JP6948039B2

JP6948039B2 - Computer system

Info

Publication number: JP6948039B2
Application number: JP2017249341A
Authority: JP
Inventors: 和朗眞田
Original assignee: NEC Platforms Ltd
Current assignee: NEC Platforms Ltd
Priority date: 2017-12-26
Filing date: 2017-12-26
Publication date: 2021-10-13
Anticipated expiration: 2037-12-26
Also published as: JP2019114197A

Description

本発明は、コンピュータシステムに関し、特に、多数のＩＯデバイス（Input/Output Devices）を接続可能とした管理手法に関する。 The present invention relates to a computer system, and more particularly to a management method that enables a large number of IO devices (Input / Output Devices) to be connected.

コンピュータシステムの一アーキテクチャであるＩＡ（Intel Architecture）では、複数のＩＯデバイスを動作可能に接続する際に、各ＩＯデバイスにＩＯ空間を割り当てている。 In IA (Intel Architecture), which is an architecture of a computer system, an IO space is allocated to each IO device when a plurality of IO devices are operably connected.

ＩＡアーキテクチャのＩＯ空間には６４キロバイトの容量制限がある。このため、ＩＯ空間を消費するデバイスを多数実装しようとした際に、ＩＯ空間が枯渇した場合、一部のＩＯデバイスにＩＯ空間を割り当てることができなくなる。結果、ＩＯ空間を割り当てられなかったＩＯデバイスを使用することができない事象が発生する。 The IO space of the IA architecture has a capacity limit of 64 kilobytes. Therefore, when the IO space is exhausted when trying to implement a large number of devices that consume the IO space, it becomes impossible to allocate the IO space to some IO devices. As a result, an event occurs in which the IO device for which the IO space has not been allocated cannot be used.

この問題に関して、ＩＯ空間を拡張する技術を用いて、動作可能に接続するＩＯデバイス数を増やす試みが行われている。例えば特許文献１には、専用回路を用いてＩＯ空間をメモリマップドＩＯ空間に変換する技術が記載されている。 To address this issue, attempts have been made to increase the number of operably connected IO devices using technology that expands the IO space. For example, Patent Document 1 describes a technique for converting an IO space into a memory-mapped IO space using a dedicated circuit.

特開平７−２００３９１号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-200391

ＩＡの標準アーキテクチャでは、ＢＩＯＳ（Basic Input/Output System）でＩＯ空間を個別のＩＯデバイスに割り当てる際、最大６４キロバイトのＩＯ空間を用いて各ＩＯデバイスを動作可能に接続している。また、ＩＯ空間が６４キロバイトを超える台数のＩＯデバイスが接続されていた場合、幾つかのＩＯデバイスの接続はＩＯ空間の不足によって動作不能な状態となる。 In the IA standard architecture, when allocating IO space to individual IO devices in the BIOS (Basic Input / Output System), each IO device is operably connected using an IO space of up to 64 kilobytes. Further, when the number of IO devices whose IO space exceeds 64 kilobytes is connected, the connection of some IO devices becomes inoperable due to the lack of IO space.

ＩＯデバイスの接続数を多数にする一つの対応策である、特許文献１に示されたＩＯ空間の拡張手法では専用回路が必要になる。 A dedicated circuit is required in the IO space expansion method shown in Patent Document 1, which is one countermeasure for increasing the number of connected IO devices.

本発明は、上記課題に鑑みて成されたものであり、専用回路を設けること無しに、ＩＯデバイスの接続数を多数にするＩＯ空間の拡張手法を有したコンピュータシステムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a computer system having an IO space expansion method for increasing the number of connected IO devices without providing a dedicated circuit. do.

本発明の一実施形態に係るコンピュータシステムは、物理的にＩＯインタフェースに接続されているＩＯデバイス群を個別に管理するＩＯリソース管理テーブルを保持すると共に、前記ＩＯリソース管理テーブルで管理される各ＩＯデバイスに割り振ったＩＯ空間情報をシステムマネージメント割り込み（System Management Interrupts：ＳＭＩ）に応じて切り替える割り込みハンドラを保持するＢＩＯＳと、ＯＳ（Operating System）‐ＩＯデバイス間にアクセスが生じて仮想ＩＯ空間にアクセスされる毎に前記システムマネージメント割り込みを生成するチップセットを含み、前記システムマネージメント割り込みに応じて前記割り込みハンドラを読み出して、ＣＰＵ（Central Processing Unit）上に確保される所定ＩＯ空間を介して、各ＩＯデバイスに割り振られたＩＯ空間情報を前記ＩＯリソース管理テーブルを参照して切り替えることで、前記ＩＯインタフェースを介してＯＳ‐ＩＯデバイス間のアクセスを可能に構成されたコンピュータハードウェアと、を含み、前記ＩＯリソース管理テーブルは、ＩＯデバイス毎に、前記所定ＩＯ空間の使用ポートを定めた仮想ＩＯポート情報と、前記ＩＯ空間情報を記録したデバイスＩＯ情報と、を含み成り、ＩＯデバイス毎の前記仮想ＩＯポート情報には、ＣＰＵ内の所定ＩＯ空間の使用ポートを定めた仮想インデックスポートと仮想データポートが記録され、ＩＯデバイス毎の前記ＩＯ空間情報には、ＩＯベースアドレスとして機能する仮想ＩＯベースアドレスと、ＩＯサイズとして機能する仮想ＩＯサイズとが記録される、ことを特徴とする。 The computer system according to the embodiment of the present invention holds an IO resource management table that individually manages IO devices that are physically connected to the IO interface, and each IO managed by the IO resource management table. Access occurs between the BIOS that holds the interrupt handler that switches the IO space information allocated to the device according to the system management interrupts (SMI) and the OS (Operating System) -IO device, and the virtual IO space is accessed. Each IO device includes a chipset that generates the system management interrupt each time, reads the interrupt handler in response to the system management interrupt, and passes through a predetermined IO space secured on the CPU (Central Processing Unit). by switching the IO space information allocated to refer to the IO resource management table, the computer hardware that is configured to enable access between OS-IO devices via the IO interfaces, only contains the The IO resource management table includes virtual IO port information that defines the port to be used in the predetermined IO space for each IO device, and device IO information that records the IO space information, and the virtual IO for each IO device. The port information records a virtual index port and a virtual data port that define the ports used in the predetermined IO space in the CPU, and the IO space information for each IO device includes a virtual IO base address that functions as an IO base address. , The virtual IO size that functions as the IO size is recorded .

