JPH04264625A - レジスタ管理方式 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子計算機におけるレジ
スタ管理方式に関するものであり、特にタスクの切り替
えに伴うレジスタの内容の退避・復旧に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】プログラムの実行に際してはＣＰＵ内の
各種のレジスタが使用される。

【０００３】ところで、複数のタスクが交互に実行され
るシステムにあっては、実行が中断されるタスクの使用
していたレジスタの内容を後の実行の再開に備えて退避
しておく必要があり、また、実行が開始（再開）される
タスクについては、既に退避してあったレジスタの内容
をＣＰＵのレジスタに復旧する必要がある。

【０００４】従来、このようなレジスタの内容の退避・
復旧はタスクの切り替え時に全てのレジスタについて無
条件に行っていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のレジスタ管理方式にあっては、タスクの切り替え時に
全てのレジスタについて無条件に退避・復旧を行ってい
たため、全てのレジスタが実際には使用されていないこ
とを考慮すると、処理に無駄が多く、タスクの切り替え
時のオーバーヘッドを短縮できない要因の一つとなって
いた。

【０００６】特に、ＣＰＵの高性能化によりレジスタの
数は増加する傾向にあり、タスク切り替え時のオーバー
ヘッドの増大は避けられないものであった。また、タス
ク切り替え頻度の高いリアルタイムマルチタスク処理に
おいてはこれらの欠点が顕著となり、性能低下を招いて
いた。

【０００７】なお、浮動小数点レジスタ等の特殊なレジ
スタに関しては、これを使用するか否かを事前に宣言す
ることによって無駄な退避・復旧を行わないようにした
方式も存在するが、汎用レジスタについては効果はなか
った。

【０００８】本発明は上記の点に鑑み提案されたもので
あり、その目的とするところは、本当に必要なレジスタ
のみを退避・復旧の対象とすることにより、タスク切り
替え時のオーバーヘッドの減少を図ることのできるレジ
スタ管理方式を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、ＣＰＵの各レジスタに対して最後に書き込
みを行ったタスクの識別コードを記憶しておく書き込み
タスク識別レジスタと、現在実行中のタスクの識別コー
ドを記憶しておくカレントタスク識別レジスタと、現在
実行中のタスクからレジスタに対する書き込みもしくは
読み出しが行われようとする際に該当する書き込みタス
ク識別レジスタの識別コードとカレントタスク識別レジ
スタの識別コードとを比較する比較回路と、比較結果が
不一致の場合、該当するレジスタの内容を退避領域に退
避し、読み出しにあっては更に退避領域から該当するレ
ジスタの内容をレジスタに復旧するレジスタ退避・復旧
回路とを備えるようにしている。

【００１０】

【作用】本発明のレジスタ管理方式にあっては、ＣＰＵ
の各レジスタに対して最後に書き込みを行ったタスクの
識別コードを書き込みタスク識別レジスタが記憶し、現
在実行中のタスクの識別コードをカレントタスク識別レ
ジスタが記憶し、現在実行中のタスクからレジスタに対
する書き込みもしくは読み出しが行われようとする際に
比較回路が該当する書き込みタスク識別レジスタの識別
コードとカレントタスク識別レジスタの識別コードとを
比較し、比較結果が不一致の場合、レジスタ退避・復旧
回路が該当するレジスタの内容を退避領域に退避し、読
み出しにあっては更に退避領域から該当するレジスタの
内容をレジスタに復旧する。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例につき図面を参照して
説明する。

【００１２】図１は本発明のレジスタ管理方式の一実施
例を示す構成図である。

【００１３】図１において、ＣＰＵ１の内部には、プロ
グラムカウンタＰＣ，スタックポインタＳＰ，プログラ
ムステータスワードＰＳＷ等の制御レジスタ３と、汎用
レジスタ（Ｒ０〜Ｒ３１）４とが設けられている。

