Система автоматического контроля процессора и алу.
Фрагмент самопроверяемых схем контроля работы процессора: передачи информации по нечетности и комбинационной схемы на примере дешифратора.
В структуру системы контроля входит регистр ошибок и схемы формирования одноразрядного сигнала ошибок для выходов функции f1f2, реализованные на элементах «Исключающее ИЛИ» методом дублирования. Для обнаружения неисправностей в RgОш в структуру входит дополнительный триггер общей ошибки Тош. Тогда по состоянию выходов групп схем «Исключающее ИЛИ» и выходов регистра ошибок и триггера общей ошибки можно определить наличие неисправностей, как в схемах контроля, так и в блоке регистра ошибок.
Контроль АЛУ на основе метода самопроверяемого дублирования
К
ак
было показано ранее, контроль на основе
метода дублирования является универсальным
и обнаруживает 100% ошибок в контролируемой
аппаратуре. Так как АЛУ выполняет большое
число разнотипных преобразований
(арифметические и логические операции),
то применение метода дублирования в
конечном итоге может привести к сокращению
аппаратурных затрат на реализацию схем
контроля при современном уровне развития
интегральной схемотехники (АЛУ и ОУ
выпускаются серийно в одном корпусе
интегральной микросхемы). Применение
самопроверяемой схемы контроля
дополнительно позволяет обнаруживать
сбои и отказы не только в основной
аппаратуре, но и в схемах контроля. На
рисунке представлена схема контроля
АЛУ на основе метода самопроверяемого
дублирования. Входные данные параллельно
поступают на входы основного и дублирующего
АЛУ и выполняется одна и та же микрокоманда.
Выходные данные поразрядно сравниваются
на элементах "Исключающее ИЛИ".
При этом два соседних выхода образуют
самопроверяемую функцию f1f2 путем
инверсии данных на каждом нечетном
элементе "=1". Выходные сигналы
четырех самопроверяемых функций f11-f42
с помощью трех схем сжатия формируют
результирующий сигнал ошибки в виде
самопроверяемой функции f71f72.
16-17. Автоматическое восстановление вычислительного процесса после сбоев. Методы и средства. Типы ошибок и их влияние на вычислительный процесс.
Сбои составляют 75-80% ошибок. Основными причинами сбоев являются:
флуктуации напряжения источников питания;
механические удары;
внешние помехи;
статические заряды;
совпадение тяжелых режимов работы и т. д.
Способность ЭВМ противостоять сбоям определяет устойчивость ЭВМ к сбоям.
Методы восстановления вычислительного процесса после сбоев делятся на:
программные;
аппаратурные;
аппаратно-микропрограммные.
Выбор метода зависит от типа сбоя и места его возникновения. САК обнаруживает сбои в памяти, процессоре, интерфейсные и сбои ВУ.
Методы восстановления вычислительного процесса после сбоя:
методы маскирования ошибок - это аппаратные методы исправления ошибок:
с помощью корректирующих кодов;
методами резервирования;
методы повторения:
команд (микрокоманд);
метод контрольных точек;
программный рестарт.
На логическом уровне САК обнаруживает ошибку в момент ее возникновения и ошибка не успела распространиться используются методы маскирования, позволяющие исправлять обнаруженные ошибки с помощью корректирующих кодов или за счет резервирования получать правильный результат. Однако эти методы контроля охватывают не все устройства ЭВМ и не ко всем видам преобразований применимы.
Если маскирование ошибок невозможно, то на логическом уровне используется метод повторения команд (микрокоманд). Применение данного метода возможно только в том случае, если исходные операнды не изменили своего значения.
Если ошибка успела исказить исходную информацию, то на других уровнях представления ЭВМ используется универсальный метод контрольных точек. Контрольной точкой называется некоторая точка в программе (микропрограмме), для которой сохранены промежуточные результаты вычислений и к которой, в случае ошибки, можно вернуться.
Если возврат к контрольной точке невозможен, то используется метод программного рестарта.
По типу воздействия на вычислительный процесс ошибки делятся на "мягкие" и "жесткие".
"Мягкие" (или сбои) - ошибки, последствия которых удается автоматически устранить и восстановить вычислительный процесс без вмешательства оператора.
"Жесткие" (или отказы) - ошибки не поддающиеся автоматическому восстановлению, а для восстановления вычислительного процесса без ремонта может потребоваться реконфигурация ВС с ручным или автоматическим отключением отказавшего блока, перезагрузка ОС или иное вмешательство обслуживающего персонала.
По степени проявления ошибки делятся на явные и скрытые.
Явные - ошибки, обнаруживаемые системой контроля сразу после их возникновения.
Скрытые - сразу не обнаруживаются и могут вызвать искажение данных и неправильное функционирование ЭВМ. Скрытые ошибки появляются:
- вследствие отсутствия системы контроля в устройстве,
- либо из-за низкой эффективности метода, положенного в основу системы контроля,
- либо при отказе системы контроля.