JPS6155699B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、多重系コンピユータシステムに関
し、特に２重系監視装置と各計算機の接続構成に
関する。

従来、高信頼性の要求されるシステムでは計算
機を２台用いるとともに、入出力データを比較照
合する２重系監視装置を用いた２重系コンピユー
タシステムが採用される。高信頼性を加え、更に
高稼動率を要求されるシステムでは、常時２重系
運転を可能とするために待機系を有する定位２重
系コンピユータシステムが採用されている。

例えば同一出願人による出願の特開昭48−
12646号「二重系計算機装置」には次のような二
重系システムについて述べている。

二重系監視装置は第１の計算機と第２の計算機
の出力をタイミングをとつて突き合わせ両系の出
力が一致した場合は外部レジスタに出力をセツト
する。もし両系の出力が不一致の場合は、二重系
監視装置は各々の系の計算機に自系が正しいかど
うかを判断させるための割込信号を出力する。こ
の出力信号によつて各計算機は一定のチエツクプ
ログラムを走らせ、その結果を二重系監視装置の
ROM（Read Only Memory）に記憶している正
解と比較して自系が正しいかどうかを判定する。
判定した結果、正しいと判定された方の計算機は
他系を切離して単独運転状態に切替える。

また二重系監視装置が故障した場合はタイムア
ウト機能により一定時間内に出力信号が発生しな
いことで主計算機の出力信号を出力するなどの方
法がとられていた。

また、第１図は過去において実際に採用された
例であるが、１，２，３は夫々中央処理装置（以
下CPUという）、４，５，６は夫々２重系監視装
置（以下DSCという）、７は各DSC出力の切替装
置である。仮にCPU１，２により２重系を構成
する場合、CPU１，２は両系に接続されている
DSC４により両系の制御情報の比較照合を行
い、一致した場合は切替装置７を介して外部へ制
御情報を出力する。もし不一致ならば両系の
CPUへ異常割込信号を出力する。CPUでは、そ
の割込信号により自己診断、相互診断を行つて異
常系を認識し、その系を切離し、待機系を立ち上
げてシステムの再構成を行うものである。また、
第２図では、上記のDSC構成方法をバス接続方
式のCPUに適用した場合の例であるが、その基
本的な動作原理は同じである。

この構成方式において注目すべき点は、２重系
を構成するCPUの組合せに対して、DSCが１対
１に対応している点である。つまり、CPU１，
２で２重系を構成する場合、DSC４が対応し、
CPU２，３の組合せに対しては、DSC５が対応
し、CPU１，３の構成に対して、DSC６が対応
している。このような構成では、仮に２重系で動
作中の片系のCPUに異常が発生した場合（通
常、正常系のCPUは異常系のCPUを殺し、待機
系CPUを立ち上げて２重系の再構成を行うが）、
この時に正常であるDSCも新たな２重系構成に
対応するために、その切替えを行う必要があつ
た。また、DSCに異常が発生した場合にもDSC
の切替えを行う必要上、正常であるCPUの片系
を殺し、待機系を立ち上げて２重系再構成を行う
必要があつた。つまり、システムに異常が発生し
た場合、その処理が非常に複雑であり、特にデー
タの信頼性、応答性を重視するシステムにおいて
は、無視できぬ欠点となつていた。また、このシ
ステム構成において、DSC異常時の対策とし
て、DSCのみを２重化する提案もされている
が、２重化３台系において、この方式を実現する
と、第３図に示すようにDSCの数は６台必要と
なり、同様に２重化ｎ台系構成に採用した場合に
は、ｎ（ｎ−１）台のDSCが必要となる。この
ような構成では、DSCのハードウエアは切替装
置を含め、複雑で膨大な量となり、信頼性、経済
性の面で問題となる。

