JPH08272630A - ラダープログラムによるマルチタスク処理方法及び処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マルチタスクＯＳによる処理を不要にして、
タスクスケジューリングを容易にする。 【構成】 ラダープログラムメモリ１は複数のタスクの
実行スケジュールが記述されたラダープログラムを格納
する。コントローラ２はラダープログラムに従ってＣＰ
Ｕ３に割り込みをかける。ＣＰＵ３は、コントローラ２
内のレジスタを読み、指定されたタスクのプログラムカ
ウンタ等をタスク起動メモリ５から読み、このカウンタ
によってタスクのプログラムをプログラムメモリ４から
読み出して実行する。ＣＰＵ３は割り込みに応じてタス
クの停止／起動を行えばよく、タスクの処理に専念でき
る。また、タスクスケジュールを図示形式のラダープロ
グラムで記述しているためにスケジューリングが容易と
なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、時分割にて複数のタス
クを処理するマルチタスク処理方法及びマルチタスク処
理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、コンピュータやコントローラなど
において複数のタスクを時分割で処理するマルチタスク
処理を実現しようとすると、タイマ割り込み等を使って
ＣＰＵに割り込みをかけて、各タスクに時間を配分した
り、複数のタスクが同時に起動しないようにインタロッ
クをかけたりして各タスクにＣＰＵを割り当てていた。
なお、タスクとは、プログラムによって取り扱われる１
つ以上の命令であり、ＣＰＵの使用権を与えられる基本
単位である。

【０００３】このようなマルチタスク処理には、専用の
マルチタスクＯＳ（Operating System）が必要で、タス
クの数が増えるほどその時間分配やインタロックの処理
が大きくなり、マルチタスクＯＳがＣＰＵを専有する時
間が多くなってオーバーヘッドが大きくなる。さらに、
何千ものタスクを想定したマルチタスク処理では、タス
クの実行スケジュールを決定するタスクスケジューリン
グの記述が大変になり、一般化した記述方法も確立され
ていない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上のように従来のマ
ルチタスク処理では、マルチタスクＯＳのオーバーヘッ
ドが大きく、効率が悪いという問題点があった。また、
タスクスケジューリングの記述方法が確立されていない
ため、ユーザによってタスクスケジューリングを細かく
設定しようとしても、最適な設定が困難であるという問
題点があった。本発明は、上記課題を解決するためにな
されたもので、マルチタスクＯＳ等のオーバーヘッドの
かかる処理が不要で、タスクスケジューリングを容易に
行うことができるマルチタスク処理方法及びマルチタス
ク処理装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、ＣＰＵが処理
する複数のタスクの実行スケジュールをラダープログラ
ムで記述し、このラダープログラムに従ってＣＰＵにタ
スク処理の起動／停止のための割り込みをかけ、指定し
たタスクをＣＰＵに実行させるようにしたものである。
また、複数のタスクのプログラムを格納するプログラム
メモリと、このプログラムメモリに格納されたプログラ
ムを読み込んで各タスクを実行するＣＰＵと、複数のタ
スクの実行スケジュールをラダーシーケンスにより記述
したラダープログラムを格納するラダープログラムメモ
リと、ラダープログラムに従ってＣＰＵにタスク処理の
起動／停止のための割り込みをかけ、指定したタスクを
ＣＰＵに実行させるラダープログラム処理コントローラ
とを有するものである。

【０００６】

【作用】本発明によれば、複数のタスクの実行スケジュ
ールをラダープログラムで記述し、このラダープログラ
ムに従ってＣＰＵにタスク処理の起動／停止のための割
り込みをかけることにより、ＣＰＵが指定されたタスク
を実行する。また、ラダープログラム処理コントローラ
が、ラダープログラムメモリに格納されたラダープログ
ラムに従ってＣＰＵにタスク処理の起動／停止のための
割り込みをかけることにより、ＣＰＵが指定されたタス
クを実行する。

【０００７】

【実施例】図１は本発明の１実施例を示すマルチタスク
処理装置のブロック図である。１は複数のタスクの実行
スケジュールをラダーシーケンスにより記述したラダー
プログラムを格納するラダープログラムメモリ、２はメ
モリ１に格納されたラダープログラムに従って後述する
ＣＰＵにタスク処理の起動／停止のための割り込みをか
け、指定したタスクをＣＰＵに実行させるラダープログ
ラム処理コントローラ、３はタスク処理等の演算処理を
行うＣＰＵ、４は複数のタスクのプログラムを格納する
プログラムメモリ、５は各タスクを起動するための情報
を格納するタスク起動メモリ、６は起動しているタスク
の番号を格納しておくためのタスク起動状況スタックで
ある。

