JPH10260850A - 仮想計算機システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ページング実行中の仮想計算機の処理装置資
源を他の仮想計算機に割り振ることにより処理装置資源
を有効に活用する。 【解決手段】 複数の仮想計算機１０６、１０７は、処
理時間監視装置１０５により処理装置資源が順に割り振
られ、制御プログラム１０１の制御の下で動作する。１
つの仮想計算機から同期ページング命令が発行される
と、その計算機は、処理待ち仮想計算機表示テーブル１
０３により、処理待ち仮想計算機の有無を検出し、処理
待ち仮想計算機があった場合に、同期型のページング命
令を非同期型のページング命令に変更し、非同期型のペ
ージング命令を非同期データテーブルキューに登録して
資源を開放する。制御プログラム１０１は、前記資源を
他の処理待ち仮想計算機に割り振り、データテーブル制
御装置１１０が前記非同期データ転送を完了した後、前
記同期ページング命令を発行した仮想計算機に資源を割
り振り、ページングの結果を同期型のページングの結果
として反映させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、仮想計算機システ
ム係り、特に、仮想計算機上で実行される同期型のペー
ジングを非同期型のページングに置き換えて、計算機資
源を開放し、その間に他の処理待ち仮想計算機に計算機
資源を割り振り、処理を実行するシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】主記憶装置と拡張記憶装置との間のペー
ジデータセットの転送（以下、ページングという）は、
多重プログラミングを常とする近年のオペーレティング
システム（以下、ＯＳという）では必須な機能である。
ページングには、同期型のページング命令によるものと
非同期型のページング命令によるものの２つの形態があ
る。同期型のページング命令によるものは、その命令の
中でページングが完了するものである。非同期型のペー
ジング命令によるものは、ＣＰＵと独立に動作できるデ
ータ転送装置に対してページング要求を出すだけで命令
を終了するものである。

【０００３】非同期型のページングの実行は、ＣＰＵと
は独立に動作できるデータ転送装置により行われる。そ
の結果は、入出力割込みにより報告されるか、一定時間
後に、非同期ページングが終了したか否かを知るための
専用命令をＯＳが発行することにより確認される。前述
した２つのページング方式は、命令終了後のＯＳの処理
が異なるため、命令の実行途中で処理の内容を変更する
ことができないものである。

【０００４】一方、近年の電子計算機システムの使用形
態として仮想計算機システムが知られている。仮想計算
機は、実計算機上に複数の計算機システムを実現したも
のであり、仮想計算機制御プログラム（以下、制御プロ
グラムという）が実計算機のＣＰＵ資源を分割して、複
数の仮想計算機をシュミュレートすることにより実現さ
れている。複数の仮想計算機を制御する制御プログラム
は、各仮想計算機の切り替えを、主にＣＰＵの時間監視
機構により実現している。これにより、各仮想計算機上
で実行される命令は、各仮想計算機上で殆ど制御プログ
ラムの介入なしに実行される。逆に言えば、制御プログ
ラムの介入が少ないほど計算機資源が有効に使用されて
いると言える。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述したよう
な従来技術による仮想計算機システムは、仮想計算機シ
ステム上で多重プログラミングを行うＯＳが複数動作す
る場合、同期ページングによるＣＰＵ資源の無駄が生じ
るという問題点を生じてしまう。すなわち、ページング
はデータの転送を行うだけであり、ＣＰＵが行う必要は
全くない。それにもかかわらず、同期型ページングであ
るとデータ転送終了までＣＰＵが占有されてしまう。す
なわち、従来技術による仮想計算機システムは、たとえ
他の処理待ちの仮想計算機があったとしても、同期型の
ページング命令が実行されると、そのシステムがその命
令を発行した仮想計算機上で直接実行され、この間ＣＰ
Ｕ資源が占有されることになり、ＣＰＵ資源に無駄が生
じるという問題点を有している。

