(57)【要約】    【課題】  ２重系演算処理装置の信頼性及び実用性を向上する。    【解決手段】  照合タイミング生成回路１０Ａ、１０Ｂは、Ａ系ＣＰＵ及びＢ系ＣＰＵのバス制御信号により照合タイミングを生成する他、１回のアクセスに所定クロック以上を要するアクセス条件では、タイマに基づいて一定時間（カウントアップ時間）の間、照合タイミング信号を生成する。照合回路２０は、照合タイミング信号に基づく照合タイミングで、２つのＣＰＵのデータバス上のデータを照合して、一致しているときに交番信号を出力し、不一致のときにその交番信号の出力を停止する。異常検出回路３０は、照合回路２０からの交番信号を監視し交番信号の出力が停止されたときに異常を検出して、監視リレー４０を落下させる。【選択図】  図１
2012230448.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同期して動作する２重系演算処理装置の監視装置であって、
２個の演算処理装置のそれぞれに対応し、各演算処理装置のバス制御信号により照合タイミング信号を生成する２個の照合タイミング生成回路と、
前記２個の照合タイミング生成回路からの照合タイミング信号に基づく照合タイミングで前記２個の演算処理装置のバス上のデータを照合して、一致しているときに交番信号を出力し、不一致のときにその交番信号の出力を停止する照合回路と、
前記照合回路からの交番信号を監視し交番信号の出力が停止されたときに異常を検出する異常検出回路と、
を含んで構成され、
前記各照合タイミング生成回路は、前記各演算処理装置のバス制御信号により照合タイミング信号を生成する第１生成部の他、１回のアクセスに所定クロック以上を要するアクセス条件にて、予め定めたタイマのカウントアップ時間の間、照合タイミング信号を生成する第２生成部を有する構成としたことを特徴とする、２重系演算処理装置の監視装置。
【請求項２】
前記タイマのカウントアップ時間は、１回のアクセスに要する時間より短く設定されることを特徴とする、請求項１記載の２重系演算処理装置の監視装置。
【請求項３】
前記タイマとして、選択可能な、カウントアップ時間の異なる複数のタイマを備えることを特徴とする、請求項１又は請求項２記載の２重系演算処理装置の監視装置。
【請求項４】
前記複数のタイマをアクセスするポートに応じて切替えるタイマ切替回路を備えることを特徴とする、請求項３記載の２重系演算処理装置の監視装置。
【請求項５】
前記複数のタイマをバス制御信号の種類に応じて切替えるタイマ切替回路を備えることを特徴とする、請求項３記載の２重系演算処理装置の監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの演算処理装置（ＣＰＵ）を完全に同期させて処理データ（バス上のデータ）の一致を常時監視することにより処理の正当性を保証する２重系演算処理装置の監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば鉄道信号保安装置や産業ロボットのように高い安全性と高い信頼性の要求される制御システムとして、特許文献１などに示されるように、バス同期２重系演算処理装置が存在している。
【０００３】
バス同期２重系演算処理装置は、同期して動作する２個の演算処理装置（ＣＰＵ）と、これらの演算処理装置のバス（バス上のデータ）を照合する照合回路を含む監視装置とから構成される。
【０００４】
監視装置は、同期して動作する２個の演算処理装置（ＣＰＵ）のバス上のデータを照合して、一致しているときに交番信号を出力し、不一致のときにその交番信号の出力を停止する照合回路と、該照合回路からの交番信号を監視し交番信号の出力が停止されたときに異常を検出する異常検出回路と、を含んで構成される。
【０００５】
尚、照合回路は、各演算処理装置（ＣＰＵ）のバス制御信号（リード、ライト、ウエイト信号など）に基づいて生成される照合タイミングにて、２系統のバス上の所定ビット長のデータをビットごとに比較する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−０４４３０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のような２重系演算処理装置の監視装置においては、バス上のデータ照合は、バス制御信号によりアクセスが行われるごとに、１回に行われる。しかし、例えば、リード／ライトに長時間を要するポートにアクセスした場合、バス照合を行う周期が長くなり、その結果、交番信号の周期も延長される。そうすると、照合結果が一致していたにもかかわらず、交番信号の出力が実質的に停止されるため、異常検出回路がこれを検出して、システムを停止させてしまうという問題点があった。
