JPH03110635A - 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におけるオペレーティングシステ
ムのプロセス制御方式に関し、特に複数のセマフォに対
して待機しているそれぞれのプロセスを同時に実行待ち
状態とすることができるプロセス間の同期および共有資
源の排他制御方式に関する。

（従来の技術〕 従来、この種のセマフォに対する命令には、般に、Ｐ命
令とＶ命令とがある。

Ｐ命令は、引数としてセマフォ番号をもち、引数で指定
されたセマフォ番号に対応するセマフォカウンタの値か
ら１を引き、セマフォカウンタ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他の実行待ちプロセスを起動す
る命令である。

一方、■命令は、引数として同じくセマフォ番号をもち
、引数で指定されたセマフォ番号に対応するセマフォカ
ウンタの値に１を加え、セマフォカウンタの値が正であ
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。

なお、セマフォカウンタの初期値が０の場合にはプロセ
ス間の同期に利用され、正の場合には共有資源の排他制
御に使用される。

〔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Ｖ命令では、引数とし
て唯一のセマフォ番号以外には指定することができなか
ったので、複数のセマフォに対して■命令を同時に発行
することができず、このような必要があるときにはＶ命
令をそのセマフォの個数分繰り返す必要があったが、こ
の場合にはそれぞれのＶ命令の発行ごとにプロセススケ
ジューラが起動される可能性があり、特にこのＶ命令を
発行するプロセスの実行優先度が他のプロセスより低い
ときには、すべてのセマフォに対して■命令を発行し終
わるまでに他のプロセスが実行されてしまい不都合を生
じるという欠点がある。

本発明の目的は、上述の点に鑑み、■命令で同時に複数
のセマフォに対して処理を行うようにして、閉塞してい
るセマフォで待機状態になっている複数のプロセスを同
時に実行待ち状態とした後にプロセススケジューラを起
動させるようにしたオペレーティングシステムのプロセ
ス制御方式を提供することにある。

〔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プロセスコントロールブロックによ
り行うオペレーティングシステムにおいて、待機キュー
次ポインタおよび待機キュー前ポインタが設けられたプ
ロセスコントロールブロックと、前記オペレーティング
システムで使用される全セマフォにそれぞれ対応する待
機キューの先頭を示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・セマフォカウンタ列と、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に対
する命令として、Ｐ命令については唯一のセマフォ番号
を引数としこの引数で指定されたセマフォが閉塞しなけ
ればＰ命令を発行したプロセスに復帰し前記セマフォが
閉塞したときにはＰ命令を発行したプロセスのプロセス
コントロールプローツ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、■命
令については少なくとも１つ以上のセマフォ番号を引数
としこの引数で指定された全セマフォが閉塞状態でなけ
ればＶ命令を発行したプロセスに復帰し前記セマフォの
中に閉塞４［のものがあればこれらのセマフォの待機キ
ューからプロセスコントロールブロックを１つずっｉＭ
択してはずして実行待ち状態にする命令実行部とを有す
る。

〔作用〕

本発明のオペレーティングシステムのプロセスＭ？１１
方式では、プロセスコントロールブロックに搏機キュー
次ポインタおよび待機キュー前ポインタが設けられ、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・
セマフォカウンタ列がオペレーティングシステムで使用
される全セマフォにそれぞれ対応する待機キューの先頭
を示し、命令実行部が待機キュー次ボインクにより各セ
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に対する命令として、１）命令につ
いては唯一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しなければＰ命令を発行したプロセ
スに復帰しセマフォが閉塞したときにはＰ命令を発行し
たプロセスのプロセスコントロールブロックを引数で指
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、■命令については少なくとも１つ以上のセマ
フォ番号を引数としこの引数で指定された全セマフォが
閉塞状態でなければ■命令を発行したプロセスに復帰し
セマフォの中に閉塞状態のものがあればこれらのセマフ
ォの待機キューからプロセスコントロールブロックを１
つずつ選択してはずして実行待ち状態にする。

〔実施例〕

次に、本発明について図面を参照して詳細に説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係るプロセス制御方式が
適用されたオペレーティングシステムの構成を示すブロ
ック図である。このオペレーティングシステムは、オペ
レーティングシステムの規模により数が決定される複数
のプロセスｌと、これらプロセス１にそれぞれ対応する
複数のプロセスコントロールブロック（以下、ＰＣＢと
略記する）２と、ＰＣＢ２を実行待ちキューにつなげる
実行待ちキュー先頭１’ＣＢポインタ列３と１、ＰＣＢ
２を待機キューにつなげる待機キュー先頭ＰＣＢポイン
タ・セマフォカウンタ列４と、プロセス１でＰ命令また
は■命令が発行されるとそれに従いＰＣｌ３２の状態を
書き換えるとともに実行待ちキューまたは待機キューの
つながりを変更する命令実行部５と、実行待ちキューに
つながるＰＣＢ２から実行可能なプロセスｌを検索して
起動をかけるプロセススケジューラ６とから、その主要
部が構成されている。

第２図を参照すると、ＰＣＢ２は、プロセス名２１と、
制御情報格納域２２と、実行状態表示部２３と、実行待
ちキュー次ポインタ２４と、待機キュー次ポインタ２５
と、待機キュー前ポインタ２６と、実行優先度表示部２
７とから構成されている。

第３図を参照すると、実行待ちキュー先頭ＰＣＢポイン
タ列３は、実行優先度の高い順に並んだ実行待ちキュー
先頭ＰＣＢポインタ３１から構成されている。第３図で
は、実行優先度が比較的高い実行待ちのプロセス１の３
つのＰＣＢ２が、実行待ちキュー先頭ＰＣＢポインタ３
１および実行待ちキュー次ポインタ２４により実行待ち
キューを形成していることを示している。また、より実
行優先度が低いプロセス１の２つのＰＣＢ２が、実行待
ちキュー先頭ＰＣＢポインタ３１および実行待ちキュー
次ポインタ２４により実行待ちキューを形成しているこ
とを示している。実行待ちキューは、オペレーティング
システムが許容するまでつなぐことができ、実行待ちキ
ューの最終のＰＣＢ２の実行待ちキュー次ポインタ２４
には−１が書き込まれる。また、実行待ちキューが存在
しない実行優先度の実行待ちキュー先頭ＰＣＢポインタ
３１は、−１で初期化されている。

第４図を参照すると、待機キュー先頭ＰＣＢポインタ・
セマフォカウンタ列４は、セマフォ番号に対応する待機
キュー先頭ＰＣＢポインタ４１と、セマフォカウンタ４
２とから構成されている。なお、待機キュー先頭ＰＣＢ
ポインタ４１は−１で初期化され、セマフォカウンタ４
２は非負の整数で初期化されている。

待機キューは、次のように構成される。例えば、任意の
セマフォ番号αの待機キュー先頭ＰＣＢポインタ４１が
あるとし、このセマフォで２つのＰＣＢ２のプロセスｌ
が待ち合わせているとすると、この待機キュー先頭ＰＣ
Ｂポインタ４１は先頭のＰＣＢ２の待機キエー次ポイン
タ２５を指し、この待機キエー次ポインタ２５は次のＰ
ＣＢ２の待機キュー次ポインタ２５を指す、また、先頭
のＰＣＢ２の待機キュー前ポインタ２６は待機キュー先
！Ｉ　Ｐ　ＣＢポインタ４１を指し、次のＰＣＢ２の待
機キュー前ポインタ２６は先頭のＰＣＢ　２の待機キュ
ー次ポインタ２５を指す、この待機キューは、オペレー
ティングシステムが許容するまでつなぐことができる。

第４図では、他に任意のセマフォ番号βの待機キュー先
頭ＰＣＢポインタ４１が、このセマフオで１つのＰＧＤ
２が待機キューにつながれていることを示している。

第５図を参照すると、命令実行部５におけるＰ命令の処
理は、セマフォカウンタ減算ステップＳ１１と、セマフ
ォカウンタＯ以上判定ステップＳ１２と、プロセス制御
ｎ情報ＰＣＢ退避ステップＳ１３と、実行状態表示“待
機”設定ステップＳ１４と、ＰＣＢ待機キューつなぎス
テップＳ１５と、ＰＣＢ実行待ちキューはずしステップ
Ｓ１６と、プロセススケジューラ制御渡しステップＳ１
７とからなる。

第６図を参照すると、命令実行部５におけるＶ命令の処
理は、待機キュー先！ＩＰＣＢポインタ・セマフォカウ
ンタ列検索ステップ５２１と、セマフォカウンタ１加算
ステツプＳ２２と、セマフォカウンタ１以上判定ステッ
プ５２３と、ＰＣＢ待機キューはずしステップ３２４と
、ＰＣＢ実行待ちキューつなぎステップＳ２５と、実行
状態表示“実行待ち”設定ステップＳ２６と、待機キュ
ー先頭Ｐ　ＣＢポインタ・セマフォカウンタ列検索ステ
ップＳ２７と、セマフォ番号処理完了判定ステップ５２
８と、ＰＣＢ実行待ちキューつなぎ判定ステップ３２９
と、プロセススケジューラ制御渡しステップＳ３０とか
らなる。

