JPH03188531A

JPH03188531A - 時分割マルチタスク実行装置

Info

Publication number: JPH03188531A
Application number: JP32788689A
Authority: JP
Inventors: Mikio Ogisu; 荻須　幹雄
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-12-18
Filing date: 1989-12-18
Publication date: 1991-08-16
Anticipated expiration: 2012-02-05
Also published as: JP2579008B2

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一つの中央演算処理装置（以下ＣＰＵと呼ぶ）
を用いて、二つ以上のタスク（仕事）を時分割並行処理
をし、かつ、任意に選択された一つの割込み或いは例外
を高速に処理することができる時分割マルチタスク実行
装置に関するものである。

従来の技術マイクロプロセッサを利用してタスクを実行する場合、
一つのＣＰＵに対して、レジスタ群、スタックポインタ
、ステータスレジスタ等からなる一組のレジスタファイ
ルを準備し、ＣＰＵからの命令に応じてレジスタファイ
ルに必要なデータを転送しながらタスクを実行する方式
のものが多い。ところが、この方式では常時−つのタス
クしか実行できないから、実行効率が悪くなる。そこで
従来から、一つのＣＰＵに対して設けられた一組のレジ
スタファイルを時分割で使用し、複数のタスクを時分割
で実行する方法が考えられている。そのうち、最も典型
的なものは、ＣＰＵの−命令毎にタスクを切り替える方
式である。ところがこの方式はタスクを切り替えるたび
に、それまでレジスタファイルに格納されていたデータ
を、−旦メモリ（スタック）領域に退避させ、次のタス
クに必要なデータを別のメモリ空間等からレジスタファ
イルに呼び込む操作が必要となる。このデータの切り替
え時間中はタスクを実行することができず、従って時間
的なロスが大きくなる。

このような問題点を解決するために、一つのＣＰＵに対
して複数のレジスタファイルを準備し、ＣＰＵの命令に
従ってマルチプレクサを切り替え、複数のレジスタファ
イルを順次切り替えながら複数のタスクを時分割で実行
する方式も考えられている。このようにすれば、一つの
タスクに対して一つのレジスタファイルが準備されてい
るから、切り替え時にデータを退避させたり、呼び込ん
だりする必要はなく、従って時間的なロスは少なくなる
。しかし、この場合でも複数のタスクの切り替え設定は
プログラムによって設定しなければならない。このため
、ユーザーがユーザーの仕様に合わせてプログラムを作
成するには相当負担がかかることになる。また、通常は
割込みや例外はシステム管理をしているタスク実行キュ
ーに対して処理の起動がかかるため、現在処理している
システム管理の情報を一旦メモリに格納する必要があり
、割込みや例外処理の起動に時間的制約があった。

発明が解決しようとする課題このように、従来複数のタスクを一つのＣＰＵで実行さ
せる場合には、各タスクの切り替え設定をプログラムで
設定しなければならないため、ユーザーに大きな負担を
かけ、また、割込み応答９例外応答に対し、ＣＰＵが十
分対応できないため、時間的制約を加えるという問題が
あった。

本発明は、このような従来の問題を解決する時分割マル
チタスク実行装置を提供するものである。

課題を解決するための手段この目的を達成するために本発明の時分割マルチタスク
実行装置は、複数のタスクをそれぞれ実行する複数のタ
スク実行キューに対して２組のキュー切り替えスケジニ
ーリングレジスタを含む、共通の制御用レジスタ群とキ
ュー切り替え制御部、高速処理をする割込み・例外を指
定する占有処理指定レジスタの管理下で複数のタスク実
行キューに一つのＣＰＵを時分割で占有させ、複数のタ
スクを時分割並行処理し、かつ、任意の一つの割込み或
いは例外のみを受は付けるタスク実行キューを設けるよ
うに構成したものである。

作用このようにすれば、ユーザーがユーザーの仕様に合わせ
て制御用レジスタ群の中のレジスタに必要な情報をセッ
トするだけでタスクの実行仕様を設定することができる
。このため、ユーザーがプログラムに対する十分な知識
を持っていなくても、レジスタといういわゆるハードウ
ェア上に１またはＯの情報をセットするだけで希望する
仕様を設定することができ、システム構築に柔軟性が加
わる。更に、一つの要因ではあるが、割込み・例外応答
を高速化することは、リアルタイム性を要求されるシス
テムには不可欠であり、プログラム的にも負担を減らす
ことができる。

