надежн / лекция 7

Лекция 7. Средства функциональной диагностики в составе ЭВМ.

Основу уменьшения времени поиска неисправностей, численности обслуживающего персонала и требований к его квалификации составляет автоматизация поиска неисправностей. Под автоматизацией поиска подразумевают увеличение удельного веса автоматических операций на всех эта­пах выполнения процедуры поиска и алгоритмизации (формализация) процедур поиска неисправностей.

Представляют практический интерес два класса задач, связанных с автоматизацией поиска неисправностей в ЭВМ. Задачи первого класса связаны с существующими, конструктивно завершенными ЭВМ, задачи второго класса связаны с проектированием новых ЭВМ.

В настоящее время накоплен значительный опыт в решении задач первого класса — это опыт разработки и эксплуатации диагностических программ, использующих для своего выполнения стандартное оборудование и возможности конструктивно законченных, находящихся в эксплуатации ЭВМ. Этот опыт показал следующее. Возможности автоматического поиска неисправности с требуемой точностью существуют лишь для сравнительно небольшого класса возможных неисправностей ЭВМ. Указанное ограничение в отношении части возможных неисправностей ЭВМ имеет принципиальный характер, для другой части это ограничение объясняется трудностями практического характера.

Ограничения принципиального характера возникают вследствие специфического режима «самодиагноза» ЭВМ, т, е. использования оборудования отказавшей машины для автоматизации поиска неисправности. Неисправности определенной части оборудования приводят к тому, что выполнение диагностической программы становится невозможным (например, становится невозможным ввод тест-программы в ОЗУ, нарушаются функции регистрации и анализа диагностической информации и др.).

Ограничения практического характера имеют место в отношении прежде всего перемежающихся неисправностей, случайный характер проявления которых не удается отразить достаточно полно в математической модели объекта диагноза.

При построении диагностической программы в множество не­исправностей, для локализации которых предназначается программа, включаются обычно устойчивые неисправности, обусловленные одиночными катастрофическими отказами компонент схемы. Эго обстоятельство обусловлено необходимостью установить разумные пределы сложности самой тест-программы (выражаемой, например ее длиной—числом команд) и сложности ее построения. Однако и в этом случае сложность объекта диагноза (схемы ЭВМ) выдвигает ряд серьезных проблем. Схема процессора—поеледователъностная схема (схема с памятью), состоящая из нескольких тысяч элементов. Мощность множества неисправностей—также несколько тысяч. Применение методов и алгоритмов построения и оптимизации тестов, разработанных в рамках технической диагностики, для схем такой сложности практически невозможно даже с использованием мощных ЭВМ.

В этих условиях качество диагностической программы во многом определяется искусством инженеров-разработчиков тестов. В целом процесс построения тест-программ состоит из следующих этапов:

1) разработка варианта тест-программы;

2) получение эталонной диагностической информации для всех неисправностей данного класса с помощью моделирования схемы, ЭВМ (как исправной, так и при наличии всех неисправностей);

3) оценка средней и максимальной разрешающей способности: (точности локализации) варианта диагностической программы, В том случае, если оцененная разрешающая способность окажется недостаточной, производится возвращение к первому этапу: разработке очередного улучшенного варианта тест-программы и т. д. до тех пор, пока не будет получена удовлетворительная точность локализации или не будут исчерпаны ресурсы времени и средств, отпущенных на разработку тест-программы.

Этапы 1 и 2 процедуры построения тест-программы могут быть автоматизированы, причем наиболее важно автоматизировать этап I, как наиболее трудоемкий. Существует два подхода к решению этой задачи: анализ поведения устройства и получение диагностической информации на основе его физического моделирования или на основе цифрового программного моделирования.

Несомненным достоинством метода физического моделирования является возможность сохранения практически полной адекватности (с учетом неисправностей) анализируемой физической модели реальному объекту диагноза. Это позволяет в принципе получать ситуации с помощью осциллоскопа, состояния регистров и управляющих триггеров в каждом такте выполнения команды и др.

От качества этой документации существенно зависит уровень требований к квалификации обслуживающего персонала. Очевидно, документацию целесообразно получать с использованием цифрового моделирования. Время моделирования, автоматической обработки и представления полученной информации в удобной для пользования форме можно сделать приемлемым за счет поэтапного изготовления документации: на первом этапе получают документацию для описания выполнения команд в ЭВМ в исправном состоянии, на следующих этапах можно получить документацию для определенного класса неисправностей и т. д.

Следует отметить, что преодоление в полной мере трудностей автоматизации поиска неисправностей возможно путем учета специфики локализации неисправности в ЭВМ на этапе проектирования. Примером наиболее полного и комплексного подхода к проблемам обеспечения эксплуатационной надежности до настоящего времени остается проектирование свойств эксплуатационной надежности в ЭВМ системы IBM360 .