JP2505020B2 - デ―タ処理システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 複数のデータ処理装置又はプロセッサにより共有され
る記憶領域の制御を行うデータ処理システムに関し， 記憶領域の解放，獲得等の処理の制御を確実に行うよ
うにしかつその制御を行うプロセッサの負担を小さくす
ることを目的とし， コマンド領域内に設けられ，当該コマンド領域の処理
の終了後に副プロセッサが処理すべき他のコマンド領域
を指示する情報を格納するポインタ格納領域と，前記副
プロセッサが処理すべきコマンド領域を指示する情報を
格納する先頭ポインタ領域と，前記先頭ポインタ領域の
情報を複写した情報を持つポインタ複写領域とを備え，
前記副プロセッサによる前記先頭ポインタ領域の指示す
るコマンド領域の処理の終了後，前記副プロセッサが前
記先頭ポインタ領域の情報を前記ポインタ複写領域に複
写し，その後，前記副プロセッサが前記ポインタ格納領
域の情報を前記先頭ポインタ領域に書き込むようにし， 主プロセッサが前記コマンド領域を獲得する際に，前
記先頭ポインタ領域とポインタ複写領域とを比較して当
該コマンド領域が解放されているか否かを調べる。よう
に構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はデータ処理システムに関し，更に詳しくは，
複数のデータ処理装置又はプロセッサにより共有される
記憶領域の制御を行うデータ処理システムに関する。

処理能力の向上等のために，最近のデータ処理システ
ムにおいては，同時に動作可能な複数のデータ処理装置
又はプロセッサ（以下，単にプロセッサという）を設け
ると共に，これらの間で主記憶装置を共有するようにし
ている。

このようなシステムにおいては,1つのプロセッサが共
有資源たる主記憶装置のある記憶領域を使用中に，他の
プロセッサが当該領域の内容を変更するとエラーを生じ
る。そこで，使用中はその領域について排他的占有とし
た上で処理を行う。

〔従来の技術〕

主及び副のプロセッサを有するデータ処理システムに
おける記憶領域の排他的占有及びその領域を使用した処
理は，第４図に示す順で行われる。

（ａ）主プロセッサは主記憶装置中のある記憶領域を
獲得して，情報を加工して書き込み（処理（ｉ）），
（ｂ）副プロセッサが使用できるように割り当てる（処
理（ii））。（ｃ）副プロセッサは当該記憶領域を使用
して，主プロセッサから指示された処理を行い（処理
（iii）），（ｄ）この処理が終るとその旨を主プロセ
ッサに通知する（処理（iv））。（ｅ）通知を受けた主
プロセッサは，副プロセッサによる以下の処理（vi）が
終了するのを待って，割り当てた記憶領域を解放する
（処理（ｖ））。

（ｆ）処理（vi）は，次のような処理である。即ち，
当該記憶領域には，副プロセッサが主プロセッサから割
り当てられた次の（別の）記憶領域を使用するための情
報も格納されている。一方，副プロセッサが前記処理終
了通知を行うのは副プロセッサが指示された処理を終了
した時点であり，前記情報の取り出しが終わっておら
ず，当該記憶領域の使用が完全には終わっていない時点
である。そこで，副プロセッサは前記処理終了通知後直
ちに前記情報の取り出しを行う（処理（vi））。そし
て，主プロセッサは，その終了を待って，記憶領域を解
放する（処理（ｖ））。

その後，（ｇ）主プロセッサは，他の処理を副プロセ
ッサに行わせるために，必要があれば当該記憶領域を再
獲得し，前記処理（ii）以下が行われる（処理（vi
i）。

〔発明が解決しようとする課題〕

副プロセッサが前記処理（vi）を行う際に，他の何ら
かの理由で当該副プロセッサに対する負荷が大きいと，
処理（vi）を終了するまでの時間が長くなってしまう。

この場合，当該副プロセッサに割り当てた記憶領域の
副プロセッサによる使用時間が長くなる結果，割り当て
済みの記憶領域が増え，主プロセッサが割り当てるため
の領域が不足する。一方，当該記憶領域から副プロセッ
サが前記情報を取り出す前に，主プロセッサがこの領域
を解放，再獲得，加工等してしまうと，副プロセッサが
前記情報を正しく取り出せない状態（エラー）が発生し
得る。

