FI91026B - Parannettu menetelmä taskien käsittelemiseksi - Google Patents

Description

91026

PARANNETTU MENETELMÄ TASKIEN KÄSITTELEMISEKSI

Keksinnön kohteena on itsenäisen patenttivaatimuksen johdanto-osassa määritelty parannettu menetelmä 5 taskien käsittelemiseksi.

Keksinnön mukainen menetelmä soveltuu erityisesti sulautettuihin järjestelmiin. Sulautetuissa järjestelmissä joitakin järjestelmän toiminnallisia ominaisuuksia toteutetaan tietokoneella. Sulautettuja järjes-10 telmiä ovat mm. pankkiautomaatit, radiopuhelimet, hissit jne. Nämä järjestelmät asettavat laitteille ja ohjelmille erilaisia vaatimuksia tavanomaisiin tietokonepohjaisiin ohjausjärjestelmiin nähden.

Sulautetuissa järjestelmissä tietokoneen pitää 15 reagoida riittävällä nopeudella ulkoisiin tapahtumiin, vaikka sillä olisi aikaisemman tapahtuman käsittely kesken. Tehtävien kiireellisyys riippuu tehtävien luonteesta. Paperikoneen ohjaustietokoneen esimerkiksi pitää pystyä antamaan tilanneraportti pyydettäessä samalla, 20 kun se ohjaa normaalisti käyvää paperikonetta. Useimmiten ulkoiset tapahtumat ovat keskenään tilastollisesti riippumattomat, joten tietokone ei voi suunnitella käsittelyjärjestystä tulevien tapahtumien aikojen perusteella.

25 On lisäksi huomattava, että kullakin tietoko neella on sille ominainen rajoitettu kapasiteetti. Tämä aiheuttaa sen, että kesken olevaa käsittelyä ei aina ole mahdollista saada valmiiksi ennen kiireellisen tapahtuman käsittelyn määräaikaa. Jos olisi mahdollista 30 käyttää rajattoman tehokasta tietokonetta, kaikki tapahtumat voitaisiin käsitellä peräkkäin siinä järjestyksessä kuin ne tapahtuvat.

Edellä esitettyjen ongelmien ratkaisemiseksi on kehitetty useita ratkaisuja. Erään menettelyn (keskeyt-35 tämätön skedulointi) mukaan kaikki tapahtumat käsitellään yksi kerrallaan loppuun asti eräajotyyppisesti.

Tällä menettelyllä on haittansa. Kiireellisiä tapahtumia 2 ei voida käsitellä ennen kuin kesken oleva tapahtuman käsittely on suoritettu loppuun. Rajoitusta voidaan kiertää lisäämällä käsittelyjärjestykseen riittävän tiheään kohtia, joissa tarvittaessa käsitellään kiireel-5 liset tapahtumat. Toisaalta on todettava, että tilannetta helpottaa, jos voidaan käyttää tavallista tehokkaampaa prosessoria.

Erään toisen menettelyn mukaisesti keskeytys-menettelyä voidaan käyttää laitetapahtumien käsitte-10 lyyn. Tässä järjestelyssä on myös ongelmia. Kun tapahtuman käsittely aloitetaan, se on suoritettava kerralla loppuun, vaikka tuotettavien vasteiden kiireellisyys voi olla hyvin erilainen. Tätä ongelmaa voidaan osittain kiertää suorittamalla käsittelyt loppuun eräajotyyp-15 pisesti: kiireelliset vasteet tuotetaan heti keskeytyksen tapahduttua ja samalla asetetaan pyyntö jatkokäsittelystä; kun eräajotyyppisessä käsittelyssä on saatu edellinen työ loppuun, tarkastetaan asetetut pyynnöt ja suoritetaan niiden perusteella jatkokäsittelyt. Tällä 20 tavoin yhdestä tapahtumasta voidaan tuottaa korkeintaan kahden kiireellisyysluokan vasteita.

Eräänä kolmantena menettelynä käytetään moni-taskimenettelyä tehtävien rinnakkaiseen suorittamiseen. Taskit ovat päättymättömiä tapahtumankäsittelyrutiineja. 25 Monitaskimenettelyssä useita tapahtumia voidaan käsitellä yhtäaikaa. Monitaskimenettelyssä voidaan käyttää erilaisia skedulointi- eli töidenjärjestelyperi-aatteita. Esimerkkejä skedulointiperiaatteista ovat kiinteä prioriteettiskedulointi, jossa taskeille on 30 määritelty kiinteä kiireellisyysjärjestys, määräaikas-kedulointi, joissa taskit suoritetaan tilanteen mukaan kiireellisin ensin ja aikajakoskedulointi, jossa eri taskeille annetaan suoritusaikaa vuorotellen, sekä erilaiset näiden yhdistelmät.

35 Monitaskimenettelyä käytettäessä esiintyy seuraavia ongelmia. Monitaskimenetelmää sovellettaessa kullekin taskille varataan oma muistialue työtilaa 91026 3 varten. Muistialue täytyy mitoittaa maksimitarpeen mukaan, johon kuuluu myös keskeytyskäsittelyn ja käyttö järjestelmäpalveluiden vaatima tila. Viimeksimainitut tulevat näin varatuiksi moninkertaisesti. Taskit kut-5 suvat käyttöjärjestelmää pitääkseen yhteyttä ympäristöönsä. Testausta varten tällaiset tapahtumankäsittely-rutiinit vaativat aidon näköisen käyttöjärjestelmäympäristön ja runsaasti testiapuneuvoja.

Keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä 10 mainitut epäkohdat. Keksinnön tarkoituksena on erityisesti tarjota uusi parannettu menetelmä taskien eli tapahtumankäsittelyrutiinien suorittamiseksi reaaliajassa erityisesti sulautetuissa järjestelmissä.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnus-15 omaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksessa 1.

Keksinnön mukaiselle rinnakkaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksessa 2.

Keksinnön mukaisen parannetun taskien käsit-20 telymenetelmän selostuksen yhteydessä käytetään käsitteitä, jotka määritellään seuraavassa.

