JP3255759B2

JP3255759B2 - マルチプロセッサシステム

Info

Publication number: JP3255759B2
Application number: JP14040493A
Authority: JP
Inventors: 豊芳賀
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1993-06-11
Filing date: 1993-06-11
Publication date: 2002-02-12
Anticipated expiration: 2017-02-12
Also published as: US5630134A; JPH06348661A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はマルチプロセッサシステ
ムに関し、特に、実行単位（プロセッサを含む）間の排
他制御を行う複数のプロセッサを有するマルチプロセッ
サシステムに関する。近年、コンピュータシステムは、
処理性能の高速化の要求に伴って、単一のプロセッサで
構成する代わりに、複数のプロセッサで構成して処理性
能を向上させる手法が採られている。このようなマルチ
プロセッサシステムでは、プロセッサを跨がる処理実行
単位で資源を共用して処理したり、或いは、実行される
処理手続きを他の処理実行単位と排他的に実行するため
の排他制御を必要としており、この排他制御を高速に実
行する排他制御機構が要望されている。さらに、近年の
コンピュータシステムの高信頼化の要求（故障耐性の要
求）から、たとえ、特定のプロセッサが故障した場合で
も、他プロセッサでの処理の継続を可能とする排他制御
機構が要望されている。

【０００２】

【従来の技術】従来、処理性能を高速化することのでき
るコンピュータシステムとして、マルチプロセッサシス
テムが知られている。このような、マルチプロセッサシ
ステムにおける処理の実行単位間の排他処理は、すなわ
ち、複数のプロセッサと，各プロセッサに固有なメモリ
および各プロセッサで共用されるメモリ，または，各プ
ロセッサで共用されるメモリのみで構成されたマルチプ
ロセッサシステムにおける処理の実行単位間の排他処理
は、例えば、コンピュータシステム内の排他要求を集中
的に管理して処理するサーバプロセスを用いて制御する
ようになっている。

【０００３】そして、処理実行単位から発せられる排他
要求を一元的に管理する排他制御サーバや、スピンロッ
クの手法による単純な排他制御機構が提供されている
が、排他制御サーバによるマルチプロセッサ間排他制御
方式は、排他要求を発する処理実行単位とサーバ間の通
信オーバヘッドが定常的に発生するため、或いは、排他
要求情報をサーバが蓄積して一元的に管理するため、排
他要求元の処理実行単位の終了に伴って該処理実行単位
の排他要求情報を回収したり、サーバ自身の異常終了に
備えて多量の排他要求情報を不揮発化または二重化する
必要がある。

【０００４】また、従来、他の方法としてスピンロック
の手法が用いられており、この手法では、各プロセッサ
からアクセス可能な共用メモリ上にロックワードを設
け、各々の処理実行単位が排他を獲得する場合は、該ロ
ックワードに排他獲得中の標識を設定し、排他を解放す
る場合は該標識を解除する一連の手順の取決めによって
処理実行単位間の排他制御を実現している。尚、通常こ
のロックワードの更新には、後述するロックワードの内
容と指定する値との比較および他に指定する値での更新
を不可分に実行する命令が用いられる。

【０００５】

【発明が解決しようとしている課題】上述した排他制御
サーバプロセスは、システム内の排他要求を一元的に管
理するため、排他要求元である処理実行単位と排他制御
サーバプロセスがプロセッサを跨がって通信を行う必要
性を生じ、これに伴う通信オーバヘッドにより性能の低
下を来すことになる。また、排他要求情報を該サーバプ
ロセスが蓄積して管理しているため、排他要求元の処理
実行単位の終了や排他要求元の処理実行単位が存在する
プロセッサの故障に伴う排他要求の回収機構を必要と
し、さらに、サーバプロセス自身の異常、サーバプロセ
スが存在するプロセッサの故障に備えて、多量の排他要
求情報を不揮発化、或いは、二重化した上で待機サーバ
プロセスで処理を継続するように構成する必要がある。

【０００６】また、従来、スピンロックの手法による排
他制御も知られているが、該スピンロックの手法による
排他制御は、要求の競合が多く発生する場合において、
処理装置の処理性能を著しく低下させることになる。す
なわち、スピンロックの手法による排他制御方式では、
ロックワードに対してある処理実行単位が排他獲得中の
標識を設定している間、他の処理実行単位は、自身で排
他獲得中の標識の設定に成功するまで、繰り返しロック
ワードの更新処理を試みる。この間、プロセッサモジュ
ールのＣＰＵ資源が無駄に消費され、これにより処理性
能の低下を引き起こす問題点、さらに、プロセッサと共
用メモリがバスで結合されたシステムにおいては、該ロ
ックワードの更新に用いられる前述の命令の実行がバス
を排他的に占有して他のプロセッサによるバスの使用を
妨げる等のバスの使用効率の低下を招くという解決すべ
き課題があった。

【０００７】本発明は、上述した従来のマルチプロセッ
サ間排他制御方式が有する課題に鑑み、マルチプロセッ
サ間での排他制御情報の競合を最低限に低減して、排他
制御を高速に実施することを可能とし、同時にプロセッ
サ故障時のリカバリ処理を容易とすることができるマル
チプロセッサ間排他制御方式の提供を主たる目的とす
る。さらに、本発明の他の目的は、プロセッサの故障に
際しても、他プロセッサでの処理の継続を可能とし、コ
ンピュータシステムの実行性能および高信頼化を向上さ
せることのできるマルチプロセッサ間排他制御方式の提
供にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、各々が
プロセッサと固有メモリからなる複数のプロセッサモジ
ュールＰＭと、該各ＰＭに接続された共用メモリで構成
されるマルチプロセッサシステムであって、前記共用メ
モリは、該共用メモリ上で排他権限獲得中のＰＭの情報
と獲得待ちＰＭの情報を記憶する共通排他制御情報域を
有し、前記複数のＰＭのそれぞれは、該各ＰＭ内のプロ
セスが発する排他要求を受付けると、排他要求の獲得待
ちをしている他プロセスの情報を管理する局所排他制御
情報域を参照し、待ちプロセスが存在する場合は、該排
他要求を中断し該排他要求を発したプロセスを前記局所
排他制御情報域に登録し、また、待ちプロセスが存在し
ない場合は、該排他要求を排他権限獲得手段へ送出し、
該排他権限獲得手段からの返信情報を受けると、該返信
情報が排他権限獲得情報の場合は、排他要求を発したプ
ロセスに復帰し、また、該返信情報が獲得待ち情報の場
合は、該排他要求を中断し該排他要求を発したプロセス
を前記局所排他制御情報域に登録する待ち管理手段と、
局所制御部から送出された排他要求を受付けると、前記
共用メモリ上の前記共通排他制御情報域を参照し、獲得
中のＰＭが存在しない場合は、該共通排他制御情報域に
自ＰＭを獲得中ＰＭとして登録すると共に前記待ち管理
手段へ排他権限獲得情報を返信し、また、獲得中のＰＭ
が存在する場合は、該共通排他制御情報域に自ＰＭを獲
得待ちＰＭとして登録し前記待ち管理手段へ獲得待ち情
報を返信する前記排他権限獲得手段とを有することを特
徴とするマルチプロセッサシステムが提供される。

【０００９】

【作用】本発明のマルチプロセッサシステムは、各々が
プロセッサと固有メモリからなる複数のプロセッサモジ
ュールＰＭと、各ＰＭに接続された共用メモリで構成さ
れる。共用メモリは、その共用メモリ上で排他権限獲得
中のＰＭの情報と獲得待ちＰＭの情報を記憶する共通排
他制御情報域２を有する。複数のＰＭのそれぞれは、待
ち管理手段、および、排他権限獲得手段を有する。待ち
管理手段は、各ＰＭ内のプロセスが発する排他要求を受
付けると、排他要求の獲得待ちをしている他プロセスの
情報を管理する局所排他制御情報域１を参照し、待ちプ
ロセスが存在する場合は、排他要求を中断し排他要求を
発したプロセスを局所排他制御情報域１に登録し、ま
た、待ちプロセスが存在しない場合は、排他要求を排他
権限獲得手段へ送出し、排他権限獲得手段からの返信情
報を受けると、返信情報が排他権限獲得情報の場合は、
排他要求を発したプロセスに復帰し、また、返信情報が
獲得待ち情報の場合は、排他要求を中断し排他要求を発
したプロセスを局所排他制御情報域１に登録する。排他
権限獲得手段は、局所制御部から送出された排他要求を
受付けると、共用メモリ上の共通排他制御情報域２を参
照し、獲得中のＰＭが存在しない場合は、共通排他制御
情報域２に自ＰＭを獲得中ＰＭとして登録すると共に待
ち管理手段へ排他権限獲得情報を返信し、また、獲得中
のＰＭが存在する場合は、共通排他制御情報域２に自Ｐ
Ｍを獲得待ちＰＭとして登録し待ち管理手段へ獲得待ち
情報を返信する。

【００１０】そして、本発明のマルチプロセッサ間排他
制御方式は、局所排他制御情報域１および共通排他制御
情報域２を分割して管理することにより、共通排他制御
情報域２のアクセスを処理実行単位グループ単位の排他
要求に低減して排他処理を高速に実行するようになって
いる。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明に係るマルチプ
ロセッサ間排他制御方式を説明する。図１および図２は
本発明に係るマルチプロセッサ間排他制御方式の原理を
説明するための図である。図１および図２において、参
照符号100,200,300,400,500は処理実行単位群をグルー
プ化して管理する第１グループ、111 は処理実行単位群
をグループ化して管理する第１グループの１番目のグル
ープに属する処理実行単位群の排他要求を管理する排他
制御情報域、112 は第１グループの２番目のグループに
属する処理実行単位群の排他要求を管理する排他制御情
報域であり、それぞれ各グループ内でのみアクセスされ
る固有メモリもしくは共用メモリ上に配置する。

