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Prüfeinrichtung für Kleinrechnersysteme
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Stand der Technik Die Erfindung betrifft eine Prüfeinrichtung gemäß
der Gattung des Hauptanspruchs. Große elektronische Rechenanlagen verfügen meistens
über leistungsfähige Fehlersuchprogramme und Fehlersucheinrichtungen, die Programmierfehler
und Bauelementefehler rasch feststellen können. Bei Kleinrechnersystemen, sog. Mikrocomputersystemen,
lohnt sich jedoch häufig ein größerer Aufwand für Fehlersucheinrichtungen nicht.
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Vorteile der Erfindung Die Erfindung mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß sie einfach zu verwirklichen ist und es
gestattet, schnell festustellen,
ob bei einem Versagen des Rechnersystems
der Fehler auf einem Versagen von Peripheriegeräten beruht oder auf einem Versagen
der Zentraleinheit, wobei hier ein Bauelementefehler oder Schaltungsfehler in der
Zentraleinheit oder ein fehlerhaftes Programm die Ursache sein kann.
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In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im 'Hauptanspruch
gekennzeichneten Erfindung beschrieben. So besteht die Prüfeinrichtung gemäß den
Merkmalen des Anspruchs 2 im wesentlichen nur aus einer Leuchtdiode, die bei fehlerfreiem
Lauf des Rechners in sehr kurzen Zeitabständen Lichtimpulse erzeugt, die für den
menschlichen Beobachter wegen der Trägheit des Auges als Dauerlicht erscheinen.
Bei auftretenden Störungen, die später noch genauer erläutert werden, sind die Pausen
zwischen den einzelnen Lichtimpulsen so groß, daß ein deutliches Flackern erkennbar
ist, oder die Leuchtdiode erlischt überhaupt. Die Ausführungsform nach Anspruch
3 gibt beim tiberschreiten eines vorgegebenen Mindestabstandes zwischen einzelnen
der Prüfeinrichtung zugeführten Impulsen ein Signal ab, dessen Länge einstellbar
ist und das bei nachtriggerbarer Kippstufe als Dauersignal erscheinen kann; dieses
Signal kann in beliebiger Weise zum Auslösen von Schaltvorgängen und/oder zur Anzeige
des Fehlers verwendet werden. Die Ausführungsform nach Anspruch 4 gestattet es,
bei ermittelten Fehlern den Rechner in einen vorbestimmten Zustand zu bringen, beispielsweise
kann vorgesehen sein, daß der Rechner in diesem Falle endgültig gestoppt wird, um
zu verhindern, daß beim weiteren Arbeiten der aufgetretene
Fehler
größere Störungen verursacht, beispielsweise den Datenbestand des Rechners gefährdet.
Die Ausführungsform nach Anspruch 5 gestattet es, auf einfache Weise festzustellen,
ob ein Stillstand des Rechners, während dem keine Speicherauswahlsignale erzeugt
werden, programmgemäß erfolgt, beispielsweise weil der Rechner auf irgendwelche
ihm von einem Peripheriegerät zu übermittelnde Daten wartet.
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Zeichnung Anhand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung
beschrieben und erläutert. Es zeigen Figur 1 ein Ausführungsbeispiel eines Kleinrechnergeräts
mit mehreren Peripheriegeräten und einer erfindungsgemäßen Prüfeinrichtung, Figur
2 eine andere Ausführungsform einer Prüfeinrichtung, Fig. 3 eine weitere Ausführungsform.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele Ein häufiger Fehler bei Rechnersystemen,
der auf falsche Programmierung oder auch auf Bauelemente fehler oder Schaltungsfehler
zurückzuführen sein kann, besteht darin, daß das Programm einen Sprung in einen
falschen Speicherbereich ausführt, in dem keine Programmteile gespeichert sind.
Der Rechner bleibt dann entweder vollständig stehen oder aber es ergibt sich ein
planloser zufälliger Programmablauf. Eine weitere Fehlermöglichkeit, die insbesondere
bei der Entwicklung eines Rechners häufiger auftreten kann, liegt darin, daß angeschlossene
Periphere geräte nicht zuverlässig arbeiten
oder daß die Datenübertragung
zwischen der Zentraleinheit und einem Peripheriegerät, beispielsweise durch Kontaktstörungen,
verhindert ist.
