JPH0762828B2

JPH0762828B2 - エミュレーション方法

Info

Publication number: JPH0762828B2
Application number: JP2168084A
Authority: JP
Inventors: 恵丈中筬; 茂美足立; 仁斉藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-02-10
Filing date: 1984-02-10
Publication date: 1995-07-05
Anticipated expiration: 2010-07-05
Also published as: JPS60167037A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明は、コンピユータのエミユレーシヨン方式に係
り、主としてインテグレーテツド型エミユレーシヨンシ
ステムにおける高性能な入出力制御エミユレーシヨン方
式に関する。

〔発明の背景〕

従来エミユレーシヨンは、旧入出力命令を新入出力命令
に変換する過程と新入出力割込み要因を旧入出力割込み
要因に変換する過程に多大なソフトウエアオーバヘツド
が加わり入出力回数の多いジヨブを新システムで実行さ
せると逆に性能が低下するという欠点があった。したが
つて、適用範囲もバツチ処理業務だけで、近年普及して
いるリアルタイム性が要求され入出力頻度の多いオンラ
インシステムではエミユレーシヨンが不可能であるとい
う問題点があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、主としてインテグレーテツド型のエミ
ユレーシヨンシステムにおける高性能な入出力制御を行
うエミユレーシヨン方式を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明はインテグレーテツドエミユレーシヨン方式にお
いてオペレーテイングシステムに対するタスクの入出力
要求を検出し、このタスクを制御するオペレーテイング
システムとエミユレータとの間に連絡手段を設けること
によつてエミユレータによりタスクを直接制御すること
を可能とするところに特徴を有するものである。

〔発明の実施例〕

一般にエミユレーシヨンは、小型計算機をより高性能な
大型計算機に移行する場合に利用される技術であり、近
年インテグレーテツド型が採用される傾向にある。第１
図は、インテグレーテツド型エミユレーシヨンシステム
のソフトウエア構成図を示す。図において、新オペレー
テイングシステム（以後、新OSと略する）と新ユーザタ
スクT_1i（ｉ＝1.2…,n）とエミユレータ制御プログラム
（以後、ECPと略す）は、ネーテイブモードで実行され
る。一方、旧オペレーテイングシステム（以後、旧OSと
略す）と旧ユーザタスクT_2i（ｉ＝1.2…,n）は、エミユ
レーシヨンモードで実行される。

新OSからは旧OSと旧ユーザタスク群は、単なるECPのデ
ータとしてしか見えないが、新OSのマルチタスク機能を
利用して新ユーザタスク群とECPが同時に実行可能であ
る。すなわちネーテイブモードとエミユレーシヨンモー
ドの間でモードを切り換えながら新ユーザタスクと旧ユ
ーザタスクの処理を同時に進めることが可能なシステム
をインテグレーテツド型エミユレーシヨンシステムと呼
んでいる。

第２図は、インテグレーテツド型システムのブロック図
を示す。図において、１はCPUロジツク部、２はネーテ
イブモードマイクロプログラム用制御記憶装置、３はエ
ミユレーシヨンモードマイクロプログラム（以後、エミ
ユレータと呼ぶ）用制御記憶装置、４はプログラムの実
行状態を表わすプログラムステータスワード（以後、PS
Wと略す）、５はプログラムが利用する汎用レジスタ、
６は主記憶装置、７はECPとエミユレータ３間のインタ
フエース情報を記憶しておくローカル実行リスト、８は
ローカル実行リスト７のアドレスを記憶しておく主記憶
固定アドレス、９は１台目の入出力装置、10は２台目の
入出力装置を示す。

ネーテイブモードからエミユレーシヨンモードへの遷移
は、ECPがローカル実行リスト７のアドレスを指定しエ
ミユレータ３を起動する命令すなわちEXL（Execute Loc
al）命令を発行することにより行なわれる。また、エミ
ユレーシヨンモードからネーテイブモードへの遷移は、
エミユレータ３が入出力割込み等の非同期割込み要因を
検出したとき、あるいはエミユレータ３が実行不可能で
あると定義した命令が表われたときに行なわれる。

