JPH1097438A - マルチプロセッサシステムにおける複数タスクの同期処 理装置、同期処理方法および同期処理プログラムを記録 した記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】複数のタスクを並列に実行することができるマ
ルチプロセッサシステムにおいて、該複数のタスクの同
期処理を連続して実行することをソフトウェアで実現す
る。 【解決手段】同期処理を行うタスク群の内、タスク番号
が最小のタスクをマスタタスクとし、それ以外のタスク
をスレーブタスクとする。マスタタスクおよびスレーブ
タスクは２種類でかつスレーブタスク数に一致する数の
制御変数を参照および更新する。マスタタスクは、すべ
てのスレーブタスクが第１の制御変数を更新するまで待
ち合わせ、更新された時点で、すべての第１の制御変数
を初期化し、すべての第２の制御変数を更新する。スレ
ーブタスクのそれぞれは、第１の制御変数を更新し、マ
スタタスクがすべての第２の制御変数を更新するまで待
ち合わせ、更新された時点で、該第２の制御変数を初期
値に更新する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数のスレーブタ
スクと該複数のスレーブタスクの同期処理を制御する一
つのマスタタスクとを含む複数のタスクをマルチプロセ
ッサシステムにおいて並列に実行する、マルチプロセッ
サシステムにおける複数タスクの同期処理装置、同期処
理方法および同期処理プログラムを記録した記録媒体に
関する。

【０００２】

【従来の技術】特開昭６３−４５６７０号公報には、マ
ルチプロセッサシステム中の一部のプロセッサ群で形成
されるプロセッサグループの各プロセッサにおいてタス
クを並列に実行し、プロセッサグループ内のすべてのタ
スクの実行が終了したときに該プロセッサグループが解
消され、その後、個々のプロセッサが他のプロセッサと
別のプロセッサグループを形成して、以下同様に動作す
るプロセッサ間同期装置が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、該公報
記載の技術はソフトウェアではなく専用のハードウェア
で実現されているため、該公報は、各プロセッサグルー
プにおいてどのようにしてタスクを同期的に実行するこ
とを可能としているのかについて、一切開示していな
い。

【０００４】また、該公報記載の技術は専用のハードウ
ェアで実現されているために、多額の導入費用が必要で
ある点、仕様変更時の修正が容易ではない点、障害時の
保守が容易ではない点等の問題点がある。

【０００５】本発明の目的は、複数のタスクを並列に実
行することができるマルチプロセッサシステムにおい
て、該複数のタスクの同期処理を連続して実行すること
をソフトウェアで実現することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の第１のマルチプ
ロセッサシステムにおける複数タスクの同期処理装置
は、複数のタスク手段を異なるプロセッサ上で並列に実
行するマルチプロセッサシステムにおいて、前記複数の
タスク手段の内の特定のタスク手段であるマスタタスク
手段と、前記マスタタスク手段以外の前記複数のタスク
手段の内の少なくとも一つのタスク手段であるスレーブ
タスク手段と、各プロセッサに共有され、各スレーブタ
スク手段に対応する第１の制御変数および第２の制御変
数を格納する共有メモリとを備え、前記スレーブタスク
手段のそれぞれが、自身に対応する前記第１の制御変数
を所定の値に更新するとともに前記マスタタスク手段に
よりすべての前記第２の制御変数が所定の値に更新され
るのを待ち合わせ、更新されたときに該すべての前記第
２の制御変数を初期値に更新することを特徴とする。

【０００７】本発明の第２のマルチプロセッサシステム
における複数タスクの同期処理装置は、第１のマルチプ
ロセッサシステムにおける複数タスクの同期処理装置に
おいて、前記マスタタスク手段が、各スレーブタスク手
段によりすべての前記第１の制御変数が更新されるのを
待ち合わせ、更新されたときに該すべての前記第１の制
御変数を初期値に更新するとともにすべての前記第２の
制御変数を所定の値に更新することを特徴とする。

【０００８】本発明の第１のマルチプロセッサシステム
における複数タスクの同期処理方法は、複数のタスクを
異なるプロセッサ上で並列に実行するマルチプロセッサ
システムにおいて、前記複数のタスクに含まれる少なく
とも一つのスレーブタスクのそれぞれが、各スレーブタ
スクに対応する第１の制御変数の内、自身に対応する該
第１の制御変数を所定の値に更新するとともに各スレー
ブタスクに対応する第２の制御変数のすべてが所定の値
に更新されるのを待ち合わせ、更新されたときに該すべ
ての第２の制御変数を初期値に更新することを特徴とす
る。

【０００９】本発明の第２のマルチプロセッサシステム
における複数タスクの同期処理方法は、第１のマルチプ
ロセッサシステムにおける複数タスクの同期処理方法に
おいて、前記複数のタスクに含まれる特定のタスクであ
るマスタタスクが、すべての前記第１の制御変数が更新
されるのを待ち合わせ、更新されたときにすべての前記
第１の制御変数を初期値に更新するとともにすべての前
記第２の制御変数を所定の値に更新することを特徴とす
る。

