JPH1011301A - マルチタスク処理装置及びマルチタスク処理制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 処理すべきタスク数がマイクロプロセッサの
レジスタ群数よりも多い場合にもマイクロプロセッサ全
体のパフォーマンスを低下させない。 【解決手段】 コンテキストの退避／復帰処理を行なう
必要がある場合には、退避／復帰制御手段１２は、バス
１７とは別個に設けられた退避／復帰用バス１１、１
５、１６を介して、いずれかのレジスタ群２４-1〜２４
-Mに格納されているコンテキストをコンテキスト用記憶
手段１８に退避するとともに、コンテキスト用記憶手段
１８に格納されている処理すべきコンテキストを当該レ
ジスタ群に復帰させるので、通常のタスク処理をコンテ
キストの退避／復帰と並行して行なうことができ、退避
／復帰処理のオーバーヘッドを削減して、マルチタスク
処理装置１全体のパフォーマンスを向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マルチタスク処理
装置及びマルチタスク処理制御方法に係り、特にマルチ
タスキングにおいて、コンテキストスイッチング（Cont
ext switching ）を行なうマルチタスク処理装置及びマ
ルチタスク処理制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年のマイクロプロセッサにおいては、
複数のタスクを並列して処理するマルチタスキングが行
なわれている。このマルチタスキングを実現する方法と
して、複数種類の方法があるが、このような方法の中
で、最も簡単な方法としてコンテキストスイッチングが
知られている。

【０００３】従来のマイクロプロセッサは、レジスタフ
ァイル（レジスタ群）を１組しか持っていなかったた
め、タスク切換の際には、レジスタファイルの内容であ
るコンテキストを外部メモリであるコンテキスト用メモ
リ（例えば、メインメモリ上に設ける。）に退避し、次
にレジスタファイルの内容を退避したタスクの処理を行
なう場合には、コンテキスト用メモリから対応するコン
テキストをレジスタに復帰させていた。

【０００４】しかし、上記従来のマイクロプロセッサに
おいては、タスク切換が起こる度にコンテキスト用メモ
リに対するアクセスが必要となる。コンテキスト用メモ
リ空間の切換え、例えば、メインメモリ空間の切換えは
かなりの時間を要するため、マイクロプロセッサ全体と
してのパフォーマンスが低下してしまうという問題点が
あった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記問題点を解決すべ
く、複数のレジスタファイルを設け、コンテキスト用メ
モリ空間の切換頻度を低減することによりパフォーマン
スの向上を図る方法が提案されている。

【０００６】図１１に複数のレジスタファイルを有する
マイクロプロセッサの概要構成ブロック図を示す。マイ
クロプロセッサ１００は、それぞれ一のタスクのコンテ
キストを格納する複数のレジスタファイル１０１-1〜１
０１-nと、複数のレジスタファイル１０１-1〜１０１-n
にいずれのタスクに対応するコンテキストが格納されて
いるかを判別し、タスクの処理に用いるレジスタファイ
ルを選択するための制御信号を出力するレジスタファイ
ル選択回路１０５と、レジスタファイル１０１-1〜１０
１-nと演算回路１１０及び制御回路１１１とを接続する
内部バス（内部アドレスバス及び内部データバス）１０
６と、内部バス１０６及び外部データバス１０９を制御
するためのバス制御回路１０７と、を備えて構成されて
いる。

【０００７】さらに、マイクロプロセッサ１００には、
レジスタファイル１０１-1〜１０１-nに格納しきれない
コンテキストを退避するとともに、各種データを記憶す
るデータ／コンテキスト用メモリ１０８が外部データバ
ス１０９を介して接続されている。

【０００８】次に動作を説明する。１） 処理すべきタスク数Ｎがレジスタファイル数ｎ以
下の場合（Ｎ≦ｎ） この場合には、各タスクのコンテキストはいずれかのレ
ジスタファイルに格納されていることとなる。

【０００９】従って、タスク切換えが発生した場合に
は、レジスタファイル選択回路１０５は、切換え先のタ
スクに対応するレジスタファイルを複数のレジスタファ
イル１０１-1〜１０１-nのうちから判別し、対応するレ
ジスタファイル１０１-X（Ｘ＝１〜ｎ）のみをアクティ
ブにするための制御信号を出力する。

【００１０】これによりそれ以降は、当該アクティブに
されたレジスタファイル１０１-Xのみがアクセス可能と
なり、このレジスタファイル１０１-Xに格納されている
コンテキストに基づいて演算回路１１０及び制御回路１
１１は動作を行なうこととなる。

【００１１】従って、処理すべきタスク数Ｎがレジスタ
ファイル数ｎ以下の場合には、レジスタファイル１０１
-1〜１０１-nに格納しきれないコンテキストが発生する
ことがなく、各種データを記憶するデータ／コンテキス
ト用メモリ１０８に対して外部データバス１０９を介し
てアクセスする必要がないので、高速にタスク切換えを
行なうことができ、マイクロプロセッサ１０１全体のパ
フォーマンスを向上させることができるのである。２） 処理すべきタスク数Ｎがレジスタファイル数ｎよ
り多い場合（Ｎ＞ｎ） この場合には、Ｎ個のタスクのコンテキストのうち、ｎ
個のタスクに対応するコンテキストはいずれかのレジス
タファイルに格納されているとともに、（Ｎ−ｎ）個の
コンテキストはデータ／コンテキスト用メモリ１０８に
格納されていることとなる。

【００１２】従って、タスク切換えが発生した場合に
は、レジスタファイル選択回路１０５は、切換え先のタ
スクに対応するコンテキストがレジスタファイル１０１
-1〜１０１-nのいずれかに存在するか否かを判別し、い
ずれかのレジスタファイル１０１-1〜１０１-nに当該切
換え先のタスクに対応するコンテキストが存在する場合
には、対応するレジスタファイル１０１-X（Ｘ＝１〜
ｎ）のみをアクティブにするための制御信号を出力す
る。

【００１３】これによりそれ以降は、当該アクティブに
されたレジスタファイル１０１-Xのみがアクセス可能と
なり、このレジスタファイル１０１-Xに格納されている
コンテキストに基づいて演算回路１１０及び制御回路１
１１は動作を行なうこととなる。

【００１４】一方、いずれのレジスタファイル１０１-1
〜１０１-nにも当該切換え先のタスクに対応するコンテ
キストが存在しない場合には、レジスタファイル選択回
路１０５は、タスクの優先度等に基づいてデータ／コン
テキスト用メモリ１０８に退避すべきコンテキストが格
納されているレジスタファイル１０１-Y（Ｙ＝１〜ｎ）
を判別するとともに、バス制御回路１０７を制御するこ
とにより、当該レジスタファイル１０１-Yに格納されて
いるコンテキストを内部バス１０６及びデータバス１０
９を介してデータ／コンテキスト用メモリ１０８に退避
する。

【００１５】退避が終了すると、レジスタファイル選択
回路１０５は、再びバス制御回路１０７を制御すること
により復帰させるべきコンテキストをデータバス１０９
及び内部バス１０６を介してレジスタファイル１０１-Y
に格納する。そして、レジスタファイル選択回路１０５
は、コンテキストの復帰が完了すると、レジスタファイ
ル１０１-Yのみをアクティブにするための制御信号を出
力する。

【００１６】これによりそれ以降は、当該アクティブに
されたレジスタファイル１０１-Yのみがアクセス可能と
なり、このレジスタファイル１０１-Yに格納されている
コンテキストに基づいて演算回路１１０及び制御回路１
１１は動作を行なうこととなる。

【００１７】以上の説明のように、処理すべきタスク数
Ｎがレジスタファイル数ｎより多い場合には、全てのコ
ンテキストをレジスタファイルに格納することができ
ず、コンテキストの退避／復帰のための時間が必要とな
って、マイクロプロセッサ全体のパフォーマンスが低下
してしまうという問題点があった。

【００１８】そこで、本発明の目的は、処理すべきタス
ク数がマイクロプロセッサのレジスタファイル（レジス
タ群）数よりも多い場合にもマイクロプロセッサ全体の
パフォーマンスを低下させることがないマルチタスク処
理装置及びマルチタスク処理制御方法を提供することに
ある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
各々がコンテキストを格納するＭ個（Ｍ；２以上の整
数）のレジスタ群及びタスク処理を行なうべく前記Ｍ個
のレジスタ群に接続されたバスを有し、選択したいずれ
か一のレジスタ群に格納されている前記コンテキストに
基づいて、複数の前記タスク処理を順次行なうマルチタ
スク処理装置において、前記コンテキストを格納するコ
ンテキスト用記憶手段と、前記バスとは別個に設けら
れ、かつ、前記Ｍ個のレジスタ群と前記コンテキスト用
記憶手段との間に設けられて前記コンテキストの退避／
復帰を行なうための退避／復帰用バスと、前記退避／復
帰用バスを介して、前記コンテキストを前記コンテキス
ト用記憶手段に退避し、あるいは、前記コンテキスト用
記憶手段から前記コンテキストを前記レジスタ群に復帰
させるための制御を行なう退避／復帰制御手段と、を備
えて構成する。

【００２０】請求項１記載の発明によれば、マルチタス
ク処理装置は、コンテキストの退避／復帰処理を行なう
必要がない場合には、Ｍ個のレジスタ群のうち、処理す
べきタスクに対応するレジスタ群に格納されているデー
タをバスを介してやり取りしてタスクの処理を行なう。

