JP2003256221A

JP2003256221A - 並列プロセス実行方法、及びマルチプロセッサ型コンピュータ

Info

Publication number: JP2003256221A
Application number: JP2002053383A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Mikamo; 利彰三鴨
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2002-02-28
Filing date: 2002-02-28
Publication date: 2003-09-10
Also published as: EP1341083B1; EP1341083A3; DE60307532T2; EP1341083A2; US20030163512A1; DE60307532D1

Abstract

(57)【要約】【課題】並列プログラムのターンアラウンド時間を保
証した環境下で、システム全体のスループットを向上さ
せる。【解決手段】プロセッサ１〜３それぞれの処理時間帯
に対して、並列プログラムＡ，Ｂから生成されるプロセ
スＡ１〜Ａ３，Ｂ１〜Ｂ２を、各並列プログラムに対し
て予め設定されたプロセッサ配分率に応じた時間に従っ
て、それぞれ割り当てる（ステップＳ１）。ここで、各
プロセッサそれぞれの処理時間帯のうちプロセスが割り
当てられていない空き時間帯Ｐに対して、並列プログラ
ムＡから生成される並列プロセスＰＡ１〜ＰＡ３を、並
列動作可能に割り当てられるかを判定し、並列動作が可
能な場合、空き時間帯Ｐに対し並列プロセスＰＡ１〜Ｐ
Ａ３を追加割り当てする（ステップＳ２）。そして、プ
ロセッサ１〜３により、各プロセッサそれぞれの処理時
間帯に割り当てられた並列プロセスを実行する（ステッ
プＳ３）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は並列プロセス実行方
法、マルチプロセッサ型コンピュータ、並列プロセス実
行プログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体
に関し、特に並列プロセスと他のプロセスとを時分割で
実行する並列プロセス実行方法、その方法を実行するマ
ルチプロセッサ型コンピュータ、その方法をコンピュー
タに実行させる並列プロセス実行プログラムおよびその
プログラムを記録した記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数のプロセッサを搭載したコンピュー
タ（マルチプロセッサ型コンピュータ）では、１つのプ
ログラムを複数のプロセッサで並列処理することが出来
る。以下、並列処理可能なプログラムを並列プログラム
と呼ぶ。並列プログラムを処理する場合、１つの並列プ
ログラムから複数の並列プロセスが生成される。各並列
プロセスは、互いに並行して実行可能なプロセスであ
る。生成された複数の並列プロセスは、別々のプロセッ
サで並列に実行される。並列プロセスを実行する各プロ
セッサは互いにデータ交換をしながら、並列プログラム
に定められた一連の処理を実行する。なお、ここでプロ
セスとは、１以上のスレッドを含む処理単位である。ま
た、プロセッサとは、ＣＰＵ(Central Processing Uni
t)やＭＰＵ(Micro Processing Unit)などの処理装置の
ことである。以下の説明では、便宜上、プロセッサとし
てＣＰＵを用いるものとする。

【０００３】各並列プロセスの処理には、他の並列プロ
セスとの間でデータ交換（同期通信）を行うべきチェッ
クポイントがある。データ交換が必要な２つの並列プロ
セスを実行する各ＣＰＵは、並列プロセスの処理がチェ
ックポイントまで終了したら、データ交換処理を行う。
一方の並列プロセスの処理が先にチェックポイントに達
した場合には、その並列プロセスを実行するＣＰＵは、
データ交換相手の並列プロセスの処理がチェックポイン
トに達するまで同期待ちを行う。

【０００４】ＣＰＵでのデータ処理には、同期待ち以外
にもＩＯ(Input/Output)待ち等の待ち時間が発生する。
待ち状態となったＣＰＵで他のプロセスを実行させれ
ば、システム全体としての処理効率が向上する。そこ
で、ＣＰＵに時分割処理を行わせ、待ち状態のＣＰＵに
他のプロセスの処理を実行させることが行われている。
ここで他のプロセスは、並列プロセスであってもよい
し、単一のＣＰＵで実行される非並列プロセスであって
もよい。

【０００５】なお、並列プロセスのデータ交換の同期待
ちの間、ＣＰＵが他のプロセスを実行していると、デー
タ交換相手の並列プロセスの処理がチェックポイントに
達したときに、他のプロセスの処理が終了していないこ
とがあり得る。すると、データ交換相手の並列プロセス
を実行するＣＰＵに、同期待ちの時間が発生してしま
う。このような同期待ち時間の発生は、コンピュータシ
ステムの処理効率の低下を招く。また、ＣＰＵ使用率に
より課金されるようなシステムの場合には、同期待ち分
も課金されることになり、コンピュータシステムの利用
者側にとっても不利益となる。

【０００６】そこで、特開平１０−７４１５０号公報に
記載されたプロセススケジューリング方法では、時分割
処理を行うコンピュータシステムの各ＣＰＵに、並列プ
ロセスおよび他のプロセスの動作開始・停止を、所定の
期間単位（フェーズ）で同時に行わせている。すなわ
ち、ある並列プログラムから生成された複数の並列プロ
セスは、各ＣＰＵにおいて同時に処理が開始され、同時
に処理が停止される。これにより、並列プロセス実行時
に発生する同期待ちの時間が、時分割処理を行わなかっ
た場合と同じになる。その結果、並列プログラムを構成
する並列プロセス間の同期待ちを最小限にし、システム
効率の低下を防止することができる。

【０００７】ところで、コンピュータで処理するプロセ
スには、ターンアラウンド時間（プロセスの実行開始か
ら実行終了までの時間）の保証が必要なものがある。タ
ーンアラウンド時間の保証が必要なものとして、たとえ
ば、気象データの解析処理がある。膨大な量の気象デー
タを解析する処理は、気象予報を発表する一定時間前に
必ず終了している必要がある。しかし、上記公報記載の
プロセススケジューリング方法では、各フェーズの時間
が固定であるため、並列プログラム毎に、ターンアラウ
ンド時間を保証することができない。たとえば、マルチ
プロセッサ型コンピュータの処理能力の５０％を使用し
ないと、ターンアラウンド時間を保証できないような並
列プログラムもあり得る。ところが、上記公報記載のプ
ロセススケジューリング方法では、その並列プログラム
の処理に１フェーズ分（たとえば１０％）の時間しか割
り当てることができず、ターンアラウンド時間を保証で
きない。

【０００８】このため、このターンアラウンド時間を保
証する従来の方式には、ジョブ（実行プログラム）のス
ケジューリングソフトとして富士通株式会社で販売して
いるＰａｒａｌｌｅｌｎａｖｉ（登録商標）のジョブ実
行時間保証機能がある。これは、ＰＣＴ／ＪＰ０１／０
１５３２国際特許出願に記載されており、並列プロセス
毎にこのフェーズの値を指定できるようにし、ターンア
ラウンド時間を保証するスケジューリング方式である。
以下、ターンアラウンド時間を保証するスケジューリン
グ方式を、ターンアラウンド優先ポリシーと呼ぶ。具体
的に説明すると、このターンアラウンド優先ポリシーで
は、時間軸方向にある一定のサイクルを設け、その中を
１０個や２０個に等分割し、分割した時間単位（この時
間単位をタイムスロットとよび、タイムスロットの数を
パーセンテージで表したのをＣＰＵ配分率とよぶ）をプ
ロセスに割り当てる。さらに、実行するべきプロセスの
優先度を、割り当てられたタイムスロットで最大にする
ことによって、確実にそのタイミングで並列プロセスを
動作させる（協調して動作させる）。そして、プロセス
が割り当てられていないタイムスロット（以下、空きＣ
ＰＵ資源と称する）やＩＯ待ち等で空いたＣＰＵに対し
て、他のプロセスを動作させないことによりターンアラ
ウンド時間を保証している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のターン
アラウンド優先ポリシーでは、空きＣＰＵ資源で並列プ
ロセスを一切動作させないため、空きＣＰＵ資源が多く
存在した場合に、システム全体のスループットが低下し
てしまうという問題がある。このターンアラウンド優先
ポリシーの課題について、図１３を参照して具体的に説
明する。

【００１０】図１３は、従来のターンアラウンド優先ポ
リシーの実行状態を示す図である。図１３によると、Ｃ
ＰＵ資源として、ＣＰＵ＃０〜＃２があり、ある一定の
サイクルを等分割したものとして、タイムスロット＃０
〜＃９がある。

【００１１】ここで、各ＣＰＵ＃０〜＃２に対して、タ
イムスロット＃０〜＃２の期間、並列プログラムＡ１〜
Ａ３の処理を行わせるものとする。また、各ＣＰＵ＃０
〜＃１に対して、タイムスロット＃３〜＃４の期間、並
列プログラムＢ１〜Ｂ２の処理を行わせるものとする。
そして、各ＣＰＵ＃０〜＃１に対するタイムスロット＃
５〜＃９の期間と、ＣＰＵ＃２に対するタイムスロット
＃３〜＃９の期間には、空き（アイドル状態）Ｐ１〜Ｐ
３が設定されているものとする。

