Системы диагностики ПК

министерство образования РФ

Таганрогский радиотехнический университет

Реферат
по курсу «основы эксплуатации ЭВМ»
на тему: ««сИСТЕМЫ ДИАГНОСТИКИ МИКРО эВМ И пК»
»
Выполнил: Суспицын Д.Ю

Проверил: Евтеев Г.Н.

Таганрог 2001 Содержание:

1. ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ................. 3

2. МЕТОД ДВУХЭТАПНОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ........................ 8

3. МЕТОД ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО СКАНИРОВАНИЯ.................... 13

4. МЕТОД МИКРОДИАГНОСТИРОВАНИЯ......................................... 15

5. МЕТОД ЭТАЛОННЫХ СОСТОЯНИЙ............................................... 18

6. МЕТОД ДИАГНОСТИРОВАНИЯ С ПОМОЩЬЮ СХЕМ ВСТРОЕННОГО КОНТРОЛЯ................................................................................................... 20

7. МЕТОД ДИАГНОСТИРОВАНИЯ С ПОМОЩЬЮ САМОПРОВЕРЯЕМОГО ДУБЛИРОВАНИЯ........................................................................................ 22

8. МЕТОД ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ РЕГИСТРАЦИИ СОСТОЯНИЯ................................................................................................ 22

Список использованной литературы:................................. 24

1. ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ

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 диагностирова- Рис.4 Структурная схема встроен-

ния по принципу раскрутки. ных средств тестового диагности-

рования.

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 (тд
). Величина тд
включает в себя продолжитель­ность выполнения вспомогательных операций диагностиро­вания и продолжительность собственно диагностирования. Часто удобнее использовать коэффициент продолжитель­ности диагностирования

где Тв
— время восстановления. Коэффициент kд
показы­вает, какая часть времени восстановления остаемся на восстановительные процедуры. Так, например, если тд
= = 15 мин, а Тв
= 60 мин, kд
= 1—15/60=0,75;

глубина поиска дефекта (L). Величина L указывает составную часть диагностируемого устройства с точностью, до которой определяется место дефекта.

В ЭВМ за глубину поиска дефекта L принимается число предполагаемых неисправными сменных блоков (ТЭЗ), определяемое по формуле

где ni
— число предполагаемых неисправными сменных блоков (ТЭЗ) при 1-й неисправности; N — общее число не­исправностей.

В качестве показателя глубины поиска дефекта можно также использовать коэффициент глубины поиска дефекта kг.п.д
, определяющий долю неисправностей, локализуемых с точностью до М сменных блоков (ТЭЗ), М=l, 2, 3, ..., m.

Пусть di
==l, если при i-й неисправности число подозре­ваемых сменных блоков не превышает М. В противном случае аi
=0. Тогда (ni
<M)

Для ЭВМ с развитой системой диагностирования для M<3 обычно kг.п.д
>0,9. Это означает, что для 90 % неис­правностей число предполагаемых неисправными сменных блоков, указанных в диагностическом справочнике, не превышает трех; объем диагностического ядра h — доля той аппаратуры в общем объеме аппаратуры ЭВМ, которая должна быть заведомо исправной до начала процесса диагностирования. В качестве показателя объема диагностического ядра мож­но пользоваться также величиной

Для ЭВМ, использующих принцип раскрутки и метод микродиагностирования, H>0,9.

.В качестве интегрального показателя системы диагно­стирования можно пользоваться коэффициентом

Для приведенных в качестве примеров количественных показателей системы диагностирования интегральный ко­эффициент

kи
= 0,95.0,90.0,75.0,90.0,90 = 0,51.

2. МЕТОД ДВУХЭТАПНОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ

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; KCi
.... KСm
—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.

Подача тестовых воздействий, снятие ответа, анализ и выдача результатов реализации алгоритма диагностирования выполняются с помощью стандартных диагностиче­ских операций «Установка», «Опрос», «Сравнение» и «Ветвление».

