DE3700426C2 - Überwachungszeitgeber - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Überwachungs­ zeitgeber, der in einer Datenverarbeitungseinheit, wie bei­ spielsweise einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) oder einer Mikroprozessoreinheit (MPU) vorgesehen ist.

Eine CPU oder eine MPU ist im Allgemeinen derart ausgebil­ det, daß sie richtig abläuft, wenn sie genau programmiert ist, aber derartige Einrichtungen weisen gelegentlich infolge von externen Störungen, Alterungen der Schaltkreiselemente und aus anderen Gründen Fehlfunktionen auf. Aus diesem Grund sind sie mit Überwachungszeitgebern versehen.

Beispiele des Standes der Technik auf diesem Gebiet werden (1) auf Seite 31 des SHIN MAIKON YOGO JITEN (Neues Mikro­ komputerwörterbuch), veröffentlicht von der Electronic De­ vice Group of Nippon Electric Co., Ltd. (1984-3-30) und (2) auf Seite 2-21 bis Seite 2-22 des MICROCONTROLLER HANDBOOK, veröffentlicht von der Intel Corp. (1985) gegeben. Weiterhin ist ein Überwachungszeitgeber mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 aus DE 33 45 863 A1 bekannt. Dieser Stand der Technik wird im Folgenden diskutiert.

Das Beispiel eines Überwachungszeitgebers nach dem Stand der Technik, das in der Druckschrift (1) beschrieben ist, ent­ hält einen einstellbaren Zähler mit einer Überlauffunktion und der Zähler ist in die CPU eingebaut. Die CPU wird der­ art programmiert, daß sie eine Verarbeitung während einer vorgegebenen Zeitdauer durchführt, dann den Zähler setzt, so daß der Zähler nicht überläuft, wenn das Programm normal verarbeitet wird. Wenn eine Fehlfunktion der CPU auftritt, wird der Zähler nicht gesetzt, bevor die vorgegebene Zeit abläuft, so daß ein Überlauf auftritt. Die Erkennung des Überlaufs kann derart erfolgen, daß eine nicht maskierbare Unterbrechung (eine Interruption, die immer möglich ist) aus­ gelöst wird, um der äußeren Umwelt (der Umgebung der CPU) einen Fehler in der CPU mitzuteilen und eine geeignete Unter­ brechungsroutine kann programmiert werden, um diesen Fehler zu behandeln, wodurch die Zuverlässigkeit der CPU verbessert wird.

Der Überwachungszeitgeber, der in der Druckschrift (2) be­ schrieben ist, enthält einen 16-Bit-Aufwärtszähler, der ver­ hindert, daß die CPU außer Kontrolle gerät. Der Überwachs­ zeitgeber wird dadurch initialisiert, daß die Daten 1EH (H = Hexadezimal) in eingeschrieben werden. Danach wird das 1-er-Komplement von 1EH, das 0E1H (H = Hexadezimal) beträgt, eingeschrieben, um den Zähler freizugeben, der mit einem freilaufenden Zählen beginnt. Wenn wäh­ rend der Verarbeitung die 1EH- und 0E1H-Daten aufeinander­ folgend in den Überwachungszeitgeber innerhalb von 16 ms (bei 12 MHz) eingeschrieben werden, wird der Überwachungs­ zeitgeber zurückgesetzt und er startet erneut mit dem Zählen von Null an. Um den Überwachungszeitgeber zurückzusetzen, muß, mit anderen Worten, eine Kombination von festgelegten Daten aufeinanderfolgend in den Überwachungszeitgeber während einer vorgegebenen Zeit eingeschrieben werden.

Wenn die Kombination der Daten zum Zurücksetzen des Überwa­ chungszeitgebers nicht innerhalb der festgelegten Zeit ein­ geschrieben wird, erzeugt der Überwachungszeitgeber ein Übertragssignal. Das Übertragssignal setzt die CPU zurück und bewirkt, daß sie die Ausführung des Programms erneut von der Adresse Null startet. Dies verhindert ein "Davonlaufen" der CPU, d. h., dies hindert die CPU daran, die Ausführung eines Programms fortzusetzen, das außer Kontrolle geraten ist.

Die obenerwähnten Überwachungszeitgeber sind problematisch, was ihre Unfähigkeit betrifft, ein Davonlaufen eines Pro­ gramms zuverlässig zu verhindern. Dies liegt darin, daß eine gewisse Wahrscheinlichkeit vorhanden ist, daß ein außer Kontrolle geratenes Programm den Überwachungszeitgeber durch Schreiben von Daten, die (zufällig) identisch sind mit denen, die für das Zurücksetzen festgelegt sind, zurücksetzt, so daß das Außer-Kontrolle-Geraten nicht erkannt wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Über­ wachungszeitgeber für einen Rechner zu schaffen, mit dem zuverlässig erkannt wird, ab das Programm des Rechners außer Kontrolle geraten ist.

Erfindungsgemäß ist ein Überwachungszeitgeber vorgesehen, der mit einem Rücksetzdatendetektor zum Erkennen von zuge­ führten Rücksetzdaten und zum Ausgeben eines Rücksetzsignals und mit einem ersten Zähler versehen ist, der ein Übertrags­ signal abgibt, wenn er nicht, bevor sein Zählwerk überläuft, ein Rücksetzsignal von dem Rücksetzdatendetektor empfängt, wobei der Rücksetzdatendetektor einen Übernahmekreis zum Übernehmen und Speichern der Rücksetzdaten, einen zweiten Zähler zum Zählen der Häufigkeit, mit der das Rücksetzsignal erzeugt wird, und einem Komparator enthält zum Vergleichen der Ausgangsdaten des Übernahmekreises und des zweiten Zäh­ lers und zum Ausgeben des Rücksetzsignals, wenn die Aus­ gangsdaten des Übernahmekreises und die Ausgangsdaten des zweiten Zählers übereinstimmen.

Gemäß dem oben beschriebenen Aufbau des Überwachungszeitge­ bers werden die Daten, die in den Übernahmekreis eingegeben werden müssen, um das Zählerrücksetzsignal zu erzeugen, das den ersten Zähler zurücksetzt, durch den zweiten Zähler, der die Häufigkeit, mit der das Zählerrücksetzsignal erzeugt wird, zählt, auf einen neuen Stand gebracht. Die Wahrscheinlich­ keit, daß ein außer Kontrolle geratenes Programm die Daten, die für das Zurücksetzen des ersten Zählers erforderlich sind, einschreibt oder deren Einschreiben wiederholt, ist geringer. Als Ergebnis kann ein außer Kontrolle geratenes Programm mit erhöhter Genauigkeit erkannt werden, so daß das oben beschriebene Problem beseitigt wird.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Überwachungszeit­ gebers gemäß der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild,das einen Überwachungszeitgeber gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 2 ein Blockschaltbild, das ein Beispiel einer CPU zeigt, die mit einem Überwachungszeitgeber nach Fig. 1 versehen ist;

Fig. 3 und Fig. 4 Zeitdiagramme, die die Signale zeigen, welche in verschiedenen Zuständen des Überwachungszeitgebers nach der Fig. 1 auftreten; und

Fig. 5 eine schematische Darstellung, die ein Programm zeigt, das eine CPU in Zusammenarbeit mit dem Überwachungs­ zeitgeber nach der Fig. 1 abarbeiten können muß.

Die in Fig. 2 gezeigte CPU ist mit einem Taktgenerator 1, einem Zeitgeber- und Steuerkreis 2, einer CPU-Haupteinheit 3, einem Überwachungszeitgeber 4, einem Rücksetzsignalempfänger 5 und einer Anzahl von Eingangs/Ausgangs(I/O)-Portbausteinen 6-1 bis 6-n versehen. Der Zeitgeber- und Steuerkreis 2 ist mit der CPU-Haupteinheit 3 über seine Ausgangssignalleitungen 7, mit dem Überwachungszeitgeber 4 und dem Rücksetzsignal­ empfänger 5 verbunden. Die CPU-Haupteinheit 3, der Überwa­ chungszeitgeber 4 und die I/O-Portbausteine 6-1 bis 6-n sind mit einem Datenbus 8 verbunden, über den sie miteinander Da­ ten austauschen.

Der Taktgenerator 1, der mit zwei Anschlüssen XTAL1 und XTAL 2 und mit dem Zeitgeber- und Steuerkreis 2 verbunden ist, enthält einen Widerstand 10 und einen Inverter 11. Das Takt­ signal CPU.TAKT wird von dem Inverter 11 an den Zeitgeber- und Steuerkreis 2 abgegeben.

Der Zeitgeber- und Steuerkreis 2 erzeugt Zeitgeber- und Steuersignale. Er hat Eingangsanschlüsse für ein Zustands­ eingangssignal ST.EIN, ein Taktsignal CPU.TAKT und ein Rück­ setzsignal CPU.RÜCKSETZEN und Ausgangsanschlüsse für ein Ausgangssignal AUS, ein -Signal, ein Taktsignal TAKT und ein M1.S1-Signal. Die Zeitgeber- und Steuersignale, die von diesen Anschlüssen ausgegeben werden, werden der CPU-Haupteinheit 3 über die Ausgangssignalleitungen 7 zuge­ führt und dem Überwachungszeitgeber 4 und dem Rücksetzsig­ nalempfänger 5 zugeführt.

Die CPU-Haupteinheit 3 enthält ein Befehlsregister, einen Akkumulator, andere Register, eine arithmetische und logische Einheit (ALU), einen Datenspeicher (RAM) und andere Bauteile. Sie hat Eingangsanschlüsse, die mit EIN gekennzeichnet sind und die mit den Ausgangssignalleitungen 7 verbunden sind, und Ausgangsanschlüsse zum Ausgeben eines Ausgangssignals PLA.AUS für einen programmierbaren logischen Baustein (Be­ fehlsdekodierer), ein Lesesignal LESEN, ein Ausgangssignal AUS, ein Zeitgebereinschreibensignal ZEITGEBER.EINSCHREIBEN und ein Zeitgebersteuersignal ZEITGEBER.STEUERN und Datensignal-ST.EIN-Eingangs/Ausgangsanschlüsse für eine Da­ tensignal BUS, die mit dem Datenbus 8 verbunden sind. Das PLA.AUS-Signal wird dem Zeitgeber- und Steuerkreis 2 als das Zustandssignal ST.EIN zugeführt, um den Zeitgeber- und Steuerkreis 2 zu steuern. Die LESEN- und AUS-Signale werden zu den Eingängen/Ausgängen-Bausteinen 6-1 bis 6-n zugeführt und die ZEITGEBER.EINSCHREIBEN- und ZEITGEBER.STEUERN-Signale werden dem Überwachungszeitgeber 4 zugeführt.

Der Überwachungszeitgeber 4 hat Eingangsanschlüsse zum Empfangen der TAKT- und -Signale von dem Zeitge­ ber- und Steuerkreis 2, der ZEITGEBER.STEUERN- und ZEITGEBER. EINSCHREIBEN-Signale von der CPU-Haupteinheit 3 und der Datensignale BUS0 bis BUS3 von dem Datenbus 8 und einen Aus­ gangsanschluß zum Ausgeben des Übertragssignals ZEITGEBER.ÜBERTRAG. Wenn die CPU außer Kontrolle gerät, gibt der Überwachungs­ zeitgeber 4 das Signal ZEITGEBER.ÜBERTRAG an den Rücksetzsignalemp­ fänger 5 ab.

Der Rücksetzsignalempfänger 5 enthält einen Verstärker 12, der mit einem Rücksetzanschluß RÜCKSETZEN verbunden ist, ein ODER-Glied 13, das die logische Summe des Übertragssignals ZEITGEBER.ÜBERTRAG und des Ausgangs des Verstärkers 12 bildet und Flip-Flops 14 und 15, die mit dem Ausgang des ODER-Glieds 13 ver­ bunden sind. Die Flip-Flops 14 und 15 werden durch den Aus­ gang des ODER-Glieds 13 zurückgesetzt und auf die Versor­ gungsspannung Vcc eingestellt, wenn sie durch das M1.S1-Sig­ nal von dem Zeitgeber- und Steuerkreis 2 getaktet werden. Das CPU-Rücksetzsignal CPU.RÜCKSETZEN wird somit durch einen gesteuerten Zeitablauf von dem Flip-Flop 15 an den Zeitgeber- und Steuerkreis 2 abgegeben.

Die Eingangs/Ausgangs(I/O)-Portbausteine 6-1 bis 6-n werden durch die CPU-Haupteinheit 3 gesteuert und sind ein Binde­ glied für die Übertragung der Daten zwischen dem Datenbus 8 und den externen Eingangs/Ausgangsanschlüssen I/O PORT1 bis I/O PORTn.

Bei dem oben gezeigten Aufbau führt die CPU-Haupteinheit 3, angesteuert durch die Zeitgeber- und Steuersignale von dem Zeitgeber- und Steuerkreis 2, verschiedene Vorgänge in Ab­ hängigkeit von dem Programm und den Ergebnissen der Vor­ gänge durch. Wenn die CPU außer Kontrolle gerät, erkennt dies der Überwachungszeitgeber 4 und erzeugt ein Übertrags­ signal ÜBERTRAG, das durch den Rücksetzsignalempfänger 5 in ein Rücksetzsignal CPU.RÜCKSETZEN umgesetzt wird. Das Rück­ setzsignal CPU.RÜCKSETZEN hält den Betrieb des Zeitgeber- und Steuerkreises 2 an, wodurch verhindert wird, daß die CPU außer Kontrolle gerät.

Wie es in Fig. 1 gezeigt ist, enthält der Überwachungszeit­ geber 1 einen Steuerkreis 20, einen Rücksetzdatendetektor 30, einen Differenzierkreis 40, der das von dem Detektor 30 aus­ gegebene Signal einer Wellenformung unterzieht, und einen Zählerkreis 50.

Der Steuerkreis 20 enthält ein Flip-Flop, dessen D-Eingang das Signal BUS0 auf dem Datenbus 8 in Fig. 2 ist, wobei dieses Eingangssignal beim Erzeugen des von der CPU-Haupt­ einheit 3 aus gegebenen Zeitgebersteuersignals ZEITGEBER. STEUERN als ein Einschreibabtastimpuls übernommen und gespei­ chert wird. Der -Ausgang dieses Flip-Flops wird über eine Signalleitung A dem Rücksetzdatendetektor 30 und dem Zähler­ kreis 50 zugeführt und er steuert das Starten und Anhalten des Überwachungszeitgebers. Der Überwachungszeitgeber ist in Betrieb, wenn das Signal A den 0-Pegel aufweist, und er wird angehalten, wenn das Signal A den 1-Pegel aufweist.

Der Rücksetzdatendetektor 30 enthält einen Übernahmekreis 31, der die Rücksetzdaten des Überwachungszeitgebers speichert, einen zweiten Zähler 32, der zählt, wie oft der Überwachungs­ zeitgeber zurückgesetzt wird, und einen Komparator 33, der die Ausgangsdaten von dem Übernahmekreis 31 und die Ausgangs­ daten des zweiten Zählers 32 vergleicht und ein Zählerrück­ setzsignal beim Ermitteln der Koinzidenz (Übereinstimmung) zwischen den beiden Eingängen erzeugt.

Das Setzsignal S des Übernahmekreises 31 ist das Signal A vom Steuerkreis 20 und seine Eingänge 10 bis 13 sind die Signale BUS0 bis BUS3 auf dem Datenbus 8 in Fig. 2. Er hat Eingangsanschlüsse zum Übernehmen dieser Eingangssignale, wenn sie durch ein am Anschluß L durch ein von der CPU-Haupt­ einheit 3 abgegebenes Einschreibsignal ZEITGEBER.EINSCHREIBEN abgetastet werden, und Ausgangsanschlüsse zum Zuführen der Ausgangssignale Q0 bis Q3 des Übernahmekreises an den Kompa­ rator 33. Wenn der Übernahmekreis 31 nun das Zeitgeberein­ schreibsignal ZEITGEBER.EINSCHREIBEN (mit dem 1-Pegel) emp­ fängt, übernimmt es die Datensignale BUS0 bin BUS3 von dem Datenbus 8 und speichert diese Signale, wenn das ZEITGEBER. SCHREIBEN-Signal auf den 0-Pegel geht. Wenn der Übernahme­ kreis 31 das Zeitgeberstopsignal A (mit dem 1-Pegel) von dem Steuerkreis 20 übernimmt, wird er in eine Anfangsstellung gebracht und gibt Signale mit dem 1-Pegel an allen seinen Ausgängen Q0 bis Q3 an den Komparator 33 ab.

Der zweite Zähler 32 wird durch das Rücksetzsignal C, das vom Differenzierkreis 40 abgegeben wird, getaktet. Er hat einen Eingangsanschluß zum Empfangen des Rücksetzsignals C als sein Taktsignal, einen Eingangsanschluß zum Empfangen des Signals A von dem Steuerkreis 20 als sein Rücksetzsig­ nal R und Ausgangsanschlüsse zum Abgeben der Zählerausgangs­ signale Q0 bis Q3 an den Komparator 33. Immer wenn das Rück­ setzsignal C empfangen wird, erhöht sich der zweite Zähler 32 um 1. Wenn das Zeitgeberstopsignal A anliegt (mit dem 1-Pegel), wird der zweite Zähler in einen Ausgangszustand gebracht und die dem Komparator 33 zugeführten Ausgangssignale Q0 bis Q3 werden alle Null.

Der Komparator 33 hat Eingangsanschlüsse zum Empfangen der Ausgangssignale Q0 bis Q3 von dem Übernahmekreis 31 als Ein­ gangssignale A0 bis A3 und zum Empfangen der Ausgangssignale Q0 bis Q3 von dem zweiten Zähler 32 als Eingangssignale B0 bis B3. Er hat auch einen Ausgangsanschluß AUS, um ein Koinzidenzsignal auf der Signalleitung B an den Differenzier­ kreis 40 abzugeben. Der Komparator 33 vergleicht die von dem Übernahmekreis 31 und dem zweiten Zähler 32 abgegebenen Daten und gibt, wenn diese Daten gleich sind (A=B), das Koinzidenzsignal B (mit dem 1-Pegel) an den Differenzier­ kreis 40 ab.

Der Differenzierkreis 40 enthält flankengesteuerte Flip-Flops 41 und 42 und ein UND-Glied 43 mit zwei Eingängen. Getaktet durch das von dem Zeitgeber- und Steuerkreis 2 in Fig. 2 zugeführte Taktsignal TAKT führt dieser Schaltkreis eine digitale Differentiation des Koinzidenzsignals B durch, das von dem Komparator 33 abgegeben wird, und gibt an dem UND-Glied 43 das Zählerrücksetzsignal C ab, das dem zweiten Zähler 32 und dem Zählerkreis 50 zugeführt wird. Der zwei­ te Zähler 32 zählt auf diese Weise, wie oft das Signal B erzeugt wird.

Der Zählerkreis 50 enthält ein NOR-Glied 51 mit zwei Ein­ gängen zum Steuern des Zähleingangs, ein ODER-Glied 52 zum Steuern des Rücksetzeingangs und den ersten Zähler 53. Das NOR-Glied 51 mit zwei Eingängen bildet das logische Produkt des Inversen des -Signals, das von dem Zeitgeber- und Steuerkreis 2 in Fig. 2 abgegeben wird, und des Signals A von dem Steuerkreis 20 und führt das sich ergebende Aus­ gangssignal D als das Taktsignal dem ersten Zähler 53 zu. Das Ausgangssignal D wird ausgegeben, wenn das Signal A den 0-Pegel aufweist. Das ODER-Glied 52 mit zwei Eingängen bil­ det die logische Summe des Signals A und des Rücksetzsignals C und führt das sich ergebende Ausgangssignal E dem ersten Zähler 53 als ein Rücksetzsignal dem Rücksetzanschluß R zu. Der erste Zähler 53 wird jeweils um 1 erhöht, wenn das Sig­ nal D in dem Zeitgebermodus (während der Überwachungszeit­ geber läuft) zugeführt wird, und der Zählwert wird solange erhöht, bis das Signal E anliegt. Das Signal E, das von dem ODER-Glied 52 abgegeben wird, wenn das Rücksetzsignal C an dem ODER-Glied 52 anliegt, setzt den Zähler zurück, der wie­ der von Null beginnt. Wenn das Ausgangssignal E nicht emp­ fangen wird, bis der erste Zähler 53 überläuft, wird das Übertragssignal ÜBERTRAG über die Leitung F an den Rücksetz­ signalempfänger 5 in Fig. 2 abgegeben.

Nachfolgend wird die Funktion des Überwachungszeitgebers 4 unter Bezugnahme auf die Zeitdiagramme der Fig. 3 und 4 be­ schrieben. In diesen Fig. stellt M1 den Maschinenzyklus des CPU dar und S1, S2 und S3 sind Zustände innerhalb dieses Zyklus, wobei jeder Zustand drei Taktimpulse dauert. Zeit­ geber Q0 bis Zeitgeber Qn geben den Zeitwert des ersten Zäh­ lers 53 an.

Kurz gesagt dient der erste M1-Maschinenzyklus (x1) in Fig. 3 zum Initialisieren und Starten des Überwachungszeitgebers und findet dann statt, wenn das System gestartet wird.

Nach der Initialisierung und dem Anlaufen beginnt der Über­ wachungszeitgeber zu arbeiten. Wenn der Überwachungszeitge­ ber arbeitet, zählt der Zähler 53 die Zeit durch Erhöhung um 1 in jedem Zustand, d. h., einmal während jedes Zustands S1 bis S3 in jedem Maschinenzyklus.

Wenn die CPU weiterhin richtig arbeitet (unter richtiger, erwarteter Steuerung), wird der Zähler 53 zurückgesetzt, be­ vor er überläuft,und er beginnt erneut mit dem Aufwärtszählen von Null und ein derartiges Zählen und Rücksetzen (bevor er überläuft) werden wiederholt. Wenn die CPU außer Kontrolle ist, wird der Zähler 53 nicht zurückgesetzt (oder, um es genauer zu sagen, ein derartiges Rücksetzen kann zufällig auftreten, aber wird nicht wiederholt), bevor er überläuft, so daß das Übertragssignal ÜBERTRAG erzeugt wird und die CPU wird zurückgesetzt und beginnt die Ausführung des Programms von der Adresse 0. Der Maschinenzyklus (x2) in Fig. 3 und der Maschinenzyklus (x4) in Fig. 4 zeigen beispielhaft, wie der erste Zähler 53 erfolgreich zurückgesetzt wird, während der Maschinenzyklus (x3) in Fig. 4 ein Beispiel dafür ist, bei dem ein Rücksetzen nicht erfolgt.

Obwohl der Maschinenzyklus (x2) benachbart zu dem Maschinen­ befehlsausführungszyklus (x1) dargestellt ist, sind tatsäch­ lich andere Maschinenzyklen zwischen diesen, die der Aus­ führung der Befehle des Programms dienen.

In ähnlicher Weise findet tatsächlich, obwohl der Maschinen­ zyklus (x4) benachbart zu dem Maschinenzyklus (x3) darge­ stellt ist, in Wirklichkeit einer der Zyklen (x3) und (x4) statt. Der Zyklus (x3) oder (x4) findet nach einem erfolg­ reichen Rücksetzen mit den Daten in dem Zähler 32, die 0000 sind, wie bei (x2) in Fig. 3 statt. Während (x3) oder (x4) wird die Rücksetzdatenerkennung durch die Daten in dem Zähler 32 durchgeführt, die 1000 sind Q0 bis Q3. Wenn das Rück­ setzen wie bei (x4) erfolgreich ist, wird der Zähler 32 er­ höht und er ist bereit für die nächste Erkennung der Rück­ setzdaten, deren Wert 0100 für die Q0- bis Q3-Ausgänge des Übernahmekreises 31 ist.

Der Überwachungszeitgeber kann in Verbindung mit einer CPU verwendet werden, die ein Programm enthält, wie es schema­ tisch in Fig. 5 dargestellt ist. Wie gezeigt, enthält das Programm Schritte SW0, SW1, SW2, . . . zum Einschreiben von Rücksetzdaten in den Übernahmekreis 31. Der Schritt SW0 dient zum Einschreiben von 00H. Der Schritt SW1 dient zum Einschreiben von 01H. Der Schritt SW2 dient zum Einschrei­ ben von 02H. Auf diese Weise wird der Wert der durch die aufeinanderfolgenden Einschreibschritte eingeschriebenen Daten aufeinanderfolgend erhöht. Dies erfolgt in Überein­ stimmung mit dem Aufwärtszählen des Zählers 32, der immer dann um 1 erhöht wird, wenn die Rücksetzdaten in den Über­ nahmekreis 31 eingeschrieben werden und festgestellt wurde, daß sie mit den Inhalten des Zählers 32 übereinstimmen, und der Zähler 53 wird erfolgreich zurückgesetzt.

(1) Startzyklus des Überwachungszeitgebers

In den Zuständen S1 bis S3 des ersten M1-Maschinenzyklus (x1) in Fig. 3 ist der Überwachungszeitgeber in dem Stop­ modus und das Signal A von dem Steuerkreis 20 ist auf dem 1-Pegel. Dieses Signal A wird dem Übernahmekreis 31 und dem Zähler 32 des Rücksetzdatendetektors 30 und über das ODER-Glied 52 des Zählerkreises 50 dem ersten Zähler 53 zu­ geführt. Das Signal A dient als das Setzsignal S des Über­ nahmekreises 31, als das Rücksetzsignal R des zweiten Zäh­ lers 32 und das Rücksetzsignal R des ersten Zählers 35, das bewirkt, daß die Ausgangssignale Q0 bis Q3 des Übernah­ mekreises den 1-Pegel annehmen, die Q0- bis Q3-Ausgänge des Zählers 32 den 0-Pegel annehmen und die Zählwerte ZEITGEBER. Q0 bis Qn des ersten Zählers 53 alle Null sind.

In der letzten Hälfte des S3-Zustands des ersten M1-Maschi­ nenzyklus ändert sich das ZEITGEBER.STEUERN-Signal, das dem Steuerkreis 20 zugeführt wird, von Null nach Eins und dann von Eins nach Null, wobei zu dieser Zeit der 1-Pegel des Datensignals BUS0 dem Steuerkreis 20 zugeführt wird, das bewirkt, daß sein Ausgangssignal A sich von 1 nach 0 ändert.

(2) Zählrücksetzzyklus des Überwachungszeitgebers

Wenn das Signal A sich von 1 nach 0 ändert, wird der Über­ wachungszeitgeber freigegeben und tritt in den Überwachungs­ zeitgebermodus ein, wobei er vom Zustand S1 des zweiten M1-Maschinenzyklus (x2) in Fig. 3 aus beginnt. In diesem Modus wird der erste Zähler 53 bei jedem Zustand um 1 erhöht.

Im Zustand S3 des zweiten M1-Maschinenzyklus werden, wenn das Schreibsignal ZEITGEBER.EINSCHREIBEN, das dem Übernahme­ kreis 31 zugeführt wird, sich von 0 nach 1 ändert, die 0000-Werte der Datensignale BUS0 bis BUS3, die vom Datenbus 8 in Fig. 2 abgegeben werden, dem Übernahmekreis 31 zugeführt, der diese übernimmt und speichert, wenn das ZEITGEBER.EIN-SCHREIBEN-Signal sich von 1 nach 0 ändert, was bewirkt, daß die Ausgangssignale Q0 bis Q3 des Übernahmekreises sich von 1111 in 0000 ändern.

Wenn die Ausgangssignale Q0 bis Q3 des Übernahmekreises alle 0 sind, stimmen sie mit den 0000-Werten der Ausgänge Q0 bis Q3 des zweiten Zählers überein, so daß das am Ausgang AUS ausgegebene Signal B des Komparators 33 sich von 0 nach 1 ändert. Das Signal B wird von dem Differenzierkreis 40 während der ansteigenden Flanke des Haupttaktsignals TAKT übernommen und gespeichert. Der Differenzierkreis 40 gibt das Rücksetzsignal C mit dem 1-Pegel während einer Impuls­ dauer eines Haupttaktsignals TAKT ab.

Das Rücksetzsignal C wird im ODER-Glied 52 des Zählerkrei­ ses 50 zugeführt und es setzt den ersten Zähler 53 zurück. Wenn das Rücksetzsignal sich von 1 nach 0 ändert, beginnt der erste Zähler 53 erneut das Zählen von 0. Da das Rück­ setzsignal C der Takteingang des zweiten Zählers 32 ist, er­ höht auch der 1-nach-0-Übergang des Rücksetzsignals C den zweiten Zähler 32 um 1, wodurch sich die Ausgangssignale Q1 bis Q3 des zweiten Zählers von 0000 nach 1000 ändern.

Nachdem der zweite Zähler 32 erhöht wurde, sind die Eingänge A0 bis A3 des Komparators 33 0000, während die B0- bis B3-Eingänge 1000 sind. Da diese beiden Eingänge nicht mehr über­ einstimmen, ändert sich das Ausgangssignal B des Komparators von 1 nach 0. Dies vervollständigt das Rücksetzen des Über­ wachungszeitgebers.

Danach wird der erste Zähler 53 bei jedem Zustand S1, S2, . . . um 1 erhöht, bis das Rücksetzsignal C 1 wird. Das Rück­ setzsignal C wird erzeugt, wenn die Daten 1000, die iden­ tisch sind mit denjenigen in dem Zähler 32, in den Übernah­ mekreis 31 eingeschrieben werden. Wenn das Rücksetzsignal C nicht erzeugt wird, bevor der Zähler 53 überläuft, erzeugt der Zähler 53 das Übertragssignal ÜBERTRAG, das die CPU zurücksetzt, und die CPU beginnt erneut eine Durchführung von der Adresse 0 aus.

(3) Erfolgloser Rücksetzzyklus

Wenn die CPU versucht, den ersten Zähler 53 zurückzusetzen, und wenn sie Daten, die verschieden sind von dem Inhalt des zweiten Zählers 32 in den Übernahmekreis 31 einschreibt, er­ gibt sich die folgende Arbeitsweise.

Wenn das Schreibsignal ZEITGEBER.EINSCHREIBEN sich von 0 nach 1 in dem Zustand S3 des ersten M1-Maschinenzyklus (x3) in Fig. 1 ändert, werden die Datensignale BUS0 bis BUS3, beispielsweise 1111, die verschieden sind von den Daten in dem Zähler 32, dem Übernahmekreis 31 zugeführt. Der Über­ nahmekreis 31 übernimmt und speichert diese Daten, wenn das Schreibsignal ZEITGEBER.EINSCHREIBEN sich von 1 nach 0 än­ dert. Die Eingangssignale A0 bis A3 des Komparators 33 än­ dern sich dann von 0000 in 1111, während die anderen Ein­ gangssignale B0 bis B3 auf 1000 bleiben. Sowohl vor als auch nach der Änderung der Eingangssignale A0 bis A3 sind die beiden Gruppen von Eingangssignalen an dem Komparator 33 ungleich, so daß das Ausgangssignal B auf 0 bleibt. Da der Differenzierkreis 40 ein Rücksetzsignal C abgibt, setzt der erste Zähler 53 seinen Zählvorgang fort.

Hieraus folgt, daß, wenn Daten, die verschieden sind von dem Wert des zweiten Zählers 32, in den Übernahmekreis 31 eingeschrieben werden, der erste Zähler 53 nicht zurückge­ setzt wird.

(4) Erfolgreicher Rücksetzzyklus

Wenn Daten 1000, die mit dem Wert des zweiten Zählers 32 übereinstimmen, in den Übernahmekreis 31 eingeschrieben werden, läuft der nachfolgende Vorgang ab.

Wenn das Schreibsignal ZEITGEBER.EINSCHREIBEN sich von 0 nach 1 in dem Zustand 53 des zweiten M1-Maschinenzyklus (x4) in Fig. 4 ändert, werden die Datensignale BUS0 bis BUS3 1000 dem Übernahmekreis 31 zugeführt. Wenn das Schreibsignal ZEITGEBER.EINSCHREIBEN sich von 1 nach 0 ändert, werden die­ se Daten in den Übernahmekreis 31 übernommen und gespeichert. Die Signale an den Eingängen A0 bis A3 des Komparators 33 ändern sich dann von 1111 in 1000 und stimmen mit dem 1000-Wert der Eingangssignale B0 bis B3 überein. Das Ausgangs­ signal B des Komparators 33 ändert sich daher von 0 nach 1. Dies bewirkt, daß der Differenzierkreis 40 das Rücksetz­ signal C mit dem 1-Pegel abgibt und der erste Zähler 53 auf den Wert 0 zurückgesetzt wird. Wenn das Rücksetzsignal C sich von 1 nach 0 ändert, beginnt der erste Zähler 53 wie­ der mit dem Zählen von 0 an.

Das Rücksetzsignal C ist auch das Taktsignal des zweiten Zählers 32, so daß, wenn das Rücksetzsignal sich von 1 nach 0 ändert, der zweite Zähler 32 sich um 1 erhöht und seine Ausgangssignale Q0 bis Q3 ändern sich von 1000 in 0100. Die Änderung in dem Wert des zweiten Zählers 32 bewirkt, daß die beiden Gruppen von Eingängen A0 bis A3 und B0 bis B3 des Komparators 33 wieder ungleich sind, was bewirkt, daß sein Ausgangssignal B sich von 1 nach 0 ändert und damit das Rücksetzen des ersten Zählers 53 beendet ist.

Um den Überwachungszeitgeber zurückzusetzen, ist es damit not­ wendig, in den Übernahmekreis 31 Daten einzuschreiben, die mit dem Wert des zweiten Zählers 32 übereinstimmen. Da die­ ser Wert sich ständig ändert, ist die Wahrscheinlichkeit, daß einem außer Kontrolle geratenen Programm ständig gelingt, das Rücksetzsignal C des Überwachungszeitgebers auszulösen, vermindert im Vergleich mit dem Stand der Technik, bei dem keine derartige Änderung stattfindet. Somit wird die Genauig­ keit, mit der ein Davonlaufen eines Programms erkannt werden kann, verbessert.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform haben der Über­ nahmekreis 31 und der zweite Zähler 32 eine 4-Bit-Daten­ breite, aber eine größere Anzahl von Bits kann verwendet werden, um die Erkennungsgenauigkeit noch weiter zu verbes­ sern. Der zweite Zähler 32 wurde derart beschrieben, daß er um 1 erhöht wird, jedoch kann eine andere Art von Aufwärts­ zähler, Abwärtszähler oder ähnlichem verwendet werden, und entsprechende Schaltkreisänderungen können bei dem Kompara­ tor 33 erfolgen. Es soll auch betont werden, daß der Steuer­ kreis 20, der Differenzierkreis 40 und der erste Zählerkreis 50 nicht auf die in der Fig. dargestellten Schaltkreise be­ schränkt sind, sondern auf unterschiedliche Weise abgeändert werden können. Zusätzlich muß die Vorrichtung, die den Überwachungszeitgeber benutzt, nicht die in Fig. 2 gezeigte CPU sein, sondern kann ein Mikroprozessor oder eine andere Datenverarbeitungsvorrichtung sein.

Wie oben beschrieben wurde, enthält der Rücksetzdatendetek­ tor bei dieser Erfindung einen Übernahmekreis, einen Zähler und einen Komparator, und die Daten, die erforderlich sind, um den Überwachungszeitgeber zurückzusetzen, sind abhängig von dem Wert des Zählers. Somit kann eine Anzahl von ver­ schiedenen Rücksetzdaten erforderlich sein für ein aufein­ anderfolgendes Rücksetzen, wobei die Anzahl von der Bit-Brei­ te des Zählers abhängt. Da die Rücksetzdaten durch den Zäh­ ler bei jedem Rücksetzen auf einen neuen Wert eingestellt werden, ist die Wahrscheinlichkeit, daß der Überwachungs­ zeitgeber aufeinanderfolgend (wiederholt) durch ein außer Kontrolle geratenes Programm zurückgesetzt wird, kleiner als bei dem Stand der Technik, bei dem die Rücksetzdaten fest bleiben. Die Fähigkeit des Überwachungszeitgebers, ein außer Kontrolle geratenes Programm genau zu erkennen, ist damit größer als bei dem Stand der Technik.

Claims (6)

1. Überwachungszeitgeber für eine CPU (3), der mit einem Rücksetzdatendetektor (30) zum Erkennen von der CPU zuge­ führten Rücksetzdaten und zum Ausgeben eines Rücksetz­ signals an die CPU und mit einem ersten Zählerkreis (50) versehen ist, der ein Übertragssignal abgibt, wenn er nicht, bevor sein Zählwert überläuft, ein Rücksetzsignal von dem Rücksetzdatendetektor empfängt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Rücksetzdatendetektor (30) einen Über­ nahmekreis (31) zum Übernehmen und Speichern der Rück­ setzdaten, einen zweiten Zähler (32) zum Zählen der Häu­ figkeit, mit der das Rücksetzsignal erzeugt wird, und einen Komparator (33) enthält zum Vergleichen der Aus­ gangsdaten des Übernahmekreises (31) und des zweiten Zäh­ lers (32) und zum Ausgeben des Rücksetzsignals, wenn die Ausgangsdaten des Übernahmekreises (31) und die Ausgangs­ daten des zweiten Zählers (32) übereinstimmen und daß die CPU (3) derart programmiert ist, daß sie jeweils Befehle zum Einschreiben der Rücksetzdaten in den Übernahmekreis (31) ausführt, wobei die in den Übernahmekreis (31) ge­ schriebenen Daten immer dann um Eins erhöht werden, wenn einer der Befehle zum Einschreiben der Rücksetzdaten aus­ geführt wurde.

2. Überwachungszeitgeber nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Übernahmekreis (31) derart angeschlos­ sen ist, daß er Daten von einem Datenbus (8) empfängt, und die Daten beim Empfang eines Zeitgebereinschalt­ signals übernimmt und speichert, das die CPU (3) erzeugt, wenn sie einen der Befehle zum Einschreiben der Rücksetz­ daten in den Übernahmekreis (31) ausführt.

3. Überwachungszeitgeber nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Zählerkreis (50) Takte empfängt und zählt, die periodisch erzeugt werden.

4. Überwachungszeitgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Zählerkreis (50) das Zählen von Null beginnt, wenn er zurückgesetzt wurde.

5. Überwachungszeitgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß er weiterhin einen Differen­ zierkreis (40) enthält, dem das Ausgangssignal des Kompa­ rators (33) zugeführt wird und der einen Impuls synchron mit einem Takt erzeugt, wobei das Ausgangssignal des Dif­ ferenzierkreises (40) an dem ersten Zählerkreis (50) an­ liegt, um diesen zurückzusetzen, und an dem zweiten Zäh­ ler (32) anliegt, um diesen zu erhöhen.

6. Überwachungszeitgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragssignal des er­ sten Zählerkreises (50) verwendet wird, um die CPU (3) zurückzusetzen, wobei die CPU die Ausführung ihres Pro­ gramms wieder bei der Adresse Null startet.