К пояснению метода двойного счета

В ячейку по адресу 0 записывается 0, а в каждую последующую (в порядке следования номеров адресов) ячейку записывается код, получаемый из кода предыдущей ячейки прибавлением единицы к нулевому и девятому разряду. В результате получается запись, характеризуемая табл. 13.4.

На втором этапе теста к содержимому нулевой ячейки добавляется по единице в нулевой и девятый разряды (т. е. код 001001), после чего полученный код сравнивается с кодом первой ячейки.

Если они совпадают, то к содержимому первой ячейки добавляется тот же код 001001 Полученный новый код ячейки сравнивается с кодом очередной, т. е. второй ячейки, и т. д. Таким способом производится проверка всех 512 ячеек ОЗУ. Если при какой-то из проверок коды не совпадают, то выполнение теста прекращается и на пульт КИА выдается код, при котором обнаружена неисправная ячейка.

Имитационные тесты используются для контроля правильности решения задачи при работе ЦВМ в бортовом комплексе. Специальная программа теста располагается в дополнительном блоке ПЗУ, устанавливаемом вместо штатного блока. Эта программа представляет собой цифровые модели различных режимов полета самолета.

Взаимодействуя с имитационной программой, ЦВМ решает задачи расчетов и управления полетом. Правильность решения задачи имитации полета контролируется по индикаторам и указателям бортовых систем, в состав которых включена ЦВМ, Таким же образом может осуществляться контроль ЦВМ, включенной в контур управления силовой установкой, и других систем.

В некоторых случаях для диагностирования ОЗУ могут использоваться другие тесты, отличающиеся от счетного. Примерами таких тестов являются тест нуля (единицы), адресный тест, тест бегущего нуля (бегущей единицы) и др.

При тесте нуля (единицы) во все разряды ячеек ОЗУ записываются нули (или единицы). Затем производится последовательное считывание и проверка этой информации. Тест обеспечивает выявление неисправности усилителей и формирователей, используемых в ОЗУ для записи и считывания.

В случае адресного теста в каждую ячейку ОЗУ записывается код ее собственного адреса. Затем производится последовательное считывание и проверка этой информации. При этом обнаруживаются неисправности в дешифраторе адреса ОЗУ.

Метод сигнатурного анализа. Локализация неисправных элементов, например, в плате микропроцессора или другого вычислительного устройства с шинной структурой требует детального знания схемы и может занимать много времени. Это связано с тем, что в таких схемах трудно, а иногда и невозможно «изолировать» группы элементов, микросхем, не делая на время проверки нужных разрывов в схеме. Усложняет задачу и наличие двунаправленных шин, когда входные и выходные данные получаются с одних и тех же шин.

Для современных больших интегральных схем (БИС), содержащих много внутренних состояний, ввиду наличия в схеме элементов памяти длина информативной последовательности выходных данных может превышать тысячи бит. При таких длинах данных очень трудно с помощью обычных приборов (осциллографов) заметить небольшие изменения в них, а ведь изменение даже в одном бите данных может сделать их непригодными.

Решение задачи диагностирования с подробностью до отдельных элементов плат вычислительных устройств реализуется с помощью специальных анализаторов сигнатур.

Сигнатура - сжатое отображение длинных последовательностей дискретных данных, имеющих место в конкретных точках схемы изделия. Сигнатуры (метки, знаки) должны свидетельствовать о том, что определенный узел схемы выдает правильную последовательность.

Рассмотрим принцип сжатия последовательности цифровых данных в анализаторе сигнатур (АС) (рис. 13.4).

Здесь основным элементом АС является 16-разрядный сдвиговый регистр с обратными связями, преобразующий двоичную последовательность выбранной длины от рассматриваемого узла схемы объекта контроля в четырехразрядную 16-ричную сигнатуру этого узла.

Входная последовательность поразрядно поступает в сумматор по модулю 2, куда подаются также значения от 7,9,12 и 16-го разрядов регистра. Управление входной последовательностью и регистром сдвига синхронизируется одним и тем же генератором тактовых импульсов.

В начальном положении в регистре записан 0. Значение первого бита входного числа подано в сумматор. На первом такте эта цифра 1 записывается в первый разряд регистра (пути значений разрядов числа, показанные стрелками на рис. 13.4).

На втором такте очередная 1 числа из сумматора записывается в первый разряд регистра, а бывшая там 1 сдвигается влево и т. д.

В седьмом такте в регистр записывается 0 из седьмого разряда входного числа. В этом же такте из разряда 7 регистра его содержание поступает в сумматор, куда также поступает 0 из восьмого разряда числа. В результате на восьмом такте в регистр запишется единица.

Так продолжается процесс записи и сдвига влево входного числа в регистр. При этом в сумматоре происходит сложение по модулю 2 разрядов 9,12 и 16 регистра с соответствующими разрядами вводимого числа в тактах 9, 12 и 16 и ввод полученных сумм в младший бит регистра в тактах 10, 13 и 17.

