Лекція №3. Методи діагностування цифрових, мікропроцесорна пристроїв і ПК

 

План

 

1.   Цифрові і мікропроцесорні пристрої як об‘єкти діагностування

2.   Контроль і діагностування багатопроцесорних систем

3.   Методологія поетапного   діагностування цифрових і мікропроцесорних пристроїв

4.   Інтелектуальне діагностування МПП і систем

 

1.   Цифрові і мікропроцесорні пристрої як об‘єкти діагностування

Під діагностуванням у радіоелектроніці та в обчислювальній техніці розуміють процедуру локалізації несправностей ОД. Виокремлюють декілька видів діагностування (контролю).

1. Робоче технічне діагностування (робоче діагностування). Його суть полягає в подачі на об’єкт робочих впливів.

2. Тестове технічне діагностування (тестове діагностування). На об’єкт подають тестові впливи.

3. Експрес-діагностування. Проводять за обмеженої кількості параметрів протягом заздалегідь установленого часу.

4. Оперативне тестове діагностування (оперативне діагностування). Надходження інформації про технічний стан об’єкта за заздалегідь спланованою стратегією в процесі функціювання об’єкта.

5. Безперервне технічне діагностування (безперервне діагностування). Надходження інформації про технічний стан об’єкта відбувається безперервно.

6. Періодичне технічне діагностування (періодичне діагностування) надходження інформації про технічний стан об’єкта відбувається через встановлені інтервали часу.

7. Самодіагностування. Здійснюється за допомогою вмонтованих засобів діагностування.

Часто використовують також функційне, тестове і змішане діагностування.

1.  Функційне діагностування. Вхідними впливами, що надходять на ОД, є робочі впливи, передбачені робочим алгоритмом функціювання об’єкта. Не слід плутати функційне діагностування з діагностуванням об’єкта в процесі його функціювання (це більш загальне поняття). Функцій не діагностування, наприклад ТЕЗа чи окремого модуля, може проводитись не під час функціювання системи, складовою частиною якої вони є, а здійснюватися за допомогою зовнішніх засобів шляхом емуляції роботи цієї системи. Це, по суті, робоче діагностування. Функційне діагностування поділяють на апаратне, програмне і змішане.

2.  Тестове діагностування. На ОД подають тестові дії, що відрізняються від робочих. Вихідні реакції ОД і вхідні впливи набувають специфічного характеру, невластивого робочим режимам об’єкта. У тестовому діагностуванні виокремлюють: загальне (структурне), покомпонентне і комбіноване.

— Тестове загальне (структурне) діагностування. Його здійснюють у цілому, тобто контролюють цілісність і правильність монтажу, вихідних параметрів ОД та правильність виконання відповідних функцій всією структурою об’єкта. Тестові дії подають на входи ОД через крайові з’єднувачі, а відповідні реакції знімають з вихідної частини з’єднувачів, інколи – із внутрішніх контрольних точок структури об’єкта.

Загальне діагностування поділяють на функцій не тестування, параметричний контроль, функційно-параметричний контроль (йому відповідає термін “контроль технічного стану” або визначення продуктивності комп’ютерної системи).

— Тестове покомпонентне діагностування. Це послідовність окремих перевірок кожного компонента структури, за умови, що на нього не впливають зв’язані з ним компоненти. У таких випадках діагностуванням вважають ідентифікацію несправностей (процес виявлення несправності із заданою точністю) елементів контрольованих компонентів. ЇЇ поділяють на етапи: констатація факту наявності несправності; встановлення типу і класу несправності; встановлення місця прояву несправності.

У покомпонентному діагностуванні виокремлюють поелементне, пофрагментене і змішане.

Поелементне діагностування. Передбачає проведення допускового контролю під час оцінювання параметрів кожного електрорадіоелемента пристрою. Тому такий вид діагностування інколи називають внутрішньо схемним параметричним контролем, внутрішньо схемним діагностуванням або внутрішньо схемним контролем.

Пофрагментне і змішане діагностування. Ці види діагностування характеризують об’єкт, до якого належать.

