JP2000181731A - 不当アドレス検出方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】不当領域アクセスが発生しない時の性能を低下
させず、かつ、ソフトウェアバグによる不当領域アクセ
スを他のハードウェア故障と区別し、障害原因の究明を
迅速に行なう。 【解決手段】ソフトウェアバグによる不当領域アクセス
が発生した際に、不当領域アクセスを発生したメモリア
クセス命令がストア命令である時は常にプロセッサ内の
ストアバッファへ積んで後続命令の処理を開始し、また
ロード命令である時は不当領域アクセス発生時には、プ
ロセッサ内で擬似データを返すことで不当領域アクセス
を起こしたロード命令を一旦終了させて後続命令の処理
を開始することで、不当領域アクセス発生命令の完了と
は無関係なタイミングでの割込み報告を可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、メモリアクセス命
令によるメモリへのアクセス不許可領域へのアクセスを
検出する論理に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にコンピュータ等の情報処理装置に
は、障害発生時にシステムダウンを防ぐための障害処理
装置を有している。障害処理の基本方針は、障害処理に
より誤演算／データ化けの重要障害は絶対におこさない
ことであり、障害発生時の正しい報告と回復処理により
システムダウンを極力防止しなければならない。

【０００３】コンピュータシステムの構成要素は、図１
に示すように命令を処理するプロセッサ１ａ、メモリ内
の使用頻度の高いデータを格納するキャッシュ１ｃ、命
令やデータを格納するメモリ１ｉ、プロセッサ１ａとメ
モリ１ｉの間のデータ転送を行なうためのプロセッサバ
ス１ｄとメモリバス１ｈ、メモリを直接制御するメモリ
制御論理１ｅ等である。このようなコンピュータシステ
ムの各部分で障害は発生し得るが、中でも頻度が高いの
がメモリ系での障害である。メモリ系での障害の種類と
しては、α線によって引き起こされるソフトエラーやノ
イズ等によるハードウェアの故障、ソフトウェアのバグ
によって引き起こされるアクセス不許可領域へのアクセ
ス等があり、これらの障害検出や障害発生時のシステム
復旧機構が必須である。このため、従来のコンピュータ
システムには図１に示すようにメモリ制御論理１ｅ内に
障害検出部１ｇが備えられている。

【０００４】本発明では、これらのメモリ系の障害のう
ち、ソフトウェアのバグによって引き起こされるメモリ
未実装領域等のアクセス不許可な領域へのアクセス、す
なわち不当領域アクセスを問題としている。不当な領域
へのアクセスに対する従来の不当アドレス検出方式の一
つは、図２のストア動作時のフローチャートで示すよう
に命令非同期のマシンチェックで報告する方法がある。
この方法は不当領域アクセスが発生した際に、他のハー
ドウェア故障と同等の障害であるマシンチェックと判断
し、不当領域アクセス発生命令の完了とは無関係なタイ
ミングでマシンチェックを報告するものである。しか
し、これではマシンチェックが発生した時にその原因が
ハードウェアによるものなのか、ソフトウェアによるも
のなのかを区別できず、原因の特定が難しくなるためコ
ンピュータシステム復旧に時間がかかっていた。

【０００５】この他に不当アドレス検出方式には、特開
平６−１３９０８４で提案されているような命令同期割
込みで報告する方法もある。これは、メモリアクセス命
令であるロード命令やストア命令が正常に終了したのか
ソフトウェアバグによる不当領域アクセスが発生したの
かの判定を待ってから、すなわち不当領域アクセス発生
命令と同期させて後続命令の実行を開始するという方法
である。しかし、これでは正常動作するメモリアクセス
命令でも後続命令が即座に実行できず性能が悪くなる。
従来の不当アドレス検出方式にはこのような問題点があ
り、検出方式を改良する必要があった。

【０００６】本発明の目的は、障害が発生していない正
常動作時の性能を低下させず、かつ、発生した障害がハ
ードウェアの故障によるものでなく、ソフトウェアのバ
グによる不当領域アクセスによるものであることを検出
し、コンピュータシステムの迅速な復旧を可能にするた
めの不当アドレス検出方式を提供することにある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】不当領域アクセスの判
定は時間がかかるため、不当領域アクセスが発生したか
どうかの判定を待ってから後続命令の実行を開始したの
では性能が低下する。また、ハードウェア故障と同じマ
シンチェックとしたのでは発生した障害がハードウェア
の故障によるものなのか、ソフトウェアのバグによる不
当領域アクセスによるものなのかを区別できず、マシン
チェック発生時のすばやい原因究明が難しい。従って本
発明の目的は、障害が発生しない時の性能を落とさず、
かつ、ソフトウェアバグによる不当領域アクセスを他の
ハードウェア故障と区別し、障害原因を迅速に特定する
ことが可能な不当アドレス検出方式を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、メモリ
アクセス命令がストア命令である時は常にプロセッサ内
のストアバッファへ積んで後続命令の処理を開始し、ま
たロード命令である時は不当領域アクセス発生時にはプ
ロセッサ内で擬似データを返した後、不当領域アクセス
を起こしたロード命令を一旦終了させてから後続命令の
処理を開始することで、不当領域アクセス発生命令の完
了とは無関係なタイミングでの割込み報告を可能として
いる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図３は、本発明の一実施例に基づ
く不当アドレスを検出するシステムの構成図である。図
３に示した本発明の一実施例に基づくメモリ制御論理１
ｅには、ハードウェア故障を検出する故障検出部１ｇ、
不当領域アクセス検出論理３ｂ、不当領域アクセス発生
時には‘１’になる不当領域アクセスフラグ３ｃを備え
ている。図４、図５、図６はそれぞれ、本発明の一実施
例に基づく不当アドレス検出方式におけるストア命令の
動作、ロード命令の動作、プリフェッチ命令の動作のフ
ローチャートである。

【００１０】最初に図３と図４を用いて本発明における
ストア命令の処理方法を説明する。プロセッサ１ａで実
行命令をデコードした結果、ストア命令であることが判
明するとオペランドで指定されたレジスタの値からスト
アアドレスの計算を行なう。ストアアドレスの計算が終
了するとストアスルー方式の場合、プロセッサ１ａ内の
キャッシュ１ｃへストアすると共にメモリ１ｉへストア
するためにストアバッファ１ｂへストアデータやストア
アドレス等を格納する。その後、プロセッサ１ａは後続
命令の実行を開始する。後続命令を処理する一方でプロ
セッサ１ａはプロセッサバス１ｄのバス権をメモリ制御
部１ｆから受け取ると、ストアバッファ１ｂに格納され
ているストアをプロセッサバス１ｄへ出す。このストア
要求をメモリ制御論理１ｅが受け取ると、メモリ制御論
理１ｅ内のメモリ制御部１ｆは障害検出部１ｇの故障検
出論理３ａに対して、ハードウェア故障の有無のチェッ
クを要求する。この要求を受け取った故障検出論理３ａ
は、ストアデータやストアアドレス等のパリティチェッ
ク等を実行しハードウェア故障が発生したかどうかを判
定する。もし、ハードウェア故障が発生していれば、故
障検出論理３ａはメモリ制御部１ｆにストアを許可せ
ず、プロセッサ１ａへ、ストアが異常終了したことをメ
モリ制御部１ｆがマシンチェックで報告する。ハードウ
ェア故障が発生していない時は、不当領域アクセス検出
論理３ｂでストアアドレスが不当領域アクセスかどうか
を続けて判定する。もし、不当領域アクセスが発生して
いれば、不当領域アクセス検出論理３ｂはメモリ制御部
１ｆにストアを許可せず、不当領域アクセスフラグ３ｃ
を‘１’にしてプロセッサ１ａへストアが異常終了した
事をメモリ制御部１ｆが報告する。この報告を受け取っ
たプロセッサ１ａでは、不当領域アクセス命令を引き起
こしたストア命令の完了とは無関係なタイミングすなわ
ち非同期で割込みを発生する。この非同期な割込みによ
って実行される割り込み処理ルーチンではプロセッサ１
ａ内の各種レジスタ等を所定の場所に待避させて、割り
込み処理を終了する。その後は、ユーザーが待避された
プロセッサ１ａのレジスタ等の値を解析することで、不
当領域アクセスを引き起こしたソフトウェアのバグを発
見することができる。

【００１１】次に図３と図５を用いて本発明におけるロ
ード命令の処理方法を説明する。プロセッサ１ａで実行
命令をデコードした結果、ロード命令であると判明する
とオペランドで指定されたレジスタの値からロードアド
レスの計算を行なう。ロードアドレスの計算が終了し、
プロセッサ１ａ内のキャッシュ１ｃを検索してロードデ
ータが有れば、キャッシュ１ｃからロードする。無けれ
ばプロセッサバス１ｄのバス権をプロセッサ１ａがメモ
リ制御部１ｆから受け取った後にプロセッサバス１ｄへ
ロード要求を出す。このロード要求をメモリ制御論理１
ｅが受け取ると、メモリ制御論理１ｅ内のメモリ制御部
１ｆは障害検出部１ｇの故障検出論理３ａに対して、ハ
ードウェア故障の有無のチェックを要求する。この要求
を受け取った故障検出論理３ａは、ロードアドレスのパ
リティチェック等を実行しハードウェア故障が発生した
かどうかを判定する。もし、ハードウェア故障が発生し
ていれば、故障検出論理３ａはメモリ制御１ｆにロード
を許可せず、プロセッサ１ａへロードが異常終了したこ
とをメモリ制御部１ｆがマシンチェックで報告する。ハ
ードウェア故障が発生していない時は、不当領域アクセ
ス検出論理３ｂでロードアドレスが不当領域アクセスか
どうかを続けて判定する。もし、不当領域アクセスが発
生していれば、不当領域アクセス検出論理３ｂはメモリ
制御部１ｆにロードを許可せず、不当領域アクセスフラ
グ３ｃを‘１’にしてプロセッサ１ａへロードが異常終
了した事をメモリ制御部１ｆが報告する。この報告を受
け取ったプロセッサ１ａが割込みを起こすためには不当
領域アクセスを発生したロード命令を一旦終わらせる必
要があるため、プロセッサ１ａ内で擬似ロードデータを
作りロード命令を終了させる。この時、レジスタには擬
似ロードデータを格納するが、キャッシュ１ｃには擬似
ロードデータを格納しない。このような処理を実行後
に、そのロード命令の完了とは無関係なタイミングで割
込みを発生させる。不当領域アクセスが発生していなけ
れば、メモリ制御部１ｆにロードを許可しメモリからデ
ータをロードする。メモリバス１ｈからロードデータを
メモリ制御部１ｆが受け取ると、続けて故障検出部１ｇ
でロードデータチェックを開始する。このロードデータ
が正しく、ハードウェア故障が発生していなければロー
ドデータをプロセッサバス６を通してプロセッサ１ａへ
転送し、後続命令の実行を開始して正常終了する。しか
しロードデータに誤りがあり、ハードウェア故障が発生
していれば、プロセッサ１ａへロードが異常終了した事
をメモリ制御部１ｆがマシンチェックで報告する。

【００１２】メモリアクセス命令には、ストア命令やロ
ード命令の他にプリフェッチ命令がある。この命令は、
将来、使用する可能性のあるデータを予めキャッシュ１
ｃに転送するための命令である。このプリフェッチ命令
についても図３と図６を用いて本発明における処理方法
を説明する。プロセッサ１ａで実行命令をデコードした
結果、プリフェッチ命令であると判明するとオペランド
で指定されたレジスタの値からプリフェッチアドレスの
計算を行なう。プリフェッチアドレスの計算が終了し、
プロセッサ１ａ内のキャッシュ１ｃを検索してプリフェ
ッチデータが有れば、何も処理せず終了する。無ければ
プロセッサバス１ｄのバス権をプロセッサ１ａがメモリ
制御部１ｆから受け取った後にプロセッサバス１ｄへプ
リフェッチ要求を出す。一方でプロセッサ１ａは、プリ
フェッチデータを待たずに後続命令の処理を開始する。
プロセッサバス１ｄ上のプリフェッチ要求をメモリ制御
論理１ｅが受け取ると、メモリ制御論理１ｅ内のメモリ
制御部１ｆは障害検出部１ｇの故障検出論理３ａに対し
て、ハードウェア故障の有無のチェックを要求する。こ
の要求を受け取った故障検出論理３ａは、プリフェッチ
アドレスのパリティ等をチェックしハードウェア故障が
発生したかどうかを判定する。もし、ハードウェア故障
が発生していれば、故障検出論理３ａはメモリ制御部１
ｆにプリフェッチを許可せず、プロセッサ１ａへプリフ
ェッチが異常終了したことをメモリ制御部１ｆがマシン
チェックで報告する。ハードウェア故障が発生していな
い時は、不当領域アクセス検出論理３ｂでプリフェッチ
アドレスが不当領域アクセスかどうかを続けて判定す
る。もし、不当領域アクセスが発生していれば、不当領
域アクセス検出論理３ｂはメモリ制御部１ｆにプリフェ
ッチを許可せず、不当領域アクセスフラグ３ｃを‘１’
にしてプロセッサ１ａへプリフェッチが異常終了した事
をメモリ制御部１ｆが報告する。プリフェッチ命令は、
ロード命令と違い、プリフェッチデータを待たずに後続
命令の処理を開始しているので、擬似データをプロセッ
サ１ａ内で作る必要はない。このような処理を実行後
に、そのプリフェッチ命令の完了とは無関係なタイミン
グで割込みを発生させる。不当領域アクセスが発生して
いなければ、メモリ制御部１ｆにプリフェッチを許可し
メモリからデータをプリフェッチする。メモリバス１ｈ
からプリフェッチデータをメモリ制御部１ｆが受け取る
と、続けて故障検出部１ｇでプリフェッチデータチェッ
クを開始する。このプリフェッチデータが正しく、ハー
ドウェア故障が発生していなければプリフェッチデータ
をプロセッサバス１ｄを通してプロセッサ１ａへ転送し
正常終了する。しかしプリフェッチデータに誤りがあ
り、ハードウェア故障が発生していれば、プロセッサ１
ａへプリフェッチが異常終了した事をメモリ制御部１ｆ
がマシンチェックで報告する。

【００１３】このように、本発明の不当アドレス検出方
式では、ソフトウェアバグによる不当領域アクセスが発
生した際には、障害を発生したメモリアクセス命令がス
トア命令である時は常にプロセッサ１ａ内のストアバッ
ファへ積んで後続命令の処理を開始し、またロード命令
である時は不当領域アクセス発生時には、プロセッサ１
ａ内で擬似データを返すことで不当領域アクセスを起こ
したロード命令を一旦終了させて後続命令の処理を開始
することで、不当領域アクセス発生命令の完了とは無関
係なタイミングでの割込み報告を可能としている。この
ようにすることで、障害が発生しない時の性能を低下さ
せず、かつ、発生した障害がハードウェアの故障による
ものでなく、ソフトウェアのバグによる不当領域アクセ
スによるものであることを検出し、コンピュータシステ
ムの迅速な復旧を可能にしている。もし、本発明の不当
アドレス検出方式がなければ従来のように命令同期割込
みで不当領域アクセスを報告する方法か、命令非同期で
マシンチェックを報告するしかなく、これでは正常動作
時の性能あるいは不当領域アクセス発生時の原因究明が
遅くなるのである。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、不
当領域アクセスが発生しない時の性能を低下させず、か
つ、ソフトウェアバグによる不当領域アクセスを他のハ
ードウェア故障と区別することで、障害原因を迅速に特
定することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】一般にコンピュータに採用されている障害処理
方式の概略図である。

【図２】従来の障害処理方式を持つコンピュータシステ
ムにおいて、ストア命令が不当領域アクセスを発生した
場合の詳細動作を示すフローチャートである。

【図３】本発明の一実施例に基づく障害処理方式の概略
図である。

【図４】本発明の障害処理方式を持つコンピュータシス
テムにおいてストア命令が実行された場合の詳細動作を
示すフローチャートである。

【図５】本発明の障害処理方式を持つコンピュータシス
テムにおいてロード命令が実行された場合の詳細動作を
示すフローチャートである。

【図６】本発明の障害処理方式を持つコンピュータシス
テムにおいてプリフェッチ命令が実行された場合の詳細
動作を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ａ：プロセッサ １ｂ：ストアバッファ １ｉ：メモリ ３ｂ：不当領域アクセス検出論理

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 敬 神奈川県秦野市堀山下１番地 株式会社日 立製作所汎用コンピュータ事業部内 Ｆターム(参考） 5B060 CB00 MM06 MM11

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】命令を処理するプロセッサと， データを
   記憶するメモリと， 前記プロセッサで処理された命令
   による前記メモリに対するアクセスがメモリ未実装領域
   等のアクセス不許可な領域へのアクセスであることを検
   出する不当領域アクセス検出論理からなり、前記プロセ
   ッサで処理されたプログラム中の命令による前記メモリ
   に対するアクセスで不当領域アクセスが発生した際に、
   前記命令の完了とは無関係なタイミングで割込みを報告
   することを特徴とする不当アドレス検出方式。
2. 【請求項２】メモリアクセス命令がストア命令である時
   は、前記不当領域アクセス検出論理での不当アドレスチ
   ェック結果を待たずに後続命令の処理を開始することを
   特徴とする請求項１記載の不当アドレス検出方式。
3. 【請求項３】メモリアクセス命令がロード命令である時
   は、不当領域アクセス発生時には前記プロセッサ又は前
   記メモリ内で擬似データを返して不当領域アクセスを起
   こしたロード命令を終了させることを特徴とする請求項
   １記載の不当アドレス検出方式。