JPH05120039A - タスクスケジユーリング方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超高速処理を要求しているタスク８に対し、
資源の確保（実行可能状態設定１４）や資源の解放処理
１３、資源待ち状態設定処理１２を不要とすることによ
り、ＯＳのオーバヘッドをなくしタスクのスループット
を向上する。 【構成】 メモリや入出力装置等の資源待ちタスクのキ
ュー１８、通常の命令処理装置待ちタスクキュー１９の
ほかに、超高速処理装置（ＶＰＵ）待ちタスク専用キュ
ー２０を設け、２０上のタスク８には予めメモリ資源を
割り当てておき、タスクがＶＰＵ使用中（テーブル２）
からＶＰＵ待ちに移ったときも（処理９ａ）資源を解放
しない。なお、ディスパッチャ１１は通常命令装置の実
行（テーブル１）と待ち（テーブル１９）との間で定期
的にタスクを切換える。ＶＰＵ起動は１９を介して行わ
れ、優先順位の高いタスク８が１９に登録される（１
０）。実行タスク中ＶＰＵ要求１６は２と排他制御テー
ブル１５に登録される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ベクトル演算装置のよ
うな超高速処理装置を用いた計算機システムに適用され
るタスクスケジューリング方式に係り、特に、オペレー
ティングシステムのオーバヘッドをなくしてタスクのス
ループットを向上するタスクスケジューリング方式に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来のタスクスケジューリング方式とし
て、以下の方式が知られている。この方式は、「実行中
タスクが命令処理装置以外のシステム資源の割当て待ち
状態になった場合には、そのタスクにシステム資源待ち
状態設定処理を施し、システム資源待ちタスク管理テー
ブルに登録する。

【０００３】システム資源待ちタスク管理テーブルに登
録されたタスクは資源が与えられるまで実行されない。
そのため、そのタスクが既に有する資源に対し他タスク
より要求があった場合、そのタスクが既に有している資
源も同時に解放される。

【０００４】やがて、システム資源待ち状態のタスクに
そのタスクが要求しているシステム資源が割り当てられ
ると、実行可能状態設定処理により、このタスクは、実
行可能な状態となる。

【０００５】実行可能状態となったタスマは、処理を開
始するが、システム資源待ちタスク管理テーブルに登録
されていた時点で解放されてしまった他資源の再確保が
必要となり、再び他のシステム資源を持たなければなら
なくなる可能性をもつ。」という方式である。

【０００６】また、各資源をあるタスクが使用している
場合の排他制御処理では、従来からその資源を管理して
いる管理テーブル上にロックされていることを表示する
という方式が一般的である。

【０００７】なお、この種のタスクスケジューリング方
式及び排他制御処理方式は、倍風館発行、Ｊ．Ｌピータ
ーソン著「オペレーティングシステムの概念」第３５頁
〜第３７頁（文献１）や、ＡＤＤＩＳＯＮ ＷＥＳＬＥ
Ｙ社発行、Ｓａｍｕｅｌ Ｊ． Ｌｅｆｆｌｅｒ他著
「Ｔｈｅ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ
ａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ４．３ＢＳＤ ＵＮＩＸ
Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ」ｐｐ８８−８３，
１５８−１５９（文献２）に記載されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来方式では、以
下の問題があった。

【０００９】 実行中のタスクが、システム資源の割
当て待ち状態になった場合に発生する「システム資源待
ち状態設定処理」や、「システム資源待ち状態タスクが
有する資源を解放する処理」が必要である。

【００１０】 また逆に、システム資源待ち状態タス
クに対し、要求しているシステム資源を割り当て、タス
クを実行可能な状態にする時点に発生する「実行可能状
態設定処理」や、システム資源待ち状態の間、解放され
てしまった資源に対して、「資源を再確保する処理」な
どの処理が行なわなければならず、処理のオーバーヘッ
ドに関して配慮がなされていない。

