JP2581481B2 - 制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高機能を要求する機械
の制御装置に係り、特に適応制御型ロボット等における
高機能な制御を必要とする制御対象に好適な汎用の制御
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、産業用ロボット等における制御装
置においては、例えば文献「トキコレビューＶＯＬ．２
８，No.１，ｐｐ２０〜２６，（１９８４）」の「新形
ロボット制御盤の開発（モデル４）」にみられるロボッ
ト制御装置が知られている。このロボット制御装置はマ
スタプロセッサとして働く１台のメインＣＰＵと、その
周辺ユニットと、サーボユニットとを備えて構成され
る。これらの周辺ユニットは各種のＩ／Ｏユニットを含
み、メインＣＰＵ内のローカルバスにそれぞれのインタ
ーフェース回路を介して接続され、このローカルバスは
１台のマイクロプロセッサに接続される。オプションと
して、高速演算ユニットとハードディスクユニットを、
外部拡張バスに接続することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この種の制御装置は、
ロボット等の制御対象を明確にした上で、その専用制御
装置として提供する場合が多く、制御対象の台数も一台
に限定するのが一般的であった。

【０００４】このように、制御装置を制御対象ごとに限
定して専用的に使用することを前提としたアーキテクチ
ュアを持つ制御装置は、制御対象が１つに限られ、しか
も実現すべき機能及びスペックが明確な場合、高い価格
性能比を示すと考えられるが、機能の向上や他の制御対
象への流用または制御対象自体の機能変更に伴う制御装
置側の対応、さらには、複数の制御対象への対応や複数
制御要素の協調制御、センサ情報に応じた適応制御等の
問題は本質的な制御装置の改造や再開発もしくは買い替
えを必要とする。また、制御の高速、高精度化の要求に
伴って、制御演算等の高速化といったスペック向上の必
要性が生じた場合にも一部分の変更では済まず、制御装
置そのものを買い替えるのが一般的であった。

【０００５】また、従来汎用の制御装置としてミニコン
やスーパーミニコン等が広く使用されているが、制御対
象の増加に伴ってプロセッサの負荷が増大し、処理能力
がオーバーフローしたり、リアルタイム処理性等に問点
があった。

【０００６】

【０００７】上記事情に鑑み、本発明の目的は、リアル
タイム処理性に優れた制御装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の制御装置は、プ
ログラムステップに対応する命令ステートメントで記述
され、コンカレントプロセスであることを宣言された命
令ステートメントと、前記命令ステートメントのうち同
期をとるべき命令ステートメントを指定する同期用命令
ステートメントとを含むジョブプログラムを実行する機
能を備えたホストプロセッサと、命令ステートメントに
対応してマクロ命令化された機能を有し、ホストプロセ
ッサから指示されたマクロ命令の処理を実行してその処
理が終了したことをホストプロセッサに知らせる機能を
備えたスレーブモジュールとを有し、前記ホストプロセ
ッサは、コンカレントプロセス宣言した命令ステートメ
ントをフェッチしてその処理をスレーブモジュールに指
示した後、その処理の終了を待たずに次の命令ステート
メントに移行する機能と、同期用命令ステートメントを
フェッチしたときに、この同期用命令ステートメントで
指定された命令ステートメントに対応する処理が全て終
了するまで、次の命令ステートメントへの移行を停止す
る機能とを備えることを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明の制御装置は、各制御要素対応の制御機
能をプロセッサを内蔵しインテリジェント化を図ったコ
ントロール・モジュールに分担させ、ハードウエア及び
ソフトウエア両面でのモジュール化を行う。これによっ
て、ハードウエア及びソフトウエアをすべて統一した思
想のもとで運用でき、制御対象の変更に対しても拡張性
と柔軟性に富んだ制御装置を提供できる。

【００１０】また、並列処理可能な命令ステートメント
はコンカレントプロセスであることを宣言するととも
に、これらの命令ステートメントのうち同期をとるべき
命令ステートメントを同期用命令ステートメントで指定
する。ホストプロセッサは、この命令ステートメントの
処理をスレーブモジュールに指示した後、この処理の終
了を待つことなく次の命令ステートメントに移行する。
そして、同期用命令ステートメントをフェッチしたとき
は、この同期用命令ステートメントで指定された処理が
全て終了するまで、次の命令ステートメントへの移行を
停止する。これによって、１つのジョブプログラム内に
プログラムステップに対応して記述された命令ステート
メントの並列処理が可能となり、リアルタイム処理性の
高い制御装置を提供することができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００１２】図１は本発明の制御装置の一実施例の構成
を示すもので、この制御装置による制御対象は一例とし
てロボットアームとしている。１はホストプロセッサ
（ＨＰ）で、このホストプロセッサ１はシステム全体を
管理するオペレーティング・システムが駐留し、その上
で制御プログラムの開発を支援する高級言語と、それに
より記述されオブジェクト化された制御プログラムが走
る。さらにこのホストプロセッサ１はシステム全体の制
御や管理だけでなく、システムの状態をユーザーに知ら
せたり、ユーザーの制御プログラム作成作業を援助した
りするマン・マシン・インターフェースの役割も兼ねて
いる。ホストプロセッサ１は下位にスレーブ・モジュー
ル群を接続するために、バス・バッファ機能とスレーブ
・モジュール１９〜２２とのハードウエア割込機能とを
有するバス・バッファ・アンド・インターラプト・コン
トロール・インターフェイス（ＢＢＩＣ Ｉ．Ｆ．）２
と、そこから拡張された８つ（個数的な制約は特に無
い。主にホストプロセッサの処理能力を考慮して最大拡
張個数を決定する）のエクステンディド・データ・スペ
ース・ジェネレータ（ＥＤＳＧ）３〜１０を持ち、ホス
トプロセッサ１のＩ／Ｏアドレス空間にアドレスを発生
するためのアドレスレジスタデータの入出力を行うデー
タレジスタをテーブル化して持つことによって、新たに
８つのデータアドレス空間を生成し、ホストプロセッサ
１個有の物理アドレス空間と切りはなして扱えるように
している。これによってスレーブ・モジュール１９〜２
２とホストプロセッサ１との間はすべて同等のアドレス
空間及びデータ入出力構造を持つことになり、任意のエ
クステンディッド・データ・スペース・ジョネレータ
（ＥＤＳＧ）３〜１０に任意のスレーブ・モジュール１
９〜２２を接続できるばかりか、同一のスレーブ・モジ
ュールを複数台接続でき、高い統一性及び拡張性が得ら
れる。また、その他に、十分なバスタイミングを得てホ
ストプロセッサ１とスレーブ・モジュール１９〜２２と
に十分な距離を保障する効果、すなわちホストプロセッ
サ１の個有アドレス空間を侵害しないためハードウエア
的な制約が少なく汎用のオペレーティング・システムを
ホストプロセッサ１上で走らせることができる等他シス
テムとのコンパチビリティの保証が容易である等の利点
を持つ。本実施例においては、さらにエクステンディッ
ド・データ・スペース・ジェネレータ（ＥＤＳＧ）３〜
１０とスレーブ・モジュール１９〜２２との間にデュア
ル・ポート・ＲＡＭ（ＤＰＲ）１１〜１８の中間記憶メ
モリを設けデータロケーションに関する標準化を図って
いる。

【００１３】次に、エクステンディッド・データ・スペ
ース・ジェネレータ（ＥＤＳＧ）３〜１０及びデュアル
・ポートＲＡＭ（ＤＰＲ）１１〜１８を介してホストプ
ロセッサ１の下位に接続されたスレーブ・モジュール１
９〜２２について説明する。本実施例においては、２台
の６関節型ロボットアームをセンサフィードバック、視
覚フィードバックにより位置補正型適応制御及びアーム
の協調制御を行うことを想定している。スレーブ・モジ
ュール１９及び２０はロボット・アーム、コントロール
・モジュール（ＲＡＣＭ）を構成し、ロボットアームの
サーボ制御、軌跡演算等の運転制御演算及びテーチ点等
の必要演算定数の記憶を行う。２４はロボット・アーム
・コントロール・モジュール（ＲＡＣＭ）１９の総合管
理及びサーボオペレーションを行うマスタ・プロセッサ
・ユニットであり、ロボット・アーム・コントロール・
モジュール（ＲＡＣＭ）１９内部での基本動作命令であ
るマクロ命令の管理やホストプロセッサ１との通信も行
っている。符号２６に代表される円形は、マスタ・プロ
セッサ・ユニット２４のローカルＩ／Ｏである。符号２
５に代表される３つの四角形は、運動制御演算を高速、
高精度で行うための並列演算プロセッサであり、共通バ
ス３４によってマスタ・プロセッサ・ユニット２４と接
続している。共通バス３４はさらに外部へ拡張されたイ
ンテリジェント・ローカル・センサ・コントロール・モ
ジュール（ＩＬＳＣＭ）２３のマスタ・プロセッサ２７
と接続している。このインテリジェント・ローカル・セ
ンタ・コントロール・モジュール（ＩＬＳＣＭ）２３は
高速サンプルを必要とするロボット・アーム・コントロ
ール・モジュール（ＲＡＣＭ）１９個有のインテリジェ
ント化されたセンサ・コントロール・モジュールであ
り、適応型の高精度制御に用いる。ロボット・アーム・
コントロール・モジュール（ＲＡＣＭ）についてのハー
ドウエア詳細は後述する。ロボット・アーム・コントロ
ール・モジュール（ＲＡＣＭ）は２０はロボット・アー
ム・コントロール・モジュール（ＲＡＣＭ）１９と同様
のロボット・アーム・コントローラであり、ロボット・
アーム・コントロール・モジュール（ＲＡＣＭ１９）が
制御するロボット・アームと協調動作するもう一つのロ
ボットアームの制御を担当する。２１は視覚により下界
の状況を認識してロボット・アームを制御するための画
像認識処理装置（ＶＰＭ）である。この画像認識処理装
置２１はスレーブ・モジュール１９，２０と同様マスタ
・プロセッサ２８と３１に代表される画像処理を並列演
算により高速に行うための並列演算プロセッサとから成
る。また２９は、並列演算の為のステータスをやりとり
する共有メモリ、符号３０に代表される円形は処理すべ
き画像をストアするための３つの共有メモリフレームを
示している。画像認識処理装置（ＶＰＭ）２１で処理さ
れた結果である認識データは、ホストプロセッサ１を通
じてロボット・アーム・コントロール・モジュール（Ｒ
ＡＣＭ）１９，２０に送られロボットアームの軌跡を補
正するのに使用される。２２はモジュール群共通のイン
テリジェント化されたセンサ・コントロール・モジュー
ル（ＩＣＳＣＭ）であり、ロボット・アーム・コントロ
ール・モジュール１９，２０、画像認識処理２１あるい
はセンサ・コントロール・モジュール２３と同様にマス
タ・プロセッサ３２が存在し、符号３３に代表される円
形で示すセンサ用Ｉ／Ｏ及びそれに接続される符号３５
に代表される三角形で示すセンサとから成っている。こ
こで処理されたセンサ情報はホスト・プロセッサ１を通
じてロボット・アーム・コントロール・モジュール（Ｒ
ＡＣＭ）１９，２０及び画像認識処理装置（ＶＰＭ）２
１等に送られ、補正データとして利用される。

【００１４】以上のように、すべてのモジュールはマス
タ・プロセツサを持ちインテリジェント化されている。
基本制御動作はマクロ命令セットとして各モジュールが
それぞれ持ち、ホストプロセッサ１の指示によって同期
をとりながら各制御要素の制御を行う。これにより、ハ
ードウエア及びソフトウエアの両面におけるモジュール
化を図って統一性、拡張性、適応性の各特性を得てい
る。

【００１５】図２はスレーブ・モジュール側からホスト
プロセッサ１ヘの割込みサービスを要求するためのエク
ステンデイツド・データ・スペース・ジェネレータ（Ｅ
ＤＳＧ）内のスレーブ用割込みレジスタ（ＳＩＲ）３７
とホストプロセッサ側から見える割込みベクトル型式に
修正されたバス・バッファ・アンド・インターラプト・
コントロール・インターフェイス（ＢＢＩＣ Ｉ．
Ｆ．）内のホスト用割込みベクトルレジスタ（ＨＩＶ
Ｒ）３６を示している。スレーブ・モジュール１９〜２
２は、ホストプロセッサ１にマクロ命令の終了を伝える
マクロ命令終了サービスやデータの転送等を行う一般の
サービスジョブを要求する場合、レジスタ（ＳＩＲ）３
７の８ビット目（ビット７）に示される割込み可能又は
不可能の情報を示す割込み受付けフラグ３８を参照し、
割込み受付け可能ならば、レジスタ（ＳＩＲ）３７にサ
ービス番号（７ビット）を書き込む。レジスタ（ＳＩ
Ｒ）３７のサービス番号が書き込まれると、バス・バッ
ファ・インターラプト・コントロール・インターフェイ
ス（ＢＢＩＣ Ｉ．Ｆ．）２内でレジスタ（ＳＩＲ）３
７の内容を左に１ビットシフトし、ビット番号０にゼロ
が書き込まれ、さらに、エクステンデイツド・データ・
スペース・ジェネレータ（ＥＤＳＧ）３〜１０によって
決定されるスレーブ・モジュール番号がビット番号８，
９，１０に、ホストプロセッサ１によって決定される割
込みサービスルーチンの先頭番地テーブル（これを単に
割込みベクトルテーブルと称す）のロケーションを決定
する情報をビット番号１１〜１５に付け加わえた割込み
ベクトルテーブルを参照するための情報を作成しレジス
タ（ＨＩＶＲ）３６上に現われる。それと同時にホスト
プロセッサ１にハードウエア割込みがかかり、ホストプ
ロセッサ１がそれを受け付けると、まずレジスタ（ＨＩ
ＶＲ）３６を参照し、引き続いて、その情報から対応す
る割込ベクトルテーブルを参照して割込みサービスルー
チンの先頭にジャンプする。スレーブ・モジュールは複
数存在するため、レジスタ（ＳＩＲ）３７もそれに対応
して複数存在する。レジスタ（ＳＩＲ）３７を利用した
これら複数のスレーブ・モジュールからホストプロセッ
サ１ヘの割込みは、バス・バッファ・アンド・インター
ラプト・コントロール・インターフェイス（ＢＢＩＣ
Ｉ．Ｆ．）２内でハードウエア的に自動ポーリングさ
れ、１つに選択されてホストプロセッサ１に示されるた
め、各スレーブ・モジュールに対するホストプロセッサ
１のサービスはほぼ平等に行われることになる。直ち
に、受け付けられなかったサービス要求は一時的に保留
され、優先順位が１位になったとき処理される。

【００１６】図３はホストプロセッサ１からスレーブ・
モジュールに対して、強制的にサービスを要求する際の
ホスト用割込みレジスタ（ＨＩＲ）３９と、デュアル・
ポート・ＲＡＭ（ＤＰＲ）１１〜１８内で変換されたス
レーブ・モジュールから見える割込みベクトルレジスタ
（ＳＩＶＲ）４０を示している。この方式は前述したレ
ジスタ（ＳＩＲ）３７およびレジスタ（ＨＩＶＲ）３６
と同様であるが、上位バイトの付加情報はスレーブ・モ
ジュールがレジスタ（ＳＩＶＲ）４０上の情報を受け取
った後、マスタ・プロセッサ内で生成され付加される。
スレーブ・モジュールから見た場合ホストプロセッサは
１台であるため、レジスタ（ＨＩＶＲ）３６におけるス
レーブ・モジュール番号及び自動ポーリング機能は必要
ない。尚、レジスタ（ＳＩＲ）３７及びレジスタ（ＨＩ
Ｒ）３９のビット７に示される割込み受付フラグ３８及
び４１は、レジスタ（ＳＩＲ）３７及びレジスタ（ＨＩ
Ｒ）３９に値が書き込まれてハードウエア割込みが受け
付けられると自動的に割込み受付け不可の状態にセット
され、矛盾なく次のサービス割込みを受け付けられる適
当な時期に、割込み受付フラグ３８はホストプロセッサ
１によって、フラグ４１はスレーブ・モジュールのマス
タ・プロセッサによってソフトウエアにより割込み受付
可の状態に戻される。

【００１７】ホストプロセッサとスレーブ・モジュール
との情報のやりとりは大別して４つに分けることができ
る。以下にそれらの各フォーマットについて述べる。

【００１８】第１はホストプロセッサからスレーブ・モ
ジュールへの命令伝達である。図４はデュアル・ポート
・ＲＡＭ（ＤＰＲ）１１〜１６上に構成されるその命令
伝達フォーマットを示している。命令とはホストプロセ
ッサからスレーブ・モジュールへのマクロ命令の発動を
言い、マクロ命令の発動は１つのスレーブ・モジュール
において常にシーケンシャルに行われる。つまり、ある
マクロ命令を実行中のスレーブ・モジュールに、その命
令が終了しないうちに次のマクロ命令を指示することは
できない。したがって、マクロ命令を指示する命令レジ
スタはデュアル・ポート・ＲＡＭ（ＤＰＲ）１１〜１８
上に設け、ハードウエア割込みは使用しない。フォーマ
ットは以下の４つのフィールドから成る。まず、命令処
理が終了したいとき、ホストプロセッサ１に命令終了サ
ービスを要求する際、呼び出したジョブプログラム番号
を終了ステータスとしてレジスタ（ＳＩＲ）３７に書き
込みエコーバックするために、ホストプロセッサ１から
指示された終了ステータスフィールド４２、次に、必要
なデータのデュアル・ポート・ＲＡＭ（ＤＰＲ）１１〜
１８上のロケーションアドレスを指示したデータロケー
ションアドレスフィールド４３、その次に伝達すべきデ
ータ数を指示したデータ数フィールド４４、最後に命令
コードを指示した命令コードフィールド４５（これを単
に命令レジスタと言う）の４フィールドである。ホスト
プロセッサ１は一般に、必要なデータをデュアル・ポー
ト・ＲＡＭ（ＤＰＲ）１１〜１８にロケーションした
後、この４つのフィールドに情報を書き込む。スレーブ
・モジュールは命令コードレジスタを見ており、命令が
ロケーションされると、その命令を解析し、必要なデー
タをデータロケーションアドレスとデータ数をもとにし
て入手し、マクロ命令の処理を行う。尚、命令によって
は命令コード以外の各フィールドデータは省略できる場
合もある。またアジレス型式として、データ数が少量の
場合、データロケーションフィールドとデータ数フィー
ルドに直接データをロケーションするイミデイエイトデ
ータ型式４６を採る命令もある。

【００１９】第２はホストプロセッサからスレーブモジ
ュールへのサービス割込み要求である。図５はその要求
フォーマットを示している。フィールド型式としては、
命令レジスタのかわりにレジスタ（ＨＩＲ）３９上にサ
ービス処理番号を要求コードとして書き込むこと以外は
第１の場合と同様である。サービス割込み要求の場合、
ハードウエア割込みがスレーブ・モジュール側にかかる
ため、マクロ命令処理中も、他の割込みサービスを実行
中でなければ並行して受け付け可能である。ホストプロ
セッサ１は必要なデータをデュアル・ポート・ＲＡＭ
（ＤＰＲ）１１〜１８上にロケーションした後、レジス
タ（ＨＩＲ）３９の割込み受付けフラグ４１を知らべ、
サービス割込みが受け付け可能であればサービス番号を
レジスタ（ＨＩＲ）３９に書き込む。これにより、スレ
ーブ・モジュールにハードウエア割込みがかかり、スレ
ーブ・モジュールのサービス処理を受けることができ
る。この情報を伝達方法ではおもにスレーブ・モジュー
ル間あるいはホストプロセッサとスレーブ・モジュール
間でのデータ転送がサポートされる。

【００２０】第３は第１の方法に対応してマクロ命令処
理の終了処理をホストプロセッサ１に要求するスレーブ
・モジュールからホストプロセッサ１への命令終了処理
サービス要求である。図６はその要求フォーマットを示
している。アドレッシングの要領は第１あるいは第２の
方法と同様であり、処理結果のデータロケーション番地
を示す処理データロケーションアドレスフィールドとそ
のデータ数を示すデータ数フィールドから成る。スレー
ブ・モジュールは、マクロ命令処理が終了し、返すべき
処理結果があるか、あるいは終了ステータスをエコーバ
ックする必要がある場合には、自身のデュアル・ポート
・ＲＡＭ（ＤＰＲ）に処理結果をロケーションした後、
アドレッシングフィールドを指示して、図４の命令レジ
スタにゼロを書き込む（命令ゼロはノーオペレーション
を示す）ことにより、命令レジスタをクリアし、続いて
レジスタ（ＳＩＲ）３７の割込み受け受けフラグ３８を
知らべ、サービス割込みをホストプロセッサ１が受け付
け可能ならばレジスタ（ＳＩＲ）３７に第１の方法によ
り指示された終了ステータス、すなわちホストプロセッ
サ１上で走っているジョブプログラムのうち、マクロ命
令の発動を行ったジョブ番号を書き込む。レジスタ（Ｓ
ＩＲ）３７に要求コードが書き込まれると、ホストプロ
セッサ１にサービス割込みが発生し、対応するジョブプ
ログラムのプログラムステップの更新あるいは、命令ス
テートメントルーチン中で次のマクロ命令の発動がなさ
れる。これらのホストプロセッサ１による後処理につい
ては後で詳しく述べる。

【００２１】第４はスレーブ・モジュールからホストプ
ロセッサへの一般的なサービス割込要求である。図７は
その要求フォーマットを示している。この情報伝達方式
は大きく見ればホストプロセッサ側では、第３の場合と
同等の処理手続きを採る。ホストプロセッサ１上で起動
されるルーチンが、ジョブプログラム関係のタスクでは
なく、単なるサービスジョブルーチンであるという違い
があるだけである。スレーブ・モジュール側の処理とし
ては、必要なデータを自身のデュアル・ポート・ＲＡＭ
（ＤＰＲ）にロケーションし、そのロケーションアドレ
スとデータ数を設定した後、終了ステータスではなく、
サービスジョブの番号を要求コードとしてレジスタ（Ｓ
ＩＲ）３７にロードするだけであり、命令レジスタのク
リアは必要ない。この情報伝達方式では、第２の方法と
対応して、おもにスレーブ・モジュール間あるいはホス
トプロセッサとスレーブ・モジュール間でのデータ転送
がサポートされる。

【００２２】以上の４つの情報伝達フォーマットによ
り、統一的にホストプロセッサとスレーブ・モジュール
間で情報の伝達がなされる。尚、アドレッシングのバリ
エーションは命令コード、又は要求コードの違いにより
サポートする。

【００２３】以下に、上述した４つの情報伝達方式を利
用したホストプロセッサ１上のオペレーティング・シス
テムの種々の動作方式及び機能について述べる。

【００２４】まず上述した図４，図６に示すホストプロ
セッサ１からスレーブ・モジュールへの命令伝達方式を
使用して必要な制御動作をプログラムしたジョブプログ
ラムのホストプロセッサ１内での処理シーケンスを以下
に述べる。

【００２５】図１２は、ジョブプログラムの内部構成を
示している。ジョブプログラム７７は、内部的には行番
号によって管理されているプログラムステップの集合体
であり、分岐及びサブルーチン呼出し関係の命令を除い
て原則として行番号の若い方から順に処理される。各プ
ログラムステップには命令ステートメントと呼ぶ単位の
命令語７９が書かれており、命令ステートメントＢはさ
らにホストプロセッサ１あるいはスレーブ・モジュール
の各モジュールでサポートされるマクロ命令Ａ’Ｂ’
Ｃ’Ｄ’により構成され、モジュール群のマクロ命令処
理ルーチン８０によって処理される。

