Файл: Каган Б.М. Цифровые вычислительные машины и системы учеб. пособие.pdf

ки, т. е. распознавание, вызвана ли ошибка случайным сбоем, перемеживающим или устойчивым отказом;

2)организация продолжения выполнения программы путем устранения возникшей ошибки в информации по­ вторением ошибочно выполненной микрооперации, ко­ манды или сегмента программы (при обнаружении, что ошибка вызвана сбоем);

3)локализация места отказа с заданной степенью подробности, например до уровня сменной платы, и, ес­

ли возможно, реконфигурация вычислительной системы, т. е. отключение неисправного узла или устройства с пе­ редачей его функций другому соответствующему узлу или устройству (при обнаружении отказа);

4) запись в память информации о сбоях и отказах для последующей обработки.

Общая логика взаимодействия систем автоматиче­ ского контроля и диагностики показана на рис. 12-7. Работа систем начинается с записи в специальные ре­ гистры или ячейки памяти ситуации в ЦВМ в момент обнаружения ошибки (записывается состояние запоми­ нающих элементов и шин передачи данных неисправно­ го устройства)*.

Далее выполняется процедура обработки сигнала прерывания от системы контроля, начинающаяся запи­ сью состояний регистров процессора и старого слова со­ стояния программы (ССП) в соответствующие ячейки памяти и выборкой нового ССП диагностической си­ стемы.

Для диагностирования характера ошибки (сбой или отказ) необходимо повторить может быть даже несколь­ ко раз операцию, в которой обнаружилась ошибка. Од­ нако желательно это делать с минимальными потерями времени. С этой точки зрения лучше всего, если процес­ сор и система контроля выполнены таким образом, что проверяется правильность каждой микрооперации и вы­ числительный процесс останавливается на ошибочно вы­ полнившейся микрооперации, которая может быть по­ вторена. Следует отметить, что лишь немногие совре­ менные ЦВМ допускают повторение микроопераций, а большинство машин — лишь целых команд или групп команд.

Микрооперация (команда) может быть повторена, если не исказилась используемая в операции информа­ ция (операнды, адреса и т. д.), т. е. если не пройден

«порог повторения». Это проверяет входящая в систему программа обработки сбоев, которая по записанной си­ туации, соответствующей появлению ошибки, определя­ ет, пройден ли порог повторения микрооперации или

650

команды*. Если соответствующий порог пройден, то вмес­ то микрооперации повторяется команда, а вместо коман­

агностируется как сбой и происходит возврат к точке прерывания программы, но перед этим в память запи­ сывается дополнительная информация о состоянии в мо­ мент сбоя вычислительной системы (какие в это время выполнялись операции в периферийных и других уст­ ройствах, название программы, адрес команды, операн­ ды, время). Информация о ситуациях при сбоях и об отказах накапливается во внешнем запоминающем уст­ ройстве и в последующем обрабатывается специальной программой, вырабатывающей определенные рекоменда­ ции обслуживающему персоналу, выполняющему про­ филактические работы.

Если при определенном числе повторений (например, 16) ошибка сохраняется, событие диагностируется как отказ и автоматически приводятся в действие диагности­ ческие процедуры и соответствующие средства для опре­ деления места неисправности. Диагностические проце­ дуры также могут включаться вручную с пульта, напри­ мер, при пуске машины.

Комплекс диагностических программ содержит диаг­ ностические программы процессора, оперативной памя­ ти, каналов и периферийных устройств. Работа комплек­ са диагностических программ и схем диагностики орга­ низуется специальной управляющей программой— ди­ агностическим монитором, получающим от супервизора операционной системы требование на диагностирование определенного устройства, в котором обнаружилась не­ исправность.

Диагностический монитор может инициировать вы­ полнение специальной команды «Диагностика», приводя­ щей в действие управляющие схемы, предназначенные

ряется возможность реконфигурации вычислительной системы путем автоматического отключения неисправно­ го устройства и передачи его функций другому устройст­ ву. Если это возможно, то производится реконфигурация системы, при этом меняются нужным образом логичес­ кие номера устройства. Затем после сообщения операто­ ру об отказе и произведенной реконфигурации происхо­ дит возврат к контрольной точке программы. Если ре­ конфигурация невозможна, САД инициирует на пульте оператора код неисправности. Оператор, пользуясь спра­ вочником неисправностей, находит неисправный блок, ремонтирует или заменяет его. Затем с пульта включает диагностические процедуры. Если отказ устранен, про­ изойдет автоматический возврат к контрольной точке программы.