Сигнатура - сжатое отображение длинных последовательностей дискретных данных, имеющих место в конкретных точках схемы изделия. Сигнатуры (метки, знаки) должны свидетельствовать о том, что определенный узел схемы выдает правильную последовательность.

Номер такта	Содержание регистра	Очередной входной сигнал рег.	Очередной бит входн. сигнала
00	0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0	1	1
1	0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1	1	1
2	0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1	1	1
3	0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1	1	1
4	0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1	1	1
5	0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1	1	1
6	0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1	0	0
7	1 0 0 0 0 0 0 0 0 0    1 1 1 1 1 0	1	0
8	0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1	1	0
9	1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1	0	0
10	0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 01 1 0	0	0
11	0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 11 0 0	1	1
12	1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1	0	1
13	0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0	1	1
14	0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1	0	1
15	0 1 1 1   1 1 1 0 1 1 0 0   1 0 1 0	1	1
16	1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1	0	1
17	1 1 1 1   1 0 1 1 0 0 1 0   1 0 1 0	0	1
18	1 1 1 1   0 1 1 0 0 1 0 1   0 1 0 0	0	1
19	1 1 1 0   1 1 0 0 1 0 1 0   1 0 0 1	1	1
20	1 1 0 1   1 0 0 1 0 1 0 1   0 0 1 1	1	1

Рис. 13.4. К пояснению метода сигнатурного анализа

Общее число тактов записи числа в регистр и сдвига его влево равно выбранному числу разрядов анализируемой последовательности (в рассматриваемом примере вводимое число содержит 20 разрядов). После выполнения последнего такта записи в регистре оказывается записанной сигнатура числа в виде 16-битного набора. Этот набор сформирован в 16-ричном формате (в алфавите 0123456789ABCDEF). Каждый разряд этого 16-ричного числа образован четырьмя битами регистра (D973).

Входные последовательности могут быть любой фиксированной длины, но в результате обработки они преобразуются в слово длиной 16 бит.

Для выполнения задачи диагностирования на входы цифрового объекта контроля необходимо подавать тест-сигнал. В качестве такого сигнала может быть использован любой последовательный или параллельный сигнал определенной длительности. Его построение должно обеспечивать прохождение сигналов через все элементы и изменения логических состояний 1 в 0 и 0 в 1 во всех узлах проверяемой схемы. При этом тест-сигнал должен периодически повторяться для получения устойчивого изображения сигнатуры.

В качестве генератора тест-сигналов может быть использован обычный двоичный счетчик, каждый бит которого соединяется с соответствующим входом объекта. Однако во многих случаях генераторами тест-сигнала могут служить встроенные средства контроля тест-программ.

При циклической проверке выбранного «окна» данных необходимо обеспечить полное совпадение начала и конца этого «окна» во всех циклах контроля, чтобы сигнатуры потоков данных были стабильны. Выбор ширины, начала и конца «окна» данных осуществляется командами «Пуск» и «Стоп», которые устанавливает оператор на анализаторе сигнатур в соответствии с требованием инструкции по проверке объекта контроля.

Для локализации отказа с точностью до съемного компонента цифрового вычислителя требуется иногда разрывать цепи обратных связей и вводить дополнительные тест-сигналы на внутренние входы схемы. Ключи, размыкающие обратные связи во время проверки, могут выполняться в виде специальных перемычек или микровыключателей, устанавливаемых на плате, а также в виде специальных буферных каскадов, одним из логических состояний которых является состояние высокого выходного сопротивления (в режиме размыкания обратной связи).

Документирование сигнатур. Диагностирование цифровых вычислителей с помощью АС возможно лишь при наличии списка (перечня) правильных сигнатур и сигнатур, соответствующих характерным отказам узлов (элементов) схемы. Данный список сигнатур получается в результате исследования изделия как объекта сигнатурного анализа. При этом лучшие результаты дают экспериментальные исследования объекта с использованием АС. Списки сигнатур оформляются в виде специальных таблиц, где указываются сигнатуры и соответствующие места (клеммы) их съема.

Полученные в процессе контроля изделия тестовые сигнатуры сравниваются с их табличными значениями. Отличие их от правильных табличных («опорных») сигнатур свидетельствует о наличии отказа в изделии. Путем последовательного получения сигнатур в контрольных точках схемы и сравнения их с опорными можно локализовать отказавший узел. При этом с целью ускорения процесса диагностирования изделия целесообразно алгоритм («дерево») поиска отказа строить на методе половинного деления схемы.

Наряду с таблицами сигнатур в настоящее время значения сигнатур могут быть проставлены у соответствующих точек на электрических схемах изделий (рис. 13.5). Эти же сигнатуры могут быть обозначены гравировкой или печатью около контрольных точек на платах самих изделий.