JPH0227436A - オペレーティングシステムのプロセス制御方式 - 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〕 本発明は情報処理装置のオペレーティングシステムにお
けるプロセス制御方式、特にセマフォに対する操作が可
能なプロセス間の同期および共有資源の排他制御のため
のオペレーティングシステムのプロセス制御方式に関す
る。

〔従来の技術〕

従来、この種のセマフォに対する命令は一般にＰ命令、
■命令、Ｃ命令があり、Ｐ命令は引数としてセマフォ番
号を持ち、このセマフォカウンタの値から１を引き、こ
の値が非負であればそのまま現在実行中のプロセスを継
続し、負であれば現在実行中のプロセスを閉塞して、他
の実行待ちプロセスを起動する命令である。また、■命
令は引数として同じくセマフォ番号を持ち、このセマフ
ォの値に１を加え、この値が正であればそのまま現在実
行中のプロセスを継続し、０以下であればこのセマフォ
番号で閉塞しているプロセスの１つを実行待ち状態とす
る命令である。またＣ命令はやはり引数としてセマフォ
番号を持ち、このセマフォ番号に対応する待機キュー先
頭ポインタおよびセマフォカウンタを主記憶上に生成す
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来のセマフォに対するＰ命令、■命令では、
実行するプロセスが指定するセマフォ番号が不正なもの
であっても全くチエツクすることができない。こうした
誤りは各プロセスのプログラム開発上の誤りによるもの
が大部分であるが、このような誤りが発生したとき、プ
ロセス間の同期や実行順序に予測不可能な乱れが発生し
、誤りの原因を知るのに大きな困難が生じるという問題
がある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のオペレーティングシステムのプロセス制御方式
は、情報処理装置で実行される各プロセスの制御を主記
憶上の管理表としてのプロセスコントロールブロックに
より行なうオペレーティングシステムにおいて、前記プ
ロセスコントロースブロックにプロセスを識別するため
のプロセス番号と待機キュー次ポインタと待機キュー前
ポインタとを持ち、待機するプロセスコントロールブロ
ックのキューの先頭を指す待機キュー先頭プロセスコン
トロールブロックポインタとセマフォカウンタと第１お
よび第２のプロセス番号列とを設けておき、前記待機キ
ュー次ポインタにより各セマフォで待機中となっている
プロセスの待機キューを表現するプロセス制御方式に対
する命令としてのＰ命令については、一つのセマフォ番
号を引数とし、この引数で指定されたセマフォが閉塞せ
ずかつＰ命令を発行したプロセスのプロセス番号が引数
で措定したセマフォの前記第１のプロセス番号列中に存
在するときにはＰ命令を発行したプロセスに復帰し、前
記セマフォが閉塞しかつＰ命令を発行したプロセスのプ
ロセス番号が前記セマフォの第１のプロセス番号列中に
存在するときにはＰ命令を発行したプロセスコントロー
ルブロックを前記引数で指定されたセマフォの待機キュ
ーにつないでプロセスを待機中とし、前記セマフォの第
１のプロセス番号列にＰ命令を発行したプロセスのプロ
セス番号が存在しないときにはＰ命令を発行したプロセ
スにＰ命令異常終了を通知して復帰し、■命令について
は、１つのセマフォ番号を引数とし、この引数で指定し
たセマフォが閉塞状態でなくかつ前記セマフォの第２の
プロセス番号列にＶ命令を発行したプロセスのプロセス
番号が存在するときには■命令を発行したプロセスにＶ
含意正常終了を通知して復帰し、前記セマフォが閉塞状
態でかつ前記セマフォの第２のプロセス番号列中にＶ命
令を発行したプロセスのプロセス番号が存在したときは
前記セマフォの待機キューから先頭のプロセスコントロ
ールブロックをはずして実行待ち状態とし、Ｃ命令につ
いては、一つのセマフォ番号と少なくとも１つ以上の前
記セマフォに対してＰ命令の発行を許可するところのプ
ロセスのプロセス番号と少なくとも１つ以上の前記セマ
フォに対してＶ命令発行を許可するところのプロセスの
プロセス番号とを引数とし、この引数で指定されたセマ
フォの前記待機キュー先頭ポインタとセマフォカウンタ
と第１および第２のプロセス番号列とのための記憶領域
を主記憶上に設定し、引数で指定された１つ以上の前記
セマフォに対してＰ命令発行を許可するところのプロセ
ス番号を前記セマフォの第１のプロセス番号列に格納し
、引数で指定された１つ以上の前記セマフォに対して■
命令発行を許可するところのプロセス番号を前記セマフ
ォの第２のプロセス番号列に格納することにより構成さ
れる。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１〜４図は本発明の一実施例の主記憶上に設けられた
管理表の構成図である。第１図はプロセスコントロール
ブロック（以下ＰＣＢという）の構成図で、ＰＣＢＩは
プロセス番号２．プロセス名３．制御情報格納域４．実
行状態表示部５゜実行待ちキュー次ポインタ６、待機キ
ュー次ポインタ７、待機キュー前ポインタ８から構成さ
れる。

第２図は実行待ちキューの構成図で、実行待ち先頭ＰＣ
Ｂポインタ９は実行待ちのＰＣＢｌｏの実行待ちキュー
次ポインタ１２を指し、この実行待ちキュー次ポインタ
１２は次の実行待ちのＰＣＢｌｌの実行待ちキュー次ポ
インタ１３を指している。このキューはシステムが許容
するまでつなぐことができる。キューの最終ＰＣＢの実
行待ちキュー次ポインタにはＯが書込まれる。

第３図は待機キューの構成図である。セマフォ１４は待
機キュー先頭ＰＣＢポインタ１５．セマフォカウンタ１
６．Ｐ命令実行許可プロセス番号１７〜２４．■命令実
行許可プロセス番号２５〜３２から構成され、Ｃ命令が
発行されたとき、指定されたセマフォ番号に対応するセ
マフォ１４は待機キュー先頭ＰＣＢポインタ１５とセマ
フォカウンタ１６とはＯに初期化され、Ｐ命令実行許可
プロセス番号１７〜２４およびＶ命令実行許可プロセル
番号２５〜３２には各々引数で指定されたプロセス番号
が格納される。

そこで待機キューは次のように構成される。例えば−１
＝？７ｔ１４１：’ＰＣＢ３３とＰＣＢ３６とが待ち合
わせているとすると、この待機キュー先頭ＰＣＢポイン
タ１５はＰＣＢ３３の待機キュー次ポインタ３４を指し
、この待機キュー次ポインタ３４はＰＣＢ３６の待機キ
ュー次ポインタ３７を指す、また、待機キュー前ポイン
タ３５および３８はそれぞれ待機キュー先頭ＰＣＢポイ
ンタ１５および待機キュー次ポインタ３４を指す、この
キューはシステムが許容するまでつなぐことができる。

第４図はセマフォポインタテーブルの構成図である。セ
マフォポインタテーブル３９はシステムで使用可能な全
てのセマフォについて、セマフォ番号に対応するセマフ
ォポインタ４０の配列であり、セマフォポインタ４０は
対応するセマフォ４１の待機キュー先頭ＰＣＢポインタ
４２を指す。

セマフォ４１は第３図で説明したように、待機キュー先
頭ＰＣＢポインタ４２．セマフォカウンタ４３、Ｐ命令
実行許可プロセス番号４４〜５１およびＶ命令実行許可
プロセス番号５２〜５９がら構成される。

第５〜７図は第１〜４図の管理表を用いてそれぞれセマ
フォに対してＰ命令、■命令およびＣ命令を実行した場
合の流れ図、第８図はプロセスの実行制御を行なうプロ
セススケジューラの流れ図である。

まず第５図を参照してＰ命令の実行について説明する。

Ｐ命令は引数として１つのセマフォ番号を指定し、ある
プロセスが例えばセマフォ１４のセマフォ番号を指定し
てＰ命令を発行した場合、まずセマフォ番号１４のＰ命
令実行許可プロセス番号１７〜２４にＰ命令を発行した
プロセスのプロセス番号が存在するかを調べ（ステップ
Ｓ１）、存在しなけれはＰ命令異常終了として（ステッ
プＳ２）、Ｐ命令を発行したプロセスに戻り（ステップ
Ｓ５）、存在すればセマフォカウンタ１６から１を減じ
る（ステップＳ３）。その後セマフォカウンタが０以上
であるか調べ（ステップＳ４）、０以上であれば制御を
Ｐ命令を発行したプロセスに戻す（ステップＳ５）。も
しセマフォカウンタ１６が負のときは、Ｐ命令を発行し
たプロセスの制御情報をこのプロセスのＰＣＢの制御情
報格納域４に退避しくステップＳ６）、実行状態表示部
５を“待機′°に設定する（ステップＳ７）。そしてこ
のＰＣＢをセマフォ１４の待機キューの最後尾につなぐ
（ステップＳ８）。このときのポインタの設定は前述し
た方法で行なわれる。その後スケジューラに制御を渡す
、（ステップＳ９）。

