автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.13, диссертация на тему:Исследование процессов и разработка методов диагностирования распределенных микропроцессорных систем

НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ "ПЕРСЕЙ"

ШРШОВ Николай вилшшошч

Ш 681.326.7

. ИССЩОВАНИЕ. ПРОЦЕССОВ И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ РАСПРВДБДЕНШХ ШКР0ПР0ЦЕСС0РШ1 СИСТЕМ

05.13.13 - вычислительные нашнны, ксиплексы, сиотемы и сети

На правах рувеоиея

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

/

Москва 1990

■с У,,> ""/ > /

Работа выполнена в Дальневосточном ушшале научно-исследовательского института "Аргон".

Научный руководитель: доктор технических наук С.Г. ШАКШЮВ

Официальные оппоненты: доктор технических наук В.А. ВВДШЕНКОВ

кандидат технических наук Ы.Ф. КАЦ

Ведущая организация: Институт автоматики и процессов управления ДВО АН СССР

Защита состоится "___"_____IS90 г. в____час.

на заседании специализированного совета Д 115.01.01.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НЩЭВТ Автореферат разослан "___" ________ 1990 г.

Ученый секретарь специализированного совета доктор технических наук

профессор "/f Е.С.К/ЗШ

ОЩЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации Современное состояние вычислительной техники свидетельствует об интенсивном развитии и внедре-тш систем распределенной обработки информации. Важным требованием, предъявляемым к таким системам, является обеспечение их устойчивости к отказам. Для повышения надежности и отказоустойчивости расдределошпос микропроцессорных вычислительных систем (FMBC) особое значение приобретают задачи, направленные на повышение достоверности процессов обнаружения и поиска нарушений в работе системы. Сложность I'fflC обуславливает целесообразность их диагностировании на системном уровне. Достоверность работы средств диагаости-рованшг системы в значительной степени зависит от правильного выбора диагностической модели. Еыбор диагностической модели определяется спецификой работа и архитектуры ШВС.

Анализ судествутадих P.iBC показывает, что средства диагностирования в ¡га построены традиционно, даапюстирование осуществляется централизованным способам, внешними но отношению к ШВС средствами. С практической точки зрения это приемлемо, поскольку подобная стратегия проста в реализации. Однако размерность ШВС (число микропроцессоров) по мере совераенствования технологии увеличивается,« традиционные подходы уже не удовлетворяют требованиям производительности и надежности диагноза. Поэтому весьма привлекательным является использование ресурсов ШВС для проведе-::;•_! диагностирования (самодпагаостирования). Большнство работ в области системного диагностировали! носят теоретический характер. Практически не разработаны вопросы технологии процессов системного диагностирования.

Таким образом, расширение области применения ШВС, растущие требования к их надехюсти и отказоустойчивости делают актуальной задачу разработки средств диагностирования с использованиеи нетрадиционных подходов. При зтем вагная роль отводится созданию адекватных моделей, учитыващях спсвд^жу функционирования реальных вычислительных систем, •

Целью диссертационной работы является разработка новых диагностических моделей РМйС, построенных на основе общей шины; разработка на основе предложенных моделей алгоритмов диагностирования и самодиагкостирсваюш системы и использование подученных, тао-

ретическнх результатов цри создании диагностического обеспеченна реальной РМВС.

Методы исследования базируются на црименении теории в методов технической диагностики, теории графов, теории множеств, элементов архитектуры ЭВМ.

Научная новизна работы зашатается в разработке, обосновании к теоретической исследовании новых диагностических моделей и методов диагностирования ШВС, направленных на повышение качества и эффективности .их использования. В работе предложены и проанализированы: итерационный метод идентификации (дешифрации) неисправных модулей, принципы организации централизованного и децентрализованного диагностирования; прсцедура синтеза принципиальной схемы дешифратора сивдрома системы, имеющей существенно меньший объем аппаратуры, чем существуйте; диагностический граф, кмащиЯ вид дерева, и алгоритм вдантдфикащпт модуля, находящегося в корне дерева; предложена и рассмотрена общая модель; формируемая на основе анализа механизма взаимодействия модулей в системе, расширен класс неисправностей модулей, относительно которого решается поставленные задачи, детально анализируется механизм распространения неисправностей в системе, исследованы и разработаны процедуры диагностирования в классе введенных неисцравностей.