【００２６】図８はジョブプログラムを処理するための
各種テーブルと命令、サービス要求及びデータ伝達用の
各種レジスタフィールドを使用したホストプロセッサ１
上のジョブプログラムとスレーブ・モジュール間での命
令、サービス要求及びデータ交換の様子を示している。
本発明においては、複数のジョブプログラムが並行して
走るが、ここではジョブプログラムｉ（ジョブｉ）５４
に注目して流れを追ってみることにする。各ジョブに
は、ジョブコントローラが存在し、中間コードで記述さ
れたジョブプログラムを解読しジョブプログラムの管理
とコントロールを行っており、いわばインタープリンタ
の役割を果している。ジョブｉ５４には符号４７で示す
ブヨブコントローラｉ（Ｊｏｂｉ）が存在する。ジョブ
コントローラ（Ｊｏｂｉ）４７は、新たなプログラムス
テップの実行のためジョブｉ５４のサービスが要求され
ると、初期動作として、ジョブ番号レジスタ（Ｊｂ ｎ
ｏｉ）４８にジョブ番号ｉを書き込みジョブｉ５４のサ
ービス中であることを示し、ジョブプログラムｉ５４の
処理すべきプログラムステップに記述された中間の命令
ステートメントコードである命令ステートメント番号ｎ
によって命令ステートメントルーチン開始番地テーブル
４９を参照してそこに指示された番地Ｎより実際の命令
処理を行う命令ステートメントルーチン群５０の目的と
する命令ステートメントルーチンｎへ処理を移す。命令
ステートメントルーチンでは、ジョブ番号レジスタ４８
を参照してそこに書かれたジョブ番号ｉに対応するジョ
ブｉスタックを符号５１で示すジョブスタック群より作
業領域（ワークエリア）として確保する。ジョブコント
ローラｉ（Ｊｏｂｉ）４７は中間コードを入手する際、
その命令を実行するのに必要なデータであるオペランド
データをジョブｉスタックに取り込んでいる。オペラン
ドデータは、ジョブコントローラｉ（Ｊｏｂｉ）４７が
命令の内容を知らなくても動作できるように、命令ステ
ートメントに記述されたオペランドデータ部をそのまま
ジョブｉスタック５１に格納する。実行中の命令ステー
トメントルーチンｎは、ジョブｉスタック５１で必要な
初期データを入手した後、命令ステートメントｎの指示
している処理を行うためマクロ命令を起動する。マクロ
命令はホストプロセッサ１のサポートするものと、スレ
ーブ・モジュール１９〜２２のサポートするものとがあ
り、スレーブ・モジュールとのデータ転送及びデータ交
換も含めて、ホストプロセッサ１が主体となって動作す
るマクロ命令に関しては、命令ステートメントルーチン
ｎ内で連続的に処理がなされ、スレーブ・モジュール１
９〜２２のいずれか、あるいは複数のスレーブ・モジュ
ールに処理を依頼するものに関しては原則的な手続きと
して命令レジスタ４５がクリアされておりスレーブ・モ
ジュールがノーオペレーションで次のマクロ命令を受け
付け可能であるなら、依頼先のスレーブ・モジュールの
デュアル・ポートＲＡＭ（ＤＰＲ）にデータをロケーシ
ョンした後、データレジスタＡ（ＤＴＲＧＡ）５３（４
３，４４の総称）にデータの設定情報を、終了ステータ
スレジスタ４２（ＥＮＤＳＴ）に終了ステータスｉをそ
れぞれセットし、最後に命令レジスタ４５に起動すべき
マクロ命令ｍをセットしてマクロ命令処理を起動する。
ホストプロセッサ１はスレーブ・モジュールにマクロ命
令の実行を指示し、現在の状態をジョブスタック５１に
格納した後、サービス割込み要求がはいるまでの空時間
を有効に利用するため、おもにマン・マシン・インター
フェイスソフトウエアの動作するバックグラウンドオペ
レーションに処理を戻す。マクロ命令処理が完了する
と、スレーブ・モジュールは原則的な手続きとしてホス
トプロセッサへの割込みが許可されれば、処理結果を自
身のデュアル・ポート・ＲＡＭ（ＤＰＲ）にロケーショ
ンし、そのデータ設定情報をデータレジスタＢ（ＤＴＲ
ＧＢ）５２にセットした後、終了ステータスｉをレジス
タ（ＳＩＲ）３７に書き込み、命令終了処理サービス割
込み要求をホストプロセッサ１に対して行うとともに次
のマクロ命令の処理が可能であることを示すため命令レ
ジスタをクリアする。この要求をホストプロセッサ１が
受け付けると、バックグラウンドオペレーションより復
帰し、まずジョブコントローラｉ４７が終了ステータス
のＳＩＲレジスタ３７からのエコーバック情報ｉによ
り、サービス割込みルーチンの先頭番地テーブル５５を
参照してその情報から直ちにジョブコントローラｉ４７
に制御が移される。ジョブコントローラｉ４７は、ジョ
ブｉスタック５１の命令実行情況を示すフラグを参照
し、そのときまだ命令ステートメントｎの実行が完了し
ていなければジョブ番号レジスタ４８にジョブｉのサー
ビスを実行中であることを示すジョブ番号ｉを再度セッ
トし、実行中のプログラムステップの命令ステートメン
トｎの中間命令ステートメントコードｎより命令ステー
トメントルーチン開始番地テーブル４９を参照して命令
ステートメントルーチンｎに再び処理を移す。この時は
オペランドデータのジョブｉスタックへの移動処理は必
要ないので行わない。これにより、命令ステートメント
ルーチンｎは、ジョブｉスタックより状態を復帰し、ス
レーブ・モジュールにより処理された処理結果の後処理
を行う。以上の処理を原則として必要なマクロ命令の処
理がすべて完了するまで続ける。命令ステートメントル
ーチンｎはその命令ステートメントｎが指示している必
要な処理をすべて完了とすると、ジョブｉスタック内の
命令実行情況を示すフラグに命令ステートメントｎが処
理を完了したことを示し、同スタック内の実行すべきプ
ログラムステップ番号を保持しているプログラムステッ
プ番号レジスタの値ｌを次に実行すべきジョブステップ
番号に更新した後、ジョブコントローラｉ４７に処理を
移す。ジョブコントローラｉ４７はプログラムステップ
ｌが更新されたことをジョブｉスタックより知り次の命
令ステートメントを処理するための初期動作にはいる。
以上のシーケンスでジョブプログラムｉはスレーブ・モ
ジュールからの終了処理サービス割込みによって自動的
にマクロ命令処理あるいは命令ステートメント処理の更
新がなされるため、ホストプロセッサ１はスレーブ・モ
ジュールがマクロ命令を実行中の大半を時間をバックグ
ラウンドオペレーションに割り当てることができる。

【００２７】本発明では、以上の説明から判かるよう
に、ハードウエア割込みを利用したスレーブ・モジュー
ル主導型の自律型システム制御を特徴としている。尚、
ジョブの処理中は特別な場合を除き、原則としてホスト
プロセッサ１へのハードウエア割込みは禁止されてお
り、ホストプロセッサ１がスレーブ・モジュールにマク
ロ命令処理を依頼している間のバックグラウンドオペレ
ーション実行中に原則としてホストプロセッサ１へのハ
ードウエア割込みを許可している。この期間に他のジョ
ブプログラムの起動が可能となるため、複数のジョブが
自動的に並行動作することができる。これをマルチ・ジ
ョブ機能と呼んでいる。ホストプロセッサ１がスレーブ
・モジュールにマクロ命令処理を依頼中であり、どのジ
ョブプログラムのサービスも行っていない場合は、バッ
クグラウンドオペレーションが連続して実行される。バ
ックグラウンドオペレーションとしては前述した様に、
一般的にはシステム状態をユーザに表示したり、ユーザ
からの指示を受け付け制御動作に反映したり、新しいジ
ョブプログラムのエデイト・コンパイル処理を行ったり
する、いわゆるマン・マシン・インターフェイス処理を
行う。この方式によれば、処理時間の大半を占めると思
われる、スレーブ・モジュールがマクロ命令の処理を行
っている間のホストプロセッサ１の空き時間を有効に利
用できるばかりか、スレーブ・モジュールの処理速度に
同期してジョブが動作するため無駄がなくホストプロセ
ッサにかかるソフトウエアオーバーヘッドを減少させる
ことができ、処理負荷等も軽減できる。また、並列に動
作するジョブプログラム数や、新しい命令ステートメン
トの増設が容易に可能である等、拡張性、柔軟性のある
マルチ・ジョブ機能がサポートできる。

【００２８】次に図９を参照しながら、図５および図６
に示したサービス割込要求方式を利用してホストプロセ
ッサ１とスレーブ・モジュール間で情報の伝達がなされ
るとシーケンスと、スレーブ・モジュール内でのマクロ
命令処理シーケンスについて述べる。

