JP4192581B2 - クロック切替装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はたとえばシステムクロックを断の発生時に運用系から予備系に切り替える場合に好適なクロック切替装置に係わり、特に回路ユニット等を備えた回路装置にクロックの切り替えの時点で不具合を生じさせないようにしたクロック切替装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子交換機のように複数の回路ユニットを備えた回路装置では、これらの回路ユニット（以下、単にユニットという。）に対して共通したシステムクロック等のクロックを供給する必要のあることが多い。このような回路装置の中でクロックの供給について信頼性を要求される場合には、その供給経路について現用系と予備系の２系統を備える場合がある。現用系について何らかの異常が発生した際にはクロックを予備系から代わって供給するためである。
【０００３】
ところで、２系統のクロックのうちの一方の系統のクロックの発生手段から出力されるクロックに断が発生したとし、その出力が立ち上がったまま、あるいは立ち下がったままの状態になるものとする。このような断を検出するためには断が発生した事実を確認するだけの時間が必要である。したがって、断が断検出回路によって実際に検出された時点で、一方の系統のクロックの発生手段から他方のクロック発生手段にクロックの発生を切り替えたとすると、断が発生してから実際の切り替えが行われるまでの時間だけクロックの“歯抜け”が発生してしまう。このような現象が発生すると、クロックに同期して信号の再生を行うような回路装置で誤動作が発生する。
【０００４】
そこで特開平０５−２３５８８７号公報では、現用系と予備系のそれぞれについて独自に用意されたクロック発生手段から出力されるクロックをそれぞれ遅延回路を通して遅延させて供給先に供給するようにする一方で、遅延前のクロックを断検出回路に供給するようにしている。そして、断検出回路がたとえば現用系について断の検出を行ったら、その時点でまだ遅延回路が断発生前の現用系のクロックを出力しているようにして、クロックの“歯抜け”が所定の回路装置に供給される前に現用系から予備系へクロックの切り替えを行うことで、これらの回路装置で不具合が発生するのを防止している。
【０００５】
一方、このような従来のクロック切替装置を使用すると、系統の異なるクロック同士の同期あるいはクロックの遅延量が異なる等の原因によって、クロックの切替時に短い周期のパルスが発生し、回路装置に供給される可能性がある。このようなパルスが一時的に供給される現象はハザードと呼ばれている。
【０００６】
図８は、クロック切替時のハザードを防止する従来提案されたクロック切替装置を示したものである。このクロック切替装置１００で０系のクロック１０１と１系のクロック１０２は共に第１のセレクタ１０３と第２のセレクタ１０４ならびにアンド回路１０５に入力されるようになっている。第１のセレクタ１０３はその出力端子１０６に切り替え後のクロック１０７を出力するための選択回路である。第２のセレクタ１０４は、リタイミングのための選択回路であり、その選択出力１０８を第１のインバータ１０９を経て第１のフリップフロップ回路１１０のクロック入力端子Ｃに供給するようになっている。この第１のフリップフロップ回路１１０のデータ入力端子Ｄには０系と１系のいずれかを選択するための系選択信号１１１が入力されるようになっている。第１のフリップフロップ回路１１０の出力端子Ｑからは第２のフリップフロップ回路１１２のデータ入力端子Ｄと第１のセレクタ１０３に対して第１の切替制御信号１１３が供給される。また、アンド回路１０５の論理出力１１４は第２のフリップフロップ回路１１２のクロック入力端子Ｃに供給され、その出力端子Ｑからは第２のインバータ１１６に対して第２のフリップフロップ出力信号１１７が供給されるようになっている。第２のインバータ１１６は第２のフリップフロップ出力信号１１７の論理を反転させて第２のセレクタ１０４に第２の切替制御信号１１８を供給するようになっている。この提案のクロック切替装置は、特開平１１−１７５１８２号公報に開示されている。
【０００７】
図９は、この提案のクロック切替装置の各部の信号波形を示したものである。同図（ａ）は０系のクロック１０１の波形を表わしており、同図（ｂ）は１系のクロック１０２の波形を表わしている。同図（ｃ）は系選択信号１１１の波形を表わしており、同図（ｊ）は図８に示した出力端子１０６から出力されるクロック１０７を示している。このクロック１０７から分かるように系選択信号１１１がハイ（Ｈ）レベルのときには同図（ｂ）に示す１系を選択し、ロー（Ｌ）レベルのときには同図（ａ）に示す０系を選択するものとしている。
【０００８】
図９に示した例では、系選択信号１１１が当初ハイレベルを継続しており、第１のフリップフロップ回路１１０の出力端子Ｑからハイレベルの切替制御信号１１３が出力されている。第２のフリップフロップ回路１１２から出力される第２のフリップフロップ出力信号１１７（同図（ｄ））は、第１の切替制御信号１１３をアンド回路１０５の論理出力１１４（同図（ｉ））の立ち上がりでリタイミングしたものである。したがって、第１のフリップフロップ回路１１０の出力としての切替制御信号１１３（同図（ｈ））がハイレベルとなっている間は、第２のフリップフロップ回路１１２の出力としての第２のフリップフロップ出力信号１１７もハイレベルを保っている。
【０００９】
このため、この時点では第２のセレクタ１０４の第２の切替制御信号１１８（同図（ｅ））はローレベルとなっており、第２のセレクタ１０４は０系のクロック１０１を選択出力１０８として出力している（同図（ｆ））。第１のフリップフロップ回路１１０のクロック入力端子Ｃに入力する信号１１９（同図（ｇ））は選択出力１０８を第１のインバータ１０９によって論理反転したものである。したがって、図９の時刻Ｔ6で示す時点に信号１１９が立ち上がると、第１のフリップフロップ回路１１０は系選択信号１１１をリタイミングする。これによって、第１のフリップフロップ回路の出力する第１の切替制御信号１１３が第１のフリップフロップ回路１１０の応答時間だけ遅れて、時刻Ｔ7にハイレベルからローレベルに変化する。
【００１０】
一方、アンド回路１０５の論理出力１１４は同図（ｉ）に示すように時刻Ｔ8に立ち上がり、第１の切替制御信号１１３をリタイミングする。この結果、第２のフリップフロップ出力信号１１７は第２のフリップフロップ回路１１２の応答時間だけ遅れて時刻Ｔ9にローレベルに変化し、第２のセレクタ１０４の第２の切替制御信号１１８（同図（ｅ））がこの時刻Ｔ9にハイレベルに変化する。この時刻Ｔ9に０系のクロック１０１も１系のクロック１０２もハイレベルで確定している。このため、第１のフリップフロップ回路１１０のクロック入力端子Ｃに入力する信号１１９にハザードが生じることはない。すなわち、遅延回路の遅延時間の設定によってハザードが生じることが防止される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来から、０系と１系との間で、あるいは現用系と予備系との間でクロックの切り替えを行う際にその信号レベルが一時的に変動する現象（以下、瞬断という。）が生じる可能性があった。このような現象の発生を確実に防止しようとすると、そのための回路が複雑となり、装置のコストアップを招くだけでなく、制御が複雑になるという問題があった。
【００１２】
そこで本発明の目的は、クロックを一方の系から他方の系に切り替える際にクロックの供給を受ける回路装置に悪影響を与える瞬断が生じることのないクロック切替装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明では、（イ）それぞれ異なる系統用に、周期が異なり複数周期ごとに一方が他方に同期している複数種類のクロックからなる互いに同一のクロック群を発生する第１および第２のクロック発生手段と、（ロ）プルダウン抵抗を接続しクロックの供給を受けるためのクロックラインと、（ハ）第１および第２のクロック発生手段から出力される２系統のクロック群のいずれかを択一的に選択してクロックラインに供給する切替手段と、（ニ）この切替手段が選択した系統のクロック群を構成する少なくとも１つのクロックの出力に断が発生したときこれを検出する断検出手段と、（ホ）この断検出手段が断を検出したとき２系統のクロック群を構成するクロックのすべてがクロックラインのプルダウン抵抗が接続された側の電位に対応する論理レベルに共に一致するタイミングまで待って、切替手段による系の切り替えを行わせる切替タイミング調整手段とをクロック切替装置に具備させる。
【００１４】
すなわち請求項１記載の発明では、第１および第２のクロック発生手段の発生した２系統のクロック群のいずれかを切替手段によってクロックラインに供給するようにしている。クロックラインはプルダウン抵抗を接続しており、ローレベルで電位が安定するようになっている。このため、断検出手段が現在クロックラインに供給しているクロック群を構成する少なくとも１つのクロックの断を検出して２系統のクロックの切り替えを行うとき、これら２系統のクロック群を構成するクロックのすべてがクロックラインのプルダウン抵抗が接続された側の電位に対応する論理レベルに共に一致するタイミングまで待って切り替えることで、クロックラインに現われる電位の不安定さを防止することができる。
【００１５】
請求項２記載の発明では、（イ）それぞれ異なる系統用に、周期が異なり複数周期ごとに一方が他方に同期している複数種類のクロックからなる互いに同一のクロック群を発生する第１および第２のクロック発生手段と、（ロ）プルアップ抵抗を接続しクロックの供給を受けるためのクロックラインと、（ハ）第１および第２のクロック発生手段から出力される２系統のクロック群のいずれかを択一的に選択してクロックラインに供給する切替手段と、（ニ）この切替手段が選択した系統のクロック群を構成する少なくとも１つのクロックの出力に断が発生したときこれを検出する断検出手段と、（ホ）この断検出手段が断を検出したとき２系統のクロック群を構成するクロックのすべてがクロックラインのプルアップ抵抗が接続された側の電位に対応する論理レベルに共に一致するタイミングまで待って、切替手段による系の切り替えを行わせる切替タイミング調整手段とをクロック切替装置に具備させる。
【００１６】
すなわち請求項２記載の発明では、第１および第２のクロック発生手段の発生した２系統のクロック群のいずれかを切替手段によってクロックラインに供給するようにしている。クロックラインはプルアップ抵抗を接続しており、ハイレベルで電位が安定するようになっている。このため、断検出手段が現在クロックラインに供給しているクロック群を構成する少なくとも１つのクロックの断を検出して２系統のクロックの切り替えを行うとき、これら２系統のクロック群を構成するクロックのすべてがクロックラインのプルアップ抵抗が接続された側の電位に対応する論理レベルに共に一致するタイミングまで待って切り替えることで、クロックラインに現われる電位の不安定さを防止することができる。
【００１７】
請求項３記載の発明では、請求項１または請求項２記載のクロック切替装置で、第１および第２のクロック発生手段は、１系統のクロック群を発生するクロック発生手段と、このクロック発生手段の発生させた前記クロック群を２系統に分岐するクロック分岐手段とを具備することを特徴としている。
【００１８】
すなわち請求項３記載の発明では、第１および第２のクロック発生手段の発生する別々の系統のクロック群が同一のクロック発生源から作成されることを示している。クロック発生源を系統別に用意することもできるが、請求項３記載の発明のように同一のクロック発生手段の発生させたクロック群を分岐することで、２系統のクロック群を容易に作成することができる。
【００１９】
請求項４記載の発明では、請求項１または請求項２記載のクロック切替装置で、切替手段は、２系統のクロック群の切り替えの指示を外部から受けたとき切替先の系について切り替えの準備ができていることを確認する確認手段を具備することを特徴としている。
【００２０】
すなわち請求項４記載の発明では、クロック群の切り替えのタイミングを決定する際に、切替先の系で切り替えの準備ができるまで切り替えを待機することを示している。切替先のクロック発生手段が存在しないような場合にどうするかについては、状況に応じて幾つかの手法が考えられる。たとえば現在のクロック発生手段の出力するクロック群をクロックラインに供給することが不適当な場合である。この場合にはクロックラインへのクロック群の供給そのものが停止されることになる。
【００２３】
請求項５記載の発明では、請求項４記載のクロック切替装置で、クロック群の中で断が発生したクロックを検出する断クロック検出手段と、この断クロック検出手段の検出したクロックのみを対応する論理レベルに固定するマスク手段と、このマスク手段を経たクロック群を構成するすべてのクロックが共に対応する論理レベルであるタイミングを検出する特定論理レベルポイント検出手段を具備することを特徴としている。
【００２４】
すなわち請求項５記載の発明では、クロック群の中で断が発生したクロックの論理レベルをプルダウン抵抗あるいはプルアップ抵抗に対応した安定した論理レベルの側に強制的に固定すれば、クロック群を構成するすべてのクロックで論理をとることができることを示している。
【００２５】
【発明の実施の形態】
【００２６】
【実施例】
以下実施例につき本発明を詳細に説明する。
【００２７】
図１は本発明の一実施例におけるクロック切替装置の構成を表わしたものである。このクロック切替装置２０１は、基本装置２０２と拡張装置２０３より構成されている。ここで基本装置２０２はシステムクロック２０４を生成する箇所であり、拡張装置２０３は生成されたシステムクロック２０４を入力して使用する側の装置である。本実施例で基本装置２０２は、システムクロック２０４を生成して２系統に分岐するクロック生成器２０５と、クロックの切替制御を行う制御部２０６によって構成されている。本実施例のシステムクロック２０４は、単一のクロックではなく、周期が異なり複数周期ごとに一方が他方に同期している複数種類のクロックからなるクロック群によって構成されている。また、制御部２０６は図示しないがＣＰＵ（中央処理装置）や制御プログラムを格納する記憶部を備えており、これによってシステムクロックの切替時機の制御を実行するようになっている。
【００２８】
拡張装置２０３は、基本装置２０２から２系統に分岐して出力されたシステムクロック２０４を別々に入力する第１のクロック供給機能部２１１と第２のクロック供給機能部２１２とを備えている。これらはカード状の部品となっており、拡張装置２０３によってはたとえば第１のクロック供給機能部２１１のみを実装することもできる。第１のクロック供給機能部２１１のみが実装されている場合には、もちろん基本装置２０２から供給されたシステムクロック２０４は１系統のクロックとして拡張装置２０３で使用される。本実施例では第１のクロック供給機能部２１１と第２のクロック供給機能部２１２の２つが拡張装置２０３に実装されていることを前提として説明する。
【００２９】
第１および第２のクロック供給機能部２１１、２１２の出力側には、プルダウン抵抗２１３の一端に接続されたシステムクロックライン２１４が接続されている。システムクロック２０４は、複数種類のクロックによって構成されているので、システムクロックライン２１４も実際には複数本のラインによって構成されている。したがって、プルダウン抵抗２１３もそれぞれのラインに１つずつ接続されており、それらの他端は接地されている。
【００３０】
第１のクロック供給機能部２１１には制御部２０６からその切り替えを指示するための第１の切替信号２１６が供給されるようになっている。同様に第２のクロック供給機能部２１２には制御部２０６からその切り替えを指示するための第２の切替信号２１７が供給されるようになっている。第１のクロック供給機能部２１１と第２のクロック供給機能部２１２は、これら第１および第２の切替信号２１６、２１７によって択一的に第１または第２のシステムクロック２１８、２１９を選択してシステムクロックライン２１４に出力するような冗長構成となっている。システムクロックライン２１４には、第１または第２のシステムクロック２１８、２１９を取り込んで使用する第０〜第ｒのユニット（回路ユニット）２２１0、２２１1、……２２１rが接続されている。
【００３１】
このような本実施例のクロック切替装置２０１で、初期状態では第１のクロック供給機能部２１１が第１のシステムクロック２１８を出力するものとする。すなわち第１のシステムクロック２１８が現用系のクロックとしてシステムクロックライン２１４に供給され、第０〜第ｒのユニット２２１0、２２１1、……２２１rがこれを初期状態で使用する。制御部２０６は第１のクロック供給機能部２１１の出力するシステムクロックの断を検知すると、第１および第２の切替信号２１６、２１７によって第１のシステムクロック２１８の供給に代えて予備系の第２のクロック供給機能部２１２による第２のシステムクロック２１９の供給に切り替えることになる。
【００３２】
なお、本実施例でシステムクロックの断とは、システムクロックライン２１４に供給される第１のシステムクロック２１８（または第２のシステムクロック２１９）を構成する複数のクロック（請求項における構成クロック）の少なくとも一部が断となることをいうものとする。
【００３３】
図２は、図１に示した第１のクロック供給機能部２１１の構成を表わしたものである。第２のクロック供給機能部２１２は第１のクロック供給機能部２１１とその回路構成が同一となっている。そこで、その図示および説明を省略する。第２のクロック供給機能部２１２内の回路や信号の説明を行うときには、すでに図示されている一部の符号を除いては、第１のクロック供給機能部２１１における対応する回路あるいは信号を示す符号に「′」（ダッシュ）を付して示すことにする。
【００３４】
第１のクロック供給機能部２１１では、図１のクロック生成器２０５から送られてきた第１のシステムクロック２１８が出力制御部２３１に入力されるようになっている。出力制御部２３１の出力側は第１のシステムクロック２１８を構成する第０〜第ｎのクロック２１８0〜２１８nに対応してシステムクロックライン２１４の第０〜第ｎのライン２１４0〜２１４nに接続されている。第０〜第ｎのクロック２１８0〜２１８nは、そのうちの第０のクロック２１８0が一番周期の短いクロックである。第１〜第ｎのクロック２１８1〜２１８nは第０のクロック２１８0に同期して周期をたとえば順次２倍ずつ長く設定したクロックである。
【００３５】
図１の制御部２０６から送られてくる第１の切替信号２１６は、他系状態監視部２３２に入力されるようになっている。第０〜第ｎのクロック２１８0〜２１８nは、クロック断検出部２３３、クロック断マスク部２３４および立ち下がりタイミングセレクト部２３５にもそれぞれ入力されるようになっている。
【００３６】
クロック断検出部２３３は、第１のクロック供給機能部２１１に入力された第１のシステムクロック２１８の断を検出する部分である。クロック断検出部２３３が断を検出すると、クロック断信号２３６をクロック断マスク部２３４および立ち下がりタイミングセレクト部２３５に送出するようになっている。クロック断信号２３６は、第０〜第ｎのクロック２１８0〜２１８nに対応した第０〜第ｎのクロック断信号２３６0〜２３６nで構成されている。
【００３７】
クロック断マスク部２３４は、第０〜第ｎのクロック断信号２３６0〜２３６nを入力して、第０〜第ｎのクロック２１８0〜２１８nのうちの断が検出されたクロックをマスクし、それ以外を通過させる回路部分である。クロック断マスク部２３４から出力されるマスククロック２３７（第０〜第ｎのマスククロック２３７0〜２３７n）は、クロックローポイント検出部２３９に供給されるようになっている。クロックローポイント検出部２３９は、第０〜第ｎのマスククロック２３７0〜２３７nをそれぞれ構成する２値のクロックについて、それらのレベルが共にローレベルとなる時点を検出する回路部分である。
【００３８】
本実施例では図１に示したようにシステムクロックライン２１４がプルダウン抵抗２１３を介して接地されている。したがって、接地電位よりも高いハイレベルと接地電位のローレベルのうちのローレベルの方が時間変化に対して安定状態となる。このため第０〜第ｎのマスククロック２３７0〜２３７nですべてが同時にローレベルとなるタイミングを検出することにし、現用系と予備系の間でシステムクロック２１８、２１９を安定して切り替える際の１つの条件を生成するようになっている。なお、このようなすべてがローレベルとなる条件を成立させるために、クロック断マスク部２３４がマスクしたクロックはローレベルに固定される。
【００３９】
クロックローポイント検出部２３９の検出結果としてのローポイント信号２４１は、切替タイミング生成部２４２に供給されるようになっている。切替タイミング生成部２４２は現用系と予備系の間で切り替えを行う際の切替タイミングを決める回路部分である。切替タイミング生成部２４２には、立ち下がりタイミングセレクト部２３５から第０〜第ｎのクロック断信号２３６0〜２３６nのうちの断していない最も周波数の高いクロックの立ち下がりを示すタイミングクロック２４４が入力される。また、切替タイミング生成部２４２には他系状態監視部２３２からシステムクロック２１８の切り替えを指示するクロック切替信号２４５が、また予備系制御部２４６からはクロック切替可能信号２４７が入力されるようになっている。切替タイミング生成部２４２はこれら入力される各信号２４１、２４４、２４５、２４７を基にして、現用系から予備系に切り替える際の切り替えの時機を一時的に待機させるための切替スタンバイ（待機）信号２４８を出力する。この切替スタンバイ信号２４８は、状態制御部２４９と予備系の図示しない他系状態監視部２３２′に入力されるようになっている。
【００４０】
状態制御部２４９は、第１のクロック供給機能部２１１がシステムクロック２１８の切り替えについて可能な状態となっているか否かを判別する部分である。状態制御部２４９が切替可能であると判別した時点で、その出力側から自カードとしての第１のクロック供給機能部２１１の出力状態を表わした自カードクロック出力状態信号２５１が出力されるようになっている。この自カードクロック出力状態信号２５１は、出力制御部２３１および予備系制御部２４６に供給される他に、図１に示した第２のクロック供給機能部２１２にも供給され、その図示しない状態制御部２４９′に入力されるようになっている。また、第２のクロック供給機能部２１２内の状態制御部２４９′から出力された自カードクロック出力状態信号２５１′は、第１のクロック供給機能部２１１内の状態制御部２４９に供給されるようになっている。
【００４１】
また、第１のクロック供給機能部２１１内の切替スタンバイ信号２４８は、第２のクロック供給機能部２１２の図示しない他系状態監視部２３２′に入力されるようになっている。反対に第２のクロック供給機能部２１２の予備系から現用系に切り替える際の切替タイミングを決める回路部分である切替タイミング生成部２４２′から出力される切替スタンバイ信号２４８′は、第１のクロック供給機能部２１１内の他系状態監視部２３２に入力される。更に第１のクロック供給機能部２１１内の他系実装状態信号２５３は第２のクロック供給機能部２１２内の他系状態監視部２３２′に供給されるようになっており、第２のクロック供給機能部２１２内で発生した他系実装状態信号２５３′は第１のクロック供給機能部２１１内の他系状態監視部２３２に供給されるようになっている。ここで他系実装状態信号２５３は、他の系（ここでは予備系）に対して自系のクロック供給機能部（ここでは自系としての第１のクロック供給機能部２１１）が拡張装置２０３（図１）に実装されていることを知らせる信号である。したがって、他系実装状態信号２５３′は予備系としての第２のクロック供給機能部２１２が拡張装置２０３に実装されていることを、第１のクロック供給機能部２１１側に知らせる信号である。
【００４２】
他系状態監視部２３２は、第２のクロック供給機能部２１２から切替スタンバイ信号２４８′および他系実装状態信号２５３′の供給を受けてこれらを常時監視している。そして図１に示した制御部２０６から第１の切替信号２１６が他系状態監視部２３２に入力したときには、予備系である第２のクロック供給機能部２１２（図１）の状態に応じたクロック切替信号２４５を切替タイミング生成部２４２および予備系制御部２４６に供給することになる。
【００４３】
このような回路構成のクロック切替装置２０１の動作を次に具体的に説明する。ここでは第１のクロック供給機能部２１１が運用系として動作しており、第２のクロック供給機能部２１２が予備系として、切り替えのために待機しているものとする。この状態で第１のシステムクロック２１８から第２のシステムクロック２１９へのクロックの切り替えの動作は、切り替えのための予め定めた所定の要因が発生することによって開始する。すなわち、図１に示した基本装置２０２内の制御部２０６は、要因の発生を基にして、第１の切替信号２１６および第２の切替信号２１７をそれぞれ第１のクロック供給機能部２１１と第２のクロック供給機能部２１２の対応するものに供給する。これを図２に示した第１のクロック供給機能部２１１について見てみることにする。
【００４４】
第１のクロック供給機能部２１１内の他系状態監視部２３２は、切替スタンバイ信号２４８′と他系実装状態信号２５３′の供給を受けてこれらを常に監視している。
【００４５】
図３は、この他系状態監視部に関連する回路部分の信号の変化を表わしたものである。同図（ａ）は他系状態監視部２３２の第１のクロック供給機能部２１１内に制御部２０６（図１）から送られてくる第１の切替信号２１６についての信号状態の変化を示している。ここでは、時刻ｔ1に第１の切替信号２１６がハイレベルからローレベルに変化しており、この時点で現用系から予備系への切り替えが制御部２０６によって指示されている。
【００４６】
同図（ｂ）は、これに対して第２のクロック供給機能部２１２に制御部２０６から供給される第２の切替信号２１７の信号変化を示している。第２の切替信号２１７は、時刻ｔ1から所定時間経過した時刻ｔ2にクロック供給機能部２１２に供給される。このように、切り替わる先の第２の切替信号２１７の発生が遅延しているのは、これらの切替信号２１６、２１７の出力されるタイミングに多少の誤差が生じても、切り替えが確実に行えるようにするためである。他系状態監視部２３２は、図３（ｆ）に示す他系実装状態信号２５３′がハイレベルとなっているので、予備系としての第２のクロック供給機能部２１２が拡張装置２０３に実装されていることを認知している。そこで時刻ｔ2に同図（ｇ）に示す切替スタンバイ信号２４８′がハイレベルに変化してクロックの切り替えが可能になった状態で、同図（ｈ）に示すようにクロック切替信号２４５をローレベルに変化させる。
【００４７】
仮に予備系の第２のクロック供給機能部２１２が未実装であった場合には、図３（ｆ）に示す他系実装状態信号２５３′がローレベルに保持されている。そこで他系状態監視部２３２は、この場合には直ちにクロック切替信号２４５をローレベルに変化させることになる。その理由は、現用系である第１のクロック供給機能部２１１に対する第１の切替信号２１６の入力は、出力制御部２３１からシステムクロックライン２１４へのシステムクロック２１８の供給停止を指示していることによる。すなわち、現用系側でシステムクロック２１８を構成するクロックの一部に断が発生した等の切替要因が発生した場合には、他の系へのシステムクロックの切り替えの要否は別としても、システムクロック２１８をシステムクロックライン２１４へ継続して出力すること自体は少なくとも停止させる必要があるからである。
【００４８】
予備系の第２のクロック供給機能部２１２が拡張装置２０３に実装されていて、かつこれがシステムクロック２１９について切替可能な状態になると、その時刻ｔ2に他系状態監視部２３２は図３（ｈ）に示すようにクロック切替信号２４５をローレベルに変化させる。このクロック切替信号２４５は、切替タイミング生成部２４２に供給される。
【００４９】
なお、図３（ｃ）は第１のクロック供給機能部２１１内で発生する他系実装状態信号２５３を表わしている。本実施例の場合には、第１のクロック供給機能部２１１が拡張装置２０３（図１）に実装されているのでハイレベルに保持されている。また、図３（ｄ）は第１のクロック供給機能部２１１内の切替タイミング生成部２４２から出力される切替スタンバイ信号２４８を示している。更に同図（ｅ）は図示しない第２のクロック供給機能部２１２内の他系状態監視部２３２′が出力するクロック切替信号２４５′であり、時刻ｔ2にハイレベルに切り替わっている。
【００５０】
図４は、図３に示した他系状態監視部２３２における各信号の信号レベルの調停の論理を表わしたものである。まず、第１の切替信号２１６（図３（ａ））がハイレベル（High）からローレベル（Low）に変換したとすると、切替スタンバイ信号２４８（図３（ｄ））も時間を置いてハイレベルからローレベルに変化する。第２の切替信号２１７（図３（ｂ））がローレベルからハイレベルに変化した場合には、切替スタンバイ信号２４８′（同図（ｇ））も同時刻にローレベルからハイレベルに変化する。一方、他系実装状態信号２５３が図３（ｃ）で示したようにハイレベルに保持されている状態では、クロック切替信号２４５がハイレベルからローレベルまで遷移が可能である。また、他系実装状態信号２５３′（同図（ｆ））がハイレベルに保持されている状態では、クロック切替信号２４５′（同図（ｅ））がローレベルからハイレベルへと遷移が可能である。
【００５１】
ところで、図２に示したクロック断検出部２３３は、システムクロック２１８の断検出を行うようになっている。クロック断検出部２３３はシステムクロック２１８を構成するクロック群（第０〜第ｎのクロック２１８0〜２１８n）の中に１つでも断状態となったクロックがあれば、そのクロックについて断を検出する。そして、第０〜第ｎのクロック２１８0〜２１８nに対応した第０〜第ｎのクロック断信号２３６0〜２３６nで構成されるクロック断信号２３６を、クロック断マスク部２３４と立ち下がりタイミングセレクト部２３５の双方に供給する。ここでは、システムクロック２１８における第１のクロック２１８1が断となっているものと仮定する。
【００５２】
クロック断マスク部２３４では、第０〜第ｎのクロック断信号２３６0〜２３６nを基にして第０〜第ｎのクロック２１８0〜２１８nにおける断となっているものをロー（Low）レベルの状態にマスクする。これは、現用系のシステムクロック２１８から予備系のシステムクロック２１９に切り替える際に、第０〜第ｎのクロック断信号２３６0〜２３６nのすべてについてローレベルとなった時点でシステムクロック２１９への切り替えを行うため、第１のクロック２１８1がハイ（Hight）レベルの状態で断となった場合にこれをローに強制的に固定するためである。このようにしてクロック断マスク部２３４でマスク処理が行われたシステムクロック２１８は、マスククロック２３７としてクロックローポイント検出部２３９に供給されることになる。本実施例では、クロック断マスク部２３４で第１のクロック２１８1をローレベルに固定したマスククロック２３７がクロックローポイント検出部２３９に供給される。
【００５３】
一方、立ち下がりタイミングセレクト部２３５ではシステムクロック２１８とクロック断信号２３６を用いて、第０〜第ｎのクロック２１８0〜２１８nにおける現在断となっていないクロックの中で一番周波数の高いクロックを選択する。本実施例の場合には、第１のクロック２１８1が断となっているので、最も周波数の高い第０のクロック２１８0が一番周波数の高いクロックとなる。この場合には、第０のクロック２１８0がタイミングクロック２４４としてクロックローポイント検出部２３９および切替タイミング生成部２４２に供給される。
【００５４】
図５は、システムクロックのローポイントでの切替位置の検出の原理を説明するためのものである。同図（ａ）は図２の立ち下がりタイミングセレクト部２３５から出力されるタイミングクロック２４４の波形を示したものである。このタイミングクロック２４４は同図（ｃ）に示す第０のマスククロック２３７0と同一のものである。なお、マスククロック２３７における第１のマスククロック２３７1は、システムクロック２１８1が断となっており、クロック断信号２３６1が同図（ｄ）に示すようにローレベルに固定されているために、同図（ｅ）に示すようにローレベルに固定されており、第ｎのマスククロック２３７nは最も周波数の低いクロックとなっている。したがって、第０〜第ｎのマスククロック２３７0〜２３７nの論理和をとると、これよって得られた論理和信号２６１（図２には図示せず）は、図５（ｇ）に示すような波形となる。
【００５５】
さて、図２のクロックローポイント検出部２３９では、第０〜第ｎのマスククロック２３７0〜２３７nの中でタイミングクロック２４４と同一周波数ではない所定のマスククロックの論理和をとる。そして、この論理和で得られ波形を所定の時間ｔだけ遅延させた遅延後タイミングクロック２４４ｄ（図５（ｂ））を作成する。ここで時間ｔは次の（１）式で表わすことができる。
【００５６】
０＜ｔ＜Ｔ／８ ……（１）
この（１）式で周期Ｔはタイミングクロック２４４の周期を表わしている（図５（ａ）参照）。また、時間ｔはシステムクロック２１８、２１９の間で同期を調停するための遅延時間である。
【００５７】
このようにして作成した遅延後タイミングクロック２４４ｄ（図５（ｂ））の立ち下がりを使用して、時刻ｔ11に論理和信号２６１（図５（ｇ））をリタイミング２７１すると、同図（ｈ）に示すリタイミング後の論理和信号２６１ｒが作成される。この論理和信号２６１ｒがローポイント信号２４１（同図（ｉ））として切替タイミング生成部２４２に出力される。このローポイント信号２４１は、第０〜第ｎのマスククロック２３７0〜２３７nのすべてのローレベルの位置となる。なお、リタイミングするマスククロック２３７をタイミングクロック２４４と同じ周波数以外のものとしたのは、タイミングクロック２４４が第０〜第ｎのクロック断信号２３６0〜２３６nのうちの断していない最も周波数の高いクロックであるからである。すなわち、このように最も周波数の高いクロックでリタイミングすることで、システムクロック２１８、２１９の間に生じるわずかな位相ずれを無視することができるからである。
【００５８】
図６は、システムクロックの切替処理を説明するためのものである。図２における切替タイミング生成部２４２では、図６（ａ）に示すクロック切替信号２４５の時刻ｔ21における立ち下がりを、同図（ｂ）に示すタイミングクロック２４４（図５（ａ）参照）の立ち上がりで、同図（ｃ）に示すように時刻ｔ22にリタイミングしてリタイミング後のクロック切替信号２４５ｒとする。そして、更に同図（ｄ）に示すように時刻ｔ11にロー（Low）ポイント信号２４１（図５（ｉ）参照）が立ち下がるタイミングまで時間幅ｗだけ待って、切替タイミング生成部２４２は図（ｅ）に示すように切替スタンバイ信号２４８を出力することになる。これが現用系から予備系へのシステムクロック２１８、２１９の切り替えを指示する信号として状態制御部２４９に供給される。
【００５９】
図７は、システムクロックの無瞬断切り替えの様子を示したものである。同図（ａ）は現用系の切替スタンバイ信号２４８を示しており、同図（ｂ）は予備系の切替スタンバイ信号２４８′を示している。また、同図（ｃ）は予備系の自カードクロック出力状態信号２５１′を示し、同図（ｄ）は現用系の自カードクロック出力状態信号２５１を示している。
【００６０】
図２に示した現用系の状態制御部２４９は、図７（ａ）に示す切替スタンバイ信号２４８を入力している。そして、時刻ｔ31にこれがローレベルに変化したら、予備系の自カードクロック出力状態信号２５１′（同図（ｃ））がこの時点でハイレベルとなっていることを条件として、この時刻ｔ31に自カードクロック出力状態信号２５１（同図（ｄ））をハイレベルに立ち上げる。自カードクロック出力状態信号２５１は、現用系の出力制御部２３１および予備系制御部２４６ならびに予備系の状態制御部２４９′に供給される。
【００６１】
現用系の出力制御部２３１は、入力された自カードクロック出力状態信号２５１がハイレベルとなった時刻ｔ31に、システムクロックライン２１４へ現用系から供給しているシステムクロック２１８の供給を停止する（図７（ｅ））。予備系としての第２のクロック供給機能部２１２では、その他系状態監視部２３２′を用いてその予備系制御部２４６′でクロック切替可能信号２４７′が生成される。このクロック切替可能信号２４７′は、切替タイミング生成部２４２′に出力される。このとき、予備系制御部２４６′は、論理演算のみの処理を行うのでクロック切替可能信号２４７′の出力に要する遅延時間はわずかである。
【００６２】
予備系である切替タイミング生成部２４２′では、ローポイント信号２４１′の状態に係わらずクロック切替可能信号２４７′が入力されると、直ちにシステムクロック２１９が出力可能な論理で切替スタンバイ信号２４８′を状態制御部２４９′に出力する。状態制御部２４９′では、この変化した切替スタンバイ信号２４８′によって図７（ｃ）に示すように自カードクロック出力状態信号２５１′をローレベルに変化させる。これにより、その時刻ｔ32に図７（ｆ）に示すように出力制御部２３１′がシステムクロック２１９の供給を開始することになる。
【００６３】
また、変化した自カードクロック出力状態信号２５１′によって、予備系制御部２４６′で変化させたクロック切替可能信号２４７′がネゲート（無効化）され、元に戻ることになる。切替タイミング生成部２４２′では、クロック切替信号２４５′とクロック切替可能信号２４７′によって現用系時のローポイント待ち状態に遷移する。
【００６４】
以上説明した一連の処理が行われることによって、システムクロックライン２１４へのシステムクロック２１８、２１９は無瞬断で切り替えることが可能になる。これを図７（ｇ）〜（ｉ）で説明する。同図（ｇ）は第０のクロック２１８0を示している。また、同図（ｈ）は第１のクロック２１８1を示している。第１のクロック２１８1は時刻ｔ31から断となっているがローレベルにロックされた状態で予備系への切り替えが行われる。したがって、無瞬断が実現されることになる。同図（ｉ）は最も長い周期の第ｎのクロック２１８nを示している。
【００６５】
＜発明の変形可能性＞
【００６６】
以上説明した実施例では現用系側のクロック群を構成する一部のクロックが断となったときにこの出力をマスクすると共に、システムクロックライン２１４にプルダウン抵抗２１３が接続されているので、これをローレベルに保持し、すべてのクロックがローレベルとなるタイミングで現用系から予備系に切り替えるようにした。これとは異なり、システムクロックライン２１４を図示しないプルアップ抵抗を介して所定の＋（プラス）電位の電源ラインに接続している場合には、現用系側のクロック群を構成する一部のクロックが断となったときにこの出力をマスクしてハイレベルに保持すると共に、すべてのクロックがハイレベルとなるタイミングで現用系から予備系に切り替えるようにしてもよい。
【００６７】
また、実施例ではシステムクロックが複数のクロックによって構成されている場合の現用系から予備系への切り替えについて説明したが、単一の周期の２つの系統のクロック間で切り替えが行われる場合にも本発明を適用することができる。この場合には、該当するクロックが断となったら、プルダウン抵抗でクロックラインが接続されている場合にはそのクロックをローレベルに固定し、切替先のクロックがローレベルのタイミングで切り替えを行うことになる。プルアップ抵抗でクロックラインが接続されている場合にはそのクロックはハイレベルに固定し、切替先のクロックがハイレベルのタイミングで切り替えを行う。
【００６８】
更に実施例ではクロックの断によってクロックの切り替えが行われるまでクロックの到来しない事態が発生する場合があるが、このような事態を防止するためには特開平０５−２３５８８７号公報で説明したような遅延回路を配置して、遅延後のクロックを拡張装置側に供給するようにすればよい。この場合には、クロックの断を検出した際に、その断の部分のクロックが拡張装置側に供給される前にクロックの切り替えを行うことになる。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１記載の発明によれば、クロックラインに供給するクロック群を一方の系から他方の系に切り替えるとき、クロック群を構成する少なくとも１つのクロックの断を検出し、クロックラインのプルダウン抵抗が接続された側の電位に対応する論理レベルにクロック群を構成するクロックのすべてのレベルが一致する段階まで待って切り替えることにした。これにより、クロック群の信号レベルが時間的に安定し、切替時に一時的な論理レベルの変動が発生するといった不具合が発生しない。
【００７０】
また、請求項２記載の発明によれば、クロックラインに供給するクロック群を一方の系から他方の系に切り替えるとき、クロック群を構成する少なくとも１つのクロックの断を検出し、クロックラインのプルアップ抵抗が接続された側の電位に対応する論理レベルにクロック群を構成するクロックのすべてのレベルが一致する段階まで待って切り替えることにした。これにより、クロック群の信号レベルが時間的に安定し、切替時に一時的な論理レベルの変動が発生するといった不具合が発生しない。
【００７１】
更に請求項３記載の発明によれば、クロック分岐手段を用いて１系統のクロック群を２系統に分岐するので、それぞれの系統のクロック群を別々に発生させる場合と比べて回路構成が単純化するだけでなくクロック群同士の同期ずれの発生が少ない。
【００７２】
また、請求項４記載の発明によれば、切替手段は、２系統のクロック群の切り替えの指示を外部から受けたとき切替先の系について切り替えの準備ができていることを確認するので、切り替えについての信頼性を高め、クロックラインに接続された回路装置の誤動作を減少させることができる。
【００７４】
また請求項５記載の発明によれば、クロック群の中で断が発生したクロックの論理レベルをプルダウン抵抗あるいはプルアップ抵抗に対応した安定した論理レベル側に強制的に固定するので、このクロックを含めたクロック群を構成するすべてのクロックで単純に論理をとることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例におけるクロック切替装置の概要を表わしたブロック図である。
【図２】本実施例の第１のクロック供給機能部の構成を表わしたブロック図である。
【図３】本実施例における他系状態監視部に関連する回路部分の信号の変化を示したタイミング図である。
【図４】図３に示した他系状態監視部における各信号の信号レベルの調停の論理を表わした説明図である。
【図５】本実施例でシステムクロックのローポイントでの切替位置の検出の様子を示したタイミング図である。
【図６】本実施例でシステムクロックの切替処理を説明するためのタイミング図である。
【図７】本実施例でシステムクロックの無瞬断切り替えの様子を示したタイミング図である。
【図８】クロック切替時のハザードを防止する従来提案されたクロック切替装置を示したブロック図である。
【図９】図８に示した提案のクロック切替装置の各部の信号波形を示した波形図である。
【符号の説明】
２０１ クロック切替装置
２０２ 基本装置
２０３ 拡張装置
２０４ システムクロック
２０５ クロック生成器
２１１ 第１のクロック供給機能部
２１２ 第２のクロック供給機能部
２１３ プルダウン抵抗
２１４ システムクロックライン
２２１ ユニット
２３２ 他系状態監視部
２３３ クロック断検出部
２３５ 立ち下がりタイミングセレクト部
２３６ クロック断信号
２３９ クロックローポイント検出部
２４２ 切替タイミング生成部
２４６ 予備系制御部
２４９ 状態制御部
２５３ 他系実装状態信号
【発明の属する技術分野】
本発明はたとえばシステムクロックを断の発生時に運用系から予備系に切り替える場合に好適なクロック切替装置に係わり、特に回路ユニット等を備えた回路装置にクロックの切り替えの時点で不具合を生じさせないようにしたクロック切替装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子交換機のように複数の回路ユニットを備えた回路装置では、これらの回路ユニット（以下、単にユニットという。）に対して共通したシステムクロック等のクロックを供給する必要のあることが多い。このような回路装置の中でクロックの供給について信頼性を要求される場合には、その供給経路について現用系と予備系の２系統を備える場合がある。現用系について何らかの異常が発生した際にはクロックを予備系から代わって供給するためである。
【０００３】
ところで、２系統のクロックのうちの一方の系統のクロックの発生手段から出力されるクロックに断が発生したとし、その出力が立ち上がったまま、あるいは立ち下がったままの状態になるものとする。このような断を検出するためには断が発生した事実を確認するだけの時間が必要である。したがって、断が断検出回路によって実際に検出された時点で、一方の系統のクロックの発生手段から他方のクロック発生手段にクロックの発生を切り替えたとすると、断が発生してから実際の切り替えが行われるまでの時間だけクロックの“歯抜け”が発生してしまう。このような現象が発生すると、クロックに同期して信号の再生を行うような回路装置で誤動作が発生する。
【０００４】
そこで特開平０５−２３５８８７号公報では、現用系と予備系のそれぞれについて独自に用意されたクロック発生手段から出力されるクロックをそれぞれ遅延回路を通して遅延させて供給先に供給するようにする一方で、遅延前のクロックを断検出回路に供給するようにしている。そして、断検出回路がたとえば現用系について断の検出を行ったら、その時点でまだ遅延回路が断発生前の現用系のクロックを出力しているようにして、クロックの“歯抜け”が所定の回路装置に供給される前に現用系から予備系へクロックの切り替えを行うことで、これらの回路装置で不具合が発生するのを防止している。
【０００５】
一方、このような従来のクロック切替装置を使用すると、系統の異なるクロック同士の同期あるいはクロックの遅延量が異なる等の原因によって、クロックの切替時に短い周期のパルスが発生し、回路装置に供給される可能性がある。このようなパルスが一時的に供給される現象はハザードと呼ばれている。
【０００６】
図８は、クロック切替時のハザードを防止する従来提案されたクロック切替装置を示したものである。このクロック切替装置１００で０系のクロック１０１と１系のクロック１０２は共に第１のセレクタ１０３と第２のセレクタ１０４ならびにアンド回路１０５に入力されるようになっている。第１のセレクタ１０３はその出力端子１０６に切り替え後のクロック１０７を出力するための選択回路である。第２のセレクタ１０４は、リタイミングのための選択回路であり、その選択出力１０８を第１のインバータ１０９を経て第１のフリップフロップ回路１１０のクロック入力端子Ｃに供給するようになっている。この第１のフリップフロップ回路１１０のデータ入力端子Ｄには０系と１系のいずれかを選択するための系選択信号１１１が入力されるようになっている。第１のフリップフロップ回路１１０の出力端子Ｑからは第２のフリップフロップ回路１１２のデータ入力端子Ｄと第１のセレクタ１０３に対して第１の切替制御信号１１３が供給される。また、アンド回路１０５の論理出力１１４は第２のフリップフロップ回路１１２のクロック入力端子Ｃに供給され、その出力端子Ｑからは第２のインバータ１１６に対して第２のフリップフロップ出力信号１１７が供給されるようになっている。第２のインバータ１１６は第２のフリップフロップ出力信号１１７の論理を反転させて第２のセレクタ１０４に第２の切替制御信号１１８を供給するようになっている。この提案のクロック切替装置は、特開平１１−１７５１８２号公報に開示されている。
【０００７】
図９は、この提案のクロック切替装置の各部の信号波形を示したものである。同図（ａ）は０系のクロック１０１の波形を表わしており、同図（ｂ）は１系のクロック１０２の波形を表わしている。同図（ｃ）は系選択信号１１１の波形を表わしており、同図（ｊ）は図８に示した出力端子１０６から出力されるクロック１０７を示している。このクロック１０７から分かるように系選択信号１１１がハイ（Ｈ）レベルのときには同図（ｂ）に示す１系を選択し、ロー（Ｌ）レベルのときには同図（ａ）に示す０系を選択するものとしている。
【０００８】
図９に示した例では、系選択信号１１１が当初ハイレベルを継続しており、第１のフリップフロップ回路１１０の出力端子Ｑからハイレベルの切替制御信号１１３が出力されている。第２のフリップフロップ回路１１２から出力される第２のフリップフロップ出力信号１１７（同図（ｄ））は、第１の切替制御信号１１３をアンド回路１０５の論理出力１１４（同図（ｉ））の立ち上がりでリタイミングしたものである。したがって、第１のフリップフロップ回路１１０の出力としての切替制御信号１１３（同図（ｈ））がハイレベルとなっている間は、第２のフリップフロップ回路１１２の出力としての第２のフリップフロップ出力信号１１７もハイレベルを保っている。
【０００９】
このため、この時点では第２のセレクタ１０４の第２の切替制御信号１１８（同図（ｅ））はローレベルとなっており、第２のセレクタ１０４は０系のクロック１０１を選択出力１０８として出力している（同図（ｆ））。第１のフリップフロップ回路１１０のクロック入力端子Ｃに入力する信号１１９（同図（ｇ））は選択出力１０８を第１のインバータ１０９によって論理反転したものである。したがって、図９の時刻Ｔ6で示す時点に信号１１９が立ち上がると、第１のフリップフロップ回路１１０は系選択信号１１１をリタイミングする。これによって、第１のフリップフロップ回路の出力する第１の切替制御信号１１３が第１のフリップフロップ回路１１０の応答時間だけ遅れて、時刻Ｔ7にハイレベルからローレベルに変化する。
【００１０】
一方、アンド回路１０５の論理出力１１４は同図（ｉ）に示すように時刻Ｔ8に立ち上がり、第１の切替制御信号１１３をリタイミングする。この結果、第２のフリップフロップ出力信号１１７は第２のフリップフロップ回路１１２の応答時間だけ遅れて時刻Ｔ9にローレベルに変化し、第２のセレクタ１０４の第２の切替制御信号１１８（同図（ｅ））がこの時刻Ｔ9にハイレベルに変化する。この時刻Ｔ9に０系のクロック１０１も１系のクロック１０２もハイレベルで確定している。このため、第１のフリップフロップ回路１１０のクロック入力端子Ｃに入力する信号１１９にハザードが生じることはない。すなわち、遅延回路の遅延時間の設定によってハザードが生じることが防止される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来から、０系と１系との間で、あるいは現用系と予備系との間でクロックの切り替えを行う際にその信号レベルが一時的に変動する現象（以下、瞬断という。）が生じる可能性があった。このような現象の発生を確実に防止しようとすると、そのための回路が複雑となり、装置のコストアップを招くだけでなく、制御が複雑になるという問題があった。
【００１２】
そこで本発明の目的は、クロックを一方の系から他方の系に切り替える際にクロックの供給を受ける回路装置に悪影響を与える瞬断が生じることのないクロック切替装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明では、（イ）それぞれ異なる系統用に、周期が異なり複数周期ごとに一方が他方に同期している複数種類のクロックからなる互いに同一のクロック群を発生する第１および第２のクロック発生手段と、（ロ）プルダウン抵抗を接続しクロックの供給を受けるためのクロックラインと、（ハ）第１および第２のクロック発生手段から出力される２系統のクロック群のいずれかを択一的に選択してクロックラインに供給する切替手段と、（ニ）この切替手段が選択した系統のクロック群を構成する少なくとも１つのクロックの出力に断が発生したときこれを検出する断検出手段と、（ホ）この断検出手段が断を検出したとき２系統のクロック群を構成するクロックのすべてがクロックラインのプルダウン抵抗が接続された側の電位に対応する論理レベルに共に一致するタイミングまで待って、切替手段による系の切り替えを行わせる切替タイミング調整手段とをクロック切替装置に具備させる。
【００１４】
すなわち請求項１記載の発明では、第１および第２のクロック発生手段の発生した２系統のクロック群のいずれかを切替手段によってクロックラインに供給するようにしている。クロックラインはプルダウン抵抗を接続しており、ローレベルで電位が安定するようになっている。このため、断検出手段が現在クロックラインに供給しているクロック群を構成する少なくとも１つのクロックの断を検出して２系統のクロックの切り替えを行うとき、これら２系統のクロック群を構成するクロックのすべてがクロックラインのプルダウン抵抗が接続された側の電位に対応する論理レベルに共に一致するタイミングまで待って切り替えることで、クロックラインに現われる電位の不安定さを防止することができる。
【００１５】
請求項２記載の発明では、（イ）それぞれ異なる系統用に、周期が異なり複数周期ごとに一方が他方に同期している複数種類のクロックからなる互いに同一のクロック群を発生する第１および第２のクロック発生手段と、（ロ）プルアップ抵抗を接続しクロックの供給を受けるためのクロックラインと、（ハ）第１および第２のクロック発生手段から出力される２系統のクロック群のいずれかを択一的に選択してクロックラインに供給する切替手段と、（ニ）この切替手段が選択した系統のクロック群を構成する少なくとも１つのクロックの出力に断が発生したときこれを検出する断検出手段と、（ホ）この断検出手段が断を検出したとき２系統のクロック群を構成するクロックのすべてがクロックラインのプルアップ抵抗が接続された側の電位に対応する論理レベルに共に一致するタイミングまで待って、切替手段による系の切り替えを行わせる切替タイミング調整手段とをクロック切替装置に具備させる。
【００１６】
すなわち請求項２記載の発明では、第１および第２のクロック発生手段の発生した２系統のクロック群のいずれかを切替手段によってクロックラインに供給するようにしている。クロックラインはプルアップ抵抗を接続しており、ハイレベルで電位が安定するようになっている。このため、断検出手段が現在クロックラインに供給しているクロック群を構成する少なくとも１つのクロックの断を検出して２系統のクロックの切り替えを行うとき、これら２系統のクロック群を構成するクロックのすべてがクロックラインのプルアップ抵抗が接続された側の電位に対応する論理レベルに共に一致するタイミングまで待って切り替えることで、クロックラインに現われる電位の不安定さを防止することができる。
【００１７】
請求項３記載の発明では、請求項１または請求項２記載のクロック切替装置で、第１および第２のクロック発生手段は、１系統のクロック群を発生するクロック発生手段と、このクロック発生手段の発生させた前記クロック群を２系統に分岐するクロック分岐手段とを具備することを特徴としている。
【００１８】
すなわち請求項３記載の発明では、第１および第２のクロック発生手段の発生する別々の系統のクロック群が同一のクロック発生源から作成されることを示している。クロック発生源を系統別に用意することもできるが、請求項３記載の発明のように同一のクロック発生手段の発生させたクロック群を分岐することで、２系統のクロック群を容易に作成することができる。
【００１９】
請求項４記載の発明では、請求項１または請求項２記載のクロック切替装置で、切替手段は、２系統のクロック群の切り替えの指示を外部から受けたとき切替先の系について切り替えの準備ができていることを確認する確認手段を具備することを特徴としている。
【００２０】
すなわち請求項４記載の発明では、クロック群の切り替えのタイミングを決定する際に、切替先の系で切り替えの準備ができるまで切り替えを待機することを示している。切替先のクロック発生手段が存在しないような場合にどうするかについては、状況に応じて幾つかの手法が考えられる。たとえば現在のクロック発生手段の出力するクロック群をクロックラインに供給することが不適当な場合である。この場合にはクロックラインへのクロック群の供給そのものが停止されることになる。
【００２３】
請求項５記載の発明では、請求項４記載のクロック切替装置で、クロック群の中で断が発生したクロックを検出する断クロック検出手段と、この断クロック検出手段の検出したクロックのみを対応する論理レベルに固定するマスク手段と、このマスク手段を経たクロック群を構成するすべてのクロックが共に対応する論理レベルであるタイミングを検出する特定論理レベルポイント検出手段を具備することを特徴としている。
【００２４】
すなわち請求項５記載の発明では、クロック群の中で断が発生したクロックの論理レベルをプルダウン抵抗あるいはプルアップ抵抗に対応した安定した論理レベルの側に強制的に固定すれば、クロック群を構成するすべてのクロックで論理をとることができることを示している。
【００２５】
【発明の実施の形態】
【００２６】
【実施例】
以下実施例につき本発明を詳細に説明する。
【００２７】
図１は本発明の一実施例におけるクロック切替装置の構成を表わしたものである。このクロック切替装置２０１は、基本装置２０２と拡張装置２０３より構成されている。ここで基本装置２０２はシステムクロック２０４を生成する箇所であり、拡張装置２０３は生成されたシステムクロック２０４を入力して使用する側の装置である。本実施例で基本装置２０２は、システムクロック２０４を生成して２系統に分岐するクロック生成器２０５と、クロックの切替制御を行う制御部２０６によって構成されている。本実施例のシステムクロック２０４は、単一のクロックではなく、周期が異なり複数周期ごとに一方が他方に同期している複数種類のクロックからなるクロック群によって構成されている。また、制御部２０６は図示しないがＣＰＵ（中央処理装置）や制御プログラムを格納する記憶部を備えており、これによってシステムクロックの切替時機の制御を実行するようになっている。
【００２８】
拡張装置２０３は、基本装置２０２から２系統に分岐して出力されたシステムクロック２０４を別々に入力する第１のクロック供給機能部２１１と第２のクロック供給機能部２１２とを備えている。これらはカード状の部品となっており、拡張装置２０３によってはたとえば第１のクロック供給機能部２１１のみを実装することもできる。第１のクロック供給機能部２１１のみが実装されている場合には、もちろん基本装置２０２から供給されたシステムクロック２０４は１系統のクロックとして拡張装置２０３で使用される。本実施例では第１のクロック供給機能部２１１と第２のクロック供給機能部２１２の２つが拡張装置２０３に実装されていることを前提として説明する。
【００２９】
第１および第２のクロック供給機能部２１１、２１２の出力側には、プルダウン抵抗２１３の一端に接続されたシステムクロックライン２１４が接続されている。システムクロック２０４は、複数種類のクロックによって構成されているので、システムクロックライン２１４も実際には複数本のラインによって構成されている。したがって、プルダウン抵抗２１３もそれぞれのラインに１つずつ接続されており、それらの他端は接地されている。
【００３０】
第１のクロック供給機能部２１１には制御部２０６からその切り替えを指示するための第１の切替信号２１６が供給されるようになっている。同様に第２のクロック供給機能部２１２には制御部２０６からその切り替えを指示するための第２の切替信号２１７が供給されるようになっている。第１のクロック供給機能部２１１と第２のクロック供給機能部２１２は、これら第１および第２の切替信号２１６、２１７によって択一的に第１または第２のシステムクロック２１８、２１９を選択してシステムクロックライン２１４に出力するような冗長構成となっている。システムクロックライン２１４には、第１または第２のシステムクロック２１８、２１９を取り込んで使用する第０〜第ｒのユニット（回路ユニット）２２１0、２２１1、……２２１rが接続されている。
【００３１】
このような本実施例のクロック切替装置２０１で、初期状態では第１のクロック供給機能部２１１が第１のシステムクロック２１８を出力するものとする。すなわち第１のシステムクロック２１８が現用系のクロックとしてシステムクロックライン２１４に供給され、第０〜第ｒのユニット２２１0、２２１1、……２２１rがこれを初期状態で使用する。制御部２０６は第１のクロック供給機能部２１１の出力するシステムクロックの断を検知すると、第１および第２の切替信号２１６、２１７によって第１のシステムクロック２１８の供給に代えて予備系の第２のクロック供給機能部２１２による第２のシステムクロック２１９の供給に切り替えることになる。
【００３２】
なお、本実施例でシステムクロックの断とは、システムクロックライン２１４に供給される第１のシステムクロック２１８（または第２のシステムクロック２１９）を構成する複数のクロック（請求項における構成クロック）の少なくとも一部が断となることをいうものとする。
【００３３】
図２は、図１に示した第１のクロック供給機能部２１１の構成を表わしたものである。第２のクロック供給機能部２１２は第１のクロック供給機能部２１１とその回路構成が同一となっている。そこで、その図示および説明を省略する。第２のクロック供給機能部２１２内の回路や信号の説明を行うときには、すでに図示されている一部の符号を除いては、第１のクロック供給機能部２１１における対応する回路あるいは信号を示す符号に「′」（ダッシュ）を付して示すことにする。
【００３４】
第１のクロック供給機能部２１１では、図１のクロック生成器２０５から送られてきた第１のシステムクロック２１８が出力制御部２３１に入力されるようになっている。出力制御部２３１の出力側は第１のシステムクロック２１８を構成する第０〜第ｎのクロック２１８0〜２１８nに対応してシステムクロックライン２１４の第０〜第ｎのライン２１４0〜２１４nに接続されている。第０〜第ｎのクロック２１８0〜２１８nは、そのうちの第０のクロック２１８0が一番周期の短いクロックである。第１〜第ｎのクロック２１８1〜２１８nは第０のクロック２１８0に同期して周期をたとえば順次２倍ずつ長く設定したクロックである。
【００３５】
図１の制御部２０６から送られてくる第１の切替信号２１６は、他系状態監視部２３２に入力されるようになっている。第０〜第ｎのクロック２１８0〜２１８nは、クロック断検出部２３３、クロック断マスク部２３４および立ち下がりタイミングセレクト部２３５にもそれぞれ入力されるようになっている。
【００３６】
クロック断検出部２３３は、第１のクロック供給機能部２１１に入力された第１のシステムクロック２１８の断を検出する部分である。クロック断検出部２３３が断を検出すると、クロック断信号２３６をクロック断マスク部２３４および立ち下がりタイミングセレクト部２３５に送出するようになっている。クロック断信号２３６は、第０〜第ｎのクロック２１８0〜２１８nに対応した第０〜第ｎのクロック断信号２３６0〜２３６nで構成されている。
【００３７】
クロック断マスク部２３４は、第０〜第ｎのクロック断信号２３６0〜２３６nを入力して、第０〜第ｎのクロック２１８0〜２１８nのうちの断が検出されたクロックをマスクし、それ以外を通過させる回路部分である。クロック断マスク部２３４から出力されるマスククロック２３７（第０〜第ｎのマスククロック２３７0〜２３７n）は、クロックローポイント検出部２３９に供給されるようになっている。クロックローポイント検出部２３９は、第０〜第ｎのマスククロック２３７0〜２３７nをそれぞれ構成する２値のクロックについて、それらのレベルが共にローレベルとなる時点を検出する回路部分である。
【００３８】
本実施例では図１に示したようにシステムクロックライン２１４がプルダウン抵抗２１３を介して接地されている。したがって、接地電位よりも高いハイレベルと接地電位のローレベルのうちのローレベルの方が時間変化に対して安定状態となる。このため第０〜第ｎのマスククロック２３７0〜２３７nですべてが同時にローレベルとなるタイミングを検出することにし、現用系と予備系の間でシステムクロック２１８、２１９を安定して切り替える際の１つの条件を生成するようになっている。なお、このようなすべてがローレベルとなる条件を成立させるために、クロック断マスク部２３４がマスクしたクロックはローレベルに固定される。
【００３９】
クロックローポイント検出部２３９の検出結果としてのローポイント信号２４１は、切替タイミング生成部２４２に供給されるようになっている。切替タイミング生成部２４２は現用系と予備系の間で切り替えを行う際の切替タイミングを決める回路部分である。切替タイミング生成部２４２には、立ち下がりタイミングセレクト部２３５から第０〜第ｎのクロック断信号２３６0〜２３６nのうちの断していない最も周波数の高いクロックの立ち下がりを示すタイミングクロック２４４が入力される。また、切替タイミング生成部２４２には他系状態監視部２３２からシステムクロック２１８の切り替えを指示するクロック切替信号２４５が、また予備系制御部２４６からはクロック切替可能信号２４７が入力されるようになっている。切替タイミング生成部２４２はこれら入力される各信号２４１、２４４、２４５、２４７を基にして、現用系から予備系に切り替える際の切り替えの時機を一時的に待機させるための切替スタンバイ（待機）信号２４８を出力する。この切替スタンバイ信号２４８は、状態制御部２４９と予備系の図示しない他系状態監視部２３２′に入力されるようになっている。
【００４０】
状態制御部２４９は、第１のクロック供給機能部２１１がシステムクロック２１８の切り替えについて可能な状態となっているか否かを判別する部分である。状態制御部２４９が切替可能であると判別した時点で、その出力側から自カードとしての第１のクロック供給機能部２１１の出力状態を表わした自カードクロック出力状態信号２５１が出力されるようになっている。この自カードクロック出力状態信号２５１は、出力制御部２３１および予備系制御部２４６に供給される他に、図１に示した第２のクロック供給機能部２１２にも供給され、その図示しない状態制御部２４９′に入力されるようになっている。また、第２のクロック供給機能部２１２内の状態制御部２４９′から出力された自カードクロック出力状態信号２５１′は、第１のクロック供給機能部２１１内の状態制御部２４９に供給されるようになっている。
【００４１】
また、第１のクロック供給機能部２１１内の切替スタンバイ信号２４８は、第２のクロック供給機能部２１２の図示しない他系状態監視部２３２′に入力されるようになっている。反対に第２のクロック供給機能部２１２の予備系から現用系に切り替える際の切替タイミングを決める回路部分である切替タイミング生成部２４２′から出力される切替スタンバイ信号２４８′は、第１のクロック供給機能部２１１内の他系状態監視部２３２に入力される。更に第１のクロック供給機能部２１１内の他系実装状態信号２５３は第２のクロック供給機能部２１２内の他系状態監視部２３２′に供給されるようになっており、第２のクロック供給機能部２１２内で発生した他系実装状態信号２５３′は第１のクロック供給機能部２１１内の他系状態監視部２３２に供給されるようになっている。ここで他系実装状態信号２５３は、他の系（ここでは予備系）に対して自系のクロック供給機能部（ここでは自系としての第１のクロック供給機能部２１１）が拡張装置２０３（図１）に実装されていることを知らせる信号である。したがって、他系実装状態信号２５３′は予備系としての第２のクロック供給機能部２１２が拡張装置２０３に実装されていることを、第１のクロック供給機能部２１１側に知らせる信号である。
【００４２】
他系状態監視部２３２は、第２のクロック供給機能部２１２から切替スタンバイ信号２４８′および他系実装状態信号２５３′の供給を受けてこれらを常時監視している。そして図１に示した制御部２０６から第１の切替信号２１６が他系状態監視部２３２に入力したときには、予備系である第２のクロック供給機能部２１２（図１）の状態に応じたクロック切替信号２４５を切替タイミング生成部２４２および予備系制御部２４６に供給することになる。
【００４３】
このような回路構成のクロック切替装置２０１の動作を次に具体的に説明する。ここでは第１のクロック供給機能部２１１が運用系として動作しており、第２のクロック供給機能部２１２が予備系として、切り替えのために待機しているものとする。この状態で第１のシステムクロック２１８から第２のシステムクロック２１９へのクロックの切り替えの動作は、切り替えのための予め定めた所定の要因が発生することによって開始する。すなわち、図１に示した基本装置２０２内の制御部２０６は、要因の発生を基にして、第１の切替信号２１６および第２の切替信号２１７をそれぞれ第１のクロック供給機能部２１１と第２のクロック供給機能部２１２の対応するものに供給する。これを図２に示した第１のクロック供給機能部２１１について見てみることにする。
【００４４】
第１のクロック供給機能部２１１内の他系状態監視部２３２は、切替スタンバイ信号２４８′と他系実装状態信号２５３′の供給を受けてこれらを常に監視している。
【００４５】
図３は、この他系状態監視部に関連する回路部分の信号の変化を表わしたものである。同図（ａ）は他系状態監視部２３２の第１のクロック供給機能部２１１内に制御部２０６（図１）から送られてくる第１の切替信号２１６についての信号状態の変化を示している。ここでは、時刻ｔ1に第１の切替信号２１６がハイレベルからローレベルに変化しており、この時点で現用系から予備系への切り替えが制御部２０６によって指示されている。
【００４６】
同図（ｂ）は、これに対して第２のクロック供給機能部２１２に制御部２０６から供給される第２の切替信号２１７の信号変化を示している。第２の切替信号２１７は、時刻ｔ1から所定時間経過した時刻ｔ2にクロック供給機能部２１２に供給される。このように、切り替わる先の第２の切替信号２１７の発生が遅延しているのは、これらの切替信号２１６、２１７の出力されるタイミングに多少の誤差が生じても、切り替えが確実に行えるようにするためである。他系状態監視部２３２は、図３（ｆ）に示す他系実装状態信号２５３′がハイレベルとなっているので、予備系としての第２のクロック供給機能部２１２が拡張装置２０３に実装されていることを認知している。そこで時刻ｔ2に同図（ｇ）に示す切替スタンバイ信号２４８′がハイレベルに変化してクロックの切り替えが可能になった状態で、同図（ｈ）に示すようにクロック切替信号２４５をローレベルに変化させる。
【００４７】
仮に予備系の第２のクロック供給機能部２１２が未実装であった場合には、図３（ｆ）に示す他系実装状態信号２５３′がローレベルに保持されている。そこで他系状態監視部２３２は、この場合には直ちにクロック切替信号２４５をローレベルに変化させることになる。その理由は、現用系である第１のクロック供給機能部２１１に対する第１の切替信号２１６の入力は、出力制御部２３１からシステムクロックライン２１４へのシステムクロック２１８の供給停止を指示していることによる。すなわち、現用系側でシステムクロック２１８を構成するクロックの一部に断が発生した等の切替要因が発生した場合には、他の系へのシステムクロックの切り替えの要否は別としても、システムクロック２１８をシステムクロックライン２１４へ継続して出力すること自体は少なくとも停止させる必要があるからである。
【００４８】
予備系の第２のクロック供給機能部２１２が拡張装置２０３に実装されていて、かつこれがシステムクロック２１９について切替可能な状態になると、その時刻ｔ2に他系状態監視部２３２は図３（ｈ）に示すようにクロック切替信号２４５をローレベルに変化させる。このクロック切替信号２４５は、切替タイミング生成部２４２に供給される。
【００４９】
なお、図３（ｃ）は第１のクロック供給機能部２１１内で発生する他系実装状態信号２５３を表わしている。本実施例の場合には、第１のクロック供給機能部２１１が拡張装置２０３（図１）に実装されているのでハイレベルに保持されている。また、図３（ｄ）は第１のクロック供給機能部２１１内の切替タイミング生成部２４２から出力される切替スタンバイ信号２４８を示している。更に同図（ｅ）は図示しない第２のクロック供給機能部２１２内の他系状態監視部２３２′が出力するクロック切替信号２４５′であり、時刻ｔ2にハイレベルに切り替わっている。
【００５０】
図４は、図３に示した他系状態監視部２３２における各信号の信号レベルの調停の論理を表わしたものである。まず、第１の切替信号２１６（図３（ａ））がハイレベル（High）からローレベル（Low）に変換したとすると、切替スタンバイ信号２４８（図３（ｄ））も時間を置いてハイレベルからローレベルに変化する。第２の切替信号２１７（図３（ｂ））がローレベルからハイレベルに変化した場合には、切替スタンバイ信号２４８′（同図（ｇ））も同時刻にローレベルからハイレベルに変化する。一方、他系実装状態信号２５３が図３（ｃ）で示したようにハイレベルに保持されている状態では、クロック切替信号２４５がハイレベルからローレベルまで遷移が可能である。また、他系実装状態信号２５３′（同図（ｆ））がハイレベルに保持されている状態では、クロック切替信号２４５′（同図（ｅ））がローレベルからハイレベルへと遷移が可能である。
【００５１】
ところで、図２に示したクロック断検出部２３３は、システムクロック２１８の断検出を行うようになっている。クロック断検出部２３３はシステムクロック２１８を構成するクロック群（第０〜第ｎのクロック２１８0〜２１８n）の中に１つでも断状態となったクロックがあれば、そのクロックについて断を検出する。そして、第０〜第ｎのクロック２１８0〜２１８nに対応した第０〜第ｎのクロック断信号２３６0〜２３６nで構成されるクロック断信号２３６を、クロック断マスク部２３４と立ち下がりタイミングセレクト部２３５の双方に供給する。ここでは、システムクロック２１８における第１のクロック２１８1が断となっているものと仮定する。
【００５２】
クロック断マスク部２３４では、第０〜第ｎのクロック断信号２３６0〜２３６nを基にして第０〜第ｎのクロック２１８0〜２１８nにおける断となっているものをロー（Low）レベルの状態にマスクする。これは、現用系のシステムクロック２１８から予備系のシステムクロック２１９に切り替える際に、第０〜第ｎのクロック断信号２３６0〜２３６nのすべてについてローレベルとなった時点でシステムクロック２１９への切り替えを行うため、第１のクロック２１８1がハイ（Hight）レベルの状態で断となった場合にこれをローに強制的に固定するためである。このようにしてクロック断マスク部２３４でマスク処理が行われたシステムクロック２１８は、マスククロック２３７としてクロックローポイント検出部２３９に供給されることになる。本実施例では、クロック断マスク部２３４で第１のクロック２１８1をローレベルに固定したマスククロック２３７がクロックローポイント検出部２３９に供給される。
【００５３】
一方、立ち下がりタイミングセレクト部２３５ではシステムクロック２１８とクロック断信号２３６を用いて、第０〜第ｎのクロック２１８0〜２１８nにおける現在断となっていないクロックの中で一番周波数の高いクロックを選択する。本実施例の場合には、第１のクロック２１８1が断となっているので、最も周波数の高い第０のクロック２１８0が一番周波数の高いクロックとなる。この場合には、第０のクロック２１８0がタイミングクロック２４４としてクロックローポイント検出部２３９および切替タイミング生成部２４２に供給される。
【００５４】
図５は、システムクロックのローポイントでの切替位置の検出の原理を説明するためのものである。同図（ａ）は図２の立ち下がりタイミングセレクト部２３５から出力されるタイミングクロック２４４の波形を示したものである。このタイミングクロック２４４は同図（ｃ）に示す第０のマスククロック２３７0と同一のものである。なお、マスククロック２３７における第１のマスククロック２３７1は、システムクロック２１８1が断となっており、クロック断信号２３６1が同図（ｄ）に示すようにローレベルに固定されているために、同図（ｅ）に示すようにローレベルに固定されており、第ｎのマスククロック２３７nは最も周波数の低いクロックとなっている。したがって、第０〜第ｎのマスククロック２３７0〜２３７nの論理和をとると、これよって得られた論理和信号２６１（図２には図示せず）は、図５（ｇ）に示すような波形となる。
【００５５】
さて、図２のクロックローポイント検出部２３９では、第０〜第ｎのマスククロック２３７0〜２３７nの中でタイミングクロック２４４と同一周波数ではない所定のマスククロックの論理和をとる。そして、この論理和で得られ波形を所定の時間ｔだけ遅延させた遅延後タイミングクロック２４４ｄ（図５（ｂ））を作成する。ここで時間ｔは次の（１）式で表わすことができる。
【００５６】
０＜ｔ＜Ｔ／８ ……（１）
この（１）式で周期Ｔはタイミングクロック２４４の周期を表わしている（図５（ａ）参照）。また、時間ｔはシステムクロック２１８、２１９の間で同期を調停するための遅延時間である。
【００５７】
このようにして作成した遅延後タイミングクロック２４４ｄ（図５（ｂ））の立ち下がりを使用して、時刻ｔ11に論理和信号２６１（図５（ｇ））をリタイミング２７１すると、同図（ｈ）に示すリタイミング後の論理和信号２６１ｒが作成される。この論理和信号２６１ｒがローポイント信号２４１（同図（ｉ））として切替タイミング生成部２４２に出力される。このローポイント信号２４１は、第０〜第ｎのマスククロック２３７0〜２３７nのすべてのローレベルの位置となる。なお、リタイミングするマスククロック２３７をタイミングクロック２４４と同じ周波数以外のものとしたのは、タイミングクロック２４４が第０〜第ｎのクロック断信号２３６0〜２３６nのうちの断していない最も周波数の高いクロックであるからである。すなわち、このように最も周波数の高いクロックでリタイミングすることで、システムクロック２１８、２１９の間に生じるわずかな位相ずれを無視することができるからである。
【００５８】
図６は、システムクロックの切替処理を説明するためのものである。図２における切替タイミング生成部２４２では、図６（ａ）に示すクロック切替信号２４５の時刻ｔ21における立ち下がりを、同図（ｂ）に示すタイミングクロック２４４（図５（ａ）参照）の立ち上がりで、同図（ｃ）に示すように時刻ｔ22にリタイミングしてリタイミング後のクロック切替信号２４５ｒとする。そして、更に同図（ｄ）に示すように時刻ｔ11にロー（Low）ポイント信号２４１（図５（ｉ）参照）が立ち下がるタイミングまで時間幅ｗだけ待って、切替タイミング生成部２４２は図（ｅ）に示すように切替スタンバイ信号２４８を出力することになる。これが現用系から予備系へのシステムクロック２１８、２１９の切り替えを指示する信号として状態制御部２４９に供給される。
【００５９】
図７は、システムクロックの無瞬断切り替えの様子を示したものである。同図（ａ）は現用系の切替スタンバイ信号２４８を示しており、同図（ｂ）は予備系の切替スタンバイ信号２４８′を示している。また、同図（ｃ）は予備系の自カードクロック出力状態信号２５１′を示し、同図（ｄ）は現用系の自カードクロック出力状態信号２５１を示している。
【００６０】
図２に示した現用系の状態制御部２４９は、図７（ａ）に示す切替スタンバイ信号２４８を入力している。そして、時刻ｔ31にこれがローレベルに変化したら、予備系の自カードクロック出力状態信号２５１′（同図（ｃ））がこの時点でハイレベルとなっていることを条件として、この時刻ｔ31に自カードクロック出力状態信号２５１（同図（ｄ））をハイレベルに立ち上げる。自カードクロック出力状態信号２５１は、現用系の出力制御部２３１および予備系制御部２４６ならびに予備系の状態制御部２４９′に供給される。
【００６１】
現用系の出力制御部２３１は、入力された自カードクロック出力状態信号２５１がハイレベルとなった時刻ｔ31に、システムクロックライン２１４へ現用系から供給しているシステムクロック２１８の供給を停止する（図７（ｅ））。予備系としての第２のクロック供給機能部２１２では、その他系状態監視部２３２′を用いてその予備系制御部２４６′でクロック切替可能信号２４７′が生成される。このクロック切替可能信号２４７′は、切替タイミング生成部２４２′に出力される。このとき、予備系制御部２４６′は、論理演算のみの処理を行うのでクロック切替可能信号２４７′の出力に要する遅延時間はわずかである。
【００６２】
予備系である切替タイミング生成部２４２′では、ローポイント信号２４１′の状態に係わらずクロック切替可能信号２４７′が入力されると、直ちにシステムクロック２１９が出力可能な論理で切替スタンバイ信号２４８′を状態制御部２４９′に出力する。状態制御部２４９′では、この変化した切替スタンバイ信号２４８′によって図７（ｃ）に示すように自カードクロック出力状態信号２５１′をローレベルに変化させる。これにより、その時刻ｔ32に図７（ｆ）に示すように出力制御部２３１′がシステムクロック２１９の供給を開始することになる。
【００６３】
また、変化した自カードクロック出力状態信号２５１′によって、予備系制御部２４６′で変化させたクロック切替可能信号２４７′がネゲート（無効化）され、元に戻ることになる。切替タイミング生成部２４２′では、クロック切替信号２４５′とクロック切替可能信号２４７′によって現用系時のローポイント待ち状態に遷移する。
【００６４】
以上説明した一連の処理が行われることによって、システムクロックライン２１４へのシステムクロック２１８、２１９は無瞬断で切り替えることが可能になる。これを図７（ｇ）〜（ｉ）で説明する。同図（ｇ）は第０のクロック２１８0を示している。また、同図（ｈ）は第１のクロック２１８1を示している。第１のクロック２１８1は時刻ｔ31から断となっているがローレベルにロックされた状態で予備系への切り替えが行われる。したがって、無瞬断が実現されることになる。同図（ｉ）は最も長い周期の第ｎのクロック２１８nを示している。
【００６５】
＜発明の変形可能性＞
【００６６】
以上説明した実施例では現用系側のクロック群を構成する一部のクロックが断となったときにこの出力をマスクすると共に、システムクロックライン２１４にプルダウン抵抗２１３が接続されているので、これをローレベルに保持し、すべてのクロックがローレベルとなるタイミングで現用系から予備系に切り替えるようにした。これとは異なり、システムクロックライン２１４を図示しないプルアップ抵抗を介して所定の＋（プラス）電位の電源ラインに接続している場合には、現用系側のクロック群を構成する一部のクロックが断となったときにこの出力をマスクしてハイレベルに保持すると共に、すべてのクロックがハイレベルとなるタイミングで現用系から予備系に切り替えるようにしてもよい。
【００６７】
また、実施例ではシステムクロックが複数のクロックによって構成されている場合の現用系から予備系への切り替えについて説明したが、単一の周期の２つの系統のクロック間で切り替えが行われる場合にも本発明を適用することができる。この場合には、該当するクロックが断となったら、プルダウン抵抗でクロックラインが接続されている場合にはそのクロックをローレベルに固定し、切替先のクロックがローレベルのタイミングで切り替えを行うことになる。プルアップ抵抗でクロックラインが接続されている場合にはそのクロックはハイレベルに固定し、切替先のクロックがハイレベルのタイミングで切り替えを行う。
【００６８】
更に実施例ではクロックの断によってクロックの切り替えが行われるまでクロックの到来しない事態が発生する場合があるが、このような事態を防止するためには特開平０５−２３５８８７号公報で説明したような遅延回路を配置して、遅延後のクロックを拡張装置側に供給するようにすればよい。この場合には、クロックの断を検出した際に、その断の部分のクロックが拡張装置側に供給される前にクロックの切り替えを行うことになる。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１記載の発明によれば、クロックラインに供給するクロック群を一方の系から他方の系に切り替えるとき、クロック群を構成する少なくとも１つのクロックの断を検出し、クロックラインのプルダウン抵抗が接続された側の電位に対応する論理レベルにクロック群を構成するクロックのすべてのレベルが一致する段階まで待って切り替えることにした。これにより、クロック群の信号レベルが時間的に安定し、切替時に一時的な論理レベルの変動が発生するといった不具合が発生しない。
【００７０】
また、請求項２記載の発明によれば、クロックラインに供給するクロック群を一方の系から他方の系に切り替えるとき、クロック群を構成する少なくとも１つのクロックの断を検出し、クロックラインのプルアップ抵抗が接続された側の電位に対応する論理レベルにクロック群を構成するクロックのすべてのレベルが一致する段階まで待って切り替えることにした。これにより、クロック群の信号レベルが時間的に安定し、切替時に一時的な論理レベルの変動が発生するといった不具合が発生しない。
【００７１】
更に請求項３記載の発明によれば、クロック分岐手段を用いて１系統のクロック群を２系統に分岐するので、それぞれの系統のクロック群を別々に発生させる場合と比べて回路構成が単純化するだけでなくクロック群同士の同期ずれの発生が少ない。
【００７２】
また、請求項４記載の発明によれば、切替手段は、２系統のクロック群の切り替えの指示を外部から受けたとき切替先の系について切り替えの準備ができていることを確認するので、切り替えについての信頼性を高め、クロックラインに接続された回路装置の誤動作を減少させることができる。
【００７４】
また請求項５記載の発明によれば、クロック群の中で断が発生したクロックの論理レベルをプルダウン抵抗あるいはプルアップ抵抗に対応した安定した論理レベル側に強制的に固定するので、このクロックを含めたクロック群を構成するすべてのクロックで単純に論理をとることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例におけるクロック切替装置の概要を表わしたブロック図である。
【図２】本実施例の第１のクロック供給機能部の構成を表わしたブロック図である。
【図３】本実施例における他系状態監視部に関連する回路部分の信号の変化を示したタイミング図である。
【図４】図３に示した他系状態監視部における各信号の信号レベルの調停の論理を表わした説明図である。
【図５】本実施例でシステムクロックのローポイントでの切替位置の検出の様子を示したタイミング図である。
【図６】本実施例でシステムクロックの切替処理を説明するためのタイミング図である。
【図７】本実施例でシステムクロックの無瞬断切り替えの様子を示したタイミング図である。
【図８】クロック切替時のハザードを防止する従来提案されたクロック切替装置を示したブロック図である。
【図９】図８に示した提案のクロック切替装置の各部の信号波形を示した波形図である。
【符号の説明】
２０１ クロック切替装置
２０２ 基本装置
２０３ 拡張装置
２０４ システムクロック
２０５ クロック生成器
２１１ 第１のクロック供給機能部
２１２ 第２のクロック供給機能部
２１３ プルダウン抵抗
２１４ システムクロックライン
２２１ ユニット
２３２ 他系状態監視部
２３３ クロック断検出部
２３５ 立ち下がりタイミングセレクト部
２３６ クロック断信号
２３９ クロックローポイント検出部
２４２ 切替タイミング生成部
２４６ 予備系制御部
２４９ 状態制御部
２５３ 他系実装状態信号
Claims (5)
- それぞれ異なる系統用に、周期が異なり複数周期ごとに一方が他方に同期している複数種類のクロックからなる互いに同一のクロック群を発生する第１および第２のクロック発生手段と、
プルダウン抵抗を接続し前記クロック群の供給を受けるためのクロックラインと、
前記第１および第２のクロック発生手段から出力される２系統の前記クロック群のいずれかを択一的に選択して前記クロックラインに供給する切替手段と、
この切替手段が選択した系統の前記クロック群を構成する少なくとも１つのクロックの出力に断が発生したときこれを検出する断検出手段と、
この断検出手段が断を検出したとき前記２系統の前記クロック群を構成するクロックのすべてが前記クロックラインの前記プルダウン抵抗が接続された側の電位に対応する論理レベルに共に一致するタイミングまで待って、前記切替手段による系の切り替えを行わせる切替タイミング調整手段
とを具備することを特徴とするクロック切替装置。 - それぞれ異なる系統用に、周期が異なり複数周期ごとに一方が他方に同期している複数種類のクロックからなる互いに同一のクロック群を発生する第１および第２のクロック発生手段と、
プルアップ抵抗を接続し前記クロック群の供給を受けるためのクロックラインと、
前記第１および第２のクロック発生手段から出力される２系統の前記クロック群のいずれかを択一的に選択して前記クロックラインに供給する切替手段と、
この切替手段が選択した系統の前記クロック群を構成する少なくとも１つのクロックの出力に断が発生したときこれを検出する断検出手段と、
この断検出手段が断を検出したとき前記２系統の前記クロック群を構成するクロックのすべてが前記クロックラインの前記プルアップ抵抗が接続された側の電位に対応する論理レベルに共に一致するタイミングまで待って、前記切替手段による系の切り替えを行わせる切替タイミング調整手段
とを具備することを特徴とするクロック切替装置。 - 前記第１および第２のクロック発生手段は、１系統の前記クロック群を発生するクロック発生手段と、このクロック発生手段の発生させた前記クロック群を２系統に分岐するクロック分岐手段とを具備することを特徴とする請求項１または請求項２記載のクロック切替装置。
- 前記切替手段は、前記２系統の前記クロック群の切り替えの指示を外部から受けたとき切替先の系について切り替えの準備ができていることを確認する確認手段を具備することを特徴とする請求項１または請求項２記載のクロック切替装置。
- １つの系統の前記クロック群の中で断が発生したクロックを検出する断クロック検出手段と、この断クロック検出手段の検出したクロックのみを前記対応する論理レベルに固定するマスク手段と、このマスク手段を経た前記クロック群を構成するすべてのクロックが共に前記対応する論理レベルであるタイミングを検出する特定論理レベルポイント検出手段を具備することを特徴とする請求項４記載のクロック切替装置。
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