JPH09319601A - セマフォに関するプロセス制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 未使用状態のプロセスリンクの待ち行列のロ
ック取得による競合を減らして、ロック取得待ち時間を
低減し、性能低下を防ぐ。 【解決手段】 セマフォを介してプロセスの同期をとる
ＯＳを有するマルチプロセッサシステムにおいて、セマ
フォ15-2の生成時に、複数のプロセッサ40-1,40-2 で共
有している未使用状態のプロセスリンクの待ち行列３か
ら幾つかの未使用状態のプロセスリンクを取り出し、セ
マフォ15-2で専用に使用する未使用状態のプロセスリン
クの待ち行列9-2 につなげておく。セマフォ15-2に対し
てＰ命令を発行したプロセス20を当該セマフォ15-2で待
機中にする場合、セマフォ15-2で専用に使用する未使用
状態のプロセスリンクの待ち行列9-2 から未使用状態の
プロセスリンク103 を１つ取り出し、この取り出したプ
ロセスリンク103 にプロセス20の名前を設定して、セマ
フォ15-2を介して事象を待っているプロセスの待ち行列
4-2 につなぐ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はセマフォに関するプ
ロセス制御方法に関し、特にセマフォを介してプロセス
の同期や排他制御を行うオペレーティング・システムを
有するマルチプロセッサシステムに好適な制御方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に計算機のソフトウェアシステム
は、互いにほとんど独立に動く多数のプロセスの集まり
として実現される。しかし、他のプロセスに仕事を依頼
する場合や、複数のプロセスが逐次再使用可能な資源を
共用する場合には、相互に連絡を取り合う必要がある。
そこで、計算機では、プロセス間の連絡に関する基本的
な機能と共に、その機能を各プロセスが使えるような同
期基本命令を提供しており、その一種に、セマフォとそ
れを使用したＰ命令，Ｖ命令がある。

【０００３】図１１は従来のプロセス制御方法で使用さ
れるセマフォとセグメントの構成を示す。セマフォ５は
主記憶上にあり、図１３に示すように、負の値もとりう
るセマフォカウンタＳＣＴと、このセマフォ５を介して
事象を待っているプロセスの待ち行列の先頭アドレスＰ
ＱＨＰとを含んでいる。なお、一般にセマフォカウンタ
ＳＣＴの初期値が０の場合はプロセス間の同期に使用さ
れ、正の場合は共用資源の排他制御に使用される。

【０００４】セグメント１も主記憶上にあり、複数（図
１１の例では９個）のプロセスリンク６と２つのポイン
タ７，８とが格納されている。各々のプロセスリンク６
は、図１２に示すようにプロセス名と他のプロセスリン
クとの連結用のリンクアドレスとを格納する。従来のプ
ロセス制御方法では、各々のプロセスリンク６は以下の
３種類の待ち行列の何れかにつなげられて管理される。

【０００５】複数のプロセッサで共有している未使用
状態のプロセスリンクの待ち行列（Ｑ／ＰＬ／ＦＬＳと
も言う） セマフォを介して事象を待っているプロセスの待ち行
列（Ｑ／ＰＲ／Ｓとも言う） 実行可能状態のプロセスの待ち行列（Ｑ／ＰＲ／ＲＤ
Ｙとも言う）

【０００６】即ち、初期の状態においては全てのプロセ
スリンク６は未使用状態であるため、それらのリンクア
ドレスによって一つなぎに連結されての待ち行列で管
理され、この待ち行列の先頭のプロセスリンクのアドレ
スをセグメント１のポインタ７が指し示す。また、セマ
フォを介して事象を待つプロセスが出現すると、そのプ
ロセスのために未使用状態のプロセスリンクがの待ち
行列から１つ取り出され、このプロセスリンクにそのプ
ロセスのプロセス名等が設定されて、の待ち行列につ
ながれ、この待ち行列の先頭のプロセスリンクのアドレ
スをセマフォ５の先頭アドレスＰＱＨＰが指し示す。さ
らに、セマフォで事象を待っていたプロセスが実行可能
状態に遷移すると、の待ち行列からそのプロセスのプ
ロセスリンクが取り出されて、の待ち行列につなが
れ、この待ち行列の先頭のプロセスリンクのアドレスを
セグメント１のポインタ８が指し示す。そして、実行可
能状態のプロセスが実行状態に遷移するのに伴って、そ
のプロセスが使用していたプロセスリンクが未使用状態
になると、の待ち行列に戻される。

【０００７】図１１の例では、９個のプロセスリンク６
のうち、４個のプロセスリンクが使用中であり、そのう
ちの１個のプロセスリンクは、セマフォ５を介して事象
を待っているプロセスの待ち行列４につなげられてお
り、３個のプロセスリンクは、実行可能状態のプロセス
の待ち行列２につなげられている。そして、残り５個の
未使用状態のプロセスリンクは、未使用状態のプロセス
リンクの待ち行列３につなげられている。

