JPS59127156A - 仮想計算機システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、仮想計算機システムに関連するものであシ、
更に詳しくいえは、親ＯＳのもとで動作する子ＯＳから
親ＯＳで提供している機能を実行できるようにする、い
わゆるｏｓのハンドシェイク機能の実現方式に関するも
のである。

仮想計嘗機は、計算機システムを使っている複数のユー
ザがあたかも自分が計算機システムを専有しているよう
な環境を１台のハードウェア上で実現するものでこれを
使うことにより、仮想計算機の制御プログラム（以下こ
れをＲＯ８と呼ぶ）のもとに、複数個のオペレーア２イ
ンクシステム（以下これを子Ｏ８と呼ぶ）を走らせるこ
とができる。

元来、仮想計算機システムは、既存のＯ８に何らの変更
も加えることなく、親ＯＳのもとて子Ｏ８として動作さ
せ得るようにしたものであり、これを実現するために、
たとえび次のような方法がとられている。即ち、子Ｏ８
で実行される命令のうち、実マシン上の資源に対する直
接の動作を指命するものが、特権命令のうちのあるもの
に限られることを利用して、子Ｏ８で特権命令が発行さ
れると親ＯＳに対して割込みが発生するようにしておき
、これにより親Ｏ８が発行された特権命令を解析し、そ
の動作を親Ｏ８上で擬似的に実行（シミュレート）シて
いる。

一方、子ＯＳは本来実マシン上で実行されるととを想定
して作成されたものであるので一般には実資源を有効に
、かつ使い易い形で利用できるような種々のＯ８機能が
組込まれている。しかしながら子Ｏ８として実行される
場合には子Ｏ８は実資源を直接制御できないためこれら
の機能は実質的には意味をもた々い。

一方、親Ｏ８も特にこれが統合型の仮想計算機システム
用に実現されている場合には、親Ｏ８も通算のジョブを
効率よく実行する必要があるので実マシンを効率よく取
扱うために同様な機能が組込壕れており、このため子Ｏ
８において、実資源に関する操作要求があった場合には
、まず子Ｏ８における管理をうけ、次に＃、０８により
同様な管理をうけ二重の管理が行われることになり実資
源の有効利用、処理時間の観点からも無駄が大きい。

親Ｏ８と子Ｏ８が類似のＯ８の場合には、子Ｏ８での機
能をバイパスし直接親０８の機能を利用することにより
、管理のオーバヘット時間を少くできるとともに親Ｏ８
による全システム資源の有効な管理が実現できることが
多い。

以下、子Ｏ８の機能をバイパスし直接親ＯＳの機能を利
用することを、ＯＳハンドシェイクと呼ぶ。

しかし々から、従来の仮想計算機は、元のＯ８に何らの
変更も加えずに、仮想計算機を実現しようとした場合に
は特定の機械語命令の発行を検出し、機械語命令レベル
でシミュレートするという形しか取り得ないために子Ｏ
８の中で行われる特定のＯＳ機能（通常マクロ命令とし
て定義される）を機能レベルで検出することができない
ため、前述のようなマクロレベルでの親Ｏ８の機能の利
用が困難であった。

従って、本発明の目的は、ＯＳハンドシェイクを容易に
行うことのできる仮想計算機システムを提供することに
より、子ＯＳとして実行する場合においても、そうでな
い場合においても同一のプログラムを用いて子Ｏ８とし
て使用する場合には、ＯＳハンドシェイク機能を実現で
きる仮想計算機システムを提供することにある。

本発明は、子Ｏ８上で実行された場合には、命令のオペ
ランド部で指定された処理の親ｏｓでのハンドシェイク
による処理を要求し、親Ｏ８上で実行された場合には、
通常のサブルーチンへのブランチ命令（以下エンタ命◆
と呼ぶ）と等価の機能をもつ第１の特別の機械語命令。

親Ｏ８でのハンドシェイク処理の完了時に発行された場
合には、ハンドシェイクの後処理を起動し、ハンドシェ
イク処理でない場合には通常のサブルーチンからのリタ
ーン命令（以下単にリター命令とよぶ）と等価の機能を
もつ第２の特別の機械語命令。

および、子Ｏ８で発行された前記第１の特別の機械語命
令により起動され、前記第１の機械語命令のオペランド
部で指定された機能を親Ｏ８で実行するため必要な処理
を行ったうえで親０８の対応する処理ルーチンを呼び、
前記第２の特別の機械語命令で再起動され、必要な後処
理を行った後ＪＯＳを指定された処理が終了した状態に
設定し子０８の再開を要求するためのハンドシェイク機
構を設けたものであり、子ＯＳとして実行される場合に
は、それを親Ｏ８の機能によって代行できるような機能
に対してはあらかじめ、Ｏ８上のこの機能を実行するサ
ブルーチンへのブランチ命令即ち特殊エンタ命令を埋め
込んでおくことにより、このＯＳが子ＯＳとして動く場
合には、特定の機能は子ＯＳでの処理を行わず親Ｏ８で
実行し、子Ｏ８として動いてい人い場合には、従来通り
、そのＯ８の機能を実行できるようにしたものである。

即ち、子ＯＳとして実行されるか否かにかかわらず同一
のプログラムを使用することが可能である。

次に第１図によシ本発明の一実施例を説明する。

本実施例においては、プロセッサが親ｏｓを実行してい
るか、子Ｏ８を実行しているかを示すためにモードフリ
ップフロップ５（以下Ｍｌ；’Ｆと略す）が設けられる
。プロセッサ上のＯ８を切換するためのＶＭ切換え機構
４は、子Ｏ８の実行に際しては、ＭＦＦを子ｏｓモード
にセットする（ＭＦＦ＝１）親Ｏ８への切換えに際して
は、親ＯＳモードにセットする（　ＭＰＦ　＝　Ｏ）。

なお、とのＭＦＦは、プロセッサが仮想計算機環境で動
作していない場合も、親ＯＳモード（ＮｒＩ′ｐ＝ｏ）
にセットされる。

本実施例では、ＯＳハンドシシェイクサポートするため
に、０８ハンドシエイクを要求する第１の特別の機械語
として、特殊エンタ命◆、ハンドシェイクによる親Ｏ８
での処理の終了を通知するだめの、第２の特別の機械語
命令として、特殊リターン命令が用意される。

本実施例においては、特殊エンタ命◆でのパラメータの
引渡しは、すべてスタックを介して行われるものとする
。即ち、特殊エンタ命令の実行に際しては、呼ばれたル
ーチンで必要とされる入力データはすべてスタック上に
準備されており、また呼ばれたルーチンでの実行結果で
、呼出し側の必要とする出力データはすべてスタック上
に置かれたうえでリターンが行われる構造となっている
ものとする。

また、特殊エンタ命◆で呼ばれたルーチンからの戻りア
ドレス情報は、スタック上の特定位置に置かれるものと
する。

この戻りアドレス情報としては特殊エンタ命◆によシ呼
ばれたルーチンの処理が終了した時点でリターン命令の
次に実行すべきアドレスとともに、このルーチンがハン
ドシェイク処理を実行中である、即ち、子Ｏ８からの要
求によ漫このルーチンを実行中であり、処理の終了した
後では子Ｏ８に制御を戻すべきであることを示すために
、特別なビットが用意される。（以下これをハンドシェ
イクビットと呼ぶ） ハンドシェイク処理を実行中にはハンドシェイクビット
が１にセットされる。

特殊リターン命令は命令コード部として、この命令が特
殊リターン命令であることを示すための値をもつフィー
ルドを備えており、命令解読実行機構１は特殊リターン
命令の実行に際し、特殊リターン命令を発行したプロセ
スのスタックの特定位置にある戻り先番地が、子ＯＳ上
のアドレスを指定していた場合にはシミュレーション機
構を起動し戻υ番地が親Ｏ８のアドレスを示している場
合には、通常のリターン命令として動作する。

