Mikroprozessorsysteme

Mit dem Einzug der Mikroelektronik in fast aile Bereiche des taglichen Lebens muB die altbekannte Tatsache, daB samtliche elektronische Systeme Fehler aufweisen kcxmen starker berucksichtigt werden. Dos Zuverlassigkeitsproblem ist dabei n icht nur bei Ge­ raten der Luft- und Raumfahrt, bei Uberwachungen von Kraftwerken, Steuerungen von Signalanlagen und tlhnl ichen Anwendungen relevant, wo bei einem Versagen Men­ schenleben gefahrdet sind, sondern ouch bei der ProzeBsteuerung oder NachrichtenUber­ mittlung, wo technische Unzuverltlssigkeiten zu betrachtlichen wirtschaftlichen Aus­ wirkungen fuhren kcsnnen. Nachdem die erste Euphorie Uber das neue Bauelement "Mikroprozessor" abgeklungen ist, haben viele Entwickler die enttauschende Erfahrung gemacht, daB die Mikroprozes­ sorsysteme doch haufiger ausfallen 015 erwartet. Diese Beobachtungen haben im wesent­ lichen zwei Ursachen: Zum einen bewirken Bauelementfehler oder Fehler, die durch unsachgemaBen Aufbau ver­ ursacht wurden zumeist den Totalausfall des Mikrocomputers, ouch donn, wenn der Fehler nur kurzzeitig aufgetreten ist. Dos erklClrt sich aus der Tatsache, daB StCSrungen auf den AdreB-, Daten- oder Steuerleitungen zu Fehlinterpretationen des Mikroprozessors fuhren und somit die richtige Ablauffolge der Befehle gestCSrt wird, wenn keine besonderen Schutz­ maBnahmen dagegen getroffen werden. 1m Vergleich dazu fuhren einzelne Fehler in dis­ kret aufgebauten Logiksystemen oftmals nur zu einem lokal begrenzten Fehlverhalten, was somit die FunktionsfClhigkeit des Gesamtsystems nicht entscheidend beeintrachtigt, zu­ mal das System bei kurzzeitig auftretenden StCSrungen meist in der gewUnschten Weise wei­ terarbeitet. So bemerkt z. B.

1. Einleitung.- 2. Fehler in Mikrocomputerkomponenten.- 2.1 Fehlerursachen bei hochintegrierten MOS-Schltkreisen.- 2.2 Fehlerursachen bei bipolaren Schaltkreisen.- 2.3 Klassifizierung der Fehlerarten.- 2.4 Funktionsspezifische Ausfallursachen.- 3. Qualitätssicherung.- 3.1 Berechnung der Zuverlässigkeit von Bauelementen.- 3.2 Berechnung der Ausfallraten von LSI-Chips anhand des Integrationsgrads.- 3.3 Zeitabhängigkeit der Ausfallrate.- 3.4 Temperaturabhängigkeit der Ausfallrate.- 3.5 Zuverlässigkeitsvorhersage nach MIL-HDBK-217B.- 3.6 Bestimmen der Ausfallraten integrierter Bauteile durch Materialprüfungen.- 3.7 Fehlerraten von Mikrocomputerelementen.- 3.8 Stichprobenprüfungen.- 4. Testverfahren bei integrierten Schaltkreisen.- 4.1 Bausteintest.- 4.2 Testfreundliche Strukturen.- 4.3 Testverfahren bei Mikroprozessorsystemen.- 5. Der Einfluß des Hardwareentwurfs auf die Systemzuverlässigkeit.- 5.1 Zusammenschalten von Bauteilen.- 5.2 Probleme bei der Stromversorgung.- 5.3 Probleme bei Leitungen.- 5.4 Spezielle Probleme mit Schaltkreisen.- 6. Der Einfluß des Softwareentwurfs auf die Systemzuverlässigkeit.- 6.1 Strukturierte Programmierung.- 6.2 Testmustererzeugung.- 6.3 Programmredundanz.- 7. Redundanztechniken.- 7.1 Grundlagen.- 7.2 Methoden zur Fehlererkennung.- 7.3 Statische Redundanz.- 7.4 Dynamische Redundanz.- 7.5 Hybride Redundanz.- 7.6 Vergleich der Redundanzverfahren.- 8. Fehlererkennende und -korrigierende Codes.- 8.1 Zuverlässigkeitsberechnung von Halbleiterspeichem.- 8.2 Grundlagen fehlererkennender und -korrigierender Codes.- 8.3 Codierverfahren für parallele Datenübertragung und Speicherung.- 8.4 Codierverfahren für serielle Datenübertragung und Speicherung.- Stichwortverzeichnis.