JP2004272323A - プログラム切り替え頻度低減スケジューリング方式 - Google Patents

プログラム切り替え頻度低減スケジューリング方式 Download PDF

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Abstract

【課題】ユーザプログラムへのCPUの割り当てに際して、ユーザプログラムの動作傾向に応じてCPUの切り替え頻度を低減する。
【解決手段】ユーザプログラム統計手段41は、ユーザプログラム1から連続動作時間T3の通知を受け取る。ユーザプログラム制御手段42は、ユーザプログラム統計手段41により受け取られた当該ユーザプログラムの連続動作時間T3に基づいてユーザプログラム1のCPU割り当て時間T2を決定する。CPU割り当て時間変更手段43は、ユーザプログラム1のCPU割り当て時間T2をユーザプログラム制御手段42により決定されたCPU割り当て時間T2に変更する。
【選択図】図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はプログラム切り替え頻度低減スケジューリング方式に関し、特に複数のユーザプログラムの実行を制御するオペレーティングシステムにおけるプログラム切り替え頻度低減スケジューリング方式に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のUNIX(登録商標)等の時分割システムにおいては、長時間動作するプロセスに低い優先度を割り当て、対話的な処理を優先するようなスケジューリングを行っていた。
【0003】
ところが、大規模な数値計算等の非対話的な処理を行う場合には、ユーザプログラムの切り替えが多くなるために、上記のようなスケジューリングでは効率が悪くなってしまうという欠点があった。
【0004】
このような問題に対処するために、従来のスケジューリング方式は、音声,画像処理などの実時間処理において、そのサービスの品質(Quality of Service)を保つために、ユーザプログラムがあらかじめ予測した必要処理時間を、CPU(Central Processing Unit)割り当て時間として固定的に指定できるようにしていた(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
【特許文献1】
特開平10−293694号公報(第4−5頁、図6)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この従来技術には、次のような問題点があった。
【0007】
第1の問題点は、ユーザプログラムによっては、その必要とするCPU割り当て時間を必ずしも予測できないということである。
【0008】
第2の問題点は、必要なCPU割り当て時間を予測できたとしても、ユーザプログラムの変更が必要となってしまい、またCPU割り当て時間の予測値を計算するために不必要なオーバヘッドが発生するということである。
【0009】
本発明の目的は、複数のユーザプログラムの実行を制御するオペレーティングシステムにおいて、ユーザプログラムの傾向に応じて当該ユーザプログラムのCPU割り当て時間を設定することにより、ユーザプログラムの切り替え頻度を低減できるようにしたプログラム切り替え頻度低減スケジューリング方式を提供することにある。
【0010】
また、本発明の他の目的は、複数のユーザプログラムの実行を制御するオペレーティングシステムにおいて、ユーザプログラムの動作の履歴に見合ったCPU割り当て時間を設定することにより、ユーザプログラムの切り替え頻度を低減できるようにしたプログラム切り替え頻度低減スケジューリング方式を提供することにある。
【0011】
さらに、本発明の別の目的は、複数のユーザプログラムの実行を制御するオペレーティングシステムにおいて、指定されたユーザプログラムの動作特性に見合ったCPU割り当て時間を設定することにより、ユーザプログラムの切り替え頻度を低減できるようにしたプログラム切り替え頻度低減スケジューリング方式を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明のプログラム切り替え頻度低減スケジューリング方式は、複数のユーザプログラムの実行を制御するオペレーティングシステムのスケジューリング機構において、ユーザプログラムから連続動作時間の通知を受け取るユーザプログラム統計手段と、前記ユーザプログラム統計手段により受け取られた当該ユーザプログラムの連続動作時間に基づいて当該ユーザプログラムのCPU割り当て時間を決定するユーザプログラム制御手段と、前記ユーザプログラム制御手段により決定されたCPU割り当て時間を用いて当該ユーザプログラムのCPU割り当て時間を変更するCPU割り当て時間変更手段とを有することを特徴とする。
【0013】
また、本発明のプログラム切り替え頻度低減スケジューリング方式は、複数のユーザプログラムの実行を制御するオペレーティングシステムにおいて、各ユーザプログラムが保持している累積実行時間とCPU割り当て時間とを比較し、累積実行時間がCPU割り当て時間を超過している場合には、CPU上で実行しているユーザプログラムの切り替えを指示するスケジューリング機構と、前記スケジューリング機構からのユーザプログラムの切り替え指示に従ってCPU上で実行している当該ユーザプログラムを停止させ、実行可能だがCPUを割り当てられていなかった別ユーザプログラムを選定して、選定された別ユーザプログラムに当該CPUを割り当てて実行させるCPU群管理機構と、ユーザプログラムから連続動作時間の通知を受け取るユーザプログラム統計手段と、前記ユーザプログラム統計手段により受け取られた当該ユーザプログラムの連続動作時間に基づいて当該ユーザプログラムのCPU割り当て時間を決定するユーザプログラム制御手段と、前記ユーザプログラム制御手段により決定されたCPU割り当て時間を用いて当該ユーザプログラムのCPU割り当て時間を変更するCPU割り当て時間変更手段とを有することを特徴とする。
