JP5437556B2 - 情報処理装置およびプロセッサ機能変更方法 - Google Patents

Description

本発明は、情報処理装置に関する。特に、本発明は、複数のプロセッサを備える情報処理装置に関する。

メインフレームやサーバ等の情報処理装置には、複雑な処理を大量に且つ高速に行うことが要求される。そのため、その情報処理装置には機能毎に専用プロセッサが設けられ、それぞれの専用プロセッサがそれぞれの処理を行う。専用プロセッサとしては、周辺装置に対する入出力を制御する入出力プロセッサ、データの暗号化および復号化を専門に行う暗号化プロセッサ、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルを専門に処理するＴＣＰ／ＩＰオフロードエンジン等が挙げられる。これら専用プロセッサはＬＳＩであり、情報処理装置に固定的に設けられている。

そのような情報処理装置には、次のような問題点がある。つまり、ある専用プロセッサにかかる負荷が大きくなり、その専用プロセッサの処理能力が不足すると、情報処理装置全体の性能が低下してしまう。また、情報処理装置に設けられた唯一の専用プロセッサが故障すると、情報処理装置の動作が停止してしまう。更に、専用プロセッサは高価なＬＳＩであり、バグ修正や機能追加が容易ではない。従って、情報処理装置の動作中に、各プロセッサの機能を自由に切り替えることができる技術が望まれている。

特許文献１には、複数のアーキテクチャの異なるプロセッサ手段を備えるマルチプロセッサシステムが記載されている。各々のプロセッサ手段は、本来のプロセッサ機能に加えて、入出力プロセッサ機能を有している。その各プロセッサ手段は、アイドル状態において、バス支配権制御手段からの指示により入出力プロセッサ機能を果たすように構成される。

特開昭６０−２５２９７７号公報

特許文献１に記載された技術によれば、本来のプロセッサ機能を有するプロセッサ手段が、アイドル状態において、入出力プロセッサ機能を果たすように切り替えられる。しかしながら、例えば、プロセッサが、プロセッサがあらかじめ有していない新たな機能（特許文献１の場合、本来のプロセッサ機能と入出力プロセッサ機能、以外の機能）を実行することができない。プロセッサの機能を、プロセッサがあらかじめ有していない機能に切り替えたい状況も考えられ、状況に応じてプロセッサの機能を自由に切り替えることができないことが考えられる。よって、例えば情報処理装置に設けられた唯一の専用プロセッサが故障し、その専用プロセッサの機能が、他のプロセッサがあらかじめ有していない機能の場合、情報処理装置全体の動作が停止してしまうことがある。

以下に、［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号・符号を用いて、［課題を解決するためのモジュール］を説明する。これらの番号・符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］との対応関係を明らかにするために括弧付きで付加されたものである。ただし、それらの番号・符号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

本発明に係る情報処理装置（１）は、プロセッサ（１０）と、記憶領域（３０）と、書き換え手段（１２０−５）とを備える。記憶領域（３０）には、プロセッサ（１０）に割り当てられた機能を示す機能情報（３１０）とファームウェアコード（１１０〜１５０）が格納される。プロセッサ（１０）は、機能情報（３１０）を参照し、その機能情報（３１０）に対応するファームウェアコードを実行する。書き換え手段（１２０−５）は、機能情報（３１０）を書き換える。

このように、書き換え可能な機能情報（３１０）が記憶領域（３０）に設けられている。各プロセッサ（１０）は、対応する機能情報（３１０）を参照し、その機能情報（３１０）で指定される機能を提供するファームウェアコード（１１０〜１５０）を実行する。従って、あるプロセッサ（１０）に対応する機能情報（３１０）を書き換えることによって、そのプロセッサ（１０）が提供する機能を自由に切り替えることが可能となる。従って、あるプロセッサ（１０）の機能を、そのプロセッサ（１０）があらかじめ有していない機能に切り替えることが可能となる。

本発明によれば、例えば、プロセッサの機能を、そのプロセッサがあらかじめ有していない機能に切り替えることが可能となる。

添付図面を参照して、本発明の実施の形態に係る情報処理装置を説明する。本実施の形態に係る情報処理装置は、複数のプロセッサを備えるマルチプロセッサシステムである。

１．概略構成
図１は、本発明の実施の形態に係る情報処理装置１の構成を示すブロック図である。情報処理装置１は、プロセッサ１０−０〜１０−ｎ（ｎは自然数）、Ｉ／Ｏ（Input-Output）装置２０−０〜２０−ｍ（ｍは自然数）、メモリ３０、及びＲＯＭ（Read Only Memory）４０を備えている。それらプロセッサ１０−０〜１０−ｎ、Ｉ／Ｏ装置２０−０〜２０−ｍ、メモリ３０及びＲＯＭ４０は、バス５０を介して互いに接続されており、それらの間で相互アクセスが可能である。

各プロセッサ１０は、汎用プロセッサ（general-purpose processor）である。各プロセッサ１０は、内部にキャッシュメモリとローカルメモリを有していてもよい。各プロセッサ１０は、メモリ３０やＲＯＭ４０に格納されたコードを実行し、所定の処理を行う。そのコードとして、ＯＳ（Operating System）やアプリケーションソフトウェアのコードに加えて、ファームウェア（firmware）のコードが挙げられる。そのファームウェアのコードは、以下「ＦＷコード」と参照される。また、各プロセッサ１０は、他のプロセッサとの通信を行うためのプロセッサ間通信機能を有する。例えば、プロセッサ間通信は、割込とメモリ３０の一部の領域を使用して行われる。プロセッサ間通信は、他の方式で実現されても構わない。

各Ｉ／Ｏ装置２０は、入出力装置であり、プロセッサ１０による指示に従って、外部に接続された周辺装置とメモリ３０との間のデータ転送を制御する。また、各Ｉ／Ｏ装置２０は、その制御に関する報告を、指定されたプロセッサ１０に行う機能を持つ。報告が行われるプロセッサ１０は、例えば、Ｉ／Ｏ装置２０が有する所定のレジスタに設定される。

