DE2715029A1

DE2715029A1 - Verfahren und vorrichtung zur untersuchung von digitaldatenvorrichtungen

Info

Publication number: DE2715029A1
Application number: DE19772715029
Authority: DE
Inventors: Glen Roy Kregness
Original assignee: Sperry Rand Corp
Current assignee: Sperry Corp
Priority date: 1976-04-07
Filing date: 1977-04-04
Publication date: 1977-10-13
Also published as: DE2715029C3; JPS52123146A; GB1581177A; US4039813A; DE2715029B2

Description

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Ta₉ 31 . MärZ 1977

Your ref Date:

Firma SPERRY RAND CORPORATION, 1290 Avenue of the Americas, New York, New York 10019, U.S.A.

Verfahren und Vorrichtung zur Untersuchung von Digitaldatenvorrichtungen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Diagnose bzw. Untersuchung von Digitaldatenvorrichtungen.

Es wurden Datenverarbeitungsvorrichtungen nach dem Stand der Technik unter Verwendung von hartverdrahteten logischen Schaltungen bereits hergestellt. Diese logischen Schaltungennach dem Stand der Technik besitzen eine Reihe von zugänglichen Festpunkten oder Anschlüssen, wodurch die Möglichkeit geschaffen wird, daß das Dienstpersonal feststellen kann, wo Fehler auftreten. Die neuartigen Festkörper-Technologie-Mikroprozessoren werden durch integrierte

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.f.

Schaltungstechniken mit hoher Packungsdichte hergestellt. Diese Mikroprozessoren besitzen nicht diese verschiedenen Punkte oder Anschlußstellen für einen Zugriff, wie dies bei den bekannten Prozessoren der Fall war. Wenn ein Mikroprozessor, der entweder einen Bitscheibenaufbau besitzt oder als Ganzes auf einem Grundchip vorgesehen ist, bei einer verarbeitenden Einheit verwendet wird, so ist es äußert schwierig zu bestimmen, wo innere Fehler auftreten. Es ist speziell schwierig, einen Programm-Testsatz aufzustellen, um die fehlerhafte Stelle oder Zone zu ermitteln, wenn der Prozessor selbst entweder nicht die Fähigkeit hat, ein soft-ware-Diagnoseproblem bzw. -programm ablaufen zu lassen oder beim Ablaufen eines derartigen soft-ware-Diagnoseprogramms Fehler erzeugt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung ist ein Selbsttest-Uberwachungsgerät vorgesehen. Dieses Selbsttestgerät kann dauerhaft an den Mikroprozessor in einer Weise angeschlossen sein, durch die der Betrieb vereinfacht wird. Es können Mikroprozessor-Tastenfeldfunktionen, wie beispielsweise Hauptlöschen und Bereitschaftsetzen verwendet werden, um dadurch einen Grund-Instruktionsschritt einzuleiten, durch den der Betrieb des Selbstüberwachungsgerätes gestartet wird. Wenn der erste Schritt richtig ausgeführt wird, dann kann das Selbsttestüberwachungsgerät von Taktsignalen des im Test befindlichen Prozessors betrieben werden. Das Selbsttestüberwachungsgerät enthält in bevorzugter Weise einen ZäHer, eine Speichereinrichtung und eine Anzeigevorrichtung, um die Inhalte des Speichers darzustellen. Der Zähler wird in einer Weise weitergeschaltet, bei welcher eine Teiladresse der Speichereinrichtung angeboten wird. Der Rest der Adresse für den Speicher wird auf Leitungen übertragen, die an logische Testpunkte oder Anschlüsse der Module des Mikroprozessors angeschlossen sind. Es wird dann ein Programmzähler innerhalb des Prozessors synchron mit dem Zähler weitergeschaltet, um dadurch einen neuen Grundschritt für die Prozessorlogik vorzusehen. Wenn dann jeder Schritt ausgeführt ist, so sind die Signale auf den logischen Testleitungen entweder für den ausgeführten, betreffenden Schritt richtig

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oder falsch oder werden ausgewertet. Wenn die logischen Signale für den bewerteten Schritt richtig sind, so wird eine bestimmte Adressenstelle in dem Speicher zugegriffen und zwar durch Kombination der Zählereingangsleitungen und der logischen Signaleingangsleitungen zum Adresseneingangsabschnitt des Speichers. Für Jede richtige Adresse bei Jedem der Testschritte ist in diesem ein Codewort gespeichert, welches den richtigen Betrieb des Testschrittes anzeigt, wobei irgendeine andere Kombination von möglichen Adressen, die durch die logischen Leitungen erzeugt werden, zu Zugriffen zu einer unterschiedlichen Adresse führen, in welchem ein Fehlercodewort gespeichert ist. Das Fehlercodewort zeigt die Natur und die Quelle des Fehlers durch Analysierung der logischen Leitung oder Leitungen an, die Fehlersignale aufweisen. Zusätzlich zu der Fähigkeit, zu ermitteln, wo grundlegende hardware-Fehler auftreten, ist das Selbstüberwachungsgerät auch so ausgebildet, daß es die Adressenstelle, die von dem Zähler und dem logischen Signalleitungen zugegriffen wurde, auslesen kann. Die ausgelesenen Informationen werden in einer Sichtanzeigevorrichtung gespeichert. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel nach der Erfindung werden alle Nullen in den vorbestimmten richtigen, einheitlichen Adressenstellen gespeichert und diese Daten werden ausgelesen und werden gleichzeitig an der Anzeigevorrichtung zur Anzeige gebracht. Es kann ein logischer Vergleich zwischen dem Vorhandensein aller Nullen und anderer einheitlicher Binärziffern durchgeführt werden, die aus dem Speicher ausgelesen werden. Wenn eine andere Zahl als Null aus dem Speicher ausgelesen wird, so führt dies zu einer Fehleranzeige und es wird der Haupttaktgeber, der sowohl den Programmzähler in dem Prozessor als auch den externen Zähler treibt und einen Teil des Selbstüberwachungsgerätes darstellt, angehalten. Eine einfache Möglichkeit, das Fehlersignal festzustellen, besteht darin, die Speicher-Datenausgangsleitungen über eine ODER-Funktion zu verknüpfen und zwar auf den Leitungen 54 über ein ODER-Glied und indem man das Signal verwendet, welches das Vorhandensein eines logischen Fehlers an-

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zeigt, um die Taktsignale der Datenverarbeitungsvorrichtung anzuhalten.

