JPH09134292A - 割り込み制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】計算機システムに於いて、割り込み時間を短縮
することによって、ユーザプログラムのプロセッサ利用
率を高める。 【解決手段】プログラムが利用するレジスタ群を指定で
きるレジスタ利用識別子格納領域１０８，レジスタ利用
識別子とレジスタを操作する命令列を対応付けたプログ
ラム切替命令対応表１０９を備え、プロセッサ１０２が
割り込み処理を実行する際に行うレジスタの退避及び復
帰処理の命令列を、レジスタ利用識別子格納領域１０８
に保持されたレジスタ利用識別子に基づいてプログラム
切替命令対応表１０９から選択して実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は計算機システムに於
いて、周辺機器やプログラムから割り込みが発生した際
に有効な、割り込み制御方式及び計算機システムに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術では、割り込み制御方式は、
文献「ＵＮＩＸカーネルの設計，MauriceJ．Bach著／坂
本文他訳(共立出版)」６章に記述されているように、プ
ログラムの実行途中の状態を保存し、後でその状態を復
元できるように、プロセッサが備えるレジスタの退避及
び復帰を行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の割り込み制御方
式では、一般にプログラムが使用しているレジスタ群は
不明であるため、割り込み処理の結果、レジスタの内容
が破壊されないようにプロセッサの備えるすべてのレジ
スタを保存する。

【０００４】従って、周辺機器からの割り込みが多発し
たり、オペレーティング・システム（以下ＯＳと略す）
が提供しているサービスを頻繁に利用するような状況で
は、プロセッサがレジスタの退避及び復帰処理に多くの
時間を割り当てる必要があるので、ユーザプログラムの
プロセッサ利用率が低下する。さらに、ＯＳはユーザプ
ログラムが使用していないレジスタに対しても退避及び
復帰処理を実行する可能性があるので無駄がある。

【０００５】本発明の目的は、割り込み処理の際に行う
レジスタの退避及び復帰処理の無駄を省き、割り込み処
理の高速化をはかり、単位時間におけるユーザプログラ
ムのプロセッサ利用率を高めることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明ではメモリ中にプログラムが利用する任意の
レジスタ群を指定可能なレジスタ利用識別子と、前記レ
ジスタ利用識別子とレジスタを操作する命令列を対応付
けたプログラム切替命令列対応表を設け、前記レジスタ
利用識別子に基づいて、レジスタの退避及び復帰を行う
命令列を前記プログラム切替命令列対応表から求める手
段を設ける。

【０００７】本発明によれば、割り込み処理の際の、不
要なレジスタ退避及び復帰処理を省略することができ、
割り込み処理を高速化することができる。その結果、割
り込み処理時間が短くなるので、単位時間あたりのユー
ザプログラムのプロセッサ利用率を高めることができ
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施例を示
す、計算機システム１０１のブロック図である。計算機
システム１０１は、命令列を実行するプロセッサ１０
２，前記命令列やデータを格納するメモリ１０３，各構
成ブロック間の命令列やデータの伝送路であるシステム
・バス１０４，命令列やデータ等を格納する磁気ディス
ク等の２次記憶装置１０５，キーボードからの入力やデ
ィスプレイへの出力等を行うI／O装置１０６から構成さ
れる。

【０００９】ソースプログラムをコンパイルして生成し
た実行可能ファイル１１４は、２次記録装置１０５に保
持し、ユーザプログラム実行時にシステムバス１０４を
通じて前記メモリ１０３のユーザプログラム格納領域１
１１に読み込まれる。前記プロセッサ１０２は、メモリ
内に読み込んだ前記ユーザプログラム格納領域１１１を
プログラムカウンタ１１６によって指し、指し示した場
所にあるデータをシステムバス１０４を通してプロセッ
サ１０２の命令として転送して実行する。

【００１０】プロセッサ１０２は、次に実行する命令を
指しているプログラムカウンタ１１６，プログラム実行
中に計算途中の値を一時的に保持しておくために使用す
るレジスタ１０７，割り込みが発生した時に前記プログ
ラムカウンタ１１６の値を保存する割り込み発生時プロ
グラムカウンタ格納領域１１７，割り込みを処理するた
めの命令列へのポインタを保持している割り込み処理命
令列エントリ１１８を備えている。