また特公昭53−24292号「多重系計算機装置」
には２重系監視装置の２重化について示されてい
る。これは主の２重監視装置が複数台の計算機の
計算結果が不一致となつたとき、各計算機へ割込
信号を送出して各計算機に自己チエツクさせる
が、自己チエツクにより各計算機が共に健全また
は共に不健全と判断したときは主の２重系監視装
置の故障とみなし従の２重系監視装置に切替えて
上記各計機を再度自己チエツクさせ、２重系監視
装置の故障によつて誤まつた出力を外部に出力し
ないようにしたものである。しかしこの場合は計
算機の台数が多く、そのどれでも自由に２重化で
きるわけではないのでシステム構成が複雑になる
欠点がある。

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をな
くし、高信頼度で、しかもコスト／パーフオマン
スのすぐれた多重系コンピユータシステムを提供
するにある。

本発明では、全計算機間で共通にアクセス可能
な共有バス１対に２重系監視装置を接続すること
により、従来のDSC機能を損うことなくDSCを
計算機間で共有できる構成とした。更にDSCの
異常や、複数の制御対象に対処するために、上記
の共有バス構成のDSCを複数組有する構成とし
たもので、この構成によりCPUの異常処理と
DSCの異常処理の分離独立を可能とし信頼性の
高いシステムを実現することに特徴がある。

本発明を２重化３台系システムへの適用例によ
り詳細に説明する。

第４図において、８，９，１０は夫々CPU、
１１，１２，１４，１５は夫々計算機間で共通に
アクセス可能な共有バスであり、１３は主の
DSCとし、１６は従のDSC、１７はDSCの出力
切替装置、また１８は計算機間連絡バス（以下連
絡バスという）である。ここで主系CPUは共有
バス１１又は１４を、従系CPUは１２又は１５
を使用するものとする。はじめにCPU８が主
系、CPU９が従来として２重系を構成し、主の
DSC１３により２重系を監視する場合について
述べる。まずCPU８は、主系である共有バス１
１を占有し、従来のCPU９は共有バス１２を占
有する。切替装置１７はDSCによる信号１３ｄ
の指定により、主のDSC１３に接続される。

この構成において、主系および従系計算機の出
力信号がDSCで不一致が検出されると、不一致
信号１３ａにより計算機間連絡バス１８を作動せ
しめて両計算機に割込信号を発生させて、例えば
診断プログラム処理を行なわせその結果を再び
DSCで比較照合する。その結果CPU９の異常を
検出すると、CPU９の切離し処理と、共有バス
１２の占有権を信号１３ｂにより放棄させる。次
に連絡バスにより、CPU１０へ従来としての立
ち上げ処理を行わせる。CPU１０では自系が従
系という条件のもとに共有バス１２を占有し、再
びCPU８とCPU１０により２重系を構成する従
系のCPUが異常の場合は、次に立上げ接続され
る計算機は従来として立上げ、主系が異常の場合
は新たに作動を開始する計算機は主系として起動
させる。

主系が従系かは例えば識別ビツトを用いること
により容易に実施することができる。逆に主系
CPU８に異常が発生した場合、従系のCPU９
は、上記同様、CPU８の異常を検出しCPU８の
切離し処理と共有バス１１の占有権を放棄させ
る。ここで自系が主CPUとして共有バス１２の
占有権を放棄し共有バス１１の占有権を持たせて
もよい。次に連絡バスにより、CPU１０へ主
（あるいは従）としての立上げ処理を行わせ、共
有バス１２を占有させる。

このように、計算機側で異常が発生しても、
DRCの切替えは行う必要はなく、共有バスの占
有権切替えだけで新たなCPU構成に対応するこ
とができる。

図４において、何ずれのCPU同志が２重系を
構成していても、CPUの故障に対してはDSCは
１台で２更系計算機の再構成を容易に行なうこと
ができる。

またDSC自身の動作チエツクは、例えば共有
バス制御により一方の計算機の出力信号を両入力
信号とすることによりチエツクできる。共有バス
１１と同様に共有バスにも、CPU８の出力信号
をDSCに入力してやればよい。これは異常検知
後診断プログラムの実行結果は両計算機の出力信
号が一致しているが、プロセスの入力信号を演算
した場合不一致となるような場合は上述のような
方法でDSCのチエツクを行なう。第４図で信号
１３ｂ，１３ｃの信号がそれで共有バスの切替え
を行ないDSCをチエツクする。そしてもしその
結果DSCの異常が検知されたときは信号１３ｄ
で切替装置１７を切替えてDSC１６を使用す
る。DSC１６において１６ａ〜１６ｄはDSC１
３の１３ａ〜ｄに対応する。すなわち主系計算機
CPU８は共有バス１４を、従系計算機CPU９は
共有バス１５へのバス結合を変更し、DSC１６
で主系従系の計算機の監視を行なう。この処理に
より、CPUの構成を変えることなく、DSCだけ
を従のDSCに切替えることができる。

更に、この構成から２重化ｎ台系の構成に拡張
した場合にも、共有バスの使用により、DSCを
共有させることができるため、新たにDSCを追
加する必要はない。DSCを２台用意すれば足り
る。また、切替装置１７に注目すると、切替え
は、DSCハードウエア異常による切替処理時だ
けで、従来のようにCPUの再構成時には切替装
置を操作する必要がない。その構造も複雑で、信
頼性の面でも問題があつたが、本実施例において
は、切替装置の操作回数も少なく、またハードウ
エア自身も極力削減し、高信頼化を計ることがで
きる。尚、第４図の説明の共有バスの占有方法に
おいて、主系CPUは共有バス１１又は１４を、
従来CPUは１２又は１５を使用する、という制
限を加えているが、この制限は、主系CPUから
従来の占有する共有バスを指示するという制御方
法にすれば、制限を加える必要はなく、共有バス
の占有方法を更に簡単にすることができる。

この実施例に見られるように、本発明の重要な
利点としては、共有バスにDSCを接続すること
により、CPU系の故障によるCPU再構成処理
と、DSCの異常による切替処理を独立させるこ
とにより、システムの異常処理を分割し簡単化す
ることができる。

次に、本発明の応用例について述べる。第５図
は２つのプラントに対し定位２重系の組める複合
形２重化５台系システムの場合である。

第５図において、１９〜２３はCPU、２４は
連絡バス、２５〜３０は共有バス、３１〜３３は
DSC、３４〜３６は制御対象切替装置、３７，
３８はDSC切替装置、３９は制御対象Ａ、４０
は制御対象Ｂである。

今、CPU１９，２０により２重系を構成し制
御対象Ａの制御を行わせ、同時にCPU２１，２
２で２重系を構成し制御対象Ｂの制御を行わせる
ものとする。この構成においてCPU２３は共有
の待機CPUとなつている。CPU１９，２０は、
それぞれ共有バス２５，２６を占有し、DSC３
１を介して、切替装置３４，３７を通つて制御対
象Ａ３９に情報を出力する。同時にCPU２１，
２２は、それぞれ共有バス２９，３０を占有し、
DSC３３を介して、切替装置３６，３８を通つ
て制御対象Ｂ４０に情報を出力する。またDSC
３２は両系DSC共通の予備のDSCになつてい
る。つまり、DSC３２はDSC３１，３３の、ど
ちらのDSCに異常が発生しても、そのバツクア
ツプが可能な構成となつている。

この構成例では２つの制御対象に対して２組の
計算機と２つのDSCにより、制御を独立させた
にもかかわらず、それぞれのDSCに対して予備
のDSCとCPUを共有できる構成とし、システム
のコスト／パーフオマンスを向上させた点にあ
る。本発明によるとこのようなシステム構成も比
較容易に実現することができる。この例では
CPU１９，２０、CPU２１と２２でそれぞれ一
組の２重化システムを構成しているが、CPU１
９〜２３に対し何らの制約を受けることなく
CPUを選択して２重化システムを構成すること
ができる。それはとりもなおさず共有バスライン
構成にしたための大きな効果のひとつである。

次に複数の制御対象を持つた２重化３台系シス
テムの例について説明する。この例では、複数の
制御対象に対して計算機は１組であるから、上記
のように、バス構成のDSCを制御対象ごとに独
立させる必要はない。従つて第６図のような構成
が考えられる。第６図において、４１〜４３は
CPU、４４，４５は連絡バス、４５〜４８は共
有バス、４９，５０は主のDSC、５１，５２は
従のDSC、５３，５４はDSC切替装置である。
この構成例では、上記の構成例のように、各制御
対象ごとにバス構成のDSCを独立させてはいな
いが、各制御対象ごとに、主のDSCと従のDSC
を持つている。本発明によるとこのような多様な
多重系計算機システムを比較的容易に構成するこ
とができる。

本発明によれば、CPUの故障による再構成処
理と、DSCの故障による切替処理を独立させる
ことができるため、システムの異常処理を簡単に
行なうことができる。更にDSCの共有させるか
ら高信頼度の多重系コンピユータシステムを提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来技術における、DSCを用いた
２重化３台系システムである。第２図は、第１図
におけるDSC構成方法を、現在の主流であるバ
ス構成のCPUに適用した場合の構成例である。
第３図は、第１図の構成方式において、DSCを
２重化した場合の構成例である。第４図は実施例
で、共有バスにより、DSCを接続している。第
５図は複合形の２重化５台系システムへの適用
例。第６図は複数の制御対象を持つた２重化３台
系システムへの適用例である。 ８〜１０……中央処理装置、１１，１２，１
４，１５……共有バス、１３，１６……２重系監
視装置、１７……切替装置、１８……計算機間連
絡バス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 入力端末を介して得られる一つの入力信号を
   少なくとも２台の計算機で演算させ、該２台の計
   算機による計算結果を比較し一致している時に出
   力信号を送出する多重系コンピユータシステムに
   おいて、該２台の計算機の出力信号を共有バスラ
   インに接続し、該共有バスラインに２重系監視装
   置を接続し、該２重系監視装置により該２台の計
   算機の出力信号の照合監視を行なうことを特徴と
   する多重系コンピユータシステム。 ２ 前記特許請求の範囲第１項記載において該２
   重系監視装置は少なくとも２台の計算機の出力信
   号の比較照合をし、一致しているときは何ずれか
   一方の計算機の出力信号を計算機の演算結果信号
   として送出し、不一致のときは該両計算機に割込
   み信号を発生させ診断プログラムを実行させ、診
   断プログラムの実行結果の信号を比較照合せしめ
   誤信号を出力した方の計算機を切離すことを特徴
   とする多重系コンピユータシステム。 ３ 前記特許請求の範囲第２項記載において、誤
   信号を発した計算機を切離し、該切離される計算
   が従系計算機の場合は新たに多重系を構成する計
   算機を従系として動作させ、該切離される計算機
   が主系計算機の場合は主系の計算機として動作さ
   せ新たに多重系を構成せしめることを特徴とする
   多重系計算機システム。 ４ 前記特許請求の範囲第３項記載において、異
   常が判定された後新たに２重系を構成するために
   起動される計算が主系あるいは従系にかかわらず
   従系計算機として起動させ、２重系コンピユータ
   システムを構成することを特徴とする多重系コン
   ピユータシステム。 ５ 前記特許請求の範囲第２項記載において、該
   ２台の計算機の出力信号が一致したときは主系計
   算機の出力信号を２重系計算機の出力信号として
   送出することを特徴とする多重系コンピユータシ
   ステム。 ６ 前記特許請求の範囲第１項記載において、該
   共有バスラインを介して少なくとも主系従系の２
   台の２重系監視装置を接続することを特徴とする
   多重系コンピユータシステム。 ７ 前記特許請求の範囲第２項記載において、該
   一方の計算機の出力信号を該共有バスラインの選
   択制御により該２重系監視装置の２入力に入力せ
   しめ、２重系監視装置の診断を行なうことを特徴
   とする多重系コンピユータシステム。