JP2534797B2

JP2534797B2 - キュ―イング制御方式

Info

Publication number: JP2534797B2
Application number: JP2221617A
Authority: JP
Inventors: 明男佐々木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-08-23
Filing date: 1990-08-23
Publication date: 1996-09-18
Anticipated expiration: 2011-09-18
Also published as: JPH04104346A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、入出力制御における入出力待行列処理、す
なわちキューイング制御方式に関する。

［従来の技術］入出力命令のパス選択、入出力待行列を処理を入出力
処理装置（以下IOPと略記する）が行なう場合は、IOP内
で起動要求をエンキューする必要がある。

従来のIOPでは、通常、計算機システム内に唯一の入
出力待ち行列を設けて、パス管理、入出力待行列管理を
行なう。すなわち、時系列的に発生する起動要求の待ち
を、システムの単一のキューで管理する。

複数の起動要求がエンキューされているとき、それぞ
れのエンキューの契機となった要因は、一般的に異な
る。

ある要因は、単に中央処理装置（IP）がIOPのサービ
スを待つために生じたかも知れないし、ある要因は、入
出力装置（IO）を起動した結果、ビジー要因を検出し
て、再起動を待つために、生じたのかも知れない。

一方、デキューの契機は、エンキューの要因となった
様々の状態が解除された時である。

システムによっては、定期的にキューがサーチされ
て、待たされている起動要求があり、かつ、起動可能な
状態であれば、起動が開始される。いずれの場合でも、
デキューは、システムに一つあるキューの先頭の起動要
求から行なわれる。

なお、入出力処理の内容は、入出力装置の台数分のサ
ブチャネルと呼ばれるデータ領域に記憶されている。こ
れは、通常、主記憶内のハードウエア専用エリアに置か
れている。全てのIOPは、これらのサブチャネルを必要
に応じて参照する。

サブチャネルは、１つのIOにたいして、１つ以上ある
入出力用のチャネルパス構成情報を有する。入出力命令
が実行されると１つのサブチャネルが対応づけられ、上
記チャネルパス情報に基づいてチャネルパスが動的に割
り当てられる。

［発明が解決しようとする課題］上記従来技術では、キューがファーストインファース
トアウト（FIFO）構造のスタックであるため、それぞれ
異なった要因でエンキューされた複数の起動要求のデキ
ューが、必然的にエンキューされた順序と同一になる。

通常、異なった要因で待行列の中にある個々の起動要
求が、起動可能となるタイミングは、エンキューされた
順序とは無関係に発生する。従って、ある一つの起動要
求が起動可能となったとき、上記起動要求をデキューす
るために、上記起動要求の前にチェインされている複数
の起動要求のデキューおよび再エンキューという無駄が
生じる確率が高くなる。

上記従来技術は、この点について十分な配慮がなされ
ておらず、無視出来ないIOPのオーバヘッドを招くとい
う問題があった。

本発明の目的は、キューイング制御に伴うオーバヘッ
ドを極力小さくしたキューイング制御方式を提供するこ
とである。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するために、１または２以上の中央処
理装置と、複数の入出力装置と、上記入出力装置を制御
する入出力処理装置とを有するキューイング制御方式に
おいて、入出力装置起動要求のキューをエンキューの要因に応
じて、１または２以上設け、上記中央処理装置または入出力処理装置は、上記キュ
ーへのエンキューをエンキュー要因に応じて前記のキュ
ーのいづれかに対して行ない、上記入出力処理装置は、デキューをデキュー要因に応
じて、上記のキューに対して行なうこととしたものであ
る。

［作用］エンキュー要因に応じて、設けられた起動要求のキュ
ーは、エンキュー要因発生時にエンキューされ、エンキ
ュー要因解除時、デキューされる。

ある一つのキューには同じ要因で待たされるいくつか
の起動要求がチェインされる。

その場合、要因が解除されたとき、順次デキューされ
起動がなされる。

また、一つの起動要求が、複数のエンキュー要因で複
数のキューにチェインされ得る。その場合、最初に解除
された要因に対応するキューからデキューされ、デキュ
ーの情報はサブチャネルに書き込まれる。

そして、入出力処理が、起動される。

他のキューにチェインされたままになっている起動要
求は、そのエンキュー要因が解除されて、デキューした
時、起動がすでにおこなわれているかどうかを、サブチ
ャネルの内容で判定され、既に無効（処理済）であれば
捨てられるので誤動作することがない。

［実施例］以下、本発明の一実施例について、図面を用いて説明
する。

第５図は、本発明に係る計算機システムのブロック図
である。

本計算機システムは、中央処理装置（IPA,IPB）60、
主記憶装置（MS）61、および入出力処理装置（IOPA,IOP
B）63を有し、これらは、インタフェース・コントロー
ル・ユニット（ICU）62を介して互いに接続される。IOP
63は、チャネル（CH）64を介して、入出力制御装置（IO
C）65、および、その配下の複数の入出力装置（IO）66
の動作を制御する。

１つのチャネルには、最大256台の端末が接続可能と
する。

IOPA、B63とIOC65の接続は、必らずしも一対一ではな
い。第５図ではCH64（ｉ）とCH64（ｊ）を介して、２つ
のIOP（IOPA、および、IOPB）63に接続されている。も
ちろん、一つのシステムに於ては、IOC65の数は通常一
つより大きい。

また、MS61の一部は、ハードウェア専用領域として定
義される（ハードウェア・システム・エリアHSA68）。

第２図は、HSA68上にIOP単位に設けられる、プロセッ
サ・キュー（PROCQ）10のフォーマットを示す。

本実施例においては、どのIOPでIPから要求された入
出力処理を行なうかを示すIOP毎のキューと、どのチャ
ネルで、IPから要求された入出力を行なうかを示すチャ
ネル毎のキューの２種類を要因ごとのキューとして設け
た例である。

バイト０のLOCKは、IP間、IOP間、および、IP、IOP間
の同時参照、更新を防ぐための排他制御に使われる。

バイト2,3のQCNTは、PROCQ10にエンキューされている
サブチャネル20の数を保持する、QCNTは、システムに登
録されているサブチャネル20の総数を越えることはな
い。

サブチャネル20はHSA68に固定して記憶されており、
記憶位置は、HSA68の固定位置から移動しない。

バイト4,5のTUCWおよびバイト6,7のBUCWは、それぞれ
PROCQ10にチェインされている先頭のサブチャネル20番
号、および、最後尾のサブチャネル20番号を保持する。

サブチャネル20のチェインを形成するために、サブチ
ャネル20のバイト23にチェイン中の次のサブチャネル20
番号を保持するNUCWが定義される。

PROCQ10は、そのIOPで処理すべく、そのIOPに割り当
てられた入出力装置の、いわば、リストを示すものであ
る。

ここで注意すべきことは、サブチャネル20のNUCWは、
１つだけ定義してあることである。すなわち、ある一つ
のサブチャネル20は、一時点では唯一のPROCQ10、即
ち、唯１のIOPにのみエンキューされるということであ
る。

第３図は、チャネル単位に設けられるチャネル・キュ
ー（CHQ）を示す。

CHQは、チャネル毎に作られ、当該チャネルで処理す
べく、割り当てられたIOを示す、いわば、リストであ
る。

CHQはサブチャネル20番号をエントリーとし、256個の
エントリーからなるチャネル・キュー・テーブル（CHQT
BL）40と、上記CHQTBL40をポイントするチャネル・キュ
ー・ポインタ（CHQP）30からなる。

CHQP30は１ビットの有効ビットVCHQPとCHQTBL40の先
頭と最後をポイントするFUCWPとLUCWPからなる。

有効ビットは、そのチャネルに処理すべきIO起動が存
在することを示す。

VCHQPの値が１のときFUCWPの値からLUCWPの値でポイ
ントされるCHQTBL40のエントリに、そのチャネルに割り
当てられているサブチャネル20が、エンキューされてい
る。

CHQTBL40にエンキューされるサブチャネル20数は、そ
のチャネルに接続可能なIO66の数（256）を越えること
はありえないので、256個を越えることはない。

従って、CHQTBL40のエントリ数は256で足りることに
なる。よって、FLCWP、および、LUCWPの値は（OO）_ｘ〜
（FF）_ｘの値をとり得る。

また、CHQは、そのチャネルが持続されるIOP63のみが
参照、更新するのでIOP63内部のメモリに保持すること
が出来る。このことは、比較的高速にCHQの更新、参照
が出来ることを可能とする。

第４図は、サブチャネル20内のVINQ50の内容を示して
いる。

ビット0,1（VINPQ0/1）は、当該サブチャネル20がど
のプロセッサキューにエンキューされているかを示すも
のであり、それぞれ、１のとき上記サブチャネル20がPR
OCQA/Bにエンキューされていることを示す。

ある一つのサブチャネル20は、同時には２つのPROCQ1
0にエンキューされることは、本実施例ではない。従っ
て、VINPQ0/1の２ビットが同時に１になることはない。

ビット４〜７のVINCQ0〜３は、上記サブチャネル20が
どのチャネルキューにエンキューされているかを示すも
のであり、VINCQ0〜３のうち１になっているものが、そ
のサブチャネル20がエンキューされているチャネルを示
す。

第５図で、第１のパス、第２のパスをCH64（ｉ）,CH6
4（ｊ）とすればVINCQ0が１のときはCHQ（ｉ）に、VINC
Q1が１のときはCHQ（ｊ）にサブチャネル20がエンキュ
ーされていることを示す。CH（ｉ）、CH（ｊ）がVINCQ0
〜３のどれに対応するかは、システムにおいて事前に設
定されている。

一つのサブチャネル20、すなわち一つのIO66に接続さ
れ得るパスの数は、システムで制限することが出来る。
ここでは、４パスとし、VINCQ0〜３を定義してある。VI
NCQ0〜３は同時に１になることがある。また、VINPQ0/1
と同時に１となり得る。

次に第１図を用いて、本発明を適用したシステムの動
作例を示す。

IO66にIP60よりSSCH（Start Subchannel）命令が発行
される（S1）と、IP60は、SSCH命令のオペランドである
オペレーション・リクエスト・ブロック（ORB）の値
を、MSのプログラム領域から、サブチャネル20の所定の
位置に転送し（S2）、IP60は、軌道可能なパスを決定す
る。

通常、IO66に物理的に接続されているパス（第５図の
CH（ｉ）,CH（ｊ）。これは、サブチャネル20内のPAMと
呼ばれる領域に記憶される）と、プログラムから指定さ
れた論理的に起動可能なパス（SSCH命令によりORBで与
えられ、サブチャネル20内のLPMと呼ばれる領域に記憶
されている）のANDで、パスが決定される。

システムの初期設定時、IO66の第１のパスはCH64
（ｉ）、第２のパスがCH64（ｊ）と定義されていれば、
PAMの値は（11000000）となる。

なお、余分なビットを含むのは、バイト単位でデータ
処理がなされているためである。

プログラムからは、LPM＝（FF）_ｘが指示されれば、
起動可能なパスのマスクは（11000000）となり、この値
がSPMとしてサブチャネル20に設定される（S3）。

次いで、IP60は起動可能なパスから最初に起動すべき
パスを決定する。このパス決定アルゴリズムには、例え
ば良く知られているようにローテーションさせる方法と
がある。仮に、決定されたパスが第１のパスであれば、
第１のパスはCH（ｉ）に接続されており、CH64（ｉ）は
IOPA60の配下であるので、PROCQA10にエンキューする
（S4）。IP60はこの時点で命令を終了する（S5）。

IOPA63がPROCQA10をデキューする契機は、定期的なキ
ュー・サーチによる。もちろん、IP60とIOP63間に信号
線を設けて、IP60がIOP63を活性化する方法でもかまわ
ない。重要なことはIOP63がPROCQ10をデキューする契機
を保証してやることである。

IOPA63はPROCQA10をデキューし（S6）、TUCWからサブ
チャネル20番号を得ると、SPMが１で、かつ、自IOP63下
のチャネル64を選択する。本例に於ては、CH64（ｉ）が
選択され、この時点でSPMの対応するビットを０にする
（01000000）（S7）。

次に、IOPA63は、CH64（ｉ）の状態を調べる。CH64
（ｉ）がビジーでなければ起動する（S15）。

もしCH64（ｉ）が、他のIOのために使われている等の
理由から、ビジーであればCHQ（ｉ）にエンキューする
（S9）。この場合は、次にSPMを再度調べまだ１が立っ
ていれば、対応するパスが自IOP63下に接続されている
か調べる。

本例では、次に選択されるべきチャネルであるCH64
（ｊ）はIOPB63に接続されている。そのため、IOPAでは
起動出来ず、IOPB63に入出力処理を依頼するために、CH
64（ｊ）に接続されている。IOPB63のプロセスキューで
あるPROCQB10にエンキューしてIOPA63は、いったん処理
を終了する（S10）。

前記のCH64（ｉ）がビジーでなく、起動した結果がCU
ビジー（CUB）、即ち、IOCがビジーであった場合も、同
様に、CQH（ｉ）、および、PROCQB10にエンキューされ
る（S16、S9、S10）。

いずれの場合も、PROCQB10にエンキューした時点で
は、CHQ（ｉ）とPROCQB10という複数のキューに、同一
のサブチャネル20、すなわち同一の起動要求がエンキュ
ーされていることになる。

IOPB63がPROCQB10を、定期的なキューサーチの結果、
デキューした後の処理も前記IOPA63の動作と同様である
（S11〜S18）。

ただし、CH64（ｊ）がビジー、あるいは起動の結果CU
ビジー（CUB）になった場合、CHQ（ｊ）にエンキューし
てもSPMのすべてのビットが０になっているので、新た
にPROCQA10にエンキューすることはない。

次に、デキューの契機について説明する。

PROCQ10のデキューに関しては既に述べたように、PRO
CQ10のデキューの契機はCH64やIO66の状態に関係なく行
なわれることである。

一方、CHQのデキューは、エンキューした要因が解消
されたときである。即ち、チャネル64あるいはIO66がbu
sy−to−freeになったときである。このような状態変化
をIOP63が検知することはたやすい。例えば、チャネル6
4がbusy−to−freeを検出したとき、IOP63にブレークイ
ンする方法等がある。

ここで、本発明の根幹をなすことは、IOP63がデキュ
ー要因を識別し、それに従ってデキューすべきキューを
決定することである。

本実施例では、複雑さを避けるため、PROCQ10とCHQの
２つのみを導入した。

しかし、チャネルビジーとCUビジーとを別要因とみな
して、更にキューの種類を増やすことも可能である。何
故なら、IOP63がチャネルのbusy−to−freeとCUエンド
（CUE）とを区別することは容易であるから、それぞれ
のキューのデキューの契機を区別出来るからである。

次に、以上のエンキュー、デキューの過程で生じる空
キューについて述べる。

既に述べたようにある一時点で一つのサブチャネル20
が複数のキューにエンキューされ得る。この場合、最も
早くデキューされたキューに従って起動が開始される。
その結果、起動が成功すれば、他のキューは無意味なも
のとなる。

このキューを空キューと呼ぶ。

それらのキューがデキューされた時点では、サブチャ
ネル20は、入出力オペレーション中を示しているかも知
れないし、既に入出力オペレーションは終了しているか
も知れない。いずれにせよ、サブチャネル20にすでに起
動が掛っていることが、サブチャネル20に記録されてい
るため、起動待ちの状態とはなっておらず、余分な起動
がかかることはない。

これは、ほぼ同時に２つのキューが独立にデキューさ
れた時も、サブチャネル20のLOCKによる排他制御によ
り、正しく同期化されることが保証される。

空キューは幾分かのオーバヘッドを生み出す。

しかし、システムに１つのキューでは、複数のサブチ
ャネル20がエンキューされているとき、その順序と、bu
sy−to−free等により起動可能となるサブチャネル20の
順序とは関連がなく、キューの先頭にデキューできるサ
ブチャネル20があるという保証がなく、必要なサブチャ
ネル20を探す時間が多くかかる。その効率低下に比べれ
ば、本発明による空キューによるオーバヘッドは小さ
い。

なお、本発明では、入出力処理装置と中央処理装置と
は、ハードが異なるとしたが、ハードを１部共用できる
部分は共用することとしても良い。

この例としては、例えば、キューイング処理を行なう
部分を中央処理装置のハードを共用することにより達成
することが上げられる。

［発明の効果］本発明によれば、入出力起動をエンキューする際、エ
ンキュー要因に応じて、異なったキューにエンキュー
し、かつデキューも、キュー毎に対応するデキュー要因
発生時に個々に独立して行なえるので、起動要求を効率
良くデキューでき、従って、キューイング制御に伴うオ
ーバヘッドを極力小さくしたキューイング制御方式を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の動作フローチャートの説明
図、第２図はプロセッサ・キューのフォーマットの説明
図、第３図はチャネル・キューのフォーマットの説明
図、第４図はサブチャネル内のVINQのフォーマットの説
明図、第５図はシステムのブロック図である。 10……プロセッサ・キュー、30……チャネル・キュー・
ポインタ、40……チャネル・キュー・テーブル、50……
VINQ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】１又は２以上の中央処理装置と、複数の入
出力装置と、上記入出力装置を各々制御する複数の入出
力制御装置と、上記入出力制御装置へのチャネルパスを
選択する少なくとも１つの入出力処理装置と、を有する
計算機システムのキューイング制御方式において、エンキューの要因に応じて設けられた複数の入出力装置
起動要求のキューを２種以上段階的に有し、上記中央処理装置又は入出力処理装置は、上記キューへ
のエンキューをエンキュー要因に応じて、前記キューの
いずれかに対して行うものであり、上記入出力処理装置は、デキューをデキュー要因に応じ
て、上記キューに対して行うものであることを特徴とす
るキューイング制御方式。
【請求項２】１又は２以上の中央処理装置と、複数の入
出力装置と、上記入出力装置を制御する複数の入出力制
御装置と、上記入出力制御装置へのチャネルパスを選択
する少なくとも１つの入出力処理装置と、主記憶装置と
を有する計算機システムのキューイング制御方式におい
て、エンキューの要因に応じて設けられた複数の入出力装置
起動要求のキューを２種以上段階的に有し、上記中央処理装置又は入出力処理装置は、一つの入出力
装置に対する起動要求が複数のエンキュー要因を発生し
たときは、それぞれの要因に応じた複数のキューにエン
キューするものであり、上記入出力処理装置は、デキューを前記複数のエンキュ
ーの内、最初に解除されたエンキュー要因に対応したキ
ューに対して、行うものであることを特徴とするキュー
イング制御方式。
【請求項３】１又は２以上の中央処理装置と、複数の入
出力装置と、上記入出力装置を各々制御する複数の入出
力制御装置と、上記入出力制御装置へのチャネルパスを
選択する少なくとも１つの入出力処理装置と、主記憶装
置とを有する計算機システムにおいて、上記主記憶装置は、上記主記憶装置内のハードウエア専
用領域に、エンキューの要因に応じて設けられた複数の
入出力装置起動要求のキューを２種以上段階的に有し、上記中央処理装置又は入出力処理装置は、上記キューへ
のエンキューをエンキュー要因に応じて、前記キューの
いずれかに対して行うものであり、上記入出力処理装置は、デキューをデキュー要因に応じ
て、上記キューに対して行うものであることを特徴とす
る計算機システム。
【請求項４】少なくとも１つの中央処理装置と、複数の
入出力装置と、前記入出力装置を各々制御する複数の入
出力制御装置と、前記入出力制御装置へのチャネルパス
を選択する複数の入出力処理装置と、を有する計算機シ
ステムのキューイング制御装置であって、前記入出力処理装置毎に設けられた複数の入出力装置起
動要求の第１キューと、前記チャネルパス毎に設けられ
た、当該チャネルパスに接続された前記入力制御装置及
び当該入出力制御装置が制御する入出力装置のビジーを
エンキュー要因とする複数の入出力装置起動要求の第２
キューと、を有し、前記中央処理装置は、ある入出力装置に対して起動要求
したときに、当該入出力装置を制御する入出力制御装置
へのチャネルパスを選択する前記入出力処理装置が複数
ある場合に、予め定められた入出力制御装置に対して当
該起動要求を出力するものであり、前記入出力処装置は、前記中央処理装置又は他の入出力
処理装置から送られてきた入出力装置の起動要求を、当
該入出力処理装置に設けられた第１キューにエンキュー
すると共に、当該入出力処理装置が選択するチャネルパスであって当
該入出力装置を制御する入出力制御装置へのチャネルパ
スに設けられた第２キューにエンキュー要因が発生して
いるときに、当該第１キューからデキューした当該入出
力装置に対する起動要求を、当該第２キュー及び当該入
出力装置を制御する入出力制御装置へのチャネルパスを
選択する他の入出力処理装置にエンキューするものであ
り、且つ、当該第１キューのデキューを定期的に行うと共
に、当該入出力装置に対する起動要求が複数の第２キュ
ーにエンキューされているときに、当該複数の第２キュ
ーの内、最初にエンキュー要因が解除された第２キュー
をデキューするものであることを特徴とするキューイン
グ制御装置。