Русский | English   поискrss RSS-лента

Главная  → История отечественной вычислительной техники  → Предприятия и НИИ  → Отдел диагностического контроля Д.М. Гробмана и его школа

Отдел диагностического контроля Д.М. Гробмана и его школа

Описывается история отдела диагностического контроля Института электронных управляющих машин. Приводятся данные о научно-технических разработках отдела, научной школе руководителя отдела д-ра физ.-мат. наук проф. Д.М. Гробмана.

The article briefly describes the history of the Diagnostic Check Department of the Institute of Electronic Control Computers. The article also contains information about research and development undertaken by the Department and presents the doctrine of its head D.M. Grobman, Pr., Dr. (Mathematics and Physics).

На рубеже 50-60-х годов прошлого века по инициативе И.С. Брука в ИНЭУМ начались работы по разработке методов и средств автома­тизированного контроля вычислительной техни­ки. Возглавил эти работы доктор физико-мате- матических наук Давид Матвеевич Гробман.

О Давиде Матвеевиче хотелось бы сказать особо. Роль его в становлении данного направ­ления как в ИНЭУМ, так и во всей стране трудно переоценить: его работы в области синтеза и анализа контрольных и диагностических тестов дискретных устройств, логико-функционального моделирования нашли широкое применение и были признаны в СССР и за рубежом. Кроме того, ему удалось создать научную школу: работая с ним, его ученики становились высококвалифицированными специалистами, способными не только развивать идеи своего учителя, но и работать самостоятельно как в области диагностического контроля, так и в других научно-технических направлениях.

В ИНЭУМ Д.М. Гробман пришёл уже сло­жившимся специалистом с большим жизненным опытом. За плечами была война, несколько тяжёлых ранений, учёба в МГУ на механико-математическом факультете, преподавательская и научная работа.

Круг его научных интересов в то время лежал в области решения дифференциальных уравнений. Здесь ему удалось многое сделать. Приведу выдержку из статьи «Математика в СССР за сорок лет (1917-1957)» руководителя семинара по качественной теории дифференциальных уравнений при Московском университете известного математика профессора В.В. Немыцкого: «Переходим к методу сравнения для нелинейных систем. Эта тема, начиная с работ A.M. Ляпунова, И.Г. Петровского, всегда успешно разрабаты­валась советскими математиками. Последнее десятилетие не является здесь исключением. А.А. Шестаковым и А.У. Пайвиным, В.А. Яку­бовичем и Д.М. Гробманом здесь получены выдающиеся результаты». Следует отметить, что сформулированная и доказанная Д.М. Гроб­маном теорема, в дальнейшем, называемая теоремой Гробмана-Хартмана, является клас­сической и представляет собой существенный вклад в развитие качественной теории дифференциальных уравнений и теории ди­намических систем.

Надо сказать, что и кандидатская и докторская диссертации Д.М. Гробмана связаны с данным направлением в математике. Позже чиновники от науки будут удивляться, как это математик смог руководить соискателями учёных степеней в технических науках. Для того, чтобы это понять, надо было знать Д.М. Гробмана, его кругозор, его умение вникать в суть проблем, добиваться от своих учеников чёткого обоснования предлагаемых решений по­ставленных задач.

Д.М. Гробман поступил на работу в ИНЭУМ в апреле 1957 г. в теоретический отдел. До того как заняться решением задач контроля и диагностики СВТ в ИНЭУМ Д.М. Гробман принимал активное участие в разработке основных принципов построения ЭВМ М-5, в определении системы её команд. Под его руководством была разработана методика программирования на этой машине и выполнены работы по автоматизации программирования. Кроме того, Д.М. Гробманом был выполнен ряд серьёзных работ по вычислительной математике, приведших к существенным результатам в области эконометрии и энергетики.

Д.М. Гробманом совместно с И.С. Бруком были определены главные задачи коллектива (вначале группы, затем лаборатории и, наконец, отдела): создание методов и систем авто­матизированного синтеза и анализа тестов цифровых устройств, а также разработка аппа­ратных средств внешнего контроля СВТ и вы­работка рекомендаций по проектированию контролепригодных схем.