【００２９】サービス割込要求は、レジスタ（ＳＩＲ）
３７及びレジスタ（ＨＩＲ）３９によりホストプロセッ
サ、スレーブ・モジュールともハードウエア割込みを利
用してサポートされる。スレーブ・モジュール内のマク
ロ命令処理は、命令レジスタ４５をスレーブ・モジュー
ルのマスタ・プロセットが監視しており、ホストプロセ
ッサ１によって有効なマクロ命令番号がそこに書き込ま
れると、起動される。これに引き続いてスリーブ・モジ
ュールのマスク・プロセッサはそれ自身のデュアル・ポ
ート・ＲＡＭ（ＤＰＲ）上の必要なデータの存在場所を
データレジスタＡ（ＤＴＲＧＡ）５３のアドレッシング
情報を参照しながらマクロ命令ルーチン群で使用可能な
様に標準化し、次に命令レジスタ４５上のマクロ命令番
号を示す命令コードｍよりマクロ命令ルーチンの先頭番
地テーブル５７を参照して必要なマクロ命令ルーチンｍ
に処理を移す操作を６１で実行する。マクロ命令処理の
実行を完了すると前述した様に割込み受付けフラグ４１
によってホストプロセッサ１のサービス割込み受付けが
許可されたら必要な処理結果を自身のデュアル・ポート
・ＲＡＭ（ＤＰＲ）上にロケーションし、ロケーション
データのアドレス情報をデータレジスタＢ（ＤＴＲＧ
Ｂ）５２にセットし、起動したジョブプログラムのジョ
ブ番号を示す終了ステータス情報をレジスタ（ＳＩＲ）
３７に書き込みホストプロセッサ１にエコーバックす
る。この時、次のマクロ命令の受け付けが可能になった
ことを他のジョブに知らせるため命令レジスタ４５をク
リアする。サービス割込み要求は、レジスタ（ＨＩＲ）
３９を利用したハードウエア割込みによるため、上記の
マクロ命令処理とは並行して別のテーブルすなわちサー
ビスルーチン先頭番地テーブル５９を参照することによ
り必要なサービスルーチンへの処理の移行を行う。ホス
トプロセッサ１はスレーブ・モジュール１９〜２２のサ
ービスを必要とする場合、割込み受付けフラグ４１によ
りスレーブ・モジュールのサービス割込み受付けが許可
されたら送受すべきデータがある場合には目的とするス
レーブ・モジュールのデュアル・ポート・ＲＡＭ（ＤＰ
Ｒ）に必要なデータのロケーションを行い、データレジ
スタＣ（ＤＴＲＧＣ）５６にアドレッシング情報をセッ
トした後、レジスタ（ＨＩＲ）３９にサービス番号を示
す要求コートｎ（ＳＤＭＮＤｎ）を書き込み目的とする
スレーブ・モジュールのマスタ・プロセッサへサービス
割込みをかける。そのスレーブ・モジュールのマスタ・
プロセッサは、サービス割込み要求を受け付けると６２
によってデータレジスタＣ（ＤＴＲＧＣ）５６より標準
化したアドレッシング情報を作り出し、続いて、要求コ
ードに対応するサービスルーチン先頭番号テーブルを参
照して実際のサービスを行うサービスルーチン群６０の
必要なサービスルーチンｎへ処理を移す。この際、もし
必要なら命令伝達の場合と同様にホストプロセッサ１か
ら終了ステータス付でサービス要求を行い、レジスタ
（ＳＩＲ）３７を利用した終了処理要求をスレーブ・モ
ジュールから終了ステータスをエコーバックすることに
よって行うことができる。この場合エコーバックされる
終了ステータスはジョブプログラム番号に限らず一般の
サービス番号でも良く、起動されるジョブは要求コード
に応じて符号４７に代表されるジョブコントローラｉ
（Ｊｏｂｉ）か又は符号６４に代表されるサービスジョ
ブｔ（ｓＪｏｂｔ）である。サービスジョブが終了した
ら割込み受付けフラグ４１をサービス割込み許可の状態
にする。スレーブ・モジュールからホストプロセッサへ
のサービス要求の処理シーケンスは、上述した終了処理
要求も含め原則的な手順として、まず、ホストプロセッ
サ側の割込み受付けフラグ３８によってホストプロセッ
サ１のサービス割込みの受付けが許可されたら必要なデ
ータを自身のデュアル・ポート・ＲＡＭ（ＤＰＲ）上に
ロケーションし、データレジスタＢ（ＤＴＲＧＢ）５２
にアドレッシング情報をセットした後、サービス要求番
号を示す要求コードｉもしくはｔをレジスタ（ＳＩＲ）
３７に書き込みサービス割込み要求をホストプロセッサ
１に対して行う。ホストプロセッサ１はその要求を受け
付けると、サービスジョブの先頭番地を示すサービス割
込みルーチンの先頭番地テーブル５５を参照し、目的と
するサービスジョブに処理を移す。ここでサービスジョ
ブ先頭番地テーブルはスレーブ・ジョブモジュール各々
に対応して１セットずつ存在する。どのスレーブ・モジ
ュールのテーブルを使用するかは、レジスタ（ＨＩＶ
Ｒ）３６に示されるスレーブ・モジュール番号に従う。
もしサポートするジョブプログラム番号の最大値ｎ以下
の値であるｉがレジスタ（ＳＩＲ）にセットされていれ
ばホストプロセッサ１はサービスジョブとして符号４７
で示されるジョブコントローラｉ（Ｊｏｂｉ）４７を起
動し、ｎより大きな値ｔがセットされていれば、スレー
ブ・モジュールそれぞれに対応する一般のサービスジョ
ブ（ｓＪｏｂ）６４が起動される。以上よりわかる様
に、原則としてサービス割込みルーチンの先頭番地テー
ブル５５の０からｎまではどのスレーブ・モジュールの
サービスジョブ先頭番地も同等の値、すなわちジョブプ
ログラム番号に対応したジョブコントローラの先頭番地
が指示されている必要がある。６７及び６８はジョブプ
ログラムの処理（単にジョブ処理）６５と一般のサービ
ス処理６６からスレーブ・モジュールへの情報伝達をサ
ポートする各種レジスタ４５，５３，４２，３９，５６
への原則的なアクセスの可能性を示している。

【００３０】以上のように、本発明の情報伝達手法は、
統一性、拡張性、柔軟性にすぐれ、汎用性も十分考慮し
ている。

【００３１】本実施例において、バックグラウンドオペ
レーションはシステム全体を監視する機能と、システム
の状態をＣＲＴやプリンタ等の出力装置に出力したり、
その情報から人為的な非常処理をキーボードやライトペ
ン等の入力装置によって行い、システムの制御に影響を
与えたり、ジョブプログラムの作成、エデイト、デバッ
ク及びコンパイル処理を行ったり等のユーザとシステム
の間のインターフェースを司さどる、いわゆる、マン・
マシン・インターフェースの機能とを有する。原則とし
てバックグラウンドオペレーションと、制御を司さどる
各種の制御用ジョブ処理とは切りはなされているが、上
述したように、例えば、非常処理や異常処理等に人為的
な操作が必要な場合はユーザから直接システムに指示を
与えることができなければならない。

【００３２】図１０はシステムのメインとして走る制御
用ジョブやバックグラウンドオペレーションとして動作
するエディター・コンパイラ（ＥＤＴＲ・ＣＭＰＬＲ）
６９を管理し、バックグラウンドでそれらとユーザとの
仲介的な役割を果たすシステム・モニタ（ＳＹＳＴＥＭ
・ＭＮＴＲ）７８のシステム管理の様子と、ジョブプロ
グラムのエデイト、コンパイル処理をシステム・モニタ
７８を通じてユーザと共に行うエディタ・コンパイラ６
９の動作の様子及びメインで動作する各種の制御用ジョ
ブとバックグラウンドオペレーションとの関係を示して
いる。

【００３３】システム・モニタ７８はシステムが矛盾し
た動作を行わないように、ジョブコントローラ４７がジ
ョブプログラム実行用テーブル４９，５０等とサービス
ジョブ（ＳＪＯＢ）６４と、情報伝達用レジスタ群７１
を介して７２に代表される各スレーブ・モジュール（Ｓ
Ｍ）内でサポートするマクロ命令とを利用して必要な制
御用プログラムであるオブジェクトジョブプログラム
（ＯＪＪＰＲＧ）７７の処理を矛盾なく実行しているか
どうかを各種制御用パラメータを監視することによって
チェックしている。また、スレーブ・モジュール側から
の非常処理要求の監視も合わせて行い、システム状態の
管理に必要なパラメータ及び表示フラグをグラフィック
等を利用してＣＲＴ上に表示することによってユーザ
（ＵＳＥＲ）７０にシステム状態を通知する役割も果た
している。ユーザ７０は人為的な非常処理が必要な場
合、システム・モニタ７８の管理下で変更を許可される
パラメータの変更や非常処理命令の発動が可能であり、
非常処理、異常処理等に万全の体制をとることが可能と
なっている。

【００３４】エディタ・コンパイラ（ＥＤＴＲ・ＣＭＰ
ＬＲ）６９は、システム・モニタ７８の管理下でユーザ
７０と連絡をとりながらジョブ・プログラムを作成す
る。ユーザ７０からキーボードにより入力された命令ス
テートメントを表わす文字列シンボルは、行単位で入力
されると同時に命令ニーモニックシンボルテーブルに照
らし合わせ、相当する命令ニーモニックシンボルｎとマ
ッチングをとり、命令ステートメント番号ｎに相当する
命令中間コードｎを見つけ出し、さらに対応する命令ニ
ーモニック処理ルーチンによってオペランドデータ部を
分離して数値化し、命令中間コードと合わせて定められ
たフォーマットのオブジェクトコードを作り出す操作
を、ユーザ７０が命令ステートメントに相当する文字列
シンボルを入力するたびに繰り返し、オブジェクト・ジ
ョブプログラム７７を作成していく。ジョブプログラム
をユーザ７０に示すときはこれと逆の操作をたどり、オ
ブジェクト・ジョブプログラム７７に記述された各プロ
グラムステップの命令中間コードから、命令ニーモニッ
ク処理ルーチン先頭番地テーブル７３と命令ニーモニッ
クシンボル先頭番地テーブル７４を参照して、当てはま
る命令ステートメントとオペランドデータ部の文字列の
シンボル化を命令ニーモニック処理ルーチン群７５と命
令ニーモニックシンボルテーブルとによって行い、リス
トとしてＣＲＴに表示する。ユーザ７０はエディター・
コンパイラ６９及びシステムモニタ７８の管理下で、Ｃ
ＲＴに出力されたリストに対し、スクリーンエディトに
よって変更、追加、削除等のデバッグ作業を行うことが
できる。一方、符号６４及び４７に代表される制御用の
各種ジョブは、情報伝達用レジスタ群７１を通してスレ
ーブ・モジュール群７２のサービスジョブ又はマクロ命
令処理と交信し、ホストプロセッサ１の内部ではジョブ
コントローラ４７が符号５０，４９に代表されるジョブ
プログラム実行分テーブルを利用しながらオブジェクト
ジョブプログラム７７を１ステップずつ実行していく。

【００３５】以上のように、命令実行処理も含めてすべ
てテーブルによって管理されているので、命令ステート
メントの追加、削除、マクロ命令の増加等が容易に行え
るため、ソフトウエア的な機能向上を図りやすい。さら
に、命令ニーモニック・シンボルの定義が容易に行える
ため、高級ロボット言語等の様々な制御用高級プログラ
ミング言語のサポートが比較的容易に行える。

【００３６】次に、本発明の実施例をサポートするとこ
ろの並行に動作可能なプロセス間でデータのやりとりや
同期をとりながら、それらのプロセスを協調して並列処
理する機能について述べる。

