Программы исправления последствий сбоев

Программа исправления последствий сбоев, или кратко исправляю­щая программа (ИП), предназначена для повышения программной устой­чивости работы устройств к воздействию сбоев. Эта программа включает­ся в работу автоматически после того, как аппаратным или программно-логическим контролем выявлены ошибки в выполнении основных про­грамм. Главная задача ИП состоит в анализе ошибок, исправлении иска­женной информации, передаче управления основной программе после ис­правления. Если анализ показал, что данная ошибка возникла в результате отказов, то в работу включаются диагностические тест-программы.

В случае невозможности точного определения причин ошибки выда­ется осведомительная информация оператору, и работа устройства пре­кращается.

Рассмотрим принципы построения ИП применительно к ЭВМ, имеющей систему аппаратного контроля. При этом выделим следующие случаи искажения информации за счет сбоев в работе аппаратуры: в про­цессе приема данных, при переработке информации, во время ее хранения и в процессе выдачи результатов переработки. Эти случаи легко различа­ются между собой, так как отдельные устройства имеют схемы аппаратно­го контроля, сигнализирующие о месте появления сбоя.

В зависимости от места сбоя и характера искажения информации ис­пользуют различные способы исправления последствий сбоев. Если про­изошел сбой устройств ввода данных, то задача ИП состоит в стирании этих неверно принятых данных и вторичном запросе того внешнего объ­екта, откуда поступили данные. При циклическом решении задач управле­ния и невозможности перезапроса решение задачи блокируется до момента поступления новых данных.

Сбои устройств переработки информации по месту их возникновения разделяют на два класса: сбои арифметического устройства АУ и сбои уст­ройства управления УУ. Первый класс сбоев вызывает искажение результа­тов отдельных операций. Для исправления результатов необходимо повто­рить сбившийся участок программы. Сбои УУ, как правило, приводят к бо­лее тяжелым последствиям, так как может быть полностью нарушен ход вычислительного процесса и искажена информация в отдельных ячейках оперативной памяти. Если после сбоя запись результата операции по иска­женным адресам не проводилась, то исправление последствий можно осу­ществить повторением участка программы. Если запись произошла, то не­обходимо определить адрес записи и исправить информацию в ячейке по найденному адресу, что можно сделать далеко не всегда. Поэтому целесо­образно после обнаружения сбоя в УУ аппаратным способом запрещать любую запись в память. В этом случае последствие любого сбоя в устройст­ве переработки информации можно исправить повторением участка про­граммы.

Сбои в работе запоминающих устройств ведут к искажению храни­мой информации. Здесь также можно различить два случая искажения пе­рерабатываемой информации или программ, В первом случае последствия сбоя устраняют повторением участка программы (если искажены резуль­таты вычислений), либо повторным вводом информации в память (если искажены исходные данные). Во втором случае в память вводят дубликат программы.

Исправление последствий сбоев, возникающих при выдаче результа­тов, состоит в блокировке процесса выдачи и посылке на внешний объект предупреждения о том, что выданные результаты ошибочны. Таким обра­зом, ИП должна осуществлять анализ характера и последствий сбоя, после анализа включать в работу одну из частных исправляющих программ, вы­полняющую указанные выше действия. Кроме того, сами основные про­граммы должны быть приспособлены для исправления ошибок. Для этого они строятся из относительно мелких функционально независимых блоков. Все исходные данные сохраняются до конца выполнения блока, а начальный адрес запоминается в отдельной ячейке и в случае необходимости ис­пользуется для определения начала повторяемого участка.

С целью создания благоприятных условий для работы ИП в ЭВМ может быть введена специальная дополнительная аппаратура. В частности, аппаратными способами может запоминаться номер команды, при выпол­нении которой произошло искажение, осуществляться защита памяти от разрушения при записи по неверным адресам, запоминание номеров не­скольких предыдущих выполненных команд и т. д.

Рассмотрим несколько подробнее принципы построения блока ана­лиза ИП. На этот блок возлагаются следующие задачи: запомнить состоя­ние процессора ЦВМ на момент начала исправления ошибок, определить место и причину появления ошибки, включить в работу одну из частных ИП или передать управление диагностической тестпрограмме и, наконец, после успешного исправления последствий сбоя восстановить начальное состояние процессора и передать управление основной программе.

Место появления ошибки, как уже подчеркивалось, определяется на основе анализа сигналов контроля, каждый из которых фиксируется аппаратно. Существо анализа причин появления ошибки состоит в выяснении, является она последствием отказа или сбоя. Вначале предполагается, что ошибка возникла в результате сбоя основной или контрольной аппаратуры, запоминается место и время появления ошибки. Если в процессе повторе­ния участка программы аппаратный контроль не выдал сигнала ошибки, то полагают, что ошибка, возникшая в результате сбоя, исправлена. В случае повторного появления сигнала ошибки через небольшой интервал времени от того же самого устройства ошибка расценивается как систематическая, и в работу включаются диагностические тест-программы.

Структура ИП довольно сложна и в максимальной степени учитыва­ет особенности конкретной вычислительной машины. Современные ЭВМ имеют, как правило, достаточно эффективные ИП, обеспечивающие авто­матическое исправление 80-90% всех ошибок.