【0014】
また、本発明のプログラム切り替え頻度低減スケジューリング方式は、複数のユーザプログラムの実行を制御するオペレーティングシステムにおいて、各ユーザプログラムが保持している累積実行時間とCPU割り当て時間とを比較し、累積実行時間がCPU割り当て時間を超過している場合には、CPU上で実行しているユーザプログラムの切り替えを指示するスケジューリング機構と、前記スケジューリング機構からのユーザプログラムの切り替え指示に従ってCPU上で実行している当該ユーザプログラムを停止させ、実行可能だがCPUを割り当てられていなかった別ユーザプログラムを選定して、選定された別ユーザプログラムに当該CPUを割り当てて実行させるCPU群管理機構と、各ユーザプログラムの動作特性を記述するプログラム動作情報と、ユーザプログラムから連続動作時間の通知を受け取るユーザプログラム統計手段と、前記ユーザプログラム統計手段により受け取られた当該ユーザプログラムの連続動作時間および前記プログラム動作情報に記述された当該ユーザプログラムの動作特性に基づいて当該ユーザプログラムのCPU割り当て時間を決定するユーザプログラム制御手段と、前記ユーザプログラム制御手段により決定されたCPU割り当て時間を用いて当該ユーザプログラムのCPU割り当て時間を変更するCPU割り当て時間変更手段とを有することを特徴とする。
【0015】
さらに、本発明のプログラム切り替え頻度低減スケジューリング方式は、前記スケジューリング機構が、一定の起動時間間隔で起動され、その度にすべてのCPUについて、実行中のユーザプログラムの累積実行時間に自身の起動時間間隔と同等の時間を加算し、累積実行時間とCPU割り当て時間との比較を行い、累積実行時間がCPU割り当て時間より大きくなっていた場合には、CPU上で実行しているユーザプログラムの切り替えを指示することを繰り返すことを特徴とする。
【0016】
さらにまた、本発明のプログラム切り替え頻度低減スケジューリング方式は、前記ユーザプログラム統計手段が、ユーザプログラムから連続動作時間の通知を受け取ると起動され、通知された連続動作時間が所定時間範囲内にあるかどうかを判定し、連続動作時間が所定時間範囲内にない場合にはそのまま当該ユーザプログラムに制御を戻し、連続動作時間が所定時間範囲内にある場合には当該ユーザプログラムの連続動作時間を前記ユーザプログラム制御手段に渡すことを特徴とする。
【0017】
また、本発明のプログラム切り替え頻度低減スケジューリング方式は、前記ユーザプログラム制御手段が、今回の連続動作時間を次回のCPU割り当て時間に決定することを特徴とする。
【0018】
さらに、本発明のプログラム切り替え頻度低減スケジューリング方式は、前記ユーザプログラム制御手段が、今回の連続動作時間のA%と今回のCPU割り当て時間のB(ただし、A+B=100)%との和を次回のCPU割り当て時間に決定することを特徴とする。
【0019】
さらにまた、本発明のプログラム切り替え頻度低減スケジューリング方式は、前記ユーザプログラム制御手段が、前記プログラム動作情報に当該ユーザプログラムの動作特性が記述されていない場合には次回のCPU割り当て時間を中に決定し、前記プログラム動作情報に当該ユーザプログラムの動作特性が長時間連続動作と記述されている場合には次回のCPU割り当て時間を大に決定し、前記プログラム動作情報に当該ユーザプログラムの動作特性が応答性が必要と記述されている場合には次回のCPU割り当て時間を小に決定することを特徴とする。
【0020】
また、本発明のプログラム切り替え頻度低減スケジューリング方式は、前記ユーザプログラム制御手段が、前記プログラム動作情報に当該ユーザプログラムの動作特性が記述されていない場合には今回の連続動作時間を次回のCPU割り当て時間に決定し、前記プログラム動作情報に当該ユーザプログラムの動作特性が長時間連続動作と記述されている場合には今回の連続動作時間のA(A>100)%を次回のCPU割り当て時間に決定し、前記プログラム動作情報に当該ユーザプログラムの動作特性が応答性が必要と記述されている場合には今回の連続動作時間のB(B<100)%を次回のCPU割り当て時間に決定することを特徴とする。
【0021】
一方、本発明のCPU割り当て時間設定方法は、ユーザプログラム統計手段が、ユーザプログラムから連続動作時間の通知を受け取る工程と、ユーザプログラム制御手段が、前記ユーザプログラム統計手段により受け取られた当該ユーザプログラムの連続動作時間に基づいて当該ユーザプログラムのCPU割り当て時間を決定する工程と、CPU割り当て時間変更手段が、前記ユーザプログラム制御手段により決定されたCPU割り当て時間を用いて当該ユーザプログラムのCPU割り当て時間を変更する工程とを含むことを特徴とする。
【0022】
また、本発明のCPU割り当て時間設定方法は、ユーザプログラム統計手段が、ユーザプログラムから連続動作時間の通知を受け取る工程と、ユーザプログラム制御手段が、前記ユーザプログラム統計手段により受け取られた当該ユーザプログラムの連続動作時間およびプログラム動作情報に記述された当該ユーザプログラムの動作特性に基づいて当該ユーザプログラムのCPU割り当て時間を決定する工程と、CPU割り当て時間変更手段が、前記ユーザプログラム制御手段により決定されたCPU割り当て時間を用いて当該ユーザプログラムのCPU割り当て時間を変更する工程とを含むことを特徴とする。
【0023】
他方、本発明のスケジューリングプログラムは、コンピュータを、ユーザプログラムから連続動作時間の通知を受け取るユーザプログラム統計手段,前記ユーザプログラム統計手段により受け取られた当該ユーザプログラムの連続動作時間に基づいて当該ユーザプログラムのCPU割り当て時間を決定するユーザプログラム制御手段,および前記ユーザプログラム制御手段により決定されたCPU割り当て時間を用いて当該ユーザプログラムのCPU割り当て時間を変更するCPU割り当て時間変更手段として動作させることを特徴とする。