- Тестове комбіноване діагностування. Проведення певних послідовних структурних і по компонентних перевірок як об’єкта в цілому, так і його фрагментів, компонентів і елементів спільними апаратурними засобами. Це спрощує процес тестування за рахунок його максимального наближення до робочих режимів функціювання пристрою, який діагностують, пошуку несправностей різних класів. Досягнення заданої глибини пошуку дефектів. 

Змішане діагностування. Охоплює комбінації різноманітних видів діагностування.

Засоби діагностування  поділяють на такі види:

·         автоматичний засіб технічного діагностування. Функціює без участі оператора;

·         Автоматизований засіб технічного діагностування. Функціює з частковою участю оператора;

·         Вмонтований засіб технічного діагностування. є складовою частиною об’єкта;

·         Зовнішній засіб технічного діагностування. Конструктивно відокремлений від об’єкта;

·         Бортовий засіб технічного діагностування. як самостійний виріб входить до складу бортового літального чи іншого рухомого апарата;

·         Наземний засіб технічного діагностування. входить до складу наземного устаткування;

·         Спеціалізований засіб технічного діагностування. призначений для діагностування одного об’єкта або групи однотипних об’єктів.  

Види тестового діагностування.

Функційне діагностування. При реалізації цього методу вхідними впливами , що надходять на об’єкт діагностування, є робочі впливи, які передбачені робочим алгоритмом функціювання об’єкта.

Тестове структурне (загальне) діагностування. Його суть полягає у цілому. На входи МПП подають тестові впливи, а на виходах реєструють відповідні реакції, за якими аналізують правильність виконання функцій, що реалізуються цифровою структурою пристрою.

Необхідними умовами здійснення структурного методу діагностування є вимірювання і аналіз різноманітних діагностичних параметрів ОД, а також виконання складних процедур і програм перевірок, що, в свою чергу, ускладнює процедуру діагностування.

Тестове покомпонентне діагностування. Його суть полягає у проведенні послідовних перевірок кожного компонента структури окремо при виконанні умови виключення взаємного впливу зв’язаних з ним компонентів. Компонентами в даному випадку є вмонтовані в друковану плату інтегральні схеми та ін.

Діалектично методи структурного і по компонентного тестування взаємодоповнюють один одного з точки зору повноти діагностування і глибини пошуку несправностей. Тому комбінація цих методів є виправданою. Під час її здійснення структурні і по компонентні перевірки поєднують за певними стратегіями.

Найбільш повною комбінацією цих методів реалізують у методі тестового комбінованого діагностування обчислювальних пристроїв. При цьому комбіноване тестування не ототожнюють з простим поєднанням структурних і по компонентних перевірок. Тестове комбіноване діагностування описує власна теорія, стратегії і алгоритми.

Тестове комбіноване діагностування. Під ним розуміють тестування, що полягає у проведенні послідовних структурних і по компонентних перевірок як ОД у цілому, так і його фрагментів і компонентів спільними апаратурно-програмними засобами. Це здійснюють з метою спрощення процесу тестування за рахунок його максимального наближення до робочих режимів роботи обчислювального пристрою чи системи, які діагностують. Пошуку несправностей різних класів. Досягнення необхідної глибини пошуку несправностей.

 

Комбінації і стратегії систем тестування  

Для підвищення ефективності процесу діагностування на виробництві використовують різні комбінації систем тестування в одній технологічній лінії та різні стратегії. Серед них — послідовна (тандемна), паралельна і паралельно-послідовна (паралельно-тандемна).

За послідовної стратегії за допомогою систем по компонентного діагностування (СПД) виявляють насамперед статичні несправності. Якщо такі є,  то їх усувають у процесі усунення несправностей (УН). Після цього ОД подають на систему структурного діагностування (ССД) для контролю за принципом “придатний-непридатний”.

При паралельній стратегії за допомогою ССД проводять передусім відбракування за принципом “придатний-непридатний”. Потім несправні ПКПСІ надходять для ідентифікації несправностей статичного типу на СПД, після їх усунення вони повертаються для повторного контролю за принципом “придатний-непридатний”.

При паралельно-послідовній стратегії за допомогою першої ССД здійснюють спочатку контроль за принципом “придатний2-непридатний”. Потім вироби, що не пройшли контроль, надходять на СПД для ідентифікації несправностей статичного типу. Після їх усунення їх передають на іншу ССД для контролю за принципом “придатний-непридатний” та ідентифікації окремих класів динамічних несправностей.