【００１２】このような状態において、並列プロセスＡ
１〜Ａ３と並列プロセスＢ１〜Ｂ２は、割り当てられた
タイムスロットでのみ動作し、それ以外では動作しな
い。このため、ＣＰＵのアイドル状態が長くなり、シス
テムの稼動率が低下する。つまり、コンピュータシステ
ムの利用者側にとっては、ターンアラウンド時間が保証
されるが、コンピュータシステムの提供者側にとって
は、システム全体のスループットが低下する。

【００１３】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、並列プログラムのターンアラウンド時間を保
証した環境下において、スループットを向上させること
ができる並列プロセス実行方法、マルチプロセッサ型コ
ンピュータ、並列プロセス実行プログラム、および並列
プロセス実行プログラムを記録した記録媒体を提供する
ことを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、図１に示すような並列プロセス実行方法
が提供される。図１において、本発明の並列プロセス実
行方法は、並列プログラムＡ、並列プログラムＢから生
成される複数の並列プロセスＡ１〜Ａ３、並列プロセス
Ｂ１〜Ｂ２それぞれを、複数のプロセッサ（例えばＣＰ
Ｕ）１〜３（各プロセッサの識別子は＃０〜＃２）によ
り並列動作させる場合に適用されている。

【００１５】本発明では、所定の周期内で複数のプロセ
ッサそれぞれに対して設けられた処理時間帯に対して、
並列プログラムから生成される複数の並列プロセスを、
並列プログラムに対して予め設定されたプロセッサ配分
率に応じた時間に従って、並列動作するようにそれぞれ
割り当てる（ステップＳ１）。ここで、処理時間帯のう
ちプロセスが割り当てられていない空き時間帯に対し
て、並列プログラムから生成される複数の並列プロセス
を、並列動作可能に割り当てられるかを判定し、並列動
作が可能と判定された場合、空き時間帯に対して、複数
の並列プロセスを追加割り当てする（ステップＳ２）。
そして、複数のプロセッサにより、複数のプロセッサそ
れぞれの処理時間帯に割り当てられたプロセスを実行す
る（ステップＳ３）。すなわち、所定の周期内（サイク
ル）で複数のプロセッサ１〜３それぞれに対して設けら
れた処理時間帯に対して、並列プログラムＡ，Ｂから生
成される各並列プロセスＡ１〜Ａ３，Ｂ１〜Ｂ２を、並
列プログラムＡ，Ｂに対して予め設定されたプロセッサ
配分率に応じた時間に従って、並列動作するようにそれ
ぞれ割り当てる。ここで、複数のプロセッサ１〜３それ
ぞれの処理時間帯のうちのプロセスが割り当てられてい
ない空き時間帯Ｐに対して、並列プログラムＡから生成
される複数の並列プロセスＰＡ１〜ＰＡ３を、並列動作
可能に割り当てられるかを判定する。この判定により並
列動作が可能と判定された場合、空き時間帯に対して、
複数の並列プロセスを追加割り当てする。そして、複数
のプロセッサ１〜３により、複数のプロセッサ１〜３そ
れぞれの処理時間帯に割り当てられたプロセスを実行す
る。

【００１６】このような並列プロセスによれば、所定の
周期内で複数のプロセッサ１〜３それぞれに対して設け
られた処理時間帯に対して、並列プログラムＡ，Ｂから
生成される並列プロセスＡ１〜Ａ３，Ｂ１〜Ｂ２が、並
列プログラムＡ，Ｂに対して予め設定されたプロセッサ
配分率に応じた時間に従って、並列動作するようにそれ
ぞれ割り当てられる。ここで、複数のプロセッサ１〜３
それぞれの処理時間帯のうちのプロセスが割り当てられ
ていない空き時間帯Ｐに対して、並列プログラムＡから
生成される複数の並列プロセスＰＡ１〜ＰＡ３を、並列
動作可能に割り当てられるかが判定される。この判定に
より並列動作が可能と判定された場合、空き時間帯Ｐに
対して、複数の並列プロセスが追加割り当てされる。そ
して、複数のプロセッサ１〜３により、複数のプロセッ
サ１〜３それぞれの処理時間帯に割り当てられたプロセ
スが実行される。その結果、マルチプロセッサ型コンピ
ュータの処理のうち、並列プログラムの処理に割り当て
られていないプロセッサの処理時間帯に対し、並列動作
可能な複数の並列プロセスを追加割り当てすることがで
き、システム全体のスループット向上が可能となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は、本発明の原理構成図であ
る。本発明に係る並列プロセス実行方法では、並列プロ
グラムを、複数のプロセッサ１〜３（各プロセッサの識
別子は、＃０〜＃２）を有するマルチプロセッサ型コン
ピュータにおいて時分割で処理させる。図１の例では、
並列プログラムＡと並列プログラムＢとを時分割で処理
する。

【００１８】図１に示すように、まず、所定の周期内で
複数のプロセッサ１〜３それぞれに対して設けられた処
理時間帯に対して、並列プログラムＡ，Ｂから生成され
る並列プロセスＡ１〜Ａ３，Ｂ１，Ｂ２を、並列プログ
ラムＡ，Ｂに対して予め設定されたプロセッサ配分率に
応じた時間に従って、並列動作するようにそれぞれ割り
当てる（ステップＳ１）。ここで、予め設定された時間
とは、所定の周期（１サイクル）内で、各並列プログラ
ムから生成されるプロセスがプロセッサを占有する時間
の割合である。図１の例では、並列プログラムＡの時間
配分率が３０％に設定されている。また、並列プログラ
ムＢの時間配分率が２０％に設定されている。

【００１９】次に、プロセスの割り当て後、複数のプロ
セッサ１〜３それぞれの処理時間帯のうちのプロセスが
割り当てられていない空き時間帯Ｐに対して、並列プロ
グラムＡから生成される複数の並列プロセスＰＡ１〜Ｐ
Ａ３を、並列動作可能に割り当てられるかを判定する。
この判定により並列動作が可能と判定された場合、空き
時間帯Ｐに対して、複数の並列プロセスＰＡ１〜ＰＡ３
を追加割り当てする（ステップＳ２）。ここで、並列動
作が可能かどうかの判定では、複数の並列プロセスＰＡ
１〜ＰＡ３を割り当てることができる、異なるプロセッ
サの同じ処理時間帯の有無を判定する。この並列動作と
は、複数の並列プロセスＰＡ１〜ＰＡ３が、それぞれに
対応するプロセッサにより、同期通信（データ交換）可
能なように並列に処理されることである。

【００２０】そして、複数のプロセッサ１〜３により、
複数のプロセッサ１〜３それぞれの処理時間帯に割り当
てられた並列プロセスを実行する（ステップＳ３）。こ
こで、複数のプロセッサ１〜３による実行時には、複数
の並列プロセスＰＡ１〜ＰＡ３の処理が同時に実行開始
される。そして、割り当てられた時間帯を過ぎると、複
数のプロセッサ１〜３において並列プロセスＰＡ１〜Ｐ
Ａ３の実行が同時に終了する。

【００２１】なお、１つの並列プログラムから生成され
た複数の並列プロセスを実行する過程では、適宜、並列
プロセスを実行するプロセッサ同士で、互いにデータ交
換が行われる。

【００２２】このように、本発明では時分割処理を行う
マルチプロセッサ型コンピュータを用いて、並列プログ
ラムに対して予め設定されたプロセッサ配分率に応じた
時間に従って、並列動作するようにそれぞれ割り当て
る。そして、複数のプロセッサそれぞれの処理時間帯の
うちのプロセスが割り当てられていない空き時間帯に対
して、複数の並列プロセスを割り当てるようにしたた
め、システム全体のスループット向上が可能となる。し
かも、１つの並列プログラムから生成された並列プロセ
スは、同時に実行開始し、同時に実行終了するようにし
たため、時分割処理をしたことによるデータ交換のため
の同期待ちの時間の増加が防止される。

【００２３】以下に、本発明の実施の形態について具体
的に説明する。なお、以下の説明では、プロセッサとし
てＣＰＵを用いるものとする。図２は、本発明の実施の
形態を適用したマルチプロセッサ型コンピュータのハー
ドウェア構成例を示す図である。コンピュータ１０は、
複数のＣＰＵ１１〜１３によって装置全体が制御されて
いる。各ＣＰＵ１１〜１３は、バス１８を介して互いに
接続されている。ＣＰＵ１１〜１３は、ＲＡＭ１９に格
納された共有プログラム等に基づいて生成されたプロセ
スを実行する。

【００２４】各ＣＰＵ１１〜１３には、バス１８を介し
て、ＲＡＭ１９、ハードディスク装置（ＨＤＤ）１４、
グラフィック処理装置１５、入力インタフェース１６、
および通信インタフェース１７が接続されている。

