JPH0344742A - マルチプロセッサにおけるタスク割り当て制御方法 - 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」 この発明は、マルチプロセッサにおいて、次に実行する
タスクを選択するためのタスク割り当て制御方式に関す
るものである。

「従来の技術」 第３図はマルチプロセッサ情報処理方式を示す。

複数の処理ユニット１，２．３がシステムバス４に接続
され、このシステムバス４にメインメモリ５、およびシ
ステムの現在時刻を示すタイマ６が接続される。処理ユ
ニット１，２．３はそれぞれプロセッサ１０，２０．３
０およびキャッシュメモリ１１，２１．３１を有する。

このように複数の処理ユニットがメインメモリを共有し
て使用するマルチプロセッサシステムにおいては、各処
理ユニット、メインメモリ等のシステム資源の有効利用
を図るために、実行中のタスク（プログラム）が−時的
に休止した時、他のタスクの実行に処理ユニットを切り
替えて別の処理を行なうマルチプログラミングという形
態で複数の仕事を並行に処理している。このため、処理
ユニットは特定の処理に長時間無制限に使われること無
く、予め定められた手続きに従って計画的に時間を割り
当てられる。

タスクの割り当ては以下のように行なわれる。

特定のタスクが一定時間処理ユニットを占有すると、強
制的に処理ユニットは処理中のタスクから取り上げられ
て、処理ユニットは、処理待ち状態のタスクに割り当て
られる。また、実行中のタスクがメインメモリ資源の割
り当てを受けたり、外部から特定の情報を得るまで処理
を進めることができなくなった場合、そのタスクは自ら
処理ユニットを放棄し、他の実行待ち状態のタスクに処
理ユニットが割り当てられる。

一方、キャッシュメモリには、一般に、以下に示す動作
特性がある。タスクの処理を処理ユニットで初めて行な
う場合、処理ユニットにおいては、プロセッサが要求す
るメインメモリ上のブロックは自処理ユニットのキャッ
シュメモリに存在せず、プロセッサが要求するブロック
はシステムバスを介してメインメモリから転送（初期ブ
ロック転送）され、同時にキャッシュメモリにも格納さ
れる。

実行開始から一定時間が経過すると、プロセッサから要
求されるほとんどのブロックは、キャッシュメモリに存
在するようになり、そのキャッシュメモリのブロックを
利用するため、メインメモリからのブロック転送回数は
タスクの実行を開始した当初より減少する。第４図に初
めてタスクが実行された場合のメインメモリからキャッ
シュメモリへのブロック転送回数と時間との関係を示す
。

タスクの処理が開始された時点では、タスクが使用する
ほとんどのブロックがキャッシュメモリに格納されてい
ないため、ブロック転送回数が多い。

しかし、時間が経過するに伴い、タスクが使用するブロ
ックはキャッシュメモリ内に存在するようになるため、
ブロック転送回数は減少する。

プロセッサで実行されるタスクが使用するブロックが、
その処理ユニットのキャッシュメモリ内に存在しない場
合、当該ブロックをシステムバスを介してメインメモリ
から転送する必要がある。

メインメモリからのブロックの読み出し時間はキャッシ
ュメモリからの読み出し時間に比べて長く、タスクの処
理が遅くなる。また、第３図に示すようなマルチプロセ
ッサシステムにおいては、メインメモリから各処理ユニ
ットへのブロック転送回数が増加すると、システムバス
の使用率が高くなり、システムバスでの競合により、メ
インメモリからキャッシュメモリへのブロック転送時間
がさらに長くなる。このことより、メインメモリからキ
ャッシュメモリへのブロック転送回数を少なくすること
が望ましい。

「発明が解決しようとする！！ｉ題」 従来のタスク割り当て制御方式では、予めタスクに与え
られた優先順位が高く、最も古く実行待ち状態となった
（ＩＩも待ち時間が長い）タスクに優先して処理ユニッ
トが割り付けられるため、処理ユニットの数が増加する
程、再開したタスクが中断前に実行していた処理ユニッ
トと異なる処理ユニットに割り当てられることが多く、
再開したタスクが中断前に実行していた処理ユニットと
異なる処理ユニットに割り当てられた場合、メインメモ
リからの初期ブロック転送を行なう必要があるために、
メインメモリからのブロック転送回数が増加する欠点が
あった。

