JP2013534668A - 多機能命令のうちの選択されたインストール済み機能を隠蔽するためのコンピュータで実装される方法、コンピュータ・システム、およびコンピュータ・プログラム - Google Patents

多機能命令のうちの選択されたインストール済み機能を隠蔽するためのコンピュータで実装される方法、コンピュータ・システム、およびコンピュータ・プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】 多機能命令のうちの選択されたインストール済み機能を隠蔽するためのコンピュータで実装される方法、コンピュータ・システム、およびコンピュータ・プログラムを提供する。
【解決手段】 多機能命令のうちの選択されたインストール済み機能が隠蔽され、プロセッサが隠蔽されたインストール済み機能を実行できる場合でも隠蔽された機能の可用性が隠蔽され、多機能命令が機能の可用性を照会することに応答して、隠蔽されていない機能のみがインストール済みとして報告されるようになっている。
【選択図】 図5

Description

本発明は、コンピュータ・システムに関し、詳細には、コンピュータ・システム・プロセッサ命令機能に関する。
商標: IBM(R)は、米国ニューヨーク州アーモンクのインターナショナル・ビジネス・マシーンズ社の登録商標である。S/390、z900、z990、およびz10ならびにその他の製品名は、インターナショナル・ビジネス・マシーンズ社またはその他の企業の登録商標または製品名である可能性がある。
IBMは、1960年代のIBM(R)システム360として知られるマシンから現在までの多くの非常に有能なエンジニアの研究により、コンピューティング・システムに対するその本質的な性質のために、「メインフレーム」として知られるようになった特別なアーキテクチャを創出してきたが、そのメインフレームの解説書は、これまでの年月に提示されてきたIBMの解説書に含めることによる相当な貢献として、「メインフレーム」によって表されるコンピューティング・マシンの状態の改善に対する相当な貢献のために、IBMの発明者によって発明され採用された命令の「メインフレーム」による実装時に実行することができる命令を記述することによりマシンのアーキテクチャを提示するものである。2009年2月に発行された「IBM(R) z/Architecture(R) Principles of Operation」の第8版は、SA22-7832-07として標準的な出版文献になり、IBMのz10(R)メインフレーム・サーバに組み込まれている。
図1を参照すると、従来技術のホスト・コンピュータ・システム50の代表的なコンポーネントが描かれている。当技術分野で周知のその他のコンポーネントの配置もコンピュータ・システムで使用することができる。代表的なホスト・コンピュータ50は、主記憶装置(コンピュータ・メモリ2)と通信状態にある1つまたは複数のCPU1ならびに記憶装置11への入出力インターフェースおよび他のコンピュータまたはSANなどと通信するためのネットワーク10を含む。CPU1は、設計された命令セットおよび設計された機能性を有するアーキテクチャに準拠している。CPU1は、プログラム・アドレス(仮想アドレス)をメモリの実アドレスに変換するための動的アドレス変換(DAT)3を有することができる。DATは、典型的に、コンピュータ・メモリ2のブロックへのその後のアクセスがアドレス変換の遅延を必要としないように、変換をキャッシュするための変換索引バッファ(TLB)7を含む。典型的に、キャッシュ9は、コンピュータ・メモリ2とプロセッサ1との間で使用される。キャッシュ9は、2つ以上のCPUにとって使用可能な1つの大きいキャッシュと、その大きいキャッシュと各CPUとの間にあってそれより小さく高速の(下位レベルの)複数キャッシュとを有する階層的なものにすることができる。いくつかの実装例では、命令取り出しおよびデータ・アクセスのために個別の下位レベル・キャッシュを提供するために、この下位レベル・キャッシュが分割される。一実施形態では、命令は、キャッシュ9を介して命令取り出しユニット4によってメモリ2から取り出される。その命令は、命令デコード・ユニット6でデコードされ、(いくつかの実施形態では他の命令とともに)命令実行ユニット8にディスパッチされる。典型的に、いくつかの実行ユニット8、たとえば、演算実行ユニット、浮動小数点実行ユニット、および分岐命令実行ユニットが使用される。その命令は、実行ユニットによって実行され、必要に応じて、命令指定のレジスタまたはメモリからのオペランドにアクセスする。メモリ2からオペランドにアクセスする(ロードまたは保管する)場合、ロード・ストア・ユニット5は、典型的に、実行されている命令の制御下にあるアクセスを処理する。命令は、ハードウェア回路または内部マイクロコード(ファームウェア)であるいはその両方の組み合わせによって実行することができる。
図2には、ホスト・アーキテクチャのホスト・コンピュータ・システム50をエミュレートする従来技術のエミュレートされたホスト・コンピュータ・システム21の一例が示されている。エミュレートされたホスト・コンピュータ・システム21では、ホスト・プロセッサ(CPU)1は、エミュレートされたホスト・プロセッサ(または仮想ホスト・プロセッサ)であり、ホスト・コンピュータ50のプロセッサ1のものとは異なる固有命令セット・アーキテクチャを有するエミュレーション・プロセッサ27を含む。エミュレートされたホスト・コンピュータ・システム21は、エミュレーション・プロセッサ27にとってアクセス可能なメモリ22を有する。この実施形態例では、メモリ22は、ホスト・コンピュータ・メモリ2の部分とエミュレーション・ルーチン23の部分にパーティション化されている。ホスト・コンピュータ・メモリ2は、ホスト・コンピュータ・アーキテクチャに応じてエミュレートされたホスト・コンピュータ21のプログラムにとって使用可能である。エミュレーション・プロセッサ27は、エミュレートされたプロセッサ1のものとは異なるアーキテクチャの設計された命令セットの固有命令、すなわち、エミュレーション・ルーチン・メモリ23から入手した固有命令を実行し、アクセスされたホスト命令の機能をエミュレートするための固有命令実行ルーチンを決定するためにアクセスされたホスト命令(複数も可)をデコードすることができるシーケンス・アクセス/デコード・ルーチンで入手した1つまたは複数の命令を使用することにより、ホスト・コンピュータ・メモリ2内のプログラムから実行するためにホスト命令にアクセスすることができる。ホスト・コンピュータ・システム50のアーキテクチャのために定義されたその他の機構は、たとえば、汎用レジスタ、制御レジスタ、動的アドレス変換、ならびに入出力サブシステム・サポートおよびプロセッサ・キャッシュなどの機構を含む、設計機構ルーチン(Architected Facilities Routine)によってエミュレートすることができる。また、エミュレーション・ルーチンは、エミュレーション・ルーチンのパフォーマンスを改善するためにエミュレーション・プロセッサ27で使用可能な機能(汎用レジスタおよび仮想アドレスの動的変換など)を利用することもできる。ホスト・コンピュータ50の機能をエミュレートする際にプロセッサ27を支援するために、特殊ハードウェアおよびオフロード・エンジンを設けることもできる。
メインフレームでは、設計された機械命令は、プログラマ、通常現在はしばしばコンパイラ・アプリケーションを経由する「C」プログラマによって使用される。記憶媒体に保管されたこれらの命令は、本来はz/Architecture IBMサーバで実行することができ、または代わって他のアーキテクチャを実行するマシンで実行することができる。これらは、既存のおよび将来のIBMメインフレーム・サーバでならびにIBMの他のマシン(たとえば、pSeries(R)サーバおよびxSeries(R)サーバ)上でエミュレートすることができる。これらは、IBM(R)、Intel(R)、AMD(TM)、サン・マイクロシステムズ社、その他によって製造されたハードウェアを使用する多種多様なマシン上でLinuxを実行するマシンで実行することができる。z/Architecture(R)下のハードウェア上での実行の他に、http://www.turbohercules.com、http://www.hercules-390.org、およびhttp://www.funsoft.comに記載されているエミュレーションを使用するマシンでもLinuxを使用することができる。エミュレーション・モードでは、エミュレートされたプロセッサのアーキテクチャをエミュレートするために固有プロセッサによってエミュレーション・ソフトウェアが実行される。
固有プロセッサ27は、典型的に、エミュレートされたプロセッサのエミュレーションを実行するためにファームウェアまたは固有オペレーティング・システムのいずれか一方を含むエミュレーション・ソフトウェア23を実行する。エミュレーション・ソフトウェア23は、エミュレートされたプロセッサ・アーキテクチャの命令を取り出して実行する役割を担う。エミュレーション・ソフトウェア23は、命令境界を追跡するためにエミュレートされたプログラム・カウンタを維持する。エミュレーション・ソフトウェア23は、一度に1つまたは複数のエミュレートされた機械命令を取り出し、固有プロセッサ27による実行のためにその1つまたは複数のエミュレートされた機械命令を対応する固有機械命令のグループに変換することができる。これらの変換された命令は、より高速の変換を達成できるようにキャッシュすることができる。それにもかかわらず、エミュレーション・ソフトウェアは、エミュレートされたプロセッサのために作成されたオペレーティング・システムおよびアプリケーションが正しく動作することを保証するために、エミュレートされたプロセッサ・アーキテクチャのアーキテクチャ・ルールを維持しなければならない。さらに、エミュレーション・ソフトウェアは、エミュレートされたプロセッサ上で実行するように設計されたオペレーティング・システムまたはアプリケーション・プログラムがエミュレーション・ソフトウェアを有する固有プロセッサ上で実行できるように、制御レジスタ、汎用レジスタ、浮動小数点レジスタ、たとえばセグメント・テーブルおよびページ・テーブルを含む動的アドレス変換機能、割り込みメカニズム、コンテキスト・スイッチ・メカニズム、時刻(TOD)クロック、および入出力サブシステムへの設計されたインターフェースを含むが、これらに限定されないエミュレートされたプロセッサ1アーキテクチャによって識別されたリソースを提供しなければならない。
エミュレートされている特定の命令はデコードされ、この個別命令の機能を実行するためにサブルーチンが呼び出される。エミュレートされたプロセッサ1の機能をエミュレートするエミュレーション・ソフトウェア機能23は、たとえば、「C」サブルーチンまたはドライバ、あるいは好ましい実施形態の説明を理解した後で当業者の技能の範囲内になる特定のハードウェアに関するドライバを提供する何らかのその他の方法で実装される。様々なソフトウェアおよびハードウェア・エミュレーション特許としては、Beausoleil他の「Multiprocessor for hardwareemulation」に関する米国特許第5551013号、Scalzi他の「Preprocessing of stored target routines for emulating incompatibleinstructions on a target processor」という米国特許第6009261号、Davidian他の「Decoding guest instruction to directly access emulation routinesthat emulate the guest instructions」という米国特許第5574873号、Gorishek他の「Symmetrical multiprocessing bus and chipset used for coprocessorsupport allowing non-native code to run in a system」という米国特許第6308255号、Lethin他の「Dynamic optimizing object codetranslator for architecture emulation and dynamic optimizing object codetranslation method」という米国特許第6463582号、およびEric Trautの「Method for emulating guest instructions on a host computer throughdynamic recompilation of host instructions」という米国特許第5790825号を含むが、これらに限定されない。これらの参考文献は、当業者にとって使用可能なターゲット・マシンのために異なるマシンについて設計された命令フォーマットのエミュレーションを達成するための様々な既知の方法、ならびに上記で参照したものによって使用される商用ソフトウェア技法を示している。
2009年9月3日に公表されたAstrandの「Selective Exposure to USB DeviceFunctionality for a Virtual Machine」という米国特許出願公報第US2009/0222814A1号では、仮想計算機(VM)アプリケーションは、ゲスト・オペレーティング・システム(OS)を実行し、コンピュータに接続されたUSBデバイスにゲストOSが接続できるようにすることができる。VMアプリケーションは、USBデバイスの機能の一部のみがゲストOSに対して露出されるように、USBデバイスに関連する機能をフィルタリングすることができる。
米国特許第5551013号 米国特許第6009261号 米国特許第5574873号 米国特許第6308255号 米国特許第6463582号 米国特許第5790825号 米国特許出願公報第US2009/0222814A1号 米国特許出願公報第2009/0070760号
2009年2月に発行された「IBM(R)z/Architecture(R) Principles of Operation」の第8版(SA22-7832-07) 「Virtualization Overview」というVMware(R)による白書 「VMware VMotion and CPUCompatibility」というVMware(R)による白書 VMware(R)による「VMware(R)Infrastructure 3」 「Intel(R) Itanium(R)Architecture Software Developer’s Manual, Volume2, Revision 2.2 January 2006」
一実施形態では、多機能命令のうちの選択されたインストール済み機能は隠蔽され、その多機能命令は複数のインストール済み機能のうちの1つの機能を実行するように設計され、この隠蔽は、インストール済み機能の可用性を制御する値を1つまたは複数のプロセッサを含むホスト・コンピュータの多機能命令に設定することであって、1つのプロセッサが多機能命令のうちの第1の複数の前記インストール済み機能を有し、第1の複数のインストール済み機能が1つまたは複数の第1のインストール済み機能と1つまたは複数の第2のインストール済み機能とを含むことと、多機能命令を実行することであって、その多機能命令が命令コード・フィールドを含むことを含み、その実行が、それについて照会機能が指定された多機能命令に応答して、多機能命令にとって使用可能なインストール済み機能を決定するために照会機能を実行することと、照会機能実行が1つまたは複数の第2のインストール済み機能を決定するためにその値を使用することと、照会機能実行が1つまたは複数の第2のインストール済み機能のうちの1つまたは複数が多機能命令にとって使用可能ではないことを示す結果値を保管することを含む。
一実施形態では、この値はホスト・コンピュータの仮想計算機についてホスト・コンピュータのハイパーバイザによって設定され、仮想計算機が1つまたは複数の論理プロセッサを含み、1つまたは複数の論理プロセッサが1つまたは複数の物理プロセッサに割り当てられ、1つの物理プロセッサが多機能命令のうちの1つまたは複数の第2のインストール済み機能を有し、多機能命令が1つまたは複数の物理プロセッサのうちの1つの物理プロセッサ上の1つまたは複数の論理プロセッサのうちの1つの論理プロセッサによって仮想計算機内で実行される。
一実施形態では、1つまたは複数の第2のインストール済み機能は、多機能命令の命令コードに基づいて決定される。
一実施形態では、ハイパーバイザは、インストール済み機能の可用性を制御する他の値をホスト・コンピュータ・システムの他の仮想計算機上で実行される多機能命令に設定し、1つまたは複数の他の論理プロセッサのうちの1つの他の論理プロセッサによって他の仮想計算機内で他の多機能命令を実行し、他の多機能命令が他の照会機能を指定することに応答して、他の多機能命令にとって使用可能なインストール済み機能を決定するために他の照会機能が実行され、他の照会機能実行が1つまたは複数の第3のインストール済み機能を決定するために他の値を使用し、他の照会機能実行が1つまたは複数の第3のインストール済み機能のうちの1つまたは複数が他の多機能命令にとって使用可能ではないことを示す他の結果値を保管する。
一実施形態では、保管された結果値はビット有効値(bit significant value)であり、各ビット位置は1つの機能に対応し、1つのビットが1であることは対応する機能がインストールされていることを示す。
一実施形態では、照会機能は、多機能命令指定機能コードまたは多機能命令指定テスト・ビットによって指定される。
一実施形態では、多機能命令は、暗号命令、タイミング機構機能実行(PTFF:Perform Timing Facility Function)命令、浮動小数点演算実行(Perform Floating Point Operation)命令、またはロック演算実行(Perform Locked Operation)命令のうちのいずれか1つからなるz/Architecture命令であり、暗号命令は、暗号メッセージ命令、中間メッセージ計算命令、最終メッセージ・ダイジェスト計算命令、最終メッセージ・ダイジェスト計算命令、メッセージ認証コード計算命令のうちのいずれか1つを含み、多機能命令が照会機能を指定し、多機能命令が暗号命令またはPTFF命令であることに応答して、実行すべき多機能命令指定機能コードが入手され、入手された機能コードが照会機能からなり、保管された結果値が複数のビットであり、複数のビットのうちの各ビットが対応する機能コードがサポートされるかどうかを示し、多機能命令が暗号命令またはPTFF命令であることに応答して、実行すべき多機能命令指定機能コードが入手され、入手された機能コードが照会機能ではなく、入手された機能コードに応じて暗号機能またはPTFF機能が実行され、多機能命令がロック演算実行命令または浮動小数点演算実行命令であり、多機能命令指定テスト・ビットが1であることに応答して、多機能命令指定機能コードがインストールされたかどうかの判断が行われ、保管された結果値が条件コード値であり、多機能命令がロック演算実行命令または浮動小数点演算実行命令であり、多機能命令指定テスト・ビットが0であることに応答して、入手された機能コードに応じて浮動小数点機能またはロック演算が実行される。
上記ならびに追加の目的、特徴、および利点は以下に示す説明で明らかになるであろう。
その他の諸実施形態および諸態様については、本明細書に詳細に記載され、請求された本発明の一部と見なされる。利点および特徴をさらに理解するために、以下の説明および添付図面を参照されたい。
次に、添付図面に関連して、例としてのみ、本発明の諸実施形態について説明する。
ホスト・コンピュータ・システムの一例を描写する図である。 エミュレーション・ホスト・コンピュータ・システムの一例を描写する図である。 コンピュータ・システムの一例を描写する図である。 コンピュータ・ネットワークの一例を描写する図である。 コンピュータ・システムの諸要素の例を描写する図である。 実行ユニットの一例を描写する図である。 分岐ユニットの一例を描写する図である。 ロード/ストア・ユニットの一例を描写する図である。 ロジカル・パーティショニングの一例を描写する図である。 ロジカル・パーティショニング要素の例を描写する図である。 ロジカル・パーティショニング要素の例を描写する図である。 命令コード・テーブルの一例を描写する流れ図である。 ブロッキング技法の一例を描写する流れ図である。 ブロッキング技法の一例を描写する流れ図である。 ブロッキング技法の一例を描写する流れ図である。 機能照会ブロッキング技法を描写する流れ図である。 機能照会ブロッキング技法を描写する流れ図である。 機能照会ブロッキング技法を描写する流れ図である。 機能照会ブロッキング技法を描写する流れ図である。 機能照会ブロッキング技法を描写する流れ図である。 機能照会ブロッキング技法を描写する流れ図である。
諸実施形態は、ソフトウェア(時には、ライセンス内部コード、ファームウェア、マイクロコード、ミリコード、ピココードなどと呼ばれ、そのいずれも本明細書の教示と一貫したものになるであろう)によって実践することができる。図1を参照すると、ソフトウェア・プログラム・コードの一実施形態は、典型的に、CD−ROMドライブ、磁気テープ・ドライブ、またはハード・ディスクなどの長期記憶媒体11からシステム50のCPU(中央演算処理装置)1としても知られるプロセッサによってアクセスされる。ソフトウェア・プログラム・コードは、ディスケット、ハード・ディスク、またはCD−ROMなど、データ処理システムで使用するための様々な既知の媒体のいずれかの上に実施することができる。このコードは、このような媒体上で配布される場合もあれば、他のコンピュータ・システムのユーザによる使用のためにこのような他のコンピュータ・システムへのネットワーク10により、あるコンピュータ・システムのコンピュータ・メモリ2または記憶装置からユーザに配布される場合もある。
代わって、プログラム・コードは、メモリ2内に実施し、プロセッサ・バスを使用してプロセッサ1によってアクセスすることもできる。このようなプログラム・コードは、様々なコンピュータ・コンポーネントと1つまたは複数のアプリケーション・プログラムの機能および対話を制御するオペレーティング・システムを含む。プログラム・コードは、通常、プロセッサ1による処理に使用可能である場合、高密度記憶媒体11から高速メモリ2にページングされる。メモリ内、物理媒体上にソフトウェア・プログラム・コードを実施するか、ネットワークを介してソフトウェア・コードを配布するか、あるいはその両方を行うための技法および方法は、周知のものであり、本明細書ではこれ以上考察しない。プログラム・コードは、有形媒体(電子メモリ・モジュール(RAM)、フラッシュ・メモリ、コンパクト・ディスク(CD)、DVD、磁気テープなどを含むが、これらに限定されない)上に作成され保管されると、しばしば「コンピュータ・プログラム(computer program product)」と呼ばれる。コンピュータ・プログラム媒体は、典型的に、好ましくはコンピュータ・システム内の処理回路による実行のためにその処理回路によって読み取り可能である。
図3は、諸実施形態を実践することができる代表的なワークステーションまたはサーバ・ハードウェア・システムを示している。図3のシステム100は、任意選択の周辺装置を含む、パーソナル・コンピュータ、ワークステーション、またはサーバなどの代表的なコンピュータ・システム101を含む。ワークステーション101は、1つまたは複数のプロセッサ106と、既知の技法によりシステム101のその他のコンポーネントとプロセッサ(複数も可)106との間を接続し、その間の通信を可能にするために使用されるバスとを含む。バスは、プロセッサ106をメモリ105および、たとえば、ハード・ディスク(たとえば、磁気媒体、CD、DVD、およびフラッシュ・メモリのうちのいずれかを含む)または磁気テープ・ドライブを含むことができる長期記憶装置107に接続する。また、システム101はユーザ・インターフェース・アダプタも含むことができ、このアダプタはバスを介してマイクロプロセッサ106をキーボード104、マウス103、プリンタ/スキャナ110、またはその他のインターフェース・デバイス、あるいはこれらの組み合わせなどの1つまたは複数のインターフェース・デバイスに接続し、その他のインターフェース・デバイスは、タッチ検知スクリーン、デジタル化入力パッドなどの任意のユーザ・インターフェース・デバイスにすることができる。また、バスは、LCDスクリーンまたはモニターなどのディスプレイ装置102をディスプレイ・アダプタを介してマイクロプロセッサ106に接続する。
システム101は、ネットワーク109と通信108を行うことができるネットワーク・アダプタを経由してその他のコンピュータまたはコンピュータのネットワークと通信することができる。ネットワーク・アダプタの例は、通信チャネル、トークン・リング、イーサネット、またはモデムである。代わって、ワークステーション101は、CDPD(セルラー・デジタル・パケット・データ)カードなどのワイヤレス・インターフェースを使用して通信することもできる。ワークステーション101は、ローカル・エリア・ネットワーク(LAN)または広域ネットワーク(WAN)内のこのようなその他のコンピュータに関連付けられる場合もあれば、ワークステーション101は、他のコンピュータなどを含むクライアント/サーバ配置内のクライアントである場合もある。これらの構成のすべてならびに適切な通信ハードウェアおよびソフトウェハは当技術分野で周知のものである。
図4は、一実施形態を実践することができるデータ処理ネットワーク200を示している。データ処理ネットワーク200は、無線ネットワークおよび有線ネットワークなどの複数の個別ネットワークを含むことができ、そのそれぞれは複数の個別ワークステーション101、201、202、203、204を含むことができる。さらに、当業者であれば分かるように、1つまたは複数のLANを含むことができ、1つのLANは1つのホスト・プロセッサに結合された複数のインテリジェント・ワークステーションを含むことができる。
さらに図4を参照すると、ネットワークは、ゲートウェイ・コンピュータ(クライアント・サーバ206)またはアプリケーション・サーバ(データ・リポジトリにアクセスすることができ、ワークステーション205から直接アクセスすることもできるリモート・サーバ208)などのメインフレーム・コンピュータまたはサーバも含むことができる。ゲートウェイ・コンピュータ206は各ネットワーク207への入口点として働く。ゲートウェイは、あるネットワーキング・プロトコルを他のネットワーキング・プロトコルに接続するときに必要になる。ゲートウェイ206は、好ましくは、通信リンクにより他のネットワーク(たとえば、インターネット207)に結合することができる。また、ゲートウェイ206は、通信リンクを使用して、1つまたは複数のワークステーション101、201、202、203、204に直接結合することもできる。ゲートウェイ・コンピュータは、IBM社から入手可能なIBM eServer(TM) zSeries(R) z9(R)サーバを使用して実装することができる。
ソフトウェア・プログラミング・コードは、典型的に、CD−ROMドライブまたはハード・ディスクなどの長期記憶媒体107からシステム101のプロセッサ106によってアクセスされる。ソフトウェア・プログラミング・コードは、ディスケット、ハード・ディスク、またはCD−ROMなど、データ処理システムで使用するための様々な既知の媒体のいずれかの上に実施することができる。このコードは、このような媒体上で配布される場合もあれば、他のコンピュータ・システムのユーザによる使用のためにこのような他のコンピュータ・システムへのネットワークにより、あるコンピュータ・システムのメモリまたは記憶装置からユーザ210、211に配布される場合もある。
代わって、プログラミング・コード111は、メモリ105内に実施し、プロセッサ・バスを使用してプロセッサ106によってアクセスすることもできる。このようなプログラミング・コードは、様々なコンピュータ・コンポーネントと1つまたは複数のアプリケーション・プログラム112の機能および対話を制御するオペレーティング・システムを含む。プログラム・コードは、通常、プロセッサ106による処理に使用可能である場合、高密度記憶媒体107から高速メモリ105にページングされる。メモリ内、物理媒体上にソフトウェア・プログラミング・コードを実施するか、ネットワークを介してソフトウェア・コードを配布するか、あるいはその両方を行うための技法および方法は、周知のものであり、本明細書ではこれ以上考察しない。プログラム・コードは、有形媒体(電子メモリ・モジュール(RAM)、フラッシュ・メモリ、コンパクト・ディスク(CD)、DVD、磁気テープなどを含むが、これらに限定されない)上に作成され保管されると、しばしば「コンピュータ・プログラム」と呼ばれる。コンピュータ・プログラム媒体は、典型的に、好ましくはコンピュータ・システム内の処理回路による実行のためにその処理回路によって読み取り可能である。
プロセッサにとって最も容易に使用可能であるキャッシュ(通常はプロセッサの他のキャッシュより高速で小さい)は最下位(L1またはレベル1)キャッシュであり、主記憶装置(メイン・メモリ)は最上位レベル・キャッシュ(3つのレベルがある場合はL3)である。最下位レベル・キャッシュは、しばしば、実行すべき機械命令を保持する命令キャッシュ(I−Cache)とデータ・オペランドを保持するデータ・キャッシュ(D−Cache)に分割される。
図5を参照すると、プロセッサ106について模範的なプロセッサの一実施形態が描写されている。典型的に、プロセッサのパフォーマンスを改善するために、1つまたは複数のレベルのキャッシュ303を使用して、メモリ・ブロックをバッファリングする。キャッシュ303は、使用される可能性のあるメモリ・データのキャッシュ・ラインを保持する高速バッファである。典型的なキャッシュ・ラインは、64、128、または256バイトのメモリ・データである。個別キャッシュは、しばしば、データをキャッシュするためではなく、命令をキャッシュするために使用される。キャッシュ・コヒーレンス(メモリおよびキャッシュ内のラインのコピーの同期)は、しばしば、当技術分野で周知の様々な「スヌープ」アルゴリズムによって提供される。プロセッサ・システムの主記憶装置105は、しばしば、キャッシュと呼ばれる。4つのレベルのキャッシュ303を有するプロセッサ・システムでは、主記憶装置105は、典型的に、より高速であり、コンピュータ・システムにとって使用可能な不揮発性記憶装置(DASD、磁気テープなど)の一部分を保持するだけであるので、時にはレベル5(L5)キャッシュと呼ばれる。主記憶装置105は、オペレーティング・システムによって主記憶装置105にページインされたデータのページおよび主記憶装置105からページアウトされたデータのページを「キャッシュ」する。
プログラム・カウンタ(命令カウンタ)311は、実行すべき現在の命令のアドレスを追跡する。z/Architectureプロセッサ内のプログラム・カウンタは64ビットであり、従来のアドレッシング限界をサポートするために31または24ビットに切り捨てることができる。プログラム・カウンタは、典型的に、コンテキスト・スイッチ中に持続するようにコンピュータのPSW(プログラム状況ワード)に実施される。したがって、進行中のプログラムは、プログラム・カウンタ値を有し、たとえば、オペレーティング・システムによって割り込むことができる(プログラム環境からオペレーティング・システム環境へのコンテキスト・スイッチ)。プログラムがアクティブではない間、プログラムのPSWがプログラム・カウンタ値を維持し、オペレーティング・システムが実行中である間、オペレーティング・システムのプログラム・カウンタ(PSW内)が使用される。典型的に、プログラム・カウンタは、現在の命令のバイト数に等しい量だけ増分される。RISC(縮小命令セット・コンピューティング)命令は、典型的に、固定長であり、CISC(複雑命令セット・コンピューティング)命令は、典型的に、可変長である。IBM z/Architectureの命令は、2、4、または6バイトの長さを有するCISC命令である。プログラム・カウンタ311は、たとえば、コンテキスト・スイッチ動作または分岐命令の分岐獲得動作(Branch taken operation)のいずれかによって変更される。コンテキスト・スイッチ動作では、現在のプログラム・カウンタ値は実行中のプログラムに関するその他の状態情報(条件コードなど)とともにプログラム状況ワード(PSW)に保存され、実行すべき新しいプログラム・モジュールの命令を指し示す新しいプログラム・カウンタ値がロードされる。分岐命令の結果をプログラム・カウンタ311にロードすることにより、プログラムが判断を行うかまたはプログラム内でループできるようにするために、分岐獲得動作が実行される。
典型的に、命令取り出しユニット305は、プロセッサ106のために命令を取り出すために使用される。取り出しユニットは、「次の順次命令」、分岐獲得命令のターゲット命令、またはコンテキスト・スイッチ後のプログラムの第1の命令を取り出す。現代の命令取り出しユニットは、しばしば、事前取り出しされた命令を使用できる可能性に基づいて、命令を推論的に事前取り出しするために事前取り出し技法を使用する。たとえば、取り出しユニットは、次の順次命令およびその後の順次命令の追加のバイトを含む16バイトの命令を取り出すことができる。
取り出された命令は、次に、プロセッサ106によって実行される。一実施形態では、取り出された命令(複数も可)は、取り出しユニットのディスパッチ・ユニット306に渡される。ディスパッチ・ユニットは、命令(複数も可)をデコードし、デコードされた命令(複数も可)に関する情報を適切なユニット307、308、310に転送する。実行ユニット307は、典型的に、デコードされた算術命令に関する情報を命令取り出しユニット305から受け取り、その命令の命令コードに応じてオペランドについて算術演算を実行する。オペランドは、好ましくは、メモリ105、設計されたレジスタ309、または実行中の命令の即値フィールドから実行ユニット307に提供される。実行の結果は、保管される場合、メモリ105、レジスタ309、またはその他のマシン・ハードウェア(制御レジスタ、PSWレジスタなど)に保管される。
図9を参照すると、仮想計算機(VM)環境の一例が示されている。ハイパーバイザ・プログラム(それ自体がIBMによるzVMなどのオペレーティング・システム(OS)である可能性がある)は、複数の物理プロセッサと、1つの物理メイン・メモリと、記憶装置、ネットワーク、ディスプレイなどを含む入出力周辺装置と通信するための複数の物理アダプタとを含む、マルチプロセッサ「ハードウェア」上で実行される。ハイパーバイザは、OSおよびアプリケーション・プログラムを含むソフトウェアが仮想リソースを使用する仮想計算機内で実行できるように、VMイメージ(たとえば、VM1、VM2、およびVM3)を作成する。VM内で実行されるソフトウェアは、それがVM内で実行していることに気付かず、それらが物理リソースである場合のように仮想リソースを使用して動作する。IBMによるzVMオペレーティング・システムは「ゲスト」イメージを作成することができ、それぞれのゲスト・イメージは事実上、仮想計算機である。さらに、いずれのzVMゲストも「第2レベル・ゲスト」を作成してそれ自体がzVM OSを実行することができる。したがって、仮想計算機(ゲスト・イメージ)は仮想計算機の階層にネストすることができ、それぞれのzVMはそのゲスト・イメージのためにハイパーバイザの役割を果たす。これに反して、マルチプロセッサ・プラットフォームは「物理的にパーティショニング」することができ、それぞれのフィジカル・パーティションにはリソース(プロセッサ、メモリ、入出力)を割り当てることができる。それぞれのフィジカル・パーティション内で実行されるソフトウェアはそのパーティションに割り当てられていないマシンのリソースに気付かないので、そのパーティションはVMになる。したがって、マシンのリソースは「仮想化」される。他の実施形態では、ホスト・マシンはロジカル・パーティションをサポートすることができ、それぞれのロジカル・パーティションがVMになる。
仮想化については、たとえば、「VirtualizationOverview」および「VMware VMotion and CPU Compatibility」というVMware(R)による白書ならびにVMware(R)による「VMware(R) Infrastructure 3」に描写されている。さらに、2007年9月6日に出願されたKhatri他による「VIRTUAL MACHINE (VM) MIGRATIONBETWEEN PROCESSOR ARCHITECTURES」という米国特許出願公報第2009/0070760号では、CPUIDレジスタの選択されたビットをマスクすることによりマシンの同様のプール間でVMマイグレーションを可能にするために特定の特徴セットをエミュレートすることについて論じている。
図10を参照すると、それぞれのVMは、異なるOSと異なるアプリケーションを有することができる。たとえば、OS1はIBMによるz/OSにすることができ、OS2はIBMによるzLinuxにすることができ、あるいはすべてのOSがz/OSなどの同じOSにすることもできる。
ハイパーバイザは、物理的な特徴、リソース、および機能に基づいて、それぞれのVMについて論理的な特徴、リソース、および機能を作成する。システムの一例では、動的アドレス変換によりそれぞれのVMに物理メモリ部分が割り振られ、物理プロセッサは入出力機能のようにVM間で時分割される。
図11を参照すると、それぞれの論理プロセッサは、ハイパーバイザ管理の論理特徴マスク(Logical Feature Mask)を経由して物理特徴レジスタ(physicalfeature register)にアクセスすることができる。したがって、論理プロセッサ上で実行されるソフトウェアは、実際のプロセッサが異なるアーキテクチャ・レベルにある場合でも、共通のプロセッサ・アーキテクチャ・レベル上で動作しているという外観を示すことができる。一例では、物理特徴レジスタは、Intelプロセッサのアーキテクチャ・レベルならびにプログラマにとって使用可能な特定の特徴を示すIntel CPUIDレジスタにすることができる。論理特徴マスクは、VMが対応する論理プロセッサのCPUIDを照会するときに仮想計算機(VM)内のソフトウェアに物理プロセッサCPUIDのすべてまたはそのサブセットを提供するようにプログラミングされる。
Intel(R)によるx86プロセッサ・アーキテクチャ、すなわち、「Intel(R)Itanium(R) Architecture Software Developer’sManual, Volume 2, Revision 2.2 January 2006」には、プロセッサによってサポートされる特徴を識別するためのCPUIDレジスタが記載されている。CPUIDレジスタは、特権が与えられておらず、indirect mov (from)命令を使用してアクセスされる。レジスタCPUID数を上回るすべてのレジスタは予約され、それらがアクセスされた場合、予約レジスタ/フィールド障害を発生させる。このような動作については、書き込みは許可されず、いかなる命令も存在しない。ベンダ情報は、CPUIDレジスタ0および1に位置し、プロセッサ実装のためにベンダ名をASCIIで指定する。ストリングの終了後から16番目のバイトまでのすべてのバイトはゼロになる。それ以前のASCII文字は、下位番号レジスタおよび下位番号のバイト位置に置かれる。CPUIDレジスタ4は、プロセッサの特徴に関する一般的なアプリケーションレベルの情報を提供する。これは、所与の特徴がそのプロセッサ・モデルでサポートされるかどうかを示すために使用される1組のフラグ・ビットを含む。1つのビットが1であるとき、その特徴はサポートされ、0であるとき、その特徴はサポートされない。新しい特徴が将来のプロセッサ・モデルに追加される(またはそこから除去される)と、新しい特徴の存在(または除去)は新しい特徴ビットによって示される。CPUIDレジスタ4は論理的に2等分され、そのどちらの部分も一般的な特徴および機能情報を含むが、異なる使用法モデルおよびアクセス機能を有し、この情報は任意の使用可能または使用不可特徴の状況を反映している。CPUIDレジスタ4の上半分と下半分はいずれも間接レジスタ移動(move indirect register)命令によりアクセス可能であり、実装例次第で、このアクセスのための待ち時間は長くなる可能性があり、このアクセス方式は自己選択を使用する短待ち時間コード・バージョン管理には適していない。加えて、CPUIDレジスタ4の上半分はテスト特徴命令を使用してもアクセス可能であり、このアクセスの待ち時間はテスト・ビット命令のものに匹敵し、このアクセス方式は自己選択を使用する短待ち時間コード・バージョン管理を可能にする。
「z/Architecture Principles ofOperation」には、Intel CPUIDレジスタのように、基礎をなす中央演算処理装置(CPU)またはプロセッサの特徴(またはアーキテクチャ・レベル)の知識をソフトウェアに提供する、拡張機構リスト保管(STFLE:Store Facility List Extended)命令が記載されている。STFLE命令は、以下の表1に示すフォーマットを有する。
Figure 2013534668
STFLE命令(表1)は、命令コード・フィールド・ビット(0〜15)と、レジスタ・フィールドB2(16〜19)と、変位(即値)フィールドD2(20〜31)とを含む。マシンによってSTFLE命令を実行すると、その命令のB2フィールドによって指定されたレジスタの内容を12ビットのD2即値フィールドに加えることによって決定されたプログラム・メモリ位置内の機構に関する情報を提供するビットのリストが保管され、そのメモリ位置は第2オペランド・アドレス((B2)+D2)によって指定されたダブルワード(8バイト、1つのワードは4バイトである)から始まる。z/Architectureにおけるプログラム・メモリ位置のアドレスは動的アドレス変換(DAT)の対象になる。
予約ビットは、ある機構を表すために現在割り当てられていないビットである。機構ビットが割り当てられている最左端ダブルワードの場合、予約ビットはゼロとして保管される。あるモデルについて最高位番号の機構ビットが割り当てられているダブルワードの右側のダブルワードは、保管される場合もあれば、保管されない場合もある。アクセス例外およびPERイベントは、保管されないダブルワードについて認識されない。ダブルワード内の第2オペランドのサイズは、汎用レジスタ0のビット56〜63に指定された値より1大きい。汎用レジスタ0の残りのビットは割り当てられておらず、ゼロを含むはずであり、そうではない場合、プログラムは将来、矛盾せずに動作しない可能性がある。
第2オペランドのサイズが、あるモデルについて割り当てられた機構ビットのすべてを含むのに十分な大きさである場合、完全な機構リストが第2オペランド位置に保管され、汎用レジスタ0のビット56〜63がそのモデルについて割り当てられた機構ビットのすべてを含むのに必要なダブルワードの数より1少ない数を含むように更新され、条件コード0が設定される。
第2オペランドのサイズが、あるモデルについて割り当てられた機構ビットのすべてを含むのに十分な大きさではない場合、第2オペランド・サイズによって指定されたダブルワードの数のみが保管され、汎用レジスタ0のビット56〜63がそのモデルについて割り当てられた機構ビットのすべてを含むのに必要なダブルワードの数より1少ない数を含むように更新され、条件コード3が設定される。
この命令を実行した結果、条件コード値が設定され、その条件コード値はプログラム状況ワード(PSW)とともにコンテキスト・スイッチ中に保存される。
特殊条件:
第2オペランドはダブルワード境界上に指定しなければならず、そうではない場合、指定例外が認識される。
結果条件コード:
0 完全な機構リストが保管された
1 −
2 −
3 不完全な機構リストが保管された
プログラム例外:
・アクセス(保管、第2オペランド)
・動作(拡張機構リスト保管機構がインストールされない場合)
・指定
プログラミング上の注意:
拡張機構リスト保管のパフォーマンスは、記憶装置内のバイトを単純にテストする場合よりかなり遅くなる可能性がある。ある機構の存在について頻繁にテストする必要があるプログラム−−たとえば、その機構をあるパスで使用するが、他のパスでは使用しないというデュアルパス・コード−−は、初期設定中に拡張機構リスト保管命令を1回実行しなければならない。その後、プログラムは、マスク下テスト(TEST UNDER MASK)などの命令を使用して、保管されている結果を検査することにより、その機構の存在についてテストすることができる。
条件コード0が設定された場合、汎用レジスタ0のビット56〜63は、保管されたダブルワードの数を示すように更新される。プログラムが汎用レジスタ0内の結果を無視することを選択した場合、拡張機構リスト保管を実行する前に記憶装置内の第2オペランド全体がゼロに設定されることを保証しなければならない。
表2は、従来技術のz/Architecture割り当てSTFLEビットとそれぞれの意味を示している。1つのビットは、その意味が真である場合、現在のアーキテクチャ・モードにかかわらず、1に設定される。特定のアーキテクチャ・モードに適用されると言われない限り、1つの意味が現在のアーキテクチャ・モードに適用される。
割り当てられていないビットは新しい機構を示すために予約され、これらのビットは将来、1として保管することができる。
従来技術のz/Architecture機構リストは、以下の表2に示されているように定義される。
表2
ビットが1のときのビットの意味:
0 z/Architectureの第7章および第10章の命令要約図に「N3」とマークされている命令がインストールされる。
1 z/Architectureアーキテクチャ・モードがインストールされる。
2 z/Architectureアーキテクチャ・モードがアクティブである。このビットがゼロである場合、ESA/390アーキテクチャ・モードがアクティブである。
3 DAT強化機構がz/Architectureアーキテクチャ・モードでインストールされる。DAT強化機構は、DATテーブル項目無効化(IDTE:INVALIDATE DAT TABLE ENTRY)命令および比較交換パージ(CSPG:COMPARE AND SWAP AND PURGE)命令を含む。
4 DATテーブル項目無効化(IDTE)は、1つまたは複数のセグメント・テーブル項目が無効化されたときに、結合された領域セグメント・テーブル項目を選択的にクリアすることにより、無効化クリア動作を実行する。また、IDTEは、ASCEによるクリア動作も実行する。ビット4が1でない限り、IDTEは単純にすべてのTLBをパージする。ビット4が1である場合、ビット3は1である。
5 DATテーブル項目無効化(IDTE)は、1つまたは複数の領域テーブル項目が無効化されたときに、結合された領域セグメント・テーブル項目を選択的にクリアすることにより、無効化クリア動作を実行する。ビット5が1である場合、ビット3および4は1である。
6 ASN/LX再利用(ASN-and-LX reuse)機構がz/Architectureアーキテクチャ・モードでインストールされる。
7 拡張機構リスト保管機構がインストールされる。
8 拡張DAT機構がz/Architectureアーキテクチャ・モードでインストールされる。
9 実行状況感知(sense-running-status)機構がz/Architectureアーキテクチャ・モードでインストールされる。
10 条件付きSSKE機構がz/Architectureアーキテクチャ・モードでインストールされる。
11 構成トポロジ機構がz/Architectureアーキテクチャ・モードでインストールされる。
16 拡張変換機構2がインストールされる。
17 メッセージ・セキュリティ・アシストがインストールされる。
18 長変位(long-displacement)機構がz/Architectureアーキテクチャ・モードでインストールされる。
19 長変位機構が高いパフォーマンスを有する。ビット19が1である場合、ビット18は1である。
20 HFP乗算加算/減算(HFP-multiply-and-add/subtract)機構がインストールされる。
21 拡張即値(extended-immediate)機構がz/Architectureアーキテクチャ・モードでインストールされる。
22 拡張変換機構3がz/Architectureアーキテクチャ・モードでインストールされる。
23 HFP非正規拡張(HFP-unnormalized-extension)機構がz/Architectureアーキテクチャ・モードでインストールされる。
24 ETF2強化機構がインストールされる。
25 急速クロック保管(store-clock-fast)機構がz/Architectureアーキテクチャ・モードでインストールされる。
26 解析強化機構がz/Architectureアーキテクチャ・モードでインストールされる。
27 任意選択指定移動(move-with-optional-specifications)機構がz/Architectureアーキテクチャ・モードでインストールされる。
28 TODクロック・ステアリング(TOD-clock-steering)機構がz/Architectureアーキテクチャ・モードでインストールされる。
30 ETF3強化機構がz/Architectureアーキテクチャ・モードでインストールされる。
31 CPU時間抽出機構がz/Architectureアーキテクチャ・モードでインストールされる。
32 比較交換保管(compare-and-swap-and-store)機構がz/Architectureアーキテクチャ・モードでインストールされる。
33 比較交換保管機構2がz/Architectureアーキテクチャ・モードでインストールされる。
34 汎用命令拡張(general-instructions-extension)機構がz/Architectureアーキテクチャ・モードでインストールされる。
35 拡張実行(execute-extensions)機構がz/Architectureアーキテクチャ・モードでインストールされる。
39 IBM内部使用に割り当てられている。
41 浮動小数点サポート強化機構(FPR−GR転送、FPS符号操作、およびDFP丸め)がz/Architectureアーキテクチャ・モードでインストールされる。
42 DFP(10進浮動小数点)機構がz/Architectureアーキテクチャ・モードでインストールされる。
43 DFP(10進浮動小数点)機構が高いパフォーマンスを有する。ビット43が1である場合、ビット42は1である。
44 PFPO命令がz/Architectureアーキテクチャ・モードでインストールされる。
1つの命令は、アーキテクチャ内の単一機能を実行するか、場合によっては、複数の選択可能機能のうちのいずれかを実行することができる。1つの命令について定義された選択可能機能はマシンごとに異なる可能性がある。たとえば、多機能命令は、設計された命令セットに初めて導入された場合、いくつかの選択可能機能しか有することができない。その後の設計された命令セットは、前に導入された多機能命令に対してより多くの選択可能機能を導入することができる。一実施形態では、VMには物理プロセッサの選択可能機能のサブセットを割り当てることができ、それにより、VMの論理プロセッサ上で実行される命令は、論理プロセッサの使用可能機能のリストを照会することができ、物理プロセッサがもっと多くの選択可能機能を実行できる場合でも、VMに割り当てられた機能のみが返される。一実施形態では、これは、使用可能機能の縮小リストを提示するために、ゲスト(仮想計算機)によるこの照会機能の実行をハイパーバイザがトラップまたはインターセプトできるようにする命令指示機能インターセプト機構(FIIIF:Function-Indicating-Instruction Interception Facility)により実施される。他の実施形態では、ハイパーバイザは、たとえば、ビット・マスクにより、ゲストに報告すべき機能のセットを指定し、多機能命令の照会機能がこのリストを報告する。さらに、一実施形態では、論理プロセッサ上で実行される命令は、選択された選択可能機能を実行しようと試みる場合、プログラム例外を経験することになる。
インストール済み機能の存在を照会することができ、インストール済み機能のうちの選択された1つの機能を実行することもできる多機能命令の場合、照会機能を含むインストール済み機能の実行は、最良のパフォーマンスを達成するために、ハードウェア(たとえば、回路およびマイクロコードを含む)で実行することができる。一実施形態では、FIIIF機能がインストールされると、照会機能は、ハードウェアではなく、実行用のソフトウェアによりインターセプトされる。したがって、照会機能の実行のみが、どのインストール済み機能を報告するかを決定するために追加の遅延に遭遇することになる。一実施形態では、照会機能を実行し、仮想計算機のために適切な結果を返す、ハイパーバイザ・コードに対してインターセプトが行われる。
選択可能機能を有する命令の一例は、z/Architectureの暗号メッセージ命令である。
暗号メッセージ(KM)命令は、複数の暗号メッセージ機能のうちのいずれかを実行することができる。暗号メッセージによって提供される機能のうちの1つは、プロセッサによってサポートされる暗号メッセージ機能のビット有効リストについてプロセッサに照会することである。
暗号メッセージ命令(表3)のフォーマットは以下の通りであり、ここでR1は第1の汎用レジスタを指定し、R2は第2の汎用レジスタを指示する。
Figure 2013534668
暗号メッセージ命令(表3)の実行は以下の通りである。
暗黙の汎用レジスタ0内の機能コードによって指定された機能が実行される。
命令のビット16〜23は無視される。
汎用レジスタ0のビット位置57〜63は機能コードを含む。
暗号メッセージおよびチェーニング付き暗号メッセージについて、それぞれ、現在割り当てられている機能コード(0〜3および18〜20)は表4に示されている。その他の機能コードはいずれも割り当てられていない。暗号機能の場合、ビット56は、暗号化動作が実行されるかまたは暗号化解除動作が実行されるかを指定する修飾ビットである。この修飾ビットは、他のすべての機能について無視される。汎用レジスタ0の他のすべてのビットは無視される。
暗黙の汎用レジスタ1は、記憶装置内のパラメータ・ブロックの最左端バイトの論理アドレスを含む。24ビットのアドレッシング・モードでは、汎用レジスタ1のビット位置40〜63の内容がアドレスを構成し、ビット位置0〜39の内容は無視される。31ビットのアドレッシング・モードでは、汎用レジスタ1のビット位置33〜63の内容がアドレスを構成し、ビット位置0〜32の内容は無視される。64ビットのアドレッシング・モードでは、汎用レジスタ1のビット位置0〜63の内容がアドレスを構成する。
照会機能は、その他の機能の可用性を示す手段を提供する。命令のフィールドによって指定された汎用レジスタの内容(R1、R2)およびR2+1は、照会機能については無視される。
その他のすべての機能の場合、第2オペランド(R2によって指定される)は、パラメータ・ブロック内の暗号鍵を使用して機能コードによって指定された通りに暗号化され、その結果は第1オペランド位置に置かれる。
チェーニング付き暗号メッセージの場合、暗号化はパラメータ・ブロック内の初期チェーニング値も使用し、このチェーニング値は動作の一部として更新される。24ビットのアドレッシングのためのレジスタ使用については表5に示されている。
R1フィールドは汎用レジスタを指定するものであって、偶数番号レジスタを指定しなければならず、そうではない場合、指定例外が認識される。
R2フィールドは汎用レジスタの奇偶対を指定するものであって、偶数番号レジスタを指定しなければならず、そうではない場合、指定例外が認識される。
第1および第2オペランドの最左端バイトの位置は、それぞれ、R1およびR2汎用レジスタの内容によって指定される。第2オペランド位置のバイト数は汎用レジスタR2+1に指定される。第1オペランドは第2オペランドと同じ長さである。
動作の一部として、汎用レジスタR1およびR2内のアドレスは処理されたバイト数だけ増分され、汎用レジスタR2+1内の長さは同じ数だけ減分される。アドレスおよび長さの形成および更新はアドレッシング・モードに依存する。
24ビットのアドレッシング・モードでは、汎用レジスタR1およびR2のビット位置40〜63の内容が、それぞれ、第1および第2オペランドのアドレスを構成し、ビット位置0〜39の内容は無視され、更新されたアドレスのビット40〜63は汎用レジスタR1およびR2内の対応するビットに取って代わり、更新されたアドレスのビット位置40からの繰り上がりは無視され、汎用レジスタR1およびR2のビット位置32〜39の内容はゼロに設定される。31ビットのアドレッシング・モードでは、汎用レジスタR1およびR2のビット位置33〜63の内容が、それぞれ、第1および第2オペランドのアドレスを構成し、ビット位置0〜32の内容は無視され、更新されたアドレスのビット33〜63は汎用レジスタR1およびR2内の対応するビットに取って代わり、更新されたアドレスのビット位置33からの繰り上がりは無視され、汎用レジスタR1およびR2のビット位置32の内容はゼロに設定される。64ビットのアドレッシング・モードでは、汎用レジスタR1およびR2のビット位置0〜63の内容が、それぞれ、第1および第2オペランドのアドレスを構成し、更新されたアドレスのビット0〜63は汎用レジスタR1およびR2の内容に取って代わり、ビット位置0からの繰り上がりは無視される。
24ビットと31ビットのどちらのアドレッシング・モードでも、汎用レジスタR2+1のビット位置32〜63の内容が、第1および第2オペランド内のバイト数を指定する32ビットの符号なし2進整数を形成し、ビット位置0〜31の内容は無視され、更新された値のビット32〜63は汎用レジスタR2+1内の対応するビットに取って代わる。64ビットのアドレッシング・モードでは、汎用レジスタR2+1のビット位置0〜63の内容が、第1および第2オペランド内のバイト数を指定する64ビットの符号なし2進整数を形成し、更新された値は汎用レジスタR2+1の内容に取って代わる。
24ビットまたは31ビットのアドレッシング・モードでは、汎用レジスタR1、R2、およびR2+1のビット位置0〜31の内容は常に変わらない。以下の図は、上述の汎用レジスタの内容を描写している。
アクセス・レジスタ・モードでは、アクセス・レジスタ1、R1、およびR2は、それぞれ、パラメータ・ブロック、第1および第2オペランドを含むアドレス・スペースを指定する。
この結果は、処理が第1および第2の両方のオペランドの左端から始まって、ブロックごとに右に進む場合のように得られる。汎用レジスタR2+1内に指定されたように第2オペランド内のバイト数が処理され、第1オペランド位置に置かれたとき(通常完了という)または第2オペランドの長さより小さく、CPUが決定したブロック数が処理されたとき(部分完了という)に、動作が終了する。CPUが決定したブロック数はモデルに依存し、命令が実行されるたびに異なる数になる可能性がある。CPUが決定したブロック数は、通常、非ゼロである。特定の異常な状況では、この数がゼロになる可能性があり、進行なしで条件コード3が設定される可能性がある。しかし、CPUは、この進行なしのケースの無限再発を防止する。
以下の状況のいずれかが発生した場合、第1オペランド位置およびチェーニング値フィールド内の結果は予測不能である。
暗号鍵フィールドが第1オペランドのいずれかの部分にオーバラップする。
チェーニング値フィールドが第1オペランドまたは第2オペランドのいずれかの部分にオーバラップする。
第1および第2オペランドが破壊的にオーバラップする。処理が一度に1バイトずつ左から右に実行されると想定して、データがそこに移動した後で第1オペランド位置がソースとして使用されるときに、オペランドは破壊的にオーバラップすると言われる。
通常完了により動作が終了すると、条件コード0が設定され、R2+1内の結果値はゼロになる。部分完了により動作が終了すると、条件コード3が設定され、R2+1内の結果値は非ゼロになる。
ストレージ変更PERイベントが認識されると、そのイベントが報告される前に、4Kより少ない追加バイトが第1オペランド位置に保管される。
第2オペランド長が最初にゼロである場合、パラメータ・ブロック、第1オペランド、および第2オペランドはアクセスされず、汎用レジスタR1、R2、およびR2+1は変更されず、条件コード0が設定される。
R1フィールドとR2フィールドの内容が同じである場合、指定されたレジスタの内容は、処理されたバイト数の2倍ではなく、処理されたバイト数だけ増分される。
その他のCPUおよびチャネル・プログラムによって観察されるように、パラメータ・ブロックおよびストレージ・オペランドに対する参照は多重アクセス参照になる可能性があり、これらの記憶位置へのアクセスは必ずしもブロックコンカレント(block-concurrent)ではなく、これらのアクセスまたは参照のシーケンスは未定義である。
特定の異常な状況では、処理された第1および第2オペランドの最後のユニットを反映するためにレジスタおよびチェーニング値を更新せずに条件コード3を設定することにより、命令実行が完了する可能性がある。このケースで処理されたユニットのサイズは状況およびモデルに依存するが、処理されたが報告されていない第1および第2オペランドの一部分が記憶装置内でオーバラップしないように制限される。いずれのケースでも、適用可能であれば、処理された第1オペランド位置のすべてについて、変更ビットが設定され、PERストレージ変更イベントが報告される。
オペランドのうち、命令の単一実行で処理されるより大きい部分について、アクセス例外が報告される可能性があるが、オペランドの長さを超える位置または処理されている現在の位置を4Kバイトより大きく超える位置については、アクセス例外は認識されない。
暗号メッセージに関する機能コードは以下の通りである。
Figure 2013534668

Figure 2013534668
一例として暗号メッセージ命令を使用すると、マシンの一例は暗号メッセージ機能を実装することができる。この実装例では、ホスト・プロセッサは示されている機能のすべて(機能コード0〜3および18〜20)を実装することができる。ホスト・オペレーティング・システム(OS)(またはハイパーバイザ)は、ゲストOSのために1つまたは複数の仮想計算機を作成することができる。仮想計算機は、暗号メッセージ命令を有するものではなく、前のレベルのアーキテクチャについて定義することができる。
一実施形態によれば、命令ブロッキング機構がインストールされ、暗号メッセージ命令がVM用のブロック化命令として指定された場合、基礎をなすホスト・マシンが暗号メッセージ命令をサポートしている場合でも、仮想計算機は、仮想計算機内で実行されるプログラムによる暗号メッセージ命令実行を許可しないであろう。VM内で暗号メッセージ命令を実行しようと試みると、その結果、プログラム・チェック(プログラム例外)が発生するであろう。
他の実施形態によれば、機能ブロッキング機構がインストールされ、暗号メッセージ機能のサブセット(たとえば、機能コード0〜3)のみがVM内で許可された場合、基礎をなすホスト・マシンが機能コード(0〜3および18〜20)をサポートする暗号メッセージ命令をサポートしている場合でも、仮想計算機は、暗号メッセージ実行を許可するであろうが、仮想計算機内で実行されるプログラムによる、0〜3以外の機能コードを有する暗号メッセージ命令の暗号メッセージ命令実行を許可しないであろう。18〜20のうちのいずれかなど、0〜3以外の機能コードを有する暗号メッセージ命令を実行しようと試みると、その結果、プログラム・チェック(プログラム例外)が発生するであろう。
他の実施形態では、機能テスト/照会機構がインストールされ、暗号メッセージ機能のサブセット(たとえば、機能コード0〜3)のみがVM内で許可された場合、基礎をなすホスト・マシンが機能コード0〜3および18〜20をサポートしている場合でも、暗号メッセージ機能の暗号メッセージ照会を実行すると、機能コード0〜3のみが返されるであろう。
z/Architecture多機能命令のその他の例:
中間メッセージ・ダイジェスト計算(KIMD)および最終メッセージ・ダイジェスト計算(KLMD)命令:
コンピュータ・システムによって実行されると、汎用レジスタ0内の機能コードによって指定された機能が実行される。この命令のビット16〜23およびR1フィールドは無視される。汎用レジスタ0のビット位置57〜63は機能コードを含む。汎用レジスタ0のビット56はゼロでなければならず、そうではない場合、指定例外が認識される。汎用レジスタ0の他のすべてのビットは無視される。汎用レジスタ1は記憶装置内のパラメータ・ブロックの最左端バイトの論理アドレスを含む。24ビットのアドレッシング・モードでは、汎用レジスタ1のビット位置40〜63の内容がアドレスを構成し、ビット位置0〜39の内容は無視される。31ビットのアドレッシング・モードでは、汎用レジスタ1のビット位置33〜63の内容がアドレスを構成し、ビット位置0〜32の内容は無視される。64ビットのアドレッシング・モードでは、汎用レジスタ1のビット位置0〜63の内容がアドレスを構成する。その他の機能コードはいずれも割り当てられていない。照会機能は、その他の機能の可用性を示す手段を提供する。汎用レジスタR2およびR2+1の内容は照会機能については無視される。その他のすべての機能の場合、第2オペランドは、パラメータ・ブロック内の初期チェーニング値を使用して機能コードによって指定された通りに処理され、その結果はチェーニング値に取って代わる。最終メッセージ・ダイジェスト計算の場合、動作はパラメータ・ブロック内のメッセージ・ビット長も使用する。第2オペランド位置の終わりに達したときまたはCPUが決定したバイト数が処理されたときのうち、どちらか先に発生するまで、動作が進行する。その結果は条件コードに示される。R2フィールドは汎用レジスタの奇偶対を指定するものであって、偶数番号レジスタを指定しなければならず、そうではない場合、指定例外が認識される。第2オペランドの最左端バイトの位置はR2汎用レジスタの内容によって指定される。第2オペランド位置のバイト数は汎用レジスタR2+1に指定される。動作の一部として、汎用レジスタR2内のアドレスは第2オペランドから処理されたバイト数だけ増分され、汎用レジスタR2+1内の長さは同じ数だけ減分される。アドレスおよび長さの形成および更新はアドレッシング・モードに依存する。24ビットのアドレッシング・モードでは、汎用レジスタR2のビット位置40〜63の内容が第2オペランドのアドレスを構成し、ビット位置0〜39の内容は無視され、更新されたアドレスのビット40〜63は汎用レジスタR2内の対応するビットに取って代わり、更新されたアドレスのビット位置40からの繰り上がりは無視され、汎用レジスタR2のビット位置32〜39の内容はゼロに設定される。31ビットのアドレッシング・モードでは、汎用レジスタR2のビット位置33〜63の内容が第2オペランドのアドレスを構成し、ビット位置0〜32の内容は無視され、更新されたアドレスのビット33〜63は汎用レジスタR2内の対応するビットに取って代わり、更新されたアドレスのビット位置33からの繰り上がりは無視され、汎用レジスタR2のビット位置32の内容はゼロに設定される。64ビットのアドレッシング・モードでは、汎用レジスタR2のビット位置0〜63の内容が第2オペランドのアドレスを構成し、更新されたアドレスのビット0〜63は汎用レジスタR2の内容に取って代わり、ビット位置0からの繰り上がりは無視される。24ビットと31ビットのどちらのアドレッシング・モードでも、汎用レジスタR2+1のビット位置32〜63の内容が、第2オペランド内のバイト数を指定する32ビットの符号なし2進整数を形成し、更新された値は汎用レジスタR2+1のビット位置32〜63の内容に取って代わる。64ビットのアドレッシング・モードでは、汎用レジスタR2+1のビット位置0〜63の内容が、第2オペランド内のバイト数を指定する64ビットの符号なし2進整数を形成し、更新された値は汎用レジスタR2+1の内容に取って代わる。24ビットまたは31ビットのアドレッシング・モードでは、汎用レジスタR2およびR2+1のビット位置0〜31の内容は常に変わらない。アクセス・レジスタ・モードでは、アクセス・レジスタ1およびR2は、それぞれ、パラメータ・ブロックおよび第2オペランドを含むアドレス・スペースを指定する。この結果は、処理が第2オペランドの左端から始まって、ブロックごとに右に進む場合のように得られる。第2オペランド内のすべてのソース・バイトが処理されたとき(通常完了という)または第2オペランドの長さより小さく、CPUが決定したブロック数が処理されたとき(部分完了という)に、動作が終了する。CPUが決定したブロック数はモデルに依存し、命令が実行されるたびに異なる数になる可能性がある。CPUが決定したブロック数は、通常、非ゼロである。特定の異常な状況では、この数がゼロになる可能性があり、進行なしで条件コード3が設定される可能性がある。しかし、CPUは、この進行なしのケースの無限再発を防止する。チェーニング値フィールドが第2オペランドのいずれかの部分にオーバラップする場合、チェーニング値フィールド内の結果は予測不能である。中間メッセージ・ダイジェスト計算の場合、汎用レジスタR2+1内に指定された第2オペランド内のバイト数が処理されたときに通常完了が行われる。最終メッセージ・ダイジェスト計算の場合、汎用レジスタR2+1内に指定された第2オペランド内のすべてのバイトが処理された後、埋め込み操作が行われ、次に通常完了が行われる。通常完了により動作が終了すると、条件コード0が設定され、R2+1内の結果値はゼロになる。部分完了により動作が終了すると、条件コード3が設定され、R2+1内の結果値は非ゼロになる。第2オペランド長が最初にゼロである場合、第2オペランドはアクセスされず、汎用レジスタR2およびR2+1は変更されず、条件コード0が設定される。中間メッセージ・ダイジェスト計算の場合、パラメータ・ブロックはアクセスされない。しかし、最終メッセージ・ダイジェスト計算の場合、空ブロック(L=0)のケースでは、埋め込み操作が行われ、その結果はパラメータ・ブロックに保管される。その他のCPUおよびチャネル・プログラムによって観察されるように、パラメータ・ブロックおよびストレージ・オペランドに対する参照は多重アクセス参照になる可能性があり、これらの記憶位置へのアクセスは必ずしもブロックコンカレントではなく、これらのアクセスまたは参照のシーケンスは未定義である。第2オペランドのうち、命令の単一実行で処理されるより大きい部分について、アクセス例外が報告される可能性があるが、第2オペランドの長さを超える位置または処理されている現在の位置を4Kバイトより大きく超える位置については、アクセス例外は認識されない。
KIMD照会(KIMD機能コード0)
128ビットの状況ワードはパラメータ・ブロックに保管される。このフィールドのビット0〜127は、それぞれ、中間メッセージ・ダイジェスト計算命令の機能コード0〜127に対応する。1つのビットが1である場合、対応する機能がインストールされ、そうではない場合、その機能はインストールされない。条件コード0はKIMD照会機能の実行が完了したときに設定され、条件コード3はこの機能には適用可能ではない。
KIMD−SHA−1(KIMD機能コード1)
20バイトの中間メッセージ・ダイジェストは、パラメータ・ブロック内の20バイトのチェーニング値とともにSHA−1ブロック・ダイジェスト・アルゴリズムを使用して、オペランド2内の64バイトのメッセージ・ブロックについて生成される。生成された中間メッセージ・ダイジェストは、出力チェーニング値(OCV)とも呼ばれ、パラメータ・ブロックのチェーニング値フィールドに保管される。
KIMD−SHA−256(KIMD機能コード2)
32バイトの中間メッセージ・ダイジェストは、パラメータ・ブロック内の32バイトのチェーニング値とともにSHA−256ブロック・ダイジェスト・アルゴリズムを使用して、オペランド2内の64バイトのメッセージ・ブロックについて生成される。生成された中間メッセージ・ダイジェストは、出力チェーニング値(OCV)とも呼ばれ、パラメータ・ブロックのチェーニング値フィールドに保管される。
KIMD−SHA−512(KIMD機能コード3)
64バイトの中間メッセージ・ダイジェストは、パラメータ・ブロック内の64バイトのチェーニング値とともにSHA−512ブロック・ダイジェスト・アルゴリズムを使用して、オペランド2内の128バイトのメッセージ・ブロックについて生成される。生成された中間メッセージ・ダイジェストは、出力チェーニング値(OCV)とも呼ばれ、パラメータ・ブロックのチェーニング値フィールドに保管される。
KLMD照会(KLMD機能コード0)
128ビットの状況ワードはパラメータ・ブロックに保管される。このフィールドのビット0〜127は、それぞれ、最終メッセージ・ダイジェスト計算命令の機能コード0〜127に対応する。1つのビットが1である場合、対応する機能がインストールされ、そうではない場合、その機能はインストールされない。条件コード0はKLMD照会機能の実行が完了したときに設定され、条件コード3はこの機能には適用可能ではない。
KLMD−SHA−1(KLMD機能コード1)
オペランド2内のメッセージ(M)に関するメッセージ・ダイジェストは、パラメータ・ブロック内のチェーニング値およびメッセージ・ビット長情報とともにSHA−1アルゴリズムを使用して生成される。オペランド2内のメッセージの長さが64バイトに等しいかまたはそれより大きい場合、中間メッセージ・ダイジェストは、パラメータ・ブロック内の20バイトのチェーニング値とともにSHA−1ブロック・ダイジェスト・アルゴリズムを使用して、64バイトの各メッセージ・ブロックについて生成され、生成された中間メッセージ・ダイジェストは、出力チェーニング値(OCV)とも呼ばれ、パラメータ・ブロックのチェーニング値フィールドに保管される。この動作は、残りのメッセージが64バイト未満になるまで繰り返される。メッセージまたは残りのメッセージの長さが0バイトである場合、動作は実行される。メッセージまたは残りのメッセージの長さが1バイト以上で55バイト以下である場合、動作は実行され、その長さが56バイト以上で63バイト以下である場合、動作は実行される。メッセージ・ダイジェストは、出力チェーニング値(OCV)とも呼ばれ、パラメータ・ブロックのチェーニング値フィールドに保管される。
KLMD−SHA−256(KLMD機能コード2)
オペランド2内のメッセージ(M)に関するメッセージ・ダイジェストは、パラメータ・ブロック内のチェーニング値およびメッセージ・ビット長情報とともにSHA−256アルゴリズムを使用して生成される。オペランド2内のメッセージが64バイトに等しいかまたはそれより大きい場合、中間メッセージ・ダイジェストは、パラメータ・ブロック内の32バイトのチェーニング値とともにSHA−256ブロック・ダイジェスト・アルゴリズムを使用して、64バイトの各メッセージ・ブロックについて生成され、生成された中間メッセージ・ダイジェストは、出力チェーニング値(OCV)とも呼ばれ、パラメータ・ブロックのチェーニング値フィールドに保管される。この動作は、残りのメッセージが64バイト未満になるまで繰り返される。メッセージまたは残りのメッセージの長さが0バイトである場合、動作は実行される。メッセージまたは残りのメッセージの長さが1バイト以上で55バイト以下である場合、動作は実行され、その長さが56バイト以上で63バイト以下である場合、動作は実行される。メッセージ・ダイジェストは、出力チェーニング値(OCV)とも呼ばれ、パラメータ・ブロックのチェーニング値フィールドに保管される。
KLMD−SHA−512(KLMD機能コード3)
オペランド2内のメッセージ(M)に関するメッセージ・ダイジェストは、パラメータ・ブロック内のチェーニング値およびメッセージ・ビット長情報とともにSHA−512アルゴリズムを使用して生成される。オペランド2内のメッセージが128バイトに等しいかまたはそれより大きい場合、中間メッセージ・ダイジェストは、パラメータ・ブロック内の64バイトのチェーニング値とともにSHA−512ブロック・ダイジェスト・アルゴリズムを使用して、128バイトの各メッセージ・ブロックについて生成され、生成された中間メッセージ・ダイジェストは、出力チェーニング値(OCV)とも呼ばれ、パラメータ・ブロックのチェーニング値フィールドに保管される。この動作は、残りのメッセージが128バイト未満になるまで繰り返される。メッセージまたは残りのメッセージの長さが0バイトである場合、動作は実行される。メッセージまたは残りのメッセージの長さが1バイト以上で111バイト以下である場合、動作は実行され、その長さが112バイト以上で127バイト以下である場合、動作は実行される。メッセージ・ダイジェストは、出力チェーニング値(OCV)とも呼ばれ、パラメータ・ブロックのチェーニング値フィールドに保管される。
メッセージ認証コード計算(KMAC)命令
コンピュータ・システムによって実行されると、汎用レジスタ0内の機能コードによって指定された機能が実行される。この命令のビット16〜23およびR1フィールドは無視される。汎用レジスタ0のビット位置57〜63は機能コードを含む。その他の機能コードはいずれも割り当てられていない。汎用レジスタ0のビット56はゼロでなければならず、そうではない場合、指定例外が認識される。汎用レジスタ0の他のすべてのビットは無視される。汎用レジスタ1は記憶装置内のパラメータ・ブロックの最左端バイトの論理アドレスを含む。24ビットのアドレッシング・モードでは、汎用レジスタ1のビット位置40〜63の内容がアドレスを構成し、ビット位置0〜39の内容は無視される。31ビットのアドレッシング・モードでは、汎用レジスタ1のビット位置33〜63の内容がアドレスを構成し、ビット位置0〜32の内容は無視される。64ビットのアドレッシング・モードでは、汎用レジスタ1のビット位置0〜63の内容がアドレスを構成する。照会機能は、その他の機能の可用性を示す手段を提供する。汎用レジスタR2およびR2+1の内容は無視される。その他のすべての機能の場合、第2オペランドは、パラメータ・ブロック内の初期チェーニング値を使用して機能コードによって指定された通りに処理され、その結果はチェーニング値に取って代わる。動作はパラメータ・ブロック内の暗号鍵も使用する。第2オペランド位置の終わりに達したときまたはCPUが決定したバイト数が処理されたときのうち、どちらか先に発生するまで、動作が進行する。その結果は条件コードに示される。R2フィールドは汎用レジスタの奇偶対を指定するものであって、偶数番号レジスタを指定しなければならず、そうではない場合、指定例外が認識される。第2オペランドの最左端バイトの位置はR2汎用レジスタの内容によって指定される。第2オペランド位置のバイト数は汎用レジスタR2+1に指定される。動作の一部として、汎用レジスタR2内のアドレスは第2オペランドから処理されたバイト数だけ増分され、汎用レジスタR2+1内の長さは同じ数だけ減分される。アドレスおよび長さの形成および更新はアドレッシング・モードに依存する。24ビットのアドレッシング・モードでは、汎用レジスタR2のビット位置40〜63の内容が第2オペランドのアドレスを構成し、ビット位置0〜39の内容は無視され、更新されたアドレスのビット40〜63は汎用レジスタR2内の対応するビットに取って代わり、更新されたアドレスのビット位置40からの繰り上がりは無視され、汎用レジスタR2のビット位置32〜39の内容はゼロに設定される。31ビットのアドレッシング・モードでは、汎用レジスタR2のビット位置33〜63の内容が第2オペランドのアドレスを構成し、ビット位置0〜32の内容は無視され、更新されたアドレスのビット33〜63は汎用レジスタR2内の対応するビットに取って代わり、更新されたアドレスのビット位置33からの繰り上がりは無視され、汎用レジスタR2のビット位置32の内容はゼロに設定される。64ビットのアドレッシング・モードでは、汎用レジスタR2のビット位置0〜63の内容が第2オペランドのアドレスを構成し、更新されたアドレスのビット0〜63は汎用レジスタR2の内容に取って代わり、ビット位置0からの繰り上がりは無視される。24ビットと31ビットのどちらのアドレッシング・モードでも、汎用レジスタR2+1のビット位置32〜63の内容が、第2オペランド内のバイト数を指定する32ビットの符号なし2進整数を形成し、更新された値は汎用レジスタR2+1のビット位置32〜63の内容に取って代わる。64ビットのアドレッシング・モードでは、汎用レジスタR2+1のビット位置0〜63の内容が、第2オペランド内のバイト数を指定する64ビットの符号なし2進整数を形成し、更新された値は汎用レジスタR2+1の内容に取って代わる。24ビットまたは31ビットのアドレッシング・モードでは、汎用レジスタR2およびR2+1のビット位置0〜31の内容は常に変わらない。アクセス・レジスタ・モードでは、アクセス・レジスタ1およびR2は、それぞれ、パラメータ・ブロックおよび第2オペランドを含むアドレス・スペースを指定する。この結果は、処理が第2オペランドの左端から始まって、ブロックごとに右に進む場合のように得られる。第2オペランド内のすべてのソース・バイトが処理されたとき(通常完了という)または第2オペランドの長さより小さく、CPUが決定したブロック数が処理されたとき(部分完了という)に、動作が終了する。CPUが決定したブロック数はモデルに依存し、命令が実行されるたびに異なる数になる可能性がある。CPUが決定したブロック数は、通常、非ゼロである。特定の異常な状況では、この数がゼロになる可能性があり、進行なしで条件コード3が設定される可能性がある。しかし、CPUは、この進行なしのケースの無限再発を防止する。チェーニング値フィールドが第2オペランドのいずれかの部分にオーバラップする場合、チェーニング値フィールド内の結果は予測不能である。汎用レジスタR2+1内に指定された第2オペランド内のバイト数が処理されたときに通常完了が行われる。通常完了により動作が終了すると、条件コード0が設定され、R2+1内の結果値はゼロになる。部分完了により動作が終了すると、条件コード3が設定され、R2+1内の結果値は非ゼロになる。第2オペランド長が最初にゼロである場合、第2オペランドおよびパラメータ・ブロックはアクセスされず、汎用レジスタR2およびR2+1は変更されず、条件コード0が設定される。その他のCPUおよびチャネル・プログラムによって観察されるように、パラメータ・ブロックおよびストレージ・オペランドに対する参照は多重アクセス参照になる可能性があり、これらの記憶位置へのアクセスは必ずしもブロックコンカレントではなく、これらのアクセスまたは参照のシーケンスは未定義である。第2オペランドのうち、命令の単一実行で処理されるより大きい部分について、アクセス例外が報告される可能性があるが、第2オペランドの長さを超える位置または処理されている現在の位置を4Kバイトより大きく超える位置については、アクセス例外は認識されない。
KMAC照会(機能コード0)
128ビットの状況ワードはパラメータ・ブロックに保管される。このフィールドのビット0〜127は、それぞれ、KMAC命令の機能コード0〜127に対応する。1つのビットが1である場合、対応する機能がインストールされ、そうではない場合、その機能はインストールされない。条件コード0はKMAC照会機能の実行が完了したときに設定され、条件コード3はこの機能には適用可能ではない。
KMAC−DEA(機能コード1)
オペランド2内の8バイトのメッセージ・ブロック(M1、M2、...、Mn)に関するメッセージ認証コードは、64ビットの暗号鍵とパラメータ・ブロック内の64ビットのチェーニング値とともにDEAアルゴリズムを使用して計算される。メッセージ認証コードは、出力チェーニング値(OCV)とも呼ばれ、パラメータ・ブロックのチェーニング値フィールドに保管される。
KMAC−TDEA−128(機能コード2)
オペランド2内の8バイトのメッセージ・ブロック(M1、M2、...、Mn)に関するメッセージ認証コードは、2つの64ビットの暗号鍵とパラメータ・ブロック内の64ビットのチェーニング値とともにTDEAアルゴリズムを使用して計算される。メッセージ認証コードは、出力チェーニング値(OCV)とも呼ばれ、パラメータ・ブロックのチェーニング値フィールドに保管される。
KMAC−TDEA−192(機能コード3)
オペランド2内の8バイトのメッセージ・ブロック(M1、M2、...、Mn)に関するメッセージ認証コードは、3つの64ビットの暗号鍵とパラメータ・ブロック内の64ビットのチェーニング値とともにTDEAアルゴリズムを使用して計算される。メッセージ認証コードは、出力チェーニング値(OCV)とも呼ばれ、パラメータ・ブロックのチェーニング値フィールドに保管される。
ロック演算実行命令
コンピュータ・システムによって実行されると、汎用レジスタ1に指定されたロックが取得された後、汎用レジスタ0内の機能コードによって指定された動作が実行され、次にロックが解除される。しかし、その他のCPUによって観察されるように、(1)使用可能なパラメータ・リスト内のフィールドを含むストレージ・オペランドは、取り出すことができ、ロックが取得される前に、テスト済み位置におけるストアが可能であれば、ストアタイプ・アクセス例外についてテストすることができ、(2)ロックが解除された後、オペランドはパラメータ・リストに保管することができる。ロックが取得される前にパラメータ・リスト内にないオペランドが取り出された場合、それは、ロックが取得された後にもう一度取り出される。機能コードは、比較ロード(compare and load)、比較交換(compare and swap)、二重比較交換(double compare and swap)、比較交換保管(compare andswap and store)、比較交換二重保管(compare and swap and doublestore)、または比較交換三重保管(compare and swap and triple store)という6つの動作のいずれかを指定することができる。汎用レジスタ0内のテスト・ビットは、1であるときに、ロックが取得されず、6つの動作のいずれも実行されないが、その代わりに、機能コードの妥当性がテストされることを指定する。これは、追加の動作に関する追加の機能コードが将来、割り当てられる場合に有用になる。この定義は、別の表明がある場合を除き、テスト・ビットがゼロである場合のように作成される。比較ロードが指定された場合、第1オペランド比較値と第2オペランドが比較される。これらが等しい場合、第4オペランドが第3オペランド位置に置かれる。比較が不一致(inequality)を示す場合、第2オペランドは、新しい第1オペランド比較値として第1オペランド比較値位置に置かれる。比較交換が指定された場合、第1オペランド比較値と第2オペランドが比較される。これらが等しい場合、第1オペランド置換値が第2オペランド位置に保管される。比較が不一致を示す場合、第2オペランドは、新しい第1オペランド比較値として第1オペランド比較値位置に置かれる。二重比較交換が指定された場合、第1オペランド比較値と第2オペランドが比較される。これらが等しい場合、第3オペランド比較値と第4オペランドが比較される。両方の比較が一致(equality)を示す場合、第1オペランド置換値および第3オペランド置換値が、それぞれ、第2オペランド位置および第4オペランド位置に保管される。第1の比較が不一致を示す場合、第2オペランドは、新しい第1オペランド比較値として第1オペランド比較値位置に置かれる。第1の比較が一致を示すが、第2の比較が一致を示さない場合、第4オペランドは、新しい第3オペランド比較値として第3オペランド比較値位置に置かれる。比較交換保管、比較交換二重保管、または比較交換三重保管が指定された場合、第1オペランド比較値と第2オペランドが比較される。これらが等しい場合、第1オペランド置換値が第2オペランド位置に保管され、第3オペランドが第4オペランド位置に保管される。次に、この動作が二重保管または三重保管動作である場合、第5オペランドが第6オペランド位置に保管され、この動作が三重保管動作である場合、第7オペランドが第8オペランド位置に保管される。第1オペランド比較が不一致を示す場合、第2オペランドは、新しい第1オペランド比較値として第1オペランド比較値位置に置かれる。6つの動作のいずれの後でも、1つまたは複数の比較の結果は条件コードに示される。機能コード(FC)は汎用レジスタ0のビット位置56〜63にある。機能コードは、実行すべき動作だけでなく、オペランドの長さ、ならびに、まとめて単純に第1および第3オペランドと呼ばれる第1オペランド比較値および第1オペランド置換値と第3オペランドまたは第3オペランド比較値および第3オペランド置換値が汎用レジスタまたはパラメータ・リスト内にあるかどうかも指定する。機能コードのパターンは以下の通りである。・4の倍数(0を含む)である機能コードは、汎用レジスタのビット位置32〜63内の第1および第3オペランドで32ビットの長さを指定する。・4の倍数より1大きい機能コードは、パラメータ・リスト内の第1および第3オペランドで64ビットの長さを指定する。・4の倍数より2大きい機能コードは、汎用レジスタのビット位置0〜63内の第1および第3オペランドで64ビットの長さを指定する。・4の倍数より3大きい機能コードは、パラメータ・リスト内の第1および第3オペランドで128ビットの長さを指定する。
たとえば、PLO.DCSは、機能コード8でロック演算実行を意味するために使用することができる。記号内の英字「G」は64ビットのオペランド長を示し、英字「R」は一部またはすべての64ビットのオペランドが汎用レジスタ内にあることを示し、英字「X」は128ビットのオペランド長を示す。動作に割り当てられていない機能コード、またはその動作が実装(インストール)されていないためにCPUが実行できない動作を指定する機能コードは、無効と呼ばれる。汎用レジスタ0のビット55はテスト・ビット(T)である。ビット55がゼロである場合、汎用レジスタ0内の機能コードは有効でなければならず、そうではない場合、指定例外が認識される。ビット55が1である場合、条件コードは、機能コードが有効であれば0に設定され、機能コードが無効であれば3に設定され、他の動作はまったく実行されない。汎用レジスタ0のビット32〜54はすべてゼロでなければならず、そうではない場合、指定例外が認識される。このレジスタのビット55が1である場合、これは、認識できる唯一の例外である。汎用レジスタ0のビット0〜31は無視される。使用すべきロックは、その論理アドレスが汎用レジスタ1に指定されるプログラム・ロック・トークン(PLT)によって表される。24ビットのアドレッシング・モードでは、PLTアドレスは汎用レジスタ1のビット40〜63であり、このレジスタのビット0〜39は無視される。31ビットのアドレッシング・モードでは、PLTアドレスはこのレジスタのビット33〜63であり、このレジスタのビット0〜32は無視される。64ビットのアドレッシング・モードでは、PLTアドレスはこのレジスタのビット0〜63である。0を含む偶数番号機能コードの場合、第1オペランド比較値は汎用レジスタR1内にある。4から始まる偶数番号機能コードの場合、第1オペランド置換値は汎用レジスタR1+1内にあり、R1はレジスタの奇偶対を指定するものであって、偶数番号レジスタを指定しなければならず、そうではない場合、指定例外が認識される。機能コード0および2の場合、R1は偶数または奇数にすることができる。機能コード0、2、12、および14の場合、第3オペランドは汎用レジスタR3内にあり、R3は偶数または奇数にすることができる。機能コード8および10の場合、第3オペランド比較値は汎用レジスタR3内にあり、第3オペランド置換値は汎用レジスタR3+1内にあり、R3はレジスタの奇偶対を指定するものであって、偶数番号レジスタを指定しなければならず、そうではない場合、指定例外が認識される。すべての機能コードの場合、命令のB2およびD2フィールドは第2オペランド・アドレスを指定する。機能コード0、2、8、10、12、および14の場合、命令のB4およびD4フィールドは第4オペランド・アドレスを指定する。機能コード1、3、5、7、9、11、13、15、および16〜23の場合、命令のB4およびD4フィールドは、その命令が使用するパラメータ・リストのアドレスを指定し、このアドレスは第4オペランド・アドレスとは呼ばれない。パラメータ・リストは、比較値および置換値を含む奇数番号オペランドと、第2オペランド以外の偶数番号オペランドのアドレスとを含む。アクセス・レジスタ・モードでは、パラメータ・リストは、偶数番号オペランド・アドレスに関連するアクセス・リスト項目トークン(ALET)も含む。アクセス・レジスタ・モードでは、ALETを含むパラメータ・リストの使用を引き起こす機能コードの場合、R3はゼロであってはならず、そうではない場合、指定例外が認識される。パラメータ・リスト内のオペランド・アドレスは、使用される場合、リスト内のダブルワードにある。24ビットのアドレッシング・モードでは、オペランド・アドレスはダブルワードのビット40〜63であり、ダブルワードのビット0〜39は無視される。31ビットのアドレッシング・モードでは、オペランド・アドレスはダブルワードのビット33〜63であり、ダブルワードのビット0〜32は無視される。64ビットのアドレッシング・モードでは、オペランド・アドレスはダブルワードのビット0〜63である。アクセス・レジスタ・モードでは、アクセス・レジスタ1はプログラム・ロック・トークン(PLT)を含むアドレス・スペースを指定し、アクセス・レジスタB2は第2オペランドを含むアドレス・スペースを指定し、アクセス・レジスタB4は第4オペランドまたはパラメータ・リストを含むアドレス・スペースを指定する。また、そのアドレスがパラメータ・リスト内にあるオペランドの場合、アクセス・リスト項目トークン(ALET)は、アドレスとともにリスト内にあり、オペランドを含むアドレス・スペースを指定するためにアクセス・レジスタ・モードで使用される。アクセス・レジスタ・モードでは、そのアドレスがパラメータ・リスト内にあるオペランドについてアクセス例外またはPERストレージ変更イベントが認識された場合、パラメータ・リスト内の関連ALETは、例外またはイベントが認識されたときにアクセス・レジスタR3にロードされる。次に、結果として発生するプログラム割り込み中に、値が実位置160の例外アクセス識別または実位置161のPERアクセス識別として保管される場合、R3が保管される。例外またはイベントの認識なしに命令実行が完了する場合、アクセス・レジスタR3の内容は予測不能である。アクセス・レジスタ・モードではない場合またはALETを含むパラメータ・リストを使用しない場合、アクセス・レジスタR3の内容は変わらない。偶数番号(2、4、6、および8)ストレージ・オペランドは整数境界上に指定しなければならず、その整数境界は、4の倍数である機能コードについてはワード境界、4の倍数より1または2大きい機能コードについてはダブルワード境界、4の倍数より3大きい機能コードについては4倍長ワード境界になる。パラメータ・リストは、使用する場合、ダブルワード境界上に指定しなければならない。そうではない場合、指定例外が認識される。汎用レジスタ1内のプログラム・ロック・トークン(PLT)アドレスには境界合わせ要件がない。パラメータ・リスト内のすべての未使用フィールドはすべてゼロを含むはずであり、そうではない場合、プログラムは将来、矛盾せずに動作しない可能性がある。直列化機能は、ロックが取得された直後に実行され、ロックが解除される直前にもう一度実行される。しかし、ロックが取得される前にパラメータ・リストから取り出した値は必ずしも再取り出しされない。汎用レジスタ0のビット55であるテスト・ビットが1である場合、直列化機能は実行されない。
機能コード0〜3(比較ロード)
第1オペランド比較値は第2オペランドと比較される。第1オペランド比較値が第2オペランドと等しい場合、第3オペランドが第4オペランドで置き換えられ、条件コード0が設定される。第1オペランド比較値が第2オペランドと等しくない場合、第1オペランド比較値が第2オペランドで置き換えられ、条件コード1が設定される。
機能コード4〜7(比較交換)
第1オペランド比較値は第2オペランドと比較される。第1オペランド比較値が第2オペランドと等しい場合、第1オペランド置換値が第2オペランド位置に保管され、条件コード0が設定される。第1オペランド比較値が第2オペランドと等しくない場合、第1オペランド比較値が第2オペランドで置き換えられ、条件コード1が設定される。
機能コード8〜11(二重比較交換)
第1オペランド比較値は第2オペランドと比較される。第1オペランド比較値が第2オペランドと等しい場合、第3オペランド比較値が第4オペランドと比較される。第3オペランド比較値が第4オペランドと等しい場合(第1オペランド比較値が第2オペランドと等しいと判明した後)、第1オペランド置換値が第2オペランド位置に保管され、第3オペランド置換値が第4オペランド位置に保管され、条件コード0が設定される。第1オペランド比較値が第2オペランドと等しくない場合、第1オペランド比較値が第2オペランドで置き換えられ、条件コード1が設定される。第3オペランド比較値が第4オペランドと等しくない場合(第1オペランド比較値が第2オペランドと等しいと判明した後)、第3オペランド比較値が第4オペランドで置き換えられ、条件コード2が設定される。
機能コード12〜15(比較交換保管)
第1オペランド比較値は第2オペランドと比較される。第1オペランド比較値が第2オペランドと等しい場合、第1オペランド位置である第3オペランドが第4オペランド位置に保管され、条件コード0が設定される。第1オペランド比較値が第2オペランドと等しくない場合、第1オペランド比較値が第2オペランドで置き換えられ、条件コード1が設定される。
機能コード16〜19(比較交換二重保管)
第1オペランド比較値は第2オペランドと比較される。第1オペランド比較値が第2オペランドと等しい場合、第1オペランド置換値が第2オペランド位置に保管され、第3オペランドが第4オペランド位置に保管され、第5オペランドが第6オペランド位置に保管され、条件コード0が設定される。第1オペランド比較値が第2オペランドと等しくない場合、第1オペランド比較値が第2オペランドで置き換えられ、条件コード1が設定される。
機能コード20〜23(比較交換三重保管)
第1オペランド比較値は第2オペランドと比較される。第1オペランド比較値が第2オペランドと等しい場合、第1オペランド置換値が第2オペランド位置に保管され、第3オペランドが第4オペランド位置に保管され、第5オペランドが第6オペランド位置に保管され、第7オペランドが第8オペランド位置に保管され、条件コード0が設定される。第1オペランド比較値が第2オペランドと等しくない場合、第1オペランド比較値が第2オペランドで置き換えられ、条件コード1が設定される。
ロッキング
ロックは、動作の始めに取得され、動作の終わりに解除される。取得されたロックは、すでに述べた通り、その論理アドレスが汎用レジスタ1に指定されるプログラム・ロック・トークン(PLT)によって表される。PLTは、PLT論理アドレスのモデル依存変換によって生成された値である。モデル次第で、PLTは、PLT論理アドレスから直接導出される場合もあれば、DATがオンである場合、DATによるPLT論理アドレスの変換の結果として得られる実アドレスから導出される場合もある。DATが使用される場合、アクセス・レジスタ変換(ART)はアクセス・レジスタ・モードでDATより先行する。PLTは、その構成内でモデル依存数のロックのうちの1つを選択する。異なるCPUによって実行されているプログラムは、同じであるPLT論理アドレスのうち、異なるCPUによって同じ実アドレスに変換できるPLT論理アドレスを指定することによってのみ、同じロックを指定することを確信することができる。あるモデルがPLTを形成するときにARTおよびDATを使用する場合もあれば、使用しない場合もあるので、ARTおよびDAT中に遭遇できるアクセス例外条件は、例外として認識される場合もあれば、認識されない場合もある。PLTによって指定された位置のアクセスは行われないが、その位置についてアドレッシング例外が認識される可能性がある。保護例外は、PLT論理アドレスの処理中にいかなる理由でも認識されない。CPUは一度に1つのロックを保持することができる。ロック演算実行がこのCPUによって実行され、他のCPUによるロック演算実行命令の実行のために他のCPUによってすでに保持されているロックを使用する場合、このCPUによる実行は、ロックがもはや保持されなくなるまで遅延される。過剰な遅延は、マシンの誤動作のみによって引き起こされる可能性があり、マシン・チェック条件の1つである。同じロックに関する複数の要求が満足される順序は未定義である。ロックを保持している間のCPUの回復不能障害の結果として、マシン・チェック、チェック停止状態への移行、またはシステム・チェック停止が発生する可能性がある。マシン・チェックは、すべてのオペランドが損傷していない場合はバックアップを処理し、レジスタ・オペランドが損傷している場合は損傷を処理する。その結果がマシン・チェックまたはチェック停止状態である場合、いかなるストレージ・オペランドも変更されていないかまたは変更予定のすべてのストレージ・オペランドが正しく変更されており、いずれの場合も、ロックは解除されている。ストレージ・オペランドがそれぞれの正しい元の状態またはそれぞれの正しい最終状態にない場合、その結果はシステム・チェック停止になる。
浮動小数点演算実行命令:
コンピュータ・システムによって実行されると、汎用レジスタ0内の機能コードによって指定された動作が実行され、その結果を示すために条件コードが設定される。例外条件がまったくない場合、条件コード0が設定される。IEEE非トラップ例外が認識された場合、条件コード1が設定される。代替アクションを伴うIEEEトラップ例外が認識された場合、条件コード2が設定される。32ビットの戻りコードが汎用レジスタ1のビット32〜63に置かれ、汎用レジスタ1のビット0〜31は変わらない。浮動小数点演算実行(PFPO)命令は、制御レジスタ0のビット45であるAFPレジスタ制御ビットの対象になる。PFPOが正常に実行されるために、AFPレジスタ制御ビットは1でなければならず、そうではない場合、AFPレジスタ・データ例外であるDXC1が認識される。汎用レジスタ0のビット32はテスト・ビットである。ビット32がゼロである場合、汎用レジスタ0のビット33〜63によって指定された機能が実行され、ビット33〜63内の各フィールドは有効でなければならず、その組み合わせは有効かつインストール済み機能でなければならず、そうではない場合、指定例外が認識される。ビット32が1である場合、ビット33〜63によって指定された機能は実行されないが、その代わりに、これらのビットが有効かつインストール済み機能を指定するかどうかを示すために条件コードが設定され、条件コードは、その機能が有効かつインストール済みである場合は0に設定され、その機能が無効であるかまたはインストールされていない場合は3に設定される。これは、追加の機能が将来、割り当てられる場合に有用になる。この定義は、別の表明がある場合を除き、テスト・ビットがゼロである場合のように作成される。
GR0のビット33〜39は演算タイプを指定する。現在定義されているのは1つの演算タイプのみであり、16進の01はPFPO浮動小数点基数変換である。PFPO浮動小数点基数変換演算の場合、汎用レジスタ0内の他のフィールドは、第1オペランド・フォーマット、第2オペランド・フォーマット、制御フラグ、および丸め方法を含む。PFPO浮動小数点基数変換演算の場合、第2オペランドは第1オペランドのフォーマットに変換されて、第1オペランド位置に置かれ、戻りコードは汎用レジスタ1のビット32〜63に置かれ、条件コードは例外条件が認識されたかどうかを示すように設定される。第1および第2オペランドは暗黙浮動小数点レジスタ内にある。第1オペランドはFPR0(拡張の場合、FPR2と対になる)内にある。第2オペランドはFPR4(拡張の場合、FPR6と対になる)内にある。
代替例外アクション制御:
汎用レジスタ0のビット57は代替例外アクション制御である。この制御の設定は、IEEEオーバフローおよびIEEEアンダフロー・トラップ例外について行われるアクションに影響を及ぼす。代替例外アクション制御がゼロである場合、IEEEオーバフローおよびIEEEアンダフロー・トラップ例外は通常の方法で報告される。すなわち、適切なデータ例外コード(DXC)が浮動小数点制御レジスタのバイト2に置かれ、動作が完了し、データ例外に関するプログラム割り込みが行われる。(プログラム割り込みの一部として、DXCが位置147に保管される。)これは、通常アクション付きのIEEEトラップ例外と呼ばれる。代替例外アクション制御が1である場合、DXCは浮動小数点制御レジスタのバイト2に置かれ、動作が完了し、条件コード2が設定され、プログラム実行は次の順次命令を続行する。(プログラム割り込みはまったく行われず、DXCは位置147に保管されない。)これは、代替アクション付きのIEEEトラップ例外と呼ばれる。
HFPオーバフロー制御:
汎用レジスタ0のビット58はHFPオーバフロー制御である。HFPオーバフロー制御がゼロである場合、HFPオーバフロー条件は、IEEE無効動作例外として報告され、IEEE無効動作マスクの対象になる。HFPオーバフロー制御が1である場合、HFPオーバフロー条件は、IEEEオーバフロー例外として報告され、IEEEオーバフロー・マスクの対象になる。HFPオーバフロー制御はHFPターゲットについてのみ定義され、HFPターゲット以外のものが指定された場合、このビットはゼロでなければならない。
HFPアンダフロー制御:
HFPターゲットの場合、汎用レジスタ0のビット59はHFP代替アンダフロー制御である。HFPアンダフロー制御がゼロである場合、HFPアンダフローにより、結果はソースと同じ符号が付いた真のゼロに設定され、アンダフローは報告されない。(この場合の結果は不正確になり、不正確抑制制御の対象になる。)HFPアンダフロー制御が1である場合、この条件は、IEEEアンダフロー例外として報告され、IEEEアンダフロー・マスクの対象になる。汎用レジスタ0のビット59はHFPおよびDFPターゲットについてのみ定義され、BFPターゲットが指定された場合、このビットはゼロでなければならない。
DFP優先量制御(DPQC):
DFPターゲットの場合、汎用レジスタ0のビット59はDFP優先量制御(DPQC)である。DFPターゲットによる基数変換の場合、引き渡された値が不正確である場合、最小量を有するコホート・メンバ(cohort member)が選択され、引き渡された値が正確である場合、選択はDFP優先量制御(DPQC)である汎用レジスタ0のビット59の値に依存する。引き渡された値が正確であり、DPQCビットがゼロである場合、最大量を有するコホート・メンバが選択される。引き渡された値が正確であり、DPQCビットが1である場合、優先量は1であり、1に最も近い量を有するコホート・メンバが選択される。
戻りコード
どの条件コードが設定されるかにかかわらず、テスト・ビットが1であるかどうかに関係なく、32ビットの戻りコードが汎用レジスタ1のビット32〜63に置かれ、汎用レジスタ1のビット0〜31は変わらない。IEEEトラップ例外が完了するためにプログラム割り込みが行われる場合、戻りコードも汎用レジスタ1に置かれ、IEEEトラップ例外が抑制されるためにプログラム割り込みが行われる場合、汎用レジスタ1は更新されない。したがって、汎用レジスタ1は、IEEEオーバフロー、IEEEアンダフロー、およびIEEE不正確トラップ例外に関するプログラム割り込みのときに更新されるが、IEEE無効動作トラップ例外に関するプログラム割り込みのときに更新されない。別の指定がある場合を除き、戻りコードはゼロという値である。
符号保存
PFPO浮動小数点基数変換の場合、結果の符号はソースの符号と同じである。これに対する唯一の例外は、ソースがNaNであり、ターゲットがHFPである場合であり、この場合、結果はターゲットHFPフォーマットの最大表現可能数(Hmax)であり、符号はプラスに設定される。
優先量
DFPターゲットによる基数変換の場合、引き渡された値が不正確である場合、最小量を有するコホート・メンバが選択され、引き渡された値が正確である場合、選択はDFP優先量制御(DPQC)である汎用レジスタ0のビット59の値に依存する。引き渡された値が正確であり、DPQCビットがゼロである場合、最大量を有するコホート・メンバが選択される。引き渡された値が正確であり、DPQCビットが1である場合、優先量は1であり、1に最も近い量を有するコホート・メンバが選択される。
NaN変換
DFPとBFPとの間で変換する場合、NaNの符号は常に保存され、ペイロードの値は可能であれば保存される。ソース・ペイロードの値がターゲット・ペイロードの最大値を超える場合、ターゲットはデフォルトQNaNに設定されるが、符号はソースと同じである。トラップが使用不可になっている場合、SNaNは対応するQNaNに変換され、ペイロードは可能であれば保存され、すなわち、SNaN(x)はQNaN(x)に変換され、ここでxはペイロードの値である。DFPの場合、QNaN(0)およびSNaN(0)はいずれも表すことができるが、BFPでは、QNaN(0)に関する表現はあるが、SNaN(0)に関する表現はない。
PFPOに関するスケーリング済みの値(scaled value)および符号付きスケーリング指数(signed scaling exponent)(Ω)
PFPO浮動数点基数変換演算の場合、IEEEオーバフロー・トラップ・アクションまたはIEEEアンダフロー・トラップ・アクションが行われると、以下のステップを使用して、スケーリング済みの値が計算される。
Ψ=bΩ
z=g÷Ψ
ここで、Ωは符号付きスケーリング指数であり、bはターゲット基数(2、10、または16)であり、Ψはスケール係数(scale factor)であり、gは精度丸め値(precision-roundedvalue)であり、zはスケーリング済みの値である。符号付きスケーリング指数(Ω)は、スケーリング済みの結果(z)の値の大きさを1|z|<bという範囲に入れるように選択される。符号付きスケーリング指数(Ω)の値は、32ビットの符号付き2進整数として扱われ、汎用レジスタ1のビット32〜63に置かれ、汎用レジスタ1のビット0〜31は変わらない。スケーリング済みの値は、引き渡された値として使用され、結果位置に置かれる。DFPターゲットの場合、スケーリング済みの優先量に最も近い量を有するコホート・メンバが選択される。(しかし、現在サポートされている変換のすべてについて、結果が常に不正確になり、したがって、最小量を有するコホート・メンバが選択されることに留意されたい。)BFPターゲットの場合、冗長表現はまったく存在せず、1つのコホート内には1つのメンバのみが存在する。HFPターゲットの場合、結果は正規化される。
HFP値
非正規HFP値は入力時に受け入れられるが、すべてのHFP結果は正規化される。HFP結果が最小(大きさの点で)表現可能正規化数より小さくなる場合、HFPアンダフロー条件が存在する。
PFPOに関するHFPオーバフローおよびアンダフロー
PFPO浮動数点基数変換演算のHFPターゲットの場合、オーバフローおよびアンダフロー条件の処理は、それぞれ、HFPオーバフロー制御およびHFPアンダフロー制御によって制御される。
HFPオーバフロー: HFPオーバフロー条件は、精度丸め値の大きさがHFPターゲット精度の最大数(Hmax)を超えるときに存在する。すなわち、正規化HFP結果の特性が127を超え、小数部(fraction)がゼロではない場合である。HFPオーバフロー制御がゼロである場合、HFPオーバフローはIEEE無効動作例外として報告され、FPCレジスタ内でIEEE無効動作マスクの対象になる。これは、IEEE無効動作条件としてのHFPオーバフローと呼ばれる。HFPオーバフロー制御が1である場合、HFPオーバフローはIEEEオーバフロー例外として報告され、FPCレジスタ内でIEEEオーバフロー・マスクの対象になる。これは、IEEEオーバフロー条件としてのHFPオーバフローと呼ばれる。
HFPアンダフロー: HFPアンダフロー条件は、精度丸め値が非ゼロであり、その大きさがHFPターゲット精度の最小正規化数Hminより小さいときに存在する。すなわち、正規化HFP結果の特性がゼロより小さくなり、小数部がゼロではない場合である。結果は、ソースと同じ符号が付いた真のゼロに設定される。HFPアンダフロー条件の報告はHFPアンダフロー制御の対象になる。しかし、この場合の結果は不正確になり、その条件に関する制御の対象になる。HFPアンダフロー制御がゼロである場合、HFPアンダフロー条件は報告されない。HFPアンダフロー制御が1である場合、HFPアンダフローはIEEEアンダフロー例外として報告され、FPCレジスタ内でIEEEアンダフロー・マスクの対象になる。これは、IEEEアンダフロー条件としてのHFPアンダフローと呼ばれる。
タイミング機構機能実行命令:
コンピュータ・システムによって実行されると、汎用レジスタ0内の機能コードによって指定されたタイミング機構機能が実行される。条件コードは、機能の結果を示すように設定される。汎用レジスタ1は記憶装置内のパラメータ・ブロックのアドレスを含む。PTFF照会機能はパラメータ・ブロック内に情報を入れ、PTFF制御機能はパラメータ・ブロックから入手された情報を使用する。その他のCPUおよびチャネル・プログラムによって観察されるように、パラメータ・ブロックに対する参照は多重アクセス参照になる可能性があり、これらの記憶位置へのアクセスは必ずしもブロックコンカレントではなく、これらのアクセスまたは参照のシーケンスは未定義である。汎用レジスタ0のビット位置57〜63は機能コードを含む。汎用レジスタ0のビット56はゼロでなければならず、そうではない場合、指定例外が認識される。汎用レジスタ0の他のすべてのビットは無視される。汎用レジスタ1は記憶装置内のパラメータ・ブロックの最左端バイトの論理アドレスを含む。24ビットのアドレッシング・モードでは、汎用レジスタ1のビット位置40〜63の内容がアドレスを構成し、ビット位置0〜39の内容は無視される。31ビットのアドレッシング・モードでは、汎用レジスタ1のビット位置33〜63の内容がアドレスを構成し、ビット位置0〜32の内容は無視される。64ビットのアドレッシング・モードでは、汎用レジスタ1のビット位置0〜63の内容がアドレスを構成する。PTFF−QAF(使用可能機能照会)機能は、その他の機能の可用性を示す手段を提供する。PTFF−QAF機能は、基本マシン・レベルにおいて監視プログラム状態で実行されているプログラムについてこの機能がインストールされるかどうかを示す。
PTFF−QAF(使用可能機能照会)
この機能に使用されるパラメータ・ブロックは以下のフォーマットを有し、128ビットのフィールドがパラメータ・ブロックに保管される。このフィールドのビット0〜127は、それぞれ、PTFF命令の機能コード0〜127に対応する。1つのビットが1である場合、対応する機能がインストールされ、そうではない場合、その機能はインストールされない。pb.w1のビット0〜3は、現在、照会機能に割り当てられている機能コード0〜3を表すので、1に設定される。pb.w1のビット4〜31は追加の照会機能のために予約される。pb.w3のビット0〜3は、現在、制御機能に割り当てられている機能コード64〜67を表すので、1に設定される。pb.w3のビット4〜31は追加の制御機能のために予約される。パラメータ・ブロック・ワードpb.w2およびpb.w4は将来の拡張のために予約される。
PTFF−QTO(TODオフセット照会)
返される64ビットの物理クロック値(pb.Tu)は、最新のTODオフセット更新イベントにおける物理クロックの値である。返される64ビットのTODオフセット値(pb.d)はTODオフセット(d)の値を示す。これは、Tb(基本マシンTODクロック)を入手するためにTr(物理クロック)に加えられる現行値であり、すなわち、Tb=Tr+pb.dである。返される64ビットの論理TODオフセット値(pb.dl)は、Tc(CPU実行の現行レベルに関する論理TODクロック)を入手するためにTr(物理クロック)に加えられる現行値を示し、すなわち、Tc=Tr+pb.dlである。したがって、基本マシン・レベルで実行されると、pb.dl=pb.d=dであり、ロジカル・パーティション・レベルで実行されると、Tp−Tbエポック差(Dp)が加えられ、その結果、pb.dl=d+Dpになり、仮想計算機レベルで実行されると、Tv−Tpエポック差(Dv)も加えられ、その結果、pb.dl=d+Dp+Dvになる。ビット位置0からの繰り上がりがある場合、これらの式のそれぞれに関する加算の際には無視される。返される64ビットのTODエポック差値(pb.ed)は、CPU実行の現行レベルに関するTODエポック差である。基本マシン・レベルで実行されると、この値はゼロになり、ロジカル・パーティション・レベルで実行されると、この値はTp−Tbエポック差(Dp)になり、仮想計算機レベルで実行されると、この値はTv−Tpエポック差(Dv)になる。
PTFF−QSI(ステアリング情報照会)
返される64ビットの物理クロック値(pb.Tu)は、最新のTODオフセット更新イベントにおける物理クロックの値である。残りのフィールドは、旧エピソードおよび新エピソード・レジスタの値である。
PTFF−QPT(物理クロック照会)
返される64ビットの物理クロック値(pb.Tr)は、物理クロックの現行値である。物理クロックによって提供されない最右端のビット位置についてゼロが保管される。クロックが実行されている場合、同じかまたは異なるCPU上でPTFF−QPTを2回実行すると必ずしもクロックの異なる値を返すわけではない。
PTFF−ATO(TODオフセット調整)
パラメータ・ブロックからの64ビット値(pb.a)は、符号なし2進値として扱われ、次のエピソードのベース・オフセットに加えられる。ビット位置0からの繰り上がりがある場合、この加算の際には無視される。その効果は即座ではないが、次のTODオフセット更新イベントと一致するようにスケジューリングされる。次のエピソードがすでにスケジューリングされているが、まだアクティブになっていない場合、pb.aとnew.bの合計はnew.bに取って代わり、その他のアクションはまったく行われない。次のエピソードがスケジューリングされていない(すなわち、新エピソード・レジスタが現行エピソードである)場合、新エピソード・レジスタは旧エピソード・レジスタに保存され、新エピソードがスケジューリングされる(したがって、旧エピソード・レジスタを現行エピソードにする)。新エピソード開始時間(new.s)は、物理クロックが次のTODオフセット更新イベントのときに有することになる値に設定され、新エピソード・ベース・オフセット(new.b)は、pb.aと、TODオフセットが同じ瞬間に持っていたと思われる値であって、現在のステアリング・パラメータを使用して計算された値との合計に設定される。新エピソードがスケジューリングされ、新エピソードの細密ステアリング(finesteering)および概略ステアリング(gross-steering)・レートが現行値と同じである場合、ステアリング・レート(steering rate)はこの機能によって変更されない。TODオフセット調整機能の実行は、構成内のすべてのCPUによって観察されるようにTODオフセット・レジスタの内容全体が同時にかつ一斉に更新されるように見えるように、インターロックされる。しかし、構成内のCPUによる論理TODクロック(基本マシンTODクロック、ロジカル・パーティションTODクロック、および仮想計算機TODクロック)へのアクセスは人工的に遅延されず、したがって、大きい符号なし調整値を加えることは、否定的変化という効果がある可能性があり、論理TODクロックが後に進むように見えるようになる可能性がある。
PTFF−STO(TODオフセット設定)
パラメータ・ブロックからの64ビット値(pb.d)はTODオフセットに取って代わる。基本マシン・レベルで発行されると、その効果は即座ではないが、次のTODオフセット更新イベントと一致するようにスケジューリングされる。次のエピソードがすでにスケジューリングされているが、まだアクティブになっていない場合、pb.dはnew.bに取って代わり、その他のアクションはまったく行われない。次のエピソードがスケジューリングされていない(すなわち、新エピソード・レジスタが現行エピソードである)場合、新エピソード・レジスタは旧エピソード・レジスタに保存され、新エピソードがスケジューリングされる(したがって、旧エピソード・レジスタを現行エピソードにする)。新エピソード開始時間(new.s)は、物理クロックが次のTODオフセット更新イベントのときに有することになる値に設定され、新エピソード・ベース・オフセット(new.b)はpb.dの値に設定される。新エピソードがスケジューリングされ、新エピソードの細密ステアリングおよび概略ステアリング・レートが現行値と同じである場合、ステアリング・レートはこの機能によって変更されない。ロジカル・パーティションまたは仮想計算機レベルで発行されると、この機能はハイパーバイザによってシミュレートすることができ、CPU実行の現行レベルに関するTODエポック差(それぞれ、DpまたはDv)について動作し、いかなる新エピソードもスケジューリングされず、変更が直ちに効力を発する。TODオフセット設定機能の実行は、構成内のすべてのCPUによって観察されるようにTODオフセット・レジスタの内容全体が同時にかつ一斉に更新されるように見えるように、インターロックされる。しかし、構成内のCPUによる論理TODクロック(基本マシンTODクロック、ロジカル・パーティションTODクロック、および仮想計算機TODクロック)へのアクセスは人工的に遅延されず、したがって、より小さい値でTODオフセットを置換することにより、論理TODクロックが後に進むように見えるようになる可能性がある。
PTFF−SFS(細密ステアリング・レート設定)
パラメータ・ブロックからの32ビット値(pb.f)は次のエピソードに関する細密ステアリング・レートになる。その効果は即座ではないが、次のTODオフセット更新イベントと一致するようにスケジューリングされる。次のエピソードがすでにスケジューリングされているが、まだアクティブになっていない場合、pb.fはnew.fに取って代わり、その他のアクションはまったく行われない。次のエピソードがスケジューリングされていない(すなわち、新エピソード・レジスタが現行エピソードである)場合、新エピソード・レジスタは旧エピソード・レジスタに保存され、新エピソードがスケジューリングされる(したがって、旧エピソード・レジスタを現行エピソードにする)。新エピソード開始時間(new.s)は、物理クロックが次のTODオフセット更新イベントのときに有することになる値に設定され、新エピソード・ベース・オフセット(new.b)は、TODオフセットが同じ瞬間に有することになる値であって、現在のステアリング・パラメータを使用して計算された値に設定される。新エピソード細密ステアリング・レート(new.f)はpb.fに設定され、新エピソード概略ステアリング・レートは現行値と同じになる。新エピソードが効力を発すると、構成内のCPUによる論理TODクロックへのアクセスは、すべてのプログラムによって観察されるように論理TODクロックが固有かつ単調に増加するように見えることを保証するようにインターロックされる。
PTFF−SGS(概略ステアリング・レート設定)
パラメータ・ブロックからの32ビット値(pb.g)は次のエピソードに関する概略ステアリング・レートになる。その効果は即座ではないが、次のTODオフセット更新イベントと一致するようにスケジューリングされる。次のエピソードがすでにスケジューリングされているが、まだアクティブになっていない場合、pb.gはnew.gに取って代わり、その他のアクションはまったく行われない。次のエピソードがスケジューリングされていない(すなわち、新エピソード・レジスタが現行エピソードである)場合、新エピソード・レジスタは旧エピソード・レジスタに保存され、新エピソードがスケジューリングされる(したがって、旧エピソード・レジスタを現行エピソードにする)。新エピソード開始時間(new.s)は、物理クロックが次のTODオフセット更新イベントのときに有することになる値に設定され、新エピソード・ベース・オフセット(new.b)は、TODオフセットが同じ瞬間に有することになる値であって、現在のステアリング・パラメータを使用して計算された値に設定される。新エピソード概略ステアリング・レート(new.g)はpb.gに設定され、新エピソード細密ステアリング・レートは現行値と同じになる。新エピソードが効力を発すると、構成内のCPUによる論理TODクロックへのアクセスは、すべてのプログラムによって観察されるように論理TODクロックが固有かつ単調に増加するように見えることを保証するようにインターロックされる。
命令ブロッキング機構:
図12を参照すると、VM内の仮想アーキテクチャ・レベル(VAL)命令ブロッキング機構の機能が示されている。VM内で実行すべき各命令(記憶装置内の命令の列に示されている通り)は命令コードを含む。いくつかの実装例では、命令コードは命令901、902、903、904内の単一フィールドである。他の実装例では、命令コードは、命令905(命令コード||OC)、906(命令コード||命令コード)の2つ以上のフィールドに分散することができる。好ましくは、回路、マイクロコード、またはこれらの組み合わせは、命令コードに基づいて、実行すべき命令が現在の仮想計算機によってサポートされているかどうかを判断することになるであろう。サポートされていない場合、プログラム割り込み、たとえば、プログラム例外が示され、命令が抑制されるであろう。
一実装例では、実行すべき命令の命令コードは、その命令コードに関連する項目の位置を突き止めるために命令コード・テーブル907内へのインデックスを付けるために使用されるであろう。突き止められた項目は、その命令コードによってサポートされるマシン・レベルを示すコードを含むことになるであろう。他の実装例では、各仮想計算機は命令コード・テーブルを有し、テーブル内の項目は命令コードが仮想計算機によってサポートされているかどうかを示すであろう。
図13を参照すると、テーブル907から入手したコード(マシン・レベル(ML))1002は、1005で仮想計算機の状態記述テーブル1004の状態記述項目(IBC)1008と照らし合わせて比較され、マシン・レベル・コード1002がIBC状態記述項目1008より大きい場合、その命令は1007で通常通りに実行され、そうではない場合、実行しようという試みの結果、1006でプログラム例外が発生するであろう。他の実施形態では、命令コード・フィールドに加えてまたはそれ以外の命令のフィールドは、命令コード・テーブル907内へのインデックスを付けるために使用することができる。たとえば、命令コードは、従来のマシン・アーキテクチャにおいて、新しい機能を提供するためにより新しいアーキテクチャ・レベルで使用される予約フィールド(0になるかまたは無視されるもの)を有することができる。一実施形態は、命令コード・テーブル907内へのインデックスを付けるための命令コードとともにこれらのビットを含むであろう。他の実施形態では、命令コード・テーブル907は、MLフィールドに加えて、関連命令において予約ビットの許可使用を示すために使用されるフィールドを有することができる。たとえば、命令が4つの予約ビットを有する場合、MLテーブルは、すべてのビットが0でなければならない場合に0000を含み、(VMに関する命令の新たに導入された機能を許可して)そのフィールドの対応する事前予約ビットが0または1になり得ることを1が示す場合に選択されたビット内に1を含むことができる。
命令テスト/照会機構:
命令テスト/照会機構の機能ブロッキング機構がインストールされた場合(図14)、命令コード・テーブル項目1001は、一実施形態では、機能コード・フィールド(FCx)1003(または機能コード・テーブル1108を指すポインタ)をさらに含むことができる。機能コード・フィールド1003(または機能コード・テーブル1108の項目1107)は、1103で実行すべき機能コード1102と比較される。機能コードが匹敵する場合、命令は1105で機能コードを使用するために許可され、1103で機能コードが匹敵しない場合、命令実行により、1104でプログラム例外または指定例外(プログラム・チェック)などのプログラム割り込みが行われる。
図15を参照すると、命令テスト/照会機構の機能テスト/照会ブロッキング機構がインストールされた場合、命令のインストール済み機能を決定するために任意の照会命令1201が実行される場合、1205で仮想計算機によって許可された機能コードのみが返される。一実施形態では、このような照会に応答するために仮想計算機によって使用されるビット有効テーブル1108が仮想計算機に提供される。他の実施形態では、VM内の命令の許可された機能コード1107の結果を作成するためにホスト・マシンのインストール済み機能コードとのANDが取られるように、仮想計算機にマスクが提供される(図示せず)。
図12を参照すると、z/Architecture命令フォーマットの例が示されている。フォーマット901は2バイトのフォーマットを描写しており、命令コード(Op)は上位バイトを占有し、汎用レジスタ・フィールドR1およびR2は残りのバイトのそれぞれ4ビットを占有する。フォーマット902は2バイトの命令コード専用命令フォーマットを描写している。フォーマット903は、1バイトの命令コード(Op)とそれに続く3つのレジスタ・フィールド(R1、X2、およびB2)と次の変位フィールド(D2)と呼ばれる即値フィールドとを有する、4バイト(ワード)の命令を描写している。フォーマット904は、2バイトの命令コード(Op)とそれに続く4ビットのレジスタ・フォールド(B2)と次の12ビットの即値フィールド(I2)とを有する、4バイトの命令を描写している。フォーマット905は、1バイトの命令コード(Op)とそれに続く4ビットのマスクM1とそれに続く4ビットの命令コード拡張(Op)および予約された4ビット・フィールドとそれに続く12ビットの即値フィールド(I2)とを有する、4バイトの命令を描写している。フォーマット906は、1バイトの命令コード(Op)とそれに続く3つのレジスタ・フィールド(R1、X2、およびB2)と次の変位フィールド(DL2)と呼ばれる即値フィールドとそれに続く8ビットの即値フィールド(DH2)および8ビットの命令コード拡張(Op)とを有する、6バイトの命令を描写している。
図12および図13を参照すると、一実施形態では、仮想計算機の論理プロセッサによる実行のために命令が取り出されると、命令の命令コード(複数も可)を検索引数として使用して、命令コード・テーブル907が検索される。1001でその命令について項目が見つかった場合、その項目は命令許可情報を決定するための情報1002、1003を含む。好ましい一実施形態では、1つの項目は、その命令をサポートしているアーキテクチャのマシン・レベルを示すコード(ML)を指定するフィールド1002を含む。状態記述1004は各VMについて提供される。状態記述は、VMがシミュレートする予定のアーキテクチャのマシン・レベルを表すフィールド(IBC)1005を含む。1005でその命令をサポートしているアーキテクチャのマシン・レベル(ML)がVMがシミュレートする予定のアーキテクチャのマシン・レベル(IBC)より大きい場合、プログラム例外(プログラム・チェック)が信号で通知され、一実施形態では、その命令の実行を抑制することができる。これに反して、その命令をサポートしているアーキテクチャのマシン・レベル(ML)がVMがシミュレートする予定のアーキテクチャのマシン・レベル(IBC)より大きくない場合、その命令は実行することが許可される。
いくつかの環境では、複数の機能のいずれかを実行することができる命令(上述の暗号メッセージ命令など)が提供される。命令による機能の選択は、その機能を表す機能コード(FC)を指定することによるものにすることができる。機能コードは、その命令によって間接的に指定するか、または、たとえば、その命令のビットまたはフィールドによって明示的に指定することができる。場合によっては、特定の機能コードをマシン・アーキテクチャ・レベルに最初に実装することができ(たとえば、0〜3)、追加の機能コードをその後のマシン・アーキテクチャ・レベルで追加することができる。VMには、より古いアーキテクチャ・レベルの機能コードのみを実行できるようにする能力を提供することができる。
図14を参照すると、これは、命令コード・テーブル項目1001内に機能コード・フィールド(FCx)1003を有することによって達成することができる。命令を実行しようとしている場合、FCxフィールド1003は、ホスト・プロセッサによってサポートされる実際の機能コードではなく、返すことが許可された機能コード・リストを指定する。実施形態では、命令コード・テーブル項目のFCxフィールド1003は、許可された機能コード(FC)1107を含む項目の位置を突き止めるためにFCxテーブル1108内へのインデックスを付けるためにIBCフィールド1005と連結される。許可されたFC1107は、命令1102によって指定されたFCと比較される(暗号メッセージ命令では、汎用レジスタ0 1101のビット1102は指定されたFC1102を含む)。1103でFC値が許可されている場合、1105でFCビットによって表された機能の通常実行が許可される。1103でFC値が許可されていない場合、1104でプログラム例外(プログラム・チェック)イベントが実行される。同様に、機能照会/テスト動作1201(暗号メッセージ命令の照会動作など)を実行するときに、命令コード・テーブル項目のFCxビット1003は、その命令コードが命令コード・テーブル項目1001の位置を突き止める命令について許可されたFC1107の位置を突き止めるためにFCxテーブル内へのインデックスを付けるためにIBCビット1005と連結される。次に、1105で許可されたFCは機能照会/テスト動作によって指定された位置に返される。
一実施形態では、FCXビットが0である場合、FCxテーブル1108へのアクセスはまったく実行されず、対応する命令によって示される任意の機能コードが変換なしで使用される。
一実施形態では、命令に対するその他のアーキテクチャ変更は、機能コードについて説明したものと同じメカニズムを使用することができる。この場合、例えば、アーキテクチャ・レベルの命令905では、命令コード拡張フィールドとI2フィールドとの間のビットが予約されている(0000)。好ましくは、非ゼロ・ビットがまだサポートされていない機能をサポートする環境でその命令が適切に実行することを確認するために、0の有無について予約ビットがテストされる。より新しいアーキテクチャでは、新しい機能を識別するために予約ビットのうちの1つまたは複数を使用して新しい機能を実装する。一例では、これらの4つの予約ビット(Res)は、図14にFCビット1102について示されているようにそれらがサポートされているかどうかを判断するためにFCxテーブル1108内へのインデックスを付けることができる。この場合、連結は、機能コードについては0||IBC||FCxになり、新機能許可テスト1103については1||IBC||FCxになるであろう。FC1102が許可されたFC1107と比較される代わりに、命令905のResフィールドは、1103でその機能が許可されているかどうかを判断するために許可されたFCビット1107と照らし合わせてチェックされるであろう。
他の実施形態では、命令905のResフィールドは、そのフィールドによって導入された機能が許可されているかどうかを判断するために命令コード・テーブル907内へのインデックスを付けるために、それが905の命令コードの第3の命令コード拡張である場合のように連結することができるであろう。
命令の取り出しの一部として、またはそれ以後、CPUは、その命令の特定の属性、たとえば、オペランドの数、オペランドのタイプ(ストレージまたはレジスタ)、オペランド位置合わせ要件、および許可要件を決定することができる。エミュレーション環境では、この決定は、命令コードをインデックスとして使用する単純なテーブル・ルックアップの結果になる可能性があり、高性能CPUでは、この決定は、プロセッサの命令デコード回路内に組み込むことができる。
仮想アーキテクチャ・レベル機構では、各命令に関連する追加の属性、すなわち、その命令が最初にアーキテクチャに導入されたマシン・レベルを取り入れる。このマシン・レベルは、連続体上でエンコードされた数字ポイント(たとえば、第2のファームウェア・レベルの第10世代マシンを意味する10.2)にすることができるか、または単純に最新のマシン・レベルに対する値(たとえば、現在のマシンより2世代前のマシンに命令が導入されたことを意味する2[または−2])にすることができる。
図16を参照すると、一実施形態では、多機能命令のうちの選択されたインストール済み機能は隠蔽され、その多機能命令は複数のインストール済み機能のうちの1つの機能を実行するように設計され、この隠蔽は、1201でインストール済み機能の可用性を制御する値を1つまたは複数のプロセッサを含むホスト・コンピュータの多機能命令に設定することであって、1つのプロセッサが多機能命令のうちの第1の複数の前記インストール済み機能を有し、第1の複数のインストール済み機能が1つまたは複数の第1のインストール済み機能と1つまたは複数の第2のインストール済み機能とを含むことと、1202で多機能命令を実行することであって、その多機能命令が命令コード・フィールドを含むことを含み、その実行が、多機能命令が照会機能を指定することに応答して、多機能命令にとって使用可能なインストール済み機能を決定するために照会機能を実行することと、照会機能実行が1つまたは複数の第2のインストール済み機能を決定するためにその値を使用することと、1203で照会機能実行が1つまたは複数の第2のインストール済み機能のうちの1つまたは複数が多機能命令にとって使用可能ではないことを示す結果値を保管することを含む。
図17を参照すると、一実施形態では、1301でこの値はホスト・コンピュータの仮想計算機についてホスト・コンピュータのハイパーバイザによって設定され、仮想計算機が1つまたは複数の論理プロセッサを含み、1つまたは複数の論理プロセッサが1つまたは複数の物理プロセッサに割り当てられ、1つの物理プロセッサが多機能命令のうちの1つまたは複数の第2のインストール済み機能を有し、多機能命令が1つまたは複数の物理プロセッサのうちの1つの物理プロセッサ上の1つまたは複数の論理プロセッサのうちの1つの論理プロセッサによって仮想計算機内で実行される。
一実施形態では、1302で1つまたは複数の第2のインストール済み機能は、多機能命令の命令コードに基づいて決定される。
図18を参照すると、一実施形態では、1201で仮想計算機において制御値を設定したハイパーバイザは、1401でインストール済み機能の可用性を制御する他の値をホスト・コンピュータ・システムの他の仮想計算機上で実行される多機能命令に設定し、1402で他の多機能命令は1つまたは複数の他の論理プロセッサのうちの1つの他の論理プロセッサによって他の仮想計算機内で実行され、他の多機能命令が他の照会機能を指定することに応答して、他の多機能命令にとって使用可能なインストール済み機能を決定するために他の照会機能が実行され、他の照会機能実行が1つまたは複数の第3のインストール済み機能を決定するために他の値を使用し、1403で他の照会機能実行が1つまたは複数の第3のインストール済み機能のうちの1つまたは複数が他の多機能命令にとって使用可能ではないことを示す他の結果値を保管する。
一実施形態では、保管された結果値はビット有効値であり、各ビット位置は1つの機能に対応し、1つのビットが1であることは対応する機能がインストールされていることを示す。
図19を参照すると、一実施形態では、照会機能は、1501では多機能命令指定機能コードによって、1502では多機能命令指定テスト・ビットによって指定される。
図20を参照すると、一実施形態では、多機能命令は、1601の暗号命令、タイミング機構機能実行命令のうちのいずれか1つ、あるいは図21の1701の浮動小数点演算実行命令、またはロック演算実行命令のうちのいずれか1つからなるz/Architecture命令であり、暗号命令は、暗号メッセージ命令、中間メッセージ計算命令、最終メッセージ・ダイジェスト計算命令、最終メッセージ・ダイジェスト計算命令、メッセージ認証コード計算命令のうちのいずれか1つを含み、多機能命令が照会機能を指定し、多機能命令が暗号命令またはPTFF命令であることに応答して、1602で実行すべき多機能命令指定機能コードが入手され、入手された機能コードが1605で照会機能からなり、1604で制御値に基づいて保管された結果値が複数のビットであり、複数のビットのうちの各ビットが対応する機能コードがサポートされるかどうかを示し、多機能命令が暗号命令またはPTFF命令であることに応答して、実行すべき多機能命令指定機能コードが入手され、入手された機能コードが1605で照会機能ではなく、入手された機能コードに応じて1603で暗号機能またはPTFF機能が実行され、1701で多機能命令がロック演算実行命令または浮動小数点演算実行命令であり、1702で多機能命令指定テスト・ビットが1であることに応答して、1704で制御値に基づいて多機能命令指定機能コードがインストールされたかどうかの判断が行われ、1704で保管された結果値が条件コード値であり、多機能命令がロック演算実行命令または浮動小数点演算実行命令であり、1702で多機能命令指定テスト・ビットが0であることに応答して、入手された機能コードに応じて1703で浮動小数点機能またはロック演算が実行される。
一実施形態では、多機能命令が第1の複数の前記インストール済み機能のうちの非照会機能を指定することに応答して、非照会機能が前記第2のインストール済み機能のうちの1つであることに応答して、非照会機能が実行され、非照会機能が前記第2のインストール済み機能のうちの1つ以外の機能であることに応答して、前記非照会機能の実行がブロックされる。
上記の説明は、コンピュータ・システムの一実施形態の用語および構造を理解する際に有用である可能性がある。諸実施形態は、z/Architectureまたはそれについて提供された説明に限定されない可能性がある。諸実施形態は、本明細書の教示とともにその他のコンピュータ製造業者のその他のコンピュータ・アーキテクチャに有利に適用することができる。
好ましい諸実施形態について本明細書で例示し説明してきたが、諸実施形態は本明細書に開示されている正確な構造に限定されない可能性があることは理解すべきである可能性があり、特許請求の範囲に定義された本発明の範囲内に入るすべての変更および修正に対する権利は留保することができる。

Claims (9)

  1. 多機能命令のうちの選択されたインストール済み機能を隠蔽するためのコンピュータで実装される方法であって、前記多機能命令が複数のインストール済み機能のうちの1つの機能を実行するように設計され、前記方法が、
    インストール済み機能の可用性を制御する値を1つまたは複数のプロセッサを含むホスト・コンピュータの多機能命令に設定することであって、1つのプロセッサが前記多機能命令のうちの第1の複数の前記インストール済み機能を有し、前記第1の複数のインストール済み機能が1つまたは複数の第1のインストール済み機能と1つまたは複数の第2のインストール済み機能とを含むことと、
    多機能命令を実行することであって、前記多機能命令が命令コード・フィールドを含むことを含み、前記実行が、
    前記多機能命令が照会機能を指定することに応答して、前記多機能命令にとって使用可能なインストール済み機能を決定するために前記照会機能を実行することと、
    前記照会機能実行が前記1つまたは複数の第2のインストール済み機能を決定するために前記値を使用することと、
    前記照会機能実行が前記1つまたは複数の第1のインストール済み機能のうちの1つまたは複数が前記多機能命令にとって使用可能ではないことを示す結果値を保管することと、
    前記多機能命令が前記第1の複数の前記インストール済み機能のうちの非照会機能を指定することに応答して、前記非照会機能が前記第2のインストール済み機能のうちの1つであるときに前記非照会機能を実行し、前記非照会機能が前記第2のインストール済み機能のうちの1つ以外の機能であるときに前記非照会機能の実行をブロックすること
    を含む、方法。
  2. 前記値が前記ホスト・コンピュータの仮想計算機について前記ホスト・コンピュータのハイパーバイザによって設定され、前記仮想計算機が1つまたは複数の論理プロセッサを含み、前記1つまたは複数の論理プロセッサが1つまたは複数の物理プロセッサに割り当てられ、1つの物理プロセッサが前記多機能命令のうちの前記1つまたは複数の第2のインストール済み機能を有し、前記多機能命令が前記1つまたは複数の物理プロセッサのうちの1つの物理プロセッサ上の1つまたは複数の論理プロセッサのうちの1つの論理プロセッサによって前記仮想計算機内で実行される、請求項1記載の方法。
  3. 前記1つまたは複数の第2のインストール済み機能を決定することが、前記多機能命令の前記命令コードに基づくものである、請求項2記載の方法。
  4. 前記ハイパーバイザにより、インストール済み機能の可用性を制御する他の値を前記ホスト・コンピュータ・システムの他の仮想計算機上で実行される多機能命令に設定することと、
    1つまたは複数の他の論理プロセッサのうちの1つの他の論理プロセッサによって前記他の仮想計算機内で他の多機能命令を実行することと、
    前記他の多機能命令が他の照会機能を指定することに応答して、前記他の多機能命令にとって使用可能なインストール済み機能を決定するために前記他の照会機能を実行することと、
    前記他の照会機能実行が1つまたは複数の第3のインストール済み機能を決定するために前記他の値を使用することと、
    前記他の照会機能実行が前記1つまたは複数の第3のインストール済み機能のうちの1つまたは複数が前記他の多機能命令にとって使用可能ではないことを示す他の結果値を保管すること
    をさらに含む、請求項2記載の方法。
  5. 前記保管された結果値がビット有効値であり、各ビット位置が1つの機能に対応し、1つのビットが1であることは前記対応する機能がインストールされていることを示す、請求項2記載の方法。
  6. 前記照会機能が、多機能命令指定機能コードまたは多機能命令指定テスト・ビットによって指定される、請求項2記載の方法。
  7. 前記多機能命令が、暗号命令、タイミング機構機能実行命令、浮動小数点演算実行命令、またはロック演算実行命令のうちのいずれか1つからなるz/Architecture命令であり、前記暗号命令が、暗号メッセージ命令、チェーニング付き暗号メッセージ命令、中間メッセージ・ダイジェスト計算命令、最終メッセージ・ダイジェスト計算命令、メッセージ認証コード計算命令のうちのいずれか1つを含み、前記多機能命令が照会機能を指定することが、
    前記多機能命令が暗号命令またはPTFF命令であることに応答して、実行すべき前記多機能命令指定機能コードを入手し、前記入手された機能コードが照会機能からなり、前記保管された結果値が複数のビットであり、前記複数のビットのうちの各ビットが対応する機能コードがサポートされるかどうかを示すことと、
    前記多機能命令が暗号命令またはPTFF命令であることに応答して、実行すべき前記多機能命令指定機能コードを入手し、前記入手された機能コードが前記照会機能ではなく、前記入手された機能コードに応じて暗号機能またはPTFF機能を実行することと、
    前記多機能命令が前記ロック演算実行命令または前記浮動小数点演算実行命令であり、前記多機能命令指定テスト・ビットが1であることに応答して、多機能命令指定機能コードがインストールされたことを判断し、前記保管された結果値が条件コード値であることと、
    前記多機能命令が前記ロック演算実行命令または前記浮動小数点演算実行命令であり、前記多機能命令指定テスト・ビットが0であることに応答して、前記入手された機能コードに応じて浮動小数点機能またはロック演算を実行すること
    を含む、請求項6記載の方法。
  8. 多機能命令のうちの選択されたインストール済み機能を隠蔽するためのコンピュータ・システムであって、前記多機能命令が複数のインストール済み機能のうちの1つの機能を実行するように設計され、
    メモリと、
    前記メモリと通信状態にあるプロセッサであって、メモリから命令を取り出すための命令取り出し要素と取り出した命令を実行するための1つまたは複数の実行要素とを含むプロセッサとを含み、
    請求項1ないし7のいずれかに記載の方法を実行するように構成された、コンピュータ・システム。
  9. 多機能命令のうちの選択されたインストール済み機能を隠蔽するためのコンピュータ・プログラムであって、前記多機能命令が複数のインストール済み機能のうちの1つの機能を実行するように設計され、処理回路によって読み取り可能であって、請求項1ないし7のいずれかに記載の方法を実行するために前記処理回路による実行のために命令を保管する有形の記憶媒体を含む、コンピュータ・プログラム。
JP2013515736A 2010-06-24 2010-11-08 多機能命令のうちの選択されたインストール済み機能を隠蔽するためのコンピュータで実装される方法、コンピュータ・システム、およびコンピュータ・プログラム Active JP5893012B2 (ja)

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