JPH02108149A - マルチプロセッサの排他制御機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、複数のプロセッサで資源を共有するマルチプ
ロセッサの排他制御機構に関する。

（従来の技術） 計算機のシステムの一つとして、処理能力を向上させる
と同時に、資源（記憶装置や入出力装置等）の効率的な
利用を達成するため、複数のプロセッサを用いて並行処
理を行なう、マルチプロセッサの計算機システムを挙げ
ることができる。

マルチプロセッサの計算機システムは、１つのプロセッ
サで処理を実行する場合よりも、処理能力を向上させ得
るとともに、資源を共有して効率的に利用できるといっ
た利点がある。

この種のマルチプロセッサの計算機システムでは、複数
のプロセッサによる資源の利用要求の競合調整が必要と
なる。このため、複数のプロセッサが特定の記憶装置（
共有記憶装置）を共有し、個々のプロセッサは、資源を
利用しようとするとき、共有記憶装置を参照して資源の
利用が可能か否かを判断する。

共有記憶装置の内容が、資源の利用可を表示するもので
あれば、プロセッサは、資源を利用することができる。

共有記憶装置の内容が、資源の利用不可を表示するもの
であれば、その資源は既に他のプロセッサが利用してい
ると判断し、他のプロセッサの処理が終了して資源が開
放されるのを待つ。

このように、複数のプロセッサと、共有記憶装置と、資
源とから構成され、さらに複数のプロセッサが、同時に
同一資源を利用できない制御が行なわれるマルチプロセ
ッサの制御システムを、マルチプロセッサの排他制御機
構と呼んでい葛。

第２図に、従来の第１のマルチプロセッサの排他制御機
構のブロック図を示す。

図は、２つのプロセッサにより３つの資源を共有する機
構を示すものである。

図において、第１のプロセッサ１と第２のプロセッサ２
と共有記憶装置３とが、外部アクセスバス４を介して接
続されている。外部アクセスバス４には、ハードディス
ク、フロッピーディスクドライブ、プリンタ等から構成
される第１の資源５、第２の資源６、第３の資源７が接
続されている。

共有記憶装置３．は、ランダム・アクセス・メモリ（Ｒ
ＡＭ）等の書換え可能な記憶装置から構成され、第１の
指定部３０１、第２の指定部３０２、第３の指定部３０
３が設けられている。各指定部は、それぞれ第１の資源
５、第２の資源６、第３の資源７が利用可能であるか否
かを示す領域である。

以上の構成の機構において、プロセッサが資源の利用を
行なおうとする場合、各プロセッサは、ＴＡＳ命令（テ
ストアンドセット命令）を実行する。このＴＡＳ命令は
、資源が利用可能な状態にあるか否かを判断する場合に
実行する命令である。

ここで、ＴＡＳ命令の動作を第３図を用いて説明する。

第３図は、従来のＴＡＳ命令の動作を示すフローチャー
トである。

ここでは、第２図に示した第１のプロセッサ１が第１の
資源の利用が可能か否かを判断するものとする。

まず、プロセッサ１は、第１の指定部３０１の内容を読
取り、プロセッサ１に設けられた図示しないレジスタＡ
に格納しくステップＳ１）、ステップＳ２に移る。ステ
ップＳ２では、レジスタＡの内容が“０”か否かを判断
する。この結果ＹＥＳの場合には、第１の指定部３０１
に°゛１”を書込み（ステップＳ３）、第１の資源５の
利用許可の処理がなされ（ステップＳ４）　、ＴＡＳ命
令の実行を終了する。ステップＳ２においてＮｏの場合
には、ステップＳ３．Ｓ４をパスして、第１の資源５の
利用拒否の処理がなされ（ステップＳ５）、ＴＡＳ命令
の実行を終了する。

第１のプロセッサ１は、第１の資源５の利用が許可され
た場合、第１の資源５を占有することになる。また、利
用拒否の処理がなされた場合、他のプロセッサが既に利
用しているものと判断して、適当なタイミングでＴＡＳ
命令の実行を繰返して第１の資源５が開放されるのを待
つ。

プロセッサ１は、第１の資源５の利用が終了した場合に
は、第１の指定部３０１に“Ｏ”を格納して第１の資源
５の開放を行なう。

第１のプロセッサ１が第１の資源５を利用している最中
に、第２のプロセッサ２が第１の資源を利用するためＴ
ＡＳ命令を実行した場合、第１の指定部３０１の内容が
“１”であるため、第２のプロセッサ２による第１の資
源５の利用拒否の処理がなされる。以後、第２のプロセ
ッサ２は、第１の資源５が開放されるまでＴＡＳ命令の
実行を繰返す。

（発明が解決しようとする課題） 次に、１つの資源が複数の要素から構成されているよう
な場合（１つの資源が複数の要素に区分されている場合
）について説明する。即ちフロッピーディスクドライブ
（資源）を例に取ると、フロッピーディスクドライブが
複数のドライブ装置（要素）から構成されているような
場合について説明する。

第４図は、従来の第２のマルチプロセッサの排他制御機
構のブロック図である。

第４図に示した機構は、第２図に示した機構の、第１の
資源５及び第２の資源６の構成を相違させたものである
。

第４図に示した第１の資源５は、第１のブロック５０１
　　第２のブロック５０２、第３のブロック５０３から
構成されている。これをフロッピーディスクドライブに
例えた場合、３つのドライブ装置から構成されているこ
とになる。また第２の資源６は、第１のブロック６０１
５第２のブロック６０２とから構成されている。これを
ハードディスクに例えると、１つのハードディスクの領
域が２つに区分されていることになる。

以上の構成において、第３図において説明したようなＴ
ＡＳ命令を実行した場合について説明する。

例えば、ＴＡＳ命令を実行しプロセッサ１が第１の資源
５の第１のブロック５０１を利用しているとする。

ここで、第１のプロセッサ１に、第１のブロック５０１
の他に第２のブロック５０２を利用する必要が生じたと
する。この場合、第１のプロセッサ１は、第１の資源５
の第２のブロック５０２を利用するため、ＴＡＳ命令を
実行することになる。この場合、共有記憶装置３の第１
の指定部３０１の内容が既に°゛１”を示しているため
、第３図において説明したように、利用拒否の処理がな
され、ＴＡＳ命令を終了する。以後、第１のプロセッサ
１は、第２のブロック５０２の利用許可の処理がなされ
るまで、繰返しＴＡＳ命令を実行することになる。しか
し、第１のプロセッサ１自体が、第１の指定部３０１の
内容を“１゛°に設定しているため、繰返しＴＡＳ命令
を実行しても第２のブロック５０２の利用許可の処理は
行なわれない。このため、プロセッサ１は、ＴＡＳ命令
を実行し続けるデッドロック状態（無限ループの実行）
に陥る。

このデッドロック状態に陥ると、データの破壊等の予期
せぬ事態が発生しやすくなり、機構は人手によるリセッ
ト等を行なわなければ正常な状態に戻らなくなる。さら
に、いずれかのプロセッサが資源の利用中に故障してし
まい、資源の開放がなされない場合、他のプロセッサは
、その資源を利用することができなくなる。この場合に
は、速やかに故障したプロセッサを発見し処置をしなけ
ればならないが、故障したプロセッサを発見するには複
雑な手続きが必要で、非常に手間のかかる作業を強いら
れていた。

本発明は以上の点に着目してなされたもので、プロセッ
サがデッドロック状態に陥ることなく円滑に複数のブロ
ックから構成される資源を利用することができ、さらに
プロセッサが資源の利用中に故障したような場合にも、
容易に故障したプロセッサを特定できるマルチプロセッ
サの排他制御機構を提供することを目的とするものであ
る。

（課題を解決するための手段） 本発明のマルチプロセッサの排他制御機構は、複数のプ
ロセッサと、前記各プロセッサに共有される資源と、前
記資源の利用状態を示す共有記憶装置とからなり、前記
資源は、区分して利用される複数のブロックからなり、
前記共有記憶装置には、前記いずれのプロセッサが前記
資源を使用しているかを表示する状態表示部と、前記複
数のブロックの利用ブロック数を表示するカウント部と
が設けられているものである。

