Учебное пособие 1484

81

Режим сравнения с эталонной таблицей реализуется дополнительным ЗУ, в которое оператор может занести некоторый массив данных. Затем при последующих измерениях полученные вновь данные сравниваются с эталонными и на экран выводятся результаты сравнения. Режимы индикации результатов сравнения могут быть различными. Например, может выводиться таблица, где в позициях, в которых исследуемая последовательность совпадает с эталонной, указывается 0, а в позициях, в которых совпадения нет, —

Более удобен режим сравнения, при котором на экран выводятся обе таблицы, причем несовпадающие позиции выделяются в исследуемой таблице увеличенной яркостью.

Наиболее информативным способом представления результатов измерения являются режимы графического отображения. В этом режиме оператор способен анализировать все содержимое ЗУ ЛА одновременно. Примерами

82

графических режимов представления информации могут служить графы переходов (карты памяти) или представление значений измеренных кодов в виде графиков.

Режимами индикации в современных ЛА управляют встроенные микропроцессоры, которыми оснащены большинство приборов. При этом настройка анализатора на заданный режим работы все более приобретает черты работы с терминалом микроЭВМ в диалоговом режиме.

6.3. Сигнатурные анализаторы

Поиск неисправности в микроЭВМ с помощью логического анализатора довольно сложен прежде всего тем, что требует высокой квалификации оператора и знания им принципов работы МПС. Кроме того, для каждой конкретной неисправности необходимо заново разрабатывать процедуру испытаний, настраивать прибор и исследуемую систему на новый режим работы, который, по мнению оператора, позволит обнаружить и локализовать неисправность. Но даже при выполнении этих двух условий локализовать неисправность с точностью до компонента схемы не удается.

Поэтому логический анализатор иногда оказывается неудобен для производственных испытаний и эксплуатационного обслуживания. Это и стало причиной поисков нового метода, который, не требуя высокой квалификации персонала, позволял бы быстро и точно отыскивать вышедший из строя компонент СВТ с помощью недорогого и компактного оборудования. Таким методом стал сигнатурный анализ (СА) /3, 9, 10/.

Сигнатурный анализ основан на преобразовании длинных последовательностей двоичных сигналов в двоичное число, называемое сигнатурой. Измеряемые двоичные последовательности возбуждаются в контрольных точках МПС под действием специальной тестовой программы. Сигнатуры контрольных точек измеряются на заведомо работоспособной системе и указываются на принципиальной схеме МПС подобно тому, как на схемах аналоговых устройств указываются осциллограммы и некоторые параметры аналоговых сигналов. Фрагмент схемы МПС с указанными на ней сигнатурами приведен на рис. 6.3.

83

Рис. 6.3. Фрагмент электрической схемы микроЭВМ с указанием сигнатур.

Пример поиска неисправности в простейшей логической схеме приведен на рис. 6.4. Для удобства двоичная сигнатура представляется, как правило, в виде нескольких шестнадцатиричных цифр.

Существует много способов сжатия двоичных последовательностей в сигнатуры: подсчет числа единиц, определение контрольных сумм по различным модулям. Сравнительный анализ различных методов показал, что наиболее эффективным является метод, основанный на преобразовании с помощью сдвигового регистра с линейными обратными связями. Такой регистр показан на рис. 6.5.

Как правило, в микроЭВМ, при эксплуатации которых предполагается использовать сигнатурный анализ, в процессе разработки вносят определенные средства, которые производят этот анализ наиболее простыми и дешевыми приборами и повышают эффективность контроля. Прежде всего это средства, позволяющие разрывать в режиме контроля цепи обратной связи в контролируемой схеме.

На практике, как правило, не требуется разрывать контуры с обратной связью, включающие в себя всего несколько простейших логических элементов, так как локализация СА неисправности с точностью до такого контура позволяет быстро выявить неисправность конкретного элемента другими методами.

Рис. 6.5. Сдвиговый регистр с обратными связями

85

Что же касается микроЭВМ в целом, то она охвачена обратной связью по контуру программного управления. Поэтому для применения СА необходимо иметь возможность разрывать цепи обратной связи в режиме тестирования. Для однокристального микропроцессора это условие реализуется отключением шины данных от входа МП. Разрыв обратной связи по шине данных можно реализовать с помощью механических переключателей или электронных ключей.

Вторым важным условием пригодности микроЭВМ для испытаний с помощью СА является наличие схем, вырабатывающих сигналы ПУСК и СТОП, необходимые сигнатурному анализатору для выработки измерительного "окна", т.е. интервала времени, в течение которого накапливается сигнатура.

Третьим требованием является наличие ПЗУ, в котором содержится тестовая программа.

6.4. Генераторы слов

Генераторы слов (генераторы данных, генераторы тестовых последовательностей) — приборы, предназначенные для формирования и подачи входных воздействий на проектируемую или диагностируемую дискретную систему. Совместно с логическими анализаторами генераторы слов образуют системы подачи внешних стимулирующих сигналов и сбора ответных реакций как микропроцессорных модулей, так и схем произвольной логики. Генераторы слов характеризуются числом каналов, емкостью памяти, частотой подачи воздействий, называемой тактовой частотой, способами подачи данных и формирования входных воздействий.

