Учебное пособие 1484

2

УДК 681.32

Афанасьев Л.А., Тюрин С.В., Петрухнова Г.В. Основы эксплуа-тации вычислительной техники: Учебное пособие. Воронеж: Изд-во ВГТУ, 1999.

103с.

Вучебном пособии описываются эксплуатационные характеристи-ки средств вычислительной техники и особенности организации их эксплуатации; системы контроля и диагностирования; аппаратные средства обслуживания и исправления ошибок; уровни тестирования и приборы диагностики; особенности поиска неисправностей и обслужи-вания персональных компьютеров.

Каждая глава содержит контрольные вопросы для самопроверки. Издание предназначено для студентов старших курсов специаль-ности

220100.

Издание подготовлено на магнитном носителе в текстовом ре-дакторе WORD-97 и содержится в файле METODA.DOC.

Табл. 16. Ил. 36. Библиогр.: 19 назв.

Научный редактор д-р техн. наук О.Я. Кравец

Рецензенты: кафедра автоматизированных систем управления Воронежской Государственной технологической акаде-мии; канд. техн. наук В.Б. Авдеев

Печатается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета

C Афанасьев Л.А., Тюрин С.В., Петрухнова Г.В., 1999

C Оформление. Издательство Воронежского государственного технического университета, 1999

2. СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ ПРИ ПЕРЕДАЧЕ И ХРАНЕНИИ ИНФОРМАЦИИ

5

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ

АВЛП – анализатор временных логических последовательностей АЛС –анализатор логических состояний БИС - большая интегральная схема ВК - внутрисхемный контроль ВТ - вычислительная техника ВЦ – вычислительный центр

ДУ - диагностируемое устройство ЗПР – запрос прерывания ЗУ – запоминающее устройство

КМОП - комплиментарная-МОП(металл-окисел-полупроводник) логика ЛА – логические анализаторы ЛСФД – локальные средства функционального диагностирования МП - микропроцессор

МПК - микропроцессорный комплект МПС - микропроцессорная система

НГМД – накопитель на гибком магнитном диске НЖМД – накопитель на жестком магнитном диске ОЗУ – оперативное запоминающее устройство ОП - оперативная память ОС - операционная система

ОСФД – общие средства функционального диагностирования ПЗУ – постоянное запоминающее устройство ПК - персональный компьютер ПН – пультовый накопитель ПО – программное обеспечение

ПСПС – псевдослучайная последовательность сигналов РЭА - радио электронная аппаратура СА – сигнатурный анализ СВК - система входного контроля

СВТ - средства вычислительной техники СД - средства диагностики СТД - средства тестового диагностирования

ТЛН - тест локализации неисправностей ТТЛ – транзисторно-транзисторная логика

ТТЛШ - транзисторно-транзисторная логика с диодами Шотки ТЭЗ – типовой элемент замены ЭЛТ – электронно-лучевая трубка ЭН - эксплуатационная надежность ЭСЛ –эмиттерно-связанная логика

RAM – ОЗУ

ROM – ПЗУ

6

ВВЕДЕНИЕ

Как объект эксплуатационного обслуживания устройства вычислительной техники представляют собой сложный комплекс технических и программных средств, используемых не только автономно, но и в составе различных автоматизированных технологических цепей обработки и управления.

Средства вычислительной техники представляют собой сложные тех-

нические системы, включающие совокупность аппаратного и программного обеспечения и обеспечивающие функции обработки информации.

В общем виде под эксплуатационным обслуживанием понимается сово-

купность операций, процедур и процессов, обеспечивающих работоспособность объекта, системы или машины.

Работоспособным называется состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции и сохранять заданные характеристики в пределах технических условий.

Эксплуатационное обслуживание вычислительной техники состоит из технического и системотехнического обслуживания системы и использования ее по прямому назначению – для обработки данных.

Техническое обслуживание – это обеспечение работоспособности системы путем создания требуемых условий эксплуатации (режим электропитания, температурный режим и др.) и проведения профилактических и ремонтновосстановительных работ. На эффективность технического обслуживания наиболее влияют следующие факторы: условия эксплуатации системы (стабильность электропитания, температура и др.); надежность и ремонтопригодность системы, степень совершенства средств контроля и диагностики; режим обслуживания и квалификация обслуживающего персонала; полнота данных о сбоях и отказах технических средств.