（作用） 以上の機構は、まずプロセッサが新たに資源を利用しよ
うとする場合、既に他のプロセッサが利用しているか判
断するため、当該資源に対応する状態表示部の内容を調
べる。この結果、利用可能であれば、当該プロセッサを
特定する固有情報を状態表示部に格納し、さらにカウン
ト部の内容を１増やす。状態表示部に格納される固有情
報は、複数のプロセッサの内、１つを特定するための、
例えばプロセッサ番号等である。カウント部は、資源が
全く利用されていない場合には“０”に設定されている
。また、プロセッサに利用される資源のブロック数が増
加する毎にｌづつ値が増加し、利用するブロック数が減
少する毎に１づつ減少する。即ちこのカウント部には、
プロセッサが利用する資源のブロック数が格納されるこ
とになる。同一のプロセッサが同一資源の他のブロック
利用したい場合に、このプロセッサは、状態表示部の内
容を調べ、自己のプロセッサを示す固有情報が格納され
ているか否かを判断する。この結果、自己のプロセッサ
を示していたら、カウント部の内容を１増やし、他のブ
ロックを利用する。

故に、プロセッサは、既に利用中の資源の他のブロック
を容易に利用することができる。

（実施例） 第１図は、本発明のマルチプロセッサの排他制御機構の
ブロックである。

図において、第１のプロセッサ１１、第２のプロセッサ
１２及び共有記憶装置１３は、外部アクセスバス４を介
して接続されている。外部アクセスバス４には、第１の
資源５、第２の資源６及び第３の資源７が接続されてい
る。

第１のプロセッサ１１には、アクセス判断手段１１１と
、自己判断手段１１２と、カウント制御手段１１３と、
リセット手段１１４とが設けられている。

同様に第２のプロセッサ１２にも各手段が設けられてい
る。共有記憶装置１３には、第１の状態表示部１３１と
第１のカウント部１３２、第２の状態表示部１３３及び
第２のカウント部１３４、さらに第３の状態表示部１３
５及び第３のカウント部１３６が設けられている。第１
の資源５及び第２の資源６さらに第３の資源７の構成は
第４図に示した従来例と同様で、第１の資源５は、３つ
のブロックから構成され、第２の資源６は、２つのブロ
ックから構成されている。また、第１の資源５をフロッ
ピーディスクドライブに例えると、３つのドライブ装置
から構成されていることになる。同様に第２の資源６を
ハードディスクに例えると、１つのハードディスクの領
域が２つに区分されていることになる。

第１の状態表示部１３１と第１のカウント部１３２は、
第１の資源５の利用状態を示す領域である。

同様に第２の状態表示部１３３と第２のカウント部１３
４は、第２の資源６、第３の状態表示部１３５と第３の
カウント部１３６は、第３の資源７の利用状態を示す領
域である。第１の状態表示部１３１、第２の状態表示部
１３３、第３の状態表示部１３５及び第１のカウント部
１３２、第２のカウント部１３４、第３のカウント部１
３６には、資源が何も利用されていない場合、“Ｏ”が
格納される。また、たとえば、第１の資源５が第１のプ
ロセッサ１１により利用されている場合には、第１の状
態表示部１３１には、第１のプロセッサ１１を特定する
固有情報、例えば“ｌ”が格納され、第１のカウント部
１３２には、“１”、“２”、“３”の内どれかが格納
される。同様に第２の資源６が第２のプロセッサ１２に
より利用されている場合には、第２の状態表示部１３３
には、固有情報“２”が格納され、第２のカウント部１
３４には、“１°′、“２”の内どれかが格納される。

第１のプロセッサ１１のアクセス判断手段Ｉｌｌは、共
有記憶装置１３の第１の状態表示部１３１、第２の状態
表示部１３３もしくは第３の状態表示部１３５の内容に
基づいて、第１の資源５、第２の資源６及び第３の資源
７の利用が可能か否かを判断する手段である。自己判断
手段１１２は、第１の状態表示部１３１、第２の状態表
示部１３３及び第３の状態表示部１３５の内容が、自己
のプロセッサを示す固有情報か否かを判断する手段であ
る。カウント制御手段１１３は、第１のカウント部１３
２、第２のカウント部１３４、第３のカウント部１３６
の値を、それぞれ資源の利用中のブロック数に応じて増
減する手段である。リセット手段１１４は、第１のカウ
ント部１３２、第・２のカウント部１３４、第３のカウ
ント部１３６の内容が、利用するブロックがなくなった
ことを示した場合、第１の状態表示部１３１、第２の状
態表示部１３３、第３の状態表示部１３５の内容を“０
゛°に設定する手段である。

