книги из ГПНТБ / Основы технической эксплуатации ЭЦВМ

Отношение времени наработки на отказ профилактируемоіі и непрофнлактпруем'ой ЭЦВМ называют эффек­ тивностью профилактики:.

Для 'Количественной оценки степени іповышення на­ дежности работы ЭЦВМ пользуются коэффициентом эф­ фективности профилактики.

Под коэффициентом эффективности профилактики ЭЦВМ понимают отношение количества неисправностей, обнаруженных при проведении профилактических работ, к суммарному числу неисправностей, выявленных в про­ цессе работы и профилактики:

АГцр

лЦр + л р’

где NBр— количество неисправностей, выявленных в про­ цессе профилактических работ; Nv — количество иеисправностёй ЭЦВМ, выявленных в процессе ее работы.

Эффективность профилактики может быть выражена через коэффициент эффективности профилактики. Эта связь может быть записана в виде равенства

1

W 1 Мыір

Коэффициент простоя ЭЦВМ. В процессе эксплуата­ ции всегда имеют место перерывы в работе ЭЦВМ. При­ чины этих простоев могут быть самыми разнообразны­ ми. Перерывы в работе ЭЦВМ могут быть как вынуж­ денными, например, при устранении возникшей в процессе работы неисправности, так и плановыми при проведении профилактических мероприятий пли плани­ руемых видов ремонта.

Продолжительность перерывов в работе ЭЦВМ яв­ ляется величиной случайной н зависит от целого ряда факторов, таких как ремонтопригодность, безотказность, количество и квалификация обслуживающего персонала и др.

Иными словами, можно сказать, что длительность перерывов в работе в определенной степени характери­ зует эксплуатационные свойства ЭЦВМ.

80

Иногда для характеристики эксплуатационных свойств ЭЦВМ используют понятие коэффициента про­ стоя.

Для практических расчетов можно пользоваться

где я — общее количество простоев ЭЦВМ за рассмат­ риваемый .промежуток времени; Ки— время простоя -по /е-й причине.

Под коэффициентом простоя понимают вероятность нахождения ЭЦВМ в неисправном состоянии в произ­ вольно выбранный момент времени:

/г

— 1Ці

* » = я fc=1 я • (2- 12)

Xi ^uh + 2

/г— I k= 1

Коэффициент технического использования ЭЦВМ.

Для обобщенной оценки эксплуатационных характери­ стик применяется коэффициент технического использо­ вания.

Под коэффициентом технического использования ЭЦВМ -понимают отношение суммарного времени ис­ правной работы машины к общему времени исправной работы II простоев ЭЦВМ в течение одного и того же периода эксплуатации:

ное на проведение 1-іі профилактики; N — общее количе­ ство неисправностей ЭЦВМ за рассматриваемый период (без учета неисправностей,устраненных во время профи-

лактики); tri — количество профилактик за определенный период эксплуатации.

После несложных преобразовании коэффициент тех­ нического использования можно записать ів виде

где Т0 — наработка ЭЦВМ на отказ; Т в — среднее время

что он показывает относительное время исправного со­ стояния ЭЦВМ.

Коэффициент стоимости эксплуатации ЭЦВМ. Вычис­ лительная машина представляет собой сложный комп­ лекс, состоящий из большого числа элементов электро­ ники, автоматики и механики, па разработку, производ­

эксплуатационными свойствами, а расходы на ее произ­ водство и эксплуатацию были бы небольшими.

Однако вполне очевидно, что создание более совер­ шенных и надежных ЭЦВМ ведет к увеличению эконо­ мических затрат на их производство. Увеличение эконо­ мических затрат происходит за счет избыточности аппа­ ратуры при резервировании ЭЦВМ, создания сложных схем контроля и т. и. Вместе е тем необходимо отме­ тить, что эксплуатация совершенных и надежных ЭЦВМ значительно снижает экономические расходы при их обслуживании.

Для оценки технических и экономических показате­ лей ЭЦВМ используют коэффициент стоимости эксплуа­ тации.

Под коэффициентом стоимости эксплуатации пони­ мают отношение затрат на эксплуатацию ЭЦВМ в тече­

82

эксплуатационные свойства. Действительно, чем ЭЦВМ надежнее, тем меньше неоправданных расходов на ее эксплуатацию.

Опытные данные эксплуатации ЭЦВМ в нашей стра­ не, а также за рубежом показывают, что коэффициент стоимости эксплуатации различных ЭЦВМ имеет до­ вольно устойчивое значение и колеблется по иностран­ ным данным в пределах 22—27%.

ГЛАВА ТРЕТЬЯ

КОНТРОЛЬ технического состояния

ЭЦВМ

3-1. ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ И ВИДЫ КОНТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЭЦВМ

Практика эксплуатации ЭЦВМ показала, что одним из способов повышения надежности современных ЭЦВМ является организация эффективного контроля их техни­ ческого состояния.