第７図を参照すると、プロセススケジューラ６の処理は
、実行待ちキュー検索ステップＳ３１と、先頭ＰＣＢ検
索ステップＳ３２と、実行状態表示“実行待ち”判定ス
テップＳ３３と、実行状態表示“実行中”設定ステップ
Ｓ３４と、制御情報復元ステップ３３５と、実行待ちキ
ュー次ポインタ取得ステップ３３６と、実行待ちキュー
全ＰＣＢ検査終了判定ステップＳ３７と、実行待ちキュ
ー検索ステップ３３Ｂと、実行待ちキュー検査終了判定
ステップ３３９と、割込み待ちステップＳ４０とからな
る。

次に、このように構成された本実施例のオペレーティン
グシステムのプロセス制御方式の動作について説明する
。

あるプロセスｌが引数として唯一のセマフォ番号を指定
するＰ命令を発行した場合、命令実行部５は、まずＰ命
令の引数で指定されたセマフォ番号に対応する待機キュ
ー先頭ＰＣＢポインタ・セマフォカウンタ列４のセマフ
ォカウンタ４２の値から１をｆＩｉ算する（ステップ５
１１）、その結果、セマフォカウンタ４２の値が０以上
であれば（ステップ５１２）、Ｐ命令を発行したプロセ
ス１に制御を戻す。

一方、セマフォカウンタ４２の値が０より小さかったな
らば、命令実行部５は、Ｐ命令を発行したプロセスｌの
制御情報をこのプロセス１に対応するＰＧＤ２の制御情
報格納域２２に退避しくステップ５１３）、実行状態表
示部２３を“待機”に設定する（ステップ５１４）、そ
して、このＰＧＤ２を引数で指定されたセマフォ番号の
待機キューの最後尾につなぐ（ステップ５１５）、この
ときの待機キュー次ポインタ２５および待機キュー前ポ
インタ２６の設定は、前述した方法で行われる。この後
、このＰＧＤ２を実行待ちキューからはずしくステップ
３１６）、プロセススケジューラ６に制御を渡す（ステ
ップ３１７）。

あるプロセス１が引数として少なくとも１つ以上のセマ
フォ番号を指定する■命令を発行した場合には、命令実
行部５は、まず待機キュー先頭ＰＣＢポインタ・セマフ
ォカウンタ列４の中から第１の引数で指定されたセマフ
ォ番号に対応する列の要素を選ぶ（ステップ３２１）、
選ばれた列の要素のセマフォカウンタ４２の値に１を加
算しくステップ５２２）、セマフォカウンタ４２の値が
１以上であったならば次の引数で指定されたセマフォに
対応する列の要素を選ぶ（ステップ３２３）。

一方、選ばれた列の要素のセマフォカウンタ４２の値が
１より小さかったならば、命令実行部５は、待機キュー
から先頭のＰＧＤ２をはずす（ステップ５２４）・０次
に、待機キューからはずしたＰＧＤ２をその実行優先度
表示部２７を参照して対応する実行待ちキューにつない
だ後に（ステップ５２５）　、ＰＧＤ２の実行状態表示
部２３を“実行待ち”に設定する（ステップ３２６）。

次に、命令実行部５は、次の引数で指定されたセマフォ
に対応する列の要素を捜しくステップ５２７）、再び制
御をステップ３２２に戻してそのセマフォについてＰＣ
Ｂ２の有無を調べる。このとき、すべての引数で指定さ
れたセマフォ番号について処理を終了している場合には
（ステップ８２８）、これまでの過程で１つ以上のＰＣ
Ｂ２を実行待ちキューにつないでいれば（ステップ５２
９）、プロセススケジューラ６に制御を渡しくステップ
５３０）、実行待ちキューにＰＣＢ２を全くつないでい
なかったならば、そのままこの■命令を発行したプロセ
ス１に復帰する。