そこで，従来は，主プロセッサが前記通知を受けた
ら，主プロセッサは，副プロセッサが前記情報を取り出
して当該記憶領域を利用した処理が終了するのを常に監
視し，その終了後直ちに当該領域を解放するようにして
いた。

この方法によれば，エラーの発生は防止できるが，監
視期間中は主プロセッサが他の処理を行うことができな
いという問題があった。

本発明は，主プロセッサが簡単な比較処理を行うだけ
で，記憶領域の解放，獲得等の処理の制御を確実に行う
ようにしかつその制御を行うプロセッサの負担を小さく
したデータ処理システムを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理構成図であり，本発明によるデ
ータ処理システムを示している。

第１図において,1は主プロセッサ,2は副プロセッサ,3
は主及び副プロセッサ１及び２の共有資源としての記憶
装置,4は先頭ポインタ領域,5はコマンド領域でありポイ
ンタ格納領域６を含むもの,7はポインタ複写領域であ
る。

主プロセッサ１は副プロセッサ２に処理させるコマン
ドを作成し，これを両者の共有する記憶装置３内に格納
する。このために，主プロセッサ１は記憶装置３に適当
な領域（コマンド領域）を獲得し，これにコマンドを作
成（格納）してコマンド領域５とする。また，主プロセ
ッサ１はコマンド領域５の解放や，他のコマンドを格納
するために先にコマンド領域５であって現在解放された
コマンド領域の再獲得を行う。

副プロセッサ２は，先頭ポインタ領域４の内容（ポイ
ンタ０）が示すコマンド又はコマンド領域５についての
処理を行う。そして，当該処理が終了したら，副プロセ
ッサ２はその旨を主プロセッサ１に通知すると共に，ポ
インタ格納領域６の内容（ポインタ１）を取り出して先
頭ポインタ領域４に書き込む（内容をポインタ１とす
る）。

記憶装置３は，共有資源としての記憶領域であり，各
領域4,5及び７を含む。

先頭ポインタ領域４は，副プロセッサ２が持つ領域で
あり，当該副プロセッサ２が使用する領域（処理するコ
マンド領域５）を探す（指示する）情報（例えばポイン
タ０）を格納している。この情報は，副プロセッサ２に
よって，先頭ポインタ領域４にセットされる。主プロセ
ッサ１は，先頭ポインタ領域４への書き込みはできない
が，その内容を参照することはできる。

コマンド領域５は，コマンドを格納するために，主プ
ロセッサ１が獲得し副プロセッサ２に割り当てた記憶領
域である。コマンド領域は１又は２以上設けられる。各
コマンド領域は，コマンドを格納する他に，ポインタ格
納領域６を持つ。ポインタ格納領域６は，副プロセッサ
２が当該ポインタ格納領域６の含まれるコマンド領域５
の処理を終えた時に，次に処理すべきコマンド領域を指
示する情報（ポインタ１）を格納している。この情報
は，次に処理すべきコマンド領域がない時は「０」とさ
れ，一方，次に処理すべきコマンド領域がある時（コマ
ンド領域５が複数存在し，副プロセッサ２のコマンドチ
ェインを作っている時）はそのコマンド領域を指示す
る。

ポインタ複写領域７は，先頭ポインタ領域４の内容
（ポインタ０）を複写するための，又は，複写した領域
である。この複写は，主プロセッサ１によって行われ，
主プロセッサ１が副プロセッサ２からコマンド領域５に
ついての処理が終了した通知を受けた後に行われる。ポ
インタ複写領域７は，記憶装置３内のいずれにあっても
よいが，例えば，コマンド領域５内のポインタ格納領域
６以外に設けられる。即ち，複写しようとしている内容
（ポインタ０）が指示するコマンド領域5,又は，処理が
終了したという通知の対象となったコマンド領域５に設
けられ，かつ，ポインタ格納領域６の内容（ポインタ
１）を破壊しないように設けられる。