【００１１】 また、要求をしていた資源以外の資源
（以前に解放されてしまっている）を再確保する際、そ
の再確保するシステム資源を他タスクが使用して、この
他タスクの処理の終了を再び待たなければならない可能
性があるということに対する配慮がなされていない。

【００１２】そのため、タスクが資源待ち状態になって
から実際に実行されるまでに大幅な時間を必要とする。

【００１３】 また、従来のロック処理は、資源を管
理している管理テーブル上にロックされていることを表
示するという方式である。しかし、超高速処理装置が複
数存在する場合、その管理テーブルを１つずつ辿ってか
ら、ロックの表示を確認すると、オーバーヘッドがかか
る。

【００１４】従って、本発明の目的は、上記従来技術の
問題点を解消し、実行中のタスクが超高速処理装置待ち
となったとき、システム資源待ち状態設定処理及びその
タスクの有する資源の解放処理を不要とし、または逆に
実行可能状態設定処理及び資源再確保処理を不要とし、
要求していた超高速処理装置以外の資源に対する待ち状
態が生じることもなく、システムのオーバヘッドをなく
してタスクのスループットを向上するタスクスケジュー
リング方式を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、命令処理装置と、超高速処理装置と、命
令処理装置割り当て待ちの全タスクを各タスクの優先順
位に従って登録している命令処理装置待ちタスク管理テ
ーブルと、前記命令処理装置待ちタスク管理テーブルに
登録されているタスクに対して優先順位に従ってタスク
の実行を開始させるタスクディスパッチャ部と、システ
ム資源の割り当て待ちのタスクを登録しているシステム
資源待ちタスク管理テーブルと、実行中タスクをシステ
ム資源待ち状態に変更するシステム資源待ち状態設定処
理部と、システム資源待ち状態のタスクを実行可能な状
態に変更する実行可能状態設定処理部とを有するタスク
スケジューリング方式において、超高速処理装置待ちの
タスクをタスクの優先順位に従って登録する超高速処理
装置待ちタスク管理テーブルと、実行中タスクを、シス
テム資源待ち状態設定処理及び資源の解放を行うことな
く超高速処理装置待ち状態に変更する超高速処理装置待
ち状態設定処理部と、超高速処理装置待ち状態のタスク
を実行可能な状態に変更する超高速処理装置実行可能状
態設定処理部とを備えたことを特徴とする。

【００１６】

【作用】上記構成に基づく作用を説明する。

【００１７】本発明によれば、命令処理装置を実行中の
タスクが超高速処理装置を要求したときに、他のタスク
がその超高速処理装置を使用中の間超高速処理装置の割
り当てを待機する場合は、そのタスクは、既存の「シス
テム資源待ち状態」ではなく、「超高速処理装置待ち状
態」とし、タスクの有する優先順位に従い、「超高速処
理装置待ちタスク管理テーブル」に登録される。登録す
る方法は、実行可能状態（命令処理装置の割り当て待ち
状態）になったタスクのタスク管理テーブルを、「命令
処理装置待ちタスク管理テーブル」へ登録する場合と同
様である。

【００１８】この「超高速処理装置待ち状態」は実行可
能状態の一部であると見なして、システム資源待ち状態
設定処理を無くし、そのタスクが既に有する資源の解放
は行なわない。また、その逆に、必要な資源を全て割り
当てておくことにより、要求している超高速処理装置が
割当てられさえすれば、直ちに処理を開始できる環境が
設定されている。

【００１９】その後、他タスクによる超高速処理装置の
使用が終了した時は、タスクスケジューラが「超高速処
理装置待ちのタスク管理テーブル」によりタスクの優先
順位に従って超高速処理装置を割り当てる。

【００２０】超高速処理装置が割り当てられたタスクに
対しては、そのタスクは実行可能状態のままであるため
（実行に必要な環境も設定されているため）、実行可能
状態設定処理は不要である。また他の資源は解放されて
いないので該他資源の再確保処理も不要である。従っ
て、要求していた超高速処理装置以外の資源に対する待
ち状態に陥ることはなく、オペレーティングシステムの
オーバヘッドを無くしてタスクのスループットをあげる
ことができる。

【００２１】また、実行可能状態でありながらも、超高
速処理装置待ちタスク管理テーブルと通常の実行可能の
命令処理装置待ちタスク管理テーブルとに分けて管理す
ることによって、通常の命令処理装置の割り当てを抑止
して、超高速処理装置を待つという状態は守られ、かつ
オペレーティングシステムのオーバーヘッドを小さくし
たことで超高速性が要求されているタスクに対し超高速
処理を実現する。 また、その超高速処理装置が命令処
理装置から起動される場合は、超高速処理装置待ちタス
ク管理テーブルから命令処理装置待ちタスク管理テーブ
ルに移すタスクを超高速処理装置の数のタスクに（例え
ば１タスクに）限定することで、命令処理装置待ちタス
ク管理テーブルには１つの超高速処理装置を使用しよう
とするタスクが１つしか入らないようにすることがで
き、このテーブル上のタスクは必ず超高速処理装置を独
占できる。従って、超高速処理装置に対する排他制御処
理を同時に容易に実現することができる。

【００２２】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図面によって詳述
する。

【００２３】図１は本発明のタスクスケジューリング方
式に使用する各テーブル及び各処理部の接続関係を示す
構成図であり、図２は本発明が適用されるシステムの構
成の一実施例を示す図であり、図３及び図４はベクトル
演算装置待ちタスクのタスクテーブルを管理するテーブ
ルに対して、タスク管理テーブルを登録したり、はずし
たりするときの処理を示したフローチャートである。

【００２４】本実施例は、図２に示すように、通常の
（並の処理速度の）命令処理装置（「ＣＰＵ」というこ
ともある）２１と、超高速処理装置であるベクトル演算
装置（「ＶＰＵ」ということもある）２２と、主記憶装
置２３と、拡張記憶装置２４と、入出力装置２５とで構
成される（この主記憶装置２３、拡張記憶装置２４、入
出力装置２５は、命令処理装置２１やベクトル演算装置
２２以外のシステム資源の例である。）システムでのス
ケジューリング方式の例である。

【００２５】このベクトル演算装置２２は、命令処理装
置２１によりハードウェア命令で起動され、その処理の
終了は割り込みによって命令処理装置へ告げられるとい
う特徴をもつハードウェアである。

【００２６】本実施例のタスクスケジューリング方式
を、図１のテーブル関連図を使用して説明する。

【００２７】まず、命令処理装置２１で実行中のタスク
（タスク管理テーブル１）が、システム資源の１つであ
る入出力装置２５を要求し、その資源（入出力装置）が
使用中であった場合には、このタスクは、システム資源
待ち状態設定処理部１２によって、「ＣＰＵとベクトル
演算装置以外のシステム資源を待つタスクのタスク管理
テーブルを管理するテーブル１８」（以下資源待ちテー
ブルと略す）に登録され、そのタスクはシステム資源待
ち状態となる。

【００２８】資源待ちテーブル１８には、入出力装置２
５を待つタスクのタスク管理テーブル４だけでなく、主
記憶装置２３待ちのタスクのタスク管理テーブル３や、
拡張記憶装置２４待ちのタスクのタスク管理テーブル
（図示せず）も登録される。これら、資源待ちテーブル
に登録されたタスクを、システム資源待ち状態タスクと
呼ぶ。

【００２９】システム資源待ち状態タスク４に対して
は、既に確保している主記憶装置内の領域２３などの資
源を解放する処理を施す（処理１３）。

【００３０】やがて、入出力装置２５が空くと、実行可
能状態処理部１４により、その入出力装置空き待ちのタ
スク（タスク管理テーブル４）を実行可能な状態にし、
「命令処理装置待ちタスクのタスクテーブルを管理する
テーブル（以下命令処理装置待ちタスク管理テーブル）
１９」に登録する。