Käsittelijä on laite tai sitä vastaava kokonaisuus, joka pystyy toimintaohjeiden mukaan reagoimaan tapahtumiin tuottamalla vasteita. Käsittelijällä on 25 tila, jonka käsittelijä ottaa huomioon tapahtumia käsitellessään ja jota käsittelijä muuttaa käsittelyohjeiden mukaisesti.

Tapahtumia ovat sellaiset muutokset käsittelijän ympäristössä, jotka käsittelijä pystyy havaitsemaan.

30 Tapahtumia ovat esimerkiksi prosessin tilan muuttuminen, joka havaitaan anturien avulla, käyttäjän suorittama ohjaustoimenpide, tai toiselta käsittelijältä saapuva sanoma. Tapahtumaksi lasketaan myös määräajan kuluminen aikaisemmasta tapahtumasta.

35 Vasteita ovat käsittelijän ympäristössään tai omassa tilassaan aikaansaamat muutokset. Ympäristöön tuotettuja vasteita ovat esimerkiksi toimilaitteiden 4 ohjaus, tiedon antaminen käyttäjälle tai sanoman lähettäminen toiselle käsittelijälle. Tilaa muuttava vaste on esimerkiksi siirtyminen seuraavaan vaiheeseen sek-venss iohjsuksessa.

5 Käsittelijän toiminnallinen rakenne jakaantuu taskeihin eli tapahtumankäsittelyrutiineihin. Käsittelijän tila muodostuu kunkin taskin tilasta ja toimintaohjeet muodostuvat kunkin taskin toimintaohjeista. Tapahtuman käsittely voi jakautua useille taskeille. 10 Tapahtumat tuottavat keskeytysmekanismin avulla viestejä taskien käsiteltäväksi. Myös taskit voivat tuottaa viestejä toisilleen. Viesti on tietorakenne, joka vie tietoa jollekin taskille. Taskit käsittelevät viestejä ottaen huomioon oman tilansa. Viestien lisäksi taskit 15 voivat tuottaa vasteita käsittelijän ympäristöön ja omaan sisäiseen tilaansa.

Tapahtuma virittää keskeytyksen, joka laukeaa heti, ellei käsittelijä ole sitä erikseen kieltänyt. Keskeytyksen laukeaminen keskeyttää sen toiminnan, mitä 20 käsittelijä on sillä hetkellä tekemässä. Keskeytyksen lauetessa muodostuu tapahtumaa kuvaava viesti. Käsit-telysekvenssi alkaa keskeytyksestä ja käsittää yhden tai useampia käsittelyltä peräkkäin. Prioriteetti tarkoittaa käsittelyn kiireellisyysastetta. Mitä korkeampi 25 prioriteetti on, sitä kiireellisempi käsittely on kyseessä. Skedulointi tarkoittaa sellaista käsittelijän toimintaa, jolla ratkaistaan, minkä taskin suoritusta on aloitettava tai jatkettava.

Keksinnön mukainen parannettu menetelmä taskien 30 käsittelemiseksi voidaan toteuttaa keskeyttävänä priori-teettiskedulointina, joka itse on keskeytettävissä. Seuraavassa selostetaan ensin prioriteettiskedulointiin perustuva menetelmä ja tämän jälkeen määräaikaskeduloin-tiin perustuva menetelmä.

35 Keksinnön mukaisessa parannetussa menetelmässä taskien käsittelemiseksi taskit on varustettu prioriteeteilla ja taskit käsitellään siten, että taski suorite- 5 91026 taan aina loppuun siten, että vain korkeamman prioriteetin omaavan taekin suoritus voi sen suoritusta hidastaa. Näin ollen eri prioriteetin omaavien taskien käsitteleminen toteutetaan reaaliajassa erityisesti sulaute-5 tuissa järjestelmissä aina prioriteettijärjestyksessä ja ensimmäistä niistä taskeista, joilla on työtä. Tätä kutsutaan prioriteettiskeduloinniksi. Keksinnön mukaisesti aina, kun syntyy uusi viesti, joko tapahtuman seurauksena tai taskin tuottamana, tarkastetaan sitä 10 käsittelevän taskin prioriteetti ja viesti talletetaan käsittelemättömien viestien joukkoon prioriteettitiedon kera. Tämän jälkeen tarkastetaan, onko korkein käsittelyä odottavan viestin prioriteetti korkeampi kuin suoritettavan taskin A prioriteetti. Jos on, annetaan tämän 15 palveleminen työksi sille taskille B, jolle se kuuluu ja taskista B tehdään suoritettava. Entinen suoritettava taski A merkitään odottavaksi, ja ruvetaan suorittamaan taskia B. Jos korkeampaa prioriteettia ei löydy, jatketaan suoritettavaa taskia A. Kun suoritettava taski X 20 saa työnsä valmiiksi, etsitään korkeaprioriteettisin odottava taski Y ja merkitään se suoritettavaksi. Sitten käsitellään taskin X tuottamat viestit normaaliin tapaan uusina viesteinä.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä aina kun 25 havaitaan tapahtuma, aloitetaan sen käsittely heti, vaikka edellisen tapahtuman käsittely olisi kesken, ellei sitä ole erityisesti kielletty. Seuraava kuvaus esittää yhtä tällaista käsittelysekvenssiä. Tapahtuma aiheuttaa keskeytyksen, josta syntyy aina tapahtumaa 30 kuvaava viesti ja uusi käsittelysekvenssi heti, kun käynnissä olevassa käsittelysekvenssissä on keskeyttäminen sallittu. Näin yhdellä käsittelijällä voi olla useita käsittelysekvenssejä kesken viimeksi aloitetun käsittelysekvenssin ollessa käynnissä. Menetelmän mukai-35 sessa käsittelysekvensissä 1) kielletään uusien tapahtumien käsittely; määrätään viestiä käsittelevä taski eli ensimmäinen taski; ensim- 6 maisen taskin tietoihin merkitään, että ensimmäisen taskin on käsiteltävä uusi viesti; ensimmäisen taskin prioriteetti tarkistetaan ja, mikäli se on korkeampi kuin juuri vallitseva prioriteetti eli suoritettavana 5 olevan toisen taskin prioriteetti, suoritetaan seuraa-vat toimenpiteet 11 - 12; 11) talletetaan vallitseva prioriteetti käsittelykoh-taiseksi tiedoksi vanha-prioriteetti; vallitsevaksi prioriteetiksi asetetaan ensimmäisen taskin prioriteet- 10 ti; 12) niin kauan kuin vallitseva prioriteetti on korkeampi kuin vanha-prioriteetti, toteutetaan seuraava menetelmä-vaihe 121; 121) jos on olemassa kolmas taski, jonka prioriteetti 15 on vallitseva prioriteetti ja jolla on käsiteltävänä viesti, suoritetaan toimenpiteet 1211 - 1212, muuten vallitsevaksi prioriteetiksi vaihdetaan lähinnä alempi prioriteetti; 1211) sallitaan uusien tapahtumien käsittely; edellises-20 sä kohdassa löydetty kolmas taski suoritetaan; suorituksesta voi syntyä viestejä, jotka on taskien käsiteltävä; 1212) kustakin syntyneestä viestistä määrätään sitä käsittelevä taski eli neljäs taski; neljännen taskin tietoihin merkitään, että neljännen taskin on käsitel- 25 tävä syntynyt viesti; neljännen taskin prioriteetti tarkistetaan ja, mikäli se on korkeampi, kuin juuri vallitseva prioriteetti, vaihdetaan vallitsevaksi prioriteetiksi neljännen taskin prioriteetti; ja kielletään uusien ulkoisten tapahtumien käsittely; 30 2) sallitaan uusien tapahtumien käsittely ja jatketaan keskeytynyttä toimintaa.

