книги из ГПНТБ / Основы технической эксплуатации ЭЦВМ

140

ния операций © арифметическом устройстве, и способы фиксации этих ситуаций сведены в табл. 3-11.

Схемы фиксации аварийной ситуации при возникно­ вении таковой выдают сигнал запрета выполнения дан­ ной операции.

3-3. ДИАГНОСТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ

С повышением требований к надежности работы вы­ числительных машин проблема восстановления отказав­ шей ЭЦВМ приобретает особое значение. Время восста­ новления складывается из времени поиска вышедшего из строя элемента1 и времени, необходимого на его за­ мену. Отыскание места неисправности — это медленный и утомительный процесс, заключающийся в опознании неисправных элементов, которые не отвечают требуемой реакции на заданное воздействие.

Как показывает опыт, более 70% общего времени, необходимого для восстановления вычислительной маши­ ны, затрачивается на локализацию неисправности. В связи с этим вопрос организации рациональной про­ цедуры диагностического контроля является чрезвычайно актуальным. Особенно высокие требования в этом отно­ шении -предъявляются к системе поиска и устранения не­ исправностей в управляющих цифровых вычислительных машинах. ■

Основным фактором, определяющим практическую ценность системы диагностического контроля, является то, насколько быстро она позволяет обнаружить и устра­ нить неисправный элемент.

На время восстановления машины большое влияние оказывает квалификация обслуживающего персонала, поэтому необходимо постоянно стремиться к ее повыше­ нию. Однако далеко не всегда молено надеяться на то, что весь обслуживающий персонал будет иметь достаточ­ но большой опыт эксплуатации машины.

-С целью уменьшения времени восстановления необхо­ димо -систематизировать способы поиска неисправных элементов для каждого конкретного типа машины. В ре­ зультате систематизации должны быть выработаны ре­

1 Под элементом при поиске места неисправности будем пони­ мать такую самостоятельную конструктивную часть, которая в слу­ чае наличия в ней неисправности полностью заменяется. Это может быть блок, плата, модуль и т. д.

141

комендации обслуживающему персоналу, предусматри­ вающие эффективную стратегию поиска.

Практически поиск места неисправности может быть реализован вручную — с помощью инструкции.

При составлении инструкции необходимо для получе­ ния эффективной стратегии поиска иметь список возмож­ ных неисправностей, вероятностное распределение для них и список возможных проверок. Наилучшая инструк­ ция может быть составлена высококвалифицированными спецналистами-эксплуатацнонпиками в содружестве со специалистами в области статистической оптимизации процесса поиска места неисправности. Инструкция долж­ на предусматривать использование проверочных тестов, контрольно-измерительной аппаратуры, а если есть воз­ можность, то и имитаторов.

Поиск места неисправности обычно начинается после непрохожденпя проверочного теста. Как уже отмечалось в § 3-2, хорошо составленный проверочный тест должен обладать в какой-то степени диагностическими свойства­ ми и указывать место неисправности с точностью до устройства. Исходя из этого, инструкцию по поиску удоб­ но составлять не на машину в целом, а на отдельные устройства. При составлении инструкции необходимо предварительно установить степень детализации места неисправности, т. е. глубину поиска. Целесообразно уста­ навливать глубину поиска с точностью до сменного бло­ ка или платы. В этом случае последствия отказа ликви­ дируются простой заменой неисправного блока (платы) ' на исправный, взятый из ЗИП, с последующим ремонтом неисправного. Естественно, такая замена может быть произведена при условии наличия в ЗИП комплекта сменных блоков или плат.

Несмотря на принципиальную возможность «ручного» контроля отказавших элементов обслуживающим персо­ налом, возрастание сложности вычислительных машин и условий их применения все больше исключает такой кон­ троль даже при самой современной его организации. В связи с этим в последнее время все шире начинает внедряться в процесс эксплуатации ЭЦВМ автоматиче­ ская диагностика неисправностей с помощью самой от­ казавшей машины (самодиагностика). При самодиагно­ стике система диагностического контроля органически использует возможности самой вычислительной машины по максимальной локализации неисправности.

142

Как показано в § 3-1, диагностический контроль де­ лится на программный, аппаратный и программно-аппа­ ратный.

Программный диагностический контроль осуществля­ ется с помощью диагностических тестов. Диагностические тесты обычно разрабатываются не на машину в целом, а на отдельные устройства и применяются после того, как с помощью теста будет определено неисправное устройство.

Разработка диагностических тестов для устройств ма­ шины, насчитывающих большое количество элементов, весьма трудоемка и требует от их разработчика хороше­ го знания машины и большого опыта ее эксплуатации.

