→ → Система мониторинга ресурсов и сервисов локальной вычислительной сети. Особенности проявления и диагностики неисправностей средств вычислительной техники Основные методы диагностики устройств аппаратно программных систем

Система мониторинга ресурсов и сервисов локальной вычислительной сети. Особенности проявления и диагностики неисправностей средств вычислительной техники Основные методы диагностики устройств аппаратно программных систем

Все средства делят на:

1. Средства тестового контроля и диагностики. Тест – проверка с заведомо известным эталонным результатом. Тестовый контроль – выполнение контроля и диагностики с помощью теста. При проведении тестового контроля, объект контроля предварительно выводиться из контура управления.

2. Средства функционального контроля. Контроль системы в процессе функционирования.

В связи с тем, что функциональный контроля и тестовый проводятся в различных условиях, то и объёмы выполняемых проверок различны. Алгоритмы контроля и диагностики могут быть:

· Условными.

· Безусловными.

Любой процесс контроля представляет из себя процесс управления. Целью такого процесса управления является определение класса технического состояния или состояний с наибольшей достоверностью.

На практике глубина функционального контроля ниже, чем глубина тестового контроля и диагностики. Для того, чтобы можно было осуществлять контроли, при проектировании систем должны быть заложены специальные средства.

Средства контроля и диагностики и средства функционального контроля могут быть:

ü Программные.

ü Аппаратные.

ü Программно-аппаратные.

Тестовый контроль и диагностика относятся к категории превентивных средств. Средства функционального контроля рассчитаны на выявление ошибок во время функционирования системы.

Обобщённые функциональные схемы средств тестового контроля и диагностики и функционального контроля.

ОП – обслуживающий персонал.

Задатчик – прибор, формирующий вектор входных воздействий, по указанию ОП.

ОК – объект контроля.

БРИРК – блок распознавания и регистрации результатов контроля.

Решение – блок, вырабатывающий решение по результатам контроля.

МОК – модель объекта контроля.

В большинстве случаем система контроля и диагностики работает под управлением ОП. ОП из набора допустимых проверок задаёт проверку. Задатчик формирует вектор входных воздействий. В БРИРКе распознаётся вектор входных воздействий и из памяти блока выбирается эталонный результат. Объект контроля отрабатывает входные воздействия и выдаёт результат. В блоке решения результаты сравниваются два результата и делается вывод успешности теста.

В качестве модели объекта контроля может выступать достоверно проверенный тот же объект контроля, может использоваться физическая или математическая модель контроля. Особенность функционального контроля в том, что главный вывод: реакция объекта контроля и реакция, полученная на модели объекта контроля, не противоречит друг другу. Сигнал аварии срабатывает только тогда, если результаты противоречат друг другу.

Отсюда, решение в СФК является более сложным. Нужны математические факты противоречия результатов друг другу.

Для контроля и диагностики цифровых устройств применяются две основные группы методов: тестовые и функциональ­ные. Для их реализации используются аппаратные и программные средства. При тестовом контроле осуществляют подачу специальных воз­действий (тестов), снятие и анализ реакций контролируемой системы (устройства, узла) в то время, когда она, как правило, не работает по своему прямому назначению. Этим и определяется область применения этого вида контроля: в процессе наладки систем, во время регламента, для автономной проверки систем перед началом штатного функционирова­ния.

Функциональный контроль предназначен для контроля и диагностирования системы в процессе ее работы. Однако если, средства функционального контроля имеются в системе, то они, как правило, используются и при тес­товом контроле. Средства функционального контроля обеспечивают:

Обнаружение неисправности в момент ее первого проявления в контрольной точке, что особенно важно в случае, когда действие не­исправности надо быстро блокировать;

Выдачу информации, необходимой для управления работой системы при наличии неисправности, в частности, для изменения (реконфигура­ции) структуры системы;

Сокращение времени поиска неисправности.

При использовании аппаратных средств функционального контроля в состав узла или устройства вводится избыточная аппаратура, которая функционирует одновременно с основной аппаратурой. Сигналы, возника­ющие в процессе функционирования основной и контрольной аппаратуры, сопоставляются по определенным законам. В результате такого сопостав­ления вырабатывается информация о правильности функционирования контролируемого узла (устройства), В качестве избыточной аппаратуры в простейшем случае используется копия проверяемого узла (так называе­мая структурная избыточность), а также и простейшее контрольное соотношение в виде сравнения двух одинаковых наборов кодов. В об­щем случае используются более простые контрольные устройства, зато усложняются способы получения контрольных соотношений.

Для контроля функционирования основного и контрольного устройств применяют методы сопоставления: входных и выходных слов, внутренних состояний и переходов.

