JP2000339182A

JP2000339182A - リアルタイム処理装置

Info

Publication number: JP2000339182A
Application number: JP15078699A
Authority: JP
Inventors: Masaki Koyama; 正樹小山; Mitsuhide Maeda; 光英前田; Hitoshi Sakakibara; 仁榊原; 謙之 ▲土▼井; Kaneyuki Doi; Masaru Hashimoto; 勝橋本; Keiichi Yoshida; 恵一吉田; Osamu Nishimura; 治西村; Yoshiko Suzuki; 佳子鈴木
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1999-05-31
Filing date: 1999-05-31
Publication date: 2000-12-08

Abstract

(57)【要約】【課題】リアルタイム処理を行うソフトウェアモジュ
ールをそのまま組み合わせて複数のリアルタイム処理が
可能なリアルタイム処理装置を提供する。【解決手段】複数のアルゴリズムを含み、１つのアル
ゴリズムを選択して実行する複数のソフトウェアモジュ
ール１ａ〜１ｎと、リアルタイム処理が達成されている
かを検出する検出手段２ａ〜２ｎと、各ソフトウェアモ
ジュールにアルゴリズムを指示する調整手段３とを備
え、調整手段３は、検出手段２ａ〜２ｎが出力する情報
に基づいて、各ソフトウェアモジュールのアルゴリズム
決定及びアルゴリズム指示を繰り返すことを特徴とす
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、制御ソフトウェア
等のリアルタイム性を確保する必要のある処理装置に関
するものであり、特にモジュール化された制御ソフトウ
ェア（ソフトウェアモジュール）を組み合わせて同時に
動作させるリアルタイム処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、血圧計や心電計などの外部機器の
データを取り込んで、リアルタイム処理する装置（リア
ルタイム処理装置）においては、そのリアルタイム処理
プログラムは、例えば、データ入力タスクと、計算タス
クと、表示タスクから構成されており、データ入力タス
クは、一定時間間隔で途切れることなくセンサのデータ
を連続的にサンプリングし、キューを介してそのデータ
を次の計算タスクに渡すように構成され、計算タスク
は、キューからデータを取り出して血圧値計算などの計
算を行い、別のキューを介して次の表示タスクに計算結
果データを渡し、表示タスクは、計算結果が格納された
キューからデータを取り出してディスプレイに血圧値な
どの結果データを表示するというようなリアルタイム処
理を行っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】以上に例示したような
リアルタイム処理装置は、制御対象である外部機器をリ
アルタイムに制御できるように、各外部機器毎に別々に
専用の処理プログラムが用いられており、単に、それら
の複数種類の外部機器のリアルタイム処理プログラムを
まとめて、１つの装置でリアルタイム処理することは、
従来ほとんど行われていなかった。これは、１種類の外
部装置のリアルタイム処理プログラムをモジュール化し
て、１つのソフトウェアモジュールとして構成し、それ
らのソフトウェアモジュールを単に集めて、複数種類の
ソフトウェアモジュールを１つの装置で同時に動作さ
せ、複数種類の外部機器に同時に対応させようにとして
も、リアルタイム処理が保証されないという問題があっ
たからである。

【０００４】つまり、複数のソフトウェアモジュールを
集めてそれぞれ独立して動作できるように構成した場
合、同時に実行されるソフトウェアモジュールの組み合
わせによっては、突発的に、装置のＣＰＵの処理能力を
超えてしまう場合があり、ＣＰＵの処理能力を超えた状
態で、外部機器からの入力データの取りこぼしが発生し
ないようにデータ入力を続けていくと、データ入力以降
の処理プログラムが入力したデータをすぐに処理できな
くなるため、未処理のデータがバッファに溜まってい
き、ついには、バッファ容量を超えて、バッファあふれ
を起こし、外部機器からリアルタイムに入力されるデー
タを処理しきれなくなってしまうという問題点があっ
た。

【０００５】従来、この問題点に対処する方法として
は、各ソフトウェアモジュールを単に組み合わせて使用
するのではなく、それらのソフトウェアモジュールを、
ソースコードレベルで合成し、各ソフトウェアモジュー
ルに含まれているタスクの優先度の調整を行ったり、各
ソフトウェアモジュールのお互いのプログラムがリアル
タイム処理を遂行することができるように、各タスクの
アルゴリズムに変更を加えるという方法がとられてい
た。つまり、リアルタイム処理を行うソフトウェアモジ
ュールを複数組み合わせる場合には、ほとんど始めから
ソフトウェアを作り直すのと同程度の作業量が必要であ
った。

【０００６】以上のように、リアルタイム処理を目的と
したシステムにおいては、単に複数種類のソフトウェア
モジュールを組み合わせるだけでは、複数種類のリアル
タイム処理を実行できるリアルタイム処理プログラムを
構築することができなかった。

