37. Обеспечение отказоустойчивости озу с применением корректирующих кодов (аппаратные методы исправления двойных ошибок в памяти методами логической перестановки адресов)

К методам обеспечения отказоустойчивости ОЗУ относятся:

• разнесение неисправимых двойных ошибок путем логической перестановки адресов неисправных БИС памяти:

• постоянная (ручная) логическая перестановка адресов;

• управляемая логическая перестановка адресов;

• автоматическая логическая перестановка адресов;

• подключение резервных ТЭЗ памяти;

• алгоритмическая коррекция неисправимых ошибок.

Использование метода разнесения двойных неисправимых ошибок путем логической перестановки адресов неисправных БИС памяти основано на использовании кода КО-ОД путем замены одной двойной ошибки двумя одиночными исправимыми ошибками.

Управляемая логическая перестановка адресов позволяет автоматизировать процедуру переключения (инверсии) адресных бит путем инверсии адресных бит через схему сложения по модулю два, на вторые входы которых подается информация из регистра управления. В зависимости от состояния RgУ на адресные входы БИС памяти информация поступает в прямом или обратном коде. Если в БИС ОЗУ имеется несколько неисправимых ошибок, то возникает задача подбора таких состояний RgУ, которые обеспечили бы разнесение всех неисправимых ошибок.

Для этих целей существуют алгоритмы вычисления значений RgУ.

1. Начальное значение всех RgУi и множества неисправных адресов FP равно нулю (i=1).

2. Формируется множество неисправных адресов:

FP[i;j] = RgA[j]  RgУ[i] .

3. При обнаружении двойной ошибки формируется список запрещенных значений RgУi путем сложения по mod 2 всех изменяемых адресов из множества FPi с очередным адресом неисправной БИС:

B [i] = Ф.А. [i] + Л.А. [k]

В качестве значения RgУi выбирается один из кодов, не содержащихся в множестве В.

4. Переход к пункту 2 до тех пор, пока в множестве В не будет неиспользованных кодов для всех RgУi.

Автоматическая логическая перестановка адресов

В этом варианте RgУ реализован в виде регистра сдвига с линейными обратными связями. Начальное состояние всех RgУ нулевое.

При появлении первой неисправимой (двойной) ошибки все регистры устанавливаются в разное исходное состояние, соответствующее значению 1, x, x²,..., x^k mod g(x) генерирующего многочлена g(x).

При каждой последующей неисправимой ошибке на все регистры RgУ поступает сигнал сдвига.

Регистр + Адрес = Ф.А.

Л.А. – столбик слева, последовательность от 0 до ….

38. Метод подключения резервных ТЭЗ: техническая реализация и алгоритм реконфигурации. Алгоритмический метод исправления двойных ошибок в ОП на основе корректирующих кодов. Алгоритм и пример исправления двойной ошибки.

Подключение резервных БИС (ТЭЗ) памяти. ОЗУ, состоящее из k БИС, каждая из которых служит для наращивания емкости ОЗУ и резервной БИС. Для автоматического подключения резервной БИС и логического отключения неисправной при обнаружении неисправности устанавливается триггер ошибки и система контроля или тестирования определяет номер неисправной БИС и загружает этот номер в регистр маски.

Схема мультиплексора выбора кристалла (MS CS) при каждом обращении к неисправной БИС переадресует их к резервной, а DC1 и одна из схем И-НЕ обеспечивает блокирование подачи сигнала выбора кристалла ~CSi на неисправную БИС. При этом выходы DC1 разрешаются только при установке триггера ошибки в "1". ЭВМ сохраняет работоспособность без вмешательства обслуживающего персонала до замены вышедшей из строя БИС памяти. Как и при использовании методов логической перестановки адресов после реконфигурации памяти требуется перезагрузка ОС и прикладных программ пользователя.

Перезапись в инверсном коде.

1. Чтение слова W1 из ОЗУ.

2. Если в слове W1 обнаружена одиночная ошибка, то она исправляется схемами коррекции КО-ОД и слово передается по назначению.

3. Если в слове W1 обнаружена неисправимая ошибка, то в эту же ячейку ОЗУ записывается инверсия считанного слова W2 = ~W1 считанное. Затем слово снова считывается и инвертируется W3 = ~W2 считанное;

4. Если в слове W3 схемами контроля обнаружена одиночная ошибка, то она исправляется схемами коррекции КО-ОД, а исправленное слово передается по назначению.

