JPH06259385A - マルチプロセッサシステム - Google Patents

マルチプロセッサシステム

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JPH06259385A
JPH06259385A JP5046496A JP4649693A JPH06259385A JP H06259385 A JPH06259385 A JP H06259385A JP 5046496 A JP5046496 A JP 5046496A JP 4649693 A JP4649693 A JP 4649693A JP H06259385 A JPH06259385 A JP H06259385A
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JP
Japan
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bus
multiprocessor system
main processor
sub
processor
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Application number
JP5046496A
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English (en)
Inventor
Sadaji Karasaki
貞二 唐崎
Takashi Inagawa
隆 稲川
Katsuya Sakano
勝也 坂野
Noriyasu Muramoto
憲泰 村本
Shigemi Adachi
茂美 足立
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Hitachi Ltd
Hitachi Chubu Software Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Chubu Software Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 メインプロセッサの負荷分散と機能分散を容
易に図れるようなマルチプロセッサを提供すること。 【構成】 筐体1に実装されたメインプロセッサボード
2と、メモリボード実装エリア4と、入出力装置アダプ
タ実装エリア3と、サブプロセッサボード5からなり、
入出力装置アダプタ実装エリア3にサブプロセッサボー
ド5を実装してマルチプロセッサを構成している。ま
た、メインプロセッサ側システムのバスとサブプロセッ
サ側システムのバスを、アドレスを変換するバス結合コ
ントローラを介して接続することによって、メインプロ
セッサとサブプロセッサは互いの実メモリを自分自身の
ローカルメモリ空間を通してアクセスできるようにな
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、情報処理装置における
マルチプロセッサシステム、特に、サブプロセッサを入
出力装置アダプタ用の実装エリアに搭載するマルチプロ
セッサシステムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年の情報処理システムでは、取り扱う
べきデータの量が膨大になり、例えば、通常のシステム
で大規模データベースの検索、並べ替え(ソート)など
の処理を行うと、これらの処理がCPU(中央処理装
置)時間を占有してしまい、システムのスループットが
低下してしまう。そこで、大量のデータを高速に処理す
る必要がある場合、マルチプロセッサ構成を採用するこ
とによって負荷や機能を分散させ、スループットをあげ
ることが従来から知られている。例えば、特開昭63−
85853号公報には、大量データの一括処理を行うた
めの専用ワークディスク装置を持つ一括処理装置を、シ
ステムバスを介して、ホスト計算機およびそのアクセス
対象下に置かれたファイルメモリに接続して、上記ファ
イルメモリを格納場所とする大量データの一括処理を行
うようにしたマルチプロセッサシステムが記載されてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開昭63−85853号公報に記載されているものは、
システムバスに直接サブプロセッサが接続されたり、サ
ブプロセッサ下にワークディスクが接続されていたた
め、サブプロセッサは、専用のシステムバスにしか接続
できなかった。また、サブプロセッサでデータを処理す
る場合、データをメインディスクより、サブプロセッサ
下のワークディスクへ一度移し、さらにサブプロセッサ
下のメモリ上へ移してから処理するため、処理データの
量が多くなると入出力に要する時間が増加してしまうと
いう問題があった。また、サブプロセッサでの処理が終
了する毎に、ワークディスクの内容をメインディスクへ
書き戻す必要があった。
【0004】本発明の目的は、上記のような問題を解決
し、入出力装置アダプタ実装エリアに、入出力アダプタ
と混在実装でき、かつ、メインディスクとの間で、DM
Aによるデータ転送ができ、メインプロセッサと同一の
アプリケーションプログラムが実行できるサブプロセッ
サを提供することにより、メインプロセッサの負荷分
散、および機能分散が容易に図れるようなマルチプロセ
ッサシステムを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、中央処理装
置、記憶装置、入出力装置から構成されるメインプロセ
ッサと、該メインプロセッサを実装するための実装エリ
アとは別に、入出力装置アダプタ用の実装エリアを有
し、入出力装置アダプタ用の実装エリアに、中央処理装
置、記憶装置より構成されるサブプロセッサを搭載する
とともに、メインプロセッサIOバスとサブプロセッサ
IOバスを、アドレスを変換するバス結合コントローラ
を介して接続している。
【0006】
【作用】本発明は、メインプロセッサIOバスとサブプ
ロセッサIOバスを、アドレスを変換するバス結合コン
トローラを介して接続するようにしたことによって、サ
ブプロセッサを、メインプロセッサ筐体の入出力装置ア
ダプタ実装エリアに実装できるようになった。このた
め、メインプロセッサとサブプロセッサは互いの実メモ
リを、自分自身のローカルメモリ空間を通してアクセス
できるようになる。また、互いのバス上の割り込みライ
ンを通して、相手側プロセッサに割り込みを起こせる。
さらに、同一アーキテクチャのCPUを使用しているた
め、メインプロセッサとサブプロセッサ上で同一のアプ
リケーションプログラムの実行が可能となる。以上のよ
うにして上記目的が達成される。
【0007】
【実施例】以下に、本発明の一実施例を図を用いて説明
する。図1は、本発明におけるプログラムボードの実装
図である。図1において、1はシステムの基本筐体、2
はメインプロセッサボード、3は入出力アダプタ(以
下、IOアダプタと略す)実装エリア、4はメモリボー
ド実装エリア、5は本発明のサブプロセッサボードで、
メインプロセッサボード実装位置とは異なるIOアダプ
タ実装エリアに実装されている。
【0008】図2は、本発明の一実施例におけるシステ
ム構成図である。図2において、9はメインプロセッ
サ、10はサブプロセッサ、6と11はCPU(中央処
理装置)、8と12は記憶装置、7と13はメモリコン
トローラとバスアービタの機能を備えたバスコントロー
ラ、14はメインプロセッサIOバス17とサブプロセ
ッサIOバス18を結合するバス結合コントローラ、1
5はディスク制御機構、16はディスクユニット、19
は操作パネルである。なお、ディスク制御機構15とデ
ィスクユニット16はファイル入出力装置であれば何で
もよい。また、サブプロセッサ10は複数台接続可能で
ある。
【0009】図3は、バス結合コントローラ14の内部
機能ブロック図である。図3において、21はメインプ
ロセッサ9(以下、MPと略す)からサブプロセッサ
(以下、APと略す)への割り込み要求レジスタ(以
下、APINTと略す)、22はMPからAPへの割り
込み要求マスクレジスタ(以下、APIMと略す)、2
3はAPからMPへの割り込み要求レジスタ(以下、M
PINTと略す)、24はAPからMPへの割り込み要
求マスクレジスタ(以下、MPIMと略す)、25はコ
ントロールレジスタである。
【0010】26はMPからAP下のメモリ8をアクセ
スする際に使用するアドレス変換用ウインドウレジスタ
(以下、APWNDと略す)、27はAPからMP下の
メモリ12をアクセスする際に使用するアドレス変換用
ウインドウレジスタ(以下、MPWNDという)、28
〜31はディスクユニット16とAP下メモリ8との間
で、DMAによるデータ転送を行う際に使用するアドレ
ス変換用ウインドウレジスタ(以下、DMAWNDとい
う)、28はDMAチャネル1に、29はDMAチャネ
ル2に、30はDMAチャネル3に、31はDMAチャ
ネル4に対応して使用される。32はAPの動作状態を
保持する仮想操作パネルである。
【0011】図4は割り込み発生回路である。図4にお
いて、40はAPINT21とAPIM22とのAND
回路、41はAP下CPU(中央処理装置)6への割り
込みラインの一つで、42はMPINT24とMPIM
23のAND回路、43はMP下CPU(中央処理装
置)11への割り込みラインの一つである。
【0012】図5はMP下CPU(中央処理装置)11
とAP下CPU(中央処理装置)6から見た論理アドレ
ス対応図、50はMPの論理アドレスマップ、51はM
Pの実アドレス空間、52はAPの論理アドレスマッ
プ、53はAPの実メモリ空間、54はMPのAPアク
セス用アドレス空間、55はAPのMPアクセス用アド
レス空間、56はMP論理アドレスからAP実メモリ空
間、およびAP論理アドレスからMP実メモリ空間への
アドレス変換回路である。
【0013】図6は、図5中のアドレス変換回路56の
アドレス変換方法を示す図である。図6において、61
はMPまたはAPの論理アドレス、62はウインドウレ
ジスタ26〜31(図3参照)、63はMPまたはAP
の実メモリ空間アドレスである。
【0014】電源投入後、MP9とAP10は、各々独
立にシステムの自己診断を行い、MP9は自システム下
ディスクユニット16よりマイクロプログラムおよびシ
ステムプログラムをMP9下メモリ12へローディング
し、次に、AP10が接続されていれば、AP用マイク
ロプログラムをディスクユニット16よりAP10へダ
ウンロードし、バス結合コントローラ14内のコントロ
ールレジスタ25を“1”にセットして、マイクロプロ
グラムのダウンロードが終了したことをAP10に伝え
る。一方、AP10は、コントロールレジスタ25が
“1”となったら、プログラム実行待ち状態になる。
【0015】次に、MP9上のユーザプログラムの一部
または全部をAP10側へで処理することが指定された
場合、MP9のコントロールプログラム(以下、OSと
略す)は、ディスクユニット16に格納されているユー
ザプログラムの部品をディスク制御機構15のDMA転
送機構により、AP10下メモリ8へ転送する。この
際、MP9のOSは、自分の論理アドレス空間50内に
割り当てられたAP10下メモリ8アクセス用アドレス
空間54をメモリ53のどの空間に割り当てられるかを
示すウインドウレジスタ56をセットする(ディスクユ
ニット16とメモリ8間のDMA転送の際はウインドウ
レジスタ26を使用する。)。次に、ディスク制御機構
15に、DMA転送先メモリアドレスをセットし(AP
10アクセス用空間54内)、ディスク制御機構にDM
A転送の起動をかける。
【0016】ディスクユニット16のデータは、MP9
のアドレス空間54へ転送すべくバス17上に乗せられ
るが、コントローラ13は、転送アドレスがMP下の実
メモリ空間51でないため、データをメモリ12へは伝
えない。
【0017】一方、バス結合コントローラ14は、バス
17上のアドレスが、AP10に割り当てられたアドレ
スであるため、バス17上のデータをAP下のIOバス
18へ取り込む。このとき、バス17上のアドレス61
は、MPの論理アドレス空間54を指したままであるの
で、バス結合コントローラ14がAP下の実メモリアド
レス空間53へウインドウレジスタ56(例えば、図3
中に符号28で示されたDMAWND1)を使用してア
ドレス変換を行う。アドレス変換は、例えば、論理アド
レス61の下位21ビットと、ウインドウレジスタ62
の組み合わせで実アドレスが求まる。
【0018】次に、MP9のOSは、ディスクユニット
16に格納されている被加工データを、上記と同一手順
によりAP10下メモリ8へ展開する。以上により、デ
ィスクユニット16に格納されていたプログラムとデー
タがAP10へローディングされたことになる。
【0019】次に、MP9のOSは、MP9からAP1
0への割り込み要求レジスタ21を“1”にセットす
る。このとき、MP9からAP10への割り込み要求マ
スクレジスタ22が“1”にセットされていれば、AP
INT21とAPIM22のAND回路40の出力41
が“1”となり、AP10へ割り込みが発生する。も
し、このとき、APIMが“0”であれば、APINT
21が“1”でもAP10への割り込みは発生せず保留
される。
【0020】MP9からAP10への割り込み要求41
はAP10のIOバスに接続されているため、AP10
下CPU(中央処理装置)6にはIO割り込みの一つと
して報告され、AP10は、IO割り込みライン番号を
調べることによりMP9からの割り込み要求があること
を知ることができる。
【0021】割り込みを受け取ったAP10上のコント
ロールプログラムは、先にローディング済みのユーザプ
ログラム(例えば、ソート処理や表計算処理など)を実
行する。ユーザプログラムの実行終了後、AP10上の
コントロールプログラムは、AP10からMP9への割
り込み要求レジスタ23を“1”にセットする。このと
き、AP10からMP9への割り込み要求マスクレジス
タ24が“1”にセットされえいれば、MPINT23
とMPIM24のAND回路42の出力43が“1”と
なりMP9へ割り込みが発生する。もしこのとき、MP
IMが“0”であればMPINT23が“1”でもMP
9への割り込みは発生せず保留される。
【0022】AP10は、IOバス17を介してMP9
と接続されており、MP9からはAP10がIOとして
見えるため、AP10からの割り込みは、MP9にはI
O割り込みの一つとして報告され、MP9は、IO割り
込みライン番号を調べることによりAP10からの割り
込み要求があることを知ることができる。AP10から
のユーザプログラム終了割り込みを受けたMP9のOS
は、次に実行するユーザプログラムが、現在AP10下
のメモリ8上にあるデータを引き続き使用する場合は、
メモリ8上のデータはそのままメモリ8上に残してお
き、MP9上のユーザプログラムでメモリ8上のデータ
が必要になったときは、MP9上のローカルメモリアド
レス空間にアクセスすることにより、バス結合コントロ
ーラ14内のAPWND26を通してメモリ8に格納さ
れたデータをアクセスすることができる。
【0023】このように、メモリ8上のデータを次のユ
ーザプログラムでそのまま使用することにより、ディス
クユニット16とのデータの入出力時間を省略すること
ができる。他方、次のユーザプログラムが、メモリ8上
のデータを使用しない場合やファイルクローズ時は、デ
ータローディングの場合と同様の手続きで、メモリ8上
のデータをディスクユニット16へ転送する。また、M
P9とAP10は、同一アーキテクチャであるため、も
しAP10が途中でダウンしても、再度ディスクユニッ
ト16からプログラムとデータをMP9へ取り直して、
処理をMP9が引き継ぐことができる。
【0024】また、バス結合コントローラ14の仮想操
作パネル32は、AP10の動作状態を保持しているの
で、MP9からのプログラムによる命令により読みだす
ことによってAP10の動作状態を知ることができ、M
P9の操作パネル19上に表示することもできる。
【0025】また、操作パネル19からMP9を操作す
るのと同様のことが、MP9からのプログラムによる命
令コマンドで仮想操作パネル32を操作することにより
AP10を操作することができる。
【0026】また、MP9の負荷分散でAP10上でユ
ーザプログラムが動作する場合、AP10上のユーザプ
ログラムが、ディスクユニット16のデータを加工する
場合、先ず、MP9との間でファイル排他のプロセッサ
間通信によりディスクユニット16上のファイルアクセ
ス権を獲得した後、AP10上のコントロールプログラ
ムによりバス結合コントローラ14内のDMAウインド
ウレジスタ(例えば、DMAWND1)を設定した後、
ディスク制御機構15に対して、DMA転送を起動す
る。ファイルアクセス権獲得時、処理が更新系のもので
あればファイルクローズまでファイルはAP10にロッ
クされ、処理が検索、参照のみのものであれば、ファイ
ルはロックされない。DMA転送の終了割り込みは、D
MA転送を起動したAP10へ直接返る。このようにし
て、AP10は、ディスク制御機構15を直接制御して
ディスクユニット16のデータを自分自身の記憶装置8
へ取り込むことができる。
【0027】なお、基本筐体1には、バス幅の異なるI
Oが接続可能である。例えば、本実施例の場合は、32
ビットIO(データ転送が32ビット)と、16ビット
IO(データ転送幅が16ビット)が接続される。ま
た、32ビットIOと16ビットIOの混在実装も可能
である。例えば、IOアダプタ実装エリア3が9スロッ
トある場合、9スロット全てに32ビットIO、または
16ビットIOを実装することも、またその混在実装も
可能である。高速なデータ転送が要求されるディスクユ
ニット16とサブプロセッサAP10は、32ビットI
Oとして基本筐体1にのみ実装可能である。このため、
基本筐体1に、すでにディスクディスクユニットやその
他のIOが実装されている状態で、サブプロセッサを増
設する場合には、16ビットIOを増設筐体(基本筐体
1の16ビットバス部を拡張して16ビットIOの実装
数を増やすための筐体)へ移動する必要がある。また、
基本筐体1に空きエリアがあれば、ディスクユニット1
6、サブプロセッサAP10、16ビットIOを基本筐
体1に混在して実装できる。MP9のCPU利用率が高
い場合は、MP9にかわりAP10が、ディスク制御機
構15を制御してディスクユニット16のデータをMP
9下のメモリまたはAP10下のメモリへ転送できる。
【0028】図7に、バス結合コントローラ14によ
る、MP9のIOバス17とAP10のIOバス18と
の接続方法を示す。例えば、MP9からの命令により、
AP10下のメモリ8をリードアクセスする場合、MP
9はIOバス17のアドレスバス71にAP10アクセ
スアドレス54(図5参照)を出力する。アドレスバス
71のデータは、バス結合コントローラ14内のアドレ
スバス71用のデコーダ73によりデコードされ、この
デコード信号とIOバス17のリード信号(図示せず)
によりデータバス方向制御回路75、76がIOバス1
8からIOバス17方向になるように制御する。また、
アドレスバス71は、加算器80の一入力になり、IO
バス17のリード信号(図示せず)によりウインドウレ
ジスタ26〜31の一つが選択され加算器80の他方の
入力になる。加算器80は、図6に示すアドレス変換を
行ってAP10下のメモリ8の物理アドレスをAP10
のIOバス18のアドレスバス77に出力する。AP1
0では、アドレスバス77の値とIOバス17からのリ
ード信号(図示せず)によりメモリコントローラ7は、
AP10下のメモリ8からのデータをIOバス18のデ
ータバス78へ出力する。データバス78上のデータ
は、データバス方向制御回路76、75を経由してIO
バス17のデータバス72へ出力される。
【0029】逆に、AP10からMP9下のメモリ12
をアクセスする場合には、同様にして、デコーダ74に
よりデータバス方向制御回路75、76を制御してデー
タバス72とデータバス78は結合される。アドレスバ
ス71のデータは加算器79によりウインドウレジスタ
26〜31とアドレスバス77のデータから生成され
る。以上のようにして、MP9とAP10は共有メモリ
を介さずに相互にアクセス可能となる。
【0030】以上のように、本発明によれば、プロセッ
サ専用の実装エリアとは別の入出力装置アダプタ用の実
装エリアに、同一アーキテクチャのサブプロセッサが実
装できるため、メインプロセッサとサブプロセッサ間で
負荷の分散および機能の分散を図ることができる。
【0031】
【本発明の効果】本発明によれば、入出力装置アダプタ
用の実装エリアに、サブプロセッサが実装できるので、
サブプロセッサ専用の実装エリアを設けなくてもマルチ
プロセッサシステムを構成できる。また、メインプロセ
ッサとサブプロセッサが同一アーキテクチャであるた
め、メインプロセッサとサブプロセッサで同一アプリケ
ーションプログラムが実行でき、CPUの負荷分散およ
び機能分散が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のプロセッサボードの実装図である。
【図2】システム構成図である。
【図3】バス結合コントローラのブロック図である。
【図4】割り込み発生回路である。
【図5】論理アドレス対応図である。
【図6】アドレス変換方法を示す図である。
【図7】バス結合コントローラ14によるIOバス17
とIOバス18の接続方法を説明するための図である。
【符号の説明】
1 基本筐体 2 メインプロセッサボード 3 入出力装置アダプタ実装エリア 4 メモリボード実装エリア 5 サブプロセッサボード 9 メインプロセッサ側システム(MP) 10 サブプロセッサ側システム(AP) 6、11 中央処理装置(CPU) 8、12 メモリ 7、13 バスコントローラ 14 バス結合コントローラ 15 ディスク制御機構 16 ディスクユニット 17 メインプロセッサシステムバス(IOバス) 18 サブプロセッサシステムバス(IOバス) 19 操作パネル 21 MPからAPへの割り込み要求レジスタ 22 MPからAPへの割り込み要求マスクレジスタ 23 APからMPへの割り込み要求レジスタ 24 APからMPへの割り込み要求マスクレジスタ 25 コントロールレジスタ 26〜31 アドレス変換用ウインドウレジスタ 32 仮想操作パネル 50 MPの論理アドレスマップ 51 MPの実アドレス空間 52 APの論理アドレスマップ 53 APの実メモリ空間 54 MPのAPアクセス用アドレス空間 55 APのMPアクセス用アドレス空間 56 アドレス変換回路 61 論理アドレス 62 ウインドウレジスタ 63 実アドレス 73、74 デコーダ 75、76 データバス方向制御回路 79、80 加算器
フロントページの続き (72)発明者 坂野 勝也 愛知県名古屋市中区栄三丁目10番22号 日 立中部ソフトウェア株式会社内 (72)発明者 村本 憲泰 愛知県名古屋市中区栄三丁目10番22号 日 立中部ソフトウェア株式会社内 (72)発明者 足立 茂美 愛知県尾張旭市晴丘町池上1番地 株式会 社日立製作所オフィスシステム事業部内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中央処理装置、記憶装置、入出力装置か
    ら構成されるメインプロセッサと、該メインプロセッサ
    を実装するための実装エリアとは別に、入出力装置アダ
    プタ用の実装エリアを有する情報処理装置において、上
    記入出力装置アダプタ用の実装エリアに、中央処理装
    置、記憶装置より構成されるサブプロセッサを搭載する
    ことを特徴とするマルチプロセッサシステム。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のマルチプロセッサシステ
    ムにおいて、メインプロセッサ側システムのバスとサブ
    プロセッサ側システムのバスを、アドレスを変換するバ
    ス結合コントローラを介して接続するようにしたことを
    特徴とするマルチプロセッサシステム。
  3. 【請求項3】 請求項2記載のマルチプロセッサシステ
    ムにおいて、上記バス結合コントローラは、メインプロ
    セッサとサブプロセッサ相互間の割り込み要求レジスタ
    および割り込み要求マスクレジスタ、コントロールレジ
    スタ、アドレス変換用ウインドウレジスタ、サブプロセ
    ッサの動作状態を示す仮想操作パネルを有することをマ
    ルチプロセッサシステム。
  4. 【請求項4】 請求項3記載のマルチプロセッサシステ
    ムにおいて、上記仮想操作パネルはメインプロセッサか
    ら操作可能であることを特徴とするマルチプロセッサシ
    ステム。
  5. 【請求項5】 請求項2ないし4記載のマルチプロセッ
    サシステムにおいて、上記メインプロセッサ側中央処理
    装置および上記サブプロセッサ側中央処理装置と上記入
    出力装置との間で、DMAによるデータ転送が行えるよ
    うにしたことを特徴とするマルチプロセッサシステム。
  6. 【請求項6】 請求項2または5記載のマルチプロセッ
    サシステムにおいて、上記各プロセッサ間で相互に割り
    込みを行えるようにしたことを特徴とするマルチプロセ
    ッサシステム。
  7. 【請求項7】 請求項2ないし6記載のマルチプロセッ
    サシステムにおいて、上記メインプロセッサと上記入出
    力装置アダプタ用実装エリアに実装されたサブプロセッ
    サ間および各サブプロセッサ間で、実メモリを共有せず
    に、互いの実メモリ空間を、相互に参照、更新しあうこ
    とを特徴とするマルチプロセッサシステム。
  8. 【請求項8】 請求項2ないし7記載のマルチプロセッ
    サシステムにおいて、上記メインプロセッサと上記サブ
    プロセッサが同一アプリケーションプログラムを実行で
    きるようにしたことを特徴とするマルチプロセッサシス
    テム。
JP5046496A 1993-03-08 1993-03-08 マルチプロセッサシステム Pending JPH06259385A (ja)

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