JP5880603B2 - クロック発生装置、サーバシステムおよびクロック制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、多重化されたクロック送出回路を含むクロック発生装置、サーバシステムおよびクロック制御方法に関する。

回路間の同期制御を行う方法の一つとして、ある回路が同期用クロックを送出し、他の回路は受信した同期用クロックに基づいて動作する方法がある。また、同期用クロックを送出する回路を多重化し、多重化された回路のうち１つの回路を現用系としてクロック送出機能を動作させ、残りの回路を待機系とし、現用系回路の故障等に備えて信頼性を向上させる方法がある。このような回路構成では、現用系回路が故障した場合や、現用系回路に対して予防保守交換を実施する場合、現用系回路の機能を停止させるとともに、待機系回路の一つを新たに現用系回路として機能させる。

クロック送出回路を多重化する構成においては、クロックを送出する回路を切り替えても、配下回路間の同期を失わないことが必要とされる。

特許文献１には、クロック切り替えに伴う回路間同期消失を防ぐことができるクロック切替装置が開示されている。特許文献１のクロック切替装置では、クロックを切り替えた後の送出クロックが切り替える前のクロックと同位相になるように、予め待機系クロックの位相を現用系クロックの位相に合わせることによって、回路間の同期を取っている。

特開２０１３−２０１７４３号公報

一般に、多重化されたクロック送出回路から出力された同期用クロックに基づいて複数の受信回路間で同期動作をする場合、受信回路間で受信クロックに差異が発生するという問題点があった。なぜなら、クロック送出回路から出力される同期用クロックが切り替えられた際に、クロック送出回路から各受信回路までの間に経路差が存在するからである。

例えば、現用系クロックと待機系クロックとがほぼ同位相のタイミング、かつクロック立ち上り時に切り替えを実行すると、通常のクロックに加えて短パルスが発生することがある。このとき、クロック供給先の各回路において、経路長が短い受信回路では１パルス分余計に増加したクロックを受信することがあるが、経路長が長い受信回路ではパルスが鈍り、１パルス分の増加がないクロックを受信することがある。その結果、経路長が短い受信回路と経路長が長い受信回路との間で受信クロックに差異が発生してしまう。

また、クロック送出回路に含まれるオシレータの周波数特性には個体差が存在する。そのため、現用系クロックと待機系クロックとが別々のオシレータから生成される多重化構成においては、ある時点ではクロックが同位相であっても、次の時点では位相が僅かにずれることがある。僅かに位相がずれた状態でクロック切替を実施した場合も、通常のクロックに加えて短パルスが発生することがある。このとき、クロック送出回路から各配下回路までの経路差によっては、短パルスを認識する回路と認識しない回路が存在する。その結果、クロック切替時、通常のクロックを受信する回路とは別に、通常よりも１パルス余計に多いクロックを受信する回路が生じ、受信クロックを基にした回路間の同期動作に悪影響が与えられる。

特許文献１のクロック切替回路によれば、同一のクロック供給部を用いることによって、クロック切替に伴う回路間同期消失を防ぐことができる。しかしながら、特許文献１のクロック切替回路によっても、別々のクロック供給部を用いて多重化する構成においては、回路間同期消失を防ぐことはできないという問題点があった。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、受信クロックを基にした回路間同期を失うことがない多重化されたクロック発生装置を提供することを目的とする。

本発明のクロック発生装置は、第１のクロック信号と第２のクロック信号との周期ずれ時間が所定の条件を満たすか否かを判定するクロック判定手段と、判定手段の判定に基づいて第１のクロック信号と第２のクロック信号とを切り替えるクロック切替手段とを備える。

本発明のサーバシステムは、第１のクロック信号と第２のクロック信号との周期ずれ時間が所定の条件を満たすか否かを判定するクロック判定手段と、判定手段の判定に基づいて第１のクロック信号と第２のクロック信号とを切り替えるクロック切替手段とを備えるクロック発生装置と、クロック発生装置によって出力されたクロック信号に基づいて動作する複数の受信回路とが伝送路を介して接続される。

本発明のクロック制御方法においては、第１のクロック信号と第２のクロック信号との周期ずれ時間が所定の条件を満たすか否かを判定し、周期ずれ時間が所定の条件を満たすか否かの判定に基づいて第１のクロック信号と第２のクロック信号とを切り替える。

本発明によれば、クロック切替時においてクロック受信回路が経路差の影響で余計なクロックを受信することを防ぎ、受信クロックを基にした回路間同期を失うことがない多重化されたクロック発生装置を提供することが可能となる。

本発明の実施形態の概要に係るクロック発生装置の機能構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係るクロック発生装置の機能構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係るクロック発生装置が主回路として複数の従回路を備える構成の一例を図示したブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係るクロック発生装置におけるクロック切替の可否条件を説明するためのタイミング図である。 本発明の第１の実施形態に係るクロック発生装置の従回路の動作を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係るクロック発生装置の主回路の動作を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係るクロック発生装置の通常動作時における主回路および従回路の動作の関係を示したシーケンス図である。 本発明の第１の実施形態に係るクロック発生装置の切替動作時における主回路および従回路の動作の関係を示したシーケンス図である。 本発明の第２の実施形態に係るクロック発生装置の機能構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係るクロック発生装置の従回路の動作を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係るサーバシステムにおけるクロック発生装置と受信回路との経路差を説明するための概念図である。

以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。

まず、本発明の実施形態の概要に係るクロック発生装置１について、図１を用いて説明する。本実施形態の概要に係るクロック発生装置１は、クロック判定手段２とクロック切替手段３とを備える。

クロック判定手段２は、第１のクロック信号と第２のクロック信号とを入力とし、入力した第１および第２のクロック信号との周期ずれ時間が所定の条件を満たすか否かを判定する手段である。

