JPH05143554A - マルチプロセツサシステムの制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】マルチプロセッサシステムにおいて共有記憶領
域のアクセス競合に伴うプロセッサの処理実行時のアク
セス待ち時間を短縮する。 【構成】複数個のプロセッサ１０１から１１４，共有記
憶領域４，それらを結合するネットワーク３とから構成
されるマルチプロセッサシステムにおいて、各プロセッ
サが他のプロセッサに対して処理要求を受け渡すための
記憶領域（要求バッファ）２０１から２１４をプロセッ
サごとに設ける。各プロセッサは自分の要求バッファを
監視して処理要求が存在する場合にのみ共有領域をアク
セスし、この処理の実行権を獲得して実行を開始する。 【効果】マルチプロセッサシステムのスループットと応
答性能を向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はマルチプロセッサシステ
ムの制御方式に係り、特に、共有記憶領域における入出
力処理の競合を低減して性能を向上するための並列処理
の実行制御方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】オンライン・システムの普及に伴い、与
えられた処理をより早くより多く処理したいという要
求、すなわち、高応答性と高スループット性に対するニ
ーズがますます大きくなっている。単一のプロセッサに
よりこのニーズを満足することはもはや限界に達してき
ており、複数個のプロセッサにより並列に処理を実行す
るシステムが、既に続々と登場している。このような並
列処理システムは、プロセッサ間の情報伝達方法の違い
により、マルチコンピュータシステムとマルチプロセッ
サシステムに分類することができる。マルチコンピュー
タシステムでは、伝達したい情報をプロセッサからプロ
セッサへネットワークを介して直接に通信する。これに
対して、マルチプロセッサシステムでは、共有の記憶領
域を設け、この記憶領域を介して間接的に情報を伝達す
る。後者は前者に比べて多くの情報を共有することがで
きるが、全てのプロセッサが共有記憶領域を実用的な時
間内でアクセスできなければならないという制約のた
め、プロセッサの個数，プロセッサと共有記憶領域との
距離などはある範囲内に限定される。

【０００３】上記の理由により、比較的少数（数個から
十数個くらい）のプロセッサを一つのチップあるいはボ
ード上に組み込んだシステムにおいて、マルチプロセッ
サ方式がとられている（例えば、笠原，「マルチプロセ
ッサ・システムの動向」，第４回回路とシステム軽井沢
ワークショップ論文集（１９９１）を参照）。ここで
は、磁気テープ記憶装置のコントローラを例にしてその
構成と制御方法を説明する。

【０００４】図１に、磁気テープ記憶装置コントローラ
のプロセッサ構成を示す。本コントローラでは、ホスト
計算機と磁気テープドライブ装置の間の転送速度の相違
を吸収するために、コントローラ内に一時的なデータバ
ッファをおき、そのバッファを介してホスト計算機から
ドライブ装置へ、あるいは、ドライブ装置からホスト計
算機へデータを転送する。図の上段にあるプロセッサ群
（プロセッサ群Ａ）はホスト計算機からの入出力要求を
受け付けるためのものである。中段にあるプロセッサ群
（プロセッサ群Ｂ）はホスト計算機とデータバッファと
の間のデータ転送を実行制御するためのものである。下
段にあるプロセッサ群(プロセッサ群Ｃ)はデータバッフ
ァとドライブ装置との間のデータ転送を実行制御するた
めのものである。各プロセッサは共有記憶領域を介して
他のプロセッサに対する処理要求の受け渡しを行う。例
えば、プロセッサ群Ａに属するプロセッサはホスト計算
機からデータ書き出しコマンドを受け取った場合、共有
記憶領域のコマンドキューにそのコマンドを登録する。
プロセッサ群Ｂに属する各プロセッサはアイドル状態に
なると一定時間ごとにこのコマンドキューを参照する。
その結果、実行すべきコマンドを見つけると、そのコマ
ンドの排他制御権を獲得した後、実行を開始する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような制御方式を
とった場合に問題となるのは、共有記憶領域のアクセス
競合を起因とする性能低下である。すなわち、制御方式
では、各プロセッサはアイドル状態であるにもかかわら
ず、他のプロセッサからの処理要求を監視するために共
有記憶領域を頻繁にアクセスすることになる。このた
め、処理実行時のアクセスが上記の監視処理のためのア
クセスと競合して待たされるという状態が発生しやす
い。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、プロセッサごとに次の手段を設定する。

【０００７】(１) 要求バッファ 図１に示すように、プロセッサごとに他のプロセッサか
らの処理要求を受け付けるための記憶領域（これを要求
バッファとよぶ）を設ける。各プロセッサは、処理要求
を送信するために他の全てのプロセッサの要求バッファ
にアクセスすることができる。また、各プロセッサは、
自分に対する処理要求が到着しているか否かを監視する
ために、自分の要求バッファのみを定期的にアクセスす
る。

【０００８】(２) 処理要求送信手段 プロセッサごとに予め処理要求を受け渡すべきプロセッ
サ群を決めておき、各プロセッサは自分の処理の実行終
了時に、所定のプロセッサ群の要求バッファに対して処
理要求を送信する。あるいは、実行中の処理の内容に従
って処理要求を受け渡すべきプロセッサ群をダイナミッ
クに決定して処理要求を送信する方法も考えられる。

【０００９】(３) 処理要求監視手段 要求バッファを定期的にアクセスし、他のプロセッサか
らの処理要求が到着しているか否かを監視する。処理要
求が到着したならば、共有記憶領域をアクセスして予め
定められた手順で当該処理の実行権獲得処理を行い、そ
の結果、実行権を獲得できた場合には処理の実行を開始
する。他のプロセッサに実行権を先に獲得された場合に
は、要求バッファ内に記憶された処理の要求を削除して
別の処理要求の到着を監視する。

【００１０】

【作用】上記の課題を解決するために、次の方法により
アイドル状態の時に共有記憶領域をアクセスしないよう
にする。すなわち、各プロセッサが他のプロセッサに対
して処理要求を受け渡すための記憶領域（これを要求バ
ッファとよぶ）をプロセッサごとに設ける。そして、各
プロセッサの処理要求送信手段は、処理終了時に処理要
求を受け渡すべきプロセッサ群を決定し、プロセッサ群
の要求バッファに対して処理要求を送信する。また、各
プロセッサの処理要求監視手段は自分の要求バッファを
監視し、他のプロセッサからの処理要求が到着した場合
にのみ共有領域をアクセスする。そして、この処理の実
行権を獲得した後に実行を開始する。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。なお、以下に示す実施例では、本発明を磁
気テープ記憶装置システムに適用した例を示すが、本発
明はこれに限定されるべきものではない。

【００１２】図１は、磁気テープ記憶装置コントローラ
のプロセッサ構成を示す。１０１から１１４までは磁気
テープドライブ装置の制御を並列あるいは分散して行う
ために設けた複数個のプロセッサである。２０１から２
１４までは各プロセッサに対する処理要求を記憶するた
めの要求バッファである。４はこれらのプロセッサが共
有している記憶領域であり、これを介してプロセッサ間
で情報の授受を行う。プロセッサ群，要求バッファ群お
よび共有記憶領域はネットワーク３により結合されてお
り相互にデータ転送ができる。本コントローラでは、ホ
スト計算機と磁気テープドライブ装置の間の転送速度の
相違を吸収するために、コントローラ内に一時的なデー
タバッファをおき、そのバッファを介してホスト計算機
からドライブ装置へ、あるいは、ドライブ装置からホス
ト計算機へデータを転送する。

【００１３】図の上段にある１０１から１０５までのプ
ロセッサ群（プロセッサ群Ａ）はホスト計算機からの入
出力要求を受け付けるためのものである。中段にある１
０６から１１０までのプロセッサ群（プロセッサ群Ｂ）
はホスト計算機とデータバッファとの間のデータ転送を
実行制御するためのものである。下段にある１１１から
１１４までのプロセッサ群（プロセッサ群Ｃ）はデータ
バッファとドライブ装置との間のデータ転送を実行制御
するためのものである。各プロセッサは、それがどのプ
ロセッサ群に属するか、あるいは、どのような内容の処
理を実行するかに応じて、図５に示すように異なるプロ
セッサ群に対して要求を送信するものとする。

【００１４】図２に従って、各プロセッサが行う処理要
求監視および処理要求送信の手順を説明する。

【００１５】ステップ２０１：自分の要求バッファを参
照し、他のプロセッサからの処理要求が到着しているか
否かを調べる。図３に要求バッファの内容を示す。要求
バッファには複数個の処理要求を記憶することができ、
各要求について、要求番号，要求元のプロセッサ名，要
求先のプロセッサ群名，要求発生時刻を登録されてい
る。

【００１６】ステップ２０２：処理要求が一つでもある
場合はステップ２０３に進む。そうでない場合はステッ
プ２０１に戻る。

【００１７】ステップ２０３：共有記憶領域を参照し、
要求バッファに登録された処理の実行権を獲得できるか
否かを調べる。図４に、実行権獲得のために使用する共
有記憶領域内のデータの内容を示す。共有記憶領域に
は、プロセッサ群ごとに、そのプロセッサ群に対して要
求された処理に関するデータを登録する。具体的な内容
は、要求の処理状態，要求番号，要求元のプロセッサ
名，要求先のプロセッサ群名，要求発生時刻である。こ
こで、要求の処理状態とは、各処理要求の実行権が既に
他のプロセッサに獲得されているか（ここでは「実行
中」という状態）、否か（「未実行」という状態）を示
すものである。

【００１８】ステップ２０４：まだ「未実行」の処理要
求があれば、その中の一つを選択して実行状態を「実行
中」としてステップ２０５に進む。そうでない場合には
ステップ２０６に進む。

【００１９】ステップ２０５：自分の要求バッファに登
録された処理要求のうち、実行権が既に獲得された処理
要求を削除する。そして、ステップ２０７に進む。

【００２０】ステップ２０６：ステップ２０５と同様の
処理を行い、ステップ２０１に進む。 ステップ２０７：ステップ２０４で実行権を設定した処
理要求を実行する。

【００２１】以上が処理要求監視の処理手順である。次
に処理要求送信の処理手順を説明する。

【００２２】ステップ２０８：ステップ２０７の処理実
行後、次にどのプロセッサ群に対して処理要求を送信す
ればよいかを、図５に示す処理要求送信関係データを参
照して決定する。

【００２３】ステップ２０９：ステップ２０８で決定し
たプロセッサ群の要求バッファに対して、処理要求を送
信する。そして、ステップ２０１に戻る。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、マルチプロセッサシス
テムにおいてプロセッサのアイドル状態時の共有記憶領
域へのアクセス頻度を低減できる。このため、共有記憶
領域のアクセス競合に伴う、プロセッサの処理実行時の
アクセス待ち時間を短縮できる。その結果、システムの
スループットと応答性能が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の全体構成を示すブロック
図。

【図２】処理要求監視手順と処理要求送信手順を示すフ
ローチャート。

【図３】要求バッファの内容示す説明図。

【図４】実行権獲得のために使用する共有記憶領域内の
データを示す説明図。

【図５】処理要求の送信先を決定するためのデータを示
す説明図。

【符号の説明】

１０１〜１１４…プロセッサ、４…共有記憶領域。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尾形 幹人 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所小田原工場内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数個のプロセッサ，共有の記憶領域，前
   記プロセッサ間あるいはプロセッサと共有記憶領域との
   間を結ぶネットワークにより構成されるマルチプロセッ
   サシステムにおいて、前記各プロセッサが他の前記プロ
   セッサに対して処理要求を受け渡すための要求バッファ
   を前記プロセッサごとに設け、前記各プロセッサは自分
   の前記要求バッファを監視して処理要求が存在する場合
   にのみ共有領域をアクセスし、この処理の実行権を獲得
   して実行を開始することを特徴とするマルチプロセッサ
   システムの制御方式。
2. 【請求項２】請求項１において、前記プロセッサごとに
   予め処理要求を受け渡すべきプロセッサ群を決めてお
   き、前記各プロセッサは自分の処理の実行中あるいは実
   行終了時に、所定の前記プロセッサ群の要求バッファに
   対して処理要求を送信するマルチプロセッサシステムの
   制御方式。
3. 【請求項３】請求項１において、前記各プロセッサは実
   行中あるいは実行すべき処理の内容に従って処理要求を
   受け渡すべきプロセッサ群を決め、自分の処理の実行中
   あるいは実行終了時に、所定の前記プロセッサ群の要求
   バッファに対して処理要求を送信するマルチプロセッサ
   システムの制御方式。
4. 【請求項４】請求項１において、他の前記プロセッサか
   らの処理要求を受け取った前記プロセッサは、共有記憶
   領域をアクセスして予め定められた手順で前記処理の実
   行権獲得処理を行い、その結果、実行権を獲得できた場
   合には処理の実行を開始し、他のプロセッサに実行権を
   先に獲得された場合には要求バッファ内に記憶された前
   記処理の要求を削除して別の処理要求の発生を監視する
   マルチプロセッサシステムの制御方式。