При реалізації тестування ПКПСІ за допомогою системи комбінованого діагностування (СКД) воно істотно спрощується. Конфігурація технологічної лінії для всіх стратегії буде одна й та сама. До її складу входять СКД і дільниця (технологічне місце) усунення несправностей.

При послідовній стратегії тестування, що реалізується на СКД, контроль за принципом “придатний-непридатний” не проводять. Спочатку ідентифікують і усувають несправності статичного типу. Якщо їх немає, то ті самі операції здійснюють з несправностями динамічного типу і на цій основі роблять висновок про придатність виробу. Така стратегія найефективніша, коли кількість несправностей статичного і динамічного типів досить велика і вироби випускають порівняно невеликими серіями.

У паралельній стратегії тестування ПКПСІ, що реалізується на СКД, виокремлюють два типи.

1.   Здійснюють контроль за принципом ”придатний-непридатний”. У відбракованих виробах ідентифікують і усувають несправності статичного типу. Після цього вони повторно проходять контроль за принципом ”придатний-непридатний”. Ця стратегія найефективніша, якщо несправності динамічного типу мають незначну питому вагу і вироби випускають великими серіями.

2. Здійснюють контроль за принципом ”придатний-непридатний”. У відбракованих виробах ідентифікують і усувають несправності статичного типу. На цій основі роблять висновок про придатність виробу. Така стратегія найефективніша, коли ігнорують ідентифікацію несправностей динамічного типу, і це призводить до необґрунтованих втрат при різній серійності виробництва ПКПСІ.

Стратегії тестового комбінованого діагностування порівняно зі стратегіями поетапного застосування систем структурного і по компонентного діагностування простіші і ефективніші. Цього досягають, використовуючи насамперед тільки одну систему діагностування — СКД у процесі діагностування ПКПСІ. Це дає змогу уникнути необхідності передавати вироби для тестування від однієї системи до іншої, внаслідок чого зменшується кількість операторів і обслуговуючого персоналу.

Комбінації ССД і СПД орієнтовані в основному на ідентифікацію несправностей статичного типу. А використовуючи стратегії СКД та ідентифікуючи водночас несправності статичного і динамічного типів, можна підвищити достовірність контролю та діагностування ПКПСІ.  

Алгоритм пошуку несправностей за тестовим діагностуванням

Для розроблення алгоритмів пошуку несправностей за тестового комбінованого діагностування ПКПСІ використовують такий ієрархічний підхід:

1)  визначення несправних ПКПСІ шляхом відбракування виробів за принципом “придатний-непридатний”;

2)  визначення несправних фрагментів ПКПСІ певних функцій них вузлів;

3)  визначення несправних компонентів і елементів у фрагменті структури ПКПСІ.

Етап 1.

Проводять структурне тестування ОД шляхом подавання тестових впливів, що найбільш наближені до робочих. Тестові послідовності складають на основі інформації про алгоритм роботи пристрою. Це спрощує їх складання.

Етап 2.

Здійснюють тестування фрагментів структури пристроїв (фрагментів ТЕЗів) шляхом подавання сигналів тестових впливів. Що генерують відповідно до часової діаграми роботи цих фрагментів, і зчитування відповідних реакцій в запрограмований момент. Модель фрагмента складають на алгоритмічному або функційному рівні, що робить простішим складання тестових послідовностей.

Етап 3.

Проводять по компонентно-структурне тестування, передусім компонентів підвищеного ступеня інтеграції — ВІС і НВІС фрагмента структури. Тестову програму для діагностування розробляють на основі їх моделей.

 

2.   Контроль і діагностування багатопроцесорних систем

Суть процесу діагностування багатопроцесорних систем.

Тестове діагностування багатопроцесорних систем (БПС) здійснюють різними способами. Найпоширенішим з них є спосіб організації діагностування БПС за допомогою ядра.

Ядро – сукупність апаратних і програмних засобів, що забезпечують реалізацію тестового діагностування системами. Ядро завжди вважають справним. Є кілька типів ядер. Серед них виокремлюють плаваюче, жорстке,  централізоване і розподілене ядро.

Плаваючим ядром називають ядро, склад якого непостійний.

Жорстке ядро – ядро, склад якого постійний. Централізованим вважають ядро, що організують на одному заздалегідь візначеному справному комп”ютері.

Розподілене ядро – ядро, що може бути організоване на будь-якому комп”ютері комп”ютернох системи (КС), навіть на неперевірений. Істинний стан системи при цьому візначають у процесі взаємних перевірок.

Одні з найпоширених – БПС із централізованим ядром, для побудови яких використовують спеціальний обслуговуючий сервісний процесор, призначений для контролю чи діагностування системи, а також підтримання працездатності основної системи, зокрема центрального процесора. Як обслуговуючий процесор, використовують автономний комп”ютер, що має свою конструкцію. Щоб зменшити ймовірність спільних відмов обслуговуючого і основного процесора, їх часто функційно і конструктивно відділяють один від одного. Обслуговуючий процесор має своє окреме програмне забезпечення, яке сумісне з програмним забезпеченням основного процесора, але не перебуває під його контролем.

Аппаратура обслуговуючого процесора складається з контролера (пристрою керування) із засобами порівняння кодови комбінацій, набору адаптерів, призначених для спрягання обслуговуючого процесора з пристроями основної системи, одного або кількох пультів керування з дисплеями. До системи можуть входити і дистанційні пульти керування, зв”язані з обслуговуючим персоналом через модеми, що служать для передавання сигналів через канази зв”язку. Вони знаходяться в центрі обслуговування різних обчислювальних систем.

Класифікація моніторів.

Монітори будують на основі різноманітних методів вимірювань і засобів їх реалізації. Серед них виокремлюють трасуючий і вибірковий методи.

Трасуючий метод. Полягає у реєстрації подій, що відповідність моментам зміни стану обчислювальної системи. До них належать початок і кінець завдання, крок завдання, етап процесорної обробки, звертання до зовнішньої пам”яті та ін. Монітори, що вимірюють процес функціовання системи цим методом, називають трасуючими.

Монітор реєструє події у вигляді подвійного набору даних Т, що складається з послідовності записів Si, S2, S3 …, які відповідають послідовності подій. Тут реєструють момент виникнення події, імена процесу (I^^Ja*-“) і ресурсу, з якими вона пов”язана, і параметри події, наприклад число байтів даних, що передаються. Використання пристрою системи можуть відображати діаграми.

Вібірковий метод. Його функцією є реєстрація стану обчислювальної системи в задані моменти часу через проміжки d. У моменти t = ni,  n = 1,2,3…, вибірковий монітор реєструє стан системи, фіксуючи у відповідних записах дані з керуючих таблиць. Можна фіксувати електричні сигнали, що характеризують стан пристроїв системи в задані моменти. Отримані дані дають змогу оцінити тривалість процесів і розміри ресурсів, а також ймовірність станів.

Тривалість станів визначають як Pt =ni/n  , де ni – кількість вибірок, при яких зареєстровано даний стан і, n - тривалість процесу вимірювань, що визначають кількістю вибірок. Головна перевага вибіркового монітору – вимірювання безлічі швидких процесів за обмеженої швидкості.

Залежно від виконуваних функцій монітори поділяють на універсальні і спеціалізовані.

Універсальний монітор. Реєструє всі події чи більшість із них. Тому подійного набору достатньо, щоб побудувати трасу процесів і використання ресурсів. Обсяг даних, що вимірюються, досить великий і становить 10^7 і більше байт на один процес. Універсальні монітори використовують в окремих випадках, наприклад для оцінювання конкретних системних або прикладних процесів.

Спеціалізований монітор. Реєструє певну частину подій чи станів. Це спрощує процес вимірювань. Такі монітори широко використовують для обліку виконаних робіт та оцінювання завантаженності ресурсів, а також як постійно діючи вимірювальні засоби для діагностування систем протягом усього часу їх функціонування.

Для діагностування комп”ютерних систем використовують програмні монітори. Вони реалізовані у вигляді програми, яку виконує ця сама комп”ютерна система. Залежно від їх  місцезнаходження в комп”ютерній системі програмні монітори поділяють на вбудовані й автономні.

