JP2000215068A - マルチタスクスケジュ―リング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 タスクがどのような順番で実行されたかは優
先度から推測するしかなく、特にプログラム中で優先度
が変更される場合ではタスクの実行状況を解析するのが
困難であるという問題があった。 【解決手段】 スケジューリングによって過去に選択さ
れ実行されたタスクの選択履歴情報を記憶する手段を設
けた構成をとっている。選択履歴情報として、過去に選
択され実行されたタスクのタスク番号をある一定の個数
だけ記憶する、タスク切替え毎に、タスクの実行番号を
生成し、タスク毎に保持する、タスク切替え毎に、各タ
スク毎に実行回数をカウントし保持する、といった方法
を採っている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マルチタスキング
機能を備えたマイクロコントローラにおけるスケジュー
リング装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】マルチタスキング機能を備えたマイクロ
コントローラにおいて、プロセッサが単一の場合、複数
のタスクの中から１つのタスクが選択され、その選択さ
れたタスクがプロセッサによって実行される。タスク
は、実行可能状態、実行状態、待機状態などの状態をと
る。実行可能状態とは、タスクがプロセッサにより実行
可能な状態であり、実行状態とは、タスクがプロセッサ
により実行されている状態であり、待機状態とは、タス
クがプロセッサにより実行できない状態である。また、
タスクには優先度がある。

【０００３】タスク切替が生じた場合、実行可能状態に
あるタスクのうちで、最も優先度の高いタスクが選択、
つまりスケジューリングが行なわれ、選択されたタスク
が実行される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のマイクロコントローラでは、タスクがどのような順
番で実行されたかは優先度から推測するしかなく、特に
プログラム中で優先度が変更される場合ではタスクの実
行状況を解析するのが困難であるという問題があった。
これは、プログラム開発でデバッグを行なう上で大きな
課題となる。

【０００５】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、タスクの実行状況解析を容易に行なうことができる
マイクロコントローラを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明のマイクロコントローラは、スケジューリン
グによって過去に選択され実行されたタスクの選択履歴
情報を記憶する手段を設けた構成をとっている。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面を参照しながら説明する。

【０００８】タスクの選択履歴情報を記憶する方法とし
て、３つの方法について説明する。

【０００９】実施の形態１では、タスクの選択履歴情報
を記憶する方法として、複数のタスクはそれぞれ一意の
タスク番号をもち、過去に選択され実行されたタスクの
タスク番号をある一定の個数だけ記憶する手段を設け、
タスク切替が発生すると、それまで実行されていたタス
クのタスク番号が記憶される場合について説明する。

【００１０】実施の形態２では、タスクの選択履歴情報
を記憶する方法として、タスク切替時に次に実行すべき
タスクが選択されるとその都度、タスクの実行番号が生
成される。各タスクはそれぞれ実行番号を記憶する手段
をもっており、タスク切替時にそれまで実行されていた
タスクの実行番号記憶手段にその時生成された実行番号
が記憶される場合について説明する。

【００１１】実施の形態３では、タスクの選択履歴情報
を記憶する方法として、各タスクはそれぞれ、そのタス
クが過去に実行された回数を記憶する手段をもってお
り、タスク切替時に、それまで実行されていたタスクの
実行回数がインクリメントされる場合について説明す
る。

【００１２】（実施の形態１）図１は本発明の一実施形
態で、タスクの選択履歴情報としてタスク番号を保持す
るスケジューリング装置を用いたマイクロコントローラ
の図を示すものである。

【００１３】図１において、１１１は命令メモリであ
り、プログラムが格納されている。

【００１４】１１０はシーケンサであり、命令メモリ１
１１のアドレス１１５が生成される。

【００１５】命令メモリ１１１は、アドレス１１５にし
たがって、データとして命令１１６が出力される。

【００１６】１１２は命令デコーダであり、命令１１６
がデコードされ、実行信号１１７が出力される。

【００１７】１１３は演算器であり、実行信号１１７に
したがって演算が行なわれる。

【００１８】１１４はデータメモリであり、演算のもと
となる演算データ１１８が格納されており、演算の終了
後、演算結果１１９が格納される。

【００１９】１２１はタスク管理テーブルであり、各タ
スク毎の管理テーブル１３０〜１３３が含まれる。各タ
スクの管理テーブル１３０〜１３３には、それぞれ該当
するタスクのアドレス、状態、優先度を格納するための
領域がある。アドレスとは、そのタスクのプログラムに
おいて次に実行を開始すべきアドレスである。