【００３７】本実施例においては、ｎ個のジョブ・プロ
グラムを登録でき、並行動作させることができる。その
他、各スレーブ・モジュール及びホストプロセッサは、
各動作の先行関係に制約がなければ、それらによるマク
ロ命令処理は原則として互いに並列処理できる。すなわ
ち、モジュール各々はそれぞれプロセッサを有し、自律
的に動作できるため、原則として並列動作が可能な訳で
ある。本実施例においても、複数のジョブプログラムの
協調型並列動作及び並行処理可能なマクロ命令の並列処
理をサポートする機能を、並行プロセス同期用の命令ス
テートメントと、並行動作するジョブプログラム間でデ
ータやステータスのやりとりを行うための共有パラメー
タとを持つことにより実現している。

【００３８】図１１はジョブプログラム間の同期と、パ
ラメータの共有及び共通サブルーチンプログラムの共有
の様子を、協調して動作し制御を行う２つのジョブプロ
グラムの並行動作を例にとって示している。８１はジョ
ブプログラム（１）として動作する制御用ジョブの例、
８３はジョブプログラム（２）としと動作する制御用ジ
ョブの例を示しており、いずれも上位から下位にかけて
処理が進行し、最下位のプログラムステップで先頭へジ
ャンプしてループを構成している。尚、各プログラムス
テップの左端の数字は、プログラムステップ番号を示し
ている。処理の先行関係に制約があり、ジョブ間で同期
をとる必要が生じた場合同期化命令Ｓｙｎｃｈ ｎを双
方の適当なプログラムステップに挿入すれば良い。ジョ
ブプログラム（１）７９のプログラムステップ２とジョ
ブプログラム（２）８０のプログラムステップ３とで同
期をとり協調する必要がある場合、例えば同期化命令Ｓ
ｙｎｃｈ ０を双方に挿入する。同期化命令Ｓｙｎｃｈ
ｎのオペランドｎが一致する同期化命令を持ったプロ
グラムステップで、同期化を指示されたジョブプログラ
ムは自動的に同期化される。同期化が行われると、同期
化の対象となってすべてのジョブプログラムは、同期化
命令の次のプログラムステップの処理を同時に開始する
ことになる。処理開始の時期は、同期化の対象となった
ジョブプログラム中、最も処理進行の遅れているジョブ
が、最後に同期化命令の処理を実行した直後である。

【００３９】同期化命令Ｓｙｎｃｈ ｎのステートメン
トによる同期化処理は、内部的に次のシーケンスによっ
て行われる。ジョブコントローラが同期化命令Ｓｙｎｃ
ｈｎのステートメントをフェッチし、それに対応する命
令ステートメントルーチンに処理を移すと、そこでは、
まずＳｙｎｃｈ ｎの同期化処理が、同期すべき他のジ
ョブで開始されているかどうかを示すＳｙｎｃｈ ｎの
同期化開始フラグを見て、クリアされていれば自分が最
初に同期化処理を開始した事を知り、そのフラグをセッ
トする。次に、クリアされているＳｙｎｃｈ ｎ用の同
期化レジスタを１つのインクリメントし、Ｓｙｎｃｈ
ｎによって同期すべきジョブ数と同期化レジスタを比較
して等しくなければ、ハードウエア割込みを許可し、同
期化レジスタが他のジョブによってクリアされゼロが書
き込まれるのをチェックするチェックループの処理に移
行する。通常、ジョブコントローラ及び命令ステートメ
ントルーチンにおいてはハードウエア割込みを禁止して
いるが、ホストプロセッサ単独で処理を行う命令ステー
トメントの処理のうち待ちループ等による処理待ち状態
が生じたり、処理に長時間要する場合にはハードウエア
割込みを適当な時期に許可してから必要な処理を実行す
る。この方法によれば、他のジョブのジョブコントロー
ラ動作やサービスジョブの処理がその間可能となるた
め、他の並行に動作するジョブの進行を妨げる恐れがな
い。同期化命令Ｓｙｎｃｈ ｎのステートメントにおい
ても同様の考えに基づく。この後、同期化命令Ｓｙｎｃ
ｈ ｎのプログラムステップに到達したジョブから順に
同様の処理を行う。最後に同期化命令Ｓｙｎｃｈ ｎを
実行したジョブは、必然的にＳｙｎｃｈ ｎ用の同期化
レジスタが同期すべきジョブ数と一致したことを知り、
同期化レジスタにゼロを書き込んでクリアし、同期化命
令Ｓｙｎｃｈ ｎの処理を終了して次のプログラムステ
ップへ移行し、適当な時期にリターンする。そのとき、
システムスタック内のリターン時にＣＰＵのステータス
レジスタに復帰されるべき割込み許可にセットされてい
るはずの割込みフラグをハードウエア割込み不許可の状
態にセットしておく。そして今度は、Ｓｙｎｃｈ ｎ用
同期化レジスタをインクリメントしていったジョブ順と
は逆に同期の対象となるジョブのチェックループへリタ
ーンして行き、同期化命令Ｓｙｕｃｈ ｎの処理を終了
していく。この際、最後にチェックを行うジョブを除
き、システムスタック内のリターン時にＣＰＵのステー
タスレジスタに復帰されるべき割込みフラグをハードウ
エア割込み不許可の状態にセットしておく操作をチェッ
クループをぬけた後で実行しておき、同期化処理が他の
割込み処理に妨げられず連続的に実行される様に配慮し
ておく。以上の様なシーケンスに従えば、最後にチェッ
クを実行するジョブは、最初に同期化処理を開始したジ
ョブである。このジョブはチェックループをぬけた後、
同期化開始フラグをクリアして同期化命令Ｓｙｕｃｈ
ｎの処理を終了し、割込みフラグの操作は行わない。同
期化命令Ｓｙｕｃｈ ｎのオペランドｎを変えることに
より、複数の同期化機能を利用することができる。

【００４０】８３は共有パラメータ（ＣＰ）のファイル
を示している。共有パラメータ８３はそれを必要とする
各ジョブプログラム内で定義し、宣言することで使用可
能になる。また、共有パラメータ群を宣言し、群単位で
その使用権がどのジョブに属するかを明確化するＬｏｃ
ｋ（Ｍ）命令ステートメントによりＬｏｃｋを解除する
まで指定したパラメータ群を占有することもできる。Ｌ
ｏｃｋ（Ｍ）命令ステートメントを使用すれば、他のジ
ョブに侵害されず、共有パラメータ群の内容変更あるい
は内容読み出し処理が可能となる。

【００４１】８４は並列動作する複数のジョブから呼び
出し可能な共通サブルーチン・プログラムを示してい
る。ジョブプログラムは、前述したように、並行動作す
るそれぞれのジョブプログラムｉに対応してジョブコン
トローラｉとジョブｉスタックが存在するが、共通サブ
ルーチンプログラムには専用のジョブコントローラ及び
ジョブスタックは存在せず、ジョブプログラムｉから呼
び出された場合は、ジョブコントローラｉの管理下で、
ジョブｉスタックを使用して処理され、ジョブプログラ
ムｊから呼び出された場合はジョブコントローラｊの管
理下で、ジョブｊスタックを使用して処理される。これ
より、プログラムステップの節約及びプログラムのライ
ブラリー化が可能となる。

【００４２】以上の機能を総称してマルチ・ジョブ機能
と呼び、これによって、例えば、複数のロボットの群制
御や協調制御等、複雑な制御機能をサポートできる。ま
た、並列処理を行うことになるので、処理効率や処理能
力の向上につながる。

【００４３】図１３は、１つのジョブプログラム内で、
複数のスレーブ・モジュールを対象にプログラムする際
の並行プロセスの記述の仕方と、それに対応する実際の
処理の様子を示している。８５は通常の処理を示してお
り、符号８８に示すように、命令ステートメントＡ，
Ｂ，Ｃは、プログラムステップ番号ｎ，ｎ＋１，ｎ＋２
に従って順に直列に処理されていく。ここで、命令ステ
ートメントＡ，Ｂ，Ｃはそれぞれ別のスレーブ・モジュ
ールで処理され、並列に処理可能な並行プロセスである
場合、コンカレント・プロセス・プレフィクス（ＣＰｎ
−）により並行プロセス宣言を行っておく。そして１つ
のジョブ内での並行プロセスの同期をとるためのＷＴｎ
命令ステートメントにより、ＷＴ１，２，３として並行
プロセスＣＰ１−Ａ，ＣＰ２−Ｂ，ＣＰ３−Ｃの同期を
とるようにプログラムしている。このときの動作の様子
は、符号８９で示すごとくＡ，Ｂ，Ｃの処理が同時に開
始され、処理終了時刻の１番遅いＣの処理に同期してい
る。８７は並行プロセスとしてＣＰ１−Ａ，ＣＰ２−Ｂ
を同時にスタートさせ、次のステップでＷＴ１によりＣ
Ｐ１−Ａを待ち、Ａの処理が終了したら並行プロセスと
してＣＰ３−Ｃをスタートさせ、最後にＷＴ２，３でＣ
Ｐ２−Ｂ，ＣＰ３−Ｃを待ち、Ｂ，Ｃの同期をとって命
令ステートメントＡ，Ｂ，Ｃの処理を完了している。そ
の動作の様子を符号９０に示す。

