JPH02278410A - 仮想タイマ制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、マルチタスクをサポートしている計算機シス
テム（以下、単にシステムという）に関し、特にシステ
ム内に１つしかない時間をカウントするカウンタレジス
タに使って各タスクに固有の仮想的な実時間タイマを実
現する仮想タイマ制御方式に関する。

〔従来の技術〕

タイマとは、一定時間間隔毎にその内容がカウントアン
プされる仕組みが付加されたレジスタである。このよう
なレジスタは、システム内で発生した２つの事象間の時
間間隔を計測するときやシステム内の時刻を計数すると
きに使われる。これらの仕事はＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ
　　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　　Ｕｎｉｔ）でも処理可能
であるが、タイマを導入することにより、ＣＰＵはこれ
らの計数作業とは別の作業を同時に実行可能となる。

このため、システム全体の処理効率が向上する。

さて、マルチタスクがサポートされているシステムでも
、各タスクにおいて前記のような時間計数の作業はよく
発生する。そこで、各タスクに固存のタイマが存在すれ
ば便利である。ここで、タイマは２種類に分類される。

１つは、そのタスクが動作している時間のみを計数する
タイマであり、もう１つは、実際の時間を計数するタイ
マである。

前者の種類のタイマは、各タスクに割り当てられたＣ、
ＰＵによっても実現可能である。つまり、そのタスクに
ＣＰＵが割り当てられている間中、ＣＰＵはカウント作
業を行えばよい。ところが、後者の種類のタイマは、タ
スクに割り当てられたＣＰＵだけでは実現できない。こ
れは、そのタスクにＣＰＵが割り当てられていない期間
も計数作業を必要とするためである。本発明の仮想タイ
マ制御方式は、この後者のタスク固有の実時間タイマの
実現方式に関する。

タスク固有の実時間タイマの実現方式として、最も原始
的な方式は、同時に動作するタスク数と同数の実時間タ
イマを構成し、各タスクに１つずつ実時間タイマを割り
当てる方式である。この方式の場合、比較的小規模な（
同時動作可能なタスク数が少ない）システムであれば問
題はないが、同時動作可能なタスク数が数百〜千数百に
及ぶような大規模なマルチタスクシステムにおいては、
同時動作可能なタスク数と同数の実時間タイマをハード
ウェアで構成することはコスト的に考えても困難である
。そこで、小数のタイマを使って、仮想的に各タスクに
固有の実時間タイマを実現できれば便利である。

これを実現する方式としては、インターバルタイマによ
る方式がある。インターバルタイマとは、カウンタに設
定された値を一定時間間隔でカウントダウンし、カウン
タの値が“０”になった時点でインターバルタイマ割込
みを発生して、ＣＰＵにインターバルタイマ割込み用の
処理をさせる仕組みが入った一種のタイマである。この
ようなインターバルタイマを使うことによって、一定時
間間隔で特定の処理をＣＰＵにさせることができ、この
処理の中で各タスク固有のカウンタ用領域（単なるメモ
リの一部）をカウントアンプすれば、各タスク固有のカ
ウンタ用領域が一種のタイマとして利用できる。この方
式であれば、ハードウェアのタイマとしてはインターバ
ルタイマを１つ構成すればよい。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来のインターバルタイマによる方式では、Ｃ
ＰＵが一定時間間隔ですべてのタスク固有のカウンタ用
領域をカウントアツプしなければならないので、タスク
数が多い場合にはＣＰＵのオーバヘッドになり、ＣＰＬ
Ｉのオーバヘッドをある程度以下に抑えるためにはイン
ターバルタイマに設定するインターバル値をＣＰＵの処
理スヒードに対して十分大きくしなければならない、つ
まり仮想タイマ値の刻みをある程度太き（しなければな
らないことになり、ＣＰＵの処理スピードに近いような
小さな時間間隔を計測することはできないという欠点が
ある。なお、ローカルエリアネットワークなどの高速な
制御が必要なシステムにおいては、各タスクに十分短い
時間間隔を正確に計測できる実時間タイマが必要である
。

また、ＣＰＵがより緊急の処理を行っているときなどに
はインターバルタイマ割込み用の処理を起動できない場
合があり、このような場合にはインターバルタイマ割込
みは保留されて緊急の処理が完了してからインターバル
タイマ割込み用の処理を行うことになり、各タスク固を
のカウンタ用領域をカウントアツプするタイミングがず
れるために仮想タイマに誤差が発生するという欠点があ
る。

