JP2002207641A - データ転送回路及び故障検出方法 - Google Patents

データ転送回路及び故障検出方法

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JP2002207641A
JP2002207641A JP2001000644A JP2001000644A JP2002207641A JP 2002207641 A JP2002207641 A JP 2002207641A JP 2001000644 A JP2001000644 A JP 2001000644A JP 2001000644 A JP2001000644 A JP 2001000644A JP 2002207641 A JP2002207641 A JP 2002207641A
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Kenji Mori
健治 森
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】正、副回路の構成を採用しながら、回路規模の
増大を抑えるようにした故障検出機能を有する信頼性の
高いデータ転送回路及び故障検出方法を提供すること。 【解決手段】入力データを転送する正回路に対して、副
回路を入力データのデータパス幅を圧縮してから転送を
行なう回路とし、更に、正回路の出力データのデータパ
ス幅を圧縮した圧縮データと副回路の出力データを比較
することによって正回路の故障を検出する比較器を備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、計算機システム、
ディスク制御装置、ディスクアレイ装置等で用いられる
データ転送回路及びその故障検出方法に関する。
【0002】
【従来の技術】計算機システムやディスク制御装置等に
おいては、多くのデータ転送回路が用いられる。データ
転送回路は、データの加工や一時記憶を行なうものであ
るが、高い信頼性が要求されるため、通常は、同じ回路
を2個並列に配置して二重化し、一方の回路が故障した
ときに直ちに他方の回路に切り換えるように構成され
る。
【0003】更に、個々のデータ転送回路においては、
データに付加されているパリティ、ECC(Error Corr
ecting Code)等のエラーチェックコード(誤り検出符
号)を用いた回路故障の検出が行なわれる。しかし、こ
の場合、データ転送回路の制御系が故障すると、例えば
データと共にチェックコードも失われる、或いは故障前
のデータがそのまま残される、といった現象が起き、そ
の結果故障検出が不能となって制御系の障害を見逃す場
合が存在した。
【0004】そのような不都合を回避するため、同じデ
ータ転送回路を故障検出専用の副データ転送回路として
更に1個配置し、正、副回路の出力信号を比較して相違
があれば故障とする完全二重化方式があった(例えば、
1994年7月富士ソフトウエア株式会社発行「Pentiu
mTMプロセッサアーキテクチャ入門」第114頁及び第
115頁参照)。この方式では、正回路の出力データと
副回路の出力データを比較して障害を検出する回路が副
回路側に設けられる。
【0005】これとは別に、圧縮データのエラーを検出
するために完全二重化方式を採用した例が、例えば特開
2000−188553号公報によって開示されてい
る。この方法では、圧縮/伸長を行なう同じ回路を2個
備え、一方の回路の圧縮データを他方の回路で伸長し、
圧縮前のデータと伸長後のデータを比較してエラー検出
を行なう。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記の完全二重化方式
では、制御系の故障の検出が可能となるが、同一の回路
が更に追加されることから、全体として回路規模が著し
く増大することが避けられない。同じ処理能力でありな
がら回路規模が増大すれば、限られた実装面積に収容す
ることができる回路数の低減を招き、システムの処理能
力の低下とそれに伴う処理速度の低下を招くこととな
る。
【0007】転送するデータの大きさは、単位時間当た
りの転送ビット数即ち転送ビットレートと、同時に転送
するビット数即ちデータパス幅との積で決まる。今日、
ますますデータ量が増大している。そのため、転送ビッ
トレートと同時にデータパス幅も大きくなり、回路規模
の拡大が要求されている。
【0008】完全二重化方式では、データパス幅を大き
くすると加速度的に回路規模が増大し、そのような要求
に応えられないこととなる。また、機能が同じでありな
がら回路規模を大きくすると、それだけ信頼性が低下す
ることとなる。
【0009】本発明の目的は、正、副回路の構成を採用
しながら、回路規模の増大を抑えるようにした故障検出
機能を有する信頼性の高いデータ転送回路及び故障検出
方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の前記課題は、入
力データを転送する正回路に対して、副回路を入力デー
タのデータパス幅を圧縮してから転送を行なう回路と
し、更に、正回路の出力データのデータパス幅を圧縮し
た圧縮データと副回路の出力データを比較して正回路の
故障を検出する比較器を備えることによって効果的に解
決することができる。回路規模がデータパス幅の大きさ
に比例するので、そのような手段を採用すれば、圧縮し
たデータを転送する副回路の回路規模を縮小することが
でき、従ってデータ転送回路の加速度的な規模増大を防
ぐことが可能になると共に、それによって回路の信頼性
を高めることが可能になるからである。
【0011】なお、圧縮は、入力データが出力データと
何等かの関係を持つ関係式のもとで行なわれる。そのよ
うに圧縮されたデータを使うので、圧縮したデータを用
いる本発明の故障検出は、圧縮しない元のデータを使っ
た検出とほぼ等しい故障検出とすることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るデータ転送回
路を図面に示した発明の実施の形態を参照してさらに詳
細に説明する。
【0013】図1に本発明のデータ転送回路を示す。図
1の中のデータ転送回路2は、システムにおいて複数を
使用する内の1個であり、前段にデータ転送回路1が配
置され、後段にデータ転送回路3が配置される。データ
転送回路2は、前段のデータ転送回路1よりデータを入
力し、そのデータを加工し、転送して後段のデータ転送
回路3に送出する機能を受け持つ。
【0014】図1において、4は、入力データを受ける
入力バッファ、7は、入力バッファ4の出力データの加
工を行なう組み合わせ回路、11は、組み合わせ回路7
の出力データを一時記憶するRAM(Random Access Me
mory)、14は、RAM11の出力データを後段に送出
するための出力バッファであり、入力バッファ4と組み
合わせ回路7の間、組み合わせ回路7とRAM11の間
及びRAM11と出力バッファ14の間に、それぞれタ
イミングを合わせるためのフリップフロップ5、8及び
12が置かれ、フリップフロップ5、8及び12の出力
側にそれぞれパリティチェッカ6、9及び13が接続さ
れる。そして、RAM11の書き込みを制御する書き込
みアドレス生成回路18及び読み出しを制御する読み出
しアドレス生成回路19と、以上の各回路を制御する制
御回路17とが設置される。以上の図1の上段に示した
各回路が正回路を構成する。
【0015】更に図1において、15は、入力バッファ
4の出力データのデータパス幅を圧縮するエンコーダで
あり、また、正回路と同様の機能を有する組み合わせ回
路22、RAM24、フリップフロップ21、23及び
25、書き込みアドレス生成回路27、読み出しアドレ
ス生成回路10及び制御回路26が副回路として配置さ
れる。更に、副回路のフリップフロップ25に比較器2
0が接続され、正回路のフリップフロップ12と比較器
20の間にエンコーダ15と同様の機能を有するエンコ
ーダ16が接続される。
【0016】本発明の実施の形態では、上記のデータ転
送回路1、2、3をそれぞれ1個のLSIで構成した。
【0017】図2にエンコーダ15、16の構成の例を
示す。データには、エラー検出のためのパリティ、EC
C又はハッシュコード(Hash Code)等のエラーチェッ
クコードが付加されているが、これらを含むデータのデ
ータパス幅16ビット(D0〜D15)がエクスクルーシ
ブOR回路(排他的論理和回路)によって4ビットのデ
ータパス幅(Y0〜Y3)に圧縮される。入力の各ビット
は、エクスクルーシブOR回路によって出力のいずれか
のビットと関係付けがなされる。
【0018】副回路側では、データパス幅が圧縮された
データを加工するので、論理規模を縮小することができ
る。フリップフロップやRAMの割合がデータ転送回路
全体に対する占める割合が大きいため、データ幅方向の
圧縮率を高めることで全体の論理規模を縮小することが
でき、かつ、消費電力の低減が可能となる。
【0019】図3に本発明のデータ転送制御の動作タイ
ミングを示す。
【0020】まず、図1の前段のデータ転送回路1から
入力されたデータは入力バッファ4を通し、正回路側の
フリッププロップ5へ、更に符号圧縮データ生成用エン
コーダ15へと送られる。正回路の方に送られたデータ
は、その後組み合せ回路7でデータ加工され、続いてフ
リップフロップ8でタイミングをRAMに書き込みタイ
ミングに合わされる。これと同時にRAM11の書き込
みアドレス生成回路18により、RAM11への書き込
みアドレスが生成され、RAM11の書き込みアドレス
によって転送データが書込まれる。
【0021】その後、読み出しアドレス生成回路19で
発生したアドレスに対応するデータがRAM11より読
み出され、次段のフリップフロップ12に転送される。
【0022】上記の正回路のデータの転送と平行し、副
回路側ではデータパス幅が圧縮されることによってデー
タビット数が減少したデータが正回路と同等のタイミン
グで転送される。副回路でのデータ加工を行なう回路
は、圧縮されたビット数に応じて回路規模が縮小された
回路構成になる。
【0023】最終的に副回路から出力されるデータと、
エンコーダ16により符号圧縮された正回路の出力デー
タとが比較器20により比較され、正回路/副回路での
データ転送で発生した回路の故障を制御回路17、26
を含め検出される。なお、データのみの障害であれば、
従来のように各フリップフロップの出力部に設けたパリ
ティチェッカによりエラーを検出することが可能であ
る。
【0024】以下に、故障が発生した場合の動作3例
について述べる。
【0025】まず1例目として、正回路のフリップフロ
ップ5の1ビット分が故障したケースについて図4をも
とに説明する。
【0026】前段データ転送回路1より入力されたデー
タは、入力バッファ4を通過したあと、正回路のフリッ
プフロップ5にラッチされる。そのとき、フリップフロ
ップ5に1ビットの故障が発生した場合、フリップフロ
ップ5の出力のパリティチェッカ6によりエラーが検出
される。
【0027】また、これ以降のデータも1ビット異常の
データとして転送され、パリティチェッカ9、13によ
ってもエラーが検出される。更に、副回路は正常にデー
タが転送されるため、出力段での比較器20によっても
エラーが検出される。
【0028】次に2例目として、RAM11の書き込み
アドレス回路18が故障した場合について図5をもとに
説明する。
【0029】前段のデータ転送回路1より入力されたデ
ータは、入力バッファ4を通過したあと、正回路のフリ
ップフロップ5にラッチされ、RAM11へ書き込まれ
るが、その書き込み動作の途中でRAM11の書き込み
機能故障が発生した場合を取り上げる。その場合は、故
障前に書き込まれた正常なデータがRAM11にそのま
ま存在するため、後段のパリティチェッカ13ではエラ
ー検出ができず誤ったデータを転送してしまう。しか
し、本発明によるエラー検出の場合は、副回路で正回路
と同等の動作を行なうため、副回路の出力には本来の圧
縮された正常なデータが出力される。従って、正副のデ
ータを比較する比較器20により故障前に転送したデー
タと今回転送するデータの差分が検出され、エラーの検
出が可能となる。
【0030】最後に3例目として、制御回路17が故障
した場合について図5をもとに説明する。制御回路17
の故障により、正回路のRAM11への読み出しのため
の制御信号が異常となった場合を取り上げる。
【0031】前段のデータ転送回路1より入力されたデ
ータは、入力バッファ4を通過したあと、正回路のフリ
ップフロップ5にラッチされ、RAM11のデータ書き
込みまでは正常時と同じ動作をするが、動作途中でRA
M11の読み出しが正回路の制御回路17の故障によっ
て不可能になっている。その場合は、正常のときに最後
に読み出した値がRAM11の出力に現われていること
が多い。そのとき、出力段にあるフリップフロップ12
においてはパリティが正常であり、出力段にあるパリテ
ィチェッカ13ではエラーを検出することができない、
しかし、本発明の回路では、その正回路出力の最後に読
み出したデータがエンコーダ16によってデータパス幅
が圧縮され、圧縮されたデータと副回路の出力データと
の比較を比較器20で行なうことでエラーを検出するこ
とができる。このように、本発明によると、データパス
(データ経路)上の故障だけでなく、制御回路の故障も
含めてデータ障害の検出が可能となる。
【0032】次に、図7に別の本発明の実施の形態を示
す。図1のデータ転送回路においては、正副回路でデー
タ経路の構成即ちパイプラインの段数は同一であるが、
圧縮されたデータに対してパイプラインの段数を変える
ことがエラー検出に適している場合がある。
【0033】別の本発明の実施の形態は、そのような場
合に対応するもので、図7に示すように、組み合わせ回
路が組み合わせ回路22−1と22−2の2段で構成さ
れ、それに伴ってフリップフロップもフリップフロップ
21−1と21−2の2段で構成される。また、正回路
側のフリップフロップ12とエンコーダ16の間にパイ
