JPH0754497B2 - 共有入出力装置の制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は共有入出力装置の制御方法にかかり、詳しく
は、個別かつ一時点では最も優先度の高い唯一の入出力
要求を出力し、その処理完了までは新たな入出力要求を
出力しないマイクロプロセッサ等の複数の独立した装置
（以下、クライアントという）が入出力装置を共有する
システムにおいて、各クライアントからの複数の入出力
要求が競合した場合にこれらの入出力要求を優先順序制
御するための制御方法に関する。

（従来の技術） 従来、この種の入出力装置の共有システムにおいて、各
クライアントからの複数の入出力要求が短時間のうちに
競合した場合には、これらの要求の優先度に応じて入出
力要求を制御する優先順序制御方式が採用されている。

すなわち、第３図において、100は共有入出力装置、20
0,300,400は共有入出力装置100に対して個別に、一時点
で唯一の入出力要求を出力し、その要求に対応する処理
が完了するまでは新たな入出力要求を出力しないマイク
ロプロセッサの如きクライアントである。これらのクラ
イアント200,300,400は、共有入出力装置100対して入出
力要求を行う際に、現行の要求201,301,401にその優先
度21,31,41をそれぞれ付加して入出力要求210,310,410
を出力している。

そして共有入出力装置100内のスケジューラ101は、前記
優先度21,31,41に基いて入出力要求210,310,410のスケ
ジューリングを行っており、仮りに優先度21が最も高
く、以下、31,41の順である場合には、要求201→301→4
01の順のスケジュールに従って入出力媒体500に対する
入出力処理102が実行されるようになっている。

（発明が解決しようとする問題点） しかるにこの制御方式によると、各クライアント200,30
0,400においてそれぞれ経時的に順次発生する要求201,2
02,…,301,302,…,401,402,…について、その優先度が
例えば要求201＞202＞301＞……（左側のものほど優先
度が高いとする）である場合、最も優先度の高い要求20
1に対する処理が完了したことをクライアント200が何ら
かの手段により自ら知ってから次の要求202を出力する
までにタイムラグがあると、その間に別のクライアント
300における要求301に対する処理が先行されてしまい、
優先度とは異なる順序、すなわち、要求201→301→202
→…の順で処理が行われてしまうという問題がある。

例えば、第５図に示すように、共有入出力装置100にお
ける一つの入出力要求に対応する入出力処理完了のタイ
ミングであるの時点で、ｃに示すように現行の要求20
1に対応する入出力処理が完了したとすると、この時点
では共有入出力装置100はクライアント200に次の要求20
2が発生していることを認識できず、ｄに示されるよう
に別のクライアント300の次の要求302を現行の要求301
として対応する処理を開始してしまう。

なお、図において、現行の要求201,301,401及び次の要
求202,302を示す矢印の上に記載された2A（10）,3A
（１）,4A（３）,2B（９）,3B（５）という記号や、優
先度21,31,41を示す矢印の上に記載された10,9,1,5,3の
意味するところは図の余白に示した凡例のとおりであ
り、例えば、2A（10）はクライアント200における１番
目の要求であって優先度の値が10であるものを指す。同
様に、3B（５）はクライアント300における２番目の要
求であって優先度の値が５であるものを指し、4A（３）
はクライアント400における１番目の要求であって優先
度の値が３であるものを指す。ここで、優先度の値は大
きいものほど優先度が高いものとする。

上記の結果、第５図の最下段に示すように、入出力処理
時間としてはタイミング〜〜の間で3B（５）→2B
（９）の順で処理が実行される。つまり、優先度から言
えば本来先に処理されるべきクライアント200の要求202
（2B（９））よりも、クライアント300の要求302（3B
（５））が先に処理されることになる。

このような場合に、クライアント200,300,400間での通
信や排他制御等の処理601（第３図参照）により、シス
テム全体にわたって所期の優先度を満足させる制御を行
わせようとすると、論理が複雑になり、各クライアント
間の独立性が失われると共に、スケジューリングに伴な
う処理が煩雑化してオーバーヘッドの増大を招くという
問題があった。