本発明の一実施形態に係るコンピュータシステムによるＩＯデバイスアクセス方法は、ＢＩＯＳは、物理的にＩＯインタフェースに接続されているＩＯデバイス群を個別に管理するＩＯリソース管理テーブルを保持すると共に、前記ＩＯリソース管理テーブルで管理される各ＩＯデバイスに割り振ったＩＯ空間情報をシステムマネージメント割り込みに応じて切り替える割り込みハンドラを保持し、前記ＩＯリソース管理テーブルには、ＩＯデバイス毎に、所定ＩＯ空間の使用ポートを定めた仮想ＩＯポート情報と、ＩＯ空間情報を記録したデバイスＩＯ情報とが記録され、ＩＯデバイス毎の前記仮想ＩＯポート情報には、ＣＰＵ内の所定ＩＯ空間の使用ポートを定めた仮想インデックスポートと仮想データポートが記録され、ＩＯデバイス毎の前記ＩＯ空間情報には、ＩＯベースアドレスとして機能する仮想ＩＯベースアドレスと、ＩＯサイズとして機能する仮想ＩＯサイズとが記録され、コンピュータハードウェアは、チップセットが、ＯＳ‐ＩＯデバイス間にアクセスが生じて仮想ＩＯ空間にアクセスされる毎にシステムマネージメント割り込みを生成させ、前記システムマネージメント割り込みに応じて、ＣＰＵが前記ＢＩＯＳに格納された割り込みハンドラを読み込んで、ＣＰＵ内に確保された所定ＩＯ空間を介して、各ＩＯデバイスに割り振られたＩＯ空間情報を前記ＩＯリソース管理テーブルを参照して切り替え、前記ＩＯインタフェースを介して、切替えられたＩＯ空間情報に基づいて、ＯＳ‐ＩＯデバイス間のアクセスを成立させることを特徴とする。 In the IO device access method by the computer system according to the embodiment of the present invention, the BIOS holds an IO resource management table that individually manages the IO device group physically connected to the IO interface, and the IO resource. An interrupt handler that switches the IO space information allocated to each IO device managed by the management table according to the system management interrupt is held, and the use port of the predetermined IO space is defined for each IO device in the IO resource management table. The virtual IO port information and the device IO information in which the IO space information is recorded are recorded, and the virtual IO port information for each IO device includes a virtual index port and a virtual index port that defines a port to be used in a predetermined IO space in the CPU. The data port is recorded, and the virtual IO base address that functions as the IO base address and the virtual IO size that functions as the IO size are recorded in the IO space information for each IO device. , A system management interrupt is generated each time an access occurs between the OS and IO devices and the virtual IO space is accessed, and the CPU reads the interrupt handler stored in the BIOS in response to the system management interrupt, and the CPU reads the interrupt handler. The IO space information allocated to each IO device is switched with reference to the IO resource management table via the predetermined IO space secured in the room, and based on the switched IO space information via the IO interface. , It is characterized in that access between OS-IO devices is established.

本発明によれば、専用回路を設けること無しに、ＩＯデバイスの接続数を多数にするＩＯ空間の拡張手法を有したコンピュータシステムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a computer system having an IO space expansion method for increasing the number of connected IO devices without providing a dedicated circuit.

実施形態のコンピュータシステム１の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the computer system 1 of embodiment. コンピュータシステム１で使用するＩＯリソース管理テーブルを可視化して示す説明図である。It is explanatory drawing which visualizes and shows the IO resource management table used in the computer system 1. コンピュータシステム１のＩＯデバイスアクセス方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the IO device access method of the computer system 1. 実施形態のコンピュータシステム１の別の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows another structure of the computer system 1 of embodiment. コンピュータシステム１の初期化処理例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the initialization processing example of the computer system 1. コンピュータシステム１のＩＯ空間仮想化処理例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the IO space virtualization processing example of a computer system 1.

本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

［実施形態］
図１は、実施形態のコンピュータシステム１の構成を示すブロック図である。 [Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the computer system 1 of the embodiment.

コンピュータシステム１は、ＩＡを採用したコンピュータシステムである。このコンピュータシステム１は、物理的構成要素として、コンピュータハードウェア１０とＢＩＯＳ２０（ＢＩＯＳＲＯＭ）を含む。コンピュータハードウェア１０は、ＩＡを採用しているＣＰＵ、メモリ、チップセット、周辺回路を含む。また、コンピュータハードウェア１０には、物理的にＩＯデバイス群４０を接続するためのＩＯインタフェース３０が含まれている。コンピュータハードウェア１０（ＣＰＵ）上で動作するソフトウェアには、ＯＳと各ＩＯデバイスのドライバが含まれる。 The computer system 1 is a computer system that employs IA. The computer system 1 includes computer hardware 10 and BIOS20 (BIOSROM) as physical components. The computer hardware 10 includes a CPU, a memory, a chipset, and peripheral circuits that employ IA. Further, the computer hardware 10 includes an IO interface 30 for physically connecting the IO device group 40. The software running on the computer hardware 10 (CPU) includes an OS and drivers for each IO device.

また、コンピュータハードウェア１０（チップセット）は、ＯＳ（デバイスドライバ）から仮想ＩＯ空間へのアクセスに応じてシステムマネージメント割り込み（System Management Interrupts：ＳＭＩ）を生成するように作成されている。この機能を有することで、ＢＩＯＳは、ＯＳ‐ＩＯデバイス間のアクセス毎に、ＣＰＵが生成されたシステムマネージメント割り込みを受け付け、ＩＯシステムマネージメント割り込みモードで後述するＩＯ空間を切り替える処理を実行する。 Further, the computer hardware 10 (chip set) is created so as to generate system management interrupts (SMI) according to the access from the OS (device driver) to the virtual IO space. By having this function, the BIOS receives the system management interrupt generated by the CPU for each access between the OS and IO devices, and executes a process of switching the IO space described later in the IO system management interrupt mode.

ＩＯデバイス群４０は、一般的なＩＯデバイスであり、少なくとも１台以上接続され、必要に応じ多数が接続される。 The IO device group 40 is a general IO device, and at least one or more of them are connected, and a large number are connected as needed.

ＢＩＯＳ２０は、ＩＯリソース管理テーブル２１を保持して管理する。また、ＢＩＯＳ２０は、割り込みハンドラ２２を保持する。 The BIOS 20 holds and manages the IO resource management table 21. The BIOS 20 also holds an interrupt handler 22.

ＩＯリソース管理テーブル２１には、物理的にＩＯインタフェース３０に接続されているＩＯデバイス群４０を個別に管理するための、各ＩＯデバイスに割り振ったＩＯ空間情報が記録される。 In the IO resource management table 21, IO spatial information allocated to each IO device for individually managing the IO device group 40 physically connected to the IO interface 30 is recorded.

図２は、ＩＯリソース管理テーブル２１のデータ構造を可視化した説明図である。このＩＯリソース管理テーブル２１は、ＩＯデバイス毎（図中のデバイスＡ，デバイスＢ毎）に、所定ＩＯ空間の使用ポートを定めた仮想ＩＯポート情報と、ＩＯ空間情報を記録したデバイスＩＯ情報と、を含む。この仮想ＩＯポート情報は、ＣＰＵ内の所定ＩＯ空間の各ＩＯデバイスの使用ポートを定める仮想ＩＯインデックスポート情報と仮想ＩＯデータポート情報を含む。また、ＩＯデバイス毎のＩＯ空間情報は、ＩＯベースアドレスとして機能する仮想ＩＯベースアドレスと、ＩＯサイズとして機能する仮想ＩＯサイズとを含む。この仮想ＩＯベースアドレスと仮想ＩＯサイズは、ＩＯ空間切り替え処理で各ＩＯデバイスに対して一時的に再割り当てする際のＩＯベースアドレスとＩＯデバイスのＩＯサイズを含む。また、ＩＯリソース管理テーブル２１は、図示したようにＩＯデバイス毎にコンフィグレーションアドレス情報が設けられていることが望ましい。このデバイスコンフィグレーションアドレス情報は、各ＩＯデバイスに対してＩＯポートアドレス設定を行う際に使用するアドレスを含む。同様に、ＩＯリソース管理テーブル２１には、ＩＯデバイス毎にテーブルナンバーを割り振ることとしてもよい。 FIG. 2 is an explanatory diagram that visualizes the data structure of the IO resource management table 21. The IO resource management table 21 contains virtual IO port information in which a port to be used in a predetermined IO space is defined for each IO device (device A and device B in the figure), device IO information in which IO space information is recorded, and device IO information. including. This virtual IO port information includes virtual IO index port information and virtual IO data port information that define the ports used by each IO device in the predetermined IO space in the CPU. Further, the IO space information for each IO device includes a virtual IO base address that functions as an IO base address and a virtual IO size that functions as an IO size. The virtual IO base address and virtual IO size include the IO base address and the IO size of the IO device when temporarily reassigned to each IO device in the IO space switching process. Further, it is desirable that the IO resource management table 21 is provided with configuration address information for each IO device as shown in the figure. This device configuration address information includes the address used when setting the IO port address for each IO device. Similarly, a table number may be assigned to the IO resource management table 21 for each IO device.

割り込みハンドラ２２は、各ＩＯデバイスとＯＳとの間のアクセスに応じて通知されるシステムマネージメント割り込みに応じてＣＰＵに読み込まれ、ＩＯリソース管理テーブル２１で管理される各ＩＯデバイスに割り振ったＩＯ空間情報をアクセス先のＩＯデバイスに応じて切り替える。 The interrupt handler 22 is read by the CPU in response to the system management interrupt notified according to the access between each IO device and the OS, and the IO space information allocated to each IO device managed by the IO resource management table 21. Is switched according to the IO device to be accessed.

割り込みハンドラ２２は、所定ＩＯ空間内でＩＯ空間情報を書き換える際に、ＩＯデバイスの仮想ＩＯポート情報を引数にＩＯリソース管理テーブルから該当ＩＯデバイスのＩＯ空間情報を読み込んで、該当ＩＯデバイスに割り振られたＩＯ空間の値を所定ＩＯ空間に設置する。 When the interrupt handler 22 rewrites the IO space information in the predetermined IO space, the interrupt handler 22 reads the IO space information of the corresponding IO device from the IO resource management table with the virtual IO port information of the IO device as an argument, and is assigned to the corresponding IO device. Set the value of the IO space in the specified IO space.

また、割り込みハンドラ２２は、所定ＩＯ空間内でＩＯ空間情報を書き換える際に、ＩＯデバイスのテーブルナンバーを引数にＩＯリソース管理テーブル２１から該当ＩＯデバイスのＩＯ空間情報を読み込んで、該当ＩＯデバイスに割り振られたＩＯ空間の値を所定ＩＯ空間に設置するようにしてもよい。 Further, when the interrupt handler 22 rewrites the IO space information in the predetermined IO space, the interrupt handler 22 reads the IO space information of the corresponding IO device from the IO resource management table 21 with the table number of the IO device as an argument and allocates it to the corresponding IO device. The value of the specified IO space may be set in the predetermined IO space.

上記構成を有するＢＩＯＳ２０を、ＩＡを採用したコンピュータシステム１に組み込むことで、専用回路を設けること無しに、ＩＯデバイスの接続数を多数にするＩＯ空間の拡張手法を本発明は提供する。 The present invention provides an IO space expansion method for increasing the number of connected IO devices without providing a dedicated circuit by incorporating the BIOS 20 having the above configuration into the computer system 1 that employs IA.

コンピュータシステム１の動作は概して図３に示すフローチャートのように動作する。 The operation of the computer system 1 generally operates as shown in the flowchart shown in FIG.

コンピュータシステム１で提供されるＩＯデバイスアクセス方法は、上記説明したシステム構成を具備して、予め物理的に接続された多数のＩＯデバイスに関するＩＯ空間情報をＩＯリソース管理テーブル２１に記録する工程を含む（Ｆ１０１）。 The IO device access method provided by the computer system 1 includes the step of recording the IO spatial information about a large number of IO devices physically connected in advance in the IO resource management table 21 with the system configuration described above. (F101).

