Учебное пособие для преподавателей и студентов средних профессиональных учебных заведений по специальности 230101 «Вычислительные машины, комплексы системы и сети»


Раздел 3. Автономная и комплексная проверка функционирования и диагностика СВТ, АПС и АПК



страница14/17
Дата22.06.2019
Размер3.46 Mb.
ТипУчебное пособие
1   ...   9   10   11   12   13   14   15   16   17
Раздел 3. Автономная и комплексная проверка функционирования
и диагностика СВТ, АПС и АПК

Некоторые из достаточно интеллектуальных средств вычислительной техники, такие как принтеры, плоттеры, могут иметь режимы автономного тестировании. Так, автономный тест принтера запускается без подключения к компьютеру, нажатием комбинаций клавишей на пульте его управления. Принтер, исполняя имеющуюся в его ПЗУ специальную микропрограмму, печатает диагонально все доступные ему символы, и оператор, просматривая и сравнивая полученную при этом распечатку, определяет правильность его работы в режимах различной плотности и качества печати.

Аппаратно-программная система имеет возможность автономной проверки функционирования компонент ее вычислительного ядра, используя встроенные или загружаемые тест-программы. АПС может выполнять и внешние тест-программы для ее компонент, а также тест-программы комплексного тестирования, имитирующие многозадачный и многопользовательский режимы работы АПС.

Аппаратно-программный комплекс часто состоит из отдельных АПС, которые и могут быть протестированы автономно, соответствующими тест-программами в рамках самой АПС.
3.1 Функциональный контроль АПС
Контроль функционирования компонент специализированных АПС типа Main Frame осуществляется, во время ее работы, аппаратурными средствами (специальными схемами контроля сумматоров, счетчиков, дешифраторов, средств передачи данных и т. д.). Контроль вычислительного процесса в таких АПС выполняется специальными программными средствами, контролирующими правильность выполнения алгоритмов вычислений, допустимость получаемых результатов, их достоверность. Чаше всего такой контроль использует метод двойного пересчета отдельных частей общей задачи. При разработке специализированных АПС разрабатываются одновременно и специальные тест-программы их комплексного тестирования. Комплексные тест-программ типа ТКП (Тесты Контрольно-Проверочные), должны периодически запускаться обслуживающим персоналом, во время планово-предупредительного и текущего технического обслуживания АПС.

Если говорить об АПС типа персональный компьютер, то программы комплексного тестирования для них практически отсутствуют, т. к. разработка подобных программ, в общем случае, невозможна. АПС, используя одно и то же вычислительное ядро (системную плату), могут иметь самую различную аппаратную конфигурацию в зависимости от задач, на которые они ориентированы. Поэтому, для функционального контроля РС используются тест-программы общего применения, такие как рассмотренные выше CheckIt, NDiags, Sandra и т. п.


3.1.1. Контроль и диагностика компонент системной платы.

Системные платы РС, в зависимости от их модификаций, могут содержать либо только собственно вычислитель (CPU с его системной обвеской, оперативную память и систему шин со своими контроллерами и формирователями), либо дополнительно – некоторые из контроллеров периферийных устройств (НЖМД, видеоконтроллер, коммуникационные порты, аудиоконтроллер, сетевые средства межкомпьютерной связи и т. д.). Это нужно иметь в виду и, когда разговор пойдет о контроле и диагностике системной платы, то будет подразумеваться системная плата минимальной конфигурации, без интегрированных в нее контроллеров периферийных устройств.


3.1.1.1) Контроль работы CPU и FPU.

Функциональный контроль центрального процессора РС происходит первым и обязательно – при каждом выполнении POST-программы. При этом тестируется файл регистров процессора, его переключения из режима RМ в PM и обратно, и его реакция на запросы прерывания. CPU, как известно, имеет собственную микропрограмму самотестирования, которая запускается автоматически, если CPU достаточно долго находится в режиме простоя (Ti Idle).

