TW202232315A - 分散式處理系統、分散式處理方法、分散式處理程式產品、排程裝置以及分散式處理裝置 - Google Patents

Abstract

資訊取得部(211)取得任務資訊。暫定行程決定部(212)，根據前述複數個任務之執行順序、各任務之處理量、各通訊之通訊量、以及各任務之分配標的，決定指定分配給各任務之執行時間與分配給各通訊之執行時間之暫定行程；衝突解決部(213)，根據各任務之優先度以及各通訊之優先度，藉由調整於前述暫定行程中指定之各任務之執行時間，以及於前述暫定行程中指定之各通訊之執行時間，生成任務間之衝突以及通訊間之衝突已被解決之行程。

Description

分散式處理系統、分散式處理方法、分散式處理程式產品、排程裝置以及分散式處理裝置

本發明係有關將複數個任務由複數個處理器分散式處理之分散式處理系統。

考慮複數個機器藉由網路連接之分散式處理系統。 分散式處理系統，係以複數個機器以同步狀態執行多個任務，或者大範圍地同步控制複數個機器為目的。

在分散式處理系統中，各機器互相共享已處理任務之處理結果之資訊，執行進一步之任務的處理。 在分散式處理系統中，有週期地進行處理的情況。在該情況下若無法遵守週期，接下來應該執行的處理會變得不明確，會變得無法進行機器控制以及任務處理同步。接著會發生停止分散式處理系統等重大之錯誤。 為了遵守週期而削減任務或者用以通訊之冗餘待機時間，藉由保持低延遲以及規律性之通訊以及處理，可以實現進行週期性處理之分散式處理系統。

分散式處理系統也可以不是複數個機器藉由網路連接之系統。 舉例而言，分散式處理系統可以不利用網路等，也可以是利用共享匯流排或記憶體之系統，或合併利用共享匯流排以及記憶體之系統。藉由利用共享匯流排或記憶體，可以藉由極少的延遲進行資訊交換。

在專利文獻1中，揭露藉由複數個CPU核心進行分散式處理之系統。 該系統考量各CPU核心之負載之增加，伴隨著處理延遲之增加以及通訊時間之增加，伴隨著處理的等待時間增加，進行任務之時間分配(排程)，實現效率化之處理。 CPU為中央處理單元(Central Processing Unit)之簡稱。 ＜先前技術文獻＞ ＜專利文獻＞

專利文獻1：特開2010-079622號公報

＜發明所欲解決的課題＞

習知的方式係根據執行單一處理時的處理延遲時間以及CPU負載，計算用於時間分配的處理延遲時間。另外，習知的方式，利用實際進行通訊時之通訊時間進行時間分配。 然而，實際上，各種任務以及通訊被執行。各任務以及各通訊，在請求發生之時間點若可以執行，則立即執行。接著，各任務不論是固定的任務或突發的任務，也不論各通訊是固定的通訊或突發的通訊，高優先度之任務以及通訊優先，會有在預定時序中各任務以及通訊沒有結束的情況。因此，延遲執行之任務以及通訊，連鎖地引發接下來執行之任務以及通訊之延遲。

各機器僅輸入任務之內容以及任務之優先度。任務之執行，藉由各機器之作業系統(OS)等之機能進行。此時，各任務以及各通訊之執行時序(執行時刻)，根據可執行之任務或通訊順序的優先度等標準，由OS實時地決定。也就是說，無法對各任務以及各通訊之執行時序精細地控制。 現狀之分散式處理系統中，由於臨時地執行各任務和各通訊，不會計算各任務和各通訊的精細時序。 OS為作業系統(Operating System)之簡稱。

本發明之目的為能夠有計畫地執行各任務以及各通訊，不需臨時地執行各任務以及各通訊。 ＜用以解決課題之手段＞

本發明之分散式處理系統，係將複數個任務由複數個處理器分散式處理之系統。 前述分散式處理系統，包括： 資訊取得部，取得任務資訊，該任務資訊顯示：前述複數個任務之執行順序、各任務之執行所需要的處理量、為了將各任務之執行結果交給下一個任務之通訊所需要的通訊量、各任務之優先度、各通訊之優先度、以及識別各任務被分配之處理器的分配標的； 暫定行程決定部，決定暫定行程，該暫定行程根據前述複數個任務之執行順序、各任務之處理量、各通訊之通訊量、以及各任務之分配標的，指定分配給各任務之執行時間與分配給各通訊之執行時間；以及 衝突解決部，根據各任務之優先度以及各通訊之優先度，藉由調整於前述暫定行程中指定之各任務之執行時間，以及於前述暫定行程中指定之各通訊之執行時間，生成任務間之衝突以及通訊間之衝突已被解決之行程。 ＜發明的效果＞

根據本發明，不需臨時地執行各任務以及各通訊，可以有計畫地執行各通訊以及各任務。

在實施型態以及圖面中，相同元件或相對應之元件標示為相同符號。以說明之要素以及標示相同符號之要素之說明會適宜地省略或簡化。圖中之箭號主要顯示資料流或處理流。

實施型態1 關於分散式處理系統100，根據第1圖到第15圖進行說明。

***構成之說明*** 根據第1圖說明分散式處理系統100之構成。 分散式處理系統100係將複數個任務由複數個處理器分散式處理之系統。

在分散式處理系統100中，包括各處理器之裝置被稱為分散式處理裝置300。

分散式處理系統100包括複數個分散式處理裝置300。 各分散式處理裝置300具有同步機能。 複數個分散式處理裝置300，藉由各種同步機能互相同步。

在第1圖中，分散式處理系統100包括3台之分散式處理裝置(300A~300C)。 然而，分散式處理系統100也可以包括2台之分散式處理裝置300或4台以上之分散式處理裝置300。

藉由複數個分散式處理裝置300控制之複數個機器各自被稱為對象機器101。 對象機器101之具體例子為機器人手臂、伺服裝置(servo)、或馬達。

分散式處理系統100包括複數個對象機器101。 在第1圖中，分散式處理系統100包括3台之對象機器(101A~101C)。 各對象機器由1台以上之分散式處理裝置300控制。舉例而言，為了控制對象機器101A，存在複數個任務Ax。複數個分散式處理裝置300合作執行複數個任務Ax。 然而，分散式處理系統100也可以包括2台之對象機器101或4台以上之對象機器101。

