JP3524961B2 - マルチプロセッサシステムおよび同システムにおけるタスクスケジューリング方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、マルチプロセッサシ
ステムおよび同システムにおけるタスクスケジューリン
グ方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数のＣＰＵ（プロセッサ）が並
列に動作するマルチプロセッサシステムでは、システム
内の或るＣＰＵで実行中のタスクの動作によりタスクス
ケジューリングの必要が生じた場合、自ＣＰＵに割り込
みを発生し、自ＣＰＵ上で実行すべきタスクの決定のみ
を行っていた。

【０００３】例えば、ＣＰＵ上で実行中のタスクが、他
のタスクを「待ち」の状態から「実行可能」状態にした
場合、タスクスケジューリングをする必要がある。この
とき自ＣＰＵに割り込みを発生し、割り込み処理として
自ＣＰＵ上で次に実行するタスクを以下のように決定す
る。即ち、実行中タスク（自タスク）の優先度（実行優
先度）と、（直前に「実行可能」状態にしたタスクを含
む）実行可能タスクが優先度順につながれているキュー
（以下、タスクレディーキューと称する）の中で最高優
先度のものを比較し、優先度の高い方を次に実行するタ
スクとして決定する。そして、この決定したタスクを自
ＣＰＵで実行する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
マルチプロセッサシステムにおけるタスクスケジューリ
ングでは、或るＣＰＵでのタスク実行中にタスクスケジ
ューリング処理が必要となった場合、自ＣＰＵに割り込
みを発生し、そのＣＰＵ自身が、実行中のタスクとタス
クレディーキューにつながれているタスク群（中の最高
優先度のタスク）をもとに、次に実行するタスクを決定
するようにしていた。

【０００５】このように従来は、或るＣＰＵ上で実行中
のタスクが他のタスクを「待ち」状態から「実行可能」
状態にした場合に必要となるタスクスケジューリング処
理で扱えるのは、そのＣＰＵ自身と実行中タスク（自タ
スク）とタスクレディーキュー内のタスク群だけであっ
た。

【０００６】ところが、マルチプロセッサシステムにお
いては、他のＣＰＵ群とそこで実行中のタスクも存在す
る。そこで本発明者は、タスクスケジューリングの際に
は、これらも考慮しなければ、最適なＣＰＵの割り当て
ができないことを認識するに至った。

【０００７】例えば、或るＣＰＵ上で実行中の優先度が
１のタスク（数値が小さい方が優先度が高いとする）
が、優先度が２の別のタスクを「待ち」状態から「実行
可能」状態にする処理を行ったものとする。

【０００８】この処理に続くタスクスケジューリング処
理では、現在実行中のタスクの方が優先度が高いため、
新たに実行可能となった優先度が２のタスクはＣＰＵ割
り当て待ちのままとなる。

【０００９】また、他のＣＰＵで実行中のタスクの優先
度が例えば１００のように極めて低かったとしても、次
に実行するタスクは自ＣＰＵで実行中のタスクとの優先
度関係だけで決まることから、上記優先度が２のタスク
はＣＰＵ割り当て待ちのままとなる。

【００１０】更に、自ＣＰＵで実行中のタスク（優先度
が２であるとする）が、例えば優先度が１の３つのタス
クを「実行可能」状態に変えた場合、タスクスケジュー
リングによりＣＰＵを割り当てられるのは、そのうちの
１つだけで、残りのタスクは、他のＣＰＵで実行中のタ
スクより優先度が高くてもＣＰＵ割り当て待ちとなる。

【００１１】このように従来は、マルチプロセッサシス
テム上の或るＣＰＵでタスク実行中にタスクスケジュー
リング処理が必要となった場合に、そのＣＰＵ（自ＣＰ
Ｕ）で実行中のタスクとタスクレディーキューのタスク
群との優先度（実行優先度）関係だけで、次に実行する
タスクが決定されていたため、最適なスケジューリング
が行えないという問題があった。

【００１２】この発明は上記事情を考慮してなされたも
のでその目的は、マルチプロセッサシステム上のＣＰＵ
でタスク実行中にタスクスケジューリング処理が必要と
なった場合に、その実行中のタスクの優先度とＣＰＵ割
り当て待ち状態にあるタスク群の優先度の他に、他のＣ
ＰＵで実行中のタスクの優先度をも考慮して、タスク切
り替えを実行すべき全てのＣＰＵを決定することによ
り、マルチプロセッサ構成を生かした最適なタスクスケ
ジューリングが行える、マルチプロセッサシステムおよ
び同システムにおけるタスクスケジューリング方法を提
供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段および作用】この発明の第
１の観点に係る構成は、マルチプロセッサシステム上の
或るＣＰＵで実行中のタスクが他の少なくとも１つのタ
スクの状態を変更した結果タスクスケジューリング処理
が必要となった場合に、その時点においてＣＰＵ割り当
て待ち状態にある各タスクを、そのタスクの優先度が高
い順に、そのタスクより低い実行優先度のタスクを実行
中のマルチプロセッサシステム上のＣＰＵに対して、よ
り低い実行優先度のタスクを実行中のＣＰＵから順に割
り当てるようにしたことを特徴とするものである。

【００１４】上記の構成においては、或るＣＰＵで実行
中のタスクが他の少なくとも１つのタスクの状態を例え
ば「待ち」から「実行可能」に変えたとき、その実行中
のタスクの優先度と、その時点においてＣＰＵ割り当て
待ち状態にあるタスク群の優先度の他に、他のＣＰＵで
実行中のタスクの優先度も考慮され、まず、タスク状態
変更時点においてＣＰＵ割り当て待ち状態にあるタスク
群の中で最も優先度の高いタスクが、システム上のＣＰ
Ｕのうち最も低い優先度のタスクを実行中のＣＰＵに割
り当てられる。但し、割り当ての対象となるタスクの優
先度の方が、（割り当て先となるＣＰＵで）実行中のタ
スクの優先度より高い場合に限る。次に、タスク状態変
更時点においてＣＰＵ割り当て待ち状態にあるタスク群
の中で２番目に優先度の高いタスクが、システム上のＣ
ＰＵのうち２番目に低い優先度のタスクを実行中のＣＰ
Ｕに割り当てられる。