【０００７】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたもので、その目的とするところは、個々のリアル
タイム処理を行うソフトウェアモジュールに何ら手を加
えることなく、それらのソフトウェアモジュールを組み
合わせることができ、複数のリアルタイム処理の遂行が
可能なリアルタイム処理装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のリアルタ
イム処理装置は、許容時間内に処理を完遂する必要のあ
る、いわゆるリアルタイム処理を行うための複数のアル
ゴリズムを含み、それらのアルゴリズムから１つのアル
ゴリズムを選択して実行する機能を備えた複数のソフト
ウェアモジュールと、ソフトウェアモジュール毎に設け
られ、選択されたアルゴリズムによってリアルタイム処
理が達成されているかを検出する検出手段と、各ソフト
ウェアモジュールにいずれのアルゴリズムをとらせるか
を決定して、各ソフトウェアモジュールに指示する調整
手段とを備え、前記調整手段は、前記検出手段が出力す
る情報に基づいて、全てのソフトウェアモジュールがリ
アルタイム処理を実行できるようになるまで、いずれの
アルゴリズムをとらせるかの判断処理及び各ソフトウェ
アモジュールに対する指示を繰り返すことを特徴とする
ものである。

【０００９】請求項２記載のリアルタイム処理装置は、
請求項１記載のリアルタイム処理装置で、前記調整手段
は、各ソフトウェアモジュールにプライオリティ属性を
設け、プライオリティの低いソフトウェアモジュールの
アルゴリズムが、プライオリティの高いソフトウェアモ
ジュールのアルゴリズムよりも、リアルタイム処理が簡
易なアルゴリズムになるよう、各ソフトウェアモジュー
ルのアルゴリズムを決定することを特徴とするものであ
る。

【００１０】請求項３記載のリアルタイム処理装置は、
請求項１記載のリアルタイム処理装置で、前記検出手段
が、対応するソフトウェアモジュールの未処理データ量
を監視することにより、リアルタイム処理が達成されて
いるかを検出するように構成されていることを特徴とす
るものである。

【００１１】請求項４記載のリアルタイム処理装置は、
請求項１記載のリアルタイム処理装置で、前記複数のア
ルゴリズムは互いに異なるステップ数を有するように構
成され、前記調整手段は、複数の前記検出手段の出力に
基づいて、リアルタイム処理が可能となるように、適切
なステップ数を有するアルゴリズムを選択して各ソフト
ウェアモジュールに指示することを特徴とするものであ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明のリアルタイム処理
装置の概要を図１に基づいて説明する。図１は、リアル
タイム処理装置のソフトウェアの構造を示す構造図であ
る。各ソフトウェアモジュール１ａ〜１ｎは、それぞ
れ、複数の同目的の処理を行うアルゴリズム２を備えて
おり、それらのアルゴリズム２の中から１つのアルゴリ
ズムを選択して実行できるように構成されている。例え
ば、Ｎｏｒｍａｌ、ＬｏｗＰｏｗｅｒ、Ｃｒｉｔｉｃａ
ｌ、Ｄｅａｄという名称のアルゴリズムを備えており、
いずれかのアルゴリズムを選択して実行するように構成
されている。

【００１３】ソフトウェアモジュール１ａ〜１ｎに対応
して、それらのソフトウェアモジュールのリアルタイム
処理達成状況を検出する検出手段３がそれぞれ設けられ
ており、各検出手段３が、対応するソフトウェアモジュ
ールのリアルタイム処理が達成されているかを常に検出
するように構成されている。リアルタイム処理が達成さ
れているかどうかという判断は、例えば、ソフトウェア
モジュール内の全てのキューに、未処理データがどの程
度蓄積されているかにより判断する。但し、キューの使
用状況に限定されず、ＣＰＵ占有時間等の、ＯＳが提供
する指標を用いて判断するように構成してもよい。

【００１４】各検出手段３により検出されたリアルタイ
ム処理達成状況の情報は、調整手段４に伝達され、調整
手段４は、各検出手段３から伝達された情報を基にし
て、例えば、ソフトウェアモジュール１ａには、Ｎｏｒ
ｍａｌアルゴリズムを選択させ、ソフトウェアモジュー
ル１ｂには、ＬｏｗＰｏｗｅｒアルゴリズムを選択させ
る、というように、各ソフトウェアモジュールに、いず
れのアルゴリズムをとらせるかを決定する。そして、全
てのソフトウェアモジュールのリアルタイム処理が達成
されるようになるまで、いずれのアルゴリズムをとらせ
るかの判断処理及び各ソフトウェアモジュールに対する
指示を繰り返すように構成されている。

