JPS62151942A - タスク切換え方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ｆａｌ　　発明の技術分野 本発明録、プログラムを細かいタスクに分割し時分割に
該タスクを中央処理装置ｔ（以下ＣＰＵ）に割り当て多
重に処理を行う方式（以下マルチタスキング）における
タスク切換え（以下タスクスイッチ）に関するものであ
る。

ｆｂｌ従来技術の問題点 マルチタスキングの実現は、通常オペレーティングシス
テム（以下Ｏ８）の中心となる機能（以下核）によシ行
なわれる。Ｏ８の核はＣＰＬＩに対する内外の割込み信
号やタスクからＯ８の機能を利用する手段（以下システ
ムコール）によシ起動されその機能をはたす。第１図は
Ｏ８の核の構成を示したもので、処理部１１として中断
処理部、内部処理部、ティスバッチ部の順に行なわれる
ことを示している。マルチタスキング°では、タスクス
イッチングが起こるたびに切υ換った時点の状態を退避
し次にＯ８によシ選択され実行再開された時切換った時
点の状態から再実行することが心安である。前記中断処
理部は切シ換シ時点の状態を退避するだめの処理である
。切シ換、！７時点で退避しなけれは万らない状態とし
ては、命令の実行手順を示すカウンタ（以下ＰＣ）、デ
ータレジスタ。

ブロク２ム状態＠（以下ＰＳＷ）などがあシ、これらの
状態は各タスク毎に割り描てられた退避領域（以下ＴＣ
Ｂ）内に格納される。内部処乃・部では各側込みまだは
各システムコールにカニ［４、したそれぞれの処理を行
う、ディスバッチ部は、ＯＳの核の処理として最後に位
置し、次に実行させるべきタスクを選択し該タスクに制
御’ｅ　ｉｌｌす。各タスクは実行の）１序を規定する
だめの優先Ｊ［位（以下プライオリブイ）を持ち、ディ
スバッチ部ｄ、プライオリティの最も筒いタスクを選択
し、該タスクのＴＣＢからＰＣ，データレジスタ、ＰＳ
Ｗなどの状態を復帰し該タスクに制御を渡す。この様に
ＣＰＴＪを時分割でマルチタスキングを実現するシステ
ムでは、Ｏ８の核の中断処理部における状態の退避とデ
ィスバッチ部における状態の復帰は必要不可欠の処理で
タスクスイッチ時には必らず実行される。システム全体
から見た場合、状態の退避及び復帰に要する時間は無駄
であシ従来の方式によるマルチタスキングでは、タスク
スイッチ時に資する時間には必らず状態の退避及び復帰
に要する無駄時間が付加されるという欠点を有していた
０ （Ｃ）　　発明の目的 本発明の目的は、前記ＰＣ，データレジスタ。

ＰＳＷなどのタスクスイッチ時に退避しなければならな
い状態をＣＰＵ実行中絶えず保持しておく手段（以下レ
ジスタバンク）を複数個備え且つレジスタバンクを切シ
換える手段を有しプライオリティの賜いタスクがレジス
タバンクを湯先的に利用することによシ、タスクスイッ
チング時の状態の退避と復帰を極力省略し、該状態の退
避と復帰に猥する時間の無駄を削減し、システム全体の
性能を向上させることにある。

（ｄｌ　　発明の構成 本発明はマルチタスキングでのタスクスイッチの処理に
おいて、レジスタバンクを複数（ｔ／＋Ｉ　ｌｔ＋え、
該レジスタバンクを切換えることにより前記タスクに制
御を渡す手段を有している処理装置において、前記タス
クが前記保持手段を利用しているか否かを識別する手段
を備え、前記タスクの優先順位に基つき優先順位の高い
タスクが優先的に前記保持手段を利用し、且つ該保持手
段を利用しているタスクのうち最低優先順位をもつタス
クと該タスクが利用している前記保持手段を検知する手
段を備えていることを特徴としている。

