JP2002517035A

JP2002517035A - リアルタイムスケジューリングロジックおよび時間確定的アーキテクチャを使用する分散コンピューティング環境

Info

Publication number: JP2002517035A
Application number: JP2000551319A
Authority: JP
Inventors: ランディー、ディー．ウッズ; デイビッド、エム．ジェイキム; ウェイン、ピー．ドゥープリー; ゲリット、エイチ．バーニアーズ; スティーブン、ジー．チャーチル; ジョージ、ピー．フェルナンデス
Original assignee: Dow Chemical Co
Current assignee: Dow Chemical Co
Priority date: 1998-05-26
Filing date: 1999-03-26
Publication date: 2002-06-11
Also published as: WO1999061985A1; CN1303497A; DE69909791D1; DE69909791T2; CA2331860A1; EP1084470B1; EP1084470A1; ATE245833T1

Abstract

(57)【要約】相互データ通信において複数のコンピュータノードに対してシステムが与えられ、調整的にロジックを実行する。このアプローチは、各ノードの時間定義が本質的に同一となるようノードにおける時間定義を合わせ、各コンピュータノードの通信スケジュールを定義し、スケジュールは各通信を開始するよう定義された未来時間を有し、各スケジュールをその各ノードに送り、スケジュールで定義された時間で各通信を開始する。コンピュータネットワークは、多数の通信パスをサポートするメッセージ担体と、メッセージ担体に接続された複数のコンピュータと、コンピュータ間の時間同期を維持するクロックシステムと、コンピュータ間の通信順序を決定するためのメッセージ担体に接続されたスケジューラとを有している。メッセージ担体は、コンピュータが実行する時間確定的タスクに基づいて、選択されたコンピュータ間の通信を確立する。複数のコンピュータノードにおける１つのコンピュータノードは、未来期間に対する他のコンピュータノードとともにコンピュータノードが必要とする各通信の通信要求リストを定義し、マスタースケジューラに通信要求リストを送信し、マスタースケジューラから逆に通信スケジュールを受信し、通信スケジュールからローカルタスクスケジュールを定義し、スケジューリングＳれた時間で通信を実行することにより、他のノードと協調してロジックを実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明はデータ処理制御システムの分野に関し、特に複数のコンピュータがネ
ットワーク内で調整してそのロジックを実行する集積システムに関する。本明細
書に説明されるシステムの主要な用途は物理的に大掛かりな形で配置されるマシ
ンのコンピュータ化制御のためのものであるが（例えば化学薬品製造設備）、複
数のコンピュータ、並列コンピュータプロセッサ、およびネットワーク化コンピ
ュータプロセッサに関する努力に対する利点も得られる。

【０００２】

【従来の技術】

計算要求や地理的制約で（例えば大規模な地理的に分散した化学薬品工場にお
ける処理制御用の）計算設備の物理的分散が必要になる場合、（例えば製品品質
などの）実施要因は計算タスクの集中的調整による恩恵を受けることがある。本
発明は、地理的に分散した複数のコンピュータをネットワーク化して、時間調整
インタラクティブを可能にするシステムおよび方法について説明する。この結果
得られるネットワークによりタスク調整が可能となり、システムが実行するタス
クに有利な例えば冗長性、安全、高処理能力などの他の品質の実現が容易となる
。

【０００３】処理制御システムで使用される物理的に分散されたリモートフィールドユニッ
トの集合に対するこのような重要なリアルタイムネットワーク化を示すシステム
の一実施例は、１９９５年６月２７日出願のＧｌａｓｔｅｒ，Ｒｏｂｅｒｔ
Ｓ．Ｈｏｙ，ＲｏｂｅｒｔＳ．，Ｆｅｒｎａｄｅｚ，Ｇ．Ｐａｕｌ
，Ｇｒａｉ，ＴｉｍｏｔｈｙＪ．による米国特許５，４２８，７６９ “
”Ｐｒｏｃｅｓｓｃｏｎｔｒｏｌｉｎｔｅｒｆａｃｅｓｙｓｔｅｍｈａ
ｖｉｎｇｔｒｉｐｌｙｒｅｄｕｎｄａｎｔｒｅｍｏｔｅｆｉｅｌｄｕ
ｎｉｔｓ（三重化リモートフィールドユニットを有する処理制御インタフェース
システム）”に記載されている。システムは多数の処理制御状況に適しており、
またネットワーク化方法はそのような必要があるものと仮定して各期間において
各システムを効果的にアドレス指定している。しかし、このようなアドレス指定
サイクルの多くは、やりとりする変数が安定している場合は不用である。ネット
ワーク効率の観点から見た場合の更に的確なシナリオでは、入力または出力の何
れかの状態を変化させる必要がある場合のみ通信を図る。

【０００４】計算タスクの集中的調整と結び付いた計算設備の物理的分散はまた、並行性に
よって特徴付けられる高性能プロセッサにおける駆動概念である。ＪｏｈｎＬ
．ＨｅｎｎｅｓｓｙおよびＤａｖｉｄＡ．ＰａｔｔｅｒｓｏｎによるＣｏ
ｍｐｕｔｅｒＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅＡＱｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅＡ
ｐｐｒｏａｃｈ（コンピュータアーキテクチャＡ量的アプローチ（Ｍｏｒｇａｎ
Ｋａｕｆｍａｎｎ；ＳａｎＭａｔｅｏ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ；１９
９０；３５１〜３６３頁）の７．１および７．２項（「ベクトルプロセッサ」
）に記載されているように、ベクトルプロセッサはこのようなシステムの１つの
具体例であり、またＥ．Ｆ．Ｇｅｈｒｉｎｇｅｒ，Ｄ．Ｐ．Ｓｉｅｗ
ｉｏｒｅｋ，Ｚ．Ｓｅｇａｌｌによる“ＰａｒａｌｌｅｌＰｒｏｃｅｓｓ
ｉｎｇ − ＴｈｅＣｍ＊Ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ（並行処理−Ｃｍ＊経験）
”（ＤｉｇｉｔａｌＰｒｅｓｓｖｉａＥｄｉｔｏｒｉａｌＩｎｃ．；
Ｒｏｃｋｐｏｒｔ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ；１９８７）の１１〜１８
頁に説明されるＣｍ＊設計のようなプロセッサ・メモリ対アプローチは、このよ
うな種類のアプローチの第２の例である。

【０００５】未来のスケジュールリングされた状況における計算タスクの集中調整もまた、
ＷｉｌｌｉａｍＧａｖｅｔｔによる資料ＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎｓａｎｄＯ
ｐｅｒａｔｉｏｎｓＭａｎａｇｅｍｅｎｔ（生成および操作管理）の５６９〜
５８４頁（Ｈａｒｃｏｒｔ，Ｂｒａｃｅ，ａｎｄＷｏｒｌｄ；Ｎｅｗ
Ｙｏｒｋ；１９６８）に説明されているような従来のプロジェクトスケジュー
リングの概念に頼っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】

処理制御システムの開発は、一般に制御されているシステムにおける問題の絶
えず増大する併合と管理により特徴付けられており、比較的量の多いデータの比
較的大量のロジックを、拡張が認められない時間枠で実行することが必要となる
。これは、非常に迅速にロジックを処理し、またアドレス指定された物理的メモ
リに大量のデータを有するハードウェアによってある程度実現されるが、このソ
リューションを実行するには実質的にコストがかかる。未来システムの能力で制
御状態の包括的処理を効果的に拡張可能にするために必要なことは、非常に多数
の分散型コンピュータがネットワーク全体で時間同期する相互的な方法で大量の
ロジックを実行できるようにするソリューションパスを正確に提供することであ
る。本発明はこのような方法およびシステムを提供する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本発明は、相互データ通信における複数のコンピュータノードが調整した方法
でロジックを実行できるようにするコンピュータ実施方法であって、（ａ）上記複数のコンピュータノード間でリアルタイム時間を合わせて、各コ
ンピュータノードが原則的に同一のリアルタイム時間を有するようにする工程と
、（ｂ）各コンピュータノードの通信スケジュールを定義し、上記スケジュール
がそれぞれの通信を開始するために定義された将来の異なる時間を有する工程と
、（ｃ）各スケジュールをその各コンピュータノードに伝える工程と、（ｄ）そのスケジュールで定義された時間で各ノードからそれぞれの通信を開
始する工程とを具備して成る方法を提供する。

【０００８】上記実施例は、複数のコンピュータが接続されたメッセージ担体と、コンピュ
ータ間で時間同期を維持するクロックシステム（ネットワーク内の全コンピュー
タがアクセス可能）と、コンピュータが実行する時間確定タスクに基づいてメッ
セージ担体が選択されたコンピュータ間での通信を確立することによりコンピュ
ータ間の通信順序を決定するスケジューラとを有するコンピュータネットワーク
を提供する。

【０００９】上記実施例は更に、一連のコンピュータにおける時間感覚を世界的に確定され
た基準に合わせる世界時間システムを提供する。

【００１０】上記実施例は更に、複数の構成要素ノードが協調してロジックを実行できるよ
うにするコンピュータ実施方法を提供する。

【００１１】上記実施例は更に、メッセージ担体を介して、コンピュータ間の通信における
並行処理を提供する。

【００１２】上記実施例は更に、集合グループとして機能する複数のリソース対象において
リソース対象のタスクをスケジューリングするコンピュータ実施方法を提供する
。

【００１３】上記実施例は更に、異なるコンピュータがその発振器の発振速度を調整するこ
とによりその時間定義を合わせることが可能となる方法を提供する。

【００１４】コンピュータネットワークアーキテクチャは、多数の通信パスをサポートする
メッセージ担体と、メッセージ担体に接続され、通信状態を含む複数の異なる動
作状態で繰り返すことにより時間確定的タスクを実行するようプログラムされた
複数のコンピュータと、コンピュータ間で時間同期を維持するよう全ての上記コ
ンピュータによりアクセス可能なクロックシステムと、コンピュータによって実
行される時間確定的タスクに基づいてメッセージ担体に選択されたコンピュータ
間の通信を確立させることにより、コンピュータ間の通信順序を決定する上記メ
ッセージ担体に接続されたスケジューラとにより可能となる。

【００１５】複数のコンピュータノードにおけるコンピュータノード（独立した中央演算処
理装置で演算を行う要素）は、他のコンピュータノードと共にメッセージ担体に
接続されることにより他のノードと協調してロジックを実行することが可能であ
り、（ａ）また１つのコンピュータノードにマスタースケジューリング能力を与
えて、マスタースケジューラを確立する工程と、（ｂ）各コンピュータノードに
おいて、将来の期間に対して他のコンピュータノードと共に上記コンピュータノ
ードが必要とする各通信の通信要求リストを定義する工程と、（ｃ）メッセージ
担体を介して各コンピュータノードからマスタースケジューラに通信要求リスト
を送信する工程と、（ｄ）各コンピュータノードにおいて、上記メッセージ担体
を介してマスタースケジューラから通信スケジュールを受信する工程と、（ｅ）
各コンピュータノードにおいて、通信スケジュールからローカルタスクスケジュ
ールを定義する工程とを提供する。

【００１６】上記アプローチにより、システムにおける複数の構成要素ノードは、分散型プ
ラットフォーム群上で調整して大量のロジックを実行することが可能となる。

【００１７】上記の実行において、基準瞬間時間値を定義する工程は、マスタースケジュー
ラにより一実施例において実行される。

【００１８】上記の実行において、一実施例における各構成要素ノードの通信要求リストを
定義する工程により、通信は未来期間における最大数に制限され、また各通信は
持続時間属性を有しており、持続時間属性の値は効率的な操作を実現するために
固定最大値未満である。

【００１９】一実施例において世界時間システムを使用することにより、拡張システムにお
ける多数の異なるコンピュータノード（構成要素ノード）全体で世界共通の時間
観が可能となる。

【００２０】スケジューリング方法は、集合グループとして機能する複数のリソース対象に
おいてリソース（構成要素）対象のタスクをスケジューリングする工程を含んで
おり、またこのコンピュータ実施工程（「明示的クリティカルリソース」工程と
呼ぶ）は、集合グループの未来タスク集合を定義する工程と、未来タスク集合における各未来タスクに必要な各リソース対象を定義する工程
と、未来タスク集合に対するいずれか２つのリソース対象間で必要な各インタラク
ションを定義する工程と、使用例が使用持続属性値を有する各インタラクションを実現することにおいて
、各リソース対象の使用例を定義する工程と、各使用例に対するアクセスリソース対象および被アクセスリソース対象を定義
する工程と、リソース対象がアクセスリソース対象である場合に、そのリソース対象に対す
る全ての上記使用例の全ての使用持続属性値の合計として、各アクセスリソース
対象の合計アクセス時間値を決定する工程と、被アクセスリソース対象と上記アクセスリソース対象との間の全ての上記イン
タラクションに対する全ての使用持続属性値の合計として、各被アクセスリソー
ス対象の合計被アクセス時間値を決定する工程と、スケジュールに対するスケジューリング期間内の連続未来時間インクリメント
集合を定義する工程と、（ａ）未来タスク集合に対する最高の合計アクセス値を有するアクセスリソ
ース対象と、（ｂ）（被アクセス対象とアクセスリソース対象との間に使用例が存在する
場合−スケジュール記録における未来リソースインタラクションイベントが、ス
ケジュールにおける最先使用可能時間に等しい開始時間と、アクセスリソース対
象に対するアクセスリソース対象識別子属性と、被アクセスリソース対象に対す
る被アクセスリソース対象識別子属性と、上記使用持続属性値を有する場合）未
来タスク集合に対する最高の合計被アクセス値を有する被アクセスリソース対象
との間において、未来タスク集合の第１使用可能未来タスクに基づいて、第１の未来時間インク
リメントにおける最先使用可能時間に、未来リソースインタラクションをスケジ
ューリングする工程と、スケジューリング候補から、スケジュールされた未来リソースインタラクショ
ンイベントにおける被アクセスリソース対象に対する使用例およびスケジュール
された未来リソースインタラクションイベントにおけるアクセス構成要素対象識
別子属性を除去して、インタラクションがスケジュールされていないこれらの未
来タスクに対して未来タスク集合を再定義する工程と、再定義された未来タスク集合に対し、合計被アクセス値を決定する工程と、合
計アクセス値を決定する工程と、未来通信タスクをスケジューリングする工程と
、第１未来時間インクリメントにスケジューリング可能な全ての使用例がスケジ
ューリングされるまでスケジュールされたリソース対象に対する使用例全てを除
去する工程を繰り返す工程と、再定義された未来タスク集合に対し、また続いて残っている上記複数の未来時
間インクリメントのそれぞれに対して、合計被アクセス値を決定する工程と、合
計アクセス値を決定する工程と、未来リソースインタラクションイベントをスケ
ジューリングする工程と、スケジュールされたリソース対象に対する全てのリソ
ース対象を除去する工程と、各未来時間インクリメントにスケジューリング可能
な全てのリソースインタラクションイベントがスケジュールされ、また上記スケ
ジュール期間に全てのリソースインタラクションイベントがスケジュールされる
まで上記工程を繰り返す工程を繰り返し実行する工程とを含む。

【００２１】一実施例において、メッセージ担体は通信イベントにおける並行処理を可能に
する複数のチャネルを有しており、スケジューリング工程はグループとしての複
数のチャネルに対するものであり、最先使用可能時間はメッセージ担体の何れか
のチャネルに対するものである。