プライン段数の補正のためのフリップフロップ26が配
置される。その他の構成は図1のデータ転送回路と同様
である。
【0034】本発明の実施の形態においても、データ幅
方向の圧縮率を高めることで全体の論理規模を縮小する
ことができ、かつ、消費電力の低減が可能となる他、圧
縮の自由度を増やすことができる。
【0035】なお、本発明の実施の形態では、転送は、
組み合わせ回路7による加工やRAM11による一時記
憶等によってなされるが、本発明はそれに限らず、何ら
かの転送を行なう回路の全般に対して適用可能である。
【0036】
【発明の効果】本発明によれば、制御系の障害検出を含
めて故障検出を行なうための副回路側でデータパス幅の
圧縮が行なわれるので、論理規模を抑えることができ、
低価格、高信頼性、高集積度、低発熱のデータ転送回路
を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るデータ転送回路の発明の実施の形
態を説明するための構成図。
【図2】本発明のデータ転送回路に用いるエンコーダを
説明するための回路図。
【図3】データ転送回路の動作タイミングを説明するた
めの図。
【図4】フリップフロップが故障した場合の動作を説明
するための構成図。
【図5】RAMが故障した場合の動作を説明するための
構成図。
【図6】制御回路が故障した場合の動作を説明するため
の構成図。
【図7】本発明の別の実施の形態を説明するための構成
図。
【符号の説明】
1,2,3…前段データ転送回路、4…入力バッファ、
5,8,12,21,23,25…フリップフロップ、
6、9,13…パリティチェッカ、7,22…組み合せ
回路、11,24…RAM、14…出力バッファ、1
5,16…エンコーダ、17,18…制御回路、18,
27…書き込みアドレス生成回路、19,10…読み出
しアドレス生成回路、20…比較器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G06F 13/00 301 G06F 13/00 301F H04L 1/00 H04L 1/00 Z Fターム(参考) 5B018 GA01 HA12 HA15 MA40 PA01 QA01 5B034 AA03 CC05 DD01 5B065 BA01 CE21 CS04 5B083 AA08 BB01 CC06 DD08 EE11 GG04 5K014 AA01 BA02 CA05 EA04 FA01

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力データの転送を行なう正回路と、入力
    データのデータパス幅を圧縮してから転送を行なう副回
    路と、正回路の出力データのデータパス幅を圧縮した圧
    縮データ及び副回路の出力データを比較する比較器とを
    有していることを特徴とするデータ転送回路。
  2. 【請求項2】前記入力データにパリティチェックコー
    ド、ECC(Error Correcting Code)又はハッシュコ
    ードの少なくともいずれかのエラーチェックコードが含
    まれていることを特徴とする請求項1に記載のデータ転
    送回路。
  3. 【請求項3】データを転送する段数であるパイプライン
    の段数が正回路と副回路とで一致していることを特徴と
    する請求項1又は請求項2に記載のデータ転送回路。
  4. 【請求項4】データを転送する段数であるパイプライン
    の段数が正回路と副回路とで異なっていることを特徴と
    する請求項1又は請求項2に記載のデータ転送回路。
  5. 【請求項5】入力データを転送する第1の工程と、該入
    力データをそのデータパス幅を圧縮してから転送する第
    2の工程と、第1の工程によって得る出力データのデー
    タパス幅を圧縮する第3の工程と、第2の工程によって
    得る出力データと第3の工程によって得る出力データを
    比較する第4の工程とを備えてなることを特徴とする故
    障検出方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007140887A (ja) * 2005-11-18 2007-06-07 Hitachi Ltd ストレージシステム、ディスクアレイ装置、ボリューム提示方法及びデータ一致性確認方法
JP2012243305A (ja) * 2011-05-24 2012-12-10 Honeywell Internatl Inc 1553バス動作の自己検査のためのシステムおよび方法

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