Порядок виконання лабораторної роботи. 1. Ознайомтеся з теоретичними відомостями
1. Ознайомтеся з теоретичними відомостями.
2. Для побудованої в лабораторній роботі (рис. 4.2) комбінаційної схеми дешифратора із застосуванням d-алгоритму сформуйте тести, що визначають наявність константних несправностей у зазначених викладачем контрольних точках.
3. Проаналізуйте отримані результати і зробіть висновки про наявність чи відсутність несправностей, що досліджуються, в елементах об’єкта діагностування.
4. Розробіть алгоритм програми, що реалізує формування тестових послідовностей за D-алгоритмом.
5. Запрограмуйте розроблений алгоритм.
6. Представте результати функціонування програми. Занотуйте їх у зошиті.
Питання та завдання
1. В чому полягає суть багатовимірної активізації шляху?
2. На чому базується багатовимірна активізація?
3. У який спосіб одночасно можна транспортувати кілька несправностей?
4. Як за D-алгоритмом виявити надлишковість у цифровій схемі?
Лабораторна робота № 5
Дослідження програмних засобів діагностування складових комп’ютерної системи
Мета: навчитися досліджувати та застосовувати програмні засоби діагностування складових комп’ютерної системи, на прикладі окремих компонентів персонального комп’ютера.
Обладнання: персональний комп’ютер, дослідний діагностичний програмний комплекс із документацією.
Рекомендована література: [2, 10, 11, 12, 13, 14].
Теоретичні відомості
Програмні додатки загального призначення (Motherboard Monitor, Perfomance Test, Dr.Hardware, SiSoftware Sandra, S.M.A.R.T.-и жорстких дисків) проводять моніторинг характеристик апаратних складових, наприклад, підвищення температури процесора, зменшення швидкості обертання кулера, критичного збільшення швидкості збійних секторів на жорсткому дискові.
Розробники операційних систем також інтегрують у них програмне забезпечення, яке повинно допомагати користувачу виявити та усунути несправності складових КС, зумовлені програмними помилками та несправностями апаратних складових.
Спеціальні утиліти моніторингу надають користувачу і виробники апаратних складових – Samsung, Western Digitel, Hitachi. Такі утиліти в основному дають інформацію про лише одну з апаратних складових, при цьому не надаючи інформації про стан інших. Розглянемо найбільш поширені програмні засоби (утиліт) діагностування.
Утиліта CrystalMark 2004 R2 (рис. 5.1) широко використовується завдяки можливостям тестування жорстких дисків, процесорів, оперативної памяті та системи в цілому. При загальному тестувані системи всі дані додаються і підсумовуються в загальну кількість балів, яку можна порівняти з іншими програмними засобами. При цьому в загальному тесті можна подивитися із якою швидкістю записуються і зчитуються дані в різних режимах роботи КС. Розглянемо можливості даної утиліти на прикладі тестування жорсткого диска. Тестування диска починається від визначення типу роз’єму, з’єднання, моделі, кєш-пам’яті, серійного номера, ємності, а також файлової системи, версії прошивки, закінчуючи розмірами локальних дисків і показуючи при цьому об’єм вільного місця на диску, заповнену ділянку диска і загальний об’єм.
Рис. 5.1. Зовнішній вигляд утиліти CrystalMark2004 R2
Утиліта PC Wizard 2007. Функціональні можливості утиліти можуть визначити технічний стан окремих вузлів системного блока. Тобто можна дізнатися модель системної плати, процесора, оперативної пам’яті, відеокарти, ємність ЖД, мережну карту, отримати інформацію про приводи, драйвери, кодувальники, температуру, вольтаж (рис. 5 2).
Рис. 5.2. Зовнішній вигляд утиліти PC Wizard 2007
Як приклад розглянемо функціональні можливості розділу «тести». Тут можна проводити детальні тести процесора, фізичної й логічної пам’яті, кеш-пам’яті першого та другого рівнів, локальних дисків, які можна порівнювати між собою, а також розглядати їх у графічному вигляді.
Утиліта EVEREST Ultimate Edition. Функціональні можливості даної утиліти розраховані для тестування апаратної й програмної частин системи. Інтерфейс надає можливість розглядати такі розділи: комп’ютер, системна плата, операційна система, сервер, дисплей, мультимедіа, збереження даних, мережа, пристрої, програма, безпека, конфігурація, база даних. Наприклад, для ЖД можна визначати такі властивості: модель, серійний номер, версію, тип пристрою, параметри, сектори LBA, буфер, мультисектори, ємність та фізичні дані. Варто звернути увагу й на опис S.M.A.R.T.-атрибутів, яких налічується біля 23, кожен з яких має своє значення, поріг, розмір, статус (рис. 5.3).
Рис. 5.3. Екранна форма утиліти EVEREST Ultimate Edition
Утиліта AIDA32 є багатофункціональною, оскільки, за її допомогою можна розглянути будь-яку фізичну деталь комп’ютерної системи, а саме такі розділи: комп’ютер, системна плата, операційна система, сервер, дисплей, збереження даних, мережа, пристрої, програма, безпека, конфігурація, база даних. Наприклад, розглянемо її функціональні можливості детальніше на прикладі жорсткого диска (рис. 5.4). Для ЖД можна визначати такі властивості: модель, серійний номер, версію, тип пристрою, параметри, сектори LBA, буфер, мультисектора, ємність та фізичні дані.
Утиліта SiSoftware Sandra Lite XII, функціональні можливості якої спрямовані на одержання діагностичної інформації про кожну деталь КС, надає повну обґрунтовану відповідь про технічний стан КС. Наприклад, описуючи ЖД, можна сказати про загальні властивості SCSI, загальні характеристики, геометрію диска, конфігурацію режиму передачі, отримати інформацію про логічні диски, властивості, залежність, активні властивості, інформацію про S.M.A.R.T.-атрибути, дані S.M.A.R.T.-атрибутів, підтримку режимів передачі, активні режими передачі.
Рис. 5.4. Екранна форма опису жорсткого диска
Можна розглянути й працездатність фізичних дисків, підключених до комп’ютера, порівнюючи їх з еталонними моделями, як у графічному, так і у вигляді числових послідовностей (рис. 5.5), проводити порівняння дисків у режимах зчитування та запису.
Процес діагностування складових КС, на етапі експлуатації, необхідно розпочинати з визначення технічного стану окремих компонентів системи, а саме стану, який характеризує в певний момент часу за певних умов зовнішнього середовища значення параметрів, установлених технічною документацією. Використовуючи програмні засоби діагностування, кожний компонент КС може пройти перевірку технічного стану, де алгоритм має два напрямки: так і ні. Якщо «так», то після тестування справний компонент КС повертається до роботи. У випадку «ні», досліджуваний компонент проходить такі етапи:
· виявлення симптомів несправності;
· ідентифікація й локалізація несправності;
· ремонт або заміна несправного компонента;
· проведення повторної перевірки.
Рис. 5.5. Порівняння досліджуваного диска з еталоном у графічному вигляді
Основними цілями процесу діагностування складових КС є:
1) розробка формалізованого опису технологічного процесу діагностування складових КС;
2) задання послідовності й взаємозв’язку технологічних діагностичних операцій процесу діагностування;
3) одержання необхідних значень діагностичних параметрів складових КС.
З алгоритму процесу діагностування складових КС випливає, що різними будуть і діагностичні операції етапів, і параметри, які їх характеризують. Для проведення діагностування складових КС у лабораторних умовах, згідно з розробленими методиками тестування, якими слід користуватися для отримання достовірних параметрів працездатності комплектуючих, користувач потребує знань про конфігурацію персонального комп’ютера. Це є необхідною умовою, оскільки треба записувати всі відомості, отримані в результаті тестування в журнал. У цьому журналі слід максимально точно описати конфігурацію комп’ютера, на якому тестується досліджуваний компонент системи, версії встановленого програмного забезпечення, налаштування ВІОS. Суть у тому, що різні програми дають різний результат при діагностуванні конкретної апаратної платформи, але при різних налаштуваннях програмного забезпечення. Зокрема, результати тестів пам’яті пакета EVEREST Ultimate edition в операційних системах Windows 95 і Windows 2000 відрізнялися майже в півтора рази (за матеріалами із сайта виробника).
При відомій конфігурації ПК необхідною умовою є формальний опис задачі діагностування складової КС. Адже від вибору задачі діагностування залежить, частково, і вибір програмного засобу (утиліти). Для діагностування стану компонента КС користувач повинен встановити кілька програмних зобів (утиліт) різних фірм виробників, які не взаємодіють між собою, не обмінюються інформацією та не мають засобів аналізу.
З огляду на складність засобів тестового діагностування сучасних обчислювальних приладів існують різноманітні підходи до оцінювання їх ефективності. Усі вони певною мірою дають можливість із тою чи іншою достовірністю оцінити ефективність досліджуваних систем.
Ефективністю (від лат. effectivus – дійовий) системи діагностування є ступінь її пристосованості до процесу визначення технічного стану ОД і пошуку в ньому дефектів. Ефективність – комплексна властивість процесу використання даної системи за призначенням на певний момент часу.
Очевидно, що діагностування тоді ефективне, коли виявляє дефекти чи передбачає можливість збоїв, викликаних несправностями, які можна усунути. Дедалі частіше у процесі діагностування складових КС використовують знання експертів – діагностів, які здатні оцінити не тільки процес діагностування, а й ефективність програмних засобів, призначених для тестування об’єктів діагностування. Оцінити ефективність програмних засобів діагностування складових КС можна за рахунок використання сучасних методів експертних оцінок.
Експерт може активно відстежувати ефективність використання програмного засобу при реалізації процесу діагностування жорстких дисків, тобто надавати експертну оцінку. Під експертними оцінками розуміють комплекс логічних математичних процедур, спрямованих на одержання від спеціалістів інформації, її аналіз і узагальнення з метою підготовки і вироблення раціональних рішень. Методи експертних оцінок можна розділити на дві групи: методи колективної роботи експертної групи і методи одержання індивідуальної думки членів експертної групи.
Вважається, що експерт (expertus – досвідчений) володіє цілою системою правил і може порівняти варіанти, відповідно задаючи кожному із них числа. Найчастіше перевага чи відносна значущість варіантів встановлюється за допомогою методів ранжування, попарних порівнянь або безпосереднього оцінювання.
При ранжуванні експерт повинен розмістити варіанти (фактори, моделі, об’єкти тощо) в порядку, який вважає раціональним, і приписати кожному з них числа натурального ряду – ранги 1, 2, …, n. Кількість рангів дорівнюватиме кількості варіантів. Якщо експерт надає двом і більше варіантам однакові ранги, то кожному із цих варіантів приписується середній ранг, обчислений із відомих чисел натурального ряду.
При груповій експертизі (n експертів) для кожного і-го варіанта визначається сума рангів 
, за якою упорядковуються варіанти. Наприклад, перший – найвищий – ранг надається варіанту, який набирає найменшу суму рангів, а останній – варіанту з найбільшою сумою рангів. Результати опитування оформляються у вигляді матриці.
Наприклад, за даними ранжування трьох варіантів п’ятьма експертами (див. табл. 5.1), перший ранг надається варіанту А, для якого 
другий – варіантові В, третій – варіанту С. Слід зазначити, що ранги визначають лише місця варіантів поміж іншими, не враховуючи існуючих між ними відстаней.
Таблиця 5.1
Ранжування трьох варіантів п’ятьма експертами
| Варіант | Експерт | Сума рангів | d | d  | ||||
| A | –4 | |||||||
| В | ||||||||
| C | ||||||||
| Разом | Х | Х | Х | Х | Х | Х |
Статистична обробка результатів ранжування передбачає оцінювання ступеня узгодженості думок експертів. Мірою узгодженості слугує коефіцієнт конкордації W, в основу розрахунку якого покладено відхилення d сум рангів за окремим варіантами 
від середньої сум рангів, яка становить 
Коефіцієнт конкордації – це відношення суми квадратів названих відхилень 
до максимально можливої суми квадратів відхилень 
. Узгодженість думок експертів можна оцінити за величиною коефіцієнта конкордації:
де S – сума квадратів відхилень всіх оцінок рангів кожного об’єкта експертизи від середнього значення; n – кількість експертів; m – кількість об’єктів експертизи.
Коефіцієнт конкордації змінюється в діапазоні від 0<W<1, де 0 – повне неузгодження, 1 – повне узгодження. При неузгодженості думок експертів W =0. Чим вищий ступінь узгодженості, тим більше значення W наближається до 1. За даними табл. 5.1, середня сума рангів становить 30:3=10, сума квадратів відхилень S=32, а коефіцієнт конкордації W=(12*32)/5 (3 
–3)=0,64, що свідчить про певні розбіжності в оцінках експертів щодо значущості варіантів.
При попарному порівнянні експерти використовують дві оцінки: 0 або 1. Більш вагомому варіантові надається оцінка 1, менш вагомому – 0. Результати попарних порівнянь оформляються у вигляді матриці, елементами якої є кількість наданих переваг аіj. Одна із властивостей матриці aij+aji=n, де n – кількість експертів. Відношення кількості наданих відповідному варіантові переваг до загальної суми елементів матриці характеризує його вагомість. Для ранжування та попарного порівняння програмних засобів подано модель, зображену на рис. 5.6.
Рис. 5.6. Модель ранжування програмних засобів діагностування
Модель загальна для всіх програмних засобів діагностування складових КС, оскільки передбачає тестування всіх можливих компонентів у системі.