【０００８】
本発明は、このような実状に鑑み、アクセスに時間を要するという理由で交番信号の出力が実質的に停止されて異常検出によるシステム停止に至るのを防止できるようにして、信頼性及び実用性を高めることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る２重系演算処理装置の監視装置は、前提として、２個の演算処理装置のそれぞれに対応し、各演算処理装置のバス制御信号により照合タイミング信号を生成する２個の照合タイミング生成回路と、前記２個の照合タイミング生成回路からの照合タイミング信号に基づく照合タイミングで前記２個の演算処理装置のバス上のデータを照合して、一致しているときに交番信号を出力し、不一致のときにその交番信号の出力を停止する照合回路と、前記照合回路からの交番信号を監視し交番信号の出力が停止されたときに異常を検出する異常検出回路と、を含んで構成される。
【００１０】
ここにおいて、前記各照合タイミング生成回路は、前記各演算処理装置のバス制御信号により照合タイミング信号を生成する第１生成部の他、１回のアクセスに所定クロック以上を要するアクセス条件にて、予め定めたタイマのカウントアップ時間の間、照合タイミング信号を生成する第２生成部を有する構成とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、１回のアクセスに所定クロック以上を要するアクセス条件において、タイマのカウントアップ時間の間、照合タイミング信号を生成して、この間に複数回の照合を行わせることができる。このため、照合結果が一致しているかぎり、交番信号が次々と出力され、不要な異常検出によりシステム停止に至るのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態を示す２重系演算処理装置の監視装置の構成図
【図２】第１生成部のみを有する場合の問題点を示すタイムチャート
【図３】第２生成部を有する場合の作用・効果を示すタイムチャート
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態を示す２重系演算処理装置の監視装置の構成図である。
【００１４】
本実施形態では、２重系演算処理装置として、共通のクロック信号発生器により完全に同期して動作する２つのＣＰＵ（Ａ系ＣＰＵ及びＢ系ＣＰＵ）を備える。
そして、同期して動作する２つのＣＰＵの処理データの一致を常時監視することにより処理の正当性を保証するための監視装置として、２個の照合タイミング生成回路１０Ａ、１０Ｂと、照合回路２０と、異常検出回路３０と、が設けられる。
【００１５】
照合タイミング生成回路１０Ａ、１０Ｂは、２つのＣＰＵのそれぞれに対応して設けられ、基本的には、各ＣＰＵのバス制御信号（リード、ライト、ウエイト信号など）により照合タイミング信号を生成する。
【００１６】
照合回路２０は、２つのＣＰＵのデータバス（データバス上のデータ）を照合して、一致しているときに交番信号を出力し、不一致のときにその交番信号の出力を停止する。
詳しくは、照合回路２０には、Ａ系ＣＰＵのデータバスとＢ系ＣＰＵのデータバスとが接続され、Ａ系照合データとＢ系照合データとがそれぞれ入力可能である。また、照合回路２０には、照合タイミング生成回路１０Ａ、１０Ｂが接続され、照合タイミング生成回路１０ＡからのＡ系照合タイミング信号と照合タイミング生成回路１０ＢからのＢ系照合タイミング信号とがそれぞれ入力可能である。
【００１７】
照合回路２０は、照合タイミング生成回路１０Ａからの照合タイミング信号に基づく照合タイミングでＡ系ＣＰＵのデータバスから所定ビット長（例えば３２ビット長）のデータを取込み、同時に、照合タイミング生成回路１０Ｂからの照合タイミング信号に基づく照合タイミングでＢ系ＣＰＵのデータバスから所定ビット長（同じく３２ビット長）のデータを取込む。そして、取込んだ両データを比較することにより、一致・不一致を判定する。そして、データ照合にて一致するごとに、出力信号を、ＬレベルからＨレベルに、又はＨレベルからＬレベルに、反転させる。従って、一致している間、出力ラインから交互にＨレベルとＬレベルとに変化する交番信号を出力する。不一致のときは、出力信号を反転させないため、出力ラインからの交番信号の出力が停止される。
【００１８】
異常検出回路（交番信号検出回路）３０は、交番信号が出力されているか否かを検出するもので、交番信号が検出されている場合は、正常信号を出力し、交番信号が検出されなくなった場合（交番信号が一定時間以上変化しない場合）に、異常信号を出力する。具体的には、自動列車制御装置（ＡＴＣ）、自動列車運転装置（ＡＴＯ）、自動列車停止装置（ＡＴＳ）などを含む鉄道信号保安装置では、異常検出回路３０の出力側には監視リレー４０があり、正常信号により、監視リレー４０を扛上（ＯＮ）し、異常信号により、監視リレー４０を落下（ＯＦＦ）する。
【００１９】
ここにおいて、本実施形態では、照合タイミング生成回路１０Ａ、１０Ｂに、各ＣＰＵのバス制御信号により照合タイミングを生成する第１生成部１１Ａ、１１Ｂの他、特定のアクセス条件にて、タイマに基づいて、予め定めたカウントアップ時間の間、照合タイミング信号を生成する第２生成部１２Ａ、１２Ｂを設ける。
前記特定のアクセス条件とは、１回のアクセスに所定クロック以上を要するアクセスの時である。
【００２０】
前記タイマは、予め設定したカウントアップ時間、クロック信号をカウントし、このカウント中、カウントアップ終了まで、前記第２生成部１２Ａ、１２Ｂが照合タイミング信号を生成する。
前記第２生成部１２Ａ、１２Ｂが、前記タイマのカウントアップ時間中、照合タイミング信号を生成している間、照合回路２０では、クロック信号に同期して照合がなされ、１回のアクセス中に複数回の照合がなされる。
【００２１】
ここで、前記タイマのカウントアップ時間は、１回のアクセスに要する時間より短く設定される。
このような条件を満たすため、照合タイミング生成回路１０Ａ、１０Ｂの第２生成部１２Ａ、１２Ｂには、複数（ｎ個）のタイマ１３Ａ、１３Ｂがタイマ切替回路１４Ａ、１４Ｂを介して接続される。尚、タイマ１３Ａ、１３Ｂ及びタイマ切替回路１４Ａ、１４Ｂは、照合タイミング生成回路１０Ａ、１０Ｂに内蔵させてもよい。
【００２２】
前記タイマ１３Ａ、１３Ｂを構成する複数のタイマ（タイマ１、２、・・・ｎ）は、カウントアップ時間を異ならせてあり、アクセスに応じ、選択される。
タイマ切替回路１４Ａ、１４Ｂは、カウントアップ時間の異なる複数の選択可能なタイマの中から、アクセスに要する時間に応じて、より具体的には、アクセスするポートに応じて、又は、アクセスの種類、すなわちバス制御信号の種類（リード／ライト）に応じて、適当なカウントアップ時間のタイマを選択するように、タイマを切替える。
【００２３】
次に図２及び図３のタイムチャートを参照して作用・効果を説明する。
図２は照合タイミング生成回路１０Ａ、１０Ｂが第１生成部１１Ａ、１１Ｂのみを有する場合の問題点を示すタイムチャートであり、先ずこれについて説明する。
【００２４】
アクセスごとに、照合タイミング生成回路１０Ａ、１０Ｂにて、Ａ系制御信号によりＡ系照合タイミング信号が生成され、Ｂ系制御信号によりＢ系照合タイミング信号が生成され、照合回路２０に入力される。
【００２５】
照合回路２０では、Ａ系照合タイミング信号に基づく照合タイミングにおけるバス上のＡ系照合データ（例えば照合データ１）と、Ｂ系照合タイミング信号に基づく照合タイミングにおけるバス上のＢ系照合データ（例えば照合データ１）と、が照合される。
照合の結果、一致していれば、交番信号を変化させる。図２のタイムチャートでは、照合データ１の一致判定により、交番信号をＬレベルからＨレベルに変化させている。
【００２６】
また、次のアクセスでは、照合データ２が照合され、照合データ２の一致判定により、交番信号をＨレベルからＬレベルに変化させている。同様に、次のアクセスでは、照合データ３が照合され、照合データ３の一致判定により、交番信号をＬレベルからＨレベルに変化させている。これにより、照合回路２０から交番信号が出力され続け、異常検出回路３０は交番信号を検出し続けるので、監視リレー４０はＯＮ状態に保持される。
【００２７】
