JP2708647B2 - コプロセサによる補助機能のサポート方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，コプロセサによって提
供される種々の補助機能を，ソフトウェアが低い定常コ
ストで実現できるようにしたコプロセサによる補助機能
のサポート方法に関するものである。

【０００２】近年，ＣＰＵが提供するハードウェア機能
については，複数のコプロセサで並列処理することによ
り高速化を図る傾向にある。すなわち，ハードウェアは
種々の補助機能をコプロセサで処理する。これに伴い，
ソフトウェアはそれらのコプロセサによる補助機能を使
用可能となるようにするが，このとき個々のプロセスの
ワーキングセットを必要最低限にすることで定常コスト
を少なくする必要がある。

【０００３】

【従来の技術】計算機において，例えば浮動小数点の演
算を高速化するために，メインのプロセサとは別に，浮
動小数点計算専用のコプロセサを設けて，浮動小数点命
令を処理することなどが行われている。

【０００４】従来のオペレーティング・システムでは，
データを処理するアプリケーションプログラムなどのプ
ロセスが，どのコプロセサ補助機能を使用するかが事前
にわからないため，システムのサポートしているすべて
の補助機能が必要とする分の領域を，プロセスの創成時
に用意しなければならなかった。

【０００５】このため，本来そのプロセスの配下で動作
するプログラムが使用しない補助機能用領域も用意する
こととなり，プロセスのメモリオーバヘッドを増大させ
ていた。図５は，その従来技術の説明図である。図５に
おいて，機能ａ，機能ｂは，それぞれハードウェアのコ
プロセサによって実現されている補助機能である。

【０００６】プロセスＰ１は機能ａのみを使用し，プロ
セスＰ２は機能ｂのみを使用する。しかし，実際に動作
するまでは，どの機能を使用しているかがわからないた
め，システムが提供している全補助機能についての領域
を用意する。すなわち，機能ａ用領域，機能ｂ用領域，
機能ｃ用領域を，各プロセスＰ１，Ｐ２のそれぞれに用
意する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上のように従来技術
によれば，各プロセスＰ１，…は，必要としない領域も
あらかじめ用意しておかなければならないという問題が
あった。例えば，コプロセサが浮動小数点演算用プロセ
サであるような場合，プロセスが浮動小数点演算命令を
使用するかしないかにかかわらず，従来技術では，浮動
小数点レジスタの退避域を準備するなどの処理が必要で
あった。

【０００８】また，プログラム開始時に使用する補助機
能を宣言し，その範囲でオペレーティング・システムが
領域等の環境を用意する方式も考えられているが，次の
ような欠点が指摘されていた。 (1) 補助機能の使用を宣言し，オペレーティング・シス
テムを呼び出すことによる初期化オーバヘッドがかか
る。

【０００９】(2) プログラムは，使用する補助機能に関
する初期化を意識しなければならず，プログラムが使用
する機能の宣言を忘れた場合には，補助機能を使用した
ときに異常となる。本発明は上記問題点の解決を図り，
コプロセサで提供される補助機能のうち，各々のプロセ
スが使用する機能のみが必要な領域等を，少ないオーバ
ヘッドでオペレーティング・システムが自動的に用意で
きるようにすることを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理説明
図である。図１において，１０はＣＰＵおよびメモリを
備えたデータ処理装置，１１は例えば浮動小数点演算命
令のようなコプロセサの補助機能を使用する補助機能使
用命令，１２は補助機能を有効とするか無効とするかを
表示する補助機能有効／無効表示部，１３はデータ処理
装置１０の補助機能を提供するコプロセサを表す。

【００１１】図１に示すシステムは，プロセサを備えた
データ処理装置１０の一部の処理機能をハードウェアに
よって補助するコプロセサ１３を有している。データ処
理装置１０上で動作するプロセス（アプリケーションプ
ログラム等）には，コプロセサ１３を使用するものもあ
れば，コプロセサ１３を使用しないものもある。コプロ
セサ１３を使用しないプロセスに対しても，無条件に補
助機能の使用に必要になる領域などの資源を割り当てる
のはダイナミック・ステップおよびメモリ容量の点で無
駄になる。そのため，本発明では，以下のように処理す
る。

【００１２】 プロセスの初期化時に，補助機能有効
／無効表示部１２に，コプロセサ補助機能を無効とする
ように設定する。 コプロセサ補助機能が無効に設定
されている状態で，コプロセサ補助機能が使用された場
合，すなわち補助機能有効／無効表示部１２が補助機能
無効となっている状態で，補助機能使用命令１１が発行
されると，ハードウェアは割込みを発生させる。

【００１３】 コプロセサ補助機能の使用により割込
みが発生した場合に，オペレーティング・システムのカ
ーネルは，コプロセサ補助機能を使用する動作環境を整
える。 コプロセサ補助機能の動作環境を整えた後
に，補助機能有効／無効表示部１２の該当補助機能を有
効に設定して，割込みを発生させる原因となった補助機
能使用命令１１を再実行する。

【００１４】コプロセサ１３は１台でもよく，また複数
台でもよい。補助機能の種類が多数ある場合にも，同様
に補助機能の種類ごとに上記制御を行う。

【００１５】

【作用】本発明では，あらかじめ補助機能有効／無効表
示部１２に補助機能の無効を設定しておくことにより，
補助機能使用命令１１が使用された場合に，プログラム
例外の割込みを発生させるので，コプロセサ１３の使用
を認識することができる。そこで，補助機能の使用に必
要な動作環境を整えて，補助機能有効／無効表示部１２
に有効を設定し，補助機能使用命令１１の再実行によ
り，正常に処理を進めることができる。

【００１６】一方，補助機能使用命令１１をまったく使
用しないプロセスでは，補助機能の使用によるプログラ
ム例外が生じないので，動作環境を用意する処理を省く
ことができ，動作環境設定の無駄が生じることはない。
この動作環境とは，例えばコプロセサ１３が浮動小数点
演算プロセサであるような場合，浮動小数点レジスタの
退避域のようなものである。その他，特殊用途の入出力
装置に対する専用の処理を行うコプロセサ１３であるよ
うな場合，そのバッファ領域なども動作環境として扱う
ことができる。

【００１７】

【実施例】図２は，本発明の実施例による補助機能有効
／無効表示部の構成例を示す。補助機能有効／無効表示
部１２は，例えば図２に示すように，ＣＰＵのＰＳＷ内
に，各コプロセサの補助機能に応じて，有効とするかど
うかを示すビットを設けることによって構成される。こ
の例では，“０”が無効，“１”が有効である。

【００１８】図２の例では，１台または複数台のコプロ
セサによって実現される補助機能が８個あり，対応する
ビットが“１”のときにのみ，そのコプロセサが動作し
て補助機能を実現する。ビットが“０”になっているコ
プロセサ補助機能が使用されると，コプロセサ自体の有
無にかかわりなく，プログラム例外が発生し，割込みで
ソフトウェアに通知する例外発生機構を持つ。

【００１９】図３は，本発明の一実施例説明図である。
Ｐはコプロセサの補助機能を使用してプログラムを実行
させるプロセス，３０はプロセスＰが補助機能を使用し
たときに，その補助機能が無効化されていればプログラ
ム例外の割込みを発生させる例外発生機構，３１は補助
機能の使用によりプログラム例外が発生した場合に，補
助機能を使用するための領域の準備などを行い，準備が
整った段階で補助機能を有効化させる例外処理機構を表
す。

【００２０】プロセスＰは，コプロセサの補助機能ａと
補助機能ｂとを使用するようになっている。 このプ
ロセスＰの初期化時に，カーネルはすべてのコプロセサ
の補助機能が無効となるように，コンテキスト上のＰＳ
Ｗにおける補助機能有効／無効表示部１２を初期化す
る。

【００２１】 プロセスＰが補助機能ａを使用する
と，その補助機能ａに対応するビット（この例では補助
機能有効／無効表示部１２の先頭ビット）が“０”であ
るため，例外発生機構３０が動き，例外処理機構３１を
動作させる。例外処理機構３１は，補助機能ａを使用で
きるようにするために機能ａ用領域を準備し，機能ａに
対応する補助機能有効／無効表示部１２の先頭ビットを
“１”（有効）にして，機能ａを使用する命令を再実行
させる。この再実行により，補助機能ａが実際に使用さ
れることになる。

【００２２】 同様に，プロセスＰが補助機能ｂを使
用すると，例外発生機構３０および例外処理機構３１に
よって，その動作環境が作られ，その後の再実行処理に
よって正常に処理が続けられる。ＰＳＷの補助機能有効
／無効表示部１２における機能ａおよび機能ｂのビット
は，それぞれ“１”となり，以後，この機能を何回使用
しても，それによって例外の割込みが生じることはな
い。

【００２３】図４は，本発明の一実施例による処理の流
れを示している。以下の説明における(a) 〜(e) は，図
４に示す(a) 〜(e) に対応する。 (a) プロセスの初期化時に，コンテキスト上のＰＳＷの
全補助機能有効／無効ビットを“０”に初期化する。

【００２４】(b) アプリケーションプログラムがコプロ
セサの補助機能を使用する命令を実行する。 (c) 補助機能有効／無効ビットが“０”（無効）になっ
ているので，割込みが発生する。

【００２５】(d) カーネルでその補助機能の動作環境を
用意する。 (e) ＰＳＷの補助機能有効／無効ビットを“１”（有
効）に変更し，補助機能を使用する命令を再実行する。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように，本発明によれば，
コプロセサで提供される補助機能のうち，各々のプロセ
スが使用する機能のみが必要な領域等の環境を，実際に
使用した時点で少ないオーバヘッドでオペレーティング
・システムが自動的に用意することが可能になる。これ
により，コプロセサを搭載したハードウェアを使用する
場合，ＣＰＵとメモリについての少ないオーバヘッドで
その機能を使用することができ，性能向上に寄与すると
ころが大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図である。

【図２】本発明の実施例による補助機能有効／無効表示
部の構成例を示す図である。

【図３】本発明の一実施例説明図である。

【図４】本発明の一実施例による処理の流れを示す図で
ある。

【図５】従来技術の説明図である。

【符号の説明】

１０ データ処理装置 １１ 補助機能使用命令 １２ 補助機能有効／無効表示部 １３ コプロセサ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プロセサを備えたデータ処理装置(10)の
   一部の処理機能をハードウェアによって補助するコプロ
   セサ(13)を有するシステムにおけるコプロセサによる補
   助機能のサポート方法において，プロセスの初期化時
   に，コプロセサ補助機能を無効とするように設定する過
   程（）と，コプロセサ補助機能が無効に設定されてい
   る状態で，コプロセサ補助機能が使用された場合に，割
   込みを発生させる過程（）と，コプロセサ補助機能の
   使用により割込みが発生した場合に，コプロセサ補助機
   能を使用する動作環境を整える過程（）と，コプロセ
   サ補助機能の動作環境を整えた後に，コプロセサ補助機
   能を有効に設定して，割込みを発生させる原因となった
   命令を再実行させる過程（）とを備えたことを特徴と
   するコプロセサによる補助機能のサポート方法。