JPH09330241A - デッドロック防止排他制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 セマフォの使用に関し煩わしい約束事を行う
ことなく、コンピュータ資源の利用効率を向上させるこ
とができるデッドロック防止排他制御方式を提供する。 【解決手段】 資源を共有する処理（タスク）はカーネ
ル部に対しサービスを要求し、カーネル部は、本発明に
より加えられたＲ操作およびＣ操作ならびにＰ操作およ
びＶ操作のすべてを管理する。カーネル部はタスクから
のＲ操作要求に対し、複数のセマフォのうち２以上のセ
マフォを共有する場合には、そのタスクを待ち状態とす
る。共有するセマフォが１つ以下の場合にはそのタスク
をそのまま続行させる。予約されＰ操作がなされた後、
Ｖ操作がなされたセマフォに対しＣ操作によってその予
約をキャンセルし、キャンセルしたセマフォにＲ操作待
ち状態のタスクがあるときは、そのタスクがＲ操作をす
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マルチタスクシス
テム（カーネルやファイル管理システムなど）やマルチ
ＣＰＵシステムで同時に利用できない共有資源を排他制
御するデッドロック防止排他制御方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】マルチタスクシステムでは、プリンタや
通信回線などのハードウェア資源やファイル上のレコー
ドのような論理資源やプログラムのようなソフト資源を
複数のタスクで利用している。このような資源は共有資
源と呼ばれる。しかし、共有資源をある一定の時間内に
同時に利用すると、不都合が生じる場合がある。図１６
にタスク１とタスク２がそれぞれプリンタを交互に利用
する場合の例を示す。タスク１によりプリント内容Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄ・・・とタスク２によりプリント内容い，
ろ，は，に，・・・をプリントした場合、プリント出力
３０は両方のプリント内容が混在したものとなる。

【０００３】一定時間、他のタスクに共有資源を利用さ
せないで、独占的に占有して利用する排他制御方式とし
て従来よりセマフォという方式がある。図１７はセマフ
ォ方式を用いた排他制御方式の一例を説明するための図
である。タスクが共有資源を占有使用する際にＰ操作と
いう操作を行い、占有を解除する際にＶ操作という操作
を実行する。図１７に示すように、タスク１によってＰ
操作がなされている資源に別のタスク２がＰ操作を実行
すると、タスク２はタスク１がＶ操作をするまで待ちに
なる。この操作によって図１６で示したプリント内容は
それぞれ占有した単位ごとの文字列がプリントされる。

【０００４】図１８は、セマファの機能を中心にして示
した排他制御方式の一例を示す図である。セフォマはカ
ウンタ値で管理され、カウンタ値はＰ操作で１減算さ
れ、Ｖ操作で１加算される。初期値を１としておいて、
タスク１がＰ操作を行うと、１減算してセマフォのカウ
ンタ値は０になる。このときにタスク２がＰ操作しても
減算できないので、タスク２を待たせる制御を行う。タ
スク１がプリンタ等の資源を使用し終えてＶ操作をする
と、１が加算されるためセマフォのカウンタ値は１とな
り、タスク２は１を減算することができウエイト解除と
なる。タスク２が資源を利用し終えてＶ操作を行うとセ
マフォのカウンタ値は１になる。

【０００５】複数のＣＰＵを持つシステムの場合は、セ
マフォのＰ操作とＶ操作をＣＰＵの命令で実現してい
る。複数の共有資源を排他的に占有して利用するには、
各資源ごとにセマフォを用意しておく必要がある。とこ
ろが、複数のセマフォを利用するようになると困った事
態が発生する。図１９はその状態を示すもので、デッド
ロック状態になる場合の例を示す図である。セマフォ１
とセマフォ２を用いた例である。

【０００６】タスク１がセマフォ１に対しＰ操作を行
い、その後にタスク２がセマフォ２に対しＰ操作をした
場合を想定する。タスク１はさらにセマフォ１に対しＰ
操作を行うが、タスク２がセマフォ２に対しＶ操作をし
ていないためウエイトとなる。一方、タスク２はセマフ
ォ１に対しＰ操作を行うが、タスク１がセマフォ１に対
しＶ操作をしていないためウエイトとなる。この結果、
互いに相手のＶ操作待ちという現象となり、永久に解除
できないデッドロック状態になる。

【０００７】このデッドロック状態を未然に防ぐには次
の２つの方法がある。 タスクが複数のセマフォにＰ操作を行う場合は、Ｐ
操作を行うセマフォに順序をもたせる。図２０はその例
を示すもので、タスク１がセマフォ１に対しＰ操作を行
い、つぎにセマフォ２に対しＰ操作を行う。タスク２が
セマフォ１からＰ操作を行うがウエイトとなる。タスク
１は資源の利用が終了すると、タスク１に対しＶ操作を
行うので、タスク２はウエイト解除となる。

【０００８】 同時に使用する資源のセマフォに対し
て一括してＰ操作が行えるようにＰ操作を改良する。図
２１はその例を示すもので、タスク１はセマフォ１およ
びセマフォ２に対しＰ操作を行う。タスク２がセマフォ
１およびセマフォ２に対しＰ操作を行うと、ウエイト状
態となる。タスク１が資源を使用してＶ操作をすると、
タスク２はウエイト解除となる。この他にＰ操作を行う
側で、同時に使用する資源は１つのセマフォで代表させ
るようにしても良い。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、デッドロッ
クを避けるための従来の方式には、Ｐ操作を実行する
側に約束が必要であり、プログラムのエラーを発生させ
易いという欠点があった。また、従来の方式には、セ
マフォ２を使う前のセマフォ１を使う時点で、使用しな
いにもかかわらずセマフォ２を占有してしまう必要があ
るために、資源の利用効率が悪いという欠点があった。

【００１０】図２２は従来の方式の詳細を説明するた
めの図である。タスク１はセマフォ１および２を使用
し、タスク２はセマフォ２のみを使用するものである。
タスク１がデッドロック防止のためセマフォ１および２
に対しＰ操作を行っている状態で、タスク２がＰ操作し
ようとしてもタスク２はセマフォ２の資源しか使用でき
ないため、セマフォ２の資源が使用されていないにもか
かわらず、ウエイトになってしまう。本発明の課題は、
セマフォの使用に関し煩わしい約束事を行うことなく、
コンピュータ資源の利用効率を向上させることができる
デッドロック防止排他制御方式を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明によるデッドロック防止排他制御方式は、マル
チタスクシステムや分散システム等における共有資源毎
にセマフォを用意しておき、各セマフォに対しＰ操作，
Ｖ操作を行うことにより、排他制御を行う排他制御方式
において、前記Ｐ操作を行う前に、セマフォに対し予約
をするためのＲ操作処理手段と、前記Ｖ操作の後に、予
約をキャンセルするためのＣ操作処理手段とを設け、前
記Ｒ操作処理手段によって任意のタスクが予約をする場
合、複数のセマフォのうちの任意の２つ以上のセマフォ
を共有する予約になるときには、その任意のタスクをＲ
操作待ち状態にし、複数のセマフォのうちの任意の１以
下のセマフォを共有する予約になるときにはその任意の
タスクの実行を続行し、前記Ｒ操作処理手段で予約さ
れ、Ｐ操作がなされた後、Ｖ操作がなされたセマフォに
対し、前記Ｃ操作処理手段によってその予約をキャンセ
ルし、予約をキャンセルしたセマフォに前記Ｒ操作待ち
状態のタスクがあるときは前記Ｒ操作処理手段によって
Ｒ操作を行うようにしてある。また、上記構成におい
て、タスクのＲ操作管理リストとして予約中のタスクの
Ｒ操作リストと、Ｒ操作待ち状態のタスクのＲ操作待ち
リストを作成するようにし、前記Ｒ操作処理手段によっ
て実行続行になったタスクを前記Ｒ操作リストに接続
し、前記Ｒ操作処理手段によってＲ操作待ち状態になっ
たタスクを前記Ｒ操作待ちリストに接続し、Ｃ操作処理
手段によって、前記Ｒ操作リストを参照することにより
予約をキャンセルすべきセマフォに対するタスクを探し
出し、そのタスクのセマフォの予約をキャンセルし、前
記Ｒ操作待ちリストを参照することにより、予約をキャ
ンセルしたセマフォに対し、Ｒ操作待ちのタスクを探し
出し、そのタスクを前記Ｒ操作リストに接続するように
してある。さらに本発明は、マルチＣＰＵシステムにお
ける共有資源毎にセマフォを用意しておき、各セマフォ
に対しＰ操作，Ｖ操作を行うことにより、排他制御を行
う排他制御方式において、前記Ｐ操作を行う前に、排他
制御すべきＣＰＵが用いるセマフォに対し予約をするた
めのＲ操作処理手段と、前記Ｖ操作の後に、前記Ｒ操作
をキャンセルするためのＣ操作処理手段とを設け、複数
のＣＰＵに対し各セマフォの予約状態を示すＲ操作中行
列を作成しておき、前記Ｒ操作処理手段は、排他制御す
べきＣＰＵが用いる各セマフォに対し予約すべきセマフ
ォをフラグによって示す要求レジスタを作り、前記要求
レジスタの各セマフォのフラグの状態と、前記Ｒ操作中
行列の各ＣＰＵの各セマフォの予約状態を示す行との論
理積演算を行い、複数のセマフォのうちの任意の２つ以
上のセマフォを共有する行が存在する場合には前記Ｒ操
作中行列の先頭に戻り前記論理積演算をやり直し、全行
が複数のセマフォのうちの任意の１以下のセマフォを共
有する行のみである場合には、実行を続行するとともに
前記要求レジスタの内容を前記Ｒ操作中行列の該当する
ＣＰＵの行に書込み、前記Ｒ操作処理手段で予約され、
Ｐ操作がなされた後、Ｖ操作がなされた任意のＣＰＵの
セマフォに対し、前記Ｃ操作処理手段によって予約をキ
ャンセルするように構成してある。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳しく説明する。図１は、本発明によるデッ
ドロック防止排他制御方式を適用したカーネルによるサ
ービス方式を示した概念図である。資源を共有する処理
（タスク）はカーネル部に対しサービスを要求し、カー
ネル部は、本発明により加えられたＲ（予約）操作およ
びＣ（キャンセル）操作ならびにＰ操作およびＶ操作の
すべてを管理する。

【００１３】図２は、本発明によるデッドロック防止排
他制御方式を適用したファイル管理によるサービス方式
を示した概念図で、（ａ）は単一システムに、（ｂ）は
分散システムに適用した例である。（ａ）において、フ
ァイルを共有する処理（タスク）はファイル内データに
対するサービス要求（Ｐ，Ｖ，Ｒ，Ｃ）をする。単一シ
ステム内のファイル管理部は、タスクよりサービス要求
を受けて共有するファイル内のデータに対するＲ，Ｃ操
作およびＰ，Ｖ操作の管理を行う。（ｂ）の分散システ
ムはシステム１，２〜ｎが通信路を介してファイル管理
システムに接続されている。任意のシステムからの共有
ファイルに対するサービス要求は、ファイル管理システ
ムにおいて複数システム間で共有されたファイルのデー
タに対するＲ，Ｃ，Ｐ，Ｖ操作管理が行われる。

【００１４】図３は、本発明によるデッドロック防止排
他制御方式を適用したコンピュータシステムのカーネル
部の実施の形態を示すブロック図である。コンピュータ
システムは、制御手段１，表示手段２，データ・プログ
ラム記憶手段３，入力装置４および出力装置５によって
構成されている。データ・プログラム記憶手段２よりタ
スク及び管理プログラムが読み出され、制御手段１の制
御の下にタスクの生成処理，システム資源割当て，実行
すべきタスクの選択，実行状態の監視，タスクの消滅処
理等が行われる。

【００１５】システム資源割当において、排他制御手段
１１による排他制御が行われる。各資源対応にセマフォ
１，２・・・ｎが設けられており、排他制御手段１１の
制御の下に、タスクはセマフォに対しＲ（予約）操作，
Ｐ操作，Ｖ操作，Ｃ（キャンセル）操作を行う。図４
は、本発明によるデッドロック防止排他制御方式におけ
る予約付きセマフォを説明するための図である。図４に
示すように、複数の資源に関する同時Ｐ操作では、占有
の予約だけを一括して行うようにする。これを上述した
ようにＲ(Reservation) 操作と呼ぶ。しかも、実際に占
有する必要が生じたときに、Ｐ操作を実行し、占有が終
了するとＶ操作を実行する部分は従来と変わらない。そ
して、ある資源を占有する可能性がなくなった場合に、
予約を取り消すＣ（Cancel）操作を実行する。Ｃ操作は
Ｒ操作のように一括して行わなくても各セマフォごとに
行うことができる。

【００１６】図５は、予約付きセマフォの操作方法を説
明するための図である。Ｒ操作では、チェックを行
い、セマフォ１〜ｎの任意の２つ以上を含んだＲ操作が
発せられた場合には、そのタスクを待ち状態とする。共
有するセマフォが１つ以下の場合は、そのタスクをその
まま続行させる。任意のセマフォｎに対するＰ操作とＶ
操作の機能は従来の方式と同じである。すなわち、セマ
フォｎに対しＰ操作によってセマフォカウンタに−１の
減算を行う。カウンタ値が０以下になる場合はタスクを
ウエイトする。０以上の場合にはそのままタスクを続行
する。

【００１７】そしてセマフォｎに対するＶ操作によって
セマフォカウンタに＋１の加算を行う。Ｐ操作待ちのタ
スクがある場合には待ちのタスクを対象にＰ操作を行
う。なお、複数のセマフォに対して、同時にＰ操作を行
う必要はない。Ｃ操作では、予約状態（Ｒ操作で発生す
る）を解除する。このＣ操作で解除されたセマフォｎを
含んでＲ操作でウエイト中のタスクがあるか否かをチェ
ックし、ウエイト中のタスクがある場合には待ちのタス
クを対象にＲ操作を行う。このようなＲ操作，Ｃ操作を
排他制御手段１１で管理するためセマフォでは従来方式
に加えて、タスクのＲ操作管理リスト１０を設け、この
リストを管理する。

【００１８】図６は、カーネルやファイルシステムなど
のソフトウェアで本発明によるデッドロック防止排他制
御方式の管理ロジックを作成したときの図で、第１の実
施の形態を説明するための図である。Ｒ操作の実現のた
めに、Ｒ操作用の管理データ１５，依頼した処理を管理
するデータ１６およびＲ操作対象リスト１９（Ｒ操作の
対象となるセマフォを記憶しているリスト）を有してい
る。Ｒ操作管理データ１５は、Ｒ操作によって待ちとな
っている処理列（Ｒ操作待ち列）１７とＲ操作を経てＣ
操作がなされていない処理列（Ｒ操作中列）１８を管理
するデータのリンクへのポインタを有している（図７参
照）。

【００１９】図８は、Ｒ操作対象リストの内容を示す図
である。Ｒ操作対象リストはＲ操作の対象となるセマフ
ォを記憶しているリストである。このリストがＲ操作待
ち列にリンクされている場合は、Ｒ操作リストの中に記
憶されているセマフォが、他の処理のＣ操作による解放
を待っていることを示す。一方、同じリストがＲ操作中
の列にリンクされていれば、予約してＰ−Ｖ操作に使用
していることを示す。どちらにリンクされている場合
も、Ｒ操作を行った処理を管理するデータへのポインタ
２１と、対象とするセマフォ２０と次のデータへのポイ
ンタ２２を有する。

【００２０】図９は、依頼処理の管理データの内容を示
す図である。この管理データはＲ操作やＣ操作のサービ
スを要求する処理を管理するためのデータである。Ｒ，
Ｃ操作とは直接関係ないが、処理を待たせたり，実行さ
せたりするために必要となるデータである。図２（ａ）
に示す単一のシステムのカーネルの場合であるならば、
タスク管理データに対応する。また、ファイルシステム
の場合であるならば、ファイルアクセス依頼処理を待ち
合わせることができるデータである。Ｒ操作対象リスト
への逆ポインタを、処理の便宜上用意しておくことがよ
い。

【００２１】つぎに図６〜図９を参照しながら図１０に
示す探索処理ロジックを説明する。。まず、Ｒ操作にお
ける処理を説明する。カーネルやファイル管理などのサ
ービスを提供する処理は、Ｒ操作命令（セマフォＳ_1,Ｓ
₂ ，Ｓ₃ ・・・Ｓ_n を予約する命令）を受けると、Ｒ操
作中列１８のＲ操作リスト（図８のようなリスト）を順
に探索する。探索の結果、Ｒ操作中列に命令の対象とな
るセマフォを２以上含むＲ操作リストが存在すれば、こ
の命令はデッドロックにつながる危険性があると判断す
る。

【００２２】図１０においてケース１はＲ操作命令（セ
マフォＳ_1,Ｓ₂ を予約する命令）２５に対し、Ｒ操作実
行列のリスト２３とリスト２４の別々のリストにＲ操作
命令のセマフォがある場合である。この場合にはデッド
ロックの可能性がないので、処理を続行する。ケース３
は、Ｒ操作命令（セマフォＳ_n の内の１つに予約する命
令）２６が単一の場合である。共有するセマフォが複数
含まれることはないので、探索の必要はない。

【００２３】ケース２は、Ｒ操作命令（セマフォＳ_1,Ｓ
₃ を予約する命令）２６に対し、Ｒ操作実行列のリスト
２３にＲ操作命令のセマフォＳ_1,Ｓ₃ がある場合であ
る。この場合には複数含まれるので、デッドロックの可
能性がある。この場合には図８に示すようなリストを作
成し、図６のＲ操作待ち列１７のリストにリンクする。
同時にＲ操作命令を発した処理を待ちにしてしまうか、
Ｃ操作が出されるまで待ち列に入れられたことをその処
理に連絡する。デッドロックの可能性がなかった場合
（ケース１，３の場合）、図８に示すようなリストを作
成し、図６のＲ操作中列１８のリストにリンクする。同
時にＲ操作命令を発した処理に対してはＲ操作が実行さ
れたことを連絡する。

【００２４】つぎにＣ操作の処理を説明する。図６のＲ
操作中列１８の中のＲ操作対象リストにポイントされる
依頼処理管理データ（図９に示す依頼処理管理データ）
からＣ操作を実行した処理を見つけ出す。そして、その
処理をポイントしているＲ操作対象リストからＣ操作の
対象とするセマフォを削除する。もし、Ｒ操作対象リス
トの全セマフォ２０が削除された場合は、Ｒ操作対象リ
ストをＲ操作中列から取り外して削除する。

【００２５】Ｒ操作待ち列の全Ｒ操作リストに対して、
Ｒ操作と同じ探索処理を実行する。その結果、デッドロ
ックの可能性がないと判断されたＲ操作リストはＲ操作
待ちリストから取り外し、Ｒ操作中列へリンク替えす
る。以上、Ｒ，Ｃ操作の処理について説明したが、Ｐ，
Ｖ操作などのセマフォに対する処理はＲ，Ｃ操作の間に
従来通りに実行すればよい。

【００２６】図１１は、複数のＣＰＵが共有メモリを用
いるシステムを示すブロック図である。メモリを共有す
るＣＰＵが排他制御の必要な複数の領域にアクセスする
際にもＲ，Ｃ操作は有効である。ＣＰＵまたはＣＰＵに
付属するハードウエアロジックによって予約付きセマフ
ォを実現する第２の実施の形態について説明する。かか
る場合、第１の実施の形態での依頼処理は各ＣＰＵに対
応する。また、カーネルやファイル管理のようなサービ
ス処理はない。

【００２７】図１２はＣＰＵのＰ操作，Ｖ操作を説明す
るための図である。一般にＣＰＵにおけるＰ操作は、メ
モリ上の特定領域３１を読み出してその内容が０である
場合には、０以外にセットして実行を継続し、０以外で
ある場合には０になるまで読み出しを繰り返すことによ
り実現される。Ｖ操作は特定領域３１を０にセットす
る。

【００２８】図１３は、ＣＰＵが複数の領域を排他制御
する際の概念図である。２つ以上の領域を排他制御する
には、従来の技術では複数の領域があっても１つのセマ
フォで代表させていた。この場合は接続されるＣＰＵの
数が少ない場合や、排他制御する領域が少ない場合には
問題は発生しない。しかしながら、ＣＰＵの数が多くな
ったり、排他制御する領域が多くなったりすれば、無駄
に待たされ、ＣＰＵの効率が低下してしまう。これは従
来の技術の項で説明した通りである。また、個々の領域
毎にセマフォを用意してＰ操作を実行すれば、デッドロ
ックが発生することは避けられない。

【００２９】図１４および１５は、本発明によるデッド
ロック防止排他制御方式を適用した第２の実施の形態を
説明するための図である。図１４は、ＣＰＵとセマフォ
によるＲ操作行列の一例を示す図である。ＣＰＵ₁ 〜Ｃ
ＰＵ_n を行に、分割した各領域（セマフォＳ₁ 〜Ｓ_n ）
を列にそれぞれ対応させている。各行の各セル（以下
「フラグ」という）にはオン，オフを示す１，０が書き
込まれる。例えば、ＣＰＵ₃ の行のＳ₁ とＳ₃ にフラグ
１が、他には０が書き込まれており、フラグ１は予約さ
れている状態を、フラグ０は解放されている状態を示し
ている。このＲ操作行列の全セルの初期値は０である。

【００３０】図１５（ａ）は、Ｒ操作およびＣ操作の処
理の手順を説明するためのフローチャート、図１５
（ｂ）は、演算過程の一例を説明するための図である。
ＣＰＵ₅ のＲ操作について説明する。ＣＰＵ₅ のＲ操作
要求がある（ステップ（以下「ＳＴ」という）１５１）
と、対象とする領域（Ｓ₂ ，Ｓ₃ ）に対応するフラグだ
けを１としたデータを書き込んだ特定装置（要求レジス
タ）３２をＣＰＵ₅ に対応させて用意する。一方、Ｒ操
作行列の状態が３３に示すように各フラグが設定されて
いるとする。

【００３１】制御手段は、要求レジスタ３２の内容とＲ
操作行列３３の各行とを順番に論理積演算する（ＳＴ１
５２）。そして、２以上のフラグが１になる行が存在す
るか否かを判断する（ＳＴ１５３）。演算の結果、２以
上のフラグが１になる行が存在する場合には先頭位置に
戻り、再度論理積演算を行う（ＳＴ１５４）。一方、２
以上のフラグが１になる行が存在しない場合にはＲ操作
が実行できたものとし、要求レジスタ３２の内容をその
ＣＰＵ対応のＲ操作行列の行に書き込み（ＳＴ１５
５）、Ｒ操作を通過する。（ｂ）において、ＣＰＵ₅ の
要求レジスタ３２とＲ操作行列３３の各行の論理積演算
の結果が３４に示されている。この例によれば、ＣＰＵ
_n の行が２以上のフラグが１となっており、行の先頭に
戻って同じ論理積演算をすることになる。

【００３２】Ｃ操作では、Ｒ操作行列の自身の行のＣ操
作対象とするフラグをオフにする。なお、Ｐ操作につい
ては、Ｒ操作と同じ処理を実行し、Ｖ操作についてはＣ
操作と同じ処理を実行する。

【００３３】このように本発明によるデッドロック防止
排他制御方式は、カーネルやファイルシステムなどのサ
ービスモジュールによって、また、複数のＣＰＵ間でレ
ジスタを用いることにより構成することができ、デッド
ロックを防止することができる。また、Ｐ操作で一括し
て占有してしまう方法に比べて、複数のセマフォを共有
しない場合は、デッドロックを発生する可能性がないた
め、タスクはそのまま実行を継続できる。このため、資
源の利用効率が上がり、タスクも無駄な待ち合わせを行
う必要がなく、タスクの稼働率も向上する。ただし、Ｒ
操作とＣ操作という機能を使うための処理時間が多少か
かることになるのは避けられない。

【００３４】以上、説明したように本発明によるデッド
ロック防止排他制御方式は以下の分野で用いることがで
きる。 マルチタスク、マルチプロセスを制御するＯＳの制御
モジュールであるカーネルがアプリケーションに提供す
るサービスであるシステムコールとして実現できる。 マルチタスクの環境下のファイルシステムが、タスク
に共有されるファイルのレコードを占有するための命令
として実現できる。 分散された環境のシステムで、クライアントにデータ
ベースなどの様々のサービスを提供するサーバシステム
が、提供するデータやサービスを占有させる場合のイン
ターフェースを提供することができる。 マルチＣＰＵのシステムで、複数のＣＰＵが共有メモ
リなどの共有資源を独占的に使用する場合に、レジスタ
などを使ったインタフェースとして実現することができ
る。

【００３５】

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
コンピュータシステムのハードウエア部分とともに排他
制御手段を形成するＯＳにおいて、セマフォの使い方に
関して、煩わしい約束事をする必要がなくなる。そのこ
とによるエラーの発生率も低減できる。また、コンピュ
ータ資源の利用効率も向上させることができるという効
果がある。さらにＲ操作とＰ操作、Ｃ操作とＶ操作を組
合せると、プログラムの大きな変更をしなくても予約セ
マフォを使うことも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるデッドロック防止排他制御方式を
適用したカーネルによるサービス方式を示した概念図で
ある。

【図２】本発明によるデッドロック防止排他制御方式を
適用したファイル管理によるサービス方式を示した概念
図である。

【図３】本発明によるデッドロック防止排他制御方式を
適用したコンピュータシステムの実施の形態を示すブロ
ック図である。

【図４】本発明によるデッドロック防止排他制御方式に
おける予約付きセマフォを説明するための図である。

【図５】予約付きセマフォの操作方法を説明するための
図である。

【図６】カーネルやファイルシステムなどのソフトウェ
アで本発明によるデッドロック防止排他制御方式の管理
ロジックを作成したときの第１の実施の形態を示す図で
ある。

【図７】Ｒ操作管理データの内容を示す図である。

【図８】Ｒ操作対象リストの内容を示す図である。

【図９】Ｒ，Ｃ操作依頼処理の管理データの内容を示す
図である。

【図１０】Ｒ操作命令に基づく探索ロジックを説明する
ための図である。

【図１１】本発明によるデッドロック防止排他制御方式
の第２の実施の形態を示す図である。

【図１２】複数のＣＰＵが共有メモリを用いるシステム
を示すブロック図である。

【図１３】ＣＰＵが複数の領域を排他制御する際の概念
図である。

【図１４】ＣＰＵとセマフォによるＲ操作行列の一例を
示す図である。

【図１５】（ａ）は、Ｒ操作およびＣ操作の処理の手順
を説明するためのフローチャート、（ｂ）は、演算過程
の一例を説明するための図である。

【図１６】タスク１とタスク２がそれぞれプリンタを交
互に利用する場合の例を示す図である。

【図１７】セマフォ方式を用いた排他制御方式の一例を
説明するための図である。

【図１８】セマファの機能を中心にして示した排他制御
方式の一例を示す図である。

【図１９】デッドロック状態になる場合の例を示す図で
ある。

【図２０】タスクが複数のセマフォにＰ操作を行う場
合、Ｐ操作を行うセマフォに順序をもたせる例を示す図
である。

【図２１】同時に使用する資源のセマフォに対して一括
してＰ操作が行えるようにした例を示す図である。

【図２２】従来の方式の詳細を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１…制御手段 ２…表示手段 ３…データ・プログラム記憶手段 ４…入力装置 ５…出力装置 ６，７，８…セマフォ ９…タスク １０…タスクのＲ操作管理リスト １１…排他制御手段 １２…カーネル部 １５…Ｒ操作管理データ １６…依頼処理管理データ １７…Ｒ操作待ち列 １８…Ｒ操作中列

フロントページの続き (72)発明者 孫 志太 神奈川県平塚市北金目1117番地 東海大学 工学部電子工学科内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マルチタスクシステムや分散システム等
   における共有資源毎にセマフォを用意しておき、各セマ
   フォに対しＰ操作，Ｖ操作を行うことにより、排他制御
   を行う排他制御方式において、 前記Ｐ操作を行う前に、セマフォに対し予約をするため
   のＲ操作処理手段と、 前記Ｖ操作の後に、予約をキャンセルするためのＣ操作
   処理手段とを設け、 前記Ｒ操作処理手段によって任意のタスクが予約をする
   場合、複数のセマフォのうちの任意の２つ以上のセマフ
   ォを共有する予約になるときには、その任意のタスクを
   Ｒ操作待ち状態にし、複数のセマフォのうちの任意の１
   以下のセマフォを共有する予約になるときにはその任意
   のタスクの実行を続行し、 前記Ｒ操作処理手段で予約され、Ｐ操作がなされた後、
   Ｖ操作がなされたセマフォに対し、前記Ｃ操作処理手段
   によってその予約をキャンセルし、予約をキャンセルし
   たセマフォに前記Ｒ操作待ち状態のタスクがあるときは
   前記Ｒ操作処理手段によってＲ操作を行うことを特徴と
   するデッドロック防止排他制御方式。
2. 【請求項２】 タスクのＲ操作管理リストとして予約中
   のタスクのＲ操作リストと、Ｒ操作待ち状態のタスクの
   Ｒ操作待ちリストを作成するようにし、 前記Ｒ操作処
   理手段によって実行続行になったタスクを前記Ｒ操作リ
   ストに接続し、前記Ｒ操作処理手段によってＲ操作待ち
   状態になったタスクを前記Ｒ操作待ちリストに接続し、 前記Ｃ操作処理手段によって、前記Ｒ操作リストを参照
   することにより予約をキャンセルすべきセマフォに対す
   るタスクを探し出し、そのタスクのセマフォの予約をキ
   ャンセルし、 前記Ｒ操作待ちリストを参照することにより、予約をキ
   ャンセルしたセマフォに対し、Ｒ操作待ちのタスクを探
   し出し、そのタスクを前記Ｒ操作リストに接続すること
   を特徴とする請求項１記載のデッドロック防止排他制御
   方式。
3. 【請求項３】 マルチＣＰＵシステムにおける共有資源
   毎にセマフォを用意しておき、各セマフォに対しＰ操
   作，Ｖ操作を行うことにより、排他制御を行う排他制御
   方式において、 前記Ｐ操作を行う前に、排他制御すべきＣＰＵが用いる
   セマフォに対し予約をするためのＲ操作処理手段と、 前記Ｖ操作の後に、前記Ｒ操作をキャンセルするための
   Ｃ操作処理手段とを設け、 複数のＣＰＵに対し各セマフォの予約状態を示すＲ操作
   中行列を作成しておき、 前記Ｒ操作処理手段は、排他制御すべきＣＰＵが用いる
   各セマフォに対し予約すべきセマフォをフラグによって
   示す要求レジスタを作り、 前記要求レジスタの各セマフォのフラグの状態と、前記
   Ｒ操作中行列の各ＣＰＵの各セマフォの予約状態を示す
   行との論理積演算を行い、 複数のセマフォのうちの任意の２つ以上のセマフォを共
   有する行が存在する場合には前記Ｒ操作中行列の先頭に
   戻り論理積演算をやり直し、 全行が複数のセマフォのうちの任意の１以下のセマフォ
   を共有する行のみである場合には、実行を続行するとと
   もに前記要求レジスタの内容を前記Ｒ操作中行列の該当
   するＣＰＵの行に書込み、 前記Ｒ操作処理手段で予約され、Ｐ操作がなされた後、
   Ｖ操作がなされた任意のＣＰＵのセマフォに対し、前記
   Ｃ操作処理手段によって予約をキャンセルするように構
   成したことを特徴とするデッドロック防止排他制御方式