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Es ist für den Benutzer des Rechensystems häufig schwierig, schnell
zu beurteilen, ob ein aufgetretener Fehler auf einen Ausfall oder auf eine Störung
in einem Peripheriegerät oder der Datenübertragung zwischen dem Peripheriegerät
und der Zentraleinheit beruht oder auf einem in der Zentraleinheit auftretenden
Fehler, der auch durch ein fehlerhaftes Programm verursacht sein kann. Die Erfindung
hat erkannt, daß diese Unterscheidung mit höchst einfachen Mitteln unter Ausnutzung
der Tatsache getroffen werden kann, daß bei einem fehlerfreien Betrieb des Rechnersystems
die von der Zentraleinheit abgegebenen Speicherauswahlsignale, die das Auslösen
des nächsten Befehls vorbereiten, in äußerst kurzen Zeitabständen aufeinanderfolgen,
die durch die maximale Befehlsausführungszeit nach oben begrenzt sind.
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Sobald zwischen zwei aufeinanderfolgenden Speicherauswahlsignalen
ein größerer zeitlicher Abstand vorhanden ist, ist dies bereits ein Hinweis dafür,
daß das Rechnersystem einen Sprung in nicht mit einem Programm belegte Speicherbereiche
ausgeführt hat. Stellt man daher ein falsches Arbeiten oder einen Stillstand des
Rechnersystems fest, wobei die Speicherauswahlsignale für die Programmspeicher überhaupt
nicht erscheinen oder in unzulässig großen Zeitabständen erscheinen, so ist damit
bereits der Hinweis gegeben, daß der Fehler im Programm oder in der Zentraleinheit
zu suchen ist.
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Bei dem in Fig. 1 schematisch dargestellten Kleinrechnersystem ist
eine Zentraleinheit 1 mit zwei Peripheriegeräten 2 und 3 gekoppelt, bei denen es
sich beispielsweise um einen flagnetplattenspeicher und um einen Fernschreiber handeln
kann, der gleichzeitig zur Bedienung der Anlage verwendet werden kann. Das Rechnersystem
weist zehn Speicherblöcke 10 bis 19 auf, denen von der Zentraleinheit 1 einzeln
über Leitungen 30 bis 39 ein Speicherauswahlsignal zugeleitet werden kann, das das
Einspeichern oder Auslesen von Information in bzw. aus dem betreffenden Speicherblock
vorbereitet. Die Speicherblöcke 10 bis 14 sind zum Speichern von Programmen vorgesehen,
wobei nicht ausgeschlossen sein soll, daß in diesen Speicherblöcken auch Daten gespeichert
werden können. Die Speicherblöcke 15 bis 19 sind lediglich zum Speichern von Daten
vorgesehen. Die Speicherauswahlleitungen 30 bis 34 sind mit den Eingängen eines
NAND-Glieds 45 verbunden, dessen Ausgang ein Verstärker nachgeschaltet ist, der
als Inverter 46 dargestellt ist. Anstelle dieses Gliedes 45 kann auch ein NOR-Gatter
verwendet werden, wenn die Speicherauswahlleitungen 30 bis 34 aktiv den logischen
Wert 1 haben.
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Eine Leuchtdiode 47 ist mit ihrer Kathode mit dem Ausgang des Inverter
46 und mit ihrer Anode über einen Schutzwiderstand 48 mit dem positiven Spannungspol
einer Betriebsspannungsquelle verbunden. Während des normalen Programmablaufs liest
die Zentraleinheit 1 aus den Speicherblöcken 10 bis 14 in zeitlichen Abständen von
beispielsweise 10 98 Befehle aus und führt diese Befehle aus. Es erscheint daher
in den genannten kurzen Zeitabständen auf einer der Speicherauswahlleitungen 30
bis 34 Jeweils ein Signal vom logischen Wert 0, das am Ausgang des NAND-Glieds 45
ein impulsförmiges Signal vom logischen Wert 1
erzeugt, wodurch
die Leuchtdiode 47 zur Abgabe eines kurzen Lichtimpulses veranlaßt wird. Da während
des normalen Programmablaufs diese Lichtimpulse im Abstand von beispielsweise längstens
10 Fs aufeinanderfolgen, erscheint die Leuchtdiode 47 dem menschlichen Betrachter
gleichmäßig leuchtend. Die Leuchtdiode 47 ist in nicht dargestellter Weise so angeordnet,
daß das von ihr ausgesendete Licht vom Bedienungspersonal der Anlage wahrgenommen
werden kann. Bei einem fehlerhaften Programm oder einem innerhalb der Zentraleinheit
oder auch einem der Speicherblöcke auftretenden Fehler bleibt die Leuchtdiode 47
entweder dunkel oder aber sie leuchtet nur sporadisch flackernd auf, und hierdurch
kann das Bedienungspersonal den Fehler erkennen. Damit bei einem programmgemäßen
Stillstand der Anlage, beispielsweise dann, wenn die Zentraleinheit auf eine Informationsübertragung
durch eines der Peripheriegeräte 2, 3 wartet, nicht fälschlicherweise auf einen
Fehler geschlossen werden kann, weil nämlich auch in diesem Falle die Leuchtdiode
47 dunkel bleibt, ist ein weiterer Ausgang der Zentraleinheit 1 über einen Inverter
50 mit einer weiteren Leuchtdiode 51 verbunden, die ebenfalls wieder über einen
Widerstand 48 mit der positiven Betriebsspannung verbunden ist. Bei dem mit dem
Inverter 50 verbundenen Ausgang handelt es sich um einen solchen, der während eines
programmgemäßen Stillstands des Rechners ein Signal mit dem logischen Wert 1 abgibt;
es kann sich hierbei um das Signal BA (BUS AVAILABLE), HLDA (HOLD ACKNOWLEDGE),
WAIT oder ein anderes geeignetes Signal handeln.