【００１０】本発明の第１の記録媒体は、複数のタスク
を異なるプロセッサ上で並列に実行するマルチプロセッ
サシステムにおいて、前記複数のタスクに含まれる特定
のタスクであるマスタタスク手段と、前記複数のタスク
に含まれる少なくとも一つのタスクであるスレーブタス
ク手段としてプロセッサを機能させるためのプログラム
を記録した記録媒体であって、各スレーブタスク手段
が、各スレーブタスク手段に対応する第１の制御変数の
内、自身に対応する前記第１の制御変数を所定の値に更
新するとともに、前記マスタタスク手段により各スレー
ブタスク手段に対応する第２の制御変数のすべてが所定
の値に更新されるのを待ち合わせ、更新されたときに該
すべての第２の制御変数を初期値に更新することを特徴
とする。

【００１１】本発明の第２の記録媒体は、第１の記録媒
体において、前記マスタタスク手段が、各スレーブタス
ク手段によりすべての前記第１の制御変数が更新される
のを待ち合わせ、更新されたときに該すべての前記第１
の制御変数を初期値に更新するとともにすべての前記第
２の制御変数を所定の値に更新することを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
について、図を参照して詳細に説明する。

【００１３】図１を参照すると、本発明の第１の実施の
形態は、プログラム制御により動作する複数のプロセッ
サ２と、各プロセッサ２から共有される共有メモリ１
と、各プロセッサ２に備えられたローカルメモリ３とか
ら構成されている。

【００１４】図２は、タスクと同期グループの関係を示
している。

【００１５】タスクとは、各プロセッサ２で行われる一
連の処理のことである。同期処理とは、タスクのプログ
ラム実行が特定の地点に到達した時、他の総てのタスク
が同地点に到達するまで実行を停止し、すべてのタスク
が揃った時点でプログラムの実行を再開することであ
る。同期グループ５とは、すべてのタスク群の内、同期
処理を行うタスクの群のことである。

【００１６】図２において、タスクＴ０〜Ｔ７（０〜７
はタスク番号）の内、Ｔ３〜Ｔ６の４つのタスクが同期
グループ５を形成し、それぞれが異なるプロセッサ２に
おいて同期的にかつ並列に実行される。

【００１７】また、本実施の形態においては、これらの
タスクを同期制御するために、図示しない制御変数Ａ
（０）、Ａ（１）、Ａ（２）、…、およびＤ（０）、Ｄ
（１）、Ｄ（２）、…を共有メモリ１上に設定する。こ
れらの制御変数の添字の上限の値はシステムのタスク数
−１であり、初期値はすべて０である。

【００１８】図４に、本発明のアルゴリズムで用いるロ
ーカル変数を示す。これらはローカルメモリ３上に置か
れ、同期処理を始める時点で図４に示した値を保持して
いるようにする。なお、ｍ＝０であるタスク４をマスタ
タスク、ｍ＞０であるタスク４をスレーブタスクと呼
ぶ。

【００１９】以下に、本発明の第１の実施の形態の動作
について、図１〜図４を参照して詳細に説明する。図３
においては、ローカル変数として同期グループ５を構成
するタスク４の数であるｎと、同期グループ５内のタス
クの位置を示すｍ（ｍ＝０〜ｎ−１）と、タスク番号ｐ
とを用いて説明する。なお、これらのローカル変数は、
各ローカルメモリ３上に置かれ、ｍ＝０であるタスク４
をマスタタスク、ｍ＞０であるタスク４をスレーブタス
クと呼ぶ。

【００２０】本実施の形態の動作を制御するプログラム
は共有メモリ１上におかれ、同期グループに属するすべ
てのタスクが同じプログラムを実行する。

【００２１】図３および図４を参照すると、パラメータ
ｎは同期グループ５を構成するタスク４の数であり、こ
れが１である場合は同期制御そのものを行う必要がない
（ステップ３０１）。

【００２２】次に自分が、マスタタスクとスレーブタス
クのいずれであるかによって処理を振り分ける（ステッ
プ３０２）。即ち、ステップ３０３〜３０７はマスタタ
スクによって実行され、ステップ３１１〜３１４はスレ
ーブタスクによって実行される。

