JP2022019168A

JP2022019168A - 電子制御装置

Info

Publication number: JP2022019168A
Application number: JP2020122841A
Authority: JP
Inventors: 将貴中井; Masaki Nakai; 拓也野口; Takuya Noguchi
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2020-07-17
Filing date: 2020-07-17
Publication date: 2022-01-27
Also published as: DE102021115806A1

Abstract

【課題】演算命令群を構成する演算命令の処理順番が規定されている場合であっても、演算命令の処理が遅れてしまうことを抑制する。【解決手段】並列演算処理器は、演算器に割振られたスレッドの処理時間が第２所定値以上となった場合は、当該スレッドの処理終了後に次の演算命令を処理するように割振られた当初の演算器を他の演算器に切替える。これにより、スレッドにより影響を受けるスレッドの処理が遅れてしまうことを抑制できる。【選択図】図５

Description

本発明は、電子制御装置に関する。

近年、例えば自動車の制御は複雑化しており、マイクロコンピュータの処理能力の向上が望まれている。マイクロコンピュータの処理能力の向上技術の一つとして、複数の演算器を有した並列演算処理器を搭載することが考えられている。この並列演算処理器は、演算命令群を構成する各演算命令を処理する演算器は予め設定されており、スケジューラ機能により演算命令を対応する演算器に割振ることにより演算命令群が処理される。

特開２０１９－８７００４号公報

ところで、演算命令群として、演算命令Ｂは演算命令Ａの処理が終了していることを条件として処理を開始するという依存関係となる場合がある。このような場合、演算命令Ａが終了するまで演算命令Ｂは待機する必要がある。
しかしながら、演算命令Ａの処理が長引いた場合には演算命令Ｂの処理終了時間が想定時間よりも遅れることになり、演算命令群の処理に要する時間が長くなることがある。このような場合、マイクロコンピュータが演算命令群の演算結果に基づいて次の処理を行うまでに時間を要することになり、自動車の制御に支障を生じることが予測される。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、演算命令群を構成する演算命令の処理順番が規定されている場合であっても、演算命令の処理が遅れてしまうことを抑制できる電子制御装置を提供することにある。

請求項１の発明によれば、並列演算処理器（１３）は、演算器に割振られた第１演算命令の処理時間が所定値以上となった場合は、演算命令により影響を受ける第２演算命令が割振られた当初の演算器を他の演算器に切替える。これにより、第１演算命令により影響を受ける第２演算命令の処理が遅れてしまうことを抑制できる。

一実施形態に係るマイクロコンピュータの構成を示す機能ブロック図エンジンＥＣＵと各ＥＣＵとの接続を示すブロック図並列演算処理器の構成を概略的に示すブロック図グラフ構造を示す図スレッドの処理順序を示す図コアの動作を示すフローチャート並列演算処理器の動作を示すフローチャート

以下、一実施形態について図面を参照して説明する。
図１に示すようにマイクロコンピュータ１１は、複数のコア１２ａ～１２ｄからなるコア群１２や並列演算処理器１３を備えて構成されている。これらのコア１２ａ～１２ｄや並列演算処理器１３が複数の演算処理を並列処理することで高速処理を実現している。

コア１２ａ～１２ｄ及び並列演算処理器１３は内部バス１４を介して互いに接続されていると共に、ＲＯＭ及びＲＡＭなどのメモリ１５やＡＤ変換器及びＣＡＮ（Controller Area Network）インターフェースなどの周辺回路１６とも接続されている。ＣＡＮは登録商標である。

コア１２ａ～１２ｄは、エンジンを制御するためのアクチュエータの動作やエンジンの運転状態を検出するための各種センサからの検出信号をＡＤ変換器によりデジタル変換したデジタル値を入力し、そのデジタル値を処理して所定の物理値を求める演算処理が必要となった場合は並列演算処理器１３に対して処理要求する。

図２に示すように、車両にはエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）１が搭載されている。エンジンＥＣＵ１は、上述したマイクロコンピュータ１１を主体として構成されている。エンジンＥＣＵ１が電子制御装置に相当する。このエンジンＥＣＵ１は、車載ＬＡＮ２を介して自動変速ＥＣＵ３、メータＥＣＵ４、空調ＥＣＵ５などの他のＥＣＵに通信可能に接続されている。車載ＬＡＮ２のプロトコルは、例えばＣＡＮである。

図３に示すように並列演算処理器１３は、メモリ１７と、演算制御部１８と、並列演算部１９とから構成されている。メモリ１７には各コア１２ａ～１２ｄから処理要求された演算命令群が順に記憶される。コア１２ａ～１２ｄが制御部に相当する。

演算制御部１８は、メモリ１７に記憶された演算命令群を並列演算部１９と連携して演算処理する。つまり、演算制御部１８はスケジューラ機能を有しており、メモリ１７に記憶された演算命令を並列演算部１９に自動的に割り振る。

並列演算部１９はＦＩＦＯ（First-In First-Out）型であり、演算制御部１８により並列演算部１９に割り振られた演算命令を順に演算処理する。並列演算部１９は同一種類や異なる種類の演算器の集合であり、同一種類や異なる種類の演算命令を並列処理可能である。並列演算部１９は、演算結果をメモリ１７に記憶する。

図１に示す複数のコア１２ａ～１２ｄは、演算命令群を処理することを並列演算処理器１３に要求した場合はメモリ１７を介して演算結果を取得し、その演算結果に基づいて以後を処理する。以下、演算命令群をグラフ、演算命令をスレッドと称する。

コア１２ａ～１２ｄが処理要求するグラフは、スレッドの処理順序が規定されている。例えば図４に示すグラフでは、スレッドＡの処理が完了してから次のスレッドＢ、Ｃをそれぞれ処理し、スレッドＢ、Ｃの全ての処理が完了してから次のスレッドＤを処理し、スレッドＢが終了してから次のスレッドＥを処理することを規定している。

ところで、図４に示すようなグラフ構造の場合、図５に示すように演算器ＹではスレッドＢの処理が終了してからスレッドＥの処理を開始するという依存関係となることから、スレッドＢの処理が終了するまでスレッドＥは待機しなければならずスレッドＥの処理終了時間が想定時間よりも遅れてしまうことがある。このため、並列演算処理器１３からのグラフの演算結果出力が遅れてしまう場合があり、不具合を生じることが想定される。尚、図５の各スレッドの処理タイミングはスレッドの処理順番を理解し易いように示したものであり、実際のタイミングとは異なる。

不具合の一例としては、スレッドＢとスレッドＥとを同一の演算器Ｙで処理するにしてもグラフの終了時間に影響は発生しないと判断した場合であっても、異なる車種のエンジンＥＣＵに上記構成のマイクロコンピュータ１１を採用した場合は、グラフの演算結果を出力するまでに想定以上の遅れが出てしまう可能性がある。例えばエンジンの気筒数が４気筒から８気筒へ変更することによって、クランク欠け歯判定においてスレッドＢの処理が長引いてしまい、実際のグラフの処理終了時間が想定したグラフの処理終了時間よりも遅れてしまう可能性がある。

このような事情から、本実施形態では、依存関係となる複数のスレッドが同一の演算器を使用するような場合であっても、以下に説明するようにグラフの処理が遅れてしまうことを抑制するようにした。

基本的な動作として、コア１２ａ～１２ｄは、並列演算処理器１３に対してグラフを処理することを要求する。並列演算処理器１３は、コア１２ａ～１２ｄからグラフの処理が要求された場合は、グラフを構成するスレッドを並列演算部１９の対応する演算器に割振る。演算器は割振られたスレッドを順に処理する。そして、演算制御部１８は、グラフの演算結果をコア１２ａ～１２ｄに送信する。これにより、コア１２ａ～１２ｄは、並列演算処理器１３により処理されたグラフの演算結果に基づいて各種制御を実行可能となる。

さて、図６に示すようにコア１２ａ～１２ｄは、並列演算処理器１３に対して処理を要求した場合は、グラフ処理時間Ｔ１を計測開始し（Ｓ１０１）、計測終了したかを判断する（Ｓ１０２）。
ここで、グラフ構造は図４に示したようにスレッドＡを処理してからスレッドＢ、Ｃを並列に処理し、それらの処理終了後にスレッドＤを処理し、スレッドＢの演算終了後にスレッドＥを処理するものとする。また、図５に示すように演算器ＸによりスレッドＡとスレッドＤを処理し、演算器ＹによりスレッドＢとスレッドＥを処理し、演算器ＺによりスレッドＣを処理するものとする。スレッドＡ、Ｄは同一の演算命令、スレッドＢ、Ｃ、Ｅは同一の演算命令とする。スレッドＢが第１演算命令に相当し、スレッドＥが第２演算命令に相当する。この場合、スレッドＢの処理が終了してからスレッドＥの処理を開始するという依存関係となる。演算器Ｙが当初の演算器に相当し、演算器Ｚが他の演算器に相当する。

図７に示すように並列演算処理器１３は、スレッド処理終了後のスレッド処理時間Ｔ２を計測開始し（Ｓ２０１）、スレッド処理時間Ｔ２が第２所定値以上となったかを判断する（Ｓ２０２）。第２所定値とは、スレッドの処理時間が期待値よりも長いと判断するのに十分な時間である。正常時であればスレッド処理時間Ｔ２は所定値未満であるので（Ｓ２０２：ＮＯ）、そのまま終了する。

図６に示すようにコア１２ａ～１２ｄは、並列演算処理器１３による演算結果を受取った場合は計測終了と判断し（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、グラフ処理時間Ｔ１が第１所定値以上となったかを判断する（Ｓ１０３）。第１所定値とは、グラフの処理時間が期待値よりも長いと判断するのに十分な時間である。スレッド処理時間Ｔ２が第２所定値未満の場合は、グラフ処理時間Ｔ１は第１所定値未満となる関係にある。正常時であればグラフ処理時間Ｔ１は所定値未満であるので（Ｓ１０３：ＮＯ）、そのまま終了する。

一方、並列演算処理器１３は、スレッド処理時間Ｔ２が第２所定値以上となった場合は（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、グラフにおいて次に実施するスレッド名を取得してから（Ｓ２０３）、他の演算器で空きが有るかを判断する（Ｓ２０４）。図５に示す例では、演算器Ｚに空きが有るので（Ｓ２０４：ＹＥＳ）、他の演算器である演算器ＺにスレッドＥを移動する（Ｓ２０５）。これにより、スレッドＥを処理する演算器は当初の演算器Ｙから他の演算器Ｚに切替えられるので、スレッドＥは演算器Ｚで処理されるようになる。
以上のような動作により、スレッドＥの処理を早めることができる。

また、並列演算処理器１３は、他の演算器で空きがない場合は（Ｓ２０４：ＮＯ）、当初の演算器で待機し空いたところで遅れている遅れスレッドを優先的に処理する（Ｓ２０６：ＹＥＳ）。このとき、遅れスレッドの処理が遅れることは明らかであることから、遅れスレッドのスレッド名を通知する（Ｓ２０７）。これにより、コア１２ａ～１２ｄに対してスレッド遅れが通知される。

コア１２ａ～１２ｄは、グラフ処理時間Ｔ１が第１所定値以上となった場合に（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、並列演算処理器１３からスレッド遅れ通知が有ったときは（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、遅れスレッドを持つグラフを処理する（Ｓ１０５）。これにより、並列演算処理器１３が処理するよりも早くグラフ処理することが可能となる。尚、図６のフローチャートには示していないが、グラフ処理が終了するまでに並列演算処理器１３によるグラフ処理が終了して演算結果を受けた場合は、その演算結果を採用する。

コア１２ａ～１２ｄは、グラフ処理時間Ｔ１が第１所定値以上となった場合に（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、スレッド遅れ通知が無かったときは（Ｓ１０４：ＮＯ）、スレッド以外の要因で遅れが発生していることをダイアグ通知する（Ｓ１０６）。

このような実施形態によれば、次のような効果を奏することができる。
並列演算処理器１３は、演算器に割振られたスレッドの処理時間が第２所定値以上となった場合は、当該スレッドの処理終了後に次の演算命令を処理するように割振られた当初の演算器を他の演算器に切替えるので、スレッドにより影響を受けるスレッドの処理が遅れてしまうことを抑制できる。

並列演算処理器１３は、当初の演算器を他の演算器に切替える場合に当該他の演算器が処理中のときは，スレッドを当初の演算器で待機し空いたところで処理するので、スレッドを確実に処理することができる。

並列演算処理器１３は、当初の演算器を他の演算器に切替えることができなかった場合は、スレッドの処理後のスレッドの処理に遅れが発生していることをコア１２ａ～１２ｄに通知するので、コア１２ａ～１２ｄはグラフの処理が遅れることを認識することができる。

コア１２ａ～１２ｄは、並列演算処理器１３からスレッド遅れ通知が有った場合に並列演算処理器１３によるグラフ処理時間Ｔ１が第１所定値以上となったときは、当該グラフを処理するので、グラフの処理が行われないという事態を防止できる。

コア１２ａ～１２ｄは、並列演算処理器１３から遅れの通知が無かった場合に並列演算処理器１３によるグラフ処理時間Ｔ１が第１所定値以上となったときは、スレッドの処理の遅れ以外の原因で遅れが発生していることをダイアグ通知するので、スレッドの遅れ以外の原因で遅れが発生したことを報知することができる。

（その他の実施形態）
並列演算処理器１３は、当初の演算器を他の演算器に切替えたか否かにかかわらずグラフの処理時間が第２所定値以上となった場合は、グラフの処理に遅れが発生していることをコア１２ａ～１２ｄに通知するようにしてもよい。この場合、並列演算処理器１３は当初の演算器を他の演算器に切替えた場合にグラフの処理が遅れたときは、コア１２ａ～１２ｄにグラフの処理遅れを確実に通知することができる。

並列演算処理器１３は、スレッドの処理時間が第２所定値以上となった場合に次回以降に同一のグラフを処理するときは、当初の演算器を他の演算器に予め切替えるようにしてもよい。具体的には、スレッドを移動して演算した演算器を記憶しておき、次回以降の同一のグラフ処理では遅れスレッドを記憶した演算器で処理する。これにより、次のグラフ処理では、当初から遅れスレッドを処理する演算器を他の演算器で処理することができるので、並列演算処理器１３の動作を簡略化することができる。

本開示は、実施形態に準拠して記述されたが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

図面中、１はエンジンＥＣＵ（電子制御装置）、１１はマイクロコンピュータ、１２ａ～１２ｄはコア（制御部）、１３は並列演算処理器である。

Claims

制御部（１２ａ～１２ｄ）と、当該制御部が要求した演算命令群を処理する複数の演算器を有した並列演算処理器（１３）とを有したマイクロコンピュータ（１１）を備え、前記並列演算処理器は演算命令群を構成する演算命令を対応する演算器に割振ることで処理する電子制御装置であって、
前記並列演算処理器は、前記演算器に割振られた第１演算命令の処理時間が所定値以上となった場合は、前記第１演算命令により影響を受ける第２演算命令が割振られた当初の演算器を他の演算器に切替える電子制御装置。
前記当初の演算器は、前記第１演算命令の処理終了後に前記第２演算命令を処理するように割振られた演算器である請求項１に記載の電子制御装置。
前記並列演算処理器は、前記当初の演算器を前記他の演算器に切替える場合に当該他の演算器が処理中のときは，前記第１演算命令を前記当初の演算器で待機し空いたところで処理する請求項１または２に記載の電子制御装置。
前記並列演算処理器は、前記当初の演算器を前記他の演算器に切替えることができなかった場合は、前記第２演算命令の処理に遅れが発生していることを前記制御部に通知する請求項１から３のいずれか一項に記載の電子制御装置。
前記並列演算処理器は、前記当初の演算器を前記他の演算器に切替えたか否かにかかわらず演算命令群の処理時間が所定値以上となった場合は、演算命令群の処理に遅れが発生していることを前記制御部に通知する請求項１から３のいずれか一項に記載の電子制御装置。
前記並列演算処理器は、第１演算命令の処理時間が所定値以上となった場合に次回以降に同一の演算命令群を処理するときは、前記当初の演算器を前記他の演算器に予め切替える請求項１から５のいずれか一項に記載の電子制御装置。
前記制御部は、前記並列演算処理器から遅れの通知が有った場合に前記並列演算処理器による演算命令群の処理時間が所定値以上となったときは、当該演算命令群を処理する請求項４から６のいずれか一項に記載の電子制御装置。
前記制御部は、前記並列演算処理器からの遅れの通知が無かった場合に前記並列演算処理器による演算命令群の処理時間が所定値以上となったときは、前記第２演算命令の処理の遅れ以外の原因で遅れが発生していることをダイアグ通知する請求項４から７のいずれか一項に記載の電子制御装置。