【００１５】以下同様にして、上記のタスク割り当て
が、割り当ての対象となるタスクの優先度より、そのタ
スクの割り当て予定先のＣＰＵで実行中のタスクの優先
度の方が高くなるか、或いは割り当て対象となるタスク
と割り当て予定先のＣＰＵの少なくとも一方が尽きるま
で繰り返される。

【００１６】このように、或るＣＰＵで実行中のタスク
が他のタスクの状態を変更した場合に、そのＣＰＵを含
むマルチプロセッサシステム上の全てのＣＰＵの中に、
ＣＰＵ割り当て待ち状態にあるタスクより低い優先度の
タスクを実行中のＣＰＵがあれば、それらのＣＰＵに対
して、より低い実行優先度のタスクを実行中のＣＰＵか
ら順に、ＣＰＵ割り当て待ち状態にある各タスクが、そ
のタスクの優先度が高い順に割り当てられるため、マル
チプロセッサ構成を生かした最適なタスクスケジューリ
ングが可能となる。

【００１７】この発明の第２の観点に係る構成は、上記
のタスク割り当てのために、該当するＣＰＵに対してタ
スク切り替え処理を行う合図となる特定割り込みを発生
し、この割り込みを受けたＣＰＵにおいて、当該割り込
みに応じてタスク切り替えを行うようにしたことを特徴
とするものである。

【００１８】上記の構成においては、タスクの割り当て
先となるＣＰＵへの特定割り込みの発生により、そのＣ
ＰＵで実行中のタスクより優先度の高い、ＣＰＵ割り込
み待ち状態にあるタスクが、上記タスクの状態変化後に
直ちに割り当てられる。

【００１９】

【実施例】図１は本発明の一実施例に係るマルチプロセ
ッサシステムのブロック構成図である。図１に示すマル
チプロセッサシステムは、並列に動作する複数のＣＰ
Ｕ、例えば３台のＣＰＵ１０-0〜１０-2と、これら各Ｃ
ＰＵ１０-0〜１０-2により共有される共有メモリ２０
と、ＣＰＵ１０-0〜１０-2および共有メモリ２０が相互
接続されるシステムバス３０から構成される。ＣＰＵ１
０-0〜１０-2には、ＣＰＵ識別子としてＣＰＵ番号＃０
〜＃２が割り当てられている。

【００２０】図１の例では、ＣＰＵ１０-0がタスク１１
Ａを実行し、ＣＰＵ１０-1がタスク１１Ｂを実行し、Ｃ
ＰＵ１０-2がタスク１１Ｃを実行している様子が示され
ている。タスク１１Ａの優先度（実行優先度）は１、タ
スク１１Ｂの優先度は５、そしてタスク１１Ｃの優先度
は４であるものとする。

【００２１】共有メモリ２０には、ＣＰＵ実行中タスク
優先度データキュー４０、タスクレディーキュー５０お
よび「待ち」タスク群６０が置かれる。ＣＰＵ実行中タ
スク優先度データキュー４０は、各ＣＰＵ１０-0〜１０
-2で実行中のタスクの優先度を管理するデータ構造であ
り、各ＣＰＵ番号と実行中のタスクの実行優先度を記録
したデータ（以下、ＣＰＵ実行中タスク優先度データブ
ロックと称する）を優先度の低い順（ここでは、数値が
大きい方が優先度は低いものとする）につないでおくた
めのものである。

【００２２】ＣＰＵ実行中タスク優先度データキュー４
０は、先頭のＣＰＵ実行中タスク優先度データブロック
（の位置）を指すキューエントリ４１を有している。図
１の例において、ＣＰＵ実行中タスク優先度データキュ
ー４０には、キューエントリ４１により指されるＣＰＵ
実行中タスク優先度データブロック４２を含む３つのＣ
ＰＵ実行中タスク優先度データブロック４２〜４４がつ
ながれている。

【００２３】ＣＰＵ実行中タスク優先度データブロック
４２には、ＣＰＵ１０-1のＣＰＵ番号＃１とＣＰＵ１０
-1で実行中のタスク１１Ｂの優先度５が記録されてい
る。また、ＣＰＵ実行中タスク優先度データブロック４
３には、ＣＰＵ１０-2のＣＰＵ番号＃２とＣＰＵ１０-2
で実行中のタスク１１Ｃの優先度４が記録され、ＣＰＵ
実行中タスク優先度データブロック４４には、ＣＰＵ１
０-0のＣＰＵ番号＃０とＣＰＵ１０-0で実行中のタスク
１１Ａの優先度１が記録されている。

【００２４】各ＣＰＵ実行中タスク優先度データブロッ
ク４２〜４４は、次のＣＰＵ実行中タスク優先度データ
ブロック（の位置）を指し示すキューフィールド４００
を有している。次の優先度データブロックが存在しない
場合、キューフィールド４００には、その旨を示す特定
データ（例えばオール“０”データ）が設定される。図
１の例では、ＣＰＵ実行中タスク優先度データブロック
４２のキューフィールド４００により、次のＣＰＵ実行
中タスク優先度データブロック４３が指し示され、当該
データブロック４３のキューフィールド４００により次
のＣＰＵ実行中タスク優先度データブロック４４が指し
示されている。

【００２５】タスクレディーキュー５０は、「実行可
能」状態でＣＰＵ割り当て待ちとなっているタスクのタ
スク制御ブロックを優先度順（優先度の高い順）につな
いでおくためのものである。タスクレディーキュー５０
は、先頭のタスク制御ブロック（の位置）を指すキュー
エントリ５１を有している。図１の例では、タスクレデ
ィーキュー５０につながれているタスク制御ブロックは
存在しない。

【００２６】「待ち」タスク群６０は、「待ち」状態に
あるタスク（実行可能状態にないタスク）のタスク制御
ブロックからなる。図１の例では、「待ち」タスク群６
０は、３つのタスク制御ブロック６１Ｄ〜６１Ｆからな
る。タスク制御ブロック６１Ｄ〜６１Ｆは、その識別子
であるタスクＩＤ、そのタスクが「実行可能」状態（レ
ディー状態）にあるか或いは「待ち」状態（ウエイト状
態）にあるかを示す状態情報、そのタスクの実行環境、
そのタスクの実行優先度等の各情報を有している。タス
ク制御ブロック６１Ｄ，６１Ｅ，６１Ｆで示されるタス
クの優先度は、図１に示すように、それぞれ６，２，３
であるものとする。

【００２７】次に、図１のマルチプロセッサシステムに
おけるタスクスケジューリング処理について説明する。
まず、（ＣＰＵ番号が＃０）のＣＰＵ１０-0で実行中の
タスク１１Ａが、「待ち」タスク群６０に含まれている
タスク制御ブロック６１Ｅ，６１Ｆの示す「待ち」状態
のタスクを「実行可能」状態に変えたものとする。即
ち、タスク制御ブロック６１Ｅ，６１Ｆの状態情報を
「待ち」状態から「実行可能」状態に変えたものとす
る。

【００２８】この場合、タスク制御ブロック６１Ｅ，６
１Ｆ（の示すタスク）はＣＰＵ割り当て待ちとなり、Ｃ
ＰＵ１０-0（で実行中のタスク１１Ａ）によりタスクレ
ディーキュー５０につながれる。ここでは、タスク制御
ブロック６１Ｅ（のタスク）の優先度は２、タスク制御
ブロック６１Ｆ（のタスク）の優先度は３であることか
ら、図２に示すように、タスク制御ブロック６１Ｅ、そ
してタスク制御ブロック６１Ｆの順につながれる。ここ
で、タスクレディーキュー５０上のタスク制御ブロック
６１Ｅはキューエントリ５１により指し示される。この
タスク制御ブロック６１Ｅには、キューフィールド５０
０が設定され、当該フィールド５００により、次のタス
ク制御ブロック６１Ｆが指し示される。

【００２９】さて、ＣＰＵ１０-0（で実行中のタスク１
１Ａ）は、タスク制御ブロック６１Ｅ，６１Ｆで示され
るタスクにＣＰＵを割り当てるため、タスク切り替えを
実行するＣＰＵを選択する処理（タスク切り替え実行Ｃ
ＰＵ選択処理）を、図３のフローチャートに従って次の
ように行う。

【００３０】まずＣＰＵ１０-0（で実行中のタスク１１
Ａ）は、ＣＰＵ実行中タスク優先度データキュー４０に
つながれている先頭のＣＰＵ実行中タスク優先度データ
ブロックを参照し、当該優先度データブロックからＣＰ
Ｕ番号と優先度を取り出す（ステップＳ１）。

【００３１】次にＣＰＵ１０-0（で実行中のタスク１１
Ａ）は、タスクレディーキュー５０につながれている先
頭のタスク制御ブロックを参照し、当該ブロックから対
応するタスクの優先度を取り出す（ステップＳ２）。

【００３２】そしてＣＰＵ１０-0（で実行中のタスク１
１Ａ）は、ステップＳ１，Ｓ２で取り出した両優先度を
比較する（ステップＳ３）。１回目のステップＳ３で
は、ＣＰＵ実行中タスク優先度データキュー４０の先頭
のＣＰＵ実行中タスク優先度データブロックに記録され
ている優先度と、タスクレディーキュー５０の先頭の優
先度データブロックに記録されている優先度とが比較さ
れる。

【００３３】もし、ステップＳ１で取り出した、ＣＰＵ
１０-0〜１０-2のいずれかで実行中のタスク（ＣＰＵ実
行中タスク）の優先度の方が、ステップＳ２で取り出し
た、タスクレディーキュー５０側の「実行可能」状態タ
スク（即ちＣＰＵ割り当て待ちタスク）の優先度より高
い場合には、ＣＰＵ１０-0（で実行中のタスク１１Ａ）
は、タスク切り替えは無駄であるとして、何もせずにタ
スク切り替え実行ＣＰＵ選択処理を終了する。

【００３４】これに対し、ステップＳ２で取り出した、
タスクレディーキュー５０側の「実行可能」状態タスク
（ＣＰＵ割り当て待ちタスク）の優先度の方が、ステッ
プＳ１で取り出した、ＣＰＵ１０-0〜１０-2のうちのい
ずれかのＣＰＵで実行中のタスク（ＣＰＵ実行中タス
ク）の優先度より高い場合には、そのＣＰＵ（ステップ
Ｓ１で取り出したＣＰＵ番号のＣＰＵ）において当該
「実行可能」状態タスク（ＣＰＵ割り当て待ちタスク）
へのタスク切り替えを行わせるために、ＣＰＵ１０-0
（で実行中のタスク１１Ａ）は、そのＣＰＵに対してタ
スク切り替え実行用割り込みを発生させるための命令を
実行する（ステップＳ４）。このタスク切り替え実行用
割り込みを受けたＣＰＵでの割り込み処理については後
述する。

