JPH0752397B2 - タスク制御方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はコンピュータ技術分野、特にベクトル演算など
の科学演算を高速で遂行する演算プロセッサと演算プロ
セッサを制御し通常のオペレーティングシステムの持つ
機能を遂行する制御プロセッサとから構成され、タイム
スライス・ディスパッチング式を採用したマルチプロセ
ッサシステムにおけるタスク制御方式に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種のタスク制御方式では、演算プロセッサ上
で実行中のタスクが、該タスクに割当てられた実行イン
ターバルの途中で、自ら演算プロセッサ上での実行権を
放棄し再び演算プロセッサ上で実行可能状態になった場
合、またはタスクが演算プロセッサ上で与えられた一定
の実行インターバルを消費した場合、そのタスクを演算
プロセッサの実行待タスクキューにファースト・イン・
ファースト・アウト（FIFO）方式でキューイングし、同
一優先順位の範囲内ではキューイングされた順番に演算
プロセッサ上での実行権が与えられる方式になっていた
（従来技術としては、特願昭60−125036がある）。ここ
で、実行インターバルとは、マルチタスク処理を実現し
ているコンピュータにおいて一般に広く採用されている
「タイムスライス時間」のことである。なお、実行イン
ターバルを使い切らない内に実行権を失ったタスクに対
し、次に実行権を付与する場合、毎回同じ実行インター
バルを与え直す方式と、残り時間を与える方式とがあ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の高速科学演算を遂行するマルチプロセッサシステ
ムにおけるタスク制御方式は、上述したようにシステム
固定でありタスクの性質を意識した動的なタスク切替制
御は行なわれていない。従って、演算プロセッサ上で常
に動作する性質を持つタスクは、実行待タスクキュー中
で自タスクの実行順を待つ毎に一定の実行インターバル
が与えられるが、自タスクの実行インターバルの途中で
頻繁に制御プロセッサ上で動作するオペレーティングシ
ステムのサービスを受けることにより自ら演算プロセッ
サ上の実行を放棄する性質を持つタスクは、演算プロセ
ッサ上で常に動作する性質を持つタスクと比較して、自
タスクの演算プロセッサ上での実行時間よりも自タスク
の実行割当てを待つ時間が長くなる。このことは、同一
優先度を持ちながらタスクの性質によっては演算プロセ
ッサ上で実行する機会が均等に割当てられずタスクのタ
ーンアラウンドタイムを大きく左右するという不都合を
招来する。

本発明の目的は、このようなタスクの性質による演算プ
ロセッサ上での実行機会の不均等を是正することにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明のタスク制御方式は、上記目的を達成するため
に、 プロセッサ間通信手段を持ち科学演算を高速で遂行する
演算プロセッサと、プロセッサ間通信手段を持ち前記演
算プロセッサを制御し通常のオペレーティングシステム
の持つ機能を遂行する制御プロセッサとを含み、タイム
スライス・ディスパッチング方式を採用したマルチプロ
セッサシステムにおいて、 前記演算プロセッサ上で実行中のタスクが自ら前記演算
プロセッサ上での実行権を放棄し再び前記演算プロセッ
サ上で実行可能状態になったことを、タスク単位に状態
表示する手段と、 前記状態表示によって実行中のタスクを含めた同一優先
順位を持つ他のタスクより優先的に前記タスクに前記演
算プロセッサ上での実行権を与えるとともに前記状態表
示をリセットする手段とを有している。

〔作用〕

演算プロセッサ上で実行中のタスクが自ら演算プロセッ
サ上での実行権を放棄し再び演算プロセッサ上で実行可
能状態になったことがそのタスク対応の状態表示によっ
て表示されている場合、実行中のタスクを含めた同一優
先順位を持つタスクより優先的に演算プロセッサ上での
実行権が与えられるので、タスクの性質によって演算プ
ロセッサ上での実行機会が不均等になることがなくな
る。

〔実施例〕

次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例のマルチプロセッサシステム
のブロック図で、それぞれのプロセッサで動作するタス
クの制御ブロックを含む制御情報やプロセッサ上で動作
するためのプログラムやデータなどが格納される制御プ
ロセッサメモリ２及び演算プロセッサメモリ３を含む主
記憶装置１と、プロセッサ間通信手段を持ち通常のオペ
レーティングシステムの持つ機能を遂行する制御プロセ
ッサ５及びプロセッサ間通信手段を持ち高速科学演算を
遂行する演算プロセッサ６で構成される科学演算処理装
置４と、入出力の制御を行なう入出力処理装置７と、プ
ログラムやデータなどが記憶されている入出力装置８と
で構成される。

第２図は、演算プロセッサメモリ３の内容例を示す図で
ある。演算プロセッサメモリ３は、制御データ領域30
と、タスク状態ブロック310を含むユーザジョブ領域31
とを持ち、制御データ領域30には実行タスクポインタ30
0,実行待タスクキューの先頭ポインタ301,タスクリンク
302が作成されている。タスクリンク302は次のタスクリ
ンクへのポインタ，制御フラグ3020,優先度3021,ジョブ
番号，タスク番号，タスク状態ブロック310のポインタ
を有している。

第３図は、タスクリンク302内の制御フラグ3020の内容
例を示し、各種の制御フラグに加え、タスク切替制御表
示30200を含んでいる。このタスク切替制御表示30200
は、ON（＝１）,OFF（＝０）の状態をとり、各状態で以
下のように自タスクの実行権の獲得が制御される。

ON（＝１）；自タスクの優先度が実行中タスクの優先度
と等しいか、より高いときに自タスクが実行権を得る OFF（＝０）；自タスクの優先度が実行中タスクの優先
度より高いときに自タスクが実行権を得る 第４図は、制御プロセッサ５からプロセッサ間通信手段
により演算プロセッサ６にタスク実行要求が行なわれた
ときの演算プロセッサ６でのタスク登録処理例の流れ図
であり、41〜46は各ステップを示す。

第５図は、演算プロセッサ６におけるタスク切替処理例
の流れ図であり、51〜62は各ステップを示す。以下、各
図を参照して本実施例の動作を説明する。なお、本発明
のマルチプロセッサシステムでは、実行インターバルを
使い切らない内に実行権を失ったタスクに対し、次に実
行権を付与する場合、毎回同じ実行インターバルを与え
直す方式，残り時間を与える方式の何れかを採用してい
るが、このようなタイムスライスの制御自体は従来から
広く知られていることなので、詳細な説明は省略してあ
る。

第１図において、まず制御プロセッサ５上で動作するオ
ペレーティングシステムは、ユーザジョブの演算プロセ
ッサ６上で動作するタスクのタスク状態ブロックを含む
制御情報とプログラムとデータとを演算プロセッサメモ
リ３へロードし、さらに該ユーザジョブの制御プロセッ
サ５上で動作するタスクのタスク制御ブロックを含む制
御情報とプログラムとデータとを制御プロセッサメモリ
２へロードし、該タスクを起動する。起動されたタスク
は、まず制御プロセッサ５上で動作し、該タスクが実行
しているプログラムが演算プロセッサ６上で動作するプ
ロシジャを呼出した場合、制御プロセッサ５の持つプロ
セッサ間通信手段が働きプロシジャコール通信が演算プ
ロセッサ６へ通知される。

前記プロシジャコール通信を受取った演算プロセッサ６
は、第４図で示すようにタスク状態ブロック310のポイ
ンタを含む通信情報をもとに登録すべきタスク用のタス
クリンク302を制御データ領域30内に作成し（41）、プ
ロシジャリターン通信でなくプロシジャコール通信であ
ることからステップ42を経てステップ43へ進み、そのタ
スクリンク302内の制御フラグ3020に含まれるタスク切
替制御表示30200を「０」にし、ステップ44でそのタス
クリンク302を実行待タスクキューへ優先度に応じてフ
ァースト・イン・ファースト・アウト（FIFO）方式で登
録する。

次に第５図で示したタスク切替処理が行なわれる。

まず演算プロセッサ６上で実行中タスクがあるかどうか
判定され（51）、実行中タスクが存在する場合（実行タ
スクポインタ300が「０」でないとき）は、実行待タス
クキューの先頭タスクがあるかどうか判定される（5
2）。実行待タスクキューの先頭タスクがある場合（実
行待タスクキューの先頭ポインタ301が「０」でないと
き）には、この先頭タスクに対応するタスクリンク302
（１）に含まれる優先度3021（１）と実行タスクポイン
タ300で示されるタスクリンク302（０）に含まれる優先
度3021（０）の比較が行なわれる（53）。

次に、実行待タスクキューの先頭タスクのタスクリンク
302（１）に含まれるタスク切替制御表示30200が判定さ
れ（54）、該表示が「０」であれば実行待タスクキュー
の先頭タスクの優先度3021（１）が実行中タスクの優先
度3021（０）より高いときに限り（59でYESの場合）、
実行中タスクのタスク状態を対応するタスク状態ブロッ
ク310（０）に格納し、そのタスクリンク302（０）を実
行待タスクキューへ優先度に応じてラスト・イン・ファ
ースト・アウト（LIFO）方式でキューイングし（56）、
実行待タスクキューの先頭タスクのタスク切替制御表示
30200を「０」にし（57）、実行タスクポインタ300が実
行待タスクリンク302（１）を示すようにし、対応する
タスク状態ブロック310（１）で示される状態で起動す
る（58）ことによりタスク切替を行なう。