Основные задачи контроля вычислительных машин можно свести к определению состояния ЭЦВМ (исправ- на-йеисправна); локализации места неисправности с ми­ нимальной затратой времени и с заданной точностью; обнаружению элементов ЭЦВМ, параметры которых при­ ближаются к предельно допустимым (граничным) зна­ чениям и обнаружению ошибок вычислений в процессе решения задач на машине.

Решение всех вышеперечисленных задач осуществля­ ется на машине с помощью системы контроля.

Система контроля — это совокупность различных ме­ тодов и средств, обеопечивающих контроль правиль-

пости функционирования отдельных устройств и маши­ ны в целом, поиск места неисправности и обнаружение ошибок в работе ЭЦВМ.

Неисправное состояние машины .проявляется обычно в.виде постоянных, случайных и систематически повто­ ряющихся при определенных условиях ошибок.

Наличие постоянных ошибок является следствием предельного изменения параметров.

Случайные ошибки обусловливаются одиночными сбоями, возникающими под влиянием различного рода

сложности обнаружения н устранения случайных сбоев борьба с ними имеет особое значение.

Наличие систематически повторяющихся при опреде­ ленных условиях ошибок может являться свидетельст­ вом ухудшения характеристик отдельных элементов до такого состояния, когда эти характеристики .близки к границам допустимых значений.

Из сказанного следует, что между исправным состоя­ нием машины и достоверностью решаемых па пей задач существует определенная зависимость, которая может быть положена в основу создания системы контроля ЭЦВМ. Так, например, свидетельством исправного со­ стояния машины может являться получение правильных ответов при выполнении на контролируемой ЭЦВМ спе­ циально разработанной для этой цели программы, пред­ ставляющей собой вычислительную задачу, результаты которой заранее известны.

Контроль технического состояния отдельных устройств и машины в целом может осуществляться с помощью самой вычислительной машины за счет введения, инфор­ мационной и аппаратурной избыточности. В простей­ шем случае система контроля технического состояния ЭЦВМ должна позволить лишь установить факт появле­ ния ошибки без указания неправильно сработавшего элемента. В более совершенных системах контроля сиг­ нал о возникновении ошибки вызывает автоматический поиск неисправных элементов и устранение ошибок, по­ являющихся за счет случайных сбоев.

Контроль технического состояния ЭЦВМ можно классифицировать как по назначению, так н в зависимо-

84

стіі от метода, положенного в основу котроля. В зависи­ мости от назначения различают следующие виды кон­ троля ЭЦВМ:

контроль работоспособности; диагностический контроль; профилактический (граничный) контроль; ■контроль правильности решения задачи.

Контроль работоспособности предназначен для об­ наружения факта появления неисправностей.

Его проводят перед переводом машины из выключен­ ного состояния в рабочее, после ремонта, наладки и ре­ гулировки отдельных элементов, а также в процессе ре­ шения задач.

Диагностический контроль проводится 'после установ­ ления факта появления неисправности с целью опреде­ ления ее местонахождения.

Профилактический контроль проводится .периодиче­ ски с целью выявления таких элементов машины, хара­ ктеристики которых приближаются к предельно допу­ стимым (граничным) значениям.

Контроль правильности решения '.задачи проводится в процессе ее решения с целью повышения достоверности результатов.

Следует заметить, что деление контроля па контроль работоспособности и контроль правильности решения задачи в определенной степени условно, так как оба эти вида контроля служат в итоге для выявления факта не­ верного функционирования элементов машины.

В зависимости от метода, положенного в основу кон­ троля, различают программный, аппаратный (схемный) и комбинированный контроль. Каждый из вышеперечис­ ленных 'видов контроля может использоваться при про­ верке работоспособности машины, диагностике неис­ правностей и профилактических проверках. Однако в за­ висимости от задач, решаемых с помощью этих видов контроля, каждый из них может иметь свою специфику.

Программный контроль ЭЦВМ основан на исполь­ зовании специальных программ или групп' команд про­ граммы и предназначен для проверки правильности вы­ числений, отсутствия постоянных и случайных ошибок.

Программный контроль разделяется на программно­ логический и тестовый.

Программно-логический контроль служит для про­ верки правильности решения задачи. Для реализации

85

этого вида контроля в основную рабочую программу вводятся дополнительные операции, за счет выполнения которых получается избыточная -информация, необходи­ мая для обнаружения и исправления ошибок.

Программно-логический контроль может 'быть ис­ пользован в любой ЭЦВМ, так как ом не требует приме­ нения специальной аппаратуры и усложнения схемы ма­

чайными сбоями, в процессе проведения вычислительно­ го процесса. Однако программно-логические методы контроля приводят к значительному увеличению време­ ни решения задачи.

