JPH05204667A - 計算機システムのタスク実行制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数のタスクを備えた計算機システムにおい
て、タスク実行が短期間に集中するのを防止するととも
に、優先順位の高いタスクの実行要求が長時間保留され
る確率を低減する。 【構成】 現在から過去一定期間内におけるＣＰＵのタ
スク実行時間割合を示す負荷率でもってタスクの実行タ
イミングを判断し、タスク実行要求が集中した場合に
は、優先順位の低いタスクはたとえ現在時点でＣＰＵが
空き状態であったとしても直ぐに起動せずに、ＣＰＵの
負荷率が該当タスクに設定された起動許容負荷率以下に
低下した時点で起動するようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数のタスクを備え、
ランダムに発生するタスク実行要求に応じて、指定され
たタスクをＣＰＵ（中央処理装置）でもって実行する計
算機システムに係わり、特に複数のタスク実行要求が短
期間に集中した場合における各タスクの起動タイミング
を制御する計算機システムのタスク実行制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】各種製造設備の制御や各種プラントの監
視設備等に用いられる計算機システムにおいては、プラ
ント等の制御対象からの入力に対して、一定時間内に応
答を返す必要がある。

【０００３】しかし、ある事象の発生した時点のみに多
数のタスク実行要求が発生することがある。このよう
に、短期間のうちに多数のタスク実行要求が発生した場
合に備えて、各タスクには予め優先度が割当てられてい
る。そして、優先度が高いタスクに優先的にＣＰＵを割
当てるようにスケジューリングを行っている。

【０００４】しかし、負荷が高いという状況をよくよく
内情を見てみると、計算機システムにおけるＣＰＵに対
して実行要求される多数のタスクのうちには、実行要求
発生と同時に実行する必要のあるタスクと、実行要求の
発生時点から、多少遅れて実行されても業務には支障が
ないタスクもある。

【０００５】したがって、短期間のうちに多数のタスク
の実行要求が発生すると、原則とし、入力した各タスク
の実効要求を一旦起動待行列に登録して、先頭のタスク
から順番に実行していくのであるが、優先順位の高いタ
スクに対する実行要求が発生すると、この実行要求を前
記起動待行列の最終の位置ではなく、先頭近傍位置に割
込ませるようにしている。したがって、直ちに実行する
必要のあるタスクは、たとえタスク実行要求がすでに多
数発生していたとしても、比較的短時間で起動される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、優先順
位の高いタスクの実行要求が発生すると、このタスクに
優先的にＣＰＵを割当てるタスク実行制御装置において
もまだ改良すべき次のような課題があった。

【０００７】すなわち、優先度が低いタスクの実行要求
が発生したときに、たまたま、優先度が高いタスクの実
行要求が発生していなければ、優先度の低いタスクは即
座に実行される。そして、一旦実行が開始されると、最
低限のＣＰＵ単位時間は、そのタスクに与えられてしま
うようなタスクスケジューリングの計算機システムが多
い。また、優先度の低いタスクでも、共有メモリやファ
イル使用の為に排他的な実行を開始すると、優先度の高
いタスクが動けずに待ち状態になってしまう。

【０００８】具体例を上げると、ソースプログラムのコ
ンパイル等の開発作業等においては、ＣＰＵの負荷が高
い期間は、処理を控えるように設定しておきたい。ま
た、１日に１回帳票を出力するような機能があって、そ
れが、たまたまピーク負荷の時期にタスクの実行を必要
とした場合には、ＣＰＵの負荷がある程度低下した後
に、この帳票を出力するタスクを実行するのが望まし
い。

【０００９】なお、高速でタスクを実行できる大容量の
ＣＰＵを採用すれば、上述したように高負荷期間におい
て優先順位の低いタスクの実行中に優先順位の高いタス
クの実行要求が待たされる確率は小さくなる。しかし、
ＣＰＵの高負荷状態と低負荷状態との差が大きくなるの
で、ＣＰＵの機能が有効に使用されないことになり、非
常に不経済である。

【００１０】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、現在から過去一定期間内におけるＣＰＵの
タスク実行時間割合を示す負荷率でもってタスクの実行
タイミングを判断することによって、タスク実行要求が
集中した場合には、優先順位の低いタスクは、たとえ現
在時点でＣＰＵが空き状態であったとしても暫くしてか
ら起動され、ＣＰＵに対す負荷を平準化できると共に、
優先順位の高いタスクの実行要求が保留されることが極
力防止できる計算機システムのタスク実行制御装置を提
供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解消するため
に本発明は、複数のタスクを備え、ランダムに発生する
タスク実行要求に応じて、実行が要求されたタスクをＣ
ＰＵにて実行するとともに、複数のタスク実行要求が重
なった場合、これらのタスクの実行順をスケジューリン
グする計算機システムのタスク実行制御装置において、

【００１２】ＣＰＵにおける現在のタスク実行状況を監
視する負荷状況監視手段と、現在から過去一定期間内に
おけるＣＰＵのタスク実行状態の時間割合で示す負荷率
を算出する負荷率算出手段と、各タスク毎に負荷率が幾
らに低下したら起動許可するかを示す起動許容負荷率を
記憶する起動許容負荷率メモリと、発生するタスク実行
要求を一旦記憶する起動待タスクメモリと、ＣＰＵがタ
スクを実行していない期間において、起動待タスクメモ
リの各タスクの起動許容負荷率が負荷率より高い場合に
該当タスクを起動させるタスク起動判断手段とを備えた
ものである。

【００１３】

【作用】このように構成された計算機システムのタスク
実行制御装置においては、現在から過去一定期間内にお
けるＣＰＵのタスク実行状態の時間割合を示す負荷率が
常時計算されている。すなわち、ＣＰＵが連続して各タ
スクを実行している期間は負荷率が１００％であり、各
タスクが一定の時間間隔を明けて実行されている場合、
負荷率は１００％より低い値となる。すなわち、タスク
処理が終了すると時間経過とともに負荷率が低下する。

【００１４】また、この計算機システムで実行される各
タスクはその優先順位に従って、負荷率が幾らに低下し
たら起動許可するかを示す起動許可負荷率が起動許可負
荷率メモリに予め設定されている。そして、一つのタス
クに対する実行要求が発生すると、現時点でのＣＰＵの
負荷率が該当タスクの起動許可負荷率よりも低い場合に
のみ、該当タスクが実行される。

【００１５】よって、負荷率が高い期間において優先順
位の低いタスクの実行要求が入力されると、たとえ現在
時点でＣＰＵが空き状態であったとしても、負荷率が低
下するまで、該当タスクは起動されない。すなわち、Ｃ
ＰＵの負荷が分散される。また、この期間に優先順位の
高いタスクの実行要求が発生すると、そのタスクは優先
順位の低いタスクより先に実行される。

【００１６】

【実施例】以下本発明の一実施例を図面を用いて説明す
る。図１は実施例の計算機システムのタスク実行制御装
置の概略構成を示すブロック図である。

【００１７】タイマ１は第１の周期ΔＴ₁ 経過する毎に
負荷率算出手段２に対して時間割込信号ａを送出すると
共に、第２の周期ΔＴ₂ 経過する毎にタスク起動判断手
段３に対して時間割込信号ｂを送出する。

【００１８】また、負荷率算出手段２には負荷状況監視
手段４および負荷率メモリ５が接続されている。さら
に、タスク起動判断手段３には起動許容負荷率メモリ
６，起動待タスクメモリ７およびタスクメモリ８が接続
されている。なお、上述した負荷率算出手段２，タスク
起動判断手段３，負荷状況監視手段４はそれぞれ制御プ
ログラムによるソフト的手法で構成されている。

【００１９】タスクメモリ８は例えば磁気ディスク記憶
装置等で構成されており、このタスクメモリ８内にはこ
の計算機システムが実際に各種業務を実行するためのア
プリケーションプログラムからなる複数のタスク８ａが
記憶されている。

【００２０】負荷状況監視手段４は、計算機システムの
図示しないＣＰＵが現在タスクを実行期間中であるか否
かを監視する。また、負荷率算出手段２内には、図２に
示すように、１番からＭ番まで領域番号Ａが付された負
荷状態メモリ２ａが形成されている。各領域には、前記
各ΔＴ₁ 時間経過する毎に負荷状況監視手段４から読出
されたＣＰＵの負荷状態がビットデータＲで記憶され
る。ＣＰＵがタスクを実行中の場合は［１］に設定さ
れ、ＣＰＵがタスクを実行中でない場合、すなわち空き
状態の場合は［０］に設定される。そして、負荷率算出
手段２はタイマ１からΔＴ₁ 毎に時間割込信号ａが入力
すると、図３に示す流れ図に従って現在のＣＰＵの負荷
率Ｌ_R を算出する。

【００２１】図３において、割込処理が開始されると、
負荷状態メモリ２ａの領域番号Ａを１だけ増加する（Ａ
＝Ａ＋１）。増加後の領域番号Ａが最大領域数Ｍを越え
た場合、先頭の領域番号１に戻す（Ａ＝１）。次に、負
荷状況監視手段４にて検出されているＣＰＵの負荷状況
を調べる。タスク実行中の場合、領域番号Ａの指定する
領域のビットデータＲ_A を［１］に設定する。また、Ｃ
ＰＵが空き状態の場合、該当領域のビッドデータＲ_A を
［０］に設定する。

【００２２】以上の負荷状態メモリ２ａに対するビッド
データＲ_A の更新処理が終了すると、負荷状態メモリ２
ａのＭ個のビットデータＲ₁ 〜Ｒ_M のうち［１］に設定
されたビット数Ｓ（領域数）を算出する。そして、ビッ
ト数Ｓを領域数Ｍで除算して負荷率Ｌ_R を算出する。 Ｌ_R ＝（Ｓ／Ｍ）×１００ （％）

【００２３】よって、この算出された負荷率Ｌ_R は（Δ
Ｔ₁ ×Ｍ）時間前から現在時刻までの一定期間（ΔＴ₁
×Ｍ）におけるＣＰＰのタスク実行状態の時間割合
（％）を示す。そして、算出した負荷率Ｌ_R を負荷率メ
モリ５に書込んで、今回の時間割込処理を終了する。し
たがって、負荷率メモリ５内の負荷率Ｌ_R はΔＴ₁ 毎に
最新の負荷率Ｌ_R に更新される。

【００２４】前記起動許容負荷率メモリ６内には、図２
に示すように、各タスク８ａ毎に該当タスクがＣＰＵの
負荷率Ｌ_R が幾に低下すると起動許可するかを示す起動
許可負荷率が記憶されている。すなわち、前述したよう
に、優先順位の高いタスク８ａに対しては１００％また
はそれに近い値が設定され、優先順位の低いタスク８ａ
に対しては１００％より低い値が設定されている。さら
に、起動待タスクメモリ７には、外部から入力されたタ
スク実行要求が時系列的に登録される。

【００２５】そして、タスク起動判断手段３は、タイマ
１からΔＴ₂ 毎に時間割込信号ｂが入力すると、図４に
示す流れ図に従って起動待タスクメモリ７に登録されて
いる各タスクに対する起動または保留の判断処理を実行
する。

【００２６】流れ図が開始されされると、負荷状況監視
手段４にて検出されているＣＰＵの負荷状況を調べる。
タスク実行中の場合、新たなタスクを起動できないの
で、なにもせずに今回の時間割込処理を終了する。

【００２７】ＣＰＵがタスクを実行していない場合で、
かつ起動待タスクメモリ７にタスクが登録されている場
合に、負荷率メモリ５に記憶されている現在の負荷率Ｌ
_R を読取る。そして、起動待タスクメモリ７に登録され
ている各タスクの各起動許容負荷率を起動許容負荷率メ
モリ６から読出す。そして、読出した各起動許容負荷率
のうちで現在のＣＰＵの負荷率Ｌ_R より高い起動許容負
荷率が存在すると、この起動許容負荷率に対応するタス
ク８ａが起動可能タスクとなる。そして、この起動可能
タスクが複数存在した場合には、最も起動許容負荷率が
高いタスクを起動する。起動可能タスクが１個の場合、
そのタスクを起動する。なお、起動可能タスクがなけれ
ば、今回の時間割込処理においては、なにもせずに流れ
図を終了する。このように構成された計算機システムの
タスク実行制御装置の特徴を従来タスク実行制御装置の
動作と対比しながら説明する。

【００２８】図５（ａ）は従来のタスク実行制御装置に
おける各タスクの起動タイミングを示すタイムチャート
であり、図５（ｂ）は同一条件における実施例のタスク
実行制御装置における各タスクの起動タイミングを示す
タイムチャートである。

【００２９】各タスクＡ，Ｂ，Ｘはそれぞれ高い同一優
先順位を有し、タスクＣはタスクＡ，Ｂ，Ｘより低い優
先順位を有している。従って、各タスクＡ，Ｂ，Ｃ，Ｘ
は図２に示す１００，１００，７０，１００の起動許容
負荷率を有している。そして、各タスクＡ，Ｂ，Ｃ，Ｘ
がそれぞれ時刻ｔ_A ，ｔ_B ，ｔ_C ，ｔ_X に実行要求が入
力されたとする。

【００３０】図５（ａ）の従来装置においては、優先順
位が高いタスクＸの実行要求の入力時刻ｔ_X は優先順位
の高いタスクＢの終了時刻より遅いので、優先順位の低
いタスクＣの実行期間中である。したがって、タスクＸ
はタスクＣが所定の時間を消費した後に実行される。も
し、タスクＣの実行中に排他的な処理を開始すると、タ
スクＸの順番がまわってきても、走行できないケースが
発生する。よって、タスクＸの待時間Ｔ_X はかなり長い
時間となる。

【００３１】一方、図５（ａ）の実施例装置において
は、第１の周期ΔＴ₁ 毎にＣＰＵの負荷状況が［１］ま
たは［０］で示される。そして、説明を簡略化するため
に図２に示す負荷状態メモリ２ａの領域数Ｍを例えば５
に設定すると（Ｍ＝５）、第１の周期ΔＴ₁ 経過毎のＣ
ＰＵの負荷率が算出される。

【００３２】したがって、優先順位の低いタスクＣに対
する実行要求が入力した時刻ｔ_C におけるＣＰＵの負荷
率は１００％である。また、タスクＢの終了時刻のおけ
るＣＰＵの負荷率は１００％のままである。一方、タス
クＣの起動許容負荷率は７０％である。よって、たと
え、タスクＢが終了して、ＣＰＵが空き状態になったと
してもタスクＣは起動されない。

【００３３】そして、時刻ｔ_X にタスクＸの実行要求が
入力されると、この時刻ｔ_X におけるＣＰＵの負荷率Ｌ
_R はまだ１００％であり、また、タスクＸの起動許容負
荷率は１００％である。よって、このタスクＸは待ち時
間がほとんどなく、起動される。

【００３４】タスクＸが終了して、ＣＰＵがタスクを実
行しない期間が継続して、ＣＰＵの負荷率Ｌ_R が８０％
から６０％に変化した後の時刻ｔ_G にて初めてタスクＣ
が起動される。

【００３５】このように、ＣＰＵの現在時点における負
荷率Ｌ_R と実行要求のある各タスクの起動許容負荷率と
の大小関係から該当タスクを直ちに実行するか、または
暫く保留するかを判断している。したがって、多数のタ
スクの実行要求が短期間に発生した場合には、ＣＰＵの
負荷率Ｌ_R が高い状態が継続する。よって、その期間に
入力された優先順位の低いタスクの実行要求はたとえ優
先順位の高いタスクの実行が終了してＣＰＵが空き状態
になつたとしても、一定期間経過して、ＣＰＵの負荷率
Ｌ_R が低下しない限り実行されない。従って、ＣＰＵの
負荷が大幅に分散される。よって、ＣＰＵの処理能力を
有効に使用でき、高処理能力のＣＰＵを用いる必要がな
いので、計算機システム全体の設備費を低減できる。

【００３６】また、ＣＰＵが忙しい状態においては、た
とえＣＰＵに僅かに空き時間が存在したとしても、その
空き時間は優先順位の高いタスクの実行要求が入力する
場合に備えて待機状態となる。その結果、優先順位の高
いタスクの実行要求が優先順位の低いタスクが終了する
のまで待たされる確率が従来装置に比較して大幅に低減
できる。よって、このタスク実行制御装置が組込まれた
計算機システム全体の動作の信頼性を向上できる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように本発明のタスク実行
制御装置によれば、現在から過去一定期間内におけるＣ
ＰＵのタスク実行時間割合を示す負荷率でもってタスク
の実行タイミングを判断し、タスク実行要求が集中した
場合には、優先順位の低いタスクはたとえ現在時点でＣ
ＰＵが空き状態であったとしても直ぐに起動せずに、Ｃ
ＰＵの負荷率が低下した時点で起動するようにしてい
る。したがって、ＣＰＵに対す負荷を平準化でき、処理
能力の高いＣＰＵを用いる必要がないので、計算機シス
テム全体の製造費を低減できる。さらに、優先順位の高
いタスクの実行要求が保留されることが極力生じなくで
き、システム全体の動作の信頼性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係わる計算機システムの
タスク実行制御装置の概略構成を示すブロック図、

【図２】 同実施例装置における各メモリの記憶内容を
示す図、

【図３】 同実施例装置の負荷率算出手順を示す流れ
図、

【図４】 同実施例装置のタスク起動判断手順を示す流
れ図、

【図５】 同実施例装置の効果を従来装置と対比して説
明するためのタイムチャート。

【符号の説明】

１…タイマ、２…負荷率算出手段、３…タスク起動判断
手段、４…負荷状況監視手段、５…負荷率メモリ、６…
起動許容負荷率メモリ、７…起動待タスクメモリ、８…
タスクメモリ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のタスクを備え、ランダムに発生す
   るタスク実行要求に応じて、実行が要求されたタスクを
   ＣＰＵにて実行するとともに、複数のタスク実行要求が
   重なった場合、これらのタスクの実行順をスケジューリ
   ングする計算機システムのタスク実行制御装置におい
   て、 前記ＣＰＵにおける現在のタスク実行状況を監視する負
   荷状況監視手段と、現在から過去一定期間内における前
   記ＣＰＵのタスク実行状態の時間割合で示す負荷率を算
   出する負荷率算出手段と、前記各タスク毎に前記負荷率
   が幾らに低下したら起動許可するかを示す起動許容負荷
   率を記憶する起動許容負荷率メモリと、前記発生するタ
   スク実行要求を一旦記憶する起動待タスクメモリと、前
   記ＣＰＵがタスクを実行していない期間において、前記
   起動待タスクメモリの各タスクの起動許容負荷率が前記
   負荷率より高い場合に該当タスクを起動させるタスク起
   動判断手段とを備えた計算機システムのタスク実行制御
   装置。