【００１５】次に、図２及び図３に基づいて、図１に示
したリアルタイム処理装置でリアルタイム処理を実現す
る方法の概略を説明する。図２は情報が伝達される様子
を示す説明図、図３はフローチャートである。但し、こ
こでは、ソフトウェアモジュールは、１ａ，１ｂ，１ｃ
の３個であるとして説明する。以下、各ステップ（１）
〜（６）について説明する。

【００１６】まず、（１）に示すように、ソフトウェア
モジュール１ａ〜１ｃに対応する検出手段２ａ〜２ｃ
が、それぞれ、対応するソフトウェアモジュール１ａ〜
１ｃのリアルタイム処理達成の状況を検出する。

【００１７】次に、（２）に示すように、各検出手段２
ａ〜２ｃが、調整手段３にその情報を伝達する。図２に
示す例は、ソフトウェアモジュール１ａでリアルタイム
処理が困難な状況であり、「問題あり」（図２では
「×」で表示）という旨の情報を調整手段３に伝達し、
他のソフトウェアモジュール１ｂ，１ｃでは、リアルタ
イム処理は問題ない状況であり「ＯＫ」という旨の情報
を調整手段３に伝達する場合を示したものである。

【００１８】（３）のステップでは、調整手段３が、各
ソフトウェアモジュールに選択させるアルゴリズムの決
定（アルゴリズムの組み合わせの調整）を行う。図２に
示す例の場合、ソフトウェアモジュール１ａの検出手段
２ａから伝達される情報が「×」であり、他のソフトウ
ェアモジュール１ｂ，１ｃの検出手段２ｂ，２ｃから伝
達される情報が「○」であるため、ソフトウェアモジュ
ール１ａでリアルタイム処理が達成できない恐れがある
ので、ソフトウェアモジュール１ａのリアルタイム処理
達成状況を、「×」から「○」にすることが必要であ
る。調整手段３は、「○」を示す情報を伝達してきたソ
フトウェアモジュール１ｂ，１ｃのうちのいずれか、ま
たは、両方の、ソフトウェアモジュールのリアルタイム
処理を、より簡易なものに変更指示することにより、Ｃ
ＰＵ処理に余裕を持たせ、ソフトウェアモジュール１ａ
のリアルタイム処理が可能になるように調整する。図２
に示す例の場合、ソフトウェアモジュール１ａ，１ｂに
は、Ｎｏｒｍａｌアルゴリズムを選択させ、ソフトウェ
アモジュール１ｃには、Ｎｏｒｍａｌアルゴリズムより
もリアルタイム処理が簡易なＬｏｗＰｏｗｅｒアルゴリ
ズムを選択させるというように構成されている。

【００１９】次に、（４）に示すように、調整手段３
が、ソフトウェアモジュール１ａ〜１ｃに、（３）のス
テップで決定したアルゴリズムを指示する情報を伝達す
る。それによって、ソフトウェアモジュール１ａ〜１ｃ
で、指示されたアルゴリズムが選択され（ステップ
（５））、そのアルゴリズムにもとづくリアルタイム処
理が実行される（ステップ（６））。そして、以上に説
明した処理が繰り返され、一定時間毎にアルゴリズムの
見直しが行われて、全てのソフトウェアモジュールのリ
アルタイム処理が達成されている状態（全ての検出手段
によるソフトウェアモジュールから調整手段に伝達され
る情報が「○」を示す状態）になるまで、各ソフトウェ
アモジュールのアルゴリズムの調整が繰り返し行われ
る。

【００２０】以下、本発明のリアルタイム処理装置の一
実施形態を詳細に説明する。本実施の形態は、本発明の
リアルタイム処理装置を、図４に示す組み込みハードウ
ェアに適用したものである。なお、ハードウェアは通常
のＰＣや他の信号処理エンジンであってもよい。

【００２１】組み込みハードウェア１は、中央演算装置
（ＣＰＵ２）と、データやプログラムを記憶する記憶手
段３と、外部機器との間でデータ伝送を行うための入出
力手段４とから構成されている。入出力手段４には、複
数のリアルタイム性を要求される外部機器６ａ〜６ｃが
接続されている。入出力手段４と外部機器６ａ〜６ｃ
は、有線で接続されてもよいし、無線等、他の伝送手段
で接続されていてもよい。記憶手段３には、リアルタイ
ム処理プログラムが格納され、中央演算処理装置（ＣＰ
Ｕ２）により実行される。

【００２２】リアルタイム処理プログラムは、調整手段
１１と、複数のソフトウェアモジュール１２ａ〜１２ｃ
と、ソフトウェアモジュール毎に設けられた検出手段１
３ａ〜１３ｃとから構成されている。また、ソフトウェ
アモジュール１２ａ〜１２ｃには、それぞれ、複数のタ
スク１４ａ−１〜１４ａ−４、１４ｂ−１〜１４ｂ−
４、１４ｃ−１〜１４ｃ−２と、複数のキュー１５ａ−
１〜１５ａ−３、１５ｂ−１〜１５ｂ−３、１５ｃ−１
とが含まれており、外部機器６を制御する機能を実現し
ている。