【００２５】ＲＡＭ１９には、ＣＰＵ１１〜１３に実行
させるＯＳ(Operating System：本発明の機能を実現す
る基本ソフトウェア)のプログラムの少なくとも一部
や、並列プログラムの少なくとも一部が一時的に格納さ
れる。また、ＲＡＭ１９には、タイムスロット割り当て
マップ等のデータが格納される。

【００２６】ＨＤＤ１４は、ＯＳのプログラム、並列プ
ログラム、および非並列プログラムなどが格納される。
また、ＨＤＤ１４には、各種プログラムの実行に必要な
データが格納される。

【００２７】グラフィック処理装置１５には、モニタ２
０が接続されている。グラフィック処理装置１５は、Ｃ
ＰＵ１１〜１３からの命令に従って、画像をモニタ２０
の画面に表示させる。入力インタフェース１６には、キ
ーボード２１とマウス２２とが接続されている。入力イ
ンタフェース１６は、キーボード２１やマウス２２から
送られてくる信号を、バス１８を介してＣＰＵ１１〜１
３に送信する。

【００２８】通信インタフェース１７は、ネットワーク
２３に接続されている。ネットワーク２３は、たとえば
インターネットのような広域ネットワークである。通信
インタフェース１７は、ネットワーク２３を介して、他
のコンピュータとの間でデータの送受信を行う。

【００２９】以上のようなハードウェア構成によって、
本実施の形態の処理機能を実現することができる。たと
えば、図２に示したコンピュータの電源が投入される
と、ＨＤＤ１４に格納されたＯＳのプログラムの一部
が、ＲＡＭ１９に読み込まれる。そして、各ＣＰＵ１１
〜１３によりＯＳのプログラムが実行される。これによ
り、各ＣＰＵ１１〜１３上でＯＳの動作が開始する。

【００３０】図３は、本実施の形態を実現するためのＯ
Ｓの機能を示すブロック図である。本実施の形態では、
コンピュータ１０内にＯＳ３０が立ち上げられる。ＯＳ
３０は、タイムスロット割り当てマップ３１、割り当て
ビットマップ３２、空きタイムスロットマップ３３、Ｇ
ＵＩ（Graphical User Interface）３４、プログラム３
５、資源管理システム３６、および追加割り当てシステ
ム３７を有している。資源管理システム３６及び追加割
り当てシステム３７は、３つのＣＰＵ１１〜１３の何れ
かに設けられている。ＯＳ３０上では、各ＣＰＵ１１〜
１３がそれぞれ識別子ＣＰＵ＃０、ＣＰＵ＃１、ＣＰＵ
＃２で認識される。

【００３１】タイムスロット割り当てマップ３１は、プ
ロセスの実行タイミングの協調動作のスケジュールが定
義されたデータである。また、タイムスロット割り当て
マップ３１は、ユーザの操作入力により、任意のデータ
を登録することが出来る。タイムスロット割り当てマッ
プ３１には、各ＣＰＵが実行すべきプロセスの割り当て
が、タイムスロット毎に登録されている。このタイムス
ロット割り当てマップ３１をもとに、各ＣＰＵで現在の
タイムスロットにどのプロセスが割り当てられているの
かを知ることができる。なお、タイムスロット割り当て
マップ３１の詳細は後述する。

【００３２】割り当てビットマップ３２は、各プログラ
ムから生成されるプロセスを割り当て可能なＣＰＵが定
義されたデータである。このデータには、各ＣＰＵが実
行可能なプロセスの割り当てが、プログラム毎のビット
情報（０／１）で格納されている。また、この割り当て
ビットマップ３２をもとに、各プログラムで生成される
プロセスが、どのＣＰＵに割り当て可能かを知ることが
できる。なお、割り当てビットマップ３２の詳細は後述
する。

【００３３】空きタイムスロットマップ３３には、タイ
ムスロット割り当てマップ３１において、プロセスが割
り当てられているタイムスロット、及びプロセスが未割
り当てのタイムスロット（空きＣＰＵ資源情報）を表す
ビット情報が格納されている。この空きタイムスロット
マップ３３をもとに、各ＣＰＵのどのタイムスロットが
空いているのかを知ることができる。なお、空きタイム
スロットマップ３３の詳細は後述する。

【００３４】ＧＵＩ３４は、キーボード２１やマウス２
２等の入力装置からの入力信号を解釈し、各種コマンド
を生成する。ＧＵＩ３４は、生成した制御コマンドを資
源管理システム３６に送る。これにより、資源管理シス
テム３６において対話型のプロセスが生成される。ま
た、ＧＵＩ３４は、資源管理システム３６から送られる
情報を、モニタ２０に表示する。

【００３５】複数のプログラム３５は、並列プログラム
または非並列プログラムである。並列プログラムは、Ｃ
ＰＵで並列処理が可能なプログラムである。非並列プロ
グラムは、１つのＣＰＵで実行されるプログラムであ
る。また、複数のプログラム３５は、それぞれの少なく
とも一部が、たとえばＨＤＤ１４からＲＡＭ１９に読み
込まれる。

【００３６】資源管理システム３６は、ＣＰＵ資源、メ
モリ資源などのシステム上の資源を管理する。また、資
源管理システム３６は、ＧＵＩ３４、複数のプログラム
３５、および追加割り当てシステム３７から送られるコ
マンドに基づいてプロセス（並列プロセスや非並列プロ
セス）を生成し、生成したプロセスを時分割で実行す
る。一方、空きＣＰＵ資源の状況が変化したときには、
資源管理システム３６は追加割り当てシステム３７に対
してコマンドを送信する。ここで、時分割で実行する際
には、資源管理システム３６は割り当てビットマップ３
２や追加割り当てシステム３７の登録内容（詳細は後
述）を参照して、各ＣＰＵにプロセスを割り当てる。な
お、資源管理システム３６の詳細は図４にて後述する。

【００３７】ＣＰＵ資源追加割り当てシステム３７は、
空きＣＰＵ資源を追加割り当てする並列プログラムを選
択し、空きＣＰＵ資源を使用して協調して動作可能な並
列プログラムか否かを判定する。そして、空きタイムス
ロットマップ３３に判定結果を登録し、資源管理システ
ム３６へコマンドを送信する。なお、ＣＰＵ資源追加割
り当てシステム３７の詳細は図４にて後述する。

【００３８】図４は、資源管理システムと追加割り当て
システムの詳細構成を示す図である。この図では、図３
のＣＰＵ１１〜１３の何れかにより動作する、資源管理
システム３６とＣＰＵ資源追加割り当てシステム３７に
ついて説明する。なお、お互いのメッセージ通知の後
は、資源管理システム３６とＣＰＵ資源追加割り当てシ
ステム３７はそれぞれ独立して動作する。

【００３９】資源管理システム３６は、プロセスを割り
当てるＣＰＵ資源割り当て・解放部３６１と割り当てら
れたプロセスを実行するプロセス実行部３６２とを有し
ている。また、資源管理システム３６の管理するシステ
ム上の資源には、ＣＰＵ資源とメモリ資源などがある。
本発明ではＣＰＵ資源の活用が主であるため、特にＣＰ
Ｕ資源について説明する。このＣＰＵ資源は、ＣＰＵ１
１〜１３のデータ処理機能である。また、ＣＰＵ資源
は、タイムスロットＴＳ単位で管理されている。タイム
スロットＴＳは、ＣＰＵ資源の配分単位である。また、
タイムスロットＴＳは、ＣＰＵ使用時間を各タイムスロ
ット単位でプロセスに配分することができる。なお、プ
ロセッサに割り当てられる１サイクル内のタイムスロッ
トの数（追加割り当てを除く）をパーセンテージで表し
たものを、以下、ＣＰＵ配分率と呼ぶ。

【００４０】まず、ＣＰＵ資源割り当て・解放部３６１
は、プログラムが要求するＣＰＵ配分率とＣＰＵ数（並
列度）に応じて、ＣＰＵ資源をそのプログラムを実行す
るためのプロセスに割り当てたり、終了したプロセスの
ＣＰＵ資源を解放したりする。ここで、空きＣＰＵ資源
の状況が変化する。また、ＣＰＵ資源割り当て・解放部
３６１では、プロセスを割り当てたＣＰＵ資源でそのプ
ロセスが動作するよう実行優先度を上げたり、プロセス
を割り当てたＣＰＵ資源で他プロセスが動作できるよう
実行優先度を下げたりする優先度制御（追加割り当て対
象選択部３７１とは違う処理）を行う。実行優先度と
は、ＣＰＵが複数のプロセスの中から実行すべきプロセ
スを選択する際の優先順位であり、プロセス毎に設定さ
れている。すなわち、ＣＰＵのタイムスロットに割り当
てられるのは、資源管理システムを介して実行されるプ
ログラムのプロセスである。資源管理システムを介して
実行されないプロセスはタイムスロットへは割り当てず
に、実行優先度に基づいて実行の有無が判断される。具
体的には、ＣＰＵは、最も実行優先度の高いプロセスを
実行する。

