Test und Verlässlichkeit - SS 15
(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.
- Fehler und Fehlfunktionen: Verteilung, FHNW-Funktion, Zuverlässigkeitswachstum, Nachweisabhängigkeiten.
- 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, Manuelle Reaktion.
- [F4: Test]
- Test: Ziele und Grundprinzipien, Tester für Baugruppen, Testrahmen für Entwurfsbeschreibungen, Tester und Selbsttest für digitale Schaltkreise, Testauswahl, Inspektion.
- Schaltkreistest: Fertigungsfehler, Haftfehler, andere Fehlermodelle, Testberechnung (D-Algorithmus), sequentielle Schaltungen, Speichertest, Ausfälle.
- Software-Test: Äquivalenzklassen, Kontrollflussorientiert, Ursache-Wirkungsanalyse, Automaten.
- [F5: Debuggen, Reifeprozesse, Fehlervermeidung, Verlässlichkeitsbewertung]
- Debuggen: experimentelle Reparatur, Rückverfolgung, Post Mortem, In the Large..
- Reifeprozesse
- Fehlervermeidung: Deterministische Prozesse, Zufällige Einflüsse, Entwurfsprozesse, Vorgehensmodelle.
- Verlässlichkeitskenngrößen: Zuverlässigkeit, Betriebssicherheit.
Hausübungen
Es gibt jede Woche Hausübungen. Studierende aus Studiengängen, für die sie Pflicht sind, benötigen 50% der Punkte als Prüfungszulassung. Für alle Studierenden gehen die Hausübungen in Form von Bonuspunkten in die Prüfungsnote mit ein.
Ergebnisse
| Matr.-Nr. | A1 | A2 | A3 | A4 | A5 | A6 | A7 | A8 | A9 | Summe | ZP | KP | KN |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| (20P) | (12P) | (10P) | (10P) | (12P) | (13P) | (11P) | (9P) | (14P) | (111P) | (40) | |||
| 403119 | 19 | 12 | 9 | 5 | 12 | 10 | 11 | 7 | 14 | 99 | 4 | 26 | 2.0 |
| 429658 | 15,5 | 8,5 | 5 | 5,5 | 10 | 7 | 5 | 8 | 64,5 | 2,5 | 27,5 | 2.0 | |
| 442198 | 8,5 | 12 | 9,5 | 30 | 1* | ||||||||
| 407621 | 19 | 11 | 9 | 3 | 12 | 10 | 11 | 8,5 | 14 | 97,5 | 4 | 20,5 | 3.0 |
| 407322 | 18 | 12 | 9 | 4 | 12 | 10 | 11 | 8,5 | 14 | 98,5 | 4 | 28 | 1.7 |
| 448596 | 20 | 7 | 4,5 | 4 | 9 | 6,5 | 8 | 9 | 14 | 82 | 3 | 27 | 2.0 |
| 390703 | 16 | 9 | 0,5 | 5 | 10 | 5 | 6 | 9 | 8 | 68,5 | 2,5 | ||
| 438630 | 13 | 8 | 9 | 30 | 1* | ||||||||
| 450849 | 12 | 8 | 1,5 | 2 | 7 | 6,5 | 2 | 4 | 43 | 1,5 | 16,5 | 4.0 | |
| 418791 | 8,5 | 9 | 17,5 | 0,5* | |||||||||
| 407834 | 18 | 10 | 5 | 11 | 8 | 52 | 2 | 24 | 2.7 | ||||
| 448606 | 18 | 11 | 4,5 | 7 | 6 | 7 | 4 | 9 | 8 | 74,5 | 3 | 17 | 3.7 |
| 382038 | 15 | 12 | 8,5 | 9,5 | 10 | 9 | 3 | 9 | 14 | 90 | 3 | 37 | 1.0 |
| 317340 | 8 | 11 | 4,5 | 6 | 10 | 39,5 | 1,5* | ||||||
| 404068 | 19 | 5 | 24 | 1* | |||||||||
| 404501 | 8 | 8 | 4 | 12 | 7 | 11 | 6,5 | 3 | 59,5 | 2 | |||
| 356794 | 13 | 9 | 10 | 6,5 | 5 | 8 | 8,5 | 4 | 64 | 2,5 | 24,5 | 2.7 |
(ZP -- Zusatzpunkte; * -- Leistungsnachweis für die Hausübungen wird nicht erteilt; KP -- Klausurpunkte; KN -- Klausurnote.) Klausureinsicht: Mi. 05.08.2015, 10:00 bis 12:00 im Labor Erzstraße 1, Raum 009
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.