【００２３】例えば、タスク１４ａ−１〜１４ａ−３
が、それぞれ、データ入力タスク、計算タスク、表示タ
スクであり、ＣＰＵ２の処理能力が足りている場合に
は、図５に示すように、各タスク間はキューを介してデ
ータを受け渡し、データ入力に追随して、キューにデー
タが滞ることなく、データ入力タスクから計算タスク
へ、さらに表示タスクへとデータが渡されてリアルタイ
ム処理が問題なく行われる。しかし、複数のソフトウェ
アモジュールが組み合わされる場合、突発的にＣＰＵの
処理能力が不足する場合があり、このような場合は、例
えば、図６に示すように、１つのソフトウェアモジュー
ルの、処理の遅い計算タスク１４ａ−２がリアルタイム
にデータを処理できなくなり、入力側のキューにデータ
が溜まってしまい、やがては、キューあふれを起し、リ
アルタイム処理ができなくなるという状態が発生する。
本発明のリアルタイム処理装置は、このような問題を解
決するため、リアルタイム処理が困難であるという状態
を検出し、例えば、図７に示す方法にしたがって各ソフ
トウェアモジュールに実行させるアルゴリズムを調整す
る。

【００２４】図７はキューの長さが様々に変化した状態
を示す図で、（ａ）はキューの長さがキュー全体長の１
／２になった場合を示し、（ｂ）はキューの長さがキュ
ー全体長の３／４になった場合を示している。例えば、
ソフトウェアモジュール１２ａのリアルタイム処理達成
状況を検出する検出手段１３ａは、そのソフトウェアモ
ジュール１２ａで動作するタスクとキューの状況を常に
監視し、キュー全体長とキューの長さ（キューに蓄積さ
れているデータ数）を、一定時間毎に監視するように構
成されており、キューの長さが短く、リアルタイム処理
に問題がない場合には、検出手段１３ａは、調整手段１
１に対して、ソフトウェアモジュール１２ａのリアルタ
イム処理達成状況として、「Ｎｏｒｍａｌ」という名称
の情報を伝達する。ここでは、リアルタイム処理達成状
況を表す情報、及び、選択されるアルゴリズムの名称と
して、「Ｎｏｒｍａｌ」、「ＬｏｗＰｏｗｅｒ」、「Ｃ
ｒｉｔｉｃａｌ」、「Ｄｅａｄ」という４段階の指標を
用いることとするが本実施形態に限定されるものではな
い。

【００２５】もし、図７（ａ）に示すように、少なくと
も１つのキューの長さが、キュー全体長の１／２にまで
伸びてきた場合には、ソフトウェアモジュール１２ａの
リアルタイム処理に問題があることを検出手段１３ａが
検出し、検出手段１３ａが、調整手段１１に対し、リア
ルタイム処理達成状況として、「ＬｏｗＰｏｗｅｒ」と
いう情報を伝達する。

【００２６】また、図７（ｂ）に示すように、少なくと
も１つのキューの長さが、キュー全体長の３／４にまで
伸びてきた場合には、ソフトウェアモジュール１２ａの
リアルタイム処理を実行するのに危機的な状態であるこ
とを検出手段１３ａが検出し、検出手段１３ａが、調整
手段１１に対して、「Ｃｒｉｔｉｃａｌ」という情報を
伝達する。さらに、少なくとも１つのキューの長さが、
キュー全体長にまで伸びた場合には、ソフトウェアモジ
ュール１２ａのリアルタイム処理が不可能であることを
検出し、検出手段１３ａが、調整手段１１に対して、
「Ｄｅａｄ」という情報を伝達する。

【００２７】次に、調整手段１１は、検出手段１３ａ〜
１３ｃにより報告されたリアルタイム処理達成状況を基
に、各ソフトウェアモジュールに選択させるアルゴリズ
ムの組み合わせの調整を行い、検出手段１３ａ〜１３ｃ
に対してそれぞれのソフトウェアモジュールに選択させ
るアルゴリズムを伝達する。検出手段１３ａ〜１３ｃ
は、調整手段１１から伝達されたアルゴリズムの情報
を、対応するモジュール１３ａ内部から参照できるよう
に構成されているので、ソフトウェアモジュール１２ａ
に含まれるタスクは、図８に示すように、検出手段１３
ａに保持されているアルゴリズムの情報を参照し、その
アルゴリズムにしたがったリアルタイム処理を実行す
る。