Keksinnön mukaisen menetelmän eräässä sovellutuksessa suoritusta odottavien taskien työtilat järjestetään yhteen pinomuistiin, jossa suorituksessa 35 olevan taskin työtila on aina päällimmäisenä.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä taskit eivät koskaan kesken suorituksensa odota mitään. Tästä seuraa, 91026 7 että suorituksen aikainen työtila voidaan varata yhtenäisestä muistialueesta pinomaisesti järjestyksessä siten, että koko ajan on olemassa paikka, pinon huippu, jonka toisella puolella (alapuoli) on käytössä olevaa 5 muistitilaa ja toisella puolella on vapaata muistitilaa. Suorituksensa aikana taski varaa ja vapauttaa työtilaa.

Kun taskin suoritus loppuu, se vapauttaa kaiken työtilansa. Prioriteettiskedulointisäännöistä seuraa: jos korkeampi prioriteettisen taskin suoritus on kesken, ei 10 koskaan suoriteta matalampi prioriteettista taskia. Suorituksessa olevan taskin työtila on aina pinon pää-limmäisenä, ja keskeytettyjen taskien työtilat ovat siitä alaspäin prioriteettijärjestyksessa ilman tyhjiä välejä.

15 Keksinnön etuna on, että siinä yhdistetään keskeytys- ja monitaskimenetelmän parhaat puolet.

Monitaskimenetelmän mukaisesti yhden käsittelijän toiminnot jaetaan kiireellisyys- eli prioriteet-tiluokkiin, joista muodostetaan eri prioriteetin omaavia 20 taskeja. Taskit sisältävät tietorakenteen käsiteltäviä tietoja varten ja käsittelyohjeiston kuvaamaan varsinaista käsittelyä. Taskit voivat kommunikoida toistensa ja ympäristön kanssa. Näin samasta ulkoisesta tapahtumasta voidaan hallitusti tuottaa eri kiireellisyysas-25 teisia vasteita.

Keskeytysmenetelmän mukaisesti taskit ovat tapahtuman käsittelijöitä. Taskille tuleva tapahtuma voi olla laitetapahtuma tai viestin tuleminen toisesta tai samasta taskista. Koska taskin suoritus voi kes-30 keytyä vain korkeamman prioriteetin taskin suorituksen ajaksi, ja vastaavasti taskia suoritettaessa ei ole korkeamman prioriteetin taskeja kesken, voidaan taskien työmuistitilana käyttää yhtä yhteistä pinomaisesti varattavaa muistialuetta. Toisaalta tällaiset taskit 35 voidaan toteuttaa alistettuina tapahtumakäsittelyrutii-neina, jotka ovat täysin funktionaalisia, eli niiden tulokset riippuvat pelkästään syöttötiedoista. Tällais- 8 ten funktionaalisten käsittelyrutiinien testaaminen on vakiintunutta tekniikkaa eikä vaadi erikoisapuneuvoja.

Keksinnön etuna on edelleen, että se on yksinkertainen ja hierarkinen menetelmä, joka on helposti 5 sovitettavissa sulautettuihin järjestelmiin. Parannettu menetelmä taskien käsittelemiseksi tarjoaa erillisen käyttöympäristön, jonka avulla yksinkertaisesti ja tehokkaasti voidaan kutsua ja käynnistää eri taskeja. Koska myös seuraavan suoritettavan taskin etsiminen 10 (skedulointityö) on keskeytettävissä, menetelmä käy suurien taskimäärien tehokkaaseen skedulointiin.

Edelleen keksinnön etuna on, että se on suhteellisen helposti sovellettavissa erilaisiin ympäristöihin. Sen avulla voidaan ohjata ja järjestää elektro-15 nisten tai mekaanisten laitteitten toimintoja ja/tai tietokoneohj elmien suorittamista.

Elektronisen laitteen ollessa kyseessä keksinnön mukainen menetelmä voidaan integroida osaksi laitetta, esim. osaksi tietokoneen keskusyksikön sisäisiä 20 piirejä, jolloin tietokone voi ohjata esim. ohjelmallisesti toteutettuja taskeja ilman erillistä käyttöjärjestelmää. Tästä olisi huomattavaa etua tehokkuuden kannalta. Integrointi voidaan toteuttaa esimerkiksi sisällyttämällä mikroprosessoriin keksinnön mukaista 25 menetelmää toteuttava osa tai valmistamalla ns. oheis-piiri, joka liitettynä tietokoneen elektroniikkaan ohjaa taskeja esitettyä menetelmää käyttäen.

Keksinnön mukainen menetelmä voidaan sijoittaa ohjelmistototeutuksena käyttöjärjestelmään. Viestit ja 30 tietorakenteet voidaan toteuttaa muistipaikkojen ja aliohjelmakutsujen avulla. Näin järjestetty tietokone on laite, joka toimii esitetyn menetelmän mukaisesti.