Обобщенная структура генератора слов, представленная на рис. 6.6, включает в себя ЗУ, драйвер (Др), устройство управления, генератор синхросигналов, устройство управления вводом, дисплей, клавиатуру.

Последовательность входных сигналов, подаваемая на систему диагностирования или проектируемую систему, заносится в ЗУ. Информация вводится в ЗУ либо с клавиатуры, при этом дисплей используется как средство отображения вводимых или записанных в ЗУ данных, либо через стандартный интерфейс из памяти микроЭВМ. Устанавливаются частота, с которой входные наборы будут подаваться на систему диагностирования, уровни сигналов, соответствующие 1 и 0 (эти уровни обеспечиваются драйверами, являющимися усилителями напряжения), режим цикличности подачи воздействия (один цикл, n циклов, непрерывный). К выходным каналам подключается объект диагностирования.

Сигнал ПУСК подается либо с клавиатуры, либо от микроЭВМ, либо извне от объекта диагностирования, либо от логического компаратора, либо от другого генератора. После сигнала ПУСК данные считываются из памяти и через драйверы подаются на выходные каналы генератора слов с заданной частотой.

Число выходных каналов — один из основных параметров генератора слов, так как при тестировании дискретных систем необходимо, чтобы на все входы были поданы вполне определенные последовательности сигналов. В ряде случаев можно вести тестирование разбиением всех входов на группы и подачу воздействий последовательно, отдельно на каждую группу входов. Однако при этом усложняется построение тестов, удлиняется время диагностирования. Число выходных каналов известных генераторов слов колеблется от 2 до 80 (2, 8, 16, 32, 64, 80).

Тактовая частота — следующий важный параметр генератора слов. Ряд неисправностей дискретной системы, как физических, так и нефизических, проявляется только на высоких частотах функционирования системы. Для обнаружения этих неисправностей необходимо вести тестирование на максимально возможной для конкретной проверяемой системы тактовой частоте. Максимальная частота известных генераторов слов составляет 50 МГц. Тактовая частота генератора слов может быть изменена от сотен герц до десятков мегагерц. Это свойство позволяет испытывать одним и тем же генератором слов различные системы.

Емкость памяти известных генераторов слов от 16 до 2048 слов. Память реализуется на сверхоперативных БИС ЗУ, например, микросхемах серии КР132РУ4, имеющих организацию 1х1 К и время выборки 25 нс, как и в отечественном генераторе Г5-80.

Драйверы подключают генератор слов к испытуемым объектам, выполненным по различной технологии (ТТЛ, ТТЛ-ДШ, КМОП, ЭСЛ) и имеющим различные нагрузочные характеристики. Некоторые драйверы имеют выходы

87

с тремя состояниями: высокого напряжения, низкого напряжения и высокого импеданса /16, 18/.

В состоянии высокого импеданса канал генератора слов "отключен" от объекта диагностирования. Эта его способность обеспечивает непосредственное подключение генератора слов к двунаправленным магистралям.

По способу подачи воздействий генераторы слов подразделяются на генераторы слов последовательного кода и генераторы слов параллельного кода. Существуют генераторы слов, имеющие тот же режим работы, что и генераторы последовательного и параллельного кода. Режим последовательного кода используется при тестировании систем с последовательной передачей данных, а режим параллельного кода — во всех остальных случаях.

Генераторы последовательного кода имеют один или два информационных выходных канала, синхровыходы (первый бит, последний бит, синхросигнал) для обеспечения различных интерфейсов с объектом тестирования. Отдельные генераторы последовательного кода имеют такие ценные качества, как генерация псевдослучайной последовательности сигналов (ПСПС).

По способу реализации устройства управления можно выделить три ти-

па генераторов слов:

1)с буферной памятью (в этих генераторах данные из памяти считываются последовательно, начиная от конкретного начального адреса и кончая заданным конечным адресом ЗУ. Если необходимо организовывать циклы, то за конечным адресом на регистр адреса ЗУ заносится начальный адрес. Эти генераторы наиболее простые);

2)с управляющей памятью (память в этих генераторах делится на две части — данных и команд, имеющих общее управление и общий регистр адреса. Данные и команды считываются одновременно. Команды поступают на дешифратор команд, определяющий, что необходимо сделать со считанными данными. Подобная реализация устройства управления обеспечивает максимальное быстродействие);

3)с алгоритмическим генерированием последовательностей (основа этих генераторов — микропрограммируемый процессор).

Последний способ реализации использован в научно-исследовательской установке, названной «Многофункциональная инженерная станция» (МИС), принцип построения которой и технические характеристики изложены в ра-

ботах /16, 18/.

88

Контрольные вопросы

1.Укажите последовательность проверки исправности средств ВТ.

2.Назовите виды наиболее распространенных контрольноиспытательных приборов оперативного контроля цифровых устройств.

3.Расскажите о принципах функционирования логических анализа-

торов.

4.Перечислите основные недостатки использования ЛА.

