JPH02190956A - メツセージ・バツフア・システム - Google Patents

メツセージ・バツフア・システム

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JPH02190956A
JPH02190956A JP29407989A JP29407989A JPH02190956A JP H02190956 A JPH02190956 A JP H02190956A JP 29407989 A JP29407989 A JP 29407989A JP 29407989 A JP29407989 A JP 29407989A JP H02190956 A JPH02190956 A JP H02190956A
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ブラース・ジエイ・モーヘツド
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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】 A、N楽土の利用分野 本発明はコンピュータ・システムの分野に関し、さらに
詳しくは、コンピュータの入出力サブシステムの制御処
理装置とサブシステム内の複数の入出力処理装置との間
のインターフェースにおける、メツセージの緩衝記憶に
関するものである。
B、従来の技術及びその課題 データ処理システムにおける入出力命令の処理にはかな
りのオーバーヘッドを要する。具体的に言うと、入出力
命令の処理には、システムと入出力装置の間の接続を確
立する、そのシステムとその装置の間の状況を維持する
、及び入出力動作を完了する、といった支援機能が含ま
れる。従来、この処理は主演算処理装置の中央演算処理
装置(CPU)によって実施されてきた。最近、データ
転送を支援するために、ホスト処理装置と入出力装置の
間に設けたプログラム式知能制御装置を使用する多くの
提案が出され、具体的に実施されている。しかしながら
、従来技術及び提案のどの配置でも、依然としてCPU
が、作業タスク指名、各入出力装置にタスク指名された
作業に関連する制御ブロックの維持、及び各入出力命令
の最終状態の決定を担当している。入出力命令を実行す
る作業の多くが入出力制御装置に与えられても、依然と
して制御装置とCPUの間での通信が必要である。この
ような通信には、通常、情報読取り宏たは書込みのため
に入出力制御装置内のレジスタに直接アクセスするため
の機構を、CPUに設けるbと、またはCPUと制御装
置の間でメツセージを交換するための機構を設けること
が必要である。周知のように、最初の方法、すなわち直
接レジスタ・アクセスは緩慢である。第2の方法は、−
膜内に主記憶装置にメツセージ・バッフ1を置くもので
、メツセージをバッファに送るために制御装置を必要と
し、かつメツセージを主記憶装置のバッファから取り出
すためにCPUを必要とする。周知のように、主記憶装
置へのアクセスは時間がかかり、この目的のために、一
定の割合の主記憶装置アクセス帯域幅を割り当てること
を必要とする。
CPUと入出力制御装置の間で情報を交換する第2の方
法は、主記憶装置アクセスという欠点にもかかわらず、
その速度が大きくなる可能性があり資源の使用効率が高
いので好ましい。したがって、コンピュータの主演算処
理装置及び入出力制御装置から効率的かつ迅速にアクセ
スできる、主記憶装置の外部にあるバッファを用いて、
そのような能力を提供することが明らかに求められてい
る。
C0課題を解決するための手段 この必要性は、CPU1CPUに接続された主記憶装置
、及び主記憶装置と複数の入出力装置の間でデータを転
送するための入出力システムを含み、その入出力システ
ムが、CPUと複数の入出力処理装置(IOP)の間に
論理的に置かれた入出力制御処理装置(IOCP)の形
の制御機能層を含むという、コンピュータ・システムで
溝たされる。この入出力システムでは、IOCPがCP
Uから実行すべき入出力命令を受け取り、複数のIOP
が入出力命令の実行中に主記憶装置と入出力装置の間の
データ転送を行なう。さらに入出力システムは、入出力
命令の実行に関する割込み、状態、及び制御情報を交換
するために、IOCPをIOPに接続する共用バスを含
む。この割込み、状態、及び制御情報はメツセージの形
になっている。こうした状況では、本発明は、共用バス
を介したIOCPとIOPの間のメツセージ交換を支援
スルメッセージ・バッファ・システムである。
このシステムは、IOCP内にありCPUとIOCPの
間のメツセージ交換を支援するメツセージ・バッファを
含む。これらのメツセージは、従来技術では主記憶装置
のバッファに緩衝記憶されていたものである。
本発明は、IOCPに接続された、メツセージ転送のた
めのバス・アクセスを許可するためのバス・アービタを
含む。IOPの1つがIOPとIOCPの間でのメツセ
ージ転送のためにバス・アクセスを許可されたか否かを
示すように条件づけられたトグル信号を出すメツセージ
・バッファ・トグル回路が、このバス・アービタに接続
されている。このメツセージ・バッファはアドレス可能
メツセージ記憶資源を含む。このアドレス可能メツセー
ジ記憶資源のロード・アドレスに対応する値を保持する
ために、アドレス・ポインタが設けられている。IOP
メッセージ・バス制御回路が、バス、アービタ、アドレ
ス可能記憶資源、及びアドレス・ポインタに接続されて
おり、メツセージ転送のためのバス・アクセス許可に応
答して、バスに置かれたIOPメツセージをアドレス可
能記憶域資源のロード・アドレスに入力する。バスがメ
ツセージ転送に使用されていないとトグル回路が指示し
たときに、メツセージをロード・アドレス以外の記憶位
置から取り出したり、そこへ入れたりするために、IO
CPメツセージ制御装置が、トグル回路とアドレス可能
記憶資源に接続されている。r ocp制御装置がメツ
セージをアドレス可能記憶資源に入れたり、そこから取
り出すときに、メッセージ・ポインタとI OCPメツ
セージ制御装置とに接続されたポインタ切換機構が、メ
ッセージ・ポインタ内の値を変更する。
IOCP内にメツセージ・バッファを配置することによ
って、主記憶装置を通るよりも速くて効率的なCPUと
IOPの間の緩衝記憶された(buffered)  
メツセージの通信ができるようになる。IOCPはIO
Pに対してCPUを代表する。
今要約したメツセージ・バッフ1の特定の構造は、IO
CPとIOPがその使用をめぐって競合し、その競合が
、IOCPとIOPの間の同期交換が不要な形で解決さ
れる、共用資源である。
したがって、本発明の主目的は、制御情報を含むメツセ
ージがCPUと複数の入出力装置の間での交換のために
ステージソゲするためのメツセージ・バッフT装置を、
主記憶装置の外部に提供することである。
D、実施例 9370シリーズのIBMシステム370中型演算処理
装置で例示されるクラスのコンピュータでは、IOPは
メツセージを介してCPUと通信する。メツセージは、
IOPが接続されたバス上を伝わる。IOPからCPU
に送られたメツセージは「受信」メツセージと称し、C
PUからIOPに送られたメツセージは「送信」メツセ
ージと称する。メツセージはメツセージ・バッファを介
して主記憶装置に緩衝記憶される。この点に関して、第
2図では、CPUl01主記憶装置工2、記憶装置アク
セス制御機構16、及びクロック供給源17から成る主
演算処理装置を存するコンピュータ・システム中にある
ものとして、メツセージ・バッフ1が図示されている。
CPU10は、入出力装置と主記憶装置12の間での転
送のためにソフトウェア・レベルの入出力命令を受け取
り、送出する。主記憶装置12へのアクセスは記憶制御
機構16を介して行なわれる。主演算処理装置の機能は
、クロック供給源17からクロック信号CLKIを供給
することによって同期化される。
周辺装置との間での情報のやりとりは、入出力システム
が担当する。入出力システムは複数のIOPを含むが、
これらのIOPのうちの2つを参照番号22.23で示
す。IOPは共通バス21に接続されており、IOPの
動作は、入出力システム・クロック供給源24から第2
クロツク信号CLK2を供給することによって同期化さ
れる。第2図の従来技術では、メツセージ・バッファ1
4は主記憶装置12の中に置かれている。この従来技術
の配置では、入出力システムのIOPレベルからメツセ
ージ・バッファへの経路は、l0P−8TC−主記憶装
置 である。
メツセージがメツセージ・バッフ114に記tttされ
た後、CPUはそれらを取り出し、解釈して、適切な動
作で応答する。
ここで、本発明によるメツセージ・バッファの再配置に
関する第1図を参照する。本発明では、主演算処理装置
は、従来技術で一般的な構成で接続された、CPU30
、主記憶装置32、及び記憶制御装置36によって表さ
れる。さらに、入出力サブシステムは、共通バス39と
複数のIOPを含む点で、第1図に図示したものと一致
する。
また、CPUからの入出力システム制御機能の大部分を
オフロードするために使用される、集中入出力制御処理
装置(IOCP)38が追加されている。IOCPはす
べてのソフトウェア・レベルの入出力命令を処理し、I
OPと主記憶装置32によって支援される入出力装fi
(図示せず)相互の間の情報の流れを制御する。
IOCPは、共通バス39によって、バス・インターフ
ェース機構(BIU)40,41を通じて、複数のIO
Pに接続される。各BIUは、BIUによって支援され
るIOPに、共通バス39へのアクセスを許可する。す
なわち、BIU40は、l0P40a140bのための
共通バス39へのインターフェースである。BIU40
は、ローカル両方向バス401bによってl0P40a
40bに連結されている。同様にBIUは、これらのI
OPを共通バス39にインターフェースするために、ロ
ーカル・バス411bによってI○P41a141bに
接続されている。ローカル・バス401b及び411b
は、ここには示されていない手段によって調停される。
IOPは、ローカル・バスに対する許可を与えられると
、そのバス及び接続されたBIUの独占的制御権を有す
る。
すなわち、IOPは、共通バス39を介したIOCPと
のメツセージ転送のため、ローカル・バス及びBIUの
制御権を有する。このメツセージ転送を、以下では「共
通バス39を介する」メツセージ交換と呼ぶ。なお、I
OPがそのローカル・バスとBIUを介して共通バスに
接続されている。
第1図はまた、IOPとCPUの間のメツセージの送受
の一時記憶、及びメツセージ交換の同期化のための、メ
ツセージ・バッファ42をも示している。ここで、−度
共通バスが獲得されると、バッファとIOEの間のメツ
セージ経路は単にl0P−I OCPである。したがっ
て、STC/主記憶装置経路は迂回されて、送受メツセ
ージはメツセージ・バッファ42に直接ロードされる。
最新の回路技術が利用できるものとし、メツセージ・バ
ッファ42が45ナノ秒ごとにアクセス可能になるもの
と考えておく。一般に主記憶装置のアクセス時間は少な
くともその4倍である。
本発明が実施される状況を更に理解するため、なお第1
図を参照すると、IOCP38は通信バス44を介して
CPUに接続されている。このバスは、どちらかの処理
装置(CPUまたはIOCP)が割込み及び制御情報を
他方に転送できるようにする。I OCPはバス39を
介してIOPに接続されている。TOPは、接続された
入出力装置の制御を行なう、知能マイクロプロセッサを
ベースとするサブシステムである。設計者が複数のIO
Pサブシステムを提供でき、特定の範嗜の入出力装置に
それぞれ特定のタイプのIOPを専用に使うものと考え
ておく。システム入出力要件が変わると、IOPの異な
る組合せを使用することになる。さらに、IOPが、ロ
ーカル・バスとBIUを介して間接的にではなく、共通
バスに、直接接続できるものと考えておく。ただし、第
2図の状況では、入出力システム1台当たり1つの集中
I OCPがあるだけである。
第3図に図示するように、IOCPは入出力エンジン(
IOE)部45、入出力待ち行列(IOQ)部46、制
御記憶機構47、及び記憶装置入出力インターフェース
(STIO)部48から成る。S T I O481t
