JPH08305664A - Cpu監視方法及びcpu監視装置 - Google Patents

Cpu監視方法及びcpu監視装置

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JPH08305664A
JPH08305664A JP10550995A JP10550995A JPH08305664A JP H08305664 A JPH08305664 A JP H08305664A JP 10550995 A JP10550995 A JP 10550995A JP 10550995 A JP10550995 A JP 10550995A JP H08305664 A JPH08305664 A JP H08305664A
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JP
Japan
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loop
time
processing
cpus
cpu
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Application number
JP10550995A
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English (en)
Inventor
Akinori Akai
昭則 赤井
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NEC Home Electronics Ltd
NEC Corp
Original Assignee
NEC Home Electronics Ltd
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 それぞれがほぼ同周期の固有のクロック信号
に基づいて動作する一対のCPUが、常に互いに共通す
る同一のループタイムをもってループ処理を実行するよ
う監視する。 【構成】 それぞれ固有のクロック信号に従って動作す
る一対のCPU12,13が、ハンドシェーク線14,
15とウォッチドッグパルス線18,19を介して一定
時間ごとに同期処理を行い、しかも同期処理に続いて主
CPU12は自らの同期処理に要した時間(X+Y)を
もって、また副CPU13は同期通信線16を介して主
CPU12から送られてくる前記時間(X+Y)をもっ
て、それぞれループタイム目標値TLを補正する。これ
により、1ループごとにループタイムを共通の一定時間
に規制し、正確に管理されたループタイムのもとCPU
12,13の円滑な処理を保証することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、それぞれがほぼ同周期
の固有のクロック信号に基づいて動作する一対のCPU
が、常に互いに共通する同一のループタイムをもってル
ープ処理を実行するよう監視するCPU監視方法及びC
PU監視装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ほぼ同一内容のループ処理を繰り返す主
副一対のCPUを監視するため、これら一対のCPUか
ら1回のループ処理を終えるつどウォッチドッグパルス
を出力させるとともに、これらのウォッチドッグパルス
を外部のウォッチドッグパルス監視回路にて照合させ、
両者のウォッチドッグパルスに周期ずれが発生したとき
にウォッチドッグパルス監視回路がCPUの暴走を警告
するよう構成したCPU監視装置が知られている。この
種の従来のCPU監視装置は、仮に一対のCPUを同一
のクロック発振器を共通に使用して作動させいわゆる1
クロック2CPUのシステム構成を採用した場合、一対
のCPU2,3間でループタイムがずれることはあり得
ないが、クロック周波数が仮に本来想定していた例えば
16MHzから15MHzに変動したとしても、こうし
たクロック発振器自体の誤動作に起因するループタイム
の時間ずれについては検出することができなかった。
【0003】これに対し、例えば図5に示すCPU監視
装置1のごとく、主CPU2と副CPU3にそれぞれ専
用のクロック発振器2a,3aを接続し、一方のクロッ
ク発振器2a又は3aに生じた動作異常も含め、ループ
