Файл: Основы технической эксплуатации ЭЦВМ..pdf

Профилактический контроль машины осуществляется обычно приборным II программным путями. Приборный профилактический контроль проводится с помощью пере­ носных и встроенных в машину контрольно-измеритель­ ных приборов, а также проверочных стендов. При проведении профилактического контроля приборным пу­ тем машина разбивается на профилактические участки с контрольными точками на каждом из них. В контроль­ ных точках могут замеряться потенциалы или проверять­ ся с помощью осциллографа рабочие сигналы, которые должны затем сравниваться с эталонными. Встроенный контроль используется для проверки режимов питания,' температурных режимов машины, временных соотноше­ ний и значений уровней сигналов. С помощью стендов проверяются отдельные блоки, снимаемые с машины. На стендах должны имитироваться условия, в которых рабо­ тает блок, находясь в ЭЦВМ. При наличии аналогичных блоков в ЗИП такой метод контроля очень удобен, так как 'позволяет проверять блок, не вызывая простоя ма­ шины.

К недостатка-м стендового контроля следует отнести невозможность проверки взаимного влияния блоков друг на друга, а также необходимость иметь значительное количество довольно дорогих стендов в случае большой разнотипности блоков в ЭЦВМ.

При проведении профилактического контроля про­ граммным путем вся машина разбивается на автономные участки. Разбиение машины на участки профилактиче­ ского контроля производится таким образом, чтобы в про­ цессе работы программы, включая эти участки последо­ вательно один за другим, можно было быстро и удобно локализовать ненадежные элементы.

Программные методы позволяют охватить контролем все блоки машины. Этого можно добиться с помощью не­ которой организующей программы, которая формирует набор программ^ выполняемых машиной.

Наиболее эффективным следует считать программно­ аппаратный контроль, особенно при наличии в машине развитой системы аппаратного контроля. В этом случае сбои в работе программы, обусловленные ненадежными элементами, фиксируются аппаратным контролем, и факт наличия ненадежного элемента, участвующего в работе программы, будет обнаружен с эффективностью, равной эффективности работы аппаратного контроля,

154

К недостаткам методов профилактического контроля, связанных с введением специальных профилактических режимов, следует отнести невозможность проводить про­ филактику при нормальном функционировании машины, а также опасность возникновения необратимых измене­ ний в структуре элементов. Иногда при невозможности проведения профилактического контроля инструменталь­ ным путем применяют статистические методы прогноза. Статистический метод прогноза основывается на исполь­ зовании статистических законов распределения времени появления неисправностей, полученных в результате дли­ тельной эксплуатации аппаратуры или в процессе специ­ ально проведенных измерений. По полученным статисти­ ческим законам представляется возможным с некоторой вероятностью предсказать момент выхода из строя той или иной детали или схемы. На этом основании можно, учтя требуемый уровень надежности, определить время профилактической замены элементов в устройствах ЭЦВМ. Естественно, что прогнозирование будет тем точ­ нее, чем более полной информацией о предшествующем периоде функционирования устройств будем распола­ гать. Статистический метод -прогноза может быть при­ менен для предотвращения выхода из строя механиче­ ских деталей и трущихся электрических элементов, тре­ бующих периодической смазки, чистки, замены щеток и т. д. Такие элементы применяются в узлах вводных и выводных устройств. Использование статистического ме­ тода для профилактической замены всех потенциально ненадежных радиоэлектронных деталей в устройствах ЭЦВМ широкого распространения не получило по сле­ дующим причинам: низкой точности метода, режимы, в которых работают однотипные радиоэлектронные дета­ ли, различны и учесть их не всегда удается, массовая замена всех потенциально ненадежных радиоэлектрон­ ных элементов может вызвать при демонтаже и монтаже ошибки в схеме и нарушение контактов в панелях и разъемах, не повышая, а понижая при этом надежность работы ЭЦВМ, повышенный по сравнению с другими методами прогноза расход ЗИП.

Эффективность рассмотренных выше методов профи­ лактического контроля зависит от ремонтопригодности ЭЦВМ; контрольного оборудования, применяемого для поиска ненадежного элемента; системы диагностических программ и квалификации, обслуживающего персонала.