２．メモリ構成
図２は、本実施の形態に係るメモリ３０の構成の一例を概念的に示している。本実施の形態に係るメモリ３０は、ＦＷコード領域１００、ＦＷデータ領域２００、プロセッサ機能情報領域３００、プロセッサ間通信領域４００、及びソフトウェア領域５００を有している。ソフトウェア領域５００には、ＯＳおよびアプリケーションソフトウェアのコードおよびデータが格納される。

図３は、本実施の形態に係るＲＯＭ４０の構成の一例を概念的に示している。本実施の形態に係るＲＯＭ４０は、ＦＷコード領域６００及びプロセッサ機能情報領域７００を有している。

２−１．ＦＷコード領域１００、６００
ＦＷコード領域１００、６００には、プロセッサ１０に各種機能を持たせるための各種「ＦＷコード」が格納される。ＲＯＭ４０のＦＷコード領域６００に格納されたＦＷコードは、情報処理装置１の起動時に実行され、また、メモリ３０のＦＷコード領域１００にコピーされる。図４は、ＦＷコード領域１００、６００に格納される各種ＦＷコードの一例を示している。図４に示されるように、ＦＷコード領域１００、６００の所定のアドレスには、初期化ＦＷコード１１０、ＥＰＵ−ＦＷコード１２０、ＩＯＰ−ＦＷコード１３０、暗号化プロセッサ−ＦＷコード１４０、ＴＣＰ／ＩＰ（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）オフロードエンジン−ＦＷコード１５０などが格納される。ＴＣＰ／ＩＰオフロードエンジンは、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルの処理をハードウェアでオフロードするための機能を提供する。

初期化ＦＷコード１１０は、情報処理装置１の起動時に初期設定を行うＦＷコードである。初期化ＦＷコード１００は、初期化モジュール１１０−１を有している。初期化モジュール１１０−１は、後述のプロセッサ機能情報領域３００に格納された機能情報を参照し、その機能情報で指定された機能を持つようにプロセッサ１０−０〜１０−ｎを初期化する。

ＥＰＵ−ＦＷコード１２０は、プロセッサ１０を「演算プロセッサ（ＥＰＵ：Execution Processing Unit）」として機能させる。ＥＰＵは、ＯＳ及びアプリケーションソフトウェアのコードを実行するプロセッサである。つまり、ＥＰＵ−ＦＷコード１２０を実行するプロセッサ１０（ＥＰＵ）は、ＯＳ及びアプリケーションソフトウェアのコードを実行し、また、情報処理装置１に対して特定の指示を行う。ＥＰＵ−ＦＷコード１２０は、ＯＳ及びアプリケーションソフトウェアと情報処理装置１との間のインタフェースとしての役割を果たす。

このＥＰＵ−ＦＷコード１２０は、初期化モジュール１２０−１、指示モジュール１２０−２、プロセッサ機能取得モジュール１２０−３、通信読出モジュール１２０−４、機能切替モジュール１２０−５、及びＦＷコード変更モジュール１２０−６を有している。初期化モジュール１２０−１は、プロセッサ１０をＥＰＵとして初期化する。指示モジュール１２０−２は、ＯＳやアプリケーションソフトウェアの命令に応答して、その命令された処理を実行するためのプロセッサ１０に指示を与える。プロセッサ機能取得モジュール１２０−３は、後述のプロセッサ機能情報領域３００を参照し、プロセッサ１０に割り当てられている機能情報を読み出す。通信読出モジュール１２０−４は、後述のプロセッサ間通信領域４００を参照し、プロセッサ間通信に関する情報を読み出す。機能切替モジュール１２０−５は、指定されたプロセッサ１０の機能を切り替える。ＦＷコード変更モジュール１２０−６は、ＲＯＭ４０のＦＷコード領域６００に格納されたＦＷコードを変更する。

ＩＯＰ−ＦＷコード１３０は、プロセッサ１０を「入出力プロセッサ（ＩＯＰ：Input-Output Processor）」として機能させる。ＩＯＰは、ＥＰＵからの指示に応じて、周辺装置に対するデータ入出力を制御する。つまり、ＩＯＰ−ＦＷコード１３０を実行するプロセッサ１０（ＩＯＰ）は、ＯＳやアプリケーションソフトウェアのコードは実行せず、データ入出力という専用機能だけを提供する。

このＩＯＰ−ＦＷコード１３０は、初期化モジュール１３０−１、指示処理モジュール１３０−２、及び付帯情報更新モジュール１３０−３を有している。初期化モジュール１３０−１は、プロセッサ１０を専用機能プロセッサ、すなわちＩＯＰとして初期化する。指示処理モジュール１３０−２は、ＥＰＵから指示される処理、すなわちデータ入出力処理を行う。付帯情報更新モジュール１３０−３は、後述のプロセッサ機能情報領域３００中の付帯情報が更新された場合に、それを読み出して自身に反映させる。

暗号化プロセッサ−ＦＷコード１４０は、プロセッサ１０を、データの暗号化および復号化を専門に行う暗号化プロセッサとして機能させる。ＴＣＰ／ＩＰオフロードエンジン−ＦＷコード１５０は、プロセッサ１０を、ＴＣＴ／ＩＰオフロードエンジンとして機能させる。ＴＣＰ／ＩＰオフロードエンジンは、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルの処理をハードウェアでオフロードする。初期化ＦＷコード１１０とＥＰＵ−ＦＷコード１２０を除くＦＷコードは、プロセッサ１０に専用機能を持たせるための「専用機能ＦＷコード」である。専用機能ＦＷコードを実行するプロセッサ１０（専用機能プロセッサ）は、その専用機能ＦＷコードのみを実行し、ＯＳやアプリケーションソフトウェアのコードは実行しない。各専用機能ＦＷコード１４０、１５０は、ＩＯＰ−ＦＷコード１３０と同様に、初期化モジュール、指示処理モジュール、及び付帯情報更新モジュールを有する。