【0024】
また、本発明のスケジューリングプログラムは、コンピュータを、各ユーザプログラムが保持している累積実行時間とCPU割り当て時間とを比較し、累積実行時間がCPU割り当て時間を超過している場合にはCPU上で動作しているユーザプログラムの切り替えを指示するスケジューリング機構,前記スケジューリング機構からのユーザプログラムの切り替え指示に従ってCPU上で実行している当該ユーザプログラムを停止させ、実行可能だがCPUを割り当てられていなかった別ユーザプログラムを選定して、選定された別ユーザプログラムに当該CPUを割り当てて実行させるCPU群管理機構,ユーザプログラムから連続動作時間の通知を受け取るユーザプログラム統計手段,前記ユーザプログラム統計手段により受け取られた当該ユーザプログラムの連続動作時間に基づいて当該ユーザプログラムのCPU割り当て時間を決定するユーザプログラム制御手段,および前記ユーザプログラム制御手段により決定されたCPU割り当て時間を用いて当該ユーザプログラムのCPU割り当て時間を変更するCPU割り当て時間変更手段として動作させることを特徴とする。
【0025】
さらに、本発明のスケジューリングプログラムは、コンピュータを、各ユーザプログラムが保持している累積実行時間とCPU割り当て時間とを比較し、累積実行時間がCPU割り当て時間を超過している場合にはCPU上で動作しているユーザプログラムの切り替えを指示するスケジューリング機構,前記スケジューリング機構からのユーザプログラムの切り替え指示に従ってCPU上で実行している当該ユーザプログラムを停止させ、実行可能だがCPUを割り当てられていなかった別ユーザプログラムを選定して、選定された別ユーザプログラムに当該CPUを割り当てて実行させるCPU群管理機構,各ユーザプログラムの動作特性を記述するプログラム動作情報,ユーザプログラムから連続動作時間の通知を受け取るユーザプログラム統計手段,前記ユーザプログラム統計手段により受け取られた当該ユーザプログラムの連続動作時間および前記プログラム動作情報に記述された当該ユーザプログラムの動作特性に基づいて当該ユーザプログラムのCPU割り当て時間を決定するユーザプログラム制御手段,ならびに前記ユーザプログラム制御手段により決定されたCPU割り当て時間を用いて当該ユーザプログラムのCPU割り当て時間を変更するCPU割り当て時間変更手段として動作させることを特徴とする。
【0026】
本発明によれば、CPUでのユーザプログラムの切り替えには多大な処理時間が一般に必要であるため、長時間連続動作する傾向があるユーザプログラムの場合には、CPU割り当て時間を延長することでCPUでのユーザプログラムの切り替え頻度が低減され、より高い処理性能を得ることができる。また、外部事象への応答が重要で、頻繁にCPUを解放する傾向のあるユーザプログラムの場合には、CPU割り当て時間を短縮することで、より高いCPU使用率を得ることができる。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【0028】
図1を参照すると、本発明の第1の実施の形態に係るプログラム切り替え頻度低減スケジューリング方式は、ユーザプログラム1と、ユーザプログラム1を解釈して実行するCPU2と、複数のCPU2を管理し各CPU2に割り当てられるユーザプログラム1の切り替えを行うCPU群管理機構3と、CPU群管理機構3と協調してCPU2のユーザプログラム1への割り当てを制御するスケジューリング機構4とから、その主要部が構成されている。
【0029】
各ユーザプログラム1は、オペレーティングシステム(図示せず)によって管理され、CPU2のいずれかによって実行される。
【0030】
各CPU2は、CPU群管理機構3によって管理されている。
【0031】
CPU群管理機構3は、スケジューリング機構4の指示に従って各CPU2に対してユーザプログラム1の割り当てを行う。
【0032】
スケジューリング機構4は、各ユーザプログラム1対応に、累積実行時間T1と、CPU割り当て時間T2と、連続動作時間T3とを管理している。スケジューリング機構4は、各ユーザプログラム1が保持している累積実行時間T1と、CPU割り当て時間T2とを検査し、前者が後者を超過している場合には、ユーザプログラム1の切り替えをCPU群管理機構3に指示する。
【0033】
累積実行時間T1は、スケジューリング機構4が一定の起動時間間隔で起動される度に、この起動時間間隔に相当する時間が累積される実行時間であり、ユーザプログラム1のCPU割り当て時間T2以下の値をとる。累積実行時間T1は、累積実行時間T1がCPU割り当て時間T2を超過したとき,およびユーザプログラム1が割り当てられたCPU2を自発的に解放したときに値0にリセットされる。
【0034】
CPU割り当て時間T2は、ユーザプログラム制御手段42により決定され、CPU割り当て時間変更手段43によって変更される、CPU2にユーザプログラム1を割り当て可能な最大時間である。CPU割り当て時間T2は、CPU割り当て時間変更手段43から明示的に指定されない限り、そのユーザプログラム1から起動された子プログラムにも引き継がれる。
【0035】
連続動作時間T3は、CPU2を自発的に解放すること無く連続して動作した時間である。連続動作時間T3は、ユーザプログラム1がCPU割り当て時間T2を使い切ってCPU2が解放されるときにCPU割り当て時間T2を加算され、またユーザプログラム1がCPU2を自発的に解放するときに累積実行時間T1を加算される。ユーザプログラム1がCPU2を自発的に解放することなくCPU割り当て時間T2を超えて連続して動作する場合、複数の累積実行時間T1が組み合わされて連続動作時間T3を構成することになる。