Keksinnön mukaisessa parannetussa menetelmässä taskien käsittelmiseksi reaaliajassa erityisesti sulau-35 tetuissa järjestelmissä taskit on varustettu palvelu-ajoilla ja taskeista kukin suoritetaan aina loppuun siten, että vain sellaisen taskin, jolla on aikaisempi

II

91026 9 määräaika, suoritus voi sitä hidastaa. Tätä kutsutaan määräaikaskeduloinniksi. Keksinnön mukaisesti aina kun havaitaan tapahtuma, aloitetaan sen käsittely heti, vaikka edellisen tapahtuman käsittely olisi kesken, 5 ellei sitä ole erityisesti kielletty. Seuraava selostus esittää yhtä käsittelysekvenssiä. Tapahtuma aiheuttaa keskeytyksen, josta syntyy aina tapahtumaa kuvaava viesti ja uusi käsittelysekvenssi heti, kun käynnissä olevassa käsittelysekvenssissä on keskeyttäminen sallitit) tu. Näin yhdellä käsittelijällä voi olla useita käsit-telysekvenssejä kesken viimeksi aloitetun käsittelysek-venssin ollessa käynnissä. Käsittelysekvenssi sisältää seuraavat vaiheet: I) kielletään uusien tapahtumien käsittely; määrätään 15 viestiä käsittelevä taski eli ensimmäinen taski; ensimmäisen taskin tietoihin merkitään, että ensimmäisen taskin on käsiteltävä uusi viesti; ensimmäisen taskin palveluaika ja kellosta katsottu nykyhetki lasketaan yhteen, ja saatu tulos talletetaan tapahtuman määrääjak- 20 ei. Mikäli uuden tapahtuman määräaika on aikaisempi kuin vallitseva määräaika eli suoritettavana olevan toisen taskin käsiteltävänä olevan tapahtuman määräaika, suoritetaan seuraavat toimenpiteet 11 - 12; II) talletetaan vallitseva määräaika käsittelykohtaisek-25 si tiedoksi vanha-määräaika; vallitsevaksi määräajaksi asetetaan uuden tapahtuman määräaika; sallitaan uusien ulkoisten tapahtumien käsittely; 12) niin kauan kuin vallitseva määräaika on aikaisempi kuin vanha-määräaika, toistetaan seuraavaa menetelmä-30 vaihetta 121; 121) jos on olemassa kolmas taski, jolla on käsiteltävänä viesti, jonka määräaika on vallitseva määräaika, suoritetaan toimenpiteet 1211 - 1212, muuten etsitään käsittelemätön viesti, joka on määräaikajärjestyksessä 35 seuraava, ja asetetaan sen määräaika vallitsevaksi määräajaksi; 1211) sallitaan uusien tapahtumien käsittely; edellises- 10 sä kohdassa löydetty kolmas taski suoritetaan? suorituksesta voi syntyä viestejä, jotka on taskien käsiteltävä; 1212) katsotaan kellosta nykyhetki? kustakin syntyneestä viestistä määrätään tapahtumaa käsittelevä taski eli 5 neljäs taski, neljännen taskin tietoihin merkitään, että neljännen taskin on käsiteltävä syntynyt viesti, neljännen taskin palveluaika tarkistetaan lisätään se nykyhetkeen ja asetetaan summa tapahtuman määräajaksi ja, mikäli se on aikaisempi, kuin juuri vallitseva 10 määräaika, vaihdetaan se vallitsevaksi määräajaksi? kielletään uusien ulkoisten tapahtumien käsittely? 2) sallitaan uusien tapahtumien käsittely ja jatketaan keskeytynyttä toimintaa.

Puhtaassa prioriteettiskeduloinnissa priori-15 teetit on kiinnitetty pysyvästi taskeihin. On osoitettu, että käsittelijän (prosessorin) kapasiteettia voidaan eräissä tapauksissa käyttää paremmin hyväksi, kun prioriteetit määrätään vasta käsiteltävän tapahtuman hetkellä. Määräaikaskeduloinnissa suoritetaan aina sitä 20 taskia, jolla on aikaisin vaadittu valmistumismääräaika.

Määräaikaskedulointi, jolla on samat edut kuin esitellyllä prioriteettiskeduloinnilla, voidaan toteuttaa tekemällä seuraavat muutokset edellä esitettyyn keksinnön mukaiseen prioriteettiskedulointiin: 25 a) Kiinnitetään jokaiseen taskiin palveluaika, mikä on pisin sallittu aika käsiteltävän viestin syntymisestä taskin valmistumiseen. Tämä tulee prioriteetin tilalle.

b) Kun syntyy viesti, joka on taskin käsiteltävä, katsotaan kellosta nykyhetki, lisätään taskin palveluaika, 30 ja asetetaan summa viestin määräajaksi.

c) Pidetään kirjaa vallitsevan ja vanhan prioriteetin asemesta vallitsevasta ja vanhasta määräajasta.

d) Suoritukseen valitaan aina taski, jolla on käsiteltävänään viesti, jolla on aikaisin määräaika.

35 Keksinnön mukaista parannettua menetelmää taskien käsittelemiseksi voidaan soveltaa erilaisissa tietokonejärjestelmissä ja erityisesti sulautetuissa

II

91026 11 järjestelmissä, joihin kuuluu esim. mekaaninen laiteko-konaisuus ja tätä ohjaava tietokonejärjestelmä. Tällaisessa järjestelmässä keksinnön mukaisella menetelmällä saavutetaan mm. seuraavia etuja: 5 Useimmat nykyaikaiset mikroprosessorit toteut tavat aliohjelmakutsut pinon avulla. Tällaiselle prosessorilla riittää uutta menetelmää käytettäessä yksi yhteinen pino kaikille taskeille, koska tapahtumien tultua käsitellyiksi pinoa voidaan purkaa tyhjäksi asti.

10 Vaikka pinoon tarvitaan tilaa samoille toiminnoille ja keskeytyksille kuin useita pinoja käytettäessä, muistitilaa tarvitaan vähemmän. Tämä siksi, että keskeytyksille ei tarvitse varata tilaa useasta pinosta.

