книги из ГПНТБ / Основы технической эксплуатации ЭЦВМ

этого же блока освобождаются ячейки оперативной па­ мяти, не занятые проверочным тестом,- .подготавливают­ ся необходимые константы, контролируется правиль­ ность ввода в оперативную память программы-диспет­ чера и т. д.

Как видно из структурной схемы, основная часть проверочного теста состоит из труппы блоков, каждый из которых представляет собой тест проверки одного из

проверяемая тем или иным блоком теста, определяется сравнением информации на выходе устройства с этало­ ном, который может храниться в памяти машины пли формироваться в самом тесте. Во всех случаях несравнения ответа с эталоном происходит останов машины. При этом индикация па пульте машины или данные, выведенные на печать, должны помочь оператору опре­ делить место и характер неисправности.

Из-за взаимосвязи устройств между собой не пред­ ставляется возможным осуществить программный кон­ троль одного устройства независимо от другого, поэтому перед полной проверкой основных устройств машины не­ обходимо провести их предварительный контроль толь­ ко в части, необходимой для проверки всех остальных устройств. Эту задачу выполняет блок первоначальной проверки.

Последовательность проверок основных устройств выбирается такой, чтобы первоначально контролирова­ лись те устройства, проверка которых требует мини­ мального использования остальных устройств. Очеред­ ность включения всех блоков проверочного теста обес­ печивается программой-диспетчером. Фиксация ошибок, обусловленныхнеисправностями ЭЦВМ, осуществляется программой фиксации результатов проверки.

Для контроля универсальных ЭЦВМ, связанных межмашинным обменом с другими вычислительными машинами, а также для контроля управляющих ЭЦВМ проверочный тест должен иметь в своем составе блок проверки внешних объектов.

Обычно проверочный тест строится таким образом, чтобы оператор мог исключить из проверки любое устройство ЭЦВМ, если необходимость в контроле его

91

почему-либо отсутствует. Кроме того, в .проверочном те­ сте должна быть предусмотрена возможность в случае останова машины повторить выполненный с ошибкой пример.

Проверка основных устройств машины может осу­ ществляться па постоянных п переменных кодах. При проверке на постоянных кодах используется совокуп­ ность .примеров, в каждом из которых исходные числа, а следовательно, и полученные результаты остаются не­ изменными во всех реализациях теста п эталоны под­ считываются н записываются в 'намять машины зара­ нее. При совпадении полученного результата с этало­ ном осуществляется переход к выполнению следующего примера, а при несовпадении происходит останов маши­ ны. Использование элементарных примеров при прове­ дении іпроверкина постоянных кодах способствует ло­ кализации отказов в машине.

При проведении проверки на переменных кодах так­ же используется совокупность примеров. Однако в этом случае исходные числа в каждом из примеров не яв­

ния, заложенным в датчике случайных чисел. Подгото­ вить и хранить эталоны в этом случае не представляется возможным. Проверка на переменных кодах может про­ изводиться двумя путями.

Первый путь состоит в том, что один и тот же пример выполняется двумя .разными способами. Полученные ре­ зультаты сравниваются. При совпадении результатов осуществляется переход к выполнению следующего

счет выполнения обратного действия. Восстановленное первоначальное число сравнивается с исходным; если разность этих чисел будет меньше величины допустимой погрешности вычислений, то осуществляется переход к выполнению следующего .примера, в противном случае вырабатывается команда «останов». Тесты на перемен­ ных кодах не требуют большого объема памяти. Это объясняется, как было показано выше, отсутствием не­ обходимости хранения большого количества эталонов. Существенным преимуществом тестов па переменных

92

кодах перед тестами на постоянных кодах является воз­ можность проверить с их помощью машину в более сложных динамических режимах. .Однако они имеют меньшие возможности по локализации неисправностей. Поэтому при составлении .проверочных тестов в их со­ став обычно включаются проверки и на постоянных и на переменных кодах. При этом проверкам подверга­ ются, как правило, все операции. <

Проверочные тесты могут храниться па перфокартах или (перфолентах н вводятся в машину непосредственно перед их применением. Недостаток такого хранения и ввода тест-программы состоит в том, что, во-первых, велико время ввода и, во-вторых, перфокарты и перфо­ ленты быстро изнашиваются. Более удобным способом хранения проверочного теста является размещение его непосредственно в памяти вычислительной машины (па магнитных барабанах, магнитных лентах, магнитных дисках, в долговременных запоминающих устройствах на ферритах и др.).

