JPS6218060B2 - - Google Patents

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JPS6218060B2
JPS6218060B2 JP57026406A JP2640682A JPS6218060B2 JP S6218060 B2 JPS6218060 B2 JP S6218060B2 JP 57026406 A JP57026406 A JP 57026406A JP 2640682 A JP2640682 A JP 2640682A JP S6218060 B2 JPS6218060 B2 JP S6218060B2
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JP
Japan
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cpu
memory
information
execution
standby
Prior art date
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JP57026406A
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Japanese (ja)
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JPS5911455A (en
Inventor
Isaburo Kataoka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Granted legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F11/00Error detection; Error correction; Monitoring
    • G06F11/07Responding to the occurrence of a fault, e.g. fault tolerance
    • G06F11/16Error detection or correction of the data by redundancy in hardware
    • G06F11/20Error detection or correction of the data by redundancy in hardware using active fault-masking, e.g. by switching out faulty elements or by switching in spare elements

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Hardware Redundancy (AREA)
  • Test And Diagnosis Of Digital Computers (AREA)
  • Safety Devices In Control Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高信頼性を必要とする制御、例え
ば、シーケンス制御及び直接制御(DDC)に多
用される中央演算処理装置(以下、「CPU」と略
す)の冗長システムに関するもである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides a redundant system for a central processing unit (hereinafter abbreviated as "CPU") that is often used for control that requires high reliability, such as sequence control and direct control (DDC). It is also related to

従来のこの種CPUの冗長システムとしては、
プロセス入出力装置(以下、「PIO」と略す)を
2系統のCPUでアクセスするデユアルシステム
と呼ばれるものがあつた。すなわち、デユアルの
CPUはそれぞれPIOから共通の同一情報を得て同
一のプログラムに基づき演算を実行し、その両系
のCPUの演算結果は任意のサイクルブロツク毎
に互いに一致するかがチエツクされ、正常であれ
ばその演算結果に基づくプロセス出力を情報転送
されるようになされていた。
As a conventional redundant system for this type of CPU,
There was something called a dual system in which a process input/output device (hereinafter abbreviated as "PIO") was accessed by two CPU systems. In other words, dual
Each CPU obtains the same common information from the PIO and executes calculations based on the same program, and the calculation results of both CPUs are checked at every arbitrary cycle block to see if they match each other. Process outputs based on calculation results were transferred as information.

しかるに、従来のCPUの冗長システムは上述
したようなものとなつているため、PIOの情報を
両系のCPUに授受させる際のハードウエア的な
困難性、及び互いに動作する両系のCPUのアク
セス実行の際にはプログラム的に同期を採らねば
ならないというソフトウエア的な困難性を有して
いた。
However, since the conventional CPU redundancy system is as described above, there are hardware difficulties in sending and receiving PIO information to and from the CPUs of both systems, and access problems between the CPUs of both systems that operate on each other. It has a software difficulty in that it requires programmatic synchronization during execution.

そこで本発明は、上述のような従来のものの問
題点を解消するためになされたもので、CPUの
冗長システムとして、通常は運転系のCPUによ
る制御がなされ、待機系CPUは自己診断等を実
行し常時指令に基づき運転CPUに切換つて制御
を実行できるよう待機する冗長システムを用い、
最初に、待機系が何時でも運転系と切換れるよう
に、情報転送路が正常であることを条件として、
制御系CPUのメモリ内容を予め待機系CPUのメ
モリに転送するとともに、プロセス出力のイメー
ジ情報をPIOに転送し、次いで、運転系CPUがプ
ログラムの実行を行ない、その後運転系CPUが
正常か否かを判断して、異常時には、待機系に切
換えて、待機系CPUのメモリの転送情報に基づ
き、再びプログラムの実行を行なうことにより、
容易にバンプレスにバツクアツプを実現できる冗
長システムを提供することを目的としている。
Therefore, the present invention was made to solve the problems of the conventional ones as described above. As a CPU redundant system, control is usually performed by the operating CPU, and the standby CPU performs self-diagnosis etc. We use a redundant system that is always on standby to switch to the operating CPU and execute control based on commands.
First, on the condition that the information transfer path is normal so that the standby system can be switched to the operating system at any time,
The memory contents of the control system CPU are transferred to the memory of the standby system CPU in advance, and the image information of the process output is transferred to the PIO, and then the operating system CPU executes the program, after which it is checked whether the operating system CPU is normal or not. In the event of an error, the system switches to the standby system and executes the program again based on the transfer information in the memory of the standby CPU.
The purpose is to provide a redundant system that can easily perform bumpless backup.

