JPS60114940A - マルチ・タスク制御用デバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く技術分野〉 本発明は、マイクロコンピュータのシステム管理プログ
ラムに有効なマルチ・タスク制御用機能を内蔵したコン
ピュータ周辺デバイスに関するものである。

〈従来技術〉 マイクロコンピュータ・システムにおいて、１つのＣＰ
Ｕによって複数のタスクを同時に処理させるには、プロ
グラムが複雑で大容量になりやすく、またタスクの切換
えを行なうプログラムの設計も難しくなる。そこで、コ
ンピュータ・システムのＯ８（オペレーティング−シス
テム）によるマルチ−タスク制御が必要となる。

従来、このＯ８はマスタＣＰＵが管理するメモリ空間上
におかれているため、タスクの切換えをマスタＣＰＵ自
身が行なっていた。従って、マイクロコンピュータのよ
うな小さいメモリ空間しか持たないシステムでは、ユー
ザー・プログラムをおくためのメモリ空間にも制約を与
えた。また、実行させるタスクを決定するための優先度
の比較演算をマスタＣＰＵが行なわねばならす、タスク
切換えのためのオーバーヘッドが大きかった。

〈発明の目的〉 本発明は、タスクの優先度の比較はマスタＣＰＵとは別
に実行されるため、マスタＣＰＵのユーザー・プログラ
ムの処理速度を向上させることが可能であり、またマス
タＣＰＵが実行しているタス夕を切換える手段として割
込み信号を用いているため、多（の汎用マイクロコンピ
ュータに適用できる、有用なマルチ・タスク制御用デバ
イスを提供するものである。

〈実施例〉 以下図面に従って本発明の一実施例を説明する。

第１区目はマイクロコンピュータ拳システムとしての構
成例を示す図である。素子（又は装置）１は、本発明に
係るマルチ・タスク制御を実現するための独立したマル
チｅタスク・サポート・プロセッサとして構成されたも
のであり、他の周辺デバイスと同様、入出力素子の形態
で供給される。

以下本デバイスをマルチ拳タスク制御用素子と呼ぶ。マ
スタＣＰＵ２　、プログラム・メモリ（ＲＯＭ）３、デ
ータ・メモリ（ＲＡＭ）４及び他のＩｌｏ等の周辺入出
力素子５は、周知のマイクロコンピュータ・システムと
して具備されるものであり、マルチ・タスク制御用素子
１とともにバス６を介して相互に接続される。プログラ
ムのメモリ３は、マルチ・タスク制御用素子１の初期化
プログラムと複数のタスクをそれぞれ独立してプログラ
ムしている。

マルチ・タスク制御用素子１は、マスタＣＰ　Ｕ２によ
り実行されるこれら複数のタスクの管理をマスタＣＰＵ
２以外で行なう独立機能素子であり、タスクのスケジュ
ーリング機能（優先度順又は時分割による実行タスクの
切換え）、タスク間の同期・通信機能（各タスク間でデ
ータの送受信を行ない、タスクの実行中断、実行再開を
決定）、メモリ管理機能（各タスクの使用メモリ領域の
重複使用の禁止）、時計機能（内蔵タイマによる時刻の
セット）等を有している。つまり、このマルチ−タスク
制御用素子１は、マルチΦタスクの制御機能をコンピュ
ータ・システムのＯ８自身のもつ機能とせず、その機能
を有する周辺デバイスとした点に特色がある。

第２図はマルチ・タスク制御用素子１の内部構成例を示
すブロック図である。

マルチ拳タスク制御用素子１はマスタＣＰＵ２からアク
セス可能なレジスタ群を備えている。

コマンド・パラメータｅレジスタＣＰＩＯは、マスクＣ
ＰＵ２からコマンド実行時に入力するパラメータや、実
行後に出力するパラメータを保持する。コマンド／ステ
ータス・レジスタＣＮ５Ｔは書込み時にはコマンド書込
み用として、読出し時には実行したコマンドの実行情報
を格納するためのレジスタとして機能する。新スタック
拳ポインターレジスタＳＰＮは、タスク切換え情報とし
てこれから新らたに実行状態となるタスクのスタック−
ポインタの値を出力するためのレジスタである。また、
旧スタック・ポインタ・レジスタＳＰＢは、タスク切換
え情報として今まで実行状部にあったタスクのスタック
・ポインタの値を入力するためのレジスタである。

マスク割込み制御レジスタＭＩＣは本素子１における、
マスタＣＰＵ２に対する割込み発生を制御するためのレ
ジスタで、割込みベクタ・レジスタＭＩＶは割込みベク
タ値を書込む。データーレジスタＰＩＤ、Ｐ２Ｄ、Ｐ３
Ｄはボート１．ボート２およびボート３のデータ入出力
のためのレジスタである。ボート１とボート２はデータ
人出方方向をプログラムによってビット単位で設定でき
る８ビツト入出力ポートであり、ボート３は１ビツトの
入力ポートである。ボート３はプログラムによってイベ
ント久方（ボート３への大刀信号の遷移により停止状態
のタスクをレディー状態に移す）にセットすることが可
能である。

以上のレジスタ群はマスタＣＰＵ２からアクセスされて
、本素子１とマスタＣＰＵ２との間で情報を相互に交換
するために用いられる。データ・バスーインターフェイ
スＤＢＩ、バス・タイミング発生・制御回路ＢＴＧＣ，
割込み制御回路Ｉ　ＮＴＣは、マスタＣＰＵ２とのイン
ターフェイス回路として備えられたものである。

タスク制御ブロックＴＣＢ（１〜８）はタスクの状態を
保存するためのメモリ領域である。ここでは８つまでの
タスクを取扱うことが可能である。

各ブロックは第３図に示されるように、タスク・　ゝス
テータス０．タスク優先度■、先にレディーＱに接続さ
れているタスクの番号■、後にレディーＱに接続されて
いるタスクの番号■、タスクが占有しているワーク・メ
モリの先頭アドレス■、そのサイズ■、使用しているメ
イル・ボックス番号Ｑ、そしてタスク実行中断時のスタ
ック・ポインタ値■を格納する領域を有している。

メイル・ボックスＭＢＸはタスク間でデータの授受を行
なうよう設けられたバッファ・メモリ領域である。

メモリ・マツプＭＥＭＭＡＰはワーク・メモリを管理す
るためのメモリ領域であり、例えば第４図のように３２
バイトから構成される。メモリ・マツプＭＥＭＭＡＰ　
により６４にバイト単位のワーク−メモリを管理するこ
とが可能である。ワーク・メモリを使用していないとき
その領域に対応するビットは“０”で、占有中であると
きはそのビットが“１″にセットされる。

タイマＴＭは時分割処理（同一優先度のタスクを一定時
間毎に実行させる処理）等のために、素子１内に割込み
信号を発生させるためので、システ、ムクロック領域Ｓ
ＣＡは同時にタイマＴＭの出力により計数される時２分
２秒等の時刻データを格納するメモリ領域である。

内部演算制御回路Ｃ０ＮＴは論理演算ユニット（ＡＬＵ
）、本素子１のプログラムを格納するＲ　ＯＭ　、一時
記憶用のＲＡＭ　、および各種制御のためのフラグ用レ
ジスタ等を有してなる。

マスタＣＰＵ２からマスチ・タスク制御用素子１へのア
クセスは、実行中のタスクから発行されるコマンドによ
って行なわれ、マルチ・タスク制御用素子１からマスタ
ＣＰＵ２へのア外セスは、マルチ・タスク制御用素子１
の割込み信号発生に基ついて行なわれる。第５図はコマ
ンドの種類と入力パラメータおよび出力パラメータを示
す図である。

基本的動作としては次のとおりである。なお、タスク制
御ブロックＴＣＢには各タスクの状態が既に保存されて
いるものとする。

マルチ・タスク制御用素子１は、実行可能状聾のタスク
から優先度の一番高いタスクを選び出し、登録されたそ
のタスクのスタック・ポインタの値を新スタック・ポイ
ンタ・レジスタＳＰＮに準備する。スタック・ポインタ
の値を準備した後、マルチ・タスク制御用素子１はマス
タＣＰＵ２に対し割込みを発生する。マスクＣＰＵ２は
割込み処理ルーチンを実行し、マルチ・タスク制御用素
子１にセットされ、ているスタック・ポインタの値を自
分のスタックのポインタにロードし、予じめ書込まれて
いたレジスタの初期値をスタックからポツプしてレジス
タを書換える。そしてマスタＣＰＵ２の管理下において
指定されたタスクを実行する。

実行中のタスクからコマンド入力があるか、またはタイ
マＴＭあるいはポート３への入力による割込みかあるま
で、マルチ・タスク制御用素子１は待ち状態となる。こ
こで例えばコマンド入力があれば、マルチ・タスク制御
用素子１はそのコマンドを解析しコマンド処理を行なう
。そして、このコマンドかタスク切換え機能を含むもの
であれば、次に切換えるべきタスクのスタック・ポイン
タの値を新スタック・ポインタ・レジスタＳＰＮにセッ
トし、マスタＣＰＵ２に対し割込みを発生する。この割
込みによってマスタＣＰＵ２は現在実行中のタスクの実
行を停止し、次に実行すべきタスクのスタック・ポイン
タの値をマルチΦタスク制御用素子１から読出す。

以下フローチャートを参照してさらに詳しく説明する。

第６図はマルチ・タスク制御用素子１のメインルーチン
の動作を説明するフローチャート、第７図〜第２１図は
各コマンドＯ〜１４による処理ルーチンの動作を説明す
るフローチャート、第２２図はタスク切換えルーチンの
動作を説明するフローチャート、第２３図はポート３へ
のイベント入力による割込み処理ルーチンの動作を説明
するフローチャート、第２４図はタイマＴＭによる割込
み処理ルーチンの動作を説明するフローチャートである
。

第６図において、−、ｔＸテムに電源が投入されると、
本マルチ・タスク制御用素子１はリセット動作を行ない
内部の各機能素子を初期化する（ステップ■）。そして
、マスタＣＰＵ２からコマンドがコマント／ステータス
・レジスタＣＮ５Ｔに書込まれるのを待つ（ステップ■
）。コマンドか書込マれると、各コマンド拳コードに対
応したコマンド処理を行なう（ステップ■）。

コマンド０（コマンド名：ＩＮＩＴ、１７図７０−チャ
ート）は、マルチ・タスク制御用素子ｌの初期化を行な
うためのコマンドであり、マルチ・タスク制御用素子１
がマスタＣＰＵ２に対して割込みを発生するときにマス
クＣＰＵ２へ出方するベクタ値、マルチ−タスク制御用
素子１が管理するワーク・メモリ領域の先頭アドレスと
その大きさ、及びマスクの優先度を各タスクに対して登
録するためのコマンドである。

このコマンドが実行されると、入力データのエラーを調
査しくステップ■）、もし入力データに誤りがあれば、
エラーコードをコマンド／ステータスΦレジスタＣＮ５
Ｔにセットする（ステップ■）。

入力データに誤りがなければ、コマンド・パラメータ・
レジスタＣＰＩＯに送られたデータから割込みベクタ値
を割込みベクタレジスタＭ　Ｉ　Ｖに書込み（ステップ
■）、またワーク・メモリ領域の先頭アドレスとその大
きさのデータをもとにしてメモリ・マツプＭＥＭＭＡＰ
を初期化する（ステップ■）。そして、書込まれたタス
クの優先度をもとにして各タスク制御ブロックＴＣＢを
作成する（ステップ■）。そして、優先度の高い順に並
べてレディーＱを構成する（ステップ■）。このとき、
タスク制御ブロックＴＣＢ内の■、■によって順序っけ
を行なう。生成後は正常終了コードをコマンド／ステー
タス・レジスタＣＮ５Ｔ＋Ｃセツトしくステップ＠））
、内部演算制御回路Ｃ０ＮＴのＴＳＫＣＨＧ　フラグを
リセットして（ステップ＠）、第６図のメインルーチン
に戻る。