【００１２】また、図１および図２において、参照符号
121 は第１グループを更にグループ化して管理する第２
グループの１番目のグループ1000に属する第１グループ
単位の排他要求を管理する排他制御情報域、122 は第２
のグループの２番目のグループ2000に属する第１グルー
プ単位に排他要求を管理する排他制御情報域であり、そ
れぞれ各グループ内でのみアクセスされる固有メモリも
しくは共用メモリ上に配置する。103 は第２グループ単
位に排他要求を管理する排他制御情報域である。本説明
図では、処理実行単位をグループ化して管理する第１の
グループと第１のグループ群を更にグループ化して管理
する第２のグループを設定して処理を行う場合について
図示しているが、第２グループ以上のグループの設定は
任意である。

【００１３】各排他制御情報域は、該排他制御情報域で
管理する処理実行単位もしくは下位グループのいずれが
排他を獲得しているかを示す排他獲得中標識および排他
要求を送出している排他要求単位を示す待ち管理情報を
有している。具体的に、図１に示されるように、排他制
御情報域111 における排他獲得中標識には排他獲得中の
処理実行単位が設定され、また、待ち管理情報には排
他要求中の処理実行単位およびが設定されている。
さらに、排他制御情報域112 における待ち管理情報には
排他要求中の処理実行単位, およびが設定されて
いる。

【００１４】各グループでの排他要求単位の管理には、
要求順番に従って排他権限を割り当てるか、或いは、ラ
ンダムに選出して排他権限を割り当てる等にすることに
よって、任意のスケジュール論理を使用することができ
る。また、待ち管理情報の構成をキュー構造やビットマ
ップ管理表等で構成することもできる。図１および図２
に示されるように、本発明のマルチプロセッサ間排他制
御方式の原理は、処理実行単位をツリー状の階層的管理
体系に体系化して管理すると共に、処理実行単位より発
せられる排他要求を前記管理体系に従って関連付けられ
る各排他要求制御情報域を用いて、ツリー状に管理する
ようになっている。そして、処理実行単位より排他要求
が発せられると最下位レベルの排他制御情報域から順に
辿り、待ち管理情報が該レベルの排他制御情報域で一つ
も管理されていない場合にのみ、次の上位レベルの排他
制御情報域にアクセスするようにして、最終的に最上位
レベルの排他制御情報域をアクセスして排他権限の獲得
を行うようになっている。また、排他権限を解放して他
の処理実行単位に権限を割り当てる場合は、最上位レベ
ルの排他制御情報域から順に辿って、排他制御情報域に
管理される排他制御情報によって排他権限を割り当てる
下位グループを選出し、最終的に排他権限を割り当てる
処理実行単位を選出するようになっている。

【００１５】図３および図４は本発明が適用されるマル
チプロセッサシステムの一例の構成を示すブロック図で
ある。同図において、プロセッサモジュールＰＭは、２
つだけ描かれているが、実際には２つに限定されず複数
個設けられている。ここで、図３および図４に示すマル
チプロセッサシステムは、各々がプロセッサと固有メモ
リで構成される複数のプロセッサモジュール（ＰＭ）
と、各ＰＭからアクセス可能で、且つ、各ＰＭ間で共用
されるメモリを持つように構成されている。また、ＢＳ
１は第１のバスを示し、ＢＳ２は第２のバスを示してい
る。

【００１６】図３および図４において、参照符号１は各
ＰＭの固有メモリ上に構成される局所排他制御情報域、
11は該ＰＭが排他を獲得しているか否かおよびいずれの
プロセス（処理実行単位）が排他を獲得しているかを示
す排他獲得中標識、12は排他権限が獲得できないために
待ち状態にあるプロセス群を管理するための待ちプロセ
ス管理キューポインタ、13は個々の待ちプロセスを管理
するための待ちプロセス管理制御表を示している。ま
た、参照符号２は共用メモリ上に構成される共通排他制
御情報域、21は排他権限を獲得しているＰＭを特定する
標識、22は排他権限が委譲される委譲先ＰＭを特定する
標識、23は排他獲得要求を行っている待ちＰＭを特定す
る標識を示している。さらに、参照符号３は待ち管理機
構、４は排他権限獲得機構、５は排他権限解放機構、６
は待ち解除機構、７はダウンリカバリ機構である。

【００１７】次に、図３および図４に示すマルチプロセ
ッサシステムにおける各構成部の処理を説明する。図５
は図３および図４のマルチプロセッサシステムにおける
局所排他制御情報域１の構成例を示す図であり、図６は
図３および図４のマルチプロセッサシステムにおける共
通排他制御情報域２の構成例を示す図である。

