JPS62169236A - キユ−管理機能を有する情報処理装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はマルチプログラミングを行なう処理装置におい
て、特に実行可能状態のタスクの管理をするためのレデ
ィキュー回路に関するものである。

（従来の技術） 従来、マルチプログラミングを行なう処理装置では、複
数の細かいプログラムをタスクという形で管理し、タス
クをその時々の状態に応じて切り替えて処理し、恰も複
数のタスクが兼列に処理されているかのように実行させ
、システム全体の性能を向上させている。通常このよう
な処理は、オペレーティングシステム（以下Ｏ８）と呼
ばれる制御プログラムによシ実現されているため、ソフ
トウェア処理が大半を占める。Ｏ８はマルチプログラミ
ングを実現するために数々の機能を備えているが、特に
重要な機能の一つにディスパッチング処理と呼ばれるも
のがある。ディスパッチング処理とは、複数のタスクの
中から最も優先順位の高いタスクを選択し、そのタスク
に実行権を与える処理で、Ｏ８処理の要ともなる処理で
ある。

゛また複数のタスクが走行する際、タスク間での共楢°
資源の排他的アクセスに関する問題などを回避するため
、Ｏ８はタスクに数々の状態域性を付加し、特定の状態
に置かれたタスクだけを実行可能状態として登録する。

ディスパッチング処理は登録された実行可能状態のタス
クを対象として、その中で最も優先順位の高いタスクを
選択して実行状態とする。この実行可能状態のタスクの
みが登録されたデータ構造を通常レディキューと呼ぶ。

第６図は、レディキューの構成の一例を示した図で一般
的にはメモリの一部領域がこれに割当てられる。本例で
はタスクの優先順位のレベルが４レベル（図中の１〜４
）で優先順位１のタスクＡとタスクＢの２つが実行可能
状態になっていることを示している。図中の矢印はアド
レスポインタを表わしており、アドレスポインタの指す
先は各タスクに関する情報を格納しであるメモリ領域の
アドレスとなりている。各領域は同様に次のタスクのア
ドレスを指し示すためのアドレスポインタによって指定
する。従ってこのようなアドレスポインタによるキュー
構造をとることによりて、実行可能状態のタスクが７デ
イキユーに登録された順番を記憶することが可能になる
。同様に、優先順位２のタスクＣとタスクＤが２つ、優
先順位３のタスクＥが１つ、優先順位４のタスクＦとタ
スクＧとタスクＨの３つが夫々実行可能状態になってい
ることを示している。レディキューの構成は、優先順位
のレベル数やアドレスポインタの構成などＯ８の設計力
式により様々な構成が考えられるが、本例のような構成
はマルチプログラミングを実現するためのレディキー−
構成とじてに一般的である。

ディスパッチング処理は、優先順位の最も高い優先順位
１の力からサーチし、実行可能状態のタスクが存在する
優先順位で最も早くレディキー−に登録されたタスクを
選択してそのタスクを実行状態とする。つまシ本例では
タスク人が選択され実行状態となる。

レディキューに対する操作はディスパッチング処理だけ
でなく、Ｏ８の他の処理の実行中にも頻繁に行なわれる
。例えはタスクが実行不可能状態になった時は、レディ
キューから削除しなけれはならない。その際はアドレス
ポインタの先頭から順次辿シタスクを捜し出して削除し
た後、アドレスポインタの前後の付替処理を行なう。ま
たレディキューに登録されていないタスクが新たに実行
可能状態になった時は、レディキューで該タスクの優先
順位に対応する位置のアドレスポインタを辿り、そのキ
ューの最後尾に登録する。Ｏ８の各処理においてレディ
キューに対する操作はかなシの頻度で行なわれるため、
レディキューの構成及びレディキュー操作力法はＯ８の
性能を決める上で非常に重要な要素となっている。

（発明が解決しようとする問題点） 上述したように、マルチプログラミングを実現するため
にＯ８は、管理している複数のタスクの内、実行可能状
態のタスクのみをレディキー−に登録し、ディスパッチ
ング処理で一部して実行可能状態のタスク中最も優先順
位の高いタスクを選択して実行状態にする処理を行なっ
ている。しかし処理の性質上、前述したように、レディ
キューの構成はメモリの一部の領域を割り当ているので
ディスパッチング処理はレディキューに対するソフトウ
ェア処理となる場合が多い。レディキュー操作はＯ８の
処理中の重要な一部分を占めているため、ソフトウェア
処理でのレディキュー操作に時間を要すると、Ｏ８全体
の性能の低下につながる。

以上の問題点を回避・するための一方法として、レディ
キューをハードウェア構成とし、レディキー−に対する
操作も簡単な制御信号を発生させるだけで実現できると
、レディキューへの登録、レディキューからの削除及び
ディスパッチング処理を非常に高速に行なうことが出来
るようになる。

しかしレディキューのハードウェア化は、第６図のよう
な構成のレディキー−をそのままハードウェア化すると
ハードウェア量が多くな、ｐ、ｏｓが管理しなければな
らないタスク数、または扱える優先ｊ畝位のレベル数が
増えるとその実現に非現実的となる。例えば優先順位が
８レベルで、管理するタスク数が１６個となると、同一
の優先＋１＠位に全タスクが割り当てられる可能性を考
慮すると、レディキューは８Ｘ１６＝１２８個のなんら
かの記憶手段を有さなければならない。このようなハー
ドウェア構成は、システムにおける他のハードウェアと
のバランスや、経済的な観点からみて現実的でない。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、マルチプログラミングを実現する処理装置に
おいて、複数のタスクを切り替えながら処理をする際に
使用されるレディキューハードフェア回路で構成し、か
つ前記複数のタスクを個々に識別するための記憶手段を
前記処理装置が扱う該タスクの総数だけ有し、前記記憶
手段の内容をクロックに基いて部分的にシフト動作させ
る制御部を具備している。

（実施例） 次に、本発明について図面を参照して説明する。

第１図は、本発明の一実施例で、レディキュー管理回路
を表わした図である。

インストラクションデコーダ１は、愼械語命令を入力し
マイクロプログラムメモリ２の先頭アドレスを発生する
。マイクロプログラムメモリ２は、各機械語に対応した
制御信号を発生させる。汎用レジスタ３は、レディキー
−操作のだめの情報を格納する領域で、ＲＯはレディキ
ュー制御部５に対する情報として、タスクの優先順位を
保持するため、のレジスタである。同様に、Ｒ１はタス
ク識別情報を保持するためのレジスタである。レディキ
ュー管理回路４は、本実施例の中心的部分で、レディキ
ー−制御部５とタスク識別情報格納部１０〜１７を有し
ている。

レディキー−制御部５は、マイクロプログラムメモリ２
からの制御信号２−２を受けて、タスク識別情報格納部
１０〜１７に対し制御信号を発生する。細かく分類する
と、制御部５−１．優先順位管理部５−２、シフト許可
信号発生部５−３、転送許可信号発生部５−４に分かれ
る。クロック９はタスク識別情報格納部１０〜１７に対
し供給され、タスク識別情報のシフト動作をするための
シフトクロックとなる。データバス６は、レジスタＲ＋
１に格納されているタスク識別情報を、タスク識別情報
格納ｓｌＯ〜１７に書き込む場合、またはタスク識別情
報格納部１０−１７からタスク識別情報を読み出し、レ
ジスタＲ１に格納する場合に識別情報の転送経路となる
。シフト許可信号７−１から７−８は、シフト許可信号
発生部５−３から供給され、タスク識別情報格納部　１
０〜１７のシフト動作を選択的に指定し、シフト許可を
得たタスク識別情報格納部のみがシフト動作可能となる
。転送許可信号８−１から８−８は、転送許可信号発生
部５−４から供給され、データバス６上のデータをタス
ク識別情報格納部へ転送することを、またはタスク識別
情報の読み出しデータをデータバス６上に乗せることを
許可する。

本実施は、Ｏ８が扱うタスク数を８個に想定した場合の
構成例で、８個のタスク識別情報格納部が直列にならん
でいる。従りて、８個のタスクを識別するためには、３
ピツトの情報で良く、データバス６及びタスク識別情報
格納部間のバスは、３ビツトバスとなる。

次にレディキューに実行可能状態となったタスクを登録
する場合、実行不可能状態となったタスクを削除する場
合、及びディスパッチング処理での動作説明を行なう。

第２図に、レディキューに実行可能状態となったタスク
を登録する場合の例で、登録前、登碌後のタスク識別情
報格納部１０〜１７を、夫々上段、下段に示しである。

上段のタスク識別情報格納部は、レディキューの先頭が
タスク識別情報格納部１２で、優先順位１、タスク識別
情報Ａのタスクがタスク識別情報格納部１２に格納され
、優先順位１１タスク識別情報Ｂのタスクがタスク識別
情報格納部１３に格納され、優先順位２、タスク識別情
報Ｃのタスクがタスク識別情報格納部１４に格納され、
優先順位２、タスク識別情報りのタスクがタスク識別情
報格納部１５に格納され、優先順位３、タスク識別情報
Ｅのタスクがタスク識別情報格納部１６に格納され、優
先順位４、タスク識別情報がＦのタスクがタスク識別情
報格納部１７に格納され、優先１１位４、タスク識別情
報Ｇのタスクがタスク識別情報格納部１０に格納されて
いることを示している。この状態で、優先順位２、タス
ク識別情報Ｈのタスクが実行可能状態になり、タスク識
別情報格納部に登録された結果を下段に示しである。

第４図は、第２図に対応し、レディキューに実行可能状
態となったタスクを登録する場合のＯ８内での制御をフ
ローチャートの形で示したものである。初めにレジスタ
ＲＯに登録すべきタスクの優先順位２を設定し、次にレ
ジスタＲ１にタスク識別情報Ｈを設定した後、登録命令
を発行する。

発行された登録命令の動作過程を第１図を用いて説明す
る。先ず登録命令は、インストラクシ、ンデコーダｌに
より解読され、マイクロプログラムメモリ２から制御信
号２−２としてレディキー−制御部５を制御すると同時
に、制御信号２−１によりレジスタＲＯのタスクの優先
順位情報を読み出す。また、制御信号２−１と２−３に
より、レジスタＲ１のタスク識別情報Ｈを、データバス
６上に乗せる。

指示を受けた制御部５−１は、レディキュー登録用の制
御信号を曖先順位管理部５−２、シフト許可信号発生部
５−３、転送許可信号発生部５−４に発生する。制御部
５−１から指示を受けた優先順位管理部５−２は、優先
順位２のタスクの登録であることから、タスク識別情報
格納部１１゜１２．１３，１４，１５のみのシフト動作
を実行すれば良いと判断し、その情報をシフト許可信号
発生部５−３に転送する。シフト許可信号発生部５−３
は、制御部５−１からの指示と、優先順位管理部５−２
からの情報から、シフト許可信号７−２　、７−３　、
７−４　、７−５　、７−６を発生する。この際シフト
許可信号７−７の供給されていないタスク識別ｔｉｖ報
格納部１６のＱ麹は、２０−ティング状態になっている
。−力、転送許可信号発生部５−４は、制（１ｉ１＠　
５−１と、優先順位管理部５−２からの指示で、転送許
可信号８−６を発生させることでデータバス６上のタス
ク識別情報Ｈを、タスク識別情報格納ｓ１５に供給する
。

以上説明した動作の結果、タスク識別情報格納部１１，
１２，１３，１４，１５のみがクロック９に同期してシ
フト動作を行ない、夫々か保持するタスク識別情報を１
つ先つタスク識別情報格納部へ転送する。最後尾のタス
ク識別情報格納部１５は、データバス６全通して、転送
されたタスク識別情報Ｈを格納する。優先順位管理部５
−２は、処理の結果レディキューの先頭が、タスク識別
情報格納部１２よシタスフ識別情報格納部１１に遷移し
たことの記録更新をする。

第３図は、実行不可能状態となったタスクを、レディキ
ューから削除する場合の例で、上段が削除前、下段が削
除後を示している。上段は、第２図の説明と同様の状態
で、優先順位２のタスクの内、タスク識別情報りのタス
クが削除された後の状態が下段となる。

第５図は、第３図に対応し、レディキューからに実行不
可能状態となったタスクを削除する場合のＯ８内での制
御をフローチャートの形で示したものである。初めにレ
ジスタＲＯに削除すべきタスクの優先順位２７設定し、
読み出し命令を発行する。その結果、レジスタＩ（、１
に読み出されたタスク識別情報が入る。削除すべきタス
クのタスク識別情報りとレジスタＲ１の内容を比較し、
一致しなければ再度読み出し命令を発行する。一致した
時点で、削除命令を発行する。

