JPH0250753A

JPH0250753A - コンピュータにおける割込処理装置およびその方法

Info

Publication number: JPH0250753A
Application number: JP1120626A
Authority: JP
Inventors: Jon Rubinstein; ジヨン・ルビンステイン; Kenneth C Klingman; ケネス・シイ・クリングマン
Original assignee: Ardent Computer Corp
Current assignee: Ardent Computer Corp
Priority date: 1988-05-16
Filing date: 1989-05-16
Publication date: 1990-02-20
Also published as: GB8908833D0; GB2219420B; GB2219420A; US4959781A

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〕本発明はコンピユーメジステムにおける割込み処理の分
野に関し、特に、複数のプロセッサを有するコンピュー
タシステムにおける割込み処理に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕

複数のプロセッサを有するコンピュータシステムにおけ
る割込みを処理する方法はいくつか知られている。一般
に、割込みは、プロセッサを中断させ、後の再開を可能
にするために現在のＣＰＵ状態を待避させると共に、割
込みハンドラと呼ばれる指定ルーチンへ移行させる非同
期的又は例外的事象に対する応答として定義されれば良
い。通常、割込みは複数のクラスに割当てられ、特定の
１つのクラスは同様の装置からの割込み又は同様の方式
によ多処理しうる割込みを含む。

第１の公知の方法においては、特定の１つのクラスから
の全ての割込みが特定の１つのプロセッサに割当てられ
且つそのプロセッサによ多処理される。コンピュータシ
ステム内のプロセッサ全体について均一にクラスをプロ
セッサに割当てても良く、また、全てのクラスを単一の
プロセッサに割当てても臭い。あるいは、クラスをプロ
セッサに割当てる他の何らかの組合せを利用することも
可能である。

第２の公知の方法では、最初にマスタープロセッサが全
ての割込み要求をサービスし、他のプロセッサに要求を
割当てるか、又はその割込みを自身でサービスする。

第３の公知の方法においては、トークンがプロセッサか
らプロセッサへと供給されるラウントロピン方式でプロ
セッサが割込みをサービスする。

１つのプロセッサが割込みのサービスを完了すると、ト
ークンは次のプロセッサに供給される。トークンを現在
処理中であるプロセッサは、そのプロセッサがトークン
を所有している間に発生する割込みを処理するように割
当てられる。

これらの割込み処理方法は、いずれも、効率の良い方法
で割込みを処理する一方で他のシステム処理に対する衝
撃をできる限多少なくすることを目的としている。しか
しながら、公知のどの方法においても、１つのプロセッ
サがアイドル状態を許されている間に、アイドル状態と
はならない別のプロセッサは割込みの処理を課されてい
る。たとえば、第１の方法を利用するプロセッサの場合
、割込みクラスの特定のプロセッサへの割当ては固定さ
れているので、プロセッサ１はアイドル状態にあって良
く、プロセッサ２はクラスＡで発生する全ての割込みを
処理するように割当てられる。

クラスＡで割込みが発生したとき、プロセッサ２がある
プロセスを実行しておシ、現在使用中であったとする。

そのような場合には、割込みをサービスするために、プ
ロセッサ２は現在のプロセスの処理を中断しまければ表
らない。同時に、プロセッサ１はアイドル状態のままで
ある。ある所定の期間中、割込みが所定の１つのプロセ
ッサに、そのプロセッサに課された相対負荷を考慮せず
に割当てられるような割当て処理システムでは、いずれ
も上述と同様の効率の悪さが見られる。

従って、ここで望まれるのは、システムの中で現在最も
使用度の低いプロセッサに割込みが割当てられる割込み
処理装置及び方法である。さらに、既に適切刃側込み処
理ルーチンをロードしているプロセッサであるという理
由から、同じクラスの割込みが同一のプロセッサに割当
てられるような装置及び方法を提供することが望ましい
。