【００４１】ここで、各プロセスの実行優先度を変更す
ることで、スループットの向上を優先させる場合と、タ
ーンアラウンド時間の保証を優先させる場合とを、切り
替えることができる。以下、実行優先度の変更基準につ
いて説明する。（ここでは、空きＣＰＵ資源における優
先度制御について例示する）（１）スループットを優先する処理の場合、空きＣＰＵ
資源では、資源管理システムを介して生成されるプロセ
スと資源管理システムを介さないプロセスとにおいて、
資源管理システムを介して生成されるプロセスの実行優
先度を低くして、資源管理システムを介さないプロセス
を実行させる。資源管理システムを介さないプロセスが
存在しない場合、資源管理システムを介して生成される
プロセスが実行される。

【００４２】（２）ターンアラウンド時間を優先する処
理の場合、空きＣＰＵ資源では、追加割り当てされてい
るプログラムのみを実行させる。これにより、空きＣＰ
Ｕ資源で実行される処理において、同期待ちが発生する
可能性が低くなる。

【００４３】さらに、ＣＰＵ資源割り当て・解放部３６
１は、プロセス実行部３６２で実行されるプロセスの切
り替え制御を行う。このプロセスの切り替えの際にＣＰ
Ｕ資源割り当て・解放部３６１は、開始するタイムスロ
ットで実行するプロセスが決定したら、プロセス実行部
３６２により行っている処理を中断させ、コンテキスト
の切り替えを行う。すなわち、プロセス実行部３６２が
実行していたプロセスのコンテキストを待避させ、実行
するプロセスに対応するコンテキストをプロセス実行部
３６２に渡す。このコンテキスト（Context）は、各プ
ロセスを実行するのに必要な制御情報であり、プロセス
が中断したときのプログラムカウンタの内容などが含ま
れている。

【００４４】ここで、タイムスロット割り当てマップ３
１において開始するタイムスロットにプロセスが割り当
てられていない場合には、ＣＰＵ資源割り当て・解放部
３６１は、ＣＰＵ資源へのＣＰＵ配分率に応じたプロセ
スの割り当てを行う。並列プログラムが投入、または終
了して、タイムスロット割り当てマップ３１が更新され
ると、ＣＰＵ資源割り当て・解放部３６１は、ＣＰＵ資
源追加割り当てシステム３７に対し状況の変化を通知
し、空きＣＰＵ資源を追加割り当てするように促す。一
方、ＣＰＵ資源追加割り当てシステム３７から追加割り
当て完了の通知があった場合には、ＣＰＵ資源割り当て
・解放部３６１は、空きタイムスロットマップ３３など
の追加割り当て情報である登録内容（詳細は後述）を参
照する。そして、ＣＰＵ資源割り当て・解放部３６１
は、この登録内容に従って空きタイムスロットで実行す
るプロセスを決定（割り当て）する。

【００４５】プロセス実行部３６２は、複数の並列プロ
グラム３５ａ〜３５ｃ、およびＧＵＩ３４から送られる
コマンドに基づいてプロセス（並列プロセスや非並列プ
ロセス）を生成し、生成したプロセスを時分割で実行す
る。また時分割で実行する際には、プロセス実行部３６
２は、ＣＰＵ資源に割り当てられたプロセスを実行す
る。

【００４６】次に、ＣＰＵ資源追加割り当てシステム３
７は、空きＣＰＵ資源を追加割り当てする並列プロセス
を選択する追加割り当て対象選択部３７１と、空きＣＰ
Ｕ資源を使用して協調して動作可能な並列プロセスか否
かを判定する追加割り当て可否判定部３７２とを備えて
いる。なお、ＣＰＵ資源追加割り当てシステム３７は、
並列プロセスが投入、または終了するのを契機に動作す
る。

【００４７】追加割り当て対象選択部３７１は、空きＣ
ＰＵ資源を追加割り当てする並列プログラムを選択す
る。具体的に説明すると、追加割り当て対象選択部３７
１は、並列プログラムが要求するＣＰＵ配分率、および
並列度に応じて、並列プログラム毎の割り当てビットマ
ップ３２を分類・管理する（図８にて後述）。この並列
度とは、並列プログラムから生成される並列プロセスを
並列で実行するＣＰＵ数である。そして、ＣＰＵ配分率
が高い順に並列プロセスを選択する。また、ＣＰＵ配分
率が同じ場合は、並列度が高いものを優先して選択す
る。

【００４８】追加割り当て可否判定部３７２は、追加割
り当て対象選択部３７１で選択された並列プログラムが
空きＣＰＵ資源で協調して動作可能かを判定し、協調し
て動作可能な場合のみ空きＣＰＵ資源の追加割り当てを
許可する。すなわち、空きタイムスロットマップ３３に
対し許可内容を登録する。そして、登録完了後は、ＣＰ
Ｕ資源割り当て・解放部３６１へ登録完了の通知を行
う。ここで、この登録は、空きタイムスロットマップ３
３の登録だけでなく、タイムスロット割り当てマップ３
１と同一構成（資源管理システム３６で割り当て処理可
能な形式）の一時的な追加割り当てマップを生成しても
よい。また、通知には、登録したＣＰＵ番号やタイムス
ロットなど、割り当て処理に必要な情報を通知すること
もできる。このような情報をもとに、資源管理システム
３６にて追加割り当てが行われる。また、この追加割り
当てでは、タイムスロット割り当てマップ３１、割り当
てビットマップ３２、および空きタイムスロットマップ
３３を参照して割り当てを行ってもよいし、前述した一
時的な追加割り当てマップ、あるいは通知の内容を参照
して追加割り当てを行ってもよい。このような追加割り
当てに必要な情報を、単に登録内容と称する。なお、追
加割り当て可否判定部３７２の詳細については、図９に
て後述する。

【００４９】このような構成により、並列プログラム３
５ａ〜３５ｃが投入されると、プロセス実行部３６２に
て、並列プロセス＃１１，＃１２，＃２１，＃３１，＃
３２が生成される。そして、空きＣＰＵ資源の状況変化
時にＣＰＵ追加割り当て・解放部３６１にて、ＣＰＵ資
源追加割り当てシステム３７へメッセージを通知する。
メッセージの通知を受けたＣＰＵ資源追加割り当てシス
テム３７の追加割り当て可否判定部３７２は、空きタイ
ムスロットマップ３３へ空きＣＰＵ資源の追加割り当て
登録を行い、ＣＰＵ資源割り当て・解放部３６１へ割り
当て登録完了を通知する。一方、割り当て登録完了の通
知を受けたＣＰＵ資源割り当て・解放部３６１は、追加
割り当て状況Ｅｘのように、空きタイムスロットマップ
３３の登録内容（通知）に従い追加割り当てを行う。こ
の追加割り当て状況Ｅｘは、登録内容（通知）に従った
追加割り当て状況である。そして、この割り当てに従
い、プロセス実行部３６２により、追加割り当てプロセ
スの実行が各ＣＰＵにて行われる。なお、追加割り当て
状況Ｅｘは、各ＣＰＵに対し、並列プログラム（＃１）
３５ａの並列プロセス（＃１１，＃１２）が、通常割り
当てによりタイムスロットＴＳにエントリされており、
追加割り当てにより、非並列プログラム（＃２）３５ｂ
の非並列プロセス（＃２１）と並列プログラム（＃３）
３５ｃの並列プロセス（＃３１，＃３２）とがタイムス
ロットＴＳにエントリされている状況を示している。

【００５０】図５は、タイムスロット割り当てマップの
例を示す図である。図５の例では、１サイクルが１０の
タイムスロットに分割されている。各タイムスロットに
は、タイムスロット番号＃０〜＃９が割り振られてい
る。そして、タイムスロット割り当てマップ３１におい
て、複数のＣＰＵ＃０〜＃Ｍそれぞれに対して、各タイ
ムスロット＃０〜＃９で実行すべきプロセスが設定され
ている。なお、本発明の説明では、便宜上、複数のＣＰ
Ｕ＃０〜＃Ｍを３つのＣＰＵ＃０〜＃２とする。したが
って、全てのＣＰＵと表現する場合は、ＣＰＵ＃０〜＃
２を指す。

【００５１】図５の例において、タイムスロット＃０〜
２では、全てのＣＰＵ＃０〜＃２に対して、並列プログ
ラムＡから生成された並列プロセスが設定されている。
タイムスロット＃３，＃４では、ＣＰＵ＃０，＃１に対
して、並列プログラムＢから生成された並列プロセスが
設定されており、ＣＰＵ＃２に対しては、プロセスが設
定されておらず、空きタイムスロットとなっている。タ
イムスロット＃５〜＃９では、全てのＣＰＵ＃０〜＃２
に対して、プロセスが設定されておらず、空きタイムス
ロットとなっている。

