JPH02187830A - 割り込み制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、情報処理装置における中央処理装置、特にネ
イティブモードとエミュレーションモードのふたつの命
令実行状態を持つ中央処理装置を使用したマルチＯＳシ
ステムにおける割り込み制御の方式に関するものである
。

従来の技術 新規なマイクロプロセッサの開発が頻繁に行われる現状
に対応してシステム開発者がスムーズに高度な技術に移
行できるように、エミュレーションモード（以下、ＥＭ
と記載する）という実行モードを備えたプロセッサが多
く開発されている。

ＥＭは、旧いアーキテクチャ上で開発したソフトウェア
が変更なしに動作するように設定された動作モードであ
り、旧いアーキテクチャ上で長年にわたって蓄積されて
きたソフトウェア資産を有効に活用することができる。

尚、このようなＥＭに対して、新しいアーキテクチャ上
で独自の命令を実行するモードがネイティブモード（以
下、ＮＭと記載する）である。

このような、ＥＭとＮＭとのふたつの実行モードを備え
たプロセッサでは、古いソフトウェア環境と新しいソフ
トウェア環境を同時に利用することができるものもあり
、そのひとつの方法としてマルチＯＳシステムが挙げら
れる。即ち、マルチＯＳシステムは、単一のプロセッサ
上でプロセッサのネイティブモード上で動作するＯＳ（
以下、ネイティブＯＳと記載する）とエミュレーション
モードで動作するＯＳ　（以下、エミュレーションＯＳ
と記載する）とのふたつのＯＳが共存して動作するシス
テムである。

マルチＯＳシステムの実現方法として幾つかの方法が提
案されているが、ここで取り扱う方式は、エミュレーシ
ョンＯＳがネイティブＯＳのひとつのプロセスとして存
在し、それぞれのＯＳがコンカレント　（時分割）に動
作する方式である。従って、この方式の下では、割り込
み制御はすべてネイティブＯＳが受は持っている。

このようなマルチＯＳシステムにおいて割り込みが発生
した場合の処理について以下に説明する。

第５図（ａ）は、マルチＯＳシステムにおける従来の割
込み処理方式を実行するための装置の構成を示すブロッ
ク図である。

即ち、第５図（ａ）に示すように、この装置は、アドレ
スバス・システムバス・コントロールバスの総称である
システムバス５０４にそれぞれ接続された、ＮＭとＥＭ
のふたつの実行モードを持つＣＰＵ５０１　と、割り込
みコントローラ５０２　と、メインメモリ　（以下ＭＳ
と記載する）５０３とから主に構成されている。

ここで、割込みコントローラ５０２は、外部からの割り
込み信号５０５を受は付け、割り込み発生を伝える信号
（以下、ＩＮＴと記載する）５０６をＣＰＵ５旧に送り
、ＣＰＵ　５旧は、割り込みを受は付けると、割り込み
コントローラ５０２にこれを知らせる信号く以下、Ｉ　
ＮＴＡと記載する）５０７を返すように構成されている
。

第５図ら）は、上述のようなハードウェア上で動作する
ソフトウェアの概念的な構成を示す図である。

同図に示すように、このマルチＯＳ方式ではＣＰ　Ｕ３
０１に対するすべてのシステム制御をネイティブ０３５
０２が行っており、エミュレーションＯＳは５０９は、
ネイティブ０３５０２上の１プロセスとして実行される
。従って、割り込みに関する処理は、全てネイティブ０
５５０２側が行う構成となっている。

一般に、割り込みは、ＮＭに対する割り込みとＥＭに対
する割り込みの２種類に分類することができる。ネイテ
ィブプロセス５１０に割り当てられている割り込みレベ
ルの割り込み要求が発生した場合は、ネイティブ０３５
０２内の割り込みをハンドラによって、速やかに割り込
み処理がおこなわれる。

これに対して、エミュレーション０３５０９によるエミ
ュレーションプロセス５１１の処理中に、エミュレーシ
ョン０３５０９に割り当てられている割り込みレベルの
割り込み要求が発生した場合は、ネイティブ０３５０２
が、エミュレーション０３５０９に対して、割り込み処
理をエミュレートするよう指示、エミュレーション０５
５０９が内部で割り込み処理をエミュレートする。

