特開 2023-84879 半導体装置及びハードウェア仮想化方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023084879

(43)【公開日】2023-06-20

(54)【発明の名称】半導体装置及びハードウェア仮想化方法

(51)【国際特許分類】

   G06F 12/14 20060101AFI20230613BHJP

   G06F 12/00 20060101ALI20230613BHJP

   G06F 9/455 20180101ALI20230613BHJP

【ＦＩ】

G06F12/14 510D

G06F12/00 570A

G06F9/455 150

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021199247

(22)【出願日】2021-12-08

(71)【出願人】

【識別番号】302062931

【氏名又は名称】ルネサスエレクトロニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】五十嵐 隆一

(72)【発明者】

【氏名】武田 憲一

(72)【発明者】

【氏名】松原 勝重

(72)【発明者】

【氏名】柴山 哲也

【テーマコード（参考）】

5B017

5B160

【Ｆターム（参考）】

5B017AA02

5B017BA06

5B017BB06

5B017CA03

5B160CA02

(57)【要約】      （修正有）

【課題】ＯＳによる半導体装置の利用範囲を切り替える際の遅延を減らす半導体装置及び半導体装置のハードウェア仮想化方法を提供する。
【解決手段】半導体装置１００は、アクセス可能なＯＳが制限される属性レジスタＲ３に書き込んだＯＳ識別子により機能ブロックを利用可能なＯＳを制限し、第１の入力部１５、第２の入力部１６及び画面合成部１７の動作設定値をＯＳ毎に作成して共有メモリ２０に格納される設定値リストに記載し、第１の入力部１５、第２の入力部１６及び画面合成部１７が、属性レジスタＲ３のＯＳ識別子を参照して、自ブロックに対する利用権限を有するＯＳ以外が作成した設定値リストに記載された動作設定値が自ブロックの設定レジスタ群Ｒ４～Ｒ６に書き込まれることを阻止するマスク回路Ｃ１～Ｃ３をそれぞれ有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

動作設定値が格納される設定レジスタ群を含み、前記動作設定値に従って、複数のＯＳにより共有される共有メモリから画面データを読み出す第１の入力部及び第２の入力部と、
前記動作設定値が格納される設定レジスタ群を含み、前記第１の入力部と前記第２の入力部とが読み込んだ前記画面データに対して、前記動作設定値に従って合成処理を行い、出力画面データを生成する画面合成部と、
前記第１の入力部、前記第２の入力部及び前記画面合成部の利用権限を有するＯＳの種別を示すＯＳ識別子を機能ブロック毎に格納する属性レジスタと、を有し、
前記第１の入力部、前記第２の入力部及び前記画面合成部の前記動作設定値は、前記ＯＳ毎に作成され、前記共有メモリに格納される設定値リストに記載され、
前記第１の入力部、前記第２の入力部及び前記画面合成部は、前記属性レジスタの前記ＯＳ識別子を参照して、自ブロックに対する利用権限を有するＯＳ以外が作成した前記設定値リストに記載された前記動作設定値が自ブロックの前記設定レジスタ群に書き込まれることを阻止するマスク回路をそれぞれ有する半導体装置。

【請求項2】

前記複数のＯＳのうち機能安全画面の生成を担うメインＯＳ以外のＯＳからのアクセスが制限され、前記設定値リストのうち前記メインＯＳが作成した第１の設定値リストのアドレスに関する第１のアドレス情報を格納する第１の画面更新レジスタと、
前記複数のＯＳのうち非機能安全画面の生成を担うサブＯＳ用以外のＯＳからのアクセスが制限され、前記設定値リストのうち前記サブＯＳが作成した第２の設定値リストのアドレスに関する第２のアドレス情報を格納する第２の画面更新レジスタと、を有し、
前記第１の入力部、前記第２の入力部及び前記画面合成部の前記動作設定値は、前記第１のアドレス情報と第２のアドレス情報との少なくとも一方が書き換えられたことに応じて書き換えられる請求項１に記載の半導体装置。

【請求項3】

前記第１の設定値リストと及び前記第２の設定値リストは、それぞれ自リストのサイズに関する情報を有する請求項２に記載の半導体装置。

【請求項4】

前記第１の画面更新レジスタの値、前記第２の画面更新レジスタの値、及び前記属性レジスタの値のいずれか１つが更新されたことに応じて、前記第１の画面更新レジスタ及び前記第２の画面更新レジスタに格納されたアドレス情報に基づき前記設定値リストへのアクセス要求を発する起動制御回路と、
前記アクセス要求に応じて読み出した前記動作設定値を、前記アクセス要求に含まれる前記アドレス情報が格納された画面更新レジスタに対応したＯＳを示す読み出しＯＳ識別子と関連付けて、前記第１の入力部、前記第２の入力部及び前記画面合成部に送信するメモリアクセス部と、を有し、
前記マスク回路は、前記読み出しＯＳ識別子と、前記属性レジスタに格納されたＯＳ識別子のうち自ブロックに対応した前記ＯＳ識別子と、が一致したか否かを照合する照合部を有し、前記照合部により、前記読み出しＯＳ識別子と前記ＯＳ識別子とが一致したと判断された場合に、自ブロックの前記設定レジスタ群への前記動作設定値の書き換えを許可する請求項２に記載の半導体装置。