本発明の目的は、上述の点に鑑み、１つのハードウェア
のタイマで仮想的に各タスクに固有の実時間タイマを利
用可能とするとともに、従来のインターバルタイマによ
る方式よりも短い時間間隔を正確に計測できるようにし
た仮想タイマ制御方式を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕 本発明の仮想タイマ制御方式は、マルチタスクをサポー
トしている計算機システムにおいて、指定された仮想タ
イマ変更値とその時点のカウンタレジスタの値とから新
しいオフセット値を計算してオフセットレジスタに設定
する仮想タイマ変更手段と、指定されたオフセット変更
値を前記オフセットレジスタに設定するオフセット変更
手段と、前記オフセットレジスタの内容を読み出して要
求元に渡すオフセット参照手段と、前記オフセットレジ
スタとその時点の前記カウンタレジスタの値とからその
時点の仮想タイマ値を計算して要求元に渡す仮想タイマ
参照手段とを有する。

〔作用〕

本発明の仮想タイマ制御方式では、仮想タイマ変更手段
が指定された仮想タイマ変更値とその時点のカウンタレ
ジスタの値とから新しいオフセット値を計算してオフセ
ントレジスタに設定し、オフセット変更手段が指定され
たオフセット変更値をオフセットレジスタに設定し、オ
フセット参照手段がオフセットレジスタの内容を読み出
して要求元に渡し、仮想タイマ参照手段がオフセットレ
ジスタとその時点のカウンタレジスタの値とからその時
点の仮想タイマ値を計算して要求元に渡す。

〔実施例〕

次に、本発明について図面を参照して詳細に説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る仮想タイマ制御方式
の構成を示すブロック図である０本実施例の仮想タイマ
制御方式は、指定された仮想タイマ変更値とその時点の
カウンタレジスタ（実時間タイマレジスタ）Ｔの値とか
ら新しいオフセント値を計算しオフセットレジスタ０に
設定する仮想タイマ変更手段１１と、指定されたオフセ
ット変更値をオフセットレジスタ○に設定するオフセッ
ト変更手段１２と、オフセットレジスタＱの内容を読み
出して要求元に渡すオフセット参照手段１３と、オフセ
ットレジスタ０とその時点のカウンタレジスタＴの値と
からその時点の仮想タイマ値を計算して要求元に渡す仮
想タイマ参照手段１４とから構成されている。

第２図を参照すると、仮想タイマ変更手段１１における
処理は、カウンタレジスタ続出しステップ２１と、オフ
セント値計算ステップ２２と、オフセントレジスタ変更
ステップ２３とからなる。

第３圀を参照すると、仮想タイマ参照手段１４における
処理は、カウンタレジスタ続出しステソフ“３１と、オ
フセントレジスタＪ売出しステップ３２と、仮想タイマ
値計算ステップ３３とからなる。

次に、このように構成された本実施例の仮想タイマ制御
方式の動作について、第４図および第５図を参照しなが
ら説明する。

第４図に示すように、３つのタスク＃１〜＃３がある場
合を考える。各タスク＃ｌ〜＃３は、オフセット値を退
避するためのオフセット退避域＃１〜＃３をそれぞれ持
っている。各オフセット退避域＃１〜＃３の初期値は“
０”とする。また、カウンタレジスタＴの初期値も“０
”とする。

第５図は、縦軸を時間軸とし、各時刻のカウンタレノス
タＴ、オフセットレジスタ０および各オフセット退避域
＃ｌ〜＃３の値と、その時刻に仮想タイマ参照手段１４
により仮想タイマを参照したときに得られる仮想タイマ
値とを示す図である。

さて、時刻“２”　（カウンタレジスタＴの値が“２”
）に、タスク＃１が仮想タイマ変更手段１１により仮想
タイマ値を“０”に変更する場合■を考える。仮想タイ
マ変更手段１１は、カウンタレジスタＴの値“２”を読
み出しくステップ２１）、Ｉ旨定された仮想タイマ変更
値“０”がらステップ２１で得られたカウンタレジスタ
Ｔの値“２”を引き算して新オフセット値″−２”を計
算しくステップ２２）、得られた新オフセ、ト値“２”
をオフセットレジスタＯに設定する（ステップ２３）。

次に、時刻“３”に、仮想タイマ参照手段１４により仮
想タイマ値を読む場合を考える。仮想タイマ参照手段１
４は、カウンタレジスタＴの値１３゛を読み出しくステ
・ツブ３１）、オフセットレジスタ○の値“−２”を読
み出しくステ、ブ３２）、ステップ３１で得られた値“
３“とステ、プ３２で得られた値“−２”とを加え合わ
せることによりその時点の仮想タイマ値“１”を計算す
る（ステップ３３）、仮想タイマ値をＯ°に変更してか
ら時間が１単位だけ経過した後であるので、仮想タイマ
値として“１″が得られれば実時間タイマとして正しく
動作していることになる。

続いて、時刻“４”に、タスク＃１からタスク＃２にタ
スク切換えが発生したものとする。このときのタスク切
換えの処理の一部として、オフセントレジスタ０の変更
を行う。詳しくは、オフセット参照手段１３によりオフ
セットレジスタＯから得られたオフセット値をタスク＃
１のオフセット退避域＃１に退避し、タスク＃２のオフ
セット退避域＃２の値をオフセント変更手段１２により
オフセントレジスタ０に設定する。第４図の動作■であ
る。この動作により、オフセット退避域＃１には“−２
”が設定され、オフセットレジスタ０には“０”が設定
される。したがって、このタスク切換えの直後に仮想タ
イマ参照手段１４により仮想タイマ値を読めば、仮想タ
イマ値“４″が得られる。

次に、時刻“５”に、タスク＃２が仮想タイマ変更手段
１１により仮想タイマ値を“ｌＯ”に変更する場合■を
考える。仮想タイマ変更手段１１は、カウンタレジスタ
Ｔの値“５“を読み出しくステップ２１）、指定された
仮想タイマ変更値“１０”からステップ２１で得られた
カウンタレジスタＴの値“５”を引き算して新オフセッ
ト値“５”を計算しくステップ２２）、得られた新オフ
セット値“５”をオフセットレジスタ０に設定する（ス
テップ２３）。

続いて、時刻“６”に、タスク＃２からタスク＃３への
タスク切換えが発生すると、時刻“４”でのタスク切換
えの場合と同様に、オフセ−／　ト退避域＃２には５”
が退避され、オフセットレジスタ０には“０”が設定さ
れる。第４図の動作■である。

このように、タスク切換えを行いつつ時刻゛ｌＯ”に再
びタスク＃１が起動される場合■を考える。この間には
タスク＃１は１度も起動されなかったものとする。既述
したタスク切換えの場合と同様にして、オフセット参照
手段１３によりオフセット退避域＃１の値“−２”が参
照され、この値″−２”がオフセント変更手段１２によ
りオフセントレジスタ０に設定される。したがって、タ
スク切換え直後に仮想タイマ参照手段１４により仮想タ
イマを参照したときに得られる仮想タイマ値は“８”で
ある、タスク＃１は、時刻“２”のとき仮想タイマ値を
“０°に変更したので、時刻“１０゛の時点で仮想タイ
マ値“８”が得られれば実時間タイマして正しく動作し
ていることになる。

以上述べたことからもわかるように、本実施例では、タ
スク切換えのたびにオフセント参照手段１３およびオフ
セット変更手段１２によりオフセントレジスタ○の内容
を変更すれば、仮想タイマ変更手段１１および仮想タイ
マ参照手段１４を通して見える仮想タイマは、各タスク
＃１〜＃３に固有の実時間タイマとして見える。つまり
、あるタスクの仮想タイマは、別のタスクが仮想タイマ
値を変更しても影響を受けない。

また、本実施例では、ＣＰＵに定期的な処理を必要とし
ないので、仮想タイマの最小刻みや精度を実際の実時間
タイマのそれと同程度にすることができ、ＣＰＵのオー
バヘッドも小さくすることができる。ただし、仮想タイ
マの参照および変更時に多少の処理が必要なので、その
程度の誤差は発生スるし、ＣＰＵのオーバヘッドも発生
する。

しかし、これは定期的にすべての仮想タイマ（タスク固
有のカウンタ用領域）の値をカウンタアップすることに
比べれば、その影響はかなり小さいものである。

〔発明の効果〕

以上のように本発明は、仮想タイマ変更手段９オフセッ
ト変更手段、オフセント参照手段、仮想タイマ参照手段
、オフセットレジスタおよびカウンタレジスタを設けた
ことにより、ハードウェアのタイマは１つで仮想的に各
タスクに固有の実時間タイマを利用可能とし、かつ従来
のインターバルタイマによる方式よりも短い時間間隔を
正確に計測できるという効果があるよ

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る仮想タイマ制御方式の
構成を示すブロック図、 第２図は第１図中の仮想タイマ変更手段の処理を示す流
れ図、 第３図は第１図中の仮想タイマ参照手段の処理を示す流
れ図、 第４図は本実施例の仮想タイマ制御方式の利用例を説明
するための図、 第５図は第４図に示した利用例の動作を説明するための
図である。 図において、 １１・・仮想タイマ変更手段、 １２・・オフセット変更手段、 １３・・オフセット参照手段、 １４・・仮想タイマ参照手段、 ０・・・オフセットレジスタ、 Ｔ・・・カウンタレジスタ （実時間タイマレジスタ）である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 マルチタスクをサポートしている計算機システムにおい
   て、 指定された仮想タイマ変更値とその時点のカウンタレジ
   スタの値とから新しいオフセット値を計算してオフセッ
   トレジスタに設定する仮想タイマ変更手段と、 指定されたオフセット変更値を前記オフセットレジスタ
   に設定するオフセット変更手段と、前記オフセットレジ
   スタの内容を読み出して要求元に渡すオフセット参照手
   段と、 前記オフセットレジスタとその時点の前記カウンタレジ
   スタの値とからその時点の仮想タイマ値を計算して要求
   元に渡す仮想タイマ参照手段とを有することを特徴とす
   る仮想タイマ制御方式。