【００２０】１２０はスケジューラであり、タスク切替
時にスケジューリングが行なわれる。

【００２１】１４０〜１４３は、タスク番号格納手段で
あり、タスクの選択履歴情報として、スケジューラ１２
０によって過去に選択されたタスクのタスク番号が格納
される。

【００２２】以上のように構成された本実施例のマイク
ロコントローラについて、以下、タスク切替時の動作を
説明する。

【００２３】タスク切替が発生すると、それまで実行さ
れていたタスクのプログラムは中断され、スケジューラ
１２０よって、次の３つの処理： (1)それまで実行されていたタスクのアドレスの退避と
状態の変更 (2)次に実行すべきタスクの選択 (3)選択されたタスクのアドレスの復帰と状態の変更 が行なわれた後、選択されたタスクのプログラムが、そ
のアドレスから再開される。

【００２４】これらの各処理について説明する。 （１）それまで実行されていたタスクのアドレスは、シ
ーケンサ１１０から出力され、タスク管理テーブル１２
１の中の該当するタスクの管理テーブルのアドレスの領
域に格納される。また、それまで実行されていたタスク
の状態は、実行状態からそれ以外状態に移される。つま
り、該当するタスクの管理テーブルの状態の領域が書き
換えられる。 （２）タスク管理テーブル１２１が参照され、状態が実
行可能状態であるタスクのうちで、優先度が最も高いタ
スク選択される。 （３）選択されたタスクのアドレスは、シーケンサ１１
０へ送られる。また、選択されたタスクの状態は、実行
可能状態から実行状態に移される。つまり、該当するタ
スクの管理テーブルの状態の領域が書き換えられる。

【００２５】ここで、(2)の処理を行なう際、タスク0〜
3の中からタスクが選択されると、そのタスクのタスク
番号１４４が決定される。タスク番号１４４は、スケジ
ューラ１２０から出力され、タスク番号格納手段１４０
に送られ、そこで保持される。

【００２６】同時に、それまでタスク番号格納手段１４
０で保持されていたタスク番号はタスク番号格納手段１
４１に送られ、そこで保持される。同様に、タスク番号
は順にシフトされ保持されるが、タスク番号格納手段１
４３で保持されていたタスク番号は失われる。つまり、
タスク番号格納手段１４０には１つ前に実行されたタス
クのタスク番号が、タスク番号格納手段１４１には２つ
前に実行されたタスクのタスク番号が、それぞれ格納さ
れている。

【００２７】次にタスク切替の実行例について説明す
る。

【００２８】図２は、タスク切替のタイミングチャート
と保持されるタスク番号のリストである。ここでは、タ
スク１、２、３を使用し、その優先度はそれぞれ高、
中、低とする。初期状態として、タスク１、２、３の状
態はそれぞれ、実行状態、実行可能状態、実行可能状態
とする。

【００２９】タスク切替え１で、タスク１が実行状態か
ら待機状態に移行したとする。実行可能状態にあるタス
クは、タスク２、３である。タスク２は優先度：中、タ
スク３は優先度：低であり、次に実行すべきタスクとし
てタスク２が選択される。選択されたタスク２は実行状
態に移され、タスク１、３はその状態が保持される。こ
のとき、タスク１のタスク番号"１"がスケジューラ１２
０から出力され、タスク番号保持手段１４０に入力され
る。

【００３０】タスク切替え２で、タスク２が実行状態か
ら待機状態に移行したとする。実行可能状態にあるタス
クは、タスク３のみである。次に実行すべきタスクとし
てタスク３が選択される。

【００３１】選択されたタスク３は実行状態に移され、
タスク１、２はその状態が保持される。このとき、タス
ク２のタスク番号"２"がスケジューラ１２０から出力さ
れ、タスク番号保持手段１４０に入力される。同時にタ
スク番号保持手段１４０に保持されていたタスク番号"
１"は、タスク番号保持手段１４１に入力される。

