JPH04128959A - マルチプロセッサシステムにおける負荷分配方法 - 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】 〔概　要〕 外部入出力装置を介して処理すべき情報を連続的に受け
とり、その情報をシステムバスで相互に接続された複数
のプロセッサで分散処理を行なうマルチプロセッサシス
テムにおいて、各プロセッサに負荷を分配する方法に関
し、 プロセッサの数或いは処理すべき事象が増えても、その
ためにシステムの性能の低下およびハードウェアの増大
を招くことのない負荷分配方法を提供することを目的し
、 少なくとも１つの入出力部と複数のプロセッサとがシス
テムバスで相互に接続されたマルチプロセッサシステム
における負荷分配方法であって、処理すべき情報を持つ
入出力部が該複数のプロセッサのすべてに向けて処理要
求を発し、該処理要求に対して該複数のプロセッサのそ
れぞれが自己の負荷状況に応じて該処理要求に対する返
答を該入出力部へ向けて発し、該入出力部が、最先に受
けとった該返答を発したプロセッサへの処理依頼を該プ
ロセッサへ向けて発する各段階を具備して構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、外部入出力装置を介して処理すべき情報を連
続的に受けとり、その情報をシステムバスで相互に接続
された複数のプロセッサで分散処理を行なうマルチプロ
セッサシステムにおいて、各プロセッサに負荷を分配す
る方法に関する。この形式のマルチプロセッサシステム
は、例えば、複数の回線についての処理を高速に行なう
必要のある回線自動切替制御装置における回線の監視お
よび自動切替処理に用いられる。

〔従来の技術〕

第１図は前述したマルチプロセッサシステムの構成の一
例を表わす図である。入出力部１０と複数ノフロセッサ
１２と共有メモリ１４はシステムバス１６で相互に接続
されている。入出力部１ｏは外部装置から処理すべき事
象を次々に受けとり、各プロセッサ１２の負荷の状況に
応じて分配する。この場合、入出力部１０は各プロセッ
サ１２の負荷の状態を常に把握し、各プロセッサに均一
に負荷を分散させて効率化をはかる必要がある。

入出力部１０に各プロセッサの負荷を把握させ処理を依
頼するプロセッサを決定させる手法として、従来２つの
手法が知られている。その１つは、入出力部１０が各プ
ロセッサを順次ポーリングして各プロセッサの負荷状況
を知り、処理を依頼するプロセッサを決定する手法（以
下ポーリング方式と略称する）であり、他の１つは、各
プロセッサごとに処理の受け付は可否を示す変数をレジ
スタに格納し、入出力部１０がそのレジスタを順次スキ
ャンして処理を依頼するプロセッサを決定する手法（以
下スキャン方式と略称する）である。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述した方式のいずれにおいても、ポーリングまたはス
キャンの対象となるプロセッサの数を予め認識しておく
必要がある。また、プロセッサの数が増えるとポーリン
グまたはスキャンの対象が増えるため、入出力部１０の
負荷およびシステムバスの使用率が高くなり、そのため
システム性能の低下をまねくという問題がある。

また例えば、回線自動切替装置のように、非同期で入力
される複数チャンネルの事象を処理しなければならない
場合、入出力部１０をチャンネル数だけ設けてシステム
バスに接続する構成とすると、各入出力部１０において
把握する負荷の状況に不一致を生じて制御が混乱する。

したがってこれを避けるために第５図に示すように負荷
の分配を管理するディストリビュータ２０を新たに設け
て一元的な管理をする必要が生じ、そのためハードウェ
アの規模が増大するという問題を生じる。

したがって本発明の目的は、プロセッサの数或いは処理
すべき事象の点数が増えても、そのたｔにシステムの性
能の低下およびハードウェアの増大を招くことのない負
荷分配方法を提供することにある。

口課題を解決するための手段〕 前述の目的を達成する本発明に係るマルチプロセッサシ
ステムにおける負荷分配方法の第１は、少なくとも１つ
の入出力部と複数のプロセッサとがシステムバスで相互
に接続されたマルチプロセッサシステムにおける負荷分
配方法であって、処理すべき情報を持つ入出力部が該複
数のプロセッサのすべてに向けて同報通信で処理要求を
発し、該処理要求に対して該複数のプロセッサのそれぞ
れが自己の負荷状況に応じて該処理要求に対する返答を
該入出力部へ向けて発し、該入出力部が、最先に受けと
った該返答を発したプロセッサへの処理依頼を該プロセ
ッサへ向けて発する各段階を具備することを特徴とする
ものである。

本発明の方法の第２は、該入出力部のバス使用優先度を
該プロセッサのバス使用優先度よりも高く設定し、処理
すべき情報を持つ入出力部が該複数のプロセッサのすべ
てに向けて同報通信で処理要求を発し、該処理要求を受
けた該複数のプロセッサのそれぞれが自己の負荷状況に
応じて該処理要求に対する返答を該入出力部へ向けて発
し、該入出力部が、最先に受けとった該返答を発したプ
ロセッサへの処理依頼をすべてのプロセッサへ向けて同
報通信で発し、該処理要求に続けて他のプロセッサへの
処理依頼を受けとったプロセッサは返答の発行を中止す
る各段階を具備することを特徴とするものである。

