JPH04182741A - 計算機 - 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］ この発明は、トラップ処理を実行可能な計算機に係り、
特に計算機の中央処理装置（ＣＰＵ）がトラップ処理起
動を制御する計算機に関するものである。

［従来の技術］ 計算機のＣＰＵが処理するプログラムの実行を他のプロ
グラム、あるいはルーチンに移行させる制御方法のなか
で、外部割込み、ソフトウェアトラップ命令の実行、命
令の実行による例外の発生等に起因してあらかじめ用意
しておいたそれらに対応する処理を起動するトラップ処
理がある。

このようなトラップ処理機能を持つ計算機のＣＰＵが複
数のスタックを管理し、上記トラップ発生時に同時にス
タックの切り換えを行う場合がある。このような機能は
、トラップ処理プログラムと被トラッププログラムの使
用するスタックを分けるために用いられるものである。

従来、上記スタック切り換えを伴うトラップ処理の制御
方式では、トラップ発生時には、被トラッププログラム
への復帰情報は前記被トラッププログラムの使用してい
たスタック（旧スタックと称する）ではなく、トラップ
処理プログラムの使用するスタック（以下、新スタック
と称する）に退避される。この制御の際に退避される上
記復帰情報は実行アドレス、プロセッサ状態等の専用レ
ジスタ値、汎用レジスタ値、スタックポインタ値等であ
る（以下、それぞれ旧実行アドレス、旧プロセッサ状態
、旧汎用レジスタ値、旧スタックポインタ値と称する。

また、これらの復帰情報をコンテキストと総称する）。

次に、前記トラップ処理プログラムの処理を終了し、前
記被トラッププログラムへ復帰する制御では、新スタッ
ク上に退避されている前記復帰情報を基に実行アドレス
、プロセッサ状態、レジスタ値等を元のレジスタ群に戻
し、スタックを旧スタックに戻して、実行を被トラップ
プログラムに戻す。

このようなトラップ制御方式では、トラップ処理終了後
に必ず同じ被トラッププログラムに戻すことを前提とし
ている。しかし、マルチタスク処理を行うオペレーティ
ングシステムのように、複数のコンテキストをソフトウ
ェアまたはハードウェアで管理している場合には、複数
の被トラッププログラムが存在し、トラップ処理から任
意の被トラッププログラムへの復帰が行われる。この処
理の場合、前記従来技術では、新スタック上に退避され
た復帰情報全てを別の復帰情報と置き換えて復帰させる
という煩雑なデータ処理が必要となり、プログラム実行
の効率を低下させていた。

［発明が解決しようとする課題］ マルチタスク処理等で複数のプログラム（タスク）を管
理している場合、トラップ処理プログラムはオペレーテ
ィングシステム等の管理プログラムであり、通常計算機
のＣＰＵ　（中央処理装置）１台に１つ存在する。

一方、上記タスクは、被トラッププログラムであり、１
台のＣＰＵ下に複数存在する。そして、１つのタスクか
ら管理プログラムへの移行はトラップ発生で行われ、管
理プログラムからタスク（上記タスクと同じとは限らな
い）への移行はトラップ処理からの復帰で行われる。

このようなマルチタスク処理を従来技術のトラップ制御
方式で行う場合、常に新スタック上に被トラッププログ
ラム（タスク）への復帰情報が退避されるので、計算機
のＣＰＵ上の全てのタスクそれぞれへの復帰情報（コン
テキスト）を管理するためには、それらの復帰情報を管
理する領域を設け、トラップ処理プログラムはトラップ
が発生する毎に復帰情報を前記管理領域へ格納しなくて
はならない。また、トラップ処理からの復帰時には、任
意の被トラッププログラムへ戻すために前記新スタック
上の復帰情報を戻したいプログラムへの復帰情報と交換
して退避し直さなければならない。以上の処理は、マル
チタスク処理に伴うオーバヘッドを増加させ、プログラ
ムの実行効率を低下させてしまう問題点があった。

この発明は、上記の問題点を解決するためになされたも
ので、トラップ発生の際の復帰情報のスタック先と、ト
ラップ処理からの復帰時のスタック先をスタックポイン
タにより指定管理することにより、スタックポインタ管
理のみでトラップ処理から任意のプログラムへ実行を復
帰できる計算機を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る計算機は、トラップ処理発生時には、レ
ジスタ上の復帰情報を被トラッププログラムの使用する
旧スタック上へ退避後の旧スタックポインタの値をトラ
ップ処理プログラムへ移行した時に保持する保持手段と
、トラップ処理からの復帰時には、所定の旧スタック管
理情報を参照しながらレジスタに復帰させるための任意
の旧スタックポインタを指定する指定手段とを設けたも
のである。

［作用］ この発明においては、トラップ発生の際の復帰情報を被
トラッププログラムの使用する旧スタック上へ退避し、
トラップ処理プログラムへ移行した時は、旧スタックポ
インタ値のみを保持手段に保持させ、トラップ処理から
の復帰時に、指定手段が所定の旧スタック管理情報を参
照しながら任意の旧スタックを指定し、任意の被トラッ
プブロダラムへ復帰させる。

［実施例１ 第１図はこの発明の一実施例を示す計算機の構成を説明
するブロック図であり、この実施例を適用する計算機で
は、マルチタスク処理を行う管理プログラム（以下、Ｏ
８と称する）とその管理プログラムに管理されるいくつ
かのプログラム（以下、タスクと称する）が計算機のＣ
ＰＵで実行されている。このとき、前記Ｏ８はトラップ
処理プログラム、前記タスクは被トラッププログラムに
それぞれ割り当てられる。トラップ制御の際のスタック
切り換えは計算機のＣＰＵによって行われ、切り換え前
のタスクの使用していた旧スタック（以下、Ｕスタック
と称する）を指すポインタ（以下、Ｕスタックポインタ
と称する）と、切り換え後の新スタック（以下、Ｓスタ
ック）と称する）を指すポインタ（以下、Ｓスタックポ
インタと称する）を計算機のＣＰＵがハードウェアで管
理するための手段を有する。

一方、タスクは複数存在し、Ｕスタックもその数だけ存
在するが、前記Ｕスタ・ツクポインタカ５何番目のりス
タックを指してしする力）の管理むま前１己Ｏ８が行い
、そのためのしスタック管理領域も後述する記憶装置上
に設けてｌ／Ａる。

図において、９は計算機のＣＰＵ　（中央処理装置）で
、制御回路８．スタ・ツクポインタ１，２゜レジスタ群
３を内包している。ここで、制御回路８は、本トラップ
制御等を実現する回路である。

１はＳスタックポインタで、切り換え後のＳスタック４
を指している。２はＵ、スタックポインタ、３はレジス
タ群で、計算機の現在の実行状態（コンテキスト）を保
持する装置で、実１１アドレスポインタ、プロセッサ状
態後等の専用レジスタと計算等に使用する汎用レジスタ
力）らなる。７ζま暑己憶装置で、Ｓスタック４．ｔＪ
スタック群５を備えており、Ｕスタック群５は前記タス
クの数だけのＵスタック（この実施例では１〜ｎ個）５
１〜５ｎから構成されている。

また、これらのしスタック群５を管理するためにＵスタ
ック管理領域６も同じく記憶装置７上番こ設けられてい
る。Ｕスタック管理領域６は前記Ｕスタック５１〜５ｎ
をそれぞれ指すしスタックポインタ群を格納して管理す
る。

このように構成された計算機において、トラップ発生の
際の復帰情報を被トラッププログラムの使用する旧スタ
ック（Ｕスタック（この実施例では１−ｎ個）５１〜５
ｎ）上へ退避し、トラップ処理プログラムへ移行した時
は、旧スタックポインタ値のみを保持手段（この実施例
ではりスタック管理領域６）に保持させ、トラップ処理
からの復帰時に、指定手段（Ｕスタックポインタ２）が
所定の旧スタック管理情報（この実施例ではｏＳにより
Ｕスタック管理領域６に記憶管理される）を参照しなが
ら任意の旧スタックを指定し、任意の被トラッププログ
ラムへ復帰させる。

以下、第２図、第３図を参照しながら計算機におけるト
ラップ発生時およびトラップ処理からの復帰前後の状態
変化について説明する。

第２図は、第１図に示した記憶装置７におけるトラップ
発生前後の状態推移を説明する概念図であり、第１図と
同一のものには同じ符号を付しである。

トラップ発生前では１番目のタスク（以下、タスク１と
称する）が実行中であり、レジスタ群３には前記タスク
１のコンテキストが保持されている。また、スタックは
Ｕスタック５１を使用中であり、Ｕスタックポインタ２
がそのスタックを指している。Ｓスタックポインタ１は
Ｓスタック４を指しているがトラップ発生前なので、Ｕ
スタックポインタ２がスタックポインタとして使用され
、Ｕスタック５１がスタックとして使用されている。

トラップが発生すると、計算機のＣＰＵはレジスタ群３
に保持されている前記タスク１のコンテキストなＵスタ
ック５１に退避し、その結果Ｕスタックポインタ２の保
持する値も変化する。さらに、計算機のＣＰＵは使用す
るスタックポインタをＳスタックポインタ１に切り換え
るので、使用するスタックはＳスタック４に切り替わる
。そして、レジスタ群３に保持される実行アドレスなど
のコンテキストをトラップ処理プログラム（Ｏ８）にす
ることによってＯ８に処理を移行する。

このとき、Ｕスタックポインタ２にはＵスタック１を指
す値がそのまま保持され、Ｏ８からしスタックを参照す
るための情報として残る。以上のトラップ発生時の動作
を第４図（ａ）に示す。

次に、第３図を参照しながらトラップ処理からの復帰時
の動作について説明する。

第３図は第１図に示した記憶装置７におけるトラップ処
理からの復帰前後の状態推移を説明する概念図であり、
第１図と同一のものには同じ符号を付しである。なお、
第３図においては、Ｏ８の処理の結果、復帰先を元のタ
スク１とは別のタスク２にする場合に対応する。

復帰前ではトラップ処理プログラム（Ｏ８）が実行中で
あり、レジスタ群３には前記Ｏ８のコンテキストが保持
されている。また、スタックはＳスタック４を使用中で
あり、Ｓスタックポインタ１がそのスタックを指してい
る。また、スタックはＳスタック４を使用中であり、Ｓ
スタックポインタ１がそのスタックを指している。Ｏ８
がタスクを管理するための何らかの処理を行った結果、
トラップからの復帰先を、被トラッププログラムである
タスク１とは別のプログラム（以下、タスク２と称する
）にすることになっている。そのために、Ｏ８はトラッ
プからの復帰前にＵスタックポインタ２の値をタスク２
のコンテキストが退避されているＵスタック５２を指し
ているＵスタ・ツクポインタ２に交換している。Ｕスタ
ックポインタ値の交換は、Ｕスタック管理領域６の値を
基に行う。

このように、Ｕスタックポインタ２の値は、Ｕスタック
５２を指しているがトラップ処理からの復帰前なので、
Ｓスタックポインタ１がスタックポインタとして使用さ
れ、Ｓスタック４がスタックとして使用されている。

トラップ処理からの復帰命令が実行されると、計算機の
ＣＰＵは使用するスタックポインタをＳスタックポイン
タ１からＵスタックポインタ２に切り換えるので、使用
するスタックがＳスタック４からＵスタック５２に切り
替わることになる。

続いて、計算機のＣＰＵはスタック（つまりＵスタック
５２から）から復帰情報としてタスク２のコンテキスト
をレジスタ群３へ復帰するので、結果としてタスク２に
実行が移行することとなる。

以上のトラップ処理からの復帰動作第４図（ｂ）に示す
。

以上の復帰処理（タスク切り換え処理）を従来技術で行
うと、各タスクのコンテキスト全部をスタックと管理領
域の間で交換する必要があり、非常に煩雑で処理時間も
かかる。一方、この発明の制御によれば、各タスクのス
タックポインタ値のみの管理でタスク切り換え処理を行
うことができるので、Ｏ８の負担を軽減し、マルチタス
ク処理の効率を向上させることができる。

第４図（ａ）はこの発明に係る計算機におけるトラップ
発生処理手順の一例を示すフローチャートである。なお
、（１）〜（３）は各ステップを示す。

先ず、被トラッププログラムのコンテキストをＵスタッ
クに退避しく１）、スタックポインタをＵスタックポイ
ンタ２からＳスタックポインタ１に切り替える（２）。

次いで、レジスタ群３にトラ・ツブ処理プログラムのコ
ンテキストをロードしく３）、処理を終了する。

第４図（ｂ）はこの発明に係る計算機におけるトラップ
処理からの復帰処理手順の一例を示すフローチャートで
ある。なお、（１）　、　　（２）は各ステップを示す
。

先ず、スタックポインタをＳスタックポインタ１からＵ
スタックポインタ２に切り替える（１）。

次いで、Ｕスタックから復帰情報（被トラッププログラ
ムのコンテキスト）をレジスタ群３にロードしく２）、
処理を終了する。

なお、上記実施例ではトラップ発生前の旧スタックポイ
ンタ値の保持を専用レジスタによって行ったが、旧スタ
ックポインタ値を新スタックに退避することで実現して
も良い。また、トラップ処理からの復帰の際の旧スタッ
クの指定を上記と同じく専用レジスタで行ったが、旧ス
タックの指定情報を新スタック上から参照したり、復帰
命令のオペランドとして指定することで実現していもよ
い。何れの場合にも、上記実施例と同等の効果が得られ
る。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明はトラップ処理発生時に
は、レジスタ上の復帰情報を被トラッププログラムの使
用する旧スタック上へ退避後の旧スタックポインタの値
をトラップ処理プログラムへ移行した時に保持する保持
手段と、トラップ処理からの復帰時には、所定の旧スタ
ック管理情報を参照しながらレジスタに復帰させるため
に任意の旧スタックポインタを指定する指定手段とを設
けたので、スタック切り換えを伴うトラップ処理制御に
おいて、各タスクに対応する各復帰情報を被トラッププ
ログラムのスタック上へ退避する処理を、スタックポイ
ンタのみで管理できるため、従来のような復帰情報全て
の管理領域が不要となり、トラップ処理プログラム中で
の新スタック上と上記管理領域との復帰情報の交換も不
要となる。また、復帰時に旧スタックを指定するだけで
、指定した任意の被トラッププログラムへ復帰すること
が可能となる。

従って、マルチタスク管理プログラムの処理を軽減させ
、マルチタスク処理効率を大幅に向上できる効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す計算機の構成を説明
するブロック図、第２図は、第１図に示した記憶装置に
おけるトラップ、発生前後の状態推移を説明する概念図
、第３図は第１図に示した記憶装置におけるトラップ処
理からの復帰前後の状態推移を説明する概念図である。 第４図（ａ）はこの発明に係る計算機におけるトラップ
発生処理手順の一例を示すフローチャート、第４図（ｂ
）はこの発明に係る計算機におけるトラップ処理からの
復帰処理手順の一例を示すフローチャートである。 図において、１はＳスタックポインタ、２はＵスタック
ポインタ、３はレジスタ群、４はＳスタック、５はＵス
タック群、６はＵスタック管理領域、７は記憶装置、８
は制御回路、９はＣＰＵ（中央処理装置）である。 なお、図中の同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人　大　岩　増　雄　　　　（外２名）第４図 （ａ）　　　　　　　　　　　　　　　　　（ｂ）第３
図 手続補正帯（自発） 平成　　年　　月　　日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　トラップ処理の実行に伴って複数のスタックを記憶媒
   体上で管理して、前記トラップ処理の実行時に所望のス
   タックへの切り換えを行いマルチタスク処理を実行する
   計算機において、前記トラップ処理発生時には、レジス
   タ上の復帰情報を被トラッププログラムの使用する旧ス
   タック上へ退避後の前記旧スタックポインタの値をトラ
   ップ処理プログラムへ移行した時に保持する保持手段と
   、前記トラップ処理からの復帰時には、所定の旧スタッ
   ク管理情報を参照しながら前記レジスタに復帰させるた
   めの任意の前記旧スタックポインタを指定する指定手段
   とを具備したことを特徴とする計算機。