Системотехническое обслуживание – это обеспечение эффективности использования системы, направленное на снижение стоимости обработки данных, повышение производительности системы, качества обслуживания пользователей и др. Основными задачами системотехнического обслуживания являются выбор и адаптация операционных систем, в том числе общесистемного программного обеспечения; настройка операционной системы на рабочую нагрузку – организация и выбор параметров функционирования системы, обеспечивающих требуемое качество обслуживания пользователей и максимальную производительность; совершенствование конфигурации системы – состава устройств и связей между ними.

В данном учебном пособии основное внимание уделяется освещению основных понятий и показателей эксплуатации средств вычислительной техники, систем диагностирования ЭВМ, описанию аппаратных средств диагностики, а также особенностей тестирования персональных компьютеров в ходе их эксплуатации.

7

1. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВТ

1.1. Эффективность эксплуатации ВТ

Важнейшими эксплуатационными характеристиками ЭВМ являются ее производительность (П) и общий коэффициент эффективности машины (Э) :

Э = П /( СЭВМ + СЭКС ) ,

где СЭВМ - стоимость ЭВМ; СЭКС - затраты на ее эксплуатацию за определенный период времени.

Так как часто бывает трудно оценить затраты на эксплуатацию данной модели ЭВМ, то оценивают эффективность машины по упрощенной формуле

:

Э= П / СЭВМ .

П- под производительностью ЭВМ понимают число задач, выполняемых ЭВМ за единицу времени.

Рассмотренные характеристики являются только номинальными показателями; они реализуются, если ЭВМ работоспособна. Суждение о реальных возможностях машины может быть вынесено только с учетом характеристик эксплуатационной надежности машины /9/.

Н - под надежностью понимается свойство изделия (элемента, узла, устройства, машины, системы) выполнять заданные функции, сохраняя во времени свои характеристики в установленных пределах при определенных режимах и условиях использования, технического обслуживания, хранения и транспортирования.

Б - следующая характеристика ЭВМ - безотказность. Это свойство машины сохранять работоспособность в течение определенного промежутка времени при условии удовлетворения заданных ограничений на условия эксплуатации.

Безотказность ЭВМ характеризуется закономерностями возникновения отказов. Отказы делятся на внезапные и постепенные. Безотказность ЭВМ

может быть оценена средним временем наработки на один отказ ( Т0 ).

Р - ремонтопригодность ЭВМ - это степень приспособленности машины к предупреждению, обнаружению и устранению отказов. Ремонтопригодность можно оценить средним временем устранения неисправности, т.е. средним значением времени восстановления работоспособности после отказа

Надежность ЭВМ наряду с безотказностью определяется также достоверностью функционирования. Это свойство машины, определяющее безошибочность производимых преобразований информации и характеризуемое закономерностями появления ошибок из-за сбоев.

Сбоем называют событие, состоящее во временной утрате работоспособности ЭВМ и характеризуемое возникновением ошибки при выполнении

8

задач под управлением ОС или пользователя. Достоверность функционирования можно оценить средним временем наработки на один сбой (составляет примерно 0.5-1 ч)./1,6,8,10,13/

Д - долговечность ЭВМ - свойство машины при установленном для нее обслуживании сохранять указанные в технической документации характеристики в течение определенного времени хранения и эксплуатации.

С - сохранностью машины называют свойство ЭВМ сохранять исправное состояние при хранении в условиях, оговоренных технической документацией.

Эксплуатационные ресурсы - это ресурсы, необходимые для нормальной эксплуатации машины: площадь помещений, потребляемая мощность, штат обслуживающего персонала, требования к окружающей среде в помещениях (температура, помехозащищенность, влажность и т.п.).

1.2. Показатели работы ЭВМ

Коэффициент технического использования вычислительной техники

Кт.и.:

где tп.р. - время практической работы ЭВМ, tп.р= tвкл - tпотерь; tо, tу - время обнаружения и устранения неисправностей; tсб - время, потерянное на сбои; tпот -

время потерь исправной ЭВМ по организационным причинам (ошибки оператора, неправильная программа, некачественные носители информации и т.п.); tпроф - время, затраченное на профилактические работы; Кт.и. - коэффициент технического использования отражает деятельность пользователей ЭВМ и качество технического обслуживания машины во время включенного состояния машины tвкл /3/.