命令実行部５からＰ命令またはＶ命令の実行により制御
が渡されると、プロセススケジューラ６は、実行待ちキ
ュー先頭ＰＣＢポインタ列３から実行待ちキューが存在
する最も実行優先度の高い実行待ちキューを捜す（ステ
ップ５３１）、次に、捜した実行待ちキューから先頭の
ＰＣＢ２を捜して（ステップ３３２）　、ＰＣＢ２の実
行状態表示部２３が“実行待ち１であれば（ステップ５
３３）、ここに°実行中”を設定する（ステップ５３４
）、そして、ＰＣＢ２の制御情報格納域２２からプロセ
スｌの実行に必要な制御情報を復元しくステップ５３５
）、プロセス１を起動する。

一方、ステップ３３３でＰＣＢ２の実行状態表示部２３
が“実行待ち“でないならば、プロセススケジューラ６
は、実行待ちキューをたどり（ステップ５３６）　、Ｐ
ＣＢ２の実行状態表示部２３を順次検査しくステップ５
３７）、“実行待ち”のプロセスｌを捜す。この実行優
先度の実行待ちキューに“実行待ち”のＰＣＢ２が存在
しなければ、実行待ちキュー先頭ＰＣＢポインタ列３か
ら次の実行優先度の実行待ちキューを捜しくステップ８
３８）、ステップ３３２に制御を戻して再びこの実行優
先度の実行待ちキューをたどって“実行待ち”のプロヤ
スｌを捜す。このとき、すべての実行優先度の実行待ち
キューについて検査してすべてのプロセス１が“実行待
ち”でなければ（ステップ５３９）、ハードウェアの割
込みを待つ（ステップ５４０）。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、■命令で同時に複数のセ
マフォに対して処理を行うことができるようにしたこと
により、そのうちの閉塞しているセマフォで待機状態に
なっている複数のプロセスを同時に実行待ち状態とした
後にプロセススケジューラを起動させることができ、す
べてのセマフォに対してＶ命令を発行し終わるまでに他
のプロセスが起動されて不都合が生じるということがな
くなる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るプロセス制御方式が適
用されたオペレーティングシステムの構成を示すブロッ
ク図、 第２図は第１図中のＰＣＢの構成を示す図、第３図は第
１図中の実行待ちキュー先頭ＰＣＢポインタ列からつな
がる実行待ちキューを示す図、第４図は第１図中の待機
キュー先頭ＰＣＢポインタ・セマフォカウンタ列からつ
ながる待機キューを示す図、 第５図は第１図中の命令実行部におけるＰ命令の処理を
示す流れ図、 第６図は第１図中の命令実行部におけるＶ命令の処理を
示す流れ図、 第７図は第１図中のプロセススケジューラの処理を示す
流れ図である。 図において、 ！・・・プロセス、 ２・・・ＰＣＢ。 ３・・・実行待ちキュー先頭ＰＣＢポインタ列、４・・
・待機キュー先頭ＰＣＢポインタ・セマフォカウンタ列
、 ５・・・命令実行部、 ６・・・プロセススケジューラ、 ２１・・プロセス名、 ２２・・制御情報格納域、 ２３・・実行状態表示部、 ２４・・実行待ちキュー次ポインタ、 ２５・・待機キュー次ポインタ、 ２６・・待機キュー前ポインタ、 ２７・・実行優先度表示部、 ３　ｌ　・ ・実行待ちキュー先頭ＰＣＢポインタ、４１　・ ・待機キュー先頭ＰＣＢポインタ、 ４２　・ ・セマフォカウンタである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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
   の管理表としてプロセスコントロールブロックにより行
   うオペレーティングシステムにおいて、 待機キュー次ポインタおよび待機キュー前ポインタが設
   けられたプロセスコントロールブロックと、 前記オペレーティングシステムで使用される全セマフォ
   にそれぞれ対応する待機キューの先頭を示す待機キュー
   先頭プロセスコントロールブロックポインタ・セマフォ
   カウンタ列と、 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
   御に対する命令として、Ｐ命令については唯一のセマフ
   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
   しなければＰ命令を発行したプロセスに復帰し前記セマ
   フォが閉塞したときにはＰ命令を発行したプロセスのプ
   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、
   Ｖ命令については少なくとも１つ以上のセマフォ番号を
   引数としこの引数で指定された全セマフォが閉塞状態で
   なければＶ命令を発行したプロセスに復帰し前記セマフ
   ォの中に閉塞状態のものがあればこれらのセマフォの待
   機キューからプロセスコントロールブロックを１つずつ
   選択してはずして実行待ち状態にする命令実行部と を有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。