CN110221932B - 计算机及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种计算机及其控制方法，高精度地诊断计算机的异常。CPU(31)将事件日志写入至事件日志部(51)。当WDT(41)侦测到CPU(31)的异常时，备份部(42)将备份数据写入至备份数据部(54)。备份部(42)将使事件日志与备份数据相对应的、CPU(31)的启动次数追加至备份数据中。

Description

计算机及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种计算机(computer)及其控制方法。
背景技术
已知利用硬件结构的看门狗计时器(WatchDog Timer，以下简称为“WDT”)来监视计算机的异常(例如参照专利文献1)。另外，已知在由所述WDT侦测到所述计算机的处理器(processor)的异常时，将各种数据从易失性存储器备份(backup)至非易失性存储器(例如参照专利文献2)。所备份的数据为了恢复而从非易失性存储器写入至易失性存储器，或为了分析异常而发送至上位的管理装置。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开2008-040698号公报
[专利文献2]日本专利特开2014-081700号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
导致异常的事项是在侦测到异常之前产生，但也有时在侦测到异常时已消失。这种情况下，难以说仅利用备份的所述数据便足以诊断异常。
本公开的一实施方式是为了解决所述问题而成，其目的在于高精度地诊断计算机的异常。
[解决问题的技术手段]
为了解决所述问题，本公开的一实施方式的计算机包括处理器部及非易失性存储部，且包括：异常侦测部，侦测所述处理器部的异常；以及备份部，在所述异常侦测部侦测到异常时，将所述计算机所具有的信息的至少一部分作为备份信息而写入至所述非易失性存储部，所述处理器部将以时间序列包含此处理器部中发生的事件信息的日志信息写入至所述非易失性存储部，所述备份部将作为用于使所述日志信息与所述备份信息相对应的信息的对应用信息追加至所述备份信息中。
另外，为了解决所述问题，本公开的另一实施方式的计算机的控制方法是包括处理器部及非易失性存储部的计算机的控制方法，且包括：将以时间序列包含所述处理器部中发生的事件信息的日志信息写入至所述非易失性存储部的步骤；侦测所述处理器部的异常的异常侦测步骤；以及在所述异常侦测步骤中侦测到异常时，将所述计算机所具有的信息的至少一部分作为备份信息而写入至所述非易失性存储部的备份步骤，所述备份步骤将作为用于使所述日志信息与所述备份信息相对应的信息的对应用信息追加至所述备份信息中。
根据所述结构及方法，将作为用于使日志信息与备份信息相对应的信息的对应用信息追加至所述备份信息中。因此，当诊断所述计算机时，能够不仅利用侦测到处理器部的异常时的信息即备份信息，而且还利用以时间序列包含处理器部中发生的事件信息的日志信息。结果，能够高精度地诊断所述计算机的异常。
此外，所述备份信息优选表示所述计算机的动作状态的信息等诊断所述计算机所需要的信息。
所述计算机中，所述对应用信息可为表示所述处理器部启动的次数的启动次数信息。所述启动次数信息通常在所述处理器部的启动时包含在所述日志信息中。因此，能够使所述计算机以所述启动次数启动的时间点以后的所述日志信息与所述备份信息相对应。
但是，所述启动次数信息是所述处理器部所具有的信息。因此，当所述处理器部产生了异常时，有时无法获取所述启动次数信息。因此，优选所述处理器部在启动时将所述启动次数信息存储在所述非易失性存储部中，所述备份部在所述异常侦测部侦测到异常时，从所述非易失性存储部中读出所述启动次数信息并追加至所述备份信息中。由此，能够将所述启动次数信息可靠地追加至所述备份信息中。
在所述计算机中，可为表示侦测到所述异常的日期时间的时间戳(timestamp)。所述日志信息中通常包含所述事件发生的日期时间。因此，能够使所述时间戳表示的日期时间以前的所述日志信息与所述备份信息相对应。
但是，所述处理器部可能因所述异常而无法重启。因此，所述计算机可还包括重置(reset)部，此重置部在所述异常侦测部侦测到异常时，使所述处理器部重启。此时，能够使所述处理器部可靠地重启。
所述计算机中，可在所述非易失性存储部中写入有与所述异常侦测部最近侦测到的多次异常分别对应的多个备份信息。此时，能够使所述多个备份信息各自与所述日志信息相对应。因此，能够使用所述日志信息及所述多个备份信息来诊断计算机，因而能够更高精度地诊断所述计算机的异常。
另外，可能存在下述情况：当所述处理器部正对所述非易失性存储部进行访问时，所述处理器部产生异常。此时，有可能所述备份部无法将所述备份信息写入至所述非易失性存储部。
因此，所述备份部也可在将对所述非易失性存储部的访问权限重置后，将所述备份信息写入至所述非易失性存储部。此时，所述备份部能够将所述备份信息可靠地写入至所述非易失性存储部。
此外，关于将对所述非易失性存储部的访问权限重置的方法，可举出：将所述处理器重启，将设于所述处理器部及所述备份部与所述非易失性存储部之间的总线重置，将所述非易失性存储部的动作重置等。
[发明的效果]
根据本公开的一实施方式，发挥能够高精度地诊断计算机的异常的效果。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的可编程控制器的诊断系统的应用场景的一例的概略框图。
图2是表示所述可编程控制器的硬件结构的一例的电路图。
图3是表示所述可编程控制器的详细结构的一例的框图。
图4是以文本形式表示所述可编程控制器中CPU写入至快闪存储器的事件日志的一例的图。
图5是表示所述可编程控制器中的电可擦编程只读存储器(ElectricallyErasable Programmable read only memory，EEPROM)的格式(format)的一例的图。
图6是表示所述可编程控制器的动作的一例的顺序图。
符号的说明
1：PLC诊断系统
2：PLC(计算机)
3：分析用器件
4：控制部
5：输入输出部
11：FPGA
12：快闪存储器(非易失性存储部)
13：EEPROM(非易失性存储部)
14：总线
21：FPGA部
22：HPS部(处理器部)
31：CPU
32：RAM
33：I/O寄存器
41：WDT(异常侦测部)
42：备份部
43：重置指示部(重置部)
51：事件日志部
52：启动次数部
53：写入次数部
54、54a～54d：备份数据部
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行详细说明。
§1适用例
图1是表示本实施方式的可编程控制器(Programmable Logic Controller，以下简称为“PLC”)诊断系统的适用场景的一例的概略框图。如图1所示，PLC诊断系统1包括PLC2(计算机)及分析用器件3。PLC诊断系统1中，用户在PLC 2产生了异常时，利用分析用器件3对各种数据进行分析，由此诊断PLC 2的所述异常。所述诊断的示例可举出：确定异常的产生原因、分析异常的产生概率等。
当PLC 2产生异常时，用户重启PLC 2，并经由通用串行总线(Universal SerialBus，USB)线缆、局域网(Local Area Network，LAN)线缆等线缆将分析用器件3连接于PLC2。然后，在分析用器件3中从PLC 2获取需要的数据进行分析，进行PLC 2的诊断。
如图1所示，PLC 2存储着事件日志(日志信息)及备份数据(备份信息)。所述事件日志以时间序列包含PLC 2的中央处理器(Central Processing Unit，CPU)31(参照图3)中发生的事件信息。另外，所述备份数据是在侦测到PLC 2的CPU 31的异常时将所述诊断所需要的信息进行备份所得的数据。此外，关于PLC 2的详细，将于后述。
分析用器件3是由通常的个人计算机(Personal Computer，PC)构成，具备控制部4及输入输出部5。控制部4对分析用器件3内的各种结构的动作进行总括控制，例如是由包含CPU(Central Processing Unit)及存储器的计算机所构成。另外，各种结构的动作控制是通过使计算机执行控制程序而进行。
输入输出部5与用户进行信息的输入输出。输入输出部5具备触摸屏(touchpanel)、显示器(display)等输入输出器件。
如图1所示，控制部4从PLC 2获取所述事件日志及所述备份数据。用户使所述事件日志及所述备份数据适当地相对应，诊断PLC 2中产生的异常的原因。
如上文所述，PLC 2将作为用于使所述事件日志与所述备份数据相对应的信息的对应用信息追加至所述备份数据中。由此，用户能够使用所述对应用信息，使所述事件日志与所述备份数据相对应。即，用户能够不仅使用侦测到所述异常时的数据即备份数据，而且还使用以时间序列包含CPU 31中发生的事件信息的事件日志，来诊断PLC 2。结果，能够高精度地诊断PLC 2。
本实施方式中，PLC 2将CPU 31启动的次数即启动次数(对应用信息、启动次数信息)追加至所述备份数据中。所述启动次数通常也包含在所述事件日志中。因此，控制部4能够使CPU 31以所述备份数据所含的启动次数启动的时间点以后的所述事件日志与所述备份数据相对应。
此外，PLC 2可代替启动次数，而将表示侦测到所述异常的日期时间的时间戳追加至所述备份数据中。所述事件日志中，通常包含所述事件发生的日期时间。因此，控制部4能够使所述时间戳表示的日期时间以前的所述事件日志与所述备份数据相对应。结果，能够高精度地诊断PLC 2。
此外，PLC 2可存储与最近侦测到的多次所述异常分别对应的多个备份数据。此时，控制部4能够从PLC 2获取所述多个备份数据，并使所述多个备份数据各自与所述事件日志相对应。结果，能够更高精度地诊断PLC 2。
§2结构例
图2是表示PLC 2的硬件结构的一例的电路图。PLC 2内置有微处理器，通过用户可变更的程序来控制机器。如图2所示，PLC 2具备现场可编程门阵列(Field-ProgrammableGate Array，FPGA)11、快闪存储器(注册商标)12(非易失性存储部)、电可擦编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM，注册商标)13(非易失性存储部)、及总线14。
FPGA 11在是制造后能由用户设定结构的集成电路。本实施方式中，FPGA 11是将PLC 2的功能汇集在一个芯片上的单片系统(System on a Chip，SoC)型FPGA。FPGA 11具备作为FPGA发挥功能的FPGA部21以及具备处理器且控制FPGA部21的硬核处理器系统(HardProcessor System，HPS)部22(处理器部)。
快闪存储器12及EEPROM 13是可改写的非易失性存储器的一种。HPS部22可对快闪存储器12进行访问。FPGA部21及HPS部22可经由总线14对EEPROM 13进行访问。
图3是表示PLC 2的详细结构的一例的框图。如图3所示，HPS部22具备CPU 31、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)32、及输入输出(Input/Output，I/O)寄存器33。FPGA部21具备WDT 41(异常侦测部)、备份部42及重置指示部43(重置部)。
此外，快闪存储器12虽然需要以块(block)单位进行删除，但能够与EEPROM13相比而增大存储器容量。另一方面，EEPROM 13仅通过写入新数据便能够改写旧数据。因此，快闪存储器12被用于写入数据量相对较大的数据，对于EEPROM 13则用于高速写入数据量相对较小的数据。
因此，本实施方式中，快闪存储器12具备写入数据量相对较大的事件日志的事件日志部51。所述事件日志以时间序列包含HPS部22中发生的事件信息。另外，EEPROM 13具备分别写入数据量相对较小的所述启动次数、备份写入次数及备份数据的启动次数部52、写入次数部53及备份数据部54。所述备份写入次数是写入所述备份数据的次数。此外，关于备份数据的详细，将于后述。
接着，对HPS部22的各结构进行说明。CPU 31总括控制HPS部22内的各种结构的动作。CPU 31通过执行ROM(未图示)中存储的控制程序而进行所述控制。RAM 32是易失性存储器，存储有作业用文件、临时文件(temporary file)等CPU 31中暂时利用的数据。
图4是以文本形式表示CPU 31开始启动后写入至快闪存储器12的事件日志部51中的事件日志的一例的图。如图4所示，所述事件日志包含日志索引的信息(LogIndex)。此日志索引的信息是所述对应用信息，图4的示例中为启动次数(00000016)。CPU 31在启动时增加启动次数并写入至快闪存储器12的事件日志部51。进而，本实施方式中，CPU 31将所述启动次数也写入至EEPROM 13。
另外，所述事件日志包含表示记录开始时刻的信息(开始时间数据(Start TimeData))。图4的示例中，作为表示所述记录开始时刻的信息，包含未图示的实时时钟(RealTime Clock，RTC)、HPS部22及FPGA部21各自计数的时刻信息。
另外，所述事件日志中，使CPU计数(CPU count)与事件ID(ID名(ID name))相对应。所述CPU计数与事件的发生时刻对应，所述事件ID识别事件。因此，用户能够通过参照所述事件日志，而把握在某个时刻发生了何种事件。
I/O寄存器33是HPS部22及FPGA部21两者可访问的寄存器。此外，I/O寄存器33可设于FPGA部21。
接着，对FPGA部21的各结构进行说明。WDT 41是监视CPU 31是否正常动作的器件。WDT 41接收从CPU 31定期发送的信号(WDT清零信号)，根据即便经过规定的期间也未接收到WDT清零信号，而侦测到CPU 31产生了某些异常(程序挂机(program hang-up)等)。WDT41将侦测到产生了所述异常通知备份部42及重置指示部43。
备份部42在接到来自WDT 41的所述通知时，制作备份数据。备份部42将所制作的备份数据写入至EEPROM 13的备份数据部54。
重置指示部43在接到来自WDT 41的所述通知时，指示某个器件重置HPS部22。所述器件的例子可举出电源器件的重置IC。由此，即便在因CPU 31的异常而无法重启HPS部22时，也能够利用重置指示部43可靠地重启HPS部22。
图5是表示EEPROM 13的格式的一例的图。图5的示例中，EEPROM 13具备启动次数部52、写入次数部53及四个备份数据部54。启动次数部52中存储的启动次数为2字节(byte)的数据，是如上文所述般从CPU 31写入。
写入次数部53中存储的备份写入次数是1字节的数据。备份部42在制作备份数据时从写入次数部53中读出备份写入次数。另外，备份部42将所制作的备份数据写入至EEPROM 13的备份数据部54时，增加所述备份写入次数而写入至EEPROM 13的写入次数部53。
另外，备份部42根据从EEPROM 13读出的备份写入次数，变更写入备份数据的备份数据部54。具体而言，备份部42在备份写入次数的低位2位(bit)为“00”、“01”、“10”、及“11”时，分别在第1个～第4个备份数据部54a～备份数据部54d中写入备份数据。由此，能够将最新(最近)的4个备份数据存储在EEPROM 13中。
另外，如图5所示，各备份数据部54中存储的备份数据包含所述启动次数、FPGA部诊断用信息及HPS部诊断用信息。
FPGA部诊断用信息是规定尺寸的数据，且为侦测到CPU 31的异常时，分析用器件3对PLC 2进行诊断所需要的信息，并且为FPGA部21可收集的信息。FPGA部诊断用信息的示例可举出FPGA部21的内部模块的动作状态、外部信号的状态等。
HPS部诊断用信息是规定尺寸的数据，且为侦测到CPU 31的异常时，分析用器件3对所述异常进行诊断所需要的信息，并且为HPS部22可收集的信息。即，HPS部诊断用信息为HPS部22所具有的信息的至少一部分。HPS部诊断用信息是由CPU 31所执行的软件定义，并保存在I/O寄存器33中。由此，FPGA部21的备份部42能够获取HPS部诊断用信息。
§3动作例
图6是表示PLC 2的动作的一例的顺序图。首先，CPU 31启动时(T11)，将启动次数写入至EEPROM 13的启动次数部52。接着，WDT 41开始监视CPU 31(T21)。即，WDT 41在接收到所述WDT清零信号后在规定期间内再接收到所述WDT清零信号时，判断为CPU 31未产生异常(T22)。另一方面，WDT 41在接收到所述WDT清零信号后在规定期间内并未再接收到所述WDT清零信号时，判断为CPU 31产生了异常(T24)。由此，备份部42对HPS部22中的I/O寄存器33进行访问而获取HPS部诊断用信息(T25)。另外，备份部42从FPGA部21收集FPGA部诊断用信息。
接着，重置指示部43将指示重置的重置信号发送至电源部(Power Supply)的重置IC(Reset IC)(T26)。由此，将HPS部22重置。
接着，备份部42经由总线14(参照图2)对EEPROM 13进行软件重置(T27)。这是出于下述原因。
即，可能存在下述情况：在CPU 31正对EEPROM 13进行访问时，CPU 31产生异常。此时，有可能产生备份部42未能将所述备份数据写入至EEPROM 13的问题点。
因此，备份部42在判断为CPU 31产生了异常时，对EEPROM 13进行软件重置。由此，将对EEPROM 13的访问权限重置，备份部42能够如后述那样，将所述备份数据可靠地写入至EEPROM 13。
此外，备份部42可指示总线14的控制器(未图示)将总线14重置，以代替所述步骤T27。另外，所述步骤T27也可省略。其原因在于，此时也通过所述步骤T26将HPS部22重置，因而所述问题点均消除。
接下来，备份部42从EEPROM 13中读出启动次数及备份写入次数(T28)，制作包含所述启动次数、所述FPGA部诊断用信息及所述HPS部诊断用信息的备份数据。接着，备份部42将所制作的备份数据写入基于所述备份写入次数的EEPROM 13的备份数据部54中的区域(T29)。接着，备份部42将所述备份写入次数增加，并写入至EEPROM 13的写入次数部53(T30)。
如上文所述，CPU 31在启动时(T11)将启动次数写入至EEPROM 13的启动次数部52，备份部42在CPU 31产生了异常时从EEPROM 13中读出启动次数(T28)，将此启动次数追加至备份数据中。由此，即便CPU 31产生了异常，备份部42也能够获取CPU 31所具有的启动次数的信息。因此，能够将所述启动次数可靠地追加至备份数据中。
§4变形例
此外，本实施方式中，备份部42可代替启动次数而将表示侦测到异常的日期时间的时间戳包含在备份数据中。此时，CPU 31无需在EEPROM 13中写入启动次数。另一方面，启动次数的数据量如图5的示例那样为2字节，但所述时间戳通常为4字节。因此，需要增加备份数据部54的数据量。
另外，本实施方式中，将分析用器件3的诊断对象设为PLC 2，但不限定于此。例如，也能够对以太网控制自动化技术(EtherCAT，Ethernet(注册商标)for ControlAutomation Technology)用耦合器等具备CPU的任意电子机器应用本发明。
另外，本实施方式中，PLC 2根据来自分析用器件3的要求而发送所述事件日志及所述备份数据，但也可经由因特网(Internet)等通信网络自动发送至服务器。此时，分析用器件3只要从所述服务器获取所述事件日志及所述备份数据即可，也可不经由线缆而连接于PLC 2。
[借由软件的实现例]
PLC 2及分析用器件3的控制块(特别是控制部4、CPU 31及备份部42)既可由形成为集成电路(IC芯片)等的逻辑电路(硬件)来实现，也可由软件来实现。
后者的情况下，PLC 2及分析用器件3包括计算机，此计算机执行作为实现各功能的软件的程序的命令。所述计算机例如具备一个以上的处理器，并且具备存储有所述程序的计算机可读取的记录介质。而且，所述计算机中，通过所述处理器从所述记录介质读取所述程序并执行，而达成本发明的目的。所述处理器例如能够使用CPU。作为所述记录介质，除了“非临时的有形介质”、例如ROM等以外，还能够使用带(tape)、盘(disk)、卡(card)、半导体存储器、可编程的逻辑电路等。而且，也可还具备展开所述程序的RAM等。而且，所述程序也可经由可传输所述程序的任意传输介质(通信网络或广播波等)而提供给所述计算机。此外，本发明的一实施方式也能以通过电子传输来将所述程序具现化的、被嵌入载波中的数据信号的形态来实现。
本发明不限定于所述各实施方式，可在权利要求所示的范围内进行各种变更，将不同实施方式中分别公开的技术部件适当组合而获得的实施方式也包含于本发明的技术范围内。

Claims (6)

1.一种计算机，包括处理器部及非易失性存储部，其特征在于，包括：
异常侦测部，侦测所述处理器部的异常；以及
备份部，在所述异常侦测部侦测到异常时，将所述计算机所具有的信息的至少一部分作为备份信息写入至所述非易失性存储部，
所述处理器部将日志信息写入至所述非易失性存储部，所述日志信息以时间序列包含所述处理器部中发生的事件信息，
所述备份部将作为用于使所述日志信息与所述备份信息相对应的信息的对应用信息追加至所述备份信息中，
所述对应用信息是表示所述处理器部启动的次数的启动次数信息，
所述处理器部在启动时将所述启动次数信息存储在所述非易失性存储部中，
所述备份部在所述异常侦测部侦测到异常时，从所述非易失性存储部中读出所述启动次数信息并追加至所述备份信息中。
2.根据权利要求1所述的计算机，其特征在于，所述对应用信息是表示侦测到所述异常的日期时间的时间戳。
3.根据权利要求1或2所述的计算机，其特征在于，还包括：
重置部，在所述异常侦测部侦测到异常时，使所述处理器部重启。
4.根据权利要求1或2所述的计算机，其特征在于，所述非易失性存储部中，写入有与所述异常侦测部最近侦测到的多次异常分别对应的多个备份信息。
5.根据权利要求1或2所述的计算机，其特征在于，所述备份部将对所述非易失性存储部的访问权限重置后，将所述备份信息写入至所述非易失性存储部。
6.一种计算机的控制方法，所述计算机包括处理器部及非易失性存储部，所述控制方法的特征在于，包括：
将以时间序列包含所述处理器部中发生的事件信息的日志信息写入至所述非易失性存储部的步骤；
侦测所述处理器部的异常的异常侦测步骤；以及
在所述异常侦测步骤中侦测到异常时，将所述计算机所具有的信息的至少一部分作为备份信息写入至所述非易失性存储部的备份步骤，
所述备份步骤将作为用于使所述日志信息与所述备份信息相对应的信息的对应用信息追加至所述备份信息中，
所述对应用信息是表示所述处理器部启动的次数的启动次数信息，
所述控制方法还包括在启动时将所述启动次数信息存储在所述非易失性存储部中的步骤，
所述备份步骤还在侦测到异常时，从所述非易失性存储部中读出所述启动次数信息并追加至所述备份信息中。
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