Institut für Informatik - Arbeitsbereich Elektronik und Digitaltechnik

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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.
• [FU] [HU] Große Übung

Die Folien sind gegenüber den vergangen Semester erheblich überarbeitet (siehe Link unten), inbesondere auch Gliederung, Bezeichner, Symbole und Formeln. Die auf dieser Web-Seite noch nicht verlinkten Foliensätze, Aufgaben für die großen Übungen und Hausübungsblätter sind noch in Überarbeitung.

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

Aufgabenblatt	Punkte	Abgabetermin
[TN-HA1.pdf]	11	29.10.2024
[TN-HA2.pdf]	12	05.11.2024
[TN-HA3.pdf]	10	12.11.2024
[TN-HA4.pdf]	12	19.11.2024

Ergebnisse der Hausübungen:

Matrn	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	Sum	BP	LNE	KP	KN
	11	12	11	12
602474	9	8,5
603045	10	11,5
603652	10
603566	7	9
563899	11	12
514697	11	11
603048	10,5	9

BP -- Anzahl der Bonuspunkte, LNE -- Leistungsnachweis erteilt

Prüfung

Bei einer zu erwartenden Teilnehmeranzahl über 10 findet die Prüfung als Klausur und bei einer geringeren Teilnehmerzahl finden die Prüfungen mündlich statt, voraussichtlich im März. Erlaubte Hilfsmittel für mündliche Prüfungen ist ein A4-Blatt mit Notizen (beiderseitig beschrieben). Erlaubte Hilfsmittel für die Klausur sind eigene Ausarbeitungen. Zu den eigenen Ausarbeitungen zählen Mitschriften, ausgedruckte Handouts mit eigenen Kommentaren, Ausdrucke zurückgegebener korrigierter eigener Hausübungen und selbst angefertigte schriftliche Prüfungsvorbereitungen.

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:

Vergangener Semester: [WS23], [WS22], Alte Klausuren.

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