【００３１】しかし、このタスクが実行を再開した場合
入出力装置２５は確保されても、主記憶装置上の領域２
３の空きを再び待つ可能性がある。

【００３２】一方、命令処理装置待ちタスク管理テーブ
ル１９には、命令処理装置２１が空くのを待っているタ
スクのタスク管理テーブル５，６，７が、タスクの優先
順位に従って登録されている。

【００３３】タスクディスパッチャ１１が、定期的に命
令処理装置２１上で実行しているタスク（タスク管理テ
ーブル１）と命令処理装置待ちタスク管理テーブル１９
上の最も優先順位の高いタスク（タスク管理テーブル
５）とを、定期的に入れ換える事で、タスクディスパッ
チ処理をおこなう。

【００３４】次に、命令処理装置２１上で実行している
タスク（タスク管理テーブル１）が、ハードウェア命令
で超高速処理装置であるベクトル演算装置２２を使用す
る要求を出すと（処理１６）、図３で示したフローチャ
ートの処理を行う（ステップ３０１）。

【００３５】まず、排他制御用テーブル１５で、ベクト
ル演算装置２２が他タスクに使用されているかどうかを
調べる（ステップ３０２）。

【００３６】この排他制御用テーブル１５には、現在ベ
クトル演算装置２２を使用しているタスク（タスク管理
テーブル２）あるいは、命令処理装置２１から間もなく
起動がかかるタスク７が示されている。

【００３７】ここでは、排他制御のため、「ベクトル演
算装置２２を使用しているタスク（タスクテーブル
２）」と、「命令処理装置待ちタスク管理テーブル１９
上のタスク（タスク管理テーブル７）」は、同時には、
どちらか一方しか存在しない。

【００３８】この排他制御用テーブル１５に、何もタス
ク管理テーブルが登録されていなかった場合は、要求を
だしたタスクは、ベクトル演算装置を使用することを登
録するために、排他制御用テーブル１５にタスク管理テ
ーブル１を登録する（ステップ３０４）。

【００３９】この排他制御用テーブル１５にタスク管理
テーブル２または７が登録されていた場合は、要求をだ
したタスクは、ベクトル演算装置待ちタスク管理テーブ
ル２０に、要求をだしたタスクのタスク管理テーブル１
を、そのタスクがもつ優先順位に基づいて登録する（ス
テップ３０３）、その際に、このタスク（タスク管理テ
ーブル１）は、資源待ち状態ではなく、命令処理装置待
ち状態とみなすため、従来行っていた資源待ち処理や、
それに伴う資源の解放は行わない。

【００４０】ベクトル演算装置２２の処理が終了した時
点で、ベクトル演算処理装置２２から命令処理装置２１
へ割り込みで知らせる（処理１７）。すると、本スケジ
ューラは図４のフローチャートで記した処理を行う（ス
テップ４０１）。

【００４１】即ち、ベクトル演算装置待ちタスク管理テ
ーブル２０を調べて登録されているタスク管理テーブル
８があれば（ステップ４０２）、そのタスク管理テーブ
ルの中で、優先順位の最も高いタスクを命令処理装置待
ちタスク管理テーブル１９に登録する（処理部１０）と
ともに、排他制御用テーブル１５にも登録する（ステッ
プ４０３）。そのときは、従来行っていた実行可能状態
処理１４をする必要がなく、また、ベクトル演算装置待
ちタスク管理テーブル２０に登録されているタスク管理
テーブル８のうち、優先度の高いタスクの資源は確保さ
れているので、再び他資源待ち状態になることはなく、
すぐに実行される。

【００４２】また、一定時間ごと（処理１１の一定時間
とは異なる）に、ベクトル演算装置２２上で実行するタ
スクを切り替える。

【００４３】このときはまず、排他制御用テーブル１５
に登録されているタスク（タスク管理テーブル２または
７）を、ベクトル演算装置待ちタスク管理テーブル２０
に登録する（処理部９，９ａ）。次に、ベクトル演算装
置待ちタスク管理テーブル２０に登録されているタスク
のタスク管理テーブル８を、排他制御用テーブル１５に
登録したのち、命令処理装置待ちタスク管理テーブル１
９に登録する（処理部１０）。

【００４４】ここで、処理部９と９ａの違いについて説
明する。今、同じＶＰＵ２２による処理をタスクＡから
タスクＢに交替させる場合を考える。前記のように、Ｖ
ＰＵ２２の起動は必ずＣＯＵ２１を介して行なわれる
が、タスクＡは、命令処理装置待ち状態にあるときには
管理テーブル１９上にあり（登録されており）、ＣＰＵ
２１を介して処理実行中のときには、管理テーブル１９
から管理テーブル２に移っている。そこで、管理テーブ
ル２０上のタスクＢは、このＶＰＵ２２を使用中のまた
は使用しようとしているタスクＡに当たって、このタス
クＡがテーブル１９上にあるときは、テーブル１９と２
０の間でタスクＡとＢを交換し（処理部９と１０）、一
方タスクＡがテーブル２上にあるときには、タスクＡを
テーブル２０に移すと共に（処理部９ａ）、タスクＢ自
身をテーブル１９に移し（処理部１０）、ここかららタ
スクＢがＣＰＵ２１を介して起動するものである。

【００４５】以上の実施例のように、本発明は超高速処
理を要求されているタスクに対して、オペレーティング
システムのオーバーヘッドを少なくし、処理の超高速化
の実現をすることに特徴がある。

【００４６】排他制御用テーブル１５を使用すること
で、ベクトル演算装置を使用するタスク（タスク管理テ
ーブル２）は１タスクに限定できるため、排他制御とし
ての目的も果たされている。

【００４７】

【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明のタ
スクスケジューリング方式によれば、超高速処理装置待
ちタスク管理テーブルを通常の命令処理装置待ちタスク
管理テーブル及びシステム資源待ちタスク管理テーブル
のほかに設けると共に、実行中タスクを、システム資源
待ち状態処理及び資源の解放を行うことなく超高速処理
装置待ち状態に変更する超高速処理装置待ち状態設定処
理部と、超高速処理待ち状態のタスクを実行可能な状態
に変更する超高速処理実行可能状態設定処理部とを設け
たので、超高速処理装置を使用しようとするタスクが超
高速処理装置を要求し、この超高速処理装置が他タスク
によって使用中で超高速処理装置の割り当てを待機する
場合、要求タスクの状態を、システム資源待ち状態にせ
ずに、実行可能状態のままにしたことで、システム資源
待ち状態に伴う他資源解放などの処理を無くし、その結
果オペレーティングシステムのオーバヘッドをなくしタ
スクのスループットを向上するという効果がある。

【００４８】また、実行可能状態でありながらも、超高
速処理装置待ちタスク管理テーブルと通常の実行可能の
命令処理装置待ちタスク管理テーブルとに分けて管理す
ることによって、通常の命令処理装置の割り当てを抑止
して超高速処理装置を待つという状態は守られ、かつオ
ペレーティングシステムのオーバーヘッドを小さくした
ことで超高速性が要求されているタスクに対し超高速処
理を実現するという効果がある。

【００４９】また、その超高速処理装置が命令処理装置
から起動される場合は、超高速処理装置待ちタスク管理
テーブルから命令処理装置待ちタスク管理テーブルに移
すタスクを１タスクのように制限することで、命令処理
装置待ちタスク管理テーブルには１つの超高速処理装置
について１つのタスクしか入らないようにすることがで
き、このテーブル上のタスクは必ず超高速処理装置を占
有できる。従って、超高速処理装置に対する排他制御に
関しても同時に容易に実現することができる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のタスクスケジューリング方式に用いる
テーブル及び処理部の接続関係を示す構成図である。