Достоинством диагностических тестов является то, что они не требуют дополнительной аппаратуры и изменения структуры машины.

Аппаратный диагностический контроль осуществляет­ ся с помощью введенного в структуру машины дополни­ тельного контрольного оборудования, причем чем выше степень локализации неисправностей, тем больше вели­ чина аппаратурных затрат.

К достоинствам аппаратного диагностического кон­ троля можно отнести отсутствие задержки в определении места неисправности.

Однако такой вид диагностики сложен в реализации, так как требует принципиально нового подхода к выбору логических и конструктивных элементов, узлов и струк­ туры машины.

Программно-аппаратный диагностический контроль является комбинацией двух предыдущих видов диагно­ стического контроля. Разумное совмещение программно­ го и аппаратного методов диагностического контроля позволяет в значительной степени реализовать положи­ тельные качества каждого из них.

При исправном состоянии устройств машины между входными и выходными величинами всех элементов схе­ мы существует вполне определенная логическая зави­ симость. В случае появления неисправности в одном из элементов устройства' эта зависимость изменяется, вызы­ вая нарушение логических функций схемы, что в свою очередь приводит к появлению ошибки при выполнении на машине определенного примера или группы примеров. Эта закономерность может быть положена в основу диагностики места неисправности.

143

Таким образом, при составлении диагностических тестов задачу можно свести к нахождению связи между определенными неисправностями и теми ошибками, кото­ рые они вызывают.

Составлению диагностических тестов должна предше­ ствовать большая работа по определению всех наиболее вероятных физических неисправностей и соответствую­ щих нм примеров, выполняющихся невернопри воз­ никновении каждой из неисправностей. На основа­ нии проведенной работы для каждого типа ЭЦВМ со­ ставляется своя, так называемая диагностическая таб­ лица.

При составлении диагностической таблицы следует пользоваться статистикой о количестве и видах неисправ­ ностей, полученной в процессе эксплуатации ЭЦВМ, и методами физического моделирования работы машины при внесении в нее различных неисправностей.

Метод физического моделирования заключается в ис­ кусственном внесении неисправностей в устройство и определении реакции на нее примера, выполняемого на машине.

В диагностическую таблицу следует включать только неисправности, приводящие к предельному изменению параметров, а следовательно, к стабильному изменению логической структуры устройства.

Диагностика неисправностей, являющихся следствием количественных изменений параметров и проявляющих­ ся под воздействием случайных причин, требует приме­ нения специальных, так называемых профилактических режимов. Поиск неисправности в этом случае ведется при пониженном или повышенном против нормы питаю­ щем напряжении. При таком режиме неустойчивые не­ исправности могут приводить к стабильному изменению логической структуры и обнаруживаться с помощью диагностического теста.

При определении перечня возможных неисправностей для диагностической таблицы необходимо иметь в виду, что существует группа неисправностей, локализация ко­ торых на неисправной машине с помощью диагностиче­ ских тестов выполнена быть не может. К таким неисправ­ ностям, которые приводят к полному нарушению работы машины, можно отнести неисправность цепей литания, дешифратора кода операции, генератора тактовых им­ пульсов и т. д. ,

144

ряду неконтролируемых с помощью диагностических тес­ тов и вычеркнуть из диагностической таблицы.

В результате проделанной работы получится таблица, которая может содержать несколько тысяч столбцов и не один десяток, а сотню строк.

Рассмотренный выше способ предполагает одну и ту же неисправность вводить в устройство столько раз, сколько элементарных программ используется в диагно­ стической таблице. Процесс этот весьма трудоемок. Про­ ще заполнять диагностическую таблицу следующим об­ разом. В устройство вводится неисправность Л/4 и прове­ ряется реакция на нее поочередно всех элементарных программ Pu Р2, ..., Pt,. Результаты заносятся в первый столбец таблицы. Аналогичные проверки необходимо поочередно провести для всех ЙД неисправностей. В от­ личие от первого второй способ требует вводить в устрой­ ство каждую неисправность только один раз.

После составления таблицы следует произвести ее анализ. Если в таблице будут нулевые столбцы, необхо­ димо попробовать подобрать дополнительные элементар­ ные программы, реагирующие па неисправности, соответ­ ствующие этим столбцам. В случае невозможности подо­ брать такие программы нулевые столбцы из таблицы выбрасываются.