【０００８】図１４はセマフォに対するＰ命令実行の従
来の処理の流れを示す。Ｐ命令は引数としてセマフォを
一意に識別し得る識別子であるセマフォ番号（セマフォ
名）をもつ。実行中の或るプロセスからセマフォ５のセ
マフォ番号を引数としてＰ命令が発行されると、プロセ
ッサのハードウェアやファームウェア（以下、単にファ
ームウェアと称す）は、セマフォ５のロックを取得し
（Ａ−１）、セマフォ５のセマフォカウンタＳＣＴの値
から１を減じ（Ａ−２）、その値が負であるか否かを調
べる（Ａ−３）。

【０００９】セマフォカウンタＳＣＴの値が負であれ
ば、Ｐ命令を発行したプロセスを待機状態とすべく、プ
ロセッサのファームウェアは、未使用状態のプロセスリ
ンクの待ち行列３のロックを取得してこの待ち行列３か
ら未使用状態のプロセスリンクを１つ取り出し（Ａ−
４）、現在実行中のプロセス（Ｐ命令を発行したプロセ
ス）を閉塞し、上記未使用状態のプロセスリンクにその
プロセスのプロセス名等の情報を書き込んでセマフォ５
を介して事象を待っているプロセスの待ち行列４につな
げた後、未使用状態のプロセスリンクの待ち行列３のア
ンロックを行う（Ａ−５）。そして、セマフォ５のアン
ロックを行い（Ａ−６）、命令を終了する。その後にデ
ィスパッチャに制御を移し、後述するように実行可能状
態のプロセスの待ち行列２から実行待ちのプロセスを取
り出し実行する。

【００１０】他方、セマフォカウンタＳＣＴの値が負で
ない場合（０以上の場合）、セマフォ５のアンロックを
行い、命令を終了して、そのままそのプロセスの処理を
継続する（Ａ−７）。

【００１１】図１５にセマフォに対するＶ命令実行の従
来の処理の流れを示す。Ｖ命令も引数としてセマフォ番
号をもつ。実行中の或るプロセスからセマフォ５のセマ
フォ番号を引数としてＶ命令が発行されると、プロセッ
サのファームウェアは、セマフォ５のロックを取得し
（Ｂ−１）、セマフォ５のセマフォカウンタＳＣＴの値
に１を加え（Ｂ−２）、その値が正であるか否かを調べ
る（Ｂ−３）。

【００１２】セマフォカウンタＳＣＴの値が正であれ
ば、セマフォ５のアンロックを行って、命令を終了し、
そのままそのプロセスの処理を継続する（Ｂ−６）。

【００１３】他方、セマフォカウンタＳＣＴの値が正で
なければ（０以下であれば）、セマフォ５を介して事象
を待っているプロセスの待ち行列４の中から１つのプロ
セスリンクを取り出し、実行可能状態のプロセスの待ち
行列２のロックを取得し、前記取り出したプロセスリン
クを実行可能状態のプロセスの待ち行列２につなげて当
該プロセスリンクにかかるプロセスを実行可能状態と
し、実行可能状態のプロセスの待ち行列２のアンロック
を行う（Ｂ−４）。そして、セマフォ５のアンロックを
行い（Ｂ−５）、命令を終了し、ディスパッチャへ制御
を移す。

【００１４】図１６はディスパッチャによりプロセスが
実行可能状態のプロセスの待ち行列２から実行状態に遷
移する場合の従来の処理の流れの一部を示す。まず、実
行可能状態のプロセスの待ち行列２と未使用状態のプロ
セスリンクの待ち行列３のロックを取得し（Ｃ−１）、
実行可能状態のプロセスの待ち行列２から実行状態に遷
移するプロセスのプロセスリンクを取り外し、プロセス
の情報をプロセッサに取り込んだ後、未使用状態になっ
たプロセスリンクを未使用状態のプロセスリンクの待ち
行列３につなげる（Ｃ−２）。そして、実行可能状態の
プロセスの待ち行列２及び未使用状態のプロセスリンク
の待ち行列３をアンロックする（Ｃ−３）。

