Lehre.TestVerl (Struktur)

Test und Verlässlichkeit (3V1Ü)

(G. Kemnitz)

IT-Systeme automatisieren intellektuelle Aufgaben: betriebliche Abläufe, Steuerung von Prozessen und Maschinen, Entwurfsaufgaben, ... Einsatzvoraussetzung und teuerste Produkteigenschaft ist meist 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).
Eine zentrale Rolle spielen dabei Art und Umfang der durchgeführten Tests. Inhalt und Lernziel der Vorlesung sind Modelle zur Beschreibung der Verlässlichkeit und die Maßnahmen zu Sicherung für von IT-Systemen aus Hardware und Software: Kontrollen, Tests, Problembeseitigung, ...

Zielgruppe: Master Informatik und Interessenten anderer Studiengänge

Credits: (ECTS): 6

Foliensätze

[F] -- Foliensätze, [H] -- Handouts für den Ausdruck.
  • [F1] [H1] Kenngrößen und Problembehandlung
    1. Verlässlichkeit: Service-Modell, Verfügbarkeit, Zuverlässigkeit, Sicherheit.
    2. Problembehandlung: Überwachung, Formatkontrollen, Wertekontrollen, Neuanforderung, Mehheitsentscheid, Reaktion ab Erkennung, Problemvermeidung.
  • [F2] [H2] Test, Fehlerbeseitigung und Fehlervermeidung
    1. Test: Kenngrößen, Vielfalt, Fehlermodelle, Haftfehler, Kriterienabdeckung
    2. Fehlerbeseitigung: Beseitigungsiteration, Fehlerdiagnose, Ausbeute und Defektanteil
    3. Zuverlässigkeit und Test: Einfache Abschätzung, Verbessertes Modell, Zuverlässigkeit und Sicherheits, Effektive Testanzahl, Modularer Test, Fehlermodellskalierung, Reifeprozesse, Eingabeprofile<\li>
    4. Fehlervermeidung: Fehlerentstehung, Reifen von Prozessen, Prozesszentrierung und -verbesserung, 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, lineare Transformation, Verteilung von Zählwerten, Messfehler.
    2. Näherungen: Binomialverteilung, Poisson-Verteilung, poisson-verteilte Zählwerte, Normalverteilung, normalverteilte Zählwerte, Zukünftige für bekannte ZW, Erforderliche Zählwertgröße.
    3. Abhängigkeiten: Varianzerhöhung, Beispiel Haftfehlerabdeckung, Tschebytscheffsche Ungleichung, Exkurs Defektanteil.
    4. Pareto-Verteilung: Eigenschaften, Anwendungen, Schaden durch Fehlfunktionen.
  • [F5] [H5] Mehr zu Tests und Kontrollen
    1. Inspektion: Kenngrößen, Inspektionstechniken.
    2. Testdurchführung: Physikalisch, digitale Bausteine, Software
    3. Datenüberwachung: fehlererkennende Codes, Prüfkennzeichen, Hamming-Codes, Paritätstest, Einzelbitkorrektur, Burst-Verfälschungen.
    4. Ergebniskontrollen: Zusicherungen, OCL, Wertebereichkontrollen, Standardkontrollfunktionen.
    5. Syntax: Formale Sprachen, Spracerkennende Automaten, Ablaufkontrolle, Würfel für zulässige Eingaben.
  • [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: Modelle, Kenngrößen, Gegenmaßnahmen.
    6. Redundanz: Kalt, heiß, warm, KOON-Strukturen, spezielle Lösungen, RAID und Backup.
  • [F7] [H7] Software: Beschreibungsmittel, Vorgehen und Testauswahl
    1. Programmiersprache: Speicherlecks, Typ- und WB-Checks, Kontrollfluss, MF-Behandlung, Test.
    2. Software-Architecktur: Prozedurensammlung, Objektorientierung, Schichtenmodell, Weitere Architekturen.
    3. Entwurf: Lösungsfindung, teure Rückgriffe, testbare Anforderungen in UML, Programmierstil.
    4. Testabdeckung: Kontrollfluss, Datenfluss, Anforderungsabdeckung, Zusicherungen, NPB.
    5. Testinfrastruktur: Anforderungen, Testobjekte, Testsuche, Testergebniskontrolle.
  • [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: 06.10.2025 15:08:34

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