KR100856259B1 - Apparatus and method for providing redundancy in the processor board using programmable logic device with interrupt - Google Patents
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Abstract
가. 청구 범위에 기재된 발명이 속한 기술 분야 : 프로세서 보드 이중화 구현을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
나. 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제 : 인터럽트를 이용해 제 1프로세서 보드뿐만 아니라 제 2프로세서 보드에 인터럽트 소스를 전달하는 PLD가 존재하여 이중화 구현이 가능한 장치 및 방법을 제공한다.
다. 발명의 해결방법의 요지 : 본 발명은 인터럽트를 이용하여 프로세서 보드의 이중화 구현을 위한 방법으로서, 두 보드가 실장되어 이중화 준비 완료에 들어가는 과정과, 먼저 실장되는 보드가 활성 동작을 시작하는 과정과, 발생된 사건이 백플레인을 통해 대기 상태의 제 2프로세서 보드에 전달되는 과정과, 상기 활성 동작 후 인터럽트 제어 로직이 발생된 사건의 IRQ를 프로세서에 전달하는 과정과, 상기 프로세서가 PLD내의 레지스터 값을 읽어 들여 어떤 사건이 발생하였는지 감지하는 과정과, 상기 판단 과정 후 프로세서가 각 비트별로 ISR을 수행하고 이중화 절체되어 활성 보드가 대기 상태로 동작하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.
라. 발명의 중요한 용도 : 인터럽트를 이용해 프로세서 보드를 이중화할 경우 적용된다.
인터럽트, 프로세서, PLD, PLD 레지스터, ISR, 백플레인, 파워 리세트,
end. FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an apparatus and method for implementing processor board redundancy.
I. The present invention provides an apparatus and method for implementing redundancy by providing an PLD that delivers an interrupt source to not only the first processor board but also the second processor board using interrupts.
All. Summary of the Invention The present invention provides a method for implementing redundancy of a processor board using interrupts, the process in which two boards are mounted and ready for redundancy, a process in which a board mounted first starts an active operation, Passing the generated event to the standby second processor board through the backplane, passing the IRQ of the generated event to the processor after the active operation, and the processor reads a register value in the PLD. It is characterized in that it consists of a process of detecting what happened, and after the determination process, the processor performs the ISR for each bit and is redundantly switched to operate the active board in a standby state.
la. Important use of the invention: Applied to redundancy of processor boards using interrupts.
Interrupts, processors, PLDs, PLD registers, ISRs, backplanes, power resets,
Description
도 1은 인터럽트 방식의 프로세서를 위한 통상적인 인터럽트 제어 방식의구성도 1 is a block diagram of a conventional interrupt control scheme for an interrupt processor.
도 2는 본 발명의 일 실시에 따른 인터럽트를 수행하는 프로세서 보드 이중화 구현의 구성도이다. 2 is a block diagram of a processor board redundancy implementation for performing an interrupt according to an embodiment of the present invention.
도 3은 도 2에 도시된 프로그래머블 로직 디바이스의 내부 로직 구성도 3 is an internal logic diagram of the programmable logic device shown in FIG.
도 4는 도 3에 도시된 PLD 내부의 레지스터 번지 비트에 대한 일 예도 4 is an example diagram of a register address bit inside the PLD shown in FIG.
도 5는 본 발명의 실시에 따른 이중화 구현 처리 흐름도
5 is a redundant implementation process flow diagram according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 프로세서 보드의 이중화 구현에 관한 것으로서, 특히 하나의 인터럽트를 이용하여 프로그래머블 로직 디바이스(Programmable Logic Device : 이하 "PLD"라 함)내에 있는 레지스터 값을 프로세서가 읽어 들여 이중화 시키는 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a redundant implementation of a processor board, and more particularly, to an apparatus and method for a processor to read and duplicate a register value in a programmable logic device (hereinafter referred to as "PLD") using one interrupt. will be.
통상적인 인터럽트 이용은 인터럽트 요구 제어기를 사용하는데, 인터럽트 요구 제어기는 인터럽트 소스를 하나의 프로세서에 전달하는 기능을 구비하고있다. 이러한 기능을 구현하기 위해서 프로세서는 별도의 프로세서 인터페이스 로직을 사용한 로컬버스를 통해 인터럽트 제어기와 연결되어 있다. Typical interrupt usage uses an interrupt request controller, which has the ability to deliver an interrupt source to one processor. To implement this functionality, the processor is connected to the interrupt controller via a local bus using separate processor interface logic.