〔作用〕

本発明によれば，共有資源である記憶領域についての
複数のプロセッサによる制御は，次のように行われる。

主プロセッサ１はコマンドを作成し,1つのコマンド
領域を獲得し，これにコマンドを格納してコマンド領域
５とする。このコマンドは，コマンド領域５の処理終了
後に副プロセッサ２が処理すべきコマンド領域を示す情
報（ポインタ１）を含む。

副プロセッサ２がコマンド領域５を使用できるよう
に，主プロセッサ１はコマンド領域５を指示する情報
（ポインタ０）を副プロセッサ２に送り，コマンド領域
５を副プロセッサ２に割り当てる。

副プロセッサ２は情報（ポインタ０）を先頭ポイン
タ領域４にセットする。そして，この情報（ポインタ
０）が指示するコマンド領域５を用いて処理を行う。

処理が終了すると，副プロセッサ２はその旨を主プ
ロセッサ１に通知する。

通知を受けた主プロセッサ１は，先頭ポインタ領域
４の内容（ポインタ０）をコマンド領域５に複写したポ
インタ複写領域７とする。これにより，他の記憶（又は
コマンド）領域に影響を与えることなく，また，次に行
う処理についての情報（ポインタ１）を破壊することな
く，複写先を確保できる。コマンド領域５は使用済みで
あるから問題ない。

また，主プロセッサ１はコマンド領域５を解放す
る。即ち，他のコマンドを格納するために主プロセッサ
１が（再）獲得可能なコマンド領域とする。

一方，副プロセッサ２は，処理終了の通知を行った
後，ポインタ格納領域６の内容（ポインタ１）を取り出
し先頭ポインタ領域４に書き込む。この処理は，処理
と並列して行われるが，副プロセッサ２の負荷が小さけ
れば前記通知後速やかに行われ，負荷が大きければ通知
後比較的長時間を要する。

主プロセッサ１は，解放されているコマンド領域を
獲得して割り当てを行う際に，当該コマンド領域のポイ
ンタ複写領域７の内容（ポインタ０）と，先頭ポインタ
領域４の内容とを比較する。両者が一致した時は，主プ
ロセッサ１は処理が未だ終了していないとみなし，当
該領域を獲得可能なコマンド領域から除く。両者が一致
しない（異なる）時は，主プロセッサ１は処理が終了
しているとみなし，当該領域を新たなコマンドを格納す
るためのコマンド領域として（再）獲得する。

以上に述べた如く，本発明によれば，主プロセッサ１
は，ポインタ複写領域７と内容と先頭ポインタ領域４の
内容とを比較するという簡単な処理を行った上でコマン
ド領域５が解放されていなければ別のコマンド領域５を
獲得するように試みればよく，従来の場合のようにコマ
ンド領域５を解放した後ポインタ格納領域６の内容（ポ
インタ１）の取り出しが終了するのを常に監視する必要
がなくなる。従って，主プロセッサ１は他の処理を行う
ことができる。

また，先にコマンド領域５であって現在解放されてい
るコマンド領域の再獲得は，主プロセッサ１によって，
ポインタ格納領域６の内容の取り出しが終了しているこ
とを確認した上で行われる。従って，ポインタ格納領域
６の内容が破壊されることを防止できる。

また，主プロセッサ１が割り当てることができる記憶
（コマンド）領域の不足も見かけ上解消することがで
き，主プロセッサ１の処理が滞ることがなくなる。

〔実施例〕

第２図は本発明の実施例説明図であり，第３図は処理
フロー図である。

第２図において,8はセマフォレジスタ,50及び51はコ
マンド領域でありコマンド領域５に対応するもの,60及
び61はポインタ格納領域でありポインタ格納領域６に対
応するもの,70はポインタ複写領域でありポインタ複写
領域７に対応するものである。

第１図に示すデータ処理システムにおいて，その各々
がポンインタ格納領域60,61,…を有する複数（第２図で
は２つ）のコマンド領域50,51,…が、主記憶装置３上に
設けられる。換言すれば，主記憶装置３のコマンド領域
として使用可能な領域は，例えば固定語長の複数のコマ
ンド領域（50,51,…）に分割される。一方，第１図に示
すデータ処理システムにおいて，セマフォレジスタ８が
設けられる。セマフォレジスタ８は，各コマンド領域が
主又は副プロセッサ１又は２のいずれによって排他的に
占有されているかを示しており，例えば，セマフォレジ
スタ８の各ビットが各コマンド領域に対応させられる。
セマフォレジスタ８を参照することにより，一方のプロ
セッサが使用中のコマンド領域に他方のプロセッサが書
き込みを行うことを防止している。

