JPH07141210A - 仮想計算機処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 仮想計算機の制御に関し、特に短い入出力応
答時間を要するＶＭに対応できるようにした仮想計算機
処理装置を目的とする。 【構成】 仮想計算機の実行を制御する手段17と、各該
仮想計算機の発行する入出力要求を実行する手段13を有
し、入出力割込要求を、入出力要求を発行した該仮想計
算機に対応して設けた入出力割込要求待ち行列手段12に
登録し、割込制御手段16が該入出力割込要求による割込
の発生を当該仮想計算機が実行状態となるまで遅延する
仮想計算機処理装置において、優先表示手段11と、優先
制御手段18とを設け、優先表示手段11に、各該仮想計算
機ごとに対する優先指定の有無を表示し、優先制御手段
18は、優先表示手段11に優先指定が設定されている該仮
想計算機の入出力割込要求待ち行列手段12に入出力割込
要求が登録されていることを検出し、当該入出力割込要
求による割込を直ちに発生させるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、計算機システムにおけ
る仮想計算機の制御、特に仮想計算機の入出力割込の制
御を改善した仮想計算機処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数の、いわゆる仮想計算機（以下にＶ
Ｍという）を動作させるように、仮想計算機の管理／制
御を行う計算機システムは公知であり、仮想計算機と明
確に区別する場合に、その計算機を実計算機と呼ぶ。

【０００３】そのような仮想計算機の管理／制御機能
は、実計算機システムの中央処理装置で実行されるＶＭ
制御プログラム（以下にＶＭモニタという）によって実
現され、ＶＭモニタは各ＶＭに実計算機システムの計算
機資源の割当を管理し、例えば各ＶＭの状態（イベント
発生待ち状態、実行可能状態、実行状態等）を管理し
て、各ＶＭへの中央処理装置の割当を制御する。

【０００４】又、ＶＭモニタはＶＭのオペレーティング
システムが実行するシステム管理機能をシミュレート
し、そのような機能の一つとして、ＶＭが発行する入出
力要求を、実計算機システムの入出力系に対する入出力
要求によってシミュレートし、その入出力要求実行によ
って発生する実入出力系の入出力割込を、ＶＭへの入出
力割込としてシミュレートするように制御する。

【０００５】このように、ＶＭの実行にはＶＭモニタの
介入が頻繁に必要になるので、このＶＭモニタによる制
御の実行の結果生じる、いわゆるオーバヘッドを減少す
ることが、仮想計算機を処理する計算機システムの処理
効率を高めるために必要である。

【０００６】そのようなＶＭモニタのオーバヘッド減少
の一手段として、ＶＭの入出力要求の実行結果に起因す
る入出力割込については、当該ＶＭが実行されている場
合のみ中央処理装置に入出力割込を発生するようにし
て、それまでは入出力割込を保留できるように、例えば
次に述べるようなハードウェア機構を設け、それによっ
て、ＶＭの切替えや割込要求の検査等のためのＶＭモニ
タの介入を、減少することが行われている。

【０００７】図４は、そのようなシステムの構成例を示
すブロック図であり、中央処理装置１、主記憶装置２及
びチャネル処理装置３を有する実計算機システムで、複
数のＶＭ8-0〜8-nを制御する場合に、中央処理装置１
に、各ＶＭに対応して、ＶＭの識別番号で識別される入
出力割込マスクレジスタ(以下にIOMRという)4-0〜4-nを
設け、各IOMRには例えば入出力チャネル群ごとに入出力
割込の可否を示すマスクビットを設ける。

【０００８】又、主記憶装置２上に、各IOMR4-0〜4-n対
応 (従って各ＶＭ対応) の、入出力割込要求待ち行列手
段(以下にIRQという）5-0〜5-nを設ける。このようにし
て、チャネル処理装置３は、各ＶＭの入出力要求をＶＭ
モニタ７を介して受け取って、通常のように要求で指定
された入出力処理を実行するが、その際要求元ＶＭの識
別番号を中央処理装置１から受け取って、例えば公知の
ようにサブチャネルを単位として入出力制御が行われる
場合には、要求で指定されたサブチャネルのサブチャネ
ル制御語に識別番号を保持しておく。

【０００９】チャネル処理装置３は、ＶＭの入出力要求
の実行結果として入出力割込要求が発生した場合に、そ
の入出力割込要求に対応する入出力要求（のサブチャネ
ル）に保持するＶＭ識別番号によって入出力割込要求待
ち行列手段IRQ 5-0〜5-nの一つを選び、その入出力割込
要求について定まるマスクビットに対応する待ち行列
に、その入出力割込要求を登録する。

【００１０】即ち、例えば、その入出力割込要求による
割込で通知されるべき割込情報を、適当な記憶領域に記
憶して保存し、前記の該当する待ち行列に行列要素をつ
ないで、その行列要素のポインタによって、その割込情
報の記憶領域を指示するようにする。

【００１１】中央処理装置１には割込要求を検査する割
込制御手段６を設けて、例えば各命令の実行終了時点等
の所定の割込要求検査時ごとに、割込制御手段６が現に
実行中のＶＭ (例えば中央処理装置の特定のレジスタに
ＶＭ識別番号が設定されている）に対応するIRQ 5-0〜5
-nの一つを検査し、入出力割込要求が登録されていて、
対応するIOMR4-0〜4-nのマスクビットが割込可能にセッ
トされていることを検出した場合のみ、当該入出力割込
要求を待ち行列から取り出して、その入出力割込要求に
よる割込を発生させる。

【００１２】以上のような機構が無い場合には、入出力
割込についてはマスクしないで常に割込可能にしてお
き、入出力割込要求の発生ごとに割込を起こしてＶＭモ
ニタを起動する。

【００１３】そこでＶＭモニタは、例えばその割込要求
が、実行中のＶＭに対するものであれば、直ちに当該Ｖ
Ｍに割込を発生させるシミュレーションを実行し、他の
ＶＭに対する割込要求であれば、その割込要求を一旦保
留にして、保留にした割込要求については、後にＶＭに
反映させるために再度検査する等のＶＭモニタの処理が
必要になる。

【００１４】しかし以上の機構によって、そのようなオ
ーバヘッドが無くなり、入出力割込についてＶＭモニタ
は、ＶＭへの割込を実行する場合のみ、起動されるよう
になる。

【００１５】なお、公知のように、ＶＭモニタは実行中
のＶＭが入出力要求を発行した場合に、そのＶＭを入出
力処理結果の割込発生を待つためのイベント発生待ち状
態として、イベント待ちの待ち行列につなぎ、次に実行
可能状態になっているＶＭの実行を再開させる制御、い
わゆるＶＭのディスパッチ制御を行う。

【００１６】その場合にＶＭモニタは、イベント待ち行
列につながれている各ＶＭについてIRQ 5-0〜5-nに入出
力割込要求が登録されていないか検査し、入出力割込要
求が登録されていて、それが割込可であるＶＭがあった
場合には、その条件のＶＭのうちで、その他の条件から
優先順位の最も高いＶＭを選んで実行させる。

【００１７】入出力割込要求を保留する制御により、Ｖ
Ｍにおける入出力要求発行から、入出力割込によって実
行結果の通知を受け取るまでに要する時間（以下に入出
力応答時間という）が延長する傾向になるが、ディスパ
ッチ制御を前記のようにすることにより、入出力応答時
間の延長を減少することができる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】ＶＭの利用が実業務の
処理の範囲に拡大されて来るに伴って、ＶＭにおける入
出力応答時間についてシビアな要求のある場合も生じて
きたが、前記の制御によると、イベント発生待ちのＶＭ
が入出力割込を受け取るのは、少なくとも実行中のＶＭ
が何等かの要因で実行を終了するまで延期されなければ
ならない。

【００１９】本発明は、特に短い入出力応答時間を要す
るＶＭに対応できるようにした仮想計算機処理装置を目
的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】図１は、本発明の構成を
示すブロック図である。図は仮想計算機処理装置の構成
であって、１以上の仮想計算機の実行を管理する実行管
理手段17と、各該仮想計算機の発行する入出力要求を実
行管理手段17を介して受け取って実行する入出力処理手
段13を有し、入出力処理手段13は、該入出力要求を実行
した結果発生する入出力割込要求を当該入出力要求を発
行した該仮想計算機に対応して設けた入出力割込要求待
ち行列手段12に登録し、割込制御手段16が該入出力割込
要求による割込の発生を当該仮想計算機が実行状態とな
るまで遅延する仮想計算機処理装置において、各該仮想
計算機の優先指定の有無を表示する優先表示手段11え有
する。

【００２１】又、優先表示手段11に優先指定が設定され
ている該仮想計算機の入出力割込要求待ち行列手段12に
入出力割込要求が登録されていることを検出し、当該入
出力割込要求による割込を直ちに発生させる優先制御手
段18を有する。

【００２２】

【作用】本発明の仮想計算機処理装置により、特に入出
力応答時間の要求の厳しいＶＭについては、そのＶＭの
優先表示手段に優先指定を設定しておくことにより、例
えば従来の割込制御手段がＶＭへの割込を検査して、割
込を保留した場合ごとに、優先制御手段が優先表示手段
に優先指定の設定されているＶＭの入出力割込要求待ち
行列に割込要求が登録されていないか検査し、登録され
ていれば割込を発生してＶＭモニタに通知する。

【００２３】そこでＶＭモニタは、例えば実行中のＶＭ
を実行待ち状態に移行させ、優先指定のあるＶＭを直ち
に実行状態にして、その優先ＶＭに対する入出力割込を
シミュレートすることにより、優先ＶＭの入出力要求に
対する応答の遅延を防ぐことができる。

【００２４】

【実施例】図２は本発明の実施例構成を示すブロック図
であり、図４により説明した前記従来のシステムと同一
の符号で示す部分は同一の機能を有する部分である。

【００２５】又、割込制御手段26及びＶＭモニタ27は、
以下に述べるように本発明のために追加される機能の他
は、前記従来の割込制御手段６及びＶＭモニタ７と同様
である。

【００２６】なお、図２の優先表示レジスタ21、IRQ 5-
0〜5-n、チャネル処理装置３、割込制御手段26、ＶＭモ
ニタ27及び優先制御手段28は、それぞれ図１の優先表示
手段11、入出力割込要求待ち行列手段12、入出力処理手
段13、割込制御手段16、実行管理手段17及び優先制御手
段18に対応する。

【００２７】図２において、複数のＶＭ8-0〜8-nを制御
する中央処理装置１に、従来と同様に各ＶＭの識別番号
で識別されるIOMR4-0〜4-nを設ける他に、優先表示レジ
スタ21を設ける。

【００２８】優先表示レジスタ21は例えば８ビットで、
優先指定が無い場合は16進表示FFとし、優先指定のＶＭ
がある場合に、そのＶＭの識別番号を保持するものと
し、ＶＭの起動要求等で優先指定設定が指定されている
場合等に、ＶＭモニタ27が所定の優先指定設定命令を実
行して設定する。

【００２９】主記憶装置２上には従来と同様に、各ＶＭ
に対応する、入出力割込要求待ち行列手段IRQ 5-0〜5-n
を設ける。チャネル処理装置３は従来のように、各ＶＭ
の入出力要求をＶＭモニタ27を介して受け取って入出力
処理を実行し、その際要求元ＶＭの識別番号を該当のサ
ブチャネル制御語に保持しておき、その入出力要求の実
行結果として入出力割込要求が発生した場合に、その識
別番号によって選ぶIRQ 5-0〜5-nの一つの待ち行列に、
その入出力割込要求を登録する。

