Тема: Діагностика І контроль процесорів І систем обробки сигналів та зображень




Скачати 166.36 Kb.
НазваТема: Діагностика І контроль процесорів І систем обробки сигналів та зображень
Сторінка1/2
Дата27.01.2014
Розмір166.36 Kb.
ТипКурс лекцій
  1   2


© Ваврук Є.Я.

Курс лекцій

"Проектування комп’ютерних засобів обробки сигналів та зображень"


Тема: Діагностика і контроль процесорів і систем обробки сигналів та зображень

Питання.

1. Особливості діагностики та контролю процесорів та систем обробки сигналів та зображень.

2. Ієрархічність засобів діагностики та контролю процесорів та систем обробки сигналів та зображень.

3. Склад та структура зовнішньої контрольно-діагностичної апаратури процесорів та систем обробки сигналів та зображень.

^ 4. Процес формування АЧХ цифрового фільтра (процесора/системи обробки).

5. Особливості формування вхідних масивів для знімання АЧХ цифрового фільтра (процесора/системи обробки).

6. Геометричне тлумачення формування АЧХ.
^ 1. Особливості діагностики та контролю процесорів та систем обробки сигналів та зображень.

Для контролю і діагностики вузлів обробки сигналів застосовуються різні сполучення відомих (програмного і апаратного) методів вбудованого і зовнішнього контролю ЕОМ, які направлені на пошук та усунення несправностей в функціонально закінченому вузлі, або методи діагностики складних систем, що базуються на використанні тестових наборів різного типу. Проте, робота в режимі реального часу (РРЧ), застосування високочастотних НВІС, динамічний характер відмов зробили практично нереальним визначення моменту і місця виникнення несправностей в вузлах такого класу, при використанні цих методів.

Розрізняють функціональне діагностування з метою контролю і з метою пошуку несправностей.

Загальна структурна схема системи діагностування апаратними засобами з метою контролю функціонування цифрового вузла наведена на рис. 1.1, де



  • Росн(t) – ймовірність безвідмовної роботи основної схеми (схеми, яка контролюється;

  • Рk(t) – ймовірність безвідмовної роботи схеми контролю;

  • Рсп(t) – ймовірність безвідмовної роботи схеми порівняння (схеми прийняття рішення);

  • Х = {x1 x2 xn} – вектор входу цифрового пристрою;

  • Y = {y1 y2 yn} – вектор виходу цифрового пристрою.

Коефіцієнт надлишкового обладнання дорівнює:
(1.1)

де

- Lо – об’єм обладнання основної схеми, охопленої апаратним контролем;

- Lн – об’єм обладнання основної схеми, не охопленої апаратним контролем (неконтрольована частина схеми);

- L=Lо  +  Lн - об’єм обладнання основної схеми;

- Lк  - об’єм обладнання схеми контролю;

- Lсп  - об’єм обладнання схеми порівняння.

Враховуючи, що Lсп   L і Lсп    Lк , значенням Lсп можна знехтувати.

В будь-якому випадку при оцінці затрат треба враховувати два випадки: коли схема контролю контролюється повністю і коли вона не контролюється.

Тестове діагностування передбачає подачу на контролюючий пристрій спеціальних збурень (тестів), які дозволяють по вихідних сигналах пристрою шляхом порівняння отриманих результатів з наперед відомими еталонними виявити заданий клас несправностей в цьому пристрої.

Достовірність функціонування перевіряється за деякий проміжок часу

t = tp + t (1.2),

де

- tp  тривалість основної роботи;

-  t  тривалість проходження тесту.

Структурна схема тестового діагностування наведена на рис.1.2.



Необхідно враховувати, що вбудований апаратний контроль підвищує достовірність роботи пристрою, але одночасно приводить до зниження його безвідмовності внаслідок збільшення об’ємів обладнання.

Методи діагностування та контролю з використанням принципів резервування, дублювання, мажоритування, коректуючих кодів, сигнатурного аналізу. Проте всі перераховані вище методи не забезпечують стовідсоткову повноту перевірки схем вбудованого контролю, оскільки кінцеві вихідні каскади тих схем не контролюються. Тому розроблений клас самодіагностуючих (самоперевіряючих) схем в яких довільна несправність з заданого класу при подачі вхідних робочих наборів приводить до появи значень вихідних функцій, які відрізняються від значень вихідних функцій, що видаються справною контролюючою схемою при справній основній схемі. Серед багатьох методів побудови самодіагностуючих схем вбудованого контролю, універсальним є метод, схема якого наведена на рис. 1.3.