【００３５】ＣＰＵ１０-0（で実行中のタスク１１Ａ）
は、ステップＳ４を実行すると、ステップＳ１での（Ｃ
ＰＵ番号および）優先度取り出しの対象となったＣＰＵ
実行中タスク優先度データブロックのキューフィールド
４００と、ステップＳ２での優先度取り出しの対象とな
ったタスク制御ブロックのキューフィールド５００を参
照し（ステップＳ５）、少くとも一方が最終ブロックで
あるか否か（即ちＣＰＵ実行中タスク優先度データキュ
ー４０或いはタスクレディーキュー５０の少くとも一方
で最終ブロックまで参照したか否か）を判断する（ステ
ップＳ６）。

【００３６】もし、ＣＰＵ実行中タスク優先度データキ
ュー４０およびタスクレディーキュー５０のいずれにお
いても、最終ブロックまで参照していないならば、即ち
（ステップＳ３で）比較すべき優先度が記録されている
次のブロックが存在するならば、ＣＰＵ１０-0（で実行
中のタスク１１Ａ）は再びステップＳ１，Ｓ２を実行
し、ステップＳ５で参照したＣＰＵ実行中タスク優先度
データブロック中のキューフィールド４００の指し示す
次のＣＰＵ実行中タスク優先度データブロックからＣＰ
Ｕ番号と優先度を取り出すと共に、ステップＳ５で参照
したタスク制御ブロック中のキューフィールド５００の
指し示す次のタスク制御ブロックから優先度を取り出
す。

【００３７】このようにして、２回目のステップＳ１，
Ｓ２では、ＣＰＵ実行中タスク優先度データキュー４０
の２番目のＣＰＵ実行中タスク優先度データブロックに
記録されている（ＣＰＵ番号および）優先度と、タスク
レディーキュー５０の２番目の優先度データブロックに
記録されている優先度が取り出される。続いて、この両
優先度が、次のステップＳ３において比較される。も
し、タスクレディーキュー５０側のタスクの優先度の方
が高いならば、前記したようにステップＳ４〜Ｓ６が行
われる。

【００３８】上記ステップＳ１〜Ｓ６の処理は、優先度
比較処理でＣＰＵ実行中タスク側の優先度の方が高いと
判断されるか（ステップＳ３）、比較するデータの少く
とも一方がなくなったことが検出されるまで（ステップ
Ｓ６）、繰り返される。

【００３９】以上の説明から明らかなように、図２の例
では、まずＣＰＵ実行中タスク優先度データキュー４０
につながれている先頭のＣＰＵ実行中タスク優先度デー
タブロック４２からＣＰＵ番号＃１と当該ＣＰＵ番号＃
１のＣＰＵ１０-1が実行中のタスク１１Ｂの優先度５が
取り出されると共に、タスクレディーキュー５０につな
がれている先頭のタスク制御ブロック６１Ｅから当該ブ
ロック６１Ｅの示すタスクの優先度２が取り出される。

【００４０】そして、ＣＰＵ１０-1で実行中のタスク１
１Ｂの優先度５、即ちＣＰＵ１０-0〜１０-2で実行中の
タスク１１Ａ〜１１Ｃの優先度のうち最も低い優先度５
と、タスク制御ブロック６１Ｅの示すタスクの優先度、
即ち「実行可能」状態にあるタスク（ＣＰＵ割り当て待
ちタスク）の優先度のうち最も高い優先度２とが比較さ
れる。

【００４１】ここでは、タスク制御ブロック６１Ｅの示
すタスクの優先度２の方が、ＣＰＵ１０-1で実行中のタ
スク１１Ｂの優先度５より高いため、ＣＰＵ１０-0（で
実行中のタスク１１Ａ）は、ＣＰＵ１０-1に対してタス
ク切り替え実行用割り込みを発生させる命令を実行す
る。

【００４２】次に、ＣＰＵ実行中タスク優先度データキ
ュー４０につながれている２番目のＣＰＵ実行中タスク
優先度データブロック４３からＣＰＵ番号＃２と当該Ｃ
ＰＵ番号＃２のＣＰＵ１０-2が実行中のタスク１１Ｃの
優先度４が取り出されると共に、、タスクレディーキュ
ー５０につながれている２番目（＝最終）のタスク制御
ブロック６１Ｆから当該ブロック６１Ｆの示すタスクの
優先度３が取り出される。

【００４３】そして、ＣＰＵ１０-2で実行中のタスク１
１Ｃの優先度４、即ちＣＰＵ１０−０〜１０−２で実行
中のタスク１１Ａ〜１１Ｃの優先度のうち２番目に低い
優先度４と、タスク制御ブロック６１Ｆの示すタスクの
優先度、即ち「実行可能」状態にあるタスク（ＣＰＵ割
り当て待ちタスク）の優先度のうち２番目に高い優先度
３とが比較される。

【００４４】ここでは、タスク制御ブロック６１Ｆの示
すタスクの優先度３の方が、ＣＰＵ１０-2で実行中のタ
スク１１Ｃの優先度４より高いため、ＣＰＵ１０-0（で
実行中のタスク１１Ａ）は、ＣＰＵ１０-2に対してタス
ク切り替え実行用割り込みを発生させる命令を実行す
る。

【００４５】タスクレディーキュー５０には２つしかＣ
ＰＵ割り当て待ちタスクが存在しない。このため、図３
のフローチャートに従うタスク切り替え実行ＣＰＵ選択
処理は、ここで終了する。

【００４６】次に、タスク切り替え実行用割り込みを受
けたＣＰＵでの割り込み処理について、図４のフローチ
ャートを参照して説明する。まずＣＰＵ１０-0が、上記
したようにＣＰＵ１０-1或いはＣＰＵ１０-2に対してタ
スク切り替え実行用割り込みを発生させる命令を実行す
ると、ＣＰＵ１０-0からＣＰＵ１０-1或いはＣＰＵ１０
-2に対し、システムバス３０を介してタスク切り替え実
行用割り込みが発行される。上記の例では、まずＣＰＵ
１０-1に対してタスク切り替え実行用割り込みが発行さ
れ、その後、ＣＰＵ１０-2に対してタスク切り替え実行
用割り込みが発行される。

【００４７】ＣＰＵ１０-1は、ＣＰＵ１０-0からのタス
ク切り替え実行用割り込みを受け付けると、通常のタス
ク切り替え処理と同様に、実行中のタスク１１Ｂのタス
ク制御ブロックを生成して、当該制御ブロック内に実行
中タスク１１Ｂの実行環境（ＣＰＵ１０-0内の各種レジ
スタの内容等）を保存し、当該制御ブロックをタスクレ
ディーキュー５０につなぐ（ステップＳ１１）。図２の
例では、タスク１１Ｂのタスク制御ブロックは、タスク
レディーキュー５０の最後（タスク制御ブロック６１Ｆ
の次）につながれる。以上のステップＳ１１の実行環境
保存処理を行っておくことにより、該当するタスク制御
ブロックのタスクにＣＰＵが割り当てられた場合に、実
行の再開が可能となる。

【００４８】次にＣＰＵ１０-1は、タスクレディーキュ
ー５０から先頭のタスク制御ブロック６１Ｅを取り外し
て、当該ブロック６１Ｅに保存されている実行環境をＣ
ＰＵ１０-1内のレジスタ等にロードする（ステップＳ１
２）。その際、ＣＰＵ１０-1は、タスクレディーキュー
５０の２番目のタスク制御ブロック６１Ｆが先頭となる
ように、キューフィールド４００の内容を更新する。

【００４９】また、ＣＰＵ１０-1は、自身のＣＰＵ番号
＃１が設定されているＣＰＵ実行中タスク優先度データ
ブロック４２に、自身が実行中のタスクの優先度とし
て、新たに実行を開始しようとする（実行を再開しよう
とする）タスクの優先度を設定する（ステップＳ１
３）。即ちＣＰＵ１０-1は、ＣＰＵ実行中タスク優先度
データブロック４２に設定されている優先度を、実行を
再開しようとするタスクの優先度に更新する。その際、
ＣＰＵ１０-1は、ＣＰＵ実行中タスク優先度データキュ
ー４０上のＣＰＵ実行中タスク優先度データブロック４
２〜４４を、優先度の低い順につなぎ換える。

【００５０】そしてＣＰＵ１０-1は、ステップＳ１２で
ロードした実行環境に従い、タスクレディーキュー５０
から取り外したタスク制御ブロック６１Ｅの示すタスク
の実行を再開する（ステップＳ１４）。

【００５１】このように、ＣＰＵ１０-0で実行中のタス
ク１１Ａが、タスク制御ブロック６１Ｅ，６１Ｆの示す
「待ち」状態のタスクを「実行可能」状態に変えた場
合、図２の例では、ＣＰＵ１０-0から（ＣＰＵ１０-0〜
１０-2の中で最も優先度の低いタスク１１Ｂを実行して
いた）ＣＰＵ１０-1に対するタスク切り替え実行用割り
込みに応じ、当該ＣＰＵ１０-1において、優先度が５の
タスク１１Ｂから、タスク制御ブロック６１Ｅの示す優
先度が２のタスク（図２の状態においてＣＰＵ割り当て
待ちとなっていたタスクのうち最も優先度が高いタス
ク）への切り替えが行われる。

【００５２】次に、ＣＰＵ１０-0から（ＣＰＵ１０-0〜
１０-2の中で２番目に優先度の低いタスク１１Ｃを実行
していた）ＣＰＵ１０-2に対してタスク切り替え実行用
割り込みが発行されると、上記したＣＰＵ１０-1での割
り込み処理と同様にして、当該ＣＰＵ１０-2において、
優先度が４のタスク１１Ｃから、（先にタスク制御ブロ
ック６１Ｅが取り外されたことにより、その時点におい
てタスクレディーキュー５０の先頭につながれている）
タスク制御ブロック６１Ｆの示す優先度が３のタスク
（図２の状態においてＣＰＵ割り当て待ちとなっていた
タスクのうち２番目に優先度が高かったタスク）への切
り替えが行われる。

【００５３】以上を整理すると、本実施例では、ＣＰＵ
１０-0で優先度１のタスク１１Ａが、ＣＰＵ１０-1で優
先度５のタスク１１Ｂが、そしてＣＰＵ１０-2で優先度
４の１１Ｃが、それぞれ実行されている状態で、ＣＰＵ
１０-0で実行中のタスク１１Ａがタスク制御ブロック６
１Ｅ，６１Ｆの示す優先度２，３の「待ち」状態のタス
クを「実行可能」状態（したがってＣＰＵ割り当て待
ち）に変えた場合には、ＣＰＵ１０-0〜１０-2で実行さ
れるタスクと、ＣＰＵ割り当て待ちとなるタスクは次の
通りとなる。

【００５４】まず、ＣＰＵ割り当てタスクの中で最も優
先度の高い、即ちＣＰＵ割り当てを最も必要とする、タ
スク制御ブロック６１Ｅの示す優先度２のタスクは、Ｃ
ＰＵ１０-0〜１０-2のうち、最も低い優先度（で且つ当
該タスク制御ブロック６１Ｅの示すタスクより低優先
度）のタスク１１Ｂ（優先度５のタスク１１Ｂ）を実行
中のＣＰＵ１０-1に割り当てられ、このＣＰＵ１０-1で
実行される。そして、それまでＣＰＵ１０-1で実行され
ていた優先度５のタスク１１ＢはＣＰＵ割り当て待ちと
なる。

【００５５】同様に、タスク制御ブロック６１Ｅの示す
タスクの次に優先度が高い、タスク制御ブロック６１Ｆ
の示す優先度３のタスクは、ＣＰＵ１０-0〜１０-2のう
ち、次に低い優先度（で且つ当該タスク制御ブロック６
１Ｅの示すタスクより低優先度）のタスク１１Ｃ（優先
度４のタスク１１Ｃ）を実行中のＣＰＵ１０-2に割り当
てられ、このＣＰＵ１０-2で実行される。そして、それ
までＣＰＵ１０-2で実行されていた優先度４のタスク１
１ＣはＣＰＵ割り当て待ちとなる。

【００５６】このように本実施例によれば、ＣＰＵ１０
-0で実行中のタスク１１Ａがタスク制御ブロック６１
Ｅ，６１Ｆの示す「待ち」状態のタスクを「実行可能」
状態に変えた場合に、その実行中のタスク１１Ａの優先
度１とタスクレディーキュー５０のタスク制御ブロック
６１Ｅ，６１Ｆの示すタスクの優先度２，３の他に、他
のＣＰＵ１０-1，１０-2で実行中のタスク１１Ｂ，１１
Ｃの優先度５，４をも考慮して、タスク切り替えを実行
するＣＰＵとその数を決定するようにしたので、タスク
レディーキュー５０のタスク制御ブロック６１Ｅ，６１
Ｆの示す、ＣＰＵ割り当て待ちのタスクの優先度２，３
が、「待ち」状態のタスクを「実行可能」状態に変えた
実行中タスク１１Ａの優先度１より低優先度でも、その
優先度２，３のタスクを、それより更に低優先度５，４
のタスク１１Ｂ，１１Ｃを実行中のＣＰＵ１０-1，１０
-2に割り当てることができるため、マルチプロセッサ構
成を生かした効果的なスケジューリングが行える。

【００５７】以上は、他のＣＰＵ１０-1，１０-2で「待
ち」状態のタスクを「実行可能」状態に変えた場合も同
様である。なお、前記実施例では、ＣＰＵが３台のマル
チプロセッサシステムに実施した場合について説明した
が、この発明は、複数のＣＰＵを備えたプロセッサシス
テム全般に適用可能である。

【００５８】また、前記実施例では、タスク切り替え実
行用割り込みを受け付けたＣＰＵは、タスクレディーキ
ュー５０から先頭タスク制御ブロックを取り外して、当
該ブロックの示すタスクに切り替えるものとして説明し
た。この方式は、図３のフローチャートに示す一連のタ
スク切り替え実行ＣＰＵ選択処理が終了した後に、タス
ク切り替え実行用割り込みに従うタスク切り替えが行わ
れ、しかも当該タスク切り替えの順番が、対応するタス
ク切り替え実行用割り込みの発行順に一致する場合には
問題ない。しかし、そうでない場合には、或るＣＰＵに
割り当てるべきタスクが他のＣＰＵに割り当てられる虞
が生じる。

【００５９】そこで、このような不都合を防止するため
に、タスク切り替え実行用割り込みを受け付けたＣＰＵ
がタスクレディーキュー５０から先頭タスク制御ブロッ
クを取り外して、当該ブロックの示すタスクに切り替え
る方式に代えて、次の方式を適用するようにしても良
い。

【００６０】即ち、例えば共有メモリ２０上に、タスク
切り替え実行ＣＰＵ選択処理状態（モード）にあること
を示すフラグ等の状態管理領域（状態管理手段）と、各
ＣＰＵ１０-0〜１０-2に対応してタスクＩＤが設定され
るタスクＩＤ領域（タスクＩＤ管理手段）を設ける。そ
して、或るＣＰＵ（例えばＣＰＵ１０-0）がタスク切り
替え実行ＣＰＵ選択処理を開始する際には、上記状態管
理領域に処理状態にあることを示す情報を設定し（即ち
タスク切り替え実行ＣＰＵ選択処理モードを設定し）、
タスク切り替え実行用割り込みを発生する際には、その
割り込み先のＣＰＵに割り当てるタスクのタスクＩＤ
を、当該ＣＰＵに対応するタスクＩＤ領域に設定する。
このタスクＩＤは、図３のステップＳ２でタスク制御ブ
ロックから優先度を取り出す際に取得することが可能で
ある。また、一連のタスク切り替え実行ＣＰＵ選択処理
を終了する際には、状態管理領域に設定されている処理
状態にあることを示す情報をクリアする（即ちタスク切
り替え実行ＣＰＵ選択処理モードを解除する）。

【００６１】タスク切り替え実行用割り込みを受けたＣ
ＰＵは、状態管理領域を参照し、タスク切り替え実行Ｃ
ＰＵ選択処理モードにないならば直ちに、タスク切り替
え実行ＣＰＵ選択処理モードにあるならば、当該モード
が解除される（即ち割り込み元ＣＰＵでのタスク切り替
え実行ＣＰＵ選択処理が終了する）のを待った後、自身
に対応するタスクＩＤ領域から、自身が切り替えるべき
（新たに実行すべき）タスクのタスクＩＤを取得し、そ
のタスクＩＤを持つタスク制御ブロックをタスクレディ
ーキュー５０から取り外して、当該タスク制御ブロック
の示すタスクへの切り替えを行う。