155

3-5. К О Н Т Р О Л Ь П Р А В И Л Ь Н О С Т И Р Е Ш Е Н И Я ЗАДАМИ

В процессе решения задачи на машине даже при хо­ рошо организованном контроле правильности функцио­ нирования ЭЦВМ возможно появление ошибок, обуслов­ ленных случайными сбоями, а иногда и выходом из строя схемных элементов. В связи с этим для повышения до­ стоверности результатов вычислений необходимо прово­ дить регулярный контроль правильности решения задачи, который сводится к определению факта искажения ре­ зультатов вычислений и восстановлению искаженной ин­ формации. Контроль правильности решения задачи реализуется, как это было показано в § 3-1, программно­ логическими методами, к которым можно отнести: двой­ ной счет, использование контрольных соотношений, ме­ тод подстановки, двойной счет по различным .програм­ мам, использование контрольных величин, логический анализ промежуточных результатов и т. д. Выбор кон­ кретного метода зависит от степени надежности машины, от оснащенности ее аппаратным контролем, от характера решаемой задачи и т. д. '

Простота реализации выдвинула на первый план припроведении контроля правильности вычислении метод -Двойного счета, сущность которого заключается в следу­ ющем. Подлежащая решению задача разбивается на отдельные части пли отдельные этапы вычислений. На каждом этапе счет проводится дважды, если результаты совпадают, переходят к решению следующей части зада­ чи. Если совпадения результатов не произошло, то в за­ висимости от организации программы машина либо оста­ навливается и результаты выводятся на печать для анализа, либо счет продолжается до тех пор, пока не будут получены два одинаковых результата. Последнее решение считается правильным и осуществляется пере­ ход к решению следующей части задачи. В ряде задач по окончании каждого счета получается не один резуль­ тат, а целый ряд чисел. В этом случае в конце каждого этапа производится контрольное суммирование этих чи­ сел и сравнение между собой уже не самих результатов,

а их контрольных сумм.

Несомненным достоинством метода двойного счета является его простота и возможность использования в любой вычислительной машине без применения специ­ альной аппаратуры. Метод двойного счета дает возмож-

156

ность практически достоверно обнаруживать ошибки, обусловленные случайными сбоями.

Для того чтобы исключить ошибки, которые могут возникнуть под влиянием случайных сбоев при считыва­ нии отдельных команд программы из оперативного запо­ минающего устройства даже при применении метода двойного счета, производится также еще и контрольное суммирование программы с последующим сравнением контрольных сумм.

Одним из недостатков метода двойного счета следу­ ет считать невозможность обнаружений с его помощью некоторых постоянных ошибок, обусловленных выходом из строя схемных элементов. Это объясняется тем, что и при первом и при втором контрольном суммировании мо­ гут быть получены одинаковые результаты и ошибка при сравнении контрольных сумм выявлена не будет.

При использовании двойного счета время решения задачи увеличивается по сравнению с временем решения этой же задачи при отсутствии контроля минимум вдвое при условии, что ошибок во время вычислений не возни­ кало. В случае же, когда за счет сбоев возникают ошиб­ ки и приходится для их исправления повторять счет на отдельных участках трижды, четырежды и т. д., времени для решения задачи требуется еще больше. Этот недо­ статок метода является основным препятствием на пути его широкого применения.

Тем не менее, несмотря на отмеченные недостатки, методом двойного счета следует пользоваться в машинах,

вкоторых другие средства контроля отсутствуют. Даже

вмашинах, имеющих разветвленный аппаратный кон­

троль, при решении определенного круга задач следует в разумных пределах применять метод двойного счета.

