JPS61184642A

JPS61184642A - 割込み処理方式

Info

Publication number: JPS61184642A
Application number: JP2462585A
Authority: JP
Inventors: Takao Maeda; 多可雄前田; Shigechika Tsutsui; 筒井　茂義; Yumiko Sugita; 杉田　由美子; Kazushi Yamaki; 八巻　一志
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-02-12
Filing date: 1985-02-12
Publication date: 1986-08-18

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、割込処理方式に関し、特に計算機システムに
おいて、高速応答性が要求されるリアルタイム処理方式
に関するものである。

〔発明の背景〕

計算機システムでは、演算データやプログラムが誤りの
とき、ｆ！！、源異常のとき、優先度の高いプログラム
の処理命令が来たとき等に１割込みが行われる１割込み
処理ルーチンは、中断される実行中のプログラムの内容
を一時決められた場所に移し、割込み原因を探して対応
処置をとる。

ところで、従来の割込み方式では１割込み発生時に、そ
の割込み番；関する全ての処理を行っている。そのため
１例えばタスクの情報を記憶するＴＣＢ　（Ｔａｓｋ　
ＣｏｎｔｒｏＱＢ　Ｒｏｃｋ）や、事象の情報を記憶す
るＥＣＢ（Ｅｖｅｎ七Ｃｏｎｔｒｏ　Ｑ　　Ｂ　Ｑ　ｏ
ｃｋ）等のＯ３（○ｐｅｒａシｉｎｇ　Ｓ　ｙｓｔｅｍ
）の内部の情報を変更する場合、変更中は、割込みを禁
止しなければならない。そこで、この方式において、Ｏ
８をできるだけ割込み可能状態で実行させようとすると
、Ｏ３内の多数の場所に割込み禁止／解除の操作を埋込
む必要があり、きわめて繁雑であった。上記のように、
Ｏ８内に割込み禁止／解除の操作を行っている例として
は、”６８０００用リアルタイム・モニタの設計”イン
タフェース１９８３−６゜Ｎｏ、７３．Ｐ、２０６〜Ｐ
、２３５に記載されている。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、このような従来の問題を解決し、Ｏ８
を実行する際に、殆んどの時間を割込み可能状態で行っ
て、割込み禁止時間を短縮し、かつＣＰＵの割込み禁止
／解除の制御を簡単にすることができる割込処理方式を
提供することにある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するため１本発明の割込処理方式は、割
込み処理手段を有する計算機システムにおいて、上記割
込み処理手段にＦＩＦＯレジスタを設け、該割込み処理
手段に入力する割込みを、外部割込みに直接関係し、か
つ割込み禁止状態で実行する必要がある前処理部分と、
それ以外の後処理部分とに分割し、上記割込み処理手段
は割込み発生時に上記前処理部分のみ実行し、上記後処
理部分に必要な情報を上記ＦＩＦＯレジスタに記述した
後１割込み禁止状態が解除されたとき、上記ＦＩＦＯレ
ジスタの内容にしたがって後処理部分を実行することに
特徴がある。

〔発明の実施例〕

以下１本発明の実施例を１図面により説明する。

説明は、マイクロプロセッサＭＣ６８０００を例にとり
述べる。

第１図は、本発明の一実施例を示す。Ｓの制御の流れ図
である。

第１図において、１１は割込処理部、１２はタイマ処理
部、１３はシステムＳｖＣ処理部、１４はユーザＳｖＣ
処理部、１５は例外割込処理部。

１６はＯＳディスパッチャ、１７はタスク・ディスパッ
チャ、１８は実行部、１９はＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ　−
Ｉ　ｎ　−Ｆｉｒｓｔ　−Ｏｕ七）レジスタ、１１１〜
１１３はデバイスの割込処理である。

ディスパッチャ１６は、Ｏ８内にあって、実行中の各プ
ログラムからの実行時間、あるいは入出力データの要求
等を受けて処理をするルーチンであって、ここでは割込
みの後処理をＦＩＴ’○レジスタ１９に従って実行する
。割込み処理部１１は、割込みに直接関係する処理（前
処理）以外の処理（後処理）を行い、その処理の情報を
ＦＩＦＯレジスタ１９に記述する。

ところで、Ｏ８が管理する対象には、タスク、資源、入
力出装置等がある。これら３つのうち、入出力装置制御
のコントロール・レジスタを書き換える場合には１割込
み禁止状態でなければ行うことができない。しかし、そ
れ以外の入出力装置。