〔問題点を解決するための手段〕

複数のプロセッサを有するコンピュータシステどムにおいて割込みを管理する装置及びその方法を説明す
る。装置は、複数のプロセッサを対称的構成で有し、そ
れぞれの外部割込み源を並行して各プロセッサが利用可
能であるよう表コンピュータシステムと、各プロセッサ
において各側込み源を所定の優先権表しに個々にディス
エーブルする手段と、外部装置とは無関係に割込みを発
生させる手段とを具備する。補助装置はプロセッサ間の
同期プリミティブを含む。システム内の各プロセッサは
外部割込みに応答する。同期装置は１つのプロセッサが
どのプロセッサよシも早く割込みに応答するように保証
し、次に、遅れて応答したプロセッサはある時間だけそ
の割込みクラスをディスエーブルすることにより、割込
み処理のオーバヘッドから自らを解放する。プロセッサ
は、アイドル状態に入ると、割込み処理コードを命令キ
ャッシュメモリにロードさせる内部割込みを発生する。

すなわち、アイドル状態のプロセッサは、割込み処理コ
ードが事前ロードされているために、使用中のプロセッ
サよシ速く割込みに応答する。従って、アイドル状態の
プロセッサはそれ以後の割込みをサービスするために選
択されたプロセッサになるので、システム内のプロセッ
サ全体くついて処理負荷は自ら均衡を保つことになる。

〔実施例〕

割込み処理装置及びその方法を説明する。以下の説明中
、本発明を完全に理解させる九めに、装置の種類、処理
装置の数などの詳細々事項を特定して数多く挙げるが、
そのよう々特定の詳細な事項を抜きにしても本発明を実
施しうろことは当業者には自明であろう。ｔ７’？、本
発明を不必要に複雑にしないために周知の回路、構造及
び技術を詳細に示さなかった場合もある。

本発明ハ、コンピュータシステムにおいて割込みを管理
する装置及び方法に関する。第１図に示すように、本発
明は、複数の中央処理装置（ｃＰＵ）１０１〜１０３を
有し、それらのＣＰＵが複数の装置を支援する又はプロ
セッサ１１０〜１１８に対する外部割込みを発生しうる
他の装置を支援することを第１の機能としているコンピ
ュータシステムで利用される。装置１１０〜１１Ｂ　は
複数のクラス１２０〜１２２に分割されている。

好ましい実施例においては、複数のＣＰＵ１０１〜１０
３Ｕカリフオルニア州サニーベールのＭＩＰ８　ＣＯＭ
ＰＵＴｇＲ８，ＩＮＣ，製造のプロセッサを１つから４
つ具備する。装置１１０〜１１８は、ディスクドライブ
、テープドライブ及びその他の大容量記憶装置を含む第
１のクラスと、端末装置。

キーボード、その他のヒユーマンインタフェース装置及
び通信ポートを含む第２のクラスと、ユーザー付属の補
助装置及びプリンタ等の出力装置を含む第３のクラスの
３つのクラスに分割される。

本発明の装置は、複数の記憶場所１３２を有するメモリ
１３１をさらに具備する。複数の記憶場所１３２は、そ
れぞれ、複数の割込みクラス１２０〜１２２０１つと関
連している。複数の記憶場所１３２は、割込みクラスが
処理のためのプロセッサに割当てられているか又は割当
てられていまいかを示す。好ましい環境では、複数の記
憶場所は１つの語の中にいくつかのビットを含む。１つ
の割込みクラスに対応するビットが１のとき、そのビッ
トは割込みクラスが割当てられてい力いことを示し、０
のときは制込みクラスが割当て済みであることを示す。