Затраты машинного времени при использовании ме- • тода двойного счета зависят от шага вычислений, т. е. от количества участков, на которые будет разбита за­ дача. При большом шаге вычислений вероятность по­ явления ошибки за счет случайного сбоя увеличивается и в случае его действительного появления возникает не­ обходимость проведения как минимум тройного счета на этом участке. При малом шаге машинное время будет нерационально тратиться на большое количество сумми­ рований и сравнений результатов. В связи с этим необ­ ходимо при составлении программ с использованием метода двойного счета выбирать оптимальный шаг вы­

157

числении, обеспечивающий минимальную затрату машин­ ного времени. В основу выбора оптимального шага вы­ числений следует положить наработку машины на сбой Тс. Длительность среднего шага вычислений не должна превышать времени наработки машины на сбой.

В отличие от'метода двойного счета метод контроль­ ных соотношений позволяет обнаруживать не только ошибки, обусловленные случайными сбоями, но и посто­ янные ошибки, вызванные выходом нз строя схемных элементов. Сущность метода контрольных соотношений состоит в следующем. В процессе подготовки задач для их решения на машине должны быть найдены контроль­ ные соотношения, представляющие собой дополнителш ные м-атематические зависимости, которые связывают между собой результаты определенного этапа вычисле­ ний. В конце данного этапа в соответствии с программой решается выбранная дополнительная зависимость и про­ изводится проверка, удовлетворяют ли полученные ре­ зультаты с достаточной степенью точности такому кон­ трольному соотношению. Например, если на каком-то этапе решения задачи вычисляются значения синусов и косинусов, то для проверки правильности проведенных вычислений можно использовать соотношение |sin2x + + cos2x—11< е, где е — достаточно малое положительное число. Если полученные результаты не удовлетворяют с достаточной степенью точности контрольному соотно­ шению, производится либо повторный просчет, либо оста­ нов машины. При выборе контрольных соотношений не­ обходимо иметь в виду, что выбираемые дополнитель­ ные математические зависимости не должны встречаться в проверяемой части задачи. По сравнению с методом двойного счета метод контрольных соотношений может дать значительный выигрыш во времени решения задачи. Однако такие соотношения не для всякого этапа вычис­ лений удается найти, поэтому чаще всего этот метод применяется в сочетании с другими видами контроля.

Сущность метода подстановки заключается в том, что по окончании этапа вычислений решается обратная за­ дача. Результаты решения обратной задачи сравнивают­ ся с исходными данными прямой задачи. Если разность сравниваемых величин не выходит из заданных пределов, решение считается правильным и можно переходить к по­ следующим вычислениям. Если же сравнения не произо­ шло, решение необходимо повторить. Метод п о д с т я н п ч т п т

158

особенно эффективен при контроле правильности реше­ ния систем уравнений. В этом.случае найденные корни подставляются в исходные уравнения,, после чего левая, и правая части уравненияt сравниваются между сабой. Если разность сравниваемых величин не выходит из заданных пределов, решение считается правильным. Ме­ тод подстановки, так же как и метод контрольных соот­ ношений, позволяет обнаруживать не только ошибки, обусловленные случайными сбоями, но и постоянные ошибки, возникающие в результате выхода из строя схемных элементов.

Иногда для контроля достоверности результатов ре­ шения задачи используют двойной счет по разным про­ граммам. Конечные результаты вычислений по первой и второй программам сравниваются между собой. Задача считается решенной верно, если результаты вычислений по обеим программам отличаются незначительно. Обыч­ но для проведения повторных вычислений используется упрощенный алгоритм или более грубый метод решения этой же задачи. Метод двойного счета по разным про­ граммам позволяет обнаруживать как ошибки, обуслов­ ленные случайными сбоями, так и постоянные ошибки, возникающие за счет выхода, из строя схемных элемен­ тов, причем вероятность выявления ошибок, обусловлен­ ных выходрм из строя схемных элементов, будет тем больше, чем значительнее отличаются друг от друга по характеру выполняемых операций первая и вторая про­ граммы.

