JPS592051B2 - 相互排他要求選択装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、多重情報処理システムにおける相互排他を
実現する相互排他要求選択装置に関する。

多数の情報処理装置が互に同期をとりながら動作する多
重情報処理システムにおいては、同期を確実にするため
相互排他を実現してやらなくてはならない。相互排他と
は多数の情報処理装置の１つにある瞬間一時的に何かを
、例えばメモリヘのアクセスを、排他的に実行する権利
をもたせることを言う。この相互排他が必要な理由を次
の例で説明する。第１図に示すように２つの情報処理装
置１０１、１０２共有記憶装置１０３からなる多重情報
処理システムにおいて、例えば入出力装置からなる資源
１０４を情報処理装置１０１、１０２が共有していると
する。その管理を共有記憶装置１０３内のＡ番地を用い
て次のように行つているとする。各情報処理装置にとつ
てＡ番地の内容が″ｏ”の時資源１０４は使われておら
ず、自由に使つて良いことを意味ｂ’’の時は資源１０
４が使われていることを示すと約束する。それぞれ情報
処理装置１０１、１０２は資源１０４を利用したい時、
Ａ番地を調べ゛０’’なら資源１０４を使つてよいと判
断し、Ａ番地を゛１’’に書き換え、他方の情報処理装
置に使用中であることを知らせ、使用を始める。使用後
はＡ番地を０に戻し、使用が終つたことを知らせ、使用
を始める。使用後はＡ番地を０に戻し、使用が終つたこ
とを知らせる。Ａ番地を調べた時点でその内容が゛１”
であつたときは、使用中であると判断し、使用が終るま
ですなわち、Ａ番地がｏになるまで待つ。このような方
法をとつている場合、次のタイミングで情報処理装置１
０１、１０２が共有メモリをとつている場合、次のタイ
ミングで情報処理装置１０１、１０２が共有メモリ１０
３のＡ番地をアクセスすると、両装置が資源１０４を使
つて良いと判断することがある。１ 装置１０１がＡ番
地を読み調べるｂ潤であつた。

２ 装置１０２がＡ番地を読み調べるｂ”であつた。

３ 装置１０１はＡ番地を゛１’’に書き換え、資源１
０４を利用し始めた。

４装置１０２はＡ番地に″ｒ゛を書き、資源１０４を利
用しようとした。

これは装置１０１の１３の動作中に、装置１０２の２の
動作が入つたことが原因であり、これを避けるためには
情報処理装置１０１の１と３の動作中は排他的に装置１
０１がＡ番地をアクセスし、情報処理装置１０２の２の
動作を禁止しなくてはならない。

この相互排他を実現する方法として、従来より特別の命
＋（通常ＴＥＳＴ＆ＳＥＴ命令と呼ば悩）を設ける方法
がある。

この命令に対し記憶装置１０３の制御部は指定した番地
の内容を読み出し、該命令を出した情報処理装置にその
内容を送り、直ちに指定した番地の内容を″ｒ゛にする
。この一連の動作一指定した番地の内容を読み出し、さ
らにその内容を１にする一の間には他のいかなる装置か
らの要求も受けつけず相互排他を実現している。この方
法（以下ＴＥＳＴ＆ＳＥＴ法と呼ぶ）を第１図に示した
システムに適用する場合、装置１０１，１０２は資源１
０４を混乱なく管理するため第２図に示す流れ図に従つ
た制御を行なう。すなわちプロツク２０１において共有
記憶装置１０３のＡ番地にＴＥＳＴ＆ＳＥＴ命令を行な
い、読み出したデータが“０１であるかをプロツク２０
２でテストする。１０゛でなければプロツク２０１を繰
り返す。