【００２２】複数の実施例において、各構成要素ノードは、ネットワーク上でローカルクロ
ックを調整して世界クロックに合わせる可変速度発振器を有している。コンピュ
ータ回路によって実行される時間調整ロジックおよび発振器速度調整ロジックも
、特定の構成要素ノード（コンピュータノード）の迅速な時間合わせを行うもの
である。

【００２３】上記実施例で使用されるメッセージ担体は、（好適な実施例において）クロス
バースイッチの形を取るネットワークトポロジで、または他の実施例において無
線周波数通信システムで可能となる。

【００２４】本発明のその他の特徴および効果は、好適な実施例の詳細な説明および添付図
面を読むことにより更に明らかになるであろう。

【００２５】

【発明の実施の形態】

明細書の本部分の序文として、本発明のシステムおよび方法は、調整して実行
されるタスクの集中スケジューリング、時間確定的イベント操作、ネットワーク
上の複数のコンピュータ（「構成要素ノード」とも呼ぶ）に対する発振器の効果
的なリアルタイム同期化および調整を実施する。これに関して、時間確定的ネッ
トワークは、あるイベント（イベントの例は、トークンの受信や特定のバスの検
出された利用可能度である）ではなく時間に基づいて、別個のコンピューティン
グ構成要素間の通信を伴う。調整して行われるタスクの集中スケジューリング、
時間確定的イベント操作、ネットワーク上の複数のコンピュータに対する発振器
の効果的なリアルタイム同期化および調整には、コンピュータがリアルタイムで
実際の瞬間の本質的に共通なデータロジカル表現観を共有することが必要である
。これは例えば、（本発明の範囲の制限無く）１００万分の２のシステム広範精
度の場合、ネットワークに対する明白なソースによって定義されるリアルタイム
の瞬間が０８：００：０００００００時間であると、システムにおける２つの異
なるコンピュータが本質的に、２つのコンピュータの内第１コンピュータが０７
：５９：９９９９９９５と０８：００：００００００５との間のリアルタイムに
おける瞬間をデータロジカル表現し、また第２コンピュータも０７：５９：９９
９９９９５と０８：００：００００００５との間のリアルタイムにおける瞬間を
データロジカル表現すると認識すると仮定する。当然のように、２つのコンピュ
ータ間のリアルタイム瞬間のデータロジカル表現の差は１００万分の２以下であ
る。

【００２６】分散コンピューティングネットワークにおけるコンピュータが本質的に共通の
リアルタイムにおける実際の瞬間のデータロジカル表現観を共有する場合、これ
らのコンピュータを時間に基づいて特定のタスクを実行するようプログラムする
ことが可能である。複数のコンピュータを使用するタスクは中央的にスケジュー
リングすることが可能であり、基準を設けて時間依存アクティビティが実質的に
分散したコンピュータ上で確定的に実行されるようにする。これに関しては、リ
アルタイム操作における決定論が、リアルタイムの予め定義された瞬間での予め
定義されたイベントの発生を特徴付けている。

【００２７】コンピュータ間通信においてこのような時間調整を使用することにより、常用
冗長性を容易に使用することも可能となる。常用冗長性においては、それぞれ基
本的に同一のロジックを実行し、これらの実行結果をやりとりし、独立して得ら
れた結果を任意にアービトレーションして、今後の使用のために共通して理解さ
れた相互結論を得て、また結果を同時に実行するよう動作する２台以上のコンピ
ュータが存在する。この過程は、各コンピュータが受信したデータが同一のロジ
ックを実行するかあるいは結果をアービトレーションする他のコンピュータと共
有される場合に非常に効果的に進められるので、アービトレーション過程を開始
する時間を相互に決定するある機構がなくてはならない。本発明では、冗長コン
ピュータ間の時間同期を確立し、通信事例に関するタスクをスケジュールする機
構は、（１）コンピュータ間でリアルタイム時間の瞬間の本質的に同一なデータ
ロジカル表現を行い、（２）スケジューリングアプローチを使用して、各コンピ
ュータにおいてそのコンピュータの通信事例が発生するときの瞬間を定義し、（
３）通信事例に対して定義された時間で通信事例に使用される各システムでのタ
スクの適切な送信、受信、リンケージを実施するものである。このように、指示
されたアービトレーションタスクが実行される時間は、（通信タスクが実際に実
行されたあとにアービトレーションタスクの開始時間が決定されるのを待つアプ
ローチとは逆に）通信タスクがスケジューリングされた後に予め決定される。

【００２８】スケジューリングアプローチは、スケジューリングロジックの実行により実施
される。ロジックの概念は、その目的が電気回路のイネーブルシステム（通常は
「コンピュータ」という語で示す）による実行で達せられるソフトウェア（コン
ピュータプログラム）に関連している。通信スケジューリングで使用されるスケ
ジューリングロジックは、スケジューリングされているリソース（例えば、特定
のコンピュータ、各コンピュータ内のデータ空間、各コンピュータにおける実行
時間、各コンピュータ内の特定の回路）に対する要求の分析に基づいている。こ
のスケジューリングロジックはネットワーク通信のスケジューリングで使用され
るが、互いにインタラクションを必要とするリソースのスケジューリングにおい
ても適用される。また、リアルタイム用途に特に適している。更に、スケジュー
リングロジックは、スケジューリングを行うべきリソースに対して効果的となり
、入力（すなわち、このネットワーク上のいずれか２つのコンピュータ間の接続
要求の収集）からその出力、すなわちスケジュールを生成するのに要する時間を
予測することが可能となるよう設計されている。このタスクを達成するために、
スケジューリングロジックは、スケジュールが生成されている時間に対して最も
要求度の高い使用可能なリソースをスケジューリングする。（１）スケジュール
の各点において要求が最も高いリソースを評価する性質と、（２）最も要求の高
いリソースを優先させる点を反映させるので、本明細書に説明される特定のスケ
ジューリングロジック方法も明示的クリティカルリソースまたはＡＣＲスケジュ
ーリングロジックと呼ぶ。これに関して、好適な実施例では、特定のタスクが一
旦スケジューリングされると、スケジュールにおける代替タスクを実行するため
にスケジュールから除去されることはないという意味では、スケジューリングロ
ジックは反復されない。これは、好適なＡＣＲスケジューリングロジックタイプ
のスケジューリングロジックをリアルタイム用途により適合させるという特質で
ある。

【００２９】ネットワーク通信のスケジューリングにスケジューリングロジックを使用する
ことにおいて、考慮すべき送信リソースと受信リソースがある。ネットワーク通
信がスケジューリングされるたびに、送信リソースは受信リソースに対応させら
れる。

【００３０】ネットワーク通信のスケジューリングにおいては、マスタースケジューラが処
理する動作と構成要素ノードが処理する動作が存在する。

【００３１】図１は、一般的な構成要素と分散型ネットワークにおける様々な一般的構成要
素間の対応するデータフローのデータフロー図１３０であり、メッセージ担体１
００、第１構成要素１０７、第２構成要素１０８、データ通信パス１０１および
データ通信パス１０２を介して構成要素ノード１０７および１０８間の通信を調
整するマスタースケジューラ１０６、（データ通信パス１０４、データ通信パス
１０５、データ通信パス１０１、データ通信パス１０２を介して）構成要素ノー
ド１０７および１０８間の同期を取る（クロック１０９および代替クロック１１
０としての）クロック代替、（データ通信パス１１８、データ通信パス１１７、
データ通信パス１１９、データ通信パス１２０、データ通信パス１２１を介して
）この分散コンピューティング環境において効果的にインタラクションを行うの
に必要な１次データテーブルおよび交換を示している。

【００３２】クロック１０９は、メッセージ担体を介してマスタースケジューラから構成要
素ノードに分散される（あるいは、メッセージ担体１００が、代替ローカルクロ
ック１１０を構成要素ノード１０７、１０８およびマスタースケジューラ１０６
に分散させることが出来る）。これにより、メッセージ担体に接続されている全
てのノードが共通の時間観を共有することが出来る。これに関して、クロック１
０９は物理的世界（例えば、北アメリカ、ヨーロッパ、アジア）で使用される世
界クロックを表しており、また代替クロック１１０はメッセージ担体１００のみ
が参照するネットワーク用のクロックを表しており、更にメッセージ担体１００
の状態を実行するコンピュータは分散ネットワーク内の関連するコンピュータの
時間を任意に定義する。クロック１０９またはクロック１１０はそれぞれ、リン
ケージ１０４または１０５を介して共通のクロック信号を周期的に出力する。

【００３３】各構成要素ノード１０７、１０８は、共通のクロック信号を受信し、その共通
するクロック信号に対して効果的に「同期」を行い（ノードにおける時間定義を
、共通のクロック信号に対する時間定義との精密許容差に合わせて、確立された
クロック周期およびアンカーポイントと同期して動作するシステム時間基準を作
成する）、マスタースケジューラ１０６から適切なローカルイベントテーブル１
１４、１１６を受信し、受信したローカルイベントテーブル１１６、１１４およ
びローカルイベントテーブル１１４、１１６に記載されていないその他のタスク
に基づいて各タスク実行リストを作成し、タスク実行リストを実行し、通信１１
３、１１５の要求リストを生成し、通信の要求リストをマスタースケジューラ１
０６に送信する。各構成要素ノード１０７、１０８は、ノード１０７、１０８の
必要なタスクに基づいて接続要求リスト１１３、１１５を生成し、これらの要求
をメッセージ担体１００を介して所定の時間にマスタースケジューラ１０６に送
る。マスタースケジューラ１０６は、構成要素ノードからの接続要求リスト１１
３、１１５を合成要求リスト１１１に合成する。このリストは、マスターイベン
トテーブル１１２に示される通信スケジュールを作成するのに使用される。この
マスターイベントテーブル１１２は、各構成要素ノード１０７、１０８で使用で
きるよう部分毎に分けられ、メッセージ担体１００を介して（所定の時間で）構
成要素ノード１０７、１０８に送られ、ローカルイベントテーブル１１４、１１
６に保存される。ローカルイベントテーブル１１４、１１６は構成要素ノード１
０７、１０８で使用され、他の構成要素ノードとの通信を含む使用可能時間依存
タスクのタイミングを調整する。

【００３４】図２は、世界中の物理的に異なる場所に存在するコンピューティング構成要素
の分散ネットワーク２２０の図であり、図１のデータフロー図１３０で要約した
状況の例を示している。この図は、コンピュータ２０１〜２１４のネットワーク
と、データフロー図クロック１０９、１１０に対する時間ソースを表すクロック
２０３およびクロック２１４における２つの時間ソースとを含んでいる。これに
関して、図２は、北アメリカおよびユーラシアにおける全システムの時間定義基
準としてのクロック２０３を示しており、またクロック２０６はアフリカにおけ
るコンピュータ２０６、２０７、２０８、２０９、２１４のあまり世界分散され
ていない領域の時間定義基準を規定している。ちなみに、クロック２０３は図１
のデータフロー図状況におけるクロック１０９に「マッピング」し、またクロッ
ク２１４は図１のデータフロー図状況におけるクロック１１０に「マッピング」
している。従って図２は、（対応するメッセージ担体１００、マスタースケジュ
ーラ１０６、クロック１０４、１０５の動作を促進する）分散コンピューティン
グ環境の２つの可能な構成を示している。分散コンピューティング環境は、地理
的に制限された地域に配置したり、または世界中に分散させることが可能である
。地理的に大きな領域に分散させた場合、クロック２０３は好適には例えば全地
球位置発見システムなどの衛星タイミング分散システムである。

【００３５】図３は、バス構造３３０におけるネットワークの図を示している。図３は、メ
ッセージ担体１００が構成要素１０７、１０８をマスタースケジューラ１０６に
接続するバス３００であることを除き、図１の基本構成要素を示している。

【００３６】図４は、ネットワークがリングトポロジ４３０で実現される分散コンピューテ
ィング環境を示している。図４は、メッセージ担体１００が構成要素ノード１０
７、１０８をマスタースケジューラ１０６に効果的に接続するためのリングセグ
メント４０２、４０３、４０５、４０１によって使用可能となるリングである。

【００３７】図５は、好適なネットワークアーキテクチャの実施例である交換スタートポロ
ジ５３０におけるネットワークの図を示している。図５はまた、メッセージ担体
１００が明示的に構成要素ノード１０７、１０８およびマスタースケジューラ１
０６を接続するスタートポロジにおいて実現される交換ネットワークであり、ま
たこのマスタースケジューラ１０６がネットワークスイッチ５０１に組み込まれ
ることを除き、図１の基本構成要素を示している。この図は、潜在的に地理的に
分散された構成における多数の入力／出力処理装置および演算プラットフォーム
を介しての大規模製造工程（可動構成要素が、装置からの測定値を読取りまた出
力信号を出力するロジックを実行するコンピュータ制御システムからの出力信号
を使用して、リアルタイムで変更される装置における商品製造の実行を示す製造
工程）で使用されるような好適な実施例を示している。スタートポロジネットワ
ーク５３０は、Ｉ／Ｏ（入力信号／出力信号）インタフェース５１０、Ｉ／Ｏイ
ンタフェース５１１、Ｉ／Ｏインタフェース５２２、Ｉ／Ｏインタフェース５１
９、Ｉ／Ｏインタフェース５１２、Ｉ／Ｏインタフェース５１３、Ｉ／Ｏインタ
フェース５２０、Ｉ／Ｏインタフェース５２１を介して製造を行う装置に対する
測定値の読取と、制御信号の出力を可能にする。Ｉ／Ｏインタフェース５１０、
Ｉ／Ｏインタフェース５１１、Ｉ／Ｏインタフェース５１２、Ｉ／Ｏインタフェ
ース５１３は全て、リングブレークアウト５０８およびリングブレークアウト５
０９を介して、ローカルネットワーク５１５によって制御コンピュータ５０４お
よびヒストリアンコンピュータ５０５に結合される。同様に、Ｉ／Ｏインタフェ
ース５２２、Ｉ／Ｏインタフェース５１９、Ｉ／Ｏインタフェース５２０、Ｉ／
Ｏインタフェース５２１は、リングブレークアウト５１８およびリングブレーク
アウト５１７を介して、ローカルネットワーク５１４によって制御コンピュータ
５０６およびヒストリアンコンピュータ５０７に全て結合される。Ｉ／Ｏインタ
フェース５１０、Ｉ／Ｏインタフェース５１１、Ｉ／Ｏインタフェース５１２、
Ｉ／Ｏインタフェース５１３、リングブレークアウト５０８、リングブレークア
ウト５０９、制御コンピュータ５０４、ヒストリアンコンピュータ５０７、ロー
カルネットワーク５１５は、ローカルロジカル整合性および高リアルタイムデー
タロジカル結合で動作する。同様に、Ｉ／Ｏインタフェース５２２、Ｉ／Ｏイン
タフェース５１９、Ｉ／Ｏインタフェース５２０、Ｉ／Ｏインタフェース５２１
、リングブレークアウト５１８、リングブレークアウト５１７、制御コンピュー
タ５０６、ヒストリアンコンピュータ５０７、ローカルネットワーク５１４は、
ローカルロジカル整合性および高リアルタイムデータロジカル結合で動作する。