【００２１】そして処理に用いるレジスタ群を切換える
ことにより、複数のタスク処理を順次行なうマルチタス
ク処理を行なう。一方、コンテキストの退避／復帰処理
を行なう必要がある場合、すなわち、Ｍ個のレジスタ群
に処理すべきタスクに対応するコンテキストが格納され
ていない場合には、退避／復帰制御手段は、バスとは別
個に設けられた退避／復帰用バスを介して、いずれかの
レジスタ群に格納されているコンテキストをコンテキス
ト用記憶手段に退避するとともに、コンテキスト用記憶
手段に格納されている処理すべきコンテキストを当該レ
ジスタ群に復帰させる。

【００２２】従って、通常のタスク処理を、バスを介し
てコンテキストの退避／復帰と並行して行なうことがで
きる。請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明にお
いて、前記退避／復帰制御手段は、現在実行中のタスク
処理と並行して前記現在実行中のタスク処理を除く各タ
スク処理の優先順位及び処理状態に基づいて次に退避可
能なタスク処理及び復帰すべきタスク処理の判別処理を
行なうように構成する。

【００２３】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の発明の作用に加えて、退避／復帰制御手段は、現在
実行中のタスク処理と並行して現在実行中のタスク処理
を除く各タスク処理の優先順位及び処理状態に基づいて
次に退避可能なタスク処理及び復帰すべきタスク処理の
判別処理を行なう。

【００２４】請求項３記載の発明は、請求項１又は請求
項２記載の発明において、並行して処理すべき全タスク
数をＬ（Ｌ；２以上の整数）とし、 Ｌ≦Ｍ の場合には、全タスク処理に対応するコンテキストを前
記Ｍ個のレジスタ群のうちのＬ個のレジスタ群に格納す
る。

【００２５】請求項３記載の発明によれば、請求項１又
は請求項２記載の発明の作用に加えて、並行して処理す
べき全タスク数をＬ（Ｌ；２以上の整数）とし、 Ｌ≦Ｍ の場合には、全タスク処理に対応するコンテキストをＭ
個のレジスタ群のうちのＬ個のレジスタ群に格納するの
で、タスク切換に伴うコンテキストの退避／復帰処理が
生じることがなく高速に処理を行なうことができる。

【００２６】請求項４記載の発明は、各々がコンテキス
トを格納するＭ個（Ｍ；２以上の整数）のレジスタ群及
びタスク処理を行なうべく前記Ｍ個のレジスタ群に接続
されたバスを有し、選択したいずれか一のレジスタ群に
格納されている前記コンテキストに基づいて、複数の前
記タスク処理を順次行なうマルチタスク処理装置のマル
チタスク処理制御方法において、現在実行中のタスク処
理と並行して前記現在実行中のタスク処理を除く各タス
ク処理の優先順位及び処理状態に基づいて次に退避可能
なタスク処理及び復帰すべきタスク処理を判別する判別
工程と、前記判別に基づいて、前記バスとは別個に設け
られ、かつ、前記Ｍ個のレジスタ群と前記コンテキスト
用記憶手段との間に設けられて前記コンテキストの退避
／復帰を行なうための退避／復帰用バスを介して、前記
退避可能なタスク処理に対応するコンテキストを前記コ
ンテキスト用記憶手段に退避し、あるいは、前記コンテ
キスト用記憶手段から前記コンテキストを前記レジスタ
群に復帰させるための制御を行なう退避／復帰制御工程
と、を備えて構成する。

【００２７】請求項４記載の発明によれば、判別工程
は、現在実行中のタスク処理と並行して現在実行中のタ
スク処理を除く各タスク処理の優先順位及び処理状態に
基づいて次に退避可能なタスク処理及び復帰すべきタス
ク処理を判別する。これにより退避／復帰工程は、判別
工程における判別に基づいて、バスとは別個に設けら
れ、かつ、Ｍ個のレジスタ群と前記コンテキスト用記憶
手段との間に設けられてコンテキストの退避／復帰を行
なうための退避／復帰用バスを介して、前記退避可能な
タスク処理に対応するコンテキストをコンテキスト用記
憶手段に退避し、あるいは、コンテキスト用記憶手段か
らコンテキストをレジスタ群に復帰させるための制御を
行なう。

【００２８】請求項５記載の発明は、請求項４記載のマ
ルチタスク処理制御方法において、並行して処理すべき
全タスク数をＬ（Ｌ；２以上の整数）とし、 Ｌ≦Ｍ の場合には、前記Ｍ個のレジスタ群のうちのＬ個のレジ
スタ群に全タスク処理に対応するコンテキストを格納す
る格納工程を備えて構成する。

【００２９】請求項５記載の発明によれば、請求項４記
載の発明の作用に加えて、格納工程は、 Ｌ≦Ｍ の場合には、Ｍ個のレジスタ群のうちのＬ個のレジスタ
群に全タスク処理に対応するコンテキストを格納する。

【００３０】

【発明の実施の形態】次に図面を参照して本発明の好適
な実施形態を説明する。図１にマルチタスク処理装置の
実施形態としてのマイクロプロセッサの概要構成ブロッ
ク図を示す。

【００３１】マイクロプロセッサ３０は、大別すると、
後述のＭ個のレジスタファイル（レジスタ群）２４-1〜
２４-Mを有し、退避／復帰処理を行なうレジスタ回路１
０と、レジスタファイル２４-1〜２４-Mの内容に基づい
て各種演算を行なう演算回路２６と、後述のレジスタフ
ァイル２４-1〜２４-Mと演算回路２６を接続する内部バ
ス（内部アドレスバス及び内部データバス）１７と、内
部バス１７及び後述の外部データバス１３を制御するた
めのバス制御回路２２と、を備えて構成されている。

【００３２】レジスタ回路１０は、内部バス１７とは別
個に設けられ、後述のレジスタファイル２４-1〜２４-M
と接続されている退避／復帰用内部バス１１と、演算回
路２６の処理状態に応じてコンテキストの退避／復帰を
制御すべくタスクの処理に用いるレジスタファイルを選
択するための制御信号ＳC を出力する退避／復帰制御回
路１２と、後述の退避／復帰用内部バス１１並びに退避
／復帰用データバス１５及び退避／復帰用アドレスバス
１６を制御するための退避／復帰用バス制御回路１４
と、それぞれ一のタスクのコンテキストを格納するＭ個
（Ｍ；２以上の整数）のレジスタファイル（レジスタ
群）２４-1〜２４-Mと、を備えて構成されている。

【００３３】バス制御回路２２には、各種データを記憶
する外部メモリとしてのデータ用メモリ２０が接続され
た外部データバス１３が接続されている。退避／復帰制
御回路１２は、複数のレジスタファイル２４-1〜２４-M
にいずれのタスクに対応するコンテキストが格納されて
いるかを判別するレジスタファイル選択回路１２Ａを備
えて構成されている。

【００３４】退避／復帰用バス制御回路１４には、退避
／復帰用データバス１５及び退避／復帰用アドレスバス
１６を介して、退避したコンテキストを格納するための
外部メモリとしてのコンテキスト用メモリ１８を備えて
構成されている。次に概要動作を説明する。１） 処理すべきタスク数Ｎがレジスタファイル数Ｍ以
下の場合（Ｎ≦Ｍ） この場合には、各タスクのコンテキストはいずれかのレ
ジスタファイル２４-1〜２４-Mに格納されることとな
る。

【００３５】従って、タスク切換えが発生した場合に
は、レジスタファイル選択回路１２Ａは、切換え先のタ
スクに対応するレジスタファイルを複数のレジスタファ
イル２４-1〜２４-Mのうちから判別し、対応するレジス
タファイル２４-X（Ｘ＝１〜Ｍ）のみをアクティブにす
るための制御信号ＳC を出力する。

【００３６】これによりそれ以降は、当該アクティブに
されたレジスタファイル２４-Xのみがアクセス可能とな
り、このレジスタファイル２４-Xに格納されているコン
テキストに基づいて演算回路２６は動作を行なうことと
なる。従って、処理すべきタスク数Ｎがレジスタファイ
ル数Ｍ以下の場合には、レジスタファイル２４-1〜２４
-Mに格納しきれないコンテキストが発生することはな
く、退避／復帰用データバス１５及び退避／復帰用アド
レスバス１６を介してコンテキスト用メモリ１８をアク
セスする必要がないので、高速にタスク切換えを行なう
ことができ、マイクロプロセッサ３全体のパフォーマン
スを向上させることができるのである。２） 処理すべきタスク数Ｎがレジスタファイル数Ｍよ
り多い場合（Ｎ＞Ｍ） この場合には、Ｎ個のタスクのコンテキストのうち、Ｍ
個のタスクに対応するコンテキストはいずれかのレジス
タファイル２４-1〜２４-Mに格納されているとともに、
（Ｎ−Ｍ）個のコンテキストはコンテキスト用メモリ１
８に格納されていることとなる。 ｉ） 退避／復帰処理を行なわない場合の制御 そこで、タスク切換えが発生した場合には、レジスタフ
ァイル選択回路１２Ａは、内部バス１７、バス制御回路
7、外部データバス１３及びデータ用メモリ２０を用い
て現在行なわれている演算回路２６のタスクの処理と並
行して、切換え先のタスクに対応するコンテキストがレ
ジスタファイル２４-1〜２４-Mのいずれかに存在するか
否かを判別する。

【００３７】このレジスタファイル選択回路１２Ａの判
別に基づいて退避／復帰制御回路１２は、いずれかのレ
ジスタファイル２４-1〜２４-Mに当該切換え先のタスク
に対応するコンテキストが存在する場合には、対応する
レジスタファイル２４-X（Ｘ＝１〜Ｍ）のみをアクティ
ブにするための制御信号ＳC を出力する。

【００３８】これによりそれ以降は、当該アクティブに
されたレジスタファイル２４-Xのみがアクセス可能とな
り、このレジスタファイル２４-Xに格納されているコン
テキストに基づいて演算回路２６はタスクの処理を行な
うこととなる。 ｉｉ） 退避／復帰処理を行なう場合の制御 一方、いずれのレジスタファイル２４-1〜２４-Mにも当
該切換え先のタスクに対応するコンテキストが存在しな
い場合には、レジスタファイル選択回路１２Ａは、タス
クの優先度等に基づいてコンテキスト用メモリ１８に退
避すべきコンテキストが格納されているレジスタファイ
ル２４-Y（Ｙ＝１〜Ｍ）を判別する。

【００３９】これにより退避／復帰制御回路１２は、制
御信号ＳC により退避／復帰用バス制御回路１４を制御
することにより、当該レジスタファイル２４-Yに格納さ
れているコンテキストを退避／復帰用内部バス１１並び
に退避／復帰用データバス１５及び退避／復帰用アドレ
スバス１６を介してコンテキスト用メモリ１８に退避す
る。

【００４０】レジスタファイル２４-Yに格納されている
コンテキストのコンテキスト用メモリ１８への退避が終
了すると、退避／復帰制御回路１２は、再び制御信号Ｓ
C により退避／復帰用バス制御回路１４を制御すること
により、レジスタファイル２４-Yに復帰させるべきコン
テキストを退避／復帰用データバス１５及び退避／復帰
用アドレスバス１６並びに退避／復帰用内部バス１１を
介してレジスタファイル２４-Yに格納する。

【００４１】そして、退避／復帰制御回路１２は、コン
テキストのレジスタファイル２４-Yへの復帰が完了する
と、レジスタファイル２４-Yをアクティブにするための
制御信号ＳC を出力する。これによりそれ以降は、当該
アクティブにされたレジスタファイル２４-Yをアクセス
することが可能となり、このレジスタファイル２４-Yに
格納されているコンテキストに基づいて演算回路２６は
対応するタスクの処理を行なうこととなる。

【００４２】以上の退避／復帰処理は、内部バス１７、
バス制御回路7、外部データバス１３及びデータ用メモ
リ２０を用いて現在行なわれている演算回路２６のタス
クの処理と並行して行なうことができるので、現在実行
中のタスクの処理を中断する必要がなく、レジスタファ
イルの切換時間のオーバーヘッドを削減することが可能
となる。従って、マイクロプロセッサ全体のパフォーマ
ンスを向上させることができる。

【００４３】以上の説明のように、処理すべきタスク数
Ｎがレジスタファイル数Ｍより多い場合にも、見掛け
上、全てのコンテキストをレジスタファイルに格納した
場合と同等の処理を行なうことができ、復帰／退避処理
のために現在実行中のタスクの処理が影響を受けないよ
うに余裕を見込んだ数のレジスタファイルを用意してお
けばよいので、レジスタ切換に伴うオーバーヘッドを削
減するために最低限必要なレジスタファイル数は少なく
てすむので、簡易な構成を達成できるにもかかわらずマ
イクロプロセッサ全体のパフォーマンスを向上できる。

【００４４】次に図２乃至図１０を参照してより具体的
な動作を説明する。以下においては、説明の簡略化のた
め、レジスタファイル数Ｍ＝２の場合について説明す
る。この場合において、処理すべきタスクは、図２に示
すように、第１タスクＴ1、第２タスクＴ2 、第３タス
クＴ3 、第４タスクＴ4 の４個あり、タスクの優先度
は、数字が小さいほど優先度が高く、第１タスクＴ1 の
優先度＝１（最も優先度が高い）、第２タスクＴ2 の優
先度＝２、第３タスクＴ3 の優先度＝３、第４タスクの
優先度＝４（最も優先度が低い）であるとする。さら
に、タスクの状態としては、図２に示すように、タスク
を実行中である実行状態（図中、「ＲＵＮ」と示
す。）、直ちにタスクの実行に移行できる実行可能状態
（図中、「ＲＥＡＤＹ」と示す。）、キー入力待ち等の
待機状態（図中、「ＷＡＩＴ」と示す。）の３状態があ
るものとする。また、これらのタスクの状態に関する情
報（例えば、図２参照）は、退避／復帰制御回路１２が
保有している。

【００４５】また、図２乃至図１０においては、図示の
簡略化のため、第１タスクＴ1 をタスクＴ1 、第２タス
クＴ2 をタスクＴ2 、第３タスクＴ3 をタスクＴ3 、第
４タスクＴ4 をタスクＴ4 と表している。また、図４乃
至図１０においては、図示の簡略化のため、バス制御回
路２２及び退避／復帰用バス制御回路１４は図示を省略
している。

【００４６】初期状態においては、図２及び図４（ａ）
に示すように、第１タスクＴ1 は実行状態（＝「ＲＵ
Ｎ」）、第２タスクＴ2 、第３タスクＴ3 及び第４タス
クＴ4は実行可能状態（＝「ＲＥＡＤＹ」）にあるもの
とする。この段階では、演算回路２６は、第１レジスタ
ファイル２４-1に格納されている第１タスクＴ1 のコン
テキストに基づいて第１タスクＴ1 の処理を行なってい
る。この第１タスクＴ1 の処理の結果については、内部
バス１７、バス制御回路２２及び外部データバス１３を
介してデータ用メモリ２０に格納される。

