JP3212007B2

JP3212007B2 - オペレーティング・システム環境の起動方法およびシステム

Info

Publication number: JP3212007B2
Application number: JP10747294A
Authority: JP
Inventors: エル．ローソン、サードフリーマン; ジー．ソトメイヤー、ジュニアガイ
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1993-04-26
Filing date: 1994-04-25
Publication date: 2001-09-25
Anticipated expiration: 2016-09-25
Also published as: EP0622731A3; US5675795A; EP0622731A2; JPH06324849A; CA2122162A1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ・カーネルを
使用してデータ処理システムを初期化する方法とシステ
ムに関する。

【０００２】

【従来の技術】オペレーティング・システムは、データ
処理システムのオープンシステム標準において、優劣を
競う分野になっている。国内・海外を問わず業界におけ
るこの分野の競争の結果、１つの統合的なオペレーティ
ング・システムが複数のオペレーティング・システムを
サポートすることが望ましいとされるようになった。

【０００３】オペレーティング・システムを作成する１
つの手法に、基本的なハードウェア資源を制御するオペ
レーティング・システムの部分と、オペレーティング・
システム環境のユニークな特徴を定義する部分とを分離
して、「純粋なカーネル」を作る方法がある。ハードウ
ェア資源に関連する部分はオペレーティング・システム
・カーネル（以下ＯＳカーネルまたはカーネルと略す）
と呼ばれることが多い。このような設計を採用すると、
１つのデータ処理システムの上で複数のオペレーティン
グ・システムを動かすことが可能になる。また、同一の
データ処理システム上で、複数のオペレーティング・シ
ステムをネイティブモードで同時に動かすことが可能に
なる。

【０００４】しかし、純粋なカーネルを作成するのに複
雑な問題は、既にあるオペレーティング・システムに依
存せず、かつ、純粋なカーネルが異種のオペレーティン
グ・システム環境をサポートするようにすることであ
る。例えば、オペレーティング・システムの純粋カーネ
ルは、いくつかの異種のオペレーティング・システム環
境に対して中立であり、そのカーネル（即ちマイクロ・
カーネル）をブートストラップするためにユーザ・レベ
ルでデバイス・ドライバを使用でき、かつ、その上に少
なくとも１つのオペレーティング・システムを作動させ
なければならない。

【０００５】現在、この問題の解決は、ＯＳカーネルと
そのオペレーティング・システムで実行されるプログラ
ムとを結びつけるか、あるいは、システムが、ブートの
すぐ後でロードされるオペレーティング・システム環境
を持ち、ブートストラップをしている間に使用できるフ
ァイル・システムを持っていると仮定することで対処し
ている。しかし、デバイス・ドライバとブートストラッ
プ中あるいはその後でロードされるタスクとが分離され
ている環境では、この解決策は動かない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】したがって、ハードウ
ェアで定義したROMブートの終了から、最初のオペレー
ティング・システム環境の標準的な初期化の実行までの
連続的な手順の全てに対処できるブートストラップのア
ーキテクチャが求められる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、マイクロ・カ
ーネルを使用してデータ処理システムを初期化する方法
とシステムを提供することを目的とする。

【０００８】本発明は、オペレーティング・システム環
境と、ＯＳカーネルと、カーネルから分離されている複
数のデバイス・ドライバ・プログラムを持っているデー
タ処理システムに関するものである。このシステムで
は、カーネルはデバイス・ドライバ機能を持たず、デバ
イス・ドライバはユーザ・レベルのタスク即ちプログラ
ムである。

【０００９】記憶装置にブート・ボリュームが用意さ
れ、ブート・ボリュームはファイル・アンカーと、複数
のファイルヘッダと、複数のブロック・リスト・エレメ
ントを持っている。ファイル・アンカーはブート・ボリ
ュームに関連するファイルを探すための始まりのポイン
トを示し、ファイル・ヘッダーはアンカーに関連し、そ
れぞれがブート・ボリュームに関連しているファイルの
識別を持ち、ブロック・リスト・エレメントはそれぞれ
記憶装置の中の１つの連続したデータのブロックを識別
し、ファイルを構成するデータ構造が、少なくとも１つ
のブロック・リスト・エレメントを使用して識別されア
クセスされる。ブートストラップ・タスクにより、デー
タ記憶装置からメモリに、ブート・ボリュームを使用し
てファイルがロードされ、ファイルがアクセスできるよ
うになり、オペレーティング・システム環境が初期化さ
れる。

【００１０】

【実施例】図１に、本発明が実施できるデータ処理シス
テムを示す。コンピュータ５０が、システム・ユニット
５２、ディスプレイ装置５４、キーボード５６、および
マウス５８を備えている。コンピュータ５０は、IBM PS
/2あるいはIBM RISC SYSTEM/6000等あるいは同等の、本
発明の実施に適したシステムである。

【００１１】図２に、本発明が実施できるコンピュータ
５０の主要な構成要素を示す。システムユニット５２は
各種の構成要素を相互接続するためのシステムバス６０
を持つことが望ましい。マイクロプロセサ６２はシステ
ムバス６０（例えばマイクロチャネル・システムバス）
に接続され、また、数値計算用のコプロセサ６４を持っ
てもよい。また、ダイレクト・メモリ・バス（ＤＭＡ）
コントローラ６６がシステムバス６０に接続され、これ
により、大量の入出力データ転送中に、各種のデバイス
がマイクロプロセサ６２からのサイクル割り当てが可能
になる。

