JPS61248124A - 入力先行制御方式 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、プログラム記憶型計算機システム等における
入力先行制御方式とその装置に関する。

〔発明の背景〕

従来の計算機システムにおいて、「電子計算機の方式設
計」　（萱島　興三著１９７８年２月１０日三版発行）
、における「第３章、第２項：実行制御」で命令の先行
制御について述べられている。しかし、この技術は入力
の先行制御まで配慮されていなかった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、プログラムの命令実行の先取り処理（
入力先行制御）により、プログラムが必要とする入力デ
ータを、あらかじめ外部記憶装置から主記憶装置に転送
（ブロックまたはトラック単位）し、メモリ階層の上位
におくことにより入出力処理時間の短縮を図る計算機シ
ステムの方式と装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

このような目的を達成するために、本発明は、ＣＰＵ　
（中央演算処理装置）の命令実行制御部とは別に実行中
のプログラムの現命令語のｎステップ先の命令を解析す
る先行入力制御部（装置）を設け、入出刃先行制御部で
の入力命令（もしくは入力処理モジュールをコールする
命令）検出により、実際に該プログラムが該ファイル（
データの集合体）をアクセスする以前に、外部記憶装置
上の該ファイルからメモリ階層の上位である主記憶　・
装置に該データを転送（ブロックまたはトラック単位）
することに特徴がある６ 〔発明の実施例〕 以下、本発明を実施例を参照してさらに詳細に説明する
。一実施例の構成を第１図に示す、１は計算機、２は中
央処理装置（ＣＰＵ）、３は主記憶装置、４は入力先行
制御装置で、本発明において、新たに設置される装置で
ある。５は入力先行制御用バッファであり、その中には
、入力の先行処理に必要なファイルアクセス情報（ファ
イル名、ファイルが外部記憶装置のどこに存在している
かというアドレス情報、ファイルの属性）を格納する大
刃先行用管理テーブル５１、チャネルの制御コマンド［
これをＣＣＷと称し第５図すに示ｙＣＣＷの構成のよう
に入力か出力かを示すコマンド、アクセスアドレス（入
力すべき外部記憶装置上のデータのアドレス）、受信バ
ッファアドレス（データを読み込むべき主記憶装置等の
アドレス）、ＣＣＷをチェーンするチェーンポインタ用
エリアからなる。］を格納するＣＣＷテーブル５２を含
んでいる。６はチャネルで、ＣＰＵ２及び入力先行制御
装置４からのコマンド（これを入出力命令と呼ぶ）によ
り該ＣＣＷを実行し、主記憶装［１３゜入力先行制御用
バッファ５と外部記憶装置８間のデータ転送を行う、７
は入出力制御装置で、チャネル６からの指令により、外
部記憶装置８の制御を行い、チャネル６側とのデータ転
送を制御する。

７１が入出力制御部で外部記憶装置８．キャッシュメモ
リ７２のアクセス制御を行う。外部記憶袋Ｗ８にはファ
イル（データの集合体）やファイルディレクトリ情報（
ファイル名、存在場所（開始。

終了シリンダー、トラック番号）ファイル属性等）を格
納している。

次に上述のごとき構成において、主記憶装置３に入力先
行用主記憶バッファ３２を設けた実施例の動作について
説明する（この場合、キャッシュメモリは存在しないと
考える）。

ＣＰＵ２はプログラムカウンタ（実行すべきプログラム
の命令語の番地を指す機構で、ＣＵＰ内に存在する）の
指す主記憶装置３上の番地から、該命令を取り込み、命
令解析、実行（演算）を行う。

一方、入力先行制御装置４は命令解析プロセッサ４１に
より（第２図に処理フローを示す）、ＣＰＵ２のプログ
ラムカウンタの値を入力し、その値＋ｎ番地先の命令を
解析する。もし、該命令がオープン［０ＰＥＮ　：入出
力を行う該ファイルに対して入出力命令発行前に必が本
命令（または本命令に該当する処理プログラムを呼ぶ命
令）を発行する。外部記憶装置８上に存在する該ファイ
ルディレクトリ情報を読み込むコ命令であれば、０ＰＥ
Ｎ命令処理プロセツサ４３を起動し、その後、また、Ｃ
ＰＵ２のプログラムカウンタの値＋ｎ番地先の命令解析
を続行する。起動された０ＰＥＮ命令処理プロセツサ４
３では、第４図（ａ）に示すフローの如く、入力先行制
御用バッファ５内にある空きの大刃先行用管理テーブル
（群）５１（該テーブルが空白）を探し空きの大刃先行
用管理テーブルがあれば、該ファイルのディレクトリを
読み込むため、０ＰＥＮ処理命令でのパラメータ（ファ
イル名、ファイルの属性）から、ＣＣＷをＣＣＷテーブ
ル（群）５２（入力先行制御用バッファ内）に作成する
。もし、なければ、次の０ＰＥＮ処理がくるまで空きの
大刃先行用管理テーブル５１を探し、量している間に次
の０ＰＥＮ処理が要求された場合、その０ＰＥＮ処理は
キャンセルされる。

ＣＣＷデープル５２内のＣＣＷは空きであるかを区別す
ることや０ＰＥＩＮ命令処理を必ず行うＣＣＷが必要で
あるためＣＣＷ制御フラグを用いて区別する。ＣＣＷ制
御フラグが５′３”の場合、０ＰＥＮ命令専用ＣＣＷで
空きを示し、１１４　＃ｊは０ＰＥＮ命令専用ＣＣＶの
処理待ちを示す。ＣＣＷ制御フラグが“１′″の場合、
入力命令用ＣＣＷで空きを示し、“２″′の場合、入力
命令用ＣＣＷの処理待ちを示す。ＣＣＷテーブル（群）
５２は、あらかじめ０ＰＥＮ命令処理用に割り当ててお
いたもの（ＣＣＷ制御フラグパ３”をシステム開始時に
割当てておく）を使用する。ＣＣＷに受信バッファ・ア
ドレスとして該大刃先行用管理テーブル５１のアクセス
ファイル情報の先頭アドレスをセットする。また、該Ｃ
ＣＷテーブルのＣＣＷ制御フラグを“４”にする、そし
て、先行入力用ＣＣＷポインタ５３にＣＣＷの先頭アド
レスをセットする。この場合。

先行入力用ＣＣＷポインタ５３が“Ｏ”であるか判定し
くすでに先行入力開始命令を発行し、ＣＣυ処理待ちの
があるか判定）、”Ｏ”であれば処理待ち中のＣＣＷが
ないため該ＣＣＷテーブルのＣＣＷアドレスを先行入力
用ＣＣＷポインタ５３にセットし１．先行入出力開始命
令を発行する。

もし、′０”でなければＣＣＷテーブル（群）５２のＣ
ＣＷ制御フラグが“２″または“４″（ＣＣＷ処理中）
の最後のＣＣＷテーブルを求め。

そのＣＣＷのチェーンポインタ用エリアに該ＣＣｖテー
ブルのＣＣＷアドレスをセットしチェーンする。

チャネル６は、先行入力開始命令によって起動され、入
力先行制御用バッファ５内の入刃先行用ＣＣＷポインタ
５３が指す最初ＣＣＷテーブル５２のＣＣＷを取り込み
実行して、入出力制御装置７内の入出力制御部７１に指
令を出し、外部記憶装置８から該ファイルディレクトリ
情報をＣＣｗの受信バッファアドレスで指した大刃先行
用管理テーブル５１のアクセスファイル情報エリアにデ
ータ転送する。

入力先行制御装置４内の命令解析プロセッサ４１では、
（第２図に示すごと＜）ＣＰＵ２におけるプログラムカ
ウンタ＋ｎ番地先の命令が入力命令（もしくは、本命令
に該当する処理プログラムを呼ぶ命令）であれば、入力
処理プロセッサ４２を起動し、先行入力処理と実際の入
力処理の同期をとるため（実際のプログラムが必要とな
るデータを先に用意しておけばよいのであって、それよ
り先のデータを取り込むことはバッファの満杯を頻繁に
招き、前に取り込んだデータがプログラムで使用される
前に消去される恐れがある。また、先行入力処理の負荷
増大を招くことになる）、ＣＰＵ２のプログラムカウン
タ値と該入力命令の番地（主記憶装置３）が一致する。

