JPH01258137A - 故障容認計算機装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、例えば宇宙区間を航行する飛翔体（衛星）
において、姿勢制御システムに使用するのに適した故障
容認計算機装置に関する。

（従来例） 一般に各種システムの制御装置には、計算機が使用され
るが、特に高い信頼性を必要とすシステムでは、複数台
の中央処理装置を全く同じように動作させている。そし
て通常は主系の中央処理装置でシステム制御を行ない、
副系の中央処理装置は主系の中央処理装置の演算結果を
監視するという手法がとられる。監視の結果、主系の中
央処理装置に異常が発生した場合は、主系の中央処理装
置の電源を切りつまりシステムダウンさせ、副系の中央
処理装置が代わってシステム制御を行なうように切替わ
る。

（発明が解決しようとする問題点） 上記のように主系と、副系の中央処理装置を備えたシス
テムでは、主系の中央処理装置に異常が生じるとこれに
対して人間が判断を加え、修理、点検を行なう。しかし
このような手法は、一般に地上のシステムにおいて可能
であり、衛星の様に宇宙空間にあるものに対しては適用
不可能である。

さらに、特に宇宙空間においては中央処理装置の演算誤
りは、どのような原因で生じるのか不明である場合もあ
る。

また、主系の中央処理装置と副系の中央処理装置とを並
列運転させて、主系の中央処理装置の演算結果が副系の
中央処理装置の演算結果と一致しないからといって、必
ずしも主系の中央処理装置に異常が発生しているとは限
らず、副系の中央処理装置に異常が発生していることも
考えられる。

このような場合の判断エラーを防止するために、従来は
、３台以上の中央処理装置を並列運転し、同一内容の演
算を行なわせその演算結果を比較して、多数決により正
しいと思われる中央処理装置を決定する方法がある。

しかしながら、３台以上もの中央処理装置を同時に運転
して多数決をとる方法は、特に１ネｉ星などの様に電源
の節約を要求される装置において好ましくない。

そこでこの発明は、複数の中央処理装置の中から異常が
生じた中央処理装置を検出するのに、低消費電力で運転
しながら検出することができる故障容認計算機装置を提
供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） この発明は、複数の中央処理装置を並列運転し、演算動
作の信頼性を高めるために互いの同一内容の演算結果を
相互に確認しあって一致する場合に次の演算処理を行な
う計算機装置において、第１、第２の中央処理装置の同
一内容の演算結果が一致するか否かを判定し、不一致で
ある場合に前記第２の中央処理装置の電源をオフして第
３の中央処理装置の電源をオンする手段と、前記第３の
中央処理装置と前記第１の中央処理装置の同一内容の演
算結果が一致するか否かを判定し、一致した場合には前
記第１の中央処理装置が正常であるものと判定して前記
第３の中央処理装置とともに並列運転する手段と、前記
第３の中央処理装置と前記第１の中央処理装置の同一内
容の演算結果が不一致の場合には、前記第１の中央処理
装置の電源をオフして第２の中央処理装置の電源をオン
し、この第３の中央処理装置と前記第２の中央処理装置
を並列運転する手段とを具備するものである。

（作用） 上記の手段により、運転される中央処理装置の台数は常
に２台であり、最低必要な中央処理装置の消費電力で異
常のある中央処理装置を判定することができる。

（実施例） 以下この発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示すもので、例えば衛星
の姿勢制御装置に使用される。この例は３台の中央処理
装置Ａ、Ｂ、Ｃのうち２台を並列運転させる例である。

中央処理装置Ａ、Ｂ、Ｃは、共通のバス１０１を介して
接続され、又共通のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）
１０２、リードオンリーメモリ　（ＲＯＭ）１０３にも
接続される。さらに１０４は出力装置であり、被制御対
象となるアクチュエータホイール、ガスジェットスラス
ク等に対する制御信号を出力する装置であり、また入力
装置１０５は、外部情報（センサ出力等）を取込むため
の入力装置である。

上記中央処理装置ＡＳＢ、Ｃは、例えば姿勢制御データ
を得るために、姿勢センサからの姿勢情報を受けて、姿
勢誤差を計算することができる。

ここで、通常は２台の中央処理装置、例えばＡとＢが並
列運転され、同じ様な演算処理を行なう様に設定されて
いる。両者の演算結果のうち、通常は主系のものが決め
られており、主系からの演算結果が使用される。

本システムでは、並列運転される中央処理装置が相互に
機能点検行なう場合、両者の間に不一致が生じたときの
対策システムに特徴を有する。

相互監視を行なう場合には、相互監視用のスタートパル
スＳＰＩが選択回路１０６に供給される。

このスタートパルスＳＰＩは、外部の定期タイマから発
生されるもので、姿勢側°御の演算サイクルの間隙に発
生する。例えば、今、機能点検の為に中央処理装置Ａ、
Ｂが選択されたとすると、この中央処理装置Ａ、Ｂは相
互の点検プログラムをスタートさせ、例えば内部クロッ
クのタイミングで点検プログラムの進行が図られる。こ
の点検作業は終了パルスＳＰ２が定期タイマから与えら
れるまで行われる。また選択回路１０６は、各中央処理
装置Ａ、Ｂが均等に機能点検を得られるように、順次選
択動作を得る。

今、中央処理装置Ａ、Ｂが動作しているものとして第２
図を参照して説明する。姿勢制御データの算出はステッ
プＳ１１．Ｓ２１で同様に行われる。。

そして、ステップＳ１２、Ｓ２２では、相互に監視し合
うためのチエツクデータの作成が行われる。そして例え
ば次のステップＳ１３、Ｓ２３ではチエツクスタートパ
ルスが与えられ、互いの演算結果つまりチエツクデータ
の交換が行われ、そしてステップＳ１４、Ｓ２４では、
自己のデータと相手から貰ったデータとが一致するかど
うかの判断が行われる。

ここで、互いの中央処理装置のデータが一致すれば″、
次−の処理つまり具体的な姿勢制御動作のステップに進
む。しかし、不一致の結果が得られると、双方の中央処
理装置Ａ、Ｂは、再試行つまりロールパックする。この
ロールパックが有ると、計算した姿勢制御データを制御
部に送らずに、例えばステップＳｌｌ、Ｓ２１まで戻り
再度、姿勢制御データの算出を行なう。そして再度同じ
経過を通り、相互の監視を行なう。

上記のロールパック手段は、偶発的な誤りによって誤診
断が行われるのを防止することができる。

特に、宇宙空間のような特殊な雰囲気の中では、例えば
一方の処理装置に放射線が当り、データの一部が０から
１、または１から０に変わることが想定できる。このよ
うな単発的、偶発的なエラーは、処理装置自体の永久的
な故障とは異なり、再度計算をやりなおせば不一致が生
じることはない。

さらにこの発明では、できるだけシステムの小形、軽量
化が得られるように図られている。つまり相互のデータ
交信が、相互に接続された割込みラインを含めて交信出
来るように構成されている。

例えば、中央処理装置ＡＳＢを代表して説明すると以下
の通りである。

今、中央処理装置Ａが中央処理装置Ｂの機能（例えば計
算結果）をチエツクするものとすると、この中央処理装
置Ａは、自己の計算結果を中央処理装置Ｂにバス１０１
を介して伝送する。中央処理装置Ｂは、送られてきた計
算結果と、自己の計算結果とを比較し、一致していれば
割込みラインａをエネーブルにする。このエネーブル状
態を判定するより、中央処理装置Ａは計算結果が正常で
あったことを認識する。しかし、一定期間以内に、割込
みラインａがエネーブル状態にならなかった場合は、上
記したロールパック手段が動作することになる。中央処
理装置Ｂ側においても同様な処理が行われる。なおこの
ように、割込みラインを利用したデータ交信は他の中央
処理装置の間でも同様である。

上記の説明は、計算結果が一致するかどうかをチエツク
する機能を代表して説明しているが、相互監視項目はさ
らに多数揚げられる。例えば、電源電圧データのチエツ
ク、受信レベルデータのチエツクなどである。この様に
相互のデータをチエツクする場合、相互間に接続された
割込みラインをデータ通信の一部ラインとして利用する
ことにより、相互監視のための別のパスラインや入出力
ポートを装備する必要はない。これは、特に衛星などの
ように、小形、軽量の部品を要求する制御システムとし
て有利である。

さらにこの計算機装置は、中央処理装置間の演算結果が
不一致であった場合、どちらの装置がエラーを生じてい
るのかを判定し、正常な２台の装置を決めるための再構
成回路１０７が、バス１０１に接続されている。この再
構成回路１０７は、システムの消費電力を最低に押さえ
るために、演算結果の多数決を時間をずらしながら裁決
するように図られている。以下第２図も併用しながら説
明する。

今中央処理装置Ａ、Ｂが運転されており、双方の機能監
視の結果、数回のロールパックが行われたとすると、こ
のことは、例えばステップＳ４１で検出される。そして
ステップＳ４２に移り、中央処理装置Ｂの電源をオフし
、次にステップＳ４３で中央処理装置Ｃの電源をオンす
る。この様な経過をとることにより、３台の中央処理装
置が同時に電源を使用することはない。次のステップＳ
４４では、中央処理装置Ａ、Ｃを並列運転させ、相互の
機能点検を行なわせる。この点検プログラムは先に中央
処理装置ＡとＢが行なったのと同様なルーチンであり、
ステップ５ｌｌ−Ｓ１４、ステップＳ３１〜Ｓ３４のル
ーチンが利用される。

上記の機能点検の結果、中央処理装置ＡＳＣ間で演算結
果の一致が得られると、中央処理装置Ｂに異常が有った
ものと判定し、ステップＳ４６に移行し、中央処理装置
ＡとＣの並列運転が継続される。しかしステップＳ４５
で、互いの演算結果が不一致であると、ステップＳ４７
で中央処理装置Ａの電源がオフされ、ステップ５４ｇで
中央処理装置Ｂのｎｉ源がオンされる。そして今度は中
央処理装置Ｂと０間で相互の機能点検が行われる。そし
てステップＳ５０において中央処理装置Ｂ、Ｃの演算結
果が互いに一致すれば、中央処理装置Ａに異常が発生し
ているものと判定し、以後は、中央処理装置Ｂ、Ｃの並
列運転状態に移る。ステップＳ５０において中央処理装
置Ｂ、Ｃの演算結果が不一致であれば、例えば警告信号
が発生される。

従って上記の再構成回路１０７は、３台の中央処理装置
の演算結果の多数決を取っているのであるが、３台の装
置を同時に運転することなく、同時運転を常に２台に制
限し、電源の使用ピーク値を押さえ電力消費を低減して
いる。

［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明は、複数の中央処理装置の
中から異常が生じた中央処理装置を検出するのに、低消
費電力で運転しながら検出することができる故障容認計
算機装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す構成説明図、第２図
は第１図の装置の動作説明の為に示したフローチャート
である。 Ａ、Ｂ、Ｃ・・・中央処理装置、１０１・・・データバ
ス、１０２・・・ＲＡＭ、１０３・・・ＲＯＭ、１０４
・・・出力装置、１０５・・・入力装置、１０６・・・
選択回路、１０７・・・再構成回路。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第　１　呵

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数の中央処理装置を並列運転し、演算動作の信頼性を
   高めるために互いの同一内容の演算結果を相互に確認し
   あって一致する場合に次の演算処理を行なう計算機装置
   において、第１、第２の中央処理装置の同一内容の演算
   結果が一致するか否かを判定し、不一致である場合に前
   記第２の中央処理装置の電源をオフして第３の中央処理
   装置の電源をオンする手段と、前記第３の中央処理装置
   と前記第１の中央処理装置の同一内容の演算結果が一致
   するか否かを判定し、一致した場合には前記第１の中央
   処理装置が正常であるものと判定して前記第３の中央処
   理装置とともに並列運転する手段と、前記第３の中央処
   理装置と前記第１の中央処理装置の同一内容の演算結果
   が不一致の場合には、前記第１の中央処理装置の電源を
   オフして第２の中央処理装置の電源をオンし、この第３
   の中央処理装置と前記第２の中央処理装置を並列運転す
   る手段とを具備したことを特徴とする故障容認計算機装
   置。