JPH10312296A - プロセス切替え制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＯＳを介在しないハードウェアによる排他制
御を利用した場合、資源待ちのプロセスを実行すること
によるＣＰＵ時間の浪費を防ぐ。 【解決手段】 資源２を共用するマルチプロセッサ計算
機システムの複数のプロセス１ａ，１ｂに、資源を獲得
する直前から資源を解放した直後までの時間とその他の
時間とで状態が変化するプロセス切替え抑止フラグ４を
対応して備える。フラグの状態とプロセス切替え抑止条
件の成立・不成立とにしたがってプロセス切替え制御部
５がプロセスの切替えを制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、計算機システムの
ソフトウェアに関し、特にマルチプロセッサ計算機シス
テムのオペレーティングシステム（ＯＳ）に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数のプロセスを実行させ得るような計
算機システムにおいて、共有資源の排他制御およびそれ
にともなうプロセスの切替えは、ＯＳの基本機能の１つ
である。

【０００３】あるプロセスが資源を占有しているまま、
そのプロセスが切替えられた時、資源を要求している他
のプロセスは待ち状態になり、資源を占有しているプロ
セスが再実行され資源を解放しない限り、他のプロセス
を実行させることはできない。

【０００４】この問題に鑑み、特開平５−２５０１８８
号公報には、プロセスが資源を占有している間はそのプ
ロセスのプライオリティを上げ、優先的に実行させるこ
とによってすみやかに資源を解放させ、これによりシス
テムスループットを高める一方式が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ＯＳを呼び出して排他
制御を行うことは、オーバヘッドをもたらす。このた
め、特に共有メモリ型マルチプロセッサシステムでは、
ＯＳの介在しないハードウェアによる排他制御が可能に
なっており、主に資源の占有時間が短い処理において利
用されている。このような、ＯＳの介在しないハードウ
ェアによる排他制御では、上記公報の方式は適用できな
い。

【０００６】また、ＯＳが共有資源を直接管理すること
は、それ自体がオーバヘッドの増大を招く。その理由
は、ＯＳに通知すること自体のコストが、資源の使用時
間に対して十分大きいケースがあるからである。

【０００７】また逆に、ＯＳは共有資源を管理せず、ハ
ードウェアの機能に完全に任せることも、オーバヘッド
の増大をまねく。その理由は、排他制御の状態を認識せ
ずにプロセス切替えを行うことになるため、資源待ちの
プロセスを実行することによって、ＣＰＵ時間を浪費す
ることのみならず、本来実行するべきプロセスの実行を
阻害することによって資源の占有時間を増やすケースが
あるからである。

【０００８】それ故に本発明の課題は、ＯＳの介在しな
いハードウェアによる排他制御を行いながら、ＯＳに対
しヒントを与えることで、効果的にプロセス切替えの抑
止を行いオーバヘッドの増大を押えることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、複数の
プロセスで資源を共用するマルチプロセッサ計算機シス
テムにおけるプロセス切替え制御方式であって、各プロ
セスに対応して備えられ、対応プロセスが資源を獲得す
る直前から資源を解放した直後までの時間とその他の時
間とで状態が変化するフラグと、前記フラグの状態を識
別し識別結果信号を生成する識別手段と、プロセス切替
え抑止条件が成立しているか否かの抑止条件判断を行い
判断結果信号を生成する判断手段と、前記識別結果信号
と前記判断結果信号とにしたがってプロセスの切替えを
制御する制御手段とを含むことを特徴とするプロセス切
替え制御方式が得られる。

【００１０】好ましくは、前記フラグは、対応プロセス
が資源を獲得する直前から資源を解放した直後までの時
間はオンとなり、その他の時間はオフとなるものであ
り、前記識別手段は前記フラグがオンのときフラグオン
信号を前記識別信号として生成し、前記判断手段は前記
フラグオン信号に応じ前記抑止条件判断を行い前記プロ
セス切替え抑止条件が成立しているときに切替え抑止信
号を前記判断結果信号として生成し、前記制御手段は前
記切替え抑止信号が生成されたときのみプロセスの切替
えを抑止する。

【００１１】好ましくは、前記判断手段は前記プロセス
切替え抑止条件が成立していないときにプライオリティ
調整信号を生成し、前記制御手段は前記プライオリティ
調整信号に応じて対応プロセスのプライオリティを調整
する。

【００１２】また本発明によれば、ＯＳの介在しないハ
ードウェアによる排他制御を行うことができ、複数のプ
ロセスを実行し得るマルチプロセッサ計算機システムに
おけるプロセス切替え抑止方式であって、プロセスが高
速に変更できる領域であるプロセス切替え抑止フラグ、
その場所をあらかじめＯＳに通知するためのプロセス切
替え抑止フラグ位置通知手段、外的要因によってプロセ
ス切替えを行う際にプロセス切替え抑止フラグの状態に
よってプロセス切替えの抑止を決定するプロセス切替え
決定手段、及びプロセス切替え抑止による、実質的なプ
ライオリティの増加を相殺するプライオリティ調整手段
を備えたことを特徴とするプロセス切替え制御方式が得
られる。

【００１３】また本発明によれば、複数のプロセスで資
源を共用するマルチプロセッサ計算機システムにおける
プロセス切替え制御方式に使用される記録媒体であっ
て、対応プロセスが資源を獲得する直前から資源を解放
した直後までの時間とその他の時間とで状態が変化する
フラグを各プロセスに対応して備える手段、前記フラグ
の状態を識別し識別結果信号を生成する手段、プロセス
切替え抑止条件が成立しているか否かの抑止条件判断を
行い判断結果信号を生成する手段、及び前記識別結果信
号と前記判断結果信号とにしたがってプロセスの切替え
を制御する手段としてコンピュータを機能させるための
プログラムを記録したことを特徴とする記録媒体が得ら
れる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の第１の形態
に係るプロセス切替え制御方式を説明するためのブロッ
ク図である。このプロセス切替え制御方式は、複数のプ
ロセス１ａ，１ｂで資源２を共用するマルチプロセッサ
計算機システムにおけるものである。ここでライン３は
ハードウエア排他制御手段を示す。ハードウェア排他制
御手段は、プロセス上のプログラムで実行される機械語
命令である。資源２は、複数のプロセスで直接読み書き
できるメモリ領域である。

【００１５】プロセス１ａまたは１ｂを実行するプログ
ラムは、プロセスが高速に変更できる領域上に、プロセ
ス切替え抑止フラグ４を設ける。フラグ４は、各プロセ
ス１ａ，１ｂに対応して備えられ、各プロセスで直接読
み書きできるメモリ領域である。フラグ４の場所は、あ
らかじめプロセス切り替え制御部５に対し、プロセス切
替え抑止フラグ位置通知手段として働くライン６を通し
て通知されているものとする。ここでプロセス切替え抑
止フラグ位置通知手段は、フォルトによるＯＳ呼び出し
である。ここでプロセス切替え制御部５は、ＯＳ内のモ
ジュールである。

【００１６】各プロセス１ａ，１ｂは、ハードウェア
（図示せず）の機能によって排他制御を行う際、資源２
を獲得する直前にプロセス切替え抑止フラグ４をオンに
し、資源２を解放する直後にプロセス切替え抑止フラグ
４をオフにする。

【００１７】プロセス切替え制御部５は、タイムスライ
スなどの外的要因によってプロセス切替えを行う際に、
プロセス切替え抑止フラグ４のチェックを行い、オンで
ある場合にはできるだけプロセス切替えの抑止を行うよ
うにする。ただし、プログラムはプロセス切替え抑止フ
ラグ４を常時オンにすることもできるため、そのときに
長時間プロセス切替えを抑止されないようにする必要が
ある。そのため、できるだけプログラムの意向に沿う形
でかつ長時間プロセス切替えを抑止されないように配慮
したプロセス切替え抑止決定手段７によって、プロセス
切替えの抑止を行うか否かを決定する。プロセス切替え
抑止決定手段７は、プロセス切替え制御部５が使用する
モジュールである。具体的には、プロセス切替え抑止フ
ラグ４が頻繁にオンになる場合は抑止する確率が低く、
プロセス切替え抑止フラグ４が頻繁にオフになる場合は
抑止する確率が高いプログラムが望ましい。

【００１８】また、プログラムがプロセス切替え抑止フ
ラグ４を効果的に利用すると、プライオリティを高くし
たのと同じ効果となる。それを防ぐ為に、プライオリテ
ィ調整手段８によって、その効果を相殺する。プライオ
リティ調整手段８は、プロセス切替え制御部５が使用す
るモジュールである。具体的には、単位時間にプロセス
切替え抑止を頻繁に行った場合プライオリティを下げて
いき、単位時間にプロセス切替え抑止を行わない場合プ
ライオリティを復帰するプログラムが望ましい。

【００１９】図２は本発明の実施の第２の形態に係るプ
ロセス切替え制御方式を説明するためのブロック図であ
る。このプロセスの切替制御方式においては、プロセス
切替え抑止フラグ４の場所はライン６を通して中央制御
部１１に通知される。中央制御部１１に接続された記憶
装置１２には、中央制御部１１を後で説明するように動
作させるためのプログラムを記録している。

【００２０】さらに各部について具体的に述べると次の
とおりである。

【００２１】ハードウェア排他制御手段は、プロセス上
のプログラムで実行されるｔｅｓｔａｎｄ ｓｅｔ等の
機械語命令である。資源２はＵＮＩＸでの共有メモリ等
複数のプロセスで直接読み書きできるメモリ領域であ
る。プロセス切替え抑止フラグ４は各プロセスで直接読
み書きできるメモリ領域である。プロセス切替えフラグ
通知手段はＵＮＩＸでのシステムコールである。プロセ
ス切替え制御部５はＵＮＩＸカーネル内のモジュールで
ある。

【００２２】プロセス切替え抑止決定手段７はプロセス
切替え制御部が使用するＵＮＩＸカーネル内のモジュー
ルである。具体的には、０〜１０の値を取るプロセス固
有の変数Ｘを持ち、Ｘ／１０の確率で抑止する。連続し
てプロセス切替え抑止フラグがオンの場合はＸを１減ら
し（ただし、０の場合は減らさない）、そうでない場合
は、Ｘを１増やす（ただし、１０の場合は増やさない）
プログラムである。

【００２３】プライオリティ調整手段８は、プロセス切
替え制御部５が使用するＵＮＩＸカーネル内モジュール
である。具体的には、単位時間にプロセス切替え抑止を
行った回数にある定数を掛けた値をプロセスに対し設定
されたプライオリティに加えることで、実効プライオリ
ティをつくり出すプログラムである。

【００２４】次に図３をも参照して、中央制御部１１の
動作を説明する。中央制御部１１は記憶装置は記憶装置
１２からプログラムを読取り、次の動作を実行する。

【００２５】スタートに引き続きステップＳ１で、中央
制御部１１はプロセス切替え抑止プラグ４がオンである
かオフであるかを判断する。換言すると、中央制御部１
１がフラグ４の状態を識別し識別結果信号を生成する。
このとき中央制御部１１は識別手段として働く。フラグ
４がオフのときには、中央制御部１１は識別結果信号と
してフラグオフ信号を生成し、これに応じてステップＳ
２でプロセス切替えを抑止せずに処理を終了する。

【００２６】フラグ４がオンのときには、中央制御部１
１は識別結果信号としてフラグオン信号を生成し、ステ
ップＳ３に進む。ステップＳ３では、中央制御部１１は
公知のプロセス切替え抑止条件が成立しているか否かの
抑止条件判断を行い、判断結果信号を生成する。このと
き中央制御部１１は判断手段として働く。プロセス切替
え抑止条件が成立していないときには、ステップＳ４に
進み、中央制御部１１はプライオリティ調整信号を生成
し、このプライオリティ調整信号に応じて対応プロセス
のプライオリティを調整する。

【００２７】一方、ステップＳ３でプロセス切替え抑止
条件が成立しているときには、中央制御部１１は切替え
抑止信号を判断結果信号として生成する。さらにステッ
プＳ５に進み、中央制御部１１はプロセス切替えを抑止
して処理を終了する。

【００２８】図４は本発明の実施の第３の形態に係るプ
ロセス切替え制御方式を説明するためのブロック図であ
る。このプロセス切替え制御方式においては、コンピュ
ータの一部である中央制御部１１によって機械読取り可
能な記録媒体１３を使用している。

【００２９】この記録媒体１３には、対応プロセス１
ａ，１ｂが資源２を獲得する直前から資源２を解放した
直後までの時間とその他の時間とで状態が変化するプロ
セス切替え抑止フラグ４を各プロセス１ａ，１ｂに対応
して備える手段、フラグ４の状態を識別し識別結果信号
を生成する手段、プロセス切替え抑止条件が成立してい
るか否かの抑止条件判断を行い判断結果信号を生成する
手段、及び前記識別結果信号と前記判断結果信号とにし
たがってプロセスの切替えを制御する手段としてコンピ
ュータを機能させるためのプログラムを記録してある。

【００３０】中央制御部１１は記録媒体１３からプログ
ラムを読み取ると、コンピュータはそのプログラムによ
る指令に従い上述した様々な手段として働く。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
プロセスがプロセス切替えの抑止要求をＯＳに対し、少
ないオーバヘッドで伝えることができるから、ＯＳを介
在しないハードウェアによる排他制御を行いながら、効
果的にプロセス切替えの抑止を行い、オーバヘッドの増
大を押えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の第１の形態に係るプロセス切替
え制御方式を説明するためのブロック図である。

【図２】本発明の実施の第２の形態に係るプロセス切替
え制御方式を説明するためのブロック図である。

【図３】図２のプロセス切替え制御方式における中央制
御部の動作を説明するためのフローチャートである。

【図４】本発明の実施の第３の形態に係るプロセス切替
え制御方式を説明するためのブロック図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ プロセス ２ 資源 ４ プロセス切替え抑止フラグ ５ プロセス切替え制御部 ７ プロセス切替え抑止決定手段 ８ プライオリティ調整手段 １１ 中央制御部 １２ 記憶装置 １３ 記録媒体

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のプロセスで資源を共用するマルチ
   プロセッサ計算機システムにおけるプロセス切替え制御
   方式であって、各プロセスに対応して備えられ、対応プ
   ロセスが資源を獲得する直前から資源を解放した直後ま
   での時間とその他の時間とで状態が変化するフラグと、
   前記フラグの状態を識別し識別結果信号を生成する識別
   手段と、プロセス切替え抑止条件が成立しているか否か
   の抑止条件判断を行い判断結果信号を生成する判断手段
   と、前記識別結果信号と前記判断結果信号とにしたがっ
   てプロセスの切替えを制御する制御手段とを含むことを
   特徴とするプロセス切替え制御方式。
2. 【請求項２】 前記フラグは、対応プロセスが資源を獲
   得する直前から資源を解放した直後までの時間はオンと
   なり、その他の時間はオフとなるものであり、前記識別
   手段は前記フラグがオンのときフラグオン信号を前記識
   別信号として生成し、前記判断手段は前記フラグオン信
   号に応じ前記抑止条件判断を行い前記プロセス切替え抑
   止条件が成立しているときに切替え抑止信号を前記判断
   結果信号として生成し、前記制御手段は前記切替え抑止
   信号が生成されたときのみプロセスの切り替えを抑止す
   る請求項１記載のプロセス切替え制御方式。
3. 【請求項３】 前記判断手段は前記プロセス切替え抑止
   条件が成立していないときにプライオリティ調整信号を
   生成し、前記制御手段は前記プライオリティ調整信号に
   応じて対応プロセスのプライオリティを調整する請求項
   ２記載のプロセス切替え制御方式。
4. 【請求項４】 ＯＳの介在しないハードウェアによる排
   他制御を行うことができ、複数のプロセスを実行し得る
   マルチプロセッサ計算機システムにおけるプロセスの切
   替え抑止方式であって、プロセスが高速に変更できる領
   域であるプロセス切替え抑止フラグ、その場所をあらか
   じめＯＳに通知するためのプロセス切替え抑止フラグ位
   置通知手段、外的要因によってプロセス切替えを行う際
   にプロセス切替え抑止フラグの状態によってプロセス切
   替えの抑止を決定するプロセス切替え決定手段、及びプ
   ロセス切替え抑止による、実質的なプライオリティの増
   加を相殺するプライオリティ調整手段を備えたことを特
   徴とするプロセス切替え制御方式。
5. 【請求項５】 複数のプロセスで資源を共用するマルチ
   プロセッサ計算機システムにおけるプロセスの切替え制
   御方式に使用される記録媒体であって、対応プロセスが
   資源を獲得する直前から資源を解放した直後までの時間
   とその他の時間とで状態が変化するフラグを各プロセス
   に対応して備える手段、前記フラグの状態を識別し識別
   結果信号を生成する手段、プロセス切替え抑止条件が成
   立しているか否かの抑止条件判断を行い判断結果信号を
   生成する手段、及び前記識別結果信号と前記判断結果信
   号とにしたがってプロセスの切替えを制御する手段とし
   てコンピュータを機能させるためのプログラムを記録し
   たことを特徴とする記録媒体。