【００５２】図６は、割り当てビットマップの例を示す
図である。図６の例では、各ＣＰＵに対して並列プロセ
スが割り振られている。そして、複数のＣＰＵ＃０〜＃
Ｍそれぞれに対して、各並列プログラム＃１〜＃Ｎで実
行すべきプロセスの有無が設定されている。この設定値
は、ビット情報（０／１）として設定されており、ビッ
ト列（ＣＰＵが配置されている列）毎の一括演算が可能
である。なお、ビット列の形態は、バイト単位、ワード
単位、あるいはダブルワード単位のデータ型でもよい。
つまり、使用するＣＰＵ性能に最適なビット列の形態の
選択を可能とする。これにより論理演算回数を最適化す
ることが可能となる。また、ビット情報（０／１）は、
０を“未割り当てＣＰＵ（プロセス無し）”とし、１を
“割り当て済ＣＰＵ（プロセス有り）”としている。

【００５３】図７は、空きタイムスロットマップの例を
示す図である。図７の例では、１サイクルが１０のタイ
ムスロットに分割されている。各タイムスロットには、
タイムスロット番号＃０〜＃９が割り振られている。そ
して、空きタイムスロットマップ３３において、複数の
ＣＰＵ＃０〜＃Ｍそれぞれに対して、各タイムスロット
＃０〜＃９で実行すべきプロセスの有無が設定されてい
る。この設定値は、ビット情報（０／１）として設定さ
れており、タイムスロットに対応するビット列（ＣＰＵ
が配置されている列）毎の一括演算が可能である。な
お、ビット列の形態は、バイト単位、ワード単位、ある
いはダブルワード単位のデータ型でもよい。つまり、使
用するＣＰＵ性能に最適なビット列の形態の選択を可能
とする。これにより論理演算回数を最適化することが可
能となる。また、ビット情報（０／１）は、０を“ＣＰ
Ｕの空き時間帯無し（プロセス有り）”とし、１を“Ｃ
ＰＵの空き時間帯有り（プロセス無し）”としている。

【００５４】次に、前述した追加割り当て対象選択部３
７１における優先選択について、図８を参照して説明す
る。図８は、優先選択のための選択優先度割り当て例を
示す図である。図８に示す例では、縦軸がＣＰＵ配分
率、横軸が並列度とするグラフにより選択優先順位を表
している。また、割り当てビットマップ３２上の各並列
プログラム１０１〜１０４に対して、選択優先順位を表
しているものである。この選択優先順位は、ＣＰＵ配分
率が高いプログラムから順に選択優先順位が割り当てら
れ、ＣＰＵ配分率が同じ場合には、ＣＰＵ配分率が同じ
プログラムのうち、並列度が高いプログラムから順に選
択優先順位が割り当てられる。

【００５５】図８において、選択優先順位は、ＣＰＵ配
分率の最も高いものが並列プログラム１０１であり、以
下高い順（グラフの上から下へ）に、並列プログラム１
０２、並列プログラム１０３と並列プログラム１０４
（共に同ＣＰＵ配分率）という順位となっている。ま
た、ＣＰＵ配分率が同じ場合には、並列度が高い順（グ
ラフの右から左へ）に選択優先順位が決められる。この
場合、並列プログラム１０３と並列プログラム１０４
は、同じＣＰＵ配分率であるが、並列プログラム１０３
の方で並列度が高いため、選択優先順位は並列度の高い
方から並列プログラム１０３、並列プログラム１０４の
順となる。

【００５６】次に、前述した追加割り当て可否判定部３
７２の判定手順について、図９を参照して具体的に説明
する。図９は、追加割り当て可否判定部の判定手順を示
す図である。

【００５７】ここでは、追加割り当て可否判定部３７２
において、空きＣＰＵ資源を利用して協調して動作可能
な並列プロセスか判別し、空きＣＰＵ資源の追加割り当
てを許可するかを判定する処理について、具体的に説明
する。なお、この判定処理で使用するデータは、並列プ
ロセスごとの割り当てビットマップ３２と、タイムスロ
ット毎の空きタイムスロットマップ３３である。このデ
ータを用いて以下の判定式（１）により、空きＣＰＵ資
源の追加割り当てを許可するかを判定する。

【００５８】

【数１】Ｐ_i＆Ｅ_k＝Ｐ_i：追加割り当て許可するＰ_i＆Ｅ_k≠Ｐ_i：追加割り当て許可しない（１）Ｐ_iは、割り当てビットマップ３２における、並列プロ
グラムｉから生成される並列プロセスに割り当てたＣＰ
Ｕの割り当てビット列である。また、Ｅ_kは、空きタイ
ムスロットマップ３３（以下、図９において空きタイム
スロットマップＴＳ１と表現する）における、タイムス
ロット番号ｋの空きタイムスロット（ビット列）であ
る。なお、この判定式（１）は、まず、割り当てビット
マップ３２のビット列であるＰ_iと、空きタイムスロッ
トマップＴＳ１のタイムスロット番号に対応する空きタ
イムスロット（ビット列）であるＥ_kとの論理積をと
る。次に、その積集合とＰ_iが一致しているかどうか
で、許可判定を行う。

【００５９】ここで、図９について、以下具体的に説明
する。割り当て状況Ｓ１は、タイムスロット割り当てマ
ップ３１に基づき割り当てられているＣＰＵ資源の状況
を示している。

【００６０】今、割り当て状況Ｓ１は、並列プログラム
Ａから生成される並列プロセスにＣＰＵ番号＃０，＃
１，＃２とＣＰＵ配分率３０%を割り当て、並列プログ
ラムＢから生成される並列プロセスにＣＰＵ番号＃０，
＃１とＣＰＵ配分率２０%を割り当てたとする。この場
合、空きタイムスロットマップと並列プログラムＡ，Ｂ
の割り当てビット列は、それぞれ空きタイムスロットマ
ップＴＳ１、ＣＰＵ割り当てビット列Ｐ₁、ＣＰＵ割り
当てビット列Ｐ₂のようになる。ＴＳ１の行要素（空き
タイムスロットＥ_k）、Ｐ₁、Ｐ₂に対して上記判定式
（１）を適用すると、割り当て判定ＰＲ１と割り当て判
定ＰＲ２のような結果となり、並列プログラムＡ，Ｂに
追加割り当てを許可する空きタイムスロットがどこかが
分かる（図９の判定内容を参照）。このようにして、空
きタイムスロットマップＴＳ１を更新して、更新後空き
タイムスロットマップＴＳ２が作成される。

【００６１】このように更新された更新後空きタイムス
ロットマップＴＳ２をもとにして、資源管理システム３
６のＣＰＵ資源割り当て・解放部３６１は、各ＣＰＵ資
源に並列プロセスを追加割り当てする。また、このよう
に更新後空きタイムスロットマップＴＳ２に応じてＣＰ
Ｕ資源追加割り当てされた並列プロセスの実行状態は、
後述する図１０（発明の実施の形態の効果にて説明）の
ようになる。

【００６２】次に、本実施の形態の並列プロセス実行動
作について、図１１を参照して具体的に説明する。図１
１は、本実施の形態の並列プロセス実行処理を示すフロ
ーチャートである。この処理は、並列プロセスが投入、
または終了するのを契機に動作し、何れかのＣＰＵにお
いて実行される処理である。以下に、図１１の処理をス
テップ番号に沿って説明する。なお、本フローチャート
における各機能の名称については、図３および図４をも
とに説明する。

【００６３】［ステップＳ１１］資源管理システム３
６のＣＰＵ資源割り当て・解放部３６１にて、並列プロ
グラムの要求するＣＰＵ数やＣＰＵ配分率に応じて、Ｃ
ＰＵ資源を割り当てたり、並列プログラムに含まれる並
列プロセスに割り当てられているＣＰＵ資源を解放した
りする。ここで、空きＣＰＵ資源の状況が変化する。

【００６４】［ステップＳ１２］資源管理システム３
６のＣＰＵ資源割り当て・解放部３６１にて、空きＣＰ
Ｕ資源の状況が変化したことをＣＰＵ資源追加割り当て
システム３７に通知し、空きＣＰＵ資源を追加割り当て
するように促す。その後、資源管理システム３６とＣＰ
Ｕ資源追加割り当てシステム３７はそれぞれ独立して動
作する。以下のステップＳ１３〜Ｓ１８は、ＣＰＵ資源
追加割り当てシステム３７の動作として説明している。
また、資源管理システム３６のＣＰＵ資源割り当て・解
放部３６１（優先度制御）は、ステップＳ１１にて並列
プロセスを割り当てたＣＰＵ資源でその並列プロセスが
動作するよう実行優先度を上げたり、並列プロセスを割
り当てたＣＰＵ資源で他並列プロセスが動作できるよう
実行優先度を下げたりする優先度制御（追加割り当て対
象選択部３７１とは違う処理）を行う。

