[发明专利]用于监控多处理器系统中的存储单元的方法和设备

说明书

技术领域

本发明从根据独立权利要求的前序部分的用于在微处理器的至少两个执行单元的输出数据之间进行比较的方法和设备。

背景技术

由α粒子或宇宙辐射所引起的瞬时错误对于集成电路来说日益成为一个问题。以下概率由于减小的结构宽度、下降的电压和更高的时钟频率而增加，即由α粒子或者宇宙辐射所引起的电压峰值在集成电路中使逻辑值失真。结果可能是错误的计算结果。因此在安全性相关的系统中必须可靠地对这样的错误进行检测。

在必须可靠地检测电子设备的功能失误的安全性相关系统、诸如汽车中的ABS控制系统中，正是在这种系统的相应控制装置中通常冗余度被设置用于错误识别。因此例如在已知的ABS系统中完整的微控制器分别是加倍的，其中冗余地计算所有ABS功能，并且对一致性进行检查。如果出现结果的不一致，则ABS系统被打开。

这种具有至少两个集成的执行单元的处理器单元也被称为双核或多核架构。不同的执行单元(核)冗余地并且时钟同步地执行相同的程序段，这两个执行单元的结果被比较，并且然后在对一致性进行比较时识别错误。

处理器配备有缓存，以便加速对指令和数据的访问。该缓存在一方面数据量持续增加并且另一方面利用越来越快速地工作的处理器的数据处理的复杂性增大的情况下是必要的。通过缓存，部分地避免对大的(主)存储器的缓慢的访问，并且处理器因此不必等待数据的提供。仅仅用于指令的缓存和仅仅用于数据的缓存是已知的，而且“统一缓存”也是已知的，在这些统一缓存中不仅数据而且指令都被存放在同一个缓存中。还已知具有多个缓存级(层级)的系统。这种多级缓存被用于利用分等级的存储容量和缓存的不同的寻址策略在不同的级上进行处理器与(主)存储器之间的速度的最佳匹配。

采用缓存的第二个原因是避免在多处理器系统中的系统或存储器总线上的访问冲突。在该多处理器系统中通常为每个处理器配备一个缓存或者在多级缓存的情况下配备相应多个缓存。

在可切换的双核系统中的已知的缓存装置中，两个核中的每一个都具有固定分配的缓存，在性能模式中该核访问所述固定分配的缓存。在比较模式中两个核访问它们各自的缓存。除了以下事实，即(对于每个执行单元单独地)在比较模式中将数据多次存储在缓存中，尤其在从性能模式变换为比较模式时的时间花费是可观的。在该变换中，必须对缓存的状态进行调整。首先由此保证，在比较模式中不出现以下情况，即参与比较的执行单元之一具有缓存缺失(所要求的数据没有被存储在缓存中并且必须被再加载)，而另一执行单元具有缓存命中(所要求的数据被存储在缓存中并且不必再加载)。

发明内容

本发明的任务在于，在多处理器系统中避免迄今已知的方法在可切换的多处理器系统中使用缓存时的缺点。在此尤其表明是缺点的是，在已知的缓存装置中在从性能模式切换为比较模式时必须费事地对缓存进行同步。

对于在多处理器系统的不同模式、诸如性能模式和比较模式之间的切换可能性来说有利的是，不是每个执行单元都拥有自己的缓存，因为尤其是在切换为比较模式时必须进行费时间的缓存调整。这在所建议的结构中可以在很大程度上被舍弃。

此外有利的是，不同缓存可以针对不同模式(比较模式或性能模式)以其容量与模式的要求相匹配。此外可能有利的是，尤其如果总线访问本身并不明显慢于缓存访问，那么在有些模式中完全舍弃缓存。

有利地描述了一种用于在具有至少两个执行单元的计算机系统中对存储器访问进行控制的方法，其中针对每个执行单元都设置有中间存储区、尤其是缓存存储区，并且此外还设置有切换装置和比较装置，其中在性能模式和比较模式之间进行切换，其特征在于，在性能模式中每个执行单元都对分别被分配给该执行单元的中间存储区进行访问，并且在比较模式中两个执行单元对能够预先给定的中间存储区进行访问，其中该中间存储区是可配置的。

有利地描述了一种方法，其特征在于，在比较模式中被两个执行单元访问的中间存储区相当于在性能模式中被分配给执行单元的中间存储区。

有利地描述了一种方法，其特征在于，设置有至少一个附加的中间存储区、尤其是附加的缓存存储区，并且在比较模式中两个执行单元对该附加的中间存储区进行访问。

有利地描述了一种方法，其特征在于，设置有至少一个附加的中间存储区，并且在比较模式中被两个执行单元访问的中间存储区由该附加的中间存储区和在性能模式中被分配给执行单元的中间存储区组成。

有利地描述了一种方法，其特征在于，该附加的中间存储区和在性能模式中被分配给执行单元的、在比较模式中被两个执行单元访问的中间存储区之间的容量比是可配置的。