JPH06230995A - 二重化プロセッサ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】大がかりなシステムを構築しなくとも、制御側
がダウンしたような場合における待機側プロセツサ装置
への制御動作の切替えを、継続性を維持しながら即座に
行うことができるようにする。 【構成】各プロセッサ装置に、ＯＳ実行メモリ手段と、
ＯＳの機能を使用しながら動作するアプリケーションプ
ログラムを格納したプログラム実行メモリ手段と、ＣＰ
Ｕ装置と、自身が実作業に関与しているとき、プログラ
ム実行メモリ手段の内容を待機状態にある相手のプロセ
ッサ装置内のプログラム実行メモリ手段に転送するデー
タ等値化手段と、自身が実作業に関与しているとき受け
た割り込みを待機状態にある相手のプロセッサ装置側に
行うプロセス装置間割り込み発生手段と、アプリケーシ
ョンプログラムがシステムコールを行った際制御側プロ
セッサ装置と待機側プロセッサ装置とでその動作が同期
するように待ち合わせを行うための待ち合わせ手段とを
設け、プログラム間でのデータの授受処理および通信処
理をすべてオペレーティングシステムを経由して行うよ
うに構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プロセスの制御のため
に適用される二重化プロセッサ装置に関し、更に詳しく
は、単体で実行可能な２つのプロセッサ装置をシステム
バスで結合し、一方のプロセッサ装置が実作業につき他
方のプロセッサ装置が実作業に関与せず待機する方式の
二重化プロセッサ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プロセス制御を行うプロセッサ装置にお
いては、信頼性を高めるためにプロセス制御演算を行う
プロセッサ装置を二重化構成とし、一方のプロセッサ装
置の故障に備えて他方のプロセッサ装置を待機させるよ
うに構成した二重化プロセッサ装置が広く実用化されて
いる。

【０００３】この様な二重化プロセッサ装置を構成する
場合、２つのプロセッサ装置をどの様に結合して動作さ
せるかが課題となるが、従来考えられている結合方式と
して、以下のものがある。 （ａ）２つのプロセッサ装置を、互いに同期をとりなが
ら同一のソフトウェアにより動作させると共に、これら
のプロセッサ装置につながる入出力装置（Ｉ／Ｏ）も二
重化構成とし、双方で常に同期をとるように構成する。 （ｂ）２つのプロセッサ装置で、同一のソフトウェアを
制御側と待機側とで分けて動作させる。２つのプロセッ
サ装置内の各ＣＰＵは、独立して動作する。入出力装置
は、プロセッサ装置の外部に信号を出力する場合は制御
側が動作し、それ以外の内部で動作が完結する処理は、
各プロセッサ装置で独立してその処理を実行する。制御
側にあるプロセッサ装置による処理は、システムの任意
のタイミングで待機側となっているプロセッサ装置へ等
値化する。待機側のプロセッサ装置は、常にこの等値化
による処理を実行しながら、制御側のプロセッサ装置の
ダウンに備える。 （ｃ）２つのプロセッサ装置で、同一のソフトウェアを
制御側と待機側とで分けて動作させる。２つのプロセッ
サ装置内の各ＣＰＵは、独立して動作する。入出力装置
は、制御側でのみ動作し、もう片方は実行可能な状態で
待機しておく。制御側にあるプロセッサ装置による処理
で操作したデータに関しては、制御側にあるプロセッサ
装置のアプリケーションソフトウェアが、任意のタイミ
ングで待機側となっているプロセッサ装置へ等値化す
る。待機側のプロセッサ装置は、常にこの等値化による
処理を実行しながら、制御側のプロセッサ装置のダウン
に備える。制御側のプロセッサ装置がダウンした場合
は、等値化した内容に従って処理を継続する。 （ｄ）２つのプロセッサ装置で、同一もしくは独自のソ
フトウェアを独立して動作させる。２つのプロセッサ装
置は、お互いの装置のアプリケーションソフトウェア間
で、任意のタイミングで同期通信を行い、制御側のプロ
セッサ装置がダウンした場合は、それまで待機側にあっ
たプロセッサ装置が代行する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】２つのプロセッサ装置
を、前述したように結合する従来方式において、（ａ）
の方式は、プロセッサ装置内の各ＣＰＵ間でインストラ
クションの度に同期をとる必要があり、ＣＰＵの処理ス
ピードが著しく低下するという問題がある。（ｂ）の方
式は、実行状態にあるプロセッサ装置から待機側となっ
ていたプロセッサ装置に実行権が切り替えられた際、そ
れまで待機側となっていたプロセッサ装置は、すでに実
行済みの処理を再び実行することになる。この時、待機
実行のための時間を必要とするため、リアルタイム性を
要求されるようなプロセス制御システムとしては不向き
である。

【０００５】（ｃ）の方式は、等値化するデータの設計
が複雑となり、特に高級言語を使用して作成されたアプ
リケーションソフトウェアでは、データエリアをどのよ
うにとるかはコンパイラが決定することであるために、
対応が困難になるという問題がある。（ｄ）の方式は、
お互いの装置のアプリケーションソフトウェアによって
のみ二重化の切替えを実現することになるために、汎用
的な二重化構成のシステムとは言えない。

【０００６】本発明は、これらの点に鑑みてなされたも
ので、二重化構成としたプロセッサ装置において、オペ
レーションシステム（ＯＳ）の管理下で動作するアプリ
ケーションソフトウェアに、二重化の意識をさせること
なく、従って、二重化切替え制御のための構成が簡単
で、信頼性の高い二重化プロセッサ装置を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この様な目的を達成する
本発明は、単体で実行可能な２つのプロセッサ装置をシ
ステムバスで結合し、一方のプロセッサ装置が実作業に
つき他方のプロセッサ装置が実作業に関与せず待機する
方式の二重化プロセッサ装置であって、各プロセッサ装
置に、オペレーティングシステムを格納したＯＳ実行メ
モリ手段と、オペレーティングシステムの機能を使用
（システムコール）しながら動作するアプリケーション
プログラムを格納したプログラム実行メモリ手段と、前
記各メモリに格納されているプログラムに従って動作す
るＣＰＵ装置と、自身が実作業に関与しているとき前記
プログラム実行メモリ手段の内容を待機状態にある相手
のプロセッサ装置内のプログラム実行メモリ手段に転送
するデータ等値化手段と、自身が実作業に関与している
とき受けた割り込みを待機状態にある相手のプロセッサ
装置側に行うプロセス装置間割り込み発生手段と、前記
アプリケーションプログラムがシステムコールを行った
際制御側プロセッサ装置と待機側プロセッサ装置とでそ
の動作が同期するように待ち合わせを行うための待ち合
わせ手段とを備え、各プロセッサ装置は、プログラム間
でのデータの授受処理および通信処理をすべてオペレー
ティングシステムを経由して行うように構成したことを
特徴とする二重化プロセッサ装置である。

【０００８】

【作用】各プロセッサ装置において、通常の動作はプロ
グラム実行メモリ手段に格納されているアプリケーショ
ンプログラムが、ＯＳの機能を使用しながら動作してい
る。データ等値化手段は、自身が実作業に関与している
とき制御側のプロセッサ装置が自身のプログラム実行メ
モリ手段に書き込んだ内容を、待機側のプロセッサ装置
内のプログラム実行メモリ手段に転送する処理を行う。

【０００９】待機側プロセッサ装置の待ち合わせ手段
は、アプリケーションプログラムがＯＳをコールする毎
に、お互いのプロセッサ装置内のプログラム実行メモリ
手段において、まず、自身のメモリの指定したアドレス
にデータを書き込み、次に相手のプロセッサ装置内のメ
モリの同じアドレスをチェックして、何らかのデータが
制御側プロセッサ装置から書き込まれるまで待ち合わせ
を行う。何らかのデータが書き込まれたのを確認する
と、相手プロセッサ装置内のメモリ手段のデータをクリ
アし、続いて、自身のメモリ手段のデータがクリアされ
るまで待つ。制御側のプロセッサ装置の待ち合わせ手段
においても同様の処理を行う。

【００１０】これにより、２つのプロセッサ装置は、同
期がとられ、待機側プロセッサ装置は、制御側プロセッ
サ装置の実行と同様の処理を実行することとなり、制御
側プロセッサ装置がダウンした場合に待機側プロセッサ
装置がその動作を継続して引き継ぐことができる。

【００１１】

【実施例】以下図面を用いて本発明の一実施例を詳細に
説明する。図１は、本発明に係わる装置の基本的な機能
を示す機能ブロック図である。図において、ＭＤ１，Ｍ
Ｄ２はそれぞれ単体で実行可能な２つのプロセッサ装置
で、互いにシステムバスＳＢにより結合しており、一方
のプロセッサ装置、例えばＭＤ１が実作業（制御）につ
き、他方のプロセッサ装置ＭＤ２が実作業に関与せず待
機する側となっている。

【００１２】各プロセッサ装置は、オペレーションシス
テム（ＯＳ）の管理下で動作する汎用化された言語（例
えばＣ言語）で記述されたアプリケーションソフトウェ
アに従って、データの処理や制御を行うように構成され
ている。また、各プロセッサ装置は、外部からの割り込
み処理以外に、ＯＳによる多重実行の発生はなく、アプ
リケーションプログラムが連続に実行する処理を中断す
るのは、そのアプリケーションプログラムがＯＳをコー
ルするか、又は、ＯＳが動作するような処理を実行した
場合のみであり、また、各プログラム間でのデータの授
受および通信は、全てＯＳを経由して行われるように構
成されている。

【００１３】各プロセッサ装置ＭＤ１，ＭＤ２におい
て、１１はＯＳを格納したＯＳ実行メモリ手段、１２は
アプリケーションプログラムを格納したプログラム実行
メモリ手段である。ここに格納されているアプリケーシ
ョンプログラムは、ＯＳの機能を使用しながら（システ
ムコールを行いながら）動作するもので、各種のアプリ
ケーションに応じて用意されるが、その設計あるいは作
成は、二重化処理を意識することなく行われる。１３は
各メモリ手段１１，１２に格納されている各プログラム
に従って動作するＣＰＵ装置で、データの演算処理，各
種の制御や通信処理などを行う機能を有している。

【００１４】１４は自身が実作業に関与しているとき、
プログラム実行メモリ手段１２の内容を、待機状態にあ
る相手のプロセッサ装置内のプログラム実行メモリ手段
に転送するデータ等値化手段である。このデータ等値化
手段１４は、システムの立ち上げ時においては、はじめ
に、シングル運転状態に入ったプロセッサ装置側（制御
側）のＯＳ実行メモリ手段１１とプログラム実行メモリ
手段１２の内容を、待機側にあるプロセッサ装置に転送
する機能も備えている。

【００１５】１５は各プロセッサ装置ＭＤ１，ＭＤ２に
対応して設けられている入出力装置（Ｉ／Ｏ装置）であ
る。ここでは、２つのプロセッサ装置を結ぶシステムバ
スＳＢに接続され、各プロセッサ装置内に設けている例
を示すが、プロセッサ装置の外部に設けられるものでも
よく、また、各プロセッサ装置にそれぞれ独立して結合
し、独自に動作するものでもよい。

【００１６】１６は自身のプロセッサ装置が実作業に関
与しているとき、Ｉ／Ｏ装置１５から割り込みを受けた
場合、待機状態にある相手のプロセッサ装置側に対し
て、同様の割り込みを行うプロセス装置間割り込み発生
手段である。待機側プロセッサ装置は、制御側のプロセ
ス装置間割り込み発生手段１６による割り込みを受ける
と、自身のＣＰＵ装置に対して、疑似的な割り込みを発
生させ、制御側と同様の割り込み処理を行う。この場合
の割り込み処理は、通常はアプリケーションの動作とは
全く非同期に行われることになる。

【００１７】１７はアプリケーションプログラムがシス
テムコールを行った際、制御側プロセッサ装置と待機側
プロセッサ装置とで、その動作が同期するように待ち合
わせを行うための待ち合わせ手段である。２つのプロセ
ッサ装置は、制御側も待機側もそれぞれのＣＰＵ装置１
３によって独自に動作しているが、各プロセッサ装置
は、いずれも１つのＣＰＵ装置で動作しているために、
それらの動作が正常に行われていれば、互いの動作は同
期したものとなる。しかしながら、一方のプロセッサ装
置において、割り込み処理などが発生すると同期がとれ
なくなる。

【００１８】従って、本発明の装置においては、ＯＳが
コールされるたびに、待ち合わせ手段１７による同期の
ための待ち合わせが行われるように構成してある。待ち
合わせが行われる場合としては、ＣＰＵ装置１３から割
り込みが発生した場合、プロセッサ装置が自身のＩ／Ｏ
装置１５に対してアクセスを行った（この場合、制御側
から待機側にデータ転送が行われる）場合、プログラム
実行メモリ手段１２で動作するプログラムからのＩ／Ｏ
装置１５に対してアクセス要求を行った場合等である。

【００１９】図２は、本発明の一実施例のハードウェア
を示す構成ブロック図である。各プロセッサＭＤ１，Ｍ
Ｄ２は、いずれも、マイクロプロセッサＭＰとＩ／Ｏ装
置１５とからなり、二重化構成としたシステムバスＳＢ
１，ＳＢ２を介して互いに結合している。各マイクロプ
ロセッサＭＰは、図１における、ＯＳ実行メモリ手段１
１とプログラム実行メモリ手段１２として機能するメモ
リ１０、データの演算処理，各種の制御や通信処理など
を行う機能を代表する制御演算手段１３、データ等値化
手段１４、プロセッサ間割り込み発生手段１６が設けら
れている。

【００２０】なお、システムバスＳＢを二重化構成とし
ない場合は、各プロセッサ装置に対応するＩ／Ｏ装置１
５は、それぞれ同一のシステムバスに結合されることと
なる。この様に構成した装置の動作を次に、システムの
立ち上げ時、同期実行時、切替え時、シングル運転時の
各処理に分けて説明する。

【００２１】（システムの立ち上げ時の動作）図３，図
４は、システム立ち上げ時の動作を示すフローチャート
である。はじめに、２つのプロセッサ装置とも、ハード
ウェアの自己診断を行い、異常がなければ、自身が制御
側になるのか待機側になるのかの診断を行う（ＳＴ１
１，１２，２１，２２）。制御側になるのか待機側にな
るのかの診断により、例えば、あらかじめハードウェア
によって決められた側、あるいは、はじめに、動作状態
になった（ＣＰＵがレディ信号ＣＰＵＲＤＹを最初に出
力した）プロセッサ装置が制御側、他方が待機側にな
る。

【００２２】制御側になったプロセッサ装置（例えばＭ
Ｄ１）において、メモリが揮発していればシステムロー
ディングが行れ、ＣＰＵＲＤＹを宣言して制御側として
の準備を完了する（ＳＴ１３，１４）。待機側となった
プロセッサ装置ＭＤ２は、制御側となったプロセッサ装
置からの信号を受け、待機側として設定され、初期化処
理を行う（ＳＴ２３）。

【００２３】制御側となったプロセッサ装置ＭＤ１は、
制御側としての準備が完了すると、次に各種ソフトウェ
アの初期化処理と自身に結合するＩ／Ｏ装置の初期化処
理を行い、シングルシステムとして動作を開始する（Ｓ
Ｔ１５〜１８）。この間、待機側プロセッサ装置ＭＤ２
からのデータ等値化要求（ＡＰＣ要求）があるか確認を
行っている。一方、待機側となったプロセッサ装置ＭＤ
２は、制御側となったプロセッサ装置が動作状態（オン
ライン）になったのを確認し、初期化処理が完了する
と、自身のプロセッサ装置間割り込み発生手段１６を使
用して、制御側のプロセッサ装置ＭＤ１にデータ等値化
要求（ＡＰＣ要求）を行う（ＳＴ２４）。

【００２４】制御側プロセッサ装置ＭＤ１において、Ａ
ＰＣ要求を受理すると、定周期での割り込み処理によ
り、データ等値化処理を行う（ＳＴ１９，２０）。図５
は、システム立ち上げ時における、各プログラム実行メ
モリ手段１２の構成概念図である。データ等値化要求を
待機側プロセッサ装置ＭＤ２から受けた制御側プロセッ
サ装置ＭＤ１は、自身のデータ等値化手段１４を使用し
て、自身のＣＰＵ装置１３がプログラム実行メモリ手段
１２の内容を、待機側プロセッサ装置ＭＤ２のプログラ
ム実行メモリ手段１２の同じアドレスに、定周期の割り
込み処理によりコピーする。

【００２５】ここで、データのコピー処理を一時期に全
て行おうとすると、制御側プロセッサ装置の通常処理に
支障を来す恐れがある。このため、立ち上げ時における
データコピー処理は、システムを動作させながら徐々に
行われる。この様なコピー処理の中で、データ転送が完
了するまでの間にシステムが動作して、自身のＣＰＵ装
置１３がプログラム実行メモリ手段１２に書き込んだ内
容（データ）は、データ等値化手段１４によって、待機
側プロセッサ装置ＭＤ２のプログラム実行メモリ手段１
２の同じアドレスに等値化される。

【００２６】システム立ち上げ時のこの様なデータコピ
ー処理が完了すると、２つのプロセッサ装置ＭＤ１，Ｍ
Ｄ２内の各プログラム実行メモリ手段１２の内容は、同
じ（等値）になり、このタイミングで、制御側と待機側
の各プロセッサ装置を同一のアドレスから実行させるこ
とで、２つのプロセッサ装置は同期実行（ＦＣＳ稼働）
を開始する（ＳＴ２５，２６，２７）。なお、待機側プ
ロセッサ装置ＭＤ２でのＩ／Ｏ装置の初期化処理は、同
期実行を開始した後の稼働中に直ちに行われるものとす
る。

【００２７】（同期実行時の動作）図６は、同期実行時
の動作を示す概念図である。この図において、１２０は
プログラム実行メモリ手段１２に格納されているアプリ
ケーションソフトウェアを総括的に示したブロックであ
り、１１０はＯＳ実行メモリ手段１１に格納されている
ＯＳを実行するカーネル処理実行部である。１２１はア
プリケーションソフトウェア１２０からのシステムコー
ルを受け付けるシステムコール受付部、１２２はＯＳ内
のアプリケーションソフトウェア１２０の実行をコント
ロールするディスパッチャーである。１１１は２つのプ
ロセツサ装置間でのデータの送受信、およびＩ／Ｏ装置
１５のアクセスを行うドライバで、アプリケーションソ
フトウェア１２０に代わって、カーネル処理実行部１１
０（ＯＳ）から起動される。１６０は割り込み処理部
で、ＣＰＵ装置１３，Ｉ／Ｏ装置１５，プロセッサ装置
間割り込み発生手段１６からの割り込みを受付けて、そ
れらの割り込み処理を行うブロックを示している。

【００２８】通常の動作において、アプリケーションソ
フトウェア１２０は、システムコール受付部１２１を介
して、ＯＳの機能を使用しながら所定のアプリケーショ
ンを実行している。この様な動作の中で、アプリケーシ
ョンソフトウェア１２０がシステムコールを行うと、待
ち合わせ手段１７が起動され、２つのプロセッサ装置Ｍ
Ｄ１，ＭＤ２の動作が同期するように待ち合わせ処理を
行う。

【００２９】図７は、制御側と待機側とのそれぞれのプ
ロセッサ装置において、この様な待ち合わせ処理（同期
処理）をソフトウェアにより行う場合のフローチャート
である。制御側と待機側とでは、図示するように同様の
処理が並行して行われるもので、はじめに、自分のプロ
グラム実行メモリ手段１２内において、同期処理を行う
ために用意されているメモリ領域（同期メモリ）に、デ
ータの書込みを行う。なお、この同期メモリ領域は、同
期を行う個所によりアドレスが異なるものとする。

【００３０】次に相手プロセッサ装置のプログラム実行
メモリ手段１２の同期メモリ（同じアドレス）の内容を
リードし、そこにデータが存在するか監視する。データ
が存在すると（データが書き込まれると）、その同期メ
モリをクリアし、今度は、自分の同期メモリの内容をリ
ードし、データが存在しなくなるまで（自身の同期メモ
リがクリアされるまで）待つ。