【００１５】ここで、複数のプロセッサが存在するマル
チプロセッサシステムの場合、実行可能状態のプロセス
の待ち行列２，未使用状態のプロセスリンクの待ち行列
３およびセマフォ５は複数のプロセッサから同時にアク
セスされる可能性があるため、プロセスの状態遷移のた
めにプロセスリンクを操作する際には、上述したように
該当する待ち行列及びセマフォのロックを取得し排他的
にプロセスリンクを操作する必要がある。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】セマフォに関するプロ
セス制御に関し従来は上述したような方法を採用してい
たが、その構成上、ロック取得による競合が発生し易
く、そのためにロック取得待ちによる性能低下が発生す
るという問題点があった。その理由は、未使用状態のプ
ロセスリンクの待ち行列が複数のプロセッサで共用され
るため、その待ち行列を共有するプロセッサの数が多く
存在すると、そのプロセッサ台数に比例して未使用状態
のプロセスリンクの待ち行列にアクセスする頻度が増
え、その待ち行列のロック取得による競合が発生する割
合も増え、このためロック取得待ちによる性能低下が発
生するからである。

【００１７】そこで本発明の目的は、未使用状態のプロ
セスリンクの待ち行列のロック取得による競合を減らす
ことにより、ロック取得待ち時間を減らし、性能低下を
防ぐことにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、セマフォを介
してプロセスの同期や排他制御を行うオペレーティング
・システムを有するマルチプロセッサシステムにおい
て、セマフォの生成時に、複数のプロセッサで共有して
いる未使用状態のプロセスリンクの待ち行列から幾つか
の未使用状態のプロセスリンクを取り出し、前記生成し
たセマフォで専用に使用する未使用状態のプロセスリン
クの待ち行列につなげる第１のステップと、セマフォに
対してＰ命令を発行したプロセスを当該セマフォで待機
中にする場合、当該セマフォで専用に使用する未使用状
態のプロセスリンクの待ち行列から未使用のプロセスリ
ンクを１つ取り出し、この取り出したプロセスリンクに
当該プロセスの名前を設定して、当該セマフォを介して
事象を待っているプロセスの待ち行列につなぐ第２のス
テップとを含むことを特徴とする。

【００１９】また本発明は、前記第１のステップにおい
て、セマフォで専用に使用する未使用状態のプロセスリ
ンクの待ち行列につなげる未使用状態のプロセスリンク
の数をソフトウェアから指定可能とすることを特徴とす
る。

【００２０】さらに本発明は、前記第１のステップにお
いて、セマフォで専用に使用する未使用状態のプロセス
リンクの待ち行列につなげた各々のプロセスリンクに当
該セマフォの識別子を設定し、前記第２のステップにお
いて、セマフォで専用に使用する未使用状態のプロセス
リンクの待ち行列に１つも未使用状態のプロセスリンク
が存在しない場合には、複数のプロセッサで共有してい
る未使用状態のプロセスリンクの待ち行列から未使用状
態のプロセスリンクを１つ取り出し、この取り出したプ
ロセスリンクに当該プロセスの名前を設定して、当該セ
マフォを介して事象を待っているプロセスの待ち行列に
つなぐようにし、且つ、セマフォを介して事象を待って
いるプロセスの待ち行列につながれたプロセスリンクを
そのプロセスの実行状態への遷移に伴って未使用状態の
プロセスリンクとする際、そのプロセスリンクにセマフ
ォの識別子が設定されているときは設定された識別子の
セマフォで専用に使用する未使用状態のプロセスリンク
の待ち行列に戻し、セマフォの識別子が設定されていな
いときは複数のプロセッサで共有している未使用状態の
プロセスリンクの待ち行列に戻す第３のステップを含む
ことを特徴とする。

【００２１】複数のプロセッサで共有している未使用状
態のプロセスリンクの待ち行列から未使用状態のプロセ
ッサリンクを取り出す場合、複数のプロセッサが同時に
取得する可能性があることを考えるとその待ち行列のロ
ックを取得する必要がある。しかし、セマフォの生成時
に、複数のプロセッサで共有している未使用状態のプロ
セスリンクの待ち行列から幾つかの未使用状態のプロセ
スリンクを取り出して、そのセマフォで専用に使用する
未使用状態のプロセスリンクの待ち行列につなげておく
と、この待ち行列に対するアクセスはそのセマフォのロ
ックを取得したプロセッサに限られるため、その待ち行
列から未使用状態のプロセスリンクを取り出す際にその
待ち行列のロックをあえて行う必要がなくなり、ロック
取得による競合を減らすことができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態の例につ
いて図面を参照して詳細に説明する。

【００２３】図１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である。同図に示すマ
ルチプロセッサシステムは、プログラム制御により動作
する複数個のプロセッサ４０−１，…，４０−ｎと、こ
れらのプロセッサで共有される主記憶４５とを含んでい
る。また、プロセッサ４０−１〜４０−ｎは、各種の待
ち行列（実行可能状態のプロセスの待ち行列，未使用状
態のプロセスリンクの待ち行列，セマフォを介して事象
を待っているプロセスの待ち行列，セマフォで専用に使
用する未使用状態のプロセスリンクの待ち行列）を操作
する手段，Ｖ命令，Ｐ命令を実行する手段，ユーザプロ
セス等のソフトウェアから指示された数のプロセスリン
クを未使用状態のプロセスリンクの待ち行列から取り出
してセマフォで専用に使用する未使用状態のプロセスリ
ンクの待ち行列につなげる手段，セマフォを作成する手
段およびディスパッチャ手段といった各手段をファーム
ウェアの機能として備えている。

【００２４】図２は本発明の方法で使用するセマフォと
セグメントの構成例を示す。セマフォ１５は図１の主記
憶４５上にあり、図３に示すように、負の値もとりうる
セマフォカウンタＳＣＴと、このセマフォ１５を介して
事象を待っているプロセスの待ち行列の先頭アドレスＰ
ＱＨＰ（１つもプロセスがないときは値０）と、更にこ
のセマフォ１５で専用に使用する未使用状態のプロセス
リンクの待ち行列の先頭アドレスＦＬＱＰ（１つもプロ
セスリンクがないときは値０）とを含んでいる。

【００２５】セグメント１も主記憶４５上にあり、複数
（図２の例では合計９個）のプロセスリンク１６と２つ
のポインタ７，８とが格納されている。各々のプロセス
リンク１６は、図４に示すように、プロセス名と他のプ
ロセスリンクとの連結用のリンクアドレス（リンク先が
ないときは値０）と更にセマフォを一意に識別するセマ
フォ名とを格納する。本実施の形態では、各々のプロセ
スリンク１６は以下の４種類の待ち行列の何れかにつな
げられて管理される。

【００２６】複数のプロセッサで共有している未使用
状態のプロセスリンクの待ち行列（Ｑ／ＰＬ／ＦＬＳと
も言う） セマフォを介して事象を待っているプロセスの待ち行
列（Ｑ／ＰＲ／Ｓとも言う） 実行可能状態のプロセスの待ち行列（Ｑ／ＰＲ／ＲＤ
Ｙとも言う） セマフォで専用に使用する未使用状態のプロセスリン
クの待ち行列（Ｑ／Ｓ／ＦＰＬとも言う）

【００２７】即ち、初期の状態においては全てのプロセ
スリンク１６は未使用状態であるため、それらのリンク
アドレスによって一つなぎに連結されての待ち行列で
管理され、この待ち行列の先頭のプロセスリンクのアド
レスをセグメント１のポインタ７が指し示す。そして、
セマフォの生成時には、複数のプロセッサで共有してい
る未使用状態のプロセスリンクの待ち行列から幾つか
の未使用状態のプロセスリンクを取り出して、その生成
したセマフォで専用に使用する未使用状態のプロセスリ
ンクの待ち行列につなぎかえられ、この待ち行列の先
頭のプロセスリンクのアドレスをセマフォ内の先頭アド
レスＦＬＱＰが指し示す。また、セマフォを介して事象
を待つプロセスが出現すると、そのプロセスのために未
使用状態の１つのプロセスリンクがそのセマフォで専用
に使用するの待ち行列から、若しその待ち行列に未
使用状態のプロセスリンクが１つもなければの待ち行
列から確保され、このプロセスリンクにそのプロセスの
プロセス名等が設定されて、の待ち行列につながれ、
この待ち行列の先頭のプロセスリンクのアドレスをセマ
フォの先頭アドレスＰＱＨＰが指し示す。さらに、事象
を待っていたプロセスが実行可能状態に遷移すると、
の待ち行列からそのプロセスのプロセスリンクが取り出
されて、の待ち行列につながれ、この待ち行列の先頭
のプロセスリンクのアドレスをセグメント１のポインタ
８が指し示す。そして、実行可能状態のプロセスが実行
状態に遷移するのに伴って、そのプロセスが使用してい
たプロセスリンクが未使用状態になると、やの元々
つながっていた待ち行列に戻される。

【００２８】図２の例では、９個のプロセスリンク１６
（各々のリンクアドレスは１〜９）のうち、３個の未使
用状態のプロセスリンクは、セマフォ１５で専用に使用
する未使用状態のプロセスリンクの待ち行列９につなげ
られており、１個のプロセスリンクは、セマフォ１５を
介して事象を待っているプロセスの待ち行列４につなげ
られており、３個のプロセスリンクは、実行可能状態の
プロセスの待ち行列２につなげられている。そして、残
り２個の未使用状態のプロセスリンクは、未使用状態の
プロセスリンクの待ち行列３につなげられている。な
お、プロセスリンク１６の総数は本例では９個である
が、これは説明の便宜上に過ぎず、不足する事態が生じ
ない程度に十分な数が確保されていることは言うまでも
ない。

【００２９】次に本実施の形態の動作について説明す
る。

【００３０】（１）セマフォ作成時 ユーザプロセス等から発行されたシステムマクロに従っ
てプロセッサ４０−１〜４０−ｎのファームウェアが新
たなセマフォを作成したとき、ファームウェアは、その
ユーザプロセス等のソフトウェアから指定された数の未
使用状態のプロセスリンクを、未使用状態のプロセスリ
ンクの待ち行列３から取り出し、作成されたセマフォで
専用に使用する未使用状態のプロセスリンクの待ち行列
９につなぐ。すなわち、未使用状態のプロセスリンクの
待ち行列３から取り出した未使用状態の各プロセスリン
クを図４に示したリンクアドレスで一つなぎに連結し
（最後尾のプロセスリンク中のリンクアドレスは０）、
その先頭のリンクアドレスのアドレスをセマフォの先頭
アドレスＦＬＱＰに設定する。また、各プロセスリンク
の図４に示したセマフォ名に、作成されたセマフォのセ
マフォ名を登録しておく。また、ソフトウェアから上述
した指定がない場合には、セマフォで専用に使用する未
使用状態のプロセスリンクの待ち行列９へは未使用状態
のプロセスリンクはつながない。なお、未使用状態のプ
ロセスリンクの数の指定をソフトウェアから行う以外
に、固定的な数をハードウェアに設定しておく方法も採
用可能である。

【００３１】（２）Ｐ命令実行時 図５はセマフォに対するＰ命令の本実施の形態の処理の
流れを示す。Ｐ命令は引数として各セマフォを一意に識
別し得る識別子であるセマフォ番号をもつ。或るプロセ
ッサ上で実行中の或るプロセスからセマフォ１５のセマ
フォ番号を引数としてＰ命令が発行されると、そのプロ
セッサのファームウェアは、セマフォ１５のロックを取
得し（Ａ−１１）、セマフォ１５のセマフォカウンタＳ
ＣＴの値から１を減じ（Ａ−１２）、その値が負である
か否かを調べる（Ａ−１３）。

【００３２】セマフォカウンタＳＣＴの値が負であれ
ば、Ｐ命令を発行したプロセスを待機状態とすべく、以
下の処理を行う。先ず、セマフォ１５のＦＬＱＰの値が
０であるか否かを調べる（Ａ−１４）。ＦＬＱＰの値が
０でなければ、セマフォ１５で専用に使用する未使用状
態のプロセスリンクの待ち行列９に１以上のプロセスリ
ンクが存在するので、この待ち行列９から未使用状態の
プロセスリンクを１つ取り出し（Ａ−１８）。ここで、
待ち行列９はセマフォ１５で専用に使用する待ち行列で
あり、このステップＡ−１８に進むためにはセマフォ１
５のロック取得が必要なため、セマフォ１５とは別に待
ち行列９のロックを行う処理は不要である。次に、現在
実行中のプロセス（Ｐ命令を発行したプロセス）を閉塞
し、ステップＡ−１８で取り出した未使用状態のプロセ
スリンクにそのプロセスのプロセス名とリンクアドレス
の情報を書き込んでセマフォ１５を介して事象を待って
いるプロセスの待ち行列４につなげる（Ａ−１９）。そ
して、セマフォ１５をアンロックし（Ａ−１７）、命令
を終了し、ディスパッチャへ制御を移す。

【００３３】他方、セマフォ１５のＦＬＱＰの値が０で
あれば、セマフォ１５で専用に使用する未使用状態のプ
ロセスリンクの待ち行列９に１つもプロセスリンクが存
在しないので、従来と同様に、未使用状態のプロセスリ
ンクの待ち行列３のロックを取得してこの待ち行列３か
ら未使用状態のプロセスリンクを１つ取り出し（Ａ−１
５）、現在実行中のプロセス（Ｐ命令を発行したプロセ
ス）を閉塞し、上記未使用状態のプロセスリンクにその
プロセスのプロセス名およびリンクアドレスの情報を書
き込んでセマフォ１５を介して事象を待っているプロセ
スの待ち行列４につなげた後、未使用状態のプロセスリ
ンクの待ち行列３のアンロックを行う（Ａ−１６）。そ
して、セマフォ１５のアンロックを行い（Ａ−１７）、
命令を終了し、ディスパッチャに制御を移する。

【００３４】更に、ステップＡ−１３において、セマフ
ォ１５のセマフォカウンタＳＣＴの値が負でないと判定
された場合（０以上の場合）、セマフォ１５のアンロッ
クを行い（Ａ−２０）、そのままそのプロセスの処理を
継続する。

