Организация систем контроля и диагностики

Быстро увеличивается число ЭВМ» находящихся в экс­плуатации, и возрастает их сложность. В результате растет численность обслуживающего персонала и повышаются тре­бования к его квалификации. Увеличение надежности ма­шин приводит к тому, что поиск неисправных элементов и ремонт их производятся сравнительно редко. Поэтому на­ряду с повышением надежности машин наблюдается тен­денция потери эксплуатационным персоналом определен­ных навыков отыскания и устранения неисправностей. Та-ким образом, возникает проблема обслуживания непрерывно усложняющихся вычислительных машин и си­стем в условиях, когда не хватает персонала высокой ква­лификации.

Современная вычислительная техника решает эту проблему путем создания систем автоматического диагиостирования неисправностей, которые призваны облегчать обслуживание и ускорить ремонт машин.

Система автоматического диагностирования представляет собой комплекс программных, микропрограммных и аппаратурных средств и справочной документации (диагностических справочников, инструкций, тестов).

Введем некоторые определения, которые потребуются в дальнейшем при описании различите систем автоматиче­ского диагностирования.

Различают системы тестового и функционального диагностирования. В системах тестового диагностирования воздействия на диагностируемое устройство (ДУ) поступают от средств диагностирования (СД). В системах функцио­нального диагностирования воздействия, поступающие на ДУ, заданы рабочим алгоритмом функционирования. Обо­бщенные схемы систем тестового и функционального диаг­ностирования показаны на рис. 1.

Классификация средств диагностирования приведена на рис. 2.

Рис.1. Обобщенные схемы систем тестового (а) и функцио­нального (б) диагностирования

Рис. 2. Классификация средств автоматического диагиостирования

В средних и больших ЭВМ используются, как правило, встроенные (специализированные) средства диагностиро­вания. В микро-ЭВМ чаще используются встроенные средства подачи тестовых воздействий в внешние универсальные средства (например, сигнгатурные анализаторы) для снятия ответов и анализа результатов.

Процесс диагностирования состоит из определенных час­тей (элементарных проверок), каждая из которых характеризуется подаваемым на устройство тестовым или рабочим воздействием я снимаемым с устройства ответом. Получа­емое значение ответа (значения сигналов в контрольных точках) называется результатом злементарной проверки.

Объектом элементарной проверки назовем ту часть ап­паратуры диагностируемого устройства на проверку кото­рой рассчитано тестовое или рабочее воздействие элементарной проверки.

Совокупность элементарных проверок, их последова­тельность и правила обработки результатов определяют алгоритм диагностирования.

Алгоритм диагностирования называется безусловным. если он задает одну фиксированную последовательность реализации элементарных проверок.

Рис3. Процесс диагностирования по принципу раскрутки

Рис.4 Структурная схема встроенных средств тестового диагностирования

Алгоритм диагностирования называется условным, если он задает несколько различных последовательностей реали­зации элементарных проверок.

Средства диагностирования позволяют ЭВМ самостоя­тельно локализовать неисправность при условии исправно­сти диагностического ядра, т. е. той части аппаратуры, ко­торая должна быть заведомо работоспособной до начала процесса диагностирования.

При диагностировании ЭВМ наиболее широкое распро­странение получил принцип раскрутки, или принцип расши­ряющихся областей, заключающийся в том, что на каждом wane диагностирования ядро и аппаратура уже проверен­ных исправных областей устройства представляют собой средства тестового диагностирования, а аппаратура очеред­ной проверяемой области является объектом диагностиро­вания.

Процесс диагностирования по принципу раскрутки, или расширяющихся областей, показан на рис. 3. Диаг­ностическое ядро проверяет аппаратуру первой области, затем проверяется аппаратура второй области с использо­ванием ядра и уже проверенной первой области и т.д.

Диагностическое ядро, или встроенные средства тестового диагностирования (СТД), выполняет следующие функ­ции:

загрузку диагностической информации;

подачу тестовых воздействий на вход проверяемого блока;

опрос ответов с выхода проверяемого блока;

сравнение полученных ответов с ожидаемыми (эталон­ными);

анализ и индикацию результатов.

Для выполнения этих функций встроенные СТД в об­щем случае содержат устройства ввода (УВ) и накопители (Н) диагностической информации (тестовые воздействия, ожидаемые ответы, закодированные алгоритмы диагности­рования), блок управления (БУ) чтением и выдачей тесто­вых воздействий, снятием ответа, анализом и выдачей ре­зультатов диагностирования, блок коммутации (БК), поз­воляющий соединить выходы диагностируемого блока с блоком сравнения, блок сравнения (БС) и устройство вывода результатов диагностирования (УВР). На рис. 4 приведена структурная схема встроенных средств тестово­го диагностирования.

Показанные на структурной схеме блоки и устройства могут быть частично или полностью совмещенными с аппа­ратурой ЭВМ. Например, в качестве устройств ввода могут использоваться внешние запоминающие устройства ЭВМ, в качестве накопителя—часть оперативной или управляю­щей памяти, в качестве блока управления — микропрограм­мное устройство управления ЭВМ, в качестве блока срав­нения—имеющиеся в ЭВМ схемы сравнения, в качестве блока коммутации — средства индикации состояния аппа­ратуры ЭВМ, в качестве устройства вывода результатов— средства индикации пульта управления или пишущая ма­шинка.

