JP2001005720A - 共有メモリアクセス管理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 共有メモリに対してハードウェアによる排他
制御を行わなくても、当該共有メモリを用いて複数のプ
ロセスが行う処理に誤動作が発生することのない共有メ
モリアクセス管理装置を提供する。 【解決手段】 プロセスＡ、Ｂが協同して行う処理の進
行状況に沿って、制御用フラグエリア１１の値が「符号
間距離＝１」で遷移するように両プロセスによる制御用
フラグエリア１１設定の手順を定め、また、制御用フラ
グエリア１１の参照を行う側のプロセスは、制御用フラ
グエリア１１の値を所定の値と検出するまで制御用フラ
グエリア１１の参照のみを行って、作業の進行に関わる
動作は行わず、一方、制御用フラグエリア１１の更新を
行う側のプロセスは、作業の進行に関わる動作を行った
上で、１ビットのみフラグを更新する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数のプロセスで
共有される共有メモリに対するアクセスを制御する共有
メモリアクセス管理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、コンピュータで並行して実行中の
複数のプロセスが協同して何らかの処理を行う場合、こ
の処理実行に必要な情報を、共有メモリを介してやりと
りする。例えば、プロセスＡがプロセスＢにデータを渡
す場合であれば、プロセスＡが共有メモリにデータを書
き込み、その後、プロセスＢがこのデータを読み出す、
という手順となる。ただし、この手順を正しく進行させ
るには、互いのプロセスが自身の処理の進行状況を応じ
て相手側の動作を制御する必要がある。プロセスＡはデ
ータ書き込みの完了をプロセスＢに通知することが必要
であるし、プロセスＢの側も、データの読み出し完了を
プロセスＡに通知しないと、その後のプロセスＡによる
共有メモリへの新たなデータ書き込みができない。

【０００３】そして、こうした制御を行うためにはフラ
グが用いられる。上記の例では、フラグがＯＦＦの状態
からプロセスＡがデータの書き込みを開始し、書き込み
を完了した段階でフラグをＯＮに設定する。プロセスＢ
はフラグがＯＦＦの間は共有メモリにはアクセスせず、
フラグがＯＮになると共有メモリからのデータ読み出し
を開始し、読み出しを完了するとフラグをＯＦＦに設定
する。すると、プロセスＡは、次のデータ書き込みが可
能になったことを認識できる。

【０００４】こうしたフラグは上の例の通り複数プロセ
スによって設定／参照されるので、やはり共有メモリの
中に設けられることになる。つまり、複数プロセスが共
有メモリを用いてデータのやり取りをしながら処理を行
う場合、共有メモリには、データの書き込み／読み出し
のためのエリア（以下「データエリア」）と、処理の進
行を制御するためのフラグが設けられたエリア（以下
「制御用フラグエリア」）とが混在する。

【０００５】プロセスＡ、Ｂは定期的に制御フラグエリ
アを参照（以下「ポーリング」という）しながら、その
値に従って動作する。ただし、共有メモリが、プロセス
からのアクセスを受け付けるポートを複数有するデュア
ルポート型のものである場合、共有メモリを用いた処理
についてプロセスの正しい動作を保証するためには、複
数プロセスからのアクセス（write：データの書き込
み、および制御フラグの更新、read：データの読み出
し、および制御フラグの参照）が衝突するのを防止しな
ければならない。衝突とは、メモリ内の同じアドレスの
エリアに複数のプロセスが同時にアクセスすることであ
り、デュアルポート型のメモリでなければ発生しない。

【０００６】共有メモリへのプロセスのアクセスが競合
した場合に発生するのは以下のパターンである。 ・パターン１：writeとwriteと（データ書き込み同士、
又はフラグ更新同士）が衝突する。複数のプロセスがメ
モリの同一箇所に同時に書き込み又は更新を行おうとす
る状態。メモリセルが破壊されるおそれがある。 ・パターン２：writeとread（データの書き込みと読み
出し、又はフラグの更新と参照）とが衝突する。Read側
のプロセスが読み出した内容が不定となってしまい、読
み出した内容をもとに行われる動作の結果が不正となる
おそれがある。

【０００７】上記の例の場合、プロセスＡ、Ｂの動作手
順の内容から、データエリアについても制御フラグエリ
アについてもパターン１は発生しない。パターン２につ
いても、データエリアに関して言えば、制御フラグの読
み出し結果に間違いがない限り発生しない。しかし、制
御フラグエリアに関しては、パターン２の発生を防止で
きない。フラグの更新と参照とが衝突してフラグの内容
が不定となると、読み出されたフラグは「０」、「１」
のいずれにも認識されうる。

【０００８】そして、パターン２発生の結果、読み出さ
れた制御フラグの値が不定となった場合、プロセスが誤
動作するおそれがある。以下に誤動作の一例を挙げる。
プロセスＡがプロセスＢに対して、データエリアを介し
てデータを渡した上でデータの加工を行わせる。加工の
パターンは２通りあって、プロセスＡはそのいずれかを
フラグによって指示する、という処理を考えてみる。制
御フラグエリアには、上述のデータ書き込み完了を示す
フラグに加えて、加工パターンを示すフラグが設けられ
る。

【０００９】制御フラグエリアの値と、それに応じた両
プロセスの動作とを以下に示す。上位１ビットは加工パ
ターン（０：第１の加工パターン、１：第２の加工パタ
ーン）を、下位１ビットはデータ書き込み完了を、それ
ぞれ示すフラグである。 （１）００：プロセスＡがデータエリアにデータ書き込
み中。 （２）０１：プロセスＡがデータ書き込みを完了。プロ
セスＢはデータを読み出し、第１の加工パターンで加工
する。 （３）１１：プロセスＡがデータ書き込みを完了。プロ
セスＢはデータを読み出し、第２の加工パターンで加工
する。

