JP2000147058A - 自己診断機能部を有するデバイス - Google Patents

自己診断機能部を有するデバイス

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JP2000147058A
JP2000147058A JP10314175A JP31417598A JP2000147058A JP 2000147058 A JP2000147058 A JP 2000147058A JP 10314175 A JP10314175 A JP 10314175A JP 31417598 A JP31417598 A JP 31417598A JP 2000147058 A JP2000147058 A JP 2000147058A
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circuit
self
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diagnosis function
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Yasuhisa Harada
泰久 原田
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Dai Nippon Printing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造当初、正常に機能したことが確認されて
いるデータ処理回路に、破損、異常が発生しても正常に
動作し続けることができる回路を有するデバイスを提供
する。 【解決手段】 内部に実装された目的とする処理を行う
処理回路に、破損や異常が発生した場合にも、正常に動
作し続けるためのデバイスであって、入力を同じとする
複数個(奇数個)の自己診断機能部を有する同じ処理回
路と、該複数個の処理回路から出力された出力信号を比
較し、同じ出力結果が多数の方の回路の出力結果を、前
記処理回路の正常な出力信号と判断して、出力する比較
判断回路とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自己診断機能を有
するデバイスに関し、特に、内部に実装された目的とす
る処理を行う処理回路に、破損や異常が発生した場合に
も、正常に動作し続けることができる、自己診断機能を
有するデバイスに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、LSIの高集積度化、高機能化が
ますます求められている。これに伴い、LSIの内部構
成はますます複雑化し、ビット数の増加をもたらしてい
る。そして、LSIの内部素子数は100万トランジス
タを越え、更に大きくなろうとしている。このため、L
SIのテスティング評価には多大なコストが発生してい
る。こうした背景からLSIの内部でそれ自身で自己完
結型のテスティングを行う方法、いわゆるセルフチエッ
ク(自己診断)が従来から注目されており、LSIの設
計段階から自己診断回路を組入れるようになってきた。
このような自己診断回路を設けてLSIをセルフチエッ
クする技術には、スキャンチエック法等種々あるが、ま
だ開発途上であり、それぞれ一長一短があるのが現状で
ある。
【0003】例えば、従来のデバイスの自己診断方法に
関しては、特許公報第2634962号に、障害検出回
路により、回路の異常を検出して、異常部分をFPGA
(Field Programmable Gate
Arrayの略)等の回路の書き換えができるデバイス
(これをPLD(Programmable Logi
c Deviceの略)と呼ぶ場合もある)で復旧する
方法の記載があり、また、特許公報第2669287号
には、自己診断機能を備えた機能ブロックを有する半導
体装置の記載がある。しかし、特許公報第263496
2号の場合、回路の切り換え時に動作が中断する問題が
あり、また上記PLDも1部分に限定されている。特許
公報第2669287号の場合には、自己診断機能部の
みが開示されているのみで、回路の異常を復旧する手段
についての記載はない。
【0004】このような状況のもと、製造当初、正常に
機能したことが確認されているデータ処理回路が、環境
の急激な変化(温度の上昇、応力の発生、静電気等によ
る突発的な高電圧の印加など)により回路の一部が破
損、若しくは熱暴走などで一時的な異常が発生しても、
正常に動作し続けることができる回路を有するデパイス
が求められていた。特に、EC(Electronic
Commerceの略)等に代表されるICカードを
用いたシステムの端末装置は、その使用形態、使用方法
から、このような要望が強い。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このような状況のも
と、製造当初、正常に機能したことが確認されているデ
ータ処理回路に、破損、異常が発生しても正常に動作し
続けることができる回路を有するデバイスが求められて
いた。本発明は、これに対応するもので、具体的には、
目的とするデータ処理回路と同じ複数個の自己診断機能
を有する処理回路を設け、これらの回路から出力された
信号を比較、判断することにより、異常の発生している
データ処理回路の結果を用いず、正常に目的とするデー
タ処理を続けることができるデバイスを提供しようとす
るものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の自己診断機能部
を有するデバイスは、内部に実装された目的とする処理
を行う処理回路に、破損や異常が発生した場合にも、正
常に動作し続けるためのデバイスであって、入力を同じ
とする複数個(奇数個)の自己診断機能部を有する同じ
処理回路と、該複数個の処理回路から出力された出力信
号を比較し、同じ出力結果が多数の方の回路の出力結果
を、前記処理回路の正常な出力信号と判断して、出力す
る比較判断回路とを備えていることを特徴とするもので
ある。そして、上記における自己診断機能部は、処理回
路内もしくは、処理回路に隣接して、少なくとも、テス
ト用データを確保し、処理回路へ入力できるROM形式
のメモリ部と、期待値格納用のROM形式のメモリと、
比較検出器と、比較検出器の検出結果を保持するための
レジスタとを備え、処理回路への入力に対応した処理回
路の出力を、期待値と比較して、動作結果を診断するも
のであることを特徴とするものである。そしてまた、上
記において、回路全て、あるいは回路の一部を除いた部
分がFPGA(Field Programmable
Gate Arrayの略)等の回路の書き換えが出
来るデバイスにより形成されていることを特徴とするも
のである。上記の複数個は、比較判断回路が多数決の原
理を採用するため、奇数であることが好ましい。また、
上記で、正常に動作し続けるとは、確率的に正常な動作
を続けることができるという意味で、このような確率が
確保できるようなデバイスであることが前提となる。ま
た、上記の、回路の一部を除いた部分の、回路の一部と
はROM形式のメモリ部の一部ないし全部を意味してい
る。FPGA等の回路の書き換えが出来るデバイスによ
り、全ての回路が形成されていることが好ましいが、R
OM形式のメモリ部は該デバイス内に含まれていても、
含まれていなくても良い。
【0007】
【作用】本発明の自己診断機能部を有するデバイスは、
上記のような構成することにより、異常の発生している
データ処理回路の結果を用いず、正常に目的とするデー
タ処理をし続けることができるデバイスの提供を可能と
している。具体的には、入力を同じくする複数個(奇数
個)の自己診断機能部を有する同じ処理回路から出力さ
れた出力信号を比較し、同じ出力結果が多数の方の回路
の出力結果を、処理回路の正常な出力信号と判断して、
出力する比較判断回路とを備えていることにより、これ
を達成している。例えば、製造当初、正常に機能したこ
とが確認されているデータ処理回路が、環境の急激な変
化(温度の上昇、応力の発生、静電気等による突発的な
高電圧の印加など)により回路の一部が破損、若しくは
熱暴走などで一時的な異常が発生しても、このデバイス
自体を不良とせず、正常に動作し続けることができる。
即ち、実使用に際して、動作前にテストを行い、装置内
に複数個(奇数個)用意した同じ処理回路の出力を比較
し、結果が異なった場合にも、比較判断回路の多数決に
より、同じ出力結果が多数の方の回路の出力結果を、処
理回路の正常な出力信号と判断して、これを出力として
用い、正常な処理動作をし続けることができる。勿論、
前述の通り、このデバイスが、このような比較判断回路
の結果により、確率的に正常な動作を続けることができ
るという前提のもとにである。
【0008】自己診断機能部としては、処理回路内もし
くは、処理回路に隣接して、少なくとも、テスト用デー
タを確保し、処理回路へ入力できるROM形式のメモリ
部と、期待値格納用のROM形式のメモリと、比較検出
器と、比較検出器の検出結果を保持するためのレジスタ
とを備え、処理回路への入力に対応した処理回路の出力
を、期待値と比較して、動作結果を診断するものが挙げ
られるが、これに限定はされない。
【0009】また、回路全て、あるいは回路の一部を除
いた部分がFPGA(FieldProgrammab
le Gate Arrayの略)等の回路の書き換え
可能なデバイスで形成されていることにより、その回路
作製を簡単にするとともに、回路変更(論理の変更)等
にも対応できる。
【0010】特に、FPGAを用い、これに目的とする
処理を行う処理回路を設ける場合、FPGAに自己診断
機能部を有する前記目的とする処理を行う処理回路を複
数個(奇数個)設けておくことにより、出荷前ないし実
使用する前に、各処理回路を自己診断機能部によりそれ
ぞれ正常か否か判断でき、処理回路のうち正常でないも
のについては、これを正常に書き換えることを可能とし
ている。同様に、比較判断回路が正常でない場合には、
これを書き換えることが可能である。また、処理自体を
変更する場合にも、全ての処理回路を書き換えることが
できる。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の自己診断機能部を有する
デバイスの実施の形態の例を挙げて、図に基づいて説明
する。図1は、本発明の自己診断機能部を有するデバイ
スの実施の形態の1例の特徴部である回路ブロックを示
した図で、図2は、自己診断機能部の概略構成図で、図
3は、図1に示す回路ブロックの書き込み(回路作製)
から目的する処理を実際に行うまでの動作の1例を示し
たフロー図である。図1、図2中、100は回路ブロッ
ク、111〜11Nは処理回路、121〜12Nは自己
診断機能部、130は比較判断回路、140は(処理回
路への)入力信号、151〜15Nは(処理回路から
の)出力信号、160は出力信号、210は処理回路、
220、225はROM、230は比較検出器、235
はレジスタ、240はアドレス発生器、250はセレク
タである。
【0012】本例のデバイス100は、回路全体をFP
GAで形成したもので、図1に示すように、複数N個
(奇数個)の、同じ目的とする処理を行う同じ処理回路
111〜11Nと、各処理回路をそれぞれ自己診断する
ための自己診断機能部121〜12Nと、同じ入力を各
処理回路111〜11Nに入力した場合の、処理回路1
11〜11Nから出力された、それぞれの処理回路の出
力信号151〜15Nを比較し、同じ出力結果が多数の
方の出力結果を、正常な出力信号と判断して、出力する
比較判断回路130とを備えている。
【0013】自己診断機能部121〜12Nは、それぞ
れ、処理回路111〜11Nに隣接して設けられてい
る。自己診断機能部121〜12Nとしては、例えば、
図2に示すような、少なくとも、テスト用データを確保
し、処理回路へ入力できるROM220と、期待値格納
用のROM225と、比較検出器230と、比較検出器
の検出結果を保持するためのレジスタ235とを備え、
処理回路210への入力データに対応した処理回路21
0の出力データを、期待値格納用のROM225からの
期待値と比較して、動作結果を診断するものが挙げられ
るが、これに限定はされない。以下、図2に示す自己診
断機能部を簡単に動作説明をしておく。対象となる処理
回路210に、セレクタ250にて選択され、アドレス
発生器240で修飾されたROM220からの入力デー
タがインプットされ、モニターしたい処理回路210の
出力と、同様にアドレス発生器240により修飾された
期待値格納用のROM225の出力とを比較検出器23
0にインプットして、その結果を検出信号として取り出
す。
【0014】比較判断回路130としては、X−OR論
理回路などを用いたものが考えられるが、比較判断可能
なもであれば良く、特に限定されない。
【0015】次に、本例の自己診断機能部を有するデバ
イスの回路の書き込みから目的する処理を実際に行うま
でのフローの1例を図3に示し、これを図1、図2を参
照にして説明する。尚、図3中、S310〜S380は
処理ステップを示すものである。先ず、FPGAに本例
の自己診断機能部を有するデバイスの回路を書き込む。
(S310) 図1に示す、処理回路111〜11N、自己診断機能部
121〜12N、比較、判断回路130と各配線、入出
力部を設けたデバイスを形成する。次いで、書き込みに
より、所望の回路が形成されたデバイスを動作させる。
(S320) 次に、デバイスの処理回路111〜11Nについて、そ
れぞれ、自己診断機能部121〜12Nを用い、正常か
否かを診断する。(S330) 自己診断機能部121〜12Nにより、正常でないと判
断された処理回路については、書換えが可能か否かを判
断し(S341)、可能である場合には書き換えを行い
(S342) 書換えが可能でない場合には、中止す
る。(S370) 尚、ここで言う中止とは、デバイスの実使用への使用を
中止することを意味する。また、可能である場合とは、
FPGAへの書き込み自体に不備があった場合、あるい
は、一部領域のみが物理的に破損している場合他の領域
に予備がある場合等である。
【0016】次いで、自己診断機能部121〜12Nに
より、全ての処理回路111〜11Nが正常であると判
断された場合、比較判断回路130が正常か否かを判断
する。(S350) これは、所定の入力によりその動作を確認することによ
りなされる。比較判断回路130が正常でない場合に
は、その回路の書換えが可能か否かを判断し(S36
1)、可能である場合には書き換えを行い(S362)
書換えが可能でない場合には、中止する。(S37
0) 比較判断回路130が正常である場合には、本例のデバ
イスは、実使用に供与されることとなる。実使用におい
ては、その途中において、処理回路111〜11Nのい
ずれかに、破損、異常が発生しても正常に動作し続け
る。本例のデバイスの回路全体がFPGAで形成されて
いるため、再度、他の処理をさせる処理回路を、このF
PGAに同様に複数書き込み(S310)、上記フロー
にて、実使用することもできる。
【0017】
【発明の効果】本発明のデバイスは、上記のように、目
的とする処理を行う処理回路を複数個設け、該複数個
(奇数個)の処理回路にそれぞれ自己診断機能部を設
け、且つ、該複数個(奇数個)の処理回路からの出力を
比較し、同じ出力結果が多数の方の回路の出力結果を、
目的する処理回路の正常な出力信号と判断して、出力す
る比較判断回路とを備えていることにより、一部の処理
回路に異常が発生していても、異常の発生している処理
回路の結果を用いず、正常に目的とするデータ処理を続
けることができるデバイスの提供を可能とした。即ち、
製造当初、正常に機能したことが確認されているデータ
処理回路に、破損、異常が発生しても正常に動作し続け
ることができる回路を有するデバイスの提供を可能とし
た。また、FPGAによりデバイスを形成することによ
り、目的とする処理の異なる処理回路の作製も、再度、
同様に行えるものとした。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の自己診断機能部を有するデバイスの実
施の形態の1例の特徴部である回路ブロックを示した図
【図2】自己診断機能部の概略構成図
【図3】実施の形態の1例の自己診断機能部を有するデ
バイスの作製から、実使用までのフロー図
【符号の説明】
100 回路ブロック 111〜11N 処理回路 121〜12N 自己診断機能部 130 比較判断回路 140 (処理回路への)入力信号 151〜15N (処理回路からの)出力信号 160 出力信号 210 処理回路 220、225 ROM 230 比較検出器 235 レジスタ 240 アドレス発生器 250 セレクタ
フロントページの続き Fターム(参考) 2G032 AA00 AD08 AE08 AG10 AK19 AL14 5B048 AA20 CC02 CC11 DD05 5L106 DD02 DD03 DD08 9A001 BB01 BB02 BB04 BB05 CC01 FF04 GG05 KK31 KK37 KK54 LL06

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部に実装された目的とする処理を行う
    処理回路に、破損や異常が発生した場合にも、正常に動
    作し続けるためのデバイスであって、入力を同じとする
    複数個(奇数個)の自己診断機能部を有する同じ処理回
    路と、該複数個の処理回路から出力された出力信号を比
    較し、同じ出力結果が多数の方の回路の出力結果を、前
    記処理回路の正常な出力信号と判断して、出力する比較
    判断回路とを備えていることを特徴とする自己診断機能
    部を有するデバイス。
  2. 【請求項2】 請求項1における自己診断機能部は、処
    理回路内もしくは、処理回路に隣接して、少なくとも、
    テスト用データを確保し、処理回路へ入力できるROM
    形式のメモリ部と、期待値格納用のROM形式のメモリ
    と、比較検出器と、比較検出器の検出結果を保持するた
    めのレジスタとを備え、処理回路への入力に対応した処
    理回路の出力を、期待値と比較して、動作結果を診断す
    るものであることを特徴とする自己診断機能部を有する
    デバイス。
  3. 【請求項3】 請求項1ないし2において、回路全て、
    あるいは回路の一部を除いた部分がFPGA(Fiel
    d Programmable GateArrayの
    略)等の回路の書き換えが出来るデバイスにより形成さ
    れていることを特徴とする自己診断機能を有するデバイ
    ス。
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