本発明の方法の第３は、処理すべき情報を持つ入出力部
が複数のプロセッサのすべてに向けて同報通信で処理要
求を発し、該処理要求に対して該複数のプロセッサのそ
れぞれが自己の負荷状況に応じて該処理要求に対する返
答を該入出力部および他のすべてのプロセッサに向けて
同報通信で発し、該入出力部が、最先に受けとった該返
答を発したプロセッサへの処理依頼を該プロセッサへ向
けて発し、該処理要求に続けて他のプロセッサからの返
答を受けとったプロセッサは返答の発行を中止する各段
階を具備することを特徴とするものである。

〔作　用〕

システムバスを介しての同報通信、すなわち、システム
バスを介して同一のメツセージを複数の宛先へ伝達する
場合のシステムバスの占有度は特定の宛先へ伝達する６
場合のシステムバスの占有度と同じである。したがって
、前述した本発明に係るいずれの方法においてもシステ
ムバスの占有度は小さい。また、処理要求を発した直後
の各プロセッサの負荷状況に応じた分配を行なう方式で
あるから、入出力部をシステムバスに複数個接続するこ
とが可能であり、ディストリビユータ等の特別なハード
ウェアを必要としない。

〔実施例〕

第２図は本発明の第１の実施例としての第１図に示した
マルチプロセッサシステムにおける負荷分配方法にもと
づく処理を説明するための図である。図中、入出力部１
０とプロセッサ１２の相互のメツセージの受授■〜［Ｆ
］はすべてシステムバス１６ヲ介して行なわれる。また
、入出力部１０は１つだけ示されているが、複数個の入
出力部１０がシステムバス１６に接続されても良く、そ
の場合は各入出力部１０がそれぞれ独自に以下に説明す
る順序で負荷の分配を行なう。これらのことは後に説明
する他の実施例においても同様である。

本実施例においては、まず、入出力部１０が外部装置（
図示せず）から処理すべき事象を受信したら（■）、シ
ステムバス１６に接続されたすべてのプロセッサ１２に
対して、プロセッサを特定しない同報通信により処理す
べき事象があることを通知する（■）。通知を受けた各
プロセッサ１２は自己の負荷状況に応じて通知を８した
入出力部１０に対して返答を返す（■■■）。入出力部
１０は最も早く到達した返答の発信元のプロセッサ１２
（図の例ではＣＰＵ＃　０　）を処理を割り当てるべき
プロセッサと決定し、そのプロセッサへ処理依頼を発す
る（■）。

前述の方法において、通知を受けたプロセッサが負荷状
況に応じた返答を返す方法としては、２つの方法がある
。１つは自己の負荷状況に余裕があって新たな処理を受
け入れることが可能な状況であれば、直ちに返答を返し
、それ以外は返答を返さないという方法である。他の１
つ１よ、自己の負荷の量に応じたタイミングで返答を返
す方法、すなわち、負荷の量がゼロまたは所定量以下で
あれば直ちに返答を返し、負荷の量が多ければ多い程長
い遅延時間の経過後に返答を返す方法である。

後者では処理時間が多少長くなる傾向があるが、負荷を
すべてのプロセッサに対して一様に分散させることので
きる利点がある。なお、以下の実施例においても前述の
２つの方法が適用される。

第３図は本発明の第２の実施例にもとづく処理を説明す
るための図である。この実施例においては入出力部１０
のバス使用権はプロセッサ１２のそれよりも高く設定さ
れている。したがって、入出力部１０とプロセッサ１２
とでバスの使用要求が競合した場合、入出力部１０にバ
スが与えられる。手順において、処理すべき事象を受信
した（■）入８力部１０が全プロセッサ１２に同報通信
を行ない（■）、各プロセッサ１２が返答を返そうとす
るまでは前述の実施例と同じである。返答を受けた人８
力装置１０はそれを発したプロセッサ（図の例ではＣＰ
ＩＩ＃Ｏ）への処理依頼をすべてのプロセッサ１２に対
して同報通信する。そこで、返答を返そうとするＣｐＨ
＃０以外のプロセッサ（ＣＰＵ＃１〜＃ｎ）と処理依頼
を出そうとする入出力部１０とでシステムバス１６の取
り合いが起こるわけであるが、入出力部１０のバス使用
権の方が高く設定されているので、他のプロセッサにお
いては返答を送るよりも先に処理依頼が受信される。プ
ロセッサ１２は自己の返答が実際にバスへ８カされる前
に別のプロセッサへの処理依頼が受信されたら返答の送
出を中止するようにプログラムされている。したがって
処理が割り当てられるプロセッサ（ＣＰＵ＃　Ｏ）以外
のプロセッサ（ＣＰＵ＃１〜＃ｎ）は返答のためにバス
を使用することはなくなり（■■）前述の第１の実施例
よりもさらにバスの使用率が低減される。

