JPH0535615A - 計算機システムのデータ保存復元装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 システム停止時に主メモリのデータを補助記
憶部に高速に保存し、システム再起動時に確実に停止直
前のデータ状態を主メモリに再現して、動作を継続させ
る。また、いかなる状態のシステムダウンにおいても、
確実にホットスタートを可能とする。 【構成】 ファームウェアを用いて通常は主メモリ内の
書込更新されたデータのみを補助記憶装置の保存領域へ
保存し、システム再起動時に、この補助記憶装置の保存
領域に記憶されているデータを主メモリへ書込む。ま
た、保存処理を実行する毎にデータを保存する保存先の
保存領域を次の保存領域に切換えて、この補助記憶装置
内に常時複数世代の各データが保存された状態にしてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、計算機システムのシス
テム停止後にシステム停止以前のデータ状態から開始さ
せるホットスタートを容易に行うようにした計算機シス
テムのデータ保存復元装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば工場における各種プラントの状態
を制御する計算機システムにおいては、プラントの各設
備から入力されるプロセスデータに対して制御演算処理
を実行して、演算結果を該当設備に対して操作量として
送信して、該当設備を予め定められた状態に制御する。
このような制御用の計算機システムにおいては、各設備
の制御精度を向上させるために制御演算速度を向上させ
る必要がある。したがって、一般に、アクセス頻度の高
いデータや情報をシステム本体内の主メモリ上に配置し
ている。

【０００３】一方、このように各設備を長期間に亘って
継続して制御する計算機システムにおいては、制御対象
となる設備の計画的な休止やハードウェア，ソフトウェ
ア等のトラブルにより計算機システムがシステム停止す
る場合がある。そして、次にシステムが起動する場合に
は、制御の継続性を維持するために、停止直前の状態か
ら制御を再開する必要がある。

【０００４】しかし、一般に、主メモリに記憶されたデ
ータや情報はシステムの電源が遮断されると消滅するの
で、計算機システムがシステム停止した場合には、稼働
中の主メモリの内容を何らかの形で保存し、システム再
稼働時に保存されたデータや情報を主メモリに戻す必要
がある。従来、このために以下の３つの方法が提唱され
ている。 (1) ハードウェア（Ｈ／Ｗ）による主メモリのバッテリ
バックアップ機能を利用して主メモリの記憶内容を保持
する。 (2) オペレーティングシステム（ＯＳ）によりシステム
ダウン時に主メモリのデータを補助記憶装置へ退避させ
る。

【０００５】(3) アプリケーションプログラムを一定周
期で又は操作者の操作でもって起動させて周期的又は任
意のイベント発生時において、主メモリのデータを補助
記憶装置へ退避させる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
各手法でもってシステム停止時に主メモリのデータを保
存したり元に復元するデータ保存復元装置においてもま
だ解消すべき次のような課題がある。

【０００７】すなわち、(1) のバッテリバックアップ機
能を利用する場合においては、バッテリの容量制限によ
り長時間に亘るデータの保存は不可能である。したがっ
て、短時間の停電事故等には十分対処できるが、計画休
止等の長期間の停止には別途対策が必要である。

【０００８】また、計算機システム本体における断線等
のハードウエア故障等の場合は、この計算機システムで
実行していた制御演算等の情報処理を他の計算機システ
ムに切り替えて情報処理を継続する必要があるが、この
場合、主メモリ内容を代りの計算機システムに書込むこ
とは不可能である。

【０００９】さらに、(2) のオペレーティングシステム
でもつて行う手法においては、システムダウンした時点
で、主メモリにおいてパリティエラーや瞬停が発生して
いれば、主メモリの内容を補助記憶装置に退避できない
ので、システム再起動時に主メモリには全くデータが書
込まれない。

【００１０】また、(3) のアプリケーションプログラム
の場合は、正常に動作している期間においても、通常の
制御演算処理の間にこの主メモリのデータ保存業務処理
が割込むことになる。したがって、保存を必要とするデ
ータ量が多い場合には、主メモリのデータの保存に多大
な時間を必要とし、正常なオンラインシステムにおける
補助記憶装置へのアクセスの妨げとなる。その結果、本
来の制御処理能率が低下する問題がある。

【００１１】また。主メモリのデータ保存がオペレーテ
ィングシステム（ＯＳ）のシステムコールを介して行わ
れるので、システムダウン時は、システムコールが実行
不可能であり、システムダウン直前のデータが保存でき
ない問題もある。

【００１２】その他、保存対象主メモリの記憶内容の破
壊に起因するシステムダウンの場合は、当然(1)(2)の手
法ではデータを全く保存できない。さらに、(3) の手法
においても、主メモリの記憶内容の破壊以後に保存が実
行されていた場合は、当然、データの保存は不可能であ
る。

【００１３】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、ファームウェアを用いて通常は主メモリ内
の書込更新されたデータのみを補助記憶装置の保存領域
へ保存することにより、通常の情報処理業務の処理能率
を低下させることなく、高速に主メモリの必要とするデ
ータを保存でき、システム起動時に確実にシステム停止
前の情報処理業務を継承でき、かつたとえシステムダウ
ン時に主メモリのデータも破壊されたとしても、少し前
の時点のデータを補助記憶装置から提供でき、いかなる
状態のシステムダウンにおいても、確実にホットスター
トを可能にでき、極めて信頼性の高い計算機システムの
データ保存復元装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解消するため
に本発明は、主メモリの各セクタに記憶されたデータに
対して各種アクセスを実行して所定の情報処理を行うと
ともに、システム停止時に主メモリに記憶されている各
データを補助記憶装置に保存して、システム再起動時に
補助記憶装置に保存されている各データを主メモリに書
込んで、停止時以前のデータ状態から情報処理を再開さ
せる計算機システムのデータ保存復元装置において、

【００１５】主メモリの各セクタに記憶されているデー
タが前記アクセス実行にて更新されたことを記憶する書
込更新メモリと、主メモリの各セクタに記憶されている
データのシステム停止時における保存を禁止するか否か
の情報を記憶する保存禁止メモリと、補助記憶装置内に
設けられ、主メモリの保存すべき全データを記憶できる
記憶容量をそれぞれ有する複数の保存領域と、保存指令
発生に応動して、主メモリの各セクタのデータのうち書
込更新メモリにて更新指定されかつ保存禁止メモリにて
保存禁止されていないデータを補助記憶装置内の一つの
保存領域に保存するとともに、保存領域を指定した復元
指令発生に応動して、補助記憶装置内の指定された保存
領域のデータを主メモリの各セクタに書込むファームウ
ェアと、補助記憶装置内のデータの保存先の保存領域を
指定するとともに、保存指令発生毎に、指定保存領域を
順次更新していく保存領域カウンタとを備えている。

【００１６】

【作用】このように構成されたデータ保存復元装置によ
れば、主メモリの各セクタに記憶された各データは保存
禁止メモリによって、それぞれ保存すべきか否かがセク
タ毎に設定される。また、書込更新メモリには、主メモ
リの各セクタのうちデータ更新が生じたセクタが記憶さ
れる。そして、ファームウェアを起動して、主メモリの
データを補助記憶装置に保存する場合は、保存禁止メモ
リに設定されていなくてかつ書込更新メモリに設定され
たセクタのデータのみを選択すればよい。したがって、
主メモリの保存が必要なデータのみをファームウエア
（Ｆ／Ｗ）によりシステムに大きな負荷をかける事な
く、高速に保存できる。

【００１７】また、補助記憶装置にデータを保存する場
合、その保存領域が順番に移動していくので、常に複数
世代分のデータが補助記憶装置に保存されている。した
がって、たとえシステムダウン時に主メモリのデータを
正確に補助記憶装置に保存できなかったとしても、シス
テム再起動時に一つ前の世代のデータを主メモリに書込
むことによって、計算機システムの情報処理動作をほぼ
システムダウン直前の状態から継続できる。

【００１８】

【実施例】以下本発明の一実施例を図面を用いて説明す
る。

【００１９】図２は実施例のデータ保存復元装置が組込
まれた計算機システムの概略構成を示すブロック図であ
る。なお、この計算機システムはプラントの各種機器を
制御する制御用コンピュータで構成されている。

【００２０】各種情報処理を実行するプロセッサ１に、
バスライン２を介して、主メモリ３，被制御対象４に対
してプロセスデータおよび制御量を入出力する入出力装
置５，アプリケーションプログラム等を記憶する通常の
メモリ６、監視員が各種操作指令を入力するための操作
パネル７、補助記憶装置８に対してデータの書込み読出
を行う入出力インタフェース９、および主メモリ３と補
助記憶装置８との間のデータ転送をプロセッサ１の制御
を介さずに直接行うファームウエア（Ｆ／Ｗ）１０等が
接続されている。

【００２１】前記主メモリ３は、例えばＲＡＭ等で構成
され、図１に示すように、保存対象となるデータが記憶
される１番からＮ番までの番号が付されたＮ個のセクタ
３ａが形成されている。また、補助記憶装置８は、例え
ば磁気ディスク装置で構成され、ホットスタート用に前
記主メモリ３の各セクタ３ａに記憶されたデータを保存
する。そして、この補助記憶装置８内には、主メモリ３
のＮ個の各セクタ３ａの各データを一度に記憶できる容
量をそれそれ有したＭ個の保存領域８ａが形成されてい
る。したがって、各保存領域８ａにはそれぞれ各データ
を保存するためのＮ個のセクタが形成されている。

【００２２】ファームウェア１０は主メモリ３と補助記
憶装置８との間のデータ転送を制御する例えばＲＯＭ等
で形成されたハードウェア回路であり、プロセッサ１が
実行するアプリケーションプログラム（タスク）に比較
して、より高速でデータ転送を実施できる。また、プロ
セッサ１から起動指令が入力すると、以後プロセッサ１
とは独立してデータ転送を実施する。

【００２３】さらに、前記メモリ６内には、図１に示す
ように、書込更新メモリ１１，保存禁止メモリ１２，保
存領域カウンタ１３，セクタカウンタ１４が形成されて
いる。

【００２４】書込更新メモリ１１は主メモリ３の各セク
タ３ａのデータがアプリケーションプログラム（タス
ク）による通常の制御演算処理過程において書替えられ
たことを記憶する。具体的にはＡ1 からＡN までの合計
Ｎ個のビットで構成され、１に設定されたビットがデー
タ更新があったセクタ３ａを示す。

【００２５】保存禁止メモリ１２は主メモリ３の各セク
タ３ａのデータが保存する必要のあるデータであるか保
存する必要のないデータであるかを記憶する。具体的に
はＢ1 からＢN までの合計Ｎ個のビットで構成され、１
に設定されたビットが保存を禁止するデータが記憶され
たセクタ３ａを示す。なお、この保存禁止メモリ１２の
各ビットはアプリケーションプログラムによって必要な
応じて適宜設定変更される。

【００２６】保存領域カウンタ１３は補助記憶装置８内
のデータを保存する保存先の保存領域８ａを特定する１
番からＭ番までの番号Ｔを計数する。なお、番号がＭを
越えると１に戻る。さらに、セクタカウンタ１４は主メ
モリ３内のセクタ３ａを特定する１番からＮ番までの番
号ｉを計数する。そして、このようなデータ保存復元装
置において、前記プロセッサ１は図３に示す主メモリ３
に対する監視処理を実施する。

【００２７】まず、この流れ図が開始する前に、システ
ムオフライン状態で、電源が投入されると、主メモリ３
の各セクタ３ａは全てクリア状態になる。そして、保存
禁止メモリ１２の全てのビットＢ1 〜ＢN を１に設定す
る。すなわち、主メモリ３の各データの保存が全く行わ
れない状態である。

【００２８】流れ図が開始され、Ｐ１において、監視者
が操作パネル７からシステムオンライン指令を入力する
と、書込更新メモリ１１の全てのビットＡ1 〜ＡN を１
に設定する。次に、保存禁止メモリ１２の全てのビット
Ｂ1 〜ＢN を０に解除する。さらに、保存領域カウンタ
１３の番号Ｔを１に初期設定する。その後、ファームウ
ェア１０に対して保存指令を送出する。次に、Ｐ２にて
主メモリ３のセクタ３ａのデータに書替えが発生する
と、書込更新メモリ１１の該当セクタ３ａのビットＡi
を１に設定する。

【００２９】また、Ｐ３にて、例えば３分等の一定周期
で保存指令が発生すると、保存領域カウンタ１３の番号
Ｔを１だけ更新する。そして、ファームウェア１０に対
して保存指令を送出する。

【００３０】さらに、Ｐ４にてシステム異常が発生する
と、書込更新メモリ１１の全てのビットＡ1 〜ＡN を１
に設定する。次に、保存領域カウンタ１３の番号Ｔを１
だけ更新する。そして、ファームウェア１０に対して保
存指令を送出する。

【００３１】また、図３の流れ図には示していないが、
監視者が操作パネル７からシステムオフライン指令を入
力すると、オンライン指令時と同様に書込更新メモリ１
１の全てのビットＡ1 〜ＡN を１に設定する。そして、
保存領域カウンタ１３の番号Ｔを１だけ更新した後、保
存指令を送出する。さらに、停電が自動復旧した場合や
または操作パネル７の操作に起因して復元指令が発生す
ると、ファームウェア１０に対して復元指令を送出す
る。

【００３２】プロセッサ１から保存指令を受領したファ
ームウェア１０は図４（ａ）の流れ図に従って、主メモ
リ３の各セクタ３ａの各データに対する保存処理を実行
する。

【００３３】流れ図が開始されると、先ず、セクタカウ
ンタ１４の番号ｉを１に初期設定する。保存禁止メモリ
１２内のセクタカウンタ１４の番号ｉが指定するビット
Ｂiが０に解除されていて（Ｑ１）、かつ書込更新メモ
リ１１内の該当番号ｉが指定するビットＡi が１に設定
されていれば（Ｑ２）、ｉ番目のセクタ３ａのデータは
保存すべきデータであると判断する。

【００３４】そして、Ｑ３にて、現在時刻とｉ番目のセ
クタ３ａのデータとを補助記憶装置８内の保存領域カウ
ンタ１３の番号Ｔが指定するＴ番目の保存領域８ａのｉ
番目のセクタに格納する。しかるのち、書込更新メモリ
１１内の該当ビットＡi を０に解除する（Ｑ４）。

【００３５】なお、保存禁止メモリ１２内の該当ビット
Ｂi が１に設定されていたり、書込更新メモリ１１内の
該当ビットＡi が０のままであれば、該当データを保存
する必要がないので、そのままＱ４へ進む。

【００３６】以上で１個のデータに対する保存処理が終
了したので、Ｑ５にて、セクタカウンタ１４の番号ｉを
１だけ増加する（ｉ＝ｉ＋１）。増加後の番号ｉがセク
タ数Ｎを越えていなければ（Ｑ６）、Ｑ１へ戻り、増加
後の番号ｉのセクタ３ａにデータに対する保存処理を開
始する。

【００３７】増加後の番号ｉがセクタ数Ｎを越えていれ
ば（Ｑ６）、主メモリ３内の全てのセクタ３ａのデータ
に対する保存または不保存の処理が終了したので、この
保存処理を修了する。

【００３８】また、ファームウェア１０はプロセッサ１
から復元指令を受領すると図４（ｂ）の流れ図に従っ
て、補助記憶装置８の保存領域８ａに保存したデータを
主メモリ３に書込む復元処理を実行する。

【００３９】まず、保存領域８ａの番号Ｔが指定される
と（Ｑ７）、セクタカウンタ１４の番号ｉを１に初期設
定する（Ｑ８）。次に、Ｑ９にて、補助記憶装置８のＴ
番目の保存領域８ａにおけるｉ番目のセクタのデータを
読出して、主メモリ３のｉ番目のセクタ３ａへ書込む。
その後、Ｑ１０にて、セクタカウンタ１４の番号ｉを１
だけ増加する（ｉ＝ｉ＋１）。増加後の番号ｉがセクタ
数Ｎを越えていなければ、Ｑ９へ戻り、増加後の番号ｉ
のセクタのデータに対する主メモリ３への書込処理を開
始する。増加後の番号ｉがセクタ数Ｎを越えていれば、
補助記憶装置８の指定された保存領域８ａの全てのデー
タの主メモリ３ヘの書込処理を修了する。

【００４０】なお、指定された番号Ｔの保存領域８ａの
各セクタのデータを読出す時に、データの保存されてい
ないセクタが存在すれば、一つ前の番号（Ｔ−１）の保
存領域８ａの該当番号ｉのセクタに記憶されているデー
タを読出して主メモリ３へ書込む。すなわち、データが
保存されていないことは、一つ前の周期で主メモリ３か
ら補助記憶装置８に転送したデータが更新されなかった
と見なすことができるので、前回の保存指令にて保存さ
れたデータを使用すればよい。

【００４１】このように構成された計算機システムのデ
ータ保存復元装置であれば、主メモリ３の各セクタ３ａ
に記憶された各データは、例えば一定周期毎に起動され
るファームウェア１０によって、補助記憶装置８の各保
存領域８ａに保存される。この場合、先の周期で補助記
憶部８に保存されたデータが次の周期まで更新されなか
った場合は、このデータは今回の周期においては、保存
されない。また、保存必要ないと指定されたデータはた
とえ更新されたとしても保存されない。

【００４２】このように、各周期において、必要最少限
のデータのみしか保存されない。したがって、ファーム
ウェア１０における１回の保存処理時間を短縮でき、か
つ補助記憶装置８に対するアクセス回数を最少限に抑制
できる。また、ファームウェア１０のデータ転送動作は
プロセッサ１における通常の演算処理動作に対して独立
して実施される。その結果、計算機システム本来の情報
処理能率を低下させることなく、高速に主メモリ３のデ
ータを補助記憶装置８に保存することが可能である。

【００４３】また、システム異常が発生した場合に、主
メモリ３の保存禁止以外の全部のデータが補助記憶装置
８の一つの保存領域８ａへ保存されるが、システム異常
にて主メモリ３自体が異常となると、異常発生時点の各
データは当然補助記憶装置８へ保存されない。このよう
な場合は、システム復旧時に、一つ前の周期（世代）で
保存したデータが記憶されている一つ前の番号Ｔの各デ
ータを読出して主メモリ３へ書込むことによって、主メ
モリ３はほぼ停止前のデータ状態に復旧できる。

【００４４】よって、たとえどのような状態でシステム
ダウンしたとしても、ほぼ停止直前のデータ状態を復元
できるので、計算機システムを停止前の状態から継続し
て運転再開できる。したがって、計算機システム全体の
信頼性を大幅に向上できる。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように本発明のデータ保存
復元装置によれば、ファームウェアを用いて通常は主メ
モリ内の書込更新されたデータのみを補助記憶装置の保
存領域へ保存し、システム再起動時に、この補助記憶装
置の保存領域に記憶されているデータを主メモリへ書込
んでいる。したがって、通常の情報処理業務の処理能率
を低下させることなく、高速に主メモリの必要とするデ
ータを保存でき、システム起動時に確実にシステム停止
前の情報処理業務を継承できる。

【００４６】また、１回の保存処理毎にデータ保存先の
保存領域を次の保存領域に切換えて、補助記憶装置内に
常時複数世代の各データが保存された状態にしている。
したがって、たとえシステムダウン時に主メモリのデー
タも破壊されたとしても、少し前の時点のデータを補助
記憶装置から主メモリに提供できる。よって、いかなる
状態のシステムダウンにおいても、確実にホットスター
トが可能となり、計算機システムの信頼性を大幅に向上
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一時実施例に係わるデータ保存復元
装置の概略構成を示すブロック図、

【図２】 同実施例装置が組込まれた計算機システムを
示すブロック図、

【図３】 同実施例装置の動作を示す流れ図、

【図４】 同実施例装置のファームウェアにおけけ保存
処理および復元処理を示す流れ図。

【符号の説明】

１…プロセッサ、３…主メモリ、３ａ…セクタ、８…補
助記憶装置、８ａ…保存領域、１０…ファームウェア、
１１…書込更新メモリ、１２…保存禁止メモリ、１３…
保存領域カウンタ、１４…セクタカウンタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 主メモリの各セクタに記憶されたデータ
   に対して各種アクセスを実行して所定の情報処理を行う
   とともに、システム停止時に前記主メモリに記憶されて
   いる各データを補助記憶装置に保存して、システム起動
   時に前記補助記憶装置に保存されている各データを前記
   主メモリに書込んで、停止時以前のデータ状態から前記
   情報処理を再開させる計算機システムのデータ保存復元
   装置において、 前記主メモリの各セクタに記憶されているデータが前記
   アクセス実行にて更新されたことを記憶する書込更新メ
   モリと、前記主メモリの各セクタに記憶されているデー
   タのシステム停止時における保存を禁止するか否かの情
   報を記憶する保存禁止メモリと、前記補助記憶装置内に
   設けられ、前記主メモリの保存すべき全データを記憶で
   きる記憶容量をそれぞれ有する複数の保存領域と、保存
   指令発生に応動して、前記主メモリの各セクタのデータ
   のうち前記書込更新メモリにて更新指定されかつ前記保
   存禁止メモリにて保存禁止されていないデータを前記補
   助記憶装置内の一つの保存領域に保存するとともに、保
   存領域を指定した復元指令発生に応動して、前記補助記
   憶装置内の前記指定された保存領域のデータを前記主メ
   モリの各セクタに書込むファームウェアと、前記補助記
   憶装置内の前記データの保存先の保存領域を指定すると
   ともに、前記保存指令発生毎に、指定保存領域を順次更
   新していく保存領域カウンタとを備えた計算機システム
   のデータ保存復元装置。