JP7193771B1

JP7193771B1 - スケジューリング方法及びスケジューリング設計支援装置

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Publication number: JP7193771B1
Application number: JP2022528718A
Authority: JP
Inventors: 涼太北川; 新平野; 大介川上
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2021-06-30
Filing date: 2021-06-30
Publication date: 2022-12-21
Anticipated expiration: 2041-06-30
Also published as: WO2023276075A1; JPWO2023276075A1

Abstract

複数のプロセッサコアを用いたスケジューリング方法であって、制御ソフトウェアを構成する各タスクの実行時間、デッドライン時間、周期に関する情報、及び少なくともプロセッサコア数を含むハードウェア情報を入力とする入力ステップと、すべてのタスクの実行時間及びデッドライン時間、並びにプロセッサコア数に関する制約を制約式として設定する制約設定ステップと、すべての制約式を満たすスケジュールを導出するスケジュール導出ステップと、導出したスケジュールの結果を出力するスケジュール結果出力ステップとを備えることを特徴としたスケジューリング方法なので、最適となるスケジュールを提示することができる。

Description

本開示はマルチコアプロセッサを搭載する計算機システムにおけるリアルタイムタスクを対象としたスケジューリング方法およびスケジューリング設計支援装置に関するものである。

マルチコアプロセッサを搭載したリアルタイムシステムにおいて、すべてのタスクの実行完了時刻がデッドライン制約を満たすように適切なプロセッサの実行時間を割り当てるリアルタイムスケジューリング方法が提案されている。例えば、ＦＡドメインにおける組込みシステムでは、コントローラの高性能化に伴って処理するタスク数が増加する中で、異なる実行周期やタスク間において実行順序の依存関係を持つ複数のタスクに対し、すべての制約を満たすようにスケジューリングすることが要求される。その上で、周期が短いタスクにおいては、処理実行時のコンテキストスイッチ等によるオーバヘッドの影響が大きいので削減することが要求される。
従来のスケジューリング方法では、タスクが分割された複数のサブタスクが満たすべき実行順序の依存関係を満たし、かつ、複数の処理装置で実行する複数のサブタスク構成候補を作成し、さらにサブタスク構成候補に別のタスクを配置することによってスケジュール候補を作成し、タスクの周期における実行タイミング、中断時間、遅延時間に基づく有効度が最良となるスケジュール候補を選択している（特許文献１）。

ＰＣＴ／ＪＰ２０１０／０５５７１９

特許文献１では、第１のサブタスク構成候補に第２のタスクを配置する際に、２つのタスク間において暗黙的な優先度を規定しているため、配置の組み合わせパターンが限定される。すなわち、有効度が最良となるスケジュール候補の探索空間が狭まることになり、大域的最適解であるスケジュール候補が求められないという問題点がある。
本開示では、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、大域的最適解であるスケジュール候補を求め、すべてのタスクについてデッドライン時間までの余裕時間または処理実行時のオーバヘッドに関して最適化を行うことを目的としている。

この発明に係るスケジューリング方法は、複数のプロセッサコアを用いたスケジューリング方法であって、制御ソフトウェアを構成するタスク毎の実行時間、デッドライン時間、周期に関する情報、及び少なくともプロセッサコア数を含むハードウェア情報を入力とする入力ステップと、すべてのタスクの実行時間及びデッドライン時間、並びにプロセッサコア数に関する制約を制約式として設定する制約設定ステップと、評価尺度は複数の尺度を定義し、導出するスケジュールに対して評価尺度となる評価値を算出する目的関数を設定する評価尺度設定ステップと、複数の評価尺度に基づく評価値を算出してすべての制約式を満たすパレート最適なスケジュールを導出するスケジュール導出ステップと、導出したスケジュールの結果を出力するスケジュール結果出力ステップとを備えるスケジューリング方法である。
また、この発明に係るスケジューリング方法は、複数のプロセッサコアを用いたスケジューリング方法であって、制御ソフトウェアを構成するタスク毎の実行時間、デッドライン時間、周期に関する情報、及び少なくともプロセッサコア数を含むハードウェア情報を入力とする入力ステップと、すべてのタスクの実行時間及びデッドライン時間、並びにプロセッサコア数に関する制約を制約式として設定する制約設定ステップと、評価尺度はプロセッサコアにおけるタスクの未割り当て時間、タスク毎に実行される際のプリエンプションの発生数、タスク毎に実行される際のコアマイグレーションの発生数の少なくともいずれか１つによって定義され、導出するスケジュールに対して評価尺度となる評価値を算出する目的関数を設定する評価尺度設定ステップと、評価尺度に関して最適となるスケジュールを線形計画法によりすべての制約式を満たすスケジュールを導出するスケジュール導出ステップと、導出したスケジュールの結果を出力するスケジュール結果出力ステップとを備えるスケジューリング方法である。

また、この発明に係るスケジューリング設計支援装置は、複数のプロセッサコアを有するスケジューリング設計支援装置であって、制御ソフトウェアを構成するタスク毎の実行時間、デッドライン時間、周期に関する情報、及び少なくともプロセッサコア数を含むハードウェア情報を入力する入力Ｉ／Ｆ部と、すべてのタスクの実行時間及びデッドライン時間、並びにプロセッサコア数に関する制約を制約式として設定する制約設定部と、評価尺度は複数の尺度を定義し、導出するスケジュールに対して評価尺度となる評価値を算出する目的関数を設定する評価尺度設定部と、複数の評価尺度に基づく評価値を算出してすべての制約式を満たすパレート最適なスケジュールを導出するスケジュール導出部と、導出したスケジュールの結果を出力するスケジュール結果出力部とを備えるスケジューリング設計支援装置である。
また、この発明に係るスケジューリング設計支援装置は、複数のプロセッサコアを有するスケジューリング設計支援装置であって、制御ソフトウェアを構成するタスク毎の実行時間、デッドライン時間、周期に関する情報、及び少なくともプロセッサコア数を含むハードウェア情報を入力する入力Ｉ／Ｆ部と、すべてのタスクの実行時間及びデッドライン時間、並びにプロセッサコア数に関する制約を制約式として設定する制約設定部と、プロセッサコアにおけるタスクの未割り当て時間、タスク毎に実行される際のプリエンプションの発生数、タスク毎に実行される際のコアマイグレーションの発生数の少なくともいずれか１つによって定義され、導出するスケジュールに対して評価尺度となる評価値を算出する目的関数を設定する評価尺度設定部と、評価尺度に関して最適となるスケジュールを線形計画法によりすべての制約式を満たすスケジュールを導出するスケジュール導出部と、導出したスケジュールの結果を出力するスケジュール結果出力部とを備えるスケジューリング設計支援装置である。

この発明によれば、すべてのタスクについての制約を満たした最適化されたタスクスケジューリングを実現できる。

本開示の実施の形態１の基本制約を設定した場合のスケジューリング方法の処理手順を示すフローチャートである。本開示の実施の形態１におけるスケジューリング方法の入力例を示す図である。本開示の実施の形態１の評価尺度を設けない条件下でのスケジューリング結果例を示す図である。本開示の実施の形態２の複数のタスク間における連続実行制約を含む対象タスクセットに関する情報を表したスケジューリング方法の入力例を示す図である。本開示の実施の形態２の複数のタスク間における連続実行制約を含む対象タスクセットのスケジューリング結果例を示す図である。本開示の実施の形態３の評価尺度を設定した場合のスケジューリング方法の処理手順を示すフローチャートである。本開示の実施の形態３のタスクの実行周期における実行終了時点からデッドライン時間までの余裕時間を最大化する目的関数を設定した場合のスケジューリング結果例を示す図である。本開示の実施の形態４のプロセッサコアにおけるタスク未割り当て時間を最大化する目的関数を設定した場合のスケジューリング結果例を示す図である。本開示の実施の形態５のタスクのプリエンプション回数を最小化する目的関数を設定した場合のスケジューリング結果例を示す図である。本開示の実施の形態６のタスクのコアマイグレーション回数を最小化する目的関数を設定した場合のスケジューリング結果例を示す図である。本開示の実施の形態７の評価尺度および追加制約として希求水準制約を設定した場合のスケジューリング方法の処理手順を示すフローチャートである。本開示の実施の形態７のタスクの実行周期における実行終了時点からデッドライン時間までの余裕時間とタスクのプリエンプション回数とを組み合わせた場合のスケジューリング結果例を示す図である。本開示の実施の形態８のタスクの実行周期における実行終了時点からデッドライン時間までの余裕時間とタスクのプリエンプション回数とプロセッサコアにおけるタスク未割り当て時間を組み合わせた場合のスケジューリング結果例を示す図である。本開示の実施の形態９のタスクの実行周期における実行終了時点からデッドライン時間までの余裕時間とタスクのプリエンプション回数とプロセッサコアにおけるタスク未割り当て時間とコアマイグレーション回数を組み合わせた場合のスケジューリング結果例を示す図である。本開示の実施の形態１０におけるスケジューリング設計支援装置の構成を示す図である。本開示の実施の形態１０における入力Ｉ／Ｆの構成を示す図である。本開示の実施の形態１０における制約設定部の構成を示す図である。本開示の実施の形態１０における追加制約設定テーブルの例を示す図である。

＜実施の形態１＞
実施の形態１は、リアルタイムシステムで実行される対象であるタスクに対して、リアルタイム要件に由来するすべての制約を満たすようにスケジューリングする方法に関する。このスケジューリング方法は、時間軸をある一定のタイムスロット幅で分割して実行するタスクを割り当てる時分割方法であり、制御ソフトウェアを構成する複数の周期的に実行されるタスクを対象として、制御ソフトウェアが満たすべき制約を定式化し、線形計画問題を解くことで最適なスケジュールを導出し、タイムスロットを最小単位のＣＰＵ時間として各タスクにＣＰＵ時間を割り当てる。

図１は、実施の形態１における基本制約を設定した場合のスケジューリング方法の処理手順フローチャートである。制御ソフトウェアを構成するタスクに関する情報および制御ソフトウェアが動作する計算機システムのハードウェア構成に関する情報を入力し（ステップＳ１００１）、タスクに関する情報およびハードウェア構成に関する情報に基づいた制約式を設定し（ステップＳ１００２）、すべての制約式を満たすようなスケジュールを求解し（ステップＳ１００３）、求解したスケジュール結果を出力する（ステップＳ１００４）。

ステップＳ１００１は、対象とする制御ソフトウェアを構成するすべてのタスクに関して、タスク名、周期、デッドライン時間、実行時間、依存先タスクの情報を入力として受け付ける。ここでは、各タスクの実行時間は、事前に取得または推定した値を用いることを想定しており、例えば、対象とする計算機システム上で計測した最悪実行時間を用いてもよい。また、対象とする制御ソフトウェアが動作する計算機システムに搭載されたプロセッサのコア数の情報を入力として受け付ける。

ステップＳ１００２は、ステップＳ１００１で取得したタスクに関する情報とリアルタイム制御装置のハードウェア構成に関する情報に基づいて、制御ソフトウェアを計算機システムでリアルタイムに実行するうえで最低限必要となる基本制約を設定する。基本制約は、以下の式で表される実行時間制約（式１）、デッドライン制約（式２）、コア数制約（式３）、依存関係制約（式４－１・式４－２）の４つに分けられる。また、これらの式で用いられる各変数の意味については表にして示す。これら式１～４を総称して基本制約式という。

実行時間制約（式１）は、すべてのタスクが各周期において与えられた実行時間Ｐｉ実行されることを保証するものである。デッドライン制約（式２）は、すべてのタスクがデッドラインミスを起こさないことを保証するためのものである。コア数制約（式３）は、ある時刻ｔに並列実行されるジョブの数が、計算機システムに搭載されているプロセッサのコア数を超えないことを保証するものである。依存関係制約（式４）は、互いに依存関係にある２つのタスク（先行タスクｉと後行タスクｉ’）が誤った実行順序で実行されないことを保証するものである。なお、後行タスクｉ’の周期は先行タスクｉの周期の定数倍とする。

ステップＳ１００３は、ステップＳ１００２で設定したすべての制約式を満たすスケジュールを導出することで、すべてのタスクの開始時間を求める。求めるスケジュールの時間範囲は、例えば、対象とする制御ソフトウェアを構成するすべてのタスクの周期の最小公倍数に等しい時間とする。スケジュールの導出には、商用または非商用の線形計画ソルバを用いてもよいが、これに限定されるわけではない。

ステップＳ１００４は、ステップＳ１００３でスケジュールが導出できた場合には、導出したスケジュール結果であるすべてのタスクの開始時刻を出力する。ステップＳ１００３でスケジュールが導出できなかった場合には、スケジュール不可状態を表す情報を出力する。

図２は、実施の形態１におけるスケジューリング方法の入力例を示す図であり、対象タスクセットに関する情報の入力例を示している。各タスクは、周期、デッドライン時間、実行時間、依存先タスクに関する情報を持つ。このスケジューリング方法は時分割方法であるため、周期、デッドライン時間、実行時間に関しては、タイムスロット数で表現される。タイムスロット幅は、任意の値を設定することが可能であり、例えば、対象とする複数のタスクの最小周期としてもよく、最小周期を整数値で割り切ったより小さい値を設定してもよい。デッドライン時間は、必ずしも周期と一致しなければならないわけではなく、自然数Ｎを導入して「＜周期＞Ｎ＋＜オフセット＞」の形式で表現する。オフセットは周期と同等か小さい値である必要がある。