第２図（Ａ）に図示の如く，前述の処理によって主
プロセッサ１が獲得したコマンド領域50,51,…は，主プ
ロセッサ１の第１（コマンド）チェイン（点線で示す）
につながれる。即ち，コマンド領域50,51,…は主プロセ
ッサ１によって副プロセッサ２に割り当て済みであり，
これらに対する書き込み権は副プロセッサ２が有してい
る。従って，セマフォレジスタ８のコマンド領域50,51,
…に対応する各ビットには，副プロセッサ２が使用中で
あることが表示される。主プロセッサ１が新たに獲得し
たコマンド領域は，主プロセッサ１の第１チェインの末
尾につながれる。なお，未だ割り当て済みでないコマン
ド領域は，主プロセッサ１による再獲得の対象として，
主プロセッサ１の第２（コマンド）チェインにつながれ
る。これら対する書き込み権は主プロセッサ１が有し，
常に書き込みできる状態にある。これらのコマンド領域
に対応するセマフォレジスタ８のビットには，主プロセ
ッサ１が占有していることが表示される。

一方，処理及びにより，第２図（Ａ）図示の如
く，副プロセッサ２（コマンド）チェイン（実線で示
す）を形成する。即ち，ポインタｉがポインタｉ＋１が
含まれるコマンド領域（50,51,…）を指示するように，
順に，先頭ポインタ領域４及びポインタ格納領域（60,6
1,…）に所定の情報（ポインタ）が書き込まれている。
従って，先頭ポインタ領域４は，副プロセッサ２が自ら
のコマンドチェインの先頭を示す情報（ポインタ）を格
納するためのものである。

このような状態で，（セマフォレジスタ８は副プロセ
ッサ２がコマンド領域50を占有することを示す），副プ
ロセッサ２は主プロセッサ１から割り当てられたコマン
ドを処理するため，先頭ポインタ領域４の内容（ポイン
タ０）が指示するコマンド領域50の処理（前述の処理
）を行う。

従って，第２図（Ａ）は，処理を終了した副プロセ
ッサ２が，主プロセッサ１にその旨を通知するための割
り込みをする直前の状態を示している。

前述の処理の如く通知を受けた主プロセッサ１は，
その時点で先頭ポインタ領域４の内容（ポインタ０）が
指示するコマンド領域50に対応するセマフォレジタ８の
ビットを変更し，コマンド領域50を主プロセッサ１が占
有する（書込み権を持つ）ようにする。そして，前述の
処理の如く，主プロセッサ１は先頭ポインタ領域４の
内容（ポインタ０）をコマンド領域50内に複写し，ポイ
ンタ複写領域70とする。この後，第２図（Ｂ）に示す如
く，処理によって，コマンド領域50を第１チェインか
ら切り離して解放し，主プロセッサ１の第２チェイン
（一点鎖線で示す）の末尾につなぐ。

以上の主プロセッサ１による処理と並行して，副プロ
セッサ２は前述の処理を行って，第２図（Ｃ）図示の
状態を作ろうとする。

即ち，副プロセッサ２は，自らが持つ（書込み権を持
つ）先頭ポインタ領域４へ，ポインタ格納領域60の内容
（ポインタ１）を書き込む。これにより，コマンド領域
50は副プロセッサ２のチェインから切り離され，当該チ
ェインはその先頭がポインタ１とされる。そして，副プ
ロセッサ２はポインタ１の指示するコマンド領域51の処
理を行う。

一方，このような副プロセッサ２による処理とは独立
して，主プロセッサ１は必要に応じて前述の処理を行
う。この処理は，第３図に示す如き処理フローによって
行われる。