【００２８】指示されたアルゴリズムが、「Ｎｏｒｍａ
ｌ」の場合には、図８に示すように、タスク（例えば、
タスク１４ａ−１〜１４ａ−４）は、通常のリアルタイ
ム処理アルゴリズム（Ｎｏｒｍａｌアルゴリズム）にし
たがって、処理ステップ数が大きいＮｏｒｍａｌ処理を
実行し、「ＬｏｗＰｏｗｅｒ」の場合には、通常の処理
よりも簡易なリアルタイム処理アルゴリズム（Ｎｏｒｍ
ａｌアルゴリズム）にしたがって、処理ステップ数が中
程度のＬｏｗＰｏｗｅｒ処理を実行し、「Ｃｒｉｔｉｃ
ａｌ」の場合には、リアルタイム性が損なわれない最低
限の処理（処理ステップ数が小さいＣｒｉｔｉｃａｌ処
理）を行うリアルタイム処理アルゴリズム「Ｃｒｉｔｉ
ｃａｌ」にしたがう。アルゴリズムが、「Ｄｅａｄ」の
場合には、検出手段１３ａが、全てのソフトウェアモジ
ュール内のタスクをデリートするという処理を行う。な
お、「Ｄｅａｄ」の場合には、ソフトウェアモジュール
はそれ以降のリアルタイム処理は一切行わなくなるとい
う特殊な処理である。

【００２９】なお、本実施例においては、リアルタイム
処理の達成状況を検出する方法として、キュー長を監視
する方法を採用しているが、それ以外の方法を用いて行
ってもよい。特に、通常のＰＣなどに採用されているＯ
Ｓでは、ＯＳが管理している各タスクのＣＰＵ占有時間
などの情報を用いることができるので、これらを用いて
各タスクのリアルタイム処理が達成されているかを判断
することが可能である。

【００３０】また、リアルタイム処理の達成状況を検出
するためにキューを用いるという方法は、タスクで処理
されるべき未処理のデータが多数存在するという現象を
観察することにより、間接的にリアルタイム処理の達成
が困難であることを推測しているにすぎない。ただ、推
測ではあるが、リアルタイム処理プログラムにおいて
は、かなり有意な検出方法であると言える。但し、キュ
ーを用いるという方法を用いるためには、リアルタイム
処理達成状況がキュー長に反映されるようにソフトウェ
アモジュールを構成しておく必要があるが、リアルタイ
ムＯＳを採用したシステムや、ＯＳを使用しないシステ
ムにおいては、ＣＰＵ占有時間の計測が困難である場合
が多いため、キューもしくはバッファを監視するという
方法を採用することにより、間接的ではあるが、容易に
リアルタイム処理達成状況を把握（推測）することがで
きるという利点がある。

【００３１】次に、図９乃至図１１に基づいて本発明の
リアルタイム処理装置の異なる実施形態について説明す
る。図９及び図１０はソフトウェアモジュールの動作を
示す説明図、図１１は動作ステップの詳細を示す説明図
である。

【００３２】図９乃至図１１に示す実施形態では、予
め、各ソフトウェアモジュールには、プライオリティ情
報が付与され、調整手段は、このプライオリティ情報を
基にソフトウェアモジュールのアルゴリズム選択の組み
合わせの調整を行うものである。つまり、リアルタイム
処理の達成が困難な場合には、プライオリティの低いソ
フトウェアモジュールは、プライオリティの高いソフト
ウェアモジュールよりもアルゴリズムが簡易になるよう
に調整される。まず、プライオリティの高いソフトウェ
アモジュールの処理方法を示した図９、及び、プライオ
リティの低いソフトウェアモジュールの処理方法を示し
た図１０にしたがって動作を説明する。

【００３３】但し、前提条件として、ソフトウェアモジ
ュールは、１２ａ，１２ｂの２個であり、ソフトウェア
モジュール１２ａは、外部機器６ａをリアルタイム制御
し、ソフトウェアモジュール１２ｂは、外部機器６ｂを
リアルタイム制御するものとする。また、ソフトウェア
モジュール１２ａ，１２ｂは、それぞれ、単体では、
「Ｎｏｒｍａｌ」のアルゴリズムでリアルタイム処理が
可能であり、ソフトウェアモジュール１２ａと、ソフト
ウェアモジュール１２ｂとを組み合わせた場合には、両
方とも、「Ｎｏｒｍａｌ」のアルゴリズムを実行する
と、リアルタイム処理が追いつかなくなり、また、どち
らか一方のソフトウェアモジュールが、「ＬｏｗＰｏｗ
ｅｒ」のアルゴリズムを実行すれば、同時にリアルタイ
ム処理が可能であるとする。さらに、プライオリティ
は、ソフトウェアモジュール１２ａの方がソフトウェア
モジュール１２ｂよりも高いとする。

【００３４】図９乃至図１１に示す実施形態は、プライ
オリティの低いソフトウェアモジュール及びプライオリ
ティの高いソフトウェアモジュールは、まず、「Ｎｏｒ
ｍａｌ」アルゴリズムにしたがって通常のＮｏｒｍａｌ
処理を行っていたが、プライオリティの低いソフトウェ
アモジュールのリアルタイム処理の量が多くなったため
に、プライオリティの高いソフトウェアモジュールのＣ
ＰＵ占有時間が短くなった場合の動作を示したものであ
る。このような場合、プライオリティの高いソフトウェ
アモジュールのタスク（例えば、計算タスク）がリアル
タイムにデータを処理できなくなり、計算タスクの入力
側のキューの長さが長くなって、その検出手段が、「Ｌ
ｏｗＰｏｗｅｒ」という情報を調整手段に伝えた場合に
は、プライオリティの高いソフトウェアモジュールのア
ルゴリズムは、「Ｎｏｒｍａｌ」のままにしておき、プ
ライオリティの低いソフトウェアモジュールのアルゴリ
ズムが、「ＬｏｗＰｏｗｅｒ」になるように調整を行
う。これにより、プライオリティの低いソフトウェアモ
ジュールで処理が簡易になった分、プライオリティの高
いソフトウェアモジュールのリアルタイム処理が促進さ
れるようになる。結果として、プライオリティの高いソ
フトウェアモジュールのキュー長が減少し、キュー長が
キュー全体長の１／２以下になれば、プライオリティの
高いソフトウェアモジュールの検出手段は、「Ｎｏｒｍ
ａｌ」という情報を調整手段に伝達する。但し、図９乃
至図１１に示す実施形態では、調整手段は、プライオリ
ティを考慮して、アルゴリズムの組み合わせを調整した
が、これ以外の調整方法によってアルゴリズムの調整を
行ってもよい。

【００３５】次に、図１１に基づき時系列に沿って各ス
テップ（１）〜（７）について説明する。

【００３６】ステップ（１）・・・システムが動作を開
始すると、ソフトウェアモジュール１２ａ，１２ｂも動
作を開始し、それぞれ、外部機器６ａ，６ｂのリアルタ
イム制御を開始する。ソフトウェアモジュール１２ａ，
１２ｂは、一定時間間隔で、途切れることなくそれぞれ
外部機器６ａ，６ｂからデータをサンプリングし、リア
ルタイムでデータを処理していく。この状態では、ソフ
トウェアモジュール１２ａ，１２ｂが選択しているアル
ゴリズムは、ともに、「Ｎｏｒｍａｌ」であり、検出手
段１３ａ，１３ｂが、リアルタイム処理達成状況とし
て、調整手段１１に「Ｎｏｒｍａｌ」という情報を伝達
しており、調整手段１１は、ソフトウェアモジュール１
２ａ，１２ｂのアルゴリズムとして、「Ｎｏｒｍａｌ」
アルゴリズムを選択し、ソフトウェアモジュール１２
ａ，１２ｂに指示している状態である。

【００３７】ステップ（２）・・・ソフトウェアモジュ
ール１２ａ，１２ｂは、「Ｎｏｒｍａｌ」のアルゴリズ
ムを実行しているので、リアルタイム処理が追いつかな
くなり、ソフトウェアモジュール１２ａの、あるキュー
（例えば、キュー１５ａ−１）にデータがだんだん溜ま
り、キュー全体長の１／２を超える。これにより、ソフ
トウェアモジュール１２ａの検出手段１３ａは、キュー
１５ａ−１のつまり具合から、「ＬｏｗＰｏｗｅｒ」と
いう情報を調整手段１１に伝達する。

【００３８】ステップ（３）・・・調整手段１１は、ソ
フトウェアモジュール１２ａのリアルタイム処理達成状
況が「ＬｏｗＰｏｗｅｒ」であり、ソフトウェアモジュ
ール１２ｂのリアルタイム処理達成状況が「Ｎｏｒｍａ
ｌ」であることから、プライオリティの高いソフトウェ
アモジュール１２ａのアルゴリズムを、「Ｎｏｒｍａ
ｌ」のままにし、代わりに、プライオリティの低いソフ
トウェアモジュール１２ｂのアルゴリズムを「ＬｏｗＰ
ｏｗｅｒ」にするという決定を行い、アルゴリズムの組
み合わせを調整する。

【００３９】ステップ（４）・・・ソフトウェアモジュ
ール１２ａのタスク（例えば、タスク１４ａ−１〜１４
ａ−ｎ）は、ソフトウェアモジュール１２ａのアルゴリ
ズムが「Ｎｏｒｍａｌ」であることを認識し、「Ｎｏｒ
ｍａｌ」用のアルゴリズム（Ｎｏｒｍａｌアルゴリズ
ム）を選択してリアルタイム処理（Ｎｏｒｍａｌ処理）
を続行する。一方、ソフトウェアモジュール１２ｂのタ
スク（例えば、タスク１４ｂ−１〜１４ｂ−ｎ）は、ソ
フトウェアモジュール１２ｂのとるべきアルゴリズムが
「ＬｏｗＰｏｗｅｒ」であることを認識し、「ＬｏｗＰ
ｏｗｅｒ」用のアルゴリズム（ＬｏｗＰｏｗｅｒアルゴ
リズム）を選択して、ＬｏｗＰｏｗｅｒ処理を実行す
る。これにより、ソフトウェアモジュール１２ｂが、Ｎ
ｏｒｍａｌ処理より簡易なリアルタイム処理（ＬｏｗＰ
ｏｗｅｒ処理）に変更されるので、ソフトウェアモジュ
ール１２ａのリアルタイム処理が促進される。

【００４０】ステップ（５）・・・ステップ（４）の結
果として、ソフトウェアモジュール１２ａのキュー１５
ａ−１のキュー長が次第に短くなっていき、キュー１５
ａ−１の長さが、キュー全体長の１／２よりも短くなる
と、検出手段１３ａは、「Ｎｏｒｍａｌ」という情報を
調整手段１１に伝達する。

【００４１】ステップ（６）・・・調整手段１１は、ソ
フトウェアモジュール１２ａ，１２ｂのリアルタイム処
理状況が、ともに、「Ｎｏｒｍａｌ」になったので、ソ
フトウェアモジュール１２ａ，１２ｂのアルゴリズム
を、Ｎｏｒｍａｌアルゴリズムに変更する。

【００４２】ステップ（７）・・・ソフトウェアモジュ
ール１２ａ，１２ｂのそれぞれのタスク（タスク１４ａ
−１〜１４ａ−ｎ、タスク１４ｂ−１〜１４ｂ−ｎ）
は、Ｎｏｒｍａｌアルゴリズムでリアルタイム処理を続
行する。

【００４３】以上に説明したように、選択するアルゴリ
ズムを制御することによって、突発的にソフトウェアモ
ジュールのリアルタイム処理ができなくなるような事態
が発生しても、システム全体として、リアルタイム処理
を続行することが可能となるのである。なお、実施形態
では、ソフトウェアモジュールの個数は２個であるとし
て説明したが、ソフトウェアモジュールの個数が３個以
上になっても、調整手段が、それぞれのソフトウェアモ
ジュールの検出手段の情報を基に、それぞれのモジュー
ルのリアルタイム処理アルゴリズムの選択を適切に調整
して、アルゴリズム選択の組み合わせを決定することに
より、突発的にリアルタイム処理ができなくなるような
事態が発生しても、システム全体として、リアルタイム
処理を続行することが可能となる。

【００４４】また、本発明のリアルタイム処理装置によ
れば、複数のソフトウェアモジュールのリアルタイム処
理の達成ができているかどうかを、各々のソフトウェア
モジュール毎に設けた検出手段が検出し、調整手段が各
ソフトウェアモジュールのアルゴリズムの選択の組み合
わせを調整して決定することにより、もし、リアルタイ
ム処理を達成することのできないソフトウェアモジュー
ルが存在する場合においても、システム内のソフトウェ
アモジュールのアルゴリズムの選択の組み合わせを適切
に決定することにより、システム内の全てのソフトウェ
アモジュールのリアルタイム処理の遂行ができるように
なる。

【００４５】すなわち、予め、本発明のリアルタイム処
理装置に適合するように、言い換えると、調整手段の指
示に応じて、リアルタイム処理量の異なる複数のアルゴ
リズムから、１個のアルゴリズムを選択して実行するよ
うに、ソフトウェアモジュールを開発しておけば、複数
のソフトウェアモジュールを組み合わせてシステムを構
築した場合において、突発的にリアルタイム処理ができ
なくなるようなソフトウェアモジュールが存在すること
があっても、各ソフトウェアモジュールのアルゴリズム
の見直しや、各タスクのプライオリティ調整などの作業
をすることなしに、システム全体としてリアルタイム性
の欠如を回避してリアルタイム処理を遂行することが可
能となるので、リアルタイム処理を行うソフトウェアモ
ジュールに何ら手を加えること無しに、複数のソフトウ
ェアモジュールを組み合わせて、複数のリアルタイム処
理を遂行するリアルタイム処理装置の構築が可能とな
り、ひいては、リアルタイム処理装置の開発効率と動作
時の安全性が著しく向上するようになる。

【００４６】

【発明の効果】請求項１記載のリアルタイム処理装置
は、リアルタイム処理を行うソフトウェアモジュールに
何ら手を加えること無しに、複数のソフトウェアモジュ
ールを組み合わせて、複数のリアルタイム処理を遂行す
るリアルタイム処理装置の構築が可能となり、ひいて
は、リアルタイム処理装置の開発効率と動作時の安全性
が著しく向上するようになるという効果を奏する。

【００４７】請求項２記載のリアルタイム処理装置は、
請求項１記載のリアルタイム処理装置で、プライオリテ
ィの低いソフトウェアモジュールのリアルタイム処理を
簡易なものに変更することにより、よりプライオリティ
の高いソフトウェアモジュールのリアルタイム処理の遂
行を促進することができるという効果を奏する。

【００４８】請求項３記載のリアルタイム処理装置は、
請求項１記載のリアルタイム処理装置で、組み込みＯＳ
を用いた機器や、ＯＳを用いない機器にも対応すること
ができるという効果を奏する。

【００４９】請求項４記載のリアルタイム処理装置は、
請求項１記載のリアルタイム処理装置で、より細かく的
確に、ソフトウェアモジュールのリアルタイム処理達成
状況を管理することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のリアルタイム処理装置のソフトウェア
の構造を示す構造図である。

【図２】本発明のリアルタイム処理装置のリアルタイム
達成方法の概略を示す図で、情報が伝達される様子を示
す説明図である。

【図３】本発明のリアルタイム処理装置の動作の概略を
示すフローチャートである。

【図４】本発明のリアルタイム処理装置を適用した組み
込みハードウェアの構成図である。

【図５】リアルタイム処理が実行される様子を示した説
明図である。

【図６】リアルタイム処理が実行される様子を示した説
明図である。

【図７】キューの長さが変化した状態を示す図で、
（ａ）はキューの長さがキュー全体長の１／２になった
場合、（ｂ）はキューの長さがキュー全体長の３／４に
なった場合を示す説明図である。

【図８】タスクの動作を示すフローチャートである。

【図９】プライオリティの高いソフトウェアモジュール
の動作を示す説明図である。

【図１０】プライオリティの低いソフトウェアモジュー
ルの動作を示す説明図である。

【図１１】詳細な動作ステップを時系列に沿って示す説
明図である。

【符号の説明】

１ａ〜１ｎ，１２ａ〜１２ｃソフトウェアモジュー
ル２ａ〜２ｎ，１３ａ〜１３ｃ検出手段３，１１調整手段

フロントページの続き (72)発明者榊原仁大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者 ▲土▼井謙之大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者橋本勝大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者吉田恵一大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者西村治大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者鈴木佳子大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内Ｆターム(参考） 5B076 AA13 AB13 AB17 5B098 GA04 GC03 GC08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】許容時間内に処理を完遂する必要のあ
る、いわゆるリアルタイム処理を行うための複数のアル
ゴリズムを含み、それらのアルゴリズムから１つのアル
ゴリズムを選択して実行する機能を備えた複数のソフト
ウェアモジュールと、ソフトウェアモジュール毎に設け
られ、選択されたアルゴリズムによってリアルタイム処
理が達成されているかを検出する検出手段と、各ソフト
ウェアモジュールにいずれのアルゴリズムをとらせるか
を決定して、各ソフトウェアモジュールに指示する調整
手段とを備え、前記調整手段は、前記検出手段が出力す
る情報に基づいて、全てのソフトウェアモジュールがリ
アルタイム処理を実行できるようになるまで、いずれの
アルゴリズムをとらせるかの判断処理及び各ソフトウェ
アモジュールに対する指示を繰り返すことを特徴とする
リアルタイム処理装置。
【請求項２】前記調整手段は、各ソフトウェアモジュ
ールにプライオリティ属性を設け、プライオリティの低
いソフトウェアモジュールのアルゴリズムが、プライオ
リティの高いソフトウェアモジュールのアルゴリズムよ
りも、リアルタイム処理が簡易なアルゴリズムになるよ
う、各ソフトウェアモジュールのアルゴリズムを決定す
ることを特徴とする請求項１記載のリアルタイム処理装
置。
【請求項３】前記検出手段が、対応するソフトウェア
モジュールの未処理データ量を監視することにより、リ
アルタイム処理が達成されているかを検出するように構
成されていることを特徴とする請求項１記載のリアルタ
イム処理装置。
【請求項４】前記複数のアルゴリズムは互いに異なる
ステップ数を有するように構成され、前記調整手段は、
複数の前記検出手段の出力に基づいて、リアルタイム処
理が可能となるように、適切なステップ数を有するアル
ゴリズムを選択して各ソフトウェアモジュールに指示す
ることを特徴とする請求項１記載のリアルタイム処理装
置。