ランタイム中のハードウェア モジュールの整合性は、機能安全に関する重要な要件です。ロックステップ CPU アーキテクチャによって実装されたハードウェア冗長性 (2 つの CPU で同じ機能を実行して CPU の出力を継続的に比較) は、永続的な障害と過渡的な障害の両方について高い診断範囲を達成する実証済みの手法です。CPU からの出力を比較して永続的および過渡的な障害を検出するために、ロックステップ コンパレータ モジュール (LCM) が実装されています。
LCM の主な機能は次のとおりです。
- パイプライン方式のアーキテクチャ
- 冗長比較
- セルフ テスト機能
- 時間的冗長性:クロックや電源の故障などの共通原因故障の問題に対処するために、2 つのモジュールの動作が 2 サイクルずつスキューされます。これにより、時間的冗長性が確保されます。
- 空間的冗長性:ロックステップ アーキテクチャでは、モジュール インスタンスが冗長的にインスタンス化され、その出力が比較されます。冗長的なインスタンス化により、空間的冗長性を実現します。
- 遅延なしの機能出力パスにより (時間的冗長性を維持しながら) システムで遅延なしの CPU 実行を実現。
- モジュールの重要なメモリ マップ レジスタについてのパリティ方式を使用したレジスタ保護。
図 7-22 に、LCM のブロック図を示します。
図 7-22 LCM のブロック図
注: このブロック図で示しているモジュールは、デバイスでどちらを使用できるかに応じて、CPU (CPU1 など) またはペリフェラル (RTDMA など) のどちらかになります。