および前二者は、割込みの前後で関係するメモリおよび
レジスタが保存されていれば１割込みを禁止する必要は
ない。そこで、本発明では、対応するハードウェアから
の割込みを禁止しなければならない前処理部分と、割込
みを禁止する必要がないそれ以外の後処理部分とに分割
して処理を行うものとする。上記前処理部分は、ハード
ウェアにアクセスする部分、およびハードウェアの状態
を記憶部にアクセスする部分を含む。この前処理部分の
割込み発生時には、割込みレベルのまま実行する。上記
後処理部分は、タスク、事象の変更等の割込みを含む。

この後処理部分の割込み発生時には、処理結果および必
要な処理の種類をＦＩＦＯレジスタ１９に記述し、ディ
スパッチ時には、多重割込み解消後に１割込みレベルを
タスクのレベルに下げることにより１割込み禁止を解除
して。

ＦＩＦＯレジスタ１９から情報を読取り、それに従った
処理をＦＩＦＯレジスタ１９が空になるまで繰り返して
、タスクのスケジューリングを行うようにする。

本実施例においては、割込みの禁止／解除の操作が、Ｆ
ＩＦＯレジスタ１９へのアクセス、およびタスクのスケ
ジューリング部のうちの実行環境を整える部分だけであ
るため、割込み禁止時間の短縮および操作の簡単化が可
能となる。

第１図において、レベルｉの割込みが入力すると１割込
処理部１１が割込み分析を行い、各デバイス１１１〜１
１３ごとの割込処理を行う。ここでの処理は２例えば入
出力デバイスの場合、ポインタの更新とデバイスの状態
更新である。従って、そのデバイスからの割込みは禁止
しなければならないが、この禁止はＭＣ６８０００のハ
ードウェアが自動的に行う。各デバイスの割込処理１１
１〜１１３では、その割込みにより、入出力デバイスや
タスクの状態に変更が必要となった場合、その旨を割込
処理部１１にリターン・コードとして返す。割込処理部
１１では、各側込み処理からのリターン・コードを分析
し、例えば、入出力の終了処理１時刻更新等の他の処理
が必要な場合、その旨をＦＩＦＯレジスタ１９に書込む
６第２図は、第１図におけるＦＩＦＯレジスタのｔｉｌ
造を示す図である。

割込処理部１１によって書込まれる際のＦＩＦＯレジス
タ１９のフォーマットは、第２図に示すように、関数ア
ドレス２１、およびデータ２２よりなる。関数アドレス
２１は、必要な処理ルーチン・アドレスであり、データ
２２は各デバイスごとの割込処理から得られる情報であ
る。例えば、入出力終了割込みの場合、タスクの状態を
「入出力持ち」の状態から「レディ」の状態に遷移する
処理と、それに付随する処理を１つのルーチンし−まと
め、その先頭アドレスを関数アドレス２１として書込む
。また、データ２２として、終了した入出力装置ＩＤと
、終了状態とを書込む。これら一連の情報を書込む際に
は、割込みを禁止しなければならない、これらの処理終
了後、制御をＯＳディスパッチャ１６に移す。

第３図は、第１図のＯＳディスパッチャの処理フローチ
ャートである。

多重割込み（Ｏ８実行中の割込み）か否かをシステム・
スタックの高さによって判定しくステップ３１）、多重
割込みの場合には１割込み禁止を行うため（ステップ３
９）、レジスタを回復して割込み発生位置ヘリターンす
る（ステップ４０．４１）。

多重割込みでない場合には、割込みレベルをタスクレベ
ルにした後、割込みを禁止しくステップ３２．３３）、
Ｆ　ｒ　ＦＯレジスタ１９内の情報の有無を見て、空で
ない場合にはＦＩＦＯレジスタ１９の情報を取出しくス
テップ３４．３５）、その後、割込み禁止を一旦解除し
て（ステップ３６）、ＦＩＦＯレジスタ１つ内に情報を
記述するルーチンに移る（ステップ３７）。そして、再
び割込みを禁止した後、ＦＩＦＯレジスタ１９の空き塞
りを検知し、空でないときには書込まれていたルーチン
をコールする（ステップ３８，３４．３５）。これをＦ
ＴＦＯレジスタ１９が空になるまで繰返し行い。

空になるとタスク・ディスパッチャ１７に制御を移す。

なお、第３図に示すように１、ステップ３５の前後、つ
まり情報の取出し時には、割込みを禁止しなければなら
ない。

タスク・ディスパッチャ１７では、実行可能なタスクを
探し、実行部１８に制御を移して、タスクの実行環境を
整え、タスクに制御を移す。実行部（ｅｘｅｃ）１８は
、割込みを禁止しなければならない唯一の例外である。

これまで、外部割込みについて制御の流れを説明したが
、ユーザ・タスクからのスーパバイザコール（ｓｖｃ、
優先度の低いプログラムから高いプログラムへの切換え
）、および例外割込み（ＭＣ６８０００の場合＋ｂｕｓ
　ｅｒｒｏｒ、　ａｄｄｒｅｓｓ　ｅｒｒｏｒ蔦１１１
ｃ４ａｌ　１ｎｓｔ、ｒｕｃｔｉｏｎ　ｚｅｒｏ−ｄｉ
ｖｉｄｅ　ｃｈｋ等）は、割込み発生時、すべてＯ８外
で発生するので、ＦＩＦＯレジスタ１９を介することな
く、直接実行する。すなわち、ユーザｓｖｃ処理部１３
、および例外割込処理部１５がこれを実行する。一方、
システム・モードからのスーパバイザコール（ＳＶＣ）
は、直接実行せず、外部割込みと同じように、ＦＩＦＯ
レジスタ１９を介してＯＳディスパッチャ１６において
実行する。

本実施例において、○Ｓの実行を割込み禁止状態で行う
必要があるのは、ＦＩＦＯレジスタ１９へのアクセス部
、およびタスクの実行環境を整える実行部（ｅｘｅｃ）
１Ｂのみであり、それ以外は割込み可能状態で実行でき
る。また、タスクの管理や資源管理等の割込みに関係し
ない部分は、内部のキュー操作や共有メモリのアクセス
等のように１本来１割込み禁止状態で実行しなければな
らない部分を含めて、割込み可能状態で実行できるため
、割込み禁止／解除操作が簡単になる。

なお、本実施例では、ＦＩＦＯレジスタ１９をｔｉｌｌ
としたが、これを複数個にすることにより、割込処理に
優先度を設けることができる。

第４図は、複数個のＦＩＦＯレジスタとＯＳディスパッ
チャの関係を示す図、第５図は複数種類のキューを制御
するＯＳディスパッチャの処理フローチャートである。

ｎ種類のＦＩＦｏレジスタの場合を、第１図。

第４図、第５図により説明する。この場合の処理の構造
は、第１図と基本的には同じである。ただし、第４図に
示すように、第２図の構造のＦＩＦＯレジスタ１９をｎ
個配列する。割込処理部１１は、各デバイスの割込処理
１１１〜１１３を終了した後、必要な処理をＦＩＦＯレ
ジスタ１９に書込む際に、必要な処理が何番目の処理で
あるかを分析しく終了処理分析２０）、対応するＦＩＦ
Ｏレジスタ１９に１個の場合と同じように書込み、ＯＳ
ディスパッチャ１６に制御を移す。

ｎ種類のキューを制御する場合には、第５図に示すよう
に、多重割込みでないことを判断したとき、割込み禁止
を解除した後、ＦＩＦＯレジスタを読込むときだけ割込
みを禁止しくステップ５１〜５３）、第ｉ種（１≦ｉ≦
ｎ）のＦＩＦＯレジスタ内の情報の有無を判定して（ス
テップ５４，６４、・・・・・７４）、情報が無い場合
には第（ｉ＋１）種のＦＩＦＯレジスタに関する判定に
移る。ただし、ｉ＝ｎの場合には、もう情報の有無を判
断するＦＩＦＯレジスタがないので、タスク・ディスパ
ッチャ１７に制御を移す。第ｉ種のＦＩＦＯレジスタに
情報がある場合には、そこから情報を読込み、割込み禁
止を解除して、記述ルーチンに移り、再び割込みを禁止
した後（ステップ６５〜６８）、第１種のＦＩＦＯレジ
スタの処理に戻る。

この実施例では、ｉ＞ｊならば第５種のＦＩＦＯレジス
タの処理は、第ｉ種のＦＩＦＯレジスタの処理に優先し
て実行できる。

第６図は、本発明の他の実施例を示すパケット構造の図
、第７図は同じくパケットキューの構造を示す図である
。

前述したＦＩＦＯレジスタのかわりに、第６図に示すよ
うなパケットのキューイングを用いて、ソフトウェア的
に構成することもできる。パケット構造は、キーポイン
タ６１と関数アドレス６２とデータ６３からなる。キー
ポインタ６１は、第７図に示すように、キューヘッダか
ら最初のパケットの先頭アドレスが指定され、そのパケ
ットで次に結合されるパケットの先頭アドレスを指定す
る際のアドレス指定情報が格納されている。関数アドレ
ス６２、データ６３は、それぞれ第２図の関数アドレス
２１．データ２２に対応するものである。