まで待ち、一致すれば引き続きＣＰＵ２におけるプログ
ラムカウンタ＋ｎ番地の命令を解析する。

一方、命令解析プロセッサ４１から起動された入力処理
プロセッサ４２は第３図の処理フローに示すごとく、処
理を行う。

まず、入力すべきデータが先行入力用主記憶バッファ３
２に存在するか判定し、存在していれば、先行入力の処
理は行わない、その処理は、先行入力用主記憶バッファ
３２内の各先行入力データスロットにおけるアクセスフ
ァイル情報から判定する。アクセスファイル情報内に入
力データの外部記憶装置上のアドレスが大刃先行処理時
にセットされるため、このアドレスと該入力命令のパラ
メータで示す入力データの外部記憶装置上のアドレスが
等しいか判定し等しければ、入力すべきデータが主記憶
バッファ３２内に存在するため先行入力処理は行なわな
い。次に、該入力命令のパラメータ情報（ファイル名、
ファイルアクセス情報等）に該当するファイル名が等し
いアクセスファイル情報が大刃先行用管理テーブル５１
にあるか判定し、あれば、ＣＣＷを作成して入力先行処
理を行うためＣＣＷテーブル（群）５２をサーチ（探す
）する、該入力先行用管理テブル５１がなければ、本人
力命令の先行処理は行わない、（本人力処理に必要なフ
ァイルアクセス情掲を大刃先行用管理テーブル５１へセ
ットする０ＰＥＮ処理プロセツサの処理が未完のため）
ＣＣＶテーブル（群）５２のサーチにおいて、ＣＣ：Ｗ
＄制御フラグが“１カ　（空きのＣＣＶ）のものを探す
。もし、みつからなければ、ＣＣＷテーブル（群）５２
が全部使用中であるため、本人力命令の次行処理は行な
われない。

ＣＣＷ制御フラグが“１″′　（空き）のｃＣＷテーブ
ルがあれば、そのＣＣＷを先行入力処理用として使用す
るためＣＣＷ制御フラグをＩｔ　２　ＩＩにセットし、
本人力命令におけるパラメータ情報から該ＣＣＷテーブ
ル５２のＣＣＷに入力すべきデータが存在するアドレス
情報（外部記憶装置上のシリンダー、トラック、ブロッ
ク、レコード番号）と入力要求コマンドをセットする。

（以下の数行の説明には第５図を参照のこと）。

また、該ＣＣＷに先行入力用主記憶バッファ３２の先行
入力用バッファカレントポインタが指す該先行入力デー
タスロットの先行入力データエリア先頭アドレスをセッ
トする。ほかに、該先行入力データスロットに該アクセ
スファイル情報（入力すべき外部記憶装置上のデータの
アドレスも含む）入力データ長をセットする。その次に
、先行入力用主記憶バッファ３２内の先行入力用バッフ
ァカレントポインタを次の先行入力データスロットのア
ドレスに変更する。もし、先行入力用バッファカレント
ポインタが先行入力用バッファ最終ポインタの値と等し
い場合、先行入力用バッファカレントポインタを先行入
力用先頭ポインタの指すアドレスにする。そして、先行
入力用ＣＣＷポインタが１１０”か判定し、“Ｏ″であ
れば先行入力用ＣＣＷポインタ５３に該ＣＣＷテーブル
の先頭アドレスをセットして、チャネル６に対し、外部
記憶装置８のアドレスを指定し先行入力命令を発行する
。先行入力用ＣＣＷポインタ５３が“Ｏ”でなければ、
すでにチャネルは別ＣＣＷの先行入力命令を処理中であ
るため、ＣＣＷテーブル（群）５２のＣＣＷ制御フラグ
２”　（入力情報取得待ち中）または“４”　（ＯＰＥ
Ｎ命令処理によるアクセスファイル入力情報取得待ち中
）を示す処理待ち中のＣＣＷの最後のＣＣＷをサーチし
、そのＣＣｖに今回、コマンド等の情報をセットしたＣ
ＣＷをチェーンする０以上の処理を命令解析プロセッサ
４１からの起動により行う、チャネル６は大刃先行用Ｃ
ＣＷポインタ５３から、チェーンされているＣＣＷを取
り込み、ＣＣＷの解析により、ＣＣｗが示す外部記憶装
置上のデータを先行入力用主記憶バッファ３２内の該先
行入力テータスロット内の先行入力データエリアにデー
タ転送し、該ＣＣｖにチェーンがあればチェーンされて
いる次のＣＣｖの処理を続行する。ＣＣＷの処理が終了
すれば入力先行制御装置４に割り込み（ＣＣＷ処理終了
）を発生させる。入力先行制御装置４内割り込み処理プ
ロセッサ４５は、チャネル６からの終了割込みにより、
実行終了した該ＣＣＶ　（複数）の消去を行い該ＣＣＷ
テーブル５２のＣＣＷ制御フラグから“１″を引く、こ
れにより該ＣＣＷテーブル５３（群）は再使用可能とな
る。一方、入力処理プロセッサが該ＣＣＷテーブル５２
内にＣＣＷを作成している間にＣＰＵ２の処理するプロ
グラムが必要となるデータを取り込もうとして、ＣＣＷ
を作成し、入出力命令をチャネル６に発行する場合は、
ＣＰＵ２の入力を優先させるため次に示す処理で入力先
行処理をやめさせる。ＣＰＵ２で入出力命令をチャネル
に発行時、入力先行制御装置４内の割り込み処理プロセ
ッサ４５はＣＰＵ２で作成したＣＣＷと入力先行制御装
置４で作成したＣＣＷ　（入力先行制御用バッファ５内
のＣＣＷテーブル５２内）と等しいものがあるか判定し
、もしあればＣＣＷテーブル５２内の該ＣＣＷのコマン
ドをクリアする（チャネル６ではコマンドを指定してな
いＣＣＷは何も実行しない）。