【００３８】メッセージ送信を介しての、（ａ）Ｉ／Ｏインタフェース５１０、Ｉ／Ｏインタフェース５１１、Ｉ／Ｏイ
ンタフェース５１２、Ｉ／Ｏインタフェース５１３、リングブレークアウト５０
８、リングブレークアウト５０９、制御コンピュータ５０４、ヒストリアンコン
ピュータ５０５、ローカルネットワーク５１５と、（ｂ）Ｉ／Ｏインタフェース５２２、Ｉ／Ｏインタフェース５１９、Ｉ／Ｏイ
ンタフェース５２０、Ｉ／Ｏインタフェース５２１、リングブレークアウト５１
８、リングブレークアウト５１７、制御コンピュータ５０６、ヒストリアンコン
ピュータ５０７、ローカルネットワーク５１４との間の結合は、（１）コンピュータ間のリアルタイム時間における瞬間の本質的に同一のデータ
ロジカル表現を行うための通信、（２）ネットワークスイッチ５０１を使用する
ことにより、コンピュータ５０６、ヒストリアンコンピュータ５０７、制御コン
ピュータ５０４、ヒストリアンコンピュータ５０５、ユーザインタフェース５０
３の何れか２つの間で各通信事例が発生するときの各瞬間を、コンピュータ５０
６、ヒストリアンコンピュータ５０７、制御コンピュータ５０４、ヒストリアン
コンピュータ５０５、ユーザインタフェース５０３、ネットワークサポート５０
２、ネットワークスイッチ５０１に対して定義するマスタースケジューラ１０６
の処理、通信事例に対して定義された時間での通信事例に使用される構成要素に
対する適切な送信、受信、リンケージタスクを実施するネットワークスイッチ５
０１により可能となる。ネットワークサポート５０２はまた、交換スタートポロ
ジ５３０における容認可能な通信相手を定義し、また交換スタートポロジ５３０
における診断情報へのアクセスを集積かつ実行する単一の情報ソースとしての交
換スタートポロジ５３０へのノードとして調整される。ネットワークスイッチ５
０１は、交換スタートポロジ５３０における容認可能な通信相手のリストについ
てネットワークサポート５０２を参照し、送信、受信およびリンケージタスクの
定義においてこのリストを対照にして通信事例要求を確認する。

【００３９】一実施例において、Ｉ／Ｏインタフェース５２２、Ｉ／Ｏインタフェース５１
９、Ｉ／Ｏインタフェース５２０、Ｉ／Ｏインタフェース５２１は、１９９６年
９月１０日発行のＳｅｄｅｒｌｕｎｄ，ＥｄｗａｒｄＲ．；Ｌｉｎｄｅｓ
ｍｉｔｈ，ＲｏｂｅｒｔＪ．；Ｒｏｏｔ，ＬａｒｒｙＡ．；Ｄｕｐ
ｒｅｅ，ＷａｙｎｅＰ．；Ｔｈｏｍａｓ，ＬｏｗｅｌｌＶ．による米
国特許５，５５５，４２４（２４Ｓｅｄｅｒｌｕｎｄ他）“Ｅｘｔｅｎｄｅｄ
Ｈａｒｖａｒｄａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｃｏｍｐｕｔｅｒｍｅｍｏｒｙ
ｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅｖａｒｉａｂｌｅａ
ｄｄｒｅｓｓｉｎｃｒｅｍｅｎｔ”（プログラム可能可変アドレスインクリメ
ントを有する拡張ハーバードアーキテクチャコンピュータメモリシステム）に記
載されているような処理制御システムによって促進される。この特許は、本発明
の生成および使用方法を示すために、本出願に参考として取り上げられるもので
ある。

【００４０】更に好適な実施例においては、Ｉ／Ｏインタフェース５２２、Ｉ／Ｏインタフ
ェース５１９、Ｉ／Ｏインタフェース５２０、Ｉ／Ｏインタフェース５２１は、
１９９６年１２月１０日発行のＢａｃａ，Ｊｒ．，Ｅｌｏｙ；Ｄｕｐｒｅ
ｅ，ＷａｙｎｅＰ．；Ｇｒｉｎｗｉｓ，ＤｏｎａｌｄＪ．；Ｄａｎ
ｓｅ，ＪｏｈａｎｎｅｓＣ．；Ｐｅｌｌｅｔｉｅｒ，Ｄｏｕｇｌａｓ
Ｐ．；Ｓｃｈｕｌｚｅ，ＯｓｃａｒＥ．による米国特許５，５８３，７５
７（Ｂａｃａ，Ｊｒ．他）“Ｍｅｔｈｏｄｏｆｉｎｐｕｔｓｉｇｎａｌ
ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｆｏｒａｃｔｉｖｅｌｙｒｅｄｕｎｄａｎｔｐ
ｒｏｃｅｓｓｃｏｎｔｒｏｌｃｏｍｐｕｔｅｒｓ”（アクティブに冗長的な
処理制御コンピュータの入力信号分解方法）に記載されているような２つの処理
制御コンピュータ（例えば２４Ｓｅｄｅｒｌｕｎｄ他に記載される処理制御コン
ピュータ）を使用する一般処理制御システムにおける冗長処理制御コンピュータ
システムによって促進される。この特許は、本発明の生成および使用方法を示す
ために、本出願に参考として取り上げられるものである。

【００４１】２４Ｓｅｄｅｒｌｕｎｄ他に記載される処理制御コンピュータのデータアクセ
スを実現するシステムの実施例は、１９９６年１０月２２日発行のＳｅｄｅｒｌ
ｕｎｄ，ＥｄｗａｒｄＲ．；Ｔｈｏｍａｓ，ＮａｄｅｎｅＴ．；Ｌ
ｉｎｄｅｓｍｉｔｈ，ＲｏｂｅｒｔＪ．；Ｃｏｗｌｅｓ，Ｒｕｓｓｅｌ
ｌＷ．による米国特許５，５６８，６１５（１５Ｓｅｄｅｒｌｕｎｄ他）“Ｓ
ｔｅａｌｔｈｉｎｔｅｒｆａｃｅｆｏｒｐｒｏｃｅｓｓｃｏｎｔｒｏｌ
ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ”（処理制御コンピュータのステルスインタフェース）に
記載されている。この特許は、本発明の生成および使用方法を示すために、本出
願に参考として取り上げられるものである。

【００４２】２４Ｓｅｄｅｒｌｕｎｄ他に記載される処理制御コンピュータと共に使用され
るリモートフィールドユニットを提供するシステムの実施例は、１９９５年６月
２７日発行のＧｌａｓｅｒ，ＲｏｂｅｒｔＳ．；Ｈｏｙ，Ｒｏｂｅｒｔ
Ｓ．；Ｆｅｒｎａｎｄｅｚ，Ｇ．Ｐａｕｌ；Ｇｒａｉ，Ｔｉｍｏｔ
ｈｙＪ．による“Ｐｒｏｃｅｓｓｃｏｎｔｒｏｌｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ
ｙｓｔｅｍｈａｖｉｎｇｔｒｉｐｌｙｒｅｄｕｎｄａｎｔｒｅｍｏｔｅ
ｆｉｅｌｄｕｎｉｔｓ”（三重化リモートフィールドユニットを有する処理
制御インタフェースシステム）に説明されている。この特許は、本発明の生成お
よび使用方法を示すために、本出願に参考として取り上げられるものである。

【００４３】６９Ｇｌａｓｅｒ他に記載されるフィールドユニット共に使用される配電シス
テムにおける電流を読み取るインタフェースを提供するシステムの実施例は、１
９９２年９月２９日発行のＧｌａｓｅｒＲ．ＳｔｅｖｅｎおよびＢａｄｅ，
ＪｅｆｆｅｒｙＭによる米国特許５，１５１，８６６“ Ｈｉｇｈｓｐｅ
ｅｄｐｏｗｅｒａｎａｌｙｚｅｒ”（高速電力アナライザ）に説明されてい
る。この特許は、本発明の生成および使用方法を示すために、本出願に参考とし
て取り上げられるものである。

【００４４】Ｂａｃａ他に記載される冗長的処理制御コンピュータシステムと共に使用され
る高速ゲートウェーを提供するシステムおよび２４Ｓｅｄｅｒｌｕｎｄ他に記載
される処理制御コンピュータのデータアクセスを実現するシステムの実施例は、（ａ）１９９６年５月２１日発行のＡｌｌｂｅｒｙ，Ｊｒ．，Ｊａｍｅｓ
Ｄ．；Ｔｒｏｉｓｉ，ＰｅｔｅｒＡ．；Ｊｏｈｎｓｏｎ，Ｓｕｓａ
ｎＪ．；Ｃｕｌｌｅｎ，ＪａｍｅｓＨ．；Ｂｕｔｌｅｒ，Ｒｉｃｈ
ａｒｄＬ．；Ｆｅｒｒｅｉｒａ，ＪａｍｅｓＰ．；Ｅｌｌｉｓｏｎ，
Ｊｏｓｅｐｈ；Ｐａｔｅｌ，ＣｈｉｍａｎＬ．；Ｕｂａｎ，Ｊａｍ
ｅｓＥ．；Ｓｃｈｕｌｔｚ，ＤａｌｅＨ．による米国特許５，５１９，
６０３（Ａｌｌｂｅｒｙ，Ｊｒ他）“Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｐｒｏｃｅｓ
ｓｃｏｎｔｒｏｌｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍａｎｄｍ
ｅｔｈｏｄｈａｖｉｎｇｃａｐａｂｉｌｉｔｙｔｏｔｉｍｅａｌｉｇ
ｎｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｄａｔａｓｅｔｓ”（対応するデータセッ
トを時間調整することの可能なインテリジェント処理制御通信システムおよび方
法）、（ｂ）１９９５年６月２７日発行のｄｅＢｒｕｉｊｎ，ＲｏｎｎｙＰ．
；Ｖｅｒｂｏｖｅｎ，ＭａｒｃＬ．Ｋ．；ｖａｎＷｅｅｌｅ，Ｌ
ｅｏｎａｒｄｕｓＡ．；Ｖｅｒｍｅｉｒｅ，ＲｏｇｅｒＲ．；Ｓｃｈ
ｕｌｚｅ，ＯｓｃａｒＥ．；Ｓｃｈｕｌｔｚ，ＤａｌｅＨ．；Ｂｅ
ｌｌ，ＢｒｉａｎＧ．による米国特許５，４２８，７４５（４５ｄｅＢｒ
ｕｉｊｎ他）“Ｓｅｃｕｒｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｆ
ｏｒｒｅ−ｅｓｔａｂｉｌｉｓｈｉｎｇｔｉｍｅｌｉｍｉｔｅｄｃｏｍ
ｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｆｉｒｓｔａｎｄｓｅｃｏｎｄ
ｃｏｍｐｕｔｅｒｓｂｅｆｏｒｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｔｉｍｅ
ｐｅｒｉｏｄｅｘｐｉｒａｔｉｏｎｕｓｉｎｇｎｅｗｒａｎｄｏｍｎ
ｕｍｂｅｒ”（新乱数を使用する通信期間終了の前に第１および第２コンピュー
タ間の時間制限通信を再確立する確実な通信システム）、（ｃ）１９９６年１０月１日発行のｄｅＢｒｕｉｊｎ，ＲｏｎｎｙＰ．
；ｖａｎＷｅｅｌｅ，ＬｅｏｎａｒｄｕｓＡ．；Ｖｅｂｏｖｅｎ，
ＭａｒｃＬ．Ｋ．；Ｖｅｒｍｅｉｒｅ，ＲｏｇｅｒＲ．；Ｓｃｈｕ
ｌｔｚｅ，ＯｓｃａｒＥ．；Ｂｅｌｌ，ＢｒｉａｎＧ．；Ｓｃｈｕ
ｌｔｚ，ＤａｌｅＨ．による米国特許５，５６１，７７０（７０ｄｅＢｒ
ｕｉｊｎ他）“Ｓｙｓｔｅｍａｎｄｍｅｔｈｏｄｆｏｒｄｅｔｅｒｍｉ
ｎｉｎｇｗｈｅｔｈｅｒｔｏｔｒａｎｓｍｉｔｃｏｍｍａｎｄｔｏ
ｃｏｎｔｒｏｌｃｏｍｐｕｔｅｒｂｙｃｈｅｃｋｉｎｇｓｔａｔｕｓ
ｏｆｅｎａｂｌｅｉｎｄｉｃａｔｏｒａｓｓｏｃｉａｔｅｄｗｉｔｈ
ｖａｒｉａｂｌｅｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄｉｎｔｈｅｃｏｍｍａｎｄ”（
コマンドで識別された変数に対応するイネーブルインジケータの状態を確認する
ことにより制御コンピュータへのコマンドを送信するか否かを決定するシステム
および方法）に記載されている。

【００４５】これらの特許は、本発明の生成および使用方法を示すために、本出願に参考と
して取り上げられるものである。

【００４６】上記特許に記載される冗長処理制御コンピュータシステムおよびインタフェー
スで使用されるヒューマンインタフェースを提供するシステムの実施例は、１９
９７年５月２０日発行のｖａｎＷｅｅｌｅ，ＬｅｏｎａｒｄｕｓＡ．；
ｄｅＢｒｕｉｊｎ，ＲｏｎｎｙＰ．；Ｖｅｒｍｅｉｒｅ，Ｒｏｇｅｒ
Ｒ．；Ｚｅｍｅｒｉｎｇ，Ｃｈｒｉｓｔｏ；Ｌｅｎｔｉｎｇ，Ｂｅｎ
による米国特許５，６３１，８２５（ｖａｎＷｅｅｌｅ他）“Ｏｐｅｒａｔｏ
ｒｓｔａｔｉｏｎｆｏｒｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ
ｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ”（処理制御システムを製造するためのオペレー
タステーション）に説明されている。この特許は、本発明の生成および使用方法
を示すために、本出願に参考として取り上げられるものである。このヒューマン
インタフェースシステムは、Ｉ／Ｏインタフェース５２２、Ｉ／Ｏインタフェー
ス５１９、Ｉ／Ｏインタフェース５２０、Ｉ／Ｏインタフェース５２１のそれぞ
れまたはいずれかにおける１つのユーザインタフェースとして使用できるが、ち
なみにユーザインタフェース５０３は好適には、ネットワークスイッチ５０１を
介しての交換スタートポロジ５３０の特定の例におけるシステム集合全体に対す
るインタフェース用に設計される。

【００４７】上記システムで事項するアプリケーションプログラムコードのリアルタイム解
釈を提供するシステムの実施例は、（ａ）１９９６年２月１３日発行のＰｒｅｓ
ｓｎａｌｌ，ＤａｎａＷ．；Ｐｌｉｓｈａｋ，ＪｅｆｆｅｒｙＴ．；
Ｆｅｌｉｘ，ＢｒａｄｌｅｙＫ．；Ｄｕｒｉｓｉｎ，Ｍｉｃｈａｅｌ
Ｊ．；Ｅｌｌｉｓｏｎ，Ｊｏｓｅｐｈによる米国特許５，４９１，６２５
（Ｐｒｅｓｓｎａｌｌ他）“Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｄｉｓｐｌａｙｓｙｓ
ｔｅｍｆｏｒａｃｔｉｖｅｌｙｒｅｄｕｎｄａｎｔｃｏｍｐｕｔｅｒｉ
ｚｅｄｐｒｏｃｅｓｓｃｏｎｔｒｏｌ”（アクティブに冗長的なコンピュー
タ化処理制御用の情報表示システム）、および（ｂ）１９９５年４月１８日発行
のＶａｎｄｅＬａｖｏｉｒ，Ｒｏｎｎｙ；Ｆｏｌｌｏｎ，Ｍａｒｉｎ
ｕｓ（Ｎｅｅｒｐｅｌｔ，ＢＥ）；Ｒａｖｅｎｓｃｒｏｆｔ，Ｉａｎに
よる米国特許５，４０８，６０３（ＶａｎｄｅＬａｖｏｉｒ他）“Ｇｌｏｂ
ａｌｐｒｏｃｅｓｓｃｏｎｔｒｏｌｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｙｓｔｅ
ｍａｎｄｍｅｔｈｏｄ”（世界処理制御情報システムおよび方法）に説明さ
れている。これらの特許は、本発明の生成および使用方法を示すために、本出願
に参考として取り上げられるものである。