尚、複数種類のＦＷコードの代わりに、複数の処理機能を有する１つのＦＷコードがＦＷコード格納領域１００、６００に格納されてもよい。

２−２．ＦＷデータ領域２００
ＦＷデータ領域２００には、プロセッサ１０−０〜１０−ｎのそれぞれがＦＷコードを実行することにより各種機能を実現するために必要なデータ（以下、「ＦＷデータ２１０」と参照される）が格納される。図５は、ＦＷデータ領域２００の一例を概念的に示している。図５に示されるように、ＦＷデータ領域２００は複数の領域に区分けされており、その複数の領域のそれぞれには、プロセッサ１０−０〜１０−ｎのそれぞれに対応するＦＷデータ２１０−０〜２１０−ｎが格納されている。例えば、ＦＷデータ２１０−０は、プロセッサ１０−０があるＦＷコードを実行しているときに必要とするデータである。各ＦＷデータ２１０の内容は、対応するプロセッサ１０が実行しているＦＷコードの種類に依存する。また、各プロセッサ１０に対応するＦＷデータ２１０が格納されるアドレスは、予め定められ、固定されている。

２−３．プロセッサ機能情報領域３００、７００
プロセッサ機能情報領域３００、７００には、プロセッサ１０−０〜１０−ｎのそれぞれが提供する機能に関する情報（以下、「機能情報３１０」と参照される）が格納される。図６は、プロセッサ機能情報領域３００，７００の一例を概念的に示している。図６に示されるように、プロセッサ機能情報領域３００、７００は複数の領域に区分けされており、その複数の領域のそれぞれには、プロセッサ１０−０〜１０−ｎのそれぞれに対応する機能情報３１０−０〜３１０−ｎが格納されている。例えば、機能情報３１０−０は、プロセッサ１０−０がＦＷコードを実行することによって提供する機能を示している。各プロセッサ１０に対応する機能情報３１０が格納されるアドレスは、予め定められ、固定されている。

また、各機能情報３１０は、割当機能情報３１１と付帯情報３１２を含んでいる。割当機能情報３１１は、ＥＰＵやＩＯＰなど、各プロセッサ１０に割り当てられる機能そのものを示す。一方、付帯情報３１２は、その機能に付帯する構成等を示し、機能毎に固有である。例えば、割当機能情報３１１がＩＯＰを指定している時、その割当機能情報３１１に対応する付帯情報３１２は、そのＩＯＰが用いるＩ／Ｏ装置２０を指定している。

尚、ＲＯＭ４０のプロセッサ機能情報領域７００に格納される一群の機能情報３１０は、
情報処理装置１の起動時におけるプロセッサ１０−０〜１０−ｎの機能構成を示す。情報処理装置１の起動時、その一群の機能情報３１０は、メモリ３０のプロセッサ機能情報領域３００にコピーされる。各プロセッサ１０−０〜１０−ｎは、機能情報３１０に基づいて対応するＦＷコードを実行し、所定の機能を提供するようになる。

以上に説明されたＲＯＭ４０に格納されるＦＷコード及び機能情報３１０は、情報処理装置１の機能・構成の決定において重要な役割を果たす。そのため、ＲＯＭ４０は、フラッシュメモリ等の書き換え可能なメモリであることが好適である。その場合、ＲＯＭ４０に記録されるデータは、ＯＳ及びアプリケーションソフトウェア、または情報処理装置１に接続された保守端末により変更され得る。

２−４．プロセッサ間通信領域４００
プロセッサ間通信領域４００には、プロセッサ間通信において用いられる情報（以下、「通信情報」と参照される）が格納される。図７は、プロセッサ間通信領域４００の一例を概念的に示している。図７に示されるように、プロセッサ間通信領域４００は複数の領域に区分けされており、その複数の領域のそれぞれには、プロセッサ１０−０〜１０−ｎのそれぞれに関連する通信情報４１０−０〜４１０−ｎが格納されている。例えば、通信情報４１０−０は、プロセッサ１０−０が関連するプロセッサ間通信において必要とされる情報である。各プロセッサ１０に関連する通信情報４１０が格納されるアドレスは、予め定められ、固定されている。

図７に示されるように、各通信情報４１０は、指示情報４１１と指示付帯情報４１２を含んでいる。指示情報４１１は、プロセッサ間通信における指示を示す。一方、指示付帯情報４１２は、その指示に付帯する情報を示す。例えば、ＩＯＰに指定されているプロセッサ１０の場合、指示付帯情報４１２は、そのＩＯＰが処理すべきＩ／Ｏ装置２０を指定する。

プロセッサ間通信において、送信先のプロセッサ１０に対応した領域に通信情報４１０が格納され、割込処理が行われる。割込を受けた送信先のプロセッサ１０は、自身に関連付けられた領域に格納された通信情報４１０を読み出す。これにより、送信先のプロセッサ１０は、通信を受信することができる。プロセッサ間通信で用いられる割込信号は固定されており、各プロセッサ１０は、プロセッサ間通信をこの割込信号に基づいて認識することができる。

尚、プロセッサ１０−０〜１０−ｎの各々には、一意の識別番号が与えられている。ＦＷコードは、その識別番号を読み出すことによって自身を実行しているプロセッサ１０を認識することができる。その結果、ＦＷコードは、認識されたプロセッサ１０に対応付けられたＦＷデータ領域２００中のアドレスを取得し、そのアドレスに格納されたＦＷデータ２１０を使用することができる。また、ＦＷコードは、認識されたプロセッサ１０に対応付けられたプロセッサ機能情報領域３００中のアドレスを取得し、そのアドレスに格納された機能情報３１０を使用することができる。更に、ＦＷコードは、認識されたプロセッサ１０に対応付けられたプロセッサ間通信領域４００中のアドレスを取得し、そのアドレスに格納された通信情報４１０を使用することができる。

また、上述のＦＷコード領域１００、ＦＷデータ領域２００、プロセッサ機能情報領域３００、及びプロセッサ間通信領域４００は、必ずしもメモリ３０上に設けられていなくてもよい。それら領域１００〜４００は、プロセッサ１０−０〜１０−ｎがアクセスできるように設けられていればよい。更に、上述のＦＷコードや機能情報３１０は、必ずしもＲＯＭ４０に格納されていなくてもよい。それらＦＷコードや機能情報３１０は、情報処理装置１の起動時にプロセッサ１０−０〜１０−ｎがアクセスできる領域に格納されていればよい。