＋ｅ）　　発明の実施例 第２図は本発明によるシステム構成図で、ＣＰＵ１とプ
ログラムメモリ２とデータメモリ３からなる。ＴＣＢ４
はタスクの個数だけ存在しデータメモリ中に割り当てら
れる。プログラムメモリ２はＯ８の核とタスクのコード
を含む。レジスタバンク（以下単にバンク）５はＣＰＴ
Ｊ　１に含まれ複数個存在し、該複数個存在するバンク
の内、いずれか１つのバンクがＣＰＵの実行状態を保持
している。第３図は前記ＴＣＢの構成を示した図で、対
応するタスクがバンクを利用しているか否かを示すフラ
グＵＦ、バンクを利用していた場合の該バンク番号ＢＮ
ＫＮｃＬ、対応するタスク番号ＴＡＳＫｔ１該タスクに
与えられたプライオリティＰＲＩＯＲＩＴＹ、その他Ｏ
８の核がマルチタスキングを実現する上で必要となる情
報ＭＩ及びタスクスイッチ時に退避しなければならない
状態の退避エリアとしてアキュムレータＡＣ，データレ
ジスタＤＯ〜Ｄｕ　、ＰＳＷ、ＰＣを含んでいる。第４
図はバンクの構成例であシ、アキュムレータＡＣ，デー
タレジスタＤＯ〜Ｄｕ　、ｆ’ｓＷ、ＰＣを含み、前記
第３図１“ＣＢの退避エリアと対応しておシ、タスクス
イッチ時退避し耽けれはならない状態を総て含んでいる
。

第５図はバンクが４個ある場合のバンク切換え方式の例
で状態保持エリアｌは第４図で示したバンク？：４個含
んでいる。豊込み用バス２は状態保持エリアｌの任意の
バンク内の任意のレジスタの書込みデータ用バスで読出
し用バス３は、状態保持エリアｌの任意のバンク内の任
意のレジスタからの読出しデータ用バスである。１−き
込み許可信号４は、任意のレジスタへ書き込みを許ｂ」
するだめの信号で、読みｌｊ　Ｌ許可信号５は、任意の
レジスタからの読み出しを許可するだめの信号である。