本発明は上記問題点を解決するために提案されたもの
で、その目的とするところは、各クライアントの独立性
を失わせることなく、またオーバーヘッドの増大を招か
ずに、共有入出力装置に対する複数の入出力要求をシス
テム全体にわたって適正に優先順序制御できるようにし
た共有入出力装置の制御方法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するため、本発明は、個別にかつ一時
点では最も優先度の高い唯一の入出力要求を出力し、そ
の処理完了までは新たな入出力要求を出力しない複数の
独立したクライアントによって共有される共有入出力装
置の制御方法において、前記各クライアントは、現在発
生しているすべての要求のうち優先度が最高のものを現
行の要求として前記共有入出力装置に出力する際に、そ
の要求についての優先度と、当該クライアントにおいて
次に入出力要求の出力が予定される要求についての優先
度とを前記現行の要求に付加して共有入出力装置内に設
定し、前記共有入出力装置は、各クライアントからの要
求に付加されて設定されたすべての優先度を参照し、現
行の要求の優先度及びに次の出力が予定される要求の優
先度の中で、最も優先度が高いものに対応した現行の要
求に対応する入出力処理を実行し、更に、入出力処理が
完了した後、完了した入出力要求についての優先度を除
いて再度各クライアントからの要求に付加されて設定さ
れているすべての優先度を参照し、最も優先度の高いも
のが、前記完了した入出力要求に付加されたところの、
入出力要求の出力が予定された要求の優先度であれば、
対応するクライアントからの次の入出力要求の出力を待
ってその要求に対応する入出力処理を実行することによ
り、優先度の高い要求から順に対応する入出力処理を実
行するものである。

なお、共有入出力装置がある要求に対応する入出力処理
を実行中に、あるクライアントにおいて発生した次に入
出力要求の出力が予定される要求の変更により、既に共
有入出力装置内に設定されている優先度の優先順位を変
更する必要が生じた場合に、次の要求の優先度を共有入
出力装置に再設定可能とすることが望ましい。

（作用） （１）本発明において、各クライアントからは、当該ク
ライアントの現行の要求と、この要求の優先度と、次の
要求が既に発生している場合にその要求の優先度とが共
有入出力装置に渡される。

（２）そして、共有入出力装置側では、すべてのクライ
アントから渡された上記（１）の情報のうち、「現行の
要求の優先度」と「次の要求の優先度」とを比較して最
高の優先度のものを決定し、最高の優先度のものが「現
行の要求の優先度」であるか「次の要求の優先度」であ
るかに関わらず、それを出力したクライアントからの入
出力要求に含まれる現行の要求を入出力媒体に出力して
処理を行なわせる。

この段階で、仮りに、「次の要求の優先度」＞「現行の
要求の優先度」で（次の要求の優先度が現行の要求の優
先度よりも高い）であれば、現行の要求が「次の要求の
優先度」により押し出されて入出力が行なわれる。ま
た、入出力が完了した時点で、「次の要求の優先度」に
ついても他のクライアントが出力した「現行の要求の優
先度」及び「次の要求の優先度」の何れよりも高い場合
には、現行の要求の入出力処理の完了後、クライアント
からの次の要求にかかる入出力要求が出力されるのを待
ってそれを入出力媒体に対し入出力する。

（２−１）特定のクライアント内で一つの要求（すなわ
ち現行の要求のみ）しか発生していない場合には、共有
入出力装置には「次の要求の優先度」は渡らないため、
特許請求の範囲第１項において、現行の要求がそれ自身
の「現行の要求の優先度」により他のクライアントから
の優先度と比較され、上述した押し出し動作や次の要求
にかかる入出力要求の出力待ちは発生しない。

（２−２）特定のクライアント内で既に複数の要求が発
生している場合の入出力要求では、クライアント内で要
求が優先度順に並べられているので、「現行の要求の優
先度」＞「次の要求の優先度」（現行の要求の優先度が
次のっ要求の優先度よりも高い）となり、特許請求の範
囲第１項において、押し出し動作は起こらないが次の要
求にかかる入出力要求の出力待ちは起こる場合がある。
但し、この待ち状態では既に現行の要求の入出力が完了
しており、対応するクライアントが必ず次の要求を新た
な入出力要求として出力してくるため、永久的な待ち状
態となることはない。

（２−３）上述した（２−１）または（２−２）で既に
入出力要求を共有入出力装置に出力して共有入出力装置
側でその処理を完了する以前に、新たに「現行の要求の
優先度」よりも高い優先度を持つ要求が発生した場合に
は、クライアント内での要求の優先度順への並び替えに
より、その要求が「次の要求」となる。これは、現行の
要求は既に共有入出力装置側に出力されており、いつそ
の優先度が最大になって入出力処理が始まるかは一般的
に不明であって、これを正確に認識しようとするとクラ
イアントと共有入出力装置との間で排他制御等が必要に
なり、処理の複雑化や性能の低下を招くことになるの
で、処理を単純化させるための方法である。

なお、「次の要求」の優先度は特許請求の範囲第２項の
再設定処理によって共有入出力装置に渡り、その優先度
が他のクライアントからの優先度よりも高くなった時点
で前述の押し出し動作が発生する。