。０”であればプロツク２０３へ進み資源１０４を使用
し、使用終了時プロツク２０４で示したようにＡ番地を
゛Ｏ゛にする。

この流れ図に従うかぎり、３台以上の情報処理装置で共
有する場合でも混乱なく共有資源１０４を利用できこの
ＴＥＳＴ＆ＳＥＴ方法には大きな欠点がある。それは１
つの情報処理装置が共有資源を使用している時、他の情
報処理装置は第２図の流れ図のプロツク２０１，２０２
のループを繰り返しており、記憶装置１０４へただしい
回数アタセスを行なつている点である。通常記憶装置へ
のアクセスは１度には１つの情報処理装置からしかでき
ないから、１つあるいはそれ以上の情報処理装置が第２
図のプロツク２０１，２０２のループを回つている時、
・他の情報処理装置が通常の処理、例えば命令の読み出
しや、データの読み出し、書込みを該記憶装置に行なお
うとしても著しく待たさ礼システム全体効率をはなばな
しく悪くする。この欠点を除く方法として次のようなも
のがある。

第３図に示すように複数個の情報処理装置３０１〜３０
８と共有記憶装置３０４の他に相互排他の要求を制御す
る装置３０５を設ける。各情報処理装置３０１〜３０８
は該制御装置３０５との間に相互排他要求信号線３０１
、相互排他許可信号線３１１で結ばれており、処理装置
３０１〜３０８は相互排他を実現したい時、信号線３１
０を“１゛にすることにより制御装置３０５に相互排他
要求を出す。制御装置３０５は各処理装置からの要求信
号線３１０を監視しており、要求があつた時、そのうち
の１つの処理装置にのみ信号線３１１を６１”にするこ
とにより許可信号を返す。各情報処理装置３０１〜３０
８は、この許可信号が返つた時のみ相互排他が必要とす
る処理一共有記憶装置３０４内の同期フラグの読み出し
、゛０゛か否かのチエツク、″０１の場合“１゛に書き
換える一の一連の動作を行なう。この方法では共有記憶
装置内の同期フラグへのアクセスはシステム中１つの情
報処理装置のみしか行なわないから前記ＴＥＳＴ＆ＳＥ
Ｔ方式に比べてアクセス回数は大幅に減少させることが
できる。この方式では各情報処理装置は第４図の流れ図
に従い相互排他を実現する。プロツク４０１において相
互排他の要求信号３１０をプロツク４０２で許可信号３
１１が返つてくるのを待つ。許可信号３１１が返つた時
点で同期フラグを読み出しテストする。（プロツク４０
３，４０４）同期フラグが“１゛であればプロツク４０
５で一時相互排他の要求信号３１０を６０゛にする。こ
れは、他に相互排他を要求している情報処理装置に相互
排他の許可を与えるためである。同期フラグをテストし
た時００゛であればプロツク４０６で゛１”とし、プロ
ツク４０７で要求信号を゛Ｏ゛にし、相互排他の一連の
動作を終了する。その後プロツク４０８で共有資源３０
４を利用し、利用終了後プロツク４０９で同期フラグを
１０゛にする。相互排他の要求を制御する装置３０５の
回路例を第５図に示す。線３１０は各情報処理装置３０
１〜３０８からの要求信号線であり、この信号はフリツ
プフロツプ群５０１に記憶される。このフリツプフロツ
プ群５０１の各記憶要素は対応する要求信号３１０が６
０゛になれば直ちにりセツトされる。さらにこのフリツ
プフロツプ群５０１に記憶されるタイミングはフリツプ
フロツプ群５０１の内容がすべて１０゛になり、かつ要
求信号線３１０のうちの１つ以上に要求信号が来ている
時である。このためフリツプフロツプ群５０１の内容が
すべて″０゛になるかを検出する０Ｒ回路５０５と、要
求信号線３１０の１つ以上に要求信号が来ていることを
検出する回路５０４とが設けられている。同図において
、フリツプフロツプ群５０１へのセツト信号、りセツト
信号は明示していないが回路５０４，５０５の出力およ
び要求信号線３１０より極く容易に作り出せる。５０２
は、フリツプフロツプ群５０１の出力が６１２゛になつ
ているものの中から１つを選びその位置を出力するプラ
イオリデイエンコーダである。

