JPH1165898A - 電子計算機の保守方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電子計算機の状態を外部記憶装置に記憶してお
き、その情報を元に障害解析を行うことで電子計算機の
保守を容易にする。 【解決手段】最優先ハードウエア割り込みと外部記憶装
置を備えた電子計算機において、電子計算機のハードウ
エアの情報を外部記憶装置に格納し、そのデータを用い
て障害解析を行うことを特徴とする電子計算機の保守方
式。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】電子計算機全般。特に節電機
能として外部記憶装置にすべてのハードウエア情報を保
存し装置の電源を切り、次の電源投入時にはその保存し
たデータからすべてのハードウエアの状態を元に戻す方
式を採用している電子計算機に有効な特許である。

【０００２】

【従来の技術】通常の電子計算機システム、特に小型の
ＰＣレベルの装置、では電源を投入された時点でのみＲ
ＯＭに格納された診断プログラム又はＲＯＭのプログラ
ムによってロードされた診断プログラムがハードウエア
の初期診断を行なうのが一般的な方法である。この自己
診断の中でエラーを検出した場合に画面等の出力デバイ
スにエラーメッセージやエラーコードを出力したり、ま
たエラーコードを不揮発性メモリに格納したりする方法
が採られてきた。この自己診断は装置の電源を投入され
た場合または装置がリセットされた場合のみ実施される
ものである。一方、電子計算機の動作中に関してはメモ
リパリティの発生をハードウエア的に検出する、または
IOデバイスアクセス時にIOデバイスが発生するエラース
テータスを動作中のソフトウエアが監視する、といった
ソフトウエアのハードウエアアクセス動作に伴って検出
されたエラーを処理する方式が一般に行われている。こ
れらの診断方法により装置が稼働中の障害解析、保守を
行うのが通例である。

【０００３】

【発明が解決しようとしている課題】電子計算機のハー
ドウエアの診断は電源投入時にROM内で実行される場
合、またOSの初期化処理の一部として実行される。しか
し、実際に電子計算機が動作している間に起きた障害に
関しては、複数のハードウエアと複数のソフトウエアが
複雑に動作している状態であるため、その原因解析が非
常に難しいのが現実である。

【０００４】原因解析が困難な障害に対して現状とられ
る障害解析方法としては、ICE(In Circuit Emulator)等
を用いて障害発生時点のハードウエア、ソフトウエアの
状態を直接トレースして不具合解析を行う方法、また
は、障害の原因と思われる部分に関連するソフトウエア
にトラップルーチンを追加し現象発生時の状態をとらえ
る方法、等がとられている。しかし、これらの方法で
は、何らかの方法で現象を再現しなければならず、ま
た、実際に障害が発生している環境に加えて何らかの手
を加えるため、障害自体が発生しなくなる場合がある、
現象が変わってしまう、といった問題もあった。

【０００５】また、実際に障害が発生している環境を構
築するために現象が発生している現地との間で情報交換
が必要であり、再現環境の構築に時間をとられるケース
もままあった。

【０００６】さらに、発生頻度の低い障害に関しては現
象の再現自体が難しく、対応に時間がかかってしまうケ
ースもあった。

【０００７】このような自己診断の実施例としては"Sys
temBIOS for IBM PCs, Compatibles,and EISA Computer
s"(出版：Addison Wesley, ISBN 0-201-57760-7)の95ペ
ージから101ページに記述されているような例がある
（コピー添付）。

【０００８】

【課題を解決するための手段】電子計算機の稼働中に、
最優先割り込みを使用して、個々の診断対象となるハー
ドウエアの内容を外部記憶装置に保存する。その後、こ
の保存した内容を特定のプログラムで走査し、エラー情
報、ロギングデータ、トレース情報、等の内容を解析し
報告する。また、この保存情報を用いて障害発生を再現
させたり、他の電子計算機に転送して同様の解析動作を
行う。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に発明の具体的な例を図を参
照しながら説明する。