【００６５】さらに、この実行優先度が高い並列プロセ
スに、ＣＰＵ資源を使用させる。つまり、ステップＳ１
１で割り当てたＣＰＵ資源で、実行優先度が高くなった
並列プロセスが動作する。

【００６６】［ステップＳ１３］ＣＰＵ資源追加割り
当てシステム３７の追加割り当て対象選択部３７１に
て、空きＣＰＵ資源を追加割り当てする並列プログラム
を選択する。

【００６７】ここで、追加割り当て対象選択部３７１
は、ＣＰＵ配分率、並列度に応じた並列プログラムｉを
選択する。また、空きタイムスロットマップ３３のタイ
ムスロット番号ｋを初期化する（ｋ＝０）。

【００６８】［ステップＳ１４］ＣＰＵ資源追加割り
当てシステム３７の追加割り当て対象選択部３７１に
て、並列プログラムｉの割り当てビットマップ３２とタ
イムスロット番号ｋの空きタイムスロットマップ３３と
の論理積Ｉをとる（図９参照）。

【００６９】［ステップＳ１５］ここでは、ＣＰＵ資
源追加割り当てシステム３７の追加割り当て可否判定部
３７２にて、ステップＳ１３で選択された並列プログラ
ムから生成される並列プロセスが空きＣＰＵ資源で協調
して動作可能か判定し、協調して動作可能な場合のみ空
きＣＰＵ資源の追加割り当てを許可する。つまり、ＣＰ
Ｕ資源追加割り当てシステム３７の追加割り当て可否判
定部３７２にて、論理積Iが並列プログラムiの割り当て
ビットマップに一致しているかどうかを判定する。

【００７０】ここで、論理積Iが並列プログラムiの割り
当てビットマップに一致している場合には、ステップＳ
１６へ進み、一致していない場合には、ステップＳ１７
へ進む。なお、ステップＳ１７へ進む際には、タイムス
ロット番号ｋをカウントアップ（ｋ＝ｋ＋１）して、次
のタイムスロットへ処理対象を移動する。

【００７１】［ステップＳ１６］ＣＰＵ資源追加割り
当てシステム３７の追加割り当て可否判定部３７２に
て、ステップＳ１５の判定により論理積Iが並列プログ
ラムiの割り当てビットマップ３２に一致しているの
で、タイムスロット番号ｋの空きタイムスロットマップ
３３を更新する。なお、この更新された空きタイムスロ
ットマップ３３（空きＣＰＵ資源）は、資源管理システ
ム３６によりＣＰＵ資源の追加割り当てを行うために参
照されるものである。

【００７２】［ステップＳ１７］ＣＰＵ資源追加割り
当てシステム３７の追加割り当て可否判定部３７２に
て、ステップＳ１５によりカウントアップ（ｋ＝ｋ＋
１）されたタイムスロット番号ｋが、１サイクルを超
えたかどうかを判定する。

【００７３】ここで、タイムスロット番号ｋが１サイ
クルを超えた場合には、ステップＳ１８へ進み、１サイ
クルを超えない場合には、ステップＳ１４へ戻る。［ス
テップＳ１８］ＣＰＵ資源追加割り当てシステム３７
の追加割り当て対象選択部３７１にて、割り当てビット
マップ３２の追加割り当て可能な並列プログラムが残っ
ているかどうかを判定する。つまり、空きＣＰＵ資源を
割り当てる並列プログラムがなくなるまでステップＳ１
３〜ステップＳ１８を繰り返す。

【００７４】ここで、追加割り当て可能な並列プログラ
ムが残っている場合には、ステップＳ１３へ戻り、追加
割り当て可能な並列プログラムが残っていない場合に
は、ステップＳ１９へ進む。

【００７５】［ステップＳ１９］資源管理システム３
６のＣＰＵ資源割り当て・解放部３６１にて、追加割り
当てする空きＣＰＵ資源を並列プロセスに割り当てる。
また、ＣＰＵ資源割り当て・解放部３６１（実行優先度
制御）にて、空きＣＰＵ資源で並列プロセスが動作する
ように並列プロセスの実行優先度を上げたり下げたりす
る。そして、実行優先度が高い並列プロセスにＣＰＵ資
源を使用させる。

【００７６】そして、資源管理システム３６のプロセス
実行部３６２により、割り当てられた並列プロセスが実
行される。つまり、空きＣＰＵ資源で、実行優先度が高
くなった並列プロセスが動作する。

【００７７】ステップＳ１９まで進むと、次に並列プロ
セスが投入、終了するまで、ステップＳ１６で割り当て
られた空きＣＰＵ資源で並列プロセスが動作する。［発明の実施の形態の効果］以上の本実施の形態で示し
た並列プロセス実行方法によれば、次のような効果が得
られる。

【００７８】以下に、本実施の形態の具体的な効果を示
す。（１）ターンアラウンド時間を保証し、かつシステム全
体のスループットが向上する。以下、具体的に説明す
る。

【００７９】図１０は、本実施の形態のＣＰＵ資源追加
割り当て後の実行状態を示す図である。本発明のＣＰＵ
資源追加割り当てシステムにより、追加割り当てを行っ
たスケジューリングは図１０のようになる。

【００８０】今、次のような並列プログラムが２つ存在
したとする。・並列プログラムＡ：ＣＰＵ数３、ＣＰＵ配分率３０% （並列プロセスＡ１〜Ａ３）・並列プログラムＢ：ＣＰＵ数２、ＣＰＵ配分率２０% （並列プロセスＢ１〜Ｂ２）従来の技術であるターンアラウンド優先ポリシーによる
スケジューリングでは、前述した図１３のようになる。
これは、ターンアラウンド優先ポリシーによるスケジュ
ーリングでは空きＣＰＵ資源で並列プロセスを動作させ
ない。このため、後述する図１２のようなスループット
優先ポリシー（空きＣＰＵ資源に対して動作可能な他の
プロセスを実行させる方法）にみられる同期待ちによる
無駄なＣＰＵ消費をなくすことができるが、ＣＰＵ＃０
とＣＰＵ＃１の稼働率が５０％、ＣＰＵ＃２の稼働率が
３０％となりスループットが低下する。なお、図１２
は、図１３に対しスループット優先ポリシーとして表現
したものである。

【００８１】対して、図１０においては、ＣＰＵ資源が
割り当てられているタイムスロットには、ＣＰＵ＃０に
対して、並列プロセスＡ１が３０％、並列プロセスＢ１
が２０％の比率で、それぞれタイムスロット＃０〜＃
２、タイムスロット＃３〜＃４に配分されている。ま
た、ＣＰＵ＃１に対しても、並列プロセスＡ２が３０
％、並列プロセスＢ２が２０％の比率で配分されてい
る。さらに、ＣＰＵ＃２に対しても、並列プロセスＡ３
が３０％の比率で配分されている。なお、ＣＰＵ＃２の
タイムスロット＃３，＃４に対しては、空いたＣＰＵ資
源（空きタイムスロット）Ｐ１がある。

【００８２】一方、ＣＰＵ資源が追加割り当てされたタ
イムスロットには、太線で囲まれた部分が追加割り当て
される。すなわち、タイムスロット＃５においては、Ｃ
ＰＵ＃０に対して、並列プロセスＡ１が１０％の比率で
追加的に配分されている。また、ＣＰＵ＃１に対して
も、並列プロセスＡ２が１０％の比率で追加的に配分さ
れている。さらに、ＣＰＵ＃２に対しても、並列プロセ
スＡ３が１０％の比率で追加的に配分されている。タイ
ムスロット＃６においては、ＣＰＵ＃０に対して、並列
プロセスＢ１が１０％の比率で追加的に配分されてい
る。また、ＣＰＵ＃１に対しても、並列プロセスＢ２が
１０％の比率で追加的に配分されている。なお、ＣＰＵ
＃２に対しては、空いたＣＰＵ資源（空きタイムスロッ
ト）Ｐ２を残している。この空いたＣＰＵ資源（空きタ
イムスロット）Ｐ２は、並列処理が可能な並列プログラ
ムが無い空き時間帯を示している。しかし、処理可能な
プロセスがエントリされれば、空いたＣＰＵ資源（空き
タイムスロット）Ｐ２に割り当てられることになる。タ
イムスロット＃７〜＃８においても、同様に配分され
る。

【００８３】このように本実施の形態では、空きＣＰＵ
資源を使用して協調して動作可能な並列プロセスに空き
ＣＰＵ資源を追加割り当てする。このため、ＣＰＵ＃
０，＃１，＃２の空きＣＰＵ資源で並列プロセスが動作
するようになり、ＣＰＵ＃０、ＣＰＵ＃１の稼働率は１
００％、ＣＰＵ＃２の稼働率は６０％と前述のターンア
ラウンド優先ポリシーと比較してスループットを２倍向
上させることができる。