【請求項5】

前記照合部に与える前記ＯＳ識別子として前記属性レジスタに格納された値を用いるのか、予め設定された固定値を用いるのか、を示す占有フラグ値を前記機能ブロック毎に格納する占有設定レジスタと、
前記占有フラグ値に応じて、前記照合部に与える前記ＯＳ識別子を、前記属性レジスタに格納された値と前記固定値との間で切り替えるセレクタと、
をさらに有する請求項４に記載の半導体装置。

【請求項6】

前記占有設定レジスタに格納された前記占有フラグ値をモニタして保持するステータスレジスタと、
前記占有フラグ値と、前記照合部に入力された前記読み出しＯＳ識別子と、前記設定レジスタ群に含まれるレジスタを指定するレジスタアドレスと、をモニタした値を保持するエラーレジスタと、
をさらに有する請求項５に記載の半導体装置。

【請求項7】

動作設定値が格納される設定レジスタ群を含み、前記動作設定値に従って動作する複数の機能ブロックと、
前記複数の機能ブロックの利用権限を有するＯＳの種別を示すＯＳ識別子を前記機能ブロック毎に格納する属性レジスタと、を有し、
前記動作設定値は、前記ＯＳ毎に作成され、複数の前記ＯＳにより共有される共有メモリに格納される設定値リストに記載され、
前記複数の機能ブロックは、前記属性レジスタの前記ＯＳ識別子を参照して、自ブロックに対する利用権限を有するＯＳ以外が作成した前記設定値リストに記載された前記動作設定値が自ブロックの前記設定レジスタ群に書き込まれることを阻止するマスク回路をそれぞれ有する半導体装置。

【請求項8】

動作設定値が格納される設定レジスタ群を含み、前記動作設定値に従って動作し、複数のＯＳにより共有される複数の機能ブロックと、複数のレジスタと、を含み、複数のＯＳ毎にアクセス範囲が制限される複数の制限領域を含む共有メモリにアクセスする半導体装置のハードウェア仮想化方法であって、
前記複数の機能ブロックの利用権限を有するＯＳの種別を示すＯＳ識別子を前記機能ブロック毎に格納する属性レジスタを設定し、
前記動作設定値を、前記ＯＳ毎に作成して、前記共有メモリに格納される設定値リストに記載し、
前記属性レジスタの前記ＯＳ識別子を参照して、前記機能ブロックに対する利用権限を有するＯＳ以外が作成した前記設定値リストに記載された前記動作設定値が前記機能ブロックの前記複数の機能ブロックに書き込まれることを阻止する半導体装置のハードウェア仮想化方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は半導体装置及びハードウェア仮想化方法に関し、例えば、演算部を複数のＯＳで共用する半導体装置及びハードウェア仮想化方法に関する。

【背景技術】

【0002】

プログラムに基づき各種処理を行う半導体装置では、複数のＯＳ（Operating System）で利用するハードウェアの範囲を切替えながら処理を行うハードウェア仮想化技術がある。このような半導体装置では、複数のプログラム間で利用するメモリ空間が干渉することを防ぐメモリ保護機構が求められる。そこで、メモリ保護機構の一例が特許文献１に開示されている。

【0003】

特許文献１に記載の半導体装置は、主演算部で実行されるプログラムの一部の処理を実行する副演算部と、主演算部と副演算部とにより共用される共用メモリを有する。そして、副演算部が、主演算部から与えられるアクセス許可範囲アドレス値に基づき、副演算部で実行される処理に起因して発生する共用メモリに対するアクセスを、許可又は不許可とするメモリ保護部を有する。

【0004】

また、特許文献１に記載の半導体装置では、主演算部では、プログラムとして高い信頼性の信頼済みプログラムと信頼済みプログラムよりも信頼性が低い信頼済みでないプログラムとが実行され、副演算部のレジスタに対するアクセス許可範囲アドレス値の格納処理は、信頼済みプログラムにより行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１７－２１１９８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に記載の半導体装置では、メモリの保護範囲を切り替える際に切り替え処理を信頼済みプログラムにより実行しなければならず、切り替え処理に遅延が生じる問題がある。

【0007】

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0008】

一実施の形態によれば、半導体装置及びハードウェア仮想化方法は、アクセス可能なＯＳが制限される属性レジスタに書き込んだＯＳ識別子により機能ブロックを利用可能なＯＳを制限し、第１の入力部、第２の入力部及び画面合成部の動作設定値をＯＳ毎に作成して共有メモリに格納される設定値リストに記載し、第１の入力部、第２の入力部及び画面合成部が、属性レジスタのＯＳ識別子を参照して、自ブロックに対する利用権限を有するＯＳ以外が作成した設定値リストに記載された動作設定値が自ブロックの設定レジスタ群に書き込まれることを阻止するマスク回路をそれぞれ有する。

【発明の効果】

【0009】

前記一実施の形態によれば、半導体装置及びハードウェア仮想化方法は、ハードウェアの利用範囲の切り替え処理に要する時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施の形態１にかかる半導体装置のブロック図である。

