Исследование современных методов тестирования и диагностики компьютерных систем



По мере того как сфера применения цифровых вычислительных систем расширялась и нашла своё применение в промышленности, сельском хозяйстве, транспортной сфере, значение задачи обеспечения правильности их функционирования резко возросло.

В прошлом вычислительные системы использовались главным образом в неоперативном режиме для пакетной обработки, и если неисправности аппаратных средств своевременно не обнаруживались, это не имело серьезных последствий. В настоящее время вычислительные машины все больше используются в оперативном режиме, работая в реальном времени в качестве средств управления химическими агрегатами и ядерными реакторами, а также в автоматизированных системах управления транспортом [1, с. 6].

В результате необходимости стабильной работы всех вышеперечисленных систем возникает необходимость в диагностическом контроле автоматизированных систем.

Основными задачами контроля и диагностики ЭВМ является обеспечение безопасности, функциональной надёжности и эффективности работы технического объекта, а также сокращение затрат на его техническое обслуживание и уменьшение потерь от простоев в результате отказов и преждевременных выводов в ремонт [2].

Способы борьбы с неисправностями компонентов автоматизированных систем:

− избыточность — нейтрализующая эффект, обусловленный неисправностями;

− диагностические процедуры — позволяющие обнаружить неисправность.

Нейтрализация неисправностей служит лишь для того, чтобы отдалить неизбежное. С течением времени накопится столько неисправностей, что средства нейтрализации не будут способны компенсировать их отрицательный эффект. Поэтому такой способ полезен в первую очередь в таких применениях, как управление космическими кораблями, где правильную работу машины необходимо гарантировать на относительно короткий период времени, а ремонт затруднен или невозможен.

С другой стороны, метод, основанный на обнаружении неисправностей в сочетании с ремонтом, полезен тогда, когда остановки машины допустимы, однако неисправности нельзя оставлять необнаруженными. Это соответствует случаю работы в режиме постоянной готовности. В определенном смысле нейтрализация неисправности и диагностика неисправности несовместимы, поскольку эффект нейтрализованной неисправности нельзя наблюдать или диагностировать, по крайней мере до тех пор, пока не проявятся дальнейшие неисправности.

Для начала стоит разобраться с причинами, которые могут вызвать такое явление. Как известно и пыль, и неблагоприятные климатические условия ухудшают состояние компонентов ПК. Соответственно, выход железа из строя может быть вызван окислением контактов, попаданием пыли (и следственно, статического электричества) на микросхемы и разъемы, их перегрев. Перегрев также может быть вызван и плохим охлаждением.

Однако были разработаны многочисленные методы использования избыточности, когда для целей испытания можно отключить соответствующий механизм нейтрализации. Это позволяет объединять методы нейтрализации и диагностики [1, с.7].

Такое объединение представляет собой как раз то, что необходимо для работы в условиях управления процессами в реальном времени и для обработки информации в оперативном режиме. В таких условиях очень важно предотвратить полный выход системы из строя в течение весьма значительной части ее срока службы. Это вызывает необходимость использования избыточности для обеспечения правильной работы системы при наличии неисправностей, а также обусловливает необходимость использования средств обнаружения и диагностики для обеспечения эффективного ремонта во время технического обслуживания.

Трудность диагностирования неисправностей в современных системах усугубляется тем, что используются интегральные микросхемы (чипы), в которых нельзя наблюдать сигналы на внутренних точках схемы. В то же время введение многочисленных контрольных выводов явно нерационально. Следовательно, необходимы такие тест-процедуры, при использовании которых, была бы возможность идентифицировать саму неисправность используя только нормальные вводы и выводы схемы. Заметим, что такая интегральная схема вполне может содержать несколько сотен логических элементов (вентилей) [3]. Необходимо также, чтобы эти процедуры были бы в значительной мере автоматизированными. Поэтому процесс идентификации и диагностики систем связан с разработкой технических устройств и алгоритмов оценки и распознавания состояний объектов диагностирования с требуемой точностью детализации.

Последние годы процессы идентификации и диагностики объектов и явлений ознаменовались внедрением систем распознавания. Для данного направления это характеризуется в сферах промышленного и сельского хозяйства.

На промышленных предприятиях методы распознавания нашли применение при построении систем технической диагностики технологического и оборудования, разработке «интеллектуальных» роботов, в автоматизированных системах управления предприятиями, в частности оперативного управления войсками и оружием. Тем не менее, основная задача идентификации и диагностики отождествляется с построением в том, или другом смысле оптимальных алгоритмов распознавания, исследованием условий, обеспечивающих возможность построения таких алгоритмов [1, с.8].

Поэтому при разработке любых устройств технической диагностики необходим системный подход, смысл которого в данном случае состоит в следующем. Система диагностирования должна строиться так, чтобы в условиях неизбежных ограничений результаты ее работы обеспечивали возможность системе управления реализовать потенциально достижимую эффективность.

Литература:

1. Ольшанский В. В., Мартемьянов С. В. Идентификация и диагностика систем. Учебное пособие. Институт водного транспорта имени Г. Я. Седова — филиал «Государственный морской университет имени адмирала Ф. Ф. Ушакова». 2016.

2. Основные задачи контроля и диагностики ЭВМ Режим доступа: https://studopedia.org/4–95564.html

3. Техническая диагностика Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Техническая диагностика