【００２３】自分がマスタタスクである場合（ｍ＝０）
は、スレーブタスクと歩調を合わせるべく、次の処理を
行う。作業変数ｔ、ｕに、スレーブタスクの内、最小の
タスク番号および最大の大きいタスク番号を代入する
（ステップ３０３、３０４）。そして、スレーブタスク
がすべて同期地点に到着しているための条件を、制御変
数Ａ（ｔ）、Ａ（ｔ＋１）、…、Ａ（ｕ）を参照するこ
とで判断し、条件が成立するまでステップ３０５を反復
する。この条件は、スレーブタスクのすべてが後述のス
テップ３１２を完了することで成立する。条件が成立し
たら、制御変数Ａ（ｔ）、Ａ（ｔ＋１）、…、Ａ（ｕ）
に元の値（０）を代入し（ステップ３０６）、スレーブ
タスクに、同期が成立した旨を制御変数Ｄ（ｔ）、Ｄ
（ｔ＋１）、…、Ｄ（ｕ）に１を代入することによって
通知する（ステップ３０７）。

【００２４】一方、自分がスレーブタスクである場合
（ｍ＞０）は、前出のマスタタスクと歩調を合わせるべ
く、次の処理を行う。作業変数ｔに自分のタスク番号ｐ
を代入する（ステップ３１１）。そして、マスタタスク
に自らの到着を通知すべく、制御変数Ａ（ｔ）に１を代
入する（ステップ３１２）。次に、同期が成立している
ための条件を制御変数Ｄ（ｔ）を参照することで判断
し、条件が成立するまでステップ３１３を反復する。こ
の条件は、マスタタスクが前述のステップ３０７を完了
することで成立する。最後に、制御変数Ｄ（ｔ）に元の
値（０）を代入する（ステップ３１４）。

【００２５】同期処理終了後は、制御変数Ａ（ｔ）、Ａ
（ｔ＋１）、…、Ａ（ｕ）、Ｄ（ｔ）、Ｄ（ｔ＋１）、
…、Ｄ（ｕ）の値はいずれも同期処理前の値（０）にな
っているため、図４に示すように、何度でも同期処理を
繰り返すことができる。

【００２６】以上により、本発明の第１の実施の形態の
動作が完了する。

【００２７】

【実施例】次に、本発明の一実施例について、図１〜図
４を参照して詳細に説明する。

【００２８】本実施例では、タスク数が８で、タスクＴ
３〜Ｔ６が同期グループ５を構成している。ここでタス
クＴ３がマスタタスク、タスクＴ４〜Ｔ６がスレーブタ
スクである。この場合、ｎ＝４、ｍ＝ｐ−３の関係が生
ずる。また、制御変数は、Ａ（０）、Ａ（１）、…、Ａ
（７）、Ｄ（０）、Ｄ（１）、…、Ｄ（７）の計１６個
となる。

【００２９】ステップ３０１においては、ｎ＝４のため
ＹＥＳ側に分岐する。

【００３０】ステップ３０２においては、マスタタスク
Ｔ３はＹＥＳ側に分岐し、スレーブタスクＴ４〜Ｔ６は
ＮＯ側に分岐する。

【００３１】マスタタスクＴ３（ｐ＝３）は、以下の処
理を行う。

【００３２】まず、作業変数ｔには、ｔ＝ｐ＋１＝３＋
１より４を代入する（ステップ３０３）。同様に、作業
変数ｕには、ｕ＝ｐ＋ｎ−１＝３＋４−１より６を代入
する（ステップ３０４）。そして、スレーブタスクＴ４
〜Ｔ６がすべて同期地点に到着したか否かを制御変数Ａ
（４）、Ａ（５）およびＡ（６）を参照することにより
判断し、条件が成立するまでステップ３０５を反復す
る。この条件は、スレーブタスクＴ４〜Ｔ６が後述のス
テップ３１２を完了することで成立する。条件が成立し
たら、制御変数Ａ（４）、Ａ（５）およびＡ（６）に元
の値（０）を代入し（ステップ３０６）、スレーブタス
クＴ４〜Ｔ６に同期が成立した旨を制御変数Ｄ（４）、
Ｄ（５）およびＤ（６）に１を代入することによって通
知する（ステップ３０７）。

【００３３】一方、スレーブタスクＴ４〜Ｔ６（ｐ＝４
〜６）は、以下の処理を行う。

【００３４】まず、作業変数ｔに自分のタスク番号ｐを
代入する（ステップ３１１）。そして、マスタタスクＴ
３に自らの到着を通知すべく、制御変数Ａ（ｔ）に１を
代入する（ステップ３１２）。次に、同期が成立してい
か否かを制御変数Ｄ（ｔ）を参照することにより判断
し、条件が成立するまでステップ３１３を反覆する。こ
の条件は、マスタタスクＴ３が前述のステップ３０７を
完了することで成立する。最後に、制御変数Ｄ（ｔ）に
元の値（０）を代入する（ステップ３１４）。

【００３５】以上により、本発明の一実施例の動作が完
了する。

【００３６】次に、本発明の第２の実施の形態について
図面を参照して詳細に説明する。

【００３７】図１を参照すると、本発明の第２の実施の
形態は、第１の実施の形態に加えて、各プロセッサ２に
第１の実施の形態に係る処理を実行させるためのプログ
ラムを記録する記録媒体６を備える。