分散式處理系統100包括傳送裝置102。 傳送裝置102在分散式處理裝置300之間傳送資料。傳送裝置102之具體例子為路由器(router)、開關(switch)、橋(bridge)、或集線器(hub)。

複數個分散式處理裝置300，經由傳送裝置102互相進行通訊。 具體而言，進行為了將各任務之執行結果交給下一個任務之通訊。 然而，複數個分散式處理裝置300，也可以不經由傳送裝置102互相進行通訊。在此情況下，不需要傳送裝置102，分散式處理裝置300彼此連接。

分散式處理系統100包括排程裝置200。 排程裝置200進行為了將複數個任務由複數個處理器分散式處理之排程。排程代表對各任務以及各通訊進行時間分配。 也就是說，排程裝置200生成指定各任務之執行時間以及各通訊之執行時間的行程。

各分散式處理裝置300，將被分配之各任務，於行程中被指定之各任務之執行時間中執行，將被分配之各任務之執行結果之通訊，於行程中被指定之各通訊之執行時間中執行。

在第1圖中，排程裝置200連接分散式處理裝置300A。 然而，排程裝置200可以連接傳送裝置102。 另外，排程裝置200也可以具有傳送裝置102之機能。在此情況下，不需要傳送裝置102，排程裝置200連接複數個分散式處理裝置300作為傳送裝置102之替代。

分散式處理系統100之網路構成，可以是任何種類之網路構成。 分散式處理系統100之網路，可以是有線網路以及無線網路中之任一者。

根據第2圖說明排程裝置200之構成。 排程裝置200是包括被稱為處理器201、記憶體202、輔助記憶裝置203、以及外部介面204之硬體的計算機。這些硬體經由訊號線互相連接。

處理器201為進行演算處理之IC，控制其他硬體。舉例而言，處理器201為CPU或系統級晶片(System LSI)。 IC為積體電路(Integrated Circuit)之簡稱。 CPU為中央處理器(Central Processing Unit)之簡稱。 LSI為大型積體電路(Large Scale Integration)之簡稱。

記憶體202為揮發性或非揮發性之記憶裝置。記憶體202也被稱為主記憶裝置或主記憶體。舉例而言，記憶體202為RAM。根據需要，將記憶於記憶體202之資料保存於輔助記憶裝置203中。 RAM為隨機存取記憶體(Random Access Memory)之簡稱。

輔助記憶裝置203為非揮發性記憶裝置。舉例而言，輔助記憶裝置203為ROM、HDD、SSD、或記憶卡。根據需要，將記憶於輔助記憶裝置203之資料載入到記憶體202。 ROM為唯讀記憶體(Read Only Memory)之簡稱。 HDD為硬碟(Hard Disk Drive)之簡稱。 SSD為固態硬碟(Solid State Drive)之簡稱。

外部介面204，係用以進行與外部之機器(例如分散式處理裝置300A等)通訊或輸入輸出之介面。也就是說，外部介面204，兼作通訊介面以及輸入輸出介面。舉例而言，外部介面204分別為乙太網路(登錄商標)、USB、以及UART之埠。 USB為通用序列匯流排(Universal Serial Bus)之簡稱。 UART為通用非同步收發傳輸器(Universal Asynchronous Receiver Transmitter)之簡稱。

排程裝置200包括被稱為排程部210以及行程輸出部220之元件。 排程部210包括被稱為資訊取得部211、暫定行程決定部212、以及衝突解決部213之元件。 這些元件藉由軟體實現。

輔助記憶裝置203，記憶用以將計算機作為排程部210以及行程輸出部220運作之排程程式。排程程式被載入到記憶體202，經由處理器201執行。 輔助記憶裝置203中又記憶OS。OS之至少一部分被載入到記憶體202，經由處理器201執行。 處理器201一邊執行OS，一邊執行排程程式。 OS為作業系統(Operation System)之簡稱。

排程程式之輸入輸出資料被記憶於記憶部290。 記憶體202作為記憶部290運作。然而，輔助記憶裝置203、以及處理器201內之暫存器以及處理器201內之快取記憶體等之記憶裝置，也可以代替記憶體202，或者與記憶體202一同作為記憶部290運作。

排程裝置200，也可以代替處理器201包括複數個處理器。複數個處理器分擔處理器201之機能。

排程程式，可以計算機可讀取地記錄(儲存)於光碟或快閃記憶體等之非揮發性之紀錄媒體上。

根據第3圖說明分散式處理裝置300之構成。 分散式處理裝置300，是包括被稱為處理器301、記憶體302、輔助記憶裝置303、以及外部介面304之硬體之電腦。這些硬體經由訊號線互相連接。

處理器301為進行演算處理之IC，控制其他硬體。舉例而言，處理器301為CPU或系統級晶片(System LSI)。 記憶體302為揮發性或非揮發性之記憶裝置。記憶體302也被稱為主記憶裝置或主記憶體。舉例而言，記憶體302為RAM。根據需要，將記憶於記憶體302之資料保存於輔助記憶裝置303中。 輔助記憶裝置303為非揮發性記憶裝置。舉例而言，輔助記憶裝置303為ROM、HDD、SSD、或記憶卡。根據需要，將記憶於輔助記憶裝置303之資料載入到記憶體302。 外部介面304，係用以進行與外部之機器(例如對象機器101以及傳送裝置102等)通訊或輸入輸出之介面。也就是說，外部介面304，兼作通訊介面以及輸入輸出介面。舉例而言，外部介面304分別為乙太網路、USB、以及UART之埠。

分散式處理裝置300，包括被稱為執行控制部311、任務執行部312、通訊執行部313、機器控制部314、行程接收部319之元件。這些要素藉由軟體實現。

輔助記憶裝置303中，記憶用以將計算機作為執行控制部311、任務執行部312、通訊執行部313、機器控制部314、行程接收部319運作之分散式處理程式。分散式處理程式被載入到記憶體302，經由處理器301執行。 輔助記憶裝置303中又記憶OS。OS之至少一部分被載入到記憶體302，經由處理器301執行。 處理器301一邊執行OS，一邊執行分散式處理程式。

分散式處理程式之輸入輸出資料被記憶於記憶部390。舉例而言，在記憶部390中記憶行程391等。 記憶體302作為記憶部390運作。然而，輔助記憶裝置303、以及處理器301內之暫存器以及處理器301內之快取記憶體等之記憶裝置，也可以代替記憶體302，或者與記憶體302一同作為記憶部390運作。

分散式處理裝置300，也可以代替處理器301包括複數個處理器。複數個處理器分擔處理器301之機能。

分散式處理程式，可以計算機可讀取地記錄(儲存)於光碟或快閃記憶體等之非揮發性之紀錄媒體上。

***動作之說明*** 分散式處理系統100之動作之順序與分散式處理方法相對應。另外，分散式處理系統100之動作之順序與經由分散式處理程式之處理順序相對應。用於排程裝置200之排程程式係用於分散式處理系統100之分散式處理程式之一部分。

根據第4圖說明分散式處理方法。 在步驟S110中，排程裝置200之資訊取得部211，經由外部介面204或紀錄媒體，取得系統資訊。 系統資訊為包含構成資訊以及任務資訊之資料。 構成資訊顯示分散式處理系統100之構成。 任務資訊顯示經由分散式處理系統100執行之複數個任務。

根據第5圖說明任務資訊111。任務資訊111為任務資訊之具體例子。 任務資訊111顯示5個任務(A、B、C、D、A’)各自之資訊。 具體而言，任務資訊111顯示任務名、上一個任務、下一個任務、處理量、通訊量、任務優先度、通訊優先度、以及分配標的。 任務名識別任務。 上一個任務識別上一個執行之任務。 下一個任務識別下一個執行之任務。 處理量為任務之執行所需要之處理量。根據處理量，決定任務之執行時間之長度。舉例而言，處理量可以藉由處理時間長度或步驟數等表示。處理時間長度係成為基準之執行條件之來源下，任務之執行所需要的時間長度。舉例而言，執行條件為處理器301等之條件。 通訊量為用以將任務之執行結果交給下一個任務之通訊之量。舉例而言，通訊量藉由通訊時間長度或資料大小等表示。通訊時間長度係成為基準之通訊條件之來源下，執行結果之通訊所需要的時間長度。舉例而言，通訊條件為通訊速度等之條件。依據分散式處理裝置300之構成以及各任務之分配方法，也有不需要執行結果之通訊的情況。舉例而言，任務以及下一個任務由相同之分散式處理裝置300執行時，由於任務之執行結果在分散式處理裝置300中共享，通訊量無限制地小。也就是說，通訊量為可以無視程度的小。 任務優先度為任務之優先度。 通訊優先度為用以將任務之執行結果交給下一個任務之通訊之優先度。 分配標的，識別任務被分配到的處理器301。也就是說，分配標的，識別執行任務之處理器301。舉例而言，裝置A識別分散式處理裝置300A之處理器301。

任務名、前一個任務、以及下一個任務，顯示任務之間的依存關係。根據任務間之依存關係，決定複數個任務之執行順序。

回到第4圖，從步驟S120開始繼續說明。 在步驟S102中，排程裝置200之暫定行程決定部212根據系統資訊決定暫定行程。

暫定行程，指定分配給各任務之執行時間，以及分配給各通訊之執行時間。

暫定行程被決定時，不考慮任務間之衝突以及通訊間之衝突。 任務間之衝突，代表在被分配到相同分散式處理裝置300之任務間，執行時間至少有一部份重複。假設一台分散式處理裝置300，1次可以執行之任務數為1。也就是說，各分散式處理裝置300無法在相同時序中執行2個以上之任務。 通訊間之衝突，代表在利用相同通訊通道執行之通訊間，執行時間至少有一部份重複。假設各分散式處理裝置300利用兩條一組之通訊通道進行全雙工通訊。另外，假設各通訊通道1次通訊可以傳遞之執行結果之數為1。也就是說，各通訊通道無法在相同時序傳遞2個以上之執行結果。

各分散式處理裝置300之暫定行程由以下方式決定。 首先，暫定行程決定部212參照任務資訊，根據任務名之欄位、前一個任務之欄位、以及下一個任務之欄位，決定複數個任務之執行順序。 另外，暫定行程決定部212參照任務資訊，根據處理量之欄位，決定各任務之執行時間長度。 另外，暫定行程決定部212參照任務資訊，根據通訊量之欄位，決定各通訊之執行時間長度。 暫定行程決定部212參照任務資訊，根據分配標的之欄位，決定成為各任務之分配標的之分散式處理裝置300。 另外，暫定行程決定部212，根據各任務之分配標的欄位以及下一個任務之分配標的欄位，判定各任務之分配標的是否與下一個任務之分配標的相異。各任務之分配標的與下一個任務之分配標的相異的情況下，暫定行程決定部212進行通訊處理之分配。各任務之分配標的與下一個任務之分配標的相同的情況下，暫定行程決定部212不進行通訊處理之分配。由於任務之分配標的相同，因此不需要用以共享透過通訊以執行任務之資料的通訊。 接著，暫定行程決定部212，根據複數個任務之執行順序、各任務之執行時間長度、各通訊之執行時間長度、以及各任務之分配標的，決定在各分散式處理裝置300中各任務的執行時間、以及在各分散式處理裝置300中各通訊的執行時間。暫定行程決定部212生成顯示已決定之各資訊的資料。舉例而言，暫定行程決定部212生成相當於第8圖之暫定行程圖114之資料。

第6圖顯示有向圖112。有向圖112為根據任務資訊111(參照第5圖)生成之有向圖。 有向圖112顯示如下之依存關係。 任務A之執行後，根據任務A之執行結果，執行任務B、任務C、以及任務D。 任務B、任務C、以及任務D之執行後，根據任務B之執行結果、任務C之執行結果、以及任務D之執行結果，執行任務A’。

第7圖顯示拓樸圖113。拓樸圖113，根據與任務資訊111一起取得之構成資訊被生成。 拓樸圖113顯示如下之構成。 分散式處理裝置300A之埠1連接傳送裝置102之埠2。 分散式處理裝置300B之埠4連接傳送裝置102之埠3。 分散式處理裝置300C之埠6連接傳送裝置102之埠5。

第8圖顯示暫定行程圖114。暫定行程圖114，根據任務資訊111(參照第5圖)、以及與任務資訊111一起取得之構成資訊(參照第7圖)被生成。 「CPUn」代表分散式處理裝置300n之處理器301。 「埠x-y」代表從埠x往埠y之通訊通道。 「開關」代表傳送裝置102。 記載「A」、「B」、「C」、「D」、還有「A’」之圓圈，代表任務。 「Tn」代表執行結果之通訊n。 「Sn」代表傳送用之任務n。 暫定行程圖114，舉例而言，表示如下之暫定行程。 任務A分配到執行時間「0~10」。 通訊T5分配到執行時間「10~15」。 任務S3分配到執行時間「10」。假設經由任務Sn之時間延遲為0。根據實際之處理，也可以加上傳送之延遲以及緩衝之延遲。 通訊T6分配到執行時間「10+α~15+α」。α代表1幀之通訊時間。 任務D分配到執行時間「10~20」。

回到第4圖，繼續說明步驟S200。 在步驟S200中，排程裝置200之衝突解決部213，根據暫定行程以及系統資訊，執行衝突解決處理。 衝突解決處理，藉由調整於暫定行程中指定之各任務之執行時間，以及於暫定行程中指定之各通訊之執行時間，生成任務間之衝突以及通訊間之衝突已解決之行程391。 關於衝突解決處理(S200)將詳述於後。

在步驟S130中，於各分散式處理裝置300設定行程391。 舉例而言，排程裝置200之行程輸出部220，經由外部介面204，往各各分散式處理裝置300傳送行程391。各分散式處理裝置300之行程接收部319接收行程391，將行程391記憶於記憶部390。在此情況下，行程輸出部220，將行程391傳送到分散式處理裝置300A。接著，分散式處理裝置300A經由傳送裝置102，分別將行程391傳送到分散式處理裝置300B以及分散式處理裝置300C。 舉例而言，排程裝置200之行程輸出部220，將行程391寫入紀錄媒體。使用者利用紀錄媒體，將行程391輸入到各分散式處理裝置300。接著，各分散式處理裝置300之行程接收部319接收行程391，將行程391記憶於記憶部390。

在步驟S140中，各分散式處理裝置300之處理器301將被分配之各任務，於行程391中指定之各任務之執行時間中執行。 再者，各分散式處理裝置300之處理器301，將被分配之各任務之執行結果之通訊，於行程391中指定之各通訊之執行時間中執行。

具體而言，執行控制部311遵循行程391，使任務執行部312以及通訊執行部313運作。 任務執行部312執行被分配之各任務。 通訊執行部313傳送被分配之各任務之執行結果。 機器控制部314在為了控制對象機器101之任務執行時，遵循來自任務之命令控制對象機器101。

執行控制部311，使任務執行部312如下運作。 執行控制部311在各時刻判定處理器301是否為待機狀態。 處理器301為待機狀態時，執行控制部311參照行程391，判定是否有沒有被執行之任務。沒有被執行之任務被稱為未執行任務。 存在1個以上未執行任務時，執行控制部311參照行程391，判定從現在時刻開始到規定時間以內之開始時刻有無被分配之未執行任務。從現在時刻開始到規定時間以內之開始時刻被分配之未執行任務，被稱為執行對象任務。 存在執行對象任務時，執行控制部311於任務執行部312執行執行對象任務。

執行控制部311，使通訊執行部313如下運作。 執行控制部311在各時刻判定通訊通道是否空閒。 通訊通道空閒時，執行控制部311參照行程391，判定是否有沒有執行之通訊。沒有執行之通訊被稱為未執行通訊。 存在1個以上未執行通訊時，執行控制部311參照行程391，判定從現在時刻開始到規定時間以內之開始時刻有無被分配之未執行通訊。從現在時刻開始到規定時間以內之開始時刻被分配之未執行通訊，被稱為執行對象通訊。 存在執行對象通訊時，執行控制部311於通訊執行部313執行執行對象通訊。

根據第9圖以及第10圖，說明衝突解決處理(S200)之流程。 在步驟S201中，衝突解決部213設定成為處理對象之優先度之初始值。成為處理對象之優先度被稱為對象優先度。 具體而言，衝突解決部213將最高優先度設為對象優先度。藉由如此，從優先度較高之任務以及通訊依序決定行程分配。

在步驟S202中，衝突解決部213判定有無未確定任務以及未確定通訊。 未確定任務為執行時間未確定之任務。 未確定通訊為執行時間未確定之通訊。 執行時間由開始時刻以及結束時刻指定。

未確定任務以及未確定通訊之中至少存在一者的情況下，處理前往步驟S203。 未確定任務以及未確定通訊之中任一者皆不存在的情況下，處理結束。

在步驟S203中，衝突解決部213判定有無調整候補任務以及調整候補通訊。

調整候補任務，係具有與對象優先度相同之任務優先度，為可執行狀態，保留旗標顯示為非保留(0)之未確定任務。 可執行狀態，係沒有前一個任務，或者前一個任務以及前一個通訊各自之執行時間確定之狀態。 保留旗標顯示保留(1)或非保留(0)。保留旗標之初始值為非保留(0)。

調整候補通訊，係具有與對象優先度相同之通訊優先度，為可執行狀態，保留旗標顯示為非保留(0)之未確定通訊。 可執行狀態為任務之執行時間確定之狀態。

調整候補任務以及調整候補通訊之中至少存在一者的情況下，處理前往步驟S205。 調整候補任務以及調整候補通訊之中任一者皆不存在的情況下，處理前往步驟S204。

在步驟S204中，衝突解決部213將對象優先度下降1。 步驟S204之後，處理前往步驟S202。

在步驟S205中，衝突解除部213選擇調整候補任務以及調整候補通訊之中執行順序最早之任務或者通訊。被選擇之任務或者被選擇之通訊被稱為調整對象。另外，在從優先度較高之任務以及通訊依序決定行程分配之方針中，具有調整對象之優先度以上之優先度的任務以及通訊，以開始時刻由早到晚之順序，成為與調整對象比較之對象。也就是說，優先度較低之任務以及通訊，迴避優先度較高之任務以及通訊地被分配。 調整對象為任務時，處理前往步驟S300。 調整對象為通訊時，處理前往步驟S400。

在步驟S300中，衝突解決部213執行任務調整處理。 任務調整處理，在被分配到相同處理器301之任務之間的執行時間至少有一部分重複時，調整優先度較低之任務之執行時間。 任務調整處理(S300)將詳述於後。

在步驟S400中，衝突解決部213執行通訊調整處理。 通訊調整處理，在利用相同通訊通道之通訊之間的執行時間至少有一部分重複時，調整優先度較低之通訊的執行時間。 通訊調整處理(S400)將詳述於後。

在步驟S300或步驟S400之後，處理前往S211。

在步驟S211中，衝突解決部213判定調整對象之保留旗標。 調整對象之保留旗標顯示為非保留(0)時，處理前往步驟S212。 調整對象之保留旗標顯示為保留(1)時，處理前往步驟S202。

在步驟S212中，衝突解決部213判別各更新對象，調整各更新對象之執行時間，更新各更新對象之狀態。

針對更新對象進行說明。 任務調整處理(S300)被執行時，更新對象為在執行時間被調整之任務之執行後，被執行之各任務，以及在執行時間被調整之任務之執行後，被執行之各通訊。 通訊調整處理(S400)被執行時，更新對象為在執行時間被調整之通訊之執行後，被執行之各任務，以及在執行時間被調整之任務之執行後，被執行之各通訊。

各更新對象之執行時間以如下方式被調整。 調整對象之執行時間被變更時，衝突解決部213，以更新後之執行時間作為基準，移動各更新對象之執行時間。

各更新對象之狀態以如下方式被更新。 調整對象之執行時間不確定時，衝突解決部213將各更新對象之狀態設為不可執行。

在步驟S213中，衝突解決部213，各未確定任務之保留旗標以及各未確定通訊之保留旗標設定為非保留(0)。 步驟S213之後，處理前往步驟S201。

根據第11圖以及第12圖說明任務調整處理(S300)之流程。 為調整對象之任務被稱為對象任務。

在步驟S301中，衝突解決部213判定有無同一優先度以上之共通任務。 同一優先度以上之共通任務，係具有對象任務之任務優先度以上之任務優先度的共通任務。 共通任務為與對象任務共有分配標的之任務。 存在同一優先度以上之共通任務時，處理前往步驟S302。 不存在同一優先度以上之共通任務時，處理前往步驟S313。

在步驟S302中，衝突解決部213判定衝突任務之有無。 衝突任務為執行時間至少有一部分與對象任務重複之高優先度的共通任務。 存在衝突任務時，處理前往步驟S303。 不存在衝突任務時，處理前往步驟S311。

在步驟S303中，衝突解決部213調整對象任務之執行時間。

對象任務之執行時間以如下方式被調整。 對象任務之執行順序在衝突任務之執行順序之前時，衝突解決部213將對象任務之執行時間變更為衝突任務之執行時間之前的時間。對象任務之執行順序在衝突任務之執行順序之後時，衝突解決部213將對象任務之執行時間變更為衝突任務之執行時間之後的時間。

對象任務之保留旗標之值維持為非保留(0)。 步驟S303之後，處理結束。

在步驟S311中，衝突解決部213判定有無可能性任務。 可能性任務係與對象任務有衝突之可能性的任務。具體而言，可能性任務為執行時間不確定之高優先度之共通任務。 存在可能性任務時，處理前往步驟S312。 不存在可能性任務時，處理前往步驟S313。

在步驟S312中，衝突解決部213將對象任務之保留旗標設定為保留(1)。 步驟S312之後，處理結束。

在步驟S313中，衝突解決部213確定對象任務之執行時間。 對象任務之保留旗標之值維持為非保留(0)。 步驟S313之後，處理結束。

根據第13圖、第14圖、以及第15圖，說明通訊調整處理(S400)。 為調整對象之通訊，被稱為對象通訊。

在步驟S401中，衝突解決部213判定有無同一優先度以上之共通通訊。 同一優先度以上之共通通訊，係具有對象通訊之通訊優先度以上之通訊優先度的共通通訊。 共通通訊為與對象通訊之通訊通道相同之通訊。 存在同一優先度以上之共通通訊時，處理前往步驟S402。 不存在同一優先度以上之共通通訊時，處理前往步驟S404。

在步驟S402中，衝突解決部213判定衝突通訊之有無。 衝突通訊為執行時間至少有一部分與對象通訊重複之高優先度的共通通訊。 存在衝突通訊時，處理前往步驟S403。 不存在衝突通訊時，處理前往步驟S411。

在步驟S403中，衝突解決部213調整對象通訊之執行時間。

對象通訊之執行時間以如下方式被調整。 對象通訊之執行順序在衝突通訊之執行順序之前時，衝突解決部213將對象通訊之執行時間變更為衝突通訊之執行時間之前的時間。對象通訊之執行順序在衝突通訊之執行順序之後時，衝突解決部213將對象通訊之執行時間變更為衝突通訊之執行時間之後的時間。

對象通訊之保留旗標之值維持為非保留(0)。 步驟S403之後，處理結束。

在步驟S404中，衝突解決部213確定對象通訊之執行時間。 對象通訊之保留旗標之值維持為非保留(0)。 步驟S404之後，處理結束。

在步驟S411中，衝突解決部213判定有無可能性通訊。 可能性通訊係與對象通訊有衝突之可能性的通訊。具體而言，可能性通訊為執行時間不確定之高優先度之共通通訊。 存在可能性通訊時，處理前往步驟S412。 不存在可能性通訊時，處理前往步驟S413。

在步驟S412中，衝突解決部213將對象通訊之保留旗標設定為保留(1)。 步驟S412之後，處理結束。

在步驟S413中，衝突解決部213判定是否可以適用混合通訊以及分割通訊。 換句話說，衝突解決部213，確認用以實施存在於過渡步驟之混合通訊以及分割通訊之判斷的事前準備是否已就緒。具體而言，衝突解決部213，判斷成為混合通訊以及分割通訊之對象的各衝突通訊之開始時刻是否已確定。 混合通訊係與對象通訊混合之通訊。具體而言，混合通訊為被分配到的執行時間與對象通訊之執行時間有一部分重複之通訊。 分割通訊是需要進行對象通訊之分割的可能性通訊。具體而言，分割通訊為被分配到的執行時間在對象通訊之執行時間內之可能性通訊。 可以適用混合通訊以及分割通訊的情況下，處理前往步驟S414。 無法適用混合通訊以及分割通訊的情況下，處理前往步驟S421。