【００１０】(ハードウエアの前提、ブロック図)省電力
機能を備えた電子計算機では通常ハードウエアでサポー
トされる最優先割り込みを用いた省電力機能を有してい
る。この省電力機能を実現する手段としてSMI(System M
anagement Interrupt)等の最優先割り込みが利用され、
その割り込みで動作する割り込みハンドラはSMIハンド
ラと呼ばれ、このハンドラ（ソフトウエアルーチン）で
具体的な省電力動作が実行される。省電力機能として
は、使用されていないIOデバイス類の電源をダイナミッ
クに切断していくローカルスタンバイ機能、メモリの内
容を保持したままIOデバイス類の電源を切りかつCPUの
クロックを停止するサスペンド機能、すべてのIOデバイ
ス類の情報・CPUの状態・メモリの内容をハードディス
ク等の外部デバイスに保存し電子計算機の電源をすべて
オフにする0Vサスペンド機能がある。このような省電力
機能を有した電子計算機のブロック図の一例を第１図に
示す。

【００１１】(一般的な小電力機能の動作概要)Intel社
の86系CPUではこの省電力機能を実現する具体的な手段
として前記のSMI(System Management Interrupt)と呼ば
れる最優先割り込みをサポートしている。SMIはCPUが実
行する最優先割り込みであり、CPUがいかなる動作をし
ている間でも最優先処理として実行される。SMIの実行
されるモードはSMM(System Management Mode)と呼ばれ
る通常のCPUが実行するモードとは異なるモードでの動
作となる。ＳＭＩ及びＳＭＭの動作について第２図を基
に説明する。ＳＭＭは通常の86系CPUの動作するリアル
モード、プロテクテッドモード、仮想86モードといった
動作とは根本的に異なるモードである。SMMはSMIで起動
されるモードであり、前記通常モードに対する割り込み
モードとして動作する。このSMMでは例えば16のメモリ
アドレスの30000h番地代の64KBが17のSM RAMと呼ばれる
SMIハンドラを格納する特殊なRAMにハード的にマッピン
グされ、CPUの制御はこのSM RAM上のエントリポイント
に移される。その後の動作はSMI処理が終了するまです
べて18のSMIハンドラが制御する。19で示すようにSMIハ
ンドラは電子計算機の起動時に15のBIOS ROMからこのSM
RAM上にコピーされ、SMI発生ごとに制御が渡されるよ
うにしてある。このSMIハンドラ内ではSMIの発生した要
因を19のSMI要因レジスタ等から確認し、その要因に応
じた省電力動作を行う。例えば、一定時間ハードディス
クへのアクセスがなく、ハードディスクアクセスを監視
するタイマがエクスパイアした場合はハードディスクの
回転を停止し、余分な電力を消費しないようにしたり、
一定時間キーボードやマウスの動作がなかった場合は表
示デバイスの電源を切る、といった処理が行われる。ま
た、オペレータがしばらく電子計算機の使用を停止した
い場合はサスペンド/レジュームスイッチを押すことも
あり得る。この場合の動作は通常サスペンドであるが、
設定により0Vサスペンドとすることも通常可能である。