入刃先行制御装Ｗ４内の命令解析プロセッサ４１ではＣ
ＰＵ２のプログラム実行番地＋ｎステップ前の命令解析
においてクローズ［ＣＬＯ３Ｅ　：該ファイルアクセス
の終了を指す命令もしくは、本命令に該当する処理プロ
グラムを呼ぶ命令］命令を検出した場合、　ＣＬＯ３Ｅ
処理プロセッサ４４を起動する。　ＣＬＯ３Ｅ処理プロ
セッサ４４は、第４図すに示すように、ＣＬＯ５Ｅ命令
においてパラメータで指定されたファイル名から該ファ
イル名の入った該大刃先行用管理テーブル５１を見つけ
、消去（空白）する。ＣＰＵ２は、実行中のプログラム
において入力命令を検出した場合、まず、入力命令のパ
ラメータで示すファイルアクセス情報と等しいファイル
アクセス情報があるかどうか先行入力用主記憶バッファ
３２内の各先行入力データスロットを調べ、等しいもの
があれば該先行入力データスロットの該先行入力データ
エリアからデータを入力する。

ほかの実施例として、入力先行用バッファを入出力制御
装置７内のキャッシュメモリ７２とした場合について説
明する。この場合も、主記憶装置３内に入力先行用バッ
ファを設けた処理と基本的には同じであるが、入力命令
処理プロセッサ４２の処理においては第３図に示すごと
く、先行入力用主記憶バッファに関する処理は不要とな
り、かわって入出力制御装置７内の入出力制御部７１が
キャッシュメモリ７２上に入力すべきデータ（この場合
、外部記憶装置からキャッシュへ入力するデータ）が既
に存在しているか、キャッシュ・メモリ７２が満杯の場
合、どこに入力すべきデータを入れるかといった処理を
行う。

入力処理プロセッサ４２はＣＣＷ作成時に、先行入力デ
ータの受信バッファアドレス（この場合、キャッシュメ
モリ７２上のアドレス）をセットする必要がなく、これ
も入出力制御部７１がキャッシュ上のどこのアドレスに
入力すべきデータを取り込むか決定する。ゆえに、入力
処理プロセッサ４２は、第３図に示す処理概略のうち、
先行入力用主記憶バッファ３２に関する処理を行なわず
、即ＣＣＷ作成可能かの判定（入力命令のパラメータ情
報に該当する大刃先行用管理テーブル５１があるか）に
入り、ＣＣＷ作成可能であれば、大刃先行用バッファを
主記憶装置３上に設けた場合と同じようにｃｃｗｔｔｃ
ｃｗテーブル５２内に作成しくただし、ＣＣＷに、入力
すべきデータの受信バッファはセットしない）、チャネ
ル６に先行入力命令を発行すればよい。そのため、入力
先行用管理テーブル５１内の大刃先行用主記憶バッファ
アドレスとデータ長をセットする必要がなくなる。