【００３０】中央処理装置１の割込制御手段26は、従来
と同様に例えば各命令の実行終了時点の割込要求検査時
ごとに、現に実行中のＶＭに対応するIRQ 5-0〜5-nの一
つを検査し、入出力割込要求が登録されていて、対応す
るIOMR4-0〜4-nのマスクビットが割込可能にセットされ
ていることを検出した場合のみ、当該入出力割込要求を
待ち行列から取り出して、その入出力割込要求の割込を
発生させることによりＶＭモニタの入出力割込処理を起
動する。

【００３１】そこでＶＭモニタは、その入出力割込に対
応する入出力要求の発行元ＶＭを識別し、それが現に実
行中であったＶＭであるので、受け取った割込情報に基
づいて、そのＶＭに対する割込をシミュレートする。

【００３２】以上の制御は従来とほぼ同様であるが、し
かし割込制御手段26は、割込を発生させなかった場合
に、本発明の優先制御手段28の処理を起動する。優先制
御手段28は優先表示レジスタ21にＶＭ識別番号が保持さ
れている場合にその識別番号で定まるIRQ 5-0〜5-nの、
IOMR4-0〜4-nのマスクビットが割込可能の待ち行列を検
査し、入出力割込要求が登録されていれば、入出力割込
要求を待ち行列から取り出して、その入出力割込要求の
割込を発生させることにより、ＶＭモニタの割込処理を
起動する。

【００３３】そこでＶＭモニタは前記と同様に、その入
出力割込に対応する入出力要求の発行元ＶＭを識別する
と、それが現に実行中のＶＭではないので、先ず現に実
行中のＶＭの実行を中断して実行待ち状態の待ち行列に
登録する処理をする。

【００３４】次に、イベント発生待ち状態の待ち行列に
ある入出力要求発行元のＶＭを、待ち行列から取り出し
実行状態にするように処理し、実行状態となったＶＭに
対して、受け取った割込情報に基づいて割込をシミュレ
ートする。

【００３５】図３は以上の制御における処理の流れの一
例を示す図であり、中央処理装置１のハードウェア機構
において、例えば各機械語命令の実行を制御するマイク
ロプログラムの、各命令の制御と次の命令の制御との間
に割込制御手段26を実行するルーチンを通るものとし、
各命令の制御ルーチンが図３に示すように処理ステップ
30で命令の実行制御を行うと、次に割込制御手段26のル
ーチンが実行されて、処理ステップ31で実行中ＶＭの識
別番号で示されるIRQ 5-0〜5-nに割込可能の入出力割込
要求が有るか識別する。

【００３６】入出力割込要求が登録されている場合に
は、処理ステップ32でその要求を待ち行列から外し、処
理ステップ33でその入出力割込要求の割込を発生してＶ
Ｍモニタを起動する。

【００３７】割込の発生は公知のように、入出力割込要
求について前記のように保存されている割込情報に基づ
いて生成する情報を、主記憶装置２の所定の入出力割込
情報領域に設定し、その領域に設定されている番地（Ｖ
Ｍモニタの入出力割込処理の入口番地）を命令アドレス
レジスタに設定する等の処理によって行われる。

【００３８】なお、入出力割込情報領域に設定する情報
には入出力装置アドレスや入出力処理結果の状態情報等
の通常の情報と共に、本発明のために、少なくとも実行
中ＶＭに対する割込か否かを示す情報を含めるものとす
る。

【００３９】処理ステップ31で、実行中ＶＭに対して割
込を発生すべき入出力割込要求の登録が無かった場合に
は、優先制御手段28を実行するルーチンに制御が移され
て、処理ステップ34で優先表示レジスタ21に優先指定が
設定されているか識別し、設定されていれば処理ステッ
プ35で設定されている識別番号で示されるIRQ 5-0〜5-n
に割込可能の入出力割込要求が有るか識別する。

【００４０】その結果、入出力割込要求が登録されてい
る場合には、処理ステップ32に進んで前記と同様に、割
込を発生してＶＭモニタが起動される。以上のようにし
て、入出力割込が発生されると、ＶＭモニタは図３の処
理ステップ40で、その入出力割込が実行中ＶＭの入出力
要求に基づくものかを、入出力割込情報から識別する。

【００４１】その結果、実行中ＶＭであれば、実行中Ｖ
Ｍに対して処理ステップ41で割込をシミュレートする。
割込のシミュレーションでは、ＶＭに割込が発生し、そ
のＶＭのオペレーティングシステムの入出力割込処理が
起動されるようにすると共に、入出力割込情報をＶＭの
システムに合わせるための必要な変換を行って、ＶＭの
入出力割込情報領域に設定する。

【００４２】処理ステップ40で実行中ＶＭへの割込で無
い場合には、優先指定のＶＭに対する割込であるので、
先ず処理ステップ42で実行中ＶＭの実行を中断して、実
行待ち状態とし、実行待ち行列へつなぐ。

【００４３】次に処理ステップ43で、優先表示レジスタ
21に指定されている識別番号のＶＭをイベント発生待ち
行列から外して、実行状態にした後、処理ステップ41に
進み、実行中となっている優先指定のＶＭについて、前
記と同様に割込をシミュレートする。

【００４４】なお、以上の説明で、優先表示レジスタ21
に設定できる優先指定のＶＭは１個としたが、複数個の
ＶＭを指定できるようにしてもよい。

【００４５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、ＶＭの制御において、実行中のＶＭにのみ入出
力割込を発生させ、それまでは入出力割込を保留できる
ようにするハードウェア機構によって、ＶＭモニタのオ
ーバヘッドを減少している場合に、優先指定をしたＶＭ
については、入出力割込要求が発生したときに、実行中
のＶＭを実行待ちに切り換えて優先指定のＶＭを直ちに
実行状態にし入出力割込を発生させることができるの
で、特に早い入出力応答を要求するＶＭの入出力要求に
対する応答の遅延を防ぐことができるという著しい工業
的効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の構成を示すブロック図

【図２】 本発明の実施例を示すブロック図

【図３】 本発明の処理の流れ図

【図４】 従来の構成例を示すブロック図

【符号の説明】

１ 中央処理装置 ２ 主記憶装置 ３ チャネル処理装置 4-0〜4-n 入出力割込マスクレジスタ(IOMR) 5-0〜5-n 入出力割込要求待ち行列手段(IRQ) ６、16、26 割込制御手段 ７、27 ＶＭモニタ 8-0〜8-n ＶＭ 11 優先表示手段 12 入出力割込要求待ち行列手段 13 入出力処理手段 17 実行管理手段 18、28 優先制御手段 21 優先表示レジスタ 30〜35、40〜43 処理ステップ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １以上の仮想計算機の実行を管理する実
   行管理手段(17)と、各該仮想計算機の発行する入出力要
   求を該実行管理手段を介して受け取って実行する入出力
   処理手段(13)を有し、 該入出力処理手段は、該入出力要求を実行した結果発生
   する入出力割込要求を当該入出力要求を発行した該仮想
   計算機に対応して設けた入出力割込要求待ち行列手段(1
   2)に登録し、割込制御手段(16)が該入出力割込要求によ
   る割込の発生を当該仮想計算機が実行状態となるまで遅
   延する仮想計算機処理装置において、 各該仮想計算機の優先指定の有無を表示する優先表示手
   段(11)と、 該優先表示手段(11)に優先指定が設定されている該仮想
   計算機の該入出力割込要求待ち行列手段(12)に入出力割
   込要求が登録されていることを検出し、当該入出力割込
   要求による割込を直ちに発生させる優先制御手段(18)と
   を有することを特徴とする仮想計算機処理装置。