JPS6321941B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (1) 発明の技術分野 本発明は共用ロツク制御方式、特にマルチプロ
セツサシステムにおけるいわゆるスピンタイプロ
ツクによる資源の逐次化制御方式において、共用
による同時使用を可能にした共用ロツク制御方式
に関するものである。

(2) 技術の背景 マルチプログラミングやマルチプロセツシング
が行われるデータ処理システムにおいては、例え
ばメモリやメモリ内の制御ブロツク等の各種シス
テム資源を一時的に１つの処理部に占有させるこ
とにより、複数の処理部が競合して使用すること
による矛盾の発生を防止することが行われてい
る。このような処理を資源の逐次化処理という。

例えば、シングルプロセツシングのときには、
割込み禁止にしておけば、CPU時間を独占的に
継続して使用できるので、例えば制御ブロツク等
のシステム資源の内容は変化しないことが保証さ
れる。しかし、第１図図示の如く、マルチプロセ
ツシングのときには、単に一方の処理装置CPU
−Ａを割込み禁止にしただけでは、他方の処理装
置CPU−Ｂからの主記憶装置MSU等の参照・更
新は可能であり、CPU−Ａが制御ブロツクTBL
を使用中であるにもかかわらず、CPU−Ｂがそ
の制御ブロツクTBLの内容を変更してしまう可
能性がある。このような事態を防ぎ、システム資
源を処理の区切り毎に順番に使用するようにする
ために、ロツク制御などの逐次化処理が必要とさ
れている。なお、第１図中MCUは主記憶制御装
置であり、PSWはプログラムステータスワード
である。

(3) 従来技術と問題点 従来、逐次化処理方式としては、例えば
ENQ／DEQマクロによるキユーイング処理方式
や、スピンタイプによる排他ロツク制御が用いら
れていた。

第２図は従来のENQ／DEQマクロによる処理
方式の例を示す。このENQ／DEQマクロによる
処理方式によれば、システム資源の共用的使用ま
たは排他的使用のいずれかを指定して処理するこ
とが可能で、例えばタスク１がシステム資源４を
使用するときには、共用モードまたは排他モード
のいずれかを指定し、ENQマクロを発行して
ENQ処理部２を起動する。ENQ処理部２はシス
テム資源４に対応して設けられたキユーターミナ
ル５に他の使用要求の制御表６−１，６−２，…
がキユーイングされているかどうかを判定し、待
ちキユーがある場合には、当該タスク１の使用要
求の制御表６−３をキユーイングするとともに当
該タスク１を待ち状態にする。待ちキユーがない
場合には、システム資源４が使用中であるかどう
かを判定して、使用中でない場合および共用モー
ドで使用中であつてタスク１の要求も共用使用で
ある場合に限り、システム資源４が割当てられる
ようにされ、他の場合には待ちキユーにキユーイ
ングされる。

タスク１はシステム資源４の使用が終了したな
らば、DEQマクロによつてDEQ処理部３を起動
する。DEQ処理部３はシステム資源４の使用多
重度を１減算し、０になつたときに待ちキユーが
あれば、その待ちタスクを起動するなどの処理を
実行する。

該方式によれば、共用モードで使用する複数の
タスクが、１つのシステム資源を同時に使用する
ことができ、かつ割込み可能状態のまま使用でき
るという利点があるが、処理が極めて複雑であ
り、ダイナミツク・ステツプ数が増大し処理速度
が遅くなるという欠点や、待ち状態にある処理部
の再起動制御のために、発行はタスクに限られる
という欠点がある。

第３図は従来の排他ロツク制御方式の例を示
す。主記憶装置MSUにはシステム資源４に対応
してロツクワード７が設けられる。例えば、
CPU−Ａがシステム資源４を使用する場合には、
まずロツク処理部８を起動する。ロツク処理部８
はロツクワード７の内容が０であるかどうかを判
定し、もし０でなければ、他の処理装置が使用し
ていることを意味するので、外部割込みを割込み
可能にして、再度ロツクワード７が０であるかど
うかの判定を判定結果が０になるまで繰り返す。
同じ命令を繰り返し実行してロツクが解除される
まで待つこととなるため、このようなタイプのロ
ツクはスピンタイプ・ロツクと呼ばれる。

ロツクワード７が０であれば、ロツクワード７
に自分の処理装置（CPU−Ａ）の０でない識別
子を格納し、他の処理装置のシステム資源４の使
用を禁止するようにされる。この識別子の格納に
は、例えばCS（COMPARE AND SWAP）命令
またはCDS（COMPARE DOUBLE AND
SWAP）命令などが用いられ、この命令実行中
に他の処理装置（例えばCPU−Ｂ）がロツクワ
ード７にアクセスするのを抑止するようにされ
る。

CPU−Ａはシステム資源４の使用を終えたな
らば、アンロツク処理部９を起動し、アンロツク
処理部９はロツクワード７を０に戻す。CPU−
Ａがシステム資源４を使用している間に他の処理
装置がシステム資源４の使用を要求していれば、
ロツクワード７が０になつた時点で使用可能とな
る。

上記排他ロツク制御方式によれば、システム資
源に対しロツクがかかつていない場合には処理効
率はよく、しかも制御が簡単であるが、ロツクが
すでにかかつている場合には、ロツク獲得の待ち
時間だけ処理装置は遊ぶこととなり、無駄が生じ
ることとなる。

(4) 発明の目的 本発明は上記問題点の解決を図り、上記ロツク
獲得の待ち時間を減小させ、簡易で効率のよいロ
ツク制御方式を提供することを目的としている。

(5) 発明の構成 上記目的達成のため、本発明はスピンタイプの
ロツクを行う制御方式において、共用のロツクを
可能としたものである。資源要求元は資源の内容
を変更しない場合（例えば制御ブロツクを参照す
る場合等）には共用モードでロツクし、資源の内
容を変更する場合（例えば制御ブロツクの内容を
更新する場合）には排他モードでロツクすればよ
い。共用モードにおいては同時使用が可能とな
る。すなわち、本発明の共用ロツク制御方式は、
マルチプロセツサシステムにおける資源の各プロ
セツサ間逐次化使用を制御するロツク制御方式に
おいて、(a)各システム資源対応に、その資源に対
し、あるプロセツサが資源の内容を変更する排他
使用要求を出しているか否かの排他ロツク情報が
設定される排他ロツク表示部と、(b)各システム資
源対応に、その資源に対し、各プロセツサが資源
の内容を変更しない共用使用要求を出しているか
否かの共用情報が設定される共用表示部と、(c)あ
るシステム資源に対する共用使用要求に対し、上
記排他ロツク表示部が排他ロツク中でないことを
示すとき、当該要求に出したプロセツサに該当す
る上記共用表示部に共用情報を設定して、その資
源の共用使用を許可し、上記排他ロツク表示部が
排他ロツク中であることを示すとき、該排他ロツ
クの解除を待つた後、上記共用表示部に共用情報
を設定して、その資源の共用使用を許可する共用
要求処理部と、(d)資源の共用使用の終了時に、当
該使用したプロセツサに該当する上記共用表示部
における共用情報を解除する共用終了処理部と、
(e)あるシステム資源に対する排他使用要求に対
し、上記排他ロツク表示部が排他ロツク中でない
ことを示すとき、該排他ロツク表示部に排他ロツ
ク情報を設定し、上記排他ロツク表示部が排他ロ
ツク中であることを示すとき、その排他ロツクの
解除を待つた後、該排他ロツク表示部に排他ロツ
ク情報を設定し、上記共用表示部に、共用情報が
設定されていないことを条件として、その資源の
排他使用を許可する排他要求処理部と、(f)資源の
排他使用の終了時に、上記排他ロツク表示部にお
ける排他ロツク情報を解除する排他終了処理部と
を備えたことを特徴としている。

(6) 発明の実施例 以下図面を参照しつつ説明する。

第４図は本発明の一実施構成、第５図は本発明
に係る制御の説明図を示す。図中、符号４および
７は第３図に対応し、１０は共用フラグ部、１１
は共用要求処理部、１２は共用終了処理部、１３
は排他要求処理部、１４は排他終了処理部を表わ
す。

第４図において、システム資源４は例えば制御
ブロツク等の資源であつて、更新される場合には
逐次化して処理される必要があるものである。こ
のシステム資源４に対応して排他制御のためのロ
ツクワード７が設けられる。該ロツクワード７が
０である場合には、システム資源４は排他モード
で使用されていないことを示し、ロツクワード７
が０でない場合には、現在システム資源４を排他
モードで１つの処理装置だけが占有して使用して
いるか、または他の処理装置が共用モードで使用
しているため、排他モードの使用要求を出してい
る１つの処理装置が待ち状態にあることを示して
いる。

また、システム資源４に対応して共用フラグ部
１０が設けられ、共用フラグ部１０には各処理装
置（CPU−Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）毎に共用フラグが
割当てられる。この共用フラグ部１０の共用フラ
グがオンであるときには、その共用フラグに対応
する処理装置が、システム資源４を共用モードで
使用していることを示す。共用フラグがすべてオ
フであれば、システム資源４を共用モードで使用
している処理装置はないことを示していることに
なる。

共用要求処理部１１は資源を共用モードで使用
する処理装置に起動され、その資源の共用モード
による使用が認められる場合、すなわちその資源
が排他モードで使用されていないこと、および排
他モードの使用要求を出している他の処理装置が
存在しないことを条件として、制御を要求元の処
理装置に戻し、その資源を使用できるようにする
ものである。もし、上記の条件が満足されない場
合には条件が満されるまで待ち続けるようにされ
る。共用終了処理部１２は、資源の共用モードの
使用が終了した場合に、その処理装置に起動さ
れ、後処理を行うものである。

排他要求処理部１３は、資源を排他モードで使
用する処理装置によつて起動され、その資源の排
他モードによる使用が認められる場合、すなわち
その資源が排他モードでも共用モードでも使用さ
れていないことを条件として、制御を要求元の処
理装置に戻し、その資源を排他モードで使用でき
るようにするものである。もし、上記の条件が満
足されない場合には、条件が満されるまで待ち続
けるようにされる。排他終了処理部１４は排他モ
ードの使用が終了した場合に、その処理装置に起
動され、後処理を行うものである。

次に第５図に従つて制御の詳細を説明する。

共用要求処理部１１は、処理装置（例えば
CPU−Ａ）によつて起動されると、まず第５図
図示処理によつて、要求されたシステム資源４
の共用フラグ部１０にアクセスし、CPU−Ａに
割り付けられた共用フラグをオンにする。次に処
理によつてロツクワード７が０であるかどうか
を判定する。ロツクワード７が０であれば、排他
モードで使用する他の処理装置は現時点で存在し
ていないので、要求元に制御を戻し、システム資
源４の共用モードによる使用を認める。ロツクワ
ード７が０でなければ、システム資源４は他の処
理装置によつて現在排他モードで使用されている
か、または既に排他モードの使用要求が出されて
いることになるので、処理によつて、共用フラ
グ部１０の処理でオンにした共用フラグを一旦
オフに戻し、処理によつてロツクワード７が０
になるまで判定を繰り返して待つ。ロツクワード
７が０になつたならば、処理に戻り同様に処理
を繰り返す。

処理装置（CPU−Ａ）は、システム資源４の
使用を終えたならば共用終了処理部１２を呼び出
す。共用終了処理部１２は、第５図図示処理に
よつて共用フラグ部１０のCPU−Ａに割り付け
られた共用フラグをオフにして制御を戻す。

システム資源４の内容を変更するような処理を
行う処理装置（例えばCPU−Ｂ）は、システム
資源４を独占的に確保する必要がある。そのよう
な場合には、使用前に排他要求処理部１３を呼び
出すようにされる。排他要求処理部１３は、まず
第５図図示処理によつてロツクワード７が０で
あるかどうかを判定する。他の処理装置が排他モ
ードで使用していれば０ではないので、例えば処
理によつて、当該処理装置（CPU−Ｂ）に対
する外部割込みを割込み可能にして、また処理
に戻りロツクワード７が０になるまで判定を繰り
返す。

処理による判定結果が０であれば、処理に
よつてロツクワード７に処理装置（CPU−Ｂ）
の識別子を格納する。なお、必ずしも識別子であ
る必要はなく、０以外の値であればよいが、識別
子を格納しておけば異常発生時の原因究明に役立
つことがあり便利である。ロークワード７の代わ
りに１ビツトの排他ロツクフラグを設け、それを
オン／オフすることによつて制御しても、勿論よ
い。処理による判定と処理の実行との間に、
例えば他の処理装置がロツクワード７にアクセス
しないようにするために、例えば処理の判定と
処理とを同時に実行する上述のCS命令または
CDS命令が用いられる。

次に処理によつて共用フラグ部１０のすべて
の共用フラグがオフであるかどうか、すなわちシ
ステム資源４が共用モードで現在使用されていな
いかどうかを判定する。もし、オンの共用フラグ
があれば、処理の判定を繰り返し、共用モード
によるシステム資源４の使用が終了するまで待ち
続ける。この場合、既にロツクワード７には識別
子が格納されているので、新たな共用モードによ
る使用要求が、CPU−Ｂの排他モードによる使
用要求よりも優先することはない。

すべての共用フラグがオフになつたならば、要
求元に制御が戻され、独占してシステム資源４を
使用することが許される。排他モードによる使用
が終了したならば、必ず排他終了処理部１４を呼
び出すようにされ、排他終了処理部１４は、処理
によつてロツクワード７を０に戻す。この間
に、例えば他の処理装置がシステム資源４に対す
る共用モードまたは排他モードによる使用要求を
出し、待ち状態にあつたとしても、排他終了処理
部１４から例えばENQ／DEQマクロによる制御
の場合などのように、わざわざ待ち状態にある処
理装置に通知する必要はない。ロツクワード７を
０にするだけで、他の処理装置は排他モードの使
用が直ちに検知できるからである。

(7) 発明の効果 以上説明した如く、本発明によればスピンタイ
プのロツクであつても、共用モードによる複数の
処理装置のシステム資源の同時使用が可能とな
り、ロツク獲得の待ち時間が大幅に削減される。
すなわち、従来、システム資源の内容を変更しな
いような、例えば制御ブロツクの参照といつた処
理についても必ず排他的となるようにされていた
が、本発明によれば、真に必要な場合以外には無
用の待ちにならないので処理装置の効率的な使用
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はマルチプロセツサのシステムにおける
資源競合の説明図、第２図は従来のENQ／DEQ
マクロによる処理方式の例、第３図は従来のロツ
ク制御方式の例、第４図は本発明の一実施例構
成、第５図は本発明に係る制御の説明図を示す。 図中、４はシステム資源、７はロツクワード、
１０は共用フラグ部、１１は共用要求処理部、１
２は共用終了処理部、１３は排他要求処理部、１
４は排他終了処理部を表わす。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ マルチプロセツサシステムにおける資源の各
   プロセツサ間逐次化使用を制御するロツク制御方
   式において、 各システム資源対応に、その資源に対し、ある
   プロセツサが資源の内容を変更する排他使用要求
   を出しているか否かの排他ロツク情報が設定され
   る排他ロツク表示部７と、 各システム資源対応に、その資源に対し、各プ
   ロセツサが資源の内容を変更しない共用使用要求
   を出しているか否かの共用情報が設定される共用
   表示部１０と、 あるシステム資源に対する共用使用要求に対
   し、上記排他ロツク表示部が排他ロツク中でない
   ことを示すとき、当該要求を出したプロセツサに
   該当する上記共用表示部に共用情報を設定して、
   その資源の共用使用を許可し、上記排他ロツク表
   示部が排他ロツク中であることを示すとき、該排
   他ロツクの解除を待つた後、上記共用表示部に共
   用情報を設定して、その資源の共用使用を許可す
   る共用要求処理部１１と、 資源の共用使用の終了時に、当該使用したプロ
   セツサに該当する上記共用表示部における共用情
   報を解除する共用終了処理部１２と、 あるシステム資源に対する排他使用要求に対
   し、上記排他ロツク表示部が排他ロツク中でない
   ことを示すとき、該排他ロツク表示部に排他ロツ
   ク情報を設定し、上記排他ロツク表示部が排他ロ
   ツク中であることを示すとき、その排他ロツクの
   解除を待つた後、該排他ロツク表示部に排他ロツ
   ク情報を設定し、上記共用表示部に、共用情報が
   設定されていないことを条件として、その資源の
   排他使用を許可する排他要求処理部１３と、 資源の排他使用の終了時に、上記排他ロツク表
   示部における排他ロツク情報を解除する排他終了
   処理部１４とを備えたことを特徴とする共用ロツ
   ク制御方式。