JPS60167037A

JPS60167037A - エミュレーション方法

Info

Publication number: JPS60167037A
Application number: JP2168084A
Authority: JP
Inventors: Yoshitake Nakaosa; 中筬　恵丈; Shigemi Adachi; 茂美足立; Hitoshi Saito; 仁斉藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-02-10
Filing date: 1984-02-10
Publication date: 1985-08-30
Anticipated expiration: 2010-07-05
Also published as: JPH0762828B2

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】〔発明の利用分野〕本発明は、コンピュータのエミュレーション方式に係り
、主としてインテグレーテッド型エミュレーションシス
テムにおける高性能な入出力制御エミュレーション方式
に関する。

〔発明の背景〕

従来エミュレーションは、日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ェアオーバヘッド
が加わり入出力回数の多いジョ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
って、適用範囲もバッチ処理業務だけで、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ュレーショ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ッド型のエミ
ュレーショ゛ンシステムにおける高性能な入出力制御を
行うエミュレーショ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ッドエミュレーション方式にお
いてオペレーティ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ィング
システムとエミュレータとの間に連絡手段を設けること
によってエミュ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〕

一般にエミュレーションは、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
年インテグレーテッド型が採用される傾向にある。第１
図は、インテグレーテッド型エミュレーションシステム
のソフトウェア構成図を示す。図において、新オペレー
ティングシステム（以後、新Ｏ８と略する）と新ユーザ
タスクＴｌｌ　（ｉ＝１．２−、ｎ）とエミュレータ制
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、旧オペレーティングシステム
（以後、旧Ｏ８と略す）と旧ユーザタスクＴ２１　（＋
　”　１　、２　＝・ｇ　ｎ　）は、エミュレーション
モードで実行される。

新Ｏ８からは旧Ｏ８と旧ユーザタスク群は、単なるＥＣ
Ｐのデータとしてしか見えないが、新Ｏ８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ュレー
ショ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ッド型エミュし／−シコン
システムと呼んでいる。

第２図は、インテグレーテッド型システムのブロック図
を示す。図において、１はｃｐｕロジック部、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
エミュレーションモードマイクロプログラム（以後、エ
ミュレ・−夕と呼ぶ）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
、ＰＳＷ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とエミュレータ３間
のインタフェ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ア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ュレーションモードへの遷移
は、ＥＣＰがローカル実行リスト７のアドレスを指定し
エミュレータ３を起動する命令すなわちＥ　Ｘ　Ｌ　（
Ｅｘｅｃｕｔｅ　Ｌｏｃａｌ　）命令を発行することに
より行なわれる。また、エミュレーションモードからネ
ーテイブモードへの遷移は、エミュレータ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
ミュレータ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Ｏ８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
制御エミュレーションを高性能に実現する方式である。

（１）入出カ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ュレーションは、入出力命令をエミュレータ
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Ｏ８に対して新入出力
マクロ命令を発行する。しかし、その方式はチャネル制
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、旧入出カ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、Ｏ８に割込む入出カマクロ命令を発行し、Ｏ
５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Ｏ８に対して割込むＷＡ　Ｔ　Ｔ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Ｏ８
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ュレーション方式は、第１図の
旧ユーザタスクが旧オペレーティングシステムに対して
要求していた入出カマクロ命令を第２図のエミュレータ
３が検出すると、第１図の旧オペレーティングシステム
に制御を渡さず、直接ＥＣＰに制御を渡す。ＥＣＰが旧
入出カマクロ命令を解釈して新オペレーティングシステ
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ィ
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図のエミュレータ３を介して
旧オペレーティ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、エミュレータに旧オペレーテーｒングシ
ステムを起動する制御動作をもたせ、ＥＧＰ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図以降の図に従って説明
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。図に従って、本発明の入出力制御のエミ
ュレーション方式を説明する。

一般にユーザタスクは、Ｏ８に対し°Ｃサービスを要求
するときはＳ　Ｖ　Ｃ（Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒ　Ｃａ１
ｌ　）命令の様なＯ８に割込む命令を発行する。さらに
、ＳｖＣ命令は、Ｏ８に対してサービス要求の種別を識
別するＳｖＣコードを伴なっている。したがって、旧ユ
ーザタスクが旧Ｏ８に対してサービスを要求している時
点をエミュレータ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、エミュレータ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アにエミュレーションモード
の状態を示す情報（入出力マスク等）とエミュレータ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
エミュレータ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ュレータ
３が検出したときは新Ｏ８に割込む。新Ｏ８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
エミュレータ３＆；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７
ｄ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Ｏ８に渡すタスク制御情報をバッファ１２に
用意する。バッファ１２には、旧ユーザタスクを制御す
る旧Ｏ８のプログラムの入口アドレスを含むローカルＰ
ＳＷ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、バッファ１２の位
置を指すアドレスをキューポインタ７Ｃに格納する。