本発明は、マルチタスク制御機能をもつ汎用的なOSが一
般に有する以下の３つのメカニズムを応用して入出力制
御エミユレーシヨンを高性能に実現する方式である。

（１）入出力マクロ命令処理メカニズム（２）割込み制御メカニズム（３）タスクの同期制御メカニズム従来のエミユレーシヨンは、入出力命令をエミユレータ
３が検出すると第１図のECPに割込み、ECPが入出力命令
を解釈して新OSに対して新入出力マクロ命令を発行す
る。しかし、その方式はチヤネル制御までプログラムが
関与する場合、入出力命令の頻度が多くなる。それ故、
ECPに割込み、ECPの変換処理回数が増加するため、性能
が低下した実用上問題があった。

本発明は、旧入出力マクロ命令を新入出力マクロ命令に
直接変換する方式とすることにより上記の問題点を解決
した。

通常ユーザタスクは、入出力装置に対して入出力を要求
する場合、OSに割込む入出力マクロ命令を発行し、OSが
入出力命令を発行して入出力装置を制御する。その後ユ
ーザタスクは、入出力動作の終了を確認するため、再び
OSに対して割込むWAITマクロ命令を発行する。その時点
で入出力動作が終了していない場合OSは、そのユーザタ
スクを待ち状態にし入出力装置との同期をとる。

本発明の入出力制御エミユレーシヨン方式は、第１図の
旧ユーザタスクが旧オペレーテイングシステムに対して
要求していた入出力マクロ命令を第２図のエミユレータ
３が検出すると、第１図の旧オペレーテイングシステム
に制御を渡さず、直接ECPに制御を渡す。ECPが旧入出力
マクロ命令を解釈して新オペレーテイングシステムに対
して新入出力マクロ命令を発行して入出力を要求する。

そして、入出力終了割込みが発生すると新オペレーテイ
ングシステムは、上記入出力の要求元であるECPに制御
を渡す。ECPは、第２図のエミユレータ３を介して旧オ
ペレーテイングシステムのプログラム管理機能を利用し
て要求元の旧ユーザタスクに対して入出力報告を行な
う。

本発明方式は、エミユレータに旧オペレーテイングシス
テムを起動する制御動作をもたせ、ECPが入出力報告の
ために旧ユーザタスクを直接起動することができた点に
特徴がある。

本発明の一実施例の詳細を第３図以降の図に従つて説明
する。第３図は、本発明の入出力制御で使制御テーブル
関連図を示す。図に従つて、本発明の入出力制御のエミ
ユレーシヨン方式を説明する。

一般にユーザタスクは、OSに対してサービスを要求する
ときはSVC（Supervisor Call）命令の様なOSに割込む命
令を発行する。さらに、SVC命令は、OSに対してサービ
ス要求の種別を識別するSVCコードを伴なつている。し
たがつて、旧ユーザタスクが旧OSに対してサービスを要
求している時点をエミユレータ３は、SVC命令を検出す
ることにより知ることができる。

ECPは、エミユレータ３を起動する前に以下の様なデー
タを用意する。

（１）ローカル実行リスト７にエミユレーシヨンモード
の状態を示す情報（入出力マスク等）とエミユレータ３
が最初に処理する命令のアドレスをローカルPSW7aに格
納する。

（２）旧ユーザタスクが入出力を要求するSVC命令をエ
ミユレータ３が検出したとき、ECPの入口をECP割込みア
ドレス7bに格納する。

（３）入出力装置９からの入出力割込みをエミユレータ
３が検出したときは新OSに割込む。新OSが入出力割込み
処理を行なう。入出力割込み終了後、ECPに制御を渡す
が、ECPの入口アドレスを非同期割込みアドレス7cに格
納する。

（４）SVC命令が入出力要求を意味する命令か否かをエ
ミユレータ３に判定可能にさせるために、ECPはSVCコー
ド判定テーブル11を作成しておく。SVCコード判定テー
ブル11にはSVCコード対応に入出力要求を意味するSVC命
令の場合には１が、それ以外の要求を意味するSVC命令
の場合には０が格納されている。さらに、上記SVCコー
ド判別テーブル11の位置を指すアドレスをSVCコード判
別テーブルアドレス7dに格納する。

（５）入出力装置９が入出力割込みを発生させたとき、
ECPが旧OSに渡すタスク制御情報をバツフア12に用意す
る。バツフア12には、旧ユーザタスクを制御する旧OSの
プログラムの入口アドレスを含むローカルPSWを新ロー
カルPSW12bに格納する。入出力装置９を起動した旧ユー
ザタスクに関する制御情報をタスク制御情報12cに格納
する。さらに、バツフア12の位置を指すアドレスをキユ
ーポインタ7eに格納する。