【００６２】このようにして、タスク切り替え実行用割
り込みを受けたＣＰＵは、先にタスク切り替え実行用割
り込みを受けた他のＣＰＵがタスク切り替えを終了して
いなくても、或いは後からタスク切り替え実行用割り込
みを受けた他のＣＰＵが先にタスク切り替えを終了して
いても、正しいタスク切り替えを行うことができる。

【００６３】また、タスク切り替え中に、タスク切り替
え実行ＣＰＵ選択処理が開始されるような場合には、タ
スク切り替え処理により、ＣＰＵ実行中タスク優先度デ
ータキュー４０とタスクレディーキュー５０の状態が変
化することから、当該タスク切り替え実行ＣＰＵ選択処
理が正しく行えなくなる虞がある。そこで、これを防止
するために、タスク切り替え期間中、その旨（タスク切
り替えモード）を示す情報が状態管理領域に設定される
ようにして、この期間は、タスク切り替え実行ＣＰＵ選
択処理が待たされるようにしても良い。即ち、タスク切
り替え処理とタスク切り替え実行ＣＰＵ選択処理との排
他を取るようにしても良い。

【００６４】また、前記実施例では、タスク切り替え実
行ＣＰＵ選択処理が効率的に行えるように、マルチプロ
セッサシステム上の各ＣＰＵで実行中のタスクの優先度
がＣＰＵ実行中タスク優先度データキュー４０により優
先度の低い順で管理され、「実行可能」状態でＣＰＵ割
り当て待ちとなっているタスクが、タスクレディーキュ
ー５０により優先度の高い順に管理されているものとし
て説明したが、本発明はこれらの優先度管理方法に限る
ものではない。処理効率を考慮しないならば、必ずしも
優先度順に管理する必要はない。

【００６５】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
マルチプロセッサシステム上のＣＰＵでタスク実行中に
タスクスケジューリング処理が必要となった場合に、そ
の実行中のタスクの優先度とＣＰＵ割り当て待ち状態に
あるタスク群の優先度だけでなく、他のＣＰＵで実行中
のタスクの優先度をも考慮して、タスク切り替えを実行
すべき全てのＣＰＵを、より低い優先度のタスクを実行
中のＣＰＵから順に決定する構成としたので、マルチプ
ロセッサ構成を生かした最適なタスクスケジューリング
を行うことができる。

【００６６】また、この発明によれば、タスク切り替え
を実行すべきものとして決定したＣＰＵに対して、タス
ク切り替え処理を起動するための特定割り込みを発生さ
せる構成とすることにより、その割り込みを受け付けた
ＣＰＵにおいて、より高い優先度のタスクへのタスク切
り替えを直ちに行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るマルチプロセッサシス
テムのブロック構成図。

【図２】同実施例において、「待ち」タスク群６０にあ
るタスク制御ブロック６１Ｅ，６１Ｆの示すタスクが、
ＣＰＵ１０-0で実行中のタスク１１Ａにより「待ち」状
態から「実行可能」状態に変えられて、タスクレディー
キュー５０につながれた際のシステム状態を示す図。