エラーコードをコマンド／ステータス・レジスタＣＮ５
Ｔにセットした場合も同様にＴＳＫＣＨＧフラグをリセ
ットしてメインルーチンに戻る。

コマンド１（コマンド名：ＴｓＴＲ，第８図）０−−チ
ャート）は、初期化したマルチ轡りスク制御用素子１を
実行状態に移すためのコマンドであこのコマンド１ては
、コマンド０の処理か実行済かどうかのチェックを行な
い（ステップ＠）、実行済の場合のみ、レディーＱの先
頭に接続されているタスク（一番優先度の高いタスク）
を実行状態に移すためＴＳＫＣＨＧフラグ（内部演算制
御回路Ｃ０ＮＴの制御フラグ）をセットして（ステップ
■）、第６図のメインルーチンに戻る。実行済でない場
合は、コマンド／ステータス・レジスタＣＮ５Ｔにエラ
ーコードをセットしくステップｏ）、メインルーチンに
戻る。

以上のコマンド０．１およびマルチ−タスク制御用素子
１への書込み情報は、例えば第１図のプログラム・メモ
リ３の初期化プログラムに予じめ格納され、タスク内容
に応じてプログラム変更が可能であり、マルチ・タスク
制御用素子１はこれにより種々に初期化設定することが
できる。

コマンド２（コマンド名：ｒＣＲＴ、第９図タイムチャ
ート）は初期設定の後、任意にタスクを生成するための
コマンドであり、入力データとして生成するタスクの番
号およびその優先度か本素子１のコマンド・パラメータ
・レジスタＣＰＩＯに書込まれる。

このコマンド２か実行されると、入力データにエラーが
ないかの検査を行ない（ステップ０）、エラーがあれば
コマンド／ステータス・レジスタＣＮ５Ｔにエラーコー
ドを書込む（ステップ［相］）、エラーがなければ、入
力データで指定されたタスクのタスク制御ブロックＴＣ
Ｂを生成する（ステップＯ）。

タスク制御ブロックＴＣＢ中のタスク拳ステータス■（
第３図参照）には次の４つのフラグが含まれる。

ＲＵＮフラグはタスクが実行状態にあることを示す。

ＲＥＡＤＹフラグはタスクがレディー状態にあってレデ
ィーＱに接続されていることを示す。

ＰＥＮＤＷフラグはメツセージ受信待ち状態にあること
を示す。

５ＵＳＰＥＮＤフラグはタスクが停止状態にあることを
示す。

上記タスク制御ブロック］’　ＣＢの生成時（ステップ
Ｏ）、同１寺にその中のＲＥＡＤＹフラグをセットする
。

そして、タスクの優先度が高い順にレディーＱに再接続
する（ステップ［相］）。次にコマンド／ステータス・
レジスタＣＮ５Ｔに正常終了コードをセットしくステッ
プ［相］）、実行状聾のタスクとレディーＱの先頭に接
続されているタスクの優先度を比較させるためのＴＳＫ
ＣＨＧ　フラグをセットして（ステップ［相］）、第６
図のメインルーチンに戻る。

コマンド３（コマンド名：ＴＤＥＬ　、１１０図タイム
チャート）は不要のタスクを消去するためのコマンドで
、消去するタスクの番号を入力データとして実行する。

入力データにエラーがないかの検査（ステップ■）にお
いて、エラーがあればコマンド／ステータス・レジスタ
ＣＮ５Ｔにエラーコードがセットされ（ステップ［相］
）、第６図のメインルーチンに戻る。

エラーかなけれは、消去するタスクか占有していたワー
ク・メモリを解放するため、このタスクのタスク制御ブ
ロックＴＣＢ中にある占有メモリ先頭アドレス■および
占有メモリーサイズ■を読出し、このデータに基づいて
メモリマツプＭ　Ｅ　ＭＭＡＰ上で対応した領域を１１
０１１クリアする（ステップ［相］）。ついでこのタス
クがレディー状態にあれば、消去するタスクのタスク制
御ブロックＴＣＢをレディーＱから切離しくステップ［
相］）、このタスク制御ブロックＴＣＢのすべてをクリ
アする（ステップ［相］）。終われば、コマンド／ステ
ータス・レジスタＣＮ５Ｔに正常終了コードをセットし
て（ステップ［相］）、メインルーチ／に戻る。

コマンド４（コマンド名：　ＴＲ５Ｍ、第１１図フロー
チャート）は、入力データで指定されたタスク番号を持
つ待期または停止中のタスクをレディー状態（再起動可
能状態）にするためのコマンドである。タスク番号を入
力データとして実行する。

コマンド４が実行されると、まず入力データにエラーが
ないかの検査か行なわれ（ステップ０）、エラーかあれ
ばコマンド／ステータス・レジスタＣＮ５Ｔにエラーコ
ードを設定して（ステップ［相］）、メインルーチンに
戻る。

エラーがなければ、指定されたタスクのＰＥＮＤＷフラ
グまたは５ＵＳＰＥＮＤフラグをリセットするとともに
ＲＥＡＤＹフラグをセットし、かっこのタスク制御ブロ
ックＴＣＢをタスクの優先度の高い順序テレディーＱに
接続する（ステップ［相］）。そして正常終了コードを
コマンド／ステータス・レジスタＣＮ５Ｔにセットしく
ステップ［相］）、実行状態のタスクとレディーＱの先
頭に接続されているタスクの優先度を比較するためＴＳ
ＫＣＨＧフラグをセットしくステップ［相］）メインル
ーチンに戻る。

コマンド５（コマンド名：ＴｓＰＤ、！ｆ１２図フロー
チャート）は、入力データで指定されたタスク番号を持
つ実行状態あるいはレディー状態にあるタスクを停止状
態にするためのコマンドである。

このコマンド５が実行されると、入力／−夕のエラーを
検査し、エラーがあればコマンド／ステータス・レジス
タＣＮ５Ｔにエラーコードを設定してメインルーチンに
戻る（ステップ［相］、［相］）。

エラーがなければ、まず、入力データによって、停止状
態になるタスクをポート３からの入力信号（外部イベン
ト）によりレディー状態にする（再起動）という指定が
されているかどうかのチェックを行なう（ステップ［相
］）。外部イベントの指定がなければステップ＠の処理
ヘスキップする。指定がある場合は、他のタスクが既に
外部イベントを使用しているかどうかの検査を行ない（
ステップ［相］）、使用されていれば、コマンド／ステ
ータス・レジスタＣＮ５Ｔにエラーコードをセットして
（ステップ［相］）メインルーチンに戻る。使用されて
いなければ、ポート３の入力信号の遷移による内部割込
みをイネーブルにする（ステップ［相］）。

