JP2000242512A

JP2000242512A - 複数のオペレーティングシステムを実行する計算機

Info

Publication number: JP2000242512A
Application number: JP11041032A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Saito; 雅彦齊藤; Tadashi Kamiwaki; 正上脇; Tomoaki Nakamura; 智明中村; Hiroshi Ono; 大野　　洋; Taro Inoue; 太郎井上
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-02-19
Filing date: 1999-02-19
Publication date: 2000-09-08
Anticipated expiration: 2019-02-19
Also published as: JP4072271B2; ATE444523T1; EP1031924B1; TW490638B; CN1264078A; EP1031924A3; DE60043032D1; US20050149933A1; KR20000076691A; KR100759280B1; EP1031924A2; US7810096B2

Abstract

(57)【要約】【課題】それぞれのオペレーティングシステム上で実行
されるタスクの重要性を考慮して、動作させるべきオペ
レーティングシステムを切り替える。【解決手段】複数のプロセスまたはスレッドに割当てら
れた優先順位にしたがって実行する複数個のオペレーテ
ィングシステムはそれぞれが実行しているプロセスまた
はスレッドの優先順位を通知する優先順位通知処理を有
し、それぞれのオペレーティングシステムから通知され
た優先順位を計算機内で共通の優先順位（正規化優先順
位）に変換する優先順位変換処理と、優先順位変換処理
によって得られた正規化優先順位を比較して、より高い
正規化優先順位を有するオペレーティングシステムを優
先的に実行させる優先順位比較処理を実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複数個のオペレーテ
ィングシステムを切り替えつつ動作させる計算機および
そのオペレーティングシステム切り替え方式を対象分野
とし、特に、相異なる優先順位体系を有するオペレーテ
ィングシステムの切替え方式に関連する。

【０００２】

【従来の技術】一つの計算機で複数のオペレーティング
システムを動作させる技術として、従来から大型計算機
において、「仮想計算機(Virtual Machine：ＶＭ）」が
知られている。該従来技術では、計算機内で並行して動
作する複数個の仮想計算機それぞれの上で複数のユーザ
タスク（以降、プロセスおよびスレッドを統一してタス
クと呼ぶ）を切り替えて処理を実行する。仮想計算機
は、通常、大型計算機内の一つのプロセスとして実現さ
れるが、仮想計算機とユーザタスクとの関連を考慮する
と、一つのオペレーティングシステムであると見なすこ
とも可能である。

【０００３】一般に、それぞれの仮想計算機には、該仮
想計算機の優先順位にしたがって一定のタイムスライス
（ＣＰＵ割当て時間）を与える。各仮想計算機は、与え
られたタイムスライスの範囲内でユーザタスクを切り替
えて動作させる。このような仮想計算機技術の実行効率
を高める技術として、特開平5−197577 号に開示された
「仮想計算機における仮想計算機実行プライオリティ制
御方式」がある。

【０００４】該従来技術は、複数の仮想計算機と、該複
数の仮想計算機を制御するための仮想計算機モニタとか
ら構成される。仮想計算機は、システムタスクのように
実行優先順位の高いタスクの実行開始・実行終了時に、
仮想計算機モニタに対してタスクの優先順位を通知す
る。これを受けた仮想計算機モニタは、仮想計算機の実
行優先順位を、通知された優先順位に変更する。仮想計
算機の実行優先順位を仮想計算機内で実行されるタスク
の優先順位に変更することにより、仮想計算機制御を効
率的に行うことができるとしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】マイクロプロセッサ、
特に、組込み向けマイクロプロセッサの性能向上と、オ
ペレーティングシステムの機能向上に伴って、複数個の
相違なるオペレーティングシステムを一つの計算機上で
同時に動作させ、これらを動的に切り替えて処理を行う
というユーザニーズが現われている。

【０００６】一般に、工場・プラントなどの機械制御，
車載ナビゲーションシステムといった分野では、外部環
境変化に対して即座に応答するというリアルタイム性，
長時間連続運転を可能とする信頼性などが重要視されて
いる。このため、割込み応答性が高く、かつ、コンパク
トでモジュール構成を有するリアルタイム用オペレーテ
ィングシステム（リアルタイムＯＳ）が用いられること
が多い。しかしながら、リアルタイムＯＳは、リアルタ
イム性・信頼性を重要視する反面、人間とのインタフェ
ースに優れているとは言い難い。

【０００７】一方、一般のパソコン（ＰＣ）に用いられ
ている事務処理用オペレーティングシステム（事務処理
ＯＳ）は、画像を用いて操作を行えるようにするなど、
対人間インタフェースに優れている。このため、従来は
リアルタイムＯＳを使用していた分野にも事務処理ＯＳ
のユーザインタフェースを使用したいという要求が高ま
っている。しかし、事務処理ＯＳは人間との対話を主な
処理としているため、割込み応答性よりも処理のスルー
プットを重要視し、比較的長時間割込み禁止状態のまま
処理を実行することもある。また、コンパクトな構成を
有するリアルタイムＯＳに対し、信頼性において匹敵す
るとは言い難く、２４時間連続運転などに向いていない
という側面もある。

【０００８】しかしながら、大型計算機上で複数の仮想
計算機(オペレーティングシステム)を並行して動作させ
る方式と同様に、同一計算機上で事務処理ＯＳとリアル
タイムＯＳとを動作させ、必要に応じてこれらのオペレ
ーティングシステムを切り替えることができれば、優れ
たユーザインタフェースとリアルタイム性・信頼性とを
両立させることができる。マイクロプロセッサの性能向
上を考慮すれば、複数のオペレーティングシステムを一
つの計算機上で動作させることは、大型計算機だけに許
された技術ではなくなってきている。

【０００９】このとき、それぞれのオペレーティングシ
ステムの重要性を考慮すると、常にリアルタイムＯＳを
優先的に動作させ、リアルタイムＯＳ上で実行させるタ
スクが存在しなくなった場合にのみ、事務処理ＯＳを動
作させるという方法が最も単純なオペレーティングシス
テム切替え方式である。しかしながら、各オペレーティ
ングシステム上で動作する個々のタスクの重要性が、こ
のように（リアルタイムＯＳ上のタスクは、常に、事務
処理ＯＳ上のタスクよりも重要性が高いというように）
単純に切り分けられるとは限らない。

【００１０】図２７に単純な切り分けを行えない例を示
す。図２７は車載ナビゲーションシステムの構成例を示
したものである。ここでは、システムを簡略化し、車載
ナビゲーションシステムが、（１）運転位置を認識する
位置認識タスク３７０，(２)目標地点までの最短経路を
導出する経路探索タスク３７１，（３）ボタン・タッチ
パネルなどからの入力を処理するインタフェースタスク
３７２，（４）運転休憩中に起動していたゲームタスク
３７３、という四つのタスクから構成されていると仮定
する。通常、高速応答性・信頼性が求められる位置認識
タスク・経路探索タスクはリアルタイムＯＳ１１１上で
実行され、ユーザインタフェースに優れた事務処理ＯＳ
１１０では、インタフェースタスク・ゲームタスクなど
を実行する。しかしながら、一般に、経路探索は非常に
計算量の大きい処理であり、数秒オーダの計算時間を要
することもある。上記に示した単純な重要性の切り分け
を行うと、この間、インタフェースタスクの処理は停止
し、ユーザがいくらボタンを押しても認識されないとい
う問題が発生する。

【００１１】図２７に示した車載ナビゲーションシステ
ムではインタフェースタスクの重要性が高く、これが実
行可能状態に移行した場合には、事務処理ＯＳを優先的
に実行する必要がある。しかしながら、前記従来技術
「仮想計算機における仮想計算機実行プライオリティ制
御方式」は、各仮想計算機(オペレーティングシステム)
の機能が同一であることを前提としている。一般に、リ
アルタイムＯＳは環境変化に高速に応答するため、事務
処理ＯＳに比べて極めて多くの優先順位レベルを有する
ことが多い。また、極端な場合、リアルタイムＯＳ上で
は、優先順位の「数値」が小さい（０に近い）ほど優先
順位が高く、事務処理ＯＳ上では、優先順位の「数値」
が大きいほど優先順位が高い、といった逆の意味付けが
なされていることもある。このような場合、たとえ二つ
のオペレーティングシステムから優先順位を通知されて
も、いずれのオペレーティングシステムを優先的に起動
してよいか判断できないことになる。このため、前記従
来技術では、異なった機能を有する事務処理ＯＳとリア
ルタイムＯＳとを統一して管理することはできない。

【００１２】本発明の目的は、複数の相異なるオペレー
ティングシステムを一つの計算機上で動作させるマルチ
オペレーティングシステム制御装置において、各オペレ
ーティングシステム上で実行されているタスクの重要性
を考慮して、動作させるべきオペレーティングシステム
を選択・切り替えることであり、これによって、重要性
のあるタスクが優先的に実行されるようにすることであ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、複数のタスクをそれぞれのタスクに割
当てられた優先順位にしたがって実行する複数のオペレ
ーティングシステムと、この複数のオペレーティングシ
ステムを切り替えて実行する計算機において、下記に示
す処理を行う。

【００１４】（１）各オペレーティングシステムが実行
しているタスクの優先順位を確認する優先順位監視処理
を行う。若しくは、各オペレーティングシステム内に、
自分が実行しているタスクの優先順位を通知する優先順
位通知処理を行う。事務処理ＯＳ，リアルタイムＯＳで
は、内部に優先順位通知処理を追加することが不可能な
こともある。このとき、前者の優先順位監視処理行う必
要がある。

【００１５】（２）各オペレーティングシステムから入
手した実行中タスクの優先順位を、それぞれのオペレー
ティングシステムで共通の優先順位に変換する優先順位
変換処理を行う(以降、該共通の優先順位のことを「正
規化優先順位」と呼ぶ。)。（３）優先順位変換処理によって得られた各オペレーテ
ィングシステムの正規化優先順位を比較して、動作させ
るべきオペレーティングシステムを決定し、かつ、オペ
レーティングシステムの切り替えを実行する優先順位比
較処理を行う。

【００１６】本発明によれば、優先順位通知処理は各オ
ペレーティングシステム内に設けられ、オペレーティン
グシステムがタスク切り替えを行うたびに、該タスクの
優先順位を通知する。

【００１７】タスク切り替え機能はオペレーティングシ
ステムの中核を構成するものであるため、市販されてい
るオペレーティングシステム内に優先順位通知手段を組
込むことが不可能なことも多い。しかしながら、一般
に、オペレーティングシステムは実行中タスクの管理情
報を計算機のメモリ上に保持し、この管理情報の一部に
タスクの実行優先順位がある。また、タスク切り替え処
理を高速化するため、現在実行中のタスクの優先順位を
特定の変数（優先順位保持変数）に格納しておく場合も
ある。優先順位監視処理は、タスク管理情報または優先
順位保持変数を読み出して、各オペレーティングシステ
ムが実行しているタスクの優先順位を確認する。優先順
位監視処理は、外部割込み，タイマ割込みなどのタイミ
ングで優先順位の確認を行う。

【００１８】優先順位変換処理は、各オペレーティング
システムから入手した実行中タスクの優先順位を、計算
機内で共通の正規化優先順位に変換する。このため、優
先順位変換処理は、各オペレーティングシステムに対応
する優先順位変換テーブルを有することがある。優先順
位変換テーブルは、各オペレーティングシステム固有の
優先順位から正規化優先順位を取り出すための対応表で
ある。簡単な数式によって個々のオペレーティングシス
テムの優先順位を正規化優先順位に変換することも可能
であるが、高速かつ柔軟なオペレーティングシステム切
り替えを実行するためには、優先順位変換テーブルを用
いるほうがよい。例えば、優先順位変換テーブルに格納
する正規化優先順位の値を適切に定めることにより、個
々のオペレーティングシステムから得られる正規化優先
順位が互いに等しくならないように変換を行うことも可
能である。