次に第６図を参照してＶ命令の実行について説明する。

■命令は引数として１つのセマフォ番号を指定し、ある
プロセスがセマフオ１４に対してＶ命令を発行した場合
、まず、■命令実行許可プロセス番号２５〜３２にＶ命
令を発行したプロセスのプロセス番号が存在するか調べ
（ステップ５１０）、存在しなければＶ命令異常終了を
セットしくステップ５ｌｌ）、制御をＶ命令を発行した
プロセスに戻しくステップ５１８）、存在すればセマフ
ォカウンタ１６に１を加算しくステップ５１２）、セマ
フォカウンタ１６が１以上か調べ（ステップ５１３）、
１以上であれば■命令を実行したプロセスにＶ命令正常
終了として制御を戻す（ステップ５１８）、０以下であ
れば待機キュー先頭ＰＣＢポインタ１５で指示されるＰ
ＣＢを待機キューからはずしくステップ５１４）、この
ＰＣＢを実行待ちキューにつなぎ（ステップ５１５）、
このＰＣＢの実行状態表示部５を“実行待ち″と設定し
くステップ５１６）、制御をプロセススケジューラに渡
す（ステップ５１７）。例えば第３図においてセマフオ
１４のセマフォ番号を引数としてＶ命令を発行されたと
すると、セマフォカウンタ１６はこの状態では−２であ
り、１を加算して６０以下であるので、待機キュー先頭
ＰＣＢポインタ１５からＰＣＢ３３がはずされ実行待ち
キューにつながれる。この際、待機キュー先頭ＰＣＢポ
インタ１５はＰＣＢ３６の待機キュー次ポインタを、待
機キュー前ポインタは待機キュー先頭ＰＣＢポインタ１
５を指し、ＰＣＢ３３の待機キュー次ポインタ３４およ
び待機キュー前ポインタ３５は初期化される。

次に第７図を参照してＣ命令の実行について説明する。

Ｃ命令は１つの初期化するセマフォのセマフォ番号と、
その番号のセマフォに対してＰ命令実行を許可するとこ
ろのプロセスのプロセス番号と、その番号のセマフォに
対して■命令実行を許可するところのプロセスのプロセ
ス番号とを引数とし、各プロセス番号は複数指定可能で
あるが、本実施例のセマフォでは各々８個まで可能とな
っている。

Ｃ命令が発行されると、指定されたセマフォ番号に対応
するセマフォの待機キュー先頭ＰＣＢポインタ、セマフ
ォカウンタ、Ｐ命令および■命令実行許可プロセス番号
のためのメモリ領域を主記憶上に設定しくステップ５１
９）、セマフォポインタテーブル３９の指定されたセマ
フォ番号に対応するセマフォポインタ４０が初期化する
セマフォ４１の待機キュー先頭ＰＣＢポインタ４２を指
すように設定する（ステップ５２０）。次に引数で指定
されたＰ命令実行許可プロセス番号を初期化するセマフ
オ４１のＰ命令実行許可プロセス番号４４〜５１に格納
しくステップ５２１）、引数で指定されたＶ命令実行許
可プロセス番号を初期化するセマフォ４３の■命令実行
許可プロセス番号５２〜５９に格納しくステップＳ２２
＞　、セマフォカウンタ４３を０に初期化する（ステッ
プ８２３）。この後、■命令を実行したプロセスに制御
を戻す（ステップ５２４）。

次に第８図を参照してプロセススケジューラの流れにつ
いて説明する。Ｐ命令あるいはＶ命令から制御か渡され
ると、先ず実行待ち先頭ＰＣＢポインタからＰＣＢのア
ドレスを得る（ステップ５２５）、もしこのＰＣＢ実行
状態表示部５が“実行待ち”であれば、ここに“実行中
”を設定する（ステップ５２７）、そしてＰＣＢの制御
情報格納域４からプロセスの実行に必要な変数を復元し
くステップ５２８）　、このプロセスを起動する（ステ
ップ５２９）、また前記ＰＣＢの実行状態表示部５が“
実行待ち”でなければ、実行待ちキューをたどり順次Ｐ
ＣＢの実行状態表示部５が“実行待ち”のプロセスを捜
しくステップＳ２６゜Ｓ３０，５３１）起動する。もし
すべてのプロセスが“実行待ち”でなければハードウェ
アの割込みを待つ（ステップ５３２）。

