JPH0635726A

JPH0635726A - 確率的優先順位に基づいてタスクを選択する方法

Info

Publication number: JPH0635726A
Application number: JP5142596A
Authority: JP
Inventors: Robert V Welland; ロバート・ブイ・ウェランド; Walter R Smith; ウォルター・アール・スミス
Original assignee: Apple Computer Inc
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 1992-05-22
Filing date: 1993-05-24
Publication date: 1994-02-10
Anticipated expiration: 2019-10-20
Also published as: FR2691557A1; FR2691557B1; JP3578780B2; US5247677A

Abstract

(57)【要約】【目的】コンピュータシステムにおいて実行可能タス
クを選択する確率的優先順位ベーススケジューラを開示
する。【構成】確率的優先順位ベーススケジューラは、タス
クの優先順位により重み付けされた乱数に基づいてタス
クを選択する。どのタスクも選択される零ではない有限
の確率を有しており、その確率はタスクの優先順位に比
例するので、たとえ優先順位の低いタスクであっても、
全てのタスクは選択される機会をもち、従って、ロック
アウトの問題は排除される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はデジタルコンピュータ、
特に、１つ以上のプロセッサによる実行に備えて複数の
タスクをスケジューリングするようなデジタルコンピュ
ータのオペレーティングシステムの分野に関する。

【０００２】

【従来の技術】デジタルコンピュータにおいては、２つ
以上のタスクが同時に実行可能な状態になることは一般
的である。本体コンピュータ及びミニコンピュータで
は、それらのタスクはバッチ処理ジョブと、時分割シス
テムのユーザーと、プリンタへ出力を送信するために使
用されるシステムタスクとから構成されると考えること
ができる。現在、マイクロコンピュータ利用システム、
さらにはハンドヘルドコンピュータ利用システムでも、
多重タスク処理は適用範囲に入っている。マイクロコン
ピュータシステム又はハンドヘルドコンピュータシステ
ムのユーザーは、ユーザーのアクションにより指定され
ている一次タスクのみを承知しているが、他のタスクに
は電子メール、カレンダサービス、手書き文字認識など
の処理機能がある。

【０００３】多重タスク処理環境においては実行可能で
あるタスクが２つ以上あるとき、オペレーティングシス
テムはタスクが１つ以上のプロセッサにより実行される
順序をスケジューリングしなければならない。公知のス
ケジューリング方法はそれぞれのタスクと優先順位を関
連づける。スケジューリング間隔ごとに、最も高い優先
順位をもつタスクが実行のために選択される。この優先
順位ベースのスケジューリングに関わる問題は、より高
い優先順位のタスクが実行のために利用可能である間
は、低い優先順位のタスクは実行されないということで
ある。この問題はロックアウトとして知られている。優
先順位スケジューリングには変形（強制排除スケジュー
リング及び短期間のうちに事象に基づいて優先順位に小
さな増分を加える方式など、共に以下に説明する）もあ
るが、それらの方法はロックアウトの問題を解決せず、
スケジューリングプロセスを一層複雑にしてしまう。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ロックアウ
トの発生を許さない新たな優先順位ベーススケジューリ
ングプロセスを提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】タスクは、タスクの優先
順位により重み付けされた乱数に基づいて確率によって
実行のために選択される。どのタスクも選択される有限
の零でない確率を有しており、その確率はタスクの優先
順位に比例するので、本発明は、たとえ優先順位の低い
タスクであっても、全てのタスクが選択される機会をも
ち、それにより、ロックアウトの問題を排除するという
利点を有する。本発明のその他の目的、特徴及び利点
は、以下の好ましい実施例の詳細な説明、特許請求の範
囲及び添付の図面からさらに十分に明らかになるであろ
う。

【０００６】

【実施例】図１は、典型的なコンピュータ利用装置又は
システムのブロック線図である。このシステムは入力装
置１２、メモリ階層１４、出力装置１６及びクロックタ
イマ１８と相互に接続する中央処理装置（ＣＰＵ）１０
を含む。ＣＰＵ１０はメモリ１４から取り出した命令を
実行する必要があるシステムに含まれるＣＰＵは１つで
あっても良く、複数であっても良い。典型的な使用状況
においては、メモリ１４は階層を成して配列されてい
る。より大形のシステムは、通常、読取り専用メモリ
（ＲＯＭ）と、読出し書込み用メモリ（ＲＡＭ）と、普
通はディスクドライブの形態をとる補助記憶装置とを有
する。小形のコンピュータはＲＯＭ及びＲＡＭのみを含
んでいれば良く、拡張に備えて追加のＲＯＭ又はＲＡＭ
を含むプラグインカードを使用しても良い。クロックタ
イマ１８はＣＰＵに対する割込みの発生源を構成してい
る。

【０００７】動作中、ＣＰＵ１０はメモリ１４から命令
を取り出す。メモリから取り出した命令によって、ＣＰ
Ｕ１０は入力装置１２と出力装置１６を制御し、メモリ
１４のデータを操作する。オペレーティングシステム
は、コンピュータシステムの動作を制御する１組の命令
とデータ構造である。オペレーティングシステムは選択
されたユーザータスクを実行することを目的としてい
る。オペレーティングシステムのうち、実行すべきタス
クを選択する部分はスケジューラとして知られている。

【０００８】多重タスク処理オペレーティングシステム
では、１つのタスクは複数の命令とデータの集合体であ
る。スケジューリングプロセスはタスクの操作と選択を
扱う。簡略化したモデルにおいては、タスクは２つの状
態の一方、すなわち、活動状態又はブロック化状態のい
ずれかをとると考えられる。１つの状態から他方の状態
へのタスクの遷移は事象により駆動される。活動状態の
タスクはＣＰＵにより実行可能な状態にある。ブロック
化状態のタスクは実行可能ではなく、タスクを活動状態
に戻すための何らかの事象が起こるのを待機している。
１例として、第１のタスクがデータを実行し、処理して
いるものと仮定する。タスクは処理を継続するために必
要な情報を求めてオペレーティングシステムに対して入
力要求を発生する。オペレーティングシステムは入力動
作を開始させ、タスクの状態を活動からブロック化へ変
化させるためにスケジューラを呼び出す。スケジューラ
は実行すべき第２のタスクを選択する。第１のタスクに
関わる入力動作が完了したとき、スケジューラは第１の
タスクの状態をブロック化から活動へ再び変化させる。

【０００９】公知の単純なスケジューラはラウンドロビ
ンスケジューラである。この種のスケジューラは単純に
それぞれ活動状態にあるタスクを順に選択し、各タスク
に等しい重みを与える。ラウンドロビンスケジューリン
グの場合にはロックアウトは起こらない。スケジューリ
ングは、オペレーティングシステムに対して実行中のタ
スクが要求を発生した結果として始まるか、あるいは、
タイマの割込みに基づいて定期的にスケジューリングが
開始されるかのいずれかであろう。

【００１０】優先順位に基づくスケジューリングは、い
くつかのタスクが他のタスクより重要であることを認識
する方法として知られている。たとえば、銀行業務シス
テムにおいては、銀行用端末装置にいたるデータ通信回
線を処理するタスクはチェックを処理するバッチジョブ
と比べてより重要であり、より高い優先順位を有する。
すなわち、銀行用端末装置での顧客は迅速な応答を要求
するが、バックグラウンドチェック処理はそれと同様の
時間の制約を受けていない。複数の時間を共用するユー
ザーを表すタスクと、バックグラウンドバッチジョブと
を有し、プリンタへデータを転送している従来の時分割
システムでは、それぞれが入力した要求に対する迅速な
応答を要望する時間共用ユーザーに高い優先順位を割当
て、ほとんど時間をとらないプリンタタスクにより低い
優先順位を割当て、まだ利用可能な残ったＣＰＵの時間
を使用できるバックグラウンドバッチタスクに低い優先
順位を割当てることになるであろう。語処理などの主ユ
ーザーアクティビティを表わすタスクと、プリンタ制
御、遠隔データ転送及び電子メールなどのバックグラウ
ンドタスクとを有するパーソナルコンピュータシステム
においては、語処理アクティビティに最高の優先順位を
与え、バックグラウンドタスクには低い優先順位を与え
ることになるであろう。スケジューラソフトウェアはタ
スクを追跡し、次に実行すべきタスクを選択する。

【００１１】通常、スケジューラは活動タスクの待ち行
列と、ブロック化タスクの待ち行列とを保持する。図２
は、優先順位ベーススケジューラに関わる活動タスク待
ち行列を表わす図である。概略的に示したデータ構造は
当該技術では良く知られている。使用するプロセッサの
アーキテクチャに応じて、それらのデータ構造を制御ブ
ロック（図示したもの）として編成するか、又はテーブ
ルとして編成することが可能であろう。図２の活動タス
ク待ち行列は二重連係リストを使用して示されている。
活動待ち行列見出し２０は待ち行列の最終要素に向かう
逆方向リンク２１と、第１のタスク待ち行列ブロック２
４に向かう順方向リンク２２とを含む。各タスク待ち行
列ブロック２４も先行要素に向かう逆方向リンク２１
と、待ち行列の次の要素に向かう順方向リンク２２とを
含む。明瞭を期するために、順方向リンク２２を図示
し、逆方向リンクを省略してある。各タスク待ち行列ブ
ロック２４は、オペレーティングシステムに対するタス
クを識別するために使用される一意のタスクｉｄ２５を
さらに含む。各タスク待ち行列ブロック２４はタスク優
先順位２６をさらに含む。タスク待ち行列ブロック２４
は、タスクの実行を延期し、異なるタスクへ切り替え、
後に、オペレーティングシステム及びＣＰＵによる要求
に応じてタスクの実行を再開するための追加タスク文脈
データ２７をさらに含む。二重連係リストにより、待ち
行列へのエントリの挿入、待ち行列からの除去及びエン
トリの再位置決めに際して周知の技法を効率良く使用す
ることができる。

【００１２】優先順位ベーススケジューリングを採用
し、活動タスク待ち行列を優先順位の順に保持した状態
で、スケジューラは単純に実行すべき活動タスク待ち行
列中の第１のタスクを選択する。動作中、図２に提示し
た情報を使用する優先順位ベーススケジューラはｉｄ＝
１且つ優先順位＝１４であるタスク２４ａを実行させる
と考えられる。このタスクは、別のタスクの優先順位を
そのタスクのレベルを越えるまで上げ、そのタスクの優
先順位を別のタスクの優先順位より低くなるまで下げる
か、あるいは、タスクを活動状態からブロック化状態へ
変化させる何らかの事象が起こるまで、実行を継続する
であろう。タスク２４ｂ、２４ｃ及び２４ｄはロックア
ウトされ、そのような何らかの事象が起こるまで実行さ
れない。

【００１３】スケジューリングプロセスには２つの段階
がある。一方の段階は事象の報告を含み、他方の段階は
実行すべきのタスクの選択を含む。事象の報告の結果、
タスクの優先順位と状態は変化する。それらの事象はタ
スクの優先順位の変化をもたらすかもしれないので、通
常は実行すべきタスクの選択は事象報告に続いている。
従って、スケジューリングプロセスは事象によって開始
されるとみなして良い。スケジューリングプロセスを引
き起こす事象の１つの種類は、オペレーティングシステ
ムに対する呼び出しである。

【００１４】例えば、タスクが入力要求の完了までその
タスクの実行を延期すべきであることを指定する入力要
求を発生する場合、そのタスクの状態を活動からブロッ
ク化へ変化させ、次に、実行すべき活動タスクを選択す
るために、スケジューリングを呼び出す。スケジューリ
ングプロセスを呼び出す別の種類の事象は、入出力動作
の完了や、バッファが空又は一杯になるなどの入出力事
象である。たとえば、タスクが非常に急速にデータを生
成しており、そのデータを出力バッファを介して相対的
に低速の出力装置へ送信している場合、出力バッファが
一杯になったならば、出力バッファに空きができるま
で、そのタスクをブロック化する。空きが利用可能にな
った時点で、タスクを再び活動状態にすることができ
る。

【００１５】スケジューリングを呼び出すために使用さ
れるもう１つの事象はタイマ割込みである。オペレーテ
ィングシステムは、タイマスライスとして知られるある
長さの時間（たとえば、１／６０秒）の中で１回の割込
みを発生させるために、ＣＰＵに接続するタイマをイネ
ーブルする。割込みが起こると、ＣＰＵはその現在タス
クを実行するのを停止し、割込みをサービスする。この
割込みサービスの一部として、オペレーティングシステ
ムはスケジューリングプロセスを呼び出し、その結果、
実行すべき別のタスクが選択されるであろう。この種の
スケジューリングでは、現在タスクの実行を強制排除
し、また、ＣＰＵ時間をスライスとして割当てるので、
この方式をタイムスライス形強制排除スケジューリング
と呼ぶ。逆に、現在実行中のタスクが別のタスクのスケ
ジューリングを招く何らかの事象を発生させるまで、そ
のタスクに実行を継続させるスケジューラは非強制排除
スケジューラとして知られている。

【００１６】ロックアウトの問題に対処するために、基
本的な優先順位スケジューリング方法に対していくつか
の変更が行われている。タイムスライス形強制排除スケ
ジューリングはその１つである。同じ優先順位をもつ一
群のタスクの中でのロックアウトを防止するために、ラ
ウンドロビンスケジューリングも採用されている。この
方法の原則は非常に単純である。すなわち、１）タスク
を追加するときは、そのタスクをその優先順位グループ
の先頭に追加し、２）タスクが１つのタイムスライスを
完了すると、タスクをその優先順位グループの終わりへ
移動するというものである。たとえば、図２に示すケー
スでは、ｉｄ＝１のタスク２４ａが最初に実行されるタ
スクになるであろう。所定のタイムスライスが終了した
とき、ラウンドロビン方法はタスク２４ａを待ち行列の
優先順位グループ１４の終わりへ移動する。図２におい
ては、タスク２４ａはリスト中のタスク２４ｂの後に再
び連なり、タスク２４ｂが実行に備えて待ち行列の先頭
に出ることになるであろう。次のタイムスライスの終了
時には、それらの位置は逆転し、タスク２４ａの実行が
再開されるであろう。次々に続くタイムスライスを経
て、タスク２４ａとタスク２４ｂは順番に実行される。
この方式はロックアウトの問題を解決しない。タスク２
４ｃ及び２４ｄは優先順位が低く、実行されないため、
それらのタスクは依然として事実上ロックアウトされて
いる。

【００１７】ロックアウトの問題に対処するもう１つの
方式は、事象に基づいて短い間隔でタスクの優先順位に
小さな増分を加えるというものである。これを図３に示
す。そのようなシステムにおいては、各タスクブロック
２４は現在優先順位３２と、基底優先順位３４とを含
む。図３に示すように、先に説明したようなラウンドロ
ビン強制排除スケジューラがタスク２４ａと、タスク２
４ｂとを交互に実行させると考えられる。増分方式はス
ケジューリングプロセスに次の規則を追加する。１）タ
イムスライスの終了時に、現在タスクの優先順位３２を
減分するが、優先順位は現在タスクの基底順位３４より
低くなるほど落とされることがない。現在優先順位を減
分した後、タスクを適切な優先順位群の末尾に配置す
る。そして、２）スケジューラに報告されるそれぞれの
事象はそれと関連する優先順位増分を有するが、その増
分は０であっても良い。１つの事象が報告されると、こ
の増分をタスクの現在優先順位に追加し、そのタスクを
待ち行列中の、適切な優先順位群の先頭に再び配置す
る。

【００１８】ｉｄ＝３のタスク２４ｃについて事象が報
告され、この事象が優先順位増分３を伴うものと仮定す
る。これにより、タスク２４ｃの現在優先順位３２は１
２から１５へ上がるので、タスク２４ｃは最も高い優先
順位をもつことになるであろう。活動タスク待ち行列２
０は、タスク２４ｃを先頭とし、その後にタスク２４ａ
及び２４ｂが続く連なりとなるので、実行のためにタス
ク２４ｃがスケジューリングされることになる。１つの
タイムスライスの終了時に、タスク２４ｃの現在優先順
位３２は１５から１４に減分し、待ち行列中の、同様に
現在優先順位１４を有するタスク２４ａ及び２４ｂの後
に再び連なるであろう。そこで、タスク２４ａは１つの
タイムスライスで実行されるであろう。そのタイムスラ
イスの終了時には、タスク２４ａの優先順位を減分する
ことができない。それは、減分すると基底優先順位３４
より低くなってしまうからである。そこで、タスク２４
ａはタスク２４ｂ及び２４ｃの後に再び連なり、タスク
２４ｂが実行される。次のタイムスライスの終了時に
は、タスク２４ｂはタスク２４ｃ及び２４ａの後に再び
連なり、タスク２４ｃが実行されることになる。次のタ
イムスライスの終了時に、タスク２４ｃの現在優先順位
３２は１４から１３に減分し、タスク２４ａ及び２４ｂ
の後に再び連なる。（強制排除タイマ事象以外の）他の
事象が報告されないと仮定すれば、タスク２４ａ及び２
４ｂは実行を継続し、タスク２４ｃ及び２４ｄは現在優
先順位が低いために再びロックアウトされる。

【００１９】優先順位増分プロセスはスケジューリング
プロセスを一層複雑にする。事象ごとに優先順位増分を
割当てなければならず、それらの増分がわずかに変化し
ても、システムの動作や性能に著しく影響を及ぼす可能
性がある。さらに、ロックアウトの問題は優先順位増分
プロセスによっては解決されない。

【００２０】図４は、本発明の第１の実施例により使用
されるデータ構造を概略的に示す。本発明は、タスクの
優先順位に基づき確率方式によりタスクを選択すること
により、優先順位ベース方式を維持しつつロックアウト
の問題を解決する。活動待ち行列見出し２０はタスク待
ち行列ブロック２４から成る二重連係リストの先頭であ
る。各タスク待ち行列ブロック２４はタスクｉｄ２５
と、タスク優先順位２６と、タスクデータ２７とを含
む。可変Σprio４０は活動タスク待ち行列の中の全ての
タスクのタスク優先順位２５の和を保持する。タスクの
挿入又は除去によって活動タスク待ち行列が変更される
と、活動タスク待ち行列中の全てのタスクのタスク優先
順位２５の和を表わすために、可変Σprio４０を更新す
る。図４に示す構造の場合、この値は４３である。本発
明のスケジューリングプロセスは１からΣprioを含めた
値までの範囲で、従って、１から４３までの範囲の中で
１つの任意の整数を生成し、この整数を使用して、実行
すべき次のタスクを選択する。

【００２１】従来、線形合同擬似乱数列発生器などの周
知の方法や装置を使用して、ランダム整数を効率良く発
生させることができる。数列の現在整数値がｒ_n である
とすれば、数列中の次の整数値ｒ_n+1 はｒ_n+1 ＝（ａ^*
ｒ_n）ｍｏｄｋとして計算される。当該技術で良く知
られているように、定数ａと、数列の初期シード値とを
慎重に選択しなければならない。乗算は基底をＫとして
モジュール方式で実行されるが、この基底は計算を容易
にするために２の累乗に関連づけられている。たとえ
ば、ｒ_n+1 ＝（１６８０７^*ｒ_n ）ｍｏｄ２³¹−１は一
様数列を生成する。

【００２２】適正な範囲内でランダム整数を与えて、優
先順位の和が生成した値以上になるまで、タスクの優先
順位を加算しつつ活動タスク待ち行列をたどってゆく。
そのたどりプロセスの間にこの条件を満たすタスクが実
行すべきタスクである。タスク待ち行列にタスクを追加
し、また、待ち行列からタスクを除去するときに、値Σ
prioを維持することができるが、あるいは、スケジュー
リングプロセスの間に待ち行列をさらに通過してゆき、
タスク優先順位を加算することにより、値Σprioを再生
成することも可能である。

【００２３】図４に示す例では、タスク選択のために生
成されるランダム整数は３３であると仮定する。タスク
待ち行列をたどるときは、タスク２４ａから始まる。タ
スク優先順位の和はこの時点では１４であり、１４は３
３より小さいので、タスク２４ａは選択されない。次の
タスク２４ｂに移ると、優先順位の和は２８（１４＋１
４）になり、これも３３より小さいので、タスク２４ｂ
は選択されない。次のタスク２４ｃへ移ると、優先順位
の和は４０（１４＋１４＋１２）になり、これは３３よ
り大きいので、タスク２４ｃが実行すべきタスクとして
選択される。

【００２４】あるいは、タスク待ち行列をたどり、タス
ク優先順位を加算する代わりに、タスク待ち行列をたど
りながらランダム整数を現在タスク優先順位だけ減分
し、０に対して試験することも可能である。多くのコン
ピュータにおいて、値が０以下であるかどうかをみるた
めに試験することはより効果的である。図４を利用して
説明すると、この待ち行列たどり方法において、タスク
選択のために生成されるランダム整数は３３であると仮
定する。タスク待ち行列をたどるときには、タスク２４
ａから始まる。タスク選択値３３からタスクの優先順位
１４を減算する。その剰余は１９であり、これをタスク
選択値として戻し、記憶する。この値は０より大きいの
で、タスク２４ｂから待ち行列をたどり続ける。タスク
２４ｂの優先順位は１４であり、この値を１９から減算
すると、その剰余は５となる。５は０より大きいので、
タスク２４ｃへとたどり続ける。タスク２４ｃの優先順
位は１２であり、これを５から減算すると、剰余は−７
になる。−７は０より小さいので、タスク２４ｃは実行
すべきタスクとして選択される。

【００２５】図５は、本発明の動作をグラフの形態で示
す。適切に設計された擬似乱数列発生器の出力は統計的
に見て均一であるので、時間の経過に伴って１から４３
までの全ての整数値が同様の頻度をもって現れ、従っ
て、与えられたタスクの全てが実行のために選択され
る。与えられるどのタスクについても、そのタスクが選
択される確率はそのタスクの優先順位に比例する。図５
において、数直線５０は０からΣprio（活動タスク優先
順位の和）、ここでは０から４３の範囲の整数を示す。
さらに、各タスクのスパンも示されており、各スパンは
タスクの優先順位と等しい。優先順位１４のタスク２４
ａに関連するスパン５２ａは１から１４までの範囲であ
る。優先順位１４のタスク２４ｂは、１５から２８まで
のスパン５２ｂを有する。優先順位１２のタスク２４ｃ
は、２９から４０までのスパン５２ｃを有する。優先順
位３のタスク２４ｄは４１から４３までのスパン５２ｄ
を有する。１から１４までの範囲にある生成ランダム整
数はタスク２４ａを選択し、２５から２８の範囲にある
ときはタスク２４ｂを選択し、２９から４０の範囲にあ
るときはタスク２４ｃを選択し、４１から４３の範囲に
あるときはタスク２４ｄを選択する。時間の経過につれ
て、１つのタスクが実行されるＣＰＵ時間の量はその優
先順位に比例し、ロックアウトされるタスクは全くな
い。限界に至ると、時間が増すにつれて、タスクが実行
するＣＰＵ時間の量はタスク優先順位をΣprioで除算し
た値に近づく。図５では、Σprioは値４３を有する。優
先順位１４をもつタスク２４ａが実行されるＣＰＵ時間
の量は１４／４３、約３２．６％に近づく。優先順位１
４のタスク２４ｂが実行されるＣＰＵ時間の量は１４／
４３、約３２．６％にほぼ等しい。優先順位１２のタス
ク２４ｃが実行されるＣＰＵ時間の量は１２／４３、約
２７．９％に近づく。優先順位３のタスク２４ｄが実行
されるＣＰＵ時間の量は３／４３、約７％に近づく。