登録命令の時と同様に、発行された読み出し命令、及び
削除命令の動作過程を第１図に沿つて説明する。先ず、
発行された読み出し命令は、インストラクションデコー
ダ１により解読され、マイクロプログラムメモリ２から
制御信号２−２としてレディキュー制御部−５を制御す
ると、同時に、制御信号２−１によりレジスタＲＯのタ
スクの優先順位情報を読み出す。また制御信号２−１と
２−３により、データバス６上のタスク識別情報をレジ
スタＲ１に格納する。

指示を受けた制御部５−１は、タスク識別情報読み出し
用の制御信号を優先順位管理部５−２゜転送許可信号発
生部５−４に発生する。制御部５−１から指示を受けた
優先順位管理部５−２は、優先順位２のタスク識別情報
の読み出し動作でめることから、先ずタスク識別情報格
納部１４からの読み出しを指示する。転送許可信号発生
部５−４は、制御部５−１と、優先順位管理部５−２か
らの指示で、転送許可信号８−４を発生させることで、
タスク識別情報格納部１４のタスク識別情報Ｃをデータ
バス６上に乗せる。

１回目の読み出し命令で得たタスク識別情報は、タスク
識別情報格納部１４に格納されていた情報Ｃであるため
、Ｏ８の処理は、削除すべきタスク識別情報とは不一致
と判断し、再度読み出し命令を発行する。２回目の読み
出し命令でも上記と同様の動作過程を経て、優先順位管
理部５−２を制御する。指示を受けた優先順位管理部５
−２は、２回目の読み出し命令であることを判断し、タ
スク識別情報格納部１５の情報の読み出しを指示する。

転送許可信号発生部５−４は、制御部５−１と、優先順
位管理部５−２からの指示で、転送許可信号８−５を発
生させることで、タスク識別情報格納部１５のタスク識
別情報り全データバス６上に乗せる。

２回目の読み出し命令で得たタスク識別情報りは、削除
すべきタスクであるため、Ｏ８は続けて削除命令を発行
する。

削除命令の発行で、制御部５−１から指示を受けた優先
順位管理部５−２は、直前の読み出し命令実行時に指定
したタスク識別情報格納部１５の内容を削除すべきと判
断し、タスク識別情報格納部１５，１６，１７．１０の
みのシフト動作を実行する旨を、シフト許可信号発生部
５−３に指示する。シフト許可信号発生部５−３は、制
御部５−１からの指示と、優先順位制御部５−２からの
情報から、シフト許可信号７−６　、７−７　、７−８
．７−１発生する。

以上説明した動作の結果、タスク識別情報格納部１５，
１６，１７．１０のみがクロック９に同期してシフト動
作を行ない、夫々が保持するタスク識別情報を１つ先の
タスク識別情報格納部へ転送することで、タスク識別情
報格納部１５の情報りを削除する。優先順位管理部５−
２は、処理の結果、優先順位３の先頭が、タスク識別情
報格納部１６から１５へ、優先順位４の先頭が、タスク
識別情報格納部１７から１６へ夫々遷移したことの記録
更新をする。

次にディスパッチング処理での動作を説明する。

第２図の下段の状態、つまり優先順位ｌのタスク２個、
優先順位２のタスクか３個、優先順位３のタスクが１個
、優先順位４のタスクが２個、レディキー−に登録され
ている場合に、ディスパッチング処理を行なうと、優先
順位の最も高い優先順位１のタスクの内より早く実行可
能状態に遷移したタスクを選択するため、本例ではタス
ク識別情報格納部１１に格納されているタスク識別情報
Ａが選択される。

第１図に沿って動作の説明を行なう。ディスバ、チング
処理中に出されたディスパッチング命令は、インストラ
フシランデコーダ１により解読され、マイクロプログラ
ムメモリ２から制御信号２−２どしてレディキュー制御
部５を制御する。また制御信号２−１と２−３により、
データバス６上のタスク識別情報をレジスタ凡１に格納
する。