Значення x1, x2,…, xk ; y1 , y2,…yr є вхідними значення схеми вбудованого контролю. При справній роботі основної схеми на її виходах буде N різних вихідних сигналів (для комбінаційних схем N 2r, для схем з пам’яттю N2r*2q,

де q – кількість елементів пам’яті). Проте робочими вхідними наборами схеми вбудованого контролю будуть тільки 2k + N різних значень з 2r+q можливих (якщо основна схема є комбінаційною) і 2r+q+k (якщо основна схема з пам’яттю). Робочі вхідні значення є дозволеними вхідними значеннями для схеми вбудованого контролю, решту є забороненими і характеризують наявність несправностей певного класу в основній схемі.


Розгляд самоперевіряючих схем показує, що для повної перевірки необхідні великі додаткові апаратні затрати.

Є три основні принципи побудови діагностичних систем, які визначають організацію процесу діагностування: принцип централізованого діагностування, принцип розкручування, принцип розподіленого діагностичного ядра.

Діагностичні графи, які ілюструють різні принципи діагностування наведені на рис.1.4 де а) – централізований з послідовною процедурою; б) - централізований з послідовно-паралельною процедурою; в) – принцип розкручення; г) – принцип розподіленого ядра. Буквою і позначено час проведення тестування.



Особливості діагностики

Робота сучасних систем опрацювання сигналів в РРЧ має певні особливості, які пов'язані, насамперед, з складністю алгоритмів, високими вимогами до швидкодії, такту поступлення вхідних даних, великими обсягами оброблюваної інформації, складністю використаної елементної бази та умовами експлуатації.

Внаслідок цього при роботі даних систем виникає певна група відмов, які не є характерними для систем і процесорів інших типів. На пошук і виявлення несправностей в таких системах впливають такі фактори:

  • накопичення помилок при переході від одного етапу обчислень до іншого;

  • складність визначення моменту і місця виникнення несправності (зумовлені, насамперед, високою швидкодією і великим обсягом поступаючої інформації);

  • складність спряження реальних потоків даних і виникнення завад в лініях зв’язку (швидкодіючі системи можуть бути несправними і при працюючих складових частинах).

Враховуючи, що для більшості керуючих комплексів, до складу яких входять системи опрацювання сигналів, навіть випадкові збої та помилки можуть привести до фатальних наслідків, проблема діагностики і контролю таких систем є актуальною задачею.

Хоча більшість алгоритмів опрацювання сигналів можна представити у формалізованому вигляді, сьогодні не існує однотипних підходів щодо діагностики і контролю відповідних структур. Здебільшого розглядаються задачі контролю і діагностики тільки окремих груп алгоритмів і їх апаратної реалізації.

Таким чином аналіз задач діагностики, варіантів реалізації алгоритмів особливостей діагности і контролю пристроїв обробки сигналів, що ефективним є такі шляхи діагностики і контролю:

  1. Використання непрямих методів контролю.

  2. Дослідження можливості введення мінімальної кількості резервних елементів.

  3. Дослідження можливості перевірки процесорів і систем на виконання задач в РРЧ з використанням мінімального об’єму апаратури контролю.

4 Дослідження можливості використання самодіагностичних властивостей
^ 2. Ієрархічність засобів діагностики та контролю процесорів та систем обробки сигналів та зображень.

Ієрархічність засобів діагностики відповідає ієрархічності обчислювальних засобів. Тому розглядається ієрархічність на рівні: систем, процесорів та окремих вузлів.

Використовуються такі засоби діагностики на рівні:

  • систем – зовнішня контрольно- діагностична апаратура (КДА);

  • процесорів – КДА + програмний тестовий контроль;

  • вузлів – програмний тестовий контроль + вбудований апаратний контроль.

Головними спільними завдання при їх використанні є:

  • забезпечення контролю і діагностики в режимі реального часу;

  • мінімальні додаткові діагностичні і контролюючі апаратні засоби;

  • забезпечення перевірки вхідних та вихідних сигналів;

  • забезпечення контролю і діагностики в важких (промислових) умовах експлуатації.

  • Для прикладу розглянемо варіант реалізації системи (див. рис.2.1).на прикладі розв’язання задач обробки в когерентно-імпульсному локаторі.

