JP7157709B2 - 計算機システム及びプログラム実行方法 - Google Patents

Description

本発明は、計算機システム及びプログラム実行方法に関する。

システムの無停止運転を実現する技術として、フォールト・トレラント・コンピュータ（Fault tolerant computer）がある。フォールト・トレラント・コンピュータは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリ、Ｉ／Ｏ（Input, Output）バスなどを多重化したハードウェアにて、同一プログラムを複数のＣＰＵで動作させて結果を照合する。このため、１台のＣＰＵに障害が発生しても、他のＣＰＵが処理を継続することができる。

このフォールト・トレラント・コンピュータと同じレベルの多重性を、多重化向けの専用ハードウェアを製作せずに実現する方法として、疎結合な複数の汎用計算機を用いてフォールト・トレラント・コンピュータを構成する技術がある。

例えば、特許文献１には、疎結合なフォールト・トレラント・コンピュータに関する記載がある。すなわち、特許文献１には、「複数ＣＰＵを二重化バスで接続して同一タスクを実行し、実行結果（命令の出力）を照合する。」と記載されている。

特開２００９－２１７５０３号公報

ところで、特許文献１に記載された疎結合なフォールト・トレラント・コンピュータは、次に動作させるプログラムの情報をネットワーク越しに共有し、実行開始タイミングを待合わせることで、特定のコアが同期して動作する仕組み（タスク同期処理）である。このシステムで、単位時間当たりの処理性能を増やすためには、同期して動くコアを増やす必要がある。

しかし、同期して動作するコアを増やすためには、同期のための通信用帯域、通信用ハードウェアや、突合せを行う装置の演算資源を増やさなければならない。例えば、同期処理を行う一組のコアに加えて、さらにもう一組のコアが別の同期処理を行う場合には、同期のための通信用帯域、通信用ハードウェアや、突合せを行う装置の一組を追加しなければならない。このため、システムの管理者は、ハードウェアの増強を検討したり、システムの構成変更を検討する必要があった。

本発明はこのような状況に鑑みて成されたものであり、ハードウェアの構成を変更せず、計算機システムの処理性能を向上することを目的とする。

本発明に係る計算機システムは、オペレーティングシステムによって動作が管理される同期コア処理部及び準同期コア処理部を有し、同期コア処理部及び準同期コア処理部は、所定の実行単位ごとにプログラムを切り替えて、複数のプログラムを並列に実行可能である計算機と、ネットワークで接続される複数の計算機で実行されたプログラムの実行結果を比較して比較結果を出力する比較機と、を備え、計算機が実行するプログラムの実行タイミングを他の計算機で実行されるプログラムの実行タイミングと同期させるための同期用データを、ネットワークを介して規定の時間範囲で他の計算機と交換する。
そして、同期コア処理部は、他の計算機が備える同期コア処理部と同期した同期タイミングで、他の計算機が実行するプログラムと同じプログラムを実行単位ごとに実行し、プログラムの特性に応じて移住が要請される実行中のプログラムを準同期コア処理部に移住させ、準同期コア処理部は、同期コア処理部から移住したプログラムを実行した後、同期コア処理部にプログラムを移住させ、同期コア処理部は、準同期コア処理部から移住したプログラムを同期タイミングで実行して得た実行結果を比較機に出力する。

本発明によれば、プログラムの特性に応じて移住が要請される実行中のプログラムを準同期コア処理部に移住させることで、同期コア処理部と準同期コア処理部が並列に実行可能となる。また、複数の計算機で準同期コア処理部を同期して動作させる通信用帯域や新たなハードウェアは不要である。このため、計算機のハードウェア構成を変更することなく、計算機システムの処理性能を向上させることができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。

本発明の一実施の形態に係る計算機システムのシステム構成図である。 本発明の一実施の形態に係るタスク同期処理のために各計算機で稼働するオペレーティングシステムの構成例と、タスク実行の例を示すタイムチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照して説明する。本明細書及び図面において、実質的に同一の機能又は構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。

［一実施の形態］
以下、本発明の一実施の形態に係るタスク同期処理の例について図１と図２を参照して説明する。

＜計算機システムの構成例＞
図１は、本発明の一実施の形態に係る計算機システム１０のシステム構成図である。
計算機システム１０は、計算機Ｘ２０１と、計算機Ｙ２１１と、計算機Ｚ２２１と、計算機Ｔ２３１と、出力比較機２５１とがネットワーク２４０に接続され、出力比較機２５１と外部装置とがネットワーク２６０で接続される構成をとる。

計算機Ｘ２０１～Ｔ２３１（複数の計算機の一例）は、いずれも共有するメモリ、ディスク等を持っておらず、プログラムの同期処理に必要な通知を互いに行う。このため、計算機システム１０は、複数の計算機から出力結果を得る、疎結合なフォールト・トレラント・コンピュータを構成する。このため、計算機システム１０では、計算機Ｘ２０１が実行するプログラムの情報を、ネットワーク２４０を介して規定の時間範囲で他の計算機Ｙ２１１～Ｔ２３１が交換する。つまり、複数の計算機Ｘ２０１～ｔ２３１が互いに実行するプログラムの情報を交換する。なお、計算機システム１０が備える計算機の数は２台以上であればよく、本実施の形態に係る４台に限らない。

計算機Ｘ２０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２０２と、バスコントローラ（ＢＣ：Bus Controller）２０５と、メモリ２０６と、ＮＩＣ（Network Interface Card）２０７を備える。計算機Ｙ２１１、計算機Ｚ２２１、計算機Ｔ２３１は、計算機Ｘ２０１と同等の構成要素を備えるため、ここでは、計算機Ｘ２０１の構成例について説明する。

ＣＰＵ２０２は、コア２０３と、コア２０４を備える。そして、ＣＰＵ２０２と、バスコントローラ２０５と、メモリ２０６と、ＮＩＣ２０７とが、計算機Ｘ２０１内に設けられたバスによって接続される構成をとる。計算機Ｘ２０１が搭載するＣＰＵ２０２は１つに限らず、また、ＣＰＵ２０２の中のコアの数も２つ以上であれば数に制限はない。

ＣＰＵ２０２は、本実施の形態に係る各機能を実現するソフトウェアのプログラムコードをメモリ２０６から読み出して、実行する演算器の一例として用いられる。メモリ２０６には、ＣＰＵ２０２の演算処理の途中で発生した変数やパラメーター等が一時的に書き込まれ、これらの変数やパラメーター等がＣＰＵ２０２によって適宜読み出される。ただし、ＣＰＵ２０２に代えてＭＰＵ（Micro Processing Unit）等の他の演算器を用いてもよい。

ＣＰＵ２０２で稼働するコア２０３，２０４は、図１では不図示のオペレーティングシステムにより動作が管理される機能部であり、ソフトウェアプログラムによってコア２０３，２０４の機能が実現される。後述する図２にて詳細を説明するが、コア２０３は、例えば同期コア処理部１０１として用いられ、コア２０４は、準同期コア処理部１０８として用いられる。コア２０３，２０４で実行されるプログラムの実行単位はタスク（プロセスともいう）である。以下の説明では、実行されるプログラムをタスクと呼ぶこともある。本実施の形態に係るプログラムの特性によっては、コア２０３で実行されるタスクがコア２０４に移住され、コア２０４で実行された後、コア２０３に戻されて、コア２０３が戻されたタスクを実行することが可能である。

バスコントローラ２０５は、メモリ２０６におけるメモリ空間（アドレス）を生成し、メモリ２０６に書き込まれるデータを制御する。メモリ２０６には、例えば、コア２０３、２０４で実行されたプログラムの実行結果が書き込まれる。また、バスコントローラ２０５は、計算機Ｘ２０１内の各デバイスによるデータの衝突を避けるために、各デバイスのデータの入出力を管理する。

メモリ２０６としては、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Read Only Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、フレキシブルディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ、磁気テープ又は不揮発性のメモリ等が用いられる。メモリ２０６には、ＯＳ（Operating System）、各種のパラメーターの他に、計算機Ｘ２０１を機能させるためのプログラムや、計算機Ｘ２０１に実行が指示されたプログラムが記録されている。メモリ２０６は、ＣＰＵ２０２が動作するために必要なプログラムやデータ等を永続的に記録しており、計算機Ｘ２０１によって実行されるプログラムを格納したコンピュータ読取可能な非一過性の記録媒体の一例として用いられる。

ＮＩＣ２０７は、端子に接続されたＬＡＮ（Local Area Network）、専用線等を介して各種のデータを装置間で送受信することが可能である。

計算機Ｘ２０１と、他の計算機（計算機Ｙ２１１～計算機Ｔ２３１の少なくともいずれか１台）とは、同じタイミングで同じプログラムを実行する。このため、計算機Ｘ２０１と、他の計算機とは、プログラムの実行タイミングを同期させるための同期用データを互いに通信し合う。各計算機がプログラムを実行した後、計算機Ｘ２０１が実行したプログラムの実行結果と、他の計算機が実行したプログラムの実行結果とがネットワーク２４０を通じて出力比較機２５１に転送される。

計算機Ｘ２０１～Ｔ２３１が実行したプログラムの実行結果は、ネットワーク２４０を通じて出力比較機２５１に送信される。出力比較機２５１は、ネットワーク２４０で接続される複数の計算機Ｘ２０１～Ｔ２３１で行われたプログラムの実行結果を受信して、各実行結果の比較照合を行った後、照合結果を外部のネットワーク２６０に出力する。
一方、出力比較機２５１は、外部のネットワーク２６０から受信したデータを各計算機にブロードキャスト送信する。そして、各計算機の同一タスクが同一データを受信した後、受信したデータの処理を行う。

出力比較機２５１（比較機の一例）は、ＣＰＵ２５２と、バスコントローラ２５４と、メモリ２５５と、ＮＩＣ２５６と、ＮＩＣ２５７を備える。ＣＰＵ２５２は、１つのコア２５３を備える。そして、ＣＰＵ２５２と、バスコントローラ２５４と、メモリ２５５と、ＮＩＣ２５６と、ＮＩＣ２５７とは、出力比較機２５１の内部に設けられたバスによって接続される。

出力比較機２５１が備えるＣＰＵ２５２と、バスコントローラ２５４と、メモリ２５５と、ＮＩＣ２５６，２５７の動作は、計算機Ｘ２０１が備えるＣＰＵ２０２と、バスコントローラ２０５と、メモリ２０６と、ＮＩＣ２０７と同様である。ただし、ＮＩＣ２５６は、ネットワーク２６０に接続され、ＮＩＣ２５７は、ネットワーク２４０に接続される。

ＣＰＵ２５２は、２台以上の計算機で得られたプログラムの実行結果を比較する機能を有する。各計算機の実行結果は、ネットワーク２４０を通じて、ＮＩＣ２５７に入力され、メモリ２５５に書き込まれた後、ＣＰＵ２５２のコア２５３が比較照合のプログラムを実行する。そして、コア２５３が比較照合のプログラムを実行して得た比較照合の結果は一旦、メモリ２５５に書き込まれ、ＮＩＣ２５６を通じてネットワーク２６０に出力される。例えば、ネットワーク２６０に接続される表示装置等に比較照合の結果が表示される。表示装置を操作するユーザは、比較照合の結果に基づいて、各計算機の実行結果が、正常又は異常のいずれであるかを確認することができる。

また、各計算機が、後述する図２に示すオペレーティングシステムを動作させることで、４台の計算機のうち、２台の計算機が故障しても残りの２台の計算機で同一タスクを実行し、出力比較機２５１が、実行された同一タスクの２つの出力データを比較できる。また、４台の計算機のうち、３台の計算機が故障しても残りの１台の計算機がタスクの実行を継続することが可能となる。１台の計算機しかタスクを実行しない場合、出力比較機２５１による出力データの比較は行われない。

＜オペレーティングシステム（ＯＳ）の構成例と、タスク実行方法の例＞
図２は、本発明の一実施の形態に係るタスク同期処理のために各計算機で稼働するオペレーティングシステム（ＯＳ）の構成例と、タスク実行方法の例を示すタイムチャートである。本明細書では、オペレーティングシステムをＯＳと略記して説明する。

図２では、可読性を向上するため、計算機Ｘ２０１のＯＳ１００、計算機Ｙ２１１のＯＳ１２０の構成例について説明する。実際には、図１に示した計算機Ｚ２２１、計算機Ｔ２３１も計算機Ｘ２０１、計算機Ｙ２１１に接続され、４台の計算機がタスク同期処理を実行し、実行結果を出力比較機２５１に出力する。

計算機Ｘ２０１のＯＳ１００、及び計算機Ｙ２１１のＯＳ１２０の中には、タスク同期処理を行う構成要素が存在する。ＯＳ１００，１２０は、マルチプログラミング機能を有するオペレーティング・システムであり、複数のプログラムの実行を可能とするために実行中のプログラムをタスク（プロセスともいう）という実行単位で管理する。また、ＯＳ１００，１２０は、マルチプロセッサ用途であり、コア単位にタスクを並列して実行することが可能である。

ＯＳ１００，１２０は、同期用データ通信路１４０で接続され、同期用データ通信路１４０を介して互いに同期用データを交換する。本実施の形態では、ＯＳ１００の次実行タスク待合わせ処理部１０４と、ＯＳ１２０の次実行タスク待合わせ処理部１２４とが、同期用データ通信路１４０により接続される。なお、本明細書では、現在実行しているタスクの次に実行が予定されるタスクを「次実行タスク」と呼ぶ。

ただし、本実施の形態は２台の計算機に限定するものではなく、計算機システム１０を任意の数の計算機で多重に構築することを可能とする。そして、同期用データ通信路１４０は、多重に構築された複数の計算機間を繋ぐ経路として用いられる。

また、本実施の形態に係る計算機Ｘ２０１、Ｙ２１１は、それぞれオペレーティング・システムよりも上位の階層で実行されるプログラム（タスク）の処理を、決定性処理と非決定性処理とに分類して実行することが可能である。決定性処理は、入力結果が同一であれば出力結果が同一となる処理である。非決定性処理は、入力結果が同一であっても出力結果が同一とならない処理である。例えば、非決定性処理は、タスクを実行するハードウェアに何らかの要因で障害が発生した場合に、出力結果が同一とならないような処理である。また、非決定性処理は、実行中のタスクが、計算機ごとに異なるパラメータを別のタスクから受け取った場合に、出力結果が同一とならないような処理でもある。従来の同期コア処理部は、外乱等の影響を受けることで、非決定性処理のタスクを実行して得る出力結果が同一とならない。一方、本実施の形態に係る同期コア処理部１０１，１２１は、確実に同期実行されるため、非決定性処理の出力結果は同一となる。

このため、本実施の形態に係る計算機システム１０では、同期しているコア（同期コア処理部１０１，１２１）が非決定性処理を実行（同期実行）し、同期していないコア（準同期コア処理部１０８，１２８）が決定性処理を実行（準同期実行）する。実行された決定性処理及び非決定性処理のいずれからも、複数のコアで同じ実行結果が得られる。以下に、本実施の形態に係る計算機Ｘ２０１で稼働するＯＳ１００、計算機Ｙ２１１で稼働するＯＳ１２０の構成例及び動作例について順に説明する。

＜ＯＳ１００の構成例＞
始めに、ＯＳ１００の構成例について説明する。
計算機Ｘ２０１は、ＯＳ１００によって管理されるタスク（所定の実行単位の一例）ごとにプログラムを切り替えて、複数のプログラムを並列に実行可能な同期コア処理部１０１及び準同期コア処理部１０８を備える。

同期コア処理部１０１は、実行タスクキュー１０２と、次実行タスク選択処理部１０３と、次実行タスク待合わせ処理部１０４と、タスク起床処理部１０５と、コア移住処理部１０６と、コア移住要請受付部１０７とを備える。同期コア処理部１０１は、次実行タスク選択処理部１０３、次実行タスク待合わせ処理部１０４、タスク起床処理部１０５、次実行タスク選択処理部１０３…の順にループして処理を行う。同期コア処理部１０１は、処理部１０３～１０５のループ処理をしながら、タスクからのコア移住要請があれば、このループ処理よりも優先してコア移住処理部１０６を実行する。

準同期コア処理部１０８は、実行タスクキュー１０９と、次実行タスク選択処理部１１０と、タスク起床処理部１１１と、コア移住処理部１１２と、コア移住要請受付部１１３とを備える。準同期コア処理部１０８は、次実行タスク選択処理部１１０、タスク起床処理部１１１、次実行タスク選択処理部１１０…の順にループして処理を行う。準同期コア処理部１０８は、処理部１１０、１１１のループ処理をしながら、タスクからのコア移住要請があれば、このループ処理よりも優先してコア移住処理部１１２を実行する。

そこで、同期コア処理部１０１は、計算機Ｙ２１１が備える同期コア処理部１０１と同期した同期タイミングで、計算機Ｙ２１１（他の計算機）が実行するプログラムと同じプログラムをタスクごとに実行し、プログラムの特性に応じて移住が要請される実行中のプログラムを準同期コア処理部１０８に移住させる。次に、準同期コア処理部１０８は、同期コア処理部１０１から移住したプログラムを実行した後、同期コア処理部１０１にプログラムを移住させる。そして、同期コア処理部１０１は、準同期コア処理部１０８から移住したプログラムを同期タイミングで実行して得た実行結果を出力比較機２５１に出力する。ここで、同期コア処理部１０１が同期タイミングで実行するプログラムは、計算機Ｙ２１１（他の計算機）と同期して実行されなければ入力される値が同一であっても出力結果が同一とならない非決定性処理を特性とする。ただし、非決定性処理は、計算機Ｙ２１１（他の計算機）と同期して実行され、かつ入力される値が同一であれば出力結果が同一となる。また、同期コア処理部１０１から準同期コア処理部１０８に移住されるプログラムは、入力される値が同一であれば出力結果が同一となる決定性処理を特性とする。

なお、準同期コア処理部１０８は、ＣＰＵ２０２のコア数に応じて複数存在してもよい。例えば、一つの同期コア処理部１０１に対して、複数の準同期コア処理部１０８が存在してもよい。この場合、同期コア処理部１０１は、コア移住要請１６１を行うタスクＢを、番号等で指定した準同期コア処理部１０８に移住してもよいし、相対的に負荷が低い準同期コア処理部１０８に移住してもよい。

＜同期コア処理部１０１の動作例＞
ここで、ＯＳ１００の同期コア処理部１０１が備えるキュー及び各処理部の詳細な動作例について説明する。

実行タスクキュー１０２（第１プログラム管理部の一例）は、タスクごとにプログラムをキューに接続し、実行待ち状態のタスクを優先度毎に管理する。図２には、実行タスクキュー１０２に「Ａ」、「Ｂ」のタスクが接続される様子が示される。実行タスクキュー１０２では、上にあるタスクの優先度が高いので、「Ｂ」より「Ａ」のタスクが優先して実行される。
次実行タスク選択処理部１０３（第１選択処理部の一例）は、実行タスクキュー１０２で実行可能状態となったタスクのうち、計算機Ｘ２０１，２１１で同一順序かつ最も早く実行可能待ちとなったタスクを選択する。

次実行タスク待合わせ処理部１０４（待合わせ処理部の一例）は、計算機Ｙ２１１が備える同期コア処理部１２１との間で、次実行タスク選択処理部１０３により選択されたタスクの次に実行可能状態となるタスクの実行開始を待合わせる。このため、次実行タスク待合わせ処理部１０４は、次実行タスク選択処理部１０３が実行タスクキュー１０２から取り出したタスクの情報を、ＯＳ１２０の次実行タスク待合わせ処理部１２４と同期用データ通信路１４０を介して交換する。そして、次実行タスク待合わせ処理部１０４は、少なくとも２台以上の計算機における同期コアで、同一のタスクが同一の順序で実行可能状態となるまで、任意のタイムアウト時間内で待合わせを行う。

タスク起床処理部１０５（第１プログラム実行部の一例）は、次実行タスク待合わせ処理部１０４が選択したタスクを同期タイミングに合わせて起床し、実行する。タスク起床処理部１０５で実行されるタスクは、少なくとも２台以上の計算機における同期コアで同一のタスクが同一の順序で実行可能状態になったと判断されたタスクである。

同期コア処理部１０１は、タスク起床処理部１０５により起床したタスクが実行を終了し、又は中断したときに、再度、次実行タスク選択処理部１０３を実行する。次実行タスク選択処理部１０３は、次に実行するタスクを実行タスクキュー１０２から選択し、実行する。次実行タスク選択処理部１０３は、実行タスクキュー１０２に接続されるタスクが無くなるまで、次に実行すべきタスクを選択し、処理し続ける。

コア移住処理部１０６（第１移住処理部の一例）は、コア移住要請受付部１０７が移住要請を受付けたタスクを、準同期コア処理部１０８に移住させる。ここで、コア移住処理部１０６は、移住要請を行ったタスクが指定した任意の移住先（本実施の形態では準同期コア処理部１０８）に、コア移住要請受付部１０７が受付けたタスクを移住させる指示が可能である。

このとき、コア移住処理部１０６は、コア移住要請受付部１０７からの指示内容に基づいて、移住要請を行ったタスクが指定した任意の移住先（準同期コア処理部１０８）にある実行タスクキュー１０９に、コア移住要請受付部１０７が受付けたタスクを移住させて接続する。ここで、タスクが指定した任意の移住先とは、例えば、タスクを移住先として選択可能な準同期コア処理部が複数ある場合に、これら複数の準同期コア処理部から選択される一つの準同期コア処理部である。

コア移住要請受付部１０７（第１移住要請受付部の一例）は、実行中のタスクからコア移住要請を受け付ける。ここで、コア移住要請受付部１０７は、タスクの実行中の任意のタイミングで、タスクから移住要請を受け付けることが可能である。そして、コア移住要請受付部１０７は、受け付けたコア移住要請の内容をコア移住処理部１０６へと伝える。このとき、コア移住要請受付部１０７は、実行中タスクからの任意のタイミングでコア移住要請を受付けることが可能である。そして、コア移住要請受付部１０７は、タスク起床処理部１０５がタスクを実行してから、次実行タスク選択処理部１０３が、次に実行されるタスクを選択するまでの間に、コア移住処理部１０６を実行する。

＜準同期コア処理部１０８の動作例＞
次に、準同期コア処理部１０８が備えるキュー及び各処理部の詳細な動作例について説明する。

実行タスクキュー１０９（第２プログラム管理部の一例）は、同期コア処理部１０１の実行タスクキュー１０２と同様に、タスクごとにプログラムをキューに接続し、実行待ち状態のタスクを優先度毎に管理する。図２には、実行タスクキュー１０９に「Ｆ」のタスクが接続される様子が示される。

次実行タスク選択処理部１１０（第２選択処理部の一例）は、実行タスクキュー１０９で実行可能状態となったタスクのうち、最も早く実行可能待ちとなったタスクを選択する。
タスク起床処理部１１１（第２プログラム実行部の一例）は、次実行タスク選択処理部１１０が選択したタスクを起床し、実行する。

コア移住処理部１１２（第２移住処理部の一例）は、コア移住要請受付部１１３が移住要請を受付けたタスクを、同期コア処理部１０１に移住させる。ここで、コア移住処理部１１２は、タスクの移住元にタスクを移住させる。このため、コア移住処理部１１２は、コア移住要請受付部１１３からの指示内容に基づいて、指示されたタスクを、指示された同期コア処理部１０１の実行タスクキュー１０２に接続する。

コア移住要請受付部１１３（第２移住要請受付部の一例）は、同期コア処理部１０１のコア移住要請受付部１０７と同様に、タスク起床処理部１１１が実行中のタスクから移住要請を受付ける。コア移住要請受付部１１３は、タスクの実行中の任意のタイミングで、タスクから移住要請を受け付けることが可能である。そして、コア移住要請受付部１１３は、コア移住要請の内容をコア移住処理部１１２へと伝える。このとき、コア移住要請受付部１１３は、実行中タスクからの任意のタイミングでコア移住要請を受付けることが可能である。そして、コア移住要請受付部１１３は、タスク起床処理部１１１がタスクを起床し、実行してから、次実行タスク選択処理部１１０が、次に実行されるタスクを選択するまでの間に、コア移住処理部１１２を実行する。

＜ＯＳ１２０の構成例＞
次に、ＯＳ１２０の構成例について説明する。
計算機Ｙ２１１は、計算機Ｘ２０１と同様に、ＯＳ１２０によって管理されるタスク（所定の実行単位の一例）ごとにプログラムを切り替えて、複数のプログラムを並列に実行可能な同期コア処理部１２１及び準同期コア処理部１２８を備える。

同期コア処理部１２１は、ＯＳ１００の同期コア処理部１０１と同様に、実行タスクキュー１２２と、次実行タスク選択処理部１２３と、次実行タスク待合わせ処理部１２４と、タスク起床処理部１２５と、コア移住処理部１２６と、コア移住要請受付部１２７とを備える。次実行タスク選択処理部１２３、次実行タスク待合わせ処理部１２４、タスク起床処理部１２５、次実行タスク選択処理部１２３…の順にループして処理を行う。同期コア処理部１２１は、処理部１２３～１２５のループ処理をしながら、タスクからのコア移住要請があれば、このループ処理よりも優先してコア移住処理部１２６を実行する。

準同期コア処理部１２８は、ＯＳ１００の準同期コア処理部１０８と同様に、実行タスクキュー１２９と、次実行タスク選択処理部１３０と、タスク起床処理部１３１と、コア移住処理部１３２と、コア移住要請受付部１３３とを備える。次実行タスク選択処理部１３０、タスク起床処理部１３１、次実行タスク選択処理部１３０…の順にループして処理を行う。準同期コア処理部１２８は、処理部１３０、１３１のループ処理を行いながら、タスクからのコア移住要請があれば、このループ処理よりも優先してコア移住処理部１３２を実行する。

そこで、同期コア処理部１２１は、計算機Ｘ２０１が備える同期コア処理部１０１と同期した同期タイミングで同じプログラムをタスクごとに実行し、プログラムの特性に応じて移住が要請される実行中のプログラムを準同期コア処理部１２８に移住させる。次に、準同期コア処理部１２８は、同期コア処理部１２１から移住したプログラムを実行した後、同期コア処理部１２１にプログラムを移住させる。そして、同期コア処理部１２１は、準同期コア処理部１２８から移住したプログラムを実行した実行結果を出力比較機２５１に出力する。

なお、準同期コア処理部１２８は、ＣＰＵ２１２のコア数に応じて複数存在してもよい。例えば、一つの同期コア処理部１２１に対して、複数の準同期コア処理部１２８が存在してもよい。この場合、同期コア処理部１２１は、コア移住要請１６２を行うタスクＢを、番号等で指定した準同期コア処理部１２８に移住してもよいし、相対的に負荷が低い準同期コア処理部１２８に移住してもよい。

計算機Ｙ２１１のＯＳ１２０で稼働する同期コア処理部１２１と準同期コア処理部１２８は、それぞれ計算機Ｘ２０１のＯＳ１００で稼働する同期コア処理部１０１と準同期コア処理部１０８と同じ構成要素を備える。

＜同期コア処理部１２１の動作例＞
ここで、ＯＳ１２０の同期コア処理部１２１が備えるキュー及び各処理部の詳細な動作例について説明する。

実行タスクキュー１２２（第１プログラム管理部の一例）は、タスクごとにプログラムをキューに接続し、実行待ち状態のタスクを優先度毎に管理する。図２には、実行タスクキュー１２２に「Ａ」、「Ｂ」のタスクが接続される様子が示される。実行タスクキュー１２２では、上にあるタスクの優先度が高いので、「Ｂ」より「Ａ」のタスクが優先して実行される。
次実行タスク選択処理部１２３（第１選択処理部の一例）は、実行タスクキュー１２２で実行可能状態となったタスクのうち、計算機Ｘ２０１，２１１で同一順序かつ最も早く実行可能待ちとなったタスクを選択する。

次実行タスク待合わせ処理部１２４（待合わせ処理部の一例）は、計算機Ｘ２０１が備える同期コア処理部１０１との間で、次実行タスク選択処理部１２３により選択されたタスクの次に実行可能状態となるタスクの実行開始を待合わせる。このため、次実行タスク待合わせ処理部１２４は、次実行タスク選択処理部１２３が実行タスクキュー１２２から取り出したタスクの情報を、ＯＳ１００の次実行タスク待合わせ処理部１０４と同期用データ通信路１４０を介して交換する。そして、次実行タスク待合わせ処理部１２４は、少なくとも２台以上の計算機における同期コアで、同一のタスクが同一の順序で実行可能状態となるまで、任意のタイムアウト時間内で待合わせを行う。

タスク起床処理部１２５（第１プログラム実行部の一例）は、次実行タスク選択処理部１２３が選択したタスクを同期タイミングに合わせて起床し、実行する。タスク起床処理部１２５で実行されるタスクは、少なくとも２台以上の計算機における同期コアで同一のタスクが同一の順序で実行可能状態になったと判断されたタスクである。