5. Если ошибок нет, то слово W3 считается безошибочным и передается по назначению.

6. Если в слове W3 обнаруживается неисправимая ошибка, то считается, что она алгоритмически неисправима и вырабатывается прерывание от схем контроля.

39. Опасные и вредные факторы на рабочем месте в дисплейном классе. Неблагоприятные факторы при работе за дисплеем. Классификация профессиональных заболеваний. Требования к дисплеям. Требования к микроклиматическим условиям. Создание оптимальной световой среды. Инструкция пользователю по охране труда при работе за ПК.

Благоприятные условия труда на производстве - один из основных факторов, влияющих на производительность. Работа инженера-программиста заключается в написании программ, вводе информации в ЭВМ, контроле вводимых данных, корректировке ошибочных ситуаций, вводе и редактировании программы, ее отладке и выводе результатов на устройство вывода. Все это ведет к перенапряжению анализаторов (зрения) программиста. Кроме того, такой труд весьма монотонен.

Нервно-психологическая нагрузка зависит от объема и характера информации, получаемой работником из различных источников, и определяется уровнем напряженности внимания, степенью напряжения анализаторных функций, уровнем эмоционального напряжения.

Существует опасность поражения током, пожароопасность.

Выполнение операций за дисплеем связано с восприятием изображения на экране и одновременным различием текста рукописного или печатного материала. Такая работа требует повышенных умственных усилий и большого нервно-эмоционального напряжения, высокой концентрации внимания. Как следствие - большое количество заболеваний, в значительной степени связанных с переутомлением глаз.

Случаи заболеваний конъюнктивитом у работающих за дисплеем в 2 раза чаще, чем у лиц не связанных с таким видом деятельности. Функциональные нарушения связанные со скелетом человека обусловлены длительными статическими нагрузками, вызванными плохой организацией рабочего места оператора, неудобной или неподходящей по размерам мебелью, неудобным взаимным расположением компонентов системы ПЭВМ или отсутствием достаточного для свободных движений и смены позы места. Неудобная организация клавиатуры либо неудобная конструкция мыши способны вызвать "накапливание" заболеваний сухожилий, мышц и нервных окончаний.

Наряду с жалобами на растройство зрения указывается ряд других ощущений общего характера, а именно: на повышенную общую усталость, головную боль, тяжесть в голове и т.п. В ряде случаев имеются жалобы на кожные высыпания, которые связываются с электромагнитным излучением и вредными веществами, поступающими в воздух рабочей зоны от технологического оборудования.

Требования к дисплеям

- яркость свечения экрана должна быть не менее 100 кд/м2;

- контрастность изображения не менее 0.8 (более 0.9);

- размер светящейся точки не более 0,4 мм для монохромного дисплея и не более 0.6 мм для цветного.

- частота регенерации изображения при работе с позитивным контрастом в режиме текста должно быть не менее 72 кГц;

- все дисплеи должны иметь антибликовое покрытие;

- размер экрана должен быть не менее 31 см по диагонали;

• расстояние до глаз должно быть в пределах 40-80 см;

• размер символа должен быть не менее 3.8 мм;

• рекомендуются черные знаки на белом фоне;

Инструкция пользователю по охране труда при работе за персональным компьютером

• правильная организация рабочего места оператора;

• правильная организация рабочего времени оператора.

- необходимо соблюдать ограничения на работу с ПЭВМ для служащих, страдающих заболеваниями опорно-двигательного аппарата, глаз (или нарушениями зрения), кожи, а также для беременных женщин

- предпочтительнее использовать дисплеи с высокой разрешающей способностью и удобным размером экрана (лучше не применять менее 14" по диагонали экраны);

- лучше выбирать видеоадаптеры с высоким разрешением и, по возможности, частотой обновления экранного изображения не менее 70-72 Гц;

• сидеть не ближе 70 см (примерно на расстоянии вытянутой руки) от дисплея;

- экран дисплея не должен быть ориентирован в сторону источника света (окон, настольных ламп и т.п.);

- при размещении рабочего места рядом с окном угол между экраном и плоскостью окна должен быть не менее 90 градусов (для исключения бликов), прилегающую часть окна желательно зашторить;

- не следует располагать дисплей непосредственно под источником освещения или вплотную с ним;

- желательно, чтобы освещенность рабочего места оператора не превышала 2/3 нормальной освещенности помещения;

- общее время работы с дисплеем не должно превышать 50% всего рабочего времени оператора;

40. Контрольно-измерительная аппаратура для эксплуатационного обслуживания ЭВМ: логические пробники, осциллографы. Логические анализаторы: назначение, технические характеристики, структурная схема, принципы и режимы работы.