以上の構成の機構の動作を資源の利用要求（５ＥＴＴＡ
Ｇ命令）及び資源の開放（ＲＥＳＥＴＴＡＧ命令）の２
つの場合について説明する。

第５図は、本発明に係る５ＥＴＴＡＧ命令の動作を示す
フローチャートである。

初期状態では、共有記憶装置１３の各部の値は、各資源
が利用可能であることを示している。

即ち、各部の値は“０”に設定されている。

ここでは、第１図に示した第１のプロセッサｌが、第１
の資源５の利用を行なうものとして説明する。

まず、第１のプロセッサ１１のアクセス判断手段１１１
は、第１の状態表示部１３１の内容を読出して第１のプ
ロセッサ１１に設けられた図示しないレジスタＡに格納
しくステップ５ｌｌ）、内部レジスタＡの値が“０”か
否かを判断する（ステップ５１２）。この結果ＹＥＳの
場合、第１の状態表示部１３１に第１のプロセッサ１１
の固有情報（ＩＴＡＧ）、例えば“第１のプロセッサ１
１の場合゛１”、第２のプロセッサ１２の場合°゛２°
。

を格納しくステップ３１３）、第１のプロセッサ１１の
カウント制御手段１１３により第１のカウント部１３２
の値を“１”増加する（ステップ５１４）。これにより
、カウント部１３２の値は、Ｏ”から“１”に変わる。

そして第１の資源５利用の許可の処理を行なう（ステッ
プ５１５）。

これにより５ＥＴＴＡＧ命令が終了し、１のプロセッサ
１１は、第１の資源５の、例えば第１のブロック５０１
を利用することができる。

さて、ステップＳ１２においてＮｏの場合、自己判断手
段１１２により、第１の状態表示部＋３１の内容をレジ
スタＡに格納し、内部レジスタＡの内容と第１のプロセ
ッサ１１の固有情報（ＩＴＡＧ）が一致するか否かが判
断される（ステップ５１６）。この結果、一致した場合
には、ステップＳ１４に移る。結果が不一致の場合には
、第１の資源５利用の拒否の処理を行ない（ステップＳ
　１７　）　、５ＥＴＴＡＧ命令を終了する。

なお、ステップＳＬ２からステップＳ１６を経由してス
テップＳ１４に移る処理は、既に第１の資源５の、例え
ば第１のブロック５０１が利用されていて、さらに同一
プロセッサから、第２のブロック５０２や第３のブロッ
ク５０３の利用の要求が発生した場合に実行される処理
である。

このように、既に利用している第１の資源５の第１のブ
ロック５０１の他に、同一のプロセッサが第２のブロッ
ク５０２や第３のブロック５０３を利用したい場合、容
易に第２のブロック５０２や第３のブロック５０３の利
用の許可の処理を行なうことができる。第２の資源につ
いても同様である。

次に、第６図は、本発明に係るＲＥＳＥＴＴＡＧ命令の
動作を示すフローチャートである。

まず、アクセス判断手段１１１により第１の状態表示部
１３１の内容を、図示しないレジスタＡに格納しくステ
ップ５２１）　レジスタＡの値が“Ｏ”か否かの判断を
行なう（ステップ５２２）。結果がＮｏの場合、自己判
断手段１１２により、レジスタＡの値が第１のプロセッ
サ１１の固有情報（ＩＴＡＧ）と一致するか否かの判断
を行なう（ステップ５２３）。この結果一致した場合に
は、カウント制御手段１１３は、第１のカウント部１３
２の値を１減らしくステップ５２４）、第１のカウント
部１３２の値が“０”か否かの判断を行なう（ステップ
５２５）。この結果ＹＥＳの場合、リセット手段１１４
は、第１の状態表示部１３１に“Ｏ”を格納しくステッ
プ５２６）　、第１の資源５を開放してＲＥＳＥＴＴＡ
Ｇ命令を終了する（ステップ５２７）。ステップＳ２２
の結果がＹＥＳの場合もしくはステップＳ２３の結果が
不一致の場合、ＲＥＳＥＴＴＡＧ命令の実行に矛盾が生
じたものとしてエラー処理を行ない（ステップ８２８）
、ＲＥＳＥＴＴＡＧ命令を終了する。