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist besonders wertvoll für den Service von Computersystemen, die auf integrierter Schaltungstechnologie mit mittlerer Packungsdichte und hoher Packungsdichte basieren. Die gegenwärtige Generation der Computer mit hoher Packungsdichte wird aus Modulen hergestellt, die arithmetische Einheiten als einen Modul, Speichervorrichtungen als einen Modul, Zählerstufen und Reglerstufen als weitere Module enthalten. Diese Module sind zu Datenhauptleitungen zusammengeschlossen, ebenso zu Eingangs/Ausgangshauptleitungen und zu Steuerhauptleigungen. Dieser Aufbautyp macht es äußerst schwierig, eine Sonden- oder Testspitze an eine intern funktionierende, logische Schaltung anzuschließen, die früher hartverdrahtet war.

Das Selbstüberwachungs-Monitorgerät nach der Erfindung verwendet die Tastenfeld-Eingabesignale und die grundlegenden Instruktionsfunktionen des Mikroprozessors. Es ist wünschenswert, das Testprogramm/dem Programmzähler des Mikroprozessors zu speichern, so daß immer dann, wenn ein Programm in dem Mikroprozessor eingeleitet wird, das Selbsttest-Überwachungsgerät automatisch bestimmt, ob der Mikroprozessor die Grundinstruktionsschritte richtig ausführt, bevor dann das Programm anläuft

Demnach schafft die Erfindung ein Verfahren und ein Gerät zur Bestimmung und zur Untersuchung von funktionellen hardware-Fehlern bei bestimmten grundlegenden logischen Signalen, die in einer digitalen Datenverarbeitungsvorrichtung erzeugt werden. Das Selbsttest-Überwachungsgerät und Diagnosegerät wurde entwickelt, um hardware-Fehl er zu erfassen und zu iaüeren, die in den "Hartkern"-logischen Zonen einer digitalen Datenverarbeitungsvorrichtung auftreten, so daß Diagnoseprogramme mit höherem Wert gefahren werden können und zwar mit einem Zuverlässigkeitswert, der ausreichend ist, sicherzustellen, daß hardware-Fehler durch das Programm erfaßt werden können und der

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betreffenden Person angezeigt werden können.

Die Computerbetreuung bzw. Instandhaltung, Fehlerfeststellung und Fehlerisolierung wurden für den Systemkonstrukteur von digitalen Verarbeitungsvorrichtungen zu einem Hauptfaktor. Bei einer digitalen Datenverarbeitungsvorrichtung, die mikroprogrammiert ist, besteht ein Werkzeug, welches nach dem Stand der Technik für den Konstrukteur verfügbar ist, aus einem Satz von Mikrodiagnoseprogrammen. Da eine Mikroprogramm!erung eine Programmierung darstellt, die die Logik des Prozessors steuert, ist es möglich, solche Mikrodiagnoseprogramme dafür zu verwenden, Fehler bei einigen der hardware-Module festzustellen und zu isolieren, wenn sich der grundlegende Prozessor in Betrieb befindet. Ein Fehler jedoch, der in der "Hartkern"-Zone der Logik auftritt, d. h. der Zone der Logik, bei der es unmöglich ist, im Falle eines Fehlers selbst ein Mikrodiagnoseprogramm laufen zu lassen, muß der Wartungstechniker auf herkömmliche "massive" Methoden zurückgreifen, um die Ursache des Fehlers zu lokalisieren. Eine Reihe von einzelnen Fehlern in einer digitalen Verarbeitungsvorrichtung können bewirken, daß selbst das Ablaufenlassen eines einfachen Diagnosprogramms nicht möglich ist. Wenn einfache Programme und grundlegende Instruktionsschritte nicht gefahren werden können, gibt es keinen praktischen Weg, der betreffenden Person einen Fehler anzuzeigen. Es ergibt sich somit die Forderung, ein Verfahren anzugeben, um Fehler festzustellen und zu isolieren, die in der "Hartkern"-Zone auftreten, so daß Diagnoseprogramme mit ausreichender Verläßlichkeit gefahren werden können, daß die Vorrichtung in ausreichendem Maße betriebsfähig ist, so daß software-Programmerfassung verwendet werden kann und die Fehlerstelle der betreffenden Person angezeigt werden kann. ^:

Funktionelle hardware-Fehler in einer digitalen Verarbeitungsvorrichtung, die nicht durch herkömmliche Programmiereinrichtungen diagnostiziert werden können, lassen sich mit dem vorhandenen Hilfsgerät diagnostizieren, welches aus einer Zählereinrichtung zur Einleitung einer Reihe von bestimmten Test-

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schritten besteht, wobei die Zählereinrichtung auch binäre Ausgangsadressensignale erzeugt, welche diese Schritte wiedergeben; weiter ist eine Speichereinrichtung vorhanden, um bestimmte Codeworte zu speichern, welche die Diagnosedaten an adressierbaren Speicherstellen der Speichereinrichtung angeben; schließlich ist auch eine adressenerzeugende Einrichtung vorhanden, die so angeschlossen ist, daß die binären Ausgangsadressensignale von der Zählereinrichtung empfängt und ebenso logische Signale von der Datenverarbeitungsvorrichtung, die untersucht werden soll, um eine vollständige Adresse zu erzeugen, welche von der Speichereinrichtung für den Zugriff zu einer der vorbestimmten Codewort verwendet wird.

