JPH0410137A - 故障バックアップ方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、複数の演算処理装置を利用したプロセス制御
システム等の分散処理システムにおいて、演算処理装置
に故障か発生した場合でも機能か完全に喪失しないよう
にする故障バックアップ方式に関する。

（従来の技術） 現在、プロセス制御なとの分野において、演算処理装置
（以下、単に計算機と称する）とそのソフトウェアによ
って制御ロジックを実現するディジタル制御システムか
使われるようになっている。

このようなシステムでは、制御のロジックがすべて計算
機によって実現されるため、計算機に発生した故障によ
るシステム全体の機能に与える影響か非常に大きくなる
傾向にある。

たとえば、単一の計算機ですべての機能を実現した場合
には、その計算機に故障か発生した場合には、システム
全体のダウンにつながり、信頼性の面で問題かある。

このようなことから、従来ては制御システムに使われる
計算機の台数を増やし、冗長化することによって信頼性
を向上させているものが多い。

たとえば、同一機能を有する計算機を３台用いた３重系
のシステムを構成し、各々同一の処理を行わせて出力を
比較し、多数決によってシステムの出力を決定したり、
３つの値の中間の値をシステムの出力とする方式はよく
用いられる方法である。

また、これらのほかにも、複数台の計算機を用いたシス
テムで通常は１台の計算機のみが機能を実行し、他は万
一その計算機に故障が発生した場合のバックアップとす
る方式も用いられる。このような方式では、計算機に故
障が検知されると、その故障した計算機が系から切り離
され、その計算機と同一機能を持つバックアップの計算
機がそれに変って処理を実行する。

以上のような複数台の計算機を用いた方式では、信頼性
の面では単一系に比べるとかなり向上するものの、コス
トの面ではかなり増大することになる。特に、同一機能
の計算機を複数用いることになるのでコスト面での負荷
が相等大きくなる。

このようなことから、複数の計算機か通常は各々別のプ
ログラムを実行し、万一どれかの計算機に故障か発生し
た場合に、他の計算機がその計算機の機能を分担し合い
、全体としての機能を確保しようとする方式が用いられ
ている。

このような方式で従来用いられているものを第３図に示
す。

システムを構成する計算機３１．３２は通常、各々個別
の機能（プログラム）を実行している。

計算機３１．３２は入出力装置３３と信号線３４を介し
て結合され、制御対象のプロセスから信号を取込みつつ
制御機能を実行する。

一方、各々の計算機３１．３２から共通にデータアクセ
ス可能なバックアップ記憶装置３５が備えられている。

このバックアップ記憶装置３５は各々の計算機３１．３
２で実行するプログラムがすべて集中的に格納されてい
る。通常は各々の計算機３１．３２はバックアップ記憶
装置３５に頼ることなく、自分自身が内蔵するローカル
の記憶装置に記憶されるプログラムを実行して各々の機
能を果す。万一、何れかの計算機３１また３２に故障か
発生してその機能を果せなくなる状況におちいると、バ
ックアップ記憶装置３５のプログラムを健全な計算機３
１また３２にロードし、システム全体としての機能は確
保できるようにする。

（発明が解決しようとする課題） このような従来の方法によると、万一計算機に故障が発
生した場合にバックアップ記憶装置から健全な計算機に
プログラムを切替えてロードする機構か複雑となり、コ
スト面での負荷が増大する。

また、万一バックアップ記憶装置に故障か発生した場合
には、システム全体の機能ダウンとなり、信頼性面でも
問題となる可能性が有る。

本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところはコストが低く、信頼性の高
い故障バックアップ方式を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成する本発明の故障バックアップ方式は、
複数の独立するプログラムを格納する記憶装置と、該記
憶装置内のプログラムを実行する複数の演算処理装置と
から構成される分散処理システムにおいて、前記演算処
理装置内に前記記憶装置内の実行プログラムの最小アド
レスと最大アドレスを各々格納する２個のレジスタと、
該レジスタの値を任意の値に変更するアドレス変更機能
とを備え、他方の演算処理装置に発生した故障信号によ
って前記アドレス変更機能により前記レジスタのアドレ
スを変更し、当該演算処理装置の実行プログラムの範囲
を前記故障した演算処理装置の実行プログラムの範囲を
含む範囲に変更することを特徴とする。

（作　用） 本発明では、複数の演算処理装置のうち何れかの演算処
理装置に発生した故障信号によって実行プログラムの最
小アドレスと最大アドレスを各々格納する２個のレジス
タのアドレスを変更し、正常な演算処理装置の実行プロ
グラムの範囲を前記故障した演算処理装置の実行プログ
ラムの範囲を含む範囲に変更する。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明
する。

第１図はプロセス制御システム等を分散型システムで実
現した場合の一実施例である。

本システムは４つの計算機１１ａ、ｌｌｂ、１１ｃ　　
ｌｌｄで構成される。４つの計算機は信号線１２を介し
て入出力装置１３ａ、’１３ｂ、１３ｃ　　１３ｄに結
合されている。

システムを構成する計算機１１ａ、ｌｌｂ、１１ｃ　　
ｌｌｄには、各々記憶装置１４ａ　〜１４ｄと、実行す
るプログラムの最小アドレスを格納するレジスタ１５ａ
〜１５ｄ１および最大アドレスを格納するレジスタ１６
ａ〜１６ｄが設けられている。

各計算機１１ａ〜ｌｉｄ内の記憶装置１４ａ〜１４ｄに
は、各々の計算機１１ａ〜ｌｌｄて実行するプログラム
を統合した同一のプログラムか格納されている。通常は
各々の計算機１１ａ〜１１ｄ内のレジスタ１５ａ〜１５
ｄルジスタ１６ａ〜１６ｄによってその計算機で実行す
るプログラムの範囲か指定され、各々個別の機能を果し
ている。

例えば、図に示すように、計算機１１ａでは記憶装置１
４ａの最も上位の範囲のプログラムを、計算機１１ｂで
は記憶装置１４ｂの第２位の範囲のプロクラムを、計算
機１１ｃては記憶装置１４Ｃの第３位の範囲のプログラ
ムを、計算機１１ｂでは記憶装置１４ｄの最下位の範囲
のプログラムを実行するようにレジスタ１５ａ〜１５ｄ
、レジスタ１６ａ〜１６ｄの値か設定されている。

各計算機１１ａ〜ｌｌｄは、入出力装置１３ａ〜１３ｄ
と信号線１２を介して対話を行い、制御対象の信号を取
込みっつ制御機能を実行する。

通常、このような制御計算機の機能は制御処理プログラ
ムを繰り返し実行することによって実現される。すなわ
ち、プログラムか無限にループを繰り返すことで対象の
制御を実現する。

本システムにおいては記憶装置１４ａ〜１４ｄ上のプロ
グラムのレジスタ１５ａ〜１５ｄて示されるアドレスの
命令から実行を始め、順次処理を進めていってレジスタ
１６ａ〜１６ｄて示されるアドレスの命令に、レジスタ
１５ａ〜１５ｄで示されるアドレスに戻るという命令を
格納しておくことにより、レジスタ１５ａ〜１５ｄとレ
ジスタ１６ａ〜１６ｄで示されるアドレス間で繰り返し
処理を実行する。複数の入出力装置１３８〜１３ｄのう
ちのどの入出力装置と対話を行うかは、各プログラム内
で記述されているので、通常は計算機１１ａ〜１１ｄと
入出力装置１３ａ−１３ｄは１対１に対応して処理を行
うことができる。

このような状況でとれかの計算機に故障か発生した場合
を考える。たとえば計算機１１ｂに故障が発生した場合
を仮定する。

計算機１１ｂに故障か発生したことが計算機１１ａに伝
えられると、割込みがかかり、割込み処理プログラムか
動く。割込み処理プログラムで計算機１１ａ側の記憶装
置１４ａのレジスタ１６ａに示されたアドレスの命令の
ジャンプ先のアドレスかレジスタ１５ｂに格納されてい
る値に書き換えられ、レジスタ１６ａにはレジスタ１６
ｂの値が格納される。また、記憶装置１４ａのレジスタ
１６ｂ（現在はレジスタ１６ａにも同し値が格納されて
いる）に示されたアドレスの命令のジャンプ先のアドレ
スをレジスタｌｌａの値に変更する。

以上のようにすることにより、計算機１１ａでは従来計
算機１１ａて行っていた処理に加えて、計算機１１ｂで
行っていた処理のプログラムも実行できるようになり、
計算機１１ｂの機能がバックアップされる。

