JPH08314878A - コンピュータシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 一連のタスクの実行処理時間を短くする。 【構成】 この発明のコンピュータシステムは、第１、
第２の中央演算処理装置20,21 の一方に第１のオペレー
ティングシステム28を起動させて主記憶装置24にロード
されている第１のタスク30を実行させ、これと同時に、
第１、第２の中央演算処理装置の他方に第２のオペレー
ティングシステム29を起動させて主記憶装置にロードさ
れている第２のタスク31を実行させ、さらに、第１、第
２の中央演算処理装置が共にタスクを実行しているとき
に、第３のタスク32の実行要求が発生すれば、第３の中
央演算処理装置22上で第１のオペレーティングシステム
のクローン34を発生させて第３のタスクを起動させ、第
１のオペレーティングシステムとタイムシェアリングに
第３のタスクを実行させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、マルチプロセッサ、
マルチオペレーティングシステム（ＯＳ）を備えたコン
ピュータシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来一般に、プロセスのリアルタイム制
御に使用されるコンピュータシステムにおいては、タス
クの高速応答性確保のために様々な工夫が試みられてい
るが、１個の中央演算処理装置ではシステム構築に限界
があり、より高度なコンピュータシステムを構築するた
めの工夫が求められている。

【０００３】このような要求に応えるコンピュータシス
テムとして、１台のコンピュータの中に２個の中央演算
処理装置（ＣＰＵ）を組み込んだ、いわゆるマルチプロ
セッサのコンピュータシステムが提案されており、この
ようなコンピュータシステムでは従来の約２倍の処理能
力が発揮できるようになっている。

【０００４】図３はこのようなマルチプロセッサのコン
ピュータシステムの従来例を示しており、第１の中央演
算処理装置（ＣＰＵ）１と第２の中央演算処理装置（Ｃ
ＰＵ）２、システムバス３、主記憶装置（Ｍ）４をハー
ドウェアとして備え、主記憶装置４にローディングされ
ているオペレーティングシステム（ＯＳ）５が第１、第
２のいずれの中央演算処理装置１，２でも走行すること
ができ、このオペレーティングシステム５の管理下にお
いて、主記憶装置４にローディングされている任意のタ
スク６，７を優先度に応じて第１、第２の中央演算処理
装置１，２に順次割り振り、並列処理を実行するように
している。

【０００５】また、新たにタスク８の起動要求が発生し
た時には、実行中のタスク６，７のうち優先度の低い方
をいったん主記憶装置４に待避させ、空いた方の中央演
算処理装置１または２において新たなタスク８を実行さ
せ、そのタスク８の処理が終了した後に待避させていた
タスク６または７を再度走行させるようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来のコンピュータシステムでは、次のような問題点が
あった。すなわち、上述のように第１、第２の中央演算
処理装置１または２がタスク６または７に代わって新た
なタスク８を実行する制御情報は、オペレーティングシ
ステム５の内部のタスクディスパッチャがシステムバス
３を介して収集するようにすることによって、オペレー
ティングシステムをコンパクトで簡易な仕組みで実現で
きる。しかしながら、このようなコンピュータシステム
では、例えばタスク６が新たなタスク８と入れ替わり、
再び元のタスク６を実行する状態に戻るような場合、オ
ペレーティングシステム５がその状態遷移の情報をシス
テムバス３を介して収集しなければならず、システムバ
ス３およびオペレーティングシステム５に対して大きな
負荷を与える問題点があった。

【０００７】特に、システムバス３は本来、図４に示す
ように他の分散制御プロセッサ１０〜１４との情報授受
に使用することが主たる目的であるため、このシステム
バス３の負荷の増大は処理速度を大幅に低下させてしま
うことになる。また、オペレーティングシステム５が同
時に複数の中央演算処理装置１，２を処理するために、
大規模な処理タスクを一方の中央演算処理装置が処理す
る場合、そのタスクの処理のためにオペレーティングシ
ステムが占有されてしまって他のタスクの処理が遅れて
しまい、マルチプロセッサの有意性が損なわれてしまう
問題点もあった。

【０００８】この発明はこのような従来の問題点に鑑み
てなされたもので、中央演算処理装置およびオペレーテ
ィングシステムの負荷軽減が図れ、処理速度の大幅な向
上が図れるコンピュータシステムを提供することを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明のコンピュータ
システムは、第１、第２、第３の中央演算処理装置と、
第１、第２、第３の中央演算処理装置に共通の主記憶装
置と、第１、第２の中央演算処理装置それぞれを個別に
動作させる第１、第２のオペレーティングシステムと、
第１、第２、第３の中央演算処理装置間に接続され、互
いの動作環境をレポートし合う中央演算処理装置間バス
と、第１、第２、第３の中央演算処理装置と主記憶装置
との間を接続するシステムバスと、第１、第２、第３の
中央演算処理装置間での主記憶装置のシェアリングを制
御する主記憶制御装置と、主記憶制御装置によって第
１、第２、第３の中央演算処理装置と主記憶装置との間
でデータの通信を行なうメモリバスとを備え、第１、第
２のオペレーティングシステムそれぞれに、第１または
第２の中央演算処理装置の一方と第１または第２のオペ
レーティングシステムの一方が主記憶装置から起動され
た第１のタスクを実行させている時に、第１または第２
の中央演算処理装置の他方と第１または第２のオペレー
ティングシステムの他方が主記憶装置から起動された第
２のタスクを実行させる機能と、第１および第２の中央
演算処理装置が共にタスクを実行している時に第３のタ
スクの起動要求があれば、第３の中央演算処理装置に第
１または第２のオペレーティングシステムのオペレーテ
ィングシステムクローンを発生させると共に主記憶装置
の第３のタスクを起動し、第１の中央演算処理装置また
は第２中央演算処理装置によりリアルタイムでタイムシ
ェアリングに実行する機能とを備え、主記憶制御装置
に、第１、第２オペレーティングシステムと第３の中央
演算処理装置に起動されているオペレーティングシステ
ムクローンとによってシェアされる主記憶装置をオペレ
ーティングシステムを介さずに各中央演算処理装置間で
同期、排他をとって制御する機能を備えたものである。

【００１０】

【作用】この発明のコンピュータシステムでは、第１、
第２の中央演算処理装置の一方に第１、第２のオペレー
ティングシステムのいずれかを起動させて主記憶装置に
ロードされている１つのタスクを実行させ、これと同時
に、第１、第２の中央演算処理装置の他方に第１、第２
のオペレーティングシステムのいずれか他方を起動させ
て主記憶装置にロードされている他の１つのタスクを実
行させることができる。

【００１１】さらに、第１、第２の中央演算処理装置が
共にタスクを実行しているときに、第３のタスクの実行
要求が発生すれば、中央演算処理装置間バスによるオペ
レーティングシステム間通信によって第３の中央演算処
理装置上に第１のオペレーティングシステムが自分自身
のクローンを発生させて第３のタスクを起動させ、実行
中の第１のタスクの処理とタイムシェアリングに第３の
タスクを実行させる。そしてこの時には、第１、第２の
オペレーティングシステムで使用されている主記憶装置
のシェアおよびオペレーティングシステムクローンがリ
ザーブしている主記憶装置のシェアはいずれも、主記憶
制御装置によりメモリバスを通して同期、排他、競合の
制御を行なう。

【００１２】なお、第３の中央演算処理装置によって実
行されようとしている第３のタスクよりも優先度の高い
タスクの起動要求が２つ以上発生した場合には、第１の
オペレーティングシステムは前述のオペレーティングシ
ステムクローンによる第３のタスクの実行をいったん保
留して処理の優先権を移し、より優先度の高いタスクを
先に実行させる制御を行なう。しかしながら、この場
合、これらの優先権を移したことを示す情報は主記憶制
御装置によってメモリバスを介して第１、第２のオペレ
ーティングシステムそれぞれに通信されるので、オペレ
ーティングシステムクローンによって実行される第３の
タスクに対する走行要求がキャンセルされることはな
く、優先度の高い他のタスクの処理が完了すればただち
に実行されることになる。

【００１３】このようにして、２つのオペレーティング
システムと主記憶制御装置とに、第１、第２、第３の中
央演算処理装置の処理に係わる負荷を分散させると共
に、タスク切り替え時間を削減することによって処理速
度の大幅な向上を図るのである。

【００１４】

【実施例】以下、この発明の実施例を図に基づいて詳説
する。図１はこの発明のコンピュータシステムの一実施
例のシステム構成を示すブロック図であり、第１の中央
演算処理装置（ＣＰＵ）２０、第２の中央演算処理装置
（ＣＰＵ）２１、第３の中央演算処理装置（ＣＰＵ）２
２の３個の中央演算処理装置と、主記憶制御装置（ＭＣ
Ｐ）２３と、主記憶装置２４を備えている。３個の中央
演算処理装置２０，２１，２２間は中央演算処理装置間
バス２５によって直接接続され、またシステムバス２６
によってこれらの中央演算処理装置２０，２１，２２と
主記憶装置２４との間が接続され、さらにメモリバス２
７によって中央演算処理装置２０，２１，２２と主記憶
制御装置２３と主記憶装置２４との間が接続されてい
る。なお、図４に示したような制御プロセッサもこれら
のシステムバス２６によって接続されるものである。

【００１５】主記憶装置２４には、第１、第２の中央演
算処理装置２０，２１それぞれで走行する第１、第２の
オペレーティングシステム２８，２９がローディングさ
れており、また複数のタスク３０，３１，３２，３３も
ローディングされている。

【００１６】中央演算処理装置間バス２５は３個の中央
演算処理装置２０，２１，２２間を接続し、互いの動作
環境をレポートし合うものである。また第１、第２のオ
ペレーティングシステム２８，２９は各中央演算処理装
置２０，２１，２２のうち第１、第２の中央演算処理装
置２０，２１の各々を個別に動作させるものである。そ
して第３の中央演算処理装置２２は、これらのうちの第
１のオペレーティングシステム２８をオペレーティング
システムクローン３４として動作させるようになってい
る。

【００１７】また、第１、第２のオペレーティングシス
テム２８，２９の各々には、第１、第２の中央演算処理
装置２０，２１のうちの一方の中央演算処理装置とオペ
レーティングシステムが主記憶装置２４から起動された
１つのタスク３０を走行させている時に、同時に他方の
中央演算処理装置とオペレーティングシステムが主記憶
装置２４から起動された他の１つのタスク３１を走行さ
せる機能と、第１のオペレーティングシステム２８のク
ローン３４がさらにもう１つ別のタスク３２を第３の中
央演算処理装置２２に主記憶装置２４から起動させ、タ
イムシェアリングにタスク３２を実行する機能と、主記
憶制御装置２３を用いて第１、第２の中央演算処理装置
２０，２１で使用される主記憶装置２４のシェアの制御
と第３の中央演算処理装置２２で使用される主記憶装置
２４のシェアの制御とを行なう機能が備えられている。

【００１８】次に、上記構成のコンピュータシステムの
動作について説明する。図１において、第１の中央演算
処理装置２０で第１のオペレーティングシステム２８を
実行し、第２の中央演算処理装置２１で第２のオペレー
ティングシステム２９を実行している時に、中央演算処
理装置間バス２５を介してオペレーティングシステム間
通信３５が実行される。

【００１９】ここで、タスク３０が先に起動され、優先
的に第１の中央演算処理装置２０において実行されてい
れば、次にタスク３１が起動されると、主記憶制御装置
２３によるメモリバス２７を介するメモリ管理通信３６
と、中央演算処理装置間バス２５を介するオペレーティ
ングシステム間通信３５によって指定される第２の中央
演算処理装置２１においてこのタスク３１が実行される
ことになる。このように、メモリ管理通信３６とオペレ
ーティングシステム間通信３５によってタスク３０とタ
スク３１が互いに競合することになく、最適な中央演算
処理装置に割り振られて実行されることになる。