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Bei der in Figur 2 gezeigten anderen Ausführungsform
sind
die Zentraleinheit, die Peripheriegeräte und die Speicherblöcke nicht dargestellt.
Es ist wiederum das NAND-Glied 45 vorgesehen, das an seinem Ausgang bei normalem
Programmablauf eine Impulsfolge in der angedeuteten Weise abgibt. Diese Impulsfolge
wird in der dargestellten Weise einem Eingang einer monostabilen Kippstufe 60 zugeführt
und hält diese im instabilen Zustand, solange der Abstand zwischen den einzelnen
Impulsen ausreichend kurz ist. Der Ausgang Q gibt während dieser Zeit ständig das
Ausgangssignal logisch 1 ab (hohes Potential) und veranlaßt über einen Inverter
61, daß eine nachgeschaltete Leuchtdiode 62 Licht aussendet. Sobald die der monostabilen
Kippstufe 60 zugeführte Impulsfolge einen Impulsabstand aufweist, der einen vorgegebenen
Schwellenwert überschreitet, kippt die monostabile Kippstufe 60 in ihren stabilen
Zustand, der durch das Erlöschen der Leuchtdiode 62 angezeigt wird. Gleichzeitig
gibt der invertierte Ausgang der monostabilen Kippstufe ein Signal an eine weitere
monostabile Kippstufe 65 ab, das diese zur Ausgabe eines Impulses vorbestimmter
Länge an ihrem Ausgang 4 veranlaßt, der einerseits der monostabilen Kippschaltung
60 zugeführt wird und verhindert, daß diese durch einen weiteren ihrem Eingang X
zugeführten Impuls wieder in den instabilen Zustand geschaltet wird, und der andererseits
zur Auslösung eines geeigneten Schaltvorganges verwendet werden kanne es kann beispielsweise
das Ausgangssignal der zweiten monostabilen Kippschaltung 65 einem nicht-maskierbaren
Interrupteingang der Zentraleinheit zugeführt werden, wo dieses Signal einen gewünschten
Schaltvorgang auslöst,
beispielsweise das Programm an einer vorbestimmten
Stelle erneut startet. Um die Erzeugung des Ausgangssignals der zweiten monostabilen
Kippschaltung 65 dann zu verhindern, wenn der Rechner programmgemäß stillsteht,
wird dem Eingang Dieser Kippschaltung von der Zentraleinheit eines der Signale zugeführt,
das bei der Ausführungsform nach Figur 1 dem Inverter 50 zugeführt wird.
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Bei der in Fig. 3 angedeuteten Ausführungsform der Erfindung werden
als Eingänge des Verknüpfungsgatters (45) nicht die Speicherauswahlleitungen (30
- 34) verwendet, sondern BUS-Adreßleitungen der Zentraleinheit, die typisch sind
für den Adreßbereich des Programmspeichers. In Fig. 3 würde dann der Programmteil
im Adreßbereich gE~~~ - gEFFF (16 Bit/Hexadezimal) liegen.
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Das Gatterausgangssignal würde dann aktiv (logisch "~t), wenn die
CPU die Adresse "gExxx" (x = don't care) als Lesebefehl aussendet.
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Anstelle einer Leuchtdiode als Sichtanzeige kann auch eine akustische
Fehlermeldung vorgesehen sein.