JP2000509858A - Ｗｃｌ中に許可されたアクセス数を決定する方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 最悪時のサービス待ち時間を決定する方法において、まず、最悪時のサービス待ち時間中に許可される要求側チャネルへのアクセス数が決定される。従って、優先度の順位をつけたリストおよび待行列システムのスケジューラの優先度移行規則が考慮されて、最悪時のサービス待ち時間中の正確な数のアクセス要求が得られる。アクセス要求の数に応じて、状態実行時間の和が適応可能な優先度移行規則による最大値になるように異なる要求側チャネルに関する状態が選択される。この方法は、コンピュータ・プログラムにより実現することができ、自動車電子部など、待行列システムを内蔵する装置の設計に有利に用いることができる。

Description

【発明の詳細な説明】 ＷＣＬ中に許可されたアクセス数を決定する方法および装置 発明の分野 本発明は、一般に待行列システムの分野に関し、さらに詳しくは、最悪時の待 ち時間（ＷＣＬ：ｗｏｒｓｔ ｃａｓｅ ｌａｔｅｎｃｙ）の決定に関する。 発明の背景 待行列システムにおいては、システム資源にアクセスすることのできるチャネ ルはいくつかあるのが普通である。システム資源が共有されるので、一度に１つ のチャネルしかアクセスを許可されない。異なるチャネルの競合するアクセス要 求が複数存在する場合は、従来技術によるシステムにおいては予め定義された方 法を採用して、要求するチャネルの１つを選択し、システム資源の許可を与える 。許可後は、選択された要求側チャネルが特定の時間スロットの間はシステム資 源のマスタとなる。この時間スロットは固定長とすることも可変長とすることも できる。その時間スロットが経過すると、別の要求側チャネルが待行列から選択 され、方法論に従って許可を得る。このような方法論は、 バス・アービタ（調停装置）またはスケジューラ内に実現されるのが普通である 。 このような待行列システムは、複数のプロセッサが、一度に１つのプロセッサ にしかサービスを提供することのできない同一バスに結合される多重プロセッサ ・システムに見られる。別の用途は、マイクロ・コントローラの分野に見られる 。マイクロ・コントローラは、マイクロ・コントローラの共通のシステム資源に アクセスして、技術的環境の必要性に応じて異なる種類の計算および変換を実行 することのできる複数の入力／出力チャネルを有する。マイクロ・コントローラ は、広範囲の用途、たとえば自動車電子部，家庭用電気器具の制御電子部，化学 工場の制御システムおよび自動車電話システムで用いられる。 このような用途においては、マイクロ・コントローラに接続されるチャネルは 、実世界の技術的環境と対話を行うように機能する。技術的環境の必要性に合致 するためには、各チャネルは技術システムの適切な動作を保証するために最小限 の帯域幅を有することが必要になる。このようなシステムにおいては、故障を防 ぐために最悪の動作環境においても最小限のチャネル帯域幅を保証することが極 めて望ましい。 待行列システムの設計を容易にするために、最悪の場合の待ち時間（ＷＣＬ） を決定する方法を採用しなければならない。このような方法の精度が高ければ高 いほど、結果と して得られる待行列システムの共通システム資源を要求側チャネルがより効率的 に使用することができる。モトローラ社により発行される「Ｍｏｄｕｌａｒ ｍ ｉｃｒｏ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｆａｍｉｌｙ ＴＰＵ Ｔｉｍｅ ｐｒｏｃ ｅｓｓｏｒ Ｕｎｉｔ」リファレンス・マニュアルの特に付記Ｃから、優先度移 行規則をもつ優先順位スキームを適用するスケジューラに依存する待行列システ ムにおいて最悪の場合のサービス待ち時間を推定する方法が知られる。数学的正 確さをもち、安全性に幅を持たせずに正確に最悪の場合の待ち時間を決定する方 法は今までなかった。 従って、本発明の目的は、待行列システムにおいて要求側チャネルに許可され るいくつかのアクセスを決定するための改善された方法と、このような方法を実 行するための改善されたコンピュータ・プログラムと、それに従って設計される 装置とを提供することである。 発明の概要 上記およびその他の問題は、独立請求項に記載される特徴を適応することによ り基本的に本発明により解決される。好適な実施例は従属請求項に記載される。 本発明により、システムの選択されるチャネルのＷＣＬ中に要求側チャネルに 許可されるいくつかのアクセスを決定することができる。このアクセス数は、シ ステム設計中に 異なる目的のために用いることができる。特にＷＣＬそのものの持続期間を、本 発明によりこのアクセス数に基づいて決定することができる。 本発明は、コンピュータにより最悪の場合のサービス待ち時間を自動的に計算 することができるという点で特に有利である。これにより、多数の異なるタイミ ング状況を調査して、技術的環境の特定の必要性に関して待行列システムを最適 化することができる。 本発明の方法は、さらに、精密な結果を生むので、すべてのチャネルに関して 最小帯域幅を保証するためにシステムにおける安全性の余裕を追加する必要がな くなる。その結果、本発明により設計される装置は、システム資源の改善された 利用を特徴とし、そのためにその使用分野による技術システム全体の精密な制御 と速い動作速度とが可能になる。 図面の簡単な説明 第１図は、本発明による待行列システムを有する装置の概略ブロック図である 。 第２図は、第１図の装置のスケジューラで用いられる優先度の順位をつけたリ ストである。 