JP2021060871A - マイクロコンピュータ - Google Patents

Abstract

【課題】回路規模及び消費電力が大きくなることを抑制しつつ、信頼性の高いプロセッサを提供すること。【解決手段】マイコンは、前半演算器と後半演算器の二つの演算器グループに区分け可能に構成され複数の演算器を備えている。マイコンは、機能安全の対象と判定した場合、データを前半データと後半データの二つのデータグループに分割する（Ｓ１８）。マイコンは、複数の要素データをデータグループ単位で前半演算器と後半演算器に共通して供給して、各演算器グループでの要素データを用いた演算を、全てのデータグループに関して段階的に実行する（Ｓ２０、Ｓ２６）。マイコンは、演算器グループどうしの演算結果を比較し、各演算器グループの演算結果が一致しないと判定した場合、演算器が異常であると判断する（Ｓ２２、Ｓ２４、Ｓ２８、Ｓ３０、Ｓ３２）。【選択図】図２

Description

本開示は、マイクロコンピュータに関する。

従来、マイクロコンピュータの一例として、特許文献１に開示された、互いに並列に演算を実行可能なＳＩＭＤ型演算装置を有したマイクロコンピュータがある。

特開２０１１−２３３０８５号公報

ところで、マイクロコンピュータは、高い信頼性が要求されることもある。この場合、例えば、プロセッサを備えたマイクロコンピュータは、プロセッサの二重機構を採用して、故障が発生した場合であってもすぐに故障を検知し、素早く適切なフェールセーフ処理に繋げることで、信頼性の要求を満たすことが考えられる。

しかしながら、ＳＩＭＤ型演算装置は、一般的には回路規模及び消費電力が大きくなる傾向にある。よって、マイクロコンピュータは、ＳＩＭＤ型演算装置を含むプロセッサを二重機構にした場合、回路規模及び消費電力が大きくなるという問題がある。

本開示は、上記問題点に鑑みなされたものであり、回路規模及び消費電力が大きくなることを抑制しつつ、信頼性の高いマイクロコンピュータを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本開示は、
１つの命令で、データに含まれる複数の要素データを用いた演算を個別に且つ同時に実行可能な複数の演算器（２１〜２８）を備えたマイクロコンピュータであって、
複数の演算器は、演算器を含む複数の演算器グループに区分け可能に構成されており、
要求された命令が信頼性の担保が必要な対象か否かを判定する判定部（Ｓ１４）と、
判定部にて信頼性の担保が必要な対象と判定された場合、データを、要素データを含む複数のデータグループに分割するデータ分割部（Ｓ１８）と、
データ分割部にて複数のデータグループに分割されると、複数の要素データをデータグループ単位で各演算器グループに共通して供給し、各演算器グループの各演算器による要素データを用いた演算を、全てのデータグループに関して段階的に実行する段階的演算部（Ｓ２０、Ｓ２６）と、
段階的演算部での演算が終了すると、複数の要素データが共通して供給された演算器グループどうしの演算結果を比較する比較部（Ｓ２２、Ｓ２４、Ｓ２８、Ｓ３０）と、
比較部にて各演算器グループの演算結果が一致しないと判定された場合、演算器が異常であると判断する異常検出部（Ｓ３２、Ｓ３２ａ）と、を備えたマイクロコンピュータ。

このように、本開示は、各演算器グループに対して、要素データを共通に供給するため、各演算器グループが同じ要素データを用いた演算を実行することになる。そして、本開示は、複数の要素データが共通して供給された演算器グループどうしの演算結果を比較して、演算結果が一致しない場合に、演算器が異常であると判断する。このため、本開示は、信頼性を高めることができる。

また、本開示は、複数の要素データをデータグループ単位で各演算器グループに共通して供給し、各演算器グループの各演算器によって要素データを用いた演算を実行する。そして、本開示は、この各演算器グループの各演算器による演算を、全てのデータグループに関して段階的に実行する。よって、本開示は、異常を検出するために、データに含まれる全ての要素データを異なる演算器で一度に演算して、演算結果を比較する場合よりも、演算器の数を減らし、信頼性の担保が必要な対象でない処理に必要な演算器の数に対し演算器を増やすことなく処理を実行することができる。このため、本開示は、回路規模及び消費電力が大きくなることを抑制できる。

なお、特許請求の範囲、及び、この項に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。

実施形態におけるＥＣＵの概略構成を示すブロック図である。 実施形態におけるマイコンの処理動作を示すフローチャートである。 実施形態におけるマイコンの処理動作を示すイメージ図である。

以下において、図１、図２、図３を参照しながら、本開示を実施するための形態を説明する。本実施形態では、一例として、ＥＣＵ１００に搭載されたマイクロコンピュータ（以下マイコン）１を採用している。ＥＣＵ１００は、車両に搭載されて、車載機器を制御する電子制御装置である。ＥＣＵ１００は、マイコン１に加えて、電源回路、ドライバ回路、通信回路、入力回路などを備えている。

マイコン１は、ＣＰＵ１０、ＳＩＭＤプロセッサ２０、ＲＯＭ３０、ＲＡＭ４０、バス５０などを備えている。ＣＰＵ１０、ＳＩＭＤプロセッサ２０、ＲＯＭ３０、ＲＡＭ４０は、バス５０を介して通信可能に構成されている。

ＣＰＵ１０は、ＲＯＭ３０に記憶されたプログラムから命令を読み出して、ＳＩＭＤプロセッサ２０に対して命令の実行を要求する。また、ＣＰＵ１０は、ＲＡＭ４０からデータを読み出してＳＩＭＤプロセッサ２０に対して供給する。

ＲＯＭ３０は、不揮発性記憶媒体であり、ＣＰＵ１０から読み出されるプログラムなどを記憶している。このプログラムには、ＳＩＭＤプロセッサ実行命令３１が含まれている。ＲＯＭ３０はＳＩＭＤプロセッサ２０のブロック内部にあってもよい。ＳＩＭＤプロセッサ実行命令３１には、機能安全対応が必要な命令が含まれている。

また、ＲＯＭ３０は、命令を格納しているアドレスを、機能安全対応が必要な命令と機能安全対応が不必要な命令とに分けて構成されている。言い換えると、ＲＯＭ３０は、命令を格納しているメモリのアドレスをＡＳＩＬ該当／非該当の命令毎に分けてある。よって、アドレスによって、機能安全対応が必要な命令であるか否かを判断することができる。なお、機能安全対応が必要な命令やＡＳＩＬに関しては、後程詳しく説明する。

ＲＡＭ４０は、揮発性記憶媒体であり、ＣＰＵ１０から読み出されるデータなどを記憶している。このデータは、ベクトルデータ４１を含んでいる。ベクトルデータ４１は、特許請求の範囲におけるデータに相当する。ベクトルデータ４１は、スカラデータとは異なり、複数の要素データを含んでいる。つまり、ベクトルデータ４１は、複数の数値の塊データとみなすことができる。よって、ＣＰＵ１０は、ベクトルデータ４１を読み出して、ＳＩＭＤプロセッサ２０に供給する。

図３に示すように、本実施形態では、一例として、八つの要素データｄ１〜ｄ８を含んだベクトルデータ４１を採用する。また、ＲＯＭ３０には、ベクトルデータ４１に含まれている要素データの数を示すデータ数情報が、ベクトルデータ４１と関連付けて記憶されている。

しかしながら、本開示は、これに限定されず、複数の要素データを備えたベクトルデータ４１であれば採用できる。言い換えると、ベクトルデータ４１は、Ｎ個の要素データを備えている。Ｎは、２以上の自然数である。

ところで、車両制御システムは、安全装置の電子制御化にともない機能安全の仕組みが導入されてきている。機能安全とは、電気電子システムに不具合が生じたときシステムが安全側に遷移することにより安全を確保する考えである。例えば、自動車向け機能安全規格ＩＳＯ２６２６２においては、規格独自の安全度水準であるＡＳＩＬ（Automotive Safety Integrity Level）が設けられている。

よって、ＳＩＭＤプロセッサ２０に要求する命令には、機能安全対応が必要な命令が含まれている。機能安全対応が必要な命令は、機能安全の対象の命令や、ＡＳＩＬ処理の命令などと言い換えることができる。また、本実施形態では、信頼性の担保が必要な対象の命令の一例として、機能安全の対象の命令を採用している。しかしながら、本開示は、これに限定されない。信頼性の担保が必要な対象の命令は、信頼性の要求からプロセッサの多重機構が必要な命令なども含む。

ＳＩＭＤプロセッサ２０は、ＣＰＵ１０からの要求に応じて演算を実行する。ＳＩＭＤは、Single Instruction stream Multiple Data streamの略称である。ＳＩＭＤプロセッサ２０は、複数の演算器２１〜２８、レジスタ２０ａ、比較回路２０ｂ、モード切替器２０ｃなどを備えている。

本実施形態では、第１演算器２１、第２演算器２２、第３演算器２３、第４演算器２４、第５演算器２５、第６演算器２６、第７演算器２７、第８演算器２８の八つの演算器２１〜２８を備えたＳＩＭＤプロセッサ２０を採用している。八つの演算器２１〜２８のそれぞれは、特許請求の範囲における演算器に相当する。

しかしながら、本開示は、これに限定されず、複数の演算器を備えたＳＩＭＤプロセッサ２０であれば採用できる。言い換えると、ＳＩＭＤプロセッサ２０は、Ｎ個の演算器を備えている。

このように、ＳＩＭＤプロセッサ２０は、複数の演算器２１〜２８を備えている。このため、複数の演算器２１〜２８は、少なくとも一つの演算器を含む複数の演算器グループに区分け（分割）可能に構成されていると言える。本実施形態では、一例として、八つの演算器２１〜２８を前半と後半に区分けする例を採用する。つまり、図３に示すように、八つの演算器２１〜２８は、第１演算器２１〜第４演算器２４と、第５演算器２５〜第８演算器２８とに区分けする。

よって、第１演算器２１〜第４演算器２４のそれぞれは、前半演算器と言える。第５演算器２５〜第８演算器２８のそれぞれは、後半演算器と言える。なお、第１演算器２１〜第４演算器２４は、前半演算器グループとも言える。一方、第５演算器２５〜第８演算器２８は、後半演算器グループとも言える。

なお、本実施形態では、複数の演算器２１〜２８を二つに区分けする例を採用した。しかしながら、本開示は、これに限定されず、複数の演算器を三つ以上に区分けされてもよい。

演算器２１〜２８は、ＣＰＵ１０から要求された１つの命令で、ベクトルデータ４１に含まれる複数の要素データｄ１〜ｄ８を用いた演算を個別に且つ同時に実行可能に構成されている。演算器２１〜２８は、要素データｄ１〜ｄ８のうち、自身に対応した一つの要素データを用いた演算を実行する。演算器２１〜２８と要素データｄ１〜ｄ８は、符号の一桁の数字が同じものどうしが対応している。例えば、第１演算器２１は、第１要素データｄ１と対応している。また、第８演算器２８は、第８要素データｄ８と対応している。

レジスタ２０ａは、ＣＰＵ１０によって供給された命令や要素データｄ１〜ｄ８が一時的に記憶される。比較回路２０ｂは、前半演算器の演算結果と、後半演算器の演算結果とを比較する回路である。

モード切替器２０ｃは、演算器２１〜２８の演算モードを通常モードと比較モードとで切り替える装置である。モード切替器２０ｃは、通常モードと比較モードとで切り替えるために、少なくともＲＯＭ３０における機能安全対応が必要な命令のアドレスを有している。この場合、モード切替器２０ｃは、機能安全対応が必要な命令のアドレスを記憶する記憶部を有している。

また、機能安全対応が必要な命令のアドレスは、ＲＯＭ３０に記憶されていてもよい。この場合、モード切替器２０ｃは、ＲＯＭ３０から機能安全対応が必要な命令のアドレスを読み出し可能に構成される。なお、モード切替器２０ｃは、機能安全対応が不必要な命令のアドレスを有するか、機能安全対応が不必要な命令のアドレスを読み出し可能に構成されていてもよい。

通常モードは、図３の左側に示すように、全ての演算器２１〜２８が、全ての要素データｄ１〜ｄ８のそれぞれを用いて同時に演算を実行するモードである。

比較モードは、図３の右側に示すように、前半演算器２１〜２４と後半演算器２５〜２８とで同じ要素データｄ１〜ｄ８を用いた演算を実行し、前半演算器２１〜２４の演算結果と後半演算器２５〜２８の演算結果とを比較するモードである。また、比較モードでは、通常モードのように全ての要素データｄ１〜ｄ８を用いた演算を同時に行うのではなく、段階的に行うことになる。

詳述すると、比較モードでは、要素データｄ１〜ｄ８の前半の要素データｄ１〜ｄ４を用いた演算と、後半の要素データｄ５〜ｄ８を用いた演算とを異なるタイミングで実行する。なお、第１要素データｄ１〜第４要素データｄ４のそれぞれは、前半データと言える。第５要素データｄ５〜第８要素データｄ８のそれぞれは、後半データと言える。また、第１要素データｄ１〜第４要素データｄ４は、前半要素データグループと言える。第５要素データｄ５〜第８要素データｄ８は、後半要素データグループと言える。前半要素データグループと後半要素データグループは、データグループに相当する。

比較モードでは、前半の要素データｄ１〜ｄ４を用いた演算を前半演算器２１〜２４と、後半演算器２５〜２８とで実行し、これらの演算結果を比較する。このとき、前半演算器２１〜２４は、前半の要素データｄ１〜ｄ４のそれぞれを用いて同時に演算を実行する。同様に、後半演算器２５〜２８は、前半の要素データｄ１〜ｄ４のそれぞれを用いて同時に演算を実行する。

その後、比較モードでは、後半の要素データｄ１〜ｄ４を用いた演算を前半演算器２１〜２４と、後半演算器２５〜２８とで実行し、これらの演算結果を比較する。このとき、前半演算器２１〜２４は、後半の要素データｄ５〜ｄ８のそれぞれを用いて同時に演算を実行する。同様に、後半演算器２５〜２８は、後半の要素データｄ５〜ｄ８のそれぞれを用いて同時に演算を実行する。

ここで、図２、図３を用いて、マイコン１の処理動作に関して説明する。マイコン１は、ＳＩＭＤプロセッサ２０に命令が供給されるたびに図２の処理を実行する。また、マイコン１は、ＣＰＵ１０が命令を実行するたびに図２の処理を実行するものであってもよい。

ステップＳ１０では、ＡＳＩＬ情報を取得する。ＡＳＩＬ情報は、ＳＩＭＤプロセッサ２０に要求された命令がＡＳＩＬ処理の命令であるか否かを判断するための情報である。ここでは、ＡＳＩＬ情報の一例として、ＳＩＭＤプロセッサ２０に要求された命令のＲＯＭ３０におけるアドレスを採用する。

モード切替器２０ｃは、ＳＩＭＤプロセッサ２０に要求された命令がＡＳＩＬ処理の命令であるか否かを判定するためにＡＳＩＬ情報を取得する。つまり、モード切替器２０ｃは、ＳＩＭＤプロセッサ２０に要求された命令のＲＯＭ３０におけるアドレスを、プログラムカウンタから取得する。

ステップＳ１２では、データ数情報を取得する。モード切替器２０ｃは、ＲＯＭ３０からデータ数情報を取得する。モード切替器２０ｃは、ＳＩＭＤプロセッサ２０に要求された命令に応じて、演算器２１〜２８が演算で用いるベクトルデータ４１に含まれる要素データのデータ数情報を取得する。つまり、モード切替器２０ｃは、演算器２１〜２８が演算で用いるベクトルデータ４１に関連付けられたデータ数情報を取得する。上記のように、本実施形態では、データ数Ｎとして８を採用している。よって、モード切替器２０ｃは、データ数情報を取得することで、要素データが八つであることを認識することができる。

ステップＳ１４では、命令がＡＳＩＬに該当するか否かを判定する（判定部）。モード切替器２０ｃは、ステップＳ１０で取得したＡＳＩＬ情報と、機能安全対応が必要な命令のアドレスとから、ＳＩＭＤプロセッサ２０に要求された命令がＡＳＩＬ処理の命令であるか否かを判定する。つまり、モード切替器２０ｃは、ステップＳ１０で取得したアドレスが、機能安全対応が必要な命令のアドレスであった場合、ＳＩＭＤプロセッサ２０に要求された命令がＡＳＩＬ処理の命令であると判定する。また、モード切替器２０ｃは、ステップＳ１０で取得したアドレスが、機能安全対応が必要な命令のアドレスでなかった場合、ＳＩＭＤプロセッサ２０に要求された命令がＡＳＩＬ処理の命令でないと判定する。

なお、モード切替器２０ｃは、ステップＳ１０で取得したＡＳＩＬ情報と、機能安全対応が必要な命令のアドレスと、機能安全対応が不必要な命令のアドレスとから、命令がＡＳＩＬ処理の命令であるか否かを判定してもよい。この場合、モード切替器２０ｃは、ステップＳ１０で取得したアドレスが、機能安全対応が不必要な命令のアドレスであった場合、命令がＡＳＩＬ処理の命令でないと判定する。

そして、モード切替器２０ｃは、ＡＳＩＬ処理の命令であると判定した場合にＡＳＩＬに該当とみなして、ステップＳ１８にすすみ、ＡＳＩＬ処理の命令であると判定しなかった場合にＡＳＩＬに該当とみなさずステップＳ１６にすすむ。

また、モード切替器２０ｃは、ＡＳＩＬ処理の命令であると判定した場合、演算モードを比較モードに設定する。一方、モード切替器２０ｃは、ＡＳＩＬ処理の命令であると判定しなかった場合、演算モードを通常モードに設定する。

このように、本実施形態では、一例として、命令を格納しているＲＯＭ３０のアドレスをＡＳＩＬ情報として採用している。このため、モード切替器２０ｃは、命令のアドレスを確認することで、ＳＩＭＤプロセッサ２０に要求された命令が、ＡＳＩＬ処理の命令であるか否かを判定することができる。よって、マイコン１は、特殊命令などを準備することなく、ＡＳＩＬ処理の命令であるか否かを判定することができる。また、マイコン１は、他のプロセッサの処理能力を使って、ＲＡＭ４０などを書き換える必要がない。

しかしながら、本開示は、これに限定されない。本開示は、特殊命令を用いて演算モードの切り替えを行ってもよい。特殊命令は、ＡＳＩＬ命令区間のスタートを示す命令、及びエンドを示す命令などを採用できる。この特殊命令は、予めＲＯＭ３０に記憶されたプログラムに含まれている。

この場合、モード切替器２０ｃは、ＳＩＭＤプロセッサ２０に供給された命令がスタートを示す命令、エンドを示す命令、それ以外の命令を判定する。そして、モード切替器２０ｃは、スタートを示す命令であると判定した場合は演算モードを比較モードに設定し、エンドを示す命令であると判定した場合は演算モードを通常モードに設定する。また、モード切替器２０ｃは、それ以外の命令であると判定した場合は演算モードを切り替えない。これによって、マイコン１は、演算モードの切り替えを判断するための情報を記憶しておく専用の記憶領域を準備する必要がない。

また、本開示は、ＣＰＵ１０が演算モードの切り替えをＳＩＭＤプロセッサ２０に指示してもよい。ＣＰＵ１０は、上記のように命令のアドレスや制御情報から演算モードの切り替えを判断する。そして、ＣＰＵ１０は、比較モードへの切り替えと判断した場合、ＳＩＭＤプロセッサ２０に比較モードへの切り替えを指示する。また、ＣＰＵ１０は、通常モードへの切り替えと判断した場合、ＳＩＭＤプロセッサ２０に通常モードへの切り替えを指示する。ＣＰＵ１０は、レジスタ２０ａの値を書き換えることで、比較モードへの切り替え、及び通常モードへの切り替えを指示することができる。この場合、マイコン１は、上記のように特殊命令を用意しておく必要がない。しかしながら、ＣＰＵ１０は、上記のように特殊命令に基づいて演算モードの切り替えを判断してもよい。

ステップＳ１６では、Ｎ個の要素データをＮ個の演算器で実行する（通常演算部）。本実施形態では、Ｎ＝８である。図３に示すように、モード切替器２０ｃは、通常モードに設定しているため、レジスタ２０ａに格納された要素データｄ１〜ｄ８を演算器２１〜２８にセット（供給）する。そして、ＳＩＭＤプロセッサ２０は、ベクトルデータ４１を分割することなく、複数の演算器２１〜２８にて、ベクトルデータ４１に含まれる全ての要素データｄ１〜ｄ８を用いた演算を一度に実行する。

これによって、マイコン１は、命令がＡＳＩＬに該当しない場合、全ての演算器２１〜２８で同時に演算を実行できるため処理性能を向上することができる。つまり、マイコン１は、演算器が一つの場合や、複数の演算器が順番に演算を行う場合よりも処理性能を向上することができる。

ステップＳ１８では、Ｎ個の要素データを半分に分割する（データ分割部）。図３に示すように、モード切替器２０ｃは、比較モードに設定しているため、レジスタ２０ａに格納された要素データｄ１〜ｄ８を半分に分割する。モード切替器２０ｃは、ベクトルデータ４１を第１要素データｄ１〜第４要素データｄ４の前半データと、第５要素データｄ５〜第８要素データｄ８の後半データに分割する。モード切替器２０ｃは、ベクトルデータ４１を前半要素データグループと後半要素データグループとの二つのデータグループに分割するとも言える。このように、モード切替器２０ｃは、ステップＳ１４で機能安全の対象と判定した場合、ベクトルデータ４１を、要素データを含む複数のデータグループに分割する。

ステップＳ２０では、前半データを前半演算器と後半演算器に入力し演算を実行する（段階的演算部）。図３に示すように、ＳＩＭＤプロセッサ２０は、モード切替器２０ｃが前半データｄ１〜ｄ４のそれぞれを、前半演算器２１〜２４のそれぞれ及び後半演算器２５〜２８のそれぞれに入力する。つまり、モード切替器２０ｃは、前半データｄ１〜ｄ４のそれぞれを、前半演算器２１〜２４のそれぞれ、及び後半演算器２５〜２８のそれぞれに共通に入力する。また、モード切替器２０ｃは、複数の要素データｄ１〜ｄ４をデータグループ単位で各演算器グループに共通して供給すると言える。

各前半演算器２１〜２４は、入力された前半データｄ１〜ｄ４を用いて演算を実行する。同様に、各後半演算器２５〜２８は、入力された前半データｄ１〜ｄ４を用いて演算を実行する。ＳＩＭＤプロセッサ２０は、前半演算器２１〜２４と後半演算器２５〜２８で前半データｄ１〜ｄ４を用いて演算を行うため、ステップＳ２０で一段階目の演算を行うことになる。

このように、前半演算器２１〜２４と後半演算器２５〜２８は、同じ前半データｄ１〜ｄ４を用いて演算を行うことになる。このため、前半演算器２１〜２４と後半演算器２５〜２８は、演算器２１〜２８が正常であれば、同じ演算結果（ベクトル演算結果データ）を得ることになる。

ステップＳ２２では、前半データ入力時の前半演算器と後半演算器の演算結果を比較する（比較部）。比較回路２０ｂは、前半演算器２１〜２４による前半データｄ１〜ｄ４を用いた演算結果と、後半演算器２５〜２８による前半データｄ１〜ｄ４を用いた演算結果とを比較する。つまり、比較回路２０ｂは、ステップＳ２０での演算が終了すると、複数の要素データｄ１〜ｄ４が共通して供給された演算器グループどうしの演算結果を比較する。

ステップＳ２４では、比較結果が異なるか否かを判定する（比較部）。比較回路２０ｂは、前半演算器２１〜２４の演算結果と後半演算器２５〜２８の演算結果とを比較し、両演算結果が異なるか否かを判定する。比較回路２０ｂは、両演算結果が異なると判定した場合はステップＳ３２へ進み、両演算結果が異なると判定しなかった場合はステップＳ２６へ進む。

ステップＳ２６では、後半データを前半演算器と後半演算器に入力し演算を実行する（段階的演算部）。図３に示すように、ＳＩＭＤプロセッサ２０は、モード切替器２０ｃが後半データｄ５〜ｄ８のそれぞれを、前半演算器２１〜２４のそれぞれ及び後半演算器２５〜２８のそれぞれに入力する。つまり、モード切替器２０ｃは、後半データｄ５〜ｄ８のそれぞれを、前半演算器２１〜２４のそれぞれ、及び後半演算器２５〜２８のそれぞれに共通に入力する。また、モード切替器２０ｃは、複数の要素データｄ５〜ｄ８をデータグループ単位で各演算器グループに共通して供給すると言える。

各前半演算器２１〜２４は、入力された後半データｄ５〜ｄ８を用いて演算を実行する。同様に、各後半演算器２５〜２８は、入力された後半データｄ５〜ｄ８を用いて演算を実行する。ＳＩＭＤプロセッサ２０は、前半演算器２１〜２４と後半演算器２５〜２８で後半データｄ５〜ｄ８を用いて演算を行うため、ステップＳ２０で二段階目の演算を行うことになる。

このように、前半演算器２１〜２４と後半演算器２５〜２８は、同じ後半データｄ５〜ｄ８を用いて演算を行うことになる。このため、前半演算器２１〜２４と後半演算器２５〜２８は、演算器２１〜２８が正常であれば、同じ演算結果を得ることになる。

以上のように、ＳＩＭＤプロセッサ２０は、ステップＳ１８にて前半要素データグループと後半要素データグループに分割すると、複数の要素データをデータグループ単位で各演算器グループに共通して供給する。そして、ＳＩＭＤプロセッサ２０は、各演算器グループの各演算器による要素データを用いた演算を、全てのデータグループに関して段階的に実行する。本実施形態では、前半データグループと後半データグループを二段階で演算する例を採用している。

ステップＳ２８では、後半データ入力時の前半演算器と後半演算器の演算結果を比較する（比較部）。比較回路２０ｂは、前半演算器２１〜２４による後半データｄ５〜ｄ８を用いた演算結果と、後半演算器２５〜２８による後半データｄ５〜ｄ８を用いた演算結果とを比較する。つまり、比較回路２０ｂは、ステップＳ２０での演算が終了すると、複数の要素データｄ５〜ｄ８が共通して供給された演算器グループどうしの演算結果を比較する。

ステップＳ３０では、比較結果が異なるか否かを判定する（比較部）。比較回路２０ｂは、前半演算器２１〜２４の演算結果と後半演算器２５〜２８の演算結果とを比較し、両演算結果が異なるか否かを判定する。比較回路２０ｂは、両演算結果が異なると判定した場合はステップＳ３２へ進み、両演算結果が異なると判定しなかった場合は図２のフローチャートを終了する。

ステップＳ３２では、演算器の異常と判断する（異常検出部）。比較回路２０ｂは、ステップＳ２４、Ｓ３０で各演算器グループの演算結果が一致しないと判定した場合、演算器２１〜２８が異常であると判断する。つまり、比較回路２０ｂは、演算器２１〜２８の少なくとも一つが異常であると判断する。

なお、マイコン１は、異常であると判断した場合、予め決められたフェールセーフ処理が実行されるように処理を行なってもよい。例えば、マイコン１は、自身でフェールセーフ処理を実行してもよいし、他のＥＣＵに異常であることを通知して、他のＥＣＵにフェールセーフ処理を実行させてもよい。

このように、マイコン１は、各演算器グループに対して、要素データｄ１〜ｄ８を共通に供給するため、各演算器グループが同じ要素データｄ１〜ｄ８を用いた演算を実行することになる。そして、マイコン１は、複数の要素データｄ１〜ｄ８が共通して供給された演算器グループどうしの演算結果を比較して、演算結果が一致しない場合に、演算器が異常であると判断する。このため、マイコン１は、信頼性を高めることができる。さらに、これによって、マイコン１は、機能安全規格へ対応することができる。

また、マイコン１は、複数の要素データｄ１〜ｄ８をデータグループ単位で各演算器グループに共通して供給し、各演算器グループの各演算器２１〜２８によって要素データｄ１〜ｄ８を用いた演算を実行する。そして、マイコン１は、この各演算器グループの各演算器２１〜２８による演算を、全てのデータグループに関して段階的に実行する。よって、マイコン１は、異常を検出するために、ベクトルデータ４１に含まれる全ての要素データｄ１〜ｄ８を異なる演算器２１〜２８で一度に演算して演算結果を比較する場合よりも、演算器２１〜２８の数を減らすことができる。このため、マイコン１は、回路規模及び消費電力が大きくなることを抑制できる。

（変形例）
図変形例のマイコンに関して説明する。ここでは、主に、変形例のマイコンにおける、マイコン１との相違点に関して説明する。変形例のマイコンは、演算器グループ数、データグループ数、及び処理動作が、上記実施形態のマイコン１と異なる。ここでは、便宜的に同じ符号を用いる。

マイコン１は、複数の演算器を第１演算器グループ、第２演算器グループ、第３演算器グループの三つの演算グループに分割可能に構成されている。また、ＳＩＭＤプロセッサ２０は、ステップＳ１８において、ベクトルデータ４１を第１データグループ、第２データグループ、第３データグループの三つのデータグループに分割する（データ分割部）。

ＳＩＭＤプロセッサ２０は、第１データグループの各要素データを三つの演算器グループのそれぞれに共通に供給する。これによって、ＳＩＭＤプロセッサ２０は、三つの演算器グループのそれぞれで、第１データグループの各要素データを用いた演算を行う。つまり、ＳＩＭＤプロセッサ２０は、一段階目の演算を行うことになる（段階的演算部、）。

また、比較回路２０ｂは、各演算器グループによる第１データグループの各要素データを用いた演算結果どうしを比較する。そして、比較回路２０ｂは、各演算器グループの演算結果が一致しないと判定した場合、演算器２１〜２８が異常であると判断する（異常検出部、比較部）。特に、変形例では、三つの演算器グループの演算結果を比較している。このため、比較回路２０ｂは、三つの演算器グループから異常の演算器を含む演算器グループを特定する。

そして、マイコン１は、残りの第２データグループと第３データグループに関しても同様に行う。このように、マイコン１は、三段階にわけて演算、比較、異常判定を行う。よって、変形例のマイコンは、上記実施形態のマイコン１と同様の効果を奏することができる。

さらに、比較回路２０ｂは、特定した異常の演算器を含む演算器グループをモード切替器２０ｃに通知する。比較回路２０ｂは、レジスタ２０ａの値などによって、モード切替器２０ｃに通知することができる。

これによって、モード切替器２０ｃは、比較回路２０ｂによって特定された異常の演算器を含む演算器グループを認識することができる。そして、モード切替器２０ｃは、その演算器グループを、複数の要素データの供給先から除外する（除外部）。このため、マイコン１は、異常が生じている演算器を用いることなく、正常な演算器のみで演算を行うことができる。

以上、本開示の好ましい実施形態について説明した。しかしながら、本開示は、上記実施形態に何ら制限されることはなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変形が可能である。例えば、本開示は、ベクトルデータ４１と演算器２１〜２８を四分割以上に分割してもよい。

１…マイコン、１０…ＣＰＵ、２０…ＳＩＭＤプロセッサ、２１…第１演算器、２２…第２演算器、２３…第３演算器、２４…第４演算器、２５…第５演算器、２６…第６演算器、２７…第７演算器、２８…第８演算器、２０ａ…レジスタ、２０ｂ…比較回路、２０ｃ…モード切替器、３０…ＲＯＭ、３１…ＳＩＭＤプロセッサ実行命令、４０…ＲＡＭ、４１…ベクトルデータ、５０…バス、１００…ＥＣＵ

Claims (5)

1. １つの命令で、データに含まれる複数の要素データを用いた演算を個別に且つ同時に実行可能な複数の演算器（２１〜２８）を備えたマイクロコンピュータであって、
   複数の前記演算器は、前記演算器を含む複数の演算器グループに区分け可能に構成されており、
   前記演算器に要求された命令が信頼性の担保が必要な対象か否かを判定する判定部（Ｓ１４）と、
   前記判定部にて前記信頼性の担保が必要な対象と判定された場合、前記データを、前記要素データを含む複数のデータグループに分割するデータ分割部（Ｓ１８）と、
   前記データ分割部にて複数の前記データグループに分割されると、複数の前記要素データを前記データグループ単位で各演算器グループに共通して供給し、各演算器グループの各演算器による前記要素データを用いた演算を、全ての前記データグループに関して段階的に実行する段階的演算部（Ｓ２０、Ｓ２６）と、
   前記段階的演算部での演算が終了すると、複数の前記要素データが共通して供給された前記演算器グループどうしの演算結果を比較する比較部（Ｓ２２、Ｓ２４、Ｓ２８、Ｓ３０）と、
   前記比較部にて各演算器グループの演算結果が一致しないと判定された場合、前記演算器が異常であると判断する異常検出部（Ｓ３２）と、を備えたマイクロコンピュータ。
2. 前記判定部にて前記信頼性の担保が必要な対象と判定されなかった場合、前記データを分割することなく、複数の前記演算器にて、前記データに含まれる全ての要素データを用いた演算を一度に実行する通常演算部（Ｓ１６）を、さらに備えた請求項１に記載のマイクロコンピュータ。
3. 複数の前記演算器は、二つの前記演算器グループに区分け可能に構成されており、
   前記データ分割部は、前記データを二つの前記データグループに分割する請求項１又は２に記載のマイクロコンピュータ。
4. 複数の前記演算器は、三つ以上の前記演算器グループに区分け可能に構成されており、
   前記データ分割部は、前記データを三つ以上の前記データグループに分割し、
   前記異常検出部は、前記比較部にて各演算器グループの演算結果が一致しないと判定された場合、前記演算器が異常であると判断するとともに、複数の前記演算器グループから異常の前記演算器を含む前記演算器グループを特定する請求項１又は２に記載のマイクロコンピュータ。
5. 前記異常検出部にて特定された異常の前記演算器を含む前記演算器グループを、複数の前記要素データの供給先から除外する除外部を、さらに備えた請求項４に記載のマイクロコンピュータ。

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