３．動作
次に、既出の図面及び図８を参照して、本実施の形態に係る情報処理装置１の動作を詳細に説明する。以下の説明において、上述のＦＷコード領域１００、ＦＷデータ領域２００、プロセッサ機能情報領域３００、及びプロセッサ間通信領域４００は、メモリ３０上に設けられるとする。それら領域１００〜４００は、メモリ３０上の固定アドレスに配置されており、ＦＷコードはそのアドレスを認識することができる。また、起動時に用いられるＦＷコードや機能情報３１０は、ＲＯＭ４０に格納されているとする。

３−１．起動時の動作
図９は、情報処理装置１の起動時の動作を示すフローチャートである。情報処理装置１の起動時の動作は、次の通りである。

ステップＳ１１：
まず、全プロセッサ１０−０〜１０−ｎは、ＲＯＭ４０のＦＷコード領域６００にアクセスし、初期化ＦＷコード１１０の初期化モジュール１１０−１を実行する。これにより、全プロセッサ１０−０〜１０−ｎ間で調停が行われ、情報処理装置１の初期化を行うプロセッサ１０が一台決定される。その初期化を行うプロセッサは、以下「初期化プロセッサ１０−ａ」と参照される。初期化プロセッサ１０−ａ以外のプロセッサ１０は、初期化モジュール１１０−１の実行中にアイドル状態（ＩＤＬＥ）となり、初期化プロセッサ１０−ａからの指示を待ち合わせる。

ステップＳ１２：
次に、初期化プロセッサ１０−ａは、メモリ３０の内容をクリアする。続いて、初期化プロセッサ１０−ａは、ＲＯＭ４０のＦＷコード領域６００及びプロセッサ機能情報領域７００のそれぞれからＦＷコード１１０〜１５０及び機能情報３１０−０〜３１０−ｎを読み出し、読み出された情報をそれぞれメモリ３０のＦＷコード領域１００及びプロセッサ機能情報領域３００に格納する。つまり、ＲＯＭ４０の内容がメモリ３０にコピーされる。

ステップＳ１３：
次に、初期化プロセッサ１０−ａは、全てのプロセッサ１０−０〜１０−ｎのそれぞれに対応した機能情報３１０−０〜３１０−ｎを、メモリ３０のプロセッサ機能情報領域３００から順番に読み出す。読み出された機能情報３１０−０〜３１０−ｎには、割当機能情報３１１−０〜３１１−ｎが含まれている。

ステップＳ１４：
初期化プロセッサ１０−ａは、その割当機能情報３１１−０〜３１１−ｎに基づいて、プロセッサ１０−０〜１０−ｎのそれぞれに対して初期化を指示する。具体的には、初期化プロセッサ１０−ａは、割り当てられる機能に応じたＦＷコードの初期化モジュールの実行を指示する。対象となるプロセッサ１０−ｉ（ｉ：０〜ｎ）への指示は、プロセッサ間通信領域４００を利用することにより行われる。初期化プロセッサ１０−ａは、プロセッサ間通信領域４００中の対象プロセッサ１０−ｉに関連付けられた領域に、通信情報４１０−ｉ（指示情報４１１−ｉ，指示付帯情報４１２−ｉ）を格納する。ここで、その指示情報４１１−ｉは、割り当てられた機能に対応するＦＷコードの初期化モジュールの実行を指示している。続いて、初期化プロセッサ１０−ａは、対象プロセッサ１０−ｉに「割込」を報告する。

アイドル状態となっていた対象プロセッサ１０−ｉは、割込を受け取る。その割込に応答して、対象プロセッサ１０−ｉは、プロセッサ間通信領域４００中の自身に関連付けられた領域にアクセスし、格納された通信情報４１０−ｉを読み出す。そして、対象プロセッサ１０−ｉは、指示情報４１１−ｉ及び指示付帯情報４１２−ｉに従った処理を行う。具体的には、対象プロセッサ１０−ｉは、指示された機能に対応するＦＷコードの初期化モジュールを実行する。

例えば、プロセッサ１０−ｂにＩＯＰが割り当てられる場合、そのプロセッサ１０−ｂはメモリ３０のＦＷコード領域１００にアクセスし、ＩＯＰ−ＦＷコード１３０の初期化モジュール１３０−１を実行する。これにより、そのプロセッサ１０−ｂは、ＩＯＰとして初期化される。更に、プロセッサ１０−ｂは、自身が扱うＩ／Ｏ装置２０−ｂの“初期設定”も行う。そのＩ／Ｏ装置２０−ｂは、通信情報４１０−ｂ中の指示付帯情報４１２−ｂにより指定されている。よって、プロセッサ１０−ｂは、指示付帯情報４１２−ｂを読み出し、指定されたＩ／Ｏ装置２０−ｂの初期設定を行う。具体的には、プロセッサ１０−ｂは、Ｉ／Ｏ装置２０−ｂからの割込を処理できるように初期設定を行う。初期化モジュール１３０−１の実行を終了したプロセッサ１０−ｂは、ＩＯＰ−ＦＷコード１３０中で再度アイドル状態となり、次の指示を待ち合わせる。

また、プロセッサ１０−ｃにＥＰＵが割り当てられる場合、そのプロセッサ１０−ｃはメモリ３０のＦＷコード領域１００にアクセスし、ＥＰＵ−ＦＷコード１２０の初期化モジュール１２０−１を実行する。これにより、そのプロセッサ１０−ｃは、ＥＰＵとして初期化される。初期化モジュール１２０−１の実行を終了したプロセッサ１０−ｃは、ＥＰＵ−ＦＷコード１２０中で再度アイドル状態となり、次の指示を待ち合わせる。

ステップＳ１５：
次に、初期化プロセッサ１０−ａは、起動パスとなるＩ／Ｏ装置２０−ａからＯＳの起動プログラムを読み出し、その起動プログラムをメモリ３０に展開する。その起動パスは、一般的にＲＯＭ４０に格納されている。続いて、初期化プロセッサ１０−ａは、その起動プログラムのコードを実行する。起動したＯＳは、まずＥＰＵ−ＦＷコード１２０を実行中のプロセッサ１０に指示を出す。その指示に応答して、ＥＰＵ−ＦＷコード１２０を実行中のプロセッサ１０は、プロセッサ機能取得モジュール１２０−３を実行する。プロセッサ機能取得モジュール１２０−３は、メモリ３０のプロセッサ機能情報領域３００を参照し、プロセッサ１０−０〜１０−ｎのそれぞれに割り当てられている機能情報３１０−０〜３１０−ｎを取得する。ＥＰＵ−ＦＷコード１２０は、機能情報３１０−０〜３１０−ｎをＯＳに返す。

このようにして、ＯＳは、プロセッサ１０−０〜１０−ｎのそれぞれに割り当てられた機能情報３１０−０〜３１０−ｎを取得する。続いて、ＯＳは、ＥＰＵが割り当てられた全てのプロセッサ１０に対して、ＥＰＵとして動作できるように指示を行う。例えば、ＯＳは、ＥＰＵが割り当てられたプロセッサ１０−ｃに、特定の割込処理を行う。ＯＳは、割込を行う前に割込処理を予めメモリ３０に展開しておき、その後、プロセッサ１０−ｃに対して割込を行う。これにより、ＯＳは、そのプロセッサ１０−ｃを割込処理に移行させ、ＯＳの処理に移行させることができる。

以上の起動処理により、プロセッサ１０−０〜１０−ｎは、プロセッサ機能情報領域３００に格納された機能情報３１０−０〜３１０−ｎに応じた機能を提供するようになる。

３−２．起動後の動作
図１０は、情報処理装置１の起動後の動作を示すフローチャートである。情報処理装置１の起動後の動作は、次の通りである。

ステップＳ２１：
ＯＳあるいはアプリケーションソフトウェアが、図８で示された情報処理装置１に依存した特定の処理を行う場合を考える。例えば、ＯＳあるいはアプリケーションソフトウェア（ＡＰ）が、Ｉ／Ｏ装置２０−ｂに対して入出力処理を行う場合を考える。この場合、ＯＳあるいはアプリケーションソフトウェアは、Ｉ／Ｏ装置２０−ｂを指定して、ＥＰＵであるプロセッサ１０（例えば１０−ｃ）に入出力処理を指示する。尚、ＯＳからの指示は、一般的にプロセッサ１０の特定のレジスタに指示コードとパラメータを格納することによって行われる。

ステップＳ２２：
プロセッサ１０−ｃは、ＯＳから指示を受け取ると、ＥＰＵ−ＦＷコード１２０の指示モジュール１２０−２を実行する。指示モジュール１２０−２は、メモリ３０のプロセッサ機能情報領域３００にアクセスし、ＯＳからの指示に適合するプロセッサ１０を検索する。例えば、指示モジュール１２０−２は、機能情報３１０−ｂ（割当機能情報３１１−ｂ＝ＩＯＰ，付帯情報３１２−ｂ＝Ｉ／Ｏ装置２０−ｂ）を参照し、Ｉ／Ｏ装置２０−ｂを扱うプロセッサ１０−ｂを見つけ出す。

ステップＳ２３：
指示モジュール１２０−２は、プロセッサ間通信により、プロセッサ１０−ｂに対して入出力処理を指示する。その後、制御はＥＰＵ−ＦＷコード１２０からＯＳに戻り、ＯＳは指示に対する待ち合わせ処理を行い、後続の処理を行う。

ステップＳ２４：
指示を受けたプロセッサ１０−ｂは、ＩＯＰ−ＦＷコード１３０の指示処理モジュール１３０−２を実行する。その指示処理モジュール１３０−２が、指示モジュール１２０−２によって指示された入出力処理を実行する。ここで、入出力処理に記憶領域が必要な場合、指示処理モジュール１３０−２は、ＦＷデータ領域２００中のプロセッサ１０−ｂに対応付けられた領域を使用し、その領域にＦＷデータ２１０−ｂが格納される。入出力処理が完了すると、指示処理モジュール１３０−２は、メモリ３０のプロセッサ機能情報領域３００にアクセスし、ＥＰＵが割り当てられた任意のプロセッサ１０（例えば１０−ｃ）を見つける。そして、指示処理モジュール１３０−２は、プロセッサ間通信により、プロセッサ１０−ｃに対して入出力処理の終了を報告する。

ステップＳ２５：
ＥＰＵが割り当てられたプロセッサ１０−ｃが入出力処理の終了の報告を受けとると、ＯＳの割込処理が始まる。割込処理において、ＯＳは、プロセッサ１０−ｃに、ＥＰＵ−ＦＷコード１２０の通信読出モジュール１２０−４を実行させる。通信読出モジュール１２０−４は、プロセッサ間通信領域４００中の通信情報４１０−ｃを参照し、プロセッサ間通信に関する情報を読み出す。これにより、ＯＳは、入出力処理の終了を認識し、対応する処理を再開する。尚、プロセッサ間通信における情報はそのままではなく、通信読出モジュール１２０−４にて編集され、ＯＳに対して統一されてもよい。

３−３．切り替え動作
あるプロセッサ１０にかかる負荷が大きくなり、そのプロセッサ１０の処理能力が不足すると、情報処理装置１全体の性能が低下してしまう。そのような場合、他のプロセッサ１０の機能を負荷が大きいプロセッサ１０の機能に切り替え、負荷を分散させることが望まれる。図１１は、情報処理装置１におけるプロセッサ１０の機能の切り替え動作を示すフローチャートである。プロセッサ１０の機能の切り替え動作は、次の通りである。

ステップＳ３１：
例えば、ＩＯＰであるプロセッサ１０−ｂをＥＰＵに切り替える場合を考える。この場合、ＯＳは、ＥＰＵであるプロセッサ１０（例えば１０−ｃ）に、対象であるプロセッサ１０−ｂ及びそのプロセッサ１０−ｂが制御していたＩ／Ｏ装置２０−ｂを制御させる。ＯＳからの指示により、プロセッサ１０−ｃは、“プロセッサ１０−ｂのＥＰＵへの切り替え”を知る。すると、プロセッサ１０−ｃは、ＥＰＵ−ＦＷコード１２０の機能切替モジュール１２０−５を実行する。