第３図は、アクセス要求に関する最悪の時間スロットを決定するための２つの シーケンスの時間スロットである。 第４図ないし第８図は、時間スロットのシーケンスと、ＷＣＬ中の関連する時 間スロット数とを示す。 第９図は、優先順位が高い要求側チャネルと優先順位が中間の要求側チャネル とがある場合の異なる量のアクティブな高優先度チャネルに関してＷＣＬのスロ ット量を表記する表である。 第１０図は、ＷＣＬ中に許可されるいくつかのアクセスを決定する方法のある 実施例の流れ図である。 第１１図は、第１０図の方法を実行するための代替アンとしての数学的モデル である。 第１２図は、第１３図の表に含まれる情報をモデル化するための第１１図の数 学的モデルに類似の数学的モデルである。 第１３図は、すべての優先度が存在する場合の第９図の表に類似の表である。 第１４図は、中間的な優先度のチャネルのＷＣＬの場合の図１３の表と同様の 表と、関連する数学的モデルである。 第１５図は、優先度の低いチャネルのＷＣＬの場合の図１４の表と同様の表と 、関連する数学的モデルである。 第１６図は、関数に対するチャネルの割り当てとそれに対応する優先度である 。 第１７図は、関数状態流れ図の２つの例を示す。 第１８図は、関数の状態実行時間に基づくＷＣＬの計算を示す。 第１９図は、ＷＣＬを決定するための本発明のある実施例を示す流れ図である 。 好適な実施例の説明 第１図は、自動車１０２に内蔵される自動車電子部１００を示す。例として、 第１図は、自動車１０２のカム・シャフト１０４，スパーク・プラグ１０６およ び燃料インジェクタ１０８を示す。簡便にするために、自動車１０２の他の部品 は第１図には図示されない。 自動車電子部１００は、本発明の原理を採用することにより設計される待行列 システムによって構成される。自動車電子部１００は、マイクロ・コントローラ １１０により実現される。マイクロ・コントローラ１１０は、入力アレイ１１２ ならびにスケジューラ１１４と実行ユニット１１６とによって構成される。 入力アレイ１１２は、マイクロ・コントローラ１１０の各チャネルＣＨ０〜Ｃ Ｈ１５のための専用入力を有する。ここで考察される例においては、チャネルＣ Ｈ０の入力が双方向信号線１１８を介してカム・シャフト１０４に接続される。 同様にＣＨ１の入力も信号線１１９を介してカム・シャフト１０４に接続される 。信号線１２１，１２２は、スパーク・プラグ１０６をチャネルＣＨ５，ＣＨ６ の入力に接続し、線１２４，１２５は、燃料インジェクタ１０８をチャネルＣＨ １４， ＣＨ１５の入力にそれぞれ接続する。 信号線群１２０，１２３は、チャネルＣＨ２，ＣＨ３，ＣＨ４およびＣＨ７〜 ＣＨ１３の入力を、それぞれ、自動車１０２の他の装置に接続するが、これらの 装置は図示されない。信号線１１８〜１２５の各々は、それが接続される自動車 １０２の装置のための測定および／または制御信号を伝えることができる。たと えば、信号線１１８，１１９を介して、カム・シャフト１０４の動作を表すデー タがマイクロ・コントローラ１１０の各入力に伝送される。この情報は、スパー ク・プラグ１０６および燃料インジェクタ１０８の制御のために必要とされる。 入力アレイ１１２は、単方向信号線１２６を介してスケジューラ１１４に結合 され、スケジューラ１１４は単方向信号線１２８を介して実行ユニット１１６に 結合される。実行ユニット１１６は、双方句データ・バス１３０を介して入力ア レイ１１２に結合される。 スケジューラ１１４は、双方句データ・バス１３６により相互接続される格納 装置１３２，１３４によって構成される。 格納装置１３２においては、優先度の順位をつけたリストが要求側チャネルに 関して格納され、格納装置１３４にはいくつかの優先度移行規則が格納される。 ここで考察される例においては、チャネルＣＨ０〜ＣＨ１５各入力は、３つの 優先度からなる集合の優先度を１つ持つ ことができる。この例では、優先度の集合は、高優先度，中間優先度および低優 先度によってのみ構成される。その結果、格納装置１３２に格納される優先度の 順位をつけたリストは、高優先度「Ｈ」，中間優先度「Ｍ」および低優先度「Ｌ 」のシーケンスからなる。格納装置１３４においては、マイクロ・コントローラ １１０の特定の動作条件により格納装置１３２に格納される優先度の順位をつけ たリストを修正するために３つの優先度移行規則１３６，１３７，１３８がある 。 自動車１０２が動作中の場合、高優先度，中間優先度および低優先度を有する チャネルが、マイクロ・コントローラ１１０の共有システム資源すなわち実行ユ ニット１１６に同時にアクセスを必要とすることが起こる。このようなアクセス 要求は、信号線１２６を介して入力アレイ１１２からスケジューラ１１４に伝送 される。 スケジューラ１１４は、要求側チャネルのアクセスの１つに関して、双方向デ ータ・バス１３０を介して実行ユニット１１６に対するアクセスを許可する作業 を行う。これは、格納装置１３２に格納される優先度の順位をつけたリストと、 格納装置１３４に格納される優先度移行規則１３６，１３７，１３８とに従って 実行される。 まず、スケジューラは、優先度の順位をつけたリストの第１要素が「Ｈ」であ るので、実行ユニット１１６に対する高優先度チャネルのアクセスを許可する。 この許可は、 一定の時間スロットの間有効である。次の時間スロットの間は、優先度の順位を つけたリストの第２要素が「Ｍ」であるので、中間優先度のチャネルに実行ユニ ット１１６へのアクセスが許可される。同様に、優先度が高，低（「Ｌ」），高 ，中間および高の順序で更なるアクセスが許可される。高優先度チャネルに対す る最後の許可で、順位をつけたリストの最後に到達し、制御はリストの最初に戻 る。その結果、順位をつけたリスト内を繰り返し進む。 