Da die Testschritte bekannt sind und da auch der Zustand der logischen Signale aus der logischen hardware, die untersucht wird, bei jedem gegebenen Testschritt bekannt ist, ist auch die bestimmte Adressenstelle in dem Lesespeicher, der für jeden Testschritt adressiert wird, bekannt. Es wird ein Codewort in den Lesespeicher an solchen Stellen eingelesen, die einen richtigen Zustand aller unter Test stehenden Signale wMergeben. Wenn irgendwelche der logischen, unter Test stehenden Signale bzw. Testsignale nicht den richtigen Zustand für den gegebenen Testschritt aufweisen, so wird eine andere Stelle in dem Lesespeicher zugegriffen. An diesen unterschiedlichen Stellen in dem Lesespeicher werden Diagnose-Codeworte gespeichert, welche einen hardware-Fehler angeben und welche Informationen hinsichtlich des hardware-Moduls enthalten, der ausgefallen ist bzw. fehlerhaft ist. Auf diese Weise erfüllt der Lesespeicher zwei Funktionen. Erstens wird angezeigt, ob der richtige Zustand jedes der Testsignale besteht und es werden Fehler-lokalisier-Diagnosecodeworte vorgesehen, die für die Isolation bei der Wartung dargestellt werden. Ein Pufferregister (nicht gezeigt) kann zwischen die Adresseneingänge des Lesespeichers und die, tatsächlichen unter Test stehenden Signale eingeführt werden, um dadurch eine Stabilität der Informationen zu erzielen, während die Vergleichsoperation ausgeführt wird.

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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Gerät für die Feststellung von grundlegenden Funktions-hardware-Fehlern in einem digitalen Datenverarbeitungsgerät oder - vorrichtung zu schaffen.

Im Zuge dieser Aufgabe soll durch die Erfindung auch ein Gerät geschaffen werden, um festzustellen, welcher physikalischer hardware-Modul einen Fehler aufweist, und zwar hinsichtlich Funktionsfehler, die in einer digitalen Verarbeitungsvorrichtung erzeugt werden.

Auch soll durch die Erfindung ein Gerät für die Untersuchung von Funktions-hardware-Fehlern einer digitalen Verarbeitungsvorrichtung geschaffen werden, und zwar insbesondere in solchen grundlegenden Zonen der Logik, die im Falle eines Fehlers verhindern, daß herkömmliche, programmierte Diagnoseprogramme oder Werkzeuge nicht verwendet werden können.

Durch die Erfindung soll schließlich auch ein Verfahren für die Diagnose von grundlegenden Computer-hardware-Fehlern geschaffen werden, gemäß welchem logische Signale in einem Computer geprüft werden, der einen ProgrammadressenzäHer und mehrere hardware-Module aufweist, wobei folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden: Es werden grundlegende Testschritte durch Ausführung eines bekannten Satzes von Testschritt-Mikroinstruktionen in einer Aufeinanderfolge ausgeführt, es wird jeder Schritt in der Testschrittfolge gezählt und es wird der Zustand jedes der logischen Signale bei jedem Schritt der Folge festgehalten, weiter wird ein Lesespeicher, der Codeworte in Speicherstellen enthält, adressiert, wobei diese Stellen geeignete Diagnoseinformationen wiedergeben, wobei sowohl die Zählung des Adressenzählers als auch der Zustand der bestimmten logischen Signale festgehalten wird, es werden dann die Inhalte der Speicherstellen in dem Speicher ausgelesen und es werden die füreine äußere Inspektion ausgelesenen Inhalte dargestellt.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels

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unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur ein schematisches Blockschaltbild der Selbsttestüberwachungs-hardware zeigt.

Um die Logik in einem digitalen Datenprozessor zu testen, die dann, wenn sie nicht betriebsfähig ist, die Durchführung von normalen Diagnose- oder Mikrodiagnoseprogrammen verhindern würde, würde ein Satz von Selbsttestüberwachungs-hardware entwickelt, die zu bereits bestehenden Prozessoren hinzugefügt werden kann. Die meisten bestehenden Prozessoren besitzen eine "Hauptlösch^M-St-euereinrichtung, die bei Betätigung dazu dient, die verschiedenen Register und Flip-Flops in einen vorbestimmten Zustand zu bringen. Die Selbsttestüberwachungs-hardware ist so ausgebildet, daß sie von einem "Hauptlösch"-Einleitungsbetrieb aus starten kann, der zuerst ausgeführt wird, um sicher zu stellen, daß die logische Schaltungsanordnung, die durch die "Hauptlösch"TFüttereinrichtung gesteuert wird, in richtiger Weise eingestellt oder gelöscht wurde und die auch bestimmt, ob der Prozessor-Taktgeber arbeitet und ob fehlerhafte Steuerungen vorhanden sind, die dazu führen können, daß das Weiterschalten und die Ausübung der Instruktionen oder Mikroinstruktionen nicht möglich sind.

Die Grundelemente, aus denen die Selbsttestüberwachungs-Logik besteht, umfassen einen Zähler, einen Codewortgenerator, einen Fehlerdetektor und ein FehlerloMisiernetzwerk.

Bei der Realisierung der Selbsttestüberwachungslogik können Funktionen der letzten drei Elemente durch eine einzige Speichereinrichtung ausgeführt werden. Die Speichereinrichtung decodiert die kombinierte Schrittzählung und die überwachten logischen Informationen. Wenn der richte Zustand der überwachten Informationen vorhanden ist, so gibt die Speichervorrichtung in bevorzugter Weise einen Null-Code aus. Im Falle eines funktioneilen hardware-Fehlers gibt die Speichervorrichtung in bevorzugter Weise einen Nichtnull-Code aus, wobei

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die Quelle des logischen Fehlers definiert wird und an dem Schritt angehalten wird, bei welchem dieser auftritt.