Рис. 8. Формат ТЛН

Стандартный формат ТЛН показан на рис. 8. Тест локализации неисправностей содержит установочную и уп­равляющую информацию, адрес ячейки памяти, в которую записывается результат элементарной проверки, эталон­ный результат, адреса ТЛН, которым передается управле­ние при совпадении и несовпадении результата с эталон­ным, и номер теста. Стандартные диагностические опера­ции, последовательность которых приведена на рис. 9, могут быть реализованы аппаратурно или микропрограм­мно.

Диагностирование аппаратуры по этому методу выпол­няется в два этапа:

на первом этапе проверяются все регистры и триггеры, которые могут быть установлены с помощью операции «Установка» и опрошены по дополнительным выходам опе­рацией «Опрос»;

на втором этапе проверяются все комбинационные схе­мы, а также регистры и триггеры, не имеющие непосред­ственной установки или опроса.

Каждая элементарная проверка, которой соответству­ет один ТЛН, выполняется следующим образом: c помощью операции «Установка» устанавливаются регистры и триггеры ДУ, в том числе и не проверяемые данным ТЛН, в состояние, заданное установочной информацией ТЛН (установка регистров и триггеров может выполнять­ся по существующим или дополнительным входам). Уп­равляющая информация задает адрес микрокоманды (из числа рабочих микрокоманд), содержащей проверяемую микрооперацию и число микрокоманд, которые необходимо выполнить, начиная с указанной. В тестах первого этапа эта -управляющая информация отсутствует, так как после установки сразу выполняется опрос.

Рис. 9 Операции, выполняемые при диагностировании по методу двухэтапного диагностирования

В тестах, предназна­ченных для проверки комбинационных схем, управляющая информация задает адрес микрооперации приема сигнала с выхода комбинационной схемы в выходной регистр (рис. 10).

Рис.10. Схема выполнения одного ТЛН

Управляющая информация может задавать адреса микроопераций, обеспечивающих передачу тестового воз­действия на вход проверяемых средств и транспортировку результата в триггеры, имеющие опрос.

С помощью операции «Опрос» записывается состояние всех регистров и триггеров ДУ в оперативную или слу­жебную память.

Для выполнения операции «Опрос» в аппаратуру ДУ вводятся дополнительные связи с выходов регистров и триггеров на вход блока коммутации СТД, связанного с информационным входом оперативной или служебной па­мяти.

С помощью операции «Сравнение я ветвление» обеспе­чивается сравнение ответа ДУ на тестовое воздействие с эталонной информацией. ТЛН задается адрес состояния проверяемого регистра или триггера в оперативной и слу­жебной памяти, записываемого с помощью операции «Оп­рос», а также его эталонное состояние. Возможны два исхода операции «Сравнение и ветвление»— совпадение и несовпадение ответа с эталоном. Метод двухэтапного ди­агностирования использует, как правило, условный алго­ритм диагностирования. Поэтому ТЛН содержит два адреса ветвления, задающих начальный адрес следующих ТЛН в оперативной памяти.

Для хранения ТЛН, как правило, используется магнит­ная лента, а для их ввода — стандартные или специальные каналы ввода.

Тесты локализации неисправностей обычно загружают­ся в оперативную память и подзагружаются в нее по окончании выполнения очередной группы ТЛН. Поэтому до начала диагностики по методу ТЛН проверяется опе­ративная память и микропрограммное управление.

При обнаружении отказа на пульте индицируется но­мер теста, по которому в диагностическом справочнике отыскивается неисправный сменный блок.

В качестве примера реализации метода двухэтапного диагностирования рассмотрим систему диагностирования процессора ЭВМ ЕС-1030. Для нормальной загрузки и выполнения диагностических тестов процессора ЭВМ ЕС-1030 необходима исправность одного из селекторных каналов и начальной области оперативной памяти (ОП). Поэтому вначале выполняется диагностирование ОП. Для этого имеется специальный блок, обеспечивающий провер­ку ОП в режимах записи и чтения нулей (единиц) тяже­лого кода/обратного тяжелого кода. Неисправность ОП локализуется с точностью до адреса и бита.

