用于控制计算器系统的装置和方法

专利名称：用于控制计算器系统的装置和方法
用于控制计算器系统的装置和方法
背景技术：
复杂半导体器件如微控制器(nC)或ASIC的制造容易出现错误. 由于随着结构尺寸变得越来越小而使掺杂成为统计过程，因此即使长 期的错误也在制造过程中不可避免。甚至有迹象表明，尽管存在巨大 的努力和进步未来错误的出现率还将上升.产率，即正确工作的器件 与制造好的器件数量的比值对主导的制造过程来说大约是90% (即在 此已经有10%的废品)，但是还有可能出现低得多的值。用于提高产 率的机制罔此直接降低了成本。此外出于测试和制造的考虑强化了能 够在现场应付出现错误的器件的要求。
为了在运行时容忍在制造存储器器件如闪存、RAM或R0M时的错误， 目前已经部分采用的手段是使用纠错码(ECC),在这种手段中除了存 储数据位之外还一起存储校验位.校验位使得在只有一位(或已知最 大数量的位)出现错误时可以通过附加逻辑检测和校正该错误.这使 得整个器件(或者一个器件的相应子部件)即使在出现错误时也提供 正确的结果，校验位的一起存储需要很多的附加花费，而必要的附加 逻辑实际上不会引起很多的附加成本.
半导体电路、尤其是计算器系统中的错误也可能在该电路运行时 出现，在大多数情况下不可能在出现永久错误时也保证系统形式的高 度可用性.几个例外之一是用于存储器的ECC机制.对于处理器中、 尤其是CPU中的瞬时错误，公知恢复或复位措施。但对于执行单元中 的错误还不知道用于容许永久错误的现实的、廉价的概念.

发明内容
本发明要解决的第一技术问题是改善^C或半导体器件的制造过程 的产率，尤其是通过也能使用具有错误功能单元的器件来改善.本发
明要解决的第二技术问题是提高器件在运行时的可用性.为此要提供 用于识别器件中出现错误的执行单元(例如核、ALU、处理器)的装置， 而且实现"优雅降级"或使用该器件的系统在运行时的紧急启动.考察一种半导体电路如nc，该半导体电路包含至少两个相同或相
同类型的功能单元.在制造过程结束时、在安装时、在诊断时或在运 行时的测试阶段，借助测试程序识别潜在的有错的功能单元，这优选 可以借助例如在切换和比较单元中示出的切换和比较功能来进行，该 切换和比较单元将一个功能单元的输出信号与至少一个另外的功能单 元的输出信号和/或与其它参考值相比较，在存储元件中存储哪些功能 单元出现了错误.这些功能单元例如由切换和比较单元或者通过中断 装置停用.尽管器件包含有错的功能单元，但是该器件仍然能够使用 并工作.
优选地描述一种用于控制具有至少两个相同或相同类型的功能单 元的计算器系统的方法，其中根据预定条件启动和/或停用功能单元.
优选地描述一种方法，其特征在于，功能单元的启动和/或停用根 据至少一个用于识别计算器系统中错误的第一方法步骤的结果和/或 至少一个用于使别有错的功能单元的第二方法步骤的结果来进行，
优选地描述一种方法，其特征在于，所述计算器系统包括至少两 个相同或相同类型的功能单元，在计算器系统的该至少两个相同或相 同类型的功能单元的至少两个运行模式之间切换，第一运行模式相当 于比较模式，第二运行模式相当于性能模式。
优选地描述一种方法，其特征在于，在比较模式中识别在待比较 功能单元的输出信号中的错误，该比较模式相当于用于识别计算器系 统中的错误的第一方法步骤。
优选地描述一种方法，其特征在于，将计算器系统的选定的功能 单元切换到这样一个运行模式下，在该运行模式中有错功能单元的识 别通过比较该功能单元的输出信号与参考值来实现，该运行模式相当 于用于识别计算器系统中的有错功能单元的笫二方法步骤.
优选地描述一种方法，其特征在于，所述参考值存储在计算器系 统的存储装置中，在切换到用于识别错误的运行模式时从该存储装置 中读取该参考值.
优选地描述一种方法，其特征在于，在计算器系统运行期间周期 地或者应要求在至少两个运行模式之间切换。
优选地描述一种方法，其特征在于，在至少两个运行模式之间的 切换是为了识别错误和/或识别有错的功能单元而进行的。优选地描述一种方法，其特征在于，至少为计算器系统的被识别 为有错的功能单元形成配置状态和/或错误状态，
优选地描述一种方法，其特征在于，功能单元的停用这样进行， 将关于该功能单元的配置状态或错误状态的信息存储在存储装置中， 使得该信息可以在半导体系统初始化和/或运行时被读取出，并且处理 所存储的信息，使得不能在运行时使用标记为有错的单元.
