JPH0376497B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜技術分野＞ 本発明は、マイクロコンピユータのシステム管
理プログラムに有効なマルチ・タスク制御用機能
を内蔵したコンピユータ周辺デバイスに関するも
のである。

＜従来技術＞ マイクロコンピユータ・システムにおいて、１
つのCPUによつて複数のタスクを同時に処理さ
せるには、プログラムが複雑で大容量になりやす
く、またタスクの切換えを行なうプログラムの設
計も難しくなる。そこで、コンピユータ・システ
ムのOS（オペレーテイング・システム）によるマ
ルチ・タスク制御が必要となる。

従来、このOSはマスタCPUが管理するメモリ
空間上におかれているため、タスクの切換えをマ
スタCPU自身が行なつていた。従つて、マイク
ロコンピユータのような小さいメモリ空間しか持
たないシステムでは、ユーザー・プログラムをお
くためのメモリ空間にも制約を与えた。また、実
行させるタスクを決定するための優先度の比較演
算をマスタCPUが行なわねばならず、タスク切
換えのためのオーバーヘツドが大きかつた。

＜発明の目的＞ 本発明は、タスクの優先度の比較はマスタ
CPUとは別に実行されるため、マスタCPUのユ
ーザー・プログラムの処理速度を向上させること
が可能であり、またマスタCPUが実行している
タスクを切換える手段として割込み信号を用いて
いるため、多くの汎用マイクロコンピユータに適
用できる、有用なマルチ・タスク制御用デバイス
を提供するものである。

＜実施例＞ 以下図面に従つて本発明の一実施例を説明す
る。

第１図はマイクロコンピユータ・システムとし
ての構成例を示す図である。素子（又は装置）１
は、本発明に係るマルチ・タスク制御を実現する
ための独立したマルチ・タスク・サポート・プロ
セツサとして構成されたものであり、他の周辺デ
バイスと同様、入出力素子の形態で供給される。
以下本デバイスをマルチ・タスク制御用素子と呼
ぶ。マスタCPU２，プログラム・メモリ
（ROM）３，データ・メモリ（RAM）４及び他
のＩ／Ｏ等の周辺入出力素子５は、周知のマイク
ロコンピユータ・システムとして具備されるもの
であり、マルチ・タスク制御用素子１とともにバ
ス６を介して相互に接続される。プログラム・メ
モリ３は、マルチ・タスク制御用素子１の初期化
プログラムと複数のタスクをそれぞれ独立してプ
ログラムしている。

マルチ・タスク制御用素子１は、マスタCPU
２により実行されるこれら複数のタスクの管理を
マスタCPU２以外で行なう独立機能素子であり、
タスクのスケジユーリング機能（優先度順又は時
分割による実行タス占有不可コードをセツトして
（ステツプ64）、メインルーチンに戻る。空き領域
が見つかれば、コマンドを実行したタスクが要求
したサイズだけメモリマツプMEMMAP上の対
応したビツトに“１”をセツトする（ステツプ
65）。そして、コマンドを実行したタスクのタス
ク制御ブロツクTCB内の占有メモリ先頭アドレ
スおよび占有メモリ・サイズの領域（第３図
参照）にそれぞれの値を設定し（ステツプ66）、
次にコマンド・パラメータ・レジスタCPIOに占
有メモリ・先頭アドレスを書込む。書込まれば、
コマンド／ステータス・クの切換え）、タスク間
の同期・通信機能（各タスク間でデータの送受信
を行ない、タスクの実行中断，実行再開を決定）、
メモリ管理機能（各タスクの使用メモリ領域の重
複使用の禁止）、時計機能（内蔵タイマによる時
刻のセツト）等を有している。つまり、このマル
チ・タスク制御用素子１は、マルチ・タスクの制
御機能をコンピユータ・システムのOS自身のも
つ機能とせず、その機能を有する周辺デバイスと
した点に特色がある。

第２図はマルチ・タスク制御用素子１の内部構
成例を示すブロツク図である。

マルチ・タスク制御用素子１はマスタCPU２
からアクセス可能なレジスタ群を備えている。

コマンド・パラメータ・レジスタCPIOは、マ
スタCPU２からコマンド実行時に入力するパラ
メータや、実行後に出力するパラメータを保持す
る。コマンド／ステータス・レジスタCNSTは書
込み時にはコマンド書込み用として、読出し時に
は実行したコマンドの実行情報を格納するための
レジスタとして機能する。新スタツク・ポイン
タ・レジスタSPNは、タスク切換え情報として
これから新らたに実行状態となるタスクのスタツ
ク・ポインタの値を出力するためのレジスタであ
る。また、旧スタツク・ポインタ・レジスタ
SPBは、タスク切換え情報として今まで実行状
態にあつたタスクのスタツク・ポインタの値を入
力するためのレジスタである。

マスタ割込み制御レジスタMICは本素子１に
おける、マスタCPU２に対する割込み発生を制
御するためのレジスタで、割込みベクタ・レジス
タMIVは割込みベクタ値を書込む。データ・レ
ジスタP1D，P2D，P3Dはポート１，ポート２お
よびポート３のデータ入出力のためのレジスタで
ある。ポート１とポート２はデータ入出力方向を
プログラムによつてビツト単位で設定できる８ビ
ツト入出力ポートであり、ポート３は１ビツトの
入力ポートである。ポート３はプログラムによつ
てイベント入力（ポート３への入力信号の遷移に
より停止状態のタスクをレデイー状態に移す）に
セツトすることが可能である。

以上のレジスタ群はマスタCPU２からアクセ
スされて、本素子１とマスタCPU２との間で情
報を相互に交換するために用いられる。データ・
バス・インターフエイスDBI，バス・タイミング
発生・制御回路BTGC，割込み制御回路INTC
は、マスタCPU２とのインターフエイス回路と
して備えされたものである。