Независимо от способа составления диагностической таблицы комплекс элементарных программ Ри Л>, • ■ Pit, объединенный программой-диспетчером, может быть использован в качестве диагностического теста для лока­ лизации неисправностей N it N2, ..., Nh с той или иной степенью точности.

Для сокращения времени отыскания неисправности необходимо, іво-перівыХ, использовать по -возможности более короткие элементарные программы, и, во-вторых, определить оптимальную последовательность их выпол­ нения. Можно организовать -поиск -места неисправности При построении диагностического теста путем последова­ тельного анализа каждой очередной элементарной про­ граммы и в зависимости от исхода принимать решение на переход к очередной программе.

Используя табл. 3-12, рассмотрим принцип организа­ ции диагностического теста.

Схема, определяющая последовательность выполне­ ния элементарных программ Ри Р2, ..., Рі„ показана на рис. 3-18.

146

сти N3, Л/д^И Nk отсутствуют. При этом надо перейти

коли те?1011 программеРеагирующей на максимальное количество •неисправностей. Такими программами будут

программы Л , Ръ каждая из которых позволяет выявить

ляет^ ппДч?рПпТабЛ' ЗА2 такую программу, которая позволяет разделить неисправности N* и АД Такой програм-

руемом устройстве неисправности Nu а неверное — о на­

нпг™Рд/ТІ?,ал/ИЛЬН0М выполненн" программы Рі неисправ­ ности УѴ2 и Ni в контролируемом устройстве отсутствуют

и надо в диагностической таблице найти программу ко­ торая позволяет разделить неисправности Nt и N, Такой программой может быть программа Р2. Неправильное ее выполнение свидетельствует о наличии в контролируемом устройстве неисправностей N t или АД которые, так же как и неисправности N3 и N5, будут неразделимы и для

н\ локализации требуется применить какие-либо допол­ нительные приемы диагностики.

Правильное выполнение программы Р2 свидетельству­ ет о полной исправности контролируемого устройства.

Диагностический тест необходимо выполнить таким образом, чтобы результаты работы выводились на печать в виде кодов соответствующих неисправностей.

Можно рекомендовать и другой путь построения диагностического теста. Он базируется на комбинацион­ ном методе поиска неисправности, который характерен тем, что анализируется не каждая элементарная про­ грамма в отдельности, после чего принимается решение на последующие действия, а комбинация реакций этих элементарных программ на состояние устройства. После выполнения всех элементарных программ полученные комбинации единиц и нулей сравниваются с комбинация­ ми единиц и нулей в столбцах диагностической таблицы

и определяется неисправность, которой эта комбинация соответствует.

Процесс составления диагностической таблицы мож­ но автоматизировать. Для этого необходимо предвари-

телыю разработать специальный алгоритм, способный решать следующие задачи:

1)моделировать на ЭЦВМ работу контролируемого устройства машины;

2)моделировать работу остальных неконтролируе­ мых устройств машины с имитацией их воздействия на входы контролируемого устройства в той последователь­ ности, в какой они должны действовать в действитель­ ности;

3)изменять логическую структуру модели в соответ­

ствии с перечнем неисправностей.

Естественно, что для разработки алгоритма необхо­ димо иметь перечень возможных неисправностей.

При наличии такого программно-реализованного алгоритма диагностическая таблица составляется на за­ ведомо исправной ЭЦВМ автоматически, не требуя вво­ да в контролируемое устройство реальных неисправно­ стей.

Однако подготовительный этап, связанный с разра­ боткой алгоритма и его программной реализации, очень сложен и трудоемок.

' При рассмотрении принципов построения диагности­ ческих тестов все рассуждения основывались на том, что в контролируемом устройстве в одно и то же время воз­ никает лишь одна устойчивая неисправность, под воздей­ ствием которой любая элементарная программа дает вполне определенный единственный результат.

Не исключен случай, когда в контролируемом устрой­ стве может возникнуть одновременно не одна, а несколь­ ко неисправностей. При этом диагностический тест мо­ жет не обнаружить неисправность или выдать ошибоч­ ный результат.

Необнаружение групповой неисправности возможно тогда, когда эти неисправности скомпенсируют друг дру­ га. Такой случай в принципе возможен, хотя и мало­ вероятен.

В общем случае можно считать, что возникновение ' групповой неисправности в устройстве не должно ском­ пенсировать все одиночные неисправности (Л. 18].

Исходя из этого, при наличии групповой нескомпен­ сированной неисправности должны выполняться, неверно те элементарные программы, которые обычно реагируют на каждую в отдельности неисправность из числа вошед­ ших з групповую. Поэтому при наличии групповой не-

149