JP2006185387A - プログラム及びデータ処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】特権モードが複数あるオペレーティングシステムの制御下で不特定あるいは多数の機能を容易に実現できるようにするためのプログラム等を提供することである。
【解決手段】コンピュータはカーネルモード及びユーザモードを提供するオペレーティングシステム（ＯＳ）を実行し、ＯＳの制御に従って、カーネルモードでデバイスドライバを実行し、ユーザモードでアプリケーションプログラムを実行する。そして、デバイスドライバの制御に従って行われるべき処理（例えば、周辺デバイス２を制御する処理など）を記述するスクリプトをアプリケーションプログラムの制御に従って生成すると、このスクリプトをデバイスドライバの制御に従って解釈することによりスクリプトが記述する処理を特定し、特定した処理を、デバイスドライバの制御に従って実行する。
【選択図】図２

Description

本発明は、プログラム及びデータ処理装置に関し、特に、複数の機能を実現するためのプログラム及びデータ処理装置に関する。

近年、コンピュータの高性能化に伴って機能も複雑化したため、コンピュータの処理の効率化、ユーザにとってのコンピュータの操作性の向上、プログラムの開発者にとっての開発の容易性、及びその他様々な目的に沿った配慮を行う必要性が出てきた。
このため、コンピュータに所期の処理を行わせる機能は、基本プログラムであるオペレーティングシステム（ＯＳ）と、ＯＳの制御の下に実行される他のプログラムとによって分担された形で実現されるのが通常である。

ところが近年は、ＯＳ自体も複雑化しており、例えば、コンピュータとユーザないしプログラム開発者との間のインターフェースを図ったり、不適切なアクセスの発生を防いだりする等の目的で、オペレーティングシステムの動作モードとして、実行可能な処理の範囲が互いに異なる複数の特権モードを提供するＯＳが一般的になっている。

このため、プログラム開発者等がコンピュータに行わせようとする機能が１個の特権モードの下では実現できない場合は、複数の特権モードそれぞれの下で実行される複数のプログラムを作成する必要があった。
例えば、ユーザーインターフェースを提供できないがハードウェアを制御する機能を提供する特権モードであるカーネルモードと、ハードウェアを制御する機能を提供できないがユーザーインターフェースを提供する特権モードであるユーザモードと、を提供するＯＳの下で、ユーザの指示に従ってハードウェアを制御する機能を実現したい場合には、ユーザモードで動作するアプリケーションプログラムと、カーネルモードで動作するプログラムであるデバイスドライバとが作成されていた。

そして、複数の機能を相互に連係させて機能させるためには、それぞれの機能を実現するプログラムの処理相互間での連携をとる必要があった。このため従来より、そのような連携を容易にするための技術が考えられてきた（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−２２２４１２号公報

しかし、従来は、実現したい機能毎にプログラムを用意していたため、たとえ特許文献１の技術を用いたとしても、不特定あるいは多数の機能を実現したい場合（例えば、コンピュータに複数種類のハードウェアを接続して利用できるようにするため、これら複数種類のハードウェアのそれぞれについてデバイスドライバを用意する、といった場合）は、これらの機能を実現してしかも相互の連携が正常に行われるようなプログラム群を作成することが煩雑であった。特に、これらのプログラムが互いに異なる開発者により開発される場合は、人件費の増大に加え、仕様の統一が難しくなり混乱を招くなどの弊害が大きかった。

この発明は上記実状に鑑みてなされたもので、特権モードが複数あるオペレーティングシステムの制御下で不特定あるいは多数の機能を容易に実現できるようにするためのプログラム及びデータ処理装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係るプログラムは、
第１の特権モードであるカーネルモード及び第２の特権モードであるユーザモードをコンピュータに実現させるためのオペレーティングシステムを実行する当該コンピュータにより、前記オペレーティングシステムの制御に従って、前記カーネルモードで実行されるためのプログラムであって、
前記コンピュータが、前記オペレーティングシステムの制御に従って、前記ユーザモードでアプリケーションプログラムを実行することにより、前記カーネルモードで行われるべき処理を記述するスクリプトを生成したとき、前記カーネルモードで前記コンピュータに、前記スクリプトを解釈することにより前記処理を特定する機能と、特定した当該処理を実行する機能と、を行わせるためのプログラムである、
ことを特徴とする。

このようなプログラムを実行するコンピュータによれば、ユーザーモードでの処理からカーネルモードでの処理へとスクリプトが引き渡される結果、ユーザーモードでは実行できない処理をカーネルモードで実行させることができる。また、オペレーティングシステムの制御下で不特定あるいは多数の機能を実現したい場合に当該プログラムの更新を行う必要がない。従って、カーネルモードで実行される当該プログラムを用いれば当該不特定あるいは多数の機能を実現することが容易になる。

前記プロセッサにデバイスが接続されている場合であって、前記スクリプトが、前記カーネルモードで行われるべき当該デバイスの制御の内容を記述するものである場合、前記プログラムは、例えば、前記コンピュータに、当該デバイスを制御する処理を特定して前記カーネルモードで当該処理を実行する機能を行わせるためのものであればよい。

また、本発明の第２の観点に係るデータ処理装置は、
第１の特権モードであるカーネルモード及び第２の特権モードであるユーザモードをコンピュータに実現させるためのオペレーティングシステムを実行する当該コンピュータより構成されており、
前記コンピュータは、
前記オペレーティングシステムの制御に従って、前記カーネルモードでドライバプログラムを実行し、
前記オペレーティングシステムの制御に従って、前記ユーザモードでアプリケーションプログラムを実行し、
前記ドライバプログラムの制御に従って行われるべき処理を記述するスクリプトを前記アプリケーションプログラムの制御に従って生成し、
前記ドライバプログラムの制御に従って前記スクリプトを解釈することにより前記処理を特定し、特定した当該処理を、前記ドライバプログラムの制御に従って実行する、
ことを特徴とする。

このようなデータ処理装置によれば、ユーザーモードでの処理からカーネルモードでの処理へとスクリプトが引き渡される結果、ユーザーモードでは実行できない処理をカーネルモードで実行させることができる。また、オペレーティングシステムの制御下で不特定あるいは多数の機能をしたい場合にドライバプログラムを更新する必要がない。従って、ドライバプログラムを用いて当該不特定あるいは多数の機能を実現することが容易になる。

前記ドライバプログラムは、例えば、前記プロセッサに接続されたデバイスを制御する処理を前記プロセッサに行わせるプログラムより構成されていてもよく、この場合、前記アプリケーションプログラムは、例えば、前記ドライバプログラムの制御に従って行われるべき前記デバイスの制御の内容を記述するものとして、前記スクリプトを前記コンピュータに生成させるものであってもよい。

この発明によれば、特権モードが複数あるオペレーティングシステムの制御下で不特定あるいは多数の機能を容易に実現できるようにするためのプログラム及びデータ処理装置が実現される。

以下、この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、この発明の実施の形態に係るコンピュータシステムの物理的構成を示す図である。図示するように、このコンピュータシステムは、コンピュータ１と、周辺デバイス２とより構成されている。

図１に示すように、コンピュータ１は、プロセッサ１１と、揮発性メモリ１２と、不揮発性メモリ１３と、入力部１４と、出力部１５と、記録媒体ドライブ部１６と、周辺デバイスインターフェース部１７とより構成されている。揮発性メモリ１２、不揮発性メモリ１３、入力部１４、出力部１５、記録媒体ドライブ部１６及び周辺デバイスインターフェース部１７は、内部バスを介してプロセッサ１１に接続されている。

プロセッサ１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）等からなっており、不揮発性メモリ１２に記憶されている後述のオペレーティングシステム（ＯＳ）、ユーザーモードアプリケーションプログラム（以下「アプリケーション」とも略記する）及びカーネルモードデバイスドライバ（以下「デバイスドライバ」とも略記する）等のプログラムを読み出し、これらのプログラムを実行することにより、後述する処理を行う。

揮発性メモリ１２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）等からなっており、プロセッサ１１のアクセスに従って、データの記憶やプロセッサ１１への供給を行う。揮発性メモリ１２の記憶領域は、プロセッサ１１の作業領域として機能する。

不揮発性メモリ１３は、ハードディスク装置等からなっており、上述のＯＳを予め記憶し、プロセッサ１１の読み出しアクセスに従ってプロセッサ１１へと供給する。

図２に論理的構成を模式的に示すように、不揮発性メモリ１３が記憶するこのＯＳは、少なくとも２種類の特権モードを提供するものであり、これら２種類の特権モードの一方がカーネルモード、他方がユーザモードであるものとする。なお、このように複数の特権モードを提供するＯＳとしては、例えばＬｉｎｕｘ（登録商標）や、マイクロソフト社のＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）などが挙げられる。

そして、カーネルモードにおいてプロセッサ１１は、周辺デバイス２等が行うプロセッサ１１へのハードウェア割り込みに応答する処理や、揮発性メモリ１２等との間でのＤＭＡ（Direct Memory Access）を制御する処理など、周辺デバイス２や揮発性メモリ１２等を直接制御する（つまり他の特権モードでの処理を介さずに制御する）処理を実行することができ、一方、ユーザーインターフェースの機能（操作者の操作に従ったデータの入力や、操作者に視認させるためのデータの出力など）を提供する処理や、データ処理の機能（周辺デバイス２等からのデータの受け取りや、受け取ったデータの加工や、周辺デバイス２等へのデータの出力）を実行することができないものとする。
これに対し、ユーザーモードにおいてプロセッサ１１は、ユーザーインターフェースの機能を提供する処理を実行できる一方、プロセッサ１１への割り込みに応答する処理や、ＤＭＡを制御する処理など、周辺デバイス２や揮発性メモリ１２等を直接制御する処理を実行することができないものとする。

一方、プロセッサ１１は、ＯＳの制御の下、上述のデバイスドライバ及びアプリケーションを、このコンピュータシステムを操作するユーザ等の操作に従って、記録媒体ドライブ部１６にセットされた記録媒体などから取得し、不揮発性メモリ１３に書き換え可能に記憶させる。そして不揮発性メモリ１３は、プロセッサ１１の読み出しアクセスに従って、自己が記憶するアプリケーションをプロセッサ１１へと供給する。

不揮発性メモリ１３に記憶される上述のデバイスドライバは、上述のカーネルモードでＯＳの制御の下にプロセッサ１１によって（例えば後述する手順で）実行されるプログラムである。
図２に示すように、デバイスドライバは、プロセッサ１１に周辺デバイス２や揮発性メモリ１２等を直接制御させることで、割り込みへの応答やＤＭＡの制御の処理を行わせる。
具体的には、割り込みへの応答やＤＭＡの制御の処理の手順を記述するものとしてユーザーモードでの処理で生成されるスクリプトを取得し、このスクリプトを解釈することによりこのスクリプトが記述する処理の手順を特定して、特定した手順で割り込みへの応答やＤＭＡの制御の処理を行う、という機能をカーネルモードでプロセッサ１１に行わせるものである。
なお、スクリプトは、例えば、図３に示すようなコマンドセットに含まれるコマンドを用いて記述されていればよい。

一方、上述のアプリケーションは、上述のユーザーモードでＯＳの制御の下にプロセッサ１１によって（例えば後述する手順で）実行されるプログラムであるものとし、このアプリケーションがプロセッサに実行させる処理のうちには、上述のスクリプトを生成する処理が含まれているものとする。具体的なスクリプトとしては、割り込みに応答する処理を記述するものとして、例えば図４に示すようなものが考えられ、また、ＤＭＡを制御する処理を記述するものとして、例えば図５に示すようなものが考えられる。

入力部１４は、キーボード、ポインティングデバイス等からなっており、操作者の操作に従ったデータをプロセッサ１１へと供給する。
出力部１５は、液晶ディスプレイ等からなっており、プロセッサ１１の指示に従った文字や図形を自己の表示画面上に表示する。

記録媒体ドライブ部１６は、記録媒体（例えば、フレキシブルディスクやＣＤ−Ｒ（Compact Disc-Recordable）など）に記録されたデータを読み取る記録媒体ドライブ装置（フレキシブルディスクドライブや、ＣＤ−ＲＯＭドライブなど）からなっている。記録媒体ドライブ部１６は、プロセッサ１１の指示に従い、自己にセットされた記録媒体からデータを読み出してプロセッサ１１に供給したり、当該機録媒体にデータを書き込んだりする。

