Lehre.TestVerl (Struktur)

Test und Verlässlichkeit (3V1Ü)

(G. Kemnitz)

IT-Systeme automatisieren intellektuelle Aufgaben: betriebliche Abläufe, Steuerung von Prozessen und Maschinen, Entwurfsaufgaben, ... Einsatzvoraussetzung ist 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).
Eine zentrale Rolle spielen dabei Art und Umfang der durchgeführten Tests und der prüfgerechte Entwurf als Voraussetzung dafür, dass sich ein System ausreichend gründlich testen lässt. Inhalt und Lernziel der Vorlesung sind die Beschreibung von und Maßnahmen zur Sicherung der Verlässlichkeit von Systemen aus Hardware und Software: Überwachung, Tests, Problembeseitigungsiterationen, ... In der Praxis verbergen sich dahinter die mit am teuersten und aufwändigsten Arbeiten der Entwicklung und des Betriebs von IT-Systemen.

Zielgruppe: Master Informatik und Interessenten anderer Studiengänge

Credits: (ECTS): 6

Foliensätze

[F] -- Foliensätze, [H] -- Handouts für den Ausdruck.
  • [F1] [H1] Modellbildung 1
    1. Verlässlichkeit: Service-Modell, Verfügbarkeit, Zuverlässigkeit, Sicherheit.
    2. Problembehandlung: Überwachung, Formatkontrollen, Wertekontrollen, Neuanforderung, Mehheitsentscheid, Reaktion ab Erkennung, Problemvermeidung.
  • [F2] [H2] Modellbildung 2
    1. Fehlerbeseitigung: Beseitigungsiteration, Fehlerdiagnose und -isolation, Test, Vielfalt der Tests, Haftfehler, Ausbeute und Defektanteil
    2. Zuverlässigkeit und Test: Einfache Abschätzung, Verbessertes Modell, Vortests, Effektive Testanzahl, Modularer Test, Fehlermodellskalierung, Reifen von Produkten<\li>
    3. Fehlervermeidung: Fehlerentstehung, Reifen von Prozessen, Vorgehensmodelle, Qualität und Kreativität.
  • [F3] [H3] Themenspezifische Einführung in die Wahrscheinlichkeitrechnung
    1. Wahrscheinlichkeit: Definition und Abschätzung, Verkettete Ereignisse, Zählwertgraphen, Fehlerbaumanalyse, Markov-Ketten.
    2. Fehlernachweis: Nachweis und Zuverlässigkeitswachstum, Operationsprofil, Fehlfunktionsgedächtnis, Fehler und Modellfehler.
    3. Fehlerbeseitigung: Ersatz, Reparatur, Reifeprozesse.
    4. Fehlerentstehung.
  • [F4] [H4] Themenspezifische Einführung in Verteilungen
    1. Verteilungen: Charakteristische Größen, Summen und lineare Transformation, Verteilung von Zählwerten, Messfehler.
    2. Näherungen: Binomialverteilung, Poisson-Verteilung, Bereichsschätzung mit ~, Defektanteil, Normalverteilung, Bereichsschätzung mit ~, Schätzen von Zählwerten, Varianzerhöhung.
    3. Mischverteilung: Eigenschaften, Anwendungen, Tschebytscheffsche Ungleichung.
    4. Pareto-Verteilung: Eigenschaften, Fehlernachweislänge, Schaden durch Fehlfunktionen.
  • [F5] [H5] Mehr zu Tests und Kontrollen
    1. Inspektion: Kenngrößen, Inspektionstechniken.
    2. Dynamische Tests: physikalische IO, digitale Bausteine, Software
    3. Codebasierte Kontrollen: fehlererkennende Codes, Prüfkennzeichen, Hamming-Codes, Paritätstest, Einzelbitkorrektur, Burst-Verfälschungen.
    4. Regelbasierte Kontrollen: Wertebereich, Syntax, Invarianten, Ablaufkontrolle, aufgabenspezifisch.
  • [F6] [H6] Hardware-Test und Selbsttest
    1. DIC-Fehler, Fertigungsfehler, praxistaugliche Fehlermodelle, IDDQ-Test, Untersuchung einiger Beispielfehler, veraltete Testvollständigkeitsmaße.
    2. Testsuche: Fehlersimulation, D-Algorithmus, Implikationstest, Suchraumstrukturierung, komplexe Funktionsbausteine, sequentielle Schaltungen, Speichertest.
    3. Selbsttest: Pseudo-Zufallsregister, Signalturregister, Selbsttest mit LFSR, fehlerorientierte Wichtung, RAM-Selbsttest.
    4. Baugruppentest
    5. Ausfälle: Kenngrößen, Voralterung, Reparatur und Wartung.
    6. Ausfalltoleranz: Reserveeinheiten, Koon-Systeme, RAID und Backup.
  • [F7] [H7] Software: Beschreibungsmittel, Vorgehen und Testauswahl
    1. Programmiersprache: Speicherlecks, Typ- und WB-Checks, Kontrollfluss, MF-Behandlung, Test.
    2. Vorgehen: Software-Architecktur, Entwurfsablauf, testbare Anforderungen, Programmierstil.
    3. Testauswahl: Kontrollflussabdeckung, Def-Use-Ketten, Äquivalenzklassen, CE-Analyse, Automaten, Fehlerorientierte Testauswahl.
  • [FU] [HU] Große Übung

Organisation

Hausübungen

Die wöchentlichen Hausübungen sind als PDF mit den Dateinamen

TV_<anr>_<name>_<matr>_<opt>.pdf

(<anr> – Aufgabenummer, <name> – ihr Name, <matr> – ihre Matrikel-Nummer, <opt> – optinales Kürzel bei mehreren Dateien) bis zu den in der Ablauftabelle angegebenen Tagen per EMail an ha-tv@in.tu-clausthal.de zu schicken, werden korrigiert und zurückgesendet. Für die Prüfungszulassung sind 50% der Hausübungspunkte insgesamt erforderlich. Für zusätzliche Hausübungspunkte gibt es bis zu 2 Bonuspunkte für die Prüfungsklausur (entspricht einer Notenstufe).

Hausübungen und Abgabetermine

AufgabenblattPunkteAbgabetermin
[TV-HA1.pdf] 1129.10.2024
[TV-HA2.pdf] 1205.11.2024
[TV-HA3.pdf] 1112.11.2024
[TV-HA4.pdf] 1219.11.2024
[TV-HA5.pdf] 1126.11.2024
[TV-HA6.pdf] 1203.12.2024
[TV-HA7.pdf] 1210.12.2024
[TV-HA8.pdf] 1217.12.2024
[TV-HA9.pdf] 1207.01.2025
[TV-HA10.pdf] 1214.01.2025
[TV-HA11.pdf] 1221.01.2025
[TV-HA12.pdf] 1128.01.2025
[TV-HA13.pdf] 1204.03.2025

Literatur


Autor: gkemnitz, Letzte Änderung: 22.01.2025 13:36:36

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