実施例以下本発明の一実施例について図面を参照しながら説明
する。

第１図は本発明の一実施例の基本的な構成を示すもので
ある。この実施例の時分割マルチタスク実行装置は一つ
のマイクロプロセッサで実現させ、一つのＣＰＵ　（図
示せず）に対して８つのタスク実行手ニー（以下単にキ
ューと呼ぶ）０〜７が設けられている。各キ：Ｌ−〇〜
７はそれぞれレジスタ群、データレジスタ、アドレスポ
インタ等からなるレジスタファイル８を備えており、各
レジスタファイル８内にストアされたデータやアドレス
を参照しながらタスクを実行する。これらのキ：Ｌ−〇
〜７の実行順序を制御するために、キュー〇からライト
アクセス可能な、全てのキ：Ｌ−〇−？−７に対して共
通の制御用レジスタ群９と、キュー切り替え制御部１３
が設けられている。すなわち複数のキュー〇〜７は、制
御用レジスタ群９とキュー切り替え制御部１３の管理下
で一つのＣＰＵを時分割で占有し、最大８個のタスクを
時分割並行処理をする。

制御用レジスタ群９は、キーＬ−〇〜７のうちの一つに
対しく以下の説明ではキ、−１）に対し、占有処理させ
る割込み或いは例外を設定する占有処理指定レジスタ１
０とキュー０〜７の実行順序を指定するキュー切り替え
スケジューリングレジスタ１１と１２とで構成されてい
る。ここでキュー切り替えスケジューリングレジスタ１
２はキュー１からもライトアクセス可能である。プログ
ラムカウンタ１４は各キュー０〜７のレジスタファイル
８内にあるレジスタからのアドレスを受けて、現在実行
中の命令或いは次命令以降の命令のアドレスを示す。Ｒ
ＯＭ１５には、いわゆるオブジェクトコードがストアさ
れており、プログラムカウンタ１４からのアドレスに従
って順次命令を実行する。ＲＡＭ１６は命令の実行に伴
って発生する様々なデータを逐次読み書きをする。各ブ
ロック間に示された矢印線及び中央の線１７は、データ
またはアドレスのパスラインである。

第２図はキュー切り替えスケジューリングレジスタ１１
の構成を、第３図はキュー切り替えスケジューリングレ
ジスタ１２の構成を示したものである。キュー切り替え
スケジューリングレジスタ１１．１２の各ビットはキュ
ーＯ〜７に対応しており、ビットが１のときキューが選
択され、ビットが００ときは選択されない。キ二−切り
替えスケジューリングレジスタ１１と１２の差はキ、Ｓ
−切り替えスケジューリングレジスタ１１がキューＯか
らのみライトアクセス可能であるのに対しキュー切り替
えスケジューリングレジスタ１２はキａ−Ｑと１からラ
イトアクセス可能である。すなわち、この２組のキュー
切り替えスケジューリングレジスタ１１．１２の１がセ
ットされているビットの論理和が実行されるキューとな
る。

第４図は占有処理指定レジスタ１ｏの構成を示したもの
である。各ビットは割込み要因１〜６と例外要因１．２
に対応している。１がセットされている割込み要因或い
は例外要因に対し、キュー１が占有的に割り当てられて
おり、上記要因が発生したときにキュー１に起動がかか
り処理される構成になっている。

第５図はキュー切り替えレジスタ１１の設定によりキュ
ー２．３．７が選択され、３個のタスクが時分割並行処
理されているのを示した図である。第６図に示すキュー
切り替えレジスタ１１のビット２，３．７に１をセット
することにより、ある一定の時間、或いは命令毎等によ
りキュー２．３．７が自動的に切り替わる。

