JP2760721B2

JP2760721B2 - 計算機システム

Info

Publication number: JP2760721B2
Application number: JP4327449A
Authority: JP
Inventors: 正博中村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1992-11-12
Filing date: 1992-11-12
Publication date: 1998-06-04
Anticipated expiration: 2013-06-04
Also published as: JPH06149599A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、複数タスクが実行さ
れる計算機システムに係わり、特に固有の実行周期と実
行時間を保有する複数のタスクを管理してスケジューリ
ングする機能を有する計算機システムに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図１５は、例えば「三菱電機統合制御シ
ステムＭＥＬＴＡＳＪＰ−ＥＩＳ／Ｗ構築マニュア
ル」（１９９１年５月第１版発行）で提供されている計
算機システムのスケジューリングに関する部分の構成図
である。

【０００３】まず、周期的スケジューリングの概念につ
いて、図１６を用いて説明する。図中の最小基準周期と
は、周期的にタスクの起動をチェックする際の基準周期
となるもので、周期的に実行されるアプリケーションタ
スク１〜Ｌ（Ｌはタスク数）をスケジューリングする最
小周期である。タイムスロットとは、上記最小基準周期
を所定値Ｎ（ユーザがシステムに合わせて決定する）で
割った時間単位で、タイムスロット時間毎に、スケジュ
ーラが実行タスク１〜Ｌの選択を行う。実行レベルと
は、実行タスク１〜Ｌを周期毎に分類した複数のタスク
の集合で、タイムスロット１〜Ｎにその実行レベル１〜
Ｍが割当てられる（割当て方法は後述する）。スケジュ
ーラはスケジューリング実行時に、あるタイムスロット
でそのタイムスロットに割当てられた該実行レベルの起
動待ちタスクを優先的に実行する（実行レベルの選択方
法は後述する）。

【０００４】図１６の例では、タイムスロット１とタイ
ムスロット２に実行レベル１を、タイムスロット３に実
行レベル２を、タイムスロット（Ｎ−１）に実行レベル
Ｍを割当て、タイムスロットＮは、実行レベルの選択時
間やタイムスロットの計算時間として、各タイムスロッ
ト処理に要するシステム時間のための予備のタイムスロ
ット（α）であり、実行レベル１を割当てる。実行レベ
ル１にはタスク１とタスク２の２つのタスクが、実行レ
ベル２にはタスク３が、実行レベルＭにはタスクＬが所
属している。スケジューリング時、タイマの値から、後
述するタイムスロット計算部がタイムスロット値を計算
する。最小基準周期毎に、実行周期が巡ってきた実行レ
ベルのタスクが後述する起動タスクキューイング部によ
り起動要求されるが、異なった実行レベルが同時に起動
要求された場合、以下の様にタイムスロット毎に起動要
求実行レベルの切換が実行される。タイムスロット１に
おいては、実行レベル１が選択され、実行レベル１のタ
スク１が実行されている。タイムスロット２において
も、実行レベル１が選択され、同様にタスク１が実行さ
れている。タイムスロット３においては実行レベル２が
選択され、実行レベル２の所属タスク３が実行される。
タイムスロットＮは、予備のタイムスロットなので、最
小基準周期内で未実行のタスクが実行される。以上の様
な実行レベル選択が、最小基準周期毎に繰り返される。

【０００５】図１５において、１１は、ユーザから提供
される各タスクに対する固有の実行周期と実行時間を含
むタスク情報１２からタスクを実行レベルに分類し、実
行レベルを割当てたタイムスロットの情報を含むテーブ
ル情報（変更値）２３を生成し、タイムスロット対応タ
スク情報テーブル２１に該テーブル情報２３を格納する
タイムスロット割当て部であり、図１７に示すように、
タスク情報１２から各タスクの実行周期を判別する実行
周期判別手段１１ａと、この判別結果に基づき各タスク
を実行周期の短い実行レベルから長いレベルまでレベル
分けする分類手段１１ｂと、各タイムスロットに上記実
行レベルを割当てるタイムスロット割当て手段１１ｃ等
から成る。一方、図１５の１３は後述するタイムスロッ
ト計算部１６からのタイムスロット変更割込み１７をト
リガとして、タイムスロット対応タスク情報テーブル２
１からのテーブル情報（現在値）２２と、後述するタイ
ムスロット情報格納部１８からのタイムスロット値（現
在値）２０に基づき実行タスクを選択し、起動をかける
スケジューリング実行部、１６はオペレーティングシス
テムの機能であるソフトウエア（以下、Ｓ／Ｗと略記す
る）タイマ１４からの定周期割込み１５で起動され、現
在の時刻からタイムスロット値（変更値）１９を算出
し、タイムスロット情報格納部１８にその値を書き込む
とともに、このタイムスロット情報変更時にスケジュー
リング実行部１３にタイムスロット変更割込み１７をか
け、現在のタスク実行を中断させ、起動タスク選択をス
ケジューリング実行部１３に行わせるタイムスロット計
算部であり、算出したタイムスロット値は内部にも保持
され、このタイムスロット値が次回の算出時にタイムス
ロットの前回値としてインクリメントされる。２４は、
ユーザからタスク情報１２として渡される起動要求タス
ク２５を、タイムスロット対応タスク情報テーブル２１
内の後述するタスク管理テーブルで生成されるキュー
（待ち行列）にキューイングする起動タスクキューイン
グ部である。