При решении не очень сложных задач проверку пра­ вильности вычислений можно осуществить путем исполь­ зования контрольных величин. В этом случае задача разбивается на этапы, для каждого из которых в про­ цессе подготовки задачи к решению на машине опреде­ ляются контрольные величины, представляющие собой некоторые значения искомых переменных. Результаты вычислений на каждом этапе сравниваются с контроль­ ными величинами и при их совпадении переходят к сле­ дующему этапу. Если совпадения не происходит, машина останавливается и анализируются причины неверно про­ веденных вычислений. •

Метод логического анализа промежуточных результа­ тов можно использовать в задачах, в которых заранее известен характер изменения искомых величин. Метод позволяет обнаруживать грубые ошибки, делающие бес-

159

смысленным дальнейшее решение задачи. Сущность ме­ тода заключается в том, что на основе анализа алгорит­ ма решаемой задачи в процессе подготовки ее к решению на машине устанавливаются условия, которым должны удовлетворять промежуточные результаты на каждом этапе вычислений. В качестве таких условий можно использовать максимальные и минимальные значения, которые не должна превосходить искомая величина на соответствующем этапе вычислений. Контролировать пра­ вильность вычислений с установленной точностью метод не позволяет.

Рассмотренные методы не исчерпывают всего много­ образия путей, позволяющих проверить правильность ре­ шения задач на ЭЦВМ.

Г Л А В А Ч Е Т В Е Р Т А Я

ПРОФИЛАКТИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ ЭЦВМ

4-1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Современные ЭЦВМ представляют собой сложные комплексы, на разработку, изготовление и ввод в экс­ плуатацию которых затрачиваются огромные материаль­ ные средства и труд многих людей. Поэтому вполне есте­ ственным является стремление использовать ЭЦВМ как можно эффективнее. Успешному решению этой задачи способствует правильно организованное профилактиче­ ское обслуживание, представляющее комплекс меропри­ ятий, направленных на поддержание ЭЦВМ в исправном состоянии, продление ресурса ее работы и характеризую­ щееся суммарным расходом времени на его проведение.

Профилактические мероприятия предусматривают вы­ полнение следующих основных работ: устранение не­ исправностей, внешний осмотр и чистка устройств, кон­ трольно-настроечные работы, прогнозирование неисправ­ ностей, функциональный контроль ЭЦВМ.

Каждая профилактическая работа, в результате про­ ведения которой улучшаются отдельные характеристики устройств ЭЦВМ, состоит чіз ряда профилактических опе­ раций. Например, при прогнозировании неисправностей профилактическими операциями являются запуск прове­ рочного теста, контроль его прохождения, изменение

160

а также временных режимов работы отдельных устройств и ЭЦВМ в целом профилактическое обслуживание мо­ жет носить планово-предупредительный и внеплановый характер. В соответствии с этим профилактическое об­ служивание делят на планово-предупреднтельное и вне­ плановое.

Планово-предупредительное обслуживание может про­ водиться по временному или календарному принципам. При временном планово-предупредительном обслужива­ нии интервалы между профилактическими мероприятия­ ми определяются наработкой устройствами машины до­ пустимого количества часов, а при календарном — интер­ валами (день, неделя, месяц, квартал, год) независимо от наработки. К внеплановому профилактическому об­ служиванию относятся внеочередные профилактические мероприятия, проводимые на основе анализа техническо­ го состояния машины.

Планово-предупредительное обслуживание позволяет осуществлять перспективное планирование всех видов работ на длительный период времени, благодаря чему значительно упрощается организация обеспечения этих работ и использование машины по прямому назначению. В силу описанных достоинств планово-предупредитель­ ное обслуживание является основным видом профилак­ тики.

На рис. 4-1 представлен временной режим эксплуа­ тации ЭЦВМ. Один цикл профилактического обслужива­ ния Гпр состоит из времени профилактики /пр и времени

при котором машина используется по назначению. Между длительностью цикла профилактического об­

служивания и надежностными характеристиками маши­ ны существует определенная связь. Для того чтобы уве­ личить вероятность обнаружения скрытых неисправно­ стей машины, которые могли бы* проявиться в период использования ЭЦВМ по назначению, необходимо про­ филактические мероприятия проводить тщательно, глу­ боко и как можно чаще. Однако увеличение частоты и глубины профилактических мероприятий снижает коэф­ фициент технического использования машины. Поэтому определение оптимальной периодичности профилактиче­ ских мероприятий и их длительности является одной из