Практическая ценность таботц. Все исследования выполнялись с учетом, доследующей практической реализации разработок. Результаты диссертационной работы позволяют научно "обоснованно решать такие важные, в практике создания диагностического обеспечения распределенных ыщропроцесоорных систем задачи, как:

- аппаратная реализация алгоритмов и процедур выявления (дешифрации) неисправных модулей в системе по результатам взаимного тестирования модулей;

- построение процедур тестирования модулей, не обладающих програшшо-ашаратншш средствами проверки других модулей;

- -фактическое обоснование модели отказов модулей, учитывающей класс неисправностей, изменяющих техническое состояние модулей в системе;

- обоснование-и разработка технологии системного диагностирования с использованием предлагаемых в работе методов и средств.

Разработанные методы и алгоритмы, как правило, включают вычислительные процедуры, которые частично реализованы программно.

Это позволяет использовать результаты диссертационной работы джа создания системного диагностического обеспечения.

Реализация и внедрение результатов. Получэгаша а работе результата использованы при разработка опытного образца и црогргившо-го обеспечения процессора телеобработки данных (ПТД), разработанного и изготовлешюго в соответствии с договором на ОКР "Мультиплексор", шй> "Пакет^Г", й 235 от 01.01.82 г. цредщшггаеи НИИ "Аккорд", г. Черкассы, совместно о ПАПУ ДВО АН СССР.

Апробация результатов. Материалы диссертационной работа докладывались на:

- 7 Всесоюзной школе-семинаре по вычислительный сетям (Ереван, 1985);

- Всесоюзном семинаре "Логические методы построения однородных и систолических структур" (Звенигород, 1988);

- Зональнси семинара "Микропроцессоры в систем« контроля я управления" (Пенза, 1987);

- семинаре лаборатории технической диагностики Института проблем управления (Москва, 1988);

- на семинарах отдела 12 ДВО НИИ "Аргон" (Владивосток, 1988, 1990);

- Всесоюзной школе-семинаре "Диагностирование, надежность, неразрушапций контроль электронных устройств и систем" (Владивосток, 1990).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 10 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения и приложения.

Общий объем 179 стр.; рис.; 3 табл.; П5 наименований библ.

СОДЕШШЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность теш диссертации.

В первой главе проведен анализ основных подходов и задач в области диагностирования ШВС.

Базовой моделью для представления ШВС как объекта диагностирования является графовая модель, предложенная Препарата, Метцоы, Ченом (ШЧ-модель). Описание EÎBC и результаты взаимопроверки модулей интерцратируются ориантированнкы графой G- ( U , V ) без петель с двоичными весами на дугах, где вершина é II , lui-п. соответствует модулю системы, а дуга £ v отображает процесс тестирования модуля модулем vi . Результат тестирования выражается двоичной величиной j ( (О, I, X) (0 —тест прошел успешно, I - тест обнаружил неисправность, X £ {О, I } - результат, формируемый неисправным модулем). Множество { <U,i) . представляет сивдроы системы. Для некоторых структур даагаостических графов получены необходимые и достаточные условия: tp s L(«- - 0/2 J и каждый модуль тестируется не менее чем tr другими модулями ( t, - максимальное число неисправных модулей).

На основе анализа современных моделей и диагностического обеспечения существущих ШВС определены две группы взаимосвязанных задач, которые в той или иной степени должны решаться при разработке диагностического обеспечения сиотемы.

К первой группе относятся: классификация нарушений (дефектов, неисправностей, ошибок, отказов) в ШВС; встроенные средства обнаружения и локализации нарушений; тесты в распределенных системах; выделение множества модулей для тестирования; накопление и использование информации о нарушениях.

Ко второй группе относятся задачи: построения модели диагностирования; представление результатов тестового взаимодействия в системе; организация процессов диагностирования на системном уровне; алгоритмы .идентификации неисправных модулей.

Решение поставленных задач обеспечивает методологическую основу технологии построения средств диагностирования в РМВС с учетом их микропроцессорных реализаций.

