Test und Verlässlichkeit - SS 18
(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 Beschreibung von und Maßnahmen zur Sicherung der Verlässlichkeit von Systemen aus Hardware und Software: Überwachung, Tests, Problembeseitigung, ... 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 [F], Handouts für den Ausdruck [H] und Beispielprogramme [P]
- [F1] [H1] [P1] Modelle, Begriffe, Wahrscheinlichkeiten, Kenngrößen
- Einführung
- Modelle und Befriffe: Sevice-Modell, Fehler und Fehlfunktionen, Modellfehler, Haftfehler.
- Wahrscheinlichkeit: Zufallsexperiment, Erwartungswert, Verkettete Ereignisse, Fehlerbaumanalyse, Markov-Ketten, Fehlernachweis.
- Kenngrößen der Verlässlichkeit: Anzahl der Fehler und FF, Zuverlässigkeit, Sicherheit, Schadenskosten, Verfügbarkeit, Fehleranteil.
- [F2] [H2] [P2] Problembeseitigung
- Fehlerbeseitigung: Experimentelle Reparatur, Ersatz, Reparatur, Fehlerlokalisierung.
- Reifeprozesse: Fehlerbeseitigung, Fehlerumgehung.
- Ausfälle: Ausfallmechanismen, Frühausfälle und Voralterung, Wartung und Reserve.
- Umgang mit FF: Fehlerisolation, Gefährdungsfreier Zustand, Neustart, Wiederholung, Diversität, Fehlertoleranz.
- Fehlervermeidung: (Nicht-) Determinismus, Projekte, Vorgehensmodelle, Qualität und Kreativität.
- [F3] [H3] Ergebnisüberwachung
- Überwachung und Test
- Informationsredundanz: Fehlererkennende Codes, Prüfkennzeichen, Fehlerkorrigierende Codes, Hamming-Codes, RAID-Systeme.
- Formatkontrollen: Übertragungsprotokolle, Syntaxtest, Wertebereichskontrollen, Signalüberwachung.
- Wertekontrollen: Mehrfachberechnung und Vergleich, Loop-Back-Test, Kontrollkriterien für Richtigkeit.
- [F4] [H4] Statische Tests
- Statische SW-Tests: Inspektion, Syntax, Korrektheit, Statische Code-Analyse.
- Baugruppen: Inbetriebnahme, MDA, In-Circuit-Test, Boundary-Scan, Optische Inspektion.
- Statische Tests für Schaltkreise.
- [F5] [H5] Dynamische Tests
- Gezielte Testauswahl: Testauswahlkriterien, Fehlersimulation, D-Algorithmus, Systeme mit Gedächtnis.
- Zufallstest: Zuverlässigkeit und Test, Testzeitskalierung, Isolierter Test, Gewichteter Zufallstest, Operationsprofil, Pseudo-Zufallsgeneratoren, Selbsttest
- Schaltkreise: Fertigungsfehler und Haftfehler, andere Fehlermodelle, Speichertest
- Software: Besonderheiten der Testauswahl, Kontrollflussorientierte Testauswahl, Def-Use-Ketten, Äquivalenzklassen, UW-Analyse, Automaten.
- Baugruppen.
- [F6] [H6] Verteilungen und zusicherbare Kenngrößen
- Verteilungen: Erwartungswert, Varianz, lineare Transformationen, Verteilung von Zählwerten, Binomialverteilung, Effektive Anzahl der Zählversuche, Poisson-Verteilung, Normalverteilung, multimodale Verteilungen.
- Kennwerte schätzen: Bereichsschätzung, kleine Zählwerte, Erwartungswert, Eintrittswahrscheinlichkeit, Wahrscheinlichkeit seltener Ereignisse, Verteilung unbekannt.
- Zufallstest: Verteilung der Fehleranzahl, Länge von Zufallstests.
Große Übungen
Termine der großen Übungen: 17.04.2018, 08.05.2018, 29.05.2018, 12.06.2018, 26.06.2018, 10.07.2018
Große Übungen & Hausübungen
-
Foliensatz 1 - Abgabe 19.04.2018- Foliensatz 2 - Abgabe 26.04.2018
- Foliensatz 3 - Abgabe 03.05.2018
- Foliensatz 4 - Abgabe 08.05.2018
- Foliensatz 5 - Abgabe 17.05.2018
- Foliensatz 6 - Abgabe 31.05.2018
- Foliensatz 7 - Abgabe 07.06.2018
- Foliensatz 8 - Abgabe 14.06.2018
- Foliensatz 9 - Abgabe 21.06.2018
- Foliensatz 10 - Abgabe 28.06.2018
- Foliensatz 11 - Abgabe 05.07.2018
- Foliensatz 12 - Abgabe 12.07.2018
Ergebnisse der Hausübungen
Den Leistungsnachweis für die Hausübungen gibt es ab insgesamt 80 Übungspunkte. Ab 144 HP (Hausübungspunkten) gibt es 2 BP (Bonuspunkte), sonst ab 128 HP gibt es 1.5 BP, sonst ab 112 HP gibt es 1 BP und sonst ab 96 HP gibt es 0.5 BP für die Prüfungsklausur.
| Matr.Nr. | A1 | A2 | A3 | A4 | A5 | A6 | A7 | A8 | A9 | A10 | A11 | A12 | Summe | BP |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| (16) | (12) | (15) | (10) | (15) | (17) | (18) | (15) | (14) | (12) | (11) | (14) | (169) | ||
| 445029 | 15 | 11 | 15 | 9 | 11 | 13.5 | 15 | 10 | 7 | 11.5 | 11 | 11 | 130 | 1.5 |
| 492980 | 15 | 11 | 14.5 | 10 | 14 | 11.5 | 12.5 | 14 | 11 | 11.5 | 11 | 10 | 146 | 2 |
| 436676 | 9 | 15 | 12 | 15 | 10 | 15 | 11.5 | 13.5 | 14 | 115 | 1 | |||
| 480871 | 13 | 15 | 14 | 15 | 10 | 13 | 11.5 | 11.5 | 9.5 | 9 | 121.5 | 1 | ||
| 402592 | 13 | 12 | 15 | 2 | 12 | 10 | 14 | 9 | 10 | 11.5 | 11 | 8 | 127.5 | 1 |
| 494195 | 13 | 11 | 15 | 10 | 11 | 9.5 | 16 | 14.5 | 8 | 11.5 | 11 | 10.5 | 141 | 1.5 |
| 427577 | 9 | 9 | nb | |||||||||||
| 492588 | 16 | 11 | 14.5 | 7 | 4 | 5.5 | 58 | nb | ||||||
| 419912 | 15 | 10 | 15 | 7 | 10 | 8 | 15 | 10.5 | 5 | 6 | 101.5 | 0.5 | ||
| 403627 | 13 | 10 | 13 | 5 | 11 | 9 | 13.5 | 13 | 5 | 6 | 98.5 | 0.5 | ||
| 416706 | 14 | 9 | 14.5 | 7 | 7 | 7 | 13.5 | 10 | 5 | 6 | 93 | 0 | ||
| 392255 | 15 | 11 | 15 | 7 | 12 | 15 | 17 | 13 | 6.5 | 12 | 123.5 | 1 |
(BP - Bonuspunkte für die Prüfungsklausur, nb - Leistungsnachweis nicht erteilt).
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.