Нехай процессор ШПФ обчислює в режимі реального часу (РРЧ) 32-х або 256-ти точкове амплітудне ДПФ (в залежності від режиму роботи системи) з зважуванням над черезперіодними вибірками S(n,i) (n – текучий номер елементу дальності, i – номер черезперіодної вибірки в межах одного циклу обчислень) комплексної огинаючої вхідного сигналу, що приймаються з N cуміжних елементів дальності (віддалі до об’єкту), визначає ковзаюче середнє значення сигналу.

В пороговому пристрої здійснюється порівняння інформації. що поступає з процесора ШПФ з кодом порога, формуватися ознаки порівняння, які повинні перемножуватись на значення режектуючої функції.

В вузлі керування та синхронізації формуються набір синхроімпульсів і зондуючих сигналів, які використовуються для синхронізації роботи всіх вузлів радіолокаційного комплексу.

Вузол інформаційного обміну використовується для обміну між процесорами первинної і вторинної обробки.

Н
а вхід системи обробки поступають з приймача проміжкової частоти 8 – ми розрядні значення ReS i ImS, які приймаються і обробляються в стробі приймання інформації (СПІ), що є одним з імпульсів слідкування, що виробляється в каналі визначення віддалі. Інформація з виходу процесора ШПФ Y(n,l) ((l – номер коефіцієнта Фур’є – номер гармоніки) поступає на вузол визначення віддалі (на схему визначення максимальної гармоніки). В пороговому пристрої значення Y(n,l) порівнюються з еталонними значеннями (порогом). Результати порівняння P(n,l) поступають на схему формування коду дальності в вузлі визначення віддалі до цілі.

Розробка стратегії діагностування та контролю

Вибір стратегії діагностування залежить від призначення пристрою, режимів експлуатації, заданих обмежень на вагогабаритні показники. В загальному випадку цифрові пристрої (системи) містять апаратно-програмні засоби діагностування, причому вбудовані засоби контролю (апаратні) виконують перевірку в процесі її основної роботи, а засоби тестового діагностування в режимі контролю, регламентних і профілактичних робіт . Причому в тестовому діагностуванні вирішується дві задачі:

- знаходження (генерація)тестової послідовності, яка може виявити заданий клас несправностей;

- моделювання несправностей заданого класу (верифікація тесту), з метою доведення, що ці несправності можуть бути виявлені розробленим тестом.

Розмірність задач і трудомісткість їх розв’язку різко збільшується з ростом складності вузлів. Для виявлення тільки однієї несправності для перевірки комбінаційних схем потрібно 2r тестових наборів для комбінаційних схем і 2r+q для схем з пам’яттю. Тому можливість тестування передбачають на етапі розробки виробів. Аналіз показує, що пристрої обчислення ШПФ в такій системі (див. рис.2.1) доцільно перевіряти на двох рівнях: в складі системи (зовнішня КДА) і методами вбудованих тестів. При використанні зовнішньої КДА достовірність роботи вузла ШПФ можна перевірити шляхом аналізу його амплітудно-частотної характеристики (АЧХ).

Для побудови самотестуючих архітектур ШПФ - схем доцільно використати такий алгоритм.

Відомо, що ШПФ-схеми мають log2N ступенів, індексованих через s, де 0 s< log2N. Кожна ступінь має N/2 модулів типу “метелик” (BM). На рис.2.2 наведена схема “метелика” з позначеними місцями можливого розташування функціональних помилок.



На рис. 2.2 показані входи (А, В), виходи (Y, Z), повертаючий (W) множник , тестові значення a, b і w, значення виходів y, z при поступленні тестових значень для конкретного ВМ. Тобто є дев’ять помилок, які можуть моделюватися різними способами, наприклад, неправильна робота суматорів може бути змодельована як навмисні помилки на вихідних лініях цих суматорів. Помилки розрізнені чотирма еквівалентними множинами помилок:{1},{4,7},{2,5,8}та {3,6,9}, причому, дві помилки не можуть бути розрізнені, якщо вони знаходяться у тій самій еквівалентній множині.

Визначаючи ВМ, через множину ^ T-пар тестових входів aj та bj , 0 T, повинні бути отримані усі помилки, які можна визначити.

На рис.2.3. наведена схема під’єднання апаратних засобів контролю до основних функціональних вузлів процесора ШПФ (основа 2, N = 2048), в якому діагностична програма виявляє несправність з точністю до функціонального блоку. Використовуються два типи тестів: тести перевірки і тести виявлення місця несправності. Вузли аналізу ВА1-ВА5, ВА8 виявляють несправність, яка виникає на вхідному мультиплексорі, зверхоперативній пам’яті ЗОЗП1, ОЗП1, ОЗП2, ЗОЗП2, ВМ, арифметично-логічному блоці (АЛБ). На входи ВА подається інформація з виходу функціональних блоків, записується в регістр і порівнюється з еталонним кодом, що знаходиться в ПЗП констант. У випадку неспівпадіння кодів по імпульсу опитування на виході ВА формується сигнал несправності. ВА6, ВА7 виявляють несправність , що виникає в ПЗП. Різниця ВА інформації з ПЗП в тому, що в ньому додатково встановлюється накопичуючий суматор.