Следующие стадии диагностирования, последователь­ность которых приведена на рис. 11, используют уже проверенную оперативную память.

На нервов стадии диагностические тесты загружаются в начальную область ОП (первые 4 Кслов) и затем вы­полняются с помощью диагностического оборудования. Тесты расположены на магнитной ленте в виде массивов. После выполнения тестов очередного массива в ОП загру­жается и выполняется следующий массив тестов. Загрузка тестов выполняется по одному из селекторных каналов в спе­циальном режиме загрузки ТЛН.

Рис. 11. порядок диагностирования блоков и к и устройств в ЭВМ

На второй стадии диагно­стирования проверяется мик­ропрограммная память процес­сора, которая используется на следующих стадиях диагности­рования. В ней содержатся микропрограммы операций ус­тановки, опроса, сравнения и ветвления.

На третьей стадии диагно­стирования выполняется про­верка триггеров (регистров) процессора. Эти тесты называ­ются тестами нулевого цикла. Опрос состояния триггеров (регистров) выполняется по дополнительным линиям опро­са. Триггеры (регистры) про­веряются на установку в 0-1-0. Результаты проверки сравниваются с эталонны­ми, записанными в формате теста. Место неисправности определяется по номеру теста, который обнаружив несо­ответствие. В диагностическом справочнике тестов нуле­вого цикла номеру теста соответствует конструктивный адрес и название неисправного триггера на функциональ­ной схеме.

С помощью тестов единичного цикла проверяются ком­бинационные схемы. Их последовательность определяется условным алгоритмом диагностирования. Тесты комбина­ционных схем выполняются следующим образом: с по­мощью операции установки в регистре процессо­ра, расположенном на входе проверяемой комбинационной схемы, задается состояние, соответствующее входному тестовому воздействию. Выполняется микрооперация приема выходного сигнала комбинационной схемы в регистр расположенный на выходе комбинационной; схемы; Состояние этого

регистра записывается в диагностическую область ОП, а затем сравнивается с эталонным. В зависимости от исхода теста выполняется переход к следующему тесту При обнаружении неисправности индицируется .номер теста. В диагностическом справочнике тестов единичного цикла указаны не только подозреваемые ТЭЗ, но и значе­ния сигналов на входах, промежуточных точках и выходах комбинационной схемы. Такая подробная информация дозволяет уточнить локализацию до монтажных связей или микросхем. На следующих стадиях диагностирования, ис­пользующих другие методы диагностирования, проверяют­ся мультиплексный и селекторный каналы, а также функ­циональные средства ЭВМ с помощью тест-секций диагно­стического монитора.

3. МЕТОД ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО СКАНИРОВАНИЯ.

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.

Для превращения всех триггеров БИС в один сдвигаю­щий регистр каждому триггеру логической схемы придает­ся дополнительный триггер типа D, причем каждая пара триггеров, основной и дополнительный, соединяется таким образом, что образует один разряд сдвигающего регистра.

Первый триггер каждой пары, или триггер данных (рис. 8.13), используется как для выполнения основных функций при работе машины, так и для тестирования. По­этому он имеет два входа данных: рабочий и сканирования, а также два входа синхронизации: от процессора и от средств тестового диагностирования.

Второй триггер пары, или триггер сканирования, ис­пользуется главным образом для тестирования. Его вход постоянно соединен с выходом первого триггера, а син­хросигнал поступает только от средств тестового диагно­стирования.

В режиме диагностирования состояние первого тригге­ра передается второму триггеру по сигналам СТД, и таким образом могут быть опрошены СТД, которые посылают синхросигнал на второй триггер и путем сдвига выдают его информацию через выходной контакт данных сканирова­ния.

Эти триггерные пары соединяются последовательно в несколько сдвигающих регистров. Выход данных одной пары триггеров соединяется с входами данных сканирова­ния другой пары и т. д. (рис. 14).

Средства тестового диагностирования могут подавать синхросигналы на все триггеры сканирования и путем сдви­га выдавать их содержимое в виде последовательности бит до одной линии. Поскольку каждый бит в этой последова­тельности соответствует своей триггерной паре, можно оп­ределить состояние каждого триггера логической схемы.

Рис. 14. Соединение триггеров схемы в режиме диагностиро­вания.

Средства тестового диагностирования могут задавать любое состояние триггеров, подавая на линию входа дан­ных сканирования требуемую установочную последова­тельность.

Диагностирование выполняется в два этапа.

Первый этап.
Диагностирование схем с памятью (регистров и триггеров). Выполняется следующим образом:

устанавливается режим сдвигающего регистра;

осуществляется проверка сдвигающего регистра и, та­ким образом, всех схем с памятью путем последовательно­го сдвига по нему нулей и единиц.

Второй этап.
Диагностирование комбинационных схем.

Выполняется следующим образом:

устанавливается режим сдвигающего регистра;

входной регистр комбинационной схемы устанавливается в состояние, соответствующее тестовому воздействию, путем подач последовательного потока данных на вход сдвигающего регистра:

выполняется переход в нормальный режим;

выполняется микрооперация передачи сигналов с выходов комбинационной схемы;

выполняется опрос состояния выходного регистра комбинационной схемы (результата) путем последовательного сдвига его содержимого в аппаратуру тестового диагностирования;

осуществляется сравнение результата с эталоном.

4. МЕТОД МИКРОДИАГНОСТИРОВАНИЯ.

Совокупность процедур, диагностических микропро­грамм и специальных схем, обеспечивающих транспорти­ровку тестового набора на вход проверяемого блока, вы­полнение проверяемой микрооперации, транспортировку результатов проверки к схемам анализа, сравнение с эта­лоном и ветвление по результатам сравнения, называется микродиагностикой.

Различают два типа микродиагностики: встроенную и загружаемую.

В случае встроенной микродиагностики диагностичес­кие микропрограммы размещаются в постоянной микро­программной памяти ЭВМ, а при загружаемой — на внеш­нем носителе данных.

При хранении в постоянной микропрограммной памя­ти микродиагностика представляет собой обычную микро­программу, использующую стандартный набор микроопе­раций. Однако вследствие ограниченного объема постоян­ной микропрограммной памяти на объем микродиагностики накладываются довольно жесткие ограничения, в ре­зультате чего приходится использовать различные спосо­бы сжатия информации. Для этой цели иногда используют специальные микрокоманды генерации тестовых наборов. Это позволяет уменьшить требуемый для тестовых кон­стант объем микропрограммной памяти.

Как правило, при хранении микродиагностики в посто­янной микропрограммной памяти для транспортировки ре­зультатов проверки к месту сравнения с эталонов исполь­зуются стандартные микрооперации, а для сравнения — такие схемы, как сумматор, схемы контроля или анализа условий. В качестве микропрограммы анализа использует­ся также микропрограмма опроса состояния схем контро­ля ЭВМ.

Встроенная микродиагностика применяется обычно в малых ЭВМ с небольшим объемом микродиагностики.

Рис. 15. Варианты загрузки и выполнения загружаемой микродиагностики.

Для средних и больших ЭВМ при большом объеме микродиагностики применяется загружаемая микродиаг­ностика. Существует несколько вариантов загрузки и вы­полнения загружаемой микродиагностики:

внешний носитель данных — регистр микрокоманд (РгМк) (рис. 15,а);

внешний носитель данных — оперативная память (ОП)—регистр микрокоманд (рис. 15,б);

внешний носитель данных — загружаемая управляю­щая память (ЗУП) микрокоманд—регистр микрокоманд (рис. 15, в).

В качестве устройства ввода микродиагностики чаще всего используются так называемые пультовые накопите» ли на гибких магнитных дис­ках или кассетных магнитных лентах.

Первый вариант загрузки скорее имитирует «быстрый» тактовый режим, чем выполне­ние микрокоманд с реальным быстродействием, так как на­копление и выполнение микро­команд определяются скоро­стью ввода данных с внешнего носителя. Микрокоманды вы­полняются по мере их поступ­ления из внешнего носителя данных.