【００１９】優先順位比較処理は、各オペレーティング
システムの正規化優先順位を優先順位変換処理から入手
し、現在動作させているオペレーティングシステムより
高い正規化優先順位を有するオペレーティングシステム
が存在すれば、オペレーティングシステムの切り替えを
行う。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の実施例を図面を用いて説
明する。

【００２１】図１に本発明の第一の実施例における全体
構成を示す。通常、計算機は、プロセッサ１００，メモ
リ１０１，入出力制御装置１０２，ディスク装置１０
４，ディスプレイ１０５などから構成される。プロセッ
サ１００，メモリ１０１，入出力制御装置１０２はプロ
セッサバス１０３によって接続される。プロセッサ100
は複数個のオペレーティングシステムを動作させるため
のマイクロプロセッサである。メモリ１０１は、オペレ
ーティングシステムである事務処理ＯＳ１１０，リアル
タイムＯＳ１１１，各オペレーティングシステム上で動
作するタスク112〜１１７，オペレーティングシステム
切り替えプログラム１１８を記憶する。これらのプログ
ラムはプロセッサ１００によって読み出されて実行され
る。

【００２２】入出力制御装置１０２には、プログラム・
データを保存するためのディスク装置１０４，画面表示
用デバイスであるディスプレイ１０５が接続される。ま
た、工場・プラント制御用、あるいは、組込み向け計算
機を実現する場合、入出力制御装置１０２には、リアル
タイム制御ネットワーク１０６が接続されることがあ
る。リアルタイム制御ネットワーク１０６には、セン
サ，アクチュエータなどの入出力機器が接続される。な
お、入出力制御装置１０２に接続されるディスク装置１
０４，ディスプレイ１０５，リアルタイム制御ネットワ
ーク１０６の入出力装置１０４〜１０６のうち、いずれ
かまたは全ては、システム構成によって省略されること
もある。入出力制御装置１０２は、割込み信号線１０７
によってプロセッサ１００と接続され、入出力動作完了
などを通知することができる。図１中では、説明のた
め、割込み信号線１０７とプロセッサバス１０３が別の
装置であるように記載しているが、実際には、割込み信
号線１０７はプロセッサバス103の一部である。プロセ
ッサ１００内部にはタイマ装置１０８が設けられてお
り、一定周期毎に内部割込みを発生させる。タイマ装置
１０８からの割込みは、オペレーティングシステムの計
時などに使用される。

【００２３】プロセッサ１００は割込み信号線１０７に
よって通知される外部割込みやタイマ装置１０８などか
らの内部割込みをマスクできる機能を装備する。割込み
マスクとは、プログラムが割込みマスクを解除するま
で、特定の割込みが入ることを遅延させる機能である。
一般に、割込みマスク機能には、下記の三種類が存在す
る。

【００２４】（１）全割込みマスク：全ての割込みをマ
スクする。

【００２５】（２）個別割込みマスク：個々の割込みを
それぞれマスクできるようにする。

【００２６】（３）割込みレベルマスク：各割込みにレ
ベルを設定し、指定レベル以下の割込みをマスクする。

【００２７】プロセッサ１００の種類によって、上記
（１）（２）の組合せ、または、(１)（３）の組合せの
いずれかで構成することが多い。後者の組合せで構成す
るプロセッサを採用する場合、対応する入出力装置の重
要性にしたがって割込みレベルを割当てることになる。
例えば、リアルタイム制御ネットワーク１０６からの割
込みを、ディスク装置１０４，ディスプレイ１０５など
からの割込みより高いレベルに設定する。

【００２８】本実施例では、計算機内に二つのオペレー
ティングシステムである事務処理ＯＳ１１０，リアルタ
イムＯＳ１１１が存在する。このオペレーティングシス
テムは、各自に割当てられたメモリ・プロセッサ資源を
用い、それぞれ、タスク１１２〜１１４，タスク１１５
〜１１７を実行させる。ここでは、オペレーティングシ
ステム数が２個、タスク数が６個（各オペレーティング
システムに対して３個ずつ）の例を示しているが、これ
らの数値よりも多い、または、少ないオペレーティング
システム，タスクを実装することも可能である。本実施
例では、オペレーティングシステム数の動的な変更は想
定しないが、各オペレーティングシステムが動的にタス
ク生成・削除を行うことは可能である。また、本実施例
では、事務処理ＯＳ１１０，リアルタイムＯＳ１１１に
ついて説明するが、実際に、各オペレーティングシステ
ムがいかなる種類であっても、本発明で述べる技術は適
用可能である。タスク１１２〜１１４は事務処理ＯＳで
実行される事務処理タスクであり、タスク１１５〜１１
７はリアルタイムＯＳで実行されるリアルタイムタスク
である。事務処理ＯＳ１１０とリアルタイムＯＳ１１１
は、各々独立にタスクの優先順位を定義している。図１
に示す実施例では、事務処理ＯＳ１１０環境下で、タス
ク１１２〜１１４が、それぞれ、優先順位０，７，３１
を有し、リアルタイムＯＳ１１１環境下で、タスク１１
５〜１１７が、それぞれ、優先順位０，９９，２５５を
有する。尚、本実施例においてタスクとはプロセス又は
スレッドの総称を意味する。プロセスとは、個別のメモ
リ空間を有して動作するプログラムを意味する。このた
め、通常あるプロセスは別のプロセスのデータを変更す
ることはできない。スレッドとは、プロセスのメモリ空
間を共有して動作するプログラムを指す。従って、同一
プロセス内で動作するスレッド同士の間ではデータ保護
機能は存在しない。

【００２９】各オペレーティングシステム内には、優先
順位通知モジュール１２０，１２１が存在する。優先順
位通知モジュール１２０，１２１は、各オペレーティン
グシステムのタスク切り替え時に実行され、オペレーテ
ィングシステム切り替えプログラム１１８に対して次に
実行すべきタスクの優先順位を通知する。

【００３０】一般に、事務処理ＯＳとリアルタイムＯＳ
とは異なった優先順位体系を有することが多い。リアル
タイムＯＳでは、比較的多くの優先順位レベルを有する
ことにより、重要な割込みに対する高速応答性を実現す
る。一方、事務処理ＯＳでは、比較的少ない優先順位レ
ベルを用いて、スループットを向上させる方式を採用す
る。また、オペレーティングシステムの種類によって
は、優先順位の数値が小さい（０に近い）ほど優先順位
が高い場合と、優先順位の数値が大きいほど優先順位が
高い場合とがある。このため、優先順位通知モジュール
１２０，１２１から得られた優先順位をそのまま比較し
ても意味がない。なお、以降、事務処理ＯＳ１１０で
は、優先順位の数値が大きいほどタスクの優先順位が高
く（図１中では、タスク１１４が最も優先される）、リ
アルタイムＯＳ１１１では、逆に、優先順位の数値が小
さいほどタスクの優先順位が高い（図１中では、タスク
115が最も優先される）ものとして説明する。また、事
務処理ＯＳ１１０における優先順位は０〜３１の範囲で
指定でき、リアルタイムＯＳ１１１における優先順位は
０〜２５５の範囲で指定できるものとする。

【００３１】二つのオペレーティングシステムにおける
優先順位体系の違いを解消するため、オペレーティング
システム切り替えプログラム１１８は、優先順位変換モ
ジュール１２２，１２３と優先順位比較モジュール１２
４とを構成要素として有する。優先順位変換モジュール
１２２，１２３は、それぞれ、事務処理ＯＳ１１０，リ
アルタイムＯＳ１１１から得られた優先順位をシステム
内で共通の比較基準である正規化優先順位に変換する。
各オペレーティングシステムの優先順位をそのまま比較
することは不可能であるが、一旦両者を正規化優先順位
に変換すれば、両オペレーティングシステムが実行して
いるタスクの優先順位を比較することができる。なお、
ここで、正規化優先順位が一方のオペレーティングシス
テムの優先順位と全く同一であってもよい。この場合、
当該オペレーティングシステムの優先順位がそのまま正
規化優先順位となる。優先順位比較モジュール１２４
は、両オペレーティングシステムから得られた正規化優
先順位を比較し、かつ、より高い正規化優先順位を有す
るオペレーティングシステムに切り替えて実行させる役
割を有する。

【００３２】図２に、プロセッサ１００の内部構成例を
示す。キャッシュメモリ１３１はメモリ１０１上のデー
タまたは命令を一時的に格納するバッファ記憶装置であ
る。CPU130は演算回路であり、メモリ１０１若しくはキ
ャッシュメモリ１３１上に存在する命令を順次読み出し
て実行する。命令実行に際して、演算結果を一時的に保
持するための汎用レジスタ１３２，命令アドレスを指定
するプログラムカウンタ１３３，実行状態を保持するス
テータスレジスタ１３４を用いる。CPU130，キャッシュ
メモリ１３１，汎用レジスタ１３２，プログラムカウン
タ１３３，ステータスレジスタ１３４は、互いに、デー
タ転送を行う複数の信号線であるデータバス１３６，ア
ドレス指定を行う複数の信号線であるアドレスバス１３
７によって接続されている。

【００３３】割込み信号線１０７とタイマ装置１０８は
割込みコントローラ１３５に接続される。割込みコント
ローラ１３５は、CPU130に対して割込み状態信号１３８
を生成する役割を有する。割込み状態信号１３８は、プ
ロセッサ１００に対して現在如何なる種類の割込みが発
生しているかを示す信号である。通常、ステータスレジ
スタ１３４は現在の割込みマスクに関する情報を有して
おり、割込み状態信号１３８で指定される割込みを受け
付けるか否かを決定する。割込みを受け付ける場合、割
込みコントローラ１３５は、プログラムカウンタ１３
３，ステータスレジスタ１３４などの値を書き替え、対
応する割込み処理プログラムを実行させる。

【００３４】ステータスレジスタ１３４の構成を図３に
示す。ここでは、プロセッサ１００が全割込みマスク機
能と割込みレベルマスク機能とを装備している場合を示
している。図３では、ステータスレジスタ１３４が割込
みブロックビット１４０と割込みマスクレベルフィール
ド１４１を有する。割込みブロックビット１４０がＯＮ
である場合、プロセッサ１００に対する全ての割込みが
マスクされる。割込みマスクレベルフィールド１４１は
現在の割込みマスクレベル値を示し、これ以下の割込み
レベルは受け付けられない。図３では、割込みマスクレ
ベルフィールド１４１は４ビット長である。このため、
合計１６種類のマスクレベルを指定可能であるが（通
常、割込みレベル０は「割込みが発生していない」こと
を意味し、割込みマスクレベルを０とすることは「割込
みマスクを行わない」ことを意味するため、実質的には
１５種類となる）、割込みマスクレベルフィールド１４
１のビット数を変更することにより、受理できる割込み
レベルの種類を増減させることができる。

【００３５】図４は、プロセッサ１００が全割込みマス
ク機能と個別割込みマスク機能とを装備している場合の
ステータスレジスタ１３４の構成を示したものである。
この例では、ステータスレジスタ１３４は実際には二つ
のレジスタ（実行状態レジスタ１４２と割込みマスクレ
ジスタ１４３）から構成される。図３と同様、実行状態
レジスタ１４２内に割込みブロックビット１４０が設け
られている。割込みマスクレジスタ１４３内の割込みマ
スクビット１４４〜１４７はそれぞれ別々の割込みに対
応しており、この割込みマスクビットのいずれかをＯＮ
とした場合、対応する割込みが受け付けられなくなる。
図３に示すステータスレジスタは、図４のステータスレ
ジスタの特殊なものである。例えば、割込みマスクビッ
ト１４４のみＯＮとなっている状態をレベル１とし、割
込みマスクビット１４４，１４５の二つがＯＮとなって
いる状態をレベル２、割込みマスクビット１４４〜１４
６の三つがＯＮとなっている状態をレベル３，…、のよ
うに対応させることができる。このため、以降、ステー
タスレジスタ１３４は図４に示す構成として、本発明の
説明を行う。

