Каган Б.М., Мкртумян И.Б. - Основы эксплуатации ЭВМ (Учеб. пособие для вузов) (Книга - Основы эксплуатации ЭВМ (Б.М.Каган, И.Б.Мкртумян))

ПРЕДИСЛОВИЕ Быстрый рост числа ЭВМ и в особенности микроЭВМ, персональных компьютеров н микропроцессорных устройств в различных отраслях народного хозяйства, науки и культуры, системе образования и в быту породил проблему сохранения и поддержания их работоспособного состоянияя. Острота этой проблемы усугубляется рассредоточенностью средств вычислительной техники по территории всей страны, расширяющимся использованием ЭВМ и микропроцессорных средств для непосредственного управления производственным оборудованием и технологическими процессами, в том числе роботами и гибкими автоматизированными производствами. Государство вкладывает огромные средства в создание и производство электронной вычислительной техники, являющейся одним из важнейших средств повышения производительности труда в различных областях человеческой деятельности, производительности и эффективности машин н технологических процессов.

Нельзя допустить, чтобы изза неисправности ЭВМ н плохо организованной эксплуатации возникали значительные экономические потери и использование вычислительной техники оказалось малоэффективным. Для повышения эффективности применения ЭВМ, в том числе персональных компьютеров, микроЭВМ, микропроцессорных устройств в народном хозяйстве и других областях, необходимо повышение их надежности и готовности, снижение трудовых затрат на техническое обслуживание средств вычислительной техники. Последнее, наряду с соозветствуюгцей организацией эксплуатационного обслуживания ЭВМ, широкой подготовкой специалистов для работы в этой области, требует придания ЭВМ свойства обслуживаемости, т.е.

приспособленности к процессам об- служивания, что предполагает наличие специальных аппаратурно-программных средств поддержки эксплуатации. В настоящее время все большее распространение при разработке ЭВМ и других средств вычислительной техники получает технология проектирования «Надежность — Готовность — Обслуживаемость» (технология РАЯ: Кеа11аЬ1111у — Ача11аЬ|!11у — Яегч1сеаЬ11йу), предполагающая комплексное решение всех этих проблем в процессе проектирования ЭВМ. Разработка концепции эксплуатационного обслуживания машины и аппаратурно-программных средств поддержки эксплуатации стала неотъемлемой частью процесса разработки ЭВМ.

Электронная вычислительная машина является сложным объектом эксплуатационного обслуживания ввиду большой сложности ее логической организации и процессов функционирования, большого числа и разнообразия входящих в ее состав элементов и устройств, большой плотности монтажа электронного оборудования, сложного взаимодействия аппаратурных и программных средств, большого объема эксплуатационной документации. Это порождает определенные требования к квалификации обслуживающего персонала. С ростом числа ЭВМ разных типов растет число инженеров и математиков-программистов, профессиональная деятельность которых связана с эксплуатационным обслуживанием вычислительных машин. Многие выпускники высшей школы, обучающиеся по специальности «Электронные вычислительные машины», направляются на работу по эксплуатационному обслуживанию ЭВМ.

Специалисты, занятые разработкой вычислительной техники как и специалисты, работа которых связана с ее техническим обслуживанием, должны иметь хорошую подготовку по научным основам, методам и средствам обеспечения высокой надежности, готовности и обслуживаемости ЭВМ, технологии процессов и средствам поддержки эксплуатационного обслуживания. Возникает острая потребность в книгах, в которых излагаются эти вопросы. Предыдущее издание книги явилось, по существу, первой попыткой рассмотрения основных вопросов технологии проектирования и эксплуатации средств вычислительной техники, обеспечивающей высокую надежность, готовность, обслуживаемость. Во втором переработанном издании нашли отражения новые проблемы, идеи и технические решения в этой области: в книгу включены новые главы и разделы по сервисным процессорам, измерительным мониторам, принципам построения дистанционного обслуживания ЭВМ, особенностям эксплуатационного обслуживания персональных компьютеров и микропроцессорных устройств, методам проектирования диагностических тестов.

В книге рассмотрены элементы теории эксплуатации ЭВМ, методы, средства и процессы эксплуатационного обслуживания ЭВМ, их программного и информационного обесйечения. Изложены элементы теории и аналитические модели надежности аппаратурных и программных средств. Рассмотрены особенности эксплуатации операционных систем и баз данных. В книге изложены принципы и средства обеспечения высокой степени обслуживаемости ЭВМ. Описаны принципы построения и использования создаюших основу для эксплуатационного обслуживания аппаратурно-программных систем автоматического контроля правильности работы машины, автоматического диагностирования .неисправностей, автоматического восстановления вычислительного процесса, автоматизации профилактических испытаний, сбора и накопления информации о поведении машины в процессе эксплуатации„ сервисных процессоров, систем дистанционного обслуживания ЭВМ, специфических средств поддержки обслуживания персональных компьютеров и микропроцессорного оборудования, методы проектирования диагностических тестов.

Б. М. Каганом написаны гл. 1, 2 (совместно с В. Н. Котляровским), гл. 3 (совместно с Г. А, Гришиным), гл. 9, 18 и э 10.4, И. Б. Мкртумяном написаны гл. 5 (кроме э 5.3, 5.6), 7 (совместно с Л. Р, Минасяном), гл. 8, 1О (кроме э 10.4) — 17. Главы 4, 6 и 9 5.3, 5.6 написаны совместно Б. М. Каганом и И. Б Мкртумяном. Авторы выражают благодарность чл.-кор. АН СССР Г. П. Лопато, д-ру техн. наук, проф.