タイムスロット幅を２．０［ｕｓ］に設定した場合、図２の例では、タスクＡに関して、周期は１２．０［ｕｓ］、デッドライン時間は周期を起点として１２．０［ｕｓ］後、実行時間は４．０［ｕｓ］、依存先タスクは無しという情報を表している。タスクＢに関しては、周期は１２．０［ｕｓ］、デッドライン時間は周期を起点として１２．０［ｕｓ］後、実行時間は４．０［ｕｓ］、依存先タスクはタスクＡという情報を表している。タスクＣおよびタスクＤに関しても同様である。タスクＢに関しては、周期は１６．０［ｕｓ］、デッドライン時間は周期を起点として１６．０［ｕｓ］後、実行時間は８．０［ｕｓ］、依存先タスクは無しという情報を表している。タスクＤに関しては、周期は２４．０［ｕｓ］、デッドライン時間は周期を起点として２４．０［ｕｓ］後、実行時間は１２．０［ｕｓ］、依存先タスクはタスクＢという情報を表している。また、タスクＢはタスクＡに依存し、タスクＤはタスクＢに依存している。ここで依存とは、先行タスクの実行完了後に後行タスクが実行されることを意味し、先行タスクと後行タスクとが連続される必要はない。

図３は、実施の形態１における評価尺度を設けない条件下でのスケジューリング結果例を示す図である。２４個分のタイムスロット幅（スケジューリング期間を２４ステップ）において、コア０とコア１のプロセッサコアで、タスクＡ～Ｄを実行するスケジュールである。上段はコアと各タスクのデッドラインの関係を示し、下段は各タスクの実行とデッドラインとの関係を示している。各タスクの実行は、Ａを右下がり斜線、Ｂを右上がり斜線、Ｃを縦線、Ｄを横線で示している。また、各タスクのデッドラインを丸で示している。これらの表記方法は、これ以降のスケジューリングの図でも共通している。

ここで、評価尺度を設けない条件下でのスケジューリング結果とは、上記で説明した基本制約式を満たすスケジュールであり、評価尺度に関して最適なスケジュールとは限らない。一方で、タスクＡ～Ｄはすべて基本制約として設定した４つの式からなる基本制約式を満たしている。また、Ａ～Ｄの４つのタスクについてタスク間連続実行を考慮せずにスケジューリングした結果である。さらに、タスクＡとタスクＢ、タスクＢとタスクＤは依存関係を持っているが、タスクＡの実行終了直後にタスクＢが、タスクＢ実行終了直後にタスクＤが実行されているとは限らない。

タスクCの実行時間はタイムスロット数４個分である（図２）。ところが、タスクＣは連続する４個分にはなっていない（図３。デッドラインを守って同一周期内に実行処理は完了している。一つのタスクにおいて同一周期内での処理実行が分断されるプリエンプションになっている。この分断処理を意味するプリエンプションは、タスクの評価尺度となる。

以上のように、複数のプロセッサコアを用いたスケジューリング方法であって、制御ソフトウェアを構成する各タスクの実行時間、デッドライン時間、周期に関する情報、及び少なくともプロセッサコア数を含むハードウェア情報を入力とする入力ステップと、すべてのタスクの実行時間及びデッドライン時間、並びにプロセッサコア数に関する制約を制約式として設定する制約設定ステップと、すべての制約式を満たすスケジュールを導出するスケジュール導出ステップと、導出したスケジュールの結果を出力するスケジュール結果出力ステップとを備えるスケジューリング方法であるので、すべてのタスクについての制約を満たした最適化されたタスクスケジューリングを実現できる。

また、求めるスケジュールに対して評価尺度となる評価値を算出する目的関数を設定する評価尺度設定ステップを備え、スケジュール導出ステップは、評価尺度に関して最適となるスケジュールを線形計画法により導出するので、異なる実行時間を持つ複数のリアルタイムタスクをデッドラインミスすることなく、依存関係に矛盾なく、プロセッサコア数制限を満たしてスケジューリングすることが可能となり、システムの信頼性を向上する。

＜実施の形態２＞
実施の形態２は、各タスクの制約にタスク間連続実行を追加してスケジューリング結果を得る形態である。メモリアクセスの観点などから連続してタスクを実行したい場合には、タスク間連続実行に関する追加制約を満たすことでタスク間連続実行を満たすスケジューリング結果を出力する。

図４は、複数のタスク間における連続実行制約を含む対象タスクセットに関する情報を表したスケジューリング方法の入力例を示す図である。図２と比較して連続実行条件が追加されている。よこの例では、タスクＢはタスクＡの完了後に連続して実行され、タスクＤはタスクＢ完了後に連続実行されるように連続実行条件を設定している。

図５は、図４の複数のタスク間における連続実行制約を含む対象タスクセットのスケジューリング結果例を示す図である。図３にタスク間連続実行に関する追加制約を課した場合のスケジューリング結果となっており、図４のタスク間連続実行制約を満たしている。以下のタスク実行を説明する際のステップは、例えば、ステップＭとは数字Ｍの時間から始まり、次の（Ｍ＋１）ステップが開始する直前までの期間を指している。なお、Ｍは、０から始まる整数である。

図５では、タスクＡとタスクＢとは、それぞれ周期が６であることから４周期分スケジューリングされている。１つ目の周期（ステップ：０～５）では、ステップ１でタスクＡの最後のステップが実行され、直後のステップ２でタスクＢの最初のステップが実行されている。２つ目の周期（ステップ：６～１１）では、ステップ７でタスクＡの最後のステップが実行され、直後のステップ８でタスクＢの最初のステップが実行されている。３つ目の周期（ステップ：１２～１７）では、ステップ１３でタスクＡの最後のステップが実行され、直後のステップ１４でタスクＢの最初のステップが実行されている。４つ目の周期（ステップ：１８～２３）では、ステップ２１でタスクＡの最後のステップが実行され、直後のステップ２２でタスクＢの最初のステップが実行されている。

図５では、タスクＢとタスクＤとは、それぞれ周期が６と１２であることからタスクＢの１周期目とタスクＤの１周期目とで、タスクＢの３周期目とタスクＤの２周期目とでタスク間連続実行の追加制約が課されている。ステップ３でタスクＢの最後のステップが実行され、直後のステップ４でタスクＤの最初のステップが実行されている。また、ステップ１５でタスクＢの最後のステップが実行され、直後のステップ１６でタスクＤの最初のステップが実行されている。

タスク間連続実行の追加制約を課すことで、追加制約を課されたタスク間で連続にスケジューリングされるので、この制約を適用したスケジューリング結果として出力されることとなる。

以上のように、制御ソフトウェアを構成する各タスクの実行時間、デッドライン時間、周期に関する情報、及び少なくともプロセッサコア数を含むハードウェア情報を入力とする入力ステップと、すべてのタスクの実行時間及びデッドライン時間、並びにプロセッサコア数に関する制約を制約式として設定する制約設定ステップと、求めるスケジュールに対して評価尺度となる評価値を算出する目的関数を設定する評価尺度設定ステップと、すべての制約式を満たす最適となるスケジュールを線形計画法により導出するスケジュール導出ステップと、導出したスケジュールの結果を出力するスケジュール結果出力ステップとを備える複数のプロセッサコアを用いたスケジューリング方法であって、制約設定ステップは、タスク間に連続して実行する依存関係がある場合には、連続実行に関する制約を制約式に設定するスケジューリング方法であるので、連続実行制約のある２つのタスクに連続してＣＰＵ時間を割り当てることで、並列実行タスクを早期に完了することが可能となり、待ち時間を短縮することができる。

＜実施の形態３＞
実施の形態３は、評価尺度を各タスクの実行終了からデッドラインまでの余裕時間とすることで、制約を満たすスケジューリング結果から各タスクのデッドラインまでの余裕時間が最大となるスケジューリング結果を得ることができる。
ための例を示す。タスクセットの条件は図２と同一である。

図６は、実施の形態３における評価尺度を設定した場合のスケジューリング方法の処理手順フローチャートである。図６は、図１に対してステップＳ１１０２が追加されている点で相異している。制御ソフトウェアを構成するタスクに関する情報および制御ソフトウェアが動作する計算機システムのハードウェア構成に関する情報を入力し（ステップＳ１００１）、タスクに関する情報およびハードウェア構成に関する情報に基づいた制約式を設定し（ステップＳ１１０２）、評価尺度を含めた制約式を設定し（ステップＳ１００２）、すべての制約式を満たすようなタスクスケジュールを求解し（ステップＳ１００３）、求解したスケジュール結果を出力する（ステップＳ１００４）。なお、図において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、このことは明細書の全文、図面の全図において共通することである。さらに、明細書全文に表れている構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。

図３は、Ａ～Ｄの４つのタスクについて評価尺度を考慮せずにスケジューリング期間を２４のステップとしてスケジューリングした結果を示している。タスクＡの場合、周期が６であることから４周期分スケジューリングされている。タスクＡの１つ目の周期（ステップ：０～５）はステップ０～１で実行され、デッドラインまでに４ステップ分余裕があることからデッドラインまでの余裕時間は４となる。同様に２つ目の周期（ステップ：６～１１）、３つ目の周期（ステップ：１２～１７）も、それぞれ周期の最初の２ステップで実行されているため、デッドラインまでの余裕時間は４となる。４つ目の周期（ステップ：１８～２３）では、周期の最初とは異なり２ステップ後（ステップ：２０～２１）に実行されているのでデッドラインまでの余裕時間は２となる。これらを合計するとタスクＡのデッドラインまでの余裕時間は合計で１４となる。

タスクＢの周期は６であり、タスクＡと同様に４周期分スケジューリングされている。タスクBは、タスクＡと同様にデッドラインまでの余裕時間を求めると１つ目の周期（ステップ：０～５）は２、２つ目の周期（ステップ：６～１１）は０、３つ目の周期（ステップ：１２～１７）は２、４つ目の周期（ステップ：１８～２３）は２となり、合計で６となる。また、タスクＣは周期が８であることから３周期分スケジューリングされている。１つ目の周期（ステップ：０～７）は０、２つ目の周期（ステップ：８～１５）は２、３つ目の周期（ステップ：１６～２３）は０となり、合計で２となる。なお、タスクＣの１つ目の周期では処理が途中で中断され、再度実行されている。このような場合における中断中のステップはデッドラインまでの余裕時間には含めない。タスクＤは周期が１２であることから２周期分スケジューリングされている。１つ目の周期（ステップ：０～１１）は０、２つ目の周期（ステップ：１２～２３）は０となり、合計で０となる。よって、図３のスケジューリング結果の場合には、すべてのタスクのデッドラインまでの余裕時間の合計は２２（１４＋６＋２＋０）となる。

評価尺度を各タスクの実行終了からデッドラインまでの余裕時間とした場合には、制約を満たすスケジューリング結果からデッドラインまでの余裕時間が最大となるスケジューリング結果を出力する。

図７は、タスクの実行周期における実行終了時点からデッドライン時間までの余裕時間を最大化する目的関数を設定した場合のスケジューリング結果例を示す図である。図７の条件は、図３と同じ図２で示す条件である。下段の各タスクの矢印は、デッドライン余裕時間を示している。各タスクのデッドライン余裕時間の合計は、タスクＡが１６、タスクＢが６、タスクＣが１２、タスクＤは２となり、デッドライン総余裕時間が３６（１６＋６＋１２＋２）となる。同様にして、図３のデッドライン総余裕時間を求めると２２となり、共に同じ制約条件を満たしているが、余裕時間には差がある。

評価尺度として余裕時間を用いると、より余裕を持ったスケジューリング結果を出力することができる。

以上のように、制御ソフトウェアを構成する各タスクの実行時間、デッドライン時間、周期に関する情報、及び少なくともプロセッサコア数を含むハードウェア情報を入力とする入力ステップと、すべてのタスクの実行時間及びデッドライン時間、並びにプロセッサコア数に関する制約を制約式として設定する制約設定ステップと、求めるスケジュールに対して評価尺度となる評価値を算出する目的関数として各タスクのデッドライン時間までの余裕時間を設定する評価尺度設定ステップと、すべての制約式を満たす最適となるスケジュールを線形計画法により導出するスケジュール導出ステップと、導出したスケジュールの結果を出力するスケジュール結果出力ステップとを備える複数のプロセッサコアを用いたスケジューリング方法であるので、各タスクのデッドラインまでの時間を最大化したスケジュールを導出することが可能となり、リアルタイムタスクの信頼性を向上できる。
＜実施の形態４＞
実施の形態４は、評価尺度をコアの余裕時間とした場合に、制約を満たすスケジューリング結果から１つのコアの余裕時間が最大となるスケジューリング結果を得るものである。コアの余裕時間とは、スケジューリング期間内においてタスクの実行が割り当てられない時間の合計値を指す。タスクセットの条件は図２と同一である。

図３は、Ａ～Ｄの４つのタスクについて評価尺度を考慮せずにスケジューリング期間を２４ステップとしてスケジューリングした結果を示している。コア０は、ステップ１４～１５の期間にタスクがスケジューリングされていないため余裕時間は２である。コア１は、期間０～１、４～５、１８～１９の期間にタスクがスケジューリングされていないため、コア１の余裕時間の合計は６である。よって、１つのコアで余裕時間の合計が最大（他のコアよりも余裕時間の合計以上）は、６となる。

図８は、プロセッサコアにおけるタスク未割り当て時間を最大化する目的関数を設定した場合のスケジューリング結果例を示す図である。図３と同じ条件で評価尺度をコアの余裕時間とした場合のスケジューリング結果を示している。コア０の余裕時間は８、コア１の余裕時間は０となる。よって、図３と図８と同じ制約であるが、図３の余裕時間は６に対して、図８の余裕時間は８となり、最大化されている。

プロセッサコアにおけるタスク未割り当て時間を最大化する目的関数を設定して、評価尺度を１つのコアで余裕時間の合計が最大（他のコアよりも余裕時間の合計以上）とした場合には、制約を満たすスケジューリング結果から一つのコアの余裕時間が最大となるスケジューリング結果を出力することができる。

以上のように、制御ソフトウェアを構成する各タスクの実行時間、デッドライン時間、周期に関する情報、及び少なくともプロセッサコア数を含むハードウェア情報を入力とする入力ステップと、すべてのタスクの実行時間及びデッドライン時間、並びにプロセッサコア数に関する制約を制約式として設定する制約設定ステップと、求めるスケジュールに対して評価尺度となる評価値を算出する目的関数としてプロセッサコアにおけるタスクの未割り当て時間を設定する評価尺度設定ステップと、すべての制約式を満たす最適となるスケジュールを線形計画法により導出するスケジュール導出ステップと、導出したスケジュールの結果を出力するスケジュール結果出力ステップとを備える複数のプロセッサコアを用いたスケジューリング方法であるので、オーバヘッド時間を削減することが可能となり、システム全体のパフォーマンスをより向上させることができる。

＜実施の形態５＞
実施の形態５は、評価尺度をプリエンプションの回数とした場合に、制約を満たすスケジューリング結果からプリエンプションの回数を最小化したスケジューリング結果を得ることができる。一般にプリエンプションとは、マルチタスクのコンピュータシステムが実行中のタスクを一時的に中断する動作であり、基本的にそのタスク自体の協力は不要で、後でそのタスクを再実行するという意味も含むものである。ここでも、プリエンプションは、一つのタスクにおいて同一周期内での処理実行が分断（中断）されることを指し、分断（中断）される回数が評価尺度となる。タスクセットの条件は図２と同一である。

図３は、Ａ～Ｄの４つのタスクについて評価尺度を考慮せずにスケジューリング期間を２４ステップとしてスケジューリングした結果を示している。タスクＡ及びタスクBは、各周期においてタスクの実行が分断されていないのでプリエンプション回数は０回となる。タスクＣは、１つ目の周期（ステップ：０～７）ではステップ２～３とステップ６～７とに処理が分割されて実行されているのでプリエンプションが１回あり、同様に２つ目の周期（ステップ：８～１５）ではステップ８～９とステップ１２～１３とに処理が分割されて実行されているのでプリエンプションが１回あり、３つ目の周期（ステップ：１６～２３）ではステップ１６～１７とステップ２２～２３とに処理が分割されて実行されているのでプリエンプションが１回あるので、タスクCのプリエンプション回数は合計で３回となる。同様に、タスクＤは、１周期目（ステップ：０～１１）のプリエンプション回数が１回、２周期目（ステップ：１２～２３）のプリエンプション回数が１回あるので、タスクＤのプリエンプション回数は合計で２回となる。よって、全タスクのプリエンプション回数の総計は、５回になっている。

図９は、図３と同じ条件で、タスクのプリエンプション回数を最小化する目的関数を設定した場合のスケジューリング結果例を示す図である。すべてのタスクにおいてプリエンプションの回数が０となり、プリエンプション合計回数は０回となっている。評価尺度をプリエンプションの回数とした場合、制約を満たすスケジューリング結果から全タスクのプリエンプション回数の合計が最小となるスケジューリング結果を出力することができる。

図３、図９共に基本制約は満たしているが、評価尺度を比較すると、図３ではプリエンプション回数の総計が５回に対して、図９ではすべてのタスクのプリエンプション回数が０となり最小化されているため、この評価尺度を適用すれば図９がスケジューリング結果として出力されることとなる。

以上のように、制御ソフトウェアを構成する各タスクの実行時間、デッドライン時間、周期に関する情報、及び少なくともプロセッサコア数を含むハードウェア情報を入力とする入力ステップと、すべてのタスクの実行時間及びデッドライン時間、並びにプロセッサコア数に関する制約を制約式として設定する制約設定ステップと、求めるスケジュールに対して評価尺度となる評価値を算出する目的関数として各タスクが実行される際のプリエンプションの発生数に設定する評価尺度設定ステップと、すべての制約式を満たす最適となるスケジュールを線形計画法により導出するスケジュール導出ステップと、導出したスケジュールの結果を出力するスケジュール結果出力ステップとを備える複数のプロセッサコアを用いたスケジューリング方法であるので、プリエンプションによるオーバヘッド時間を削減することが可能となり、リアルタイムタスクの処理性能をより向上させることができる。

以上のように、制御ソフトウェアを構成する各タスクの実行時間、デッドライン時間、周期に関する情報、及び少なくともプロセッサコア数を含むハードウェア情報を入力とする入力ステップと、すべてのタスクの実行時間及びデッドライン時間、並びにプロセッサコア数に関する制約を制約式として設定する制約設定ステップと、求めるスケジュールに対して評価尺度となる評価値を算出する目的関数として各タスクが実行される際のプリエンプションの発生数を設定する評価尺度設定ステップと、すべての制約式を満たす最適となるスケジュールを線形計画法により導出するスケジュール導出ステップと、導出したスケジュールの結果を出力するスケジュール結果出力ステップとを備える複数のプロセッサコアを用いたスケジューリング方法であるので、プリエンプションによるオーバヘッド時間を削減することが可能となり、リアルタイムタスクの処理性能をより向上させることができる。

＜実施の形態６＞
実施の形態６は、評価尺度をコアマイグレーションの回数とした場合に、制約を満たすスケジューリング結果からコアマイグレーションの回数を最小化したスケジューリング結果を得るための例を示す。コアマイグレーションとは、一つのタスクにおいて同一周期内での処理実行が複数のコアにまたがることを指し、同一周期内でコアが切り替わる回数が評価尺度となる。タスクセットの条件は図２と同一である。

図３はＡ～Ｄの４つのタスクについて評価尺度を考慮せずにスケジューリング期間を２４ステップとしてスケジューリングした結果を示している。タスクＡ、タスクＢはすべての周期においてコアマイグレーションは発生していない。タスクＣの場合、１周期目はコア０で実行されており、コアマイグレーションは発生しない。２周期目はコア０で実行した後にコア１で実行されているため、コアマイグレーションが１回発生している。同様に３周期目はコア１で実行した後にコア０で実行されているため、コアマイグレーションが１回発生している。タスクＤの場合、１周期目、２周期目共にコア０で実行した後にコア１で実行されているため、コアマイグレーションが１回発生しており、合計で２回のコアマイグレーションが発生している。

評価尺度をコアマイグレーションの回数とした場合、制約を満たすスケジューリング結果から全タスクのコアマイグレーション回数の合計が最小となるスケジューリング結果を出力する。

図１０は、図３と同じ条件で評価尺度をタスクのコアマイグレーション回数を最小化する目的関数を設定した場合のスケジューリング結果例を示す図である。ここでは、すべてのタスクにおいてコアマイグレーションの回数が０となっている。

図３、図１０共に基本制約は満たしているが、評価尺度を比較すると、図１０ではすべてのタスクのコアマイグレーション回数が０となり最小化されているため、この評価尺度を適用すれば図１０がスケジューリング結果として出力されることとなる。

以上のように、制御ソフトウェアを構成する各タスクの実行時間、デッドライン時間、周期に関する情報、及び少なくともプロセッサコア数を含むハードウェア情報を入力とする入力ステップと、すべてのタスクの実行時間及びデッドライン時間、並びにプロセッサコア数に関する制約を制約式として設定する制約設定ステップと、求めるスケジュールに対して評価尺度となる評価値を算出する目的関数として各タスクが実行される際のコアマイグレーションの発生数を設定する評価尺度設定ステップと、すべての制約式を満たす最適となるスケジュールを線形計画法により導出するスケジュール導出ステップと、導出したスケジュールの結果を出力するスケジュール結果出力ステップとを備える複数のプロセッサコアを用いたスケジューリング方法であるので、コアマイグレーションによるオーバヘッド時間を削減することが可能となり、リアルタイムタスクの処理性能をより向上させることができる。

＜実施の形態７＞
実施の形態７は、評価尺度を各タスクの実行終了からデッドラインまでの余裕時間とプリエンプション回数とし、プリエンプション回数に追加制約式を設け、希求水準値を課したスケジューリング結果から各タスクのデッドラインまでの余裕時間が最大となるスケジューリング結果を得るための例を示す。

図１１は、評価尺度および追加制約として希求水準制約を設定した場合のスケジューリング方法の処理手順を示すフローチャートである。制御ソフトウェアを構成するタスクに関する情報および制御ソフトウェアが動作する計算機システムのハードウェア構成に関する情報を入力し（ステップＳ１２０１）、タスクに関する情報およびハードウェア構成に関する情報に基づいた基本制約式を設定し（ステップＳ１２０２）、評価尺度（実施の形態３～６にて説明）を設定し（ステップＳ１２０３）、後述する希求水準制約（希求水準値）を追加制約（追加制約式）として設定し（ステップＳ１２０４）、すべての制約式を満たすようなタスクスケジュールを求解し（ステップＳ１２０５）、求解したスケジュール結果を出力する（ステップＳ１２０６）。これによって、追加制約式と希求水準値とを設けることで各評価尺度に最低限満たす基準値を決定することができる。

図１２は、タスクの実行周期における実行終了時点からデッドライン時間までの余裕時間とタスクのプリエンプション回数とを組み合わせた場合のスケジューリング結果例を示す図である。各タスクのプリエンプション回数は０回で、総回数も０回である。
Ａ～Ｄの４つのタスクについてスケジューリング期間を２４ステップとしてプリエンプション回数の合計を０回以下としたスケジューリング結果を示している。タスクＡの場合には、周期が６であることから４周期分スケジューリングされている。１つ目の周期（ステップ：０～５）ではステップ０～１で実行され、デッドラインまでに４ステップ分の余裕があることからデッドラインまでの余裕時間は４となる。同様に２つ目の周期（ステップ：６～１１）、３つ目の周期（ステップ：１２～１７）も、それぞれ周期の最初のステップで実行されているため、デッドラインまでの余裕時間は４となる。４つ目の周期（ステップ：１８～２３）では周期の３・４ステップ目（ステップ：２０～２１）で実行されているため、デッドラインまでの余裕時間は２となる。これらを合計するとタスクＡのデッドラインまでの余裕時間は合計で１４となる。タスクＢの場合には、周期は６であり、タスクＡと同様に４周期分スケジューリングされている。タスクＡと同様にデッドラインまでの余裕時間を求めると１つ目の周期（ステップ：０～５）は２、２つ目の周期（ステップ：６～１１）は２、３つ目の周期（ステップ：１２～１７）は２、４つ目の周期（ステップ：１８～２３）は０となり、合計で６となる。タスクＣの場合には、周期が８であることから３周期分スケジューリングされている。１つ目の周期（ステップ：０～７）は４、２つ目の周期（ステップ：８～１５）は２、３つ目の周期（ステップ：１６～２３）は４となり、合計で１０となる。タスクＤの場合には、周期が１２であることから２周期分スケジューリングされている。１つ目の周期（ステップ：０～１１）は２、２つ目の周期（ステップ：１２～２３）は２となり、合計で４となる。このスケジューリング結果の場合、すべてのタスクのデッドラインまでの余裕時間の合計は３４（＝１４＋６＋１０＋４）となる。

図３、図１２共に基本制約は満たしているが、評価尺度を比較すると、プリエンプションを図３での５回から図１３では０回と最小化させつつ、デッドライン総余裕時間は図３での２２を図１３では３４となり、この評価尺度を適用すれば図１２がスケジューリング結果として出力されることとなる。

以上のように、制御ソフトウェアを構成する各タスクの実行時間、デッドライン時間、周期に関する情報、及び少なくともプロセッサコア数を含むハードウェア情報を入力とする入力ステップと、すべてのタスクの実行時間及びデッドライン時間、並びにプロセッサコア数に関する制約を制約式として設定する制約設定ステップと、求めるスケジュールに対して評価尺度となる評価値を算出する目的関数を設定する評価尺度設定ステップと、すべての制約式を満たす最適となるスケジュールを線形計画法により導出するスケジュール導出ステップと、導出したスケジュールの結果を出力するスケジュール結果出力ステップとを備える複数のプロセッサコアを用いたスケジューリング方法であって、評価尺度は、複数の尺度を定義し、スケジュール導出ステップは、複数の評価尺度に基づく評価値を算出してパレート最適なスケジュールを導出するので、より厳しい数値目標の制約式になるため、システム全体のパフォーマンス、リアルタイムタスクの信頼性、またはリアルタイムタスクの処理性能をより向上させることができる。

＜実施の形態８＞
実施の形態８では、評価尺度を各タスクの実行終了からデッドラインまでの余裕時間とプリエンプション回数、コア余裕最大化とし、プリエンプション回数とコア余裕時間に追加制約式を設け、希求水準値を課したスケジューリング結果から各タスクのデッドラインまでの余裕時間が最大となるスケジューリング結果を得るための例を示す。追加制約式と希求水準値を設けることで各評価尺度に最低限満たす基準値を決定することができる。

図１３は、タスクの実行周期における実行終了時点からデッドライン時間までの余裕時間とタスクのプリエンプション回数とプロセッサコアにおけるタスク未割り当て時間とを組み合わせた場合のスケジューリング結果例を示す図である。Ａ～Ｄの４つのタスクについてスケジューリング期間を２４ステップとしてプリエンプション回数の合計を０回、コア余裕時間の合計を４回以上としたスケジューリング結果を示している。図１２と同様にして各タスクについてデッドラインまでの余裕時間を求めると、すべてのタスクのデッドラインまでの余裕時間の合計は３４となる。

図３、図１３共に基本制約は満たしているが、評価尺度を比較すると、デッドライン総余裕時間は図３での２２が図１３では３４となり、この評価尺度を適用すれば各タスクのデッドラインまでの余裕時間が最大となるスケジューリング結果として、図１３のスケジューリング結果として出力されることとなる。

ここで、プリエンプションは図３での５回が図１３では０回となるが、一方、コア余裕最大化は、図３では６であったのが、図１３では４になっている。このように評価尺度を複数用いることによって、総ての評価尺度で最適化することができるとは限らない。ここでは、各タスクのデッドラインまでの余裕時間が最大となることを優先する評価尺度としたが、これに限られるとなく他の評価尺度項目、例えば、プリエンプションの回数、コア余裕時間などを優先する評価尺度としてもよい。また、個別の評価尺度に重み付けを行うことでトータル尺度となる式で総合評価してもよい。

＜実施の形態９＞
実施の形態９では、実施の形態８に対して、各タスクのデッドラインまでの余裕時間が最大となることを優先する評価尺度としたことは同じであるが、各評価尺度に最低限満たす基準値を設けている点で相違している。評価尺度を各タスクの実行終了からデッドラインまでの余裕時間、プリエンプション回数、コア余裕最大化、コアマイグレーションとし、プリエンプション回数とコア余裕時間に追加制約式を設け、希求水準値を課したスケジューリング結果から各タスクのデッドラインまでの余裕時間が最大となるスケジューリング結果を得るための例を示す。追加制約式と希求水準値を設けることで各評価尺度に最低限満たす基準値を決定することができる。

図１４は、タスクの実行周期における実行終了時点からデッドライン時間までの余裕時間とタスクのプリエンプション回数とプロセッサコアにおけるタスク未割り当て時間とコアマイグレーション回数を組み合わせた場合のスケジューリング結果例を示す図である。Ａ～Ｄの４つのタスクについてスケジューリング期間を１２ステップとしてプリエンプション回数の合計を０回以下、コア余裕時間の合計を４回以上、コアマイグレーション回数の合計を０回以下としたスケジューリング結果を示している。各タスクの実行終了からデッドラインまでの余裕時間は、タスクＡの場合は順番に４、４、４、２で計１４、タスクBの場合は順番に２、２、２、０で計６、タスクCの場合は順番に４、２、４で計１０、タスクDの場合は順番に２、２で計４となり、総計は３４となる。

図３、図１４共に基本制約は満たしているが、評価尺度を比較すると、図３では２２、図１４では３４となるため、この評価尺度を適用すれば図１４がスケジューリング結果として出力されることとなる。

ここでも、各タスクのデッドラインまでの余裕時間が最大となることを優先する評価尺度とすることに限られるとなく他の評価尺度項目、例えば、プリエンプションの回数、コア余裕時間などを優先する評価尺度としてもよい。また、個別の評価尺度に重み付けを行うことでトータル尺度となる式で総合評価してもよい。

また、スケジュール導出ステップでスケジュールが導出できなかった場合には、制約式の制約を緩和するので、各制約式について可能な範囲で最良な設定値を探索することが可能となり、ユーザのスケジュール設計コストを軽減することができる。

＜実施の形態１０＞
実施の形態１０は、スケジューリング設計支援装置１０００の構成方法について説明する。実施の形態１から９で説明した目的関数、希求水準、制約式緩和を用いたスケジューリング方法を実施の形態１０のスケジューリング設計支援装置１０００で実施することができる。

図１５は、スケジューリング設計支援装置の構成を示す図である。スケジューリング設計支援装置１０００は、対象とするタスクセットおよび計算機システムのハードウェア情報を入力する入力Ｉ／Ｆ部１１００と、求めるスケジュールに対する評価値を算出する目的関数を設定する評価尺度設定部１２００と、対象とするタスクセットが満たすべき制約式を設定する制約設定部１３００と、制約設定部１３００で設定したすべての制約式を満たし、かつ評価尺度設定部１２００で設定した評価尺度に関して最適となるスケジュールを線形計画法により導出するスケジュール導出部１４００と、導出したスケジュール結果を出力するスケジュール結果出力部１５００を備える。

図１６は、入力Ｉ／Ｆの構成を示す図である。入力Ｉ／Ｆ部１１００は、タスクセット情報入力Ｉ／Ｆ部１１０１と、ハードウェア情報入力Ｉ／Ｆ部１１０２を備える。タスクセット情報入力Ｉ／Ｆ部１１０１は、対象とする制御ソフトウェアを構成する複数のタスクの情報を入力するものであり、入力する情報は各タスクのタスク名、周期、デッドライン時間、実行時間、依存先タスクである。ハードウェア情報入力Ｉ／Ｆ部１１０２は、対象とする制御ソフトウェアを実行する計算機システムのハードウェア情報を入力するものであり、入力する情報は計算機システムに搭載されているプロセッサコア数である。

図１７は、制約設定部の構成を示す図である。制約設定部１３００は、基本制約設定部１３０１と、追加制約設定部１３０３、追加制約設定テーブル１３０４とを備える。基本制約設定部１３０１は、入力Ｉ／Ｆ部１１００に入力された情報に基づいて、すべてのタスクが実行時間の分だけきちんと実行されることを保証する実行時間制約と、デッドラインミスを起こさないことを保証するデッドライン制約と、ある時間で実行されるタスクの数がプロセッサコア数を超えないことを保証するコア数制約と、互いに依存関係にある２つのタスクが誤った実行順序で実行されないことを保証する依存関係制約を、基本的な制約式として設定する。追加制約設定部１３０３は、評価尺度設定部１２００で設定されていない評価尺度を追加の制約として、望ましいと考えられる値を希求水準値として設定する。追加制約設定テーブル１３０４は、追加制約設定部１３０３で設定した追加制約に関して、優先度付けと希求水準値の設定範囲を指定するものである。

図１８は、追加制約設定テーブルの例を示す図である。追加制約設定テーブル１３０４は、追加制約設定部１３０３で設定した各追加制約に関して、優先度と希求水準値の設定可能な上限値と下限値を格納している。評価尺度設定部１２００で設定した評価尺度と、基本制約設定部１３０１で設定した基本制約と、追加制約設定部１３０３で設定した追加制約からなる線形計画問題を、スケジュール導出部１４００が解けない場合に、追加制約設定テーブル１３０４に基づいて追加制約を緩和していく。追加制約設定部１３０３は、優先度が低い追加制約の希求水準値を理想値から許容限界値に向かって１だけインクリメントして追加制約を再設定し、スケジュール導出部１４００によって線形計画問題を解く。解けた場合は、スケジュール結果出力部１５００によってスケジュール結果を出力する。解けない場合は、同様の手順によりさらなる追加制約の緩和を行う。追加制約の希求水準値が許容限界値に達した場合は、次に優先度が低い追加制約について緩和を行う。すべての追加制約式を許容限界値まで緩和しても解けない場合は、スケジュール結果出力部１５００によって不能解状態を示す。