〔発明め効果〕

以上説明したように本発明によれば、セマフォにＰ命令
、■命令実行許可プロセス番号を持ち、セマフォを初期
化するためのＣ命令を発行するときに各セマフォに対し
各々Ｐ命令、■命令の実行を許可するプロセスのプロセ
ス番号を指定することにより、システム動作時のセマフ
ォ操作の誤りを検出できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図および第４図は本発明の一実施
例のそれぞれプロセスコントロールブロック、実行待ち
キュー、待機キューおよびセマフォポインタテーブルの
構成図、第５図、第６図。 第７図および第８図はそれぞれ本発明におけるＰ命令、
■命令、Ｃ命令およびプロセススケジューラの流れ図で
ある。 １．１０，１１．３３．３６・・・プロセスコントロー
ルブロック（ＰＣＢ）、２・・・プロセス番号、３・・
・プロセス名、４・・・制御情報格納領域、５・・・実
行状態表示部、６．１２．１３・・・実行待ちキュー次
ポインタ、７．３４．３７・・・待機キュー次ポインタ
、８，３５．３８・・・待機キュー前ポインタ、９・・
・実行待ちキュー先頭ＰＣＢポインタ、１４゜４１・・
・セマフォ、１５．４２・・・待機キュー先頭ＰＣＢポ
インタ、１６．４３・・・セマフォカウンタ、１７〜２
４．４４〜５１・・・Ｐ命令実行許可プロセス番号、２
５〜３２．５２〜５９・・・Ｖ命令実行許可プロセス番
号、３９・・・セマフォポインタテーブルＩ　図 ＼、− ／２．　／Ｊ　：　＠丁ｒ”ｔ−５午ニ一次・バダ↓り
第２図 牛 Ｓ 図 雫 ≠ 回 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 情報処理装置で実行される各プロセスの制御を主記憶上
   の管理表としてのプロセスコントロールブロックにより
   行なうオペレーティングシステムにおいて、前記プロセ
   スコントロースブロックにプロセスを識別するためのプ
   ロセス番号と待機キュー次ポインタと待機キュー前ポイ
   ンタとを持ち、待機するプロセスコントロールブロック
   のキューの先頭を指す待機キュー先頭プロセスコントロ
   ールブロックポインタとセマフォカウンタと第１および
   第２のプロセス番号列とを設けておき、前記待機キュー
   次ポインタにより各セマフォで待機中となっているプロ
   セスの待機キューを表現するプロセス制御方式に対する
   命令としてのＰ命令については、一つのセマフォ番号を
   引数とし、この引数で指定されたセマフォが閉塞せずか
   つＰ命令を発行したプロセスのプロセス番号が引数で指
   定したセマフォの前記第１のプロセス番号列中に存在す
   るときにはＰ命令を発行したプロセスに復帰し、前記セ
   マフォが閉塞しかつＰ命令を発行したプロセスのプロセ
   ス番号が前記セマフォの第１のプロセス番号列中に存在
   するときにはＰ命令を発行したプロセスコントロールブ
   ロックを前記引数で指定されたセマフォの待機キューに
   つないでプロセスを待機中とし、前記セマフォの第１の
   プロセス番号列にＰ命令を発行したプロセスのプロセス
   番号が存在しないときにはＰ命令を発行したプロセスに
   Ｐ命令異常終了を通知して復帰し、Ｖ命令については、
   １つのセマフォ番号を引数とし、この引数で指定したセ
   マフォが閉塞状態でなくかつ前記セマフォの第２のプロ
   セス番号列にＶ命令を発行したプロセスのプロセス番号
   が存在するときにはＶ命令を発行したプロセスにＶ命令
   正常終了を通知して復帰し、前記セマフォが閉塞状態で
   かつ前記セマフォの第２のプロセス番号列中にＶ命令を
   発行したプロセスのプロセス番号が存在したときは前記
   セマフォの待機キューから先頭のプロセスコントロール
   ブロックをはずして実行待ち状態とし、Ｃ命令について
   は、一つのセマフォ番号と少なくとも１つ以上の前記セ
   マフォに対してＰ命令の発行を許可するところのプロセ
   スのプロセス番号と少なくとも１つ以上の前記セマフォ
   に対してＶ命令発行を許可するところのプロセスのプロ
   セス番号とを引数とし、この引数で指定されたセマフォ
   の前記待機キュー先頭ポインタとセマフォカウンタと第
   １および第２のプロセス番号列とのための記憶領域を主
   記憶上に設定し、引数で指定された１つ以上の前記セマ
   フォに対してＰ命令発行を許可するところのプロセス番
   号を前記セマフォの第１のプロセス番号列に格納し、引
   数で指定された１つ以上の前記セマフォに対してＶ命令
   発行を許可するところのプロセス番号を前記セマフォの
   第２のプロセス番号列に格納することを特徴とするオペ
   レーティングシステムのプロセス制御方式。