Коэффициент готовности Кг, который характеризует долю времени правильного функционирования ЭВМ и не включает время, израсходованное на проведение профилактических мероприятий, определяется по формуле

Кг = То /(То + Тв),

где То - время безотказной работы ЭВМ за рассматриваемый период; Тв - суммарное время восстановления работоспособности ЭВМ за рассматриваемый период.

Коэффициент эффективности профилактики Кпроф определяется фор-

мулой

Кпроф = nпроф / (nо + nпроф),

где nпроф - количество неисправностей (отказов), выявленных при профилактике; nо - общее количество отказов за рассматриваемый период, происшедших за полезное время работы ЭВМ.

9

Кпроф определяет вероятность выявления отказа при проведении профилактики и характеризует существующую систему профилактического обслуживания ЭВМ в процессе эксплуатации.

Среднее время безотказной работы ЭВМ То.ср. - среднее значение нара-

ботки в часах между двумя отказами - вычисляется по формуле

tвкл (tо tу tсб tпот)

То.ср = n ,

о

характеризует общую надежность работы ЭВМ и отдельных устройств при длительной непрерывной эксплуатации.

Среднее время восстановления ЭВМ Тв.ср - среднее время вынужденного и нерегламентированного простоя, вызванного обнаружением и устранением отказа:

Тв.ср = n1 i n1 tвi ,

где tвi - время устранения i-го отказа. Показатель Тв.ср характеризует:

степень ремонтопригодности ЭВМ; уровень культуры и организации работ в системе технического об-

служвания;

оснащенность ВЦ технологической оснасткой для хранения тестового хозяйства, технической документации, ЗИП;

соответствие производственных условий и норм на ВЦ требованиям ТУ (благоприятные условия для производства работ: освещенность, уровень шумов, температура, планировка размещения ЭВМ в машинном зале, достаточное количество контрольно-измерительной аппаратуры);

квалификацию специалистов, обслуживающих машину. Производительность ЭВМ - важное понятие, характеризующее эксплуа-

тационные свойства ЭВМ. Если ЭВМ первого и второго поколения сравнивались по быстродействию (количеству команд, выполняемых в секунду), то для ЭВМ третьего поколения стали вводить такие понятия, как общая производительность машины, вычислительная мощность и др. В зависимости от области применения менее быстродействующая, но с лучшим набором команд машина часто имела большую производительность, чем более быстродействующая.

Для первых моделей ЭВМ приемлемой оценкой считалось количество операций сложения в секунду. Затем в качестве показателя производительности было избрано среднее быстродействие Vср, характеризуемое средним ко-

10

где k - общее количество операций, выполняемых данной ЭВМ.

Для ЭВМ второго и третьего поколений производительность оценивалась по методикам Найта и Гибсона /13/.

Вычислительная мощность Р, определяемая по методике Найта, выражается через скорость, с которой ЭВМ обрабатывает информацию; при этом главными факторами являются: скорость работы центрального процессора tc ; время простоя центрального процессора tп ; емкость памяти, выражаемая через коэффициент М:

Благодаря особенностям оборудования две ЭВМ могут решать одну и ту же задачу с помощью различных машинных операций. Следовательно, значение Р должно определяться при решении одной и той же или эквивалентной задачи.

Следует, однако, заметить, что большинство современных универсальных машин комплектуются различными по объему устройствами памяти (более восьми вариантов), к которым может быть придано несколько разных систем ввода-вывода, арифметико-логических устройств и устройств управления (всего получается более 300 различных комбинаций вычислительных систем). Поэтому даже для небольшого числа вариантов вычисление Р затруднительно, и чаще всего рассматривается только один наиболее типичный вариант структуры каждой ЭВМ.

Для оценки производительности современных ЭВМ чаще всего прибегают к методике Гибсона. Суть ее состоит в том, что на основе частоты появления тех или иных команд в процессе выполнения программы устанавлива-

сколько систем весовых коэффициентов, отражающих статистику круга задач, решаемых на машине. Эти системы называют смесями Гибсона. Например, для оценки быстродействия машин при решении задач научного характера принята такая система весов: