JP2634962B2 - 論理回路のバックアップ方式 - Google Patents

論理回路のバックアップ方式

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JP2634962B2
JP2634962B2 JP3057441A JP5744191A JP2634962B2 JP 2634962 B2 JP2634962 B2 JP 2634962B2 JP 3057441 A JP3057441 A JP 3057441A JP 5744191 A JP5744191 A JP 5744191A JP 2634962 B2 JP2634962 B2 JP 2634962B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、論理回路のバックアッ
プ方式に関する。コンピュータの入出力制御装置や画像
のディジタル信号処理装置などを構成する論理回路に対
しては、高い信頼性が要求されている。このため、雑音
による過負荷などの外的要因によるICや信号線が破損
した場合に、自動的に予備回路に切り換えて論理回路の
機能を復旧するバックアップ方式が必要とされている。
【0002】
【従来の技術】図5に、従来のバックアップ方式の構成
を示す。図5において、画像信号処理装置は、それぞれ
異なる機能を有する論理回路を備えた現用系の3枚のプ
リント板51001〜51003と、これらのそれぞれに対
応する予備系の3枚のプリント板51011〜51013
をそれぞれカスケード接続した構成となっている。
【0003】これらのプリント板510は、障害検出部
511をそれぞれ備えており、この障害検出部511
が、各プリント板510の論理回路の出力などに基づい
て、その論理回路の障害を検出し、監視回路520にア
ラーム信号を送出する構成となっている。監視回路52
0は、上述したアラーム信号に応じて、障害が発生した
プリント板を認識し、各プリント板に設けられたセレク
タ512を制御することにより、現用系と予備系とを切
り換える構成となっている。
【0004】上述した監視回路520は、通常は、各プ
リント板510のセレクタ512に入力ポートAの選択
を指示しており、それぞれ前段の現用系のプリント板5
10の出力を自身の論理回路に入力する構成となってい
る。一方、例えば、プリント板51001に障害が発生し
た旨のアラーム信号に応じて、監視回路520は、プリ
ント板51002,51012のセレクタ512に予備系の
プリント板51011の出力の選択を指示する。これによ
り、上述した現用系のプリント板51001が切り離さ
れ、代わって予備系のプリント板51011の出力が、後
段の現用系のプリント板51002および予備系のプリン
ト板51012に入力される。
【0005】このように、従来は、障害が発生した現用
系のプリント板を対応する予備系のプリント板に置き換
えてバックアップしていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年の半導
体製造技術の発展に伴って、ICやLSIにも外部要因
による破損を防ぐ対策が施されるようになり、上述した
ような画像信号処理装置において、複数の現用系のプリ
ント板510に障害が同時に発生する確率は非常に小さ
くなっている。しかしながら、3枚のプリント板510
01〜51003のどれに障害が発生するかは不確定である
ため、各プリント板ごとに予備を設ける必要があり、予
備回路のハードウェア量が膨大となって装置全体の回路
規模が増大し、コストも高くなっていた。
【0007】一方、利用者が手元で回路構成を自由にプ
ログラムできるプログラム可能論理回路素子(Programm
able logic device以下PLDと略称する)が製品化さ
れており、入出力装置や画像信号処理装置などの開発や
試作,多品種少量生産を実現する手法として用いられて
いる。このPLDの一種で、数千ゲート以上の規模を有
する大規模PLDであるFPGA(Field programmable
gate array)として、二万ゲートを集積した新製品も発
表されており、例えば、米国XILINX社のLCA(Logic
cell array)XC4000シリーズなどがある。また、書換
え可能な製品も実現されているので、このようなFPG
A素子を用いれば、様々な機能を持つ論理回路を動的に
実現することも可能である。
【0008】本発明は、1つの論理回路に相当するハー
ドウェアで複数の論理回路の中の任意の1つのバックア
ップを可能とするバックアップ方式を提供することを目
的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】図1は、本発明の原理ブ
ロック図である。本発明は、それぞれ異なる機能を有す
る複数の論理回路101のいずれかに障害が発生したと
きに、該当する論理回路101の機能を予備回路110
が代行するバックアップ方式において、複数の論理回路
101それぞれから障害の発生を通知するためのアラー
ム信号が入力され、障害が発生した論理回路101を指
定して切換指示を送出する切換制御手段102と、切換
指示の入力に応じて、指定された論理回路101と予備
回路110とを置き換える置換手段103とを備え、予
備回路110が、複数の論理回路101それぞれの機能
に対応する制御情報を格納する制御情報格納手段111
と、入力される制御情報に基づいて、内蔵しているハー
ドウェアを設定するプログラム可能論理素子112と、
切換指示の入力に応じて、制御情報格納手段111から
該当する制御情報を選択して、プログラム可能論理素子
112に入力する入力手段113とを備えたことを特徴
とする。
【0010】
【作用】本発明は、制御情報格納手段111に各論理回
路101の機能に関する制御情報が格納されているの
で、切換制御手段102からの切換指示に応じて、入力
手段113が、該当する制御情報をプログラム可能論理
素子112に入力することにより、任意の論理回路10
1に障害が発生した場合に対応して、該当する論理回路
101の機能を実現することが可能となる。また、上述
した切換制御手段102の指示に応じて、置換手段10
3が、該当する論理回路101と予備回路110とを置
換することにより、この予備回路110により、障害が
発生した論理回路101の機能を代行することができ
る。
【0011】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例につい
て詳細に説明する。図2は、本発明のバックアップ方式
を適用した画像信号処理装置の実施例構成を示す。図2
において、画像信号処理装置は、現用プリント板210
1 〜2103 と、予備用プリント板220と、監視回路
230と、セレクタ2411 〜2413 とを備えて構成
されている。
【0012】上述した現用プリント板2101 〜210
3 は、セレクタ2411 ,2412 を介してカスケード
接続されており、現用プリント板2103 の出力をセレ
クタ2413を介して送出する構成となっている。これ
らの現用プリント板210の出力は、それぞれ対応する
セレクタ241の入力ポートAに入力されている。ま
た、各現用プリント板210への入力データは、予備用
プリント板220にも入力されており、この予備用プリ
ント板220からの出力は、各セレクタ241の入力ポ
ートBに入力されている。
【0013】これらのセレクタ2411 〜2413 は、
置換手段103を形成しており、各セレクタ241は、
通常は、上述した入力ポートAを選択し、監視回路23
0からの指示の入力に応じて、入力ポートBを選択する
構成となっている。上述した3枚の現用プリント板21
1 〜2103 は、論理回路101に相当するものであ
り、論理演算部211と障害検出部212とをそれぞれ
備えて構成されている。ここで、各現用プリント板21
1 〜2103 に備えられた論理演算部211はそれぞ
れ異なる機能を有しており、また、障害検出部212は
それぞれ対応する論理演算部211の動作の異常を検出
し、上述した監視回路230にアラーム信号を送出する
構成となっている。
【0014】この障害検出部212の構成としては、対
応する論理演算部211の機能に応じて様々な構成が考
えられるが、図3に、論理演算部211に含まれるメモ
リへの書込/読出時のエラーに着目して異常検出を行う
障害検出部212の構成を示す。図3において、障害検
出部212は、2つのパリティ算出部310a,310
bと排他的論理和ゲート321とから形成され、パリテ
ィ算出部310a,310bが、メモリ301の入力お
よび出力からそれぞれ1ビットのパリティビットを算出
し、排他的論理和ゲート321により、両パリティビッ
トが一致しないとされたときにアラーム信号として論理
“1”を送出する構成となっている。例えば、図3に示
したように、パリティ算出部310aの出力をメモリ3
01に保持し、データを読み出す際にこのパリティビッ
トも読み出して、排他的論理ゲート321に入力し、パ
リティ算出部310bによって得たパリティビットと比
較すればよい。また、図3において、奇・偶パリティ設
定信号は、パリティビットを奇数パリティとするか偶数
パリティとするかを決定するための信号である。
【0015】また、図2において、予備用プリント板2
20は、予備回路110に相当するものであり、プログ
ラム可能論理素子112と、ROM2221〜2223
と、セレクタ223と、マルチプレクサ224とを備
え、プログラム可能論理素子112とROM2221
2223とをバスを介して相互に接続した構成となって
いる。
【0016】上述した3つのROM2221 〜2223
は、制御情報格納手段111に相当するものであり、現
用プリント板2101〜2103 にそれぞれ備えられた
論理演算部211の機能に対応する制御情報(後述す
る)が格納されている。また、セレクタ223は、入力
手段113に相当するものであり、監視回路230から
の指示に応じて、これらのROM222のいずれかに選
択信号を入力して読出可能状態とする構成となってい
る。
【0017】また、プログラム可能論理素子112とし
ては、市販のプログラム可能論理ICを用いればよく、
例えば、ザイリンクス(Xilinx)社製のプログラム可能
論理ICであるLCA(Logic cell array)を用いれば
よい。このICは、個々に定義可能な複数の内部論理ブ
ロックと、これらの内部論理ブロックを接続する結線部
分とを備えており、内部論理ブロックの組合せ論理と結
線とを定義することにより、内部のハードウェアを設定
する構成となっている。従って、このICをプログラム
可能論理素子112として用いる場合は、各論理演算部
211の機能に対応する制御情報として、これらの内部
論理ブロックそれぞれの組合せ論理を定義する情報およ
び内部論理ブロック間の接続に関する情報を該当するR
OM222に格納しておけばよい。
【0018】ここで、プログラム可能論理素子の呼称と
しては、各社それぞれ様々な製品名(LCA,PALな
ど)を用いており、紛らわしい場合があるので、以下、
これらの総称として、Programmable logic device の略
称であるPLDを用いることとし、図2においてもPL
Dとして示す。また、監視回路230は、切換制御手段
102に相当するものであり、アラーム検出部231
と、バックアップ制御部232とから形成されており、
アラーム検出部231が、各現用プリント板210から
のアラーム信号に応じて障害が発生した現用プリント板
210を検出し、バックアップ制御部232が、検出結
果に応じて、上述したセレクタ241および予備用プリ
ント板220に対する指示を出力する構成となってい
る。
【0019】以下、本発明のバックアップ方式の動作を
説明する。例えば、現用プリント板2101 に障害が発
生すると、この現用プリント板2101 に備えられた障
害検出部212が、監視回路230にアラーム信号を送
出し、このアラーム信号に応じて、アラーム検出部23
1は、現用プリント板2101 に障害が発生した旨をバ
ックアップ制御部232に通知する。
【0020】これに応じて、バックアップ制御部232
は、予備用プリント板220のセレクタ223に対し
て、現用プリント板2101 に対応するROM2221
の選択を指示するとともに、PLD112に対して、制
御情報のロードを指示する。この指示に応じて、PLD
112は、読出可能状態とされたROM2221 から現
用プリント板2101 の論理演算部211の機能に対応
する制御情報を読み込み、この制御情報に基づいて、内
部論理ブロックの組合せ論理を定義するとともにこれら
の内部論理ブロックを内部結線を用いて接続する。これ
により、現用プリント板2101 に備えられた論理演算
部211の機能が、PLD112上にハードウェアで実
現される。
【0021】また、このとき、バックアップ制御部23
2は、マルチプレクサ224に対して、現用プリント板
2101 に対応する入力データの選択を指示するととも
に、現用プリント板2101 に対応するセレクタ241
1 に対して入力ポートBの選択を指示する。これによ
り、現用プリント板2102 に、予備用プリント板22
0の出力が入力される構成となり、現用プリント板21
1 は、上述したカスケード接続から切り離され、代わ
って、予備用プリント板220が、セレクタ2411
介して現用プリント板2102 に接続される。このよう
にして、上述した3つのセレクタ2411 〜2413
より、置換手段103の機能が実現され、現用プリント
板2101 が予備用プリント板220に置換される。
【0022】上述したように、予備用プリント板220
をPLD112を備えて構成し、障害が発生した現用プ
リント板210に対応する制御情報をPLD112にロ
ードすることにより、該当する現用プリント板210を
予備用プリント板220で置き換えて機能を代行するこ
とが可能となる。これにより、予備用プリント板220
として設けた1枚分のハードウェアによって、3枚の現
用プリント板の任意の一枚に障害が発生した場合に対応
して、バックアップすることが可能となる。従って、現
用プリント板それぞれに対応して予備用プリント板を設
ける場合に比べて、予備回路として備えるハードウェア
量を大幅に削減することができ、コストの削減および装
置の小型化を図ることができる。
【0023】ところで、雑音などによる過負荷によって
破損する部分は、論理演算部の極く一部であるから、破
損した部分を含む論理演算部211の一部を予備回路で
置き換えることができれば、現用プリント板210全体
を予備回路に置換する必要はない。以下、各現用プリン
ト板に予備回路110を組み込んで構成し、論理演算部
の機能の一部をPLDで代行する方法について説明す
る。
【0024】図4に、本発明のバックアップ方式を適用
した現用プリント板の構成を示す。図4に示すように、
現用プリント板は、論理演算部211の機能を4つの回
路ブロック4101 〜4104 に分割し、各回路ブロッ
ク410に対応して、4つの障害検出部4111 〜41
4とそれぞれ4つの入力側セレクタ412i1〜411
i4および出力側セレクタ412o1〜411o4とを設けた
構成となっている。各入力側セレクタ412i は、入力
データを対応する回路ブロック410と予備回路110
とのいずれか一方に送出する構成となっている。また、
出力側セレクタ412o は、対応する回路ブロック41
0からのデータと予備回路110からのデータとのいず
れか一方を選択して対応する回路ブロック410の出力
データとして出力する構成となっている。この場合は、
上述した回路ブロック4101 〜4104 それぞれに対
応して、4つのROM4211 〜4214 からなる制御
情報格納手段111を設けて予備回路110を構成し、
上述した回路ブロック410それぞれに対応する制御情
報を格納しておけばよい。
【0025】また、監視回路430は、上述した実施例
と同様にして、各障害検出部411からのアラーム信号
に応じて、予備回路110のセレクタ422に該当する
制御情報の選択を指示して、この制御情報を上述したP
LD112にロードすればよい。これにより、PLD1
12によって、障害が発生した回路ブロック410の機
能が実現される。
【0026】また、このとき、監視回路430は、該当
する回路ブロック410に対応する入力側セレクタ41
i に入力データをPLD112に送出する旨を指示す
るとともに、出力側セレクタ412o にPLD112の
出力データの選択を指示し、障害が発生した回路ブロッ
ク410をPLD112で置換すればよい。このように
して、1枚のプリント板の内部で、回路ブロックごとに
バックアップすることが可能となる。
【0027】この場合は、1つの回路ブロック410の
機能に対応する規模のPLD112を用意すればよいの
で、現用プリント板の全体をプリント板ごと置換する場
合に比べて、予備回路110として設けるハードウェア
量を少なくすることができ、より一層の小型化および低
コスト化を図ることができる。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、障害が発
生した論理回路に対応する制御情報をプログラム可能論
理素子に入力し、該当する論理回路の機能を実現するこ
とにより、1つの論理回路に相当するハードウェアを用
いて、複数の論理回路の中の任意の1つに障害が発生し
た場合に対応してバックアップすることを可能とするの
で、装置全体に占める予備回路のハードウェアを削減し
て、装置の小型化および低コスト化を図ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理ブロック図である。
【図2】本発明のバックアップ方式を適用した画像信号
処理装置の実施例構成図である。
【図3】障害検出部の詳細構成図である。
【図4】本発明のバックアップ方式を適用した現用プリ
ント板の実施例構成図である。
【図5】従来のバックアップ方式の説明図である。
【符号の説明】
101 論理回路 102 切換制御手段 103 置換手段 110 予備回路 111 制御情報格納手段 112 プログラム可能論理素子(PLD) 113 入力手段 210 現用プリント板 211 論理演算部 212,411,511 障害検出部 220 予備用プリント板 222,421 ROM 223,241,412,422,512 セレクタ 224 マルチプレクサ 230,430,520 監視回路 231 アラーム検出部 232 バックアップ制御部 301 メモリ 310 パリティ算出部 321 排他的論理和ゲート 410 回路ブロック 510 プリント板

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 それぞれ異なる機能を有する複数の論理
    回路(101)のいずれかに障害が発生したときに、該
    当する論理回路(101)の機能を予備回路(110)
    が代行するバックアップ方式において、前記複数の論理
    回路(101)それぞれから障害の発生を通知するため
    のアラーム信号が入力され、障害が発生した論理回路
    (101)を指定して切換指示を送出する切換制御手段
    (102)と、前記切換指示の入力に応じて、指定され
    た論理回路(101)と前記予備回路(110)とを置
    き換える置換手段(103)とを備え、前記予備回路
    (110)が、前記複数の論理回路(101)それぞれ
    の機能に対応する制御情報を格納する制御情報格納手段
    (111)と、入力される制御情報に基づいて、内蔵し
    ているハードウェアを設定するプログラム可能論理素子
    (112)と、前記切換指示の入力に応じて、前記制御
    情報格納手段(111)から該当する制御情報を選択し
    て、前記プログラム可能論理素子(112)に入力する
    入力手段(113)とを備えた構成であることを特徴と
    する論理回路のバックアップ方式。
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