すなわち、本コマンド５の入力データ設定により外部イ
ベント起動の指定が可能である。

そして、スキップした場合を含めて次に、そのタスク制
御ブロックＴＣＢ中のＲＵＮフラグ（指定したタスクが
実行状態にある場合）またはＲＥＡＤＹフラグ（レディ
ー状態にある場合）をリセットし、５ＵＳＰＥＮＤ　フ
ラグをセットする（ステップ０）。終われば、コマンド
／ステータス・レジスタＣＮ５Ｔに正常終了コードをセ
ットする（ステップ［相］）。そして指定されたタスク
がレディー状態にある場合を考慮して、このタスクをレ
ディーＱから切離し、レディーＱに接続されているタス
ク制御ブロックＴＣＢを再度優先度順にならび換え（ス
テップ［相］）、実行状態のタスクとレディーＱの先頭
に接続されているタスクの優先度を比較するためのＴＳ
ＫＣＨＧフラグをセットして（ステップ［相］）、メイ
ンルーチンに戻る。

コマンド６（コマンド名：ＴＰＲＩ　、第１３図タイム
チャート）は、入力データで指定された番υのタスクの
優先度を変更するコマンドである。

入力データにエラーがあるかの検査（ステップＯ）にお
いて、エラーがある場合はコマンド／ステータス・レジ
スタＣＮ５Ｔにエラーコードをセットして（ステップ＠
）メインルーチンに戻る。

エラーかない場合、指定されたタスクのタスク管理ブロ
ックＴＣＢ内の優先度■（第３図参照）を入力データの
変更優先度の値に書換える（ステップ＠）。次に、レデ
ィーＱに接続されているタスク管理ブロックＴＣＢを優
先度順にならひ換え（ステップｏ＞、コマンド／ステー
タ・レジスタＣＮ５Ｔに正常終了コードをセットする（
ステップ＠）。そして、実行状態のタスクとレディーＱ
の先頭に接続されているタスクの優先度を比較するため
にＴＳＫＣＨＧフラグをセットして（ステ・ノブ＠）、
メインルーチンに戻る。

コマンド７（コマンド名：ＴＳＬ　Ｉ　、第１４図フロ
ーチャート）は、入力データで指定された優先度を持つ
タスク群のマスタＣＰＵ占有時間を制限するためのコマ
ンドである。すなわち、このコマンドは同一優先度のタ
スクの時分割処理を指定する。時分割処理は、指定した
優先度より高い優先度を持つレディー状態のタスクが存
在（２ない場合に限り有効である。より高い優先度を持
つレディー状態のタスクが存在すれは、そのタスクが実
行され時分割処理は無効となるが、高い優先度のタスク
がなくなれば有効となる。

このコマンド７が実行されると、まず、入力データのエ
ラーか検査される（ステップ０）。エラーか検出された
場合は、コマンド／ステータス・レジスタＣＮ５Ｔにエ
ラーコードがセットされ（ステップ＠）、メインルーチ
ンに戻る。

エラーか検出されなければ、入力データか時分割処理を
キャンセルする指定であるのかどうかを判定する（ステ
ップ＠）。キャンセルの場合は、内部演算制御回路Ｃ０
ＮＴ内にある時分割制御用レジスタ５ＬＩＣＮＴおよび
５ＬＩＰＲＩを“０”クリアする（ステップ［相］、■
）。入力データか新たに時分割処理の設定を指定する場
合は、その入力データからタスクのＣ’ＰＵ占有時間を
制御用レジスタＳ　Ｌ　Ｉ　ＣＮＴに設定しくステップ
・）、時分割処理を行なうタスクの優先度をもう一つの
制御用レジスタ５ＬＩＰＲＩ　に設定する（ステップ・
）。そして最後にコマンド／ステータス・レジスタＣＮ
５Ｔに正常終了コードをセットして（ステップ０）メイ
ンルーチンに戻る。

コマンド８（コマンド名：Ｃ３ＥＴ、２１５図フローチ
ャート）は、マル千〇タスク制御用素子１内に設けられ
た時計に時刻を設定するためのコマンドである。マスタ
ＣＰＵ２から本素子１内のコマンド・パラメータ・レジ
スタＣＰ　Ｉ　Ｏに、入力データとして時２分２秒デー
タを書込みコマンドを実行する。

入力データのエラーが検査されて（ステップ［相］）、
エラーが検出された場合はコマンド／ステータス・レジ
スタＣＮ５Ｔにエラーコードかセットされて（ステップ
［相］）、メインルーチンに戻る。

エラーがなければ、システム・クロック領域ＳＣＡに時
２分２秒のデータが移される（ステップ■）。そしてコ
マンド／ステータス・レジスタＣＮ５Ｔに正常終了コー
ドをセットして（ステップ［相］）メインルーチンに戻
る。この時計は後述するタイマ割込みルーチンにより刻
々計時される。

コマンド９（コマンド名：　ＣＧＥＮＴ、第１６図フロ
ーチャート）は、上記の時計から現在の時刻を読出すた
めのコマンドである。

このコマンド９が実行されると、システム・クロック領
域ＳＣＡから時９分２秒のデータが、マスタＣＰＵ２か
らアクセス可能なコマンド番パラメータ・レジスタＣＰ
ＩＯに移される。移した後はコマンド／ステータス・レ
ジスタＣＮ５Ｔに正常終了コードをセットして（ステッ
プ［相］）メインルーチンに戻る。

コマンド１０（コマンド名：ＭＡＬ’Ｃ，第１７図フロ
ーチャート）は、マルチｅタスク制御用素子１が管理し
ているワーク・メモリ領域の中から、コマンドを実行し
たタスクに対して要求されたサイズのワーク・メモリの
使用を許可するコマンドでアル。コマンドΦパラメータ
・レジスタＣＰＩＯに要求するワーク・メモリ数（１０
０Ｈ単位）を書込みコマンドを実行する。

コマンド１０が実行されると、入力データのエラー検出
が行なわれる（ステップ［相］）。エラーが検出されれ
ば、コマンド／ステータス・レジスタＣＮ５Ｔにエラー
コードをセットして（ステップ・）メインルーチンに戻
る。