【図2】実施の形態１にかかる半導体装置のマスク回路とレジスタの関係を説明するブロック図である。

【図3】実施の形態１にかかる半導体装置における画面切り替えの第１の例を説明する図である。

【図4】実施の形態１にかかる半導体装置における画面切り替えの第２の例を説明する図である。

【図5】実施の形態２にかかる半導体装置のブロック図である。

【図6】実施の形態２にかかる半導体装置のマスク回路とレジスタの関係を説明するブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。

【0012】

以下の実施の形態で説明する半導体装置は、複数のＯＳ（Operating System）により共用されるハードウェアであって、各ＯＳに割り当てられるハードウェアリソースの切り替えが行われるハードウェア仮想化技術が適用される。具体的には、半導体装置は、動作設定値が格納される設定レジスタ群を含み、動作設定値に従って動作する複数の機能ブロックと、複数の機能ブロックの利用権限を有するＯＳの種別を示すＯＳ識別子を機能ブロック毎に格納する属性レジスタと、を有する。そして、半導体装置で用いられる動作設定値は、ＯＳ毎に作成され、複数のＯＳにより共有される共有メモリに格納される設定値リストに記載される。また、複数の機能ブロックは、属性レジスタのＯＳ識別子を参照して、自ブロックに対する利用権限を有するＯＳ以外が作成した設定値リストに記載された動作設定値が自ブロックの設定レジスタ群に書き込まれることを阻止するマスク回路をそれぞれ有する。

【0013】

以下の説明では、半導体装置の一例として、複数のＯＳにより生成される画面データを合成し、当該合成処理により合成する画面データを状況に応じて変更する表示装置について説明する。なお、表示装置は、プログラムを実行する演算部の一部として組み込まれる表示ＩＰ（Intellectual Property）として実装されていても良い。また、表示装置は、複数のＯＳによって共有される共有メモリを利用するが、表示装置と共有メモリとを含むシステムを表示システムと称する。

【0014】

実施の形態１
まず、図１に実施の形態１にかかる半導体装置のブロック図を示す。図１では、表示システム１００の一部に、半導体装置である表示装置１０を含む。また、表示システム１００では、表示装置１０とは独立した半導体装置として共有メモリ２０を示した。表示装置１０と共有メモリ２０は、１つのパッケージに収められていても良く、１つの半導体チップ上に形成されたものであっても良い。

【0015】

また、図１に示す表示システム１００では、表示装置１０を共有するオペレーティングシステム（以下、ＯＳと称す）としてメインＯＳ（例えば、ＲＴＯＳ（Real Time OS））とサブＯＳ（例えば、ＯｐｅｎＯＳ１、ＯｐｅｎＯＳ２）とを示した。ＲＴＯＳは、例えば、高レベルの動作検証により高レベルの安全性が保障されたＯＳであり、表示システム１００の利用者に安全機能を提供する機能安全画面を生成する。一方、ＯｐｅｎＯＳ１及びＯｐｅｎＯＳ２は、例えば、オープンソースで作られたＯＳ、或いは、商用ライセンスが一般に開放されたＯＳ等が該当する。また、ＯｐｅｎＯＳ１、ＯｐｅｎＯＳ２は、ＯＳ間の処理を調停するハイパーバイザを介して表示装置１０にアクセスするように構成される。なお、表示装置１０に適用されるＯＳの数は２に限られず、少なくとも1つあればよい。

【0016】

表示装置１０は、ＲＴＯＳ、ＯｐｅｎＯＳ１及びＯｐｅｎＯＳ２が生成する画像を合成して図示しないディスプレイに表示する。このとき、表示システム１００では、複数のＯＳが表示装置１０内のレジスタに画像合成に関する動作設定値を設定することが必要になる。また、複数のＯＳが生成した画像を１つの表示装置１０がリードするために仮想化技術が必要となる。なお、表示システム１００では、バックカメラや警告メッセージなどの機能安全に関わる重要度の高い画面の生成及び画像をどのように合成するかの表示制御をＲＴＯＳが担い、ナビ画面やエンタメ画面などの安全性に関連しない画面はＯｐｅｎＯＳ１及びＯｐｅｎＯＳ２が生成する。この表示装置１０の詳細については後述する。

【0017】

共有メモリ２０は、ＲＴＯＳ、ＯｐｅｎＯＳ１及びＯｐｅｎＯＳ２により共有されるメモリである。そして、共有メモリ２０は、アクセスが許可されるＯＳが制限される複数の専用領域を有する。図１に示す例では、共有メモリ２０に設定される専用領域として、ＲＯＴＳ専用領域とＯｐｅｎＯＳ１専用領域とを示した。なお、共有メモリ２０には、ＯｐｅｎＯＳ２専用領域も設定されるが、図示を省略した。ＲＯＴＳ専用領域は、アクセス可能なＯＳがＲＴＯＳに制限されるメモリ領域である。ＯｐｅｎＯＳ１専用領域は、アクセス可能なＯＳがＯｐｅｎＯＳ１に制限されるメモリ領域である。この専用領域の設定は、表示装置１０の起動時に図示しないセキュアプロセッサにより設定される。つまり、ＲＴＯＳ専用領域のデータとＯｐｅｎＯＳ１専用領域のデータは、互いにデータを生成したＯＳ以外の他のＯＳからの干渉が防止される。