Das Selbsttestüberwachungsgerät kann dazu verwendet werden, den Zustand irgendeines logischen Signals innerhalb der digitalen Datenverarbeitungsvorrichtung zu bewerten, es wird jedoch das Gerät in der vorteilhaftesten Weise eingesetzt, wenn die Logik dazu verwendet wird, den Zustand der logischen Signale zu bewerten, die im Falle eines nichtmöglichen Betriebes, die Ausführung von herkömmlichen Diagnoseprogrammen oder Mikroprogrammen verhindern. Obwohl irgendwelche logischen Signale als Eingangsgrößen für die überwachten Informationen verwendet werden können, werden diese grundlegenden "Hartkern"-Steuerhardware-Signale verwendet, da ein Fehler in einem dieser Signale mit großer Sicherheit die richtige Durchführung eines Diagnoseprogramms verhindert. Solche logischen Signale sind wie folgt:

ⁿHauptlösch"-Signal; ⁿPower-up Clear"; andere Initialisiersignale; Grundtaktsignale; allgemeine arithmetische Ausgangssignale, wie beispielsweise ein Signal, welches anzeigt, daß der Ausgang der logischen, arithmetischen Einheit 0,1 ist oder einen übertrag aufweist; ein Signal, welches anzeigt, daß eine Hauptdatenübertragungsleitung innerhalb des digitalen Daten Prozessors Null 1st oder nicht Null ist; und Kritischzustands- oder Mikrozustandssignale.

Diese Signale sind nur als Beispiele genannt, es können auch andere Signale verwendet werden.

Es soll nun auf die einzige Figur eingegangen werden,¹ welche die Grundelemente des Selbsttestüberwachungsgerätes zeigt. Die drei Grundelemente bestehen aus einem Testzustandszähler 10, einem Speicher 12 und einem Register 14, die betriebsmäßig mit dem Prozessor 9 verbunden sind. Das Register 14 ist dann nicht erforderlich, wenn der Zustand der logischen Signale

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ausreichend stabil ist.

Der Testzustandszähler 10 wird zum Zählen der Grundschritte, die verwendet werden, verwendet. Die Zahl der erforderlichen Bits hängt nur von der Zahl der getrennten Testschritte ab, die erforderlich sind, um vollständig die logischen Signale auszuwerten. Bei dieser Darstellung wurde ein 3-Bit-Zähler gewählt, der die Fähigkeit besitzt, 8 getrennte Testschritte zu definieren. Der Testzustandszähler 10 wird durch ein einziges "Zählbereitschafts^w-Steuersignal in Bereitschaft gesetzt, welches der Leitung 16 zugeführt wird. Das "ZählbereitSchafts"-Signal entsteht in dem digitalen Datenprozessor 9, der unter Test steht, und zwar bei Einleitung der Hauptlösch-Folge. Der TaWgeber in dem Prozessor 9 wird dann auf die Leitung 16 geschaltet, um den Zähler 10 weiterzuschalten, bis er durch ein Fehlercodewort angehalten wird.

Die Speichervorrichtung 12 ist mit festen vorbestimmten Diagnose-C ode wort en an den adressierbaren Stellen programmiert und es kann irgendeine geeignete Speichervorrichtung verwendet werden. Die Eingangsadressierungsstruktur beim Speicher 12 muß ausreichend groß sein, um den kombinierten Adressenleitungen von dem Testzustandszähler 10 und den logischen Leitungen Rechnung zu tragen. Bei der gezeigten Ausführungsform ist eine Gesamtzahl von 7 Adressen-Eingangsleitungen 40 bis 52 erforderlich. Der Speicher 12 besitzt somit 128_1Q einheitliche Speicherstellen. Jede einheitliche Speicherstelle innerhalb des Speichers 12 ist so programmiert, daß sie ein Diagnose-Codewort speichert. Die Zahl der Bits in dem Diagnose-Codewort hängt von der Komplexität des Codeworts ab. In einem extremen Fall kann ein einzelnes Bit-Codewort verwendet werden, um das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines hardware-Fehlers anzuzeigen. In andern Fällen kann das Codewort das Vorhandensein eines hardware-Fehlers anzeigen und auch eine Identifizierung liefern, welcher haArare-Modul fehlerhaft ist. Der Speicher enthält auch mehrere Ausgangsleitungen 54 zum Lesen des Diagnose-

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- vr -

codewortes aus den einheitlichen Speicherstellen. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Leitungen 54 gemäß einer ODER-Furition zusammengeführt, um ein Fehlersignal zu erzeugen, welches dazu verwendet wird, den Taktgeber in dem Prozessor anzuhalten und welches auch den Zähler 10 steuert. Das Testzustandsregister 14 enthält wenigstens die Zahl der Bits entsprechend der Zahl der logische Signale, die bewertet werden. Es sind 4 logische Signale gezeigt. Das Testzustandsregister 14 nimmt den Zustand der logischen Signale, die bewertet werden, direkt von dem digitalen Datenprozessor 9 über die Leitungen 18, 20, 22 und 24 an und weiter nehmen die Leitungen 32, 34, 36 und 38 von dem Testzustandsregister 14 den stabilisierten Zustand der logischen bewerteten Signale an. Die Ausgangsleitungen 32 bis 38 sind direkt mit den Adresseneingangsleitungen 46 bis 52 des Speichers 12 verbunden und die Ausgangsleitungen 26 bis 30 vom Zähler 10 sind direkt mit den Adresseneingangsleitungen 40 bis 44 des Speichers 12 verbunden, die zusammen für die Adressierung des Speichers 12 dienen.

