JPH10149294A - オペレーティングシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 １個のマイクロコントローラ上で動作するプ
ログラムを、簡便な構成により、見かけ上、並行動作さ
せる。 【解決手段】 スタック内容解析部１０１は、タスク登
録システムコール２０３の発生時に、スタックフレーム
を解析し、何処のアドレスから呼び出されたかの情報を
獲得する。タスク管理情報生成部１０２は、新たに生成
されるタスクの管理に必要な変数領域を確保する。スタ
ック領域獲得部１０３は、新たに生成されるタスクが使
用するスタック領域を確保する。タスク消滅プログラム
アドレス設定部１０４は、タスクとして登録される関数
の実行の終了後に分岐すべきタスク消滅プログラムのア
ドレスを設定する。タスク登録部１０５はタスクを登録
する。従って、タスク登録システムコールを発行した関
数が、そのシステムコールの発生後その関数が終了する
までの期間で、その関数をタスクとして生成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はオペレーティングシ
ステムの改良に関し、詳しくは、１個のマイクロコント
ローラ上で動作するプログラムを、見かけ上、並行動作
させる技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、マイクロプロセッサを用いる分野
においても、リアルタイムオペレーティングシステムが
多用されつつある。その理由は、１個のマイクロコント
ローラで複数の機能を実現する処理を行わせようとする
場合、それ等複数の機能の並行動作が可能であれば、そ
の各機能相互の動作を独立して別々に開発することがで
き、開発効率が高まるからである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のオペレーティン
グシステムでは、並行動作させるために、システムコー
ルと呼ばれる制御コマンドを用い、アプリケーション側
でそれ等の制御コマンドを操っていた。従って、従来で
は、プログラマーは、機能分割されたタスクと呼ばれる
プログラム群をどのように制御するかを、常に意識して
コーディングする必要があり、現状では、タスクの管理
を複雑にしないように、タスクの数は制限されている。

【０００４】また、最近、オブジェクト指向言語を用い
たプログラミングも行われつつある。このオブジェクト
指向言語は、機能的にまとまったプログラムの一部をブ
ラックボックス的に扱い、事象駆動によりプログラムを
動作させることができ、従って、本質的に並行動作をさ
せるプログラムを記述することに向いているが、現在の
オブジェクト指向言語の処理系は、逐次処理を行うオブ
ジェクトしか出力できない。一方、並行動作させる言語
も、研究レベルでの発表がされているが、実際には、殆
ど使用されていない。

【０００５】並行動作の具体例を示す。複数の処理の中
でプログラム処理により『３秒間ブザーを鳴らす』処理
がある場合に、他の処理と並行動作が可能であれば、
『３秒間ブザーを鳴らす』というタスクを起動させ、そ
の後、３秒も待つことなく次の処理へ進むことができ
る。この『３秒間ブザーを鳴らす』タスクは、実際に３
秒間ブザーを鳴らした後に消滅する。

【０００６】従来のオペレーティングシステムでは、
『３秒間ブザーを鳴らす』タスクを予め登録しておき、
このタスクを起動するシステムコールを発生させ、この
システムコールにより、『３秒間ブザーを鳴らす』タス
クを起動する。このタスクを起動した時点で次の処理へ
進むことができる。即ち、『３秒間ブザーを鳴らす』タ
スクが自らブザーを鳴らすので、３秒間待つ必要はな
い。

【０００７】しかし、タスクの登録、システムコールの
発生、更には役割を終えたタスクの消滅の手続き等、手
続きが多い欠点がある。

【０００８】一方、逐次処理で行う場合には、必ず３秒
間待つ必要がある。オブジェクト指向言語であっても同
様である。割込み処理を用いれば、オペレーティングシ
ステムと同様な処理に可能になるが、プログラムが複雑
になる欠点がある。

【０００９】従来では、システムの性能向上が必要な場
合に、タスクの管理が複雑なオペレーティングシステム
はさほど使われず、割込み処理を駆使するのが一般的で
ある。この割込み処理は、通常、デバッグを困難にする
ため、この割込処理が増えるほど、開発効率が低下して
いた。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、タスク
の生成、消滅等を関数単位で簡単に行い得るオペレーテ
ィングシステムを提供することにある。

【００１１】前記の目的達成のため、請求項１記載のオ
ペレーティングシステムは、タスク登録システムコール
の発生時に、スタックフレームを解析し、少くとも何処
のアドレスから呼び出されたかの情報を獲得するスタッ
ク内容解析部と、新たに生成されるタスクの管理に必要
な変数領域をメモリ上に確保するタスク管理情報生成部
と、新たに生成されるタスクが使用するスタック領域を
メモリ上に確保するスタック領域獲得部と、タスクとし
て登録される関数の実行の終了後に分岐すべきタスク消
滅プログラムのアドレスをスタックに設定するタスク消
滅プログラムアドレス設定部と、タスクを登録するタス
ク登録部とから成るタスク生成部を備えたことを特徴と
する。

【００１２】また、請求項２記載の発明は、前記請求項
１記載のオペレーティングシステムにおいて、タスク登
録システムコールは、呼び出されてタスクになる関数の
中で発生させることを特徴とする。

【００１３】更に、請求項３記載の発明は、前記請求項
１記載のオペレーティングシステムにおいて、スタック
フレームは、呼び出されてタスクになる関数の中でタス
クの実行に必要な領域分を指定されることを特徴とす
る。

【００１４】加えて、請求項４記載の発明は、前記請求
項１記載のオペレーティングシステムにおいて、スタッ
ク内容解析部は、システムコールを発生した関数を呼出
した元の関数が何処のアドレスからそのシステムコール
を行ったかの情報をスタックフレームから獲得し、タス
ク登録部よりタスクが登録された後、タスクＩＤを持っ
て、前記呼出元の関数の中の関数呼び出し処理の次の処
理を実行することを特徴とする。

【００１５】以上の構成により、本発明では、タスク登
録システムコールを発生させた関数又はサブルーチン
が、そのシステムコールを発生させた後、その関数又は
サブルーチンの実行が終了するまでの期間のみ、その関
数又はサブルーチンをタスクとして、生成することがで
きる。従って、呼び出し先の関数の中に、タスク登録シ
ステムコールを発生させる関数、又はサブルーチン呼び
出しを設けるだけで、プログラムの並行動作を容易に行
うことができ、システムの性能向上と開発効率の向上と
を同時に一挙に達成できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しながら説明する。

【００１７】図１は、本発明のオペレーティングシステ
ムのタスク生成部を示す。図２は、前記タスク生成部が
使用される際での元の関数からの処理の流れを示す。

【００１８】図２において、２００は、タスクにしよう
とする関数を呼び出す元のプログラム（元の関数）であ
って、この呼出元の関数２００には、その関数の中から
タスクにしようとする関数を呼び出す処理２０１が含ま
れる。

【００１９】２０２は、前記関数を呼び出す処理２０１
により呼び出された関数であって、この呼び出された関
数２０２の先頭には、タスク登録システムコール２０３
が含まれる。前記呼び出された関数２０２は、タスクの
実行に必要なスタックフレームのサイズ（領域分）をタ
スク登録システムコール２０３の引数として指定する。

【００２０】１００は、本発明に係るオペレーティング
システムのタスク生成部であって、前記呼び出された関
数２０２のタスク登録システムコール２０３により、こ
のタスク生成部１００に遷移する。

【００２１】前記タスク生成部１００において、１０１
はスタック内容解析部、１０２はタスク管理情報生成
部、１０３はスタック領域獲得部、１０４はタスク消滅
プログラムアドレス設定部、１０５はタスク登録部であ
る。

【００２２】前記スタック内容解析部１０１は、前記タ
スク登録システムコール２０３を発生させた関数２０２
が生成したスタックフレームを解析し、何処のアドレス
から呼出されたか、更にそのシステムコールを発生した
関数２０２を呼出した元の関数２００が何処のアドレス
からそのシステムコールを行ったかの情報を獲得する。
引数があれば、この内容解析部１０１は、その情報を獲
得する。

【００２３】前記タスク管理情報生成部１０２は、新た
に生成されるタスクのために、オペレーティングシステ
ムがタスク管理に必要な変数領域をメモリ上に確保し、
その変数領域を初期化する。

【００２４】前記スタック領域獲得部１０３は、新たに
生成されるタスクが使用するスタック領域をメモリ上に
確保する。

【００２５】前記タスク消滅プログラムアドレス設定部
１０４は、タスク消滅プログラムの先頭アドレスを設定
する。一般的には、タスクとして登録される関数が、そ
の実行の終了後に読出し元に戻るために、スタックから
戻りアドレス（呼出し元のアドレス）を読出し、その戻
りアドレスへ分岐するが、実行終了後にタスク消滅プロ
グラムへ分岐するようにスタックにそのアドレスを設定
する。

