JPH027131A - 同期方式 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明はプロセス間の同期をとるための同期方式に関す
る。

〔従来技術およびその問題点〕

複数のプロセッサやコプロセッサを同一処理装置内に共
存させ、それらを並列動作させる、という装置が多くな
りつつある。このような装置をオペレーティング・シス
テムを含めて全く新たに開発するのであれば、セマフォ
／イベント・ドリブンおよび非同期型通信を組み込むこ
とにより、各々のプロセス／プロセッサを非同期に動作
させながら、排他的に使用されるべき資源のアービトレ
ーション（ａｒｂｉｔｒａｔｉｏｎ）を行うことはそれ
ほど困難な問題ではない。しかしながら、既存の装置に
対して上述の機能を追加する場合や、異なるオペレーテ
ィング・システムを既存のハードウェアに移植する場合
には、大きな困難を伴っていた。

第２図に示すように、プロセッサＰｌ内の互いに独立な
複数のプロセスＰ１ρｎ、Ｐｌｐｍ、Ｐｌｐｏが通信チ
ャネルＣｎを介してプロセッサＰ２と通信しているとす
る。また、プロセッサＰ２内においてはＰ２ｐｘという
プロセスが動作しておりζこのプロセスは通信チャネル
Ｃｎからコマンドを受取り、それを解釈・実行する仕事
を受は持っているとする。つまりプロセッサＰ２はプロ
セッサＰ１のスレーブとして動作争ており、プロセッサ
Ｐｌ上に独立なプロセスが複数あって、それらがプロセ
ッサＰ２の使用について競合しているか否かについては
全く関知していない。

このような状態で、プロセッサＰＬ上のプロセスＰｌｐ
ｎが通信チャネルＣｎを介してプロセスＰ２上のプロセ
スＰ２ｐｘと交信していたとする。

ところが、プロセッサＰｌ上で制御がプロセスＰｌｐｎ
からＰｌｐｍへ移行したとする。この時点において、プ
ロセスＰｌｐｎの通信単位が完結していれば、新たに制
御権を得たプロセスＰｌｐｍは問題なくプロセッサＰ２
を使用することができる。しかし、それが完結していな
いにもかかわらず、プロセスＰｌｐｍが新たなコマンド
を通信チャネルＣｎを介してプロセスＰ２ｐｘへ渡した
場合に問題が生ずる。すなわち、このような場合、プロ
セスＰ２ｐｘはそのコマンドがプロセスＰ１ｐｎからで
はなくＰｌｐｍからであるという事を認識できないので
、プロセスＰ２には両系のコマンドが無秩序に混じり合
ったコマンド列が与えられることになり、予期せぬ動作
を起こすことになる。

このような問題を回避するには、通常とられる方法とし
て、いわゆるクリティカル・セクションを設けるという
ことがある。つまりプロセスが通信チャネルＣｎを介し
て通信を行っている間はイベントを抑止してプロセスの
切り換えを許さないようにする。しかし、この方法では
プロセスの切り換えの抑止期間が長く成りがちであるた
め、リアルタイム性が失われてしまうことがあるという
大きな問題がある。

クリティカル・セクションの期間をできるだけ短くする
ことによりリアルタイム性を損なわないようにするため
、セマフォによる排他制御を行うこともできる。つまり
オペレーティングシステムがセマフォを管理し、制御が
移行したプロセス側でセマフォを見ることによりプロセ
スＰ２ｐｘと通信できるか否かを判断する。この判断結
果に基づき、コマンドを送るかあるいはバファリングし
てプロセスチェンジを行うかを決めるものである。

しかしこのような方法は、オペレーティングシステムを
新規開発あるいは作り直すことを前提としたものである
。既存のシステムにこの機能を追加するには、多くの費
用と時間を要することから、現実的ではない場合が往々
にしである。また、装置やオペレーティングを新たに構
築する場合であってもなお問題がある。すなわち、この
ようなセマフォを設けるということはハードウェアの構
成の違いがオペレーティングシステムにまで入り込んで
しまうことになり、システムの拡張性およびハードウェ
アとソフトウェアとの分離性が悪くなってしまう。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上述した従来技術の問題点を解消し、
既存のシステムに対して簡単に適用できるとともに、リ
アルタイム性を失わないようにした同期方式を提供する
ことにある。

〔発明の概要〕

本発明の一実施例によれば、排他的に使用されるべき資
源側にセマフォを設け、この資源を使用するデバイス・
ドライバ等のハードウェア依存部分がこのセマフォを管
理・使用することにより、上述の目的を達成している。

〔発明の実施例〕

第１図に本願の同期方式を実現するシステムのブロック
図を示す。

第１図はグラフィクス表示を行うシステムの例を示す。

このシステムにおいては、プロセッサＰｌ上にグラフィ
クス表示を伴うアプリケーションＡＰが存在し、オペレ
ーティングシステム内の表示す−ビス・ルーチンＤＳを
用いてプロセッサＰ２内の表示制御装置ＤＣに表示を行
わせている。

一方、マウス等のポインティング・デバイス（図示せず
）からの入力に応じて、オペレーティングシステム内の
カーソル・ハンドラＣＨがやはりプロセッサＰ２内の表
示制御装置ＤＣを制御して、ソフトウェア的にカーソル
表示を行わせている。

プロセッサＰ１とプロセッサＰ２との間の通信はＦＩＦ
Ｏ方式の通信チャネルＣｎを介して行われる。

このような構成のシステムにおいて、アプリケーション
ＡＰがグラフィクス表示を更新中に、例えば使用者がマ
ウスを動かしたとすると、このマウスからの位置変化情
報の入力というイベントによってプロセスの切り換えが
起こってカーソル・ハンドラＣＨに制御が移る。カーソ
ル・ハンドラＣＨはマウスからの入力に基づいて表示画
面上のカーソルの表示を書き換えることによってその位
置を移動させる。従って、仮に排他制御を行わないとし
たら、アプリケーションからの要求に基づく表示す−ビ
ス・ルーチンＤＳによる表示画面の書き換えのための一
連のコマンドと、マウスからの入力に基づくカーソル・
ハンドラＣＨによる表示画面の書き換えのための一連の
コマンドが、混ざり合ってプロセッサＰ２の表示制御装
置ＤＣに到達する。その結果、表示画面が乱れてしまう
ことがある。

本実施例において番二、プロセッサＰ１側からプロセッ
サＰ２を見たとき通信チャネルＣｎ上に現れる情報にセ
マフォとしての機能を持たせることにより、排他制御を
行っている。これを以下に具体的に説明する。

本実施例においては、プロセッサＰ１からプロセッサＰ
２ヘコマンドを与えるに際して、使用する内部的なチャ
ネルを間接アドレッシングにより先ず指定し、その後指
定されたチャネルに対してコマンドを与えるようになっ
ている。つまり、プロセッサＰ１側から見ると、プロセ
ッサＰ２には２つのチャネルがあるように見える。これ
らのチャネルとは：レジスタＲ１−Ｒｎに共通に割り当
てられたアドレスに現れるレジスタ・ウィンドウＷ；お
よびレジスタ・ウィンドウＷにＲｌｘＲｎのうちのどの
レジスタが現れるようにするかを指定するためのレジス
タ・アドレスを書き込むことができ、また現在どのよう
なアドレスが書き込まれているかを読み出すことができ
るアドレス・ウィンドウＡ：である。本実施例では、ア
ドレス・ウィンドウＡの内容が取り得る値のうちのひと
つＡαはレジスタを指定するためではなく、表示制御装
置が占有状態にあることを示すために用いられる。（ア
ドレスＡαは実際にレジスタＲ１〜Ｒｎのいずれも指示
しない値でも良い、あるいはいずれかのレジスタを指定
はするのだが、そのレジスタはこのシステムの動作にお
いては使用されないレジスタであっても良い。） 第１図のシステムの動作に当たって、表示す−ビス・ル
ーチンＤＳあるいはカーソル・ハンドラＣＨが表示制御
装置ＤＣを使用したい場合には、先ずプロセスの切り換
えを抑止しアドレス・ウィンドウＡを読み出す。もし読
み出されたアドレスがＡαならば表示制御装置は他のプ
ロセスに占有されているので、プロセスの切り換えの抑
止を解除してから自分のプロセスを終了させる。（ある
いは、一定時間後やその資源を専有しているプロセスが
実行権を放棄あるいは失った後等に再び使用可能か否か
を調べるようにしてよい。この点に関してはリアル・タ
イム処理の分野で周知な技術であるので以上は説明しな
い。） 逆に、アドレス・ウィンドウＡから読み出されたアドレ
スがＡα以外であった場合には、表示制御装置ＤＣは占
有されてはいないので、自プロセスがこれを占有したこ
とを示すためにアドレス・ウィンドウＡにＡαを書き込
んでから、プロセスの切り換えの抑止を解除する。そし
て自プロセスを続行する。ここで表示制御装置ＤＣへコ
マンドを与えるには、最初にプロセスの切り換えを抑止
してから、当該コマンドを書き込むべきレジスタを指示
するアドレスをアドレス・ウィンドウＡへ与える。そし
てレジスタ・ウィンドウＷへ所望のコンドを書き込む。