Одноконтактный логический пробник представляет со­бой прибор для индикации двоичного состояния элементов дискретных схем.

Основные преимущества — ком­пактность, возможность работы в труднодоступных местах, питание от источника проверяемого логического устройст­ва, удобство работы.

Задача — упростить проверку ло­гических схем, давая пользователю возможность наблю­дать логич. уровни без настройки и калибровки, кото­рые необх. при измерениях с помощью осциллогра­фов.

В одноламповом пробнике включенное состояние лам­почки означает, что в проверяемой точке схемы имеется сигнал, соответствующий логической единице, выключен­ное—логическому нулю, а мигание с определенной часто­той — переключению уровней сигнала. Постоянное свечение с половинной яркостью может означать отсутствие сиг­нала.

Многоконтактный логический пробник предназначен для одновременной индикации состояния всех контактов интегральной микросхемы. Он имеет отдельный индикатор для каждого контакта и позволяет, таким образом, наблюдать значения сигналов на всех контактах ИС. Многоконтактный логический пробник надевается как клипса на микросхему. Точные пласт­массовые направляющие гарантируют надежное соприкос­новение между контактами пробника и выводами ИС.

Осциллографы наиболее распро­страненные контрольно-измерительные приборы для цифровых схем. Ввиду все возрастающей частоты цифровых устройств разрабатываются осциллографы с расширенной полосой рабочих частот и уменьшенных габаритных разме­ров. Появление новых малогабаритных осциллографов из­менило представление о них — вместо стационарных они стали портативными. Кроме того, осциллографы компонуют с другими изме­рительными приборами для повышения их эффективности при эксплуатации.

Осциллографы совершенствуют также путем добавле­ния режима регулируемого послесвечения, что позволяет наблюдать одиночные и случайные сигналы путем запоми­нания осциллограммы в течение 3—15 мин. Регулировка послесвечения позволяет получать четкие осциллограммы трудных для наблюдения низкочастотных сигналов, кото­рые дают мерцающие осциллограммы, и коротких импуль­сов с крутыми фронтами, но низкой частотой повторения.

Некоторые осциллографы снабжаются сменными блока­ми переключателя и анализатора логических состояний, по­зволяющих получить новый режим отображения логичес­ких состояний, при котором результаты измерения отобра­жаются на экране осциллографа в виде логических 1 и 0.

Логическиq анализатор — прибор для сбора и анализа данных о реальных условиях работы дис­кретных устройств. Логический анализатор (ЛА) представляет собой ком­бинацию многоканального регистратора двоичных сигна­лов, построенного на базе быстродействующего ЗУ с раз­витой системой управления процессом записи данных, и эк­ранного пульта-дисплея, отображающего записанную в ЗУ информацию в форме, наиболее удобной для ее ана­лиза.

Структурная схема логического анализатора приведена на рисунке.

Различают два типа логических анализаторов:

• анализа­торы логических состояний;

• анализаторы временных диа­грамм.

Анализаторы логических состояний фиксируют состоя­ния контрольных точек проверяемой схемы во время тактовых сигналов, задаваемых проверяемым устройством, и за­писывают процесс изменения состояний синхронно с его ра­ботой.

Анализаторы временных диаграмм фиксируют состояния контрольных точек проверяемой схемы в моменты време­ни, которые задаются независимо работающим тактовым внутренним генератором анализатора.

Логические анализаторы имеют два основных режима: регистрации и отображения.

- Регистрацией называется процесс записи состояния сиг­налов, поступающих по входным каналам анализатора, в его запоминающие устройства. Регистрация начинается по сигналу запуска регистрации, который может быть либо внешним сигналом, либо кодовым словом, либо последова­тельностью кодовых слов.

- Отображением называется процесс индикации на экра­не электронно-лучевой трубки временных диаграмм или ло­гических состояний, записанных в ЗУ в процессе регистра­ции.

Для установки режима, способа запуска регистрации, способа отображения, а также кодовых слов запуска реги­страции на панели управления имеются переключатели и гнезда для подключения внешних сигналов.