周辺デバイスインターフェース部１７は、ＰＣＩ（Personal Computer Interface）回路などからなっており、周辺デバイス（例えば、周辺デバイス２）を着脱可能に装着するためのスロットを備えている。周辺デバイスインターフェース部１７は、自己のスロットに装着された周辺デバイスが、コンピュータ１の各部（具体的には、プロセッサ１１、揮発性メモリ１２、不揮発性メモリ１３、入力部１４及び出力部１５及び記録媒体ドライブ部１６のうちの一部又は全部）との間で行うデータ交換を媒介する。

周辺デバイス２は、マイクロコンピュータあるいはその他任意の電子回路などからなっており、周辺デバイスインターフェース部１７が備える上述のスロットに着脱可能に構成されている。周辺デバイス２は、周辺デバイスインターフェース部１７のスロットに装着された状態で、周辺デバイスインターフェース部１７を介し、コンピュータ１の各部との間でデータ交換を行う。

次に、このコンピュータシステムの動作を、図６を参照して説明する。図６は、図１のコンピュータシステムの動作の流れを示す図である。

このコンピュータシステムが起動すると、プロセッサ１１はまず不揮発性メモリ１３にアクセスし、不揮発性メモリ１３よりＯＳを読み出して実行する。
ＯＳの実行が始まると、プロセッサ１１は、デバイスドライバをロードする。すなわち、プロセッサ１１は、ＯＳの制御の下、不揮発性メモリ１３よりデバイスドライバを読み出し、これをカーネルモードで実行可能とするため、揮発性メモリ１２の記憶領域に保管する。

次に、プロセッサ１１は、入力部１４を操作するユーザの指示に応答して、ＯＳの制御に従って不揮発性メモリ１３よりアプリケーションを読み出し、これをユーザモードで実行可能とするため、揮発性メモリ１２の記憶領域に保管し、次いで、保管されたこのアプリケーションをユーザモードで実行する。

実行中のアプリケーションの処理で、デバイスドライバの処理との間でのデータ交換が必要になると、プロセッサ１１は、アプリケーションの処理の一環として、デバイスドライバ１１のオープンを要求する（図６、ステップＳ１１）。するとプロセッサ１１は、ＯＳの制御の下、この要求に従って、揮発性メモリ１２に保管されているデバイスドライバをカーネルモードで実行する。

そして、プロセッサ１１は、アプリケーションの制御に従って、例えば図４に示すような割り込み応答用の処理を記述するスクリプトや、図５に示すようなＤＭＡ制御用の処理を記述するスクリプトを生成し、揮発性メモリ１２の記憶領域に保管する（ステップＳ１２及びＳ１３）。
すなわち、例えば周辺デバイス２からデータをＤＭＡで揮発性メモリ１２に転送する処理の場合には、周辺デバイス２がデータの転送を完了した事をアプリケーションの処理に対して通知するためのパラメータ（例えば割り込みマスク、割り込み要因クリア）をステップＳ１２で生成、保管し、ＤＭＡによるデータの転送のための各種パラメータ（例えば、ソースアドレス、ディスティネーションアドレス、転送バイト数及び転送方向）をステップＳ１３で生成し保管する。

そしてプロセッサ１１は、ＤＭＡ制御の処理が必要となったとき、ＤＭＡ制御用の処理を記述するスクリプトを、デバイスドライバの制御に従って揮発性メモリ１２の記憶領域から取得し、取得したスクリプトを解読することにより、各種パラメータを設定する（ステップＳ２１）。つまり、プロセッサ１１は、デバイスドライバの処理に基づいて実行されるＤＭＡによるデータの転送のための各種パラメータ（例えば、ソースアドレス、ディスティネーションアドレス、転送バイト数及び転送方向）を、ステップＳ１３で生成及び保管されたスクリプトの内容に従って設定する。
なお、プロセッサ１１は、デバイスドライバの処理においては、ステップＳ１２で生成及び保管されたスクリプトの実行を、周辺デバイス２が割り込みを発生させるまで（すなわち、後述するステップＳ３２の処理が行われるまで）保留する。

プロセッサ１１は、ＤＭＡによる各種パラメータが設定され周辺デバイス２がＤＭＡによりデータを転送することが可能となった時点で、ＤＭＡ開始を周辺デバイス２に指示する。周辺デバイス２はこの指示に応答して、例えばコンピュータ１の揮発性メモリ１２との間でＤＭＡによるデータの転送を行う（ステップＳ２２及びＳ３１）。周辺デバイス２は、ＤＭＡによる転送が終了すると、プロセッサ１１に、割り込み要求を示す信号を送る（ステップＳ３２）。
なお、周辺デバイス２の一度に転送できるＤＭＡの転送バイト数が、ステップＳ２１で設定されたパラメータが示す転送バイト数より少ない場合、周辺デバイス２は揮発性メモリ１２等との間で複数回のＤＭＡによるデータの転送を行う。そして、割り込み要求を示す信号の送信は、最終回の転送が終了した後に行う。
デバイスドライバの処理を行うプロセッサ１１は、割り込み要求を示す信号に応答して、ステップＳ１２で生成し保管されたスクリプトを取得し、割り込みによるＤＭＡ終了をアプリケーションに通知するための各種パラメータ（例えば割り込みマスク、割り込み要因クリア）を、このスクリプトの内容に従って設定する（ステップＳ２３）。そして、割り込みがＤＭＡ終了を示すものであればＤＭＡ終了の通知を生成してアプリケーションの処理に引き渡す（ステップＳ２４）。ステップＳ２４の処理の結果、ＤＭＡは終了する。

以上説明した動作を行う結果、このコンピュータシステムでは、ユーザーモードでの処理からカーネルモードでの処理へとスクリプトが引き渡される結果、ユーザーモードでは実行できない処理をカーネルモードで実行させることができる。また、ＯＳの制御下で不特定あるいは多数の機能を処理したい場合にデバイスドライバの更新を行う必要がない。従って、デバイスドライバを用いて当該不特定あるいは多数の機能を実現することが容易になる。

なお、このコンピュータシステムの構成は上述のものに限られない。
例えば、コンピュータ１及び周辺デバイス２は、必ずしもＰＣＩを介して互いに接続される必要はなく、相互接続の態様は任意である。従って、例えばコンピュータ１及び周辺デバイス２が内部バスを介して直接に接続されていてもよいし、ＡＴＡＰＩ（AT Attachment Packet Interface）や、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）インターフェースや、ＩＥＥＥ１３９４インターフェースや、ブルートゥース（登録商標）あるいはその他任意のインターフェース回路を介していてもよい。

また、デバイスドライバがプロセッサ１１に行わせる処理は、割り込みへの応答やＤＭＡの制御に限られない。従って、例えば、コンピュータ１の各部あるいはコンピュータ１に接続された任意のデバイスを制御する任意の処理を、デバイスドライバがプロセッサ１１に行わせるようにしてよい。一方、このコンピュータシステムは必ずしも周辺デバイス２を備えていなくてもよく、この場合、コンピュータ１は周辺デバイス２を装着可能に構成されていなくてもよい。
また、デバイスドライバが提供するコマンドセットには、ＯＳの制御の下に行われる所定の一連の処理をマクロ定義するコマンドが含まれていてもよい。
また、スクリプトは必ずしも、プロセッサ１１によりアプリケーションの処理で生成される必要はない。従ってスクリプトは、例えば、予め作成されて不揮発性メモリ１３の記憶領域やあるいは記録媒体ドライブ部１６によるデータの読み出しが可能な任意の記録媒体に保管されていてもよい。この場合、プロセッサ１１は、アプリケーションの処理に従って任意のタイミングで、不揮発性メモリ１３や記録媒体からこのスクリプトを読み出すようにすればよい。
さらに、このコンピュータシステムの初期化時に、スクリプトを含んだ固定ファイルをプロセッサ１１が外部の記憶装置等から読み込んで不揮発性メモリ１３の記憶領域に保管し、必要なタイミングで読み出して解読等するようにしてもよい。
また、プロセッサ１１は、不揮発性メモリ１３等に保管されているスクリプトと、アプリケーションの処理に従って自ら生成するスクリプトとを併用してもよい。

以上、この発明の実施の形態を説明したが、この発明のコンピュータシステムは、専用のシステムである必要はなく、パーソナルコンピュータ等の通常のコンピュータシステムからなっているものでよい。そして、例えばパーソナルコンピュータに上述のデバイスドライバ及びアプリケーションを格納した１個又は複数の記録媒体（フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等）からこれらのデバイスドライバ及びアプリケーションをインストールすることにより、上述の処理を実行するコンピュータシステムを構成することができる。

また、例えば、通信回線のＢＢＳにこれらのデバイスドライバやアプリケーションをアップロードし、これらを通信回線を介して配信してもよく、また、これらのデバイスドライバやアプリケーションを表す信号により搬送波を変調し、得られた変調波を伝送し、この変調波を受信した装置が変調波を復調して該プログラムを復元するようにしてもよい。

なお、ＯＳが処理の一部を分担する場合、あるいは、ＯＳが本願発明の１つの構成要素の一部を構成するような場合には、記録媒体には、その部分を除いたプログラムを格納してもよい。この場合も、この発明では、その記録媒体には、コンピュータが実行する各機能又はステップを実行するためのプログラムが格納されているものとする。

本発明の実施の形態にかかるコンピュータシステムの物理的構成を示すブロック図である。 図１のコンピュータシステムの論理的構成を模式的に示す図である。 コマンドセットの例を示す図である。 割り込みに応答する処理を記述するスクリプトの例を示す図である。 ＤＭＡを制御する処理を記述するスクリプトの例を示す図である。 図１のコンピュータシステムが実行する処理の流れを示す図である。

符号の説明

１ コンピュータ
１１ プロセッサ
１２ 揮発性メモリ
１３ 不揮発性メモリ
１４ 入力部
１５ 出力部
１６ 記録媒体ドライブ部
１７ 周辺デバイスインターフェース部
２ 周辺デバイス

Claims (4)

1. 第１の特権モードであるカーネルモード及び第２の特権モードであるユーザモードをコンピュータに実現させるためのオペレーティングシステムを実行する当該コンピュータにより、前記オペレーティングシステムの制御に従って、前記カーネルモードで実行されるためのプログラムであって、
   前記コンピュータが、前記オペレーティングシステムの制御に従って、前記ユーザモードでアプリケーションプログラムを実行することにより、前記カーネルモードで行われるべき処理を記述するスクリプトを生成したとき、前記カーネルモードで前記コンピュータに、前記スクリプトを解釈することにより前記処理を特定する機能と、特定した当該処理を実行する機能と、を行わせるためのプログラムである、
   ことを特徴とするプログラム。
2. 前記プロセッサにデバイスが接続されている場合であって、前記スクリプトが、前記カーネルモードで行われるべき当該デバイスの制御の内容を記述するものである場合に、前記コンピュータに、当該デバイスを制御する処理を特定して前記カーネルモードで当該処理を実行する機能を行わせるためのものである、
   ことを特徴とする請求項１に記載のプログラム。
3. 第１の特権モードであるカーネルモード及び第２の特権モードであるユーザモードをコンピュータに実現させるためのオペレーティングシステムを実行する当該コンピュータより構成されており、
   前記コンピュータは、
   前記オペレーティングシステムの制御に従って、前記カーネルモードでドライバプログラムを実行し、
   前記オペレーティングシステムの制御に従って、前記ユーザモードでアプリケーションプログラムを実行し、
   前記ドライバプログラムの制御に従って行われるべき処理を記述するスクリプトを前記アプリケーションプログラムの制御に従って生成し、
   前記ドライバプログラムの制御に従って前記スクリプトを解釈することにより前記処理を特定し、特定した当該処理を、前記ドライバプログラムの制御に従って実行する、
   ことを特徴とするデータ処理装置。
4. 前記ドライバプログラムは、前記プロセッサに接続されたデバイスを制御する処理を前記プロセッサに行わせるプログラムより構成されており、
   前記アプリケーションプログラムは、前記ドライバプログラムの制御に従って行われるべき前記デバイスの制御の内容を記述するものとして、前記スクリプトを前記コンピュータに生成させるものである、
   ことを特徴とする請求項３に記載のデータ処理装置。

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