【０００６】図１８は図１５のタイムスロット対応タス
ク情報テーブル２１に含まれる各テーブルの詳細図であ
る。２１１はタイムスロット１〜Ｎの各々に割当てた実
行レベル１〜Ｍの情報を格納するタイムスロット管理テ
ーブル、２１２ａ〜２１２ｃは各タイムスロット値に割
当てられた各実行レベルのタスクのキューイング状態を
格納するレベル管理テーブル、２１３ａ１〜２１３ａ
ｎ，２１３ｂ１，２１３ｃ１，２１３ｃ２は上述したキ
ューを生成するためのタスク管理テーブルである。上記
タイムスロット管理テーブル２１１には、各タイムスロ
ット１〜Ｎに割当てられた実行レベル１〜Ｍに対応する
レベル管理テーブル２１２ａ〜２１２ｃのアドレスを示
すポインタａ〜ｃが格納される。タイムスロットＮはシ
ステム時間のための予備のタイムスロット（α）で、実
行レベル小のタスクを優先的に実行するために実行レベ
ル１を割当てる。タスク管理テーブル２１３ａ１〜２１
３ｃ２には、次のタスク管理テーブルのアドレスを指す
ポインタ（ただし、キューの最後尾のタスク管理テーブ
ル２１３ａｎ，２１３ｂ１，２１３ｃ２のポインタは後
に続くテーブルがないことを示すＮＵＬＬポインタ）
と、起動タスクの情報が格納される。また、レベル管理
テーブル２１２ａ〜２１２ｃには、各々の実行レベルで
のキューの先頭にあるタスク管理テーブルのアドレスを
指すポインタと、最後尾にあるタスク管理テーブルのア
ドレスを指すポインタが格納される。例えば、レベル１
用のレベル管理テーブル２１２ａには、実行レベル１に
所属するキューイングタスクの先頭タスク管理テーブル
２１３ａ１のアドレスを示すポインタａ１と、同最後尾
タスク管理テーブル２１３ａｎのアドレスを示すポイン
タａｎを格納することで、これらのタスク管理テーブル
２１３ａ１〜２１３ａｎに示されたタスクが実行待ちタ
スクであるという情報を提供する。

【０００７】次に動作について説明する。まず、タイム
スロット割当て部１１による上記タイムスロット管理テ
ーブル２１１への実行レベルの割当て手段について、図
１９，図２０のフロー図を用いて説明する。割当てに先
立って、入力されたタスク情報１２に基づき、実行周期
判別手段１１ａと分類手段１１ｂにより、全ての起動タ
スクを実行周期毎にＭ個（ユーザが実行タスク数とシス
テムの能力から決定する数）の実行レベルに分類する
（ＳＴ１９１）。次に、タイムスロット割当て手段１１
ｃにより、実行レベル１〜Ｍについて以下の処理を繰り
返す（ＳＴ１９２）。まず、実行レベル１について、最
小基準周期単位の実行時間の合計を、実行レベル１に所
属する全てのタスク実行時間の総和に、実行レベル１の
実行周期の最小基準周期に対する割合を掛けることで求
める（ＳＴ１９３）。例えば、実行レベル１のタスクの
実行周期が１００ｍｓ、実行レベル１のタスクの実行時
間合計が４０ｍｓ、最小基準周期が５０ｍｓの時、４０
×（５０／１００）＝２０ｍｓが求める値となる。即
ち、実行レベル１は最小基準周期内で２０ｍｓの実行時
間が必要となる。その結果をタイムスロット時間で割
り、小数点以下を切上げ、最小基準周期内で実行レベル
１に必要なタイムスロット数を求める（ＳＴ１９４）。
前述の例では、タイムスロット時間が１０ｍｓの時、２
０／１０＝２、故に２個のタイムスロットが必要とな
る。以上の処理を同様に実行レベル２からＭまで繰り返
し（ＳＴ１９５）、各実行レベルに必要なタイムスロッ
ト数を求める。次に最小基準周期内でタスクの実行に必
要となるシステムの実行時間に必要なタイムスロット数
を、システム実行時間をタイムスロット時間で割り、少
数点以下を切り上げて求める（ＳＴ１９６）。以上で、
各々の実行レベルとシステムが必要とするタイムスロッ
ト数が算出できるが、ただし、その合計が最小基準周期
のタイムスロット数Ｎを越えると、実行最大負荷を越え
スケジューリング不可となるため、その合計と最小基準
周期のタイムスロット数Ｎを比較し（ＳＴ１９７）、合
計の方がタイムスロット数Ｎより大きい場合は、実行レ
ベル１から順に必要タイムスロット数だけ、レベル管理
テーブルへのポインタをタイムスロット管理テーブル２
１１に格納し、タイムスロット管理テーブル２１１が満
たされたとき、残りのレベルは無視するようにする（Ｓ
Ｔ１９９）。合計がタイムスロット数Ｎより小さい場合
は、実行レベル１から順にタイムスロット管理テーブル
２１１に格納する（ＳＴ１９８）。以上でタイムスロッ
トへの実行レベルの割当てを終了する。

【０００８】次に、スケジューリング実行部１３による
タイムスロット管理テーブル２１１を用いたスケジュー
リング方法を、図２１のフロー図を用いて説明する。Ｓ
／Ｗタイマ１４からの定周期タイマ割込み１５を受け
て、タイムスロット計算部１６はタイムスロット値１９
を計算し、タイムスロット情報格納部１８にその値を格
納し、タイムスロット変更割込み１７をスケジューリン
グ実行部１３に出力する。スケジューリング実行部１３
はこの変更割込み１７を受けて、動作を開始する。現在
のタイムスロット値２０をタイムスロット情報格納部１
８から獲得し（ＳＴ２１１）、獲得したタイムスロット
値に割当てられている実行レベルを図１８のタイムスロ
ット管理テーブル２１１の実行レベル１〜Ｍから獲得す
る（ＳＴ２１２）。該実行レベルにキューイングされた
タスク（実行待ちタスク）の存在を、該レベル管理テー
ブル２１２ａ〜２１２ｃを用いてチェックし（ＳＴ２１
３）、キューイングされていればその先頭タスクを実行
する（ＳＴ２１４）。例えば、タイムスロット情報格納
部１８からのタイムスロット値が１の時、スケジューリ
ング実行部１３はタイムスロット管理テーブル２１１に
よりポインタａで示されるレベル管理テーブル２１２ａ
を確認し、そのポインタａ１で示される先頭タスク管理
テーブル２１３ａ１のタスクを実行する。キューインイ
グされていなければ実行レベルをインクリメントし（Ｓ
Ｔ２１６）、次の実行レベルのレベル管理テーブルにつ
いてキューイング状態のチェックを繰り返す。実行レベ
ルのチェックは、現タイムスロットに割り当てられた実
行レベルを先頭に、図２２のようにサイクリックに行う
ため、実行レベルがＭを越えたら実行レベルを１に戻す
（ＳＴ２１７，ＳＴ２１８）。以上のチェックで全ての
実行レベルを一巡したら（ＳＴ２１９）、全ての実行レ
ベルに実行タスク無しと判断する（ＳＴ２２０）。実行
タスクが有る場合，無い場合ともに、タイムスロット変
更割込み１７を待って（ＳＴ２１５）、次のタイムスロ
ット値の獲得へ戻り、以上の動作を繰り返す。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の計算機システム
は以上の様に構成されているので、図１９，図２０に示
したタイムスロット割当て方法では、周期的スケジュー
リングを行なうことでプロセッサへの負担を均等にでき
るが、最小基準周期でタスク起動の周期的チェックを実
行するため、最小基準周期未満の周期的スケジューリン
グは不可能となる。このため、最小基準周期未満の実行
周期のタスクについては、このようなタスクが存在しな
いようにユーザは実行周期を決定せねばならないという
問題点があった。また、予めユーザより指定された実行
要求タスク，即ちタイムスロット管理テーブルに割付け
られたタスクしか実行できないので、周期的タスクとと
もに、エラー処理等の非周期的に発生する割込み処理を
行なうことができないという問題点があった。