5.Что такое сигнатура?

6.Каковы требования пригодности микроЭВМ для сигнатурного

анализа?

7.Каким образом осуществляется поиск неисправностей с помощью сигнатурных анализаторов.

8.Назначение генератора слов.

9.Назовите типы устройств управления генераторов слов.

7.ТЕСТИРОВАНИЕ, ПОИСК НЕИСПРАВНОСТЕЙ

ИОБСЛУЖИВАНИЕ ПЕРСОНАЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРОВ

7.1.Диагностические программы ПК

Вэтой главе основное внимание уделено проверке оборудования после покупки, выявлению причин возникновения неисправностей, возможным способам их устранения, а также техническому обслуживанию.

Для компьютеров IBM PC, XT, AT, PS/2, равно как и для IBMсовместимых моделей, существует несколько разновидностей диагностических программ. Эти программы, некоторые из которых прилагаются к системам при покупке, могут оказать пользователю существенную помощь при диагностике неисправностей как компьютеров в целом, так и их отдельных компонентов. Во многих случаях такие программы могут проделать большую часть работы по определению дефектного узла. Их можно условно подразделить на три группы, причем сложность программ и их потенциальные возможности на каждой последующей ступени, как правило, возрастают /7,8-11/.

* POST (Power-On Self Test — процедура самопроверки при включении). Запускается каждый раз, когда включается питание компьютера.

* Диагностические программы фирм-изготовителей. Большинст-

во солидных фирм-изготовителей компьютеров, таких как IBM, Compaq, Hewlett-Packard и т.п., выпускают специализированные диагностические программы для своих систем. Обычно это наборы тестов для "тотальной" проверки всех компонентов компьютера. Фирменная программа IBM для общего тестирования системы PS/2 записана на установочной дискете, а для компьютеров других моделей — на отдельном диагностическом диске. Фирмы

89

Compaq и Hewlett-Packard также выпускают программы, ориентированные на технических специалистов и предназначенные для поисков неисправностей в соответствующих системах. Иногда подобные программы можно найти в компьютерных справочных системах соответствующих фирм.

* Диагностические программы общего назначения. Подобные про-

граммы для персональных компьютеров выпускают несколько фирм, среди которых в первую очередь Norton Utilities компании Symantec, Micro Scope

(Micro 2000), QAPlus (Diagsoft), PC-Probe (Landmark).

Большинство пользователей имеет, в основном, дело с программами первого и последнего из перечисленных типов.

7.2. Самопроверка при включении (POST)

Когда компания IBM в 1981 г. начала выпуск персональных компьютеров, в них были предусмотрены такие методы повышения надежности, которые ранее никогда не использовались. К их числу относятся программа POST и контроль четности памяти. Процедура POST представляет собой последовательность коротких программ, "зашитых" в ПЗУ BIOS на системной плате. Они предназначены для проверки всех основных компонентов системы непосредственно после ее включения. С выполнением именно этих программ связана задержка, всегда возникающая при включении IBM-совместимых компьютеров; процедура POST выполняется перед загрузкой операционной системы.

Обычно при загрузке проверяются центральный процессор, ПЗУ, вспомогательные схемы системной платы, оперативная память и основные периферийные устройства. Если при выполнении процедуры POST обнаруживается неисправный компонент, то выдается сообщение об ошибке или предупредительный сигнал.

Хотя диагностика, выполняемая процедурой POST, не очень подробная, она представляет собой первую "линию обороны" системы, особенно в тех случаях, когда обнаруживаются серьезные неисправности системной платы. Если окажется, что неисправность достаточно серьезная, то дальнейшая загрузка системы останавливается и выдается сообщение об ошибке, по которому часто можно сразу определить причину возникшей заминки. Такие неисправности, обнаруживаемые процедурой POST, иногда называют "фатальными ошибками". Процедурой POST обычно предусматривается три способа индикации неисправности: звуковые сигналы, сообщения, выводимые на экран монитора, и шестнадцатиричные коды, посылаемые по адресам портов ввода/вывода.

7.3. Звуковые коды ошибок, обнаруживаемых процедурой POST

90

При обнаружении ошибки процедурой POST компьютер часто начинает издавать характерные звуковые сигналы, по которым можно определить неисправный элемент (или группу элементов). В таблице приведены звуковые коды, используемые в компьютерах фирм IBM, и те неисправности, которым соответствует та или иная последовательность сигналов.

С помощью AMI BIOS и Phoenix BIOS, возможности которых богаче, чем сигналов IBM, особенно легко определять неисправности системной платы. В частности, процедура POST в Phoenix BIOS разработана настолько хорошо, что часто не приходится пользоваться диагностическими программами для уточнения причин неисправности — BIOS вполне справляется с этим сама

.

В большинстве моделей персональных компьютеров на экране отображается процесс и результат проверки оперативной памяти системы. Последнее установившееся число обозначает объем памяти, успешно прошедшей проверку.

Если во время выполнения процедуры POST обнаруживаются ошибки, сообщения о них выводятся на экран. Они обычно выглядят как цифровые коды, сопровождаемые отдельными словами.