【００１１】メモリ１０３は、本発明に於いて、ユーザ
プログラムが利用するレジスタ群を指定できるレジスタ
利用識別子を格納しているレジスタ利用識別子格納領域
１０８，レジスタ利用識別子とレジスタ群の退避／復帰
を行う命令列を対応付けているプログラム切替命令列対
応表１０９，Ｉ／Ｏ装置１０６で発生した割り込みを処
理する命令列を保持している割り込み処理命令列格納領
域１１０，Ｉ／Ｏ処理を行う命令列を保持しているＩ／
Ｏ処理命令列格納領域１１２，ユーザプログラム格納領
域１１１，プロセッサのレジスタ１０７を割り込み処理
の間、保存するためのレジスタ退避領域１１３から構成
される。

【００１２】前記レジスタ利用識別子格納領域１０８に
レジスタ識別子を設定する作業は、システム管理者もし
くは一般ユーザが手動で行ってもよい。また、複数のユ
ーザプログラムを時分割で実行できる機能をサポートし
ているＯＳが、ユーザプログラムを切替える際に、ユー
ザプログラム毎にレジスタ利用識別子の値を設定しても
よい。

【００１３】Ｉ／Ｏ装置１０６が割り込み要求をプロセ
ッサ１０２に通知して、割り込みが発生すると、現在実
行しているユーザプログラムの処理を一時的に中断し
て、プログラムカウンタ１１６の値を割り込み発生時プ
ログラムカウンタ格納領域117に保存する。続いて、プ
ロセッサ１０２は割り込み処理命令列エントリ１１８が
指し示す割り込み処理命令列格納領域１１０に格納され
ている命令列を実行する。詳細な処理フローは後で述べ
る。

【００１４】図２は、本発明におけるプログラム切替命
令列対応表の一実施例である。プログラム切替命令列対
応表１０９は、項目としてレジスタ利用識別子２０１，
レジスタ退避命令列２０２，レジスタ復帰命令列２０３
を備える。レジスタ利用識別子２０１の値としては、例
えば整数値を利用する。システム管理者もしくは一般ユ
ーザは、各整数値に対してプログラムで利用するレジス
タ群の退避命令列，復帰命令列を対応付ける。

【００１５】図中の実施例に於いては、レジスタ利用識
別子の値が１の場合、レジスタ番号１〜１０を持つレジ
スタ群、レジスタ利用識別子の値が２の場合、レジスタ
番号１〜２０を持つレジスタ群、レジスタ利用識別子の
値が３の場合、レジスタ番号１〜３０を持つレジスタ群
にそれぞれ対応している。

【００１６】レジスタ退避命令列２０２には、レジスタ
利用識別子に対応付けられたレジスタ群をレジスタ退避
領域１１３に退避するための命令列が存在する。前記レ
ジスタ復帰命令列２０３も、同様にレジスタ利用識別子
に対応付けられたレジスタ群をレジスタ退避領域１１３
から、プロセッサ１０２中のレジスタ１０７に復帰する
ための命令列が存在する。

【００１７】図３は、本発明に於いてプログラム切替処
理の一実施例を示すフローチャートである。

【００１８】Ｉ／Ｏ装置がプロセッサ１０２に割り込み
を通知して、割り込みが発生した時には、プロセッサ１
０２は割り込みを発生した時のユーザプログラムのプロ
グラムカウンタ１１６の値を、割り込み発生時プログラ
ムカウンタ格納領域１１７に保持している。割り込みに
よって発生するプログラム切替処理としては、ユーザプ
ログラムを中断／再開できるように、利用しているレジ
スタ群、及びプログラムカウンタの退避／復帰処理，割
り込み原因を解消するための処理を実行する必要があ
る。以下、処理の流れをフローチャートに従って説明す
る。

【００１９】ステップ３０１では、前記割り込み発生時
プログラムカウンタ格納領域の値をシステムバス１０４
を通して、メモリ中のレジスタ退避領域１１３に保存す
る。

【００２０】ステップ３０２では、レジスタ利用識別子
格納領域１０８に設定してあるレジスタ利用識別子の値
に基づいて、プログラム切替命令列対応表１０９を検索
して、レジスタ退避に必要な命令列を選択して実行す
る。レジスタ退避命令列の実行によって、ユーザプログ
ラムが利用しているレジスタ１０７の内容は、メモリ中
のレジスタ退避領域１１３に保存される。

【００２１】ステップ３０３では、割り込んだ原因のＩ
／Ｏ装置を処理するために、Ｉ／Ｏ処理命令列格納領域
１１２に存在する命令列を実行する。実行の結果、レジ
スタの内容が破壊されても、ステップ３０２に於いてユ
ーザプログラムを再開するために必要なレジスタを保存
してあるので、割り込み処理終了後、元の値に復帰する
ことができる。

