JP2023503990A - ロックステップで動作するプロセッサのモニタリング - Google Patents
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Abstract
Description
高信頼性システムでは、SoC上で、ロックステップで動作する2つの中央処理ユニット(CPU)を利用することが公知である。両方のCPUは、冗長バックアップ構成において、同じ速度で同じコードを実行する。一方のCPUはマスタとして機能し、他方のCPUはチェッカとして機能する。マスタのメモリアクセス要求は、システムメモリに伝わるのに対し、チェッカのアクセス要求は伝わらないことがある。マスタおよびチェッカのメモリアクセス要求をクロスチェックするために、ロックステップモニタが設けられている。特に、ロックステップモニタは、同じメモリアドレスへのアクセスが、マスタとチェッカとにより、同じ順序で要求されているか否かを調べるためにチェックを行う。ロックステップモニタは、マスタおよびチェッカの両方により、同じ順序で、同じデータがメモリに書き込まれるように要求されているか否かもチェックする。マスタおよびチェッカの対応するメモリアクセス要求における不一致が、識別される。
第1態様によると、次を有する集積回路(IC)チップが提供される。すなわち、システムメモリならびにロックステップで動作するように構成されたマスタプロセッサおよびチェッカプロセッサを有するシステム回路と、内部ロックステップモニタならびにマスタトレーサおよびチェッカトレーサを有するモニタリング回路とを有し、内部ロックステップモニタは、マスタプロセッサおよびチェッカプロセッサの内部信号の状態を観察し、マスタプロセッサおよびチェッカプロセッサの、対応する観察状態を比較し、対応する観察状態が異なる場合、マスタトレーサをトリガして、マスタプロセッサの出力から記録され格納されたマスタトレースデータを出力させ、チェッカトレーサをトリガして、チェッカプロセッサの出力から記録され格納されたチェッカトレースデータを出力させる、ように構成されている。
以下の開示では、集積回路チップ上で実装するのに適したモニタリングアーキテクチャを説明する。集積回路チップは、SoCまたはマルチチップモジュール(MCM:multi-chip module)であってよい。
Claims (22)
- 集積回路(IC)チップであって、前記集積回路(IC)チップは、
システムメモリと、ロックステップで動作するように構成されたマスタプロセッサおよびチェッカプロセッサとを有するシステム回路と、
内部ロックステップモニタと、マスタトレーサと、チェッカトレーサとを有するモニタリング回路と、
を有し、
前記内部ロックステップモニタは、
前記マスタプロセッサおよび前記チェッカプロセッサの内部信号の状態を観察し、
前記マスタプロセッサおよび前記チェッカプロセッサの対応する観察状態を比較し、
対応する前記観察状態が異なる場合、
前記マスタトレーサをトリガして、前記マスタプロセッサの出力から記録され格納されたマスタトレースデータを出力させ、
前記チェッカトレーサをトリガして、前記チェッカプロセッサの出力から記録され格納されたチェッカトレースデータを出力させる、
ように構成されている、
集積回路(IC)チップ。 - 前記内部ロックステップモニタはさらに、対応する前記観察状態が異なる場合、対応する前記観察状態を出力するように構成されている、請求項1記載のICチップ。
- 前記内部ロックステップモニタは、
前記マスタプロセッサの観察状態を蓄積するように構成された内部マスタバッファと、
前記チェッカプロセッサの観察状態を蓄積するように構成された内部チェッカバッファと、
前記内部マスタバッファからの前記マスタプロセッサのそれぞれの観察状態と、前記内部チェッカバッファからの前記チェッカプロセッサの対応する前記観察状態とを比較するように構成された比較器と、
を有する、請求項1記載のICチップ。 - 前記内部ロックステップモニタはさらにタイマを有し、
前記タイマは、
前記内部マスタバッファに蓄積されている前記マスタプロセッサの観察状態と、前記内部チェッカバッファに蓄積されている前記チェッカプロセッサの観察状態との間の経過時間を計数し、
前記経過時間がタイムアウト閾値を越える場合に、アラートを出力する、
ように構成されている、
請求項3記載のICチップ。 - 前記モニタリング回路はさらに、出力ロックステップモニタを有し、
前記出力ロックステップモニタは、
前記マスタプロセッサおよび前記チェッカプロセッサによって要求されるメモリアクセスを観察し、
前記マスタプロセッサおよび前記チェッカプロセッサの対応する要求メモリアクセスを比較し、
対応する前記要求メモリアクセスが異なる場合、
前記マスタトレーサをトリガして、前記マスタプロセッサの前記出力から記録され格納されたマスタトレースデータを出力させ、
前記チェッカトレーサをトリガして、前記チェッカプロセッサの前記出力から記録され格納されたチェッカトレースデータを出力させ、
前記内部ロックステップモニタをトリガして、前記マスタプロセッサおよびチェッカプロセッサの観察状態を出力させる、
ように構成されている、
請求項1記載のICチップ。 - 前記内部ロックステップモニタは、対応する前記観察状態が異なる場合、前記出力ロックステップモニタをトリガして、前記マスタプロセッサおよび前記チェッカプロセッサの要求メモリアクセスを出力させるように構成されている、請求項5記載のICチップ。
- 前記モニタリング回路はさらに、ロックステップアクセスフィルタを有し、
前記ロックステップアクセスフィルタは、
前記マスタプロセッサの出力を受け取り、
前記チェッカプロセッサの出力を受け取り、
前記チェッカプロセッサの要求メモリアクセスが、前記システムメモリに伝わるのを阻止し、
前記マスタプロセッサを対象としている前記システムメモリからのメッセージを前記チェッカプロセッサに送信する、
ように構成されている、
請求項1記載のICチップ。 - 前記内部ロックステップモニタは、対応する前記観察状態が異なる場合、前記ロックステップアクセスフィルタをトリガして、前記マスタプロセッサおよび前記チェッカプロセッサの要求メモリアクセスを出力させるように構成されている、請求項7記載のICチップ。
- 前記システム回路はさらに、ロックステップで前記マスタプロセッサおよび前記チェッカプロセッサと動作するように構成された別のチェッカプロセッサを有し、
前記内部ロックステップモニタは、
前記別のチェッカプロセッサの内部信号の状態を観察し、
前記別のチェッカプロセッサおよびマスタプロセッサおよびチェッカプロセッサの、対応する観察状態を比較し、
対応する前記観察状態のいずれかが異なる場合、
前記マスタトレーサをトリガして、前記マスタプロセッサの前記出力から記録され格納されたマスタトレースデータを出力させ、
前記チェッカトレーサをトリガして、前記チェッカプロセッサの前記出力から記録され格納されたチェッカトレースデータを出力させる、
ように構成されている、
請求項1記載のICチップ。 - 前記内部ロックステップモニタは、前記マスタプロセッサおよび前記チェッカプロセッサのランタイム時に請求項1記載の観察、比較、およびトリガのステップを実行するように構成されている、請求項1記載のICチップ。
- ICチップであって、前記ICチップは、
システムメモリと、ロックステップで動作するように構成されたマスタプロセッサおよびチェッカプロセッサとを有するシステム回路と、
出力ロックステップモニタおよび解析回路を有するモニタリング回路と、
を有し、
前記出力ロックステップモニタは、
前記マスタプロセッサおよび前記チェッカプロセッサの要求メモリアクセスを観察し、
前記マスタプロセッサおよび前記チェッカプロセッサの対応する要求メモリアクセスを比較し、
対応する前記要求メモリアクセスが異なる場合、前記解析回路をトリガして、前記マスタプロセッサおよびチェッカプロセッサの内部信号の記録された観察状態を出力させる、
ように構成されている、
ICチップ。 - 前記モニタリング回路はさらに、マスタトレーサおよびチェッカトレーサを有し、
対応する前記要求メモリアクセスが異なる場合、前記出力ロックステップモニタは、
前記マスタトレーサをトリガして、前記マスタプロセッサの前記出力から記録され格納されたマスタトレースデータを出力させ、
前記チェッカトレーサをトリガして、前記チェッカプロセッサの前記出力から記録され格納されたチェッカトレースデータを出力させる、
ように構成されている、
請求項11記載のICチップ。 - 前記解析回路は、前記マスタプロセッサの内部信号の状態を観察するように構成されたマスタ解析器と、前記チェッカプロセッサの内部信号の状態を観察するように構成されたチェッカ解析器とを有する、請求項11記載のICチップ。
- 前記解析回路は、内部ロックステップモニタであり、
前記内部ロックステップモニタは、
前記マスタプロセッサおよび前記チェッカプロセッサの内部信号の状態を観察し、
前記マスタプロセッサおよび前記チェッカプロセッサの対応する観察状態を比較し、
対応する前記観察状態が異なる場合、
前記マスタトレーサをトリガして、前記マスタプロセッサの前記出力から記録され格納されたマスタトレースデータを出力させ、
前記チェッカトレーサをトリガして、前記チェッカプロセッサの前記出力から記録され格納されたチェッカトレースデータを出力させる、
ように構成されている、
請求項11記載のICチップ。 - 対応する前記観察状態が異なる場合、前記内部ロックステップモニタは、前記出力ロックステップモニタをトリガして、前記マスタプロセッサおよび前記チェッカプロセッサの要求メモリアクセスを出力させるように構成されている、請求項14記載のICチップ。
- 前記出力ロックステップモニタはさらに、対応する前記要求メモリアクセスが異なる場合、対応する前記要求メモリアクセスを出力するように構成されている、請求項11記載のICチップ。
- 前記出力ロックステップモニタは、
前記マスタプロセッサのメモリアクセス要求を蓄積するように構成された出力マスタバッファと、
前記チェッカプロセッサのメモリアクセス要求を蓄積するように構成された出力チェッカバッファと、
前記出力マスタバッファからの前記マスタプロセッサのそれぞれのメモリアクセス要求と、前記出力チェッカバッファからの前記チェッカプロセッサの対応する前記メモリアクセス要求とを比較するように構成された比較器と、
を有する、請求項11記載のICチップ。 - 前記出力ロックステップモニタはさらに、タイマを有し、
前記タイマは、
前記出力マスタバッファに蓄積されている前記マスタプロセッサのメモリアクセス要求と、前記出力チェッカバッファに蓄積されている前記チェッカプロセッサのメモリアクセス要求との間の経過時間を計数し、
前記経過時間がタイムアウト閾値を越える場合に、アラートを出力する、
ように構成されている、
請求項17記載のICチップ。 - 前記モニタリング回路はさらに、ロックステップアクセスフィルタを有し、
前記ロックステップアクセスフィルタは、
前記マスタプロセッサの前記出力を受け取り、
前記チェッカプロセッサの前記出力を受け取り、
前記チェッカプロセッサの要求メモリアクセスが、前記システムメモリに伝わるのを阻止し、
前記マスタプロセッサを対象としている前記システムメモリからのメッセージを前記チェッカプロセッサに送信する、
ように構成されている、
請求項11記載のICチップ。 - 前記出力ロックステップモニタは、対応する前記要求メモリアクセスが異なる場合、前記ロックステップアクセスフィルタをトリガして、前記マスタプロセッサおよび前記チェッカプロセッサの要求メモリアクセスを出力するように構成されている、請求項19記載のICチップ。
- 前記システム回路はさらに、ロックステップで、前記マスタプロセッサおよび前記チェッカプロセッサと動作するように構成された別のチェッカプロセッサを有し、
前記出力ロックステップモニタは、
前記別のチェッカプロセッサの要求メモリアクセスを観察し、
前記別のチェッカプロセッサおよびマスタプロセッサおよびチェッカプロセッサの、対応する要求メモリアクセスを比較し、
対応する前記要求メモリアクセスが異なる場合、前記解析回路をトリガして、前記マスタプロセッサおよびチェッカプロセッサおよび別のチェッカプロセッサの内部信号の記録された観察状態を出力させる、
ように構成されている、
請求項11記載のICチップ。 - 前記出力ロックステップモニタは、前記マスタプロセッサおよび前記チェッカプロセッサのランタイム時に請求項11の観察、比較、およびトリガのステップを実行するように構成されている、請求項11記載のICチップ。
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