また、前記ステップ59において実行待タスクキューの先
頭タスクの優先度3021（１）が実行中タスクの優先度30
21（０）より低いか等しいときにはタスク切替は行なわ
ず実行中タスクを引き続き起動する（60）。

尚、前記ステップ51において実行タスクが存在しない場
合（実行タスクポインタ300が「０」のとき）には、実
行待タスクがあるかどうか判定され（61）、実行待タス
クがある場合（実行待タスクキューの先頭ポインタ301
が「０」でないとき）には実行待タスクキューの先頭タ
スクのタスク切替制御表示30200を「０」にし（57）、
実行タスクポインタ300が実行待タスクリンク302（１）
を示すようにし、該タスクが無条件に起動される（5
8）。また実行待タスクがない場合（実行待タスクキュ
ーの先頭ポインタ301が「０」のとき）には、演算プロ
セッサ６はアイドル状態になる（62）。

更に前記ステップ52において実行待タスクが存在しない
場合には実行中タスクが引き続き起動される（60）。

前記処理により演算プロセッサ６上で起動されたタスク
が制御プロセッサ５上のプロシジャを呼出した場合、演
算プロセッサ６の持つプロセッサ間通信手段が働きプロ
シジャコール通信が制御プロセッサ５へ通知される。前
記処理により演算プロセッサ６上で該タスクは保留状態
となり、演算プロセッサ６上で実行可能な別タスクが実
行待タスクキューに存在すればそのタスクが起動され
る。

前記プロシジャコール通信により制御プロセッサ５上で
動作しているタスクがプロシジャリターイン命令を実行
した場合、同様に制御プロセッサ５の持つプロセッサ間
通信手段が働きプロシジャリターン通信が演算プロセッ
サ６へ通知される。

プロシジャリターン通信を受取った演算プロセッサ６
は、第４図で示すようにタスク状態ブロック301のポイ
ンタを含む通信情報をもとに登録すべきタスク用のタス
クリンク302を制御データ領域30内に作成し（41）、そ
のタスクリンク302内の制御フラグ3020に含まれるタス
ク切替制御表示30200を「１」にし（45）、そのタスク
リンク302を実行待タスクキューへ優先度に応じてラス
ト・インファースト・アウト（LIFO）方式で登録する
（46）。

次に第５図で示したタスク切替処理により、既に述べた
ような実行中タスクと実行待タスクキューの先頭タスク
の優先度の比較が行なわれる（53）。このとき実行待タ
スクキューの先頭タスクの持つタスク切替制御表示3020
0が「１」であることがステップ54で判定されるため、
実行待タスクキューの先頭アスクの優先度3021（１）が
実行中タスクの優先度3021（０）より高いか等しいとき
に（55でYESの場合）、実行中タスクのタスク状態を対
応するタスク状態ブロック310（０）に格納し、そのタ
スクリンク302（０）を実行待タスクキューへ優先度に
応じてラスト・イン・ファースト・アウト（LOFO）方式
でキューイングし（56）、実行待タスクキューの先頭タ
スクのタスク切替制御表示30200を「０」にし（57）、
実行タスクポインタ300が実行待タスクリンク302（１）
を示すようにし、対応するタスク状態ブロック310
（１）で示される状態で起動する（58）ことにより、タ
スク切替を行なう。

また、前記ステップ55において実行待タスクキューの先
頭タスクの優先度3021（１）が実行中タスクの優先度30
21（０）より低いときにはタスク切替は行なわず実行中
タスクを引続き起動する（60）。

第６図は制御プロセッサ５と演算プロセッサ６における
タスク制御の流れの一例を示し、タスクの優先度をＡ＝
Ｂ＞Ｃとした場合のものである。

第６図において、制御プロセッサ５上で動作するタスク
Ａが演算プロセッサ６上のプロシジャに対するプロシジ
ャコール命令を実行すると、プロセッサ間通信手段が起
動されプロシジャコール通信が演算プロセッサ６へ通知
され、制御プロセッサ５上ではタスクＡは保留状態とな
り、同一優先度を持つタスクＢが起動される。

一方、プロシジャコール通信を受取った演算プロセッサ
６はタスクＡ′を起動し、タスクＡ′の動作中に制御プ
ロセッサ５で動作中のタスクＢからのプロシジャコール
通信を受取った場合にはタスクＢ′を実行待タスクキュ
ーへ登録し、動作中であるタスクＡ′とタスクＢ′の優
先度を比較する。