より具体的にはテキサスインスツルメンツ社のＩＣ７４
ｌ４７で実現できる。５０３は５０２の出力をデコード
するデコーダで出力線３１１のうちプライオリテイエン
コーダ５０２の出力で指定されたビツト位置の出力のみ
が“１″になる。

すなわち第５図の回路は要求信号３１０に要求信号が来
ているもののうちから１つを選び信号線３１１に許可信
号を送出する機能を果たしている。なおフリツプフロツ
プ群５０１はブライオクテイエンコーダ５０２の出力を
安定させる役目とともに、要求をある時点で記憶するこ
とによりその時点より後に来た要求よりも、その時点よ
り前に来た要求を先に処理するのを保証する役目も果し
ている。この第５図の回路を用いた相互排他の要求を処
理する方法は前後のＴＥＳＴ＆ＳＥＴ方式よりも大幅に
共有記憶装置の同期フラグへのアクセス回数を減らすこ
とができるが、第５図の回路は要求信号線３１０の１つ
でも要求信号があれば、常に信号線３１１の１つが許可
状態となり、その許可信号を受けた情報処理装置は共有
記臆装置の同期フラグへのアクセスを行なう。この状態
も通常の処理、命令の読み出し、データの読み書き、を
実行している情報処理装置の記憶装置へのアクセスを妨
害することになりはなはば好ましくない。以上のように
共有記憶装置内に同期フラグを設けて互に同期をとる多
重情報処理システムにおいては、同期のための記憶装置
へのアクセスを極力減らし、通常の処理のための記憶装
置へのアクセスに可能なかぎり妨害をなくすことのでき
る方式が望まれている。本発明はこのような点に鑑みな
されたもので少くとも２つ以上の情報処理装置およびこ
れらのすべての情報処理装置からアクセスできる共有記
瞳装置を有し、該共有記憶装置内］こ、同期フラグを持
つ多重情報処理システムにおいて、同期をとるための共
有記憶装置へのアクセスの回数を極力減らし、システム
全体の効率低下を妨ぐことのできる相互排他要求選択装
置を提供することを目的とする。

本発明は、相互排他を制御する装置内に、各情報処理装
置に対応して１つのフリツプフロツプを設け、該フリツ
プフロツプは対応する情報処理装置に対し相互排他の要
求を認めた時にセツトされ、このフリツプフロツプがセ
ツトされておれば新たなそのフリツプフロツプに対応す
る情報処理装置からの要求を無視し、共有記憶装置の同
期フラグへの無駄なアクセスを減らすようにしたもので
ある。

第６図に本発明の一実施例のプロツク図を示す。

この多重情報処理システムは第３図と同様に、複数個の
情報処理装置６０１〜６０８、同期フラグを収容する共
有記憶装置６０４、相互排他要求を制御する装置６０５
、及び共有資源、６０６，６０７を有する。情報処理装
置６０１〜６０８は信号線６１１〜６１８を介して排他
的アクセス要求信号を制御装置６０５に送出す。制御装
置６０５は要求のあつた情報処理装置の中から１つを選
択し信号線６２１〜６２８の中で選択された該装置に対
応する信号線を介して該装置にアクセス許可信号を出力
する。本発明にかかる相互排他要求選択装置は制御装置
６０５に設けられている。第７図に制御装置６０５の一
構成図を示す。第７図に示す制御装置は第５図と同様に
、フリツプフロツプ群６３１、フライオリテイエンコー
ダ６３２、デコーダ６３３を有し、それぞれの機能も第
５図に示すものと同じであるので説明を省略する。