タスク制御ブロツクTCB（１〜８）はタスクの
状態を保存するためのメモリ領域である。ここで
は８つまでのタスクを取扱うことが可能である。
各ブロツクは第３図に示されるように、タスク・
ステータス，タスク優先度，先にレデイーＱ
に接続されているタスクの番号，後にレデイー
Ｑに接続されているタスクの番号，タスクが占
有しているワーク・メモリの先頭アドレス，そ
のサイズ，使用しているメイル・ボツクス番号
，そしてタスク実行中断時のスタツク・ポイン
タ値を格納する領域を有している。

メイル・ボツクスMBXはタスク間でデータの
授受を行なうよう設けられたバツフア・メモリ領
域である。

メモリ・マツプMEMMAPはワーク・メモリ
を管理するためのメモリ領域であり、例えば第４
図のように32バイトから構成される。メモリ・マ
ツプMEMMAPにより256バイト単位のワーク・
メモリを管理することが可能である。ワーク・メ
モリを使用していないときその領域に対応するビ
ツトは“０”で、占有中であるときはそのビツト
が“１”にセツトされる。

タイマTMは時分割処理同一優先度のタスクを
一定時間毎に実行させる処理）等のために、素子
１内に割込み信号を発生させるためので、システ
ムクロツク領域SCAは同時にタイマTMの出力に
より計数される時，分，秒等の時刻データを格納
するメモリ領域である。

内部演算制御回路CONTは論理演算ユニツト
（ALU），本素子１のプログラムを格納する
ROM，一次記憶用のRAM，および各種制御の
ためのフラグ用レジスタ等を有してなる。

マスタCPU２からマルチ・タスク制御用素子
１へのアクセスは、実行中のタスクから発行され
るコマンドによつて行なわれ、マルチ・タスク制
御用素子１からマスタCPU２へのアクセスは、
マルチ・タスク制御用素子１の割込み信号発生に
基づいて行なわれる。第５図はコマンドの種類と
入力パラメータおよび出力パラメータを示す図で
ある。

基本的動作としては次のとおりである。なお、
タスク制御ブロツクTCBには各タスクの状態が
既に保存されているものとする。

マルチ・タスク制御用素子１は、実行可能状態
のタスクから優先度の一番高いタスクを選び出
し、登録されたそのタスクのスタツク・ポインタ
の値を新スタツク・ポインタ・レジスタSPNに
準備する。スタツク・ポインタの値を準備した
後、マルチ・タスク制御用素子１はマスタCPU
２に対し割込みを発生する。マスタCPU２は割
込み処理ルーチンを実行し、マルチ・タスク制御
用素子１にセツトされているスタツク・ポインタ
の値を自分のスタツク・ポインタにロードし、予
じめ書込まれていたレジスタの初期値をスタツク
からポツプしてレジスタを書換える。そしてマス
タCPU２の管理下において指定されたタスクを
実行する。

実行中のタスクからコマンド入力があるか、ま
たはタイマTMあるいはポート３への入力による
割込みがあるまで、マルチ・タスク制御用素子１
は待ち状態となる。ここで例えばコマンド入力が
あれば、マルチ・タスク制御用素子１はそのコマ
ンドを解析しコマンド処理を行なう。そして、こ
のコマンドがタスク切換え機能を含むものであれ
ば、次に切換えるべきタスクのスタツク・ポイン
タの値を新スタツク・ポインタ・レジスタSPN
にセツトし、マスタCPU２に対し割込み発生す
る。この割込みによつてマスタCPU２は現在実
行中のタスクの実行を停止し、次に実行すべきタ
スクのスタツク・ポインタ値をマルチ・タスク制
御用素子１から読出す。

以下フローチヤートを参照してさらに詳しく説
明する。

第６図はマルチ・タスク制御用素子１のメイン
ルーチンの動作を説明するフローチヤート，第７
図〜第２１図は各コマンド０〜14による処理ルー
チンの動作を説明するフローチヤート，第２２図
はタスク切換えルーチンの動作を説明するフロー
チヤート，第２３図はポート３へのイベント入力
による割込み処理ルーチンの動作を説明するフロ
ーチヤート，第２４図はタイマTMによる割込み
処理ルーチンの動作を説明するフローチヤートで
ある。

第６図において、システムに電源が投入される
と、本マルチ・タスク制御用素子１はリセツト動
作を行ない内部の各機能素子を初期化する（ステ
ツプ）。そして、マスタCPU２からコマンドが
コマンド／ステータス・レジスタCNSTに書込ま
れるのを待つ（ステツプ）。コマンドが書込ま
れると、各コマンド・コードに対応したコマンド
処理を行なう（ステツプ）。

コマンド０（コマンド名：INIT，第７図フロー
チヤート）は、マルチ・タスク制御用素子１の初
期化を行なうためのコマンドであり、マルチ・タ
スク制御用素子１がマスタCPU２に対して割込
みを発生するときにマスタCPU２へ出力するベ
クタ値、マルチ・タスク制御用素子１が管理する
ワーク・メモリ領域の先頭アドレスとその大き
さ、及びタスクの優先度を各タスクに対して登録
するためのコマンドである。

このコマンドが実行されると、入力データのエ
ラーを調査し（ステツプ）、もし入力データに
誤りがあれば、エラーコードをコマンド／ステー
タス・レジスタCNSTにセツトする（ステツプ
）。

入力データに誤りがなければ、コマンド・パラ
メータ・レジスタCPIOに送られたデータから、
割込みベクタ値を割込みベクタレジスタMIVに
書込み（ステツプ）、またワーク・メモリ領域
の先頭アドレスとその大きさのデータをもとにし
てメモリ・マツプMEMMAPを初期化する（ス
テツプ）。そして、書込まれたタスクの優先度
をもとにして各タスク制御ブロツクTCBを作成
する（ステツプ）。そして、優先度の高い順に
並べてレデイーＱを構成する（ステツプ）。こ
のとき、タスク制御ブロツクTCB内の，に
よつて順序づけを行なう。生成後は正常終了コー
ドをコマンド／ステータス・レジスタCNSTにセ
ツトし（ステツプ）、内部演算制御回路CONT
のTSKCHGフラグをリセツトして（ステツプ
）、第６図のメインルーチンに戻る。