【００２６】タスク登録部１０５は、タスクを登録し、
タスクがオペレーティングシステムでスケジュリングで
きるように処理する。

【００２７】タスク登録部１０５よりタスクが登録され
た後は、タスクＩＤを持って元の関数２００にディスパ
ッチして、この元の関数２００のタスク関数呼び出し処
理２０１の次の処理２０７を実行する。この時には、遅
延ディスパッチを行ってもよい。

【００２８】図３は、本実施の形態のオペレーティング
システムにおけるスタックの内部構成の説明図である。
同図において、３００は呼び出された関数２０２がタス
ク登録システムコールを発生させた時のスタックポイン
タ（ＳＰ）の位置を示す。３０１は、前記タスク登録シ
ステムコールが発生させた関数２０２が持つスタック領
域である。この領域３０１において、３０２は前記タス
ク登録システムコール２０３の次のアドレスの格納場
所、３０４は呼び出し元の関数２００のタスク関数呼び
出し２０１の次のアドレスの格納場所、３０３は前記タ
スク関数呼び出し２０１の引数領域である。

【００２９】また、３０５は、タスク生成部１００のよ
るタスク生成で確保されたスタック領域である。このス
タック領域３０５において、３０６は登録されたタスク
の初期スタックポインタの位置、前記引数領域３０３を
コピーした領域、３０８は生成したタスクの消滅プログ
ラムを呼出すためのアドレスの格納場所である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のオペレー
ティングシステムによれば、１個のマイクロコントロー
ラ上で動作するプログラムを、簡便な構成を用いて、見
かけ上、並行動作させることができるので、オペレーテ
ィングシステムのタスクスケジュリング機構をより一層
活用することができ、システムの性能の向上及びシステ
ム開発効率の向上を同時に図ることができる。しかも、
使用する言語に拘らずに使用可能であるので、適用範囲
が広い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態におけるオペレーティング
システムのタスク生成部の構成を示すブロック図であ
る。

【図２】同実施の形態のタスク生成部が使用される際の
呼び出し元の関数からの処理の流れを示した図である。

【図３】同実施の形態のスタックの内部構成の概略を示
す説明図である。

【符号の説明】

１００ タスク生成部 １０１ スタック内容解析部 １０２ タスク管理情報生成部 １０３ スタック領域獲得部 １０４ タスク消滅プログラムアドレス設定部 １０５ タスク登録部 ２００ 呼び出し元の関数 ２０２ タスクにしようとする関数 ２０３ タスク登録システムコール

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タスク登録システムコールの発生時に、
   スタックフレームを解析し、少くとも何処のアドレスか
   ら呼び出されたかの情報を獲得するスタック内容解析部
   と、 新たに生成されるタスクの管理に必要な変数領域をメモ
   リ上に確保するタスク管理情報生成部と、 新たに生成されるタスクが使用するスタック領域をメモ
   リ上に確保するスタック領域獲得部と、 タスクとして登録される関数の実行の終了後に分岐すべ
   きタスク消滅プログラムのアドレスをスタックに設定す
   るタスク消滅プログラムアドレス設定部と、 タスクを登録するタスク登録部とから成るタスク生成部
   を備えたことを特徴とするオペレーティングシステム。
2. 【請求項２】 タスク登録システムコールは、呼び出さ
   れてタスクになる関数の中で発生させることを特徴とす
   る請求項１記載のオペレーティングシステム。
3. 【請求項３】 スタックフレームは、呼び出されてタス
   クになる関数の中でタスクの実行に必要な領域分を指定
   されることを特徴とする請求項１記載のオペレーティン
   グシステム。
4. 【請求項４】 スタック内容解析部は、システムコール
   を発生した関数を呼出した元の関数が何処のアドレスか
   らそのシステムコールを行ったかの情報をスタックフレ
   ームから獲得し、 タスク登録部よりタスクが登録された後、タスクＩＤを
   持って、前記呼出元の関数の中の関数呼び出し処理の次
   の処理を実行することを特徴とする請求項１記載のオペ
   レーティングシステム。