【０００８】本発明では、ラダープログラムを用いて複
数のタスクのスケジューリングを行う。ラダープログラ
ムは、シーケンスコントローラ（プログラマブルコント
ローラ）で一般的に利用されている図示形式のプログラ
ム言語であり、プログラムの記述が見やすいという特徴
がある。

【０００９】次に、図１のマルチタスク処理装置の動作
を説明する。図２はラダープログラムメモリ１に格納さ
れたラダープログラムの１例を示す図である。図２にお
いて、１０ａ〜１０ｅはそれぞれタスク１〜タスク５の
実行を指示する命令、１１ａ〜１１ｅはそれぞれタイマ
命令ＴＭ１〜ＴＭ５におけるタイマ設定時間を設定する
ための命令、１２ａ〜１２ｄはタイマ命令ＴＭ１〜ＴＭ
４における出力となるタイマ接点命令、１３はタイマ命
令ＴＭ５における出力となるタイマ接点命令、ＯＴ１〜
ＯＴ５はタイマ命令ＴＭ１〜ＴＭ５の出力である。

【００１０】このラダープログラムでは、出力ＯＴ５が
オンになると、命令１０ａ、１１ａが実行され、出力Ｏ
Ｔ１がオンになると、命令１０ｂ、１１ｂが実行され
る。出力ＯＴ２〜ＯＴ４についても同様である。タイマ
命令ＴＭ１は、命令１１ａとタイマ接点命令１２ａとか
らなり、命令１１ａが実行されると、この命令で設定し
た設定時間の計測を開始し、設定時間が経過したとき
に、タイマ接点命令１２ａの出力ＯＴ１をオンにするも
のである。また、タイマ命令ＴＭ２〜ＴＭ４についても
同様である。

【００１１】そして、タイマ命令ＴＭ５は、命令１１ｅ
とタイマ接点命令１３とからなり、命令１１ｅが実行さ
れると、この命令で設定した設定時間の計測を開始し、
設定時間が経過したときに、タイマ接点命令１３の出力
ＯＴ５をオフにするものである。

【００１２】最初にマルチタスク処理装置の電源を投入
したとき、あるいはイニシャライズ時には、ＣＰＵ３
は、タスク起動メモリ５の各タスクに割り当てられた領
域の各々に、タスクを起動するための情報として、実行
すべきタスクのプログラムのアドレス（ここでは最初な
ので各タスクの先頭アドレス）、及びＣＰＵ３内部の図
示しないレジスタの初期値等を書き込む。

【００１３】次に、ラダープログラム処理コントローラ
２は、ラダープログラムメモリ１に格納された図２のよ
うなラダープログラムを実行して、タスク１〜タスク５
にＣＰＵ３を割り当てる制御を以下のように行う。図３
はこのマルチタスク処理を説明するために図２のラダー
プログラムのタイマ命令の出力を示すタイミングチャー
ト図であり、ｔ１〜ｔ５はそれぞれ命令１１ａ〜１１ｅ
で設定されたタイマ設定時間である。

【００１４】まず、タイマ接点命令１３は、設定時間ｔ
５が経過すると出力ＯＴ５をオフにするものであり、図
３（ｅ）のように最初はオンのままである。これによ
り、ラダープログラム処理コントローラ２は、命令１０
ａを実行してＣＰＵ３にタスク１を起動させると共に、
命令１１ａを実行してタイマ設定時間ｔ１の計測を開始
する（図３のタイミングＡ）。

【００１５】ＣＰＵ３にタスク１を起動させるには、コ
ントローラ２からＣＰＵ３に対して割り込みをかける。
割り込みをかけられたＣＰＵ３は、コントローラ２内部
の図示しないレジスタを読んでタスクの起動／停止情報
を調べ、この情報によりタスク１の起動が指定されてい
ると判断してタスク１を起動する。タスク１を起動する
場合、ＣＰＵ３は、タスク起動状況スタック６に現在起
動しているタスクの番号として「１」を格納する。こう
して、スタック６の先頭の位置にタスク番号「１」が格
納される。

【００１６】そして、ＣＰＵ３は、タスク起動メモリ５
のタスク１に割り当てられた領域から実行すべきタスク
のプログラムのアドレス（以下、プログラムカウンタと
する）、及びＣＰＵ３内のレジスタの初期値等を読み出
し、プログラムカウンタが示すプログラムメモリ４上の
アドレスによってタスク１のプログラムを読み出してタ
スク１を実行する。なお、タスク起動メモリ５の各タス
クに割り当てられた領域は、そのタスクの実行中、タス
ク内で使用するローカルメモリとしても用いられる。

【００１７】次いで、タイマ接点命令１２ａは、図３
（ａ）のようにタイミングＡから設定時間ｔ１が経過す
ると出力ＯＴ１をオンにするものであり、これによりコ
ントローラ２は、命令１０ｂを実行してＣＰＵ３にタス
ク２を起動させてタスク１を停止させると共に、命令１
１ｂを実行してタイマ設定時間ｔ２の計測を開始する
（図３のタイミングＢ）。

【００１８】ＣＰＵ３にタスク１を停止させてタスク２
を起動させるには、コントローラ２からＣＰＵ３に対し
て割り込みをかける。割り込みをかけられたＣＰＵ３
は、コントローラ２内部のレジスタを読んでタスクの起
動／停止情報を調べ、この情報によりタスク１の停止と
タスク２の起動が指定されていると判断する。

【００１９】タスク１を停止してタスク２を起動する場
合、ＣＰＵ３は、まずタスク起動メモリ５のタスク１に
割り当てられた領域に、タスク１のプログラムカウンタ
やタスク１で使用していたＣＰＵ３内部のレジスタの値
等を書き込み、タスク起動状況スタック６の先頭からデ
ータを取り出すことで起動中の番号として格納されてい
たタスク番号「１」を削除する。

【００２０】続いて、タスク起動状況スタック６に現在
起動しているタスクの番号として「２」を格納し、タス
ク起動メモリ５のタスク２に割り当てられた領域からプ
ログラムカウンタ、及びＣＰＵ３内のレジスタの初期値
等を読み出し、プログラムカウンタが示すプログラムメ
モリ４上のアドレスによってタスク２のプログラムを読
み出してタスク２を実行する。

【００２１】次に、タイマ接点命令１２ｂは、図３
（ｂ）のようにタイミングＢから設定時間ｔ２が経過す
ると出力ＯＴ２をオンにするものであり、これによりコ
ントローラ２は、命令１０ｃを実行してＣＰＵ３にタス
ク３を起動させてタスク２を停止させると共に、命令１
１ｃを実行してタイマ設定時間ｔ３の計測を開始する
（図３のタイミングＣ）。こうして、コントローラ２か
らＣＰＵ３に対して割り込みがかけられ、上記のタスク
１、タスク２と同様の処理がタスク２、タスク３に関し
て行われる。

【００２２】以降同様にしてタスク４、タスク５が実行
される。なお、命令１１ｅの実行によって計測が開始さ
れた設定時間ｔ５が経過すると、タイマ接点命令１３は
出力ＯＴ５をオフにする（図３のタイミングＦ）。これ
により、命令１１ａがリセットされてタイマ接点命令１
２ａは出力ＯＴ１をオフにする。同様にして出力ＯＴ２
〜ＯＴ４もオフとなる。

【００２３】こうして、タスク１〜タスク５の処理が完
了する。ところで、各タスクの処理の優先順位は、コン
トローラ２から割り込みがかけられた際に起動が指定さ
れたものが優先されるので、これ以前に実行中であった
タスクは、この起動までに終了するようにスケジューリ
ングをしなければならない。また、ラダープログラムで
タスクの起動が同時に発生したような場合には、ラダー
プログラムの初めの方にあったタスクから順に起動をか
ける。

【００２４】しかし、次のタスクの起動がかけられたと
きまでに前のタスクが終了していない場合には、このタ
スクの処理を一時中断しなければならず、その場合には
以下のような処理が行われる。

【００２５】例えば、タスク４の処理が終了する前に、
設定時間ｔ４が経過して命令１１ｅが実行されたことに
より割り込みがかけられた場合、ＣＰＵ３は、コントロ
ーラ２内部のレジスタを読んでタスク５を起動するが、
このとき一時中断しなければならないタスク４に関して
は、上記と同様にタスク起動メモリ５のタスク４に割り
当てられた領域に、タスク４のプログラムカウンタやタ
スク４で使用していたＣＰＵ３内部のレジスタの値等を
書き込む。このとき、タスク起動状況スタック６につい
てはそのままとする。