【０００６】本発明の目的は、前述した従来技術の問題
点を解決し、主記憶装置と拡張記憶装置との間のページ
ング中にＣＰＵ資源を他の仮想計算機に割り振り、処理
装置資源を有効に活用することを可能にした仮想計算機
システムを提供することにある。また、本発明の目的
は、ハードウェアの変更のみで、ソフトウェアの変更を
必要とすることなく、処理装置資源を有効に活用するこ
とを可能にした仮想計算機システムを提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば前記目的
は、制御プログラムによる制御の下で動作する複数の仮
想計算機と、前記各仮想計算機とは独立に動作するデー
タ転送制御装置と、データを待避するための拡張記憶装
置とを備えて構成される仮想計算機システムにおいて、
処理待ちの仮想計算機の有無を検出する手段と、処理待
ちの仮想計算機があった場合に、仮想計算機が発行した
同期型のページング命令を非同期型のページング命令に
変更する手段と、非同期型のページング命令の発行後、
処理装置資源を開放し、前記処理装置資源を他の処理待
ち仮想計算機に割り振る手段と、前記非同期データ転送
完了後、前記同期ページング命令を発行した仮想計算機
に資源を割り振る手段とを備えることにより達成され
る。

【０００８】本発明による仮想計算機システムは、前述
の構成を備えることにより、仮想計算機の１つが発行す
る同期型の同期ページング命令を非同期型のページング
命令に変更して、ページングの処理をデータ転送制御装
置に行わせることができる。このため、同期型のページ
ング命令を発行した仮想計算機は、データ転送制御装置
によるページングの処理が終了するまで処理装置資源を
必要としないことになり、処理装置資源を他の仮想計算
機に割り振ることができる。本発明は、これにより処理
装置資源を有効に使用することが可能になる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明による仮想計算機シ
ステムの一実施形態を図面を用いて詳細に説明する。

【００１０】図１は本発明の一実施形態による仮想計算
機システムの機能構成を示すブロック図、図２は本発明
の一実施形態によるシステムの処理の流れの概略を説明
するフローチャート、図３は仮想計算機実行中に同期型
ページング命令が発行されたときの処理を説明するフロ
ーチャート、図４は仮想計算機から制御を渡されたとき
の制御プログラムの処理を説明するフローチャート、図
５はデータ転送制御装置の非同期データ転送処理を説明
するフローチャート、図６はデータ転送制御装置から、
入出力割り込み信号を受け付けたときのＣＰＵの入出力
割り込み処理を説明するフローチャートである。図１に
おいて、１０１は制御プログラム（ＨＹＰ）、１０２は
仮想計算機状態テーブル（ＬＰＡＲＴ）、１０３は処理
待ち仮想計算機表示テーブル（ＬＰＡＲＷ）、１０４は
非同期ページング状態テーブル（ＡＰＳＴ）、１０５は
システム時間監視装置（ＴＩＭＥＲ）、１０６、１０７
は仮想計算機（ＬＰＡＲ）、１０８は非同期データ転送
制御テーブル（ＡＤＴＣ）、１０９は非同期データ転送
キュー（ＡＤＴＱ）、１１０はデータ転送制御装置（Ｄ
ＴＣＵ）、１１１は主記憶装置（ＭＳ）、１１２は拡張
記憶装置（ＥＳ）である。

【００１１】本発明の一実施形態による仮想計算機シス
テムは、図１に示す各機能要素を備えて構成される。以
下、各機能要素の機能について説明する。

【００１２】制御プログラム１０１は、システム全体を
制御するプログラムである。仮想計算機状態テーブル１
０２は、仮想計算機の実行状況を表わすテーブルであ
り、処理待ち仮想計算機表示テーブル１０３と、非同期
ページング状態テーブル１０４とからなり、テーブル更
新時には排他制御が行われる。

【００１３】処理待ち仮想計算機表示テーブル１０３
は、処理待ちの仮想計算機の情報を保持しているテーブ
ルであり、仮想計算機毎に順に割り付けられている。こ
のテーブルは、対応する仮想計算機の処理待ち状態を表
わし、処理待ち状態と処理中状態とを示す。

【００１４】非同期ページング状態テーブル１０４は、
非同期ページングの実行状態を表示するテーブルであ
り、各仮想計算機に対応したエリアを持ち、ページング
の実行状態を表示している。このテーブルは、非同期ペ
ージング処理中と非同期ページング可能状態とを示す。

【００１５】処理時間監視装置１０５は、ＣＰＵの稼動
時間を監視する装置であり、一定時間後に割り込みを発
生させる。この装置は、各ＣＰＵに１つ備えられ、制御
プログラム１０１によってセットされる。

【００１６】仮想計算機ｎ１０６、仮想計算機ｍ１０７
は、仮想計算機であり、制御プログラム１０１によって
制御される。図示例では、２つの仮想計算機が設けられ
ているものとしているが、仮想計算機の数はこれに限定
されるものではなく、さらに多数備えられてもよい。そ
して、これら、複数の仮想計算機のそれぞれは、処理時
間監視装置１０５により、順に所定時間だけ処理装置資
源が割り振られて処理を実行する。

【００１７】次に、前述したように構成される仮想計算
機システムで非同期ページングを実行する処理動作につ
いて説明する。

【００１８】まず、図示しないＣＰＵは、非同期データ
転送制御テーブル１０８に転送するためのデータをセッ
トし、制御プログラム１０１から非同期データ転送キュ
ー１０９にテーブル番号を登録する。データ転送制御装
置１１０は、非同期データ転送キュー１０９を監視し、
キュー１０９からテーブル番号を取り出し、対応する非
同期データ転送制御テーブル１０８からページング動作
を行う。

【００１９】前述において、非同期データ転送制御テー
ブル１０８には、排他制御を行うための排他制御フラ
グ、そのテーブルのチェーンの有無を表示するチェーン
フラグ、チェーンされている場合、次のテーブル番号を
示す次テーブル番号、非同期データ転送のための主記憶
のアドレス、拡張記憶のアドレス、データ長、データ転
送処理の状態を示す状態データが格納されており、お互
いにチェーンできる構造となっている。このテーブル
は、最大仮想計算機数と仮想計算機上の最大論理ＣＰＵ
の数とを掛け合わせた数だけ確保されていて、それぞれ
異なる番号が割り振られている。そして、この非同期デ
ータ転送制御テーブルの番号は、仮想計算機の番号と、
その仮想計算機の仮想ＣＰＵ番号とに対応付けされてい
る。このテーブルの参照、更新は排他制御されて行われ
る。

【００２０】非同期データ転送キュー１０９は、非同期
データ転送制御テーブル番号を登録するためにある。そ
の構造は、排他制御を行うための排他制御フラグ、この
キューに登録され、チェーンされている非同期データ転
送制御テーブル１０８のテーブル番号の最初と最後とを
示すエリアからなる。

【００２１】データ転送制御装置１１０は、ＣＰＵとは
独立に動作することが可能であり、非同期データ転送キ
ュー１０９を監視し、キュー１０９からテーブル番号を
取り出して、そのデータ転送を開始する。このデータ転
送制御装置１１０によるデータ転送の終了は、入出力割
り込みによってＣＰＵへ通知される。

【００２２】そして、入出力割り込み情報の中の非同期
データ転送制御テーブル番号がＣＰＵに報告される。Ｃ
ＰＵは、このテーブル番号によってこの入出力割り込み
が、非同期ページング終了報告であることと、発行元の
仮想計算機及び仮想ＣＰＵ番号とを知ることができる。

【００２３】次に、図１に示すシステムの動作を図２〜
図６に示すフローを参照して説明する。なお、図２に示
すフロー２００は、ＣＰＵの処理２０１とデータ転送制
御装置の処理２１１とよりなっている。また、図２に示
す動作例は、仮想計算機ｎ１０６が実行中であり、仮想
計算機ｍ１０７が非同期ページング処理の実行待ちであ
るとし、それらの状態が、処理待ち仮想計算機表示テー
ブル１０３の対応する場所に登録されているものとす
る。また、非同期データ転送キュー１０９には１つもキ
ューされていないものとする。

【００２４】図２に示すフローにおける処理２０３の詳
細な処理動作が図３のフローで示されており、処理２０
４の詳細な処理動作が図４のフローで示されている。ま
た、処理２１２、２１３、２１５の詳細な処理動作が図
５のフローに示されており、処理２０８の詳細な処理動
作が図６のフローで示されている。

【００２５】従って、以下では、前述した条件の下での
本発明の一実施形態による仮想計算機システムにおける
同期型ページングの処理動作を、図３〜図６を参照して
順次説明していくこととする。

【００２６】まず、図２に示すＣＰＵの処理２０１にお
いて、仮想計算機ｎ１０６が仮想計算機ｎの処理２０２
を行っているときに、同期型のページング命令が発行さ
れた場合の処理２０３の詳細を図３に示すフロー３００
により説明する。

【００２７】（１）処理中の仮想計算機ｎ１０６から同
期型ページング命令が発行されると、対応する処理待ち
仮想計算機表示テーブル１０３を非同期ページング可能
状態にし、処理待ち仮想計算機表示テーブル１０３から
他に処理待ちの仮想計算機がないか否かを判定する（ス
テップ３０１〜３０３）。

【００２８】（２）ステップ３０３の判定で処理待ちの
仮想計算機がなかった場合、同期型ページングの処理を
そのまま実行する（ステップ３０４）。

【００２９】（３）ステップ３０３の判定で処理待ちの
仮想計算機があった場合、非同期ページングの処理を行
うため、自仮想計算機ｎ１０６の論理ＣＰＵに対応する
非同期データ転送制御テーブル１０８に、非同期ページ
ング実行のためのデータを格納し、対応する非同期ペー
ジング状態テーブル１０４をページング処理実行待ち状
態にセットする（ステップ３０５〜３０７）。

【００３０】（４）次に、非同期データ転送キュー１０
９に、対応する非同期データ転送制御テーブル１０８の
番号を登録し、仮想計算機ｎ１０６の状態を保持する。
その後、制御プログラム１０１に制御を渡す。これによ
り、仮想計算機ｎ１０６は、自計算機での処理を一旦終
了し、制御プログラムは、図２の処理２０４を開始する
（ステップ３０８〜３１０）。

【００３１】次に、図２に示す制御プログラムの処理２
０４の処理動作を図４に示すフローに４００より説明す
る。

【００３２】（１）仮想計算機ｎ１０６より制御が制御
プログラム１０１に渡った場合、制御プログラム１０１
は、非同期ページング状態テーブル１０４より、非同期
ページング終了待ち仮想計算機があるか否かテストし、
非同期ページング終了待ち仮想計算機がなければ、制御
プログラム１０１のそれまでの処理を続行する（ステッ
プ４０１〜４０３、４０７）。

【００３３】（２）ステップ４０３のテストで非同期ペ
ージング終了待ち仮想計算機があれば、処理待ちであっ
た仮想計算機、この例の場合処理待ちの仮想計算機ｍ１
０７に仮想計算機ｎ１０６のＣＰＵ資源を割り振る（ス
テップ４０４）。

【００３４】（３）次に、対応する処理待ちの仮想計算
機、この場合、仮想計算機ｍ１０７の対応する処理待ち
仮想計算機表示テーブル１０６を処理中にする。次に、
仮想計算機ｍ１０７を起動して実行状態に移す（ステッ
プ４０５、４０６）。

【００３５】（４）この結果、仮想計算機ｍ１０７は実
行状態となる。この仮想計算機ｍの処理は、図２に示す
処理２０５であり、割込処理２０７まで続けられる（ス
テップ４０８）。

【００３６】ＣＰＵにおいて、図２に示す処理２０２〜
処理２０７が行われている間、データ転送制御装置１１
０は、処理２１２〜処理２１５の処理を行う。この処理
２１２〜処理２１５までのデータ転送制御装置１１０の
処理動作を図５に示すフロー５００により説明する。

【００３７】（１）データ転送制御装置１１０は、非同
期データ転送キュー１０９に何もキューされていないと
き、キュー１０９にキューされたデータがあるか否かを
監視し、キューされていなければ、他の処理の実行とキ
ュー１０９の監視とを繰り返す（ステップ５０１、５０
２、５０９）。

【００３８】（２）図２の処理２１４で非同期データ転
送キュー１０９に非同期データ転送制御テーブル番号が
キューされると、処理２１４でキューに番号が登録され
た後、データ転送制御装置１１０は、処理２１３でキュ
ーデータを発見する。ステップ５０２でキューデータが
発見されると、非同期データ転送キュー１０９に登録さ
れている非同期データ転送制御テーブル番号を取り出
し、対応する非同期データ転送制御テーブル１０８を実
行状態にする（ステップ５０３、５０４）。

【００３９】（３）次に、対応する非同期データ転送制
御テーブル１０８から、データ転送に必要なデータを取
り出してデータ転送を開始し、データ転送が終了するま
で待つ（ステップ５０５、５０６）。

【００４０】（４）データ転送が終了すれば、対応する
非同期データ転送制御テーブル番号１０８をデータ転送
終了状態にセットし、続いて、データ転送終了の入出力
割り込み信号２０６をＣＰＵに送出し、再び非同期デー
タ転送キュー１０９の監視するステップ５０２を再開す
る（ステップ５０７、５０８）。

【００４１】前述の処理により、図２に示すフローにお
いて、入出力割込信号２０６が仮想計算機ｍの処理２０
５の処理中に受け付けられると、仮想計算機ｍで割込処
理２０７が発生する。

【００４２】これにより、制御プログラム１０１は、図
２に示す処理２０８で、同期ページング命令の次命令２
０９から仮想計算機ｎの処理再開の処理６１０を行う。
次に、この入出力割り込み信号受付時のＣＰＵの処理動
作を図６に示すフロー６００により説明する。

【００４３】（１）データ転送制御装置１１０ステップ
５０８で送出した入出力割り込み信号２０６をＣＰＵが
受け付けると、入出力割り込み処理ルーチンが起動さ
れ、入出力割り込み処理ルーチンは、非同期ページング
終了報告か否か判定し、非同期ページング終了報告でな
ければ、入出力割込み処理を続行する（ステップ６０２
〜６０５）。

【００４４】（２）ステップ６０４の判定で非同期ペー
ジング終了報告であった場合、制御プログラム１０１が
実行状態か否かをテストし、実行状態でなければ、仮想
計算機ｍ１０７が実行状態を保存し制御プログラムを起
動する（ステップ６０６、６０７、６０９）。

【００４５】（３）ステップ６０６のテストで制御プロ
グラムが実行状態、すなわち、仮想計算機ｍ１０７が実
行状態である場合、あるいは、ステップ６０９で制御プ
ログラムを起動した後、仮想計算機ｍを処理待ち状態に
する（ステップ６０８）。

【００４６】（４）非同期ページング完了待ちであった
仮想計算機ｎ１０６にＣＰＵ資源を割り振り、非同期ペ
ージングの結果を仮想計算機ｎ１０６発行の同期型ペー
ジング命令に反映させる。そして、仮想計算機ｍ１０７
に対応する処理待ち仮想計算機表示テーブル１０３を処
理待ちにセットし、仮想計算機ｎ１０６を同期型ページ
ング命令の次の命令から実行を開始させ、仮想計算機ｎ
を再実行状態とする（ステップ６１０、６１１）。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、仮
想計算機上で実行される同期型のページング処理を非同
期型のページング処理に置き換えて実行させ、これによ
り、その仮想計算機が使用していた処理装置資源を開放
し、他の処理待ち仮想計算機に処理装置資源を割り振る
ことができるので、同期型のページング処理による処理
装置資源の占有を避けることができ、仮想計算機システ
ムにおける処理を効率的に実行することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による仮想計算機システム
の機能構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の一実施形態によるシステムの処理の流
れの概略を説明するフローチャートである。

【図３】仮想計算機実行中に同期型ページング命令が発
行されたときの処理を説明するフローチャートである。

【図４】仮想計算機から制御を渡されたときの制御プロ
グラムの処理を説明するフローチャートである。

【図５】データ転送制御装置の非同期データ転送処理の
処理を説明するフローチャートである。

【図６】データ転送制御装置から、入出力割り込み信号
を受け付けたときのＣＰＵの入出力割り込み処理を説明
するフローチャートである。

【符号の説明】

１０１ 制御プログラム １０２ 仮想計算機状態テーブル １０３ 処理待ち仮想計算機表示テーブル １０４ 非同期ページング状態テーブル １０５ 処理時間監視装置 １０６〜１０７ 仮想計算機 １０８ 非同期データ転送制御テーブル １０９ 非同期データ転送キュー １１０ データ転送制御装置 １１１ 主記憶装置 １１２ 拡張記憶装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御プログラムによる制御の下で動作す
   る複数の仮想計算機と、前記各仮想計算機とは独立に動
   作するデータ転送制御装置と、データを待避するための
   拡張記憶装置とを備えて構成される仮想計算機システム
   において、処理待ちの仮想計算機の有無を検出する手段
   と、処理待ちの仮想計算機があった場合に、仮想計算機
   が発行した同期型のページング命令を非同期型のページ
   ング命令に変更する手段と、非同期型のページング命令
   の発行後、処理装置資源を開放し、前記処理装置資源を
   他の処理待ち仮想計算機に割り振る手段と、前記非同期
   データ転送完了後、前記同期ページング命令を発行した
   仮想計算機に資源を割り振る手段とを備えることを特徴
   とする仮想計算機システム。