Уже с первых шагов работы Д. М. Гробманом и его сотрудниками были сформулированы основные принципы создания автоматизи­рованных программных систем синтеза и ана­лиза тестов цифровых устройств. Для успешного функционирования эти системы должны включать в себя:


Первая автоматизированная система была ре­ализована в 1959 г. на ЭВМ М-2. Всего, начиная 1959 г., было создано пять программных авто­матизированных систем моделирования, синтеза и анализа тестов с использованием ЭВМ М-2, БЭСМ-4, М-4030 (с адаптацией программ для ЕС ЭВМ). Каждая новая система качественно отличалась от предыдущих. Её технические характеристики всегда отвечали современным требованиям. Постоянно усовершенствовались алгоритмы моделирования, синтеза и анализа тестов, пополнялась библиотека моделей стандартных элементов, наряду с вентильными появились и программные модели ИС. Наиболее совершенной была последняя система, разработанная в отделе в начале 80-х годов. Она была рассчитана на моделирование, анализ и синтез тестов цифровых схем, у которых общее количество выходных контактов ИС достигало 30 000.

Разработанные в ИНЭУМ автоматизирован­ные системы моделирования синтеза и анализа тестов использовались в Институте при отладке блоков элементов ЭВМ М-5, ЭВМ серии АСВТ-М, различных моделей СМ ЭВМ. Кроме ИНЭУМ данные системы использовались в НПО «Агат», НИИСчетмаш, МАЗ «Дзержинец», на заводе САМ и в некоторых других организациях.

Среди тех, кто в течение десятилетий зани­мался разработкой данных автоматизированных программных систем, в первую очередь следует назвать следующих сотрудников отдела: Д.М. Гробман, Г.И. Благова, М.А. Бродский, С.М. Гаврилова, И.М. Гетманский, Г.А. Голубева, В.И. Золотаревский, М.И. Иоффе, И.В. Кузнецов, Ю.Г. Рабинович.

Важнейшим направлением работ отдела ди­агностического контроля ИНЭУМ было направ­ление, связанное с разработкой технических средств автоматизации контроля ЭВМ. Возгла­вил это направление Борис Георгиевич Сергеев.

Б.Г. Сергеев был самым талантливым и самым самостоятельным из учеников Д.М. Гробмана. К тому моменту, когда Д.М. Гробман пригласил его в недавно созданный отдел, он уже имел практический опыт, участвуя в разработке арифметико-логических узлов разрабатываемой в то время в ИНЭУМ ЭВМ М-5.

Б.Г. Сергеевым и его группой в короткие сроки был разработан и передан в эксплуатацию один из первых отечественных тестеров функционального контроля – Устройство конт­роля и автоматического поиска неисправностей логических схем (УКИН). Входными данными для тестера были полученные с помощью разрабатываемых Д.М. Гробманом и его сотрудниками алгоритмов и программ на ЭВМ М-2 тестовые воздействия и эталонные реакции на них контролируемого цифрового устройства, а также диагностические таблицы, названные впоследствии диагностическими словарями.

Конечно, это было далеко не совершенное устройство, поскольку возможности разработ­чика были ограничены имеющейся в то время элементной и конструкторской базой. Однако уже в этом варианте были применены такие, по тем временам, оригинальные решения, как автоматическая коммутация каналов ввода/вы­вода данных, автоматическое формирование кода неисправности для поиска в диагности­ческих таблицах.

В дальнейшем, анализируя результаты внедрения в практику данного тестера, а также те трудности, которые возникли перед раз­работчиками программ автоматизированного синтеза и анализа тестов цифровых устройств, Б.Г. Сергеев сформулировал основополагающие принципы создания универсальных про­граммируемых автоматических тестеров, спо­собных обеспечить эффективный внешний контроль современных вычислительных устройств и систем. Эти идеи и подходы были реализованы при разработке двух тестеров функционального и параметрического контроля: Автоматизированного устройства произ­водственного контроля (АУПК) в начале семидесятых годов и Агрегатного проверочного комплекса (АПК-1) в середине 70-х годов.

