JPH04367057A - 複数タスクの実時間処理装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数タスクの実時間処
理装置に関するものであり、さらに詳しくは、コンピュ
ータのリアルタイム・マルチタスクオペレーティングシ
ステムの改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、コンピュータの運用効率並びに操
作性を向上させるためにオペレーティングシステム（Ｏ
Ｓ）が広く用いられている。このうち、リアルタイム・
マルチタスクＯＳは、複数のタスク（マルチタスク）を
実時間（リアルタイム）で処理する機能を備えたＯＳで
あり、工場のプロセス制御やビル管理システムに利用さ
れている。リアルタイム・マルチタスクＯＳにおいて、
各タスクの実行順序を決めるアルゴリズムには、優先順
位方式とラウンドロビン方式のいずれか一方、あるいは
両方の組合せが一般的に用いられている。優先順位方式
では、予め設定した優先順位の高いタスクを先に実行し
、優先順位の低いタスクを後に実行する。また、ラウン
ドロビン方式では、並列実行させたいタスクに平等にＣ
ＰＵ時間を割り当てて、その時間内に終わらないタスク
は強制終了して実行待ち状態とし、次のタスクを実行す
る。

【０００３】従来の標準的なリアルタイム・マルチタス
クＯＳにおけるタスク処理順序の決定アルゴリズムを図
５に例示する。今、複数のタスクＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ
４，Ｔ５，Ｔ６，…のプライオリティ（優先順位）が、
図５に示す通りであるとする。すなわち、タスクＴ１，
Ｔ２，Ｔ３が同一順位で第１順位、タスクＴ４が第２順
位、タスクＴ５，Ｔ６が同一順位で第３順位とする。第
１順位のタスクＴ１，Ｔ２，Ｔ３は、矢印Ａに示すよう
に、時分割的に順次実行される。そして、第１順位のタ
スクＴ１，Ｔ２，Ｔ３の実行が終了すれば、次に、矢印
Ｂに示すように、第２順位のタスクＴ４が実行される。 そして、第２順位のタスクＴ４の実行が終了すれば、次
に、矢印Ｃに示すように、第３順位のタスクＴ５，Ｔ６
が時分割的に順次実行される。

【０００４】このように、従来のリアルタイム・マルチ
タスクＯＳでは、複数のタスクを実時間処理しようとす
るとき、その実行順序は各タスクに予めジェネレーショ
ン時に割り当てられたプライオリティによって決定され
、そのプライオリティが高いものから順次処理される。 さらに、同一プライオリティのタスク間では、ＦＩＦＯ
（Ｆｉｒｓｔ　　Ｉｎ　　Ｆｉｒｓｔ　　Ｏｕｔ）のア
ルゴリズムに従い、先に入力されたタスクが先に実行さ
れるように、順次処理される。なお、タスクの処理待ち
順序は、システムコールあるいは割り込み処理の発生時
に決定される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のリアルタイム・
マルチタスクＯＳでは、複数のタスクが同時に動作要求
を出しているとき、その処理は一貫して上述の手順で実
行される。しかし、実際には或る条件が成立したとき、
その次に行われる処理は経験的に予想できる。例えば、
ビル管理のシステムでは、警報が発生したときにユーザ
ーが行う処理としては、まず、その警報の箇所を調べて
、処理対策のマニュアルを見た後、その処理対策を実行
することが予想できる。このような場合、警報の箇所を
調べるための処理タスクや、処理対策のマニュアルを見
るための処理タスク、並びに処理対策の実行タスクが、
通常時よりも高いレベルのプライオリティで待ちの状態
にあることが望ましい。しかるに、従来のＯＳでは、ジ
ェネレーション時のプライオリティに従ってタスクの実
行順序が決定されるため、見た目の反応が遅いように感
じられることがある。

【０００６】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、複数のタスクを実
時間で処理するリアルタイム・マルチタスクＯＳにおい
て、所定の条件が満たされる場合には所定のタスクの優
先順位を変更することにより、実時間応答性を高めるこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る複数タスク
の実時間処理装置にあっては、上記の課題を解決するた
めに、図１に示すように、複数のタスクの各々に割り当
てられた優先順位を記憶するタスク優先順位記憶手段１
と、タスク優先順位記憶手段１の記憶内容を参照して優
先順位の高いタスクを優先順位の低いタスクよりも先に
実行し、同一優先順位のタスクは所定の順序で循環的に
実行する実行タスク切換手段２とを備えるＣＰＵ制御装
置において、所定の条件を判定する条件判定手段３と、
条件判定手段３により所定の条件が判定されたときにタ
スク優先順位記憶手段１に記憶された優先順位を変更す
る優先順位変更手段４とを備えることを特徴とするもの
である。

【０００８】

【作用】本発明では、複数のタスクを実時間で処理する
に際して、タスク優先順位記憶手段１に記憶された各タ
スクの優先順位に基づいて、優先順位の高いタスクを先
に実行し、優先順位の低いタスクを後に実行するように
、実行タスク切換手段２により実行タスクを切り換える
。この実行タスク切換手段２では、同一優先順位のタス
クについては、所定の順序で循環的に各タスクを実行す
るように、実行タスクを切り換えて行く。

【０００９】条件判定手段３では、所定の条件が満たさ
れるか否かを判定する。そして、所定の条件が満たされ
る場合には、タスク優先順位記憶手段１に記憶された所
定のタスクの優先順位を優先順位変更手段４により変更
する。このようにすれば、所定の条件の下で優先的に処
理されるべきタスクが先に実行されるように実行順序が
変更され、実時間応答性を高めることができる。

【００１０】

【実施例】図２は本発明の一実施例のハードウェア構成
を示すブロック図である。図中、１０はバスラインであ
り、アドレスバスとデータバス及び制御バスを含んでい
る。１１はＣＰＵであり、いわゆるノイマン型のプログ
ラム実行機能を備えている。１２は外部Ｉ／Ｏ装置であ
り、外部からデータを入力したり、外部にデータを出力
する機能を有する。１３はキーボード、１４はＣＲＴデ
ィスプレイであり、オペレータ（操作者）とコンピュー
タとの間のマン−マシン・インターフェイスとして利用
される。１５はＲＯＭであり、オペレーティングシステ
ム（ＯＳ）や必要なプログラムが格納されている。１６
はＲＡＭであり、各種の変数やフラグ、テーブル等が格
納されている。なお、本実施例では、ＣＰＵ１１は内蔵
タイマ２０を備えているものとする。内蔵タイマ２０は
一定時間又はプログラムされた時間毎に割り込みを発生
させて、タスクの切り換えを行うために利用される。

【００１１】図３は本実施例のリアルタイムＯＳにおけ
るタスクの処理順序決定の原理を概念的に示している。 このＯＳでは、タスクの処理順序を決定する際に、従来
のタスク単位のプライオリティだけでなく、メモリープ
ールの使用状況、各キューの待ち状況、実メモリー内及
び実メモリー外のタスクの状況、実行中タスク、停止中
タスク、割り込みの状況、さらに、警報等に応じた参照
ルールに応じて、動的にプライオリティを変化させなが
ら、最適なタスクの処理順序を決定するものである。

【００１２】図４は本実施例のリアルタイムＯＳの構成
を更に具体的に示すブロック図である。図中、＃１はデ
ィスパッチャであり、本システムの特徴となる部分であ
る。これは以下に述べる各管理ブロック＃２〜＃５から
の情報と＃７の参照ルールから、＃６のタスク処理順序
を決定するブロックである。＃２は現在発生中の割り込
みの種類とその処理状況を管理する割り込み管理ブロッ
クである。＃３は各メモリプールの使用状況を管理する
プール使用状況管理ブロックである。メモリプールの使
用状況としては、各メモリプールの空きとフリーブロッ
クの所有タスクが管理対象となる。＃４は各キューの待
ち状況を管理するキュー管理ブロックである。＃５は現
在の各レベルでの処理待ちの対象となっているタスクの
状況を管理するタスク状況管理ブロックである。

【００１３】次に、＃７の参照ルールについて詳述する
。これは、ターゲットシステムの作成時にユーザーが作
成する動的なタスクプライオリティの変更のためのルー
ルである。ここで、このルールの表記法はＣ言語に準拠
するものとするが、使用可能な関数は以下に定義された
ものだけとする。以下、＃７の参照ルールで使用する関
数について説明する。

【００１４】（１）ＰｒｉＧｅｔ これは、タスクの現在のプライオリティ値を得るための
関数であり、その書式は次の通りとする。 ｒｅｔ＝ＰｒｉＧｅｔ（ｔａｓｋｎａｍｅ）；ここで、
ｔａｓｋｎａｍｅはタスク名であり、返却値は、指定の
タスクが存在しなかった場合には、ｒｅｔ＝−１となり
、指定のタスクが存在する場合には、そのタスクの現在
のプライオリティ値Ｐｒｉを得ることができ、ｒｅｔ＝
Ｐｒｉとなる。

【００１５】（２）ＰｒｉＳｅｔ これは、タスクのプライオリティ値をセットするための
関数であり、その書式は次の通りとする。 ｒｅｔ＝ＰｒｉＳｅｔ（ｔａｓｋｎａｍｅ，ｎｕｍ｛，
−ｕ，−ｄ，−ｓ｝〔，−ｔ〕）； ここで、ｔａｓｋｎａｍｅはタスク名であり、ｎｕｍは
０〜２５５の数値である。返却値は、正常終了時には、
ｒｅｔ＝０となり、指定のタスクが存在しなかった場合
には、ｒｅｔ＝−１となる。オプション−ｕは、ｎｕｍ
で示された値だけタスクのプライオリティを上げる。た
だし、上限を越える値が指定されたときは上限値で切り
捨てる。オプション−ｄは、ｎｕｍで示された値だけタ
スクのプライオリティを下げる。ただし、下限を下回る
値が指定されたときは下限値で切り上げる。オプション
−ｓは、ｎｕｍで示した値をタスクのプライオリティと
して新たに設定する。ただし、上下限を越える値が指定
されたときは上下限値で切り捨てる。オプション−ｔは
、そのタスクが停止すると同時に元のプライオリティに
戻す。なお、〔〕は省略可能である。

【００１６】また、第２の書式として、次の書式も使用
可能とする。 ｒｅｔ＝ＰｒｉＳｅｔ（ｔａｓｋｎａｍｅ，ＤＥＦＰＲ
Ｉ）； ここで、ｔａｓｋｎａｍｅはタスク名であり、ＤＥＦＰ
ＲＩはジェネレーション時に決められた値である。この
書式を使用した場合には、指定のタスクのプラオリティ
をジェネレーション時に決められた値に戻すことができ
る。

【００１７】（３）ＷａｋｅＵｐ これは、タスクを立ち上げるための関数であり、その書
式は次の通りとする。 ｒｅｔ＝ＷａｋｅＵｐ（ｔａｓｋｎａｍｅ）；ここで、
ｔａｓｋｎａｍｅはタスク名であり、返却値は、指定の
タスクが存在しなかった場合には、ｒｅｔ＝−１となり
、指定のタスクが既に動作中である場合には、ｒｅｔ＝
１となり、正常終了時には、ｒｅｔ＝０となる。

【００１８】（４）Ｓｌｅｅｐ これは、タスクを停止させるための関数であり、その書
式は次の通りとする。 ｒｅｔ＝Ｓｌｅｅｐ（ｔａｓｋｎａｍｅ）；ここで、ｔ
ａｓｋｎａｍｅはタスク名であり、返却値は、指定のタ
スクが存在しなかった場合には、ｒｅｔ＝−１となり、
指定のタスクが既に停止中である場合には、ｒｅｔ＝１
となり、正常終了時には、ｒｅｔ＝０となる。

【００１９】（５）Ｉ／Ｏ これは、登録外部Ｉ／Ｏからのアクセス情報を得るため
の関数であり、その書式は次の通りとする。 ｒｅｔ＝Ｉ／Ｏ（ＩＯｎａｍｅ）； ここで、ＩＯｎａｍｅは外部Ｉ／Ｏ（ポート）名であり
、返却値は、指定の外部Ｉ／Ｏが存在しなかった場合に
は、ｒｅｔ＝−１となり、指定の外部Ｉ／Ｏからのアク
セスがあった場合には、ｒｅｔ＝０となる。

【００２０】（６）ＰｏｏｌＦｒｅｅ これは指定されたプールのフリーブロックサイズを得る
ための関数であり、その書式は次の通りとする。 ｒｅｔ＝ＰｏｏｌＦｒｅｅ（Ｐｏｏｌｎａｍｅ）；ここ
で、Ｐｏｏｌｎａｍｅはプール名であり、返却値は、指
定のプールが存在しなかった場合には、ｒｅｔ＝−１と
なり、指定のプールが存在する場合には、そのプールの
フリーブロックバイト数Ｆｒｅｅを得ることができ、ｒ
ｅｔ＝Ｆｒｅｅとなる。

【００２１】（７）ＰｏｏｌＢｌｏｃｋこれは指定され
たプール内のメモリーブロックの使用状況を得るための
関数であり、その書式は次の通りとする。 ｒｅｔ＝ＰｏｏｌＢｌｏｃｋ（Ｐｏｏｌｎａｍｅ）；こ
こで、Ｐｏｏｌｎａｍｅはプール名であり、返却値は、
指定のプールが存在しなかった場合には、ｒｅｔ＝−１
となり、指定のプールが存在する場合には、そのプール
内のメモリーブロックの使用状況を格納した構造体変数
Ｂｌｏｃｋを得ることができ、ｒｅｔ＝Ｂｌｏｃｋとな
る。

【００２２】ここで、構造体変数Ｂｌｏｃｋは、Ｃ言語
のｓｔｒｕｃｔ文を用いて、次のように定義される。 ｓｔｒｕｃｔ　　Ｂｌｏｃｋ｛ｕｎｓｉｇｎｅｄ　　ｉ
ｎｔ　　Ｃｏｕｎｔ；ｕｎｓｉｇｎｅｄ　　ｃｈａｒ　
　＊Ｗｈｏｓ〔＿ＢＭＡＸ，１〕；｝； ここで、変数Ｃｏｕｎｔは、符号を持たない整数値（０
〜６５５３５）のデータ型を有しており、使用中のブロ
ックの総数を示す。また、＊Ｗｈｏｓ〔＿ＢＭＡＸ，１
〕はポインター配列であり、ポインター演算子（＊）が
付いている文字型の配列変数である。＿ＢＭＡＸはシス
テム変数であり、１プール内の最大ブロック数を表す。 第２添字＝０の場合、各ブロックの所有タスク名が格納
されており、第２添字＝１の場合、各ブロックの先頭ア
ドレスが格納されている。

【００２３】（８）Ｑｕｅ これは指定されたキューの待ちフリーブロックの状況を
得るための関数であり、その書式は次の通りとする。 ｒｅｔ＝Ｑｕｅ（Ｑｕｅｎａｍｅ）； ここで、Ｑｕｅｎａｍｅはキュー名であり、返却値は、
指定のキューが存在しなかった場合には、ｒｅｔ＝−１
となり、指定のキューが存在する場合には、そのキュー
の待ちフリーブロックの使用状況を格納した構造体変数
Ｑｕｅを得ることができ、ｒｅｔ＝Ｑｕｅとなる。

【００２４】ここで、構造体変数Ｑｕｅは、Ｃ言語のｓ
ｔｒｕｃｔ文を用いて、次のように定義される。 ｓｔｒｕｃｔ　　Ｑｕｅ｛ｕｎｓｉｇｎｅｄ　　ｉｎｔ
　　Ｃｏｕｎｔ；ｕｎｓｉｇｎｅｄ　　ｃｈａｒ　　＊
Ｗｈｏｓ〔＿ＱＭＡＸ，１〕；｝； ここで、変数Ｃｏｕｎｔは、符号を持たない整数値（０
〜６５５３５）のデータ型を有しており、待ちになって
いるキューの総数を示す。また、＊Ｗｈｏｓ〔＿ＱＭＡ
Ｘ〕はポインター配列であり、ポインター演算子（＊）
が付いている文字型の配列変数である。＿ＱＭＡＸはシ
ステム変数であり、１キューに入る最大フリーブロック
数を表す。

【００２５】以上のような関数を用いて表記された＃７
の参照ルールを、＃１のディスパッチャはシステム起動
直後に内部テーブルに登録し、実行時に参照しながら＃
６の動的プライオリティを最適な状態で生み出して行く
ものである。

【００２６】

【発明の効果】本発明では、優先順位の高いタスクを優
先順位の低いタスクよりも先に実行し、同一優先順位の
タスクは所定の順序で循環的に実行する複数タスクの実
時間処理装置において、所定の条件を判定する条件判定
手段と、条件判定手段により所定の条件が判定されたと
きにタスク優先順位記憶手段に記憶された優先順位を変
更する優先順位変更手段とを設けたものであるから、所
定の条件が満たされる場合には所定のタスクの優先順位
を変更することができ、これにより、実時間応答性を高
めることができ、自由度の高い最適制御が可能となると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成を示すクレーム対応ブロック
図である。

【図２】本発明の一実施例のハードウェア構成を示すブ
ロック図である。

【図３】本発明におけるタスクの処理順序決定の原理を
概念的に示す図である。

【図４】本発明のシステム構成を示すブロック図である
。

【図５】従来例の動作説明図である。

【符号の説明】

１　　　　タスク優先順位記憶手段 ２　　　　実行タスク切換手段 ３　　　　条件判定手段 ４　　　　優先順位変更手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　　　複数のタスクの各々に割り当てら
   れた優先順位を記憶するタスク優先順位記憶手段と、タ
   スク優先順位記憶手段の記憶内容を参照して優先順位の
   高いタスクを優先順位の低いタスクよりも先に実行し、
   同一優先順位のタスクは所定の順序で循環的に実行する
   実行タスク切換手段とを備えるＣＰＵ制御装置において
   、所定の条件を判定する条件判定手段と、条件判定手段
   により所定の条件が判定されたときにタスク優先順位記
   憶手段に記憶された優先順位を変更する優先順位変更手
   段とを備えることを特徴とする複数タスクの実時間処理
   装置。