[发明专利]多线程处理器

说明书

本发明涉及多线程处理器。调度器执行用于重复下述处理的线程调度，所述处理是指：以对包含在多个硬件线程当中的第一组之中的每个硬件线程所预先设置的次数来指定该每个硬件线程，并且以对包括其它硬件线程的第二组所预先设置的次数来指定第二组中的硬件线程中的任何一个。此外，当线程调度所指定的第一组中的硬件线程是不可分派的时，所述调度器执行用于重新指定第二组中的硬件线程以代替第一组中的硬件线程的再调度。

本申请是申请日为2013年10月17日、申请人为“瑞萨电子株式会社”、申请号为201310487399.6、发明名称为“多线程处理器”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

于2012年10月17日提交的包括说明书、附图、以及摘要的日本专利申请No.2012－230234的公开完整地通过引用包含在此。

技术领域

本发明涉及一种例如在具有多个硬件线程的多线程处理器中对多个硬件线程进行调度的技术。

背景技术

已提出了用于提高处理器的吞吐量的硬件多线程技术。支持硬件多线程的处理器(在下文中称作多线程处理器)具有分别生成相互独立的指令流的多个硬件线程，并且在执行指令的算术运算电路与流水线之间切换以对硬件线程所生成的指令流进行处理的同时执行算术处理。

在多线程处理器中，需要调度多个硬件线程。作为调度技术，轮询系统和优先级系统是已知的。在轮询系统中，在每个固定时间依次选择放置在队列中的硬件线程并执行。因此，在轮询系统中，在每个固定时间将队列中的线程公平地分配给CPU并执行。此外，优先级系统按照硬件线程的优先级执行硬件线程。具体地说，在优先级系统中，每个优先级的硬件线程排队到为每个优先级所提供的队列中，并且从高优先级的队列顺序地选择硬件线程并将其分配给CPU以执行。

然而，作为轮询系统和优先级系统共有的问题，存在不可能在确保硬件线程的最小执行时间的同时灵活地设置硬件线程的执行时间这样的问题。例如，在轮询系统中，当存在多个硬件线程时，存在每个线程的执行时间同等地降低并且无法将足够的执行时间分配给高优先级硬件线程这样的问题。此外，在优先级系统中，存在当继续对高优先级硬件线程的处理时无法对低优先级硬件线程进行处理这样的问题。

在日本特许专利公开No.2010－86128中公开了用于解决该问题的技术。该技术将调度的一个循环时段划分成第一执行时段和第二执行时段，指定在第一执行时段中执行从多线程处理器的多个硬件线程当中固定选择的一个或多个硬件线程，并且指定在第二执行时段中执行任意硬件线程。多线程处理器中的调度器通过重复这种循环时段来执行调度。

对于应用该技术的多线程处理器，例如在第一执行时段中，定义想要确保其最小执行时间的硬件线程，并且在第二执行时段中，根据当时的处理状况来定义任意硬件线程。通过这样做，执行将在第一执行时段中执行的硬件线程而不管其它硬件线程的优先级。此外，可在第二执行时段中执行任意硬件线程。

发明内容

在诸如汽车控制这样的领域中，必须执行调度使得多个硬件线程当中的一些硬件线程(在下文中称作“第一组”)的执行时间与其它硬件线程(在下文中称作“第二组”)的执行时间的比率可以是恒定的并且包含在上述第一组之中的硬件线程之间的执行时间的比率可以是恒定的。

例如，假如存在A1、A2、B1、B2、以及B3这五个硬件线程，A1和A2属于组A，并且B1、B2、以及B3属于组B。此外，考虑下述情况，即执行调度使得组A与组B的执行时间的比率可以是“1:1”并且组A中的各自硬件线程(A1，A2)之间的执行时间的比率可以变为“1:1”。也就是说，A1的执行时间、A2的执行时间、以及执行组B中的任何一个(B1，B2，B3)的时间的比率是“1:1:2”。