JP3349547B2 - スケジューリングシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の仮想プロセッサ
が、並列オブジェクト指向言語によって記述されたプロ
グラムを並行または並列処理する計算機システム等に適
用される、オブジェクト実行のスケジューリングを行う
スケジューリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】並列オブジェクト指向言語によって記述
されたプログラムは、並行処理可能な複数のオブジェク
ト群を有して構成される。

【０００３】オブジェクト群は、各種の処理内容を有し
ており、各々の処理内容に対して要求される応答時間が
異なる。

【０００４】そこで、複数のオブジェクト群が同時に存
在する場合には、要求される応答時間内に応答すること
が厳しいオブジェクト群が、応答時間内にその処理が間
に合うように、優先的に実行する機能を有するスケジュ
ーリング手段が必要である。

【０００５】また、オブジェクト群は、少なくとも１以
上のオブジェクトを有して構成される。

【０００６】かかるオブジェクトは、例えばオブジェク
ト間の通信手段を使用して、他のオブジェクトに処理を
要求することがある。したがって、１つのオブジェクト
群の実行ために、オブジェクトの切り替えが頻繁に発生
するため、かかる切り替え処理が高速に行われなければ
ならない。

【０００７】上記目的を達成するため、従来では、オブ
ジェクト群を実行するスレッドの優先順位を、オブジェ
クト群の応答時間の厳しさに応じて設定するスケジュー
リング方法が採用されている。

【０００８】ここで、「スレッド」とは、各々、プロセ
ッサが備えるレジスタの内容とスタックとを少なくとも
保有している、いわゆる仮想プロセッサのことをいう。
各スレッドは、与えられたプログラムを他のスレッドと
共有する。したがって、複数のスレッドは、複数のオブ
ジェクト群を並行実行処理することが可能となる。

【０００９】スレッドは、その優先順位にしたがって実
プロセッサを割り当てられるため、高い優先順位を有す
るスレッドが実行するオブジェクト群が、優先的に実行
される。かかる方法には、オブジェクト群へのスレッド
の割り当て方の違いにより、次の２方法が考えられる。

【００１０】第１の方法は、スレッド独立方法である。

【００１１】本方法は、オブジェクト群を構成するオブ
ジェクトごとにスレッドを割り当てる方法である。応答
時間の厳しいオブジェクト群の全てのスレッドは、予め
静的に優先順位を高く設定しておき、優先的に実プロセ
ッサを割り当てる。

【００１２】しかし、本方法においては、オブジェクト
が切り替わるごとにスレッドが切り替わる。 また、ス
レッド切り替え処理は、プロセッサのレジスタ内容をす
べて、例えば主記憶内に保存し、別のスレッドのレジス
タ内容を読み込むため、一般に低速で行われる。

【００１３】第２の方法は、スレッド連続方法である。

【００１４】本方法は、１つのオブジェクト群に対し
て、１つのスレッドを割り当てるものである。

【００１５】応答時間の厳しいプログラムを処理するス
レッドは、予め静的に優先順位を高く設定し、優先的に
プロセッサが割り当てられるようにしておく。

【００１６】オブジェクトがオブジェクト間の通信手段
を使用して、他のオブジェクトに処理を要求する場合、
同一スレッドが、いわゆる「関数呼び出し」を行って、
オブジェクトを切り替えて、そのオブジェクトの手続き
を実行する。

【００１７】したがって、オブジェクト切り替えに際
し、スレッドの切り替えが不要なので、オブジェクトの
切り替えが高速に行われる。

【００１８】スレッド独立方法は、例えば、カーネギー
メロン大学のアートシステム(ARTS)、また、スレッド連
続方法は、例えば、クラウドシステム(Clouds)において
使用されている。

【００１９】その詳細については、例えば「コンピュー
タソフトウエアVol.9 No.3 May 1992」に記載されてい
る。

【００２０】なお、上記２方法のうち、オブジェクト切
り替え処理が高速に行えるという理由から、現在では、
スレッド連続方法の採用が主流となっている。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記スレッ
ド連続方法は、オブジェクト群全体を１つの固定された
優先順位を有するスレッドにて実行するため、オブジェ
クト群全体での応答時間は満たされるものの、オブジェ
クト群を構成する個々のオブジェクトの応答時間は満た
されないという問題が発生する。

【００２２】オブジェクト指向プログラミングにおいて
は、オブジェクトごとの処理に分割して、プログラミン
グを行う。

【００２３】また、プログラムに要求される応答時間と
は別に、個々のオブジェクトの応答時間が、オブジェク
トの性質によって決められる。

【００２４】したがって、応答時間の厳しくないオブジ
ェクト群が、応答時間の厳しいオブジェクトを含む場合
がある。

【００２５】応答時間の厳しいオブジェクトとして、例
えば、画面描画処理オブジェクトが考えられる。スレッ
ド連続方法では、応答時間の厳しくないオブジェクト群
を、低い優先順位のスレッドが実行するため、描画処理
が他の高い優先順位のスレッドに中断され、とぎれとぎ
れに描画処理（例えば、マンマシーン・インターフェイ
スにおける表示画像への所定のコマンドの表示処理等）
が行われる事態が生ずる。

【００２６】そこで、本発明は、かかる点に鑑み、スレ
ッド連続方法において、各々のオブジェクトの応答時間
に合わせたオブジェクト優先順位を設定し、スレッドの
優先順位を、実行中のオブジェクトのオブジェクト優先
順位にしたがって変動させることにより、応答時間の厳
しくないオブジェクト群中のオブジェクトであっても、
応答制限時間の厳しいオブジェクトを優先的に実行させ
るスケジューリング手段を提供することを目的とする。

【００２７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、以下の手段が考えられる。

【００２８】並列オブジェクト指向プログラムを構成す
る複数のオブジェクト群を、複数の仮想プロセッサが、
並行または並列処理する計算機システムにおける、仮想
プロセッサのスケジューリングを行うスケジューリング
システムであって、前記各オブジェクト群を構成する各
オブジェクトに対して、予め定めた優先順位を記憶する
オブジェクト優先順位記憶手段と、前記オブジェクト優
先順位記憶手段の内容を参照して、仮想プロセッサが次
に実行すべきオブジェクトの優先順位を判定するオブジ
ェクト優先順位判定手段と、前記仮想プロセッサに予め
定められている優先順位と、前記オブジェクト優先順位
判定手段により得られたオブジェクトの優先順位とか
ら、予め定められた関係にもとづいて優先順位を決定す
る手段と、該決定された優先順位を実効優先順位として
記憶する実効優先順位記憶手段と、前記実効優先順位記
憶手段に記憶された実効優先順位を参照し、予め定めら
れた規則にしたがって、次に実行する仮想プロセッサを
決定する仮想プロセッサ管理手段とを備える手段であ
る。

【００２９】

【作用】オブジェクト優先順位記憶手段は、例えば、各
オブジェクトを実行するスレッドの優先順位がどれだけ
上がるかを示す値である「優先順位上昇数」を記憶す
る。

【００３０】かかるオブジェクト優先順位記憶手段の記
憶内容にもとづいて、実効スレッド優先順位を再計算す
るスレッドの、オブジェクトにおける優先順位上昇数
（オブジェクト優先順位）を、オブジェクト優先順位判
定手段が決定する。

【００３１】スレッド管理手段は、例えば、スレッドの
優先順位とオブジェクト優先順位を加えた値を、実効ス
レッド優先順位とし、スレッドごとに対応して存在する
スレッド優先順位にもとづき、次に実行するスレッドを
決定する。

【００３２】上記構成によれば、オブジェクト群が制限
時間の厳しくない処理であり、その結果、当該オブジェ
クト群が低い優先順位のスレッドによって実行される場
合でも、これに含まれる、特定のオブジェクトが、制限
時間の厳しい処理であれば、プログラマーが、オブジェ
クト優先順位記憶手段に、予め優先順位を高く設定して
記憶しておくことにより、当該オブジェクト処理中だけ
は、スレッドの実行の中断を回避することが可能とな
る。

【００３３】また、オブジェクトごとに優先順位を設定
することができるため、オブジェクトの性質に合わせ、
きめ細かに、オブジェクトの処理が可能となる。

【００３４】さらに、オブジェクトの優先順位が変動し
ない場合には、オブジェクトの切り替えに際し、スレッ
ドの切り替え、再スケジューリングが不要である。した
がって、従来のスレッド連続方法と同様に、オブジェク
トの切り替えは、高速に行われることになる。

【００３５】

【実施例】以下、本発明にかかる実施例について、図１
から１４を参照して詳細に説明する。

【００３６】図１は、スレッドが並列オブジェクト指向
言語により記述されたプログラムが実行される様子を示
す図である。

【００３７】図２は、図１におけるスレッドの優先順位
および状態遷移の変動を示すタイムチャート図である。

【００３８】図３は、本発明にかかるスケジューリング
装置の一実施例である。

【００３９】図４は、図３のスケジューリング装置を計
算機上に実現した構成を示す構成図である。

【００４０】図５は、スレッドの状態遷移図、図６は、
スケジューリング装置を構成するスレッド管理部３００
内に配置されたスレッド情報記憶部３０５の構成図、図
７は、スケジューリング装置を構成するスレッド管理部
３００内に配置された優先順位記憶部３０３の構成図、
図８は、スケジューリング装置を構成するオブジェクト
アドレス情報記憶部３２０の構成図、図９は、スケジュ
ーリング装置を構成するオブジェクト優先順位記憶部３
４０の構成図、図１０から１４は、本発明にかかる実施
例における動作を示すフローチャートである。 さて、
図１において、プログラム１００は、オブジェクト１、
オブジェクト２、オブジェクト３、オブジェクト４を有
して構成される。

【００４１】オブジェクト１から４は、ライブラリとし
て予め用意された、メッセージをオブジェクト間で通信
する機能を有するメッセージ通信関数を使用して、互い
に他のオブジェクトを起動する。メッセージ通信関数に
おける、メッセージを送信する機能を有するメッセージ
送信関数は、メッセージ関数「call」およびメッセージ
関数「send」がある。

【００４２】「call」は、受信側のオブジェクトが結果
を返すまで、送信側オブジェクトの実行を中断させる機
能を有するメッセージ送信関数である。

【００４３】「send」は、送信側オブジェクトが、受信
側オブジェクトによる処理の結果を待たずに、実行を継
続させる機能を有するメッセージ送信関数である。。

【００４４】「call」を使用して、相手オブジェクトに
メッセージを送信するため、逐次的に処理される一連の
オブジェクトを、「オブジェクト群」と称する。また。
オブジェクト群は、互いに並列実行が可能である。