そして、Ｏ８においては、このＯ８が子Ｏ８で実行され
る場合に親Ｏ８でのハンドシェイクによる処理を行う可
能性がある特定の処理（以下候補処理と呼ぶ）について
はこの候補処理を行うサブルーチンへのエンタ命令のか
わりに特殊エンタ命今があらかじめ埋め込まれておシ、
このオペランドにはサブルーチンのアドレスが設定され
ている。

また、親Ｏ８として実行される場合に子ＯＳからのハン
ドシェイクの要求により、子Ｏ８のハンドシェイク処理
として実行される可能性のある特定の処理についてはこ
の候補処理を行うサブルーチンからのリターン命令のか
わりに、特殊リターン命令があらかじめ組込まれている
。

また、本実施例においては、親Ｏ８によるハンドシェイ
クをサポートするために、主記憶上にハンドシェイク制
御テーブル３が設けられる。このテーブルの各エントリ
（ｊ）は子Ｏ８の識別番号（ＶＭＩＤｊ　）および子Ｏ
８上でのサブルーチンのアドレス（Ａ８Ｐｊ　）をキイ
としてもち、親ＯＳ上での対応するサブルーチンのアド
レス（ＡＭｊ）をデータ部としてもつ。

ハンドシェイク制御テーブル３のキイ部である■ＩＤ７
４−ルドには、現在実行中のＶＭ番号を保持するＶＭ識
別レジスタの出力が印加されており、同じくキイ部を構
成するサブルーチンアドレス部には、特殊エンタ命令の
オペランドよりサブルーチンアドレスがハンドシェイク
機構２を介して印加されるように構成され、データ部の
親Ｏ８上のサブルーチンアドレス部の値は、ハンドシェ
イク制御機構２に印加されている。

このテーブルにはあらかじめ、そのシステムにおいてサ
ポートすべきハンドシェイク機能が登録されているもの
とする。

即ち、ｖ′ＭＩＤで指定される特定のＶＭ上のＡＳＰで
指定される特定のサブルーチンの機能がハンドシェイク
により親Ｏ８上のＡＭで指定されるサブルーチンでサポ
ートされている場合にはこれが、ハンドシェイク制御テ
ーブルのいずれかのエントリｊに登録されているものと
する。

本実施例においては、ハンドシェイク機構２は、ファー
ムウェアで実現され、子Ｏ８で発生したハンドシェイク
要求を受取り、ハンドシェイク制御テーブル３をサーチ
し親Ｏ８，子Ｏ８の状態を設定し対応する前処理部に制
御を引渡すだめの前処理部。

ハンドシェイクの結果によシ、親Ｏ８，子Ｏ８の状態を
設定する後処理部からなる。

ＶＭ切換え機構４はハンドシェイク機構２により起動さ
れ、各ＶＭの状態を識別し次に実行すべきＯ８を決定し
、この決定に基づきＯ８の切換えが必要な場合には、現
在実行中のＶＭの状態をセイブしくロールアウト）次に
実行すべきＶＭの状態を復元（ロールイン）することに
より、親Ｏ８と子ＯＳ間、あるいは子Ｏ８間の制御の切
換えを行う。

このとき、次に実行すべきＶＭが子ＯＳである場合には
、子ＯＳモードをセットしくＭＰＦ＝１）、親Ｏ８であ
る場合には親ＯＳモードをセットする（ＭＦＦ＝Ｏ）、
　とともに、 次に実行すべきＶＭの識別番号（ＶＭＩ　Ｄ　）をＶＭ
識別レジスタ６にセットする。

また、本実施例においては、親Ｏ８上に、各子Ｏ８対応
に１個のプロセスが用意される。

子Ｏ８からのハンドシェイクを要求された処理は親Ｏ８
からは、対応するサポートプロセスからの要求に対する
処理として取扱われることになる。

このために、子Ｏ８からのハンドシェイク要求に際して
は子Ｏ８からの要求を代行プロセスからの要求として親
ＯＳから識別できる形に変換し、親Ｏ８での処理の完了
時点で、サポートプロセスに対して行われた処理結果を
子ＯＳから認識できる形に変換する処理が行われる。

次に、本実施例における動作を説明する。プログラムの
実行中に、特殊エンタ命令があられれると、即ち、命令
解読実行機構１が、実行しようとした命◆が、特殊エン
タ命令であることを検出した場合には次の処理が行われ
る。

プロセッサが親ＯＳモードにある場合（ＭＦＦ　−〇の
とき）には、命令解読、実行機構１は、通常のエンタ命
◆と同様の動作を行う。即ち、命令のオペランド部で指
定されるプロセジャへのブランチが行われる。

プロセッサが子ＯＳモードにある場合（ＭＦＦ　＝１の
とき）には、特殊エンタ命令であることが検出されると
、命令解読実行機構１は、ハンドシェイク機構２を起動
する。起動されたノ・ンドシエイク機構２は次の処理を
行う。

特殊エンタ命◆により起動されたノ・ンドシエイク機構
２の前処理部は、子Ｏ８を実行不可能な状態に設定し、
７Ｍ識別レジスタ６上にセットされている特殊エンタ命
令を発行した子Ｏ８のＩＤ（Ｖ’ＭＴＴ’））および％
殊エンタ命◆のオペランド部の値（ＡＳＰ）をキイとし
てノ１ンドシェイク制御テーブル３をサーチし、キイ部
に、同一の値をもつエントリを見出す。同一値をもつエ
ントリｊが見出された場合、即ち、子０８　（ＶＭＩＤ
ｊ　）　上の特殊エン゛　　　タ命令のオペランド部（
Ａｓｐ３）で指定された処理がハンドシェイク処理によ
り親Ｏ８のルーチンＡＭｊでサポートされている場合に
は、次の処理を行う。

ここでは、まず、特殊エンタ命令を発行した子Ｏ８対応
の代行プロセスのスタックに、特殊エンタ命令を発行し
たプロセスのスタック上のパラメ−ｐ　ｔ＝移送、代行
プロセスのスタックを更新する。

次に代行プロセスのスタックのトップに、リターンアド
レス情報として戻り先が子Ｏ８であることを示すための
識別のため、ノ・ンドシエイクビットを１にセットし戻
りアドレスＡＲｊとして、特殊エンタ命◆の次の命令ア
ドレスにセットし、ノ・ンドシェイク制御テーブル２上
の一致番地ｊのデータ部に登録されている親Ｏ８処理ル
ーチンアドレスＡＭ。を読出し、これを命令カウンタに
セットしたうえで、代行プロセスを実行可能な状態にセ
ットし、ＶＭ切換え機＄４を起動する。

ＶＭ切換え機構４は、現在実行中の（子ＯＳ）が実行不
可能な状態になったことを検知し、この子Ｏ８の状態を
主記憶上に退避しくロールアウト）、次に実行すべきＯ
８を決定し、決定されたＯ８゜状態をプロセッサ上にロ
ードする（ロールイン）。

この結果として、親Ｏ８が実行されたとき、代行プロセ
スは、実行可能な状態にあるので、とのプロセスが実行
対象として選ばれたとき、代行プロセス上で、拡張エン
タ命◆で指定された親Ｏ８機能が実行されることになる
。

親０８上の代行タスクによる処理の完了時に特殊リター
ン命令が発行され、スタック上の戻りアドレス情報に、
子Ｏ８へのリターンであることを示す特別の識別子がセ
ットされている場合には、ハンドシェイク機構７が起動
される。