また、旧OSは、複数の旧ユーザタスクを同時に実行させ
ているので複数の入出力割込みが同時に発生することが
ある。すなわち、タスク制御情報12cを旧OSに渡す前に
入出力装置10が入出力割込みを発生させることがある。
そのとき、旧OSは、入出力装置９からの割込みと同様に
入出力装置10を起動した旧ユーザタスクに関してバツフ
ア13に新ローカルPSW13bとタスク制御情報13cを格納す
る。そして、バツフア13の位置を指すアドレスをキユー
ポインタ12aに格納し、バツフアのキユーを作成する。
さらに、バツフア13が最後のバツフアならば、それをエ
ミユレータ３に知らせたためにキユーポインタ13aの位
置に０を格納する。

第３図は、入出力割込みの同時発生数が２個の場合を例
示しているが、本発明ではそれが２個に限定されるもの
ではない。

（６）割込みが発生したときにローカルPSW4と汎用レジ
スタ５を退避する領域として旧OSが管理している状態ス
タツク15を本発明方式でも同様に利用する。状態スタツ
クポインタ14は、状態スタツフ15の空き領域の先頭位置
を指している。ECPは、状態スタツクポインタ14が位置
しているアドレスを状態スタツクポインタアドレス7fに
格納する。

ECPは以上の情報を用意してEXL命令を発行しエミユレー
タ３を起動する。

本発明の入出力起動方式のエミユレータ動作の一例を第
４図の流れ図によつて説明する。

旧ユーザタスクは、旧OSに対して入出力を要求するとき
SVC命令を発行する。エミユレータ３がSVC命令を検出す
ると、ステツプ１で主記憶固定アドレス８からローカル
実行リスト７の位置を知る。ステツプ２で、PSW4をエミ
ユレーシヨンモードにおける形式に変換してローカルPS
W7aに退避する。ステツプ２の動作は、中断される旧ユ
ーザタスクの処理の流れを保証するために行なわれる。
すなわち、エミユレータ３がローカルPSW7aをPSW4に回
復する動作により旧ユーザタスクの上記SVC命令の次の
命令が実行される。

次にステツプ３で、ローカル実行リスト７からSVCコー
ド判定コードテーブルアドレスを求め、ステツプ４で、
上記SVC命令に伴つているSVCコードの位置に相当するSV
Cコード判定テーブルの内容を読出し、ステツプ５で、
その内容を判定する。その内容が０であればステツプ８
に進みSVC割込みが発生し、旧OSのSVC割込み処理ルーチ
ンに制御が渡る。

また、ステツプ５でSVCコード判定テーブルの内容が１
であればステツプ６に進みECP割込みアドレス7bをPSW4
に格納した後、ステツプ７でネーテイブモード用マイク
ロプログラムを起動する。

以上のエミユレータ処理によりECPがあらかじめ選別し
たSVCコードをもつSVC命令のみをECPに割込ませること
ができ、ECPに割込む頻度が少なくなりオーバヘツドが
小さくなる。

ECPは、割込み要因であるSVC命令のSVCコードから入出
力要求を種類を識別し、汎用レジスタ５から入出力制御
の詳細情報が得えられる。ECPは、その２つの情報を使
つて新OSに対して入出力要求を発行する。

第５−１図から第５−４図までは、入出力終了に関する
エミユレータ３の動作を説明する。

入出力装置９または10から入出力割込みが発生すると新
OSに割込み、新OSが割込み処理を行なう。新OSは、ECP
に入出力終了を報告する。ECPは、バツフアを確保し、
上記入出力を要求した旧ユーザタスクに関するタスク制
御情報と旧タスクを制御する旧OSの新ローカルPSWをバ
ツフアに格納し、そのバツフアをキユーポインタ7cにつ
なぐ。ECPは、エミユレータ３を起動するEXL命令を発行
する。

第５−１図は、EXL命令による起動直後のエミユレータ
３の動作を説明する流れ図である。エミユレータ３は、
ステツプ１で主記憶固定アドレス８からローカル実行リ
スト７の位置を知り、ステツプ２でローカルPSW7aをPSW
4に格納し、ステツプ３でキユーポインタ7cを判定す
る。もしキユーポインタ7cが０であればECPが旧OSに連
絡する情報がないことを意味しステツプ５に進む。

もしキユーポインタ7cが０でなければECPが旧OSに連絡
する情報があることを意味しステツプ４に進みローカル
PSW7a内の入出力マスクを判定する。入出力マスクが割
込み禁止状態にあればステツプ５に進み入出力割込み要
因の有無を判定する。もし入出力割込み要因がなければ
ステツプ６に進みPSW4が指示する命令をフエツチし実行
する。

ステツプ５で入出力割込み要因があればステツプ７に進
みPSW4をローカルPSW7aに退避し、ステツプ８で非同期
割込みアドレス7cをPSW4に格納する。ステツプ９でネー
テイブモード用マイクロプログラムが起動され、入出力
割込み動作を行ない新OSに割込む。新OSは、入出力割込
み処理を行なつた後、非同期割込みアドレス7cが指示す
るECPに制御を渡す。ECPがEXL命令を発行しローカルPSW
7aから中断されたエミユレーシヨンモードのプログラム
を再開することができる。入出力割込み要因の有無は、
エミユレータ３がエミユレーシヨンモードの命令の切れ
目で常に判定しているので入出力割込みに関して即時処
理が可能である。

また、ステツプ４でローカルPSW7aの入出力マスクが割
込み許可状態にあれば旧OSのタスク制御ルーチンに割込
む。その割込みを凝似SVC割込みと呼び、第５−４図の
ステツプ１に進む。

第５−１図でローカルPSW7aの入出力マスクが割込み禁
止状態であればエミユレーシヨンモードの命令がローカ
ルPSW7aの入出力マスクを書換え割込み許可にした時点
でエミユレータ３が凝似SVC割込み動作を行ない旧ユー
ザタスクに入出力の終了を報告しないとタスクが一時的
に沈み込む。そこで、ローカルPSW7aの入出力マスクを
書換える命令であるLPSW（Load PSW）命令またはSIOM
（Set IO Mask）命令をエミユレータ３が検出した時点
で凝似SVC割込みを常に判定する。

第５−２図は、ローカルPSW7a全体を書換える命令であ
るLPSW命令を検出したときのエミユレータ３の動作を説
明する流れ図である。

第５−２図のステツプ１で主記憶固定アドレス８からロ
ーカル実行リスト７の位置を知る。ステツプ２でLPSW命
令のオペランドをローカルPSW7aに置換え、第５−１図
ステツプ２に進む。

第５−３図は、ローカルPSW7aの入出力マスクのみを書
換える命令であるSIOM命令を検出したときのエミユレー
タ３の動作を説明する流れ図である。

第５−３図のステツプ１で主記憶固定アドレス８からロ
ーカル実行リスト７の位置を知る。ステツプ２でSIOM命
令のオペランドをローカルPSW7aの入出力マスクに置換
え、第５−１図のステツプ３へ進む。

ローカルPSW7aの入出力マスクは、エミユレーシヨンモ
ードのプログラムに対する入出力割込みを制御するマス
クであり、旧OSが更新する。その入出力マスクは、PSW4
の入出力マスクと置換えられないのでネーテイブモード
の入出力割込みを制御不可能である。しかし、入出力割
込み要因が発生しても新OSに対して割込むものでエミユ
レーシヨンモードのプログラムの制御の流れは影響を受
けない。本発明ではローカルPSW7aの入出力マスクは、
凝似SVC割込みに対するマスクとして利用される。

第５−４図は、エミユレータ３の凝似SVC割込み動作を
説明する流れ図である。

第５−４図のステツプ１でPSW4をローカルPSW7aに退避
し、ステツプ２で状態スタツクポインタアドレス7fから
状態スタツク14を読み出す。ステツプ３で汎用レジスタ
５とローカルPSW7aを状態スタツク14が指している状態
スタツク15に退避し、ステツプ４で状態スタツクポイン
タ14を状態スタツク15の次の空き領域を指す様に更新す
る。ステツプ５でキユーポインタ7cからバツフア12の位
置を知りタスク制御情報12cを汎用レジスタ５に格能
し、さらにステツプ６で新ローカルPSW12bをローカルPS
W7aに置換える。ステツプ７でキユーポインタ12aを読出
し、キユーポインタ7eに置換える。このステツプの終了
後キユーポインタ7eは、バツフア13の位置を指す。ステ
ツプ８でローカルPSW7aをPSW4に置換える。次に、第５
−１図のステツプ５に進む。

以上の凝似SVC割込み動作の後入力割込み要因の有無を
判定して、もし割込み要因がなければ第５−１図のステ
ツプ６でPSW4が指示する命令から実行する。その命令
は、旧OSのタスク制御ルーチンは、汎用レジスタ５にあ
るタスク制御情報12cを使つて旧ユーザタスクを起動す
る。上記の旧OSタスク制御機能により、旧ユーザタスク
は、入出力終了の時機を知る。

また、長時間の入出力終了待ちになる旧ユーザタスク
は、一時凍結状態にされるのが望ましいが、本方式では
ECPが旧OSのタスク凍結ルーチンの入口を指す。新ロー
カルPSW12aをバツフア12に格納するだけで制御可能であ
る。また入出力終了時、タスク凍結解除の条件が成立し
たときECPが旧OSのタスク凍結解除ルーチンの入口を指
す新ローカルPSW12aをバツフア12に格納することにより
旧ユーザタスクは、タスク凍結解除状態になる。

〔発明の効果〕

本発明によれば主として以下の様な効果が得られる。

（１）入出力起動時あるいは入出力終了時、旧OSの入出
力制御処理が不要となり、処理時間が短縮される。

（２）従来、旧OSの入出力制御ルーチンの中で複数個の
入出力命令が発行されるECPに割込んでいたが、本発明
では旧OSの入出力制御ルーチンが実行されないためECP
に対する割込み発生回数が減少し、割込みによるオーバ
ヘツドが削減される。

（３）ECPは、旧ユーザタスクを制御する機能を必要と
しないため簡単になる。

（４）エミユレータは、入出力装置の種類に拘わらず全
て同一動作のため簡単になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のインテグレーテツド型エミユレーシヨン
システムのソフトウエア構成図、第２図は従来のインテ
グレーテツド型エミユレーシヨンシステムの構成の一例
を示すブロック図、第３図は本発明方式で使用する制御
テーブル関連図、第４図は本発明における入出力要求を
検出したときのエミユレータ動作を説明する流れ図、第
５−１図は本発明におけるEXL命令による起動直後のエ
ミユレータ動作を説明する流れ図、第５−２図は本発明
におけるLPSW命令を検出したときのエミユレータ動作を
説明する流れ図、第５−３図は本発明においてSIOM命令
を検出したときのエミユレータ動作を説明する流れ図、
第５−４図は本発明におけるエミユレータの凝似SVC割
込み動作を説明する流れ図である。１……CPUロジツク部、２……ネーテイブモード用マイ
クロプログラム用制御記憶装置、３……エミユレーシヨ
ンモード用マイクロプログラム（エミユレータ）制御記
憶装置、４……プログラムステータスワード、５……汎
用レジスタ、６……主記憶装置、７……ローカル実行リ
スト、８……主記憶固定アドレス、９……１台目の入出
力装置、10……２台目の入出力装置、11……SVCコード
判別テーブル、12……キユーポインタ7eが指すバツフ
ア、13……キユーポインタ12aが指すバツフア、14……
状態スタツクポインタ、15……状態スタツク。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の制御プログラムを有する処理装置に
おけるエミュレーション方法であって、エミュレーションの対象の計算機で実行されるタスクを
制御する第２の制御プログラムと、前記第２の制御プログラムを前記第１の制御プログラム
の下で実行させるためのエミュレーションプログラム
と、前記第２の制御プログラムおよびその制御下のタスクの
命令を実行するためのマイクロプログラムとを設け、前記マイクロプログラムは、前記第２の制御プログラム
の制御下で実行されているタスクからの命令の中から、
前記命令に対する判別情報に基づいて、入出力装置に対
する複数の入出力命令を含む入出力マクロ命令を判別
し、前記検知結果を前記エミュレーションプログラムに
通知し、前記エミュレーションプログラムは、前記通知
に基づいて、前記入出力マクロ命令を前記第１の制御プ
ログラムにおける入出力マクロ命令に変換し、前記変換
された入出力マクロ命令を前記第１の制御プログラムに
発行することを特徴とするエミュレーション方法。