【００１２】以下にこのような節電機能の具体的な動き
について図１を用いて説明する。

【００１３】図１は最優先ハードウエア割り込みとデー
タ退避用のメモリとIOデバイス監視論理を備えた電子計
算機のハードウエアの構成の一例である。これは本発明
の前提となるハードウエアのブロック図を示したもので
ある。1はCPUであり、4のホストバスを介して2のメモリ
コントローラ及び3のメインメモリに接続されている。
また、4のCPUバスは6のホスト-PCIブリッジを介して7の
PCIバスに接続されており、このPCIバス上の9,10の各IO
コントローラは1のCPUからアクセス可能な構造となって
いる。さらに7のPCI-ISAブリッジは13のPCIバスと14のI
SAバスを接続する機能を持っており、ISAバス上の11,12
といったIOコントローラはこのブリッジ経由でCPUから
アクセス可能となっている。ここで6の周辺論理にはIO
アクセス監視ロジックが含まれ、CPUのIOコントローラ
へのアクセスを監視する機能を持っている。ここでメモ
リコントローラ、ブリッジ、IOアクセス監視ロジック等
の電子計算機の基本的な機能を実現するハードウエアは
16で示すチップセットと呼ばれる一式の半導体チップと
いう形で提供されるケースが多い。IOアクセス監視ロジ
ックは、その内部に20で示す1つ以上のタイマを持ち、
一定時間の間そのタイマに対応付けられた特定のIOコン
トローラに対してCPUのアクセスが無かった場合、CPUに
対して最優先割り込みを発生する機能を持つ。このタイ
マは各々省電力動作を行うデバイスごとに１個づつ割り
当てる。また、スタンバイ、サスペンド用にもそれぞれ
タイマを割り当てる。このタイマの値及びIOアクセス監
視の対象となるIOコントローラはソフトウエアからのプ
ログラムが可能であり、電子計算機システムに最適な条
件のIOアクセス監視条件の設定が可能の構造となってい
る。これらの設定は通常15のROMに格納されるBIOS(Basi
c Input Output System)が行う。タイマによる最優先割
り込みの他にオペレータが意図的に最優先割り込みを発
生する為にオペレータが操作可能なスイッチをもうける
ことも可能である。これは一般にサスペンド/レジュー
ムスイッチと呼ばれユーザが意図的に電子計算機をサス
ペンドまたは0Vサスペンドに移行することができるもの
である。

【００１４】(0Vサスペンドの動作)本発明ではハードウ
エアの保存情報を障害解析に使用するが、その保存情報
として0Vサスペンド時に生成する保存情報を利用する動
作を一例として以下に示す。一般的には保存情報はハー
ドディスク等の外部記憶装置に記憶されるので、以下に
示す例では22のハードディスクを使用した場合の動作を
本発明の例として図３、図４を参照しながら説明する。
0Vサスペンドは前記の通りサスペンドタイマがエクスパ
イアした場合、又はサスペンド/レジュームスイッチを
押下した場合に動作する。サスペンド/レジュームスイ
ッチはハードウエア的に電子計算機の基本的な機能を提
供するチップセットの信号線に接続される。この信号線
は例えば21のSRBTN-Nといった信号名を持ちサスペンド/
レジュームをオペレータが操作する為の信号線として用
意されているケースが多い。SRBTN-N等の信号はサスペ
ンド/レジュームスイッチを押下るとアサートされそれ
を受けたチップセットは内部の論理でサスペンド/レジ
ュームスイッチが押されたという要因を19のSMI要因レ
ジスタ等のソフトウエアが認識できる部分に出力し、か
つCPUに最優先割り込みであるSMIを発行する。SMIを受
けたCPUはSMM(System Management Mode)に入り、SM RAM
上のSMIハンドラを実行する。SMIハンドラはまず最初に
どの要因でSMIが発生したかを検出する為に、要因判定
レジスタを読みとる。この場合はサスペンド/レジュー
ムスイッチが押されたという要因をここで見つけるた
め、サスペンド動作を開始する。具体的な内容はSMI発
生時のハードウエアの動きによりSM-RAMにPushされてい
る24のCPUコンテキストのハードディスクへの保存、27,
29,31,33,34で示す各種IOレジスタのその時点でのステ
ータスのハードディスクへの保存、25のメインメモリの
内容のハードディスクへの保存、30のVRAM(ビデオメモ
リ)の内容のハードディスクへの保存、等である。これ
らの情報はすべて22のハードディスクの特定のエリア、
例えば23で示すような特定のパーティションあるいは特
定のファイルに格納される。必要なすべての情報をハー
ドディスクに保存した後にリアルタイムクロック等に内
蔵される不揮発性メモリの中の0Vサスペンド処理実行フ
ラグをオンにして、ソフトウエアから電源オフ制御レジ
スタに命令を発行し、装置の電源をオフする処理を行
う。これで電子計算機の状態を完全にハードディスクに
格納した状態で装置の電源がオフされたことになる。

【００１５】(0Vサスペンドからのレジューム)次に0Vサ
スペンドからのレジューム処理について図５のフローチ
ャートを基に説明する。0Vサスペンドは完全に装置の電
源を切ってしまうため、レジューム処理の最初は通常の
電源オンと全く同じ処理で始まる。つまり、電子計算機
の電源が投入された時点で、CPUはROMの内容を実行す
る。CPUは電源投入でリセットがかかると、特定のアド
レスから実行を開始するようになっている。このCPUが
最初に実行するアドレスを15のROMにハードウエア的に
割り当てておき、このROMの中にROM自身のプログラムの
内容を検証するプログラムやメインメモリやIOコントロ
ーラのテストを実行するプログラムをあらかじめ書き込
んでおくことにより、電源投入時に電子計算機を構成す
るハードウエアの自己診断を一括して行っている。これ
らのハードウエアの初期化及び診断がある程度終了し、
ハードウエアの動作が保証された時点で、初期診断プロ
グラムは、不揮発性メモリ内に前回電源を切ったときの
処理が0Vサスペンドであったかどうかのフラグをチェッ
クする。もし、チェック結果が0Vサスペンドを示してい
なければそのまま通常のOSブート処理を継続するが、チ
ェック結果が0Vサスペンドを指している場合には、自ら
ソフトウエア的にSMIを発行し、ハードディスクに保存
しているすべてのIOデバイス類の情報・CPUの状態・メ
モリの内容をそれぞれのIOデバイス、メモリに書き戻す
処理を実行する。最後にCPUのResume命令によりCPUのコ
ンテキストにかかれていた0Vサスペンドのトリガとなっ
たSMIが発生する直前の実行アドレスに制御を戻し、SMI
発生以前の状態で動作を再開することができる。ここで
Resume命令はSM RAM上にスタックされたCPUのコンテキ
ストをすべてCPUに書き戻すIntel86系CPUの命令であ
る。

【００１６】(保存データの利用方法)このように0Vサス
ペンド処理には保存データを外部記憶に記録する過程が
必ず含まれる。ここで保存されるCPUの状態IOデバイス
類の情報・ メモリの内容はハードウエアの動作状態、
ソフトウエアの動作状態を知る上で貴重な情報を含んで
いる為、これを障害発生時の解析データとして用いるこ
とで障害の解析を効率良く行うことができる。

【００１７】保存する対象となるCPUの状態、IOレジス
タの内容、メモリの内容、等のデータが保存情報として
ハードディスクにパーティション又はファイルとして格
納された状態を図４に示す。以下（１）〜（４）にこれ
らのおのおののデータの内容と用途について説明する。

【００１８】（１）CPUコンテキスト CPUはSMIを受け付けた時点で自分自身のレジスタ値をす
べてSM-RAMにダンプする。これはSMMから通常モードに
戻る際に全く同じCPUの状態にするためである。障害解
析時には、プログラムがどの部分を実行していたのか、
またスタックエリアはどこを使っていたのか、またCPU
の各レジスタの値はどうなっていたのか、といった情報
は非常に役にたつ。これらの情報は24で示すようにSMI
発生時にすべてSM-RAMにダンプされ、また0Vサスペンド
時には特定のパーティションあるいはファイルに格納さ
れるため、この情報を使えば障害解析の効率が大幅に向
上する。

【００１９】（２）メインメモリの内容 一般にドライバ類はドライバの常駐エリア内部に自分自
身のワークエリアを持ち、その中にドライバ自身が参照
しながら動作するデータやパラメータをおいている。こ
のエリアはメインメモリ上に存在する為、メインメモリ
の内容をすべて保存情報として外部記憶装置に格納して
おけば、保存情報を解析することで障害発生時にドライ
バがどのような状態で動作していたかどうかを調べるこ
とができる。26はこのメインメモリの内容を特定のパー
ティションあるいはファイル上に格納した部分を示す。
また、ドライバ開発時点で意図的にドライバの動作状態
をワークエリアに保存しておいたり、例えば36で示すよ
うに通信関係のドライバでは通信データの一部をワーク
エリアの一部にトレースデータとして格納しておくこと
もできる。このようなデータもメインメモリの保存情報
として外部記憶装置に格納しておき障害発生時の解析用
のデータとして利用することができる。一例として回線
系のトレースデータをリングバッファに格納しておく例
を図６に示す。リングバッファの先頭には解析時にこの
場所をサーチするためにシグニチャを書き込んでおく。
このシグニチャにはたとえば"＄ＨＩＴＡＣＨＩ"のよう
なメーカ固有の文字列を使うことが考えられる。解析時
には格納データの中でこのシグニチャをサーチしその先
に格納されている回線トレースデータを読みとり解析す
ることができる。

【００２０】（３）チップセットレジスタの内容 エラー情報を含むレジスタはそのデータ自体が障害解析
に利用できる。例えばIntel社の82450GXチップセットで
はECC(Error Check and Correction)メモリをサポート
しているがこのECC関連のレジスタとして、ECCの1ビッ
トエラーの発生回数をロギングするFirst SBC(Single B
it Correctable) Error Addressレジスタ(82450GXのCon
figuration Spaceのオフセット74-77h)とECCの2ビット
エラー発生をロギングするFirst レジスタ及び2ビット
エラーの発生したメモリアドレスをロギングするFirst
UNC(Uncorrectable) Error Addressレジスタ(82450GXの
Configuration Spaceのオフセット74-77h)がある。この
ような元々チップセット内部でサポートしているエラー
情報を格納するレジスタの内容を0Vサスペンド時の保存
情報に含めることで、障害発生時のハードウエアの検出
したエラー情報を保存情報として外部記憶装置に格納
し、その後の障害解析時に参照することができる。この
ようなチップセットの出力するエラー情報を保存情報に
格納する例を図７に示す。また、ハードウエアの構成設
定レジスタも保存情報として外部記憶装置に格納してお
くことで、障害発生時のハードウエア構成が正しく行わ
れていたかどうかを知ることができる。例えばハードウ
エアの構成設定レジスタの一種としてメモリ構成レジス
タがある。通常装置の電源がオンされた時点で走り出す
初期診断プログラムの中で装置に実装されているメモリ
ボードの実装状態を認識し、その設定をメモリコントロ
ーラ内のメモリ構成レジスタに設定することでメモリの
連結、アクセス方法の設定が行われる。 Intel社の8245
0GXチップセットではConfiguration Spaceのオフセット
60-6FhのDRAM Row Limit0-7レジスタがメモリの構成を
設定するレジスタである。このようなハードウエアの構
成設定レジスタを第７図で示すように保存情報として外
部記憶装置に格納しておくことでハードウエアの設定が
正しく行われていたかどうかを確認できる。

【００２１】（４） IOコントローラの内容 IOコントローラの内容には各IOのステータスを示すレジ
スタ、データレジスタの値、等が含まれる。38で示すよ
うにこれらのデータを保存しておくと障害発生時に各IO
コントローラがどのような状態であったかを知るために
有効であり、障害解析時に役にたつ情報である。たとえ
ばLAN接続で障害が出ている場合にLANコントローラのハ
ード情報は解析に有効である。

【００２２】(保存データの転送および障害の再現)障害
が発生した時点で0Vサスペンドを実行し、そのときの状
態を保存情報として格納した場合、そのままその装置を
使って0Vサスペンドからのレジュームを実行すれば、障
害発生時の状態を再現することができる。これにより現
象の再現に時間がかかることはなくなる。保存情報を使
えることによって同じ障害を繰り返し発生させることも
容易となり、障害解析の効率が向上する。

【００２３】また、保存情報の内容はそのままファイル
として他の電子計算機に転送する事ができる。転送した
先の電子計算機が保存情報を採取した電子計算機と全く
同じ機種でかつ同じハードウエア構成の場合は、この転
送された保存情報のファイルを用いて全く同じ環境を転
送先の電子計算機で再現することができる。調査対象と
なる電子計算機のハードディスクをそのまま持ち込む
か、あるいは他の媒体、転送手段を用いて保存情報を入
手することができれば、同じハードウエアを準備しさえ
すれば保存情報を格納したファイルを用いて、強制的に
不揮発性メモリ内の0Vサスペンドフラグをオンにして電
源をいれることで、障害発生時の環境をそのまま再現す
ることができるようになる。つまりハードディスク内の
OS、環境設定ファイル、データ、その他が同じというだ
けでなく、障害発生時のメモリ環境、IOデバイスの状
況、CPUの動作状況までも完全に同じ条件で再現するこ
とができる。これにより現象の再現が完全に行えるよう
になり、障害解析が飛躍的に効率良く行えるようにな
る。通常ユーザサイトでの電子計算機の障害は現地から
の情報をヒアリングして、保守センタや工場といった別
の場所で現象の再現を試み、現象が再現した時点で障害
の原因を調査する方法が採られる。この方法では電話、
Fax等の手段でユーザサイトの情報を入手し、それを元
に保守拠点や工場といった別の場所で同じ環境を構築す
ることになるが、この環境を作る作業だけでかなりの工
数がかかってしまう。また発生頻度の低い障害では障害
を再現するだけで時間がかかってしまうケースも多々あ
るが、本発明によればこれらの時間的な問題は完全に解
決される。