しかし、リード／ライトに長時間を要するポートにアクセスした場合（照合データ４の場合）、例えば、計算後にリード／ライトを行うような場合、リード／ライト信号の発生が遅れるため、照合タイミング信号の生成が遅れ、バス照合を行う周期が長くなり、その結果、交番信号の周期も延長される。その結果、照合結果が一致していたにもかかわらず、異常検出回路３０で交番信号が検出できなくなり、監視リレー４０がＯＦＦになってしまう。
【００２８】
図３は照合タイミング生成回路１０Ａ、１０Ｂが第１生成部１１Ａ、１１Ｂに加え第２生成部１２Ａ、１２Ｂを有する場合の効果を示すタイムチャートである。
照合タイミング信号は、バス制御信号（リード、ライト、ウエイト信号など）により生成される他、特定のアクセス条件にて、一定時間の間、生成される。
【００２９】
バス制御信号に基づく照合タイミング信号による照合データ１〜３の照合については図２と同じであるので説明を省略し、アクセスに時間を要する照合データ４の照合の場合について説明する。
【００３０】
１回のアクセスに数クロック以上を要するアクセス（例えば、リード／ライトに時間がかかるポートへのアクセス）の場合、予め定めたタイマのカウントアップ時間の間、照合タイミング信号が生成され、その間、照合回路２０では、クロック信号に同期して照合がなされる。従って、１回のアクセスの中で、複数回のバス照合がなされる。
【００３１】
従って、図３の例では、Ａ系タイマ及びＢ系タイマにて、９９→０へのクロック信号のカウントアップがなされ、このカウントアップ時間の間、カウントごと（クロック信号ごと）に照合がなされ、照合結果が一致する限り、交番信号は、カウントごと（クロック信号ごと）に反転する。これにより、照合回路２０から交番信号が出力され続け、異常検出回路３０は交番信号を検出し続けるので、監視リレー４０はＯＮ状態に保持される。よって、１回のアクセスに数クロック以上を要するアクセスにおいても、一定時間は交番信号を出力するため、監視リレー４０は落下しない。
【００３２】
タイマのカウントアップ時間は１回のアクセスにかかる時間よりも短くする。従って、タイマのカウントアップが終了すると、照合タイミング信号は消失するが、その後、バス制御信号により照合タイミング信号が生成され、照合データ４の照合がなされる。以下、同様に、バス制御信号による照合タイミング信号に同期して、照合データ５、６、７、・・・の照合がなされる。
【００３３】
尚、タイマのカウントアップ時間は、１回のアクセスにかかる時間より短くするので、タイマは、当該ポートにアクセスする度に、カウントアップすることになる。
【００３４】
本実施異形態によれば、更に次のような効果が得られる。
アクセスに長時間を要するポートが複数あり、それぞれに要する時間が異なる場合には、カウントアップ時間が異なるタイマを複数用意しておいて、アクセスするポートにより用いるタイマを切替回路により切替えることで対応できる。
また、アクセスの種類（例えばリードとライト）でタイマを分け、カウントアップ時間を変えることも容易に対応できる。
【００３５】
また、アクセスする度にタイマをカウントアップすることで、万一、Ａ／Ｂ系いずれかのタイマが故障し、カウントアップのタイミングがずれた場合においても、照合タイミングが両系でずれてしまうため、フェイルセーフな照合回路で不一致を検出し、監視リレーを確実に落下させることができる。
また、タイマを複数個持ち、それぞれを切替える場合において、切替回路が故障した場合も、確実に監視リレーを落下させることができる。
【００３６】
尚、図示の実施形態はあくまで本発明を例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、特許請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更を包含するものであることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００３７】
１０Ａ、１０Ｂ  照合タイミング生成回路
１１Ａ、１１Ｂ  第１生成部
１２Ａ、１２Ｂ  第２生成部
１３Ａ、１３Ｂ  タイマ
１４Ａ、１４Ｂ  タイマ切替回路
２０  照合回路
３０  異常検出回路
４０  監視リレー
【図１】
2012230448.tif 000003
【図２】
2012230448.tif 000004
【図３】
2012230448.tif 000005