【００１４】一方、汎用レジスタ４には、各汎用レジス
タＲ０〜Ｒ３１毎にそのレジスタに最後に書き込みを行
ったタスクの識別コードを記憶しておく書き込みタスク
識別レジスタ（ＷＴＩ０〜ＷＴＩ３１）５が対応して設
けられており、また、現在実行中のタスクの識別コード
を記憶しておくカレントタスク識別レジスタ（ＣＴＩ）
６が設けられている。なお、タスクの識別コードとして
は、主記憶２上にタスク毎に設けられたタスク制御ブロ
ック９〜１１のアドレスを用いることとする。タスク制
御ブロック９〜１１にはＣＰＵ１内の制御レジスタ３の
内容を退避するための制御レジスタ退避領域９ａ〜１１
ａと、汎用レジスタ４の内容を退避するための汎用レジ
スタ退避領域９ｂ〜１１ｂとが設けられている。

【００１５】また、ＣＰＵ１内には、現在実行中のタス
クから汎用レジスタ４に対する書き込みもしくは読み出
しが行われようとする際に該当する書き込みタスク識別
レジスタ５の識別コードとカレントタスク識別レジスタ
６の識別コードとを比較する比較回路７と、比較結果が
不一致の場合、該当する汎用レジスタ４の内容を主記憶
２上の各タスク制御ブロック９〜１１の汎用レジスタ退
避領域９ｂ〜１１ｂに退避し、読み出しにあっては更に
汎用レジスタ退避領域９ｂ〜１１ｂから該当するレジス
タの内容を汎用レジスタ４に復旧するレジスタ退避・復
旧回路８とが設けられている。

【００１６】以下、上記の実施例の動作を具体的に説明
する。

【００１７】このシステムを制御するオペレーティング
システム（図示せず）は、タスクの切り替えを行う毎に
、カレントタスク識別レジスタ６が、ＣＰＵ１を使用す
るタスクのタスク制御ブロック９〜１１のアドレスを示
すように制御する。また、オペレーティングシステムは
、新たにタスクを生成する場合、これに対応するタスク
制御ブロックを作成すると共に、その中の制御レジスタ
退避領域および汎用レジスタ退避領域に、そのタスクが
走行する時の各レジスタの初期値を設定する。

【００１８】今、タスク制御ブロック９に対応するタス
クが走行していると仮定する。

【００１９】このタスクの走行中に汎用レジスタ４のう
ちのＲ０〜Ｒ５に書き込みを行ったとすると、書き込み
タスク識別レジスタ５のうちの対応するＷＴＩ０〜ＷＴ
Ｉ５にはタスク制御ブロック９のアドレスが格納されて
いる。

【００２０】ここで、タスク切り替えが発生し、ＣＰＵ
１をタスク制御ブロック１０に対応するタスクに割り当
てたとする。

【００２１】この場合、オペレーティングシステムはこ
の時点での制御レジスタ３の内容をそれまでＣＰＵ１を
使用していたタスクに対応するタスク制御ブロック９内
の制御レジスタ退避領域９ａに退避する。

【００２２】次いで、新しくＣＰＵ１を割り当てるタス
クに対応するタスク制御ブロック１０内の制御レジスタ
退避領域１０ａの内容を、ＣＰＵ１の制御レジスタ３に
設定（復旧）すると共に、カレントタスク識別レジスタ
６にタスク制御ブロック１０のアドレスを設定する。

【００２３】こうして、タスク制御ブロック１０に対応
するタスクの実行を開始する。

【００２４】この時、従来技術であれば汎用レジスタ４
の退避・復旧も同時に行っていたが、本発明では行わな
い。

【００２５】タスク制御ブロック１０に対応するタスク
が走行し始めた後、汎用レジスタ４のＲ２に書き込みを
行うものとする。

【００２６】これにより、比較回路７が動作する。

【００２７】この時、カレントタスク識別レジスタ６の
内容はタスク制御ブロック１０のアドレスを示している
。

【００２８】これに対して、書き込みタスク識別レジス
タ５のＷＴＩ２は、先にこれに書き込みを行ったタスク
に対応するタスク制御ブロック９のアドレスが格納され
ている。

【００２９】このため、比較回路７はこの違いを検出し
、これによってレジスタ退避・復旧回路８が動作する。

【００３０】レジスタ退避・復旧回路８は、先ず、汎用
レジスタ４のＲ２の内容を、書き込みタスク識別レジス
タ５のＷＴＩ２が示すタスク制御ブロック９内の汎用レ
ジスタ退避領域９ｂのＲ２の領域に退避する。