クロック切替手段３は、クロック判定手段２の判定に基づいて、第１のクロック信号と第２のクロック信号とを切り替える手段である。

例えば、第１のクロック信号がクロック発生装置１から出力される現用系クロック信号である場合、第２のクロック信号はクロック発生装置１から出力されずに抑止される待機系クロック信号となる。それに対し、例えば、第２のクロック信号がクロック発生装置１から出力される現用系クロック信号である場合、第１のクロック信号はクロック発生装置１から出力されずに抑止される待機系クロック信号となる。すなわち、クロック発生装置１は、第１のクロック信号と第２のクロック信号とのいずれかを現用系クロックとして出力する。

また、第１のクロック信号と第２のクロック信号とは、例えば、クロック発生装置１内部の異なるクロック送出回路（図示しない）によって生成される。クロック発生装置１内部において、異なるクロック送出回路は、共通のクロックバス（図示しない）に接続される。そして、クロック発生装置１は、いずれかのクロック送出回路が生成したクロック信号をクロックバス経由で外部のクロック受信装置に向けて出力する。

ここで、所定の条件とは、以下の二つの条件をともに満たす条件である。
（１）一つ目の条件は、第１のクロック信号と第２のクロック信号との位相差から求められる周期ずれ時間が、クロックバスに規定されている信号のセットアップ開始時間からホールド終了時間までの期間以上であるという条件である。
（２）二つ目の条件は、第１のクロック信号と第２のクロック信号との位相差から求められる周期ずれ時間が、次のセットアップ時間よりも前であるという条件である。

第１のクロック信号と第２のクロック信号との位相差から求められる周期ずれ時間とは、現用系クロックの立上りから待機系クロックの立上りまでの時間と言い換えることもできる。そして、周期ずれ時間がクロックバスに規定されている信号のセットアップ開始時間からホールド終了時間までの期間外の時に、クロック切替手段３はクロックを切り替えると言い換えることもできる。

以上の本実施形態の概要に係るクロック発生装置１によれば、クロック切替時においてクロック受信回路が経路差の影響で余計なクロックを受信することを防ぐことができる。その結果、本実施形態によれば、複数のクロック受信回路間で同期を失うことがない多重化されたクロック発生装置１を提供することができる。

続いて、本実施形態に係るクロック発生装置について、以下に具体的な構成を挙げて詳細に説明する。

（第１の実施形態）
（構成）
次に、図２を用いて、本発明の第１の実施形態にかかるクロック発生装置１０の構成について説明する。

図２を参照すると、本実施形態に係るクロック発生装置１０は、第１クロック送出回路１１−１、第２クロック送出回路１１−２、クロックバス１３を備える。なお、以下の説明においては、初期状態として、第１クロック送出回路１１−１は主回路、第２クロック送出回路１１−２は従回路に設定されているものとする。そして、第２クロック送出回路１１−２が主回路に遷移すると、第１クロック送出回路１１−１は従回路に遷移することになる。なお、本実施形態に係るクロック発生装置１０は、少なくとも２つのクロック送出回路を備えるものであればよく、図３のように第１〜第ｎクロック送出回路１１−１〜ｎで構成されていてもよい（ｎは２以上の自然数）。

第１クロック送出回路１１−１は、クロック生成手段１０１、クロック計測手段１０２、クロック切替可否判定手段１０３、クロック切替指示手段１０４、出力クロック切替手段１０５を有する。図１のクロック発生装置１と対応させると、クロック計測手段１０２およびクロック切替可否判定手段１０３がクロック判定手段２を構成し、クロック切替指示手段１０４および出力クロック切替手段１０５がクロック切替手段３を構成する。

また、第２クロック送出回路１１−２も同様に、クロック生成手段１１１、クロック計測手段１１２、クロック切替可否判定手段１１３、クロック切替指示手段１１４、出力クロック切替手段１１５を有する。すなわち、第１クロック送出回路１１−１および第２クロック送出回路１１−２は同様の回路構成を有する。ただし、第１クロック送出回路１１−１と第２クロック送出回路１１−２との回路構成は全く同一である必要はなく、少なくとも図２に示す機能を共通に有するものとする。

クロック発生装置１０において、主回路である第１クロック送出回路１１−１が現用系クロックを生成させ、従回路である第２クロック送出回路１１−２は待機系クロックを生成させる。なお、第２クロック送出回路１１−２が主回路に遷移し、第１クロック送出回路１１−１が従回路に遷移した場合、第２クロック送出回路１１−２が現用系クロックを生成し、第１クロック送出回路１１−１が待機系クロックを生成することになる。

主回路である第１クロック送出回路１１−１は、自回路が生成させた現用系クロックをクロックバス１３経由で外部に出力する。それに対し、従回路である第２クロック送出回路１１−２は、自回路で生成させた待機系クロックをクロックバス１３に出力しない。

クロックバス１３は、主回路が出力した現用系クロックを外部に送出するための伝送路である。図２においては、主回路である第１クロック送出回路１１−１によって生成された現用系クロックがクロックバス１３に出力される。

図３に示すように、主回路となるクロック送出回路に対しては、１以上の任意の個数のクロック送出回路を従回路として接続できる。

図３においては、第１クロック送出回路１１−１を主回路とする構成を図示する。主回路である第１クロック送出回路１１−１には、第２クロック送出回路１１−２、第３クロック送出回路１１−３、・・・、第ｎクロック送出回路１１−ｎが従回路として接続されている（ｎは２以上の自然数）。

例えば、第２クロック送出回路１１−２を主回路に遷移させれば、主回路として機能していた第１クロック送出回路１１−１は従回路に遷移する。同様に、第３クロック送出回路１１−３、・・・、第ｎクロック送出回路１１−ｎも主回路に遷移することができる。なお、本実施形態に係るクロック発生装置１０において、現用系クロックをバス２０に出力する主回路は、複数のクロック送出回路のうち一つである。

次に、本実施形態に係るクロック発生装置１０の第１クロック送出回路１１−１および第２クロック送出回路１１−２の内部構成について説明する。

（クロック生成手段）
クロック生成手段は、クロックバスに出力するためのクロック信号を生成する機能を有する。上述の通り、主回路となっているクロック送出回路が生成したクロック信号は現用系クロック信号となり、従回路となっているクロック送出回路が生成したクロック信号は待機系クロック信号となる。

すなわち、図２において、主回路となっている第１クロック送出回路１１−１のクロック生成手段１０１が生成したクロック信号は現用系クロック信号となる。一方、従回路となっている第２クロック送出回路１１−２のクロック生成手段１１１が生成したクロック信号は待機系クロック信号となる。そして、主回路と従回路が切り替わった後は、クロック生成手段１１１が生成したクロック信号が現用系クロック信号となり、クロック生成手段１０１が生成したクロック信号は待機系クロック信号となる。

クロック生成手段は、例えば、特定の周波数信号を発振するオシレータを含む発振器によって実現される。

第１クロック送出回路１１−１のクロック生成手段１０１は、自回路で生成させたクロック信号をクロック計測手段１０２および出力クロック切替手段１０５に出力する。同様に、第２クロック送出回路１１−２のクロック生成手段１１１は、自回路で生成させたクロック信号をクロック計測手段１１２および出力クロック切替手段１１５に出力する。

（クロック計測手段）
従回路のクロック計測手段は、自回路で生成したクロック信号（待機系クロック信号）と、他のクロック送出回路がクロックバスに送出している現用系クロック信号とを受信し、待機系クロック信号と現用系クロック信号の位相差を測定する機能を有する。なお、主回路のクロック計測手段の動作は停止させておいてもよいが、必ずしも動作を停止しなくてもよい。

すなわち、図２において、従回路のクロック計測手段１１２は、自回路で生成したクロック信号と、第１クロック送出回路１１−１がクロックバスに送出している現用系クロック信号とを受信して各信号の位相差を測定する。

図２の初期状態では、従回路に設定されている第２クロック送出回路１１−２のクロック計測手段１１２は動作するのに対し、主回路に設定されている第１クロック送出回路１１−１のクロック計測手段１０２は動作を停止している。また、第１クロック送出回路１１−１が従回路に遷移するタイミングにおいてクロック計測手段１０２は動作を開始し、第２クロック送出回路１１−２が主回路に遷移するタイミングにおいてクロック計測手段１１２は動作を停止する。ただし、前述の通り、主回路に設定されているクロック送出回路のクロック計測手段は、必ずしも動作を停止しなくてもよい。

クロック計測手段は、例えば、現用系クロック信号と待機系クロック信号を入力とする位相比較器、位相比較結果出力信号に対するローパスフィルタ、フィルタ結果の電圧を測定する電圧測定器を含む構成として実現できる。例えば、クロック計測手段を、位相比較器（位相比較手段）、ローパスフィルタ（濾波手段）、電圧測定器（電圧測定手段）を含む構成とすれば、測定電圧から位相差を計算することができる。

従回路として機能しているクロック送出回路のクロック計測手段は、測定した現用系クロック信号と待機系クロック信号との位相差をクロック切替可否判定手段に向けて出力する。すなわち、図２においては、従回路として機能しているクロック送出回路のクロック計測手段１１２は、測定した現用系クロック信号と自クロック信号との位相差をクロック切替可否判定手段１１３に向けて出力する。

（クロック切替可否判定手段）
クロック切替可否判定手段は、自回路のクロック計測手段によって計測された位相差に基づいて、現用系クロック信号の位相に対して自身のクロック周期が規定量ずれている状態において、クロック切替可否を判定する機能を有する。なお、主回路のクロック切替可否判定手段は動作を停止しているものする。ただし、主回路に設定されているクロック送出回路のクロック切替可否判定手段は、必ずしも動作を停止しなくてもよい。

すなわち、図２においては、従回路であるクロック切替可否判定手段１１３は、クロック計測手段１１２によって計測された位相差に基づき、現用系クロック信号の位相に対して自身のクロック周期が規定量ずれている状態においてクロック切替可否を判定する。

図２において、従回路のクロック切替可否判定手段１１３は、位相差から求められる待機系クロック信号の周期ずれ時間が所定の条件を満たしているか否かによって、クロック切替が可能か否かを判定する。

ここで、所定の条件とは、以下の二つの条件をともに満たすことをいう。
（１）一つ目の条件は、位相差から求められる待機系クロック信号の周期ずれ時間が、クロックバス１３に規定されている信号のセットアップ開始時間からホールド終了時間までの期間以上であるという条件である。
（２）二つ目の条件は、位相差から求められる周期ずれ時間が、次のセットアップ時間よりも前であるという条件である。

なお、位相差から求められる待機系クロック信号の周期ずれ時間が所定の条件を満たすということは、セットアップ時間とホールド時間とを避けるタイミングでクロック切り替えを行うということを意味する。

図４は、上述の所定の条件を説明するためのタイミング図の一例である。なお、現用系クロック信号と待機系クロック信号との時間差が周期ずれ時間になる。また、クロックバスには、セットアップ時間ｔ_Sとホールド時間ｔ_Hが規定されているものとする。

図４において、初めは、上段が現用系クロック信号であり、下段が待機系クロック信号であるものとする。図４の例では、周期ずれ時間が、セットアップ時間ｔ_Sとホールド時間ｔ_Hのいずれよりも大きい。

ここで、図４において、従回路にクロック切替要求信号が入力されると、待機系クロック信号の立ち上がりのタイミングにおいて、所定の条件が二つとも満たされていることになる。なお、一つ目の条件で目安とするセットアップ時間およびホールド時間は、バスの種類によって規定されるものであり、バスが何のインターフェースとして使用されるかによって規定される。

例えば、Ｉ２Ｃ標準モードとしてバスが使用される場合、データセットアップ時間は２５０ナノ秒、データホールド時間は５マイクロ秒に規定される（Ｉ２Ｃ：Ｉｎｔｅｒ−Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）。また、例えば、３３ＭＨｚのＰＣＩバスならば、データ入力時のセットアップ時間は３ナノ秒、ホールド時間は０ナノ秒に規定される（ＰＣＩ：Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ）。

上述の所定の条件が満たされるため、図４に示したクロック切替のタイミングでクロック切替が実行されることになる。図４のように、クロック切替後は、下段が現用系クロック信号になるとともに、上段が待機系クロック信号になる。すなわち、クロック切替によって旧待機系クロックが新現用系クロックになり、クロック切替後は新現用系クロックからクロック信号がクロックバスに送出されるようになる。よって、クロック切替によって、セットアップ時間ｔ_Sおよびホールド時間ｔ_Hも、新現用系クロック基準のタイミングに変化することになる。

クロック切替可否判定手段１１３は、位相差から求められる待機系クロック信号の周期ずれ時間が所定の条件を満たす場合にはクロック切替が可能と判定し、所定の条件が満たされていない場合にはクロック切替が不可能と判定する。

図２の初期状態では、従回路に設定されている第２クロック送出回路１１−２のクロック切替可否判定手段１１３は動作するのに対し、主回路に設定されている第１クロック送出回路１１−１のクロック切替可否判定手段１０３は動作を停止している。そして、第１クロック送出回路１１−１が従回路に遷移するタイミングにおいてクロック切替可否判定手段１０３が動作するとともに、第２クロック送出回路１１−２が主回路に遷移するタイミングにおいてクロック切替可否判定手段１１３は停止する。

従回路のクロック切替可否判定手段１０３（１１３）は、例えば、クロック計測手段によって測定された位相差から求められる待機系クロック信号の周期ずれ時間と所定の条件とを比較する比較回路として実現できる。なお、クロック切替可否判定手段１０３（１１３）は、例えば、閾値を格納する記憶装置（メモリやレジスタなど）を含む構成としてもよい。

本実施形態に係るクロック送出装置１においては、上述の所定の条件が満たされることによって、現用系クロック信号と待機系クロック信号が同位相、または位相差が小さいタイミングでの切替は行わないことになる。すなわち、本実施形態に係るクロック送出装置１においては、現用系クロック信号と待機系クロック信号とのクロック周期が十分にずれている状況下で出力クロックを切り替えることになる。

（クロック切替指示手段）
クロック切替指示手段は、上位システムからのクロック切替要求信号に従い、現用系クロック信号の出力を停止させるクロック出力停止指示信号を出力するとともに、自回路で生成したクロック信号をクロックバスに出力する指示を出す機能を有する。ここでは、クロック切替要求信号を出す上位システムとして、クロック装置を管理するシステムやソフトウェア等を想定している。また、クロック発生装置に物理的な切替スイッチを設け、切替スイッチが押された時に切替指示信号がアサートされるという構成にすることも可能である。

すなわち、図２において、クロック切替指示手段１１４は、従回路として機能している場合、出力クロック切替手段１１５に対してクロック切替指示信号を出力する。なお、第２クロック送出回路１１−２が第１クロック送出回路１１−１のクロック出力を強制的に遮断する機構を設け、第２クロック送出回路１１−２側で第１クロック送出回路１１−１のクロック出力を強制的に遮断する構成としてもよい。

図２の初期状態では、従回路に設定されている第２クロック送出回路１１−２のクロック切替指示手段１１４は動作するのに対し、主回路に設定されている第１クロック送出回路１１−１のクロック切替指示手段１０４は動作を停止している。また、第１クロック送出回路１１−１が従回路に遷移するタイミングにおいてクロック切替指示手段１０４が動作するとともに、第２クロック送出回路１１−２が主回路に遷移するタイミングにおいてクロック切替指示手段１１４は停止する。

また、図２には、第１クロック送出回路１１−１のクロック切替指示手段１０４はクロック切替要求信号を受信できるようには図示していないが、第１クロック送出回路１１−１が従回路に切り替えられた際には、クロック切替要求信号を受信できるようになる。

クロック切替指示手段１０４（１１４）は、例えば、ＣＰＵの制御機能を含む構成によって実現できる（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）。

（出力クロック切替手段）
出力クロック切替手段は、クロックバスへの自クロック信号の出力状態に関し、受信したクロック切替指示信号に応じてクロック抑止状態とクロック送出状態とを切り替える機能を有する。言い換えると、出力クロック切替手段は、自回路で生成させた自クロック信号をクロックバスに出力する機能と抑止する機能とを有する。

主回路の出力クロック切替手段は、自回路で生成させた自クロック信号をクロックバスに出力する。それに対し、従回路の出力クロック切替手段は、自回路で生成させた自クロック信号の出力を抑止する。

すなわち、図２において、初期状態では、第１クロック送出回路１１−１の出力クロック切替手段１０５は、自クロック信号をクロックバス１３に出力する。それに対し、図２において、初期状態では、第２クロック送出回路１１−２の出力クロック切替手段１１５は、自クロック信号を抑止する。

また、初期状態で従回路であった第２クロック送出回路１１−２の出力クロック切替手段１１５は、クロック切替指示信号を受信すると、自クロック信号をクロックバス１３に出力する。このとき、これまでの従回路であった第２クロック送出回路１１−２は、新たなる主回路に遷移することになる。

ここで、新たなる主回路のクロック送出回路の出力クロック切替手段は、これまで主回路であったクロック送出回路にクロック出力停止指示信号を出力する。そして、これまで主回路であったクロック送出回路の出力クロック切替手段は、クロック出力停止指示信号を受信すると、自クロック信号をクロックバスに出力することを抑止する。

なお、クロック切替においては、初期状態で従回路として機能する送出回路の出力クロック切替手段から、主回路として機能するクロック送出回路の出力クロック切替手段を停止させる機能を設けてもよい。また、新たなる主回路から現用系クロック信号をクロックバスに送出する工程と、新たなる主回路からこれまでの主回路に対してクロック出力停止指示信号を送信する工程とは、任意の順番でおこなってよい。

すなわち、図２において、第２クロック送出回路１１−２の出力クロック切替手段１１５は、クロック切替指示信号を受信すると、自クロック信号をクロックバス１３に出力する。同時に、第２クロック送出回路１１−２の出力クロック切替手段１１５は、主回路として機能する第１出力クロック切替手段１１−１にクロック出力停止指示信号を出力する。また、主回路として機能していた第１出力クロック切替手段１１−１の出力クロック切替手段１０５は、クロック出力停止指示信号を受信すると、自クロック信号をクロックバス１３に出力することを抑止する。なお、第２クロック送出回路１１−２の出力クロック切替手段１１５によって、第１クロック送出回路１１−１の出力クロック切替手段１０５を直接停止する構成としてもよい。

出力クロック切替手段は、例えば、受信したクロック切替指示信号を選択制御信号とするマルチプレクサ（選択回路）として実現できる。

以上が、本実施形態に係るクロック発生装置１０の構成に関する説明である。

（動作）
次に、図５〜図８を参照して、本実施形態に係るクロック発生装置１０の動作について説明する。なお、以下においては、図２に示したように、第１クロック送出回路１１−１が主回路、第２クロック送出回路１１−２が従回路に初期設定されている場合について説明する。

（従回路）
まず、図５のフローチャートを用いて第２クロック送出回路１１−２の動作について説明する。

図５において、第２クロック送出回路１１−２のクロック生成手段１１１は、オシレータを基にクロック信号（待機系クロック信号）を生成する（ステップＳ１１）。このとき、クロック生成手段１１１において生成されたクロックは、クロック計測手段１１２と出力クロック切替手段１１５とに向けて出力される。

第２クロック送出回路１１−２は、出力クロック切替手段１１５において自身のクロック送出を抑止するとともに、第１クロック送出回路１１−１がクロックバス１３に送出している現用系クロックを受信する（ステップＳ１２）。

第２クロック送出回路１１−２は、現用系クロック信号を受信し続け、現用系クロックと自身のクロックの位相差をクロック計測手段１１２において計測する（ステップＳ１３）。

ここで、クロック切替可否判定手段１１３は、計算された位相差から現時点でクロック切替が可能かどうかを判定する（ステップＳ１４）。

位相差から求められる待機系クロック信号の周期ずれ時間が所定の条件を満たす場合（ステップＳ１４でＹｅｓ）、クロック切替可否判定手段１１３は、クロック切替が可能であると判定する。ステップＳ１４においてクロック切替可能と判定された場合は、図５のステップＳ１５に進む。

一方、周期ずれ時間が所定の条件を満たさない場合（ステップＳ１４でＮｏ）、クロック切替可否判定手段１１３は、クロック切替が不可能であると判定する。ステップＳ１４においてクロック切替が不可能と判定された場合は、図５のステップＳ１３に戻る。

ここで、クロック切替が必要な事態が発生しているか否かによって、第２クロック送出回路１１−２は異なる動作をする（ステップＳ１５）。なお、クロック切替が必要な事態とは、例えば、主回路のメンテナンスや故障などにおける主回路交換等の事態である。

クロック切替が可能であっても（ステップＳ１４でＹｅｓ）、クロック切替が必要な事態が発生していない場合（ステップＳ１５でＮｏ）、第２クロック送出回路１１−２はクロック切替を実施しない。

クロック切替が可能であり（ステップＳ１４でＹｅｓ）、かつクロック切替が必要な事態が発生した場合（ステップＳ１５でＹｅｓ）、第２クロック送出回路１１−２は、出力クロック切替手段１１５をクロック抑止状態からクロック送出状態に遷移させる。

そして、第２クロック送出回路１１−２は、自身のクロック信号をクロックバス１３へ出力する（ステップＳ１６）。同時に、第２クロック送出回路１１−２は、第１クロック送出回路１１−１へクロック出力停止指示信号を送信する（ステップＳ１７）。

以後、第２クロック送出回路１１−２が主回路に遷移し、主回路相当の動作をする（ステップＳ１８）。

（主回路）
次に、図６のフローチャートを用いて第１クロック送出回路１１−１の動作について説明する。

図６において、第１クロック送出回路１１−１のクロック生成手段１０１は、オシレータを基にクロックバス１３に送出するためのクロック信号（現用系クロック信号）を生成する（ステップＳ２１）。

第１クロック送出回路１１−１の出力クロック切替手段１０５は、自身のクロック信号をクロックバス１３へ送出する（ステップＳ２２）。

ここで、第１クロック送出回路１１−１は、第２クロック送出回路１１−２からクロック出力停止指示信号を受信しているか否かによって異なる動作をする（ステップＳ２３）。

クロック出力停止指示信号を受信していない場合（ステップＳ２３でＮｏ）、第１クロック送出回路１１−１は、他の第２クロック送出回路１１−２からクロック出力停止指示信号を受信するまでクロック出力を継続する（ステップＳ２３を繰り返す）。

一方、クロック出力停止指示信号を受信した場合（ステップＳ２３でＹｅｓ）、第１クロック送出回路１１−１の出力クロック切替手段１０５は、自身のクロック出力を停止する（ステップＳ２４）。なお、第２クロック送出回路１１−２が第１クロック送出回路１１−１のクロック出力を強制的に遮断する機構が設けられている場合、ステップＳ２４におけるクロック出力停止処理は、第２クロック送出回路１１−２によって実行される。

以後、第１クロック送出回路１１−１は、従回路に遷移し、従回路として動作する（ステップＳ２５）。なお、第１クロック送出回路１１−１は、状況に応じて自身の機能を停止するようにしてもよい。

（主回路と従回路との動作関係）
図７および図８には、通常動作時（初期動作時）または切替時における第１クロック送出回路１１−１と第２クロック送出回路１１−２との間の動作関係を示した。なお、主回路と従回路の動作の詳細は、図５および図６のフローチャートに従う。

（通常動作）
図７は、通常動作時における第１クロック送出回路１１−１と第２クロック送出回路１１−２との動作関係を示すシーケンス図である。

第１クロック送出回路１１−１および第２クロック送出回路１１−２では、個別にクロック信号を生成する。第１クロック送出回路１１−１は、生成したクロック信号を現用系クロック信号としてクロックバス１３へと出力する。それに対し、第２クロック送出回路１１−２は、生成したクロック信号を出力クロック切替手段１１５において抑止する。なお、出力クロック切替手段１１５において抑止するクロック信号を待機系クロック信号と呼ぶ。

第２クロック送出回路１１−２は、クロックバス１３を介して現用系クロック信号を受信すると、クロック計測手段１１２において、現用系クロック信号と自クロック信号とのクロック位相差を計測する。そして、第２クロック送出回路１１−２は、クロック位相差から求められる待機系クロックの周期ずれ時間が所定の条件を満たすか否かを判定する。

第２クロック送出回路１１−２がクロック切替要求信号を受信しない限り、図７に示した第１クロック送出回路１１−１および第２クロック送出回路１１−２の動作は繰り返される。

（切替動作）
図８は、切替動作時における第１クロック送出回路１１−１と第２クロック送出回路１１−２との動作関係を示すシーケンス図である。

図８において、第２クロック送出回路１１−２においてクロック位相差を判定するところまでは、図７の通常動作と同様であるため、説明は省略する。

第２クロック送出回路１１−２がクロック切替要求信号を受信すると、第２クロック送出回路１１−２は、クロックバス１３に自クロック信号を出力するとともに、第１クロック送出回路１１−１に対してクロック出力停止指示信号を出力する。

第１クロック送出回路１１−１は、第２クロック送出回路１１−２からクロック出力停止指示信号を受信すると、自クロック信号をクロックバス１３に出力することを出力クロック切替手段１１５において抑止する。

このように、第２クロック送出回路１１−２が主回路に遷移するとともに、第１クロック送出回路１１−１が従回路に遷移することによって、クロック信号の送出回路が切り替わる。

以上のように、本実施形態に係るクロック発生装置では、クロック切替を実施する際、現用系クロック信号と待機系クロック信号が同位相、または位相差が小さいタイミングでの切替はせず、十分にクロック周期がずれている状況下で出力クロックを切り替える。その結果、送出するクロック信号を現用系クロック信号から待機系クロック信号に切り替える際に、伝送路差によって１パルス余計にクロック信号が生じることがないため、受信クロックを基にした回路間同期を失わない。

なお、本実施形態の手法では、クロック切替前後において送出クロックのタイミング変化が発生する可能性があるものの、受信回路間においてはクロックの認識に差異は生じない。

（第２の実施形態）
次に、図９を用いて、本発明の第２の実施形態に係るクロック発生装置２０の構成について説明する。第２の実施形態に係るクロック発生装置２０は、第１クロック送出回路２１−１および第２クロック送出回路２１−２の内部構成として、クロック位相変更手段１０６および１１６が追加されている点が第１の実施形態に係るクロック発生装置１０とは異なる。

図９を参照すると、本発明の第２の実施形態に係るクロック発生装置２０は、第１クロック送出回路２１−１、第２クロック送出回路２１−２、クロックバス１３を備える。

第１クロック送出回路２１−１は、クロック生成手段１０１、クロック計測手段１０２、クロック切替可否判定手段１０３、クロック切替指示手段１０４、出力クロック切替手段１０５、クロック位相変更手段１０６を有する。

第２クロック送出回路２１−２は、クロック生成手段１１１、クロック計測手段１１２、クロック切替可否判定手段１１３、クロック切替指示手段１１４、出力クロック切替手段１１５、クロック位相変更手段１１６を備える。なお、第１の実施形態と同様に、主回路となるクロック送出回路２１に対して、１以上の任意の個数のクロック送出回路２１を従回路として接続することが可能である。

次に、本実施形態に係るクロック送出装置２の第１クロック送出回路２１−１および第２クロック送出回路２１−２の内部構成について説明する。なお、第２の実施形態に係る第１クロック送出回路２１−１および第２クロック送出回路２１−２は、クロック位相変更手段１０６および１１６以外は第１の実施形態と同じ構成を有する。そのため、第１の実施形態と同じ構成要素についての説明は省略する。

（クロック位相変更手段）
クロック位相変更手段は、クロック計測手段によって計測された現用系クロック信号と待機系クロック信号との周期ずれ時間が所定の条件を満たさない場合、自クロック信号の位相を変更して所定の条件を満たすように調整する機能を有する。すなわち、クロック位相変更手段は、クロックバスに規定されている信号のセットアップ開始時間からホールド終了時間までの期間以上になるように、現用系クロック信号と待機系クロック信号との周期ずれ時間をずらすように調整する。

図９の初期状態では、従回路に設定されている第２クロック送出回路１１−２のクロック位相変更手段１１６は機能するのに対し、主回路に設定されている第１クロック送出回路１１−１のクロック位相変更手段１０６は機能しないものとする。また、第１クロック送出回路１１−１が従回路に遷移するタイミングにおいてクロック位相変更手段１０６は機能を開始し、第２クロック送出回路１１−２が主回路に遷移するタイミングにおいてクロック位相変更手段１０６は機能しなくなる。ただし、主回路に設定されているクロック送出回路に関しては、クロック生成手段と出力クロック切替手段との間をバイパスするようにしてもよい。

クロック位相変更手段１１６は、例えば、発生させたクロックを任意の位相に調整可能な位相シフト回路（位相シフタ）によって実現できる。

（動作）
次に、図６および図１０のフローチャートを参照して、本実施形態に係るクロック発生装置２０の動作について説明する。なお、以下においては、第１クロック送出回路２１−１が主回路、第２クロック送出回路２１−２が従回路に初期設定されている場合について説明する。また、第２の実施形態に係る第１クロック送出回路２１−１（主回路）の動作は、図６に示した第１の実施形態に係る第１クロック送出回路１１−１（主回路）の動作と同じであるため、説明は省略する。

（従回路）
図１０のフローチャートを用いて第２クロック送出回路２１−２の動作について説明する。

図５において、第２クロック送出回路２１−２のクロック生成手段１１１は、オシレータを基にクロックバス１３に送出するためのクロック信号（待機系クロック信号）を生成する（ステップＳ３１）。

第２クロック送出回路２１−２は、出力クロック切替手段１１５において自身のクロック送出を抑止し、第１クロック送出回路２１−１がクロックバス１３に送出している現用系クロック信号を受信する（ステップＳ３２）。

第２クロック送出回路２１−２は、現用系クロック信号を受信し続け、現用系クロック信号と自身のクロック信号の位相差をクロック計測手段１１２において計測する（ステップＳ３３）。

ここで、第２クロック送出回路２１−２のクロック切替可否判定手段１１３は、計算された位相差から現時点でクロック切替が可能かどうかを判定する（ステップＳ３４）。

位相差から求められる待機系クロック信号の周期ずれ時間が所定の条件を満たす場合（ステップＳ３４でＹｅｓ）、クロック切替可否判定手段１１３はクロック切替が可能と判定する。ステップＳ３４においてクロック切替可能と判定された場合は、図１０のステップＳ３６に進む。

一方、位相差から求められる待機系クロック信号の周期ずれ時間が所定の条件を満たさない場合（ステップＳ３４でＮｏ）、クロック切替可否判定手段１１３はクロック切替が不可能と判定する。この場合、クロック位相変更手段１１６は、周期ずれ時間が所定の条件を満たすように自身の待機系クロック信号の位相を調節する（ステップＳ３５）。

ここで、クロック切替が必要な事態が発生しているか否かによって、第２クロック送出回路２１−２は異なる動作をする（ステップＳ３６）。

クロック切替が可能であっても（ステップＳ３４でＹｅｓ）、クロック切替が必要な事態が発生していない場合（ステップＳ３６でＮｏ）、第２クロック送出回路２１−２はクロック切替を実施しない（ステップＳ３３に戻る）。

クロック切替が可能であり（ステップＳ３４でＹｅｓ）、かつクロック切替が必要な事態が発生した場合（ステップＳ３６でＹｅｓ）、第２クロック送出回路２１−２は、出力クロック切替手段１１５をクロック抑止状態からクロック送出状態に遷移させる。

そして、第２クロック送出回路２１−２は、自身のクロック信号をクロックバス１３へ出力する（ステップＳ３７）。同時に、第２クロック送出回路２１−２は、第１クロック送出回路２１−１へクロック出力停止指示信号を送信する（ステップＳ３８）。なお、第２クロック送出回路２１−２が第１クロック送出回路２１−１のクロック出力を強制的に遮断する機構を設けてもよい。

以後、第２クロック送出回路２１−２が主回路相当の動作をする（ステップＳ３９）。

第２の実施形態に係るクロック発生装置においても、主回路と従回路とは、第１の実施形態に係るクロック発生装置と同様に、図７および図８に示したような関係で動作する。

以上のように、第２の実施形態に係るクロック発生装置によれば、クロック位相変更手段を有することによって、主回路と従回路との間のクロック周期ずれ時間を常に所定の条件が満たされるように設定することが可能となる。

また、第１の実施形態に係るクロック発生装置では、例えば主回路故障等のようにクロック信号の即時切替が必要な場合、クロック切替要求信号を受信しているにもかかわらず、所定の条件が満たされないために対応できないこともあるうる。それに対し、第２の実施形態に係るクロック発生装置では、主回路故障等のように即時切替が必要な場合であっても、あらかじめクロック信号が調整済みの状態であればクロック切替を確実に実行することができる。

（第３の実施形態）
図１１は、本発明の第３の実施形態に係るサーバシステム１００の概略図を示す。本実施形態に係るサーバシステム１００は、本発明の第１の実施形態に係るクロック発生装置１１０と、伝送路１３０と、複数の受信回路１２０（１２０−１、１２０−１、・・・、１２０−ｎ）を備える（ｎは自然数）。なお、詳細な説明は省略するが、クロック発生装置１１０は、第１の実施形態に係るクロック発生装置１０と同様の内部構成を持つ。また、サーバシステム１００には、クロック発生装置１１０として、第１の実施形態に係るクロック発生装置１０の替わりに第２の実施形態に係るクロック発生装置２０を用いてもよい。

複数の受信回路１２０は、クロック発生装置１１０と伝送路１３０を介して接続されている。複数の受信回路１２０のそれぞれは、クロック発生装置１１０と異なる経路差を有する。複数の受信回路１２０のそれぞれは、クロック発生装置１１０から受信した現用系クロック信号に基づいて動作する。

ここで、本実施形態に係るクロック発生装置１１０において、現用系クロック信号を出力するクロック送出回路１１が切り替わったものとする。このとき、本実施形態に係るクロック発生装置１１０によって出力される現用系クロック信号は、クロック発生装置１１０内部のクロック送出回路１１が切り替わったとしても、クロック供給先となる受信回路１２０が受信する受信クロックに差異は生じない。

一般的なクロック送出回路を用いた場合、クロック供給先となる受信回路とクロック送出回路との経路差によって、受信クロックに差異が生じることがある。例えば、現用系クロックと待機系クロックがほぼ同位相のタイミング、かつクロック立ち上り時に切り替えを実行すると、通常のクロックに加えて短パルスが発生することがある。例えば、クロック供給先となる各受信回路では、経路長が短い場合は１パルス分余計に増加したクロックが受信されることがあるが、経路長が長い場合ではパルスが鈍り、１パルス分の増加がないクロックが受信されることがある。複数のクロック供給先となる受信回路が受信するパルスに違いがあると、受信回路間で正確に同期を取ることができなくなってしまう。

すなわち、本実施形態にかかるサーバシステムでは、現用系クロックを出力するクロック送出回路を切り替えた場合であっても、経路の違いによって受信回路に供給されるクロックに差異が生じることはない。

なお、実際のサーバシステムにおいては種々の機能構成を必要とするが、図１１には、本実施形態の本質となる部分のみを抜き出して簡略化して示している。

本発明の実施形態において説明したクロック発生装置の制御方法は、本実施形態の構成によらなくても、上述の手法・方式を適用したもの、あるいは上述の手法・方式から類推されるであれば、本発明の範囲に含まれるものである。また、本発明の実施形態に係るクロック発生装置の制御方法をコンピュータに実行させるプログラムも、本発明の範囲に含まれるものである。さらに、本発明の範囲に含まれるプログラムを記憶させたプログラム記憶媒体も本発明の範囲に含まれるものである。

以上、実施形態を参照して本発明を説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

１ クロック発生装置
２ クロック判定手段
３ クロック切替手段
１０、２０ クロック発生装置
１１−１ 第１クロック送出回路
１１−２ 第２クロック送出回路
２１−１ 第１クロック送出回路
２１−２ 第２クロック送出回路
１３ クロックバス
２１−１ 第１クロック送出回路
２１−２ 第２クロック送出回路
１００ サーバシステム
１０１、１１１ クロック生成手段
１０２、１１２ クロック計測手段
１０３、１１３ クロック切替可否判定手段
１０４、１１４ クロック切替指示手段
１０５、１１５ 出力クロック切替手段
１０６、１１６ クロック位相変更手段
１１０ クロック発生装置
１２０ 受信回路
１３０ 伝送路

Claims (7)

1. 第１のクロック信号と第２のクロック信号との周期ずれ時間が所定の条件を満たすか否かを判定するクロック判定手段と、
   前記判定手段の判定に基づいて前記第１のクロック信号および前記第２のクロック信号のうち、一方のクロック信号を外部に出力する現用系クロック信号とし、他方のクロック信号を内部で抑止される待機系クロック信号とするように前記第１のクロック信号と前記第２のクロック信号とを切り替えるクロック切替手段と、
   前記現用系クロック信号が出力されるクロックバスとを備え、
   前記クロック判定手段は、
   前記所定の条件として、前記周期ずれ時間が前記クロックバスに規定されている信号のセットアップ開始時間からホールド終了時間までの期間以上であるという条件と、前記周期ずれ時間が次のセットアップ開始時間前であるという条件とがともに満たされる場合に、前記クロックバスに出力するクロック信号を切り替えることが可能であると判定するクロック発生装置。
2. クロック信号を生成するクロック生成手段と、
   自回路で生成した前記クロック信号と前記現用系クロック信号との位相差を計測するクロック計測手段と、
   前記クロック計測手段によって計測された前記クロック信号と前記現用系クロック信号との位相差に基づき、前記自回路で生成したクロック信号と前記現用系クロック信号との周期ずれ時間が前記所定の条件を満たす場合にクロック切替が可能であるかと判定するクロック切替可否判定手段と、
   上位システムから受信したクロック切替要求信号に応じて、前記クロック切替可否判定手段によるクロック切替可否判定に基づき、前記自回路で生成したクロック信号を出力する指示を出すクロック切替指示手段と、
   前記クロック切替指示手段の指示に応じて、前記自回路で生成したクロック信号を前記クロックバスに出力するように切り替える出力クロック切替手段とを含む複数のクロック送出回路が前記クロックバスを介して接続されることを特徴とする請求項１に記載のクロック発生装置。
3. 前記クロック切替要求信号を受信した前記クロック送出回路の前記クロック切替指示手段は、
   前記クロック切替要求信号に応じて、前記現用系クロック信号を出力する前記クロック送出回路が前記クロックバスにクロック信号を出力することを停止させる指示を自回路の前記出力クロック切替手段に出し、
   前記クロック切替要求信号を受信した前記クロック送出回路の前記出力クロック切替手段は、
   前記クロック切替指示手段の指示に応じて、前記現用系クロック信号を出力する前記クロック送出回路の前記出力クロック切替手段に対して、前記クロックバスにクロック信号を出力することを停止させるクロック出力停止信号を送信する請求項２に記載のクロック発生装置。
4. 前記クロック送出回路は、
   前記クロック切替可否判定手段によって前記所定の条件が満たされないと判定された場合に、前記所定の条件が満たされるように前記自回路で生成されたクロック信号の位相を変更するクロック位相変更手段を備える請求項２または３に記載のクロック発生装置。
5. 第１のクロック信号と第２のクロック信号との周期ずれ時間が所定の条件を満たすか否かを判定するクロック判定手段と、前記判定手段の判定に基づいて前記第１のクロック信号および前記第２のクロック信号のうち、一方のクロック信号を外部に出力する現用系クロック信号とし、他方のクロック信号を内部で抑止される待機系クロック信号とするように前記第１のクロック信号と前記第２のクロック信号とを切り替えるクロック切替手段と、前記現用系クロック信号が出力されるクロックバスとを備え、前記クロック判定手段が、前記所定の条件として、前記周期ずれ時間が前記クロックバスに規定されている信号のセットアップ開始時間からホールド終了時間までの期間以上であるという条件と、前記周期ずれ時間が次のセットアップ開始時間前であるという条件とがともに満たされる場合に、前記クロックバスに出力するクロック信号を切り替えることが可能であると判定するクロック発生装置と、
   前記クロック発生装置によって出力されたクロック信号に基づいて動作する複数の受信回路とが伝送路を介して接続されるサーバシステム。
6. 第１のクロック信号と第２のクロック信号との周期ずれ時間が所定の条件を満たすか否かを判定し、
   前記周期ずれ時間が前記所定の条件を満たすか否かの判定に基づいて前記第１のクロック信号と前記第２のクロック信号とを切り替え、
   前記所定の条件として、前記周期ずれ時間がクロックバスに規定されている信号のセットアップ開始時間からホールド終了時間までの期間以上であるという条件と、前記周期ずれ時間が次のセットアップ開始時間前であるという条件とがともに満たされる場合に、前記クロックバスに出力するクロック信号の切り替えが可能であると判定するクロック制御方法。
7. 前記所定の条件が満たされないと判定された場合に、前記所定の条件が満たされるようにクロック信号の位相を変更する請求項６に記載のクロック制御方法。

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