RU2003118641A

RU2003118641A - Реализация компьютерной многозадачности через виртуальную организацию поточной обработки

Info

Publication number: RU2003118641A
Application number: RU2003118641/09A
Authority: RU
Inventors: Мэттью А. ФАЙНБЕРГ
Original assignee: Катарон Продакшнз, Инк.
Priority date: 2000-11-24
Filing date: 2001-10-26
Publication date: 2004-12-10

Claims

1. Способ работы компьютера, содержащий этапы, в соответствии с которыми сохраняют в памяти компьютера множество команд псевдокода, причем по меньшей мере некоторые из команд псевдокода содержат множество команд в кодах машины, для каждого из множества задач или заданий, которые должны быть выполнены с помощью компьютера, автоматически создают соответствующий виртуальный поток данных контекста выполнения, включающий в себя (a) местоположение в памяти очередной из команд псевдокода, которые должны быть выполнены при выполнении соответствующей задачи или задания, и (b) значения любых локальных переменных, требуемых для выполнения соответствующей задачи или задания, при этом множество задач или задания, каждая из которых влечет за собой выполнение соответствующей одной из команд псевдокода, содержит множество команд на машинном языке, обрабатывают каждую из задач или заданий в соответствующей последовательности квантов времени или интервалов времени обработки под управлением соответствующего виртуального потока и при каждом контекстном переключении между различными виртуальными потоками предпринимают такое контекстное переключение только после завершения выполнения одной из команд псевдокода, выполняющейся в текущий момент времени.

2. Способ по п.1, по которому каждый из виртуальных потоков является частью соответствующего связанного списка виртуальных потоков, при этом каждый из виртуальных потоков дополнительно включает в себя указатель на следующий виртуальный поток в соответствующем связанном списке, дополнительно содержащий этап, в соответствии с которым для каждого контекстного переключения между различными виртуальными потоками обращаются к указателю выполняемого виртуального потока для того, чтобы определить идентификационные данные следующего виртуального потока, который должен выполняться.

3. Способ по п.2, по которому соответствующий связанный список является одним из множества связанных списков виртуальных потоков, при этом один из связанных списков представляет собой список неактивных виртуальных потоков, другой из связанных списков представляет собой список активных виртуальных потоков, следующий один из связанных списков представляет собой список поставленных в очередь виртуальных потоков, дополнительно содержащий этап, в соответствии с которым периодически перемещают по меньшей мере один виртуальный поток из списка поставленных в очередь виртуальных потоков в список активных виртуальных потоков.

4. Способ по п.3, по которому этап перемещения виртуального потока из списка поставленных в очередь виртуальных потоков в список активных виртуальных потоков включает в себя подэтапы, в соответствии с которыми устанавливают флаг для блокировки списка поставленных в очередь виртуальных потоков, затем изменяют указатели в (i) перемещенном виртуальном потоке, (ii), по меньшей мере в одном виртуальном потоке, который изначально находился в списке активных виртуальных потоков, и (iii) по меньшей мере в одном виртуальном потоке, который остается в списке поставленных в очередь виртуальных потоков, и после этого сбрасывают или разблокируют флаг для того, чтобы получить доступ к списку поставленных в очередь виртуальных потоков.

5. Способ по п.1, по которому каждый из виртуальных потоков дополнительно включает в себя флаг, дополнительно содержащий этапы, в соответствии с которыми устанавливают флаг выбранного одного из виртуальных потоков, затем изменяют данные в выбранном одном из виртуальных потоков и после этого сбрасывают или разблокируют флаг, чтобы разрешить доступ к выбранному одному из виртуальных потоков.

6. Способ по п.5, по которому установку флага выбранного одного из виртуальных потоков, изменение данных и сброс или разблокировку флага выбранного одного из виртуальных потоков выполняют в ответ на сообщение из другого одного из виртуальных потоков.

7. Способ по п.5, по которому каждый из виртуальных потоков является частью соответствующего связанного списка виртуальных потоков, при этом каждый из виртуальных потоков дополнительно включает в себя указатель на следующий виртуальный поток в соответствующем связанном списке, изменение данных включает в себя изменение указателя выбранного одного из виртуальных потоков.