【００１８】本構成例は、図６に示されるように、共通
排他制御情報域は、１ワード（４バイト）で構成され、
最大１６個のＰＭ間での排他制御が可能となっている。
また、共通排他制御情報域の更新には、１ワードの領域
の内容をその内容と指定した値とで比較し、一致した場
合に、他の指定した値で更新する一連の処理を不可分に
実施できるコンペアスワップ命令（ＣＳ命令）を使用し
て少ない命令ステップで処理を実現するようになってい
る。

【００１９】図７は図３および図４のマルチプロセッサ
システムに適用される排他権限獲得処理に関する待ち管
理機構３の構成例を示す図であり、図８は図３および図
４のマルチプロセッサシステムにおける排他権限獲得機
構４の構成例を示す図である。ここで、図８におけるス
テップ82,85 はＣＳ命令（コンペアスワップ命令）によ
る処理を示している。

【００２０】図７に示されるように、各プロセスからの
排他獲得要求は待ち管理機構３が受け取り、局所排他制
御情報域１の待ちプロセス管理キュー12を検査する。ま
ず、排他権限獲得処理の待ち管理機構３において、ステ
ップ71で排他獲得中プロセス制御表↑＝０、且つ、待ち
プロセス数＝０かどうかが判別され、排他獲得中プロセ
ス制御表↑＝０で待ちプロセスが一つも存在しない（ス
テップ71でｙｅｓの場合）ならば、ステップ73に進ん
で、排他権限獲得機構４に排他権限獲得の要求を送出す
る。そして、他の場合（ステップ71でｎｏの場合) に
は、ステップ72に進んで、要求元プロセスの実行を中断
させ、該プロセスを管理する待ちプロセス管理制御表13
を作成して待ちプロセス管理キューにエンキューする。
このステップ72を実行し終わると、他のプロセスのサー
ビスを開始することになる。

【００２１】さらに、ステップ73の処理を終えると、ス
テップ74に進んで、排他権限が獲得できたかどうかが判
別される。ステップ74で排他権限が獲得できたと判別さ
れると、ステップ75に進んで排他獲得中プロセス制御表
↑を設定し、要求元プロセスに復帰する。また、ステッ
プ74で排他権限が獲得できないと判別されるとステップ
72に進んで、上述した処理を実行する。

【００２２】次に、図８に示す排他権限獲得機構４にお
いて、ステップ81で獲得中ＰＭ＝０かどうかが判別さ
れ、排他権限獲得機構４が共通排他制御情報域２をアク
セスして獲得中ＰＭ標識21が０である場合（ステップ81
でｙｅｓの場合）は、ステップ82に進んで当該ＰＭを識
別するＰＭ番号（０以外）を設定し、さらに、ステップ
83に進む。一方、獲得中ＰＭ標識21が０でない場合（ス
テップ81でｎｏの場合）は、ステップ85に進んで当該Ｐ
Ｍを識別する待ちＰＭ標識23を設定し、さらに、ステッ
プ86に進む。ステップ83では、獲得中ＰＭの設定に成功
したかどうかが判別され、成功したと判別されるとステ
ップ84に進んで、排他権限獲得を待ち管理機構３へ返答
する。また、ステップ83で、獲得中ＰＭの設定に成功し
ていないと判別されるとステップ81に戻ることになる。
一方、ステップ86では、待ち管理ビットの設定に成功し
たかどうかが判別され、成功したと判別されるとステッ
プ87に進んで、待ち状態への遷移を待ち管理機構３へ返
答する。

【００２３】上述したように、排他権限獲得機構４は、
処理結果を待ち管理機構３に通知し、待ち管理機構３
は、排他権限が獲得できた場合、局所排他制御情報域１
の排他獲得中標識11を設定して要求元プロセスに制御を
戻すようになっている。また、排他権限獲得に失敗した
場合は、前述のとおり、要求元プロセスの実行を中断さ
せ、該プロセスを管理する待ちプロセス管理制御表13を
作成して待ちプロセス管理キューにエンキューするよう
になっている。

【００２４】図９は図３および図４のマルチプロセッサ
システムに適用される排他権限解放処理に関する待ち管
理機構の構成例を示す図であり、また、図１０は図３お
よび図４のマルチプロセッサシステムにおける排他権限
解放機構の構成例を示す図である。ここで、図１０にお
けるステップ105,107,110 はＣＳ命令による処理を示し
ている。

【００２５】図９に示されるように、各プロセスからの
排他解放要求は待ち管理機構３が受け取り、局所排他制
御情報域１の排他獲得中標識11を検査する。まず、排他
権限解放処理の待ち管理機構３において、ステップ91で
排他獲得中プロセス制御表↑＝要求元プロセス制御表↑
かどうかが判別され、排他獲得中のプロセスからの正し
い要求であると判別された場合（ｙｅｓの場合）には、
ステップ92に進んで排他権限解放機構５に排他権限解放
要求を送出し、ステップ93に進む。また、ステップ91で
排他獲得中のプロセスからの正しい要求ではないと判別
された場合（ｎｏの場合）には、ステップ96に進んで要
求元プロセスにエラー復帰する。

【００２６】次に、ステップ93では、排他権限を解放ま
たは他ＰＭに排他権限を委譲するかが判別され、ステッ
プ93で排他権限を解放または他ＰＭに排他権限を委譲す
ると判別されると、ステップ97に進んで、排他獲得中プ
ロセス制御表↑をクリアして要求元プロセスに復帰す
る。一方、ステップ93で排他権限を解放または他ＰＭに
排他権限を委譲しないと判別されると、ステップ94に進
んで、次待ちプロセスへの割り当てかどうかが判別され
る。

【００２７】ステップ94において、次待ちプロセスへは
割り当てないと判別されると、ステップ98に進んで、排
他獲得中プロセス制御表↑をクリアして要求元プロセス
に復帰する。一方、ステップ94において、次待ちプロセ
スへ割り当てると判別されると、ステップ95に進んで、
待ちプロセス数の減算，待ちプロセス管理制御表のデキ
ュー，待ちプロセス管理制御表の解放，排他獲得中プロ
セス制御表↑の変更，待ちプロセスの実行の再開，およ
び，要求元プロセスへの復帰を行うことになる。

【００２８】図１０は図３および図４のマルチプロセッ
サシステムにおける排他権限解放機構の構成例を示す図
である。図１０に示されるように、排他権限解放機構５
は、まず、ステップ101 において、自ＰＭ番号の次より
順に検査して待ちにあるＰＭを選出して、ステップ102
に進む。ステップ102 では、待ちＰＭがあるかどうかが
判別され、待ちＰＭがあると判別されると、ステップ10
3 に進んで、自ＰＭを選出するかどうかが判別される。
ステップ103 で自ＰＭを選出すると判別されると、ステ
ップ104 に進んで、自待ちプロセス数＝１かどうかが判
別される。ステップ104 で、自待ちプロセス数＝１であ
ると判別されると、ステップ105 に進んで、自待ちＰＭ
管理ビットを解除して、ステップ106 に進む。そして、
ステップ106 で、次待ちプロセスへの割り当てを待ち管
理機構３へ返答する。

【００２９】一方、ステップ102 で、待ちＰＭがないと
判別されると、ステップ107 に進んで、獲得中ＰＭに０
を設定してステップ108 に進む。ステップ108 では、獲
得中ＰＭの解除に成功したかどうかが判別され、獲得中
ＰＭの解除に成功したと判別されると、ステップ109 で
排他権限の解放を待ち管理機構３へ返答し、また、ステ
ップ108 で獲得中ＰＭの解除に成功しなかったと判別さ
れると、ステップ101に戻ることになる。次に、ステッ
プ103 において、自ＰＭを選出しないと判別されると、
ステップ110 に進んで、委譲先ＰＭに選出ＰＭ番号を設
定してステップ111 に進む。

【００３０】ステップ111 では、委譲先ＰＭの設定に成
功したかどうかが判別され、委譲先ＰＭの設定に成功し
たと判別されると、ステップ112 に進んで選出ＰＭに委
譲通知を送信し、さらに、ステップ113 に進んで排他権
限の委譲を待ち管理機構３へ返答する。また、ステップ
111 で、委譲先ＰＭの設定に成功しなかったと判別され
ると、ステップ101 に戻ることになる。

【００３１】すなわち、排他権限解放機構５は、共通排
他制御情報域２の待ちＰＭ標識23を検査し、他ＰＭが待
ち状態にある場合には、いずれかのＰＭを選出し、排他
権限委譲先ＰＭ標識22に該当ＰＭを識別するＰＭ番号を
設定し、該当ＰＭの待ち解除機構６に排他権限の委譲を
通知する。選出ＰＭが自ＰＭである場合は、自ＰＭ内に
待ちプロセスが一つしかない場合において、自ＰＭの待
ちＰＭ標識22を解除する。待ちＰＭが存在しない場合
は、排他獲得中標識21を解除する。排他権限解放機構５
は、以上の処理結果を待ち管理機構３に返答する。待ち
管理機構３は、排他権限を他ＰＭに委譲した場合および
排他権限を解放した場合には、局所排他制御情報域１の
排他獲得中標識11を解除し、要求元プロセスに制御を戻
す。その他の場合は、待ちプロセス管理キューより適切
なプロセスを選出し、排他権限を割り当てた上で該プロ
セスの実行を再開させ、待ちプロセス管理制御表13を解
放して要求元プロセスに制御を戻すことになる。

【００３２】図１１は図３および図４のマルチプロセッ
サシステムにおける待ち解除機構の構成例を示す図であ
る。ここで、図１１において、ステップ122,125,129,13
2 はＣＳ命令による処理を示している。図１１に示され
るように、排他権限委譲通知は待ち解除機構６が受け取
り、該解除機構６において、まず、ステップ121 で委譲
元ＰＭが獲得中ＰＭに等しいかどうかが判別される。ス
テップ121 で委譲元ＰＭが獲得中ＰＭに等しくないと判
別されると、ステップ126 に進んで委譲通知を廃棄し、
また、委譲元ＰＭが獲得中ＰＭに等しいと判別される
と、ステップ122 に進んで獲得中ＰＭに自ＰＭ番号を設
定すると共に、委譲先ＰＭに０を設定して、ステップ12
3 に進む。ステップ123 では、自待ちプロセス数＝０か
どうかが判別され、自待ちプロセス数≠０と判別される
と、ステップ124 に進んで自待ちプロセス数＝１かどう
かが判別される。ステップ124 で自待ちプロセス数＝１
と判別されると、ステップ125 に進んで自待ちＰＭ管理
ビットを解除した後、また、自待ちプロセス数≠１と判
別されると、ステップ125 を飛ばして直接、待ち管理機
構３に適切なプロセスの再開を依頼する。

【００３３】一方、ステップ123 において、自待ちプロ
セス数＝０と判別されると、ステップ127 に進んで、自
ＰＭ番号の次より順に検査して、待ちにあるＰＭを選出
して、ステップ128 に進む。ステップ128 では、待ちＰ
Ｍがあるかどうかが判別され、待ちＰＭがあると判別さ
れると、ステップ129 に進んで委譲先ＰＭに選出ＰＭ番
号を設定してステップ130 に進む。ステップ130 では、
委譲先ＰＭの設定に成功したかどうかが判別され、委譲
先ＰＭの設定に成功したと判別されると、ステップ131
に進んで選出ＰＭに委譲通知を送信する。

【００３４】そして、ステップ128 で、待ちＰＭがない
と判別されると、ステップ132 に進んで獲得中ＰＭに０
を設定して、ステップ132 に進む。ステップ132 では、
獲得中ＰＭの解除に成功したかどうかが判別され、獲得
中ＰＭの解除に成功しなかったと判別されると、ステッ
プ127 に戻り、また、獲得中ＰＭの解除に成功したと判
別されると、終了することになる。

【００３５】すなわち、待ち解除機構６は、排他権限委
譲通知を受け取ると共通排他制御情報域２の委譲先ＰＭ
標識22を解除し、獲得中ＰＭ標識21に自ＰＭ番号を設定
することで、排他権限を獲得する。次に、自ＰＭ内に待
ちプロセスが一つしかない場合において、自ＰＭの待ち
ＰＭ標識23を解除し、待ち管理機構３に、適切なプロセ
スの再開を依頼するようになっている。

【００３６】図１２は図３および図４のマルチプロセッ
サシステムに適用される待ち解除処理およびダウンリカ
バリ処理に関する待ち管理機構の構成例を示す図であ
る。同図に示されるように、図１１の待ち解除機構６か
らの処理を受けて、待ち管理機構３では、待ちプロセス
数の減算，待ちプロセス管理制御表のデキュー，待ちプ
ロセス管理制御表の解放，排他獲得中のプロセス制御表
↑の変更，および，待ちプロセスの実行の再開を行うよ
うになっている。

【００３７】図１３および図１４は図３および図４のマ
ルチプロセッサシステムにおけるダウンリカバリ機構の
構成例を示す図である。ここで、図１３および１４にお
いて、ステップ152,155,157,164,166,168 はＣＳ命令に
よる処理を示している。図１３および図１４に示される
ように、ＰＭ故障通知はダウンリカバリ機構７が受け取
り、該ダウンリカバリ機構７において、まず、ステップ
151 で故障ＰＭ＝獲得ＰＭかどうかが判別される。ステ
ップ151 で、故障ＰＭ＝獲得ＰＭと判別されると、ステ
ップ152 に進んで、獲得中ＰＭをリカバリ処理ＰＭに変
更して故障ＰＭの待ちＰＭ管理ビットを消去して、ステ
ップ153 に進む。ステップ153 では、委譲先ＰＭ＝０か
どうかが判別され、委譲先ＰＭ≠０と判別されると、ス
テップ156 に進んで委譲先ＰＭに委譲通知を再送信す
る。また、ステップ153 では、委譲先ＰＭ＝０かどうか
が判別され、委譲先ＰＭ＝０と判別されると、ステップ
160 に進む。