【００３１】その後、汎用レジスタ４のＲ２に対する書
き込みを実行させる。

【００３２】これと同時に、書き込みタスク識別レジス
タ５のＷＴＩ２にカレントタスク識別レジスタ６の内容
を転記する。

【００３３】その後、汎用レジスタ４のＲ２に書き込み
・読み出しを行う場合は、比較回路７は一致を出力する
ため、退避・復旧は行われることなく、通常のレジスタ
アクセス動作を行う。

【００３４】次に、タスク制御ブロック１０に対応する
実行中のタスクが汎用レジスタ４のＲ３を読み出そうと
したとする。

【００３５】この時、上述したのと同様に、カレントタ
スク識別レジスタ６と書き込みタスク識別レジスタ５の
ＷＴＩ３の内容が異なるので、汎用レジスタ４のＲ３の
内容をタスク制御ブロック９内の汎用レジスタ退避領域
９ｂのＲ３の領域に退避する。

【００３６】読み出しの場合は、更に、カレントタスク
識別レジスタ６が示すタスク制御ブロック１０内の汎用
レジスタ退避領域１０ｂのＲ３の内容を汎用レジスタ４
のＲ３に転記（復旧）すると共に、書き込みタスク識別
レジスタ５のＷＴＩ３にカレントタスク識別レジスタ６
の内容を転記する。

【００３７】この後、汎用レジスタ４のＲ３の読み出し
処理を実行させる。

【００３８】以後は、汎用レジスタ４のＲ３に書き込み
・読み出しを行っても、比較回路７は一致を検出するた
め、通常のレジスタアクセス動作を行う。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のレジスタ
管理方式にあっては、タスク切り替え時には制御レジス
タ等の必要最小限のレジスタの退避・復旧のみを行い、
汎用レジスタ等については実行中に書き込みもしくは読
み出しの必要が生じた時点で最初の１回だけ退避・復旧
を行えばよいため、タスク切り替え時のオーバーヘッド
が大幅に減少すると共に、不要なレジスタの退避・復旧
をしない分だけトータルの性能向上が図れるという効果
がある。

【００４０】本発明は特にタスク切り替えが頻繁に発生
するリアルタイムマルチタスク処理において大きな効果
が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレジスタ管理方式の一実施例を示す構
成図である。

【符号の説明】

１………………ＣＰＵ ２………………主記憶 ３………………制御レジスタ ４………………汎用レジスタ ５………………書き込みタスク識別レジスタ６…………
……カレントタスク識別レジスタ７………………比較回
路 ８………………レジスタ退避・復旧回路９〜１１………
タスク制御ブロック ９ａ〜１１ａ…制御レジスタ退避領域 ９ｂ〜１１ｂ…汎用レジスタ退避領域

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ＣＰＵの各レジスタに対して最後に書
   き込みを行ったタスクの識別コードを記憶しておく書き
   込みタスク識別レジスタと、現在実行中のタスクの識別
   コードを記憶しておくカレントタスク識別レジスタと、
   現在実行中のタスクからレジスタに対する書き込みもし
   くは読み出しが行われようとする際に該当する書き込み
   タスク識別レジスタの識別コードとカレントタスク識別
   レジスタの識別コードとを比較する比較回路と、比較結
   果が不一致の場合、該当するレジスタの内容を退避領域
   に退避し、読み出しにあっては更に退避領域から該当す
   るレジスタの内容をレジスタに復旧するレジスタ退避・
   復旧回路とを備えたことを特徴とするレジスタ管理方式
   。
2. 【請求項２】　　制御レジスタはタスク切り替え時に無
   条件に退避・復旧し、汎用レジスタのみを実行中の退避
   ・復旧の対象としたことを特徴とする請求項１記載のレ
   ジスタ管理方式。
3. 【請求項３】　　タスクの識別コードとして対応するタ
   スク制御ブロックのアドレスを用いたことを特徴とする
   請求項１または２記載のレジスタ管理方式。