バス同期２重系コンピュータシステム
【課題】バス同期２重系コンピュータシステムの制御対象の稼働率を向上させる。
【解決手段】同一情報に対し同一演算処理を同期して行う２個の演算部２Ａ，２Ｂの各データを照合部４で照合した結果から制御対象の動作を制御するコンピュータシステムにおいて、２個の演算部２Ａ，２Ｂと別に予備演算部３を設け、前記照合部４の照合前に２個の演算部２Ａ，２Ｂと予備演算部３の各データを別の照合部５で相互に照合した結果から予備演算部３が正常で２個の演算部２Ａ，２Ｂのいずれか一方が異常のとき異常側演算部を予備演算部３に切替えるバス同期２重系コンピュータシステム。
【解決手段】同一情報に対し同一演算処理を同期して行う２個の演算部２Ａ，２Ｂの各データを照合部４で照合した結果から制御対象の動作を制御するコンピュータシステムにおいて、２個の演算部２Ａ，２Ｂと別に予備演算部３を設け、前記照合部４の照合前に２個の演算部２Ａ，２Ｂと予備演算部３の各データを別の照合部５で相互に照合した結果から予備演算部３が正常で２個の演算部２Ａ，２Ｂのいずれか一方が異常のとき異常側演算部を予備演算部３に切替えるバス同期２重系コンピュータシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同一の入力情報に対して同一の演算処理を同期して行う２個の演算部から算出されデータバス上に出力された各データを照合し、その結果に基づいて制御対象の動作を制御するバス同期２重系コンピュータシステムに関し、特に、制御対象の稼働率を向上させるバス同期２重系コンピュータシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば、鉄道信号保安装置、産業ロボット等では、コンピュータを用いた制御システムの導入が進められており、その保守・保全の問題や安全性に加えて高度の信頼性が要求されている。このような高い信頼性と安全性を確保するためのコンピュータを用いた制御システムとして、複数のコンピュータを用い、１つのコンピュータが故障したときに他のコンピュータで代用できる或いは安全側出力を確保するようにした２重系システムがあり、その中の一つの方式としてバス同期２重系コンピュータシステムがある。
【０００３】
従来、この種のバス同期２重系コンピュータシステムとしては、例えば、特許文献１等に記載されたものがある。特許文献１に記載されたバス同期２重系コンピュータシステムは、２個の演算部から算出されデータバス上に出力された各データを照合し、互いのデータの一致・不一致を判定し、不一致の原因が、例えばノイズ等による一過性の原因である場合、不一致と判定される回数が所定の回数に達する前にその一過性の原因が解消し一致と判定されるようになれば、制御対象（例えば、鉄道信号機、鉄道車両のブレーキ等）に対する制御動作を停止させないでそのまま動作を継続させ、不一致と判定される回数が所定の回数に達すると、演算部の動作が異常であると判断し制御対象の動作が安全側になるように制御（例えば、鉄道車両を停止させる）している。この様な構成により、ノイズ等による一過性の原因で演算部からの各データの不一致が発生した時も制御対象の動作が停滞しないようにすることによって、一過性の原因による制御対象の稼働率の低下を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２５６１１８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、実用においてこの種のバス同期２重系コンピュータシステムに対して、制御対象の稼動率を更に向上させることが求められている。
【０００６】
上述の特許文献１に記載された従来のバス同期２重系コンピュータシステムは、ノイズ等の一過性の原因による制御対象の稼働率の低下については抑制している。しかしながら、２個の演算部の互いのデータが不一致であると判定される回数が所定の回数に達すると、制御対象の動作を安全側になるように制御し、制御対象の本来の動作を止めてしまうという構成のため、例えば、２個の演算部の一方が故障し異常なデータを算出し続ける場合の稼動率の低下については抑制することができないという問題がある。
【０００７】
本発明は上記問題点に着目してなされたもので、制御対象の稼働率を更に向上させるバス同期２重系コンピュータシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明によるバス同期２重系コンピュータシステムは、同一情報に対し同一演算処理を同期して行う２個の演算部の各データを照合部で照合した結果から制御対象の動作を制御するコンピュータシステムにおいて、２個の演算部と別に予備演算部を設け、前記照合部の照合前に２個の演算部と予備演算部の各データを別の照合部で相互に照合した結果から予備演算部が正常で２個の演算部のいずれか一方が異常のとき異常側演算部を予備演算部に切替えることを特徴とする。
【０００９】
このような構成により、同一情報に対し同一演算処理を同期して行う２個の演算部の各データを照合する照合部の照合前に、別の照合部によって、２個の演算部と予備演算部との各データを相互に照合した結果から、予備演算部が正常であり、かつ、２個の演算部のいずれか一方が異常である場合に、異常側演算部を予備演算部に切替えて照合部の照合結果から制御対象の動作を制御する。
【００１０】
また、請求項２のように、前記別の照合部は、前記２個の演算部と前記予備演算部からの各データを相互に照合して互いのデータの一致・不一致を検知する構成とし、前記別の照合部の検知結果に基づいて前記２個の演算部と前記予備演算部の動作が正常であるか否かを判定し、該判定結果に応じて前記異常側演算部を予備演算部に切替えるように構成するとよい。
【００１１】
例えば、請求項３のように、前記２個の演算部として第１主演算部と第２主演算部を設け、前記予備演算部は、前記第１及び第２主演算部と同一の入力情報に対して同一の演算処理を同期して行い、前記別の照合部は、前記第１主演算部と第２主演算部と予備演算部からの各データをそれぞれ相互に照合し、互いのデータの一致・不一致を検知する構成とし、前記第１主演算部と前記予備演算部を前記照合部に選択的に切替え接続可能な第１切替部と、前記第２主演算部と前記予備演算部を前記照合部に選択的に切替え接続可能な第２切替部と、前記別の照合部の検知結果に基づき前記第１主演算部と前記第２主演算部と前記予備演算部の動作が正常であるか否かを判定し、該判定結果に応じて前記第１及び第２切替部の切替制御を行う制御部と、を備えて構成するとよい。
【００１２】
さらに、請求項４のように、前記制御部は、前記第１及び第２主演算部の動作は正常であると判定する場合は、前記第１及び第２主演算部を前記照合部に接続するように、前記第１及び第２切替部を制御し、前記予備演算部の動作は正常であり前記第１主演算部の動作は異常であると判定する場合は、前記予備演算部及び前記第２主演算部を前記照合部に接続するように、前記第１及び第２切替部を制御し、前記予備演算部の動作は正常であり前記第２主演算部の動作は異常であると判定する場合は、前記予備演算部及び前記第１主演算部を前記照合部に接続するように、前記第１及び第２切替部を制御するように構成してもよい。
【００１３】
さらにまた、請求項５のように、前記制御部は、前記別の照合部により、少なくとも、前記第１主演算部と第２主演算部の互いのデータの一致が検知される場合に、前記第１及び第２主演算部の動作は正常であると判定し、少なくとも、前記第１主演算部からのデータと、前記第２主演算部及び予備演算部からの各データとの不一致がそれぞれ検知される場合に、前記第１主演算部の動作は異常であると判定し、少なくとも、前記第２主演算部からのデータと、前記第１主演算部及び予備演算部からの各データとの不一致がそれぞれ検知される場合に、前記第２主演算部の動作は異常であると判定し、前記予備演算部と前記第１主演算部の互いのデータの一致が検知されている場合、又は、前記予備演算部と前記第２主演算部の互いのデータの一致が検知されている場合に、前記予備演算部の動作は正常であると判定する構成にしてもよい。
【００１４】
また、請求項６のように、前記２個の演算部と前記予備演算部とを切替える各切替部を設け、各切替部を介して前記照合部の前記データの各入力部がそれぞれ前記予備演算部と接続された場合に、各入力部に互いに異なるデータが入力可能な構成にしてもよい。
【００１５】
また、請求項７のように、前記２個の演算部のいずれか一方を前記各切替部を介して周期的に前記予備演算部に切替えるように構成してもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のバス同期２重系コンピュータシステムによれば、同一情報に対し同一演算処理を同期して行う２個の演算部の各データを照合する主照合部の照合前に、別の照合部によって、２個の演算部と予備演算部との各データを相互に照合した結果から、予備演算部が正常であり、かつ、２個の演算部の何れか一方が異常である場合に、異常側演算部を予備演算部に切替えて照合部の照合結果から制御対象の動作を制御するよう構成したので、予備演算部が正常であるときに２個の演算部のどちらか一方が故障し異常なデータを算出し続ける場合やノイズ等による一過性の原因で一時的に異常なデータを算出する場合に、異常側演算部を予備演算部に切替え、予備演算部と正常側演算部の各データを照合部で照合し、例えば、各データが一致している場合には、データ照合された演算部から出力される各データに基づき制御対象の動作を制御し、制御対象の本来の動作を継続させることができる。このようにして、制御対象の稼働率を更に向上させるバス同期２重系コンピュ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】
【００１７】
【図１】本発明に係るバス同期２重系コンピュータシステムの第１実施形態を示す概略構成図である。
【図２】上記第１実施形態のバス同期２重系コンピュータシステムの動作の一例を説明する説明図である。
【図３】本発明に係るバス同期２重系コンピュータシステムの第２実施形態を示す概略構成図である。
【図４】上記第２実施形態のバス同期２重系コンピュータシステムの動作の一例を説明する説明図である。
【図５】上記第２実施形態のバス同期２重系コンピュータシステムにおいて第２切替部が誤動作した場合の動作状況を説明する説明図である。
【図６】上記第２実施形態の変形例を示す概略構成図である。
【図７】上記変形例のバス同期２重系コンピュータシステムの動作の一例を説明する説明図である。
【図８】上記図３〜図５に示す第２実施形態のバス同期２重系コンピュータシステムにおいて変換部や復元部が短絡故障した状況を説明する説明図である。
【図９】図８に示す故障状態のバス同期２重系コンピュータシステムにおいて第１切替部が誤動作した場合の動作状況を説明する説明図である。
【図１０】図８に示す故障状態のバス同期２重系コンピュータシステムにおいて第２切替部が誤動作した場合の動作状況を説明する説明図である。
【図１１】第３実施形態のバス同期２重系コンピュータシステムの動作の一例を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
まず、本発明の基本的な考え方について説明する。
本発明に係るバス同期２重系コンピュータシステムは、同一情報に対し同一演算処理を同期して行う２個の演算部の各データを照合部で照合した結果から制御対象の動作を制御するコンピュータシステムにおいて、２個の演算部と別に予備演算部を設け、前記照合部の照合前に２個の演算部と予備演算部の各データを別の照合部で相互に照合した結果から予備演算部が正常で２個の演算部のいずれか一方が異常のとき異常側演算部を予備演算部に切替えるように構成されたものである。
【００１９】
そして、このように構成すれば、予備演算部が正常であるときに、２個の演算部のどちらか一方が故障し異常なデータを算出し続ける場合やノイズ等による一過性の原因で一時的に異常なデータを算出する場合に、異常側演算部を予備演算部に切替え、予備演算部と正常側演算部の各データを照合部で照合し、例えば、各データが一致している場合には、データ照合された演算部から出力される各データに基づき制御対象の動作を制御し、制御対象の本来の動作を継続させることができる。このようにして、制御対象の稼働率を更に向上させるバス同期２重系コンピュータシステムを提供することができる。
【００２０】
以下、本発明を適用したバス同期２重系コンピュータシステムの実施形態を図面に基づいてより詳細に説明する。
図１は、上記バス同期２重系コンピュータシステムの第１実施形態を示す概略構成図である。図１において、本実施形態のバス同期２重系コンピュータシステム１は、前記別の照合部を前記２個の演算部と前記予備演算部からの各データを相互に照合して互いのデータの一致・不一致を検知する構成とし、前記別の照合部の検知結果に基づいて前記２個の演算部と前記予備演算部の動作が正常であるか否かを判定し、該判定結果に応じて前記異常側演算部を予備演算部に切替えるように構成したものである。
具体的には、２重系コンピュータシステム１は、２個の演算部から算出されデータバス上に出力された各データを照合し、各データが一致している場合には、演算部の動作は正常であると判定し、演算部から出力される各データに基づき制御対象の動作を制御し、各データが不一致である場合には、２個の演算部の一方の動作は異常であると判定し、制御対象の動作が安全側になるように制御するもので、図１に示すように、前記２個の演算部として設けた第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂと、前記２個の演算部と別に設けた予備演算部３と、照合部（以下において、「主照合部」 と言う」）４と、照合部４とは別の照合部（以下において、「副照合部」 と言う」）５と、第１切替部６と、第２切替部７と、制御部８と、を備える。なお、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂ並びに予備演算部３と、主照合部４はそれぞれデータバスで接続可能に構成されており、以下データバスを経路と称して説明する。
【００２１】
前記第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂは、入力情報に対して予め定められた所定の演算処理を行う演算部であり、同一の入力情報に対して同一の演算処理を同期して行うように構成されている。また、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂ及び後述する予備演算部３は、図示省略するが、同一の入力情報が入力されるようになっており、この入力情報と共に同一の例えばクロック信号がそれぞれ入力され各演算部は同期して作動するように構成されている。そして、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂは、後述する主照合部４の照合結果に基づき、動作が異常と判定されない限り、この第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂから出力される各データに基づき、制御対象（例えば、鉄道信号機）の動作が制御される。なお、この第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂが、例えば、ノイズ等の一過性の原因や故障等によって異常な動作をしてしまう場合には、後述する制御部８によって、どちらの演算部が異常な動作をしているか判定できるようになっている。また、以下の説明において、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂ並びに後述する予備演算部３のうち２つ以上の演算部が、同時に同じ異常な動作をすることはないものとして説明する。
【００２２】
前記予備演算部３は、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂと同一の入力情報に対して同一の演算処理を第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂと同期して行う予備の演算部である。
【００２３】
また、本実施形態においては、例えば、図１に示す状態を、初期の状態とし、第１主演算部２Ａと後述する主照合部４は、データバスである第１経路Ａによって接続され、第２主演算部２Ｂと主照合部４は、データバスである第２経路Ｂによって接続され、また、予備演算部３からのデータが出力され２方向に分岐しているデータバスである第３経路Ｃと第１経路Ａ及び第２経路Ｂとは接続されないように、後述する第１及び第２切替部６，７によって、初期の経路が選択されている。
【００２４】
前記主照合部４は、具体的には、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂから算出され各経路上に出力された各データを照合し、各データが一致している場合には、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂの動作は正常であると判定し、各データが不一致である場合には、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂの一方の動作は異常であると判定するものである。そして、主照合部４により、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂの動作は正常であると判定された場合は、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂから出力される各データに基づき制御対象の動作が制御されるように構成されている。主照合部４により、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂの一方の動作は異常であると判定された場合は、制御対象の動作が安全側になるように制御されるように構成されている。そして、主照合部４は、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂの動作は正常であると判定する場合には、例えば、図示しないが交番出力を出力しトランスを介してリレーをオンする。このリレーがオン状態の時は、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂから出力される各データに基づき制御対象を継続して制御するように構成されている。また、主照合部４は、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂの一方の動作は異常であると判定する場合には、例えば、出力値を固定してリレーをオフする。このリレーがオフすることにより、制御対象の動作を、例えば、停止させて、安全側になるように制御するように構成されている。
【００２５】
前記副照合部５は、具体的には、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂからの各データを、主照合部４で照合する前に、第１主演算部２Ａと第２主演算部２Ｂと予備演算部３からの各データをそれぞれ相互に照合し、互いのデータの一致・不一致を検知するものである。本実施形態において、副照合部５は、図１に示すように、第１経路Ａと第３経路Ｃ上の互いのデータの一致・不一致を検知する第１副照合部５Ａと、第２経路Ｂと第３経路Ｃ上の互いのデータの一致・不一致を検知する第２副照合部５Ｂと、第１経路Ａと第２経路Ｂ上の互いのデータの一致・不一致を検知する第３副照合部５Ｃとで構成される。そして、各副照合部５Ａ，５Ｂ，５Ｃは、図１に点線で示すように、後述する制御部８に、一致・不一致の検知結果を出力する。
【００２６】
前記第１切替部６は、第１主演算部２Ａと予備演算部３のどちらか一方を主照合部４に選択的に切替え接続可能な切替手段であり、後述する制御部８によって制御され、例えば、図１に矢印で示すように、第１及び第３経路Ａ，Ｃの切替動作を行う。
【００２７】
前記第２切替部７は、第２主演算部２Ｂと予備演算部３のどちらか一方を主照合部４に選択的に切替え接続可能な切替手段であり、後述する制御部８によって制御され、例えば、図１に矢印で示すように、第２及び第３経路Ｂ，Ｃの切替動作を行う。
【００２８】
前記制御部８は、副照合部５の検知結果に基づき、第１主演算部２Ａと第２主演算部２Ｂと予備演算部３の動作が正常であるか否かを判定し、該判定結果に応じて第１及び第２切替部６，７の切替制御を行うものである。
【００２９】
前記制御部８は、例えば、図１に示すように、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂの動作は正常であると判定する場合は、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂを主照合部４に接続するように、第１及び第２切替部６，７を制御し、図２に示すように、前記予備演算部３の動作は正常であり、第１主演算部２Ａの動作は異常であると判定する場合は、予備演算部３及び第２主演算部２Ｂを主照合部４に接続するように、第１及び第２切替部６，７を制御し、図示省略するが、予備演算部３の動作は正常であり、第２主演算部２Ｂの動作は異常であると判定する場合は、予備演算部３及び第１主演算部２Ａを主照合部４に接続するように、第１及び第２切替部６，７を制御するように構成される。
【００３０】
制御部８は、具体的には、図２に示すように、予備演算部３の動作は正常であり第１主演算部２Ａの動作は異常であると判定する場合は、予備演算部３を主照合部４に接続するように、第１切替部６を制御すると共に、第２主演算部２Ｂを主照合部４に接続（図２に実線で示す方向）するように、第２切替部７を制御する。そして、制御部８は、図示省略するが、予備演算部３の動作は正常であり第２主演算部２Ｂの動作は異常であると判定する場合は、予備演算部３を主照合部４に接続するように、第２切替部７を制御すると共に、第１主演算部２Ａを主照合部４に接続するように、第１切替部６を制御する。
【００３１】
また、本実施形態における制御部８は、例えば、第１、第２、第３副照合部５Ａ，５Ｂ，５Ｃから一致という検知結果を得た場合に、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂの動作は正常であるという判定を行う。また、制御部８は、第１副照合部５Ａから予備演算部３と第１主演算部２Ａの互いのデータの一致が検知されている場合、又は、第２副照合部５Ｂから予備演算部３と第２主演算部２Ｂの互いのデータの一致が検知されている場合に、予備演算部の動作は正常であるという判定を行う。制御部８は、第１及び第３副照合部５Ａ，５Ｃから不一致、第２副照合部５Ｂから一致という検知結果を得た場合に、第１主演算部２Ａの動作は異常であるという判定を行う。さらに、制御部８は、第２及び第３副照合部５Ｂ，５Ｃから不一致、第１副照合部５Ａから一致という検知結果を得た場合に、第２主演算部２Ｂの動作は異常であるという判定を行う。そして、制御部８は、第１及び第２副照合部５Ａ，５Ｂから不一致、第３副照合部５Ｃから一致という検知結果を得た場合に、予備演算部３の動作は異常であるという判定を行う。制御部８は、予備演算部３の動作は異常であるという判定を行った場合は、例えば、その後、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂの動作が異常であると判定された場合であっても、異常側主演算部を予備演算部３に切替えず、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂを主照合部４にそのまま接続するように制御する。この場合、主照合部４は、主演算部２Ａ，２Ｂのいずれかの動作は異常であると判定し、制御対象の動作が安全側になるように制御する。
【００３２】
なお、本実施形態において、制御部８は、各副照合部５Ａ，５Ｂ，５Ｃから一致という検知結果を得た場合に、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂの動作は正常であるという判定を行うものとしたが、これに限らず、副照合部５により、少なくとも、第１主演算部２Ａと第２主演算部２Ｂの互いのデータの一致が検知される場合に、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂの動作は正常であると判定する構成であればよい。例えば、第３副照合部５Ｃから一致という検知結果を得た時に、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂの動作は正常であるという判定を行ってもよい。
【００３３】
また、制御部８は、第１及び第３副照合部５Ａ，５Ｃから不一致、第２副照合部５Ｂから一致という検知結果を得た場合に、第１主演算部２Ａの動作は異常であるという判定を行うものとしたが、これに限らず、副照合部５により、少なくとも、第１主演算部２Ａからのデータと、第２主演算部２Ｂ及び予備演算部３からの各データとの不一致がそれぞれ検知される場合に、第１主演算部２Ａの動作は異常であると判定する構成であればよい。例えば、第１及び第３副照合部５Ａ，５Ｃから不一致という検知結果を得た時に、第１主演算部２Ａの動作は異常であると判定を行ってもよい。
【００３４】
さらに、制御部８は、第２及び第３副照合部５Ｂ，５Ｃから不一致、第１副照合部５Ａから一致という検知結果を得た場合に、第２主演算部２Ｂの動作は異常であると判定を行うものとしたが、これに限らず、副照合部５により、少なくとも、第２主演算部２Ｂからのデータと、第１主演算部２Ａ及び予備演算部３からの各データとの不一致がそれぞれ検知される場合に、第２主演算部２Ｂの動作は異常であると判定する構成であればよい。例えば、第２及び第３副照合部５Ｂ，５Ｃから不一致という検知結果を得た時に、第２主演算部２Ｂの動作は異常であると判定を行ってもよい。
【００３５】
そして、制御部８は、制御部８は、第１及び第２副照合部５Ａ，５Ｂから不一致、第３副照合部５Ｃから一致という検知結果を得た場合に、予備演算部３の動作は異常であるという判定を行うものとしたが、これに限らず、副照合部５により、少なくとも、予備演算部３からのデータと、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂからの各データとの不一致がそれぞれ検知される場合に、予備演算部３の動作は異常であると判定する構成であればよい。例えば、第１及び第２副照合部５Ａ，５Ｂから不一致という検知結果を得た時に、予備演算部３の動作は異常であると判定を行ってもよい。
【００３６】
次に、本実施形態に係るバス同期２重系コンピュータシステム１の制御動作について、図１及び図２に基づいて説明する。なお、初期の状態においては、第１及び第２主演算部２Ａ、２Ｂ、並びに予備演算部３は正常な動作をしており、また、各演算部のうち２つ以上の演算部が、同時に異常動作を起さないものとする。また、図１に示すように、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂによって正常に演算処理を行い制御対象の動作を制御している状態を初期状態とし、この初期状態において、第１主演算部２Ａが故障し、異常なデータを出力し続ける場合の制御動作を説明する。なお、上記の初期状態において、例えば、ノイズ等による一過性の原因により、第１主演算部２Ａから異常なデータを一時的に出力する場合においても、同じ制御動作を行うため説明を省略する。
【００３７】
はじめに、第１主演算部２Ａが故障し、異常なデータを出力し始めるまでの制御動作を説明する。まず、第１及び第２主演算部２Ａ、２Ｂ並びに予備演算部３に、同一の入力情報を入力すると共に同一の、例えばクロック信号を同時に入力し、同一の演算処理を同期して行う。
次に、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂからの各データを、主照合部４で照合させる前に、各副照合部５Ａ，５Ｂ，５Ｃは、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂ並びに予備演算部３からの各データを、それぞれ相互に照合し、互いのデータが一致しているという検知結果を制御部８にそれぞれ出力する。そして、制御部８は、各副照合部５Ａ，５Ｂ，５Ｃからの検知結果に基づいて、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂの両方は正常な動作を行うと判定すると共に予備演算部３も正常な動作を行うと判定し、図１に示す初期状態を維持する制御指令を、第１及び第２切替部６，７に出力し、第１及び第２切替部６，７は、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂを主照合部４に接続する第１及び第２経路Ａ，Ｂを継続して選択する。ここで、第１主演算部２Ａから出力されたデータは第１経路Ａを経由し、第２主演算部２Ｂから出力されたデータは第２経路Ｂを経由して、主照合部４に引き続き入力される。そして、主照合部４は、入力された各データを照合し、各データが一致しているか否かを照合し、一致しているという照合結果を得て、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂの動作は正常と判定する。そして、例えば、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂから出力される各データに基づき制御対象の動作を引き続き制御する。
上記のように、予備演算部３が正常な動作を行っている時に、図２に示すように、第１主演算部２Ａに故障が発生したものとして以降の説明をする。第３副照合部５Ｃは、第１主演算部２Ａと第２主演算部２Ｂの互いのデータが不一致であることを検知し、第１副照合部５Ａは、第１主演算部２Ａと予備演算部３の互いのデータが不一致であることを検知し、第２副照合部５Ｂは、第２主演算部２Ｂと予備演算部３の互いのデータが一致することを検知する。そして、制御部８は、この検知結果に基づき、予備演算部３の動作は正常であり第1主演算部２Ａの動作は異常であると判定し、第１主演算部２Ａからのデータの代わりに、予備演算部３からのデータを主照合部４に入力するように、制御指令を第１切替部６に出力し、第１切替部６は、予備演算部３を主照合部４に接続する第３経路Ｃを選択する。さらに、制御部８は、第２主演算部２Ｂからのデータは引き続き主照合部４へ入力するように、制御指令を第２切替部７に出力し、第２切替部７は、第２主演算部２Ｂを主照合部４に接続する第２経路Ｂを継続して選択する。
最後に、主照合部４は、入力された予備演算部３と第２主演算部２Ｂからの各データを照合し、各データが一致しているか否かを照合し、各データが一致しているという照合結果を得て、予備演算部３及び第２主演算部２Ｂの動作は正常と判定する。そして、例えば、予備演算部３及び第２主演算部２Ｂから出力される各データに基づき制御対象の動作を、引き続き制御する。そして、この様に、予備演算部３からのデータが主照合部４に入力される様に経路が切替えられた後は、例えば、データの照合は、副照合部５では行わず、主照合部４でのみ行い、その後、例えば、主照合部４で各データが不一致であるという照合結果を得た場合は、予備演算部３及び第２主演算部２Ｂのどちらか一方の動作は異常と判定する。そして、制御対象の動作を、安全側になるように制御する。
【００３８】
なお、前記初期状態において、第２主演算部２Ｂに故障が発生した場合の制御動作についても、以下に概略説明する。予備演算部３が正常な動作を行っている時に、第２，３副照合部５Ｂ，５Ｃは、不一致を検知し、第１副照合部５Ａは、一致を検知する。そして、制御部８は、予備演算部３の動作は正常であり第２主演算部２Ｂの動作は異常であると判定し、第２主演算部２Ｂの代わりに、予備演算部３からのデータを主照合部４に入力するように、第２切替部７を制御する。さらに、制御部８は、第１主演算部２Ａからのデータは引き続き主照合部４へ入力するように、第１切替部６を制御する。そして、主照合部４は、入力された第１主演算部２Ａと予備演算部３からの各データが一致しているという照合結果を得て、第１主演算部２Ａ及び予備演算部３の動作は正常と判定する。そして、例えば、第１主演算部２Ａ及び予備演算部３から出力される各データに基づき制御対象の動作を、引き続き制御する。そして、この様に、予備演算部３からのデータが主照合部４に入力される様に経路が切替えられた後は、前述同様に、データの照合は、副照合部５では行わず、主照合部４でのみ行い、その後、例えば、主照合部４で各データが不一致であるという照合結果を得た場合は、予備演算部３及び第１主演算部２Ａのどちらか一方の動作は異常と判定する。そして、制御対象の動作を、安全側になるように制御する。
【００３９】
このような構成により、本実施形態に係るバス同期２重系コンピュータシステム１は、予備演算部３が正常であるときに第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂのどちらか一方が故障し異常なデータを算出し続ける場合やノイズ等による一過性の原因で一時的に異常なデータを算出する場合に、異常側演算部を予備演算部に切替え、異常な動作を行うと判定された演算部の代わりに予備演算部３を主照合部４に接続し、予備演算部３と正常な動作を行う主演算部から算出され各経路上に出力された各データを主照合部４で照合し、各データが一致している場合には、データ照合された演算部から出力される各データに基づき制御対象の動作を制御し、制御対象の本来の動作を継続させることができる。このようにして、制御対象の稼働率を更に向上させるバス同期２重系コンピュータシステム１を提供することができる。また、主照合部で照合する各データが不一致である場合には、制御対象の動作が安全側になるように制御するため、従来と同様に安全性を確保することができる。
【００４０】
ところで、第１主演算部２Ａの動作は異常であると判定され、第１切替部６が、図２に示すように正常動作を行い、第１切替部６を経由して予備演算部３からのデータを主照合部４に入力している場合に、例えば、図２に点線で示すように、第２切替部７の誤動作により、第２切替部７を経由した予備演算部３からのデータも主照合部４に入力されてしまうことも想定される。この場合、主照合部４は、予備演算部３からのデータ同士を照合することになり、主照合部４では一致という照合結果が得られてしまうため、予備演算部３から異常なデータが算出されても、演算部が正常な動作を行っていると判定してしまう。後述する第２実施形態におけるバス同期２重系コンピュータシステムは、このように、同一の演算部からのデータが主照合部４に入力されるというフェールアウトな状態になった場合においても、主照合部４において、異常を検出することができるように構成したものである。
【００４１】
図３は、本発明に係るバス同期２重系コンピュータシステム１の第２実施形態を示す概略構成図である。本実施形態における２重系コンピュータシステム１では、前記２個の演算部（第１主演算部２Ａ、第２主演算部２Ｂ）と前記予備演算部３とを切替える各切替部（第１切替部６、第２切替部７及び後述の第３切替部１０）を設け、各切替部を介して前記照合部（主照合部４）の前記データの各入力部（図示省略）がそれぞれ前記予備演算部３と接続された場合に、各入力部に互いに異なるデータが入力可能な構成としている。なお、図１の第１実施形態と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００４２】
具体的には、本実施形態においては、前述したデータバスである第３経路Ｃは、図３に示すように、予備演算部３と第１切替部６とを接続する経路の中間部に第１分岐部Ｓ１を設け、この第１分岐部Ｓ１から分岐した経路（Ｃ１）を第２切替部７に接続し、第１分岐部Ｓ１と予備演算部３間の経路に第２分岐部Ｓ２を設け、第２分岐部Ｓ２から分岐する分岐経路Ｃ２を設けて、第１分岐部Ｓ１と第２分岐部Ｓ２の間の経路を主経路Ｃ３としてデータバスを構成している。そして、本実施形態におけるバス同期２重系コンピュータシステム１は、図３に示すように、変換部９と、第３切替部１０と、復元部１１を更に備えて構成されている。
【００４３】
前記変換部９は、予備演算部３から入力されるデータを異なる形式のデータに変換して出力するものであり、図３に示すように、分岐経路Ｃ２上に設けられている。なお、本実施形態において、この変換部９は、入力するデータを暗号化して出力する暗号化回路で構成されている。そして、この暗号化回路は、データを異なる形式に暗号化すると共に、例えば、データは暗号化されたデータであることが後で識別可能なデータを付加する。この付加されたデータにより、後述する復元部１１において、入力されるデータが暗号化されたデータか否かの判断をすることができるように構成されている。
【００４４】
前記第３切替部１０は、主経路Ｃ３と分岐経路Ｃ２のどちらか一方を第１分岐部Ｓ１に選択的に切替え接続可能な切替手段であり、図３に示すように、主経路Ｃ３上に設けられている。また、第３切替部１０は、例えば、図３，４に示すように、主経路Ｃ３又は分岐経路Ｃ２のどちらか一方に接続している状態を初期状態としてもよいし、図示しないが、どちらとも接続していない状態を初期状態としてもよい。
【００４５】
前記復元部１１は、入力されるデータが変換部９により変換されたデータの場合は、元のデータに復元し、変換されていないデータである場合は、異なる形式のデータに変換して出力するものである。なお、本実施形態において、この復元部１１は、前述した暗号化回路で暗号化されたデータを復号化して出力する復号化回路で構成されている。そして、暗号化回路により付加されたデータによって、復号化回路に入力されるデータが暗号化されたデータであると判断する場合は、元のデータに復号化し、暗号化されていないデータであると判断する場合は、異なる形式のデータに暗号化する様に構成されている。
【００４６】
また、本実施形態において、制御部８は、図３に示すように、予備演算部３の動作は正常であり第１主演算部２Ａの動作は異常であると判定する場合に、主経路Ｃ３を第１分岐部Ｓ１に接続するように、第３切替部１０を制御すると共に、図４に示すように、予備演算部３の動作は正常であり第２主演算部２Ｂの動作は異常であると判定する場合に、分岐経路Ｃ２を第１分岐部Ｓ１に接続するように、第３切替部１０を制御するように構成されている。そして、復元部１１は、図３，４に示すように、第２切替部７と第１分岐部Ｓ１を接続する経路（Ｃ１）に設けて構成されている。
【００４７】
次に、本実施形態に係るバス同期２重系コンピュータシステム１の制御動作について、図３〜５に基づいて説明する。なお、初期の状態においては、第１及び第２主演算部２Ａ、２Ｂ、並びに予備演算部３は正常な動作をしており、また、各演算部のうち２つ以上の演算部が、同時に異常動作を起さないものとする。また、第１及び第２主演算部２Ａ、２Ｂによって正常に演算処理を行い制御対象の動作を制御している状態を初期状態とし、この初期状態において、第１主演算部２Ａが故障し、異常なデータを出力し続ける場合の制御動作を説明する。なお、上記の初期状態において、例えば、ノイズ等による一過性の原因により、第１主演算部２Ａから異常なデータを一時的に出力する場合においても、同じ制御動作を行うため説明を省略する。
【００４８】
上記初期状態において、図３に示す様に、第１主演算部２Ａに故障が発生したものとして以降の説明をする。第１，３副照合部５Ａ，５Ｃにより不一致、第２副照合部５Ｂにより一致を検知し、制御部８は、予備演算部３の動作は正常であり第1主演算部２Ａの動作は異常であると判定し、第３切替部１０は主経路Ｃ３を、第１切替部６は経路Ｃ４を選択するように制御指令を出力する。さらに、制御部８は、第２主演算部２Ｂからのデータは引き続き主照合部４へ入力するように、制御指令を第２切替部７に出力する。そして、主照合部４は、入力された予備演算部３と第２主演算部２Ｂからの各データを照合し、以降は第１実施形態と同じ制御動作を行う。なお、図３に示す状態において、図５に示すように、第２切替部７が誤動作すると、予備演算部３からのデータは、主経路Ｃ３と経路Ｃ１を経由して復号化回路（復元部１１）により元のデータと異なる形式のデータに変換され、主照合部４に入力される。
【００４９】
このようにして、主照合部４には、予備演算部３から出力されたデータと同じデータが一方の入力部から入力され、元のデータと異なる形式のデータに変換されたデータが他方の入力部から入力され、主照合部４は、互いのデータは不一致であるとして、演算部の動作が異常であると判定することができるため、予備演算部３同士のデータを主照合部４で照合するというフェールアウトな状態になった場合においても、制御対象の動作が安全側になるように制御することができる。
【００５０】
なお、前記初期状態において、図４に示す様に、第２主演算部２Ｂに故障が発生した場合の制御動作についても、以下に概略説明する。第２，３副照合部５Ｂ，５Ｃにより不一致、第１副照合部５Ａにより一致を検知し、制御部８は、予備演算部３の動作は正常であり第２主演算部２Ｂの動作は異常であると判定し、第３切替部１０は分岐経路Ｃ２を、第２切替部７は経路Ｃ１を選択するように制御指令を出力すると共に、第１主演算部２Ａからのデータは引き続き主照合部４へ入力するように、制御指令を第１切替部６に出力する。そして、予備演算部３からのデータは分岐経路Ｃ２上の暗号化回路（変換部９）により暗号化され、そして、経路Ｃ１上の復号化回路（復元部１１）により元のデータに復号化され、予備演算部３から出力されたデータと同じデータが主照合部４に入力される。主照合部４は、入力された第１主演算部２Ａと予備演算部３からの各データを照合し、以降は第１実施形態と同じ制御動作を行う。なお、図４に示す状態において、図示しないが、第１切替部６が誤動作すると、予備演算部３からのデータは、分岐経路Ｃ２を経由して暗号化回路（変換部９）により暗号化され、経路Ｃ４を経由して主照合部４に入力される。
【００５１】
このようにして、主照合部４は、予備演算部３から出力されたデータと同じデータに復号化されたデータと、暗号化されたデータとが入力され、主照合部４は、互いのデータは不一致であるとして、演算部の動作が異常であると判定することができるため、予備演算部３同士のデータを主照合部４で照合するというフェールアウトな状態になった場合においても、制御対象の動作が安全側になるように制御することができる。
【００５２】
なお、本実施形態においては、第１又は第２切替部６，７が誤動作した場合について説明したが、第１又は第２切替部６，７が誤動作する場合に限らず、制御部８が誤動作し、第１及び第２切替部６，７に誤った切替動作の指令する場合や、制御部８と第１及び第２切替部６，７の誤動作が重なる結果、前述のフェールアウトな状態になった場合においても、前述同様に、制御対象の動作が安全側になるように制御することができる。
【００５３】
また、本実施形態においては、記２個の演算部と前記予備演算部とを切替える各切替部を設け、各切替部を介して前記照合部の前記データの各入力部がそれぞれ前記予備演算部と接続された場合に、各入力部に互いに異なるデータが入力可能な構成の一例として、制御部８は、予備演算部３の動作は正常であり第1主演算部２Ａの動作は異常であると判定する場合に、主経路Ｃ３を第１分岐部Ｓ１に接続するように、第３切替部１０を制御すると共に、予備演算部３の動作は正常であり第２主演算部２Ｂの動作が異常であると判定する場合に、分岐経路Ｃ２を第１分岐部Ｓ１に接続するように、第３切替部１０を制御するように構成された場合で説明したが、これに限らず、第２実施形態の変形例を示す図６及び図７に示したように、予備演算部３の動作は正常であり第1主演算部２Ａの動作は異常であると判定する場合に、分岐経路Ｃ２を第１分岐部Ｓ１に接続するように、第３切替部１０を制御する（図６参照）と共に、予備演算部３の動作は正常であり第２主演算部２Ｂの動作が異常であると判定する場合に、主経路Ｃ３を第１分岐部Ｓ１に接続するように、第３切替部１０を制御する（図７参照）構成であってもよい。この構成の場合は、復元部１１は、図６及び図７に示すように、第１切替部６と第１分岐部Ｓ１を接続する経路（Ｃ４）に設けて構成される。
【００５４】
また、本実施形態において、変換部９は、暗号化回路によって構成され、復元部１１は、復号化回路によって構成された場合で説明したが、前記変換部９及び復元部１１は、入力するデータを反転して出力する反転回路で構成してもよい。この反転回路は、データ内の、例えば、０というデータを１に、１というデータを０に反転させて出力するものであり、変換部９と復元部１１は同じ反転回路で構成される。これにより、変換部９及び復元部１１の構成が簡略化される。
【００５５】
ところで、予備演算部３、変換部９、第３切替部１０、復元部１１、第１切替部６及び第２切替部７を備えた予備系の回路は、第１主演算部２Ａ又は第２主演算部２Ｂの動作が異常であると判定されるまでは使用されない。したがって、第１主演算部２Ａ又は第２主演算部２Ｂが異常であると判定される前に、例えば、変換部９と復元部１１が、いずれも短絡故障した状態になっている可能性がある（図８参照）。
【００５６】
この図８の状態で、第２主演算部２Ｂの故障が発生し、予備演算部３の動作は正常であり第２主演算部２Ｂの動作は異常であると判定され、第２切替部７が図９に示すように正常動作を行い、暗号化されていない予備演算部３のデータが変換部９の入出力短絡ラインＣ５及び復元部１１の入出力短絡ラインＣ６を経由して第２経路Ｂから主照合部４に入力されている場合に、例えば、図９に点線で示す第１切替部６の誤動作により、第１経路Ａからも暗号化されていない予備演算部３のデータが変換部９の入出力短絡ラインＣ５を経由して主照合部４に入力されることが想定される。
【００５７】
また、図８の状態で、第１主演算部２Ａの故障が発生し、予備演算部３の動作は正常であり第１主演算部２Ａの動作は異常であると判定され、第１切替部６が図１０に示すように正常動作を行い、第１経路Ａから暗号化されていない予備演算部３のデータが主照合部４に入力されている場合に、図１０に点線で示す第２切替部７の誤動作により、第２経路Ｂからも暗号化されていない予備演算部３のデータが復元部１１の入出力短絡ラインＣ６（図１０参照）を経由して主照合部４に入力されることも想定される。
【００５８】
これら図９及び図１０に示す状態の場合、主照合部４は、予備演算部３からのデータ同士を照合することになり、主照合部４では一致という照合結果が得られてしまうため、予備演算部３から異常なデータが算出されても、演算部が正常な動作を行っていると判定してしまう。また、図示省略するが、短絡故障が復元部１１にのみ発生している場合であっても、図９及び図１０と同様に、第１経路Ａ及び第２経路Ｂから同一のデータが主照合部４に入力されることも想定される。
【００５９】
後述する第３実施形態におけるバス同期２重系コンピュータシステムは、第１主演算部２Ａ又は第２主演算部２Ｂが異常であると判定される前に、少なくとも復元部１１が短絡故障した場合に、上述したように第１経路Ａ及び第２経路Ｂから同一のデータが主照合部４に入力されるというフェールアウトな状態になることを未然に防止することができるように、復元部１１の故障診断機能を追加して構成したものである。
【００６０】
図１１は、本発明に係るバス同期２重系コンピュータシステム１の第３実施形態を示す概略構成図である。本実施形態におけるバス同期２重系コンピュータシステム１では、前記２個の演算部（第１主演算部２Ａ、第２主演算部２Ｂ）のいずれか一方を、前記各切替部（第１切替部６、第２切替部７及び第３切替部１０）を介して周期的に前記予備演算部３に切替えるように構成している。なお、図３の第２実施形態と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００６１】
具体的には、本実施形態においては、第２切替部７を予備演算部３側へ周期的に切替え接続し、この切替接続と同期して第３切替部１０を分岐経路Ｃ２側へ周期的に接続するように構成する。この第２切替部７及び第３切替部１０の周期的な切替接続は、例えば、制御部８に設けるタイマー部（図示省略）からの周期的な切替指令によって行われるように構成する。上記タイマー部は、具体的には、第２切替部７に対して、予備演算部３側へ切替え接続しその状態を所定時間維持した後に第２主演算部２Ｂ側へ切替え接続するという一連の制御指令を予め定めた周期（例えば、数秒間隔）で出力すると共に、第３切替部１０に対して、分岐経路Ｃ２側へ切替え接続し所定時間維持した後に主経路Ｃ３側へ切替え接続するという一連の制御指令を上記第２切替部の周期的な切替え接続の制御指令と同期して出力する。
【００６２】
次に、本実施形態に係るバス同期２重系コンピュータシステム１の制御動作について、図１１に基づいて説明する。なお、初期の状態においては、第１及び第２主演算部２Ａ、２Ｂ、並びに予備演算部３は正常な動作をしており、その後、復元部１１が短絡故障するものとして、復元部１１及び変換部９は同時に短絡故障しないものとして以下説明する。また、第１及び第２主演算部２Ａ、２Ｂ、並びに予備演算部３が故障した場合の制御動作については、第２実施形態と同じであるため説明を省略する。
【００６３】
上記初期状態において、まず、制御部８のタイマー部（図示省略）は、第２切替部７に対して、予備演算部３側へ切替え接続しこの状態を予め定めた所定時間維持する制御指令を出力すると共に、第３切替部１０に対して、分岐経路Ｃ２側へ切替え接続しこの状態を予め定めた所定時間維持する制御指令を第２切替部７の上記切替え接続の制御指令と同期して出力する。ここで、第２切替部７及び第３切替部１０を図１１に実線で示したように切替え接続した時に、変換部９及び復元部１１が正常である場合、主照合部４は、入力された各データを照合し、一致しているという照合結果を得て、例えば、第１主演算部２Ａ及び予備演算部３から出力される各データに基づき制御対象の動作を制御する。
【００６４】
そして、制御部８のタイマー部（図示省略）は、図１１に実線で示した第２切替部７及び第３切替部１０の状態を所定時間維持させる制御指令を出力した後、第２切替部７に対して、第２主演算部２Ｂ側へ切替え接続する制御指令を出力すると共に、第３切替部１０に対して、主経路Ｃ３側へ切替え接続する制御指令を上記第２切替部７の切替え接続の制御指令と同期して出力する。これにより、第２切替部７及び第３切替部１０を図１１に破線で示したように切替え接続して初期の接続状態に戻して、上記第２切替部７及び第３切替部１０の一連の故障診断用の切替動作が完了する。制御部８のタイマー部は、この一連の切替動作を予め定めた周期（例えば、数秒間隔）で行うように、第２切替部７及び第３切替部１０に対して上記制御指令を周期的に出力することにより、故障診断用の切替動作を繰り返し行う。
【００６５】
ここで、図１１に破線で示した初期の接続状態に戻した後、次に図１１の実線で示す切替接続が行われる前に、復元部１１に短絡故障が発生したものとして、以下説明する。この短絡故障が発生した後、次に第２切替部７が予備演算部１０側へ切替え接続されると共に第３切替部１０が分岐経路Ｃ２側へ切替え接続されたとき、主照合部４は、入力された各データを照合し、不一致であるという照合結果を得て、例えば、復元部１１、変換部９及び第３切替部１０等を備えた予備系の回路に何らかの故障があると判定し、制御対象の動作が安全側になるように制御する。
【００６６】
このように、予備系回路の故障診断用の切替動作を周期的に行うことにより、復元部１１に短絡故障が発生した場合に、主照合部４は、入力された各データが不一致であるという照合結果を得て、例えば、復元部１１等を備えた予備系回路に何らかの故障があると判定して制御対象の動作が安全側になるように制御することができる。したがって、第１主演算部２Ａ又は第２主演算部２Ｂが異常であると判定される前に、少なくとも復元部１１が短絡故障した場合に、上述したように第１経路Ａ及び第２経路Ｂから同一のデータが主照合部４に入力されるというフェールアウトな状態（例えば、図９及び図１０）になることを未然に防止することができる。
【００６７】
なお、周期的な切替接続の制御指令をタイマー部から行うものとしたが、これに限らず、この切替接続の制御指令のプログラムを演算部に備え、この演算部（例えば、第１及び第２主演算部）から制御部８に対して切替タイミングを都度指令し、この指令に基づき制御部８が各切替部に対して切替の制御指令を出力するようにしてもよい。
【００６８】
また、本実施形態に係るバス同期２重系コンピュータシステム１の上記制御動作の説明では、図１１に示すように復元部１１が先に短絡故障するものとしたが、これに限らず、変換部９が先に短絡故障することも想定される。この場合であっても、主照合部４は、入力された各データが不一致であるという照合結果を得て、予備系回路に故障があると判定して制御対象の動作が安全側になるように制御する。これにより、変換部９と復元部１１の両方が短絡故障しているという図９に示すフェールアウトな状態になることを未然に防止することができる。
【００６９】
また、図６及び図７に示す第２実施形態の変形例においても、図８及び図９に示すような予備系回路の故障に起因するフェールアウトな状態になる可能性がある。この場合は、図示省略するが、第１切替部６を予備演算部３側へ周期的に切替え接続し、この切替接続と同期して第３切替部１０を主経路Ｃ３側へ周期的に接続するように構成する。この場合、タイマー部は、例えば、第１切替部６に対して、予備演算部３側へ切替え接続しその状態を所定時間維持した後に第１主演算部２Ａ側へ切替え接続するという一連の制御指令を予め定めた周期（例えば、数秒間隔）で出力すると共に、第３切替部１０に対して、主経路Ｃ３側へ切替え接続し所定時間維持した後に分岐経路Ｃ２側へ切替え接続するという一連の制御指令を上記第１切替部６の周期的な切替え接続の制御指令と同期して出力する。
【００７０】
なお、予備系回路の故障診断用の切替接続の制御指令は、タイマー部に限らず、切替接続の制御指令のプログラムを備えた演算部によって行うようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１ バス同期２重系コンピュータシステム
２Ａ 第１主演算部
２Ｂ 第２主演算部
３ 予備演算部
４ 主照合部（照合部）
５ 副照合部（別の照合部）
６ 第１切替部
７ 第２切替部
８ 制御部
９ 変換部
１０ 第３切替部
１１ 復元部
Ｃ２ 分岐経路
Ｃ３ 主経路
Ｓ１ 第１分岐点
Ｓ２ 第２分岐点
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同一の入力情報に対して同一の演算処理を同期して行う２個の演算部から算出されデータバス上に出力された各データを照合し、その結果に基づいて制御対象の動作を制御するバス同期２重系コンピュータシステムに関し、特に、制御対象の稼働率を向上させるバス同期２重系コンピュータシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば、鉄道信号保安装置、産業ロボット等では、コンピュータを用いた制御システムの導入が進められており、その保守・保全の問題や安全性に加えて高度の信頼性が要求されている。このような高い信頼性と安全性を確保するためのコンピュータを用いた制御システムとして、複数のコンピュータを用い、１つのコンピュータが故障したときに他のコンピュータで代用できる或いは安全側出力を確保するようにした２重系システムがあり、その中の一つの方式としてバス同期２重系コンピュータシステムがある。
【０００３】
従来、この種のバス同期２重系コンピュータシステムとしては、例えば、特許文献１等に記載されたものがある。特許文献１に記載されたバス同期２重系コンピュータシステムは、２個の演算部から算出されデータバス上に出力された各データを照合し、互いのデータの一致・不一致を判定し、不一致の原因が、例えばノイズ等による一過性の原因である場合、不一致と判定される回数が所定の回数に達する前にその一過性の原因が解消し一致と判定されるようになれば、制御対象（例えば、鉄道信号機、鉄道車両のブレーキ等）に対する制御動作を停止させないでそのまま動作を継続させ、不一致と判定される回数が所定の回数に達すると、演算部の動作が異常であると判断し制御対象の動作が安全側になるように制御（例えば、鉄道車両を停止させる）している。この様な構成により、ノイズ等による一過性の原因で演算部からの各データの不一致が発生した時も制御対象の動作が停滞しないようにすることによって、一過性の原因による制御対象の稼働率の低下を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２５６１１８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、実用においてこの種のバス同期２重系コンピュータシステムに対して、制御対象の稼動率を更に向上させることが求められている。
【０００６】
上述の特許文献１に記載された従来のバス同期２重系コンピュータシステムは、ノイズ等の一過性の原因による制御対象の稼働率の低下については抑制している。しかしながら、２個の演算部の互いのデータが不一致であると判定される回数が所定の回数に達すると、制御対象の動作を安全側になるように制御し、制御対象の本来の動作を止めてしまうという構成のため、例えば、２個の演算部の一方が故障し異常なデータを算出し続ける場合の稼動率の低下については抑制することができないという問題がある。
【０００７】
本発明は上記問題点に着目してなされたもので、制御対象の稼働率を更に向上させるバス同期２重系コンピュータシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明によるバス同期２重系コンピュータシステムは、同一情報に対し同一演算処理を同期して行う２個の演算部の各データを照合部で照合した結果から制御対象の動作を制御するコンピュータシステムにおいて、２個の演算部と別に予備演算部を設け、前記照合部の照合前に２個の演算部と予備演算部の各データを別の照合部で相互に照合した結果から予備演算部が正常で２個の演算部のいずれか一方が異常のとき異常側演算部を予備演算部に切替えることを特徴とする。
【０００９】
このような構成により、同一情報に対し同一演算処理を同期して行う２個の演算部の各データを照合する照合部の照合前に、別の照合部によって、２個の演算部と予備演算部との各データを相互に照合した結果から、予備演算部が正常であり、かつ、２個の演算部のいずれか一方が異常である場合に、異常側演算部を予備演算部に切替えて照合部の照合結果から制御対象の動作を制御する。
【００１０】
また、請求項２のように、前記別の照合部は、前記２個の演算部と前記予備演算部からの各データを相互に照合して互いのデータの一致・不一致を検知する構成とし、前記別の照合部の検知結果に基づいて前記２個の演算部と前記予備演算部の動作が正常であるか否かを判定し、該判定結果に応じて前記異常側演算部を予備演算部に切替えるように構成するとよい。
【００１１】
例えば、請求項３のように、前記２個の演算部として第１主演算部と第２主演算部を設け、前記予備演算部は、前記第１及び第２主演算部と同一の入力情報に対して同一の演算処理を同期して行い、前記別の照合部は、前記第１主演算部と第２主演算部と予備演算部からの各データをそれぞれ相互に照合し、互いのデータの一致・不一致を検知する構成とし、前記第１主演算部と前記予備演算部を前記照合部に選択的に切替え接続可能な第１切替部と、前記第２主演算部と前記予備演算部を前記照合部に選択的に切替え接続可能な第２切替部と、前記別の照合部の検知結果に基づき前記第１主演算部と前記第２主演算部と前記予備演算部の動作が正常であるか否かを判定し、該判定結果に応じて前記第１及び第２切替部の切替制御を行う制御部と、を備えて構成するとよい。
【００１２】
さらに、請求項４のように、前記制御部は、前記第１及び第２主演算部の動作は正常であると判定する場合は、前記第１及び第２主演算部を前記照合部に接続するように、前記第１及び第２切替部を制御し、前記予備演算部の動作は正常であり前記第１主演算部の動作は異常であると判定する場合は、前記予備演算部及び前記第２主演算部を前記照合部に接続するように、前記第１及び第２切替部を制御し、前記予備演算部の動作は正常であり前記第２主演算部の動作は異常であると判定する場合は、前記予備演算部及び前記第１主演算部を前記照合部に接続するように、前記第１及び第２切替部を制御するように構成してもよい。
【００１３】
さらにまた、請求項５のように、前記制御部は、前記別の照合部により、少なくとも、前記第１主演算部と第２主演算部の互いのデータの一致が検知される場合に、前記第１及び第２主演算部の動作は正常であると判定し、少なくとも、前記第１主演算部からのデータと、前記第２主演算部及び予備演算部からの各データとの不一致がそれぞれ検知される場合に、前記第１主演算部の動作は異常であると判定し、少なくとも、前記第２主演算部からのデータと、前記第１主演算部及び予備演算部からの各データとの不一致がそれぞれ検知される場合に、前記第２主演算部の動作は異常であると判定し、前記予備演算部と前記第１主演算部の互いのデータの一致が検知されている場合、又は、前記予備演算部と前記第２主演算部の互いのデータの一致が検知されている場合に、前記予備演算部の動作は正常であると判定する構成にしてもよい。
【００１４】
また、請求項６のように、前記２個の演算部と前記予備演算部とを切替える各切替部を設け、各切替部を介して前記照合部の前記データの各入力部がそれぞれ前記予備演算部と接続された場合に、各入力部に互いに異なるデータが入力可能な構成にしてもよい。
【００１５】
また、請求項７のように、前記２個の演算部のいずれか一方を前記各切替部を介して周期的に前記予備演算部に切替えるように構成してもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のバス同期２重系コンピュータシステムによれば、同一情報に対し同一演算処理を同期して行う２個の演算部の各データを照合する主照合部の照合前に、別の照合部によって、２個の演算部と予備演算部との各データを相互に照合した結果から、予備演算部が正常であり、かつ、２個の演算部の何れか一方が異常である場合に、異常側演算部を予備演算部に切替えて照合部の照合結果から制御対象の動作を制御するよう構成したので、予備演算部が正常であるときに２個の演算部のどちらか一方が故障し異常なデータを算出し続ける場合やノイズ等による一過性の原因で一時的に異常なデータを算出する場合に、異常側演算部を予備演算部に切替え、予備演算部と正常側演算部の各データを照合部で照合し、例えば、各データが一致している場合には、データ照合された演算部から出力される各データに基づき制御対象の動作を制御し、制御対象の本来の動作を継続させることができる。このようにして、制御対象の稼働率を更に向上させるバス同期２重系コンピュ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】
【００１７】
【図１】本発明に係るバス同期２重系コンピュータシステムの第１実施形態を示す概略構成図である。
【図２】上記第１実施形態のバス同期２重系コンピュータシステムの動作の一例を説明する説明図である。
【図３】本発明に係るバス同期２重系コンピュータシステムの第２実施形態を示す概略構成図である。
【図４】上記第２実施形態のバス同期２重系コンピュータシステムの動作の一例を説明する説明図である。
【図５】上記第２実施形態のバス同期２重系コンピュータシステムにおいて第２切替部が誤動作した場合の動作状況を説明する説明図である。
【図６】上記第２実施形態の変形例を示す概略構成図である。
【図７】上記変形例のバス同期２重系コンピュータシステムの動作の一例を説明する説明図である。
【図８】上記図３〜図５に示す第２実施形態のバス同期２重系コンピュータシステムにおいて変換部や復元部が短絡故障した状況を説明する説明図である。
【図９】図８に示す故障状態のバス同期２重系コンピュータシステムにおいて第１切替部が誤動作した場合の動作状況を説明する説明図である。
【図１０】図８に示す故障状態のバス同期２重系コンピュータシステムにおいて第２切替部が誤動作した場合の動作状況を説明する説明図である。
【図１１】第３実施形態のバス同期２重系コンピュータシステムの動作の一例を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
まず、本発明の基本的な考え方について説明する。
本発明に係るバス同期２重系コンピュータシステムは、同一情報に対し同一演算処理を同期して行う２個の演算部の各データを照合部で照合した結果から制御対象の動作を制御するコンピュータシステムにおいて、２個の演算部と別に予備演算部を設け、前記照合部の照合前に２個の演算部と予備演算部の各データを別の照合部で相互に照合した結果から予備演算部が正常で２個の演算部のいずれか一方が異常のとき異常側演算部を予備演算部に切替えるように構成されたものである。
【００１９】
そして、このように構成すれば、予備演算部が正常であるときに、２個の演算部のどちらか一方が故障し異常なデータを算出し続ける場合やノイズ等による一過性の原因で一時的に異常なデータを算出する場合に、異常側演算部を予備演算部に切替え、予備演算部と正常側演算部の各データを照合部で照合し、例えば、各データが一致している場合には、データ照合された演算部から出力される各データに基づき制御対象の動作を制御し、制御対象の本来の動作を継続させることができる。このようにして、制御対象の稼働率を更に向上させるバス同期２重系コンピュータシステムを提供することができる。
【００２０】
以下、本発明を適用したバス同期２重系コンピュータシステムの実施形態を図面に基づいてより詳細に説明する。
図１は、上記バス同期２重系コンピュータシステムの第１実施形態を示す概略構成図である。図１において、本実施形態のバス同期２重系コンピュータシステム１は、前記別の照合部を前記２個の演算部と前記予備演算部からの各データを相互に照合して互いのデータの一致・不一致を検知する構成とし、前記別の照合部の検知結果に基づいて前記２個の演算部と前記予備演算部の動作が正常であるか否かを判定し、該判定結果に応じて前記異常側演算部を予備演算部に切替えるように構成したものである。
具体的には、２重系コンピュータシステム１は、２個の演算部から算出されデータバス上に出力された各データを照合し、各データが一致している場合には、演算部の動作は正常であると判定し、演算部から出力される各データに基づき制御対象の動作を制御し、各データが不一致である場合には、２個の演算部の一方の動作は異常であると判定し、制御対象の動作が安全側になるように制御するもので、図１に示すように、前記２個の演算部として設けた第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂと、前記２個の演算部と別に設けた予備演算部３と、照合部（以下において、「主照合部」 と言う」）４と、照合部４とは別の照合部（以下において、「副照合部」 と言う」）５と、第１切替部６と、第２切替部７と、制御部８と、を備える。なお、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂ並びに予備演算部３と、主照合部４はそれぞれデータバスで接続可能に構成されており、以下データバスを経路と称して説明する。
【００２１】
前記第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂは、入力情報に対して予め定められた所定の演算処理を行う演算部であり、同一の入力情報に対して同一の演算処理を同期して行うように構成されている。また、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂ及び後述する予備演算部３は、図示省略するが、同一の入力情報が入力されるようになっており、この入力情報と共に同一の例えばクロック信号がそれぞれ入力され各演算部は同期して作動するように構成されている。そして、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂは、後述する主照合部４の照合結果に基づき、動作が異常と判定されない限り、この第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂから出力される各データに基づき、制御対象（例えば、鉄道信号機）の動作が制御される。なお、この第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂが、例えば、ノイズ等の一過性の原因や故障等によって異常な動作をしてしまう場合には、後述する制御部８によって、どちらの演算部が異常な動作をしているか判定できるようになっている。また、以下の説明において、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂ並びに後述する予備演算部３のうち２つ以上の演算部が、同時に同じ異常な動作をすることはないものとして説明する。
【００２２】
前記予備演算部３は、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂと同一の入力情報に対して同一の演算処理を第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂと同期して行う予備の演算部である。
【００２３】
また、本実施形態においては、例えば、図１に示す状態を、初期の状態とし、第１主演算部２Ａと後述する主照合部４は、データバスである第１経路Ａによって接続され、第２主演算部２Ｂと主照合部４は、データバスである第２経路Ｂによって接続され、また、予備演算部３からのデータが出力され２方向に分岐しているデータバスである第３経路Ｃと第１経路Ａ及び第２経路Ｂとは接続されないように、後述する第１及び第２切替部６，７によって、初期の経路が選択されている。
【００２４】
前記主照合部４は、具体的には、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂから算出され各経路上に出力された各データを照合し、各データが一致している場合には、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂの動作は正常であると判定し、各データが不一致である場合には、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂの一方の動作は異常であると判定するものである。そして、主照合部４により、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂの動作は正常であると判定された場合は、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂから出力される各データに基づき制御対象の動作が制御されるように構成されている。主照合部４により、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂの一方の動作は異常であると判定された場合は、制御対象の動作が安全側になるように制御されるように構成されている。そして、主照合部４は、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂの動作は正常であると判定する場合には、例えば、図示しないが交番出力を出力しトランスを介してリレーをオンする。このリレーがオン状態の時は、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂから出力される各データに基づき制御対象を継続して制御するように構成されている。また、主照合部４は、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂの一方の動作は異常であると判定する場合には、例えば、出力値を固定してリレーをオフする。このリレーがオフすることにより、制御対象の動作を、例えば、停止させて、安全側になるように制御するように構成されている。
【００２５】
前記副照合部５は、具体的には、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂからの各データを、主照合部４で照合する前に、第１主演算部２Ａと第２主演算部２Ｂと予備演算部３からの各データをそれぞれ相互に照合し、互いのデータの一致・不一致を検知するものである。本実施形態において、副照合部５は、図１に示すように、第１経路Ａと第３経路Ｃ上の互いのデータの一致・不一致を検知する第１副照合部５Ａと、第２経路Ｂと第３経路Ｃ上の互いのデータの一致・不一致を検知する第２副照合部５Ｂと、第１経路Ａと第２経路Ｂ上の互いのデータの一致・不一致を検知する第３副照合部５Ｃとで構成される。そして、各副照合部５Ａ，５Ｂ，５Ｃは、図１に点線で示すように、後述する制御部８に、一致・不一致の検知結果を出力する。
【００２６】
前記第１切替部６は、第１主演算部２Ａと予備演算部３のどちらか一方を主照合部４に選択的に切替え接続可能な切替手段であり、後述する制御部８によって制御され、例えば、図１に矢印で示すように、第１及び第３経路Ａ，Ｃの切替動作を行う。
【００２７】
前記第２切替部７は、第２主演算部２Ｂと予備演算部３のどちらか一方を主照合部４に選択的に切替え接続可能な切替手段であり、後述する制御部８によって制御され、例えば、図１に矢印で示すように、第２及び第３経路Ｂ，Ｃの切替動作を行う。
【００２８】
前記制御部８は、副照合部５の検知結果に基づき、第１主演算部２Ａと第２主演算部２Ｂと予備演算部３の動作が正常であるか否かを判定し、該判定結果に応じて第１及び第２切替部６，７の切替制御を行うものである。
【００２９】
前記制御部８は、例えば、図１に示すように、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂの動作は正常であると判定する場合は、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂを主照合部４に接続するように、第１及び第２切替部６，７を制御し、図２に示すように、前記予備演算部３の動作は正常であり、第１主演算部２Ａの動作は異常であると判定する場合は、予備演算部３及び第２主演算部２Ｂを主照合部４に接続するように、第１及び第２切替部６，７を制御し、図示省略するが、予備演算部３の動作は正常であり、第２主演算部２Ｂの動作は異常であると判定する場合は、予備演算部３及び第１主演算部２Ａを主照合部４に接続するように、第１及び第２切替部６，７を制御するように構成される。
【００３０】
制御部８は、具体的には、図２に示すように、予備演算部３の動作は正常であり第１主演算部２Ａの動作は異常であると判定する場合は、予備演算部３を主照合部４に接続するように、第１切替部６を制御すると共に、第２主演算部２Ｂを主照合部４に接続（図２に実線で示す方向）するように、第２切替部７を制御する。そして、制御部８は、図示省略するが、予備演算部３の動作は正常であり第２主演算部２Ｂの動作は異常であると判定する場合は、予備演算部３を主照合部４に接続するように、第２切替部７を制御すると共に、第１主演算部２Ａを主照合部４に接続するように、第１切替部６を制御する。
【００３１】
また、本実施形態における制御部８は、例えば、第１、第２、第３副照合部５Ａ，５Ｂ，５Ｃから一致という検知結果を得た場合に、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂの動作は正常であるという判定を行う。また、制御部８は、第１副照合部５Ａから予備演算部３と第１主演算部２Ａの互いのデータの一致が検知されている場合、又は、第２副照合部５Ｂから予備演算部３と第２主演算部２Ｂの互いのデータの一致が検知されている場合に、予備演算部の動作は正常であるという判定を行う。制御部８は、第１及び第３副照合部５Ａ，５Ｃから不一致、第２副照合部５Ｂから一致という検知結果を得た場合に、第１主演算部２Ａの動作は異常であるという判定を行う。さらに、制御部８は、第２及び第３副照合部５Ｂ，５Ｃから不一致、第１副照合部５Ａから一致という検知結果を得た場合に、第２主演算部２Ｂの動作は異常であるという判定を行う。そして、制御部８は、第１及び第２副照合部５Ａ，５Ｂから不一致、第３副照合部５Ｃから一致という検知結果を得た場合に、予備演算部３の動作は異常であるという判定を行う。制御部８は、予備演算部３の動作は異常であるという判定を行った場合は、例えば、その後、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂの動作が異常であると判定された場合であっても、異常側主演算部を予備演算部３に切替えず、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂを主照合部４にそのまま接続するように制御する。この場合、主照合部４は、主演算部２Ａ，２Ｂのいずれかの動作は異常であると判定し、制御対象の動作が安全側になるように制御する。
【００３２】
なお、本実施形態において、制御部８は、各副照合部５Ａ，５Ｂ，５Ｃから一致という検知結果を得た場合に、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂの動作は正常であるという判定を行うものとしたが、これに限らず、副照合部５により、少なくとも、第１主演算部２Ａと第２主演算部２Ｂの互いのデータの一致が検知される場合に、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂの動作は正常であると判定する構成であればよい。例えば、第３副照合部５Ｃから一致という検知結果を得た時に、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂの動作は正常であるという判定を行ってもよい。
【００３３】
また、制御部８は、第１及び第３副照合部５Ａ，５Ｃから不一致、第２副照合部５Ｂから一致という検知結果を得た場合に、第１主演算部２Ａの動作は異常であるという判定を行うものとしたが、これに限らず、副照合部５により、少なくとも、第１主演算部２Ａからのデータと、第２主演算部２Ｂ及び予備演算部３からの各データとの不一致がそれぞれ検知される場合に、第１主演算部２Ａの動作は異常であると判定する構成であればよい。例えば、第１及び第３副照合部５Ａ，５Ｃから不一致という検知結果を得た時に、第１主演算部２Ａの動作は異常であると判定を行ってもよい。
【００３４】
さらに、制御部８は、第２及び第３副照合部５Ｂ，５Ｃから不一致、第１副照合部５Ａから一致という検知結果を得た場合に、第２主演算部２Ｂの動作は異常であると判定を行うものとしたが、これに限らず、副照合部５により、少なくとも、第２主演算部２Ｂからのデータと、第１主演算部２Ａ及び予備演算部３からの各データとの不一致がそれぞれ検知される場合に、第２主演算部２Ｂの動作は異常であると判定する構成であればよい。例えば、第２及び第３副照合部５Ｂ，５Ｃから不一致という検知結果を得た時に、第２主演算部２Ｂの動作は異常であると判定を行ってもよい。
【００３５】
そして、制御部８は、制御部８は、第１及び第２副照合部５Ａ，５Ｂから不一致、第３副照合部５Ｃから一致という検知結果を得た場合に、予備演算部３の動作は異常であるという判定を行うものとしたが、これに限らず、副照合部５により、少なくとも、予備演算部３からのデータと、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂからの各データとの不一致がそれぞれ検知される場合に、予備演算部３の動作は異常であると判定する構成であればよい。例えば、第１及び第２副照合部５Ａ，５Ｂから不一致という検知結果を得た時に、予備演算部３の動作は異常であると判定を行ってもよい。
【００３６】
次に、本実施形態に係るバス同期２重系コンピュータシステム１の制御動作について、図１及び図２に基づいて説明する。なお、初期の状態においては、第１及び第２主演算部２Ａ、２Ｂ、並びに予備演算部３は正常な動作をしており、また、各演算部のうち２つ以上の演算部が、同時に異常動作を起さないものとする。また、図１に示すように、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂによって正常に演算処理を行い制御対象の動作を制御している状態を初期状態とし、この初期状態において、第１主演算部２Ａが故障し、異常なデータを出力し続ける場合の制御動作を説明する。なお、上記の初期状態において、例えば、ノイズ等による一過性の原因により、第１主演算部２Ａから異常なデータを一時的に出力する場合においても、同じ制御動作を行うため説明を省略する。
【００３７】
はじめに、第１主演算部２Ａが故障し、異常なデータを出力し始めるまでの制御動作を説明する。まず、第１及び第２主演算部２Ａ、２Ｂ並びに予備演算部３に、同一の入力情報を入力すると共に同一の、例えばクロック信号を同時に入力し、同一の演算処理を同期して行う。
次に、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂからの各データを、主照合部４で照合させる前に、各副照合部５Ａ，５Ｂ，５Ｃは、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂ並びに予備演算部３からの各データを、それぞれ相互に照合し、互いのデータが一致しているという検知結果を制御部８にそれぞれ出力する。そして、制御部８は、各副照合部５Ａ，５Ｂ，５Ｃからの検知結果に基づいて、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂの両方は正常な動作を行うと判定すると共に予備演算部３も正常な動作を行うと判定し、図１に示す初期状態を維持する制御指令を、第１及び第２切替部６，７に出力し、第１及び第２切替部６，７は、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂを主照合部４に接続する第１及び第２経路Ａ，Ｂを継続して選択する。ここで、第１主演算部２Ａから出力されたデータは第１経路Ａを経由し、第２主演算部２Ｂから出力されたデータは第２経路Ｂを経由して、主照合部４に引き続き入力される。そして、主照合部４は、入力された各データを照合し、各データが一致しているか否かを照合し、一致しているという照合結果を得て、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂの動作は正常と判定する。そして、例えば、第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂから出力される各データに基づき制御対象の動作を引き続き制御する。
上記のように、予備演算部３が正常な動作を行っている時に、図２に示すように、第１主演算部２Ａに故障が発生したものとして以降の説明をする。第３副照合部５Ｃは、第１主演算部２Ａと第２主演算部２Ｂの互いのデータが不一致であることを検知し、第１副照合部５Ａは、第１主演算部２Ａと予備演算部３の互いのデータが不一致であることを検知し、第２副照合部５Ｂは、第２主演算部２Ｂと予備演算部３の互いのデータが一致することを検知する。そして、制御部８は、この検知結果に基づき、予備演算部３の動作は正常であり第1主演算部２Ａの動作は異常であると判定し、第１主演算部２Ａからのデータの代わりに、予備演算部３からのデータを主照合部４に入力するように、制御指令を第１切替部６に出力し、第１切替部６は、予備演算部３を主照合部４に接続する第３経路Ｃを選択する。さらに、制御部８は、第２主演算部２Ｂからのデータは引き続き主照合部４へ入力するように、制御指令を第２切替部７に出力し、第２切替部７は、第２主演算部２Ｂを主照合部４に接続する第２経路Ｂを継続して選択する。
最後に、主照合部４は、入力された予備演算部３と第２主演算部２Ｂからの各データを照合し、各データが一致しているか否かを照合し、各データが一致しているという照合結果を得て、予備演算部３及び第２主演算部２Ｂの動作は正常と判定する。そして、例えば、予備演算部３及び第２主演算部２Ｂから出力される各データに基づき制御対象の動作を、引き続き制御する。そして、この様に、予備演算部３からのデータが主照合部４に入力される様に経路が切替えられた後は、例えば、データの照合は、副照合部５では行わず、主照合部４でのみ行い、その後、例えば、主照合部４で各データが不一致であるという照合結果を得た場合は、予備演算部３及び第２主演算部２Ｂのどちらか一方の動作は異常と判定する。そして、制御対象の動作を、安全側になるように制御する。
【００３８】
なお、前記初期状態において、第２主演算部２Ｂに故障が発生した場合の制御動作についても、以下に概略説明する。予備演算部３が正常な動作を行っている時に、第２，３副照合部５Ｂ，５Ｃは、不一致を検知し、第１副照合部５Ａは、一致を検知する。そして、制御部８は、予備演算部３の動作は正常であり第２主演算部２Ｂの動作は異常であると判定し、第２主演算部２Ｂの代わりに、予備演算部３からのデータを主照合部４に入力するように、第２切替部７を制御する。さらに、制御部８は、第１主演算部２Ａからのデータは引き続き主照合部４へ入力するように、第１切替部６を制御する。そして、主照合部４は、入力された第１主演算部２Ａと予備演算部３からの各データが一致しているという照合結果を得て、第１主演算部２Ａ及び予備演算部３の動作は正常と判定する。そして、例えば、第１主演算部２Ａ及び予備演算部３から出力される各データに基づき制御対象の動作を、引き続き制御する。そして、この様に、予備演算部３からのデータが主照合部４に入力される様に経路が切替えられた後は、前述同様に、データの照合は、副照合部５では行わず、主照合部４でのみ行い、その後、例えば、主照合部４で各データが不一致であるという照合結果を得た場合は、予備演算部３及び第１主演算部２Ａのどちらか一方の動作は異常と判定する。そして、制御対象の動作を、安全側になるように制御する。
【００３９】
このような構成により、本実施形態に係るバス同期２重系コンピュータシステム１は、予備演算部３が正常であるときに第１及び第２主演算部２Ａ，２Ｂのどちらか一方が故障し異常なデータを算出し続ける場合やノイズ等による一過性の原因で一時的に異常なデータを算出する場合に、異常側演算部を予備演算部に切替え、異常な動作を行うと判定された演算部の代わりに予備演算部３を主照合部４に接続し、予備演算部３と正常な動作を行う主演算部から算出され各経路上に出力された各データを主照合部４で照合し、各データが一致している場合には、データ照合された演算部から出力される各データに基づき制御対象の動作を制御し、制御対象の本来の動作を継続させることができる。このようにして、制御対象の稼働率を更に向上させるバス同期２重系コンピュータシステム１を提供することができる。また、主照合部で照合する各データが不一致である場合には、制御対象の動作が安全側になるように制御するため、従来と同様に安全性を確保することができる。
【００４０】
ところで、第１主演算部２Ａの動作は異常であると判定され、第１切替部６が、図２に示すように正常動作を行い、第１切替部６を経由して予備演算部３からのデータを主照合部４に入力している場合に、例えば、図２に点線で示すように、第２切替部７の誤動作により、第２切替部７を経由した予備演算部３からのデータも主照合部４に入力されてしまうことも想定される。この場合、主照合部４は、予備演算部３からのデータ同士を照合することになり、主照合部４では一致という照合結果が得られてしまうため、予備演算部３から異常なデータが算出されても、演算部が正常な動作を行っていると判定してしまう。後述する第２実施形態におけるバス同期２重系コンピュータシステムは、このように、同一の演算部からのデータが主照合部４に入力されるというフェールアウトな状態になった場合においても、主照合部４において、異常を検出することができるように構成したものである。
【００４１】
図３は、本発明に係るバス同期２重系コンピュータシステム１の第２実施形態を示す概略構成図である。本実施形態における２重系コンピュータシステム１では、前記２個の演算部（第１主演算部２Ａ、第２主演算部２Ｂ）と前記予備演算部３とを切替える各切替部（第１切替部６、第２切替部７及び後述の第３切替部１０）を設け、各切替部を介して前記照合部（主照合部４）の前記データの各入力部（図示省略）がそれぞれ前記予備演算部３と接続された場合に、各入力部に互いに異なるデータが入力可能な構成としている。なお、図１の第１実施形態と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００４２】
具体的には、本実施形態においては、前述したデータバスである第３経路Ｃは、図３に示すように、予備演算部３と第１切替部６とを接続する経路の中間部に第１分岐部Ｓ１を設け、この第１分岐部Ｓ１から分岐した経路（Ｃ１）を第２切替部７に接続し、第１分岐部Ｓ１と予備演算部３間の経路に第２分岐部Ｓ２を設け、第２分岐部Ｓ２から分岐する分岐経路Ｃ２を設けて、第１分岐部Ｓ１と第２分岐部Ｓ２の間の経路を主経路Ｃ３としてデータバスを構成している。そして、本実施形態におけるバス同期２重系コンピュータシステム１は、図３に示すように、変換部９と、第３切替部１０と、復元部１１を更に備えて構成されている。
【００４３】
前記変換部９は、予備演算部３から入力されるデータを異なる形式のデータに変換して出力するものであり、図３に示すように、分岐経路Ｃ２上に設けられている。なお、本実施形態において、この変換部９は、入力するデータを暗号化して出力する暗号化回路で構成されている。そして、この暗号化回路は、データを異なる形式に暗号化すると共に、例えば、データは暗号化されたデータであることが後で識別可能なデータを付加する。この付加されたデータにより、後述する復元部１１において、入力されるデータが暗号化されたデータか否かの判断をすることができるように構成されている。
【００４４】
前記第３切替部１０は、主経路Ｃ３と分岐経路Ｃ２のどちらか一方を第１分岐部Ｓ１に選択的に切替え接続可能な切替手段であり、図３に示すように、主経路Ｃ３上に設けられている。また、第３切替部１０は、例えば、図３，４に示すように、主経路Ｃ３又は分岐経路Ｃ２のどちらか一方に接続している状態を初期状態としてもよいし、図示しないが、どちらとも接続していない状態を初期状態としてもよい。
【００４５】
前記復元部１１は、入力されるデータが変換部９により変換されたデータの場合は、元のデータに復元し、変換されていないデータである場合は、異なる形式のデータに変換して出力するものである。なお、本実施形態において、この復元部１１は、前述した暗号化回路で暗号化されたデータを復号化して出力する復号化回路で構成されている。そして、暗号化回路により付加されたデータによって、復号化回路に入力されるデータが暗号化されたデータであると判断する場合は、元のデータに復号化し、暗号化されていないデータであると判断する場合は、異なる形式のデータに暗号化する様に構成されている。
【００４６】
また、本実施形態において、制御部８は、図３に示すように、予備演算部３の動作は正常であり第１主演算部２Ａの動作は異常であると判定する場合に、主経路Ｃ３を第１分岐部Ｓ１に接続するように、第３切替部１０を制御すると共に、図４に示すように、予備演算部３の動作は正常であり第２主演算部２Ｂの動作は異常であると判定する場合に、分岐経路Ｃ２を第１分岐部Ｓ１に接続するように、第３切替部１０を制御するように構成されている。そして、復元部１１は、図３，４に示すように、第２切替部７と第１分岐部Ｓ１を接続する経路（Ｃ１）に設けて構成されている。
【００４７】
次に、本実施形態に係るバス同期２重系コンピュータシステム１の制御動作について、図３〜５に基づいて説明する。なお、初期の状態においては、第１及び第２主演算部２Ａ、２Ｂ、並びに予備演算部３は正常な動作をしており、また、各演算部のうち２つ以上の演算部が、同時に異常動作を起さないものとする。また、第１及び第２主演算部２Ａ、２Ｂによって正常に演算処理を行い制御対象の動作を制御している状態を初期状態とし、この初期状態において、第１主演算部２Ａが故障し、異常なデータを出力し続ける場合の制御動作を説明する。なお、上記の初期状態において、例えば、ノイズ等による一過性の原因により、第１主演算部２Ａから異常なデータを一時的に出力する場合においても、同じ制御動作を行うため説明を省略する。
【００４８】
上記初期状態において、図３に示す様に、第１主演算部２Ａに故障が発生したものとして以降の説明をする。第１，３副照合部５Ａ，５Ｃにより不一致、第２副照合部５Ｂにより一致を検知し、制御部８は、予備演算部３の動作は正常であり第1主演算部２Ａの動作は異常であると判定し、第３切替部１０は主経路Ｃ３を、第１切替部６は経路Ｃ４を選択するように制御指令を出力する。さらに、制御部８は、第２主演算部２Ｂからのデータは引き続き主照合部４へ入力するように、制御指令を第２切替部７に出力する。そして、主照合部４は、入力された予備演算部３と第２主演算部２Ｂからの各データを照合し、以降は第１実施形態と同じ制御動作を行う。なお、図３に示す状態において、図５に示すように、第２切替部７が誤動作すると、予備演算部３からのデータは、主経路Ｃ３と経路Ｃ１を経由して復号化回路（復元部１１）により元のデータと異なる形式のデータに変換され、主照合部４に入力される。
【００４９】
このようにして、主照合部４には、予備演算部３から出力されたデータと同じデータが一方の入力部から入力され、元のデータと異なる形式のデータに変換されたデータが他方の入力部から入力され、主照合部４は、互いのデータは不一致であるとして、演算部の動作が異常であると判定することができるため、予備演算部３同士のデータを主照合部４で照合するというフェールアウトな状態になった場合においても、制御対象の動作が安全側になるように制御することができる。
【００５０】
なお、前記初期状態において、図４に示す様に、第２主演算部２Ｂに故障が発生した場合の制御動作についても、以下に概略説明する。第２，３副照合部５Ｂ，５Ｃにより不一致、第１副照合部５Ａにより一致を検知し、制御部８は、予備演算部３の動作は正常であり第２主演算部２Ｂの動作は異常であると判定し、第３切替部１０は分岐経路Ｃ２を、第２切替部７は経路Ｃ１を選択するように制御指令を出力すると共に、第１主演算部２Ａからのデータは引き続き主照合部４へ入力するように、制御指令を第１切替部６に出力する。そして、予備演算部３からのデータは分岐経路Ｃ２上の暗号化回路（変換部９）により暗号化され、そして、経路Ｃ１上の復号化回路（復元部１１）により元のデータに復号化され、予備演算部３から出力されたデータと同じデータが主照合部４に入力される。主照合部４は、入力された第１主演算部２Ａと予備演算部３からの各データを照合し、以降は第１実施形態と同じ制御動作を行う。なお、図４に示す状態において、図示しないが、第１切替部６が誤動作すると、予備演算部３からのデータは、分岐経路Ｃ２を経由して暗号化回路（変換部９）により暗号化され、経路Ｃ４を経由して主照合部４に入力される。
【００５１】
このようにして、主照合部４は、予備演算部３から出力されたデータと同じデータに復号化されたデータと、暗号化されたデータとが入力され、主照合部４は、互いのデータは不一致であるとして、演算部の動作が異常であると判定することができるため、予備演算部３同士のデータを主照合部４で照合するというフェールアウトな状態になった場合においても、制御対象の動作が安全側になるように制御することができる。
【００５２】
なお、本実施形態においては、第１又は第２切替部６，７が誤動作した場合について説明したが、第１又は第２切替部６，７が誤動作する場合に限らず、制御部８が誤動作し、第１及び第２切替部６，７に誤った切替動作の指令する場合や、制御部８と第１及び第２切替部６，７の誤動作が重なる結果、前述のフェールアウトな状態になった場合においても、前述同様に、制御対象の動作が安全側になるように制御することができる。
【００５３】
また、本実施形態においては、記２個の演算部と前記予備演算部とを切替える各切替部を設け、各切替部を介して前記照合部の前記データの各入力部がそれぞれ前記予備演算部と接続された場合に、各入力部に互いに異なるデータが入力可能な構成の一例として、制御部８は、予備演算部３の動作は正常であり第1主演算部２Ａの動作は異常であると判定する場合に、主経路Ｃ３を第１分岐部Ｓ１に接続するように、第３切替部１０を制御すると共に、予備演算部３の動作は正常であり第２主演算部２Ｂの動作が異常であると判定する場合に、分岐経路Ｃ２を第１分岐部Ｓ１に接続するように、第３切替部１０を制御するように構成された場合で説明したが、これに限らず、第２実施形態の変形例を示す図６及び図７に示したように、予備演算部３の動作は正常であり第1主演算部２Ａの動作は異常であると判定する場合に、分岐経路Ｃ２を第１分岐部Ｓ１に接続するように、第３切替部１０を制御する（図６参照）と共に、予備演算部３の動作は正常であり第２主演算部２Ｂの動作が異常であると判定する場合に、主経路Ｃ３を第１分岐部Ｓ１に接続するように、第３切替部１０を制御する（図７参照）構成であってもよい。この構成の場合は、復元部１１は、図６及び図７に示すように、第１切替部６と第１分岐部Ｓ１を接続する経路（Ｃ４）に設けて構成される。
【００５４】
また、本実施形態において、変換部９は、暗号化回路によって構成され、復元部１１は、復号化回路によって構成された場合で説明したが、前記変換部９及び復元部１１は、入力するデータを反転して出力する反転回路で構成してもよい。この反転回路は、データ内の、例えば、０というデータを１に、１というデータを０に反転させて出力するものであり、変換部９と復元部１１は同じ反転回路で構成される。これにより、変換部９及び復元部１１の構成が簡略化される。
【００５５】
ところで、予備演算部３、変換部９、第３切替部１０、復元部１１、第１切替部６及び第２切替部７を備えた予備系の回路は、第１主演算部２Ａ又は第２主演算部２Ｂの動作が異常であると判定されるまでは使用されない。したがって、第１主演算部２Ａ又は第２主演算部２Ｂが異常であると判定される前に、例えば、変換部９と復元部１１が、いずれも短絡故障した状態になっている可能性がある（図８参照）。
【００５６】
この図８の状態で、第２主演算部２Ｂの故障が発生し、予備演算部３の動作は正常であり第２主演算部２Ｂの動作は異常であると判定され、第２切替部７が図９に示すように正常動作を行い、暗号化されていない予備演算部３のデータが変換部９の入出力短絡ラインＣ５及び復元部１１の入出力短絡ラインＣ６を経由して第２経路Ｂから主照合部４に入力されている場合に、例えば、図９に点線で示す第１切替部６の誤動作により、第１経路Ａからも暗号化されていない予備演算部３のデータが変換部９の入出力短絡ラインＣ５を経由して主照合部４に入力されることが想定される。
【００５７】
また、図８の状態で、第１主演算部２Ａの故障が発生し、予備演算部３の動作は正常であり第１主演算部２Ａの動作は異常であると判定され、第１切替部６が図１０に示すように正常動作を行い、第１経路Ａから暗号化されていない予備演算部３のデータが主照合部４に入力されている場合に、図１０に点線で示す第２切替部７の誤動作により、第２経路Ｂからも暗号化されていない予備演算部３のデータが復元部１１の入出力短絡ラインＣ６（図１０参照）を経由して主照合部４に入力されることも想定される。
【００５８】
これら図９及び図１０に示す状態の場合、主照合部４は、予備演算部３からのデータ同士を照合することになり、主照合部４では一致という照合結果が得られてしまうため、予備演算部３から異常なデータが算出されても、演算部が正常な動作を行っていると判定してしまう。また、図示省略するが、短絡故障が復元部１１にのみ発生している場合であっても、図９及び図１０と同様に、第１経路Ａ及び第２経路Ｂから同一のデータが主照合部４に入力されることも想定される。
【００５９】
後述する第３実施形態におけるバス同期２重系コンピュータシステムは、第１主演算部２Ａ又は第２主演算部２Ｂが異常であると判定される前に、少なくとも復元部１１が短絡故障した場合に、上述したように第１経路Ａ及び第２経路Ｂから同一のデータが主照合部４に入力されるというフェールアウトな状態になることを未然に防止することができるように、復元部１１の故障診断機能を追加して構成したものである。
【００６０】
図１１は、本発明に係るバス同期２重系コンピュータシステム１の第３実施形態を示す概略構成図である。本実施形態におけるバス同期２重系コンピュータシステム１では、前記２個の演算部（第１主演算部２Ａ、第２主演算部２Ｂ）のいずれか一方を、前記各切替部（第１切替部６、第２切替部７及び第３切替部１０）を介して周期的に前記予備演算部３に切替えるように構成している。なお、図３の第２実施形態と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００６１】
具体的には、本実施形態においては、第２切替部７を予備演算部３側へ周期的に切替え接続し、この切替接続と同期して第３切替部１０を分岐経路Ｃ２側へ周期的に接続するように構成する。この第２切替部７及び第３切替部１０の周期的な切替接続は、例えば、制御部８に設けるタイマー部（図示省略）からの周期的な切替指令によって行われるように構成する。上記タイマー部は、具体的には、第２切替部７に対して、予備演算部３側へ切替え接続しその状態を所定時間維持した後に第２主演算部２Ｂ側へ切替え接続するという一連の制御指令を予め定めた周期（例えば、数秒間隔）で出力すると共に、第３切替部１０に対して、分岐経路Ｃ２側へ切替え接続し所定時間維持した後に主経路Ｃ３側へ切替え接続するという一連の制御指令を上記第２切替部の周期的な切替え接続の制御指令と同期して出力する。
【００６２】
次に、本実施形態に係るバス同期２重系コンピュータシステム１の制御動作について、図１１に基づいて説明する。なお、初期の状態においては、第１及び第２主演算部２Ａ、２Ｂ、並びに予備演算部３は正常な動作をしており、その後、復元部１１が短絡故障するものとして、復元部１１及び変換部９は同時に短絡故障しないものとして以下説明する。また、第１及び第２主演算部２Ａ、２Ｂ、並びに予備演算部３が故障した場合の制御動作については、第２実施形態と同じであるため説明を省略する。
【００６３】
上記初期状態において、まず、制御部８のタイマー部（図示省略）は、第２切替部７に対して、予備演算部３側へ切替え接続しこの状態を予め定めた所定時間維持する制御指令を出力すると共に、第３切替部１０に対して、分岐経路Ｃ２側へ切替え接続しこの状態を予め定めた所定時間維持する制御指令を第２切替部７の上記切替え接続の制御指令と同期して出力する。ここで、第２切替部７及び第３切替部１０を図１１に実線で示したように切替え接続した時に、変換部９及び復元部１１が正常である場合、主照合部４は、入力された各データを照合し、一致しているという照合結果を得て、例えば、第１主演算部２Ａ及び予備演算部３から出力される各データに基づき制御対象の動作を制御する。
【００６４】
そして、制御部８のタイマー部（図示省略）は、図１１に実線で示した第２切替部７及び第３切替部１０の状態を所定時間維持させる制御指令を出力した後、第２切替部７に対して、第２主演算部２Ｂ側へ切替え接続する制御指令を出力すると共に、第３切替部１０に対して、主経路Ｃ３側へ切替え接続する制御指令を上記第２切替部７の切替え接続の制御指令と同期して出力する。これにより、第２切替部７及び第３切替部１０を図１１に破線で示したように切替え接続して初期の接続状態に戻して、上記第２切替部７及び第３切替部１０の一連の故障診断用の切替動作が完了する。制御部８のタイマー部は、この一連の切替動作を予め定めた周期（例えば、数秒間隔）で行うように、第２切替部７及び第３切替部１０に対して上記制御指令を周期的に出力することにより、故障診断用の切替動作を繰り返し行う。
【００６５】
ここで、図１１に破線で示した初期の接続状態に戻した後、次に図１１の実線で示す切替接続が行われる前に、復元部１１に短絡故障が発生したものとして、以下説明する。この短絡故障が発生した後、次に第２切替部７が予備演算部１０側へ切替え接続されると共に第３切替部１０が分岐経路Ｃ２側へ切替え接続されたとき、主照合部４は、入力された各データを照合し、不一致であるという照合結果を得て、例えば、復元部１１、変換部９及び第３切替部１０等を備えた予備系の回路に何らかの故障があると判定し、制御対象の動作が安全側になるように制御する。
【００６６】
このように、予備系回路の故障診断用の切替動作を周期的に行うことにより、復元部１１に短絡故障が発生した場合に、主照合部４は、入力された各データが不一致であるという照合結果を得て、例えば、復元部１１等を備えた予備系回路に何らかの故障があると判定して制御対象の動作が安全側になるように制御することができる。したがって、第１主演算部２Ａ又は第２主演算部２Ｂが異常であると判定される前に、少なくとも復元部１１が短絡故障した場合に、上述したように第１経路Ａ及び第２経路Ｂから同一のデータが主照合部４に入力されるというフェールアウトな状態（例えば、図９及び図１０）になることを未然に防止することができる。
【００６７】
なお、周期的な切替接続の制御指令をタイマー部から行うものとしたが、これに限らず、この切替接続の制御指令のプログラムを演算部に備え、この演算部（例えば、第１及び第２主演算部）から制御部８に対して切替タイミングを都度指令し、この指令に基づき制御部８が各切替部に対して切替の制御指令を出力するようにしてもよい。
【００６８】
また、本実施形態に係るバス同期２重系コンピュータシステム１の上記制御動作の説明では、図１１に示すように復元部１１が先に短絡故障するものとしたが、これに限らず、変換部９が先に短絡故障することも想定される。この場合であっても、主照合部４は、入力された各データが不一致であるという照合結果を得て、予備系回路に故障があると判定して制御対象の動作が安全側になるように制御する。これにより、変換部９と復元部１１の両方が短絡故障しているという図９に示すフェールアウトな状態になることを未然に防止することができる。
【００６９】
また、図６及び図７に示す第２実施形態の変形例においても、図８及び図９に示すような予備系回路の故障に起因するフェールアウトな状態になる可能性がある。この場合は、図示省略するが、第１切替部６を予備演算部３側へ周期的に切替え接続し、この切替接続と同期して第３切替部１０を主経路Ｃ３側へ周期的に接続するように構成する。この場合、タイマー部は、例えば、第１切替部６に対して、予備演算部３側へ切替え接続しその状態を所定時間維持した後に第１主演算部２Ａ側へ切替え接続するという一連の制御指令を予め定めた周期（例えば、数秒間隔）で出力すると共に、第３切替部１０に対して、主経路Ｃ３側へ切替え接続し所定時間維持した後に分岐経路Ｃ２側へ切替え接続するという一連の制御指令を上記第１切替部６の周期的な切替え接続の制御指令と同期して出力する。
【００７０】
なお、予備系回路の故障診断用の切替接続の制御指令は、タイマー部に限らず、切替接続の制御指令のプログラムを備えた演算部によって行うようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１ バス同期２重系コンピュータシステム
２Ａ 第１主演算部
２Ｂ 第２主演算部
３ 予備演算部
４ 主照合部（照合部）
５ 副照合部（別の照合部）
６ 第１切替部
７ 第２切替部
８ 制御部
９ 変換部
１０ 第３切替部
１１ 復元部
Ｃ２ 分岐経路
Ｃ３ 主経路
Ｓ１ 第１分岐点
Ｓ２ 第２分岐点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一情報に対し同一演算処理を同期して行う２個の演算部の各データを照合部で照合した結果から制御対象の動作を制御するコンピュータシステムにおいて、２個の演算部と別に予備演算部を設け、前記照合部の照合前に２個の演算部と予備演算部の各データを別の照合部で相互に照合した結果から予備演算部が正常で２個の演算部のいずれか一方が異常のとき異常側演算部を予備演算部に切替えるバス同期２重系コンピュータシステム。
【請求項２】
前記別の照合部は、前記２個の演算部と前記予備演算部からの各データを相互に照合して互いのデータの一致・不一致を検知する構成とし、
前記別の照合部の検知結果に基づいて前記２個の演算部と前記予備演算部の動作が正常であるか否かを判定し、該判定結果に応じて前記異常側演算部を予備演算部に切替えることを特徴とする請求項１に記載のバス同期２重系コンピュータシステム。
【請求項３】
前記２個の演算部として第１主演算部と第２主演算部を設け、前記予備演算部は、前記第１及び第２主演算部と同一の入力情報に対して同一の演算処理を同期して行い、前記別の照合部は、前記第１主演算部と第２主演算部と予備演算部からの各データをそれぞれ相互に照合し、互いのデータの一致・不一致を検知する構成とし、
前記第１主演算部と前記予備演算部を前記照合部に選択的に切替え接続可能な第１切替部と、
前記第２主演算部と前記予備演算部を前記照合部に選択的に切替え接続可能な第２切替部と、
前記別の照合部の検知結果に基づき前記第１主演算部と前記第２主演算部と前記予備演算部の動作が正常であるか否かを判定し、該判定結果に応じて前記第１及び第２切替部の切替制御を行う制御部と、
を備えて構成することを特徴とする請求項２に記載のバス同期２重系コンピュータシステム。
【請求項４】
前記制御部は、前記第１及び第２主演算部の動作は正常であると判定する場合は、前記第１及び第２主演算部を前記照合部に接続するように、前記第１及び第２切替部を制御し、前記予備演算部の動作は正常であり前記第１主演算部の動作は異常であると判定する場合は、前記予備演算部及び前記第２主演算部を前記照合部に接続するように、前記第１及び第２切替部を制御し、前記予備演算部の動作は正常であり前記第２主演算部の動作は異常であると判定する場合は、前記予備演算部及び前記第１主演算部を前記照合部に接続するように、前記第１及び第２切替部を制御するように構成されることを特徴とする請求項３に記載のバス同期２重系コンピュータシステム。
【請求項５】
前記制御部は、前記別の照合部により、少なくとも、前記第１主演算部と第２主演算部の互いのデータの一致が検知される場合に、前記第１及び第２主演算部の動作は正常であると判定し、少なくとも、前記第１主演算部からのデータと、前記第２主演算部及び予備演算部からの各データとの不一致がそれぞれ検知される場合に、前記第１主演算部の動作は異常であると判定し、少なくとも、前記第２主演算部からのデータと、前記第１主演算部及び予備演算部からの各データとの不一致がそれぞれ検知される場合に、前記第２主演算部の動作は異常であると判定し、前記予備演算部と前記第１主演算部の互いのデータの一致が検知されている場合、又は、前記予備演算部と前記第２主演算部の互いのデータの一致が検知されている場合に、前記予備演算部の動作は正常であると判定する構成であることを特徴とする請求項４に記載のバス同期２重系コンピュータシステム。
【請求項６】
前記２個の演算部と前記予備演算部とを切替える各切替部を設け、各切替部を介して前記照合部の前記データの各入力部がそれぞれ前記予備演算部と接続された場合に、各入力部に互いに異なるデータが入力可能な構成としたことを特徴とする請求項１又は２に記載のバス同期２重系コンピュータシステム。
【請求項７】
前記２個の演算部のいずれか一方を、前記各切替部を介して周期的に前記予備演算部に切替えることを特徴とする請求項６に記載のバス同期２重系コンピュータシステム。
【請求項１】
同一情報に対し同一演算処理を同期して行う２個の演算部の各データを照合部で照合した結果から制御対象の動作を制御するコンピュータシステムにおいて、２個の演算部と別に予備演算部を設け、前記照合部の照合前に２個の演算部と予備演算部の各データを別の照合部で相互に照合した結果から予備演算部が正常で２個の演算部のいずれか一方が異常のとき異常側演算部を予備演算部に切替えるバス同期２重系コンピュータシステム。
【請求項２】
前記別の照合部は、前記２個の演算部と前記予備演算部からの各データを相互に照合して互いのデータの一致・不一致を検知する構成とし、
前記別の照合部の検知結果に基づいて前記２個の演算部と前記予備演算部の動作が正常であるか否かを判定し、該判定結果に応じて前記異常側演算部を予備演算部に切替えることを特徴とする請求項１に記載のバス同期２重系コンピュータシステム。
【請求項３】
前記２個の演算部として第１主演算部と第２主演算部を設け、前記予備演算部は、前記第１及び第２主演算部と同一の入力情報に対して同一の演算処理を同期して行い、前記別の照合部は、前記第１主演算部と第２主演算部と予備演算部からの各データをそれぞれ相互に照合し、互いのデータの一致・不一致を検知する構成とし、
前記第１主演算部と前記予備演算部を前記照合部に選択的に切替え接続可能な第１切替部と、
前記第２主演算部と前記予備演算部を前記照合部に選択的に切替え接続可能な第２切替部と、
前記別の照合部の検知結果に基づき前記第１主演算部と前記第２主演算部と前記予備演算部の動作が正常であるか否かを判定し、該判定結果に応じて前記第１及び第２切替部の切替制御を行う制御部と、
を備えて構成することを特徴とする請求項２に記載のバス同期２重系コンピュータシステム。
【請求項４】
前記制御部は、前記第１及び第２主演算部の動作は正常であると判定する場合は、前記第１及び第２主演算部を前記照合部に接続するように、前記第１及び第２切替部を制御し、前記予備演算部の動作は正常であり前記第１主演算部の動作は異常であると判定する場合は、前記予備演算部及び前記第２主演算部を前記照合部に接続するように、前記第１及び第２切替部を制御し、前記予備演算部の動作は正常であり前記第２主演算部の動作は異常であると判定する場合は、前記予備演算部及び前記第１主演算部を前記照合部に接続するように、前記第１及び第２切替部を制御するように構成されることを特徴とする請求項３に記載のバス同期２重系コンピュータシステム。
【請求項５】
前記制御部は、前記別の照合部により、少なくとも、前記第１主演算部と第２主演算部の互いのデータの一致が検知される場合に、前記第１及び第２主演算部の動作は正常であると判定し、少なくとも、前記第１主演算部からのデータと、前記第２主演算部及び予備演算部からの各データとの不一致がそれぞれ検知される場合に、前記第１主演算部の動作は異常であると判定し、少なくとも、前記第２主演算部からのデータと、前記第１主演算部及び予備演算部からの各データとの不一致がそれぞれ検知される場合に、前記第２主演算部の動作は異常であると判定し、前記予備演算部と前記第１主演算部の互いのデータの一致が検知されている場合、又は、前記予備演算部と前記第２主演算部の互いのデータの一致が検知されている場合に、前記予備演算部の動作は正常であると判定する構成であることを特徴とする請求項４に記載のバス同期２重系コンピュータシステム。
【請求項６】
前記２個の演算部と前記予備演算部とを切替える各切替部を設け、各切替部を介して前記照合部の前記データの各入力部がそれぞれ前記予備演算部と接続された場合に、各入力部に互いに異なるデータが入力可能な構成としたことを特徴とする請求項１又は２に記載のバス同期２重系コンピュータシステム。
【請求項７】
前記２個の演算部のいずれか一方を、前記各切替部を介して周期的に前記予備演算部に切替えることを特徴とする請求項６に記載のバス同期２重系コンピュータシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−１０１６０３（Ｐ２０１３−１０１６０３Ａ）
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２３０２０２（Ｐ２０１２−２３０２０２）
【出願日】平成２４年１０月１７日（２０１２．１０．１７）
【出願人】（０００００４６５１）日本信号株式会社 (720)
【出願人】（８９９００００５７）学校法人日本大学 (650)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１０月１７日（２０１２．１０．１７）
【出願人】（０００００４６５１）日本信号株式会社 (720)
【出願人】（８９９００００５７）学校法人日本大学 (650)
【Ｆターム（参考）】
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