JPS635790B2

JPS635790B2 -

Info

Publication number: JPS635790B2
Application number: JP10963582A
Authority: JP
Inventors: Hajime Takagi
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1982-06-25
Filing date: 1982-06-25
Publication date: 1988-02-05
Also published as: JPS58225469A

Description

【発明の詳細な説明】（発明の属する技術分野の説明）本発明は電子計算機システムにおけるマルチプ
ロセツサ制御方式、特に複数箇のプロセツサユニ
ツトで共用されたメモリユニツトを含むマルチプ
ロセツサシステムにおいてプログラムの割付けを
行うためのマルチプロセツサ制御方式に関する。

（従来技術の説明）従来からマルチプロセツサシステムにおいて
は、複数箇のプロセツサユニツトのそれぞれに対
して実行すべきジヨブプログラムを割付けること
が必要であり、この割付けの制御はモニタプログ
ラムと呼ばれる特殊な制御プログラムにより行わ
れることが公知である。モニタプログラムは実行
可能なジヨブプログラムを選択してプロセツサユ
ニツトに割付ける機能を有するもので、マルチプ
ロセツサシステムのモニタプログラムはシステム
内に存在するプロセツサユニツトの数量、および
各プロセツサユニツトの状態などを管理する必要
がある。しかしながら、単一のプロセツサユニツ
トのみを有するシングルプロセツサシステムにお
いてモニタプログラムを実行する場合には複数箇
のプロセツサユニツトを意識する必要がないの
で、これをそのままマルチプロセツサシステムに
適用しようとすると、モニタプログラム自体の大
幅な変更が必要となる。しかし、シングルプロセ
ツサシステムからマルチプロセツサシステムへの
移行は電子計算機システムの成長の課程として多
くの場合必要となるものである。このような場
合、モニタプログラムの変更は一般にその制御下
で動作するジヨブプログラムの変更を伴う場合が
多く、当業者にとつてはその変更量をいかにして
最小限にとどめるかが大きな課題となつている。

（発明の目的の説明）本発明の目的は、シングルプロセツサシステム
で使用されるモニタプログラムに最小限の変更を
行うだけでマルチプロセツサシステムのためのモ
ニタプログラムとして適用し得るように構成した
マルチプロセツサ制御方式を提供することにあ
る。

（発明の構成の説明）本発明によるマルチプロセツサ制御方式はメモ
リユニツトと、複数箇のプロセツサユニツトと、
メモリ母線と、制御母線とを具備して実現したも
のである。メモリユニツトは複数のプログラムを
記憶するためのものである。複数箇のプロセツサ
ユニツトはメモリユニツトを共用し、複数のプロ
グラムのうち、少なくともひとつのプログラムを
同時に実行するためのものである。各プロセツサ
ユニツトはインストラクシヨンカウントレジスタ
とプロセツサ間通信制御部とを具備したものであ
る。メモリ母線はメモリユニツトと複数箇のプロ
セツサユニツトとを接続するものであり、情報が
このメモリ母線を通つて転送される。制御母線は
複数箇のプロセツサユニツトの相互の間を接続す
るもので、制御母線は各プロセツサユニツトの内
部のプロセツサ間通信制御部に接続されている。

複数箇のプロセツサユニツトのうちのひとつが
プログラム状態語ロード命令によつて新たにプロ
グラムの実行を開始するときに他のプロセツサユ
ニツトのなかでアイドル状態となつているものが
ある場合には、アイドル状態にあるプロセツサユ
ニツトのうちのひとつを選択し、プログラム状態
語ロード命令に続く命令を実行するように、選択
されたプロセツサユニツトに対して指示をする。

（発明の原理と作用の説明）本発明の一実施例を説明する前に、第１図に示
した様な単一のプロセツサユニツトのみで構成し
たシングルプロセツサシステムにおいて、モニタ
プログラムがプロセツサユニツトにジヨブプログ
ラムを割付ける方法を説明する。