Во второй главе проведено исследование самодаагностируемых систем. В реальных ШВС системах возникает задача определения технического состояния не всех модулей системы, а некоторого подмножества. В этом случае уменьшается число необходимых тестов. Выбор подмножества определяется стратегией тестирования и типом модулей,

входящих в подмножество. Описанный подход применяется при поиске исправного ядра системы и идентификации технического состояния модулей, входящих в подымавство и не обладающих аппаратно-программным средствами проверки других модулей. Задача заключается в определении структуры диагностического подграфа и алгоритма достоверного определения технического состояния модуля.

Рассмотрим диагностический граф V) со структурой диагностических связей (тестовая связь от модуля ^ к модулю и,-существует, коэда ¡-л « А (то</л) , « ,..., tp и сР.я -

- взаимно-простые числа). Выберем произвольную вершину

(•£ ~ {7* ) и построим из множества вершин и дерево £ , ветви Д.ч которого определяются следующим образом: ¡¡¿% - ,

> з =л-гЬр -г{ , ч. * Глг Операции над индексами производятся по тсс!п. . Дерево Я имеет ровно ^ ветвей, кадцая ветвь имеет длину 2. В результате проведения некоторой тестовой процедуры определяем вес ветви Ду в виде двухбитовой величины, образованной результатами тестов: = (ас,^ с 1 >

• **. !■ ) • Возможно четыре поданояества ¿. { м ) =

- (о,0)}; Ц = = 1, = 0,1)} .

. Дусть и^ - множество исправных модулей, - мнозвство неисправных модулей. Справедливо утверадение I. Утверзаение I. В диагностическом графе, представленнсы деревом % , состояние вершшы однозначно идентифицируется, если выполняются условия:

и,/ 11,1 и; б ;

'£.,/ >//../=?> и: £ и^ . Поскольку при определении технического состояния модуля не гспальзувтся подашожестза ¿г а ¿3 , можно воспользоваться сле-щпеям правилом: первьс-а выполняются тесты, начинающиеся с концевых версии, если подученный результат равен I, то следующий тест . в этой ветви не выполняется. Разработана процедура I, при выпол-зекга которой число тостов, необходимых для идентификации технического состояния вергашн и: , равно ^ & Т *

На рлс. I приведен общий вид дерева Я . На рис. 2 показан :рннер выделения контролирующего дерева Я для вершины их ..

Другой ватной задачей, имеющей практическое значение., является аппаратная подцержа алгоритмов идентификации технического ¡остоянпя модулей в системе. Исследовалась структура диагностического гра!л Ъ, при ограничениях, принятых в ЕМЧ-модели:

> г

P*o. I

Рио. 2

допускались только устойчивые неисправности; неисправна только вершины .графа; используемые тесты полные; применяется однократное диагностирование. В рамках указанных ограничений предложен итерационный метод вычисления технического состояния всех вершин в диагностическом графе. Задача вычисления сводится к преобразовании синдрсыной матрицы И и с помощью итерационного алгоритма А £ в вектор технического состояния системы Г* - Ц", .. . , ) , где к - номер итерации ( , если исправен, =ч ,

если неисправен).

В диагностическом графе для ( и. (с - Г^Ш)

3 ), I г«(ч) / = ¿аг & • Л®1 каждой вершины и с вычисляется техническое состояние с помощью мажоритарной функции, имеющей общий вид: _

1, если ?

/

= да

О, если < р

где - результаты тестов, полученных модулями подмновэства

Г''(иО » - $ (i1i"'J - вес соответствующей дуги; Р - порог в виде целого числа,.

На каддой итерации к при вычислении нового значения Л* используется подмножество состояний {}"~1} , ¿^ ¡.ь, , вычисленных для модулей из /"'("Я» При этом множество модулей II на каждой итерации представило четырьмя подмножествами и*и'ий*ий/и и/

и* - неисправные модули, -и* - исправные модули, ^ - неисправные модули, вычисленные как исправные, - исправные ыодуди, вычисленные как неисправные. Критерий выбора порога Р определяется, тем, чтобы на любой итерации выполнялось условие: 1и/1 + ¡¿¡1 ^ Показано, что это условие выполняется для мажоритарной функции с порогом р = I J 1.

