專利名稱：用于在具有至少兩個(gè)執(zhí)行單元的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明從根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的前序部分的用于在微處理器的至少 兩個(gè)執(zhí)行單元的輸出數(shù)據(jù)之間進(jìn)行比較的方法和設(shè)備出發(fā)。
背景技術(shù)：
由OC粒子或宇宙射線所引起的瞬時(shí)錯(cuò)誤對(duì)于集成電路來(lái)說(shuō)日益成 為一個(gè)問(wèn)題。由于減小的結(jié)構(gòu)寬度、下降的電壓和更高的時(shí)鐘頻率，由ct粒子或宇宙射線所引起的電壓峰值使集成電路中的邏輯值失真的概率增大。錯(cuò)誤的計(jì)算結(jié)果可能是后果。因此在安全性相關(guān)系統(tǒng)中必 須可靠地檢測(cè)這種錯(cuò)誤。在必須可靠地檢測(cè)電子設(shè)備的故障的安全性相關(guān)系統(tǒng)、諸如汽車中的ABS調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，通常正是為了識(shí)別錯(cuò)誤而在這種系統(tǒng)的相應(yīng)的 控制裝置中設(shè)置冗余。因此例如在公開的ABS系統(tǒng)中分別復(fù)制完整的 微控制器，其中冗余地計(jì)算整個(gè)ABS功能并檢查一致性。如果出現(xiàn)結(jié) 果的差異，則關(guān)斷ABS系統(tǒng)。這種具有至少兩個(gè)集成的執(zhí)行單元的處理器單元也稱為雙核或多 核架構(gòu)。不同的執(zhí)行單元(核)冗余地并且時(shí)鐘同步地執(zhí)行相同的程 序段，這兩個(gè)執(zhí)行單元的結(jié)果被比較，并且然后在對(duì)一致性的比較中 對(duì)錯(cuò)誤進(jìn)行識(shí)別。發(fā)明內(nèi)容如果當(dāng)前的雙核處理器應(yīng)該工作于比較模式下，那么這些核或執(zhí) 行單元必須盡最大可能相同，因此可以在每個(gè)時(shí)鐘中比較輸出信號(hào)。 但是以安全性方面來(lái)看也有利的是，^使用不同的(diversitaer)執(zhí)行 單元。如果這些執(zhí)行單元是不同的，那么這些執(zhí)行單元的輸出信號(hào)卻 不再能夠在每個(gè)時(shí)鐘中被比較。本發(fā)明的任務(wù)是對(duì)不同的執(zhí)行單元的輸出信號(hào)進(jìn)行比較。這里所 介紹的本發(fā)明通過(guò)引入控制信號(hào)來(lái)解決該問(wèn)題，其中執(zhí)行單元利用該 控制信號(hào)來(lái)通知比較單元應(yīng)當(dāng)將隨著該信號(hào)輸出的數(shù)據(jù)與另一執(zhí)行 單元的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。因此可以使用不同的執(zhí)行單元和不同的軟件。僅僅要比較的數(shù)據(jù)及其格式必須是可比較的。順序是否也必須是相同 的取決于在此所述的本發(fā)明的相應(yīng)實(shí)施方案，其中必須以該順序?qū)⒁?比較的數(shù)據(jù)傳送給該比較單元。有利地，執(zhí)行單元向該比較單元預(yù)先給定，應(yīng)當(dāng)將下一輸出數(shù)據(jù) 與至少第二執(zhí)行單元的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，并且之后進(jìn)行至少兩個(gè)輸 出數(shù)據(jù)的比較。合理地，至少兩個(gè)執(zhí)行單元相互獨(dú)立地對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn) 行處理。有利地，通過(guò)比較信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)應(yīng)當(dāng)對(duì)下一輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行比較 的預(yù)先給定。有利地，所述比較信號(hào)和應(yīng)當(dāng)被比較的輸出數(shù)據(jù)一對(duì)一 地相互可分配地被輸出。合理地，應(yīng)當(dāng)被比較的數(shù)據(jù)被分配標(biāo)識(shí)，通 過(guò)該標(biāo)識(shí)來(lái)觸發(fā)所述比較。有利地，輸出數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)被比較的所有執(zhí)行 單元都將其輸出數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)被比較通知給該比較單元。合理地，應(yīng)當(dāng)被 比較的輸出數(shù)據(jù)通過(guò)至少一個(gè)緩沖存儲(chǔ)器以可預(yù)先給定的順序被緩 沖。有利地，執(zhí)行單元向該比較單元預(yù)先給定，應(yīng)當(dāng)將下一輸出數(shù)據(jù) 與至少第二執(zhí)行單元的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，并且之后進(jìn)行至少兩個(gè)輸 出數(shù)據(jù)的比較。有利地，在設(shè)備中設(shè)置有至少一個(gè)緩沖存儲(chǔ)器，其中 該設(shè)備被構(gòu)造，使得這些數(shù)據(jù)能夠以可預(yù)先給定的順序被緩沖，并且然后能夠被輸送給該比較單元。有利地，該緩沖存儲(chǔ)器是FIFO存儲(chǔ)器。 有利地，該緩沖存儲(chǔ)器被示出位于設(shè)備中以及包含該設(shè)備的計(jì)算機(jī)系 統(tǒng)中。其它的優(yōu)點(diǎn)和有利的擴(kuò)展方案從權(quán)利要求的特征以及說(shuō)明書中得出。


在圖1中示出了具有兩個(gè)執(zhí)行單元G10a和G10b以及比較單元G20 的多處理器系統(tǒng)G60。在圖2中示出了具有兩個(gè)等待隊(duì)列GUa和GHb的比較單元G20 的一種實(shí)施形式。在圖3中示出了分別具有兩個(gè)列表G210a、 G211a和G210b、 G211b 的比較單元G200的一種實(shí)施形式。
具體實(shí)施方式
在下文中，執(zhí)行單元在此不僅可以表示處理器/核/CPU，而且可以 表示FPU (Floating Point Unit (浮點(diǎn)單元))、DSP (數(shù)字信號(hào)處 理器)、協(xié)處理器或ALU( Arithmetic Logical Unit(算術(shù)邏輯單元))。本發(fā)明涉及圖1中所示的多處理器系統(tǒng)G60，其具有至少兩個(gè)執(zhí)行單元 G10a、 G10b以及比較單元G20。所述執(zhí)行單元G10a、 G10b中的每一個(gè) 都具有至相應(yīng)的系統(tǒng)接口 G30a、 G30b的至少一個(gè)輸出端。通過(guò)這些接 口可以控制寄存器、存儲(chǔ)器或諸如數(shù)字輸出端、D/A轉(zhuǎn)換器、通信控制 器的外圍設(shè)備。所述執(zhí)行單元G10a、 G10b的輸出信號(hào)可以在比較單元 G20中被比較。在有差別的情況下識(shí)別出錯(cuò)誤，并可以采取相應(yīng)的措施。 所述執(zhí)行單元的輸出數(shù)據(jù)和/或地址被用于所述比較。其它的控制信號(hào) 也可以被比較。下面，與所選擇的應(yīng)當(dāng)被比較的輸出信號(hào)無(wú)關(guān)地談及 應(yīng)當(dāng)與另 一數(shù)據(jù)相比較的數(shù)據(jù)。圖1示出具有兩個(gè)執(zhí)行單元G10a和G10b的多處理器系統(tǒng)G60的 一種可能的實(shí)施方案。比較單元G20通過(guò)該執(zhí)行單元G10a、 G10b的控 制信號(hào)G50a、 G50b被激活。如果一個(gè)執(zhí)行單元G10a、 G10b想在不應(yīng) 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較的情況下把該數(shù)據(jù)傳遞給系統(tǒng)接口 G30a或G30b，那么 這些數(shù)據(jù),皮傳遞而不設(shè)置信號(hào)G50a、 G50b。比較單元G20因此不對(duì)這 些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。如果一個(gè)執(zhí)行單元G10a、 G10b想把數(shù)據(jù)傳遞給系統(tǒng) 接口 G30a或G30b并且該數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)與另 一執(zhí)行單元G10a、 G10b的相應(yīng) 數(shù)據(jù)相比較，那么，除了該執(zhí)行單元的對(duì)于至系統(tǒng)接口的數(shù)據(jù)傳輸來(lái) 說(shuō)所需的輸出信號(hào)之外，在G10a中以及在G10b中為比較單元G20生 成信號(hào)G50a和G50b。這些信號(hào)G50a和G50b同樣由執(zhí)行單元G10a和 G10b產(chǎn)生。這些信號(hào)通知該比較單元G20:向系統(tǒng)接口傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可 選地連同屬于該數(shù)據(jù)的地址應(yīng)當(dāng)與相應(yīng)另一執(zhí)行單元的相應(yīng)數(shù)據(jù)相比 較。如果所述另一執(zhí)行單元同樣向其系統(tǒng)接口傳輸數(shù)據(jù)并且在此情況 下該比較單元G20同樣被通知要執(zhí)行的比較，那么進(jìn)行該比較。用于 進(jìn)行比較的在G10a情況下的信號(hào)G50a、在G10b情況下的信號(hào)G50b 不必必然同時(shí)隨著數(shù)據(jù)的傳輸而由執(zhí)行單元生成，而是該信號(hào)可以明 確地被分配給該數(shù)據(jù)(包括地址)。通過(guò)信號(hào)G70a、 G70b，該比較單 元G20能夠暫時(shí)在需要時(shí)使執(zhí)行單元停止。在此，執(zhí)行單元G10a通過(guò) 信號(hào)G70a被停止，并且執(zhí)行單元G10b通過(guò)信號(hào)G70b被停止。所述執(zhí) 行單元一直被停止，直到相應(yīng)的信號(hào)G70a和G70b再次被該比較單元 收回。在圖2中所示的第一實(shí)施形式中說(shuō)明了該比較單元的一種可 能的實(shí)施方案。它在內(nèi)部針對(duì)每個(gè)所連接的執(zhí)行單元而擁有一個(gè)等待隊(duì)列。該等待隊(duì)列按照FIF0原則(First in First out Prinzip (先 進(jìn)先出原則))來(lái)構(gòu)建。在圖2所示的實(shí)施例中，這些等待隊(duì)列是用 于執(zhí)行單元G10a的等待隊(duì)列G卩l(xiāng)a以及用于執(zhí)行單元G10b的等待隊(duì)列 G21b。 一個(gè)等待隊(duì)列具有n項(xiàng)，但至少一項(xiàng)。如果由執(zhí)行單元針對(duì)數(shù) 據(jù)通知該數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)被比較，那么該數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在等待隊(duì)列的項(xiàng)中。 如果在一個(gè)等待隊(duì)列中不再存在空閑的項(xiàng)，那么所屬的執(zhí)行單元通過(guò) 圖1中所示的信號(hào)G70a或者G70b被停止，直到該等待隊(duì)列中的項(xiàng)再 次空閑。替代地，如果執(zhí)行單元嘗試把另一數(shù)據(jù)置于已經(jīng)滿的等待隊(duì) 列中，那么該比較單元G20可以產(chǎn)生錯(cuò)誤信號(hào)。如果在G"的所有等 待隊(duì)列(這里為G21a和G21b)中存在至少一項(xiàng)，那么根據(jù)所述FIFO 原則分別使最初的、因此在時(shí)間上來(lái)看最老的項(xiàng)通過(guò)該單元G22 #_相 互比較。如果被比較的數(shù)據(jù)不相同，那么生成錯(cuò)誤信號(hào)，并且之后在 該等待隊(duì)列中丟棄所述項(xiàng)，也即從該等待隊(duì)列中去除。在數(shù)據(jù)相同的 情況下，這些數(shù)據(jù)同樣從該等待隊(duì)列中被去除。替代地，在多于兩個(gè) 的等待隊(duì)列的情況下可以進(jìn)行多數(shù)判定(Voting (表決))。這種實(shí) 施形式的共同特征是，要比較的數(shù)據(jù)必須由所連接的所有執(zhí)行單元以 相同的順序提供，因此這些數(shù)據(jù)以正確的順序被分類到等待隊(duì)列中。 也即哪些數(shù)據(jù)與哪些數(shù)據(jù)相比較僅僅通過(guò)其在等待隊(duì)列內(nèi)的位置來(lái)定 義。總是等待隊(duì)列內(nèi)的最前面的或最老的項(xiàng)被比較。在圖3中示出了該比較單元G20的另一實(shí)施形式，在圖3中被表 示為G200。該比較單元G200針對(duì)每個(gè)所連接的執(zhí)行單元而擁有列表 G210a、 G210b，在這些列表中存儲(chǔ)要比較的數(shù)據(jù)。除了這些列表G210a、 G210b之外，存在另外的列表G211a、 G211b,在這些列表中針對(duì)列表 G210a、 G210b中的每個(gè)數(shù)據(jù)而存儲(chǔ)一對(duì)一的ID。如果一個(gè)列表滿了， 那么相應(yīng)的所分配的比較單元通過(guò)圖1中所示的信號(hào)G70a或者G70b 被停止，或者如果執(zhí)行單元嘗試把另一數(shù)據(jù)置于已經(jīng)滿的列表中，那 么觸發(fā)一個(gè)錯(cuò)誤信號(hào)。如果在所有的列表G210a、 G210b中存在具有列 表G211a、 G211b中的所屬的相同的ID的數(shù)據(jù)，那么進(jìn)行數(shù)據(jù)的比較。 這些數(shù)據(jù)被比較，并且在有區(qū)別的情況下產(chǎn)生錯(cuò)誤信號(hào)。在相同的情 況下，如果所連接的系統(tǒng)接口 G30a、 G30b被分配給該比較單元，那么 這些數(shù)據(jù)被傳輸給這些系統(tǒng)接口 G30a、 G30b或被傳輸給G32。在比較 之后，與結(jié)果無(wú)關(guān)地將這些數(shù)據(jù)從列表G210a、 G210b中去除并且將所屬的ID從列表G211a、 G211b中去除。如果存在多于兩個(gè)的列表，那 么可以替代地進(jìn)行多數(shù)判定。這種實(shí)施方案的特征是，要比較的數(shù)據(jù) 不必以相同的順序由所連接的所有執(zhí)行單元提供給該比較單元G20。如 果在兩個(gè)列表G210a和G210b中存在數(shù)據(jù)并且在ID列表中存在至少兩 個(gè)相同的ID，那么對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。
權(quán)利要求
1.用于在具有至少兩個(gè)執(zhí)行單元的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較的方法，其中在比較單元中進(jìn)行數(shù)據(jù)的比較，并且每個(gè)執(zhí)行單元都對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)，其特征在于，執(zhí)行單元向所述比較單元預(yù)先給定應(yīng)當(dāng)將下一輸出數(shù)據(jù)與至少第二執(zhí)行單元的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，并且之后進(jìn)行至少兩個(gè)輸出數(shù)據(jù)的比較。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少兩個(gè)執(zhí)行 單元相互獨(dú)立地對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，應(yīng)當(dāng)對(duì)下一輸出數(shù) 據(jù)進(jìn)行比較的所述預(yù)先給定通過(guò)比較信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述比較信號(hào)和應(yīng) 當(dāng)被比較的輸出數(shù)據(jù)一對(duì)一地相互可分配地被輸出。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，應(yīng)當(dāng)被比較的數(shù)據(jù) 被分配標(biāo)識(shí)，通過(guò)該標(biāo)識(shí)來(lái)觸發(fā)所述比較。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，輸出數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)被比 較的所有執(zhí)行單元都將其輸出數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)被比較通知給所述比較單元。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，應(yīng)當(dāng)被比較的輸出 數(shù)據(jù)通過(guò)至少一個(gè)緩沖存儲(chǔ)器以可預(yù)先給定的順序被緩沖。
8. 用于在具有至少兩個(gè)執(zhí)行單元和比較單元的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中對(duì)數(shù) 據(jù)進(jìn)行比較的設(shè)備，其中數(shù)據(jù)的比較在所述比較單元中進(jìn)行，并且每 個(gè)執(zhí)行單元都對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)，其特征在于，執(zhí) 行單元向所述比較單元預(yù)先給定應(yīng)當(dāng)將下一輸出數(shù)據(jù)與至少第二執(zhí) 行單元的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，并且之后進(jìn)行至少兩個(gè)輸出數(shù)據(jù)的比較。
9. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，在所述設(shè)備中設(shè)置 有至少一個(gè)緩沖存儲(chǔ)器，該緩沖存儲(chǔ)器被構(gòu)造，使得所述數(shù)據(jù)能夠以 可預(yù)先給定的順序被緩沖，并且然后能夠被輸送給所述比較單元。
10. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的設(shè)備，其特征在于，所述緩沖存儲(chǔ)器 是FIF0存儲(chǔ)器。
11. 具有根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
全文摘要
用于在具有至少兩個(gè)執(zhí)行單元的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較的方法，其中數(shù)據(jù)的比較在比較單元中進(jìn)行，并且每個(gè)執(zhí)行單元都對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)，其特征在于，一個(gè)執(zhí)行單元向該比較單元預(yù)先給定應(yīng)當(dāng)將下一輸出數(shù)據(jù)與至少第二執(zhí)行單元的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，并且之后進(jìn)行至少兩個(gè)輸出數(shù)據(jù)的比較。
文檔編號(hào)G06F11/16GK101243406SQ200680029543
公開日2008年8月13日 申請(qǐng)日期2006年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月8日
發(fā)明者B·米勒, E·博爾, R·格梅利克, R·韋博爾, Y·科拉尼 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司