Особенности проявления и диагностика неисправностей средств вычислительной техники

9) проверить память и системный диск компьютера на отсутствие вирусных заражений (антивирусный пакет минимального размера, например, DrWeb-413, может поместиться и на системную дискету);

10) если ошибка осталась – перейти к тестированию компонент РС с использованием встроенных программ: POST (с помощью анализатора шины), ROM Diagnostics, или программ общего тестирования CheckIt, NDiags и др., запуская их с той же дискеты;

11) если ошибка носит плавающий характер, – проводить углубленное тестирование компонент АПС с использованием соответствующих программ, например PC-Doctor.

Разобранные выше симптомы неисправностей далеко не исчерпывают все возможные ошибки, возникающие при прогоне пользовательских программ, и даны только для примера симптомов ошибок. Другие ошибки будут иметь другие симптомы.

2. Автономная и комплексная проверка функционирования
и диагностика СВТ

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.

2.1 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. Поэтому, для функционального контроля РС используются тест-программы общего применения, такие как рассмотренные выше CheckIt, NDiags, Sandra и т. п.

2.1.1. 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.

2.1.1.1 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.

2.1.1.2 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 и контроллер ПДП.

2.1.1.3 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.

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, 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.

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.

2.1.1.4 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. 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.

2.1.1.5 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 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.

2.1.2 Контроль и диагностика периферийных устройств АПС

Для проверки периферийных устройств в комплексе с центральным вычислителем, следует использовать программы комплексного тестирования.

2.1.2.1 Контроль и диагностика средств ввода оперативной информации

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.