Организация и проектирование эффективно-диагностируемых управляющих структур на основе иерархической декомпозиции схем алгоритмов

• Автор: Петрикин, Виктор Анатольевич
• Шифр специальности: 05.13.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Ленинград
• Количество страниц: 185 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

Список сокращений

ВВЕДЕНИЕ.
1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ ПОСТРОЕНИИ КОНТРОЛЕПРИГОДНЫХ СТРУКТУР ДИСКРЕТНЫХ ОБЪЕКТОВ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ . .
1.1. Понятие контролепригодности. Показатели и критерии контролепригодности дискретных объектов диагностирования .
1.2. Методы обеспечения контролепригодности дискретных устройств и сист ал при тестовом диагностировании . .
1.3. Методы обеспечения контролепригодности дискретных устройств и систем при функциональном диагностировании .
1.4. Классификация методов обеспечения контролепригодности дискретных устройств и систем

1.5. Выводы.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИНЦИПОВ ОРГАНИЗАЦИИ ЭФФЕКТИВНОДИАГНОСТИРУШЫХ УПРАВЛЯЮЩИХ СТРУКТУР

2.1. Постановка задачи

2.2. Алгоритмическоструктурный метод функционального диагностирования блочных управляющих структур. .
2.3. Понятие эффективнодиагностируемой управляющей структуры и метод ее организации .
2.4. Декомпозиционные преобразования исходной ОСА в ЭДОСА .
2.4.1. Постановка задачи декомпозиции
2.4.2. Декомпозиционные преобразования .
линейных I
2.4.3. Декомпозиционные преобразования совокупности линейных I.
2.4.4. Декомпозиционные преобразования I, содержащих разветвления и циклы
2.5. ВыводыНО
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИНЦИПОВ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОЦЕДУР И СИСТЕМ АЛГОРИТМИЯЕСКОСТРУКТУРНОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОДИАГНОСТИРУЕШХ УПРАВЛЯЮЩИХ СТРУКТУР
3.1. Общие принципы организации процедур диагностирования ЭДУС
3.2. Организация процедур и систем диагностирования ЭДУС цри аппаратной реализации алгоритма функционирования микропрограммной системы .
3.2.1. Организация системы диагностирования ЭДГС
с использованием внешних средств алгоритмическоструктурного диагностирования
3.2.2. Организация системы диагностирования ЭДУС
с использованием встроенных средств алгоритмическоструктурного диагностирования
3.3. Организация процедур и систем диагностирования ЭДУС при программной реализации алгоритма функционирования микропрограммной системы .
3.4. Сравнительные оценки способов организации системы диагностирования .
3.5. Методика проектирования ЭДУС
3.6. Выводы
4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭДУС НА ПРИМЕРЕ РЕАЛИЗАЦИИ СИСТЕМЫ ИНТЕРФЕЙСА.
4.1. Описание проектируемого объекта диагностирования . .
4.2. Разработка контроллера с ЭДУС системы интерфейса . .
4.3. Вывода.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СШЮОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
Список сокращений
Д дизъюнктивная нормальная форма
К конъюнктивная нормальная форма
ВОД встроенные средства диагностирования
СВК схема встроенного контроля
ССВК самопроверяемая схема встроенного контроля
СОД схема обнаружения дефектов
ЭДУС эффективнодиагностируемая управляющая структура АС алгоритмическая система
ЭДОСА эффективнодиагностируемая операторная схема алгоритма
1СА графсхема алгоритма
МСА матричная схема алгоритма
СРРД схема регистрации результатов диагностирования СДРД схема дешифрации результатов диагностирования.
ВВЕДЕНИЕ
Прогресс в области вычислительной техники характеризуется расширением и усложнением задач, решаемых вычислительными средствами, нецрерывным увеличением функциональных возможностей и усложнением структуры проектируемых средств вычислительной техники, растущим уровнем технологии их производства. Широкое распространение дискретных систем управления и цифровых систем переработки информации, рост сложности аппаратурноцрограммных комплексов вычислительных систем обусловили исключительную важность проблемы их надежности, а требование обеспечения заданных надежностных характеристик превратилось в одну из центральных проблем вычислительной техники.
В настоящее время проблема обеспечения надежности средств вычислительной техники решается тремя путями
повышение надежности элементной базы
построение надежных систем из ненадежных элементов
создание аппаратных и программных средств контроля и диагностики.
Несмотря на непрерывный рост надежности элементной базы, по тлеющимся прогнозам I решение данной проблемы только за счет совершенствования технологии и повышения культуры производства в настоящее время не представляется возможным.
В связи с этим возрастает роль диагностического аспекта надежности, в рамках которого решаются задачи организации проверки исправности, работоспособности, правильности функционирования и поиска дефектов в объектах в процессе их производства и эксплуатации.
Для сложных объектов наибольшие затраты времени восста
новления падают на поиск дефектов. Формализация и автоматизация процессов поиска дефектов позволяет резко сократить эти затраты и тем самым повысить показатели надежности, технического обслуживания и ремонта сложных дискретных объектов.
В то же время известно 2,3, что наиболее сложной задачей при определении технического состояния современных средств вычислительной техники является проверка работоспособности, контроль правильности функционирования и диагностирование управляющих блоков и систем управления, в связи с трудностью обнаружения и поиска дефектов в структурах, содержащих элементы памяти. Значительно усложняется задача технического диагностирования систем управления и управляющих вычислительных систем большой размерности и произвольной структуры.
Важным аспектом при разработке систем и средств диагностирования является своевременная на этапе проектирования объектов и глубокая проработка вопросов эффективных процедур диагностирования 4. Такой подход позволяет своевременно учесть те изменения и дополнения, которые целесообразно внести в объект, чтобы обеспечить простоту и удобство диагностирования его технического состояния. Применение данного подхода при разработке сложных устройств и систем управления заключается в совместном проектировании систем управления и диагностирования, что дает возможность наиболее полно учитывать специфику алгоритмов управления и обеспечивать инвариантность системы диагностирования к принципам построения системы управления.
Существенную роль при этом могут играть вопросы обеспечения контролепригодности нового и перспективного направления технической диагностики, возникшего в е года. Для современных дискретных систем большой размерности и произвольной структуры оно является основным практически осуществимым путем
получения возможности оперативно и качественно диагностировать техническое состояние. Так в одной из последних разработок фирмы 1ВМ система 1ВМ0 контролепригодность признана одним из столпов, поддерживающих всю систему.
Существующие методы обеспечения контролепригодности дискретных устройств и систем представляют собой решение отдельных задач в теоретическом плане и ориентированы на проведение тестового диагностирования. Понятие контролепригодности дискретных объектов при функциональном диагностировании еще практически не исследовалось.
Однако практика использования средств вычислительной техники показывает, что основным типом дефектов при функционировании дискретных устройств и систем управления, а также управляющих вычислительных систем являются сбои от общего числа дефектов 2,5. Это обусловливает необходимость использования функционального диагностирования при контроле правильности функционирования подобных объектов.
Кроме того, тенденции в проектировании управляющих вычислительных систем специального назначения, в которых несвоевременное обнаружение сбоев влечет за собой тяжелые последствия, свидетельствуют о повышающейся роли функционального диагностирования дискретных объектов.
Настоящая работа является логическим продолжением исследований в области разработки методов функционального диагностирования, проводимых на кафедре вычислительной техники ЛЭТИ им. В.И.Ульянова Ленина под научным и практическим руководством заслуженного деятеля науки и техники РСФСР, дра техн. наук проф. Смолова В.Б., дра техн.наук проф. Барашенкова В.В. и канд.техн.наук доц. Балакина В.Н.
Актуальность


