Dieses Modul betrachtet Methoden und Werkzeuge, die uns helfen können, einerseits zuverlässig Software zu entwickeln (also Fehler im Programm zu entdecken und zu vermeiden), und andererseits zuverlässige Software zu entwickeln (also Abstraktionen, die auch im Fehlerfall ihre Gültigkeit behalten). Hierbei steht weniger die Vermittlung theoretischer Grundkenntnisse auf diesen Gebieten im Vordergrund, also vielmehr
Auf diese Weise soll ein Fundament für die konstruktive Umsetzung verlässlicher Echtzeitsysteme gelegt werden. Dieses Modul soll daher fundierte Anknüpfungspunkte für die Entwicklung verlässlicher Echtzeitsysteme vermitteln, die Ad-hoc-Techniken möglichst ersetzen sollen.
nennen die Konzepte und die Taxonomie verlässlicher Systeme, unterscheiden Software- und Hardwarefehler und klassifizieren Fehler (Defekt, Fehler, Fehlverhalten).
stellen Fehlerbäume auf.
organisieren Softwareentwicklungsprojekte mittels der Versionsverwaltung git.
vergleichen die verschiedenen Arten der Redundanz als Grundvorraussetzung für Fehlererkennung und -toleranz.
entwickeln fehlertolerante Systeme mittels Replikation.
diskutieren die Fehlerhypothese und die Sicherstellung von Replikdeterminismus.
erläutern die Vor- und Nachteile softwarebasierter Replikation und den Einsatz von Diversität.
wenden Informationsredundanz zur Härtung von Daten- und Kontrollflüssen an.
bewerten die Effektivität der arithmetischer Codierung von Programmen und verallgemeinern diesen Ansatz auf die verschiedenen Implementeirungsebenen (Maschinenprogramm zu Prozessinkarnation).
interpretieren den Einfluss der Ausführungsplattform (Hardware, Betriebssystem) auf die Leistungsfähigkeit der Fehlererkennung.
konzipieren eine fehlertolerante Ausführungsumgebung für ein softwarebasiertes TMR-System basierend auf ANBD-Codierung.
nennen die Grundlagen der systematischen Fehlerinjektion.
überprüfen die Wirksamkeit von Fehlertoleranzmechanismen mittels Fehlerinjektion auf der Befehlssatzebene.
entwickeln Testfälle für die Fehlerinjektion mittels des fail* Werkzeugs.
setzten Messergebnisse in Relation zu dem tatsächlichen Fehlerraum.
beschreiben die Grundlagen der Fehlererholung (Vorwärts- bzw. Rückwärtskorrektur) und Reintegration fehlgeschlagener Knoten.
vergleichen den Zustandstransfer am Beispiel der Running bzw. Recursive State Restoration.
benennen Konzepte der Rückwärtskorrektur durch Entwurfsalternativen (Recovery Blocks).
fassen die Grundlagen des dynamischen Testens zusammen.
unterscheiden Black-Box und White-Box Testverfahren.
konzipieren und implementieren Testfälle.
überprüfen die Testüberdeckung anhand grundlegender Überdeckungskriterien (Anweisungs- bis Bedingungsüberdeckung).
geben die Grundlagen der statischen Programmanalyse wieder.
nennen die Funktionsweise von Hoare- WP-Kalkül.
verifizieren eine Ampelsteuerung mittels des FramaC Werkzeugs zur statischen Analyse von C Programmen.
beschreiben den Korrektheitsnachweis mittels abstrakter Interpretation und unterscheiden die konkrete von der abstrakten Programmsemnatik.
erläutern die Funktionsweise von Sammel- und Präfixsemantiken.
erstellen einen Korrektheitsbeweis für einen a-b-Filter mittels des Astrée Werkzeugs zur abstrakten Interpretation von C Programmen.
bewerten die Verlässlichkeit kommerzieller, sicherheitskritischer Systeme anhand von Fallstudien (Sizewell B, Airbus A320).
erschließen sich typische Probleme und Fehlerquellen bei der Programmierung von eingebetteten Systemen im Allgemeinen.
klassifizieren Fallstricke und Mehrdeutigkeiten in der Programmiersprache C99 im Besonderen.
können in Gruppen kooperativ und effektiv arbeiten.
können ihre Entwurfs- und Implementierungsentscheidungen kompakt präsentieren und argumentativ vertreten.
reflektieren ihre Entscheidungen kritisch und leiten Alternativen ab.
können offen und konstruktiv mit Schwachpunkten in der Konzeption wie Umsetzung umgehen.