1.3 Функции систем контроля и диагностирования

Чтобы уменьшить потери от сбоев и отказов, порождающих ошибки, надо предотвратить распространение ошибки в вычис­лительном процессе, так как в противном случае существенно усложнятся и удлинятся процедуры проверки правильности ра­боты программы, определения и устранения искажений в про­грамме, данных и промежуточных результатах. Для этого необходимо обнаруживать появление ошибки в выполняемых машиной преобразованиях информации воз­можно ближе к моменту ее возникновения. С этой целью надо иметь систему автоматического контроля правильности ра­боты ЭВМ, которая при появлении ошибки в работе машины немедленно приостанавливает выполнение программы. Нали­чие такой системы освобождает пользователя от забот по кон­тролю достоверности и снижает связанные с этим потери (на двойной просчет задачи, прогон контрольных вариантов, работу схем контроля и т.д.).

Для уменьшения времени восстановления достоверности информации после очередного сбоя следует иметь систему автоматического восстановления вычис­лительного процесса, распознающую характер (сбой или отказ) ошибки и при сбое автоматически восстанавливающую досто­верность информации и выполнение программы, а при отказе – извещающую обслуживающий персонал о необходимости ре­монта машины.

Для повышения комплексного коэффициента использования ЭВМ необходимо повышать обслуживаемость машины и добиваться уменьшения потерь времени на устранение отказов (повышение ремонтопригодности) и на проведение профилактических ра­бот. Эти потери времени в таких сложных объектах, как ЭВМ, в первую очередь связаны с поиском места неисправности. Важнейшим средством уменьшения указанных потерь и повы­шения обслуживаемости ЭВМ является система автоматиче­ского диагностирования, позволяющая локализовать неисправ­ность.

Обнаружение ошибок должно производиться в машине не­прерывно и, следовательно, не должно вызывать заметного снижения быстродействия машины. Поэтому эта функция воз­лагается обычно на быстродействующие аппаратурные сред­ства контроля, которые позволяют почти полностью совме­стить во времени выполнение основных и контрольных опера­ций.

Для снижения затрат машинного времени и труда на про­филактические испытания следует снабжать ЭВМ аппаратурно-программными средствами автоматизации контроля.

Продукция вычислительной машины — информация – не имеет своего эталона, т. к. машина решает задачу вычисле­ния заранее неизвестных величин. Это условие определяет свои особые формы контроля, в основе которых лежит исполь­зование избыточной информации в процессе работы машины.

При использовании аппаратурных средств автоматизации контроля речь идет об аппаратурной избыточности, сущность которой можно охарактеризовать следующим:

- все операции выполняются параллельно на одинаковых компонентах системы, а результаты их работы затем сравниваются, что позволяет выявить ошибки;

- в случае выхода из строя какого-либо компонента его резервные аналоги продолжают работу без остановки, а отказавший компонент заменяется на работоспособный.

Программная избыточность предусматривает:

- последовательное во времени выполнение одних и тех же информационных процессов и дублирование данных;

- автоматическое восстановление отказавших операционных систем, программ-приложений и искаженных данных.

К программным средствам относятся также контрольные про­граммы или специальные приемы программирования, позво­ляющие проверять правильность работы ЭВМ. Контроль может быть произведен с помощью программ тестовых задач (т. е. задач с известным решением), пропускаемых перед решением основной задачи. При правильном решении тесто­вых задач имеется определенная вероятность, что в течение некоторого ближайшего промежутка времени машина будет работать правильно.

Контроль во время решения основной задачи осуществля­ется путем введения в выполняемую программу специальных контрольных процедур, позволяющих установить достовер­ность решения всей задачи или ее части. Для этого проводят двойной просчет для одной и той же программы с последую­щим сравнением результатов. Иногда используют проверку вычислений по неиспользованным в основном алгоритме со­отношениям, например, проверка правильности вычисления SIN(x) и COS(x) по формуле SIN² Х + COS² Х = 1 и т.п.