Автоматический контроль функционирования ЭВМ предполагает получение каким-либо способом информации об ошибках. Причем для исправления ошибок требуется более полная информация.
Существуют два вида контроля, отличающиеся способами получения такой информации: программный и схемный (аппаратурный) контроль.
Программный контроль состоит в том, что при составлении программы решения задачи в нее включаются дополнительные операции, имеющие математическую или логическую связь с алгоритмом задачи. Сравнение результатов введенных операций с результатом решения всей задачи в целом или отдельных этапов решения позволяет установить с определенной вероятностью наличие или отсутствие ошибки. На основании сравнения появляется возможность исправить обнаруженную ошибку. Такой дополнительной операцией может быть двойной (тройной) счет программы или ее частей, позволяющий осуществить исправление ошибки без ее обнаружения. Возможность исправления обусловлена тем, что ошибка носит случайный характер и в дальнейшем не повторяется.
Достоинства программных методов:
· простота реализации;
· отсутствие дополнительного оборудования;
· возможность применения в любом компьютере.
Недостатки:
· значительное снижение производительности компьютера;
· проблематичность использования в компьютерах, работающих в режиме управления.
Схемный контроль связан с введением в состав ЭВМ дополнительной аппаратуры, предназначенной для выявления ошибок в контролируемом устройстве. Принцип их действия связан обычно со специальным кодированием операндов и команд программы. Код должен содержать дополнительные разряды, несущие требуемую для контроля избыточную информацию. Иногда избыточная информация получается дублированием основной аппаратуры без применения спецкодов.
Достоинства схемных методов: небольшое относительное время контроля, ибо операции контроля удается почти полностью совместить с выполнением основных операций.
Недостатки: необходимость увеличения объема аппаратуры.
Схемно-программный метод заслуживает особого внимания. Сущность его состоит в том, что задача обнаружения ошибок возлагается на контрольные схемы, встроенные во все устройства и тракты машины. Исправление же обнаруженных ошибок осуществляется специальной исправляющей программой, которая берет на себя управление по сигналу ошибки.
Достоинства комбинированного метода:
· производительность компьютера снижается незначительно, ибо исправляющая программа включается редко;
· объем дополнительного оборудования гораздо меньше того, который требуется при схемном методе.
Основные методы контроля работоспособности применяемые в современных ЭВМ:
-ЕСС-коды (64 информационных и 8 или 16 контрольных разрядов-исправление одиночных и двойных ошибок);
-дублирование блоков;
-схемы встроенного контроля для блоков ЭВМ, использующие дополнительные контрольные разряды к каждому информационному слову для обнаружения и исправления ошибок.
2. Виды диагностики.
Цель диагностики – это локализация неисправности. Диагностика бывает 2-х видов:
1. Тестовая диагностика (вып. при выключении рабочего режима ПК; потери рабочего времени; специальные программные, аппаратные и прогр-апп. средства).
2. Функциональная диагностика (вып. во время выч.процесса за счет схем встроенного контроля)-фактически это средства контроля.
Структура программной тестовой диагностики.
· Управляющая программа;
· Информационная часть (характеристики устройств, производительность);
· Тесты-подпрограммы для анализа работоспособности элементов, блоков и КС в целом.
Виды тестов.
1.Тесты производительности узлов КС и КС в целом (позволяют оценить производительность узлов и КС).
2.Тесты работоспособности узлов КС (позволяют находить неисправности).
ТЕСТЫ СуперЭВМ.
Наиболее популярным тестом производительности на
сегодня следует признать Linpack, который представляет собой решение
системы N линейных уравнений методом Гаусса. Поскольку известно, сколько операций с вещественными числами нужно проделать для решения системы, зная время расчета, можно вычислить выполняемое в секунду количество операций.
Имеется несколько модификаций этих тестов. Обычно фирмы-производители
компьютеров приводят результаты при N=100. Свободно распространяется
стандартная программа на Фортране, которую надо выполнить на
суперкомпьютере, чтобы получить результат тестирования. Эта программа не
может быть изменена, за исключением замены вызовов подпрограмм, дающих доступ к процессорному времени выполнения. Другой стандартный тест относится к случаю N = 1000, предполагающему использование длинных векторов. Эти тесты могут выполняться на компьютерах при разном числе процессоров, давая также оценки качества распараллеливания.
Для MPP-систем более интересным является тест Linpack-parallel, в котором
производительность измеряется при больших N и числе процессоров. Здесь
лидером является 6768-процессорный Intel Paragon (281 GFLOPS при N =
128600). Что касается производительности процессоров, то при N = 100
лидирует Cray T916 (522 MFLOPS), при N = 1000 и по пиковой
производительности - Hitachi S3800 (соответственно 6431 и 8000 MFLOPS). Для сравнения, процессор в AlphaServer 8400 имеет 140 MFLOPS при N =100 и411 MFLOPS при N=1000.
Для высокопараллельных суперкомпьютеров в последнее время все больше
используются тесты NAS parallel benchmark, которые особенно хороши для
задач вычислительной газо- и гидродинамики. Их недостатком является
фиксация алгоритма решения, а не текста программы.
Иногда суперкомпьютеры используются для работы с одним-единственным приложением, использующим всю память и все процессоры системы; в других случаях они обеспечивают выполнение большого числа разнообразных приложений.
Состав ПК по устройствам:
· МП (микропроцессор);
· DRAM с кэш;
· Видеосистема (адаптер с памятью и дисплей);
· контроллеры
· CMOS, RTC;
· ROM- BIOS;
· Накопители HD, FD;
· Клавиатура, мышь;
· Звуковая карта;
· Системы CD, DVD;
· И т.д.
Программа тестовой диагностики (ТД) для ПК может адресоваться только к тем составляющим ПК, которые имеют конкретный адрес. Такая основная часть ПК – это РОНы (регистры общего назначения) МП, ячейки памяти и системные порты (регистры). С точки зрения ТД, ПК – это совокупность адресуемых портов регистров, ячеек памяти, РОНов, с их соединениями и функциональной принадлежностью.