8. Способ по п.1, по которому каждому из виртуальных потоков назначается очередь сообщения, дополнительно содержащий ввод сообщения в очередь сообщений выбранного одного из виртуальных потоков во время выполнения задачи или задания в соответствии с другим одним из виртуальных потоков.

9. Способ по п.8, по которому упомянутый выбранный один из виртуальных потоков и упомянутый другой один из виртуальных потоков соответствуют соответствующим задачам или заданиям, полученным из различных прикладных программ, посредством чего при вводе сообщения в очередь сообщений выбранного одного из виртуальных потоков осуществляется передача данных между различными прикладными программами.

10. Способ по п.8, по которому выбранный один из виртуальных потоков и другой один из виртуальных потоков являются промежуточными (прокси-) или интерфейсными потоками на различных компьютерах, при этом ввод сообщения в очередь сообщений включает в себя передачу упомянутого сообщения по линии связи между компьютерами.

11. Способ по п.1, по которому создание виртуальных потоков, обработка задач или заданий в соответствующей последовательности квантов времени или интервалов времени обработки и совершение контекстных переключений включают в себя работу компьютера согласно программе интерпретатора.

12. Способ по п.11, дополнительно содержащий этап выполнения множества экземпляров программы интерпретатора на компьютере, причем каждый экземпляр соответствует собственному потоку, при этом каждый собственный поток создает соответствующий набор виртуальных потоков данных контекста выполнения, обрабатывает каждое множество задач или заданий в соответствующей последовательности квантов времени или интервалов времени обработки под управлением соответствующего виртуального потока и в каждом контекстном переключении между различными виртуальными потоками предпринимает такое контекстное переключение только после завершения выполнения выполняемой в текущий момент времени одной из команд псевдокода.

13. Способ по п.12, дополнительно содержащий перемещение виртуального потока из первого собственного потока, имеющего загрузку выше среднего уровня, во второй собственный поток, имеющий загрузку ниже среднего уровня.

14. Способ по п.13, по которому перемещение виртуального потока включает в себя этапы, в соответствии с которыми определение средней загрузки во всех собственных потоках путем суммирования значений загрузки потока для собственных потоков и деления на число потоков и для каждого из собственных потоков сравнение соответствующего значения загрузки потока со средней загрузкой для определения относительной загрузки.

15. Способ по п.1, по которому виртуальные потоки включают в себя первый промежуточный поток для поддержания обмена со вторым промежуточным потоком на другом компьютере через линию связи компьютерной сети, обработку обмена с другим компьютером, включающую в себя использование стандартных сетевых протоколов под управлением первого промежуточного потока.

16. Способ по п.15, по которому каждому из виртуальных потоков, включающих в себя первый промежуточный поток, назначается соответствующая очередь сообщений, дополнительно содержащий ввод сообщения в очередь сообщений первого промежуточного потока для выполнения передачи данных в другой компьютер по линии связи компьютерной сети.

17. Способ по п.1, по которому выбранный один из виртуальных потоков находится в неактивном состоянии, дополнительно содержащий этапы, в соответствии с которыми формируют сообщение в ответ на ввод из источника, расположенного вне компьютера, вставляют сообщение в очередь сообщений для выбранного одного из виртуальных потоков, переводят выбранный один из виртуальных потоков из неактивного состояния в активное состояние и после этого вставляют сообщения в очередь сообщений и изменяют состояние выбранного одного из виртуальных потоков, осуществляют доступ к очереди сообщений для получения сообщения во время кванта времени или интервала времени обработки, назначенного выбранному одному из виртуальных потоков.

18. Способ по п.1, по которому каждый из виртуальных потоков дополнительно включает в себя приоритет потока, дополнительно содержащий автоматическое обращение к приоритетам потока в множестве виртуальных потоков для определения относительных приоритетов и изменения последовательности потоков в соответствии с определенными относительными приоритетами.

19. Способ по п.1, по которому задачи или задания, обработанные в соответствующей последовательности квантов времени или интервалов времени обработки под управлением соответствующих виртуальных потоков, включают в себя этапы в соответствии с которыми управляют объектами, которые отображаются на устройстве отображения компьютера, при этом каждый из объектов относится к отдельной задаче или заданию, назначенному соответствующему одному из виртуальных потоков, и контролируют срабатывание клавиш на клавиатуре компьютера, при этом каждая из клавиш относится к отдельной задаче или заданию, назначенному соответствующему одному из виртуальных потоков.

20. Способ по п.1, по которому кванты времени или интервалы времени обработки измеряют путем подсчета последовательно выполненных команд псевдокода, дополнительно содержит этап, в соответствии с которым для каждого из множества квантов времени или интервалов времени обработки завершают соответствующий квант времени или интервал времени обработки после подсчета предопределенного числа или последовательно выполненных команд псевдокода.

21. Многозадачный компьютер, содержащий память, устройство отображения, периферийное устройство ввода, по меньшей мере один процессор, оперативно подсоединенный к памяти, устройству отображения и внешнему устройству ввода, при этом процессор имеет компилятор для преобразования команд исходного кода, введенного оператором, в байт-коды или команды псевдокода, причем компилятор оперативно связан с памятью для обеспечения возможности хранения в ней байт-кода или команд псевдокода, и интерпретатор для выполнения байт-кода или команд псевдокода, при этом память хранит первый связанный список неактивных виртуальных потоков, второй связанный список активных виртуальных потоков и третий связанный список поставленных в очередь или ожидающих виртуальных потоков, причем каждый из потоков включает в себя контекст или данные состояния, флаг и указатель на следующий поток в соответствующем списке, интерпретатор оперативно подсоединен к периферийному устройству ввода для распознавания события, сформированного периферийным устройством ввода, при этом интерпретатор оперативно подсоединен к памяти (a) для перемещения по меньшей мере одного из неактивных виртуальных потоков из первого связанного списка в третий связанный список, (b) для перемещения поставленных в очередь или ожидающих виртуальных потоков из третьего связанного списка во второй связанный список, (c) для выполнения команд в соответствии с контекстом и данными состояния различных виртуальных потоков во втором связанном списке в последовательных квантах времени или интервалах времени обработки в соответствии с предопределенным списком приоритетов, при этом интерпретатор оперативно подсоединен к устройству отображения, в частности, для изменения объекта на устройстве отображения в ответ на команды, определенные соответствующим активным виртуальным потоком во втором связанном списке.

22. Компьютер по п.21, в котором память дополнительно хранит четвертый связанный список собственных потоков, интерпретатор представляет собой один из множества экземпляров общего интерпретатора, причем каждый из экземпляров общего интерпретатора соответствует соответствующему одному из собственных потоков, второй связанный список является одним из множества связанных списков активных потоков, при этом каждый из собственных потоков связан с помощью соответствующего указателя с соответствующим одним из связанных списков активных потоков, и третий связанный список является одним из множества связанных списков поставленных в очередь потоков, причем каждый из собственных потоков связан с помощью соответствующего указателя с соответствующим одним из связанных списков поставленных в очередь потоков.

23. Компьютер по п.22, в котором каждый активный поток включает в себя флаг для разрешения блокировки соответствующего потока с помощью одного собственного потока для предотвращения доступа к соответствующему потоку другими собственными потоками.

24. Способ по п.22, по которому интерпретатор включает в себя средство, выполняющее перемещение виртуального потока из первого собственного потока, имеющего загрузку выше среднего уровня, во второй собственный поток, имеющий загрузку ниже среднего уровня.

25. Компьютер по п.21, в котором список неактивных виртуальных потоков включает в себя множество потоков, назначенных соответствующим клавишам клавиатуры для обработки срабатываний соответствующих клавиш.

26. Компьютер по п.21, в котором список неактивных потоков включает в себя множество потоков, назначенных соответствующим объектам в изображении на устройстве отображения для обработки изменений во внешнем виде соответствующих объектов.

27. Компьютер по п.21, в котором интерпретатор включает в себя модуль контекстного переключения и счетчик команд, причем модуль контекстного переключения оперативно подсоединен к памяти и счетчику команд для выполнения контекстного переключения от выполняемого в текущий момент времени активного потока второго связанного списка на следующий активный поток во втором связанном списке после выполнения предопределенного числа команд байт-кода или псевдокода в соответствии с выполняемым в текущий момент времени активным потоком.

28. Компьютер по п.21, в котором каждый из виртуальных потоков включает в себя местоположение в памяти следующей команды для выполнения в соответствующем потоке, значения любых локальных переменных для соответствующего потока и приоритет выполнения для соответствующего потока.

29. Компьютер по п.21, в котором память хранит множество очередей сообщений, назначенных соответствующим из потоков.

30. Компьютер по п.21, в котором память хранит по меньшей мере один промежуточный или интерфейсный поток, имеющий контекст выполнения для поддержания связи с удаленным компьютером через линию связи, при этом промежуточный или интерфейсный поток содержит адрес памяти, указывающий программу сетевого протокола.

31. Многозадачный способ в компьютере, имеющем интерпретатор для выполнения последовательности команд байт-кода, каждая из которых состоит из многочисленных этапов машинных кодов, содержащий для каждой задачи из множества задач, которые должны выполняться на компьютере, используют интерпретатор для определения соответствующего виртуального потока, во время каждого кванта времени из ряда последовательных квантов времени выполняют команды байт-кода соответствующего текущего потока, выбранного из числа виртуальных потоков, и выполняют контекстное переключение с одного из виртуальных потоков на другой из виртуальных потоков только после выполнения одной из команд байт-кода.

32. Способ по п.31, по которому каждый из виртуальных потоков является частью соответствующего связанного списка виртуальных потоков, при этом каждый из виртуальных потоков дополнительно включает в себя указатель на следующий виртуальный поток в соответствующем связанном списке, дополнительно содержащий этап, в соответствии с которым для каждого контекстного переключения между различными виртуальными потоками обращаются к указателю выполняющегося в текущий момент времени виртуального потока для определения идентификационной информации следующего виртуального потока, который должен выполняться.

33. Способ по п.32, по которому соответствующий связанный список является одним из множества связанных списков виртуальных потоков, при этом один из связанных списков представляет собой список неактивных виртуальных потоков, другой из связанных списков представляет собой список активных виртуальных потоков, следующий один из связанных списков представляет собой список поставленных в очередь виртуальных потоков, дополнительно содержащий периодическое перемещение по меньшей мере одного виртуального потока из списка поставленных в очередь виртуальных потоков в список активных виртуальных потоков.

34. Способ по п.33, по которому перемещение виртуального потока из списка поставленных в очередь виртуальных потоков в список активных виртуальных потоков включает в себя этапы, в соответствии с которыми устанавливают флаг для блокировки списка поставленных в очередь виртуальных потоков, затем изменяют указатели в (i) перемещенном виртуальном потоке, (ii), по меньшей мере в одном виртуальном потоке сначала в списке активных виртуальных потоков и (iii) по меньшей мере в одном виртуальном потоке, оставшемся в списке поставленных в очередь виртуальных потоков, и после этого выполняют сброс или разблокировку флага для того, чтобы разрешить доступ к списку поставленных в очередь виртуальных потоков.

35. Способ по п.31, по которому каждый из виртуальных потоков дополнительно включает в себя флаг, дополнительно содержащий этапы, в соответствии с которыми устанавливают флаг выбранного одного из виртуальных потоков, затем изменяют данные в выбранном одном из виртуальных потоков и после этого выполняют сброс или разблокировку флага для того, чтобы разрешить доступ к выбранному одному из виртуальных потоков.

36. Способ по п.35, по которому установку флага выбранного одного из виртуальных потоков, изменение данных и сброс или разблокировку флага выбранного одного из виртуальных потоков выполняют в ответ на сообщение от другого одного из виртуальных потоков.

37. Способ по п.31, по которому каждому из виртуальных потоков назначается очередь сообщений, дополнительно содержащий ввод сообщения в очередь сообщения выбранного одного из виртуальных потоков во время выполнения задачи или задания в соответствии с другим одним из виртуальных потоков.