Вбудований програмний монітор. Це сукупність програм, що входять до складу операційної системи. Він має статус керуючої програми операційної системи і призначений для видачі мінімальних відомостей про систему.

Автономний програмний монітор. Це сукупність прикладних програм операційної системи. Вони дають змогу фіксувати широкий спектр подій при трасуючому і вібірковому методах вимірювань. Призначені для видавання розширених відомостей про систему.

Крім того, існують апаратурні монітори. Комплекс технічних і програмних засобів, призначених для діагностування процесів функціонування комп”ютерних систем. Монітор, аналізуючи електричні сигнали, що характеризують стан окремих блоків і пристроїв системи, отримує інформацію про її стан . вимірювання проводять у визначених точках блоків і пристроїв за допомогою зондів. Дані вимірювань записують на певні носії та аналізують, їх оперативні оцінювання використовують для контролю за правильністю функціювання.

 

3.   Методологія поетапного   діагностування цифрових і мікропроцесорних пристроїв

Кожен пристрій проходить процеси проектування, виробництва і експлуатації. Виробничий процес можна поділити на сукупність часткових процесів – основних, допоміжних і обслуговуючих. Слід розглянути основні процеси, тобто технологічні процеси виробництва, а також процеси проектування і експлуатації. Зокрема,  звернути увагу на поетапний процес діагностування Ц і МПП.

Технологічний процес діагностування Ц і МПП складається з послідовних технологічних діагностичних операцій. Може бути представлений лінійно, циклічно або комбіновано.

Лінійний технологічний процесс діагностування – це послідовний ланцюжок операційний.

Циклічний технологічний процес діагностування – замкнута послідовність операцій ланцюжка.

Комбінований технологічний процесс діагностування – послідовний ланцюжок технологічних операцій з паралельними розгалуженнями і (або) замкнутими ланцюжками операцій.

Основні принципи технологічного процесу діагностування Ц і МПП: можливість реалізації; розумна достатність і раціональність (економічна ефективність); поетапна наступність та ієрархічність реалізації.

Структурною одиницею технологічного процесу діагностування Ц і МПП є технологічна діагностична операція – частина технологічного процесу діагностування, яку здійснюють над одним чи кількома ОД, на одному робочому місці, одним чи кількома спеціалістами-експертами або спеціалістами-розробниками.

Технологічні процеси діагностування Ц и МПП базуються на відповідних методах діагностування. Найпоширеніші з них: функційний, тестовий і змішаний.

Методи тестового діагностування реалізують в основному за допомогою зовнішніх щодо МПП засобів. Внутрішні засоби діагностування використовують для контролю діагностування функцій, які має виконувати МПП.

Вибір методу діагностування залежить від обраного рівня моделі мікропроцесорного пристрою як ОД.

Основними принципами моделювання Ц і МПП як об”єктів діагностування є: багаторівневе моделювання МПП; синтез математичної моделі МПП або цифрових пристроїв за їх фрагментами, які можна подавати на різних ієрархічних рівнях; опис компонентів підвищеного ступеня інтеграції (ВІС і НВІС) покомпонентно-структурними моделями на етапах виробництва і експлуатації.

Головні цілі моделюванная:

·         розроблення детального формалізованого опису технологічного процесу діагностування Ц и МПП;

·         задання послідовності й взаємозв”язку технологічних діагностичних операцій процесу діагностування;

·         одержання необхідних значень діагностичних параметрів ОД;

·         вибір критеріїв оптимізації моделей діагностування з метою подальшої оцінки ефективності технологичного процесу.  

Особливості моделювання на різних етапах життєвого циклу пристрою

Моделювання процесу діагностування Ц МПП здійснюють на етапах проектування, виробництва та експлуатації пристрою.