【００４８】人に対するインタフェースを提供する大規模な図解概略システムは、オペレー
タステーションと共に好適な実施例において展開されている。この図式概略シス
テムは、１９９８年５月１０日に発行のＪｏｈｎＬ．Ｃｌｅｍｅｎｔによる
米国特許５，７２６，６６８（Ｃｌｅｍｅｎｔ）“Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ
ｇｒａｐｈｉｃｓｐａｎｅｌ”（プログラム可能グラフィクスパネル）に説明
されている。これらの特許は、本発明の生成および使用方法を示すために、本出
願に参考として取り上げられるものである。

【００４９】概念化された最も好適な実施例において、Ｉ／Ｏインタフェース５１０、Ｉ／
Ｏインタフェース５１１、Ｉ／Ｏインタフェース５２２、Ｉ／Ｏインタフェース
５１９、Ｉ／Ｏインタフェース５１２、Ｉ／Ｏインタフェース５１３、Ｉ／Ｏイ
ンタフェース５２０、Ｉ／Ｏインタフェース５２１、リングブレークアウト５０
８、リングブレークアウト５０９、制御コンピュータ５０４、ヒストリアンコン
ピュータ５０５、リングブレークアウト５１８、リングブレークアウト５１７、
制御コンピュータ５０６、ヒストリアンコンピュータ５０７、Ｉ／Ｏインタフェ
ース５２２、Ｉ／Ｏインタフェース５１９、Ｉ／Ｏインタフェース５２０、Ｉ／
Ｏインタフェース５２１、リングブレークアウト５１８、リングブレークアウト
５１７、制御コンピュータ５０６、ネットワークサポート５０２、ネットワーク
スイッチ５０１、ヒストリアンコンピュータ５０７は、現場計測を助長する６９
Ｇｌａｓｅｒ他のシステムを有する１９９７年２月１２日出願のＷａｙｎｅＤ
ｕｐｒｅｅ，ＪｅｆｆｅｒｙＬｕｃａｓ，ＬａｒｒｙＲｏｏｔ，Ｇｅ
ｒｒｉｔＶｅｒｎｉｅｒｓ，ＳｔｅｐｈｅｎＣｈｕｒｃｈｉｌｌによる米
国特許出願番号０８／７９７，９６７ “ＡＤｅｄｉｃａｔｅｄＣｏｎｔｅ
ｘｔ−ＣｙｃｌｉｎｇＣｏｍｐｕｔｅｒ”（専用コンテキスト繰返しコンピュ
ータ）に記載されるような専用コンテキスト繰返しコンピュータを使用すること
で実施される。この特許出願は、本発明の好適な意図された生成および使用方法
を示すために、本出願に参考として取り上げられるものである。

【００５０】コンテキスト繰返しプロセッサは多数の様々な入力および出力回路を規定する
ものであり、各特殊回路は関連するリソースの処理および構成状態、属性、また
は他のコンテキストがアクティブなときに回路または機能に対応する状況を維持
するために少なくとも１つの専用レジスタを有している。特殊回路と専用レジス
タを組み合わせることにより、コンテキストの電気回路基部が確立される。コン
テキストはまた、回路用に関連するロジックを有している。複数のコンテキスト
は、ＣＰＵ内で共通資産を共有する。

【００５１】必要に応じ、コンテキスト繰返しコンピュータと共に使用するコプロセッサは
、１９９７年８月５日発行のＤｕｐｒｅｅ，ＷａｙｎｅＰ．；Ｃｈｕｒｃ
ｈｉｌｌ，ＳｔｅｐｈｅｎＧ．；Ｇａｌｌａｎｔ，ＪｅｆｆｒｅｙＲ
．；Ｒｏｏｔ，ＬａｒｒｙＡ．；Ｂｒｅｓｓｅｔｔｅ，Ｗｉｌｌｉａ
ｍＪ．；Ｏｒｒ，ＩＩＩ，ＲｏｂｅｒｔＡ．；Ｒａｍａｓｗａｍｙ
，Ｓｒｉｋａｌａ；Ｌｕｃａｓ，ＪｅｆｆｒｅｙＡ．；Ｂｌｅｃｋ，
Ｊａｍｅｓによる米国特許５，６５５，１３３（Ｄｕｐｒｅｅ他）“Ｍａｓｓ
ｉｖｅｌｙｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄｓｕｐｅｒｓｃａｌａｒＨａｒｖａｒ
ｄａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｃｏｍｐｕｔｅｒ”（大規模多重化スーパース
ケーラハーバードアーキテクチャコンピュータ）に記載されている。この特許は
、本発明の好適な意図された生成および使用方法を示すために、本出願に参考と
して取り上げられるものである。ネットワークスイッチ５０１も、少なくとも９
９の並行かつ同時通信リンケージを実施することの可能なクロスバー（Ｘバー）
スイッチ５１６を好適に使用する。

【００５２】マスタースケジューラ１０６は（クロック１０９へのアクセスまたはクロック
１１０の表示としての）共通のクロック信号を与えるためにネットワークスイッ
チ５０１内で実現され、また共通信号を分配し、各構成要素ノード１０８、１０
７からの要求を収集し（このネットワーク５３０の例においては、制御コンピュ
ータ５０６、ヒストリアンコンピュータ５０７、制御コンピュータ５０４、ヒス
トリアンコンピュータ５０５、ユーザインタフェース５０３、ネットワークサポ
ート５０２、ネットワークスイッチ５０１は全て、図１のデータフローコンテキ
ストにおける構成要素ノード１０７および１０８の例である）、各構成要素ノー
ド１０８、１０７の通信タスクのスケジューリングを行い、各構成要素ノード１
０８、１０７にスケジュールを送信し、更に構成要素ノード１０８、１０７間を
接続する。

【００５３】共通のクロック信号を分配するのは、ネットワーク５３０上の各構成要素ノー
ド１０８、１０７の時間感覚を同一にさせるためである。同一の時間感覚を持た
せることは、タスクのスケジューリングが時間に基づいて行われるので、本発明
では極めて重大である。従って、共通のクロック信号を使用して、全ての構成要
素ノード１０８、１０７を効果的に同期させ、また共通時間に調整する。予め定
義された周期で、ネットワークスイッチ５０１のマスタースケジューラ１０６は
、各構成要素ノード１０８、１０７に伝達されるメッセージを送信して、期間の
始まりを定義する。

【００５４】各構成要素ノード１０８、１０７（制御コンピュータ５０６、ヒストリアンコ
ンピュータ５０７、制御コンピュータ５０４、ヒストリアンコンピュータ５０５
、ユーザインタフェース５０３、ネットワークサポート５０２、ネットワークス
イッチ５０１のいずれか１つ）からの要求の収集は、各スケジューリング期間毎
に行われる。ネットワークスイッチ５０１のマスタースケジューラ１０６は、各
スケジューリング期間の各構成要素ノード１０８、１０７（制御コンピュータ５
０６、ヒストリアンコンピュータ５０７、制御コンピュータ５０４、ヒストリア
ンコンピュータ５０５、ユーザインタフェース５０３、ネットワークサポート５
０２、ネットワークスイッチ５０１のいずれか１つ）からの要求を受信する時間
を除外する。要求は、要求された通信が必要となる構成要素ノード１０８、１０
７から発せられる。ネットワークスイッチ５０１のマスタースケジューラ１０６
はこれらの各要求を受信し、そのスケジューリングロジックでこれらを考慮する
。各要求は、ソース、送信先、通信長さに関する情報を含んでいる。また、各要
求は優先度インジケータ以外にも、送信先ノードで実行する特定のアプリケーシ
ョンにそのメッセージを送るのに必要な情報も含んでいる。全ての構成要素ノー
ド１０８、１０７からの接続要求の収集タスクが完了した後、結果は合成要求リ
スト１１１に集められる。ちなみに、合成要求リスト１１１の項目がネットワー
クスイッチ５０１自身のマスタースケジューラ１０６内部から開始することも可
能であり、更に特定の接続要求が反復性を有して、未来期間集合における複数の
接続が単一の接続要求から発生するようにすることも可能である。

【００５５】ネットワークスイッチ５０１のマスタースケジューラ１０６は、未来に発生す
る通信のスケジューリングを行う。通信のスケジューリングを行うために使用さ
れる方法は、本明細書で述べる明示的クリティカルリソースアプローチが好適な
アプローチであっても、時間確定的ネットワークの機能においては重大ではない
。ロジックは、要求された通信への時間割当を実施する。スケジューリング期間
にスケジューリング工程を停止する時期は、次の３つの場合のいずれかで決定さ
れる。第１に、スケジューリング可能な全ての通信要求をスケジューリングする
ので、スケジューリング作業は残っていない。第２に、スケジューリングを実行
する時間は残っていない（プロセッサは、次のタスクを続行するためにスケジュ
ーリング処理を停止しなければならない）。第３に、時間インクリメントの使用
可能なスケジューリングウィンドウでスケジュール可能な接続よりも要求された
接続のほうが多く（処理能力の使い果たし）、この場合に過剰要求が次のスケジ
ューリング試行の待ち行列として残っている。

【００５６】結果として得られるスケジュールは、マスターイベントテーブル１１２に保存
される。このマスターイベントテーブル１１２は、合成要求リスト１１１にある
のと同様の情報の他に、スケジューリングされた通信の開始時間６２１を含んで
いる。ちなみに、タスクの特定のタイミング要求事項を強制するのに必要なよう
に、スケジューリング処理をバイパスさせるために特定のタスクをマスターイベ
ントテーブル１１２に予めロードすることも可能である。

【００５７】次に、ネットワークスイッチ５０１のマスタースケジューラ１０６は、ローカ
ルイベントテーブル１１４、１１６（特定の構成要素ノード１０７、１０８に関
するスケジュールの部分）を各適切な構成要素ノード１０７、１０８に伝える。
ソースまたは送信先として適切な構成要素ノード１０８、１０７を含むマスター
イベントテーブル１１２上の各イベントに対して、項目がローカルイベントテー
ブル１１４、１１６に存在する。（何れかの通信で使用される各構成要素ノード
１０８、１０７（制御コンピュータ５０６、ヒストリアンコンピュータ５０７、
制御コンピュータ５０４、ヒストリアンコンピュータ５０５、ユーザインタフェ
ース５０３、ネットワークサポート５０２、ネットワークスイッチ５０１のいず
れか）は、自身のローカルイベントテーブル１１４、１１６を受信する。

【００５８】次に、ネットワークスイッチ５０１のマスタースケジューラ１０６は、マスタ
ーイベントテーブル１１２に割当てられて表示される時間に応じた接続を実行す
る。非ブロッキングスイッチの好適な実施例を使用する場合のこれらの接続の処
理により、複数の接続が同時に実行される状況が生じる。

【００５９】ネットワークスイッチ５０１のマスタースケジューラ１０６に存在する合成要
求リスト１１１は、偶発性無く実行される連続的な反復接続、または（要求され
たときに、通常はネットワーク上の何れかのノードにより開始されて実行される
）動的要求接続を含んでいてもよい。この接続要求リストは、少なくとも、ソー
ス指定部、送信先指定部、持続指定部（記録詳細６００を示す図６を参照）を含
んでいる。スケジューリングに関連する他のパラメータは、任意で優先度６１７
のような指定部を含んでいる。

【００６０】図６は、スケジューリングおよびタスク調整処理で使用される１次テーブルお
よびメッセージ６００の合成を示している。接続要求リスト１１５は、両構成要
素ノード１０８および１０７において、またネットワークスイッチ５０１におけ
るマスタースケジューラ１０６の合成要求リスト１１１に組み合わされたときに
、ソース６１４、送信先６１５、長さ６１６、あるいは優先度６１７のフィール
ド６１０を有している。マスタースケジューラ１０６のスケジューラロジック６
１１はこれらのフィールド６１０においてデータを使用し、各接続に対するソー
ス６１８、送信先６１９、長さ６２０、開始時間６２１のフィールド６１２を有
するマスターイベントテーブル１１２であるスケジュールを構成する。ちなみに
、スケジューラロジック６１１は接続要求リスト１１１からソース６１４、送信
先６１５、長さ６１６を取り、また開始時間６２１はスケジューリング処理自体
から得られるものである。

【００６１】ローカルイベントテーブル１１４、１１６は単にマスターイベントテーブル１
１２の下位集合であり、各構成要素ノード１０８、１０７（制御コンピュータ５
０６、ヒストリアンコンピュータ５０７、制御コンピュータ５０４、ヒストリア
ンコンピュータ５０５、ユーザインタフェース５０３、ネットワークサポート５
０２、ネットワークスイッチ５０１のいずれか１つ）に適用可能な部分に分けら
れ、フィールド６１３の操作は不用である。仮想パス６０１、６０２、６０３、
６０６、６０７、６０８は、接続要求リストフィールド６１０からローカルイベ
ントテーブルフィールド６１３への情報の流れを示す。仮想パス６０４はスケジ
ューラへの優先度６１７の入力を、また仮想パス６０９はスケジューラロジック
６１１から伝達されるときの開始時間６２１、６２５を示す。

【００６２】次に、このデータはスケジューラロジック６１１により使用されて、要求され
た接続を提供するためのスケジュールを得る。スケジューラロジック６１１のス
ケジューリング処理の結果はマスターイベントテーブル１１２に記録され、これ
は各ローカルイベントテーブル１１６に解析されネットワークノードに分配され
る（図１参照）。イベントテーブルは、ソース６２２、送信先６２３、持続６２
４、開始時間６２５のフィールド６１３を含んでいる。

【００６３】ネットワークノード内で、ローカルイベントテーブル１１４、１１６はローカ
ルタスクリストおよびロジックと共に統合されるので、全ての必要な作業を完了
させ、また全てのタイミングはスケジューラロジック６１１により指定されたタ
イミングに対応するようになる（または対立することがなくなる）。