【００２６】図６は、図５のパラメータを使用した本発
明のモデルを示す。このモデルは、ＡｐｐｌｅＭａｃ
ｉｎｔｏｓｈを含む数多くのコンピュータシステムで利
用可能である。ＷｏｌｆｒａｍＲｅｓｅａｒｃｈ，Ｉ
ｎｃ．が刊行した言語Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａで書かれ
ている。図７は、このモデルをＡｐｐｌｅＭａｃｉｎ
ｔｏｓｈ II でランさせた場合の出力を示し、その性
能を論証している。まず、図６について説明すると、縦
棒の左側の行番号は単に参照を助けるためのであり、モ
デルの一部ではない。行１から５はグラフ作成機能ｌｐ
ｌｏｔを規定している。この機能は引数として作図すべ
き点のリストと、グラフの名称と、作図すべき漸近線の
値とを取り出す。行６は累算すべきサンプル点の数とし
て変数ｎを規定しており、この場合、ｎは１０００であ
る。行７は変数ｔ１，ｔ２，ｔ３及びｔ４を規定し、そ
れらを０に初期設定する。変数ｔ１はタスク１が選択さ
れる回数を含む。変数ｔ２はタスク２が選択される回数
を含む。変数ｔ３はタスク３が選択される回数を含む。
変数ｔ４はタスク４が選択される回数を含む。行８は、
作図データを保持するために使用される４つのリストｐ
１，ｐ２，ｐ３及びｐ４を初期設定する。行９は、サン
プル点ごとに繰り返されるループを開始する。行１０は
変数ｊに１から４３まで（４３を含む）の範囲のランダ
ム整数を割当てる。行１１から１４は、変数ｊのランダ
ム整数に基づいて、各タスクが選択される回数をカウン
トする。図５も参照して説明すると、ランダム整数ｊが
１から１４の範囲にあるとき、図５では２４ａと記され
ているタスク１を選択し、この選択を表わすために変数
ｔ１を増分する。行１５及び１６は、図７のグラフで使
用するための、各タスクが実行された時間のパーセンテ
ージを計算する。データ点ごとに時間のパーセンテージ
は、タスクが選択された回数（変数ｔ１，ｔ２，ｔ３及
びｔ４に保持されている）をサンプル数ｉで除算した値
に等しい。行１８から２１は図７に示すグラフを生成す
る。

【００２７】図７は、図６によりモデル化した本発明の
性能をグラフで表わし、各タスクが時間の経過につれて
使用するＣＰＵ時間のパーセンテージを示している。優
先順位１４をもつタスク１についてグラフに示すよう
に、ＣＰＵ時間はグラフには水平の実線として示されて
いる３２．７％の計算値に急速に近づく。同様に、同じ
優先順位１４をもつタスク２は３２．７％に急速に近づ
き、優先順位１２のタスク３は２７．９％に急速に近づ
き、優先順位３のタスク４は７％のＣＰＵ経時使用量に
急速に近づく。これらのグラフは、本発明が優先順位に
基づいてタスクをスケジューリングし、優先順位の低い
タスクをロックアウトしないことを示している。

【００２８】図５の実施例は、選択を実行するために活
動タスク待ち行列の直線的探索を要求する。待ち行列の
中に多数のタスクが入っている場合には、この直線的探
索は長い時間を要するようになる。図８は、待ち行列の
中に数多くのタスクがあるときに待ち行列をたどるのに
要する時間を短縮する本発明の第２の実施例を示す。１
つの直線的リストの中で活動待ち行列見出し２０に全て
の活動タスクを連ならせるのではなく、タスクをそれぞ
れが副待ち行列見出し６２を有する副待ち行列にグルー
プ分けする。それぞれの副待ち行列見出し６２はセルΣ
list６４を含み、これはその副待ち行列に入っている全
てのタスクに関わる優先順位の和である。副待ち行列見
出し６２は、それぞれのタスク待ち行列ブロック６６に
至る順方向リンクと、逆方向リンクとを含むタスク待ち
行列見出し６５をさらに含む。図表を明瞭にするため
に、順方向リンクのみを示してある。全てのΣlist６４
セルの和は、全タスクの優先順位の和であるΣprio６０
として保持されている。副待ち行列の中ではタスクは何
らかの特定の順序である必要がない。

【００２９】図８の実施例では、まず、スケジューリン
グ基準に適合する１つの副待ち行列を選択するために副
待ち行列見出し６２をたどり、次に、その副待ち行列を
たどって特定のタスク待ち行列ブロック６６を選択し、
図５の実施例のように選択されるタスク到達するために
全てのタスク待ち行列２４をたどらないので、図８の待
ち行列たどりプロセスは図５の実施例の場合より速い。