Второй вариант загрузки предусматривает возмож­ность хранения и выполнения микрокоманд из основной памяти ЭВМ, т. е. совместимость форматов оперативной" и управляющей памятей. В этом варианте должен быть пре­дусмотрен специальный вход в регистр микрокоманд из оперативной памяти.

Третий вариант загрузки обеспечивает загрузку в уп­равляющую память микродиагностики определенного объ­ема и выполнение ее. с реальным быстродействием. По окончании выполнения загружается следующая порция микродиагностики.

Существуют и другие варианты загрузки и выполнения, несущественно отличающиеся от приведенных выше. Воз­можно также использование разных вариантов загрузки и выполнения на разных этапах диагностирования ЭВМ.

Для средних и больших ЭВМ с хранением микродиаг­ностики на внешних носителях данных, для опроса состоя­ния и сравнения его с эталоном используется дополнитель­ная аппаратура. В последнее время эти функции все боль­ше передаются так называемым сервисным процессорам, имеющим универсальные возможности по» управлению пультовыми накопителями, опросу состояния ЭВМ, срав­нению результатов с эталонными и индикации списка возможных неисправностей. При микродиагностировании с использованием дополнительной аппаратуры средства тестового диагностирования выполняют специальные диаг­ностические операции, такие как запуск микрокоманд, опрос состояния, сравнение с эталоном и сообщение о не­исправности. Процедура выполнения микродиагностики обычно такова: средства тестового диагностирования загружают в ЭВМ микрокоманды и дают приказ на их вы­полнение; ЭВМ отрабатывает микрокоманды, после чего средства тестового диагностирования производят опрос со­стояния, сравнение с эталоном и сообщение о неисправно­сти. Обычно при. микродиагностике тестовые наборы явля­ются частью микрокоманды (поле констант). Глубина поиска дефекта при микродиагностике зависит от числя схем, для которых, предусмотрена возможность непосредственного опроса состояния. В связи с этим в со­временных ЭВМ имеется возможность непосредственного опроса состояния практически всех триггеров и регистров ЭВМ.

Регистр микрокоманд устанавливается средствами тесто­вого диагностирования с помощью диагностической опе­рации «Загрузка РгМк».

Состояние регистров поступает в СТД, где выполня­ется диагностическая операция сравнения с эталоном.

При несовпадении результата с эталоном происходит останов с индикацией номера останова.

5. МЕТОД ЭТАЛОННЫХ СОСТОЯНИЙ

Метод эталонных состояний характеризуется тем, что объектом элементарных проверок является аппаратура, используемая на одном или нескольких тактах выполнения рабочего алгоритма функционирования, реализуемого в режиме диагностирования.

Рис. 16. Обобщенна» схема системы диагностирования, реализующей метод эталонных состояний

В качестве результата элемен­тарной проверки используется состояние аппаратурных средств диагностируемого устройства.

Процесс диагностирования по методу эталонных состо­яний, заключается в потактовом выполнении рабочих алго­ритмов ДУ, опросе состояния ДУ на каждом такте, срав­нении состояния ДУ с эталонным и ветвлении в зависи­мости от исхода сравнения к выполнению следующего так­та или сообщению о неисправности.

При реализации метода эталонных состояний средства тестового диагностирования представляют собой совокуп­ность аппаратурных и программных средств.

Обобщенная схема системы диагностирования, реализу­ющей метод эталонных состояний, приведена на рис. 16.

При представлении алгоритмов операций ЭВМ в виде графов каждому пути i из множества путей на графе мож­но поставить в соответствие последовательность состояний ЭВМ на каждом такте: Si0
, Si1
,..., Sil
, ... ,Sin
,

Рис. 18. Схема взаимодействия диагностирующего и диагностируемого устройств при диагностированию по методу эталонных состояний.