起動されたハンドシェイク機構２は、この特殊リターン
命令を発行した代行プロセスに対応する子０８の退避情
報により、ハンドシェイクを要求したプロセスを得、こ
のプロセスのスタックに、代行プロセスのスタックのパ
ラメータエリアの内容を移送するとともに、スタック上
に先に退避されていた戻り番地の値ＡＲｊを対応するプ
ロセスの命令カウンタに、セットする。このあと、親Ｏ
８上の対応する代行プロセスを、得る状態にセットし、
対応する子Ｏ８を実行可能が状態としたうえでＶＭ切換
え機構４を起動する。

ＶＭ切換え機構により、対応する子ＯＳに制約がわたる
と、特殊エンタ命◆の次の命令から処理が再開され、か
つ、スタック上には、特殊エンタ命◆で指定した処理の
親Ｏ８により実行結果がセットされており、あたかも子
Ｏ８で実行されたかのように処理がなされていることに
なる。

なお、特殊エンタ命◆により起動されたハンドシェイク
機構２における、ハンドシェイク制御テーブル３のサー
チにおいて、キイ部に、特殊エンタ命令のオペランド部
と同一の値をもつエントリが見出されない場合には通常
のエンタ命◆と同じ処理を行う。即ち、特殊エンタ命令
の次のアドレスを戻り番地としてスタックにセットした
後、命令カウンタに、特殊エンタ命令のオペランド部で
゛　示されるサブルーチンアドレスをセットする。これ
により、特殊エンタ命◆で指定された処理の親Ｏ８での
ハンドシェイクがサポートされていない場合には通常の
エンタ命◆とじて子Ｏ８内での処理が行われることにな
る。

以上本発明の一実施例を説明しだが、本説明で明らかな
ように本発明の主旨は子ＯＳ上で実行された場合には、
命令のオペランド部で指定された処理の親Ｏ８でのハン
ドシェイクによる処理を要求し、親Ｏ８上で実行された
場合には、通常のサブルーチンへのブランチ命＋（エン
タ命◆）と等価の機能をもつ第１の特別の機械語命令。

親０８でのハンドシェイク処理の完了時に発行された場
合には、ハンドシェイクの後処理を起動し、ハンドシェ
イク処理でない場合には通常のサブルーチンからのリタ
ーン命令（リターン命＋）と等価の機能をもつ第２の特
別の機械語命令。

および、子Ｏ８で発行された前記第１の特別の機械語命
令により起動され、前記第１の機械語命令のオペランド
部で指定された機能を親Ｏ８で実行するだめの必要な処
理を行ったうえで親Ｏ８の対応する処理ルーチンを呼び
、前記第２の特別の機械語命令で再起動され、必要な後
処理を行った後子ＯＳを指定された処理が終了した状態
に設定し子Ｏ８の再開を要求するためのハンドシェイク
機構を設け、子ＯＳとして実行される場合には、それを
親Ｏ８の状態によって代行できるような機能に対しては
あらかじめ、Ｏ８上のこの機能を実行するサブルーチン
へのブランチのだめの特別な機械語命令を埋め込んでお
くととにより、このＯ８が子Ｏ８として動く場合には、
特定の機能は子Ｏ８での処理を行わず親０８で実行し、
子Ｏ８として動いていない場合には、従来通り、そのＯ
８の機能を実行できるようにしたものである　即ち、子
Ｏ８として実行されるか否かにかかわらず同一のプログ
ラムを使用することを可能にしたものである・ この主旨に反しないかぎりいくつかの実現方法があるこ
とは明らかであろう。

本実施例においては、ハンドシェイクすべき処理ヲ行う
サブルーチンと、このサブルーチンのコーラとのパラメ
ータの受渡しは、すべてスタックを介して行うものとし
ており壕だパラメータとしては、単なるデータだけが引
渡されるものとしている。即ち、ポインタ等がパラメー
ンに含まれていないものとする。子Ｏ８でのスタックと
親ｏｓの代行タスクのスタックとの移送により、親ｏｓ
と子Ｏ８間でのパラメータの受渡しを可能にしているが
、パラメータがポインタを含む場合、あるいは、スタッ
ク以外にパラメータがある場合には、これらを親Ｏ８の
対応サブルーチンから正しい親Ｏ８上のアドレスで参照
できるようにするためにハンドシェイク機構２において
、各機能対応にあるいは、子Ｏ８上のアドレス空間から
親Ｏ８上のアドレス空間への移送、子ＯＳアドレスの親
ｏｓアドレスへの変換等の処理を行うことが必要となろ
う。

また、本実施例においては、特殊エンタ命令の実行に際
して、代行タスクのスタック上に、子Ｏ８上での戻り番
地とともに、子Ｏ８からのコールであることを示すフラ
グがセットされるものとしているが必ずしもこのように
する必要はなく、親Ｏ８での処理の終了に際して、親ｏ
ｓからコールされた場合には、親ＯＳでの戻り先が識別
でき子Ｏ８からコールされた場合には、子ｏｓがらコー
ルされたものであるかどうかが識別できる情報、親Ｏ８
からコールされた場合には、親ｏｓ上での戻り番地が識
別できるようになっていればどのよ１は命令解読実行機
構 ２はハンドシェイク機構 ３はハンドシェイク制御テーブル ４はＯＳ切換え機構 ５はモードフリップフロップ ６はＶＭ識別レしスクを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ＶＭ切換え機構により、プロセッサが子Ｏ８に切換
   えられる場合には、子ＯＳモードに設定され、親Ｏ８に
   切換えられる場合には親ＯＳモードに設定されることに
   より現在プロセッサで親Ｏ８を実行中であるか子Ｏ８を
   実行中であるかのプロセッサ状態を保持する状態保持手
   段、 前記プロセッサの状態が親ＯＳモードにある場合には、
   通常のサブルーチンへのブランチ命令として機能し、子
   ＯＳモードにある場合には、親Ｏ８でのハンドシェイク
   による処理要求をノ翫ンドシェイク機構に通知する第１
   の機械語命令、プロセッサが、ハンドシェイク処理実行
   中でないときには、通常のサブルーチンからのリターン
   命令とじて機能しノ・ンドシエイク処理実行中である場
   合には、ハンドシェイク処理の終了をノ・ンドシェイク
   機構に通知する第２の機械語命令とを含み、 前記第１および第２の機械語命令によシ起動され前記第
   １の機械１語命令のオペランド部で指定される処理の親
   Ｏ８でのハンドシェイクによる実行を制御するハンドシ
   ェイク機構を備えることを特徴とする仮想計算機システ
   ム。 ２、前記第１および第２の機械語命令によシ起動され、
   第１の機械語命令により起動された場合には、指定され
   た処理が親Ｏ８上の対応するサポートプロセスが、指定
   された処理を要求している状態を設定し、親Ｏ８を実行
   可能な状態にし、第１の機械語命令を発行した子Ｏ８の
   状態をサスペンド状態にしたうえでＶＭ切換え機構に起
   動をかけ、第２の機械語命令により起動された場合には
   、前記親Ｏ８上の対応するサポートプロセス上で実行完
   了した処理を対応する子Ｏ８上で完了した状態に変換し
   、これを対応する子ＯＳ上に反映させ、この子ＯＳを実
   行可能な状態にし、親ＯＳのサポ−トプロセスをサスペ
   ンド状態にしたうえでＶＭ切換え機構に起動をかけると
   とにより、前記第１の機械語命令のオペランド部で指定
   される処理の親Ｏ８でのハンドシェイクによる実行を制
   御するハンドシェイク機構、および前記ハンドシェイク
   機構等により起動され、次に実プロセツサを割当てるべ
   きＯ８を決定するとともにこの決定に基づき、Ｏ８の切
   換えを行うＶＭ切換え機構を備える特許請求の範囲第１
   項記載の仮想計算機システム。