【００４７】そして、第２レジスタファイル２４-2に
は、優先度＝２の第２タスクＴ2 のコンテキストが格納
されている。さらにコンテキスト用メモリ１８には、優
先度＝３のタスク、すなわち、第３タスクＴ3 のコンテ
キスト及び現時点において優先度の最も低い第４タスク
Ｔ4のコンテキストが格納されている。

【００４８】そして、第１タスクＴ1 の処理の途中でキ
ーボードを介したデータ入力待ち状態等が発生すると、
図５（ａ）に示すように、第１タスクＴ1 は待機状態
（＝「ＷＡＩＴ」）となり、演算回路２６は、第２レジ
スタファイル２４-2に格納されている第２タスクＴ2 の
コンテキストを用いて、第２タスクＴ2 を実行状態（＝
「ＲＵＮ」）とする。

【００４９】この第２タスクＴ2 の実行と並行して、退
避／復帰制御回路１２のレジスタファイル選択回路１２
Ａは、図５（ａ）に示した各タスクの優先度及び状態に
基づいて判別を行ない、待機状態（＝「ＷＡＩＴ」）に
ある第１レジスタファイル２４-1に格納されている第１
タスクＴ1 のコンテキストをコンテキスト用メモリ１８
に退避すべき旨の判別を行なう。

【００５０】このレジスタファイル選択回路１２Ａの判
別に基づいて、図３のフローチャートに示すように、退
避／復帰制御回路１２は、退避／復帰用バス制御回路１
４を制御信号ＳC により制御して、第１レジスタファイ
ル２４-1から退避／復帰用内部バス１１並びに退避／復
帰用データバス１５及び退避／復帰用アドレスバス１６
を介して、コンテキスト用メモリ１８に第１タスクＴ1
のコンテキストを退避する（ステップＳ１）。

【００５１】図６に第１タスクＴ1 のコンテキストをコ
ンテキスト用メモリ１８に退避後の状態を示す。そし
て、この第１タスクＴ1 のコンテキストの退避処理と並
行して演算回路２６は、第２レジスタファイル２４-2に
格納されている第２タスクＴ2 のコンテキストに基づい
て第２タスクＴ2 の処理を行なうこととなる（ステップ
Ｓ３）。

【００５２】さらに退避／復帰制御回路１２は、コンテ
キスト用メモリ１８にコンテキストが格納されているタ
スクのうち、実行可能状態（＝「ＲＥＡＤＹ」）にあ
り、かつ、最も優先度の高いタスクのコンテキスト（図
５（ａ）参照）、すなわち、この場合においては第３タ
スクＴ3 のコンテキストを退避／復帰用バス制御回路１
４を制御信号ＳC により制御し、退避／復帰用内部バス
１１並びに退避／復帰用データバス１５及び退避／復帰
用アドレスバス１６を介して第１レジスタファイル２４
-1に復帰する（ステップＳ２）。

【００５３】図７に第３タスクＴ3 のコンテキストを第
１レジスタファイル２４-1に復帰後の状態を示す。そし
て、第２タスクＴ2 の処理の途中でキーボードを介した
データ入力待ち状態等が発生すると、図８（ａ）に示す
ように、第２タスクＴ2 は待機状態（＝「ＷＡＩＴ」）
となり、演算回路２６は、第１レジスタファイル２４-1
に格納されている第３タスクＴ3 のコンテキストを用
いて、第３タスクＴ3 を実行状態（＝「ＲＵＮ」）とす
る。

【００５４】この第３タスクＴ3 の実行と並行して、退
避／復帰制御回路１２のレジスタファイル選択回路１２
Ａは、図８（ａ）に示した各タスクの優先度及び状態に
基づいて判別を行ない、待機状態（＝「ＷＡＩＴ」）に
ある第２レジスタファイル２４-2 に格納されている第
２タスクＴ2 のコンテキストをコンテキスト用メモリ１
８に退避すべき旨の判別を行なう。

【００５５】このレジスタファイル選択回路１２Ａの判
別に基づいて、図３のフローチャートに示した処理と同
様に、退避／復帰制御回路１２は、退避／復帰用バス制
御回路１４を制御信号ＳC により制御して、第２レジス
タファイル２４-2 から退避／復帰用内部バス１１並び
に退避／復帰用データバス１５及び退避／復帰用アドレ
スバス１６を介して、コンテキスト用メモリ１８に第２
タスクＴ2 のコンテキストを退避する（図３のステップ
Ｓ１に相当）。