【００４４】以上からわかるように、ＷＴ_l,m,nという
同期用命令ステートメントは、コンカレントプロセスｌ
（ＣＰ_l−Ｘ_l），ｍ（ＣＰ_m−Ｘ_m），ｎ（ＣＰ_n−Ｘ_n）
…がすべて終了するまで待つ命令である。

【００４５】コンカレントプロセス処理及びＷＴ_l,m,n
命令ステートメントの内部処理は、まず、コンカレント
・プロセス宣言された並行プロセスは、命令ステートメ
ントルーチンでスレーブ・モジュールにマクロ命令の指
示を行う際、処了ステータスとしてジョブプログラム番
号を与えるのではなく、コンカレント・プロセス処理サ
ービスジョブのサービスジョブ番号を与え、マクロ命令
処理の終了の確認せず次のプログラムステップへ移行す
る。コンカレント・プロセス宣言された命令ステートメ
ントルーチンの指示したマクロ命令処理は、スレーブ・
モジュールがその処理を終了した時に、レジスタ（ＳＩ
Ｒ）３７にコンカレント・プロセス処理サービスジョブ
のサービスジョブ番号を返すため、ジョブコントローラ
が動作するのではなく、コンカレント・プロセス処理サ
ービスジョブが動作する。そこでは、指示された並列プ
ロセスが終了した事を示す並行プロセス終了フラグをセ
ットする。ジョブコントローラがＷＴ_l,m,n命令ステー
トメントをフェッチし、その命令ステートメントルーチ
ン処理にはいると、ｌ，ｍ，ｎで示されたコンカレント
プロセスの処理がすべて終了したことを確認するため
ｌ，ｍ，ｎに対応する並行プロセス終了フラグを調べ、
それらがすべてセットされるまでチェックを続ける。こ
の時、他のジョブが動作可能な様に、ハードウエア割込
みを許可しておく。ＷＴ命令ステートメントによって指
示された並行プロセスの同期チェックが完了すると、次
のプログラムステップへ移行する。尚、並行プロセス終
了フラグは、そのチェックを完了した際にクリアしてお
く。以上のようにして、１つのジョブ内での並行プロセ
スの並列処理が可能となり、これによって処理能力の向
上が期待できる。

【００４６】最後に、制御対象を、主として機能の違い
によりいくつかの制御要素に分解し、制御機能を分散し
て担当する各制御要素対応のスレーブ・モジュール・コ
ントローラ（単にスレーブ・モジュールと称してきた）
の内部ハードウエア構成について詳述する。

【００４７】本発明実施例の制御対象は、複数のロボッ
トアームを主とする作業用ロボットとそれらを作業対象
の特性や特徴さらには様々な作業環境に応じてロボット
アームを適応制御するための種々のセンサ群であり、１
つのシステム化されたものを想定している。それに必要
なスレーブ・モジュールとして、図１に示したように、
ロボットアームを制御するロボット・アーム・コントロ
ール・モジュール（ＲＡＣＭ）１９，２０、視覚を制御
し物体を認識して作業対象の特徴を把握するビジュアル
・プロセッシング・モジュール（ＶＰＭ）２１、システ
ムの作業環境を認識し、システム全体の制御に反映する
インテリジェント・コモン・センサ・コントロール・モ
ジュール（ＩＣＳＣＭ）２２、ロボットアーム個有のセ
ンサ情報を高速に提供するインテリジェント・ローカル
・センサ・コントロール・モジュール（ＩＬＳＣＭ）２
３等のスレーブ・モジュールを例として挙げている。前
述したように、これらのスレーブ・モジュールはそれぞ
れマスタ・プロセッサを内蔵してインテリジェント化さ
れており、ホストプロセッサから指示されるマクロ命令
処理やサービス要求処理を可能な限り独立して自律的に
実行する。

【００４８】図１４はロボット・アーム・コントロール
・モジュール（ＲＡＣＭ）１９を例にとってスレーブ・
モジュール内のハードウエア構成を示したものである。

【００４９】９１はマスタ・プロセッサ・ユニット２４
を含むメインのコントローラ部を示す。９１は単独でス
タンドアローン型の安価な制御装置としてクローズする
構成になっており、単一制御ユニットと称している。マ
スタ・プロセッサ・ユニット（ＭＳＴ・ＰＵ）２４の内
部は、ＣＰＵとメモリ（Ｍ）およびそれらを機能的に補
助するＣＰＵの周辺チップを含む内部入出力デバイス
（ＩＮ Ｉ／Ｏ）から成り、内部ローカルバス１０９を
バスインターフェース（ＢＩ．Ｆ）１０７を通してマス
タ・ローカルバス（ＭＳＴ ＬＯＣＡＬ ＢＵＳ）１０
０として外部に提供している。９８はマスタ・ローカル
・バス１００上の外部Ｉ／Ｏデバイス用インターフェー
ス群であり、符号９９で示すように、外部にいくつかの
必要なＩ／Ｏデバイスを直接接続することを可能にする
機能を提供する。９４は高速デジタルサーボ系を構成す
るためのデータ・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）であ
り、デュアル・ポート・ＲＡＭ（ＤＰＲ）９４を介して
マスタ・ローカル・バス１００と接続している。９６は
デュアル・ポート・ＲＡＭ（ＤＳＰ）９４用のメモリ
（Ｍ）、１０１はデュアル・ポート・ＲＡＭ（ＤＳＰ）
のバスを示している。９７は制御対象９３内のサーボア
ンプ１０５及び多関節ロボットアーム（ＲＯＢＯＹ Ａ
ＲＭ）１０６を制御するためのサーボユニット（ＳＶ
Ｕ）を示し、多関節ロボットアームの各軸に対応して設
けられており、エンコーダカウンタ等を内蔵してデジタ
ル・サーボ処理におけるデュアル・ポート・ＲＡＭ（Ｄ
ＳＰ）９４とのインターフェース的役割を果たしてい
る。サーボユニット（ＳＶＵ）を、デュアル・ポート・
ＲＡＭ（ＤＳＰ）のバス１０１上に増設していくことに
より、ロボットアームの軸数拡張に対応することができ
る。ホスト・プロセッサとは、マスタ・プロセッサ・ユ
ニット２４の内部バスからバスインターフェース（Ｂ
Ｉ．Ｆ．）１０２を通し、さらにデュアル・ポート・Ｒ
ＡＭ（ＤＰＲ）１１を介して接続されている。さらに特
徴的なのは、マスタ・プロセッサ・ユニット２４の内部
バスからバスインターフェース（ＢＩ．Ｆ．）１０８を
通して共通バス３４への接続を可能にしており、制御対
象の複雑化に伴う制御演算の増大や高速、高精度制御へ
の対応ができる様に並列演算ユニット９２を拡張接続で
きる方式を採っている。並列演算ユニットは、一般的に
符号２５に代表される複数の拡張プロセッサ（ＥＸＴ．
ＰＵ）と共有メモリ（ＣＭ）１０３及び共有Ｉ／Ｏ（Ｃ
Ｉ／Ｏ）１０４とから成り、演算負荷に応じて拡張プロ
セッサを増設できるようになっている。本発明の実施例
においては、ロボットアームの運動制御をサポートする
高速サンプルの関節角制御演算やトルク、ダイナミック
ス計算等の運動制御演算を加減乗除算のレベルまで分解
し並列化して実行するマルチ・インストラクション・ス
トリーム・マルチ・データ・ストリーム（Ｍｕｌｔｉ−
Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｓｔｒｅａｍ Ｍｕｌｔｉ−
Ｄａｔａ ｓｔｒｅａｍ）（ＭＩＭＤ）型の完全並列処
理によって絶対的に高速化し、リアルタイム処理性能の
向上を図っている。なお、並列演算ユニットへの命令及
びデータの指示もマスタ・プロセッサ・ユニット２４が
行い、情報の交換は共有メモリ（ＣＭ）１０３上で行わ
れる。また、共通バス３４上には、ロボットアーム・制
御個有に必要なセンサコントローラであるインテリジェ
ント・ローカル・センサ・コントロール・モジュール
（ＩＬＳＣＭ）２３を接続でき、高速サンプルの必要な
センサ処理及びコントロールを行う。このように、共通
バス３４は様々な用途のプロセッサ・ユニットが接続可
能なため、ロボット・アーム・コントロール・モジュー
ル１９のシステムバスと考えられ、そこにインテリジェ
ント・ローカル・センサ・コントロール・モジュール
（ＩＬＳＣＭ）２３に代表されるスレーブ・モジュール
を接続していくことによって、ロボット・アーム・コン
トロール・モジュール（ＲＡＣＭ）１９をホストとした
階層化構造に拡張していくことができる。