В последней работе под контролепригодностью В ШИРОКОМ смысле понимается свойство системы, состоящее в приспособленности для проведения всех операций, входящих в процесс диагностирования. В их числе синтез и оценка качества тестов, поиск
места неисправности, возможность полных и динамических проверок. Нельзя считать исчерпывающим и определение, данное в II контролепригодность свойство изделия, характеризующее его приспособленность к проведению контроля заданными средствами. Как правило, влияние конструктивных особенностей объекта диагностирования время и трудоемкость подготовки объекта к диагностированию удобство сопряжения с средствами диагностирования простота доступа к восстанавливаемым узлам и деталям возможность быстрой их замены и др. Контролепригодность обеспечивается на этапах разработки и изготовления, а ее уровень влияет на качество выпускаемой аппаратуры коэффициент ее готовности потери, связанные с обнаружением и локализацией дефектов ремонтом. Известны , следующие основные критерии контролепригодности дискретных устройств алгоритмическая и вычислительная сложность построения тестов длина тестов принципиальная возможность или качество решения задачи обнаружения дефектов заданного класса коэффициент полноты проверки исправности, работоспособности или правильности функционирования глубина указания места дефекта коэффициент глубины поиска дефекта трудоемкость дешифрации результатов диагностического эксперимента степень и характер избыточности устройства коэффициент избыточности объекта диагностирования. Кроме указанных, используются и другие показатели контролепригодности. Например, простота генерации тестовых воздействий при диагностическом эксперименте . В работе контролепригодными называются устройства, для которых проверяющий тест в классе одиночных дефектов одно
временно является и полным проверяющим тестом. Контролепригодным считается устройство, проверяющий тест которого способен выявить все одиночные константные неисправности . Качественные признаки сложности этапа построения тестов и процедуры диагностирования технического состояния объектов определяются совокупностью критериев или показателей контролепригодности. Количественные характеристики показателей контролепригодности обусловлены эффективностью используемых методов, алгоритмов и технических средств решения задач диагностирования. Анализ и оценка показателей и критериев контролепригодности зависит от конкретных особенностей постановок задач диагностирования и ограничений, возникающих на различных этапах существования объекта диагностирования. Обычно выбирается наиболее важный показатель и производится ранжирование всех показателей по степени важности. В ходе разработки проблемы обеспечения контролепригодности дискретных устройств и систем, удовлетворяющих некоторым
или всем критериям контролепригодности, получен ряд заслуживающих внимания результатов. В настоящее время отсутствует скольконибудь полный обзор методов построения контролепригодных схем, устройств и систем. В обзорах 7,, охвачена лишь небольшая часть работ этого направления. Метода стандартной реализации ориентированы на реализацию определенных видов булевых и автоматных функций или структурных конфигураций тестируемых устройств, для которых сравнительно просто строятся проверяющие тесты и тесты поиска дефектов. Известно, что проверяющий тест в классе кратных константных неисправностей может быть легко построен по минимальной ДНФ и К функции для комбинационных устройств, реализующих однородные или монотонные булевы функции 9, в базисе элементов И, ИЛИ, НЕ. В исследуются особенности указанных проверяющих тестов. В работе рассматривается реализация однородных булевых функций в базисе И, ИЛИ трехуровневыми сетями с разветвлениями только на входах и исследуется свойство максимальной различимости одиночных константных неисправностей комбинационных устройств с подобной структурой. Метод структурной реализации произвольной монотонной булевой функции на универсальных логических элементах для функций от трех переменных предложен в работе .