この発明の目的はこれらの欠点を除去するために、再開
するタスクを中断前に実行していた処理ユニットに優先
して割り当て、メインメモリからキャッシュメモリへの
ブロック転送回数を減少させ、システムバスの使用率を
減少させることができるマルチプロセッサにおけるタス
ク割り当て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」 この発明によれば処理ユニットＵが、実行中のタスクが
中断または終了し、実行を待っているタスクの中から次
に実行するタスクを選択する時に、中断前に実行してい
た処理ユニットがＵであるタスク、または中断時間があ
らかじめ定めた時間以上であるタスク、あるいは初めて
実行されるタスりを選択する。

「実施例」 マルチプロゲラξングにより複数のタスクを並列に処理
するために、各タスクごとにタスクコントロールブロッ
ク（ＴＣＢ）が設けられ、タスクの処理が中断した時に
、処理ユニットはそのタスクのＴＣＢに中断した処理を
再開させるための情報を格納している。

この発明において処理ユニットＵが次に実行するタスク
を選択する時に、中断前に実行していた処理ユニットが
Ｕであるタスク、または中断時間があらかじめ定めた時
間以上であるタスクを選択するが、このためにタスクの
処理が中断した時に、処理ユニットは第１図に示すよう
にタスクコントロールブロック（ＴＣＢ）に、中断前に
タスクを実行していた処理ユニットの識別子と、タスク
が中断された時刻も格納させる。なおタスクが初めて実
行される場合は中断された時刻には値「０」が格納され
る。また初めて処理ユニットに割り付けられるタスクの
場合は、中断前にタスクを実行していた処理ユニットの
識別子の代りに他の値が格納される。

中断されたタスクのＴＣＢは、タスクが中断される原因
が解消し、処理ユニットを割り当てられることにより実
行が可能な状態となった時、処理待ちタスクのＴＣＢリ
ストに追加される。

タスクの処理を中断もしくは終了した処理ユニッｌ−Ｕ
は、第２図に示す一連の処理を行い、処理待ちタスクの
ＴＣＢリストがら次に実行するタスクのＴＣＢを選択す
る。まずステップ４１において、処理ユニットＵは、処
理待ち状態にあるタスクのＴＣＢリストからあらかしめ
定めた手続きに従い１つのＴＣＢを選択する。

次にステップ４２において、ステップ４１で選択したタ
スクのＴＣＢに格納されている中断された時刻が「０」
であれば（初めて実行されるタスクであれば）、ステッ
プ４７に分岐し、ステップ４１で選択したタスクのＴＣ
Ｂを処理待ち状態にあるタスクのＴＣＢリストから削除
し、その選択したタスクの実行を開始する。ステップ４
１で選択したタスクのＴＣＢに格納されている中断され
た時刻が「０」でなければ、ステップ４３を実行する。

ステップ４３においては、中断時間（＝現在時刻−中断
された時刻）が予め定めた値以上であるか、またはステ
ップ４１で選択したタスクを中断前に実行していた処理
ユニットがＵであれば、ステップ４７に分岐し、ステッ
プ４１−＜’選択したタスクのＴＣＢを処理待ち状態に
あるタスクのＴＣＢリストから削除し、その選択したタ
スクの実行を開始する。他方、中断時間（−現在時刻−
中断された時刻）が予め定めた値より小さくかつステッ
プ４１で選択したタスクを中断前に実行していた処理ユ
ニットがＵでなければ、ステップ４４を実行する。ステ
ップ４４では処理待ち状態にあるタスクのＴＣＢリスト
から予め定められた手続きに従い選択されていない１つ
のＴＣＢを選択する。

次のステップ４５ではステップ４４で選択する前の状態
において、処理待ち状態にあるタスクのＴＣＢリストに
選択されていないタスクが存在すればステップ４２に戻
り、ステップ４４で選択したＴＣＢについてステップ４
２．４３を実行する。