第７図は占有処理指定レジスタ１０により設定された割
込み・例外要因が発生したときの処理を示した図である
。最初のキューの時分割並行処理設定は第８図のキュー
切り替えスケジューリングレジスタ１１で示すようにキ
ュー２．３が選択されている。また、第８図に示すよう
に占有処理指定レジスタ１０は割込み要、因２に対応す
るビット６に１がセットされている。一方、割込み要因
２が発生するまでのキュー切り替えスケジューリングレ
ジスタ１２の内容は全ビットＯである。第７図のキュー
２，３を実行したところで割込み要因２が発生し、この
割込み処理をするために、占有処理指定レジスタ１０で
指定された割込要因であるためキュー１に起動がかかり
、シーケンスａが開始される。キュー１は割込み要因２
を占有的に処理するように設定したので、割込み要因２
以外のタスクは実行しない。したがってキ二一１に対応
するレジスタファイルのデータをスタックに退避する必
要はなくなり、スタック退避によるオーバーヘッドは生
じない。また割込み処理終了時においてもスタックから
復帰するデータは存在しないのでスタックからの復帰に
よるオーバーヘッドは生じない。キ二一１のシーケンス
ａにおいて割込みによって生じたタスクをキュー６に割
り当てるため、第８図のキュー切り替えスケジューリン
グレジスタ１２に示すようにキュ−６に対応するビット
６に１をセットする。キュー切り替え制御部１３は２組
のキュー切り替えスケジューリングレジスタ１１．１２
の内容を判断し、キュー切り替えスケジューリングレジ
スタ１１で選択されたキュー２．３とキュー切り替えス
ケジューリングレジスタ１２で選択されたキュ−６の合
わせて３個のキューをシーケンスａが終了後、時分割並
行実行する。

第９図は第８図のキュー切り替えスケジューリングレジ
スタ１１と占有処理指定レジスタ１０の設定において割
込み要因２以外の割込み・例外（ここでは割込み要因５
）が発生したときの処理について示した図である。占有
処理指定レジスタ１０で設定した要因以外の割込み・例
外が発生したときはキュー１以外（ここではキュー０）
に起動がかかる。このときキュー０では他のタスクが実
行されているのでシーケンスｂでキュー〇のレジスタフ
ァイルの内容がスタックに退避され、スタックからの退
避によるオーバーヘッドが生じる。またシーケンスｄで
示すようにキュー０の内容がスタックから復帰されるの
でスタック復帰によるオーバーヘッドが生じる。

発明の効果このようにすれば、ユーザーがユーザーの仕様に合わせ
て、制御用レジスタ群中のレジスタに必要な情報をセッ
トするだけでタスクの実行仕様を決められる。また、一
つではあるが高速の割込み・例外応答を要する要因に対
して、リアルタイム性の高いシステムを提供することが
できる。

従ってユーザーがプログラムに対する十分な知識を持っ
ていなくてもレジスタという、いわゆるハードウェア上
に１または０の情報をセットするだけで希望する仕様を
設定することができ、マルチタスク実行仕様並びにリア
ルタイム処理仕様を設定するにあたってのユーザーの負
担を大きく軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の時分割マルチタスク実行装
置のブロック図、第２図はキュー切り替えスケジューリ
ングレジスタ１１の構成を示した図、第３図はキュー切
り替えスケジューリングレジスタ１２の構成を示した図
、第４図は占有処理指定レジスタの構成を示した図、第
５図はキュー２．３．７が自動的に切り替わる場合の動
作を示した図、第６図は第５図の動作のレジスタの設定
例を示した図、第７図は占有処理指定レジスタで設定し
た割込み・例外要因が発生した場合の動作を示した図、
第８図は第７図の動作のレジスタの設定例を示した図、
第９図は占有処理指定レジスタで設定した以外の割込み
・例外要因が発生した場合の動作を示した図である。０〜７・・・・・・タスク実行キュー　８・・・・・・
レジスタファイル、９・・・・・・制御用レジスタ群、
１０・・・・・・占有処理指定レジスタ、１１・・・・
・・キュー切り替えスケジューリングレジスタ、１２・
・・・・・キュー切り替えスケジューリングレジスタ、
１３・・・・・・キュー切り替え制御部、１４・・・・
・・プログラムカウンタ、１５・・・・・・ＲＯＭ、１
６・・・・・・ＲＡＭ、１７・・・・・・パスライン。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）１組の制御用レジスタ群およびキュー切り替え制
御部の管理下で複数のタスク実行キューに一つのＣＰＵ
を時分割で占有させ、上記複数のタスク実行キューによ
り複数のタスクを時分割並行処理するように構成すると
ともに、上記制御用レジスタ群の中に、上記複数のタス
ク実行キューのうち実際実行させるタスク実行キューを
指定する２組のキュー切り替えスケジェーリングレジス
タを設けたことを特徴とする時分割マルチタスク実行装
置。
（２）制御用レジスタ群の中に複数のタスク実行キュー
のうちの一つに対し、占有処理させる割込み或いは例外
を設定する占有処理指定レジスタを設けたことを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の時分割マルチタスク実
行装置。