Такой способ хранения .проверочного теста удобен, так как позволяет оперативно контролировать работо­ способность ЭЦВМ. Однако в этом случае уменьшается полезная емкость запоминающего устройства вычисли­ тельной машины.

Кратко остановимся на способах построения блоков проверки основных устройств машины.

Рассмотренные ниже примеры контроля основных устройств ЭЦВМ позволят читателю получить общее представление, о путях построения блоков проверки ос­ новных устройств машины. Естественно, что в зависимо­ сти от типа машины эти проверки могут строиться и иначе. Данная книга не является специальным пособием по методам контроля ЭЦВМ, поэтому для пояснения методики построения блоков проверки основных устройств машины будут использованы простейшие примеры.

Блок проверки УУ должен быть построен таким об­ разом, чтобы позволить проконтролировать все основ­ ные функции центрального управления машины. К та­ ким проверкам относится контроль правильности запи­ си и расшифровки команд; работы счетчика команд; осуществления условных и безусловных переходов; мо­ дификации адреса команд; прерывания программы по внешним сигналам и перехода на новую программу,

93

а также возврата к ранее прерванной программе (для вычислительных машин, имеющих систему преры­ ваний).

Команда в машине состоит из операционной п ад­ ресной частей. Преобразование каждой из этих частей ведется неодинаково. В связи с этим контроль правиль­ ности записи и расшифровки команд следует разделить на проверку правильности работы операционной части регистра команд и дешифратора УУ и проверку пра­ вильности работы адресной части регистра команд. Про­ верку правильности работы операционной части регист­ ра команд и дешифратора УУ можно осуществить, вы­ полняя все предусмотренные логикой машины типы опе­ раций наді контрольными входными данными и сравни­ вая результаты с соответствующим эталоном. В случае несовпадения полученного результата с эталоном дол­ жен происходить останов машины.

В ряде ЭЦВМ проверку правильности работы опе­ рационной части регистра команд и дешифратора УУ целесообразно проводить не только путем выполнения всех типов операций, но н путем выполнения различных сочетаний типов операций в командах, следующих одна за другой.

Проверку правильности работы адресной части ре­ гистра команд можно осуществить путем последователь­ ной записи в адресную часть кодов адресов, по которым информация, предварительно введенная в оперативные ячейки ЗУ, выбирается и сравнивается с соответствую­ щими константами. Если сравнения не происходит, должна вырабатываться команда «останов». Для более экономного использования ЗУ целесообразно при про­ ведении этой проверки попользовать .модификацию ад­

адресам записываются заранее известные коды. Обра­ щаясь по этим адресам и суммируя эти коды, сравни­ вают полученную сумму с эталоном. Совпадение полу­ ченной суммы с эталоном свидетельствует о исправности работы адресной части (при предварительной проверке сумматора).

В двухадресной .машине проверку исправности ад­ ресной части регистра команд можно осуществить сле­ дующим образом. В команде сравнения модифицируется

94

первый и второй адреса, причем константы модифика­ ции в этом случае подбираются так, что после каждой модификации должно происходить сравнение. В случае неисправности адресной части регистра команд должно произойти несравнение и останов машины.

■При контроле правильности работы счетчика команд необходимо учитывать, что счетчик может работать как в режиме ’Последовательного формирования номеров ко­ манд, так и в (режиме передачи управления. Специаль­ ную проверку правильности работы счетчика в режиме последовательного формирования номеров команд орга­ низовывать не всегда обязательно, так как такой кон­ троль может осуществляться в процессе проведения любой из вышеперечисленных проверок УУ.

Контроль счетчика команд в режиме передачи управ­ ления осуществляется в процессе проверки правильно­ сти выполнения команд условного и безусловного пере­ ходов.

Правильность выполнения команд условного перехо­ да (УП) по признаку со, а следовательно, правильность работы счетчика в режиме передачи управления можно проверить следующим образом. Проверка начинается с выработки признака со, затем идут команды условно­ го перехода по со и команды анализа содержимого ячейки, по адресу которой происходит обращение. При неправильном выполнении команды условного перехода, т. е. когда передачи управления не произошло, а вы­ полняется команда, следующая за УП, или -когда управ­ ление передается не по адресу, который соответствует данному со, должен произойти остансйз машины. Анало­ гично проверяется правильность выполнения команд без­ условного перехода.

Простейшая "проверка правильности модификации адресной части команды может проводиться путем срав­ нения модифицированного адреса с эталоном. При не­ правильном формировании исполнительных адресов

-должен происходить останов машины.

ВЭЦВМ, в которых предусмотрена система прерыва­ ний, контроль правильности выполнения прерываний можно осуществить путем имитации внешних сигналов

ипроверки правильности -перехода к требуемой -програм­ ме но данному -сигналу. В этом случае тест должен по­ зволить запомнить в определенной ячейке номер коман­ ды, к которой требуется перейти, и после перехода к ней

-95

сравнить ее номер с номером, хранимым с указанной ячейке. Несовпадение указанных номеров должно вы­ звать останов машины.

Блок проверки АУ должен быть построен таким об­ разом, чтобы позволить проконтролировать его работу в разнообразных режимах с охватом ■максимально воз­ можного количества цепей.

Так же как и блок 'проверки УУ, блок проверки АУ строится на 'базе ряда последовательно выполняемых примеров. Набор примеров должен позволить .проверить правильность выполнения всех операций арифметиче­ ского устройства. Количество 'примеров, применяемых при проверке правильности выполнения той или иной арифметической операции, определяется характером операции и степенью ее сложности. Примеры необходи­ мо подбирать так, чтобы проверить все цепи, работаю­ щие при данной операции.

Типичный оператор, 'предназначенный для частичной проверки одной арифметической операции, как правило,

Работа блока АУ начинается обычно с проверок про­ стых операций. К таким операциям можно отнести: вы­ зов одиночного числа, запись содержимого сумматора в ОЗУ, группу логических операций, операцию присвое­ ния знака, циклические сложение н вычитание.

Затем іпроверяется правильность выполнения опера­ ций сдвига, выделения целой части, преобразования циклического -кода в двоичный, сложения, вычитания, вычитания.модулей, деления и операций над порядками.

Проверка правильности выполнения вышеперечис­ ленных операции осуществляется следующим образом. Выполняются операции над подобранными кодами, за­

держимого сумматора проверочными кодами -могут слу­ жить -коды 00 ... О, 11 ... 1, 0101 .. .01, 1010 ... 10.

Проверка правильности выполнения труппы логиче­ ских операций (логическое сложение, логическое умиоже-

96

ние, поразрядное, сложение) может осуществляться сле­ дующим образом. Для каждой операции подбирается несколько примеров, которые охватывают все комбина­ ции соответствующей логической функции:

для операции логического сложения (\J) Pv = f {А; В)

Полученный в каждом примере результат сравнива­ ется с эталоном. В случае несравнения ЭЦВМ останав­ ливается и оператор может визуально определить раз­ ряд, в котором возникла неисправность. В результате такого контроля проверяется автономная работа разря­ дов АУ, цепи блокировки переносов и выработки управ-, ляющих сигналов, соответствующих данной операции.

Проверку циклического сложения можно организо­ вать путем циклического прибавления констант с за-' сылкой результата в предварительно обнуленную ячей­ ку. Процесс циклического сложения повторяется до тех пор, пока все разряды не заполнятся единицами.

Для проверки циклического вычитания необходимо предварительно заслать в рабочую ячейку код 11...1 и

11...1 (что равносильно получению нуля).