エラーが検出されなければ、メモリマツプＭＥＭＭＡＰ
を調査し、要求されたワーク・メモリが空いているかど
うかのチェックを行なう（ステップ［相］）。空き領域
がなければコマンド／ステータス・レジスタＣＮ５Ｔに
メモリ占有不可コードをセットして（ステップ［相］）
、メインルーチンに戻る。

空き領域が見つかれば、コマンドを実行したタスクが要
求したサイズだけメモリ・マツプＭＥＭＭＡＰ上の対応
したビットに“１”をセットする（ステップ［相］）。

そして、コマンドを実行したタスクのタスク制御ブロッ
クＴＣＢ内の占有メモリ先頭アドレスＯおよび占有メモ
リｅサイズ■の領域（第３図参照）にそれぞれの値を設
定しくステップ［相］）、次にコマンド−パラメータ・
レジスタＣＰＩＯに占有メモリ・先頭アドレスを書込む
。書込まれば、コマンド／ステータス響レジスタＣＮ５
Ｔｒこ正常終了コードをセットしくステップ［相］）メ
インルーチンに戻る。

コマンド１１（コマンド名：ＭＲＥＬ　、第１８図フロ
ーチャート）は、占有していたワーク・メモリ領域を開
放するためのコマンドテアル。

コマンド１１を実行したタスクがワーク・メモリを占有
していなければ（ステップ［相］）、コマンド／ステー
タス・レジスタＣＮＳ、Ｔにエラーコードをセットして
（ステップ［相］）メインルーチンに戻る。

既にワーク・メモリが占有されていれば、コマンドを実
行したタスクのタスク制御ブロックＴＣＢ内に登録され
ている占有メモリ先頭アドレス［Ｆ］および占有メモリ
・サイズ■の領域の値を参照し、メモリマツプＭＥＭＭ
ＡＰ上の対応したビットを“Ｏ”にリセットする（ステ
ップ■）。そして、タスク制御ブロックＴＣＢ内の占有
メモリ先頭アドレス０及び占有メモリーサイズ■の領域
をクリアする（ステップ＠）。最後にコマンド／ステー
タス・レジスタＣＮ５Ｔに正常終了コードをセットして
（ステック＠）、メインルーチンに戻る。

上述のようにタスクからメモリを要求する場合には、マ
ルチ・タスク制御用素子１に対してコマンド１０（メモ
リ占有コマンド、ＭＡＬＣ）を実行する。また、タスク
が使用していたメモリが不要になり解放したい場合には
、コマンド１１（メモリ解放コマンド、ＭＲＥＬ）を実
行する。

このようにマルチ・タスク制御用素子１は、これらコマ
ンド１０．１１によって、予じめ登録された６４にバイ
トまでのワーク用メモリ領域を１００Ｈバイト単位で使
用中か否かを判断し、タスクから要求されたサイズの空
き領域を探し出して、タスクに割付ける機能を有する。

この機能は、限られたメモリ空間を複数のタスクで有効
に利用するのに効果を発揮し、またお互いのタスク間で
同一メモリ領域を重複して使用することを防止するのに
役立つ。なお、マルチ・タスク制御用素子１へのワーク
・メモリ領域の設定は、マルチ・タスク制御用素子１の
初期設定時（コマンドＱの実行時）に行なわれる。

コマンド１２（コマンド名：　ＰＯ５Ｔ　、第１９図フ
ローチャート）は、本マルチ・タスク制御用素子１内に
設けられたメイルボックスＭＢＸと呼ばれるメモリ領域
に、データを送るためのコマンドである。メイルボック
スＭＢＸはこのコマンド１２を実行したタスクと別タス
ク（次に説明するコマンド１３実行）とのメツセージ中
継点となる。

５個のメイルボックスＭＢＸ　Ｉ〜ＭＢＸ５中の１個を
指定できる。コマンド・パラメータ愉レジスタＣＰＩＯ
に使用するメイルボックスＭＢＸの番号、および指定し
たメイル・ボックスＭＢＸへ送るデータを書込み、コマ
ンドを実行する。

コマンド１２が実行されると、入力データのエラーを検
査しくステップ＠）、エラーが検出されればコマンド／
ステータス・レジスタＣＮ５Ｔにエラーコードをセット
して（ステップ＠）メインルーチンに戻る。

エラーが検出されなければ、送信データを指定された番
号のメイル・ボックスＭＢＸに書込む（ステップ＠）。

そして次：３既にコマ７ンド１３が実行され、コマンド
１２の実行によってデータか指定のメイル・ボックスＭ
ＢＸに送られてくるのを待っているタスクがあるかどう
かを調査する（ステップ［有］）。これはすべてのタス
クのタスク制御ブロックＴＣＢ内のタスク・ステータ■
中のＰＥＮＤＷフラグおよびメイルボックス番号０とを
参照して行なわれる。しかし送信待ちのタスクがない場
合はステップ［相］ヘスキップする。送信待ちのタスク
がある場合（本実施例では１個のみを計している）は、
送信待ちのタスクのタスク制御ブロックＴＣＢ内のＰＥ
ＮＤＷフラグをリセット。

またＲＥＡＤＹフラグをセラ）し、レディーＱを優先度
順に接続しなおす（ステップ［相］）。

そして送信待ちのタスクがある場合、ない場合共に、コ
マンド／ステータス・レジスタＣＮ５Ｔに正常終了コー
ドをセット（ステップ［相］）、さらにＴＳＫＣＨＧ　
フラグをセットして（ステップＯ）メインルーチンに戻
る。

コマンド１３（コマンド名：　ＰＥＮＤ　、第２０図フ
ローチャート）は別タスクより、指定したメイル番ボッ
クスＭＢＸを介してデータを受け取るコマンドである。

コマンド・パラメータ・レジスタＣＰＩＯにデータを受
け取るメイル・ボックスＭＢＸの番号を書込みコマンド
を実行する。コマンド１３が実行されると、まず入力デ
ータのエラー検査が行なわれ（ステップ［相］）、エラ
ーがあればコマンド／ステータス嗜レジスタＣＮ５Ｔに
エラーコードをセットして（ステップ［相］）、メイン
ルーチンに戻る。