【００１２】ＲＯＭ６８とＲＡＭ７０もシステムバス６
０に接続されている。ＲＯＭ６８はパワー・オンの際の
セルフテストを含んでいる。ＣＭＯＳＲＡＭ７２がシ
ステムバス６０につながり、システム構成情報を持つこ
とも可能である。

【００１３】また、システムバス６０にはメモリ・コン
トローラ７４、バス・コントローラ７６、インタラプト
・コントローラ７８が接続されていて、各種の周辺装
置、アダプタおよびデバイス間のデータの流れをシステ
ムバス６０を介して制御する。システムユニット５２
は、さらに各種の入出力コントローラ、即ち、キーボー
ド／マウス・コントローラ８０、ビデオ・コントローラ
８２、並列コントローラ８４、直列コントローラ８６、
ディスケット・コントローラ８８を持っている。キーボ
ード／マウス・コントローラ８０は、キーボード９０と
マウス９２のためのハードウェア・インターフェースで
ある。ビデオ・コントローラ８２は、ディスプレイ装置
９４のハードウェア・インターフェースである。並列コ
ントローラ８４は、印刷装置９６のような装置のハード
ウェア・インターフェースである。直列コントローラ８
６は、モデム９８のような装置のハードウェア・インタ
ーフェースである。ディスケット・コントローラ８８
は、フロッピーディスク・ユニット１００のハードウェ
ア・インターフェースである。ハードディスク・ユニッ
ト１０４のインターフェースを提供するディスク・コン
トローラ１０２のような拡張カードをシステムバス６０
に加えてもよい。空きスロット１０６を使って、システ
ム５２に他の周辺装置やアダプタをつけ加えることもで
きる。

【００１４】図２に示したハードウェアは、具体的な用
途によって変わり得る。例えば、既に述べたハードウェ
アに加えまたはその代わりに、光ディスク媒体、音声ア
ダプタ、PALやEPRMのようなプログラム用のチップ等の
周辺デバイスを用いることもできる。

【００１５】図３に、本発明を用いてデータ処理システ
ムをブートする方法のフローチャートを示す。ブート・
ボリューム、ブートストラップ・タスク、ＯＳカーネ
ル、マスター・サーバ等の要素は図４から図１１で詳し
く述べる。プロセスはブロック５００で始まりブロック
５０２に進む。ブロック５０２はパワーオン・セルフテ
ストを行うROMの機能である。ブロック５０４はブート
・ローダをロードするROMの機能を示す。ブロック５０
６はＯＳカーネルをロードするブート・ローダを示す。
ブロック５０８はブートストラップ・タスクをロードす
るブート・ローダを示す。

【００１６】ブロック５１０で、ブート・ローダはＯＳ
カーネルにコントロールを渡す。ブロック５１２で、Ｏ
Ｓカーネルがブートストラップ・タスクを呼び出す。ブ
ロック５１３でネーム・サービスがロードされる。ブロ
ック５１４で、ブートストラップ・タスクがデフォルト
・ペイジャーをロードする。次のブロック５１６で、ブ
ートストラップ・タスクがマスター・サーバをロードす
る。プロセスは次に、マスター・サーバが実行を始める
ブロック５１８に進む。ブロック５２０で、マスター・
サーバがファイル・サーバをロードする。次に、ブロッ
ク５２２で、ファイル・サーバがファイルシステムの整
合性を確かめる。次にプロセスは、ハードウェア資源マ
ネジャをロードするブロック５２４に進む。さらに、ハ
ードウェア資源マネジャのデバイス・ドライバをロード
するブロック５２６に進む。

【００１７】次にプロセスは、ブロック５３０で、ブー
ト用デバイスのコントロールを、ブートストラップ・タ
スクから、ブロック５２６でロードされたデバイス・ド
ライバに渡す。ブートストラップ・タスクはブロック５
３１で終了する。その後、プロセスは、ＯＳ環境をロー
ドして初期化するブロック５３２に進む。プロセスはこ
の後ブロック５３４で終了する。

【００１８】ブート・プロセスでは、データ処理システ
ムのオペレーティング・システムを起動するために、い
くつかの異なるブート要素が使用される。これらのブー
ト要素には、ブート・ボリューム、ブート・ローダ、Ｏ
Ｓカーネル、ブートストラップ・タスク、ネーム・サー
ビス、デフォルト・ペイジャー、イニシャル・ぺージ・
スペース、マスター・サーバ、ファイルシステム・サー
バ、ハードウェア資源マネジャ、および、ブート・デバ
イスドライバのＯＳ環境がある。ブート・ボリューム
は、ブート・プロセスでどのファイルやプログラムをロ
ードすべきかを示す記述を持っている。ブート・ボリュ
ームはディスク上の一連の逐次的セクターからなってい
る。本発明では、ブート・ボリュームはロードすべきフ
ァイルの記述だけを持ち、ファイルそのものは持たな
い。ブート・ボリュームにファイルを持たないことによ
り、ファイル内容を持った場合にくらべて、ブート・ボ
リュームを小さくできる。さらに、ブート・ボリューム
の内容を、標準的なユーティリティー・プログラムをど
れか１つのＯＳ環境で実行して容易に変更できる。こう
することにより、ブート・ボリュームの内容を変更し、
いまの内容よりも大きなスペースが要る場合に、ブート
・ボリュームに十分なスペースを割り当てることができ
る。

【００１９】今日、多くのファイル・システムはログを
持っていて、システム故障の際のデータの損失を防ぐよ
うにしている。故障したファイルシステムのデータはア
クセスできないようにし、ユーティリティー・プログラ
ムがログを適用しファイルシステムを初期化し、データ
構造を直してからファイルシステムが使えるようにして
いる。ブート・ボリュームは、ファイルシステムと修正
ユーティリティー・プログラムを実行するのに十分なも
う１組のデータ構造を持ち、これにより、ファイルシス
テム動作回復を可能にしている。

【００２０】あるシステムでは、ブート・ボリューム
が、ブート・ボリュームに記述されている全てのファイ
ルを持っている場合もあろう。どのように具体化するか
は、ブートするときにハードウェアがどのように作動す
るかに依存している。例えば、RS/6000では、ハードウ
ェアの構成が完了するまで入出力動作は行われない。

【００２１】ブート・ボリュームで記述されているファ
イルをブート・ボリュームが持っていないシステムで
は、本発明を使用すれば、通常の動作でこれらのファイ
ルを読むユーティリティー・プログラムやＯＳ環境プロ
グラムが、故障して正しくない可能性のあるファイルで
なく正しいファイルを読むことができる。

【００２２】図４に、本発明によるブート・ボリューム
の構造のダイアグラムを示す。ブート・ボリューム２９
８には通常レコードと呼ばれるデータ構造、即ち、ブー
ト・ボリューム・ファイル・アンカー３００、ファイル
ヘッダ３０２、および、ブロック・リスト・エレメント
３０６がある。実際のファイルはファイルシステムに記
憶され、ブート・ボリュームの設計とレイアウトはファ
イルシステムに依存しない形で作られる。

【００２３】図４に矢印で示しているが、通常ブート・
ボリューム内容は全て同時に作成され、個々のデータ構
造はリンクされたリストとしてよりも、アレイとして記
憶される。ブート・ボリュームにある全てのオフセット
は、ブート・ボリュームの始めからの相対的なバイトオ
フセットである。また、本発明により、全ての複数バイ
トの値は、データを解釈するシステムのエンディアンそ
のままのエンディアン（natural endian）として記憶さ
れる。

【００２４】図５に、ブート・ボリューム・ファイル・
アンカー３００のダイアグラムを示す。ブート・ボリュ
ーム・ファイル・アンカー３００は、ブート・ボリュー
ム２９８の内容を総合したアンカーとしてのレコードで
ある。アンカーは、ブート・ボリューム２９８で記述さ
れたファイルを探すためのスタートポイントの役をす
る。アンカー３００にはレコードのタイプを記述するフ
ィールド３１０があり、フィールド３１０はこのレコー
ドをブート・ボリューム・ファイル・アンカーとして識
別する。フィールド３１２は、ブート・ボリューム・フ
ァイル・アンカー３００が占めるバイト数を表す。次の
フィールド３１４は、ブート・ボリューム・ファイル・
アンカーの現在のバージョン番号を示す。このフィール
ドが、ブート・ボリューム・ファイル・アンカー３００
のフィールドの構造や意味の変更を表す。

【００２５】フィールド３１６は、ブート・ボリューム
が占めるバイト数を表す。バイト数はブート・ボリュー
ム・ファイル・アンカーを含む。フィールド３１８はブ
ート・ボリュームの現在のバージョン番号を示し、ブー
ト・ボリュームのフィールドの構造や意味の変更を表
す。フィールド３２０は、ブート・ボリューム・ファイ
ル・アンカーに含まれているファイルヘッダの数を表
す。フィールド３２２はそれぞれブート・ボリュームが
参照している個々のファイルを記述している。フィール
ド３２２については後で詳しく述べる。

【００２６】図６に、ファイルヘッダ３２２のダイアグ
ラムを示す。ファイルヘッダは、ブート・ボリュームで
使われるデータ構造で、データ処理システムに実際のフ
ァイルシステムがロードされる前に、ブート・プロセス
中に参照されるそれぞれのファイルを記述している。フ
ァイルヘッダ３２２にフィールド３３０があり、このレ
コードがファイルヘッダ３２２であると識別するフォー
マットを示す。フィールド３３２は、ファイルヘッダが
占めるバイト数を示すフィールドである。フィールド３
３２の数は、最初のフィールドからブロック・リスト・
エレメントの最後までを含む。

【００２７】フィールド３３４は、ファイルヘッダのバ
ージョン、即ち、ファイルヘッダ構造の現在のバージョ
ン番号を示し、ファイルヘッダ３２２のフィールドの構
造や意味の変更を表す。フィールド３３６は、ファイル
が占める全バイト数、即ちファイルの大きさを示す。フ
ィールド３３８はファイルの名前を示し、ナル（null）
で終わるストリングである。典型的には、フィールド３
３８には、実際のユーザのファイルシステムの中のファ
イルの名前が入る。フィールド３３８の大きさは通常25
6キャラクタである。フィールド３４０は、ファイルヘ
ッダ３２２で記述されたファイルのタイプを表す。以下
のファイルタイプがフィールド３４０に記述される。

【００２８】(1)ＯＳカーネル。ファイルがＯＳカーネ
ルであることを示すフラッグ。これにより、ブート・ロ
ーダ・プログラムはこの属性を持ったファイルを探し、
ＯＳカーネルの名前に永久に符号化しないようにする。

【００２９】(2)ブートストラップ・タスク。ファイル
がブートストラップ・タスクであることを示すフラッ
グ。これにより、ブート・ローダ・プログラムはこの属
性を持ったファイルを探し、ブートストラップ・タスク
の名前に永久に符号化しないようにする。

【００３０】(3)ネームサービス。ファイルがネームサ
ーバであることを示すフラッグ。これにより、ブートス
トラップ・タスクはこの属性を持ったファイルを探し、
ネームサービス・プログラムの名前に永久に符号化しな
いようにする。

【００３１】(4)ペイジャー。ファイルがデフォルト・
ペイジャー（即ち、まだ誰のものでもないメモリへのペ
イジャー）であることを示すフラッグ。これにより、ブ
ートストラップ・タスクはこの属性を持ったファイルを
探し、ペイジャー・プログラムの名前に永久に符号化し
ないようにする。

【００３２】(5)ペイジング・ファイル。ファイルがペ
イジング用のデフォルト・ペイジャーによって使われる
ことを示すフラッグ。これにより、ブートストラップ・
タスクはこの属性を持ったファイルを探し、ペイジング
・ファイルの名前に永久に符号化しないようにする。

【００３３】(6)マスター・サーバ。ファイルがマスタ
ー・サーバであることを示すフラッグ。マスター・サー
バは他のサーバをロードするプログラムである。このフ
ラッグにより、ブートストラップ・タスクはこの属性を
持ったファイルを探し、マスター・サーバの名前に永久
に符号化しないようにする。

【００３４】(7)マスター・サーバ構成ファイル。この
ファイルが、ブート・プロセスの１部として立ち上げる
ために、マスター・サーバが、システムと他のサーバを
構成するのに必要な構成情報を持っていることを示すフ
ラッグ。これにより、ブートストラップ・タスクはファ
イルを探し、そのファイルを、マスター・サーバが実行
を始めるときにマスター・サーバに渡す。

【００３５】(8)実行可能ファイル。ファイルが一般的
な実行可能ファイルであることを示すフラッグ。マスタ
ー・サーバはこのフラッグを使って、ファイルがロード
されるべきサーバかどうかを判断する。

【００３６】(9)データファイル。ファイルが実行可能
でないデータを持っていることを示すフラッグ。

【００３７】フィールド３４２は次のファイルヘッダへ
のオフセットであり、ブート・ボリュームの中にある次
のファイルヘッダのブート・ボリュームの始めからのオ
フセットを示す。このファイルヘッダがブート・ボリュ
ームの中で最後のものである場合は、このフィールド
は、本発明の具体化では、ゼロを持つ。フィールド３４
４は、ファイルを表すのに必要なブロック・リスト・エ
レメントの数を示す。フィールド３４６は、ブロック・
リスト・エレメントを示し、ディスク上で物理的に連続
しているブロックの数を記述する。これについては、後
で詳しく述べる。

【００３８】図７に、ブロック・リスト・エレメント３
４６を示す。ブロック・リスト・エレメント３４６は、
ハード・ディスク・ドライブの上の、物理的に連続した
ブロックの一群を記述するデータ構造である。ブロック
・リスト・エレメント３４６にはフィールド３４８があ
り、レコードのタイプ即ちレコードのフォーマットを示
す。フィールド３４８は、このレコードがブロック・リ
スト・エレメント３４６の中の１つのブロック・リスト
・エレメントであると識別する。フィールド３５０は、
ブロック・リスト・エレメント３４６が占めているバイ
ト数を表す。バイト数は最初のフィールドから数えられ
る。フィールド３５２は、ブロック・リスト・エレメン
トの最新のバージョン番号を示し、ブロック・リスト・
エレメント３４６のフィールドの構造と意味の変更を表
す。フィールド３５４は、ディスクドライブ上の１つの
ブロックが持っているバイト数、即ちブロックの大きさ
を表す。

【００３９】デバイス識別符号（以下ＩＤ）はフィール
ド３５６で示される。このフィールドは、デバイスが載
っているデバイスを示し、ナルで終わる一連のストリン
グで表される。フィールド３５８は、ブロック・リスト
・エレメント３４６が表すデバイス上での物理的に連続
しているブロックの数を示す。フィールド３６０はオフ
セット・ポインターの大きさを示す。このフィールド
は、デバイスフィールドの始めからのオフセットに含ま
れているビット数を表す。本発明の具体化では、オフセ
ットの記憶に使われるバイト数はいつも４の倍数である
が、オフセットフィールドの全てのビットが意味を持つ
わけではない。フィールド３６２はデバイスの始めから
のオフセットを示す。このフィールドは、このレコード
で記述されている最初のブロックのデバイスの始めから
のバイトオフセットを持っている。このフィールドの大
きさはフィールド３５８で定義される。

【００４０】ブート・ローダは、例えばROMのようなハ
ードウェアあるいはシステムで定めた仕組みによってロ
ードされるプログラムである。ブート・ローダはブート
・ボリュームのフォーマットを解釈し、システム・メモ
リにＯＳカーネルとブートストラップ・タスクをロード
する任務を持つ。また、ブート・ローダはＯＳカーネル
の実行をスタートさせる。ＯＳカーネルとブートストラ
ップ・タスクをメモリにロードするのに加えて、ブート
・ローダは、コントロールをＯＳカーネルに渡す前に、
ＯＳカーネルに以下に述べる情報を渡す。

【００４１】図８に、ＯＳカーネルに情報を渡す方法の
フローチャートを示す。プロセスはブロック４００で始
まり、ブロック４０２に進み、ＯＳカーネルにメモリマ
ップ情報を渡す。メモリマップ情報は、ＯＳカーネルに
対して、メモリの物理的なレイアウトを記述するもので
ある。メモリ全部が物理的に連続していないならば、メ
モリマップは異なるいくつかのメモリ領域で表される。
メモリマップは、ＯＳカーネルにとって必要な、領域の
属性情報を持つ。

【００４２】プロセスはブロック４０４に進み、メモリ
の中のブートストラップ・タスクの位置（物理的なアド
レス）と大きさがＯＳカーネルに渡される。ＯＳカーネ
ルに渡される情報は、実行が始まるブートストラップ・
タスクへのオフセットを含むこともある。さらに、ブー
トストラップ・タスクがいくつかの領域（即ちテキスト
とデータ）に分割されている場合には、それぞれの領域
を記述する情報もＯＳカーネルの送られる。次にプロセ
スはブロック４０６に進み、ブート・デバイスのデバイ
スＩＤがＯＳカーネルに渡される。ブート・デバイスの
デバイスＩＤは、ブート・ローダがＯＳカーネルとブー
トストラップ・タスクをロードしたブート・ボリューム
が入っているデバイスを指す。この情報がＯＳカーネル
に提供されるのは、さらにこの情報をブートストラップ
・タスクに渡すためである。

【００４３】次に、プロセスはブロック４０８に進み、
ＯＳカーネルに、ブート・ボリュームのブート・デバイ
スのオフセットが渡される。オフセットは、ブート・デ
バイス上のブート・ボリュームの位置を教えるものであ
る。この情報により、ブート・デバイスの正確なレイア
ウトがわからなくても、ブート・デバイス上の複数のブ
ート・ボリュームおよびブート・プロセスの他の構成要
素が実行できるようになる。この情報も、ＯＳカーネル
に渡され、さらにブートストラップ・タスクに渡され
る。プロセスはブロック４１０で終了する。

【００４４】情報は、公知の方法により、メモリの中の
いろいろなプログラムの間で渡される。例えば、パラメ
ータをスタックすること、即ち、メモリの中の情報を指
すポインターを、その情報が行くべきプログラムに渡す
ことによって行える。

【００４５】本発明の具体化により、情報は、ＯＳカー
ネルに、ニューライン・キャラクター（即ち＼n）で分
離された連続したキャラクターのアレイとして提供でき
る。アレイ全体はナルキャラクターで終わる。アレイの
フォーマットは以下のようになる。

【００４６】variable1 = value 1 ＼ n variable2 = value 2 ＼ n ・・・ variablen = value n ＼ n ＼ 0 変数（variables）の値には以下のタイプがある。

【００４７】値のタイプシンタックス例 INTTYPE int VAR = -1 または VAR = 1 UINTTYPE uint VAR = 1 CHARTYPE char VAR = c STRINGTYPE "..." VAR = "abcdefg" MULTIRANGETYPE int1..int2 VAR = 1..4 int1,int2 VAR = 1,3 VAR = 1..4,8..10,12,17 ＯＳカーネルに渡される実際のパラメータを以下に示
す。

【００４８】MEMORYMAP = x1..y1, x2..y2, x3..y3 これはシステムのメモリマップを記述している。複数の
領域があり得るのは、多くのシステムの場合、メモリが
ある物理的なアドレスには「空き」があるからである。
システムに存在するメモリを十分に記述するのに必要な
領域が記述される。値は整数で与えられる。計算の基に
なる数は十進法である。値を"0x"で始めれば、値はヘク
サデシマルとみなされる。

【００４９】BOOTTASK_NUM_REGION = n これはＯＳカーネルに与えられた領域の数を表しブート
ストラップ・タスクを記述するものである。値は整数で
ある。

【００５０】BOOTTASK_REGION = x..y, vs, "..." これはブートストラップ・タスクのアドレス・スペース
の個々の領域を表し、値は以下の意味を持つ。

【００５１】x...yはメモリの物理的領域を記述する。
値は整数である。計算の基は十進法である。値を"0x"で
始めれば、ヘクサデシマルとみなされる。

【００５２】vsは領域のバーチュアル・スタート・アド
レスである。ブートストラップ・タスクのアドレス・ス
ペースの中の、領域の始まりを示すアドレスである。値
は整数で十進法である。"0x"で始まれば、ヘクサデシマ
ルとみなされる。

【００５３】"..."は領域に適用されるべきプロテクシ
ョン・フラッグで、一連のストリングで表される。スト
リングの内容はフラッグのシンボリック・ネームで、"
I"の字で分離されている。シンボリック・ネームは以下
のものがある。 VM_PROT_READ 読み取りアクセスができる。 VM_PROT_WRITE 書き込みアクセスができる。 VM_PROT_EXECUTE 実行アクセスができる。

【００５４】BOOTTASK_STATE = n1, n2, ...nm これはＯＳカーネルがブートストラップ・タスクの実行
を始めたときにセットされる実行状態を示す。これによ
って表されるパラメータは、正しい実行状態を確立する
ための、使用するプロセサに依存した情報である。

【００５５】KERNEL_PATCH = x..y, value これにより、ＯＳカーネルの初期化中に、あるカーネル
データを変更することができる。例えば、デバッグのあ
るオプションを選択してオンにできる。値は以下に説明
する。

【００５６】x..yは変更したいカーネルのバーチュアル
・アドレスの範囲を表す。範囲はバイトで表すので、範
囲としては複数のバイト値で指定しなければならない。
範囲が何を表しているかは、値（以下に示す）のタイプ
によって解釈される。

【００５７】valueはカーネルの複数のアドレスの範囲
の中に置かれる値を表す。値は１つの値に限らず、全て
の値が同じタイプであればリストにしてよい。

【００５８】BOOT_DEVICE = "..." これは、ブート・ボリュームが載っているデバイスを表
し、デバイスの名前を含んだ一連のストリングである。

【００５９】BOOTVOL_OFFSET = n これは、ブート・デバイスの始まりからのブート・ボリ
ュームの位置を表す。値は整数で十進法である。"0x"で
始まれば、ヘキサデシマルとみなされる。

【００６０】本発明では、ブートストラップ・タスクは
以下の３つの主たる機能を持つ。即ち、(1)マスター・
サーバも含めて、最初のいくつかのタスクをシステムに
ロードすること、(2)正式のシステム・レベルの機能が
ロードされるまで、暫定的なデバイス・ドライバ・セッ
トの役をすること、(3)ブート・ボリュームのファイル
・システム・サーバとして機能し、ブート・ボリューム
にアクセスする必要のある他のタスクがブート・ボリュ
ーム自体の内容を解釈しなくてもすむようにすること。

【００６１】情報はＯＳカーネルからブートストラップ
・タスクに渡される。これは２つの方法により行われ
る。第１の方法は、情報をパラメータ（ブートストラッ
プ・タスクが始まるときにスタックされている）として
渡すことである。第２の方法は、情報をＯＳカーネルの
ブート・パラメータ・リストに載せ、ブートストラップ
・タスクが取り出せるようにすることである。

【００６２】図９のフローチャートに、ＯＳカーネルか
らブートストラップ・タスクに情報を渡す方法を示す。
プロセスはブロック４２０で始まり、ブロック４２２に
進み、ブート・デバイスのデバイスＩＤがパラメータと
してブートストラップ・タスクに渡される。デバイスＩ
Ｄは、ロードされたＯＳカーネルとブートストラップ・
タスクの入っているデバイスを識別するものである。

【００６３】プロセスはブロック４２４に進み、ブート
・デバイス上のブート・ボリュームがブートストラップ
・タスクに渡される。ブート・ボリュームのオフセット
は、ブート・デバイス上のブート・ボリュームの位置を
示す。これにより、ブートストラップ・タスクはブート
・ボリュームのフォーマット情報だけを持てばよく、ブ
ート・デバイスの内容全体の情報を持たなくてすむ。プ
ロセスはブロック４２６で終了する。

【００６４】図１０に示すように、ブートストラップ・
タスクは、他に３つのプログラムをロードする。プロセ
スはブロック４３０で始まり、ブロック４３２に進み、
システム・ネーム・サービスがロードされる。ブロック
４３４で、デフォルト・ペイジャーがメモリにロードさ
れる。ブロック４３６でマスター・サーバがメモリにロ
ードされる。プロセスはブロック４３８で終了する。

【００６５】システム・ネーム・サービス・プログラム
は、ブートストラップ・タスクによってメモリにロード
される最初のプログラムである。ネーム・サービスが最
初にロードされるのは、本発明により、ネーム・サービ
スと他のサーバとの接続をするためであり、ネーム・サ
ービスをできるだけ早く起動させることにより、他のサ
ーバがネーム・サービスを使えるようになる。これによ
り、暫定的なネーム・サービスが必要なくなる。

【００６６】通常、デフォルト・ペイジャーはブート手
順の早い段階でロードされ、メモリが十分とれるように
する。デフォルト・ペイジャーがあることにより、ブー
トストラップ・タスクによりデフォルト・ペイジャーに
渡された最初のペイジング・スペースに記述されたブー
ト・デバイス上の領域にペイジングが行えるようにな
る。その結果、比較的少ないメインメモリを持ったデー
タ処理システムでオペレーティング・システムが立ち上
げられる。次にマスター・サーバがメモリにロードさ
れ、これにより、ブートストラップ・タスクのローディ
ング機能が不要になる。マスター・サーバは、それがブ
ートストラップ・タスクによりロードされた後は、シス
テム全体の動作を見る役をする。

【００６７】マスター・サーバが起動すると、ブートス
トラップ・タスクは基本的なデバイス・ドライバの役割
に変わり、ブート・デバイスの入出力の役割を担って、
ペイジングやプログラムのローディングを行う。さら
に、この時点で、ブートストラップ・タスクはマスター
・サーバに対して、ユーザとの連絡の手段になるコンソ
ールの役をする。適切なシステム機能が起動されると、
ブートストラップ・タスクは持っている資源を全て放し
て終了する。ブートストラップ・タスクは１組のメッセ
ージを持っていて、これにより、マスター・サーバが、
ブートストラップ・タスクのある操作を実行するよう要
求できるようになっている。

【００６８】以上の結果、本発明により、ブート・ボリ
ュームを使用した単純なファイル・システムが提供で
き、ブートストラップ・タスクが、ブート・ボリューム
に含まれているファイルにアクセスできるようになる。
さらに、ブートストラップ・タスクがプログラム・ロー
ダを提供するので、最初に必要ないくつかのプログラム
がロードできる。プログラムをローディングする過程
で、ブートストラップ・タスクにより、プログラムが、
起動されたネーム・サービスにアクセスできるようにな
る。さらに、ブートストラップ・タスクが１組の簡単な
デバイス・ドライバを提供するので、他のサーバが、ブ
ート・ボリュームで記述されたブート・デバイス上にデ
ータを読み／書きできるようになる。また、ブートスト
ラップ・タスクは、ブート・プロセス中にサーバとオペ
レータないしユーザが連絡できるようにするための簡単
なデバイス・ドライバを提供している。またさらに、ブ
ートストラップ・タスクは、他のプログラムがブート・
ボリュームの内容にアクセスできるように１組のファイ
ルシステム・インターフェースを提供している。この結
果、データ処理システムの実際のファイルシステムがロ
ードされ起動されるまで、ブートストラップ・タスクは
ブート・ボリュームのファイルシステムの役をする。

【００６９】図１１にデータ処理システムをブートする
のに使われる主要な要素をブロックダイアグラムにして
示す。メモリ６００は、ＯＳカーネル６０２、ブートス
トラップ・タスク６０４、マスター・サーバ６０６、お
よび、ハードディスク・デバイス・ドライバ６０８を持
っている。ＯＳカーネル６０２とブートストラップ・タ
スク６０４は、ブート・プロセス中にブート・ローダに
よりロードされる。ブートストラップ・タスクはブート
・プロセスの一環としてマスター・サーバ６０６をロー
ドする。最初、ブート・ボリュームからの情報を使っ
て、ファイルがハードディスク・ドライブ６１０からブ
ートストラップ・タスクによりロードされる。

【００７０】ハードディスク・ドライブからのファイル
を要求するハウスキーピング機能と他のタスクは、ＯＳ
カーネル６０２にメッセージを送ることにより、アクセ
スすることができる。この段階、即ち、十分なシステム
機能がメモリ６００にロードされるまで、ＯＳカーネル
はメッセージをブートストラップ・タスク６０４にまわ
す。主要な機能の内、特にハードディスク・デバイス・
ドライバ６０８をメモリ６００にローディングすること
により、マスター・サーバ６０６は、ブートストラップ
・タスク６０４とブート・ボリュームを必要とすること
なく、ハードディスク・ドライブ６１０にアクセスでき
る。その時点で、ブートストラップ・タスク６０４は終
了し、ハードディスク・ドライブ６１０のファイルをア
クセスする要求は、ＯＳカーネル６０２によりハードデ
ィスク・デバイス・ドライバ６０８にまわされる。ブー
トストラップ・タスク６０４が扱っていた他の機能も、
メモリ６００にある他のプログラムあるいはデバイス・
ドライバ（図示せず）にまわされる。

【００７１】上記の具体化はハードディスクを使用した
が、本発明は、データ処理システムをブート即ち初期化
するのに使用できる他の媒体を使って具体化することも
できる。

【００７２】上記の具体化は、１台のコンピュータ上で
の具体化として説明したが、本発明はネットワーク、分
散処理、あるいは、マルチプロセサ・データ処理システ
ムでも実施することができる。本発明の具体化は、ユー
ザ・レベルのデバイス・ドライバを持ち、Machの派生物
のマイクロ・カーネルを使用するデータ処理システムで
実施できるものである。Mach派生物のマイクロ・カーネ
ルについての詳細は、「Mach: オペレーティング・シス
テムの１つの基礎」（Richard Rashid et al.,Mach: A
Foundation For Operating Systems, Proceedings of t
he Second Workshop on Work Station Operating Syste
ms, pp. 109ー113, IEEE Computer Society, September,
1989）に記載されている。

【００７３】

【発明の効果】上述したブート・ストラップのアーキテ
クチャにより、本発明は、ROMブートの終了から始ま
り、オペレーティング・システム環境の初期化の実行ま
での連続的な手段を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が実施できるデータ処理システムを示
す。