【図２】本発明が適用されるシステム構成の一実施例を
示す図である。

【図３】本発明の方式の一実施例による処理手順の一部
を示すフロー図である。

【図４】本発明の方式の一実施例による処理手順の他部
を示すフロー図である。

【符号の説明】

１ 現在、ＣＰＵで実行中のタスクのタスク管理テーブ
ル ２ 現在ベクトル演算装置を使用しているタスクのタス
ク管理テーブル ３ 主記憶装置待ちタスクのタスク管理テーブル ４ 入出力装置待ちのタスクのタスク管理テーブル ５ ＣＰＵ待ちタスクのうち、次にＣＰＵが割当てられ
るタスクのタスク管理テーブル ６ ＣＰＵ待ちタスクのタスク管理テーブル ７ ベクトル演算装置待ちタスクのうち、次に、ベクト
ル演算装置が割当てられるタスクのタスク管理テーブル ８ ベクトル演算装置待ちタスクのタスク管理テーブル ９，９ａ ベクトル演算装置待ち状態設定処理部 １０ ベクトル演算装置実行可能状態設定処理部 １１ ＣＰＵのディスパッチ処理を行うタスクディスパ
ッチャ １２ ＣＰＵとベクトル演算装置以外のシステム資源待
ち状態処理部 １３ ＣＰＵとベクトル演算装置以外のシステム資源を
待っているタスクが既に所有している資源を解放する処
理 １４ 実行可能状態処理部 １５ 排他制御用テーブル。ベクトル演算装置を使用し
ているタスクのタスク管理テーブル２、または次にベク
トル演算装置が割当てられるタスク管理テーブル７のう
ちのどちらか存在するテーブル（タスク管理テーブル
２，７はどちらか一方しか存在しない） １６ 命令処理装置からのベクトル演算装置の起動 １７ ベクトル演算装置の処理の終了を命令処理装置に
報告 １８ ＣＰＵとベクトル演算装置以外のシステム資源を
待つタスクのタスク管理テーブルを管理するテーブル
（資源待ちテーブル） １９ 命令処理装置待ちタスクのタスク管理テーブルを
管理するテーブル（命令処理装置待ちタスク管理テーブ
ル） ２０ ベクトル演算装置の空き待ちのタスクのタスク管
理テーブルを管理するテーブル（ベクトル演算装置待ち
タスク管理テーブル） ２１ 命令処理装置 ２２ 超高速演算装置（超高速処理装置）の１例として
のベクトル演算装置 ２３ 主記憶装置（２１・２２以外のシステム資源） ２４ 拡張記憶装置（２１・２２以外のシステム資源） ２５ 入出力装置（２１・２２以外のシステム資源）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡村 勝己 神奈川県横浜市中区尾上町６丁目81番地 日立ソフトウエアエンジニアリング株式会 社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 命令処理装置と、超高速処理装置と、命
   令処理装置割り当て待ちの全タスクを各タスクの優先順
   位に従って登録している命令処理装置待ちタスク管理テ
   ーブルと、前記命令処理装置待ちタスク管理テーブルに
   登録されているタスクに対して優先順位に従ってタスク
   の実行を開始させるタスクディスパッチャ部と、システ
   ム資源の割り当て待ちのタスクを登録しているシステム
   資源待ちタスク管理テーブルと、実行中タスクをシステ
   ム資源待ち状態に変更するシステム資源待ち状態設定処
   理部と、システム資源待ち状態のタスクを実行可能な状
   態に変更する実行可能状態設定処理部とを有するタスク
   スケジューリング方式において、超高速処理装置待ちの
   タスクをタスクの優先順位に従って登録する超高速処理
   装置待ちタスク管理テーブルと、実行中タスクを、シス
   テム資源待ち状態設定処理及び資源の解放を行うことな
   く超高速処理装置待ち状態に変更する超高速処理装置待
   ち状態設定処理部と、超高速処理装置待ち状態のタスク
   を実行可能な状態に変更する超高速処理装置実行可能状
   態設定処理部とを備えたことを特徴とするタスクスケジ
   ューリング方式。