АУПК использовался при наладке Типовых элементов замены (ТЭЗов) АСВТ-М. АПК-1 применялся при наладке как ТЭЗов АСВТ-М, так и при отладке блоков элементов СМ ЭВМ. Эти тестеры были внедрены на предприятиях Министерства приборостроения ВУМ (Киев) и Энергоприбор (Москва), а также на Московском авиационном заводе «Дзержинец». Использовались они и разработчиками ИНЭУМ.

Постоянное усложнение объектов контроля, вызванное применением микропроцессорных БИС, разнообразие интерфейсов этих объектов, а также необходимость организации проверки на частотах, близких к рабочим, потребовали разработки универсальных тестеров нового поколения, способных обеспечить контроль и диагностику цифровых устройств в соответствии с новыми требованиями. Поэтому, в начале 80-х годов в отделе был разработан и внедрен универсальный динамический тестер АМЦ 0555 – комплекс функционального контроля (КФК). КФК предназначался в первую очередь для производственного диагностического контроля блоков элементов СМ ЭВМ.

Соисполнителями в этой работе были ПФ ВНИТИПрибор (Пенза) и СКТБ СА ПО «Сигма» (Вильнюс). Указанными организациями было налажено и производство КФК. КФК использовался для отладки блоков элементов СМ 1600 и СМ 1700, а также блоков элементов ЭВМ специального назначения.

Практически одновременно с КФК был раз­работан малогабаритный тестер логических блоков (МТЛБ) – АМЦ0561. Данный тестер предназначался для оснащения выездных бригад и передвижных лабораторий обслуживания ЭВМ. Несмотря на свои небольшие размеры МТЛБ был универсальным тестером с широкими возможностями для организации эффективного контроля блоков ЭВМ. Разработка велась совместно с ВНИТИПрибор (г. Пенза). В г. Пензе было организовано и производство МТЛБ. Он изготавливался и внедрялся на основе договоров с заказчиками.

В заключение следует назвать фамилии сотрудников отдела, вклад которых в разработку описанной выше аппаратуры, ее программного и тестового обеспечения был наиболее весомым: Д.М. Гробман, Б.Г. Сергеев, Б.М. Басок, Е.П. Березов, JI.3. Гендин, И.М. Гетманский, И.В. Кузнецов, Г.И. Танетов, В.Г. Чучман, А.Ф. Шипулин.

В отделе под руководством Д.М. Гробмана успешно велась научная работа по созданию новых средств и методов моделирования, синтеза и анализа тестов.

Как известно, задача синтеза регулярных тестов дискретных устройств относится к классу N-P сложных задач и, следовательно, решается перебором с большими затратами машинного времени. Сотрудниками и аспирантами отдела был предложен ряд оригинальных методов синтеза регулярных тестов, содержащих алгоритмы, направленные на сокращение перебора вариантов (канд. техн. наук В.И. Золотаревский и канд. техн. наук М.И. Иоффе – для комбинационных схем, Д.М. Гробман, канд. техн. наук И.В. Кузнецов и канд. техн. наук А.Г. Айрапетян – для схем с элементами памяти).

Подбор тестов с применением генераторов псевдослучайных чисел как правило является наиболее распространенным методом синтеза тестов. В отделе этой задачей занималась канд. техн. наук Г.А. Голубева. Ей, совместно с Д.М. Гробманом, удалось разработать ряд методов, связанных с разработкой эффективных алгоритмов случайных воздействий с адаптацией и с учетом дополнительных данных об интерфейсе объектов контроля.

Оригинальный метод синтеза тестов был предложен Д.М. Гробманом. Благодаря применению этого метода удалось эффективно использовать тесты, созданные разработчиками для проверки функционально законченного устройства, для автоматического синтеза тестов блоков элементов, входящих в данное устройство.

Важнейшей характеристикой тестов, как известно, является их полнота. Процесс определения полноты теста классическим методом путем сравнения результатов моде­лирования требовал больших затрат времени ЭВМ. Поэтому в отделе постоянно велись работы по разработке методов, связанных с сокращением этих затрат. Они велись в двух направлениях: разработка методов сокращения исходного списка возможных дефектов (Д.М. Гробман, И.В. Кузнецов, канд. техн. наук Б.М. Басок) и разработка методов анализа качества тестов, превосходящих классический метод по скорости. В последнем случае необходимо выделить метод статистической полноты (Д.М. Гробман) и аналитический, или дедуктивный метод оценки полноты теста, учитывающий его возможную некорректность (Б.М. Басок). Последний метод был особенно эффективен в сочетании с классическим методом оценки полноты тестов. В середине 80-х годов Б.М. Басок предложил оригинальный метод оценки полноты тестов, основывающийся на анализе результатов моделирования кратных отказов.

Значительное внимание при разработке автоматизированных систем контроля и ди­агностики уделялось методам локализации отказов. Уже в первой из этих систем содер­жались программы построения диагностических словарей, позволяющих на основании полученных по результатам прогона тестов данным контроля автоматически формировать список подозреваемых отказов. В дальнейшем применялись двоичные и троичные словари. Для локализации дефектов в устройствах, содержащих СИС, БИС и СБИС, были разработаны и программно реализованы так называемые мажоритарные словари (Д.М. Гробман, С.М. Гаврилова), отличающиеся от стандартных словарей малыми затратами времени для их получения и значительной экономией памяти для их хранения. Кроме диагностических словарей для локализации отказов Д.М. Гробманом были разработаны алгоритмы, основывающиеся на анализе связей между микросхемами, а канд. техн. наук П.И. Цивлиным – метод статистической диагностики микропрограммных устройств.

Интересные результаты были получены канд. техн. наук Б.Г. Сергеевым по оценке уровня контролепригодности цифровых схем.

С первых шагов работы над программными системами анализа и синтеза тестов стало ясно, что важнейшим компонентом этих систем является подсистема моделирования дискретных устройств. С помощью моделирования осуществлялась верификация блоков элементов, БИС и СБИС, реализовывался синтез эвристических тестов, осуществлялся анализ качества тестов, вычислялись эталонные реакции устройств на входные воздействия, создавались диагностические словари. В отделе задачам моделирования уделялось первостепенное внимание. Уже в конце 50-х годов были исследованы возможности методов двоичного сплошного моделирования, показаны и обоснованы границы их применения (Д.М. Гробман). При этом Д.М. Гробман распространил данные методы для моделирования схем с учетом задержек элементов. М.И. Иоффе реализовал уже известный в то время метод событийного моделирования и провел исследования, сравнив данный метод с методами сплошного моделирования.

В конце 60-х – начале 70-х годов широкое распространение получил метод троичного моделирования Эйхельбергера, позволяющий выделять тесты, результаты воздействий которых не зависят от соотношений паразитных задержек элементов тестируемого устройства. Канд. техн. наук Э.А. Доброчаева впервые обосновала данный метод: указала условия его применения, доказала сходимость включённых в него итерационных процедур, указала на связь результатов двоичного и троичного моделирования.

Однако вскоре появился ряд асинхронных схем, содержащих структуры, на которые не распространялся метод Эйхельбергера. Для моделирования схем с данными структурами был предложен так называемый метод «фиктивных» задержек (Д.М. Гробман, В.И. Золотаревский), позволивший в ряде практических случаев получить приемлемые результаты. Позже канд. техн. наук М.А. Бродский предложил и обосновал метод моделирования, основывающийся на семизначной алгебре. Применение данного метода позволило не только моделировать схемы, содержащие указанные структуры, но и оценить реальную форму сигнала на выходе любого элемента цифровой схемы.

Повышение уровня интеграции применяемых в СВТ элементов, отсутствие вентильного описания БИС и СБИС привели к тому, что в системах моделирования, наряду с вентильными моделями, появились программные модели отдельных компонентов повышенной сложности. Вопросам организации моделирования устройств с использованием двоичных и многозначных программных моделей были посвящены научные работы Д.М. Гробмана, М.А. Бродского, канд. техн. наук Ю.Г. Рабиновича. Кроме того, Ю.Г. Рабиновичем была предложена методика для автоматизации генерации собственно программных моделей ИС.

Наряду с повышением уровня адекватности моделей анализируемым устройствам в отделе велись работы по разработке алгоритмов, обес­печивающих сокращение временных затрат при моделировании. Среди этих алгоритмов следует выделить алгоритм ранжирования схем (М.А. Бродский) и алгоритм разбиения схем на подсхемы (И.М. Гетманский), а также метод оценки корректности тестов сложных устройств путем оценки корректности поведения полученных из них производных (локальных) тестов отдельных небольших частей этого устройства (канд. техн. наук Н.Г. Саг).

Накопленный в отделе богатый научно- практический опыт в области моделирования СВТ в дальнейшем был использован при разработке адаптера аппаратной библиотеки и специализированного комплекса-ускорителя моделирования цифровых схем.

В начале 80-х годов в СССР начался бурный рост производства БИС и СБИС и их широкое применение в отечественных разработках. Существующие в то время программные системы моделирования на универсальных ЭВМ оказались неспособными удовлетворить как запросы разработчиков собственно СБИС, так и разработчиков устройств, содержащих БИС и СБИС. В первом случае это было обусловлено чрезвычайно большими затратами времени ЭВМ при моделировании, во втором – большими затратами времени при создании библиотек моделей СБИС.

Для ликвидации указанных недостатков Б.Г. Сергеевым и его сотрудниками впервые в отечественной практике были разработаны адаптер аппаратной библиотеки и мно­гопроцессорный комплекс – ускоритель логического моделирования СБИС (УЛМ – СМ 05.13).

Адаптер предназначался для моделирования дискретных устройств, содержащих СБИС, и основывался на применении наряду с чисто программными моделями физических образцов ИС, снабженных программными оболочками, предназначенными для обмена данными с другими элементами модели устройства.

УЛМ обеспечивал ускорение процесса моделирования проектируемых СБИС по сравнению с программными системами моделирования на два-три порядка. Это дости­галось благодаря аппаратной реализации алго­ритма временного событийного многозначного моделирования, конвейерной обработки данных и многопроцессорной архитектуры (в состав УЛМ входило до 15 однотипных параллельно работающих процессоров, каждый из которых был рассчитан на моделирование более чем 64 ООО условных вентилей). Программное обеспечение УЛМ обеспечивало программный интерфейс между ускорителем и средой САПР, к которой он подключался.

Среди сотрудников отдела, вклад которых в разработку аппаратно-программных комплексов моделирования был наиболее существенным, следует выделить Д.М. Гробмана, Б.Г. Сергеева, Б.М. Баска, М.А. Бродского, Е.П. Березова, И.В. Вольвовского, И.М. Гетманского, В.Н. Гусарова, Е.А. Каплунова, Ю.Г. Рабиновича, Г.И. Танетова, Д.Ю. Тоблера, В.Г. Чучмана.

В заключение хотелось бы отметить роль заместителя директора по научной работе ИНЭУМ канд. техн. наук Евгения Николаевича Филинова. Е.Н. Филинов курировал это направление в Институте и данная тематика входила в круг научных интересов Евгения Николаевича. В частности, его кандидатская диссертация была связана с разработкой принципов создания контрольно-диагности­ческой аппаратуры и методов поиска дефектов в СВТ. Кроме того, его и Д.М. Гробмана связывала многолетняя дружба и десятки лет совместной работы. Евгений Николаевич всегда был в курсе работ, принимал активное участие в обсуждении и решении стоящих перед отделом задач, много помогал и советом, и делом.


Об авторе: кандидат технических наук, доцент (Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет)).
http://int.tgizd.ru/ru/arhiv/mount5year2008
Помещена в музей с разрешения автора 26 Октября 2018

Проект Эдуарда Пройдакова
© Совет Виртуального компьютерного музея, 1997 — 2018