プロシジャコール通信によるタスク起動要求の場合、優
先度が等しいとタスク切替は行なわないので、タスク
Ａ′を引続き実行する。

制御プロセッサ５上のタスクＢは前記プロシジャコール
命令の実行により保留状態となり、つぎの優先度を持つ
タスクＣが起動される。

演算プロセッサ６上のタスクＡ′が制御プロセッサ５上
のプロシジャに対するプロシジャコール命令を実行する
ことによりプロセッサ間通信手段が起動されプロシジャ
コール通信が制御プロセッサ５へ通知されると、演算プ
ロセッサ６上ではタスクＡ′は保留状態となり、実行待
タスクキューよりタスクＢ′が取出されタスクＢ′が起
動される。

次に、プロシジャコール通信を受取った制御プロセッサ
５は保留状態であるタスクＡを実行待タスクキューへ登
録し、動作中であるタスクＣとタスクＡの優先度を比較
し、優先度の低いタスクＣを実行待タスクキューへ登録
し、優先度の高いタスクＡを起動する。

次に、制御プロセッサ５上のタスクＡがプロシジャリタ
ーン命令を実行すると、プロセッサ間通信手段が起動さ
れプロシジャリターン通信が演算プロセッサ６へ通知さ
れ、制御プロセッサ５上ではタスクＡは保留状態となり
実行待タスクキューよりタスクＣが取出されタスクＣが
起動される。

一方、プロシジャリターン通信を受取った演算プロセッ
サ６は保留状態にあるタスクＡ′を実行待タスクキュー
へ登録し、動作中であるタスクＢ′とタスクＡ′の優先
度を比較する。プロシジャリターン通信によるタスク起
動要求の場合、優先度が等しくてもタスク切替を行なう
ため、実行中であるタスクＢ′を実行待タスクキューへ
登録しタスクＡ′を起動する。

以上説明したように、演算プロセッサ６上で動作するタ
スクのうち、自ら演算プロセッサ６上での実行権を放棄
することにより演算プロセッサ上で動作する機会の少な
いタスクに対して同一優先度の範囲内で優先的に実行権
を与えることにより、タスクのターンアラウンドタイム
が該タスクの性質に依存されないようにすることができ
る。

なお、以上の説明において、「自ら演算プロセッサ６上
での実行権を放棄する」ということは、制御プロセッサ
５上のプロシジャ呼出しのみならず、演算プロセッサ６
上での事象待ちのために事象待タスクキューにキューイ
ングされることであっても良い。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、自ら演算プロセッサ上
での実行権を放棄する性質を持つタスクに対し、演算プ
ロセッサ上での実行権を優先的に与えるようにすること
により、タスクの優先度を変更することなくタスクのタ
ーンアラウンドタイムをタスクの性質及びタスクのタイ
ムスライスインターバル時間に依存せず一定にできる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するマルチプロセッサシステムの
一例を示すブロック図、 第２図は演算プロセッサメモリ３の内容例を示す図、 第３図はタスク切替制御表示を含む制御フラグの説明
図、 第４図は演算プロセッサ６上でのタスク登録処理例の流
れ図、 第５図は演算プロセッサ６上でのタスク切替処理例の流
れ図および、 第６図は制御プロセッサ５と演算プロセッサ６における
タスク制御の流れの一例を示す図である。 図において、 １……主記憶装置、２……制御プロセッサメモリ ３……演算プロセッサメモリ ４……科学演算処理装置、５……制御プロセッサ ６……演算プロセッサ、７……入出力処理装置 ８……入出力装置、30……制御データ領域 31……ユーザジョブ領域 300……実行タスクポインタ 301……実行待タスクキューの先頭ポインタ 302……タスクリンク 310……タスク状態ブロック 3020……制御フラグ 30200……タスク切替制御表示 3021……優先度

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プロセッサ間通信手段を持ち科学演算を高
   速で遂行する演算プロセッサと、プロセッサ間通信手段
   を持ち前記演算プロセッサを制御し通常のオペレーティ
   ングシステムの持つ機能を遂行する制御プロセッサとを
   含み、タイムスライス・ディスパッチング方式を採用し
   たマルチプロセッサシステムにおいて、 前記演算プロセッサ上で実行中のタスクが自ら前記演算
   プロセッサ上での実行権を放棄し再び前記演算プロセッ
   サ上で実行可能状態になったことを、タスク単位に状態
   表示する手段と、 前記状態表示によって実行中のタスクを含めた同一優先
   順位を持つ他のタスクより優先的に前記タスクに前記演
   算プロセッサ上での実行権を与えるとともに前記状態表
   示をリセットする手段とを有することを特徴とするタス
   ク制御方式。