Keksinnön mukaisen parannetun menetelmän mukaan 15 tehty reaaliaikainen eri prioriteetin omaavien taskien suoritusmenetelmä on huomattavasti nopeampi ja käyttää vähemmän muistia kuin aikaisemmat tunnetut järjestelmät. Parannettu taskien käsittelymenetelmä on tiiviimpi järjestelmävaiheeltaan ja sen suorituskapasiteetti on 20 huomattavasti parempi kuin aikaisemmilla järjestelmillä.

Keksinnön mukaisen parannetun taskien käsittelymenetelmän etuja voidaan käyttää hyväksi ainakin kolmella eri tavalla. Ensiksikin voidaan toteuttaa uusi laitteistokokonaisuus, jolla on nykyisen laitteiston 25 suorituskyky, halvemmista osista, koska tarvitaan vähemmän muistipiirejä ja prosessorina voidaan käyttää hitaampaa mallia. Toiseksi voidaan toteuttaa uusia laitteistoja, joilla on parempi suorituskyky kuin nykyisillä laitteistoilla. Kolmanneksi täysin uusien laitteistojen 30 suunnittelu helpottuu, koska prosessorin suorituskyky riittää paremmin silloinkin, kun tehtävien kiireellisyys- ja suoritusjärjestystä ei ole ratkaistu parhaalla mahdollisella tavalla.

Seuraavassa keksintöä, sen erästä sovellusympä-35 ristöä, sen toimintaa ja sen muita etuja selostetaan oheisten piirustusten avulla, joissa kuva 1 esittää kaaviomaisesti kerrostalon hissiä; 12 kuva 2 esittää lohkokaavion muodossa hissiä ja sen ohj ausj ärj estelmää; kuva 3 esittää tietovirtakaaviona hissin ohjausjärjestelmän liittymistä hissiin; 5 kuva 4 esittää tietovirtakaaviona hissin ohjausjärjestelmän taskeja ja niiden välisiä viestiyhteyksiä; ja kuva 5 esittää hissin eri taskien suoritusta aikatasossa; ja kuva 6 esittää pinomaisen työmuistin käyttöä kuvan 5 10 taskeja suoritettaessa.

Kuvassa 1 on kaaviomaisesti esitetty rakennus 10, johon on järjestetty hissi ja sen ohjausjärjestelmä. Hissikori 3 on sovitettu liikkumaan kerrosten ΚΙ, K2, K3, K4 ja K5 välillä hissikuilussa 1. Hissikori 3 on 15 ripustettu kuiluun 1 köysien 2a avulla ja sitä siirretään nostomoottorilla 2 kuilussa 1. Kullakin kerros-tasanteella on ensimmäiset kerrospainikkeet la; PI, P2, P3/ P4 ja P5 hissin kutsumista varten. Hissikorissa 3 on toiset kerrospainikkeet 3a; Hl, H2, H3, H4 ja H5.

20 Hissikorin oveen 4 tai yleensä ovijärjestelyyn kuuluu ovimoottori 4a (vrt. kuva 2) oven 4 avaamiseksi, ovisil-mä 4b oven välissä olevien esteiden, kuten ihmisten havaitsemiseksi ja kytkimet (ei esitetty piirustuksessa) oven asennon havaitsemiseksi.

25 Hissikorin 3, kerrosten ja nostolaitteiden oh jaus- ja toimilaitteet, kuten kerrospainikkeet la, 3a ja nostomoottori 2, on yhdistetty liitäntäelektroniikan 5 välityksellä ohjaustietokoneeseen 6. Ohjaustietokone on lisäksi yhdistetty syöttö- ja tulostuslaitteisiin 7. 30 Kuvassa 2 hissin ohjausjärjestelmä on esitetty lohkokaaviona. Ohjaustietokoneeseen 6 kuuluu keskusyksikkö 11 ja apuyksikkö 12. Apuyksikköön 12 kuuluu vuorostaan käyttöjärjestelmäyksikkö 13 ja sovellusyksikkö 14. Keksinnön mukainen parannettu menetelmä taskien 35 käsittelemiseksi on olennainen osa käyttöjärjestelmäyk-sikköä 13. Se voidaan toteuttaa ohjelmallisesti tai se voi olla osittain ohjelmallinen ja osittain liittyä il 91026 13 fyysisiin rakenteisiin. Käyttöjärjestelmäyksikkö valitsee käynnistettävän taskin ja huolehtii taakoille menevistä viesteistä.

Syöttö- ja tulostuslaitteisiin 7 kuuluu näyttö 5 8 ja näppäimistö 9. Näyttöjä on useita ja ne voivat sijaita esim. eri kerrostasoilla ΚΙ, K2,... ja lisäksi etäisyyden päässä valvontahuoneessa tai vastaavassa. Järjestelmään on lisäksi yhdistetty teholähde 21, jonka kautta kaikki sähköiset laitteet hissijärjestelmässä 10 saavat tehonsa.

Kuvassa 3 on esitetty tietovirtakaavion muodossa sovellusyksikkö 14 ja sen sisältämien sovellutusten yhteydet ja liitännät syöttö- ja tulostuslaitteisiin 7 sekä liitäntäelektroniikan 5 kautta hissikuilun 1 ja 15 hissikorin 3 laitteisiin. Nämä liitännät voidaan jaotella seuraavasti: matkustaja-hissikorissa 15 (Passenger- in-Car), matkustaja-ovella 16 (Passenger-in-Door), matkustaja-kerrostasanteella 17 (Passenger-at-Level), moottorinohjaus 18 (Car-Drive-Motor), kerrosilmaisimet 20 19 (Floor-Sensors) ja hissikorin-ovi 20 (Car-Doors).

Liitäntöihin liittyvät tapahtumat on merkitty katkoviivoin ja niitä kuvaavin nimityksin kuvaan 3.