、CPU、!−I 0CP−b1バス44を介して通信
できるようにする中央通信(COM)機構50及びメー
ルボックス(MBX)バッファ51を提供する。5TI
O48はまた、入出力サブシステムと主記憶装置の間で
データをやりとすするためのデータ・バッフ、−CBU
P)53モ提供スル。l0E45とl0Q46Gt、I
OCP38の処理装置である。これらの装置は、制御記
憶機構47にあるマイクロコード命令を実行する。制御
記憶機構47は、IOCP38と共に使用するための適
切な制御プログラムを維持する。
このプログラムは、IOCP38の多岐にわたる機能と
必要とされる動作を形成するために必要な各種のルーチ
ンを含む。
l0E45とl0Q46は、制御プログラムによって使
用される各種の記憶域を提供する。l0E45とl0Q
48はそれぞれ、制御、状態、及び割込み情報のために
使用される外部レジスタ(EXT)55及び56を有す
る。l0E45は小型ローカル記憶域(SLS)58を
有する。5L85Bはデータの操作に使用される一時記
憶域であり、演算論理機構(ALU)59によって実施
される各種の算術的及び論理的動作を支援する。
l0Q4Bは、大型ローカル記憶域(LLS)61と呼
ばれる一時記憶域を有し、これはIOCP制御プログラ
ムによって使用される。LLS61はまた、送受メツセ
ージの一時記憶のためのアドレス可能記憶領域を提供す
る。入出力インターフェース部(IOU)82は、LL
S81に緩衝記憶されたメツセージに関する制御及び状
況の情報を記憶するためのレジスタを有する。I 0Q
46はまた記憶アドレス(SAR)バッファ域64を有
し、これはマイクロワードの記憶時に使用される主記憶
装置アドレス・ポインタをセットアツプするために、マ
イクロコードによって使用される。
l0E45とI 0Q46はあいまって、制御記憶機構
47にあるマイクロワードを実行する。l0E45とl
0Q4E!はそれぞれ、制御記憶機構47から並列に複
数バイト・マイクロワードを受け取る。ただし、これら
の装置は、マイクロワードの種類に応じて、その一方ま
たは両方がマイクロワードを実行する。l0E45は算
術的及び論理的マイクロワードを実行し、一方l0Q4
Bはrocp外部の装置、例えばIOP、CPU1及び
主記憶装置にインターフェースするマイクロワードを実
行する。これらのマイクロワードは、当然2つの範曙に
分かれる。すなわち、記憶装置マイクロワード及び処理
装置バス動作(PBO)マイクロワードである。記憶装
置マイクロワードは、5TIO48及び主記憶装置内の
諸機構とインターフェースする。PBOマイクロワード
は、IoPレベルでレジスタをロード及びコピーし、ま
たメツセージ・コマンドをIOPに送る能力を与える。
最後に、マイクロワードの1つのクラスは、マイクロコ
ード・データ・バス65を介してrOE45とl0Q4
6の間でデータを移動させる動作から成る。
CPU30が、IOPに接続された入出力装置との接続
を確立し、入出力装置との間で通信を行なうための手順
では、CPUがソフトウェア・レベルの命令を取り出し
解釈することが必要である。
命令が入出力命令である場合、制御は、5T1048の
中のC0M50及びMBX51を介して、メツセージの
形でI OCPに渡される。入出力命令は、指定された
入出力装置のための、どんな形の開始、消去、停止、ま
たは延期の機能から構成されるものでもよい。
IOCP38は、主記憶装置32にある制御情報ブロッ
クを取り出すことによって、命令の処理を開始する。こ
の情報ブロックは5TIOBUF53を介してLLS8
1に移動する。IOCP38は、制御ブロック情報を用
いて、5L858中の識別されたIOPのための送信メ
ツセージを形成する。送信メツセージが完成すると、マ
イクロコード・データ・バス65を介してLLS61中
のメツセージ・バッファに移動する。次いで、IOCP
38は、メツセージを送信メツセージの形でIOPに送
る。次にIOCP38は、IOPからの2つの受信メツ
セージを待つ。IOCP38は、下記で説明する外部割
込み合計レジスタ(E I S)の設定によって、着信
メツセージがあることを通知される。最初の受信メツセ
ージは、入出力装置の現在条件コードから成り、入出力
装置が命令を受けとっていて、実行を始めようとしてい
ることを指示する。初期受信メツセージをIoPから受
け取った後、IOCP38は、他のソフトウェア・レベ
ルの命令を自由に受取って実行できるようになる。
10CP38からPBO送信メツセージを受け取ると、
識別された入出力装置は、その関連するIOPからの支
援によって、主記憶装置と入出力装置の間での特定デー
タの転送を実施する。それが完了すると、IOPは第2
の受信メツセージを作成する。IOCP38は、818
割込みの設定によって、着信メツセージがあることを再
び通知される。第2受信メツセージは、指定された入出
力動作の終了状況を含む。このメツセージを受け取ると
、IOCP38は、入出力動作状態をバス44を介して
CPUに戻す。
このメツセージ処理方式では、LLS81内にある本発
明のメツセージ・バッファは、IOCP38及びIOP
によって共用される。これらの処理装置が共用資源、す
なわちメツセージ・バッフ1をめぐって競合しているこ
とは、これらの処理装置にはわかっていない。
次に第5図を参照すると、メツセージ・バッファ42が
、バス・アービタ67と一緒に詳しく図示されている。
バス39は調停されるバスであり、それに対するアクセ
スがアクセス要求を受け取ったときにだけアービタ67
によって許可されることを指摘しておく。すなわち、各
BIUはそれぞれN本の要求線69のうちの1本を介し
てアービタ67に接続されている。さらに、実際には2
組の要求線があることを指摘しておく。このうちの1本
のみが図示されている。図示されていないもう1組の要
求線は、メツセージ転送に関係しないバス使用要求を伝
達する。一方、線89上で受け取られる要求は、メツセ
ージをバッファに転送するためにバスに対するアクセス
を得る目的のものである。バスに対するアクセスの許可
は、N本のバス許可線70のうちの1本で指示される。
メツセージ・バッファには、トグル制御回路72が含ま