【００８４】ここで、前述した従来のスループット優先
ポリシーの実行状態について、図１２を参照して具体的
に説明する。図１２は、従来のスループット優先ポリシ
ーの実行状態を示す図である。なお、図１２は、図１３
にて前述したターンアラウンド優先ポリシーをもとに、
スループットを優先させた例を示している。

【００８５】図１２によると、ＣＰＵ資源として、ＣＰ
Ｕ＃０〜＃２があり、ある一定のサイクルを等分割した
ものとして、タイムスロット＃０〜＃９がある。ここ
で、各ＣＰＵ＃０〜＃２に対して、タイムスロット＃０
〜＃２の期間、並列プロセスＡ１〜Ａ３の処理を行わせ
るものとする。また、各ＣＰＵ＃０〜＃１に対して、タ
イムスロット＃３〜＃４の期間、並列プロセスＢ１〜Ｂ
２の処理を行わせるものとする。

【００８６】一方、空きＣＰＵ資源となっている、ＣＰ
Ｕ＃０に対するタイムスロット＃５〜＃９、ＣＰＵ＃１
に対するタイムスロット＃５〜＃９、およびＣＰＵ＃３
に対するタイムスロット＃３〜＃９それぞれにも、並列
プロセスＡ１〜Ａ３、並列プロセスＢ１〜Ｂ２が割り当
てられている。

【００８７】このような状態において、システム全体の
スループット向上を図っている。しかしながら、並列プ
ロセスＡ３においては、並列プロセスＢ１，Ｂ２がＣＰ
Ｕ＃０，＃１を占有しているため、同期通信（データ交
換等）が出来ず同期待ちすることになる。ただし、並列
プロセスの同期待ちの時間は、その並列プロセスの処理
中の時間として換算される。すなわち、サーバコンピュ
ータの処理機能を顧客に使用させ、ＣＰＵの動作時間に
応じて料金を徴収していた場合、同期待ちのＣＰＵルー
プの時間も課金されてしまう。すると、同じ並列プログ
ラムを実行した場合であっても、空きのタイムスロット
があるか否かにより料金が異なってしまう。

【００８８】このため、コンピュータシステムのシステ
ム提供者側にとっては、システム全体の効率（スループ
ット）が向上するが、コンピュータシステムの利用者側
にとっては、ターンアラウンド時間の保証がされず、ま
たコストアップにもなる。（２）並列プロセスのスケジューリング時における計算
処理量を低減する。

【００８９】協調して動作できる並列プロセスの判定処
理を単純な論理演算で行うことにより，大規模なシステ
ムでＣＰＵが増加した場合でも、判定処理の計算量は非
常に少なくて済みスケジューリング性能を向上させるこ
とができる。

【００９０】今、並列プロセスの割り当てビットマッ
プ、タイムスロット毎の空きタイムスロットマップを３
２ビットのデータ型を用いて表現したとする。この場
合、システムに実装されているＣＰＵ数と判定処理に要
する論理演算回数の関係は、下記表（１）のようにな
る。また、下記表（１）より、大規模なシステムでＣＰ
Ｕが増加しても、判定処理に要する計算量は非常に少な
く済むことがわかる。

【００９１】

【表１】

【００９２】（３）優先的に動作させたいプログラムに
多くの空きＣＰＵ資源を使用させる。ＣＰＵ配分率に応
じて並列プログラムを選択し空きＣＰＵ資源を割り当て
ることにより、優先的に動作させたいプログラムに多く
の空きＣＰＵ資源を使用させることができる。

【００９３】今、4個のＣＰＵが実装されているシステ
ムにおいて、並列プログラムＡ、並列プログラムＢが、
以下のようにＣＰＵ数とＣＰＵ配分率を要求したとす
る。・並列プログラムＡ：ＣＰＵ数４、ＣＰＵ配分率４０
％・並列プログラムＢ：ＣＰＵ数４、ＣＰＵ配分率１０
％この場合、ＣＰＵ配分率に応じて追加割り当て対象を選
択する追加割り当て対象選択部３７１により、空きＣＰ
Ｕ資源（ＣＰＵ配分率５０％）が以下のように並列プロ
グラム毎に追加割り当てされる。・並列プログラムＡ：追加で割り当てられたＣＰＵ配
分率４０％・並列プログラムＢ：追加で割り当てられたＣＰＵ配
分率１０％このように、並列プログラムが要求したＣＰＵ配分率に
応じて空きＣＰＵ資源が追加割り当てされるため、空き
ＣＰＵ資源でも意図したとおりの優先順位で、並列プロ
グラムを動作させることができる。

【００９４】なお、上記の例では、マルチＣＰＵにおけ
る並列処理において、プロセスの実行タイミングをスケ
ジュールに合わせて協調動作させるように説明したが、
複数のスレッド間での協調動作をスケジューリングする
こともできる。すなわち、タイムスロット割り当てマッ
プおよび割り当てビットマップにおいて、スレッド単位
で各ＣＰＵの処理対象を割り当てることも可能である。

【００９５】また、上記の例では、並列プログラムから
生成される並列プロセスを、ＣＰＵの空き時間帯に追加
割り当てするように説明したが、並列プログラム以外の
プログラムを同様に追加割り当てすることもできる。

【００９６】なお、上記の処理内容は、コンピュータで
読み取り可能な記録媒体に記録されたプログラムに記述
されており、このプログラムをコンピュータで実行する
ことにより、上記処理がコンピュータで実現される。コ
ンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、磁気記
録装置や半導体メモリ等がある。市場へ流通させる場合
には、ＣＤ−ＲＯＭ(Compact Disk Read Only Memory)
やフレキシブルディスク等の可搬型記録媒体にプログラ
ムを格納して流通させることができる。また、ネットワ
ークを介して接続されたコンピュータの記憶装置にプロ
グラムを格納しておき、ネットワークを介して接続され
た他のコンピュータにプログラムを転送することもでき
る。コンピュータで実行する際には、コンピュータ内の
ハードディスク装置等にプログラムを格納しておき、メ
インメモリにロードして実行することができる。

【００９７】（付記１）並列プログラムから生成され
る複数の並列プロセスを、複数のプロセッサで並列動作
させるための並列プロセス実行方法において、所定の周
期内で前記複数のプロセッサそれぞれに対して設けられ
た処理時間帯に対して、前記並列プログラムから生成さ
れる複数の並列プロセスを、前記並列プログラムに対し
て予め設定されたプロセッサ配分率に応じた時間に従っ
て並列動作するようにそれぞれ割り当て、前記処理時間
帯のうちプロセスが割り当てられていない空き時間帯に
対して、前記並列プログラムから生成される前記複数の
並列プロセスを、並列動作可能に割り当てられるかを判
定し、並列動作が可能と判定された場合、前記空き時間
帯に対して、前記複数の並列プロセスを追加割り当て
し、前記複数のプロセッサにより、前記複数のプロセッ
サそれぞれの前記処理時間帯に割り当てられたプロセス
を実行する、ことを特徴とする並列プロセス実行方法。

【００９８】（付記２）前記処理時間帯は前記所定の
周期を所定の割合で複数に分割して得られる時間単位か
らなるタイムスロットで区分されており、前記並列プロ
セスの割り当て及び追加割り当ては前記タイムスロット
の割り当てによって行うことを特徴とする付記１記載の
並列プロセス実行方法。

【００９９】（付記３）前記並列動作可能かの判定で
は、前記並列プログラムが複数ある場合、プロセッサ配
分率が高い前記並列プログラムから順に判定を行うこと
を特徴とする付記１記載の並列プロセス実行方法。

【０１００】（付記４）前記並列動作可能かの判定で
は、プロセッサ配分率が同じ前記並列プログラムが複数
ある場合、並列度が高い前記並列プログラムから順に判
定を行うことを特徴とする付記１記載の並列プロセス実
行方法。

【０１０１】（付記５）前記並列動作可能かの判定で
は、前記並列プログラムが複数ある場合、並列度が高い
前記並列プログラムから順に判定を行うことを特徴とす
る付記１記載の並列プロセス実行方法。

【０１０２】（付記６）前記並列動作可能かの判定で
は、前記並列プログラムの実行が予め許可されている全
ての動作可能プロセッサにおいて重複する空き時間帯が
ある場合、前記重複する空き時間帯において前記並列プ
ログラムの並列動作が可能であると判定することを特徴
とする付記１記載の並列プロセス実行方法。

【０１０３】（付記７）前記並列動作可能かの判定で
は、前記複数のプロセッサそれぞれにおいて前記並列プ
ログラムの実行が許可されているか否かをフラグで表し
た第１のビット情報と、前記タイムスロット毎の前記複
数のプロセッサそれぞれへのプロセス割り当ての有無を
フラグで表した第２のビット情報との間で論理積演算を
行い、前記論理積演算の結果に基づいて前記並列動作可
能かの判定を行うことを特徴とする付記２記載の並列プ
ロセス実行方法。