Проверку циклического переноса можно осуществить, прибавив к коду 11... 1 код 00. ..01. При этом единица переноса пройдет все разряды и попадет из старшего разряда в младший. В результате будет получен прибав­ ляемый код (в данном случае 00. ..1). В примерах мож­ но использовать прибавляемые коды с единицей в любом одном разряде. Таким образом, эталоном в такого рода примерах служит прибавляемый код. В случае неср'авиеиня полученного кода с эталоном должен обеспечиваться останов машины.

Контроль правильности выполнения операции при­ своения знака позволяет частично проверить работу схемы знака АУ и цепей обращения числа. При подборе примеров достаточно перебрать знаковые комбинации чисел, по которым происходит присвоение знака, и чисел, знак которых меняется.

При выполнении операции сдвига в АУ проверяются цепи, вырабатывающие управляющие сигналы, сдвига­ ющие регистры и сумматор порядка (в машинах с пла­ вающей запятой). Исходя из этого, необходимо подби­ рать примеры, которые позволяют проконтролировать правильность выполнения операции сдвига на пуль, на один, на максимальное и любое промежуточное число разрядов.

Для проверки взаимного влияния соседних разрядов можно использовать программу «бегущая единица» и «бегущий нуль»1. Эта же программа позволяет прове­ рить работу сумматора порядка или сдвигбвого регистра при увеличении числа сдвигов на единицу.

При проверке правильности выполнения операции вы­ деления целой части можно подобрать примеры, прове­ ряющие эту операцию в предельном режиме, а именно в режиме выделения целой части из числа с отрицатель­ ным порядком.

Для эффективного контроля правильности выполне­ ния операций сложения, вычитания и вычитания моду-

1 «Бегущий нуль» — это груша кодов, в каждом ш которых за­ писаны единицы во все разряды, кроме одного, в котором записан нуль, причем местоположение нуля сдвинуто на один разряд в каж­ дом следующем коде.

«Бегущая единица» представляет собой «бегущий нуль» в обрат­ ном коде,

98

лей примеры надо подбирать так, чтобы обеспечить про­ верку этих операции .при всех вариантах сочетания зна­ ков слагаемых, т. е. 'проверить передачу н обращение чисел.

При контроле операции умножения, и деления приме­ ры должны обеспечить проверку всевозможных сочета­ нии знаков чисел и знаков порядков, правильность нор­ мализации результата, правильность работы схем блокировок при умножении и делении на нуль и при не­ допустимых величинах порядков, правильность работы схемы получения частного при выполнении операции де­ ления, а также проверку работы схем, вырабатывающих управляющие сигналы.

Блок проверки АУ должен иметь в своем составе примеры, позволяющие проконтролировать правильность выработки признаков со и ср.

Проверку выработки признака со можно провести сле­ дующим образом. По признаку со выполняется команда условного перехода, обеспечивающая останов машины при неправильной выработке этого признака и обход останова при правильном значении признака со.

Для контроля правильности выработки сигнала ф пе­ ред выполнением примера, вызывающего выработку это­ го сигнала, в специальную ячейку засылается признак запланированного ср. Специальная подпрограмма анали­ зирует эту ячейку и в случае отсутствия признака ф вы­ ходит на останов. Невыработка сигнала ф в случае запланированного ср также является причиной останова машины.

Блок проверки ЗУ строится на базе тестов проверки оперативной памяти и внешних запоминающих устройств на магнитных барабанах и магнитных лентах.

В настоящее время наиболее распространенным ти­ пом оперативных запоминающих устройств является ОЗУ на ферритовых сердечниках, поэтому ниже будут рассмотрены методы контроля именно такого рода устройств.

Блок проверки ОЗУ должен быть построен так, чтобы позволить проконтролировать правильность работы чис­ ловых цепей в режиме записи и считывания, правиль­ ность работы адресных цепей, отсутствие влияния помех от полувыбранных сердечников при считывании чисел и выявить ферритовые сердечники, характеристики кото­ рых в процессе эксплуатации ухудшились.