Моделювання на етапі проектування. Особливості моделювання процесу діагностування Ц і МПП на етапі проектування пов”язані з особливостями діагностичних операцій. Щодо пристроїв, змонтованих на друкованих платах (картриджах), такими діагностичними операціями є:

·         вибір тестопридатних мікропроцесорних комплектів (набірів мікросхем системної логіки) інтегральних схем (ІС);

·         розроблення фрагментів тестових структур пристрою на базі спеціальних ІС;

·         розроблення методик компонування елементів і компонентів пристроїв, враховуючи вимоги контролю і діагностування (необхідна кількість контрольних точок, транспортування несправностей на вихід структури пристрою або на контрольні точки для спостереження їх прояву);

·         вибір додаткових контрольних точок для діагностування пристрою;

·         декомпозиція структури (цифрової, аналого-цифрової) пристрою з метою реалізації обраного методу діагностування;

·         аналіз і вибір міжкомпонентних та міжфрагментних зв”язків (ліній, шин, магистралей) для діагностування пристрою.

Діагностичні операції класифікують на три групи:

 1. Діагностичні операції при розробленні узагальненої моделі процесу діагностування. Цю групу описує множина загальних діагностичних операцій Е, які спільні для всіх етапів життєвого циклу пристрою або системи.

2. Діагностичні операції, пов”язані з особливостями моделюваня процесу діагностування на етапі проектування. Вони становлять множину Еосп.

3. Усі діагностичні операції, задіяні в процесі діагностування пристроїв на етапі проектування, становлять множину Епр.. Моделювання процесу діагностування полягає у вибірковому поєднанні загальних діагностичних операцій множини Евиб. а Е з діагностичними операціями множини Еосп.  У результаті утворюється ланцюжок діагностичних операцій, який описує множина Епр., що є об”єднанням діагностичних операцій процесу діагностування пристроїв на етапі проектування.

Моделювання на етапі виробництва. Діагностичними операціями процесу діагностування Ц і МПП на етапі виробництва, що пов”язані з особливостями моделювання, є:

·         вхідний контроль компонентів пристрою з метою виявлення несправностей компонентів (невиконання заданих згідно з технічними умовами функції, незадовільні робочі характеристики та ін.);

·         візуальний контроль пристроїв з метою виявлення механічних пошкоджень плати або компонентів, неправильної орієнтації мікросхем на платі видносно шин живлення, незмонтованих компонентів, компонентів з іншими реалізуючими функціями та ін.;

·         програмний контроль за принципом “придатний-непридатний” для встановлення правильності функціовання ОД і відбракування несправних пристроїв;

·         виявлення детермінованих несправностей;

·         ідентифікація статичних несправностей (коротке замикання провідників, обриви, константні (“=0” чи “=1”) і логічні несправності та ін.);

·         ідентифікація динамічних несправностей (логічні і не логічні несправності), зокрема, тих, причини яких “змагання” сигналів, несправностей, що проявляються в результаті дії завад, які виникають у лініях під час перемикання  груп елементів компонента чи компонентів пристрою та ін.);

·         ідентифікація несправностей, пов”язаних із шинною структурою пристрою;

·         виявлення випадкових несправностей;

·         повторний програмний контроль за принципом  “придатний-непридатний” після усунення виявлених несправностей.

Ці операції теж поділяють на три групи:

1. Діагностичні операції, перераховані при розробленні узагальненої моделі процесу діагностування. Вони складають елементи множини Е. Їхня основна властивість та, що частина їх або всі вони можуть входити до складу діагностичних операцій будь-якого життєвого циклу пристрою.

2. Діагностичні операції, властиві процесу діагностування тільки на етапі виробництва. Вони – елементи множини Еосв.

3. Усі діагностичні операції задіяні в процесі діагностування пристроїв на етапі виробництва. Це елементи множини Евир.  

Моделювання процесу діагностування пристроїв на етапі виробництва – вибіркове поєднання загальних діагностичних операцій множини Е з діагностичними операціями множини Еосв. Утворюеться ланцюжок діагностичних операцій, що є елементами множини Евир. Він і складає послідовність діагностичних операцій процесу діагностування Ц і МПП на етапі виробництва.

Послідовність проведення № діагностичних операцій – це стратегія діагностування Ц і МПП. Її вибір грунтується на застосованому методі діагностування і відповідних апаратних і програмних засобах.