以下、本発明を、システムのブロツク構成図た
る第1図及び制御タイミングチヤートを示す第2
図について説明する。第1図において、2aは第
1のメモリ1aを有する運転系のCPUたる第1
のCPU、2bは第2のメモリ1bを有する待機
系のCPUたる第2のCPU、3は該第1のCPU2
aの異常時に実行処理を切換るため運転系バス
5、待機系バス6及び入出力系バス7間を切換制
御する簡易構成のバス切換装置、4は温度、圧力
等の物理的及び化学的状態情報をCPUで処理す
るため電気信号に変換し、または、その逆の変換
動作を行なうプロセス入出力装置(PIO)を示
す。
Hereinafter, the present invention will be explained with reference to FIG. 1, which is a block diagram of the system, and FIG. 2, which is a control timing chart.
The diagram will be explained. In FIG. 1, reference numeral 2a denotes a first CPU which is an operating system CPU having a first memory 1a.
2b is a second CPU which is a standby CPU having a second memory 1b, and 3 is the first CPU 2.
A bus switching device with a simple configuration that controls switching between the active bus 5, the standby bus 6, and the input/output bus 7 in order to switch the execution process in the event of an abnormality, 4 is a physical and chemical state such as temperature and pressure; A process input/output unit (PIO) that converts information into electrical signals for processing by a CPU, and vice versa.

第1図の冗長システムの動作を第2図A〜Dの
タイミングごとに説明する。まず、第2図Aのパ
ルス幅の期間においては、第1のメモリ1aのメ
モリ内容を、第2のメモリ1bに転送するのに先
立つて行なわれる情報転送路、すなわち、第1の
メモリ1a、制御系バス5、バス切換装置3、待
機系バス6、第2のメモリ1bからなる経路の正
常か否かのチエツクが行なわれる。このチエツク
方法としては、第1のメモリ1aから固定、また
は常時サイクル毎に変化する任意のパターンを収
集して、第2のメモリ1bに該パターンを書込
み、そのパターンをチエツクする方法、また、パ
ターンに誤り検出符号、例えばパリテイを生成
し、その誤り検出符号を通して、相手側メモリ
(この場合においては、第2のメモリ1b)にチ
エツクさせる方法の何れでも良い。
The operation of the redundant system shown in FIG. 1 will be explained for each timing shown in FIGS. 2A to 2D. First, during the period of the pulse width shown in FIG. A check is made to see if the path consisting of the control bus 5, bus switching device 3, standby bus 6, and second memory 1b is normal. This checking method includes a method of collecting an arbitrary pattern that is fixed or constantly changing every cycle from the first memory 1a, writing the pattern to the second memory 1b, and checking the pattern. Any method may be used in which an error detection code, such as parity, is generated at the same time, and the other party's memory (in this case, the second memory 1b) is checked through the error detection code.

このチエツクによつて、上述の情報転送路が正
常であることが確認されたならば、第2図Bのパ
ルス幅の期間において、バス切換装置3によつ
て、第1のメモリ1a内の全情報、例えば、プロ
セス出力のイメージ情報、演算データのみなら
ず、CPUの実行制御に必要なプログラムカウン
タ、スタツクポインタ、ステータスレジスタ等の
情報が第2のメモリ1bに転送される。更に、第
1のメモリ1a内の情報中プロセス出力のイメー
ジ情報がプロセス入出力装置4に転送される。す
なわち、これら動作により、第1のCPU2aの
現時点における実行結果が、待機系のメモリ、こ
の場合においては第2のメモリ1b及びPIO4を
介して外部(図示せず)に写像されたことになる
のである。
If it is confirmed by this check that the above-mentioned information transfer path is normal, the bus switching device 3 transfers all data in the first memory 1a during the pulse width period shown in FIG. Information such as process output image information and calculation data as well as information such as a program counter, stack pointer, and status register necessary for controlling execution of the CPU is transferred to the second memory 1b. Furthermore, the image information of the process output among the information in the first memory 1a is transferred to the process input/output device 4. That is, due to these operations, the current execution result of the first CPU 2a is mapped to the outside (not shown) via the standby memory, in this case the second memory 1b and the PIO 4. be.

しかして、このメモリ間の情報転送が終了した
場合には、第1のCPU2aは、次の段階のプロ
グラムを実行処理する。第2図Cにおけるパルス
が該実行の期間を示す。なお、この場合におい
て、PIO4及び第1のCPU2a間の経路、すなわ
ち、PIO4、入出力バス7、バス切換装置3、運
転系バス5、第1のCPU2aの経路は、プロセ
ス入力をリアルタイムに処理するため、常時開放
されている。すなわち、第1のCPU2aは、第
1のメモリ1aの記憶内容及びPIO4の入力情報
を対象としてアクセスされるのである。
When this inter-memory information transfer is completed, the first CPU 2a executes the next stage of the program. The pulses in FIG. 2C indicate the duration of the run. In this case, the path between the PIO 4 and the first CPU 2a, that is, the path between the PIO 4, the input/output bus 7, the bus switching device 3, the driving bus 5, and the first CPU 2a processes process input in real time. Therefore, it is always open. That is, the first CPU 2a is accessed for the storage contents of the first memory 1a and the input information of the PIO 4.

該第1のCPU2aによるプログラムの1サイ
クルの実行が終了した場合には、続いて、第1の
CPU2a自身のチエツクが行なわれる。第2図
Dにおけるパルス幅は、このチエツク期間を示
す。該チエツクは、第1のCPU2a自体による
セルフチエツク、または、バス切換装置5による
外部からのチエツクの何れの方法でも良い。
When the first CPU 2a finishes executing one cycle of the program, the first CPU 2a
The CPU 2a itself is checked. The pulse width in FIG. 2D indicates this check period. This check may be performed by either a self-check by the first CPU 2a itself or an external check by the bus switching device 5.

しかして、このチエツクによつて、第1の
CPU2aが正常であると判断されると、第2図
A中の第2番目のパルスに示すように、再び前述
の情報転送路のチエツクが行なわれる。一方、こ
のチエツクによつて、異常であることが判明した
ならば、ただちに、待機系のCPU、すなわち、
第2のCPU2bに制御が切ら換えられる。この
場合において、第2のメモリ1bには、既に、プ
ログラムの前サイクルの情報、例えば、プロセス
出力のイメージ情報等が転送されているので、第
2のCPU2bは、この情報に基づき、再び、現
サイクルの実行(第1のCPU2aが第2図Cの
パルス間に行なつた実行処理)を逐行する。これ
以降は、第2のCPU2bが運転系を構成し、第
1のCPU2aが待機系を構成して、上述の処理
を行なうものである。
However, by this check, the first
When it is determined that the CPU 2a is normal, the above-mentioned information transfer path is checked again, as shown by the second pulse in FIG. 2A. On the other hand, if an abnormality is found through this check, the standby CPU, that is,
Control is switched to the second CPU 2b. In this case, since the information of the previous cycle of the program, such as process output image information, etc., has already been transferred to the second memory 1b, the second CPU 2b re-starts the program based on this information. The execution of the cycle (the execution process performed by the first CPU 2a between the pulses in FIG. 2C) is carried out one by one. From this point on, the second CPU 2b constitutes the operating system, and the first CPU 2a constitutes the standby system, and performs the above-mentioned processing.