【００１０】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたものであり、従来の周期的スケジューリン
グに加え、実行周期が最小基準周期未満のタスクが存在
する場合のスケジューリングを提供し、全ての周期のタ
スクのスケジューリングを可能にした計算機システムを
得ることを目的とする。また、周期的タスクとともに、
エラー処理等の非周期的に発生する割込み処理も可能に
した計算機システムを得ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明の第１の発明に
係る計算機システムは、固有の実行周期と実行時間を保
有する複数のタスクを管理してスケジューリングする機
能を有する計算機システムにおいて、各タスクの実行周
期を判別する実行周期判別手段と、この実行周期判別手
段の判別結果に基づき、各タスクを実行周期の短い実行
レベルから長い実行レベルまでレベル分けする分類手段
と、周期的にタスクの起動をチェックする際の基準とな
る最小基準周期を所定値で割った時間単位であるタイム
スロットに、上記実行レベルを割当てるタイムスロット
割当て手段と、最小実行周期のタスクが分類された実行
レベルの実行周期が上記最小基準周期より短いか否かを
判定する比較手段と、この比較結果に基づき、予め設定
された周期に従って、各タイムスロットに上記実行レベ
ルを割当てる周期的スケジューリングモードと、全ての
タイムスロットに最小実行周期のタスクが分類された実
行レベルを割当てるプライオリティスケジューリングモ
ードとを切換えるスケジューリングモード切換手段と、
現時刻に対応するタイムスロットに割当てられた実行レ
ベルからタスクスケジューリングを実行するスケジュー
リング実行手段とを備え、上記比較手段で最小実行周期
のタスクが分類された実行レベルの実行周期が最小基準
周期よりも短いと判定されたとき、上記スケジューリン
グモード切換手段は通常の周期的スケジューリングモー
ドからプライオリティスケジューリングモードに切換
え、これに基づき上記タイムスロット割当て手段は、全
てのタイムスロットに最小実行周期のタスクが分類され
た実行レベルを割当てるようにしたものである。

【００１２】また、第２の発明に係る計算機システム
は、各タスクの実行周期を判別する実行周期判別手段
と、この実行周期判別手段の判別結果に基づき、各タス
クを実行周期の短い実行レベルから長い実行レベルまで
レベル分けする分類手段と、周期的にタスクの起動をチ
ェックする際の基準となる最小基準周期を所定値で割っ
た時間単位であるタイムスロットに、上記実行レベルを
割当てるタイムスロット割当て手段と、現時刻に対応す
るタイムスロットに割当てられた実行レベルからタスク
スケジューリングを実行するスケジューリング実行手段
とを備えるとともに、エラー発生等の非周期的イベント
の発生を上記スケジューリング実行手段に割込みで通知
する割込み発生手段と、上記割込み発生時の処理を行な
う割込み処理手段とを備え、上記スケジューリング実行
手段は、上記割込み発生時、予め定められた上記周期的
タスクと割込み処理の優先度，即ちプライオリティに基
づき割込み処理が周期的タスクよりプライオリティが高
い時は、上記周期的タスクの実行を一時中断して上記割
込み処理手段に割込み処理を実行させるようにしたもの
である。

【００１３】一方、第３の発明に係る計算機システム
は、上記第１の発明同様、各タスクの実行周期を判別す
る実行周期判別手段と、この実行周期判別手段の判別結
果に基づき、各タスクを実行周期の短い実行レベルから
長い実行レベルまでレベル分けする分類手段と、周期的
にタスクの起動をチェックする際の基準となる最小基準
周期を所定値で割った時間単位であるタイムスロット
に、上記実行レベルを割当てるタイムスロット割当て手
段と、最小実行周期のタスクが分類された実行レベルの
実行周期が上記最小基準周期より短いか否かを判定する
比較手段と、この比較結果に基づき、予め設定された周
期に従って、各タイムスロットに上記実行レベルを割当
てる周期的スケジューリングモードと、全てのタイムス
ロットに最小実行周期のタスクが分類された実行レベル
を割当てるプライオリティスケジューリングモードとを
切換えるスケジューリングモード切換手段と、現時刻に
対応するタイムスロットに割当てられた実行レベルから
タスクスケジューリングを実行するスケジューリング実
行手段とを備えるとともに、ハードウェアタイマからの
クロックに基づきタイムスロット時間毎に上記スケジュ
ーリング実行手段に割込みを発生する割込み発生器と、
ハードウェアタイマからのクロックに基づき各タイムス
ロット値をカウントするカウンタと、上記カウンタによ
りタイムスロット値がセットされ、上記割込み発生器か
らの割込み発生毎に上記スケジューリング実行手段によ
り現時刻のタイムスロット値が読み出されるレジスタと
を備え、上記比較手段で最小実行周期のタスクが分類さ
れた実行レベルの実行周期が最小基準周期よりも短いと
判定されたとき、上記スケジューリングモード切換手段
は通常の周期的スケジューリングモードからプライオリ
ティスケジューリングモードに切換え、これに基づき上
記タイムスロット割当て手段は、全てのタイムスロット
に最小実行周期のタスクが分類された実行レベルを割当
てるようにしたものである。