【００５０】以上述べた本発明の制御装置の実施例の特
徴及び利点について以下にまとめてみる。

【００５１】本発明、はホストプロセッサを中心とし
て、プロセッサを内蔵することによりインテリジェント
化及びモジュール化を図った、制御対象の各制御要素対
応の制御機能を分担して持つスレーブ・モジュールを、
その管理下に双方向の高速通信機構によって複数台接続
していく機能分散、階層化アーキテクチュアを特徴とす
る。ホストプロセッサとスレーブ・モジュール間の通信
は、ハードウエア及びソフトウエア両面で統一化されて
おり、必要な制御動作は、ホストプロセッサ及びスレー
ブ・モジュールの持つ機能をマクロ命令化し命令セット
として各モジュール内に持ち、ホストプロセッサ上の制
御用プログラムすら必要なマクロ命令の実行を指示する
ことによって行うことができる。以上の特徴より、ロボ
ットの群制御や適応制御等、制御の複雑化に伴うハード
ウエア及びソフトウエアの拡張が、スレーブ・モジュー
ルの増設やマクロ命令の増設によって容易に行え、通信
のフォーマット化やマクロ命令セットによる制御機能の
サポートによりシステム制御を統一的に行える等、高い
拡張性と統一性を提供できる。また、ホストプロセッサ
とスレーブ・モジュール間では、ハードウエア割込みに
よるサービス要求をお互い指示し合うことができ、スレ
ーブ・モジュールからホストプロセッサへあるいはホス
トプロセッサからスレーブモジュールへサービスジョブ
を依頼し、おもにモジュール間のデータ転送やデータ交
換時の情報伝達をサポートできる。マクロ命令の終了処
理もスレーブ・モジュールからホストプロセッサへのハ
ードウエア割込みによる処理終了サービス要求により行
われ、この情報をもとにホストプロセッサは対応するジ
ョブプログラムの進行制御を行う。すなわち、スレーブ
・モジュールからの割込み制御によりスレーブ・モジュ
ールの処理速度に同期して、対応するジョブプログラム
の実行がなされるため、複数のジョブプログラムの実行
制御が自動的に行われ、これにより複数のジョブを並行
動作させて複数の制御対象を制御することができるマル
チ・ジョブ機能を提供している。またこの方式のシステ
ム制御を採ることによって、スレーブ・モジュールがマ
クロ命令を実行中のホストプロセッサの空き時間を、シ
ステムの状態を管理し、システムが矛盾なく動作してい
るかどうかをチェックして、矛盾がある場合に非常処理
や異常処理を行ったり、ユーザーとシステムとのインタ
ーフェースを司さどるバックグラウンドオペレーション
に利用できる等、すべてのプロセッサを効率良く動作さ
せることができる。これらのシステム制御に関する特徴
により、複数台のロボットの群制御や協調制御、センサ
モジュールをベースにした適応制御等の並行協調動作を
行う複数制御要素から成る制御対象の総合制御等、高度
な機能をサポートできる。また、異常処理に対するサポ
ートもユーザーと対話しながらホストプロセッサ上で柔
軟に実施することができる。システムの必要な制御動作
をプログラムしたジョブプログラムは、各プログラムス
テップを構成する命令ステートメントの単位ですべてテ
ーブルによりホストプロセッサ上で管理され、ユーザー
は制御用プログラムを命令ステートメントそれぞれに対
応する命令ニーモニックシンボルにより定義された高級
プログラミング言語で記述できる。これらのテーブル化
による命令処理及び高級プログラミング言語のサポート
は、命令ステートメントの増設や他の高級プログラミン
グ言語への移行を容易にするため、ユーザ側からみた使
い勝手の高機能化、拡張性及び柔軟性を提供する。最後
の特徴として、各制御用スレーブ・モジュールは、必要
なら、リアルタイム処理性能を向上させるため、並列演
算用プロセッサを増設して制御演算を完全並列に処理
し、高速、高精度制御のニーズに応える外部プロセッサ
拡張機能を持つ。これにより、制御対象の制御処理負荷
に応じて並列演算用外部プロセッサの増設ができ、制御
対象の複雑化による処理能力ネックを防止している。

【００５２】以上の特徴、利点によって、本発明の制御
装置の実施例は、ハードウエアならびにソフトウエアに
おける拡張性、システム制御の統一性、様々なニーズに
対応できる柔軟性、汎用性及び適応性等の各特性にすぐ
れ、高速、高精度制御にも対応できるユーザーのニーズ
に応じた高機能化が実現可能であり、将来に渡るトータ
ルな意味での高い価格性能比を有した、マイクロ・プロ
セッサベースの汎用制御装置を提供することができる。

【００５３】

【発明の効果】本発明によれば、１つのジョブプログラ
ム内にプログラムステップに対応して記述された命令ス
テートメントの並列処理が可能となり、リアルタイム処
理性の高い制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の装置の一実施例の構成図であ
る。

【図２】図２は情報伝達用レジスタの構成図である。

【図３】図３は情報伝達用レジスタの構成図である。

【図４】図４は情報伝達フォーマットを示す図である。

【図５】図５は情報伝達フォーマットを示す図である。

【図６】図６は情報伝達フォーマットを示す図である。

【図７】図７は情報伝達フォーマットを示す図である。

【図８】図８はホストプロセッサとスレーブ・モジュー
ル内のジョブ処理用テーブルと内部におけるジョブ処理
方式を示す図である。

【図９】図９はホストプロセッサとスレーブ・モジュー
ル内のジョブ処理用テーブルと内部におけるジョブ処理
方式を示す図である。

【図１０】図１０はバックグラウンドオペレーションと
メインの制御用ジョブとの関係を示す図である。

【図１１】図１１はマルチ・ジョブを説明する図であ
る。

【図１２】図１２はジョブプログラムの構成を示す図で
ある。

【図１３】図１３は並行プロセスの記述と実際の処理の
流れを示す図である。

【図１４】図１４はロボット・アーム・コントロール・
モジュールのハードウエア構成を示す図である。

【符号の説明】

１…ホストプロセッサ、１１〜１３…デュアル・ポート
・ＲＡＭ（ＤＰＲ）、１９〜２２…スレーブ・モジュー
ル、３７…スレーブ・モジュール・インタープラト・レ
ジスタ（ＳＩＲ）、４０…ホスト・プロセッサ・インタ
ーラプト・レジスタ（ＨＩＲ）、４２…終了ステータス
・レジスタ、４５…命令レジスタ、４７…ジョブコント
ローラｉ、５０…命令ステートメントルーチン群、５１
…ジョブスタック群、５５…サービスルーチン先頭番地
テーブル、５８…マクロ命令ルーチン群、６４…サービ
スジョブｔ、７５…命令ニーモニツクルーチン群、７６
…命令ニーモニツクシンボルテーブル、７７…オブジェ
クト・ジョブ、プログラム、７８…システムモニタ、６
９…エデイター・コンパイラ、７０…ユーザー、７９…
命令ステートメント、８１…ジョブプログラム（１）、
８２…ジョブプログラム（２）、８３…共有パラメー
タ、８４…共通サブルーチン・プログラム、２４…マス
タ・プロセッサ・ユニット、２５…拡張プロセッサ・ユ
ニット、９１…単一制御ユニット、９２…並列演算ユニ
ット、９３…制御対象。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 花田 武 千葉県習志野市東習志野七丁目１番１号 株式会社 日立製作所 習志野工場内 (56)参考文献 特開 昭57−155603（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−17401（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−168105（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プログラムステップに対応する命令ステー
   トメントで記述され、コンカレントプロセスであること
   を宣言された命令ステートメントと、前記命令ステート
   メントのうち同期をとるべき命令ステートメントを指定
   する同期用命令ステートメントとを含むジョブプログラ
   ムを実行する機能を備えたホストプロセッサと、 命令ステートメントに対応してマクロ命令化された機能
   を有し、ホストプロセッサから指示されたマクロ命令の
   処理を実行してその処理が終了したことをホストプロセ
   ッサに知らせる機能を備えたスレーブモジュールとを有
   し、 前記ホストプロセッサは、コンカレントプロセス宣言し
   た命令ステートメントをフェッチしてその処理をスレー
   ブモジュールに指示した後、その処理の終了を待たずに
   次の命令ステートメントに移行する機能と、同期用命令
   ステートメントをフェッチしたときに、この同期用命令
   ステートメントで指定された命令ステートメントに対応
   する処理が全て終了するまで、次の命令ステートメント
   への移行を停止する機能とを備えることを特徴とする制
   御装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の制御装置において、前記
   同期用命令ステートメントをジョブプログラム中の同期
   処理を必要とする処理ステップの前に挿入することで、
   同期処理を行うタイミングを指示することを特徴とする
   制御装置。
3. 【請求項３】請求項１に記載の制御装置において、１つ
   のジョブプログラムの中にコンカレントプロセス宣言さ
   れた命令ステートメントが複数存在し、かつ、それらの
   命令ステートメントが並列に実行される場合、前記各命
   令ステートメントに対応する各マクロ命令はそれぞれ異
   なるスレーブモジュールによって処理されることを特徴
   とする制御装置。