このように、第１の資源５の各ブロックが開放される毎
に第１のカウント部１３２の値が減らされ、値が“０”
になると、第１の状態表示部１３１が“０゛°にリセッ
トされ、第１の資源５が開放される。

ところで、第１のプロセッサ１１が第１の資源５を利用
中に故障したとする。このような場合、第１の資源５が
非常に長い時間開放されないことになる。このような場
合、図示しない故障判断手段により、第１の状態表示部
１３１の内容を読取る。この読取った内容により第１の
資源５を利用していたプロセッサが判別でき、容易に第
１のプロセッサ１１の故障であることを認識し、処置を
することができる。

本発明のマルチプロセッサの排他制御機構は、以上の実
施例に限定されない。

実施例においては、資源としてフロッピーディスクドラ
イブやハードディスクの入出力装置を挙げて説明したが
、複数の区画に区分された、記憶装置の管理等にも応用
することができる。さらにプロセッサに、５ＥＴＴＡＧ
命令を繰返し実行する回数もしくは時間を計測する機能
を設け、この計測の結果が一定値を越えた場合、資源を
利用しているプロセッサの故障と判断し、共有記憶装置
１３の各状態表示部を読取り、故障したプロセッサを認
識する手段を設けてもよい。

（発明の効果） 以上の構成の本発明のマルチプロセッサの排他制御機構
は、複数のブロックから構成された資源を利用する場合
において、既に利用されている資源のブロック以外の他
のブロックを利用したいとき、容易に利用可能か否かが
判断でき、資源の開放を待ち続けてデッドロック状態に
陥るといった障害の発生を回避することができる。また
、資源を利用しているプロセッサを判断できるため、資
源を利用中プロセッサが故障しても容易にどのプロセッ
サが故障したか判断することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のマルチプロセッサの排他制御機構のブ
ロック図、第２図は従来の第１のマルチプロセッサの排
他制御機構のブロック図、第３図は従来のＴＡＳ命令の
動作を示すフローチャート、第４図は従来の第２のマル
チプロセッサの排他制御機構のブロック図、第５図は本
発明に係る５ＥＴＴＡＧ命令の動作を示すフローチャー
ト、第６図は本発明に係るＲＥＳεＴＴＡＧ命令の動作
を示すフローチャートである。 ５・・・第１の資源、６・・・第２の資源、７・・・第
３の資源、１１・・・第１のプロセッサ、１２・・・第
２のプロセッサ、１３・・・共有記憶装置、１１　、１
２１・・・アクセス判断手段、１２　、１２２・・・自
己判断手段、 １３　、１２３・・・カウント制御手段、１４　、　１
２４・・・リセント手段、３１・・・第１の状態表示部
、 ３２・・・第１のカウント部、 ３３・・・第２の状態表示部、 ３４・・・第２のカウント部、 ３５・・・第３の状態表示部、 １３６・・・第３のカウント部。 第６図 従来のＴＡＳ命令の動作を示すフローチャート第３図 本発明に係る５ＥＴＴＡＧ命令の動作を示すフローチャ
ート第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数のプロセッサと、 前記各プロセッサに共有される資源と、 前記資源の利用状態を示す共有記憶装置とからなり、 前記資源は、 区分して利用される複数のブロックからなり、前記共有
   記憶装置には、 前記いずれのプロセッサが前記資源を使用しているかを
   表示する状態表示部と、 前記複数のブロックの利用ブロック数を表示するカウン
   ト部とが設けられていることを特徴とするマルチプロセ
   ッサの排他制御機構。