装置１１０〜１１８は割込みをＣＰＵ（プロセッサ）１
０１〜１０３に対して断定する割込み線１２４を介して
ＣＰＵ１Ｇ１〜１０３に結合されても良い。割込みクラ
スの数をＮとするとき、割込み線１２４は８本の割込み
線から構成される。あるいは、装置１１０〜１１８をバ
スに結合し、そのバスを介して割込みを回報通信しても
良い。バスを介して割込みを回報通信する場合、コンピ
ュータシステムは、割込みクラスごとに１′ｓ類ずつ、
合わせてＮ種類の回報通信を利用する。

ここで、第４図を参照して、割込みクラス１２０〜１２
２の装置からの割込みに応答するために本発明によ）利
用される方法を説明する。ブロック４０１で、装置の１
つ、たとえば第１図の装置１１０が割込みを断定したと
する。

前述のように、装置１１０は割込み線に割込み信号を断
定することによシ割込み、を断定するか、あるいは、シ
ステムバスを介して割込みを回報通信すれば良い。ブロ
ック４０２でプロセッサは割込みを受信する。

第４図は割込みが単一のプロセッサによシ処理される場
合を示しているが、好ましい実施例においては、コンピ
ュータシステム内の全てのプロセッサ１０１〜１０３が
その割込みに応答しようとする。後述するが、割込みの
サービスを最初に開始したプロセッサは他のプロセッサ
がその割込みをサービスするのを阻止する。好ましい実
施例では、通常、システム内の１つのプロセッサがアイ
ドル状態にあるとき、アイドル状態のプロセッサは割込
みのサービスを最も早く開始するプロセッサとなる。シ
ステム内の２つ以上のプロセッサがアイドル状態にある
場合には、アイドル状態のプロセッサのいずれか１つが
先に割込みのサービスを開始スれば良い。システム内の
プロセッサがいずれもアイドル状態にない場合には、い
ずれか１つのプロセッサが先に割込みのサービスを開始
して良いが、好ましい実施例によれば、通常は最近に割
込みをサービスしたプロセッサが選択される。これは、
最近に割込みをサービスしたプロセッサの場合、そのキ
ャッシュメモリに割込みをサービスするために必要な割
込み処理コードの一部又は全てが既にロードされている
１１［率が最も高いからである。

プロセッサは、割込みクラスがディスエーブルされてい
るか否かを判定する。第２図を参照して簡単に説明する
と、レジスタ２４１及び２４２内の複数のマスクビット
は、好ましい実施例の各プロセッサにより、割込みクラ
スからの割込みをマスクオフする、すなわちディスエー
ブルするために利用される。第２図に関しては後にさら
に詳細に説明するが、１つの割込みクラスに対応するマ
スクビットをＯにセットすると、その割込みクラスから
の割込みは有効にマスクされる。

割込みがディスエーブルされていれば（ブランチ４０３
　）、プロセッサは割込みが発生したときにサービスし
ていたプロセスの処理を継続し、ＣｐＵは割込みを受信
しないように有効にブロックされる。

割込みがディスエーブルされてい々い場合（ブランチ４
０４）、プロセッサは割込みコードを実行する（ブロッ
ク４０５）。割込みコードは、まず、割込みクラスが別
のプロセッサによる処理のために割当て済みであるか否
かを判定する（ブロック４０６）。第１図に関連して説
明し九通シ、好ましい実施例では、それぞれの割込みク
ラスが現在割当て済みであるか否かを示すために複数の
記憶場所１３２を利用する。

割込みクラスが別のプロセッサによる処理のために割当
て済みである場合（ブランチ４ｏ７）、プロセッサは、
所定の期間だけ、その割込みクラスにおける割込みを処
理しないように自らディスエーブルする（ブロック４０
８）。　好ましい実施例では、この所定の期間は複数回
分のシステムクロックサイクル時間に相当し、平均する
と５ミリ秒である。好ましい実施例においては、いかな
る場合でも、割込みクラスは１０ミリ秒以内にイネーブ
ルされる。割込みクラスがディスエーブルされると、プ
ロセッサは割込みのクラスを有効に無視することができ
、プロセッサ効率は向上する。

割込みクラスが割当て済みでまいならば（ブランチ４１
０）、プロセッサは割込みクラスを割当て状態にする（
ブロック４１１）。好ましい実施例では、プロセッサは
記憶場所１３２のビットを０にセットすることによル割
込みクラスを割当て済み状態にする。割込みクラスが割
当て済みであるか否かを判定するためにこれ以後に記憶
場所１３２をアクセスする全てのプロセッサはビットが
Ｏであることを知シ、割込みクラスが既に割当て済みで
あって、別のプロセッサにより処理中であると仮定する
。

好ましい実施例のコンピュータシステムは、本発明の譲
渡人に譲渡された同時係属米国特許出願、出願番号１６
１９９７　、出願臼１９８８年２月２９日。

名称［、ｏａｄ　ａｎｄ　５ｙｎｃｈｒｏｎｔｚｅ　Ｃ
ｏｍｐｕｔｅｒＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　　ａｎｄ　
Ｐｒｏｃｅｓｓ　Ｊにさらに詳細に記載されているセマ
フォメカニズムを利用スる。セマフォメカニズムは、第
１のプロセッサが第１図の記憶場所１３２の中の１つを
更新しているときに、第２のプロセッサが同時にその記
憶場所をアクセスしないように保証するために利用され
る。

次に、プロセッサは割込みを処理する（ブロック４１２
）。プロセッサによる割込みの処理中のいずれかの時点
で（ブロック４１２）、　　第２の割込みが発生したと
する。第２の割込みが発生すると、プロセッサは第１の
割込みの処理を中断され、第２の割込みに応答して第４
図のステップを実行する。第２の割込みが第１の割込み
と同じ割込みクラスのものである場合、第２の割込みは
同一のプロセッサによ多処理される。他の全てのプロセ
ッサは、それらがその割込みクラスからの割込みを処理
し表いようにディスエーブルされていることを示してい
る（ブロック４０３）か、あるいは、割込みクラスが割
当て済みであることを知る（ブロック４０６）。このよ
うにして、同じ割込みクラスの中に未処理の割込みが存
在しなく表るまで、同一のプロセッサがそのクラスの全
ての割込みをサービスし続ける。この方法では、割込み
クラスに関する割込み処理ルーチンをロードした夛、再
ロードしたシする必要が表いので、処理効率が良くなる
。

第２の割込みの割込みクラスが第１の割込みの割込みク
ラスと同じでない場合には、その割込みは利用可能なプ
ロセッサのいずれか１つによ多処理されれば良い。

割込みクラス中の全ての未処理割込みの処理が完了した
後、プロセッサは割込みクラスを割当て解除状態にする
（ブロック４１３）。

本発明は、アイドル状態のプロセッサのキャッシュメモ
リにそのプロセッサがアイドル状態になったときの割込
み処理コードを事前ロードすることにより、アイドル状
態のプロセッサに確実に割込みをサービスさせる。この
ようにして、アイドル状態のプロセッサは、複数のプロ
セッサの中で最も早く割込み処理コードを実行するプロ
セッサになる（ブロック４０６）。割込み処理コードは
まずキャッシュメモリにロードされなければならないの
で、使用中のプロセッサは割込み処理コードを実行する
までによシ長い時間を要する。従って、事前ロード済み
のプロセッサに割込みクラスが割当てられ（ブロック４
１１）、その他のプロセッサはその割込みクラスが割当
て済みであることを判定しくブランチ４０７　）、その
クラスにおける処理をディスエーブルする（ブロック４
０８）。

第３図を参照して、割込みコードをキャッシュメモリに
事前ロードする方法を説明する。本発明の好ましい実施
例で利用されるＭＩＰＳ　ＣＯＭＰＵＴｇＲ８製プロセ
ッサは、プロセッサに内部割込みを信号で報知させるこ
とができる。本発明では、プロセッサは、アイドル状態
に入るたびに内部割込みを報知する（ブロック３０１）
。　その結果、割込み処理コードがキャッシュメモリに
ロートサれる（ブロック３０２）。割込み処理コードは
このようにしてアイドル状態のプロセッサに事前ロード
される。

本発明においては、アイドル状態のプロセッサに使用中
のプロセッサよシ先に、確実に割込みをサービスさせる
ために別の装置又は別の方法を採用しても差支え危いこ
とは当業者には自明であろう。

たとえば、プロセッサがアイドル状態であることを信号
により示しても良く、また、割込みを使用中のプロセッ
サに提示する前に、アイドル信号を断定しているプロセ
ッサに割込みを提示するための回路を使用しても良い。

第２図に関して説明する。本発明は、特定の１つのプロ
セッサによシ割込みクラスをイネーブル又はディスエー
ブルするために、割込みクラスのそれぞれに対応する複
数のマスクビット、たとえば、レジスタ２４１　及び２
４２に記憶されるマスクビットのよう々ビットを利用す
る。第１図の相応する部分に関連して先に説明した通り
、装置２１０〜２１８によ多発生される割込みはクラス
２２０゜２２１　及び２２２などの割込みクラスに分類
される。１つのクラスの中のいずれかの装置、たとえば
装置２１０　が割込みを断定すると、割込み信号はその
クラス中のその他の割込み信号とＯＲされ、信号線２２
３，２２４　又は２２５のような割込み信号線は割込み
の断定に応答してハイになる。プロセッサ２０１及び２
０２　などのプロセッサは、それぞれ、割込み信号線２
２３，２２４及び２２５の割込み信号をほぼ同時に受信
する。

割込み信号線２２３，２２４及び２２５の割込み信号は
レジスタ２４１及び２４２　に記憶された対応するマス
クビットとＡＮＤされる。マスクビットがゼロであれば
、割込みはディスエーブルされ、プロセッサは割込みを
有効に無視して、その現在のプロセスの処理を継続する
。マスクビットが１であれば、プロセッサは第４図に関
して先に説明したように割込みコードをロードし且つ実
行する。

割込みが断定され、対応するマスクビットが１である場
合、プロセッサは、まず、記憶場所２３２の、割込みク
ラスに対応するメモリビットをアクセスする。前述のよ
うに、１は割込みクラスが割当て済みで々いことを示し
、Ｏは割込みクラスが割当て済みであることを示す。割
込みクラスが割当て済みであれば、プロセッサはレジス
タ２４１又は２４２で割込みクラスに対応する内部マス
クビットをゼロにセットする。とれによシ、プロセッサ
はその割込みクラスの割込みの処理を有効に無視する、
すなわちディスエーブルするととＫなる。

好ましい実施例のコンピュータシステムにおける全ての
プロセッサは、約１０ミリ秒ごとに、レジスタ２４１及
び２４２に記憶されたマスクビットを１にセットする。

マスクビットのリセットによシ、プロセッサは断定中の
割込みの少なくとも１０ミリ秒以内に確実に割込み処理
のために利用できる状態になる。

以上、好ましい実施例のいくつかの詳細な点を特定して
挙げながら本発明を説明したが、本発明の趣旨から逸脱
せずに多数の変形及び変更を採用しうろことは自明であ
ろう。従って、そのような変更及び変形は、全て、特許
請求の範囲によシ限定される本発明の所期の範囲に含ま
れる。複数の処理装置を有するコンピュータシステムに
おケル割込みを処理する装置及び方法を説明した。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の装置及び方法を利用するコンピュー
タシステムを示すブロック線図、第２図は、本発明の装
置及び方法を利用するコンピュータシステムをさらに示
すブロック線図、第３図は、本発明にょシ利用可能であ
るような、プロセッサがアイドル状態に入る過程を示す
フローチャート、及び第４図は、本発明によシ利用可能であるような、割込み
に応答する過程を示すフローチャートである。１０１．１０２，１０３　・・・拳中央処理装置（ｃＰ
Ｕ、プロセッサ）、１１０７１１Ｂ・・・・装置、１２
０．１２１，１２２　・・・・割込みクラス、１２４　
・・・・割込み信号線、１３１　・・拳・メモリ、１３
２　・・・・記憶場所、２０１　、２０２・・・・プロ
セッサ、２１０〜２１８・・・・　装置、２２０．２２
１．２２２　・・・・割込みクラス、２２３．２２４，
２２５　　・・・・割込み信号線、２３１　・・・・メ
モリ、２３２　・・・・記憶場所、２４１．２４２　　
・・・・レジスタ。Ｏ許出ａ人　アーデント・コンピュータ・コーポレーシ
ョン−′）代理ノ人　山川政樹 ”１Ｅ’Ｉ６　　　３７ＩＧ　　　４− 手続補正書（λ入つ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｎ個のプロセッサと、それぞれが前記Ｎ個のプロ
セッサのそれぞれと結合されて、前記Ｎ個のプロセッサ
のそれぞれにほぼ同時に割込みを提示する割込みを断定
するＸ個の装置と、前記割込みの処理を前記Ｎ個のプロ
セッサの中の１つに割当てる手段とを具備するコンピュ
ータシステムにおいて割込みを処理する装置。
（２）コンピュータシステムにおける割込みを処理する
装置において、前記コンピュータシステムは、それぞれが前記割込みの処理をディスエーブルする手段
を有し、前記割込みをサービスするＮ個のプロセッサと
；それぞれが前記Ｎ個のプロセッサのそれぞれと結合され
て、前記Ｎ個のプロセッサのそれぞれに対し前記割込み
をほぼ同時に断定し、Ｙ個の割込みクラスに分類される
前記割込みを断定する複数の装置と；前記Ｎ個のプロセッサのそれぞれと結合され、Ｙ個の記
憶場所を有し、前記Ｙ個の記憶場所は前記Ｙ個の記憶場
所のそれぞれが前記Ｎ個のプロセッサの中の１つによる
処理のために割当てられているか否かを指示するメモリ
手段とを具備する割込装置。
（３）複数のプロセッサを有するコンピュータシステム
における割込みを処理する方法において、前記複数のプ
ロセッサに対しほぼ同時に前記割込みを提示する過程と
；前記プロセッサのそれぞれに関して、（ａ）そのプロセッサが前記割込みを処理しないように
ディスエーブルされているか否かを判定する過程と；（ｂ）そのプロセッサが前記割込みを処理しないように
ディスエーブルされていない場合に、前記割込みが処理
のために割当てられているか否かを判定する過程と；（ｃ）前記割込みが処理のために割当てられていない場
合に、前記割込みが処理のために割当て済みであること
を指示し且つ前記割込みを処理する過程とから成る方法
。
（４）複数のプロセッサと、前記プロセッサのそれぞれ
と結合されるキャッシュメモリとを具備するコンピュー
タシステムにおける割込みを処理する方法において、前記プロセッサのそれぞれに関して、（ａ）そのプロセッサがアイドル状態に入る過程と；（ｂ）そのプロセッサがアイドル状態に入るのに応答し
て、そのプロセッサと結合される前記キャッシュメモリ
に割込み処理コードをロードする過程とから成る方法。
（５）複数のプロセッサと、前記プロセッサのそれぞれ
と結合される複数のキャッシュメモリとを具備するコン
ピュータシステムにおける割込みを処理する方法におい
て、前記プロセッサのそれぞれに関して、（ａ）そのプロセッサがアイドル状態に入る過程と、（ｂ）前記アイドル状態に入るのに応答してそのプロセ
ッサに関する割込みを断定する過程と；（ｃ）前記割込
みに応答してそのプロセッサと結合されるキャッシュメ
モリに割込み処理コードをロードする過程とから成る方
法。