Der Zustand der logischen Signale, die innerhalb des digitalen Datenprozessors bewertet werden, werden mit den Testzuständen, die von dem Testzustandszähler 10 gezählt werden, geändert. Die Taktsignale, die zum Weiterschalten des Programmzählers verwendet werden, könnten auch dazu verwendet werden, um den Testzustandszähler 10 über die Leitung 16 weiterzuschalten. Der Testzustandszähler 10 wird weitergeschaltet und die bewertete Logik arbeitet in richtiger Weise, es werden nur bestimmte Stellen in dem Speicher 12 zugegriffen. Die mit 26, 28 und 30 in Tabelle I bezeichneten Spalten stellen den Zustand des Testzustandszählers 10 dar und die Spalten 32, 34, 36 und 38 stellen den richtigen Zustand der logischen Leitungen, die bewertet werden, dar. Wenn der Zähler 10 weitergeschaltet wird, werden unterschiedliche Adressen in dem Speicher 12 zugegriffen.

kann
Die Testzustands(zählung) Null /die Oktaladresse 005 zugreifen; der Testzustand 1 die Adresse 027; der Testzustand 2 die Adresse 044; der Testzustand 3 die Adresse 063; der Testzustand

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4 die Adresse 103; der Testzustand 5 die Adresse 130; der Testzustand 6 die Adresse 146; und der Testzustand die Adresse

Das vorbestimmte Diagnose-Codewort (in bevorzugter Weise 0), welches keinen funktionellen hardware-Fehler anzeigt, kann in den Speicher 12 an diesen Adressenstellen eingeschoben werden. Wenn irgendeines der logischen bewerteten Signale fehlerhaft ist, so sind auch die Adresseneingangsleitungen 32, 34, 36 und 38 zum Speicher 12 fehlerhaft für einen gegebenen Testzustand und es wird eine unterschiedliche Adresse in dem Speicher zugegriffen. Wenn der Adresseneingang 32 fehlerhaft ist und zu einem Testzustand 0 führt, so wird eine binäre 1 anstatt der binären 0 in der Tabelle I erscheinen. Die zugegriffene Adresse besteht dann aus der Oktaladresse 15 anstatt der Oktaladresse 5. Es wird dann ein Diagnose-Codewort an der Oktaladresse 15 eingeschoben, um anzuzeigen, daß die Datenverarbeitungsvorrichtung bzw. hardware und die logische Leitung 32 fehlerhaft arbeiten. Der einzige Weg, die Speicheroktaladresse 15 zuzugreifen, ergibt sich dann, wenn ein hardware-Fehler in entweder der digitalen Datenverarbeitungsvorrichtung oder der Selbsttestuberwachungslogik aufgetreten ist.

Obwohl irgendeine Art von Diagnose-Codewort verwendet werden kann, wobei mit einem ein-bit-Code angefangen wird und nach oben in der Komplexität vorangeschritten wird, wurde ein bevorzugtes Diagnose-vier-bit-Codewort für die Veranschaulichung in Tabelle II gewählt.

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	Zähler 10	28	TABELLE I	richtiger logische	34	Zustand Leitungen	38	ROM Adresse (oktal)
ι·- —' Testzustand	26	0		32	1	36	1
O	0	0	30	0	1	0	1	005
1	0	1 '	0	0	1 I	1	0	027
2	0	1	1	0	ο :	0	1	044
3	0	0	0	0	0	1	1	063
4	1	0	1	0	0	1	0	103
5	1	1	0	1	1	0	0	130
6	1	1	1	0	1	1	0	146
7	1	0	1		0		174
	1

Ein Codewort (Code) aus lauter Nullen zeigt einen Fehler in dem logischen Signal, welches bewertet wird, an und daß die digitale Verarbeitungsvorrichtung, welcher diese Signale kommen, richtig arbeitet. Ein Nicht-Null-Diagnose-Codewort zeigt an, daß in einem der logischen Signale, welches bewertet wird, ein funktioneller hardware-Fehler enthalten ist. Die Bitstelle des Nichtnull-bits in dem Diagnose-Codewort entspricht dem logischen Signalleitungsausfall. Ein Code von 0001 zeigt beispielsweise einen Fehler auf der logischen Leitung 24 an, ein Code von 0010 zeigt einen Fehler auf der logischen Leitung 22 an, ein Code von 0100 zeigt einen Fehler auf der logischen Leitung 20 und ein Code von 1000 zeigt einen Fehler auf der logischen Leitung 18 an. Mehrfach logische Leitungsausfälle oder Fehler werden in dem Code durch Mehrfach-Nichtnull-bits angezeigt. Es sei darauf hingewiesen, daß andere Diagnosecodes verwendet werden können.

Wie bereits an früherer Stelle erwähnt wurde, zeigen die Speicheradressen 5, 27, 44, 63, 103, 130, 146 und 174 (oktal) die richtige Funktionsweise der logischen Signale, die bewertet werden, an und daß der Dtgnosecode an diesen Stellen gleich

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-Vf- ⁹ to-

ist. Für den Testschritt O sind die möglichen zugegriffenen Speicheradressen gleich O - 17_Q; für den Testschritt 1 gleich 20g -. 37g; für den Testschritt 2 gleich 4Oq - 57₈; usw. Zur Veranschaulichung ist die vollständige Codierung des Speichers in Tabelle II nur für den Testschritt 0 gezeigt, d. h. die Speicheradressen 0 - 17q.