【００３２】同様に各タスク切替えにおいて、それまで
実行されていたタスク番号がタスク番号保持手段１４０
に入力され、それまでタスク番号保持手段１４０に保持
されていたタスク番号はタスク番号保持手段１４１に入
力され、それまでタスク番号保持手段１４１に保持され
ていたタスク番号はタスク番号保持手段１４２に入力さ
れ、という具合に、タスク番号はタスク番号保持手段１
４０〜１４３を順にシフトされながら保持される。

【００３３】以上、説明したように本実施形態によれ
ば、タスク番号保持手段１４０〜１４３を設けることに
より、過去に選択し実行されたタスクの履歴情報とし
て、タスク番号を保持することができる。

【００３４】各タスクのプログラムのデバッグを行なう
場合、図２の上側に示したようなタスクの実行トレース
図があると、どのタスクがどのような順で実行されたか
が判り易く、タスクの実行状況解析には有効である。し
かしながら、タスク切替えの度に各タスクの実行状態を
記録しておくことで、実行トレースを再現することは可
能はであるが、過去のタスク切替え全てにおいて、全て
のタスクの実行状態を記録することは保持手段の回路規
模の点で困難であった。

【００３５】実施の形態１の構成では、過去に選択した
タスクのタスク番号のみを過去４回のタスク切替えに限
定して保持している。ここで、タスク番号保持手段１４
０に保持されているタスク番号は、一つ前に実行されて
いたタスクのタスク番号を意味している。同様に、タス
ク番号保持手段１４１〜１４３に保持されているタスク
番号は、それぞれ、２〜４つ前に実行されたタスク番号
を意味している。

【００３６】このように、タスク番号保持手段１４０〜
１４３に保持されているタスク番号を調べることで、過
去４つ前までのタスク切替えで、どのタスクが選択され
実行されたのかを知ることができる。

【００３７】例えば、図２のタスク切替え５の直後にお
いて、タスク番号保持手段１４１〜１４３に保持されて
いるタスク番号は、それぞれ、３、１、３、２であるこ
とから、１つ前に実行されたタスクは、タスク３であ
り、２つ前に実行されたタスクは、タスク１であり、３
つ前に実行されたタスクは、タスク３であり、４つ前に
実行されたタスクは、タスク２であることが判る。

【００３８】さらに、このようにタスクの選択履歴情報
を保持することにより、この情報に基づきタスクのスケ
ジューリングを行なうことが可能となる。例えば、スケ
ジューリング装置が選択履歴情報を参照し、過去の選択
回数が少ないタスクは、選択回数の多いタスクに比べて
優先的に選択するなどといった新たな選択基準を採るこ
とが可能となる。

【００３９】あるいは、スケジューリング装置の選択基
準を変更しなくても、選択履歴情報を参照し、これに基
づきタスクの優先度を変更することも可能である。例え
ば、履歴情報保持手段をデータ転送命令の読み出しもと
となるレジスタとして定義する。

【００４０】このようにすれば、プログラム上でデータ
転送命令を用いて履歴情報をレジスタの値として参照す
ることができる。

【００４１】同時に優先度保持手段を、データ転送命令
の書き込み先となるレジスタと定義することで、プログ
ラムによる優先度の変更ができる。

【００４２】プログラムにおいて、この履歴情報を基
に、例えば、優先度の低いタスク（タスクA）が優先度
の高いタスク（タスクB）に比べて、実行回数が少なく
タスクAの実行回数を上げた方がよいと判断された場
合、タスクAの優先度を高くする、あるいはタスクBの優
先度を低くするといった優先度の変更、再設定を行なう
ことが可能である。

【００４３】以上、説明したように選択履歴情報を保持
し、これをタスクの選択に反映することでより適切なス
ケジューリングが実現できる。

【００４４】（実施の形態２）図３は本発明の一実施形
態で、タスクの選択履歴情報としてタスク実行番号を保
持するスケジューリング装置を用いたマイクロコントロ
ーラの図を示すものである。