【００３６】一般的なプロセッサでは、割込みを受理す
ると、ハードウェアによって自動的に割込みブロックビ
ット１４０がＯＮに書き替えられ、プログラムカウンタ
133に割込み処理プログラムのアドレスが格納される。
必要に応じて、割込み処理プログラムが割込みブロック
ビット１４０をＯＦＦに書き替えて割込み受け付けを許
可することができる。また、オペレーティングシステム
およびタスクが、一時的に割込みブロックビット１４０
や割込みマスクレジスタ１４３の内容を書き替え、特定
割込みの受け付けを待たせることもできる。割込みマス
ク機能は、排他制御の実現や、割込み処理実行中に再び
同一割込みが発生することを避けるために用いられる。

【００３７】次に、このようなハードウェア上に実現さ
れる本発明のソフトウェア構成について説明する。図５
に、事務処理ＯＳ１１０，リアルタイムＯＳ１１１の内
部構成を示した。図中、全てのコンポーネントはメモリ
１０１上に格納されている。事務処理ＯＳ，リアルタイ
ムＯＳとも、実行可能タスクの情報を待ち行列１５０，
１５１の形で管理する。実行可能待ち行列１５０，１５
１は優先順位毎に設けられる場合もあるが、本実施例で
は、全ての実行可能なタスクが一つの待ち行列によって
管理される。なお、実行可能待ち行列が一つであって
も、優先順位毎に設けられていても、本発明の内容には
影響を与えない。各タスクは、（ａ）実行状態、（ｂ）
実行可能状態、（ｃ）待ち状態の三種の状態を順次とる
のでオペレーティングシステムは、実行可能タスク以外
に、待ち状態タスク，停止状態タスクなどを別の待ち行
列で管理する。尚、図５ではこれらの待ち行列の記載を
省略している。実行可能待ち行列１５０および１５１に
よって管理されるタスク管理テーブル１６０〜１６５
は、実行すべきタスクの優先順位，タスク実行時のプロ
グラムカウンタ・ステータスレジスタ・汎用レジスタの
値などを保存する。

【００３８】実行可能タスクを一つの待ち行列で管理す
る場合、実行可能待ち行列に登録されるタスク管理テー
ブルは優先順位の高い順に配置される。すなわち、次に
実行すべきタスクの管理テーブルが待ち行列の先頭に来
るように構成する。前述したように、本実施例で述べる
事務処理ＯＳ１１０は、０〜３１までの優先順位を有
し、優先順位の数値が大きいほど優先順位が高い。ま
た、リアルタイムOS111 は、０〜２５５までの優先順位
を有し、優先順位の数値が小さいほど優先順位が高い。
このため、事務処理ＯＳでは、タスク１１４（優先順位
「３１」）に対応する管理テーブル１６２が実行可能待
ち行列１５０の先頭に配置され、以下、タスク１１３
（優先順位「７」）の管理テーブル１６１，タスク１１
２（優先順位「０」）の管理テーブル１６０の順に配置
される。逆に、リアルタイムＯＳでは、タスク１１５
（優先順位「０」）に対応する管理テーブル１６３が実
行可能待ち行列１５１の先頭に配置され、次に、タスク
１１６（優先順位「９９」）の管理テーブル１６４，タ
スク１１７（優先順位「２５５」）の管理テーブル１６５
の順に配置される。

【００３９】各オペレーティングシステムは、また、割
込み処理を行う割込みハンドラ152,１５３，タスクに対
してサービスを提供するシステムコールプログラム１５
６，１５７、および、タスク切り替えを行うリスケジュ
ーラ１５４，１５５を有する。タスクの生成・削除・停
止・再開や、外部割込み・内部割込み発生に伴ってタス
ク切り替えを行わなければならない場合、リスケジュー
ラ１５４，１５５が起動される。リスケジューラ１５
４，１５５は、直前に実行していたタスクの実行環境
（レジスタなど）をタスク管理テーブルに格納した後に
呼び出され、新たに実行すべきタスク決定して、その実
行環境をタスク管理テーブルから取り出す。これをプロ
グラムカウンタ，ステータスレジスタ，汎用レジスタな
どに設定することにより、選択したタスクを実行する。

【００４０】リスケジューラ１５４，１５５は、その内
部に優先順位通知モジュール１２０，１２１を有する。
優先順位通知モジュール１２０，１２１は、新たに実行
すべきタスクの実行環境をレジスタに設定する直前に起
動され、タスクの優先順位をオペレーティングシステム
切り替えプログラム１１８内の優先順位変換モジュール
１２２，１２３に通知する。

【００４１】図６には、オペレーティングシステム切り
替えプログラム１１８の内部構成を示したものである。
優先順位変換モジュール１２２，１２３は、各オペレー
ティングシステムでの優先順位を正規化優先順位に変更
するため、優先順位変換テーブル１７０，１７１をそれ
ぞれ所有する。正規化優先順位は、本実施例では、０〜
２５５の範囲の整数であり、「正規化優先順位の数値が
大きいほど、正規化優先順位が高い」と定義する。勿
論、正規化優先順位の数値の範囲を変更したり、「正規
化優先順位の数値が小さいほど、正規化優先順位が高
い」と定義することも可能である。

【００４２】前述したように、事務処理ＯＳ１１０は０
〜３１までの優先順位を有している。このとき、優先順
位変換テーブル１７０は、３２個のエントリを有する配
列となる。各配列要素は０〜２５５の範囲の整数を有
し、かつ、以下の不等式を満足する（ここでは、配列の
名称をprioBusinessとする）。

【００４３】ｉ＞ｊ⇔prioBusiness［ｉ］＞prioBusiness［ｊ］（ただし、０≦ｉ，ｊ≦３１）事務処理ＯＳ１１０の優先順位、および、正規化優先順
位ともに、数値が大きいほど優先順位が高いとしている
ため、この条件が成立する必要がある。

【００４４】同様に、リアルタイムＯＳ１１１が０〜２
５５までの優先順位を有している場合、優先順位変換テ
ーブル１７１は、２５６個のエントリを有する配列とな
る。各配列要素は０〜２５５の範囲の整数を有し、か
つ、以下の不等式を満足する（配列の名称をprioRealti
meとする）。

【００４５】ｉ＞ｊ⇔prioRealtime［ｉ］＜prioRealtime［ｊ］（ただし、０≦ｉ，ｊ≦２５５）事務処理ＯＳと不等号の向きが異なる理由は、リアルタ
イムＯＳでは、優先順位の数値が小さいほど優先順位が
高いとしているためである。

【００４６】図６では、事務処理ＯＳ１１０上でタスク
１１４が次に実行可能であると判定された場合、優先順
位通知モジュール１２０から優先順位の数値「３１」が
通知される。優先順位変換モジュール１２２は、優先順
位変換テーブル１７０を利用し、正規化優先順位の数値
「１２４」を入手することができる。逆に、リアルタイ
ムＯＳ１１１上でタスク１１５が次に実行可能となった
場合、優先順位通知モジュール１２１からリアルタイム
ＯＳでの優先順位の数値「０」が通知される。優先順位
変換モジュール１２３は、優先順位変換テーブル１７１
を使用して、正規化優先順位の数値「２５５」を入手す
る。ここで、本実施例では、事務処理ＯＳ１１０のタス
クの優先順位がいくら高くても、正規化優先順位の数値
が「１２４」を越えないことに注意する必要がある。こ
れは、優先順位変換テーブルの設定方法の極端な例であ
り、リアルタイムＯＳ上のタスクをできる限り優先して
実行させるという目的のためのものである（リアルタイ
ムＯＳ上のタスクでも、優先順位が低いものに対して
は、事務処理ＯＳ上のタスクが優先することがある）。
しかし、勿論、二つのオペレーティングシステムの優先
順位ができるだけ対等に正規化優先順位に変換されるよ
うに、優先順位変換テーブル１７０の構成を変更するこ
とも可能である。

【００４７】優先順位変換モジュール１２２，１２３が
変換した正規化優先順位は、いずれも、優先順位比較モ
ジュール１２４に通知される。優先順位比較モジュール
124は、通知された事務処理ＯＳ正規化優先順位１７２
とリアルタイムＯＳ正規化優先順位１７３とを保持す
る。この場合、事務処理ＯＳ正規化優先順位１７２の数
値は「１２４」であり、リアルタイムＯＳ正規化優先順
位１７３の数値は「255」である。

【００４８】前述したように、優先順位通知モジュール
１２０，１２１はリスケジューラ内に存在し、タスク切
り替え時に実行される。タスク切り替えから次のタスク
切り替えまでの期間は一つのタスクしか実行されないた
め、タスクの優先順位が動的に変化しない限り、この
間、当該オペレーティングシステムに対する正規化優先
順位も変化しない。優先順位通知モジュール１２０，１
２１は、タスク切り替え時に必ず優先順位を通知してく
るため、優先順位比較モジュール１２４内に保持してい
る事務処理ＯＳ正規化優先順位１７２とリアルタイムＯ
Ｓ正規化優先順位１７３が、実際の各オペレーティング
システムでのタスクの優先順位を反映した数値となる。

【００４９】優先順位比較モジュール１２４は、保持し
ている各オペレーティングシステムの正規化優先順位１
７２，１７３の数値を相互に比較して、より高い正規化
優先順位を有するオペレーティングシステムを優先的に
実行させる。図６の例では、より高い正規化優先順位を
有するリアルタイムＯＳ１１１を実行させることにな
る。

【００５０】オペレーティングシステム切り替えプログ
ラム１１８は、優先順位変換モジュール１２２，１２
３，優先順位比較モジュール１２４の他に、発生した割
込みを各オペレーティングシステムに振り分ける共通割
込みハンドラ１７４，オペレーティングシステム間での
協調処理を実行するＯＳ間通信機能モジュール１７５，
二つのオペレーティングシステムの実行環境切り替えを
行うＯＳコンテクスト切り替えモジュール１７６，タス
クの優先順位によって割込みマスクを変更する割込みマ
スクレベル計算モジュール１７７を有する。このプログ
ラムの詳細は後述する。

【００５１】図７に事務処理ＯＳ１１０におけるリスケ
ジューラ１５４の処理フローを示した。リアルタイムＯ
Ｓ１１１のリスケジューラ１５５も同様の処理を行う。
リスケジューラ１５４は、一般に、（１）タイマ割込み
処理終了時、（２）外部割込み処理終了時、（３）シス
テムコール実行時などにおいて、現在実行中のタスクが
実行可能でなくなるか、実行中タスクより高い優先順位
のタスクが実行可能となった場合、実行中タスクのレジ
スタをタスク管理テーブルに退避した後に起動されるモ
ジュールである。リスケジューラ１５４を起動する可能
性のあるシステムコールには、（ａ）タスクの生成・終
了・停止・再開（例えば、自分より優先順位の高いタス
クを生成した場合）、（ｂ）排他制御の実行・終了（排
他制御待ち状態に移行した場合など）に加え、（ｃ）タ
スクの優先順位変更（自己の優先順位を低下させた場合
など）、といったものがある。

【００５２】リスケジューラ１５４は、第一に、実行可
能待ち行列１５０から最高優先順位のタスク管理テーブ
ルを取り出す（処理１８１）。ここで、全てのタスクが
待ち状態や停止状態となっていて、実行可能タスクが存
在しないこともある。これを処理１８２で判定する。

【００５３】実行可能タスクが存在しなければ、優先順
位変換モジュール１２２にidle状態であることを通知す
る（処理１８４）。このとき、実行可能タスクが存在し
ないのであるから、idleループへ移行する（処理１８
６）。idleループとは、実行すべき処理が現れるまで何
も行わないプログラムである。ここで注意すべきこと
は、処理１８４において、優先順位変換モジュール１２
２に対してidle状態を通知したことである。事務処理Ｏ
Ｓ１１０がidle状態であれば、優先順位比較モジュール
１２４はリアルタイムＯＳ１１１を優先して実行させ
る。したがって、両オペレーティングシステムが同時に
idle状態に移行した場合を除いて、実際に処理１８６で
idleループが実行されることはない。再び事務処理ＯＳ
１１０が実行される場合には、何らかの実行すべき処理
が存在するのであるから、直ちにidleループを抜けて処
理１８１に移行することになる。

【００５４】処理１８２で実行すべきタスクが存在する
と判定した場合、次に実行すべきタスクの優先順位をタ
スク管理テーブルから取り出して、優先順位変換モジュ
ール１２２に通知する。通知した優先順位がリアルタイ
ムＯＳ１１１の優先順位よりも低かった場合（正規化優
先順位による比較）、この時点で、リアルタイムＯＳ１
１１に切り替えられることになる。リアルタイムＯＳ１
１１から逆に事務処理ＯＳ１１０へ切り替えが行われる
場合、割込み処理などによって、実行しようとしている
タスクが実行可能でなくなったり、更に高い優先順位の
タスクが実行可能となったりしない限り、処理１８３の
直後から再実行することになる（処理１８１で選択した
タスクを起動する）。なお、当然のことながら、現在実
行中のタスクが実行可能でなくなるか、実行中タスクよ
り高い優先順位のタスクが実行可能となった場合には、
リスケジューラ１５４自体が再起動される。処理185
で、タスク管理テーブルからレジスタを復帰してプロセ
ッサ１００のレジスタに登録することにより、選択した
タスクの処理を実行する。

【００５５】ここで、リスケジューラ１５４中、処理１
８３，１８４が優先順位通知モジュール１２０に相当す
る。リスケジューラ１５５内にも同様に優先順位通知モ
ジュール１２１が埋め込まれる。

【００５６】次に、図８に、事務処理ＯＳ１１０に対応
する優先順位変換モジュール１２２の処理フローを示
す。優先順位変換モジュール１２２は優先順位通知モジ
ュール１２０から呼び出され、直ちに、優先順位変換処
理を実行する。最初に、優先順位通知モジュール１２０
がidle状態を通知してきたか否かを判定する（処理19
0)。idle状態はあらゆる優先順位よりも低い優先順位を
有すると見なすこともできるので、ここでは、いずれの
正規化優先順位よりも低くなるように、（−１）という
正規化優先順位の数値を有していると考える。処理１９
３では、この数値（−１）を優先順位比較モジュール１
２４に通知する。idle状態でなければ、優先順位変換テ
ーブル１７０から対応するエントリを読み出し（処理１
９１）、これを優先順位比較モジュール１２４に通知す
る（処理１９２）。リアルタイムＯＳ１１１に対応する
優先順位変換モジュール１２３の処理も同様である。

【００５７】図９は優先順位比較モジュール１２４の処
理フローである。優先順位比較モジュール１２４は、第
一に、事務処理ＯＳ１１０からの正規化優先順位である
か、リアルタイムＯＳ１１１からの正規化優先順位であ
るかを判定する(処理２００)。事務処理ＯＳ１１０の正
規化優先順位であれば、事務処理ＯＳ正規化優先順位１
７２に入手した正規化優先順位を格納する（処理２０
１）。リアルタイムＯＳ１１１からの正規化優先順位で
あれば、リアルタイムＯＳ正規化優先順位１７３に当該
正規化優先順位を記憶する（処理２０２）。

【００５８】正規化優先順位が通知されてくるのは、い
ずれか一方の正規化優先順位が変化した可能性がある場
合のみであるため、ここで、事務処理ＯＳ正規化優先順
位１７２とリアルタイムＯＳ正規化優先順位１７３の数
値を比較する(処理２０３)。本実施例では、正規化優先
順位の数値が大きいオペレーティングシステムを優先的
に起動するとしている。したがって、事務処理ＯＳ１１
０の正規化優先順位の数値がリアルタイムＯＳ１１１の
正規化優先順位の数値より大きければ、次に実行すべき
オペレーティングシステムを事務処理ＯＳ１１０とする
(処理２０４)。これ以外の場合には、次にリアルタイム
ＯＳ１１１を実行させるものとする(処理２０５)。な
お、ここでは、事務処理ＯＳ１１０とリアルタイムＯＳ
１１１の正規化優先順位が等しくても、リアルタイムＯ
Ｓ１１１を実行させる。これを変更し、正規化優先順位
が互いに等しい場合には事務処理ＯＳ１１０を実行させ
るとしても問題はない。また、優先順位変換テーブル１
７０，１７１の内容を設定するにあたって、各オペレー
ティングシステムから得られる正規化優先順位が互いに
等しくならないようにすることも、システムを単純化さ
せるための一つの方法である。

【００５９】次に処理２０６で、新たに実行すべきオペ
レーティングシステムが今まで実行していたオペレーテ
ィングシステムに等しいか否かを判定する。今までと異
なったオペレーティングシステムを実行させる場合、Ｏ
Ｓコンテクスト切り替えモジュール１７６に依頼して、
オペレーティングシステム実行環境の退避・復帰を行わ
せる（処理２０７）。

【００６０】図１０に割込みハンドラ１５２，１５３，
共通割込みハンドラ１７４，ＯＳ間通信機能モジュール
１７５，ＯＳコンテクスト切り替えモジュール１７６の
詳細を示す（割込みマスクレベル計算モジュール１７７
については、別の図面で詳細を説明する）。

【００６１】割込みハンドラ１５２，１５３は、割込み
発生時のレジスタなどの保存、一時変数の保持を行うた
めの領域として、それぞれ、割込みスタック２１４，２
１５を所有する。割込み発生時には、割込み発生直前の
レジスタ値を保存し、このレジスタ値を割込み処理終了
後に復帰してやらなければならない。このため、割込み
スタック２１４，２１５が必要とされる。使用するプロ
セッサ１００の種類によっては、割込み発生時に自動的
にレジスタが切り替わり、かつ、割込み処理終了後に切
り替え前のレジスタに戻す機能を備えているものもあ
る。しかしながら、多重割込みが可能なシステムを考慮
した場合には、このようなハードウェアを使用していて
も、割込みスタックが必要となる（割込み処理中により
高い緊急性を有する割込みが発生した場合、新たに発生
した割込み処理を優先的に実行し、次いで、元の割込み
処理に戻る必要がある）。

【００６２】割込みハンドラ１５２，１５３は、更に、
割込みスタック２１４，２１５中、どの領域まで使用し
たかを示すためのポインタとして、割込みスタックポイ
ンタ２１６，２１７を所有する。割込みハンドラ１５
２，１５３は、割込みスタック、および、割込みスタッ
クポインタを用いて割込み発生前の実行環境（レジスタ
など）を保存し、必要な割込み処理を実行する。割込み
処理終了後、割込み発生前の実行環境を復帰して元々動
作していたプログラムの実行を継続させる。

【００６３】共通割込みハンドラ１７４は、発生した割
込みを割込みハンドラ１５２，153に対して振り分ける
役割を有する。このため、共通割込みハンドラ１７４
は、現在実行しているオペレーティングシステムが事務
処理ＯＳ１１０であるかリアルタイムＯＳ１１１である
かを記憶する領域として、実行ＯＳ記憶変数２１０を所
有する。例えば、図１０に示した時点で事務処理ＯＳが
処理を実行しているものと仮定すると、この場合、実行
ＯＳ記憶変数２１０には、「事務処理ＯＳ」が記憶され
ている。勿論、実行ＯＳ記憶変数２１０が文字列「事務
処理ＯＳ」を記憶することは非常に非効率的であるた
め、例えば、・事務処理ＯＳ→０・リアルタイムＯＳ→
１といった整数形式で記憶するとよい。共通割込みハン
ドラ１７４は、更に、発生した割込みがいずれのオペレ
ーティングシステムに対応するかを示す割込み対応テー
ブル２１１を有する。割込み対応テーブル２１１は、個
々の割込みがどちらのオペレーティングシステムで処理
されるべきかを示す対応表である。本実施例では、図４
に示したように、３２種類の割込み要因が存在する。こ
のため、割込み対応テーブル２１１も３２個のエントリ
(０〜３１)から構成される。図１０の例では、割込み要
因０が事務処理ＯＳで、割込み要因１がリアルタイムＯ
Ｓで，…，割込み要因３１がリアルタイムＯＳでという
ように、いずれのオペレーティングシステムで処理が実
行されるべきかが定義されている。なお、効率上、割込
み対応テーブル２１１の内容も、実行ＯＳ記憶変数２１
０と同様、文字列形式ではなく、整数形式で記憶すべき
である。

【００６４】さて、計算機の種類によっては、一つの入
出力機器を二つのオペレーティングシステムが共用する
こともある（例えば、事務処理ＯＳ１１０，リアルタイ
ムＯＳ１１１の両者がディスプレイに文字や映像を出力
する場合）。このようなシステムを実現するためには、
割込み振り分け先のオペレーティングシステムを動的に
変更できることが必要となる。本実施例で、振り分け先
オペレーティングシステムを固定化するのではなく、割
込み対応テーブル２１１から入手しているのは、このた
めである。割込み対応テーブル２１１の内容を入出力機
器の使用状況によって変更することにより、割込みの振
り分け先を動的に変更することができる。

【００６５】共通割込みハンドラ１７４は、実行ＯＳ記
憶変数２１０を用いて現在実行しているオペレーティン
グシステムの種類を判定し、これが割込み対応テーブル
211から得られた振り分け先オペレーティングシステム
に一致しなければ、ＯＳコンテクスト切り替えモジュー
ル１７６に切り替えを依頼する。オペレーティングシス
テムが一致するか、オペレーティングシステム切り替え
終了後、該当するオペレーティングシステムの割込みハ
ンドラに処理を依頼する。なお、実行ＯＳ記憶変数２１
０はＯＳコンテクスト切り替えモジュール１７６からも
参照される。このように、オペレーティングシステム切
り替えプログラム１１８内の各モジュールが有する内部
構造は、個々のモジュールによって占有されるものとは
限らず、各モジュールが必要に応じて共用できる。

【００６６】ＯＳコンテクスト切り替えモジュール１７
６は、優先順位比較の結果、若しくは、割込み発生の結
果、オペレーティングシステムを切り替えなければなら
ない場合に起動される。二つのオペレーティングシステ
ムを切り替えるため、これらの実行環境（すなわち、レ
ジスタ値）を保存しておくための領域を所有しなければ
ならない。ここでは、事務処理ＯＳの実行環境を保存す
るための領域として、事務処理ＯＳ用保存コンテクスト
２１２，リアルタイムＯＳの実行環境を保存するための
領域として、リアルタイムＯＳ用保存コンテクスト２１
３を用意する。ＯＳコンテクスト切り替えモジュール１
７６は、現在実行しているオペレーティングシステムに
対応する保存コンテクストに実行環境を保存し、次に、
もう一方の保存コンテクストから実行環境を読み出し
て、プロセッサ１００のレジスタに設定する。これによ
り、オペレーティングシステムの切り替えを実施でき
る。

【００６７】ＯＳ間通信機能モジュール１７５は、二つ
のオペレーティングシステム上のタスクが相互に通信・
協調するためのプログラムである。ここでは、事務処理
ＯＳ１１０，リアルタイムＯＳ１１１の両者が使用でき
る共有メモリ２１８、並びに、オペレーティングシステ
ム間で排他制御を行うためのロック取得モジュール２１
９，ロック解放モジュール２２０が存在するとしてい
る。共有メモリ218は、メモリ１０１の一部であり、両
オペレーティングシステムから参照を行える領域であ
る。共有メモリ２１８以外のメモリは、基本的に、事務
処理ＯＳ用領域，リアルタイムＯＳ用領域，オペレーテ
ィングシステム切り替えプログラム用領域に分割され、
それぞれ、事務処理ＯＳ１１０，リアルタイムＯＳ１１
１，オペレーティングシステム切り替えプログラム１１
８に占有されて使用される。二つのオペレーティングシ
ステム上のタスクが共有メモリ２１８を使用する場合、
通常、排他制御を行って共有メモリ２１８上のデータの
一貫性を保つ。アプリケーションプログラムがオペレー
ティングシステム間に跨る排他制御を行う場合、ロック
取得モジュール２１９，ロック解放モジュール２２０が
提供する機能を利用する。

【００６８】このとき、優先順位逆転現象と呼ばれる状
況について注意しておかなければならない。優先順位逆
転現象とは、一般に、以下の状態を意味する。

【００６９】（１）低優先順位であるタスクαが最初に
起動されてロックを取得する。

【００７０】（２）次に高優先順位であるタスクβが起
動されてロック待ち状態に移行する。（３）次に中優先順位であるタスクγが起動され、タス
クα（低優先順位）からタスクγ（中優先順位）への切
り替えが行われる。

【００７１】このとき、タスクγの実行によってタスク
αの実行が妨げられ、結果的に、高優先順位タスクβが
ロックを取得するまでの時間が延びてしまうことにな
る。優先順位逆転現象は、通常、優先順位上昇方式また
は優先順位継承方式を用いて解決する。

【００７２】優先順位上昇方式は、ロック取得を行った
タスクの優先順位を一定のレベルまで高くする方式であ
る。これによって、ロック取得を行ったタスクαの優先
順位が一時的にタスクγ（中優先順位）よりも高くな
り、タスクγが起動されても、ロック解放まではタスク
αが実行される。この後、高優先順位であるタスクβが
ロックを取得し、処理を継続することになる。

【００７３】優先順位継承方式は、前記優先順位上昇方
式を変更して柔軟性を持たせたものである。優先順位継
承方式では、ロック待ち状態に移行したタスク（例で
は、タスクβ）の優先順位がロックを取得しているタス
ク（タスクα）よりも高ければ、この優先順位をロック
取得中タスクに継承させる方式である。ここでは、ロッ
ク取得中の間だけ、タスクαがタスクβの優先順位を受
け継ぐことになる。低優先順位のタスク同志で排他制御
を行う場合など、必ずしも優先順位を一定レベルまで上
昇させる必要がない場合もあり、優先順位継承方式は、
このような状況にも対処できる方式である。

【００７４】本実施例で述べるロック取得モジュール２
１９，ロック解放モジュール２２０は、このような優先
順位上昇もしくは優先順位継承方式をオペレーティング
システム間で実施できるものとする。オペレーティング
システム間での優先順位上昇・継承は、正規化優先順位
を用いて行われる。

【００７５】以降、図１０で示したモジュールのうち、
ＯＳコンテクスト切り替えモジュール１７６，共通割込
みハンドラ１７４，割込みハンドラ１５２，ロック取得
モジュール２１９，ロック解放モジュール２２０の処理
フローの説明を行う。割込みハンドラ１５３に関して
は、割込みハンドラ１５２と同様の処理フローを有する
ため、説明を省略する。

【００７６】図１１はＯＳコンテクスト切り替えモジュ
ール１７６の処理フローである。

【００７７】ＯＳコンテクスト切り替えモジュール１７
６は、オペレーティングシステムを切り替えなければな
らない場合にのみ呼び出され、切り替えが必要か否かの
チェックは呼出し前に行われている。したがって、最初
に、どちらのオペレーティングシステムへ切り替えなけ
ればならないかのみをチェックする（処理２３０）。こ
こで、事務処理ＯＳ１１０からリアルタイムＯＳ１１１
への切り替えを行う場合（現実行オペレーティングシス
テムが事務処理ＯＳ１１０であって、リアルタイムＯＳ
１１１の優先順位が高くなった場合）、事務処理ＯＳ用
保存コンテクスト２１２内に使用中レジスタの値を退避
する（処理２３１）。次に、リアルタイムＯＳ用保存コ
ンテクスト２１３から実行環境を復帰して、レジスタに
設定することにより（処理２３２）、以前退避した状態
からリアルタイムＯＳ１１１を再実行させることができ
る。リアルタイムＯＳ１１１から事務処理ＯＳ１１０へ
の切り替えを行う場合、逆に、リアルタイムＯＳ用保存
コンテクスト２１３に使用中レジスタの値を退避し（処
理２３３）、次に、事務処理ＯＳ用保存コンテクスト２
１２からレジスタを復帰する（処理２３４）。いずれの
場合においても、最後に、切り替え後のオペレーティン
グシステムの種類を実行ＯＳ記憶変数２１０に書き込む
（処理２３５）。

【００７８】図１２には、共通割込みハンドラ１７４の
処理フローを示している。一般に、単一のオペレーティ
ングシステムによって制御される計算機では、一旦、全
ての割込みを割込みハンドラと呼ばれるモジュールが処
理し、次いで、各プログラムに振り分ける。しかしなが
ら、本実施例で説明するような複数個のオペレーティン
グシステムを動作させる計算機では、この更に前に、共
通割込みハンドラが全ての割込みを受け付け、これを対
応するオペレーティングシステムの割込みハンドラに振
り分ける形となる。各オペレーティングシステムに割込
みを振り分けるに当たって、割込み発生時に、割込み対
象とは別のオペレーティングシステムが処理を実行して
いることもある。この場合、割込みに対応するオペレー
ティングシステムに切り替える必要があり、共通割込み
ハンドラはこのような役割も有することになる。

【００７９】共通割込みハンドラ１７４は、割込み発生
後、第一に、実行ＯＳ記憶変数210の内容を取り出し
て、現在実行中のオペレーティングシステムが事務処理
OS110であるかリアルタイムＯＳ１１１であるかをチェ
ックする（処理２４０）。次に、割込み対応テーブル２
１１を用いて、発生した割込みがいずれのオペレーティ
ングシステムに対応しているかを入手する（処理２４
１）。例えば、図１０の割込み対応テーブル２１１を用
いるとすると、割込み「０」が発生した場合には事務処
理ＯＳ１１０，割込み「１」が発生した場合にはリアル
タイムＯＳ１１１，…，割込み「３１」が発生した場合
にはリアルタイムＯＳ１１１、というように対応するオ
ペレーティングシステムを入手することができる。ここ
で、割込み対象オペレーティングシステムが実行中オペ
レーティングシステムに等しいか否かをチェックする
（処理２４２）。

【００８０】発生した割込みが現在実行中のオペレーテ
ィングシステムに対するものでなければ、一旦、オペレ
ーティングシステムの切り替えを行わなければならな
い。この切り替え処理は、ＯＳコンテクスト切り替えモ
ジュール１７６に依頼することによって行う（処理２４
３）。次に割込み対象オペレーティングシステムが事務
処理ＯＳ１１０であるかリアルタイムＯＳ１１１である
かをチェックし（処理２４４）、対象が事務処理ＯＳ１
１０であれば、事務処理ＯＳの割込みハンドラ１５２を
起動する（処理２４５）。リアルタイムＯＳ１１１への
割込みが発生していれば、リアルタイムＯＳの割込みハ
ンドラ１５３を起動することになる（処理２４６）。一
般に、割込みハンドラ１５２，１５３は、割込み処理に
よってタスク切り替えを行わなければならないとき、リ
スケジューラ１５４，１５５を呼び出し、共通割込みハ
ンドラ１７４に制御を戻すことはない。しかし、タスク
切り替えが発生しない場合、そのまま割込みハンドラの
処理を終了する。このとき、割込みハンドラ１５２，１
５３は、共通割込みハンドラへ制御を戻し（図１３で後
述）、共通割込みハンドラは処理２４７から動作を再開
する。処理２４７は、割込み発生時にオペレーティング
システムを切り替えたかどうかをチェックする処理であ
る。処理２４３によってオペレーティングシステムを切
り替えた場合、ここで再び、オペレーティングシステム
を切り替え、元の実行環境に戻す必要がある。タスク切
り替えが発生しないということは、両オペレーティング
システムの正規化優先順位が変化しなかったということ
を意味し、割込み発生前の実行状態に戻さなければなら
ないわけである。このため、もう一度ＯＳコンテクスト
切り替えモジュール１７６に依頼して、切り替え処理を
実行させる(処理２４８)。

【００８１】各オペレーティングシステムの割込みハン
ドラがリスケジューラ１５４，155を実行した場合、前
述したように、共通割込みハンドラの処理２４７に制御
が戻ることはない。この場合、リスケジューラ１５４，
１５５が新たなタスクの優先順位を優先順位変換モジュ
ール１２２，１２３に通知してくる。これによって、優
先順位比較モジュール１２４がオペレーティングシステ
ムの切り替えを行うか否かの判定を行う。

【００８２】なお、共通割込みハンドラ１７４の構成を
図２８のように変更することも可能である。図２９に示
した共通割込みハンドラ１７４は、図１０に示した共通
割込みハンドラの構成要素の他に、割込み優先順位対応
テーブル３８０を所有する。割込み優先順位対応テーブ
ル３８０は、割込みハンドラがいかなる正規化優先順位
で動作しなければならないかをしめす対応表である。図
２９の例では、割込み要因０に対応する割込みハンドラ
は、正規化優先順位２５５で動作しなければならず、ま
た、割込み要因３１に対応する割込みハンドラは、正規
化優先順位224で動作しなければならない。共通割込み
ハンドラ１７４は各オペレーティングシステムの割込み
ハンドラを起動する際に、割込み優先順位対応テーブル
３８０にしたがって、当該オペレーティングシステムの
正規化優先順位を更新し、また、割込みハンドラ終了
後、元の正規化優先順位を復帰させる。なお、この例で
は共通割込みハンドラ１７４が割込み優先順位対応テー
ブル３８０を有するものとしているが、割込み優先順位
対応テーブル３８０を優先順位変換モジュール１２２，
１２３内に設け、共通割込みハンドラ１７４から優先順
位変換を依頼する構成を採ることも可能である。

【００８３】なお、図２９のように、割込みに対しても
正規化優先順位を割当てることができるのならば、各オ
ペレーティングシステムのあらゆる動作状態にも正規化
優先順位を割当てることができる。例えば、オペレーテ
ィングシステムは、一般に以下の四種類の動作状態を持
つ。

【００８４】（１）idle状態（２）タスク実行状態（３）オペレーティングシステム自体の処理状態（例え
ば初期化処理）（４）割込み処理状態これら全てに正規化優先順位を割当てることも可能であ
る。この場合、一般に考えて、割込み処理状態が最も優
先して動作しなければならず、最も高い正規化優先順位
を割当てる。次にオペレーティングシステム自体の処理
状態，タスク実行状態，idle状態の順に正規化優先順位
を割当てていくことになる。