38. Способ по п.31, по которому виртуальные потоки включают в себя первый промежуточный поток для поддержания связи со вторым промежуточным потоком на другом компьютере через линию связи, дополнительно содержащий обработку команд байт-кода согласно первому промежуточному потоку для передачи сообщения во второй промежуточный поток по линии связи.

39. Способ по п.31, по которому каждый из виртуальных потоков дополнительно включает в себя приоритет потока, дополнительно содержащий автоматическое обращение к приоритетам потока в множестве виртуальных потоков для определения относительных приоритетов и изменение последовательности потоков в соответствии с определенными относительными приоритетами.

40. Способ по п.31, по которому кванты времени или интервалы времени обработки измеряют путем подсчета последовательно выполненных команд псевдокода, дополнительно содержащий для каждого множества квантов времени или интервалов времени обработки, завершение соответствующего кванта времени или интервала времени обработки после подсчета предопределенного числа последовательно выполненных команд псевдокода.

41. Многозадачный компьютер, содержащий память, хранящую состояние и контекстные данные многочисленных потоков или задач, интерпретатор для выполнения последовательности команд байт-кода, каждая из которых состоит из множества этапов машинных кодов, при этом интерпретатор запрограммирован на определение соответствующего виртуального потока для каждой задачи, которая должна выполняться с помощью компьютера, на выполнение команд байт-кода соответствующего текущего потока, выбранного из числа виртуальных потоков во время каждого кванта времени из ряда последовательных квантов времени, и на выполнение контекстного переключения с одного из виртуальных потоков на другой из виртуальных потоков только после выполнения одной из команд байт-кода.

42. Компьютер по п.41, в котором каждый из виртуальных потоков является частью соответствующего связанного списка виртуальных потоков, при этом каждый из виртуальных потоков дополнительно включает в себя указатель на следующий виртуальный поток в соответствующем связанном списке, причем интерпретатор дополнительно запрограммирован на обращение для каждого контекстного переключения между различными виртуальными потоками, к указателю выполняемого в текущий момент времени виртуального потока для определения идентификационной информации следующего виртуального потока, который должен выполняться.

43. Компьютер по п.42, в котором соответствующий связанный список представляет собой один из множества связанных списков виртуальных потоков, один из связанных списков представляет собой один список неактивных виртуальных потоков, другой из связанных списков представляет собой список активных виртуальных потоков, другой один из связанных списков представляет собой список поставленных в очередь виртуальных потоков, при этом интерпретатор дополнительно запрограммирован на периодическое перемещение по меньшей мере одного из виртуальных потоков из списка поставленных в очередь виртуальных потоков в список активных виртуальных потоков.

44. Компьютерный способ, содержащий этапы, в соответствии с которыми осуществляют запуск таймера компьютера для формирования последовательности квантов времени или интервалов времени обработки, компилируют входной пользовательский исходный код в команды байт-кода или псевдокода, каждая из которых соответствует множеству команд машинного кода, обеспечивают работу интерпретатора компьютера для назначения вычислительных задач соответствующим виртуальным потокам, назначают вычислительные задачи виртуальным потокам, включая идентификацию и сохранение состояния и контекстных данных для каждой из вычислительных задач, в каждом из квантов времени дополнительно обеспечивают работу интерпретатора для выполнения выбранных одних из команд байт-кода или псевдокода в соответствии с состоянием и контекстными данными текущего одного из виртуальных потоков, после выполнения каждой последующей одной из выбранных команд байт-кода или псевдокода и только после такого выполнения дополнительно обеспечивают работу интерпретатора для проверки того, истек ли предопределенный интервал, начиная с момента выполнения команд в соответствии с текущим одним из виртуальных потоков, и после определения истечения предопределенного интервала обеспечивают работу интерпретатора для выполнения контекстного переключения.

45. Способ по п.44, по которому задачи, назначенные соответствующим одним из виртуальных программных потоков, включают в себя этапы, в соответствии с которыми (a) управляют объектами, появляющимися в изображении на экране устройства отображения, (b) контролируют ввод оператора, (c) выполняют программу прикладных программ, (d) выполняют программы компьютерной поддержки, (e) осуществляют связь с удаленными компьютерами через компьютерную сеть и (f) вычисляют локальные переменные.