Tapahtumat jotka liittyvät hissikorissa olevaan matkustajaan eli matkustaja-hissikorissa 15 (Pas-25 senger-in-Car) liitäntään tulevat sovellusyksikölle 14 keskeytyksinä aja-kerrokseen-1 ... aja-kerrokseen-5 (Drive-to-Floor-1 ... Drive-to-Floor-5) sekä pysäytä-ajo (Stop-Driving) hissikorin 3 painikkeiden la (vrt. kuva 1) kautta. Tapahtumat, jotka liittyvät ovella olevaan 30 matkustajaan eli matkustaja-ovella 16 (Passenger-in-Door) liitäntään tulevat sovellusyksikölle 14 keskeytyksenä joku-ovella (Somebody-in-Door) jne. siten, että kun matkustaja neljännessä kerroksessa painaa kutsunappia P4, tapahtuu keskeytys, ja tieto napin painalluksesta 35 on sovelluksen käytettävissä tai, kun hissi saapuu kerrosalueelle tai poistuu siitä, tapahtuu keskeytys ja tilannetta kuvaava tieto on sovellusyksikön käytettävis- 14 sä. Vastaavalla tavalla voidaan selostaa muut kuvassa 3 esitetyt liitännät ja niihin liittyvät tapahtumat merkittyihin englanninkielisiin nimityksiin viitaten.

Kuvassa 4 on esitetty sovellusyksikön 14 ja-5 kaantuminen taskeihin. Taskien välillä olevat viestiyhteydet on esitetty sekä katkoviivoin että ehyinä viivoina. Olennainen osa hissin ohjaukseen liittyvistä tapahtumista on merkitty kuvan viestiyhteyksiin englanninkielisin nimityksin. Erityisen kiireelliset toiminnat on 10 kerätty taskiin ohjausliitäntä eli control-interface 14a. Näitä kiireellisiä toimintoja ovat ulkoisiin tapahtumiin liittyvien tietojen sieppaaminen ennen niiden häviämistä ja ohjaukseen liittyvien tietojen siirtäminen toimilaitteille. Ohjauslogiikka on keskitetty taskiin 15 hissin-käyttö eli Drive-Lift 14b ja näyttöjen ohjaukseen liittyvä toiminta, joka ei ole inhimillisen reagoinnin hitauden vuoksi kovin kiireellistä, taskiin näytönohjain eli display-driver 14c. Taskien prioriteetit on asetettu siten, että taskilla control-interface 14a on 20 korkein prioriteetti ja taskilla display-driver 14c on matalin prioriteetti. Kun taski lähettää viestin toiselle, se samalla aiheuttaa vastaanottavan taskin käynnistymisen heti tai myöhemmin. Esimerkiksi, kun taski control-interface 14a on käsitellyt pysäytä-ajo (Stop-25 Driving) keskeytyksen, se lähettää hätäpysäytys (Emer-gency-Stop) viestin taskille Drive-Lift 14b, mikä aiheuttaa viimeksimainitun käynnistymisen. Käyttöjärjestelmä huolehtii taskien suoritusjärjestyksestä ja niiden käynnistämisestä.

30 Kuvassa 5 on esitetty esimerkkisekvenssi, joka havainnollistaa keksinnön mukaisen taskien käsittelymenetelmän toimintaa hissinohjauksessa. Käyttöjärjestelmä-yksikkö 13 suorittaa menetelmän mukaisesti taskien skeduloinnin.

35 Kuva 6 esittää pinomaisen työmuistin käyttöä kuvan 5 esimerkissä. Käytetyn muistitilan koko on V ja sitä seurataan ajan t suhteen. Eri taskien tarvitsemt 91026 15 työtilat on merkitty erilaisin viivoituksin, joiden merkitys on esitetty kuvassa 5.

Lähtötilanteessa hissikoria 3 siirretään ylöspäin kohti toista kerrosta kuvan 1 kerrostalossa? toi-5 seen kerrokseen ei ole kutsua voimassa, mutta tätä ylempään kerrokseen on. Ohjausjärjestelmällä ei ole mitään tekemistä, joten suoritetaan ns. joutotaskia Idle-Loop. Joutotaski on aina olemassa, mutta sitä ei esitetä kaavioissa. Vallitseva prioriteetti on joutotas-10 kin prioriteetti 0. Nimetään esittelyssä käsittelysek-venssit, jotka voivat keskeyttää toisensa, kirjaimilla a, b,... Joutotaskin käsittelysekvenssi on a ja muut käsittelysekvenssit alkavat keskeytyksistä ja päättyvät, kun palataan suorittamaan viimeksi keskeytynyttä käsit-15 telysekvenssiä. Joutotaskia suoritettaessa työmuistissa on vain joutotaskin tarvitsema työtila.

Hissikori 3 saapuu toisen kerroksen alueelle hetkellä tl ja aiheuttaa keskeytyksen hissikori-ei-kerrostasolla (Car-not-at-Floor) tilan loppuessa. Kes-20 keytyksestä syntyy käsittelysekvenssi b. Control-interface taski 14a käsittelee tästä keskeytyksestä syntyvän viestin. Koska taskin control-interface prioriteetti 3 on korkeampi kuin vallitseva prioriteetti 0, jätetään Idle-Loop taski keskeytetyksi ja ryhdytään suorittamaan 25 taskia control-interface. Käsittelysekvenssin b vanha-prioriteetti on entinen vallitseva prioriteetti 0, ja vallitseva prioriteetti on nyt 3. Työmuistissa on control-interface taskin työtila joutotaskin työtilan päällä, kuten kuvassa 6 on esitetty.

30 Control-interface taski 14a saa tehtävänsä loppuun hetkellä t2 ja se lähettää viestin kerrostasolla (At-Floor) tilanteen syntymisestä. Drive-Lift taski 14b käsittelee tämän viestin. Koska prioriteetilla 3 ei löydy enää suoritusta kaipaavia taskeja, vaihdetaan 35 menetelmän mukaisesti vallitsevaksi prioriteetiksi tätä alempi prioriteetti 2 ja löydetään taski Drive-Lift 14b, joka kaipaa suoritusta? ryhdytään suorittamaan taskia 16

Drive-Lift. Nyt työmuistissa Drive-Lift taskin työtila joutotaskin työtilan päällä (kuva 6).