エラーコードをコマンド／ステータス・レジス
タCNSTにセツトした場合も同様にTSKCHGフ
ラグをリセツトしてメインルーチンに戻る。

コマンド１（コマンド名：TSTR，第８図フロ
ーチヤート）は、初期化したマルチ・タスク制御
用素子１を実行状態に移すためのコマンドであ
る。

このコマンド１では、コマンド０の処理が実行
済かどうかのチエツクを行ない（ステツプ）、
実行済の場合のみ、レデイーＱの先頭に接続され
ているタスク（一番優先度の高いタスク）を実行
状態に移すためTSKCHGフラグ（内部演算制御
回路CONTの制御フラグ）をセツトして（ステ
ツプ）、第６図のメインルーチンに戻る。実行
済でない場合は、コマンド／ステータス・レジス
タCNSTにエラーコードをセツトし（ステツプ
）、メインルーチンに戻る。

以上のコマンド０，１およびマルチ・タスク制
御用素子１への書込み情報は、例えば第１図のプ
ログラム・メモリ３の初期化プログラムに予じめ
格納され、タスク内容に応じてプログラム変更が
可能であり、マルチ・タスク制御用素子１はこれ
により種々に初期化設定することができる。

コマンド２（コマンド名：TCRT，第９図タイ
ムチヤート）は初期設定の後、任意にタスクを生
成するためのコマンドであり、入力データとして
生成するタスクの番号およびその優先度が本素子
１のコマンド・パラメータ・レジスタCPIOに書
込まれる。

このコマンド２が実行されると、入力データに
エラーがないかの検査を行ない（ステツプ）、
エラーがあればコマンド／ステータス・レジスタ
CNSTにエラーコードを書込む（ステツプ）、
エラーがなければ、入力データで指定されたタス
クのタスク制御ブロツクTCBを生成する（ステ
ツプ）。

タスク制御ブロツクTCB中のタスク／ステー
タス（第３図参照）には次の４つのフラグが含
まれる。

RUNフラグはタスクが実行状態にあることを
示す。

READYフラグはタスクがレデイー状態にあつ
てレデイーＱに接続されていることを示す。

PENDWフラグはメツセージ受信待ち状態にあ
ることを示す。

SUSPENDフラグはタスクが停止状態にある
ことを示す。

上記タスク制御ブロツクTCBの生成時（ステ
ツプ）、同時にその中のREADYフラグをセツ
トする。

そして、タスクの優先度が高い順にレデイーＱ
に再接続する（ステツプ）。次にコマンド／ス
テータス・レジスタCNSTに正常終了コードをセ
ツトし（ステツプ）、実行状態のタスクとレデ
イーＱの先頭に接続されているタスクの優先度を
比較させるためのTSKCHGフラグをセツトして
（ステツプ）、第６図のメインルーチンに戻る。

コマンド３（コマンド名：TDEL，第１０図タ
イムチヤート）は不要のタスクを消去するための
コマンドで、消去するタスクの番号を入力データ
として実行する。

入力データにエラーがないかの検査（ステツプ
〓〓）において、エラーがあればコマンド／ステー
タス・レジスタCNSTにエラーコードがセツトさ
れ（ステツプ〓〓）、第６図のメインルーチンに戻
る。

エラーがなければ、消去するタスクが占有して
いたワーク・メモリを解放するため、このタスク
のタスク制御ブロツクTCB中にある占有メモリ
先頭アドレスおよび占有メモリ・サイズを読
出し、このデータに基づいてメモリマツプ
MEMMAP上で対応した領域を“０”クリアす
る（ステツプ〓〓）。ついでこのタスクがレデイー
状態にあれば、消去するタスクのタスク制御ブロ
ツクTCBをレデイーＱから切離し（ステツプ
〓〓）、このタスク制御ブロツクTCBのすべてをク
リアする（ステツプ〓〓）。終われば、コマンド／
ステータス・レジスタCNSTに正常終了コードを
セツトして（ステツプ〓〓）、メインルーチンに戻
る。

コマンド４（コマンド名：TRSM，第１１図フ
ローチヤート）は、入力データで指定されたタス
ク番号を持つ待機または停止中のタスクをレデイ
ー状態（再起動可動状態）にするためのコマンド
である。タスク番号を入力データとして実行す
る。

コマンド４が実行されると、まず入力データに
エラーがないかの検査が行なわれ（ステツプ〓〓）、
エラーがあればコマンド／ステータス・レジスタ
CNSTにエラーコードを設定して（ステツプ〓〓）、
メインルーチンに戻る。

エラーがなければ、指定されたタスクの
PENDWフラグまたはSUSPENDフラグをリセ
ツトするとともにREADYフラグをセツトし、か
つこのタスク制御ブロツクTCBをタスクの優先
度の高い順序でレデイーＱに接続する（ステツプ
〓〓）。そして正常終了コードをコマンド／ステー
タス・レジスタCNSTにセツトし（ステツプ〓〓）、
実行状態のタスクとレデイーＱの先頭に接続され
ているタスクの優先度を比較するためTSKCHG
フラグをセツトし（ステツプ〓〓）メインルーチン
に戻る。

コマンド５（コマンド名：TSPD，第１２図フ
ローチヤート）は、入力データで指定されたタス
ク番号を持つ実行状態あるいはレデイー状態にあ
るタスクを停止状態にするためのコマンドであ
る。

このコマンド５が実行されると、入力データの
エラーを検査し、エラーがあればコマンド／ステ
ータス・レジスタCNSTにエラーコードを設定し
てメインルーチンに戻る（ステツプ〓〓，〓〓）。

エラーがなければ、まず、入力データによつ
て、停止状態になるタスクをポート３からの入力
信号（外部イベント）によりレデイー状態にする
（再起動）という指定がされているかどうかのチ
エツクを行なう（ステツプ〓〓）。外部イベントの
指定がなければステツプ〓〓の処理へスキツプす
る。指定がある場合は、他のタスクが既に外部イ
ベントを使用しているかどうかの検査を行ない
（ステツプ〓〓）、使用されていれば、コマンド／ス
テータス・レジスタCNSTにエラーコードをセツ
トして（ステツプ〓〓）メインルーチンに戻る。使
用されていなければ、ポート３の入力信号の遷移
による内部割込みをイネーブルにする（ステツプ
〓〓）。すなわち、本コマンド５の入力データ設定
により外部イベント起動の指定が可能である。

そして、スキツプした場合を含めて次に、その
タスク制御ブロツクTCB中のRUNフラグ（指定
したタスクが実行状態にある場合）または
READYフラグ（レデイー状態にある場合）をリ
セツトし、SUSPENDフラグをセツトする（ス
テツプ〓〓）。終われば、コマンド／ステータス・
レジスタCNSTに正常終了コードをセツトする
（ステツプ〓〓）。そして指定されたタスクがレデイ
ー状態にある場合を考慮して、このタスクをレデ
イーＱから切離し、レデイーＱに接続されている
タスク制御ブロツクTCBを再度優先度順になら
び換え（ステツプ〓〓）、実行状態のタスクとレデ
イーＱの先頭に接続されているタスクの優先度を
比較するためのTSKCHGフラグをセツトして
（ステツプ〓〓）、メインルーチンに戻る。

コマンド６（コマンド名：TPRI，第１３図フ
ローチヤート）は、入力データで指定された番号
のタスクの優先度を変更するコマンドである。

入力データにエラーがあるかの検査（ステツプ
〓〓）において、エラーがある場合はコマンド／ス
テータス・レジスタCNSTにエラーコードをセツ
トして（ステツプ〓〓）メインルーチンに戻る。

エラーがない場合、指定されたタスクのタスク
管理ブロツクTCB内の優先度（第３図参照）
を入力データの変更優先度の値に書換える（ステ
ツプ〓〓）。次に、レデイーＱに接続されているタ
スク管理ブロツクTCBを優先度順にならび換え
（ステツプ〓〓）、コマンド／ステータス・レジスタ
CNSTに正常終了コードをセツトする（ステツプ
〓〓）。そして、実行状態のタスクとレデイーＱの
先頭に接続されているタスクの優先度を比較する
ためにTSKCHGフラグをセツトして（ステツプ
〓〓）、メインルーチンに戻る。

コマンド７（コマンド名：TSLI，第１４図フロ
ーチヤート）は、入力データで指定された優先度
を持つタスク群のマスタCPU占有時間を制限す
るためのコマンドである。すなわち、このコマン
ドは同一優先度のタスクの時分割処理を指定す
る。時分割処理は、指定した優先度より高い優先
度を持つレデイー状態のタスクが存在しない場合
に限り有効である。より高い優先度を持つレデイ
ー状態のタスクが存在すれば、そのタスクが実行
され時分割処理は無効となるが、高い優先度のタ
スクがなくなれば有効となる。

このコマンド７が実行されると、まず、入力デ
ータのエラーが検査される（ステツプ〓〓）。エラ
ーが検出された場合は、コマンド／ステータス・
レジスタCNSTにエラーコードがセツトされ（ス
テツプ〓〓）、メインルーチンに戻る。

エラーが検出されなければ、入力データが時分
割処理をキヤンセルする指定であるのかどうかを
判定する（ステツプ〓〓）。キヤンセルの場合は、
内部演算制御回路CONT内にある時分割制御用
レジスタSLICNTおよびSLIPRIを“０”クリア
する（ステツプ〓〓，〓〓）。入力データが新たに時
分割処理の設定を指定する場合は、その入力デー
タからタスクのCPU占有時間を制御用レジスタ
SLICNTに設定し（ステツプ〓〓）、時分割処理を
行なうタスクの優先度をもう一つの制御用レジス
タSLIPRIに設定する（ステツプ〓〓）。そして最後
にコマンド／ステータス・レジスタCNSTに正常
終了コードをセツトして（ステツプ〓〓）メインル
ーチンに戻る。

コマンド８（コマンド名：CSET，第１５図フ
ローチヤート）は、マルチ・タスク制御用素子１
内に設けられた時計に時刻を設定するためのコマ
ンドである。マスタCPU２から本素子１内のコ
マンド・パラメータ・レジスタCPIOに、入力デ
ータとして時，分，秒データを書込みコマンドを
実行する。

入力データのエラーが検査されて（ステツプ
〓〓）、エラーが検出された場合はコマンド／ステ
ータス・レジスタCNSTにエラーコードがセツト
されて（ステツプ〓〓）、メインルーチンに戻る。

エラーがなければ、システム・クロツク領域
SCAに時，分，秒のデータが移される（ステツ
プ〓〓）。そしてコマンド／ステータス・レジスタ
CNSTに正常終了コードをセツトして（ステツプ
〓〓）メインルーチンに戻る。この時計は後述する
タイマ割込みルーチンにより刻々計時される。

コマンド９（コマンド名：CGET，第１６図フ
ローチヤート）は、上記の時計から現在の時刻を
読出すためのコマンドである。

このコマンド９が実行されると、システム・ク
ロツク領域SCAから時，分，秒のデータが、マ
スタCPU２からアクセス可能なコマンド・パラ
メータ・レジスタCPIOに移される。移した後は
コマンド／ステータス・レジスタCNSTに正常終
了コードをセツトして（ステツプ60）メインルー
チンに戻る。

コマンド10（コマンド名：MALC，第１７図フ
ローチヤート）は、マルチ・タスク制御用素子１
が管理しているワーク・メモリ領域の中から、コ
マンドを実行したタスクに対して要求されたサイ
ズのワーク・メモリの使用を許可するコマンドで
ある。コマンド・パラメータ・レジスタCPIOに
要求するワーク・メモリ数（100H単位）を書込
みコマンドを実行する。

コマンド10が実行されると、入力データのエラ
ー検出が行なわれる（ステツプ〓〓）、エラーが検
出されれば、コマンド／ステータス・レジスタ
CNSTにエラーコードをセツトして（ステツプ
〓〓）メインルーチンに戻る。

エラーが検出されなければ、メモリマツプ
MEMMAPを調査し、要求されたワーク・メモ
リが空いているかどうかのチエツクを行なう（ス
テツプ〓〓）。空き領域がなければコマンド／ステ
ータス・レジスタCNSTにメモリレジスタCNST
に正常終了コードをセツトし（ステツプ〓〓）メイ
ンルーチンに戻る。

コマンド11（コマンド名：MREL，第１８図フ
ローチヤート）は、占有していたワーク・メモリ
領域を開放するためのコマンドである。

コマンド11を実行したタスクがワーク・メモリ
を占有していなければ（ステツプ〓〓）、コマン
ド／ステータス・レジスタCNSTにエラーコード
をセツトして（ステツプ〓〓）メインルーチンに戻
る。

既にワーク・メモリが占有されていれば、コマ
ンドを実行したタスクのタスク制御ブロツク
TCB内に登録されている占有メモリ先頭アドレ
スおよび占有メモリ・サイズのの領域の値を
参照し、メモリマツプMEMMAP上の対応した
ビツトを“０”にリセツトする（ステツプ〓〓）。
そして、タスク制御ブロツクTCB内の占有メモ
リ先頭アドレス及び占有メモリ・サイズの領
域をクリアする（ステツプ〓〓）。最後にコマン
ド／ステータス・レジスタCNSTに正常終了コー
ドをセツトして（ステツプ〓〓）、メインルーチン
に戻る。

上述のようにタスクからメモリを要求する場合
には、マルチ・タスク制御用素子１に対してコマ
ンド10（メモリ占有コマンド，MALC）を実行す
る。また、タスクが使用していたメモリが不要に
なり解放したい場合には、コマンド11（メモリ解
放コマンド，MREL）を実行する。

このようにマルチ・タスク制御用素子１は、こ
れらコマンド10，11によつて、予じめ登録された
64Kバイトまでのワーク用メモリ領域を100Hバ
イト単位で使用中か否かを判断し、タスクから要
求されたサイズの空き領域を探し出して、タスク
に割付ける機能を有する。

この機能は、限られたメモリ空間を複数のタス
クで有効に利用するのに効果を発揮し、またお互
いのタスク間で同一メモリ領域を重複して使用す
ることを防止するのに役立つ。なお、マルチ・タ
スク制御用素子１へのワーク・メモリ領域の設定
は、マルチ・タスク制御用素子１の初期設定時
（コマンド０の実行時）に行なわれる。

コマンド12（コマンド名：POST，第１９図フ
ローチヤート）は、本マルチ・タスク制御用素子
１内に設けられたメイルボツクスMBXと呼ばれ
るメモリ領域に、データを送るためのコマンドで
ある。メイルボツクスMBXはこのコマンド12を
実行したタスクと別タスク（次に説明するコマン
ド13実行）とのメツセージ中継点となる。５個の
メイルボツクスMBX１〜MBX５中の１個を指
定できる。コマンド・パラメータ・レジスタ
CPIOに使用するメイル・ボツクスMBXの番号，
および指定したメイル・ボツクスMBXへ送るデ
ータを書込み、コマンドを実行する。

コマンド12が実行されると、入力データのエラ
ーを検査し（ステツプ〓〓）、エラーが検出されれ
ばコマンド／ステータス・レジスタCNSTにエラ
ーコードをセツトして（ステツプ〓〓）メインルー
チンに戻る。

エラーが検出されなければ、送信データを指定
された番号のメイル・ボツクスMBXに書込む
（ステツプ〓〓）。そして次に、既にコマンド13が実
行され、コマンド12の実行によつてデータが指定
のメイル・ボツクスMBXに送られてくるのを待
つているタスクがあるかどうかを調査する（ステ
ツプ〓〓）。これはすべてのタスクのタスク制御ブ
ロツクTCB内のタスク・ステータ中の
PENDWフラグおよびメイル・ボツクス番号と
を参照して行なわれる。しかし送信待ちのタスク
がない場合はステツプ〓〓へスキツプする。送信待
ちのタスクがある場合（本実施例では１個のみを
計している）は、送信待ちのタスクのタスク制御
ブロツクTCB内のPENDWフラグをリセツト，
またREADYフラグをセツトし、レデイーＱを優
先度順に接続しなおす（ステツプ〓〓）。

そして送信待ちのタスクがある場合、ない場合
共に、コマンド／ステータス・レジスタCNSTに
正常終了コードをセツト（ステツプ〓〓）、さらに
TSKCHGフラグをセツトして（ステツプ〓〓）メ
インルーチンに戻る。

コマンド13（コマンド名：PEND，第２０図フ
ローチヤート）は別タスクより、指定したメイ
ル・ボツクスMBXを介してデータを受け取るコ
マンドである。コマンド・パラメータ・レジスタ
CPIOにデータを受け取るメイル・ボツクス
MBXの番号を書込みコマンドを実行する。コマ
ンド13が実行されると、まず入力データのエラー
検査が行なわれ（ステツプ〓〓）、エラーがあれば
コマンド／ステータス・レジスタCNSTにエラー
コードをセツトして（ステツプ〓〓）、メインルー
チンに戻る。

エラーが検出されなければ、指定したメイル・
ボツクスMBXにデータが既に書込まれているか
どうかチエツクする（ステツプ〓〓）。もし書込ま
れていなければ、RUNフラグをリセツト，
PENDWフラグをセツトし（ステツプ〓〓）、また
TSKCHGフラグをセツトする（ステツプ〓〓）。
そして次に、コマンド／ステータス・レジスタ
CNSTにデータ未着コードをセツトし（ステツプ
〓〓）、メインルーチンに戻る。既にデータが書込
まれていれば、コマンド・パラメータ・レジスタ
CPIOに指定したメイル・ボツクスMBXに書込
まれているデータを転送し（ステツプ〓〓）、コマ
ンド／ステータス・レジスタCNSTに正常終了コ
ードをセツトして（ステツプ〓〓）、メインルーチ
ンに戻る。

コマンド14（コマンド名：PMOD，第２１図フ
ローチヤート）は、ポート１とポート２のデータ
入出力方向を設定するコマンドである。コマン
ド・パラメータ・レジスタCPIOにポート１とポ
ート２との入出力方向を指定するためのコードを
設定してコマンドを実行する。

コマンド・パラメータ・レジスタCPIOに設定
されたコードに基づきポート１とポート２の入出
力方向を指定し（ステツプ〓〓）、コマンド／ステ
ータス・レジスタCNSTに正常終了コードをセツ
トして（ステツプ〓〓）、メインルーチンに戻る。

タスクから発行された上記任意のコマンド０〜
14の処理ルーチンを実行し、第６図のメインルー
チンに戻ると、まずコマンド／ステータス・レジ
スタCNSTにエラーコードがセツトされているか
どうかの判定を行なう（ステツプ〓〓）。エラーコ
ードがセツトされていればステツプ〓〓へスキツプ
し、もしエラーコードがセツトされていなけれ
ば、次にTSKCHGフラグがセツトされているか
どうか判定する（ステツプ〓〓）。TSKCHGフラ
グをセツトが“０”であればステツプ〓〓へスキツ
プし、“１”であればタスク切換えルーチンを実
行する（ステツプ〓〓，タスク切換えルーチンは第
２２図のフローチヤートに詳しく述べられる）。
ステツプ〓〓またはステツプ〓〓からスキツプして、
あるいはタスク切換えルーチン（ステツプ〓〓）が
実行されてメインルーチンに戻ると、次のコマン
ド受け入れ準備を行ない（ステツプ〓〓）、
TSKCHGフラグをリセツトする（ステツプ〓〓）。
そして、ステツプに戻り、次のコマンド受け入
れ待ち状態となる。

上記したようにコマンド処理ルーチンで
TSKCHGフラグがセツト（“１”）されれば、タ
スク切換えルーチンを実行する。第２２図のフロ
ーチヤートにおいて、タスク切換えルーチンに入
ると、まずコマンド１（初期設定終了および実行
開始）の実行時かどうかのチエツクを行なう（ス
テツプ〓〓）。

コマンド１の実行時であればステツプ 100 へ
スキツプし、以降の処理により、先にコマンド０
（初期設定）で登録したタスクの中から、レデイ
ー状態にありかつ優先度の最も高いタスクを実行
させるべくマスタCPU２に割込み信号を発生す
る。まず、レデイーＱの先頭に接続されているタ
スクのタスク制御ブロツクTCBをレデイーＱか
ら切離し（ステツプ 100 ）、このタスク制御ブロ
ツクTCB内のタスク・スタツク・ポインタ
（第３図参照）の値を新スタツク・ポインタ・レ
ジスタSPNに書込む（ステツプ 101 ）。そして、
タスク制御ブロツクTCB内のタスク・ステータ
スにRUNフラグをセツトして（ステツプ 102
）、マスタCPU２に対して割込み信号を発
生する（ステツプ 103 ）。

マスタCPU２は、この割込み信号に基づ
くマスタCPU２側のタスク切換え割込みルーチ
ンにより新しいタスクのスタツク・ポインタの値
を読込み、割込みルーチンのリターンと同時に、
マスタCPU２の管理下においてそのタスクを実
行する。

コマンド１の実行時以外では、タスクが実行状
態かどうか検査される（ステツプ〓〓）。実行状態
でない場合、ステツプ〓〓へスキツプし、旧スタツ
ク・ポインタ・レジスタSPBのデータを、前ま
で実行状態にあつたタスクのタスク制御ブロツク
TCB内のタスク・スタツク・ポインタ領域に
書込み、保存する。この後、ステツプ 100 〜
103 の処理を通して別のタスクを実行するため、
マルチ・タスク制御用素子１からマスタCPU２
に割込み信号を発生する。

タスクが実行状態（RUN状態）であれば、時
分割処理のタイム・アツプ時間かどうか検査され
る（ステツプ〓〓）。時分割処理指定のタスクがタ
イムアツプした時にはステツプ〓〓へスキツプす
る。このスキツプルーチンは後に説明する第２４
図フローチヤートのタイム割込み処理中でしか通
らない。

タイム・アツプ時でなければ、レデイーＱに接
続されているタスクがあるかどうかの検査を行な
う（ステツプ〓〓）。なければ、すなわち、現在実
行状態のタスク以外に実行待ち（レデイー）状態
のタスクがなければ、第６図のメインルーチンに
戻る。レデイーＱに接続されているタスクがあれ
ば、次に、実行状態のタスクの優先度とレデイー
Ｑの先頭に接続されているタスクの優先度とを比
較する（ステツプ〓〓）。実行状態のタスクの優先
度の方が高ければ、同じく第６図のメインルーチ
ンに戻る。ステツプ〓〓，〓〓でメインルーチンに戻
れば、割込み信号が発生されず、現在実行
中のタスクがそのまま実行を続行することとな
る。