次に、ＯＳ‐ＩＯデバイス間のアクセスが生じた際にコンピュータハードウェア１０（チップセット）は、対象となるＩＯデバイスのＩＯポートにアクセスして値（デバイスＩＯ情報）を取得する前に、対象となるＩＯデバイスのＩＯポートへのアクセスが生じたことを示したシステムマネージメント割り込みを都度生成する（Ｆ１０２）。 Next, when access between the OS and IO devices occurs, the computer hardware 10 (chipset) targets the target before accessing the IO port of the target IO device and acquiring the value (device IO information). A system management interrupt indicating that an access to the IO port of the IO device to be generated has occurred is generated each time (F102).

次に、コンピュータハードウェア１０（ＣＰＵ）は、チップセットによって生成されたシステムマネージメント割り込みを検出し、ＢＩＯＳ２０から割り込みハンドラ２２を読み込む（Ｆ１０３）。 Next, the computer hardware 10 (CPU) detects the system management interrupt generated by the chipset and reads the interrupt handler 22 from the BIOS 20 (F103).

次に、割り込みハンドラ２２は、ＩＯ空間切り替え処理として、ＣＰＵ上に確保される所定ＩＯ空間内でアクセスされた該当ＩＯデバイスの使用ＩＯポートに関して、ＩＯリソース管理テーブル２１に基づいてＩＯ空間情報を書き換える（Ｆ１０４）。すなわち、ＩＯ空間切り替え処理として、ＣＰＵは、ＢＩＯＳ２０からＩＯリソース管理テーブル２１に記録されている該当ＩＯデバイスの仮想ＩＯアドレスおよび仮想ＩＯサイズを参照し、該当ＩＯデバイスに対してＩＯ空間を一時的に割り当てる。 Next, the interrupt handler 22 rewrites the IO space information based on the IO resource management table 21 with respect to the used IO port of the corresponding IO device accessed in the predetermined IO space secured on the CPU as the IO space switching process. (F104). That is, as the IO space switching process, the CPU refers to the virtual IO address and virtual IO size of the corresponding IO device recorded in the IO resource management table 21 from the BIOS 20 and temporarily sets the IO space for the corresponding IO device. assign.

その後、ＯＳは、書き換えられたＩＯ空間情報を用いてＩＯデバイスにアクセスする（Ｆ１０５）。 After that, the OS accesses the IO device using the rewritten IO spatial information (F105).

別の観点で上記動作を説明すれば、コンピュータハードウェア１０は、ＯＳを介してデバイスドライバからのＩＯポート（仮想ＩＯポート）へのアクセスを受けると、システムマネージメント割り込みを生成しシステムマネージメント割り込みモードに移行する。コンピュータハードウェア１０は、システムマネージメント割り込みモード下でＩＯリソース管理テーブル２１を参照して、該当ＩＯデバイスに割り当てる仮想ＩＯアドレスおよび仮想ＩＯサイズにＩＯ空間を切り替える。この仮想ＩＯエミュレーション処理を経て、ＯＳは、書き換えられたＩＯ空間情報を用いてＩＯデバイスにアクセスする。 Explaining the above operation from another viewpoint, when the computer hardware 10 receives access to the IO port (virtual IO port) from the device driver via the OS, it generates a system management interrupt and enters the system management interrupt mode. Transition. The computer hardware 10 refers to the IO resource management table 21 under the system management interrupt mode, and switches the IO space to the virtual IO address and virtual IO size assigned to the corresponding IO device. Through this virtual IO emulation process, the OS accesses the IO device using the rewritten IO spatial information.

以後の動作は、ＩＯ空間が仮想化されていないＩＡのコンピュータシステムと同様であり、次のように動作する。デバイスドライバから仮想ＩＯポートのＩｎｄｅｘレジスタへのライトアクセスの場合、ＣＰＵは、Ｉｎｄｅｘの値から割り当てたＩＯ空間のアドレスを算出し、Ｄａｔａレジスタに対してリードデータを格納する。また、デバイスドライバから仮想ＩＯポートのＤａｔａレジスタへのライトアクセスの場合は、ＣＰＵは、Ｉｎｄｅｘ値から割り当てたＩＯ空間のアドレスを算出し、Ｄａｔａレジスタの値を該当レジスタへライトする。 The subsequent operation is the same as that of the IA computer system in which the IO space is not virtualized, and operates as follows. In the case of write access from the device driver to the Index register of the virtual IO port, the CPU calculates the address of the IO space allocated from the Index value and stores the read data in the Data register. Further, in the case of write access from the device driver to the Data register of the virtual IO port, the CPU calculates the address of the IO space allocated from the Index value and writes the value of the Data register to the corresponding register.

上記フローＦ１０３及びフローＦ１０４によって、ＩＯ空間が対象ＩＯデバイスのＩＯ空間情報に切り替えられる。このシステムマネージメント割り込みを用いてコンピュータハードウェア１０内でＩＯ空間情報を切り替える工程を含むことで、ＩＯ空間を仮想的に対象ＩＯデバイスが必要とするＩＯ空間情報に切り替えることができる。結果、この切り替えが都度実施されることで、各ハードウェアが各ＩＯデバイスに割り振られたＩＯ空間を用いてＯＳ‐ＩＯデバイス間のアクセスが可能となる。 The IO space is switched to the IO space information of the target IO device by the flow F103 and the flow F104. By including the step of switching the IO space information in the computer hardware 10 using this system management interrupt, the IO space can be virtually switched to the IO space information required by the target IO device. As a result, by performing this switching each time, each hardware can access between the OS and IO devices using the IO space allocated to each IO device.

このようにコンピュータハードウェア１０は、ＯＳからの何れかのＩＯデバイスへのアクセスが生じた際に、ＢＩＯＳ２０内に管理されたＩＯリソース管理テーブル２１に基づいたＩＯアドレスおよびサイズの値をＣＰＵ上の所定ＩＯ空間に逐次配置することによって、ＩＯ空間の仮想化を実現する。 In this way, when the computer hardware 10 accesses any IO device from the OS, the value of the IO address and the size based on the IO resource management table 21 managed in the BIOS 20 is set on the CPU. By sequentially arranging them in a predetermined IO space, virtualization of the IO space is realized.

なお、上記ＩＯデバイスアクセス方法では、割り込みハンドラ２２がＩＯ空間情報を書き換える際にＩＯデバイスの仮想ＩＯポート情報を引数に仮想ＩＯ空間を設定することを説明したが、ＩＯデバイスのテーブルナンバーを引数に仮想ＩＯ空間を設定するようにしてもよい。 In the above IO device access method, the interrupt handler 22 sets the virtual IO space with the virtual IO port information of the IO device as an argument when rewriting the IO space information, but the table number of the IO device is used as an argument. The virtual IO space may be set.

例えば、テーブルナンバーを引数に用いて図４に示すように仮想ＩＯポートを設置するようにしてもよい。このように構成することより、複数のＩＯデバイスの仮想ＩＯポートに対応する際、ＩＯデバイス毎にＩｎｄｅｘ、Ｄａｔａポートを新たに割り当てる回数が少なくなり、結果、ＩＯ空間を更に消費させなくすることが可能となる。 For example, a virtual IO port may be installed using the table number as an argument as shown in FIG. With this configuration, when supporting virtual IO ports of multiple IO devices, the number of times to newly allocate Index and Data ports for each IO device is reduced, and as a result, IO space can be further reduced. It will be possible.

ここで、コンピュータシステム１の初期化処理とＩＯ空間仮想化処理とを例示して発明を説明する。 Here, the invention will be described by exemplifying the initialization process and the IO space virtualization process of the computer system 1.

図５は、コンピュータシステム１の初期化処理例を示すフローチャートである。この処理によって、割り込みハンドラ２２およびＩＯリソース管理テーブル２１を初期化できる。 FIG. 5 is a flowchart showing an example of initialization processing of the computer system 1. By this process, the interrupt handler 22 and the IO resource management table 21 can be initialized.

ＢＩＯＳ２０は、ＰＯＳＴ（Power On Self Test）時に、割り込みハンドラ２２およびＩＯリソース管理テーブル２１を初期化する。まず、ＢＩＯＳ２０は、初期化で使用する仮想ＩＯＩｎｄｅｘ、Ｄａｔａ変数を初期化し、ＩＯリソース管理テーブル２１内のＴａｂｌｅＮｏ変数を“１”に設定し、デバイスコンフィグレーションアドレスを“０”に設定する（Ｓ５０１）。 The BIOS 20 initializes the interrupt handler 22 and the IO resource management table 21 at the time of POST (Power On Self Test). First, the BIOS 20 initializes the virtual IO Index and Data variables used in the initialization, sets the Table No variable in the IO resource management table 21 to "1", and sets the device configuration address to "0" (. S501).

次に、ＢＩＯＳ２０は、デバイスコンフィグレーションアドレスを使用してＩＯデバイスがＩＯ空間を必要としているか確認し（Ｓ５０２）、ＩＯ空間を必要としている場合（５０３）はＩＯデバイスからＩＯサイズを取得する（Ｓ５０４）。ＢＩＯＳ２０は、ＩＯリソース管理テーブル２１のＴａｂｌｅＮｏ変数が示すテーブル欄に、仮想ＩＯＩｎｄｅｘポートのアドレス、Ｄａｔａポートのアドレス、仮想ＩＯベースアドレス、仮想ＩＯサイズ、デバイスコンフィグレーションアドレスを設定する（Ｓ５０５）。 Next, the BIOS 20 uses the device configuration address to check if the IO device requires IO space (S502), and if so (503), obtains the IO size from the IO device (S504). ). The BIOS 20 sets the virtual IO Index port address, the Data port address, the virtual IO base address, the virtual IO size, and the device configuration address in the table column indicated by the Table No variable of the IO resource management table 21 (S505).

次に、ＢＩＯＳ２０は、仮想ＩＯＩｎｄｅｘ、仮想ＩＯＤａｔａ、ＴａｂｌｅＮｏの各変数をインクリメントする（Ｓ５０６）。 Next, the BIOS 20 increments each variable of the virtual IO Index, the virtual IO Data, and the Table No (S506).

次に、ＢＩＯＳ２０は、デバイスコンフィグレーションアドレスをインクリメントした後（Ｓ５０７）、他のＩＯデバイスがいないか確認を行う（Ｓ５０８）。他にＩＯデバイスが存在する場合、ＢＩＯＳ２０は、再度ＩＯデバイスがＩＯ空間を必要としているか確認する処理（Ｓ５０２）を実施する。他のＩＯデバイスが他にない場合、ＢＩＯＳ２０は、ＩＯリソース管理テーブル２１に登録された仮想ＩＯＩｎｄｅｘ、ＤａｔａＰｏｒｔへのアクセスが来た際にチップセットからＳＭＩを生成させる設定を行う（Ｓ５０９）。 Next, the BIOS 20 increments the device configuration address (S507) and then checks for other IO devices (S508). When another IO device exists, the BIOS 20 performs a process (S502) of confirming whether the IO device needs the IO space again. When there is no other IO device, the BIOS 20 sets to generate SMI from the chipset when the virtual IO Index and Data Port registered in the IO resource management table 21 are accessed (S509).

このようにコンピュータシステム１を動作させることで、割り込みハンドラ２２およびＩＯリソース管理テーブル２１を初期化できる。 By operating the computer system 1 in this way, the interrupt handler 22 and the IO resource management table 21 can be initialized.

図６は、コンピュータシステム１のＩＯ空間仮想化処理例を示すフローチャートである。このＩＯ空間仮想化処理は、ＣＰＵに読み込まれた割り込みハンドラ２２によって実行される。仮想ＩＯポートに対するＯＳ（デバイスドライバ）からのアクセスによるチップセットからのＳＭＩを受けると、ＢＩＯＳ２０からＣＰＵに割り込みハンドラ２２が読み込まれる。その後、割り込みハンドラ２２によって以下のようにＩＯ空間を仮想的に動作させる（仮想ＩＯエミュレーション処理を実行する）。 FIG. 6 is a flowchart showing an example of IO space virtualization processing of the computer system 1. This IO space virtualization process is executed by the interrupt handler 22 read by the CPU. When the SMI from the chipset is received by the access from the OS (device driver) to the virtual IO port, the interrupt handler 22 is read from the BIOS 20 into the CPU. After that, the interrupt handler 22 virtually operates the IO space as follows (executes virtual IO emulation processing).

割り込みハンドラ２２は、アクセスがあった仮想ＩＯポートの情報をＩＯリソース管理テーブル２１から検索する（Ｓ６０１）。 The interrupt handler 22 searches the IO resource management table 21 for information on the accessed virtual IO port (S601).

次に、割り込みハンドラ２２は、ＩＯリソース管理テーブル２１のＩＯデバイスコンフィグレーションアドレス、仮想ＩＯベースアドレス情報を基に、該当ＩＯデバイスに対してＩＯベースアドレスの設定およびＩＯ空間を有効にする設定を行う（Ｓ６０２）。 Next, the interrupt handler 22 sets the IO base address and enables the IO space for the corresponding IO device based on the IO device configuration address and the virtual IO base address information in the IO resource management table 21. (S602).

次に、割り込みハンドラ２２は、仮想ＩＯＩｎｄｅｘへのライトかどうか判断し（Ｓ６０３）、該当する場合は（Ｓ６０３のＹｅｓ）、ＩＯベースアドレスに対して仮想ＩＯＩｎｄｅｘＰｏｒｔに格納された値を加算したアドレスに対してリードアクセスを行う（Ｓ６０４）。 Next, the interrupt handler 22 determines whether or not to write to the virtual IO Index (S603), and if applicable (Yes in S603), adds the value stored in the virtual IO Index Port to the IO base address. Read access is performed to the address (S604).

その後、割り込みハンドラ２２は、リードデータを仮想ＩＯＤａｔａＰｏｒｔに格納する（Ｓ６０５）。仮想ＩＯＩｎｄｅｘへのライトではない場合（Ｓ６０３のＮｏ）、割り込みハンドラ２２は、続いて仮想ＩＯＤａｔａへのライトかどうか判断し（Ｓ６０６）、該当する場合、ＩＯベースアドレスに対して仮想ＩＯＩｎｄｅｘＰｏｒｔに格納された値を加算したアドレスに対して、仮想ＩＯＤａｔａの値をライトする。仮想ＩＯＩｎｄｅｘへのライト、または仮想ＩＯＤａｔａへのライトでない場合（Ｓ６０６のＮｏ）、割り込みハンドラ２２は、該当ＩＯデバイスへのアクセスは行わない。 After that, the interrupt handler 22 stores the read data in the virtual IO Data Port (S605). If it is not a write to the virtual IO Index (No in S603), the interrupt handler 22 subsequently determines whether it is a write to the virtual IO Data (S606), and if applicable, the virtual IO Index Port for the IO base address. Write the value of virtual IO Data to the address to which the value stored in is added. If it is not a write to the virtual IO Index or a write to the virtual IO Data (No in S606), the interrupt handler 22 does not access the corresponding IO device.

その後、割り込みハンドラ２２は、該当ＩＯデバイスに対してＩＯベースアドレスのクリアとＩＯ空間の無効設定を行う（Ｓ６０８）。 After that, the interrupt handler 22 clears the IO base address and invalidates the IO space for the corresponding IO device (S608).

このようにコンピュータシステム１を動作させることで、割り込みハンドラ２２によってＩＯ空間仮想化処理が実現できる。 By operating the computer system 1 in this way, the IO space virtualization process can be realized by the interrupt handler 22.

以上説明したように、本発明を適用したコンピュータシステムは、専用回路を設けること無しに、ＩＯデバイスの接続数を多数にする仮想ＩＯ空間を提供できる。 As described above, the computer system to which the present invention is applied can provide a virtual IO space in which a large number of IO devices are connected without providing a dedicated circuit.

本発明は、ＩＯ空間の枯渇を回避するために、ＢＩＯＳ２０で仮想ＩＯ空間を構築し、ＣＰＵからの仮想ＩＯ空間へのアクセスに対してＢＩＯＳ２０で実際に使用するＩＯ空間を切り替え、その後ＩＯデバイスへのアクセスを行う。結果、仮想ＩＯ空間を用いることで、ＩＯ空間の枯渇を気にすることなくＩＯデバイスを多数実装することが可能となる。 In the present invention, in order to avoid the exhaustion of the IO space, the virtual IO space is constructed by the BIOS20, the IO space actually used by the BIOS20 is switched for the access to the virtual IO space from the CPU, and then the IO device is used. To access. As a result, by using the virtual IO space, it is possible to implement a large number of IO devices without worrying about the exhaustion of the IO space.

また、ＩＯ空間が枯渇した際には、ＰＯＳＴ（ＰｏｗｅｒＯｎＳｅｌｆＴｅｓｔ）でエラー検出しシステムが起動しないケースがある。本発明は、本ケースを改善することも可能となる。 In addition, when the IO space is exhausted, there is a case where an error is detected by POST (PowerOnSelfTest) and the system does not start. The present invention can also improve the present case.

なお、実施形態を例示して本発明を説明した。しかし、本発明の具体的な構成は前述の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の変更があってもこの発明に含まれる。例えば、上述した実施形態のブロック構成の分離併合、手順の入れ替えなどの変更は本発明の趣旨および説明される機能を満たせば自由であり、上記説明が本発明を限定するものではない。 The present invention has been described by exemplifying embodiments. However, the specific configuration of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and is included in the present invention even if there is a change within a range that does not deviate from the gist of the present invention. For example, changes such as separation and merging of block configurations and replacement of procedures of the above-described embodiments are free as long as the gist of the present invention and the functions described are satisfied, and the above description does not limit the present invention.

また、上記の実施形態の一部又は全部は、以下のようにも記載されうる。尚、以下の付記は本発明をなんら限定するものではない。
［付記１］
物理的にＩＯインタフェースに接続されているＩＯデバイス群を個別に管理するＩＯリソース管理テーブルを保持すると共に、前記ＩＯリソース管理テーブルで管理される各ＩＯデバイスに割り振ったＩＯ空間情報をシステムマネージメント割り込みに応じて切り替える割り込みハンドラを保持するＢＩＯＳと、
ＯＳ‐ＩＯデバイス間にアクセスが生じて仮想ＩＯ空間にアクセスされる毎に前記システムマネージメント割り込みを生成するチップセットを含み、前記システムマネージメント割り込みに応じて前記割り込みハンドラを読み出して、ＣＰＵ上に確保される所定ＩＯ空間を介して、各ＩＯデバイスに割り振られたＩＯ空間情報を前記ＩＯリソース管理テーブルを参照して切り替えることで、前記ＩＯインタフェースを介してＯＳ‐ＩＯデバイス間のアクセスを可能に構成されたコンピュータハードウェアと、
を含むことを特徴とするコンピュータシステム。 In addition, some or all of the above embodiments may also be described as follows. The following notes do not limit the present invention in any way.
[Appendix 1]
The IO resource management table that individually manages the IO devices that are physically connected to the IO interface is held, and the IO spatial information allocated to each IO device managed by the IO resource management table is used as a system management interrupt. A BIOS that holds an interrupt handler that switches according to
It includes a chipset that generates the system management interrupt each time an access occurs between the OS and IO devices and the virtual IO space is accessed, and the interrupt handler is read in response to the system management interrupt and secured on the CPU. By switching the IO space information allocated to each IO device with reference to the IO resource management table via the predetermined IO space, access between the OS and IO devices is possible via the IO interface. Computer hardware and
A computer system characterized by including.

［付記２］
前記ＩＯリソース管理テーブルは、ＩＯデバイス毎に、前記所定ＩＯ空間の使用ポートを定めた仮想ＩＯポート情報と、前記ＩＯ空間情報を記録したデバイスＩＯ情報と、を含み成り、
ＩＯデバイス毎の前記仮想ＩＯポート情報には、ＣＰＵ内の所定ＩＯ空間の使用ポートを定めた仮想インデックスポートと仮想データポートが記録され、
ＩＯデバイス毎の前記ＩＯ空間情報には、ＩＯベースアドレスとして機能する仮想ＩＯベースアドレスと、ＩＯサイズとして機能する仮想ＩＯサイズとが記録される、
ことを特徴とする付記１に記載のコンピュータシステム。 [Appendix 2]
The IO resource management table includes virtual IO port information that defines a port to be used in the predetermined IO space for each IO device, and device IO information that records the IO space information.
In the virtual IO port information for each IO device, a virtual index port and a virtual data port that define the ports used in the predetermined IO space in the CPU are recorded.
In the IO space information for each IO device, a virtual IO base address that functions as an IO base address and a virtual IO size that functions as an IO size are recorded.
The computer system according to Appendix 1, wherein the computer system is characterized by the above.

［付記３］
前記割り込みハンドラは、前記所定ＩＯ空間内でＩＯ空間情報を切り替える際に、ＩＯデバイスの仮想ＩＯポート情報を引数に前記ＩＯリソース管理テーブルから該当ＩＯデバイスのＩＯ空間情報を読み込んで、該当ＩＯデバイスに割り振られたＩＯ空間の値を前記所定ＩＯ空間に設置することを特徴とする付記１又は２に記載のコンピュータシステム。 [Appendix 3]
When the interrupt handler switches the IO space information in the predetermined IO space, the interrupt handler reads the IO space information of the corresponding IO device from the IO resource management table with the virtual IO port information of the IO device as an argument, and causes the corresponding IO device. The computer system according to Appendix 1 or 2, wherein the value of the allocated IO space is installed in the predetermined IO space.

［付記４］
前記ＩＯリソース管理テーブルには、ＩＯデバイス毎にテーブルナンバーが割り振られ、
前記割り込みハンドラは、前記所定ＩＯ空間内でＩＯ空間情報を切り替える際に、ＩＯデバイスのテーブルナンバーを引数に前記ＩＯリソース管理テーブルから該当ＩＯデバイスのＩＯ空間情報を読み込んで、該当ＩＯデバイスに割り振られたＩＯ空間の値を前記所定ＩＯ空間に設置する
ことを特徴とする付記１又は２に記載のコンピュータシステム。 [Appendix 4]
A table number is assigned to each IO device in the IO resource management table.
When switching the IO space information in the predetermined IO space, the interrupt handler reads the IO space information of the corresponding IO device from the IO resource management table with the table number of the IO device as an argument, and is assigned to the corresponding IO device. The computer system according to Appendix 1 or 2, wherein the value of the IO space is installed in the predetermined IO space.

［付記５］
ＢＩＯＳは、物理的にＩＯインタフェースに接続されているＩＯデバイス群を個別に管理するＩＯリソース管理テーブルを保持すると共に、前記ＩＯリソース管理テーブルで管理される各ＩＯデバイスに割り振ったＩＯ空間情報をシステムマネージメント割り込みに応じて切り替える割り込みハンドラを保持し、
コンピュータハードウェアは、チップセットが、ＯＳ‐ＩＯデバイス間にアクセスが生じて仮想ＩＯ空間にアクセスされる毎に前記システムマネージメント割り込みを生成させ、
前記システムマネージメント割り込みに応じて、ＣＰＵが前記ＢＩＯＳに格納された割り込みハンドラを読み込んで、ＣＰＵ内に確保された所定ＩＯ空間を介して、各ＩＯデバイスに割り振られたＩＯ空間情報を前記ＩＯリソース管理テーブルを参照して切り替え、
前記ＩＯインタフェースを介して、切替えられたＩＯ空間情報に基づいて、ＯＳ‐ＩＯデバイス間のアクセスを成立させる
ことを特徴とするＩＯデバイスアクセス方法。 [Appendix 5]
The BIOS holds an IO resource management table that individually manages IO devices that are physically connected to the IO interface, and also systems the IO spatial information allocated to each IO device managed by the IO resource management table. Holds an interrupt handler that switches according to the management interrupt,
The computer hardware causes the chipset to generate the system management interrupt each time an access occurs between the OS-IO device and the virtual IO space is accessed.
In response to the system management interrupt, the CPU reads the interrupt handler stored in the BIOS and manages the IO space information allocated to each IO device via the predetermined IO space secured in the CPU. Refer to the table and switch,
An IO device access method characterized in that access between an OS and an IO device is established based on the switched IO spatial information via the IO interface.

［付記６］
前記ＩＯリソース管理テーブルは、ＩＯデバイス毎に、前記所定ＩＯ空間の使用ポートを定めた仮想ＩＯポート情報と、前記ＩＯ空間情報を記録したデバイスＩＯ情報と、を含み成り、
ＩＯデバイス毎の前記仮想ＩＯポート情報には、ＣＰＵ内の所定ＩＯ空間の使用ポートを定めた仮想インデックスポートと仮想データポートが記録され、
ＩＯデバイス毎の前記ＩＯ空間情報には、ＩＯベースアドレスとして機能する仮想ＩＯベースアドレスと、ＩＯサイズとして機能する仮想ＩＯサイズとが記録される、
ことを特徴とする付記５に記載のＩＯデバイスアクセス方法。 [Appendix 6]
The IO resource management table includes virtual IO port information that defines a port to be used in the predetermined IO space for each IO device, and device IO information that records the IO space information.
In the virtual IO port information for each IO device, a virtual index port and a virtual data port that define the ports used in the predetermined IO space in the CPU are recorded.
In the IO space information for each IO device, a virtual IO base address that functions as an IO base address and a virtual IO size that functions as an IO size are recorded.
The IO device access method according to Appendix 5, wherein the method is characterized by the above.

［付記７］
前記割り込みハンドラは、前記所定ＩＯ空間内でＩＯ空間情報を切り替える際に、ＩＯデバイスの仮想ＩＯポート情報を引数に前記ＩＯリソース管理テーブルから該当ＩＯデバイスのＩＯ空間情報を読み込んで、該当ＩＯデバイスに割り振られたＩＯ空間の値を前記所定ＩＯ空間に設置することを特徴とする付記５又は６に記載のＩＯデバイスアクセス方法。 [Appendix 7]
When the interrupt handler switches the IO space information in the predetermined IO space, the interrupt handler reads the IO space information of the corresponding IO device from the IO resource management table with the virtual IO port information of the IO device as an argument, and causes the corresponding IO device. The IO device access method according to Appendix 5 or 6, wherein the value of the allocated IO space is installed in the predetermined IO space.

［付記８］
前記ＩＯリソース管理テーブルには、ＩＯデバイス毎にテーブルナンバーが割り振られ、
前記割り込みハンドラは、前記所定ＩＯ空間内でＩＯ空間情報を切り替える際に、ＩＯデバイスのテーブルナンバーを引数に前記ＩＯリソース管理テーブルから該当ＩＯデバイスのＩＯ空間情報を読み込んで、該当ＩＯデバイスに割り振られたＩＯ空間の値を前記所定ＩＯ空間に設置する
ことを特徴とする付記５又は６に記載のＩＯデバイスアクセス方法。 [Appendix 8]
A table number is assigned to each IO device in the IO resource management table.
When switching the IO space information in the predetermined IO space, the interrupt handler reads the IO space information of the corresponding IO device from the IO resource management table with the table number of the IO device as an argument, and is assigned to the corresponding IO device. The IO device access method according to Appendix 5 or 6, wherein the value of the IO space is installed in the predetermined IO space.

１コンピュータシステム
１０コンピュータハードウェア
２０ＢＩＯＳ
２１ＩＯリソース管理テーブル
２２割り込みハンドラ
３０ＩＯインタフェース
４０ＩＯデバイス群 1 Computer system 10 Computer hardware 20 BIOS
21 IO resource management table 22 Interrupt handler 30 IO interface 40 IO device group

Claims

The IO resource management table that individually manages the IO devices that are physically connected to the IO interface is held, and the IO spatial information allocated to each IO device managed by the IO resource management table is used as a system management interrupt. A BIOS that holds an interrupt handler that switches according to
It includes a chipset that generates the system management interrupt each time an access occurs between the OS and IO devices and the virtual IO space is accessed, and the interrupt handler is read in response to the system management interrupt and secured on the CPU. By switching the IO space information allocated to each IO device with reference to the IO resource management table via the predetermined IO space, access between the OS and IO devices is possible via the IO interface. Computer hardware and
Only including,
The IO resource management table includes virtual IO port information that defines a port to be used in the predetermined IO space for each IO device, and device IO information that records the IO space information.
In the virtual IO port information for each IO device, a virtual index port and a virtual data port that define the ports used in the predetermined IO space in the CPU are recorded.
In the IO space information for each IO device, a virtual IO base address that functions as an IO base address and a virtual IO size that functions as an IO size are recorded.
A computer system characterized by that.

When the interrupt handler switches the IO space information in the predetermined IO space, the interrupt handler reads the IO space information of the corresponding IO device from the IO resource management table with the virtual IO port information of the IO device as an argument, and causes the corresponding IO device. The computer system according to claim 1, wherein the value of the allocated IO space is installed in the predetermined IO space.

A table number is assigned to each IO device in the IO resource management table.
When switching the IO space information in the predetermined IO space, the interrupt handler reads the IO space information of the corresponding IO device from the IO resource management table with the table number of the IO device as an argument, and is assigned to the corresponding IO device. The computer system according to claim 1 or 2, wherein the value of the IO space is installed in the predetermined IO space.

The BIOS holds an IO resource management table that individually manages IO devices that are physically connected to the IO interface, and also systems the IO spatial information allocated to each IO device managed by the IO resource management table. Holds an interrupt handler that switches according to the management interrupt,
In the IO resource management table, virtual IO port information that defines the port to be used in the predetermined IO space and device IO information that records the IO space information are recorded for each IO device.
In the virtual IO port information for each IO device, a virtual index port and a virtual data port that define the ports used in the predetermined IO space in the CPU are recorded.
In the IO space information for each IO device, a virtual IO base address that functions as an IO base address and a virtual IO size that functions as an IO size are recorded.
The computer hardware causes the chipset to generate the system management interrupt each time an access occurs between the OS-IO device and the virtual IO space is accessed.
In response to the system management interrupt, the CPU reads the interrupt handler stored in the BIOS and manages the IO space information allocated to each IO device via the predetermined IO space secured in the CPU. Refer to the table and switch,
An IO device access method characterized in that access between an OS and an IO device is established based on the switched IO spatial information via the IO interface.

When the interrupt handler switches the IO space information in the predetermined IO space, the interrupt handler reads the IO space information of the corresponding IO device from the IO resource management table with the virtual IO port information of the IO device as an argument, and causes the corresponding IO device. The IO device access method according to claim 4 , wherein the value of the allocated IO space is installed in the predetermined IO space.

A table number is assigned to each IO device in the IO resource management table.
When switching the IO space information in the predetermined IO space, the interrupt handler reads the IO space information of the corresponding IO device from the IO resource management table with the table number of the IO device as an argument, and is assigned to the corresponding IO device. The IO device access method according to claim 4 or 5 , wherein the value of the IO space is installed in the predetermined IO space.