【0036】
スケジューリング機構4は、ユーザプログラム統計手段41と、ユーザプログラム制御手段42と、CPU割り当て時間変更手段43とを含んで構成されている。スケジューリング機構4は、短い一定時間間隔で起動され、起動されるたびにすべてのCPU2で実行中のユーザプログラム1の累積実行時間T1とCPU割り当て時間T2とを比較し、前者が後者を超過している場合には、ユーザプログラム1の切り替えをCPU群管理機構3に指示する。
【0037】
ユーザプログラム統計手段41は、ユーザプログラム1から累積実行時間T1の通知を受け取ると起動され、通知された連続動作時間T3が所定時間範囲内にあるかどうかを判定し、所定時間範囲外にあるときには、そのままユーザプログラム1に制御を戻す。これは、通知された連続動作時間T3があまりにも短いまたはあまりにも長い場合には、統計的に有意でない値を採用することによる極端なCPU割り当て時間T2の変化を回避するための措置である。
【0038】
ユーザプログラム制御手段42は、ユーザプログラム統計手段41から各ユーザプログラム1の連続動作時間T3を取得し、連続動作時間T3に応じて当該ユーザプログラム1のCPU割り当て時間T2を決定し、CPU割り当て時間T2の変更をCPU割り当て時間変更手段43に指示する。
【0039】
CPU割り当て時間変更手段43は、ユーザプログラム制御手段42からのCPU割り当て時間T2の変更指示に応じてユーザプログラム1のCPU割り当て時間T2を更新する。
【0040】
図2を参照すると、スケジューリング機構4の起動時の処理は、累積実行時間更新ステップA1と、累積実行時間のCPU割り当て時間超過判定ステップA2と、累積実行時間0リセットステップA3と、当該ユーザプログラム切り替え指示ステップA4と、当該ユーザプログラム停止ステップA5と、別ユーザプログラム選定ステップA6と、別ユーザプログラムへのCPU割り当てステップA7と、連続動作時間へのCPU割り当て時間加算ステップA8と、全CPU実施判定ステップA9と、一定起動時間間隔休止ステップA10とからなる。
【0041】
図3を参照すると、ユーザプログラム1がCPU2を自発的に解放する場合の処理は、連続動作時間への累積実行時間加算ステップB1と、累積実行時間0リセットステップB2と、連続動作時間通知ステップB3と、ユーザプログラム統計手段起動ステップB4と、連続動作時間所定時間範囲内判定ステップB5と、連続動作時間通知ステップB6と、CPU割り当て時間決定ステップB7と、CPU割り当て時間変更ステップB8と、連続動作時間0リセットステップB9と、CPU解放ステップB10とからなる。
【0042】
次に、このように構成された第1の実施の形態に係るプログラム切り替え頻度低減スケジューリング方式の動作について、図1,図2および図3を参照して説明する。
【0043】
起動されたユーザプログラム1は、図2に示すようにスケジューリング機構4によって制御される。
【0044】
スケジューリング機構4は、一定の起動時間間隔で起動され、その度にすべてのCPU2について、以下の処理を繰り返す。
【0045】
まず、スケジューリング機構4は、CPU2上で実行中のユーザプログラム1の累積実行時間T1にスケジューリング機構4の起動時間間隔と同等の時間を加算して更新する(ステップA1)。
【0046】
次に、スケジューリング機構4は、当該ユーザプログラム1の累積実行時間T1が当該ユーザプログラム1のCPU割り当て時間T2を超過したかどうかを判定する(ステップA2)。
【0047】
累積実行時間T1がCPU割り当て時間T2を超過していなかった場合には(ステップA2でノー)、スケジューリング機構4は、ステップA9に制御を移す。
【0048】
累積実行時間T1がCPU割り当て時間T2を超過していた場合には(ステップA2でイエス)、スケジューリング機構4は、当該ユーザプログラム1の累積実行時間T1を0リセットした後に(ステップA3)、当該ユーザプログラム1の切り替えをCPU群管理機構3に指示する(ステップA4)。
【0049】
CPU群管理機構3は、スケジューリング機構4からのユーザプログラム1の切り替え指示に従って、CPU2上で動作する当該ユーザプログラム1を停止させ(ステップA5)、実行可能だがCPU2を割り当てられていなかった別のユーザプログラム1(以下、別ユーザプログラム1という)を選定し(ステップA6)、選定された別ユーザプログラム1に当該CPU2を割り当てて実行させる(ステップA7)。
【0050】
次に、スケジューリング機構4は、当該ユーザプログラム1のCPU割り当て時間T2を当該ユーザプログラム1の連続動作時間T3に加算する(ステップA8)。ここで、当該ユーザプログラム1のCPU割り当て時間T2を当該ユーザプログラム1の連続動作時間T3に加算しているのは、当該ユーザプログラム1がCPU割り当て時間T2を使い切ったことを記録するためである。
【0051】
続いて、スケジューリング機構4は、すべてのCPU2について繰り返したかどうかを判定し(ステップA9)、繰り返していなければ(ステップA9でノー)、ステップA1に制御を戻す。
【0052】
すべてのCPU2について繰り返したならば(ステップA9でイエス)、スケジューリング機構4は、一定の起動時間間隔の休止をした後に(ステップA10)、ステップA1に制御を戻す。
【0053】
次に、ユーザプログラム1がCPU2を自発的に解放する場合の処理を、図1および図3を参照しながら説明する。
【0054】
CPU2を自発的に解放するユーザプログラム1は、当該ユーザプログラム1がそれまで実行した時間である累積実行時間T1を自ユーザプログラム1の連続動作時間T3に加算する(ステップB1)。これは、CPU2を自発的に解放することに伴って、それまでの累積実行時間T1(これはCPU割り当て時間T2未満であることがありえる)を連続動作時間T3に記録するためである。
【0055】