レデイーＱの先頭に接続されているタスクの優
先度の方が高ければ、実行中のタスクのタスク制
御ブロツクTCBをレデイーＱに接続するととも
に、RUNフラグをリセツトする（ステツプ〓〓）。
そして、旧スタツク・ポインタ・レジスタSPB
のデータをタスク・制御ブロツクTCBのタス
ク・スタツク・ポインタ領域に保存し（ステツ
プ〓〓）、以降のステツプ 100 〜 103 の処理を通
して割込みを発生させる。なお、ステツプ 100
〜 103 において、新しく実行状態となる別のタ
スクは、前述したようにレデイーＱの先頭に接続
されているタスクで、コマンド実行等により最も
優先度が高くなつたタスクである。割込み信号
INTを発生した後は第６図のメインルーチンに
戻り、次のコマンド受け入れ準備を行なう（第６
図ステツプ〓〓）。

第２３図，第２４図は第６図のメインルーチン
に対する割込み処理ルーチンのフローチヤートで
ある。

第２３図はポート３への入力による割込み処理
で、コマンド５（タスクの停止，第１２図のフロ
ーチヤート）によつて停止状態にあるタスクを外
部イベント起動するものである。

ポート３に入力されている信号の遷移によつて
このルーチンが起動される。このルーチンでは、
コマンド５で外部イベント起動を設定しているタ
スクのタスク制御ブロツクTCBを優先度順でレ
デイーＱに接続し（ステツプ 104 ）、そのタスク
制御ブロツクTCB内のSUSPENDフラグをリセ
ツト，READYフラグをセツトする（ステツプ
105 ）。すなわち、これによつて停止状態のタス
クが再起動可能状態となるわけで、これが終れば
割込み処理ルーチンからリターンする。

第２４図はタイマによる割込み処理で、第２図
のタイマTMからの信号を内部割込み信号とし
て、これが一定時間単位で発生するとタイマ割込
み処理ルーチンに入る。

タイマTMから内部割込み信号が発生すると、
まず、システム・クロツク領域SCAに登録され
ている時計の値（時，分，秒のデータ）を進める
（ステツプ 106 ）。次にコマンド７（タスクの時分
割処理の設定，第７図フローチヤート）で設定さ
れたレジスタSLIPRIに登録されている優先度と、
現在実行状態のタスクの優先度とを比較する（ス
テツプ 107 ）。時分割処理は指定した優先度より
高いレデイー状態のタスクが存在しない場合に限
り有効である。より高い優先度を持つレデイー状
態のタスクが存在すれば、そのタスクが実行され
時分割処理は無効となるが、高い優先度のタスク
がなくなれば有効となる。上記ステツプ 107 の
比較は、レジスタSLIPRIに登録されている優先
度のタスクが実行中であるかどうか検査すること
と同等であり、時分割処理指定タスクが実行状態
にない場合は直ちに割込み処理ルーチンからリタ
ーンする。

レジスタSLIPRIに登録されている優先度と現
在実行状態のタスクの優先度と一致、つまり、現
在実行状態のタスクが時分割処理指定のタスクで
あれば、レジスタSLICNTで登録されている時
間が経過したかどうかの判定を行なう（ステツプ
108 ）。経過していなければ、この割込み処理
ルーチンからリターンする。すなわち、マルチ・
タスク制御用素子１はメインルーチンに戻り次の
コマンド受け入れ待ち状態となり、マスタCPU
２は時分割処理指定の現在実行状態にあるタスク
を続けて実行する。

登録された時間が経過したときは、実行状態の
タスクのタスク制御ブロツクTCBをレデイーＱ
の末尾に接続するとともに、RUNフラグをリセ
ツト，READYフラグをセツトし（ステツプ 109
）、第２２図のタスク切換えルーチンをコール
する（ステツプ 110 ）。

第２２図フローチヤートにおいて、時分割処理
指定のタスクがタイム・アツプした場合は、ステ
ツプ〓〓からステツプ〓〓へスキツプする。そしてス
テツプ〓〓〜 103 の処理を行なう。これらによつ
て、前まで実行状態にあつたタスクのタスク・ス
タツク・ポインタ領域に旧スタツク・ポイン
タ・レジスタSPBのデータを保存する（ステツ
プ〓〓）とともに、時分割処理に指定された同じ優
先度を持つタスクのタスク制御ブロツクTCBを
レデイーＱから切離し（ステツプ 100 ）、このタ
スク制御ブロツクTCB内のタスク・スタツク・
ポインタ領域のデータを新スタツク・ポイン
タ・レジスタSPNに書込む（ステツプ 101 ）。
そして最後にタスク・ステータスにRUNフラ
グをセツトする（ステツプ 102 ）。こうしたタス
ク切換えルーチンを行なつたのち割込みからリタ
ーンする。マスタCPU２では上述したマルチ・
タスク制御用素子１の動作により、時分割処理に
指定した別のタスクを実行することとなる。

上述のように本実施例のマルチ・タスク制御用
素子１は同時に最大８個までのタスクをサポート
することができる。８個を越えるタスクをサポー
トさせるには、必要に応じてコマンド２（タスク
の生成），コマンド３（タスクの消去）によりタス
クを生成，消去し、タスクの入れ換えを行なえば
よい。そして、マルチ・タスク制御用素子１によ
り各タスクは優先度順にマスタCPU２の占有権
を割当てられる。また、コマンド７（タスクの時
分割処理の設定）により、同一優先度の複数のタ
スクを時分割方式でスケジユーリングすることも
可能である。なお、各タスクの優先度はタスク生
成時に設定されるが、コマンド６（タスクの優先
度変更）によりマスタCPU２のプログラム実行
中にも変更可能である。