【００３５】（３）Ｖ命令実行時 Ｖ命令実行時の処理の流れは図１５に示した従来の処理
と同じである。即ち、或るプロセッサで実行中の或るプ
ロセスからセマフォ１５のセマフォ番号を引数としてＶ
命令が発行されると、そのプロセッサのファームウェア
は、セマフォ１５のロックを取得し（Ｂ−１）、セマフ
ォ１５のセマフォカウンタＳＣＴの値に１を加え（Ｂ−
２）、その値が正であるか否かを調べ（Ｂ−３）、セマ
フォカウンタＳＣＴの値が正であれば、セマフォ１５の
アンロックを行ってそのまま処理を継続する（Ｂ−
６）。他方、セマフォカウンタＳＣＴの値が正でなけれ
ば（０以下であれば）、このセマフォ１５を介して事象
を待っているプロセスの待ち行列４の中から１つのプロ
セスリンクを取り出し、実行可能状態のプロセスの待ち
行列２のロックを取得し、前記取り出したプロセスリン
クを実行可能状態のプロセスの待ち行列２につなげて当
該プロセスリンクにかかるプロセスを実行可能状態と
し、実行可能状態のプロセスの待ち行列２のアンロック
を行う（Ｂ−４）。そして、セマフォ１５のアンロック
を行い（Ｂ−５）、命令を終了し、制御をディスパッチ
ャへ移す。

【００３６】（４）ディスパッチャの処理 図６にディスパッチャによりプロセスが実行可能状態の
プロセスの待ち行列２から実行状態に遷移する場合の処
理の流れを示す。ディスパッチャによりプロセスが実行
可能状態のプロセスの待ち行列２から実行状態に遷移す
る場合、実行可能状態のプロセスの待ち行列２から実行
状態に遷移するプロセスのプロセスリンクにおけるセマ
フォ名のエリアを読み出し、セマフォ名が設定されてい
るか否かを調べる（Ｃ−１１）。

【００３７】セマフォ名が設定されていれば、当該プロ
セスリンクは、元々、そのセマフォ名のセマフォで専用
に使用する未使用状態のプロセスリンクの待ち行列９か
ら取り出されたものである。そこで、実行可能状態のプ
ロセスの待ち行列２のロックと上記セマフォ名のセマフ
ォのロックを取得し（Ｃ−１２）、実行可能状態のプロ
セスの待ち行列２から実行状態に遷移するプロセスのプ
ロセスリンクを取り外して当該プロセスの情報をプロセ
ッサへ取り込み、未使用状態になったプロセスリンクを
そのセマフォで専用に使用する未使用状態のプロセスリ
ンクの待ち行列９につなげる（Ｃ−１３）。そして、実
行可能状態のプロセスの待ち行列２のアンロックとセマ
フォのアンロックとを行い（Ｃ−１４）、プロセスを実
行する。

【００３８】他方、セマフォ名が設定されていなけれ
ば、当該プロセスリンクは、元々、未使用状態のプロセ
スリンクの待ち行列３から取り出されたものである。そ
こで、従来と同様に、実行可能状態のプロセスの待ち行
列２と未使用状態のプロセスリンクの待ち行列３のロッ
クを取得し（Ｃ−１５）、実行可能状態のプロセスの待
ち行列２から実行状態に遷移するプロセスのプロセスリ
ンクを取り外して当該プロセスの情報をプロセッサへ取
り込み、未使用状態になったプロセスリンクを未使用状
態のプロセスリンクの待ち行列３につなげる（Ｃ−１
６）。そして、実行可能状態のプロセスの待ち行列２及
び未使用状態のプロセスリンクの待ち行列３をアンロッ
クし（Ｃ−１７）、プロセスを実行する。

【００３９】

【実施例】次に各図を参照して本発明の実施の形態の一
実施例の動作について詳細に説明する。

【００４０】今、図７に示すように、リンクアドレスが
それぞれ１〜９である９つのプロセスリンク１００〜１
０８を含むセグメント１があり、実行可能状態のプロセ
スの待ち行列２にはプロセス名３０，３１，３２とセマ
フォ名Ｓ１を含むプロセスリンク１００，１０１，１０
２がつながれ、未使用状態のプロセスリンクの待ち行列
３には未使用状態のプロセスリンク１０３〜１０８がつ
ながれているとする。また、対象とするマルチプロセッ
サシステムは、２つのプロセッサ４０−１，４０−２と
主記憶４５とを含み、プロセッサ４０−１ではプロセス
名２０のプロセスが、プロセッサ４０−２ではプロセス
名２１のプロセスが実行中であるとする。さらに、プロ
セスのプライオリティ（優先順位）は２０，２１，３
０，３１，３２の順に低くなっているものとする。ま
た、１つのセマフォ１５−１があって、そのセマフォカ
ウンタＳＣＴの初期値は０、セマフォ名はＳ１で、作成
時にプロセスリンク１００，１０１，１０２を３つ確保
していたが、プロセス名３０，３１，３２のプロセスに
よってそれらのプロセスリンクがセマフォ１５−１で使
用中であるとする。

