JP4819707B2 - 冗長演算システムよび演算部 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の演算部が使用される冗長演算システムの一例を示す。この冗長システム1は、3つの演算部2,3,4と、インタフェース部5で構成されている。演算部2,3,4はインタフェース部5に接続される。演算部2,3,4で得られた演算結果はインタフェース部5の多数決回路部6で比較され、多数決結果により、外部機器7に外部I/F信号8を出力する。
次に、本クロック生成回路の動作について、タイミングチャートを参照しながら場合に分けて説明する。なお、カウンタ値N=16とする。
図4は、原振クロックの位相が、215,315,415の順に進んでいる場合の演算部2,3,4それぞれにおける原振クロック,カウンタ値,カウント終了フラグ,カウント終了フラグ列,異常状態ラッチ1,異常状態ラッチ2,カウント終了状態,動作クロックの波形を示している。
位相ズレ時間 = 原振クロックの2クロック分(2/F)以下
上記の2つの式より、高い精度の動作クロックを必要とする場合、カウンタ値Nを大きな値をとすることにより、動作クロックの周波数精度を上げること、また、原振クロックの周波数を高くすることにより、位相ズレ時間を小さくできることが容易に分かる。
異常ケースとして以下の4つが想定される。
(a)水晶発振器故障(原振クロック停止)によるカウント終了フラグ出力不能
(b)水晶発振器故障(原振クロック周波数異常)よるカウント終了フラグ出力タイミング異常
(c)同期カウンタ故障によるカウント終了フラグ出力不能及び出力タイミング異常
(d)多数決回路故障によるカウント終了フラグ出力不能及び出力タイミング異常
図5は、演算部4の水晶発振器411の故障により、原振クロック415が停止した異常ケース(a)において、演算部2,3,4それぞれにおける原振クロック,カウンタ値,カウント終了フラグ,カウント終了フラグ列,異常状態ラッチ1,異常状態ラッチ2,カウント終了状態,動作クロックの波形を示している。
カウント終了フラグ列の状態“100”を異常状態ラッチ1:“100”としてラッチする(図3のS3−2)。また、やや遅れて演算部2の多数決回路212も異常状態ラッチ1:“100”としてラッチする(図3のS3−2)。ここで、異常状態ラッチ1:“100”は、演算部4の異常を検知したことを示している。
図6は、演算部4の水晶発振器411の故障により、原振クロック415の周波数が低下した異常ケース(b)において、演算部2,3,4それぞれにおける原振クロック,カウンタ値,カウント終了フラグ,カウント終了フラグ列,異常状態ラッチ1,異常状態ラッチ2,カウント終了状態,動作クロックの波形を示している。
2〜4 演算部
5 インタフェース部
6 多数決回路
7 外部機器
8 外部I/F信号
21,31,41 クロック生成回路
22,32,42 MPU
23,33,43 メモリ
211,311,411 水晶発振器
212,312,412 多数決回路
213,313,413 同期カウンタ
214,314,414クロック出力回路
215,315,415 原振クロック
216,316,416多数決結果
217,317,417 カウンタ値
218,318,418 カウント終了フラグ
219,220 PLL
Claims (5)
- 並列処理を行う3つ以上の演算部の演算結果に対する多数決処理を行う冗長演算システムにおける前記演算部それぞれおいて、
周波数Fの原振クロックを発生する水晶発振器と、
前記原振クロックを繰り返しカウントして、1からNまでのカウンタ値を出力し、また第1のカウンタ値のとき‘1’、前記カウンタ値がNのとき‘0’とするカウント終了フラグを出力する同期カウンタと、
前記カウンタ値がN/2のときに‘0’、Nのときに‘1’とする周波数F/Nの動作クロックを該演算部の演算プロセッサへ出力するクロック出力回路と、
全ての前記演算部における前記カウント終了フラグを相互比較し当該演算部に異常あるときは当該同期カウンタが出力するカウンタ値をスキップすることにより補正するクロック補正回路を有することを特徴とする演算部。 - 前記クロック補正回路は、
第2のカウンタ値のときに全ての演算部における前記カウント終了フラグ(カウント終了フラグ列という)をラッチし異常状態ラッチ1として保持することと、
前記第1のカウンタ値から前記原振クロックを所定数だけ進めた第3のカウンタ値のときに前記カウント終了フラグ列をラッチ・ビット反転し異常状態ラッチ2として保持することと、
前記第1のカウンタ値のときに、入力するカウント終了フラグ列と、保持している前記異常状態ラッチ1と、保持している前記異常状態ラッチ2それぞれのビット対応に論理和演算し、論理和演算の結果(カウント終了状態という)に多数決処理し、その結果を前記同期カウンタへ出力する多数決回路であり、
前記同期カウンタは、前記第1のカウンタ値において、前記多数決処理の結果により‘1’が多数なら前記第3のカウンタ値へカウントアップし、それ以外なら前記第3のカウンタ値まで1つずつカウントアップするクロック生成回路を設けたことを特徴とする請求項1記載の演算部。 - 前記第1のカウンタ値は(N−4)、前記第2のカウンタ値はN/2、前記第3のカウンタ値は(N−2)とすることを特徴とする請求項2記載の演算部。
- 前記水晶発振器または前記クロック出力回路の出力周波数を逓倍するPLLを設けたことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の演算部。
- 請求項1ないし請求項4記載のいずれかに演算部における前記演算プロセッサの演算結果について多数決処理を行うことを特徴とする冗長演算システム。
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