【００２０】次に、タスク３０が第１の中央演算処理装
置２０において第１のオペレーティングシステム２８に
よって実行され、タスク３１が第２の中央演算処理装置
２１において第２のオペレーティングシステム２９によ
って実行されている時に、さらに別のタスク３２が起動
される場合について考察すると、中央演算処理装置が２
個だけの場合には、タスクの優先度によって現在実行さ
れているタスク３０または３１をディスパッチ（スワッ
プアウト）し、後から起動されたタスク３２を空いた方
の中央演算処理装置によって実行する制御を行なうこと
になるが、そのようにすればタスクスイッチ時間が必要
となり、トータルの処理時間が長くなってしまう。

【００２１】しかしながら、この実施例のコンピュータ
システムでは、図２のフローチャートに示すように、新
たなタスク３２の起動要求があれば（ステップＳ１）、
オペレーティングシステム間通信３５によって２つのオ
ペレーティングシステム２８，２９のうちの第１のオペ
レーティングシステム２８が自分自身のオペレーティン
グシステムクローン３４を発生させ（ステップＳ２〜Ｓ
５）、第１、第２のオペレーティングシステム２８，２
９が終了する前に新たなタスク３２の起動を行う（ステ
ップＳ６）。

【００２２】そして、第１の中央演算処理装置２０にお
けるタスク３０と第１のオペレーティングシステム２８
の処理終了を待たずに、またタスクスイッチを行なわず
にタイムシェアリングに、第３の中央演算処理装置２２
においてオペレーティングシステムクローン３４により
第１のオペレーティングシステム２８と並行してタスク
３２を実行する（ステップＳ８）。この実行開始の情報
は、中央演算処理装置間バス２５を介するオペレーティ
ングシステム間通信３５，３７と主記憶オペレーティン
グシステム間通信３８，３９，４０およびメモリバス４
２を介するメモリ管理通信３６によって他の中央演算処
理装置２０，２１および主記憶制御装置２３に通知さ
れ、次の制御に推移することになる。

【００２３】第１の中央演算処理装置２０と第２の中央
演算処理装置２１と第３の中央演算処理装置２２のうち
の２個が２つのオペレーティングシステム２８，２９そ
れぞれを個別に走行させ、オペレーティングシステムク
ローン３４によって２つのオペレーティングシステム２
８，２９が走行中であっても、あらかじめタスク起動要
求を２つのオペレーティングシステム２８，２９が走行
していない残りの１個の中央演算処理装置にリザーブ
し、第１のオペレーティングシステム２８とタイムシェ
アリングに実行することにより、効率の良いタスク遷移
とメモリ利用が実現できる。

【００２４】すなわち、システムバス２６とは別個に設
けた中央演算処理装置間バス２５とメモリバス２７を介
することによって、従来例のところで説明した図４に示
すような他の分散制御プロセッサ１０〜１４と第１、第
２、第３の中央演算処理装置２０，２１，２２間の通信
を妨げることなくオペレーティングシステム間通信３
５，３７を行ない、第１、第２、第３の中央演算処理装
置２０，２１，２２のうち２個の中央演算処理装置それ
ぞれがタスクを実行している間に、空いているもう１個
の中央演算処理装置において第１のオペレーティングシ
ステムの２８のクローン３４を発生させ、さらに別個の
タスクを起動し、タイムシェアリングに実行することに
より、先の２個の中央演算処理装置それぞれによるタス
クの実行終了を待たずに、またタスクスイッチすること
なく、新たなタスクを直ちに実行開始することができ
る。また、メモリ競合を避けるための主記憶装置２４の
リザーブ情報を、オペレーティングシステムを介するこ
となく、メモリバス２７を介するメモリ管理通信３６に
よって中央演算処理装置のオペレーティングシステムに
渡すことができ、オペレーティングシステムの負荷を軽
減することができる。この結果、コンピュータシステム
のスループットを飛躍的に向上させることができる。