【００３８】一方、ステップ151 で、故障ＰＭ≠獲得Ｐ
Ｍと判別されると、ステップ154 に進んで、故障ＰＭ＝
委譲先ＰＭかどうかが判別される。ステップ154 におい
て、故障ＰＭ＝委譲先ＰＭと判別されると、ステップ15
5 に進んで、獲得中ＰＭをリカバリ処理ＰＭに変更し、
故障ＰＭの待ちＰＭ管理ビットを消去し、さらに、委譲
先ＰＭに０を設定して、ステップ160 に進む。一方、ス
テップ154 で、故障ＰＭ≠委譲先ＰＭと判別されると、
ステップ157 に進んで、故障ＰＭの待ちＰＭ管理ビット
を消去して、ステップ158 に進む。

【００３９】ステップ158 では、委譲先ＰＭ＝故障ＰＭ
かどうかが判別され、委譲先ＰＭ＝故障ＰＭと判別され
ると、ステップ155 に進み、また、委譲先ＰＭ≠故障Ｐ
Ｍと判別されると、ステップ159 に進む。ステップ159
では、ＣＳ命令に成功したかどうかが判別され、成功し
たと判別されると処理を終了し、成功しなかったと判別
されると、ステップ157 に戻ることになる。

【００４０】ステップ160 では、故障ＰＭの次から順に
検査して待ちにあるＰＭを選出し、ステップ161 に進ん
で、待ちＰＭがあるかどうかが判別される。ステップ16
1 で、待ちＰＭがあると判別されると、ステップ162 に
進んで、選出ＰＭ＝リカバリ処理中ＰＭかどうかが判別
される。ステップ162 で、選出ＰＭ＝リカバリ処理中Ｐ
Ｍと判別されると、ステップ163 に進んで、自待ちプロ
セス数＝１かどうかが判別される。ステップ163 で、自
待ちプロセス数＝１と判別されると、ステップ164 で自
ＰＭの待ちＰＭ管理ビットを解除して、ステップ162 に
進む。また、ステップ163 で、自待ちプロセス数≠１と
判別されると、直接にステップ165 に進む。そして、ス
テップ165 において、待ちプロセスへの割当てを通知し
て、処理を待ち管理機構に戻す。

【００４１】一方、ステップ161 において、待ちＰＭが
ないと判別されると、ステップ166に進み、獲得中ＰＭ
に０を設定して、ステップ167 に進む。ステップ167 で
は、獲得中ＰＭの解除に成功したかどうかが判別され、
獲得中ＰＭの解除に成功したと判別されると処理を終了
し、獲得中ＰＭの解除に成功しなかったと判別されると
ステップ160 に戻ることになる。

【００４２】また、ステップ162 において、選出ＰＭ≠
リカバリ処理中ＰＭと判別されると、ステップ168 に進
んで、委譲先ＰＭに選出ＰＭ番号を設定して、ステップ
169に進む。ステップ169 では、委譲先ＰＭの設定に成
功したかどうかが判別され、委譲先ＰＭの設定に成功し
たと判別されると、選出ＰＭに対して委譲通知を送信す
る。そして、ステップ169 において、委譲先ＰＭの設定
に成功しなかったと判別されると、ステップ160 に戻る
ことになる。

【００４３】すなわち、故障した際には、そのＰＭの故
障を検出したＰＭにおいて、故障の通知を受け取り、共
通排他制御情報域２により故障したＰＭが排他権限獲得
中もしくは排他権限委譲先ＰＭであることを検出した場
合には、他の待ちＰＭを選出して、該選出したＰＭに対
して再度排他権限の委譲処理を行う。また、故障したＰ
Ｍについて待ちＰＭ標識23が設定されている場合には、
該標識を解除するようになっている。

【００４４】上述したように、本実施例のマルチプロセ
ッサ間排他制御方式は、処理実行単位をグループ化し、
該処理実行単位グループに排他要求を管理する排他制御
情報と処理実行単位グループ単位に排他要求を管理する
排他制御情報とに分割し、それぞれ処理実行単位グルー
プでのみアクセスされる固有メモリもしくは共用メモリ
および処理実行単位グループ間で共用される共用される
メモリに分散して記憶する。これによって、プロセッサ
間の排他処理に要する共用メモリのアクセスを最小限に
止めて排他処理の実行性能を向上させることができ、ま
た、排他制御情報の分散化によって、プロセッサの故障
等におけるリカバリ処理と処理継続を容易とすることが
できる。

【００４５】

【発明の効果】以上、詳述したように、本発明のマルチ
プロセッサシステムによれば、マルチプロセッサ間での
排他制御情報の競合を最低限に低減して、排他制御を高
速に実施することを可能とし、同時にプロセッサ故障時
のリカバリ処理を容易とすることができる。さらに、本
発明のマルチプロセッサシステムによれば、プロセッサ
の故障に際しても、他プロセッサでの処理の継続を可能
とし、コンピュータシステムの実行性能および高信頼化
を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るマルチプロセッサ間排他制御方式
の原理を説明するための図（その１）である。