Разработана итерационная процедура 2, в основу которой поло-юны следующие правила:

I. Вычисление при к =о :

Го

£

ГI, если X > 1

г=1

О - остальные случаи

2. Вычисление Рк при к >о :

[I, води |игх, А

I, веди аН ^ £ А ) > 0

б) =

О - остальные случаи

Сходимость метода проверялась с помощью специальной моделирующей программы, использующей критерий сокращенного перебора отказ овшс ситуаций, цри которых неисцравные модули располагаются в диагностическом графе таким образом, чтобы создаваемый синдром системы максимизировал число итераций. Максимальное число итераций не превышает п. » Останов алгоритма производится при выполнении равенства Г*"1 = Р* и ^ ^ tr .

Основная цель разработки итерационной процедуры заключалась в ее нитратной реализуемости. На рис. 3 показана структурная схема итерационного дешифратора для системы, состоящей из п = 5 модулей. Цринципиальная схема клетки изображена на рис. 4. Мажоритарная функция реализована комбинационной схемой, регистр итераций (Ш) используется для хранения результатов вычислений.

Предложена процедура 3 синтеза структуры клетки на основе цифрового компрессора, реализующего мажоритарную функцию. В этом случае число вентилей, требуемых для реализации дешифратора, пропорционально величине п. . Показано, что аппаратный метод эффективен цри л 16.

Исследован вопрос использования аппаратной дешифрации результатов тестирования. Рассмотрены две схемы организации обработки результатов в система: централизованной и децентрализованной (распределенной). При централизованном способе обработки синдрома множество результатов {по специально выделенной шине поступает на блок, называемый дешифратором сицдрош ЩПС). Принцип действия его основывается на итерационном алгоритме. На вход ДШС подается множество результатов {о-г,/} , а на выходе формируется вектор технического состояния ■ , ¿И) системы. Вектор подается на устройство индикшда ОВД), позволяющее идентифицировать адрес неисправного модуля.

Цри децентрализованном подходе дешифратор синдрома системы распределяется (желательно равномерно) меаду модулями системы. В связи с этим решается задача разработки интерфейса меаду модуля-

Рис. 3

Рис. 4

ый. Для предложенной реализации число дополнительных входов/выходов, которые необходимо предусматривать в каждом модуле, пропорционально величине ЛР-1 . При конструировании реальных систем всегда приходится искать компромисс меаду общим количеством интерфейсных сигналов, подходящих к каждому модулю в системе, и тем количеством контактов, которое необходимо разработчику для реализации распределенного дешифратора.

Сложность современных ШВС, широкая номенклатура модулей, многоуровневые протоколы обмена породдают новые типы неисправностей и ошибок.

Представил распределенную систему 5 , сотоящую из п. вычислительных модулей (ВМ) (с - Г,И) , связанных мезду собой общей шиной (Ш). Пусть модуль состоит из трех блоков: оперативного запоминавдего устройства (; процессора (Рс) ; интерфейсного устройства (^) . Время тестирования системы складывается из интервалов автономной работы ВМ и интервалов взаимодействия между ними. Кагдое взаимодействие представляет сосой пересылку информации ыевду ЕМ по соединящш их связям. Межмодульное взаимодействие реализуется в результате совместной работы интерфейсных устройств.

Диагностирование системы может быть представлено в виде совокупности параллельно протекающих тестовых процессов, основой которых является объект: "тестирующий модуль - тестируемый модуль". Поскольку модуль системы представляет собой программно управляемое устройство, то тестирование включает взаимодействие двух программ, выполняемых в тестере и проверяемом модуле. С этой точки зрения тестеру доступна программа проверяемого модуля. Возможны такие неисправности в интерфейсном устройстве тестера, при которых происходят нарушения программы или управляющих таблиц в проверяемом .модуле при тестировании. Если проверяемый модуль был ис-дравея до начала тестирования, то при воздействии на него тестера с описанной выше неисцравностью цроверяемый модуль изменит свое техническое состояние с исправного на неисправное. В этом случае будем считать, что в тестере существует распространяемая неисправность, а в проверяемом модуле возникает внесенная неисправность.

Рассмотрим классификацию неисправностей модулей с учетом влияния их на другие компоненты системы.

Неисправность типа Р . Под неисправностью данного типа будем поништь любую устойчивую неисправность в модуле, которая не

сороздает распространяемой неисправности, существует до начала тестирования и не исчезает после завершения тестирования. ШЧ-модель ориентирована только на такой класс неисправностей. Считаем, что неисправность типа Р обнаруживается исправным модулем.

