JPH07219910A - マルチプロセッサの早期異常検出方法及びマルチプロセッサシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】マルチプロセッサシステムにおいてプロセッサ
の台数が増加しても共通バスの負荷を上げずにプロセッ
サの障害を早期に検出し得るマルチプセッサシステムの
提供にある。 【構成】複数のプロセッサを共通バスを介して接続し分
散処理を実行するマルチプロセッサシステムにおいて、
各プロセッサ（１−１，１−２）に、予め各プロセッサ
に割り当てられた所定の周期で自己の正常状態を表す正
常動作信号を他のプロセッサへブロードキャストする機
能（５−１）と、他のプロセッサが前記所定の周期で正
常動作信号をブロードキャストしているか否かを監視す
る機能（４−１）を設けた。 【効果】プロセッサの台数が多くなっても共通バスの負
荷を低く抑えながら各プロセッサの障害を早期に発見す
ることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数のプロセッサを用
いて処理を行う分散処理システムに係わり、特に各プロ
セッサの早期異常検出方法及びそれを用いたプロセッサ
システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来は、たとえば特開平2−47947号公報
に記載があるように、複数のプロセッサを用いて処理を
行う分散処理システムにおいて、障害を検出するプロセ
ッサが障害を検出されるプロセッサに対して一定周期で
問い合わせ信号を発行し、この問い合わせ信号に対する
被障害検出プロセッサからの応答信号により、その被障
害検出プロセッサの障害有無を検出していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の方式で
は前記被障害検出プロセッサの数が多くなるにつれて問
い合わせ信号を発行する回数が増加し共通バスの負荷を
増大するばかりでなく、当該複数の被障害検出プロセッ
サ中あるひとつの被障害検出プロセッサに対する問い合
わせ信号を発行する周期が遅くなることにより、障害プ
ロセッサの検出が遅れるという問題がある。

【０００４】本発明の目的は、マルチプロセッサシステ
ムにおいてプロセッサの台数が増加しても共通バスの負
荷を上げずにプロセッサの障害を早期に検出し得る早期
異常検出方法及びそれを用いたマルチプセッサシステム
の提供にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数のプロセ
ッサを共通バスを介して接続し、各プロセッサは当該共
通バスを介して相互にデータの送受信を行い分散処理を
実行するマルチプロセッサシステムにおいて、前記各プ
ロセッサは、自己の正常状態を表す正常動作信号を所定
周期で前記共通バスを介して他のプロセッサに対してブ
ロードキャストし、このブロードキャストされる正常動
作信号の受信の有無により、各プロセッサは、他のプロ
セッサにおける障害発生の有無を判定するようにしたこ
とに特徴がある。

【０００６】また、更に本発明は、複数のプロセッサを
共通バスを介して接続し、各プロセッサは当該共通バス
を介して相互にデータの送受信を行い分散処理を実行す
るマルチプロセッサシステムにおいて、前記各プロセッ
サに、予め各プロセッサに割り当てられた所定の周期で
自己の正常状態を表す正常動作信号を他のプロセッサへ
ブロードキャストする手段と、他のプロセッサが前記所
定の周期で正常動作信号をブロードキャストしているか
否かを監視する手段を設けたことに特徴がある。

【０００７】尚具体的には、各プロセッサは、自プロセ
ッサを制御するＭＰＵ（マイクロプロセッサ）とタイ
マ，システム構成管理テーブル、およびブロードキャス
ト通信に使用されるエリアと一対一通信機能に使用され
るエリアを有し、システム構成管理テーブルは各プロセ
ッサの名称を管理するエリアとプロセッサの正常，異常
を管理するエリアを有する。また、ブロードキャスト通
信に使用されるエリアはシステムデータに使用されるシ
ステム領域とマルチプロセッサ間にて共有されるデータ
に使用される共有データ領域に分けられるものである。

【０００８】

【作用】本発明によれば、各プロセッサが正常に動作し
ている場合には、これら各プロセッサは、自己の正常動
作信号をブロードキャストし、いずれかのプロセッサに
障害が発生した場合には、その障害が発生したプロセッ
サからは正常動作信号がブロードキャストされなくなる
ので、他のプロセッサは、どのプロセッサに障害が発生
しているかを容易に判定することが可能となる。これに
より、マルチプロセッサ構成においてプロセッサの台数
が多くなっても共通バスの負荷を低く抑えながら各プロ
セッサの障害を早期に発見することが可能となるもので
ある。

【０００９】

【実施例】次に、本発明について図面を用いて説明す
る。

【００１０】図１は、本発明を実施するためのマルチプ
ロセッサシステムの一実施例である。

【００１１】同様の機構を有する３台のプロセッサ１−
１〜１−３，ブロードキャストとＰＣＭＡ（Processer
Controled Memory Access)の機能を有する共通バス２か
ら構成される。当該各プロセッサは、システム領域４−
１〜４−３，各プロセッサの障害有無情報が格納される
システム構成管理テーブルＳ−１〜Ｓ−３，各プロセッ
サに共通して必要なデータ（共有データ）が格納される
共有データ領域５−１〜５−３，各プロセッサに固有の
データが格納される固有データ領域６−１〜６−３，時
間監視のためのタイマＴ−１〜Ｔ−３を有する。

【００１２】本図においてシステム情報と共有データは
ブロードキャスト通信８でデータ転送され、システム情
報はシステム領域４−１〜４−３に、共有データは共有
データ領域５−１〜５−３に格納される。また、固有デ
ータはＰＣＭＡ通信７でデータ転送され、固有データ領
域６−１〜６−３に格納される。

【００１３】このようにしてブロードキャスト通信とＰ
ＣＭＡ通信を組み合わせてデータ転送を行えば、マルチ
プロセッサにおいてプロセッサの台数が増えても、プロ
セッサはシステム情報及び共有データのみをブロードキ
ャストすればよいので、バス負荷低減の効果がある。

【００１４】図２は、本発明を実施するためのマルチプ
ロセッサシステムの他の実施例である。

【００１５】本図においては、当該システム情報と共有
データは、ブロードキャストバス２−２を介してデータ
転送される。また当該固有データはＰＣＭＡバス２−１
を介してデータ転送される。このようにしてブロードキ
ャスト通信とＰＣＭＡ通信を組み合わせ、各通信用のバ
スを用いてデータ転送を行えば、図１に比べさらに、バ
ス負荷低減の効果がある。

【００１６】図３は、本発明マルチプロセッサシステム
障害検出方法の一実施例である。図１と同様のシステム
構成において、当該システム領域４−１〜４−３は、プ
ロセッサ１ー１のアライブデータ領域１０−１〜１０−
３，プロセッサ１ー２のアライブデータ領域１１−１〜
１１−３，プロセッサ１−３のアライブデータ領域１２
−１〜１２−３、また、アライブデータ通信タイミング
管理領域１３−１〜１３−３を持つ。当該アライブデー
タ通信タイミング管理領域は、プロセッサ１−１フラグ
１４−１〜１４−３，プロセッサ１−２フラグ１５−１
〜１５−３，プロセッサ１−３フラグ１６−１〜１６−
３を有する。

【００１７】本実施例では、プロセッサ１−１〜１−３
は周期的にアライブデータをブロードキャストすること
で、常に自分の動作状態を、他のプロセッサに知らせて
いる。つまり、本実施例では、アライブデータを当該正
常動作信号として使用する。各プロセッサの正常動作時
のタイムチャートを図４で示し、正常動作時のフローチ
ャートを図５で示す。

【００１８】以下、図５のフローチャートに従って説明
する。

【００１９】初めに、プロセッサ１−１がアライブデー
タ“１”をブロードキャストする（７０１）。当該アラ
イブデータはプロセッサ１−１アライブデータ領域１０
−１〜１０−３に格納される。また、タイマーＴ−１〜
Ｔ−３のカウントは０なので、プロセッサ１−１〜１−
３はプロセッサ１−１フラグ１４−１〜１４−３にビッ
トをたてる。当該アライブデータを受け取ったプロセッ
サ１−２，１−３はプロセッサ１−１アライブデータ領
域１０−２，１０−３のデータ“１”とプロセッサ１−
１フラグ１４−２，１４−３のビット“１”をコンペア
しプロセッサ１−１が正常動作していることを確認する
（７０２）。

【００２０】次に、プロセッサ１−２がアライブデータ
“１”をブロードキャストする（７０３）。当該アライ
ブデータはプロセッサ１−２アライブデータ領域１１−
１〜１１−３に格納される。また、タイマーＴ−１〜Ｔ
−３のカウントは２ｔなので、プロセッサ１−１〜１−
３はプロセッサ１−２フラグ１５−１〜１５−３にビッ
トをたてる。当該アライブデータを受け取ったプロセッ
サ１−１，１−３はプロセッサ１−２アライブデータ領
域１１−１，１１−３のデータ“１”とプロセッサ１−
２フラグ１５−１，１５−３のビット“１”をコンペア
しプロセッサ１−２が正常動作していることを確認する
（７０４）。次に、プロセッサ１−３がアライブデータ
“１”をブロードキャストする（７０５）。当該アライ
ブデータはプロセッサ１−３アライブデータ領域１２−
１〜１２−３に格納される。また、タイマーＴ−１〜Ｔ
−３のカウントは４ｔなので、プロセッサ１−１〜１−
３はプロセッサ１−３フラグ１６−１〜１６−３にビッ
トをたてる。当該アライブデータを受け取ったプロセッ
サ１−１，１−２はプロセッサ１ー３アライブデータ領
域１２−１，１２−２のデータ“１”と１−３フラグ１
６−１，１６−２のビット“１”をコンペアしプロセッ
サ１−３が正常動作していることを確認する（７０
６）。

【００２１】次に、プロセッサ１−１が１−１アライブ
データ“１”をブロードキャストすることにより各プロ
セッサ内のタイマーはカウント６ｔでリセットされる(7
07）。

【００２２】すべてのプロセッサ１−１〜１−３が正常
動作時は、上述の動作フローを繰り返す。

【００２３】プロセッサ１−２が故障している場合のフ
ローチャートを図６に示し、以下、図６のフローチャー
トに従って説明する。

【００２４】本図において、動作８０１〜８０３は、図
５の動作７０１〜７０３と同じ動作であり、タイマーＴ
−１〜Ｔ−３の時間が２ｔにおいて、プロセッサ１−２
が故障していればプロセッサ１−２はアライブデータ
“１”をブロードキャストしないので、プロセッサ１−
２アライブデータ領域１１−１，１１−３は“０”とな
る。タイマーＴ−１〜Ｔ−３のカウントは２ｔなので、
プロセッサ１−１〜１−３はプロセッサ１ー２フラグ１
５−１〜１５−３にビットをたてる。つまり、プロセッ
サ１−２フラグ１５−１，１５−３は“１”となる（８
０４）。よって、プロセッサ１−１，１−３はプロセッ
サ１−２アライブデータ領域１１−１，１１−３とプロ
セッサ１−２フラグ１５−１，１５−３の双方をコンペ
アし（８０５）、プロセッサ１−２の異常を検出する
（８０６）。

【００２５】本実施例によれば、他プロセッサの正常動
作を監視する際、問い合わせ信号を使用する必要がない
ため、バス負荷を上げずにプロセッサの早期異常検出が
可能になるという効果がある。

【００２６】図７は、本発明マルチプロセッサシステム
障害検出方法の他の実施例である。プロセッサ１，２，
３の各プロセッサは、本図に示されるように同様の構造
であり、各プロセッサは非同期に動作している。図１と
同様のシステム構成において、プロセッサ１は自プロセ
ッサのウオッチドックタイマおよびプロセッサ２，３の
ウオッチドックタイマ２００，２０１，２０２を有し、
当該各ウオッチドックタイマ値のいずれかの値がタイム
アップしても自プロセッサにウオッチドックタイムアウ
ト割り込みを発生する機構２２０を有する。同様にプロ
セッサ２，３はそれぞれ２２１，２２２を有する。さら
にプロセッサが正常時に当該自プロセッサのウオッチド
ックタイマを定周期でクリアするウオッチドックタイマ
リセットタスク２１０，２１１，２１２を有する。当該
自プロセッサのウオッチドックタイマを当該ウオッチド
ックタイマリセットタスクがリセットデータを書き込む
と当該データは共有バスを介してプロセッサ２，３のプ
ロセッサ１ウオッチドックタイマエリアにブロードキャ
ストされる。プロセッサ２，３についてもプロセッサ１
と同様の構造である。本図では省略してあるが、各プロ
セッサはプロセッサの正常異常を記録するシステム構成
管理テーブル（図１中のＳ−１〜Ｓ−３）を持つ。

【００２７】図８は、各プロセッサ１，２，３の通常時
の動作フローを示す。プロセッサ１，２，３は同様の動
作フローである。通常は本図のフローにあるように一定
周期にて図７の自プロセッサのウオッチドックタイマ値
をクリアするウオッチドックタイマリセットタスクが動
作している。ウオッチドックタイマリセットタスクが当
該自プロセッサのウオッチドックタイマ値をクリアする
と当該データは共有バスへブロードキャスト伝送され
る。

【００２８】図９は、各プロセッサ１，２，３のウオッ
チドックタイムアウト割り込みが発生した時の動作フロ
ーを示す。ウオッチドックタイムアウト割り込みが発生
するとウオッチドックタイムアウト割り込みタスクが起
動される。ウオッチドックタイムアウト割り込みタスク
はウオッチドックタイムアウトを発生したプロセッサを
判定し（１１０１）、自プロセッサの場合はエラー要因
（ウオッチドックタイムアウト）をエラースタックに退
避し、構成管理テーブルに自プロセッサがダウンしたこ
とをセットして(１１０２)、自プロセッサの動作を停止
する(１１０３)。ウオッチドックタイムアウトを発生し
たプロセッサを判定した結果が他プロセッサの場合は、
システム構成管理テーブルに当該プロセッサがダウンし
たことをセットし(１１０４)、当該プロセッサと処理中
のタスクをアボートして（1105）、ウオッチドックタイ
ムアウト割り込みタスク処理を終了する。これにより、
ひとつのプロセッサがダウンしてもシステム全体がダウ
ンすることなく縮退運転モードにはいることが可能であ
る。

【００２９】本実施例によれば、プロセッサに異常が発
生した場合にのみウオッチドックタイムアウト割り込み
タスクが動作するため、マルチプロセッサの異常監視を
システム全体の負荷を低くおさえながら実現することが
できる効果がある。さらに、各プロセッサの正常報告を
スケジューリングする必要がないという効果がある。

【００３０】

【発明の効果】以上、各プロセッサが一定周期で出力す
る正常信号を他のプロセッサが監視する方式である本発
明によれば、マルチプロセッサシステムにおいてプロセ
ッサの台数が増加しても共通バスの負荷を上げずにプロ
セッサの障害を検出することを可能にする効果がある。
さらに、各プロセッサが自己の正常動作信号をブロード
キャストすることにより、従来のプロセッサが自己以外
の他のプロセッサに問い合わせることにより他プロセッ
サの正常を監視する方式に比べ、早期に他プロセッサの
障害を検出することを可能にする効果がある。また、本
発明によれば、プロセッサ相互の関係が粗結合となり、
新しい機能をもつプロセッサをシステムへ追加する場合
も当該プロセッサは他のプロセッサ同様、一定周期で正
常信号を出力する機構と他のプロセッサの出力する正常
信号を監視する機構を有すればよく、プロセッサ異常検
出機構の標準化が図れると同時に、マルチプロセッサシ
ステムの拡張性を高めるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施するためのマルチプロセッサシス
テムの一実施例である。

【図２】本発明を実施するためのマルチプロセッサシス
テムの他の実施例である。

【図３】本発明マルチプロセッサシステム障害検出方法
の一実施例である。

【図４】各プロセッサの正常動作時のタイムチャートで
ある。

【図５】各プロセッサの正常動作時のフローチャートで
ある。

【図６】プロセッサ１−２が故障している場合のフロー
チャートである。

【図７】本発明を実施するためのマルチプロセッサシス
テムの他の実施例である。

【図８】図７における各プロセッサ１，２，３の通常時
の動作フローである。

【図９】図７における各プロセッサ１，２，３のウオッ
チドックタイムアウト割り込みが発生時の動作フローで
ある。

【符号の説明】

１−１〜１−３…プロセッサ、２…共通バス、４−１〜
４−３…システム領域、５−１〜５−３…共有データ領
域、６−１〜６−３…固有データ領域、７…PMA通信、
８…ブロードキャスト通信、Ｔ−１〜Ｔ−３…タイマ、
Ｓ−１〜Ｓ−３…システム構成管理テーブル、Ｐ−１〜
Ｐ−３…ＭＰＵ（マイクロプロセッサ）、１０−１〜１
０−３…プロセッサ１−１アライブ領域、１１−１〜１
１−３…プロセッサ１−２アライブ領域、１２−１〜１
２−３…プロセッサ１−３アライブ領域、１３−１〜１
３−３…アライブデータ通信タイミング管理領域、１４
−１〜１４−３…プロセッサ１−１のフラグ、１５−１
〜１５−３…プロセッサ１−２のフラグ、１６−１〜１
６−３…プロセッサ１−３のフラグ、２００〜２０２：
ウオッチドックタイマ（ＷＤＴ）、２１０〜２１２…Ｗ
ＤＴリセットタスク、２２０〜２２２…ウオッチドック
タイムアウト割り込み発生機構。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 英二 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株 式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者 高倉 満郎 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株 式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者 松田 敏彦 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のプロセッサを共通バスを介して接続
   し、各プロセッサは当該共通バスを介して相互にデータ
   の送受信を行い分散処理を実行するマルチプロセッサシ
   ステムにおいて、前記各プロセッサは、自己の正常状態
   を表す正常動作信号を所定周期で前記共通バスを介して
   他のプロセッサに対してブロードキャストし、前記各プ
   ロセッサは、前記ブロードキャストされる正常動作信号
   の受信により、当該正常動作信号を送信したプロセッサ
   は正常状態であると判定することを特徴とするマルチプ
   ロセッサの早期異常検出方法。
2. 【請求項２】複数のプロセッサを共通バスを介して接続
   し、各プロセッサは当該共通バスを介して相互にデータ
   の送受信を行い分散処理を実行するマルチプロセッサシ
   ステムにおいて、前記各プロセッサは、予め各プロセッ
   サに割り当てられた所定の周期で自己の正常状態を表す
   正常動作信号を他のプロセッサへブロードキャストする
   手段と、他のプロセッサが前記所定の周期で正常動作信
   号をブロードキャストしているか否かを監視する手段を
   有することを特徴とするマルチプロセッサシステム。
3. 【請求項３】前記監視手段は、前記他のプロセッサから
   の正常動作信号を予め割当てられた各領域に記憶する手
   段を有し、前記各所定の周期毎に、当該周期に対応する
   プロセッサからの正常動作信号が前記記憶手段に記憶さ
   れているか否かを確認し、他のプロセッサの動作状態を
   判定することを特徴とする請求項２に記載のマルチプロ
   セッサシステム。
4. 【請求項４】複数のプロセッサを共通バスを介して接続
   し、各プロセッサは当該共通バスを介して相互にデータ
   の送受信を行い分散処理を実行するマルチプロセッサシ
   ステムにおいて、前記各プロセッサは、自己を含めた他
   のプロセッサに対応するウオッチドックタイマと、一定
   時間を超えると当該プロセッサの異常を報告する手段を
   有し、前記各プロセッサは、一定周期にてブロードキャ
   ストされる正常動作信号の受信により、前記異常を報告
   する手段の出力をリセットすることを特徴とするマルチ
   プロセッサシステム。