Drive-Lift taski 14b saa työnsä valmiiksi hetkellä t3. Koska hissi ei pysähdy tähän kerrokseen/ 5 ainoa asia, mitä tästä kaikesta seuraa, on näytettävän kerrosnumeron muuttaminen kakkosesta kolmoseksi. Drive-Lift taski siis lähettää näytä-kerrostaso (Indicated-Floor) viestinä uuden kerrosnumeron display-driver taskille 14c. Muita viestejä ei lähetetä. Seurauksena 10 vallitsevaksi prioriteetiksi vaihdetaan 1 ja ryhdytään suorittamaan taskia display-driver. Nyt työmuistissa on display-driver taskin työtila joutotaskin työtilan päällä (kuva 6).

Matkustaja painaa hätäpysäytysnappia hetkellä 15 t4 ja aiheuttaa pysäytä-ajo (Stop-Driving) keskeytyksen. Keskeytyksestä syntyy käsittelysekvenssi c. Koska syntyvää viestiä käsittelee prioriteetin 3 omaava taski control-interface 14a ja vallitseva prioriteetti on vain 1, jätetään myös display-driver taski 14c keskeyte-20 tyksi ja ryhdytään suorittamaan control-interface taskia 14a. Vallitseva prioriteetti on tästä alkaen 3 ja käsittelysekvenssin c vanha-prioriteetti on 1. Nyt työmuistissa on control-interface taskin 14a työtila display-driver taskin 14c ja joutotaskin työtilan pääl-25 lä (kuva 6).

Control-interface taski valmistuu hetkellä t5 ja lähettää hätäpysäytys (Emergency-Stop) viestin Drive-Lift taskille 14b. Koska prioriteetin 3 omaavia taskeja ei enää ole suoritusta odottamassa, siirrytään suorit-30 tamaan Drive-Lift taskia 14b ja asetetaan vallitsevaksi prioriteetiksi 2. Nyt työmuistissa on Drive-Lift taskin työtila display-dirver taskin ja joutotaskin työtilan päällä (kuva 6).

Drive-Lift taskin 14b suorituksen lopputulos 35 selviää hetkellä t6, jonka mukaan hissikori 3 on pysäytettävä, ja pysäytys- (Stop) viesti lähetetään control-interface taskille 14a, sekä samalla osoita-kerros

II

91026 17 (Indicated-Floor) viestinä kerrosnumero kaksi taskille display-driver 14c. Jälkimmäinen viesti tarvitaan, koska hissikori 3 on pysäytettävä ajamatta kerrokseen kolme.

Koska control-interface taskin prioriteetti on vallit-5 sevaa prioriteettia korkeampi, nostetaan vallitseva prioriteetti vastaanottajan tasolle eli 3:ksi. Priori-teettitasolla 3 on suoritusta odottava taski control-interface, joka saman tien käynnistetään. Nyt työmuistissa on control-driver taskin työtila display-driver 10 taskin ja joutotaskin työtilan päällä (kuva 6).

Control-interface taski 14a asettaa laitteisto-ohjaukset siten, että hissi alkaa jarruttaa. Taskin suoritus loppuu hetkellä t7. Nyt menetelmän mukaan etsitään suoritettavia taskeja vallitsevalta prioriteet-15 titasolta 3. Ei löydy. Vaihdetaan vallitsevaksi priori-teettitasoksi 2, eikä sieltäkään löydy. Vaihdetaan vallitsevaksi prioriteettitasoksi 1, ja nyt huomataan, että se ei ole enää suurempi kuin käynnissä olevan käsittelysekvenssin c vanha prioriteetti. Tästä syystä 20 käsittelysekvenssi c loppuu tähän ja jatketaan käsit-telysekvenssiä b ja display-driver taskia. Nyt työmuistissa on display-driver'in työtila joutotaskin työtilan päällä (kuva 6).

Display-driver taski 14c on saanut kerrosnäytön 25 asetettua kolmoseksi hetkellä t8 ja lopettaa. Priori-teettitasolta l löytyy käsittelemätön tapahtuma: taskille display-driver on lähetetty osoita-kerros (Indicated-Floor) viestissä kerrosnumero kaksi. Seurauksena ryhdytään suorittamaan uudelleen taskia display-driver.

30 Nyt työmuistissa on taas display-driverin työtila joutotaskin työtilan päällä.

Display-driver taski on saanut kerrosnäytön asetettua kakkoseksi hetkellä t9 ja lopettaa. Muita suoritettavia taskeja ei enää löydy vallitsevalta prio-35 riteettitasolta 1, ja vallitsevaksi prioriteetiksi valitaan 0. Tämä ei ole enää suurempi kuin käynnissä olevan käsittelysekvenssin b vanha prioriteetti. Tästä 18 eyystä käsittelysekvenssi b loppuu tähän ja jatketaan käsittelysekvenssiä a ja joutotaskia. Nyt työmuistissa on vain joutotaskin työtila (kuva 6).

Keksintöä ei rajata pelkästään hissinohjausta 5 koskevaksi. Hissinohjaus on esimerkkinä hyvä sovelluskohde parannetulle taskien käsittelymenetelmälle, joka on täysin yleiskäyttöinen, kun tarvitaan reaaliajassa eri kiireysasteen vasteiden tuottamista yhdellä käsittelijällä. Monet muunnokset ovat mahdollisia pysyttäessä 10 patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

Claims (3)