Контроль функционирования CPU можно проводить специально, с использованием внешних тест-программ. Так, если в программе CheckIt выбрать пункт меню Tests, а в его контекстном меню пункт System Board, то этот тест проверит в части микропроцессора:

- общие функции CPU (General Function),

- ошибки по прерывания CPU (Interrupt Bug),

- 32-разрядное умножение (32-bit Multiply),

- защищенный режим работы (Protected Mode),

- арифметические функции FPU (NPU Arithmetic Functions),

- тригонометрические функции FPU (NPU Trigonometric Functions),

- функции сравнения FPU (NPU Comparison Function).

Если в программе NDiags выбрать пункт СИСТЕМА/ТЕСТ СИСТЕМНОЙ ПЛАТЫ, то тест-программа проведет:

- общий тест ЦПУ,

- тест регистров ЦПУ

- арифметический тест ЦПУ,

- тест защищенного режима работы ЦПУ.

Если в программе PC-Doctor выбрать пункт Diagnostics/CPU/Coprocessor, то будут выполнены тесты:

- CPU Registers,

- CPU Arithmetic’s,

- CPU Logical Operations,

- CPU String Operations,

- CPU Interrupt/Exceptions (/исключение),

- CPU Buffer/Cache.

- CPU C&T/Cyrix Specific (если ЦПУ их поддерживает),

- CoProc Registers,

- CoProc Commands,

- CoProc Arithmetic’s,

- CoProc Transcendental,

- CoProc Exceptions,

- CoProc Cyrix/IIT.

Как видно, самый большой набор проверок предлагает программа PC-Doctor.


3.1.1.2) Контроль средств системной поддержки CPU

Тестирующие способности системной поддержки процессора у программы CheckIt весьма скромные. Если в программе CheckIt выбрать пункт меню Tests, а в его контекстном меню пункт System Board, то этот тест проверит из средств системной поддержки CPU только:

- контроллер(ы) DMA и

- контроллер(ы) прерываний (Interrupt Controllers).

Программа NDiags, при выборе пункта меню СИСТЕМА/ТЕСТ СИСТЕМНОЙ ПЛАТЫ, из устройств системной поддержки процессора тестирует контроллер ПДП и контроллер прерываний.

Программа PC-doctor в пункте Diagnostics/Motherboard тестирует те же средства системной поддержки процессора:

- контроллер прерываний,

- контроллер ПДП.


3.1.1.3) Контроль и диагностика DRAM

Оперативная память персонального компьютера выполняется, как известно, на микросхемах динамического типа, что и соответствует аббревиатуре DRAM – Dynamics-Random-Access Memory (динамическая память произвольного доступа). Запоминающими элементами таких микросхем являются элементарные конденсаторы, образованные плавающими затворами полевых транзисторов. Эти переходы могут находиться в заряженном (логическая единица) или разряженном (логический нуль) состояниях.

Особенностью динамической памяти, в отличие от статической, является требование периодической регенерации всей хранящейся в ней информации, т. к. запоминающие емкости имеют тенденцию к саморазряду. Кроме того, элементарный запоминающий конденсатор памяти может разрядиться, если в него попадет высокоэнергетическая космическая частица, что не редкость на земной поверхности. Таким образом, динамическая память имеет склонность к искажениям отдельных бит информации. Это может иметь фатальные последствия для компьютера, т. к. в DRAM хранятся как данные, так и рабочие программы, и сама операционная система. Искажение одного бита в машинной команде может привести к тому, что, например, вместо операции чтения выполнится операция записи, которая может испортить данные, программу и даже саму ОС.

Именно поэтому динамическая оперативная память снабжается схемой паритетного контроля – свертки каждого записанного байта по модулю-2. В ответственных ЭВМ используются коды, исправляющие ошибки, например, код Хемминга. При записи, каждый байт информации сопровождается контрольным разрядом, вырабатывающимся схемой свертки, а при чтении, той же схемой свертки каждый байт проверяется на четность и, в случае нарушения паритета, вырабатывается немаскируемое прерывание, формирующее сообщение об ошибке DRAM. В этом случае автоматическое выполнение дальнейших операций блокируется и на экране дисплея появляется сообщение:



Error Parity DRAM. System Halted (Ошибка четности динамической памяти. Система остановлена).