【００１４】

【作用】第１の発明における計算機システムは、タイム
スロット割当て手段が実行レベルのタイムスロット割当
てを実行するに先立って、上記実行周期判別手段，分類
手段及び比較手段により、最小基準周期未満の実行周期
のタスクの存在をチェックする。もし存在した場合は、
スケジューリングモード切換手段が通常の周期的スケジ
ューリングモードからプライオリティスケジューリング
モードに切換える。タイムスロット割当て手段は、スケ
ジューリングモードがプライオリティスケジューリング
モードとなっていることを認識すると、全てのタイムス
ロットに最小実行周期の実行レベルを割当てる。スケジ
ューリング実行手段は、全てのタイムスロットで、割当
てられた最小実行周期の実行レベルから順にタスクを実
行する。全てのタイムスロットに最小実行周期の実行レ
ベルを割当てることで、常に最小実行周期の実行レベル
から順にタスクをチェックすることになり、結果とし
て、最小実行周期の実行レベルに最大のプライオリティ
を与え、タイムスロット単位でタスクの起動をチェック
するプライオリティスケジューリングが実現される。

【００１５】また、第２の発明における計算機システム
は、スケジューリング実行手段が割込み発生手段からの
割込みの有無をチェックし、割込みが無い場合は通常の
周期的スケジューリングを行なう。割込みが有れば、周
期的タスクと割込み処理のプライオリティに基づき、割
込み処理のプライオリティが高ければ割込み処理手段に
割込み処理を行なわせる。割込み処理のプライオリティ
が低ければ通常の周期的スケジューリングを行なう。こ
れにより、周期的スケジューリングと、エラー処理等の
非周期的に発生する割込み処理のプライオリティ制御が
可能となる。

【００１６】一方、第３の発明における計算機システム
は、ハードウェアタイマからのクロックにより割込み発
生器及びカウンタが動作し、割込み発生器からスケジュ
ーリング実行手段へタイムスロット時間毎に割込みが発
生するとともに、カウンタからレジスタに各時刻のタイ
ムスロット値がセットされる。スケジューリング実行手
段は、タイムスロット時間毎の割込みが入るとレジスタ
を見に行き、現時刻に対応するタイムスロット値を得
る。このタイムスロット値を用いて、上記第１の発明と
同様のスケジューリング処理を行なう。タイマにハード
ウェアタイマを用い、レジスタに自動的にタイムスロッ
ト値をセットすることによって、システムにかかる負荷
を軽減し、処理速度の向上を実現できる。

【００１７】

【実施例】実施例１．以下、この発明の実施例を図につ
いて説明する。図１は、実施例１による計算機システム
のスケジューリングに関する部分の構成図である。図に
おいて、２６は新たに設けられたスケジューリングモー
ド選択部であり、タスク情報１２から、起動タスクの実
行周期中，最小基準周期未満のタスクの有無をチェック
し、もし存在すればスケジューリングモードとしてプラ
イオリティスケジューリングモードを選択し、存在しな
ければ従来の周期的スケジューリングモードを選択す
る。２７は上記スケジューリングモード選択部２６が選
択結果として出力するスケジューリングモード信号であ
る。１１は、上記スケジューリングモード選択部２６か
らスケジューリングモード信号１７を受け取り、周期的
スケジューリングモードなら従来のものと同様の動作を
行い、プライオリティスケジューリングモードなら、全
てのタイムスロットに実行レベル１を割当てるタイムス
ロット割当て部であり、この機能は図１７に示したタイ
ムスロット割当て手段１１ｃにより実現される。その他
については従来のシステムと同様である。

【００１８】図２は上記スケジューリングモード選択部
２６の内部構成を示す機能ブロック図である。図におい
て、２６ａはタスク情報１２に基づき各タスクの実行周
期を判別する実行周期判別手段、２６ｂは上記実行周期
判別手段２６ａの判別結果に基づき、各タスクを実行周
期の短い実行レベルから長い実行レベルまでレベル分け
する分類手段、２６ｃは上記分類手段２６ｂにより最小
実行周期のタスクが分類された実行レベルの実行周期が
上記最小基準周期より短いか否かを判定する比較手段、
２６ｄはこの比較結果に基づき、従来からの周期的スケ
ジューリングモードと、新たなスケジューリングモード
として全てのタイムスロットに最小実行周期のタスクが
分類された実行レベルを割当てるプライオリティスケジ
ューリングモードとを切換えるスケジューリングモード
切換手段であり、このスケジューリングモード切換手段
２６ｄの出力がスケジューリングモード信号２７とな
る。なお、上記実行周期判別手段２６ａと分類手段２６
ｂは、従来からタイムスロット割当て部１１に備わって
いる実行周期判別手段１１ａ及び分類手段１１ｂ（図１
７参照）と同様なものである。従って、これらを一組だ
け備えてタイムスロット割当て部１１とスケジューリン
グモード選択部２６で共用することも可能である。

【００１９】次に、本実施例におけるタイムスロット割
当て方法について図３，図４のフロー図を用いて説明す
る。まず、スケジューリングモード選択部２６は、実行
周期判別手段２６ａにより全ての起動タスクの実行周期
を判別し、分類手段２６ｂにより実行周期別に実行レベ
ルに分類する（ＳＴ３１）。例えば、実行周期５０ｍｓ
のタスクは実行レベル１に、実行周期７０ｍｓのタスク
は実行レベル２に、という具合に分類する。次に、スケ
ジューリングモード選択部２６は、比較手段２６ｃによ
り最小実行周期のタスクが所属する実行レベル１の実行
周期と最小基準周期を比較し（ＳＴ３２）、実行レベル
１の周期の方が小さければ、スケジューリングモード切
換手段２６ｄによりプライオリティスケジューリングモ
ードを選択し（ＳＴ３４）、大きければ従来同様の周期
的スケジューリングモードを選択する。（ＳＴ３３）。
次に、タイムスロット割当て部１１は、スケジューリン
グモード信号２７を受け取り、このモードをチェックし
（ＳＴ３５）、これがプライオリティスケジューリング
モードの場合は、図５に示すように、タイムスロット管
理テーブル２１１の全てのタイムスロット１〜Ｎに実行
レベル１を割当てる（ＳＴ３６）。スケジューリングモ
ードが周期的スケジューリングモードの場合は、従来の
システムと同様の処理を行なう。即ち、タイムスロット
割当て部１１は、実行レベル１〜Ｍについて以下の処理
を行う（ＳＴ３７）。実行レベル１について、実行レベ
ル１の全てのタスク実行時間の総和に、実行レベル１の
実行周期の最小基準周期に対する割合を掛けることで、
実行レベル１のタスクの実行時間合計が最小基準周期内
に占める時間を求める（ＳＴ３８）。従来例でも述べた
ように、例えば、実行レベル１のタスクの実行周期が１
００ｍｓ、実行レベル１のタスクの実行時間合計が４０
ｍｓ、最小基準周期が５０ｍｓの時、４０×（５０／１
００）＝２０ｍｓが求める値となる。即ち、実行レベル
１は最小基準周期内で２０ｍｓの実行時間が必要とな
る。その結果をタイムスロット時間で割り、小数点以下
を切上げ、最小基準周期内で実行レベル１に必要なタイ
ムスロット数を求める（ＳＴ３９）。前述の例では、タ
イムスロット時間が１０ｍｓの時、２０／１０＝２、故
に２個のタイムスロットが必要となる。以上の処理を同
様に実行レベル２からＭまで繰り返し（ＳＴ４０）、各
実行レベルに必要なタイムスロット数を求める。次にタ
スクの実行に必要となるシステムの実行時間に必要なタ
イムスロット数を求める（ＳＴ４１）。以上で、各々の
実行レベルが必要とするタイムスロット数が算出できる
が、ただし、その合計が最小基準周期のタイムスロット
数Ｎを越えると、実行最大負荷を越え制御不可となるた
め、その合計とＮを比較し（ＳＴ４２）、合計がタイム
スロット数Ｎを越えている場合は、実行レベル１から順
に必要タイムスロット数だけタイムスロット管理テーブ
ル２１１に格納し、テーブルが満たされたとき、残りの
レベルは無視するようにする（ＳＴ４４）。Ｎのほうが
大きい場合は問題なく、実行レベル１から順にタイムス
ロット管理テーブル２１１に格納する（ＳＴ４３）。以
上でタイムスロットへの実行レベルの割当てを終了す
る。

【００２０】タイムスロット割当て後のスケジューリン
グ実行は、従来の手段と同様の動作を行う。この時、プ
ライオリティスケジューリングモードで図５に示したよ
うにタイムスロット管理テーブル２１１が生成された場
合は、従来例で示した図２１のフロー図は図６に示すよ
うになり、全てのタイムスロットで実行レベル１を得て
（ＳＴ２２１）、実行レベル１から図２２に従ってレベ
ル管理テーブル２１２ａ〜２１２ｃをチェックし、最初
に発見したキューイングタスクを実行する。この結果、
実行レベル１に最大のプライオリティを与え、実行レベ
ルＭに最小のプライオリティを与えることになる。即
ち、どのタイムスロットにおいても実行レベル１を獲得
し、図２２の実行レベル探索に従い実行タスクを決定す
るので、実行レベルの小さいタスクが終了しない限り、
大きいタスクは実行されない。この結果、実行レベルの
小さいタスクほど高いプライオリティを与えるプライオ
リティスケジューリングが実現される。この場合、従来
例で示した図１６は図７に示すようになる。

【００２１】実施例２．図８は実施例２の計算機システ
ムのスケジューリングに関する部分の構成図である。本
実施例は、図１の実施例１のものに、エラー発生等の非
周期的イベントの発生をスケジューリング実行部１３に
割込みで知らせる割込み発生部２８と、割込みが生じた
時の処理を行なう割込み処理部２９と、予め定められた
周期的タスクと上記割込み処理との間のプライオリティ
情報を格納しておくプライオリティ情報格納部３０とを
設けたものである。そして、スケジューリング実行部１
３は、通常は実施例１のような周期的スケジューリング
を行い、エラー発生等により割込み発生部２８より割込
み（割込み種類を含む）３１が入った時は、プライオリ
ティ情報格納部３０からのプライオリティ情報３２に基
づき、その割込み処理が周期的タスクよりプライオリテ
ィが高ければ、割込み処理要求（割込み種類を含む）３
３を割込み処理部２９へ送り、周期的タスクの実行を一
時中断して割込み処理を行なうようにしたものである。

【００２２】上記割込み発生部２８は、図９に示すよう
に、割込み種類通知テーブル２８ａと、割込み発生通知
テーブル２８ｂと、実行タスク監視部２８ｃとを有して
おり、以下、エラー割込みを例にとって説明する。計算
機システムの実行中タスク２８ｄは自タスク内に何らか
のエラーが生じると、その割込み種類２８ｅを割込み種
類テーブル２８ａに書き込み、割込み発生通知テーブル
２８ｂには割込み発生信号２８ｆをセットする。一方、
実行タスク監視部２８ｃは、割込み発生通知テーブル２
８ｂを一定周期でポーリングし、該テーブル２８ｂから
の割込み発生信号２８ｇがセットされると、割込み種類
通知テーブル２８ａから割込み種類２８ｈを獲得し、そ
れを割込み３１によりスケジューリング実行部１３へ送
る。処理終了後は、再び割込み発生通知テーブル２８ｂ
のポーリングに入る。一方、上記割込み処理部２９は、
図１０に示すように、割込み種類通知テーブル２９ａ
と、割込み処理要求通知テーブル２９ｂと、割込みハン
ドラ２９ｃと、割込み種類に対応した複数の割込み処理
ルーチン（１）２９ｄ〜（ｎ）２９ｆとを有している。
スケジューリング実行部１３は、割込み発生部２８から
割込み種類を含む割込み３１を受けとると、割込み種類
に対応する割込み処理のプライオリティと周期的タスク
のプライオリティを比較し、割込み処理のプライオリテ
ィの方が高ければ、割込み処理部２９の割込み種類通知
テーブル２９ａに該割込み種類３３ｂを書き込み、その
後，割込み処理要求通知テーブル２９ｂに割込み処理要
求３３ａをセットする。一方、割込みハンドラ２９ｃ
は、割込み処理要求通知テーブル２９ｂを一定周期でポ
ーリングし、もし該テーブル２９ｂからの割込み処理要
求２９ｇがセットされると、割込み種類通知テーブル２
９ａから割込み種類２９ｈを獲得し、それに応じて割込
み処理起動信号２９ｉ〜２９ｋを出力し割込み処理ルー
チン（１）２９ｄ〜（ｎ）２９ｆのうち１つを起動す
る。処理が終了すると、再び割込み処理要求通知テーブ
ル２９ｂのポーリングに入る。

【００２３】次に、本実施例のスケジューリング動作に
ついて、図１１のフロー図を用いて説明するまず、スケ
ジューリング実行部１３が割込みの有無をチェックし
（ＳＴ１１１）、割込みが無い場合は実施例１同様の周
期的スケジューリングを行なう。割込みが有れば以下の
処理を行なう。割込み処理と周期的タスクの間のプライ
オリティが予め格納されたプライオリティ情報格納部３
０から、割込み処理と周期的タスクのプライオリティ情
報３２を得てこれらを比較し（ＳＴ１１２）、割込み処
理のプライオリティが高ければ、割込み処理を実行し
（ＳＴ１１４）、割込みをクリアする（ＳＴ１１５）。
割込み処理のプライオリティが低ければ、割込みをペン
ディングし（ＳＴ１１３）、実施例１における通常の周
期的スケジューリングを行なう。ただし、この周期的ス
ケジューリングにおいて、実行タスクが無い場合（ＳＴ
１２４）、このタイムスロットを利用してペンディング
割込みの処理を行なう（ＳＴ１２５→ＳＴ１２６）。割
込み処理後は割込みをクリアする（ＳＴ１２７）。以上
の動作により、周期的スケジューリングと、エラー処理
等の非周期的に発生する割込み処理のプライオリティ制
御も可能となる。即ち、従来例や実施例１においては、
予めユーザにより指定されてタイムスロット管理テーブ
ル２１１に割付けられたタスクしか実行できないが、上
記のような割込み発生部２８と割込み処理部２９を付加
することで、非周期的に発生するエラー処理などを、そ
のプライオリティを予め高くしておくことにより、周期
的スケジューリングを一時中断して実行することができ
る。なお、本実施例では、図１の実施例１のものに上記
のような割込み処理機能を付加したものについて説明し
たが、図１５の従来例のものに適用することも可能であ
る。

【００２４】実施例３．図１３は実施例３の計算機シス
テムのスケジューリングに関する部分の構成図である。
本実施例は、図１の実施例１におけるＳ／Ｗタイマ１
４，タイムスロット計算部１６及びタイムスロット情報
格納部１８をハードウェアで構成したものである。即
ち、３４は図１のＳ／Ｗタイマ１４の代りとなるハード
ウェア（以下、Ｈ／Ｗと略記する）タイマで、計算機シ
ステムが元々有するものである。３５は上記Ｈ／Ｗタイ
マ３４からのクロック３６に基づきタイムスロット時間
毎にスケジューリング実行部１３に割込み３７を発生す
る割込み発生器、３８〜４０は上記Ｈ／Ｗタイマ３４か
らのクロック３６に基づき各タイムスロット値１〜Ｎを
それぞれカウントするＮ個のカウンタで、これら割込み
発生器３５及びカウンタ３８〜４０は図１のタイムスロ
ット計算部１６の代りに設けられたものである。４１は
上記各カウンタ３８〜４０の出力４２により各タイムス
ロット値１〜Ｎに対応するビットがセットされ、上記割
込み発生器３５からの割込み発生毎にスケジューリング
実行部１３により現時刻のタイムスロット値４３が読み
出されるタイムスロットレジスタで、これは図１のタイ
ムスロット情報格納部１８の代りに設けられたものであ
る。

【００２５】次に、本実施例のスケジューリング動作に
ついて、図１４のフロー図を用いて説明する。Ｈ／Ｗタ
イマ３４のクロック３６を用い、割込み発生器３５はタ
イムスロット時間毎にスケジューリング実行部１３に割
込み３７を発生する。カウンタ（１）３８からカウンタ
（Ｎ）４０はＨ／Ｗタイマ３４のクロック３６を利用し
て、それぞれ定められたタイムスロット値１〜Ｎをカウ
ントし、最小基準周期毎にタイムスロットレジスタ４１
の対応ビットをセットする。スケジューリング実行部１
３は、割込み発生器３５からタイムスロット時間毎の割
込み３７が入るとタイムスロットレジスタ４１を見に行
き、セットされたビットからタイムスロット値４３を得
る（ＳＴ１４１）。スケジューリング実行部１３は、タ
イムスロット値を獲得後、タイムスロットレジスタ４１
をリセットする。このタイムスロット値を用いて、実施
例１と同様のスケジューリング処理を行ない、Ｈ／Ｗタ
イマ割込みを待って（ＳＴ１４５）、次のタイムスロッ
ト値の獲得へ戻り、以上の動作を繰り返す。タイマにＨ
／Ｗタイマを用い、レジスタに自動的にタイムスロット
値をセットすることによって、システムにかかる負荷を
軽減し、処理速度の向上を実現できる。即ち、実施例１
では、オペレーティングシステムのＳ／Ｗタイマ機能を
用い、現在の時刻を獲得する処理，タイムスロットの計
算，スケジューリング実行部１３へのタイムスロット変
更割込みの通知といった処理を全てソフトウエアで実現
している。この場合、タイムスロットの前回値の保持が
必要な上、オーバヘッド時間（図７のシステム時間）が
大きくなるという欠点がある。これに対し、本実施例の
ように、以上の機能を、Ｈ／Ｗタイマを用いて割込み発
生器，カウンタ及びレジスタなどのハードウェアで実現
した場合、タイムスロットの前回値保持が不要となる
上、オーバヘッドを低減でき、高速なスケジューリング
が可能となる。

【００２６】

【発明の効果】以上のように、この発明の第１の発明に
よれば、固有の実行周期と実行時間を保有する複数のタ
スクを管理してスケジューリングする機能を有する計算
機システムにおいて、各タスクの実行周期を判別する実
行周期判別手段と、この実行周期判別手段の判別結果に
基づき、各タスクを実行周期の短い実行レベルから長い
実行レベルまでレベル分けする分類手段と、周期的にタ
スクの起動をチェックする際の基準となる最小基準周期
を所定値で割った時間単位であるタイムスロットに、上
記実行レベルを割当てるタイムスロット割当て手段と、
最小実行周期のタスクが分類された実行レベルの実行周
期が上記最小基準周期より短いか否かを判定する比較手
段と、この比較結果に基づき、予め設定された周期に従
って、各タイムスロットに上記実行レベルを割当てる周
期的スケジューリングモードと、全てのタイムスロット
に最小実行周期のタスクが分類された実行レベルを割当
てるプライオリティスケジューリングモードとを切換え
るスケジューリングモード切換手段と、現時刻に対応す
るタイムスロットに割当てられた実行レベルからタスク
スケジューリングを実行するスケジューリング実行手段
とを備え、上記比較手段で最小実行周期のタスクが分類
された実行レベルの実行周期が最小基準周期よりも短い
と判定されたとき、上記スケジューリングモード切換手
段は通常の周期的スケジューリングモードからプライオ
リティスケジューリングモードに切換え、これに基づき
上記タイムスロット割当て手段は、全てのタイムスロッ
トに最小実行周期のタスクが分類された実行レベルを割
当てるようにしたので、可能な限り周期的スケジューリ
ングを行うことでプロセッサへの負担を均等にするとと
もに、スケジューリング不可能な周期のタスクが存在す
る場合は、それを最優先で実行することになり、全ての
周期のタスクに対応したスケジューリングが可能になる
という効果が得られる。

【００２７】また、第２の発明によれば、各タスクの実
行周期を判別する実行周期判別手段と、この実行周期判
別手段の判別結果に基づき、各タスクを実行周期の短い
実行レベルから長い実行レベルまでレベル分けする分類
手段と、周期的にタスクの起動をチェックする際の基準
となる最小基準周期を所定値で割った時間単位であるタ
イムスロットに、上記実行レベルを割当てるタイムスロ
ット割当て手段と、現時刻に対応するタイムスロットに
割当てられた実行レベルからタスクスケジューリングを
実行するスケジューリング実行手段とを備えるととも
に、エラー発生等の非周期的イベントの発生を上記スケ
ジューリング実行手段に割込みで通知する割込み発生手
段と、上記割込み発生時の処理を行なう割込み処理手段
とを備え、上記スケジューリング実行手段は、上記割込
み発生時、予め定められた上記周期的タスクと割込み処
理のプライオリティに基づき割込み処理が周期的タスク
よりプライオリティが高い時は、上記周期的タスクの実
行を一時中断して上記割込み処理手段に割込み処理を実
行させるようにしたので、周期的スケジューリングと、
エラー処理等の非周期的に発生する割込み処理のプライ
オリティ制御が可能となる効果が得られる。

【００２８】一方、第３の発明によれば、上記第１の発
明同様に、各タスクの実行周期を判別する実行周期判別
手段と、この実行周期判別手段の判別結果に基づき、各
タスクを実行周期の短い実行レベルから長い実行レベル
までレベル分けする分類手段と、周期的にタスクの起動
をチェックする際の基準となる最小基準周期を所定値で
割った時間単位であるタイムスロットに、上記実行レベ
ルを割当てるタイムスロット割当て手段と、最小実行周
期のタスクが分類された実行レベルの実行周期が上記最
小基準周期より短いか否かを判定する比較手段と、この
比較結果に基づき、予め設定された周期に従って、各タ
イムスロットに上記実行レベルを割当てる周期的スケジ
ューリングモードと、全てのタイムスロットに最小実行
周期のタスクが分類された実行レベルを割当てるプライ
オリティスケジューリングモードとを切換えるスケジュ
ーリングモード切換手段と、現時刻に対応するタイムス
ロットに割当てられた実行レベルからタスクスケジュー
リングを実行するスケジューリング実行手段とを備える
とともに、ハードウェアタイマからのクロックに基づき
タイムスロット時間毎に上記スケジューリング実行手段
に割込みを発生する割込み発生器と、ハードウェアタイ
マからのクロックに基づき各タイムスロット値をカウン
トするカウンタと、上記カウンタによりタイムスロット
値がセットされ、上記割込み発生器からの割込み発生毎
に上記スケジューリング実行手段により現時刻のタイム
スロット値が読み出されるレジスタとを備え、上記比較
手段で最小実行周期のタスクが分類された実行レベルの
実行周期が最小基準周期よりも短いと判定されたとき、
上記スケジューリングモード切換手段は通常の周期的ス
ケジューリングモードからプライオリティスケジューリ
ングモードに切換え、これに基づき上記タイムスロット
割当て手段は、全てのタイムスロットに最小実行周期の
タスクが分類された実行レベルを割当てるようにしたの
で、上記第１の発明と同様な効果が得られるとともに、
タイマにＨ／Ｗタイマを用い、レジスタに自動的にタイ
ムスロット値をセットすることによって、システムにか
かる負荷を軽減し、処理速度の向上を実現できる効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１による計算機システムのス
ケジューリングに関する部分の構成図である。