Основными характеристиками ЛА являются:

• число каналов одновременной регистрации состояний сигналов;

• уровни входных логических сигналов;

• глубина регистрации, т. е. максимальное количество за­поминаемой по одному каналу информации;

• максимальная частота регистрации, определяющая ми­нимальный интервал времени между двумя последователь­ными отсчетами состояний входных сигналов.

Глубина регистрации определяется емкостью ЗУ, а мак­симальная частота регистрации — быстродействием ЗУ ана­лизатора.

Процесс регистрации и ЛА может быть начат при появ­лении на входах:

• специально заданного внешнего сигнала;

• заданной кодовой комбинации (слово состояния) сигнала;

• заданной последовательности кодовых комбинаций.

В режиме отображения логических временных диа­грамм анализатор функционирует как многоканальный циф­ровой запоминающий осциллограф, индицирующий двоич­ные сигналы состояний.

Для облегчения анализа записанной информации и со­поставления сигналов, принятых по различным каналам, на экран индикатора выводятся вспомогательные указатели-­курсоры в виде вертикальной линии, которая может пере­мещаться по указанию оператора вдоль горизонтальных осей.

Курсоры дают возможность выделить интересующую часть временной диаграммы и растянуть ее во времени для более детального анализа.

В режиме отображения логических таблиц информация индицируется в двоичном, восьмеричном, шестнадцатеричном или алфавитно-цифровом коде.

В графическом режиме отображения каждое из запи­санных слов состояний отображается на экране ЭЛТ в виде точки, координаты которой определяются разрядами сло­ва состояния.

41.Стенды проверки ТЭЗ принято делить на сервисные, по­ставляемые с ЭВМ пользователю, и технологические, пред­назначенные для производства и централизованного обслу­живания.

Технологические стенды — это, как правило, автомати­зированные устройства, рассчитанные на большой объем проверяемых ТЭЗ. Сервисные стенды могут быть как авто­матизированными, так и ручными. Ручные стенды неудоб­ны в эксплуатации и требуют больших затрат времени на проверку ТЭЗ. В то же время при неполном ЗИП одной из основных проблем эксплуатации ЭВМ является сокращение времени локализации неисправной ИС и времени восста­новления ЭВМ. Этого можно было бы достигнуть за счет автоматизированных сервисных стендов, если бы они стои­ли не очень дорого.

В этих условиях наиболее удобным реше­нием является разработка интегрированных в ЭВМ стендов проверки ТЭЗ, использующих аппаратурные средства бло­ка диагностики и сервисного процессора.

Существуют два основных способа тестирования ТЭЗ: тестирование через разъем (ТЧР) и тестирование внутри­схемное (ТВС).

При ТЧР проверяется схема ТЭЗ в целом. Через вход­ные контакты разъема ТЭЗ на схему подаются тестовые наборы, через выходные контакты опрашивается состояние схемы и сравнивается с эталонным. Основным затруднением при ТЧР является разработка проверочных тестов (особенно для схем большой размерности) достаточной полноты и сложность локализации неисправного элемента.

Тестирование внутрисхемное обеспечивает доступ непосредственно к внутренним контактам микросхемы в обход разъема с помощью специального "ложа контактов". Это специальная панелька с подпружинивающими игольчатыми щупами, надеваемую на микросхему, что обеспечивает надежный контакт с выводами микросхемы и контактными площадками платы.

Особенностью ТВС является возможность подачи на элементы импульсных входных воздействий.

Достоинства ТВС:

• простота получения тестов, которые представляют собой тесты стандартных ИС (БИС);

• низкая стоимость разработки тест-программ;

• высокая эффективность локализации неисправностей.

Недостаток - сложная механика устройства "ложа контактов".

Сигнатурный анализ - сопоставление реальной сигнатуры (в конкретной точке устройства), отображенной на дисплее сигнатурного анализатора, с эталонной сигнатурой этой точки (указанной на схеме или в таблице).

Подобно логическим анализаторам, сигнатурные анализаторы регистрируют потоки цифровой двоичной информации. Но в отличие от логических анализаторов, которые только наглядно представляют информационные каналы, сигнатурные анализаторы обрабатывают «длинные» потоки двоичной информации, «сжимая» их с высокой достоверностью. Получаемые «короткие» (обычно состоящие из четырех шестнадцатеричных чисел) форматы ~ кодовые эталоны - именуются сигнатурами. Содержание сигнатур носит формальный характер, и наличие определенной сигнатуры в некоторой точке схемы свидетельствует о конкретном распределении битов информации в потоке данных, регистрируемом в течение заданного интервала времени.

