ДИАГНОСТИКА НЕИСПРАВНОСТЕЙ ЦВМ
— методы обнаружения неисправностей в цифровой вычислительной машине (ЦВМ) по признакам, характеризующим те или иные нарушения правильности ее функционирования. Обнаружение неисправностей в ЦВМ осуществляется путем контроля правильности работы ее оборудования с использованием соответствующих алгоритмов поиска неисправностей.
Различают следующие виды диагностического контроля: программных! (ПДК), аппаратный (АДК) и программно-аппаратный (ПАДК). Каждый вид диагностического контроля с различной эффективностью позволяет локализовать неисправности, возникающие в ЦВМ, и, в общем случае, является продолжением контроля работоспособности ЦВМ.
При программном диагностическом контроле (см. Контроль программный) методы обнаружения неисправностей в ЦВМ реализуются программными средствами. Этот контроль осуществляется с помощью испытательных программ, которые располагаются в запоминающем устройстве контролируемой машины и обеспечивают поиск неисправностей путем выполнения команд ЦВМ и анализа получаемых при этом результатов. Испытательная программа вместе с соответствующими исходными данными позволяет с определенной вероятностью обнаружить элемент машины, обладающий физ. неисправностью, или группу элементов, среди которых находится неисправный элемент. В такой программе команды, при выполнении которых работают элементы контролируемой схемы и по результатам выполнения которых выявляется неисправность, принято считать основными. Все остальные команды рассматриваются как вспомогательные. Надежность испытательной программы представляется вероят-. ностью того, что любая неисправность из числа обнаруживаемых программой не повлияет на выполнение вспомогательных команд программы и на работу элементов, функционирующих при ее выполнении, но не относящихся к контролируемой схеме.
Для поиска неисправностей в ЦВМ обычно применяют систему испытательных программ, включающую две системы подпрограмм: контролирующие и диагностические. Осн. назначение контролирующей подпрограммы — обнаружение неисправности в контролируемой схеме. Если на основании информации, полученной в результате выполнения контролирующей подпрограммы, можно установить местонахождение неисправного элемента, производится устранение неисправности. Если же эта информация оказывается недостаточной для нахождения места неисправности, осуществляется
переход к выполнению диагностической подпрограммы, реализующей алгоритм поиска неисправностей и предназначенной для определения и указания того элемента, в котором имеется физ. неисправность (см. Программа диагностическая). Опыт показывает, что диагностические подпрограммы обладают низкой надежностью, т. к. позволяют обнаружить место только тех неисправностей, которые не приводят к ошибкам, влияющим на правильность выполнения собственно диагностической подпрограммы. Доля оборудования, отказы которого приводят к ошибкам, влияющим на правильность выполнения диагностической программы, при этом бывает весьма значительной.
Достоинства ПДК — отсутствие необходимости изменения структуры ЦВМ и дополнительного контролирующего оборудования. Осн. недостатки ПДК: невысокая точность нахождения места неисправности и недостаточный охват контролем узлов ЦВМ, значительный объем испытательных программ, вызывающий трудности при их вводе в машину и хранении.
При аппаратном диагностическом контроле методы обнаружения неисправностей в ЦВМ реализуются с помощью специального контролирующего оборудования. Примером АДК является использование модуля с индикацией неисправностей, который представляет собой электронную схему, способную осуществлять индикацию собственного отказа в работе. Простейшим примером модулей с индикацией неисправностей являются зарезервированные функциональные элементы, имеющие схему сравнения вых. величин. Недостатки средств АДК, в которых применяются модули с индикацией неисправностей, заключаются в трудностях технической реализации их. Другим видом АДК является аппаратно-логический контроль, при котором контролируемое оборудование разделяется на группы, для каяздой из которых разрабатывается методика проверки и контролирующая схема, реализующая эту методику. В соответствии с выбранной методикой контролирующая схема обеспечивает выработку и подачу на контролируемую схему необходимых входных сигналов, а также прием и анализ выходных сигналов контролируемой схемы и индикацию номера неисправного элемента при обнаружении неисправности. Аппаратно-логический контроль является эффективным, поскольку он охватывает значительную часть оборудования ЦВМ и обладает высокой точностью нахождения места неисправности в контролируемых узлах. Недостатком этого вида АДК является необходимость введения новых элементов и связей в структуру ЦВМ. Аппаратный контроль применяется также для проверки правильности вычислений в процессе работы ЦВМ (напр., контроль по модулю) и позволяет с определенной эффективностью обнаруживать возникающие неисправности. При контроле по модулю в разрядную сетку машины вводятся дополнительные разряды, которые служат для хранения информации, позволяющей обнаружить ошибки в словах машины. Простейшим видом контроля по модулю является контроль по четности: к двоичному коду слова прибавляется 1 или 0 (помещаемые в дополнительный разряд) так, чтобы сумма цифр всех разрядов нового кода по модулю 2 была равна нулю. Неравенство нулю этой суммы свидетельствует о наличии ошибки в коде слова.
Программно-аппаратный диагностический контроль представляет собой сочетание двух предыдущих видов диагностического контроля. ПАДК считается наиболее эффективным и перспективным. Он обеспечивается с помощью диагностических программ, расположенных в памяти машины, и дополнительного (по отношению к основной структуре ЦВМ) оборудования. В некоторых вариантах ПАДК аппаратная часть осуществляет обнаружение неисправностей с точностью до узла или блока цифровой машины, а диагностические программы — поиск неисправностей в отказавшем узле или блоке. В других вариантах ПАДК в структуру ЦВМ вводятся дополнительные элементы и связи, обеспечивающие расширение исходного перечня команд и создание в ЦВМ спец. режимов работы. При этом аппаратные средства обеспечивают возможность работы ЦВМ обычного (макропрограм-много) типа в режиме микропрограммного управления. Использование микропрограммных режимов работы позволяет расширить область применимости диагностических программ и довести точность нахождения места неисправности до отдельных функциональных элементов. Недостатки этого вида контроля связаны с необходимостью учета требований диагностического контроля к структуре машины и ее конструкции. ПАДК может быть осуществлен также с помощью оборудования, автономного по отношению к основному машинному оборудованию. Средством автономного контроля может служить вычислительная машина, анализирующая правильность работы другой машины. Автономный контроль можно осуществлять и с помощью специализированных контролирующих устройств, реализующих определенную методику проверки правильности работы узлов контролируемой ЦВМ. Примером такого устройства может служить устройство контроля и автоматического поиска неисправности логических схем, реализующее метод диагностических таблиц. Согласно этому методу анализ схемы производится путем сравнения ее реакций на различные комбинации входных сигналов с реакциями исправной схемы и последующего сопоставления всех результатов сравнения. Схема ЦВМ разбивается на ряд контролируемых участков. Для каждого участка составляются тест, диагностическая таблица и обеспечивается возможность подключения контролирующего устройства к входам и выходам (контрольным точкам) соответствующего узла машины. Проверка узла сводится к выполнению теста. При обнаружении отказа неисправная часть узла определяется по диагностической таблице.
Лит.: Клямко Э. И. Схемный и тестовый контроль автоматических цифровых вычислительных машин. М., 1963 [библиогр. с. 191]; Миронов Г. А. Испытательные программы для контроля электронных цифровых машин. М., 1964 [библиогр. с. 266—267 3; Диагностика неисправностей вычислительных машин. М., 1965; Путинцев Н. Д. Аппаратный контроль управляющих цифровых вычислительных машин. М., 1966 [библиогр. с. 417—418]; Сидоров А. М. Методы контроля электронных цифровых машин. М., 1966 [библиогр. с. 160]; Волков А. Ф., Ведешенков В. А., Зенкин В. Д. Автоматический поиск неисправностей в ЦВМ. М., 1968 [библиогр. с. 144 —146]. Л. А. Корытная.