スケジューラが優先度の順位をつけたリスト内を進行すると、一定の優先度を 有するチャネルにスケジューラがアクセスを許可することができるが、この優先 度を持つ要求側チャネルが存在しないことがある。たとえば、アクセスを許可さ れる次の要求側チャネルは優先度の順位をつけたリストにより低優先度チャネル であるのに、低優先度チャネルからのアクセス要求がそのときにないと、他の高 優先度チャネルと中間優先度チャネルのアクセスのどちらを許可することができ るかという問題が起こる。この問題は、優先度移行規則１３８を適用することに より解決する。 優先度移行規則１３８により、優先度は低から高へ、また高から中間優先度へ と移行する。すなわち、第１段階では、優先度の順位をつけたリスト内の低優先 度が高優先度によって置き換えられる。優先度の順位をつけたリストの低優先度 時間スロットのときに低優先度を有する要求側チャネルが存在せず、高優先度を 有するチャネルが１つ以上あ る場合は、スケジューラは要求高優先度チャネルの１つに実行ユニット１１６へ のアクセスを許可する。 低優先度時間スロットのときに高優先度チャネルからのアクセス要求がない場 合は、スケジューラは要求側の中間優先度チャネルの１つにアクセスを許可する 。 同様に、優先度の順位をつけたリスト内の中間優先度時間スロットの要求側チ ャネルに対するアクセスをスケジューラが許可しなければならない場合、中間優 先度時間スロットのときに中間優先度チャネルから対応する要求がないと優先度 移行規則１３７が適応される。この場合は、中間優先度から高優先度に移行し、 次に高優先度チャネルからの要求もない場合は、低優先度に移行する。 同様に、高優先度時間スロットについては規則１３６が適用され、高優先度か ら中間優先度へ、また中間優先度から低優先度へと移行する。このような優先度 移行の概念は、モトローラ社発行の「Ｍｏｄｕｌａｒ ｍｉｃｒｏ ｃｏｎｔｒ ｏｌｌｅｒ ｆａｍｉｌｙ ＴＰＵ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ Ｕｎｉｔ 」リファレンス・マニュアル、特にページ３-３に説明される。 自動車電子部１００を適切に動作させるには、最悪の場合の動作条件下におい ても各チャネルに関して一定の帯域幅を保証しなければならない。最悪の場合の 帯域幅は、最悪の場合のサービス待ち時間（ＷＣＬ）に直接的に対応する。ＷＣ Ｌは、チャネルの要求とこのチャネルに属する機能の対応する状態の実行との間 に経過することのできる最長の時 間的期間である。このようなＷＣＬの概念は、上記リファレンス・マニュアルの Ｃ-２ページにすでに考察された。 自動車電子部１００の適切な動作を保証するためには、各チャネルの実際のＷ ＣＬは予め定義される最大ＷＣＬを超えてはならない。この最大ＷＣＬは、スパ ーク・プラグ１０６または燃料インジェクタ１０８等の関連装置の必要性を満た すためにチャネルが必要とする最小帯域幅に対応する。従って、本発明の方法の ある実施例が異なる動作条件下で実際のＷＣＬを決定するために用いられる。 自動車電子部１００の設計段階の間に、最小帯域幅の要件とシステム性能が不 一致であることが発見されると、それに応じてシステム設計を変更しなければな らない。すなわち、中間優先度チャネルを高優先度チャネルになるよう再定義す るか、あるいは余分な処理電力を追加しなければならないことになる。実際のＷ ＣＬは自動車電子部１００の設計中にすでに正確に決定することができるので、 チャネルを必要とされる最小優先度に適切に割り当て、優先度があまりに高い割 り当てについてもシステム資源が無駄にならないようにすることができる。 特に、ＷＣＬを前もって正確に、フィールド試験前にも決定することができる ので、処理電力に対する安全性のゆとりを加える必要がない。 かくして、自動車電子部１００の設計中に本発明の方法の実施例を利用するこ とにより、最適化されたシステムが 得られ、共有システム資源の利用を最適化し、それと同時に、最悪の場合の条件 においても適切な動作を保証する。 第２図は、第１図に図示される格納装置１３２に格納される優先度の順位をつ けたリスト１３２．１を示す。優先度移行規則１３８が第１図に関して考察され る例により適応されると、優先度の順位をつけたリスト１３２．１が変更され、 優先度の順位をつけたリスト１３２．２となる。 変更後の優先度の順位をつけたリスト１３２．２は、高優先度，中間優先度お よび低優先度の集合の下部集合に属する要求側チャネルのみが存在する場合に対 応する。ここで考察されるケースは、この下部集合は高優先度および中間優先度 の要求側チャネルによって成り立つ。変更済みの優先度の順位をつけたリスト１ ３２．２は、低優先度チャネルがスケジューラ１１４に対してアクセス要求を出 さない場合に適応される。 要求側チャネルの選択された１つのＷＣＬの間に、要求側チャネルに許可され るいくつかのアクセスを決定するために、変更済みの優先度の順位をつけたリス ト１３２．２内の対応する最悪の時間スロットを決定しなければならない。最悪 の時間スロットとは、他の要求側チャネルに対するＷＣＬ中に最大数のアクセス が許可される時間スロットである。 第３図は、最悪の時間スロットをどのように発見することができるかを示す。 この目的は、高優先度チャネルに関 して最悪の時間スロットを識別することである。そのアクセス要求を行うために 高優先度チャネルの最悪の時間スロットは、他の優先度を有する時間スロットに 先行する時間スロットでしかない。そのため、ここで考察されるケースでは、高 優先度チャネルに関して最悪の時間スロットとなりうる時間スロットは、第２図 の優先度シーケンス１３２．２内にＴ１，Ｔ２と示される時間スロットとしかな りえない。これらは両方とも中間優先度時間スロットである。 第３図のシーケンスＳ１は、時間スロットＴ１が考察される場合に、結果とし て得られるスケジューラのための優先度リストを示す。時間スロットＴ１の間の 高優先度チャネルのアクセス要求が発されると、優先度の順位をつけたリスト１ ３２．２の優先度リストの残りであるＭ−Ｈ−Ｈ−Ｈ−Ｍ−Ｈは、第３図に示さ れるように時間間隔３００の間に進行する。スケジューラが優先度の順位をつけ たリスト１３２．２の最後に到達すると、最初に戻り、要求側の高優先度チャネ ルに割り当てることのできる高優先度スロットが起こるまで、同じリスト１３２ ．２が繰り返し進行される。同じことは、同様にシーケンスＳ２にも適応される 。これはシーケンス１３２．２の時間スロットＴ２に対応する。時間スロットＴ ２が、高優先度チャネルがそのアクセス要求を行う時間スロットである場合は、 スケジューラがリスト１３２．２に到達するまでは時間間隔３０２となる。 時間間隔３００，３０２を比較すると、次のようになる：時間間隔３００の間 は、４つの高優先度時間ス、ロットと２つの中間優先度時間スロットとがあるの で、高優先度時間スロットは中間優先度時間スロットの２倍ある。これに対して 、時間間隔３０２の間は、１つの中間優先度時間スロットと１つの高優先度時間 スロットがあるので、高優先度時間スロットと中間優先度時間スロットの数は同 じになる。その結果、高優先度時間スロットと中間優先度時間スロットの相対数 が最低になるので、シーケンスＳ２が高優先度アクセス要求に関しては最悪のシ ーケンスとなる。 結果として、リスト１３２．２内の時間スロットＴ２は、選択される高優先度 チャネルに関するアクセス要求についてはＷＣＬに関して最悪の時間スロットと なる。 以下の説明では、選択される要求側チャネルに関してＷＣＬの間に要求側チャ ネルに許可されるアクセス数をシーケンスＳ２に基づき決定する方法を示す。 第４図に関して、チャネルＣＨ０およびＣＨ１のみがイネーブルであり、残り のチャネルＣＨ２〜ＣＨ１５はディスエーブルで、アクセス要求を発することが できないと想定する。ＣＨ０は中間優先度チャネルであり、ＣＨ１は高優先度チ ャネルであると想定する。第４図は、ここで考察されるケースのシーケンスＳ２ を示す。高優先度チャネルＣＨ１が時刻Ｔ２（第２図参照）においてＨ１と記さ れる時間スロット内でアクセス要求を発すると、時間スロットＭ０において中間 優 先度チャネルＣＨ０にアクセスが許可され、次に、シーケンスＳ２に従い連続す る時間スロットＨ１において要求側の高優先度チャネルＣＨ１に許可が与えられ る。その結果、以下でＭ-ＳＬＯＴＳと記されるＷＣＬ中の中間優先度時間スロ ットの数は１に等しくなり、以下でＨ-ＳＬＯＴＳと記されるＷＣＬ中の高優先 度スロットの数も１に等しくなる。 以下においては、別の高優先度チャネルＣＨ２がイネーブルになり、従ってア クセス要求を発することのできる要求側チャネルとなると想定する。第５図は、 このケースの結果のシーケンスＳ２を示す。この場合Ｍ-ＳＬＯＴＳは１に等し く、Ｈ-ＳＬＯＴＳは２に等しくなる。 高優先度チャネルＣＨ３もイネーブルになると、次のような状況が起こる：シ ーケンスＳ２により、Ｈ３と記される時間スロットの後で中間優先度チャネルが アクセスを獲得する。アクティブな中間優先度チャネルＣＨ０のみが常にサービ スを要求するので、第６図のシーケンスが得られると想定する。そのためにＨ- ＳＬＯＴもＭ-ＳＬＯＴも増分する。 同様に、高優先度チャネルＣＨ４がイネーブルになり、高優先度チャネルＣＨ ５もイネーブルになると、Ｈ-ＳＬＯＴが２階増分され、Ｍ-ＳＬＯＴは第７図お よび第８図にそれぞれ示されるように同じままになる。 第９図の表は、左端の列にイネーブルの、言い換えるとアクティブの高優先度 チャネルの量を示す。この量をＮＨとする。第２と第３の列には、対応する数の Ｈ-ＳＬＯＴＳと Ｍ-ＳＬＯＴＳならびにＨ-ＳＬＯＴＳおよびＭ-ＳＬＯＴＳの和が示され、これ をＳとする。 第１０図は、本発明により要求側チャネルに許可されるいくつかのアクセスを 決定する方法のある実施例の流れ図を示す。段階１において、優先度の順位をつ けたリストと対応する優先度移行規則とが入力される。さらに、各優先度に関す る要求側チャネル数が入力される。優先度が３つある場合は、これは要求側高優 先度チャネルの数ＮＨ，中間優先度チャネル数ＮＭおよび低優先度チャネル数Ｎ Ｌとなる。 段階２において、１つの優先度に関して要求側チャネルがないかどうかを判定 する。優先度が３つある場合は、これは数ＮＨ，ＮＭまたはＮＬのいずれかが０ に等しいか否かを決定することである。その場合は、段階３において優先度の下 部集合が決定される。これにはそれに関して要求側チャネルがある優先度のみが 含まれる。 段階４において、優先度移行規則に応じて優先度の順位をつけたリストが変更 される。段階５において、順位をつけたリスト内の最悪の時間スロットが、ＷＣ Ｌを計算すべき要求側チャネルうちの選択された１つのチャネルに関して識別さ れる。段階２の判定が「ノー」である場合、制御は直接段階５に進み、段階３， ４は迂回される。 段階６において、選択される要求側チャネルにアクセスが許可されるまで最悪 の時間スロットの後で他のチャネルに許可されるアクセスの量が、上記例に関し て説明された のと同様に決定される。 第１０図の流れ図に図示される段階を実行する代わりに、数学的モデルを採用 することも可能である。第１１図は、高優先度および中間優先度チャネルのみが アクティブの場合について、式１〜５と、流れ図１１とを示す。