К пояснению метода двойного счета
| Номер (адрес) ячейки ОЗУ | Разряды двоичного кода числа | Разряды восьмеричного кода числа | ||||||||||||
| 8 7 6 5 4 3 2 1 0 | ||||||||||||||
| 0 0 0 0 0 0 0 0 0 | ||||||||||||||
| 0 0 0 0 0 0 0 0 1 | ||||||||||||||
| 0 0 0 0 0 0 0 1 0 | ||||||||||||||
| 0 0 0 0 0 0 0 1 1 | ||||||||||||||
| 0 0 1 1 1 1 1 1 1 | ||||||||||||||
| 0 1 0 0 0 0 0 0 0 | ||||||||||||||
| 1 1 1 1 1 1 1 1 1 |
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 | ||||||
 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 |  1 | ||||||||
 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 | |||||||||
| 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 | |||||||||
| 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 1 1 1 1 | |||||||||
| 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 | |||||||||
| 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 |    0 |  0 | |||||||
 
  0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 |    1 | ||||||||
 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 |  0 | ||||||||
| |||||||||
| 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 01 1 0 | |||||||||
| 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 11 0 0 | |||||||||
 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 |  1 | ||||||||
| 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 | |||||||||
| 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 | |||||||||
| 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 | |||||||||
| 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 | |||||||||
| 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 | |||||||||
| 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 | |||||||||
| 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 | |||||||||
| 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 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.
Рис. 13.5. Фрагмент схемы цифрового устройства,
приспособленный для контроля анализатором сигнатур
При выполнении диагностирования изделия анализатор сигнатур подключается к нему с помощью специальных зажимов проводов (пробника). Изображение сигнатуры получается на экране электронно-лучевой трубки, на специальных газоразрядных лампах, на сегментных индикаторах.