【００１０】ここで、プロセスＡは、データエリアへの
データ書き込みを完了した時点で、プロセスＢに対し第
２加工パターンでのデータ加工を指示するために、制御
用ビットエリアの値を２ビットとも書きかえて「００」
から「１１」に変更する。その変更の瞬間にプロセスＢ
による制御用ビットエリアの参照が行われると、更新さ
れていた２ビットのフラグは両方とも不定となってしま
う。そのため、プロセスＢはビット列の値を、「０
０」、「０１」、「１０」、「１１」のいずれにも認識
しうる。

【００１１】正しく「１１」と読み取った場合はもちろ
ん問題なく、「００」と読み取った場合もプロセスＢは
ポーリングを繰り返し、次回の参照の際は値を正しく
「１１」と認識するので、やはり問題ない。しかし、
「０１」と判断した場合、プロセスＢは、第１加工プロ
セスでデータ加工するという誤動作を行うことになる。
更に、「１０」というありえないパターンとして認識す
ると、最悪の場合、異常事態の発生と判断して処理を停
止してしまうおそれもある。

【００１２】また、上記の例には該当しないが、制御用
フラグの値が読み違えられることでデータエリアへの書
き込みアクセスが衝突する事態が発生すると、データエ
リア内のデータの破壊などの深刻な結果につながること
も考えられる。こうした誤動作を確実に防止するには、
誤動作の原因となりうるアクセスの衝突を防止すればよ
く、そのための手段が共有メモリに対する排他制御であ
る。

【００１３】排他制御の手法として代表的なものが、信
号を用いて一つのプロセスにだけアクセスを許すセマフ
ォ管理方法である。その具体的な方法としては、ハード
ウェアによるものがあり、ハードウェアによる排他制御
の一般的な例として、共有メモリのハードウェアとして
の実体であるメモリデバイスが排他制御用信号を発生さ
せるものがある。メモリデバイスは、あるプロセスがメ
モリにアクセスしている間、ビジー信号を発生させ、他
のプロセスによるメモリへのアクセスを制限する。ビジ
ー信号は、プロセス実行の主体であるデバイス（ＣＰＵ
など）のWAIT信号線を介してプロセスに伝えられ、プロ
セスはWAIT信号線からビジー信号が入力される間は共有
メモリへのアクセスを行わない。よって誤動作の原因と
なるアクセスの衝突は発生しない。

【００１４】なお、共有メモリの排他制御に制御用フラ
グを用いる手法もあるが、制御用フラグ自体が共有メモ
リに設けられるもので、フラグについてはアクセスの衝
突を確実には排除できない。確実な排他制御の手段とし
てはハードウェアを用いざるを得ない。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ハード
ウェアによる排他制御については、専用のハードウェア
としてビジー信号を発生させるメモリデバイスが必要と
なり、また、プロセスの実行主体であるデバイスがこの
ようなビジー信号による排他制御に対応する機能を備え
ていない場合、当該デバイス外部に排他制御用の回路を
別途設けないと排他制御が実現できないなど、コストの
上昇を招く傾向がある。また、組み合わされるデバイス
の排他制御に関する仕様によっては、異常事態も発生し
うる。例えば、プロセスの実行デバイスが、アクセス実
行中のプロセスを停止させる場合、メモリに排他制御の
解除（ビジー信号の停止）を指示しないで停止してしま
う仕様となっており、メモリデバイスの側もこうした状
況に対応する機能を備えていない場合、ビジー信号によ
って待機させられている他のプロセスは、待機を続けた
末にタイムアウトで停止してしまう。

【００１６】本発明は上記課題に鑑み、制御用フラグが
設けられる共有メモリに対してハードウェアによる排他
制御を行わず、その結果プロセスが読み出した制御用フ
ラグの値が不定となっても、プロセスを正しく動作させ
ることのできる共有メモリアクセス管理装置を提供する
ことを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の共有メモリアク
セス管理装置は、上記の目的を達成するために、デュア
ルポート型メモリを共有する複数のプロセスが前記メモ
リを用いながら協同して処理を行う環境において、各プ
ロセスが、自プロセスの前記メモリへのアクセスを管理
するために備える共有メモリアクセス管理装置であっ
て、前記メモリには、複数ビットから成って、前記複数
のプロセスが協同して行う処理の進行に従って値が更新
される制御情報が含まれており、共有メモリアクセス管
理装置は、前記制御情報の値を検出する検出手段と、前
記制御情報の値を更新する更新手段と、前記検出手段が
検出する制御情報の値が他プロセスによって更新されて
所定の値に変化するまで前記検出手段に前記制御情報の
値を検出する動作を繰り返させ、前記検出手段が検出し
た値が前記所定の値に変化すると、自プロセスに指示し
て前記処理に関わる動作を行わせ、前記自プロセスによ
る動作が完了すると前記更新手段に指示して前記制御情
報のうち前記動作に関わる１のビットを更新させる指示
手段、とから成ることを特徴とする。

【００１８】これにより、制御用情報を更新する際には
一度に１ビットしか更新せず、制御情報の読み出しを行
う際には、制御用情報の値が所定値になる（更新され
る）までは制御用情報の読み出しだけを行うので、アク
セスの衝突によって読み出された制御用情報の値が不定
となる場合でも、制御用情報の値は、正しい更新後の値
または更新前の値のいずれかに認識される。正しく更新
後の値として検出した場合はもちろん問題はなく、更新
前の値として検出した場合でも、制御情報の参照をもう
一度実行し、この参照では正しく更新後の値として認識
するので、やはり問題は発生しない。よって、共有メモ
リの制御用情報に対してはハードウェアによる排他制御
を行わなくとも、アクセスの衝突が原因でプロセスが誤
動作することを防止できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に、本発明の共有メモリアクセ
ス管理装置に関する実施の形態について図面を参照しな
がら説明する。本実施の形態における共有メモリは、デ
ータエリアと制御用フラグエリアとに分かれ、２つのプ
ロセスの間のデータ受け渡しおよび制御情報の設定／参
照のために用いられる。