【００８５】図１３は共通割込みハンドラ１７４から呼
び出される事務処理ＯＳの割込みハンドラ１５２の処理
フローを示したものである。第一に、使用中レジスタを
割込みスタック２１４に退避し（処理２５０）、割込み
処理を実行する(処理２５１)。ここで、オペレーティン
グシステムがリスケジューリング中か否か（すなわち、
リスケジューラ１５４の処理実行中か否か）をチェック
する（処理２５２）。リスケジューリング中とは、次に
実行すべきタスクを選択している最中であり、実際には
タスクを実行していないことを意味する。したがって、
オペレーティングシステムの処理を単純化させるなら
ば、この場合、再びリスケジューリングを最初からやり
直せば良いことになる。すなわち、リスケジューリング
中であると判定した場合、割込みスタックの退避レジス
タを破棄し（処理２５７）、リスケジューラ１５４を最
初から起動する（処理２５８）。なお、リスケジューリ
ング中に割込みが発生しても、実行すべきタスクを新た
に選択し直す必要がない場合もある。本方式は、この状
況でもリスケジューリングを最初から行うことになり、
効率的でないこともある。このため、リスケジューリン
グ中に発生し、リスケジューラ１５４の実行に影響を与
える処理（例えば、タスク起動・終了など）を待ち行列
などに登録しておく方法を用いることもできる。この場
合、リスケジューラ１５４の終了前や優先順位通知モジ
ュール１２０内で、該待ち行列に登録しておいた処理を
纏めて実行する。この方式を採用すると、割込み発生の
たびに途中まで実行していたリスケジューリングをやり
直す必要が無い。しかしながら、当該待ち行列に登録し
ていた処理を纏めて実行した後、これによってリスケジ
ューリングが再び必要となるか否かを再チェックしなけ
ればならない。

【００８６】なお、本実施例では、単純化のため、前者
の方式で説明を行う。しかし、後者の方式を用いる場
合、（ａ）リスケジューリング中か否かを示すフラグ（ｂ）処理待ち行列を用意すればよい。オペレーティングシステムが提供す
るシステムコールなどにおいて、リスケジューラ１５４
の実行に影響を与える処理を、リスケジューリング中で
あれば、該待ち行列に登録する。更に、リスケジューラ
１５４の処理フロー中に、該待ち行列に登録された処理
を一括して実行するモジュールを挿入する。

【００８７】割込みハンドラ１５２がリスケジューリン
グ中でないと判定した場合、当該オペレーティングシス
テムはその時点で何らかのタスクを実行している。この
ため、第一に、タスク切り替えが必要か否かを判定する
（処理２５３）。タスク切り替えが必要なければ（現実
行タスクが最高優先順位であり、かつ、実行可能であれ
ば）、このまま、割込みハンドラ１５２の処理を終了す
る。このため、割込みスタック２１４上に退避しておい
たレジスタ値を復帰し（処理２５４）、共通割込みハン
ドラへ制御を戻す（処理２５５）。タスク切り替えが必
要であると判定した場合、割込みスタック２１４上に退
避したレジスタの値をタスク管理テーブルにコピーし
（処理２５６）、割込みスタック上の退避レジスタを破
棄する（処理２５７）。この後、リスケジューラ１５４
を起動する（処理２５８）。なお、プロセッサ１００
に、メモリ１０１上データの参照を行って、同時に、割
込みスタックポインタ２１６の値を増減できる機能が備
わっていれば、処理２５６と処理２５７を纏めて実行す
ることができる。

【００８８】次に、ロック取得モジュール２１９，ロッ
ク解放モジュール２２０の処理フローを説明する。ここ
では、優先順位上昇方式を用いる例を説明し、優先順位
継承方式を使用する実施例については後述する。なお、
ここでは、ロック取得・解放を要求したタスク、およ
び、それを管理するオペレーティングシステムを自タス
ク，自オペレーティングシステムと呼び、もう一方のオ
ペレーティングシステムを別オペレーティングシステム
と呼んでいる。

【００８９】図１４が優先順位上昇方式を用いるロック
取得モジュール２１９の処理フローである。ロック取得
モジュール２１９は、第一に、別オペレーティングシス
テムのタスクがロック取得中か否かをチェックし（処理
２６０）、取得中でなければ、自オペレーティングシス
テムがロックの所有者であるように設定する（処理２６
１）。別オペレーティングシステムのタスクがロック取
得中であれば、ロックが解放されるまでタスクを待ち状
態に移行させる（処理２６３）。このとき、別オペレー
ティングシステムを優先して実行させ、当該ロックを速
やかに解放させるようにしなければならない。このた
め、優先順位比較モジュール１２４内に記憶されている
別オペレーティングシステムの正規化優先順位を自オペ
レーティングシステムより高くなるように変更する（処
理２６２）。ここで処理２６３においてタスクを待ち状
態に移行させると、自オペレーティングシステムでリス
ケジューラが起動される。これにより、リスケジューラ
から、優先順位通知モジュール，優先順位変換モジュー
ル，優先順位比較モジュールと順次呼び出され、正規化
優先順位を高く変更した別オペレーティングシステムに
切り替えが行われることになる。

【００９０】図１５が優先順位上昇方式を用いる場合の
ロック解放モジュール２２０の処理フローである。第一
に、自己が所有するロックを解放する（処理２７０）。
次に、別オペレーティングシステムがロック取得待ちか
否かをチェックする（処理２７１）。ロック取得待ちで
なければ、正規化優先順位の上昇は行われていない。こ
のため、このままロック解放モジュール２２０の処理を
終了する。しかし、別オペレーティングシステムがロッ
ク取得待ちであれば、優先順位逆転現象を解決するた
め、正規化優先順位の上昇が行われている筈である。し
たがって、自オペレーティングシステムの正規化優先順
位を元の値に戻し（処理２７２）、次に、別オペレーテ
ィングシステムでロック取得待ちとなっているタスクを
実行可能状態に移行させる（処理２７３）。ロック取得
待ちタスクを実行可能とすることによりタスク切り替え
が発生すれば、別オペレーティングシステムのリスケジ
ューラが起動され、前述のロック取得モジュールの場合
と同様、最終的に、優先順位比較モジュール１２４が実
行される。これにより、元の正規化優先順位を用いてオ
ペレーティングシステムの重要性が比較され、より高い
正規化優先順位を有するオペレーティングシステムが選
択される。

【００９１】次に、優先順位継承方式を用いる例を説明
する。この場合、図１６に示すように、各オペレーティ
ングシステムは、正規化優先順位にしたがってタスクの
優先順位を変更する優先順位設定モジュール２８０，２
８１を装備しなければならない。また、優先順位変換モ
ジュール１２２，１２３は、優先順位を正規化優先順位
に変換する機能のほか、正規化優先順位を優先順位に変
換する機能を搭載しなければならない。このため、優先
順位変換モジュール１２２，１２３は、正規化優先順位
をインデクスとし、各オペレーティングシステムの優先
順位を内容とする優先順位逆変換テーブル２８２，２８
３を有する。

【００９２】オペレーティングシステムは、一般に、シ
ステムコールとして、タスクの優先順位を変更する機能
を有している。優先順位設定モジュール２８０，２８１
は、与えられた正規化優先順位を各オペレーティングシ
ステムに対応する優先順位に変換し、タスク優先順位変
更システムコールなどを用いてタスクの優先順位を変更
する。優先順位逆変換テーブル２８２，２８３は、優先
順位設定モジュール２８０，２８１の機能をサポートす
る役割を有する。本実施例では、正規化優先順位が０〜
２５５であるため、優先順位逆変換テーブル２８２，２
８３は、２５６個のエントリを有する配列である。ま
た、事務処理ＯＳ１１０の優先順位の範囲が０〜３１で
あるため、優先順位逆変換テーブル２８２の各配列要素
は、０〜３１の範囲のいずれかの整数を有し、かつ、以
下の不等式を満足する（配列の名称をｒｅｖＢｕｓｉｎ
ｅｓｓとする）。

【００９３】ｉ＞ｊ⇒revBusiness［ｉ］≧revBusiness［ｊ］（ただし、０≦ｉ，ｊ≦２５５）リアルタイムＯＳ１１１は優先順位０〜２５５を有し、
かつ、優先順位の数値が小さいほど優先順位が高いとい
う特徴を有するため、優先順位逆変換テーブル２８３の
各配列要素は、０〜２５５までのいずれかの整数を有
し、かつ、以下の不等式を満足する（配列の名称をrevR
ealtimeとする）。

【００９４】ｉ＞ｊ⇒revRealtime［ｉ］≦revRealtime［ｊ］（ただし、０≦ｉ，ｊ≦２５５）さて、本実施例では、正規化優先順位の数値が０〜２５
５、リアルタイムＯＳの優先順位の数値が０〜２５５で
あるとしているため、正規化優先順位とリアルタイムＯ
Ｓの優先順位との対応付けを一対一に行うことができて
いる。したがって、優先順位変換テーブル１７１から一
意に優先順位逆変換テーブル２８３を導出することがで
きる。しかしながら、事務処理ＯＳの優先順位の数値は
０〜３１であるため、優先順位逆変換テーブル２８２を
一意に定めることはできない。この場合、例えば、正規
化優先順位「１」に対応する事務処理ＯＳの優先順位
を、優先順位変換テーブル１７０から導き出すことがで
きない。このため、一意に定めることのできない正規化
優先順位に対しては、上記不等式を満たすように、事務
処理ＯＳの優先順位を適宜に定めている。

【００９５】優先順位変換モジュール１２２のうち、優
先順位逆変換機能の処理フローについて図１７に示し
た。ここでは、指定正規化優先順位に対応する事務処理
ＯＳの優先順位を優先順位逆変換テーブル２８２から取
り出し（処理２９０）、当該優先順位を優先順位設定モ
ジュール２８０に通知する（処理２９１）。優先順位変
換モジュール１２３も同様の優先順位逆変換機能を有す
る。

【００９６】これに対する優先順位設定モジュール２８
０の処理フローを図１８に示す。優先順位設定モジュー
ル２８０は、第一に、優先順位変換モジュール１２２に
依頼して、正規化優先順位から事務処理ＯＳの優先順位
への変換を行わせる（処理２９２）。次に、事務処理Ｏ
Ｓの優先順位変更システムコールなどを用いてタスクの
優先順位を変更させる（処理２９３）。リアルタイムＯ
Ｓ１１１における優先順位設定モジュール２８１の処理
も同様である。

【００９７】次に、これらの優先順位逆変換機能，優先
順位設定モジュールを用いた優先順位継承方式の実現方
法について述べる。

【００９８】図１９は優先順位継承方式を用いるロック
取得モジュール２１９の処理フローである。ロック取得
モジュール２１９は、第一に、別タスクがロック取得中
か否かをチェックし（処理３００）、取得中でなけれ
ば、自タスクがロックの所有者であるように設定する
（処理３０１）。別タスクがロック取得中であれば、ロ
ックが解放されるまでタスクを待ち状態に移行させる必
要がある（処理３０４）。このとき、ロック取得中タス
クを優先して実行させ、当該ロックを速やかに解放させ
るようにしなければならない。ロック取得中タスクの正
規化優先順位と自タスクの正規化優先順位を比較し（処
理３０２）、ロック取得中タスクの正規化優先順位が低
ければ、当該タスクに自タスクの優先順位を継承させる
(処理３０３)。優先順位継承は、ロック取得中タスクを
実行するオペレーティングシステムの優先順位設定モジ
ュールに対し、自タスクの正規化優先順位を指定して優
先順位設定を依頼することによって行うことができる。
ロック取得中タスクの正規化優先順位が既に自タスクの
正規化優先順位より高ければ、優先順位継承を行う必要
はなく、直ちにタスクを待ち状態に移行させることがで
きる。

【００９９】図２０は優先順位継承方式を用いるロック
解放モジュール２２０の処理フローである。第一に、自
己が所有するロックを解放する（処理３１０）。次に、
別タスクがロック取得待ちか否かをチェックする（処理
３１１）。ロック取得待ちでなければ、正規化優先順位
継承が行われていないことになり、このままロック解放
モジュール２２０の処理を終了する。しかし、別タスク
がロック取得待ちであれば、正規化優先順位継承が行わ
れている筈である。したがって、優先順位設定モジュー
ルに依頼して自タスクの正規化優先順位を元の値に戻し
(処理３１２)、次に、ロック取得待ちとなっているタス
クを実行可能状態に移行させる（処理３１３）。

【０１００】本実施例では説明を省略したが、ロック取
得モジュール２１９，ロック解放モジュール２２０など
を実行している途中に割込みが発生し、タスク切り替え
などが起こると、ロック所有者を示すデータなどに不整
合が生じる可能性がある。したがって、通常、これらの
処理実行中には、割込みマスク機能によって割込み発生
を抑止する。

【０１０１】図１６〜図２０に示したプログラムモジュ
ール，処理フローにより、オペレーティングシステム間
での排他制御において、優先順位継承方式を用いること
が可能となる。なお、実際には、図１９，図２０に示し
た処理フローを用いることにより、一つのオペレーティ
ングシステム内で正規化優先順位の継承を行うことも可
能である。

【０１０２】図２１に、割込みマスクレベル計算モジュ
ール１７７の内部構造を示した。割込みマスクレベル計
算モジュール１７７は、正規化優先順位を割込みマスク
レベルに変換し、一定以上の正規化優先順位であれば、
特定の割込みをマスクする機能である。これは、ある一
定以上の正規化優先順位を有するタスクは、割込み処理
よりも優先して実行されなければならないという考えに
基づく機能である。したがって、システムコールなどで
割込みをマスクする機能が備わっていれば、本機能が存
在しなくても十分システムは成立する。ただし、割込み
マスクレベル計算モジュール１７７の利点として、正規
化優先順位が一定値以上になれば、自動的に割込みマス
クを実行することがある。

【０１０３】割込みマスクを実行するため、割込みマス
クレベル計算モジュール１７７は、割込みマスク変換テ
ーブル３２０を所有する。割込みマスク変換テーブル３
２０は、正規化優先順位から割込みマスク値を入手する
ための変換テーブルである。本実施例では、図４に示し
たように、３２種類の割込み要因を個別にマスクできる
計算機アーキテクチャを対象としているため、割込みマ
スク変換テーブル320の各エントリは３２ビット長デー
タを有する。しかしながら、図３に示したように、４ビ
ットの割込みマスクレベルを使用すると、割込みマスク
変換テーブル３２０の各エントリを４ビット長に縮少さ
せることができる。ここで、図２１に示した実施例で
は、例えば、正規化優先順位「０」に対応する割込みマ
スク値が0x00000000であり、正規化優先順位「２５５」
に対応する割込みマスク値は0xffffffffである。これ
は、正規化優先順位が「０」であれば全ての割込みを許
可し、最高の正規化優先順位でシステムが動作している
ならば、全ての割込みをマスクすることを意味する。優
先順位比較モジュール１２４が割込みマスクレベル計算
モジュール１７７に対して、現在実行中オペレーティン
グシステムの正規化優先順位を通知することにより、必
要な割込みマスクを自動的に行うことができる。

【０１０４】図２２に割込みマスクレベル計算モジュー
ル１７７の処理フローを示す。ここでは、第一に、正規
化優先順位に対応する割込みマスク値を割込みマスク変
換テーブル３２０から取り出す（処理３３０）。次に、
入手した割込みマスク値を割込みマスクレジスタ１４３
などに設定して、割込みマスクを実施する（処理331)。

【０１０５】以上に本発明の第一の実施例について説明
した。本実施例を用いることにより、各オペレーティン
グシステムが実行しているタスクの優先順位にしたがっ
て、オペレーティングシステムの切り替えを行うことが
できる。本実施例では、各オペレーティングシステム内
に優先順位通知モジュールを組み込み、リスケジューリ
ングのたびに優先順位の変更を通知するように改造しな
ければならない。しかしながら、市販オペレーティング
システムを使用する場合など、このような改造を施せな
いことも多い。以下、これに対処する本発明の第二の実
施例について説明する。

【０１０６】図２３は本発明の第二の実施例を示した構
成図である。事務処理ＯＳ１１０，リアルタイムＯＳ１
１１は、それぞれ、現在実行中タスクの優先順位（実行
優先順位３４０，３４１）を保持するものとする。各オ
ペレーティングシステムは、図５に示す実行可能待ち行
列１５０，１５１の先頭に存在するタスク管理テーブル
１６２，１６３内に格納されている優先順位の数値が実
行優先順位３４０，３４１となる。また、実行可能待ち
行列が優先順位毎に複数個存在する場合には、一般に、
現時点で最高優先順位の実行可能待ち行列がどこに存在
するかを示すポインタや、最高優先順位の数値そのもの
を示す変数（優先順位保持変数）を用意することが多
い。前者の場合には、該ポインタから実行可能待ち行列
を辿り、タスク管理テーブルを参照することにより、後
者の場合には、該優先順位保持変数自体を読み出すこと
により、実行優先順位３４０，３４１を入手できる。

【０１０７】オペレーティングシステム切り替えプログ
ラム１１８内には、新たに、優先順位監視モジュール３
４４を設ける。これ以外のモジュールである、優先順位
変換モジュール１２２，１２３，優先順位比較モジュー
ル１２４，共通割込みハンドラ１７４，ＯＳ間通信機能
モジュール１７５，ＯＳコンテクスト切り替えモジュー
ル１７６，割込みマスクレベル計算モジュール１７７
は、第一の実施例で説明した内容と同様の構成，処理フ
ローを有する。各オペレーティングシステム内には、優
先順位通知モジュール１２０，１２１は存在しない。

【０１０８】優先順位監視モジュール３４４は、事務処
理ＯＳ実行優先順位記憶値３４２とリアルタイムＯＳ実
行優先順位記憶値３４３を所有する。優先順位監視モジ
ュール３４４は定期的に起動され、各オペレーティング
システムの実行優先順位340,３４１を監視する。ここ
で、記憶している実行優先順位３４２または３４３と、
現在の実行優先順位３４０または３４１が異なっていれ
ば、優先順位が変化したと認識して、優先順位変換モジ
ュール１２２または１２３に新たな実行優先順位を通知
する。

【０１０９】優先順位監視モジュール３４４の処理フロ
ーを図２４に示す。第一に、事務処理ＯＳの実行優先順
位３４０を読み出して、これを事務処理ＯＳ実行優先順
位記憶値３４２と比較する（処理３５０）。これによ
り、事務処理ＯＳの優先順位が変化したか否かを認識で
きる。優先順位が変化していなければ何も実行せず、処
理３５３に移行する。優先順位が変化していれば、事務
処理ＯＳの実行優先順位３４０を事務処理ＯＳ実行優先
順位記憶値３４２に登録し（処理３５１）、次に、当該
優先順位を事務処理ＯＳの優先順位変換モジュール１２
２に通知する（処理３５２）。リアルタイムＯＳ１１１
の実行優先順位変化に対しても同様の処理を行う。第一
に、リアルタイムＯＳの実行優先順位３４１とリアルタ
イムＯＳ実行優先順位記憶値３４３との比較を行い（処
理３５３）、優先順位の変化が無ければ処理を終了す
る。優先順位が変化していれば、リアルタイムＯＳの実
行優先順位３４１をリアルタイムＯＳ実行優先順位記憶
値３４３に登録し(処理３５４)、これをリアルタイムＯ
Ｓの優先順位変換モジュール１２３に通知する（処理３
５５）。

【０１１０】なお、優先順位変換モジュールに優先順位
を通知した結果、オペレーティングシステムの切り替え
が行われると、優先順位監視モジュール３４４に制御が
戻ってこないことに注意しなければならない。このた
め、図２４の監視方法は、常に事務処理ＯＳ１１０の優
先順位変化を優先して監視するものであると言える。両
オペレーティングシステムの監視を対等なものとするた
めには、優先順位監視モジュール３４４の起動回数を計
数しておき、（１）起動回数が奇数であれば事務処理Ｏ
Ｓ１１０の優先順位変化を監視し、（２）起動回数が偶
数であればリアルタイムＯＳ１１１の優先順位変化を監
視するといった処理フローなどに改める必要がある。

【０１１１】ここで、優先順位監視モジュール３４４
は、「定期的に」起動され、優先順位の変化を監視する
ことに注意しなければならない。定期的な処理を実現す
るためには、タイマ割込みによって優先順位監視モジュ
ール３４４を起動すればよい。ここでは、タイマ割込
み，外部割込みを含む全ての割込みが共通割込みハンド
ラ１７４で一括処理されることに着目し、共通割込みハ
ンドラ１７４内に優先順位監視モジュール３４４を埋め
込む方法について説明する。図２５が優先順位監視モジ
ュール３４４を埋め込んだ共通割込みハンドラ１７４の
処理フローである。図中、処理２４０〜２４８は全て図
１２に等しい。優先順位監視モジュール344の起動（処
理３６０）はオペレーティングシステム切り替えを行う
可能性がある。このため、割込みハンドラの実行（処理
２４５，２４６）後に埋め込まなければならない。割込
みハンドラ１５２，１５３が共通割込みハンドラ１７４
に制御を戻すと、自動的に優先順位変化が監視され、必
要に応じてオペレーティングシステムの切り替えが行わ
れる。優先順位監視モジュール３４４がオペレーティン
グシステムの切り替えを行う必要がないと判断した場
合、そのまま共通割込みハンドラ１７４の処理を終了す
る。

【０１１２】なお、本発明の第二の実施例では、リスケ
ジューリング直後の優先順位変化を優先順位変換モジュ
ールに通知する手段が存在しない。すなわち、一定間隔
毎に優先順位の変化をチェックするのであって、優先順
位の変化に直ちに反応してオペレーティングシステムを
切り替えることにはならない。このため、本発明の第二
の実施例は、オペレーティングシステム内部の改造を伴
わない計算機を実現できるが、第一の実施例に比べ、切
り替え効率的に劣るという特徴がある。

【０１１３】本発明の第二の実施例は、両オペレーティ
ングシステムの内部を改造しないという条件を満たすも
のであるが、例えば、リアルタイムＯＳ１１１は改造で
きるが、事務処理ＯＳ１１０を改造することができな
い、といった条件が発生することもある。この場合、本
発明の第三の実施例として、リアルタイムＯＳ１１１内
部に優先順位通知モジュール１２１を搭載し、優先順位
監視モジュール３４４は事務処理ＯＳ１１０の優先順位
変化のみを監視するといった計算機を実現することも可
能である（図２６）。

【０１１４】また、リスケジューラ内部に優先順位通知
モジュールを組み込むのではなく、各オペレーティング
システムのタイマ割込み処理モジュール内部など、定期
的に起動される部分に優先順位通知モジュールを組込
み、優先順位監視モジュール３４４の代用とすることも
可能である。

【０１１５】以上説明した本発明を図２７に示す車載ナ
ビゲーションシステムに適用した場合、処理時間の長い
経路探索タスクが動作している場合でもユーザからの入
力を受け付けることができる。つまり、この場合はイン
タフェースタスクに対して、経路探索タスクよりも高い
正規化優先順位を与える。このとき、ユーザがボタンを
押してインタフェースタスクが動作すれば、より正規化
優先順位の高いタスクを動作させる事務処理ＯＳに切り
替えが行われ、結果として、処理の長い経路探索タスク
が動作している場合にもインターフェースタスクが実行
されることになる。

【０１１６】更に、複数のオペレーティングシステムを
実行する仮想計算機においても、本発明を適用すること
により異なった優先順位体系を有しているオペレーティ
ングシステムを、実行すべきタスクの優先順位にしたが
って実行させることができる。

【０１１７】以上より、本発明によれば事務処理用ＯＳ
のユーザインタフェースとリアルタイムＯＳの信頼性を
併せ持つ計算機を構築することができる。

【０１１８】前記第一乃至第三の実施例は、全て、オペ
レーティングシステム切替えプログラム１１８の内部で
優先順位の変換を行う構成を有している。しかしなが
ら、優先順位変換モジュール１２２，１２３は、それぞ
れ、事務処理ＯＳ１１０，リアルタイムＯＳ１１１に個
別に対応しているため、これらを、各オペレーティング
システム内部に搭載しても良い。このような変更を加え
た第四の実施例を図２９に示す。

