Введение к работе
Актуальность проблемы. Одной из центральных проблем вычислительной техники в настоящее время является обеспечение высокой надежности и достоверности функционирования ЭВМ и систем. Это объясняется не только расширением сферы применения ЗМ и важностью решаемых ими задач, но и тем, что возникли области применения вычислительных машин, в которых техническое обслуживание затруднено, либо совсем исключено, и поэтому обеспечение юс правильного функционирования является главным и обязательным требованием.
Современная ЭВМ представляет собой сложный комплекс аппаратных и программных средств, при тесном взаимодействии которых осуществляется выполнение возложенных на нее функций. Поэтому надежность вычислительных систем определяется надежностью ее элементов и аппаратуры, а также надежностью программного-обеспечения, управляющего выполнением вычислительного процесса.
Надежностные показатели современных ЭВМ возросли как за счет повышения надежности элементов и блоков ЭВМ, так и за счет увеличения объема в составе ЭВМ аппаратных средств диагностирования при соответствующей микропрограммной и программной поддержке, поскольку сама по себе надежность аппаратуры не может исключить возникновения различных отказов и сбоев в работе.
Стоимость потерь из-за аппаратных неисправностей с ростом производительности ЭМ растет. Увеличивающаяся сложность аппаратуры, в свою очередь, приводит к повышению частоты отказов и сбоев. В этих условиях требуется особенно тщательное проектирование аппаратных и программных средств диагностирования.
Поскольку основным типом неисправностей при функционировании вычислительных систем считаются сбои и самоустраняющиеся отказы, одним из важнейших условий обеспечения надежности ЭШ является устойчивость программного обеспечения к сбоям аппаратуры БВМ. Неисправность аппаратуры, возникшая при выполнении какого-либо программного модуля и необнаруженная' средствами аппаратного контроля СЕМ приведет к "нормальному" завершению модуля, хотя последствия неисправности могут распространяться на работу всей сШ,-
Разнообразие видов искажений вычислительных процессов (ВП) приводит к необходимости построения специальных средств, каждое из которых ориентировано на обнаружение отдельных видов искажений. При этом необходимо минимизировать время реакции средств защиты на заданные типы искажений и предотвратить влияние этих искажений на дальнейший процесс вычислений.
Решение этих задач для некоторых типов искажений полностью пока не завершено. Это объясняется тем, что ЭВМ с традиционной архитектурой не вполне приспособлены для обеспечения надежности ВП. Следовательно, существует необходимость защиты ВП от сбоев аппаратуры ЭВМ при общей ориентации на обеспечение высокой достоверности вычислений.
Цель и задачи работы. Основной целью диссертационной работы является повышение достоверности вычислений посредством разработки и исследования способов, алгоритмов и средств функционального диагностирования вычислительных процессов, протекающих в ЭВМ традиционной архитектуры, при ориентации исследований на оперативное обнаружение дефектов в выполнении операторов программ.
Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:
-
Выбор и анализ математической модели вычислительного процесса.
-
Построение диагностической модели вычислительных процессов.
-
Разработка и исследование способов и алгоритмов диагностирования вычислительных процессов.
-
Разработка аппаратных средств функционального диагностирования, реализующих способы диагностирования.
5. Оценка эффективности предложенных решений.
Методы исследования. Для решения поставленных задач в
работе используются положения и методы теории графов, теории множеств, теории схем программ и теории алгоритмов.
Научная новизна результатов, полученных в диссертационной работе, заключается в следующем:
- впервые представлены и исследованы способы'диагностирования вычислительных процессов как комплекса операторов программы, выполняемых при поддержке аппаратных средств ЭВМ,
- З -позволяющие оперативно обнаруживать обусловленные сбоями аппаратуры искажения вычислительных процессов, приводящие к нарушению управляющих, адресных и информационных связей операторов;
- впервые предложена оригинальная диагностическая модель
вычислительного процесса, позволяющая осуществить анализ адрес
ных, информационных и управляющих связей операторов в програм
ме и отличающаяся от известных списком выявляемых дефектов.
Практическую ценность работы представляют:
разработанные способы диагностирования вычислительных процессов;
разработанные алгоритмы и средства, обеспечивающие реализацию предложенных способов диагностирования БП.
Внедрение результатов работы. Теоретические и практические результаты диссертационной работы использовались в научно-исследовательских работах, выполненных на кафедре вычислительной техники в І987-1991 гг., и связанных с разработкой методов и средств функционального диагностирования вычислительных процессов.
Акт, подтверждающий использование результатов диссертационной работы, приводится в диссертации.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научно-технических конференциях:
Республиканской конференции "Автоматизация контроля вычислительных устройств и систем" (Винница, 1988 г.);
Региональном научно-техническом семинаре "Микропроцессоры в системах контроля и управления" (г.Пенза, 1989, 1991 гг.);
Всесоюзном семинаре "Применение ПЭВМ в автоматизированных системах контроля, диагностирования и изготовления РБА" (г.Москва, 1989 г.);
Республиканской научно-технической конференции "Проблемы автоматизации контроля электронных устройств" (г.Киев, 1990 г.);
научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ЛЕТИ имени В.И.Ульянова (Ленина) (Санкт-Петербург , 1988, 1989 гг.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов с выводами, заключения,.списка литературы, включающего 114 наименований и приложения. Основная часть работы изложена на 132 страницах машинописного текста. Работа содержит 15 таблиц, 23 рисунка.