优选地描述一种方法，其特征在于，为计算器系统的所有可被启 动和/或可被停用的功能单元形成配置状态和/或错误状态，
优选地描述一种方法，其特征在于，将关于可被启动和/或可被停 用的功能单元的配置状态和/或错误状态的信息存储在存储装置中.
优选地描述一种方法，其特征在于，所述计算器系统包括至少两 个相同或相同类型的功能单元，所述相同或相同类型的功能单元中至 少一个功能单元在计算器系统中按照标准被停用。
优选地描述一种方法，其特征在于，将关于已被停用的功能单元 的配置状态的至少 一条信息存储在存储装置中.
优选地描述一种方法，其特征在于，在识别出有错的功能单元之 时或之后对计算器系统转换配置，使得至少被识别为有错的功能单元 遭到停用.
优选地描述一种方法，其特征在于，在由于错误而停用功能单元 的情况下，将关于该功能单元的配置状态和/或错误状态的信息写入存 储装置中.
优选地描述一种方法，其特征在于，在识别出有错的功能单元之 时或之后对计算器系统转换配置，其中停用被识別为有错的功能单元， 并启动按照标准被停用、但没有错的功能单元.
优选地描述一种方法，其特征在于，用于识别错误的第一方法步 骤相当于计算器系统的至少两个相同或相同类型的功能单元按照规定 运行在比较模式下。
优选地描述一种方法，其特征在于，用于识别有错的单元的第二 步稞相当于在至少一个功能单元上运行错误识别例程以及将错误识别 例程的结果与参考值相比较.
优选地描述一种方法，其特征在于，在执行用于识别有错单元的 方法之前或之时对计算器系统转换配置，该转换配置使得可以在相同或相同类型的功能单元上执行不同的功能、指令、程序段或程序.优选地描述一种方法，其特征在于，将错误识别例程的参考值与 错误识别例程一起存储在存储装置中.优选地描述一种方法，其特征在于，在识别出有错的功能单元之 时或之后对计算器系统转换配置，使得至少被识别为有错的功能单元 遭到停用。优选地描述一种方法，其特征在于，在由于错误而停用功能单元 的情况下，将该功能单元的配置状态和错误状态写入存储装置中.优选地描述一种方法，其特征在于，在转换计算器系统的配置之 前用于在第一运行模式中处理的功能、指令、程序段或程序的至少一 部分在该计算器系统转换配置之后在第二运行模式中处理.优选地描述一种方法，其特征在于，所述第一运行模式相当于比 较模式，第二运行模式相当于只有一个功能单元启动的性能模式或错误模式，优选地描述一种方法，其特征在于，功能单元的停用通过中断与 计算器系统的功能单元的电连接或者计算器系统的功能单元之间的电 连接来不可逆地进行。优选地描述一种方法，其特征在于，中断在计算器系统中的电连 接通过电作用于所述连接的至少一部分来实现.优选地描述一种方法，其特征在于，功能单元的启动和/或停用在 计算器系统运行期间并且使用是计算器系统的部件或者总是与计算器 系统连接的装置来进行.优选地描述一种用于控制具有至少两个相同或相同类型的功能单 元的计算器系统的装置，其特征在于，具有根据预定条件启动和/或停 用功能单元的装置.优选地包含一种装置，其特征在于，具有用于识别计算器系统中 的错误和/或识别有错功能单元的装置。优选地包含一种装置，其中该装置包含切换装置，该切换装置使 得可以在计算器系统的至少两个相同或相同类型的功能单元的至少两 个运行模式之间切换，笫一运行模式相当于比较模式，第二运行模式 相当于性能模式.优选地包含一种装置，其特征在于，该装置包括用于将计算器系统的选定的功能单元切换到这样一个运行模式下的单元，在该运行模 式中有错功能单元的识別通过比较该功能单元的输出信号与参考值来 实现.优选地包含一种装置，其特征在于，该装置包括比较装置，用于 将功能单元的输出信号与至少一个其它功能单元的输出信号或者与参 考值相比较，并且在出现差异时产生错误信息.优选地包含一种装置，其特征在于，该装置包括存储装置，在该 存储装置中存储针对功能单元的输出信号的参考值，并且还包括用于 将来自存储装置的参考值输入比较装置的单元.优选地包含一种装置，其特征在于，具有用于为计算器系统的所 有可被启动和/或可被停用的功能单元形成配置状态和/或错误状态的 单元，优选地包含一种装置，其特征在于，该装置包含用于存储数据的 单元，在该数据中存储关于可被启动和/或可被停用的功能单元的配置 状态或错误状态的至少一条信息。优选地包含一种装置，其中所述用于存储数据的单元是非易失存 储装置，优选地包含一种装置，其特征在于，具有在初始化计算器系统时 和/或在计算器系统运行时读取存储在存储装置中的功能单元的配置 状态和/或错误状态，并根据读取的数据和比较装置的错误信号启动和 /或停用功能单元的单元。优选地包含一种装置，其中包含可以非可逆地停用功能单元的单元，优选地包含一种装置，其包括为了非可逆地停用功能单元而中断 与该功能单元的或者在该功能单元内的至少一个电连接的单元.优选地包含一种装置，其包括可以通过电作用于至功能单元或功 能单元中的电连接的至少一部分来中断该电连接的单元.优选地包舍一种装置，其特征在于，具有为了识别错误、用于启 动和/或停用功能单元而作为计算器系统的部件或者一直与该计算器 系统连接的单元。其它优点和优选实施方式由权利要求的特征以及描述给出.


图1示出具有开关逻辑和处理逻辑的通用切换部件，图2示出切换部件与存储元件的连接，闺3示出采用存储元件来提高产率的原理方法，图4示出用于提高可用性、优雅降级和紧急运行的原理方法，图5示出切换部件与影响部件的连接，图6示出采用影响部件提高产率的原理方法，图7示出可能存储元件的结构。
具体实施方式
下面，执行单元既表示处理器/核/CPU，也表示FPU (浮点单元)、 DSP (数字信号处理器)、协处理器或ALU (算术逻辑单元).图1首先示出切换和比较单元的一般情况，以及针对多于两个执行 单元的使用。从n个要考虑的执行单元向切换和比较部件N100输出n 个信号N140，…，N14n.该切换和比较部件N100可以从该输入信号中产 生多达n个输出信号N160,…，N16n.在最简单的情况下，即"纯性能 模式"，所有信号N14i导向对应的输出信号N16i。在相反的极限情况 下，即"纯比较模式"，所有信号N140，…，N14n仅导向恰好一个输出 信号N16i'在图1中可以考虑如何能形成不同的模式.为此在NIOO中包含开关 逻辑N110的逻辑部件。首先开关逻辑的任务是确定哪些输入端没有接 通到输出端，即哪些输入端被忽略掉了、没有结果或被抑制了。开关 逻辑的该功能在下面通常也称为开关逻辑的笫一功能.此外，开关逻 辑N110要确定到底存在多少输出信号，以及哪一些输入信号用于产生 哪一些输出信号.在此一个输入信号最多用于产生恰好一个输出信号. 开关逻辑的该功能在下面通常称为开关逻辑的第二功能.因此，不截止信号地按照数学形式另外公式化地通过开关逻辑定义 一个函数，该函数向集合{N140，...，N14n}的每个元素分配集合 (N160，…，N16n)的一个元素. 一般地利用对单个输入信号的截止，通 过开关逻辑来定义一个函数，该函数向集合(N140，…，N14n)的确定子 集(未被截止的信号)的每个元素分配集合(N160，…，N16n)的一个元 素.然后处理逻辑N120对每个输出端N16i确定输入端以什么样的形式用于产生该输出信号，为了示例性描述不同的变化可能，在不限制一 般性的条件下假定输出N160通过信号N141， ...， N14m产生。如果m = 1， 則这简单地表示该信号的导通，如果m=2则将信号N141、 N142相比较。 该比较可以同步或异步地执行，该比较可以按照位来执行或只针对有 效位执行或还同时具有容差带地执行.优选的可能在于，执行单元运 行在时钟同步模式下(即在相同的时钟内具有相同的指令).但是固 定的时钟差或相位差也是优选的解决方案. 如果m〉-3则存在多种可能.第一种可能在于，比较所有信号并且当存在至少两个不同的值时检 测到错误，对该错误可选择加以通知。第二种可能在于，进行m选k (k>m/2).这可以通过使用比较器来 实现。可选地，如果这些信号之一被识别为有偏差，则产生错误信号. 如果全部3个信号都不同，则可以产生可能不同的错误信号.第三种可能在于，将这些值引入一个算法中.这例如可以是形成平 均值、中值，或使用容错的算法(FTA).这样的FTA基于删除输入值 的极值并采用对剩余值求平均值的类型.这种求平均值可以在剩余值 的整个集合上进行，或者优选在很容易用HW形成的子集上进行，在这 种情况下不总是需要实际比较这些值。在形成平均值时，例如只需要 相加和相除，FTM、 FTA或中值需要部分的分类.必要时还可以在极值 足够大时选择输出错误信号，为简要起见，将多个信号处理为一个信号的上述不同可能简称为比 较运算.处理逻辑的任务因此就是对每个输出信号并因此也对所属的输入信 号确定比较运算的精确构成。下面将其称为处理逻辑的第二功能.由 此一般可以实现的对有错执行单元的识别在下面称为处理逻辑的笫一 功能.开关逻辑N110 (即上述函数)的信息和处理逻辑(即针对每个输出 信号即每个函数值确定比较运算)的信息的组合是模式信息，而且该 模式信息确定了模式。该信息在通常情况下自然是多值的，即不仅仅 通过一个逻辑位表示。不是所有理论上可想到的模式在给定的实施中 都是有意义的，优选要限制所允许的模式的数量.要强调的是，在只有两个执行单元的情况下，此时只存在一个比较模式，整个信息可以 浓缩到一个逻辑位.从性能模式到比较模式的切换在一般情况下的特征在于，在性能模 式中反映到不同的榆出的执行单元在比较模式下反映到相同的输出上 的.这一点优选的这样来实现，存在执行单元的子系统，其中在性能模式中要在子系统中考虑的所有输入信号N14i直接接通到对应的输出 信号N16i,而在比较模式中这些输入信号要反映到一个输出上，可替 换的，该切换可以通过更改配对来实现.由此表示，在一般情况下不 能称为性能模式和比较模式，虽然在本发明所给定的实施方式中可以 限制所允许的模式的集合，使得可以是这种情况.但是总是称为从性 能模式切换到比较模式(反之亦然).下面描述如何借助这种切换和比较部件以及一些其它元件在特定条 件下提高半导体器件如JiC在制造过程中的产率.基本思想粗略地描述如下在该器件例如HC上需要比在运行时更多的执行单元.由此在运行时也可以用少于正确工作的执行单元的全部数量的执行 单元工作.前提是，未正确工作的单元被识别出并且对整个系统没有 影响.上述切换和比较单元的使用使得可以通过开关逻辑N110防止有 错的执行单元的信号在系统中进一步传播.处理逻辑N120使得可以对不同的执行单元的信号进行比较.通过合 适的比较可以识别出有错的执行单元.这在采用足以覆盖错误的测试 程序时得以实现。必要时还可以一起采用用于识别的外部装置.通过在某个时刻如在带端、在初始化时刻或在安装时进行这样的测 试，将结果(即对有错的执行单元的清楚识别)存储在尽可能非易失 的存储器中，以及让该结果影响开关逻辑NllO，使得有错的执行单元 的信号没有影响力，可以获得这样一种nC，即使存在有错的执行单元 该W的正确工作的执行单元仍然可以使用。通过这种在产品中实现的容错性可以提高产率，因为这样一来只要 仍然正确工作的执行单元的数量足够大，就可以一直使用有错的器件， 这取决于应用。下面详细介绍该思想。切换和比较单元的可能的逻辑结构如上所述。但是为了使用在此描述的本发明，优选地不需要这些部件这样存在，而且也不需要公知的 子部件一开关和处理逻辑.对于开关逻辑的第一功能有决定意义的是，可能有错的部件的输出 可以按照合适的形式来忽略.这可以通过例如用开关中断这些输出来 实现.另一个可能是，将这些输出接通到针对有错信号的一个标准"接受器(Auffaenger)"上。另一个可能在于，将该输出信号标记为无 效.附加或替换的另一个可能在于，通过停用相应的部件本身来防止 这种输出信号的出现。这又可以通过停用部件、停止、中断时钟或中 断输入信号来实现.这也具有最小化损耗功率并由此优化寿命、可靠 性和温度负荷的优点.下面将所有其输出可以通过某一种手段被忽略 掉的执行单元称为消极或停用.首先对处理逻辑的第一功能起决定意义的是，可以识别出有错的部 件.优选的可能性在于，让所有执行单元并行地执行相同的程序。优 选但非必要的，可以通过将执行单元运行在时钟同步模式下或者具有 固定的时钟差或相位差地运行来实现.由此通过合适的比较可以通过 多数判决识别出可能存在错误的部件。可选的，在制造测试、初始化 测试或带端测试中另外还可以通过外部单元(监视狗，其它nC，测试 设备，ASIC)将该程序的结果与亊先知道的结果相比较.这尤其是在 仅存在两个执行单元时特别有利，因为在这种情况下在两个执行单元 之间出现差异时需要第三方信息来识別有错的执行单元.这样的比较 可以在上述比较运算之外实现，即仅成对地或仅对子集执行该比较， 直到可以唯一地识別出可能有错的执行单元。由此作为第 一功能的结 果，处理逻辑一定会识别出有错的部件.测试程序必须这样构造，错误以尽可能大的概率产生影响.为了开 发这样的程序，例如采用错误模型(例如固定测试模型， stuck-at-modell),运行应用程序代码的一部分，或者运行完整的指 令测试.在带端测试的情况下，该带端测试相当于目前限制在执行单 元上的测试程序。但是还可以将其与目前常见的带端测试结合，并且 用这种程序只测试那些通过第一带端测试已经出现故障的器件.后一 种措施尤其是具有以下优点只对本来属于废品的器件进行额外的处 理步骤.每个通过该后一种"拯救步骤"获得的器件直接提高了制造 过程的产率.在处理逻辑的笫一功能识别出有错的单元之后，必须将该信息存储 起来.在将本发明的方法用于制造过程以提高产率时，优选采用非易 失的存储元件。然后在该存储元件中存储哪些执行单元是停用的.在图2中示出该存储元件的功能.困2中的切换和比较单元N500 的元件N510、 N520、 N54i、 N56i具有与图1的切换和比较单元N100 的元件N110、N120、N14i、N16i相同的功能.此外还示出存储元件N530。 处理逻辑N520向存储元件N530发送关于被识别为有错的执行单元的 信息。开关逻辑N510可以访问该存储元件N530，并且执行开关逻辑的 第一功能，使得由N530标记为停用的元件实际上也是停用的，该存储元件当然可以位于切换和比较单元中，但是也可以位于切换 和比较单元之外，甚至位于该器件之外.例如在将^C安装在控制设备 或PC中时可以考虑外部的元件，因为这样可以采用外设来进行更为全 面的测试.用于提高制造时的产率的基本方法思想在图3中示出，在第一步骤 N600(识別步骤)中，识別有错的执行单元.该识别利用处理逻辑N520 的第一功能，以及由此利用测试程序.在第二步稞N610 (存储步骤) 中存储错误信息。相应的信息由处理逻辑N520发送给存储元件N530. 在笫三步骤N620 (配置)中，开关逻辑N510利用来自N530的信息， 并将开关逻辑的第一功能用于根据所要求的启动和停用来配置执行单 元的输出.要强调的是，这虽然可以选择通过SW进行，但在优选应用 中配置不是通过SW控制来执行的.停用的主要原因是出现了错误.但在优选的扩'展中其它原因也可行. 从而例如甚至对完全无错的器件也可以将执行单元在存储元件中标记 为停用。尤其是如果测试不仅在带端，而且也在运行时(例如在初始化阶段 或甚至在正常运行期间)执行，就可以检测到未在制造期间而是在运 行中出现的错误。通过如在图1中所示的开关逻辑的第二功能(启动 的执行单元在运行时彼此关联)和处理逻辑的笫二功能(对接通到一 个输出端上的信号进行比较)，可以很容易也在运行时检测到错误并 识别出有错的执行单元.如果将有错的执行单元标记为停用，则可以在运行中出现错误时将 识别为有错的单元换成无错的但是停用的单元.优选的，为此在存储元件N530中存储关于该执行单元是否只是停用或者该执行单元还有错 误的信息.优选的，不能在运行时更改给出的执行单元是有错的信息，图7示出存储元件O100(对应于N530 )的原理上的可能结构.该存 储元件0100包括第一存储区0110，其中优选对应于执行单元的数量而 具有存储位置0120, ...，012n.每个存储位置优选通过至少一位实现. 存储位置012i的号码或地址与执行单元的号码或标识唯一关联.在 0120中的设置为0的一位，例如表示所属的执行单元是启动的。如果 设置为1，则所属的执行单元应当是停用的.该信息可以容错或者与其 他信息关联地存放在存储位置0120， ...， 012n中，但是涉及该应用的基 础信息内容仍然保持相同.可选的，另外还具有第二存储区0140，其中优选地对应于执行单元 的数量而具有存储位置0130, ...，013n.每个存储位置优选通过至少一 位实现，存储位置013i的号码或地址与执行单元的号码或标识唯一关 联。在0130中的设置为0的一位，例如表示所属的执行单元是无错的. 如果设置为1，则所属的执行单元应当是有错的.该信息可以容错或者 与其他信息关联地存放在存储位置O130，".，O13n中，但是涉及该应用的基础信息内容仍然保持相同.可选的，该存储区不能被写入，或者 仅在特殊情况下可以被写入，或者通过特殊方式被写入，从而保证一 旦被标记为有错的执行单元不会被误标记为无错.通过采用停用但无错的执行单元，可以采用将该方法用于无错的器 件的冷冗余来提高可用性和可靠性。另一个采用本发明的可能在于，实现优雅降级和自我保护 (1 imp-home )模式，其前提是，在运行时通过上述处理逻辑的第二功能来发现错误。优 选采用的方法在图4中示出。首先在步骤N700 (错误发现)发现错误， 这例如可以通过采用测试程序来进行.但如果系统处于比较模式，例 如通过处理逻辑和开关逻辑的笫二功能调整到该比较模式，则这样的 错误发现在正常运行时也可以进行，即应用软件作为测试程序工作. 这出于两个原因是特别有利的 一方面不需要专用的测试程序，另一 方面发挥作用的执行单元的所有错误都按照这种方式被发现。在步骤 N705中检查通过开关和处理逻辑的现有配置是否已经能够识别出有错 的执行单元，如果是，则步骤N710(用于发现错误的配置)和N7aO(识別步骤)就已经结束，并且直接转到步骤N730.这例如当错误出现在 将3个执行单元的信号进行比较的子系统中时就是这样.如果(在步 稞N705 )不是这样(例如，如果要在具有两个在比较模式下运行的执 行单元的子系统中发现错误)，则必须在步骤N710中才选择允许识别 错误的配置，在最简单的情况下，这例如通过将"怀疑候选者"(即 参与产生了错误的子系统的所有执行单元)与足够多的其他执行单元 一起通过开关逻辑N510组合为一个输出信号。优选的，在此又将公开 了该错误的SW部件用作测试程序，但是还可以采用专用的测试程序。 处理逻辑的第一功能由此允许执行步碟N720，并识别出有错的执行单 元，但是替换的还可以选择其它用于识别的方法.例如，假定一个怀 疑候选者并将它与另一个无错的执行单元辆合。如果没有识别出错误， 则另一个执行单元是有错的.如果识別出错误，则可以推断在该执行 单元中出现错误.后一种方法虽然没有提供相同的识别可靠性，但是 更容易在运行时采用，因此当例如在汽车中恰好正在进行一个关键性 的、受到该器件影响的驾驶操作时是很有利的。在有错执行单元的识 别结束之后，运行两个步骤N730 (存储步猓，对应于N610)和N740 (配置，对应于N620 ). 要强调的是，在最后一个步骤中现在通过本发明的方法存在更多的 优选可能。如果存在足够多的无错但停用的执行单元，则可以如上所述重新建 立完全可以工作的系统。如果存在太少的无错的执行单元来用于正常运行，则可以让现有的 软件就像在现有的执行单元上那样良好地运行.这尤其是当指定该系 统在正常情况下具有运行时保留(Laufzeitreserven)时是特别有利 的.由此可能数量减少的执行单元也能提供足够的性能以保证运行， 这尤其是在系统层上可以通过避免特别耗费性能的运行状态(例如汽 车发动机的高转数)来支持.如果存在太少的无错的执行单元来用于正常运行，则可以替换地只 让一部分应用运行.如果存在太少的无错的执行单元来用于正常运行，则在笫三种可能 中可以让应用运行在其它模式下，例如可以弃用很强的比较模式，而 只使用较弱的比较模式或者采用性能模式，在这种情况下，虽然对于后续的运行只给出较弱的错误识别或容错性，但是可能更能容忍，因 为该状态可能只需要再保持有限的时间.这种选择尤其是很容易用本 发明实现，因为只需要采用在此讲述的部件和方法.这些变形的组合 当然也可以考虑。采用本发明的这种思想的另 一种基本可能在于，弃用存储元件并使 用其它装置来停用可能有缺陷的执行单元，使得该执行单元可靠和不 可逆地停用，这可以通过影响(例如分离或连接)器件中的导线来进 行.不同的可能是采用专用导线的访保险(Antifuse)(这可以在运行时，在维护时， 在安装时或在制造时使用)，对导线进行机械处理(焊接，分离)， 用激光、电子射线、X射线燃烧，或者用特殊的电信号和化学影响来作 用于导线.为此必须用影响部件来代替存储元件。在图5中示出该影响部件的 功能.图5中的切换和比较单元N800的元件N810、 N820、 N84i、 N86i 具有与图1的切换和比较单元N100的元件NllO、 N120、 NHi、 N16i 相同的功能，此外还示出影响部件N830.处理逻辑N820向影响部件 N830发送关于被识别为有错的执行单元的信息.该影响部件具有如上所列举的用于影响器件中的导线或功能组从而使得执行单元被停用的 装置.N830可以是该器件中的部件，控制设备的部件或系统的部件， N830还可以是制造过程中的机器或这种机器的操作人员，还可以在维 护时使用该部件。可选的，还可以向开关逻辑发送相应的信息，由此 该开关逻辑执行第一功能，使得被N830标记为停用的元件实际上也停 用.采用影响部件N830来提高产率的基本方法思想在图6中示出。在第 一步骤N900 (识别步骤)中，识别有错的执行单元.该识別利用处理 逻辑N820的第一功能，以及由此利用测试程序。在第二步稞N910中 向影响部件N830发送处理逻辑N820的错误信息.在第三步骤N920中， 影响部件N830利用该信息，用提供给它的装置来影响器件中的导线和 功能组，使得有错的部件停用.在可选的第四步骤N930中，开关逻辑 N810利用该信息，并将开关逻辑的笫一功能用于根据所要求的启动和 停用来配置执行单元的输出，当然还可以在运行时使用这样的影响部件.在使用存储元件中得到 的所有优点也可以在此使用，因为对系统的作用是相同的.但是有利的是，影响部件在系统中作为HW部件存在.除了用于在实施例部分提到的执行单元之外，还可以将优选的方法 和装置用于半导体电路的其它部件，如模拟/数字转换器，定时器部件， 中断控制器，通信控制器或控制单元，下面将半导体电路的所有部件 总 结为功能单元的概念.在另一个优选实施例中，上述发明与用于其它存储元件的ECC保 险一起采用。在这种情况下形成高度可用的器件，其中存储器以及执 行单元都设计为容错的，而且因此也可以最大化产率，同时又保证运 行时的最佳可用性.
权利要求
1.一种用于控制具有至少两个相同或相同类型的功能单元的计算器系统的方法，其中根据预定条件启动和/或停用功能单元。
2. 根据权利要求1所迷的方法，其特征在于，功能单元的启动和/或停用根据至少一个用于识别计算器系统中错误的第一方法步骤的 结果和/或至少一个用于使别有错的功能单元的第二方法步骤的结果来进行.
3. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于，所述计算器系统包 括至少两个相同或相同类型的功能单元，在计算器系统的该至少两个 相同或相同类型的功能单元的至少两个运行模式之间切换，第一运行 模式相当于比较模式，第二运行模式相当于性能模式.
4. 根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，在比较模式中 识别在待比较功能单元的输出信号中的错误，该比较模式相当于用于 识别计算器系统中的错误的第一方法步骤。
5. 根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，将计算器系 统的选定的功能单元切换到这样一个运行模式下，在该运行模式中有 错功能单元的识别通过比较该功能单元的输出信号与参考值来实现， 该运行模式相当于用于识別计算器系统中的有错功能单元的第二方法 步骤。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述参考值存储在 计算器系统的存储装置中，在切换到用于识别错误的运行模式时从该 存储装置中读取该参考值.
7. 根据权利要求3或5所述的方法，其特征在于，在计算器系统 运行期间周期地或者应要求在至少两个运行模式之间切换.
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在至少两个运行模 式之间的切换是为了识别错误和/或识别有错的功能单元而进行的，
9. 根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，至少为计算 器系统的被识别为有错的功能单元形成配置状态和/或错误状态.
10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，功能单元的停用 这样进行，将关于该功能单元的配置状态或错误状态的信息存储在存 储器装置中，使得该信息可以在半导体系统初始化和/或运行时被读取出，并且处理所存储的信息，使得不能在运行时使用标记为有错的单 元。
11. 根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，为计算器 系统的所有可被启动和/或可被停用的功能单元形成配置状态和/或错 误状态。
12. 根据权利要求11所述的方法，其特征在于，将关于可被启动 和/或可被停用的功能单元的配置状态或错误状态的信息存储在存储 器装置中。
13. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算器系统 包括至少两个相同或相同类型的功能单元，所述相同或相同类型的功 能单元中至少一个功能单元在计算器系统中按照标准被停用.
14. 根据权利要求13所述的方法，其特征在于，将关于已被停用的功能单元的配置状态的至少一条信息存储在存储器装置中。
15. 根据权利要求14所述的方法，其特征在于，在识别出有错的功能单元之时或之后对计算器系统转换配置，使得至少被识别为有错 的功能单元遭到停用.
16. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，在由于错误而停 用功能单元的情况下，将关于该功能单元的配置状态和/或错误状态的 信息写入存储装置中。
17. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，在识别出有错的 功能单元之时或之后对计算器系统转换配置，其中停用被识别为有错 的功能单元，并启动按照标准被停用、但没有错的功能单元.
18. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，用于识别错误的 第一方法步骤相当于计算器系统的至少两个相同或相同类型的功能单 元按照规定运行在比较模式下。
19. 根据权利要求18所述的方法，其特征在于，用于识別有错的 单元的第二步骤相当于在至少一个功能单元上运行错误识别例程以及 将错误识别例程的结果与参考值相比较.
20. 根据权利要求19所述的方法，其特征在于，在执行用于识别有错单元的方法之前或之时对计算器系统转换配置，该转换配置使得 可以在相同或相同类型的功能单元上执行不同的功能、指令、程序段或程序。
21. 根据权利要求19所述的方法，其特征在于，将错误识别例程 的参考值与错误识别例程一起存储在存储装置中.
22. 根据权利要求19所述的方法，其特征在于，在识别出有错的 功能单元之时或之后对计算器系统转换配置，使得至少被识別为有错 的功能单元遭到停用.
23. 根据权利要求22所述的方法，其特征在于，在由于错误而停 用功能单元的情况下，将该功能单元的配置状态和错误状态写入存储 装置中，
24. 根据权利要求22所述的方法，其特征在于，在转换计算器系 统的配置之前用于在第一运行模式中处理的功能、指令、程序段或程 序的至少一部分在该计算器系统转换配置之后在第二运行模式中处 理.
25. 根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述第一运行模 式相当于比较模式，第二运行模式相当于只有一个功能单元启动的性 能模式或错误模式，
26. 根据权利要求15或22所述的方法，其特征在于，功能单元 的停用通过中断与计算器系统的功能单元的电连接或者计算器系统的 功能单元之间的电连接来不可逆地进行.
27. 根据权利要求26所述的方法，其特征在于，中断在计算器系统中的电连接通过电作用于所述连接的至少一部分来实现.
28. 根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，功能单元 的启动和/或停用在计算器系统运行期间并且使用是计算器系统的部 件或者总是与计算器系统连接的装置来进行.
29. —种用于控制具有至少两个相同或相同类型的功能单元的计 算器系统的装置，其特征在于，具有根据预定条件启动和/或停用功能 单元的装置.
30. 根据权利要求29所述的装置，其特征在于，具有用于识别计 算器系统中的错误和/或识别有错功能单元的装置。
31. 根据权利要求30所述的装置，其中该装置包含切换装置，该 切换装置使得可以在计算器系统的至少两个相同或相同类型的功能单 元的至少两个运行模式之间切换，第一运行模式相当于比较模式，第 二运行模式相当于性能模式.
32. 根据权利要求30所述的装置，其特征在于，该装置包括用于 将计算器系统的选定的功能单元切换到这样一个运行模式下的单元， 在该运行模式中有错功能单元的识别通过比较该功能单元的输出信号与参考值来实现.
33. 根据权利要求32所述的装置，其特征在于，该装置包括比较装置，用于将功能单元的输出信号与至少一个其它功能单元的输出信 号或者与参考值相比较并且在出现差异时产生错误信息.
34. 根据权利要求33所述的装置，其特征在于，该装置包括存储 装置，在该存储装置中存储针对功能单元的输出信号的参考值，并且 还包括用于将来自存储装置的参考值输入比较装置的单元.
35. 根据权利要求29至34中任一项所迷的装置，其特征在于， 具有用于为计算器系统的所有可被启动和/或可被停用的功能单元形 成配置状态和/或错误状态的单元。
36. 根据权利要求29至35中任一项所迷的装置，其特征在于， 该装置包含用于存储数据的单元，在该数据中存储关于可被启动和/或 可被停用的功能单元的配置状态或错误状态的至少一条信息.
37. 根据权利要求36所述的装置，其中所述用于存储数据的单元是非易失存储装置.
38. 根据权利要求29至37中任一项所述的装置，其特征在于， 具有在初始化计算器系统时和/或在计算器系统运行时读取存储在存 储装置中的功能单元的配置状态和/或错误状态，并根据读取的数据和 比较装置的错误信号启动和/或停用功能单元的单元，
39. 根据权利要求29至38中任一项所述的装置，其中包含可以 非可逆地停用功能单元的单元，
40. 根据权利要求39所述的装置，其包括为了非可逆地停用功能 单元而中断与该功能单元的或者在该功能单元内的至少一个电连接的 单元，
41. 根据权利要求40所述的装置，其包括可以通过电作用于与功 能单元的或功能单元中的电连接的至少一部分来中断该电连接的单 元，
42. 根据权利要求29至41中任一项所迷的装置，其特征在于， 具有为了识别错误、为了启动和/或停用功能单元而作为计算器系统的部件或者一直与该计算器系统连接的单元。
全文摘要
用于控制具有至少两个相同或相同类型的功能单元的计算器系统的装置和方法，其中根据预定条件启动和/或停用功能单元。
文档编号G06F11/18GK101238449SQ200680029273
公开日2008年8月6日 申请日期2006年7月21日 优先权日2005年8月8日
发明者B·米勒, E·博尔, R·格梅利克, R·韦伯尔, Y·科拉尼 申请人:罗伯特·博世有限公司