도 1을 참조하면, 종래의 인터럽트 제어 장치에서 인터럽트 요구 제어기(120)는 외부에서 입력되는 인터럽트 요구 신호(140)를 일시적으로 저장하고, 프로세서가 읽기 및 쓰기 기능을 수행할 수 있는 인터럽트 제어 레지스터(121)를 포함한다. 상기 인터럽트 요구 제어기(120)는 프로세서 외부의 인터럽트 신호를 프로세서(100)에게 알려 주는 기능을 수행하며, 로컬 버스(141)를 통해 프로세서 인터페이스(110)와 연결된다. 인터럽트 요구 제어기(120)는 인터럽트 신호의 구동 및 철회를 제어하기 위하여 인터럽트 제어 레지스터(121)를 내장하고 있으며, 인터럽트 제어 레지스터는 인터럽트 제어와 관련된 정보를 포함하고 있다. 상기 프로세서 인터페이스(110)는 프로세서와 인터럽트 요구 제어기 사이의 인터페이스 역할을 수행하는 제어 회로로서 프로세서 외부버스(142)를 통하여 프로세서(100)와 연결되고, 로컬 버스(141)를 통하여 인터럽트 요구 제어기와 연결되어 있다. 이하 처리 흐름에 대해 설명하면 하기와 같다. Referring to FIG. 1, in the conventional interrupt control apparatus, the
상기 인터럽트 제어 레지스터에는 외부에서 입력되는 인터럽트 요구 신호(140)를 사건에 따라 비트별로 저장하는 요구 비트열과(도시하지 않음), 상기 요구 비트열에 셋팅된 비트로서 프로세서로 전달하는 비트열인 구동 비트열(도시하지 않음)을 포함한다. 다음으로, 프로세서는 상기 인터럽트 제어 레지스터에 요구 비트열이 셋팅되었는지 여부를 판단한다. 판단 결과 요구 비트열이 셋팅되어 있으면, 인터럽트 제어 레지스터의 구동 비트열을 셋팅하고, 인터럽트 요구 제어기는 프로세서에 인터럽트 요구 신호를 전송한다. 인터럽트 요구 제어기는 상기 프로세서에서 요구한 인터럽트의 유형을 인터럽트 응답 제어기(130)에 전송한다. 인터럽트 응답 제어기로부터 인터럽트 응답 완료 신호(131)가 수신되면, 처리흐름은 다시 인터럽트 제어 레지스터의 요구 비트열 셋팅 여부를 판단하는 시작단계로 복귀하게 된다. The interrupt control register includes a request bit stream (not shown) for storing the
상기한 바와 같이 통상적인 인터럽트 제어방식은 인터럽트 제어기가 인터럽트 신호를 오직 하나의 프로세서에게만 전달하므로 이중화 구현이 불가능하며, 프로세서는 별도의 프로세서 인터페이스를 사용하여 로컬 버스를 통해 인터럽트 제어기와 연결되므로 시스템의 성능 효율을 떨어뜨리는 문제점이 있었다.
As described above, the conventional interrupt control method is impossible to implement redundancy since the interrupt controller transmits the interrupt signal to only one processor, and the processor is connected to the interrupt controller through the local bus using a separate processor interface, thereby improving system performance. There was a problem of decreasing efficiency.
따라서 본 발명의 목적은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 프로세서가 프로세서 버스를 통해 직접 인터럽트 신호를 억세스하여 레지스터를 읽고 쓰며, 제 1프로세서 보드뿐만 아니라 제 2프로세서 보드에 인터럽트 신호를 전달하는 로직이 존재하여 이중화 구현을 제공함에 있다. Accordingly, an object of the present invention is to solve the problems of the prior art, the processor accesses the interrupt signal directly through the processor bus to read and write the register, there is logic to transfer the interrupt signal to the second processor board as well as the first processor board. To provide a redundant implementation.