流れ図１１は、 第１０図の段階の数学的モデルを表す。優先度の順位をつけたリスト１３２．１ および対応する優先度移行規則１３６，１３７，１３８が有効な場合は、入力パ ラメータとして高優先度チャネル数ＮＨのみが必要とされる。 式１〜５と流れ図１１とは、第４図ないし第８図に関して説明されたＨ-ＳＬ ＯＴＳおよびＭ-ＳＬＯＴＳを発見するプロセスをモデル化する。式５内の％符 号は、「除算の残部」−−この場合は５までの数でＮＨを除算した場合の残部を 示す。式３のパラメータＭ-ＡＤＤは、流れ図１１を利用することにより得られ る。 式５においてＲＥＳＴ（残部）＝０の場合、パラメータＭ-ＡＤＤも０となり 、代替のケースでは、パラメータＭ-ＡＤＤがＲＥＳＴ-１を２で除算したものの 整数部分に１を足したものに等しくなる。同一ケース（高優先度および中間優先 度のみがある場合）の中間優先度チャネルのＷＣＬの計算については、第１１図 に示される式６，７，８，９を採用することができる。選択されるチャネルのＷ ＣＬの間の低優先度を有する要求側チャネルに許可されるアクセス数であるパラ メータＬ-ＳＬＯＴＳは、ここで考察されるケースでは アクティブの低優先度チャネルが存在しないので常に０である。 第１２図は、式１０，１１，１２，１４および流れ図１２を示す。式１０ない し１４を流れ図１２と共にすべての優先度、すなわち高優先度，中間優先度およ び低優先度の要求側チャネルがある場合に、ＷＣＬ中に要求側チャネルに許可さ れるいくつかのアクセスを決定する方法の数学的モデルを表す。許可されるアク セス数は、高優先度チャネルのＷＣＬに関して計算される。 式１４により計算されるパラメータＲＥＳＴは、Ｍ-ＳＬＯＴＳおよびＬ-ＳＬ ＯＴＳを決定するための基礎として働く。パラメータＲＥＳＴの値が３に等しい とき、式１２．１を適応して、式１２，１３によりそれぞれ決定されるＭ-ＳＬ ＯＴＳおよびＬ-ＳＬＯＴＳに関して初期値を修正する。要求側高優先度チャネ ル数ＮＨが与えられると、これは、それぞれ式１２，１３，１４によりＭ-ＳＬ ＯＴＳおよびＬ-ＳＬＯＴＳの両方とＲＥＳＴとを計算するのに充分なものとな る。 ＲＥＳＴが３に等しい場合のみ、Ｍ-ＳＬＯＴＳおよびＬ-ＳＬＯＴＳの値が式 １２．１により修正される。式１２．１が適用されると、式１２により決定され るＭ-ＳＬＯＴＳの初期値が２だけ増分され、式１３により決定されるＬ-ＳＬＯ ＴＳの値は１だけ増分される。 ＲＥＳＴの値が２に等しい場合は、式１２．２が適用されて、式１２，１３に よりそれぞれ決定されるＭ-ＳＬＯＴＳおよび Ｌ-ＳＬＯＴＳの初期値を修正する。この場合、Ｍ-ＳＬＯＴＳとＬ-ＳＬＯＴＳ は両方とも１だけ増分される。 パラメータＲＥＳＴの値が１に等しい場合、式１２．３が適用される。式１２ ．３の評価に関して、別の情報が必要とされる。式１２．３は入力として、中間 優先度要求側チャネルまたは低優先度要求側チャネルが最も長い状態実行時間を 有する状態を有するか否かを必要とする。要求側中間優先度チャネルのいずれか の状態が、低優先度要求側チャネルの他の状態よりも長い場合は、Ｍ-ＳＬＯＴ Ｓの値だけが１だけ増分され、Ｌ-ＳＬＯＴＳは式１３に関しては変更されない ことになる。逆の場合は、Ｍ-ＳＬＯＴＳの値が式１２に関して変更されずに、 Ｌ-ＳＬＯＴＳの値のみが１だけ増分される。 パラメータＲＥＳＴの値が流れ図１２の代替式１２．４により０に等しい場合 は、式１２，１３によりそれぞれ得られるＭ-ＳＬＯＴＳおよびＬ-ＳＬＯＴＳの 値は変更されないままになる。 Ｈ-ＳＬＯＴＳの値は式１１により決定され、常に、要求側高優先度チャネル 数ＮＨと等しい。そのＷＣＬを決定しようとする選択される高優先度チャネルに アクセスが許可される前に、他のすべての高優先度チャネルは対応を受けるもの とする。同じ原則は、他の優先度に関するＷＣＬの決定にも適応される。 第１３図は、第１２図の数学的モデルが適応されるケースに関して、第９図に 示される表と同様の表を示す。第１ ３図の表は、要求側高優先度チャネルの量の異なる値に関して、第１２図の数学 的モデルを評価することにより得られる。代替例として、第１３図に示される表 は、第１０図に関して説明される方法によっても得ることができる。ここで考察 する、すべての優先度が存在する場合について、第２図に示される優先度の順位 をつけたリスト１３２．１は変更されないままになる。従って、第１０図の段階 ３のように優先度の下部集合を決定することは必要ない。 ＮＨ＝１およびＮＨ＝５の場合について、第１３図は、第１２図の式１２．３ の２つのケースに対応するＭ-ＳＬＯＴＳおよびＬ-ＳＬＯＴＳの代替値を示す。 実際には、まず、第１０図による本発明の実施例を適応することにより第１３ 図に示される表を作成することができる。すると、このような表に含まれる情報 は、第１２図に示される数学的モデルによって表すことができる。 第１４図は、第１３図の表と同様にすべての優先度が存在するが選択される中 間優先度チャネルのＷＣＬ中に許可されるアクセス数を決定する場合の表を示す 。式１５，１６，１７，１８により表される対応する数学的モデルの評価を行う には、要求側中間優先度チャネルの量ＮＭのみが入力パラメータとして必要とさ れる。同じことが、第１５図にも同様に適応される。第１５図は、低優先度チャ ネルのＷＣＬ中に要求側チャネルに許可されるアクセス数に関する対応の表を示 す。この場合も、式１９，２０，２１，２２によ り表される数学的モデルを評価するために、要求側低優先度チャネルの量ＮＬし か入力パラメータとしては必要とされない。 以下に考察される例においては、第１図に示される自動車電子部１００の入力 アレイ１１２の入力チャネルＣＨ０，ＣＨ１，ＣＨ５，ＣＨ６，ＣＨ１５だけが 要求側チャネルであり、他のすべてのチャネルはディスエーブルになる。あるチ ャネルが共有されるシステム資源すなわち実行ユニット１１６に少なくとも時折 アクセスしようと欲する場合、そのチャネルを要求側チャネルと見なす。 さらに、ここで考察される例においては、すべての要求側チャネルに関して実 行される２つの異なる関数、すなわち関数１および関数２しか存在しない。各要 求側チャネルは、それに割り当てられる関数を１つだけ有する。たとえば、チャ ネルＣＨ０は関数１を有し、高優先度チャネルである。他の要求側チャネルＣＨ １，ＣＨ５，ＣＨ６，ＣＨ１５に関する対応の情報は第１６図の表に示される。 第１７図は、関数１および関数２の状態図である。１つの関数の状態は特定数 のミクロ構造として定義され、第１図の実行ユニット１１６により実行される場 合に割り込まれない。関数１は、３つの状態Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３によって構成され る。状態Ｓ１の相対状態実行時間は１６、Ｓ２は８０、Ｓ３は９４である。関数 ２は、４つの状態Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４によって構成され、それぞれが１００ ，１５，２００，１ ０の相対状態実行時間を有する。 ユーザがチャネルＣＨ５のＷＣＬの長さを判定したい場合、これは第１５図に 関して説明されるケースに対応する。すべての優先度の要求側チャネルが存在し 、ＣＨ５は低優先度チャネルであるためである。この場合の要求側低優先度チャ ネルの量ＮＬはＮＬ＝１に等しいので、式１９によってＳの値は７になり、式２ ０によりＨ-ＳＬＯＴＳは４、式２１によりＭ-ＳＬＯＴＳは２、式２２によりＬ -ＳＬＯＴＳは１となる。 これらの結果から、チャネルＣＨ５のＷＣＬ中に、チャネルＣＨ５にアクセス が許可されるまでに他の要求側チャネルに許可されるアクセスは、Ｓ＝７なので 合計でＳ-１＝６であることがわかる。実行時間に関してＷＣＬの実際の値を決 定するためには、Ｈ-ＳＬＯＴＳ，Ｍ-ＳＬＯＴＳ，Ｌ-ＳＬＯＴＳの数を実際の 状態の対応する実行時間と置き換えねばならない。 各優先度に関して時間スロットに対する実行時間のこの割当を実行するために アレイが生成される。チャネルＣＨ５に関して、低優先度要求側チャネルは１つ しかないのでこれは一次元アレイである。アレイは左から右に分類されて、最も 左側の要素が最も長い状態実行時間、第１７図の関数１の図では９４を有する。 続く２つのアレイ要素は８０と１６である。 低優先度チャネルが２つ以上ある場合は、各チャネルが追加されるたびに一次 元がアレイに追加される。この場合も、他の次元に関するアレイ要素が左から右 に降順に分類 される。チャネルＣＨ５に関するアレイの左端の要素はポインタを有する。 ここで考察される例においては、ポインタを有するアレイ要素が選択されて、 １つのＬ-ＳＬＯＴに割り当てられる。これは、左端の要素が最も実行時間の長 い状態のためである。２つ以上のＬ-ＳＬＯＴが存在する場合は、ポインタは右 に１要素進んで、次の要素が、ポインタを有するアレイ内のすべての要素から最 も大きな状態実行時間を有する要素として選択される。 同じことが第１８図に示されるアレイ１８．３についても同様に当てはまる。 このアレイはチャネルＣＨ０，ＣＨ１，ＣＨ６，ＣＨ１５の各々に１つづつ、縦 方向に４つの次元により構成される。横方向では、アレイは１つのチャネルの関 数内の状態と同数のアレイ要素によって構成される。各アレイ要素は、１つの特 定の状態の状態実行時間を表す。アレイ要素は、各チャネルに関して左から右に 降順に分類される。まず、左端の要素が、それに割り当てられるポインタＰ０， Ｐ１，Ｐ６，Ｐ１５をそれぞれ有する。 第１図に示される適用可能な優先度移行規則１３６，１３７のために、すべて の高優先度および中間優先度チャネルを表すアレイを１つだけ生成することが可 能である。ＷＣＬを決定しなければならないチャネルの型であるので、低優先度 チャネルの少なくとも１つの要求が常にあると想定する。しかし、他のチャネル 、すなわち高優先度チャネ ルおよび中間優先度チャネルに関しては、これらのチャネルは継続して共通シス テム資源に対するアクセスを要求せず、このような、要求が存在しない時間的間 隔が存在すると想定する。 たとえば、スケジューラ１１４により決定される時間スロットのシーケンス内 に高優先度チャネルのための時間スロットＨがあるがこの時点で高優先度チャネ ルの要求がない場合、優先度移行規則１３６が適応されて、アクセスはそのとき にアクセスを要求していた中間優先度チャネルに許可される。このため、優先度 移行規則１３６，１３７が高優先度時間スロットおよび低優先度時間スロットの 交換を許さないと、各優先度に関して別々のアレイを生成することが必要になる 。 高優先度時間スロットおよび低優先度時間スロットの間に互換性がない場合に ついて高優先度チャネルおよび中間優先度チャネルの対応するアレイ１８．１， １８．２をそれぞれ第１８図に示す。アレイ要素はアレイ１８．３に関して説明 したのと同じ原則によって配列および分類される。アレイ１８．３に関するアレ イ１８．１とアレイ１８．２との差は、アレイ１８．１およびアレイ１８．２の 各々は同じ優先度を有するチャネルに関して状態実行時間を含むだけであること である。アレイ１８．１およびアレイ１８．２においては、まず左端のアレイ要 素が、それに割り当てられるポインタＨ０，Ｈ６，Ｍ１，Ｍ１５を有する。 ここで、アレイ１８．３の例を再び考察して、以下の段階が実行されてＷＣＬ を計算するために適切なアレイ要素を選択する。すなわち、それに割り当てられ るポインタを有するすべてのアレイ要素のうち最大値を有するアレイ要素が選択 され、対応するポインタは右に１要素移動される。ここで考察される例において は、第１アレイ要素はチャネルＣＨ６かチャネルＣＨ１５のアレイ内の行の左端 の要素のいずれかである。これは両方の状態実行時間がそれぞれ２００に等しい ためである。 チャネル１５の左端のアレイ要素が選択されると、ポインタＰ１５が右に１要 素移動する。次の段階で、同じ基準により別のアレイ要素が選択される。チャネ ルＣＨ６の左端の要素はそれに割り当てられるポインタを有するアレイ１８．３ のすべてのアレイ要素のうち最大の状態実行時間を表すので、これが次に選択さ れるチャネルとなる。同様に、ポインタＰ６が１要素右に移動する。移動された ポインタは、第１８図において破線の矢印で示される。 この原則に従って次に選択されるアレイ要素は、チャネルＣＨ６，ＣＨ１５の 状態実行時間１００を表すアレイ要素である。ここでも、ポインタＰ６，Ｐ１５ が右に１要素移動する。その結果、ポインタＰ６，Ｐ１５は状態実行時間１５を 有するアレイ要素を指示する。その結果、次の２つの段階で、チャネルＣＨ０， ＣＨ１の左端のアレイ要素が選択され、対応するポインタＰ０，Ｐ１が左に１要 素移動する。Ｈ‐ＳＬＯＴ＝３， Ｍ-ＳＬＯＴＳ＝３であるので、パラメータＳは６となり、いくつかのＳ要素が 選択されて選択プロセスはこの段階で停止する。アレイ１８．３から、また図に は図示されない低優先度チャネルＣＨ５のアレイからも選択されたアレイ要素を 加算することによりＷＣＬが計算される。 これにより、ＷＣＬを計算するための以下の式が得られる。状態実行時間の後 の括弧内の符号は対応する被選択チャネルを表す： ＷＣＬ＝２００（ＣＨ１５）＋２００（ＣＨ６）＋１００（ＣＨ１５）＋１００ （ＣＨ６）＋９４（ＣＨ１）＋９４（ＣＨ０）＋９４（ＣＨ５）＝８８２ アレイ要素を選択する同じ方法がアレイ１８．１，１８．２に別々に適応される と、アレイ１８．１からいくつかのＨ-ＳＬＯＴＳ＝４要素を選択し、アレイ１ ８．２からいくつかのＭ-ＳＬＯＴＳ＝２要素を選択すべきことになる。これは 、アレイ１８．１，１８．２に関して考察される例では、高優先度時間スロット と中間優先度時間スロットとの間で交換ができないためである。このため、アレ イ１８．１からチャネル０とチャネル６の２つの左端の要素が選択される。これ により、ＷＣＬを計算するための以下の式が得られる： ＷＣＬ＝２００（ＣＨ６）＋１００（ＣＨ６）＋９４（ＣＨ０）＋８０（ＣＨ０ ）＋２００（ＣＨ１５）＋１００（ＣＨ１５）＋９４（ＣＨ５）＝８６８ 第１９図は、選択された要求側チャネルのＷＣＬを決定するための本発明によ る方法のある実施例の流れ図である。この方法のための更なる入力パラメータと して、第１図の順位をつけたリスト１３２．１に類似の優先度の順位をつけたリ ストと、優先度移行規則の集合とが必要とされる。パラメータＳならびにＨ-Ｓ ＬＯＴＳ，Ｍ-ＳＬＯＴＳおよびＬ-ＳＬＯＴＳの値を、上記の方法すなわち表を 用いるか、数学的モデルを評価することにより決定することができる。 段階２００において、すべての要求側チャネルの状態実行時間のリストも入力 される。段階２１０において、要求側チャネルの優先度のみによって構成される 優先度の下部集合が決定される。各優先度の要求側チャネルが少なくとも１つあ る場合は、段階２１０で決定される下部集合は優先度の完全な集合と同じもので ある。 段階２２０において、段階２１０で決定される優先度下部集合の各優先度につ いてアレイが生成される。アレイ内の各行は、要求側チャネルの状態実行時間を 表す。優先度移行規則により要求側チャネルの優先度の間に互換性がある場合は 、互換性のあるチャネルのためのアレイを生成すれば充分である。いずれにして も、ＷＣＬを決定する選択されたチャネルの優先度を有するチャネルと他の要求 側チャネルのための別々のアレイが必要である。 段階２３０において、各行の状態実行時間が分類され、 段階２４０においてポインタが各行の左端の要素に割り当てられるので、第１８ 図のアレイ１８．１，１８．２または１８．３と同様のアレイが得られる。 段階２５０において、選択されたアレイ内の状態実行時間が最も大きい要素が 選択されてＷＣＬに加えられる。対応するポインタが右に１要素動き、その優先 度のスロットの各数に対応するいくつかの要素が選択されるまで別のアレイ要素 が選択される。 たとえば、高優先度チャネルのアレイが選択されると、いくつかのＨ-ＳＬＯ ＴＳアレイ要素をこのアレイから選択しなければならない。ＷＣＬを計算する選 択された要求側チャネルの優先度を有するアレイを含むすべてのアレイに関して これが行われる。優先度移行規則によって選択されたチャネルの優先度と等しく ない優先度の互換性が認められる場合は、個々のアレイを結合して、計算を容易 にし、より正確な結果を得ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アーサモノフ、アンドレイ ロシア連邦197374サンクト・ペテルスブル ク、サフスキナ・ストリート122―458 (72)発明者 ソーヤ、リチャード アメリカ合衆国テキサス州オースチン、ク リスタル・ウォーター・コーブ4008