指示を受けた制御部５−１は、ティスバッチング処理用
の制御信号ｔ−優先顔位管理部５−２．転送許可信号発
生５５−４に発生する。制御部５−１から指示を受けた
優先順位管理部５−２は、それ以前に発行された登録命
令や、削除命令などの結果レディキューの先頭がタスク
識別情報格納部１１であることを記憶しているため、そ
の指示を転送許可信号発生部に対し出力する。転送許可
信号発生部５−４は、制御部５−１と、優先順位管理部
５−２からの指示で、転送許可信号８−１’ｆ−発生さ
せることで、タスク識別情報格納部１１のタスク識別情
報Ａをデータバス６上に乗せる。

以上説明した動作の結果、最も優先順位の高いタスクの
内、最も早く実行可能状態に遷移したタスクを選択し、
そのタスク識別情報をレジスタＩ（。

１に得ることかできる。Ｏ８は、ディスパッチング命令
を発行するだけで、次に制御を渡すべきタスクのタスク
識別情報を得ることができる。

（発明の効果） 以上説明したように本発明は、マルチプログラミング処
理をするためには、必須であるレディキューの構成ｔハ
ードフェアで実現することで、０Ｓ処理の中でもっとも
重要なディスパッチング処理や、Ｏ８中の他の処理に於
いても頻繁に実行されるレディキューへの登録、削除処
理がソフトウェア処理に比べ非常に高速に実現すること
が可能になる。

また、ただ単にレティキュー桐造をハードウェア量する
だけでなく、本発明のように、扱うべきタスク数分のタ
スク識別情報格納部と、タスク識別情報格納部に対して
シフト動作を部分的に選択して指定するための制御部を
有する構成を採ることで、最小のハードウェア量でレデ
ィキー−構造とその操作を実現することができ、マイク
ロコンビーータなどのように１チツプに集積する時など
、ハードウェア量が著しく制限されている場合には、本
構成の有効性はとくに大となる。

その上、本実施例では、優先順位が４レベルの場合を想
定しであるが、レディキー−制御部５の構造を変えるだ
けで、タスク識別情報格納部の構造を変化させることな
く優先順位のレベル数を可変にすることも可能で、シス
テム構成に柔軟性を持たせることが出来、本構成を採っ
たシステムの汎用性が増すという利点を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例のレディキュー管理回路図
である。 ｌ・・・・・・インストラクションデコーダ、２・・・
・・・マイクロプログラムメモリ、２−１〜２−３・・
・・・・制御信号、３・・・・・・汎用レジスタ、４・
・・・・・レディキュー管理回路、５・・・・・・レデ
ィキュー制御部、５−１・・・・・・制御部、５−２・
・・・・・優先順位管理部、５−３・・・・・・シフト
許可信号発生部、５−４・・・・・・転送杆可信号発生
部、６・・・・・・テータパス、７−１〜７−８・・・
・・・シフト許可信号、８−１〜８−８・・・・・・転
送許可信号、９・・・・・・クロック、１０〜１７・・
・・・・タスク識別情報格納部、 第２図は、レディキー−にタスク登録命令が出された時
の処理前、処理後のタスク識別情報格納部の状態図であ
る。 １０〜１７・・・・・・タスク識別情報格納部第３図は
、レディキューからのタスク削除命令が出された時の処
理前、処理後のタスク識別情報格納部の状態図である。 ｌＯ〜１７・・・・・・タスク識別情報格納部第４図は
、Ｏ８の処理の一部で、レディキー−に実行可能状態に
なったタスクを登録する場合のフローチャート、第５図
は、Ｏ８の処理の一部で、レディキューから実行不可能
状態になったタスクを削除する場合のフローチャート、
第６図は、従来のソフトウェア処理に於けるレディキュ
ーの構成図である。 ＄４　図 箒５　凹

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. マルチプログラミングを実現する情報処理装置において
   、プログラムを複数の細かいタスクに分割し、該複数の
   タスクを切り替えながら処理をする際に用いられ、実行
   可能状態のタスク群から成るレディキューを有し、さら
   に前記複数のタスクを個々に識別するための記憶手段を
   前記処理装置が扱うタスクの総数だけ有し、前記記憶手
   段がクロックにより部分的にシフト可能であることを特
   徴とするキュー管理機能を有する情報処理装置。