同期コア処理部１２１は、タスク起床処理部１２５により起床したタスクが実行を終了し、又は中断したときに、再度、次実行タスク選択処理部１２３を実行する。次実行タスク選択処理部１２３は、次に実行するタスクを実行タスクキュー１２２から選択し、実行する。次実行タスク選択処理部１２３は、実行タスクキュー１２２に接続されるタスクが無くなるまで、次に実行すべきタスクを選択し、処理し続ける。

コア移住処理部１２６（第１移住処理部の一例）は、コア移住要請受付部１２７が移住要請を受付けたタスクを、準同期コア処理部１２８に移住させる。ここで、コア移住処理部１２６は、移住要請を行ったタスクが指定した任意の移住先に、コア移住要請受付部１２７が受付けたタスクを移住させる指示が可能である。このとき、コア移住処理部１２６は、コア移住要請受付部１２７からの指示内容に基づいて、移住要請を行ったタスクが指定した任意の移住先（本実施の形態では準同期コア処理部１２８）にある実行タスクキュー１２９に、コア移住要請受付部１２７が受付けたタスクを移住させて接続する。

コア移住要請受付部１２７（第１移住要請受付部の一例）は、実行中のタスクからコア移住要請を受け付ける。ここで、コア移住要請受付部１２７は、タスクの実行中の任意のタイミングで、タスクから移住要請を受け付けることが可能である。そして、コア移住要請受付部１２７は、受け付けたコア移住要請の内容をコア移住処理部１２６へと伝える。このとき、コア移住要請受付部１２７は、実行中タスクからの任意のタイミングでコア移住要請を受付けることが可能である。そして、コア移住要請受付部１２７は、タスク起床処理部１２５がタスクを起床し、実行してから、次実行タスク選択処理部１２３が、次に実行されるタスクを選択するまでの間に、コア移住処理部１２６を実行する。

＜準同期コア処理部１２８の動作例＞
次に、準同期コア処理部１２８が備えるキュー及び各処理部の詳細な動作例について説明する。

実行タスクキュー１２９（第２プログラム管理部の一例）は、同期コア処理部１２１の実行タスクキュー１２２と同様に、タスクごとにプログラムをキューに接続し、実行待ち状態のタスクを優先度毎に管理する。図２には、実行タスクキュー１２９に「Ｆ」のタスクが接続される様子が示される。

次実行タスク選択処理部１３０（第２選択処理部の一例）は、実行タスクキュー１２９で実行可能状態となったタスクのうち、最も早く実行可能待ちとなったタスクを選択する。
タスク起床処理部１３１は、次実行タスク選択処理部１３０が選択したタスクを起床し、実行する。

コア移住処理部１３２（第２移住処理部の一例）は、コア移住要請受付部１３３が移住要請を受付けたタスクを、同期コア処理部１２１に移住させる。ここで、コア移住処理部１３２は、タスクの移住元にタスクを移住させる。このため、コア移住処理部１３２は、コア移住要請受付部１３３からの指示内容に基づいて、指示されたタスクを、指示された同期コア処理部１２１の実行タスクキュー１２２に接続する。

コア移住要請受付部１３３（第２移住要請受付部の一例）は、同期コア処理部１２１のコア移住要請受付部１２７と同様に、タスク起床処理部１３１が実行中のタスクから移住要請を受付ける。コア移住要請受付部１３３は、タスクの実行中の任意のタイミングで、タスクから移住要請を受け付けることが可能である。そして、コア移住要請受付部１３３は、コア移住要請の内容をコア移住処理部１３２へと伝える。このとき、コア移住要請受付部１３３は、実行中タスクからの任意のタイミングでコア移住要請を受付けることが可能である。そして、コア移住要請受付部１３３は、タスク起床処理部１３１がタスクを起床し、実行してから、次実行タスク選択処理部１３０が、次に実行されるタスクを選択するまでの間に、コア移住処理部１３２を実行する。

ここで、同期コア処理部１０１，１２１で実行中のタスクが任意のタイミングで準同期コア処理部１０８，１２８に移動し、処理を継続した後、任意のタイミングで同期コア処理部１０１，１２１に戻って処理を継続するときの処理の具体例について、図２の下側に示すタイムチャートを参照して、各処理の内容を説明する。

タイムチャートの左から順に、計算機Ｘ２０１の準同期コア処理部１０８のタイムチャート１５０、計算機Ｘ２０１の同期コア処理部１０１のタイムチャート１５１を示す。また、計算機Ｙ２１１の同期コア処理部１２１のタイムチャート１５２、計算機Ｙ２１１の準同期コア処理部１２８のタイムチャート１５３を示す。

計算機Ｘ２０１の次実行タスク待合わせ処理部１０４と、計算機Ｙ２１１の次実行タスク待合わせ処理部１２４とは、同期用データ通信路１４０を介して、次実行タスクを待合わせる（タスク同期）。この様子は、以下のタスク同期タイミング１８０～１８５の各処理に示される。なお、本明細書及び図面では、「タスク同期」と略記する。

タスク同期１８０は、計算機Ｘ２０１と計算機Ｙ２１１がタスクＡを次の実行タスクとして待合わせ完了したことを表す。
タスク同期１８１は、計算機Ｘ２０１と計算機Ｙ２１１がタスクＢを次の実行タスクとして待合わせ完了したことを表す。
タスク同期１８２は、計算機Ｘ２０１と計算機Ｙ２１１がタスクＣを次の実行タスクとして待合わせ完了したことを表す。

タスク同期１８３は、計算機Ｘ２０１と計算機Ｙ２１１がタスクＤを次の実行タスクとして待合わせ完了したことを表す。
タスク同期１８４は、計算機Ｘ２０１と計算機Ｙ２１１がタスクＢを次の実行タスクとして待合わせ完了したことを表す。
タスク同期１８５は、計算機Ｘ２０１と計算機Ｙ２１１がタスクＥを次の実行タスクとして待合わせ完了したことを表す。

なお、計算機Ｘ２０１の準同期コア処理部１０８で実行されるタスクＦ，Ｇ、計算機Ｙ２１１の準同期コア処理部１２８で実行されるタスクＨ，Ｉ，Ｊ，Ｋはいずれも同期処理の対象ではない。これらのタスクの実行結果に対して、出力比較機２５１の比較照合は行われない。

このように計算機Ｘ２０１の同期コア処理部１０１のタイムチャート１５１には、タスクＡ～Ｅの実行開始及び終了のタイミングの例が示され、準同期コア処理部１０８のタイムチャート１５０には、タスクＢ，Ｆ，Ｇの実行開始及び終了のタイミングの例が示される。さらに、タイムチャート１５０，１５１には、それぞれコア移住要請１６０，１６１の例が示される。

計算機Ｘ２０１のＯＳ１００において、準同期コア処理部１０８では、実行されるタスクＦ、Ｇの間でタスクＢが実行される。ここでは、ＯＳ１００におけるタスクＢの移住処理について説明する。

計算機Ｘ２０１の準同期コアイベントＴ１Ｘ１７０は、計算機Ｘ２０１でタスクＢが同期コア処理部１０１から準同期コア処理部１０８に移住したタスクＢの決定性処理を、準同期コア処理部１０８が開始したタイミングを示す。
計算機Ｘ２０１の準同期コアイベントＴ２Ｘ１７１は、計算機Ｘ２０１でタスクＢが決定性処理を終了し、準同期コア処理部１０８から同期コア処理部１０１へのタスクＢの移住要請を実施したタイミングを示す。
計算機Ｘ２０１の準同期コアイベントＴ３Ｘ１７２は、計算機Ｘ２０１でタスクＢが準同期コア処理部１０８から同期コア処理部１０１に移住したタスクＢの非決定性処理を、同期コア処理部１０１が開始したタイミングを示す。

タイムチャート１５１に示すように、同期コア処理部１０１にてタスクＡの実行が終了した後、タスクＢの実行が開始される。
コア移住要請１６１は、計算機Ｘ２０１の同期コア処理部１０１が実行中のタスクＢから任意のタイミングで実施されるコア移住要請を示す。このコア移住要請により、タスクＢが同期コア処理部１０１から準同期コア処理部１０８に移住される。なお、同期コア処理部１０１で実行されたタスクＢの出力結果が、準同期コア処理部１０８に移住されたタスクＢに入力されるのではない。

タイムチャート１５０に示すように、準同期コア処理部１０８にてタスクＦの実行が終了した後、同期コア処理部１０１から移住されたタスクＢの決定性処理が開始される。
コア移住要請１６０は、計算機Ｘ２０１の準同期コア処理部１０８が実行中のタスクＢから任意のタイミングで実施されるコア移住要請を示す。このコア移住要請により、タスクＢが準同期コア処理部１０８から同期コア処理部１０１に移住される。

そして、タイムチャート１５１に示すように、同期コア処理部１０１にてタスクＣ、Ｄの実行が終了した後、準同期コア処理部１０８から移住されたタスクＢの非決定性処理が開始される。

計算機Ｙ２１１の計算機Ｘ２０１の同期コア処理部１２１のタイムチャート１５２には、タスクＡ～Ｅの実行開始及び終了のタイミングの例が示され、準同期コア処理部１２８のタイムチャート１５３には、タスクＢ，Ｈ～Ｋの実行開始及び終了のタイミングの例が示される。さらに、タイムチャート１５２，１５３には、コア移住要請１６２，１６３の例が示される。

計算機Ｙ２１１のＯＳ１２０において、準同期コア処理部１２８では、実行されるタスクＩ、Ｊの間でタスクＢが実行される。ここでは、ＯＳ１２０におけるタスクＢの移住処理について説明する。

計算機Ｙ２１１の準同期コアイベントＴ１Ｙ１７３は、計算機Ｙ２１１のタスクＢが同期コア処理部１２１から準同期コア処理部１２８に移住したタスクＢの決定性処理を、準同期コア処理部１２８が開始したタイミングを示す。
計算機Ｙ２１１の準同期コアイベントＴ２Ｙ１７４は、計算機Ｙ２１１でタスクＢが決定性処理を終了し、準同期コア処理部１２８から同期コア処理部１２１へのタスクＢの移住要請を実施したタイミングを示す。
計算機Ｙ２１１の準同期コアイベントＴ３Ｙ１７５は、計算機Ｙ２１１でタスクＢが準同期コア処理部１２８から同期コア処理部１２１に移住したタスクＢの非決定性処理を、同期コア処理部１２１が開始したタイミングを示す。

計算機Ｙ２１１のＯＳ１２０におけるタイムチャート１５２に示すように、同期コア処理部１２１にてタスクＡの実行が終了した後、タスクＢの非決定性処理が開始される。
コア移住要請１６２は、計算機Ｙ２１１の同期コア処理部１２１が実行中のタスクＢから任意のタイミングで実施したコア移住要請を示す。このコア移住要請により、同期コア処理部１２１から準同期コア処理部１２８にタスクＢが移住される。

タイムチャート１５３に示すように、準同期コア処理部１２８にてタスクＩの実行が終了した後、同期コア処理部１２１から移住されたタスクＢの決定性処理が開始される。
コア移住要請１６３は、計算機Ｙ２１１の準同期コア処理部１２８が実行中のタスクＢから任意のタイミングで実施したコア移住要請を示す。このコア移住要請により、タスクＢが準同期コア処理部１２８から同期コア処理部１２１に移住される。

そして、タイムチャート１５２に示すように、同期コア処理部１０１にてタスクＣ、Ｄの実行が終了した後、準同期コア処理部１２８から移住されたタスクＢの非決定性処理が開始される。

上記のタスクＢの移住処理を踏まえた上で、計算機Ｘ２０１，Ｙ２１１にて実行される各タスクの処理について説明する。

まず、タスク同期１８０によって開始タイミングが決定されるタスクＡは、計算機Ｘ２０１の同期コア処理部１０１が有するタスク起床処理部１０５によって実行され、計算機Ｙ２１１の同期コア処理部１２１が有するタスク起床処理部１２５によって実行される。

計算機Ｘ２０１の同期コア処理部１０１と、計算機Ｙ２１１の同期コア処理部１２１とでタスクＡの実行が終了し、又は中断したとき、タスク同期１８１によって、タスクＢが選択される。そして、計算機Ｘ２０１の同期コア処理部１０１、計算機Ｙ２１１の同期コア処理部１２１にて、それぞれタスクＢの処理が実行開始される。

計算機Ｘ２０１でタスクＢを実行中に、決定性処理の開始ポイントで、タスクＢが準同期コア処理部１０８へのコア移住要請１６１を実施する。開始ポイントとは、例えば、タスクＢとして実行されるプログラム中で処理の種類ごとに規定されるパラメータである。ほぼ時を同じくして、計算機Ｙ２１１のタスクＢが準同期コア処理部１２８へのコア移住要請１６２を実施する。

計算機Ｘ２０１のタスクＢからのコア移住要請１６１を受けたコア移住要請受付部１０７は、コア移住要請１６１の内容に従ってコア移住処理部１０６の処理を開始する。コア移住処理部１０６により、準同期コア処理部１０８の実行タスクキュー１０９にタスクＢが接続される。

同様に、計算機Ｙ２１１のタスクＢからのコア移住要請１６２を受けたコア移住要請受付部１２７は、コア移住要請１６２の内容に従ってコア移住処理部１２６の処理を開始する。コア移住処理部１２６により、準同期コア処理部１２８の実行タスクキュー１２９にタスクＢが接続される。

タスクＢが移住したことにより、計算機Ｘ２０１のコア移住要請１６１、計算機Ｙ２１１のコア移住要請１６２では、それぞれタスクＢの実行が中断する。このため、計算機Ｘ２０１，Ｙ２１１は、次のタスクを選択するためにタスク同期１８２を実施し、次の実行タスクとしてタスクＣを選択する。計算機Ｘ２０１の同期コア処理部１０１と、計算機Ｙ２１１の同期コア処理部１２１は、ほぼ時を同じくしてタスクＣの実行を開始する。

計算機Ｘ２０１の準同期コア処理部１０８では、準同期コアイベントＴ１Ｘ１７０のタイミングで、タスクＦの実行が終了すると、次実行タスク選択処理部１１０が実行タスクキュー１０９からタスクＢを選択し、タスク起床処理部１１１がタスクＢの実行を開始する。
計算機Ｙ２１１の準同期コア処理部１２８では、準同期コアイベントＴ１Ｙ１７３のタイミングで、タスクＩの実行が終了すると、次実行タスク選択処理部１３０が実行タスクキュー１２９からタスクＢを選択し、タスク起床処理部１３１がタスクＢの実行を開始する。

このように、実行タスクキュー１０９，１２９にそれぞれタスクＢを接続する場合、準同期コアイベントＴ１Ｘ１７０，Ｔ１Ｙ１７３のタイミングは異なってもよい。このため、準同期コア処理部１０８，１２８は、計算機Ｘ２０１と計算機Ｙ２１１の間でタイミングを合わせる必要が無い。