ステップＳ３２：
機能切替モジュール１２０−５は、メモリ３０のプロセッサ機能情報領域３００にアクセスし、プロセッサ１０−ｂに対応する領域に格納された機能情報３１０−ｂを書き換える。具体的には、機能切替モジュール１２０−５は、機能情報３１０−ｂの割当機能情報３１１−ｂを「ＩＯＰ」から「ＥＰＵ」に変更し、また、付帯情報３１２−ｂを消去する。

ステップＳ３３：
また、機能切替モジュール１２０−５は、プロセッサ間通信により、ＥＰＵ−ＦＷコード１２０の初期化モジュール１２０−１の実行を、プロセッサ１０−ｂに指示する。その指示に応答して、プロセッサ１０−ｂは、ＥＰＵ−ＦＷコード１２０の初期化モジュール１２０−１を実行する。これにより、プロセッサ１０−ｂは、ＥＰＵとして初期化され、ＥＰＵとして動作できるようになる。

ステップＳ３４：
また、プロセッサ１０−ｂが制御していたＩ／Ｏ装置２０−ｂは、ＩＯＰが割り当てられている他のプロセッサ１０−ｄが引き続き制御するとする。そのプロセッサ１０−ｄは、既にＩ／Ｏ装置２０−ｄの制御を行っているとする。ＯＳからプロセッサ１０−ｃへの指示には、Ｉ／Ｏ装置２０−ｂの引き受け先であるプロセッサ１０−ｄも指定されている。

その指示に応答して、機能切替モジュール１２０−５は、メモリ３０のプロセッサ機能情報領域３００にアクセスし、プロセッサ１０−ｄに対応する領域に格納された機能情報３１０−ｄを変更する。具体的には、機能切替モジュール１２０−５は、機能情報３１０−ｄの付帯情報３１２−ｄに、Ｉ／Ｏ装置２０−ｂを新たに追加する。また、機能切替モジュール１２０−５は、プロセッサ間通信により、付帯情報３１２−ｄの更新をプロセッサ１０−ｄに伝える。その報告に応答して、プロセッサ１０−ｄは、ＩＯＰ−ＦＷコード１３０の付帯情報更新モジュール１３０−３を実行する。付帯情報更新モジュール１３０−３は、メモリ３０のプロセッサ機能情報領域３００にアクセスし、自身に対応する付帯情報３１２−ｄ（Ｉ／Ｏ装置２０−ｂ、２０−ｄ）を読み出す。そして、付帯情報更新モジュール１３０は、プロセッサ１０−ｄがＩ／Ｏ装置２０−ｄに加えてＩ／Ｏ装置２０−ｂも制御できるように設定を行う。

このようにして、プロセッサ１０−ｂの機能が、ＩＯＰからＥＰＵに切り替えられる。また、Ｉ／Ｏ装置２０−ｂの制御が、プロセッサ１０−ｄに移行される。

他の機能への切替も、同様に実行することができる。例えば、プロセッサ１０−ｂを、ＩＯＰから暗号化プロセッサへ切り替えることも可能である。この場合、ＯＳからの指示により、プロセッサ１０−ｃは、“プロセッサ１０−ｂの暗号化プロセッサへの切り替え”を知り、機能切替モジュール１２０−５を実行する（ステップＳ３１）。機能切替モジュール１２０−５は、メモリ３０のプロセッサ機能情報領域３００にアクセスし、プロセッサ１０−ｂに対応する領域に格納された機能情報３１０−ｂを変更する（ステップＳ３２）。具体的には、機能切替モジュール１２０−５は、機能情報３１０−ｂの割当機能情報３１１−ｂを「ＩＯＰ」から「暗号化プロセッサ」に変更し、付帯情報３１２−ｂを消去する。

また、機能切替モジュール１２０−５は、プロセッサ間通信により、暗号化プロセッサ−ＦＷコード１４０の初期化モジュールの実行を、プロセッサ１０−ｂに指示する。その指示に応答して、プロセッサ１０−ｂは、暗号化プロセッサ−ＦＷコード１４０の初期化モジュールを実行する（ステップＳ３３）。これにより、プロセッサ１０−ｂは、暗号化プロセッサとして初期化され、暗号化プロセッサとして動作できるようになる。Ｉ／Ｏ装置２０−ｂの制御の移行に関しては、同様である（ステップＳ３４）。このようにして、プロセッサ１０−ｂの機能が、ＩＯＰから暗号化プロセッサに切り替えられる。

ＯＳやアプリケーションソフトウェアは、ＥＰＵおよびＩＯＰの稼働率を常に監視し、負荷状況に応じてプロセッサ１０の機能を自由に切り替えることができる。ＥＰＵとＩＯＰの稼働率に差が生じ、情報処理装置１全体の能力が低下すると判断した場合、ＯＳやアプリケーションソフトウェアは、本実施の形態に係る機能切替手段を行使し、処理能力の低下を防止する。例えば、全ＥＰＵの稼働率が１００％であり、全ＩＯＰの稼働率が５０％以下である場合、ＩＯＰをＥＰＵに切り替えることによって情報処理装置１全体の能力は向上する。つまり、プロセッサ１０の負荷を分散させることによって、情報処理装置１全体の性能低下を防止することができる。

更に、あるプロセッサ１０が障害により動作不能になった場合、そのプロセッサ１０の機能を他のプロセッサ１０にスイッチすることによって、情報処理装置１の能力を維持することができる。特に、ある専用機能を提供する唯一の専用プロセッサ１０が故障した場合においても、情報処理装置１全体の動作停止を防ぐことが可能となる。前節３−１（起動時の動作）において説明された通り、ＯＳはプロセッサ機能情報領域３００に格納された機能情報３１０−０〜３１０−ｎを取得しており、どのプロセッサ１０が何の機能を有しているか認識している。従って、あるプロセッサ１０が故障した場合においても、上述の処理と同様に機能切替を実行することが可能である。

３−４．追加・変更処理
プロセッサ１０−０〜１０−ｎの機能を追加・変更することも可能である。機能の追加・変更は、ＲＯＭ４０のＦＷコード領域６００に格納されたＦＷコードを変更することによって容易に行われ得る。ＲＯＭ４０は、フラッシュメモリ等の書き換え可能なＲＯＭであることが望ましい。図１２は、情報処理装置１におけるプロセッサの機能の追加・変更を示すフローチャートである。

ＲＯＭ４０のＦＷコードを変更する場合、例えば、情報処理装置１の動作中に、ＯＳ中の「ＲＯＭ ＦＷコード変更プログラム」が動作する。この時、ＯＳは、置き換えられるＦＷコードを指定し、ＥＰＵであるプロセッサ１０（例えば１０−ｃ）に、ＦＷコード変更モジュール１２０−６の実行を指示する（ステップＳ４１）。その指示に応答して、プロセッサ１０−ｃは、ＥＰＵ−ＦＷコード１２０のＦＷコード変更モジュール１２０−６を実行する。ＦＷコード置き換えモジュール１２０−６は、指定されたＦＷコードをＲＯＭ４０のＦＷコード領域６００に格納する（ステップＳ４２）。その後、情報処理装置１が再起動すれば、各プロセッサ１０は、変更されたＦＷコードの機能を提供することが可能となる（ステップＳ４３）。このように、情報処理装置１の機能の追加・修正を容易に行うことが可能となる。

４．まとめ
本発明によれば、例えば、プロセッサの機能をそのプロセッサがあらかじめ有していない機能に切り替えることが可能となる。その理由は、本発明では、プロセッサ（例、汎用プロセッサ１０）が記憶領域（例、メモリ３０）に格納されるＦＷコードを実行するためである。また、プロセッサは、そのプロセッサに割り当てられた機能を示す機能情報を参照し、その機能情報に対応するファームウェアコードを実行する。その機能情報を書き換える書き換え手段が設けられているためでもある。

例えば、複数の汎用プロセッサ１０のそれぞれが提供する機能を示す複数の機能情報３１０−０〜３１０−ｎがメモリ３０に格納される。各汎用プロセッサ１０は、対応する機能情報３１０を参照して、その機能情報３１０が指定する機能を提供するＦＷコードを実行する。汎用プロセッサ１０の各々において、機能に応じたＦＷコードが実行される。これにより、ある汎用プロセッサ１０が専用プロセッサの機能をあらかじめ有していない場合でも、その汎用プロセッサを専用プロセッサと同じように、専用機能を持ったプロセッサとして動作させることが可能になる。

また例えば、本発明において、ＥＰＵ−ＦＷコード１２０は、ある機能情報３１０の内容を書き換えるための機能切替モジュール１２０−５を有する。これにより、その機能情報３１０の内容をある機能から他の機能に変更することが可能となる。すなわち、情報処理装置１の動作中に、プロセッサ１０が実行するＦＷコードを変更し、そのプロセッサ１０の機能を自由に切り替えることが可能となる。負荷状況に応じてプロセッサにかかる負荷を分散させることができるため、情報処理装置１全体の性能低下を防止することが可能となる。言い換えれば、各プロセッサ１０の負荷を均一化し、情報処理装置１の能力を最適化することが可能となる。

また例えば、あるプロセッサ１０が障害により動作不能になった場合、そのプロセッサ１０の機能を他のプロセッサ１０にスイッチすることによって、情報処理装置１の能力を維持することができる。特に、ある専用機能を提供する唯一の専用プロセッサ１０が故障した場合においても、情報処理装置１全体の動作停止を防ぐことが可能となる。

また例えば、ＥＰＵ−ＦＷコード１２０のＦＷコード変更モジュール１２０−６によって、ＲＯＭ４０のＦＷコード領域６００に格納されたＦＷコードを変更することも可能である。つまり、情報処理装置１の機能の追加・変更を、容易に行うことが可能となる。

尚、本発明が適用される情報処理装置１としては、一般的なコンピュータ、サーバ、磁気ディスク装置、通信処理装置などが例示される。

図１は、本発明の実施の形態に係る情報処理装置の構成を示すブロック図である。 図２は、本実施の形態に係るメモリの構成を示す概念図である。 図３は、本実施の形態に係るＲＯＭの構成を示す概念図である。 図４は、本実施の形態に係るＦＷコード領域の内容を示す概念図である。 図５は、本実施の形態に係るＦＷデータ領域の内容を示す概念図である。 図６は、本実施の形態に係るプロセッサ機能情報領域の内容を示す概念図である。 図７は、本実施の形態に係るプロセッサ間通信領域の内容を示す概念図である。 図８は、本実施の形態に係る情報処理装置の動作を説明するための図である。 図９は、本実施の形態に係る情報処理装置の起動時の動作を示すフローチャートである。 図１０は、本実施の形態に係る情報処理装置の起動後の動作を示すフローチャートである。 図１１は、本実施の形態に係る情報処理装置におけるプロセッサの機能の切り替え動作を示すフローチャートである。 図１２は、本実施の形態に係る情報処理装置におけるプロセッサの機能の追加・変更を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 情報処理装置
１０ プロセッサ（汎用プロセッサ）
２０ Ｉ／Ｏ装置
３０ メモリ
４０ ＲＯＭ
５０ バス
１００ ＦＷコード領域
１１０ 初期化ＦＷコード
１１０−１ 初期化モジュール
１２０ ＥＰＵ−ＦＷコード
１２０−１ 初期化モジュール
１２０−２ 指示モジュール
１２０−３ プロセッサ機能取得モジュール
１２０−４ 通信読出モジュール
１２０−５ 機能切替モジュール
１２０−６ ＦＷコード変更モジュール
１３０ ＩＯＰ−ＦＷコード
１３０−１ 初期化モジュール
１３０−２ 指示処理モジュール
１３０−３ 付帯情報更新モジュール
１４０ 暗号化プロセッサ−ＦＷコード
１５０ ＴＣＰ／ＩＰオフロードエンジン−ＦＷコード
２００ ＦＷデータ領域
２１０ ＦＷデータ
３００ プロセッサ機能情報領域
３１０ 機能情報
３１１ 割当機能情報
３１２ 付帯情報
４００ プロセッサ間通信領域
４１０ 通信情報
４１１ 指示情報
４１２ 指示付帯情報
５００ ソフトウェア領域
６００ ＦＷコード領域
７００ プロセッサ機能情報領域

Claims (7)

1. 複数のプロセッサと、
   記憶領域と、
   書き換え手段と
   を備え、
   前記記憶領域は、
   演算プロセッサ機能を提供するＥＰＵファームウェアコードと、データ入出力機能を提供するＩＯＰファームウェアコードと、を含む複数のファームウェアコードが格納されるコード領域と、
   前記ＥＰＵファームウェアコードを実行する演算プロセッサと、前記ＩＯＰファームウェアコードを実行する第１プロセッサと、を含む前記複数のプロセッサのそれぞれに関連付けられた複数の機能情報が格納されるプロセッサ機能情報領域と
   を含み、
   前記複数の機能情報の各々は、割り当てられた機能に付帯する情報を示す付帯情報及び前記第１プロセッサが制御する入出力装置を示すデータ入出力機能情報を含み、
   前記ＥＰＵファームウェアコードは、前記データ入出力機能情報の内容を変更するための前記書き換え手段としての機能切替モジュールを含み、
   前記複数のプロセッサの各々は、前記プロセッサ機能情報領域に格納されている前記関連付けられた機能情報を参照し、前記コード領域に格納されている前記複数のファームウェアコードのうち前記割り当てられた機能に応じたものを実行し、
   前記書き換え手段は、前記複数のプロセッサのうち指定されたプロセッサに関連付けられた機能情報を書き換えることによって、前記複数のファームウェアコードを書き換えること無く、前記指定されたプロセッサの機能を切り替え、
   前記第１プロセッサの機能の切り替え処理において、
   前記演算プロセッサは、ＯＳの指示に従って前記機能切替モジュールを実行し、
   前記機能切替モジュールは、前記データ入出力機能情報の内容を前記データ入出力機能から演算プロセッサ機能に変更し、
   前記第１プロセッサは、前記変更された前記データ入出力機能情報を参照し、前記ＩＯＰファームウェアコードに代わって前記ＥＰＵファームウェアコードを実行する
   情報処理装置。
2. 複数のプロセッサと、
   記憶領域と、
   書き換え手段と
   を備え、
   前記記憶領域は、
   演算プロセッサ機能を提供するＥＰＵファームウェアコードと、データ入出力機能を提供するＩＯＰファームウェアコードと、を含む複数のファームウェアコードが格納されるコード領域と、
   前記ＥＰＵファームウェアコードを実行する演算プロセッサと、前記ＩＯＰファームウェアコードを実行する第１プロセッサと、を含む前記複数のプロセッサのそれぞれに関連付けられた複数の機能情報が格納されるプロセッサ機能情報領域と
   を含み、
   前記複数の機能情報の各々は、割り当てられた機能に付帯する情報を示す付帯情報及び前記第１プロセッサが制御する入出力装置を示すデータ入出力機能情報を含み、
   前記ＥＰＵファームウェアコードは、前記データ入出力機能情報の内容を変更するための前記書き換え手段としての機能切替モジュールを含み、
   前記複数のプロセッサの各々は、前記プロセッサ機能情報領域に格納されている前記関連付けられた機能情報を参照し、前記コード領域に格納されている前記複数のファームウェアコードのうち前記割り当てられた機能に応じたものを実行し、
   前記書き換え手段は、前記複数のプロセッサのうち指定されたプロセッサに関連付けられた機能情報を書き換えることによって、前記複数のファームウェアコードを書き換えること無く、前記指定されたプロセッサの機能を切り替え、
   前記第１プロセッサの機能の切り替え処理において、
   前記演算プロセッサは、ＯＳの指示に従って前記機能切替モジュールを実行し、
   前記機能切替モジュールは、前記データ入出力機能情報の内容を前記データ入出力機能から前記ＯＳのコードを実行しない専用機能に変更し、
   前記複数のファームウェアコードは、前記専用機能を提供する専用機能ファームウェアコードを更に含み、
   前記第１プロセッサは、前記変更された前記データ入出力機能情報を参照し、前記ＩＯＰファームウェアコードに代わって前記専用機能ファームウェアコードを実行する
   情報処理装置。
3. 請求項１又は２に記載の情報処理装置であって、
   前記複数のプロセッサは、更に、前記ＩＯＰファームウェアコードを実行する第２プロセッサを含み、
   前記複数の機能情報は、更に、前記第２プロセッサに対応する第２機能情報を含み、
   前記切り替え処理において、前記機能切替モジュールは、前記データ入出力機能情報中の前記付帯情報を消去し、前記第２機能情報中の前記付帯情報に前記入出力装置を追加する
   情報処理装置。
4. 請求項３に記載の情報処理装置であって、
   前記ＩＯＰファームウェアコードは、付帯情報更新モジュールを有し、
   前記切り替え処理において、
   前記機能切替モジュールは、前記第２機能情報中の前記付帯情報の更新を、前記第２プロセッサに報告し、
   前記第２プロセッサは、前記報告に応答して前記付帯情報更新モジュールを実行し、
   前記付帯情報更新モジュールは、前記第２機能情報中の前記付帯情報を参照し、前記第２プロセッサが前記入出力装置を制御できるように設定を行う
   情報処理装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の情報処理装置であって、
   前記ＥＰＵファームウェアコードは、更に、プロセッサ機能取得モジュールを有し、
   前記演算プロセッサは、ＯＳの指示に従って前記プロセッサ機能取得モジュールを実行し、
   前記プロセッサ機能取得モジュールは、前記記憶領域から前記複数の機能情報を読み出し、前記読み出された複数の機能情報を前記ＯＳに返す
   情報処理装置。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の情報処理装置であって、
   更に、前記複数のファームウェアコード及び前記複数の機能情報が記録されたＲＯＭを備え、
   起動処理において、
   前記ＲＯＭに記録された前記複数のファームウェアコード及び前記複数の機能情報は、前記記憶領域にコピーされる
   情報処理装置。
7. 請求項６に記載の情報処理装置であって、
   前記ＲＯＭは書き換え可能であり、
   前記ＥＰＵファームウェアコードは、更に、コード変更モジュールを有し、
   前記演算プロセッサは、ＯＳの指示に従って前記コード変更モジュールを実行し、
   前記コード変更モジュールは、前記ＯＳからの指示に従って、前記ＲＯＭに記録される前記複数のファームウェアコードの変更あるいは追加を行う
   情報処理装置。

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