Организация аппаратурного контроля внешних зу.

Обычно ЗУ на магнитных дисках и барабанах имеют определенное число независимых информационных дорожек, которые выбираются по одной. На каждой дорожке хранится большое количество информации, сгруппированной в зоны. Зона представляет собой единицу объема данных, которая считывается или записывается в ЗУ. Обычно все записи должны заканчиваться на той же дорожке, на которой они начинаются.

Обнаружение ошибок в ЗУ на магнитных дисках и барабанах включает контроль правильности выбора дорожки, поиска зоны, выполнения записи и считанных данных. Контроль правильности выбора дорожки можно осуществить с помощью сигналов обратных связей (механических, электрических), формируемых механизмами выбора дорожки. Другой способ предусматривает использование опознавательных знаков, присваиваемых каждой зоне. Если дорожка выбрана правильно, то опознавательный знак соответствует ожидаемому. Опознавательный знак можно сохранять при обработке зоны, что дает возможность выявить многие программные ошибки и ошибки оборудования путем проверки правильности хода обработки зон при большом их количестве.

Наряду с опознавательным знаком в зоне может храниться код числа разрядов. Если при считывании произошла ошибка, то число разрядов в зоне не будет равно ожидаемому. Контроль правильности записи чтением после записи позволяет обнаружить большинство ошибок, возникающих при записи. При контроле правильности записи чтением производится оценка параметров воспроизводимого сигнала, в результате которой обнаруживается нарушение регулировки, а также некачественные магнитные отпечатки. В простейшем случае для контроля можно использовать код с проверкой на нечетность единиц в каждом считанном байте, однако такой контроль имеет существенный недостаток: пачка ошибок Е,имеющая четный весW[E], не обнаруживается. При равной вероятности возникновения пачки ошибок четного или нечетного веса побайтовый контроль не обнаруживает 50 %ошибок. Поэтому для контроля ЗУ на дисках и барабанах используются более сложные методы, например циклические коды, коды файла и др.

Средства функционального диагностирования в составе эвм.

Назначением функционального диагностирования является обеспечение достоверности обрабатываемой информации в ЭВМ, в которой возникают искажения вследствие отказов и сбоев(причем последние возникают на 1-2порядка чаще, чем отказы).Функциональное диагностирование служит также для уменьшение потерь за счет предотвращения распространения ошибки в вычислительном процессе, так как в противном случае существенно удлиняются процедуры проверки правильности программ, определения и устранения искажения в программах, исходных данных и промежуточных результатах.Для этого используют аппаратные средства обнаружения ошибки в выполняемых машиной преобразованиях информации возможно ближе к моменту ее возникновения

Наличие таких средств освобождает пользователя от забот о контроле правильности выполняемых операций, что важно для работы ЭВМ в системах реального времени для управления. Иначе пользователь должен привлекать специальные программные средства —двойной счет, логические методы контроля и др., что затрудняет процесс программирования.

Аппаратные средства диагностирования взаимодействуют с основным вычислительным процессом следующим образом.При обнаружении ошибки в некотором устройстве выдается сигнал на специальный регистр ошибок. Содержание регистра анализируется и делается попытка повторить вычисления, при повторном возникновении ошибки уже после некоторой задержки она считается отказом и следует прибегнуть к тестовым средствам.

Для восстановления вычислительного процесса после сбоев используются программные и аппаратно-программные средства восстановления.Они выполняют следующие функции: сохранения информации об операции, выполняющейся в ЭВМ в момент сбоя; устранения последствий сбоя для того, чтобы в дальнейшем они не вызывали новых ошибок; восстановления состояний определенных индикаторов, имевшихся до сбоя; организации повторений попытки выполнения операции или участка операции над специально сохраняемыми для этой цели данными.

ЭВМ выполняет следующие классы операций: передачи и хранения информации, логические, арифметические и управляющие,которые реализуются соответствующими устройствами.

Организации функционального диагностирования присущи свои требования. Одним из них являетсятребование непрерывности контроля,позволяющее избежать необнаруживаемых ошибок при передаче информации от одного узла к другому. Важное значение имеетсвоевременность обнаружения ошибки и полнота охвата контролем.

На практике применяютцентрализованный, распределенный и смешанный принципы размещения контрольного оборудования в ЭВМ.Организация системы функционального диагностирования заключается в разделении структуры ЭВМ на проверяемые части и выборе для них наиболее рационального сочетания средств проверки.

Реализация распределенного принципа размещения контрольного оборудования показана на рис. 20,гдеБj —проверяемые блоки;ГТj —генератор эталонных реакций;ИСj —измерительные схемы (кодирующие устройства);БПj -блок сравнения и принятия решения.

Использование аппаратных средств контроля в составе ЭВМ приводит к необходимости проверки правильности работа самих схем контроля.Для этой цели строят специальные самопроверяемые схемы контроля либо используют тестовое диагностирование.

Основными характеристиками системы аппаратного диагностирования являются: доля оборудования машины, охваченного контролем; вероятность обнаружения ошибок в функционировании; степень детализации, с которой указывается место ошибки; отношение количества контрольного оборудования к общему объему; время реакции на ошибку.

Программные средства функционального диагностированияиспользуются дляповышения достоверности функционирования отдельных машин, вычислительных комплексов, систем и сетей в том случае, когда эффективность аппаратных средств обнаружения ошибок оказывается недостаточной.Программные методы функционального диагностирования основаны на установлении определенных соотношений между объектами, участвующими в ходе вычислительного процесса (ВП) для обеспечения обнаружения ошибок.В качествеобъектов ВП могут выступать отдельные команды и микрокоманды, алгоритмы, программные модули, комплексы программ (функциональных и служебных).

Контрольные соотношения устанавливаются на системном, алгоритмическом, программном и микропрограммном уровнях.

В основе формирования контрольных состояний лежат два принципа:

реализация программными средствами различного уровня методов функционального диагностирования на основе использования принципов теории кодирования(к ним относятся циклические коды, коды с проверками на четность), т.е. используется информационная избыточность;

составление специальных соотношений по различным правилам на основе использования временной избыточности(двойной и многократный счет, сравнение с заранее рассчитанными пределами, усечение алгоритма и др.) путем преобразования вычислительного процесса.

Оба принципа используются для диагностирования всех основных операций, выполняемых в ЭВМ - операций ввода-вывода, хранения и передач информации, логических и арифметических.

Достоинством программных методов функционального диагностирования является гибкость и возможность использования любого сочетания для оперативного обнаружения ошибок.Они играют важную роль в обеспечении требуемого уровня достоверности обработки информации.Для своей реализации они требуют дополнительных затрат машинного времени и памяти, дополнительных операций по программированию и подготовке контрольных данных.

Ниже рассматривается класс методов, рассчитанных на нормальный ход ВП, без изменения в управляющей части, приводящих к заклиниванию, останову и другим ситуациям.