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计算机故障诊断与维护第三章 计算机故障诊断 本章主要内容：计算机的故障分类 故障模拟与故障字典 故障定位测试法第一节 计算机故障分类 一.按故障影响范围分类 1.局部性故障：一般只影响完成某个（或几个）功能，而 系统其他部分仍能正常工作2.全局性故障：该故障的出现，可以导致计算机丧失全部 功能二.按故障的相互影响分类 1.独立性故障：由于一个元件自身引起的故障，仅影响一 个局部2.相关性故障：指一个故障与另外几个故障有关联使它 们相互影响三.按持续时间分类 1.暂时性故障：也称为间歇性故障它由于以前就所受的应力（环境温度、湿度）及工作电压波动、外界振动冲击、电磁干扰影响下出现的不稳定的工作状态，或因电路冒险竞争而引起的功能错误其特点为不可重复性2.永久性故障：也称为固定性故障由于元器件失效、电路短路或断路等物理损坏或程序中的错误而造成的故障，是必然性故障其特点为可重复性3.边缘性故障：因为材料缺陷（硅片裂缝、表面效应）或制造工艺不良（虚焊、脱焊、密封不好）或外界条件变化引起元器件参数变坏，而逐渐损坏的故障其特点为最终导致固定性故障产生四.按计算机软硬件分类 1.硬件故障：由于物理元件失效或参数超出允许范围所造成的故障。

又 可分为：逻辑故障：造成电路输入输出信号逻辑关系不正常的故障（桥接、短 路、断路、损坏）参数故障：元件测试漂移，其值超出了允许的范围而造成的故障（如 脉冲电平变形、太小）2.软件故障：系统软件本身的错误可能是由于设计时产生的，也可能 是程序指令化阶段引入的（软件故障的排除需要通过软件 维护手段或检验来完成）3.机械故障：主要是指I/O设备的机械装置发生的故障（如紧固螺钉松 动、电机卡死、磁盘存储器定位不准、键盘按键失灵、机 械磨损变形）4.人为故障：人为故障主要是指因为人的因素造成的故障（如拉断电源 、搬错开关、操作过程出错）第二节 故障模拟与故障字典 故障模拟与故障字典在计算机的故障诊断技术中有重要的作用用故障模拟可以建立起故障和测试之间的映像，即故障症兆（或模拟数据）同时故障症兆又是构成故障字典的基础，有了测试码和故障字典，就可以用来编制诊断程序，并确定诊断的分辨率，进行故障诊断一.故障模拟 1.概念：产生逻辑网络或计算机系统故障测试及其测试码的 过程给定故障，再确定测试对 象对给定的输入向 量（测试码）的响应输出过程2.故障模拟方法 物理模拟：人为地插入一个有故障的元件，造成故障线路或制造故障 环境条件。

然后加入一个测试码，再通过观测，获得其响 应输出，并找出故障环境与其输出之间的对应关系需要解决的问题：a.在什么温度、湿度下机器工作最稳定b.在什么电压、频率下机器工作最稳定c.上下电顺序及频繁程度对机器有何影响d.研究机器故障的分布规律及诊断方法，统计机器各部分稳定性和系统 的稳定性特点：a.能模拟出非逻辑故障 b.要求具有完善的环境条件 人工模拟：人为地制造一个故障（开路、短路、换故障元件）再加上测试码，然后人工地分析带故障系统的性能 ，并人工地跟踪，测试分析响应输出，从而产生 模拟数据需要解决的问题：a.尽可能产生每一级的模拟数据 b.确定出每种制造的故障对所有相关部分的影响 特点：a.对每个可观测点人工跟踪，工作量大，效率低b.直观，容易控制，操作较为灵活数字模拟：用程序来模拟有故障系统的性能，或 给定一个错误的条件（如数据），再 将测试码通过指令依次加到模拟程序 ，测试其响应输出，并做相应的处理 ，再以需要的形式输出其结果需要解决的问题：a.得出可检测的故障子集，建立故障字典b.利用故障字典对故障进行检测定位特点：a.程序模拟速度快b.有的故障不能模拟出，受可检测性限制3.模拟方法的前提 所考虑的故障是有限的，预先知道的；故障不是间歇性的，而是固定的；所诊断的故障是单故障，而不是多故障。

对数字模拟，还应有：故障是逻辑性的，而不是参数故障测试对象能随时复位为固定的初始状态二.故障字典 由故障现象（故障征兆或模拟数据）来查找故障的一个信息集合s-a-1 x1 s-a-1 x2 z 真值表 故障检测表 x1 x2 Z x1:s-a-1 Z:s-a-1 0 0 0 x1 x2 Z x1 x2 Z 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1&设：T=X1,X2;Z 当 T1=0,1;0 时，表明电路正常 当 T1=0,1;1 时，表明存在s-a-1故障，但不能说 明故障发生在x1处还是Z处当 T2=1,0;0 时，则表明 X1:S-a-1存在当 T2=1,0;1 时，则表明 Z:S-a-1存在这里仅说明了X1和Z处出现s-a-1故障的情况，若要构成该电路的故障字典，还要考虑：Z:S-a-0 X1:S-a-0 X2:S-a-0;S-a-1 1.引入故障字典的好处 维护人员可以通过故障现象方便查找故障 原因在短时间内能对故障进行精确地定位2.故障字典的两种常见形式 索引表示法 索引表示法是以输出响应为索引，将故障信息汇集起来 构成故障字典的表示法。

例如：T1 T2 T3（测试码）f（故障名称）输出响应 101 101 101 f0 101 101 111 f1 101 101 110 f2 101 111 111 f3 101 010 101 f4 111 111 101 f5 010 101 101 f6 如在输入测试为T1,T2,T3得到的输出响应是101 111 111即 查找字典为f3故障直接表示法 采用测试通过或不通过表示法对第i个故障fi的模拟数据用一个二进制向量系列来表示，如fi=(fi1,fi2-fin)其中，fik之值为fik故障能被Tk测试出来时，fik=1 否则：fik=0 再把这些二进制的故障序列按测试通过的顺序（递减）进行归纳分类，就形成故障字典例如：故障序列测试序列 T1 T2 T3 T4 f9 1 1 1 1 f3 1 1 1 0 f2 1 1 0 0 f7 1 0 0 0 f8 0 1 1 0 f6 0 1 0 0 f1 0 0 1 0 f5 0 0 0 1第三节 故障定位测试法 故障定位测试法（FLT）直接以计算机作为测试对象，将其划分为许多区域向各区域发送一系列测试码，然后回收，再把被测区域的响应进行分析，找出具体故障位置。

数据诊断对象FLT控制部分诊断装置测试码故障字典正确结果输出响应打印 一.通路敏化概念 1.通路敏化的含义 选择一条能使电路故障的错误信号能从发生点传播到电路的可观测输出的通路2.测试码的选择 X=x1,x2-xn 应使故障位置的正常信号与故障信号相反；经过传送到输出端时使得正常的输出值改变3.故障定位需要解决的问题 如何形成测试码 如何进行故障定位4.举例：X1X2X3 ZX4X5X6X7 测试码：X=X1,X2,X3,X4,X5,X6,X7 a.S-a-0的测试码：X=0,0,0,1,1,1,1 b.S-a-1的测试码：X=0,0,1,1,1,1,1 X=0,0,0,1,0,1,1 或 X=0,0,0,0,1,1,1 X=0,0,0,0,0,1,1&1&二.测试码的生成 1.列出电路的全部故障 X1 1 4X2 2 5 6 FX3 3 X1/0,X1/1,X2/0,X2/1,X3/0,X3/1,X4/0,X4/1 X5/0,X5/1,X6/0,X6/1 共12个不同类型的故障2.列出每个故障的测试 假定一次只能有一个故障存在（X4:s-a-0）正向追踪 查明当X4/0发生时，F取值不同的条件：当X4/0存在时，使F=1，若无故障，则F=0；欲使F=0，则有X5=1，X4=1 反向追踪 沿X4反向追踪至有关初级输入的通路：若无X4/0故障时，X4=1，必须X2X1为00，01，10 故得出三个测试码：X=X1,X2,X3 X=(0,0,)，(0,1,)，(1,0,)再追踪 确定未确定的输入信号：X5=1，则有 X3=0，故得出 X=(,0)综合完整的测试码 由按位交来实现：(0,0,)(,0)=(0,0,0)(0,1,)(,0)=(0,1,0)(1,0,)(,0)=(1,0,0)3.完成所有的测试码生成，建立测试码表（完全测试集）fiti 测试码 X1/0 (1,1,0)X2/1 (0,1,0)X2/0 (1,1,0)X2/1 (1,0,0)X3/0 (0,1,1)(1,0,1)(0,0,1)X3/1 (0,1,0)(1,0,0)(0,0,0)X4/0 (0,1,0)(1,0,0)(0,0,0)X4/1 (1,1,0)X5/0 (0,1,0)(1,0,0)(0,0,0)X5/1 (0,1,1)(1,0,1)(0,0,1)F/0 (1,1,1)(1,1,0)(0,1,1)(1,0,1)(0,0,1)F/1 (0,1,0)(1,0,0)(0,0,0)三.故障定位测试 1.确定最小完全测试集 对完全测试集中的每个测试码进行编码 对上表所列的测试码进行编码：t0=(0,0,0)t1=(0,0,1)t2=(0,1,0)t3=(0,1,1)t4=(1,0,0)t5=(1,0,1)t6=(1,1,0)t7=(1,1,1)列出所有各类故障（把不可区分故障看着一类）f1=X1/1；f2=X2/1；f3=X1/0=X2/0=X4/1；f4=X3/0=X5/1；f5=F/0；F6=X3/1=X4/0=F/1=X5/0 列出被测电路故障表 故障编号 故障 测试编码 无故障F值 有故障F值 f1 X1/1 t2 0 1 f2 X2/1 t4 0 1 X1/0 t6 1 0 f3 X2/0 t6 1 0 X4/1 t6 1 0 f4 X5/1,X3/0 t0,t3,t5 1 0 f5 f/0 t1,t3,t5,t6,t7 1 0 f6 F/1,X4/0 t0,t2,t4 0 1 X5/0,X3/1 列出覆盖表 以故障fi为横坐标，ti为纵坐标，当ti能检测出fi故障时，则在坐标交叉出作标记“X”。

覆盖表如下：tifi f1 f2 f3 f4 f5 f6 无故障F值 t0 x 0 t1 x x 1 t2 x x 0 t3 x x 1 t4 x x 0 t5 x x 1 t6 x x 1 t7 x 1 选出最小完全测试集 a.确定本质测试码：只有一个测试码能测出某个故障时，这个测试码就称为本质测试码f1只能由t2检测出，f2只能由t4检测出，f3只能有t6检测出，故t2,t4,t6为本质测试码为了区别，在f1与t2,f2与t4,f3与t6交叉出作标记“”tifi f1 f2 f3 f4 f5 f6 无故障F值 t0 x 0 t1 x x 1 t2 x 0 t3 x x 1 t4 x 0 t5 x x 1 t6 x 1 t7 x 1 b.确定最小完全测试码 最小完全测试码包括本质测试码，因为只有本质测试码才能检测出某些故障，在t2,t4,t6左边作标记“”从图中可以看出，本质测试码不仅可以检测出f1,f2,f3，还能检测出f5,f6故障，在覆盖一行中能被检测出的故障，都作标记“”tifi f1 f2 f3 f4 f5 f6 无故障F值 t0 x 0 t1 x x 1 t2 x 0 t3 x x 1 t4 x 0 t5 x x 1 t6 x 1 t7 x 1 覆盖情况 在任选一个能测出f4的测试码，就可以得到三个最小完全测试集，t1,t2,t4,t6、t2,t3,t4,t6、t2,t4,t5,t6，任意选择一个就能检测出全部故障。

2.故障的定位 最小完全测试集不但能检测出故障是否存在，而且在故障存在时，还可以确定其准确的位置这里介绍“故障定位树”方法 基本思想 用最小完全测试集中的测试码对电路进行检测，把无故障f0和全部故障fj(j0)看成一个集合用每个测试码检测一次电路，再根据初级输出值“0”或“1”把 f 集合分成两类，以此类推，把 f 集合中全部 fj 分开，。