れており、制御回路72はラッチ73、ORゲート74
及びANDゲート75を含む。トグル制御回路72は、
線69の1本で受け取ったメツセージ要求に応答して、
線70の1本を介してバス許可が与えられたときはいつ
でも、信号線71上に指示(MESSAGE  BUF
FERTOGGLE)を供給するものである。トグル制
御回路72は、基本的に、メツセージがメツセージ・バ
ッフTに入れるためにいつバス39に置かれたか、また
は置かれるかを指示する。メツセージが受け取られ、入
力されると、MESSAGEBUFFERTOGGLE
信号はリセットされる。動作の際には、アービタ67は
、メツセージ要求に応答してバス許可が与えられたとき
はいつでも、信号線76上にSET信号を生成する。S
ET信号は、ANDゲート75の出力と共にORゲート
74に供給される。ANDゲートは、ラッチ73の出力
を、反転された表示RESET信号と組み合わせる。R
ESET信号は、SET信号の活動化を起こさせるメツ
セージがバッファに入力されるまで、非活動状態である
。すなわち、メツセージ要求が許可されたとき、SET
信号は立ち上がり、ラッチ73をセットする。SET信
号はパルスであることが好ましいので、ラッチ73は、
ANDゲート75の出力によって、そのSET状態に維
持される。ANDゲート75は、ラッチの肯定出力を、
反転された非活動状態のRESET信号の反転と組み合
わせる。ラッチ73設定を起こさせるメツセージがバッ
ファに入力されると、RESET信号は活動化して、A
NDゲート75の出力を落とさせ、それによってラッチ
73をリセットする。ラッチがセットされると、MES
SAGE  BUFFERTOGGLE信号は活動化さ
れ、リセットされると、非活動化される。
従来のディジタル論理回路からなるIOPメッセージ・
バス制御回路77は、バス39からバッファへの受信メ
ツセージ転送を制御する。制御回路77は、従来のクロ
ック信号CLK1及び第4A図の様式を有するバス・メ
ツセージ動作コマンドのコマンド・フィールド(℃MD
)の復号に応答する。この点に関連して、IOPはメツ
セージ転送のためのバス・アクセス権を得ると、最大4
ワードまでのフレームを伝送する。このフレーム中の最
初のワードは、コマンドに続くべき受信メツセージに関
する制御情報を含むバス・メツセージ動作コマンドであ
る。受信メツセージは、各ワードが32ビツトのワード
2−3個を含むことができる。バス・メツセージ・コマ
ン)’ (第4A図)は、コマンド・コードを記憶する
第1フイールド81.3ビツトのメツセージ優先順位値
(MPV)を記憶する第2フイールド82、及び後に続
くメツセージの長さを指示するフィールド83を含む。
CMDフィールド81は、LNGTHフィールド83で
示される長さとフィールド82で示される優先順位を持
つメツセージが後に続くことを指示する。S E L、
フィールド84は、どのバス装置がメツセージを送った
か、及びどのバス装置がメツセージを受け取るかを指示
する。MPVフィールド82は8つの値のうちの1つを
有する。これらの値の1つは、次の受信メツセージが前
の送信メツセージに応答する2つの受信メツセージの1
つであることを指示する。優先順位は、rocpから直
接応答を引き出すものである。
コマンドは、バス39からマルチプレクサ85を介して
レジスタ86に送られ、そこからコマンド命令コード復
号器87に供給される。復号器87は、通常通りコマン
ド・フィールド81を復号して、1組の制御信号をバス
制御回路77に供給する働きをする。バス制御回路77
は、受信メツセージの復号に応答して、コマンドのMP
VフィールドからのMPVコードをロードし、次いでメ
ツセージをバッファに書き込む。
MPVフィールドをロードするために、バス制御装置7
7は信号線78上のLOAD  MPV信号を活動化す
る。この信号は、レジスタ86からレジスタ91へのメ
ツセージ操作コマンドをバスのMPVフィールドにロー
ドするように、マルチプレクサ90を動作させる。復号
回路92で復号され、回線94上のバス制御回路77に
よって活動化されるLOAD  MIS信号に応答して
、優先順位がマルチプレクサ93を介して、メツセージ
割込み合計、(MIS)レジスタ95にロードされる。
次に、バス制御回路77は、バッフ1の所定の記憶位置
にメツセージを書き込む働きをする。この点に関連して
、LOAD  BUS信号が、信号線96上で活動化さ
れる。線96は、メツセージ・ワードをレジスタ88か
ら入力メツセージ(MSGIN)レジスタ98に転送す
るようにマルチプレクサ97を構成する。レジスタ98
から、メツセージ・ワードは、LLS61の、メツセー
ジ・バッファ99として呼ばれる部分の中のアドレスさ
れた位置に入力される。
レジスタ98中のワードが書き込まれるメツセージ・バ
ッファ・アドレスは、マルチプレクサ100によって供
給される。受信メツセージ動作中、MESSAGE  
BUFFERTOGGLE信号は、メツセージ・オフセ
ット(MBOR)カウンタ101からメツセージ・バッ
ファ・アドレスを供給するようにマルチプレクサ100
を構成する。ワードが入力されるごとに、信号線102
にMBOR増分(INCMBOR)信号を供給すること
によって、カウンタ101の内容が増分される。この信
号は、受信メツセージの各ワードごとに1回ずつパルス
され、バッファ99の最高3つの隣接するメツセージ位
置に受信メツセージを記憶スる、メツセージ・バッフド
アドレス・シーケンスをもたらす。
バッファ99は、通常通り読取り/書込み信号(R/W
 5TROBE)によって制御される。
受信メツセージをバッファ99に記憶する際、ストロー
ブは、バス制御回路77によって信号線104上にWR
ITE信号として供給される。制御回路77からのWR
ITEストローブは、通常型のAND10Rゲートの組
合せ105/106で受け取る。バス制御回路WRIT
E信号は、2つのANDゲート105のうちの右側のゲ
ートに、MESSAGE  BUFFERTOGGLE
信号と共に供給されて、ゲート出力をストローブさせ、
このストローブは、ORゲートによってR/W  5T
ROBE信号としてバッファ99にバスされる。R/W
  5TROBE信号が活動化されると、レジスタ98
中のメツセージ・ワードは、マルチプレクサ100を介
してMBORカウンタ101から供給される、バッフ1
99内のアドレス位置に入力される。
第6図を参照すると、今説明した動作が行なわれる順序
が理解できる。バス・メツセージ要求に応答してバス許
可が与えられた直後に、バス・アービタ67は信号線1
10上にコマンド信号を供給する。この信号に応答して
、バス制御装置は、ステップ120で、復号器87の出
力を検査する。
ステップ121で、バス制御回路の動作は、命令コード
が復号されるまで、作動可能状態で一時停止される。ス
テップ123及び124で、バス・コマンドのMPVを
レジスタ95に入れるため、LOAD  MPV信号及
びLOAD  MIS信号が供給される。LOAD  
MPV信号及びLOAD  MIS信号は、命令コード
の復号が行なわれるクロック期間だけ活動状態にある。
次のクロック期間にバッファ99の連続した位置に受信
メツセージのワードを書き込むために、WRITElL
OAD  BUS、及びINCMBOR信号がすべて、
ループ125−128−125中のクロック期間の数だ
けストローブされる。MBORカウンタは、INCMB
OR信号が活動状態にある間に発生する各クロック期間
ごとに1ずつその最後のカウントから増分する。最後の
クロック期間に、3つの信号が非活動化され、RESE
T TOGGLE線108が1クロック期間の間にパル
スされて、ラッチ73をリセットさせ、それによってM
ESSAGE  BUFFERTOGGLE信号が非活
動化される。
マルチプレクサ90.93.97.100のための対応
する制御信号が非活動化されると、マルチプレクサ90
.93.97.100はデフォルト状態をとる。この点
に関連して、マルチプレクサ90は、MPVレジスタ9
1の内容を循環させ、一方マルチプレクサ93は、MI
Sレジスタの内容を後述する比較機構30の出力と共に
循環させる。MBORレジスタ/カウンタ101は、カ
ウント・アップしないようになっている。マルチプレク
チ97は、後述するマイクロコード・データ・バス85
に接続されたレシーバ132aから、その入力を選択す
る。マルチプレクサ100は、マイクロコード・カウン
タ134の出力をバッファ89のアドレス・ポートに接
続する。最後に、MESSAGE  BUFFERTO
GGLE信号が非活動状態になると、ANDゲート対1
05の左側のANDゲートが活動化される。
次に、送信メツセージがどのようにメツセージ・バッフ
ァに置かれ、メツセージ・バッファからバス39へ転送
されるか理解できるように、第5図と第7図を参照する
。受信メツセージが処理のためにバッファから取り出さ
れる動作シーケンスについても説明する。最終的には、
最後の状況が、この処理に基づいてIOCPによってC
PUに戻されることになる。
このI OCPプログラムに含まれるマイクロワード・
シーケンス中から、バッファ99に関するマイクロワー
ド・コマンドが見つかる。これらのマイクロワードが制
御バス135上を転送される。
バス上の各マイクロワードは、マイクロワード・レジス
タ137に入力される。メツセージ処理に関係するマイ
クロコード・コマンドは、第4図に図示するマイクロワ
ード様式を存する。マイクロコードハ、命令)−)’ 
(OP  C0DE)フィールド140、機能(FUN
C)フィールド142及びバツフア・アドレス・フィー
ルド144を含む。命令コード・フィールド140とF
UNCフィールドは復号器138によって復号され、通
常の復号手順でこれらのフィールドから導かれた1組の
制御信号が供給される。
最初の復号されたマイクロワードが、データ・バス39
に送信メツセージを供給することを必要とする5END
  MESSAGEマイクロワードであると仮定する。
マイクロワードの復号は、第4B図の命令コード・フィ
ールド及びFUNCフィールドの復号から成る。これら
のステップは、第7図の動作フローのステップ150及
び151で実施される。5END  MESSAGEマ
イクロワードが復号されたと仮定すると、この場合、マ
イクロワードのBUFFERADDRフィールド144
は、送信メツセージの最初のワードのアドレスを含む。
各5ENDメツセージは、4つの32ビツト・ワードを
含み、各ワードはCLK信号の連続する4つのサイクル
のそれぞれ1つの間、バス39に置かれることを指摘し
ておく。送信メツセージを構成する4つの32ピツト・
ワードは、バッファ99内の連続する4つの位置に予め
ロードされている。マイクロコード・カウンタ134に
、送信メツセージの最初のワードが記憶される最初の位
置がロードされる。メツセージの他の3ワードをアドレ
スするには、カウント134が3回増分されなければな
らない。したがって、第7図の判断ブロック151でY
ESを選択した後、マイクロコード制御回路136によ
って活動化された信号線170上のLOAD  C0U
NT信号に応答して、マイクロコード・カウンタ134
が、レジスタ137のマイクロワードのバッファ・アド
レス・フィールド144からロードされる。カウンタ1
34がロードされた後、動作ステップ153で、マイク
ロコード制御回路136は、線172上にメツセージ要
求信号を発生させる。この信号はアービタ67に渡され
、そこでバス3θへのアクセスをめぐってIOPメツセ
ージ要求と競合する。制御回路136は、信号!117
3上でIOCP  GRANTを受け取るまで、要求信
号を活動状態に維持する。バス39へのアクセスが許可
されると、マイクロコード制御回路136は、ロード・
メツセージ(LOAD  MSG)信号を活動化する。
この信号により、マルチプレクサ85はその入力を出力
メツセージ(MSGOUT)レジスタ175から選択す
る。レジスタ175の入力は、R/W  5TROBE
がREAD状態のとき、バッファ99に供給されたアド
レスに記憶されたワードを受け取る。実際には、5TR
OBE信号のデフォルト状態は、5TROBEのREA
D状態に対応するORゲート10Bの非活動出力である
。したがって、アドレスがバッファ99のアドレス・ボ
ートに提示されたとき、R/W  5TROBE信号が
デフォルト状態にあると、現アドレスにあるメツセージ
がバッファ99から読み取られて、レジスタ175に入
力される。ステップ155で、制御回路134から信号
線177上に出力されたINCC0UNT信号が、マイ
クロコード・カウンタ134をその初期値から3回増分
させ、それによって、5ENDメツセージの連続する4
つのワードが、レジスタ86を介してバス39に転送さ
れる。連続する4つのCLKサイクルの後に、判断ブロ
ック156でのYESの選択で表わされるように、lN
CC0UNT信号及びLOAD  MSG信号が非活動
化される ここで、レジスタ137内のマイクロワードは、バッフ
ァ99とマイクロコード・データ・バス65の間でメツ
セージを転送するための命令コードを存するものと仮定
する。メツセージがマイクロコード・データ・バスから
転送される場合、コマンドはWRITEマイクロワード
であり、メツセージをバッファ99に書き込むべきこと
を示す。
方、メツセージがバッファ99から取り出される場合、
マイクロワードはREADマイクロワードである。第8
図に示すように、どちらの場合でも、最初のステップは
、マイクロコード・カウンタ134に、メツセージの最
初のワードが入力されるまたは見つかるバッファ記憶位
置をロードすることである。これは第8図のステップ1
80である。
バッファ99でのデータの保全性を保持するために、制
御回路136は、ループ181−182−181中のM
ESSAGE  BUFFERT。
GGLE信号を、この信号が非活動化されるまで抽出す
る。これは、データ破壊をもたらす恐れのある、IOP
とI OCPがメツセージ記憶位置への同時アクセスを
行なうのを避けるためである。
MESSAGE  BUFFERTOGGLE信号が非
活動化されると、マイクロコードの機能フィールド14
2にあるコードに応じて、判断ブロック185の2つの
選択肢の1つが選ばれる。
ここで、マイクロワードは、READマイクロワードで
あって、メツセージをバッファ99からバス・ドライバ
132bを介してマイクロコード・データ・バス65に
移すことを必要とするものと仮定する。ステップ187
で、5TOP  GRANT信号が信号線190上で活
動化される。この信号は、アービタ67をロックして、
アービタ67が線69のいずれかで受け取ったメツセー
ジ要求に応答しないようにする。次に、バッファ99中
の複数ワード・メツセージが、マイクロコード・カウン
タ134中の元の値及びその後の増分に応答して、レジ
スタ175を介してマイクロコード・データ・バス65
上に送り出される。最後のワートニ続イテ、INCC0
UNT信号、!−5TOPGRANT信号が非活動化さ
れる。
マイクロワードは、マルチワード・メツセージを、マイ
クロコード・データ・バス65からバス・レシーバ13
2aを介してメツセージ・バッファ99に入力すること
を必要とするWRITEマイクロワードであると仮定す
る。この場合も、アービタ67がバスへのIOPアクセ
スを許可するのを防ぐために、5TOP  GRANT
信号が活動化される。次に、WRITE  BUFFE
R信号が線191上で活動化され、送出されて、左側の
ANDゲート105とORゲート106を介してR/W
  5TROBE信号を肯定状態にする。メツセージは
、マルチプレクサ97とレジスタ98を介シて、マイク
ロコード・カウンタ134の連続するカウントで指示さ
れたメツセージ・バッファ99の連続する位置に書き込
まれる。メツセージ・ワードが入力されると、INCG
RANT信号、5TOP  GRANT信号、及びWR
ITE  BUFFER信号がすべて非活動化される。
重要な最後の動作シーケンスは、MBORカウンタに新
しい初期カウントをロードするものである。第9図で、
復号器138は、マイクロワードがスワップ・メツセー
ジ受諾レジスタ(SMAR)マイクロワードであること
を指示する1組の信号を供給する。この場合、マイクロ
ワード制御回路は、MESSAGE  BUFFERT
OGGLE信号が非活動化されるまで待つ。この条件が
検出されると、マイクロコード制御回路動作シーケンス
は、RTレジスタ193内のMBORカウンタ101の
現在の内容を捕捉し、RSレジスタ194を介してカウ
ンタ101に新しい値をロードするための処理手順(ス
テップ192で示す)を実施する。このシーケンスは、
まず信号線197上を介してマルチプレクサ198にL
OAD  RT倍信号供給することによって開始される
。このLOAD  RT倍信号よって、マルチプレクサ
は、RTレジスタ193の最初のフィールド中のカウン
タ101の内容、RTレジスタ193の中間フィールド
中のMBSWレジスタ200の内容、及びRTレジスタ
193の第3フイールド中のMISレジスタ220の内
容をRTレジスタ193にロードする。次いで次のコマ
ンドで、RTレジスタ193が、マイクロコード・デー
タ・バス65を介してI OCPマイクロコードによっ
て読み取られる。MBORカウンタの内容がRTレジス
タ193に捕捉された後、LOAD  RT倍信号非活
動化され、LOAD  MBOR信号が信号線195上
に生じて、新しいMBOR値をRSレジスタ194の当
該のフィールドから移動させ、その値をMBORカウン
タ101にロードさせる。
RSレジスタ194は、SMARルーチンの前にMOV
E  WORD命令によってロードされる。
この命令は、バス65をマルチプレクサ204を介して
RSレジスタに接続するLOAD R3信号が活動化さ
れたとき、バス85からの新しいMBOR値をロードす
る。
メツセージの処理 次に、IOCP38がIOPとの接続を確立し、IOP
との通信を実施する手順の詳細な説明を行なう。IOC
P38は、主記憶装置にある制御情報ブロックを取り出
すことによって、入出力命令の処理を開始する。所望の
記憶位置が、まずマイクロコードの制御下で5AR84
にロードされる。
次いで、データが主記憶装置から5TIOBUF53に
移動され、LLS81のI OCP作業域に移される。
rocpは、これらの制御ブロックからの情報を利用し
て、5LS58中に目的とするIOPに対する送信メツ
セージを形成する。ALU59は、データに対する算術
的及び論理的演算を実施することによって、この処理を
支援する。
マイクロコード・バスθ5は、完成したメツセージを5
LS58とLLSEilのメツセージ・バッファ部分の
間で転送する。次にIOCP38は、メツセージを送信
メツセージの形でIOPに送出する。
送信メツセージは、第5図のメツセージ・バッファ・ハ
ードウェアによって次のように処理される。送信メツセ
ージの開始は、命令コードとマイクロフードの機能フィ
ールドの復号によって指示される。動作が送信メツセー
ジの場合、次のシーケンスが行なわれる。マイクロコー
ド制御回路136は、マイクロコードによって指定され
たバッファ・アドレスを、カウンタ134にロードする
次に、回路136はバス39の使用を要求する。
アービタ67から許可を受けると、回路136は経路θ
9−125−85−82t−39を介してバス38にメ
ツセージをロードし、メツセージは後続のCLKサイク
ルで1ワードずつゲートされる。
バッファ99がアクセスされる各サイクル毎に、マイク
ロコード・カウンタ134が増分される。
最後のワードがバス39に置かれると、l0E45は制
御記憶機構47からの取出しを再開する。
次にIOCP38は、目標IOPからの受信メツセージ
を待つ。IOPが活動状態の場合、それが入出力命令を
受け取っており実行を始めようとしていることを指示す
る最初の受信メツセージを戻す。IOCP38は、外部
割込み(E I S)レジスタ220中のビットの設定
によって、着信メツセージがあることを通知される。そ
のビットは、MISレジスタ95の内容をレジスタ22
3のマスク(M)フィールド中のマスク値と比較するこ
とによってセットされる。マスク値とMISレジスタ9
5の内容が、ANDゲート221を用いてビットごとに
加算される。ビットごとのANDが活動状態の場合、A
NDゲート221が活動化され、EISレジスタ220
でメツセージ割込みビットをセットす゛る。このビット
は、受信メツセージの最初のワードを形成するバス・メ
ツセージ動作コマンドに含まれる、復号されたメツセー
ジ優先順位値の比較から直接導かれることは自明である
EISレジスタ220は、受信メツセージをバス39上
で受け取るまでポーリングされる。その後、IOCP3
8は、他のソフトウェア・レベルの入出力命令を自由に
受け取り、実行することができるようになる。rocp
が使用中でない間、I OCPはEISを周期的にポー
リングし、IOPからメツセージが送出されたかどうか
を決定するために、メツセージ・ビットを受け取る。後
で、目的のIOPがその動作を終了したとき、その動作
期間の最終状況を示す受信メツセージを送出する。この
間に、IOCP38は、入ってくる受信メツセージとは
非同期的にIOPに作業をタスクを旨名する。
入ってくる受信メツセージは、先に第6図に関して説明
したように処理する。
IOCP38がバッファ99の内容を検査できる状態に
あるとき、SMARマイクロワードの実行によって、デ
ータの保全性が維持される。この動作によって、IOC
Pはカウンタ101内のMBOR値を、RSレジスタ1
94中のマイクロワードによってセットアツプされた値
とスワップする。
こうして、IOCPは受信メツセージの最後のワードの
アドレスを得る。その後、IOCPはメツセージを取り
出すことができる。同時に、MBORレジスタ/カウン
タは、バッファ99の現在使用されていないセクション
を指す新しい値を得る。したがって、IOP受信メツセ
ージの入力によって、rocpにとって重要なメツセー
ジが損傷を受けなくなる。IOCP38がMBOR位置
にあるメツセージの内容を問い合わせている間に、バス
39から新しいMBOR値で受信メツセージを受け取る
ことができる。
最後に、SMAR動作も、特定の値のMBORカウント
がカウンタ101で実施されたときに、開始される。こ
の点に関連して、MBORカウンタ101の上位Mビッ
トは、ANDゲート230で収集される。これらのビッ
トがすべてセットされるカウントにカウンタが達したと
き、AMDゲートの出力はハイになる。この出力は、線
102上でストローブされるINCMBOR信号に応答
してマルチプレクサ232によって選択される。
したがって、MBOR増分中にANDゲートの出力が立
ち上がると、MBSW状況レジスタ200中の1ビツト
がセットされ、そのビットがORゲート235を介して
EISレジスタ220に送られ、そこでレジスタ220
中のMBORFULLビットをセットする。レジスタ2
20は周期的にポーリングされるので、MBORFUL
Lビットがセットされると、バッファ99の新しいセク
タに対応するようにMBOR初期カウンタを変更して、
SMARマイクロワードの実行をプロンプトする。
E、効果 本発明によれば、IOCP内にメツセージ・バッファを
配置したので、主記憶装置を通るよりも速くて効率的な
CPUとIOPの間の緩衝記憶されたメツセージ通信が
可能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、第2図のメツセージを、本発明によりステー
ジソゲするためのメツセージ・バッファの配置を示す図
である。 第2図は、従来技術においてCPUと複数のIOPとの
間で制御メツセージが交換される経路を示す図である。 第3図は、入出力制御メツセージを緩衝記憶するための
入出力制御処理装置(IOCP)の基本的構成要素を示
す図である。 第4A図と第4B図は、それぞれバス・メツセージ操作
コマンド及びI OCPマイクロコード・コマンドの様
式を示す図である。 第5図は、本発明のメツセージ・バッファを示す回路図
である。 第6図は、IOPから第5図のバッファにメツセージを
入れるための一連の動作を示す処理流れ図である。 第7図ないし第9図は、それぞれメツセージを第4図の
メツセージ・バッファからIOPに送出し、第4図のバ
ッファからメツセージを読み取り、またはそこへ書き込
み、IOP起源のメツセージが書き込まれる第5図のバ
ッファ内の位置を変更するための動作シーケンスを示す
図である。 10.30・・・・中央演算処理装置(CPU)、12
.32・・・・主記憶装置、14.42・・・・メツセ
ージ・バッファ、16.36・・・・記憶制御機構、1
7・・・・クロック供給源、12.23.40 a N
40 b、 41 a、 4 l b・−・入出力処理
装置(IOP)、38・・・・入出力制御処理装置(I
OCP)、39・・・・共通ハス、40.41・・・・
バス・インターフェース機構(BIU)、44・・・・
通信バス、45・・・・入出力エンジン(ICE)、4
6・・・・I10待ち行列(IOQ)、47・・・・制
御記憶機構、48・・・・記憶装置/入出力インターフ
ェース(S ITO) 、50・・・−中央通信(CO
M)機構、51・・・・メール・ボックス(MBX)バ
ッファ、53・・・・データ・バッファ(BUF)、5
5.56・・・・外部レジスタ、58・・・・小型ロー
カル記憶域(SLS) 、59・・・・演算論理機構(
ALU)、61・・・・大型ローカル記憶域(LLS)
、62・・・・入出力インターフェース(IOU)、6
4・・・・記憶アドレス(SAR)バッファ域。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)中央演算処理装置(CPU)、CPUに接続され
    た主記憶装置、及び主記憶装置と複数の入出力装置との
    間でデータを転送するための入出力システムを含み、入
    出力システムがCPUから実行すべき入出力命令を受け
    取る入出力制御処理装置(IOCP)、入出力命令の実
    行中に主記憶装置と入出力装置との間でデータを転送す
    るための複数の入出力処理装置(IOP)、及び入出力
    命令の実行に関するメッセージの形の割込み、状況、及
    び制御情報を交換するためにIOCPをIOPに接続す
    る共用バスを含む、コンピュータ・システムにおいて、
    共用バスを介するIOCPとIOPとの間でメッセージ
    交換を支援するためのメッセージ・バッファ・システム
    であって、 メッセージ転送のための共用バスへのアクセスを許可す
    るためのバス・アービタ、 前記バス・アービタに接続された、前記バス・アービタ
    がメッセージ転送のために前記共用バスへのアクセスを
    許可したことを指示する第1状態、及び前記バス・アー
    ビタが前記共用バスへのアクセスを許可していないこと
    を指示する第2状態に条件づけられたトグル信号を生成
    するための、メッセージ転送トグル回路、 アドレス可能な記憶資源、 前記アドレス可能記憶資源中の記憶アドレスに対応する
    値を保持するためのアドレス・ポインタ、前記共用バス
    、前記バス・アービタ、前記アドレス可能記憶資源及び
    前記ポインタに接続され、前記IOPの1つからメッセ
    ージを転送する目的で前記共用バスへのアクセスが前記
    バス・アービタによって許可されたことに応答して、前
    記IOPによって前記バスに置かれたメッセージを前記
    アドレス可能記憶資源の前記記憶アドレスに入力するた
    めの、IOPメッセージ・バス制御手段、及び 前記トグル回路及び前記アドレス可能記憶資源に接続さ
    れてなり、前記トグル信号の前記第2状態に応答して、
    前記アドレス可能記憶資源の記憶位置からメッセージを
    取り出したり、そこへメッセージを入れたりするための
    IOCPメッセージ制御手段を含み、 前記IOCPメッセージ制御手段が、このIOCP制御
    手段が前記アドレス可能記憶資源にメッセージを入れた
    りそこからメッセージを取り出すときに、前記メッセー
    ジ・ポインタ中の前記値を変更するための、前記メッセ
    ージ・ポインタに接続されたポインタ切換手段を含む、 メッセージ・バッファ・システム。
  2. (2)バス、このバスに接続された複数の第1ユーザ、
    及び前記バスに接続された複数の第2ユーザを含み、前
    記第1ユーザのどれか1つと前記第2ユーザとの間のメ
    ッセージ交換を支援するためのシステムにおいて、 第1の信号を、メッセージ転送のための前記バスへのア
    クセスが許可されたことを示す第1状態、及びメッセー
    ジ転送のため前記バスが利用可能であることを示す第2
    状態に置くためのアービタ回路、 前記アービタ回路に接続された、前記割振りを示す第1
    状態、及び前記利用可能なことを示す第2状態のトグル
    信号を供給するための、メッセージ転送トグル回路、 複数の記憶位置を有し、この複数の記憶位置の各々がア
    ドレスを有する、メッセージ記憶装置、アドレスを記憶
    するためのポインタ、 前記アドレスを前記メッセージ記憶装置に供給するため
    に、前記ポインタを前記メッセージ記憶装置に接続する
    手段、 前記バス、前記アービタ回路、前記メッセージ記憶装置
    、及び前記ポインタに接続された、前記第1信号の前記
    第1状態に応答して前記アドレスを増分することによっ
    て、メッセージを前記メッセージ記憶装置に入力するた
    めの、バス制御手段、前記メッセージ転送トグル回路及
    び前記メッセージ記憶装置に接続された、前記トグル信
    号の前記第2状態に応答して、前記メッセージ記憶装置
    からメッセージを読み取ったり、そこへメッセージを書
    き込んだりするための、メッセージ制御手段、前記制御
    手段によって制御され、前記ポインタに接続されてなる
    、前記トグル信号の前記第2状態に応答して、アドレス
    を前記ポインタに入力するための、ポインタ切換装置、
    及び 前記メッセージ制御手段中にあり、前記トグル信号の前
    記第1状態に応答して、前記メッセージ制御手段が前記
    メッセージ記憶装置からメッセージを読み取ったり、そ
    こへメッセージを書き込んだりすることを防止するため
    の手段、 を含むメッセージ・バッファ・システム。
JP29407989A 1988-12-29 1989-11-14 メツセージ・バツフア・システム Expired - Lifetime JPH065521B2 (ja)

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