【００２４】(他の利用方法)本発明は予防保守という観
点から下記のような使い方も考えられる。

【００２５】0Vサスペンドのたびに保存情報が生成され
るので、このファイルを定期的にLAN経由でサーバに送
信し、サーバ側の保守プログラムでこのデータを解析す
る事でサーバサイドでクライアント側のシステムに異常
が無いかを調べることもできる。

【００２６】

【発明の効果】電子計算機のハードウエアの状態を外部
記憶装置に保存し、その保存情報の内容を用いて電子計
算機の障害再現、障害検出及び状態確認を効率よく行
う。これにより電子計算機の障害対応時間を短縮し、電
子計算機システムの信頼性を向上させる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のハードウェア構成図であ
る。

【図２】ＳＭＩ及びＳＭＭの動作を示す図である。

【図３】ドライバの保存状態を示す図である。

【図４】メモリ状態を示す図である。

【図５】レジューム処理を示すフローチャートである。

【図６】回線系のトレースデータの保存を示す図であ
る。

【図７】ハードウェア構成設定レジスタの保存を示す図
である。

【符号の説明】 １…CPU、２…メモリコントローラ、 ３…メインメモ
リ、４…ホストバス、５…２次キャッシュ、 ６…ホ
スト-PCIブリッジ、７…PCI-ISAブリッジ、８…周辺論
理、 ９…IOコントローラ1、１０…IOコントローラ2、
１１…IOコントローラ3、１２…IOコントローラ4、
１３…PCIバス、１４…ISAバス、１５…BIOS ROM、１
６…チップセット、１７…SM-RAM、１８…SMIハンド
ラ、１９…SMIハンドラのコピー、 ２０…内部タイ
マ、２１…SRBTN-N信号、２２…ハードディスク、２３
…特定のパーティション又はファイル、２４…CPUコン
テキスト、２５…メインメモリの内容、２６…トレース
データまたはワークエリアの内容、２７…チップセット
レジスタの内容、２８…エラーロギングレジスタ等の内
容、 ２９…IOコントローラ1の内容、３０…VRAMの内
容、 ３１…IOコントローラ2の
内容、３２…ステータスレジスタまたはデータレジスタ
の内容、３３…IOコントローラ3の内容、３４…IOコン
トローラ4の内容、３５…シグニチャ、３６…トレース
データまたはワークエリアの内容、３７…エラーロギン
グレジスタ等の内容、３８…ステータスレジスタまたは
データレジスタの内容。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】最優先ハードウエア割り込みと外部記憶装
   置を備えた電子計算機において、電子計算機のハードウ
   エアの状態を外部記憶装置に保存し、その保存情報の内
   容を用いて電子計算機の障害再現、障害検出及び状態確
   認を行うことを特徴とする電子計算機の保守方式。
2. 【請求項２】外部記憶装置に保存した電子計算機のハー
   ドウエア情報を特定の転送手段により他の電子計算機に
   転送し、同等の環境を構築して状態の再現、解析を行う
   ことを特徴とする請求項１の電子計算機の保守方式。
3. 【請求項３】電子計算機の0Vサスペンド機能で生成する
   ハードウエア情報の退避情報をそのまま保存情報として
   利用することを特徴とする請求項1及び請求項2の電子計
   算機の保守方式。
4. 【請求項４】外部記憶装置がネットワークサーバである
   ことを特徴とする請求項1から３の電子計算機の保守方
   式。