第５図と異なるところは、情報処理装置６０１〜６０８
に対応してフリツプフロツプ群６４１〜６４８が設けら
れ、また、排他的アクセス要求信号６１１〜６１８はそ
れぞれアンド回路６５１〜６５８を介してフリツプフロ
ツプ群６３１に供給されている点にある。各アンド回路
６５１〜６５８は対応するフリツプフロツプ群６４１〜
６４８がセツトされている場合には排他的アクセス要求
信号を阻止する。また、フリツプフロツプ群６４１〜６
４８はアクセス許可信号６２１〜６２８によつてセツト
され、線６２９を介して供給されるりセツト信号により
りセツトされる。各情報処理装置６０１〜６０８が共有
資源６０６や６０７を利用する場合は共有記憶装置６０
４内の同期フラグを調べなければならない。

このため同期フラグへの排他的アクセスの要求を信号線
６１１〜６１８を”１゛にすることにより制御装置６０
５に送る。いまフリツプフロツプ群６４１〜６４８がり
セツト状態、かつフリツプフロツプ群６３１がすべてり
セツト状態であれば、排他的アクセス要求信号はフリツ
プフロツプ群６３１にセツトされる。これ以後到着した
要求はフリツプフロツプ群６３１がすべてりセツトされ
るまでまたされる。このフリツプフロツプ群６３１のり
セツトはそれぞれ対応する信号線６１１〜６１８に要求
がなくなつた時点で行なわれる。またフリツプフロツプ
群６３１のセツトは、オア回路６３４，６３５、アンド
回路６３７、インバータ回路６３６により行なわれる。
フリツプフロツプ群６３１にセツトされた相互排他要求
はブライオリテイエンコーダ６３２によりその１つが選
択され、さらにその信号をデコーダ６３３を介して線６
２１〜６２８のいずれかを“１”にすることによりアク
セス許可信号を出力する。

いずれかの情報処理装置がアクセス許可信号を受けとる
と、その装置は共有記憶装置６０４の同期フラグをアク
セスする処理に入ることができる。一方、フリツプフロ
ツプ群６４１〜６８４のうち、このアクセス許可信号が
送られるべき情報処理装置に対応する１つがセツトされ
る。例えば、線６２１にアクセス許可信−号が出力され
ると、フリツプフロツプ６４１がセツトされる。一方、
このアクセス許可信号を受け取つた情報処理装置６０１
は共有記憶装置６０４をアクセスする。その結果同期フ
ラグが゛１”であつた場合には、共有資源を利用できな
いので、情報処理装置６０１は一時排他的アクセス要求
信号線６１１を“０゜゛にし、その後再度該信号線６１
１を゛１゛にし排他的アクセス要求を出す。しかしなが
ら、この新たな要求は、アンド回路６５１により禁止さ
れ、フリツプフロツプ群６３１にはセツトされない。す
なわち、要求自体が無視される。この新たな要求は、線
６２８にりセツト信号が供給され、フリツプフロツプ群
６４１〜６４８がりセツトされた後フリツプフロツプ群
６３１にセツトされる。なお、りセツト信号は各情報処
理装置６０１〜６０８のいずれによつても出力すること
ができる。このため、線６２８はワイアードオアされて
いる。本実施例において、各情報処理装置は第８図に示
す流れ図に従つて動作する。第４図と比較すれば明らか
なようにプロツク８００が追加されているだけで残りの
処理は同じであるので同一符号を付した。プロツク４０
１，４０２は相互排他の要求に対し許可を待つ部分で第
５図及び第７図のいずれの回路を用いても全く同じであ
る。許可が得られてプロツク４０３で同期フラグをテス
トし、“１゛であつた（共有資源使用中であつた）時、
プロツク４０５で一旦相互排他要求を取下げプロツク４
０１に戻る。第５図に示した回路を用いた場合だと、再
びプロツク４０１で出した相互排他要求は第５図中のレ
ジスタ５０２にセツトさ法しばらくして許可信号が返る
。その時点で同期フラグが“０”になつていなければま
た同じ動作を繰返し、少なからず共有記憶装置内の同期
フラグをアクセスする。一方本発明による第７図の回路
を用いた場合、相互排他要求が認められた時点で第７図
中のフリツプフロツプ６４１〜６４８のうち許可を得た
隋報処理装置に対応するものがセツトされ、再びプロツ
ク４０１で出した要求はそれ自体無視され、許可信号が
返らず、共有記憶装置内の同期フラグをアクセスせず、
したがつて他の情報処理装置の通常の処理を妨げること
はない。そもそも同期フラグはいずれかの情報処理装置
が第８図で示したプロツク４０８を実行中は”１゛のま
まであり、その時いくら同期フラグをテストしてみたと
ころで１０″になつているはずがない。本発明はこの事
実に基づいたもので、一旦同期フラグをテストして″１
”であれば、すなわち共有資源使用中であれば、やみく
もに同期フラグをテストすることを避け、共有資源を用
いている１つの情報処理装置が同期フラグをりセツトす
るまでは、該同期フラグをテストしないようにしたもの
である。本発明は第８図の流れ図に示したように共有資
源を利用し終つた情報処理装置がプロツク４０９で同期
フラグを６０゛にした後プロツク８００で第７図中フリ
ツプフロツプ６４１〜６４８をりセツトし、この時点で
相互排他を要求している他の情報処理装置は再びプロツ
ク４０３，４０４により同期フラグをテストする。その
結果同期フラグカげＯ゛であればプロ゛ソク４０６〜４
０９、８００を実行し、その時点でもなお同期フラグが
”１゛であれば、情報処理装置の１つが同期フラグをり
セツトするまで、すなわちプロツク８００を実行するま
で同期フラグをテストすることなくプロツク４０２で持
ち状態になつている。以上詳しく説明してきたように本
発明によれば、少くとも２つ以上の情報処理装置および
これらのすべての情報処理装置からアクセスできる共有
記憶装置を有し、該共有記憶装置内に同期フラグを持つ
多重情報処理システムにおいて、同期をとるための共有
記憶装置へのアタセス回数を著しく減少させることがで
き、情報処理装置の通常の処理命令の読み出し処理、デ
ータの読み書き処理の効率の低下をほとんど防ぐことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術を示す図、第２図は第１図の動作を説
明するための流れ図、第３図は第１図の改善されたシス
テムを示す図、第４図は第３図の動作を説明するための
流れ図、第５図は第３図の一部の構成を示す図、第６図
は本発明の一実施例のブロツク図、第７図は本発明の一
実施例の主要部を示す図、第８図は本発明の一実施例の
動作を説明するための流れ図である。 ６０１〜６０８・・・・・・情報処理装置、６０４・・
・・・・共有記憶装置、６０５・・・・・・制御装置、
６０６，６０７・・・・・・共有資源、６４１〜６４８
・・・・・・フリツプフロツプ群。 ６５１〜６５８・・・・・・アンド回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の情報処理装置と、これらの情報処理装置によ
   つてアクセスされかつ１つ又は複数の番地が同期フラグ
   として用いられる共有記憶装置と、各情報処理装置から
   出力される前記同期フラグへの排他的アクセス要求信号
   に応答し、要求のあつた情報処理装置の中から１つを選
   択し、この選択された情報処理装置にアクセス許可信号
   を与える制御装置とを有する多重情報処理システムにお
   いて、前記制御装置内に、前記情報処理装置の夫々に対
   応して設けられたフリップフロップ群と、各情報処理装
   置から供給される各排他的アクセス要求信号を対応する
   フリツプフロップがセット状態のとき阻止するゲート回
   路群とを設け、前記アクセス許可信号が出力されたとき
   この信号が供給される情報処理装置に対応するフリップ
   フロップがセットされ、以後対応する情報処理装置から
   の排他的アクセス要求を無視することを特徴とする相互
   排他要求選択装置。 ２ フリップフロップ群は各情報処理装置によつてリセ
   ットされることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の相互排他要求選択装置。