【００２５】このようにして、この実施例のコンピュー
タシステムは、第１、第２、第３の中央演算処理装置２
０，２１，２２と、各中央演算処理装置２０，２１，２
２のうち第１、第２の中央演算処理装置２０，２１の各
々を個別に動作させる第１、第２のオペレーティングシ
ステム２８，２９と、各中央演算処理装置２０，２１，
２２のうち第３の中央演算処理装置２２により動作する
オペレーティングシステムクローン３４と、１個の主記
憶装置２４と、第１、第２、第３の中央演算処理装置２
０，２１，２２間を接続し、互いの動作環境をレポート
し合う中央演算処理装置間バス２５と、各中央演算処理
装置２０，２１，２２と主記憶装置２４間を接続するシ
ステムバス２６と、メモリバス２７を通して行なうメモ
リ管理通信３６によってオペレーティングシステムを介
することになくメモリ情報を中央演算処理装置２０，２
１，２２へ通信する主記憶制御装置２３を備え、第１、
第２のオペレーティングシステム２８，２９それぞれ
が、一方の中央演算処理装置とオペレーティングシステ
ムが主記憶装置２４から起動された１つのタスクを実行
している時に、同時に他方の中央演算処理装置とオペレ
ーティングシステムが主記憶装置２４から起動された別
の１つのタスクを実行する並列処理を行い、また第１、
第２のオペレーティングシステム２８，２９のうちの第
１のオペレーティングシステム２８のクローン３４がさ
らにもう１つの別のタスクを上記の２個の中央演算処理
装置２０，２１とは別のもう１個の中央演算処理装置２
２に主記憶装置２４から起動し、第１のオペレーティン
グシステム２８によるタスク３０の実行とタイムシェア
リングにもう１つの別のタスク３２を実行するようにし
ている。

【００２６】したがって、この実施例のコンピュータシ
ステムでは、第１、第２、第３の中央演算処理装置２
０，２１，２２のうち第１、第２の中央演算処理装置２
０，２１の２個の中央演算処理装置２０，２１を第１、
第２の２つのオペレーティングシステム２８，２９の各
々によって個別に運用し、しかも中央演算処理装置間バ
ス２５を介してオペレーティングシステム間通信３５，
３７を行ない、またリザーブ中の主記憶装置２４の情報
もメモリバス２７を介するメモリ管理通信３６によって
主記憶制御装置２３から各中央演算処理装置２０，２
１，２２へ通信することにより、中央演算処理装置２
０，２１，２２のうちの２個を共に使用することができ
る時には２個の中央演算処理装置で異なるタスクを並列
処理し、タスクの切り替えも空いているもう１つの中央
演算処理装置から割り振ることができる。

【００２７】また２個の中央演算処理装置それぞれが別
個のタスクを並列処理している間に、他のタスクの起動
がかかれば、第３の中央演算処理装置上に第１のオペレ
ーティングシステムのクローンを発生させ、先の２個の
中央演算処理装置のいずれかによるタスクの実行とタイ
ムシェアリングに、タスクスイッチの切り替えなしに、
ただちに第３の中央演算処理装置によってその新たなタ
スクを実行開始することができる。

【００２８】この結果、この実施例のコンピュータシス
テムでは、３個の中央演算処理装置のうちのいずれか２
個の中央演算処理装置で複数のタスクを並列処理するこ
とができると共に、空いているもう１個（第３）の中央
演算処理装置によってタスク切り替え時間なしに新たな
タスクを実行開始することができるようになり、タスク
切り替え時間の節約によってトータルの処理時間を大幅
に向上させることができる。