Неисправность типа Р . Неисправность данного класса не обнаруживается при тестировании исправниц модулем. Рассмотрим цепочку из трех модулей ик , , и: . Модуль -ик проверяет модуль и{ , соответственно проверяет ис . Посредством реализации тестовой связи (, и;) проверяется оборудование и,- , доступное из ~ик . Однако часть функций модуля ■иу недоступна из _ это касается функций, активизируемых тестовой связью (иу, и,-) . Соответственно неисправности этих функций невозможно обнаружить из ик Если некоторый модуль содержит неисправность типа Р , то он является источником распространяемой неисправности. Поскольку Р -неисправность не обнаруживается исправным модулей, то о ее наличии можно судить по степени "загрязненности", т.е. появлению модулей в системе с внесенными неисправностями.

Неисправность типа И . Неисправность данного класса связана с изменением технического состояния модуля вследствие внесения в него распространяемой неисправности, н -неисправность отсутствует в системе до начала процесса тестирования и возникает в системе в процессе тестирования. В этом смысле Н -неисправность отличается от р -неисправности, однако по характеру проявления для тестера они ¡.югу? быть эквивалентны. Поскольку неисправность типа И возникает в модуле только в процессе тестирования, т.е. связана с какш.ш-%ш5о программными нарушениями, то ее моано отнести к так называемым "мягким" неисправностям ОоИ -jau.it) Модули, содержащие Н -неисправности, подвергаются процедуре восстановления - приведения модуля в техническое состояние, предшествующее Н -неисправному состоянию.

В результате выполнения некоторой тестовой процедуры все множество модулей представило четырьмя подмножествами: I - исправные модули; г - модули с устойчивой неисправностью; Р - модули с распространяемой неисправностью; н - модули с внесенной неисправностью.

Результаты тестирования модулей с описанными классами неисправностей представлены в табл. I.

Наличие модулей с р -неисправностями цриводат к тому, что

синдром системы существенно зависит от порядка выполнения тестов в системе. Поэтов применение результатов, подученных в ра'лках ШЧ-ыодела, не про е шеи о вследствие возможного нарушения необходимого условия.

Таблица I

Распределение неисправности Тип неисправности

F Р н

О-- 4J 0 0 0

о- ■чв I 0 I

е— -о I I X

Ф— 4D i X X

Q - модуль лсправон; ф - модуль неисправен; Л ={0. 1}

Рассмотрим саиодгагносглрозшае систем с восстановлением, второе предполагает, что по результатам выполнения некоторой тестовой процедуры будет обнаружен, по крайней мере, оям неисправный но дуль. Насохший модуль удаляется из снстегл; (заменяется на исправный); все иодули, которые проЕерялзсь модулем с Р -неисправностью и содержат Н -неисправности, восстанавливаются; працеду-ра повторяется до выявления всех неисправных модулой.

Ддагаостическпй граф &(и, V) систеш S представь двудольным ориентировавши граней, в котором множество в е глин и = го м распадается на два непересекаюснхсл множества: Г -тестирующее множество (тестеры); М - тестируемое множество. Примем (Т| -= /м/ * j , где luí =п . Все дул: в ipa£e &(тим, v; направлены от вершш множества т к веронал илоазстаа М . Цусть пк иактшльлос парос очетание, которое определено дугаьа:

(Ч • и $ * г к - «ИГ*

Диагностический граф С-(тум, v) представай рядом паро-сочатаний П'= {П,, . .. , , j , где тести, выполняете в ¡1J , повторяют пв.

О аза тестирования заключается в передаче некоторой тестовой информации из мнозества Г в шожество У! в соответствии с рядом паросочетаний п' . Наличие хотя бы одного Р -неисправного модуля в т (Р с т) вызывает ламе не míe технического состояния модулей в м (появление н -неисправных модулей).

У тле радение 2. В двудольном графе С(гиМ,у) . при проведении тестирования по раду паросочетаний П' выполняется соотношение -luí »< / р/ +1FI.