第８図は、パケット方式におけるＯＳディスパッチャの
処理フローチャートである。

第８図では、キューが１本の場合で、ＦＩＦＯレジスタ
が１個の場合に相当するが、第５図のように複数の流れ
を形成す九ば、ｎ本のキューによる優先順位付きの制御
も簡単に実現できる。

第８図においても、ＦＩＦＯレジスタの場合と同じであ
って、先ず多重割込みであるか否かを判断して（ステッ
プ８１）、多重割込みでなければ割込み禁止を一旦解除
した後、パケットの読込み唱；移る前に割込み禁止にす
る（ステップ８２．８３）。

パケットキューにパケットが結合されているか否か調べ
、結合されていれば、先に割込み禁止を解除した後、パ
ケット記述ルーチンに移り、ルーチン終了後に再び割込
み禁止にして、パケットを解放する（ステップ８４〜８
８）、このように、パケットの場合には、読込み処理が
パケットを解放するだけでよいため、流れの順序が変わ
る。このようにして、順次パケットを解放していき、パ
ケット・キューに結合されたパケットがなくなったなら
ば、タスク・ディスパッチャ１７に制御を移す。

こ、のように１本発明では、割込み禁止状態で実行する
必要があるのは、割込みの種類を記述したＦＩＦＯレジ
スタへアクセスする部分のみであるため、ＣＰＵに対す
る割込み禁止／解除の操作を行う部分は局所化される。

また、Ｏ８の他の部分の実行は、すべて割込みを禁止せ
ずに実行できるため、割込み禁止／解除操作の単純化、
および割込み禁止時間の短縮が可能となる。ただし、外
部デバイスへのアクセス時、およびその割込み発生時の
処理（デバイスに固有の処理）では、そのデバイスから
の割込みを禁止する必要があるが、より高い割込みレベ
ルの割込みを考えれば、割込みは禁止されないので、割
込み禁止時間には影響しない。

〔発明の効果〕

以上説明したように１本発明によれば、Ｏ８を設計する
際に、ＣＰＵの割込み禁止／解除の制御を単純化し、か
つＯ８の実行を殆んどの時間で割込み可能状態にして行
うので、割込み禁止時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すＯ８の制御の流れ図、
第２図は第１図のＦＩＦＯレジスタの構造図、第３図は
第１図のＯＳディスパッチャの処理ブローチヤード、第
４図は複数個のＦＩＦＯレジスタとＯＳディスパッチャ
の関連図、第５図は複数種類のキューを制御する○Ｓデ
ィスパッチャの処理ブローチヤード、第６図、第７図は
本発明の他の実施例を示すパケット構造図とパケットキ
ューの構造図、第８図はパケット方式でのＯＳディスパ
ッチャの処理フローチャートである。ｌｌ：割込処理部、１２：タイマ処理部、１３ニジステ
ムｓｖｃ処理部、１４：ユーザｓｖｃ処理部、１５：例
外割込処理部、１６：ＯＳディスパッチャ、１７：タス
ク・ディスパッチャ、１８：実行部（ＥＸＥＣ）、１９
　：　Ｆ　Ｉ　ＦＯレジスタ、１１１〜１１３：各デバ
イスの割込処理。第　　　　１　　　　図］タスク第２図第３図第６図第　　　７　　　図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）割込み処理手段を有する計算機システムにおいて
、上記割込み処理手段にＦＩＦＯレジスタを設け、該割
込み処理手段に入力する割込みを、外部割込みに直接関
係し、かつ割込み禁止状態で実行する必要がある前処理
部分と、それ以外の後処理部分とに分割し、上記割込み
処理手段は割込み発生時に上記前処理部分のみ実行し、
上記後処理部分に必要な情報を上記ＦＩＦＯレジスタに
記述した後、割込み禁止状態が解除されたとき、上記Ｆ
ＩＦＯレジスタの内容にしたがつて後処理部分を実行す
ることを特徴とする割込み処理方式。
（２）上記ＦＩＦＯレジスタを複数個設けることにより
、割込み処理に優先順位を付与することを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の割込み処理方式。
（３）上記ＦＩＦＯレジスタのかわりに、パケツトのキ
ユーイングを用いてソフトウエアで後処理に必要な情報
を記憶することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の割込み処理方式。