【図２】図１に示したデータ処理システムの、本発明を
具体化するための主たる構成要素を示す。

【図３】本発明による、データ処理システムをブートす
る方法を示すフローチャート。

【図４】本発明のブート・ボリュームの構造を示すダイ
アグラム。

【図５】本発明のブート・ボリューム・ファイル・アン
カーを示すダイアグラム。

【図６】本発明のファイルヘッダを示すダイアグラム。

【図７】本発明によるブロック・リスト・エレメントを
示すダイアグラム。

【図８】本発明によるＯＳカーネルに情報を送る方法の
フローチャート。

【図９】本発明による、ＯＳカーネルからブート・スト
ラップ・タスクに情報を渡す方法のフローチャート。

【図１０】本発明の、ブート・ストラップ・タスクによ
りプログラムをロードする方法のフローチャート。

【図１１】本発明により、データ処理システムをブート
するのに使用する主要構成要素を示すブロック図。

【符号の説明】

５０コンピュータ５２システムユニット５４、９４ディスプレイ装置５６、９０キーボード５８、９２マウス６０システムバス６２マイクロプロセサ６４数値計算コプロセサ６６ＤＭＡコントローラ６８ＲＯＭ７０ＲＡＭ７２ＣＭＯＳＲＡＭ７４メモリ・コントローラ７６バス・コントローラ７８インタラプト・コントローラ８０キーボード／マウス・コントロ
ーラ８２ビデオ・コントローラ８４並列コントローラ８６直列コントローラ８８ディスケット・コントローラ９６印刷装置９８モデム１００フロッピー・ディスクユニット１０２ディスク・コントローラ１０４ハードディスク・ユニット２９８ブート・ボリューム３００ブート・ボリューム・ファイル
・アンカー３２２ファイルヘッダ３４６ブロック・リスト・エレメント６００メモリ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者フリーマンエル．ローソン、サードアメリカ合衆国 33487ー2242 フロリダ州ボカラトンウッドビューテラス 17762 (72)発明者ガイジー．ソトメイヤー、ジュニアアメリカ合衆国 33415 フロリダ州ウエストパームビーチシャーウッドグレンウェイ 6082 アパートメント７ (56)参考文献中島信幸著「別冊インターフェースＭＳ−ＤＯＳ完全活用法」（1991−３− 15）ＣＱ出版株式会社ｐ．10−24 ＲＡＹＤＵＮＣＡＮ著、福崎俊博訳「プログラミングＯＳ／２（▲Ｉ▼）カーネル・プログラム編」（1990−４− 11）株式会社アスキーＰ13−29，Ｐ 351−423 ＪａｎｅｔＩ．Ｅｇａｎ、ＴｈｏｍａｓＪ．Ｔｅｉｘｅｉｒａ著野中浩一、大西照代訳「ＵＮＩＸデバイスドライバ」（1989−11−21）株式会社アスキーＰ413

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】オペレーティング・システムの初期化を行
う際に必要なファイルの識別情報を有するブート・ボリ
ュームであって、該ブート・ボリュームは、該ブート・
ボリュームと関連付けられたファイルを検索するために
スタート・ポイントを位置づけるファイル・アンカー
と、該ファイル・アンカーと関連付けられており、おの
おのが上記ブート・ボリュームと関連付けられているフ
ァイル識別子を含むファイルヘッダと、記憶装置内の連
続データ・ブロックを識別する複数のブロック・リスト
・エレメントであって、ファイルを構成するデータ構造
が、少なくとも１つの該ブロック・リスト・エレメント
を用いて識別かつアクセスされ得ることを特徴とするブ
ロック・リスト・エレメントとを含み、そのデザインお
よびレイアウトが、ロードされるべきオペレーティング
・システム環境のファイル・システムから独立している
ブート・ボリュームと、上記ブート・ボリュームを用いて、カーネルをロード
し、メモリに上記ブート・ボリュームにより指定され
る、オペレーティング・システムの初期化に必要な複数
ファイルをロードする手段と、物理メモリのレイアウトを示すメモリ・マップ情報を上
記カーネルに送信するための送信手段と、を具備するデータ処理システム。
【請求項２】上記ブート・ボリュームによりロードされ
るために、ブート・ストラップ・タスクが識別され、上
記ロードする手段がメモリに上記ブート・ストラップ・
タスクをロードし、さらに、該ブート・ストラップ・タ
スクから上記カーネルへデータを送信する手段を含むこ
とを特徴とする請求項１に記載のデータ処理システム。
【請求項３】マスター・サーバをロードする前に、初期
化タスクを上記ブート・ストラップ・タスクがロードす
ることを特徴とする請求項２に記載のデータ処理システ
ム。
【請求項４】正式なシステム・レベルの機能がメモリに
ロードされるまで、上記ブート・ストラップ・タスクが
基本的なデバイス・ドライバーとして作動することを特
徴とする請求項３に記載のデータ処理システム。
【請求項５】オペレーティング・システムの初期化を行
う際に必要なファイルの識別情報を有するブート・ボリ
ュームであって、該ブート・ボリュームは、該ブート・
ボリュームと関連付けられたファイルを検索するために
スタート・ポイントを位置づけるファイル・アンカー
と、該ファイル・アンカーと関連付けられており、おの
おのが上記ブート・ボリュームと関連付けられているフ
ァイル識別子を含むファイルヘッダと、記憶装置内の連
続データ・ブロックを識別する複数のブロック・リスト
・エレメントであって、ファイルを構成するデータ構造
が、少なくとも１つの該ブロック・リスト・エレメント
を用いて識別かつアクセスされ得ることを特徴とするブ
ロック・リスト・エレメントとを含み、そのデザインお
よびレイアウトが、ロードされるべきオペレーティング
・システム環境のファイル・システムから独立している
ブート・ボリュームをメモリに位置づけるステップと、上記ブート・ボリュームを用いて、カーネルをロード
し、メモリに上記ブート・ボリュームにより指定され
る、オペレーティング・システムの初期化に必要な複数
ファイルをロードするステップと、物理メモリのレイアウトを示すメモリ・マップ情報を上
記カーネルに送信するステップと、を具備するオペレーティング・システムの稼働を初期化
するための方法。