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．待行列システムの複数の要求側チャネル（ＣＨ０，ＣＨ１，ＣＨ２，．． ．ＣＨ１５）のうち選択される１つの最悪時のサービス待ち時間（ＷＣＬ）中に 、前記待行列システムにおいて要求側チャネルに許可されるいくつかのアクセス を決定する方法であって、前記要求側チャネルの各々がそれに割り当てられる優 先度の集合の優先度（Ｈ，Ｍ，Ｌ）を有し、それによってスケジューラ（１１４ ）により前記待行列システム内で要求側チャネルにアクセスが許可され、前記ス ケジューラは優先度の順位をつけたリスト（１３２）によって構成され、それに より前記優先度の順位をつけたリストは対応するアクセス要求が存在しない場合 は所定の優先度移行規則（１３６，１３７，１３８）に従って変更される方法で あって、前記方法が： ａ）優先度の前記集合の下部集合を決定する段階であって、前記下部集合は要 求側チャネルの優先度によってのみ構成される段階； ｂ）前記下部集合および優先度の前記集合が等しくない場合に、前記優先度移 行規則に従って前記優先度の順位をつけたリストを変更する段階； によって構成されることを特徴とし、前記方法が： ｃ）前記被選択チャネルの優先度を有する前記優先度の順位をつけたリスト内 の時間スロットを選択し、他の優先 度を有する時間スロットに先立つ段階であって、被選択チャネルの優先度を有す る連続時間スロットと前記順位をつけたリスト内の最低の他の優先度を有する連 続時間スロットとの比が決定される段階であって、前記被選択時間スロットは前 記被選択チャネルのアクセス要求のための最悪の場合のサービス待ち時間に関し て、前記優先度の順位をつけたリスト内で最悪の時間スロットである段階；およ び ｄ）前記被選択チャネルにアクセスが許可されるまで、前記優先度の順位をつ けたリストによる前記最悪の時間スロット後に、前記要求側チャネルの１つずつ に一度許可されるアクセス量を決定することにより、前記アクセス数を決定する 段階； によって特徴化される方法。 ２．コンピュータ内で実行して、待行列システムの複数の要求側チャネル（Ｃ Ｈ０，ＣＨ１，ＣＨ２，．．．ＣＨ１５）のうち選択された１つのチャネルの最 悪時のサービス待ち時間（ＷＣＬ）を自動的に決定する請求項１に基づく方法で あって、前記要求側チャネルの各々がそれに割り当てられる優先度の集合の優先 度（Ｈ，Ｍ，Ｌ）を有し、それにより前記待行列システムにおいてスケジューラ （１１４）によって要求側チャネルにアクセスが許可され、前記スケジューラは 優先度の順位をつけたリスト（１３２）によって構成され、それにより前記優先 度の順位をつけたリストは、対応するアクセス要求が存在しない場合に所定の優 先度移行規 則（１３６，１３７，１３８）に応じて変更される方法方法であって、前記方法 が： ａ）優先度の前記集合の下部集合を決定する段階であって、前記下部集合は要 求側チャネルの優先度によってのみ構成される段階； ｂ）前記複数の要求側チャネルのうち前記被選択チャネルの最悪の場合のサー ビス待ち時間の間に前記待行列システムにおいて要求側チャネルに許可されるい くつかのアクセスを入力する段階であって、前記アクセス数が請求項１記載の方 法により許可される段階； ｃ）前記要求側チャネルの各々に関する関数の状態実行時間のリストを入力す る段階； ｄ）前記優先度の下部集合の各優先度に関してアレイを生成する段階であって 、前記各アレイ内の各行が状態実行時間の前記リストの１つを表す段階； ｅ）前記アレイ内の前記行により表される状態実行時間の前記リストを降順に 分類する段階； ｆ）前記行の各々の最大状態実行時間にポインタを割り当てる段階； ｇ）前記優先度の下部集合の前記各優先度に関して： ｇ１）前記優先度の前記アレイのアレイ要素を選択する段階であって、前記 アレイ要素がそれに割り当てられるポインタを有する前記アレイ要素のすべての うち最大の状態実行時間を表す段階； ｇ２）段階ｇ１）で選択される前記アレイ要素により表される前記状態実行 時間を前記最悪の場合のサービス待ち時間に加算する段階； ｇ３）段階ｇ１）で選択される前記アレイ要素の前記ポインタを降順におい て前記要求側チャネルの同じものの次のアレイ要素に移動する段階；および ｇ４）前記優先度の前記要求側チャネルに許可される前記アクセス数に対応 する回数だけ前記段階ｇ１）ないしｇ３）を反復する段階； によって構成されることを特徴とする方法。 ３．前記優先度のうち少なくとも２つに関する前記アレイが１つのアレイ内に 併合されて、前記優先度のうち前記少なくとも２つの優先度が前記優先度移行規 則に従って交換可能である場合、また前記優先度の前記２つのうち、前記複数の 要求側チャネルのうちの前記選択された１つのチャネルの前記優先度と等しい場 合に、前記優先度のうち前記少なくとも２つの優先度に関する前記アレイと置き 換わることを特徴とする請求項２記載の方法。 ４．請求項１，２または３のうちいずれかの請求項による方法を実行するコン ピュータ・プログラム。 ５．複数の要求側チャネル（ＣＨ０，ＣＨ１，ＣＨ２，．．．ＣＨ１５）のた めの待行列システムによって構成される装置であって、前記要求側チャネルの各 々が予め定められる最大の最悪時の待ち時間を超えない最悪の場合のサービス待 ち 時間（ＷＣＬ）を要求し、前記要求側チャネルの各々がそれに割り当てられる優 先度の集合の優先度（Ｈ，Ｍ，Ｌ）を有し、それによって前記待行列システムに おいてスケジューラ（１１４）により前記要求側チャネルの１つにアクセスが許 可され、前記スケジューラは優先度の順位をつけたリスト（１３２）によって構 成され、それにより前記優先度の順位をつけたリストが、対応するアクセス要求 が存在しない場合に所定の優先度移行規則（１３６，１３７，１３８）に応じて 変更され、請求項１，２または３の方法により決定される実際の最悪の場合のサ ービス待ち時間が前記の予め定められる最大の最悪時のサービス待ち時間に実質 的に等しくなるように、前記チャネルの各々の前記優先度が選択されることを特 徴とする装置。