Как видно из структурной схемы, приведенной на рис. 4. встроенные средства диагностирования имеют практически те же блоки и устройства, что и универсальные ЭВМ. И не удивительно, что с развитием интегральной микроэлектро­ники и массовым выпуском недорогих микропроцессоров и микро-ЭВМ их стали использовать в качестве средств ди­агностирования ЭВМ. Такие специализированные процессо­ры, используемые в целях обслуживания и диагностирова­ния ЭВМ, получили название сервисных процессоров (рис. 5). Благодаря своим универсальным возможностям и раз­витой периферии, включающей пультовый накопитель, клавиатуру, пишущую машинку и дисплей, сервисные процес­соры обеспечивают комфортные условия работы и представ­ление результатов диагностирования обслуживающему пер­соналу в максимально удобной форме.

Для классификации технических решений, используемых при реализации систем диагностирования, введем понятие метода диагностирования.

Метод диагностирования характеризуется объектом эле­ментарной проверки, способом подачи воздействия и сня­тия ответа.

Существуют следующие методы тестового диагностиро­вания:

двухэтапное диагностирование;

последовательное сканирование;

эталонные состояния;

микродиагностирование;

диагностирование, ориентированное на проверку сменных блоков.

Рис. 5. Структурная схема средств тестового диагностирования на базе сервисного процессора

Рис 6. Этапы проектирования систем тестового диагностирования

Методы функционального диагностирования включают в себя:

диагностирование с помощью схем встроенного конт­роля;

диагностирование с помощью самопроверяемого дубли­рования; диагностирование по регистрации состояния.

Процесс разработки систем диагностирования состоит из следующих этапов (рис. 6):

выбора метода диагностирования;

разработки аппаратурных средств диагностирования разработки диагностических тестов;

разработки диагностических справочников;

проверки качества разработанной системы диагности­рования.

Для сравнения.различных систем диагностирования и оценки их качества чаще всего используются следующие показатели:

вероятность обнаружения неисправности (F);

вероятность правильного диагностирования (D). Неис­правность диагностирована правильно, если неисправный блок указан в разделе диагностического справочника, со­ответствующем коду останова. В противном случае неис­правность считается обнаруженной, но нелокализованной. Для ЭВМ с развитой системой диагностирования Обычно F>0,95, D>0,90. В том случае, когда неисправность толь­ко обнаружена, необходимы дополнительные процедуры по ее локализации. Однако благодаря тем возможностям, ко­торые система диагностирования предоставляет обслужи­вающему персоналу (возможность зацикливания тестового примера для осциллографирования, эталонные значения сигналов в схемах на каждом примере, возможность оста­нова на требуемом такте), локализация неисправности после ее обнаружения не требует больших затрат времени;

средняя продолжительность однократного диагностиро­вания (т_д).

Метод двухэтапного диагностирования — это метод ди­агностирования, при котором объектами элементарных проверок на разных этапах диагностирования являются схемы c памятью (регистры и триггеры) и комбинацион­ные схемы.

Рис. 7. Обобщенная схема системы диагностирования, реализующей метод двухэтапного диагностирования: ДУ — диагностируемое устройство: 1,...,i l,..., n — регистры; KC_i.... KС_m—ком­бинационные схемы

Диагностическая информация, включающая в себя данные тестового воздействия, результат и состав контрольных точек элементарной проверки, адреса следу­ющих элементарных проверок в алгоритме диагностирова­ния, имеет стандартный формат, называемый тестом ло­кализации неисправностей (ТЛН).

Обобщенная, схем а системы диагностирования, исполь­зующей метод двухэтапного диагностирования, показана на рис. 7.

Метод последовательного сканирования является вари­антом метода двухэтапного диагностирования, при кото­ром схемы с памятью (регистры и триггеры) в режиме диагностирования превращаются в один сдвигающий регистр с возможностью установки его в произвольное со­стояние и опроса с помощью простой операции сдвига.

Обобщенная схема системы диагностирования, исполь­зующей метод последовательного сканирования, показана на рис. 12,

Рис. 12. Обобщенная схема системы диагностирования, реализующей метод последовательного сканирования:

1,...,i, l,... n — основная часть регистра; 1^',...i^', l^',..., n^'—дополнительная часть регистра (триггеры образования сдвигового регистра)

Этот метод получил распространение в ЭВМ на боль­ших интегральных микросхемах (БИС). Вместе с очевид­ными достоинствами БИС их использование затрудняет проблему диагностирования ЭВМ в связи с ограниченными возможностями доступа к схемам, расположенным внутри БИС. При диагностировании ЭВМ, построенной на БИС,

Рис. 13. Основной триггер и триггер сканирования

возникает проблема проверки БИС, содержащих комбина­ционные схемы и схемы с памятью при небольшом числе дополнительных входов и выходов.

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: