JPH05342019A - プロセッサ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 個々のタスク実行に要する時間が短く、該時
間に比べて前記イベント発生時等でのＯＳの処理時間が
無視できなくなるような場合での、当該プロセッサ装置
全体での処理効率を向上する。 【構成】 イベント発生フラグ２０は、各タスクＴ１〜
Ｔm がイベント発生の有無を読出し可能なフラグであ
る。イベント発生受付手段１０は、イベントＥ１〜Ｅn
それぞれの発生時に、これに対応する前記イベント発生
フラグ２０をセットする。タスク切換手段１４は、前記
複数のタクスＴ１〜Ｔm を、それぞれのタスクＴ１〜Ｔ
m の実行権放棄毎に、予め定められた順序で順次ラン状
態に切換える。前記イベント発生受付手段１０や前記タ
スク切換手段１４等のオペレーティングシステム側での
処理を低減し、全体の処理効率を向上することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、イベント発生等に伴っ
て、ラン状態となるタスクを切換え、マルチタスキング
を実現したプロセッサ装置に係り、特に、個々のタスク
実行に要する時間が短く、該時間に比べて前記イベント
発生時等でのＯＳ（operating system）の処理時間が無
視できなくなるような場合での、当該プロセッサ装置全
体での処理効率を向上することができるプロセッサ装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ベル研究所で開発されたＴＳＳ（time s
haring system ）用汎用ＯＳであるＵＮＩＸは、マルチ
ユーザ・マルチタスキング環境が提供されている。複数
のユーザは、コンピュータ資源をタイムシェアリングし
ながら、複数のタスクを実行させることができる。又、
このようなマルチタスキング機能は、前記ＵＮＩＸだけ
でなく、様々なＯＳ、例えば前記ＵＮＩＸ等のようなオ
ペレータの利用を主とした目的とするマルチユーザ用Ｏ
Ｓや、計測機器や通信装置、更には様々な機械等を制御
するために用いるリアルタイムＯＳ等でも実現されてい
る。

【０００３】図６は、従来のマルチタスキング機能を有
するマルチプロセッサ装置のタスク状態の状態遷移図で
ある。

【０００４】この図６においては、従来のプロセッサ装
置で各タスクが取る状態、即ちラン状態Ｃ１１、レディ
状態Ｃ１２、アイドル状態Ｃ１３、ウェイト状態Ｃ１４
及びヌル状態Ｃ１５が示されている。

【０００５】前記ラン状態Ｃ１１（実行状態）は、該当
タスクが実際にＣＰＵ（central processing unit ）を
占有しており、該タスクを構成するプログラムが実行中
となっている状態である。前記レディ状態Ｃ１２（実行
可能状態）は、該当するタスクが利用する諸資源が確保
され、ＣＰＵの割付待ちとなっている状態である。前記
アイドル状態Ｃ１３（終了状態）は、該タスクの実行の
ための環境を準備している。あるいは該タスクの実行が
終了し、資源の解放準備をしている状態である。前記ウ
ェイト状態Ｃ１４（待ち状態）は、諸資源の確保など特
定のイベント発生等を待つために、ＣＰＵの占有が放棄
された状態である。前記ヌル状態Ｃ１５は、マルチタス
キング機能を有するＯＳが、該タスクの存在を認識して
いない状態である。

【０００６】このようなマルチタスキング機能を有する
プロセッサ装置によれば、例えば前述のようなマルチユ
ーザ用ＯＳを実現することができ、又、比較的規模の大
きな計測機器や通信制御装置等のリアルタイム制御の実
現の便宜を図ることができる。

【０００７】

【発明が達成しようとする課題】しかしながら、前記Ｕ
ＮＩＸ等、マルチタスキング機能を有する従来のＯＳに
おいては、マルチタスキング機能を実現するためのＯＳ
の処理を実行するためのＣＰＵ占有時間が問題となって
しまうことがあった。例えば、イベント発生等に伴っ
て、ラン状態となるタスクを切り換えたり、対象となる
各タスクのタスク状態を切り換える処理時間が問題とな
ってしまうことがあった。