次に、計算機Ｘ２０１の準同期コア処理部１０８では、準同期コアイベントＴ２Ｘ１７１のタイミングでタスクＢがコア移住要請１６０を実施する。計算機Ｘ２０１のコア移住要請受付部１１３がコア移住要請１６０を受付けると、コア移住処理部１１２にて、同期コア処理部１０１の実行タスクキュー１０２にタスクＢを接続する。

一方、計算機Ｙ２１１の準同期コア処理部１２８では、準同期コアイベントＴ２Ｙ１７４のタイミングでタスクＢがコア移住要請１６３を実施する。計算機Ｙ２１１のコア移住要請受付部１３３がコア移住要請１６３を受付けると、コア移住処理部１３２にて、同期コア処理部１２１の実行タスクキュー１２２にタスクＢを接続する。

このように、実行タスクキュー１０２，１２２にそれぞれタスクＢを接続する場合も、準同期コアイベントＴ２Ｘ１７１，Ｔ２Ｙ１７４のタイミングは異なってもよい。このため、準同期コア処理部１０８，１２８は、計算機Ｘ２０１と計算機Ｙ２１１の間でタイミングを合わせる必要が無い。

計算機Ｘ２０１のタイムチャート１５０に示すように、タスク同期１８３は、タスクＢのコア移住要請１６０の後のタイミングである。このため、タスクＢは、準同期コアイベントＴ２Ｘ１７１より後に、実行タスクキュー１０２に接続されている。

しかし、計算機Ｙ２１１のタイムチャート１５２に示すように、タスク同期１８３の時点で、準同期コア処理部１２８がタスクＢを実行中である。このように、タスクＢのコア移住要請１６３のタイミングは、タスク同期１８３の後であるため、タスク同期１８３のタイミングでは、タスクＢが未だ実行タスクキュー１２２に接続されていない。

よって、タスク同期１８３では、計算機Ｘ２０１の次実行タスク選択処理部１０３と、計算機Ｙ２１１の次実行タスク選択処理部１２３とは、それぞれ実行する次タスクをタスクＢではなく、タスクＢの次に優先度が高いタスクＤに決定する。このとき、準同期コアイベントＴ２Ｘ１７１と、準同期コアイベントＴ２Ｙ１７４との時間差の許容範囲は任意のタイムアウト時間として設定可能である。

このように、タスクＢの決定性処理が、準同期コア処理部１０８，１２８で実施されることで、コア移住要請１６０，１６３のタイミングが一致しないことがある。そこで、計算機Ｘ２０１の次実行タスク選択処理部１０３は、実行タスクキュー１０２に接続される実行待ち状態のタスクを、同期コア処理部１０１が生成し、又は実行中断した後、実行タスクキュー１０２に接続されるタスクと、準同期コア処理部１０８から移住されるタスクとに分類して選択する。そして、次実行タスク次実行タスク待合わせ処理部１０４は、準同期コア処理部１０８から移住されるタスクの実行開始を待合わせる時間範囲を、同期コア処理部１０１が生成し、又は実行中断した後、実行タスクキュー１０２に接続されるタスクの実行開始を待合わせる時間範囲よりも長くする。

同様に、計算機Ｙ２１１の次実行タスク選択処理部１２３は、実行タスクキュー１２２に接続される実行待ち状態のタスクを、同期コア処理部１２１が生成し、又は実行中断した後、実行タスクキュー１２２に接続されるタスクと、準同期コア処理部１２８から移住されるタスクとに分類して選択する。そして、次実行タスク次実行タスク待合わせ処理部１２４は、準同期コア処理部１２８から移住されるタスクの実行開始を待合わせる時間範囲を、同期コア処理部１２１が生成し、又は実行中断した後、実行タスクキュー１２２に接続されるタスクの実行開始を待合わせる時間範囲よりも長くする。

準同期コア処理部１０８，１２８から移住されるタスクが同期コア処理部１０１，１２１に戻るまでの時間が、設定された時間範囲よりも長ければ、実行タスクキュー１０２，１２２に接続された優先度の高い他のタスクが先に実行される。例えば、次実行タスク待合わせ処理部１０４，１２４は、準同期コア処理部１０８からタスクＢがコア移住要請１６０をしたタイミングが時間範囲内であったとしても、準同期コア処理部１２８からタスクＢがコア移住要請１６３をしたタイミングが時間範囲を超え得ていれば、別のタスクが先に実行される。

そして、実行された別のタスクが終了した後、コア移住要請１６０，１６３をした各タスクＢが実行可能であれば、タスクＢの実行が開始される。例えば、計算機Ｘ２０１の同期コア処理部１０１と、計算機Ｙ２１１の同期コア処理部１２１において、タスクＤの実行が終了し、又は中断したタスク同期１８４のタイミングで、計算機Ｘ２０１，Ｙ２１１の同期コアの次実行タスクとしてタスクＢが起床され、実行される。つまり、準同期コアイベントＴ３Ｘ１７２，Ｔ３Ｙ１７５は、ほぼ同時刻に実行される。

計算機Ｘ２０１の同期コア処理部１０１と、計算機Ｙ２１１の同期コア処理部１２１において、タスクＢの実行が終了し、タスク同期１６５のタイミングで次タスクをタスクＥに決定し、タスクＥを起床させる。

以上の流れから、タスクＢの非決定性処理は同期コア処理部１０１，１２１が実行し、決定性処理のみを準同期コア処理部１０８，１２８で処理した後、再度、同期コア処理部１０１，１２１がタスクを処理することで、実行結果の出力タイミングを合わせることが可能となる。

以上説明した一実施の形態に係る計算機システム１０は、複数の計算機Ｘ２０１，Ｙ２１１の間で、同期コア処理部１０１，１２１が同一のタスクを同一の順序で実行することが可能となる。また、同期コア処理部１０１，１２１が実行中のタスクが任意のタイミングで準同期コア処理部１０８，１２８に移動して処理が継続され、再度、同期コア処理部１０１，１２１に移動することで処理を完了することが可能となる。

各計算機のＯＳは、タスクの処理を決定性処理と非決定性処理とに分類する。そして、非決定性処理のタスクは常に同期コア処理部１０１，１２１上で同期実行され、決定性処理のみが準同期コア処理部１０８，１２８で準同期実行される。このように同期コア処理部１０１，１２１に加えて、準同期コア処理部１０８，１２８でもタスクを実行することが可能となる。このため、各計算機が備える複数のコアの全体で実行可能なタスクの単位時間当たりの処理効率が上がる。このため、計算機システム１０では、各計算機のハードウェア構成を変更することなく、各計算機の処理性能を向上させることができる。

また、準同期コア処理部１０８，１２８は、決定性処理を一括して実行する。このために、非決定性処理が同期実行中であるタスクが自ら別なコアに移住要請する。この移住要請により、同期コア処理部１０１，１２１にて同期実行中のタスクが、決定性処理の開始ポイントで準同期コア処理部１０８，１２８に移住することが可能となる。また、準同期コア処理部１０８，１２８が決定性処理を終了する終了ポイントで、タスクが同期コア処理部１０１，１２１に戻って、処理を継続することが可能となる。

また、図２に示したような、決定性処理と非決定性処理を含むタスクＢの実行を同期コア処理部が同期実行し、準同期コア処理部が準同期実行することで、タスクＢの実行結果を一致させて出力することが可能となる。

また、準同期コア処理部１０８，１２８は、決定性処理を実行する際に、他の計算機と同期タイミングを合わせる必要がなく、同期用データ等の情報を共有する必要もない。このため、準同期コア処理部１０８，１２８を同期するための新たなネットワークを構築しなくてよい。そして、同期用データ通信路１４０が設けられるネットワーク２４０の通信帯域と、照合処理を行う出力比較機２５１の演算資源を変えずに、計算機システム１０を疎結合なフォールト・トレラント・コンピュータとして処理性能を向上させるタスク実行方式を実現することができる。

なお、本発明は上述した実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りその他種々の応用例、変形例を取り得ることは勿論である。
例えば、上述した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するためにシステムの構成を詳細かつ具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、本実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１０…計算機システム、１００，１２０…ＯＳ、１０１，１２１…同期コア処理部、１０２，１０９，１２２，１２９…実行タスクキュー、１０３，１１０，１２３，１３０…次実行タスク選択処理部、１０４，１２４…次実行タスク待合わせ処理部、１０５，１１１，１２５，１３１…タスク起床処理部、１０６，１１２，１２６，１３２…コア移住処理部、１０７，１１３，１２７，１３３…コア移住要請受付部、１０８，１２８…準同期コア処理部、２０１…計算機Ｘ、２１１…計算機Ｙ、２５１…出力比較機

Claims (7)

1. オペレーティングシステムによって動作が管理される同期コア処理部及び準同期コア処理部を有し、前記同期コア処理部及び前記準同期コア処理部は、所定の実行単位ごとにプログラムを切り替えて、複数の前記プログラムを並列に実行可能である計算機と、
   ネットワークで接続される複数の前記計算機で実行された前記プログラムの実行結果を比較して比較結果を出力する比較機と、を備え、
   前記計算機が実行する前記プログラムの実行タイミングを他の前記計算機で実行される前記プログラムの実行タイミングと同期させるための同期用データを、前記ネットワークを介して規定の時間範囲で他の前記計算機と交換する計算機システムであって、
   前記同期コア処理部は、他の前記計算機が備える同期コア処理部と同期した同期タイミングで、他の前記計算機が実行するプログラムと同じ前記プログラムを前記実行単位ごとに実行し、前記プログラムの特性に応じて移住が要請される実行中の前記プログラムを前記準同期コア処理部に移住させ、
   前記準同期コア処理部は、前記同期コア処理部から移住した前記プログラムを実行した後、前記同期コア処理部に前記プログラムを移住させ、
   前記同期コア処理部は、前記準同期コア処理部から移住した前記プログラムを前記同期タイミングで実行して得た前記実行結果を前記比較機に出力する
   計算機システム。
2. 前記同期コア処理部が前記同期タイミングで実行する前記プログラムは、他の前記計算機と同期して実行されなければ入力される値が同一であっても出力結果が同一とならず、他の前記計算機と同期して実行され、かつ入力される値が同一であれば出力結果が同一となる非決定性処理を特性とし、
   前記同期コア処理部から前記準同期コア処理部に移住される前記プログラムは、入力される値が同一であれば出力結果が同一となる決定性処理を特性とする
   請求項１に記載の計算機システム。
3. 前記同期コア処理部は、
   前記実行単位ごとに前記プログラムをキューに接続して管理する第１プログラム管理部と、
   前記第１プログラム管理部で実行可能状態となった前記プログラムのうち、複数の前記計算機で同一順序かつ最も早く実行可能待ちとなった前記プログラムを選択する第１選択処理部と、
   第１選択処理部が選択した前記プログラムを前記同期タイミングで実行する第１プログラム実行部と、
   前記第１プログラム実行部が実行中の前記プログラムから移住要請を受付ける第１移住要請受付部と、
   前記移住要請を受付けた前記プログラムを、前記準同期コア処理部に移住させる第１移住処理部と、
   他の前記計算機が備える前記同期コア処理部との間で、前記第１選択処理部により選択された前記プログラムの次に実行可能状態となる前記プログラムの実行開始を待合わせる待合わせ処理部と、を備える
   請求項２に記載の計算機システム。
4. 前記第１選択処理部は、前記第１プログラム管理部に接続される実行待ち状態の前記プログラムを、前記同期コア処理部が生成し、又は実行中断した後、前記第１プログラム管理部に接続される前記プログラムと、前記準同期コア処理部から移住される前記プログラムとに分類して選択し、
   前記待合わせ処理部は、前記準同期コア処理部から移住される前記プログラムの実行開始を待合わせる時間範囲を、前記同期コア処理部が生成し、又は実行中断した後、前記第１プログラム管理部に接続される前記プログラムの実行開始を待合わせる時間範囲よりも長くする
   請求項３に記載の計算機システム。
5. 前記準同期コア処理部は、
   前記実行単位ごとに前記プログラムをキューに接続して管理する第２プログラム管理部と、
   前記第２プログラム管理部で実行可能状態となった前記プログラムのうち、最も早く実行可能待ちとなった前記プログラムを選択する第２選択処理部と、
   第２選択処理部が選択した前記プログラムを実行する第２プログラム実行部と、
   前記第２プログラム実行部が実行中の前記プログラムから移住要請を受付ける第２移住要請受付部と、
   前記移住要請を受付けた前記プログラムを、前記同期コア処理部に移住させる第２移住処理部と、を備え、
   前記第１移住処理部は、移住要請を行った前記プログラムが指定した任意の移住先に、前記第１移住要請受付部が受付けた前記プログラムを移住させ、
   前記第２移住処理部は、前記プログラムの移住元に前記プログラムを移住させる
   請求項３又は４に記載の計算機システム。
6. 前記第１移住要請受付部は、前記プログラムの実行中の任意のタイミングで、前記プログラムから前記移住要請を受け付け、
   前記第１移住処理部は、移住要請を行った前記プログラムが指定した任意の移住先にある前記第２プログラム管理部に、前記第１移住要請受付部が受付けた前記プログラムを移住させて接続する
   請求項５に記載の計算機システム。
7. オペレーティングシステムによって動作が管理される同期コア処理部及び準同期コア処理部を有し、前記同期コア処理部及び前記準同期コア処理部は、所定の実行単位ごとにプログラムを切り替えて、複数の前記プログラムを並列に実行可能である計算機と、
   ネットワークで接続される複数の前記計算機で実行された前記プログラムの実行結果を比較して比較結果を出力する比較機と、を備え、
   前記計算機が実行する前記プログラムの実行タイミングを他の前記計算機で実行される前記プログラムの実行タイミングと同期させるための同期用データを、前記ネットワークを介して規定の時間範囲で他の前記計算機と交換する計算機システムで行われるプログラム実行方法であって、
   前記同期コア処理部は、他の前記計算機が備える同期コア処理部と同期した同期タイミングで、他の前記計算機が実行するプログラムと同じ前記プログラムを前記実行単位ごとに実行し、前記プログラムの特性に応じて移住が要請される実行中の前記プログラムを前記準同期コア処理部に移住させる処理と、
   前記準同期コア処理部は、前記同期コア処理部から移住した前記プログラムを実行した後、前記同期コア処理部に前記プログラムを移住させる処理と、
   前記同期コア処理部は、前記準同期コア処理部から移住した前記プログラムを前記同期タイミングで実行して得た実行結果を前記比較機に出力する処理と、を含む
   プログラム実行方法。

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