【００２９】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、第１、
第２の中央演算処理装置の一方に第１、第２のオペレー
ティングシステムのいずれかを起動させて主記憶装置に
ロードされている１つのタスクを実行させ、これと同時
に、第１、第２の中央演算処理装置の他方に第１、第２
のオペレーティングシステムのいずれか他方を起動させ
て主記憶装置にロードされている他の１つのタスクを実
行させ、さらに、第１、第２の中央演算処理装置が共に
タスクを実行しているときに、第３のタスクの実行要求
が発生すれば、中央演算処理装置間バスによるオペレー
ティングシステム間通信によって第３の中央演算処理装
置上に第１のオペレーティングシステムが自分自身のク
ローンを発生させて第３の中央演算処理装置に第３のタ
スクを実行させ、この時には、第１、第２のオペレーテ
ィングシステムで使用されている主記憶装置のシェアお
よびオペレーティングシステムクローンがリザーブして
いる主記憶装置のシェアはいずれも、主記憶制御装置に
よりメモリバスを通して同期、排他、競合の制御を行な
うので、中央演算処理装置とオペレーティングシステム
の負荷を分散させ、各々の中央演算処理装置とオペレー
ティングシステムにかかる負荷を軽減することができ、
また多数のタスクのトータルの処理速度を向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例のブロック図。

【図２】上記実施例の処理動作を示すフローチャート。

【図３】従来例のブロック図。

【図４】一般的な分散制御プロセッサを有するコンピュ
ータシステムのブロック図。

【符号の説明】

２０ 第１の中央演算処理装置 ２１ 第２の中央演算処理装置 ２２ 第３の中央演算処理装置 ２３ 主記憶制御装置 ２４ 主記憶装置 ２５ 中央演算処理装置間バス ２６ システムバス ２７ メモリバス ２８ 第１のオペレーティングシステム ２９ 第２のオペレーティングシステム ３０，３１，３２，３３ タスク ３４ オペレーティングシステムクローン ３５ 中央演算処理装置間通信 ３６ メモリ管理通信 ３７ 中央演算処理装置間通信 ３８ 主記憶オペレーティングシステム間通信 ３９ 主記憶オペレーティングシステム間通信 ４０ 主記憶オペレーティングシステム間通信

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１、第２、第３の中央演算処理装置
   と、前記第１、第２、第３の中央演算処理装置に共通の
   主記憶装置と、前記第１、第２の中央演算処理装置それ
   ぞれを個別に動作させる第１、第２のオペレーティング
   システムと、前記第１、第２、第３の中央演算処理装置
   間に接続され、互いの動作環境をレポートし合う中央演
   算処理装置間バスと、前記第１、第２、第３の中央演算
   処理装置と主記憶装置との間を接続するシステムバス
   と、前記第１、第２、第３の中央演算処理装置間での前
   記主記憶装置のシェアリングを制御する主記憶制御装置
   と、前記主記憶制御装置によって前記第１、第２、第３
   の中央演算処理装置と主記憶装置との間でデータの通信
   を行なうメモリバスとを備え、 前記第１、第２のオペレーティングシステムそれぞれ
   に、前記第１または第２の中央演算処理装置の一方と第
   １または第２のオペレーティングシステムの一方が前記
   主記憶装置から起動された第１のタスクを実行させてい
   る時に、前記第１または第２の中央演算処理装置の他方
   と第１または第２のオペレーティングシステムの他方が
   前記主記憶装置から起動された第２のタスクを実行させ
   る機能と、前記第１および第２の中央演算処理装置が共
   にタスクを実行している時に第３のタスクの起動要求が
   あれば、前記第３の中央演算処理装置に前記第１または
   第２のオペレーティングシステムのオペレーティングシ
   ステムクローンを発生させると共に前記主記憶装置の第
   ３のタスクを起動し、前記第１の中央演算処理装置また
   は前記第２中央演算処理装置によりタイムシェアリング
   に実行する機能を備え、 前記主記憶制御装置に、前記第１、第２オペレーティン
   グシステムと前記第３の中央演算処理装置に起動されて
   いるオペレーティングシステムクローンとによってシェ
   アされる主記憶装置をオペレーティングシステムを介さ
   ずに各中央演算処理装置間で同期、排他をとって制御す
   る機能を備えて成るコンピュータシステム。