【0018】

また、ＲＴＯＳ専用領域には、第１の動作設定値リスト（例えば、第１のディスプレイリスト）と第１の画面データ（例えば、第１のディスプレイデータ）がＲＴＯＳによって格納される。ＯｐｅｎＯＳ１専用領域には、第２の動作設定値リスト（例えば、第２のディスプレイリスト）と第２の画面データ（例えば、第２のディスプレイデータ）がＯｐｅｎＯＳ１によって格納される。

【0019】

ディスプレイリストは、表示装置１０内のレジスタアドレスＡＤＤとそのアドレスにより指定されるレジスタに格納する動作設定値ＳＥＴを一要素とし、複数の要素がリスト化されたものである。表示装置１０は、マスターとなって共有メモリ２０からディスプレイリストを読み込み、要素毎にアドレスフィールドが指し示すレジスタアドレスＡＤＤを持つレジスタに対して、データフィールドに格納された動作設定値ＳＥＴを書き込む。

【0020】

ディスプレイデータは、ＲＴＯＳ及びＯｐｅｎＯＳ１が生成した画像、或いは、動画のデータである。このディスプレイデータとしては、バックカメラの動画等が含まれていても良い。

【0021】

ここで、表示装置１０について詳細に説明する。図１に示すように、表示装置１０は、アクセスプロテクション部１１、起動制御部１２、メモリアクセス部１３、ＤＬ入力部１４、第１の入力部１５、第２の入力部１６、画面合成部１７、表示制御部１８を有する。表示装置１０では、第１の入力部１５、第２の入力部１６、画面合成部１７、表示制御部１８が具体的な処理を行う機能ブロックであり、その他の処理ブロックは、機能ブロックの動作を制御する制御ブロックと位置づけることもできる。

【0022】

アクセスプロテクション部１１は、表示システム１００の起動時にセキュアプロセッサにより設定される保護範囲設定値に基づき表示装置１０内のレジスタにＯＳ毎の許可権限を設定し、各ＯＳが許可権限のあるレジスタ以外のレジスタにアクセスすることを防止する。

【0023】

起動制御部１２は、第１の画面更新レジスタ（例えば、画面更新レジスタＲ１）、第２の画面更新レジスタ（例えば、画面更新レジスタＲ２）、及び、属性レジスタ（例えば、ＯＳ属性レジスタＲ３）を有する。図１に示す例では、アクセスプロテクション部１１により、画面更新レジスタＲ１及びＯＳ属性レジスタＲ３にはＲＴＯＳのみがアクセス可能であり、画面更新レジスタＲ２にはＯｐｅｎＯＳ１及びＯｐｅｎＯＳ２のみがアクセス可能に構成される。画面更新レジスタＲ１には、ＲＴＯＳにより、第１のディスプレイリストの格納位置を示すアドレスが格納される。画面更新レジスタＲ２には、ＯｐｅｎＯＳ１により、第２のディスプレイリストの格納位置を示すアドレスが格納される。また、画面更新レジスタＲ１には、第１のディスプレイリストの大きさを示すサイズ値が格納され、画面更新レジスタＲ２には、第２のディスプレイリストの大きさを示すサイズ値が格納されることがある。このディスプレイリストの大きさを示すサイズ値は、ディスプレイリストのヘッダー部に含めることもでき、ディスプレイリストのヘッダー部にサイズ値が記載されている場合には、画面更新レジスタＲ１、Ｒ２にサイズ値は格納されない。ＯＳ属性レジスタＲ３には、ＲＴＯＳにより、第１の入力部１５、第２の入力部１６、画面合成部１７の利用権限を有するＯＳの種別を示すＯＳ識別子を機能ブロック毎に格納される。このＯＳ識別子は、例えば、ＲＴＯＳであればＩＤ１、ＯｐｅｎＯＳ１で有ればＩＤ２、ＯｐｅｎＯＳ２であればＩＤ３とされるものである。

【0024】

そして、起動制御部１２は、画面更新レジスタＲ１、画面更新レジスタＲ２、ＯＳ属性レジスタＲ３の少なくとも1つが更新されたことに応じて、画面更新レジスタＲ１及び画面更新レジスタＲ２に格納されたアドレス及びサイズ値を用いてメモリアクセス部１３が共有メモリ２０からディスプレイリストを読み出す読みだしリクエストを発する。

【0025】

メモリアクセス部１３は、起動制御部１２から受信したアクセス要求に応じて読み出したディスプレイリストに含まれる動作設定値を、アクセス要求に含まれるアドレス情報が格納された画面更新レジスタに対応したＯＳを示す読み出しＯＳ識別子（例えば、読み出しＩＤ）と関連付けて、第１の入力部１５、第２の入力部１６及び画面合成部１７に送信する。なお、メモリアクセス部１３は、動作設定値に関連付けられた設定レジスタのアドレス値を有する設定レジスタに動作設定値を転送する。なお、メモリアクセス部１３は、アクセス要求を発出元になった画面更新レジスタがいずれかのレジスタであったかに基づき読み出しＩＤを自動で生成するものとする

【0026】

また、メモリアクセス部１３は、第１の入力部１５及び第２の入力部１６からのアクセス要求に従って共有メモリ２０から画面データを読み込む。そして、メモリアクセス部１３は、読み込んだ画面データをアクセス要求の発信元の機能ブロックに転送する。

【0027】

ＤＬ入力部１４は、メモリアクセス部１３が共有メモリ２０から読み出した情報のうちディスプレイリストに関する情報と、読み出した情報に関連付けられた読み出しＩＤと、をメモリアクセス部１３から受け取って、第１の入力部１５、第２の入力部１６、画面合成部１７に送信する。

【0028】

第１の入力部１５は、マスク回路Ｃ１と設定レジスタ群Ｒ４を有する。設定レジスタ群Ｒ４には、ＤＬ入力部１４から転送された動作設定値が格納される。また、マスク回路Ｃ１は、ＯＳ属性レジスタＲ３のＯＳ識別子を参照して、自ブロックに対する利用権限を有するＯＳ以外が作成したディスプレイリストに記載された動作設定値が自ブロックの設定レジスタ群Ｒ４に書き込まれることを阻止する。

【0029】

そして、第１の入力部１５は、設定レジスタ群Ｒ４に格納された動作設定値に基づき共有メモリ２０に対して画面データをリクエストし、当該リクエストに対応して読み出した画面データを画面合成部１７に転送する。ここで、設定レジスタ群Ｒ４に格納される動作設定値には、例えば、画面データの保存先アドレス、画面データのフォーマット、解像度、画面サイズ等の画面データに関連する情報が複数含まれる。

【0030】

第２の入力部１６は、マスク回路Ｃ２と設定レジスタ群Ｒ５を有する。設定レジスタ群Ｒ５には、ＤＬ入力部１４から転送された動作設定値が格納される。また、マスク回路Ｃ２は、ＯＳ属性レジスタＲ３のＯＳ識別子を参照して、自ブロックに対する利用権限を有するＯＳ以外が作成したディスプレイリストに記載された動作設定値が自ブロックの設定レジスタ群Ｒ５に書き込まれることを阻止する。

【0031】

そして、第２の入力部１６は、設定レジスタ群Ｒ５に格納された動作設定値に基づき共有メモリ２０に対して画面データをリクエストし、当該リクエストに対応して読み出した画面データを画面合成部１７に転送する。ここで、設定レジスタ群Ｒ５に格納される動作設定値には、例えば、画面データの保存先アドレス、画面データのフォーマット、解像度、画面サイズ等の画面データに関連する情報が複数含まれる。

【0032】

画面合成部１７は、マスク回路Ｃ３と設定レジスタ群Ｒ６を有する。設定レジスタ群Ｒ６には、ＤＬ入力部１４から転送された動作設定値が格納される。また、マスク回路Ｃ３は、ＯＳ属性レジスタＲ３のＯＳ識別子を参照して、自ブロックに対する利用権限を有するＯＳ以外が作成したディスプレイリストに記載された動作設定値が自ブロックの設定レジスタ群Ｒ６に書き込まれることを阻止する。

【0033】

そして、画面合成部１７は、設定レジスタ群Ｒ６に格納された動作設定値に基づき第１の入力部１５と第２の入力部１６とが読み込んだ画面データに対して、動作設定値に従って合成処理を行い、出力画面データを生成する。ここで、設定レジスタ群Ｒ６に格納される動作設定値には、例えば、生成する出力画面データ内でいずれの画像をどのように配置するのかの画面構成情報、画面データのフォーマット、解像度、画面サイズ等の出力画面データに関連する情報が複数含まれる。

【0034】

表示制御部１８は、図示しないディスプレイに画面合成部１７が生成した出力画面データに基づき画面を表示する。

【0035】

実施の形態１にかかる表示装置１０では、マスク回路と画面更新レジスタＲ１、Ｒ２及びＯＳ属性レジスタＲ３の構成に特徴の１つを有する。そこで、図２に実施の形態１にかかる半導体装置のマスク回路とレジスタの関係を説明するブロック図を示す。

【0036】

図２に示すように、共有メモリ２０のディスプレイリストには、エントリ毎に設定レジスタアドレスＡＤＤ及び動作設定値ＳＥＴが記述される。図２に示す例では、ＲＴＯＳが生成した第１のディスプレイリストは、アドレスＡ１に保存され、ｎ個のエントリＥＮＴ１１～ＥＮＴ１ｎにより構成される。また、ＯｐｅｎＯＳ１が生成した第２のディスプレイリストは、アドレスＡ２に保存され、ｍ個のエントリＥＮＴ２１～ＥＮＴ２ｍにより構成される。

【0037】

また、図２に示すように、第１の入力部１５のマスク回路Ｃ１は、ＩＤ照合部３１、アドレスデコーダ３２を有する。また、第２の入力部１６のマスク回路Ｃ２は、ＩＤ照合部３３、アドレスデコーダ３４を有する。画面合成部１７のマスク回路Ｃ３は、アドレスデコーダ３６、アドレスデコーダ３６を有する。ここで、ＩＤ照合部３１、３３、３５は、いずれも機能的には同じものである。また、アドレスデコーダ３２、３４、３６は、いずれも機能的には同じものである。