以上のように、本発明は、通常二系中の一系の
CPUによる制御がなされ、他の一系は異常時に
運転CPUに代つて実行制御できるように待機す
る冗長システムを用いて、最初に、待機系が何時
でも運転系と切換え得るように、情報転送路が正
常であることを条件として、運転系CPUのメモ
リ内容を予め待機系CPUのメモリに転送してお
くと共に、プロセス出力のイメージ情報をPIOに
転送し、次いで、運転系CPUがプログラムの実
行を行ない、その後、運転系CPUが正常か否か
を判断して、異常時には待機系に切換えて、待機
系CPUが再びプログラムの実行を行なうように
したので、バンプレスのバツクアツプシステムを
簡易なハードウエアで、しかも、通常のプログラ
ム形態で達成できるという優れた効果を有する。
As described above, the present invention usually uses one of the two systems.
Using a redundant system in which one system is controlled by the CPU and the other system is on standby so that it can perform execution control in place of the operating CPU in the event of an abnormality, we first created an information transfer path so that the standby system could switch over to the operating system at any time. On the condition that the CPU is normal, the memory contents of the running CPU are transferred to the memory of the standby CPU in advance, and the image information of the process output is transferred to the PIO, and then the running CPU starts executing the program. After that, it is determined whether the running CPU is normal or not, and if there is an abnormality, it is switched to the standby system, and the standby CPU executes the program again, so the bumpless backup system can be converted into a simple hardware It has an excellent effect that it can be achieved by using a normal program format.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明の冗長システムのブロツク構
成図、第2図A〜Dは本発明の冗長システムの制
御タイミングチヤートを示す。 1a,1b:メモリ、2a,2b:CPU、
3:バス切換装置、4:プロセス入出力装置。
FIG. 1 is a block diagram of a redundant system according to the present invention, and FIGS. 2A to 2D are control timing charts of the redundant system according to the present invention. 1a, 1b: memory, 2a, 2b: CPU,
3: Bus switching device, 4: Process input/output device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 プロセス入出力装置からのデータをバス切換
装置を介して入力して、実行制御する第1の
CPUと該CPUのメモリからなる運転系と、該運
転系の異常時に代つて実行制御すべく待機する第
2のCPUと該CPUのメモリからなる待機系とを
備え、通常は運転系による実行制御を行ない、異
常時に速やかに待機系に切換えるべく、最初に、
第1のCPUのメモリからバス切換装置を経て第
2のCPUのメモリまでの情報転送路の診断を行
ない、正常ならば、次に前記バス切換装置が第1
のCPUのメモリ内の全記憶内容を第2のCPUの
メモリに転送すると共に、第1のCPUのメモリ
内の情報中、プロセス出力のイメージ情報を前記
プロセス入出力装置に転送し、続いて、第1の
CPUがプログラムを実行し、該実行終了時に、
第1のCPU自体の診断を行ない、正常ならば、
次段階の情報転送路の診断処理に進み、一方、異
常ならば、待機系に実行制御を切換え、第2の
CPUのメモリ内の前記転送情報に基づき、第2
のCPUが再び前記のプログラムを実行すること
によつて高信頼性を達成したことを特徴とする中
央演算処理装置の冗長システム。
1 The first controller inputs data from the process input/output device via the bus switching device to control execution.
It is equipped with an operating system consisting of a CPU and the memory of the CPU, and a standby system consisting of the memory of the CPU and a second CPU that stands by to perform execution control in place of the operating system in the event of an abnormality.Normally, the execution control is controlled by the operating system. In order to quickly switch to the standby system in the event of an abnormality, first,
The information transfer path from the memory of the first CPU to the memory of the second CPU via the bus switching device is diagnosed, and if it is normal, then the bus switching device
transfers all stored contents in the memory of the CPU to the memory of the second CPU, and also transfers process output image information among the information in the memory of the first CPU to the process input/output device; first
The CPU executes the program, and at the end of the execution,
Diagnose the first CPU itself, and if it is normal,
Proceeds to the next step, diagnostic processing of the information transfer path, and if it is found to be abnormal, execution control is switched to the standby system, and the second
Based on the transfer information in the memory of the CPU, the second
A central processing unit redundancy system, characterized in that the CPU achieves high reliability by running the aforementioned program again.
JP57026406A 1982-02-18 1982-02-18 Redundancy system of central operation processing unit Granted JPS5911455A (en)

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JPS5911455A JPS5911455A (en) 1984-01-21
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63183035A (en) * 1987-01-27 1988-07-28 松下電器産業株式会社 Filter apparatus of tableware washing machine
JPH0381060U (en) * 1989-12-06 1991-08-20

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