Моделювання на етапі експлуатації. Головне завдання процесу діагностування Ц і МПП на етапі експлуатації полягає в контролі працездатності пристрою та визначенні дефектних компонентів і елементів у разі його несправності. Особливість цього процесу в тому, що контроль працездатності здійснюють на місці використання об”єктів за основним призначенням. За наявності резервний справний пристрій замінює несправний. Діагностування пристрою з глибиною пошуку несправності до компонента чи елемента проводять здебільшого в діагностичних лабораторіях. При здійсненні контролю працездатності переважають програмні засоби, а при ідентифікації несправних компонентів і елементів пристрою використовують як програмні, так і апаратні. Це слід враховувати, моделюючи процесс діагностування пристроїв на етапі експлуатації.

Особливості моделювання процесу діагностування пристроїв на етапі експлуатації пов”язані з такими діагностичними операціями:

- періодичний візуальний контроль пристроїв щодо механічних та інших пошкоджень;

- програмний контроль пристрою під час вмикання в мережу живлення або проведення профілактичних робіт;

- контроль і діагностування за допомогою діагностичних програм операційних систем на місці використання пристрою за основним призначенням;

- контроль і діагностування за допомогою програм фірм-виробників пристроїв, який проводять на місце їх використання за основним призначенням;

- контроль і діагностування за допомогою програм фірм-виробників пристроїв, що здійснюють у спеціолізованих діагностичних лабораторіях;

- контроль і діагностування пристроїв за допомогою програм  фірм, які спеціалізуються на їх розробленні, здійснюють у спеціалізованих діагностичних лабораторіях.

Ці діагностичні операції можуть поділятися на підоперації нижчого ієрархісного рівня залежно від типу контрольованого або діагностованого пристрою і типів несправностей, що ідентифікують у ньому.

На єтапі експлуатації віявлять недоліки і помилки моделювання попередніх етапів. З метою їх усунення інформацію про них передають у підрозділи, що проектують і виробляють Ц і МПП.

 

4.   Інтелектуальне діагностування МПП і систем

Складові інтелектуального діагностування.В способах і методах інтелектуального діагностуванні МПП і систем(С) найбільше зацікавлення викликають самонавчання, експертні системи, штучні нейронні мережі та нечітка логіка

Однак, розробляючи ці  системи, необхідно враховувати й елементи, що складають процес прийняття рішення людиною, —цілі, факти, правила, механізми висновку і спрощення.

Цілі. На першому етапі проектування засобів і процесу діагностування обчислювальної техніки слід конкретизувати цілі, виходячи з інформації про об’єкт діагностування(ОД). Тут уточнюють, до якого класу належить завдання, яке потрібно вирішити, обирають форму і терміни опису.

Факти. Їх визначення є одним з важливих етапів. По-перше, слід вибрати тільки потрібні факти, по-друге, вказати їх відносну важливість (вагу). Це дає змогу досягти поставлених цілей. Чим більша вага факту, тим більше значення він має при розв’язанні поставленого завдання. Далі переходять до визначення конкретних даних про ОД і відомим змінним присвоюють значення. Факти подають у певній формі. Ті, що містять конкретну інформацію, стають даними, їх заносять у базу даних, а ті, що будуть використовуватись у подальшому процесі діагностування МПП і С, зберігають в комп’ютері автоматизованої системи діагностування. вони представлені базою знань.

Правила. Як складові ШІ, вони допомагають системі діагностування правильно оцінити дані й досягти мети. Правило узагальнює декілька фактів і спрощує їх використання.

Механізм висновку. Реалізують за допомогою способів прямого та оберненого ланцюжків суджень. У першому випадку судження йде від даних до логічного висновку, в другому — навпаки, а саме, коли висновок використовують для пошуку даних, які його підтверджують.

Механізм спрощення. Керує пошуком додаткових правил для верифікації мети доти, доки не будуть перевірені всі можливі способи досягнення мети діагностування ОД. Крім того, він ігнорує непотрібні для діагностування судження.

Основні компоненти інтелектуалізації процесу діагностування МПП і С:

1. Визначення цілей проектування засобів і процесу діагностування

2. Визначення підходів для досягнення цілей

3. Визначення фактів, необхідних для досягнення цілей

4. Досягнення цілей за допомогою правил і механізму висновків

5. Одержання конкретних даних про ОД

6. Документування нових фактів для верифікації цілей за допомогою механізму висновків.

Самонавчання. Елементи самонавчання ШІ автоматизованих систем діагностування почали використовувати раніше, ніж інші. Самонавчання тісно пов’язане з навчанням і в системах технічного діагностування доповнює його. Тобто те, що не вдається досягти безпосередньо навчанням, намагаються досягти самонавчанням. Це роблять тоді, коли, наприклад, для опису поведінки ОД не вистачає знань. Реалізація цих принципів може бути представлена автоматизованою системою поелементного діагностування (АПД). Адаптація АПД передбачає автоматичне поповнення системи потрібною інформацією про ОД і за її надходженням — зміну змісту тест-векторів. Те саме і стосується несправностей. Отже, принцип самонавчання дає змогу оптимізувати пошук дефектів шляхом накопичення знань і забезпечити необхідну зміну алгоритмів функціювання системи.

Самонавчання системи діагностування здійснюють за певними стратегіями. Зокрема, за стратегією індуктивного навчання на основі дерева прийняття рішень. Аналітичного навчання, навчання з поясненням несправностей, навчання за аналогією, навчання, що базується на теоріях штучних нейронних мереж та ін. Найефективнішим є застосування комбінованої стратегії комбінованої стратегії, що поєднує в собі елементи кількох стратегій, та поєднання знань експерта про несправності ОД зі знаннями, взятими з математичної моделі об’єкта.

Експертні системи технічної діагностики. Експертні системи технічної діагностики — пакет програм, що класифікує ОД і несправності, які виникають у них, проводить їх аналіз, видає консультації і ставить діагноз.

Він орієнтований на завдання, вирішити які може тільки експертиза, зроблена спеціалістом з технічного діагностування МПП і С. Створення експертної системи технічного діагностування МПП і С потребує вирішення таких завдань:

– з’ясування цілей фукціювання експертної системи діагностування;

– з’ясування та вибір способів представлення фактів і знань з технічного діагностування конкретного класу мікропроцесорних пристроїв і систем;

– вибір способу опису функції, що виконує ОД при тестуванні, та заходи щодо спрощення цього опису;

– вибір способу взаємодії оператора із системою діагностування;

– вибір системи та мови програмування для реалізації експертної системи діагностування;

– вибір методів і способів розвитку експертної системи діагностування на ґрунті виявлених нових і зміни існуючих правил;

Зібрані дані про діагностування  ОД подають у формі таблиць і графіків.

Наступним компонентом, який широко застосовують для моделювання і розроблення процесу діагностування МПП і С, є штучні нейронні мережі. У технічній діагностиці обчислювальних пристроїв і систем можна використати штучні нейронні мережі як з оберненими зв’язками, так і без них.

До складу систем тестового діагностування (СД) входять керуюча ЕОМ (КЕОМ), генератор тестових дій (Г) і блок проміжної буферної пам’яті (БП) для запам’ятовування відповідних реакцій. КЕОМ  формує блок тест-векторів і записує їх у генератор. За командою з КЕОМ на основі записаного блоку тест-векторів генератор формує сигнали тестових впливів, які через паралельні незалежні канали подають на ОД. У результаті на його виходах з’являються сигнали відповідних реакцій, що фіксують у БП.

В системах тестового комбінованого діагностування блоки Г і БП суміщають. Це дає змогу змінювати напрям передавання інформації на ОД у кожному  такті синхронізатора. Тобто в одному такті по кожному з каналів на ОД може подаватись сигнал тестового впливу, а далі по цьому самому каналу прийматись сигнал відповідної реакції.

Вбудовані засоби тестування цифрових структур мають приблизно таку саму структуру, тільки система діагностування міститься в складі основної апаратури.

На основі штучних нейронних мереж без обернених зв’язків можна вибудовувати системи тестування, в яких генератор і буферна пам’ять однонапрямлені щодо ОД.

Однак найбільше цікавить побудова систем діагностування цифрових структур на базі штучних нейронних мереж з оберненими зв’язками. Це дає змогу системі самонавчатись, використовуючи еталон. Маючи еталонний цифровий пристрій система при під’єднанні його як ОД сама генерує тест. У несправному ОД автоматично вказують місце прояву несправностей, їх опис заносять до бази даних.