【００２０】図１は、本実施の形態において、２つのプ
ロセスが共有メモリを用いて行う処理の内容を示す模式
図である。プロセスＡは、転送対象のデータを生成して
プロセスＢに渡し、プロセスＢはこのデータを加工した
上でデータ転送先に出力するというデータ転送処理であ
る。ただし、プロセスＢがデータを転送先に出力するタ
イミングは、プロセスＡが、上位プロセス（図外）の指
示を受けて決定し、プロセスＢに指示する。

【００２１】そして、転送データおよび出力タイミング
指示は、両プロセス間で共有メモリ１０を介してやりと
りされる。転送データは共有メモリ内のデータエリア１
２に、出力タイミング指示は制御用フラグエリア１２
に、それぞれ書き込まれる。制御用フラグエリア１１に
は、両プロセスがそれぞれの処理の進行状況を相手側に
伝えるためのフラグが設けられており、前記出力タイミ
ングもこうしたフラグで指示される。

【００２２】プロセスＡ、Ｂとも、その動作の内容から
管理部とデータ処理部とに分けられる。プロセスＡ側の
データ処理部Ａ１は、転送すべきデータの生成・書き込
み、出力タイミング決定、そして、転送終了後の共有メ
モリ１２の初期化を行う。プロセスＢ側のデータ処理部
Ｂ１は、転送データの読み出し、データの加工、データ
の転送を行う。

【００２３】プロセスＡ側の管理部Ａ２およびプロセス
Ｂ側の管理部Ｂ２は、それぞれが処理の進行に応じて制
御用フラグエリア１１内のフラグの更新／参照を行う。
このデータ転送処理は、以下の４段階に分けることがで
きる。 ・第１段階：プロセスＡによる共有メモリ１２へのデー
タ書き込みが終るまで。 ・第２段階：プロセスＡによるデータ書き込みが終って
からプロセスＡがデータ転送開始をプロセスＢに指示す
るまで。 ・第３段階：プロセスＢがデータ転送を終えるまで。 ・第４段階：プロセスＡが後処理を終える（共有メモリ
１２を初期状態に戻す）まで。

【００２４】図２は、共有メモリ１０の構成を示す模式
図である。共有メモリ１０は、制御用フラグエリア１１
とデータエリア１２とから成り、そのハードウェアとし
ての実体は、デュアルポート型のメモリデバイスであ
る。データエリア１２には、転送対象データが書き込ま
れる。書き込みを行うのは書き込み側プロセスＡであ
り、読み出し側プロセスＢが読み出す。

【００２５】制御用フラグエリア１１は、各プロセスの
動作の内容やタイミングを制御するためのフラグが設け
られるエリアであり、ここでは２種類のフラグから成
る。これら２種類のフラグは、１つが「有効フラグ１１
１」であり、もう１つが「変化フラグ１１２」である。
有効フラグ１１１は、プロセスＡがプロセスＢに対し
て、データエリア１２内のデータの読み出しおよび転送
先への転送のタイミングを指示するためのものである。
設定はＯＮ設定、ＯＦＦ設定ともプロセスＡが行う。プ
ロセスＡは、上位プロセスからの指示をもとにプロセス
Ｂにデータ転送を開始させるタイミングを決め、有効フ
ラグ１１１をＯＮに設定する。そして、書き込んだ転送
データについてプロセスＢが読み出し・転送が完了した
のを検知すると、有効フラグ１１１をＯＦＦに設定す
る。（読み出し完了の検知は変化フラグ１１２による。
変化フラグ１１２の詳細は以下に述べる。） 変化フラグ１１２は、データエリア１２における転送対
象データの有無を示す。データ書き込み側のプロセスＡ
が情報部へのデータ書き込みを完了した時点でプロセス
ＡによってＯＮに設定され、プロセスＢが書き込まれた
転送データを転送完了した時点で、プロセスＢによって
ＯＦＦに設定される。つまり、変化フラグ１１２は、デ
ータエリア１２についてプロセスＡによるデータ書き込
みとプロセスＢによるデータ読み出しとが衝突しないよ
うにするための、データエリア１２用の「排他制御」フ
ラグである。

【００２６】プロセスＡとプロセスＢとは、いずれも、
定期的に制御用フラグエリア１１にアクセスして値を参
照（ポーリング）する。そして、制御用フラグエリア１
１の値に応じて動作する。上記２種類のフラグの組合わ
せによって、制御用フラグエリア１１の値は以下の４パ
ターンとなる。これらパターンは、上述した転送処理の
４つの段階に対応して以下のように遷移する。

【００２７】００→ ０１→ １１→ １０→ ００ 遷移のいずれの段階においても、制御用フラグエリア１
１にある２ビットのフラグのうち、値が変わるのは1つ
のフラグのみである（一度に２つのフラグ両方の値が変
わることがない）。こうした遷移の形を、「符号間距離
が１」で遷移すると言う。これは、フラグの更新と参照
とが衝突して制御用フラグエリア１１の値が不定となる
場合でも、不定となるのは１つのフラグ（ビット）のみ
であることを示す。 （転送処理シーケンス）以下、データ転送処理の進行お
よび処理の進行に応じてプロセスＡとプロセスＢが行う
動作、そして処理の進行にともなう制御用フラグエリア
１１の状態遷移を、シーケンス図を参照しながら説明す
る。

【００２８】図３は、本実施の形態におけるデータ転送
処理の進行と、それにともなう共有メモリ１０の内容の
変化とを示すシーケンス図である。プロセスＡとプロセ
スＢとは、いずれも、定期的に共有メモリ１０の制御用
フラグエリア１１をポーリングして制御用フラグエリア
１１の値を読み出し、読み出したフラグの値に応じて動
作する。

【００２９】先ず、制御用フラグエリア１１の値が「０
０」の状態であるが、これはプロセスＡによるデータエ
リア１２への転送データの書き込みが完了していない状
態（書き込み開始前あるいは書き込み途中の状態）であ
る。この状態においては、プロセスＡは転送データのデ
ータエリア１２への書き込みを行い、プロセスＢは制御
用フラグエリア１１へのポーリングのみ行っている。

【００３０】この状態で、プロセスＡの側に転送データ
が発生する。すると、プロセスＡは、ポーリングの結
果、制御用フラグエリア１１の値を「００」と検出した
タイミング（図中）で、データエリア１２にアクセス
して転送データ１２０の書き込みを開始する（図中
）。なお、制御用フラグエリア１１の値が「００」以
外の場合、プロセスＡはデータエリア１２へのアクセス
は行わず、制御用フラグエリア１１の値を「００」と検
出するまでポーリングを繰り返す。

【００３１】そして、プロセスＡは、データエリア１２
への転送データ１２０の書き込みを続け、書き込みが終
了すると、変化フラグ１１２をＯＮ設定する（制御用フ
ラグエリア１１の値を「０１」に変える（図中））。
次いで、制御用フラグエリア１１の値が「０１」の状態
であるが、これは、プロセスＡによるデータエリア１２
への転送データの書き込みが完了しているが、プロセス
Ｂによる転送データの読み出し・転送開始のタイミング
に達していない状態である。この状態においては、プロ
セスＡはプロセスＢによる転送データの読み出し・転送
を認めるタイミングを測っており、プロセスＢは制御用
フラグエリア１１へのポーリングのみ行っている。

【００３２】その後、プロセスＡは、上位プロセスから
の指示によってデータ転送開始のタイミングを測り、転
送開始のタイミングに達したと判断すると、プロセスＢ
に転送データ読み出し・転送を指示するために有効フラ
グ１１１をＯＮ設定する（制御用フラグエリア１１の値
を「１１」に変える。図中）。そして、制御用フラグ
エリア１１の値は「１１」となるが、これは、プロセス
Ｂによる転送データの読み出し・転送が認められた状態
である。この状態になるまで（上記の〜の間）、プ
ロセスＢは制御用フラグエリア１１へのポーリングのみ
行っているが、ポーリングの結果、制御用フラグエリア
１１の値が「１１」になっているのを検出すると（図中
）、プロセスＢはデータエリア１２にアクセスして転
送データ１２０を読み出し、加工した上で転送先プロセ
ス（図１参照）に転送する（図中）。一方、プロセス
Ａは、制御用フラグエリア１１へのポーリングのみ行っ
ている。

【００３３】プロセスＢは、転送データ１２０の読み出
し・転送を完了すると、変化フラグ１１２をＯＦＦ設定
する（制御用フラグエリア１１の値を「１０」に変え
る。図中）。そして、制御用フラグエリア１１の値は
「１０」となるが、これは、プロセスＢによるデータエ
リア１２からの転送データの読み出し・転送が終了した
状態である。

【００３４】これに対し、プロセスＡは、ポーリングで
制御用フラグエリア１１の値を「１０」と検出すると
（図中）、プロセスＢによるデータ転送が完了したこ
とを認識して、データエリア１２を初期化したうえで、
制御用フラグエリア１１の値を初期値である「００」に
戻す（有効フラグ１１１をＯＦＦ設定する（図中
））。これによって、一連のデータ転送処理は完了す
る。なお、この状態においては、プロセスＢは制御用フ
ラグエリア１１へのポーリングのみ行っている。

【００３５】このように、制御用フラグエリア１１の状
態に応じて上記の順序で両プロセスが動作し、データ転
送処理が行われる。 （プロセスの動作）次に、本実施の形態のデータ転送処
理におけるプロセスＡ、Ｂ各々の動作について、管理部
Ａ２、Ｂ２を中心に図面を参照しながら説明する。

【００３６】図４は、プロセスＡの動作を示すフローチ
ャートである。先ず、プロセスＡの起動に合わせて、管
理部Ａ２は制御用フラグエリア１１へのポーリングを開
始し、制御用フラグエリア１１の値を「００」と検出す
るまでポーリングを繰り返す（Ｓ４０１：Yes）。そし
て、データ処理部Ａ１に指示して転送用データの生成と
データエリア１２への書き込みを行わせ（Ｓ４０２）、
データ処理部Ａ１からの書き込み完了の通知を待って
（Ｓ４０３：Yes）、変化フラグ１１２をＯＮ設定
（「００」→「０１」）する（Ｓ４０４）。

【００３７】次いで、管理部Ａ２は、データ処理部Ａ１
からの出力タイミング決定の通知を待って（Ｓ４０５：
Yes）、有効フラグ１１１をＯＮ設定（「０１」→「１
１」）する（Ｓ４０６）。その後、管理部Ａ２は制御用
フラグエリア１１のポーリングを再開し、その値を「１
０」と検出すまで繰り返す（Ｓ４０７）。そして。「１
０」と検出すると、データ処理部Ａ１に指示してデータ
エリア１２の初期化を行わせ（Ｓ４０８）、データ処理
部Ａ１からの初期化完了の通知を待って（Ｓ４０９：Ye
s）、有効フラグ１１１をＯＦＦ設定（「１０」→「０
０」）する（Ｓ４１０）。

【００３８】図５は、プロセスＢの動作を示すフローチ
ャートである。先ず、プロセスＢの起動に合わせて、管
理部Ｂ２は制御用フラグエリア１１へのポーリングを開
始し、制御用フラグエリア１１の値を「１１」と検出す
るまでポーリングを繰り返す（Ｓ５０１：Yes）。そし
て、データ処理部Ｂ１に指示して、転送用データのデー
タエリア１２からの読み出し、加工、転送先への転送と
いう一連の処理を行わせ（Ｓ５０２）、データ処理部Ｂ
１から転送まで完了の通知を待って（Ｓ５０３：Ye
s）、変化フラグ１１２をＯＦＦ設定（「１１」→「１
０」）する（Ｓ５０４）。

【００３９】プロセスＡ、Ｂは上記の動作を行うことで
データ転送処理を実現するが、ここでは、両プロセスの
共有メモリ１０へのアクセスについて、ハードウェアの
ビジー信号などによる排他制御は行っていない。そのた
め、制御用フラグエリア１１の更新と参照（ポーリン
グ）とが衝突して、参照された値が不定となる事態が生
じる。上記データ転送処理が正しく行われるには、制御
用ビット部１２の更新と参照とが衝突して参照された制
御用ビットの値が不定となっても、それが原因でデータ
転送処理の手順が狂ってしまう（例えば、プロセスＡに
よるデータの書き込みが終っていない時点でプロセスＢ
によるデータ読み出しが始まってしまう）などの誤動作
が発生しないことが前提条件となる。 （動作の検証）本実施例においては、処理の進行状況に
沿って制御用フラグエリア１１の値が「符号間距離＝
１」で遷移するように、処理の進行状況と制御用フラグ
エリア１１の値とを対応づけることで、参照された制御
用ビットの値が不定となっても誤動作が発生しないよう
にしている。

【００４０】以下、制御用フラグエリア１１の値が更新
されるタイミングごとに、フラグ更新とフラグ参照とが
衝突した場合の両プロセスの動作を検証し、参照された
制御用フラグエリア１１の値が不定となっても誤動作が
発生しないことを確認する。制御用フラグエリア１１の
値の更新は４ヵ所で行われるので、順次検証していく。 （１）「００」→「０１」のタイミング 図６は、プロセスＡが、データエリア１２への転送デー
タ書き込み開始時点で変化フラグ１１２をＯＮ設定する
際に（図３の）、プロセスＢのポーリングによる制御
用フラグエリア１１の参照が衝突した場合を示す。

【００４１】この場合、制御用フラグエリア１１のうち
更新対象の変化フラグ１１２の値のみが不定になるの
で、プロセスＢは、制御用フラグエリア１１の値を「０
０」または「０１」と認識する。プロセスＢは、有効フ
ラグ１１１がＯＮとなっている場合に限ってデータエリ
ア１２へのアクセスが可能なので、上記いずれのパター
ンに読み取っても、プロセスＢは制御用フラグエリア１
１へのポーリングを繰り返すのみである。よって、誤動
作は発生しない。

【００４２】（２）「０１」→「１１」のタイミング 図７は、プロセスＡが、データエリア１２への転送デー
タ書き込みを完了した時点で有効フラグ１１１をＯＮ設
定する際に、プロセスＢによる制御用フラグエリア１１
の参照が衝突した場合を示す。

【００４３】この場合、制御用フラグエリア１１のうち
更新対象の有効フラグ１１１の値のみが不定になるの
で、プロセスＢは、制御用フラグエリア１１の値を「０
１」または「１１」と認識する。「１１」と認識した場
合、有効フラグ１１１がＯＮなので、プロセスＢは手順
通りにデータエリア１２にアクセスしてデータの読み出
し・転送を開始する。この時点では、実際に転送データ
のデータエリア１２への書き込みは完了しているので、
転送データを正しく読み出すことができ、誤動作は発生
しない。

【００４４】逆に「０１」と認識した場合、プロセスＢ
はアクセス衝突の前の状態に戻るが、有効フラグ１１１
がＯＦＦなので、その後も一定の時間間隔で制御用フラ
グエリア１１の参照を繰り返す。次回のポーリングで
は、制御用フラグエリア１１の値はもはや不定ではな
く、プロセスＢは、制御用フラグエリア１１の値を正し
く「１１」と読み出して、手順通りに転送データの読み
出し・転送を開始することになり、誤動作は発生しな
い。

【００４５】（３）「１１」→「１０」のタイミング 図８は、プロセスＢが、データエリア１２からの転送デ
ータ読み出しを完了した時点で変化フラグ１１２をＯＦ
Ｆ設定する際に、プロセスＡのポーリングによる制御用
フラグエリア１１の参照処理が衝突した場合を示す。

【００４６】この場合、制御用フラグエリア１１のうち
更新対象の変化フラグ１１２の値のみが不定になるの
で、プロセスＡは、制御用フラグエリア１１の値を「１
１」または「１０」と認識する。「１０」と認識した場
合、変化フラグ１１２がＯＦＦなので、プロセスＡは、
プロセスＢによる転送データ読み出し・転送が完了した
と判断して、共有メモリ１０を初期化（データエリア１
１のクリアおよび有効フラグ１１１のＯＦＦ設定）を行
い、データ転送処理を終了させる。この時点では、転送
データの読み出し・転送は実際に完了しているので、共
有メモリ１０を初期化して処理を終了させても問題は発
生しない。

【００４７】逆に「１１」と認識した場合、プロセスＡ
は、アクセス衝突の前の状態に戻り、プロセスＢによる
転送データ読み出し・転送が未だに完了していないもの
と判断して、その後もポーリングによる制御用フラグエ
リア１１の参照を繰り返し、制御用フラグエリア１１の
値が「１０」となるのを待ち続ける。次回のポーリング
では、制御用フラグエリア１１の値はもはや不定ではな
く、プロセスＡは、制御用フラグエリア１１の値を正し
く「１０」と認識して、手順通りに共有メモリ１０の初
期化を行うことになるので、誤動作は発生しない。

【００４８】（４）「１０」→「００」のタイミング 図９は、プロセスＢによるデータ読み出し・転送が終了
したと判定したプロセスＡが、有効フラグ１１１をＯＦ
Ｆ設定する際に、プロセスＢによる制御用フラグエリア
１１の参照が衝突した場合を示す。

【００４９】この場合は、制御用フラグエリア１１のう
ち更新対象の有効フラグ１１１の値のみが不定になり、
プロセスＢは、制御用フラグエリア１１の値を「１０」
または「００」と認識する。いずれの場合においても、
プロセスＢは、図３を参照しながらすでに説明した通
り、制御用フラグエリア１１へのポーリングのみ行うの
で、誤動作が発生することはない。 （まとめ）このように、本実施の形態においては、アク
セスの衝突によって参照された制御用フラグエリア１１
の値が不定となっても、それが誤動作につながることが
ないよう、両プロセス、特にその中の管理部Ａ２、Ｂ２
の動作が規定されているので、ハードウェアによる排他
制御がなくてもデータ転送処理は正しく行われる。その
規定の内容とその意味とについて、以下、図面を参照し
ながら説明する。

【００５０】図１０は、本実施の形態における両プロセ
スの共有メモリ１０へのアクセスの内容を、制御用フラ
グエリア１１の遷移にそって表形式で示した図である。
図１１は、本変形例における制御用フラグエリア１１の
状態遷移を示す図である。これまでの説明と図１０、１
１から分かるように、本実施の形態では、２つのプロセ
スが、共同してデータ転送処理を行う。両プロセスは、
転送処理の４段階の進行状況に沿って制御用フラグエリ
ア１１の値も「符号間距離＝１」で遷移させている。そ
のために、転送処理の進行から考えると必ずしも設ける
必要のない「０１」（データ書き込みのみ完了、読み出
し・加工は許可せず）という状態を設けている。これに
よって、制御用フラグエリア１１の値が「００」→「１
１」と更新されて２ビットの値が不定となることを防止
しているのである。

【００５１】「符号間距離＝１」で制御用フラグエリア
１１の値を遷移させる、という規則を設定したことで、
一方のプロセスによる制御用フラグエリア１１更新動作
にもう一方のプロセスによる制御用フラグエリア１１の
参照が衝突した場合、１ビットの値しか不定にならな
い。そのため、参照側プロセスは制御用フラグエリア１
１の値を必ず２つのパターンのいずれかに認識すること
になる。１つは正しい値（フラグ更新側のプロセスが意
図した通りの更新後の値）であり、もう１つはフラグ更
新側のプロセスが更新を行う前の値である。

【００５２】しかるに、図１０に示すように、各段階に
おいて制御用フラグエリア１１の参照を行う側のプロセ
スは、制御用フラグエリア１１の値を所定の値と検出す
るまで制御用フラグエリア１１の参照（ポーリング）の
みを行って、転送処理の進行に関わる動作は行わず、一
方、制御用フラグエリア１１の更新を行う側のプロセス
は、転送処理の進行に関わる動作を完了した上で、制御
用フラグエリア１１の値を１ビットだけ更新するように
なっている。

【００５３】その結果、正しい値に認識した場合は当
然、参照側プロセスは手順通りにその後の動作を行う。
一方、更新前の値に認識した場合、読み出し側プロセス
は衝突が発生したフラグ参照動作を行う前の状態に戻る
ことになり、制御用フラグエリア１１の参照を再び行
う。そして次回の参照では、制御用フラグエリア１１の
値を正しく更新後の値に認識して手順通りに次の動作を
行うことになる。

【００５４】誤動作とは、参照側のプロセスが制御用フ
ラグの値を誤って認識した結果、フラグを更新した側の
プロセスの意図と異なる動作を行ったり、手順と異なる
動作を行ったりすることである。しかし、本実施の形態
の場合、上記の通り、参照側プロセスがフラグを誤って
更新前の値に認識しても、フラグ参照動作（ポーリン
グ）を１回多く行うだけで、最終的にはフラグ更新側プ
ロセスの意図を正しく認識して手順通りの動作を行うの
で、誤動作は発生しないのである。

【００５５】なお、本実施の形態においては、更に、共
有メモリ１０の中には、制御情報以外の情報を設定する
ためのエリア（データエリア１２）も存在するが、この
エリアについては一部の制御用フラグ（変化フラグ１１
２）によって誤動作の原因となるアクセスの衝突を防止
している。つまり、共有メモリ１０のうちデータエリア
１２については制御用フラグエリア１１に設定した情報
でアクセスの衝突を防止し、制御用フラグエリア１１の
値については、上記の通り、アクセスが衝突して読み出
した値が不定となっても誤動作が発生しないようにして
ある。

【００５６】これは、本実施の形態によれば、共有メモ
リ内に制御用フラグエリアしか存在しない場合はもちろ
ん、制御用フラグ以外の情報が設定されるエリアと混在
する場合にも、共有メモリへのハードウェアによる排他
制御なしで、誤動作なく処理を実行することができる、
ということを示している。また、本実施の形態では、制
御情報に含まれる個々のビットをフラグとして使用する
こととなっているが、制御情報をフラグの集まりとして
でなく、複数ビットのビットパターンとして参照する場
合でも、処理の進行に伴うビットパターンの遷移が、
「符号間距離＝１」という規則に従ってさえいれば、本
実施の形態と同様の効果を得ることが可能である。

