CN110447015B - 用于冗余执行运行功能的车载控制装置及相应的机动车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于冗余执行运行功能(23)的控制装置(11)，控制装置(11)至少具有第一处理器单元(13)、第二处理器单元(14)、多个外围单元(15)，为第一处理器单元(13)提供第一开关单元(19)，为第二处理器单元(14)提供第二开关单元(20)，控制装置(11)构造为，在第一运行模式(OM1)下借助于第一处理器单元(13)执行运行功能(23)同时借助于第二处理器单元(14)执行预定的辅助功能(24)。本发明规定，控制装置(11)构造为，在第二运行模式(OM2)下借助于第二处理器单元(14)执行运行功能(23)且在此在预定的减小的范围(24’)中借助于第二处理器单元(14)继续执行辅助功能(24)，其中提供联接装置(K)，其构造为，连接第二处理器单元(14)与第一开关单元(19)。

Description

用于冗余执行运行功能的车载控制装置及相应的机动车
技术领域
本发明涉及一种用于冗余提供或执行运行功能的控制装置。为了执行运行功能设有至少两个处理器单元。为了能执行运行功能，执行运行功能的处理器单元必须与至少一个外围单元联接。开关单元(开关-分配电路)便用于此。本发明还包括一种机动车，在其中提供按照本发明的控制装置。
背景技术
由文献WO 2014/077908 A1已知一种机动车，其中作为运行功能借助于计算机平台执行所谓的ADAS功能(ADAS-高级驾驶员辅助系统)。附加地还必须作为辅助功能执行IVI功能(IVI-车内信息娱乐)或信息娱乐功能。为此应用另一计算机平台。在该另一计算机平台上附加地也可以执行ADAS功能中的一部分。但是，ADAS功能中的核心元素必须在专用的SoC(系统级芯片)上执行。这导致如下缺点，即在这样的SoC失效时不可以另外地提供ADAS功能。
由文献US 2011/0054716 A1已知一种机动车，其除了导航装置之外还具有用于提供ADAS功能的运算装置。因为ADAS功能应用或利用多个传感器，所以这些传感器必须与附加的运算装置连接。由此重要的是，将ADAS功能转移到第二运算装置上，因为这也表示：同样必须在第二运算装置上提供与传感器的多个连接。
由文献CN 204347938 U已知一种用于获取视频数据的机动车摄像装置。数据记录器可以经由无线连接与机动车的控制装置联接。
驾驶员辅助系统(在下文中称为ADAS)可以自动执行车辆驾驶控制(纵向驾驶控制和/或横向驾驶控制)的至少一部分或者完全的车辆驾驶控制。提供这样的ADAS功能要求处理器单元具备一定的运算能力。娱乐功能或信息娱乐功能(Infotainment信息/娱乐)的提供也可能需要运算能力，从而用于此的理器单元也是必要的。结合ADAS功能另外必要的是，冗余地提供该ADAS功能。在关联的处理器单元失效的情况下或者在其为了安装软件更新而维护时，ADAS功能此外必须保持可用。因此，为ADAS功能提供的处理器单元通常需要冗余的设计。总之，为提供ADAS功能和信息娱乐功能需要三个处理器单元，这使得在制造中提供相应的机动车变得昂贵和高成本。在当今的高档机动车中，可能相应地为提供所有功能而在控制装置中分布地提供直至100个处理器。
所述问题但是不仅涉及机动车。通常，为了冗余提供运行功能，设有用于执行运行功能的处理器单元的相应冗余的设计。如果随后还想提供辅助功能，如所述信息娱乐功能，便由此硬件成本相应地增大。
由Ian Dobson(Ian Dobson,，，Verkehrsfluss und Redundanz inMultiprozessor-PCIe-Backplane-Systemen“,Elektronik Informationen,Ausgabe 03-2009)的科学出版物已知PCI配置，其中两个冗余的处理器经由多个开关与外围联网。在此开关也横向连接。
发明内容
本发明基于的目的在于，为了冗余地提供运行功能和附加地提供辅助功能而提供节约型的解决方案。
该目的通过独立权利要求的内容解决。本发明有利的改进通过从属权利要求、以下的描述以及附图进行描述。
通过本发明提出一种用于冗余提供或执行运行功能的控制装置。运行功能例如可以设计为程序模块。程序模块便涉及软件功能。控制装置至少具有第一处理器单元和第二处理器单元。此外提供多个外围单元或支持单元。外围单元的示例包括用于例如摄像机的连接接口。外围单元可以具有用于连接至少一个外围装置或外围构件的驱动器硬件。为第一处理器单元此外提供第一开关单元、亦即分配电路或数据转接器或连接阵列。为第二处理器单元相应地提供不同于第一开关单元的第二开关单元。每个处理器单元经由其各自关联的开关单元与相应其他的开关单元无关地与外围单元中的一些连接。第一处理器单元便经由第一开关单元与外围单元中的一个或一些联接，为此无需第二开关单元。正好相反地，第二处理器单元经由第二开关单元与外围单元中的一个或一些联接，为此无需第一开关单元。控制装置现在构造为，在第一运行模式(正常模式)下借助于第一处理器单元执行运行功能，且在此将第一处理器单元借助于第一开关单元与至少一个由运行功能利用的外围单元联接。该联接理解为：涉及至少一个外围单元，该外围单元仅仅经由第一开关单元是可达到的，便不经由第二开关单元。控制装置此外构造为，同时在正常模式或第一运行模式下借助于第二处理器单元执行辅助功能、亦即另一程序模块，在此时第二处理器单元借助于第二开关单元与至少一个为辅助功能所用的外围单元联接。在第一运行模式下，便是第一处理器单元用于运行功能而第二处理器单元用于辅助功能。
现在为了实现冗余，原本必须存在第三处理器单元，用以可以在第一处理器单元失效(故障或维护)的情况下继续运行该运行功能。按照本发明，同时控制装置构造为，在第二运行模式(例如维护模式)下借助于第二处理器单元执行运行功能且在此借助于第二处理器单元停止辅助功能或至少在预定的(相比于第一运行模式)减小的范围/规模中继续执行辅助功能。运行功能和辅助功能便可以共同在第二运行单元上执行。为此通过辅助功能提供的功能性或特征的范围或数量相比于第一运行模式减少或降低。但是现在存在如下问题，即此前运行功能经由第一开关单元与至少一个外围单元连接。由第二处理器单元运行功能同样必须能够达到该至少一个外围单元。为此提供联接装置，其构造为，使第二处理器单元与第一开关单元连接。联接装置此外构造为，将第二处理器单元借助于第一开关单元与至少一个由运行功能利用的外围单元联接。在此特别是涉及这样的至少一个外围单元，其仅仅经由第一开关单元且不经由第二开关单元是可达到的。
通过本发明产生如下优点，仅须两个处理器单元，便可以在控制装置中执行或提供冗余地要运行的运行功能(例如ADAS功能)和辅助功能(例如信息娱乐功能)。由此确保冗余，即将运行功能由第一处理器单元变换到第二处理器单元，在此时停止或在小的范围中继续执行辅助功能。因此仅须两个处理器单元，便可以冗余地提供运行功能。结合本发明，在此将处理器单元理解为，该处理器单元可以具有一个或多个作为CPU(中央处理单元)的微处理器。附加地，可以提供一个或多个联合处理器，特别是一个或多个GPU(图形处理单元)。对此附加或替代地，在处理器单元中可以设有一个或多个微控制器。处理器单元便可以是所谓的计算节点(英语：Compute Node)，其中用于执行程序模块的多个处理器可以相互连接。而且外围单元可以设计为带有多个驱动器集成电路的外围节点。
本发明也包括各种改进方案，这些改进方案产生其它的优点。
结合本发明，开关单元特别是应理解为PCI-Express开关单元(PCI-Express–PCIe；PCI–Peripheral Component Interconnect)，其带有用于PCI-Express开关的一个或多个IC(集成电路)。替代于此，也可以设有数据高速传输的其他技术标准、例如InfiniBand的开关单元。
两个改进方案涉及如下问题：如何设计联接装置。联接装置可以构造为，第一开关单元具有在向上模式下可运行的连接端口，第一开关单元经由该连接端口借助于通信链路与第二处理器单元的开关连接接口连接。用于向上模式的另一名称即上流模式。在此涉及向上指向的模式，其在PCIe的情况下朝向Root-Complex的方向。开关连接接口是下流端口，亦即在向下指向或远离Root-Complex指向的向下模式(下流模式)下运行的端口。在PCIe的情况下，开关连接接口(PCIe IF)也称为Root-Complex端口。通信链路可理解为如下电连接，其可以包括一个金属线或多个金属线和/或一个印制导线或多个印制导线。例如可以涉及用于同时独立地传输多个电气信号的多个印制导线和/或金属线。第一开关单元便可以具有可在向上模式下运行的连接端口，第一开关单元经由该连接端口与其自身的处理器单元连接，该处理器单元为此同样可以具有开关连接接口。联接装置现在设定：附加地在第一开关单元上提供在向上模式下可运行的第二连接端口，且借助于通信链路使该第二连接端口与第二处理器单元的开关连接接口连接。第二处理器单元自然可以附加地具有开关连接接口，第二传感器单元经由该开关连接接口在第二开关单元的可在向上模式下运行的连接端口处与其自身、亦即第二开关单元相连接。附加地自然可以设定，也使第二开关单元以所述方式交叉式地与第一处理器单元连接。
代替第一开关单元与第二处理器单元的直接连接，在一个备选设计方案中联接装置设定，第一开关单元和第二开关单元相互直接地亦即在绕过处理器单元的情况下经由通信链路连接。每个处理器单元随后必须仅仅以其自身的开关单元直接经由通信链路连接。为了从第一开关单元向第二处理器单元传输数据，第一开关单元可以利用到第二开关单元的通信链路，从而第二开关单元随后可以将数据转发给第二处理器单元。
针对开关单元各自涉及PCI-Express开关单元的情况，优选地设定，将两个开关单元相互直接连接的通信链路连接到相应的开关单元的相应的连接端口上，且连接端口中至少之一设计为不仅在向上模式下(英语：Upstream-Mode)和/或在向下模式下(英语：Downstream-Mode)而且同时在非透明桥接模式下(NTB-Modus)是可运行的。由此，通过直接连接产生的用于外围单元寻址的扩展地址空间不必须通过开关单元单独管理，而是两个开关单元的地址空间此外保持分离。在向上模式下运行的连接端口也称为上流端口，在向下模式下运行的连接端口称为下流端口。
为了开关单元在不同的运行模式之间切换可以设定，将预定的配置数据调节到开关单元的相应的配置寄存器中。
对于第一开关单元和第二开关单元直接相互借助于通信链路连接的情况，特别是设定，第一处理器单元和第二处理器单元仅仅间接经由该通信链路联接用于数据交换。唯一的通信链路便足以不仅使开关单元与每个处理器单元联接以用于数据交换，而且使处理器单元相互联接以用于数据交换。如此特别是可以设定，第一处理器单元和第二处理器单元设置在控制装置的不同控制器中。随后仅须唯一的通信链路，来将这些控制器相互连接以用于数据交换。
在第二处理器单元执行运行功能的第二运行模式下，特别是设定，控制装置借助于第一开关单元使第一处理器单元与带有至少一个数据存储器的存储单元保持联接。在此随后例如可以从存储单元将用于第一处理器单元的软件或运行程序传输到第一处理器单元中且由此例如维护第一处理器单元或设有更新。
此前描述了：在第二运行模式下、亦即在维护模式下例如将运行功能由其原本设定用于正常模式(第一运行模式)的第一处理器单元转移到第二处理器单元。完全同样地但是也可以的是，第二处理器单元失效或必须被维护。为此控制装置优选构造为，在第三运行模式(例如另一维护模式)下此外借助于第一处理器单元执行运行功能且在此在预定的减小的范围中借助于第一处理器单元继续执行辅助功能。联接装置在此情况下构造为，将第一处理器单元与第二开关单元连接，将第一处理器单元借助于第二开关单元与至少一个为辅助功能所用的外围单元联接。特别是涉及至少一个外围单元，其仅仅经由第二开关单元而不经由第一开关单元是可达到的。由此，也可以使得第二处理器单元例如不用于软件更新或者解除其辅助功能。
优选地，也提供所谓的看门狗功能或者所谓的健康监测器。为此，控制装置构造为，在每个运行模式下借助于监控功能检测运行功能的可用性。该监控功能是所谓的看门狗功能。因此可以识别到运行功能的失效或运行干扰。
控制装置在此可以构造为，不仅借助于第一处理器单元而且借助于第二处理器单元执行监控功能。在第二运行模式下，第二处理器单元不仅可以执行运行功能本身，而且可以执行监控功能。替代于此可以设定，借助于附加的第三处理器单元执行监控功能。这具有如下优点，第三处理器单元可以独立于其他两个处理器单元运行且由此监控功能可以独立于两个处理器单元的状态对运行功能实施监控。
关于所述外围单元可以设定，这些外围单元包括：至少一个联合处理器单元、和/或至少一个用于网络数据(例如互联网)和/或用于总线数据(例如CAN总线；CAN-Controller Area Network)的输入输出单元、和/或至少一个用于连接传感器装置(例如摄像机和/或雷达和/或激光雷达)的传感器接口、和/或至少一个用于连接至少一个音频系统(例如音频放大器和/或扬声器和/或麦克风)的音频接口、和/或至少一个用于连接至少一个显示装置(例如显示屏)的图形接口。
迄今，本发明一般来说对于用于提供冗余的运行功能的控制装置进行描述。特别是控制装置可以设计用于机动车。运行功能可以是机动车的ADAS功能，亦即驾驶员辅助功能。辅助功能可以是机动车的信息娱乐功能，例如互联网数据的显示和/或媒体播放系统(例如MP3播放机构)的控制和/或机动车的电话设备的控制。
相应地，通过本发明也提供带有按照本发明的控制装置的实施形式的机动车。按照本发明的机动车特别是设计为汽车，优选乘用车或卡车。
附图说明
在下文中描述本发明的实施例。其中：
图1示出按照本发明的机动车的一个实施形式的示意图；
图2示出来自图1的在第一运行模式下的机动车的控制装置的示意图；
图3示出来自图2的在第二运行模式下的控制装置的示意图；
图4示出来自图2的在第三运行模式下的控制装置的示意图；
图5示出按照本发明的机动车的第二实施形式的示意图；
图6示出来自图5的在第一运行模式下的机动车的控制装置的示意图；
图7示出来自图6的在第二运行模式下的控制装置的示意图；
图8示出来自图6的在第三运行模式下的控制装置的示意图；以及
图9示出按照本发明的机动车的第三实施形式的示意图。
具体实施方式
在下文中阐明的实施例涉及本发明的优选实施形式。在各实施例中，实施形式的所述构件各自是本发明的各个可相互独立考虑的特征，这些特征各自也相互独立地改进本发明且由此也各自单个地或以不同于所示的组合的其他组合可视为本发明的组成部分。此外，所述实施形式也可通过本发明的所述特征中的另外的特征补充。
在附图中，功能相同的元素各自设有相同附图标记。
图1示出机动车10，其中可以涉及例如汽车、特别是乘用车或卡车。
在机动车10中，控制装置11可以与外围装置或外围构件12联接。外围构件12的示例在图1中给出。在此可以涉及传感器，例如激光雷达或雷达或摄像机、以太网、通信网络、例如CAN总线、至少一个USB外围装置(USB–Universal Serial Bus)、音频系统、例如放大器和/或扬声器和/或至少一个麦克风和/或至少一个显示屏(显示器)。
控制装置11例如可以设计为用于机动车10的单个的控制器。此外在下文中还将进一步描述的另一实施形式可以在控制装置11中设有两个控制器11或两个以上的控制器。
控制装置11可以具有第一处理器单元13和第二处理器单元14，其在此在名称上称为计算节点1或运算节点1以及计算节点2或运算节点2。为了将控制装置11联接到外围构件12，控制装置11可以具有外围节点或外围单元15，其中可以提供各自接口硬件或驱动硬件用于连接相应的外围构件12。例如，处理器单元13、14和外围单元15可以设置在共同的印刷电路板(PCB-Printed Circuit Board)上。电气和机械连接在附图中各自称为接口IF(Interface)。
特别是设有如下外围单元：用于摄像机数据和传感器数据(摄像机或传感器节点)的交换的外围单元、输入输出外围单元(I/O节点)、联合处理器外围单元(加速器节点)、音频接口(音频节点)以及图形接口(图形节点)。通过联合处理器单元例如可以提供至少一个FPGA(现场可编程门阵列)和/或NPU(神经形态处理器)。图形接口可以包括至少一个图形处理器(GPU)。
在此可以提供存储单元16，其带有至少一个数据处理器17，例如SSD存储器(SSD-固态硬盘)。
为了将处理器单元13、14与外围单元15和存储单元16相互连接用于数据交换，可以在其间提供数据线路18。数据线路18在附图中以附图标记链路1至链路15表示。在此可以各自例如涉及多个印制导线或多个金属线。
为了不必将每个构件与每个另一构件经由自身的通信链路连接，可以为第一处理器单元13提供第一开关单元19(开关1)，为第二处理器单元14提供第二开关单元20(开关2)。特别是开关单元19、20设计为基于PCIe技术(PCIe开关)。为了将通信链路18连接到开关单元19、20，这些开关单元可以具有端口21，这些端口可以在向上模式UP(上流端口)或向下模式DP(下流端口)下运行。
为了使开关单元19、20连接到处理器单元13、14，这些处理器单元可以各自具有开关连接接口22。
为了实现程序模块，处理器单元13、14可以各自具有一个或多个CPU(亦即CPU簇)和/或一个或多个GPU(亦即GPU簇)。
通过在图1中示出的架构或配置可以提供三种不同的运行模式，其在图2至4中进一步得到阐明：
第一运行模式OM1，其中处理器单元13完全执行运行功能23、例如ADAS功能，且处理器单元14完全执行辅助功能24、例如IVI功能或信息娱乐功能。此外，还可以在处理器单元14上执行监控功能，例如ADAS健康监测。第一运行模式OM1在图2中在此进一步示出且在下文中还将再次阐明。
在第二运行模式OM2，亦即用于处理器单元13的维护模式中，关断或重新起动处理器单元13，因为其例如具有软件错误或者必须实施软件更新。处理器单元14完全执行运行功能23且附加地可以执行在其功能范围上或在其功能性上受限的辅助功能24’以及监控功能25。第二运行模式OM2在图3中阐明且将再次在下文中进一步阐明。
在第三运行模式OM3中，处理器单元14处在维护模式下。处理器单元13完全执行运行功能13、辅助功能24的受限的变型以及监控功能25。第三运行模式OM3在图4中阐明且还将进一步阐明。
为了能在三个运行模式下使处理器单元13和14与相应地为在相应的处理器单元上执行的功能23、24、24’、25所需或所用的外围单元15联接，相应地基于配置数据来配置开关单元19，配置数据例如通过中央控制单元26可储存到开关单元19的相应的配置寄存器27中。运行模式OM1、OM2、OM3的控制和为此所需的开关单元19的再配置可以例如通过电源和通信控制器的控制器26实施(电源&I/O控制器)。
图2再次阐明第一运行模式OM1。对于开关单元19在图2中示出：在彼处设定哪个通信路径28。此外并没有显示链路2和链路3，用于阐明：这些在第一运行模式OM1下其是不被需要和/或是不工作的。
OM1是控制装置的正常模式或正常运行模式，如其例如可在系统的开始或起动之后被采用，其中在处理器单元13上执行运行功能23，而在处理器单元14上执行辅助功能24。对此附加地，监控功能25也可以在处理器单元14上执行用以监控运行功能23的正确执行。为此链路1可用于传输状态数据29，亦即在两个处理器单元13、14之间的直接通信链路。该通信例如为了ADAS状态的可视化以及ADAS功能性监控的决定，涉及到用于道路及对象的预测性环境监控数据，其来自导航数据库或通信连接(例如来自互联网数据云和/或来自其他车辆)。处理器单元13经由第一开关单元19与为运行功能23所用的外围单元15通信，而处理器单元14经由开关单元20与为辅助功能24所用的外围单元15通信。特别是处理器单元13不与开关单元20通信，且处理器单元14不与开关单元19通信。
在下文中假定：运行功能是ADAS功能或缩写为ADAS，且辅助功能例如是IVI功能。
图3阐明第二运行模式OM2。OM2是如下运行模式，在该运行模式下处理器单元13处在维护模式。这可能由于识别出的错误或识别出的错误性能引起或用于在处理器单元13上软件/固件更新的维护。由此或者在复位中重新起动或关断处理器单元13。由此处理器单元13仅仅与存储单元16经由第一开关单元19连接或联接。
第二处理器单元14承担运行功能23。因此运行功能23除了ADAS外围单元15之外经由链路3连接。第二处理器单元14上的辅助功能24降低到相比于正常运行减小的功能范围，该功能范围至少允许：可视化ADAS状态。另一通信，例如导航数据库或云或其他车辆的预测性环境数据——其在ADAS与IVI功能之间交换——同样在第二处理器单元14上执行。
附加地，用于ADAS的监控功能25也在第二处理器单元14上并因此在与运行功能23自身相同的处理器单元上执行。因为由此降低运行功能23的可用性或监控，所以可以设定，给机动车10的驾驶员指示(例如通过机动车中的显示屏或显示装置)如下，应当准备好可能需要接管车辆驾驶。
图4阐明第三运行模式。在第三运行模式下，正常运行第一处理器单元13，而维护或重新起动第二处理器单元14。这是可能的，因为将探测到第二处理器单元14的错误的性能或者因为在第二处理器单元13中必须实施软件/固件更新。因此然后或者重新起动或者关断第二处理器单元13。对于第三运行模式，第二处理器单元14经由第二开关单元20仅仅与存储单元16联接。
第一处理器单元13接管并实施的受限或有限的辅助功能24’。因此，用于辅助功能24’的处理器单元13必须经由链路2与为辅助功能24’所用的外围单元15联接或连接。
通过通信链路1、链路2和链路3总体上提供联接装置K，用于处理器单元13、14相互间联接且用于处理器单元13、14与第一开关单元19和第二开关单元20的交叉式联接。
辅助功能24’以相同的方式设计且以相同的方式如结合图3所述那样进行通信。而且监控功能25可以由第一开关单元19执行且由此在与运行功能23自身相同的处理器单元19上执行。因为运行功能23的高度可用性由此而受到限制，所以可以通过与结合图3已述的方式相同的方式告知驾驶员。
图5示出机动车10，其中联接装置K是进一步优化的，从而单个通信链路15足以用于使处理器单元19、20相互间连接以及与开关单元19、20连接用于数据交换。
因此，在这三个运行模式OM1、OM2、OM3下，仅有通信链路1、链路2、链路3中的相应一个被利用或是激活的。因此现在可以以链路15提供单个通信链路，其可以在三个运行模式OM1、OM2、OM3下各自不同地得到利用。结合开关单元19、20作为PCI开关端口的实现，为此设有可切换的端口21’，其在此表示为Flexport且可被再设置，用以可以采用上流端口(向上模式)以及下流端口(向下模式)和P2P端口(点到点模式)的功能。P2P模式可以以如下方式实现：在各自作为下流端口运行的端口21’上激活或设定NTB(非透明桥接)模式，和/或NTB功能与开关单元19、20的相应的上流端口联接。
联接装置K被这样进一步减小到在开关单元19、20之间的单个物理链路15(通信链路)，使得联接装置K的通信链路的数量由3减小到1，这特别是在如下情况下是有利的，即如果第一处理器单元13和第二处理器单元14位于在不同的控制器11’中，这在图9中阐明。图9示出带有两个控制器11’的控制装置11，控制器11’经由PCIe电缆C连接，通过PCIe电缆C可以形成链路15和链路6。这样，在控制器11’之间通信链路的另外的提供是非必要的。
由此可以节省提供成本和重量。
图6示出用于第一运行模式OM1的开关单元19、20的配置。图7示出用于第二运行模式OM2的开关单元19、20的配置。图8示出用于第三运行模式OM3的开关单元19、20的配置。
通过本发明特别是产生如下优点。
运算能力在用于运行功能23的冗余与辅助功能之间的分配需要少量的运算资源，亦即仅仅两个处理器单元，这是相比于借助于第三运算单元提供冗余的情况而得出的。这样降低了成本、占用面积、重量和能耗。
借助于三个运行模式OM1、OM2、OM3在运行功能23与辅助功能24之间进行的运算能力实时分配可用于处理器单元之一失效的情况或用于负载平衡。
用于运行功能23和辅助功能24的一般化的架构(亦即对称的结构)简化运行功能和辅助功能的创建亦即相应软件的研发，其中可应用标准化的方法，如其在电信中和可用于服务器群。再者可以将示出的架构缩放亦即扩展另外的处理器单元，其方法是为每个处理器单元提供所属的开关单元。
通过结合图5至8所述的优化产生特别是在下文中的另外的附加的优点。
在处理器单元13/开关单元19与处理器单元14/开关单元10之间物理PCIe链路的减少由三减小到一，这导致如下节省，例如在物品成本、占用面积和重量上：两个少量的通信链路、两个少量的用于不仅第一处理器单元13而且第二处理器单元14的开关连接端口。
减少到唯一的链路15特别是对于如下情况是重要的，该情况在图9中示出，其中提供在不同的控制器11’上的处理器单元13、14，这例如可设定用于提高运行安全或可靠性。在此需要的电缆C可以以低成本和重量设计或制造。
该解决方案仅仅需要所述的可切换的端口，其在此称为Flexport。
进一步的优化可如下进行。
1.PCIe仅仅是一种优选的连接方式，其但是例如也可以通过连接如InfiBand或On-die-Chip-2-Chip-链路类似于CCIX或UPI链路代替。
2.另一优化是利用TSV技术(TSV–Through-Silicon-Vias)，用以将示出的SSD存储器直接各自安装在每个处理器单元内的芯片上系统(SoC)上。由此便每个处理器单元具有其自身的SSD存储器，其安装或设置到SoC上。
3.代替在相应的处理器单元13、14上执行的监控功能25，可以设有第三处理器单元用于监控功能25的执行。
4.而且可以确保：运行功能23总是具有完全的冗余，亦即在每个运行模式下。
为此，可以除了第一处理器单元13之外还设有另一处理器单元，其连同处理器单元13一起例如与开关单元19连接。这样，第一处理器单元13和该另一处理器单元可以交替地执行运行功能23，以便以所述方式在维护模式下重新起动各自剩余的处理器单元和/或配备新的软件/固件。为了完全的冗余，运行功能23可以同时在第二处理器单元14上连同减小的辅助功能24’共同地执行。假如必须维护第二处理器单元14，则该作为减小的辅助功能24’可以在第一处理器单元13上或在另一处理器单元上执行，连同在其上执行的相应的运行功能23一起。
同样可以两重地实现存储单元16，以便实现冗余。第二存储单元同样可以具有两个PCI接口，以便将其由此以在图1中对于开关单元16示出的方式与开关单元19、20连接。
示出的摄像机和传感器节点、亦即用于连接传感器和摄像机的外围单元15同样可以两重地设计。其例如可以与所示出的用于摄像机和传感器的外围单元15不同地连接到第二开关单元20，亦即与用于摄像机和传感器的第一外围单元不同地连接到另一开关单元。这在ADAS的情况下提高第一运行功能23的可靠性。
图9此外示出如下解决方案，其中每个开关单元19、20通过多个PCIe开关实现。这样，在每个开关单元19、20中设置多个集成电路(IC)。
一般地，所示出的控制装置11不限于在机动车中的应用。该控制装置也可以设定用于带有多个计算节点或处理器单元的运算应用，其一般地设定用于提供运行功能23的冗余，其中在处理器单元与所属的外围单元之间的通信是必要的，该通信由运行功能23利用。
总体地示出如下示例：如何通过本发明可以提供节约型的车辆计算机架构。

Claims (15)

1.用于冗余执行运行功能(23)的控制装置(11)，其中控制装置(11)至少具有第一处理器单元(13)、第二处理器单元(14)、多个外围单元(15)，为第一处理器单元(13)提供第一开关单元(19)，为第二处理器单元(14)提供第二开关单元(20)，每个处理器单元(13、14)经由其各自关联的开关单元(19、20)与相应其他的开关单元(19、20)无关地与外围单元(15)中的一个或一些连接，控制装置(11)构造为，在第一运行模式(OM1)下借助于第一处理器单元(13)执行运行功能(23)，在此时借助于第一开关单元(19)使第一处理器单元(13)与至少一个为运行功能(23)所用的外围单元(15)联接，在此期间借助于第二处理器单元(14)执行预定的辅助功能(24)，第二处理器单元(14)借助于第二开关单元(20)与至少一个为辅助功能(24)所用的外围单元(15)联接，
其特征在于，
控制装置(11)构造为，在第二运行模式(OM2)下借助于第二处理器单元(14)执行运行功能(23)，在此时在预定的减小的范围(24’)中借助于第二处理器单元(14)继续执行辅助功能(24)，提供联接装置(K)，该联接装置构造为，使第二处理器单元(14)与第一开关单元(19)相连接，借助于第一开关单元(19)使第二处理器单元(14)与至少一个为运行功能(23)所用的外围单元(15)联接。
2.根据权利要求1所述的控制装置(11)，其特征在于，每个开关单元(19、20)各自是PCI-Express开关单元。
3.根据权利要求1或2所述的控制装置(11)，其特征在于，联接装置(K)设定为，使第一开关单元(19)具有在向上模式(UP)下可运行的连接端口(21)，所述第一开关单元经由所述连接端口借助于通信链路(18)与第二处理器单元(14)的开关连接接口(PCIe IF)连接。
4.根据权利要求1或2所述的控制装置(11)，其特征在于，联接装置(K)设定为，第一开关单元(19)与第二开关单元(20)相互间直接经由通信链路连接。
5.根据权利要求2所述的控制装置(11)，其特征在于，联接装置(K)设定为，第一开关单元(19)与第二开关单元(20)相互间直接经由通信链路连接，通信链路连接到相应的开关单元(19、20)的相应的连接端口(FlexPort)，连接端口(FlexPort)中的至少一个设计为不仅能在向上模式(UP)和/或向下模式(DP)下运行，而且能够在此期间在非透明桥接模式，即NTB模式下运行。
6.根据权利要求4所述的控制装置(11)，其特征在于，第一处理器单元(13)与第二处理器单元(14)仅仅间接经由通信链路联接用于数据交换。
7.根据权利要求1或2所述的控制装置(11)，其特征在于，控制装置(11)构造为，在第二运行模式(OM2)下借助于第一开关单元(19)使第一处理器单元(13)与存储单元(16)联接。
8.根据权利要求1或2所述的控制装置(11)，其特征在于，第一处理器单元(13)和第二处理器单元(14)设置在控制装置(11)的不同的控制器(11’)中。
9.根据权利要求1或2所述的控制装置(11)，其特征在于，控制装置(11)构造为，在第三运行模式(OM3)下借助于第一处理器单元(13)执行运行功能(23)，在此时在预定的减小的范围(24’)中借助于第一处理器单元(13)另外执行辅助功能(24)，联接装置(K)构造为，使第一处理器单元(13)与第二开关单元(20)连接，借助于第二开关单元(20)使第一处理器单元(13)与至少一个为辅助功能(24)所用的外围单元(15)联接。
10.根据权利要求1或2所述的控制装置(11)，其特征在于，控制装置(11)构造为，在每个运行模式(OM1、OM2、OM3)下借助于监控功能(25)检查运行功能(23)的可用性。
11.根据权利要求10所述的控制装置(11)，其特征在于，控制装置(11)构造为，监控功能(25)
a)不仅借助于第一处理器单元(14)而且借助于第二处理器单元(14)执行；或者
b)借助于附加的第三处理器单元执行。
12.根据权利要求1或2所述的控制装置(11)，其特征在于，每个开关单元(19、20)各自具有开关集成电路或多个级联连接的开关集成电路。
13.根据权利要求1或2所述的控制装置(11)，其特征在于，外围单元(15)包括：至少一个联合处理器单元、和/或至少一个用于网络数据和/或用于总线数据的输入-输出单元、和/或至少一个用于连接传感器装置的传感器接口、和/或至少一个用于连接至少一个音频系统的音频接口、和/或至少一个用于连接至少一个显示装置的图形接口。
14.根据权利要求1或2所述的控制装置(11)，其特征在于，运行功能(23)是机动车(10)的ADAS功能，和/或辅助功能(24)是机动车(10)的信息娱乐功能。
15.机动车(10)，其包括根据权利要求1至14之一所述的控制装置(11)。
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