バンク切換え制御レジスタ６は、バンク切換え命令によ
って操作されるレジスタで本例の場合４個のバンクの内
それか１つを選択するだめのレジスタである。レジスタ
選択許可信号９は、バンク内レジスタ選択器８を有効に
するか無効にするかの信号で、バンク内レジスタ選択器
８は１つのバンク内でどのレジスタを選択するかの選択
１ｇ号７に基づき、前記レジスタ選択許可信号９が発生
されている時だけバンク内の各レジスタを選択するだめ
の信号を発生する。バンク切換え時の動作では前記バン
ク切換え命令により、前記バンク切換え制御レジスタ６
が書きかわシ、書きかわることによシ選択バンクも変更
され、変更後の該選択バンクのＰＣに制御が移シ、該Ｐ
Ｃよシ実行が再開される。バンクを複数個持たない処理
装置症で、マルチタスキングを実現する場合、第１図に
示したようＶＣ、タスクスイッチ時状態の退避と状態の
復帰を必らず行う必要があったが、本実施例のようにバ
ンクを複数個持っている処理装置においてはタスク走行
時の状態を保持する手段が複数個あることと等価であり
、状態の退避と復帰動作を実行せずしてタスクスイッチ
を実現することが可能である。バンクがタスク数分だけ
存在すればタスクスイッチ時の状態の退避と復帰を行う
必要はないが、実際にタスク数分だけバンクを持つこと
は現実的でなく、通常タスク数に対してバンクの数は少
なく限定される。マルチタスキングでタスクスイッチを
行う場合通常タスクの持つプライオリティを基準として
行なわれ、プライオリティの高いタスクが優先的に選択
され実行権を得る。従って、プライオリティの高いタス
クの状態がバンクを優先的に占めることでタスクスイッ
チ時の状態の退避と復帰の回数をおさえ、退避と復帰に
要していた時間を削減することができシステム全体の処
理能力の向上を図ることが可能となる。本発明はプライ
オリティの高いタスクに優先的にバンク利用権を与え、
状態の退避と復帰の回数を最も少なくするためのアルゴ
リズムを提供するものである。第６図はバンクとバンク
を利用しているタスクの対応を示すデータ構造（以下Ｂ
Ｔ）と該１３Ｔの中で最低プライオリティのタスクを持
つバンクに関する情報を有するデータ構造（以下ＬＬ’
Ｔ）からなる。該ＢＴ及び該ＬＰＴも前記第２図のデー
タメモリ３に割り付けられる。前記ＢＴはバンクの数が
ｎ個存在した場合ｎ個の要素からなる構造で、各要素は
対応するバンクを利用しているタスクのタスク番号とタ
スクのプライオリティを保持している。タスク番号はタ
スク毎に一意に与えられている番号で前記第３図ＴＣＢ
中のＴＡＳＫＩＶｋＬで示されるエリアに格納されてい
る。寸だ前記ＬＰＴは、前記ＢＴの中で最もプライオリ
ティの低いタスクの情報が保持されているバンクのバン
ク査刊か若しくはどのタスクも利用していないバンクの
バンク番号と、前記最低プライオリティを有したタスク
のプライオリティとバンクが総てタスクに専有されてい
るか否かの情報ＦＦ’ＬＧを保持している。ＦＦＬＧは
ＯＮの時バンクを総てタスクが利用しておシ、ＯＦＦの
時まだ空きバンクが存在していることを示している。第
７図は本発明における各タスクに制御を渡す場合の処理
アルゴリズムで前記ディスバッチ部でその時点で最も高
いプライオリティのタスクを選択した後、該タスク（以
下選択タスク）に制御を渡す処理を示している。本処理
の最初では選択タスクのＴＣＢを参照し、ＴＣＢ中のＵ
ＰがＯＮならば、ＴＣＢ中のＢＡＮＫＮｌ［Ｌで示され
るバンクにバンク切換え命令を実行することで制御を渡
す。ＩＪＦがＯＦＦの時は、前記ＬＰＴ中のｌｉ’　Ｆ
　Ｌ　Ｇを参照し、ＦＦ’ＬＧが０ＦＩＩ゛の時はまだ
バンクが総て専有されていないため、選択タスクのＴＣ
Ｂ中の退避エリアの状態を前記Ｌ　Ｐ　Ｔのバンク番号
で示されるバンクに復帰する。バンクが総て専有されて
いない時ＬＰＴのバンク番号は空きバンクのバンク番号
であるため’Ｉ’　ＣＢの退避エリアの状態を即復帰さ
せることが出来る。次に前記処理によシ専有されたバン
クの＝　ｌ〇− バンク番号がｎでない時、前記処理によシバンクが専鳴
されても全バンクはまだ使用されていないため、該バン
ク番号を１つ増加した値を新バンク番号としてＬ　Ｐ　
’ｌ’のバンク番号とし選択タスクのＴＪＦをＯＮとし
バンク切換え命令を実行し選択タスクに制御を渡す。Ｌ
ＰＴのバンク番号がＨの時、前記処理によシバンクが総
て専有されたため、ＢＴをザーチし最低プライオリティ
のタスクが占めているバンクの番号を得てＬＰ’ｌ’に
該バンク番号と該最低プライオリティを格納しＦＦＬＧ
をＯＮにする。その後選択タスクのＵｆ”をＯＮとしバ
ンク切換命令を実行し選択タスクに制御を渡す。次にＬ
ＰＴのＦ’ＦＬＧがＯＮであった場合、この時は総ての
バンクがタスクによシ専有されておシ、この場合のＬＰ
Ｔ中のバンク番号は最もプライオリティが低いタスクが
占めているバンクのバンク番号であシ、該バンク番号で
示されるバンクの情報をＢＴ内で該バンク番号が対応す
る要素内のタスク番号で示されるタスクのＴＣＢ中の退
避エリアに退避した後、ＴＪＦをＯＦＦとする。Ｕ　Ｆ
をＯ１″Ｆとすることで該タスクはバンクを利用してい
ないことになる。その後、選択タスクのＴＣＢ中の退避
エリアの情報を前記バンクに復帰する。次に選択タスク
のプライオリティとＬＰＴ内のプライオリティを比較す
る。■は洒択タスクのプライオリティがＬＰＴ内のプラ
イオリティ以上であることを示している。■は選択タス
クのプライオリティがＬＰＴ内のプライオリティよシ低
いことを示している。この時点のＩ、ＰＴのプライオリ
ティはバンクを占めている全タスクのプライオリティで
最も低いものを保持しているため、■の場合、選択タス
クのプライオリティと該タスクが利用しているバンクの
番号をＬＰＴに格納した後選択タスクの１．ＩＰをＯＮ
にし、バンク切換え命令を実行することで選択タスクに
制御を渡す。■の時は、選択タスクのプライオリティが
その時点でバンクを占めているタスクで最も低いプライ
オリティに等しいか又は高いため、ＢＴを見て最低プラ
イオリティを得て、該最低プライオリティと対応するバ
ンク番号をＬＰＴのプライオリティとバンク番号に格納
した後、選択タスクのＵＰをＯＮにしバンク切換え命令
を実行することで選択タスクに制御を渡す。

本処理アルゴリムを前記ディスバッチ部に適用すること
によシ第８図に示すようにＯ８の構成が内部処理部とデ
ィスバッチ部のみとなシ、第１図に示すような中断処理
部による中断処理を行う必要がなくなシ、内部処理実行
後ディスバッチ部で選択タスクの状況を判断した後、必
要な場合だけ状態の退避と復帰を実行すれはよい。

（ｆｌ　　発明の効果 本実施例のように、ＣＰＵ実行状態を絶えず保持するバ
ンクを複数個持ち、且つバンク切換え命令によりバンク
を切換えると同時に切換えた先のバンク状態から川」実
行を再開することができる処理装置で、各タスクがバン
クを第１］用しているか否かを知る手段を持ち、各タス
クのプライオリティを識別し、高いプライオリティのタ
スクに優先的にバンク利用権を与える処理アルゴリズム
を用いることで、タスクスイッチ時の状態の保持をする
ための退避または復帰動作を、バンクを利用していない
タスクが選択された時だけ行なえばよく。

従来必らず行なっていた状態の退避と復帰に要していた
無駄時間を大幅に削減出来るようになる。

またプライオリティの高いタスクにバンク禾１用権を与
えるアルゴリズムを本実施例のように実現することで、
プライオリティの低いタスクが選択され、バンク利用状
態の変更が必要となった場合でも、状態を退避すべきタ
スクと該タスクが利用しているバンクを即知ることがで
き、しかもその時点で最も低いプライオリティのタスク
を退避すべきタスクの対象とするため、システム全体の
動きから見た場合、状態の退避及び復帰の回数を削減す
ることができる。このようにマルチタスク実行環境にお
いて本発明によるアルゴリズムを適用することでタスク
スイッチ時の状態の退避及び復帰に要する時間の無駄を
大幅に削減することができ、システム全体の性能向上に
非常に貢献することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＯ８の核の構成図。 第２図は本発明によるシステム構成図。 １・・・・・・ＣＰＵ、ｚ・・・・・・グログ２ムメモ
リ、３・・・・・・データメモリ、４・・・・・・Ｔｃ
Ｂ、５・・・・・・レジスタバンク 第３図はＴＣＢ構成図。 第４図はレジスタバンク構成図。 第５図はレジスタバンクとレジスタバンク切換えのハー
ドウェア構成例で、 １・・・・・・状態保持エリア、２・・・・・・書込み
用バス、３・・・・・・読出し用バス、４・・・・・・
書込み許可信号、５・・・・・・読出し許可信号、６・
・・・・・バンク切換えｔｌｉｌ、ｌ　’ＩｆＱ＋レジ
スタ、７・・・・・・選択信号、８・・・・・・バンク
内しジスタ選択器、９・・・・・・レジスフ辿択Ｗト可
信号第６図は、レジスタバンクとレジスタバンク構成図
しているタスクの対応を示すデータ構造と最低プライオ
リティのタスクが利用しているバンクに関する情報を有
するデータ構造である。 第７図は本発明における各タスクに制御を渡す場合の処
理アルゴリズム。 第８図は本発明によるＯ８の核の構成図。 茅３ｆＪ 茅　Ｚ　前

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. プログラムを細かい処理単位（以下タスク）に分割し、
   時分割に該タスクを中央処理装置に割り当て多重に処理
   を行う方式における該タスクの切換え方式において前記
   タスク切換え時に保持しなければならない情報を中央処
   理装置実行中絶えず保持しておく手段を複数個備え、該
   保持手段を切換えることにより前記タスクに制御を渡す
   手段を有している処理装置において、前記タスクが前記
   保持手段を利用しているか否かを識別する手段を備え、
   前記タスクの優先順位に基づき優先順位の高いタスクが
   優先的に前記保持手段を利用し、且つ該保持手段を利用
   しているタスクのうち最低優先順位をもつタスクと該タ
   スクが利用している前記保持手段を検知する手段を備え
   ていることを特徴としたタスク切換え方式。