Тестовый контроль предназначен для проверки пра­ вильности работы вычислительной машины или ее от­ дельных устройств с помощью специальных программ, именуемых тестами.

Основная идея контроля работы ЭЦВМ с помощью тестов сводится к выполнению вычислительной маши­ ной определенной последовательности действий над ис­

эксплуатации тесты разделяются на проверочные и ди­ агностические. Проверочные тесты служат для определе­ ния факта появления неисправности, а диагностиче­ ские— для ее локализации.

В отличие от программно-логического тестовый кон­ троль проводится не в процессе выполнения машиной- основных программ, а в перерывах между их выполне­ нием.

Аппаратный контроль предназначен для автоматиче­ ского обнаружения фактов нарушения нормальной ра­ боты машины независимо от причины их возникновения. Он осуществляется с помощью дополнительного конт­ рольного оборудования, встроенного в вычислительную машину. Следует отметить, что аппаратный контроль является наиболее эффективным средством в системе обнаружения ошибок. Существенным достоинством ап­ паратного контроля перед .программным является воз­ можность проверки работоспособности ЭЦВМ на всех этапах ее функционирования без снижения 'быстродей­ ствия машины. Это достоинство сделало аппаратный

86

кого состояния

3U.BM

-fr

Рис. 3-1. Классификация видов контроля технического состояния ЭЦВМ.

f

контроль незаменимым средством проверки управляю­ щих цифровых вычислительных машин, в которых ошиб­ ки вычислений или внезапные остановы могут иногда ■привести к непоправимым последствиям.

К недостаткам аппаратного контроля следует отне­ сти избыточность оборудования, что повышает стои­ мость машины, причем аппаратурные затраты тем боль­ ше, чем более эффективная система аппаратного конт­ роля будет использоваться в машине.

Комбинированный контроль представляет собой соче­ тание аппаратного и программного видов контроля. Та­

аппаратно-программного контроля для обнаружения факта неправильной работы ЭЦВМ в момент возникно­ вения ошибки попользуется аппаратный, а для ликвида­ ции последствий сбоев и локализации места неисправ­ ности — программный контроль.

Комбинированный метод контроля позволяет при приемлемом количестве дополнительной аппаратуры за­ метно сократить время, необходимое для устранения по­ следствий сбоев и поиска места неисправности. При разумном сочетании аппаратного и программного мето­ дов контроля эффективное быстродействие вычислитель­ ной машины снижается незначительно.

Классификация видов контроля технического состоя­ ния ЭЦВМ приведена на рис. 3-1.

Хорошо развитая и правильно применяемая система контроля технического состояния ЭЦВМ в значительной степени облегчает работу обслуживающего персонала и снижает требования к уровню его профессиональной подготовки.

3-2. КОНТРОЛЬ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ЭЦВМ

Одним из эффективных способов поддержания на­ дежности вычислительных машин на заданном уровне является контроль их работоспособности. Основная за­ дача такого вида контроля заключается в выдаче сиг­ нала о неисправном состоянии машины.

Контроль работоспособности машины должен про­ водиться при переводе ее пз выключенного состояния в рабочее, после проведения профилактики, ремонта, ре-

88

испытательные программы, именуемые проверочными пли контролирующпми тестами.

Проверка работоспособности машины в процессе ее функционирования осуществляется обычно аппаратным и 'комбинированным методами контроля.

Проверочные тесты

Проверочные тесты представляют собой набор спе­ циально подобранных примеров, решаемых в определен­ ной последовательности. Полученные при решении оче­ редного примера результаты сравниваются в ЭЦВМ с .подготовленными ответами. В случае совпадения ре­ зультатов с эталоном осуществляется переход к реше­ нию следующего примера (следующего блока теста), если совпадения пет — должен происходить останов ма­ шины с фиксацией номера команды, при выполнении которой произошло нарушение нормального режима ра­ боты ЭЦВМ. В этом случае необходимо произвести пе­ резапуск программы, чтобы убедиться в том, что останов произошел не из-за случайного сбоя. Если произойдет повторный останов па прежней команде, делается вывод о неисправности машины. Таким образом, проверочный тест позволяет получить сигнал о неисправном состоя­ нии 'вычислительной машины.

Иногда в управляющих ЭЦВМ проверочные тесты используются как составной элемент основной програм­ мы для периодической проверки работоспособности вы­ числительной машины в .процессе ее функционирования. Такого рода проверка производится в промежутках между выполнением машиной основной программы.

На рис. 3-2 показана укрупненная структурная схе­ ма одного из вариантов проверочного теста. Последова­ тельность работы отдельных блоков теста определяется программой-диспетчером.

Работа теста начинается с блока вызова программы-

89