【００３８】該プログラムは、記録媒体６からプロセッ
サ２に読み込まれ、プロセッサ２の動作を制御する。プ
ロセッサ２は、該プログラムの制御により、第１の実施
の形態におけるマスタタスクおよびスレーブタスクと同
一の処理を実行する。

【００３９】以上により、第２の実施の形態の処理が完
了する。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、複数の
タスクを並列に実行することができるマルチプロセッサ
システムにおいて、該複数のタスクの同期処理を連続し
て実行することをソフトウェアで実現することができる
効果を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の第１および第２の実施の形態
を示すブロック図である。

【図２】図２は、本発明の第１および第２の実施の形態
におけるタスクと同期グループの関係を示す図である。

【図３】図３は、本発明の第１および第２の実施の形態
の動作を示す流れ図である。

【図４】図４は、本発明の第１および第２の実施の形態
の動作と制御変数の値の変化を時系列に示す図である。

【符号の説明】

１ 共有メモリ ２ プロセッサ ３ ローカルメモリ ４ タスク ５ 同期グループ ６ 記録媒体

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のタスク手段を異なるプロセッサ上
   で並列に実行するマルチプロセッサシステムにおいて、 前記複数のタスク手段の内の特定のタスク手段であるマ
   スタタスク手段と、 前記マスタタスク手段以外の前記複数のタスク手段の内
   の少なくとも一つのタスク手段であるスレーブタスク手
   段と、 各プロセッサに共有され、各スレーブタスク手段に対応
   する第１の制御変数および第２の制御変数を格納する共
   有メモリとを備え、 前記スレーブタスク手段のそれぞれが、自身に対応する
   前記第１の制御変数を所定の値に更新するとともに前記
   マスタタスク手段によりすべての前記第２の制御変数が
   所定の値に更新されるのを待ち合わせ、更新されたとき
   に該すべての前記第２の制御変数を初期値に更新するこ
   とを特徴とするマルチプロセッサシステムにおける複数
   タスクの同期処理装置。
2. 【請求項２】 前記マスタタスク手段が、各スレーブタ
   スク手段によりすべての前記第１の制御変数が更新され
   るのを待ち合わせ、更新されたときに該すべての前記第
   １の制御変数を初期値に更新するとともにすべての前記
   第２の制御変数を所定の値に更新することを特徴とする
   請求項１記載のマルチプロセッサシステムにおける複数
   タスクの同期処理装置。
3. 【請求項３】 複数のタスクを異なるプロセッサ上で並
   列に実行するマルチプロセッサシステムにおいて、 前記複数のタスクに含まれる少なくとも一つのスレーブ
   タスクのそれぞれが、各スレーブタスクに対応する第１
   の制御変数の内、自身に対応する該第１の制御変数を所
   定の値に更新するとともに各スレーブタスクに対応する
   第２の制御変数のすべてが所定の値に更新されるのを待
   ち合わせ、更新されたときに該すべての第２の制御変数
   を初期値に更新することを特徴とするマルチプロセッサ
   システムにおける複数タスクの同期処理方法。
4. 【請求項４】 前記複数のタスクに含まれる特定のタス
   クであるマスタタスクが、すべての前記第１の制御変数
   が更新されるのを待ち合わせ、更新されたときにすべて
   の前記第１の制御変数を初期値に更新するとともにすべ
   ての前記第２の制御変数を所定の値に更新することを特
   徴とする請求項３記載のマルチプロセッサシステムにお
   ける複数タスクの同期処理方法。
5. 【請求項５】 複数のタスクを異なるプロセッサ上で並
   列に実行するマルチプロセッサシステムにおいて、前記
   複数のタスクに含まれる特定のタスクであるマスタタス
   ク手段と、前記複数のタスクに含まれる少なくとも一つ
   のタスクであるスレーブタスク手段としてプロセッサを
   機能させるためのプログラムを記録した記録媒体であっ
   て、 各スレーブタスク手段が、各スレーブタスク手段に対応
   する第１の制御変数の内、自身に対応する前記第１の制
   御変数を所定の値に更新するとともに、前記マスタタス
   ク手段により各スレーブタスク手段に対応する第２の制
   御変数のすべてが所定の値に更新されるのを待ち合わ
   せ、更新されたときに該すべての第２の制御変数を初期
   値に更新することを特徴とする記録媒体。
6. 【請求項６】 前記マスタタスク手段が、各スレーブタ
   スク手段によりすべての前記第１の制御変数が更新され
   るのを待ち合わせ、更新されたときに該すべての前記第
   １の制御変数を初期値に更新するとともにすべての前記
   第２の制御変数を所定の値に更新することを特徴とする
   請求項５記載の記録媒体。