Diagnostika počítačů DGP_05

1. Diagnostika počítačů DGP_05 Prof. Ing. Karel Vlček, CSc. karel.vlcek@vsb.cz Katedra Informatiky, FEI, VŠB - TUO

2. Vestavěné diagnostické prostředky • Díkyvestavěným diagnostickým prostředkům lze na libovolné úrovni použít tzv. vnitřní (autonomní) testy • Podle této koncepce má každá testovaná jednotka svůj vestavěný zkoušeč • Volba vestavěných zkoušečů je určena nejen velikostí testované jednotky, ale i kvalitou (přesností a úplností) testu • Příznaková analýza umožňuje testovat i rozsahem malé testované jednotky kvalitně Diagnostika počítačů

3. Technické prostředky testování • Klasickou metodou realizace vnitřní diagnostiky je použití programů nebo mikroprogramů počítače • Příznaková analýza umožňuje testovat i rozsahem malé testované jednotky kvalitně • Zkoušeč může být miniaturizována vestavěn do pouzdra integrovaného obvodu Diagnostika počítačů

4. Technické prostředky BIST • Nové metody automatizovaného návrhu číslicových systémů umožňují zjednodušení způsobu generování a vyhodnocování testů • Příznaková analýza jako nová metody komprese diagnostických dat umožňuje testovat dostatečným počtem testovacích vektorů • Vestavěné diagnostické prostředky se obvykle označují zkratkou BIST (Built-In Self-Test) Diagnostika počítačů

5. Testy zapsané do paměti • Systémy pro programové a mikroprogramové řízení umožňují do paměti zapsat test jako posloupnost instrukcí nebo mikroinstrukcí • Objem vestavěných obvodových technických diagnostických prostředků je velmi malý • Řízení paměti se zapsaným testem během testování přebírá diagnostický procesor • Servisní procesor má za úkol spouštění diagnostiky Diagnostika počítačů

6. Diagnostický systém počítače (1) Diagnostický systém počítače obvykle zajišťuje tyto funkce: • Spouštěcí diagnostiku (Test po zapnutí počítače) • Periodickou diagnostiku (Provádí se v přestávkách mezi aplikačními programy) • Průběžnou diagnostiku (Vyhodnocuje výstupy hlídačů kódu) • Lokalizaci poruch (Vyhodnocuje symptomy poruchové testované jednotky) Diagnostika počítačů

7. Diagnostický systém počítače (2) Diagnostický systém počítače tvoří následující části: • Řídicí jednotka diagnostického systému (Diagnostický procesor nebo řadič) • Komunikační cesty (Slouží pro řízení testu, zadávání dat a pro čtení odezev na testy) • Paměti (Slouží pro uchovávání testů a archivaci odezev) • Řadič a paměť se nazývá tvrdé jádro Diagnostika počítačů

8. Programová diagnostika • Testování periferních zařízení se provádí tzv. programovou diagnostikou • Programová diagnostika se provádí pod operačním systémem, pod diagnostickým monitorem nebo samostatně • Test za provozu je diagnostická úloha, která nenarušuje ostatní úlohy a je tedy prováděna při normální činnosti operačního systému Diagnostika počítačů

9. Systémové testy mikropočítačů • Všechny testy se realizují programem, protože mikroprogramy jsou u běžného mikroprocesoru uživateli nepřístupné • Periodické testy jsou obvykle jednoduché detekční testy s malým rozsahem v paměti • Testy zapsané v paměti lze používat i v blocích a funkčních jednotkách, které nemají programové řízení • Paměti ROM slouží jako generátory stimulů Diagnostika počítačů

10. Autonomní testy v reálném čase • Test generovaný v reálném čase uspoří kapacitu paměti • Test je generovaný podle algoritmu uloženého v paměti • Algoritmické generování je výhodné, jestliže testovaná jednotka má pravidelnou strukturu • Programem jsou generovány především testy pamětí (RAM i ROM a PLA) Diagnostika počítačů

11. Použití LZPR (LFSR) pro generování testů • Posuvné registry s lineární zpětnou vazbou(LFSR) se používají pro generování testů nejčastěji • Zpětná vazba obsahuje pouze přímou vazbu nebo vazbu nonekvivalence tedy součástky s lineární funkcí • Zapojení je vytvořeno například podle primitivního polynomu x4+ x + 1 • Generovaná posloupnost vektorů pak má délku 24 – 1 = 15 Diagnostika počítačů

12. Použití LZPR (LFSR) pro příznakovou analýzu • Posuvné registry s lineární zpětnou vazbou(LFSR) se dají použít i pro příznakovou analýzu • Jedná se o shodně zapojený LFSR, jeho obsah po určitém počtu kroků uchovává příznak, což je zbytek po dělení binárních polynomů • Dosažené diagnostické pokrytí je větší, než 98% Diagnostika počítačů

13. Použití LZPR (LFSR) jako BILBO BILBO (Built-In Logic Observer) je registr, který může fungovat jako: • Paralelní registr (v systémové funkci) • Sériový registr (v systémové funkci) • LFSR pro generování hodnot vektorů (při generování testovacích vektorů) • LFSR pro příznakovou analýzu (při kompresi diagnostických dat MISR) • BILBO může být použit jak pro vnější, tak pro vnitřní testování Diagnostika počítačů

14. Použití LZPR (LFSR) jako BILBO Diagnostika počítačů

15. Použití BILBO jako prostý registr Diagnostika počítačů

16. Použití BILBO jako „skenovací“ posuvný r. Diagnostika počítačů

17. Použití BILBO jako LZPR (LFSR) Diagnostika počítačů

18. Použití BILBO jako MISR Diagnostika počítačů

19. Registr HILDO • HILDO (Highly Integrated Logic Design Observer) je navržen pro testování obvodů VLSI (Very Large Scale Integration) • Jedná se v podstatě o sériově paralelní příznakový analyzátor • HILDO v každém kroku vygeneruje na paralelních výstupech krok testu a na paralelních vstupech přijme vektor odezvy na test a přičte ji modulo2 k dosavadnímu obsahu registru Diagnostika počítačů

20. Generování pseudotriviálních testů • Triviální test mající 2n kroků pro n-vstupový kombinační obvod detekuje všechny poruchy kromě změny kombinačního chování na sekvenční • Pseudotriviální testy jsou kompromisním řešením, které funguje pouze pro skupinu vstupů • Pseudotriviálními testy je testována množina všech součástek, které tvoří tzv. kužel a zvyšuje se pokrytí testu Diagnostika počítačů

21. Použití pseudotriviálních testů • Nechť s polynomem g(x) generuje LFSR cyklický kód s minimální kódovou vzdáleností d • LFSR pak generuje(n, d-1)-triviální test • Na začátku testu musíme do LFSR vložit nenulovou informaci • Při použití permutací sloupců generující matice kódu je generován pseudotriviální test Diagnostika počítačů

22. Literatura • Hlavička J.: Diagnostika a spolehlivost, Vydavatelství ČVUT, Praha (1990), ISBN 80-01-01846-6 • Musil, V., Vlček, K.: Diagnostika elektronických obvodů, TEMPUS Equator S_JEP-09468-95, ÚMEL, FEI VUT v Brně (1998) • Hlavička, J., Kottek, E., Zelený, J.: Diagnostika Elektronických číslicových obvodů, Praha SNTL (1982) • Drábek, V.: Spolehlivost a diagnostika, VUT Brno, (1983) • Hławiczka, A.: P1149, Warszawa (1993), ISBN 83-204-1518-7 Diagnostika počítačů