Синдром диагностического графа 0(ГиМ, v) образуется результатами тестов, выполняемых по ряду паросочетаний П' . Представим синдром в виде квадратной таблицы D , строки которой соответствуют модулям подмножества Г , а столбцы - тестируемого подмнсазства м . Главная диагональ таблицы содержит два результата (полученные при тестировании по паросочетаниям А, и I- ). При анализе таблицы D выявляются строки, элементы главной диагонали которых имеют значение " 0/1 означающее, что в подмножестве г присутствуют модули с Р -неисправностью.

Определим величину d- как сумму всех результатов, полученных модулем u¿ í г (сумма всех единиц i -й строки таблицы D , исключая диагональный элемент:

4 =Z Cti. i + (¿+k) medí > Í =

к- i *"

Если L* 0 * P¿ 0 , IuP £ г ,то справедливо следующее утверждение:

Утверждение 3. В двудольном графе С-(ТиМ, v) црц цро_ ведении тестирования по ряду паросочетаний П' всегда нафхутся такие и у е Р <= Г и u¿ & I сг г , irro dL = ^ ~ L '

Для пары модулей ч , & т величина d¿ определяет взаимное расположение модулей Щ и и; в множестве Г и взаимосвязь ИНДеКСОВ J ~ (с: -di) mod я .

Построим граф R (г, е) результатов по следующему принципу. Верпдшы графа состоят из элементов множества Г , а дуга от модуля uL к модули Uj- существует, если у - (i-d¿)mod ^ . Для каадой вершины и- £ т вцделим подмножество вершин

предяественников. Назовем подмножество (и:) ^ г-'(и:) упорядоченным,если индексы его элементов составляют ряд (c-i)modj ,

( ; -2 ) tncd ( i - Ч.) mod í , ГДЭ £ ^ £- - L . ПОДМНО- .

жество г;'(у.) может включать в себя как исправные, так и неисправные (вырабатывавдие правильный синдром) модули. Если индекс í вершины ut е г"0) не принадлежит последовательности (i-tjmoj^

К -г)гтт е</£ , . . . , а - Я) г™0'* £ , то дуга (иг , И;) е Е

и инцидентная ей вераина иг удаляются из графа &(т,е) . Применяя данное правило последовательно ко всем вершинам Я (т, в), получаем редуцированный граф результатов Л' ( г*, £') . Для кавдой вершины ¿¿¿бт'в И'(т,е') находим = ¿7Г)

и определяем «а* 1г1(ь;)1 . Найденная вершина является неисправной.

Разработана процедура 4, основанная на анализе графа Доказывается справедливость следухпего утверждения.

Утверждение 4. В системе з , представленной двудольны?.! графом С-(гим, V) 1 процедурой 4 идентифицируется в множестве Г на менее одаого неисправного модуля, еслп о« ¡рор I • После одецтп^лкации неисправного модуля в Т , модули в м вос-отанаадЕваатся и процесс тестирования повторяется до полного выявления всех неисправных модулей в Т.

Самодаагностироышле систем без восстановления предполагает обнаружение всех неисправных модулей в системе без замены их на исправные и без восстановления Н -неисправных модулей. Разработа на процедура 5. - процедура условного самодиагностировання. Процедура 5. разделяется на следующие этапы.

Этап I. На саге -С Н выполняем паросочотакие П0 . Пары модулей с нулевой разметкой дуг объединяем в множество Асе , а с единичной - в множество и, . На таге /> 1 производится объедаете подмножеств А1{щ{ и (■¿/'У) . С целью ограничения распространения неисправностей достаточно активизировать проверку только одного (характеристического) элемента -и £ М из каждого поданожесгва я . На кадкой паго ¿ъ i система £ -

г=г&(тим>У) представила множествами

^е ~ (Ае I Гс ТиР,/чыиР}, (лЦтсРие, НС ГиР иР и И} , ил = {А\)Т с. I сРи1

Справедливо следующее утверждение.

Утверждение 5. Множество определяется алгоритм:.: не более, чем за I ± л патов.

Утверждение б. Множество с л/ модулей суцествует и

однснначао идентифицируется, еслг перед начал си тестирования (/т) - о число неисправных модулей в системе О £ IРи .

Этап 2« Разделение на Т -ядро и Р -неисправные модули производится с использованием модели (табл. 2).