その後プロセス切り換え抑止が不要になった時点で直ち
にこの抑止を解除する。

最後にプロセスが表示制御装置ＤＣを占有しておく必要
が無くなった時点でアドレス・ウィンドウにＡα以外の
値を書き込むことにより、占有状態を解除する。

セマフォとして用いられるアドレス・ウィンドウＡをチ
エツクするために必要な抑止期間、および個々のコマン
ドの発行に伴う抑止期間は、プロセスが資源を占有し続
ける必要のある期間に比べてかなり短時間であるため、
上述のような制御により、プロセス切り換え抑止期間を
極めて短くすることができる。

なお、占有されている状態を示すのに使用されるアドレ
ス・ウィンドウＡの値を特徴とする特許りに、非占有状
態をＡαで表してもよい。この場合、アドレス・ウィン
ドウをチエツクし非占有状態（この場合はＡα）になっ
ていることが分かると、何か別のアドレスをアドレス・
ウィンドウに設定しておく。この場合には占有状態の間
はコマンド発行中であってもアドレス・ウィンドウは占
有状態（つまりＡα以外の値）を示しているので、他に
不都合がない場合にはコマンド発行中でもプロセス切り
換えを抑止する必要はない。

当然のことではあるが、本願発明は上述のような特定の
実施例に限定されるものではない。例えば、セマフォと
して表示制御装置中のチャネル選択用のレジスタを流用
する以外にも、同様にして利用できるプロセッサＰ２側
の別のレジスタやメモリを流用あるいは新設してよい。

また、本発明の適用分野はグラフィクス表示システムに
限定されるものではない。また、セマフォの状態をチエ
ツクする際、いわゆる「テスト・アンド・セット」命令
を使用することもできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によればセマフォを排他的
に使用される資源の側に設けることにより、オペレーテ
ィングシステムに大幅な改造を加えることなく、かつシ
ステムのリアルタイム性に与える影響を最小限に抑えた
同期方式を実現することができる。また、オペレーティ
ングシステムの移植・アップグレード等を行う場合にも
、本方式に関する部分については、ハードウェアを直接
操作する部分のみの最小限の修正ですむという効果があ
る。

排他制御されるべき周辺装置を制御するＬＳＩには多く
の場合上述のセマフォとしての使い方が可能なＩ１０ポ
ートとしてのレジスタが設けられている。また、そのよ
うな既存のレジスタがない場合にも、レジスタを１つ追
加する等することにより簡単に本発明を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づくシステムの構成を示すブロック
図、第２図は従来技術の問題点を説明するための図であ
る。 Ｐｌ、Ｐ２：プロセッサ Ｐｌｐｎ、Ｐｌｐｍ、Ｐｌｐｏ、Ｐ２ｐｘ。 Ｐ２ｐｙ：プロセス ＡＰ：アプリケーション ＤＳＳ裏表す−ビス・ルーチン ＣＨ：カーソル・ハンドラ Ｃｎ：通信チャネル ＤＣ：表示制御装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数のプロセスが共通の資源を排他的に使用するシステ
   ムの同期方式において、 前記資源にセマフォを設け、前記プロセスの前記資源を
   操作する部分が前記セマフォを用いた排他制御を行うこ
   とを特徴とする同期方式。