hat, Frau Kammann (Raum J207).