エラーが検出されなければ、指定したメイル・ボックス
ＭＢＸにデータが既に書込まれているかどうかチェック
する（ステップ［相］）。もし書込まれていなければ、
ＲＵＮフラグをリセッｌ−、ＰＥＮＤＷフラグをセット
しくステップ［相］）、またＴＳＫＣＨＧフラグをセッ
トする（ステップ０）。そして次に、コマンド／ステー
タス・レジスタＣＮ５Ｔにデータ未着コードをセントし
くステップ・）、メインルーチンに戻る。既にデータか
書込まれていれば、コマンド・パラメータ・レジスタＣ
ＰＩＯに指定したメイル書ボックスＭＢＸに書込まれて
いるデータを転送しくステップ［相］）、コマンド／ス
テータス・レジスタＣＮ５Ｔに正常終了コードをセラし
て（ステップ［相］）、メインルーチンに戻る。

コマンド１４（コマンド名：　ＰＭＯＤ　、第２１図フ
ローチャート）は、ポート１とポート２のデータ入出力
方向を設定するコマンドである。コマンド中パラメータ
・レジスタＣＰＩＯにポート１とポート２との入出力方
向を指定するためのコードを設定してコマンドを実行す
る。

コマンドｅパラメータｅレジスタＣＰＩＯに設定された
コードに基つきポート１とポート２の入出力方向を指定
しくステップ［相］）、コマンド／ステータス・レジス
タＣＮ５Ｔに正常終了コードをセットして（ステップＯ
）、メインルーチンに戻る。

タスクから発行された上記任意のコマンドθ〜１４の処
理ルーチンを実行し、第６図のメインルーチンに戻ると
、まずコマンド／ステータス争レジスタＣＮ５Ｔにエラ
ーコードがセットされているかどうかの判定を行なう（
ステップ［相］）。エラーコードがセットされていれば
ステップ■ヘスキップし、もしエラーコードがセットさ
れていなけれは、次にＴＳＫＣＨＧフラグかセットさイ
１ているかどうか判定する（ステップ［相］）。ＴＳＫ
ＣＨＧ　フラグか“０”であれはステップ［相］ヘスキ
ソプし、“１″であればタスク切換えルーチンを実行す
る（ステップ［相］、タスク切換えルーチンは第２２図
のフローチャートに詳しく述べられる）。ステップ［相
］またはステップ［相］からスキップして、あるいはタ
スク切換えルーチン（ステップ［相］）か実行されてメ
インルーチンに戻ると、次のコマンド受は入れ準備を行
ない（ステップ［相］）、ＴＳＫＣＨＧフラグをリセッ
トする（ステップ［相］）。そして、ステップ■に戻り
、次のコマンド受は入れ待ち状態となる。

上記したようにコマンド処理ルーチンでＴＳＫＣＨＧフ
ラグがセット（“１”）されれば、タスク切換えルーチ
ンを実行する。第２２図のフローチャートにおいて、タ
スク切換えルーチンに入ると、まずコマンド１（初期設
定終了および実行開始）の実行時かどうかのチェックを
行なう（ステップ［相］）。

コマンド１の実行時てあればステップ［相］ヘスキップ
し、以降の処理により、先にコマンドＯ（初期設定）で
登録したタスクの中から、レディー状態にありかつ優先
度の最も高いタスクを実行させるべくマスタＣＰＵ２に
割込み信号を発生する。まず、レディーＱの先頭に接続
されているタスクのタスク制御ブロックＴＣＢをレディ
ーＱから切離しくステップ■）、このタスク制御ブロッ
クＴＣＢ内のタスク・スタックΦポインタ■（第３図参
照）の値を新スタック・ポインタ・レジスタＳＰＨに書
込む（ステップ［相］）。そして、タスク制御ブロック
ＴＣＢ内のタスク・ステータス■にＲＵＮフラグをセッ
トして（ステップ［相］）、マスタＣＰＵ２に対して割
込み信号ＩＮＴを発生する（ステップ＠））。

マスタＣＰＵ２は、この割込み信号ＩＮＴに基づくマス
タＣＰＵ２側のタスク切換え割込みルーチンにより新し
いタスクのスタック・ポインタの値を読込み、割込みル
ーチンのリターンと同時に、マスタＣＰＵ２の管理下に
おいてそのタスクを実行する。

コマンド１の実行待以外では、タスクが実行状態かとう
か検査される（ステップ［相］）。実行状態でなイノは
コマンド５（タスクの停止）の実行時に限られる。実行
状１１（ＲＵＮ状態）のタスク自身かコマンド５を実行
すると、コマンド処理ルーチンてＲＵ　Ｎフラグかセッ
トされ、サスペンド状態（５ｔＪＳＰＥＮＤフラグセツ
ト）となっている。この場合、ステップ［相］ヘスキッ
プし、旧スタック・ポインターレジスタＳＰＨのデータ
を、今まで実行状態にあったタスクのタスク制御ブロッ
クＴＣＢ内のタスク・スタック・ポインタ■領域に書込
み、保存する。この後、ステップ＠〜［相］の処理を通
して別のタスクを実行するため、マルチ・タスクｉ１ｔ
制御用素子１からマスタＣＰＵ２に割込み信号を発生す
る。

タスクが実行状態（ＲＵＮ状態）であれば、時分割処理
のタイム・アップ時間かどうか検査される（ステップ［
相］）。時分割処理指定のタスクがタイムアツプした時
にはステップ［相］ヘスキップする。

このスキップルーチンは後に説明する第２３図フローチ
ャートのタイム割込み処理中でしか通らない。

タイム・アップ時でなければ、各タスクのタスク制御ブ
ロックＴＣＢ内を調査してレディーＱに接続されている
タスクがあるかどうかの検査を行なう（ステップ［相］
）。なければ、すなわち、現在実行状態のタスク以外に
実行待ち（レディー）状態のタスクかなければ、第６図
のメインルーチンに戻る。レディーＱに接続されている
タスクかあれば、次に、実行状態のタスクの優先度とレ
ディーＱの先頭に接続されているタスクの優先度とを比
較する（ステップ■）。実行状態のタスクの優先度の方
が高ければ、同じく第６図のメインルーチンに戻る。ス
テップ［相］、［相］でメインルーチンに戻れば、割込
み信号ＩＮＴか発生されず、現在実行中のタスクがその
まま実行を続行することとなる。

レディーＱの先頭に接続されているタスクの優先度の方
が高ければ、実行中のタスクのタスク制御ブロックＴＣ
ＢをレディーＱに接続するとともに、ＲＵ　Ｎフラグを
リセットする（ステップ［相］）。