次に、ユーザプログラム1は、当該ユーザプログラム1の累積実行時間T1を0リセットした後に(ステップB2)、加算後の連続動作時間T3をスケジューリング機構4のユーザプログラム統計手段41に通知する(ステップB3)。
【0056】
ユーザプログラム統計手段41は、連続動作時間T3の通知を受け取ると起動され(ステップB4)、通知された連続動作時間T3が所定時間範囲内にあるかどうかを判定する(ステップB5)。
【0057】
連続動作時間T3が所定時間範囲外にある場合には(ステップB5でノー)、連続動作時間T3があまりにも短いまたはあまりにも長い統計的に有意でない値を採用することによる極端なCPU割り当て時間T2の変化を回避するために、そのままユーザプログラム1に制御を戻す。
【0058】
一方、連続動作時間T3が所定時間範囲内にある場合には(ステップB5でイエス)、ユーザプログラム統計手段41は、連続動作時間T3をユーザプログラム制御手段42に通知する(ステップB6)。
【0059】
ユーザプログラム制御手段42は、通知された連続動作時間T3に基づいて次回のCPU割り当て時間T2を決定する(ステップB7)。ここで、次回のCPU割り当て時間T2を決定する方法としては、様々の方法を採用することができる。例えば、今回の連続動作時間T3を次回のCPU割り当て時間T2に決定して、単純に今回の連続動作時間T3を次回のCPU割り当て時間T2に反映させることができる。また、今回の連続動作時間T3の80%と今回のCPU割り当て時間T2の20%との和を次回のCPU割り当て時間T2に決定して、今回の連続動作時間T3の影響と今回のCPU割り当て時間T2の影響とを次回のCPU割り当て時間T2に反映させることもできる。
【0060】
次に、ユーザプログラム制御手段42は、CPU割り当て時間変更手段43を用いて当該ユーザプログラム1のCPU割り当て時間T2を変更し(ステップB8)、ユーザプログラム1に制御を戻す。
【0061】
ユーザプログラム統計手段41またはユーザプログラム制御手段42から制御が戻ると、当該ユーザプログラム1は、自ユーザプログラム1の連続動作時間T3を0にリセットし(ステップB9)、スケジューリング機構4を呼び出してCPU2を解放する(ステップB10)。
【0062】
第1の実施の形態によれば、長時間連続動作する傾向のあるユーザプログラム1に比較的長いCPU割り当て時間T2が与えられる結果、長時間連続動作する傾向のあるユーザプログラム1の切り替え頻度が下がり、ユーザプログラム1の処理性能が向上する。その理由は、ユーザプログラム1の切り替えに伴う、CPU2に内蔵された高速な一次記憶(レジスタ,キャッシュメモリ等)の二次記憶への書き出しの頻度が下がるためであり、また長時間連続動作する傾向のあるユーザプログラム1は一次記憶上で大量の演算を行うことが多いためである。
【0063】
また、長時間連続動作する傾向のあるユーザプログラム1であっても、その一連の動作の中には頻繁にCPU2を解放しながら動作するような部分が含まれることがあるが、そのような場合にも自動的に動作に追従してCPU割り当て時間T2を短縮することができる。
【0064】
[第2の実施の形態]
次に、本発明の第2の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【0065】
図4を参照すると、本発明の第2の実施の形態に係るプログラム切り替え頻度低減スケジューリング方式は、図1に示した第1の実施の形態に係るプログラム切り替え頻度低減スケジューリング方式におけるユーザプログラム制御手段42に対して、プログラム動作情報44をもつ点だけが異なる。それゆえ、特に言及しない部分には同一符号を付して、それらの詳しい説明を省略する。
【0066】
プログラム動作情報44には、各ユーザプログラム1について、長時間連続動作する傾向がある,応答性が必要である等の動作特性を記述しておくことができる。
【0067】
ユーザプログラム制御手段42は、ユーザプログラム統計手段41から通知された連続動作時間T3ばかりではなく、プログラム動作情報44に記述された当該ユーザプログラム1の動作特性に合わせて、各ユーザプログラム1のCPU割り当て時間T2を変化させる。このため、より詳細な調整が可能となる。
【0068】
図5を参照すると、ユーザプログラム制御手段42の処理は、プログラム動作情報入力ステップC1と、ユーザプログラム動作特性記述判定ステップC2と、長時間連続動作傾向判定ステップC3と、応答性必要判定ステップC4と、CPU割り当て時間中決定ステップC5と、CPU割り当て時間大決定ステップC6と、CPU割り当て時間小決定テップC7と、CPU割り当て時間変更ステップC8とからなる。
【0069】
次に、このように構成された第2の実施の形態に係るプログラム切り替え頻度低減スケジューリング方式の動作について、図1に示した第1の実施の形態に係るプログラム切り替え頻度低減スケジューリング方式の動作との相違点を中心に説明する。
【0070】
スケジューリング機構4の動作およびCPU2を自発的に解放するユーザプログラム1の動作は、図2および図3と同等であるため、説明を省略する。
【0071】
ユーザプログラム統計手段41から連続動作時間T3の通知を受け取ると(図3のステップB6)、ユーザプログラム制御手段42は、当該ユーザプログラム1のプログラム動作情報44を入力し(ステップC1)、当該ユーザプログラム1の動作特性が記述されているかどうかを判定する(ステップC2)。
【0072】
当該ユーザプログラム1の動作特性が記述されていない場合には(ステップC2でノー)、ユーザプログラム制御手段42は、当該ユーザプログラム1のCPU割り当て時間T2を中に決定する(ステップC7)。例えば、今回の連続動作時間T3をそのまま次回のCPU割り当て時間T2に決定する。
【0073】