Контроль работоспособности оперативной памяти РС выполняется соответствующими секциями POST-программы при каждом включении питания компьютера, или при “холодном” рестарте системы (нажатие кнопки RESET).

При появлении симптома ошибки DRAM, следует перезагрузить операционную систему и попытаться снова запустить ту же прикладную программу. Если ошибка не повторится, то этот случай классифицируется как одиночный сбой. Если же ошибка повторяется, то это – симптом жесткой ошибки. В таком случае следует отключить механизм выработки NMI и запустить программу диагностики ошибок памяти, например, CheckIt/Tests/Memory. Можно воспользоваться и услугами программы NDiags, выбрав пункт меню ПАМЯТЬ\Тест основной (базовой) памяти, и Тест расширенной памяти, а если конфигурация предусматривает и дополнительную память, то и ее тест. NDiags протестирует выбранную память следующими шаблонами:

- записью и проверкой нулей во все разряды всех ячеек проверяемой памяти,

- записью и проверкой единиц во все разряды всех ячеек проверяемой памяти,

- пробегом и проверкой единицы по всем разрядам по-очереди в каждом адресе,

- пробегом и проверкой нуля по всем разрядам по-очереди в каждом адресе,

- записью и проверкой кода 10101010 в каждый адрес (шахматный код),

- записью и проверкой кода 01010101 в каждый адрес (инверсный шахматный код).

Обе эти программы достаточно подробно тестируют DRAM, но программа CheckIt позволяет протестировать память как минимальным (Quick Memory Test Only), так и расширенным набором тестов и даже повторить тестирование не один раз, а до 999 раз, чтобы обнаружить плавающие ошибки памяти. Кроме того, программа CheckIt позволяет локализовать ошибку памяти до компоненты (ИМС или модуля SIMM).

Тестирование памяти с помощью программы PC-doctor выполняется при выборе пункта Diagnostics/RAM Memory. Программа предлагает выбрать режим тестирования:

- Fast – быстрый, по одному проходу каждого теста,

- Medium – средний, по 10 раз,

- Heavy – тяжелый, по 20 раз,

тип тестирования:

- Pattern – 18-ти шаблонный,

- Address – по адресным линиям выборки ИМС,

- Bus Throughput – случайными сигналами выборки,

- Code Test – случайными кодами.

Далее следует выбрать тип тестируемой памяти:

- Base – базовую память до 640 КБ.

- Extended – расширенную, до 16 МБ.

- Expanded – дополнительную, от 1 до 32 МБ,

- UMB – блок высшей памяти, от 1 до 1,064 МБ.

Тесты могут выполняться с различными параметрами: с печатью протокола, запомнить протокол в файле, полный протокол или только протокол ошибок, с заданием адресов для каждого типа памяти. Таким образом, можно тестировать не всю, а только выбранные участки памяти.

Временные характеристики оперативной памяти под Windows прекрасно определяются с помощью программы Sandra, но если память неисправна, или ошибается, Sandra просто откажется ее тестировать. В этом случае, можно воспользоваться программами, о которых упоминалось в подразделе 2.6.2.


3.1.1.4) Контроль работы системной шины

Все типы системной шины, от ISA до PCI и USB, формируются из локальной шины центрального процессора, с помощью шинных формирователей и контроллеров системной шины. Однако, поскольку системная шина не представляет собой отдельного устройства, ее функциональный контроль непосредственно невозможен, и неисправности системной шины проявляются в одновременном отказе работы некоторых, или всех внешних устройств.

Неисправность системной шины может быть локализована, только, если внимательно наблюдать за выполнением тест-секций POST-программы, с помощью анализатора шины типа Anal Bus. Для более подробной локализации неисправностей системной шины можно зациклить начальные секции POST-программы и просматривать осциллографом адресные сигналы, сигналы передачи данных по системной шине и сигналы управления шиной: запрос и подтверждение захвата шины, состояние линий запросов прерываний, сигналы циклов шины – IOR, IOW, MemR, MemW, Lock, Unlock и т. д. Бегло просмотреть исправность шинных формирователей можно, если замерить и сравнить с таблицей эталонных состояний уровни напряжений на всех контактах разъемов слотов расширения в режиме, оговоренном таблицей эталонных состояний..
3.1.1.5) Контроль ROM BIOS и CMOS-памяти

