JPS61170832A - プログラム実行シ−ケンス異常検出方式 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、逐次処理型計算機において、ノイズやソフト
ウェアのバグにより意図したプログラム・シーケンス通
りの処理が実行されない場合、これを検出できるように
したプログラム実行シーケンス異常検出方式に関するも
のである。

〔従来技術と問題点〕

逐次処理型計算機では、一般にプログラムを先頭から順
番に実行して行く。例外としてジャンプ命令やサブルー
チン・コール命令、リターン命令等があり、これらの命
令を使用して命令を飛ばしたり、繰り返して同じルーチ
ンを実行したりすることが出来る。成るプログラムの実
行シーケンスがノイズやソフトウェアのバグにより狂っ
た場合、中央処理装置の暴走やプログラムの実行不良が
発生する。これを検出できればそこで実行をストップす
る等の対策を講することが出来るが、検出できないと重
大な障害に繋がることもある。また、このような異常が
常に起きれば発見や調査がし易いが、再現性がないため
（例えばノイズが原因で起こる場合）や特別の条件が重
なったときに起こる場合（稀なソフトウェア・バグ）な
どは発見が非常に困難である。従来、このような異常を
検出する手段としてトレース機能等があるが、中央処理
装置自身では実行シーケンスが異常であるか否かを判断
できないので、再現性の少ない異常動作に対しては十分
機能していなかった。

〔発明の目的〕

本発明は、上記の考察に基づくものであって、中央処理
装置自身で実行シーケンスの異常を検出出来るようにし
たプログラム実行シーケンス異常検出方式を提供するこ
とを目的としている。

〔目的を達成するための手段〕

そしてそのため本発明のプログラム実行シーケンス異常
検出方式は、逐次処理型計算機におけるプログラム実行
シーケンス異常検出方式であって、命令が実行される毎
に単位量ずつその値が更新される命令カウンタを有する
と共に、メモリの中に、命令数が記入されたオペランド
を持つ分岐命令及び命令数が記入されたオペランドを持
つ合流命令を有するプログラムを格納し、且つ中央処理
装置は、上記分岐命令をフェッチした時、上記命令カウ
ンタの値と当該分岐命令のオペランドの値とを比較し、
両者が一致していたならば上記命令カウンタをクリアし
次いで分岐処理を行い、命令カウンタの値とオペランド
の値が一致しない場合には異常処理を行うように構成さ
れ、上記合流命令をフエ・チした時・上記命令カラ′り
の値が０でな　　　　　ｌければ、上記命令カウンタの
値と合流命令のオペランドの値を比較し、両者が一致し
ていれば上記命令カウンタをクリアして次の命令を実行
し、両者が一致していなければ異常処理を行い、上記命
令カウンタの値が０であれば次の命令を実行するように
構成されていることを特徴とするものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を図面を参照しつつ説明する。まず、プロ
グラムをシーケンシャルに実行される部分、ジャンプ命
令、サブルーチン・コール命令及びリターン命令に分け
る。第１図及び第２図はシーケンシャルに実行されるプ
ログラム部分の実行異常検出方式を説明する図である。

シーケンシャルに実行される部分の異常の原因は、プロ
グラム・カウンタの誤動作が考えられる。そこで、シー
ケンシャルに実行される部分の命令数と実際に実行され
た命令の数とを比較し、実行シーケンスの異常を検出す
る。これを実現するために、命令カウンタを設け、シー
ケンシャルに実行される部分の先頭に“開始命令”を、
シーケンシャルに実行される部分の後ろに“終了命令”
を配置する。終了命令には、オペランドとしてシーケン
シャルに実行される部分の命令の数を入れておく。中央
処理装置は開始命令をフェッチすると命令カウンタをク
リアし、それから順次１命令を実行する度に命令カウン
タを＋１し、終了命令をフェッチするど、命令カウンタ
の値とオペランドの値を比較する。一致していなければ
、実行シーケンスの異常であると判断し、異常処理を行
う。第１図はシーケンシャルに実行される部分が正常に
実行された場合を示す図である。命令ＡないしＦがシー
ケンシャルに実行される部分、であり、命令Ａの前に開
始命令が、命令Ｆの後ろに終了命令が配置されている。

開始命令によって、命令カウンタが０クリアされ、以下
、命令Ａ、Ｂ、Ｃ・・・が実行される度に命令カウンタ
の値は＋１される。終了命令をフェッチすると、中央処
理装置は、命令カウンタの値と終了命令のオペランドの
値を比較する。この場合は、両者が一致するので、命令
Ｆの次の命令が直ちに実行される。第２図（ａｌ及び（
ｂ）はシーケンシャルに実行される部分が正常に実行さ
れなかった場合を示す図である。第２図＋８）は命令が
Ａ、　Ｂ。

Ｃ・・・、Ｆと実行されるべき所、命令カウンタのエラ
ーでＡ、Ｂ、Ｃ，Ｆと実行された場合を示す。

この場合には、終了命令のオペランドの値と命令カウン
タの値とは一致しない。第２図（ｂ）は、命令がＡ、Ｂ
、Ｃ・・・、Ｆと実行されるべき所、Ａ、Ｂ。

Ｙ、ｚと実行された場合を示す。この場合も終了命令の
オペランドの値と命令カウンタの値は一致しない。

第３図は分岐命令（ジャンプ、サブルーチン・コール、
リターン）の実行シーケンスの異常検出方式を説明する
図である０分岐命令の実行シーケンス異常には次のよう
な原因が考えられる。

＋８＞　　ハードウェアの誤動作や番地算出のソフトウ
ェア・バグ等による分岐先番地の異常。

（ｂｌ　　本来分岐命令でない命令の分岐命令への化け
。

ジャンプ命令の実行シーケンス異常を検出するために、
分岐は必ず開始命令へ行き、且つ分岐によって合流され
るプログラムでは合流される番地の開始命令の直前に終
了命令を置く。こうすることによって開始命令以外に分
岐した場合、実行シーケンスの異常が検出できる。さら
に実行シーケンス異常によって分岐命令以外から開始命
令に実行が移ってしまった場合、これを検出するために
開始命令をフェッチした時の命令カウンタの値が“０”
であれば異常なし、′０”以外であれば実行シーケンス
異常であると判断する機能を開始命令に付加する。即ち
、分岐が終了命令−分岐命令−開始命令と正常に行われ
た場合、開始命令をフェッチした時の命令カウンタの値
は“０”になっている筈である。但し、終了命令、分岐
命令、開始命令はカウントしない。第３図の実線の矢印
は正常ジャンプを示し、点線の矢印は異常ジャンプを示
す。

第４図（ａ）はサブルーチン・コール命令及びリターン
命令の異常検出方式を説明する図、第４図中）は分岐命
令以外から開始命令に分岐した場合を説明する図である
。

上述した実行シーケンス異常検出命令（開始台　　　　
　　Ｉ令、終了命令、分岐命令）は単機能のものである
が、分岐命令でシーケンシャルな実行部分は打ち切りに
なり、分岐する場合は分岐先で、分岐しない場合は分岐
命令の次から新たにシーケンシャルな実行部分が開始さ
れると考えられるので、分岐命令に終了命令、開始命令
の機能を持たせることが出来る。また、分岐先では合流
される方のプログラムは、そこでシーケンシャルな実行
部分が打ち切りになり、分岐先の次から新たにシーケン
シャルな実行部分が開始されると考えられるので、分岐
先の終了命令、開始命令の機能を１つにして合流命令と
することが出来る。

このように考えると、本発明を実現するための最低必要
な構成は、下記のようになる。

（ａ）　　１命令を実行する毎に＋１される命令カウン
タを有すること。

山）　リセットにより命令カウンタをクリアする機能を
有すること。

（Ｃ１第１オペランドとして直前に存在するシーケンシ
ャルな実行部分に含まれる命令の数を持ち、命令カウン
タの値と第１オペランドの値を比較して一致したならば
、命令カウンタをクリアし且つ分岐条件が満足されたな
らば飛び先番地へ飛び、分岐条件が満足されなければ次
の命令を実行し、第１オペランドの値と命令カウンタの
値が一致しなければ、異常処理を行う分岐命令を有する
こと。

分岐命令とはジャンプ命令、サブルーチン・コール命令
、リターン命令を含む概念である。

（ｄ）　　オペランドとして直前に存在するシーケンシ
ャルな実行部分に含まれる命令の数を持ち、命令カウン
タの値が“０”であれば何もしないで次の番地に進み、
“Ｏ”でなければ命令カウンタの値とオペランドの値を
比較し、一致したならば、命令カウンタをクリアして次
の番地へ進み、一致しなければ、異常処理を行う“合流
命令”を有すること。

第５図は上記のような本発明の分岐命令及び合流命令を
持つプログラムの１例を示す図である。

第５図において、命令人ないしＦはシーケンシャルに実
行される部分であり、命令Ｆの後に条件付分岐命令が配
置されている。この条件付分岐命令の第１オペランドに
は“６″が記入されている。

命令Ｇないし■もシーケンシャルに実行される部分であ
る。命令Ｉの後に条件付分岐命令が配置されている。こ
の条件付分岐命令の後に命令Ｊが配置され、命令Ｊの後
にオペランドに“１″が記入された合流命令が配置され
、この後に命令にないしＮが配置される。命令にないし
Ｎはシーケンシャルに実行される部分である。命令Ｎの
後にオペランドに４″が記入された合流命令が配置され
、この合流命令の後に命令ＯとＰが配置され、命令Ｐの
後に第１オペランドが“２”の条件付分岐命令が配置さ
れ、この条件付分岐命令の後に命令ＱないしＳが配置さ
れる。

命令ＡないしＦが実行されると、命令カウンタの値は“
６”となり、命令Ｆの次の分岐命令が実行されると命令
カウンタの値とこの分岐命令の第１オペランドの値が比
較され、この場合は一致するので、命令カウンタの値は
０クリアされ、分岐条件が成立するか否かが調べられる
。この場合は分岐条件は成立しないので命令Ｇが実行さ
れ、続いて命令Ｈ，Ｉが実行される。命令■が実行され
ると、命令カウンタの値は“３”となる。命令Ｉの後の
条件付分岐命令が実行されると、命令カウンタの値とこ
の分岐命令の第１オペランドの値が比較される。この場
合も両者は一致するので、命令カウンタは０クリアされ
、分岐条件が成立するか否かが調べられる。この場合は
分岐条件が成立するので、命令Ｎの次の合流命令がフェ
ッチされる。この場合、命令カウンタの値は“Ｏ”であ
るので、この合流命令のオペランドの値と命令カウンタ
の値との比較は行われない。続いて命令Ｏ１Ｐが実行さ
れる。命令Ｐが実行されると、命令カウンタの値は“２
”となる。命令Ｐの次に分岐命令が実行されるが、この
ときの命令カウンタの値と分岐命令の第１オペランドの
値は一致するので命令カウンタは０クリアされ、分岐条
件が成立するか否かが調べられる。分岐条件が成立する
と、命令Ｎの次の合流命令に飛び、以下、同様な処理ｈ
＜ＨＤ）　ｉＬ’ｔ１．５＞＠：ｌ’Ｆｈ＜ｔｃｆＬＬ
ｆｔイｈｔ　４　ｈ、　　　−命令Ｑ、Ｒ，Ｓが実行さ
れる。

第６図は本発明を実施するための中央処理装置の１実施
例構成を示す図である。第６図において、１は中央処理
装置、２は制御部、３はプログラム・力りンタ、４はア
ドレス・レジスタ、５は命令実行部、６はデータ・レジ
スタ、７は命令解析部、８は命令レジスタ、９は命令カ
ウンタ、ｌＯは比較部をそれぞれ示している。命令カウ
ンタ９及び比較部１０が本発明を実現するために追加さ
れた部分である。リセット時、制御部２の指令によって
命令カウンタ９をクリアする。中央処理装置１が命令レ
ジスタ８に命令をフェッチすると、命令解析部７により
命令を解析して命令実行部５に決められた動作をするよ
うに指示する。この時、命令が分岐命令、合流命令以外
であれば命令カウンタ９の値を１つ増加する動作を行う
。命令が分岐命令であれば命令レジスタ８にオペランド
を読み込み、命令カウンタ９の値と命令レジスタ８の値
を比較部ＩＯ・で比較し、一致すれば命令カウンタ９を
クリアし、分岐処理を行う。一致しない場合は異常を制
御部２に通知し、制御部２は異常処理を行う。

命令が合流命令であれば、まず命令カウンタ９の値が“
０”であるか否かを比較部１０で検査し、“０”であれ
ば次の命令の実行に移る。もし、“０”でなければ、さ
らに合流命令のオペランドを命令レジスタ８に読み込み
、命令カウンタ９の値と命令レジスタ８の値を比較部１
０で比較し、一致すれば命令カウンタ、９をクリアして
次の命令の実行に移る。一致しない場合は、異常を制御
部２に通知し、制御部２は異常処理を行う。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれは、プロ
グラムの実行シーケンスの異常を中央処理装置自身で検
出することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はシーケンシャルに実行されるプログ
ラム部分の実行異常検出方式を説明する図、第３図はジ
ャンプ命令の実行シーケンスの異常検出方式を説明する
図、第４図はサブルーチン・コール命令及びリターン命
令の異常検出方式を説明する図、第５図は本発明の分岐
命令及び合流命令を持つプログラムの１例を示す図、第
６図は本発明を実施するための中央処理装置の１実施例
構成を示す図である。 ■・・・中央処理装置、２・・・制御部、３・・・プロ
グラム・カウンタ、４・・・アドレス・レジスタ、５・
・・命令実行部、６・・・データ・レジスタ、７・・・
命令解析部、８・・・命令レジスタ、９・・・命令カウ
ンタ、１０・・・比較部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 逐次処理型計算機におけるプログラム実行シーケンス異
   常検出方式であって、命令が実行される毎に単位量ずつ
   その値が更新される命令カウンタを有すると共に、メモ
   リの中に、命令数が記入されたオペランドを持つ分岐命
   令及び命令数が記入されたオペランドを持つ合流命令を
   有するプログラムを格納し、且つ中央処理装置は、上記
   分岐命令をフェッチした時、上記命令カウンタの値と当
   該分岐命令のオペランドの値とを比較し、両者が一致し
   ていたならば上記命令カウンタをクリアし次いで分岐処
   理を行い、命令カウンタの値とオペランドの値が一致し
   ない場合には異常処理を行うように構成され、上記合流
   命令をフェッチした時、上記命令カウンタの値が０でな
   ければ、上記命令カウンタの値と合流命令のオペランド
   の値を比較し、両者が一致していれば上記命令カウンタ
   をクリアして次の命令を実行し、両者が一致していなけ
   れば異常処理を行い、上記命令カウンタの値が０であれ
   ば次の命令を実行するように構成されていることを特徴
   とするプログラム実行シーケンス異常検出方式。