Перевірка починається з перевірки працездатності вхідного мультиплексора (МК), далі вузли перевіряються в такій послідовності: ЗОЗП1; ОЗП1 та ОЗП2 (паралельно), ЗОЗП2, ПЗП1, ПЗП2. Перевірка АЛБ здійснюється за допомогою кодів, які зчитуються з ОЗП1, ОЗП2, ПЗП1, ПЗП2 і ПЗП констант. Після перевірки АЛБ починається перевірка блока керування.

Визначення та оцінка основних параметрів вузлів контролю у відмовостійких системах обробки сигналів

Вузли контролю і діагностики в системах повинні:

  • забезпечувати видачу тестових масивів з генератора на вузол, який перевіряється, в режимі реального часу;

  • забезпечувати видачу інформації з вузла, який перевіряється, на аналізатор в режимі реального часу;

  • час перевірки повинен бути наближеним до часу роботи в основних режимах;

  • мати мінімальні додаткові затрати на вузли контролю та діагностики в порівнянні з апаратними затратами на основний вузол.

3. Склад та структура зовнішньої контрольно-діагностичної апаратури процесорів та систем обробки сигналів та зображень.
  1   2

Схожі:

Тема: Діагностика І контроль процесорів І систем обробки сигналів та зображень iconЛекція 5 Тема: Діагностика І контроль процесорів І систем обробки сигналів та зображень
Особливості діагностики та контролю процесорів та систем обробки сигналів та зображень
Тема: Діагностика І контроль процесорів І систем обробки сигналів та зображень iconТема: Діагностика І контроль процесорів І систем обробки сигналів та зображень
Особливості діагностики та контролю процесорів та систем обробки сигналів та зображень
Тема: Діагностика І контроль процесорів І систем обробки сигналів та зображень iconЛекція 10 Тема: Проектування систем І процесорів обробки радіолокаційної інформації
Особливості обробки радіолокаційної інформації. Вибір параметрів радіолокаційної станції, які впливають на характеристики засобів...
Тема: Діагностика І контроль процесорів І систем обробки сигналів та зображень iconТема: Проектування систем І процесорів обробки радіолокаційної інформації
Особливості обробки радіолокаційної інформації.  Вибір параметрів радіолокаційної станції, які впливають на характеристики засобів...
Тема: Діагностика І контроль процесорів І систем обробки сигналів та зображень iconНаціональний університет „львівська політехніка” Інститут ікта кафедра...
Особливості розробки кзосз бали
Тема: Діагностика І контроль процесорів І систем обробки сигналів та зображень iconЛабораторна робота №4 з дисципліни “Проектування комп’ютерних засобів...
Мета роботи: Ознайомитися з методами та засобами фільтрації в часовій області. Проілюструвати процес фільтрації зображення
Тема: Діагностика І контроль процесорів І систем обробки сигналів та зображень iconПроектування комп’ютерних засобів цифрової обробки сигналів та зображень”
Безвтратні методи стиску не забезпечують потрібного у багатьох випадках степеня стиску зображень. У цьому разі необхідно застосовувати...
Тема: Діагностика І контроль процесорів І систем обробки сигналів та зображень iconПроектування систем І процесорів обробки радіолокаційної інформації
Особливості обробки радіолокаційної інформації. Вибір параметрів радіолокаційної станції, які впливають на характеристики засобів...
Тема: Діагностика І контроль процесорів І систем обробки сигналів та зображень iconНаціональний університет „львівська політехніка” Інститут ікта кафедра...
Визначити необхідну продуктивність 1024-х точкового процесора шпф, за основою2, на пліс при частоті поступлення вхідних даних 512...
Тема: Діагностика І контроль процесорів І систем обробки сигналів та зображень iconНаціональний університет „львівська політехніка” Інститут ікта кафедра...
Визначити необхідну продуктивність 1024-х точкового процесора шпф, за основою2, на пліс при частоті поступлення вхідних даних 512...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Школьные материалы


При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання © 2013
звернутися до адміністрації
nauch.com.ua
Головна сторінка