Программа CheckIt на проверку и тестирование ROM DIOS не ориентирована, но может протестировать счетчик часов реального времени, если выбрать пункт меню Tests/Real Time Clock. Этот тест состоит из:

- сравнения реального времени со временем DOS – Compare Real-Time Clock time to DOS time,

- сравнения реальной даты с датой DOS – Compare Real-Time Clock date to DOS date,

- сравнения истекшего времени – Compare Elapsed Time.

Программа NDiags в пункте меню СИСТЕМА/ТЕСТ СИСТЕМНОЙ ПЛАТЫ содержит окно проверки часов реального времени (ЧРВ), проверка которых состоит из:

- проверки выработки сигнала запроса прерывания от ЧРВ и

- теста интервального таймера DOS.

Если выбрать пункт СИСТЕМА/СТАТУС CMOS, то будет проверено:

- состояние батареи питания CMOS,

- часы текущего времени в CMOS,

- опрос контроллера жесткого диска на соответствие его параметров записанным в CMOS ,

- правильность конфигурации оперативной памяти,

- правильность аппаратной конфигурации,

- правильность контрольной суммы CMOS-памяти.

Программа PC-doctor, в пункте Diagnostics/System Board, содержит контекстное меню, в которое входят и пункты проверки ROM BOIS, CMOS и RTC Clock:

- System Timer – проверка прерываний от интервального таймера DOS,

- BIOS Timer – сравнение DOS-таймера с таймером часов реального времени,

- RTC Clock (счетчик часов в системе CMOS), проверяет правильность обновления счетчика, период повторения меток прерываний от часов, прерывания от RTC-будильника и соответствие текущих часов и даты

- CMOS RAM – проверяет память CMOS шаблонным тестом, как оперативную.



Контрольные вопросы.

1. Какими средствами может быть проведен контроль функционирования CPU? FPU?

2. Какие режимы углубленной диагностики DRAM предоставляет программа CheckIt?

3. Какие режимы, в отличие от CheckIt, предоставляет программа PC-doctor для тестирования DRAM ?

4. Как можно проверить функционирование средств системной поддержки CPU PC?

3.1.2 Контроль и диагностика периферийных устройств АПС

Как уже было сказано в начале данного раздела, некоторые периферийные устройства могут иметь режим автономной проверки, без участия вычислительного блока, но при автономном тестировании могут оказаться непроверенными средства связи этих ПУ с центральным вычислительно-управляющим устройством (CPU). Для проверки периферийных устройств в комплексе с центральным вычислителем, следует использовать программы комплексного тестирования.


3.1.2.1) Контроль и диагностика средств ввода оперативной информации.

Клавиатура.

Контроллер клавиатуры тестируется POST-программой перед загрузкой операционной системы. Специальная секция POST-программы, после сброса и инициализации клавиатуры, проверяет отсутствие “залипших” клавишей. Как известно, удержание клавиши в нажатом состоянии, через небольшой период времени, который может быть задан специально в пункте Advanced CMOS SetUp/Typematic Rate Delay (установка расширенных параметров CMOS/время задержки автоповтора) утилиты SETUP, заставляет контроллер клавиатуры повторять ввод того же символа с заданной частотой. “Залипшая” клавиша приводит к тому же эффекту, что и фиксируется POST-программой с выдачей видео кода типа



хх 301

где хх порядковый номер “залипшей” клавиши.

Более подробно можно протестировать клавиатуру встроенной (если она есть) или внешней тест-программой.

Программа CheckIt в пункте меню Tests/Input Devices/Keyboard предназначена для проверки клавиатур РС/ХТ, АТ и расширенной в режимах:

- Press Each Key – проверка срабатываний всех клавишей,

- Typematic Repeat Test – проверка автоповторов при удерживании нажатой клавиши,

- Keyboard Lights Test – проверка индикаторов клавиатуры.