Первому методу отвечает дублирование, мажорирование, а также контроль по запрещенным кодовым комбинациям. К нему относятся также методы избыточного кодирования. Избыточное кодирование основывается на введении во входную, обрабатываемую и выходную информации дополнительных символов, которые вместе с основными образуют коды, обладающие свойствами обнаружения (исправления) ошибок. Второй метод используют преимущественно для контроля управляю­щих цифровых устройств.



Для контроля получили распространение следующие типы кодов: код с проверкой на четность, код Хэмминга, итеративные коды, равно­весные, коды в остатках, циклические коды.

Код с проверкой четности (нечетности) образуется путем добав­ления к группе информационных разрядов, представляющих собой простой (не избыточный) код, одного избыточного (контрольного) разряда. При использовании контроля по четности контрольная цифра чет­ности равна «0», если число единиц в коде четное, и «1», если число единиц нечетное. В дальнейшем при передаче, хранении и обработке слово переда­ется со своим разрядом. Если при передаче информации приемное уст­ройство обнаруживает, что значение контрольного разряда не соот­ветствует четности суммы единиц слова, то это воспринимается как признак ошибки. По нечетности контролируется полное пропадание информации, так как кодовое слово, состоящее из нулей, относится к запрещенным. Код с проверкой четности имеет небольшую избыточность и не требует больших затрат оборудования на реализацию контроля. Этот код применяют для контроля: передача/информации между регистрами, считывания информации в оперативной памяти, обменов между устрой­ствами.

Итеративные коды применяют при контроле передач массивов ко­дов между внешним ЗУ и процессором, между двумя процессорами и в других случаях. Итеративный код образуется путем добавления дополнительных разрядов по четности к каждой строке каждому столб­цу передаваемого массива слов (двумерный код). Кроме того, четность может определяться еще и по диагональным элементам массива слова (многомерный код). Обнаруживающая способность кода зависит от чис­ла дополнительных контрольных символов. Он позволяет обнаружить многократные ошибки и прост в реализации.



Корреляционные коды характеризуются введением дополнительных символов для каждого разряда информационной части слова. Если в каком-либо разряде слова стоит 0, то в корреляционном коде это записывается как « 01», если 1, то символом «10». Признаком искажения кодов является появление символов «00» и «11».

Код с простым повторением (контроль по совпадению) основан на повторении исходной кодовой комбинации, декодирование происхо­дит путем сравнения первой (информационной) и второй (проверочной) частей кода. При несовпадении этих частей принятая комбинация считается ошибочной.

Равновесные коды используются для контроля передач данных между устройствами, а также при передаче данных по каналам связи. Рав­новесный код - это код, который имеет некоторое фиксированное чис­ло единиц (весом называется число единиц в коде). Примером равновесного кода является код "2" из "5", из "8". Существует бесконечное количество равновесных кодов.

Контроль по запрещенным комбинациям, в микропроцессорных уст­ройствах используются специальные схемы, обнаруживающие появление запрещенных комбинаций, например, обращение по несуществующему адресу, обращение к несуществующему устройству, неправильный выбор адреса.

Корректирующий код Хэмминга строится таким образом, что к име­ющимся информационным разрядам слова добавляется определенное чис­ло D контрольных разрядов, которые формируются перед передачей информации путем подсчета четности сумм единиц для определенных групп информационных разрядов. Контрольное устройство на приемном конце образует из принятых информационных и контрольных разрядов путем аналогичных подсчетов четности адрес ошибки, ошибочный разряд корректируется автоматически.

Циклические коды применяют в средствах последовательной пере­дачей двоичных символов, составляющих слово. Типичным примером таких средств служит канал связи, по которому осуществляется пере­дача дискретных данных. Особенность циклических кодов, определяющих их название, сос­тоит в том, что если N-значная кодовая комбинация принадлежит данному коду, то и комбинация, полученная циклической перестанов­кой знаков, также принадлежит этому коду. Основным элементом кодирующей и декодирующей аппаратуры при работе с такими кодами служит сдвигающий регистр с обратной связью, обладающий необходимыми циклическими свойствами. Циклический код N-значного числа, как и всякий систематичес­кий код, состоит из информационных знаков и контрольных, причем последние всегда занимают младшие разряды. Так как последовательная передача производится, начиная со старшего разряда, контрольные знаки передаются в конце кода.

Программные средства функционального контроля исполь­зуются для повышения достоверности функционирования отдельных устройств, систем и сетей в том случае, когда эффективность аппаратных средств обнаружения ошибок оказывается недостаточной. Программные методы функционального диагностирования основаны на установлении определенных соотношений между объектами, участвующи­ми в ходе работы для обеспечения обнаружения ошибок. В качестве объектов могут выступать отдельные команды, алгоритмы, программные модули, комплексы программ (функциональных и служебных).

