Temporal verification of software components

Im Fokus dieser Arbeit steht die Einführung der Entwicklung von Software-Funktionen durch den Fahrzeughersteller und die damit verbundenen Anforderungen an eine teilweise fremdentwickelte Software für Steuergeräte. Das konkrete Ziel dieser Arbeit ist, die analytische Qualitätssicherung so zu erweitern, dass durch dynamische, strukturorientierte Tests vollständige und verlässliche Ergebnisse zur Bewertung des zeitlichen Verhaltens von Software-Funktionen möglich sind, ohne den Aufwand etablierter Test wesentlich zu erhöhen. Dafür werden die Elemente der analytischen Qualitätssicherung untersucht sowie der organisatorische und technische Rahmen, in dem sich die Laufzeitanalyse einbetten muss, betrachtet. Der Stand der Technik zum Software-Test wird vorgestellt und die bestehenden Unzulänglichkeiten zu-sammengefasst. Das Prüfkonzept stellt eine Vorgehensweise zur Lösung dieser Problemstellung bereit. Ziel ist es, das zeitliche Verhalten der Software frühzeitig abzusichern. Hieraus wird eine Strategie zum temporalen, dynamischen, strukturorientierten Test formuliert und die notwendigen Anforderungen an den Software-Modultest abgeleitet. Es wird als neuer Ansatz ein temporaler Regressionstest eingeführt, um die Aufwendungen für das Testen zu reduzieren. Dazu wird ein Messprozess zur Erfassung der Laufzeit definiert und ein eigenständiges Konzept zur Analyse von Laufzeitmessdaten vorgestellt. Die Implementierung dieses Prüfkonzeptes in Form von Verfahren und Werkzeugen wird für das Referenzbeispiel eines Motorsteuergerätes zur Verfügung gestellt, um eine Evaluierung des Prüfkonzeptes zu ermöglichen. Hierfür werden übertragbare Ansätze zur Datengewinnung und zur Datenanalyse entworfen, die an ausgewählten Fallstudien diskutiert werden. Das Ziel der hier dargestellten Fallstudien ist es, die Wirksamkeit des temporalen Prüfkonzeptes und dessen Implementierung in Techniken und Werkzeuge zu demonstrieren.The key focus of this work is the introduction of the development of software components by the vehicle manufacturer and the associated requirements for software for engine control units (ECU) partly developed elsewhere. The main aim of this work consists of the expansion of the analytical quality assurance in such a way that complete and reliable evaluation of runtime behaviour of software components is achieved by dynamic, structure-oriented tests without considerably increasing the hard work needed to create elaborate tests. Therefore, the details of the analytical quality assurance as well as the organizational and technical framework, in which the execution time analysis has to be embedded, are examined. The current techniques for software tests will be presented and existing deficiencies summarized. This verification concept presents a procedure to eliminate existing deficiencies. The key is to collect the execution time characteristics of the software components in the early stages of development, that serves as the base for deducing a strategy for the temporal, dynamic, structure-oriented tests and the necessary requirements for the software module test. As a new approach, a temporal regression test is introduced to reduce test efforts. A measurement procedure to measure the execution time and an independent concept to analyze measured data is presented. The verification concept is evaluated by implementing it as a tool for a reference ECU example. For this purpose, portable approaches are developed for obtaining and analysing data and discussed for selected case studies. The selected case studies focus on demonstrating the efficiency of the temporal verification concept and its application in practice as a tool