12-6. П Р И Н Ц И П Ы П О С Т Р О Е Н И Я С И С Т Е М А В Т О М А Т И Ч Е С К О Й Д И А Г Н О С Т И К И

Внедрение интегральных схем, технологии многослой­ ного печатного монтажа и других технологических усо­ вершенствований приводит к уменьшению размеров цифровых вычислительных машин, но одновременно ус­ ложняет доступ к функциональным модулям со стороны обслуживающего персонала.

Быстро увеличивается количество машин, находящих­ ся в эксплуатации. В результате возрастает численность обслуживающего персонала и повышаются требования к его квалификации. Увеличение надежности машин приводит к тому, что вмешательство в целях поиска не­ исправных элементов и ремонта их становится сравни­ тельно редким явлением. Следовательно, наряду с повы­ шением надежности машин наблюдается тенденция к потере эксплуатационным персоналом определенных на­ выков отыскания и устранения неисправностей.

Таким образом, возникает проблема обслуживания непрерывно усложняющихся вычислительных систем в условиях, когда не хватает обслуживающего персонала высокой квалификации.

Современная вычислительная техника ищет решение указанных проблем путем создания систем автоматиче­ ской диагностики неисправностей, которые должны об­ легчить обслуживание и ремонт машин.

652

В зависимости от вида используемых для диагности­ ки средств различают программную, аппаратную (или аппаратно-программную) диагностику. В зависимости от размещения средств диагностики различают внутреннюю диагностику, когда диагностические средства размеща­ ются внутри исследуемого устройства, и внешнюю диаг­ ностику, когда диагностические средства находятся вне устройства. Наконец, в зависимости от времени включе­ ния диагностической системы различают оперативную и профилактическую диагностику. При оперативной диаг­ ностике поиск неисправностей выполняется в процессе работы машины по сигналам системы контроля, опре­ деляющим момент возникновения неиспривности.

Профилактическая диагностика выполняется перио­ дически в заранее запланированные моменты времени, обычно соответствующие периодам профилактической проверки машины. В дальнейшем под системой автома­ тической диагностики (САД) будем понимать внутрен­ нюю оперативную диагностику, средства которой могут использоваться и при профилактической диагностике.

Система автоматической диагностики представляет собой комплекс программных, микропрограммных и ап­ паратных средств и справочной документации (справоч­ ников неисправностей, инструкций, схем ЦВМ, тестов).

Основными характеристиками САД являются: а) точность САД, определяемая как вероятность пра­ вильного обнаружения отказа; б) разрешающая способ­ ность САД, равная среднему числу подозреваемых смен­ ных блоков для различных отказов; в) среднее время диагностирования неисправности; г) доля аппаратных средств САД в общем составе оборудования ЦВМ.

При построении систем автодиагностики ЦВМ в ос­ новном используются следующие методы:

1)взаимная диагностика машин или процессоров в многомашинных и многопроцессорных системах;

2)разделение ЦВМ на несколько одинаковых час­ тей (подмашин), осуществляющих взаимную диагнос­ тику;

3)метод «раскрутки».

Суть первых двух методов ясна из их наименований. Метод «раскрутки» предполагает поэтапное последова­ тельное расширение работоспособной части ЦВМ путем включения в эту часть элементов, проверенных на пре­ дыдущем этапе.

653

В случае метода «раскрутки» на каждом t-м этапе диагностического процесса подмашина М,-, представ­ ляющая собой часть оборудования проверяемой ЦВМ, диагностирует аппаратуру ДМ,, которая, если в ней нет отказов, присоединяется к подмашине Мг-, образуя новую

М¥ сора

подмашину Мі+\ = Мі [JAM*, которая выполняет диагно­ стическую процедуру на следующем этапе.

Подмашина М0, с которой начинается «раскрутка», называется диагностическим ядром ЦВМ. Диагностиче­ ское ядро должно иметь повышенную надежность и до­

654