【００３１】なお、この例では、待ち合わせ処理をソフ
トウェアにより実現したものであるが、例えば、同期個
所ごとに、同期処理のためのデータを転送するハードウ
ェアを設け、前述したと同様の動作を行うようにしても
よい。この様な待ち合わせ処理により、２つのプロセッ
サ装置内で実行されるアプリケーションソフトウェア１
２０の実行に関して、同期がとれることになる。また、
ディスパッチャー１２２により複数のアプリケーション
の制御が可能であるが、この場合も、複数のアプリケー
ション間の制御に関して同期がとられる。

【００３２】また、各プロセッサ装置に結合するＩ／Ｏ
装置１５に関しても、各Ｉ／Ｏ装置をアクセスするドラ
イバ１１１（このドライバはカーネル処理実行部（Ｏ
Ｓ）１１０により起動される）で、同期をとることによ
り、制御側と待機側とのＩ／Ｏ処理に関して、同期をと
ることができる。この時、制御側のＩ／Ｏ装置１５が取
り込んだ入力データに関しては、ドライバ１１１を経て
待機側に転送され、２つのプロセッサ装置間で入力デー
タに関する等値化が行える。

【００３３】制御側プロセッサ装置において、Ｉ／Ｏ装
置１５側から非同期で割り込みが発生した場合、ＯＳに
よる割り込み処理部１６０の機能によりその割り込み処
理が行われるとともに、プロセツサ装置間割り込み発生
手段１６は、待機側プロセッサ装置に対して疑似割り込
みを発生させる。ＯＳがコールされると、待ち合わせ手
段１７による待ち合わせが行われ、この割り込み処理の
同期がとられる。これにより、ドライバ１１１によるＩ
／Ｏ装置１５へのアクセスのタイミングを合わせること
ができる。なお、ＣＰＵ装置１３内で発生する例外的割
り込みに関しては、制御側と待機側とで同時に同じアプ
リケーションソフトウェアが実行されているために、双
方で発生するはずであり、その割り込み処理が同期して
行われることとなる。

【００３４】この様に、アプリケーションソフトウェア
１２０がシステムコールを行う毎に、また、ドライバが
起動され通信処理あるいはＩ／Ｏ装置をアクセスする処
理中で、待ち合わせ手段１７による同期がとられること
となる。 （切替え時の処理）制御側のプロセッサ装置ＭＤ１は、
図示していないが公知の技術による自己診断機能を備え
ていて、自身の異常を検出すると待機側プロセッサ装置
ＭＤ２に対して、実行権の切替えの通知を行う。それま
で待機側にあったプロセッサ装置ＭＤ２は、この切替え
の通知を受け、制御側としての処理を継続する。この場
合の切替えは、それまで待機側にあったプロセッサ装置
が、プロセッサ装置ＭＤ１と同期して同じアプリケーシ
ョンソフトウェアを実行しているので、継続性を維持し
ながら引き継ぐことができる。なお、それまで待機側に
あったＩ／Ｏ装置による処理の継続性は、切り替えられ
る前の処理をリトライすることで維持することが可能と
なる。

【００３５】（シングル運転時の処理）２つのプロセッ
サ装置が同期して動作している状態から、一方がダウン
したような場合に、他方のプロセッサ装置が制御側とな
って運転を行うシングル運転になる。この状態では、制
御権を有するプロセッサ装置は、他方がダウンしている
あるいは存在していない等の情報を受けて、待ち合わせ
手段１７の機能を停止させ、同期処理を実行しないこと
で対応する。

【００３６】次に、各種のシステム異常が発生した場合
の動作について説明する。システム異常が発生する場合
としては、各プロセッサ装置の電源が停電した場合、各
種ハードウェアの動作を監視するウォッチ・ドッグ・タ
イマがタイムアップした場合、ＣＰＵ自身の自己診断に
より異常が検出された場合、同様にＩ／Ｏ装置に異常が
検出された場合などである。これらの場合には、２つの
プロセッサ装置の間で同期ずれが起きる可能性がある。

【００３７】図８は、待機側プロセッサ装置ＭＤ２にお
いて、電源異常（ＡＣｆａｉｌ）が発生した場合の切替
え動作を示すフローチャートである。この場合、待機側
プロセッサ装置ＭＤ２は、電源異常（ＡＣｆａｉｌ）を
確認すると、システムダウン通知を制御側プロセッサ装
置ＭＤ１に送る（ＳＴ３１，３２）。その後、ＡＣが復
活するのを待ち、ＡＣが復活するとイニシャルスタート
する（ＳＴ３３，３４）。一方、制御側プロセッサ装置
ＭＤ１は、自身が制御側として正常な動作を継続してい
て、その途中で待機側プロセッサ装置ＭＤ２側からシス
テムダウンの通知を受けると、シングル運転に設定さ
れ、シングル運転として制御動作を継続する（ＳＴ３５
〜３７）。

【００３８】図９は、制御側プロセッサ装置ＭＤ１にお
いて、電源異常（ＡＣｆａｉｌ）が発生した場合の切替
え動作を示すフローチャートである。この場合、制御側
プロセッサ装置は、電源異常を検出すると待機側プロセ
ッサ装置に電源異常を示すＡＣｆａｉｌ通知を行う（Ｓ
Ｔ４１）。その後、現在稼働状態にあるＩ／Ｏ装置に対
してシャットダウン処理を行い、電源の復活を待つ（Ｓ
Ｔ４２，４３）。一定の時間が経過しても電源の復活が
無い場合、ＣＰＵレディ信号をオフとして、ダウンさせ
る（ＳＴ４４，４５）。電源が復活した場合は、待機側
プロセッサ装置に対して電源復活通知を行い、Ｉ／Ｏ装
置に対してリカバリー処理を行い、そのまま制御側とし
ての動作を継続する（ＳＴ４６，４７）。

【００３９】待機側プロセッサ装置において、制御側プ
ロセッサ装置からＡＣｆａｉｌ通知を受け取ると、制御
側プロセッサ装置がダウン状態になるか（ＣＰＵレディ
信号がオフとなるか）監視し、制御側がダウンした場
合、自分が制御側となり制御運転を開始する（ＳＴ５
１，５２）。また、制御側プロセッサ装置側から、電源
復活通知を受けると、２つのプロセッサ装置の間では、
既に同期ずれが発生しているため再起動する（ＳＴ５
３）。

【００４０】図１０は、ウォッチ・ドッグ・タイマがタ
イムアップした場合の切替え動作を示すフローチャート
である。ハードウェア等の障害により制御側のみのウォ
ッチ・ドッグ・タイマがタイムアップした場合、制御側
のシステムダウンを受けて、それまで待機側となってい
たプロセッサ装置が制御側となり制御動作を引き継ぐこ
ととなる。

【００４１】図１１は、制御側プロセッサ装置で暴走も
しくは不可抗力によりシステムダウンした場合の切替え
動作を示すフローチャートである。この場合、制御プロ
セツサ装置は、ＣＰＵエラーが検知されたのを受けて自
らをシステムダウンとし、待機側プロセッサ装置は、こ
のシステムダウンをチェックして、自分が制御側となり
制御動作を引き継ぐこととなる。

【００４２】図１２は、制御側プロセッサ装置で、ＣＰ
Ｕ異常を検知した場合、ＣＰＵ例外が発生し、同期が採
れなくなった場合、自己診断によりエラーが検出された
場合の切替え動作を示すフローチャートである。いずれ
の場合とも、制御側が自らをシステムダウンさせ、待機
側プロセッサ装置は、このシステムダウンを受けて、自
分が制御側となり制御動作を引き継ぐこととなる。

【００４３】図１３は、制御側プロセッサ装置に結合す
るＩ／Ｏ装置において、異常が発生した場合の切替え動
作を示すフローチャートである。この場合は、ドライバ
１１１により、Ｉ／Ｏ装置の切替えが行われ、制御側の
プロセッサ装置は待機側の状態を確認（ＣＰＵがレディ
状態にあることを確認）した後、自らをダウンさせる。
待機側プロセッサ装置において、制御側のダウンが検知
されると、待機側プロセッサ装置が自分が制御側となり
制御動作を引き継ぐこととなる。

【００４４】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明
は、実際に制御に関与しているＩ／Ｏ装置をどちらがア
クセスするかにより制御側と待機側とに分けられる２つ
のプロセツサ装置を設け、待機側プロセッサ装置で必要
とする入力データは制御側から待機側へコピーするよう
に構成するとともに、制御側と待機側とは、すべてのシ
ステムコール、割り込み処理やＩ／Ｏ処理において自動
的に同期がとられるように構成したものである。

【００４５】従って、本発明によれば、制御側のプロセ
ッサ装置と待機側プロセッサ装置とは、同様の処理を同
期して実行することとなり、大がかりなシステムを構築
しなくとも、制御側がダウンしたような場合における待
機側プロセッサ装置への制御動作の切替えを、継続性を
維持しながら即座に行うことができる。また、２つのプ
ロセッサ装置が同期をとる動作は、システムコール、割
り込み処理やＩ／Ｏ処理において行われるもので、アプ
リケーションプログラムは、その設計時において二重化
処理を意識しなくともよく、アプリケーションプログラ
ムの作成を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる装置の基本的な機能を示す機能
ブロック図である。

【図２】本発明の一実施例のハードウェアを示す構成ブ
ロック図である。

【図３】システム立ち上げ時の動作を示すフローチャー
トである。

【図４】システム立ち上げ時の動作を示すフローチャー
トである。

【図５】システム立ち上げ時における各プログラム実行
メモリ手段の構成概念図である。

【図６】同期実行時の動作を示す概念図である。

【図７】制御側と待機側とのそれぞれのプロセッサ装置
において行われる待ち合わせ処理（同期処理）の動作を
示すフローチャートである。

【図８】待機側プロセッサ装置において電源異常が発生
した場合の切替え動作を示すフローチャートである。

【図９】制御側プロセッサ装置において電源異常が発生
した場合の切替え動作を示すフローチャートである。

【図１０】ウォッチ・ドッグ・タイマがタイムアップし
た場合の切替え動作を示すフローチャートである。

【図１１】制御側プロセッサ装置で暴走もしくは不可抗
力によりシステムダウンした場合の切替え動作を示すフ
ローチャートである。

【図１２】制御側プロセッサ装置で、ＣＰＵ異常を検知
した場合、ＣＰＵ例外が発生し、同期が採れなくなった
場合、自己診断によりエラーが検出された場合の切替え
動作を示すフローチャートである。

【図１３】Ｉ／Ｏ装置において異常が発生した場合の切
替え動作を示すフローチャートである。

【符号の説明】

ＭＤ１，ＭＤ２ プロセッサ装置 ＳＢ システムバス １１ ＯＳ実行メモリ手段 １２ プログラム実行メモリ手段 １３ ＣＰＵ装置 １４ データ等値化手段 １５ 入出力装置（Ｉ／Ｏ装置） １６ プロセス装置間割り込み発生手段 １７ 待ち合わせ手段である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松田 年彦 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】単体で実行可能な２つのプロセッサ装置を
   システムバスで結合し、一方のプロセッサ装置が実作業
   につき他方のプロセッサ装置が実作業に関与せず待機す
   る方式の二重化プロセッサ装置であって、 各プロセッサ装置に、 オペレーティングシステムを格納したＯＳ実行メモリ手
   段と、 オペレーティングシステムの機能を使用（システムコー
   ル）しながら動作するアプリケーションプログラムを格
   納したプログラム実行メモリ手段と、 前記各メモリに格納されているプログラムに従って動作
   するＣＰＵ装置と、 自身が実作業に関与しているとき前記プログラム実行メ
   モリ手段の内容を待機状態にある相手のプロセッサ装置
   内のプログラム実行メモリ手段に転送するデータ等値化
   手段と、 自身が実作業に関与しているとき受けた割り込みを待機
   状態にある相手のプロセッサ装置側に行うプロセス装置
   間割り込み発生手段と、 前記アプリケーションプログラムがシステムコールを行
   った際制御側プロセッサ装置と待機側プロセッサ装置と
   でその動作が同期するように待ち合わせを行うための待
   ち合わせ手段とを備え、 各プロセッサ装置は、プログラム間でのデータの授受処
   理および通信処理をすべてオペレーティングシステムを
   経由して行うように構成したことを特徴とする二重化プ
   ロセッサ装置。
2. 【請求項２】各プロセッサ装置に、所定の時間毎にシス
   テムコールを行う疑似システムコール手段を設けたこと
   を特徴とする請求項１記載の二重化プロセッサ装置。