一方、計算機１１ｂに故障か発生したことが計算機１１
ｃに伝えられた場合には、同様に割込み処理プログラム
で、計算機１１ｃの記憶装置１４Ｃのレジスタ１６ｂに
示されたアドレスの命令のジャンプ先のアドレスをレジ
スタ１５ｃに格納されている値に書き換え、レジスタ１
５ｃはレジスタ１５ｂの値に、レジスタ１６ｃに格納さ
れているアドレスの命令のジャンプ先のアドレスをレジ
スタ１５ｂ（現在はレジスタ１５Ｃにも同じ値が格納さ
れそいる）の値に変更する。

このようにして計算機１１ｂの機能は計算機１１Ｃで実
行できるようになり故障がノ＜、ソファ１．プされる。

また人出口との関係はプログラムに記述されているので
、その対応も正確にノく・ンクア・ツブされる。

以上のように、故障が発生したことかその上位・下位の
どちらの計算機に伝えられるかによって割込みの処理内
容は多少異なるが、どちらの場合もその計算機が故障し
た計算機の機能を実行スピードは落ちるもののバッファ
・ツブすることが可能である。

以上の実施例によれば、故障が発生した計算機のバック
アップは確実に行われ、しかも複雑なノ（スの切換え機
能が不要であるのでコストが低減され、 また、バックアップを実現する機構が各計算機に分散し
ているので高い信頼性を実現することかできる。

第２図に本発明の他の実施例を示す。

本実施例は前に示した実施例よりもさらにコスト面での
低減を図ったものである。

すなわち、この実施例では、第１図の）１ス構成を図に
示すようなりロスバ一方式にし、記憶装置２４２〜２４
ｄを一元化して、どの計算機２１ａ〜２１ｄからもアク
セス可能にする。また、各計重機２１ａ〜２１ｄは、ク
ロスバ−を介して入出力装置２３ａ〜２３ｄと接続して
いる。記憶装置２４ａ〜２４ｄ全体で１つのメモリ空間
を作る計算機２１ａ〜２１ｄ内には、前と同様最小アド
レスと最大アドレスを示すレジスタ２５ａ〜２５ｄ１２
６ａ〜２６ｄを設け、それにより各計算機２１ａ〜２１
ｄがどのメモリ空間のプログラムを実行するかが示され
ている。

このように構成することにより、通常計算機２１ａと記
憶装置２４ａと入出力装置２３ａのように同じ英記号の
ついた３つ組で各機能を実行している。万一　どれかの
計算機２１ａ〜２１ｄに故障が発生すると、前に述べた
実施例の処理か行われ、計算機２１ａ〜２１ｄと記憶装
置２４ａ〜２４ｄ、人出口装置２３ａ〜２３ｄの組合せ
が変えられて故障のバックアップが実現される。

［発明の効果］ 以上のように本発明の故障バックアップ方式によれば、
システムを構成する計算機の一部に故障か発生した場合
の他の計算機によるバックアップか低コストで実現でき
、しかもその機構が各計算機に個別に実現されるので高
信頼性を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による故障バックアップ方式
を示すブロック図、第２図は本発明の他の実施例による
故障バックアップ方式を示すブロック図、第３図は従来
方式による故障バックアップ方式を示すブロック図であ
る。 １１ａ　〜ｌｉｄ、２１ａ　〜２１ｄ−・・計算機、１
２・・・信号線、１３ａ　〜１３ｄ、２３ａ　〜２３ｄ
−・・入出力装置、１４ａ　〜１４ｄ、２４ａ　〜２４
ｄ・・・記憶装置、１５ａ　〜１５ｄ、１６ａ　〜１６
ｄ、２５ａ　〜２５ｄ、２６ａ　〜２６ｄ−・・レジス
タ。 出願人　　　　　株式会社　東芝

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数の独立するプログラムを格納する記憶装置と、該記
   憶装置内のプログラムを実行する複数の演算処理装置と
   から構成される分散処理システムにおいて、 前記演算処理装置内に前記記憶装置内の実行プログラム
   の最小アドレスと最大アドレスを各々格納する２個のレ
   ジスタと、該レジスタの値を任意の値に変更するアドレ
   ス変更機能とを備え、他方の演算処理装置に発生した故
   障信号によって前記アドレス変更機能により前記レジス
   タのアドレスを変更し、当該演算処理装置の実行プログ
   ラムの範囲を前記故障した演算処理装置の実行プログラ
   ムの範囲を含む範囲に変更することを特徴とする故障バ
   ックアップ方式。