14.6. САМОДИАГНОСТИРУЕМЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

Одним из направлений технической диагностики современных сложных вычислительных систем является разработка методов и средств их диагностирования. В настоящее время созданию самодиагностируемык вычислительных систем (СВС) уделяется особое внимание, в общем случае полагается, что СВС состоит из взаимосвязанных модулей с диагностическими связями между ними. Под модулем понимается достаточно сложный цифровой автомат, например процессор, ЭВМ, способный проверять (тестировать) другой модуль и анализировать результаты такой проверки. СВС задается диагностическим ориентированным графом, в котором вершинами являются модули, а диагностические связи между модулями представляются дугами. Процесс самодиагностирования в СВС (диагностический эксперимент над СВС) основан на взаимном тестировании ее модулей и анализе результата диагностического эксперимента надежным наблюдателем, находящимся вне СВС, например человеком. Таким образом, СВС занимают промежуточное положение между вычислительными системами с диагностикой по принципу сосредоточенного диагностического ядра и «живучими» вычислительными системами.

В первом случае для осуществления диагностического эксперимента над вычислительной системой требуется специальная надежная аппаратура, находящаяся вне системы и обеспечивающая тестирование ее модулей, а также анализ результатов тестов, что связано с достаточно большим объемом диагностической информации, передаваемой между системой и диагностическим ядром (внешней средой). В «живучих» вычислительных системах обмен диагностической информацией между системой и внешней средой отсутствует. В СВС диагностическая информация поступает только во внешнюю среду (на внешнего наблюдателя) в виде результатов тестирования модулей.

СВС подразделяют на параллельные и последовательные. СВС называется параллельной с -диагностирующей способностью, если все неисправных ее модулей могут быть идентифицированы без замены. Иными словами, после анализа результата диагностического эксперимента над СВС внешний наблюдатель может однозначно указать номера всех неисправных модулей СВС. СВС называется

последовательной с -диагностирующей способностью, если за один шаг диагностирования идентифицируется без замены неисправных модулей СВС. В последовательных СВС найденные неисправных модулей заменяются на исправные, либо ремонтируются и процесс диагностирования продолжается с учетом замененных Модулей. Параллельные СВС должны иметь более сложную архитектуру диагностических связей, однако процесс диагностирования осуществляется значительно быстрее, чем в последовательных СВС. Определение технического состояния тестируемого модуля (исправен, неисправен) осуществляется в СВС с помощью различных диагностических моделей, описывающих результаты тестирования модуля другим модулем СВС. В рамках диагностической модели, ставшей классической, полагается, что результат тестирования исправного модуля исправным модулем равен нулю (тест проходит), результат Гц тестирования неисправного модуля исправным модулем равен I (тест не проходит) и результат тестирования любого модуля (исправного или неисправного) неисправным модулем не определен, т. е. принимает значение либо либо что отмечается символом «X». Описанная диагностическая модель предполагает использование модулей СВС для идентификации неисправных модулей. В случае, если диагностический граф СВС является полным двунаправленным, дешифрация результата диагностического эксперимента над СВС может быть осуществлена выделением в графе контуров с нулевым синдромом (результат тестирования каждого модуля в контуре равен нулю). Несложно показать, что такой контур может состоять либо только из исправных модулей, либо только из неисправных, причем все исправные модули всегда находятся в одном контуре длиной так как неисправных модулей большинство. В случае, если диагностический граф СВС неполный, но удовлетворяет специальным требованиям:

каждый модуль СВС тестируется по крайней мере другими модулями.

в графе СВС отсутствуют подмножества А вершин, не тестирующих вершины из подмножества А;

могут быть использованы аналитические методы дешифрации. Один из таких методов связан с построением таблицы так называемых потенциальных синдромов СВС. Ее построение проиллюстрируем конкретным примером. Пусть диагностический граф СВС задан матрицей смежности (табл. 14.19). Напомним, что такая матрица имеет формат где — число вершин графа, а любой элемент матрицы равен единице, если есть дуга, идущая от вершины к вершине графа, и равен нулю — в противном случае. Таблица потенциальных синдромов содержит столько различных столбцов, сколько различных диагностических связей (дуг) имеется в графе СВС, в данном случае таких столбцов будет десять. Каждый столбец помечается результатом тестирования модуля модулем Таблица потенциальных синдромов содержит столько различных строк,

Таблица 14.19

сколько различных отказовых ситуаций может быть получено для рассматриваемой СВС. Под отказовой ситуацией понимается ситуация, при которой известны номера неисправных модулей СВС. В этом случае для каждой конкретной отказовой ситуации может быть получено все множество результатов тестирования модулей СВС, которое заполняет строку таблицы потенциальных синдромов и называется потенциальным синдромом СВС (табл. 14.20).

Таблица 14.20

Таблица потенциальных синдромов составляется для потенциально возможных отказовых ситуаций. Дешифрация диагностического эксперимента над СВС в этом случае осуществляется сравнением реального синдрома СВС с потенциальными синдромами. Очевидно, правильная дешифрация возможна, если любые два потенциальных синдрома СВС отличаются хотя бы в одном разряде. Например, синдромы отличны в разрядах с номерами (см. табл. 14.20).