【００４５】図３において、３２１はタスク管理テーブ
ルであり、各タスク毎の管理テーブル３３０〜３３３が
含まれる。

【００４６】各タスクの管理テーブル３３０〜３３３に
は、それぞれ該当するタスクのアドレス、状態、優先度
と実行番号を格納するための領域がある。

【００４７】３２０はスケジューラであり、タスク切替
時にスケジューリングが行なわれる。

【００４８】以上のように構成された本実施例のマイク
ロコントローラについて、以下、タスク切替時の動作を
説明する。

【００４９】スケジューラ３２０では、タスク切替が発
生し次に実行すべきタスクが選択される度に、選択され
たタスクに対してタスクの実行番号が生成される。タス
クの実行番号は、マイクロコントローラが起動された時
の初期値を１とし、その後、タスク切替えでタスクが選
択される度にインクリメントされる。

【００５０】タスク切替が発生すると、それまで実行さ
れていたタスクのアドレスが、タスク管理テーブル３２
１の中の該当するタスクの管理テーブルのアドレス格納
領域に退避されると共に、そのタスクに対する実行番号
は、該当するタスク管理テーブルの実行番号格納領域に
書き込まれる。

【００５１】次にタスク切替の実行例について説明す
る。

【００５２】図４は、タスク切替のタイミングチャート
とタスク管理テーブルに保持される各タスクの実行番号
である。初期状態では、スケジューラ３２０がもつ実行
番号は、１である。

【００５３】タスク切替え１では、それまで実行されて
いたタスク１の実行番号１がタスク１の管理テーブル３
３１の実行番号格納領域に書き込まれる。スケジューラ
３２０では、次に実行すべきタスクとしてタスク２が選
択されると、実行番号がインクリメントされ、２にな
る。

【００５４】タスク切替え２で、それまで実行されてい
たタスク２の実行番号２がタスク２の管理テーブル３３
２の実行番号格納領域に書き込まれる。スケジューラ３
２０では、次に実行すべきタスクとしてタスク３が選択
されると、実行番号がインクリメントされ、３になる。
タスク１の実行番号格納領域の値は１のままである。

【００５５】以下同様に、タスク切替の度に実行番号の
書き込みと実行回数のインクリメントが行なわれる。

【００５６】以上のように本実施形態によれば、各タス
クのタスク管理テーブル３３０〜３３３に、それぞれ該
当するタスクの実行番号を格納する領域を設けることに
より、過去に選択し実行されたタスクの履歴情報とし
て、タスクの実行番号を保持することができる。

【００５７】これを用いてタスクの実行解析をする場
合、実行番号が小さいほど過去に実行されたタスクであ
り、大きいほど最近に実行されたタスクであることが判
る。例えば、図４のタスク切替え５の直後において、タ
スク０〜３のタスク管理テーブルの実行番号領域に保持
されている実行番号は、それぞれ、０、４、２、５であ
ることから、タスク０は実行されておらず、タスク１は
４番目に実行され、タスク２は２番目に実行され、タス
ク３は５番目に実行されたことが判る。

【００５８】さらに、この情報を用いてスケジューリン
グを行なう場合、例えば、実行番号の小さいタスクはあ
まり実行されていないと判断され、優先度を上げるなど
といった優先度変更を行なうことができる。

【００５９】（実施の形態３）図５は本発明の一実施形
態で、タスクの選択履歴情報としてタスクの実行回数を
保持するスケジューリング装置を用いたマイクロコント
ローラの図を示すものである。

【００６０】図５において、５２１はタスク管理テーブ
ルであり、各タスク毎のテーブル５３０〜５３３が含ま
れる。各タスクの管理テーブル５３０〜５３３には、そ
れぞれ該当するタスクのアドレス、状態、優先度と実行
回数を格納するための領域がある。

【００６１】５２０はスケジューラであり、タスク切替
時にスケジューリングが行なわれる。

【００６２】以上のように構成された本実施例のマイク
ロコントローラについて、以下、タスク切替時の動作を
説明する。

【００６３】タスク切替が発生するとスケジューラ３２
０によってそれまで実行されていたタスクのアドレスが
退避されると共に、該当するタスク管理テーブルに格納
されている実行回数がインクリメントされる。

