Lehre.TestVerl_2022 (Struktur)

Test und Verlässlichkeit (3V1Ü)

(G. Kemnitz)

IT-Systeme automatisierten intellektuelle Aufgaben: betriebliche Abläufe Steuerung von Prozessen und Maschinen Entwurfsaufgaben, ... Einsatzvoraussetzung ist eine ausreichende Verlässlichkeit.
_dt.pdf
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

Die Veranstaltung wird in deutsch angeboten. Language for lectures and exams is German.

Credits: (ECTS): 6

Foliensätze

[F] -- Foliensätze, [GU] -- Folien zur großen Übung zum Foliensatz, [H] -- Handouts für den Ausdruck.
  • [F1] [H1] [GU1] [GH1] [V1] [V2] [V3] [V4] Gefährdungen, Gegenmaßnahmen und Kenngrößen
    1. Einführung
    2. Verlässlichkeit: Service und Fehlfunktionen, Verfügbarkeit, Zuverlässigkeit, Sicherheit.
    3. Fehlerbehandlung: Kenngrößen, Überwachungsverfahren, Korrekturverfahren.
    4. Fehlerbeseitigung: Ursachen von Fehlfunktionen, Experimentelle Reparatur, Fehlerdiagnose, Test, Haftfehler, Test und Zuverlässlichkeit, Reifeprozesse, Modularer Test.
    5. Fehlervermeidung: Fehleranteil und Ausbeute, Determinismus und Zufall, Projekte und Vorgehensmodelle, Qualität und Kreativität.
  • [F2] [H2] [GU2] [GH2] [V5] [V6] [V7] Wahrscheinlichkeiten
    1. Wahrscheinlichkeit: Definition und Abschätzung, Verkettete Ereignisse, Bedingte Wahrscheinlichkeiten, Fehlerbaumanalyse, Markov-Ketten.
    2. Fehlernachweis: Ohne Gedächtnis, Mit Gedächtnis, Fehler und Modellfehler, Isolierter Test.
    3. Fehlerbeseitigung: Reparatur oder Ersatz, Ersatziteration, Reparaturiteration, Reifeprozesse.
    4. Fehlerentstehung.
  • [F3] [H3] [GU3] [GH3] [V8] [V9] [V10] Verteilungen
    1. Grundlagen: Charakteristische Größen, Lineare Transformationen, Verteilung von Zählwerten.
    2. Näherungen für Zählwertverteilungen: Binomialverteilung, Poisson-Verteilung, Bereichsschätzung für poisson-verteilte Zufallsgrößen, Normalverteilung, Bereichsschätzung für normalverteile Zufallsgrößen, Varianzerhöhung, Bereichsschätzung für Zählwerte.
    3. Misch- und multimodale Verteilungen.
    4. Weitere Verteilungen: Pareto-Verteilung, Gammaverteilung, Exponentialverteilung, Verteilung der FF-Rate, Schaden durch FF.
  • [F4] [H4] [GU4] [GH4] [V11] [V12] [V13] Kontrollen
    1. Mixed Signal: analog vs. digital, prüfgerechter Entwurf.
    2. Inspektion: Capture-Recapture, Inspektion als Zufallstest, Inspektionstechniken.
    3. Kontrolle auf Zulässigkeit: Schnittstellen und Protokolle, Syntaxtest, Invarianten und Wertebereich, Fehlererkennende Codes, Prüfkennzeichen, Fehlerkorrigierende Codes, Hamming-Codes, Burst-Korrektur.
    4. Formatüberwachung: Zeitüberwachung, Protokolle, Invarianten und Wertebereiche, Syntax.
    5. Überwachung auf Richtigkeit.
  • [F5] [H5] [GU5] [GH5] [V14] [V15] [V16] Hardware-Test und Selbsttest
    1. Fehlermodellierung: Schaltkreisfehler, Lokale Fehler, Fehlermodelle für Schaltkreise, Nachweisbeziehungen.
    2. Testsuche: Fehlersimulation, D-Algorithmus, Implikationstest, Suchraumstrukturierung, Komplexe Funktionsbausteine, Sequentielle Schaltungen, Speichertest.
    3. Selbsttest: Pseudo-Zufallsregister, Signaturregister, Selbsttest mit LFSR, Fehlerorientierte Wichtung, Testbus.
  • [F6] [H6] [GU6] [GH6] [V17] Software
    1. Good Practice: Software-Architektur, Entwurfsfluss, Codierung und Test.
    2. Testauswahl: Mutationen, Kontrollfluss, Def-Use-Ketten, Äquivalenzklassen, UW-Analyse, Automaten.
  • [F7] [H7] [GU7] [GH7] Ausfälle und Fehlertoleranz
    1. Ausfälle: Kenngrößen, Hauptnutzungsphase, Voralterung, Redundanz, Wartung.
    2. Fehlertoleranz: Fehlerisolation, Redundanz, Anwendungspez. Lösungen, RAID und Backup.

Organisation

Vorlesung

Geplant ist eine Mischung aus Präsenz- und BBB-Veranstaltungen. Die Vorlesung Mi. 8-10 findet in der ersten Woche im SA und danach im BBB-Raum https://webconf.tu-clausthal.de/b/gun-arg-ayt mit Aufzeichnung statt. Am Mo. im Zeitfenster 13-15 Uhr finden Vorlesungen und Große Übungen als Präsenzveranstaltungen im SA statt.

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. Bei den Hausübungen ist keine Gruppenarbeit zulässig. Bei auffälligen Übereinstimmungen werden die angeblichen Autoren einzeln zu bbb-Video-Konferenzen eingeladen und geprüft, wer die Aufgaben lösen kann. Bei Abgabe offensichtlich nicht selbst bearbeiteter Lösungen wird wie bei Plagiaten entsprechend der allgemeinen Rahmenprüfungsordnung verfahren.

Ablaufplan, Hausübungen und Abgabetermine

Die nachfolgende Tabelle ordnet den Vorlesungswochen Themen, große Übungen und Hausübungen zu. In der Spalte Video-Aufzeichungen werden fortlaufend die Video-Aufzeichungen des aktuellen Semesters ergänzt. Die Audio- und Video-Aufzeichungen, Foliensätze und Hausübungen von früheren Semestern finden Sie auf der Web-Seite unten unter vergangene Semester. In der letzten Tabellenspalte steht für jede Hausübung der späteste Abgabetermin.
Die Zuordnungen der Themen, Übungsaufgaben und Abgabetermine verschieben sich in der Regel innerhalb des Semesters etwas und werden hier in der Tabelle zusammen mit den Video-Aufzeichnungen und den noch fehlenden Hausübungsblättern aktualisiert.
ThemenVideoGroße ÜbungHausübungAbgabe
1 F1.1 Verlässlichkeit, F1.2 Fehlerbehandlung 1.1 - 1.8 [HA1] 27.04.2022
2 F1.2 Fehlerbehandlung, F1.3 Fehlerbeseitigung [V3] 1.9 - 1.11
3 F1.3 Fehlerbeseitigung, bis F1.4 Fehlervermeidung 1.12 - 1.15 [HA2] 11.05.2022
4 F2.1 Wahrscheinlichkeit, F2.2 Fehlernachweis [V5] 2.16 [HA3] 18.05.2022
5 F2.2 Wahrsch. Fehlernachweis, F2.4 Wahrsch. Fehlerentstehung [V6] 2.1 - 2.6 [HA4] 25.05.2022
6 F3 Verteilungen: F3.1 Grundlagen, F3.2 Näherungen für ZV [V8] 2.7 - 2.15 [HA5] 01.06.2022
7 F3.2 Näherungen für ZV, F3.3 Misch- und Multimodale Verteilungen [V9] 2.16 - 3.8 [HA6] 15.06.2022
8 bis F3.4 Weitere Verteilungen [V10] 3.9 - 3.18 [HA7] 22.06.2022
9 F4 Kontrollen: F4.1 Analog, physikalisch, F4.2 Kontrolle auf Zulässigkeit [V11] 3.19 - 3.24 [HA8] 29.06.2022
10 F4.2 Kontrolle auf Zulässigkeit, F4.3 Kontrolle auf Richtigkeit [V12] 4.1 - 4.11 [HA9] 06.07.2022
11 F5 Hardware: F5.1 Fehlermodellierung, F5.2 Testsuche [V13] 5.3 - 5.7 [HA10] 13.07.2022
12 F5.2 Testsuche, F5.3 Selbsttest 5.8 - 5.15 [HA11] 20.07.2022
13 F6 Software: F6.1 Good Practice, F6.2 Testauswahl 6.1, 6.7 - 6.9
14 F7.1 Ausfälle, F7.2 Fehlertoleranz

Ergebnisse der Hausübungen:

Prüfung

Bei einer zu erwartenden Teilnehmeranzahl über 10 findet die Prüfung als Klausur und bei einer geringeren Teilnehmerzahl finden die Prüfungen mündlich sttat, voraussichtlich im Oktober. 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

Aktuelles:

Ergebnisse der Hausübungen vergangener Semester: [SS 2022] [SS 2021] [SS 2020] [SS 2018] [SS 2017] [SS 2016] Alte Klausuren.


Autor: gkemnitz, Letzte Änderung: 20.03.2023 07:01:06

 TU Clausthal 2020  Impressum