14.3. ПРИБОРЫ ДЛЯ ПОИСКА НЕИСПРАВНОСТЕЙ В КОМПЬЮТЕРАХ

Есть четыре систематических подхода к определению неисправностей в персональных компьютерах

14.3.1. ТРАДИЦИОННЫЙ ПОДХОД

При традиционном подходе к обслуживанию вычислительных машин для определения причин отказа применяются традиционные электронные приборы, как, например, электронный вольтметр и осциллограф, и обычные методы поиска неисправностей, например путем подачи соответствующих сигналов.

Достоинства. Достоинства такого подхода заключаются в том, что он не требует применения специальной контрольно-измерительной аппаратуры. Не нужно также никакой предварительной подготовки. Этот подход чаще всего применяют тогда, когда для сведения задачи нахождения неисправности к обследованию небольшого количества элементов уже были использованы другие методы. Он также полезен при диагностике некоторых отказов при перезапуске.

Недостатки. Вместе с тем этот метод обладает множеством недостатков. Его очень сложно использовать в цифровой аппаратуре.

Традиционные методы отслеживания сигналов от входа к выходу и от выхода ко входу оказываются несостоятельными при наличии обратных связей. Для компьютеров характерно наличие множества цепей обратной связи, а программное обеспечение, управляющее машинами, может увеличивать их число.

При невозможности разорвать цепи обратной связи, гораздо лучшие результаты дает сравнение. Отработанные методы обслуживания компьютеров широко используют преимущества сравнения.

Быстродействия электронного вольтметра недостаточно для измерения основных характеристик большинства цифровых сигналов. При оты екании неисправностей в вычислительных машинах вольтметры используют только для измерения уровней питающих напряжений.

Осциллограф также относительно бесполезен при поисках неисправностей в компьютерах. Многие важные шины персональных компьюте ров являются трехуровневыми. При отсутствии возбуждения напряжение на них меняется произвольно. Обычно с помощью осциллографа не удается квалифицировать такое состояние шины. На практике можно даже спутать это состояние с состоянием логического 0 или логической 1.

Другим аргументом против применения осциллографа является то обстоятельство, что в цифровых системах форма сигнала не имеет большого значения. Если сигнал не отклоняется слишком сильно в ту или

другую сторону и достаточно быстро устанавливается в пределах логических уровней, приемлема почти любая форма сигнала. С помощью осциллографа трудно и неудобно определять, находится ли логический сигнал в пределах соответствующих логических уровней.

14.3.2. ЦИФРОВЫЕ ПРИБОРЫ

Приборы, предназначенные для обслуживания компьютеров, обычно представляют собой инструменты, определяющие годность-негодность. Они воспринимают логические уровни и временные соотношения и дают заключение об их истинности или ложности.

Одним из таких приборов является логический пробник. Это относительно недорогой ручной инструмент, определяющий логические уровни. Более дорогие модели позволяют определять «плавающие» узлы. С помощью логического пробника можно обнаруживать короткие импульсы и изменения состояний, а также определять активные состояния и выполнять относительные измерения коэффициента заполнения.

При традиционном подходе к поиску неисправностей в компьютерах логический пробник существенно эффективнее осциллографа, кроме того, он гораздо дешевле.

Другим простым и относительно недорогим прибором для поиска неисправностей в цифровой аппаратуре является логический импульсный генератор. Он позволяет вводить последовательность импульсов с малым коэффициентом заполнения в любой доступный узел. Эта последо вательность будет блокировать автоматическую систему управления нормально работающим узлом и на очень короткое время устанавливать высокий уровень, а затем - низкий. Интегральные схемы, соединенные с этим узлом, при этом не повреждаются.

Такими же достоинствами обладает еще один прибор для поиска неисправностей в цифровых системах. Это цифровой токовый детектор. Он определяет относительный уровень тока. Применяют его для нахождения закороченных логических входов на информационных или адресных шинах. Кроме того, его используют для обнаружения закороченных конденсаторов фильтров источников питания, поскольку через них протекает большой ток.

Есть и другие приборы, позволяющие измерять частоту, период, длительность переднего или заднего фронта и другие характеристики импульсных сигналов. Это цифровые приборы, обладающие большей точностью и простотой применения, чем осциллографы. К тому же они обычно дешевле.

14.4. ПОШАГОВЫЙ МЕТОД ПОИСКА НЕИСПРАВНОСТЕЙ

При отыскании неисправности в компьютере выполняемый им машинный цикл пошагово сравнивают с образцовым. К информационной и адресной шинам испытываемой системы подсоединяют схему-защелку

данных или логический анализатор. Подключенный прибор служит для отслеживания выполнения программы системой. В качестве программы используют прикладную или управляющую программу. Применяя пошаговый метод, можно отслеживать и специальную тестовую программу.

Различают два типа пошаговых испытаний: одиночные команды и одиночные циклы. При одиночной команде данные на шипах фиксируются в конце каждого цикла выборки операционного кода, при оди ночном цикле - в конце каждого цикла.

Одиночная команда применяется для быстрого обнаружения неполадки, одиночный цикл - для ее анализа. Если компьютер может ра ботать в пошаговом режиме, часто можно использовать обычную контрольно-измерительную аппаратуру, например осциллограр

14.4.1. ФИКСАЦИЯ ДАННЫХ

Для фиксации данных используют последовательность D-триггеров нли защелок, соединенную с информационной и адресной шинами испытываемой системы. Выходные сигналы схем-защелок управляют дисплеем. Дисплей обычно отображает информацию в двоичной или шестнадца-теричной форме. Можно также фиксировать данные некоторых управля ющих линий и строк состояний.

Управляющая цепь схемы-защелки данных определяет, когда данные на информационной и адресной шинах стабильны. Она также фиксирует информацию на шинах, после чего останавливает процессор. Переключатели на передней панели компьютера позволяют пользователю выбирать непрерывный или шаговый режим работы и тип шагового режима (одиночный цикл или одиночную команду).

В некоторых персональных компьютерах, выпускавшихся раньше, схемы-защелки данных были встроены в переднюю панель. Современные схемы-защелки представляют собой отдельные устройства промышленного выпуска, которые можно соединять с гнездом для расширительных модулей некоторых персональных компьютеров. В других моделях промышленного выпуска предусматривается ИС, позволяющая осуществлять ее соединение с ИС микропроцессора. Выпускаются также защелки общего назначения.

14.4 2. ЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР

Для сбора информации в пошаговом режиме можно использовать и логический анализатор. Это прибор достаточно общего назначения, Он также позволяет собирать информацию от нескольких машинных циклов и затем отображать ее в форме, удобной для пользователя.

Основой логического анализатора является матрица памяти. Данные, содержащиеся в памяти, отображаются, по окончании сбора информации и после введения ее в память.