当該ユーザプログラム1の動作特性が長時間連続動作する傾向があると記述されていた場合には(ステップC3でイエス)、ユーザプログラム制御手段42は、当該ユーザプログラム1のCPU割り当て時間T2を大に決定する(ステップC4)。例えば、今回の連続動作時間T3の120%を次回のCPU割り当て時間T2に決定する。
【0074】
当該ユーザプログラム1の動作特性が応答性が必要であると記述されていた場合には(ステップC4でイエス)、ユーザプログラム制御手段42は、当該ユーザプログラム1のCPU割り当て時間T2を小に決定する(ステップC6)。例えば、今回の連続動作時間T3の80%を次回のCPU割り当て時間T2に決定する。
【0075】
次に、ユーザプログラム制御手段42は、当該ユーザプログラム1のCPU割り当て時間T2をCPU割り当て時間変更手段43により変更する(ステップC8)。
【0076】
第2の実施の形態によれば、プログラム動作情報44に各ユーザプログラム1について長時間連続動作する傾向がある,応答性が必要である等の動作特性を記述しておき、ユーザプログラム制御手段42が、ユーザプログラム統計手段41から通知された連続動作時間T3ばかりではなく、プログラム動作情報44に記述されたユーザプログラム1の動作特性に合わせて、ユーザプログラム1のCPU割り当て時間T2を変化させるので、ユーザプログラム1の動作特性に合ったより詳細なCPU割り当て時間T2の調整が可能となる。
【0077】
[第3の実施の形態]
図6は、本発明の第3の実施の形態に係るプログラム切り替え頻度低減スケジューリング方式の構成を示すブロック図である。本実施の形態に係るプログラム切り替え頻度低減スケジューリング方式は、図1に示した第1の実施の形態に係るプログラム切り替え頻度低減スケジューリング方式を搭載するコンピュータ100に対してスケジューリングプログラム200を付加するようにした点だけが異なる。したがって、その他の特に言及しない部分には同一符号を付して、それらの詳しい説明を省略する。
【0078】
スケジューリングプログラム200は、コンピュータ100に読み込まれ、コンピュータ100の動作を、ユーザプログラム統計手段41,ユーザプログラム制御手段42,CPU割り当て時間変更手段43等として制御する。スケジューリングプログラム200の制御によるコンピュータ100の動作は、第1の実施の形態におけるプログラム切り替え頻度低減スケジューリング方式の動作と全く同様になるので、その詳しい説明を割愛する。
【0079】
[第4の実施の形態]
図7は、本発明の第4の実施の形態に係るプログラム切り替え頻度低減スケジューリング方式の構成を示すブロック図である。本実施の形態に係るプログラム切り替え頻度低減スケジューリング方式は、図4に示した第2の実施の形態に係るプログラム切り替え頻度低減スケジューリング方式を搭載するコンピュータ300に対してスケジューリングプログラム400を付加するようにした点だけが異なる。したがって、その他の特に言及しない部分には同一符号を付して、それらの詳しい説明を省略する。
【0080】
スケジューリングプログラム400は、コンピュータ300に読み込まれ、コンピュータ300の動作を、ユーザプログラム統計手段41,ユーザプログラム制御手段42,CPU割り当て時間変更手段43,プログラム動作情報44等として制御する。スケジューリングプログラム400の制御によるコンピュータ300の動作は、第2の実施の形態におけるプログラム切り替え頻度低減スケジューリング方式の動作と全く同様になるので、その詳しい説明を割愛する。
【0081】
【発明の効果】
第1の効果は、長時間連続動作する傾向のあるユーザプログラムに連続した処理時間が与えられる結果、そのようなユーザプログラムの切り替え頻度が下がり、ユーザプログラムの処理性能が向上する。その理由は、ユーザプログラムの切り替えに伴うCPUに内蔵された高速な一次記憶(レジスタ,キャッシュメモリ等)の二次記憶への書き出しの頻度が下がるためであり、またそのようなユーザプログラムは一次記憶上で大量の演算を行うことが多いためである。
【0082】
第2の効果は、長時間連続動作する傾向のあるユーザプログラムであっても、その一連の動作の中には頻繁にCPUを解放しながら動作するような部分が含まれることがあるが、そのような場合にも自動的に動作に追従してCPU割り当て時間を短縮できることである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係るプログラム切り替え頻度低減スケジューリング方式の構成を示すブロック図である。
【図2】図1中のスケジューリング機構によるユーザプログラムの制御を示すフローチャートである。
【図3】図1中のユーザプログラムがCPUを自発的に解放する場合の処理を示すフローチャートである。
【図4】本発明の第2の実施の形態に係るプログラム切り替え頻度低減スケジューリング方式の構成を示すブロック図である。
【図5】図4中のユーザプログラム制御手段の処理を示すフローチャートである。
【図6】本発明の第3の実施の形態に係るプログラム切り替え頻度低減スケジューリング方式の構成を示すブロック図である。
【図7】本発明の第4の実施の形態に係るプログラム切り替え頻度低減スケジューリング方式の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 ユーザプログラム
2 CPU
3 CPU群管理機構
4 スケジューリング機構
41 ユーザプログラム統計手段
42 ユーザプログラム制御手段
43 CPU割り当て時間変更手段
100,300 コンピュータ
200,400 スケジューリングプログラム
A1 累積実行時間更新ステップ
A2 累積実行時間のCPU割り当て時間超過判定ステップ
A3 累積実行時間0リセットステップ
A4 当該ユーザプログラム切り替え指示ステップ
A5 当該ユーザプログラム停止ステップ
A6 別ユーザプログラム選定ステップ
A7 別ユーザプログラムへのCPU割り当てステップ
A8 連続動作時間へのCPU割り当て時間加算ステップ
A9 全CPU実施判定ステップ
A10 一定起動時間間隔休止ステップ
B1 連続動作時間への累積実行時間加算ステップ
B2 累積実行時間0リセットステップ
B3 連続動作時間通知ステップ
B4 ユーザプログラム統計手段起動ステップ
B5 連続動作時間所定時間範囲内判定ステップ
B6 連続動作時間通知ステップ
B7 別ユーザプログラムへのCPU割り当て時間決定ステップ
B8 CPU割り当て時間変更ステップ
B9 連続動作時間リセットステップ
B10 CPU解放ステップ
C1 プログラム動作情報入力ステップ
C2 ユーザプログラム動作特性記述判定ステップ
C3 長時間連続動作傾向判定ステップ
C4 応答性必要判定ステップ
C5 CPU割り当て時間中決定ステップ
C6 CPU割り当て時間大決定ステップ
C7 CPU割り当て時間小決定テップ
C8 CPU割り当て時間変更ステップ
T1 累積実行時間
T2 CPU割り当て時間
T3 連続動作時間

Claims (14)

  1. 複数のユーザプログラムの実行を制御するオペレーティングシステムのスケジューリング機構において、
    ユーザプログラムから連続動作時間の通知を受け取るユーザプログラム統計手段と、
    前記ユーザプログラム統計手段により受け取られた当該ユーザプログラムの連続動作時間に基づいて当該ユーザプログラムのCPU割り当て時間を決定するユーザプログラム制御手段と、
    前記ユーザプログラム制御手段により決定されたCPU割り当て時間を用いて当該ユーザプログラムのCPU割り当て時間を変更するCPU割り当て時間変更手段と
    を有することを特徴とするプログラム切り替え頻度低減スケジューリング方式。
  2. 複数のユーザプログラムの実行を制御するオペレーティングシステムにおいて、
    各ユーザプログラムが保持している累積実行時間とCPU割り当て時間とを比較し、累積実行時間がCPU割り当て時間を超過している場合には、CPU上で実行しているユーザプログラムの切り替えを指示するスケジューリング機構と、
    前記スケジューリング機構からのユーザプログラムの切り替え指示に従ってCPU上で実行している当該ユーザプログラムを停止させ、実行可能だがCPUを割り当てられていなかった別ユーザプログラムを選定して、選定された別ユーザプログラムに当該CPUを割り当てて実行させるCPU群管理機構と、
    ユーザプログラムから連続動作時間の通知を受け取るユーザプログラム統計手段と、
    前記ユーザプログラム統計手段により受け取られた当該ユーザプログラムの連続動作時間に基づいて当該ユーザプログラムのCPU割り当て時間を決定するユーザプログラム制御手段と、
    前記ユーザプログラム制御手段により決定されたCPU割り当て時間を用いて当該ユーザプログラムのCPU割り当て時間を変更するCPU割り当て時間変更手段と
    を有することを特徴とするプログラム切り替え頻度低減スケジューリング方式。
  3. 複数のユーザプログラムの実行を制御するオペレーティングシステムにおいて、
    各ユーザプログラムが保持している累積実行時間とCPU割り当て時間とを比較し、累積実行時間がCPU割り当て時間を超過している場合には、CPU上で実行しているユーザプログラムの切り替えを指示するスケジューリング機構と、
    前記スケジューリング機構からのユーザプログラムの切り替え指示に従ってCPU上で実行している当該ユーザプログラムを停止させ、実行可能だがCPUを割り当てられていなかった別ユーザプログラムを選定して、選定された別ユーザプログラムに当該CPUを割り当てて実行させるCPU群管理機構と、
    各ユーザプログラムの動作特性を記述するプログラム動作情報と、
    ユーザプログラムから連続動作時間の通知を受け取るユーザプログラム統計手段と、
    前記ユーザプログラム統計手段により受け取られた当該ユーザプログラムの連続動作時間および前記プログラム動作情報に記述された当該ユーザプログラムの動作特性に基づいて当該ユーザプログラムのCPU割り当て時間を決定するユーザプログラム制御手段と、
    前記ユーザプログラム制御手段により決定されたCPU割り当て時間を用いて当該ユーザプログラムのCPU割り当て時間を変更するCPU割り当て時間変更手段と
    を有することを特徴とするプログラム切り替え頻度低減スケジューリング方式。
  4. 前記スケジューリング機構が、一定の起動時間間隔で起動され、その度にすべてのCPUについて、実行中のユーザプログラムの累積実行時間に自身の起動時間間隔と同等の時間を加算し、累積実行時間とCPU割り当て時間との比較を行い、累積実行時間がCPU割り当て時間より大きくなっていた場合には、CPU上で実行しているユーザプログラムの切り替えを指示することを繰り返すことを特徴とする請求項2または請求項3記載のプログラム切り替え頻度低減スケジューリング方式。
  5. 前記ユーザプログラム統計手段が、ユーザプログラムから連続動作時間の通知を受け取ると起動され、通知された連続動作時間が所定時間範囲内にあるかどうかを判定し、連続動作時間が所定時間範囲内にない場合にはそのまま当該ユーザプログラムに制御を戻し、連続動作時間が所定時間範囲内にある場合には当該ユーザプログラムの連続動作時間を前記ユーザプログラム制御手段に渡すことを特徴とする請求項1,請求項2または請求項3記載のプログラム切り替え頻度低減スケジューリング方式。
  6. 前記ユーザプログラム制御手段が、今回の連続動作時間を次回のCPU割り当て時間に決定することを特徴とする請求項1または請求項2記載のプログラム切り替え頻度低減スケジューリング方式。
  7. 前記ユーザプログラム制御手段が、今回の連続動作時間のA%と今回のCPU割り当て時間のB(ただし、A+B=100)%との和を次回のCPU割り当て時間に決定することを特徴とする請求項1または請求項2記載のプログラム切り替え頻度低減スケジューリング方式。