在步驟S414中，衝突解決部213判定對象通訊之開始時刻。 在對象通訊之開始時刻確定的情況下，處理前往步驟S415。 在對象通訊之開始時刻不確定的情況下，處理前往步驟S416。

在步驟S415中，衝突解決部213將對象通訊之保留旗標設定為保留(1)。 步驟S415之後，處理結束。

在步驟S416中，衝突解決部213確定對象通訊之開始時刻。 對象通訊之保留旗標之值維持為非保留(0)。 在步驟S416之後，處理結束。

在步驟S421中，衝突解決部213判定有無混合通訊以及分割通訊。 混合通訊以及分割通訊兩者皆存在的情況下，處理前往步驟S423。 混合通訊以及分割通訊中至少有一者不存在的情況下，處理前往步驟S422。

在步驟S422中，衝突解決部213確定對象通訊之執行時間。 對象通訊之保留旗標之值維持為非保留(0)。 在步驟S422之後，處理結束。

在步驟S423中，衝突解決部213判定混合通訊以及分割通訊之中開始時刻較早者之通訊。開始時刻較早者之通訊被稱為先行通訊。 先行通訊為混合通訊時，處理前往步驟S424。 先行通訊為分割通訊時，處理前往步驟S425。

在步驟S424中，衝突解決部213將對象通訊以及混合通訊視為1個通訊。也就是說，衝突解決部213生成混合對象通訊以及混合通訊之通訊。 對象通訊之保留旗標之值維持為非保留(0)。 在步驟S424之後，處理結束。

在步驟S425中，衝突解決部213，將對象通訊分割為前半之通訊以及後半之通訊。 前半之通訊為比分割通訊之執行時間之前的時間之通訊。 後半之通訊為從對象通訊去除前半之通訊之剩下的通訊。

接著，衝突解決部213確定對象通訊之前半的執行時間。 對象通訊之保留旗標之值維持為非保留(0)。 在步驟S425之後，處理結束。

***實施型態1之效果*** 藉由實施型態1，不需臨時地執行各任務以及各通訊，能夠有計畫地執行各任務以及各通訊。

***實施例1之說明*** 排程裝置200也可以考慮優先幀之通訊時間，生成行程391。 優先幀為比各任務之執行結果之通訊更優先之幀。具體而言，優先幀為緊急幀以及定時幀。緊急幀為應該儘早通訊之幀。定時幀為通訊時序已決定之幀。 具體而言，暫定行程決定部212預約優先幀使用之通訊時間，將被預約之通訊時間以外之時間分配給各任務以及各通訊。舉例而言，藉由給予在任務資訊111中之優先幀最高優先度，確保優先幀使用的通訊時間。

***實施例2之說明*** 在步驟S110(參照第4圖)中，資訊取得部211也可以自動地取得系統資訊。 舉例而言，藉由執行實際之任務或與實際之任務同等之任務，並執行實際之通訊或與實際之通訊同等之通訊，可以自動取得系統資訊。可以算出機器之精細的延遲並進行補正。

***實施例3之說明*** 排程裝置200也可以藉由變更各任務之分配標的，生成各分散式處理裝置300之最佳行程391。也就是說，排程裝置200也可以藉由變更各任務之分配標的，算出最佳最短之較少通訊量的時間分配。最佳行程391為複數個任務之全體執行時間最短之行程，以及複數個任務之全體之通訊量最少之行程。

實施型態2 關於藉由1台之分散式處理裝置300實現分散式處理之型態，根據第16圖~第18圖說明與實施型態1之主要相異點。

***構成之說明*** 根據第16圖說明分散式處理系統100X之構成。 分散式處理系統100X具備1台之分散式處理裝置300X以替代複數個分散式處理裝置(300A~300C)(參照第1圖)。 分散式處理裝置300X為了代替複數個分散式處理裝置(300A~300C)，具備多核心處理器。

根據第17圖說明分散式處理裝置300X之構成。 分散式處理裝置300X包括複數個處理器(301A~301C)。 處理器301A代替分散式處理裝置300A(參照第1圖)。也就是說，處理器301A控制對象機器101A。 處理器301B代替分散式處理裝置300B(參照第1圖)。也就是說，處理器301B控制對象機器101B。 處理器301C代替分散式處理裝置300C(參照第1圖)。也就是說，處理器301C控制對象機器101C。

複數個處理器(301A~301C)各自包括被稱為執行控制部311、任務執行部312、通訊執行部313、機器控制部314、以及行程接收部319之元件。

***動作之說明*** 根據第18圖說明分散式處理方法。 在實施型態2中的分散式處理方法，與在實施形態1中的分散式處理方法(參照第4圖)相同。 然而，複數個任務，經由代替複數個分散式處理裝置300之分散式處理裝置300X的複數個處理器301分散式處理。

***實施型態2之效果*** 藉由實施型態2，可以實現以1台之分散式處理裝置300進行分散式處理。

實施型態3 關於在分散式處理裝置300中調整任務及通訊各自之執行開始時序的型態，根據第19圖說明與實施型態1之主要相異點。

***構成之說明*** 根據第19圖說明分散式處理裝置300之構成。 分散式處理裝置300更包括任務處理待機部315以及通訊待機部316。 分散式處理程式，再者，可以使計算機作為任務處理待機部315以及通訊待機部316運作。

***動作之說明*** 在實施型態3中的分散式處理方法，與在實施形態1中的分散式處理方法(參照第4圖)相同。 然而，在步驟S120中，暫定行程決定部212使各任務之處理時間以及各通訊時間各自保留餘裕，生成暫定行程。因此，在步驟S200中，使各任務之處理時間以及各通訊時間各自保留餘裕，生成行程391。