【図２】図１のスケジューリングモード選択部の内部構
成を示す機能ブロック図である。

【図３】図１のスケジューリングモード選択部とタイム
スロット割当て部の動作を示すフロー図である。

【図４】図３の続きを示すフロー図である。

【図５】プライオリティスケジューリング時のタイムス
ロット対応タスク情報テーブル内の詳細図である。

【図６】プライオリティスケジューリング時のスケジュ
ーリング実行部の動作を示すフロー図である。

【図７】プライオリティスケジューリング時のタスクの
実行状態を示す図である。

【図８】この発明の実施例２による計算機システムのス
ケジューリングに関する部分の構成図である。

【図９】図８の割込み発生部の内部構成図である。

【図１０】図８の割込み処理部の内部構成図である。

【図１１】図８のスケジューリング動作を示すフロー図
である。

【図１２】図１１の続きを示すフロー図である。

【図１３】この発明の実施例３による計算機システムの
スケジューリングに関する部分の構成図である。

【図１４】図１３のスケジューリング動作を示すフロー
図である。

【図１５】従来の計算機システムのスケジューリングに
関する部分の構成図である。

【図１６】スケジューリング時のタスクの実行状態を示
す図である。

【図１７】タイムスロット割当て部の内部構成を示す機
能ブロック図である。

【図１８】タイムスロット対応タスク情報テーブル内の
詳細図である。

【図１９】図１５のタイムスロット割当て部の動作を示
すフロー図である。

【図２０】図１９の続きを示すフロー図である。

【図２１】スケジューリング実行部の動作を示すフロー
図である。

【図２２】実行レベルのチェックの順番を示す図であ
る。

【符号の説明】

１１タイムスロット割当て部１１ａ実行周期判別手段１１ｂ分類手段１１ｃタイムスロット割当て手段１２タスク情報１３スケジューリング実行部（スケジューリング実行
手段）１４Ｓ／Ｗタイマ１５定周期割込み１６タイムスロット計算部１７タイムスロット変更割込み１８タイムスロット情報格納部１９タイムスロット値（変更値）２０タイムスロット値（現在値）２１タイムスロット対応タスク情報テーブル２２テーブル情報（現在値）２３テーブル情報（変更値）２４起動タスクキューイング部２５起動要求タスク２６スケジューリングモード選択部２６ａ実行周期判別手段２６ｂ分類手段２６ｃ比較手段２６ｄスケジューリングモード切換手段２７スケジューリングモード信号２８割込み発生部（割込み発生手段）２９割込み処理部（割込み処理手段）３０プライオリティ情報格納部３１割込み（割込み種類を含む）３２プライオリティ情報３３割込み処理要求（割込み種類を含む）３４Ｈ／Ｗタイマ３５割込み発生器３６クロック３７割込み３８〜４０カウンタ４１タイムスロットレジスタ４２カウンタ出力４３タイムスロット値２１１タイムスロット管理テーブル２１２ａ〜２１２ｃレベル管理テーブル２１３ａ１〜２１３ａｎ，２１３ｂ１，２１３ｃ１，２
１３ｃ２タスク管理テーブル

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】固有の実行周期と実行時間を保有する複
数のタスクを管理してスケジューリングする機能を有す
る計算機システムにおいて、各タスクの実行周期を判別
する実行周期判別手段と、この実行周期判別手段の判別
結果に基づき、各タスクを実行周期の短い実行レベルか
ら長い実行レベルまでレベル分けする分類手段と、周期
的にタスクの起動をチェックする際の基準となる最小基
準周期を所定値で割った時間単位であるタイムスロット
に、上記実行レベルを割当てるタイムスロット割当て手
段と、最小実行周期のタスクが分類された実行レベルの
実行周期が上記最小基準周期より短いか否かを判定する
比較手段と、この比較結果に基づき、予め設定された周
期に従って、各タイムスロットに上記実行レベルを割当
てる周期的スケジューリングモードと、全てのタイムス
ロットに最小実行周期のタスクが分類された実行レベル
を割当てるプライオリティスケジューリングモードとを
切換えるスケジューリングモード切換手段と、現時刻に
対応するタイムスロットに割当てられた実行レベルから
タスクスケジューリングを実行するスケジューリング実
行手段とを備え、上記比較手段で最小実行周期のタスク
が分類された実行レベルの実行周期が最小基準周期より
も短いと判定されたとき、上記スケジューリングモード
切換手段は通常の周期的スケジューリングモードからプ
ライオリティスケジューリングモードに切換え、これに
基づき上記タイムスロット割当て手段は、全てのタイム
スロットに最小実行周期のタスクが分類された実行レベ
ルを割当てることを特徴とする計算機システム。
【請求項２】固有の実行周期と実行時間を保有する複
数のタスクを管理してスケジューリングする機能を有す
る計算機システムにおいて、各タスクの実行周期を判別
する実行周期判別手段と、この実行周期判別手段の判別
結果に基づき、各タスクを実行周期の短い実行レベルか
ら長い実行レベルまでレベル分けする分類手段と、周期
的にタスクの起動をチェックする際の基準となる最小基
準周期を所定値で割った時間単位であるタイムスロット
に、上記実行レベルを割当てるタイムスロット割当て手
段と、現時刻に対応するタイムスロットに割当てられた
実行レベルからタスクスケジューリングを実行するスケ
ジューリング実行手段と、エラー発生等の非周期的イベ
ントの発生を上記スケジューリング実行手段に割込みで
通知する割込み発生手段と、上記割込み発生時の処理を
行なう割込み処理手段とを備え、上記スケジューリング
実行手段は、上記割込み発生時、予め定められた上記周
期的タスクと割込み処理の優先度に基づき割込み処理が
周期的タスクより優先度が高い時は、上記周期的タスク
の実行を一時中断して上記割込み処理手段に割込み処理
を実行させることを特徴とする計算機システム。
【請求項３】固有の実行周期と実行時間を保有する複
数のタスクを管理してスケジューリングする機能を有す
る計算機システムにおいて、各タスクの実行周期を判別
する実行周期判別手段と、この実行周期判別手段の判別
結果に基づき、各タスクを実行周期の短い実行レベルか
ら長い実行レベルまでレベル分けする分類手段と、周期
的にタスクの起動をチェックする際の基準となる最小基
準周期を所定値で割った時間単位であるタイムスロット
に、上記実行レベルを割当てるタイムスロット割当て手
段と、最小実行周期のタスクが分類された実行レベルの
実行周期が上記最小基準周期より短いか否かを判定する
比較手段と、この比較結果に基づき、予め設定された周
期に従って、各タイムスロットに上記各実行レベルを割
当てる周期的スケジューリングモードと、全てのタイム
スロットに最小実行周期のタスクが分類された実行レベ
ルを割当てるプライオリティスケジューリングモードと
を切換えるスケジューリングモード切換手段と、現時刻
に対応するタイムスロットに割当てられた実行レベルか
らタスクスケジューリングを実行するスケジューリング
実行手段と、ハードウェアタイマからのクロックに基づ
きタイムスロット時間毎に上記スケジューリング実行手
段に割込みを発生する割込み発生器と、ハードウェアタ
イマからのクロックに基づき各タイムスロット値をカウ
ントするカウンタと、上記カウンタによりタイムスロッ
ト値がセットされ、上記割込み発生器からの割込み発生
毎に上記スケジューリング実行手段により現時刻のタイ
ムスロット値が読み出されるレジスタとを備え、上記比
較手段で最小実行周期のタスクが分類された実行レベル
の実行周期が最小基準周期よりも短いと判定されたと
き、上記スケジューリングモード切換手段は通常の周期
的スケジューリングモードからプライオリティスケジュ
ーリングモードに切換え、これに基づき上記タイムスロ
ット割当て手段は、全てのタイムスロットに最小実行周
期のタスクが分類された実行レベルを割当てることを特
徴とする計算機システム。