タイムの時間ずれをもってウォッチドッグパルス監視回
路4が暴走検知する構成の2クロック2CPU型が提案
されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のCPU監視
装置1は、クロック発振器2a,3aのクロック周期が
僅かでも食い違っている場合には、ループ処理を重ねる
ほどにクロック周期の誤差が堆積してしまうために、そ
れぞれのCPU2,3は与えられたプログラムを正規に
処理してはいても、ループタイムに許容範囲を越える時
間ずれが生ずる結果、ウォッチドッグパルス監視回路4
の暴走判断とともに主CPU2と副CPU3が動作を停
止することがある等の課題があった。そこで、クロック
発振器2a,3a間に存在するクロック周期ずれを考慮
し、一歩踏み込んだ処置として、ループタイムの時間差
が許容範囲にある場合に限り、主CPU2と副CPU3
とを1ループごとに適当のタイミングで強制的に同期さ
せる方法も考えられるが、こうした強制同期法を採用し
た従来の装置は、CPU2,3それぞれの処理時間に個
体差が存在したり、或いは各CPU2,3の処理途中に
挿入される割り込み処理に費やされる時間が異なるとい
った理由から、暴走以外の原因でウォッチドッグパルス
監視回路4が作動してしまいやすく、このため幾重にも
安全設計を施した高度のウォッチドッグパルス監視回路
が不可欠であり、製造コストの上昇が避けられない等の
課題があった。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決したものであり、それぞれがほぼ同周期の固有のクロ
ック信号に基づき、それぞれに固有の割り込み処理を織
り混ぜて互いにほぼ同様のループ処理プログラムに従っ
て動作する一対のCPUが、それぞれのループ処理プロ
グラム途中の所定ステップにおいてループ処理に要する
ループタイムが所定のループタイム目標値に一致したこ
とを判定し、前記ループタイムの計時を新たに同時期に
再開するよう相互に同期処理を行うとともに、一方のC
PUは自らの同期処理に要した時間をもって、また他方
のCPUは前記一方のCPUが同期処理に要した前記時
間をもって、それぞれ前記ループタイム目標値を補正
し、一対のCPUが常に互いに共通する同一のループタ
イムをもってループ処理を実行するよう監視することを
特徴とするものである。
【0007】
【作用】本発明は、それぞれ固有のクロック信号に従っ
て動作する一対のCPUが、一定時間ごとに同期処理を
行い、しかも同期処理に続いて一方のCPUは自らの同
期処理に要した時間をもって、また他方のCPUは一方
のCPUから送られてくる前記時間をもって、それぞれ
ループタイム目標値を補正することにより、1ループご
とにループタイムを共通の一定時間に規制し、正確に管
理されたループタイムのもと一対のCPUの円滑な処理
を保証する。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図1ないし
図4を参照して説明する。図1は、本発明のCPU監視
装置の一実施例を示すブロック構成図、図2は、図1に
示した回路各部の信号波形図、図3は、図1に示した主
CPUの動作を説明するためのフローチャート、図4
は、図3に示したウォッチドッグパルス同期処理ステッ
プの具体的内容を示すフローチャートである。
【0009】図1に示すCPU監視システム11は、説
明の便宜上主副の区別を施した一対のCPU12,13
が、互いに専用のクロック発振器12a,13aが発す
るほぼ同周期のクロック信号に基づいて動作し、それぞ
れほぼ同じ動作プログラムに従ってループ処理を実行す
る。各CPU12,13は、ループタイム等を計時する
タイマ12b,13bと、両CPU12,13の同期処
理に必要な計数値を保持するレジスタ12c,13cを
内蔵する。また、CPU12,13は、互いのハンドシ
ェーク信号出力ポートPhoとハンドシェーク信号入力
ポートPhiを一対のハンドシェーク信号線14,15
が相互接続し、かつ互いのデータ出力ポートDoとデー
タ入力ポートDiを8ビットのデータ通信線16,17
が相互接続している。さらに、互いのウォッチドッグパ
ルス出力ポートPwoとウォッチドッグパルス入力ポー
トPwiがウォッチドッグパルス線18,19により相
互接続されており、副CPU13のウォッチドッグパル
ス出力ポートWDoと主CPU12のウォッチドッグパ