Контрольные соотношения устанавливаются на системном, алго­ритмическом, программном и микропрограммном уровнях.

В основе формирования контрольных состояний лежат два принципа:

Реализация программными средствами различного уровня методов функционального диагностирования на основе теории кодирования, т.е. используется информационная избыточность;

Составление специальных соотношений по различным правилам на основе использования временной избыточности (двойной и многократ­ный счет, сравнение с заранее рассчитанными пределами, усечение алгоритма и др.) путем преобразования вычислительного процесса.

Оба принципа используются для диагностирования всех основных операций, выполняемых процессорными средствами - операций ввода – вывода, хранения и передач информации, логических и арифметических.

Достоинством программных средств функционального контроля является гибкость и возможность использования любого соче­тания для оперативного обнаружения ошибок. Они играют важную роль в обеспечении требуемого уровня достоверности обработки информации. Для своей реализации они требуют дополнительных затрат машинного времени и памяти, дополнительных операций по программированию и подготовке контрольных данных.

Контроль методом двойного или многократного счета состоит в том, что решение всей задачи в целом или отдельных ее частей выполняется два или более раз. Результаты сравниваются и их совпадение считается признаком верности. Используются и более сложные правила сравнения, например, мажорированные, когда за правильный принимаем результат, который соответствует большему числу правильных резуль­татов.

Реализация двойного или многократного счета состоит в том, что определяются контрольные точки, в которых будет проходить cpaвнение, и выделяются специальные объемы памяти для хранения резуль­татов промежуточных и окончательных вычислений, применяются ко­манды сравнения и условного перехода на продолжение вычисления (при совпадении результатов) либо на очередное повторение (при несовпа­дении результатов.).

Контроль по методу усеченного алгоритма, на основе анализа алгоритмов, выполняемых процессором, строится так называемый усеченный алго­ритм. Задача решается как по полному алгоритму, обеспечивающему необходимую точность, так и по усеченному алгоритму, который позволял быстро получить решение, хотя и с меньшей точностью. Затем прово­дится сравнение точного и приближенного результатов. Примером усе­ченного алгоритма является изменение шага решения (увеличение) при решении дифференциальных уравнений.

Способ подстановки . При решении систем уравнений, в том числе нелинейных и трансцендентных, предусматривается подстановка в исходные уравнения найденных значений. После этого производится срав­нение правых и левых частей уравнения с целью определения невязок. Если невязки не выходят из заданных пределов, решение считается правильным. Время, затраченное на такой контроль, всегда меньше, чем на повторное решение. Кроме того, таким способом обнаруживайте не только случайные, но и систематические ошибки, которые двойным счетом часто пропускаются.

Метод проверки предельных значений или метод "вилок". В большинстве задач можно заранее найти пределы ("вилку"), в которых должны нахо­диться некоторые искомые величины. Это можно сделать, например, на основе приближенного анализа процессов, описываемых данным ал­горитмом. В программе предусматриваются определенные точки, где реализуется проверка на нахождение переменных в заданных пределах. Таким методом можно обнаруживать грубые ошибки, которые делают бессмысленным продолжение работы.

Проверка с помощью дополнительных связей . В некоторых случая удается использовать для контроля дополнительные связи между иско­мыми величинами. Типичным примером таких связей являются известные тригонометрические соотношения. Возможно использование корреляционных связей для задач обработки случайных процессов, статической обработки. Разновидностью этого подхода являются так называемые балансовые методы их суть в том, что отдельные группы данных удовлетворяют определенным соотношениям. Метод позволяет обнаруживать ошибки, вызванные сбоями.

Метод избыточных переменных состоит во введении дополнитель­ных переменных, которые либо связаны известными соотношениями с основными переменными, либо значения этих переменных при определенных условиях известны заранее.

Контроль методом обратного счета, при этом по полученному результату (значениям функции) находят исходные данные (аргументы) и сравнивают их с первоначально заданными исходными данными. Если они сов­падают (с заданной точностью), то полученный результат считаете верным. Для обратного счета часто используют обратные функции. Применение этого метода целесообразно в тех случаях, когда реализация обратных функций требует незначительного числа команд, затрат машинного времени и памяти.

Метод контрольного суммирования . Отдельным массивам кодовых слов (программ, исходным данным и т.д.) ставятся в соответствие избыточные контрольные слова, которые заблаговре­менно получают путем суммирования всех слов данного массива. Для осуществления контроля проводится суммирование всех слов массива и поразрядное сравнение с эталонным словом. Например, при передаче данных по каналу связи все закодированные слова, числа и символы передаваемой группы записей суммируются на входе для получения контрольных сумм. Контрольная сумма записывается и передается вместе с данными.

Контроль методом счета записи. Записью называют точно установленный набор данных, характеризующий некоторый объект или процесс. Можно заранее произвести подсчет количества записей, содержащихся в отдельных массивах. Это число записывается в память. При обработке соответствующего массива данных контрольное число периодически проверяется с целью обнаружения потерянных или не­обработанных данных.

Контроль за временем решения задач и периодичностью выдаваемых результатов, является одним из принципов определения правильности хода вычислительного процесса. Чрезмерное увеличение длительности решения свидетельствует о "зацикливании" программы. Этой же цели служат так называемые маркерные импульсы (или метки времени) применяемые в системах реального времени. Маркерные импульсы используют для предотвращения того, что вследствие ошибки в пос­ледовательности команд процессор остановится или будет совершать неправильные циклы вычисления. Они используются как для всего алгоритма, так и для отдельных участков.

Реализация этих способов состоит в определении самого длинного маршрута следования команд с учетом прерываний другими программами. В составе процессора используют программный счетчик времени, на котором устанавливают предельно допустимое время реализации программы. При достижении нулевого значения в счетчике вырабатывается сигнал превышения допустимого контрольного времени, который обеспечивает прерывание программы. Контроль последовательности выполнения команд и программных модулей осуществляется двумя способами. Программа разбивается на участки, и для каждого участка вычисляется свертка (путем счета числа операторов, методом сигнатурного анализа, использование кодов). Затем снимается трасса прохождения программы и для нее вычисляется свертка и сравнивается с заранее рассчитанной. Другой способ состоит в том, что каждому участку присваивается определенное кодовое слово (ключ участка). Этот ключ записыва­ется в выбранную ячейку ОЗУ перед началом выполнения участка, одна из последних команд участка проверяет наличие "своего" ключа. Если кодовое слово не соответствует участку, то имеется ошибка. Узлы разветвляющихся программ проверяются повторным счетом, а выбор только одной ветки - с помощью ключей. Контроль циклических участков программы состоит в проверке числа повторений цикла, за счет организации дополнительного программного счетчика.

При тестовом контроле проверку узлов, устройств и системы в целом осуществляют с помощью специального оборудования - гене­раторов тестовых воздействия и анализаторов выходных реакций. Не­обходимость в дополнительном оборудовании и временные затраты (невозможность штатного (функционирования во время проведения тесте ограничивает использование тестовых методов.

Тестирование со штатной программой , функциональная схема ор­ганизации такого тестирования включает генератор тестов, содержа­щий набор, заранее подготовленных статистических тестов и анализа­тор, работающий по принципу сравнения выходной реакции с эталонной, полученной также заранее специальными средствами подготовки тестов.

При вероятностном тестировании в качестве генератора тестов используется генератор псевдослучайных воздействий, реализованный, например, сдвиговым регистром с обратными связями. Анализатор обрабатывает выходные реакции по определенным правилам (определяет математическое создание числа сигналов) и сравнивает полученные значения с эталонными. Эталонные значения рассчитываются либо получают на предварительно отлаженном и проверенном устройстве.

Контактное тестирование (сравнение с эталоном) заключается в том, что способ стимуляции может быть любой (программный, от генератора псевдослучайных воздействий), а эталонные реакции образуются в процессе тестирования с помощью дублирующего устройства (эталона). Анализатор производит сравнение выходной и эталонной реакции.

Синдромное тестирование (метод подсчета числа переключении). Функциональная схема содержит генератор тестов, который генериру­ет подсчитывает 2N наборов на вход схемы, а на выходе имеется счетчик, который подсчитывает число переключении, если число переключений не равно эталонному значению, то схема считается неисправной.

При сигнатурном тестировании выходные реакции, получаемые за фиксированный интервал времени обрабатываются на регистре сдвига с обратными связями - сигнатурном анализаторе, позволяющем сжимать длинные последовательности в короткие коды (сигнатуры). Полученные таким путем сигнатуры сравниваются с эталонными, которые получаются расчетным путем, либо на предварительно отлаженном устройстве. Стимуляция объекта контроля осуществляется с помощью генератора псевдослучайных воздействий.

В заключении следует отметить, что не существует универсаль­ного метода контроля. Выбор метода должен производиться в зависи­мости от функционального назначения цифрового устройства, структурной организации системы, требуемых показателей надежности и достоверности.

При проведении регламентных работ или во врем предполетной подготовки ИВК основными методами контроля являются тестовые методы. В процессе полета основными являются функциональны методы контроля, а тестирование в основном производится с целью локализации неисправностей, в случае их возникновения.

6. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ ПРИ УЧЕТЕ ВЛИЯНИЯ

УПРУГИИХ СВОЙСТВ НА ОБЪЕКТ КОНТРОЛЯ

Команда NET DIAGS

Используется для интерактивной загрузки утилиты диагностики сети.

NET DIAGS -Утилита диагностики Personal NetWare (Network Diagnostics utility) позволяет отслеживать операции сети. Эта информация представляет в основном интерес для тех пользователей, которые хорошо понимают функции сети.

В частности, она позволяет просматривать и отслеживать дру- гие группы в сети, сравнивать трафик клиентов и серверов, сравни- вать использование серверов, информацию о диске клиента, просмат- ривать информацию о конфигурации, статистику по серверам и клиен- там, а также тестировать подключения сервера и клиента.

Утилита сетевой диагностики имеет версии для DOS и MS Win- dows, которые имеют аналогичные функции, однако некоторые средс- тва уникальны и имеются только в версии для DOS.

По умолчанию диагностика сети разрешается при ее инсталляции. Чтобы запретить или вновь разрешить ее после запрещения, используйте утилиту SETUP. Эта утилита автоматически добавляет в файл NET.CFG вашего компьютера команду VLM=NMR.VLM. При включении этой команды при запуске операционной системы автоматически запускается модуль Network Management Responder.

В Windows утилита сетевой диагностики имеет графический интерфейс. Для доступа к ней откройте в Program Manager группу Per- sonal NetWare и выберите пиктограмму Network Diagnostics. Выводится окно NetWork Diagnostics.

Версия для DOS имеет все диагностические средства, включенные в версию для Windows, а также некоторые дополнительные средства. Для доступа к ним наберите в ответ на системную подсказку команду:

PNWDIAGS
или
NET DIAGS

Выводится основное меню. Здесь дополнительное (отсутствующее в версии для Windows) средство Select Data позволяет просмотреть другую рабочую группу сети и управлять именами сетевых файлов не выходя из своей рабочей группы. Save LANalyzer Name File позволяет сохранять файлы, созданные с помощью Associate Network Names, как файлы, доступные для просмотра в LANalyzer for Windows.

Для просмотра активности другой рабочей группы выберите в основном меню Select a Workgroup и в выводимом списке рабочих групп задайте нужную. В списке могут выводиться не все рабочие группы. Для поиска нужной группы используйте команду NET WGFIND.

Для просмотра доступны все сегменты сети. Каждая сеть идентифицируется уникальным шестнадцатиричным номером. Для просмотра другой сети выберите в основном меню Select Data и в меню Data Selection Items пункт Select a Network. Выводится список доступных сетевых номеров. Выберите в нем нужную сеть, вернитесь в основное меню и выберите View Configuration. Вы увидите все компьютеры (узлы) сети, включая клиентов и серверы. Показывают только имена узлов. Associate Network Names option позволяет вывести их имена.

Для получения сетевых имен выберите в основном меню Select Data, а в меню Data Selection Items - Select a Network. Выберите сеть и Associate Network Names в меню Data Selection Items. Затем выберите в меню Network Names пункт Find Diagnostics User Names. Для просмотра имен, связанных с каждым узлом, вернитесь в основное меню и выберите View Configuration.

Информация о сетевом трафике позволяет вам выявить причины возникших проблем или перегрузки конкретного компьютера. Эту информацию вы можете получить с помощью Compare Data и Select No- des. В меню Compare Options выберите Traffic. Сетевой трафик будет выводиться для выбранных узлов. Для выхода нажмите Esc.

Просматривая информацию об использовании сервера Server uti- lization, вы можете видеть отношение обрабатываемых компьютером локальных запросов к удаленным и фактическое число обработанных сервером пакетов. Это помогает распределять системные ресурсы. Кроме этого вы можете видеть информацию о подключении, число открытых файлов и активность сервера. Для получения этой информации в меню Compare Options выберите Local/Remote Utilization или Ser- ver Utilization. F1 выводит справочный экран.

Выбор в меню Compare Options пунктов Resource Distribution или Resource Efficiency позволяет получить данные об использовании дисков. С помощью Select View Statistics вы можете выбрать нужные узлы сети и просмотреть статистику по ним, а Choose Test Connections выводит меню Connection Tests и дает возможность проверить связь между выбранными компьютерами сети (пункт Point to point) или все связи между всеми компьютерами.

Аппаратный и программный аспекты диагностики АПС

Диагностика неисправностей ПЭВМ имеет два аспекта: аппаратный и программный.

Аппаратный аспект подразумевает использование аппаратурных средств диагностики – стандартной КИА, специальной КИА, сервисных плат, устройств и комплексов.

При аппаратном методе диагностики, используются инструменты и приборы для измерений напряжений, параметров сигналов и логических уровней в схемах PC. Этот метод требует глубоких знаний логики работы РС, микросхемотехники, радиоэлектроники, ЭРИ и определенных навыков работы с сервисным тестовым оборудованием.

Следует отметить, что чисто аппаратная диагностика практически не встречается, разве что при диагностике с использованием словарей неисправностей или таблиц эталонных состояний, да и то – симптомы, которыми в этих случаях приходится руководствоваться, выработаны либо ОС, либо
тест-программой, либо микропрограммным тестом, а это уже не чисто аппаратная диагностика. Чисто аппаратной можно считать диагностику отдельных узлов ЭВМ, таких как ТЭЗ, которые проверяются не при автоматическом выполнении АПС проверочных тестов, а при подаче тестирующих последовательностей на исследуемый узел непосредственно от сервисного устройства, например УТК, или генератора стимулирующих воздействий.

Программный аспект диагностики подразумевает использование тестирующих программ различных классов: микропрограммные тесты, встроенные тест-программы, внешние тест-программы общего применения, наконец, – внешние тест-программы углубленного тестирования. Сюда же следует отнести и те небольшие программы или примеры, которые приходится писать самим обслуживателем АПС, для конкретных случаев диагностики неисправностей отдельного узла ЭВМ, ПЭВМ в конкретном режиме его работы.

При программном методе диагностики, большая часть диагностических процедур возлагается на диагностические программные средства. Этот метод требует определенных знаний различных диагностических программ, начиная с POST-программы и кончая программными средствами углубленной диагностики компонент ВС.

Тем не менее, насколько трудно обойтись без программных средств диагностики, настолько и невозможно точно определить место неисправности с точностью до компоненты схемы (ИМС БИС, конкретного ЭРЭ), или до конкретной цепи, без применения аппаратных средств диагностики (осциллографа, мультиметра и т. д.).

2.4.1.1) Стандартная контрольно-измерительная аппаратура

Для замеров уровней напряжений, токов, сопротивлений, наблюдения осциллограмм сигналов в контрольных точках, измерений параметров электрических сигналов, можно использовать обычную, стандартную КИА, с характеристиками, соответствующими измеряемым сигналам и их параметрам.



Ее краткий перечень и назначения:

1) низковольтный тестер (с напряжением питания не более 1,5 В, но лучше – цифровой мультиметр).

Им можно:

Измерять потенциалы на выводах ИМС, определяя уровни логических 0 и 1, или высокоимпедансное состояние (“воздух”);

Проверять целостность линий связи в печатных платах, без риска повреждения ИМС;

Определять, часто без выпаивания, целостность p-n -переходов в полупроводниковых диодах и транзисторах;

Грубо проверять исправность резисторов и конденсаторов;

Измерять величины питающих напряжений и токи потребления от каналов БП;

2) обычный осциллограф (синхроскоп), к сожалению, не всегда помогает при анализе дефектов в РС, так как на SВ РС очень мало синхронно повторяющихся процессов. Осциллограф применим только для просмотра синхросигналов, сигналов интервального таймера, циклов шины, да и то только в том случае, если удается зациклить процесс обращения к порту или ОЗУ по одному и тому же адресу. Осциллограф, однако, поможет разобраться в работе схемы, имеющей дефекты типа замыкания, приводящие к монтажному ИЛИ (когда выходы двух или более ИМС объединяются замыканием в монтаже). В этом случае, если и не удается просмотреть осциллографом развертку всей последовательности импульсов, можно заметить наличие импульсов неправильной, урезанной амплитуды, но для этого все-таки нужно уметь зациклить нужный кусок программы или микропрограмму;

3) телевизионный осциллограф просто незаменим при анализе работы видеомонитора.
TV-осциллограф позволяет выделить одну строку изображения, засинхронизировать ее, и увидеть на экране синхросигналы строчной развертки, бланкирующие импульсы, уравнивающие сигналы и аналоговый видеосигнал с его уровнями яркости и цветности.

Это удобно в том случае, когда используются видеокарты, формирующие полный телевизионный сигнал для модуляции кинескопа и управления развертками.

4) частотомер в диагностике РС применяется редко, и только для точного определения частот задающего генератора синхросигналов и таймеров. Частотомеры обычно имеют довольно низкое входное сопротивление и сильно нагружают исследуемую схему, поэтому к ним дополнительно нужны бестоковые входные адаптеры на полевых транзисторах, или, если хватает чувствительности частотомера, использовать индуктивную петлю связи.

5) двухканальный (многоканальный) осциллограф используются для измерений фазовых характеристик сигналов, например так, как проиллюстрировано на рисунке 2.1.

6) запоминающий осциллограф содержит специальную оперативную память и позволяет зарегистрировать однократный или переходной процесс, в том числе, обнаружить помеху в зарегистрированной последовательности сигналов. Прибор очень дорог и имеет малое быстродействие, часто недостаточное для анализа быстрых процессов в РС. Емкости памяти запоминающего осциллографа часто недостаточно для регистрации длинных последовательностей. Возникают и проблемы с поиском сигнала для синхронизации (запуска регистрации) осциллографа. Но важно то, что такой осциллограф позволяет зафиксировать форму однократного исследуемого сигнала и в этой роли ему нет равных;

синхросигнал Е ─┐ ┌──┐ ┌─канал А
└──────┘ └───────┘
│<───T───>│ период повторения сигнала Е
синхросигнал Q ──────┐ ┌──┐ канал В
│ └──────┘ └────
│ │<───T───>│ период повторения сигнала Q
──>│ t │<── задержка сигнала Q относительно сигнала Е

Рисунок 2.1. Осциллограмма сдвинутых последовательностей.

7) генератор прямоугольных импульсов вырабатывает непрерывную последовательность импульсов с заданными параметрами и используется, совместно с осциллографом, – для проверки работы пересчетных схем, таймеров и т. п. в СВТ вообще и РС в частности.

Контрольные вопросы.

1. Для чего можно использовать мультиметр, при диагностике неисправностей в СВТ?

2. Где, при диагностике РС, следует использовать телевизионный осциллограф?

3. В чем достоинство и недостатки запоминающего осциллографа?

4. Для чего используется генератор прямоугольных импульсов в диагностике неисправностей СВТ?

Система работы РС включает четыре взаимосвязанных уровня взаимодействия прикладной программы с аппаратными средствами:

1) аппаратные средства (Hardware). Это – все электронное оборудование, кабельное хозяйство, электромеханические блоки и устройства компьютера;

2) -аппаратно-программные средства (Firmware). Это – программы ROM BIOS на SB и на картах расширения, встроенные программы, системные драйверы, и т. п.;

3) DOS (DOS-Software). Это – системное программное обеспечение, системные средства, интерфейс пользователя и прикладных программ, управление потоком данных, обработка прерываний, обслуживание систем ввода-вывода, планирование задач, ресурсов и т. д.;

4) прикладные программы (Software). Это пользовательские программы, решающие конкретные задачи (задачи пользователя): расчеты, ведение баз данных, управление, пакеты конструкторских, текстовых редакторов и т. п.

Взаимоотношения уровней взаимодействия программных и аппаратных средств персонального компьютера можно представить в виде следующей схемы:

Рис.58. Уровни взаимодействия программных и аппаратных средств

Для работы прикладной программы (Software) нужен диспетчер, запускающий программу, предоставляющий ей вычислительные ресурсы (CPU, DRAM, диски, консоль, ПУ и др.) и обрабатывающий нештатные ситуации, возникающие при работе Soft Ware. Это задача операционной системы, на схеме – DOS-Ware.

DОS предоставляет интерфейс прикладным программам, для удобного стандартного доступа к периферийным устройствам и, отчасти, пользователю – для подготовки, оптимизации и других функций текущей эксплуатации прикладных программ и периферийных устройств (форматирование, копирование, сверка, удаление файлов и многое другое).



Для работы DOS необходимы средства доступа к аппаратным ресурсам – драйверы, обработчики прерываний, контролёры работоспособности ВС (это – Firmware, BIOS), специализированные на данное устройство и даже его тип. Эти средства, при выключенной машине, обычно хранятся в ПЗУ на SB и на контроллерах дисков, монитора, и т. д., но большая часть специальных внешних драйверов хранится на дисках. Тем не менее, все Firm Ware переписываются в ОЗУ самой DOS после ее загрузки. В ОЗУ все они находятся резидентно до следующей перезагрузки ОС. Для выполнения функций DOS предназначено все физическое оборудование компьютера, выполняющее логические преобразования, математические операции, управление, синхронизацию и т. д. (на схеме - это Hard Ware).

В персональных компьютерах при работе в MS DOS часто используются дополнительные сервисные средства, предоставляющие пользователю более удобный интерфейс, чем предлагает сама DОS, их принято называть оболочками DOS. Это – NC (Norton Commander), DN (DOS Navigator), VC (Volkov Commander), наконец, Windows ранних версий. Эти средства на представленной схеме не занимают отдельного уровня, а являются как бы частью DOS, ориентированной не на Soft, а непосредственно на пользователя.

Особое место в схеме взаимодействий Soft Ware с Hard Ware занимают необязательные, но очень привлекательные сервисные программные средства – резидентные TSR-программы (TSR – Terminate and Stay Resident – по окончании работы остающиеся в ОЗУ резидентно). Они способны выполнять большое число функций, не поддерживаемых DOS, таких как русификация клавиатуры, дисплея, кэширование дисков, сжатие данных на дисках и многое другое. Эти средства не выделяют в отдельный уровень, но, по логике взаимосвязи средств, они должны располагаться между DOS Ware и Firm Ware, так как они обычно отслеживают и перехватывают обращения DOS к драйверам, выполняя свои собственные функции, и, при необходимости, самостоятельно вызывают нужные системные и внешние драйверы.

Работа тест-программ

Тестирование в среде Windows, затруднено из-за специфических особенностей этой операционной системы. Разработчики ОС Windows ставили перед собой задачу – создать интеллектуальную операционную систему, способную в большой части заменить пользователя, оснастив программу множеством функций самонастройки и саморегулирования. Но эта задача оказалась настолько сложной, что программа во время работы живет как бы сама по себе, создавая множество временных файлов, частных настроек и функций управления прикладными программами и периферией, потребности в которых оказываются маловероятными, но которые чрезвычайно осложняют работу самой ОС.

Наиболее известные тест-программы в среде Windows – Sandra-2000, AIDA-32, PC Wizard, BurnInTest, призваны решать задачи почти исключительно оценочного характера.

AIDA-32 поможет подробно разобраться в конфигурации аппаратной части компьютера. Ее интерфейс организован в стиле проводника, поэтому для многих пользователей окажется привычной средой. В отличие от Sandra, AIDA-32 дает достаточно подробную информацию об установленных модулях памяти и жестких дисках. Для каждого модуля памяти в отдельности можно просмотреть и техническую информацию, хотя и неполную, с SPD. SPD – это ИМС энергонезависимой памяти, устанавливаемые в каждом модуле памяти, начиная с РС 100. В эту память производитель записывает все характеристики данного модуля. Для жестких дисков, кроме имени его производителя с его URL-адресом, выводятся технические характеристики диска, а также раздел S.M.A.R.T. (Self-Monitoring, Alerting and Reporting Technology – система самодиагностики накопителя). Именно атрибуты S.M.A.R.T. могут предоставить информацию о текущем состоянии наработки жесткого диска. Среди тестов производительности в AIDA-32 есть только тесты скоростей чтения и записи системной памяти.

PC Wizard – мощная информационная утилита, кроме подробной информации о системе предоставляет возможность провести ряд простых тестов компонент компьютера В частности, тесты производительности для микропроцессора, видео подсистемы, скоростные тесты для памяти всех уровней, в том числе сводный, и тесты по отдельности для каждого логического диска HDD. Тесты выполняются за несколько минут, но характер такого тестирования вызывает сомнения в его достоверности.

WINCheckit. Для диагностики компьютера в среде Windows можно использовать хорошо себя зарекомендовавшую программу WINCheckit 6.5 фирмы Touchstone Software. Ее функция QuickCheckit выполняет быструю диагностику всех устройств компьютера.

При обнаружении неисправности, диагностическая программа WINCheckit запускается в стиле “мастера”, и предлагает возможные пути решения обнаруженной проблемы.

Помимо исчерпывающего набора детальных диагностических программ и отчетов о состоянии АПС, WINCheckit обеспечивает ссылки на важный встроенный инструментарий Windows, начиная от хорошо известных программ Scandisk и Defrag и до малоизвестной утилиты Automatic Scip Driver.

Sandra-2000 углубленных режимов диагностики компонент не выполняет, но зато измеряет и сохраняет в протоколе все характеристики быстродействия, производительности всех составляющих АПС, с подробным указанием режимов работы, совмещений и приводит сравнительные характеристики быстродействия по разным использованным режимам тестирования.

Как информационный комплекс, Sandra сегодня не имеет себе равных. В ее ассортименте около 60 информационных модулей, каждый из которых может заключать в себе не один, а несколько тестов. Все тесты в Sandra подразделяются на информационные и сравнительные. Информационные тесты выдают всю информацию о системе и ее составляющих, а сравнительные – прогоняют множество разнообразных режимов работы, сравнивая скоростные характеристики всех составляющих АПС с параметрами эталонных комплектующих из своей базы данных. И те и другие тесты выдают множество полезных советов по настройкам и конфигурированию АПС и сведений об ошибках, обнаруженных при тестировании, или неподдерживаемых функциях.

 

 
Это интересно: