JP2013537657A - メッセージ信号割り込みをゲスト・オペレーティング・システムへのi/oアダプタ・イベント通知に変換する方法 - Google Patents

メッセージ信号割り込みをゲスト・オペレーティング・システムへのi/oアダプタ・イベント通知に変換する方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 コンピューティング環境のゲストに対して割り込みを提供する方法及びコンピュータ・プログラム製品を提供する。
【解決手段】 メッセージ・ベクトルの表示を保持しながら、1つ又は複数の入力/出力(I/O)アダプタからの1つ又は複数のメッセージ信号割り込み要求が、I/Oアダプタ・イベント通知に変換される。I/Oアダプタ・イベント通知を、ホスト、又はホストが実行しているゲストに対して経路指定又は提示することができる。通知を正しいホスト又は正しいゲストに提示するために、ホスト及び/又はゲストのメモリ内の種々のデータ構造体が用いられる。
【選択図】 図13

Description

本発明は、一般に、コンピューティング環境内における割り込み処理に関し、具体的には、コンピューティング環境のアダプタにより生成される割り込みの処理に関する。
メッセージ信号割り込み(message signaled interruption、MSI)は、Peripheral Component Interconnect(PCI、周辺装置相互接続)機能のようなアダプタ機能が、オペレーティング・システムに、イベントの発生又は何らかの状態の存在を通知するために、中央演算処理ユニット(CPU)割り込みを生成するための方法である。MSIは、各デバイス上に専用の割り込みピンを有することに対する代替技術である。アダプタ機能がMSIを使用するように構成されている場合、機能は、特別なアドレスへの指定された数のデータ・バイトのMSI書き込み操作を行うことにより、割り込みを要求する。この特別なアドレスと一意のデータ値の組み合わせは、MSIベクトルと呼ばれる。
幾つかのアダプタ機能は、1つのMSIベクトルだけをサポートし、他のアダプタ機能は複数のMSIベクトルをサポートする。複数のMSIベクトルをサポートする機能については、同じ特別なアドレスが、異なるデータ値と共に使用される。
多くのコンピューティング・プラットフォームにおいては、デバイス・ドライバは、MSIベクトルと関連付けられた割り込みハンドラとして自己構成する。これにより、MSIベクトルはCPU割り込みベクトル内のエントリと効果的に関連付けられる。従って、アダプタ機能が、複数のMSIベクトルをサポートし、かつ、複数のMSIベクトルを使用するように構成されている場合、アダプタ機能は、CPU割り込みベクトル内の対応する数のエントリを消費する。
Easton他による「Virtualization of Infiniband Host Channel Adapter Interruptions」という名称の、2007年11月22日発行の特許文献1は、2つのレベルのサーバ仮想化を提供するための方法、システム、プログラム製品、及びコンピュータ・データ構造体を記載する。第1のハイパーバイザは、複数の論理パーティションが1組のリソースを共有できるようにし、第1のレベルの仮想化をもたらす。第2のハイパーバイザは、複数の独立した仮想マシンが、単一の論理パーティションに割り当てられたリソースを共有できるようにし、第2のレベルの仮想化をもたらす。単一の論理パーティションについて共有リソースからイベント通知を受信するために、その単一の論理パーティション内の全ての仮想マシンに関する全てのイベントが、単一のパーティション所有のイベント・キューにグループ化される。マシンにより、グループ化されたイベントを多重分離して、パーティション所有イベント・キューから、仮想マシン毎のベースで割り当てられた個々の仮想化イベント・キューにするために、パーティション所有イベント・キューからのグループ化されたイベントに対して、割り込み要求が信号で送られる。
Nelson他による「PCI to ISA Interrupt Protocol Converter and Selection Mechanism」という名称の1996年11月1日公開の特許文献2は、二次バス標準割り込みに準拠したPCIエージェント割り込み(36−38)を変換するための割り込み処理機構を記載している。PCIバス(30)及びISAバス(40)の両方を実装するコンピュータ・システムによって処理するために、PCI準拠の割り込みを例えばISAバス標準準拠の割り込み(40)に変換するためのプログラム可能論理(50)により、PCIエージェント割り込み(36−38)が処理される。PCIエージェント割り込み(36−38)に応答して、プログラム可能レジスタ(48)が、どのISA割り込みがプログラム可能論理(50)により生成されるかの選択を提供する。
Dayan他による「Enabling a Docking Station for ISA Adapters」という名称の2004年8月3日発行の特許文献3は、PCカード標準に適合した信号をドッキング・ステーション・エンクロージャに転送するための外部からアクセス可能なPCカード・インターフェースを含む、コンピュータ・システムと共に使用するためのドッキング・ステーション・システムを記載する。ドッキング・ステーション・エンクロージャは、コンピュータ・システムのPCカード・インターフェース及びドッキング・ステーション・エンクロージャに接続し、これらの間でインターフェース信号を渡すPCカード・コネクタを含む。ドッキング・ステーション・エンクロージャは、ISAバス標準に適合したISAバス構造体をさらに含む。付加的に、ドッキング・ステーション・エンクロージャは、PCカード・コネクタを介してコンピュータ・システムから信号を受信するために接続される変換論理を組み込み、これらの受信した信号を、ISAバス構造体を動作させるための信号に変換する。コンピュータ・システムは、PCカード・コネクタを介してドッキング・ステーション・エンクロージャから信号を受信し、これらの信号をシステム割り込み要求に変換するように接続された変換論理を含む。このようにして、ドッキング・ステーション・エンクロージャ内で1つ又は複数のISAアダプタを用いて、PCカード・インターフェースにおける1つ又は複数のPCカード機能をエミュレートすることができる。
米国特許公開第2007/0271559 A1号明細書 国際公開第96/00940 A1号パンフレット 米国特許第6,772,264号明細書 米国特許第5,551,013号明細書 米国特許第6,009,261号明細書 米国特許第5,574,873号明細書 米国特許第6,308,255号明細書 米国特許第6,463,582号明細書 米国特許第5,790,825号明細書
「z/Architecture Principles of Operation」、IBM出版番号SA22−7832−07、2009年2月 「z/VM:Running Guest Operating Systems」、IBM出版物、No.SC24−5997−02、2001年10月 「z/VM:General Information Manual」、IBM出版物、No.GC24−5991−05、2003年5月
コンピューティング環境のゲストに対して割り込みを提供する方法及びコンピュータ・プログラム製品を提供する。
本発明の態様によると、アダプタからの割り込み要求の管理を容易にするための能力が提供される。
コンピューティング環境のゲストに対して割り込み要求を提供するための、請求項1に記載の方法及び対応するコンピュータ・プログラム製品を提供することにより、従来技術の欠点が克服され、利点がもたらされる。
本発明の1つ又は複数の態様が、本明細書の最後にある特許請求の範囲において、例として具体的に示され、明確に特許請求されている。本発明の前記及び他の目的、特徴、並びに利点は、添付図面と関連して用いられる以下の詳細な説明から明らかである。
本発明の1つ又は複数の態様を組み込み、用いるためのコンピューティング環境の一実施形態を示す。 本発明の一態様による、ホストが1つ又は複数のゲストを実行している中央演算処理コンプレックスの一実施形態を示す。 本発明の一態様による、図1のシステム・メモリ及びI/Oハブの更なる詳細の一実施形態を示す。 本発明の一態様による、図1のシステム・メモリ及びI/Oハブの更なら詳細の別の実施形態を示す。 本発明の一態様に従って用いられるゲスト・アダプタ割り込みテーブル(GAIT)のエントリの一実施形態を示す。 本発明の一態様に従って用いられるアダプタ割り込み転送テーブル(AIFT)のエントリの一実施形態を示す。 本発明の一態様による、アダプタ割り込みビット・ベクトルの割り当ての例を示す。 本発明の一態様による、アダプタ割り込みビット・ベクトルの割り当ての例を示す。 本発明の一態様による、アダプタ割り込みサマリ・ビットの割り当ての例を示す。 本発明の一態様による、アダプタ割り込みサマリ・ビットの割り当ての例を示す。 本発明の一態様による、I/Oアダプタ・イベント通知についてのアダプタ機能を構成するために、初期化中に実施される論理の概要の一実施形態を示す。 本発明の一態様による、メッセージ信号割り込み(MSI)をI/Oアダプタ・イベント通知に変換するのを可能にするための登録を実施するための論理の一実施形態を示す。 本発明の一態様による、MSI要求をI/Oアダプタ・イベント通知に変換するための論理の一実施形態を示す。 本発明の一態様による、オペレーティング・システムにI/Oアダプタ・イベント通知を提示するための論理の一実施形態を示す。 本発明の一態様による、ホストがゲストを実行している環境においてホスト初期化を実施するための論理の一実施形態を示す。 本発明の一態様による、ゲスト初期化を実施するための論理の一実施形態を示す。 本発明の一態様に従って用いられる割り込み制御設定(Set Interruption Controls)命令の一実施形態を示す。 本発明の一態様による、図17の割り込み制御設定命令により用いられるフィールドのコンテンツの例を示す。 本発明の一態様による、図17の割り込み制御設定命令により用いられるフィールドのコンテンツの例を示す。 本発明の一態様による、図17の割り込み制御設定命令により用いられるフィールドのコンテンツの例を示す。 本発明の一態様に従って用いられるアダプタ割り込みパラメータ・ブロック(AIPB)の一例を示す。 本発明の一態様による、ホストがゲストを実行している環境において登録を実施するための論理の一実施形態を示す。 本発明の一態様による、MSI要求を、ゲストに提示されるI/Oアダプタ・イベント通知に変換するための論理の一実施形態を示す。 本発明の一態様による、アダプタ割り込み要求に応答して実施される論理の一実施形態を示す。 本発明の一態様による、アダプタ割り込みインジケータを処理するための論理の一実施形態を示す。 本発明の一態様に従って用いられるPCI機能制御修正(Modify PCI Function Controls)命令の一実施形態を示す。 本発明の一態様による、図26のPCI機能制御修正命令により用いられるフィールドの一実施形態を示す。 本発明の一態様による、図26のPCI機能制御修正命令により用いられる別のフィールドの1つの一実施形態を示す。 本発明の一態様に従って用いられる機能情報ブロック(FIB)のコンテンツの一実施形態を示す。 本発明の一態様による、PCI機能制御修正命令の論理の概要の一実施形態を示す。 本発明の一態様による、PCI機能制御修正命令により指定することができるアダプタ割り込み登録操作(register adapter interruptions operation)と関連付けられた論理の一実施形態を示す。 本発明の一態様による、PCI機能制御修正命令により指定することができるアダプタ割り込み登録解除操作(unregister adapter interruptions operation)と関連付けられた論理の一実施形態を示す。 本発明の一態様に従って用いられる論理プロセッサ呼び出し(Call Logical Processor)命令の一実施形態を示す。 本発明の一態様による、リスト操作に関する、図33の論理プロセッサ呼び出し命令により用いられる要求ブロックの一実施形態を示す。 本発明の一態様による、図34のリスト操作に関する応答ブロックの一実施形態を示す。 本発明の一態様に従って用いられる機能リスト・エントリの一実施形態を示す。 本発明の一態様による、機能照会(query function)操作に関する、図33の論理プロセッサ呼び出し命令により用いられる要求ブロックの一実施形態を示す。 本発明の一態様による、図37の機能照会操作に関する応答ブロックの一実施形態を示す。 本発明の一態様による、グループ照会(query group)操作に関する、図33の論理プロセッサ呼び出し命令により用いられる要求ブロックの一実施形態を示す。 本発明の一態様による、図39のグループ照会操作に関する応答ブロックの一実施形態を示す。 本発明の1つ又は複数の態様を組み込む、コンピュータ・プログラム製品の一実施形態を示す。 本発明の1つ又は複数の態様を組み込み、用いるためのホスト・コンピュータ・システムの一実施形態を示す。 本発明の1つ又は複数の態様を組み込み、用いるためのコンピュータ・システムの更に別の例を示す。 本発明の1つ又は複数の態様を組み込み、用いるためのコンピュータ・ネットワークを含むコンピュータ・システムの別の例を示す。 本発明の1つ又は複数の態様を組み込み、用いるためのコンピュータ・システムの種々の要素の一実施形態を示す。 本発明の1つ又は複数の態様を組み込み、用いるための、図45のコンピュータ・システムの実行ユニットの一実施形態を示す。 本発明の1つ又は複数の態様を組み込み、用いるための、図45のコンピュータ・システムの分岐ユニットの一実施形態を示す。 本発明の1つ又は複数の態様を組み込み、用いるための、図41のコンピュータ・システムのロード/ストア・ユニットの一実施形態を示す。 本発明の1つ又は複数の態様を組み込み、用いるためのエミュレートされたホスト・コンピュータ・システムの一実施形態を示す。
本発明の一態様によると、メッセージ信号割り込み(MSI)要求を入力/出力(I/O)アダプタ・イベント通知に変換するための能力が提供される。MSIは、アダプタにより要求され、アダプタ・イベント通知に変換され、そこでは1つ又は複数の特定のインジケータが設定され、割り込みがオペレーティング・システム(又は、他のプログラム等のような他のソフトウェア。本明細書で用いられるオペレーティング・システムという用語は、オペレーティング・システムのデバイス・ドライバを含む)に対して提示される要求が作成される。1つの特定な例において、各々のMSI要求は、オペレーティング・システムへの割り込み要求をもたらさず、代わりに、1つの割り込み要求が複数のMSI要求を含む。1つの特定の例において、オペレーティング・システムは、ゲスト・オペレーティング・システムのような、ホストの下で実行しているゲストである。一例において、ゲストは、ページング可能ストレージ・モード・ゲストである。
一例において、z/Architecture(登録商標)においては、ページング可能ゲストが、レベル2の解釈において、解釈実行開始(Start Interpretive Execution、SIE)命令を介して解釈実行される。例えば、論理パーティション(LPAR)ハイパーバイザがSIE命令を実行して、物理的固定メモリにおける論理パーティションを開始する。z/VM(登録商標)がその論理パーティションにおけるオペレーティング・システムである場合、これがSIE命令を発行して、そのV=V(仮想)ストレージ内でゲスト(仮想)マシンを実行する。従って、LPARハイパーバイザはレベル1のSIEを使用し、z/VM(登録商標)ハイパーバイザはレベル2のSIEを用いる。
本明細書で用いられるアダプタという用語は、任意のタイプのアダプタ(例えば、ストレージ・アダプタ、処理アダプタ、ネットワーク・アダプタ、暗号化アダプタ、PCIアダプタ、他のタイプの入力/出力アダプタ等)を含む。一実施形態においては、アダプタは、1つのアダプタ機能を含む。しかしながら、他の実施形態においては、アダプタは、複数のアダプタ機能を含み得る。本発明の1つ又は複数の態様は、アダプタが1つのアダプタ機能を含もうと、複数のアダプタ機能を含もうと適用可能である。さらに、特に断りのない限り、本明細書で提示される例において、アダプタは、アダプタ機能(例えば、PCI機能)と交換可能に用いられる。
本発明の1つ又は複数の態様を組み込み、用いるためのコンピューティング環境の一実施形態が、図1を参照して説明される。一例において、コンピューティング環境100は、インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションが提供するSystem z(登録商標)サーバである。System z(登録商標)は、インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションが提供するz/Architecture(登録商標)に基づいている。z/Architecture(登録商標)に関する詳細は、非特許文献1において説明される。IBM(登録商標)、System z(登録商標)、及びz/Architecture(登録商標)は、ニューヨーク州アーモンク所在のインターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションの登録商標である。本明細書で用いられる他の名称は、インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション又は他の会社の登録商標、商標、又は製品名であり得る。
一例において、コンピューティング環境100は、メモリ・コントローラ106を介して、システム・メモリ104(主メモリとしても知られる)に結合された1つ又は複数の中央演算処理装置(CPU)102を含む。システム・メモリ104にアクセスするために、中央演算処理装置102は、システム・メモリにアクセスするのに用いられるアドレスを含む読み出し要求又は書き込み要求を発行する。要求内に含まれるアドレスは、典型的には、システム・メモリにアクセスするのに直接使用できず、従って、そのアドレスは、システム・メモリにアクセスするのに直接使用可能なアドレスに変換される。アドレスは、変換機構(XLATE)108を介して変換される。例えば、アドレスは、例えば、動的アドレス変換(DAT)を用いて、仮想アドレスから実アドレス又は絶対アドレスに変換される。
アドレス(必要に応じて変換された)を含む要求は、メモリ・コントローラ106により受信される。一例において、メモリ・コントローラ106は、ハードウェアからなり、システム・メモリにアクセスに対する仲裁を行うため、及び、メモリの一貫性を保持するために用いられる。この仲裁は、CPU102から受信した要求、及び、1つ又は複数のアダプタ110から受信した要求に対して行われる。中央演算処理装置と同様に、アダプタは、要求をシステム・メモリ104に発行して、システム・メモリへのアクセスを獲得する。
一例において、アダプタ110は、1つ又は複数のPCI機能を含む、周辺装置相互接続(Peripheral Component Interconnect、PCI)又はPCIエクスプレス(PCIe)アダプタである。PCI機能は要求を発行し、要求は、1つ又は複数のスイッチ(例えばPCIeスイッチ)114を介して、入力/出力ハブ112(例えばPCIハブ)に送られる。一例において、入力/出力ハブは、1つ又は複数の状態マシンを含む、ハードウェアを含む。
入力/出力ハブは、例えば、スイッチから要求を受信するルート・コンプレックス116を含む。要求は、例として、ダイレクト・メモリ・アクセス(DMA)を実施し、又はメッセージ信号割り込み(MSI)を要求するのに用いられる入力/出力アドレスを含む。このアドレスは、DMA又はMSI要求のために用いられる情報にアクセスするアドレス変換及び保護ユニット118に与えられる。
DMA操作の場合、アドレス変換及び保護ユニット118は、アドレスを、システム・メモリにアクセスするのに使用可能なアドレスに変換することができる。次いで、変換されたアドレスを含む、アダプタから開始された要求は、例えば、I/O・メモリ間バス120を介して、メモリ・コントローラ106に与えられる。メモリ・コントローラはその仲裁を行い、適切な時期に、変換されたアドレスを有する要求をシステム・メモリに転送する。
MSI要求の場合は、MSI要求のI/Oアダプタ・イベント通知への変換を容易にするために、アドレス変換及び保護ユニット118内の情報が取得される。
更に別の実施形態において、1つ又は複数の中央演算処理装置102に加えて又はその代わりに、図2に示されるもののような中央演算処理コンプレックスが、メモリ・コントローラ106に結合される。この特定の例においては、中央演算処理コンプレックス150は、仮想マシン・サポートを提供する。中央演算処理コンプレックス150は、例えば、1つ又は複数の仮想マシン152と、1つ又は複数の中央プロセッサ154と、少なくとも1つのハイパーバイザ156とを含み、その各々が以下で説明される。
中央演算処理コンプレックスの仮想マシン・サポートは、各々がz/Linuxなどのゲスト・オペレーティング・システム158を実行できる多数の仮想マシンを動作させる能力を提供する。各々の仮想マシン152は、別個のシステムとして機能することができる。つまり、各々の仮想マシンを、独立してリセットし、ゲスト・オペレーティング・システムを実行し、異なるプログラムで動作することができる。仮想マシン内で実行されるオペレーティング・システム又はアプリケーション・プログラムは、十分かつ完全なシステムにアクセスできるように見えるが、実際は、その一部しか使用できない。
この特定の例では、仮想マシンのモデルはV=Vモデルであり、仮想マシンのメモリは、実メモリではなく仮想メモリによってバックアップされる。各々の仮想マシンは、仮想線形メモリ空間を有する。物理リソースは、VMハイパーバイザのようなハイパーバイザ156に所有され、共用物理リソースは、それぞれの処理要求に応じるために、必要に応じて、ゲスト・オペレーティング・システムにディスパッチされる。このV=V仮想マシン・モデルは、典型的には、多数のゲストにより、ハイパーバイザがハードウェア・リソースを単に区分化し、これを構成されたゲストに割り当てることが妨げられるので、ゲスト・オペレーティング・システムと物理的な共用マシン・リソースとの間の対話がVMハイパーバイザによって制御されると仮定する。V=Vモデルの1つ又は複数の態様は、非特許文献2にさらに記載されている。
中央プロセッサ154は、仮想マシンに割り当てることができる物理プロセッサ・リソースである。例えば、仮想マシン152は、1つ又は複数の論理プロセッサを含み、その各々は、仮想マシンに動的に割り当てることができる物理プロセッサ・リソース154の全て又は割り当て分(share)を表す。仮想マシン152は、ハイパーバイザ156によって管理される。例として、ハイパーバイザは、プロセッサ154上で実行されるファームウェアで実装するか、又はマシン上で実行されるホスト・オペレーティング・システムの一部とすることができる。一例において、ハイパーバイザ156は、ニューヨーク州アーモンク所在のインターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションが提供するz/VM(登録商標)などのVMハイパーバイザである。z/VM(登録商標)の一実施形態は、非特許文献3に記載されている。
本明細書で用いられるファームウェアは、例えば、プロセッサのマイクロコード、ミリコード、及び/又はマクロコードを含む。ファームウェアは、例えば、より上位レベルのマシン・コードの実装に用いられる、ハードウェア・レベルの命令及び/又はデータ構造体を含む。一実施形態において、ファームウェアは、例えば、典型的には、信頼できるソフトウェアを含むマイクロコード、又は基礎をなすハードウェアに特有のマイクロコードとして配信される独自のコードを含み、システム・ハードウェアへのオペレーティング・システムのアクセスを制御する。
本発明の一態様によると、アダプタ(例えば、アダプタ機能)により発行されたメッセージ信号割り込み要求が、ゲスト(例えば、ページング可能ストレージ・モード・ゲスト、すなわち、V=Vゲスト)に提示される入力/出力アダプタ・イベント通知に変換される。この実施形態においては、I/Oアダプタ・イベント通知はゲストに対するものであるが、本発明の1つ又は複数の態様の理解を容易にするために、本明細書では、I/Oアダプタ・イベント通知を、ゲストではないオペレーティング・システム(又は、プロセッサ、論理パーティション等のような他のエンティティ)に提示する議論が提供され、その後に通知をゲストに提示する議論が続く。
割り込み処理に関連するI/Oハブ及びシステム・メモリに関する詳細が、図3及び図4を参照して説明される。これらの図においては、メモリ・コントローラは図示されないが、これを用いてもよい。I/Oハブは、直接的に又はメモリ・コントローラを介して、システム・メモリ104及び/又はプロセッサ254に結合することができる。図3は、アダプタ・イベント通知をゲストではないオペレーティング・システムに提示するために用いられる構造体の一実施形態を示し、図4は、アダプタ・イベント通知をゲストに提示するために用いられる構造体の一実施形態を示す。
図3を参照すると、一例において、システム・メモリ104は、割り込み処理を容易にするのに使用可能な1つ又は複数のデータ構造体を含む。この例において、システム・メモリ104は、特定のアダプタと関連した、アダプタ割り込みビット・ベクトル(AIBV)200及び随意的なアダプタ割り込みサマリ・ビット(AISB)202を含む。各アダプタについて、1つのAIBV及び対応するAISBが存在し得る。
一例において、アダプタ割り込みビット・ベクトル200は、アダプタ(例えば、PCI機能)と関連した、主ストレージ内の1つ又は複数のインジケータ(例えば、ビット)の一次元アレイである。アダプタ割り込みビット・ベクトル内のビットは、MSIベクトル数を表す。AIBVにおいて1に設定されたビットは、関連したアダプタについての条件、又はイベントのタイプを示す。PCI機能の例では、関連したAIBV内の各ビットは、MSIベクトルに対応する。従って、PCI機能が1つのMSIベクトルのみをサポートしている場合、そのAIBVは単一ビットを含み、PCI機能が複数のMSIベクトルをサポートしている場合、そのAIBVは、MSIベクトル毎に1ビットを含む。図3に示される例では、PCI機能は複数のMSIベクトルをサポートし(例えば、3つ)、従って、AIBV200内には複数のビットが存在する(例えば、3つ)。各ビットは特定のイベントに対応し、例えば、AIBVのビット0は、1に設定されたとき、完了した操作を示し、AIBVのビット1は、1に設定されたとき、エラー・イベントに対応する等である。示されるように、この例では、ビット1が設定される。
1つの特定の例では、コマンド(例えば、PCI機能制御修正(Modify PCI Function Controls)コマンド)を用いて、PCI機能についてのAIBVを指定する。具体的には、コマンドは、オペレーティング・システムにより発行され、PCI機能の識別情報(identity)、AIBVを含む領域の主ストレージ位置、その位置からAIBVの第1のビットまでのオフセット、及びAIBVを構成するビット数を指定する。
一例において、PCI機能の識別情報は、機能ハンドルである。機能ハンドルは、例えば、PCI機能ハンドルがイネーブルにされているかどうかを示すイネーブル・インジケータと、機能を識別するPCI機能番号(これは、静的識別子であり、特定のエントリを探索するための機能テーブルへの索引付けとして用いることができる)と、この機能ハンドルの特定のインスタンスを示すインスタンス番号とを含む。例えば、機能ハンドルがイネーブルにされる度に、インスタンス番号がインクリメントされて、新しいインスタンス番号を提供する。機能ハンドルは、1つ又は複数のエントリを含む機能テーブル内の機能テーブル・エントリを見つけ出すために用いられる。例えば、機能ハンドルの1つ又は複数のビットを機能テーブルへの索引として使用して、特定の機能テーブル・エントリを見つけ出す。機能テーブル・エントリは、その関連したPCI機能に関する情報を含む。例えば、機能テーブル・エントリは、関連したアダプタ機能の状態に関する種々のインジケータを含むことができ、かつ、このアダプタ機能についてのデバイス・テーブル・エントリを見つけ出すのに用いられる1つ又は複数のデバイス・テーブル・エントリ索引を含むことができる。(一実施形態においては、オペレーティング・システムに対して、ハンドルは、単にアダプタの内部識別子(opaque identifier)である。)
AIBVは、任意のバイト境界及び任意のビット境界上に割り当てることができる。これにより、複数のアダプタのAIBVを連続したビット及びバイト範囲に詰め込む、オペレーティング・システムの融通性が可能になる。例えば、図7に示されるように、一例において、オペレーティング・システムは、5つの連続したAIBVを含むように、位置Xにおいて共通ストレージ領域を指定している。各々のAIBVと関連したアダプタは、文字A−Eにより識別される。各々のAIBVのビットが表す、アダプタに関するイベントは、数字0−nによりさらに識別される。未割り当てのビットは、小文字の「u」により識別される。
更なる例が、図8に示される。この例では、オペレーティング・システムは、5つのI/OアダプタについてのAIBVを含むように、位置X、Y、及びZにおいて3つの一意のストレージ領域を指定している。位置Xにおけるストレージは、アダプタA及びBに関するAIBVを含み、位置Yにおけるストレージは、アダプタCのみに関するAIBVを含み、位置Zにおけるストレージは、アダプタD及びEに関するAIBVを含む。I/Oアダプタに関して各AIBVのビットが表すイベントは、数字0−nによりさらに識別される。未割り当てのビットは、文字「u」により識別される。
図3に戻ると、AIBVに加えて、この例では、アダプタと関連した単一のインジケータ(例えば、ビット)を含む、アダプタについてのAISB202が存在する。1であるAISBは、AISBと関連したAIBVにおいて、1つ又は複数のビットが1に設定されたことを示す。AISBは随意的なものであり、各アダプタについて1つ、選択されたアダプタの各々について1つ、又はアダプタのグループについて1つあってもよい。
PCI機能についての1つの特定の実装においては、コマンド(例えば、PCI機能制御修正コマンド)を用いて、PCI機能についてのAISBを指定する。具体的には、コマンドは、オペレーティング・システムにより発行され、かつ、PCI機能(例えば、ハンドル)の識別情報、AISBを含む領域の主ストレージ位置、その位置からAISBまでのオフセット、及び、サマリ・ビットが存在することを示すアダプタ割り込みサマリ通知イネーブルメント制御を指定する。
AISBは、任意のバイト境界及び任意のビット境界上に割り当てることができる。これにより、複数のアダプタのAISBを連続したビット及びバイト範囲に詰め込む、オペレーティング・システムの融通性が可能になる。一例において、図9に示されるように、オペレーティング・システムは、9つの連続したAISBを含むように、位置Xにおいて共通ストレージ領域を指定している。各々のAISBと関連したアダプタは、文字A−Iにより識別される。未割り当てのビットは、小文字の「u」により識別される。
更なる割り当ての例が、オペレーティング・システムが3つのアダプタの各々のAISBを含むように、位置X、Y、及びZにおいて3つの一意のAISBストレージ位置を指定している、図10に示される。各々のAISBと関連したアダプタは、文字A−Cにより識別される。未割り当てのビットは、小文字の「u」により識別される。
さらに、オペレーティング・システムはまた、単一のAISBを複数のPCI機能に割り当てることもできる。これにより、複数のAIBVが単一のサマリ・ビットと関連付けられる。従って、1であるそうしたAISBは、オペレーティング・システムが複数のAIBVを走査しなければならないことを示す。
図3に戻ると、一例において、AIBV及びAISBは、I/Oハブ112内に配置されたデバイス・テーブル208のデバイス・テーブル・エントリ206内に位置するアドレスにより指し示される。一例において、デバイス・テーブル208は、I/Oハブのアドレス変換・保護ユニット内に配置される。
デバイス・テーブル208は、その各々が特定のアダプタ機能210に割り当てられている1つ又は複数のエントリ206を含む。デバイス・テーブル・エントリ206は多数のフィールドを含み、これらのフィールドは、例えば上述のコマンドを用いてポピュレートすることができる。1つ又は複数のフィールドの値は、ポリシー及び/又は構成に基づくことができる。フィールドの例は、次のものを含むことができる。:すなわち、
割り込みサブクラス(ISC)214:割り込みについての割り込みサブクラスを示す。ISCは、オペレーティング・システムが割り込みを処理する優先順位と関連付けることができる、マスク可能なアダプタ割り込みのクラスを識別する。
AIBVアドレス(@)216:例えば、このデバイス・テーブル・エントリに割り当てられた特定のアダプタ機能についてのAIBVを含むストレージ位置の開始部の絶対アドレスを提供する。
AIBVオフセット218:AIBVの開始部に対する主ストレージ位置へのオフセットである。
AISBアドレス(@)220:オペレーティング・システムがAIBVを指定している場合に、例えば、このPCI機能についてのAISBを含むストレージ位置の開始部の絶対アドレスを提供する。
AISBオフセット222:AISBに対する主ストレージ位置へのオフセットである。
アダプタ割り込みサマリ通知イネーブルメント)制御(イネーブル)224:この制御は、AISBが存在するかどうかを示す。
割り込みの数(number of interruptions、NOI)226:このPCI機能について許容されるMSIベクトルの最大数を示し、ゼロは、許容されているものがないことを示す。
他の実施形態においては、DTEは、より多くの、より少ない、又は異なる情報を含むことができる。
一実施形態において、アダプタによる特定の割り込み要求に使用されるデバイス・テーブル・エントリが、例えば、アダプタ(例えばPCI機能210)により発行される要求内に配置されたリクエスタ識別子(RID)(及び/又はアドレスの一部)を用いて見つけ出される。要求内には、リクエスタid(例えば、例を挙げればバス番号、デバイス番号、及び機能番号を指定する16ビットの値)が含まれるだけでなく、割り込みに使用されるアドレスも含まれる。RID及びアドレスを含む要求は、例えばスイッチを介して、例えばコンテンツ・アドレス指定可能メモリ(CAM230)に与えられ、コンテンツ・アドレス可能メモリを用いて索引値が与えられる。例えば、CAMは複数のエントリを含み、各々のエントリはデバイス・テーブルへの索引に対応する。各々のCAMエントリはRIDの値を含む。例えば、受信したRIDがCAM内のエントリ内に収容された値と合致した場合、対応するデバイス・テーブルの索引を用いて、デバイス・テーブル・エントリを見つけ出す。つまり、CAMの出力を、デバイス・テーブル208への索引付けのために用いる。合致が存在しない場合、受信したパケットは破棄される。(他の実施形態においては、CAM又は他のルックアップは必要とされず、RIDが索引として用いられる。)本明細書で説明されるように、見つかったDTEは、割り込み要求を処理するのに用いられる。
1つの特定の例において、割り込み要求が、特定のゾーン又は論理パーティション内で実行しているゲストに対するものである場合、デバイス・テーブル・エントリはまた、図4に示されるような、ゾーン・フィールド228を含む。このフィールドは、ゲストが属するゾーンを示す。別の実施形態においては、このフィールドが使用されないか、又はこのフィールドをゲストが提供されない状況においてさえも使用することができる(例えば、オペレーティング・システムが実行されているゾーン又は論理パーティションを指定するために)。
ゲストに対する割り込み処理を容易にするために、他のデータ構造体が用いられ、その一部はホスト・メモリ270内に格納され、他のものはゲスト・メモリ271内にある。これらの構造体の例が以下で説明される。
一例において、ホスト・メモリ270は、例えば、転送(forwarding)AISBアレイ272と、ゲスト・アダプタ割り込みテーブル(GAIT)274とを含む。転送AISBアレイ272は、MSI要求がゲストをターゲットにしているか、又はそのホストをターゲットにしているかを判断するために、ゲスト・アダプタ割り込みテーブルと共に用いられるAISBのアレイである。転送AISBアレイは、ホストがゲストに割り当て、かつ、ホストがゲストに代わってアダプタ・イベント通知割り込みを要求している、PCI機能のホストAISBを含む。このようなアレイは、ゲストのホスト(例えば、z/VM(登録商標))により、ホスト・ストレージにおいて割り当てられる。
ゲスト・アダプタ割り込みテーブル274を転送AISBアレイと共に用いて、MSI要求がホストをターゲットにしているのか、又はそのゲストの1つをターゲットにしているのか、又はゲストをターゲットにしている場合にはどのゲストをターゲットにしているのかを判断する。転送AISBアレイ内のインジケータ(例えば、ビット)とGAITエントリとの間に1対1の対応が存在する。このことは、転送AISBアレイ内のビットが1に設定され、対応するGAIT情報が転送情報を含む場合に、AISBインジケータ(例えば、ビット)及び対応するGAITエントリと関連したゲストのためのアダプタに関して、アダプタ・イベント通知が保留状態にされることを意味する。
GAITエントリが使用され、かつ、所定の値(例えば、全てゼロ)を含む場合、MSI要求のターゲットはホストである。GAITエントリが使用され、かつ、所定の値を含まない場合は、MSI要求のターゲットはゲストである。さらに、MSI要求のターゲットがゲストである場合、GAITエントリは、図5に示されるような以下の情報を含む。:すなわち、PCI機能に関するホスト・アドレス及びゲストAISBのゲスト・オフセット290、ゲスト割り込み状態領域(GISA)のホスト・アドレス291、及び、ゲストのために生成されるためのアダプタ割り込みに関するゲスト割り込みサブクラス(GISC)292である。
図4に戻ると、ゲスト割り込み状態領域(GISA)に関する更なる詳細が提供される。一例において、GISA276は、ゲスト・アダプタ割り込みが保留状態にされる制御ブロックである。その起源は、GAIT274内だけではなく、状態記述280内にも指定される(例えば、解釈ハードウェア/ファームウェアに対するゲストのための仮想CPUを定める、ホストが保持する制御ブロック)。GISAは、例えば、複数の割り込みサブクラス(ISC)に関するインジケータを含むゲストと関連したマスクである割り込み保留マスク(IPM)と、ゲストに対応する別のマスクである割り込み警告マスク(IAM)とを含む。一例において、このマスク内の各ビットは、ISCイネーブルメント・インジケータと1対1対応する。
上記に加えて、ゲスト・メモリ(ピンニングされ、すなわち固定され、ホスト・メモリ内でページング可能でなくされた)内には、ゲストAISBアレイ282及びゲストAIBVアレイ284が存在する。ゲストAISBアレイ282は、複数のインジケータ202’(例えば、AISB)を含み、その各々をI/Oアダプタと関連付けることができる。I/OアダプタのためのAISBは、1であるときには、I/Oアダプタと関連したアダプタ割り込みビット・ベクトルにおいて、1つ又は複数のビットが1に設定されたことを示す。
AIBVアレイ284は、1つ又は複数のAIBV200’を含み、各々のAIBV200’は、AIBV200を参照して上述されたように、I/Oアダプタと関連した1つ又は複数のインジケータ(例えば、ビット)の一次元のアレイである。AIBV内の各ビットは、1であるときには、関連したI/Oアダプタに関するイベントの状態又はタイプを示す。
ホスト及びゲスト・メモリ内のデータ構造体に加えて、アダプタ割り込み転送テーブル(AIFT)285と呼ばれるデータ構造体が、ホストによっても、ゲストによってもアクセスできない安全なメモリ286内に保持される。アダプタ割り込み転送テーブルは、MSI要求が、ホスト及びゲストが実行されている論理パーティションをターゲットにしているかどうかを判断するために、システム・ファームウェアにより用いられる。AIFTは、PCI機能が割り当てられる論理パーティションを識別するゾーン番号により索引付けされる。AIFTエントリが用いられ、エントリが所定の値(例えば、全てゼロ)を含む場合、アダプタ・イベント通知のターゲットは、指定された論理パーティション内で実行されているオペレーティング・システムである。AIFTエントリが用いられ、エントリが所定の値を含まない場合、ファームウェアは、転送AISBアレイ及びGAITを用いて、アダプタ・イベント通知のターゲットが、論理パーティション内で実行されているホストであるか又はゲストであるかを判断する。一例において、図6に示されるように、AIFT285のAIFTエントリは、例えば、パーティションの(ホスト)ストレージ内の転送AISBアレイ・アドレス294と、転送AISBアレイ及びGAITエントリ内のGAITのビット単位での長さ295と、パーティションのストレージ内のGAITのアドレス296と、そのパーティションに関するゲストに転送されるMSI要求と関連したホスト割り込みサブクラス(ISC)297とを含む。
図3及び/又は図4に戻ると、割り込みを要求するために、アダプタ機能210はI/Oハブにパケットを送る。このパケットは、MSIアドレス232と、関連したデータ234とを有する。I/Oハブは、受信したアドレスの少なくとも一部を、MSI比較レジスタ250の値と比較する。合致が存在する場合、DMA操作ではなく、割り込み(例えばMSI)が要求されている。要求の理由(すなわち、発生したイベントのタイプ)は、関連データ234内に示される。例えば、データの下位ビットの1つ又は複数を用いて、理由(イベント)を示す特定の割り込みベクトル(すなわち、MSIベクトル)を指定する。
本発明の一態様によると、アダプタから受信された割り込み要求が、I/Oアダプタ・イベント通知に変換される。つまり、1つ又は複数のインジケータ(例えば、1つ又は複数のAIBV、及び随意的にAISB)が設定され、1つが既に保留中ではない場合、オペレーティング・システム(ホスト又はゲスト)への割り込みが要求される。一実施形態においては、1つ又は複数のアダプタからの複数の割り込み要求(例えば、MSI)が融合されて、オペレーティング・システムに対する単一の割り込みになるが、それぞれAIBV及びAISBの表示を有している。例えば、I/Oハブが既にMSI要求を受信しており、プロセッサへの割り込み要求を提供しており、割り込みが依然として保留中である(例えば、どういうわけか、割り込みがオペレーティング・システムに提示されていない(例えば、割り込みがディスエーブルにされている))場合、ハブが1つ又は複数の他のMSIを受信した場合でも、ハブは付加的な割り込みを要求しない。1つの割り込みが複数のMSI要求に置き換わり、それらを表す。しかしながら、1つ又は複数のAIBV、及び随意的に1つ又は複数のAISBが設定される。
MSI(又は、他のアダプタ割り込み要求)をI/Oアダプタ・イベント通知に変換することに関する更なる詳細が、図を参照して以下に説明される。特定的には、MSIを変換し、ゲストを含まない又は通知をゲストに提示していないシステムにおいてアダプタ・イベント通知を提示することに関する詳細が、図11−図14を参照して説明され、MSIを変換し、アダプタ・イベント通知をゲストに提示することに関する詳細が、図15−図25を参照して説明される。
最初に図11を参照すると、一例において、MSI要求をI/Oアダプタ・イベント通知に変換するために、特定の初期化が実施される。初期化の際、オペレーティング・システムは、多数のステップを実行し、MSI要求を介して、I/Oアダプタ・イベント通知のためにアダプタを構成する。この例では、PCI機能が構成されるが、他の実施形態では、構成されるのは、他のタイプのアダプタ機能を含む、他のアダプタであってもよい。
一実施形態において、最初に、構成(configuration)内のPCI機能についての判断がなされる(ステップ400)。一例においては、オペレーティング・システムにより発行されるコマンド(例えば、リスト照会(Query List)コマンド)を用いて、要求中の構成に割り当てられた(例えば、特定のオペレーティング・システムに割り当てられた)PCI機能のリストを取得する。この情報は、この情報を保持する構成データ構造体から得られる。
次に、リスト内のPCI機能の1つが選択され(ステップ402)、PCI機能に使用されるMSIアドレス、及び、PCI機能によりサポートされるMSIベクトルの数についての判断がなされる(ステップ406)。MSIアドレスは、I/Oハブ、及びそれがインストールされるシステムの特性に基づいて判断される。サポートされるMSIベクトルの数は、ポリシーに基づいており、構成可能である。
付加的に、AIBVが割り当てられ、さらに、もしあれば、AISBが割り当てられる(ステップ410)。一例においては、オペレーティング・システムは、典型的にはアダプタのクラスに基づいた、1つ又は複数のアダプタの効率的な処理を可能にするための、AIBVの位置を決定する。例えば、ストレージ・アダプタについてのAIBVを互いに隣接して配置することができる。AIBV及びAISBが割り当てられ、ゼロにクリアされ、アダプタ割り込み登録操作が指定される。以下でより詳細に説明されるように、この操作は、AIBV、AISB、ISC、割り込みの数(MSIベクトル)、及びアダプタ割り込みサマリ通知イネーブルメント制御を登録する(ステップ412)。一例において、登録操作、並びに本明細書での他の操作を実施するために、PCI機能制御修正命令が用いられ、このPCI機能制御修正命令は、以下でさらに詳細に説明される。
その後、PCI機能の構成空間(configuration space)が書き込まれる(ステップ414)。具体的には、MSIアドレス及びMSIベクトル・カウントが、以前の登録と一致するように、アダプタ機能の構成アドレス空間に書き込まれる。(一例において、PCI機能は、例えば構成空間、I/O空間、及び1つ又は複数のメモリ空間を含む複数のアドレス空間を含む。)
その後、リスト内に付加的な機能が存在するかどうかについて判断がなされる(問い合わせ416)。存在する場合は、処理はステップ402を続行する。他の場合には、初期化処理が完了する。
種々のパラメータの登録に関する更なる詳細が、図12を参照して説明される。最初に、初期化が実施されているPCI機能に対応するためのデバイス・テーブル・エントリ(DTE)が選択される。この選択は、例えば、デバイス・テーブルから利用可能なDTEを選択する管理ファームウェアにより実施される。その後、デバイス・テーブル・エントリ内に種々のパラメータが格納される(ステップ502)。例えば、ISC、AIBVアドレス、AIBVオフセット、AISBアドレス、AISBオフセット、イネーブルメント制御、及び割り込み数(NOI)が、機能の構成から得られた値に設定される。これで登録プロセスが完了する。
動作中、PCI機能がMSIを生成したいと望むとき、PCI機能は、典型的には、条件を説明する何らかの情報を、オペレーティング・システムが利用できるようにする。これにより、PCI機能のMSI要求をオペレーティング・システムへのI/Oアダプタ・イベント通知に変換するために、1つ又は複数のステップがもたらされる。これは、図13を参照して説明される。
図13を参照すると、最初に、割り込みを要求するイベントの記述を記録する(ステップ600)。例えば、PCI機能は、例を挙げればシステム・メモリ内に格納されている1つ又は複数のアダプタ特有のイベント−記述−記録構造内に、イベントの記述を記録する。これは、イベントのタイプを記録すること、並びに、付加的な情報を記録することを含むことができる。付加的に、MSIアドレス及びMSIベクトル数、並びにリクエスタIDを指定する要求が、PCI機能により開始される(ステップ601)。この要求はI/Oハブにより受信され、要求の受信に応答して、要求内のリクエスタIDを使用して、PCI機能についてのデバイス・テーブル・エントリを見つけ出す(ステップ602)。I/Oハブは、要求内のアドレスの少なくとも一部を、MSI比較レジスタ内の値と比較する(問い合わせ603)。それらが等しくない場合、MSIは要求されない。しかしながら、それらが等しい場合、MSIアドレスが指定されており、従って、ダイレクト・メモリ・アクセス操作の代わりに、MSIが要求される。
その後、要求内で指定されたMSIベクトルの数が、この機能について許容される割り込み数(NOI)より少ないか又はそれと等しいかどうかについての判断がなされる(問い合わせ604)。MSIベクトル数がNOIより大きい場合は、エラーが表示される。他の場合には、I/Oハブは、ビット機能設定(set bit function)を発行して、ストレージ内に適切なAIBVビットを設定する。MSIベクトル数を、デバイス・テーブル・エントリ内に指定されたAIBVオフセットに加算し、このビットの数を、デバイス・テーブル・エントリ内で指定されたAIBVアドレスから変位させることにより、適切なビットが求められる(ステップ605)。さらに、AISBが示される場合、I/Oハブはビット機能設定を用いて、デバイス・テーブル・エントリ内のAISBアドレス及びAISBオフセットを使用し、AISBを設定する(ステップ606)。
次に、一実施形態において、割り込み要求が既に保留中であるかどうかについての判断がなされる(例えば、CPU又はI/Oハブにより)。この判断を行うために、保留インジケータが使用される。例えば、割り込みを処理することができるコンピューティング環境のプロセッサ(例えば、図1のCPU102)がアクセス可能である、プロセッサ254のメモリ内に格納された保留インジケータ252(図3、図4)をチェックする(問い合わせ608)。これが設定されていない場合は、設定する(例えば、1に)(ステップ610)。既に設定されている場合、処理は完了し、別の割り込み要求は要求されない。従って、その後の割り込み要求は、既に保留中である1つの要求に包含される。
1つの特定の例においては、割り込みサブクラス毎に1つの保留インジケータがあってもよく、従って、要求している機能に割り当てられた割り込みサブクラスの保留インジケータが、チェックされるインジケータとなる。
図14に示されるように、非同期的に、1つ又は複数のプロセッサが保留インジケータをチェックする(問い合わせ640)。特に、ISC(及び、別の実施形態においてはゾーン)に関してイネーブルにされた各々のプロセッサは、例えばそのプロセッサについて(すなわち、プロセッサのオペレーティング・システムについて)割り込みがイネーブルにされたときに、インジケータ上でポーリングする。プロセッサの1つが、インジケータが設定されていると判断すると、同じISC(及び、別の実施形態においてはゾーン)に関してイネーブルにされている他のプロセッサとの仲裁を行って、割り込みを提示する(ステップ642)。問い合わせ640に戻ると、保留インジケータが設定されていない場合、ISCに関してイネーブルにされているプロセッサが、インジケータの設定のためにポーリングを続行する。
オペレーティング・システムに割り込みが与えられることに応答して、オペレーティング・システムは、いずれかのAISBが登録されているかどうかを判断する(問い合わせ644)。登録されていない場合は、オペレーティング・システムは、以下で説明されるように、設定されたAIBVを処理する(ステップ648)。他の場合には、オペレーティング・システムはいずれかの設定されたAISB及びAIBVを処理する(ステップ646、648)。例えば、オペレーティング・システムは、いずれかのAISBが設定されているかどうかをチェックする。設定されている場合、オペレーティング・システムは、AISBを用いて、1つ又は複数のAIBVの位置を判断する。例えば、オペレーティング・システムは、AISB及びAIBVの位置を記憶している。さらに、オペレーティング・システムは、各々のAISB及びAIBVが表すアダプタも記憶している。従って、オペレーティング・システムは、AISB及びAIBVの位置と、AISB、AIBV及びアダプタID(ハンドル)の間の関連付けとを含んだ、ある形式の制御ブロック又は他のデータ構造体を保持することができる。オペレーティング・システムはこの制御ブロックを用いて、その関連したAISBに基づいたAIBVの位置特定を容易にする。更に別の実施形態においては、AISBは使用されない。この状況では、制御ブロックを用いて、特定のAIBVを探索する。
1つ又は複数のAIBVを見つけ出すことに応答して、オペレーティング・システムは、AIBVを走査し、設定されたあらゆるAIBVを処理する。オペレーティング・システムは、提示されたイベントと一致する方法で割り込みを処理する(例えば、状態を提供する)。例えば、ストレージ・アダプタの場合、イベントは、操作が完了したことを表示し得る。この結果、オペレーティング・システムはアダプタにより格納された状態をチェックして、操作が成功裡に完了したのかどうか、及び、操作の詳細を調べる。ストレージの読み出しの場合、これは、システム・メモリにおいて今やアダプタからのデータ読み出しが利用可能であり、処理できるという表示である。
一実施形態において、変換の動作中にエラーが検出された場合、MSI要求をアダプタ・イベント通知に変換する代わりに、システム・ファームウェアに対して注意が生成され、DTEがエラー状態に置かれる。
上述したように、MSIをゲスト(例えばページング可能ゲスト)ではないオペレーティング・システムに対するアダプタ・イベント通知に変換することに加えて、更に別の実施形態においては、アダプタ・イベント通知をゲストに提示することができる。MSI要求をアダプタ・イベント通知に変換し、そのアダプタ通知をゲストに提示することに関する更なる詳細が、図15−図25を参照して説明される。MSIを変換し、アダプタ・イベント通知を提供するために、以下で説明されるように、ホスト及びゲストにより種々のタスクが実施される。
最初に図15を参照すると、ホスト初期化の際(又は、第1のPCI機能がゲストに割り当てられたとき)、ホストが転送AISBアレイ及びGAITを割り当てる(ステップ700)。次いで、ホストは、例えばアダプタ割り込み転送テーブル(AIFT)内に、転送AISBアレイ及びGAITの位置及び長さを登録する(ステップ702)。一例においては、割り込み制御設定(Set Interruption Controls)命令などの命令を用いて、転送AISBの位置及び長さを登録する。
さらに、ホストは、ゲストに割り当てられるPCIアダプタに割り当てられるホスト割り込みサブクラス(ISC)を指定する(ステップ704)。ここでも、一例において、割り込み制御設定命令などの命令を用いて、この情報を指定する。この情報はまた、ホストが実行しているパーティションに関するAIFTエントリ内にも保持される(ステップ706)。これでホスト初期化が終了する。
図16を参照すると、ゲスト初期化の際、ゲストは、MSI要求を介して、アダプタ・イベント通知に関するそのPCI機能を構成するために、多数のタスクを実行する。一例において、これらの機能を呼び出す1つ又は複数の命令により、ホストへのインターセプトがもたらされ、従って、以下で説明されるように、ホストは、各々のインターセプトに対するアクションを取る。
最初に、ゲストは、ゲストがアクセスできる構成内のPCI機能を判断する(ステップ720)。一例において、ゲストは、PCI機能のリストを取得するためにコマンド(例えば、リスト照会コマンド)を発行し、このコマンドはホストによりインターセプトされる。ホスト初期化の際、ホストは、どのPCI機能がホストに割り当てられているかを既に判断しているので、PCI機能に対するゲスト要求のインターセプトに応答して、ホストは、そのゲストに割り当てられたPCI機能のみを含むコマンド応答を構成し、ゲストに戻す。
その後、ゲスト構成のPCI機能が選択され(ステップ722)、特定の処理が行われる。例えば、PCI機能に使用されるMSIアドレス、及び、PCI機能によりサポートされるMSIベクトルの数についての判断がなされる(ステップ724)。MSIアドレスは、I/Oハブ、及びそれが取り付けられるシステムの特性に基づいて判断される。機能によりサポートされるMSIベクトルの数は、アダプタの能力に基づいている。一例において、MSIアドレスを判断するために、ゲストは、グループ照会(query group)コマンドなどのコマンドを使用して、アダプタと関連した機能テーブル・エントリ又は別の記憶位置から、MSIアドレスを含む、アダプタ・グループについての共通の特性を取り出す。
付加的に、AIBVが割り当てられ、もしあれば、同様にAISBも割り当てられる(ステップ726)。AIBV及びAISBは割り当てられ、ゼロにクリアされ、アダプタ割り込み登録(register adapter interruption)操作が指定される。要求されたアダプタ割り込み登録操作に応答して、以下で説明されるように、ホストが操作をインターセプトし、登録を実施する(ステップ728)。登録の実施に続いて、PCI機能の構成空間が書き込まれる(ステップ730)。具体的には、MSIアドレス及びMSIベクトル・カウントが、以前の登録と一致するように、PCI機能の構成アドレス空間に書き込まれる。その後、リスト内に付加的な機能が存在するかどうかについての判断がなされる(問い合わせ732)。存在する場合、処理はステップ722を続行する。他の場合には、ゲスト初期化処理が完了する。
上述したように、初期化の際、割り込み制御設定命令が用いられる。この命令の一実施形態が、図17−図21を参照して説明される。図17に示されるように、一例において、割り込み制御設定命令750は、これが割り込み制御設定命令であると指定するオペコード752と、命令に関する操作制御760(図18)を指定する記憶位置(例えば、レジスタ)を含む第1のフィールド(フィールド1)754と、フィールド1により示される操作制御に関する割り込みサブクラス770(図19)を含む記憶位置(例えば、レジスタ)を指定する第2のフィールド(フィールド2)756と、図20に示されるように、以下で説明されるアダプタ割り込みパラメータ・ブロック(AIPB)780の論理アドレスを含む第3のフィールド(フィールド3)758とを含む。
一例において、操作制御760は、以下のようにエンコードすることができる。:すなわち、
0−全割り込みモード設定(Set All Interruptions):アダプタ割り込み抑制ファシリティが、指定されたISCに関して要求される全てのアダプタ割り込みの提示を可能にするように設定される。
1−単一割り込みモード設定(Set Single Interruption):アダプタ割り込み抑制ファシリティが、指定されたISCに関する単一のアダプタ割り込み要求の提示を可能にするように設定される。指定されたISCに関するその後のアダプタ割り込み要求は抑制される。
2−アダプタ・イベント通知解釈制御設定(Set Adapter Event Notification Interruption Control):フィールド3により指定されるアダプタ割り込みパラメータ・ブロック内に含まれるアダプタ・イベント通知解釈制御が設定される。
AIPB780の一例が、図21を参照して説明される。示されるように、AIPB780は、例えば、次のものを含む。:すなわち、
転送AISBアレイ・アドレス782:このフィールドは、I/Oアダプタにより信号で送られたアダプタ割り込み要求がページング可能ストレージ・モード・ゲストをターゲットにしているかどうかを判断するために、ゲスト・アダプタ割り込みテーブル(GAIT)及び指定されたアダプタ・イベント通知転送割り込みサブクラス(AFI)と併せて使用される転送AISBアレイを示す。
転送AISBアレイ・アドレスがゼロのとき、割り込み要求のターゲットはホストである。転送AISBアレイ・アドレスがゼロではないとき、割り込み要求のターゲットは、AFI及びGAITからさらに判断される。
ゲスト・アダプタ割り込みテーブル(GAIT)アドレス784:このフィールドは、I/Oアダプタにより信号で送られたアダプタ割り込み要求がページング可能ストレージ・モード・ゲストをターゲットにしているかどうかを判断するのに使用されるGAITのアドレスを提供し、そのようなゲストがターゲットにされている場合、GAITはまた、ゲストAIBVの設定及びゲストへのアダプタ割り込み要求の配信のためにも用いられる。
アダプタ・イベント通知転送割り込みサブクラス(AFI)786:このフィールドは、ISCの値を示す。このISC上の保留中の提示可能な割り込みが、アダプタ・イベント通知転送プロセスを開始し、これにより、転送AISBアレイ及びGAITのコンテンツを用いて、対応するISCに関する適用可能なI/Oアダプタからの割り込み要求のターゲット(ホスト又はゲスト)をさらに判断する。割り込み要求が、AFIフィールドにより指定されるISCに関する適用可能なアダプタからなされた場合、割り込みのターゲットは、ページング可能ストレージ・モード・ゲストとすることができ、転送AISBアレイ及びGAITを用いて、転送AISBアレイ内に示されたいずれかのアダプタ・イベント通知の実際のターゲット(ホスト又はゲスト)を判断する。割り込み要求が、AFIフィールドにより指定されるISC以外のISCに関する適用可能なアダプタからなされた場合、転送AISBアレイ・アドレス及びGAITアドレスは適用されず、対応するISCに関する割り込み要求のターゲットはホストである。
転送AISBアレイの長さ(FAAL)788:このフィールドは、ビット単位での転送AISBアレイ又はGAITエントリの単位でのGAITの長さを示す。
割り込み制御設定命令の実行に応答して、フィールド1内で指定された操作制御に基づき、1つ又は複数の割り込み制御が設定される。操作制御の値が全割り込みモード設定、又は単一割り込みモード設定を示している場合、フィールド2は、割り込み制御が設定される割り込みサブクラスを指定する値を含む。
操作制御の値がアダプタ・イベント通知解釈制御設定を示す場合、第2のオペランド・アドレス(フィールド3)は、設定される制御を含むアダプタ割り込みパラメータ・ブロック(AIPB)の論理アドレスである。アダプタ割り込みパラメータ・ブロックは、ページング可能ストレージ・モード・ゲストに関するアダプタ・イベント通知ファシリティと関連したI/Oアダプタから発生するアダプタ割り込み(つまり、その転送)の解釈を容易にするために、ホストによって用いられる。
一例において、操作制御の設定値は、ファームウェア及びオペレーティング・システムにアクセス可能な記憶位置(例えば、制御ブロック)内に格納される。
種々のパラメータの登録に関する更なる詳細が、図22を参照して説明される。一例において、ホストが、ホスト・ストレージ内にゲストAIBVをピンニングする(すなわち、ホスト・メモリ内にゲスト・ページを固定し、これをページング不可能にする)(ステップ800)。さらに、ゲストがAISBを指定した場合、ホストはまた、ホスト・ストレージ内にゲストAISBもピンニングする。ホストは、AISBを、転送AISBアレイ及び暗黙的に対応するGAITエントリからPCI機能に割り当てる(ステップ802)。代替的に、ゲストにより指定されたAISB及びISCが、(別のPCI機能について)ゲストが以前に登録した同じAISB及びISCである場合、ホストは、その以前の要求に対して割り当てられた同じ転送AISB及びGAITエントリを使用することができる。これにより、オーバーヘッドが低減される。
ホストは、ゲスト割り込みサブクラス(ISC)をGAITエントリにコピーする(ステップ804)。ゲストがAISBを指定していた場合、ホストは、ゲストAISBのホスト・アドレス及びそのオフセットをGAITエントリにコピーする(ステップ806)。ホストは、ゲストのGISA指定を、その状態記述からGAITエントリにコピーする(ステップ808)。
ゲストの代わりに、ホストは、PCI機能制御修正コマンドなどのマンドを実行して、アダプタ割り込み登録操作を指定し、以下の情報を示す。:すなわち、ゲストAIBVのホスト・アドレス及びゲスト・オフセット、アダプタに割り当てられた転送AISBアレイ内のホストAISBのホスト・アドレス及びオフセット、アダプタに関するホスト割り込みサブクラス(ISC)(これは、ホストが初期化時に割り込み制御設定命令を発行したときにAIFTにおいてホストが登録したのと同じISCである)、及び、ゲストが指定したMSIの数である。
PCI機能制御修正コマンドの実行に応答して、初期化が実施されるPCI機能に対応するデバイス・テーブル・エントリが選択され(ステップ810)、デバイス・テーブル・エントリ内に種々のパラメータが格納される(ステップ812)。例えば、ゲストAIBV、ホストにより選択された転送AISB、ホストISC、及び割り込みの数が、機能の構成から得られた値に設定される。これで登録プロセスは完了する。
動作中、PCI機能がMSIを生成したいと望むとき、PCI機能は、典型的には、条件を説明する何らかの情報を、オペレーティング・システムが利用できるようにする。これにより、PCI機能のMSI要求をゲスト・オペレーティング・システムへのI/Oアダプタ・イベント通知に変換するための1つ又は複数のステップがもたらされる。これは、図23を参照して説明される。
図23を参照すると、最初に、割り込みを要求するイベントの記述を記録する(ステップ900)。例えば、PCI機能は、例を挙げればシステム・メモリ内に格納されている1つ又は複数のアダプタ特有のイベント−記述−記録構造内に、イベントの記述を記録する。付加的に、MSIアドレス及びMSIベクトル数、並びにリクエスタIDを指定する要求が、PCI機能により開始される(ステップ901)。この要求はI/Oハブにより受信され、要求の受信に応答して、要求内のリクエスタIDを使用して、PCI機能に関するデバイス・テーブル・エントリを見つけ出す(ステップ902)。I/Oハブは、要求内のアドレスの少なくとも一部を、MSI比較レジスタ内の値と比較する(問い合わせ903)。それらが等しくない場合、MSIは要求されない。しかしながら、それらが等しい場合、MSIアドレスが指定されており、従って、ダイレクト・メモリ・アクセス操作の代わりに、MSIが指定される。
その後、要求内で指定されたMSIベクトル数が、この機能について許容される割り込みの数(NOI)より小さいか又はそれと等しいかどうかについての判断がなされる(問い合わせ904)。MSIベクトル数がNOIより大きい場合は、エラーが表示される。他の場合には、I/Oハブは、ビット設定機能(set bit function)を発行して、ストレージ内に適切なAIBVビットを設定する(ステップ905)。MSIベクトル数を、デバイス・テーブル・エントリ内で指定されたAIBVオフセットに加算し、このビット数を、デバイス・テーブル・エントリ内で指定されたAIBVアドレスから変位させることにより、適切なビットが求められる。ホストがその割り込み情報の登録を設定する方法に基づいて、設定されるビットは、ホスト・ストレージ内でピンニングされたゲストAIBVである。
さらに、上記のAIBVに関して説明されたように、AISBが示されている場合、I/Oハブは、ビット設定機能を使用し、デバイス・テーブル・エントリ内のAISBアドレス及びAISBオフセットを用いてAISBを設定する(ステップ906)。ここでも、ホストがその割り込み情報の登録を設定する方法に基づいて、設定されるビットは、ホスト・ストレージ内の転送AISBアレイ内のホストAISBである。システムが単一ビットの設定をサポートしていない場合、複数ビットを設定して(例えば、バイト)、アダプタ・イベント又はサマリ表示を示すことができることに留意されたい。
次に、一実施形態において、I/Oハブにより、割り込み要求が既に保留中であるかどうかについての判断がなされる。この判断を行うために、保留インジケータが使用される。例えば、割り込みを処理することができるコンピューティング環境のプロセッサがアクセス可能である、プロセッサ254のメモリ内に格納された保留インジケータ252(図3又は図4)をチェックする(問い合わせ908)。これが設定されていない場合は、(例えば1に)設定し、処理は完了する(ステップ910)。既に設定されている場合、処理は完了し、別の割り込み要求は要求されない。従って、その後の割り込み要求は、既に保留中の1つの要求に包含される。
1つの特定の実施形態において、インジケータを設定するために、デバイス・テーブル・エントリ内のISC及びゾーン番号(割り込みゾーンのような)を用いて、どの保留インジケータが設定されるかを判断する。ホストが割り込み情報の登録を設定する方法に基づいて、用いられるISCは、MSI要求のゲスト・アダプタ・イベント通知への変換に用いられるようにホストが割り当てたISCである(すなわち、ホストがAIFT内に登録したのと同じISC)。
図24に示されるように、非同期的に、1つ又は複数のプロセッサが保留インジケータをチェックする(問い合わせ920)。特定的には、ISC及びゾーンに関してイネーブルにされた各プロセッサは、例えば、割り込みがそのプロセッサ(すなわち、プロセッサのオペレーティング・システム)に関してイネーブルにされたとき、インジケータ上でポーリングする。プロセッサの1つは、インジケータが設定されていると判断した場合、他のプロセッサとの仲裁を行って、割り込みを処理する。例えば、ファームウェアは、アダプタ割り込み要求に関して指定されたゾーン番号を用いて、論理パーティション(ゾーン)に関するAIFTエントリを見つけ出す(ステップ924)。
AIFTエントリを見つけ出すことに応答して、ファームウェアは、AIFTエントリが所定の値(例えば、全てゼロ)を含むかどうかをチェックする(問い合わせ926)。AIFTエントリが所定の値を含む場合、論理パーティションにおいてゲストを実行しているホストは存在せず、ゾーン番号により識別される論理パーティションに関して(又は、論理パーティションが構成されない場合はオペレーティング・システムに関して)、アダプタ割り込みが保留状態にされる(ステップ928)。次いで、この割り込みは、図14を参照して上記で説明されたように処理される。
問い合わせ926に戻ると、AIFTエントリが、ゲストを実行しているホストが存在することを意味する所定の値を含まない場合、処理は、アダプタ割り込み要求の一部として指定されたISCが、AIFTエントリ内のISCと等しいかどうかのチェックを続行する(問い合わせ930)。アダプタ割り込み要求の一部として指定されたISCが、AIFTエントリ内のISCと等しくない場合、アダプタ割り込み要求はゲストをターゲットにしておらず、ゾーン番号により識別されるその論理パーティション(すなわち、ホスト)に関して保留にされる(ステップ928)。次いで、上記の図14を参照して説明されたように、処理が進む。
他の場合には、アダプタ割り込み要求の一部として指定されたISCが、AIFTエントリ内のISCと等しく、アダプタ割り込み要求がゲストをターゲットにしていることを意味する場合、ファームウェアは、AIFTエントリ内の転送AISBアレイのアドレス及び長さを用いて、ホストにより指定された転送AISBアレイを走査し、1に設定されたインジケータ(例えば、ビット)を探す(ステップ932)。1に設定された各インジケータについて、ファームウェアは、対応するGAITエントリ内の情報を用いて、そのインジケータを処理する(ステップ934)。インジケータの処理に関する更なる詳細が、図25を参照して説明される。
図25を参照すると、最初に、GAITエントリが、アダプタ割り込みがゲストをターゲットにしていないことを意味する所定の値(例えば、全てゼロ)を含むかどうかについての判断がなされる(問い合わせ950)。GAITエントリが所定の値を含む場合、アダプタ割り込みはホストに関して保留状態にされ、I/O割り込みコード内のホスト・アダプタ・イベント通知転送インジケータが1に設定される(ステップ952)。処理は完了する。
しかしながら、GAITエントリが、アダプタ割り込みが対応するゲストをターゲットにしていることを意味する所定の値を含まない場合、多数のステップを行って、ゲストへのアダプタ・イベント通知の転送を完了する(ステップ954)。例えば、GAITエントリ内のゲストAISBアドレスが所定の値(例えば、全てゼロ)を含まない場合、ゲストAISBアドレス及びゲストAISBオフセットを用いて、ゲストAISBを1に設定する(ステップ956)。さらに、GAITエントリ内のゲスト割り込みサブクラス及びGISA指定を用いて、ゲストに関するGISA内の割り込みを保留状態にする(ステップ958)。例えば、GISAの割り込み保留マスク(IPM)内のGISCに対応するビットが1に設定される。さらに、GISCに関してホスト警告が必要とされる(例えば、GISAの割り込み警告マスク(IAM)内のGISCに対応するビットが1に設定される)場合、ホスト警告アダプタ割り込みが保留状態にされる(ステップ960)。例えば、IPMビットが1に設定された時点で、GISCに対応するアダプタ割り込みソース・マスク内に、PCI機能に関してアダプタ割り込みが保留状態であると指定するビットが設定される。ISCに関してゲストCPUがイネーブルにされる場合、割り込みは、ホストの介入なしにゲストCPUに提示されるという点で、IPMビットの設定は、CPUの保留インジケータと同等である。これでゲストへのアダプタ・イベント通知の転送が完了する。
通知に応答して、オペレーティング・システムに関して上述したように、ゲストは、いずれかの設定されたAISB及び/又はAIBVインジケータを処理する。
その後、このアダプタ・イベント通知が転送されたことを示すために、このアクションをトリガした転送AISBアレイ内のインジケータ(例えば、ビット)がゼロに設定される(ステップ962)。別の実施においては、処理に先立ってこのビットをゼロに設定し、次にここをチェックすることができる。
一実施形態において、システム・ファームウェアがホスト転送AISBアレイを処理している間、システム・ファームウェアは処理を早期に終わらせ、転送AISBアレイの処理を完了させる責任をホストに渡すことを決定することができる。こういう場合、システム・ファームウェアは、I/O割り込みコード内のホストAEN転送ビットを1に設定した状態で、ホストに関するアダプタ割り込みを保留状態にする。このメカニズムにより、高度にポピュレートされた転送AISBアレイの処理が、システム・ファームウェアの性能に悪影響を及ぼすことが避けられる。
アダプタ割り込みを登録するのに用いられるPCI機能制御修正命令に関する更なる詳細がここに説明される。図26を参照すると、PCI機能制御命令1000が、例えば、そのPCI機能制御修正命令を示すオペコード1002と、操作パラメータを確立するアダプタ機能に関する種々の情報が含まれる記憶位置を指定する第1のフィールド1004と、PCI機能情報ブロック(FIB)がフェッチされる記憶位置を指定する第2のフィールド1006とを含む。フィールド1及び2により示される記憶位置のコンテンツが、以下でさらに説明される。
一実施形態において、フィールド1は、種々の情報を含む汎用レジスタを示す。図27に示されるように、レジスタのコンテンツは、例えば、これに代わって修正命令を実施するアダプタ機能のハンドルを識別する機能ハンドル1010と、機能ハンドルにより示されるアダプタ機能と関連したシステム・メモリ内のアドレス空間を示すアドレス空間1012と、そのアダプタ機能に関して実施される操作を指定する操作制御1014と、命令が所定のコードを完了したときに、命令に関する状態を提供する状態1016とを含む。
一実施形態において、機能ハンドルは、例えば、ハンドルがイネーブルにされるかどうかを示すイネーブル・インジケータと、アダプタ機能を識別する機能番号(これは静的識別子であり、機能テーブルへの索引付けのために用いることができる)と、この機能ハンドルの特定のインスタンスを指定するインスタンス番号とを含む。各アダプタ機能について1つの機能ハンドルが存在し、これは、機能テーブル内の機能テーブル・エントリ(FTE)を見つけ出すのに用いられる。各々の機能テーブル・エントリは、そのアダプタ機能と関連した操作パラメータ及び/又は他の情報を含む。一例として、機能テーブル・エントリは、以下のものを含む。:すなわち、
インスタンス番号:このフィールドは、機能テーブル・エントリと関連したアダプタ機能ハンドルの特定のインスタンスを示す。
デバイス・テーブル・エントリ(DTE)索引1...n:1つ又は複数のデバイス・テーブル・エントリ索引が存在することができ、各々の索引は、デバイス・テーブル・エントリ(DTE)を見つけ出すためのデバイス・テーブルへの索引である。アダプタ機能毎に1つ又は複数のデバイス・テーブル・エントリが存在し、各々のエントリは、アダプタ機能の要求(例えば、DMA要求、MSI要求)を処理するために用いられる情報、及びアダプタ機能と関連した要求(例えば、PCI命令)に関する情報を含む、そのアダプタ機能と関連した情報を含む。各々のデバイス・テーブル・エントリは、アダプタ機能に割り当てられたシステム・メモリ内の1つのアドレス空間と関連付けられる。アダプタ機能は、該アダプタ機能に割り当てられた1つ又は複数のアドレス空間をシステム・メモリ内に有することができる。
ビジー・インジケータ:このフィールドは、アダプタ機能がビジーであるかどうかを示す。
永続エラー(permanent error)状態インジケータ:このフィールドは、アダプタ機能が永続エラー状態にあるかどうかを示す。
回復開始インジケータ:このフィールドは、アダプタ機能に関して回復が開始されたかどうかを示す。
許可インジケータ:このフィールドは、アダプタ機能を制御しようとしているオペレーティング・システムが、そのようなことを行う権限をもっているかどうかを示す。
イネーブル・インジケータ:このフィールドは、アダプタ機能がイネーブルにされているかどうかを示す(例えば、1=イネーブルにされる、0=ディスエーブルにされる)。
リクエスタ識別子(RID):これは、アダプタ機能の識別子であり、例えば、バス番号、デバイス番号、及び機能番号を含む。
一例において、このフィールドは、アダプタ機能の構成空間のアクセスのために用いられる。(アダプタのメモリを、例えば構成空間、I/O空間、及び/又は1つ又は複数のメモリ空間を含むアドレス空間として定めることができる。)一例において、オペレーティング・システム(又は他の構成)によりアダプタ機能に対して発行された命令内で構成空間を指定することにより、構成空間にアクセスすることができる。構成空間内へのオフセット、及び、RIDを含む適切な機能テーブル・エントリを見つけ出すのに用いられる機能ハンドルが、命令内で指定される。ファームウェアが命令を受信し、それが構成空間に関するものであると判断する。従って、ファームウェアは、RIDを用いてI/Oハブへの要求を生成し、I/Oハブは、アダプタにアクセスするための要求を作成する。アダプタ機能の記憶位置はRIDに基づいており、オフセットは、アダプタ機能の構成空間へのオフセットを指定する。
基底アドレス・レジスタ(BAR)(1乃至n):このフィールドは、BAR−BARとして示される複数の符号なし整数を含み、これらの符号なし整数は、もともと指定されたアダプタ機能と関連付けられており、その値もまた、アダプタ機能と関連付けられた基底アドレス・レジスタ内に格納される。各々のBARは、アダプタ機能内のメモリ空間又はI/O空間の開始アドレスを指定し、さらにアドレス空間のタイプ、すなわち、例としてそれが64ビット若しくは32ビットのメモリ空間であるか、又は32ビットのI/O空間であるかを示す。
一例において、BARは、アダプタ機能のメモリ空間及び/又はI/O空間へのアクセスに用いられる。例えば、アダプタ機能にアクセスするための命令内に与えられるオフセットが、命令内で指定されるアドレス空間と関連した基底アドレス・レジスタ内の値に加算され、アダプタ機能にアクセスするのに用いられるアドレスが得られる。命令内に与えられるアドレス空間識別子は、アクセスされるアダプタ機能内のアドレス空間、及び用いられる対応するBARを識別する。
サイズ1....n:このフィールドは、SIZE−SIZEとして示される複数の符号なし整数を含む。サイズ・フィールドの値は、非ゼロであるとき、各々のアドレス空間のサイズを表し、各々のエントリは前述のBARに対応する。
BAR及びサイズに関する更なる詳細を以下に説明する。
1.アダプタ機能に関してBARが実装されない場合、BARフィールド及び対応するサイズ・フィールドの両方ともゼロとして格納される。
2.BARフィールドがI/Oアドレス空間又は32ビット・メモリ・アドレス空間のいずれかを表す場合、対応するサイズ・フィールドは非ゼロであり、アドレス空間のサイズを表す。
3.BARフィールドが64ビット・メモリ・アドレス空間を表す場合、
a.BARフィールドは、最下位アドレス・ビットを表す。
b.次の連続したBARn+1フィールドは、最上位アドレス・ビットを表す。
c.対応するSIZEフィールドは非ゼロであり、アドレス空間のサイズを表す。
d.対応するSIZEn+1フィールドは有意味ではなく、ゼロとして格納される。
内部経路指定情報:この情報は、アダプタへの特定の経路指定を行うために用いられる。この情報には、例として、例えばノード、プロセッサ・チップ、及びハブ・アドレッシング情報が含まれる。
状態表示:これは、例えば、ロード/ストア操作がブロックされているかどうか、又はアダプタがエラー状態にあるかどうかの表示、並びに他の表示を提供する。
一例において、ビジー・インジケータ、永続エラー状態インジケータ、及び回復開始インジケータは、ファームウェアが行う監視に基づいて設定される。さらに、許可インジケータが、例えばポリシーに基づいて設定され、BAR情報は、プロセッサ(例えば、プロセッサのファームウェア)によるバス・ウォーク中に発見された構成情報に基づいている。他のフィールドは、構成、初期化、及び/又はイベントに基づいて設定することができる。他の実施形態においては、機能テーブル・エントリは、より多くの、より少ない、又は異なる情報を含むことができる。含まれる情報は、そのアダプタ機能によりサポートされる操作、又はアダプタ機能に関してイネーブルにされる操作に依存し得る。
図28を参照すると、一例において、フィールド2は、関連したアダプタ機能に関する情報を含むPCI機能情報ブロック(FIB)の論理アドレス1020を指定する。機能情報ブロックは、アダプタ機能と関連したデバイス・テーブル・エントリ及び/又は機能テーブル・エントリ(又は他の記憶位置)を更新するために用いられる。情報は、アダプタの初期化及び/又は構成中に、及び/又は特定のイベントに応答して、FIB内に格納される。
機能情報ブロック(FIB)に関する更なる詳細が、図29を参照して説明される。一実施形態において、機能情報ブロック1050は、以下のフィールドを含む。:すなわち、
形式1051:このフィールドは、FIBの形式を指定する。
インターセプト制御1052:このフィールドは、ページング可能モード・ゲストによる、特定の命令のゲスト実行が、命令のインターセプトをもたらすかどうかについて示すために用いられる。
エラー表示1054:このフィールドは、ダイレクト・メモリ・アクセス及びアダプタ割り込みに関するエラー状態表示を含む。ビットが設定されるとき(例えば1)、アダプタ機能に関するダイレクト・メモリ・アクセス又はアダプタ割り込みを実施する間に、1つ又は複数のエラーが検出されている。
ロード/ストアのブロック化1056:このフィールドは、ロード/ストア操作がブロックされているかどうかを示す。
PCI機能の有効性1058:このフィールドは、アダプタ機能のイネーブルメント制御を含む。ビットが設定されるとき(例えば1)、アダプタ機能はI/O操作に関してイネーブルにされていると考えられる。
アドレス空間の登録1060:このフィールドは、アダプタ機能のダイレクト・メモリ・アクセスのイネーブルメント制御を含む。ビットが設定されるとき(例えば1)、ダイレクト・メモリ・アクセスはイネーブルにされている。
ページ・サイズ1061:このフィールドは、DMAによりアクセスされるページ又は他のメモリ単位のサイズを示す。
PCI基底アドレス(PBA)1062:このフィールドは、アダプタ機能に割り当てられたシステム・メモリ内のアドレス空間についての基底アドレスである。これは、アダプタ機能が、指定されたDMAアドレス空間へのダイレクト・メモリ・アクセスのために用いることができる最下位の仮想アドレスを表す。
PCIアドレス制限(PAL)1064:このフィールドは、アダプタ機能が、指定されたDMAアドレス空間内でアクセスすることができる最上位の仮想アドレスを表す。
入力/出力アドレス変換ポインタ(IOAT)1066:入力/出力アドレス変換ポインタは、PCI仮想アドレス変換により用いられるいずれかの変換テーブルの第1のものを指定し、又は、これは、変換の結果であるストレージ・フレームの絶対アドレスを直接指定することができる。
割り込みサブクラス(ISC)1068:このフィールドは、アダプタ機能に関するアダプタ割り込みを提示するのに用いられる割り込みサブクラスを含む。
割り込みの数1070:このフィールドは、アダプタ機能に対して受け入れられた別個の割り込みコードの数を示す。このフィールドはまた、アダプタ割り込みビット・ベクトル・アドレス及びアダプタ割り込みビット・ベクトル・オフセット・フィールドにより指定されるアダプタ割り込みビット・ベクトルのサイズをビット単位で定める。
アダプタ割り込みビット・ベクトル・アドレス(AIBV)1072:このフィールドは、アダプタ機能に関するアダプタ割り込みビット・ベクトルのアドレスを指定する。このベクトルは、割り込み処理において用いられる。
アダプタ割り込みビット・ベクトル・オフセット1074:このフィールドは、アダプタ機能に関する第1のアダプタ割り込みビット・ベクトルのビットのオフセットを指定する。
アダプタ割り込みサマリ・ビット・アドレス(AISB)1076:このフィールドは、割り込み処理において随意的に用いられるアダプタ割り込みサマリ・ビットを指定するアドレスを提供する。
アダプタ割り込みサマリ・ビット・オフセット1078:このフィールドは、アダプタ割り込みサマリ・ビット・ベクトルへのオフセットを提供する。
機能測定ブロック(FMB)アドレス1080:このフィールドは、アダプタ機能に関する測定値を収集するのに用いられる機能測定ブロックのアドレスを提供する。
機能測定ブロック・キー1082:このフィールドは、機能測定ブロックにアクセスするためのアクセス・キーを含む。
サマリ・ビット通知制御1084:このフィールドは、使用中のサマリ・ビット・ベクトルが存在するかどうかを示す。
命令権限付与トークン1086:このフィールドは、ページング可能ストレージ・モード・ゲストに、ホストの介入なしにPCI命令を実行する権限が付与されているかどうかを判断するのに用いられる。及び、
アドレス変換形式1087:このフィールドは、変換に用いられる最上位レベルの変換テーブル(例えば、セグメント・テーブル、領域第3等)のアドレス変換に関する選択された形式を示す。
PCI機能制御修正命令内で指定される能情報ブロックは、選択されたデバイス・テーブル・エントリ、機能テーブル・エントリ、及び/又は命令内で指定されたアダプタ機能と関連した他のファームウェア制御を修正するために用いられる。デバイス・テーブル・エントリ、機能テーブル・エントリ、及び/又は他のファームウェア制御を修正することにより、アダプタに対して特定のサービスが提供される。これらのサービスには、例えば、アダプタ割り込み、アドレス変換、エラー状態のリセット、ロード/ストアのブロック化のリセット、機能測定パラメータの設定、及びインターセプト制御の設定が含まれる。
PCI機能制御修正命令と関連した論理の一実施形態を、図30を参照して説明する。一例において、命令が、オペレーティング・システム(又は他の構成)により発行され、オペレーティング・システムを実行するプロセッサ(例えば、ファームウェア)により実行される。本明細書での例においては、命令及びアダプタ機能は、PCIベースのものである。しかしながら、他の例においては、異なるアダプタ・アーキテクチャ及び対応する命令を用いることができる。
一例において、オペレーティング・システムは、命令に対して、以下のオペランド:すなわち、PCI機能ハンドル、DMAアドレス空間識別子、操作制御、及び、機能情報ブロックのアドレスを提供する(例えば、命令により指定される1つ又は複数のレジスタにおいて)。
図30を参照すると、最初に、PCI機能制御修正命令を可能にするファシリティがインストールされているかどうかについての判断がなされる(問い合わせ1100)。例えば、この判断は、例えば制御ブロック内に格納されたインジケータをチェックすることによりなされる。ファシリティがインストールされていない場合、例外条件が与えられる(ステップ1102)。他の場合には、命令がページング可能ストレージ・モード・ゲスト(又は他のゲスト)により発行されたかどうかについての判断がなされる(問い合わせ1104)。肯定であれば、ホスト・オペレーティング・システムは、そのゲストに関する動作をエミュレートする(1106)。
他の場合には、オペランドの1つ又は複数が位置合わせされているかどうかついての判断がなされる(問い合わせ1108)。例えば、機能情報ブロックのアドレスがダブルワード境界上にあるかどうかについて判断がなされる。一例においては、これは随意的である。オペランドが位置合わせされていない場合、例外条件が与えられる(ステップ1110)。他の場合には、機能情報ブロックがアクセス可能であるかどうかについて判断がなされる(問い合わせ1112)。アクセス可能でない場合、例外条件が与えられる(ステップ1114)。他の場合には、PCI機能制御修正命令のオペランド内に提供されたハンドルがイネーブルにされているかどうかについての判断がなされる(問い合わせ1116)。一例において、この判断は、ハンドル内のイネーブル・インジケータをチェックすることによってなされる。ハンドルがイネーブルにされていない場合、例外条件が与えられる(ステップ1118)。
ハンドルがイネーブルにされている場合、ハンドルを用いて、機能テーブル・エントリを見つけ出す(1120)。つまり、ハンドルの少なくとも一部を機能テーブルへの索引として使用して、操作パラメータが確立されるアダプタ機能に対応する機能テーブル・エントリを見つけ出す。
機能テーブル・エントリが見つかったかどうかについての判断がなされる(問い合わせ1122)。見つかっていない場合、例外条件が与えられる(ステップ1124)。他の場合には、命令を発行する構成がゲストである場合(問い合わせ1126)、例外条件(例えば、ホストへのインターセプト)が与えられる(ステップ1128)。構成がゲストでない場合は問い合わせを無視することができ、又は指定された場合、他の権限付与をチェックすることができる。
次いで、機能がイネーブルにされているかどうかについての判断がなされる(問い合わせ1130)。一例において、この判断は、機能テーブル・エントリ内のイネーブル・インジケータをチェックすることによりなされる。機能がイネーブルにされていない場合、例外条件が与えられる(1132)。
機能がイネーブルにされている場合、回復がアクティブであるかどうかについての判断がなされる(問い合わせ1134)。機能テーブル・エントリ内の回復インジケータにより判断されるように回復がアクティブである場合、例外条件が与えられる(ステップ1136)。しかしながら、回復がアクティブでない場合、機能がビジーであるかどうかについてのさらなる判断がなされる(問い合わせ1138)。この判断は、機能テーブル・エントリ内のビジー・インジケータをチェックすることによりなされる。機能がビジーである場合、ビジー条件が与えられる(ステップ1140)。ビジー条件において、命令を、ドロップしないで、再試行することができる。
機能がビジーでない場合、機能情報ブロック形式が有効であるかどうかについてのさらなる判断がなされる(1142)。例えば、FIBの形式フィールドをチェックして、この形式がシステムによりサポートされているかどうかについての判断がなされる。形式が無効である場合、例外条件が与えられる(ステップ1144)。機能情報ブロックの形式が有効である場合、命令のオペランド内で指定される操作制御が有効であるかどうかについての更なる判断がなされる(問い合わせ1146)。つまり、操作制御は、この命令に関して指定された操作制御の1つであるかどうかである。操作制御が無効である場合、例外条件が与えられる(1148)。しかしながら、操作制御が有効である場合、処理は、指定された特定の操作制御を続行する。
一例において、操作制御は、アダプタの割り込みを制御するのに用いられるアダプタ割り込み登録操作である。この操作制御に応答して、機能情報ブロックの適切なコンテンツに基づいて、アダプタ割り込みに関連するアダプタ機能パラメータが、デバイス・テーブル・エントリ内に設定される。
この操作と関連した論理の一実施形態が、図31を参照して説明される。一例として、機能情報ブロックから取得される、この操作のためのオペランドが、例えば、割り込みサブクラス(ISC)、許容される割り込み数(NOI)、アダプタ割り込みビット・ベクトル・オフセット(AIBVO)、サマリ通知(S)、アダプタ割り込みサマリ・ビット・ベクトル・オフセット(AISBVO)、アダプタ割り込みビット・ベクトル(AIBV)アドレス、及びアダプタ割り込みサマリ・ビット・ベクトル(AISB)アドレスを含む。
図31を参照すると、最初に、FIB内で指定された割り込み数(NOI)が、モデル依存(model-dependent)の最大数より大きいかどうかについての判断がなされる(問い合わせ1200)。大きい場合は、例外条件が与えられる(ステップ1202)。しかしながら、割り込み数がモデル依存最大数より大きくない場合には、割り込み数にアダプタ割り込みビット・ベクトル・オフセットを加算したもの(NOI+AIBVO)がモデル依存最大数より大きいかどうかについての更なる判断がなされる(問い合わせ1204)。大きい場合は、例外条件が与えられる(ステップ1206)。NOI+AIBVOがモデル依存最大数より大きくない場合は、AIBVアドレス+NOIが4k境界にわたるかどうかについての更なる判断がなされる(問い合わせ1208)。AIBVアドレス+NOIが4k境界にわたる場合は、例外条件が与えられる(ステップ1210)。他の場合には、必要とされるあらゆるリソースについて、十分なリソースが利用可能であるかどうかについての判断がなされる(問い合わせ1212)。十分なリソースが存在しない場合は、例外条件が与えられる(ステップ1214)。
他の場合には、この機能に関して、アダプタ割り込みが既に登録されているかどうかについての判断がなされる(問い合わせ1216)。一実施形態において、このことは、(例えば、DTE/FTE内の)パラメータの1つ又は複数をチェックすることにより判断される。特定的には、NOIのような割り込みと関連したパラメータをチェックする。フィールドがポピュレートされている場合、アダプタは割り込み登録されている。アダプタが既に登録されている場合は、例外条件が与えられる(ステップ1218)。他の場合には、割り込みパラメータが、FIBから取得され、機能テーブル・エントリ(又は、他の指定された記憶位置)及び対応するデバイス・テーブル・エントリ(DTE)内に配置される。さらに、MSIイネーブルメント・インジケータが、DTE内に設定される(ステップ1220)。つまり、機能情報ブロックから取り出された情報に基づいて、アダプタ割り込みに関連するPCI機能パラメータが、DTE内に、随意的に、FTE内に設定される。これらのパラメータは、例えば、ISC、NOI、AIBVO、S、AISBVO、AIBVアドレス、及びAISBアドレスを含む。
上記に加えて、指定することができる別の操作制御は、アダプタ割り込み登録解除操作であり、図32を参照してその一例を説明する。この操作により、アダプタ割り込みに関連するアダプタ機能パラメータがリセットされる。
図32を参照すると、最初に、機能ハンドルにより指定されたアダプタが、割り込みのために登録されているかどうかについての判断がなされる(問い合わせ1300)。登録されていない場合は、例外条件が与えられる(ステップ1302)。他の場合には、機能テーブル・エントリ(又は他の記憶位置)及び対応するデバイス・テーブル・エントリ内の割り込みパラメータがゼロに設定される(ステップ1304)。一例において、これらのパラメータは、ISC、NOI、AIBVO、S、AISBVO、AIBVアドレス、及びAISBアドレスを含む。
上述されたように、一実施形態において、アダプタ機能に関する情報を得るために、論理プロセッサ呼び出し(Call Logical Processor、CLP)が使用される。この命令の一実施形態を図33に示す。図示されるように、一例において、論理プロセッサ呼び出し(CLP)命令1400は、それが論理プロセッサ呼び出しであることを示す操作コード(operation code)1402と、コマンドについての表示1404とを含む。一例において、この表示は、実施されるコマンドを説明する要求ブロックのアドレスであり、要求ブロック内の情報はコマンドに依存する。種々のコマンドに関する要求ブロック及び対応する応答ブロックの例が、図34−図40を参照して説明される。
最初に図34を参照すると、PCI機能リスト(list PCI function)コマンドに関する要求ブロックが提供される。PCI機能リスト・コマンドは、要求中の構成(例えば、要求中のオペレーティング・システム)に割り当てられたPCI機能のリストを取得するために使用される。要求ブロック1420は、例えば次のような、多数のパラメータを含む。:すなわち、
長さフィールド1422:このフィールドは、要求ブロックの長さを示す。
コマンド・コード1424:このフィールドは、PCI機能リスト・コマンドを示す。
再開トークン1426:このフィールドは、以下にさらに詳細に説明されるように、新しいPCI機能リスト・コマンドを開始するため、又は、以前のPCI機能リスト・コマンドを再開するために用いられる整数である。
コマンドの要求ブロック内の再開トークン・フィールドが、例えばゼロの値を含むとき、PCI機能の新しいリストが要求される。再開トークン・フィールドは、例えば、以前のPCI機能リスト・コマンドから戻された非ゼロの値を含む場合、PCI機能の以前のリストの継続が要求される。
PCI機能リスト・コマンドに関する論理プロセッサ呼び出し命令の発行及び処理に応答して、応答ブロックが戻される。応答ブロックの一実施形態が、図35に示される。一例において、PCI機能リスト・コマンドに関する応答ブロック1450は、次のものを含む。:すなわち、
長さフィールド1452:このフィールドは、応答ブロックの長さを示す。
応答コード1454:このフィールドは、コマンドの状態を示す。
PCI機能リスト1456:このフィールドは、要求しているオペレーティング・システムが利用可能な1つ又は複数のPCI機能のリストを示す。
再開トークン1458:このフィールドは、PCI機能の以前のリストの継続が要求されているかどうかを示す。一例において、要求ブロック内の再開トークン及び応答ブロック内の再開トークンがゼロである場合、要求中の構成に割り当てられた全てのPCI機能が、PCI機能リスト内に表され、要求ブロック内の再開トークンがゼロであり、かつ、応答ブロック内の再開トークンが非ゼロである場合、リスト内に表示されていない、要求中の構成に割り当てられた付加的なPCI機能が存在する可能性があり、要求ブロック内の再開トークンが非ゼロであり、かつ、応答ブロック内の再開トークンがゼロである場合、再開の観点から、要求中の構成に割り当てられた残りのPCI機能が、リスト内に表され、要求ブロック及び応答ブロック内の再開トークンの両方とも非ゼロである場合、再開の観点から、いずれの関連したPCI機能リスト内にも表されていない、要求の構成が存在する可能性がある。再開トークンは、戻された後、無期限に有効なままであるが、システム・ロードの経過時間を含む種々のモデルに依存した理由のために無効になり得る。
モデル依存データ1460:このフィールドは、システムに依存するデータを含む。
PCI機能の数1462:このフィールドは、ファシリティによりサポートされるPCI機能の最大数を示す。
エントリ・サイズ1464:このフィールドは、PCI機能リスト内の各エントリのサイズを示す。
PCI機能リストに関する更なる詳細が、図36を参照して説明される。一例において、PCI機能リストは複数のエントリを含み、各々のエントリ1456は、一例として、以下の情報を含む。:すなわち、
デバイスID1470:このフィールドは、対応するPCI機能と関連したI/Oアダプタを示す。
ベンダーID1472:このフィールドは、対応するPCI機能と関連したI/Oアダプタの製造業者を識別する。
機能識別子1474:このフィールドは、PCI機能の永続識別子を含む。
機能ハンドル1476:このフィールドは、PCI機能を識別する。格納されるPCI機能ハンドルは、ハンドルの指定されたビットがゼロである場合は汎用ハンドルであり、そのビットが1である場合はイネーブルにされたハンドルである。PCI機能がディスエーブルにされた場合、汎用PCI機能ハンドルが格納される。PCI機能がイネーブルにされた場合、イネーブルにされたPCI機能ハンドルが格納される。一例において、PCI機能ハンドルは、IPLを超えて永続的ではなく、これは、永続的であり、I/O構成定義の寿命の存続のために設定されるPCI機能IDとは異なる。
構成状態1478:このフィールドは、PCI機能の状態を示す。このインジケータが、例えばゼロであるときは、状態はスタンバイ状態であり、例えば1であるときは、状態が構成される。スタンバイ状態のときは、PCI機能ハンドルは汎用PCI機能ハンドルであり、構成されているときは、PCI機能ハンドルは、PCI機能がイネーブルにされているかどうかによって、汎用PCI機能ハンドル又はイネーブルにされたPCI機能ハンドルである。
アダプタ機能のリストを取得した後、指定されたPCI機能ハンドルにより指定されるような選択された機能の属性に関する情報を取得することができる。この情報は、機能照会コマンドを有するCLP命令を発行することによって、取得することができる。
PCI機能照会(query PCI function)コマンドに関する要求ブロックの一実施形態が、図37を参照して説明される。一例において、要求ブロック1500は、例をあげれば次のものを含む。すなわち、
長さフィールド1502:このフィールドは、要求ブロックの長さを示す。
コマンド・コード1504:このフィールドは、PCI機能照会コマンドを示す。
機能ハンドル1506:このフィールドは、照会されるPCI機能を指定するPCI機能ハンドル(例えば汎用、又はイネーブルにされた)を含む。
PCI機能照会コマンドに関する論理プロセッサ呼び出し命令の発行に応答して、応答ブロックが戻される。応答ブロックの一実施形態が、図38に示される。一例において、応答ブロック1550は、次のものを含む。すなわち、
長さ1552:このフィールドは、応答ブロックの長さを示す。
応答コード1554:このフィールドは、コマンドの状態を示す。
機能グループID1556:このフィールドは、PCI機能グループ識別子を示す。PCI機能グループ識別子は、PCI機能のグループを、1組の属性(本明細書では特性とも呼ばれる)と関連付けるために用いられる。同じPCI機能グループ識別子を有するPCI機能の各々は、同じ属性の組を有する。
機能ID1558:PCI機能idは、PCI機能ハンドルによりもともと指定されたPCI機能の永続的な識別子であり、I/O構成定義の寿命の存続のために設定される。
物理チャネル・アダプタ1560:この値は、PCI機能に対応する物理I/Oアダプタの位置のモデル依存の識別を表す。
基底アドレス・レジスタ(BAR)1...n1562:このフィールドは、BAR−BARとして示される複数の符号なしの整数を含み、これらは、もともと指定されたPCI機能と関連付けられており、その値もまた、PCI機能と関連した基底アドレス・レジスタ内に格納される。各々のBARは、アダプタ内のメモリ空間又はI/O空間の開始アドレスを指定し、また、アドレス空間のタイプ、即ち、例として、それが64ビット又は32ビットのメモリ空間であるのか、又は32ビットのI/O空間であるかも示す。
サイズ1....n1564:このフィールドは、SIZE−SIZEとして示される複数の符号なし整数を含む。サイズ・フィールドの値は、非ゼロであるとき、各アドレス空間のサイズを表し、各エントリは、前述のBARに対応する。
利用可能なDMAの始まり1566:このフィールドは、DMA操作に利用可能なPCIアドレス範囲の始まりを示すアドレスを含む。
利用可能なDMAの終わり1568:このフィールドは、DMA操作に利用可能なPCIアドレス範囲の終わりを示す値を含む。
特定のアダプタ機能に関する属性を取得することに加えて、この機能を含むグループに関する属性を取得することもできる。これらの共通属性は、PCI機能グループ照会(query PCI function group)コマンドによりCLP命令を発行することから取得することができる。このコマンドは、指定されたPCI機能グループ識別子により指定される1つ又は複数のPCI機能のグループのためにサポートされている1組の属性を取得するために用いられる。PCI機能グループ識別子は、PCI機能のグループを、同じ属性の組と関連付けるために用いられる。PCI機能グループ照会コマンドのための要求ブロックの一実施形態が、図39を参照して説明される。一例において、要求ブロック1600は、次のものを含む。:すなわち、
長さフィールド1602:このフィールドは、要求ブロックの長さを示す。
コマンド・コード1604:このフィールドは、PCI機能グループ照会コマンドを示す。
機能グループID1606:このフィールドは、属性が取得されるPCI機能グループ識別子を指定する。
PCI機能グループ照会コマンドによる論理プロセッサ呼び出し命令の発行及び処理に応答して、応答ブロックが戻される。応答ブロックの一実施形態が、図40に示される。一例において、応答ブロック1650は、次のものを含む。すなわち、
長さフィールド1652:このフィールドは、応答ブロックの長さを示す。
応答コード1654:このフィールドは、コマンドの状態を示す。
割り込み数1656:このフィールドは、指定されたPCI機能グループ内の各PCI機能について、PCIファシリティによりサポートされる連続したMSIベクトル数(即ち、割り込みイベント・インジケータ)の最大数を示す。一例において、割り込み数の可能な有効値は、ゼロから2,048までの範囲にある。
バージョン1658:このフィールドは、指定されたPCIグループ識別子が指定するPCI機能のグループが添付される、PCIファシリティによりサポートされるPCI仕様のバージョンを示す。
フレーム1662:このフィールドは、I/Oアドレス変換のためにサポートされるフレーム(又はページ)のサイズを示す。
ブロック更新間隔の測定値1664:これは、PCI機能測定ブロックが更新されるおよその時間間隔を示す値(例えばミリ秒単位での)である。
DMAアドレス空間マスク1666:これは、DMAアドレス空間を識別するために、PCIアドレス内のどのビットが使用されるかを示すために使用される値である。
MSIアドレス1668:これは、メッセージ信号割り込み要求のために使用される値である。
上述されたリスト及び機能照会(query list and function)コマンドは、例えば、機能テーブルから、情報を取り出す。初期化時に、又はアダプタのホット・プラグの後に、ファームウェアがバス・ウォークを行ってアダプタの位置を求め、かつ、その基本的な特性を判断する。この情報は、ファームウェアにより、各々のアダプタについての機能テーブル・エントリ(FTE)内に格納される。システム管理者が設定するポリシーに基づいて、アダプタに対するアクセス可能性が判断され、このアクセス可能性も又はムウェアによりFTE内に設定される。次いで、リスト及び機能照会コマンドがこの情報を取り出し、それを、オペレーティング・システムにアクセス可能なそれぞれの応答ブロック内に格納することができる。
さらに、グループ情報は、所与のシステムI/Oインフラストラクチャ、並びに、ファームウェア及びI/Oハブの能力に基づく。これは、クエリの処理中に後で取り出すために、FTE又は他のいずれかの使いやすい位置に格納することができる。特定的には、グループ照会コマンドがこの情報を取り出し、それを、オペレーティング・システムにアクセス可能なコマンドの応答ブロックに格納する。一例において、ゲストが照会コマンドを発行するときに、ホスト・オペレーティング・システムがそのクエリを再発行してシステムの能力を判断し、次いで、応答ブロックをゲストに戻す前に、ホストの能力に基づいて、応答ブロックを修正することができる。
上記で詳細に説明されたのは、PCIメッセージ信号割り込みをゲスト(例えば、ゲスト・オペレーティング・システム)へのI/Oアダプタ・イベント通知に変換するための能力である。これにより、低待ち時間の割り込み要求、相対的に大量のPCI機能からオペレーティング・システムへのMSIの配信、及びMSIをアダプタ・イベント通知アーキテクチャに適合させるMSIベクトル指定の利益の保持が提供される。この能力は、I/Oハブが、相対的に大量のPCI機能に接続するのを可能にし、MSIベクトルへの各々の書き込みが一意の割り込みを生成するという問題をなくす。
本発明の一態様によれば、アダプタ機能により発行され、I/Oアダプタ・イベント通知に変換されたMSIは、配信中ホストによる介入なしに(解釈実行を離れることなく)ゲスト(例えば、ページング可能ストレージ・モード・ゲスト)に配信される。
本明細書で説明される実施形態において、アダプタは、PCIアダプタである。本明細書で用いられるPCIという用語は、これらに限定されるものではないが、PCI又はPCIeを含む、Peripheral Component Interconnect Special Interest Group(PCI−SIG)により定められるようなPCIベースの仕様(www.pcisig.com/home)に従って実装されるいずれかのアダプタを指す。1つの特定の例において、Peripheral Component Interconnect Express(PCIe)は、I/Oアダプタとホスト・システムの間のトランザクションのための双方向通信プロトコルを定める、コンポーネント・レベルの相互接続規格である。PCIe通信は、PCIeバス上での伝送のためのPCIe規格に従って、パケットの形でカプセル化される。I/Oアダプタから発し、ホスト・システムで終了するトランザクションは、上り方向トランザクションと呼ばれる。ホスト・システムから発し、I/Oアダプタで終了するトランザクションは、下り方向トランザクションと呼ばれる。PCIeトポロジーは、対にされて(例えば、1つの上がり方向リンク、1つの下り方向リンク)PCleバスを形成する、ポイント・ツー・ポイントの単方向リンクに基づいている。PCIe標準は、PCI−SIGにより保持され、公開されている。
当業者により認識されるように、本発明の態様は、システム、方法、又はコンピュータ・プログラム製品として具体化することができる。従って、本発明の態様は、完全にハードウェアの実施形態、完全にソフトウェアの実施形態(ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード等を含む)、又は、ソフトウェアの態様とハードウェアの態様とを組み合わせた実施形態の形を取ることができ、これらは全て、本明細書において、一般的に「回路」、「モジュール」又は「システム」と呼ぶことができる。さらに、本発明の態様は、コンピュータ可読プログラム・コードが組み込まれた、1つ又は複数のコンピュータ可読媒体内に具体化されたコンピュータ・プログラム製品の形を取ることができる。
1つ又は複数のコンピュータ可読媒体のいずれの組み合わせを用いることもできる。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読ストレージ媒体とすることができる。コンピュータ可読ストレージ媒体は、これらに限定されるものではないが、例えば、電子、磁気、光学、電磁気、赤外線又は半導体のシステム、装置若しくはデバイス、又は上記のいずれかの適切な組み合わせとすることができる。コンピュータ可読ストレージ媒体のより具体的な例(非網羅的なリスト)として、以下のもの、即ち、1つ又は複数の配線を有する電気的接続、ポータブル・コンピュータ・ディスケット、ハード・ディスク、ランダム・アクセス・メモリ(RAM)、読み出し専用メモリ(ROM)、消去可能なプログラム可能読み出し専用メモリ(EPROM又はフラッシュメモリ)、光ファイバ、ポータブル・コンパクト・ディスク読み出し専用メモリ(CD−ROM)、光記憶装置、磁気記憶装置、又は上記のいずれかの適切な組み合わせが挙げられる。本明細書の文脈において、コンピュータ可読ストレージ媒体は、命令実行システム、装置若しくはデバイスによって用いるため、又はそれらと接続して用いるためにプログラムを収容又は格納することができるいずれかの有形媒体とすることができる。
ここで図41を参照すると、一例において、コンピュータ・プログラム製品1700が、例えば、本発明の1つ又は複数の態様を提供し、容易にするように、コンピュータ可読プログラム・コード手段又は論理1704をその上に格納するための1つ又は複数のコンピュータ可読ストレージ媒体1702を含む。
コンピュータ可読媒体上に具体化されたプログラム・コードは、これらに限られるものではないが、無線、有線、光ファイバ・ケーブル、RF等、又は上記のいずれかの適切な組み合わせを含む、適切な媒体を用いて伝送することができる。
本発明の態様に関する操作を実行するためのコンピュータ・プログラム・コードは、Java、SmallTalk、C++等のようなオブジェクト指向型プログラミング言語、及び、「C」プログラミング言語、アセンブラ、又は同様のプログラミング言語のような従来の手続き型プログラミング言語を含む、1つ又は複数のプログラミング言語のいずれかの組み合わせで書くことができる。プログラム・コードは、完全にユーザのコンピュータ上で実行される場合もあり、スタンドアロンのソフトウェア・パッケージとして、一部がユーザのコンピュータ上で実行される場合もあり、一部がユーザのコンピュータ上で実行され、一部が遠隔コンピュータ上で実行される場合もあり、又は完全に遠隔コンピュータ若しくはサーバ上で実行される場合もある。最後のシナリオにおいては、遠隔コンピュータは、ローカル・エリア・ネットワーク(LAN)若しくは広域ネットワーク(WAN)を含むいずれかのタイプのネットワークを通じてユーザのコンピュータに接続される場合もあり、又は外部コンピュータへの接続がなされる場合もある(例えば、インターネット・サービス・プロバイダを用いたインターネットを通じて)。
本発明の態様は、本発明の実施形態による方法、装置(システム)及びコンピュータ・プログラム製品のフローチャート図及び/又はブロック図を参照して、本明細書で説明される。フローチャート図及び/又はブロック図の各ブロック、並びにフローチャート図及び/又はブロック図内のブロックの組み合わせは、コンピュータ・プログラム命令によって実装できることが理解されるであろう。これらのコンピュータ・プログラム命令を、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、又は他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサに与えてマシンを製造し、それにより、コンピュータ又は他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサによって実行される命令が、フローチャート及び/又はブロック図の1つ又は複数のブロックにおいて指定された機能/動作を実装するための手段を作り出すようにすることができる。
これらのコンピュータ・プログラム命令はまた、コンピュータ、他のプログラム可能データ処理装置、又は他のデバイスを特定の方式で機能させるように指示することができるコンピュータ可読媒体内に格納し、それにより、そのコンピュータ可読媒体内に格納された命令が、フローチャート及び/又はブロック図の1つ又は複数のブロックにおいて指定された機能/動作を実装する命令を含む製品を製造するようにすることもできる。
コンピュータ・プログラム命令はまた、コンピュータ、他のプログラム可能データ処理装置、又は他のデバイス上にロードして、一連の動作ステップをコンピュータ、他のプログラム可能データ処理装置、又は他のデバイス上で行わせてコンピュータ実施のプロセスを生成し、それにより、コンピュータ又は他のプログラム可能装置上で実行される命令が、フローチャート及び/又はブロック図の1つ又は複数のブロックにおいて指定された機能/動作を実行するためのプロセスを提供するようにもすることもできる。
図面内のフローチャート及びブロック図は、本発明の種々の実施形態によるシステム、方法及びコンピュータ・プログラム製品の可能な実装のアーキテクチャ、機能及び動作を示す。この点に関して、フローチャート又はブロック図内の各ブロックは、指定された論理機能を実装するための1つ又は複数の実行可能命令を含むモジュール、セグメント、又はコードの部分を表すことができる。幾つかの代替的な実装において、ブロック内に記載された機能は、図面内に記載された順序とは異なる順序で行われ得ることにも留意すべきである。例えば、連続して示された2つのブロックが、関与する機能に応じて、実際には、実質的に同時に実行されることもあり、ときにはブロックが逆順に実行されることもある。また、ブロック図及び/又はフローチャート図の各ブロック、並びにブロック図及び/又はフローチャート図内のブロックの組み合わせは、指定された機能又は動作を行う専用ハードウェア・ベースのシステムによって、又は専用ハードウェアとコンピュータ命令との組み合わせによって実装できることにも留意されたい。
上記に加えて、本発明の1つ又は複数の態様は、顧客環境の管理を提供するサービス・プロバイダにより、供与し、提供し、配置し、管理し、サービスを行うことなどができる。例えば、サービス・プロバイダは、1又は複数の顧客に対して本発明の1つ又は複数の態様を実施するコンピュータ・コード及び/又はコンピュータ・インフラストラクチャを作成し、保持し、サポートすることなどができる。見返りとして、サービス・プロバイダは、例として、予約申し込み及び/又は報酬契約の下で顧客から支払いを受けることができる。付加的に又は代替的に、サービス・プロバイダは、1又は複数の第三者に対する広告コンテンツの販売から支払いを受けることができる。
本発明の一態様において、本発明の1つ又は複数の態様を実施するために、アプリケーションを配置することができる。一例として、アプリケーションの配置は、本発明の1つ又は複数の態様を実施するように動作可能なコンピュータ・インフラストラクチャを提供することを含む。
本発明の更に別の態様として、コンピュータ可読コードをコンピュータ・システムに統合することを含む、コンピュータ・インフラストラクチャを配置することが可能であり、そこでは、コードは、コンピューティング・システムと協働して、本発明の1つ又は複数の態様を実施することができる。
本発明の更に別の態様として、コンピュータ可読コードをコンピュータ・システムに統合することを含む、コンピュータ・インフラストラクチャを統合するためのプロセスを提供することができる。コンピュータ・システムは、コンピュータ可読媒体を含み、ここで、コンピュータ媒体は本発明の1つ又は複数の態様を含む。コードは、コンピュータ・システムと協働して、本発明の1つ又は複数の態様を実施することができる。
種々の実施形態が上述されたが、これらは一例にすぎない。例えば、他のアーキテクチャのコンピューティング環境が、本発明の1つ又は複数の態様を組み込み、用いることが可能である。例として、インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションにより提供されるPower Systemsサーバ若しくは他のサーバ、又は他の会社のサーバのような、System z(登録商標)サーバ以外のサーバが、本発明の1つ又は複数の態様を含み、使用し、及び/又はそこから利益を得ることができる。さらに、本明細書での例では、アダプタ及びPCIハブはサーバの一部と見なされるが、他の実施形態においては、これらを必ずしもサーバの一部と見なす必要はなく、単にコンピューティング環境のシステム・メモリ及び/又は他のコンポーネントに結合されていると見なすことができる。コンピューティング環境は、サーバである必要はない。さらに、アダプタはPCIベースのものであるが、本発明の1つ又は複数の態様は、他のアダプタ又は他のI/Oコンポーネントと共に使用可能である。アダプタ及びPCIアダプタは、単なる例である。さらに、本発明の1つ又は複数の態様は、PCI MSI以外の割り込みスキームに適用可能である。さらにまた、ビットが設定される例が説明されるが、他の実施形態においては、バイト又は他のタイプのインジケータを設定してもよい。DTE及び他の構造体は、より多くの、より少ない、及び異なる情報を含むことができる。多くの他の変形が可能である。
さらに、他のタイプのコンピューティング環境が、本発明の1つ又は複数の態様から利益を得ることができる。一例として、システム・バスを通してメモリ要素に直接的に又は間接的に結合された少なくとも2つのプロセッサを含む、プログラム・コードを格納及び/又は実行するのに適したデータ処理システムが使用可能である。メモリ要素は、例えば、プログラム・コードの実際の実行時に用いられるローカル・メモリと、大容量記憶装置と、実行時に大容量記憶装置からコードを取得しなければならない回数を減少させるために少なくとも幾つかのプログラム・コードの一時的なストレージを提供するキャッシュ・メモリとを含む。
入力/出力即ちI/O装置(キーボード、ディスプレイ、ポインティング装置、DASD、テープ、CD、DVD、親指ドライブ、及び他のメモリ媒体等を含むが、これらに限定されるものではない)は、直接的に、又は介在するI/Oコントローラを通して、システムに結合することができる。データ処理システムが、介在するプライベート・ネットワーク又は公衆ネットワークを通して、他のデータ処理システム又はリモート・プリンタ若しくはストレージ装置に結合できるように、ネットワーク・アダプタをシステムに結合することもできる。モデム、ケーブル・モデム及びイーサネット・カードは、利用可能なタイプのネットワーク・アダプタのほんの数例にすぎない。
図42を参照すると、本発明の1つ又は複数の態様を実装するためのホスト・コンピュータ・システム5000の代表的なコンポーネントが描かれている。代表的なホスト・コンピュータ5000は、コンピュータ・メモリ(即ち、中央ストレージ)5002と通信状態にある1つ又は複数のCPU5001に加えて、ストレージ媒体デバイス5011及び他のコンピュータ又はSAN等と通信するためのネットワーク5010へのI/Oインターフェースを含む。CPU5001は、アーキテクチャ化された(architected)命令セット及びアーキテクチャ化された機能を有するアーキテクチャに準拠している。CPU5001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(Dynamic Address Translation、DAT)5003を有することができる。DATは、一般的に、変換をキャッシュに入れるための変換ルックアサイド・バッファ(TLB)5007を含むので、コンピュータ・メモリ5002のブロックへの後のアクセスは、アドレス変換の遅延を必要としない。一般的に、コンピュータ・メモリ5002とプロセッサ5001との間に、キャッシュ5009が用いられる。キャッシュ5009は、1つより多いCPUが利用可能な大容量のキャッシュと、大型のキャッシュと各CPUとの間のより小型でより高速な(下位レベルの)キャッシュとを有する階層とすることができる。幾つかの実装において、下位レベルのキャッシュは、命令のフェッチ及びデータ・アクセスのために別個の下位レベル・キャッシュを与えるように分割される。一実施形態においては、キャッシュ5009を介して、命令フェッチ・ユニット5004により、命令がメモリ5002からフェッチされる。命令は、命令デコード・ユニット5006でデコードされ、命令実行ユニット5008にディスパッチされる(幾つかの実施形態においては他の命令と共に)。一般的には、例えば、算術演算実行ユニット、浮動小数点実行ユニット、及び分岐命令実行ユニットなどの幾つかの実行ユニット5008が用いられる。命令は、実行ユニットにより実行され、必要に応じて命令が指定したレジスタ又はメモリからオペランドにアクセスする。メモリ5002からオペランドにアクセスする(ロード又はストアする)場合、典型的には、ロード/ストア・ユニット5005が、実行される命令の制御下でアクセスを処理する。命令は、ハードウェア回路又は内部のマイクロコード(ファームウェア)において、又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。
既述のように、コンピュータ・システムは、ローカル(又は主)ストレージ内の情報、並びに、アドレッシング、保護、参照、及び変更の記録を含む。アドレッシングの幾つかの態様は、アドレスの形式、アドレス空間の概念、種々のタイプのアドレス、及び1つのタイプのアドレスを別のタイプのアドレスに変換する方法を含む。主ストレージの一部は、永続的に割り当てられた記憶位置を含む。主ストレージは、システムに、データの直接アドレス指定可能な高速アクセス・ストレージを与える。データ及びプログラムを処理できるようになる前に、(入力装置から)データ及びプログラムの両方は、主ストレージにロードされる。
主ストレージは、キャッシュと呼ばれることもある、1つ又は複数のより小さくより高速アクセスのバッファ・ストレージを含むことができる。キャッシュは、典型的には、CPU又はI/Oプロセッサと物理的に関連付けられる。物理的構成及び別個のストレージ媒体を使用することの影響は、性能に対するものを除き、通常、プログラムにより観察することはできない。
命令及びデータ・オペランドについて、別個のキャッシュを保持することができる。キャッシュ内の情報は、キャッシュ・ブロック又はキャッシュ・ライン(又は短縮してライン)と呼ばれる、整数境界(integral boundary)上にある連続したバイト内に保持される。モデルは、キャッシュ・ラインのサイズをバイトで返す、EXTRACT CACHE ATTRIBUTE命令を提供することができる。モデルはまた、データ若しくは命令キャッシュへのストレージのプリフェッチ、又は、キャッシュからのデータの解放に影響を与える、PREFETCH DATA及びPREFETCH DATA RELATIVE LONG命令を提供することができる。
ストレージは、長い水平方向のビットの文字列と考えられる。大部分の操作において、ストレージへのアクセスは、左から右への順序で進む。ビットの文字列は、8ビット単位で分割される。8ビットの単位は1バイトと呼ばれ、全ての情報の形式の基本的な構成要素(building block)である。ストレージ内の各々のバイト位置は、負でない一意の整数により識別され、この整数がそのバイト位置のアドレスであり、即ち、簡単にバイト・アドレスである。隣接するバイト位置は、連続するアドレスを有し、左の0で始まり、左から右への順序で進む。アドレスは、符号なしの2進整数であり、24ビット、31ビット、又は64ビットである。
情報は、ストレージとCPU又はチャネル・サブシステムとの間で、一度に1バイトずつ、又は1バイト・グループずつ伝送される。特に断りのない限り、例えばz/Architecture(登録商標)においては、ストレージ内のバイト・グループは、グループの左端のバイトによりアドレス指定される。グループ内のバイト数は、実行される操作により暗黙に又は明示的に指定される。CPU操作に用いられる場合、バイト・グループはフィールドと呼ばれる。例えばz/Architecture(登録商標)においては、バイト・グループの中の各々において、ビットは、左から右の順序で番号が付けられる。z/Architecture(登録商標)においては、左端ビットは「上位(high-order)」ビットと呼ばれることがあり、右端ビットは「下位(low-order)」ビットと呼ばれることがある。しかしながら、ビット数は、ストレージ・アドレスではない。バイトだけを、アドレス指定することができる。ストレージ内の1つのバイトの個々のビットに対して操作を行うためには、そのバイト全体にアクセスされる。1バイトの中のビットには、左から右に0から7までの番号が付けられる(例えばz/Architecture(登録商標)において)。1つのアドレスの中のビットには、24ビット・アドレスの場合は8−31若しくは40−63の番号を付けることができ、又は、31ビット・アドレスの場合は1−31若しくは33−63の番号を付けることができ、64ビット・アドレスの場合は0−63の番号が付けられる。複数のバイトから成る他のいずれかの固定長形式の中では、その形式を構成するビットには、0から始まる連続番号が付けられる。エラー検出のため及び好ましくは訂正のために、各バイト又はバイト・グループと共に、1つ又は複数の検査ビットが伝送されることがある。このような検査ビットは、マシンにより自動的に生成されるものであり、プログラムが直接制御することはできない。記憶容量は、バイト数で表わされる。ストレージ・オペランド・フィールドの長さが命令のオペレーション・コードで暗黙的に指定される場合、そのフィールドは固定長を有すると言われ、固定長は、1バイト、2バイト、4バイト、8バイト、又は16バイトとすることができる。一部の命令では、より長いフィールドが暗黙的に指定されることもある。ストレージ・オペランド・フィールドの長さが暗黙的に指定されず明示的に記述される場合は、そのフィールドは可変長を有すると言われる。可変長オペランドは、1バイトのインクリメントにより変化し得る(又は、一部の命令では、2バイトの倍数若しくは他の倍数)。情報がストレージ内に置かれるとき、ストレージへの物理パスの幅が格納されるフィールドの長さを上回り得るとしても、指定されたフィールド内に含まれるバイトの記憶位置のコンテンツのみが置き換えられる。
特定の情報単位は、ストレージ内の整数境界上にあることになる。そのストレージ・アドレスがバイトでの単位での長さの倍数であるとき、境界は、情報単位に関して整数のものであると言われる。整数境界上にある2バイト、4バイト、8バイト、及び16バイトのフィールドには、特別な名称が与えられる。ハーフワード(halfword)は、2バイト境界上にある2個の連続したバイトのグループであり、これは、命令の基本的な構成要素である。ワード(word)は、4バイト境界上にある4個の連続したバイトのグループである。ダブルワード(doubleword)は、8バイト境界上にある8個の連続したバイトのグループである。クワッドワード(quadword)は、16バイト境界上にある16個の連続したバイトのグループである。ストレージ・アドレスが、ハーフワード、ワード、ダブルワード、及びクワッドワードを示す場合、そのアドレスの2進表現は、それぞれ、右端の1個、2個、3個、又は4個のビットが0になる。命令は、2バイトの整数境界上にあることになる。大部分の命令のストレージ・オペランドは、境界合わせ(boundary alignment)要件をもたない。
命令及びデータ・オペランドに対して別個のキャッシュを実装するデバイスにおいては、ストアが、後にフェッチされる命令を変更するかどうかに関係なく、後に命令をフェッチするキャッシュ・ライン内にプログラムが格納される場合には、著しい遅延が生じることがある。
一実施形態において、本発明は、ソフトウェア(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る場合もあるが、そのいずれも本発明と整合性がある)により実施することができる。図42を参照すると、本発明を具体化するソフトウェア・プログラム・コードは、典型的には、ホスト・システム5000のプロセッサ5001により、CD−ROMドライブ、テープドライブ、又はハードドライブといった長期ストレージ媒体デバイス5011からアクセスされる。ソフトウェア・プログラム・コードは、ディスケット、ハードドライブ、又はCD−ROMといった、データ処理システムと共に用いるための種々の周知の媒体のいずれかの上で具体化することができる。コードは、こうした媒体上に分散させても、又はコンピュータ・メモリ5002からユーザに分散させても、又は、こうした他のシステムのユーザが使用するために、ネットワーク5010上の1つのコンピュータ・システムのストレージから他のコンピュータ・システムに分散させてもよい。
ソフトウェア・プログラム・コードは、種々のコンピュータ・コンポーネント及び1つ又は複数のアプリケーション・プログラムの機能及び相互作用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、ストレージ媒体デバイス5011から相対的により高速のコンピュータ・ストレージ5002にページングされ、そこでプロセッサ5001による処理のために利用可能になる。ソフトウェア・プログラム・コードをメモリ内、物理的媒体上で具体化し、及び/又は、ネットワークを介してソフトウェア・コードを分散させる技術及び方法は周知であり、ここではこれ以上論じない。プログラム・コードは、有形の媒体(これらに限定されるものではないが、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)上に作成され格納されたとき、「コンピュータ・プログラム製品」と呼ばれることが多い。コンピュータ・プログラム製品媒体は、典型的には、処理回路による実行のために、好ましくはコンピュータ・システム内の処理回路によって読み取り可能である。
図43は、本発明を実施することができる代表的なワークステーション又はサーバ・ハードウェア・システムを示す。図43のシステム5020は、随意的な周辺機器を含む、パーソナル・コンピュータ、ワークステーション、又はサーバなどの代表的なベース・コンピュータ・システム5021を含む。ベース・コンピュータ・システム5021は、1つ又は複数のプロセッサ5026と、周知の技術に従ってプロセッサ5026とシステム5021の他のコンポーネントを接続し、これらの間の通信を可能にするために用いられるバスとを含む。バスは、プロセッサ5026を、ハードドライブ(例えば、磁気媒体、CD、DVD、及びフラッシュメモリのいずれかを含む)又はテープドライブを含むことができる、メモリ5025及び長期ストレージ5027に接続する。システム5021はまた、バスを介して、マイクロプロセッサ5026を、キーボード5024、マウス5023、プリンタ/スキャナ5030、及び/又はタッチ・センシティブ・スクリーン、デジタル化された入力パッド等のいずれかのユーザ・インターフェース機器とすることができる他のインターフェース機器といった、1つ又は複数のインターフェース機器に接続する、ユーザ・インターフェース・アダプタを含むこともできる。バスはまた、ディスプレイ・アダプタを介して、LCDスクリーン又はモニタなどのディスプレイ装置5022をマイクロプロセッサ5026にも接続する。
システム5021は、ネットワーク5029と通信する5028ことができるネットワーク・アダプタを介して、他のコンピュータ又はコンピュータ・ネットワークと通信することができる。例示的なネットワーク・アダプタは、通信チャネル、トークン・リング、イーサネット又はモデムである。或いは、システム5021は、CDPD(セルラー・デジタル・パケット・データ)カードのような無線インターフェースを用いて通信することもできる。システム5021は、ローカル・エリア・ネットワーク(LAN)若しくは広域ネットワーク(WAN)、又はシステム5021内のこうした他のコンピュータと関連付けることができ、又は、別のコンピュータ等とのクライアント/サーバ構成におけるクライアントとすることができる。これらの構成の全て、並びに、適切な通信ハードウェア及びソフトウェアは、当技術分野において周知である。
図44は、本発明を実施することができるデータ処理ネットワーク5040を示す。データ処理ネットワーク5040は、各々が複数の個々のワークステーション5041、5042、5043、5044を含むことができる、無線ネットワーク及び有線ネットワークのような複数の個々のネットワークを含むことができる。さらに、当業者であれば理解するように、1つ又は複数のLANを含ませることができ、そこで、LANは、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44を参照すると、ネットワークはまた、ゲートウェイ・コンピュータ(クライアント・サーバ5046)、又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、かつ、ワークステーション5045から直接アクセスすることもできる遠隔サーバ5048)のような、メインフレーム・コンピュータ又はサーバを含むこともできる。ゲートウェイ・コンピュータ5046は、各々の個々のネットワークへの入口点として働く。ゲートウェイは、1つのネットワーク・プロトコルを別のものに接続するときに必要とされる。ゲートウェイ5046は、通信リンクによって別のネットワーク(例えば、インターネット5047)に結合できることが好ましい。ゲートウェイ5046はまた、通信リンクを用いて、1つ又は複数のワークステーション5041、5042、5043、5044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、インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションから入手可能なIBM eServer(商標)System z(登録商標)サーバを用いて実装することができる。
図43及び図44を同時に参照すると、本発明を具体化することができるソフトウェア・プログラム・コードには、一般的に、CD−ROMドライブ又はハードドライブといった長期ストレージ媒体5027から、システム5020のプロセッサ5026によってアクセスすることができる。ソフトウェア・プログラム・コードは、ディスケット、ハードドライブ、又はCD−ROMといった、データ処理システムと共に用いるための種々の周知の媒体のいずれかの上で具体化することができる。コードは、そのような媒体上で分散させても、又はメモリからユーザ5050、5051に分散させても、或いは、こうした他のシステムのユーザが用いるために、ネットワーク上の1つのコンピュータ・システムのストレージから他のコンピュータ・システムに分散させてもよい。
或いは、プログラム・コードをメモリ5025内で具体化し、プロセッサ・バスを用いてプロセッサ5026によってプログラム・コードにアクセスすることができる。このようなプログラム・コードは、種々のコンピュータ・コンポーネント及び1つ又は複数のアプリケーション・プログラム5032の機能及び相互作用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、ストレージ媒体5027から高速メモリ5025にページングされ、そこでプロセッサ5026による処理のために利用可能になる。ソフトウェア・プログラム・コードをメモリ内、物理的媒体上で具体化し、及び/又は、ネットワークを介してソフトウェア・コードを配布する技術及び方法は周知であり、ここではこれ以上論じない。プログラム・コードは、作成され、有形の媒体(これらに限定されるものではないが、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)に格納されたとき、「コンピュータ・プログラム製品」と呼ばれることが多い。コンピュータ・プログラム製品媒体は、典型的には、処理回路による実行のために、好ましくはコンピュータ・システム内の処理回路によって読み取り可能である。
プロセッサが最も容易に利用できるキャッシュ(通常、プロセッサの他のキャッシュよりも高速で小さい)は、最下位(L1又はレベル1)のキャッシュであり、メインストア(主メモリ)は、最上位レベルのキャッシュ(3つのレベルがある場合にはL3)である。最下位レベルのキャッシュは、実行されるマシン命令を保持する命令キャッシュ(I−キャッシュ)と、データ・オペランドを保持するデータ・キャッシュ(D−キャッシュ)とに分割されることが多い。
図45を参照すると、プロセッサ5026についての例示的なプロセッサの実施形態が示される。典型的には、メモリ・ブロックをバッファに入れてプロセッサ性能を向上させるために、1つ又は複数のレベルのキャッシュ5053が用いられる。キャッシュ5053は、用いられる可能性が高いメモリ・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バイト、128バイト、又は256バイトのメモリ・データである。データをキャッシュに入れるのではなく、命令をキャッシュに入れるために、別個のキャッシュが用いられることが多い。キャッシュ・コヒーレンス(メモリ及びキャッシュ内のラインのコピーの同期)は、多くの場合、当技術分野において周知の種々の「スヌープ(snoop)」アルゴリズムによって与えられる。プロセッサ・システムの主メモリ・ストレージ5025は、キャッシュと呼ばれることが多い。4つのレベルのキャッシュ5053を有するプロセッサ・システムにおいて、主ストレージ5025は、典型的にはより高速であり、かつ、コンピュータ・システムが利用できる不揮発性ストレージ(DASD、テープ等)の一部だけを保持するので、レベル5(L5)のキャッシュと呼ばれることがある。主ストレージ5025は、オペレーティング・システムによって主ストレージ5025との間でページングされるデータのページを「キャッシュに入れる」。
プログラム・カウンタ(命令カウンタ)5061は、実行される現行の命令のアドレスを常時監視している。z/Architecture(登録商標)プロセッサのプログラム・カウンタは64ビットであり、従来のアドレッシング制限をサポートするために、31ビット又は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、典型的には、コンテキスト・スイッチの際に持続するように、コンピュータのPSW(プログラム状況ワード)内で具体化される。従って、例えば、オペレーティング・システムにより、プログラム・カウンタ値を有する進行中のプログラムに割り込みをかけることが可能である(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)。プログラムのPSWは、プログラムがアクティブでない間、プログラム・カウンタ値を保持し、オペレーティング・システムが実行されている間、オペレーティング・システムの(PSW内の)プログラム・カウンタが用いられる。典型的には、プログラム・カウンタは、現行の命令のバイト数に等しい量だけインクリメントされる。RISC(Reduced Instruction Set Computing、縮小命令セット・コンピューティング)命令は、典型的には固定長であり、CISC(Complex Instruction Set Computing、複合命令セット・コンピューティング)命令は、典型的には可変長である。IBM z/Architecture(登録商標)の命令は、2バイト、4バイト、又は6バイトの長さを有するCISC命令である。例えば、コンテキスト・スイッチ操作又は分岐命令の分岐成立(Branch taken)操作により、プログラム・カウンタ5061が変更される。コンテキスト・スイッチ操作において、現行のプログラム・カウンタ値は、実行されるプログラムについての他の状態情報(条件コードのような)と共にプログラム状況ワード内に保存され、実行される新しいプログラム・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。分岐成立操作を行い、分岐命令の結果をプログラム・カウンタ5061にロードすることにより、プログラムが判断を下すこと又はプログラム内でループすることを可能にする。
典型的には、プロセッサ5026の代わりに命令をフェッチするために、命令フェッチ・ユニット5055が用いられる。フェッチ・ユニットは、「次の順次命令(next sequential instruction)」、分岐成立命令のターゲット命令、又はコンテキスト・スイッチの後のプログラムの最初の命令のいずれかをフェッチする。今日の命令フェッチ・ユニットは、プリフェッチされた命令を用いることができる可能性に基づいて、命令を投機的にプリフェッチするプリフェッチ技術を用いることが多い。例えば、フェッチ・ユニットは、次の順次命令を含む16バイトの命令と、付加的なバイトの更なる順次命令とをフェッチすることができる。
次いで、フェッチされた命令が、プロセッサ5026によって実行される。一実施形態において、フェッチされた命令は、フェッチ・ユニットのディスパッチ・ユニット5056に渡される。ディスパッチ・ユニットは命令をデコードし、デコードされた命令についての情報を適切なユニット5057、5058、5060に転送する。実行ユニット5057は、典型的には、命令フェッチ・ユニット5055からデコードされた算術命令についての情報を受け取り、命令のオペコードに従ってオペランドに関する算術演算を行う。オペランドは、好ましくは、メモリ5025、アーキテクチャ化レジスタ5059、又は実行される命令の即値フィールドのいずれかから、実行ユニット5057に与えられる。実行の結果は、格納された場合には、メモリ5025、レジスタ5059、又は他のマシン・ハードウェア(制御レジスタ、PSWレジスタなどのような)内に格納される。
プロセッサ5026は、典型的には、命令の機能を実行するための1つ又は複数の実行ユニット5057、5058、5060を有する。図46を参照すると、実行ユニット5057は、インターフェース論理5071を介して、アーキテクチャ化された汎用レジスタ5059、デコード/ディスパッチ・ユニット5056、ロード・ストア・ユニット5060、及び他のプロセッサ・ユニット5065と通信することができる。実行ユニット5057は、幾つかのレジスタ回路5067、5068、5069を用いて、算術論理演算ユニット(ALU)5066が動作する情報を保持することができる。ALUは、加算(add)、減算(subtract)、乗算(multiply)、及び除算(divide)などの算術演算、並びに、論理積(and)、論理和(or)、及び排他的論理和(XOR)、ローテート(rotate)及びシフト(shift)のような論理関数を実行する。ALUは、設計に依存する専用の演算をサポートすることが好ましい。他の回路は、例えば条件コード及び回復サポート論理を含む、他のアーキテクチャ化ファシリティ5072を提供することができる。典型的には、ALU演算の結果は、出力レジスタ回路5070に保持され、この出力レジスタ回路5070が、結果を種々の他の処理機能に転送することができる。多数のプロセッサ・ユニットの構成が存在し、本説明は、一実施形態の代表的な理解を与えることのみを意図している。
例えばADD命令は、算術及び論理機能を有する実行ユニット5057で実行され、一方、例えば浮動小数点命令は、特化された浮動小数点能力を有する浮動小数点実行部で実行される。実行ユニットは、オペランドに対してオペコードが定めた関数を行うことにより、命令が特定したオペランドに対して動作することが好ましい。例えば、ADD命令は、命令のレジスタ・フィールドによって特定された2つのレジスタ5059内に見出されるオペランドに対して、実行ユニット5057により実行することができる。
実行ユニット5057は、2つのオペランドに対して算術加算を実行し、結果を第3オペランドに格納し、ここで第3オペランドは、第3のレジスタであっても又は2つのソース・レジスタのいずれかであってもよい。実行ユニットは、シフト、ローテート、論理積、論理和、及び排他的論理和のような種々の論理関数、並びに、加算、減算、乗算、除法のいずれかを含む、種々の代数関数を実行することができる算術論理演算ユニット(ALU)5066を用いることが好ましい。スカラー演算のために設計されたALU5066もあり、浮動小数点のために設計されたものALU5066もある。データは、アーキテクチャに応じて、ビッグエンディアン(Big Endian)(最下位のバイトが最も高いバイト・アドレスである)、又はリトルエンディアン(Little Endian)(最下位のバイトが最も低いバイト・アドレスである)とすることができる。IBM z/Architecture(登録商標)は、ビッグエンディアンである。符号付きフィールドは、アーキテクチャに応じて、符号及び大きさ、1の補数、又は2の補数とすることができる。2の補数における負の値又は正の値は、ALU内で加法しか必要としないため、ALUが減算能力を設計する必要がないという点で、2の補数は有利である。数値は、通常、省略表現で記述され、12ビット・フィールドは、4,096バイトブロックのアドレスを定め、通常、例えば4Kバイト(キロバイト)ブロックのように記述される。
図47を参照すると、分岐命令を実行するための分岐命令情報が、典型的には、分岐ユニット5058に送られ、この分岐ユニット5058は、多くの場合、分岐履歴テーブル5082のような分岐予測アルゴリズムを用いて、他の条件付き演算が完了する前に分岐の結果を予測する。条件付き演算が完了する前に、現行の分岐命令のターゲットがフェッチされ、投機的に実行される。条件付き演算が完了すると、投機的に実行された分岐命令は、条件付き演算の条件及び投機された結果に基づいて、完了されるか又は破棄される。典型的な分岐命令は、条件コードを試験し、条件コードが分岐命令の分岐要件を満たす場合、ターゲット・アドレスに分岐することができ、ターゲット・アドレスは、例えば、命令のレジスタ・フィールド又は即値フィールド内に見出されるものを含む幾つかの数に基づいて計算することができる。分岐ユニット5058は、複数の入力レジスタ回路5075、5076、5077と、出力レジスタ回路5080とを有するALU5074を用いることができる。分岐ユニット5058は、例えば、汎用レジスタ5059、デコード・ディスパッチ・ユニット5056、又は他の回路5073と通信することができる。
例えば、オペレーティング・システムによって開始されるコンテキスト・スイッチ、コンテキスト・スイッチを発生させるプログラム例外又はエラー、コンテキスト・スイッチを発生させるI/O割り込み信号、或いは、(マルチスレッド環境における)複数のプログラムのマルチスレッド活動を含む様々な理由により、命令のグループの実行に割り込みがかけられることがある。コンテキスト・スイッチ動作は、現在実行中のプログラムについての状態情報を保存し、次いで、起動される別のプログラムについての状態情報をロードすることが好ましい。状態情報は、例えば、ハードウェア・レジスタ又はメモリ内に保存することができる。状態情報は、実行される次の命令を指し示すプログラム・カウンタ値と、条件コードと、メモリ変換情報と、アーキテクチャ化されたレジスタのコンテンツとを含むことが好ましい。コンテキスト・スイッチの活動は、ハードウェア回路、アプリケーション・プログラム、オペレーティング・システム・プログラム、又はファームウェア・コード(マイクロコード、ピココード、又はライセンス内部コード(LIC))単独で又はその組み合わせで実施することができる。
プロセッサは、命令により定義された方法に従ってオペランドにアクセスする。命令は、命令の一部の値を用いて即値オペランドを与えることができ、汎用レジスタ又は専用レジスタ(例えば、浮動小数点レジスタ)のいずれかを明示的に指し示す1つ又は複数のレジスタ・フィールドを与えることができる。命令は、オペコード・フィールドによって、オペランドとして識別されるインプライド・レジスタ(implied register)を用いることができる。命令は、オペランドのためのメモリ位置を用いることができる。z/Architecture(登録商標)の長変位ファシリティ(long displacement facility)により例示されるように、オペランドのメモリ位置を、レジスタ、即値フィールド、又はレジスタと即値フィールドの組み合わせによって与えることができ、命令は、基底レジスタ、索引レジスタ、及び即値フィールド(変位フィールド)を定め、これらが、例えば互いに加算されてメモリ内のオペランドのアドレスをもたらす。ここでの位置(location)は、典型的には、特に断りのない限り、主メモリ(主ストレージ)内の記憶位置を意味する。
図48を参照すると、プロセッサは、ロード/ストア・ユニット5060を用いて、ストレージにアクセスする。ロード/ストア・ユニット5060は、メモリ5053内のターゲット・オペランドのアドレスを取得し、オペランドをレジスタ5059又は別のメモリ5053の記憶位置にロードすることによってロード操作を行うことができ、或いは、メモリ5053内のターゲット・オペランドのアドレスを取得し、レジスタ5059又は別のメモリ5053の記憶位置から取得したデータをメモリ5053内のターゲット・オペランドの記憶位置に格納することによって、ストア操作を行うことができる。ロード/ストア・ユニット5060は、投機的なものであってもよく、命令シーケンスに対してアウト・オブ・オーダー式の順序でメモリにアクセスすることができるが、プログラムに対して、命令がイン・オーダー式に実行されたという外観を維持することになる。ロード/ストア・ユニット5060は、汎用レジスタ5059、デコード/ディスパッチ・ユニット5056、キャッシュ/メモリ・インターフェース5053、又は他の要素5083と通信することができ、ストレージ・アドレスを計算し、かつ、パイプライン処理を順に行って操作をイン・オーダー式に保持するための、種々のレジスタ回路、ALU5085、及び制御論理5090を含む。一部の動作は、アウト・オブ・オーダー式とすることができるが、ロード/ストア・ユニットは、アウト・オブ・オーダー式動作が、プログラムに対して、当技術分野において周知のようなイン・オーダー式に実行されたように見えるようにする機能を提供する。
好ましくは、アプリケーション・プログラムが「見ている」アドレスは、仮想アドレスと呼ばれることが多い。仮想アドレスは、「論理アドレス」及び「実効アドレス(effective address)」と呼ばれることもある。これらの仮想アドレスは、これらに限定されるものではないが、単に仮想アドレスをオフセット値にプリフィックス付加すること、1つ又は複数の変換テーブルを介して仮想アドレスを変換することを含む、種々の動的アドレス変換(DAT)技術の1つによって、物理的メモリ位置にリダイレクトされるという点で仮想のものであり、変換テーブルは、少なくともセグメント・テーブル及びページ・テーブルを単独で又は組み合わせて含むことが好ましく、セグメント・テーブルは、ページ・テーブルを指し示すエントリを有することが好ましい。z/Architecture(登録商標)では、領域第1テーブル、領域第2テーブル、領域第3テーブル、セグメント・テーブル、及び随意的なページ・テーブルを含む、変換の階層が提供される。アドレス変換の性能は、仮想アドレスを関連した物理的メモリ位置にマッピングするエントリを含む変換ルックアサイド・バッファ(TLB)を用いることにより改善されることが多い。DATが変換テーブルを用いて仮想アドレスを変換したときに、エントリが作成される。次いで、後に仮想アドレスを用いることで、低速の順次変換テーブル・アクセスではなく、高速のTLBのエントリを用いることが可能になる。TLBの内容は、LRU(Least Recently Used)を含む種々の置換アルゴリズムによって管理することができる。
プロセッサがマルチプロセッサ・システムのプロセッサである場合には、各プロセッサは、コヒーレンシのために、I/O、キャッシュ、TLB、及びメモリといった共有リソースをインターロック状態に保持する責任を負う。キャッシュ・コヒーレンシを保持する際に、一般的には「スヌープ」技術が用いられる。スヌープ環境においては、共有を容易にするために、各キャッシュ・ラインを、共有状態、排他的状態、変更状態、無効状態等のいずれか1つの状態にあるものとしてマーク付けすることができる。
I/Oユニット5054(図45)は、プロセッサに、例えば、テープ、ディスク、プリンタ、ディスプレイ、及びネットワークを含む周辺機器に取り付けるための手段を与える。I/Oユニットは、ソフトウェア・ドライバによってコンピュータ・プログラムに提示されることが多い。IBM(登録商標)によるSystem z(登録商標)のようなメインフレームにおいては、チャネル・アダプタ及びオープン・システム・アダプタが、オペレーティング・システムと周辺機器との間に通信をもたらすメインフレームのI/Oユニットである。
さらに、他のタイプのコンピューティング環境が、本発明の1つ又は複数の態様から利益を得ることができる。一例として、環境は、特定のアーキテクチャ(例えば、命令実行、アドレス変換などのアーキテクチャ化された機能、及びアーキテクチャ化されたレジスタを含む)又はそのサブセットをエミュレートする(例えば、プロセッサ及びメモリを有するネイティブ・コンピュータ・システム上で)エミュレータ(例えば、ソフトウェア又は他のエミュレーション機構)を含むことができる。このような環境においては、エミュレータを実行しているコンピュータが、エミュレートされる機能とは異なるアーキテクチャを有することができたとしても、エミュレータの1つ又は複数のエミュレーション機能nにより、本発明の1つ又は複数の態様が実施され得る。一例として、エミュレーション・モードにおいては、エミュレートされる特定の命令又は操作がデコードされ、適切なエミュレーション機能が構築され、個々の命令又は操作を実施する。
エミュレーション環境においては、ホスト・コンピュータは、例えば、命令及びデータを格納するためのメモリと、メモリから命令をフェッチし、随意的に、フェッチされた命令のためのローカル・バッファリングを提供するための命令フェッチ・ユニットと、フェッチされた命令を受信し、フェッチされた命令のタイプを判断するための命令デコード・ユニットと、命令を実行するための命令実行ユニットとを含む。実行は、データをメモリからレジスタ内にロードすること、データをレジスタから再びメモリに格納すること、又はデコード・ユニットにより判断されるように、何らかのタイプの算術演算又は論理演算を実行することを含むことができる。一例においては、各ユニットは、ソフトウェアで実装される。例えば、ユニットが実行する演算は、エミュレータ・ソフトウェア内の1つ又は複数のサブルーチンとして実装される。
より具体的には、メインフレームにおいて、アーキテクチャ化されたマシン命令は、通常、プログラマによって、多くの場合コンパイラ・アプリケーションを介して、今日では「C」プログラマによって用いられる。ストレージ媒体内に格納されたこれらの命令は、z/Architecture(登録商標)のIBM(登録商標)サーバにおいて、又は代替的に他のアーキテクチャを実行するマシンにおいて、ネイティブに実行することができる。これらの命令は、既存の及び将来のIBM(登録商標)メインフレーム・サーバにおいて、及び、IBM(登録商標)の他のマシン(例えば、Power Systemsサーバ及びSystem x(登録商標)サーバ)上で、エミュレートすることができる。これらの命令は、IBM(登録商標)、Intel(登録商標)、AMD(商標)などによって製造されたハードウェアを用いて種々のマシン上でLinuxを実行しているマシンにおいて実行することができる。Z/Architecture(登録商標)下でそのハードウェア上で実行することに加えて、Linuxを用いること、並びに、一般に実行がエミュレーション・モードにあるHercules(www.hercules-390.org/を参照されたい)又はFSI(Fundamental Software,Inc)(www.funsoft.com/を参照されたい)によるエミュレーションを用いるマシンを用いることもできる。エミュレーション・モードにおいては、ネイティブ・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、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。
ネイティブ・プロセッサは、一般的に、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又はネイティブ・オペレーティング・システムのいずれかを含むエミュレーション・ソフトウェアを実行する。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・アーキテクチャの命令のフェッチと実行を担当する。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グラム・カウンタを維持し、命令境界を常時監視している。エミュレーション・ソフトウェアは、一度に1つ又は複数のエミュレートされたマシン命令をフェッチし、ネイティブ・プロセッサにより実行するために、その1つ又は複数のエミュレートされたマシン命令を、対応するネイティブマシン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、より速い変換を達成できるようにキャッシュに入れることができる。それにも関わらず、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・アーキテクチャのアーキテクチャ規則を維持して、オペレーティング・システム及びエミュレートされたプロセッサのために書かれたアプリケーションが正確に動作することを保証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、これらに限られるものではないが、制御レジスタ、汎用レジスタ、浮動小数点レジスタ、例えばセグメント・テーブル及びページ・テーブルを含む動的アドレス変換機能、割り込み機構、コンテキスト・スイッチ機構、時刻(Time of Day、TOD)クロック、及びI/Oサブシステムへのアーキテクチャ化インターフェースを含む、エミュレートされたプロセッサのアーキテクチャによって識別されるリソースを提供し、オペレーティング・システム又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ネイティブ・プロセッサ上で実行できるようにしなければならない。
エミュレートされた特定の命令がデコードされ、個々の命令の機能を実行するための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・ソフトウェア機能は、例えば、「C」サブルーチン又はドライバにおいて、或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術の範囲内にあるような特定のハードウェアのためにドライバを提供する他の何らかの方法で実装される。種々のソフトウェア及びハードウェア・エミュレーションの特許には、これらに限られるものではないが、Beausoleil他による「Multiprocessor for Hardware Emulation」という名称の特許文献4、Scalzi他による「Preprocessing of Stored Target Routines for Emulating Incompatible Instructions on a Target Processor」という名称の特許文献5、Davidian他による「Decoding Guest Instruction to Directly Access Emulation Routines that Emulate the Guest Instructions」という名称の特許文献6、Gorishek他による「Symmetrical Multiprocessing Bus and Chipset Used for Coprocessor Support Allowing Non−Native Code to Run in a System」という名称の特許文献7、Lethin他による「Dynamic Optimizing Object Code Translator for Architecture Emulation and Dynamic Optimizing Object Code Translation Method」という名称の特許文献8、Eric Trautによる「Method for Emulating Guest Instructions on a Host Computer Through Dynamic Recompilation of Host Instructions」という名称の特許文献9、及び他の多くが挙げられ、これらの参考文献は、当業者が利用可能なターゲット・マシンのための異なるマシン用に設計された命令形式のエミュレーションを達成する様々な既知の方法を示す。
図49において、ホスト・アーキテクチャのホスト・コンピュータ・システム5000’をエミュレートする、エミュレートされたホスト・コンピュータ・システム5092の一例が提供される。エミュレートされたホスト・コンピュータ・システム5092では、ホスト・プロセッサ(CPU)5091は、エミュレートされたホスト・プロセッサ(又は仮想ホスト・プロセッサ)であり、かつ、ホスト・コンピュータ5000’のプロセッサ5091のものとは異なるネイティブな命令セット・アーキテクチャを有するエミュレーション・プロセッサ5093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5092は、エミュレーション・プロセッサ5093がアクセス可能なメモリ5094を有する。例示的な実施形態において、メモリ5094は、ホスト・コンピュータ・メモリ5096の部分と、エミュレーション・ルーチン5097の部分とに区分化される。ホスト・コンピュータ・メモリ5096は、ホスト・コンピュータ・アーキテクチャに従い、エミュレートされたホスト・コンピュータ・システム5092のプログラムに利用可能である。エミュレーション・プロセッサ5093は、エミュレートされたプロセッサ5091のもの以外のアーキテクチャのアーキテクチャ化された命令セットのネイティブ命令を実行し、このネイティブ命令はエミュレーション・ルーチン・メモリ5097から取得されたものであり、かつ、エミュレーション・プロセッサ5093は、シーケンス及びアクセス/デコード・ルーチンにおいて取得される1つ又は複数の命令を用いることにより、ホスト・コンピュータ・メモリ5096の中のプログラム由来の実行のためのホスト命令にアクセスすることができ、このシーケンス及びアクセス/デコード・ルーチンは、アクセスされたホスト命令をデコードして、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ネイティブ命令実行ルーチンを判断することができる。ホスト・コンピュータ・システム5000’のアーキテクチャのために定められた、例えば、汎用レジスタ、制御レジスタ、動的アドレス変換、及びI/Oサブシステムのサポート、並びにプロセッサ・キャッシュといったファシリティを含む他のファシリティを、アーキテクチャ化ファシリティ・ルーチンによってエミュレートすることができる。エミュレーション・ルーチンは、エミュレーション・ルーチンの性能を高めるために、エミュレーション・プロセッサ5093において利用可能な(汎用レジスタ、及び仮想アドレスの動的変換といった)機能を利用することもできる。ホスト・コンピュータ5000’の機能をエミュレートする際にプロセッサ5093を補助するために、専用のハードウェア及びオフ・ロード・エンジンを設けることもできる。
本明細書で用いられる用語は、特定の実施形態を説明する目的のためのものにすぎず、本発明を限定することを意図したものではない。本明細書で用いられる場合、単数形「1つの(a)」、「1つの(an)」及び「その(the)」は、文脈が特に明示しない限り、複数形も同様に含むことを意図したものである。「含む(comprise)」及び/又は「含んでいる(comprising)」という用語は、本明細書で用いられる場合、記述された特徴、整数、ステップ、動作、要素、及び/又はコンポーネントの存在を指示するが、1つ又は複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、コンポーネント、及び/又はそれらの群の存在又は追加を排除するものではないこともさらに理解されるであろう。
以下の特許請求の範囲に存在する場合、「手段又はステップと機能との組合せ(ミーンズ又はステップ・プラス・ファンクション)」要素の対応する構造、材料、動作及び均等物は、明確に特許請求された他の請求要素と共に機能を実行するための任意の構造体、材料、又は行為を含むことを意図したものである。本発明の説明は、例証及び説明のためだけに提示されたものであり、網羅的であること又は本発明を開示した形態に限定することを意図したものではない。当業者には、本発明の範囲から逸脱しない多くの修正物及び変形物が明らかとなるであろう。実施形態は、本発明の原理及び実際の用途を最もよく説明するため、及び、当業者が、企図した特定の用途に適するように種々の修正を有する種々の実施形態に関して本発明を理解することができるように、選択され記述された。

Claims (10)

  1. コンピューティング環境のゲストに対して割り込みを提供する方法であって、前記方法は、
    アダプタの機能ハンドルを含む、ゲストPCI機能制御修正(MPFC)命令の割り込み登録操作の実行に応答して、ゲスト・アダプタ割り込みビット・ベクトル(AIBV)のメモリ内の位置を指定することであって、前記ゲストAIBVは1つ又は複数のAIBVのゲスト・アレイのAIBVであり、ゲストAISBのメモリ内の記憶位置は前記アダプタを識別する、指定することと、
    前記コンピューティング環境のコンポーネントにより、前記アダプタから割り込み要求を受信することであって、前記コンピューティング環境の前記コンポーネントはホスト転送AISBアレイを有し、前記ホスト転送AISBアレイは、前記ホストがゲストに割り当てる、前記ホストに利用可能な各アダプタに関するAISBを有する、受信することと、
    前記要求の受信に応答して、前記ゲストAIBV内にインジケータを設定して前記アダプタからのイベントを示し、前記ホスト転送AISBアレイを設定してインジケータが前記ゲストAIBV内に設定されていることを示すことと、
    前記ホスト転送AISBアレイを走査して設定されたAIBVインジケータを探し、前記割り込み要求がゲストをターゲットにしているかどうかを判断することと、
    前記割り込み要求が前記ゲストをターゲットにしているとの判断に応答して、前記ホスト転送AISBアレイの前記設定されたAISBに対応する1つ又は複数のゲストAISBを判断することと、
    前記判断された1つ又は複数のゲストAISBを設定することと、
    を含む方法。
  2. 前記割り込み要求が前記ゲストをターゲットにしているとの判断に応答して、前記ゲストに関する前記割り込みを保留状態する、請求項1に記載の方法。
  3. 前記割り込みを保留状態にすることは、ゲスト割り込み状態領域内にゲスト割り込み状態領域インジケータを設定することを含み、前記ゲスト割り込み状態領域インジケータは、前記アダプタに関するゲスト割り込みサブクラスに対応する、請求項2に記載の方法。
  4. 前記アダプタ割り込みが前記ゲストをターゲットにしていると判断することは、
    アダプタ割り込み転送テーブル(AIFT)エントリをチェックすることであって、前記AIFTエントリ内の所定の値は、ホストが1つ又は複数のゲストを実行していることを示す、チェックすることと、
    1つ又は複数のゲストが実行中であることを示す前記チェックすることに応答して、前記アダプタ割り込み要求内で指定された割り込みサブクラス(ISC)を前記AIFTエントリ内のISCと比較することであって、等しいことは、前記アダプタ割り込みが前記ゲストをターゲットにしていることを示す、比較することと、
    を含む、請求項1に記載の方法。
  5. 前記割り込みは、前記アダプタにより提供されるメッセージ信号割り込み(MSI)を含み、前記メッセージ信号割り込みは、イベントを指定するMSI数を含む、請求項1に記載の方法。
  6. 前記ゲストAIBV内に前記インジケータを設定することは、前記アダプタに対応するデバイス・テーブル・エントリの1つ又は複数のパラメータを用いて、前記ゲストAIBV内に前記インジケータを設定することを含み、前記インジケータは、前記MSI数、及び前記デバイス・テーブル・エントリから取得された前記AIBVへのオフセットに基づいて選択される、請求項1に記載の方法。
  7. 前記ホスト転送AISBアレイを設定することは、前記デバイス・テーブル・エントリの1つ又は複数のパラメータを用いて、転送アダプタ割り込みアレイの転送アダプタ割り込みインジケータとして働く、前記ホスト転送AISBアレイを設定することを含む、請求項6に記載の方法。
  8. 前記受信した要求に応答して、アダプタ割り込みを要求する保留インジケータを設定し、前記保留インジケータは、1つ又は複数のプロセッサから観測可能である、請求項1に記載の方法。
  9. 前記方法の請求項のいずれかに記載の前記方法の全てのステップを実行するように適合された手段を含むシステム。
  10. コンピュータ・プログラムであって、前記コンピュータ・プログラムがコンピュータ・システム上で実行されたときに、方法の請求項のいずれかに記載の前記方法の全てのステップを実行するための命令を含む、コンピュータ・プログラム。
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