【０１０４】（付記８）前記並列動作可能かの判定で
は、前記論理積演算の結果が前記第１のビット情報と等
しくなる前記タイムスロットにおいて、前記並列プログ
ラムの前記複数の並列プロセスの並列動作が可能である
と判定することを特徴とする付記７記載の並列プロセス
実行方法。

【０１０５】（付記９）並列プログラムから生成され
る複数の並列プロセスを並列動作させるための複数のプ
ロセッサを有するマルチプロセッサ型コンピュータにお
いて、所定の周期内で前記複数のプロセッサそれぞれに
対して設けられた処理時間帯に対して、前記並列プログ
ラムから生成される複数の並列プロセスを、前記並列プ
ログラムに対して予め設定されたプロセッサ配分率に応
じた時間に従って並列動作するようにそれぞれ割り当て
するプロセッサ割り当て手段と、前記処理時間帯のうち
プロセスが割り当てられていない空き時間帯に対して、
前記並列プログラムから生成される前記複数の並列プロ
セスを、並列動作可能に割り当てられるかを判定し、並
列動作が可能と判定された場合、前記空き時間帯に対し
て、前記複数の並列プロセスを追加割り当てするプロセ
ッサ追加割り当て手段と、前記複数のプロセッサによ
り、前記複数のプロセッサそれぞれの前記処理時間帯に
割り当てられたプロセスを実行するプロセス実行部と、
を有することを特徴とするマルチプロセッサ型コンピュ
ータ。

【０１０６】（付記１０）並列プログラムから生成さ
れる複数の並列プロセスを、複数のプロセッサで並列動
作させるための並列プロセス実行プログラムにおいて、
コンピュータに、所定の周期内で前記複数のプロセッサ
それぞれに対して設けられた処理時間帯に対して、前記
並列プログラムから生成される複数の並列プロセスを、
前記並列プログラムに対して予め設定されたプロセッサ
配分率に応じた時間に従って並列動作するようにそれぞ
れ割り当て、前記処理時間帯のうちプロセスが割り当て
られていない空き時間帯に対して、前記並列プログラム
から生成される前記複数の並列プロセスを、並列動作可
能に割り当てられるかを判定し、並列動作が可能と判定
された場合、前記空き時間帯に対して、前記複数の並列
プロセスを追加割り当てし、前記複数のプロセッサによ
り、前記複数のプロセッサそれぞれの前記処理時間帯に
割り当てられたプロセスを実行する、処理を実行させる
ことを特徴とする並列プロセス実行プログラム。

【０１０７】（付記１１）並列プログラムから生成さ
れる複数の並列プロセスを、複数のプロセッサで並列動
作させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み
取り可能な記録媒体において、前記コンピュータに、所
定の周期内で前記複数のプロセッサそれぞれに対して設
けられた処理時間帯に対して、前記並列プログラムから
生成される複数の並列プロセスを、前記並列プログラム
に対して予め設定されたプロセッサ配分率に応じた時間
に従って並列動作するようにそれぞれ割り当て、前記処
理時間帯のうちプロセスが割り当てられていない空き時
間帯に対して、前記並列プログラムから生成される前記
複数の並列プロセスを、並列動作可能に割り当てられる
かを判定し、並列動作が可能と判定された場合、前記空
き時間帯に対して、前記複数の並列プロセスを追加割り
当てし、前記複数のプロセッサにより、前記複数のプロ
セッサそれぞれの前記処理時間帯に割り当てられたプロ
セスを実行する、処理を実行させることを特徴とするプ
ログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒
体。

【０１０８】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、並列プ
ログラムが任意のプロセッサ配分率に従い割り当てられ
ると、プロセッサの空き時間帯において並列プログラム
から生成される並列プロセスを並列動作可能に割り当て
られるかを判定し、この並列プロセスをプロセッサの空
き時間帯に割り当てて実行するようにした。これによ
り、並列プログラムのターンアラウンド時間を保証した
環境下において、システム全体のスループットを向上さ
せることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理構成図である。

【図２】本発明の実施の形態を適用したマルチプロセッ
サ型コンピュータのハードウェア構成例を示す図であ
る。

【図３】本実施の形態を実現するためのＯＳの機能を示
すブロック図である。

【図４】資源管理システムと追加割り当てシステムの詳
細構成を示す図である。

【図５】タイムスロット割り当てマップの例を示す図で
ある。

【図６】割り当てビットマップの例を示す図である。

【図７】空きタイムスロットマップの例を示す図であ
る。

【図８】優先選択のための優先度割り当て例を示す図で
ある。

【図９】追加割り当て可否判定部の判定手順を示す図で
ある。

【図１０】本実施の形態のＣＰＵ資源追加割り当て後の
実行状態を示す図である。

【図１１】本実施の形態の並列プロセス実行処理を示す
フローチャートである。

【図１２】従来のスループット優先ポリシーの実行状態
を示す図である。

【図１３】従来のターンアラウンド優先ポリシーの実行
状態を示す図である。

【符号の説明】

１〜３プロセッサ１０コンピュータ１１〜１３ＣＰＵ１４ハードディスク装置（ＨＤＤ）１５グラフィック処理装置１６入力インタフェース１７通信インタフェース１８バス１９ＲＡＭＡ並列プログラムＢ並列プログラムＡ１〜Ａ３並列プロセスＢ１〜Ｂ２並列プロセスＰ空きＣＰＵ資源ＰＡ１〜ＰＡ３並列プロセス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】並列プログラムから生成される複数の並
列プロセスを、複数のプロセッサで並列動作させるため
の並列プロセス実行方法において、所定の周期内で前記複数のプロセッサそれぞれに対して
設けられた処理時間帯に対して、前記並列プログラムか
ら生成される複数の並列プロセスを、前記並列プログラ
ムに対して予め設定されたプロセッサ配分率に応じた時
間に従って並列動作するようにそれぞれ割り当て、前記処理時間帯のうちプロセスが割り当てられていない
空き時間帯に対して、前記並列プログラムから生成され
る前記複数の並列プロセスを、並列動作可能に割り当て
られるかを判定し、並列動作が可能と判定された場合、前記空き時間帯に対
して、前記複数の並列プロセスを追加割り当てし、前記複数のプロセッサにより、前記複数のプロセッサそ
れぞれの前記処理時間帯に割り当てられたプロセスを実
行する、ことを特徴とする並列プロセス実行方法。
【請求項２】前記並列動作可能かの判定では、前記並
列プログラムが複数ある場合、プロセッサ配分率が高い
前記並列プログラムから順に判定を行うことを特徴とす
る請求項１記載の並列プロセス実行方法。
【請求項３】前記並列動作可能かの判定では、前記並
列プログラムの実行が予め許可されている全ての動作可
能プロセッサにおいて重複する空き時間帯がある場合、
前記重複する空き時間帯において前記並列プログラムの
並列動作が可能であると判定することを特徴とする請求
項１記載の並列プロセス実行方法。
【請求項４】前記処理時間帯は前記所定の周期を所定
の割合で複数に分割して得られる時間単位からなるタイ
ムスロットで区分されており、前記並列プロセスの割り当て及び追加割り当ては前記タ
イムスロットの割り当てによって行い、前記並列動作可能かの判定では、前記複数のプロセッサ
それぞれにおいて前記並列プログラムの実行が許可され
ているか否かをフラグで表した第１のビット情報と、前
記タイムスロット毎の前記複数のプロセッサそれぞれへ
のプロセス割り当ての有無をフラグで表した第２のビッ
ト情報との間で論理積演算を行い、前記論理積演算の結
果に基づいて前記並列動作可能かの判定を行うことを特
徴とする請求項１記載の並列プロセス実行方法。
【請求項５】並列プログラムから生成される複数の並
列プロセスを並列動作させるための複数のプロセッサを
有するマルチプロセッサ型コンピュータにおいて、所定の周期内で前記複数のプロセッサそれぞれに対して
設けられた処理時間帯に対して、前記並列プログラムか
ら生成される複数の並列プロセスを、前記並列プログラ
ムに対して予め設定されたプロセッサ配分率に応じた時
間に従って並列動作するようにそれぞれ割り当てするプ
ロセッサ割り当て部と、前記処理時間帯のうちプロセスが割り当てられていない
空き時間帯に対して、前記並列プログラムから生成され
る前記複数の並列プロセスを、並列動作可能に割り当て
られるかを判定し、並列動作が可能と判定された場合、
前記空き時間帯に対して、前記複数の並列プロセスを追
加割り当てするプロセッサ追加割り当て部と、前記複数のプロセッサにより、前記複数のプロセッサそ
れぞれの前記処理時間帯に割り当てられたプロセスを実
行するプロセス実行部と、を有することを特徴とするマルチプロセッサ型コンピュ
ータ。