Если при проверке срабатываний клавишей обнаружится не срабатывающая, или нечетко срабатывающая клавиша, нужно разобрать клавиатуру, в выключенном состоянии клавиатуры проверить тестером или мультиметром факт замыкания ее контактов при нажатии. В зависимости от конструкции клавиатуры, промыть спиртом, отрихтовать контактную группу этой клавиши (шилдовая клавиатура), или заменить целиком модуль неисправной клавиши. Нарушение контактных соединений или печатного монтажа в клавиатурах пленочного )мембранного) типа невосстановимы без замены всей мембраны. Раскладка клавишей по мембране весьма специфична для каждой модели клавиатуры, так что, в этом случае целесообразнее просто заменить клавиатуру целиком.

Если же в клавиатуре шилдового типа обнаружена неисправность группы клавишей, то вероятность неисправностей всех клавишей этой группы маловероятна. Вероятнее всего, дефект заключен в отказе дешифратора строк матрицы клавишей, или в отказе одного из информационных входов контроллера, либо в обрыве связи этой группы клавишей с выходом дешифратора строк или информационным входом контроллера. Для локализации подобной неисправности нужно, прежде всего, по принципиальной схеме клавиатуры разобраться, как организована в ней матрица клавишей. Может оказаться, что вся неисправная группа принадлежит одной строке и кроме них, в той же строке нет исправных клавишей, тогда вероятно неисправен выход дешифратора, или оборвалась его связь со строкой матрицы клавишей. Второе предположение легко проверяется мультиметром. Для проверки работы дешифратора нужно включить компьютер и проверить осциллографом наличие отрицательных импульсов на выходах дешифратора и если их нет – заменить ИМС дешифратора. Следует иметь в виду и то, что разные клавиатуры могут иметь разную раскладку клавишей по матрице, поэтому для справки нужно использовать принципиальную схему клавиатуры именно этой модели.

Если окажется, что вся неисправная группа принадлежит одному столбцу и кроме них, в том же столбце нет исправных клавишей, тогда, вероятно, неисправен информационный вход контроллера, связанный с эти столбцом, или оборвалась связь его со столбцом клавишей. Второе предположение также проверяется мультиметром. Для проверки первого предположения нужно включить компьютер и проверить осциллографом наличие отрицательных импульсов на этом входе контроллера при нажатой одной из клавишей этого столбца и если они есть – придется заменить ИМС контроллера.

Если кроме неисправных клавишей в той же строке или столбце есть и работающие клавиши, то дефект, вероятно, заключен в обрыве печатного шлейфа, соединяющего клавиши в строку, или столбец соответственно. Устраняется подобный дефект установкой дублирующей перемычки, соединяющей выход одной из неисправных клавишей строки (столбца) – с одной из исправных, той же строки (столбца).

Ошибка при проверке автоповтора свидетельствует о неисправности контроллера клавиатуры, установленного на плате клавиатуры.

Ошибки при проверке индикаторов требуют, для их локализации, анализа работы их схем. Управляет зажиганием и гашением индикаторов контроллер клавиатуры по командам, получаемым им от центрального процессора, по прерываниям от активной программы. Светодиоды индикаторов получают питание от источника +5 В, ток через них ограничивается специальными резисторами, а протекание тока или его отсутствие управляется состоянием усилительных элементов (часто – ИМС инверторов). Инверторы, в свою очередь, управляются непосредственно выходами соответствующих портов контроллера. Если не зажигается или не гаснет индикатор, нужно проверить логическим пробником или мультиметром подачу на него питания +5 В, затем соответствие падения напряжения на светодиоде его характеристике, падение напряжения на токоограничительном резисторе, затем на выходе и входе инвертора, наконец, на соответствующем выходе контроллера. Изменить состояние контроллера нажатием соответствующей клавиши, во время прохождения теста, невозможно (им управляет сама тест-программа) и во время локализации места неисправности нужно использовать соответствующий шаг тест-программы.