【００５７】また、上記実施の形態における制御用フラ
グエリアは２ビットであったが、本発明は３ビット以上
の制御用フラグエリアを用いる場合にも適用できる。例
えば、上記実施の形態において「データ転送」実施タイ
ミングの指示である有効フラグ１１１を、「加工パター
ンＡまたは加工パターンＢで加工の上転送させる」指示
である転送指示ビット列（２ビット、０１：パターンＡ
で加工・転送、１０：パターンＢで加工・転送）に置き
換えた場合を考えてみる。

【００５８】本変形例におけるデータ転送処理の流れを
制御用フラグエリアの値の変化とともに説明する。実施
の形態と同じ部分については説明を省略する。 ０００： プロセスＡによるデータエリア１２への転
送データの書き込みが完了していない状態であることを
示す。実施の形態における「００」（図３参照）と同
じ。 ００１： プロセスＡによるデータエリア１２への転
送データの書き込みが完了しているが、プロセスＢによ
る転送データの読み出し・転送は認められない状態であ
ることを示す。実施の形態における「０１」（図３参
照）と同じ。 ０１１または１０１： プロセスＢによる転送データ
の読み出し・転送が認められた状態。実施の形態におけ
る「１１」（図３参照）に対応する。プロセスＢは、転
送データを読み出して、「０１１」の場合はパターンＡ
で、「１０１」の場合はパターンＢで加工して転送先へ
転送する。 ０１０または１００： プロセスＢによるデータエリ
ア１２からの転送データの読み出し・転送が終了した状
態。実施の形態における「１０」（図３参照）に対応す
る。ここからプロセスＡが共有メモリを初期化して、
に戻る。

【００５９】図１２は、本変形例における制御用フラグ
エリアの状態遷移を示す図である。同図に示すように、
本変形例においても制御用フラグエリアの値は、「０
００」→「００１」→「１０１」→「１００」→
「０００」または、「０００」→「００１」→
「０１１」→「０１０」→「０００」と、符号間距
離「１」で遷移する。また、制御用フラグエリア１１の
参照を行う側のプロセスは、制御用フラグエリアの値を
所定の値と検出するまで制御用フラグエリアの参照のみ
を行って、作業の進行に関わる動作は行わない点は上記
実施の形態と同じである。よって、実施の形態で述べた
通り、共有メモリへの排他制御を行わなくとも誤動作は
発生しない。

【００６０】なお、上記の実施の形態および変形例にお
いては、複数プロセスが行う処理としてデータ転送処理
を取り上げて説明したが、これは一例として挙げたもの
で、本発明の範囲をデータ転送処理に限定するものでは
ない。例えば、あるプロセスが他のプロセスに対してデ
ータを渡し、そのデータに何らかの加工をさせた上で返
させる、といった処理も考えられる。この場合、制御用
情報は加工前後のデータ受け渡しのタイミングや、加工
の種類などを指示するのに使われる。しかし、処理内容
がどのようなものであっても、その進行を「符号間距離
＝１」で遷移する制御用情報と対応づけて管理すること
のできる内容であれば適用可能である。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の共有メモ
リアクセス管理装置は、デュアルポート型メモリを共有
する複数のプロセスが前記メモリを用いながら協同して
処理を行う環境において、各プロセスが、自プロセスの
前記メモリへのアクセスを管理するために備える共有メ
モリアクセス管理装置であって、前記メモリには、複数
ビットから成って、前記複数のプロセスが協同して行う
処理の進行に従って値が更新される制御情報が含まれて
おり、共有メモリアクセス管理装置は、前記制御情報の
値を検出する検出手段と、前記制御情報の値を更新する
更新手段と、前記検出手段が検出する制御情報の値が他
プロセスによって更新されて所定の値に変化するまで前
記検出手段に前記制御情報の値を検出する動作を繰り返
させ、前記検出手段が検出した値が前記所定の値に変化
すると、自プロセスに指示して前記処理に関わる動作を
行わせ、前記自プロセスによる動作が完了すると前記更
新手段に指示して前記制御情報のうち前記動作に関わる
１のビットを更新させる指示手段とから成る、という特
徴を有するので、共有メモリ内の複数ビットから成る制
御用情報については、ハードウェアによる排他制御を行
わなくとも、制御用情報を用いて前記複数のプロセスが
実行する処理に誤動作が発生することはない。

【００６２】さらに、前記共有メモリは、前記複数のプ
ロセスが前記制御情報以外のデータを受け渡しするため
に用いるデータ部を含み、前記制御情報は、前記データ
部に対する排他制御のための排他制御用フラグを１以上
含み、前記複数のプロセスが協同して行う処理は、前記
データ部を介して行われるデータの受け渡しであり、前
記指示手段は、前記検知手段が検知した前記排他制御用
フラグの値に基づいて、前記データの受け渡しに関する
動作を前記プロセスに行わせ、前記動作が完了すると、
前記更新手段に指示して前記排他制御用フラグ１ビット
を更新させる、とすることもできる。これにより、共有
メモリに制御用情報とそれ以外のデータを格納するエリ
アとが混在する場合は、制御用情報以外のデータを格納
するエリアについては制御用情報の一部として設定され
る排他制御用情報によって排他制御を実現し、制御用情
報を設定するエリアについては、排他制御なしでも誤動
作が発生することはないので、共有メモリ全体について
もハードウェアによる排他制御を行う必要はなく、それ
によって前記複数のプロセスが実行する処理に誤動作が
発生することもない。