以上のように、制御ソフトウェアを構成する各タスクの実行時間、デッドライン時間、周期に関する情報、及び少なくともプロセッサコア数を含むハードウェア情報を入力する入力Ｉ／Ｆ部と、すべてのタスクの実行時間及びデッドライン時間、並びにプロセッサコア数に関する制約を制約式として設定する制約設定部と、すべての制約式を満たすスケジュールを導出するスケジュール導出部と、導出したスケジュールの結果を出力するスケジュール結果出力部とを備える複数のプロセッサコアを有するスケジューリング設計支援装置であるので、すべてのタスクについての制約を満たした最適化されたタスクスケジューリングを実現できる。

また、求めるスケジュールに対して評価尺度となる評価値を算出する目的関数を設定する評価尺度設定部を備え、スケジュール導出部は、評価尺度に関して最適となるスケジュールを線形計画法により導出するスケジューリング設計支援装置なので、異なる実行時間を持つ複数のリアルタイムタスクをデッドラインミスすることなく、依存関係に矛盾なく、プロセッサコア数制限を満たしてスケジューリングすることが可能となり、システムの信頼性を向上する。

さらに、複数の評価尺度は、各タスクのデッドライン時間までの余裕時間による定義、プロセッサコアにおけるタスクの未割り当て時間による定義、各タスクが実行される際のプリエンプションの発生数による定義、各タスクが実行される際のコアマイグレーションの発生数による定義であり、これらの定義などから単数又は複数の定義を選択して、評価尺度とすることができる。

１０００スケジューリング設計支援装置、１１００入力Ｉ／Ｆ部、１１０１タスクセット情報入力Ｉ／Ｆ部、１１０２ハードウェア情報入力Ｉ／Ｆ部、１２００評価尺度設定部、１３００制約設定部、１３０１基本制約設定部、１３０３追加制約設定部、１３０４追加制約設定テーブル、１４００スケジュール導出部、１５００スケジュール結果出力部。

Claims

複数のプロセッサコアを用いたスケジューリング方法であって、
制御ソフトウェアを構成するタスク毎の実行時間、デッドライン時間、周期に関する情報、及び少なくともプロセッサコア数を含むハードウェア情報を入力とする入力ステップと、
すべてのタスクの前記実行時間及び前記デッドライン時間、並びに前記プロセッサコア数に関する制約を制約式として設定する制約設定ステップと、
評価尺度は複数の尺度を定義し、導出するスケジュールに対して前記評価尺度となる評価値を算出する目的関数を設定する評価尺度設定ステップと、
複数の前記評価尺度に基づく前記評価値を算出してすべての前記制約式を満たすパレート最適な前記スケジュールを導出するスケジュール導出ステップと、
導出した前記スケジュールの結果を出力するスケジュール結果出力ステップとを備えることを特徴としたスケジューリング方法。
請求項１に記載のスケジューリング方法であって、
複数の前記評価尺度は、前記タスク毎の前記デッドライン時間までの余裕時間による前記定義、前記プロセッサコアにおける前記タスクの未割り当て時間による前記定義、前記タスク毎に実行される際のプリエンプションの発生数による前記定義、前記タスク毎に実行される際のコアマイグレーションの発生数による前記定義のうち少なくとも２つの前記定義を組み合わせたものであることを特徴としたスケジューリング方法。
複数のプロセッサコアを用いたスケジューリング方法であって、
制御ソフトウェアを構成するタスク毎の実行時間、デッドライン時間、周期に関する情報、及び少なくともプロセッサコア数を含むハードウェア情報を入力とする入力ステップと、
すべてのタスクの前記実行時間及び前記デッドライン時間、並びに前記プロセッサコア数に関する制約を制約式として設定する制約設定ステップと、
評価尺度は前記プロセッサコアにおける前記タスクの未割り当て時間、前記タスク毎に実行される際のプリエンプションの発生数、前記タスク毎に実行される際のコアマイグレーションの発生数の少なくともいずれか１つによって定義され、導出するスケジュールに対して前記評価尺度となる評価値を算出する目的関数を設定する評価尺度設定ステップと、
前記評価尺度に関して最適となる前記スケジュールを線形計画法によりすべての前記制約式を満たすスケジュールを導出するスケジュール導出ステップと、
導出した前記スケジュールの結果を出力するスケジュール結果出力ステップとを備えることを特徴としたスケジューリング方法。
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のスケジューリング方法であって、
前記スケジュール導出ステップで前記スケジュールが導出できなかった場合には、前記制約式の前記制約を緩和することを特徴としたスケジューリング方法。
複数のプロセッサコアを有するスケジューリング設計支援装置であって、
制御ソフトウェアを構成するタスク毎の実行時間、デッドライン時間、周期に関する情報、及び少なくともプロセッサコア数を含むハードウェア情報を入力する入力Ｉ／Ｆ部と、
すべてのタスクの前記実行時間及び前記デッドライン時間、並びに前記プロセッサコア数に関する制約を制約式として設定する制約設定部と、
評価尺度は複数の尺度を定義し、導出するスケジュールに対して前記評価尺度となる評価値を算出する目的関数を設定する評価尺度設定部と、
複数の前記評価尺度に基づく前記評価値を算出してすべての前記制約式を満たすパレート最適な前記スケジュールを導出するスケジュール導出部と、
導出した前記スケジュールの結果を出力するスケジュール結果出力部とを備えることを特徴としたスケジューリング設計支援装置。
複数のプロセッサコアを有するスケジューリング設計支援装置であって、
制御ソフトウェアを構成するタスク毎の実行時間、デッドライン時間、周期に関する情報、及び少なくともプロセッサコア数を含むハードウェア情報を入力する入力Ｉ／Ｆ部と、
すべてのタスクの前記実行時間及び前記デッドライン時間、並びに前記プロセッサコア数に関する制約を制約式として設定する制約設定部と、
前記プロセッサコアにおける前記タスクの未割り当て時間、前記タスク毎に実行される際のプリエンプションの発生数、前記タスク毎に実行される際のコアマイグレーションの発生数の少なくともいずれか１つによって定義され、導出するスケジュールに対して評価尺度となる評価値を算出する目的関数を設定する評価尺度設定部と、
前記評価尺度に関して最適となる前記スケジュールを線形計画法によりすべての前記制約式を満たすスケジュールを導出するスケジュール導出部と、
導出した前記スケジュールの結果を出力するスケジュール結果出力部とを備えることを特徴としたスケジューリング設計支援装置。