JPH0544054B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (1) 発明の技術分野 本発明はマルチフアームウエア方式、特にマル
チプロセツサシステムにおいて、フアームウエア
使用命令を処理するマイクロ命令群が格納された
フアームウエア領域を、各中央処理装置毎のプレ
フイツクス領域を除いて共通化することにより、
記憶装置の節減を可能にしたマルチフアームウエ
ア方式に関するものである。

(2) 従来技術と問題点 データ処理システムにおける中央処理装置は、
逐次命令を主記憶装置からフエツチして実行する
が、例えばシステム制御命令や、拡張命令や、他
の計算機をエミユレートするような命令等は、処
理動作が複雑となるため、一連のマイクロ命令群
に制御を移し、いわゆるフアームウエアによつて
処理するようにされている。

フアームウエアは、一般的には、ハードウエア
とソフトウエアとの中間的なものというような意
味を持つが、より具体的には、ソフトウエア、す
なわちオペレーテイング・システム等の配下で動
作するプログラムの中の各マシン命令を、実際の
ハードウエアの動作に結び付けるための、より下
位レベルのプログラムであると言うことができ
る。

そして、その具体的な実現形態として、大別し
て次の２種類の形態が用いられている。

その１つは、いわゆるマイクロプログラムであ
り、これはソフトウエアが用いるマシン命令群と
は、全く異なる命令体系を有するプログラム群で
あり、すべてのマシン命令は、一旦マイクロプロ
グラムに翻訳されて実行される。他の１つは、本
発明が対象としているフアームウエアの形態であ
つて、ソフトウエアが意識するマシン命令群の中
の特定のマシン命令が、上記のマイクロプログラ
ムやハードウエアによつて直接実行できないと
き、そのマシン命令をソフトウエアが意識できな
い領域における他のマシン命令の組み合わせによ
つて実行させるようにした形態である。なお、以
下の説明では、このソフトウエアが意識できない
領域において使用されるマシン命令を、説明の都
合上マイクロ命令という。

このように、あるマシン命令がハードウエアや
マイクロプログラムで直接実行できないという状
況が生じるのは、次の場合などである。

マルチタスク処理やマルチバーチヤルマシン
処理のように、対等の処理を複数個、時分割多
重するときのタスク切り換えのための命令のよ
うに、システム全体をスーパパイズする命令が
ある場合。

命令体系のバージヨン・アツプにより、従来
なかつた命令を追加した場合であつて、その新
命令体系で作られたプログラムを、旧ハードウ
エアで実行する場合。

命令体系が全く異なる計算機で動作するプロ
グラムを実行させるために、ハードウエアで命
令をエミユレートする場合。

このような場合に使用されるフアームウエア
は、通常のマシン命令によるソフトウエアと共通
の命令実行手段（ハードウエアまたはマイクロプ
ログラム）によつて実行され、通常のソフトウエ
アと異なるのは、プログラム中に使用できるマシ
ン命令が制限されること、実行されるときの計算
機のモードが異なることなどである。

第１図は従来方式の例を示す。図中、１−０な
いし１−３はそれぞれ中央処理装置（CPU）、２
は記憶装置を表わす。

記憶装置２は、各中央処理装置１−０ないし１
−３に共有されて使用される。記憶装置２には、
オペレーテイング・システム（OS）やオペレー
テイング・システムの配下で動作する処理プログ
ラム等が直接使用するOS領域と、マイクロ命令
等が格納されたフアームウエアの機能を実現する
ためのフアームウエア領域とがある。

従来、マルチプロセツサシステムにおいては、
記憶装置２上に、中央処理装置の数だけフアーム
ウエアを配置し、第１図図示の如く、フアームウ
エアが起動されると、起動した中央処理装置に対
応するフアームウエア領域で動作するようにされ
ていた。フアームウエア領域は、各中央処理装置
対応の個別のプレフイツクス領域と、中央処理装
置毎の個別フアームウエア領域とからなつてお
り、個別のプレフイツクス領域は、OS領域から
個別フアームウエア領域への連絡口となつてい
る。例えば、中央処理装置１−０が、OS領域に
おいて処理を実行しているときに、フアームウ
エア使用命令に出会つたとする。フアームウエア
使用命令は、例えばオペレーシヨン・コードが16
進数でE5XX，B2XX等となつている命令であ
る。ここで、XXは詳細分類を示す。デコーダに
よつてフアームウエア使用命令であることが認知
されると、処理による割込み動作によつて、中
央処理装置１−０用のプレフイツクス領域が参照
され、中央処理装置１−０用の個別フアームウエ
ア領域に制御が移行される。処理によるマイク
ロ命令群の実行が終了した段階で、処理によつ
て制御を割込み地点のOS領域に戻し、処理に
よつて、続く処理を実行する。他の中央処理装置
についても同様である。

上記の如く、従来方式によれば、個別のフアー
ムウエア領域が、中央処理装置の数だけ必要とな
るので、記憶装置の有効利用の点で問題があつ
た。また、フアームウエアの機能増大が要望され
るにもかかわらず、記憶装置の容量制限により、
機能拡張が実現できなくなるケースも生じるとい
う問題がある。

(3) 発明の目的と構成 本発明は上記問題点の解決を図り、フアームウ
エアの機能を減少させずに記憶装置上のフアーム
ウエア領域を削減することを目的としている。一
般にフアームウエアは、ハードウエアの機能をソ
フト的手法によりサポートしようとするものであ
り、ハードウエアの１構成要素として捉えること
ができるものであるから、ハードウエアである各
中央処理装置に対応してフアームウエアを用意す
るのが、これまでの普通の考え方であつた。本発
明は、この点を改め、各中央処理装置毎のプレフ
イツクス領域を除くすべてのフアームウエア領域
を共通化することを考慮したものである。すなわ
ち、本発明のマルチフアームウエア方式は、複数
の中央処理装置が記憶装置を共有するシステムで
あつて、該記憶装置上に、ソフトウエアを構成す
る通常の命令およびフアームウエア使用命令が格
納されるOS領域と、上記フアームウエア使用命
令を処理するマイクロ命令が格納されるフアーム
ウエア領域とを有し、ソフトウエアが発行する上
記フアームウエア使用命令の機能を、上記フアー
ムウエア領域における命令の実行によつて実現す
るようにされたマルチプロセツサシステムにおい
て、上記記憶装置上に、上記中央処理装置がフエ
ツチしたフアームウエア使用命令による割込みに
より制御を得て、そのフアームウエア使用命令を
処理するマイクロ命令群に対する連絡口となるプ
レフイツクス領域を、上記各中央処理装置対応に
備えるとともに、上記プレフイツクス領域から制
御を渡される上記マイクロ命令群がリエントラン
ト構造で構成されて格納されたフアームウエア領
域を、上記中央処理装置に対し共通に備え、上記
各中央処理装置対応のプレフイツクス領域からマ
イクロ命令群への制御移行先を、上記各中央処理
装置による同じフアームウエア使用命令の実行に
対して、上記フアームウエア領域における同じマ
イクロ命令群が実行される移行先としたことを特
徴としている。以下、図面を参照しつつ、実施例
に従つて説明する。

(4) 発明の実施例 第２図は本発明の一実施例構成を示す。図中、
符号１−０ないし１−３および２は第１図に対応
し、３−０ないし３−３は各中央処理装置対応の
プレフイツクス領域、４は各中央処理装置共通の
フアームウエア領域を表わす。

記憶装置２上のOS領域については、第１図で
説明した従来方式と同様である。中央処理装置１
−０ないし１−３は、それぞれOS領域の命令を
フエツチして実行する。記憶装置２上のフアーム
ウエア領域には、各中央処理装置１−０，…，１
−３に対応して、個別のプレフイツクス領域３−
０，…，３−３が設けられる。また、フアームウ
エア使用命令を処理するマイクロ命令群は共通化
されて、共通フアームウエア領域４に設けられ
る。共通フアームウエア領域４内の命令は、各中
央処理装置１−０〜１−４からの処理要求によつ
て、同時実行されることがあり得るので、リエン
トラント構造となるように設計される。第１図に
図示した従来の場合に比べて、フアームウエア領
域の共通化によつて、中央処理装置が４台あると
すると、個別に設けられたフアームウエア領域の
３個分の領域が節減できることとなる。例えば、
フアームウエア領域は64KBの大きさをもつ。

各中央処理装置１−０，…，１−３が、OS領
域において動作しているか、フアームウエア領域
で動作しているかは、図示省略したモード指示部
によるモード表示によつて決定される。このモー
ドは、フアームウエア使用命令を処理するときに
切替えられる。OSプレフイツクス領域もフアー
ムウエア用のプレフイツクス領域３−０，…，３
−３も、例えば4KBの大きさをもち、割込みの
種類に対応した新プログラム状態語（PSW）の
格納領域と、旧PSWの退避域とを有している。
フアームウエア使用命令を検出したときの共通フ
アームウエア領域４への制御の移行は、一般のプ
ログラム割込みによる割込み処理ルーチンへの制
御の移行と同様である。ただし、モード切替えに
より、各中央処理装置対応のフアームウエア用の
プレフイツクス領域３−０，…，３−３が用いら
れるので、予めプレフイツクス領域３−０，…，
３−３に設定されたプログラム割込みに対応する
新PSWが取り出されて、所定のフアームウエア
領域４への制御移行が行われることになる。

第２図において、例えば中央処理装置１−０が
処理を実行しているとき、フアームウエア使用
命令を実行すると、プレフイツクス領域３−０を
利用して、処理による割込み処理が行われる。
すなわち、プレフイツクス領域３−０のプログラ
ム割込み用旧PSWに、現在のPSWが退避され、
新PSWが新たに現在のPSWとしてセツトされ
る。こうして、共通フアームウエア領域４に制御
が移行し、処理によるフアームウエアの処理が
可能になる。共通フアームウエア領域４のマイク
ロ命令群の実行が終了したならば、処理によつ
て、プレフイツクス領域３−０の旧PSWに退避
したPSWをロードする命令を実行し、OS領域に
戻つて、その後OS領域で処理を実行する。

例えば中央処理装置１−２が、OS領域におい
て処理′を実行中に、フアームウエア使用命令
を実行した場合も同様である。処理′によつて
割込み処理が行われ、中央処理装置１−２用プレ
フイツクス領域３−２が参照されて、共通フアー
ムウエア領域４のマイクロ命令群が呼び出され
る。共通フアームウエア領域４は各中央処理装置
１−０，…，１−３から共有されているため、同
じ種類のフアームウエア使用命令であれば、同じ
マイクロ命令群が実行されることとなる。処理
′、処理′、処理′についても、上述の処理
、処理、処理と同様である。プレフイツク
ス領域３−０，…，３−３は、各中央処理装置１
−０，…，１−３がそれぞれ保持する図示省略し
たプレフイツクスレジスタによつて、プレフイツ
クス変換がなされて固定アドレスに対応づけられ
るので、各中央処理装置１−０，…，１−３が別
個に管理できるようになつており、フアームウエ
ア領域４を共通化しても、制御の移行に際して混
乱が生じることはない。

(5) 発明の効果 以上説明した如く本発明によれば、マルチプロ
セツサシステムにおける記憶装置のフアームウエ
ア領域の節減が可能になる。従つて、フアームウ
エアの機能拡張が記憶装置の容量制限によつて実
現できなくなるようなことがなくなる。また、中
央処理装置の追加増設に際しても、個別のフアー
ムウエア領域を改めて用意する必要はないので、
従来に比べて容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来方式の例、第２図は本発明の一実
施例構成を示す。 図中、１−０ないし１−３は中央処理装置、２
は記憶装置、３−０ないし３−３はプレフイツク
ス領域、４は共通フアームウエア領域を表わす。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の中央処理装置が記憶装置を共有するシ
   ステムであつて、該記憶装置上に、ソフトウエア
   を構成する通常の命令およびフアームウエア使用
   命令が格納されるOS領域と、上記フアームウエ
   ア使用命令を処理するマイクロ命令が格納される
   フアームウエア領域とを有し、ソフトウエアが発
   行する上記フアームウエア使用命令の機能を、上
   記フアームウエア領域における命令の実行によつ
   て実現するようにされたマルチプロセツサシステ
   ムにおいて、 上記記憶装置上に、上記中央処理装置がフエツ
   チしたフアームウエア使用命令による割込みによ
   り制御を得て、そのフアームウエア使用命令を処
   理するマイクロ命令群に対する連絡口となるプレ
   フイツクス領域を、上記各中央処理装置対応に備
   えるとともに、 上記プレフイツクス領域から制御を渡される上
   記マイクロ命令群がリエントラント構造で構成さ
   れて格納されたフアームウエア領域を、上記中央
   処理装置に対し共通に備え、 上記各中央処理装置対応のプレフイツクス領域
   からマイクロ命令群への制御移行先を、上記各中
   央処理装置による同じフアームウエア使用命令の
   実行に対して、上記フアームウエア領域における
   同じマイクロ命令群が実行される移行先としたこ
   とを特徴とするマルチフアームウエア方式。