Рис. 17. Процедура диагностирования по методу эталонных состоя6ний: j - номер такта ветви алгоритма; I – номер ветви алгоритма

где п—число вершин граф-схемы алгоритма, соответству­ющее числу тактов выполнения операции с конкретными условиями. Эталонной последовательностью состояний счи­тается последовательность состояний Sil
, l=0, 1,...,п, име­ющих место при отсутствии ошибок.

Проверка выполняется путем сравнения реального со­стояния ЭВМ Sil
на l-м такте i-го пути с эталонным Sэ
il
.

Несовпадение Sil
и Sэ
il
является признаком неисправности.

Процедура диагностирования по методу эталонных со­стояний приведена на рис. 17.

Для реализации метода эталонных состояний средства тестового диагностирования должны иметь:

средства управления потактовой работой ЭВМ;

средства опроса состояния ЭВМ;

средства сравнения состояния с эталонным и средства сообщения о неисправности.

Обычно этот метод используется в тех случаях, когда средства тестового диагностирования имеют достаточно большие возможности. Например, этот метод может исполь­зоваться при диагностировании каналов с помощью процес­сора. Наибольшее применение этот метод находит в устрой­ствах со схемной интерпретацией алгоритмов функциониро­вания.

В силу неопределенности состояний некоторых тригге­ров каждому состоянию Sil
может соответствовать некото­рое подмножество состояний Silk
, где k=0,1,..., т, т — мно­жество неопределенных состояний. Поэтому обычно до срав­нения с эталоном выполняется маскирование состояний. Маска снимает неопределенные состояния .

Обычно управление потактовой работой устройства и опрос состояния устройства выполняются с помощью команды ДИАГНОСТИКА, а сравнение с эталоном, мас­кирование и сообщение о неисправности—с помощью ко­манд на программном уровне.

Команда ДИАГНОСТИКА адресует управляющее слово в ОП, которое поступает на вход диагностируемого устрой­ства, как показано на рис. 8.18. Сочетание бит управляю­щего слова обеспечивает продвижение тактов, а также оп­рос состояния и запись его в ОП.

Остальные операции, такие как маскирование состояния с целью исключения неопределенных бит, сравнение его с эталонным состоянием и сообщение о неисправности, вы­полняются программой диагностирующего устройства.

6. МЕТОД ДИАГНОСТИРОВАНИЯ С ПОМОЩЬЮ СХЕМ ВСТРОЕННОГО КОНТРОЛЯ.

Этот метод характеризуется тем, что объектом элемен­тарной проверки является сменный блок, а средствами функционального диагностирования являются схемы встро­енного контроля (СВК), конструктивно совмещенные с каждым) сменным блоком.

На рис. 19 показаны диагностируемое устройство и схемы встроенного контроля, образующие самопроверяе­мый сменный блок. Наибольшая вероятность правильного диагностирования достигается при полной проверяемости ДУ и самопроверяемости СВК.

Поэтому здесь приводится только определение полной проверяемости ДУ.

Рис. 19 Самопроверяемый сменный блок.

Диагностируемое устройст­во называется полностью про­веряемым, если любая его неисправность заданного класса обнаруживается СВК в момент ее первого проявления на выходных устройствах .

Рис 20 Структура системы диагностирования, использующей схемы встроенного контроля

Требование полной проверяемости. ДУ и самопроверяе­мости СВК приводит к значительным аппаратурным затра­там, что ограничивает применяемость данного метода уст­ройствами, реализованными в основном на больших интег­ральных микросхемах.

На рис. 20 приведена структура системы функциональ­ного диагностирования. Локальными средствами функцио­нального диагностирования ЛСФД являются самопроверя­емые СВК с парами выходов fi
1
, fi
2
, приданные каждому сменному блоку Бi
общим средством функционального ди­агностирования ОСФД—устройство анализа и индикации УАИ. Назначением последнего является синхронизация сиг­налов ошибок от сменных блоков с учетом их связей, предо­твращение возможной неоднозначности индикации из-за распространения сигналов ошибок и однозначная индика­ция неисправного блока.

Достоинством метода диагностирования с помощью схем встроенного контроля является практически мгновенное ди­агностирование сбоев и отказов, сокращение затрат на ло­кализацию перемежающихся отказов и на разработку ди­агностических тестов.