【図３】同実施例におけるタスク切り替え実行ＣＰＵ選
択処理を説明するためのフローチャート。

【図４】同実施例におけるタスク切り替え実行用割り込
み受け付け時の割り込み処理を説明するためのフローチ
ャート。

【符号の説明】

１０-0〜１０-2…ＣＰＵ（ＣＰＵ選択手段、特定割り込
み発生手段）、１１Ａ〜１１Ｃ…タスク、２０…共有メ
モリ、３０…システムバス、４０…ＣＰＵ実行中タスク
優先度データキュー（タスク優先度保持手段）、４２〜
４４…ＣＰＵ実行中タスク優先度データブロック、５０
…タスクレディーキュー（タスク管理手段）、６１Ｄ〜
６１Ｆ…タスク制御ブロック。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のＣＰＵが並列に動作するマルチプ
   ロセッサシステムににおいて、 前記各ＣＰＵで実行中のタスクの実行優先度を保持する
   タスク優先度保持手段と、 実行可能な状態でＣＰＵ割り当て待ちとなっているタス
   ク群を管理するタスク管理手段と、 前記マルチプロセッサシステム上のＣＰＵで実行中のタ
   スクが他の少なくとも１つのタスクの状態を変更した結
   果タスクスケジューリング処理が必要となった場合に、
   当該他の少なくとも１つのタスクの状態を変更したタス
   クを実行中のＣＰＵにて動作して、タスク切り替えを実
   行すべき全てのＣＰＵを決定するＣＰＵ選択手段であっ
   て、前記タスク優先度保持手段によって保持されている
   前記各ＣＰＵで実行中のタスクの実行優先度と前記タス
   ク管理手段で管理されている前記ＣＰＵ割り当て待ち状
   態にある各タスクの実行優先度をもとに、タスク切り替
   えを実行すべき全てのＣＰＵを、当該タスク切り替えを
   実行すべきＣＰＵで実行中のタスクの実行優先度が低い
   順に順次決定するＣＰＵ選択手段と、 このＣＰＵ選択手段によりタスク切り替えを実行すべき
   ＣＰＵが決定される毎に、当該決定されたタスク切り替
   えを実行すべきＣＰＵに対してタスク切り替え処理を起
   動するための特定割り込みを発生させる特定割り込み発
   生手段と、 前記特定割り込みを受けたＣＰＵにおいて、当該割り込
   みに応じてタスク切り替えを行う割り込み処理手段と、 前記ＣＰＵ選択手段による前記タスク切り替えを実行す
   べき全てのＣＰＵを順次決定するＣＰＵ選択処理の開始
   に際してＣＰＵ選択処理モードを設定し、前記ＣＰＵ選
   択手段により決定された全てのＣＰＵに対して前記特定
   割り込み発生手段により前記特定割り込みが発生させら
   れた場合に前記ＣＰＵ選択処理モードを解除する手段と
   を具備し、前記割り込み処理手段は前記特定割り込みを
   受けた場合に、前記ＣＰＵ選択処理モードが設定されて
   いなければ直ちに、設定されていれば当該ＣＰＵ選択処
   理モードが解除されるのを待ってタスク切り替えを行う
   ことを特徴とするマルチプロセッサシステム。
2. 【請求項２】 前記タスク優先度保持手段は前記各ＣＰ
   Ｕで実行中のタスクの実行優先度を当該優先度が低い順
   に保持し、 前記タスク管理手段は、実行可能な状態でＣＰＵ割り当
   て待ちとなっているタスク群をその実行優先度が高い順
   に管理し、前記マルチプロセッサシステム上のＣＰＵで
   実行中のタスクが他の少なくとも１つのタスクの状態を
   変更した結果、少なくとも１つのタスクが実行可能状態
   に変更された場合には、当該実行可能状態に変更された
   タスクを含む実行可能な状態でＣＰＵ割り当て待ちとな
   っているタスク群をその実行優先度順に管理し、 前記ＣＰＵ選択手段は、前記タスク優先度保持手段によ
   って保持されている前記各ＣＰＵで実行中のタスクの実
   行優先度と前記タスク管理手段で管理されている前記Ｃ
   ＰＵ割り当て待ち状態にある各タスクの実行優先度を先
   頭から順に同期して取り出して、その都度両優先度を比
   較し、前記ＣＰＵ割り当て待ち状態にあるタスクの実行
   優先度の方が前記実行中タスクの実行優先度より高いな
   らば、当該実行中タスクが実行されているＣＰＵをタス
   ク切り替えを実行すべきＣＰＵとして決定することを特
   徴とする請求項１記載のマルチプロセッサシステム。
3. 【請求項３】 複数のＣＰＵが並列に動作するマルチプ
   ロセッサシステムにおけるタスクスケジューリング方法
   において、 前記マルチプロセッサシステム上の或るＣＰＵで実行中
   のタスクが他の少なくとも１つ のタスクの状態を変更した結果タスクスケジューリング
   処理が必要となった場合にＣＰＵ選択処理モードを設定
   し、しかる後にその時点において前記マルチプロセッサ
   システム上の各ＣＰＵで実行中のタスクの実行優先度お
   よびＣＰＵ割り当て待ち状態にある各タスクの実行優先
   度の実行優先度をもとに、タスク切り替えを実行すべき
   全てのＣＰＵを、当該タスク切り替えを実行すべきＣＰ
   Ｕで実行中のタスクの実行優先度が低い順に順次決定す
   る第１の段階と、 この第１の段階でタスク切り替えを実行するＣＰＵが決
   定される毎に、当該決定されたＣＰＵに対してタスク切
   り替え処理を起動するための特定割り込みを発生させる
   第２の段階と、 前記特定割り込みを受けたＣＰＵにおいて、当該割り込
   みに応じてタスク切り替えを行う第３の段階であって、
   前記ＣＰＵ選択処理モードが設定されていなければ直ち
   に、設定されていれば当該ＣＰＵ選択処理モードが解除
   されるのを待ってタスク切り替えを行う第３の段階と、 前記第１の段階で決定された全てのＣＰＵに対して前記
   第２の段階で前記特定割り込みが発生させられた場合に
   前記ＣＰＵ選択処理モードを解除する第４の段階とを具
   備することを特徴とするマルチプロセッサシステムにお
   けるタスクスケジューリング方法。
4. 【請求項４】 複数のＣＰＵが並列に動作するマルチプ
   ロセッサシステムにおけるタスクスケジューリング方法
   において、 前記マルチプロセッサシステム上のＣＰＵで実行中のタ
   スクが他の少なくとも１つのタスクの状態を変更した結
   果タスクスケジューリング処理が必要となった場合にＣ
   ＰＵ選択処理モードを設定し、しかる後に前記各ＣＰＵ
   で実行中のタスクの実行優先度を優先度の低い順に順次
   抽出する動作、およびＣＰＵ割り当て待ち状態にある各
   タスクの実行優先度を優先度の高い順に順次抽出する動
   作を同期して実行する第１の段階と、 この第１の段階で、前記実行中タスクの実行優先度と前
   記ＣＰＵ割り当て待ち状態にあるタスクの実行優先度と
   がそれぞれ１つ抽出される毎に、両優先度を比較する第
   ２の段階と、 この第２の段階で前記ＣＰＵ割り当て待ち状態にあるタ
   スクの実行優先度の方が前記実行中タスクの実行優先度
   より高いと判断される毎に、その実行中タスクが実行さ
   れているＣＰＵに対してタスク切り替え処理を起動する
   ための特定割り込みを発生させる第３の段階と、 前記特定割り込みを受けたＣＰＵにおいて、当該割り込
   みに応じてタスク切り替えを行う第４の段階であって、
   前記ＣＰＵ選択処理モードが設定されていなければ直ち
   に、設定されていれば当該ＣＰＵ選択処理モードが解除
   されるのを待ってタスク切り替えを行う第４の段階と、 前記実行中タスクの実行優先度の方が前記ＣＰＵ割り当
   て待ち状態にあるタスクの実行優先度より高いと前記第
   ２の段階で判断されるか、或いは前記第２の段階で比較
   すべき前記ＣＰＵで実行中のタスクの実行優先度および
   前記ＣＰＵ割り当て待ち状態にあるタスクの実行優先度
   の少なくとも一方が尽きた場合に、前記ＣＰＵ選択処理
   モードを解除する第５の段階とを具備することを特徴と
   するマルチプロセッサシステムにおけるタスクスケジュ
   ーリング方法。