【０１１９】本実施例では、第一に、優先順位変換モジ
ュール１２２，１２３が各オペレーティングシステムで
の優先順位を正規化優先順位に変換する。これを受け
て、優先順位通知モジュール１２０，１２１が、優先順
位比較モジュール１２４に対して各オペレーティングシ
ステムの正規化優先順位を通知する。

【０１２０】この実施例では、事務処理ＯＳ１１０，リ
アルタイムＯＳ１１１とオペレーティングシステム切替
えプログラム１０８とのインタフェースが全て正規化優
先順位によって行われる。前記第一乃至第三の実施例で
は、実行可能タスクが存在する場合には、タスクの優先
順位を通知し、実行可能タスクが存在しない場合には、
idle状態であることを通知していた。これらの場合、id
le状態や、オペレーティングシステム自体が何らかの処
理を実行しなければならない状態を、自由に正規化優先
順位にマッピングすることができない。本実施例（第四
実施例）では、各オペレーティングシステム内で優先順
位を正規化優先順位に変換するため、タスク実行中以外
の状態も自由に正規化優先順位にマッピングすることが
可能となる。

【０１２１】

【発明の効果】本発明によれば、複数個のオペレーティ
ングシステムを単一プロセッサで動作させる計算機にお
いて、各オペレーティングシステムが実行するタスクの
優先順位にしたがって、オペレーティングシステムの切
り替えを行うことができ、より重要なタスクを優先して
実行させることができる。また、本発明では、優先順位
変換モジュールによって正規化優先順位に変換し、これ
によってオペレーティングシステム間の優先順位比較を
行うため、異なった優先順位体系を有するオペレーティ
ングシステム同士を実行させる計算機であっても、リア
ルタイム性・効率性を損なうことがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例におけるシステム構成を
示す図である。

【図２】計算機のハードウェア構成を示す図である。

【図３】割込みレベルマスク機能を装備する場合のステ
ータスレジスタを示す図である。

【図４】個別割込みマスク機能を装備する場合のステー
タスレジスタを示す図である。

【図５】オペレーティングシステム内部構成を詳細に示
す図である。

【図６】オペレーティングシステム切り替えプログラム
内部構成を詳細に示す第一の図である。

【図７】リスケジューラの処理フローを示す図である。

【図８】優先順位変換モジュールの処理フローを示す図
である。

【図９】優先順位比較モジュールの処理フローを示す図
である。

【図１０】オペレーティングシステム切り替えプログラ
ム内部構成を詳細に示す第二の図である。

【図１１】ＯＳコンテクスト切り替えモジュールの処理
フローを示す図である。

【図１２】共通割込みハンドラの処理フローを示す図で
ある。

【図１３】割込みハンドラの処理フローを示す図であ
る。

【図１４】優先順位上昇方式におけるロック取得モジュ
ールの処理フローを示す図である。

【図１５】優先順位上昇方式におけるロック解放モジュ
ールの処理フローを示す図である。

【図１６】優先順位設定モジュール内部構成を詳細に示
す図である。

【図１７】優先順位変換モジュールにおける優先順位逆
変換機能の処理フローを示す図である。

【図１８】優先順位設定モジュールの処理フローを示す
図である。

【図１９】優先順位継承方式におけるロック取得モジュ
ールの処理フローを示す図である。

【図２０】優先順位継承方式におけるロック解放モジュ
ールの処理フローを示す図である。

【図２１】割込みマスクレベル計算モジュール内部構成
を詳細に示す図である。

【図２２】割込みマスクレベル計算モジュールの処理フ
ローを示す図である。

【図２３】本発明の第二の実施例におけるシステム構成
を示す図である。

【図２４】優先順位監視モジュールの処理フローを示す
図である。

【図２５】優先順位監視モジュールを起動する共通割込
みハンドラの処理フローを示す図である。

【図２６】本発明の第三の実施例におけるシステム構成
を示す図である。

【図２７】オペレーティングシステム間でのタスク振り
分け例を示す図である。

【図２８】共通割込みハンドラの別の構成を示した図で
ある。

【図２９】本発明の第四の実施例におけるシステム構成
を示す図である。

【符号の説明】

１００…プロセッサ、１０１…メモリ、１０２…入出力
制御装置、１０３…プロセッサバス、１０４…ディスク
装置、１０５…ディスプレイ、１０６…リアルタイム制
御ネットワーク、１０７…割込み信号線、１０８…タイ
マ装置、１１０…事務処理ＯＳ、１１１…リアルタイム
ＯＳ、１１２〜１１７，３７０〜３７３…タスク、１１
８…オペレーティングシステム切り替えプログラム、１
２０，１２１…優先順位通知モジュール、１２２，１２
３…優先順位変換モジュール、１２４…優先順位比較モ
ジュール、１３０…ＣＰＵ、１３１…キャッシュメモ
リ、１３２…汎用レジスタ、１３３…プログラムカウン
タ、１３４…ステータスレジスタ、１３５…割込みコン
トローラ、１３６…データバス、１３７…アドレスバ
ス、１３８…割込み状態信号、１４０…割込みブロック
ビット、１４１…割込みマスクレベルフィールド、１４
２…実行状態レジスタ、１４３…割込みマスクレジス
タ、１４４〜１４７…割込みマスクビット、１５０，１
５１…実行可能待ち行列、１５２，１５３…割込みハン
ドラ、１５４，１５５…リスケジューラ、１５６，１５
７…システムコールプログラム、１６０〜１６５…タス
ク管理テーブル、１７０，１７１…優先順位変換テーブ
ル、１７２…事務処理ＯＳ正規化優先順位、１７３…リ
アルタイムＯＳ正規化優先順位、１７４…共通割込みハ
ンドラ、１７５…ＯＳ間通信機能モジュール、１７６…
ＯＳコンテクスト切り替えモジュール、１７７…割込み
マスクレベル計算モジュール、２１０…実行ＯＳ記憶変
数、２１１…割込み対応テーブル、２１２…事務処理Ｏ
Ｓ用保存コンテクスト、２１３…リアルタイムＯＳ用保
存コンテクスト、２１４，２１５…割込みスタック、２
１６，２１７…割込みスタックポインタ、２１８…共有
メモリ、２１９…ロック取得モジュール、２２０…ロッ
ク解放モジュール、２８０，２８１…優先順位設定モジ
ュール、２８２，２８３…優先順位逆変換テーブル、３
２０…割込みマスク変換テーブル、３４０，３４１…実
行優先順位、３４２…事務処理ＯＳ実行優先順位記憶
値、３４３…リアルタイムＯＳ実行優先順位記憶値、34
4…優先順位監視モジュール、３８０…割込み優先順位
対応テーブル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中村智明茨城県日立市大みか町五丁目２番１号株式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者大野洋茨城県日立市大みか町五丁目２番１号株式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者井上太郎神奈川県川崎市麻生区王禅寺1099番地株式会社日立製作所システム開発研究所内Ｆターム(参考） 5B098 CC01 GA02 GA04 GA05 GB01 GC03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のオペレーティングシステムと、それ
ぞれの上記オペレーティングシステムのプログラム上で
実行される複数のプロセスまたはスレッドとを記憶した
メモリと、それぞれの上記プロセス又はスレッドに割り当てられた
優先順位に基づいて、オペレーティングシステムを実行
する処理装置とを有する計算機であって、上記処理装置は、それぞれの上記オペレーティングシス
テムで実行すべきプロセス又はスレッドの優先順位を読
み出し、それぞれ読み出された優先順位を複数の上記オ
ペレーティングシステム間で共通の優先順位に変換し、
上記変換結果に基づいて優先して実行すべきオペレーテ
ィングシステムを決定するとともに、上記決定されたオ
ペレーティングシステムを実行する計算機。
【請求項２】請求項１において、上記メモリは複数の上
記オペレーティングシステムで実行すべきプロセス又は
スレッドの優先順位を上記共通の優先順位にマッピング
するための優先順位変換テーブルを有し、上記プロセッ
サは上記変換テーブルに基づいて優先して実行すべきオ
ペレーティングシステムを決定する計算機。
【請求項３】請求項１又は２において、上記プロセッサ
は、複数のオペレーティングシステム間で共通の優先順
位から、それぞれの上記オペレーティングシステムにお
ける優先順位を決定し、それぞれのオペレーティングシ
ステムで実行される複数の上記プロセス又はスレッドの
優先順位を変更する計算機。
【請求項４】請求項３において、上記メモリは、上記共
通の優先順位をそれぞれの上記オペレーティングシステ
ムにおける優先順位にマッピングするための優先順位逆
変換テーブルを有し、上記プロセッサは、上記優先順位
逆変換テーブルに基づいて複数の上記プロセス又はスレ
ッドの優先順位を変更する計算機。
【請求項５】請求項１乃至４において、上記プロセッサ
はプロセス又はスレッドが指定された処理を実行する場
合に、該プロセス又はスレッドを実行するオペレーティ
ングシステムの優先順位を上昇させ、上記プロセス又は
スレッドが該指定された処理を終了した場合に、上記オ
ペレーティングシステムの優先順位を下降させる計算
機。
【請求項６】複数のプロセスまたはスレッドと、複数の上記プロセス又はスレッドを実行すると共に、実
行しているプロセス又はスレッドの優先順位を通知する
複数のオペレーティングシステムと、それぞれの上記オペレーティングシステムから通知され
た優先順位をオペレーティングシステム間で共通の優先
順位に変換する優先順位変換処理と、上記優先順位変換処理によって得られた共通の優先順位
を比較して、より高い共通の優先順位を有するオペレー
ティングシステムを優先的に実行させる優先順位比較処
理とを記憶した情報記憶媒体。
【請求項７】複数のオペレーティングシステムを選択的
に実行するオペレーティングシステム実行方法であっ
て、優先順位変換処理によって、それぞれの上記オペレーテ
ィングシステムで実行されるプロセス又はスレッドの優
先順位をオペレーティングシステム間で共通の優先順位
に変換し、優先順位比較処理によって、上記優先順位変換処理によ
って得られた共通の優先順位を比較して、より高い共通
の優先順位を有するオペレーティングシステムを優先的
に実行させるオペレーティングシステム実行方法。
【請求項８】請求項７において、上記優先順位変換処理
はそれぞれのオペレーティングシステムの優先順位を上
記共通の優先順位に変換するにあたって、異なったオペ
レーティングシステムの優先順位は互いに異なった共通
の優先順位に変換するオペレーティングシステム実行方
法。
【請求項９】請求項７又は８において、前記優先順位変
換処理は、それぞれの上記オペレーティングシステムが
実行しているプロセスまたはスレッドの優先順位を上記
共通の優先順位に変換するほかに、少なくとも、割込み
処理中の状態，オペレーティングシステム自体の機能を
実行中の状態，実行すべき処理が存在しない状態という
三つの状態を共通の優先順位に変換するオペレーティン
グシステム実行方法。
【請求項１０】複数のプロセスまたはスレッドを該複数
のプロセスまたはスレッドに割り当てられた優先順位に
したがって実行する複数個のオペレーティングシステム
と、該複数個のオペレーティングシステムを切替える手
段とを有する計算機システムにおいて、該複数個のオペ
レーティングシステムは、それぞれが実行しているプロ
セスまたはスレッドの優先順位を計算機システム内で共
通の優先順位に変換する優先順位変換手段と、該優先順
位変換手段から得られた共通の優先順位を該オペレーテ
ィングシステムに切替える手段に通知する優先順位通知
手段とを有し、該オペレーティングシステムを切替える
手段は、それぞれのオペレーティングシステムから通知
された共通の優先順位を比較して、より高い共通の優先
順位を有するオペレーティングシステムを優先的に実行
させる優先順位比較手段を有したことを特徴とする計算
機システム。