【００６４】次にタスク切替の実行例について説明す
る。

【００６５】図６は、タスク切替のタイミングチャート
とタスク管理テーブルに保持される実行回数である。

【００６６】初期状態では、各タスクの管理テーブル５
３０〜５３３の実行回数格納領域の値は、０である。

【００６７】タスク切替え１では、それまで実行されて
いたタスク１の管理テーブル３３１の実行回数格納領域
の値は、インクリメントされ、０から１に書き換えられ
る。

【００６８】タスク切替え２で、それまで実行されてい
たタスク２の管理テーブル３３２の実行回数格納領域の
値は、インクリメントされ、０から１に書き換えられ
る。タスク１の実行回数格納領域の値は１のままであ
る。

【００６９】以下同様に、タスク切替の度に実行されて
いたタスクの実行回数格納領域の値がインクリメントさ
れる。

【００７０】以上のように本実施形態によれば、各タス
クのタスク管理テーブル５３０〜５３３に、それぞれ該
当するタスクの実行回数を格納する領域を設けることに
より、過去に選択し実行されたタスクの履歴情報とし
て、タスクの実行回数を保持することができる。

【００７１】これを用いてタスクの実行解析をする場
合、実行回数が小さいほど実行頻度が少なく、実行回数
が大きいほど実行頻度が多いことが判り、各タスクの実
行頻度を知ることができる。

【００７２】例えば、図６のタスク切替え５の直後にお
いて、タスク０〜３のタスク管理テーブルの実行番号領
域に保持されている実行番号は、それぞれ、０、２、
１、２であることから、タスク０の実行回数は０回であ
り、タスク１の実行回数は２回であり、タスク２の実行
回数は１回であり、タスク３の実行回数は２回であり、
タスク１と３の実行頻度が高いことが判る。

【００７３】さらに、この情報を用いてスケジューリン
グを行なう場合、例えば、実行回数の小さいタスクはあ
まり実行されていないと判断し優先度を上げる、あるい
は、実行回数の大きいタスクはよく実行されていると判
断し優先度を下げるなどといった優先度変更を行なうこ
とができる。

【００７４】

【発明の効果】本発明は、過去に選択され実行されたタ
スクの選択履歴情報を記憶する手段をを設けることによ
り、タスクの実行状況を容易に解析することができるタ
スクスケジューリング装置を実現するものである。

【００７５】さらに、複数のタスクによって行なわれる
各処理の間に因果関係があり、タスク間で同期をとりな
がら処理を進める必要がある場合、各タスクの実行状況
に応じて、優先度の変更や再設定を行なうことができ、
最適な優先度設定を行なう上で、極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態におけるマイクロコントローラを示
す図

【図２】タスク切替のタイミングチャートとタスク番号
のリストを示す図

【図３】一実施形態におけるマイクロコントローラを示
す図

【図４】タスク切替のタイミングチャートとタスク実行
番号を示す図

【図５】一実施形態におけるマイクロコントローラを示
す図

【図６】タスク切替のタイミングチャートとタスク実行
回数を示す図

【符号の説明】

１１０ シーケンサ １１１ 命令メモリ １１２ 命令デコーダ １１３ 演算器 １１４ データメモリ １１５ アドレス １１６ 命令 １１７ 実行信号 １１８ 演算結果 １１９ 演算データ １２０ スケジューラ １２１ タスク管理テーブル １３０〜１３３ 各タスク毎のテーブル １４０〜１４３ タスク番号格納手段 １４４ タスク番号 ３２０ スケジューラ ３２１ タスク管理テーブル ３３０〜３３３ 各タスク毎のテーブル ５２０ スケジューラ ５２１ タスク管理テーブル ５３０〜５３３ 各タスク毎のテーブル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のタスクのそれぞれに対し実行状態
   情報を記憶する手段と、前記複数のタスクのそれぞれに
   対し優先度情報を記憶する手段とを備え、 タスク切替時には前記実行状態情報と前記優先度情報と
   に基づき前記複数のタスクのうちから次に実行すべきタ
   スクを選択するタスクスケジューリング装置であって、
   過去に選択され実行されたタスクの選択履歴情報を保持
   することを特徴とするタスクスケジューリング装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のタスクスケジューリング
   装置であって、前記タスクの選択履歴情報を用いてタス
   クの実行状況解析を行なうことを特徴とするタスクスケ
   ジューリング装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載のタスクスケジューリング
   装置であって、前記タスクの選択履歴情報に基づき次に
   実行すべきタスクを選択することを特徴とするタスクス
   ケジューリング装置。