【0038】

照合部（例えば、ＩＤ照合部）は、読み出しＩＤと、ＯＳ属性レジスタＲ３に格納されたＯＳ識別子（例えば、ＩＤ１、ＩＤ２）のうち自ブロックに対応したＯＳ識別子と、が一致したか否かを照合する。アドレスデコーダは、ＤＬ入力部１４から送信される設定レジスタのアドレスＡＤＤをデコードして、ディスプレイリストにおいて指定された設定レジスタを書き込み許可状態にする。ここで、アドレスデコーダは、対応するＩＤ照合部において、ＤＬ入力部１４から送信される読み出しＩＤと、自ブロックに関してＯＳ属性レジスタＲ３に保存されたＯＳ識別子とが一致したと判断された場合にのみデコード処理を実行する。つまり、マスク回路は、照合部により、読み出しＩＤとＯＳ属性レジスタＲ３に保存された自ブロックに対応するＯＳ識別子とが一致したと判断された場合に、自ブロックの設定レジスタ群への動作設定値の書き換えを許可する。

【0039】

図２に示す例では、第１の入力部１５及び画面合成部１７の利用権限はＲＴＯＳに設定される。これにより、第１の入力部１５の設定レジスタ群Ｒ４及び画面合成部１７の設定レジスタ群Ｒ６には、第１のディスプレイリストに記述された動作設定値ＳＥＴ以外は書き込みが阻害される。また、第２の入力部１６の利用権限はＯｐｅｎＯＳ１に設定され、第２の入力部１６の設定レジスタ群Ｒ５には、第２のディスプレイリストに記述された動作設定値ＳＥＴ以外は書き込みが阻害される。

【0040】

また、画面更新レジスタＲ１、画面更新レジスタＲ２、ＯＳ属性レジスタＲ３のいずれかが書き換えられた際には、起動制御部１２は、設定レジスタ群Ｒ４～設定レジスタ群Ｒ５の書き換えを行う。このとき、起動制御部１２では、画面更新レジスタＲ１、画面更新レジスタＲ２、ＯＳ属性レジスタＲ３へのアクセス権を変更する事はない。

【0041】

そこで、ＯｐｅｎＯＳ１が行う画面更新処理の一例を以下で説明する。ＯｐｅｎＯＳ１が画面更新を行う場合、以下の４つのステップを経て行われる。（ステップＳ１）ＯｐｅｎＯＳ１は画面更新後に適用する動作設定値をハイパーバイザを介して第２のディスプレイリストに書き込む。（ステップＳ２）ＯｐｅｎＯＳ１は、書き換えた第２のディスプレイリストを読み込むために、画面更新レジスタＲ２のアドレス及びサイズ値を書き換える。このとき、画面更新レジスタＲ２へのアクセス権限は、ＯｐｅｎＯＳ１に与えられているため、ＯｐｅｎＯＳ１はＲＴＯＳの処理を介在させることなく画面更新レジスタＲ２にアクセスする。（ステップＳ３）画面更新レジスタＲ２が書き換えられたことに応じて、起動制御部１２、メモリアクセス部１３、ＤＬ入力部１４が動作して、ＯＳ属性がＯｐｅｎＯＳ１に設定されている第２の入力部１６の設定レジスタ群Ｒ５に画面更新後の動作設定値に書き換えられる。（ステップＳ４）起動制御部１２がＯｐｅｎＯＳ１に割り込み通知により現在のステータスを通知する。

【0042】

また、表示装置１０では、ハードウェア仮想化によるＯＳへのハードウェア割り当てを変更する。このような利用リソース範囲の変更を行う際にも表示装置１０では、ＯＳ間の通信を削減することができる。そこで、図３に実施の形態１にかかる半導体装置における画面切り替えの第１の例を説明する図を示す。

【0043】

図３に示す例は、ＯｐｅｎＯＳ１及びＯｐｅｎＯＳ２によりナビゲーション画面を表示している状態で、車両のバックギアのオン・オフが切り替えられた状態を示すものである。また、図３に示す例では、入力部として第１の入力部から第５の入力部の５つの入力部を有するものとした。

【0044】

バックギアがオフの場合、表示システム１００は、第１の入力部及び第２の入力部の利用権限をＯｐｅｎＯＳ１に与え、第３の入力部から第５の入力部の利用権限をＯｐｅｎＯＳ２に与え、画面合成部の利用権限をＲＴＯＳに与える。これは、起動制御部１２のＯＳ属性レジスタＲ３にこのような利用権限となるようなＯＳ識別子をＲＴＯＳが与えることとで実現される。そして、ＯｐｅｎＯＳ１により左半分画面の画面データを生成し、ＯｐｅｎＯＳ２により右半分画面の画面データを生成する。

【0045】

図３に示す例では、ＯｐｅｎＯＳ１が背景画像とルート画像をそれぞれ生成し、第１の入力部と第２の入力部を介して画面合成部に与える。また、ＯｐｅｎＯＳ２は、背景画像、方向指示画像及び情報画像を生成し、これらを第３の入力部、第４の入力部及び第５の入力部を介して画面合成部に与える。

【0046】

そして、バックギアがオン状態に切り替えられると、表示システム１００では、ＲＴＯＳがＯＳ属性レジスタＲ３を書き換えて、第１の入力部、第２の入力部、第３の入力部及び画面合成部の利用権限をＲＴＯＳに切り替える。また、第４の入力部及び第５の入力部に関しては利用権限を設定しないことで、停止状態とする。

【0047】

バックギアがオン状態のときは、ＲＴＯＳが、第１の入力部への入力としてバックカメラ画像を与えるとともに、車両の進行予定経路を示すガイドラインと、ドライバーに警告を与えるメッセージ画像と、を生成する。そして、ガイドラインは、第２の入力部に与えられ、メッセージ画像は、第３の入力部に与えられる。

【0048】

また、図４に実施の形態１にかかる半導体装置における画面切り替えの第２の例を説明する図を示す。図４に示す例は、ＯｐｅｎＯＳ１及びＯｐｅｎＯＳ２によりナビゲーション画面を表示している状態で、そのナビゲーション画面に機能安全に関わる警告表示をオーバーレイ表示する例である。

【0049】

図４の警告表示を行わない状態は、図３のバックギアがオフの場合と同じである。そして、ＲＴＯＳにおいて警告表示が必要と判断される状況が発生した場合、表示システム１００では、ＲＴＯＳがＯＳ属性レジスタＲ３を書き換えて、第４の入力部及び５の入力部の利用権限をＯｐｅｎＯＳ２からＲＴＯＳに切り替える。起動制御部１２は、ＯＳ属性レジスタＲ３が書き換えられたことに応じて、ＯｐｅｎＯＳ２に機能ブロックの利用権限が変更されたことを割り込み通知する。これにより、ＯｐｅｎＯＳ２は、第３の入力部に与える画面データとして、背景画像、方向指示画像、及び、情報画面を１つのナビ合成画像として生成するように処理を切りかえる。また、図４に示す例では、ＲＴＯＳは、第１警告画像を生成して第４の入力部に与え、第２警告画像を生成して第５の入力部に与える。

【0050】

上記説明より、実施の形態１にかかる表示装置１０は、アクセスプロテクション部１１により、複数のＯＳに利用される場合であっても、ＯＳ毎に表示装置１０内のレジスタへのアクセス権限を制限することで、ＯＳ間の動作の干渉を防止する。また、表示システム１００では、機能ブロックの動作設定値をＯＳ毎に専用に設けられた領域にディスプレイリストとして格納し、表示装置１０内でアクセス権限が制限された画面更新レジスタＲ１、Ｒ２に格納されたアドレスによって表示装置１０内に読み込む。これにより、表示システム１００では、ＯＳ間の処理の干渉を防止する。つまり、表示装置１０は、複数のＯＳが混在する環境において、ＯＳ間で互いの動作への干渉をハードウェア的に防ぎながら、柔軟なハードウェアリソースの割り当て切り替えを行う事ができる。

【0051】

ＲＴＯＳは、非常に高いレベルの動作検証により安全性が確保される信頼済みのプログラムである。一方、ＯｐｅｎＯＳは、ＲＴＯＳに比べると検証レベルが低く、信頼済みでないプログラムとして捉えることができる。そのため、ＯｐｅｎＯＳのバージョン変更があることが多い。このようなＲＴＯＳとＯｐｅｎＯＳとを混在させる環境において、ＲＴＯＳとＯｐｅｎＯＳとの間の通信が発生すると、ＯｐｅｎＯＳのバージョン変更に伴いＲＴＯＳについての動作も再検証する必要がある。このとき、ＲＴＯＳに対する再検証においては再検証とはいえ高レベルな検証が求められ、時間的、コスト的な負担が増大する。しかしながら、表示装置１０を用いた表示システム１００では、ＯＳ間の通信が発生しないため、ＯｐｅｎＯＳに変更が生じてもＲＴＯＳの再検証が必要なく、再検証にかかる時間的、コスト的な負担を大幅に軽減することができる。

【0052】

また、実施の形態１にかかる表示装置１０では、ＯＳ動作設定値を変更する際に、ＯＳ間の通信、及び、各ＯＳがアクセスするレジスタの変更する必要がないため、動作設定値の変更に要する処理を高速化することができる。

【0053】

また、実施の形態１にかかる表示装置１０を用いることで、ＲＴＯＳよりも低いレベルの検証しかなされていないＯｐｅｎＯＳが妨害することなく、高レベル検証を経たＲＴＯＳによる機能安全に関連する表示を行うことができる。

【0054】

実施の形態２
実施の形態２では、実施の形態１にかかる表示装置１０の別の形態となる表示装置１０ａを含む表示システム２００について説明する。なお、実施の形態２の説明において、実施の形態１と同じ構成要素については実施の形態１と同じ符号を付して説明を省略する。

【0055】

図５に実施の形態２にかかる表示装置１０ａを含む表示システム２００のブロック図を示す。図５に示すように、表示装置１０ａは、表示装置１０の起動制御部１２、第１の入力部１５、第２の入力部１６、画面合成部１７に代えて、起動制御部１２ａ、第１の入力部１５ａ、第２の入力部１６ａ、画面合成部１７ａを有する。

【0056】

起動制御部１２ａは、起動制御部１２に占有設定レジスタＲ１１、エラーレジスタＲ１２、Ｒ１３、ステータスレジスタＲ１４を追加したものである。占有設定レジスタＲ１１、エラーレジスタＲ１２は、ＲＴＯＳのみにアクセス権限が与えられるレジスタである。エラーレジスタＲ１３、ステータスレジスタＲ１４は、ＯｐｅｎＯＳ（例えば、ＯｐｅｎＯＳ１）のみにアクセス権が与えられるレジスタである。

【0057】

第１の入力部１５ａは、第１の入力部１５のマスク回路Ｃ１をマスク回路Ｃ１１に置き換えたものである。第２の入力部１６ａは、第２の入力部１６のマスク回路Ｃ２をマスク回路Ｃ１２に置き換えたものである。画面合成部１７ａは、画面合成部１７のマスク回路Ｃ３をマスク回路Ｃ１３に置き換えたものである。

【0058】

実施の形態２にかかる表示装置１０ａでは、起動制御部１２ａ、第１の入力部１５ａ、第２の入力部１６ａ、画面合成部１７ａを有することで、各ＯＳ上で動作するアプリケーションのデバッグ性を高めることができる。そこで、起動制御部１２ａ、第１の入力部１５ａ、第２の入力部１６ａ、画面合成部１７ａの各機能ブロックについて詳細に説明する。

【0059】

そこで、図６に実施の形態２にかかる半導体装置のマスク回路とレジスタの関係を説明するブロック図を示す。マスク回路Ｃ１１～Ｃ１３は、同じ構成であるため、図６に示す例では、第１の入力部１５ａ、第２の入力部１６ａ、画面合成部１７ａのうち第１の入力部１５ａについてのみマスク回路を示した。また、図６では、第１の入力部１５ａに対応するＯＳ属性レジスタＲ３の符号をＲ３ａ、占有設定レジスタＲ１１の符号をＲ１１ａとした。第２の入力部１６ａに対応するＯＳ属性レジスタＲ３の符号をＲ３ｂ、占有設定レジスタＲ１１の符号をＲ１１ｂとした。画面合成部１７ａに対応するＯＳ属性レジスタＲ３の符号をＲ３ｃ、占有設定レジスタＲ１１の符号をＲ１１ｃとした。

【0060】

図６に示すように、マスク回路Ｃ１１は、マスク回路Ｃ１にセレクタ４１を追加したものである。また、占有設定レジスタＲ１１に格納される値は、セレクタ４１の選択信号となる占有フラグ値である。この占有フラグ値は、照合部（例えば、ＩＤ照合部３１）に与えるＯＳ識別子としてＯＳ属性レジスタＲ３ａに格納された値を用いるのか、予め設定された固定値（例えば、ＲＴＯＳを示すＩＤ１）を用いるのか、を示すものである。占有設定レジスタＲ１１において占有フラグ値は、機能ブロック毎に格納される。そして、セレクタ４１は、占有フラグ値に応じて、ＩＤ照合部３１に与えるＯＳ識別子を、ＯＳ属性レジスタＲ３ａに格納された値と固定値（例えば、ＲＴＯＳを示すＩＤ１）との間で切り替える。図６に示す例では、占有フラグ値が０であれば固定値がＩＤ照合部３１に与えられ、占有フラグ値が１であればＯＳ属性レジスタＲ３ａの値がＩＤ照合部３１に与えられる。なお、占有フラグ値は、ＲＴＯＳの指示により機能ブロック毎に切り替えられるものとする。

【0061】

ステータスレジスタＲ１４は、占有設定レジスタ占有設定レジスタＲ１１に格納された占有フラグ値をモニタして保持する。エラーレジスタＲ１２、Ｒ１３は、占有フラグ値と、マスク回路内のＩＤ照合部３１に入力された読み出しＩＤと、設定レジスタ群に含まれるレジスタを指定するレジスタアドレス（例えばアドレスデコーダの出力値）と、をモニタした値を保持する。

【0062】

実施の形態２にかかる表示システム２００では、エラーレジスタＲ１２、Ｒ１３及びステータスレジスタＲ１４によりマスク回路の入出力をモニタすることで、ソフトウェアのデバッグ性を高めることができる。また、占有設定レジスタＲ１１に占有フラグ値を格納することで、ＲＴＯＳから機能ブロックの利用権限の一時的な変更を行うことがかのうだるためさらにデバック性を高めることができる。

【0063】

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。

【符号の説明】

【0064】

１０、１０ａ 表示装置
１１ アクセスプロテクション部
１２、１２ａ 起動制御部
１３ メモリアクセス部
１４ ＤＬ入力部
１５、１５ａ 第１の入力部
１６、１６ａ 第２の入力部
１７、１７ａ 画面合成部
１８ 表示制御部
２０ 共有メモリ
３１、３３、３５ ＩＤ照合部
３２、３４、３６ アドレスデコーダ
４１ セレクタ
１００、２００ 表示システム
Ｃ１～Ｃ３、Ｃ１１～Ｃ１３ マスク回路
Ｒ１、Ｒ２ 画面更新レジスタ
Ｒ３ ＯＳ属性レジスタ
Ｒ４～Ｒ６ 設定レジスタ群
Ｒ１１ 占有設定レジスタ
Ｒ１２、Ｒ１３ エラーレジスタ
Ｒ１３ エラーレジスタ
Ｒ１４ ステータスレジスタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】