ステップ４４で選択する前の状態で処理待ち状態にある
タスクのＴＣＢリストに選択されていないタスクが存在
しなければステップ４６を実行する。

ステップ４６においては、以上の処理から、初めて実行
されるタスク、あるいは中断時間（−現在時刻−中断さ
れた時刻）が予め定めた値以上であるタスク、または中
断前に実行していた処理ユニットがＵであるタスクが、
処理待ち状態にあるタスクのＴＣＢリストに存在しない
ので、処理待ち状態にあるタスクのＴＣＢリストからあ
らかじめ定めた手続きに従いｌっのＴＣＢを選択し、ス
テップ４７を実行する。ステップ４７においては、ステ
ップ４６で選択したタスクのＴＣＢを処理待ち状態にあ
るタスクのＴＣＢリストがら削除し、ステップ４６で選
択したタスクの実行を開始する。

以上のようにこの発明により、処理待ち状態のタスクか
ら次に実行するタスクを選択する際、中断されていたタ
スクを中断前に実行していた処理ユニットに優先して割
り当てることができ、メインメモリからキャッシュメモ
リへのブロック転送回数を減少させることが可能となる
。

また、この発明の方式では、単純に、中断されたタスク
を中断される＋’６１の処理ユニットに割り当てるだけ
でなく、タスクの中断時間が予め定めた時間を越えた場
合には、任意の処理ユニットに割り付けるようにしてい
る。これは、タスクが中断されている間、中断前の処理
ユニットで他のタスクのブロック転送が行なわれること
により、中断される以前に転送したブロックがキャッシ
ュメモリに存在しなくなった場合、中断されたタスクは
、中断前の処理ユニットで実行される必要性がなくなる
からでる。中断時間が予め定めた時間を越えたタスクを
任意の処理ユニットに割り付けることにより、中断され
たタスクが中断前に実行された処理ユニットに割り当て
られるまで、長い時間待つことがなくなり、タスクの実
行を行なっていない処理ユニットを有効に活用すること
が可能となる。

「発明の効果」 以上説明したように、この発明により、処理待ち状態の
タスクは、中断される前に実行されていた処理ユニット
に優先的に割り付けられ、中断前にメインメモリからキ
ャッシュメモリに格納したブロックをタスクの再開後も
使用することが可能となり、再開後のメインメモリから
キャッスメモリへのブロック転送回数を減少させること
が可能となる。

また、キャッシュメモリに格納されているブロックを書
き換えた場合、これと同一のブロックが格納されている
他のキャッシュメモリについてもそのブロックを書き換
えてこれら各キャンシュメモリ間で対応ブロックを一致
させる必要がある。

この発明ではタスクが同一の処理ユニットで実行される
ことにより、各キャッシュメモリに共通に格納されるブ
ロックの数が減少するため、キャッシュメモリに格納さ
れているブロックを書き換えた場合、各キャッシュメモ
リ間で対応ブロックを一致させるための処理の回数が減
少する利点もあ

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に用いられるタスクコントロールブロ
ック（ＴＣＢ）を示す図、第２図はこの発明の実施例の
動作例を示す流れ図、第３図はマルチプロセッサ情報処
理方式を示すブロソク図、第４図はメインメモリからキ
ャッシュメモリへのブロック転送回数と時間との関係を
示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）メインメモリと複数の処理ユニットとがシステム
   バスで接続され、各処理ユニットはそれぞれプロセッサ
   およびキャッシュメモリから成り、タスクの実行の際に
   必要とするメインメモリの内容を自己のキャッシュメモ
   リから読み出し、キャッシュメモリにその内容がない場
   合はその内容を上記メインメモリから読み出すと共にそ
   の読み出した内容を自己のキャッシュメモリに格納する
   マルチプロセッサ情報処理方式において、 処理ユニットＵは、実行中のタスクが中断または終了し
   、実行を待っているタスクの中から次に実行するタスク
   を選択する時、中断前に実行していた処理ユニットがＵ
   であるタスクまたは、中断時間があらかじめ定めた時間
   以上であるタスク、あるいは初めて実行されるタスクを
   選択することを特徴とするマルチプロセッサにおけるタ
   スク割り当て制御方式。