そして、旧スタック・ポインタ・レジスタＳ　Ｉ）　Ｂ
のデータをタスク・制御ブロックＴＣＢのタスク・スタ
ック・ポインタの領域に保存しくステップ［相］）、以
降のステップ■〜［相］の処理を通して割込みを発生さ
せる。なお、ステップ＠〜［相］において、新しく実行
状態となる別のタスクは、前述したようにレディーＱの
先頭に接続されているタスクで、コマンド実行等により
最も優先度か高（なったタスクである。割込み信号ＩＮ
Ｔを発生した後は第６図のメインルーチンに戻り、次の
コマンド受は入れ準備を行なう（第６図ステップ［相］
）。

第２３図、第２４図は第６図のメインルーチンに対する
割込み処理ルーチンのフローチャ・−トである。

第２３図はポート３への入力による割込み処理で、コマ
ンド５（タスクの停止、第１２図フローチャート）によ
って停止状態にあるタスクを外部イベント起動するもの
である。

ポート３に入力されている信号の遷移によってこのルー
チンか起動される。このルーチンでは、コマンド５で外
部イベント起動を設定しているタスクのタスク制御ブロ
ックＴＣＢを優先度順でレディーＱに接続しくステップ
［相］）、そのタスク制御ブロックＴＣＢ内の５ＵＳＰ
ＥＮＤフラグをリセット、ＲＥＡＤＹフラグをセットす
る（ステップ［相］）。すなわち、これによって停止状
態のタスクが再起動可能状態となるわけで、これか終れ
ば割込み処理ルーチンからリターンする。

第２４図はタイマによる割込み処理で、第２図のタイマ
ＴＭからの信号を内部割込み信号として、これが一定時
間単位で発生するとタイマ割込み処理ルーチンに入る。

タイマＴＭから内部割込み信号が発生すると、まず、シ
ステム・クロック領域ＳＣＡに登録されている時計の値
（時２分２秒のデータ）を進める（ステップ［相］）。

次にコマンド７（タスクの時分割処理の設定、第７図フ
ローチャート）で設定されたレジスタ５ＬＩＰＲＩ　に
登録されている優先度と、現在実行状態のタスクの優先
度とを比較する（ステップ［相］）。時分割処理は指定
した優先度より高いレディー状態のタスクか存在しない
場合に限り有効である。より高い優先度を持つレディー
状ａのタスクが存在すれは、そのタスクが実行され時分
割処理は無効となるが、高い優先度のタスクがなくなれ
ば有効となる。上記ステップ［相］の比較は、レジスタ
５ＬＩＰＲＩ　に登録されている優先度のタスクが実行
中であるかどうか検査することと同等であり、時分割処
理指定タスクが実行状態にない場合は直ちに割込み処理
ルーチンからリターンする。

レジスタ５ＬＩＰＲＩ　に登録されている優先度と現在
実行状態のタスクの優先度と一致、つまり、現在実行状
態のタスクが時分割処理指定のタスクであれば、レジス
タ５ＬＩＣＮＴで登録されている時間が経過したかどう
かの判定を行なう（ステップ［相］）。経過していなけ
れば、この割込み処理ルーチンからリターンする。すな
わち、マルチ・タスク制御用素子１はメインルーチンに
Ｊ１次のコマンド受は入れ待ち状態となり、マスタＣＰ
Ｕ２は時分割処理指定の現在実行状態にあるタスクを続
けて実行する。

登録された時間が経過したときは、実行状態のタスクの
タスク制御ブロックＴＣＢをレディーＱの末尾に接続す
るとともに、ＲＵＮフラグをリセット、ＲＥＡＤＹフラ
グをセットしくステップＯ）。

第２２図のタスク切換えルーチンをコールする（ステッ
プ［相］）。

第２２図フローチャートにおいて、時分割処理指定のタ
スクがタイム・アンプした場合は、ステップ［相］から
ステップ［相］へスキップする。そしてステップ［相］
〜Ｏの処理を行なう。これらによって、今まで実行状態
にあったタスクのタスク−スタック・ポインタ■領域に
旧スタック・ポインタ・レジスタＳＰＢのデータを保存
する（ステップ［相］）とともに、時分割処理に指定さ
れた同じ優先度を持つタスクのタスク制御ブロックＴＣ
ＢをレディーＱから切離しくステップ＠）、このタスク
制御ブロックＴＣＢ内のタスク・スタック・ポインタ■
領域のデータを新スタック・ポインタ・レジスりＳＰＮ
に書込む（ステップ［相］）。そして最後にタスク・ス
テータス■にＲＵＮフラグをセットする（ステップ［相
］）。こうしたタスク切換えルーチンを行なったのち割
込みからリターンする。

マスクＣＰＵ２では上述したマルチ・タスク制御用素子
１の動作により１時分割処理に指定した別のタスクを実
行することとなる。

上述のように本実施例のマルチ・タスク制御用素子１は
同時に最大８個までのタスクをサポートすることができ
る。８個を越えるタスクをサポートさせるには、必要に
応じてコマンド２（タスクの生成）、コマンド３（タス
クの消去）によりタスクを生成、／ｙ４去し、タスクの
入れ換えを行なえばよい。そして、マルチ嗜タスク制御
用素子１により各タスクは優先度順にマスクＣＰＵ２の
占有権を割当てられる。また、コマンド７（タスクの時
分割処理の設定）により、同一優先度の複数のタスクを
時分割方式でスケジューリングすることも可能である。

なお、各タスクの優先度はタスク生成時に設定されるか
、コマンド６（タスクの優先度変更）によりマスタＣＰ
Ｕ２のプログラム実行中にも変更可能である。

時分割処理の開始時、タスクの実行順序はコマンドＯ（
初期設定）またはコマンド２（タスクの生成）により生
成したタスクの順序に従う。タスク実行中でコマンド７
（タスクの時分割処理の設定）を実行すれば、実行した
タスクの優先度と時分割指定優先度とが等しい場合には
、実行した時点から時分割処理が有効となる。

コマンド１２（メツセージの送信）、コマンド１３（メ
ツセージの受信）により、マルチ・タスク制御用素子１
のメイル・ボックスＭＢＸを利用してタスク間のデータ
（メツセージ）の受授か行なえる。

