Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik

G 4.100 Hardwareausfall und Hardwarefehler bei eingebetteten Systemen

Die Hardware von eingebetteten Systemen kann ausfallen oder fehlerhaft arbeiten. Die Ursachen dafür können in verschiedensten Bereichen liegen, z. B.

  • ungünstige Umgebungseinflüsse wie elektromagnetische Interferenz,
  • Temperaturschwankungen,
  • Feuchtigkeit,
  • mechanische Belastung,
  • radioaktive Strahlung,
  • eine instabile Spannungsversorgung,
  • herstellungsbedingte Materialfehler und Fertigungsstreuung und
  • normaler oder vorzeitiger Verschleiß.

Zudem führt der generelle Trend zu sinkenden Strukturgrößen, höherer Integrationsdichte und geringeren Versorgungsspannungen bei Halbleitern dazu, dass auftretende Hardwarefehler schwieriger zu erkennen sind. Diese können zunächst nur vorübergehend in unregelmäßigen Abständen auftreten (sporadische Fehler) oder über eine unbegrenzt lange Zeitdauer bestehen bzw. dazu übergehen (permanente Fehler).

Transiente Fehler treten wie sporadische Fehler unregelmäßig auf, münden aber in der Regel nicht in einem permanenten Fehler. Sie werden z. B. durch Partikeleinschläge verursacht und manifestieren sich als Bitkipper. Diese können in Speicherzellen, in Bussystemen oder in Registern der Central Processing Unit ( CPU ) auftreten. Mögliche Folgen hängen davon ab, wie fehlertolerant ein System ist, sowie der konkreten Situation im Einzelfall. Ein Software-Modul kann falsche Werte liefern, was zu Fehlreaktionen oder zum Absturz des eingebetteten bzw. des übergeordneten Systems führen kann. Nicht erkannte Fehler oder Fehlberechnungen können zu hohen Schäden führen, z. B. wenn ein Sensor einen kritischen Messwert liefert, der eine umgehende Aktion erfordert und dieser oder der Vergleichswert verfälscht ist.

Jeder Fehler kann letztlich zum vollständigen Ausfall des eingebetteten Systems führen und dadurch die umgebenden Systeme stark beeinträchtigen.

Stand: 15. EL Stand 2016