押し出し動作が発生してその入出力要求に対応する入出
力処理が完了した場合、その入出力要求を発生させたク
ライアントがそれまでの「次の要求」を「現行の要求」
として新たに入出力要求を出力して来るが、押し出しが
発生したこと自体は、そのクライアントのそれまでの
「次の要求の優先度」すなわち新たな「現行の要求の優
先度」がすべてのクライアントが出力した優先度の中で
最高のものであることを示しているので、共有入出力装
置ではその入出力要求を待って入出力媒体に対し入出力
する。また、この待ち状態も既に現行の要求の入出力が
完了しており、対応するクライアントが必ず次の要求を
新たな入出力要求として出力してくるため、永久的な待
ち状態になることはない。

（実施例） 以下、図に沿って本発明の実施例を説明する。

第１図はこの実施例の構成を示すもので、前記同様に10
0は共有入出力装置、200,300,400はマイクロプロセッサ
等のクライアント、500は共有入出力装置100の入出力媒
体である。そして、各クライアント200,300,400におい
ては現行の要求201,301,401が発生し、以後、要求202,3
02,402の発生がそれぞれ予定されているものとし、これ
らの要求は入出力要求210,310,410として共有入出力装
置100に出力されるようになっている。ここで、前記要
求201,301,401,202,302,402の優先度は、要求201＞202
＞401＞402＞301＞302である（左側のものほど優先度が
高い）とする。

しかして、クライアント200は、共有入出力装置100に対
して現行の要求201を行う際、この要求201にかかる優先
度21を付加すると共に、クライアント200内で次の要求2
02が既に発生している場合には、要求201に次いで優先
度の高いその要求202にかかる優先度22をも付加する。
この処理は他のクライアント300,400についても同様で
あり、各クライアント300,400における要求301,401の出
力時に優先度31,32及び41,42を付加する。

この場合の共有入出力装置100における処理は、まず要
求201,301,401,202,302,402についての優先度21,31,41,
22,32,42を比較し、このうち最も優先度の高い現行の要
求201をスケジューラ101により選択して実行する。すな
わち、要求201に従って入出力媒体500に対する入出力装
置102を実行する。

次に、要求201の実行が完了して再スケジュールを行う
場合には、まず残りの要求301,401,202,302,402につい
ての優先度31,41,22,32,42を比較する。そして、このう
ちで最も優先度の高いものが、前記完了した要求201に
付加されたところの、入出力要求の出力が予定されてい
る要求202の優先度22であれば、対応するクライアント2
00から次の要求202が出力されるのを待って、その要求2
02に対応する入出力処理を実行する。

なお、特定のクライアント、例えば200内で一つの要求
（すなわち現行の要求201のみしか発生していない場
合、共有入出力装置100には「次の要求の優先度」は送
られない。従って、共有入出力装置100では現行の要求2
01がそれ自身の優先度21により他のクライアントからの
優先度と比較されることになり、上述した押し出し動作
や次の要求にかかる入出力要求の出力待ちは発生しな
い。

実施例のように、特定のクライアント、例えば200内で
既に複数の要求201,22が発生している場合の入出力要求
では、クライアント200内で要求が優先度順に並べられ
ているので、現行の要求201の優先度21が次の要求202の
優先度22よりも高く、前述の押し出し動作は起こらない
が、現行の要求201に対応する処理を完了した時点で、
次の要求202にかかる入出力要求の出力待ちは起こり得
る。但し、この待ち状態では既に現行の要求201の入出
力が完了しており、クライアント200が必ず次の要求202
を新たな入出力要求として出力してくるため、永久的な
待ち状態となることはない。

以下、同様にして、ある要求が実行される度に共有入出
力装置100内の残りの優先度を比較して最も優先度の高
い要求に着目し、その要求が出力されるのを待って上述
した処理を繰り返していく。

これにより、最も優先度の高い要求を実行した後、次位
の優先度を有する別の要求が出力されるまでにタイムラ
グがある場合でも、これにより更に低い優先度の要求が
先行して実行される不都合がなく、すべてのクライアン
ト200,300,400を通じて適正な優先順序制御を行うこと
ができる。上述した本実施例における処理を第４図を参
照しつつ説明すると、第４図のの時点でａとして示す
ごとく、共有入出力装置100はクライアント200に優先度
の値が９である次の要求202であることを認識でき、こ
の要求202である2B（９）がクライアント200の現行の要
求201となって出力されることを予想でき、その要求の
出力を待って、ｂにおけるクライアント300の次の要求3
02である3B（５）に先立って前記要求202についての入
出力処理を行なうことができる。これにより、入出力処
理時間の〜〜の間では優先度の値に従って2B
（９）→3B（５）の順で処理が実行されることになる。
なお、第５図に示した凡例は第４図にも共通している。

次に、第１図において、共有入力装置100に対するクラ
イアント200,300,400の要求201,202,301,302,401,402に
ついての優先順位が201＞301＞401＞202＞302＞402（優
先度21＞31＞41＞22＞32＞42）であり、各クライアント
200,300,400が前例と同様に要求を行い、共有入出力装
置100が要求201に対する処理を実行中に、クライアント
200内で新たに優先度23の要求が予定されて残存要求全
体の優先順位が203＞301＞401＞202＞302＞402（優先度
23＞31＞41＞22＞32＞42）に変化した場合の処理を以下
に説明する。

この場合、第２図に示すように、クライアント200は、
共有入出力装置100に対して要求201に次いで優先度の高
い要求203につき優先度の再設定220を行う。すなわち、
それまでの次位の要求202にかかる優先度22を、要求203
にかかる優先度23に変更する。

つまり、クライアント200内での要求の優先度順への並
び替えにより、要求203が「次の要求」になると共に、
「次の要求の優先度」の再設定処理により、要求203に
ついての優先度23が他のクライアントの要求の優先度
（例えば要求301の優先度31）よりも高くなった時点で
前記押し出し状態が発生する。

押し出し状態が発生して入出力要求201に対応する入出
力処理が完了した場合、その入出力要求201を発生させ
たクライアント200がそれまでの「次の要求」を「現行
の要求」として新たに入出力要求203を出力して来る
が、押し出しが発生したこと自体は、そのクライアント
200のそれまでの「次の要求の優先度」すなわち新たな
「現行の要求の優先度」がすべてのクライアントが出力
した優先度の中で最高のものであることを示しているの
で、共有入出力装置100ではその入出力要求203が出力さ
れるのを待って入出力媒体500に対し入出力する。ま
た、この入出力要求203の出力の待ち状態においても、
既に現行の要求201の入出力が完了しており、対応する
クライアント200が必ず次の要求203を新たな入出力要求
として出力してくるため、永久的な待ち状態になること
はない。こうすることにより、クライアント個々の事情
の変化に拘らず、各要求の優先度に基づいた正当なスケ
ジューリングが可能となる。

なお、本発明は、共通のバスを有するマルチプロセッサ
システム等のほか、通信回線を介して互いに独立した複
数のマイクロプロセッサが接続されているようなシステ
ムに対しても勿論適用可能である。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、共有入出力装置が、各ク
ライアントから発生する現行要求及び次位要求のすべて
の優先度を参照してスケジューリングを行い、また、必
要に応じて優先度の再設定を可能としたため、システム
全体にわたる正当な優先順序制御を従来のような各クラ
イアント間の通信や排他制御等を要すことなく単純に実
現することができる。

従って、各クライアント間の独立性が失われる心配がな
く、共有入出力制御のオーバーヘッドを減少させること
ができる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例が適用される入出力装置共有
システムの構成図、第２図はクライアント内で新たな要
求が発生した場合の説明図、第３図は従来例を示す入出
力装置共有システムの構成図、第４図は本発明の実施例
における処理の説明図、第５図は従来例における処理の
説明図である。 100……共有入出力装置 200,300,400……クライアント 201,202,203,301,302,401,402……要求 210,310,410……入出力要求 21,22,23,31,32,41,42……優先度

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】個別にかつ一時点では最も優先度の高い唯
   一の入出力要求を出力し、その処理完了までは新たな入
   出力要求を出力しない複数の独立した装置（以下、クラ
   イアントという）によって共有される共有入出力装置の
   制御方法において、 前記各クライアントは、現在発生しているすべての要求
   のうち優先度が最高のものを現行の要求として前記共有
   入出力装置に出力する際に、その要求についての優先度
   と、当該クライアントにおいて次に入出力要求の出力が
   予定される要求についての優先度とを前記現行の要求に
   付加して共有入出力装置内に設定し、前記共有入出力装
   置は、各クライアントからの要求に付加されて設定され
   たすべての優先度を参照し、現行の要求の優先度及び次
   に出力が予定される要求の優先度の中で、最も優先度が
   高いものに対応した現行の要求に対応する入出力処理を
   実行し、更に、入出力処理が完了した後、完了した入出
   力要求についての優先度を除いて再度各クライアントか
   らの要求に付加されて設定されているすべての優先度を
   参照し、最も優先度の高いものが、前記完了した入出力
   要求に付加されたところの、入出力要求の出力が予定さ
   れた要求の優先度であれば、対応するクライアントから
   の次の入出力要求の出力を待ってその要求に対応する入
   出力処理を実行することにより、優先度の高い要求から
   順に対応する入出力処理を実行することを特徴とする共
   有入出力装置の制御方法。」
2. 【請求項２】共有入出力装置がある要求に対応する入出
   力処理を実行中に、あるクライアントにおいて発生した
   次に入出力要求の出力が予定される要求の変更により、
   既に共有入出力装置内に設定されている優先度の優先順
   位を変更する必要が生じた場合に、次の要求の優先度を
   共有入出力装置に再設定可能とした特許請求の範囲第１
   項記載の共有入出力装置の制御方法。