第４図に本発明の第３の実施例における負荷の分配を説
明するための図である。処理すべき事象を受信した（■
）入出力部１０が全プロセッサ１２へ同報通信する（■
）。各プロセッサはそれに対する返答を宛先を入出力部
１０および他のすべてのプロセッサ１２として同報通信
しようとする（■）。

したがって、最も早く返答したプロセッサ（図の例では
ＣＰＵ＃Ｏ）からの返答は、入出力部１０で受信される
とともに他のプロセッサ１２において自己の返答をバス
へ出力する前に受信される。この場合には返答を中止す
るようにプログラムされているので、第２の実施例と同
様、ＣＰυ＃Ｏ以外のプロセッサが返答のためにバスを
使用することはなくなり　（■■）、バスの使用率が低
減される。

前述の第１〜第３の実施例において、入出力装置１０か
ら事象を通知する同報通信の宛先を事象毎にプロセッサ
の一部に限定することも可能であり、そうすれば事象毎
に処理を分配するプロセッサを区分することが可能とな
る。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、負荷を分配する側（
外部入出力部等）が分配対象のプロセッサの数や負荷状
況を認識する必要がない為、プロセッサの増設等に柔軟
に対応可能となる。また、プロセッサの増加による分配
処理のオーバーヘットの増加がない為、多数のプロセッ
サを実装したマルチプロセッサシステムにおいて、高速
で効率の高い負荷分配を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はマルチプロセッサシステムのｉｔの一例を表わ
す図、 第２図は本発明の第１の実施例の動作を説明するための
図、 第３図は本発明の第２の実施例の動作を説明するための
図、 第４図は本発明の第３の実施例の動作を説明するための
図、 第５図は従来の負荷分配方法の一例を表わす図。 図において、 １０・・・入出力部、 １６・・・システムバス。 １２・・・プロセッサ、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも１つの入出力部（１０）と複数のプロセ
   ッサ（１２）とがシステムバス（１６）で相互に接続さ
   れたマルチプロセッサシステムにおける負荷分配方法で
   あって、 処理すべき情報を持つ入出力部（１０）が該複数のプロ
   セッサ（１２）のすべてに向けて同報通信で処理要求を
   発し、 該処理要求に対して該複数のプロセッサ（１０）のそれ
   ぞれが自己の負荷状況に応じて該処理要求に対する返答
   を該入出力部（１０）へ向けて発し、該入出力部（１０
   ）が、最先に受けとった該返答を発したプロセッサ（Ｃ
   ＰＵ＃０）への処理依頼を該プロセッサ（ＣＰＵ＃０）
   へ向けて発する各段階を具備することを特徴とするマル
   チプロセッサシステムにおける負荷分配方法。 ２、少なくとも１つの入出力部（１０）と複数のプロセ
   ッサ（１２）とがシステムバス（１６）で相互に接続さ
   れたマルチプロセッサシステムにおける負荷分配方法で
   あって、 該入出力部（１０）のバス使用優先度を該プロセッサ（
   １２）のバス使用優先度よりも高く設定し、処理すべき
   情報を持つ入出力部（１０）が該複数のプロセッサ（１
   ２）のすべてに向けて同報通信で処理要求を発し、 該処理要求を受けた該複数のプロセッサ（１２）のそれ
   ぞれが自己の負荷状況に応じて該処理要求に対する返答
   を該入出力部（１０）へ向けて発し、該入出力部（１０
   ）が、最先に受けとった該返答を発したプロセッサ（Ｃ
   ＰＵ＃０）への処理依頼をすべてのプロセッサ（１２）
   へ向けて同報通信で発し、該処理要求に続けて他のプロ
   セッサへの処理依頼を受けとったプロセッサは返答の発
   行を中止する各段階を具備することを特徴とするマルチ
   プロセッサシステムにおける負荷分配方法。 ３、少なくとも１つの入出力部（１０）と複数のプロセ
   ッサ（１２）とがシステムバス（１６）で相互に接続さ
   れたマルチプロセッサシステムにおける負荷分配方法で
   あって、 処理すべき情報を持つ入出力前（１０）が複数のプロセ
   ッサ（１２）のすべてに向けて同報通信で処理要求を発
   し、 該処理要求に対して該複数のプロセッサ（１２）のそれ
   ぞれが自己の負荷状況に応じて該処理要求に対する返答
   を該入出力部（１０）および他のすべてのプロセッサに
   向けて同報通信で発し、 該入出力部（１０）が、最先に受けとった該返答を発し
   たプロセッサ（ＣＰＵ♯０）への処理依頼を該プロセッ
   サへ向けて発し、 該処理要求に続けて他のプロセッサからの返答を受けと
   ったプロセッサは返答の発行を中止する各段階を具備す
   ることを特徴とするマルチプロセッサシステムにおける
   負荷分配方法。 ４、前記処理要求を受けとったプロセッサは、自己の負
   荷状況が新たな処理要求を受け入れ可能な状況であると
   きのみ前記返答を発する請求項１、２または３記載の方
   法。 ５、前記処理要求を受け取ったプロセッサは自己の負荷
   の量に応じたタイミングで前記返答を発する請求項１、
   ２または３記載の方法。