91026 19

1. Parannettu menetelmä taskien käsittelemiseksi reaaliajassa erityisesti sulautetuissa järjestel-5 missä, jossa taskit on varustettu prioriteeteilla, ja joista taskeista kukin suoritetaan aina loppuun siten, että vain korkeampiprioriteettisen taskin suoritus voi sen suoritusta hidastaa, jossa menetelmässä aina kun havaitaan tapahtuma, sen käsittely aloitetaan menetel-10 män mukaisesti heti, vaikka edellisen tapahtuman käsittely olisi kesken, ellei sitä ole erityisesti kielletty, jolloin yhdellä käsittelijällä voi olla useita käsittelysekvenssejä kesken viimeksi aloitetun käsit-telysekvenssin ollessa käynnissä, jossa menetelmässä 15 ulkoinen tapahtuma aiheuttaa keskeytyksen, josta syntyy tapahtumaa kuvaava viesti ja uusi käsittelysekvenssi heti, kun käynnissä olevassa käsittelysekvenssissä on keskeyttäminen sallittu, tunnettu siitä, että heti keskeytyksen tapahduttua syntyvässä käsittelysek-20 venssissä: I) kielletään uusien tapahtumien käsittely, määrätään keskeytyksestä syntynyttä viestiä käsittelevä ensimmäinen taski, ensimmäisen taskin tietoihin merkitään, että ensimmäisen taskin on käsiteltävä uusi viesti, 25 ensimmäisen taskin prioriteetti tarkistetaan ja, mikäli se on korkeampi kuin juuri vallitseva prioriteetti eli suoritettavana olevan toisen taskin prioriteetti, suoritetaan seuraavat toimenpiteet 11 - 12; II) talletetaan vallitseva prioriteetti käsittelykoh-30 täiseksi tiedoksi vanha-prioriteetti; vallitsevaksi prioriteetiksi asetetaan ensimmäisen taskin prioriteetti; sallitaan uusien tapahtumien käsittely; 12. niin kauan kuin vallitseva prioriteetti on korkeampi kuin vanha-prioriteetti, toteutetaan seuraava mene-35 telmävaihe 121; 121. kielletään uusien tapahtumien käsittely; jos on olemassa kolmas taski, jonka prioriteetti on vallitseva 20 prioriteetti ja jolla on käsiteltävänä viesti, sallitaan uusien tapahtumien käsittely ja suoritetaan toimenpiteet 1211 - 1212, muuten vallitsevaksi prioriteetiksi vaihdetaan lähinnä alempi prioriteetti; ja salli-5 taan uusien tapahtumien käsittely; 1211) edellisessä kohdassa löydetty kolmas taski suoritetaan; suorituksesta voi syntyä viestejä, jotka on taskien käsiteltävä; 1212) kustakin syntyneestä viestistä määrätään sitä 10 käsittelevä neljäs taski, neljännen taskin tietoihin merkitään, että neljännen taskin on käsiteltävä syntynyt viesti, neljännen taskin prioriteetti tarkistetaan ja, mikäli se on korkeampi kuin juuri vallitseva prioriteetti, vaihdetaan vallitsevaksi prioriteetiksi 15 neljännen taskin prioriteetti; 2. sallitaan uusien tapahtumien käsittely ja jatketaan keskeytynyttä toimintaa.

2. Parannettu menetelmä taskien käsittelemiseksi reaaliajassa erityisesti sulautetuissa järjestel-20 missä, jossa taskit on varustettu palveluajoilla, ja joista taskeista kukin suoritetaan aina loppuun siten, että vain sellaisen taskin, jolla on aikaisempi määräaika, suoritus voi sitä hidastaa, jossa menetelmässä aina kun havaitaan tapahtuma, aloitetaan sen käsittely 25 heti tällä menetelmällä, vaikka edellisen tapahtuman käsittely olisi kesken, ellei sitä ole erityisesti kielletty, jolloin yhdellä käsittelijällä voi olla useita käsittelysekvenssejä kesken viimeksi aloitetun käsittelysekvenssin ollessa käynnissä, ja jossa mene-30 telmässä ulkoinen tapahtuma aiheuttaa keskeytyksen, josta syntyy aina tapahtumaa kuvaava viesti ja uusi käsittelysekvenssi heti, kun käynnissä olevassa käsit-telysekvenssissä on keskeyttäminen sallittu, tunnettu siitä, että heti keskeytyksen tapahduttua 35 syntyvässä käsittelysekvenssissä: 1. kielletään uusien tapahtumien käsittely; määrätään viestiä käsittelevä ensimmäinen taski; ensimmäisen 91026 21 taskin tietoihin merkitään, että ensimmäisen taskin on käsiteltävä uusi viesti; ensimmäisen taskin palveluaika ja kellosta katsottu nykyhetki lasketaan yhteen, ja saatu tulos talletetaan tapahtuman määräajaksi; mikäli 5 uuden tapahtuman määräaika on aikaisempi kuin vallitseva määräaika eli suoritettavana olevan toisen taskin käsiteltävänä olevan tapahtuman määräaika, suoritetaan seuraavat toimenpiteet 11 - 12; 11. talletetaan vallitseva määräaika käsittelykohtai-10 seksi tiedoksi vanha-määräaika; vallitsevaksi määräajaksi asetetaan uuden tapahtuman määräaika; sallitaan uusien ulkoisten tapahtumien käsittely; 12. niin kauan kuin vallitseva määräaika on aikaisempi kuin vanha-määräaika, toistetaan seuraavaa menetelmä- 15 vaihetta 121; 121. kielletään uusien tapahtumien käsittely; jos on olemassa kolmas taski, jolla on käsiteltävänä viesti, jonka määräaika on vallitseva määräaika, sallitaan uusien tapahtumien käsittely ja suoritetaan toimenpi-20 teet 1211 - 1212, muuten etsitään käsittelemätön viesti, joka on määräaikajärjestyksessä seuraava, ja asetetaan sen määräaika vallitsevaksi määräajaksi ja sallitaan uusien tapahtumien käsittely, 1211) edellisessä kohdassa löydetty kolmas taski suori-25 tetaan; suorituksesta voi syntyä viestejä, jotka on taskien käsiteltävä; 1212) katsotaan kellosta nykyhetki; kustakin syntyneestä viestistä määrätään tapahtumaa käsittelevä neljäs taski, neljännen taskin tietoihin merkitään, että nel- 30 jännen taskin on käsiteltävä syntynyt viesti, neljännen taskin palveluaika tarkistetaan ja lisätään se nykyhetkeen ja asetetaan summa tapahtuman määräajaksi ja, mikäli se on aikaisempi kuin juuri vallitseva määräaika, vaihdetaan se vallitsevaksi määräajaksi; 35 2) sallitaan uusien tapahtumien käsittely ja jatketaan keskeytynyttä toimintaa.

3. Patenttivaatimusten 1 tai 2 mukainen mene- 22 telmä, tunnettu siitä, että suoritusta odottavien taskien työtilat järjestetään yhteen pinomuis-tiin, jossa suorituksessa olevan taskin työtila on aina päälimmäisenä. Il 91026 23