ルス入力ポートWDiとを結ぶウォッチドッグドッグパ
ルス線19にウォッチドッグパルス監視回路20を分岐
接続し、ウォッチドッグパルスがハイレベル又はロウレ
ベルに固定されたことをもってウォッチドッグパルス監
視回路20からシステムの暴走を報知する構成としてあ
る。
【0010】実施例の場合、双方のCPU12,13
は、相手方のハンドシェーク信号出力ポートPhoから
ロウレベルのハンドシェーク信号を受けて割り込み要求
フラグIFLを立てる。また、データ出力ポートDo
は、CPU12,13内のレジスタ12c,13cが保
持する計数値を供給され、これを相手方のデータ入力ポ
ートDiへと供給する。ウォッチドッグパルス出力ポー
トWDoは、図2(A),(B)に示したように、1ル
ープが消化される時点でレベルが反転するウォッチドッ
グパルスを、相手方のウォッチドッグパルス入力ポート
WDiに供給する。なお、図2(C),(D)は、異常
発生時のウォッチドッグパルスの波形を例示するもので
ある。
【0011】ところで、主CPU12も副CPU13の
基本的には、同じ処理プログラムに従って動作する。そ
こで、以下の説明では、概ね主CPU12に関する処理
プログラムに沿って説明する。まず、全体のループ処理
プログラムは、図3に示したように、その大部分をステ
ップ(10)で示した演算プログラムが占めており、こ
の演算プログラムに続く判断ステップ(70)におい
て、タイマ12bの計時出力TMがCPU12が保持し
ているループタイム目標値TLに一致したかどうか判断
される。判断の結果、計時出力TMがループタイム目標
値TLに一致すると、続くステップ(80)においてウ
ォッチドッグパルスWDmがレベル反転され、相手方の
副CPU13へと出力される。さらに、前述のステップ
(10)に示した演算プログラムに復帰する前に、ステ
ップ(90)において、自らのウォッチドッグパルスW
Dmと相手方である副CPU13が出力するウォッチド
ッグパルスWDsとを同期判定し、クロック発振器12
a,13aのクロック周波数ずれや主副のCPU12,
13によってランダムに異なる割り込み処理に要した時
間の違い等により生ずる同期ずれを解消して同期出力す
るための同期処理を行う。
【0012】ステップ(90)におけるウォッチドッグ
パルス同期処理においては、まず、図4に示す最初のス
テップ(100)において、同期処理中の割り込みを禁
止する。次に、ステップ(101)において、ループタ
イム目標値TLに対し初期値を設定する。また、これと
同時にロウレベルのハンドシェーク信号をポートPho
から出力する。さらにまた、同期時間の計測に同期カウ
ンタとして用いるレジスタ12cを零リセットする。次
に、判断ステップ(102)において、ハンドシェーク
信号入力ポートPhiの信号レベルから、相手方である
副CPU13の割り込み要求フラグIFLが立っている
かどうか、すなわち副CPU13が主CPU12からの
同期信号すなわちハンドシェーク信号待ちか否かを判定
する。
【0013】判定の結果、割り込み要求フラグIFLが
立っていてハンドシェーク信号待ちではないこと、すな
わち両CPU12,13が互いに同期していることが判
明した場合は、ステップ(103)において、割り込み
要求フラグIFLをクリアし、続くステップ(104)
において、ハンドシェーク信号を停止して同期処理を終
える。
【0014】一方、判断ステップ(102)において割
り込み要求フラグが立っていないこと、すなわち相手方
である副CPU13がハンドシェーク信号を出力してい
ないことが明らかになった場合は、ステップ(120)
において、同期カウンタであるレジスタ12cが保持す
る計数値を1だけ増し、続く判断ステップ(121)に
おいて、レジスタ12cが計数値として保持する時間デ
ータが規定時間を超過しているかどうか、すなわちCP
U12,13が出力するハンドシェーク信号間に時間差
があるかどうかを判定する。なお、この規定時間は、一
対のCPU12,13間で許容できるループタイムずれ
の最大値を規定するものであり、この値を越えてループ
タイムに差が生じた場合に暴走が生じたものと判定する
閾値そのものを指す。
【0015】ステップ(121)における判定の結果、
規定時間超過信号が出力された場合、すなわち予め規定
された許容可能な規定時間を超過していることが判れ
ば、続く判断ステップ(122)において、ウォッチド
ッグパルスPwo,Pwiの極性を相互に比較する。そ
こで、双方のウォッチドッグパルスPwo,Pwiの極
性が一致しなかった場合は、相手方である副CPU13
が暴走しているものとし、続く暴走処理ステップ(12
3)に移行する。この暴走処理ステップでは、主CPU
12は自ら演算を停止して全出力を停止し、これと同時
にウォッチドッグパルスの出力も停止するため、無限ル
ープへと移行する。ただし、ウォッチドッグパルスPw
o,Pwiの極性が一致した場合には、ステップ(10
3)に移行し、次のループに判定を委ねる。
【0016】このように、CPU12は、それぞれのル
ープ処理プログラム途中の所定ステップにおいてループ
タイムTLが経過したことを判定し、判定時点でウォッ
チドッグパルスWDmを相手方である副CPU13に出
力し、副CPU13が発するウォッチドッグパルスWD
sと自ら発したウォッチドッグパルスWDmとが規定時
間内に極性一致しない場合は暴走であると判定し、自ら
のループ処理を停止する。すなわち、主副一対のCPU
12,13間で相手方のループタイムを相互監視し、少
なくとも一方に異常があると判断した場合には、自らル
ープ処理を停止するため、自然消滅的に両CPU12,
13が作動を停止する。従って、主副一対のCPU1
2,13が出力するウォッチドッグパルスWDm,WD
sの一方、すなわちこの実施例ではWDsの極性変化の
有無をウォッチドッグパルス監視回路20により外部監
視するだけで、両CPU12,13の異常を発見するこ
とができる。
【0017】一方、ステップ(104)において、ハン
ドシェーク信号出力ポートPhoをハイレベルにセット
してハンドシェーク信号を停止した後は、続くステップ
(105)において、タイマ12bの計時出力TM、す
なわち上記ステップ(70)〜(104)までの同期処
理に要した時間を、タイマ12bから16ビットの計数
値としてレジスタ12cに取り込む。なお、取り込んだ
16ビットの計数値AXは、Aが上位8ビットを表し、
Xが下位8ビットを表すが、同期異常が発生していなけ
れば、上位8ビットAは零で下位8ビットXだけがデー
タとして存在する。次に、タイマ12bを零から動作再
開させるため、続くステップ(106)において、タイ
マコントロールフラグTMCFLをクリアした後、タイ
マコントロールフラグTMCFLをセットしてタイマ1
2cを再度動作開始させる。
【0018】タイマ12bの動作再開に続き、まずステ
ップ(107)において、主CPU12は内蔵するレジ
スタ12cが保持する計数値Xをデータ出力ポートDo
にセットし、この計数値Xを副CPU13が取りこめる
ようにする。また、これに並行して副CPU13の側で
も、自らが内蔵するレジスタ13cが保持する計数値X
をデータ出力ポートDoにセットするため、主CPU1
2は副CPU13が同期処理に要した時間に関する計数
値Xを取り込めるようになる。ただし、実施例では、副
CPU13を主CPU12に準拠させる構成としてある
ため、副CPU13が同期処理に要した時間に関する計
数値Xは、使用されないまま終わる。次に、ステップ
(108)において同期処理を行う。
【0019】ステップ(108)における同期処理は、
ステップ(101)〜(104)に非常に似ており、そ
の内容はステップ(101)からレジスタ12cのリセ
ット動作を除外し、かつ判断ステップ(102)の判断
否定結果をステップ(120)〜(123)を経ずに直
接帰還させる内容となっている。このため、主副のCP
U12,13は相手方からハンドシェーク信号が得られ
るまで、すなわちハンドシェーク信号入力ポートPhi
を介して受信されるハンドシェーク信号がロウレベルと
なって割り込み要求フラグIFLが起立するのを待ち、
最後に相手方に出力していたハンドシェーク信号を停止
し、同期処理が行われる。
【0020】このように、暴走が発生していない場合に
は、ステップ(106)において一対のCPU12,1
3がループタイムの計時を新たに同時期に再開する。こ
のため、主副一対のCPU12,13を各専用のクロッ
ク発振器12a,13aで動作させる2クロック2CP
Uのシステム構成が原因で、各専用のクロック発振器1
2a,13a間に生じたクロック周期のずれが堆積して
ループタイムずれを招来しそうになっても、規定時間内
であれば1ループごとに補正でき、従ってクロック周期
のずれが突発的に暴走判定を招来するといった不都合を
排除することができる。
【0021】同期処理を終えると、主CPU12(副C
PU13)は、ステップ(109)において、相手方の
副CPU13(主CPU12)のレジスタ13c(12
c)が出力ポートDoから出力する計数値Xを、データ
入力ポートDiから取り込んでレジスタ12c(13
c)の計数値Aとする。ただし、ここでレジスタ12
c,13cに取り込まれた相手方の計数値Xは、主CP
U12と副CPU13とで異なる処理を行うための判断
ステップ(110)の判断結果を受けて、異なる取り扱
いを受ける。判断ステップ(110)は、これまで主C
PU12を例に説明してきたフローチャートを、ここか
ら主CPU12と副CPU13とで別扱いとするための
判断ステップであり、主CPU12についてはステップ
(111)を飛び越えて直接ステップ(112)に移行
させ、副CPU13についてはステップ(111)を経
てステップ(112)へと導く。すなわち、前述の如く
ここでは副CPU13側を主CPU12に準拠させる方
法によっているため、副CPU13のレジスタ13cが
保持する計数値Xは、ステップ(111)において上記
の計数値Aすなわち主CPU12側の計数値Xに強制的
に合致させられる。こうして、副CPU13側の同期を
主CPU12側に同調させる前処理が施され、しかるの
ちループタイムの補正ステップ(112)へと移行す
る。
【0022】ステップ(112)では、同期処理に要し
た時間によってループタイムが延びてしまわないよう、
ループタイム目標値TLからステップ(70)〜(10
6)までの同期処理に要した時間(X+Y)を減算し、
これを新たなループタイマ目標値TLとして保持させ
る。ただし、Yは、システムに固有のステップ処理時間
を含む微調整値であり、例えばタイマ12b内のカウン
タクロックの計数値に換算して2や3といった数値が用
いられる。こうして、主CPU12と副CPU13は、
専用のクロック発振器12a,13aのクロック周波数
が周波数ずれを多少生じたり、或いは規定時間の範囲内
で割り込み処理に要する時間差が生じたとしても、ステ
ップ(104)までにおいて相互に同期をとられ、また
ステップ(105)以下において同期に要した時間も補
正される。このため、最終的にはループタイムの正確な
維持が可能である。同期処理の最後は、ステップ(11
3)において、それまで禁止していた割り込みを許可
し、図3に示した演算プログラム(10)に復帰するこ
とで締めくくられる。
【0023】このように、それぞれ固有のクロック信号
に従って動作する一対のCPU12,13が、ハンドシ
ェーク線14,15とウォッチドッグパルス線18,1
9を介して一定時間ごとに同期処理を行い、しかも同期
処理に続いて主CPU12は自らの同期処理に要した時
間(X+Y)をもって、また副CPU13は同期通信線
16を介して主CPU12から送られてくる前記時間
(X+Y)をもって、それぞれループタイム目標値TL
を補正するため、1ループごとにループタイムを共通の
一定時間に規制し、正確に管理されたループタイムのも
とCPU12,13の円滑な処理を保証することができ
る。特に、一対のCPU12,13のそれぞれの処理時
間に個体差が存在したり、或いは各CPU12,13の
処理途中に挿入される割り込み処理に費やされる時間が
異なる場合でも、暴走以外の原因でウォッチドッグパル
ス監視回路20が作動してしまうことはなく、的確な暴
走監視が可能である。
【0024】なお、上記実施例において、主CPU12
を基準に副CPU13の同期を強制するようにしたが、
副CPU13を基準に主CPU12に同期を強制するシ
ステム構成も可能であり、その場合はデータ通信線17
を介して副CPU13から主CPU12にループタイム
補正用時間データ(X+Y)が送り込まれる。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
それぞれがほぼ同周期の固有のクロック信号に基づき、
それぞれに固有の割り込み処理を織り混ぜて互いにほぼ
同様のループ処理プログラムに従って動作する一対のC
PUが、それぞれのループ処理プログラム途中の所定ス
テップにおいてループ処理に要するループタイムが所定
のループタイム目標値に一致したことを判定し、前記ル
ープタイムの計時を新たに同時期に再開するよう相互に
同期処理を行うとともに、一方のCPUは自らの同期処
理に要した時間をもって、また他方のCPUは前記一方
のCPUが同期処理に要した前記時間をもって、それぞ
れ前記ループタイム目標値を補正し、一対のCPUが常
に互いに共通する同一のループタイムをもってループ処
理を実行するよう監視するようにしたから、1ループご
とにループタイムを共通の一定時間に規制し、正確に管
理されたループタイムのもと一対のCPUの円滑な処理
を保証することができ、そのため一対のそれぞれの処理
時間に個体差が存在したり、或いは各CPUの処理途中
に挿入される割り込み処理に費やされる時間が異なる場
合でも、暴走以外の原因でウォッチドッグパルス監視回
路が作動してしまうことはなく、的確な暴走監視が可能
である等の優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のCPU監視装置の一実施例を示すブロ
ック構成図である。
【図2】図1に示した回路各部の信号波形図である。
【図3】図1に示した主CPUの動作を説明するための
フローチャートである。
【図4】図3に示したウォッチドッグパルス同期処理ス
テップの具体的内容を示すフローチャートである。
【図5】従来のCPU監視装置の一例を示すブロック構
成図である。
【符号の説明】 11 CPU監視装置 12 主CPU 13 副CPU 12a,13a クロック発振器 12b,13b タイマ 12c,13c レジスタ 14,15 ハンドシェーク信号線 16,17 データ通信線 18,19 ウォッチドッグパルス線

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 それぞれがほぼ同周期の固有のクロック
    信号に基づき、それぞれに固有の割り込み処理を織り混
    ぜて互いにほぼ同様のループ処理プログラムに従って動
    作する一対のCPUが、それぞれのループ処理プログラ
    ム途中の所定ステップにおいてループ処理に要するルー
    プタイムが所定のループタイム目標値に一致したことを
    判定し、前記ループタイムの計時を新たに同時期に再開
    するよう相互に同期処理を行うとともに、一方のCPU
    は自らの同期処理に要した時間をもって、また他方のC
    PUは前記一方のCPUが同期処理に要した前記時間を
    もって、それぞれ前記ループタイム目標値を補正し、一
    対のCPUが常に互いに共通する同一のループタイムを
    もってループ処理を実行するよう監視することを特徴と
    するCPU監視方法。
  2. 【請求項2】 それぞれがほぼ同周期の固有のクロック
    信号に基づき、それぞれに固有の割り込み処理を織り混
    ぜて互いにほぼ同様のループ処理プログラムに従って動
    作し、それぞれのループ処理プログラム途中の所定ステ
    ップにおいてループ処理に要するループタイムが所定の
    ループタイム目標値に一致したことを判定してそれぞれ
    ウォッチドッグパルスを出力するとともに、前記ループ
    タイムの計時を新たに同時期に再開するようハンドシェ
    ーク信号を出力して相互に同期処理を行う一対のCPU
    であって、一方のCPUは自らの同期処理に要した時間
    をもって、また他方のCPUは前記一方のCPUが同期
    処理に要した前記時間をもって、それぞれ前記ループタ
    イム目標値を補正し、常に互いに共通する同一のループ
    タイムをもってループ処理を実行するよう監視する前記
    一対のCPUと、該一対のCPUを相互接続し、前記ウ
    ォッチドッグパルス出力を相互に送受する一対のウォッ
    チドッグパルス線と、前記一対のCPUを相互接続し、
    前記ハンドシェーク信号を送受する一対のハンドシェー
    ク信号線と、前記一対のCPUを接続し、前記一方のC
    PUが自らの同期処理に要した時間データを前記他方の
    CPUに送出するデータ通信線とを具備することを特徴
    とするCPU監視装置。
JP10550995A 1995-04-28 1995-04-28 Cpu監視方法及びcpu監視装置 Pending JPH08305664A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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