JPH076049A - 多重プロセッサにおける割込み同期化方式 - Google Patents

多重プロセッサにおける割込み同期化方式

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JPH076049A
JPH076049A JP5143280A JP14328093A JPH076049A JP H076049 A JPH076049 A JP H076049A JP 5143280 A JP5143280 A JP 5143280A JP 14328093 A JP14328093 A JP 14328093A JP H076049 A JPH076049 A JP H076049A
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JP
Japan
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processor
interrupt
memory access
error
counter
Prior art date
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JP5143280A
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English (en)
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Shinichiro Yamaguchi
伸一朗 山口
Naoto Miyazaki
直人 宮崎
Yoshihiro Miyazaki
義弘 宮崎
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】複数のプロセッサを同一クロックで動作させ、
これらプロセッサの出力を比較することによってプロセ
ッサの故障を検出する多重プロセッサに於いて、プロセ
ッサ外からの非同期割込みを複数プロセッサに簡便に伝
達すること。 【構成】割込みをプロセッサの外部で保持する割込み同
期化回路5と規定回数以上プロセッサが動いたら、定期
的にメモリアクセスが発生するようにカウンタを設け
る。そしてメモリアクセスのアクセス終了応答をプロセ
ッサが取り込むときに、アクセスエラーの形で該保持さ
れた割込みをプロセッサに伝える。

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同
一クロックで動作させ、これらプロセッサの出力を比較
することによってプロセッサの故障を検出する多重プロ
セッサに関わり、特にプロセッサ外からの非同期割込み
を複数プロセッサに簡便に伝達する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般にマイクロプロセッサは、内部回路
にパリティ等の誤り検出コードを設けないので、内部の
障害を検出することが出来ない。そこでこのようなマイ
クロプロセッサを用いて、高信頼計算機を実現するに
は、図4に示すような相互比較方式の多重プロセッサを
用いて、プロセッサ内部で発生する誤りを検出する。即
ちマスタプロセッサMと参照用プロセッサRを同じよう
に動作させて、出力を比較することにより、プロセッサ
の誤りを検出する方法が提案されている。相互比較方式
は、単純な割には誤り検出のカバレッジが大きく有用な
方式である。この方式で重要なことは、複数のプロセッ
サを同じように動かすことであり、このために少なくと
も一致したクロックを用いる必要がある。更に、リセッ
ト信号や割込みなど非同期信号によって不連続になるタ
イミングで複数のプロセッサを同期させる必要がある。
このための常套手段としては、図4に示すように非同期
信号9をプロセッサがサンプリングするクロックpclkで
同期化して、十分なセットアップを持って各プロセッサ
に与えることである。しかしながら、最近の高性能プロ
セッサは、非常に高速のクロックを用いるため外部の回
路で十分なセットアップ時間を確保することが難しく、
またプロセッサ内部で更に内部クロックへの同期化を行
っている場合には、その同期化誤差によって割込みタイ
ミングがプロセッサ間でずれてしまい、その後のプロセ
ッサ出力が異なってしまう。これによってプロセッサが
障害を起こしていないにも関わらず相互比較回路が不一
致エラーを検出してしまうという問題が発生する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題に
鑑みて行われたものであり、本発明の目的は、高速なク
ロックで動作しているプロセッサを容易に同期化する方
式を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】割込みを高速なプロセッ
サクロックに同期させる代わりにより低速な外部インタ
フェイスのクロックに同期化して、プロセッサに取り込
めるようにすればよい。つまり、割込みをプロセッサの
外部で保持しておき、メモリアクセスのアクセス終了応
答をプロセッサが取り込むときに、アクセスエラーある
いはリードデータの意図的パリティエラーの形で該割込
みをプロセッサに伝えるようにする。しかしこのままで
は、メモリアクセスがあるまで割込みがプロセッサに取
り込まれなくなる。そこで、規定回数以上プロセッサが
動いたら、定期的にメモリアクセスが発生するようにカ
ウンタを設ける。本来割込みは、非同期に発生する事象
をプロセッサに伝える非常に有効な手段であるが、プロ
セッサが高速になると割込みという手段ではなく、短周
期の定期的ポーリングによって非同期に発生する事象を
プロセッサに伝えても、応答速度やプロセッサの負荷は
たいしたオーバヘッドにならない。
【0005】
【作用】カウンタをプロセッサ内部に持てるときは、カ
ウンタが規定回数以上になると、内部キャッシュメモリ
を持つプロセッサでは、強制的にキャッシュミスヒット
を起こさせることによって、プロセッサ外部にメモリア
クセスを発生させることが出来る。また、カウンタをプ
ロセッサ内部に持てないときは、カウンタが規定回数以
上になると、内部キャッシュメモリを強制的にディセー
ブルにすることによって、プロセッサ外部にメモリアク
セスを発生させることが出来る。
【0006】
【実施例】以下、図面を用いて実施例を詳細に説明す
る。
【0007】図1に本発明を適用した多重プロセッサの
全体構成を示す。1−1及び1−2は、マイクロプロセ
ッサであり、図示していないメモリより命令を読みだし
て命令を実行する。ここで1−1は、マスタプロセッサ
と呼び、メモリに対する実際の制御信号を出力する。こ
れに対して1−2は、参照用プロセッサと呼びマスタプ
ロセッサがアクセスしたメモリのデータは取り込むが、
出力は、後述の比較器だけに出力する。信号線7,8は
それぞれプロセッサの内部回路用クロック(pclk)と外
部インタフェイス用クロック(bclk)である。プロセッ
サ内部の論理回路は、pclk7に同期して動作し、割込み
信号もpclk7でサンプリングされて、プロセッサ内部に
取り込まれる。2−1と2−2はそれぞれプロセッサ1
−1と1−2から出力される信号であり、例えばアドレ
スやデータ及びメモリアクセスに必要な制御信号であ
る。3は、比較器であり、プロセッサ1−1及び1−2
から信号2−1及び2−2が出力される毎にこの値を比
較して不一致を検出する。不一致が検出されるとその結
果を信号線12を介して、構成制御回路4に伝える。4
は、構成制御回路であり、比較器3で不一致が検出され
ると上位のソフトウエアに通知して当該計算機の動作を
停止して、システムの構成制御を行う。これらの構成制
御方法については、当業者周知の事柄であるので本実施
例では、これ以上細かく説明しない。5は、割込み信号
9をプロセッサの外部インタフェイス用クロックbclk8
に同期化する割込み同期化回路である。6は、論理和素
子であり、割込み同期化回路5に取り込まれた割込み信
号とメモリなどからのエラー信号11の論理和を取って
プロセッサにアクセスエラー信号10として伝える。信
号線10は、プロセッサにアクセスエラーを伝えるアク
セスエラー信号線であり、メモリアクセスを行ったとき
にメモリ側でパリティエラー等の障害が発生した時に、
メモリアクセス応答信号(図示していない)と共にプロ
セッサに伝えられる。アクセスエラー信号線等の信号
は、bclk8に同期している必要がある。アクセスエラー
がつたえられると、プロセッサはアクセスエラー処理プ
ログラムにジャンプして要因解析等を行う。
【0008】図2にプロセッサの内部構成を示す。10
0は、コアプロセッサであり、いわゆるレジスタや演算
器から成るデータ処理部である。101は、プロセッサ
に内蔵されるキャッシュメモリであり、102は、キャ
ッシュメモリ制御回路である。103は、プロセッサか
らのメモリアクセスを制御するバス制御回路である。1
04は、コアプロセッサ100から出されるキャッシュ
メモリアクセス回数を数えるカウンタであり、規定回数
を超えるとキャッシュメモリ制御回路102に対して次
のキャッシュメモリアクセスをミスヒットとするように
信号線106を介して指示する。キャッシュ制御回路1
02は、ミスヒットが発生すると、信号線107を介し
てこれをカウンタ104に伝え、カウンタ104は、計
数をクリアする。
【0009】続いて本実施例の動作について説明する。
マスタプロセッサ1−1と参照用プロセッサ1−2は、
図示していないリセット信号により初期化された後、同
一のクロックpclk7とbclk8に従って全く同じ動作を行
う。即ち、マスタプロセッサ1−1がメモリにアクセス
し、リードデータを両方のプロセッサが取り込んで処理
する。そしてキャッシュメモリ101にある程度データ
が蓄積されると、プロセッサ内部だけで処理を行うよう
になるが、プロセッサ内のカウンタ104は、コアプロ
セッサ100が、キャッシュメモリ101をアクセスす
る毎にカウントアップされる。この時割込み9が発生す
ると、該割込みは、割込み同期化回路5でbclk8に同期
化された後、一旦5内に保持される。
【0010】カウンタ104が規定値を越えるとカウン
タは、信号線106によってキャッシュ制御回路102
に次のキャッシュメモリアクセスをミスヒットにするよ
うに指示する。これに従ってキャッシュ制御回路107
は、コアプロセッサ100からのアクセスをミスヒット
としBIU103に対してメモリアクセスを要求する。同時
に、ミスヒットが発生したことを信号線107を介し
て、カウンタに伝える。これによってカウンタは、初期
化される。BIU103が行ったメモリアクセスに対する応答
があるときに、割込み同期化回路に割込みが保持されて
いれば、信号線10を介してアクセスエラー応答がプロ
セッサに伝えられる。プロセッサは、アクセスエラー処
理プログラムによって該エラーが割込みによって生じた
ことを特定した後、所謂割込み処理プログラムにジャン
プして、従来と同様の割込み処理を行う。割込み処理が
終了するとアクセスエラーになったアクセスのリトライ
を行ってから復帰する。
【0011】また、カウンタ104が規定値を越えなく
ても、本来のキャッシュミスヒットが発生すれば、上記
と同じ動作が成される。
【0012】続いて第2の実施例を図を用いて説明す
る。
【0013】図3に本発明を適用した多重プロセッサの
全体構成を示す。この中でプロセッサ1,比較器2など
は、前記実施例と同様なので説明を省略する。但しプロ
セッサ内には、カウンタ104を持たない。12は、マ
スタプロセッサ1−1より出力される命令実行の経過を
示す信号線13からプロセッサ1−1で実行された命令
数を数えるカウンタである。カウンタ12は、命令実行
回数が規定回数を超えるとプロセッサ1−1と1−2に
対して次の命令実行時には、キャッシュメモリをディセ
ーブルにして、外部アクセスを発生するように信号線1
5を介して指示する。プロセッサ1−1は、外部アクセ
スが発生すると、信号線14を介してこれをカウンタ1
2に伝え、カウンタ12は、計数をクリアする。
【0014】続いて本実施例の動作について説明する。
マスタプロセッサ1−1と参照用プロセッサ1−2は、
図示していないリセット信号により初期化された後、同
一のクロックpclk7とbclk8に従って全く同じ動作を行
う。即ち、マスタプロセッサ1−1がメモリにアクセス
し、リードデータを両方のプロセッサが取り込んで処理
する。そしてキャッシュメモリ101にある程度データ
が蓄積されると、プロセッサ内部だけで処理を行うよう
になるが、カウンタ12は、プロセッサ1が、1命令実
行する毎にカウントアップされる。この時割込み9が発
生すると、該割込みは、割込み同期化回路5でbclk8に
同期化された後、一旦5内に保持される。
【0015】カウンタ12が規定値を越えるとカウンタ
12は、信号線15によってプロセッサ1−1と1−2
に対してキャッシュをディセーブルにするように指示す
る。これに従ってプロセッサは、コアプロセッサ100
からのアクセスを直接BIU103に送り、メモリアク
セスを要求する。BIU103からメモリアクセスが出
たことを信号線14を介して、カウンタ12に伝える。
これによってカウンタ12は、初期化される。以降は第
1の実施例と同じくBIU103が行ったメモリアクセスに対
する応答があるときに、割込み同期化回路に割込みが保
持されていれば、信号線10を介してアクセスエラー応
答がプロセッサに伝えられる。プロセッサは、アクセス
エラー処理プログラムによって該エラーが割込みによっ
て生じたことを特定した後、所謂割込み処理プログラム
にジャンプして、従来と同様の割込み処理を行う。割込
み処理が終了するとアクセスエラーになったアクセスの
リトライを行ってから復帰する。
【0016】また、カウンタ12が規定値を越えなくて
も、本来のメモリアクセスが発生すれば、上記と同じ動
作が成される。
【0017】本実施例では、プロセッサに割込みを伝え
る手段として、メモリアクセスエラー信号を用いたが、
その他にリードデータにパリティエラーを注入する方法
もある。
【0018】
【発明の効果】本発明に依れば、高速なクロックに同期
させる必要のある割込み同期化回路の代わりに比較的ク
ロックの低いインタフェイスを用いることが出来るの
で、相互比較方式を容易に構成出来るようになる。ま
た、割込み用のピンを用いずにメモリアクセス応答を用
いるので、マスタプロセッサと参照用プロセッサの両方
に配線しなければならない信号線が少なくてすむので、
信号線の配線長が問題と成る高速プロセッサの実装が軽
減される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による相互比較方式の多重プロセッサの
構成図である。
【図2】プロセッサの内部構成図である。
【図3】本発明による相互比較方式の多重プロセッサの
構成図である。
【図4】従来の相互比較方式の多重プロセッサの構成図
である。
【符号の説明】
1…プロセッサ、3…比較器、5…割込み同期化回路、
6…論理和素子、12…カウンタ、14…カウンタクリ
ア信号、100…コアプロセッサ、101…キャッシュ
メモリ、102…キャッシュ制御回路、104…カウン
タ、107…カウンタクリア信号。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】キャッシュメモリを有する複数のプロセッ
    サを同一あるいは同期したクロックによって動作させ、
    プロセッサの出力を比較することによって、プロセッサ
    内の誤りを検出する多重プロセッサにおいて、該プロセ
    ッサは、一定の期間内にキャッシュミスヒットを発生さ
    せることによってプロセッサ外部にメモリアクセスを行
    うミスヒット発生手段と、割込み情報を保持する割込み
    保持手段と該割込み保持手段に接続され該割込み保持手
    段に割込みが保持されているときには該ミスヒット発生
    手段によって発生したメモリアクセスの応答としてメモ
    リアクセスエラーを発生する割込み通達手段を有するこ
    とを特徴とする多重プロセッサにおける割込み同期化方
    式。
  2. 【請求項2】請求項1において、ミスヒット発生手段は
    プロセッサが所定の回数のキャッシュメモリアクセスを
    行った場合にミスヒットを発生させ、ミスヒットが発生
    した時にクリアされることを特徴とする多重プロセッサ
    における割込み同期化方式。
  3. 【請求項3】請求項1において、割込み伝達手段はアク
    セスエラー応答を発生させることによってメモリアクセ
    スエラーを発生することを特徴とする多重プロセッサに
    おける割込み同期化方式。
  4. 【請求項4】請求項1において、割込み伝達手段はリー
    ドデータにパリティを注入することによってメモリアク
    セスエラーを発生することを特徴とする多重プロセッサ
    における割込み同期化方式。
JP5143280A 1993-06-15 1993-06-15 多重プロセッサにおける割込み同期化方式 Pending JPH076049A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003517340A (ja) * 1998-10-21 2003-05-27 デカ・プロダクツ・リミテッド・パートナーシップ 個人用乗物のための故障許容設計
WO2009040879A1 (ja) * 2007-09-25 2009-04-02 Fujitsu Limited 情報処理装置及び制御方法
US8301936B2 (en) 2006-11-02 2012-10-30 Nec Corporation Apparatus and method for performing a screening test of semiconductor integrated circuits

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