【００４５】本実施例においては、オブジェクト２とオ
ブジェクト３は、オブジェクト群１１０を構成し、オブ
ジェクト２が、「call」１５０により、オブジェクト３
を起動する。

【００４６】また、オブジェクト４は、オブジェクト群
１２０を構成する。

【００４７】オブジェクト１は、プログラム１００の実
行開始直後に実行される。オブジェクト１は、オブジェ
クト２とオブジェクト４に、「send」１３０、１４０を
呼び出して実行し、オブジェクト群１１０、オブジェク
ト群１２０の順番で処理を開始させる。

【００４８】さて、オブジェクトは、スレッドにより実
行される。

【００４９】オブジェクト群の処理開始時には、スレッ
ド１０が、オブジェクト１に割り当てられている。送信
側オブジェクトが「send」を呼び出して実行したときの
み、受信側オブジェクトを含むオブジェクト群に対し、
新たにスレッドが割り当てられる。

【００５０】プログラム１００では、スレッド２０がオ
ブジェクト群１１０、スレッド３０がオブジェクト群１
２０に割り当てられる。また、スレッドを新たに割り当
てる場合、オブジェクト群の制限時間に合わせてスレッ
ドの優先順位を設定する。

【００５１】なお、本実施例において、優先順位は、そ
の値が高ければ高いほど、優先度の高いことを意味する
ものとする。

【００５２】次に、図５に、スレッドの状態遷移図を示
す。

【００５３】スレッドは、図５に示すように、「実行状
態」５１０、「実行可能状態」５２０、「待機状態」５
３０の３つの状態を遷移する。

【００５４】「実行状態」とは、プロセッサを割り当て
られたスレッドが、オブジェクト内に存在する手続きを
実行している状態である。

【００５５】「実行可能状態」とは、オブジェクトを実
行する環境が整ったスレッドが、プロセッサの割り当て
を待っている状態である。「待機状態」とは、イベント
等の特定の事象が起きるの待ち、実行を一時中断してプ
ロセッサを解放している状態である。

【００５６】プログラム実行開始時は、最初に処理され
るべきオブジェクトを実行するスレッド以外は、全ての
スレッドが待機状態となっている。

【００５７】「call」の呼び出しにより、スレッドが新
たにオブジェクト群に割り当てられる時、あるいは、ス
レッドを待機状態にしている要因が解決された場合、例
えば、待機状態を実行可能状態にする「wakeupルーチ
ン」により、スレッドは、待機状態から実行可能状態に
移る（図５、５３１）。

【００５８】実行可能状態のスレッドがプロセッサを割
り当てられると、５２１に示すように実行状態に移る。
実行状態のスレッドは、プロセッサを他のスレッドに明
け渡すと５１１のように実行可能状態になる。

【００５９】実行状態にあるスレッドが、所定時間プロ
セッサを放棄する「sleepルーチン」による処理を行う
場合、あるいは、スレッドがオブジェクト群の処理を終
了した場合には、５１２のように、当該スレッドは、実
行状態から待機状態へとに戻る。

【００６０】なお、本実施例においては、主として仮想
プロセッサとしてスレッドを考慮しているが、かかる仮
想プロセッサは、いわゆるライトウエイトプロセスでも
よい。

【００６１】図３は、本発明にかかる実施例であるスケ
ジューリング装置の構成の一例を示したものである。

【００６２】図３において、３１０は、オブジェクトの
メッセージ通信処理、オブジェクトの管理等を行うオブ
ジェクトディスパッチャ、３２０は、オブジェクトのメ
モリ上のアドレスを記憶するオブジェクトアドレス情報
記憶部、３３０は、新たに実行するオブジェクトの優先
順位を、オブジェクト優先順位記憶部３４０の記憶内容
に基づいて判定するオブジェクト優先順位判定部、３４
０は、オブジェクトごとのスレッドの優先順位の上昇数
を記憶するオブジェクト優先順位記憶部である。

【００６３】さらに、３０５は、スレッドの情報を格納
するスレッド情報記憶部、３０１は、スレッドが状態遷
移する時に、状態情報およびレジスタの内容を当該スレ
ッドのスレッド情報記憶部に保存するスレッド状態操作
管理部、３０２は、オブジェクトの優先順位と当該オブ
ジェクトを実行するスレッドの優先順位から、実効スレ
ッド優先順位を計算し決定するスレッド優先順位決定
部、３０３は、上記スレッド優先順位決定部３０２で決
定した実効スレッド優先順位を記憶する優先順位記憶
部、３０４は、優先順位記憶部３０３内の優先順位情報
と、スレッド情報記憶部３０５内のスレッド状態情報に
より、スレッドに割り当てるプロセッサのスケジューリ
ングを行い、スレッド切り替え処理を行うスレッドディ
スパッチャである。

【００６４】３００は、スレッドを管理するスレッド管
理部であり、上記スレッド状態操作管理部３０１、スレ
ッド優先順位決定部３０２、優先順位記憶部３０３、ス
レッドディスパッチャ３０４、およびスレッド情報記憶
部３０５を有して構成されている。

【００６５】１、４は、プログラム１００を構成するオ
ブジェクト、３０１１、３０４１は、オブジェクトの内
部データ、３０１２、３０１３、３０４２、３０４３
は、オブジェクトが提供する手続きである。

【００６６】なお、「点線」の矢印は、データの流れを
示し、「実線」の矢印は、制御の流れを示す。 スレッ
ド管理部３００以外は、オブジェクト群に割り当てられ
たスレッドが、いわゆるコンテキストの切り替えなしに
実行する。

【００６７】スレッド管理部３００は、スレッドの切り
替え処理を行うためにコンテキストの切り換えが必要で
ある。具体的には、スレッドのコンテキストをスレッド
情報記憶部３０５に保存し、スレッド管理部３００のコ
ンテキストにより実行する。

【００６８】以下、図３のスケジューリング装置の動作
を説明する。

【００６９】まず、スレッドは、プログラム実行開始時
に、オブジェクト１の手続きを実行する。

【００７０】手続き中で、他のオブジエクトへ、「cal
l」、「send」を呼び出し、実行する場合、または、オ
ブジェクトの処理が終了した場合には、当該スレッド
は、オブジェクトディスパッチャのライブラリを呼び出
し、実行する。

【００７１】図１０は、オブジェクトディスパッチャ３
１０の動作を示すフローチャートである。

【００７２】これにより、オブジェクトディスパッチャ
３１０の動作を説明する。

【００７３】まず、オブジェクトデスパッチャ３１０に
要求された処理が何かを判定する(ステップ１００１)。

【００７４】要求された処理が、call命令およびsend命
令による処理である場合、受信側オブジェクトが生成さ
れているか否かを判定し（ステップ１００６）、生成さ
れていなければ、受信側オブジェクトを生成する(ステ
ップ１００２)。

【００７５】その後、受信側オブジェクトの優先順位を
調べるため、送信側、受信側オブジェクトのオブジェク
ト名および通信関数の種類(send、callのいずれである
か等)を引き数として、オブジェクト優先順位判定部３
３０に制御を移す(ステップ１００３)。

【００７６】「call」を使用した場合、送信側オブジェ
クト、受信側オブジェクト、オブジェクトディスパッチ
ャ３１０、オブジェクト優先順位判定部３３０を、同一
スレッドが一連の関数呼び出しとして実行する。

【００７７】したがって、受信側オブジェクトの処理を
終了したスレッドは、ステップ１００３における処理の
直後に戻ってくる。

【００７８】この時、受信側オブジェクトの優先順位に
より、実効スレッド優先順位が変動していれば、元に戻
す必要がある。

【００７９】そこで、ステップ１００３における送信側
オブジェクト名と受信側オブジェクト名を入れ換えて引
数とし、オブジェクト優先順位判定部３３０に制御を移
す(ステップ１００５)。 ステップ１００１において、
要求された処理が、オブジェクト処理の終了あるいはオ
ブジェクト処理の中断であれば、当該オブジェクトを実
行しているスレッドを待機状態にするため、スレッド
名、ｓｌｅｅｐ要求を引数としてスレッド状態操作管理
部３０１に制御を移す(ステップ１００４)。

【００８０】なお、ステップ１００２において、受信側
オブジェクトが存在するか否かは、オブジェクトアドレ
ス情報記憶部３２０の記憶内容にもとづいて判断する。

【００８１】次に、図８に、オブジェクトアドレス情報
記憶部３２０の構成図の一例を示す。

【００８２】オブジェクト名およびオブジェクトの手続
き名８０１と、当該オブジェクトが配置されたアドレス
８０２がテーブル状に記憶されている。

【００８３】オブジェクトはその生成時に、オブジェク
トアドレス情報記憶部３２０のエントリにオブジェクト
名および手続き名が書き込まれ、メモリ上にオブジェク
トの内容がマッピングされる。また、マッピングアドレ
スが８０２に書き込まれる。

【００８４】実行しようとするオブジェクトが生成され
ていない場合、オブジェクト名のエントリに当該オブジ
ェクトの名前が存在しないことになる。

【００８５】図１１に、オブジェクト優先順位判定部３
３０の動作を示す。

【００８６】まず、オブジェクト優先順位判定部３３０
は、オブジェクトディスパッチャ３１０から、送信側オ
ブジェクトと受信側オブジェクトの、オブジェクト名お
よび通信関数の種類(send、callのいずれであるか等)を
引き数として得る(ステップ１１０１)。

【００８７】次に、オブジェクト優先順位記憶部３４０
の記憶内容から、送信側オブジェクト、受信側オブジェ
クトの優先順位を得る(ステップ１１０２)。

【００８８】次に、通信関数の種類を判定し(ステップ
１１０３)、通信関数が「send」であれば、オブジェク
ト優先順位、ｗａｋｅｕｐ要求を引数として、スレッド
状態操作管理部３０１に制御を移す(ステップ１１０
５)。

【００８９】ステップ１１０３において、通信関数が
「call」であれば送信側オブジェクト、受信側オブジェ
クトの優先順位を比較し、スレッドの優先順位の変動が
あるか否かを調べる(ステップ１１０４)。

【００９０】ステップ１１０４において、優先順位の比
較結果が異なれば、当該スレッドの優先順位を変更して
再スケジューリング（次に実行するスレッドを決定しな
おすこと）するため、オブジェクト優先順位、実効スレ
ッド優先順位の変更要求を引数としてスレッド状態操作
管理部３０１に制御を移す(ステップ１１０７)。

【００９１】ステップ１１０４において、送信側オブジ
ェクトと、受信側オブジェクトの優先順位が同一であれ
ば、当該スレッドの優先順位の変更の必要はないので、
当該スレッドはオブジェクトディスパッチャに制御を移
し、受信側オブジェクトの指定された手続きから処理を
開始する(ステップ１１０６)。

【００９２】図９に、ステップ１１０２で使用するオブ
ジェクト優先順位記憶部３４０の構成例を示す。

【００９３】オブジェクト優先順位記憶部３４０は、オ
ブジェクト名９０１と各オブジェクトの優先順位９０２
を有している。オブジェクト名９０１と優先順位９０２
は、オブジェクトが生成される時に、オブジェクトディ
スパッチャ３１０により記入される。

【００９４】なお、オブジェクトの優先順位９０２の内
容は、プログラム中のオブジェクトの定義部分中に、プ
ログラマが記述すればよい。

【００９５】図１２に、スレッド状態操作管理部３０１
の動作を示す。

【００９６】まず、スレッド状態操作管理部３０１は、
スレッドの切り替えに備え、現在のスレッドのコンテキ
ストをスレッド情報記憶部３０５に格納する(ステップ
１２０１)。

【００９７】次に、スレッド状態操作管理部３０１への
要求は何であるかを判定する(ステップ１２０２)。

【００９８】ステップ１２０２において、要求処理が
「wakeupルーチン処理」である場合、wakeupするスレッ
ドのスレッド情報記憶部３０５におけるスレッドの状態
を、待機状態から実行可能状態にする(ステップ１２０
４)。

【００９９】その後、wakeupされるスレッドが実行する
オブジェクトを、wakeupルーチンが指定しているか否か
を判定する(ステップ１２０５)。

【０１００】実行するオブジェクト名、およびその処理
の優先順位が指定されているのは、wakeupスレッドが、
受信側オブジェクトに新たに割り当てられる場合であ
る。

【０１０１】ステップ１２０５において、オブジェクト
が指定されている場合、新たに実行するオブジェクトの
手続きのアドレスを、スレッド情報記憶部３０５の当該
スレッドの領域に設けられているプログラムカウンタに
書き込む(ステップ１２０７)。

【０１０２】これにより、当該スレッドがディスパッチ
ングされたときに、当該スレッドは指定されたオブジェ
クトから処理を開始できる。

【０１０３】また、指定された優先順位を、スレッド情
報記憶部３０５の当該スレッドの領域内の優先順位に書
き込む(ステップ１２０７)。

【０１０４】ステップ１２０７における処理の後、スレ
ッド名、実行するオブジェクトの優先順位を引数にし
て、スレッド優先順位決定部３０２に制御を移す(ステ
ップ１２０８)。

【０１０５】ステップ１２０５において、オブジェクト
が指定されていない場合、スレッドディスパッチャに制
御を移す(ステップ１２０６)。

【０１０６】ステップ１２０２において、要求処理がsl
eepルーチン処理である場合、指定されたスレッドのス
レッド情報記憶部３０５内におけるスレッドの状態を待
機状態にする(ステップ１２０３)。

【０１０７】その後、スレッドディスパッチャに制御を
移す(ステップ１２０６)。ステップ１２０２において、
要求処理が実効スレッド優先順位の変更のための処理で
ある場合、実行状態にあるスレッドのスレッド情報記憶
部３０５内におけるスレッドの状態を、実行可能状態に
する(ステップ１２０９)。

【０１０８】実効スレッド優先順位の変更は、例えばse
nd、call命令によってスレッドの優先順位がオブジェク
トの優先順位によって変更される場合に、オブジェクト
優先順位判定部３３０から要求が出される。

【０１０９】ステップ１２０９の処理の後に、スレッド
名、実行するオブジェクトの優先順位を引数にして、ス
レッド優先順位決定部３０２に制御を移す(ステップ１
２１０)。

【０１１０】図６に、ステップ１２０１、ステップ１２
０３、ステップ１２０４、およびステップ１２０７にお
ける処理にてアクセスされる、スレッド情報記憶部３０
５の構成を示す。

【０１１１】スレッド情報記憶部３０５の内容は、スレ
ッド名６０１、コンテキストの一部であるレジスタ６０
２、６０３等、スレッドの優先順位６０４、スレッドの
状態６０５を有して構成される。

【０１１２】図１３に、スレッド優先順位決定部３０２
の動作を示す。

【０１１３】まず、スレッド状態操作管理部３０１か
ら、引数により指定されたスレッドのスレッド優先順位
を、スレッド情報記憶部３０５から読み込む(ステップ
１３０１)。

【０１１４】ステップ１３０１における処理で得られた
スレッド優先順位に、スレッド状態操作管理部３０１か
ら、引数によって与えられたオブジェクトの優先順位を
加え、実効スレッド優先順位とする計算を行う(ステッ
プ１３０２)。

【０１１５】なお、後述するスレッドディスパッチャ３
０４によるスケジューリングは、スレッドの優先順位で
はなく、この実効スレッド優先順位に基づいて行われ
る。

【０１１６】ステップ１３０２における処理の後、スレ
ッド名と実効スレッド優先順位を、優先順位記憶部３０
３内に設けられているキューの適当な場所に記録する
(ステップ１３０３)。

【０１１７】最後に、スレッドディスパッチャに制御を
移す(ステップ１３０４)。

【０１１８】図７に優先順位記憶部３０３に構成される
キューの構成図を示す。

【０１１９】優先順位記憶部３０３内のキューでは、ス
レッド名７０１と実効スレッド優先順位７０２を記憶し
たテーブルが、ポインタ７０３により連結されている。

【０１２０】連結の順番は、実効スレッド優先順位の高
い順番になっており、ステップ１３０３においても、順
番の高さにしたがって、新しいテーブルを連結してい
く。

【０１２１】図１４は、スレッドディスパッチャ３０４
の動作を示す。

【０１２２】まず、優先順位記憶部３０３内のキューの
先頭からスレッド名（ＴＲＤ）を得る(ステップ１４０
１)。

【０１２３】次に、ステップ１４０１で得られたスレッ
ド（スレッド名（ＴＲＤ）のスレッド）の状態（ＳＴＡ
ＴＥ）を、スレッド情報記憶部３０５から得る(ステッ
プ１４０２)。

【０１２４】次に、スレッドの状態（ＳＴＡＴＥ）を判
定し(ステップ１４０３)、スレッドが待機状態であれ
ば、優先順位記憶部３０３内のキューの、次のテーブル
からスレッド名を新たに得て、ステップ１４０２に戻る
(ステップ１４０３)。

【０１２５】ステップ１４０３において、スレッドの状
態が実行可能状態であれば、スレッド情報記憶部３０５
のうち、現在選択されているスレッド名に対応する領域
から、コンテキストを実プロセッサに回復し、当該スレ
ッドにもとづく処理を開始する(ステップ１４０５)。

【０１２６】図４は、図３のスケジューリング装置を計
算機上に実現した構成例を示す図である。

【０１２７】本構成例において、計算機は、プロセッサ
４１０、大容量記憶装置であるディスク４２０、および
記憶装置であるメモリ４３０を有して構成され、さら
に、表示装置であるディスプレイ４４０、ロケータであ
るマウス４５０、および入力装置であるキーボードが接
続されている。

【０１２８】図４に示すように、図３におけるスレッド
管理部３００、オブジェクトディスパッチャ３１０、オ
ブジェクト優先順位判定部３３０、オブジェクトアドレ
ス情報記憶部３２０、オブジェクト優先順位記憶部３４
０は、計算機４００内のメモリにより実現され、オブジ
ェクト１、２、３、４を有するプログラム１００は、計
算機４００内のメモリ上に記憶され、プロセッサ４１０
により、プログラム１００が実行される。

【０１２９】本実施例においては、プロセッサ４１０を
１つ設けた構成であるが、複数のプロセッサを備え、ス
レッドの並列処理を行うことも可能である。

【０１３０】図２は、本発明にかかるスケジューリング
装置が、どの様に図１に示すプログラムに作用するかを
示している。

【０１３１】図２を参照して、本発明の具体的動作を説
明する。

【０１３２】２１１、２１２は、スレッド１０の実効ス
レッド優先順位の時間変化を、２２１、２２２、２２
３、２２４、２２５、２２６、２２７は、スレッド２０
の実効スレッド優先順位の時間変化を、２３１、２３
２、２３３、２３４、２３５、２３６、２３７は、スレ
ッド３０の実効スレッド優先順位の時間変化を示す。

【０１３３】実線にて示した２１１、２２３、２２４、
２２６、２３３、２３６は、当該スレッドが実行状態で
あることを示す。

【０１３４】斜線の点線にて示した２１２、２２１、２
２７、２３１、２３４、２３７は、当該スレッドが待機
状態であることを示す。

【０１３５】点線にて示した２２２、２２５、２３２、
２３５は、当該スレッドが実行可能状態であることを示
す。

【０１３６】図４に示す実施例においては、プロセッサ
は１つであるので、同一時刻には、スレッドのいずれか
１つのみが実行状態になりうる。

【０１３７】実効スレッド優先順位は、その値が大きい
ほど優先度が高いものとする。

【０１３８】オブジェクト１、オブジェクト群１１０、
オブジェクト群１２０において、オブジェクト１、オブ
ジェクト群１２０、オブジェクト群１１０の順に、制限
時間が厳しいとする。

【０１３９】したがって、それぞれを実行するスレッド
１０、スレッド２０、スレッド３０のスレッド優先順位
を、それぞれ「１００」、「８０」、「９０」とする。

【０１４０】また、図９に示すようにオブジェクト３が
制限時間の厳しいオブジェクトであり、その優先順位
は、「＋３０」である。また、他のオブジェクトの優先
順位は、「０」である。

【０１４１】プログラム開始時には、スレッド１０がオ
ブジェクト１を実効スレッド優先順位「１００」で実行
しており、一方、スレッド２０、３０は待機状態にあ
る。

【０１４２】オブジェクト１において、オブジェクト４
に対して「send」１３０を呼び出し、実行させると、ス
レッド３０が実行可能状態になり、オブジェクト４に割
り当てられる。

【０１４３】同様にオブジェクト２に対して「send」１
４０を呼び出し、実行させると、スレッド２０が実行可
能状態になりオブジェクト２に割り当てられる。

【０１４４】この時の実効スレッド優先順位は、前述の
通りスレッド２０が「８０」、スレッド３０が「９０」
である。

【０１４５】スレッド１０が、オブジェクト１の終了に
ともなって待機状態になると、スレッドディスパッチャ
３０４により、スレッド３０が選択され、オブジェクト
４の実行を開始する。