【００２２】ステップ３０４では、割り込みを引き起こ
したＩ／Ｏ処理を終了したので、割り込みで中断したユ
ーザプログラムを再開するために、ステップ３０２で退
避したレジスタ群を復帰する。ステップ３０２と同様に
レジスタ利用識別子格納領域１０８に設定してあるレジ
スタ利用識別子の値に基づいて、プログラム切替命令列
対応表１０９から、レジスタ復帰のために必要な命令列
を選択して実行する。

【００２３】ステップ３０５では、ステップ３０１で保
存したユーザプログラムのプログラムカウンタの値を、
レジスタ退避領域１１３からシステムバス１０４を通し
てプロセッサ１０２に転送し、プログラムカウンタ１１
６に設定し、ユーザプログラムの実行を再開する。

【００２４】図４は、本発明に於けるユーザプログラム
を２次記録装置に保持しておくための実行可能ファイル
の構造の一実施例を示す図である。実行可能ファイル１
１４は、前記実行可能ファイル１１４が利用するレジス
タ群に対応したレジスタ利用識別子４０１と、ソースプ
ログラムをコンパイルして生成したユーザプログラム命
令列４０２を備えている。

【００２５】前記実行可能ファイル１１４中に備える前
記レジスタ利用識別子４０１をメモリ中のレジスタ利用
識別子格納領域１０８に設定する処理をユーザプログラ
ムを起動する際にシステムが自動的に行ってもよい。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、プログラムが利用する
レジスタ群を指定できるので、割り込み処理が頻繁に発
生する際、利用するレジスタ数を減らし、割り込み処理
を高速化できる。また、割り込み処理時間を短縮できる
ので、ユーザプログラムのプロセッサ利用率を高めるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す計算機システムのブロ
ック図。

【図２】本発明の一実施例に於けるプログラム切替命令
列対応表を示す図。

【図３】本発明の一実施例に於けるプログラム切替処理
を示すフローチャート。

【図４】本発明の一実施例に於ける実行可能ファイルの
構造を示す図。

【符号の説明】

１０１…計算機、１０２…プロセッサ、１０３…メモ
リ、１０４…システムバス、１０５…２次記憶装置、１
０６…入出力装置、１０７…レジスタ、１０８…レジス
タ利用識別子格納領域、１０９…プログラム切替命令列
対応表、１１４…実行可能ファイル、２０１−２０３…
プログラム切替命令列対応表管理項目、３０１ー３０５
…処理ステップ、４０１…レジスタ利用識別子、４０２
…ユーザプログラム命令列。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀川 和雄 神奈川県川崎市幸区鹿島田890番地 株式 会社日立製作所情報・通信開発本部内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プロセッサと入出力装置とメモリを備え、
   前記プロセッサにはメモリより高速に参照及び更新が可
   能なレジスタを備え、前記入出力装置にはプロセッサに
   割り込みを通知する手段を備え、前記メモリにはプログ
   ラムが利用する任意のレジスタ群を指定可能なレジスタ
   利用識別子を格納するレジスタ利用識別子格納領域と、
   前記レジスタ利用識別子とレジスタを操作する命令列と
   を対応付けたプログラム切替命令列対応表とを設けた計
   算機システムに於いて、前記入出力装置が割り込み要求
   を、プログラムを実行中のプロセッサに通知し、前記プ
   ロセッサが割り込み処理を実行する前に、前記レジスタ
   利用識別子格納領域に設定されたレジスタ利用識別子の
   値に基づいてプログラム切替命令列対応表からレジスタ
   退避命令列を求める手段を用い、前記手段で得られたレ
   ジスタ退避命令列でレジスタの内容をメモリに転送し、
   割り込み処理終了後には、レジスタ利用識別子の値に基
   づいてプログラム切替命令列対応表からレジスタ復帰命
   令列を求める手段を用い、前記手段で得られたレジスタ
   復帰命令列でメモリに退避した内容をレジスタに転送す
   ることを特徴とする割り込み制御方法。
2. 【請求項２】請求項１に記載の計算機システムに於い
   て、前記レジスタ利用識別子格納領域の値をプロセッサ
   が実行するプログラム毎に変化させ、プログラム毎に使
   用するレジスタ群を対応付けて、レジスタの退避及び復
   帰処理を実行することを特徴とする割り込み制御方法。
3. 【請求項３】請求項２に記載の計算機システムに於い
   て、実行可能ファイルにレジスタ利用識別子とユーザプ
   ログラム命令列とを備え、前記ユーザプログラム命令列
   を起動する際に、前記レジスタ利用識別子をレジスタ利
   用識別子格納領域に設定し、前記ユーザプログラム命令
   列についてレジスタの退避及び復帰処理を実行すること
   を特徴とする割り込み制御方法。