TABELLE II

Oktal-	* f	—	Adresse	Kode	Adresse Kode
Adresse	Kode		060		140
OOO	- 0101		061		141
001	0100		062		142 ι
002	0111		063	0000	143
003	0110		064		144
004	0001		065		145
005	0000		066		146 0000
006	0011		067		147
007	0010		070		150
010	1101		071		151
011	1100		072		152
012	1111		073		153
013	1110		074		154
014	1001		075		155
015	1000		076		156
016	1011		077		157
017	1010		100		160
020			101		161
021			102		162
022			103	0000	163
023			104		164
024			105		165
025			106		166
026			107		167
027	0000		110		170
030			111		171
031			112		172
032			113		173
033			114		174 0000
034			115		175
035			116		176
036			117		177
037

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Oktal-	Kode	Adresse	Kode
Adresse		120
040		121
041		122
042		123
043	0000	124
044		125
045		126
046		127
047		130	0000
050		131
051		132
052		133
053		134
054		135
055		136
056		137
057

Wie an früherer Stelle erwähnt wurde, stellt innerhalb des Blocks der Speicheradressen 0 - 17_Q nur eine (Speicheradresse 5_Q) die richtige Funktionsweise der logischen Signale dar und dies ist die einzige Adresse innerhalb dieses Blocks, welche den Diagnoscode von 0000 enthält. Alle anderen Adressenstellen innerhalb dieses Blocks stellen einen einzelnen oder Vielfach-Fehler unter den logischen Signalen, die bewertet werden, dar. Das Ausfallen des logischen Signals auf der Leitung 24 führt dazu, daß die Speicheradresse 4g ausgewählt wird, und daß der geeignete Diagnosecode 0001 in dieser enthalten ist. Der Ausfall des logischen Signals auf der Leitung 18 führt dazu, daß die Speicheradresse 15g adressiert wird und daß der geeignete Diagnosecode von 1000 in dieser enthalten ist. Wenn logische Signale auf den Leitungen 18 und 24 fehlerhaft sind, so wird die Speicherstelle 14g zugegriffen und der geeignete Diagnosecode 1001 ist in dieser enthalten. Die Zuordnung der Diagnosecodes für die anderen Speicherstellen innerhalb dieses Blocks ist offensichtlich und die Zuordnung der Diagnosecodes für die Speicherstellen in den anderen Blocks führt zu einem entsprechenden System. Die Eingangsadressenleitungen ändern sich mit Jedem Testschritt und unterschiedlichen bekannten, vorhergesag-

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ten Zuständen der logischen Signale, die bewertet werden.

Der Diagnosecodeausgang auf den Leitungen 54 vom Speicher wird einer betreffenden Person durch geeignete Anzeigemittel verfügbar gemacht. Die Anzeigemittel 56 können viele Formen aufweisen, inklusive einer Darstellung des Vier-bit-Diagnose-Codeworts für die betreffende Person, möglicherweise alleine mit dem Testschritt und dem laufenden Zustand des Testzustandsregisters 14. Andere Formen von Anzeigemitteln 56 sind ebenfalls möglich und können gewünschtenfalls verwendet werden.

In einer digitalen Datenverarbeitungsvorrichtung, bei welcher ein Mikroprozessor mit einem Mikroprogramm-Adressenregister oder einem Programmzähler zur Anwendung gelangt, läßt sich der Zustand der digitalen Datenverarbeitungsvorrichtung durch Ausführen von Mikroinstruktionen ändern. Diese Mikroinstruktionen können als Testschritt verwendet werden, wobei jede neue Mikroinstruktion eine neue Operation in der Testschrittfolge darstellt. Das Mikroprogramm-Adressenregister kann dazu verwendet werden, ein Weiterschalten oder eine Änderung für jede neue Mikroinstruktion und jeden neuen Testschritt zu bewirken. Der Mikroprozessor, der ein Mikroprogramm-Adressenregister oder Programmzähfer enthält, kann daher die gleiche Funktion wie der Testschrittzähler 10 ausführen, wenn die Ausgangszählung zugreifbar ist. Wenn das Mikroprogramm-Adressenregister die gleiche Funktion wie der Testzustandszähler 10 ausführt, um mit jedem Testschritt in der Testschrittfolge Spur zu halten, kann der Testschrittzähler 10 als getrennte Einheit weggelassen werden, vorausgesetzt, daß die Logik, welche den Mikroprogrammadressenzähler prüft, so ausgebildet ist, daß eine richtige Weiterschaltung sichergestellt wird. Der Speicher 12 kann dann direkt von dem Mikroprogramm-Adressenregister adressiert werden, es sollte jedoch eine zusätzliche logische Prüfeinrichtung für den Mikroprogramm-AdressenzähTer vorgesehen werden. Wenn der Mikroprogramm-Adressenzähler nicht weiterschaltet, so tritt eine fehlerhafte Mikroinstruktion für diesen Schritt auf und die logischen Signale auf den Leitungen 18-24 sind für diesen

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bewerteten Testschritt fehlerhaft.

Es kann Anwendungsfälle und digitale Verarbeitungsvorrichtungen geben, bei welchen es wünschenswert ist, das mikroprogrammierte Adressenregister der Vorrichtung als Teildefinition des Testschritts zu verwenden. Ein getrennter Testschrittzähler wird dann eingesetzt zusammen mit dem Mikroprogramm-Adressenregister,, um vollständig die Testschrittfolge zu definieren oder festzulegen.

Wenn sowohl ein getrennter Testschrittzähler als auch ein Mikroprogrammadressenregister verwendet werden, um den Speicher 12 zu adressieren, braucht nur der Testschrittzähler verwendet werden, um die grundlegenden kritischen Signale zum Startzeitpunkt des Gerätes zu prüfen. Nachdem der Testschrittzähler seine Zählfunktion vervollständigt hat, kann das Mikroprogramm-Adressenregister mit der Zählung von zusätzlichen Schritten in der Testschrittfolge fortfahren. In bevorzugter Weise testen

und isolieren die Anfangsschritte in der Folge kleine, grundlegende, logische Zonen des Gerätes, um den richtigen Betrieb festzustellen. Aufeinanderfolgende Schritte erweitern dann die Zone, die getestet wird, so daß eine Isolation irgendeines

Fehlers auf eine kleine Zone der logischen Schaltungsanordnung ' des Gerätes erfolgen kann. j

j Die bis hierher beschriebene hardware ließ ein Verfahren er- j kennen, um Computer-hardware-Fehler unter logischen Signalen festzustellen, die ausgewertet werden, wobei dieses Verfahren j folgende Schritte umfaßt:

1. Die Ausführung einer Testschrittfolge, entweder durch Ausführen eines bekannten Satzes von Testschritt-Mikroinstruktionen in einer Aufeinanderfolge oder durch irgendeine andere Folge-Steuereinrichtung;

2. Zählen jedes Schrittes in der Testschrittfolge entweder mit

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Hilfe des Mikroprogramm-Adressenregiäters, eines getrennten Testschrittzählers oder Kombination dieser Zwei;

3. Festhalten des Zustandes Jedes der bestimmten, logischen Signale, die bei jedem Schritt der Testschrittfolge bewertet werden, und zwar entweder durch die inherente Stabilität der logischen Signale oder durch ein bestimmtes Testzustandsregister; :

4. Adressieren eines Speichers, der aus einem Lesespeicher bestehen kann, mit sowohl dem Zählschritt des Schrittes in der Testschrittfolge als auch mit dem Zustand der bestimmten, logischen Signale, wobei der Speicher ein Codewort in den Speicherstellen enthält, die geeignete Diagnoseinformationen wiedergeben;

5. Lesen der Inhalte der Speicherstellen in dem Speicher; und

6. Anbieten oder Darstellen der gelesenen Inhalte für eine externe Inspektion.

Die Funktionen gemäß den Schritten 3 bis 6 werden alle in dem beschriebenen Gerät aurch die Speichervorrichtung ausgeführt, die eine ausreichende Adressiereinrichtung enthält, welche eine einzelne einheitliche Speicherstelle für jede unterschiedliche Eingangsadresse spezifiziert.

Zusammenfassend schafft die Erfindung somit ein Selbsttestüberwachungsgerät und Diagnose- oder Prüfgerät, welches einen Testschrittzähler, und Fehlerdetektorgerägt enthält, welches aus einer Speichervorrichtung bestehen kann, die so geladen wird, daß der richtige Zustand jeder der Leitungen vorausgesagt werden kann, die bei jedem Testschritt überwacht oder ge- ^! prüft werden und welches derart funktioniert, daß es irgend- ; einen Unterschied zwischen demjenigen, was bei dem betreffenden;

Testschritt auftreten soll, und demjenigen, was tatsächlich auf:

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der überwachten oder überprüften Leitung auftritt, feststellt. Weiter enthält das Gerät ein Fehlerlokalisier-Netzwerk, welches die erfaßten oder festgestellten Fehler in einen darstellbaren Code für eine Isolierung bei der Wartung bzw. Lokalisierung des Fehlers übersetzt.

Sämtliche in der Beschreibung erkennbaren und in der Zeichnung dargestellten technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.

vln/pr

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Leerseite

Claims

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Docket No. ERA-2426

Firma SPERRY RAND CORPORATION, 1290 Avenue of the Americas, New York, New York 1001O₁, U.S.A.

PATENTANSPRÜCHE

Schaltungsanordnung für die Diagnose oder Prüfung von funktionellen hardware-Fehlern in bestimmten logischen Signalen, die in einer digitalten Datenverarbeitungsvorrichtung erzeugt werden , gekennzeichnet durch eine Zählereinrichtung zum Zählen einer vorbestimmten Testschrittfolge und zum Erzeugen von binären Ausgangssignalen, welche diese Testschritte wiedergeben; durch eine Speichereinrichtung zum Speichern von bestimmten Codeworten, welche Diagnose oder Prüfdaten an adressierbaren Speicherstellen der Speichereinrichtung wiedergeben; und durch eine Adressenerzeugungseinrichtung, welche die binären Ausgangssignale von der Zählereinrichtung und die bestimmten logischen Signale empfängt, um eine Adresse zu erzeugen, die von der Speichereinrichtung für den Zugriff zu

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- 2 den vorbestimmten Codeworten verwendet wird.

Schaltungsanordnung für die Diagnose oder Untersuchung von funktioneilen hardware-Fehlern in bestimmten logischen Signalen, die in einer digitalen Datenverarbeitungsvorrichtung erzeugt werden, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zählereinrichtung vorgesehen ist, um eine vorbestimmte Testschrittfolge zu zählen und um binäre Ausgangssignale, welche diese Testschritte wiedergeben, zu erzeugen, eine Speichereinrichtung zum Speichern von vorbestimmten Codeworten vorgesehen ist, welche Diagnosedaten an adressierbaren Speicherstellen derselben wiedergeben, und daß eine Adressengeneratoreinrichtung so angeschlossen ist, daß die binären Ausgangssignale von der Zähleinrichtung und die bestimmten logischen Signale empfangen werden können, um eine Adresse zu erzeugen, die von der Speichereinrichtung für den Zugriff der vorbestimmten Codeworte verwendet wird.

Mikroprozessor-Datenverarbeitungssystem, welches hauptsächlich von einem gespeicherten Instruktionsprogramm betrieben werden kann, mit einem Selbsttestüberwachungssystem, welches hardware-Fehler in dem Verarbeitungssystem isolieren bzw. feststellen kann, wenn das System bestimmte software-Programme nicht verarbeiten kann, gekennzeichnet durch folgende Einrichtungen und Merkmale: eine statische Speichereinrichtung (dedicated),die vorbestimmte Prüf-Codeworte gespeichert enthält, wobei die statische Speichereinrichtung Adresseneingänge und Datenausgänge enthält, eine Zählereinrichtung, die an einige der Adresseneingänge angeschloEBen ist und binäre Ausgangssignale erzeugt, welche eine bestimmte Adresse in der statischen Speichereinrichtung wiedergeben, logische Leitungen, die an vorbestimmte Überwachungs- oder Prüfpunkte des Verarbeitungssystems angeschlossen sind und die mit anderen der Adresseneingänge der statischen Speichereinrichtung verbunden sind, und durch einen TaWgeber zum Weiterschalten der Zählereinrichtung und des gespeicherten

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Instruktionsprogramms, um dadurch einheitliche Adresseninformationen an den Adresseneingängen der statischen Speichereinrichtung zu erzeugen und um Prüf-Codeworte an den Datenausgängen der statischen Speichereinrichtung auszulesen, die den richtigen Betrieb oder Betriebsweise des Schrittes in dem gespeicherten Instruktionsprogramm oder einen Fehler in der Ausführung eines Schrittes in dem gespeicherten Programm wiedergeben.