【図２】本発明に係るマルチプロセッサ間排他制御方式
の原理を説明するための図（その２）である。

【図３】本発明が適用されるマルチプロセッサシステム
の一例の構成を示すブロック図（その１）である。

【図４】本発明が適用されるマルチプロセッサシステム
の一例の構成を示すブロック図（その２）である。

【図５】図３および図４のマルチプロセッサシステムに
おける局所排他制御情報域の構成例を示す図である。

【図６】図３および図４のマルチプロセッサシステムに
おける共通排他制御情報域の構成例を示す図である。

【図７】図３および図４のマルチプロセッサシステムに
適用される排他権限獲得処理に関する待ち管理機構の構
成例を示す図である。

【図８】図３および図４のマルチプロセッサシステムに
おける排他権限獲得機構の構成例を示す図である。

【図９】図３および図４のマルチプロセッサシステムに
適用される排他権限解放処理に関する待ち管理機構の構
成例を示す図である。

【図１０】図３および図４のマルチプロセッサシステム
における排他権限解放機構の構成例を示す図である。

【図１１】図３および図４のマルチプロセッサシステム
における待ち解除機構の構成例を示す図である。

【図１２】図３および図４のマルチプロセッサシステム
に適用される待ち解除処理およびダウンリカバリ処理に
関する待ち管理機構の構成例を示す図である。

【図１３】図３および図４のマルチプロセッサシステム
におけるダウンリカバリ機構の構成例を示す図（その
１）である。

【図１４】図３および図４のマルチプロセッサシステム
におけるダウンリカバリ機構の構成例を示す図（その
２）である。

【符号の説明】

１…局所排他制御情報域１１…待ちプロセス管理キュー１２…排他獲得中標識１３…待ちプロセス管理制御表２…共通排他制御情報２１…獲得中ＰＭ標識２２…委譲先ＰＭ標識２３…待ちＰＭ標識３…待ち管理機構４…排他権限獲得機構５…排他権限解放機構６…待ち解除機構７…ダウンリカバリ機構ＢＳ１…第１のバスＢＳ２…第２のバスＰＭ…プロセッサモジュール

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】各々がプロセッサと固有メモリからなる
複数のプロセッサモジュールＰＭと、該各ＰＭに接続さ
れた共用メモリで構成されるマルチプロセッサシステム
であって、前記共用メモリは、該共用メモリ上で排他権限獲得中の
ＰＭの情報と獲得待ちＰＭの情報を記憶する共通排他制
御情報域を有し、前記複数のＰＭのそれぞれは、該各ＰＭ内のプロセスが
発する排他要求を受付けると、排他要求の獲得待ちをし
ている他プロセスの情報を管理する局所排他制御情報域
を参照し、待ちプロセスが存在する場合は、該排他要求
を中断し該排他要求を発したプロセスを前記局所排他制
御情報域に登録し、また、待ちプロセスが存在しない場
合は、該排他要求を排他権限獲得手段へ送出し、該排他
権限獲得手段からの返信情報を受けると、該返信情報が
排他権限獲得情報の場合は、排他要求を発したプロセス
に復帰し、また、該返信情報が獲得待ち情報の場合は、
該排他要求を中断し該排他要求を発したプロセスを前記
局所排他制御情報域に登録する待ち管理手段と、局所制御部から送出された排他要求を受付けると、前記
共用メモリ上の前記共通排他制御情報域を参照し、獲得
中のＰＭが存在しない場合は、該共通排他制御情報域に
自ＰＭを獲得中ＰＭとして登録すると共に前記待ち管理
手段へ排他権限獲得情報を返信し、また、獲得中のＰＭ
が存在する場合は、該共通排他制御情報域に自ＰＭを獲
得待ちＰＭとして登録し前記待ち管理手段へ獲得待ち情
報を返信する前記排他権限獲得手段とを有することを特
徴とするマルチプロセッサシステム。
【請求項２】請求項１に記載のマルチプロセッサシス
テムにおいて、前記局所排他制御情報域は、ツリーに階
層的に体系化されており、前記待ち管理手段は、最下位
レベルの局所排他制御情報域から参照し、該レベルに待
ちプロセスが存在しない場合は、順次上位レベルの局所
排他制御情報域を参照していくことを特徴とするマルチ
プロセッサシステム。
【請求項３】請求項１に記載のマルチプロセッサシス
テムにおいて、さらに、前記ＰＭの故障を知らせる故障
通知を受信すると、前記共通排他制御情報域を参照し、
該故障ＰＭが登録されている場合は、当該故障ＰＭの情
報を該共通排他制御情報域より消去することでその他の
ＰＭの処理を継続するダウンリカバリ手段を有すること
を特徴とするマルチプロセッサシステム。