【００６４】図７は一般なスケジューリング処理７１０の概略を示す。接続要求は、定義さ
れた要求受入期間に収集される。定義された期間後、接続要求の収集を処理しな
ければならない。他の接続要求は禁止されてはいないが、中断点を確立する必要
がある。図７は、接続要求のスケジューリングにおいて必要となるネットワーク
スイッチ５０１ノードにおけるマスタースケジューラ１０６で使用される基本ス
テップを示す。最初の３つのステップ７０１〜７０３は、全てのノードにおいて
の割当て時間定義を規定する。ステップ７０４では、接続要求は全ての構成要素
ノード１０７、１０８（優先スケジューリング操作からそのローカルタスクスケ
ジュールにおける予め定義された瞬間での通信として要求を送信するノード）か
ら受信される。ステップ７０５では、接続要求処理が終了するので、完了間近の
時間インクリメントの特定ウィンドウの間に構成要素ノード１０８、１０７から
収集された要求にスケジューリング処理が適用されるときに、スケジュールが未
来に対して定義されることが可能となる。スケジュール接続要求ステップ７０６
は、要求が一旦収集されると開始される（図８に詳細を示す）。スケジュールが
完了すると、ステップ７０７でスケジュールの適用可能な部分が、ローカルイベ
ントテーブル１１４、１１６を生成するためにマスターイベントテーブル１１２
より抽出され、ステップ７０７ではこれらのテーブルはステップ７０８でノード
１０７、１０８に伝えられ、更にステップ７０９で実行される。

【００６５】一般的に分散コンピューティング環境に対しては、ノード１０７、１０８間の
接続はいつでも必要となりうる。これは、接続要求がいつでも発生する可能性が
あり、またあるサービス時間は接続を処理するために許容度を持たせる必要があ
る。ネットワーク５３０での所望の応答に適した速度で、接続要求の収集、接続
要求のスケジューリング、ネットワークノードへの得られたスケジュールの分配
、確立された要求接続を介してのネットワーク５３０による通信を繰返し実行す
る４つの処理が存在する（表１参照）。

【００６６】

【表１】表２は、上記に述べたように、常に進行中のこれら４つの処理間のタイミング
関係を示している。

【００６７】

【表２】ちなみに、表２の右端の欄においては、初期の数回の繰返しで通信の基準が確
立された後に、通信が常に発生する。時間インクリメントウィンドウにおける特
定の通信に対しては、実行されている通信のスケジュールが前回の時間インクリ
メントウィンドウで伝達され、要求はスケジュール伝達の前に時間インクリメン
トウィンドウでスケジューリングされ、また要求はスケジューリングの前でも要
求された。タイミングの変化はこのパイプラインにおいて存在するが、これは好
適な実施例で使用されるパイプラインに類似している。

【００６８】現在の好適な実施例で使用されるロジックは、留意すべき２つの目的と共に作
られている。すなわち、効率的なスケジュールを得る必要があり、またそのスケ
ジュールを生成するのに必要な繰返し回数は適切なレベルで制限しなければなら
ない。効率的なスケジューリングにおいては、結果として得られるスケジュール
の効率が主として、スケジュールにおいて最も使用頻度の高いリソースが使用さ
れた効率の関数である前提に基づく単純な処理が行われる。これは、スケジュー
リング処理における全ての時間で、最も高い残留要求を有するリソースにスケジ
ューリング優先度を与える必要があるということを意味している。容認可能な時
間でスケジュールを生成するために、ロジックは一旦一度のみ（試行およびエラ
ーロジックは容認不可と見なされる）また各接続要求に対する適度の処理必要事
項と共に各要求ををスケジューリングするよう作られた。

【００６９】図８に示すように、スケジューリングにおける基本処理８０６では以下を行う
。

【００７０】１）リソース要求を評価するための基準の定義２）クリティカリティに応じたリソースのソート３）このステップにおいてリソースクリティカリティ順に実行されうる接続の
提供。

【００７１】４）前回提供された要求を完了させることによる、適用可能なリソースの解放５）全ての要求が提供されるまで、または他の要求を実行する機会が無くなる
までステップ２〜４の繰返しこのスケジューリングパスにおいて対処出来なかった要求は、次のスケジュー
リングパスで再実行される。

【００７２】図８のフローチャートは、明示的クリティカルリソーススケジューリングロジ
ックで使用される処理の概略を示している。第１ステップでは、リソースの使用
が評価される８００基準を定義する。好適な実施例に対しては、送信および受信
チャネルはスケジューリングされたリソースであり、またこれらリソースのそれ
ぞれに対する使用持続期間は選択された基準である。

【００７３】リソースが使用に関して評価されると、リソースは使用に応じてソートされる
。これにより、最も頻繁に使用されるリソースは、まずステップ８０２でスケジ
ューリングされることになる。スケジューリング可能な全てのリソースがスケジ
ューリングされると（既存の要求接続は、全てのリソースの同時使用を必要とす
るか、またはこれを認める）、時間インクリメントのスケジューリングウィンド
ウは、ステップ８０３において、適用可能なリソースが使用可能となるまで進め
られる。対処すべき接続要求が他に存在し、スケジュールにおいてこれらの要求
を処理する時間がある場合は、ステップ８０４後にこの処理を繰返す（ステップ
８０１〜８０３の他の繰返しの必要に対する問題は解決される）。スケジューラ
ロジックの下位処理８０６は、スケジューリング事例が完了したステップ８０４
で解決されると、ステップ８０５に進み処理を終了させる。

【００７４】表９は、スケジューリングロジックの明示的クリティカルリソース（ＡＣＲ）
の好適な実施例の下位処理９５０を更に詳細な概略を示している。この図は、図
８で説明したステップと、図８に示す処理の好適な実施としての条件付操作で必
要なその他の処置および例外操作とを含んでいる。ステップ９０２においてＡＣ
Ｒ表が構成され、またＡＣＲ表のＳＡＶ値に基づいてスケジューリングされてい
ない要求が存在するか否かをステップ９０３で判別する（ＡＣＲ表に要求が存在
しないことを数値が示す場合、ステップ９１８へ飛ぶ）。要求が存在する場合、
ＡＣＲ下位処理９５０はステップ９０４においてウィンドウサイズの計算を行い
、ステップ９０５で特定の要求を探し出し、またステップ９０６で特定の要求と
通信相手が存在するか確認する。要求と通信相手が存在する場合、ステップ９１
２でイベントテーブルにイベントを追加し、ステップ９１４で次の要求に進む前
にステップ９１３でＡＣＲパスを修正する。ステップ９１５で高値がゼロでない
場合、処理は再びステップ９０４に進む。ステップ９１５において高値がゼロの
場合、ステップ９１６でＡＣＲにおける（未来）時間の定義が行われ、時間の効
率についてステップ９１７で処理能力がチェックされて、このスケジューリング
操作において更にスケジューリングを行うことが可能となり、また処理は次の要
求についてステップ９１４に戻る。ステップ９０６で通信を行う受信器が存在し
ない場合、ステップ９０７で他の受信器が定義され、ステップ９０８で評価され
る。ステップ９０８で他の受信器を定義しない場合、他の送信器がステップ９１
９で選択されて、またステップ９２０で評価される。可能であれば（ステップ９
２０）、ステップ９２１で最も高いＡＣＲ値を有する受信器を選択し、処理をス
テップ９０８に戻す。可能でなければ（ステップ９２０）、処理はステップ９１
６に進む。ステップ９０８で他のものが定義されると、処理はステップ９０９、
９１０、９１１、９１２を介してスケジューリングに進む。これらのステップで
実行されている仮想データロジカル処理は、表３に示す５つのノードから成る仮
定的ネットワークの通信要求リストに対する例を考慮することにより非常に良く
説明され得る。

【００７５】

【表３】長さがある任意の時間単位、おそらくミリ秒で測定されると仮定すると、１〜
ｎのｎ個の異なる優先度レベルが存在し、このとき１は最高優先度で、またｎは
最低優先度である。

【００７６】まず、ちなみに放送タイプネットワーク（キャリア検知多重アクセス衝突回避
ネットワークまたはＣＳＭＡ／ＣＤネットワークなど、全てのトランザクション
は処理能力を共有する必要がある）では、上記要求を完了させるのに必要なサー
ビス時間は理論的に最低２４６個の時間単位が必要となる。

【００７７】非ブロッキングスイッチを組み入れることにより、５つの送信リソースおよび
５つの受信リソースの同時操作が可能になる。非ブロッキングネットワークを実
施することの利点について細かく検討すると、例のスケジューラロジックは、表
４などの表を構成することにより各リソースについての要求をまず評価する。

【００７８】

【表４】合計アクセス値またはＳＡＶは単に、送信器（表の行におけるＸ−）および受
信器（表の列におけるＲ−）インタラクション回数の行または列の総数であり、
任意の長さ単位で測定される特定のリソースについての総要求を反映している。
ちなみに、要求に対処するのに必要な理論的最小時間は、非ブロッキングスイッ
チソリューションを選択することにより、時間単位は２４６から１０４に現象し
た。送信器３のＳＡＶが最も高く、また送信器３が動作している時に他の送信器
も一般に動作が可能なので、これらの要求の最小サービス時間はおそらく送信器
３によって制約される。理論上の下限は１０４個の時間単位であり、また実際の
最小サービス時間はこれよりも大きく、接続が処理される順序に依存にすること
がある。しかしながら、次の目的は、最適スケジューリング方法を決定して、依
存ネットワークの能力を最大に高めることにある（要求されたサービス時間の最
小化）。

【００７９】この特定の例で、結果として得られるスケジュールが、要求の数や構成にかか
わらず、１５０の時間単位の持続期間で時間の時間インクリメントの未来ウィン
ドウに適用されると仮定する。例は、その１５０の単位スケジュールに対する時
間＝０で確立される接続を考察することにより開始される。ＳＡＶで判断すると
、第１の目的は、送信器３および受信器１に関する特定の要求をスケジューリン
グすることである。初期要求リストに再び戻ると、例のスケジューラロジックは
、１６の時間単位長さを有する送信器３および受信器１に関する要求を探し出す
。例のスケジューラロジックは現在時間＝０で接続をスケジューリングし、また
例のスケジューラロジックは１５０の時間単位を有しているため、例のスケジュ
ーラロジックは、１６ワードの要求が時間インクリメントのスケジューリングウ
ィンドウに組み込まれると推論し、表５のイベントテーブルにトランザクション
を記録する。

【００８０】

【表５】図的には、表５は図１０のスケジュール図１００１として示すことが出来る。
送信器スケジュール化要素１００２および受信器スケジュール化要素１００３は
、スケジューリングされたタスクを示す。

【００８１】要求リストは、この最後の要求が処理されたことを多少反映しなければならな
い。この修正された要求リストは、表６に示すリストに類似している。

【００８２】

【表６】送信器３および受信器１は時間＝０に対して使用されているので、その状態は
使用中を表していなければならず、そのため更新されたＳＡＶ表は特定の再フォ
ーマット後に表７に類似する。

【００８３】

【表７】ちなみに、送信器３および受信器１のＳＡＶは、提供された要求を反映するた
めに調整されている。これは、スケジューラロジックが、スケジュールで最もイ
ンパクトの高いリソースにスケジューリング優先度を与え続けるためである。こ
れは、他のリソースの必要性を犠牲にして行われ、またある時期においてＳＡＶ
の低いリソースに与えられた非効率性により、これらのリソースのスケジュール
の残り部分でのインパクトは、開始時に最もインパクトの高かったリソースより
も高くなる。そのため、プロトコルは明示的クリティカルリソーススケジューリ
ング（スケジューリングの優先度は、検討時にクリティカルパスに現れるリソー
スに常に与えられる）またはＡＣＲスケジューリングと呼ばれる。

【００８４】これで、例のスケジューラロジックが、スケジューリングに対して変わらず使
用可能であるスケジューリングインパクトに関して次の２つの同時リソースであ
る送信器５から受信器４への要求をスケジュールすべきであることが明らかであ
る。このような要求が存在するため、例のスケジューラロジックは表が表８、９
、１０に類似するよう実行を行う。

【００８５】

【表８】

【表９】

【表１０】ちなみに、イベントテーブルは事実上、要求リストからのスケジューリングさ
れた要求の（日付順に）ソートされたリストである。そのため、中間段階は各ス
ケジューリングステップで示されていない。

【００８６】上記のように処理を繰り返すので、例のスケジューラロジックは１から２への
通信事例要求（すなわち、送信器１から受信器２への接続）をスケジューリング
し、表は以下のように表１１および１２に修正される。

【００８７】

【表１１】

【表１２】次に例のスケジューラロジックは２から５への通信事例要求を探すが、このよ
うな要求はなされていない。試行するべき次の組み合わせを決定する際に複数の
選択肢があるが、処理能力効率と処理費用との間の所望のトレードオフに基づい
て最適なソリューションが選ばれる。（最小処理能力インパクト内で、簡単な規
定の集合が選ばれ、また好適な実施例では、全ての受信器の選択肢がなくなるま
で既存の送信器に対して選択肢としての受信器が選ばれる。その後特定の送信器
が無視され、次の送信器が選択され、インパクトの最も高い受信器が再び考慮さ
れる−図９参照。）このロジックを使用し、２から３の通信事例要求が検索されるが、見つからず
、次に４から５の通信事例要求が検索され、探し出され、選択される。ＳＡＶ表
は更新され、時間＝０で他の接続は行われないと判断される。表１３にイベント
表を示す。

【００８８】

【表１３】再び、これらの４つの接続を図１１のスケジュール図１１０１に示す。図１０
の送信器スケジュール化要素１００２および受信器スケジュール化要素１００３
は、それぞれスケジュール化要素１１０２および１１０３として示しており、ス
ケジュール化要素１１０４および１１０５（５から４の通信）、１１０６および
１１０７（１から２の通信）、１１０８および１１０９（４から５の通信）でつ
ながっている。

【００８９】進行時間で使用されるロジックは、次の時間的終了までの進行ということにな
る。この場合、４から５の通信事例接続は次の時間的終了であるので、例は時間
を時間＝９に進め、このとき送信器４および受信器５が再び使用可能となる。要
求リストおよびＳＡＶ表は、表１４および１５に示すとおりである。

【００９０】

【表１４】

【表１５】２から５の通信事例要求、２から３の通信事例要求、４から５の通信事例要求
、４から３の通信事例要求の検索後、例のスケジューラロジックは時間を再び進
める必要があり、時間＝９では実際には何もスケジュールされないと判断する。
次の終了は時間＝１５のときであり、このとき１から２の通信事例接続が終了す
る。ＳＡＶ表を表１６に示す。

【００９１】

【表１６】次に、例のスケジューラロジックは１から２の通信事例要求を検索するが、１
から２の通信事例のみがすでにスケジューリングされているので、例は１から５
の通信事例要求を検索し、探し出してスケジューリングを行う。新しいＳＡＶ表
を表１７に示す。

【００９２】

【表１７】次に例のスケジューラロジックは、時間を再び進めるときであると判断する前
に、２から２の通信事例要求、２から３の通信事例要求、４から２の通信事例要
求、４から３の通信事例要求を検索する。例は時間を１５から１６に進める。こ
のときのＳＡＶ表は表１８のようになる。

【００９３】

【表１８】次に例のスケジューラロジックは、３から１の通信事例要求をスケジューリン
グするが、これは時間＝１６でスケジューリングできる唯一の要求である。例の
スケジューラロジックが時間を時間＝１７に進めた後の表は、表１９、２０、２
１のようになる。

【００９４】

【表１９】

【表２０】時間＝１７ではスケジュールできるものは何もないので、例は時間＝１８に進
み、ここで５から４の通信事例要求が終了する。

【００９５】

【表２１】５から４の通信事例要求を検索出来ない場合、その後５から２の通信事例要求
が探し出され、また１から４の通信事例要求も探し出される。表は表２２および
２３のようになる。