Программа NDiags выполняет те же тесты (кроме теста автоповтора), а при проверке нажатия клавишей дополнительно высвечивает скан-код нажатой клавиши. Это может быть важно, если все клавиши срабатывают, но путают скан-коды. Это может быть следствием нарушения таблицы перевода кода сканирования матрицы клавишей в скан-код клавиатуры, находящейся в ПЗУ контроллера клавиатуры. Этот дефект может возникать и вследствие некорректного ремонта клавиатуры, когда ИМС контроллера клавиатуры была заменена на ИМС контроллера от клавиатуры другого типа.

Программа PC-Doctor в пункте меню Diagnostics/System Board/Keyboard проводит тестирование контроллера клавиатуры, точнее – его части, расположенной на системной плате, в режимах:

- Completed – укомплектованность, наличие,

- KBD Power-On Self test – самотестирование по включению питания,

- KBD IRQ Test – проверка выработки запроса прерывания IRQ1 от клавиатуры,

- KBD Interface Test – проверка работы интерфейса клавиатуры.

В пункте Interactive Tests/Keyboard содержатся три теста:

- Keyboard Keys – тест нажатия клавишей с индикацией скан-кодов,

- Keyboard LEDs – тест светодиодных индикаторов состояния клавиатуры,

- Keyboard Repeat – тест автоповтора.

Манипуляторы.

Для проверки манипуляторов “мышь” можно воспользоваться файлом теста манипулятора (test.exe), обычно имеющимся на дистрибутивной дискете с драйвером мыши. Тест позволяет проверить функции манипулятора и его настройки, такие как начальная позиция курсора мыши, область и скорость перемещения манипулятора, символ, идентифицирующий курсор и т. д. Можно использовать и тест-программы общего тестирования.

Программа CheckIt предоставляет в пунктах меню:

- Tests/Input Devices/Mouse – тестирование манипулятора мышь,

- Tests/Input Devices/Joystick – тестирование игрового манипулятора.

При тестировании мыши программа предлагает проверки:

- Press each mouse button – проверка нажатия кнопок мыши,

- Move mouse to screen top – проверка перемещения курсора по экрану вверх,

- Move mouse to screen bottom – проверка перемещения курсора по экрану вниз,

- Move mouse to screen left – проверка перемещения курсора по экрану влево,

- Move mouse to screen right- проверка перемещения курсора по экрану вправо.

Программа NDiags в пункте меню ПРОЧИЕ/ТЕСТ МЫШИ предлагает аналогичные проверки.

Программа PC-Doctor также позволяет тестировать манипуляторы проверкой срабатывания их кнопок и перемещения курсора, с указанием его текущих координат.

Все три программы могут протестировать игровой Кэмпстон-джойстик: правильность его центровки и срабатывание его кнопок. Для тестирования пропорционального джойстика следует воспользоваться специальными тестами, которые прикладываются к дистрибутиву его драйвера, т. к. конструкций, логических организаций, функциональных возможностей и разновидностей их применений так много, что универсальной программы их проверки просто не может быть.



3.1.2.2) Контроль и диагностика средств вывода оперативной информации

Видеоподсистема.

Наличие, исправность портов ввода-вывода и самодиагностика видеоконтроллера (видеокарты) тестируется POST-программой перед загрузкой операционной системы.

Подробное тестирование видеомонитора в автоматическом режиме без участия оператора невозможно, т. к. сама программа не может проверить правильность отображения шрифтов, линейность развертки, цветовую палитру, правильность отработки атрибутов символов и т. д. Тест-программа только генерирует и выводит на экран монитора соответствующие картинки, снабжая изображение указаниями признаков правильной работы, а оператор, выполняя указания программы, должен отвечать программе – соответствует ли изображение требованиям программы.

Встроенная программа ROM Diagnostic, программы сервисных плат RACER, ROM&DIAG и комплекса PC-tester содержат соответствующие пункты проверки видеоподсистемы РС, но, в силу ограниченности емкости их памяти, полноценную проверку организовать не могут. Поэтому, для более тщательной проверки качества видеосистемы следует воспользоваться внешними (загружаемыми) тест-программами.

Программа CheckIt имеет пункт меню Tests/Video, который состоит из трех основных частей:




Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   9   10   11   12   13   14   15   16   17


База данных защищена авторским правом ©vossta.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница