JP4917174B2 - 制御装置と通信するように構成されたホスト・コンピュータ・システムにおける入出力(i/o)操作用の入出力処理を容易にするためのコンピュータ・プログラム、装置、および方法 - Google Patents

制御装置と通信するように構成されたホスト・コンピュータ・システムにおける入出力(i/o)操作用の入出力処理を容易にするためのコンピュータ・プログラム、装置、および方法 Download PDF

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Description

本発明は、一般に、入出力(I/O:input/output)処理に関し、特に、入力データと出力データの両方を含む入出力操作を提供することに関する。
入出力(I/O)操作は、入出力処理システムのメモリと入出力装置との間でデータを転送するために使用される。具体的には、入出力操作を実行することにより、メモリから1つ以上の入出力装置にデータが書き込まれ、1つ以上の入出力装置からメモリにデータが読み込まれる。
入出力操作の処理を容易にするため、入出力処理システムの入出力サブシステムが使用される。入出力サブシステムは、入出力処理システムのメイン・メモリおよび入出力装置に結合され、メモリと入出力装置との間の情報の流れを管理する。入出力サブシステムの一例はチャネル・サブシステムである。チャネル・サブシステムは通信媒体としてチャネル・パスを使用する。各チャネル・パスは制御装置に結合されたチャネルを含み、その制御装置は1つ以上の入出力装置にさらに結合されている。
チャネル・サブシステムは、入出力装置とメモリとの間でデータを転送するためにチャネル・コマンド・ワード(CCW:channel command word)を使用することができる。CCWは、実行すべきコマンドを指定するものである。特定の入出力操作を開始するコマンドの場合、CCWは、その操作に関連するメモリ領域と、その領域との間の転送が完了したときに取るべきアクションと、その他のオプションを指定する。
入出力処理中に、チャネルによってメモリからCCWのリストが取り出される。チャネルは、CCWのリストから各コマンドを解析し、各コマンドをそれ自体のエンティティ内に含めて、いくつかのコマンドをそのチャネルに結合された制御装置に転送する。次に、制御装置がそのコマンドを処理する。チャネルは、各コマンドの状態を追跡し、処理のために次の1組のコマンドを制御装置に送信すべき時期を制御する。チャネルは、各コマンドがそれ自体のエンティティ内に含められて制御装置に送信されることを保証する。さらに、チャネルは、各コマンドに関する制御装置からの応答を処理することに関連する特定の情報を推論する。
CWごとに入出力処理を実行することは、チャネル・サブシステムに関する大量の処理オーバヘッドを伴う可能性がある。というのは、チャネルは、CCWを解析し、状態情報を追跡し、制御装置からの応答に反応するからである。したがって、CCWおよび状態情報解釈し且つ管理することに関連する処理負担の多くをチャネル・サブシステムから制御装置にシフトすることは有益である可能性がある。入出力処理システム内で制御装置とオペレーティング・システムとの間で通信する際のチャネルの役割を単純化すると、実行されるハンドシェークが少なくなるので、通信スループットを増加させることができる。通信におけるチャネルの役割を単純化することは、複数のコマンドを単一入出力操作にグループ化することを含むことができる。しかし、2つ以上のコマンドをまとめて単一入出力操作にグループ化することによりコマンド・シーケンスを変更すると、この入出力操作が入力データと出力データの両方を有する入出力操作になる可能性がある。現在、入出力操作は、データ入力またはデータ出力に使用可能な単一データ領域をサポートすることができるが、同じ入出力操作内で両方をサポートできるわけではない。これは、単一入出力操作にまとめてグループ化できるコマンドの種類を制限し、したがって、コマンドをグループ化することによって得られるスループットの増加を制限するものである。
米国特許第5461721号 米国特許第5526484号 米国特許出願第11/464613号
2007年4月発行の「IBM (R) z/Architecture Principles of Operation」という資料番号SA22−7832−05の第6版 「Fibre Channel Single Byte Command Code Sets-3 Mapping Protocol」(FC-SB-3)、T11/Project 1357-D/Rev. 1.6、INCITS(2003年3月) 2005年9月13日発行の「Information Technology - Fibre Channel Protocol for SCSI, Third Version (FCP-3)」T10 Project 1560-D、Revision 4
したがって、当技術分野では、単一入出力操作内で入力データと出力データの両方を転送できるようにする必要がある。
実施形態は、制御装置と通するように構成されたホスト・コンピュータ・システムにおける入出力(I/O)操作用の入出力処理を容易にするためのコンピュータ・プログラムを含む。このコンピュータ・プログラムは、処理回路によって読み取り可能であって、方のステップを実行するために処理回路によって実行するための命令を含む。この方法は、入力データと出力データの両方を有する入出力操作用のトランスポート制御ワード(TCW:transport control word)を入手するステップを含む。TCWは、入出力操作によって実行すべき読み取りコマンドおよび書き込みコマンドを含む複数のコマンドを保持するように構成されたトランスポート・コマンド制御ブロック(TCCB)のメモリ内の位置と、書き込みコマンドによって処理すべき出力データのメモリ内の位置と、読み取りコマンドによって処理すべき入力データを格納するためのメモリ内の位置を指定する。この方法はさらに、実行のためにTCCBを制御装置に転送するステップと、TCWによって指定された出力データの位置に応じて出力データを収集するステップと、入出力操作の実行時に使用するために出力データを制御装置に転送するステップと、制御装置から入力データを受信するステップと、TCWによって指定された入力データを格納するための位置に入力データを格納するステップとを含む