【００９６】

【表２２】

【表２３】次に例のスケジューラロジックは時間を時間＝２６に進め、ここで例のスケジ
ューラロジックは表２４を定義する。

【００９７】

【表２４】次に例のスケジューラロジックは５から３の通信事例をスケジューリングする
が、これはこのときにスケジューリングすることの出来る唯一の通信事例である
。時間はその後２７、そして２８に進み、ＳＡＶ表は表２５のようになる。

【００９８】

【表２５】３から１の通信事例要求が存在しないため、例のスケジューラロジックは３か
ら２の通信事例要求および５から１の通信事例要求をスケジューリングし、時間
を３１、そして４８に進める。このときＳＡＶ表は表２６のようになる。

【００９９】

【表２６】次に例のスケジューラロジックは３から４の通信事例要求をスケジューリング
し、時間を４９に進める。その結果、表２７が得られる。

【０１００】

【表２７】次に例のスケジューラロジックは２から１の通信事例要求をスケジューリング
し、時間を６７に進める。表２８が結果として得られる。

【０１０１】

【表２８】次に例のスケジューラロジックは３から３の通信事例要求をスケジューリング
し、表２９に示すように時間を７３に進める。

【０１０２】

【表２９】次に例のスケジューラロジックは４から１の通信事例要求をスケジューリング
し、時間を７５に進める。その結果、表３０が得られる。

【０１０３】

【表３０】これにより、残りの３から４の通信事例要求が例のスケジューラロジックによ
ってスケジューリングされ、その後例のスケジューラロジックは時間＝８６に進
める。その結果、表３１が得られる。

【０１０４】

【表３１】次に例のスケジューラロジックは残りの５から１の通信事例要求をスケジュー
リングし、時間を９１に進める。次に最初の３から５の通信事例要求をスケジュ
ーリングし、時間を９４、そして９５に進める。また最後の要求である別の３か
ら５の通信事例要求をスケジューリングする。結果として得られるイベントテー
ブルは表３２のようになる。

【０１０５】

【表３２】ちなみに、要求リスト全体は１０４の時間単位で全て揃うことになる。これは
これらの特定の要求に対応するのに必要な理論上の最低時間である。

【０１０６】図では、最終スケジュールは図１２のスケジュール図１２０１に示すとおりで
ある。図１０の送信器スケジュール化要素１００２および受信器スケジュール化
要素１００３はスケジュール化要素１２０２および１２０３として示し、図１１
のスケジュール化要素１１０４、１１０５、１１０６、１１０７、１１０８、１
１０９はスケジュール化要素１２０４、１２０５、１２０６、１２０７、１２０
８、１２０９として示し、１から４の通信事例に対する新規要素１２１６、１２
１７、５から２の通信事例に対する１２１４、１２１５、３から１の通信事例に
対する１２１２、１２１３、３から２の通信事例に対する１２２０、１２２１、
５から１の通信事例に対する１２２２、１２２３、２から１の通信事例に対する
１２２６、１２２７、３から４の通信事例に対する１２２４、１２２５、３から
３の通信事例に対する１２２８、１２２９、４から１の通信事例に対する１２３
０、１２３１、３から４の通信事例に対する１１３２、１２３３、５から１の通
信事例に対する１２３４、１２３５、そして３から５の通信事例に対する１２３
８、１２３９が示されている。３種類のインタラクションが要素識別子無しの状
態で図示されている（２の持続期間を有する１から５の通信、１の持続期間を有
する５から３の通信、４の持続期間を有する３から５の通信）。

【０１０７】ちなみに、クリティカルリソースである送信器３は、時間＝４になるまで確実
にスケジューリングされ、このときの時間は理論上の最小スケジューリング時間
に達するために満たす必要のある規準である。またちなみに、第２の非常にクリ
ティカルなリソースである受信器１は時間＝９４になるまで確実にスケジューリ
ングされた。このロジックは理論的に最適なスケジュールを常に作り出すわけで
はなく、要求の最も高いリソースに対して効率的となるよう設計されている。

【０１０８】スケジューリング過程が１５０単位の時間インクリメントウィンドウではなく
１００単位の時間インクリメントウィンドウに適用されれば、最も最後の要求は
この時間インクリメントウィンドウにおけるスケジューリングから除外されるが
、次の時間インクリメントウィンドウに対してスケジューリング処理が再開され
るまで待ち行列に加えられる。

【０１０９】上記の例では、全ての要求の優先度レベルが１である要求リストを示した。一
実施例において、４種類の優先度レベルが支持される。レベルの最も高い全要求
は、他の優先度要求がスケジューリングについて考慮される前に、ロジックに従
ってスケジューリングされる。

【０１１０】保証された要求全てが一旦スケジューリングされると、他の３つの優先度から
の接続要求はすでにスケジュールに入っている保証された要求を避けてスケジュ
ーリングされる。スケジュールにすでに接続が存在している場合、時間インクリ
メントウィンドウのサイズを計算する処理は幾分複雑であるが、ロジックは本質
的に同じである。ＡＣＲ値（またはＳＡＶ）は何をいつスケジューリングするか
を決定する場合にはそれでも優勢であるが、同一の２つの並行リソース間の接続
要求は優先度に基づいて選択される。これは例えば、ＡＣＲロジックが優先度が
中程度の４から２の通信事例要求をスケジューリングする前に優先度の低い４か
ら５の通信事例要求をスケジュールすることが可能であっても、優先度が中程度
の４から５の通信事例要求をスケジューリングする前には不可能であることを意
味している。

【０１１１】単に時間の時間インクリメントウィンドウではなく、特定の時間で発生する特
定の接続に対しての要求事項が存在するため、これらの要求にスケジューリング
を無視させるよう適応させることが可能である。これらの固定時間接続はスケジ
ューリングの開始前にイベントテーブルに入れられ、またスケジューリングされ
た接続は何れの要求についても最も高い優先度を有している。

【０１１２】上記例において、時間を進めることは、すでにスケジューリングされた接続の
次の時間による終了を認めるだけのことにすぎない。しかし、時間を進める処理
は、他の機能を実行するために使用されるべき周期を費やす。好適な実施例にお
けるネットワークスケジューラは、処理要求事項を減らすために２５６単位の最
小時間インクリメントを使用する（上記の１５０単位の時間インクリメントウィ
ンドウではなく２５，０００単位異常の時間インクリメントスケジューリングウ
ィンドウを有する）。これはスケジューリング効率に明らかにマイナスの影響及
ぼし、またプラスの影響は少ない。概して、インクリメント間で多数の終了を処
理した結果、非常に多くのリソースが各時間インクリメントでのスケジューリン
グ候補となる。同時に競合するリソースが多いと、単に早く終了したその他のリ
ソースが、クリティカルインパクト値の高いこれらのリソースの代わりになるよ
うなことはほとんどない。この妥協の最終的な結果は、演算周期は維持されるが
処理能力効率はほとんど影響を受けないということになる。

【０１１３】上記例において、全ての要求はそっくりそのままスケジューリングされ、要求
を際分化する必要はなかった。しかしながら、何れかの要求の長さが定義された
時間インクリメントウィンドウ（上記例では１５０時間単位）よりも長いと、ス
ケジューリングを可能にするために要求は少なくとも２つの部分にセグメント化
されてしまう。このような場合、設計、メッセージの細分化、低優先度属性の使
用で長いメッセージが避けられない場合、優先度の低い長いメッセージによって
、同一リソースで競合するより優先度の高いメッセージが除外されることはほと
んどない。

【０１１４】好適な実施例においては、１０２３単位を超える要求は１０００単位の「完全
」ブロックおよび長さが１０２３ユニット以下の任意の「部分」ブロックに細分
化される。

【０１１５】好適な実施例では、イティネラリ（スケジュールを伝えるのに使用される特定
のメッセージ）自体が、そのサイズが変化しまた潜在的に大きいために、スケジ
ューリングされたメッセージである。しかし、アジェンダ（接続要求を収集する
ために使用されるメッセージ）は小さく、また固定時間接続として処理される（
アジェンダはそっくりそのままスケジューリングされない）。好適な実施例で使
用されるスケジューリングパイプラインでは、アジェンダの収集および第１時間
インクリメントウィンドウにおけるイティネラリのスケジューリングが行われ、
また第２、第３、第４時間インクリメントウィンドウは（それぞれメッセージの
スケジューリング、スケジューリングの伝達、接続の実施のために）上記のよう
に使用される。

【０１１６】次に図１３において、構成要素ノード１０７、１０８に対する構成部分が非常
に詳細に示されている。図１３は図１および５の多数の構成部分を再び示してお
り、また他のノードに対するメッセージの同時送信および受信を可能にするロジ
ックタイプが詳細に図示されている。これに関して、送信ロジック１３０１およ
び受信ロジック１３０２が、構成要素ノード１０７上の随伴送信ロジック１３１
９および受信ロジック１３２０、構成要素ノード１０８上の別の随伴送信ロジッ
ク１３２１および受信ロジック１３２２と共に、マスタースケジューラ１０６に
対して示されている。経路１３１１、１３０５、１３０６は、（クロスバースイ
ッチ５１６を有する）メッセージ担体１００から外に向かうベクトル化メッセー
ジパスを示す。このようなメッセージ伝達アプローチは、上記に説明したような
コンテキスト繰返しコンピュータで可能となり、特定のノード１０７、１０８、
１０６はメッセージの交互的送信および受信を行うようになる。ローカルスケジ
ューラ１３０７、発振器１３０８、ＣＰＵ１３０９、ＶＣＸＯ（電圧制御水晶発
振子）１３０９を示す詳細は、上記のローカルタスクリスト１３０３および同様
に上記のローカルタスクスケジュール１３０４と共にノード１０７に対して図示
されている。

【０１１７】次に図１４において、組み合わされたときに、ネットワーク化分散型リアルタ
イムコンピュータにおける検討材料のユニークかつ有益に理論的説明を例証する
３種類のテクノロジーに注目し、本発明の性質を充分に検討する。これに関して
、重要なテクノロジーは、コンピュータ間の厳格な同期化、ネットワーク通信を
含む時間確定的操作、特にネットワーク通信を伴う分散タスク集中スケジューリ
ングに関連している。この図は、好適な実施例で実施される様々なテクノロジー
間の相互関係１４００を示しており、実施に対して重大であると考えられるテク
ノロジーを重視している。組み合わされたときに、分散コンピューティング環境
でリアルタイム演算に従うアーキテクチャを提供する基本的テクノロジーは、（
１）時間確定的イベント制御１４２２、（２）システム間の厳格な同期化１４２
３、（３）分散型環境におけるリアルタイムの操作に対して重大であるタスクの
集中スケジューリング１４２１である。

【０１１８】テクノロジー間の関係は矢印で示している。矢印は許可テクノロジーから使用
可能テクノロジーを指し示しており、また「許可」という用語はそのテクノロジ
ーの有用性またはテクノロジー適用の簡素さにおける改善を表すためにここで漫
然と使用する。ちなみに、二重矢印で示すように、多数のテクノロジーは相互に
有益である。

【０１１９】以下の表は、理論的説明において相互に関連する厳格な同期化１４２３、優先
順位付け１４２４、時間確定的イベント制御１４２２、保全１４２６、制限確認
１４２５、集中スケジューリング１４２１、物理的回路切換１４３４、非ブロッ
キングツリートポロジ１４２９、信頼性１４２８、常用冗長性１４２７、低コス
ト１４３５の特徴と目的における図１４の仮想リンケージとしての実施特徴間の
関係を説明するものである。

【０１２０】

【表３３】

【表３４】

【表３５】

【表３６】

【表３７】図１５において、各構成要素ノード１０８、１０７（制御コンピュータ５０６
、ヒストリアンコンピュータ５０７、制御コンピュータ５０４、ヒストリアンコ
ンピュータ５０５、ユーザインタフェース５０３、ネットワークサポート５０２
、ネットワークスイッチ５０１の何れか）におけるスケジューリングに対して実
行される一般処理１５００を説明する。各構成要素ノード１０８、１０７は、共
通クロック信号を受信し、その共通クロック信号に対して同期化を行い、ネット
ワークスイッチ５０１におけるマスタースケジューラ１０６からローカルイベン
トテーブル１１４、１１６を受信し、受信したローカルイベントテーブル１１４
、１１６に基づいてタスク実行リストを決定し、ローカルイベントテーブル１１
４、１１６に記載されていない他のタスクと結合させ、タスク実行リストを実行
し、通信の要求リストを生成し、ネットワークスイッチ５０１におけるマスター
スケジューラ１０６に通信の要求リストを送信する。

【０１２１】ステップ１５０１および１５０２−ネットワークは世界時間基準に大きく依存
しているので、構成要素ノード１０８、１０７での第１ステップ１５０１は共通
クロック信号の受信である。クロック信号は、ネットワークスイッチ５０１にお
けるマスタースケジューラ１０６から各構成要素ノード１０８、１０７へのメッ
セージとして伝達される。構成要素ノード１０８、１０７は、ステップ１５０１
でこのクロック信号を受信し、実際の受信時間をスタンプし、このメッセージの
完全性を有効化する。この有効化されたメッセージは同期化処理に対する入力と
して使用され、またステップ１５０２において、時間メッセージ受信の予測時間
と実際の時間との差を任意に決定する（時間メッセージの種類がデータ伝達メッ
セージではなくパルスである場合は任意）。

【０１２２】ステップ１５０３および１５０４−次に各構成要素ノード１０８、１０７は共
通クロック信号に対して同期しなければならない。この同期化を行う処理は２つ
の別個のタスクに細分化できる。まずステップ１５０３において、共通クロック
信号のソースに適合する周波数に対して電圧制御発振器（１３０８）を調整し、
またステップ１５０４において、共通クロック信号によって定義される各期間の
開始が、ネットワークスイッチ５０１におけるマスタースケジューラ１０６で発
生すると同じ時間で構成要素ノード１０８、１０７において発生するよう時間を
合わせる。

【０１２３】ステップ１５０５−ネットワークスイッチ５０１におけるマスタースケジュー
ラ１０６に対する構成要素ノード１０８、１０７の同期が一旦完了すると、構成
要素ノード１０８、１０７はネットワークスイッチ５０１におけるマスタースケ
ジューラ１０６からローカルイベントテーブル１１４、１１６を受信しなければ
ならない。ローカルイベントテーブル１１４、１１６は、この構成要素ノードを
必要とする通信のスケジュールを含んでいる。ちなみに、ローカルイベントテー
ブル１１４、１１６の受信自体は、ネットワークスイッチ５０１におけるマスタ
ースケジューラ１０６によってスケジューリングされている。従って、ノードが
ローカルイベントテーブル１１４、１１６を受信する最初の時間では、ローカル
イベントテーブル１１４、１１６が受信される何れかの可能な時間でメッセージ
を受信することができる。

【０１２４】ステップ１５０６−構成要素ノード１０８、１０７の次のステップは、タスク
実行リストの作成である。タスク実行リストはローカルイベントテーブル１１４
、１１６、およびローカルイベントテーブル１１４、１１６に記載されていない
が構成要素ノード１０８、１０７が実行する必要のある他のタスクから作成され
る。ネットワークスイッチ５０１におけるマスタースケジューラ１０６から送ら
れるローカルイベントテーブル１１４、１１６は、送信および受信タスクに関す
るタイミングを与える。タスク実行リストを作成するために、以下のサブステッ
プを実行しなければならない。

【０１２５】サブステップ１５０６Ａ：伝播遅延の原因となるネットワークスイッチ５０１
におけるマスタースケジューラ１０６から受信される開始時間を調整する。ネッ
トワークスイッチ５０１のマスタースケジューラ１０６から受信されるタイミン
グは、ネットワークスイッチ５０１のマスタースケジューラ１０６に関連する。
構成要素ノード１０８、１０７はネットワークスイッチ５０１のマスタースケジ
ューラ１０６と同期するが、それでも通信媒体によって伝播に固有の遅延が存在
する。この遅延はネットワークスイッチ５０１のマスタースケジューラまたは構
成要素ノードによって解消されるか、あるいは固有の遅延が接続に割当てられた
時間におけるオーバーヘッドとして含まれる程度に時間インクリメント通信ウィ
ンドウが充分大きくなければならない。好適な実施例においては、この遅延は構
成要素ノードで解消される。

【０１２６】サブステップ１５０６Ｂ：通信タスクに依存するタスクをスケジューリングす
る。通信に先だってスケジューリングしなければならないタスクが存在する（例
えば、メモリから送信されるデータの転送）。また、受信後にスケジューリング
されなければならないタスクも存在する（例えば、冗長コンピューティング環境
における多数の異なるソース間のデータのアービトレーション、およびメモリー
へのデータの転送）。構成要素ノード１０８、１０７は、これらのタスクのスケ
ジューリングを行う。

【０１２７】サブステップ１５０６Ｃ：ローカルイベントテーブル１１４、１１６に記載さ
れていないかまたは通信に依存しないタスクをスケジューリングする。これらは
、構成要素ノード１０８、１０７が通信に関連するタスクの他に実行しなければ
ならないタスクである。これらのタスクは、他のＩ／Ｏ、ローカル化ディスプレ
イなどの動作用であってもよい。

【０１２８】ステップ１５０７−構成要素ノード１０８、１０７の次のステップは、タスク
実行リストの実行である。リストにおける各タスクは、実行されるべきタスク、
タスクの開始時間、タスクを問題なく完了させるのに必要なパラメータを含んで
いる。

【０１２９】ステップ１５０８−次に構成要素ノード１０８、１０７は、構成要素ノード１
０８、１０７が通信を希望する構成要素ノード１０８、１０７のリストである通
信要求リストを作成することが可能である。この通信要求リストに含まれる情報
は、ソースノード識別子、送信先ノード識別子、通信の総長さである。

【０１３０】ステップ１５０９−この通信要求リストはネットワークスイッチ５０１のマス
タースケジューラ１０６に送られて、そのスケジューリングを考慮する。このと
き、構成要素ノード１０８、１０７は、特定の期間における必要な機能全てを実
行済みである。次のステップ１５１０は、次の基準瞬間メッセージを受信する時
か否かの決定である。受信すべき時間であれば、基準瞬間メッセージを受信する
最初のステップ１５０１から始まる処理全体が繰り返される。次の基準瞬間メッ
セージを受信すべき時間でなければ、構成要素ノードのロジックはステップ１５
０５に進む。

【０１３１】１つの考察実施例として、図１６は、無線周波数手段によって通信が行われ、
また無線周波数送信器および受信器によって送信１６０１、１６０２、１６０３
が行われるデータフロー図１６００として、図１の一般データフロー図１３０を
示す。

【０１３２】本発明は、コンピュータと処理制御の特定の機能向けのプログラムコード（あ
るいは、例えばソフトウェアやロジックと言い換えることもでき、この場合ロジ
ックは電気回路の許可システムによる実行用のソフトウェアを示す）とを組み合
わせることによって一実施例において生成される特殊目的コンピュータとして考
慮されるマシンを使用することによって可能となる。そのため、電源に接続され
て、電気が供給され、またそのコンピュータプログラムコード（ソフトウェア）
を実行するために起動されたときに、特殊目的コンピュータは、コンピュータプ
ログラムコードからの命令に従って、本発明に関連する特定の機能を実行する。
コンピュータは、中央処理装置、中央処理装置に接続された少なくとも１つの物
理的メモリ、中央処理装置に接続された任意の入力キーボード、中央処理装置に
接続された任意の出力ディスプレイ（無制限に、プリンタ、出力が用紙に印刷さ
れる印刷端末、陰極線管モニター、および／またはフラットパネルモニターを含
んでいてもよい）、コンピュータクロックパルス生成器などの電気的に起動され
た構成要素と、コンピュータの電気的に起動された構成要素全てを通電させる電
気に対する接続部とを有している。中央プロセッサは更に、制御バスと、一次的
にデータを保持したり（例えば、レジスタまたはアキュムレータ）あるいは基本
的なデータ処理操作を実行する（例えば、加算回路）特定のコンピュータ回路と
を有している。特定のコンピュータ回路は通信において、それぞれ伝導（通信）
または非伝導（非通信）構成とされるラッチ回路によって制御バスに接続される
。特定の瞬間での全てのラッチ回路の集合的構成によって、中央プロセッサの特
定の状態が決まる。更に、コンピュータプログラムコードのそれぞれの命令が中
央処理装置によって順にアクセスされ、またクロックパルス生成器からの出力が
ラッチに送られると、中央プロセッサの状態はそれぞれ修正かつ変更される。ま
たコンピュータは任意で、本発明の特定の機能用の特殊目的コンピュータプログ
ラムコードの実行を可能にするコンピュータプログラムコードプラットフォーム
として機能する汎用オペレーティングシステムの形でコンピュータプログラムコ
ードを有することもできる。概して、この実施例における本発明は、上記システ
ムの特に有益な目的および実用化を果たすことによってテクノロジーを助長する
ようプログラムされた複数のコンピュータにより、好適な実施例において実施さ
れる。また、各コンピュータは、コンピュータプログラムコードの機能性によっ
て与えられる機能性を実現する媒体として機能する。複数の実施例において、特
殊目的コンピュータの拡張形式内の幾つかの通信リンケージは、電気、光、また
は無線周波数信号の通信インタフェースと、少なくとも１つの中央処理装置に直
接または間接的にリンクされる電気送信器および受信器構成要素を集合的に使用
する通信媒体とによって実施されてもよい。

【０１３３】コンピュータ内に存在するコンピュータプログラムコードは、そのマシンの少
なくとも１つの構成要素部分となる。コンピュータプログラムコードは、無制限
に、相互リンクされたモジュール、ルーチン、サブルーチン、プログラム対象、
および／またはインストールされたインタラクティブ処理であってもよい。現代
の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）テクノロジーによって可能となる創発的な
コンピュータの設計において、コンピュータプログラムコードは、クロックパル
スを必要とすることなく簡素化されたロジックのシナリオを実行する従来のハー
ドウェアに組み込まれたゲート配列を連想させるハードウェアに組み込まれた回
路において少なくとも一部表現される。この説明の図は、コンピュータプログラ
ムコード内の重要なモジュールと構成要素との間の個数構造関係と、実現される
べき本発明のマシンの機能性を可能にする本発明の他の側面とを示している。こ
れに関して、システムにおける演算要素は、ハードウェアおよびソフトウェアの
組み合わせから構成される。

【０１３４】本発明は図に基づいて説明した。この点においては、上記開示の利点を知る当
業者が本発明の精神から逸脱することなく上記の特定の実施例を変更できること
は明らかである。このような変更は、添付された請求項の範囲および精神のみに
よって限定される本発明の範囲内で考慮される。

【図面の簡単な説明】

【図１】分散ネットワークにおける様々な構成要素間のデータフローの図を表す。

【図２】世界中の物理的に異なる場所に存在するコンピューティング構成要素の分散ネ
ットワークを示す。この図は、コンピューティング要素、マスタースケジューラ
、共通時間ソースを含む。

【図３】バス構造におけるネットワークの図を表す。

【図４】ネットワークがリングトポロジで実施される分散コンピューティング環境を示
す。

【図５】好適なネットワークアーキテクチャ実施例である交換スタートポロジにおける
ネットワークの図を表す。

【図６】コンピューティング構成要素とマスタースケジューラ間で通信されるデータ構
造の図を表す。

【図７】２つの別個のコンピューティング構成要素間の通信のスケジューリングにおい
て、マスタースケジューラで実施される処理のフローチャートを表す。

【図８】２つの別個のコンピューティング構成要素間の通信のスケジューリングにおい
て、マスタースケジューラで実施されるスケジューリングロジック（電気回路に
より実行されるソフトウェア）の簡略図を表す。

【図９】マスタースケジューラで進められるスケジューリングロジックの詳細フォロー
チャートを表す。

【図１０】第１の接続がスケジューリングされた後の２つの別個のコンピューティング構
成要素間の第１のスケジューリングされた通信を示す横線工程表を表す。

【図１１】第１ステップでスケジューリング可能であり、全接続がスケジューリングされ
た後のコンピューティング構成要素間のスケジューリングされた通信を示す横線
工程表を表す。