時分割処理の開始時、タスクの実行順序はコマ
ンド０（初期設定）またはコマンド２（タスクの生
成）により生成したタスクの順序に従う。タスク
実行中でコマンド７（タスクの時分割処理の設定）
を実行すれば、実行したタスクの優先度と時分割
指定優先度とが等しい場合には、実行した時点か
ら時分割処理が有効となる。

コマンド12（メツセージの送信），コマンド13
（メツセージの受信）により、マルチ・タスク制
御用素子１のメイル・ボツクスMBXを利用して
タスク間のデータ（メツセージ）の授受が行なえ
る。

コマンド12を実行した際、実行したタスクより
も高い優先度を持つタスクが既にコマンド13を実
行して待機状態にあれば、タスク切換えにより待
機していたタスクが実行を開始する。低い優先度
をもつタスクがコマンド13により待機中であれ
ば、そのタスクはレデイー状態になるだけで、本
コマンド12を実行したタスクがそのまま実行を継
続する。コマンド12を実行した際、コマンド13が
実行されていなければ、データ（メツセージ）は
メイル・ボツクスMBXに保存され、同様にその
ままタスクの実行が継続される。

コマンド13を実行した際、既に指定したメイ
ル・ボツクスMBXにデータ（メツセージ）が届
いている場合には、そのタスクがコマンド・パラ
メータ・レジスタCPIOより、直ちに届いている
データ（メツセージ）を読出すことができる。

また、コマンド13の待機機能を利用すれば、タ
スク間のデータ通信だけでなく、タスク間の同期
および相互排除を行なうことが可能である。な
お、タスク間の同期および相互排除において、メ
イル・ボツクスMBXに書込まれるデータはダミ
ーデータで実際のタスク処理には使用しなくても
よい。

２個のタスクが処理の都合上、実行順序を制御
しなければならない場合がある。例えば、一方の
タスクの処理が終了するまで他方のタスクの処理
を行なわずに待たせる場合、コマンド12，コマン
ド13を次のように利用してお互いの同期をとるこ
とができる。

タスク２、コマンド13を実行。タスク２はメ
ツセージ未着のため待機状態となる。

タスク１の処理をタスク２の処理よりも
先に実行する。

タスク１、コマンド12を実行。タスク２の処
理の実行を許可する。

タスク２の処理を実行。

次に相互排除であるが、複数のタスクが１つの
共通の資源、例えばＩ／Ｏ，メモリ等を利用する
上で同時利用を禁止する必要がある場合がある。
例として、プリンタの同時使用を禁止する場合、
次のようにして互いに排除することができる。

タスク１、コマンド12を実行。

タスク１、コマンド13を実行。既にコマンド
12が実行されているため待機状態にはならず、
排他部分をロツク。

タスク２、コマンド13を実行。このコマンド
13によりタスクは待機状態となる。

タスク１、プリンタ使用。

タスク１、コマンド12を実行。排他部分のロ
ツク解除、同時にタスク２の排他部分をロツ
ク。

タスク２、プリンタ使用。

タスク２、コマンド12を実行、排他部分のロ
ツク解除。

上述のようにしてタスク間の同期および相互排
除を行なうこともできる。

なお、本実施例におけるマルチ・タスク制御用
素子１はハードウエアを１個のLSI上に集積化し
たものであるが、適宜回路要素を組合せ、装置と
するようにして何ら差支えない。

＜発明の効果＞ 以上のように本発明のデバイスは、マスタ
CPUと組合せてマルチ・タスク・システムを構
成すると、元来マスタCPU自身が実行していた
タスクの優先度の比較演算を本デバイスが実行す
るので、マスタCPUはこの時間をユーザー・プ
ログラムの実行に当てることができ、マスタ
CPUの使用効率が向上する。さらに、本デバイ
スは、タスクの優先度の比較を行なつた結果、マ
スタCPUに対してタスク切換えの必要が生じた
とき割込み信号を発生してそのタイミングを知ら
せる方式を採つているので、汎用マイクロコンピ
ユータに適用が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のデバイスを使用したシステム
構成例を示す図、第２図は本発明の一実施例にお
けるデバイスの内部構成例を示すブロツク図、第
３図は第２図のタスク制御ブロツクTCB領域を
説明する図、第４図は第２図のメモリ・マツプ
MEMMAP領域を説明する図、第５図は本デバ
イスで使用されるコマンドと入力パラメータおよ
び出力パラメータを説明する図、第６図は本デバ
イスのメインルーチンの動作を説明するフローチ
ヤート、第７図〜第２１図は各コマンドによる処
理ルーチンの動作を説明するフローチヤート、第
２２図はタスク切換えルーチンの動作を説明する
フローチヤート、第２３図はイベント入力による
割込み処理ルーチンの動作を説明するフローチヤ
ート、第２４図はタイマ割込み処理ルーチンの動
作を説明するフローチヤートである。 １……マルチ・タスク制御用素子、２……マス
タCPU、３……プログラム・メモリ、４……デ
ータ・メモリ、INTC……割込み制御回路、
……割込み信号、TCB……タスク制御ブロツク、
CONT……内部演算制御回路、MIV……マスタ
割込み制御レジスタ、CPIO……コマンド・パラ
メータ・レジスタ、CNST……コマンド／ステー
タス・レジスタ、SPN……新スタツク・ポイン
タ・レジスタ、SPB……旧スタツク・ポイン
タ・レジスタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 単一のマスタCPUにより時分割実行される
   複数のタスクの管理を上記マスタCPU以外で行
   なうデバイスであり、上記タスクの優先度の比較
   を行なうための演算制御手段、および上記演算結
   果に基づき本デバイスより上記マスタCPUに対
   し実行中のタスク切換え用割込みを発生させるた
   めの手段とを備えてなり、上記マスタCPUとは
   独立して処理を実行することを特徴とするマル
   チ・タスク制御用デバイス。