Verfahren zum Betrieb einer Recheneinheit sowie Signal zur Verarbeitung in einer Recheneinheit

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Re¬ cheneinheit und ein Signal zur Verarbeitung in einer Rechen¬ einheit.

Dabei wird von der Recheneinheit ein Softwareprogramm abgear¬ beitet, welches Eingangssignale verarbeitet und daraus Aus¬ gangssignale erzeugt. Das Softwareprogramm kann dabei auch zusammenwirkende Softwaremodule innerhalb eines komplexeren Softwareprogramms betreffen, wobei die Softwaremodule jeweils Eingangssignale verarbeiten und Ausgangssignale - welche ge¬ gebenenfalls als Eingangssignale nachgeschalteter Softwaremo¬ dule verwendet werden - generieren.

Im Bereich der Automatisierungstechnik werden beispielsweise sogenannte' speicherprogrammierbare Steuerungen oder eine Emu¬ lation dieser Steuerungen mittels PC-Technik verwendet, um Steuerungsprogramme für eine technische Anlage auszuführen. Diese Steuerungsprogramme umfassen in der Regel eine Anzahl an Softwaremodulen, beispielsweise zur Realisierung bestimm¬ ter Steuerungsaufgaben mittels einer Regelung, wobei die Softwaremodule meist wiederum aufgeteilt sind in weitere Softwaremodule wie beispielsweise Organisationsbausteine, Funktionsbausteine, Datenbausteine oder Schrittbausteine.

Der im folgenden verwendete Begriff "Softwareprogramm" soll daher sowohl ein vollständiges Softwareprogramm als Ganzes als auch individuelle Softwaremodule eines komplexeren Soft¬ wareprogramms als auch weitere Softwaremodule gegebenenfalls als Teil eines Softwaremoduls (wie beispielsweise die vorher¬ genannten Bausteine) umfassen. Somit sind Eingangssignale im Sinne der vorliegenden Erfin¬ dung sowohl solche Signale, welche infolge von direkten Mes¬ sungen mittels Sensoren anfallen und an das Softwareprogramm übermittelt werden als auch solche Signale, welche von einem Softwareprogramm im obigen Sinne als Ausgangssignal erzeugt werden und als Eingangssignal einem nachgeschalteten Soft¬ wareprogramm als dessen Eingangssignal oder Eingangssignale übergeben und weiterverarbeitet werden.

Eine Signalquelle kann daher sowohl ein Sensor sein, welcher ursprünglich anfallende Signale erfasst, aber auch ein Zwi¬ schenergebnis einer Signalverarbeitung, welches beispielswei¬ se von einem Softwareprogramm und/oder Softwaremodul und/oder weiteren Softwaremodul ermittelt und an ein weiteres Soft- wareprogramm und/oder Softwaremodul und/oder weiteres Soft¬ waremodul übermittelt wird.

Beim Anfall von Signalen in einer Signalquelle kann z.B. in¬ folge einer Störung der Signalquelle das erzeugte Signal falsch, schlecht (z.B. verrauscht) oder zeitweise nicht ver- fügbar sein. Z.B. kann infolge eines Drahtbruchs bei einem Sensor das von dem Sensor erfasste Signal nicht oder nur zeitweise weitergegeben werden oder bei einer Signalverarbei¬ tung in einem Softwareprogramm und/oder Softwaremodul und/oder weiteren Softwaremodul wird in einem Rechenalgorith¬ mus eine Division von Null durchgeführt.

Um derartige gestörte Signale erkennen zu können, ist es be¬ kannt, dem Signal eine Kennzeichnung beizugeben (z.B. einen sogenannten Qualitycode) , welcher auf die Qualität des Sig¬ nals hinweist. Ein Qualitycode "BAD" hieße dann, dass bei ei¬ ner Weiterverarbeitung eines derartigen Signals durch in Sig¬ nalrichtung nachgelagerte Softwareprogramme eine Berücksich¬ tigung derartiger Fehler möglich ist, in dem beispielsweise eine Warnmeldung erzeugbar ist, welche auf das schlechte Sig¬ nal hinweist oder sogar die Weiterverarbeitung unterbunden wird. Es ist weiterhin bekannt, dass die Kennzeichnung eines schlechten Signals dominant vererbt wird, dass also solche Softwareprogramme, welche ein schlechtes Signal verarbeiten, ihre jeweiligen Ausgangssignale ebenfalls als schlecht kenn- zeichnen.

Werden nun derartige schlechte Signale in Art einer Rückkopp- lungsschleife als Eingangssignale auf Softwareprogramme und/oder Softwaremodule und/oder weitere Softwaremodule zu- rückgeführt, so bleibt infolge der dominant vererbten Kenn¬ zeichnung "BAD" jedes der Ausgangssignale, welche von der Rückkopplungsschleife umfasst sind, im Status "BAD", obwohl in der Zwischenzeit die Störung der Signalquelle behoben sein kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbes¬ sertes Verfahren zum Betrieb einer Recheneinheit sowie ein verbessertes Signal zur Verarbeitung in einer Recheneinheit anzugeben, mittels welcher insbesondere die genannten Nach- teile überwunden werden.

Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemaß ge¬ lost durch ein Verfahren zum Betrieb einer Recheneinheit, mittels welcher ein Softwareprogramm abgearbeitet wird, - wobei das Softwareprogramm die Verarbeitung von Eingangs¬ und die Erzeugung von Ausgangssignalen umfasst, - wobei mindestens ein Teil der Ausgangssignale rückgekoppelt und dadurch als mindestens ein Eingangssignal für das Soft¬ wareprogramm verwendet wird, - wobei mindestens ein weiterer Teil der genannten Signale eine Kennzeichnung aufweist, welche mit der Qualität der entsprechenden Signale korreliert ist, - wobei die Kennzeichnung bei einer Weiterverarbeitung der entsprechenden Signale an mindestens eines der bei der Wei- terverarbeitung erzeugten Ausgangssignale vererbt wird, und wobei mindestens der weitere Teil der Signale weiterhin je¬ weils mindestens ein Attribut aufweist, welches mit einer aktuellen Vererbungshäufigkeit der Kennzeichnung korreliert ist.

Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass bei ei- nem bekannten Verfahren zum Betrieb einer Recheneinheit, bei welchem die Vererbung einer Kennzeichnung an ein Folgesignal stattfindet, in den Fällen, in welchen die Kennzeichnung do¬ minant vererbt wird - also bei der Weiterverarbeitung erhal¬ ten bleibt - fälschlicherweise als "schlecht" gekennzeichnete Signale weiterverarbeitet werden, obwohl die ursprüngliche Ursache, welche die Kennzeichnung "schlecht" gesetzt hat, mittlerweile nicht mehr vorhanden ist.

Dieses Problem tritt insbesondere in sogenannten Rückkopp- lungsschleifen auf, in welchen Ausgangssignale und/oder Zwi¬ schensignale zurückgeführt werden auf die Eingänge von in Signalrichtung weiter vorne liegenden Softwareprogrammen und/oder Softwaremodulen.

Beispielsweise kann eine Signalquelle oder eine Verarbei¬ tungsfunktion ein-: als "schlecht" gekennzeichnetes Signal er- ?• zeugen (beispielsweise verursacht durch den Bruch eines Drah¬ tes bei einem Geber oder bei einer mathematischen Division durch Null bei einem Algorithmus) . Das Kennzeichen "schlecht" wird dabei dem Signal beigefügt. Wenn nun ein derartiges Sig¬ nal von Softwareprogrammen und/oder Softwaremodulen weiter¬ verarbeitet wird, welche diese Kennzeichnung dominant weiter¬ vererben, und wird mindestens ein dabei ermitteltes Verarbei¬ tungsergebnis wieder als Eingangsgröße für ein vorgelagertes Softwareprogramm und/oder Softwaremodul verwendet, so ist ei¬ ne Rückkopplungsschleife gebildet, in welcher dieses dominant vererbte Attribut "schlecht" unerwünscht erhalten bleibt.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist daher das Attribut vor- gesehen, welches einen Hinweis darauf gibt, wie häufig die Kennzeichnung bei der Signalverarbeitung bereits weiter ver¬ erbt wurde. Vorteilhaft wird ein aktueller Wert des Attributs mit einem vorgegebenen Häufigkeitsgrenzwert verglichen.

Beispielsweise kann in Form eines Häufigkeitsgrenzwertes von z.B. 5 festgelegt werden, dass eine Kennzeichnung "schlecht" höchstens 5 mal weitervererbt wird und anschließend zurückge¬ setzt wird auf den Wert "gut". Dadurch kann die sogenannte Vererbungstiefe dominant vererbter Kennzeichnungen begrenzt werden, was zum automatischen Entfernen einer Kennzeichnung "schlecht" aus einer Rückkopplungsschleife führt. Dadurch verschwindet eine derartige Kennzeichnung nach einer festge¬ legten Anzahl an Bearbeitungszyklen automatisch.

In sehr vielen praktisch vorkommenden Fällen ist es so, dass ein fehlerhaftes Signal nicht dauerhaft vorliegt, sondern nach einer bestimmten Anzahl an Bearbeitungszyklen wieder korrekt ist, wenn beispielsweise ein Algorithmus zu keiner weiteren Division durch Null führt oder der Drahtbruch eines Gebers in irgendeiner Form behoben wurde.

Jedes Softwareprogramm und/oder Softwaremodul, welches eine dominante Kennzeichnung eines Signals weiterverarbeitet, er¬ höht den Wert des Attributs beispielsweise um Eins. Wenn dann von einem Softwareprogramm und/oder Softwaremodul mehrere Signale verarbeitet werden, welche jeweils eine dominant ver¬ erbte Kennzeichnung aufweisen, so ist für die Bildung der Kennzeichnung eines Verarbeitungsergebnisses dieses Software¬ programms und/oder Softwaremoduls dasjenige Eingangssignal relevant, dessen Kennzeichnung die geringere Vererbungstiefe aufweist.

Erreicht nun bei der Signalverarbeitung die Vererbungstiefe der dominant vererbten Kennzeichnung den Häufigkeitsgrenz¬ wert, so wird vom aktuell verarbeitenden Softwareprogramm und/oder Softwaremodul anstatt der dominanten Kennzeichnung "schlecht" die nicht dominante Kennzeichnung "gut" gesetzt. Dadurch wird eine in der Regel unerwünschte Weitervererbung dominanter Signalkennzeichnungen bei Signalrückführungs¬ schleifen automatisch nach einer festlegbaren Anzahl an Ver¬ arbeitungszyklen unterbunden.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird daher durch eine Überschreitung des Häufigkeitsgrenzwer¬ tes eine Veränderung eines aktuellen Werts der Kennzeichnung angestoßen.

Die Erfindung führt weiterhin zu einem Signal mit einer bei dessen Verarbeitung in einer Recheneinheit vererbbaren Kenn¬ zeichnung, die mit der Qualität des Signals korreliert ist, wobei ein Attribut, welches mit einer aktuellen Vererbungs- häufigkeit der Kennzeichnung korreliert ist, vom Signal um- fasst ist.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher dargestellt. Es zeigt:

FIG eine Signalverarbeitungs-Rückführiangsschleife zur Veran¬ schaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In der FIG ist eine Recheneinheit 1 dargestellt, welche ein Softwareprogramm 3 verarbeitet. Das Softwareprogramm 3 um- fasst dabei softwaretechnisch verschaltete Softwaremodule 31, 32, 33.

Eine Signalquelle 10, beispielsweise ein Geber, erzeugt ein Eingangssignal 5, welches vom Softwaremodul 31 zu einem Aus¬ gangssignal 7 verarbeitet wird. Dieses Ausgangssignal 7 wird zur Weiterverarbeitung einem in Signalflussrichtung nachge¬ schalteten Softwaremodul 32 weiterverarbeitet, welches wie¬ derum ein weiteres Ausgangssignal 7 erzeugt und dieses als Eingangssignal an das Softwaremodul 33 übermittelt. Das Ausgangssignal 7 des Softwaremoduls 33 wird zurückgeführt zum Softwaremodul 31 und dort als Eingangssignal 5 weiterver¬ arbeitet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel liegt also eine datentechnische Rückkopplungsschleife auf das Softwaremodul 31 vor.

Erfindungsgemäß weisen die Signale 5, 7 eine Kennzeichnung 15 sowie ein Attribut 20 auf.

Die Kennzeichnung 15 ist dabei ein Maß für die Qualität des Signals und gibt beispielsweise an, ob das Signal verlässlich ist oder aus einer gestörten Signalquelle stammt.

Das Attribut 20 ist mit einer aktuellen Vererbungshäufigkeit der Kennzeichnung korreliert und dessen aktueller Wert gibt an, wie oft infolge einer zwar erfolgten Weiterverarbeitung die Kennzeichnung 15 bereits vererbt wurde.

Von einer dominanten Vererbung spricht man dann, wenn die Kennzeichnung 15 bei einer Weiterverarbeitung durch ein in Signalflussrichtung nachgescha-ltetes Softwaremodul 31, 32, 33 nicht verändert werden kann. Beispielsweise kann ein als "schlecht" gekennzeichnetes Eingangssignal 5, welches aus ei¬ ner schadhaften Signalquelle 10 stammt, nicht plötzlich durch eine bloße Weiterverarbeitung dieses Signals "gut" werden, da das jeweilige Weiterverarbeitungsergebnis dieses Signals auf dem schlechten Signal aufsetzen muss und daher auch das Wei¬ terverarbeitungsergebnis "schlecht" wird.

Es sei nun der Fall angenommen, dass die Signalquelle 10 ge¬ stört ist und somit ein schlechtes Eingangssignal 5 liefert. Die Kennzeichnung 15 dieses Signals lautet somit "schlecht" und das entsprechende Attribut 20, welches dem Signal der Signalquelle 10 zugeordnet ist, erhält den Wert Null.

Das schlechte Eingangssignal 5 wird nun im Softwaremodul 31 zum Ausgangssignal 7 weiterverarbeitet, wobei dieses Aus- gangssignal ebenfalls die Kennzeichnung "schlecht" aufweist, das entsprechende Attribut 20 aber erhält den Wert Eins.

Das genannte Ausgangssignal 7 wird im folgenden vom Software- modul 32 weiterverarbeitet, welches wiederum ein Ausgangssig¬ nal erzeugt, dass die Kennzeichnung "schlecht" erhält und ei¬ nen aktuellen Wert für das Attribut 20 gleich Zwei aufweist. Schließlich bleibt der Wert der Kennzeichnung 15 des Verar¬ beitungsergebnisses des Softwaremoduls 33 gleich "schlecht" und das Attribut 20 wird zu Drei.

Es sei nun angenommen, dass spätestens zu diesem Zeitpunkt, oder auch früher, die Signalquelle 10 nicht mehr gestört ist und somit das Eingangssignal 5, welches von der Signalquelle 10 zum ersten Softwaremodul 31 geführt ist, verlässlich ist.

Hat man nun einen Häufigkeitsgrenzwert von Drei festgelegt, so kann nun bei der Weiterverarbeitung des vom Softwaremodul 33 auf das Softwaremodul 31 rückgekoppelten Signals dessen Kennzeichnung 15 zurückgesetzt werden auf "gut", so dass alle in der Folge entstehenden Weiterverarbeitungsergebnisse eben¬ falls als "gut" gekennzeichnet werden.

So wird verhindert, dass eine Kennzeichnung "schlecht" in ei- ner Endlosschleife geführt wird, obwohl die ursprünglich aus¬ lösende Ursache nicht mehr vorhanden ist.