第１図を参照すると、シングルプロセツサシス
テムはメモリユニツト１とインストラクシヨンカ
ウントレジスタ３とを具備したプロセツサユニツ
ト２、ならびにメモリユニツト１とプロセツサユ
ニツト２との間を接続するための信号線４から構
成されている。プロセツサユニツト２は、プログ
ラムを実行するユニツトであり、プログラムを構
成する各命令を逐次、インストラクシヨンカウン
トレジスタ３の内容に従つてメモリユニツト１か
ら取り出して実行する。

第２図を参照すると、本発明に依るマルチプロ
セツサ制御方式によつて定義されているプログラ
ム状態語（PSW）はフイールド１、フイールド
２およびフイールド３に分割されている。このプ
ログラム状態語はプログラムを実行するために必
要な情報を有し、各プログラム毎にその情報は固
有なものである。

上記フイールド１の内容は該当するプログラム
状態語に属するプログラムの実行モードを決定す
るものであり、フイールド２は該当するプログラ
ムの最初の命令のメモリユニツト１の内部での位
置、すなわちアドレス情報を指示するものであ
る。これは、特にインストラクシヨンカウンタと
呼ばれる。上記フイールド３にはプログラム実行
中における入出力割込みに関するマスク情報を備
えている。既に説明した様に、プログラム状態語
は各プログラム毎に定義されているものであるた
め、プログラムの個数だけのプログラム状態語が
存在することになり、メモリユニツト１の内部に
プログラムとともに格納されている。第３図はメ
モリユニツト１の内部において各プログラムとプ
ログラム状態語とが結びついて格納されている状
態を概念的に示したものである。第３図を参照す
ると、それぞれモニタプログラム、ジヨブプログ
ラムａ、ジヨブプログラムｂ、およびジヨブプロ
グラムｃに固有なプログラム状態語がそれぞれ
PSW0，PSWa，PSWb、およびPSWcとして割
当られている。また、プログラム状態語PSW0，
PSWa，PSWb、およびPSWcのメモリ内部にお
ける格納アドレスはそれぞれ1000₁₆，2000₁₆，
2010₁₆、および2020₁₆である。ここで、添字の16
は16進数表示であることを示す。また、モニタプ
ログラム、ジヨブプログラムａ、ジヨブプログラ
ムｂおよびジヨブプログラムｃのメモリユニツト
１の内部での開始アドレス、すなわち各プログラ
ムの中で最初に実行すべき命令のアドレスはそれ
ぞれ5000₁₆，6000₁₆，7000₁₆、および8000₁₆であ
るとする。従つて、図示された各プログラム状態
語のフイールド２、すなわちインストラクシヨン
カウント部の内容は、それぞれ5000₁₆，6000₁₆，
7000₁₆、および8000₁₆となつている。

以上説明したように、プログラムの実行におい
ては、プログラム状態語により該当プログラムの
動作態様、およびメモリユニツト１の内部でのプ
ログラムの格納アドレスを認識することができ
る。したがつて、これらのプログラムをプロセツ
サユニツト２により実行するためには、実行を開
始しようとするプログラムに対応するプログラム
状態語をプロセツサユニツト２に取込み、プロセ
ツサユニツト２の内部のプログラム実行制御部に
与えればよい。このために、特にプログラム状態
語ロード命令（LOAD PSW命令）が用意されて
いる。

第４図は、プログラム状態語ロード命令の構成
を図示したものである。この命令はOPコードフ
イールドに983₁₆を有する命令として定義され、
アドレスフイールドにはプログラム状態が格納さ
れているメモリアドレスを含んでいる。プログラ
ム状態語ロード命令は「アドレスフイールドによ
り指示されているメモリアドレスからプログラム
状態語を取出し、プロセツサユニツト２の内部の
所定のレジスタにロードする」という機能を有し
ている。この所定のレジスタとはプログラム状態
語の各フイールドの内容を保持するためのもので
あり、特に第２図に示すフイールド２の内容、す
なわちインストラクシヨンカウント部の内容は第
１図に示すインストラクシヨンカウントレジスタ
３に格納される。すなわち、プログラム状態語ロ
ード命令によりプロセツサユニツト２の内部のイ
ンストラクシヨンカウンタレジスタ３はそれまで
とは別の新しい情報であるインストラクシヨンカ
ウント部を含むものである。インストラクシヨン
カウントレジスタ３にセツトされている以外の他
のプログラム動作モードについても同様に実行さ
れるものである。プロセツサユニツト２はインス
トラクシヨンカウントレジスタ３の内容に応じ、
メモリユニツト１の内部から命令を取出して実行
することによつてプログラムを実行していく。こ
の点は既に説明したとおりであり、このプログラ
ム状態語ロード命令を実行した後はプロセツサユ
ニツト２はそれまでとは別のプログラムを実行し
ていくことになる。換言すれば、プロセツサユニ
ツト２の内部で実行するプログラムの切換えを行
つたことになる。以上の機能を使用し、モニタプ
ログラムはジヨブプログラムをプロセツサユニツ
ト２へ割付ける。すなわち、例えば第３図のよう
に実行開始を待つているジヨブプログラムａ，
ｂ，ｃが存在する場合、モニタプログラムは前も
つて決められている選択基準に従つてそのうちの
ひとつ、例えばジヨブプログラムａを選択し、対
応するプログラム状態語をプロセツサユニツト２
に与える。しかしながら、モニタプログラム自身
もひとつのプログラムであるので、現在、プロセ
ツサユニツト２の内部で実行中のプログラムはモ
ニタプログラムである。すなわち、プロセツサユ
ニツト２の保有するプログラム状態語はモニタプ
ログラム用のプログラム状態PSW0である。従つ
てプロセツサユニツト２の実行プログラム、すな
わち換言すればプログラム状態語（PSW）をモ
ニタプログラムからジヨブプログラムａに切り換
える必要がある。このため、上記プログラム状態
語ロード命令によつてジヨブプログラムａに対応
するプログラム状態語Pswaがプロセツサユニツ
ト２にロードされる。

第５図はモニタプログラムがジヨブプログラム
をプロセツサユニツト２に割付ける場合のフロー
チヤートを示す図である。第５図に示すように、
まず、実行可能なジヨブプログラムの中から選択
的にひとつのプログラムを決定し、このプログラ
ムを実行状態として区別した後、対応するプログ
ラム状態語をプログラム状態語ロード命令により
プロセツサユニツト２にロードする。第５図に示
すフローチヤートにおいて、特に重要な点はプロ
グラム状態語ロード命令を実行した後では処理が
行われない点である。なぜならば、このモニタプ
ログラムはシングルプロセツサシステムのための
モニタプログラムであり、プログラムを実行する
プロセツサユニツト２はひとつしか存在しないた
めである。このため、ジヨブプログラムがプロセ
ツサユニツト２に割付けられた後は、もはや他に
プログラムの実行できるプロセツサユニツトは存
在しない。従つてモニタプログラムはジヨブプロ
グラムをプロセツサユニツトに割付けた後、自身
の動作するプロセツサユニツトがないのでその後
の処理は無意味となる。以上の説明からシングル
プロセツサシステムの場合にモニタプログラムの
みがジヨブプログラムをプロセツサユニツト２に
割付けることは明らかである。

（実施例の説明）次に、この原理を応用して構成した本発明に依
るマルチプロセツサ制御方式の一実施例につい
て、図面を参照して説明する。

第６図は本発明に依るマルチプロセツサ制御方
式の一実施例を示す。第６図において、マルチプ
ロセツサ制御方式はメモリユニツト１０と、第１
〜第４のプロセツサユニツト２０〜２３とから構
成されている。第１〜第４のプロセツサユニツト
２０〜２３は共通のメモリ母線４０によりメモリ
ユニツト１０に結合されている。また、第１〜第
４のプロセツサユニツト２０〜２３の内部には、
これぞれ互いに他のプロセツサユニツトとの情報
の授受を行うための第１〜第４のプロセツサ間通
信制御部６０〜６３が具備されている。それぞ
れ、第１のプロセツサユニツト２０には第１のプ
ロセツサ間通信制御部６０、第２のプロセツサユ
ニツト２１には第２のプロセツサ間通信制御部６
１、第３のプロセツサユニツト２２には第３のプ
ロセツサ間通信制御部６２、第４のプロセツサユ
ニツト２３には第４のプロセツサ間通信制御部６
３が対応する。第１〜第４のプロセツサ間通信制
御部６０〜６３は共通の制御母線５０により結合
されている。第１〜第４のプロセツサユニツト２
０〜２３は第１図に示すシングルプロセツサシス
テムと同様なプログラム実行ユニツトであり、そ
れぞれ第１〜第４のインストラクシヨンカウント
レジスタ３０〜３３を具備する。

次に、第６図に示したマルチプロセツサ制御方
式における一実施例のモニタプログラムの動作を
第７図のフローチヤートに従つて説明する。第７
図を参照すると、ステツプＡ，Ｂ，Ｃはシングル
プロセツサシステムの場合と同様な動作をする
が、ステツプＤのブランチ命令の実行の後でステ
ツプＡに戻るように構成されている点が第３図の
シングルプロセツサシステムの場合とは異なる。
すなわち、ステツプＡ→ステツプＢ→ステツプＣ
の移行により１個のジヨブプログラムが第１〜第
４のプロセツサユニツト２０〜２３のひとつに割
付けられた後、さらにステツプＤのブランチ命令
によりステツプＡに戻る。以下、同様の処理が繰
返される。再び第６図を参照すると、第１〜第４
のプロセツサユニツト２０〜２３では、それぞれ
プログラム状態語ロード命令によつて、自身のプ
ログラム状態語から該当する命令によつて指定さ
れたプログラム状態語へと切換えられるが、この
動作はシングルプロセツサの場合と同様である。
しかし、本発明に依る上記実施例においてこの切
換え動作を行う場合には、第１〜第４のプロセツ
サユニツト２０〜２３の内部にそれぞれ対応して
存在する第１〜第４のプロセツサ間通信制御部６
０〜６３と、共通の制御母線５０とを介し、他の
アイドル状態にあるプロセツサユニツトのうちの
ひとつを選択する。そこで、それまで保有してい
たプログラム状態語を選択されたプロセツサユニ
ツトに対して転送する。すなわち、モニタプログ
ラムを実行中であつたプロセツサユニツトはそれ
まで実行中であつたモニタプログラムのプログラ
ム状態語をアイドル状態にある他のプロセツサユ
ニツトのひとつに与えた後、プログラム状態語ロ
ード命令で指定された新しいジヨブプログラムの
プログラム状態語を自身にロードし、このジヨブ
プログラムに実行を開始する。ここで、モニタプ
ログラムを実行するプロセツサユニツトを第１の
プロセツサユニツト２０とし、アイドル状態にあ
つて第１のプロセツサユニツト２０により選択さ
れたプロセツサユニツトを第２のプロセツサユニ
ツト２１とすると、第１のプロセツサユニツト２
０はモニタプログラムのプログラム状態語を第２
のプロセツサユニツト２１に与えた後、プログラ
ム状態語ロード命令で指定された新しいジヨブプ
ログラムのプログラム状態語を第１のプロセツサ
ユニツト２０にロードする。これによつて、第１
のプロセツサユニツト２０はジヨブプログラムの
実行を開始する。いつぽう、第２のプロセツサユ
ニツト２１は第１のプロセツサユニツト２０の指
示により第１および第２のプロセツサ間通信制御
部６０，６１と制御母線５０とを介し、モニタプ
ログラムのプログラム状態語をロードするように
指示を受けると、与えられたモニタプログラムの
プログラム状態語に従つてプログラムの実行を開
始する。このとき、プログラム状態語は第１のプ
ロセツサユニツト２０がプログラム状態語ロード
命令を実行した後の状態であるので、プログラム
状態語のインストラクシヨンカウント部は第７図
のプログラム状態語ロード命令の直後に位置する
ステツプＤのブランチ命令を指示している。依つ
て、第２のプロセツサユニツト２１は第７図のス
テツプＤのブランチ命令を実行するので、ステツ
プＡに戻つてステツプＡ→ステツプＢ→ステツプ
Ｃの処理が順次続行される。従つて第１のプロセ
ツサユニツト２０で以前実行したのと同様して第
２のプロセツサユニツト２１でモニタプログラム
を実行し、第７図のステツプＣで示されたプログ
ラム状態語ロード命令に到達すると、再び第２の
プロセツサユニツト２１はアイドル状態である他
のプロセツサユニツトを選択し、モニタプログラ
ムのプログラム状態語をこのプロセツサユニツト
に与えた後、ジヨブプログラムの実行を開始す
る。このようにして次々とモニタプログラムがア
イドル状態になつているプロセツサユニツトに移
され、そのプロセツサユニツトによつてジヨブプ
ログラムが起動される。

第８図は第１のプロセツサユニツト２０から始
まり、第３のプロセツサユニツト２２までジヨブ
プログラムの起動が行われる様子を時系列的に示
した図である。第８図ではジヨブプログラムａ，
ｂ，ｃが実行開始を待つており、この順に各ジヨ
ブプログラムが選択される。第１のプロセツサユ
ニツト２０がモニタプログラムからジヨブプログ
ラムａに切換ると、第２のプロセツサユニツトで
モニタプログラムの実行を開始する。第２のプロ
セツサユニツト２１でモニタプログラムからジヨ
ブプログラムｂに切換わると、第３のプロセツサ
ユニツト２２でモニタプログラムの実行を開始す
る。第３図のプロセツサユニツト２２でモニタプ
ログラムからジヨブプログラムｃに切換わると、
第４のプロセツサユニツト２３でモニタプログラ
ムの実行を開始する。本実施例では、第４のプロ
セツサユニツト２３はアイドル状態にあるが、起
動すべきジヨブプログラムは存在しないので、モ
ニタプログラムは再び第４のプロセツサユニツト
２３をアイドル状態にさせておく。

【図面の簡単な説明】

第１図はシングルプロセツサシステムの実例の
ブロツク図、第２図は本発明に依るマルチプロセ
ツサ制御方式によつて定義されているプログラム
状態語の構成を示す図、第３図はメモリユニツト
の内部において各プログラムとプログラム状態語
とが結びついて格納されている状態を概念的に示
したブロツク図、第４図はプログラム状態語ロー
ド命令の構成を図示した図、第５図はモニタプロ
グラムがジヨブプログラムをプロセツサユニツト
に割付ける場合のフローチヤートを示す図、第６
図は本発明によるマルチプロセツサ制御方式の一
実施例を示すブロツク図、第７図は第６図のマル
チプロセツサ制御方式において、モニタプログラ
ムがジヨブプログラムをプロセツサユニツトに割
付ける場合のフローチヤート、第８図は第１図の
プロセツサユニツトから始まり第３のプロセツサ
ユニツトまでのジヨブプログラムの起動が行われ
る様子を時系列的に示した図である。１，１０……メモリユニツト、２，２０〜２３
……プロセツサユニツト、３，３０〜３３……イ
ンストラクシヨンカウントレジスタ、６０…６３
……プロセツサ間通信制御部、４０……メモリ母
線、５０……制御母線。

Claims

【特許請求の範囲】

１複数のプログラムを記憶しておくためのメモ
リユニツトと、前記メモリユニツトを共用し、前
記複数のプログラムのうちの少なくともひとつの
プログラムを同時に実行するための複数箇のプロ
セツサユニツトと、前記メモリユニツトと前記複
数箇のプロセツサユニツトとを接続するためのメ
モリ母線と、前記複数箇のプロセツサユニツトの
相互の間を接続するための制御母線とを具備し、
且つ、前記複数箇のプロセツサユニツトのそれぞ
れがインストラクシヨンカウントレジスタと前記
制御母線に接続されたプロセツサ間通信制御部と
を具備し、前記複数箇のプロセツサユニツトのう
ちのひとつがプログラム状態語ロード命令により
新たなプログラムの実行を開始するときに他のプ
ロセツサユニツトのなかでアイドル状態となつて
いるものがある場合には、前記アイドル状態とな
つているプロセツサユニツトのうちのひとつを選
択し、前記プログラム状態語ロード命令に続く命
令の実行を前記選択されたプロセツサユニツトに
対して指示することを特徴としたマルチプロセツ
サ制御方式。