  8. 前記ユーザプログラム制御手段が、前記プログラム動作情報に当該ユーザプログラムの動作特性が記述されていない場合には次回のCPU割り当て時間を中に決定し、前記プログラム動作情報に当該ユーザプログラムの動作特性が長時間連続動作と記述されている場合には次回のCPU割り当て時間を大に決定し、前記プログラム動作情報に当該ユーザプログラムの動作特性が応答性が必要と記述されている場合には次回のCPU割り当て時間を小に決定することを特徴とする請求項3記載のプログラム切り替え頻度低減スケジューリング方式。
  9. 前記ユーザプログラム制御手段が、前記プログラム動作情報に当該ユーザプログラムの動作特性が記述されていない場合には今回の連続動作時間を次回のCPU割り当て時間に決定し、前記プログラム動作情報に当該ユーザプログラムの動作特性が長時間連続動作と記述されている場合には今回の連続動作時間のA(A>100)%を次回のCPU割り当て時間に決定し、前記プログラム動作情報に当該ユーザプログラムの動作特性が応答性が必要と記述されている場合には今回の連続動作時間のB(B<100)%を次回のCPU割り当て時間に決定することを特徴とする請求項3記載のプログラム切り替え頻度低減スケジューリング方式。
  10. ユーザプログラム統計手段が、ユーザプログラムから連続動作時間の通知を受け取る工程と、
    ユーザプログラム制御手段が、前記ユーザプログラム統計手段により受け取られた当該ユーザプログラムの連続動作時間に基づいて当該ユーザプログラムのCPU割り当て時間を決定する工程と、
    CPU割り当て時間変更手段が、前記ユーザプログラム制御手段により決定されたCPU割り当て時間を用いて当該ユーザプログラムのCPU割り当て時間を変更する工程と
    を含むことを特徴とするCPU割り当て時間設定方法。
  11. ユーザプログラム統計手段が、ユーザプログラムから連続動作時間の通知を受け取る工程と、
    ユーザプログラム制御手段が、前記ユーザプログラム統計手段により受け取られた当該ユーザプログラムの連続動作時間およびプログラム動作情報に記述された当該ユーザプログラムの動作特性に基づいて当該ユーザプログラムのCPU割り当て時間を決定する工程と、
    CPU割り当て時間変更手段が、前記ユーザプログラム制御手段により決定されたCPU割り当て時間を用いて当該ユーザプログラムのCPU割り当て時間を変更する工程と
    を含むことを特徴とするCPU割り当て時間設定方法。
  12. コンピュータを、ユーザプログラムから連続動作時間の通知を受け取るユーザプログラム統計手段,前記ユーザプログラム統計手段により受け取られた当該ユーザプログラムの連続動作時間に基づいて当該ユーザプログラムのCPU割り当て時間を決定するユーザプログラム制御手段,および前記ユーザプログラム制御手段により決定されたCPU割り当て時間を用いて当該ユーザプログラムのCPU割り当て時間を変更するCPU割り当て時間変更手段として動作させるためのスケジューリングプログラム。
  13. コンピュータを、各ユーザプログラムが保持している累積実行時間とCPU割り当て時間とを比較し、累積実行時間がCPU割り当て時間を超過している場合にはCPU上で動作しているユーザプログラムの切り替えを指示するスケジューリング機構,前記スケジューリング機構からのユーザプログラムの切り替え指示に従ってCPU上で実行している当該ユーザプログラムを停止させ、実行可能だがCPUを割り当てられていなかった別ユーザプログラムを選定して、選定された別ユーザプログラムに当該CPUを割り当てて実行させるCPU群管理機構,ユーザプログラムから連続動作時間の通知を受け取るユーザプログラム統計手段,前記ユーザプログラム統計手段により受け取られた当該ユーザプログラムの連続動作時間に基づいて当該ユーザプログラムのCPU割り当て時間を決定するユーザプログラム制御手段,および前記ユーザプログラム制御手段により決定されたCPU割り当て時間を用いて当該ユーザプログラムのCPU割り当て時間を変更するCPU割り当て時間変更手段として動作させるためのスケジューリングプログラム。
  14. コンピュータを、各ユーザプログラムが保持している累積実行時間とCPU割り当て時間とを比較し、累積実行時間がCPU割り当て時間を超過している場合にはCPU上で動作しているユーザプログラムの切り替えを指示するスケジューリング機構,前記スケジューリング機構からのユーザプログラムの切り替え指示に従ってCPU上で実行している当該ユーザプログラムを停止させ、実行可能だがCPUを割り当てられていなかった別ユーザプログラムを選定して、選定された別ユーザプログラムに当該CPUを割り当てて実行させるCPU群管理機構,各ユーザプログラムの動作特性を記述するプログラム動作情報,ユーザプログラムから連続動作時間の通知を受け取るユーザプログラム統計手段,前記ユーザプログラム統計手段により受け取られた当該ユーザプログラムの連続動作時間および前記プログラム動作情報に記述された当該ユーザプログラムの動作特性に基づいて当該ユーザプログラムのCPU割り当て時間を決定するユーザプログラム制御手段,ならびに前記ユーザプログラム制御手段により決定されたCPU割り当て時間を用いて当該ユーザプログラムのCPU割り当て時間を変更するCPU割り当て時間変更手段として動作させるためのスケジューリングプログラム。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014017013A (ja) * 2013-09-26 2014-01-30 Fujitsu Ltd マルチコアプロセッサシステム、マルチコアプロセッサシステムの制御方法、およびマルチコアプロセッサシステムの制御プログラム
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