4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzeigeeinrichtung vorgesehen ist, um die Prüf-Codeworte, die an den Datenausgängen der statischen Speichereinrichtung erzeugt werden, zu speichern und anzuzeigen.

5. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Torsteuereinrichtung an die Datenausgänge der statischen Speichereinrichtung angeschlossen ist, um ein Fehlersignal zu erzeugen, welches einen Fehler anzeigt, der auf den logischen Leitungen erzeugt wurde.

6. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Anhalten des Taktgebers des Datenverarbeitungssystems vorgesehen ist, wenn ein Fehlersignal erzeugt wird.

7. System nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung aus einem Mikroprogramm-Speicher besteht.

8. System nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Programmadressenzähler, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähleinrichtung aus einem Zähler besteht, der von dem Progranunadressenzähler unabhängig ist.

9. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Festhalten oder Spei-

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ehern des Zustandes der bestimmten logischen Signale vorgesehen ist, welche zwischen bestimmte logische Signale und der Adressenerzeugungseinrichtung angeschlossen ist, daß diese Einrichtung aus einem Register mit einer Bit-Position für jedes der bestimmten logischen Signale besteht.

10. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmten Codeworte ein einzelnes Bit enthalten, welches angibt, ob ein Fehler in der digitalen Datenverarbeitungsvorrichtung vorhanden ist oder nicht.

11. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die digitale Datenverarbeitungsvorrichtung mehrere hardware-Module aufweist, daß die Codeworte aus einen Viel-bit-Code bestehen, der angibt, ob ein Fehler in der 'digitalen Datenverarbeitungsvorrichtung vorhanden ist und wenn ja, welcher hardware-Modul diesen Fehler verursacht.

12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf das Codewort ansprechende Einrichtung vorgesehen ist, um anzuzeigen, welcher hardware-Modul fehlerhaft ist und daß die Anzeigeeinrichtung an den Ausgang der Speichereinrichtung angeschlossen ist.

13. Computersystem mit einem Mikroprozessor zur Durchführung von Rechnungen in Abhängigkeit von einen gesp-eicherten Programm an Instruktionen, mit einem Mikroprogramm-Adressenzähler und mehreren hardware-Modulen, dadurch gekennzeichnet, daß das Computersystem mit einem Gerät für die Diagnose bzw. Feststellung von Computer-hardware-Fehlern ausgestattet ist, daß die Fehler durch Untersuchung bestimmter logischer Signale bestimmt werden, und daß eine Einrichtung zum Zählen einer vorbestimmten Testschrittfolge vorgesehen ist, ebenso eine Speichereinrichtung mit einer Vielzahl von adressierbaren Speichersteilen, die einen bestimmten Code enthalten, der geeignete Diagnoseinformationen wiedergibt, daß der Speicher

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durch die Zählereinrichtung und durch bestimmte logische Signale adressierbar ist und einen Ausgang besitzt, um die Inhalte der Speicherstellen auszulesen.

14. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die bestimmten logischen Signale logische Signale der digitalen Datenvorrichtungen enthalten, die im Falle eines Fehlers die Durchführung der Mikroinstruktionen verhindern und ein Weiterschalten verhindern.

15. Verfahren für die Diagnose oder Prüfung und Feststellung von Computer-hardware-Fehlern unter Verwendung bestimmter logischer Signale und eines Computers mit einem Programm-Adressenzähler und mehreren hardware-Modulen, dadurch gekennzeichnet, daß

a) eine Testschrittfolge durch Ausführen eines bekannten Satzes von Testschritt-Mikroinstruktionen in einer Aufeinanderfolge durchgeführt wird;

b) jeder Schritt in der Testschrittfolge gezählt wird;

c) der Zustand jedes der bestimmten logischen Signale bei jedem Schritt der Testschrittfolge festgehalten bzw. gespeichert wird;

d) ein Mikroprogramm-Speicher oder Festwertspeicher adressiert wird, der einen Code in seinen Speicherstellen aufweist, der die geeigneten Diagnoseinformationen wiedergibt, mit sowohl der Zählung des Schrittes in der Testschrittfolge als auch mit dem Zustand der bestimmten logischen Signale, die gespeichert wurden;

e) die Inhalte der Speicherstellen in dem Speicher ausgelesen werden; und

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f) die Inhalte für eine externe Inspektion dargestellt werden.

16. Verfahren nach Anspruch 15, mit einer Hauptlöschfunktion des verwendeten Computer, dadurch gekennzeichnet, daß

a) zuerst die Hauptlöschfunktion aktiviert wird;

b) der Zustand der bestimmten logischen Signale, die initialisiert werden müssen, überwacht wird;

c) der richtige Zustand der bestimmten logischen Signale, die früher überwacht wurden, bewertet wird; daß dann

d) die Hauptlöschfunktion deaktiviert wird;

e) bestimmt wird, daß der interne Taktgeber des Gerätes richtig funktioniert;

f) eine Reihe von Mikroinstruktionen ausgeführt werden, die dazu dienen und dafür ausgelegt sind, um kleine logische Zonen zu isolieren bzw. zu orten; und

g) anzeigt wird, wenn irgendwelche funktionellen hardware-Fehler, die durch vorangegangene Bewertung, Bestimmung oder Ausführung der Schritte getestet wurden, festgestellt wurden.

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