【００６３】なお、上記の効果を確実に得るために、前
記指示手段が前記自プロセスに行わせた動作が完了した
後に前記制御情報の複数ビットを反転させる場合、前記
複数のビットの各々について、順次前記更新手段に指示
して反転させること、としてもよい。そして、デュアル
ポート型メモリを共有する複数のプロセスが前記メモリ
を用いてデータ通信を行うデータ通信方法であって、前
記メモリには、データ通信の進行に従って前記複数のプ
ロセスによって値が更新される複数ビットから成るフラ
グが含まれ、前記データ通信方法は、一のプロセスが前
記メモリにデータを書き込む書き込みステップと、前記
書き込みステップを終えた前記一のプロセスが、前記フ
ラグに含まれる一のビットを反転させる第１の反転ステ
ップと、前記第１の反転ステップを終えた前記一のプロ
セスが、前記フラグに含まれる他の一のビットを反転さ
せる第２の反転ステップと、他の一のプロセスが、前記
一のビットおよび前記他の一のビットの反転を検知する
検知ステップと、前記検知ステップを終えた前記他の一
のプロセスが、前記メモリに書き込まれたデータを読み
出す読み出しステップとを含むことを特徴とするデータ
通信方法とすれば、ハードウェアによる共有メモリへの
排他制御を行わなくとも、誤動作なくデータ通信を実行
できる

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に関わる共有メモリアクセス管理装置の
実施の形態において、複数プロセスが共有メモリを用い
て行う転送処理の概要を示す模式図である。

【図２】同実施の形態における共有メモリの構成を示す
図である。

【図３】同実施の形態における転送処理の進行とそれに
伴なう共有メモリの内容の遷移とを示す模式図である。

【図４】同実施の形態におけるプロセスＡの動作を示す
フローチャートである。

【図５】同実施の形態におけるプロセスＢの動作を示す
フローチャートである。

【図６】同実施の形態における制御用フラグエリアへの
アクセスの衝突の結果を示す模式図である。

【図７】同実施の形態における制御用フラグエリアへの
アクセスの衝突の結果を示す模式図である。

【図８】同実施の形態における制御用フラグエリアへの
アクセスの衝突の結果を示す模式図である。

【図９】同実施の形態における制御用フラグエリアへの
アクセスの衝突の結果を示す模式図である。

【図１０】同実施の形態における制御用フラグエリアの
値と複数プロセスによる共有メモリアクセスの内容との
関係を表形式で示す図である。

【図１１】同実施の形態における制御用フラグエリアの
値の遷移を示す状態遷移図である。

【図１２】同実施の形態の変形例における制御用フラグ
エリアの値の遷移を示す状態遷移図である。

【符号の説明】

１ 共有メモリ １１ 制御用フラグエリア １１１ 有効フラグ １１２ 変化フラグ １２ データエリア １２０ データ Ａ、Ｂ プロセス Ａ１、Ｂ１ データ処理部 Ａ２、Ｂ２ 管理部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 デュアルポート型メモリを共有する複数
   のプロセスが前記メモリを用いながら協同して処理を行
   う環境において、各プロセスが、自プロセスの前記メモ
   リへのアクセスを管理するために備える共有メモリアク
   セス管理装置であって、 前記メモリには、複数ビットから成って、前記複数のプ
   ロセスが協同して行う処理の進行に従って値が更新され
   る制御情報が含まれており、 前記共有メモリアクセス管理装置は、 前記制御情報の値を検出する検出手段と、 前記制御情報の値を更新する更新手段と、 前記検出手段が検出する制御情報の値が他プロセスによ
   って更新されて所定の値に変化するまで前記検出手段に
   前記制御情報の値を検出する動作を繰り返させ、前記検
   出手段が検出した値が前記所定の値に変化すると、自プ
   ロセスに指示して前記処理に関わる動作を行わせ、前記
   自プロセスによる動作が完了すると、前記更新手段に指
   示して前記制御情報のうち１のビットのみ反転させて前
   記他プロセスに前記処理の進行を伝達する指示手段、 とから成ることを特徴とする共有メモリアクセス管理装
   置。
2. 【請求項２】 前記共有メモリは、前記複数のプロセス
   が前記制御情報以外のデータを受け渡しするために用い
   るデータ部を含み、 前記制御情報は、前記データ部に対する排他制御のため
   の排他制御用フラグを１以上含み、 前記複数のプロセスが協同して行う処理は、前記データ
   部を介して行われるデータの受け渡しであり、 前記指示手段は、前記検知手段が検知した前記排他制御
   用フラグの値に基づいて、前記データの受け渡しに関す
   る動作を前記自プロセスに行わせ、前記動作が完了する
   と、前記更新手段に指示して前記排他制御用フラグ１ビ
   ットを反転させることを特徴とする請求項１に記載の共
   有メモリアクセス管理装置。
3. 【請求項３】 前記指示手段は、前記自プロセスに行わ
   せた動作が完了した後に前記制御情報の複数ビットを反
   転させる場合、前記複数のビットの各々について、順次
   前記更新手段に指示して反転させることを特徴とする請
   求項１または２に記載の共有メモリアクセス管理装置。
4. 【請求項４】 デュアルポート型メモリを共有する複数
   のプロセスが前記メモリを用いてデータ通信を行うデー
   タ通信方法であって、 前記メモリには、データ通信の進行に従って前記複数の
   プロセスによって値が更新される複数ビットから成るフ
   ラグが含まれ、 前記データ通信方法は、 一のプロセスが前記メモリにデータを書き込む書き込み
   ステップと、 前記書き込みステップを終えた前記一のプロセスが、前
   記フラグに含まれる一のビットを反転させる第１の反転
   ステップと、 前記第１の反転ステップを終えた前記一のプロセスが、
   前記フラグに含まれる他の一のビットを反転させる第２
   の反転ステップと、 他の一のプロセスが、前記一のビットおよび前記他の一
   のビットの反転を検知する検知ステップと、 前記検知ステップを終えた前記他の一のプロセスが、前
   記メモリに書き込まれたデータを読み出す読み出しステ
   ップとを含むことを特徴とするデータ通信方法。