【０１４６】オブジェクト４に、所定時間処理を中断す
る命令であるsleep命令１６０が存在すると、スレッド
３０は待機状態となる。

【０１４７】その後、スレッドディスパッチャ３０４に
より、スレッド２０が選択され、オブジェクト２の実行
を開始する。

【０１４８】オブジェクト２では、オブジェクト３に対
するcall命令を実行するものとする。

【０１４９】オブジェクト３は、オブジェクトの優先順
位が「＋３０」であることが、オブジェクト優先順位判
定部３３０により判定され、スレッド優先順位決定部３
０２が、スレッド２０の実効スレッド優先順位を「３
０」だけ上昇させた結果、スレッド２０の優先順位は、
「１１０」に上昇する。

【０１５０】ここではオブジェクトの優先順位を加算す
る処理にしてあるが、減算等の他の演算でも良いことは
言うまでもない。

【０１５１】オブジェクト４におけるsleep命令により
指定した時間が経過すると、スレッド３０が実行可能状
態になる。しかし、スレッド２０がオブジェクト３を実
行している間はスレッド２０の実効スレッド優先順位が
高くなっているので、スレッド２０からプロセッサの占
有権を移転させることはできない。

【０１５２】オブジェクト３の処理が終了すると、スレ
ッド２０の実効スレッド優先順位が「８０」へと戻る。

【０１５３】ここで、スレッドディスパッチャ３０４
は、スレッドの切り替え処理を行い、スレッド３０を実
行状態にする。

【０１５４】上記実施例においては、図４に示すよう
に、単一プロセッサシステムにおけるスケジューリング
について述べたが、マルチプロセッサシステム、複数の
計算機をネットワークで結合して構成した分散処理シス
テム等においても、オブジェクトを並列実行する際に、
本発明にかかるスケジューリング装置の適用が可能であ
ることは言うまでもない。

【０１５５】また、オブジェクト間の通信関数にsend、
callの区別がない場合や、オブジェクト間の通信がメッ
セージ通信ではなく、関数呼び出しである場合において
も、同様に、本スケジューリング装置の適用が可能であ
る。

【０１５６】上記実施例で示したように、オブジェクト
群が制限時間の厳しくない処理であり、その結果、当該
オブジェクト群が、低い優先順位のスレッドで実行され
る場合でも、これに含まれる特定のオブジェクトが、中
断してはならない処理であれば、プログラマがオブジェ
クト優先順位記憶部３３０に格納される優先順位を予め
高く設定しておき、オブジェクト処理中の該処理の中断
を回避することができる。

【０１５７】また、オブジェクトごとに優先順位を設定
することができるので、オブジェクトの性質に合わせ、
きめ細かな実行順序の制御が可能である。

【０１５８】オブジェクトの優先順位が変動しない場合
には、オブジェクトの切り替えに際し、スレッドの切り
替えや、再スケジューリングが不要である。したがっ
て、従来のスレッド連続方法と同様に、オブジェクトの
切り替え処理は、高速に行える。

【０１５９】さらに、オブジェクトを構成する「手続
き」を記述する際、オブジェクトがどのような優先順位
のオブジェクト群に組み込まれるかを配慮してプログラ
ミングを行う必要もない。 また、ユーザのプログラム
中に優先順位を上昇させる命令自体を記述する必要がな
く、優先順位情報を持たせるだけでよい。このため、オ
ブジェクトの汎用性が高くなる。

【０１６０】

【発明の効果】オブジェクトを呼び出し実行するスレッ
ドが、低い優先順位であっても、当該オブジェクトが中
断されてはならないような処理であれば、当該オブジェ
クトの優先順位を、予め高く設定しておくことにより、
オブジェクト処理中のスレッドの切替え処理を回避する
ことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】スレッドが並列オブジェクト指向言語により記
述されたプログラムを実行する様子を示す説明図であ
る。

【図２】スレッドの優先順位と状態遷移の変化を示すタ
イムチャート図である。

【図３】スケジューリング装置の実施例の構成図であ
る。

【図４】スケジューリング装置を計算機上に実現した構
成図の一例である。

【図５】スレッドの状態遷移図である。

【図６】スレッド情報記憶部の構成図である。

【図７】優先順位記憶部の構成図である。

【図８】オブジェクトアドレス情報記憶部の構成図であ
る。

【図９】オブジェクト優先順位記憶部の構成図である。

【図１０】本発明にかかる実施例の動作を示すフローチ
ャートである。

【図１１】本発明にかかる実施例の動作を示すフローチ
ャートである。

【図１２】本発明にかかる実施例の動作を示すフローチ
ャートである。

【図１３】本発明にかかる実施例の動作を示すフローチ
ャートである。

【図１４】本発明にかかる実施例の動作を示すフローチ
ャートである。

【符号の説明】

１…オブジェクト、２…オブジェクト、３…オブジェク
ト、４…オブジェクト、１０…スレッド、２０…スレッ
ド、３０…スレッド、１００…プログラム、１１０…オ
ブジェクト群、１２０…オブジェクト群、１３０…sen
d、１４０…send、１５０…call、１６…sleep命令、１
７０…wakeup命令、２１１…スレッドの状態遷移と優先
順位、２１２…スレッドの状態遷移と優先順位、２２１
…スレッドの状態遷移と優先順位、２２２…スレッドの
状態遷移と優先順位、２２３…スレッドの状態遷移と優
先順位、２２４…スレッドの状態遷移と優先順位、２２
５…スレッドの状態遷移と優先順位、２２６…スレッド
の状態遷移と優先順位、２２７…スレッドの状態遷移と
優先順位、２３１…スレッドの状態遷移と優先順位、２
３２…スレッドの状態遷移と優先順位、２３３…スレッ
ドの状態遷移と優先順位、２３４…スレッドの状態遷移
と優先順位、２３５…スレッドの状態遷移と優先順位、
２３６…スレッドの状態遷移と優先順位、２３７…スレ
ッドの状態遷移と優先順位、３００…スレッド管理部、
３０１…スレッド状態操作管理部、３０２…スレッド優
先順位決定部、３０３…優先順位記憶部、３０４…スレ
ッドディスパッチャ、３０５…スレッド情報記憶部、３
１０…オブジェクトディスパッチャ、３２０…オブジェ
クトアドレス情報記憶部、３３０…オブジェクト優先順
位判定部、３４０…オブジェクト優先順位記憶部、４０
０…計算機、４１０…プロセッサ、４２０…ディスク、
４３０…メモリ、４４０…ディスプレイ、４５０…マウ
ス、４６０…キーボード、５１０…実行状態、５２０…
実行可能状態、５３０…待機状態、６０１…スレッド
名、６０２…レジスタ、６０３…レジスタ、６０４…優
先順位、６０５…スレッド状態、７０１…スレッド名、
７０２…優先順位、８０１…オブジェクト名、８０２…
アドレス、８０３…ポインタ、９０１…オブジェクト
名、９０２…優先順位

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 伸一朗 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (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 (56)参考文献 特開 平４−160639（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−350728（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−205344（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−100156（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−26234（ＪＰ，Ａ) 横手靖彦，“オブジェクト指向分散オ ペレーティングシステム”，コンピュー タソフトウェア，日本ソフトウェア科学 会，1992年５月15日，第９巻，第３号, ｐ．206−207 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06F 9/46,9/44

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】並列オブジェクト指向プログラムを構成す
   る複数のオブジェクト群を、複数の仮想プロセッサが、
   並行または並列処理する計算機システムにおける、仮想
   プロセッサのスケジューリングを行うスケジューリング
   システムであって、 前記各オブジェクト群を構成する各オブジェクトに対し
   て、予め定めた優先順位を記憶するオブジェクト優先順
   位記憶手段と、 前記オブジェクト優先順位記憶手段の内容を参照して、
   仮想プロセッサが次に実行すべきオブジェクトの優先順
   位を判定するオブジェクト優先順位判定手段と、 前記仮想プロセッサに予め定められている仮想プロセッ
   サ優先順位と、前記オブジェクト優先順位判定手段によ
   り得られたオブジェクトのオブジェクト優先順位とか
   ら、予め定められた関係にもとづいて、前記仮想プロセ
   ッサが前記オブジェクトを実行する直前に実効優先順位
   を決定する手段と、該決定された実効優先順位を記憶す
   る実効優先順位記憶手段と、 前記実効優先順位記憶手段に記憶された実効優先順位を
   参照し、予め定められた規則にしたがって、次に実行す
   る仮想プロセッサを決定する仮想プロセッサ管理手段と
   を備えることを特徴とするスケジューリングシステム。
2. 【請求項２】並列オブジェクト指向言語で作成されたプ
   ログラムを構成する複数のオブジェクト群を、複数の仮
   想プロセッサが、並行または並列処理する計算機システ
   ムであって、受信側オブジェクトが有する関数を、送信
   側オブジェクトが割り当てられた仮想プロセッサが呼び
   出し実行せしめ、受信側オブジェクトが実行結果を返す
   まで、送信側オブジェクトの実行を中止するオブジェク
   ト間同期通信手段を具備し、仮想プロセッサのスケジュ
   ーリングを行うスケジューリングシステムにおいて、 前記各オブジェクト群を構成する各オブジェクトに対し
   て、予め定めた優先順位を記憶するオブジェクト優先順
   位記憶手段と、 前記オブジェクト優先順位記憶手段の内容を参照して、
   仮想プロセッサが次に実行すべきオブジェクトの優先順
   位を判定するオブジェクト優先順位判定手段と、 前記仮想プロセッサに予め定められている仮想プロセッ
   サ優先順位と、前記オブジェクト優先順位判定手段によ
   り得られたオブジェクトのオブジェクト優先順位とか
   ら、予め定められた関係にもとづいて、前記仮想プロセ
   ッサが前記オブジェクトを実行する直前に実効優先順位
   を決定する手段と、該決定された実効優先順位を記憶す
   る実効優先順位記憶手段と、 前記実効優先順位記憶手段に記憶された実効優先順位を
   参照し、予め定められた規則にしたがって、次に実行す
   る仮想プロセッサを決定する仮想プロセッサ管理手段と
   を備えることを特徴とするスケジューリングシステム。
3. 【請求項３】請求項１または２において、前記予め定め
   られた関係は、前記仮想プロセッサに予め定められてい
   る仮想プロセッサ優先順位と前記オブジェクト優先順位
   判定手段により得られたオブジェクトのオブジェクト優
   先順位を加算し、前記実効優先順位を決定するものであ
   ることを特徴とするスケジューリングシステム。
4. 【請求項４】請求項３において、前記予め定められた規
   則は、実効優先順位の値の最も大きな仮想プロセッサ
   を、次に実行する仮想プロセッサとすることを特徴とす
   るスケジューリングシステム。
5. 【請求項５】請求項１、２、３および４いずれかにおい
   て、前記仮想プロセッサは、実プロセッサのレジスタの
   値を格納する手段とスタックとを少なくとも備えて構成
   されるスレッドであることを特徴とするスケジューリン
   グシステム。