【００３０】たとえば、図８において、タスク選択のた
めに生成されるランダム整数は８１であると仮定する。
たどるときには、副待ち行列見出し６２ａから始める。
この時点での優先順位の和は４０であり、４０は８１よ
り小さいので、選択すべきタスクは副待ち行列６２ａの
中にはない。次の副待ち行列見出し６２ｂに移ると、優
先順位の和は５４（４０＋１４）であり、これは８１よ
り小さいので、選択すべきタスクは副待ち行列６２ｂの
中にはない。次の副待ち行列見出し６２ｃに移ると、優
先順位の和は６６（４０＋１４＋１２）であり、これは
８１より小さいので、選択すべきタスクは副待ち行列６
２ｃの中にはない。次の副待ち行列見出し６２ｄへ移る
と、優先順位の和は９２（４０＋１４＋１２＋２６）で
あり、これは８１より大きいので、選択すべきタスクは
副待ち行列６２ｄの中にある。副待ち行列見出しブロッ
ク６２ｄの中のタスク待ち行列見出し６５をたどると、
タスク待ち行列ブロック６６ｄに至る。この時点での優
先順位の和は７５（４０＋１４＋１２＋９）であり、こ
れは８１より小さいので、実行すべきタスクとしてタス
ク６６ｄは選択されない。タスク待ち行列ブロック６６
ｅへ移ると、優先順位の和は８２（４０＋１４＋１２＋
９＋８）であり、これは８１より大きいので、実行すべ
きタスクとしてタスク６６ｅが選択される。

【００３１】図８の変形は、副待ち行列見出し６２に連
係するタスクの数のカウントをその副待ち行列見出し６
２の中に保持しておくものであると考えられる。これに
より、タスク待ち行列ブロック６６ｃ及び待ち行列見出
しブロック６２ｃにより示すように、副待ち行列見出し
６２に連係するタスク待ち行列ブロック６６が唯一つし
かないケースを処理するために、特定の符号化が可能に
なる。これは最も短い副待ち行列に新たなタスクを追加
するプロセスをも簡略化するであろう。

【００３２】開示したように、本発明はロックアウトの
問題を排除する優先順位ベーススケジューラを提供す
る。本発明の付加的な利点としては待ち行列の管理が簡
単になるということがある。タスクを優先順位の順に追
加したり、優先順位の順に保持しておく必要はない。タ
スクの優先順位はかわらないので、タスクを待ち行列の
中の新たな優先順位位置に再び連ならせる必要はない。

【００３３】本発明をコンピュータシステムに関連して
説明したが、本発明は、実行のために複数のタスクをス
ケジューリングしなければならないどのようなコンピュ
ータ作動装置に適用されても良い。本発明を特定の実施
例に関連して説明したが、本発明の真の趣旨から逸脱せ
ずに様々な変更を実施して良く、要素を等価の物と置き
換えても良いことは当業者には理解されるであろう。加
えて、本発明の本質的な技法から逸脱せずに数多くの変
形を実施しうるであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】典型的なコンピュータシステムのブロック線
図。

【図２】優先順位ベーススケジューリングシステム（従
来の技術）に関わるデータ構造を示す図。

【図３】変形した優先順位ベーススケジューリングシス
テム（従来の技術）に関わるデータ構造を示す図。

【図４】本発明に従ったデータ構造を示す図。

【図５】本発明の異なる表示を示す図。

【図６】本発明の１つのモデルを示す図。

【図７】図６のモデルの性能を示す図。

【図８】本発明の第２の実施例を示す図。

【符号の説明】

２０活動待ち行列見出し２１逆方向リンク２２順方向リンク２４タスク待ち行列ブロック２４ａ〜２４ｄタスク２５タスクｉｄ２６タスク優先順位２７追加タスク文脈データ４０可変Σprio ６０ Σprio ６２ａ〜６２ｄ副待ち行列見出し６４セルΣlist ６５タスク待ち行列見出し６６ａ〜６６ｆタスク待ち行列ブロック

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ウォルター・アール・スミスアメリカ合衆国 94306 カリフォルニア州・パロアルト・ハノヴァーストリート・2230

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】実行可能な複数のタスクが実行のために
利用可能であるようなコンピュータシステムでタスクを
選択する方法において、それら実行可能な複数のタスクを含むデータ構造を維持
する過程と；実行可能なタスクのそれぞれに１つの優先
順位を関連づける過程と；実行可能なタスクのデータ構
造から、タスクの優先順位により重み付けされた無作為
のタスクを選択する過程とから成るタスクを選択する方
法。