另外，在步驟S140中，任務處理待機部315以及通訊待機部316以如下方式動作。 任務處理待機部315，在任務執行部312執行各任務之前，直到行程391中指定之各任務之執行時間為止，使任務執行部312待機。舉例而言，任務處理待機部315，直到行程391中指定之各任務之執行時間為止，不將各任務輸入任務執行部312。 通訊待機部316，在各任務執行之後，直到行程391中指定之各通訊之執行時間為止，使通訊執行部313待機。舉例而言，通訊待機部316，直到行程391中指定之各通訊之執行時間為止，不將各任務之執行結果輸入通訊執行部313。

***實施型態3的效果*** 藉由分散式處理方法，從各任務之處理時間推定通訊時序，制定通訊行程。然而，即使任務之開始時序與通訊行程同步，各處理器中的任務之執行時序僅為從處理內容估量之處理時間，或者測量之處理時間。因此，因為處理器之特性，或因為分割處理等未預期的處理，處理時間有增減之可能性。或者，根據各任務之輸入資訊的變更，也就是即使進行週期的處理，由於對應控制對象之狀態而被輸入之資訊有變化，有計算量增減，隨之而來地有處理時間增減之可能性。關於通訊，也有應傳送之資料逐漸減少的可能性。另外，開關等之中由於傳送處理之延遲，有根據傳送時序不同而相異之可能性。像這樣的現象發生時，若僅對特定期間之特定優先度之幀給予傳送許可，會有在不希望的時序開始幀之傳送的可能性。該幀之傳送與同一優先度之傳送行程匹配的情況下，幀以與本來希望的時序相異之時序被傳送。若該幀A之傳送干擾原本應該在該時序傳送之幀B，原本預定之行程被移動，行程毀損。此問題點為沒有在特定之時序執行任務之處理，以及沒有在特定之時序傳送幀。再加上，任務之處理以及通訊之處理有搖擺的情況。 作為這些的解決方法，分散式處理裝置300具備任務處理待機部315以及通訊待機部316。藉由如此，分散式處理裝置300遵循行程391，可以根據行程391之時序執行各任務以及各通訊。另外，作為搖擺之解決方式，排程裝置200可以在預期之搖擺上使各任務之處理時間以及各通訊時間保留餘裕，生成行程391。

***實施例之說明*** 實施型態3也可以與實施型態2組合實施。代替複數個分散式處理裝置(300A~300C)之1台之分散式處理裝置300X，也可以具備任務處理待機部315以及通訊待機部316。

***實施型態之補足*** 根據第20圖說明排程裝置200之硬體構成。 排程裝置200具備處理電路209。 處理電路209為實現排程部210以及行程輸出部220之硬體。 處理電路209可以是專用之硬體，也可以是執行儲存於記憶體202中的程式的處理器201。

處理電路209為專用硬體時，處理電路209，舉例而言，為單一電路、複合電路、已程式化處理器、已平行程式化處理器、ASIC、FPAG、或這些之組合。 ASIC為特殊應用積體電路(Application Specific Integrated Circuit)之簡稱。 FPGA為現場可程式化邏輯閘陣列(Field Programmable Gate Array)之簡稱。

排程裝置200也可以包括代替處理電路209之複數個處理電路。複數個處理電路分擔處理電路209之機能。

在處理電路209中，也可以讓一部分之機能藉由專用硬體實現，剩下的機能由軟體或韌體實現。

像這樣，排程裝置200之各機能可以由硬體、軟體、韌體或者這些之組合實現。

根據第21圖說明分散式處理裝置300之硬體構成。 分散式處理裝置300包括處理電路309。 處理電路309，係實現執行控制部311、任務執行部312、通訊執行部313、機器控制部314、以及行程接收部319之硬體。 處理電路309，可以是專用之硬體，也可以是執行儲存於記憶體302中之程式的處理器301。

處理電路309為專用的硬體時，處理電路309，舉例而言，為單一電路、複合電路、已程式化處理器、已平行程式化處理器、ASIC、FPAG、或這些之組合。

分散式處理裝置300也可以包括代替處理電路309之複數個處理電路。複數個處理電路分擔處理電路309之機能。

在處理電路309中，可以一部分之機能由專用之硬體實現，剩下的機能由軟體或韌體實現。

像這樣，分散式處理裝置300之各機能可以由硬體、軟體、韌體或者這些之組合實現。

各實施型態為較佳的型態之例示，並非意圖限制本發明之技術範圍。各實施型態可以部分地實施，也可以與其他型態組合實施。利用流程圖等說明之順序，可以適宜地變更。 各實施型態中說明之各裝置之元素之「部」，可以以「處理」或者「工程」取代。 程式也可以從電腦程式產品(亦只被稱為程式產品)載入。 電腦程式產品，不限於眼睛所見形式之物品，係載入電腦可讀取之程式之物。

100:分散式處理系統 101:對象機器 102:傳送裝置 111:任務資訊 112:有向圖 113:拓樸圖 114:暫定行程圖 200:排程裝置 201:處理器 202:記憶體 203:輔助記憶裝置 204:外部介面 209:處理電路 210:排程部 211:資訊取得部 212:暫定行程決定部 213:衝突解決部 220:行程輸出部 290:記憶部 300:分散式處理裝置 301:處理器 302:記憶體 303:輔助記憶裝置 304:外部介面 309:處理電路 311:執行控制部 312:任務執行部 313:通訊執行部 314:機器控制部 315:任務處理待機部 316:通訊待機部 319:行程接收部 390:記憶部 391:行程

[第1圖]實施型態1之分散式處理系統100之構成圖。 [第2圖]實施型態1之排程裝置200之構成圖。 [第3圖]實施型態1之分散式處理裝置300之構成圖。 [第4圖]實施型態1之分散式處理方法之流程圖。 [第5圖]實施型態1之任務資訊111之示意圖。 [第6圖]實施型態1之有向圖112之示意圖。 [第7圖]實施型態1之拓樸圖113之示意圖。 [第8圖]實施型態1之暫定行程圖114之示意圖。 [第9圖]實施型態1之衝突解決處理(S200)之流程圖。 [第10圖]實施型態1之衝突解決處理(S200)之流程圖。 [第11圖]實施型態1之任務調整處理(S300)之流程圖。 [第12圖]實施型態1之任務調整處理(S300)之流程圖。 [第13圖]實施型態1之通訊調整處理(S400)之流程圖。 [第14圖]實施型態1之通訊調整處理(S400)之流程圖。 [第15圖]實施型態1之通訊調整處理(S400)之流程圖。 [第16圖]實施型態2之分散式處理系統100X之構成圖 [第17圖]實施型態2之分散式處理裝置300X之構成圖。 [第18圖]實施型態2之分散式處理方法之流程圖。 [第19圖]實施型態3之分散式處理裝置300之構成圖 [第20圖]實施型態之排程裝置200之硬體構成圖。 [第21圖]實施型態之分散式處理裝置300之硬體構成圖。

200:排程裝置

201:處理器

202:記憶體

203:輔助記憶裝置

204:外部介面

210:排程部

211:資訊取得部

212:暫定行程決定部

213:衝突解決部

220:行程輸出部

290:記憶部

Claims (9)

1. 一種分散式處理系統，將複數個任務由複數個處理器分散式處理，包括： 資訊取得部，取得任務資訊，該任務資訊顯示：前述複數個任務之執行順序、各任務之執行所需要的處理量、為了將各任務之執行結果交給下一個任務之通訊所需要的通訊量、各任務之優先度、各通訊之優先度、以及識別各任務被分配之處理器的分配標的； 暫定行程決定部，決定暫定行程，該暫定行程根據前述複數個任務之執行順序、各任務之處理量、各通訊之通訊量、以及各任務之分配標的，指定分配給各任務之執行時間與分配給各通訊之執行時間；以及 衝突解決部，根據各任務之優先度以及各通訊之優先度，藉由調整於前述暫定行程中指定之各任務之執行時間，以及於前述暫定行程中指定之各通訊之執行時間，生成任務間之衝突以及通訊間之衝突已被解決之行程。
2. 如請求項1之分散式處理系統，其中，前述衝突解決部，在被分配到相同處理器之任務之間的執行時間至少有一部分重複時，調整優先度較低之任務的執行時間，並調整在執行時間被調整之任務之執行後，被執行之各任務之執行時間，以及在執行時間被調整之任務之執行後，被執行之各通訊之執行時間。
3. 如請求項1或2之分散式處理系統，其中前述衝突解決部，在利用相同通訊通道執行之通訊之間的執行時間至少有一部分重複時，調整優先度較低之通訊的執行時間，並調整在執行時間被調整之通訊之執行後，被執行之各任務之執行時間，以及在執行時間被調整之通訊之執行後，被執行之各通訊之執行時間。
4. 如請求項1或2之分散式處理系統，其中，前述分散式處理系統更包括前述複數個處理器； 各處理器將被分配之各任務，於前述行程中被指定之各任務之執行時間執行，將被分配之各任務之執行結果之通訊，於前述行程中被指定之各通訊之執行時間執行。
5. 如請求項3之分散式處理系統，其中，前述分散式處理系統更包括前述複數個處理器； 各處理器將被分配之各任務，於前述行程中被指定之各任務之執行時間執行，將被分配之各任務之執行結果之通訊，於前述行程中被指定之各通訊之執行時間執行。
6. 一種分散式處理方法，用以將複數個任務由複數個處理器分散式處理，包括： 由資訊取得部取得任務資訊，該任務資訊顯示：前述複數個任務之執行順序、各任務之執行所需要的處理量、為了將各任務之執行結果交給下一個任務之通訊所需要的通訊量、各任務之優先度、各通訊之優先度、以及識別各任務被分配之處理器的分配標的； 由暫定行程決定部決定暫定行程，該暫定行程根據前述複數個任務之執行順序、各任務之處理量、各通訊之通訊量、以及各任務之分配標的，指定分配給各任務之執行時間與分配給各通訊之執行時間；以及 由衝突解決部，根據各任務之優先度以及各通訊之優先度，藉由調整於前述暫定行程中指定之各任務之執行時間、以及於前述暫定行程中指定之各通訊之執行時間，以生成任務間之衝突以及通訊間之衝突已被解決之行程。
7. 一種分散式處理程式產品，用以將複數個任務由複數個處理器分散式處理，以於電腦中執行： 資訊取得處理，取得任務資訊，該任務資訊顯示：前述複數個任務之執行順序、各任務之執行所需要的處理量、為了將各任務之執行結果交給下一個任務之通訊所需要的通訊量、各任務之優先度、各通訊之優先度、以及識別各任務被分配之處理器的分配標的； 暫定行程決定處理，決定暫定行程，該暫定行程根據前述複數個任務之執行順序、各任務之處理量、各通訊之通訊量、以及各任務之分配標的，指定分配給各任務之執行時間與分配給各通訊之執行時間；以及 衝突解決處理，根據各任務之優先度以及各通訊之優先度，藉由調整於前述暫定行程中指定之各任務之執行時間，以及於前述暫定行程中指定之各通訊之執行時間，生成任務間之衝突以及通訊間之衝突已被解決之行程。
8. 一種排程裝置，包括： 資訊取得部，取得任務資訊，該任務資訊顯示：複數個任務之執行順序、各任務之執行所需要的處理量、為了將各任務之執行結果交給下一個任務之通訊所需要的通訊量、各任務之優先度、各通訊之優先度、以及識別各任務被分配之處理器的分配標的； 暫定行程決定部，決定暫定行程，該暫定行程根據前述複數個任務之執行順序、各任務之處理量、各通訊之通訊量、以及各任務之分配標的，指定分配給各任務之執行時間與分配給各通訊之執行時間；以及 衝突解決部，根據各任務之優先度以及各通訊之優先度，藉由調整於前述暫定行程中指定之各任務之執行時間，以及於前述暫定行程中指定之各通訊之執行時間，生成任務間之衝突以及通訊間之衝突已被解決之行程。
9. 一種分散式處理裝置，具備將複數個任務進行分散式處理之分散式處理系統，包括： 行程接收部，接收行程，該行程指定被分配之各任務之執行時間、以及將被分配之各任務之執行結果交給下一個任務之通訊之執行時間； 任務執行部，將被分配之各任務在前述行程中指定之各任務之執行間上執行；以及 通訊執行部，將被分配之各任務之執行結果之通訊，在前述行程中指定之各通訊之執行時間上執行。

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