JPS62286155A

JPS62286155A - マルチｃｐｕ制御方式

Info

Publication number: JPS62286155A
Application number: JP13112686A
Authority: JP
Inventors: Yukio Ninomiya; 二宮　幸夫; Hiroshige Sumiki; 角木　裕成
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1986-06-05
Filing date: 1986-06-05
Publication date: 1987-12-12

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】３、発明の詳細な説明〈産業上の利用分野〉本発明は、複数台のＣＰＵを用いるシステムの制御方式
に関ずろ。

〈従来技術及び発明が解決しようとずろ問題点〉１台の
ＣＰＵを用いる通常のシステムにおいては、第６図に示
すように１台のＣＰＵ５１が複数のアプリケーションプ
ログラム５２．５２．　　とシステム内のＣＰＵタイム
やデバイスなどの資源管理や人出力を行うためのシステ
ムプログラム５３が時分割で実行される。この結果、同
時に実行するアプリケーションプログラム５２の数か増
加するに従って、各プログラムあたりのＣＰＵタイムが
減少し、画面応答速度の低下や所要時間の増大といった
弊害か発生する。

第６図に示すようなほぼ独立したシステム５１゜５１を
結合した疎結合のマルヂＣＰＵノステム（第７図）にお
いては、かかる弊害は軽減できる乙のの、システムにま
たがるプロセス間の通信やシステム間でのディスク等の
資源の共有のオーバーヘッドが増大するといった短所か
あった。

本発明の目的は、処理効率の高いマルチＣＰＵ制御方式
を提供することである。

く問題点を解決するための手段〉本発明に係るマルチＣＰＵ制御方式は、システムの資源
管理専用のＣＰＵを備えた資源管理手段と、アプリケー
ション実行専用のＣＰＵと、任意の物理アドレスの記憶
手段を任意の論理アドレスにマツプするための記憶管理
手段と、記憶手段とを備えた複数台のアプリケーション
管理手段とからなり、上記の記憶管理手段は、すべての
アブリケーンヨン苫理手段に属する記憶手段を該記憶管
理手段の属するアプリケーション管理手段の持つ任意の
論理空間にマツプでき、上記の各記憶手段は、各アプリ
ケーション管理手段に嘱するＣＰＵからのアクセスにつ
いて排他制御可能であり、上記の資源管理専用のＣＰＵ
は、上記のアプリケーション専用のＣＰＵからの資源管
理の要求を受けると、資源管理を実行する。

〈作　用〉複数台のアプリケーション実行専用のＣＰＵと資源管理
専用のＣＰＵとを用意し、負荷を分散する。

〈実施例〉以下、添付の図面を参照して、本発明の詳細な説明する
。

（ａ）システムの構成第１図は、本発明の実施例のシステムの構成を示す。マ
ルチＣ１”Ｕシステムにおいてマルチプロセスの動作環
境での処理スピードの低下を防ぐ目的で、資源管理を行
うための一台のプロセッサ１と複数のユーザーアプリケ
ーションプログラムを同時に実行さけるための複数台の
プロセッサ１１゜１１、・・・に負荷分散を行う。即ち
、このシステムは、一台のシステムプログラム実行専用
ＣＰＵ（Ｏ９ＣＰＵ）ｌと複数台のそれぞれのアブリケ
ーンヨンプログラム実行専用ＣＰＵ（ＡＰＣＰＵ）Ｉ　
ｌ。

Ｉｔ、・・・とで構成される。これにより、トータルで
の処理能力を増大させるとともに快適な実行環境の実現
を図る。

このシステムにおいて、システムプログラム実行専用Ｃ
Ｐ［１は、ＣＰＵタイムやシステム内のデバイスなどの
資源管理や人出力を行うためのシステムプロセス（ＳＹ
Ｓ）２を備え、また、ディスク３、メモリ・１等の記憶
装置に接続されている。

また、アブリケーンヨンプログラム実行専用ＣＰＵ１ｌ
は、複数のアブリケーンヨンプログラムＩ３、＋３．−
と、これらのプログラムを実行されるためのシステムプ
ロセス（ＳＹＳ’）＋２を備えている。