【００２６】そして、ＣＰＵ３は、タスク起動状況スタ
ック６に現在起動しているタスクの番号として「５」を
格納する。これにより、スタック６の先頭にタスク番号
「５」が格納され、その後の位置に１つ前に起動してい
たタスクの番号として「４」が格納されていることにな
る。

【００２７】次いで、タスク５の終了に伴ってタスク起
動状況スタック６の先頭からデータを取り出すことでタ
スク番号「５」を削除し、タスク起動メモリ５のタスク
４に割り当てられた領域からプログラムカウンタ、及び
ＣＰＵ３内のレジスタの値等を読み出し、プログラムカ
ウンタが示すアドレスによってタスク４の処理を再開す
る。そして、タスク４が終了すると、タスク起動状況ス
タック６の先頭からデータを取り出すことでタスク番号
「４」を削除する。こうして、一時中断したタスクにつ
いても処理することができる。

【００２８】以上のようにして、コントローラ２からＣ
ＰＵ３にタスク処理の起動／停止のための割り込みをか
けることにより、コントローラ２がスケジューリング制
御を行うので、ＣＰＵ３は割り込みに応じてタスクを停
止したり起動したりするだけでよく、タスクは通常複数
用意されているため、１つのタスクを停止しても他のタ
スクの処理にすぐ移ることができる。これにより、ＣＰ
Ｕ３はタスクの処理に専念することができ、マルチタス
クＯＳなどのオーバーヘッドのかかる処理が不要とな
り、処理効率を向上させることができる。

【００２９】なお、本実施例では、タスクのスケジュー
リングをすべてラダープログラムで記述していたが、自
タスクの停止や他タスクの起動／停止はタスク内でも指
定できるため、全てのスケジューリングをラダープログ
ラムで記述しなくてもよい。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、ラダープログラムに従
ってＣＰＵにタスク処理の起動／停止のための割り込み
をかけることにより、ＣＰＵはタスクの処理に専念する
ことができ、従来のようなマルチタスクＯＳなどのオー
バーヘッドのかかる処理が不要となり、処理効率を向上
させることができる。また、複数のタスクの実行スケジ
ュールを図示形式のラダープログラムで記述しているた
めにタスクスケジューリングの記述が見やすいので、ス
ケジューリングを容易に行うことができ、スケジューリ
ングの変更なども容易に行うことができる。

【００３１】また、マルチタスク処理装置をプログラム
メモリ、ＣＰＵ、ラダープログラムメモリ、及びラダー
プログラム処理コントローラから構成することにより、
マルチタスクＯＳ等のオーバーヘッドのかかる処理が不
要で、タスクスケジューリングを容易に行うことができ
るマルチタスク処理装置を簡単な構成で実現することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の１実施例を示すマルチタスク処理装
置のブロック図である。

【図２】 図１のラダープログラムメモリに格納された
ラダープログラムの１例を示す図である。

【図３】 図２のラダープログラムを実行したときのタ
イマ命令の出力を示すタイミングチャート図である。

【符号の説明】

１…ラダープログラムメモリ、２…ラダープログラム処
理コントローラ、３…ＣＰＵ、４…プログラムメモリ、
５…タスク起動メモリ、６…タスク起動状況スタック。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＣＰＵが処理する複数のタスクの実行ス
   ケジュールをラダープログラムで記述し、 このラダープログラムに従って前記ＣＰＵにタスク処理
   の起動／停止のための割り込みをかけ、 指定したタスクをＣＰＵに実行させるようにしたことを
   特徴とするラダープログラムによるマルチタスク処理方
   法。
2. 【請求項２】 複数のタスクのプログラムを格納するプ
   ログラムメモリと、 このプログラムメモリに格納されたプログラムを読み込
   んで各タスクを実行するＣＰＵと、 複数のタスクの実行スケジュールをラダーシーケンスに
   より記述したラダープログラムを格納するラダープログ
   ラムメモリと、 ラダープログラムに従って前記ＣＰＵにタスク処理の起
   動／停止のための割り込みをかけ、指定したタスクをＣ
   ＰＵに実行させるラダープログラム処理コントローラと
   を有することを特徴とするラダープログラムによるマル
   チタスク処理装置。