3.1. Класифікація апаратних засобів контролю і діагностування

Апаратні засоби діагностування Ц і МПП поділяють на зовнішні і вбудовані. Зовнішні засоби конструктивно від'єднані від ОД, а вбудовані входять до його складу.

До зовнішніх апаратних засобів контролю і діагностування Ц і МПП належать: контрольно-вимірювальні прилади, пульти, стенди; аналізатори і тестери; контрольно-діагностичні комплекси і системи.

Контрольно-вимірювальні прилади, пульти і стенди. Їх використовують для ремонтів, сервісного обслуговування, вхідного і вихідного контролю при ручному (неавтоматизованому) способі та слабко вираженій автоматизації цих процесів.

Аналізатори і тестери. Застосовують для параметричного, функційного, тестового або комбінованого контролю і діагностування 1C, у тому числі ВІС і НВІС, а також змонтованих на їх базі вузлів, пристроїв, що розміщують на друкованих платах. За допомогою більшості цих засобів процес контролю автоматизують, а самі вони можуть бути як універсальні, так і спеціалізовані. Керування їхньою роботою та оброблення діагностичної інформації здійснює вмонтована в них мікроЕОМ.

Контрольно-діагностичні комплекси і системи. Їх використовують для здійснення всіх чи окремих видів контролю і діагностування 1C різного ступеня інтеграції, змонтованих друкованих плат, цифрових пристроїв і систем. Процес контролю і діагностування за допомогою цих засобів частково або повністю автоматизований. У структурі комплексу чи системи є одна або кілька ЕОМ.

Існує багато критеріїв класифікації апаратури контролю і діагностування обчислювальних пристроїв. Серед них можна виокремити: функційне призначення; види контролю і діагностування; ступінь автоматизації процесу контролю і діагностування; етапи контролю і діагностування; конструктивне виконання засобів контролю і діагностування.

Функційне призначення. Характеризує засоби контролю і діагностування за спеціалізацією. Однак це не означає, що апаратуру для певного виду контролю чи діагностування не можна використати для інших операцій. Так, системи діагностування змонтованих друкованих плат з 1C різного ступеня інтеграції успішно використовують для контролю самих 1C.

Види контролю і діагностування. За цим критерієм засоби поділяють на апаратуру параметричного, функційного, тестового контролю і діагностування.

Ступінь автоматизації процесу контролю і діагностування. Визначає продуктивність і технічні можливості засобів. Тому цей критерій дуже важливий. Ступінь автоматизації має градацію.

Конструктивне виконання засобів контролю і діагностування. Залежить воно від експлуатаційного призначення засобів. Стаціонарну апаратуру використовують на етапах проектування і налагодження обчислювальних пристроїв і під час їх масового серійного виробництва. При виробництві невеликих серій частіше застосовують настільні варіанти діагностичної апаратури. Експлуатація сервісного обслуговування та ремонтів потребує здебільшого портативної апаратури.

Прилади з ручним керуванням. Інколи для пошуку дефектних компонентів обчислювальних пристроїв достатньо простих приладів з ручним керуванням, зокрема вольтметрів, низьковольтних тестерів цілісності провідників, багатоканальних осцилографів, частотомірів та ін. Найчастіше під час ручного пошуку несправностей використовують логічний пробник, логічний пульсатор, струмовий зонд.

Автоматизовані засоби контролю і діагностування. Вони забезпечують якісно новий рівень контролю і діагностування обчислювальних пристроїв. Серед них найчастіше використовують логічний і сигнатурний аналізатори.

Їх використання дає істотні переваги, а саме: задавши для приладу початкові умови, подальший процес контролю і діагностування обчислювальних пристроїв і систем відбувається автоматично. Це значно спрощує керування ним. Отже, детально розглядати цей вид автоматизації процесу контролю і діагностування немає потреби.

Розмаїття апаратних засобів діагностування дає змогу обрати їх щодо конкретних ОД. При цьому головну увагу звертають на доцільність використання того чи іншого засобу та економічну ефективність процесу діагностування, реалізованого на його базі.

3.2. Вимоги до систем діагностування цифрових і обчислювальних пристроїв

В основу архітектурних вимог до систем діагностування цифрових і мікропроцесорних пристроїв покладені загальні принципи, яких дотримуються, розробляючи обчислювальні пристрої і системи.

Невід'ємними властивостями систем діагностування є гнучкість, нарощуваність, простота спрягання окремих вузлів і модулів системи з керуючою ЕОМ (КЕОМ). Керуюча ЕОМ повинна використовуватись як для оброблення результатів тестування, так і для розроблення і налагодження тестових програм. Цього можна досягти, дотримуючись основних принципів схемотехнічного проектування, зокрема модульності, магістральності та мікропрограмованості.

Принцип модульності. Передбачає проектування системи діагностування на основі відкритості архітектури. При цьому, з одного боку, повинна бути можливість комплектування і нарощування системи діагностування за рахунок нових пристроїв і блоків, а з іншого – можливість нарощування пристроїв і блоків необхідною кількістю конструктивно закінчених модулів і вузлів (друковані плати з вмонтованими в них ВІС і НВІС та іншими компонентами). Всі модулі повинні забезпечувати конструктивно-технологічну та електричну сумісність між собою. Це значить, що перероблення нижчого модуля не повинно призводити до перероблення верхнього.

Принцип магістральності. Полягає в тому, що проектування систем діагностування проводять на основі такої структури, де блоки з'єднані між собою однією чи кількома магістралями передавання інформації, які утворюють багаторівневу систему каналів зв'язку. Магістраль вищого рівня повинна мати вищу пропускну здатність для передавання тестової інформації і забезпечувати необхідну швидкодію модулів нижчого рівня.

Магістрально-модульна структура. Цей тип систем діагностування узгоджує продуктивність КЕОМ (швидкість передавання тест-векторів) з пропускною здатністю модулів і блоків системи. Спрягання КЕОМ з іншими блоками системи забезпечує високошвидкісна магістраль. Магістрально-модульна структура побудови систем діагностування дає змогу організувати автономну роботу необхідних модулів.

Принцип мікропрограмованості. Це реалізація частини функцій протоколів, що не піддаються мікромініатюризації за допомогою схемної логіки, у вигляді мікропрог-рам. Вони містяться у напівпровідниковому постійному запам'ятовуючому пристрої і забезпечують вищу швидкодію системи під час обміну тестовою інформацією.

Головною функцією систем діагностування є реалізація відповідних методів діагностування обчислювальних пристроїв і систем.

3.3. Засоби тестування мікропроцесорів

Одним з перших методів діагностування Ц і МПП є, зокрема, самотестування процесорів ПК.

3.3.1. Самотестування процесорів ПК

Вбудований механізм самотестування процесора BIST (Built in Self-Test – програма самоперевірки процесора при вмиканні живлення) забезпечує