Таким образом, сигнатурный анализ основан на преобразовании длин­ных последовательностей двоичных сигналов в двоичное число, называемое сигнатурой.

Точность сигнатурного анализа. Существует много способов сжатия двоичных последовательностей в сигнатуры: подсчет числа логических пере­ключении, подсчет числа единиц, определение контрольных сумм по различным модулям. Сравнительный анализ раз­личных методов показал, что наиболее эффективным явля­ется метод, основанный на преобразовании с помощью сдвигового регистра с линейными обратными связями.

Сигнатурный анализ - простой достоверный метод сравнения двух битовых последовательностей произвольной длины, анализом которых и занимаются при отыскании неисправностей в микропроцессорных системах с помощью традиционных приборов.

В общем случае вероятность обнаружения ошибки в последователь­ности длиной m при использовании регистра длиной n выражается формулой

P = l—(2^m-n—l) / (2^m—l) для всех т > п.

При т  п вероятность обнаружения ошибки Р=1. При длине регистра n=16 независимо от длины последовательно­сти т ошибка произвольной кратности, если она присутствует, будет обнаружена с вероятностью 0,99998. Наиболее сложные при поиске другими методами однобитовые ошибки обнаруживаются с вероятно­стью 1.

Устройство сигнатурного анализатора

Первым прибором, предназначенным для СА был прибор Hewlett-Packard 5004А, . Сигнатурный анализатор модели 5004А позволяет обнаруживать неисправности цифровых изделий, сигналы в которых имеют стандарт­ные ТТЛ-уровни. Прибор снабжен зондами, через которые от испыты­ваемой схемы поступают сигналы данных и управления: сигнал запуска Пуск, сигнал останова Стоп и сигнал Синхронизация. Интервал времени между сигналами Пуск и Стоп определяет время накопления сигнатуры. Сигнатура формируется путем синхронного ввода данных в сдвиговый регистр по выбранному с панели управления активному фронту синхроимпульса (переднему или заднему).

Полученная сигнатура выводится на переднюю панель прибора с помощью четырех семисегментных индикаторов, а также на простые светодиоды выводятся строб-импульсы накопления сигнатуры, индикатор нестабильности сигнатуры информирует о несовпадении сигнатур, полученных в соседних измерительных интервалах и индикатор состояния зонда, указывающий на наличие импульсов и состояние уровня сигнала на входах зонда.

Предусмотрен режим однократного запуска. В приборе предусмотрен режим самоконтроля, который задается с передней панели и позволяет проверить весь анализатор, включая ак­тивные зонды и кабели.

Современные сигнатурные анализаторы представляют собой приборы, которые регистрируют двоичную информацию, сжимая ее в сигнатуру и выводя на индикаторы. Обслуживающий персонал должен сравнивать получившуюся сигнатуру с величиной, данной в справочнике по тестируемой системе. Такие СА имеют несколько недостатков, одним из которых является одноканальность. Обслуживающий персонал не может, используя существующие одноканальные СА, тестировать МПС в нескольких точках одновременно. Это значит, что при обнаружении неполадки в работе МПС персоналу необходимо последовательно проверять точки МПС.

Типы сигнатурных анализаторов

Специализированные сигнатурные анализаторы предназначенные для тестирования только определенных МПС, к которым они жестко привязаны.

Активные сигнатурные анализаторы. Для использования СА при испытании любых МПС были предложены сигнатурные анализаторы, которые сами генерируют тестовое воздействие на испытуемую систему. Обычно генератор тестовых воздействий подключают к системе прямо через сокет (разъем) микропроцессора. Хорошие результаты дает совмещение возможностей сигнатурного анализа и внутрисхемной эмуляции.

Многоканальные сигнатурные анализаторы. Современные цифровые узлы характеризуются большой сложностью, имеют большое число входов и выходов.

Одним из методов ускорения поиска неисправностей в сложных многовходовых цифровых узлах является использование многовходовых сигнатурных анализаторов. В общем, многовходовые СА можно подразделить на параллельные и многоканальные. Многоканальные сигнатурные анализаторы отличаются тем, что имеют множество идентичных каналов, каждый из которых представляет собой одновходовой СА. Большой объем выходной информации является основным недостатком этих СА.