JPH07281922A - 計算機のｃｐｕ診断方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 計算機を移動体に搭載しオペレーショナル・
プログラムで運用中の状態で計算機のＣＰＵの診断を行
う際に、診断精度の向上と故障時の原因究明時間の短縮
を実現するための計算機のＣＰＵ診断方法を得る。 【構成】 ステップ１により書き込み／読み込み可能な
メモリの診断を、ステップ２によりＣＰＵが持つインス
トラクションの実行機能の診断を、ステップ３によりＣ
ＰＵが持つ汎用レジスタ／アドレスレジスタの動作機能
の診断を、ステップ４によりＣＰＵが持つ割り込み機能
の診断を、ステップ５により入出力ボードの診断を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、移動体に搭載してそ
の運用を行う計算機のＣＰＵを、運用状態で診断する診
断方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７はレーダ等を装備した移動体と管制
センターとの関係を示す図、図８は移動体に搭載する運
行管制用計算機システムのシステム全体及び各機器の接
続関係を示す概要図、図９は運行管制用計算機システム
の構成図、図１０は運行管制用計算機システムの各機器
を制御する運行管制計算機の構成図、図１１は運行管制
計算機の運用時のフローチャート、図１２は前記計算機
をオペレーショナル・プログラムで運用中のプログラム
のスケジューリング状態を表わす図、図１３は従来のパ
ワーオン時試験プログラム（以下第１のプログラムと記
す。）のフローチャート、図１４は従来の運用時試験プ
ログラム（以下第２のプログラムと記す。）のフローチ
ャート、図１５は従来のインストラクション実行機能の
加算命令の診断方法を示すフローチャート、図１６は従
来の割り込み機能の診断方法を示すフローチャートであ
る。

【０００３】図７に示すように、移動体Ｓは、レーダで
前方を警戒すると同時に管制センターＣと連絡を取り合
いながら運行責任者がその運行方法などを決定してい
る。そのために、移動体Ｓに図８に示すようなレーダ
１、アンテナ２、レーダ信号処理器３、通信制御処理器
４、運行管制計算機５、表示装置６および操作盤７を搭
載している。レーダ１、アンテナ２、レーダ信号処理器
３、通信制御処理器４、運行管制計算機５、表示装置６
および操作盤７は互いに図９のように接続されている。
なお、図９において、８は各機器を接続する外部バスで
ある。

【０００４】すなわち、レーダ１は前方の障害物を検知
し、その信号をレーダ信号処理器３で変換し、運行管制
計算機５がオペレーショナル・プログラムにより表示装
置６に表示する。また、操作盤７を操作することによ
り、オペレーショナル・プログラムは通信制御処理器４
へメッセージを送信し、通信制御処理器４が変換したメ
ッセージはアンテナ２を介して管制センターＣへ送信さ
れる。逆に、管制センターＣからのメッセージはアンテ
ナ２で受信され、通信制御処理器４により通信メッセー
ジに変換される。前記通信メッセージを運行管制計算機
５がオペレーショナル・プログラムにより表示装置６に
表示する。

【０００５】以上のような動作をする中心をなす運行管
制計算機５は、図１０に示す構成をとる。図１０におい
て、９はＣＰＵ、１０は主メモリ、１１は運行管制計算
機５の電源投入時／電源瞬断時に実行するブートストラ
ッププログラムを格納しておくブートＲＯＭ、１２は運
行管制計算機５が外部接続機器と通信するための入出力
ボード、１３はオペレーショナル・プログラム等を格納
しておく補助メモリ、１４は電源である。ＣＰＵ９、主
メモリ１０、ブートＲＯＭ１１、入出力ボード１２およ
び補助メモリ１３は内部バス１５により接続されてい
る。通常、運行管制計算機５に電源を投入すると、図１
１の如くブートＲＯＭ１１に格納されたブートストラッ
ププログラムが補助メモリ１３から第１のプログラムを
主メモリ１０上へロードし、第１のプログラムを実行す
る（ステップ２２，２３）。次に補助メモリ１３からオ
ペレーショナル・プログラムを主メモリ１０へロード
し、オペレーショナル・プログラムの実行を開始するこ
とにより（ステップ２４，２５）、運用状態となる。運
用状態において電源の瞬断が発生した場合は、再度ステ
ップ２２，２３，２４，２５を経て、運用状態に復帰す
る。オペレーショナル・プログラム実行中は、図１２に
示すように、オペレーショナル・プログラムが入出力の
ために待ち状態となったときなどに、オペレーショナル
・プログラムに組み込んだ第２のプログラムへ制御を切
り替えることにより、第２のプログラムを実行してい
る。

【０００６】第１のプログラムでは、図１３のごとくＣ
ＰＵ９がハードウェアの機能として持つ組み込み自己試
験命令を実行し（ステップ６、主メモリ１０がハードウ
ェアの機能として持つ組み込み自己試験命令を実行し
（ステップ７）、入出力ボード１２がハードウェアの機
能として持つ組み込み自己試験命令を実行して入出力機
能診断を行う（ステップ５）ことにより、運行管制計算
機５の主要構成部品であるＣＰＵ９、主メモリ１０、入
出力ボード１２の簡単な機能診断を、運用状態に入る前
に行っている。また、第２のプログラムでは、図１４の
ごとく次式のような簡単な四則演算をすることにより
（ステップ２６）、ＣＰＵ９の簡単な機能診断を、運用
状態において随時実施している。 ｙ＝（ｘ² ＋ｎ）÷２

【０００７】一方、運行管制計算機５を整備のために移
動体Ｓから取り外し、専用の試験装置で診断する際に
は、主メモリ１０の診断は、主メモリ１０の全アドレス
に対して試験データを書き込み、その後、書き込んだデ
ータを読み込み前記試験データと比較することにより診
断を行う。ＣＰＵ９の持つ演算命令の診断は、例えば加
算命令については図１５のごとく、設定済の試験テーブ
ルから試験データを読み込み、読み込んだデータを加算
する（ステップ２７，２８）。ステップ２８の加算結果
を比較して（ステップ２９）、比較の結果が所望値ｙと
一致しない場合は、エラーコードを設定して加算命令に
対する診断を終了する（ステップ３１）。ステップ２９
で比較結果が所望値ｙと一致した場合には、試験テーブ
ルに設定済の試験データが全て終了したかどうかを判定
し、終了していない場合には次の試験データを読み込み
試験を繰り返す（ステップ３０）。ステップ３０で試験
データが全て終了した場合には、加算命令に対する診断
結果は合格となり、診断を終了する。ＣＰＵ９の持つ割
り込み機能の診断は、図１６のごとく割り込みの原因と
なる演算やメモリアクセスを行って割り込みを発生し
（ステップ３２）、所望する割り込み処理へ分岐したか
を判定し（ステップ３３）、分岐しなかった場合にはエ
ラーコードを設定して割り込み機能の診断を終了する
（ステップ３１’）。ステップ３３で所望する割り込み
処理へ分岐した場合には、割り込みを発生する全ての演
算やメモリアクセスの実行が終了したかどうかを判定し
（ステップ３４）、実行が終了していない場合には割り
込み原因となる次の命令を実行するようにしてステップ
３２へ戻る。割り込みを発生する全ての演算やメモリア
クセスの実行が終了した場合には、割り込み機能に対す
る診断結果は合格となり、診断を終了する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の計算機のＣＰＵ
診断方法は以上のような方法を取っている。すなわち、
移動体に搭載しオペレーショナル・プログラムで運用中
には、電源瞬断時に速やかにオペレーショナル・プログ
ラムへ復帰する必要があるために実行時間が制限され、
また、主メモリにオペレーショナル・プログラムをロー
ドする必要があるためにプログラムが占めるメモリ容量
が制限される。これらの制約のため、専用の試験装置で
行っている主メモリの診断やインストラクション、割り
込みの機能診断等の詳細な診断を、第１のプログラムや
第２のプログラムに取り入れることが出来ず、簡単な診
断のみを実施しているので、運用状態における計算機の
故障検出精度が低く故障原因の特定も難しかった。さら
に、故障が発生した場合には計算機を移動体から取り外
して専用の試験装置で診断しなければならず、原因究明
に時間を要すという課題があった。

【０００９】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、計算機を移動体に搭載しオペレー
ショナル・プログラムで運用中に詳細な診断を行って診
断精度を向上すると供に、搭載した状態で故障原因の究
明を行うことを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明に係わる計算機
のＣＰＵ診断方法は、電源投入時及び電源瞬断時に第１
のプログラムにより、メモリの書き込み／読み込み機能
診断、インストラクションの実行機能診断、汎用レジス
タ／アドレスレジスタの動作機能診断、割り込み機能診
断および入出力機能診断を行って計算機の詳細機能を診
断し、オペレーショナル・プログラムで運用中に第２の
プログラムにより、ＣＰＵ及び主メモリがハードウェア
機能として持つ組み込み自己試験命令を実行してＣＰＵ
及び主メモリの診断を随時行うものである。

【００１１】また、メモリの書き込み／読み込み機能の
診断において、主メモリの各ページの最初と最後の数ワ
ードについてのみ検証を行い、メモリの書き込み／読み
込み機能の診断の高速化を図るものである。

【００１２】また、インストラクションの実行機能の診
断において、相反する動作のインストラクションを組合
せることにより数値演算のオーバーフローやアンダーフ
ローを防止して演算の簡略化を図ったうえで全インスト
ラクションを１つづつ実行し、診断の高速化及びメモリ
仕様領域の縮小を図るものである。

【００１３】また、割り込み機能の診断において、割り
込みレジスタの対応ビットを操作して割り込みを発生さ
せることにより、診断の高速化及びメモリ使用領域の縮
小を図るものである。

【００１４】

【作用】この発明においては、高速化したメモリの書き
込み／読み込み機能の診断、高速化及びメモリ使用領域
の縮小を図ったインストラクションの実行機能の診断お
よび割り込み機能の診断、さらには専用試験装置で実施
していた汎用レジスタ／アドレスレジスタの動作機能の
診断を第１のプログラムで行い、従来第１のプログラム
で実施していたＣＰＵの持つ組み込み自己試験命令と主
メモリの持つ組み込み自己試験命令を第２のプログラム
で実施することにより、運用中においても計算機を詳細
に診断できるようにする。

【００１５】

【実施例】

実施例１．図１は本発明による第１のプログラムのフロ
ーチャート、図２は本発明による第２のプログラムのフ
ローチャート、図３は主メモリ１０とページ枠の関係を
示す図、図４は本発明によるインストラクション実行機
能の診断方法を示すフローチャート、図５は本発明によ
るインストラクション実行機能の加減算命令の診断方法
を示すフローチャート、図６は本発明による割り込み機
能の診断方法を示すフローチャートである。

【００１６】本発明による第１のプログラムでは、図１
のごとくメモリの書き込み／読み込みにより（ステップ
１）主メモリ１０を診断し、ステップ２によりＣＰＵ９
が持つインストラクションの実行機能を診断し、ステッ
プ３によりＣＰＵ９が持つ汎用レジスタ／アドレスレジ
スタの動作機能を診断し、ステップ４によりＣＰＵ９が
持つ割り込み機能を診断し、ステップ５により入出力ボ
ード１２の診断を行うことにより、運行管制計算機５の
主要構成部品であるＣＰＵ９、主メモリ１０、入出力ボ
ード１２の詳細な機能診断を運用状態に入る前にソフト
ウェアの動作検証の立場から行う。又、オペレーショナ
ル・プログラム実行中に第２のプログラムで、図２のご
とくステップ６によりＣＰＵ９の診断を、ステップ７に
より主メモリ１０の診断をハードウェアの動作検証の立
場から随時行う。

【００１７】移動体Ｓに搭載した運用状態での診断とな
るため、診断時間の高速化及びメモリ使用領域の縮小が
必要となる。そこで、ステップ１においては、図３に示
すごとく主メモリ１０の各ページの最初と最後の数ワー
ドの領域１６にのみ試験データを書き込み、その後、前
記書き込みデータを読み出して前記試験データと照合す
ることにより、主メモリ１０の書き込み／読み込み機能
の診断を行う。主メモリ１０の各ページの最初と最後の
数ワードの領域を検証することで、主メモリ１０を構成
しているメモリチップの各領域を均一にアクセスできる
ので、主メモリ１０の全領域にテストデータを読み書き
するよりも高速に、主メモリ１０の機能検証を実現でき
る。また、ステップ２においては図４で示すように、ス
テップ８，ステップ９，ステップ１１，ステップ１２，
ステップ１３のように相反する動作をする命令を組合せ
て実行することにより数値演算時に発生するオーバーフ
ローやアンダーフローを防いで演算を簡略化し、その結
果を所望値と比較する。前記の演算の簡略化は、例えば
加減算のインストラクション機能を検証する場合には、
図５に示すように、元値ｘに変化値ｎを加算し（ステッ
プ１６）、その結果から変化値ｎを減算することで（ス
テップ１７）、元値ｘを一定に保つことにより実現す
る。これにより、プログラムのメモリ容量を押さえると
供に、１インストラクションに対して複数の試験データ
を個別に実行するよりも高速に、全てのインストラクシ
ョンを一通り検証できることになる。また、ステップ４
においては図６で示すように、割り込みレジスタの各割
り込みレベルに対応するビットを操作して割り込みを発
生し、所望する割り込みレベルの割り込み処理へ分岐す
ることを確認する（ステップ１９，２０）。これによ
り、個々の割り込みを発生する命令を個別に実行せずに
各割り込みの発生／不発生を検証できるので、プログラ
ムのメモリ容量の縮小と実行時間の高速化を行える。

【００１８】なお、ここでは計算機を移動体に搭載した
状態でのＣＰＵの診断方法について説明してきたが、移
動体に搭載しない計算機のＣＰＵの診断に適用してもよ
い。

【００１９】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、計算
機を移動体に搭載した運用状態でＣＰＵの診断を行う際
に、診断を詳細に行えるため、診断精度が向上し、ま
た、故障箇所の特定を運用状態で行えるため、故障時の
原因究明時間が短縮できるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例であるパワーオン時試験プロ
グラムのフローチャートである。

【図２】この発明の実施例である運用時試験プログラム
のフローチャートである。

【図３】主メモリとページ枠の関係を示す図である。

【図４】この発明の実施例であるインストラクション実
行機能の診断方法を示すフローチャートである。

【図５】この発明の実施例であるインストラクション実
行機能の診断方法である加減算命令の診断方法を示すフ
ローチャートである。

【図６】この発明の実施例である割り込み機能の診断方
法を示すフローチャートである。

【図７】移動体と管制センターとの関係を示す図であ
る。

【図８】運行管制用計算機システムの概要図である。

【図９】運行管制用計算機システムの構成図である。

【図１０】この発明が適用される運行管制計算機の構成
図である。

【図１１】運行管制計算機の運用時のフローチャートで
ある。

【図１２】オペレーショナル・プログラムのスケジュー
リング状態を示す図である。

【図１３】従来のパワーオン時試験プログラムのフロー
チャートである。

【図１４】従来の運用時試験プログラムのフローチャー
トである。

【図１５】従来のインストラクション実行機能の診断方
法である加算命令の診断方法を示すフローチャートであ
る。

【図１６】従来の割り込み機能の診断方法を示すフロー
チャートである。

【符号の説明】

Ｓ 移動体 Ｃ 管制センター １ レーダ ２ アンテナ ３ レーダ信号処理器 ４ 通信制御処理器 ５ 運行管制計算機 ６ 表示装置 ７ 操作盤 ８ 外部バス ９ ＣＰＵ １０ 主メモリ １１ ブートＲＯＭ １２ 入出力ボード １３ 補助メモリ １４ 電源 １５ 内部バス

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動体に搭載してその運用を行う計算機
   のＣＰＵを、オペレーショナル・プログラムで運用中に
   予め組み込まれている自己試験プログラムを用いて上記
   ＣＰＵを診断するＣＰＵ診断方法において、計算機のパ
   ワーオン時にはパワーオン時試験プログラムを用いて、
   メモリの書き込み／読み込み機能、インストラクション
   の実行機能、汎用レジスタ／アドレスレジスタの動作機
   能、割り込み機能および入出力機能の診断を行い、ま
   た、オペレーショナル・プログラムを実行している時に
   は運用時試験プログラムを用いて、ＣＰＵとメモリの診
   断をハードウェアの持つ組み込み自己試験機能で診断す
   ることを特徴とする計算機のＣＰＵ診断方法。
2. 【請求項２】 書き込み／読み込み可能なメモリの各ペ
   ージの最初と最後の数ワードにテスト用のデータを書き
   込み、その後、上記書き込みデータを上記メモリから読
   み出しテスト用のデータと比較することにより、メモリ
   の書き込み／読み込み機能を診断することを特徴とする
   請求項１記載の計算機のＣＰＵ診断方法。
3. 【請求項３】 相反するインストラクションを１命令づ
   つ組合せて全てのインストラクションを実行し、その結
   果を所望の値と比較することにより、個々のインストラ
   クションが仕様どおりに動作するのを診断することを特
   徴とする請求項１記載の計算機のＣＰＵ診断方法。
4. 【請求項４】 割り込みレジスタの対応する割り込みレ
   ベルのビットを操作し、その後、所望する割り込みレベ
   ルの割り込みが発生するのを検証することにより、ＣＰ
   Ｕが持つ割り込み機能が仕様どおりに動作するのを診断
   することを特徴とする請求項１記載の計算機のＣＰＵ診
   断方法。