また、旧Ｏ８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Ｏ８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Ｏ８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
ッファ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、バッファ１３の位置を指す
アドレスをキューポインタ１２ａに格納し、バッファの
キューを作成する。さらに、バッファ１３が最後のバッ
ファならば、それをエミュレータ３に知らせたためにキ
ューポインタ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Ｏ８が管理している
状態スタッフ１５を本発明方式でも同様に利用する。状
態スタックポインタ１４は、状態スタッフ１５の空き領
域の先頭位置を指している。ＥＣＰは、状態スタックポ
インタ１４が位置しているアドレスを状態スタックポイ
ンタアドレス７ｆに格納する。

ＥＣＰは以上の情報を用意してＥＸＩ、命令を発行しエ
ミュレータ３を起動する。

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

旧ユーザタスクは、旧Ｏ８に対して入出力を要求すると
きＳｖＣ命令を発行する。エミュレータ３がＳｖＣ命令
を検出すると、ステップ１で主記憶固定アドレス８から
ローカル実行リストアの位置を知る。ステップ２で、Ｐ
ＳＷ４をエミュレーションモードにおける形式に変換し
てローカルＰＳＷ７ａに退避する。ステップ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、エミュレータ３がローカル
ＰＳＷ７ａｔＩ−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。

次にステップ３で、ローカル実行リストアがらＳｖＣコ
ード判定コードテーブルアドレスをめ、ステップ４で、
上記ＳｖＣ命令に伴なっているＳｖＣコードの位置に相
当するＳｖＣコード判定テーブルの内容を読出し、ステ
ップ５で、その内容を判定する。その内容が０であれば
ステップ８に進み８７０割込みが発生し、旧Ｏ８の８７
０割込み処理ルーチンに制御が渡る。

また、ステップ５でＳｖＣコード判定テーブルの内容が
１であればステップ６に進みＥＣＰ割込みアドレス７ｂ
ｔｔＰＳＷ４に格納した後、ステップ７でネーティブモ
ード用マイクロプログラムを起動する。

以上のエミュレータ処理によりＥＣＰがあらかじめ選別
したＳｖＣコードをもっ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
ーバヘッドが小さくなる。

ＥＣＰは１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。Ｅ（１：Ｐは、その
２つの情報を使って新Ｏ８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
エミュレータ３の動作を説明する。

入出力装置９また臣１０から入出力割込みが発生すると
新Ｏ８に割込み、新Ｏ８が割込み処理を行なう。新Ｏ８
は、ＥＣＰに入出力終了を報告する。ＥＣＰは、バッフ
ァを確保し、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Ｏ８の新ロ
ーカルＰ　Ｓ　Ｖ／をバッファに格納し、そのバッファ
をキューポインタ７ｃにつなぐ、ＥＣ’：Ｐは、エミュ
レータ３を起動するＥＸｔ、命令を発行する。

第５−１図は、Ｅ　Ｘ　Ｌ命令による起動直後のエミュ
レータ３の動作を説明する流れ図である。エミュレータ
３は、ステップ１で主記憶固定アドレス８からローカル
実行リストアの位置を知り、ステップ２でローカルＰＳ
Ｗ７ａをＰＳＷ４に格納し、ステップ３でキューポイン
タ７ｃを判定する。

もしキューポインタ７ｃが０であればＥＣＰが旧Ｏ８に
連絡する情報がないことを意味しステップ５に進む。

もしキューポインタ７ｃが０でなければＥＣＰが旧Ｏ８
に連絡する情報があることを意味しステップ４に進みロ
ーカルＰＳＷ７ａ内の人出カマスフを判定する。入出力
マスクが割込み禁止状態にあればステップ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
がなければステップ６に進みＰＳＷ４が指示する命令を
フェッチし実行する。

ステップ５で入出力割込み要因があればステップ７に進
みＰＳＷ４をローカルＰＳＷ７ａに退避し、ステップ８
で非同期割込みアドレス７ｃをＰＳＷ４に格納する。ス
テップ９でネーティブモード用マイクロプログラムが起
動され、人出カ割込み動作を行ない新Ｏ８に割込む。新
Ｏ５は、入出力割込み処理を行なった後、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ＰＳＷ７ａから中断された
エミュレーショ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、エミュレ−タ３が
エミュレーショ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、ステップ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Ｏ８のタスク制御ルーチン
に割込む。その割込みを擬似ＳＶＣ割込みと呼び、第５
−４図のステップ１しこ進む。

第５−１図でローカルＰ　Ｓ　Ｗ　７　ａの入出力マス
クが割込み禁止状態であればエミュレーションモードの
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ュレータ３が擬似ｓ　Ｖ　Ｃ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
１．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Ｌ　
Ｐ　Ｓ　Ｗ（Ｌｏａｃｌ　ＰＳＩ＋ｌ）命令またはＳ　
Ｉ　ＯＭ　（Ｓｅｔ　ＩＯＭａｓｋ　）命令をエミュレ
ータ３が検出した時点で擬似８７０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ュレータ３の
動作を説明する流れ図である。

第５−２図のステップ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。ステップ２でＬＰＳ
Ｗ命令のオペランドをローカルＰＳＷ７ａに置換え、第
５−１図にステップ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Ｓｌ０Ｍ命令を検出したときのエ
ミュレータ３の動作を説明する流れ図である。

第５−３図のステップｌで主記憶固定アドレス８からロ
ーカル実行リストアの位置を知る。ステップ２でＳｌ０
Ｍ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図のステップ３へ進む。

ローカルＰＳＷ７ａの入出力マスクは、エミュレーショ
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Ｏ８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
Ｏ８に刺して割込むものでエミュレーションモードのプ
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Ｐ　Ｓ　Ｗ　７　ａの入出力マスクは、擬似８７
０割込みに対するマスクとして利用される。

第５−４図は、エミュレータ３の擬似ＳＶＣ割込み動作
を説明する流れ図である。

第５−４図のステップ１でＰＳＷ４をローカルＰＳＷ７
ａに退避し、ステップ２で状態スタックポインタアドレ
ス７ｆから状態スタック１４を読み出す。ステップ３で
汎用レジスタ５とローカルＰＳＷ７ａを状態スタック１
４が指している状態スタック１５に退避し、ステップ４
で状態スタックポインタ１４を状態スタック１５の次の
空き領域を指す様に更新する。ステップ５でキューポイ
ンタ７ｃからバッファ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、さらにステップ６で
新ローカルＰＳＷ１２ｂをローカルＰＳＷ７ａに置換え
る。ステップ７でキューポインタ１２ａを読出し、キュ
ーポインタ７ｅに置換える。このステップの終了後キュ
ーポインタ７ｏは、バッファ１３の位置を指す。ステッ
プ８でローカルＰＳＷ７ａをＰＳＷ４に置換える。次に
、第５−１図のステップ５に進む。

以上の擬似８７０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
テップ６でＰＳＷ４が指示する命令から実行する。その
命令は、旧Ｏ８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を使って旧ユーザタスク
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Ｅ
ＣＰが旧Ｏ８のタスク凍結ルーチンの入口を指す。新ロ
ーカルＰＳＷ１２ａをバッファ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Ｏ８のタスク凍結解除ルー
チンの入口を指す新ローカルＰ　ＳＷ　１２　ａをバッ
ファ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Ｏ８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Ｏ８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毎にＥＣＰに割込んでいたが
、本発明では旧Ｏ８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
によるオーバヘッドが削減される。

（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）エミュレータは、入出力装置の種類に拘わらず全
て同一・動作のためｊｉｉ！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ッド型エミュレーション
システムのラフ１−ウェア構成図、第２図は従来のイン
テグレーテッド型エミュレーショ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ュ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
のエミュ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ュレ・
−夕動作を説明する流れ図、第５−３図は本発明におい
てＳｌ０Ｍ命令を検出したときのエミュレータ動作を説
明する流れ図、第５−４図は本発明におけるエミュレー
タの擬似８７０割込み動作を説明する流れ図である。１・・ＣＰｔＪロジック部、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・・・エミュ
レーションモード用マイクロプログラム（エミュレータ
）ｆｌｌｌＪ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・・・Ｓ　Ｖ　Ｃコード判別テー
ブル、】２・・キューポインタ７ｅが指すバッファ、１
３・・・キューポインタ１２ａが指すバッファ、１４・
・等　１　ｎ ′ｔ−２図茅　３　口ヰ斗口を５−１呪７ド［ス８カ゛う −カル家４１り訃７釣４ｄ％ローカルＦ　Ｓ　Ｗ７　ｒ−−−シＦ　Ｓ　Ｗ　４””
１ｚ−ｘご４＞り７ｃ＝Ｏ？Ｏローカルｒｓｗ７ｇｔ＞マス　ｒｅｓ！ＩＩ１区み　ゃ？Ｉ７１餉込と要因カ゛′あ　ＹｅｓＯ＝〉欠乃７！？分力寅村 → 宝　茅５−２目（３／　茅ター３ｎ］」

Claims

【特許請求の範囲】

エミュレーションを行なうデータ処理装置において、オ
ペレーティングシステムに対するタスクの入出力要求を
検出する手段と、該タスクを制御する該オペレーティン
グシステムのタスク制御機能とエミュレータとの間に連
絡手段を有し、もって、該エミュレータが該タスクを直
接制御する機能を有することを特徴とす−るエミュレー
ション方式。