【００５６】図９に第２タスクＴ2 のコンテキストをコ
ンテキスト用メモリ１８に退避後の状態を示す。そし
て、この第２タスクＴ2 のコンテキストの退避処理と並
行して演算回路２６は、第１レジスタファイル２４-1に
格納されている第３タスクＴ3 のコンテキストに基づい
て第３タスクＴ3 の処理を行なうこととなる（図３のス
テップＳ３相当）。

【００５７】さらに退避／復帰制御回路１２は、図１０
に示すように、コンテキスト用メモリ１８にコンテキス
トが格納されているタスクのうち、実行可能状態（＝
「ＲＥＡＤＹ」）にあり、かつ、最も優先度の高いタス
クのコンテキスト（図８（ａ）参照）、すなわち、この
場合においては第４タスクＴ4 のコンテキストを退避／
復帰用内部バス１１並びに退避／復帰用データバス１５
及び退避／復帰用アドレスバス１６を介して第１レジス
タファイル２４-1に復帰する（図３のステップＳ２相
当）。

【００５８】そして、以下、同様にしてコンテキストの
退避／復帰及びレジスタ切換えを行なってマルチタスク
処理を実行する。以上の説明のように、本実施形態によ
れば、演算回路２６におけるタスクの実行を中断するこ
となく、すなわち、演算回路２６におけるタスクの実行
と並行してコンテキストの退避／復帰処理を行なうこと
ができ、レジスタファイル切換に伴う退避／復帰処理の
ためのオーバーヘッドを削減し、マイクロプロセッサ全
体のパフォーマンスを向上させることができるのであ
る。

【００５９】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、マルチタ
スク処理装置は、コンテキストの退避／復帰処理を行な
う必要がある場合、すなわち、Ｍ個のレジスタ群に処理
すべきタスクに対応するコンテキストが格納されていな
い場合には、退避／復帰制御手段は、バスとは別個に設
けられた退避／復帰用バスを介して、いずれかのレジス
タ群に格納されているコンテキストをコンテキスト用記
憶手段に退避するとともに、コンテキスト用記憶手段に
格納されている処理すべきコンテキストを当該レジスタ
群に復帰させるので、通常のタスク処理をコンテキスト
の退避／復帰と並行して行なうことができ、退避／復帰
処理のオーバーヘッドを削減して、マルチタスク処理装
置全体のパフォーマンスを向上できる。

【００６０】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の発明の効果に加えて、退避／復帰制御手段は、現在
実行中のタスク処理と並行して現在実行中のタスク処理
を除く各タスク処理の優先順位及び処理状態に基づいて
次に退避可能なタスク処理及び復帰すべきタスク処理の
判別処理を行なうので、次に実行すべきタスク処理に対
応するコンテキストは、いずれかのレジスタ群に格納さ
れていることとなり、直ちにレジスタ群の切換を行な
え、切換のオーバーヘッドをより低減することが可能と
なる。

【００６１】請求項３記載の発明によれば、請求項１又
は請求項２記載の発明の効果に加えて、並行して処理す
べき全タスク数をＬ（Ｌ；２以上の整数）とし、 Ｌ≦Ｍ の場合には、全タスク処理に対応するコンテキストをＭ
個のレジスタ群のうちのＬ個のレジスタ群に格納するの
で、タスク切換に伴うコンテキストの退避／復帰処理が
生じることがなく高速に処理を行なうことができ、マル
チタスク処理装置のパフォーマンスを低下させることが
ない。

【００６２】請求項４記載の発明によれば、判別工程
は、現在実行中のタスク処理と並行して現在実行中のタ
スク処理を除く各タスク処理の優先順位及び処理状態に
基づいて次に退避可能なタスク処理及び復帰すべきタス
ク処理を判別し、退避／復帰工程は、判別工程における
判別に基づいて、バスとは別個に設けられてコンテキス
トの退避／復帰を行なうための退避／復帰用バスを介し
て、退避可能なタスク処理に対応するコンテキストをコ
ンテキスト用記憶手段に退避し、あるいは、コンテキス
ト用記憶手段からコンテキストをレジスタ群に復帰させ
るための制御を行なうので、通常のタスク処理はバスを
介して行ない、退避／復帰処理は並行して退避／復帰用
バスを介して行なうことにより退避／復帰処理のオーバ
ーヘッドを削減して、マルチタスク処理全体のパフォー
マンスを向上できる。

【００６３】請求項５記載の発明によれば、請求項４記
載の発明の作用に加えて、格納工程は、 Ｌ≦Ｍ の場合には、Ｍ個のレジスタ群のうちのＬ個のレジスタ
群に全タスク処理に対応するコンテキストを格納するの
で、タスク切換に伴うコンテキストの退避／復帰処理が
生じることがなく高速に処理を行なうことができ、マル
チタスク処理におけるパフォーマンスを低下させること
がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態のマルチタスク処理装置の概要構成ブ
ロック図である。