（ａ）主プロセッサ１はその第２チェインの１つのコマ
ンド領域を（再）獲得処理の対象とする。

（ｂ）主プロセッサ１は，当該コマンド領域のポインタ
複写領域の内容と先頭ポインタ領域４の内容とを比較す
る。

（ｃ）比較の結果両者が一致しない時，主プロセッサ１
は当該コマンド領域を獲得し，コマンドを作成して格納
する。

副プロセッサ２の負荷が軽い時，又は，第２チェイン
につながれたコマンド領域が多い時等に，両者は一致し
ない。

（ｄ）主プロセッサ１は当該コマンド領域をその第１チ
ェインの末尾につなぐ。また，当該コマンド領域は副プ
ロセッサ２のチェインの末尾につながれる。

（ｅ）一方，副プロセッサ２の負荷が重い時，比較の結
果両者が一致することが考えられる。この時，主プロセ
ッサ１はその第２チェインにつながれた（即ち獲得可能
な）他のコマンド領域が存在するかを判断する。

存在しない時，主プロセッサ１は定期的に処理（ｂ）
を行って，両者が不一致となるのを待って処理（ｃ）に
移る。

（ｆ）他のコマンド領域が存在する時，獲得処理の対象
を他のコマンド領域に変更する。これにより，当該他の
コマンド領域のポインタ複写領域の内容は必ず先頭ポイ
ンタ領域４の内容と異なるから，主プロセッサ１は処理
（ｃ）以下を行う。

以上により，主プロセッサ１による記憶（コマンド）
領域の（再）獲得処理は終了する。

処理（ｄ）によりチェインの末尾につながれたコマン
ド領域は，当該チェインの順に従って順次処理される。
また，処理（ｂ）と（ｅ）とのくり返しの処理は，主プ
ロセッサ１が常時行う必要はなく，コマンド領域の獲得
時に，また利用できるコマンド領域が満杯となっている
場合には定期的にパトロールを行えばよく，主プロセッ
サ１の負担は小さいものにできる。

〔発明の効果〕

以上述べたように，本発明によれば，複数のデータ処
理装置又はプロセッサにより共有される記憶領域の解
放，獲得等の処理の制御を，その獲得の際に獲得可能か
否かを確認することによって，当該獲得の処理を行うデ
ータ処理装置又はプロセッサの負担を小さくすることが
でき，又，当該獲得の処理によってエラーが生ずること
を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成図， 第２図は実施例説明図， 第３図は処理フロー図， 第４図は従来技術説明図。 １は主プロセッサ,2は副プロセッサ,3は記憶装置,4は先
頭ポインタ領域,5,50,51はコマンド領域,6,60,61はポイ
ンタ格納領域,7,70はポインタ複写領域,8はセマフォレ
ジスタである。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コマンドを格納するための複数のコマンド
   領域と， 前記複数のコマンド領域から１つのコマンド領域を獲得
   し，その中にコマンドを作成し格納する主プロセッサ
   と， 前記コマンドを格納したコマンド領域を処理する副プロ
   セッサとを備え， 各々のコマンド領域内には，そのコマンド領域の処理の
   終了後に前記副プロセッサが次に処理すべき他のコマン
   ド領域を指示する情報を格納するポインタ格納領域とを
   備えたデータ処理システムにおいて， 前記副プロセッサが処理すべきコマンド領域を指示する
   情報を格納する先頭ポインタ領域と， 前記先頭ポインタ領域の情報を複写した情報を持つポイ
   ンタ複写領域とをさらに備え， 前記副プロセッサは，前記先頭ポインタ領域の指示する
   コマンド領域の処理の終了後，前記主プロセッサにその
   旨を通知し， 前記主プロセッサは当該通知にもとづいて前記先頭ポイ
   ンタ領域の情報を前記ポインタ複写領域に複写して当該
   コマンド領域を解放し， その後，前記副プロセッサはポインタ格納領域の情報を
   前記先頭ポインタ領域に書き込み， 前記主プロセッサはある１つのコマンド領域を獲得する
   際に，前記先頭ポインタ領域とポインタ複写領域の内容
   の一致・不一致を調べてそのコマンド領域が解放されて
   いるか否かを判断し，解放されている場合にはそのコマ
   ンド領域を獲得し，そうでない場合には別のコマンド領
   域の獲得を試みる ことを特徴とするデータ処理システム。