【０００８】例えば、前記ＵＮＩＸでは、あるイベント
が発生すると、該イベントを持っている複数のタスクが
ある場合には、ＯＳはこれら複数のタスクを全て一旦レ
ディ状態Ｃ１２に遷移させる。この後、これら複数のタ
スクのうち１つのタスクのみをラン状態Ｃ１１とする。
又、該ラン状態となったタスクが該イベントに関する資
源を占有すると、ＯＳは、残りのタスクを再びウェイト
状態Ｃ１４（イベント待ち状態）に遷移させる。

【０００９】又、前記ＵＮＩＸにおいて、あるタスクに
よって行われていた処理に異常が発生した場合や、種々
のエラー発生時等、例外イベント発生時には、これに関
係する他のタスクに対してシグナルを送り、該イベント
発生を通知する。該通知を受け取ったタスクがウェイト
状態Ｃ１４であれば、ＯＳは該タスクをレディ状態Ｃ１
２に遷移させる。又、このような例外イベントに関係す
るタスクが複数ある場合には、ＯＳはこのような処理を
複数のタスクに対して行う。

【００１０】このように、前記ＵＮＩＸ等マルチタスキ
ング機能を有する従来のＯＳでは、該マルチタスキング
機能に関する処理時間が問題となってしまうことがあっ
た。特に、マルチタスキングによって実行されるそれぞ
れのタスクの実行に要する時間が比較的短い場合には、
ＯＳのマルチタスキング機能に関する処理時間が無視で
きない問題となってしまう。

【００１１】本発明は、前記従来の問題点を解決するべ
く成されたもので、イベント発生等に伴って、ラン状態
となるタスクを切り換え、マルチタスキングを実現した
プロセッサ装置において、個々のタスク実行に要する時
間が短く、該時間に比べて前記イベント発生時等でのＯ
Ｓの処理時間が無視できなくなるような場合でも、当該
プロセッサ装置全体での処理効率を向上することができ
るプロセッサ装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を達成するため手段】本発明はイベント発生等に
伴って、ラン状態となるタスクを切換え、マルチタスキ
ングを実現したプロセッサ装置において、各タスクがイ
ベント発生の有無を読出し可能なイベント発生フラグを
有する記憶手段と、イベント発生時には、これに対応す
る前記イベント発生フラグをセットするイベント発生受
付手段と、前記複数のタスクを、それぞれのタスクの実
行権放棄の毎に、予め定められた順序で順次ラン状態に
切り換えるタスク切換手段とを備え、各タスクでの前記
イベントに対応する処理は、それぞれのタスクで前記イ
ベント発生フラグを確認しながら実行することにより、
前記課題を達成したものである。

【００１３】

【作用】本発明は、個々のタスク実行に要する時間が短
く、該時間に比べて前記イベント発生時等でのＯＳの処
理時間が無視できなくなるような場合について、このよ
うな場合でのプロセッサ装置全体での処理効率を向上す
るため、各タスクで行う処理内容と、ＯＳで行う処理内
容とを吟味して成されたものである。即ち、各タスクで
行う処理とＯＳ側で行う処理との分担を見直すことによ
り、プロセッサ装置全体での処理効率を向上させてい
る。

【００１４】図１は、本発明の要旨を示すブロック図で
ある。

【００１５】この図１に示されるように、本発明のプロ
セッサ装置の特徴部は、イベント発生受付手段１０と、
イベント発生フラグ２０を有する所定の記憶手段と、タ
スク切換手段１４である。又、本発明のプロセッサ装置
では、複数のタスクＴ１〜Ｔn を含むタスク群Ｔが実行
される。

【００１６】前記イベント発生フラグ２０は、前記タス
クＴ１〜Ｔn が、イベント発生の有無を読出し可能なフ
ラグである。即ち、該イベント発生フラグ２０は、これ
らタスクＴ１〜Ｔn が読出し可能な記憶手段に、例えば
あるイベントに対応するアドレスに「１」がセットされ
ていれば該イベント発生有りとし、「０」であれば発生
無しとするというようなものである。

【００１７】前記イベント発生受付手段１０は、イベン
トＥ１〜Ｅn の発生時には、これに対応する前記イベン
ト発生フラグ２０の所定アドレスのフラグをセットす
る。例えば、あるイベントＥ１〜Ｅn がプロセッサ装置
の外部からのものである場合には、該イベント発生受付
手段１０は、ハードウェア割込みにより起動され、その
イベントＥ１〜Ｅn の発生により該当フラグをセットす
る。又、例えば、発生するイベントＥ１〜Ｅn が内部で
発生するものである場合には、ソフトウェア割込みによ
り該イベント発生手段１０は起動され、該当するフラグ
をセットする。

【００１８】前記タスク切換手段１４は、前記複数のタ
スクＴ１〜Ｔn を、それぞれのタスクの実行権放棄の度
に、予め定められた順序で順次ラン状態Ｃ１１に切り換
える。即ち、ラン状態Ｃ１１であったあるタスクが実行
権を放棄すると、該タスク切換手段１４は、実行権を放
棄した該タスクの次にラン状態Ｃ１１となることが予め
定められていた別のタスクをラン状態Ｃ１１とする。

【００１９】なお、この図１において、前記イベント発
生受付手段１０及び前記タスク切換手段１４は、例えば
ＯＳ内での処理により実現してもよい。本発明は、これ
を限定するものではない。即ち、これらイベント発生受
付手段１０及びタスク切換手段１４は、前記複数のタス
クＴ１〜Ｔn に対して予め設けられた手段であればよ
い。

【００２０】以上説明したように、本発明によれば、イ
ベント発生時に行われる処理は、該イベント発生に対応
する前記イベント発生フラグ２０のセットのみである。
又、各タスクＴ１〜Ｔn で行う処理も、それぞれのタス
クＴ１〜Ｔn が必要とする前記イベント発生フラグ２０
のみを読み出せばよいので、比較的処理時間が短い処理
である。従って、本発明によれば、プロセッサ装置全体
での処理効率を向上することができる。

【００２１】

【実施例】以下、図を用いて本発明の実施例を詳細に説
明する。

【００２２】図２は、本発明の実施例の構成を示すブロ
ック図である。

【００２３】この図２では、ネットワークＮ１とネット
ワークＮ２とを接続するネットワーク間接続装置である
プロセッサ装置が示されている。該ネットワーク間接続
装置は、これら２つのネットワークＮ１、Ｎ２間での複
数の通信を同時に行うことができるようになっている。

【００２４】該ネットワーク間接続装置は、受信要求フ
ラグ２０a と、回線異常フラグ２０b と、中継依頼フラ
グ２０c と、送信依頼フラグ２０d と、使用可能バッフ
ァ存在フラグ２０e とでなるイベント発生フラグ２０を
有している。又、該ネットワーク間接続装置は、回線イ
ンタフェース３０と、タスク実行権制御部３２と、バッ
ファ管理部３４と、送受信バッファ３６とを有してい
る。又、該ネットワーク間接続装置において、前記ネッ
トワークＮ１と前記ネットワークＮ２との間の通信処理
は、主として、複数の受信タスクＴＲ１〜ＴＲn と、１
つの中継タスクＴＴと、複数の送信タスクＴＳ１〜ＴＳ
n とによって成される。

【００２５】前記受信要求フラグ２０a 及び前記回線異
常フラグ２０b は、前記回線インタフェース３０で種々
の原因によりハードウェア割込みが発生すると、該回線
インタフェース３０用に備えられたＯＳのドライバプロ
グラムにより該当フラグがセットされる。例えば、前記
回線インタフェース３０内の受信バッファに前記ネット
ワークＮ１あるいはＮ２からの受信データが取り込まれ
ると、該当する前記受信要求フラグ２０a 中の１つのフ
ラグがセットされる。あるいは、前記ネットワークＮ１
あるいはＮ２で行われているある通信に異常が発生した
り、あるいは、これらネットワークＮ１あるいはＮ２自
体に異常が発生すると、発生した異常に対応する前記回
線異常フラグ２０b のフラグがセットされる。

【００２６】前記中継依頼フラグ２０c は、前記受信タ
スクＴＲ１〜ＴＲn と前記中継タスクＴＴとの間での中
継依頼伝達に用いられる。該中継依頼フラグ２０c は、
前記受信タスクＴＲ１〜ＴＲn でセットされ、前記中継
タスクＴＴにて読み出される。前記送信依頼フラグ２０
d は、前記中継タスクＴＴと前記送信タスクＴＳ１〜Ｔ
Ｓn との間での送信依頼伝達に用いられる。該送信依頼
フラグ２０d は、前記中継タスクＴＴにてセットされ、
前記送信タスクＴＳ１〜ＴＳn にて読み出される。

【００２７】前記使用可能バッファ存在フラグ２０e
は、前記受信タスクＴＲ１〜ＴＲn 及び前記送信タスク
ＴＳ１〜ＴＳn において、各時点における前記送受信バ
ッファ３６の空バッファエリアの有無を検知するために
用いられる。該使用可能バッファ存在フラグ２０e は、
前記バッファ管理部３４で前記送受信バッファ３６の中
のエリアが前記受信タスクＴＲ１〜ＴＲn あるいは前記
送信タスクＴＳ１〜ＴＳn に割り付けられると、該エリ
アに対応するフラグがセットされる。

【００２８】前記タスク実行権制御部３２は、前記受信
タスクＴＲ１〜ＴＲn 、前記中継タスクＴＴ及び前記送
信タスクＴＳ１〜ＴＳn について、それぞれのタスクの
タスク状態の切換え等のタスク実行権に関する処理を行
う。前記送受信バッファ３６は、前記受信タスクＴＲ１
〜ＴＲn が前記回線インタフェース３０から受信データ
を受け取る際に用いたり、前記送信タスクＴＳ１〜ＴＳ
n が前記回線インタフェース３０から送信する際に用い
るバッファエリアを提供する。該送受信バッファ３６
は、等しいバッファ容量の合計６個のバッファエリアを
有している。

【００２９】前記受信タスクＴＲ１〜ＴＲn は、それぞ
れ、ラン状態Ｃ１１となると前記受信要求フラグ２０a
により、前記ネットワークＮ１あるいは前記ネットワー
クＮ２からの受信の有無をチェックする。受信有りが確
認されると、該受信タスクＴＲ１〜ＴＲn は、前記使用
可能バッファ存在フラグ２０e により、前記送受信バッ
ファ３６の空エリアの有無をチェックする。空エリアが
確認されると、前記バッファ管理部３４に対して受信バ
ッファ要求を行い、受信バッファを獲得した後に受信処
理を実行する。前記ネットワークＮ１あるいはＮ２で行
われる通信のプロトコルによっては、受信処理が完了し
たときにこの受信完了通知を通信の送信元へ送信しなけ
ればならないものもある。この場合には、前記受信バッ
ファを獲得した後の受信処理終了後に、該受信完了通知
を送信する。又、該受信処理では、ネットワークＮ１あ
るいはＮ２から送られてきたデータを、獲得した受信バ
ッファに格納すると共に、そのデータの正当性のチェッ
ク等を行い、又、常にネットワークＮ１あるいはＮ２の
回線異常を前記回線異常フラグ２０b により監視する。
又、該受信処理の終了時には、前記中継依頼フラグ２０
c の該当するフラグをセットし、前記中継タスクＴＴに
中継処理依頼を行う。

【００３０】前記中継タスクＴＴは、前記ラン状態Ｃ１
１となると、前記中継依頼フラグ２０c を読み出すこと
により、前記受信タスクＴＲ１〜ＴＲn からの中継処理
依頼を監視する。中継処理依頼があると、該中継タスク
ＴＴは、該中継処理依頼となったデータの中継先から判
断して、該当する前記送信タスクＴＳ１〜ＴＳn に対し
て送信依頼を行うため、該当する前記送信依頼フラグ２
０d をセットする。

【００３１】前記送信タスクＴＳ１〜ＴＳn は、前記ラ
ン状態Ｃ１１となると前記送信依頼フラグ２０d をチェ
ックし、前記中継タスクＴＴからの送信依頼の有無を確
認する。送信依頼があると、該送信タスクＴＳ１〜ＴＳ
n は、前記使用可能バッファ存在フラグ２０e を読み出
すことにより、前記送受信バッファ３６中に送信バッフ
ァとして利用できる空エリアがあるか確認する。空エリ
アがあると、前記バッファ管理部３４を介して送信バッ
ファを獲得し、送信データのセットを行って前記回線イ
ンタフェース３０からの送信を行う。前記ネットワーク
Ｎ１やＮ２で行われる通信のプロトコルによっては、送
信処理完了後に相手からの受信完了通知を受け取るもの
があるが、このような処理を前記送信タスクＴＳ１〜Ｔ
Ｓn が行う。なお、該送信タスクＴＳ１〜ＴＳn での送
信処理中には、前記回線異常フラグ２０b を読み出すこ
とにより、常に前記ネットワークＮ１やＮ２の回線異常
等を監視する。

【００３２】図３は、前記実施例の実行可能状態タスク
待ち行列の構造を示す線図である。

【００３３】この図３においては、前記図２の前記受信
タスクＴＲ１〜ＴＲn や前記中継タスクＴＴや前記送信
タスクＴＳ１〜ＴＳn に相当する合計４個のタスクＡ〜
Ｄが便宜上示されている。これら合計４個のタスクＡ〜
Ｄ（タスク４０）は、それぞれ、ＴＣＢ（task control
block）４０a と、タスク本体４０b とを有している。
又、実行タスクポインタ４２は、実行中のタスクの前記
ＴＣＢ４０a 等の位置を示している。

【００３４】この図３においては、前記タスクＡが実行
権を放棄すると前記タスクＢが前記ラン状態Ｃ１１とな
り、該タスクＢが実行権を放棄すると前記タスクＣが前
記ラン状態Ｃ１１となり、該タスクＣが実行権を放棄す
ると前記タスクＤが前記ラン状態Ｃ１１となり、該タス
クＤが実行権を放棄すると前記タスクＡが前記ラン状態
Ｃ１１となる。これらタスクＡ〜Ｄの実行権の推移の順
序は予め決められたものであり、本実施例では固定され
ている。

【００３５】前記送受信バッファ３６のエリアの有効利
用の観点から、本実施例では、受信バッファ及び送信バ
ッファが共用されている。このように、複数のタスクが
前記送受信バッファ３６を共用していると、バッファ領
域が全て使用中になってしまうこともある。又、このよ
うな使用中にも拘らず、複数のタスクがバッファの使用
要求を出すこともある。このような場合にバッファが開
放されると、送受信バッファが使用可能になるというイ
ベントが発生し、複数のタスクが前記図６の従来の前記
ウェイト状態Ｃ１４に遷移する状況が発生する。しかし
ながら、本実施例では、前記ウェイト状態Ｃ１４に相当
する状態はなく、例えば前述のようにバッファが開放さ
れたことによるイベントが発生されると、該イベント待
ちであったタスクは、その処理の冒頭で前記使用可能バ
ッファ存在フラグ２０e を読み出すことにより、該イベ
ント発生を確認する。

【００３６】例えば、前記図３のタスクＣがバッファ開
放のイベント待ちである場合で、該図３の上部に示され
るように、タスクＢが実行中に該イベントが発生する
と、タスクＢが実行権を放棄しタスクＣがラン状態Ｃ１
１となると、この時点でバッファ開放のイベント発生が
該タスクＣのプログラムにより確認される。なお、もし
タスクＣがラン状態Ｃ１１となったにも拘らず、バッフ
ァが開放されていない場合には、該タスクＣは実行権を
放棄し、次回の実行権を得たときに該バッファが使用可
能であることを期待する。従って、バッファ使用可能等
のイベントが発生した場合、該イベントを複数のタスク
が待っていたときには、最初に実行権を与えられたタス
クが該イベントの使用権を獲得する。

【００３７】図４は、前記実施例のタスク状態の状態遷
移図である。

【００３８】この図４に示されるように、本実施例にお
いては前記図６に示されるような、前記ウェイト状態Ｃ
１４が無くなっている。本実施例では、ＯＳの一部とな
っている前記タスク実行権制御部３２は、前記ラン状態
Ｃ１１と、前記レディ状態Ｃ１２と、前記アイドル状態
Ｃ１３との間でのタスクの切換えを行うのみとなってお
り、処理時間が少なくなっている。

【００３９】図５は、前記実施例のタスク状態の遷移を
示すタイムチャートである。

【００４０】この図５においては、（１）従来のＯＳの
場合と、（２）本実施例の場合とのそれぞれのタイムチ
ャートが示されており、これらが比較できるようになっ
ている。この図５において、符号〜は、それぞれ次
の通りである。

【００４１】：イベント待ちタスクの起床 ：タスク切換え ：タスク実行 ：イベント待ち休眠 ：イベント記憶 ：イベント確認

【００４２】この図５に示されるように、従来のＯＳで
はイベントが発生すると、合計４個のタスクＡ〜Ｄを起
床させるために、合計４個の符号の処理が行われる。
これに対して、本実施例では、イベントの発生を記憶す
る符号で示される処理のみであり、処理時間が短くな
っている。又、従来のＯＳの場合、タスクＢ〜Ｄが起床
されたにも拘らず、タスクＡにより発生したイベントに
対応する資源が既に占有されてしまっている場合には、
再び休眠するための処理等に比較的処理時間がかかる。
比較して、本実施例では、タスクＢ〜Ｄは単にイベント
発生に対応するフラグを読み出すという比較的簡単な処
理であり、処理時間も短くなっている。

【００４３】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、イ
ベント発生等に伴って、ラン状態となるタスクを切換
え、マルチタスキングを実現したプロセッサ装置におい
て、個々のタスク実行に要する時間が短く、該時間に比
べて前記イベント発生時等でのＯＳの処理時間が無視で
きなくなるような場合でも、当該プロセッサ装置全体で
の処理効率を向上することができるという優れた効果を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の要旨を示すブロック図

【図２】本発明の実施例の構成を示すブロック図

【図３】前記実施例の実行可能状態タスク待ち行列の構
造を示す線図

【図４】前記実施例のタスク状態の状態遷移図

【図５】前記実施例のタスク状態の遷移を示すタイムチ
ャート

【図６】従来のマルチタスキング機能を有するプロセッ
サ装置の状態遷移図

【符号の説明】

１０…イベント発生受付手段 １４…タスク切換手段 ２０…イベント発生フラグ ２０a …受信要求フラグ ２０b …回線異常フラグ ２０c …中継依頼フラグ ２０d …送信依頼フラグ ２０e …使用可能バッファ存在フラグ ３０…回線インタフェース ３２…タスク実行権制御部 ３４…バッファ管理部 ３６…送受信バッファ ４０…タスク全体 ４０a …ＴＣＢ（task control block） ４０b …タスク本体 ４２…実行タスクポインタ Ｃ１１〜Ｃ１５…タスク状態 Ｅ１〜Ｅn …イベント Ｎ１、Ｎ２…ネットワーク Ｔ…タスク群 Ｔ１〜Ｔm …タスク ＴＲ１〜ＴＲn …受信タスク ＴＴ…中継タクス ＴＳ１〜ＴＳn …送信タスク

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】イベント発生等に伴って、ラン状態となる
   タスクを切換え、マルチタスキングを実現したプロセッ
   サ装置において、 各タスクがイベント発生の有無を読出し可能なイベント
   発生フラグを有する記憶手段と、 イベント発生時には、これに対応する前記イベント発生
   フラグをセットするイベント発生受付手段と、 前記複数のタスクを、それぞれのタスクの実行権放棄の
   毎に、予め定められた順序で順次ラン状態に切り換える
   タスク切換手段とを備え、 各タスクでの前記イベントに対応する処理は、それぞれ
   のタスクで前記イベント発生フラグを確認しながら実行
   することを特徴とするプロセッサ装置。