の実施形態は、単一入出力操作内で双方向データ転送を提供するための装置を含む。この装置は、ホスト・コンピュータ入出力サブシステムを備え、このホスト・コンピュータ入出力サブシステムは、制御装置と通信するように構成されたチャネル・アダプタを有する。このホスト・コンピュータ入出力サブシステムによって実行される方法、入力データと出力データの両方を有する入出力操作用のTCWを入手するステップを含む。TCWは、入出力操作によって実行すべき読み取りコマンドおよび書き込みコマンドを含む複数のコマンドを保持するように構成されたトランスポート・コマンド制御ブロック(TCCB)のメモリ内の位置と、書き込みコマンドによって処理すべき出力データのメモリ内の位置と、読み取りコマンドによって処理すべき入力データを格納するためのメモリ内の位置を指定する。この方法はさらに、実行のためにTCCBを制御装置に転送するステップと、TCWによって指定された出力データの位置に応じて出力データを収集するステップと、入出力操作の実行時に使用するために出力データを制御装置に転送するステップと、制御装置から入力データを受信するステップと、TCWによって指定された入力データを格納するための位置に入力データ格納するステップとを含む
さらに他の一実施形態は、制御装置と通するように構成されたホスト・コンピュータ・システムにおける入出力操作用の入出力処理を容易にするための方法を含む。この方法は入力データと出力データの両方を有する入出力操作用のTCWを入手するステップを含む。TCWは、入出力操作によって実行すべき読み取りコマンドおよび書き込みコマンドを含む複数のコマンドを保持するように構成されたトランスポート・コマンド制御ブロック(TCCB)のメモリ内の位置と、書き込みコマンドによって処理すべき出力データのメモリ内の位置と、読み取りコマンドによって処理すべき入力データを格納するためのメモリ内の位置を指定する。この方法はさらに、実行のためにTCCBを制御装置に転送するステップと、TCWによって指定された出力データの位置に応じて出力データを収集するステップと、入出力操作の実行時に使用するために出力データを制御装置に転送するステップと、制御装置から入力データを受信するステップと、TCWによって指定された入力データを格納するための位置に入力データを格納するステップとを含む
諸実施形態によるその他のコンピュータ・プログラム、ホスト・コンピュータ・システムまたは方法、あるいはこれらの組み合わせは、以下の図面および詳細な説明を検討すると、当業者にとって自明なものになるであろう。このような追加のコンピュータ・プログラム、ホスト・コンピュータ・システムまたは方法、あるいはこれらの組み合わせはいずれも、この説明の範囲内に含まれ、本発明の範囲内あり、特許請求の範囲によって保護されることが意図されている。
本発明と見なされる主題は、特許請求の範囲で詳細に指摘され、明瞭に請求されている。本発明の記その他の目的、特徴、および利点は、添付図面併せて以下の詳細な説明を読めば明らかになる。
本発明の1つ以上の態様を包含し且つ使用する入出力処理システムの一実施形態を示す図である。 従来技術のチャネル・コマンド・ワード(CCW)の一例を示す図である。 従来技術のCCWチャネル・プログラムの一例を示す図である。 図3のCCWチャネル・プログラムを実行するためにチャネルと制御装置との間で通信する際に使用される従来技術のリンク・プロトコルの一実施形態を示す図である。 本発明の一態様に係る、トランスポート制御ワード(TCW:transport control word)チャネル・プログラムの一実施形態を示す図である。 本発明の一態様に係る、図5のTCWチャネル・プログラムを実行するためにチャネルと制御装置との間で通信するために使用されるリンク・プロトコルの一実施形態を示す図である。 CCWチャネル・プログラムの4つの読み取りコマンドを実行するためにチャネルと制御装置との間で通信するために使用される従来技術のリンク・プロトコルの一実施形態を示す図である。 本発明の一態様に係る、TCWチャネル・プログラムの4つの読み取りコマンドを処理するためにチャネルと制御装置との間で通信するために使用されるリンク・プロトコルの一実施形態を示す図である。 本発明の一態様に係る、制御装置およびチャネル・サブシステムの一実施形態を示す図である。 本発明の一態様に係る、TCWの一実施形態を示す図である。 本発明の一態様に係る、TCWチャネル・プログラムの一実施形態を示す図である。 本発明の一態様に係る、図11のTCWチャネル・プログラムを実行するためにチャネルと制御装置との間で通信するために使用されるリンク・プロトコルの一実施形態を示す図である。 本発明の一態様に係る、単一入出力操作内の双方向データ転送のためのプロセスの一実施形態を示す図である。 本発明の1つ以上の態様を包含するコンピュータ・プログラムの一実施形態を示す図である。
この詳細な説明は、図面を参照しつつ、一例として、利点および特徴とともに本発明の好ましい諸実施形態を説明するものである。
本発明の一態様によれば、単一入出力処理が入力データと出力データの両方を含むようにすることにより、入出力(I/O)処理容易になる。したがって、各入出力操作を使用して、入力ストリームと出力ストリームの両方を転送することができる。これは、入出力処理を実行するために使用される入出力処理システムのコンポーネント間の通信を低減することにより入出力処理を容易にする。たとえば、チャネルなどの入出力通信アダプタと制御装置との間の交換およびシーケンスの数が低減される。これは、制御装置による実行のために複数のコマンドを単一エンティティとして入出力通信アダプタから制御装置に送信し、これらのコマンドの結果として得られるデータがあれば、それを単一エンティティとして制御装置が送信することによって達成される。単一エンティティとして制御装置に送信された複数のデバイス・コマンド・ワード(DCW:device command word)は、読み取りコマンドと書き込みコマンドの両方を含むことができる。
れらの複数のコマンドは、本明細書でトランスポート・コマンド制御ブロック(TCCB:transport command control block)と呼ばれるブロックに含まれ、当該ブロックのアドレスはトランスポート制御ワード(TCW)内で指定される。TCWはオペレーティング・システム(OS)またはその他のアプリケーションから入出力通信アダプタに送信され、次にその入出力通信アダプタは処理のためにコマンド・メッセージ内に含められたTCCBを制御装置に転送する。制御装置は、入出力通信アダプタによる個々のコマンドに関する状況の追跡なしに、それぞれのコマンドを処理する。これらの複数のコマンドはチャネル・プログラムとも呼ばれ、入出力通信アダプタではなく制御装置上で解析され実行される。
実施形態では、TCWは、入出力操作を実行するために必要なすべての制御ブロックについてチャネルにポインタを提供する。実施形態では、TCWは、入力データ・アドレスと出力データ・アドレスの両方を指すポインタを含む。これにより、単一入出力操作内で両方向に(たとえば、チャネルから制御装置へ、また制御装置からチャネルへ)データを転送することができる。
図1を参照して、本発明の1つ以上の態様を包含し且つ使用する入出力処理システムの一例について説明する。入出力処理システム100はホスト・システム101を含み、このホスト・システムはさらに、たとえば、メイン・メモリ102と、1つ以上の中央演算処理装置(CPU)104と、ストレージ制御要素106と、チャネル・サブシステム108とを含む。ホスト・システム101は、メインフレームまたはサーバなどの大規模コンピュータ・システムにすることができる。また、入出力処理システム100は、1つ以上の制御装置110と1つ以上の入出力装置112とを含み、その各々について以説明する。
メイン・メモリ102は、入出力装置112から入力することができるデータおよびプログラムを格納する。たとえば、メイン・メモリ102は、CPU104のうちの1つ以上によって実行される1つ以上のオペレーティング・システム(OS)103を含むことができる。たとえば、1つのCPU104は、異なる仮想計算機インスタンスとしてLinux(R)オペレーティング・システム103およびz/OS(R)オペレーティング・システム103を実行することができる。メイン・メモリ102は、直接的にアドレス可能であり、CPU104およびチャネル・サブシステム108による高速データ処理を可能にする。
CPU104は、入出力処理システム100の制御センターである。CPU104は、命令実行、割り込みアクション、タイミング機能、初期プログラム・ローディング、その他の機械関連機能のための順序付けおよび処理機構を具備する。CPU104は、双方向バスまたは単一方向バスなどの接続部114を介してストレージ制御要素106に結合される。
ストレージ制御要素106は、バスなどの接続部116を介してメイン・メモリ102に結合され、接続部114を介してCPU104に結合され、接続部118を介してチャネル・サブシステム108に結合される。ストレージ制御要素106は、たとえば、CPU104のうちの1つ以上およびチャネル・サブシステム108によって行われる要求の待ち行列化および実行を制御する。
実施形態では、チャネル・サブシステム108は、ホスト・システム101と制御装置110との間の通信インターフェースを提供する。チャネル・サブシステム108は、述の通り、ストレージ制御要素106に結合され、シリアル・リンクなどの接続部120を介して制御装置110に結合される。接続部120は、ファイバ・チャネル・ファブリック(たとえば、ファイバ・チャネル・ネットワーク)内で単一モードまたはマルチモード導波管を使用する光リンクを含む、当技術分野で知られている任意の方法で実装することができる。チャネル・サブシステム108は、入出力装置112とメイン・メモリ102との間の情報の流れを管理する。チャネル・サブシステム108は、入出力装置112と直接通信するタスクからCPU104を解放し、入出力処理と同時にデータ処理を続行できるようにする。チャネル・サブシステム108は、入出力装置112との間の情報の流れを管理する際に通信リンクとして1つ以上のチャネル・パス122を使用する。入出力処理の一部として、チャネル・サブシステム108は、チャネル・パスの使用可能性のテスト、使用可能なチャネル・パス122の選択、入出力装置112による操作の実行の開始というパス管理機能も実行する。
各チャネル・パス122は、チャネル124(図1に示された例では、チャネル124はチャネル・サブシステム108内に位置する)と、1つ以上の制御装置110と、1つ以上の接続部120とを含む。他の例では、チャネル・パス122の一部として1つ以上の動的スイッチ(図示せず)を有することも可能である。動的スイッチは、チャネル124および制御装置110に結合することができ、当該スイッチに接続される任意の2つのリンクを物理的に相互接続する機能を提供する。他の例では、複数のシステムを有することも可能であり、したがって、制御装置110のうちの1つ以上に接続された複数のチャネル・サブシステム(図示せず)を有することも可能である。
また、チャネル・サブシステム108内にはサブチャネル(図示せず)も位置する。1つのサブチャネルは、チャネル・サブシステム108を通してプログラムにアクセス可能な各入出力装置112ごとに設けられ、各入出力装置112に専用となる。サブチャネル(たとえば、テーブルなどのデータ構造)は、ある入出力装置112の論理的外観をプログラムに提供する。各サブチャネルは、関連する入出力装置112およびその接続機構に関する情報をチャネル・サブシステム108に提供する。また、サブチャネルは、関連する入出力装置112が関与する入出力操作およびその他の機能に関する情報も提供する。サブチャネルは、チャネル・サブシステム108が関連する入出力装置112に関する情報をCPU104に提供するための手段であり、CPU104は入出力命令を実行することによりこの情報を入手する。
チャネル・サブシステム108は1つ以上の制御装置110に結合される。各制御装置110は、1つ以上の入出力装置112を操作し制御するためのロジックを提供し、共通機構の使用を通して、各入出力装置112の特性を、チャネル124によって提供されるリンク・インターフェースに適合させる。これらの共通機構は、入出力操作の実行のために、入出力装置112および制御装置110の状況に関する情報、チャネル・パス122上のデータ転送のタイミングの制御、および特定のレベルの入出力装置112の制御を提供する。
各制御装置110は、接続部126(たとえば、バス)を介して1つ以上の入出力装置112に接続される。入出力装置112は、情報を受信するか、またはメイン・メモリ102若しくはその他のメモリに情報を格納する。入出力装置112の例としては、カード・リーダおよびパンチ、磁気テープ装置、直接アクセス記憶装置、ディスプレイ、キーボード、プリンタ、ポインティング・デバイス、テレプロセシング装置、通信コントローラ、センサベースの機器等がある
入出力処理システム100の前記コンポーネントのうちの1つ以上については、前掲の非特許文献1、特許文献1および特許文献2に詳細に記載されている。
一実施形態では、入出力装置112とメモリ102との間でデータを転送するために、チャネル・コマンド・ワード(CCW)が使用される。CCWは、実行すべきコマンドを指定し、処理を制御するためのその他のフィールドを含む。図2を参照して、CCWの一例について説明する。CCW200は、たとえば、実行すべきコマンド(たとえば、読み取り、逆方向読み取り(read backward)、制御、センス、および書き込み)を指定するコマンド・コード202と、入出力操作を制御するために使用される複数のフラグ204とを含み、データの転送を指定するコマンドに関しては、CCWによって指定されたストレージ領域内の転送すべきバイト数を指定するカウント・フィールド206と、データ・アドレス208とを含む。なおデータ・アドレス・フィールド208は、直接アドレス指定使用される場合には、データを含むメイン・メモリ内の位置を指し、変更間接データ・アドレス指定使用される場合には、処理すべき変更間接データ・アドレス・ワード(MIDAW:modified indirect data address word)のリスト(たとえば、連続リスト)を指す。変更間接アドレス指定については、前掲の特許文献3詳細に記載されている。
順次実行用に構成された1つ以上のCCWは、本明細書でCCWチャネル・プログラムとも呼ばれるチャネル・プログラムを形成する。CCWチャネル・プログラムは、たとえば、オペレーティング・システムまたはその他のソフトウェアによってセットアップされる。このソフトウェアは、CCWをセットアップし、チャネル・プログラムに割り当てられたメモリのアドレスを入手する。図3を参照して、CCWチャネル・プログラムの一例について説明する。CCWチャネル・プログラム210は、たとえば、エクステント定義(define extent)CCW212を含む。エクステント定義CCW212は、ポインタ214を有し、当該ポインタ214は、当該エクステント定義コマンドとともに使用すべきエクステント定義データ216のメモリ内の位置を指す。この例では、エクステント定義コマンドの後に続くチャネル内転送(TIC:transfer in channel)218は、チャネル・プログラムに対し、レコード位置指定データ220を指すポインタ219を有するレコード位置指定(locate record)217や1つ以上の読み取りCCW221のような1つ以上の他のCCWを含むメモリ内の他の領域(たとえば、アプリケーション領域)を参照させる。各読み取りCCW220は、データ領域224を指すポインタ222を有する。そのデータ領域は、そのデータに直接アクセスするためのアドレスを含むか、またはそのデータに間接的にアクセスするためのデータ・アドレス・ワード(たとえば、MIDAWまたはIDAW)のリストを含む。さらに、CCWチャネル・プログラム210は、装置アドレスによって定義され、CCWチャネル・プログラムの実行の結果得られる状況用サブチャネル(subchannel for status)226と呼ばれるチャネル・サブシステム内の定の領域を含む。
図3および図4を参照して、CCWチャネル・プログラムの処理について説明する。特に、図4は、CCWチャネル・プログラム実行中にチャネルと制御装置との間で発生する様々な交換およびシーケンスの一例を示している。この例では、この通信に使用されるリンク・プロトコルは、FICON(Fiber Connectivity)である。FICONに関する情報は、前掲の非特許文献2に記載されている。
図4を参照すると、チャネル300は、制御装置302との交換をオープンし、エクステント定義コマンドおよびそれに関連するデータを制御装置302に送信する(304)。このコマンドはエクステント定義CCW212(図3)から取り出され、データはエクステント定義データ領域216から得られる。チャネル300はTIC218を使用して、レコード位置指定CCWおよび読み取りCCWを位置指定する。チャネル300は、レコード位置指定CCW217(図3)からレコード位置指定コマンド(図4)を取り出し、レコード位置指定データ220からデータを入手する(305)。読み取りコマンド(図4)は読み取りCCW221(図3)から取り出される(306)。各読み取りコマンドは制御装置302に送信される。
制御装置302は、チャネル300の交換オープンに応答して、チャネル300との交換をオープンする(308)。この処理は、位置指定コマンド305または読み取りコマンド306あるいはその両方の前に発生することも、後に発生することもある。交換オープンとともに、応答(CMR)がチャネル300に転送される。CMRは、制御装置302がアクティブであり動作中であることを示す情報をチャネル300に提供する。
制御装置302は要求されたデータをチャネル300に送信する(310)。さらに、制御装置302は、チャネル300に状況を提供し、交換をクローズする(312)。これに応答して、チャネル300は、データを格納し、状況を検査し、交換をクローズする(314)。こうして、制御装置302に対し、状況が受信されたことが示される
4kのデータを読み取るための前記CCWチャネル・プログラムの処理は、2回の交換のオープンおよびクローズと、7つのシーケンス必要とる。チャネルと制御装置との間の交換およびシーケンスの総数は、チャネル・プログラムの複数のコマンドを1つのTCCBに集約することによって削減される。チャネルたとえば、図1のチャネル124は、TCWを使用して、TCCBの位置を識別するとともに、チャネル・プログラムの実行に関連する状況およびデータにアクセスし、それを格納するための位置を識別する。TCWは、チャネル124によって解釈されるものであり、制御装置110には送信送信されず、制御装置110からは見えない
図5を参照して、4kのデータを読み取るためのチャネル・プログラムの一例について説明する。図5は、図3と同様であるが、個別の個々のCCWの代わりに1つのTCCBを含む点が異なる。図示の通り、本明細書でTCWチャネル・プログラムと呼ばれるチャネル・プログラム400は、TCW402を含む。TCW402は、TCCB404のメモリ内の位置と、データ領域406またはデータ領域406を指すTIDAL410(すなわち、MIDAWと同様に、トランスポート・モード間接データ・アドレス・ワード(TIDAW)のリスト)のメモリ内の位置と、状況領域408とを指定する。
図6を参照して、TCWチャネル・プログラムの処理について説明する。これらの通信に使用されるリンク・プロトコルは、たとえば、ファイバ・チャネル・プロトコル(FCP:Fibre Channel Protocol)である。特に、FCPリンク・プロトコルの3つのフェーズ使用され、その結果、CCWによって制御されるデータ転送を実行するためにFCPをサポートするホスト・バス・アダプタ使用が可能となる。FCPおよびそのフェーズについては、前掲の非特許文献3に詳細に記載されている。
図6を参照すると、チャネル500は、制御装置502との交換をオープンし、制御装置502にTCCBを送信する(504)。一例では、TCCBおよびシーケンス・イニシアティブ(sequence initiative)は、FCP_CMND情報単位(IU)またはトランスポート・コマンドIUと呼ばれFCPコマンド内に含められて制御装置502に転送される。制御装置502は、TCCBの複数のコマンド(たとえば、デバイス・コマンド・ワード(DCW:device command word)としてのエクステント定義コマンド、レコード位置指定コマンド、読み取りコマンド)を実行し、たとえば、FCP_Data IUを介してデータをチャネル500に転送する(506)。また、制御装置502は、状況を提供し、交換をクローズする(508)。一例として、最終状況は、たとえば、トランスポート応答IUとも呼ばれるFCP_RSP IUのペイロードのバイト10または11アクティブ・ビットを有するFCP状況フレーム内に含められて送信される。FCP_RSP IUペイロードは、追加の状況情報に加えて、FICON終了状況をトランスポートするために使用することができる。
他の一例では、4kのカスタマ・データを書き込むために、チャネル500は以下のようにFCPリンク・プロトコル・フェーズを使用する。
1.TCCBをFCP_CMND IU内に含めて転送する。
2.データのIUおよびシーケンス・イニシアティブを制御装置502に転送する。(FCP転送準備使用不可)
3.最終状況は、たとえば、FCP_RSP IUペイロードのバイト10または11アクティブ・ビットを有するFCP状況フレーム内に含められて送される。FCP_RES_INFOフィールドまたはセンス・フィールドは、追加の状況情報に加えて、FICON終了状況をトランスポートするために使用される
2回の交換のオープン及びクローズが必要となる図3(図4も参照)のCCWチャネル・プログラムとは対照的に、図5のTCWチャネル・プログラムを実行することにより、1回の交換のオープンおよびクローズのみが必要となるに過ぎない(図6も参照)。さらに、7つの通信シーケンスが必要となるCCWチャネル・プログラム(図3および図4を参照)に比べると、TCWチャネル・プログラム(図5および図6を参照)では、3つの通信シーケンスが必要となるに過ぎない。
プログラムに追加のコマンドが追加された場合でも、TCWチャネル・プログラムの場合、交換およびシーケンスの数は同じである。たとえば、図7のCCWチャネル・プログラムの通信と図8のTCWチャネル・プログラムの通信を比較されたい。図7のCCWチャネル・プログラムでは、コマンド(たとえば、エクステント定義コマンド600、レコード位置指定コマンド601、読み取りコマンド602、読み取りコマンド604、読み取りコマンド606、レコード位置指定コマンド607、および読み取りコマンド608)は、別々のシーケンスでチャネル610から制御装置612に送信される。さらに、4の各データ・ブロック(たとえば、データ614〜620)は別々のシーケンスで制御装置612からチャネル610に送信される。このCCWチャネル・プログラムは2回の交換オープンおよびクローズ(たとえば、交換のオープン622、624、交換のクローズ626、628)を必要とし、14個の通信シーケンスを必要とする。これと比較して、図8のTCWチャネル・プログラムは、1回の交換のオープンおよびクローズと3つの通信シーケンスだけで、図7のCCWチャネル・プログラムと同じタスクを達成る。
図8に示されている通り、チャネル700は、制御装置702との交換をオープンし、TCCBを制御装置702に送信する(704)。TCCBは述の通り、複数のコマンド、すなわちDCW内のエクステント定義コマンドと、2つのレコード位置指定コマンドと、4つの読み取りコマンドとを含む。TCCBを受信したことに応答して、制御装置702は、これらのコマンドを実行し、16kのデータを単一シーケンスでチャネル700に送信する(706)。さらに、制御装置702は、チャネル700に状況を提供し、交換をクローズする(708)。したがって、TCWチャネル・プログラムは、図7のCCWチャネル・プログラムと同じ量のデータを転送するために必要な通信がかなり少なくなる。
次に、図9を参照すると、TCWチャネル・プログラムの実行をサポートする、図1のチャネル・サブシステム108内のチャネル124、制御装置110、およびチャネル124の一実施形態がより詳細に示されている。制御装置110内のCU制御ロジック802は、接続部120を介してチャネル124から受信した、図8のTCCB704のようなTCCBを保持するコマンド・メッセージを解析し処理する。CU制御ロジック802は、制御装置110で受信したTCCBからDCWおよび制御データを抽出して、接続部126を介して入出力装置112を制御することができる。CU制御ロジック802は、デバイス・コマンドおよびデータを入出力装置112に送信し、状況情報およびその他のフィードバックを入出力装置112から受信する。たとえば、入出力装置112は、入出力装置112をターゲットとする、以前の予約要求のために使用中である可能性がある。制御装置110が同じ入出力装置112に対する複数のアクセス要を受信したときに発生し得る潜在的な装置予約競合問題を管理するために、CU制御ロジック802は、装置使用中メッセージおよび関連するデータを追跡し、それを装置使用中待ち行列804内に格納する。実施形態では、図1のOS103は、入出力装置112を予約することにより、当該予約がアクティブである間に他のOS103が入出力装置112にアクセスすることを防止する。すべての入出力操作について装置予約が必要であるわけではないが、固定時間の間、排他的アクセスを必要とする操作、たとえば、ディスク・フォーマットをサポートするために装置予約を使用することができる。
さらに、制御装置110は、チャネル124と入出力装置112との間の通信に関連する複数のメッセージまたは状況情報を格納するため他のバッファまたはメモリ要素図示せず)を含むことができる。たとえば、制御装置110上に位置するレジスタは、制御装置110がサポートする制御装置交換オープンの最大数を定義する最大制御装置交換パラメータを含むことができる。
チャネル・サブシステム108内のチャネル124は、制御装置110との通信をサポートするため複数の要素を含む。実施形態では、CHN制御ロジック806は、チャネル・サブシステム108と制御装置110との間の通信を制御する。CHN制御ロジック806は、接続部120を介してCU制御ロジック802へのインターフェースを直接取ることにより、トランスポート・コマンドIのようなコマンドを送信し、トランスポート応答IUのような応答を受信することができる。代替的に、メッセージ・インターフェースまたはバッファあるいはその両方(図示せず)を、CHN制御ロジック806とCU制御ロジック802との間に配置することもできる。
図10には、トランスポート制御ワード(TCW)900の一実施形態が示されている。TCW900は、入出力操作をセットアップするためにチャネル124によって使用され、制御装置110には送信されない。図10に示されているTCWは、単一入出力操作内で入力データと出力データの両方を提供する。
図10に示されているTCW900では、フォーマット・フィールド902が「00b」に等しい場合は、その後にTCW900が続くことを示している。また、TCW900は、今後の使用のための予約ビット904も含む。
TCW900はフラグ・フィールド906も含む。フラグ・フィールド906の最初の5ビットは、今後の使用のために予約され、0に設定される。フラグ・フィールド906の6番目のビットはTIDAL読み取りフラグである。実施形態では、入力データ・アドレス・フィールド918がTIDALのアドレスを保持するときに、TIDAL読み取りフラグは1に設定される。TIDAL読み取りフラグが0に設定された場合、入力データ・アドレス・フィールド918はデータ・アドレスを保持する。フラグ・フィールド906の7番目のビットはTCCB TIDALフラグである。実施形態では、TCCBアドレス・フィールド922がTIDALのアドレスを保持するときに、TCCB TIDALフラグは1に設定される。TCCB TIDALフラグが0に設定された場合、TCCBアドレス・フィールド922はTCCBを直接的にアドレス指定する。TCCB TIDALフラグにより、オペレーティング・システム・ソフトウェアまたはハイパーバイザは機能を階層化し、ユーザ・チャネル・プログラムに接頭部を付けることができる。フラグ・フィールド906の8番目のビットはTIDAL書き込みフラグである。実施形態では、出力データ・アドレス・フィールド916がTIDALのアドレスを保持するときに、TIDAL書き込みフラグは1に設定される。TIDAL書き込みフラグが0に設定された場合、出力データ・アドレス・フィールド916はデータ・アドレスを保持する
フラグ・フィールド906の9番目から24番目までのビットは、今後の使用のために予約される。
TCW900は、TCCBの長さを間接的に表し、TCCBの実際の長さを決定するために使用可能なTCCB長さフィールド910も含む。
TCW900内の読み取り/書き込みビット912は、TCW900を実行する結果としてデータの読み取りまたは書き込みあるいはその両方のいずれが行われるのかを示すために使用される。実施形態では、TCW900を実行する結果として入力データが入出力装置112からホスト・システム101内のシステム・ストレージ領域(たとえば、メイン・メモリ102)に転送されていることを示すために、読み取り/書き込みビット912内の読み取りビット1に設定される。TCW900を実行する結果として出力データがホスト・システム101内のシステム・ストレージ領域(たとえば、メイン・メモリ102)から入出力装置に転送されていることを示すために、読み取り/書き込みビット912内の書き込みビット1に設定される。
出力データ・アドレス・フィールド916は、出力データ(ある場合)のアドレスを保持する。前述の通り、出力データ・アドレス・フィールド916の内容は、出力データ用のTIDALのアドレス(たとえば、間接アドレス)であることも、出力データの実際のアドレス(たとえば、直接アドレス)であることもある。入力データ・アドレス・フィールド918は、入力データ(ある場合)のアドレスを保持する。前述の通り、入力データ・アドレス・フィールド918の内容は、入力データ用のTIDALのアドレスであることも、入力データの実際のアドレスであることもある。一実施形態では、出力データ・アドレス・フィールド916および入力データ・アドレス・フィールド918は、64ビットのアドレスとして実装される。
TCW900はトランスポート状況ブロック・アドレス・フィールド920も含む。このアドレスには、入力操作用のトランスポート応答IU内の完了状況の一部分(たとえば、拡張状況部)が格納される。TCW900内のTCCBアドレス・フィールド922は、システム・ストレージ領域内でTCCBが位置するアドレスを保持する。前述の通り、TCCBは、TCW900について実行すべきDCWが存在する制御ブロックである。同じく前述の通り、TCCBアドレス・フィールド922の内容は、TCCB用のTIDALのアドレスであることも、TCCBの実際のアドレスであることもある。一実施形態では、トランスポート状況ブロック・アドレス・フィールド920およびTCCBアドレス・フィールド922は、64ビットのアドレスとして実装される。
TCW900内の出力カウント・フィールド924は、出力操作のためにTCW/TCCBによって転送すべき出力データの量を示す。実施形態では、出力カウント・フィールド924は、TCW(出力データ・アドレス916)によって指定されたシステム・ストレージ領域内の転送すべきバイト数を指定する。TCW900内の入力カウント・フィールド926は、入力操作のためにTCW/TCCBによって転送すべき入力データの量を示す。実施形態では、入力カウント・フィールド926は、TCW(入力データ・アドレス918)によって指定されたシステム・ストレージ領域内の転送すべきバイト数を指定する。TCW900内のいくつかの追加のフィールド(すなわち、928、930および932)予約されている。問い合わせTCWアドレス・フィールド934は、他のTCWのアドレスを保持する。このTCWは、「cancel sub-channel I/O」命令のイニシアティブの下で入出力操作の状態を問い合わせるためにチャネル124によって使用される。
図10に示されているTCWは、コマンド・ワードをどのように構成できるかを示す一例である。この他にも、追加のフィールドが含まれる構成、図10に示されたフィールドが含まれない構成、あるいはその両方が可能である。
図11は、入力データと出力データの両方が単一入出力操作に含まれる本発明の一態様に係る、TCWチャネル・プログラムの一実施形態を示している。図11に示されている通り、TCWチャネル・プログラム1000は、TCW1002を含む。TCW1002は、TCCB1004のメモリ内の位置、入力データ1006またはTIDAL1010(すなわち、入力データ1006用の位置を指すトランスポート・モード間接データ・アドレス・ワード(TIDAW:transport mode indirect data address word)のリスト)を格納するためのメモリ内の位置、出力データ領域1014または出力データ領域1006を指すTIDAL1012のメモリ内の位置と、状況領域1008を指定する。
図12を参照して、図11に示されているTCWチャネル・プログラム1000の処理について説明する。図12を参照すると、チャネル1100は、制御装置1102との交換をオープンし、TCCBを制御装置1102に送信し(1104)、TCW1002によって指定された出力データ領域1014に位置する出力データを制御装置1102に送信する(1105)。チャネル1100は、TCW1002内の出力カウント924の値に基づいて送信すべきデータの量を決定する。制御装置1102は、TCCBの複数のコマンド(たとえば、デバイス・コマンド・ワード(DCW)としてのエクステント定義コマンド、レコード位置指定コマンド、書き込みコマンドおよび読み取りコマンド)を実行し、チャネル1100から出力データを受信し(1105)、たとえば、FCP_Data IUを介してチャネル1100にDCW内のデータ・カウントに応じて入力データを転送する(1106)。チャネル1100は、TCW1002によって指定された位置にこの入力データを格納する。また、制御装置1102は、状況を提供し、交換をクローズする(1108)。このように、データは、単一TCWチャネル・プログラム1000(すなわち、入出力操作)で、チャネル1100に入力され、制御装置1102に出力される。
図13は、本発明の一態様に係る、単一入出力操作内の双方向データ転送のためのプロセスの一実施形態を示している。実施形態では、図13に示されている処理は、制御装置とのネットワーク通信状態にあるホスト・コンピュータ・システムで行われる。ホスト・コンピュータ・システムは、このプロセスを実行する入出力処理システムを含むことができる。さらに、この入出力処理システムは、このプロセスを実行するチャネル・サブシステムを含むことができる。ブロック1202では、ホスト・コンピュータによってTCW入手される。実施形態では、ホスト・コンピュータ上で実行中のオペレーティング・システムからTCW入手(または受信)される。TCWは、出力データ・アドレス916および出力カウント・フィールド924と、入力データ・アドレス918および入力データ・カウント・フィールド926の両方を含む。実施形態では、TCWは、読み取り/書き込みビット912内の書き込みビットが1に設定されたときに出力データを含み、読み取り/書き込みビット912内の読み取りビットが1に設定されたときに入力データを含む。ブロック1204では、TCW922によって指定された位置からTCCBを取り出し、これを制御装置に転送する。TCCBは、どの入出力操作を実行すべきかを制御装置に通知するためのDCWを保持する
ブロック1206では、TCWによって指定された位置から出力データを収集する(読み取り/書き込みビット912内の書き込みビットが1に設定されている場合)。出力データに含めるべき集データの量は、出力カウント・フィールド924の値に基づく。前述の通り、出力データ・アドレスは、出力データの直接アドレスであることも、出力データの間接アドレスであることもある。間接アドレスは、1つのアドレスを指し、このアドレスには、ひとまとめにして出力データを構成する複数のストレージ位置を指す1つ以上のアドレスのリスト(たとえば、TIDAL)が保持されている。直接アドレスは、出力データを保持する1つのアドレスを指す。実施形態では、TCW内のフラグ・フィールド906のTIDAL書き込みフラグは、出力データ・アドレス・フィールド916がTIDALのアドレスを保持するときに1に設定され、出力データ・アドレス・フィールド916が出力データのアドレスを保持するときに0に設定される。
ブロック1208では、出力データを制御装置に転送する。この例の場合、XFER_RDYは使用不可である。
ブロック1210では、入出力操作を実行する結果として制御装置から入力データを受信する。ブロック1212では、この入力データをTCWによって指定された位置(入力データ・アドレス918)に格納する。実施形態では、TCWは、読み取り/書き込みビット912内の読み取りビットが1に設定されたときに入力データを含む。前述の通り、入力データ・アドレス918は入力データを格納するための直接アドレスであることもあれば、各々が入力データの一部分を格納する、複数のストレージ位置を指すアドレスのリストへのアドレス(たとえば、TIDALまたは間接アドレス)であることもある。実施形態では、TCW内のフラグ・フィールド906のTIDAL読み取りフラグは、入力データ・アドレス・フィールド918がTIDALのアドレスを保持ときに1に設定され、入力データ・アドレス・フィールド918が入力データのアドレスを保持ときに0に設定される。
実施形態は、単一入出力操作に入力データと出力データの両方を含めることができるという効果を有する。このため、DCWをグループ化する際に柔軟性をもたらし、チャネルと制御装置との間で必要な交換の数を削減することができる。
述の通り、実施形態は、コンピュータによって実されるプロセスおよびこれらのプロセスを実施するための装置の形式具体化することができる。実施形態では、本発明は、1つ以上のネットワーク要素によって実行されるコンピュータ・プログラム・コードの形式で具体化される。図14に示されるように、諸実施形態は、コンピュータ使用可能媒体1302上の、コンピュータ・プログラム1300を含む。コンピュータ使用可能媒体1302は、有形媒体内に具体化された命令を保持するコンピュータ・プログラム・コード・ロジック1304を有する。コンピュータ・プログラム・コード・ロジック1304がコンピュータにロードされ、コンピュータによって実行されると、そのコンピュータは、本発明を実施するための装置になる。コンピュータ使用可能媒体1302は、フレキシブル・ディスク、CD−ROM、ハード・ディスク、ユニバーサル・シリアル・バス(USB)フラッシュ・ドライブ等のコンピュータ可読記憶媒体を含むことができる。
実施形態を参照して本発明を説明してきたが、当業者であれば、本発明の範囲を逸脱せずに、様々な変更が可能であり、その諸要素の代わりに同等のものを使用できることを理解できるであろう。加えて、本発明の本質的な範囲を逸脱せずに、特定の状況または物質を本発明の教示に適合させるために多くの変更を行うことができる。したがって、本発明は、本発明を実行するために企図された最良の態様として開示された特定の実施形態に限定されず、特許請求の範囲内に該当するすべての実施形態を含むことが意図される。

Claims (20)

  1. 制御装置と通するように構成されたホスト・コンピュータ・システムにおける入出力(I/O)操作用の入出力処理を容易にするためのコンピュータ・プログラムであって、
    処理回路によって読み取り可能であって、方法のステップを実行するために前記処理回路によって実行するための命令を含み、前記方法が、
    (a)入力データと出力データの両方を有する入出力操作用のトランスポート制御ワード(TCW)を入手するステップを含み、
    前記TCWが、前記入出力操作によって実行すべき読み取りコマンドおよび書き込みコマンドを含む複数のコマンドを保持するように構成されたトランスポート・コマンド制御ブロック(TCCB)のメモリ内の位置と、前記書き込みコマンドによって処理すべき前記出力データのメモリ内の位置と、前記読み取りコマンドによって処理すべき前記入力データを格納するためのメモリ内の位置を指定し、
    (b)実行のために前記TCCBを前記制御装置に転送するステップと、
    (c)前記TCWによって指定された前記出力データの前記位置に応じて前記出力データを収集するステップと、
    (d)前記入出力操作の実行時に使用するために前記出力データを前記制御装置に転送するステップと、
    (e)前記制御装置から前記入力データを受信するステップと、
    (f)前記TCWによって指定された前記入力データを格納するための前記位置に前記入力データを格納するステップとをさらに含む、コンピュータ・プログラム。
  2. 前記TCWが前記出力データのサイズをさらに指定し、前記ステップ(c)が、前記出力データの前記サイズに応じて行われる、請求項1記載のコンピュータ・プログラム。
  3. 前記出力データの前記位置および前記入力データを格納するための前記位置のうちの一方または両方が直接アドレスである、請求項1記載のコンピュータ・プログラム。
  4. 前記出力データの前記位置および前記入力データを格納するための前記位置のうちの一方または両方が間接アドレスである、請求項1記載のコンピュータ・プログラム。
  5. 前記TCWがホスト・オペレーティング・システムから入手される、請求項1記載のコンピュータ・プログラム。
  6. 前記方法が、
    前記ステップ(a)の後で且つ前記ステップ(b)の前に、前記制御装置との交換をオープンするステップと、
    前記ステップ(e)の後に、前記オープンされた交換をクローズするステップとをさらに含む、請求項1記載のコンピュータ・プログラム。
  7. 単一入出力操作内で双方向データ転送を提供するための装置であって、
    チャネル・アダプタを有するホスト・コンピュータ入出力サブシステムを備え、前記チャネル・アダプタが制御装置と通するように構成され、前記ホスト・コンピュータ入出力サブシステムによって実行される方法が、
    (a)入力データと出力データの両方を有する入出力操作用のトランスポート制御ワード(TCW)を入手するステップを含み、
    前記TCWが、前記入出力操作によって実行すべき読み取りコマンドおよび書き込みコマンドを含む複数のコマンドを保持するように構成されたトランスポート・コマンド制御ブロック(TCCB)のメモリ内の位置と、前記書き込みコマンドによって処理すべき前記出力データのメモリ内の位置と、前記読み取りコマンドによって処理すべき前記入力データを格納するためのメモリ内の位置を指定し、
    (b)実行のために前記TCCBを前記制御装置に転送するステップと、
    (c)前記TCWによって指定された前記出力データの前記位置に応じて前記出力データを収集するステップと、
    (d)前記入出力操作の実行時に使用するために前記出力データを前記制御装置に転送するステップと、
    (e)前記制御装置から前記入力データを受信するステップと、
    (f)前記TCWによって指定された前記入力データを格納するための前記位置に前記入力データを格納するステップとをさらに含む、装置
  8. 前記TCWが前記出力データのサイズをさらに指定し、前記ステップ(c)が、前記出力データの前記サイズに応じて行われる、請求項記載の装置
  9. 前記出力データの前記位置および前記入力データを格納するための前記位置のうちの一方または両方が直接アドレスである、請求項記載の装置
  10. 前記出力データの前記位置および前記入力データを格納するための前記位置のうちの一方または両方が間接アドレスである、請求項記載の装置
  11. 前記TCWがホスト・オペレーティング・システムから入手される、請求項記載の装置
  12. 前記方法が、
    前記ステップ(a)の後で且つ前記ステップ(b)の前に、前記制御装置との交換をオープンするステップと、
    前記ステップ(e)の後に、前記オープンされた交換をクローズするステップとをさらに含む、請求項7記載の装置。
  13. 制御装置と通するように構成されたホスト・コンピュータ・システムにおける入出力操作用の入出力処理を容易にするための方法であって、
    (a)入力データと出力データの両方を有する入出力操作用のトランスポート制御ワード(TCW)を入手するステップを含み、
    前記TCWが、前記入出力操作によって実行すべき読み取りコマンドおよび書き込みコマンドを含む複数のコマンドを保持するように構成されたトランスポート・コマンド制御ブロック(TCCB)のメモリ内の位置と、前記書き込みコマンドによって処理すべき前記出力データのメモリ内の位置と、前記読み取りコマンドによって処理すべき前記入力データを格納するためのメモリ内の位置を指定し、
    (b)実行のために前記TCCBを前記制御装置に転送するステップと、
    (c)前記TCWによって指定された前記出力データの前記位置に応じて前記出力データを収集するステップと、
    (d)前記入出力操作の実行時に使用するために前記出力データを前記制御装置に転送するステップと、
    (e)前記制御装置から前記入力データを受信するステップと、
    (f)前記TCWによって指定された前記入力データを格納するための前記位置に前記入力データを格納するステップとをさらに含む、方法。
  14. 前記TCWが前記出力データのサイズをさらに指定し、前記ステップ(c)が、前記出力データの前記サイズに応じて行われる、請求項13記載の方法。
  15. 前記出力データの前記位置および前記入力データを格納するための前記位置のうちの一方または両方が直接アドレスである、請求項13記載の方法。
  16. 前記出力データの前記位置および前記入力データを格納するための前記位置のうちの一方または両方が間接アドレスである、請求項13記載の方法。
  17. 前記ホスト・コンピュータ・システムが入出力処理システムを含み、前記方法が前記入出力処理システムによって実行される、請求項13記載の方法。
  18. 前記ホスト・コンピュータ・システムがチャネル・サブシステムを含み、前記方法が前記チャネル・サブシステムによって実行される、請求項13記載の方法。
  19. 前記TCWがホスト・オペレーティング・システムから入手される、請求項13記載の方法。
  20. 前記方法が、
    前記ステップ(a)の後で且つ前記ステップ(b)の前に、前記制御装置との交換をオープンするステップと、
    前記ステップ(e)の後に、前記オープンされた交換をクローズするステップとをさらに含む、請求項13記載の方法。
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