Б. И. Зобову, кафедре «Вычислительная техника» МЛТИ, доцентам В Г. Першееву и Ф. Б. Поволоцкому за ценные замечания и советы, которые способствовали улучшению содержания книги. Авторы будут весьма признательны читателям, пожелавшим прислать замечания по книге, которые следует направлять по адресу: 113114, Москва„Шлюзовая наб., 1О, Энергоатомиздат. Авторы Глава 1 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ЭВМ 1.1. ОСОБЕННОСТИ ЭВМ КАК ОБЪЕКТА ЭКСПЛУАТАЦИОННОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ Эксплуатация любого объекта (системы, машины) в общем случае состоит из его (ее) эксплуатационного использования, другими слонами, использования по прямому назначению, и эксплуатационного обслуживания. Под эксплуатаКионныл обслуживанаел1 понимается совокупность операций, процедур и процессов, предназначенных для обеспечения работоспособности обьекта (системы, машины). Эксплуатируемый объект может находиться в работоспособном или неработоспособном состоянии.

Работоспособным называется состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции при сохранении значений его характеристик и параметров в пределах, установленных технической документацией. Нерпботослособным называется состояние объекта, при котором он не в состоянии выполнить хотя бы одну из заданных функций или хотя бы один его параметр или одна характеристика не удовлетворяет требованиям, указанным в технической документации.

В зависимости от особенностей рассматриваемого объекта, в частности от степени автоматизации его основных технологических процессов, меняются соотношения между эксплуатационным использованием и эксплуатационным обслуживанием в общем процессе эксплуатации объекта. В соответствии с этим меняется содержание, вкладываемое в понятие эксплуатации того или иного объекта.

Например, на железнодорожном транспорте, где орга- низация, планирование и управление железными дорогачи, в работе которых участвуют тысячи рабочих и специалистов, ведется людьми (пусть даже с применением ЭВМ) и принятие управленческих решений во многих случаях не поддается формализации, под эксплуатацией железных дорог понимают организацию, планирование и управление перевозочным процессом, т.е. эксплуатационное использование железных дорог. Наоборот, в ЭВМ, где управление вычислительнгям процессом формализовано и осуществляется автоматически операционной системой, процедуры работы операторов машины достаточно просты, под эксплуатацией ЭВМ понимают в основном ее эксплуатационное обслуживание. В дальнейшем в книге под термином «эксплуатация ЭВМ» будет пониматься главным образом ее эксплуатационное обслуживание.

Рассмотрим основные особенности ЭВМ как объекта эксплуатационного обслуживания. ЭВМ вЂ” слоекная техническая система. Современные ЭВМ средней и большой производительности следует отне'с|и к сложным техническим обьектам Эта сложность определяется огромным числом входящих в них элементов— в первую очередь электронных компонентов, большим числом связей между элементами, наличием в составе машины разнообразного по принципу действия и выполняемым функциям оборудования (в том числе прецизионного), в ряде случаев работающего вблизи предела физических возможностей (по скоростям передачи информации, по плотности записи информации на носителе и т. п.). Сложность ЭВМ обусловливается также сложностью выполняемых ею функций по обработке информации, которые еще недавно считались прерогативой человеческого мозга. ЭВМ вЂ” совокупность аппаратурных и программньсх средств.

Сложность ЭВМ как обьекта эксплуатации усугубляется тем, что современная ЭВМ вЂ” это неразделимый комплекс аппаратуры и программных средств. Программные средства в тесном взаимодействии с аппаратурой управляют вычислительным процессом, процессами взаимодействия ЭВМ с пользователями и операторами. Операционные системы современных ЭВМ без преувеличения можно считать наиболее <интеллектуальными» искусственными системами, когда-либо созданными человеком. Эксплуатационное обслуживание ЭВМ должно охватывать в совокупности ее аппаратурные и программные средства. ЭВМ вЂ” универсальный преобразователь ггнформации В отличие от машин, осуществляющих преобразование видов энергии, состава или формы материала, ЭВМ имеет дело с преобразованиями информации.

Это заставляет ввести для определения состояния ЭВМ наряду с понятием работоспособности для выполнения предусмотренных техническими условиями на машину преобразований данных понятие верности или достоверности в функционировании ЭВМ, определяюгцейся степенью безошибочности работы машины. Ошибки в работе ЭВМ могут не только искажать конечные результаты расчета, но н приводить к искажению хранимой в ее памяти информации (данных и программ), которую следует рассматривать как составную часть вычислительной системы. ЗВМ вЂ” человеко-машинная система Даже в простейших режимах работы ЭВМ выступает как человеко-машинная система, в которой оператор определенным образом взаимодействует н общается с машиной (точнее, с ее операциояной системой).

Этот человеко-машинный характер вычислительной системы значительно усиливается при реализации систем коллективного пользования, разделения времени, телеобработки, диалоговых режимов. Неправильные действия операторов и пользователей могут вызывать ненормальности (причем часто трудно обнаруживаемые н устранимые) в функционировании ЭВМ. ЗВМ вЂ” объект, функционггрующггй в услових деиствия случайных факторов. Случайными, заранее не предусмотренными являются моменты обращения к ЭВМ с запросами иа выполнение тех или иных программ, необходимые для выполнения запросов ресурсы ЭВМ (время работы процессора, каналов, других устройств, требуемые емкости памяти), траектории прохождения запросов по вычислительной системе (используемое запросами оборудование) и, наконец, возможные нарушения нормального функционирования ЭВМ из-за возникновения различных неисправностей.