【図１２】全ての接続がスケジューリングされた後のコンピューティング構成要素間のス
ケジューリングされた通信を示す横線工程図である。

【図１３】メッセージ担体、マスタースケジューラ、クロック、構成要素ノードの詳細な
構成を示す。

【図１４】好適な実施例で組み合わされ、適用に対して最も重要なものを重要視したテク
ノロジー間の関係を示す。

【図１５】構成要素ノード間の通信を円滑にするために各コンピューティング構成要素で
実行するロジックのフローチャートを表す。

【図１６】通信が無線周波数で促進される分散ネットワークにおける様々な構成要素間の
データフローの図を表す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ウェイン、ピー．ドゥープリーアメリカ合衆国ミシガン州、ミドランド、ストニー、クリーク、5301 (72)発明者ゲリット、エイチ．バーニアーズベルギー国ベー‐9180、モアビーク‐ワース、ハイルウェーク、88 (72)発明者スティーブン、ジー．チャーチルアメリカ合衆国ミシガン州、ミドランド、ワスクビッチ、2588 (72)発明者ジョージ、ピー．フェルナンデスアメリカ合衆国ミシガン州、ミドランド、ノース、５、マイル、449 Ｆターム(参考） 5B045 CC06 CC09 GG01 5B098 FF04 FF07 GA04 GA08 GC16 【要約の続き】ューラに通信要求リストを送信し、マスタースケジューラから逆に通信スケジュールを受信し、通信スケジュールからローカルタスクスケジュールを定義し、スケジューリングＳれた時間で通信を実行することにより、他のノードと協調してロジックを実行する。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】相互データ通信における複数のコンピュータノードが調整した方法でロジック
を実行可能にするコンピュータ実施方法であって、上記複数のコンピュータノード間でリアルタイム時間を合わせて、各コンピュ
ータノードが原則的に同一のリアルタイム時間を有するようにする工程と、各コンピュータノードの通信スケジュールを定義し、上記スケジュールはそれ
ぞれの通信を開始するために定義された将来の異なる時間を有する工程と、各スケジュールをその各コンピュータノードに伝える工程と、そのスケジュールで定義された時間で各ノードからそれぞれの通信を開始する
工程とを具備して成る方法。
【請求項２】多数の通信パスをサポートするメッセージ担体と、上記メッセージ担体に接続され、通信状態を含む複数の異なる動作状態で繰り
返すことにより時間確定的タスクを実行するようプログラムされた複数のコンピ
ュータと、上記コンピュータ間で時間同期を維持するよう全ての上記コンピュータにより
アクセス可能なクロックシステムと、上記コンピュータによって実行される上記時間確定的タスクに基づいて上記メ
ッセージ担体に選択されたコンピュータ間の通信を確立させることにより、上記
コンピュータ間の通信順序を決定する上記メッセージ担体に接続されたスケジュ
ーラとを具備して成るコンピュータネットワークアーキテクチャ。
【請求項３】複数のコンピュータノードにおけるコンピュータノードが上記複数のコンピュ
ータノードにおける他のノードと調整した方法でロジックを実行可能にするコン
ピュータ実施方法であって、上記複数のコンピュータノードにおける各コンピュータノードにメッセージ担
体を接続する工程と、１つのコンピュータノードにマスタースケジューリング能力を与えて、マスタ
ースケジューラを確立する工程と、各コンピュータノードにおいて、将来の期間に対して他のコンピュータノード
と共に上記コンピュータノードが必要とする各通信の通信要求リストを定義する
工程と、上記メッセージ担体を介して各コンピュータノードから上記マスタースケジュ
ーラに上記通信要求リストを送信する工程と、各コンピュータノードにおいて、上記メッセージ担体を介して上記マスタース
ケジューラから通信スケジュールを受信する工程と、各コンピュータノードにおいて、上記通信スケジュールからローカルタスクス
ケジュールを定義する工程とを具備して成る方法。
【請求項４】複数の構成要素ノードが協調してロジックを実行可能にさせるコンピュータ実
施方法であって、メッセージ担体を上記複数の構成要素ノードの各構成要素ノードに接続する工
程と、上記メッセージ担体を介してデータ通信のマスタースケジュールに各上記構成
要素ノードを提供する工程と、上記複数のノードの基準瞬間時間値を定義する工程と、上記メッセージ担体を介して各構成要素ノードと上記マスタースケジュールに
上記基準瞬間時間値を伝える工程と、将来の期間において他の構成要素ノードと共に上記構成要素ノードが必要とす
る各通信を示す各上記構成要素ノードにおける通信要求リストを定義する工程と
、上記メッセージ担体を介して各構成要素ノードから上記マスタースケジュール
に上記通信要求リストを伝える工程と、上記マスタースケジューラにおいて、各上記受信した通信要求リストにおける
上記基準瞬間時間値と各上記通信とに対する通信イベントでの構成要素ノード間
のスケジューリングされた通信を定義する工程と、上記マスタースケジューラにおいて、上記スケジュールされた通信に対する各
構成要素ノードの通信スケジュールを定義する工程と、上記メッセージ担体を介して、上記マスタースケジューラから各構成要素ノー
ドに各上記通信スケジュールを送信する工程と、各構成要素ノードにおいて、上記基準瞬間時間値と、上記基準瞬間時間値が上
記構成要素ノードに伝えられた時の時間との時間差を定義する工程と、各構成要素ノードにおいて、上記通信スケジュールと構成要素ノードの上記時
間差とからローカルタスクスケジュールを定義し、構成要素ノードが上記スケジ
ューリングされた通信イベント時間で上記メッセージ担体を介して他の構成要素
ノードに通信するようにする工程と、上記各ローカルタスクスケジュールに従って、上記メッセージ担体を介して各
スケジューリングされた通信に対する上記構成要素ノード間の上記スケジューリ
ングされた通信を実行する工程を具備して成る方法。
【請求項５】基準瞬間時間値を定義する上記工程が上記マスタースケジューラによって実行
される請求項４に記載の方法。
【請求項６】各上記構成要素ノードにおける通信要求リストを定義する上記工程が、上記通
信を上記将来の期間における最大数に制限する請求項４に記載の方法。
【請求項７】各通信には持続時間属性があり、上記持続時間属性の値は固定最大値未満であ
る請求項４に記載の方法。
【請求項８】上記複数の構成要素ノードの基準瞬間時間値を定義する上記工程が世界時間シ
ステムによって実行される請求項４に記載の方法。
【請求項９】複数の構成要素ノードが調整した方法でロジックを実行できるようにさせるコ
ンピュータ実施方法であって、上記複数の構成要素ノードにおけるそれぞれ中央演算処理装置を有する各構成
要素ノードにメッセージ担体を接続する工程と、データ通信におけるマスタースケジューラに上記メッセージ担体を介して各上
記構成要素ノードを与える工程と、上記複数の構成要素ノードに対して瞬間としての基準瞬間時間値を定義する工
程と、上記メッセージ担体を介して、各構成要素ノードおよび上記マスタースケジュ
ーラに上記基準瞬間時間値を伝える工程と、各上記構成要素ノードにおける通信要求リストに、将来の期間に対する未来タ
スクインクリメントの達成において上記構成要素ノードが必要とする他の構成要
素ノードに対する各アクセスを定義する工程と、上記メッセージ担体を介して、各上記構成要素ノードから上記マスタースケジ
ューラに上記通信要求リストを伝える工程と、上記マスタースケジューラにおいて、未来タスクインクリメントの達成で上記
構成要素ノードが必要とする他の構成要素ノードへの各上記アクセスに対する通
信イベントデータ対象を定義し、上記通信イベントデータ対象がアクセス構成要
素識別属性値、被アクセス構成要素識別属性値、およびアクセス持続属性値を有
している工程と、上記マスタースケジューラにおいて、通信イベント集合に定義された全ての通
信イベントデータ対象を収集する工程と、上記マスタースケジューラにおいて、上記構成要素ノードに対する被アクセス
構成要素識別属性値を有する全ての通信イベントデータ対象における全てのアク
セス持続属性値の合計として、上記通信イベント集合における各構成要素ノード
の合計被アクセス値を定義する工程と、上記マスタースケジューラにおいて、上記構成要素ノードに対するアクセス構
成要素識別属性値を有する全ての通信イベントデータ対象における全てのアクセ
ス持続属性値の合計として、上記通信イベント集合における各構成要素ノードに
対する合計アクセス値を定義する工程と、上記マスタースケジューラとスケジュールにおける最先使用可能時間とに対し
て、上記通信イベント集合に対する最高の上記合計アクセス値を有するアクセス
構成要素ノードと、上記アクセス構成要素ノードに対して全通信イベントデータ
対象の最高関連アクセス持続属性値を有する通信イベントデータ対象における被
アクセス構成要素識別属性値に対する被アクセス構成要素との間の上記基準瞬間
時間値に対する未来通信タスクをスケジューリングし、また上記未来通信タスク
が、スケジュールにおける最先使用可能時間に等しいタスク開始時間、アクセス
構成要素に対するアクセス構成要素ノード識別子属性、被アクセス構成要素ノー
ドに対する被アクセスノード識別子属性を有している工程と、上記マスタースケジューラにおいて、スケジューリングされた未来通信タスク
における被アクセス構成要素ノード識別子属性に対する通信イベントデータ対象
と、スケジューリングされた未来通信タスクにおける被アクセス構成要素ノード
識別子属性とを除去して、スケジューリングされていないこれらの通信イベント
データ対象に通信イベント集合を再定義する工程と、上記マスタースケジュールにおいて、再定義された通信イベント集合に対して
、合計被アクセス値を決定する工程、合計アクセス値を決定する工程、未来通信
タスクをスケジューリングする工程、全ての通信イベントデータ対象が各構成要
素ノードの通信スケジュールに入れられるまでスケジューリングされた構成要素
ノードに対する全ての通信イベントデータ対象を除去する工程を繰り返す工程と
、上記メッセージ担体を介して、上記マスタースケジューラから各構成要素ノー
ドに各上記通信スケジュールを送信する工程と、各構成要素ノードにおいて、上記基準瞬間時間値と、上記基準瞬間時間値が上
記構成要素ノードに伝えられるときの時間との間の時間差を定義する工程と、各構成要素ノードにおいて、上記通信スケジュールと、構成要素の上記時間差
とからローカルタスクスケジュールを定義し、構成要素ノードが上記スケジュー
リングされた通信イベント時間で上記メッセージ担体を介して他の構成要素ノー
ドに通信するようにする工程と、上記各ローカルタスクスケジュールに応じて、上記メッセージ担体を介して各
スケジューリングされた通信イベントに対して構成要素ノード間の上記スケジュ
ーリングされた通信を実行する工程とを具備して成る方法。
【請求項１０】集合グループとして機能する複数の構成要素対象において構成要素対象間での
通信をスケジューリングするコンピュータ実施方法であって、コンピュータを提供する工程と、上記コンピュータにおいて、各構成要素対象に対して、未来タスクインクリメ
ントの達成で上記構成要素対象が必要とする他の構成要素対象への各アクセスに
対する通信イベントデータ対象を定義し、上記通信イベントデータ対象がアクセ
ス構成要素識別属性値、被アクセス構成要素識別属性値、アクセス持続属性値を
有する工程と、上記コンピュータにおいて、通信イベント集合に全ての定義された通信イベン
トデータ対象を収集する工程と、上記コンピュータにおいて、上記構成要素対象に対する被アクセス構成要素識
別属性値を有する全ての通信イベントデータ対象における全てのアクセス持続属
性値の合計として、上記通信イベント集合において各構成要素対象の合計被アク
セス値を決定する工程と、上記コンピュータにおいて、上記構成要素対象に対するアクセス構成要素識別
属性値を有する全ての通信イベントデータ対象において全てのアクセス持続属性
値の合計として、上記通信イベント集合における各構成要素対象の合計アクセス
値を決定する工程と、スケジュールに対するスケジューリング期間内の逐次未来時間インクリメント
の集合を定義する工程と、上記コンピュータにおいて、通信イベントデータ対象が被アクセス構成要素対象とアクセス構成要素対象
との間に存在する場合、上記通信イベント集合に対する最高の上記合計アクセス
値を有する上記アクセス構成要素対象および、上記通信イベント集合に対する最
高の上記合計被アクセス値を有する被アクセス構成要素対象と、スケジュールにおける最先使用可能時間に等しいタスク開始時間、アクセス
構成要素対象に対するアクセス構成要素対象識別子属性、被アクセス構成要素対
象に対する被アクセス構成要素対象識別子構成要素、上記アクセス持続属性値を
有する未来通信タスクとの間で、上記通信イベント集合における第１の使用可能通信イベントデータ対象に基づ
いて上記未来通信タスクを、第１の上記未来時間インクリメントにおける最先使
用可能時間にスケジューリングし、上記コンピュータにおいて、スケジューリング候補から、スケジューリングさ
れた未来通信タスクにおける被アクセス構成要素対象識別子属性と、スケジュー
リングされた未来通信タスクにおけるアクセス構成要素対象識別子属性とに対す
る通信イベントデータ対象を除去して、スケジューリングされていないこれらの
通信イベントデータ対象を再定義する工程と、再定義された通信イベント集合に対する上記コンピュータにおいて、合計被ア
クセス値を決定する工程と、合計アクセス値を決定する工程と、未来通信タスク
をスケジューリングする工程と、上記第１の未来時間インクリメントにスケジュ
ーリングることの可能な全ての通信イベントデータ対象がスケジューリングされ
るまでスケジュールされた構成要素対象に対する全ての通信イベントデータ対象
を除去する工程とを繰り返す工程と、再定義された通信イベント集合と、続いて上記複数の未来時間インクリメント
の各残りのインクリメントに対する上記コンピュータにおいて、合計被アクセス
値を決定する工程、合計アクセス値を決定する工程、未来通信タスクをスケジュ
ーリングする工程、およびスケジューリングされた構成要素対象に対する全ての
通信イベントデータ対象を除去する工程を繰り返し実行し、またそれぞれの上記
未来時間インクリメントにスケジューリングすることの可能な全ての通信イベン
トデータ対象がスケジューリングされるまで、また上記スケジューリング期間に
全ての通信イベントデータ対象がスケジューリングされるまで、上記工程を繰り
返す工程とを具備して成る方法。
【請求項１１】上記定義が予め定義された期間内に必要となる未来タスクインクリメントに限
定されており、また上記スケジューリングが上記予め定義された期間に対するも
のである請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】上記複数の構成要素対象における各構成要素対象にメッセージ担体を接続する
工程を更に含み、上記メッセージ担体は上記通信イベントにおいて並行処理を認
可する複数のチャネルを有しており、また上記スケジューリング工程はグループ
としての上記複数のチャネルに対するものであり、上記最先使用可能時間は上記
メッセージ担体における何れかのチャネルに対するものである請求項１１に記載
の方法。
【請求項１３】各上記構成要素対象は上記メッセージ担体とのデータ通信を行っている構成要
素ノードであり、各構成要素ノードは中央演算処理装置を有している請求項１２
に記載の方法。
【請求項１４】集合グループとして機能する複数のリソース対象におけるリソース対象のタス
クをスケジューリングするコンピュータ実施方法であって、コンピュータを提供する工程と、上記コンピュータにおいて、上記集合グループの未来タスク集合を定義する工
程と、上記コンピュータにおいて、上記未来タスク集合における各未来タスクに必要
な各リソース対象を定義する工程と、上記コンピュータにおいて、上記未来タスク集合に対するいずれか２つのリソ
ース対象間で必要な各インタラクションを定義する工程と、上記コンピュータにおいて、各上記インタラクションを実現することにおいて
、使用持続属性値を有する各上記リソース対象の使用例を定義する工程と、上記コンピュータにおいて、各上記使用例に対するアクセスリソース対象およ
び被アクセスリソース対象を定義する工程と、上記コンピュータにおいて、リソース対象がアクセスリソース対象である場合
に、そのリソース対象に対する全ての上記使用例の全ての使用持続属性値の合計
として、各アクセスリソース対象の合計アクセス時間値を最初に決定する工程と
、上記コンピュータにおいて、上記被アクセスリソース対象と上記アクセスリソ
ース対象との間の全ての上記インタラクションに対する全ての使用持続属性値の
合計として、各被アクセスリソース対象の合計被アクセス時間値を第２に決定す
る工程と、上記コンピュータにおいて、スケジュールに対するスケジューリング期間内の
連続未来時間インクリメント集合を定義する工程と、上記コンピュータにおいて、上記未来タスク集合に対する最高の上記合計アクセス値を有するアクセスリ
ソース対象と、上記被アクセス対象と上記アクセスリソース対象との間に使用例が存在する
場合に、上記未来タスク集合に対する最高の上記合計被アクセス値を有する被ア
クセスリソース対象との間において、上記未来タスク集合の第１使用可能未来タスクに基づいて、第１の上記未来時
間インクリメントにおける最先使用可能時間に、未来リソースインタラクション
をスケジューリングする工程と、上記工程において上記未来リソースインタラクションイベントは、スケジュ
ールにおける最先使用可能時間に等しい開始時間、アクセスリソース対象に対す
るアクセスリソース対象識別子属性、被アクセスリソース対象に対する被アクセ
スリソース対象識別子属性、上記使用持続属性値を有しており、上記コンピュータにおいて、スケジューリング候補から、スケジュールされた
未来リソースインタラクションイベントにおける被アクセスリソース対象に対す
る使用例およびスケジュールされた未来リソースインタラクションイベントにお
けるアクセス構成要素対象識別子属性を除去して、インタラクションがスケジュ
ールされていないこれらの未来タスクに対して未来タスク集合を再定義する工程
と、上記コンピュータにおいて、再定義された未来タスク集合に対し、合計被アク
セス値を決定する工程と、合計アクセス値を決定する工程と、未来通信タスクを
スケジューリングする工程と、上記第１未来時間インクリメントにスケジューリ
ング可能な全ての使用例がスケジューリングされるまでスケジュールされたリソ
ース対象に対する使用例全てを除去する工程を繰り返す工程と、上記コンピュータにおいて、再定義された未来タスク集合に対し、また続いて
残っている上記複数の未来時間インクリメントのそれぞれに対して、合計被アク
セス値を決定する工程と、合計アクセス値を決定する工程と、未来リソースイン
タラクションイベントをスケジューリングする工程と、スケジュールされたリソ
ース対象に対する全てのリソース対象を除去する工程と、各未来時間インクリメ
ントにスケジューリング可能な全てのリソースインタラクションイベントがスケ
ジュールされ、また上記スケジュール期間に全てのリソースインタラクションイ
ベントがスケジュールされるまで上記工程を繰り返す工程を繰り返し実行する工
程とを具備して成る方法。
【請求項１５】相互データ通信における複数のコンピュータノードが調整した方法でロジック
を実行できるようにさせるコンピュータ実施装置であって、上記複数のコンピュータノード間のリアルタイムを合わせて、各コンピュータ
ノードが原則的に同一のリアルタイム時間を有するようにさせる手段と、各コンピュータノードに対して、各通信を開始させるために定義された未来の
他の時間を有する通信スケジュールを定義する手段と、各スケジュールをその各コンピュータノードに伝える手段と、そのスケジュールにおいて定義された時間で、各ノードから各通信を開始させ
る手段とを具備して成る装置。
【請求項１６】メッセージ担体を有するコンピュータ実施装置であって、複数の構成要素ノードを具備し、各構成要素ノードは上記メッセージ担体とデ
ータ通信を行い、また各構成要素ノードは、中央演算処理装置と、上記メッセージ担体から基準瞬間時間値を有する基準瞬間メッセージを受信
し、上記基準瞬間時間値と上記基準瞬間メッセージの受信時間との間の時間差を
定義する時間位相ロジックと、未来期間において上記構成要素ノードが必要とする各ノード間通信を識別し
、全ての上記ノード間通信に対する通信要求リストを確立する通信定義ロジック
と、上記通信要求リストを上記メッセージ担体を介してマスタースケジューラに
伝える通信要求送信ロジックと、上記メッセージ担体を介して上記マスタースケジューラから通信スケジュー
ルを受信するタスク受信ロジックと、上記通信スケジュールと上記時間差からローカルタスクスケジュールを定義
するタスク統合ロジックと、上記ローカルタスクスケジュールに応じて、上記メッセージ担体を介して他
の構成要素ノードと通信する通信実施ロジックと、上記通信メッセージ担体を介して上記複数の構成要素ノードとデータ通信を
行うマスタースケジューラとを含み、上記マスタースケジューラは中央演算処理
装置が実行するスケジューラロジックを有しており、上記スケジューラロジック
は、瞬間としての上記基準瞬間時間値を定義する基準瞬間定義ロジックと、上記基準瞬間時間値を有する基準瞬間メッセージを生成し、上記メッセージ
担体を介して各構成要素ノードに上記基準瞬間メッセージを伝達する基準瞬間通
信ロジックと、上記メッセージ担体を介して各上記構成要素ノードから各上記通信要求リス
トを受信する通信要求受信ロジックと、上記基準瞬間時間値と各上記受信通信要求リストに存在する各上記ノード間
通信とに対して、通信イベント時間で構成要素ノード間の通信をスケジューリン
グし、更に上記スケジュールされた通信に対して各構成要素ノードの通信スケジ
ュールを定義する通信スケジュール定義ロジックと、上記メッセージ担体を介して各構成要素ノードに対して各上記通信スケジュ
ールを送信する構成要素ノード通信スケジュールとを有する装置。
【請求項１７】各構成要素ノードが更に可変速度発振器を含む請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】各構成要素ノードが時間合わせロジックおよび発振器速度調整ロジックを更に
含む請求項１６に記載の装置。
【請求項１９】上記メッセージ担体がクロスバースイッチを含む請求項１６に記載の装置。
【請求項２０】上記メッセージ担体がネットワークトポロジを含む請求項１６に記載の装置。
【請求項２１】上記メッセージ担体が無線周波数通信システムを含む請求項１６に記載の装置
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