各アプリケーソジンプログラム実行専用ＣＰｔＪ１【は
、それぞれ、別のＣＰＵボード１５　（第２図）に搭載
される。ｃｐｕｚに関するハードウェアは、第２図に示
すように、次の機能を備えることが要求される。

（【）各ｃｐｕボート【５には、一つのＣＰｔＪｌｌと
任意の物理アドレスのメモリを任意の論理アドレスにマ
ツプするためのＭ　Ｍ　［Ｊ　（Ｍ　ｅｍｏｒｙＭａｎ
ａｇｅｍｅｎｔ　　Ｕｎｉｔ）　　ｌ　６と、主に自Ｃ
ｌ１ｌで使用するためのローカルメモリＩ７を有するこ
と。

（２）ローカルメモリ１７は、適当な管理単位（ページ
）に分割され、ＭＭＵ＋６を通してｃｐＵｌｌの持つ任
意の論理空間にマツプできろこと。

（３）ルｆＭＬＩＩ６は、自ポ′−ドのローカルメモリ
でなく他のＣＰＵボードのローカルメモリら自ＣＰＵの
論理空間にマツプ可能であること。

（各ＭＭＵ１６は、それぞれ、全ローカルメモリｌ　７
．１７．・・・に接続されている。）（１１）ローカル
メモリ１７は、自ｃｐｕとＯＩ！！ｃＰＵからのアクセ
スについて排他制御可能であること。

本実施例では、マルチＣＰＵ制御方式を用いるので、シ
ステムプロセスら各プロセッサごとに必要になる。０３
ＣＰｔＪｌ上のシステムプロセス（ＳＹＳ）２は、（１
）従来のシステムプロセスか持っていたすべての機能、
および、（２）ＡＩ’ＣＰＵｌ１．１１．・・と通信す
る機能とを備えている。

一方、一般に、複数のアプリケーションプログラムを同
時に実行するシステム（本実施例では、各ＣＰＵボード
１５）では、システム内でアブリケーンヨンプログラム
を管理するためにシステム内で実行中のプログラム数と
同数のシステムプロセス（ＳＹＳ）と呼ばれるデータセ
ットが生成される。第３図に示すように、ＡＰＣＰＵｌ
、Ｉの各プロセス（Ｓ　Ｙ　Ｓ’）は、従来と同様、プ
ログラム領域（コード部分およびデータ部分）３１、プ
ログラムから自由に使用できるユーザースタック領域３
２、メモリの使用情報や実行中のプログラム名などシス
テムがこのプロセスを管理するのに必要となる制御情報
格納領域３３およびユーザープログラムから依頼された
サービスをシステムが実行したり、システムがこのプロ
セスを管理するのに使用するシステムスタック領域とか
ら構成されているが、本実施例のマルチＣＰ（Ｊ制御方
式では、システムスタック領域は、０ＳＣＰＬＩＩ上の
システムプログラムが使用する領域３４と、ＡＰＣＰＵ
ｌｌ上のシステムプログラム１２が使用する領域３５と
からなる。比較のため、第３図の右側に従来のプロセス
の構成を示す。

本実施例では、このプロセス（ＳＹＳ’）１２の持つ機
能が極めて低くシステムプロセス（ＳＹＳ）２に完全に
従属していることが特徴であり、従来と大きく異なる。

即ち、プロセス（ＳＹＳ’）＋２は、（１）ＡＰＣＰＵ上で発生したすべての割り込み（シス
テムコール等のソフトウェア割り込み、メモリアクセス
フォールド割り込みその池）を０９ＣＰＵＩに伝達する
機能、（２）ＯＳＣＰＵＩからの指示によりＭ　Ｍ　ＩＪ情報
を書き換える機能（たたし、何をどこに汀くかはすべて
０ＳＣＰＵＩから指示される）、（３）　　０８ＣＰＵ
Ｉに指示されたアドレスからプログラムの実行を再開す
る機能を備えている。

この第２と第３の機能とを組み合わＵ”ることにより、
ＡＰＣＰＵＩ　Ｉ上のプロセス１２のスケジューリング
が可能となる。

アプリケーションプログラム実行中に必要となるデバイ
スに対する入出力などは、システムコールとしてシステ
ムプログラムへ伝達され、システムプログラムで処理さ
れる。従来のマルチＣＰＵシステムでは、単にアプリケ
ーションプログラムからシステムプログラムへ制御が移
りシステムプログラムか要求されたサービスを行った後
、再びアプリケーションプログラムに制御が移っていた
。

しかし、本ソステムにおいては、アブリケーンヨンプロ
グラムとシステムプログラムを実行するＣＰＵが異なる
ためＣＰＵ間で情報交換が必要となる。

この情報交換に時間を要すると、制御の効率が悪くなる
。そこで、第４図に示すように、ＡＰＣＰｕｌｌと０Ｓ
ＣＰＵＩｉ７）両方の論理空間４１゜４２に同一プロセ
スを写像する。論理アドレスと物理アドレスとの変換は
、ハードウェア（ＭＭ０１６）により行う。そして、Ｃ
ＰＵ間で転送するデータ量を最小にする。残りのＣＰＵ
間の情報交換は、両ＣＰＵが直接プロセス内のデータを
人出力することにより行う。

システムクールのパラメータの中には、アドレス情報も
含まれることがあり、この値としては一般にプロセス内
の論理アドレス値が使用される。

（物理メモリアドレスを使用するためにはどこかで論理
アドレス→物理アドレスの変換を行う必要があり、オー
バーヘッドとなること、および（反想記憶管理を行うシ
ステムにおいては、プロセスの論理空間と物理メモリの
対応関係はダイナミックに変化し物理メモリアドレスを
パラメータとすることか困難なためである。）そこで、
ＡＰＣＰＵｌｌが発したシステムコールを０９ＣＰＵＩ
で処理する間０８ＣＰＬＩＩの論理空間に６ＡＰＣＰＵ
１１上のプロセスを写像する。こうすることによりＡＰ
ＣＰ［ＪＩ　１から渡されたアドレス情報そのままの値
を使用してＯＳ　ＣＩ）　Ｕ　ｌ内の論理空間をアクセ
スするだけてＡＰＣＰＬＪＩ　Ｉ上のプロセス内の情報
をアクセス可能とできる。

また、プロセスを構成する領域のうち、主にどちらのＣ
ＰＵが使用するかてどちらのＣＰＵのメモリを使用する
かを決める。即ち、主にＡＰＣＰＵｌｌかアクセスする
アプリケーションプログラムＩ！、ユーザースタック３
２、ＡＰＣＰＵ用システムシステムスタック３５ＣＰＵ
Ｉ　１のメモリを主に、０ＳＣＰＵＩがアクセスするプ
ロセスごと制御情報３３．０９ＣＰＵシステムスタツク
３４に！：！０５ＣＰＵＩのメモリを使用する。これは
、異ＣＰＵのメモリアクセスには自ＣＰＵの時より時間
がかかるためであり、ハード上制約があるわけではない
。

（ｂ）マルチｃｐｕ制御第５図にシステムコール処理のフローを示す。

ＡＰＣＰＵＩ　１で、アプリケーションプログラム３１
を実行しているときに（ステップＰｉ）、プログラム実
行に必要となるデバイスに対する入出力などについて、
システムクールが発信されることがある（ステップＰ２
、第４図ａ）。このとき、スタックは、ユーザースタッ
ク３２からＡＩ”’ＣＰＵノステムスタソクに切り換え
られる。このシステムクールに対するサービス完了に応
じて、ＡＰＣＦｕｌｌのプロセス（ＳＹＳ’）＋２は、
ｏｓｃｐｕｉのプロセス（ＳＹＳ）２に通信しくステッ
プＰ２、第一４図ｂ）、システムコール要求を伝達する
。

このとき、システムコールを発したプロセスの識別番号
とＣＰＵ番号も転送される。そして、サービス完了の通
信がくるのを待機している（ステップＰ４）。

ｏｓｃｐｕｉのプロセス（ＳＹＳ）２のシステムプログ
ラムはＡＰＣＰＵＩ　Ｉからの通信を待っている（ＯＳ
　ＣＰ　Ｕシステムスタック３１１を使用する。）（ス
テップＰ１１）。上記のザービス要求の通信を受けると
、システムコール処理に必要な情報（システムコールの
種類、実行パラメータおよびデータ）を制御情報３３か
ら得て（第４図Ｃ）、処理要求を解析する（ステップＰ
１２）。そして、システムコールを実行しくステップＰ
１３）、システムコール実行結果（システムクールの終
了ステータスデータ）を制御情報３３に送る（第４図ｄ
）。次に、ＡＰＣＰＵＩ　１へシステムコールサービス
完了の通信を送り（ステップＰ１４、第４図ｅ）、ステ
ップｐＨに戻り待機状態になる。

ＡＰＣＰＵＩ　＋では、プロセス（ＳＹＳ’）＋２は、
この通信を受けると（ステップＰ４）、実行結果をセッ
トしくステップＰ５、第４図ｒ）、スタックをＡＰＣＰ
Ｕノステムスタック３５からユーザースタック３Ｉに切
り換え、アプリケーションプログラムの実行（ステップ
ＰＩ）に戻る。

従来のシステムコール処理では、同一のＣＰＵて処理を
行うので、第８図に示すように、アプリケーションプロ
グラムを実行しくステップＰ２１）、システムコールが
発信されろと（ステップＰ２２）、その処理を行い（ス
テップＰ２３）、実行結果をセットシ（ステップＰ２４
）、らとに戻る。この従来例と比較すると、本実施例は
システムコール処理専用のＣＰＵＩとアプリケーション
プログラム実行専用のＣＰＵＩ　１．１１．・・・とか
らなるシステムなので、Ｃｒ’ＵＩと各ＣＰＵＩＩ間の
情報交換のステップＰ３、ｐＨ、ＰＩ４、Ｐ４が必要に
なる。

転送ずへき情報量が多いと、オーバーヘッドが大きくな
り、処理効率が悪くなるので、転送される情報は、最小
限必要なしのに限られている。即ち、ステップＰ３、ｐ
Ｈでは、システムコールを発したプロセスの識別番号と
ＣＰＵ番号だけであり、ステップＰＩ４、Ｐ４では、シ
ステムコール終了の通知だけである。残りの情報交換に
ついては、前に説明したように、両ＣＰＵが直接プロセ
ス内のデータを入出力する。このため、ハードウェアに
よりＡＰＣＰＬＩＩＩとＡＰＣＰＵＩの論理空間に同一
プロセスを写像する。また、メモリを使い分けている。

〈発明の効果〉１台のシステムプログラム実行専用のＣＰＵと複数台の
アプリケーションプログラム実行専用のＣＰＵとでシス
テムを構成するので、システム全体での処理能力が増大
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例のシステム構成図である。第２図は、アプリケーションプログラム実行ｍＣＰＵホ
ードのブロック図である。第３図は、プロセスの構成を示す図である。第４図は、ンステムコールの実行と情報の配置の図であ
る。第５図は、プログラム実行のフローである。第６図と第７図は、それぞれ、従来の複数のアブリケー
ンヨンを行うンステムの構成図である。第８図は、従来のプログラム実行のフローを示す図であ
る。ｌ・・ノステムプログラム実行専用ＣＰＵ。１１．１１．・・・・・アブリケーンヨンプログラム実
行専用ＣＰＵ０特許出願人　　　　　ソヤーブ昧式会社代　　理　　人
　弁理士　前出　葆ばか２８苓３＝

Claims

【特許請求の範囲】

（１）システムの資源管理専用のＣＰＵを備えた資源管
理手段と、アプリケーション実行専用のＣＰＵと、任意の物理アド
レスの記憶手段を任意の論理アドレスにマップするため
の記憶管理手段と、記憶手段とを備えた複数台のアプリ
ケーション管理手段とからなり、上記の記憶管理手段は、すべてのアプリケーション管理
手段に属する記憶手段を該記憶管理手段の属するアプリ
ケーション管理手段の持つ任意の論理空間にマップでき
、上記の各記憶手段は、各アプリケーション管理手段に属
するＣＰＵからのアクセスについて排他制御可能であり
、上記の資源管理専用のＣＰＵは、上記のアプリケーショ
ン専用のＣＰＵからの資源管理の要求を受けると、資源
管理を実行するマルチＣＰＵ制御方式。