【００４１】このような状況において、図８に示すよう
に、プロセス２０からの要求に従ってプロセッサ４０−
１のファームウェアがセマフォカウンタＳＣＴの初期値
として０を持つセマフォ１５−２（セマフォ名はＳ２と
する）を作成すると、そのファームウェアは、セマフォ
作成時にプロセス２０から指示された数（例えば４つと
する）のプロセスリンク１０３〜１０６を未使用状態の
プロセスリンクの待ち行列３から取り外し、それらのプ
ロセスリンク１０３〜１０６を一つなぎに連結すると共
にセマフォ名Ｓ２を格納し、セマフォ１５−２で専用に
使用する未使用状態のプロセスリンクの待ち行列９−２
につなげるべく、セマフォ１５−２の先頭アドレスＦＬ
ＱＰに先頭のプロセスリンク１０３のリンクアドレス
（４）を格納する。

【００４２】次いでプロセス２０でセマフォ１５−２に
対しＰ命令が発行されると、プロセッサ４０−１のファ
ームウェアは図５のＰ命令実行フローに従って動作し、
まずセマフォ１５−２のロックを取得し、セマフォカウ
ンタＳＣＴから１を減じる。この結果、図９に示すよう
に、ＳＣＴの値は−１になるため、セマフォ１５−２で
専用に使用する未使用状態のプロセスリンクの待ち行列
９−２から未使用状態のプロセスリンク１０３を取り出
し、プロセス２０の情報を書き込んでセマフォ１５−２
を介して事象を待っているプロセスの待ち行列４−２に
接続し、セマフォ１５−２の先頭アドレスＰＱＨＰにプ
ロセスリンク１０３のリンクアドレス（４）を格納す
る。こうしてプロセス２０はセマフォ１５−２で待機の
状態となる。

【００４３】次いでディスパッチャは実行可能状態のプ
ロセスの待ち行列２から最もプライオリティの高いプロ
セス３０をプロセッサ４０−１で実行するよう図６に従
い制御する。このとき、プロセス３０のプロセスリンク
１００に格納されているセマフォ名がＳ１であることか
ら、図１０に示すように、実行可能状態のプロセスの待
ち行列２からプロセス３０のプロセスリンク１００を取
り出し、プロセス３０の情報をプロセッサ４０−１に取
り込んだ後、空きになったプロセスリンク１００をセマ
フォ１５−１で専用に使用する未使用状態のプロセスリ
ンクの待ち行列９−１に接続し、セマフォ１５−１の先
頭アドレスＦＬＱＰにプロセスリンク１００のリンクア
ドレス（１）を書き込む。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、セ
マフォの生成時に、複数のプロセッサで共有している未
使用状態のプロセスリンクの待ち行列から幾つかの未使
用状態のプロセスリンクを取り出して前記生成したセマ
フォで専用に使用する未使用状態のプロセスリンクの待
ち行列につなげておき、セマフォに対してＰ命令を発行
したプロセスを当該セマフォで待機中にするために使う
プロセスリンクを、そのセマフォ専用の未使用状態のプ
ロセスリンクの待ち行列から取り出すようにしたので、
複数のプロセッサで共有している未使用状態のプロセス
リンクの待ち行列から常にプロセスリンクを取り出して
いた従来方法に比べて、待ち行列のロック取得による競
合が減り、ロック取得待ち時間が減って性能を向上させ
ることができる。

【００４５】また、セマフォ専用の未使用状態のプロセ
スリンクの数はソフトウェアによって指定できるため、
効率的な運用が可能となる。その理由は、どの程度のプ
ロセスリンクを必要とするかはセマフォの作成を指示し
たユーザプロセス等のソフトウェアが一番良く把握して
いるため、過不足のない数の未使用状態のプロセスリン
クが確保できるからである。

【００４６】さらに、セマフォ専用の未使用状態のプロ
セスリンクが作成されなかった場合や、それが使い果た
された場合には、従来と同様に複数のプロセッサで共有
している未使用状態のプロセスリンクの待ち行列から自
動的に未使用状態のプロセスリンクが取得されるため、
セマフォ作成時にソフトウェアから指定された未使用状
態のプロセスリンクの数が少なすぎた場合や、そもそも
そのような指定を行わない古いバージョンのプロセスの
動作環境においても、支障なくプロセス制御を実施する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】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である。

【図２】本発明で使用するセマフォとセグメントの構成
例を示す図である。

【図３】本発明で使用するセマフォの構成例を示す図で
ある。

【図４】本発明で使用するプロセスリンクの構成例を示
す図である。

【図５】本発明におけるＰ命令実行処理の一例を示すフ
ローチャートである。

【図６】本発明におけるディスパッチャの処理例を示す
フローチャートである。

【図７】本発明の一実施例の動作説明に用いるマルチプ
ロセッサシステムとセグメントとセマフォの或る時点の
状態を示す図である。

【図８】図７の状態において新たなセマフォが生成され
た時点の各部の状態を示す図である。

【図９】図８の状態においてＰ命令を発行したプロセス
が待機状態となった時点の各部の状態を示す図である。

【図１０】図９の状態においてプロセスが実行状態とな
ったことにより未使用状態のプロセスリンクがセマフォ
で専用に使用する未使用状態のプロセスリンクの待ち行
列に戻された時点の各部の状態を示す図である。

【図１１】従来技術で使用されるセマフォとセグメント
の構成図である。

【図１２】従来技術で使用されるプロセスリンクの構成
図である。

【図１３】従来技術で使用されるセマフォの構成図であ
る。

【図１４】従来技術におけるＰ命令実行処理のフローチ
ャートである。

【図１５】従来技術におけるＶ命令実行処理のフローチ
ャートである。

【図１６】従来技術におけるディスパッチャの処理のフ
ローチャートである。

【符号の説明】

１…セグメント ２…実行可能状態のプロセスの待ち行列（Ｑ／ＰＲ／Ｒ
ＤＹ） ３…未使用状態のプロセスリンクの待ち行列（Ｑ／ＰＬ
／ＦＬＳ） ４…セマフォを介して事象を待っているプロセスの待ち
行列（Ｑ／ＰＲ／Ｓ） ５，１５…セマフォ ６，１６…プロセスリンク ７…未使用状態のプロセスリンクの待ち行列の先頭のプ
ロセスリンクを指し示すポインタ ８…実行可能状態のプロセスの待ち行列の先頭のプロセ
スリンクを指し示すポインタ ９…セマフォで専用に使用する未使用状態のプロセスリ
ンクの待ち行列（Ｑ／Ｓ／ＦＰＬ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セマフォを介してプロセスの同期や排他
   制御を行うオペレーティング・システムを有するマルチ
   プロセッサシステムにおいて、 セマフォの生成時に、複数のプロセッサで共有している
   未使用状態のプロセスリンクの待ち行列から幾つかの未
   使用状態のプロセスリンクを取り出し、前記生成したセ
   マフォで専用に使用する未使用状態のプロセスリンクの
   待ち行列につなげる第１のステップと、 セマフォに対してＰ命令を発行したプロセスを当該セマ
   フォで待機中にする場合、当該セマフォで専用に使用す
   る未使用状態のプロセスリンクの待ち行列から未使用の
   プロセスリンクを１つ取り出し、この取り出したプロセ
   スリンクに当該プロセスの名前を設定して、当該セマフ
   ォを介して事象を待っているプロセスの待ち行列につな
   ぐ第２のステップとを含むことを特徴とするセマフォに
   関するプロセス制御方法。
2. 【請求項２】 前記第１のステップにおいて、セマフォ
   で専用に使用する未使用状態のプロセスリンクの待ち行
   列につなげる未使用状態のプロセスリンクの数をソフト
   ウェアから指定可能とすることを特徴とする請求項１記
   載のセマフォに関するプロセス制御方法。
3. 【請求項３】 前記第１のステップにおいて、セマフォ
   で専用に使用する未使用状態のプロセスリンクの待ち行
   列につなげた各々のプロセスリンクに当該セマフォの識
   別子を設定し、 前記第２のステップにおいて、セマフォで専用に使用す
   る未使用状態のプロセスリンクの待ち行列に１つも未使
   用状態のプロセスリンクが存在しない場合には、複数の
   プロセッサで共有している未使用状態のプロセスリンク
   の待ち行列から未使用状態のプロセスリンクを１つ取り
   出し、この取り出したプロセスリンクに当該プロセスの
   名前を設定して、当該セマフォを介して事象を待ってい
   るプロセスの待ち行列につなぐようにし、且つ、 セマフォを介して事象を待っているプロセスの待ち行列
   につながれたプロセスリンクをそのプロセスの実行状態
   への遷移に伴って未使用状態のプロセスリンクとする
   際、そのプロセスリンクにセマフォの識別子が設定され
   ているときは設定された識別子のセマフォで専用に使用
   する未使用状態のプロセスリンクの待ち行列に戻し、セ
   マフォの識別子が設定されていないときは複数のプロセ
   ッサで共有している未使用状態のプロセスリンクの待ち
   行列に戻す第３のステップを含むことを特徴とする請求
   項２記載のセマフォに関するプロセス制御方法。