【図２】タスク処理の優先度及び状態の例を説明する図
である。

【図３】実施形態の動作処理フローチャートである。

【図４】実施形態の動作説明図（その１）である。

【図５】実施形態の動作説明図（その２）である。

【図６】実施形態の動作説明図（その３）である。

【図７】実施形態の動作説明図（その４）である。

【図８】実施形態の動作説明図（その５）である。

【図９】実施形態の動作説明図（その６）である。

【図１０】実施形態の動作説明図（その７）である。

【図１１】従来のマルチタスク処理装置の概要構成ブロ
ック図である。

【符号の説明】

１０ レジスタ回路 １１ 退避／復帰用内部バス １２ 退避／復帰制御回路 １２Ａ レジスタファイル選択回路 １３ 外部データバス １４ 退避／復帰用バス制御回路 １５ 退避／復帰用データバス １６ 退避／復帰用アドレスバス １７ 内部バス １８ コンテキスト用メモリ ２０ データ用メモリ ２２ バス制御回路 ２４-1〜２４-M レジスタファイル（レジスタ群） ２６ 演算回路 ３０ マイクロプロセッサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塩見 彰睦 静岡県浜松市半田町3776 医大宿舎Ｋ− 544 (72)発明者 仲野 巧 愛知県宝飯郡音羽町長沢八王子49 (72)発明者 板橋 光義 静岡県裾野市御宿1500 矢崎総業株式会社 内 (72)発明者 記録 真史 静岡県裾野市御宿1500 矢崎総業株式会社 内 (72)発明者 山瀬 孝文 静岡県裾野市御宿1500 矢崎総業株式会社 内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各々がコンテキストを格納するＭ個
   （Ｍ；２以上の整数）のレジスタ群及びタスク処理を行
   なうべく前記Ｍ個のレジスタ群に接続されたバスを有
   し、選択したいずれか一のレジスタ群に格納されている
   前記コンテキストに基づいて、複数の前記タスク処理を
   順次行なうマルチタスク処理装置において、 前記コンテキストを格納するコンテキスト用記憶手段
   と、 前記バスとは別個に設けられ、かつ、前記Ｍ個のレジス
   タ群と前記コンテキスト用記憶手段との間に設けられて
   前記コンテキストの退避／復帰を行なうための退避／復
   帰用バスと、 前記退避／復帰用バスを介して、前記コンテキストを前
   記コンテキスト用記憶手段に退避し、あるいは、前記コ
   ンテキスト用記憶手段から前記コンテキストを前記レジ
   スタ群に復帰させるための制御を行なう退避／復帰制御
   手段と、 を備えたことを特徴とするマルチタスク処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のマルチタスク処理装置に
   おいて、 前記退避／復帰制御手段は、現在実行中のタスク処理と
   並行して前記現在実行中のタスク処理を除く各タスク処
   理の優先順位及び処理状態に基づいて次に退避可能なタ
   スク処理及び復帰すべきタスク処理の判別処理を行なう
   ことを特徴とするマルチタスク処理装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２記載のマルチタス
   ク処理装置において、 並行して処理すべき全タスク数をＬ（Ｌ；２以上の整
   数）とし、 Ｌ≦Ｍ の場合には、全タスク処理に対応するコンテキストを前
   記Ｍ個のレジスタ群のうちのＬ個のレジスタ群に格納す
   ることを特徴とするマルチタスク処理装置。
4. 【請求項４】 各々がコンテキストを格納するＭ個
   （Ｍ；２以上の整数）のレジスタ群及びタスク処理を行
   なうべく前記Ｍ個のレジスタ群に接続されたバスを有
   し、選択したいずれか一のレジスタ群に格納されている
   前記コンテキストに基づいて、複数の前記タスク処理を
   順次行なうマルチタスク処理装置のマルチタスク処理制
   御方法において、 現在実行中のタスク処理と並行して前記現在実行中のタ
   スク処理を除く各タスク処理の優先順位及び処理状態に
   基づいて次に退避可能なタスク処理及び復帰すべきタス
   ク処理を判別する判別工程と、 前記判別に基づいて、前記バスとは別個に設けられ、か
   つ、前記Ｍ個のレジスタ群と前記コンテキスト用記憶手
   段との間に設けられて前記コンテキストの退避／復帰を
   行なうための退避／復帰用バスを介して、前記退避可能
   なタスク処理に対応するコンテキストを前記コンテキス
   ト用記憶手段に退避し、あるいは、前記コンテキスト用
   記憶手段から前記コンテキストを前記レジスタ群に復帰
   させるための制御を行なう退避／復帰制御工程と、 を備えたことを特徴とするマルチタスク処理制御方法。
5. 【請求項５】 請求項４記載のマルチタスク処理制御方
   法において、 並行して処理すべき全タスク数をＬ（Ｌ；２以上の整
   数）とし、 Ｌ≦Ｍ の場合には、前記Ｍ個のレジスタ群のうちのＬ個のレジ
   スタ群に全タスク処理に対応するコンテキストを格納す
   る格納工程を備えたことを特徴とするマルチタスク処理
   制御方法。