이를 위하여 본 발명은 동일한 구성을 갖는 두개의 보드로 이루어져 있으 며, 상기 두개의 보드 각각은 PLD와, PLD내의 레지스터를 읽고 쓰는 프로세서와, 상기 프로세서를 초기화 시키는 파워 리세트(Power Reset) 회로와, 이중화 구현 중 이상 상태 발생시 상대 보드의 프로세서를 강제적으로 재부팅시키는데 연결되어 있는 앤드게이트(AND Gate)로 이루어져 있으며, 상기 두 보드는 발생된 인터럽트 신호를 전달하는 백플레인(Back plane)으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
To this end, the present invention consists of two boards having the same configuration, each of which comprises a PLD, a processor for reading and writing a register in the PLD, a power reset circuit for initializing the processor, It consists of an AND gate which is connected to forcibly rebooting the processor of the partner board when an abnormal state occurs during the redundancy implementation, and the two boards are connected by a back plane which transfers the generated interrupt signal. do.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals have the same reference numerals as much as possible even if displayed on different drawings. In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
도 2는 본 발명의 일 실시에 따른 인터럽트를 수행하는 프로세서 보드 이중화 구현을 도시한 것이다. 상기 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시에 대한 프로세서 보드 이중화 장치는 제 1프로세서 보드(활성동작 상태에 있는 보드를 이하 "제 1프로세서 보드"라 함)와 제 2프로세서 보드(대기 동작 상태에 있는 보드를 이하 "제 2프로세서 보드"라 함)로 이루어져 있으며, 상기 두개의 보드 각각은 프로세서와 PLD를 내장하고 있으며, 시스템의 안정성과 서비스의 연속성을 위한 이중화 구현을 위해 백 플레인(220)에 연속으로 나란히 실장되어 있다. 여기서 백 플레인 이란 컴퓨터의 마더보드와 같은 시스템의 한 부분, 또는 그 자체라고 할 수 있다. 즉 양 보드 PLD간의 인터럽트 신호(221)를 전달하는 커넥터 역할을 수행한다. 이하 편의상 보드 (200)을 제 1프로세서 보드, 보드 (210)을 제 2프로세서 보드로 하여 설명하기로 한다. Figure 2 illustrates a processor board redundancy implementation for performing interrupts in accordance with one embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, a processor board redundancy apparatus according to an embodiment of the present invention includes a first processor board (hereinafter, referred to as a "first processor board") and a second processor board (standby operating state). The boards of the present invention are hereinafter referred to as "second processor boards", each of which includes a processor and a PLD, and a
PLD(202, 212)는 제 1프로세서 보드(200)와 제 2프로세서 보드(210)에 각각 내장되어 레지스터 구현 및 인터럽트 제어로직, 글리치 제거 로직의 구현이 가능한 프로그램 로직 디바이스를 의미한다. 파워 리세트 회로(203, 213)는 파워가 들어온 뒤 일정시간 동안 로우 상태로 되어 프로세서(201, 211)를 초기화하여 구동할 수 있는 디바이스다. 앤드게이트(204, 214)는 둘 또는 그 이상의 입력에 하나의 출력을 갖는데, 입력 모두가 1일 때만 출력도 1인 결과를 갖는 논리곱 연산 기능을 수행하는 회로다. 이때, 상기 제 1프로세서 보드(200)의 앤드게이트(204)에는 제 1프로세서 보드(200)의 파워 리세트 신호(207)와 제 2프로세서 보드(210)에 연결된 신호(206)가 같이 연결되어 있다. 이중화 구현 중 이상 상태가 발생하여 제 1프로세서 보드가 정상 상태가 아닐 때, 제 2프로세서 보드의 프로세서(211)는 상기 제 1프로세서 보드의 앤드게이트(204)를 통해 제 1프로세서 보드에 연결되어 있는 신호(206)에 일정시간 로우 값을 동작하게 하게 할 수 있다. 그 결과 앤드게이트(204)는 하드웨어적으로 제 1프로세서 보드의 프로세서를 파워 리세트 시키는 것과 동일한 출력을 얻기 때문에, 결국 앤드게이트(204)를 통해 제 2프로세서 보드에서 제 1프로세서 보드의 프로세서 파워 리세트가 가능하다. 푸시 스위치(Push switch)(205, 215)는 일반적으로 사용하는 버튼식 스위치를 의미한다.
The
도 3은 제 1프로세서 보드의 PLD(202) 내부 로직 구성을 나타내는 것으로, 상기 프로세서 보드에서 사용되는 PLD(202)는 PLD 내부의 인터럽트 제어로직(301)과, 프로세서의 읽고 쓰기가 가능한 레지스터(302) 및 이중화시 제 2프로세서 보드에서 전달되는 신호(305)의 잡음이나 글리치를 제거하는 글리치 제거 로직(303)으로 구성되어 있다. 이하 각 구성을 일 실시에 따른 인터럽트 수행과 설명하면 하기와 같다. 3 illustrates an internal logic configuration of the
인터럽트 제어 로직(301)은 이미 설정된 레지스터의 해당 비트가 인터럽트 소스에 의해 1에서 0으로 바뀌면 프로세서에 인터럽트 리퀘스트(Inerrupt Request : 이하 "IRQ"라 함)를 전달한다. PLD 내부의 레지스터(302)는 인터럽트 소스를 나타내며 8비트로 구현되어 있고, 이미 인터럽트 할당이 레지스터에 설정되어 있다. 제 1프로세서 보드에서 발생된 인터럽트 신호(304)는 바로 PLD 내부의 레지스터(302)로 전달되고, 제 2프로세서 보드로부터 전달된 인터럽트 신호(305)는 글리치 제거 로직(303)을 거쳐 PLD 내부의 레지스터(304)로 전달된다. 이때 제 1프로세서 보드에서 발생하는 인터럽트 신호(304)를 제 2프로세서 보드에 보낼 때는 글리치 제거 로직없이 직접 전달(306)되며, 제 2프로세서 보드에서 전달되는 인터럽트 신호(305)는 글리치 제거 로직(303)을 거치게 된다. 상기 글리치 제거 로직(303)에서 글리치란 논리회로가 잡음 등에 의해 타이밍에서 벗어나 오동작 하는 것을 의미한다. 글리치 제거 로직은 카운터로 구현된 로직을 이용하여 탈실장시 발생하는 글리치를 피해 본래 인터럽트 신호를 레지스터에 전달 할 수 있도록 구성되어 있다. 이를 이용하여 탈실장시 발생할 수 있는 이상 신호를 피해 안정된 본 소스를 레지스터에 전달 할 수 있다. 도 4를 참조하여 PLD 내부의 한 레지스터 번지 비트를 사건별로 상세히 설명하면 하기와 같다 The interrupt
프로세서는 보드를 초기화 시켜 인터럽트 레지스터를 동작할 수 있게 하고, 정상 동작시 설정된 레지스터의 각 비트는 1이고 사건 발생시 0이 된다. 마스킹 비트가 하이 값인 1일 때에 레지스터는 동작을 하지 않고, 마스킹 비트가 로우 값인 0일 때에만 레지스터는 동작을 한다. 제 1프로세서 보드(200)의 탈장 사건 발생시 비트 6는 1에서 0으로 되며, 프로세서는 인터럽트 제어로직에 IRQ를 요청한다. 그리고 프로세서는 인터럽트 서비스 루틴(Interrupt Service Routine : 이하 "ISR"이라 함) 처리에 들어가고, ISR 마지막에 상기 해당 비트 6를 0에서 1로 쓴다. 제 2프로세서 보드(210)의 탈장 사건 발생시 비트 5는 1에서 0으로 되며, 인터럽트 제어 로직은 프로세서에 IRQ를 전달한다. 프로세서는 ISR을 수행하고, ISR 마지막에 상기 해당 비트 5를 0에서 1로 쓴다. 맨 머신 인터페이스(Man Machine Interface : 이하 "MMI"라 함) Reset은 소프트웨어적으로 강제적인 리셋을 의미한다. 소프트웨어 명령어에 의해 제 1프로세서 보드에서 MMI Reset 사건 발생시, 제 1프로세서 보드는 사건 발생을 알기 때문에 제 2프로세서 보드에게만 해당 비트를 전달하면 된다. 그래서 제 2프로세서 보드의 MMI Reset을 나타내는 해당 비트 4는 1에서 0으로 되며, 프로세서는 인터럽트 제어로직에 IRQ를 요청하고 IRQ 신호가 전달되면 해당 비트에 대한 ISR을 수행한다. ISR 수행 마지막에 프로세서는 상기 비트 4를 0에서 1로 쓴다. 제 2프로세서 보드도 상기 인터럽트 신호가 전달(306)되어 똑같은 동작을 한다. 제 1프로세서 보드의 Push switch(205)에 의한 사건 발생시 비트 3은 1 에서 0으로 되며, 인터럽트 제어로직에 의해 프로세서에 IRQ 신호가 전달되고, 프로세서는 ISR을 수행한다. 상기의 ISR 수행 마지막에 프로세서는 해당 비트 3을 0에서 1로 쓴다. 상기 제 1프로세서 보드의 Push switch(205)에 의해 발생된 인터럽트 신호는 제 2프로세서 보드에 전달(306)되고, 프로세서는 제 2프로세서 보드의 Push switch Reset을 인식하여 비트 2를 1에서 0으로 만든다. 그리고 인터럽트 제어 로직에 의해 프로세서에 IRQ 신호가 전달되면, 프로세서는 ISR을 수행한다. ISR 마지막에 프로세서는 해당 비트 2를 0에서 1로 쓴다. 나머지 비트 1과 비트 0은 따로 남겨 둬서 다른 소스를 전달할 수 있다. The processor initializes the board to enable the interrupt register. In normal operation, each bit of the set register is 1 and becomes 0 when an event occurs. The register does not operate when the masking bit is a high value of 1, and the register operates only when the masking bit is a low value of zero. Bit 6 goes from 1 to 0 when a hernia event occurs in the
도 5는 본 발명의 일 실시에 따른 이중화 구현 처리 흐름도를 도시한 것이다. 상기 도 5를 참조하면, 본 발명의 제 1프로세서 보드(200)와 제 2프로세서 보드(210)가 다 실장되면, 양 보드는 소프트웨어적으로 필요한 데이터를 서로간의 내부 프로세서 통신 채널로 주고 받아 이중화 준비 단계(500)에 들어간다. 그중 먼저 실장되는 보드가 활성(510)되고, 나중에 실장되는 보드가 대기 상태(520)로 동작한다. 활성된 제 1프로세서 보드는 시스템의 정상 동작을 수행하는데, 프로세서는 보드 초기화시 해당 번지를 읽어 들이고 마스크 비트를 로우값으로 설정하여 인터럽트 레지스터를 동작할 수 있게 한다. 정상 동작시 해당 비트 각각은 1이고, 사건 발생 단계(511)시 0이 된다. 각 사건은 백 플레인에 연결된 선(221)을 통해 제 2프로세서 보드에 전달된다. 이하 활성된 제 1프로세서 보드를 중심으로 설명한다. 5 is a flowchart illustrating a redundancy implementation process according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, when both the
발생된 사건이 감지되면, 인터럽트 소스에 의해 이미 설정된 레지스터의 해당 사건 비트가 하이 값인 1에서 로우 값인 0으로 바뀐다(512). 그리고 인터럽트 제어 로직(301)은 프로세서에 IRQ를 전달하는 단계(513)로 넘어간다. 상기의 IRQ가 전달되면, 프로세서는 제 1프로세서 보드 및 제 2프로세서 보드 모두의 해당 번지를 읽어 들여 이중화 소스 중 어느 비트가 사건을 발생하였는지 판단(514)한다. 판단 후 프로세서는 각 비트별 ISR 수행 단계(515)에 들어간다. 이때 소프트웨어는 시스템 구성에 맞게 할당된 이중화 소스에 의해 처리할 각기 다른 ISR을 갖고, ISR은 각 비트별로 다르게 동작한다. 프로세서는 ISR 수행후 ISR 마지막 단계에서 PLD 레지스터 번지의 해당 인터럽트 비트를 다시 1로 쓰기하여 IRQ를 반전 시킨다(516). 이로써 프로세서는 다음 사건에 사용할 수 있는 준비를 하고 IRQ를 철수 시킨다(517). 이때 ISR 마지막 단계에서 이중화 절체가 되어지고, 절체가 되면 활성 보드는 탈장을 제외하고는 부팅 후 대기 상태로 동작(518)하고, 대기 상태 보드는 활성 보드로 동작(528)한다. 그리고 탈장 절체시 (501)단계는 수행되지 않는다.
When a generated event is detected, the corresponding event bit of the register already set by the interrupt source is changed from 1, which is a high value, to 0, which is a low value. Interrupt
이상에서와 같이 본 발명은 하드웨어적인 구성을 통한 인터럽트를 이용해 시스템에 필요한 이중화 소스별로 ISR만을 구현하면 되므로 소프트웨어 구조가 간단해 진다. As described above, the present invention simplifies the software structure because only the ISR needs to be implemented for each redundant source required for the system using an interrupt through a hardware configuration.
본 발명의 다른 효과로서 이중화 보드의 불능으로 인한 상태에서 탈실장 없이 제 1프로세서 보드의 초기화를 위한 리부팅을 할 수 있게 되어, 특히 원격지나 무인국사의 서비스 연속성과 안정성을 제공하는 시스템의 이중화 구현 효과를 가져 오는 이점이 있다. As another effect of the present invention, it is possible to reboot the initialization of the first processor board without dismounting in the state due to the inability of the redundant board, in particular, the effect of redundancy of the system to provide service continuity and stability of remote or unmanned nations There is an advantage in bringing it.
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KR930007469A (en) * | 1991-10-22 | 1993-05-20 | 위머 에르윈 | Disposable syringe |
KR19980063196A (en) * | 1996-12-31 | 1998-10-07 | 정장호 | Determination of Operation Mode of Redundant Processor System |
KR19980084890A (en) * | 1997-05-27 | 1998-12-05 | 유기범 | Redundant Active / Standby Control Method Using Gap Removal Circuit |
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2001
- 2001-07-05 KR KR1020010040141A patent/KR100856259B1/en not_active IP Right Cessation
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E902 | Notification of reason for refusal | ||
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LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |