JP5452427B2 - マルチオペレーティングシステム計算機、マルチオペレーティングシステム管理方法およびマルチオペレーティングシステム管理プログラム - Google Patents
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Description
OSには多機能で豊富な資産を持つ事務処理OSやリアルタイム処理機能に特化したリアルタイムOSなどの種類があり、各OSは種類毎に異なる特長を有している。パーソナルコンピュータで使用されているWindows(登録商標)やLinux(登録商標)は事務処理OSの代表例である。
特許文献1〜3はマルチOSに関する技術を開示し、特許文献4はハイブリッドOSに関する技術を開示している。
特許文献4の技術は、ある一定のタイミングで事務処理OSを動作すべきか判断し、事務処理OSを動作すべきと判断した場合に事務処理OSを優先的に動作させることにより、上記の不具合に対処している。
しかし、特許文献4の技術では、割込みハンドラやTCB(タスクコントロールブロック)などの事務処理OSの構成を変更する必要がある。
優先度が設定された複数のタスクを優先度順に実行する第1のOS(オペレーティングシステム)と、前記第1のOSと異なる第2のOSとを動作OSとして交互に動作させるマルチオペレーティングシステム計算機であって、
前記第1のOSが動作OSとして動作しているときに前記複数のタスクのうち所定の優先度が設定された所定のタスクであって動作OSの切替え契機を特定するための切替え契機タスクとして用いられるタスクが実行された場合に、動作OSを前記第1のOSから前記第2のOSに切り替えるOS切替え部を備える。
リアルタイムOSと事務処理OS(汎用OSともいう)とを交互に動作させるマルチOS計算機、マルチOS管理方法およびマルチOS管理プログラムについて説明する。
実施の形態1におけるマルチOS計算機100の機能構成について、図1に基づいて説明する。
RTOS400はリアルタイム処理用の機能に特化したオペレーティングシステムであり、事務処理OS300は事務処理(文書編集、表計算など)用の機能を有する汎用のオペレーティングシステムである。
但し、マルチOS計算機100は、RTOS400を事務処理OS300より優先して動作させる。また、RTOS400が動作し続けてしまうことにより事務処理OS300が動作しなくなってしまう不具合を抑止する。
以下、RTOS400により実行されるタスクを「リアルタイムタスク」という。
一般タスク420は、特定のリアルタイム処理を行うためのリアルタイムタスクである。一般タスク420は複数有り、複数の一般タスク420にはそれぞれに高い優先度から低い優先度までリアルタイム処理の内容に応じた優先度を設定する。
切替え契機タスク421は、動作するOSをRTOS400から事務処理OS300に切り替えるためのリアルタイムタスクである。切替え契機タスク421には中程度の優先度を設定する。
アイドルタスク422は、リアルタイムタスク群の中で優先度が最も低いタスクである。つまり、アイドルタスク422は、他に実行可能なリアルタイムタスクがない場合にのみ動作する。
事務処理OS300は、ハードウェア101からの割込み(通常割込み)を処理する割込みハンドラ310やアプリ320を管理するタスク管理部(図示省略)などの機能部を有する。
OS管理機構200は、OS切替え部210、割込み割付部220、予約時間通知部230および予約時間設定部240を備える。
前述の通り、切替え契機タスク421は、複数のリアルタイムタスクのうち所定の優先度が設定された所定のタスクであって動作OSの切替え契機を特定するためのタスクである。
具体的に、切替え契機タスク421は、高い優先度が設定される高優先度タスク(一般タスク420)の優先度よりも低い優先度であって低い優先度が設定される低優先度タスク(一般タスク420)よりも高い優先度が設定される所定の中優先度タスクである。
予約時間通知部230は、経過割込みが発生したときに切替え契機タスク421の状態を待機状態から実行可能状態に変更し、周期割込みが発生したときに切替え契機タスク421の状態を待機状態に変更する。
周期割込みは、状態変更周期(後述する周期時間)の終了時に発生し、経過割込みは、状態変更周期の開始時から状態変更周期より短い所定の第1OS割当時間(後述するRTOS動作割合時間)が経過した場合に発生する。
実施の形態において、周期割込みおよび経過割込み以外の割込みを「通常割込み」という。
例えば、予約時間設定部240は、以下に説明するような予約時間管理テーブル241にマルチOS管理用の定義値を設定する。
実施の形態1における予約時間管理テーブル241について、図2に基づいて説明する。
周期時間は、切替え契機タスク421の状態を変更する周期を示す。
RTOS動作割合は、周期時間内でRTOS400を事務処理OS300より優先して動作させる時間の割合を示す。
以下、周期時間とRTOS動作割合とによって特定される時間を「RTOS動作割合時間」という。
マルチOS計算機100のマルチOS管理方法の処理の流れについて、図3に基づいて説明する。
リアルタイムタスクの状態には、実行状態、実行可能状態および待機状態がある。
実行状態とは実行中を示す状態である。
実行可能状態とはCPUの割り当てを待っている状態であり、実行可能状態のタスクは、当該タスクより優先度が高い実行可能状態のタスクがない場合に実行される。
待機状態とはハードウェア101の割込み待ちなどの状態であり、待機状態のタスクは、当該タスクより優先度が高い実行可能状態のタスクがない場合であっても実行されない。
以下、切替え契機タスク421より高い優先度が設定された一般タスク420を「高優先度タスク」といい、切替え契機タスク421より低い優先度が設定された一般タスク420を「低優先度タスク」という。
少なくともいずれかの高優先度タスクの状態が実行可能状態である場合(YES)、S111に進む。
全ての高優先度タスクの状態が待機状態である場合(NO)、S120に進む。
CPUを割り当てられた高優先度タスクはCPUを用いて動作する。
所定の割り当て時間が経過した場合や動作した高優先度タスクが割り込み待ち(待機状態)になった場合、S110に戻る。
切替え契機タスク421の状態が待機状態である場合(NO)、S130に進む。
CPUを割り当てられた切替え契機タスク421はCPUを用いて動作を開始し、OS管理機構200のOS切替え部210を呼び出す。
S121の後、S122に進む。
動作OSを切り替える際、OS切替え部210は、動作しているOS(RTOS400)の状態情報を所定の記憶領域に保存し、前回保存した動作していないOS(事務処理OS300)の状態情報をCPUやチップセットのレジストリに設定する。OSの状態情報とは、CPUやチップセットのレジストリに設定されたデータである。OSの状態情報をCPUやチップセットのレジストリに設定することにより、前回動作していたときのOSの状態を復元することができる。
動作OSがRTOS400から事務処理OS300に切り替わると事務処理OS300が動作し、アプリ320が実行される。
S122の後、S140に進む。
割込みを通知されたOS切替え部210は、動作OSを事務処理OS300からRTOS400に切り替え、RTOS400の割込みハンドラ410を呼び出す。
RTOS400の割込みハンドラ410は、発生した割込みに応じて所定の割込み処理を実行する。
S140の後、S110に戻る。
全ての低優先度タスクの状態が待機状態である場合(NO)、S132に進む。
CPUを割り当てられた低優先度タスクはCPUを用いて動作する。
所定の割り当て時間が経過した場合や動作した低優先度タスクが割り込み待ち(待機状態)になった場合、S110に戻る。
CPUを割り当てられたアイドルタスク422はCPUを用いて動作を開始し、OS管理機構200のOS切替え部210を呼び出す。
S132の後、S133に進む。
動作OSが事務処理OS300に切り替わった後、前述したS140に進む。
切替え契機タスク421の状態変更方法の処理の流れについて、図4に基づいて説明する。
周期割込みまたは経過割込みが発生した場合、ハードウェア101から予約時間通知部230に割込みが通知される。
S210の後、S220に進む。
S220の後、S230に進む。
そして、予約時間通知部230は、算出したRTOS動作割合時間をハードウェア101のタイマデバイスに設定することにより、経過割込みを設定する。
例えば、周期時間が「10ミリ秒」であり、RTOS動作割合が「70%」である場合、RTOS動作割合時間は「7ミリ秒(=10ミリ秒×0.7)」である。
但し、RTOS動作割合時間を予約時間管理テーブル241に予め設定しておいても構わない。
予約時間通知部230に経過割込みが通知された場合、S240に進む。
そして、切替え契機タスク421が動作した場合(S121)、OS切替え部210が動作OSをRTOS400から事務処理OS300に切り替え(S122)、RTOS400の割込みが発生するまで事務処理OS300が動作する(S140)。
予約時間通知部230に周期割込みが通知された場合、S210に戻る。
リアルタイムタスクとリアルタイムタスクが動作する時間帯との関係について、図5に基づいて説明する。
つまり、RTOS動作割合時間において、実行可能状態の一般タスク420が有る場合、RTOS400が優先され、事務処理OS300は動作しない。
つまり、RTOS動作割合時間を除いた残り時間において、実行可能状態の高優先度タスクが無ければ、実行可能状態の低優先度タスクが有っても、事務処理OS300が優先して動作する。
実施の形態1における予約時間設定処理の流れについて、図6に基づいて説明する。
S310の後、S320に進む。
さらに、予約時間設定部240は、指定された周期時間およびRTOS動作割合に基づいてRTOS動作割合時間を算出し、算出したRTOS動作割合時間を予約時間管理テーブル241に設定してもよい。
S320の後、S330に進む。
S330の後、S340に進む。
S340により、予約時間設定処理は終了する。
図7に示すように、予約時間管理テーブル241に「切替え契機タスク優先度」を設定してもよい。
切替え契機タスク優先度は、切替え契機タスク421に設定する優先度を示す。
予約時間設定部240は、切替え契機タスク優先度が指定された場合、指定された切替え契機タスク優先度を予約時間管理テーブル241に設定し、指定された切替え契機タスク優先度を切替え契機タスク421に設定する。
これにより、切替え契機タスク421の優先度を必要に応じて変更することができる。
図8において、マルチOS計算機100は、CPU911を備えている。CPU911は、バス912を介してROM913、RAM914、通信ボード915、表示装置901、キーボード902、マウス903、ドライブ装置904、磁気ディスク装置920と接続され、これらのハードウェアデバイスを制御する。ドライブ装置904は、FD(Flexible・Disk・Drive)、CD(Compact Disc)、DVD(Digital・Versatile・Disc)などの記憶媒体を読み書きする装置である。
(1)切替え契機タスク421より優先度が高い一般タスク420(高優先度タスク)を優先して実行することができる。
(2)RTOS400が動作し続けて事務処理OS300が動作しなくなってしまう不具合を抑止することができる。
RTOS動作割合時間を調整することにより、事務処理OS300が動作しなくなってしまう不具合を抑止する形態について説明する。
以下、実施の形態1と異なる事項について主に説明する。説明を省略する事項は実施の形態1と同様である。
実施の形態2におけるマルチOS計算機100の機能構成について、図9に基づいて説明する。
今回の第1OS動作時間とは、今回の状態変更周期でOS動作時間調整部260により特定された第1OS動作時間のことである。また、今回の第1OS割当時間とは今回の状態変更周期で使用された第1OS割当時間のことであり、次回の第1OS割当時間とは次回の状態変更周期で使用する第1OS割当時間のことである。
但し、切替え契機タスク421の状態変更方法における周期割込み処理は、実施の形態1(図4参照)と異なる。
実施の形態2における周期割込み処理について、図10に基づいて説明する。
S410の後、S420に進む。
以下、S420で算出した時間を「RTOS実動時間」という。
S420の後、S421に進む。
OS動作時間調整部260は、RTOS実動時間とRTOS動作割合時間とを比較する。
RTOS実動時間がRTOS動作割合時間以下の時間である場合(YES)、S430に進む。
RTOS実動時間がRTOS動作割合時間より長い時間である場合(NO)、S422に進む。
S422の後、S423に進む。
OS動作時間調整部260は、予約時間管理テーブル241のRTOS動作割合から調整割合を差し引いた割合(設定割合)を算出する。但し、RTOS動作割合から所定の変更割合を差し引いた割合を設定割合として算出しても構わない。
OS動作時間調整部260は、算出した設定割合を予約時間管理テーブル241に新たなRTOS動作割合として設定する。
例えば、RTOS400の動作時間が「8ミリ秒」であり、RTOS動作割合時間が「7ミリ秒」である場合、差分時間は「1ミリ秒(=8ミリ秒−7ミリ秒)」である。
また、周期時間が「10ミリ秒」であり、RTOS動作割合が「70%」であり、差分時間が「1ミリ秒」である場合、調整割合は「10%(=1ミリ秒/10ミリ秒)」であり、設定割合は「60%(=70%−10%)」である。
RTOS動作割合を「70%」から「60%」に減らすことにより、RTOS動作割合時間を「7ミリ秒」から「6ミリ秒」に減らすことができる。
また、OS動作時間調整部260は、RTOS動作割合の初期値またはRTOS動作割合時間の初期値を予約時間管理テーブル241に記憶しておく。初期値とは、予約時間設定部240により予約時間管理テーブル241に設定された値のことである。
S423の後、S440に進む。
S430の後、S440に進む。
S440の後、S441に進む。
S441により、周期割込み処理は終了する。
RTOS動作割合時間を調整しても事務処理OS300を動作できない状況を検出する形態について説明する。
以下、実施の形態1および実施の形態2と異なる事項について主に説明する。説明を省略する事項は実施の形態1または実施の形態2と同様である。
但し、OS動作時間調整部260(超過回数特定部の一例)は、今回の第1OS動作時間(RTOS実動時間)が今回の第1OS割当時間(RTOS動作割合時間)を超えた超過回数(後述する周期オーバ数)を特定する。
OS動作時間調整部260は、超過回数が所定の優先度変更回数(後述する周期オーバ上限値)以上である場合、RTOS400に周期オーバ通知を出力する。
実施の形態3における予約時間管理テーブル241について、図11に基づいて説明する。
周期オーバ数は、RTOS実動時間がRTOS動作割合時間を超えた回数を示す。
周期オーバ上限値は、周期オーバ数と比較する閾値を示す。
実施の形態3における周期割込み処理について、図12に基づいて説明する。
以下、S424、S431およびS450〜S451について主に説明する。
S423の後、S424に進む。
S424の後、S450に進む。
周期オーバ数が周期オーバ上限値未満である場合(YES)、S440に進む。
周期オーバ数が周期オーバ上限値以上である場合(NO)、S451に進む。
周期オーバ通知を受けたRTOS400は、所定の周期オーバ処理を行う。例えば、RTOS400は、マルチOS計算機100を再起動する。
S430の後、S431に進む。
S431の後、S440に進む。
RTOS動作割合時間を調整しても事務処理OS300を動作できない場合に切替え契機タスク421の優先度を高くする形態について説明する。
以下、実施の形態1〜3と異なる事項について主に説明する。説明を省略する事項は実施の形態1〜3と同様である。
但し、OS動作時間調整部260(優先度変更部の一例)は、超過回数(周期オーバ数)が所定の優先度変更回数(周期オーバ上限値)以上である場合、切替え契機タスク421の優先度を上げる。
実施の形態4における予約時間管理テーブル241について、図13に基づいて説明する。
優先度変更値は、切替え契機タスク421の優先度を変更する大きさを示す。
実施の形態4における周期割込み処理について、図14に基づいて説明する。
さらに、実施の形態4における周期割込み処理ではS432を実行する。
以下、S452およびS432について主に説明する。
S452により、周期割込み処理は終了する。
S431の後、S432に進む。
S432の後、S440に進む。
これにより、RTOS400が動作し続けて事務処理OS300が動作しなくなってしまう不具合を実施の形態1〜3よりも抑止することができる。
Claims (8)
- 優先度が設定された複数のタスクを優先度順に実行する第1のOS(オペレーティングシステム)と、前記第1のOSと異なる第2のOSとを動作OSとして交互に動作させるマルチオペレーティングシステム計算機において、
前記第1のOSが動作OSとして動作しているときに前記複数のタスクのうち所定の優先度が設定された所定のタスクであって動作OSの切替え契機を特定するための切替え契機タスクとして用いられるタスクが実行された場合に、動作OSを前記第1のOSから前記第2のOSに切り替えるOS切替え部と、
所定の状態変更周期毎に前記状態変更周期の開始時から前記状態変更周期より短い所定の第1OS割当時間が経過した場合に、前記切替え契機タスクの状態を待機状態から実行可能状態に変更するタスク状態変更部とを備え、
前記OS切替え部は、実行可能状態になった前記切替え契機タスクが前記第1のOSにより実行された場合に、動作OSを前記第1のOSから前記第2のOSに切り替える
ことを特徴とするマルチオペレーティングシステム計算機。 - 前記切替え契機タスクは、高い優先度が設定される高優先度タスクの優先度よりも低い優先度であって低い優先度が設定される低優先度タスクよりも高い優先度が設定される所定の中優先度タスクである
ことを特徴とする請求項1記載のマルチオペレーティングシステム計算機。 - 前記タスク状態変更部は、前記状態変更周期の終了時に前記切替え契機タスクの状態を待機状態に変更する
ことを特徴とする請求項1または請求項2記載のマルチオペレーティングシステム計算機。 - 前記マルチオペレーティングシステム計算機は、さらに、
状態変更周期毎に前記第1のOSが動作OSとして動作した時間を第1OS動作時間として特定する動作時間特定部を備え、
前記タスク状態変更部は、今回の状態変更周期で前記動作時間特定部により特定された今回の第1OS動作時間が今回の状態変更周期で使用された今回の第1OS割当時間を超えた場合、次回の状態変更周期で使用する次回の第1OS割当時間に今回の第1OS割当時間より短い時間を設定する
ことを特徴とする請求項3記載のマルチオペレーティングシステム計算機。 - 前記タスク状態変更部は、今回の第1OS動作時間と今回の第1OS割当時間との差分の時間だけ今回の第1OS割当時間より短い時間を次回の第1OS割当時間に設定する
ことを特徴とする請求項4記載のマルチオペレーティングシステム計算機。 - 前記マルチオペレーティングシステム計算機は、さらに、
今回の第1OS動作時間が今回の第1OS割当時間を超えた超過回数を特定する超過回数特定部と、
前記超過回数特定部により特定された超過回数が所定の優先度変更回数以上である場合、前記切替え契機タスクの優先度を上げる優先度変更部とを備える
ことを特徴とする請求項5記載のマルチオペレーティングシステム計算機。 - 優先度が設定された複数のタスクを優先度順に実行する第1のOS(オペレーティングシステム)と、前記第1のOSと異なる第2のOSとを動作OSとして交互に動作させるコンピュータによって実行されるマルチオペレーティングシステム管理方法において、
タスク状態変更部が、所定の状態変更周期毎に前記状態変更周期の開始時から前記状態変更周期より短い所定の第1OS割当時間が経過した場合に、動作OSの切替え契機を特定するための切替え契機タスクの状態を待機状態から実行可能状態に変更し、
OS切替え部が、前記第1のOSが動作OSとして動作しているときに前記複数のタスクのうち所定の優先度が設定されて実行可能状態になった前記切替え契機タスクが前記第1のOSにより実行された場合に、動作OSを前記第1のOSから前記第2のOSに切り替えることを特徴とするマルチオペレーティングシステム管理方法。 - 優先度が設定された複数のタスクを優先度順に実行する第1のOS(オペレーティングシステム)と、前記第1のOSと異なる第2のOSとを動作OSとして交互に動作させるマルチオペレーティングシステム管理プログラムであって、
所定の状態変更周期毎に前記状態変更周期の開始時から前記状態変更周期より短い所定の第1OS割当時間が経過した場合に、動作OSの切替え契機を特定するための切替え契機タスクの状態を待機状態から実行可能状態に変更するタスク状態変更処理と、
前記第1のOSが動作OSとして動作しているときに前記複数のタスクのうち所定の優先度が設定されて実行可能状態になった前記切替え契機タスクが前記第1のOSにより実行された場合に、動作OSを前記第1のOSから前記第2のOSに切り替えるOS切替え処理と
をコンピュータに実行させるためのマルチオペレーティングシステム管理プログラム。
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