コマンド１２を実行した際、実行したタスクよりも高い
優先度を持つタスクが既にコマンド１３を実行して待期
状態にあれば、タスク切換えにより持切していたタスク
が実行を開始する。低い優先＆をもつタスクがコマンド
Ｊ３により持切中であれば、その夕、スフはレディー状
態になるだけて、本コマンド１２を実行したタスクかそ
のまま実行を継続する。コマンド１２を実行した際、コ
マンド１３が実行されていなければ、データ（メツセー
ジ）はメイル・ボックスＭＢＸに保存され、同様にその
ままタスクの実行が継続される。

コマンド１２が実行されていない時に、同一メイル・ボ
ックスＭＢＸに対して複数のタスクがコマンド１３を実
行すれば、コマンド１３を実行したタスクの順番に待期
状態となる。コマンド１２が実行されれば、待期状態で
あったタスクの先頭のものより順番にレディー状態また
は実行状態となる。コマンド１３を実行した際、既に指
定したメイル・ボックスＭＢＸにデータ（メツセージ）
が届いている場合には、そのタスクがコマンド・パラメ
ータ・レジスタＣＰＩＯより、直ちに届いているデータ
（メツセージ）を読出すことができる。

また、コマンド１３の持切機能を利用すれば、タスク間
のデータ通信だけでなく、タスク間の同期および相互排
除を行なうことが可能である。なお、タスク間の同期お
よび相互排除において、メイル・ボックスＭＢＸに書込
まれるデータはダミーデータで実際のタスク処理には使
用されないものとする。

２個のタスクが処理の都合上、実行順序を制御しなけれ
ばならない場合がある。例えば、一方のタスクの処理が
終了するまで他方のタスクの処理を行なわず待たせる場
合、コマンド１２．コマンド１３を次のように利用して
お互いの同期をとることができる。

■　タスク２、コマンド１３を実行。タスク２はメソセ
ージ未着のため待期状態となる。

■　タスク１の処理■をタスク２の処理■よりも先に実
行する。

■　タスク１、コマンド１２を実行。タスク２の処理■
の実行を許可する。

■　タスク２の処理■を実行。

次に相互排除であるが、複数のタスクが１つの共通の資
源、例えば■１０．メモリ等を利用する上で同時利用を
禁止する必要がある場合がある。例として、プリンタの
同時使用を禁止する場合１次のようにして互いに排除す
ることができる。

■　タスク１、コマンド１２を実行。

■　タスク１、コマンド１３を実行。既にコマンド１２
が実行されているため待期状態にはならず、排他部分を
ロック。

■　タスク２、コマンド１３を実行。このコマンド１３
によりタスクは待期状態となる。

■　タスク１、プリンタ使用。

■　タスク１、コマンド１２を実行。排他部分のロック
解除、同時にタスク２の排他部分をロック。

■　タスク２、プリンタ使用。

■　タスク２、コマンド１２を実行、排他部分のロック
解除。

上述のようにしてタスク間の同期および相互排除を行な
うこともできる。

なお、本実施例におけるマルチ・タスク制御用素子１は
ハードウェアを１個のＬＳＩ上に集積化したものである
が、適宜回路要素を組合せ、装置とするようにして何ら
差支えない。

〈発明の効果〉 以上のように本発明のデバイスは、マスタＣＰＵと組合
せてマルチ・タスク・システムを構成すると、元来マス
タＣＰＵ自身が実行していたタスクの優先度の比較演算
を本デバイスが実行するので、マスタＣＰＵはこの時間
をユーザー・プログラムの実行に当てることができ、マ
スタＣＰＵの使用効率が向上する。さらに、本デバイス
は、タスクの優先度を行なった結果、マスタＣＰＵに対
してタスク切換えの必要が生じたとき割込み信号を発生
してそのタイミングを知らせる方式を採っているので、
汎用マイクロコンピュータに適用が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のデバイスを使用したシステム構成例を
示す図、第２図は本発明の一実施例におけるデバイスの
内部構成例を示すブロック図、第３図は第２図のタスク
制御ブロックＴＣＢ領域を説明する図、第４図は第２図
のメモリ・マツプＭＥＭＭＡＰ領域を説明する図、第５
図は本デバイスで使用されるコマンドと入力パラメータ
および出力パラメータを説明する図、第６図は本デバイ
スのメインルーチンの動作を説明するフローチャート、
第７図〜第２１図は各コマンドによる処理ルーチンの動
作を説明するフローチャート、第２２図はタスク切換え
ルーニチンの動作を説明するフローチャートＧ二第２３
図はイベント入力による割込み処理ルーチンの動作を説
明するフローチャート、第２４図はタイマ割込み処理ル
ーチンの動作を説明するフローチャートである。 １・・マルチ・タスク制御用素子、２・・マスタＣＰＵ
　、３・・・プログラム・メモリ、６・・・データ・メ
モリ、ＩＮＴＣ・・割込み制御回路、ＬＮＴ　・・・割
込み信号、ＴＣＢ・・・タスク制御ブロック、　Ｃ０Ｎ
Ｔ・・・内部演算制御回路、ＭＩＶ・・・マスク割込み
制御レジスタ、ＣＰＩＯ・・・コマンド・パラメータ・
レジスタ、ＣＮ５Ｔ・・・コマンド／ステータスΦレジ
スタ、ＳＰＮ・・・新スタック・ポインタ・レジスタ。 ＳＰＢ・・旧スタック・ポインタ・レジスタ。 代理人　弁理士　福　士　愛　彦（他２名）第６図 爪７ｃ２１ 第１Ｏ図 第１２図 第７４図 第１６陳１ 手、１５（カ 沙、１７図 第１θ図 第１９図　第２０図 手、２２図 鰺、２３凶 ト （１１１竺 飴、２４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、　マスクＣＰＵにより実行される複数のタスクの管
   理を上記マスクＣＰＵ以外で行なうデバイスであり、上
   記タスクの優先度の比較を行なうための演算制御手段、
   および上記演算結果に基づき本デバイスより上記マスタ
   ＣＰＵに対し実行中のタスク切換え州側込みを発生させ
   るための手段とを備えてなることを特徴とするマルチ・
   タスク制御用デバイス。