Таблица 2

Распределение неисправности Тип неисправности

Р

О- о 0

о- -ф I

ф— о 0

ф— I

Этап 3. С поыощыэ ядра I Л( определяется техническое состошшэ модулей в и Л^.

9..1Е!:1ьеа_главо описала система диагностирования процессора телеобработки данных (ПТД), в состав которой входят системные процедуры, построенные на основе использования предлозээнных в работе диагностических моделей ц алгоритмов.

В начало главы рассматривается архитектура ПГД, общие принципы ^яжшюшгровашш, ояпарапше средства обнаружения нарушений, «етецн доступа и загрузил тестовых программ, средства отладки.

Объект дпагиостарованяя ПГД лродстааллег собой многопроцессорную систему, предназначенную для построения центров коммутации сообщений а пакетов в сетях передачи дашшх общего и специального назначения. В состав ПГД входят чогыро вычислительных модуля (ЕМ), иосеиь канальных модулей (КМ), модуль вычисления контрольной последовательности кадра (КПК) и модуль сопряжения (МС) с общей шиной СМ 1420.

Архитектура ПГД разрабатывалась с учетом обеспечения полно-связлоЯ структуры связей и с яду модулями, что обеспечивается магистральной структурой. Магастральная структур хорошо подходит для реалазпдал в ПГД процедур системного диагностирования, ис.пле-довш-шх во второй главе.

Слстеиа диагностирования ПГД состоит из следапдгаг. по;г<истем:

1) стендовые тестовые программы (СТО);

2) мсишторные тестовые программы (МТП);

3) функциональные тесты (ОТ);

4) сдстошше процедуры (СП);

5) рабочие прогршлш СРП).

СТО предназначены для проверки правильности функционирования ТЭЗов ЩД при серийном производстве. Схемотехника ТЭЗ разрабатывалась таких образом, чтобы проверять платы, содержащие мнк-ропроцессори и БИС, с помозью стандартной стендовой аппаратуры, предназначенной для проверки цифровых схем.

ШП используются для наладки системы арбитража, спнхрониза-

щш.

Систсшшв процедуры реализуют принцип самодиагностируемости к предназначены для локализации неисправностей с точносгью до модуля ЩД (в каждый модуль ыожот входить от одного до трех ТЭЗ). Процедура выявления исправного ядра ЯГД охватывает модули В.'Л а 1С. Невользустел итерационный истод при до^-р^сни синдром. Для определения технического состояния кдлалышс мед-лей используется либо аецроьное ядро, либо реализуется процедура контролирующего дерева. Выяаленио модулей с распространлеюлл: неисправностям: производятся с поиссью процедуры, охьатыышдей иодули В.',1 а 1С, посла выявления всох нексправнкх цедулой КМ.

Тесты загружаются в шшять БМ из упраплящей ЭВМ СГЛ 1420, тестирование ж обработка взаишшх результатов производится в ЛЕД..

Рабочие програыад реализугт функционирование ЩД по его назначению, т.е. реализацию протокола Х.25/П в реха«а шеНфа данных. В оаюьнсы предназначены для прозе рхи функционирования ПГД а рожиш шдсимальной загрузки каналов, производительности,динамита работы схем арбитража.

На основе разработанного диашгстпчесг.сго о^еспечо'^пл сфор-цуляровакы обцме методологические рекомендации построения процедур диагностирования распределенных микропроцессорных вычислительных систем.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В работе разработали и исследованы новые дпатаоспггасгага модели, алгоритмы и метода диагностирования распределенных сио-тем, учитывавших специфику их функционирования:

1. Исследованы ыеханиачы межмодульного взаимодействия в распределенной микропроцессорной шчнслительной системе, структура связей в которой является общей шшой.

2. Предложена обобщенная модель неисправностей модулей, учитывающая влияние модулей друг на друга (распространящаяся неисправность).

Разработана диагностическая модель, ориентированная на класс неисправностей с распространением.

Предложены процедуры выявления устойчивых ( Р -неисправных) и неисправностей распространяемых ( Р -неисправностей).

3. Разработан итерационный метод дешифрации неисцравных модулей в системе на основе полученного синдрома.

Разработан итерационный алгоритм п его аппаратная реализация. Предлолэн метод синтеза регулярной структуры распределенного дешифратора системы.

4. Исследован вопрос о диагностировании модулей в системе, 1е обладающих возможностью проверки других модулей. Предложена структура контролирующего дерева.

5. Разработана архитектура ШД, принципы и структура постро-¡ния диагностического обеспечения.

6. Исследованы методологические аспекты процессов диагностирования ВЕС. На основании этого предложена новая злассифнкация фхитектуры системного диагностирования.

Справки о внедрении приведены в прялозении к диссертации.

Основные результаты, полученные в диссертации, опубликованы I следущпх работах:

1. Богданов Ю.Ю., Миронов Н.ф. Самодиагностирование расправленных вычислительных систем с распространяющимися неисправнос-■ями // Методы и средства проектирования изделий вычислительной 'ехнпки. - Владивосток: ДВО АН СССР, 1989, С. 55-64.

2. Богданов Ю.Ю., Миронов Н.Ф. Диагностирование расцределен-ых микропроцессорных систем // Автоматизация контроля вычисли-ельных устройств (Тезисы докладов, Винница, 1989). - С. 61-62.

3. Миронов Н.Ф. Итерационные алгоритм диагностирования распределенных вычислительных систем // Логические методы построения однородных и систсд .ичоских структур. - Ы.: ШШИ АН СССР, 1988. - С. 165-167.

4. Богданов ¡D.D., Миронов Н.Ф. Таксономия процессов системного диагностирования мультипроцессорных и многошинных комплексов // Диагностированиенадежность, неразрушапций контроль элок-тронных устройств и систем (Тезисы докладов, Владивосток, I99Ü). В печати.

5. Коваль С.Я., Миронов Н.Ф., Морозенко A.B., Черовко Е.А. Архитектура процессора телеобработки данных, реализующего процедуры защиты от ошибок 1.25/2 и НЛО // Сб. технич.информации по вопросам связи Я 30. М.: Гидрометеоиздат, 1989, С. 11-20.

6. Коваль С.Я., Миронов Н.Ф., Морозенко A.B. Восьыиканаль-ный коммуникацаонный процессор для сети передачи литттгу // Системы и средства передачи данных, (тезисы докладов межотраслевой научно-технической конференции, Черкассы, 1989). - С. 28-32.

7. Водох А.Ф., Герасимов В.В., Коваль С.Я., Миронов Н.Ф., Морозенко А.В.,Солоппш И.Н., Черевко Е.А. Программно-аппаратный отладочный комплекс на базе ЕС ЭВМ для разработки микропроцессорных сетевых адаптеров связи // Тез. докл. 7 Всесоюзной школы-семинара до вычислительным сетям. - Ереван, 1983. Ч. 4. - С. 12-18.

8. Белобородов В.Б., Коваль С.Я., Миронов Н.Ф., Нудьга А.Н., Поляков В.К., Черевко Е.А. Система автоматизации диагностирования типовых элементов замены на базе ЕС 8Ш // Логические методы в задачах диагноза. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1982. - С.38-48.

9. Миронов Н.Ф., Коваль СЛ., Черевко Е.А. Устройство диагностирования типовых элементов замены // Црепринт. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1982. - 21 с.

10. Миронов Н.Ф., Морозенко AJB. Устройство для сопряжения ЭВМ с абонентом // Авт.свид., заявка Ü 4622746/24-24, по которой имеется решение о выдаче A.C. от 23.05.89 г.

Личный вклад. Все результаты, составляющие основное содержание диссертации, получены авторш самостоятельно. В работах, опубликованных в соавторстве, вклад диссертанта состоит в следующем. В [l, 2] предложена модель диагностирования с распространяющимися неисправностями и процедура идентификации неисправных модулей. В (4] предложена классификация процессов системного да-

- IS -

огпостированпя. В [5, в] предлагай архитектура в щниушш диагностирования процессора телеобработка данных. В [э] разработана структура устройства диагностирования типовых элементов замены. В [7] разработала структура в реализация микропроцессорной око-темы дая сети. В [ю] - струнтура ж алгоритмы модуля ооцряганяя уцравляпцай ЭВМ с мультимикропроцоссорзоЯ системой.

1нв. » 39-231, 5Т 28.09.90. Зап. раэмн. Ô5T экз.

з/н w 45, - 105i )т 0I.I0.90.