第６図は、第５図（ａ）に示したハードウェア上で、第
５図ら）に示したようなソフトウェアにより処理を実行
する場合のフローチャートである。尚、後述するように
、第６図において、ステップ６１からステップ６４がＮ
Ｍ上で実行される処理であり、ステップ６５以降がＥＭ
上で実行される処理である。

さて、第５図（ａ）並びにら）に示したマルチＯＳシス
テムに対して外部から割込み信号５０５が入力されると
、割り込み信号５０５を受は付けた割り込みコントロー
ラ５０２は、ＣＰＵ５０１に対して割り込み信号ＩＮＴ
５０６を送る。ＣＰ　Ｕ’　５０１はＩＮＴ５０６を受
は取ると、ＩＮＴＡ５０７により割り込みを受は付けた
ことを割り込みコントローラ５０２に知らせ、割り込み
コントローラ５０２は、システムバス５０４を通して割
り込み番号をＣＰ　Ｕ３０１に送る。

割り込みを受は付けたＣＰＵ５０１は、システムバス５
０４を通して割り込み番号を得、メインメモリ５０３内
の割り込みベクタテーブルから割り込みハンドラアドレ
スを獲得し、そのハンドラに制御を移す。

このとき実行される割り込みハンドラは、ネイティブ０
８５０８の割り込みハンドラである。従って、第６図に
処理６１として示すように、ネイティブ０３５０８の割
り込みハンドラが、プロセス管理情報からエミュレーシ
ョンプロセスが処理中かどうかを判断する。即ち、エミ
ュレーションプロセスが処理中でない場合は、すべての
割り込みレベルがネイティブ０３５０８に割り当てられ
ているので、第６図に処理６４として示すように、速や
かにネイティブ０３５０８で各割り込みレベルに割り当
てられている個々の割り込み処理を実行する。

一方、エミュレーションプロセスカ処理中（Ｄ　場合は
、第６図に処理６２として示すように、割り込みレベル
がエミュレーション０３５０９に割す当テられている割
り込みレベルかどうか判断しする。

ここで、エミュレーション０５５０９に割り当てられて
いる割り込みレベルでない場合は、第６図に処理６４と
して示すように、速やかにネイティブＯＳ５０８で各割
り込みレベルに割り当てられている個々の割り込み処理
を実行する。

処理６２で、エミュレーション０３５０９に割す当てら
れている割り込みレベルの割り込みと判断した場合は、
第６図に処理６３として示すように、ネイティブ０３５
０８はエミュレーション０３５０９に対して割り込みを
エミュレートするよう措ホする。

指示を得たエミュレーション○５５０９は、割り込みベ
ヘクタ番号から、割り込みハンドラのアドレスを算出し
、第６図に処理６５として示すように、割り込み処理を
エミュレートする。

発明が解決しようとする課題 上述のようなマルチＯＳシステムにおける従来の割り込
み処理方式では、エミュレーションＯＳで処理すべき割
り込みに対してもネイティブＯＳが関与するので、割り
込みの発生から割り込み処理の実行開始までのオーバー
ヘッドが大きくならざるを得ない。

また、割り込み処理のエミュレート指示などをソフトウ
ェアでおこなうために、能率的なエミュレーションが行
われないという欠点がある。特に、エミュレーションモ
ードで走行するプログラムが、キーボード入力等のよう
に頻繁に割り込み処理を行うプログラムであった場合、
性能の低下は無視し得ないものとなる。

そこで、本発明は、上記従来技術の問題点を解ＬＬ、マ
ルチＯＳシステムにおいてより能率的な処理実行が可能
な新規な割込み処理方式を提供することを目的としてい
る。

課題を解決するための手段 即ち、本発明に従うと、中央処理装置固有の命令体系の
下で処理を実行するネイティブモードと、該中央処理装
置の命令体系以外の命令体系の下での処理を、該中央処
理装置上で擬似的に実行するエミュレーションモードと
の２種の命令実行モードを有する中央処理装置に対して
、該ネイティブモード下で動作するネイティブＯＳと、
該エミュレーションモード下で動作スるエミュレーショ
ンＯＳとが搭載され、該ネイティブモードふよび該エミ
ュレーションモードのそれぞれに対して割込みレベルが
設定され、且つシステム全体の割込み制御を該ネイティ
ブＯＳが行っているマルチＯＳシステムにおいて、発生
した割込み処理の割込みレベルが、前記ネイティブモー
ドまたは前記エミュレーションモードのいずれに割り当
てられた割込みレベルであるかを表示する第１フラグと
、該エミュレーションＯＳの具備する割込みハンドラを
前記中央処理装置が直接起動することを許可する第２フ
ラグとを具備し、入力された割込み要求に対して、前記
中央処理装置がまず前記第１フラグを参照し、その結果
該割込み処理が前記エミュレーションＯＳに割り当てら
れているものである場合は該第２フラグを参照し、許可
を得た場合は該中央処理装置が前記エミュレーションＯ
Ｓの割込みハンドラを直接起動して該割込み処理を実行
することを特徴とする割込み制御方式が提供される。

作用 上述のようなマルチＯＳシステム、即ち、ＮＭとＥＭと
を有し、ＮＭ上で動作するネイティブＯＳとＥＭで動作
するエミュレーションＯＳとが共存しそれぞれのＯＳが
コンカレントに動作するシステムでは、従来は、割り込
みに関する制御はすべてネイティブＯＳが受は持ってい
た。このため、エミュレーションＯＳに対する割り込み
レベルの割り込みが受は付けられた場合にもネイティブ
ＯＳがこれを処理し、ネイティブＯＳがエミュレーショ
ンＯＳに対して割り込み処理をエミュレートするよう指
示し、しかる後にエミュレーションＯＳが内部で割り込
み処理をエミュレートするという過程が必要であった。

これに対して、本発明に係る割込み処理方式では、受は
付けられた割り込みのレベルがネイティブＯＳとエミュ
レーションＯＳのどちらのＯＳに割り当てられている割
り込みレベルか示すフラグおよびエミュレーションＯＳ
の割り込みハンドラを直接起動して良いかどうかを示す
フラグを参照して、ネイティブＯＳに割り当てられてい
る割り込みレベルならネイティブＯＳの割り込みハンド
ラを実行し、エミュレーションＯＳに割り当てられてい
る割り込みレベルでかつエミュレーションＯＳの割り込
みハンドラの直接起動可ならエミュレーションＯＳの割
り込みハンドラを実行し、エミュレーションＯＳに割り
当てられている割り込みレベルでかつエミュレーション
ＯＳの割り込ミハンドラの直接起動ができない場合には
ネイティブＯＳが制御を受は持つ。

従って、ＥＭレベルの割込みのためにＮＭが処理を実行
する必要がなく、ＥＭ並びにＮＭのいずれのモードにお
いても効率の良い処理実行が可能である。

以下に図面を参照して本発明をより具体的に詳述するが
、以下の開示は本発明の一実施例に過ぎず、本発明の技
術的範囲を何ら限定するものではない。

実施例 第１図（ａ）は、本発明の実施例におけるマルチＯＳシ
ステムを示すブロック図、第１図ら）は、本発明の実施
例におけるフトウエアの構成図、第２図は、割り込みに
対する各部動作のフローチャートである。

第１図（ａ）は、本発明に係る割り込み制御方式実行す
ることのできる装置の構成を概略的に示す回路図である
。

第１図（ａ）に示すように、この装置は、システムバス
１０４に対してそれぞれ接続されたＣ　Ｐ　ＵＩＯＩ、
メインメモリ　（ＭＳ）１０３および割込みコントロー
ラ１０２を備えている。ここで、ｃ　ｐ　ＵＩＯＩは、
Ｎ　ＭとＥＭとの２種の実行モードを有していると共に
、発生した割り込みのレベルが、この２種のＯＳのどち
らに割り当てられているかを示すフラグを割り込みレベ
ルの数だけまとめたフラグレジスタ（以下、割り込みフ
ラグレジスタと記す）１０８と、エミュレーションＯＳ
の割り込みハンドラを直接起動して良いかどうかを示す
フラグ９とを備えている。また、システムバス１０４と
ＣＰＵｌ０Ｉとは、割り込みコントローラ１０２がＣＰ
　ＵＩＯＩに割り込みを伝えるための信号（以下、ＩＮ
Ｔと記す）１０６と、ＣＰＵｌ０Ｉが割り込みを受は付
けたことを割り込みコントローラ１０２に知らせるため
の信号（以下、Ｉ　ＮＴＡと記す）１０７とを受けるこ
とができるように構成されている。

尚、割り込みコントローラ１０２は、外部からの割り込
み信号１０５によって割込みの発生を検知する。

第１図ら）は、上述のように構成された装置の動作環境
を説明する図である。

即ち、この装置では、第１図ら）に示すように、ＣＰ　
ＵＩＯＩ　は、このＣＰＵの独自の命令体系の下で動作
するＮ　Ｍ　ＯＳ　１１０と、自身の命令体系以外の命
令体系で動作するＥＭＯＳＩＩＩとを搭載しており、Ｎ
Ｍ上の処理であるネイティブプロセス１１２はＮＭＯＳ
ＩＩＯ上で、Ｅ　Ｍ上の処理であるエミュレーションプ
ロセス１１３はＥＭＯＳＩＩＩ上で、それぞれ実行され
る。

第２図は、上述のように構成されたシステムにおける、
本発明に係る割り込み制御方式の処理を説明するフロー
チャートである。尚、このシステムでは、動作フロー内
で参照される割り込みフラグレジスタ１０８およびフラ
グ１０９　は、ネイティブ０３ＩＩＯの管理下で設定さ
れているとする。

さて、第１図（ａ）およびら）に示したシステムでは、
第２図のステップ２１に示すように、外部からの割り込
み信号１０５を受は付けた割り込みコントローラ１０２
は、ＣＰＵｌ０Ｉに対して割り込み信号ｌＮＴ１０６を
送る。ＣＰＵｌ０ＩはｌＮＴ１０６を受は取ると、ＩＮ
ＴＡ１０７により割り込みを受は付けたことを割り込み
コントローラ１０２に知らせる。

ここで、割り込みコントローラ１０２は、アドレスバス
・システムバス・コントロールバスの総称であるシステ
ムバス１０４を通して割り込み番号をＣＰｔ、Ｊｌｏｌ
　に送る。

そこで、第２図にステップ２２として示すように、割り
込みを受は付けたＣＰＵｌ０Ｉは、システムバス１０４
を通して割り込み番号を得、続いて、ステップ２３とし
て示すように、その割り込み番号に対する割り込みレベ
ルがネイティブ０３ＩＩＯとエミュレーション０５１１
１のどちらのＯＳ′に割りゴてられている割り込みレベ
ルかを割り込みフラグレジスタ１０８の対応するビット
を参照して調べる。

ステップ２３で、ネイティブ０３ＩＩＯに割り当てろれ
ている割り込みレベルあると判断した場合は、ステップ
２４に示すように、メインメモリ１０３内のネイティブ
０３ＩＩＯ用割り込みベクタテーブルから対応する割り
込みハンドラアドレスを獲得するなどネイティブｏｓｉ
ｉｏでの割り込みハンドラにｉ１Ｊ？卸を７度せるよう
に準（曲し、その後、ステップ２５に示すように、ネイ
ティブ０３ＩＩＯでの割り込みハンドラに制ｉ卸を移す
。

一方、ステン−７’２３でエミユし・−ジョン０３ＩＩ
Ｉに割り当てられている割り込みレベルであると判断し
た場合は、ステップ２６に示すように、フラグ１０９を
参照して、エミュレーション０３ＩＩＩの割り込みハン
ドラを直接起動して良いかどうかを判断する。

ステップ２６で、起動可と判断すると、ステップ２７に
示すように、メインメモリ１０３内のエミニレーション
０３ＩＩＩ用割り込みベクタテーブルから対応する割り
込みハンドラアドレスを獲得するなどエミュレーション
０８１１１での割り込みハンドラに制御を渡せるように
準備し、その後、ステップ２８に示すように、エミュレ
ーション０３１１１での割り込みハンドラに制御を移す
。このときのソフトウェア構成図が、第１図（ｂ）に対
応している。

尚、ステップ２６で、起動不可と判断すると、ステップ
２４に移り、続いてステップ２５に移行するが、この場
合のステップ２５では、実施例に示したのと同様な動作
フローで、ネイティブ０３ＩＩＯから、エミュレーショ
ン１１１に対して、割り込み処理をエミュレ・−卜する
よう指示が与えられ、割り込み処理がエミュレートされ
る。

ここで、割り込みフラグ１０８とフラグ１０９は、ネイ
ティブ０３ＩＩＯの管理下で設定されるのであるが、フ
ラグ１０９を起動可と設定することによって、エミュレ
ーション０３１１１、エミュレーションフロセス１１４
オヨヒそのときエミュレーションＯＳ］１１に割り当て
られている割り込みレベルがネイティブＯＳ１，ＩＯの
管理をはなれることに注意をしなければならない。

実施例２ 次に、本発明に係る割込み制御方式の他の実施例につい
て説明する。

前述の第１実施例では、ネイティブモードとエミュレー
ションモードとのふたつの命令実行状態を持つ中央処理
装置を使用したマルチＯＳシステムにおける割り込みの
制御について説明したが、本発明の方式は、システムに
対するノンマスカブル割り込みの制御にもまた適用でき
る。

第３図は、本実施例に対応した装置の構成を示す図であ
る。

第３図に示すように、この装置においては、２種のＯＳ
を備えたＣ　Ｐ　Ｕ３０１　とメインメモリ３０２とが
、それぞれシステムバス３０３に接続されており、ＣＰ
　Ｕ３０１は、ノンマスカブル割り込み要求信号３０４
がどちらのＯＳに割り当てられているかを示すフラグ３
０５を備えている。また、この装置では、ノンマスカブ
ル割り込み要求信号（以下、ＮＭＩと記す）３０４が、
ＣＰ　Ｕ３０１に直接入力されるように構成されている
。

第４図は、上述のような装置におけるノンマスカブル割
り込みに対する各部動作のフローチャートである。尚、
以下に述べる動作フロー内で参照されるフラグ３０５は
、ネイティブＯＳの管理下で設定されているものとする
。

例えばシステムに異常が発生してノンマスカブル割り込
みが発生すると、第４図にステップ４１として示すよう
に、ＣＰ　Ｕ３０１がノンマスカブル割り込み信号３０
４を受は付ける。

続いて、ステップ４２として示すように、ＣＰＵ３０１
は、ノンマスカブル割り込み要求信号３０４がネイティ
ブＯＳとエミュレーションＯＳのどちらのＯＳに割り当
てられているかを、フラグ３０５を参照して調べる。

ステップ４２でノンマスカブル割り込み要求信号３０４
がネイティブＯＳに割り当てられていると判断した場合
は、ステップ４３に示すように、メインメモリ３０２内
のネイティブＯＳ用割り込みベクタテーブルからノンマ
スカブル割り込みハンドラアドレスを獲得するなどネイ
ティブＯＳでのノンマスカブル割り込みハンドラに制御
を渡せるように準備し、その後、ステップ４４として示
すように、ネイティブＯＳでのノンマスカブル割り込み
ハンドラに制御を移す。

一方、ステップ４２でノンマスカブル割り込み要求信号
３０４が工°ミ二し−ションＯＳに割り当てられている
と判断した場合は、ステップ４５に示すように、エミュ
レーションＯＳ用割り込みベクタテーブルからノンマス
カブル割り込みハンドラアドレスを獲得するなどエミュ
レーションＯＳでのノンマスカブル割り込みハンドラに
制御を渡せるよ）に準備し、その後、ステップ４６に示
すように、エミュレーションＯＳでのノンマスカブル割
り込みハンドラに制御を移す。

発明の詳細 な説明したように、本発明に係る割込み処理方式では、
割り込みレベルがネイティブモードまたはエミュレーシ
ョンモードのいずれに割り当てられているかを示すフラ
グと、割り込みを制御している実行モードとは異なる実
行モードの割り込みハンドラをプロセッサから直接起動
して良いかどうかを示すフラグとを設け、プロセッサ内
部でそれらを参照しながら効率の良い割り込みを制御す
ることにより、実際の割り込み処理を実行するまでに必
要なオーバーヘッドを小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は、本発明に係る割込み処理方式を実行す
る装置の構成を示すブロック図であり、第・１図（ｂ）
は、本発明に係る割込み処理方式を実施する場合のマル
チＯＳシステムの構成を示す図であり、第２図は、本発
明に係る方式における割込み処理を説明するフローチャ
ートであり、 第３図は、本発明の他の実施例であるマルチＯシステム
の構成を示すブロック図であり、第４図は、本発明に係
る割込み処理方式をノンマスカブル割り込みに適用した
場合の処理を説明するフローチャートであり、 第５図（ａ）は、従来のマルチＯＳシステムにおける装
置の構成を示すブロック図であり、第５図Ｑ：１）は、
第５図（ａ）に示した装置における２種のＯＳの関係を
示す図であり、 第６図は、第５図（ａ）並びにら）に示したマルチＯＳ
システムにおける割込み処理を説明するフローチャート
である。 １１０　　、５０８ １１１　．５０９ Ｎ２．５１０ １１３　．５１１ ３０４　・　・　・ ・・・ネイティブＯＳ１ ・・・エミュレーションＯＳ１ ・・・ネイティブプロセス、 ・・・エミュレーションプロセス ノンマスカブル割り込み要求信号 （ＮＭＩ） 〔主な参照番号〕 １０１．３０１．５０１ １０２．５０２　　・・・ １０３．３０２．５０３ １０４．３０３．５０４ １０５．５０５　　・・・ １０６．５０６　　・・・ １０７　．５０７　　・　・　・ １０８　　・　・　・　・　・　・ １０９　．３０５　　・　・　・ ・　・ｃｐｕ。 ・・割り込みコントローラ、 ・・メインメモリ　（ＭＳ）、 ・・システムバス、 割り込み要求信号、 割り込み要求を伝える信号 （ＩＮＴ信号）、 割り込み受付を伝える信号 （ｒＮＴＡ信号）、 割り込みフラグレジスタ、 フラグ、 特許出願人　　日本電気株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 中央処理装置固有の命令体系の下で処理を実行するネイ
   ティブモードと、該中央処理装置の命令体系以外の命令
   体系の下での処理を、該中央処理装置上で擬似的に実行
   するエミュレーションモードとの２種の命令実行モード
   を有する中央処理装置に対して、該ネイティブモード下
   で動作するネイティブＯＳと、該エミュレーションモー
   ド下で動作するエミュレーションＯＳとが搭載され、該
   ネイティブモードおよび該エミュレーションモードのそ
   れぞれに対して割込みレベルが設定され、且つシステム
   全体の割込み制御を該ネイティブＯＳが行っているマル
   チＯＳシステムにおいて、発生した割込み処理の割込み
   レベルが、前記ネイティブモードまたは前記エミュレー
   ションモードのいずれに割り当てられた割込みレベルで
   あるかを表示する第１フラグと、該エミュレーションＯ
   Ｓの具備する割込みハンドラを前記中央処理装置が直接
   起動することを許可する第２フラグとを具備し、 入力された割込み要求に対して、前記中央処理装置がま
   ず前記第１フラグを参照し、その結果該割込み処理が前
   記エミュレーションＯＳに割り当てられているものであ
   る場合は該第２フラグを参照し、許可を得た場合は該中
   央処理装置が前記エミュレーションＯＳの割込みハンド
   ラを直接起動して該割込み処理を実行することを特徴と
   する割込み制御方式。