7. МЕТОД ДИАГНОСТИРОВАНИЯ С ПОМОЩЬЮ САМОПРОВЕРЯЕМОГО ДУБЛИРОВАНИЯ.

Этот метод аналогичен предыдущему, так как он тоже основан на принципе самопроверяемости сменных блоков. Разница состоит в том, что самопроверяемость сменных блоков достигается введением в него дублирующей аппа-

Рис. 21 Структурная схема самопроверяемого блока:
C
ж1
,..,
C
ж
k
-
l
— схемы сжатия.

ратуры и самопроверяемых схем сжатия, обеспечивающих получение сводного сигнала ошибки, свидетельствующего о неисправности сменного блока. На рис. 21 приведена структурная схема самопроверяемого блока. Этот способ обеспечения самопроверяемости приводит к большим, до­полнительным затратам аппаратуры, что оправдывает его применение в больших интегральных .микросхемах. При реализации ЭВМ на больших и сверхбольших интегральных микросхемах последние часто используются неполностью, так как ограничивающим фактором является не число вен­тилей БИС, а число выводов. Поэтому введение в БИС дуб­лирующих схем, обеспечивающих ее самопроверяемость, позволяет более полно использовать возможность БИС без значительного увеличения объема аппаратуры .

8. МЕТОД ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ РЕГИСТРАЦИИ СОСТОЯНИЯ.

Этот метод диагностирования характеризуется тем, что неисправность или сбой локализуется по состоянию ЭВМ, зарегистрированному в .момент проявления ошибки и со­держащему информацию о состоянии схем контроля, реги­стров ЭВМ, адресов микрокоманд, предшествующих момен­ту появления ошибки, и другую информацию. Место возник­новения ошибки определяется по зарегистрированному состоянию путем прослеживания трассы ошибки от места ее проявления до места ее возникновения. Диагноз выполня­ется с помощью программных средств диагностирования самой ЭВМ, если Диагностируется место возникновения сбоя, либо другой ЭВМ, если диагностируется отказ. В ЭВМ, имеющих сервисные процессоры, диагноз выполня­ется с помощью микропрограмм сервисного процессора.

Для пояснения метода диагностирования по регистрации состояния рассмотрим схему, показанную на рис, 22. Эта схема размещена в трех разных блоках б1
-бз
. Выходы регистров Pгl — РгЗ. триггеров ошибок Тг0ш1 — ТгОшЗ, а также состояние регистра микрокоманд (на схеме не пока­зав) поступают на регистрацию состояния.

Предположим, что. в момент возникновения ошибки за­регистрировано следующее состояние:

Тг0ш1 =1; Pгl (0—7, К) = 111011111;

Тг0ш2=0; Рг2 (0—7, К) =00000000 1;

ТгОш3=0;РгЗ(0—7,К)=11111111 1.

Регистр микрокоманд содержит код микрооперации Рг1:=РгЗ.

Рис. 22. Пример к методу диагностирования по регистрации состояния

После анализа Тг0ш1 программные или микропрограм­мные средства диагностирования анализируют состояние Рг1 с целью обнаружения в нем несоответствия информа­ционных и контрольных бит. Поскольку такое несоответст­вие обнаружено, выполняется анализ регистра передатчи­ка. В конкретном случае это — регистр РгЗ, так как регистр микрокоманд в момент сбоя содержал код микрооперации Рг1:=РгЗ. Анализ содержимого регистра РгЗ показывает отсутствие в нем ошибок. В результате этого делается за­ключение о том, что наиболее вероятной причиной ошибки является сменный блок Б1
или связи между блоком Б3
и Б1
.

Список использованной литературы:

1. Б.М. Каган, И.Б. Мкртумян «Основы эксплуатации ЭВМ»

2. А.П. Волков «К вопросу об автоматической генерации диагностических средств»

3. В.А. Орлов, Д.М. Бурляев «Эксплуатация и ремонт ЭВМ. Организация работы ВЦ»