０ＰＥＮ処理では、ＣＣＷをＣＣＷテーブル５２内に作
成してファイルディレクトリ情報を外部記憶装置８から
入力先行制御用バッファ５内の大刃先行用管理テーブル
５１に、取り込むため、先行入力処理のように、外部記
憶装置８からキャッシュメモリ７２へ取り込む処理とは
区別する必要がある。そこで０ＰＥＮ処理用のＣＣＷの
コマンドのコードを’　０１　”とし、入力先行処理用
（入力命令処理プロセッサ７２で作成される）のＣＣＷ
のコマンドのコードを“０２ｎと設定する。また、ＣＰ
ＵＺ用のＣＣＷコマンドのコードは“ｏ３”を゛′入力
″とじて設定する。チャネルはＣＣＷのコマンドコード
“０１”の場合、外部記憶装置８上のデータ（ディレク
トリファイル）を大刃先行用管理テーブル５１に転送、
コマンドコード＃Ｊ　Ｏ２ＩＩの場合、外部記憶装置８
上のデータをキャッシュメモリ７２に転送、コマンドコ
ード“０３”の場合、キャッシュメモリ７２上もしくは
、外部記憶装置８上のデータを主記憶装置３に転送する
。チャネル６の処理は、大刃先行用ＣＣｗポインタ５３
からＣＣＷを取り込み、解析し、入出力制御部７１に指
令を出して、ＣＣＷのコマンドのコードに対応したデー
タ転送を行う。一方。

ＣＰＵ２は、入力すべきデータがキャッシュ・メモリ７
２（大刃先行用バッファ）上に存在する、しないにかか
わらず、ＣＣＷを作成し、入出力命令を発行すればよい
。チャネル６からの指令により、入出力制御部７１は、
キャッシュ・メモリ７２上に該ＣＣＷで示した入力すべ
き（この場合、主記憶装置３に入力する）データが存在
するか判定し、入力すべきデータが存在すればキャッシ
ュ・メモリ７２上の該データをＣＣＷテーブル５２中に
示された（第５図参照）受信バッファアドレスに転送す
る。もし存在しなければ、該ＣＣＷで示すアクセス・ア
ドレス（入力すべきデータが外部記憶装置上に存在する
アドレス）からデータを主記憶装置３上（ＣＣＶで示す
受信バッファアドレスのエリア）に転送すると同時に、
キャッシュ上にも取り込む。

大刃先行用バッファをキャッシュ・メモリ７２とした場
合以上に述べた処理が、大刃先行用バッファを主記憶装
置３に設けた場合の処理と違う点である。その以外の処
理は大刃先行用バッファを主記憶袋！！！３に設けた場
合の処理と同じである。

以上の２つの実施例について述べた処理を行う入力先行
制御装置！４とそれに必要な入力先行制御用バッファ５
は既存の技術で実現可能である。また、入力先行制御装
置４は単一プロセッサ（ＣＰυ２相当）でも、ＣＰＵ内
の一機能としても実現可能である。

〔発明の効果〕

以上に説明したごとく、本発明によれば、計算機上で実
行されるプログラムにおいて、アクセス（入力）しよう
とするデータがあらかじめメモリ階層の上位（この場合
主記憶装置）にロードされているため、データ転送に伴
う時間が短縮できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方式の一実施例の概略構成を示すブロ
ック図、第２図は、入力先行制御装置４における命令解
析プロセッサ４１の処理概略（処理フロー）を示す図、
第３図は入力先行制御装置における入力処理プロセッサ
４２の処理概略（処理フロー）を示す図、第４図ａ、ｂ
はそれぞれ０ＰＥＮ命令処理プロセツサ、ＣＬＯ８Ｅ処
理プロセッサの処理概略（処理フロー）を示す図、第５
図ａ。 ｂは、それぞれ主記憶装置３内の先行入力用主記憶バッ
ファ３２の構造及びＣＣＷの構造を示す図である。 ４・・・入力先行制御装置、５・・・入力先行＃御用バ
ッファ、３２・・・先行入力用主記憶バッファ、４１・
・・命令解析プロセッサ、４２・・・入力処理プロセッ
サ、４３・・・０ＰＥＮ処理プロセツサ、４４・・・Ｃ
ＬＯ３Ｅ処理プ第処理プロ 第　３　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. プログラム記憶型計算機システムにおいて、プログラム
   の入力処理の先行制御部を設け、実際にプログラムが該
   データの入力を開始する前に、あらかじめ、外部記憶装
   置（または、データ格納装置・一般を指すものとする）
   上に存在するデータを主記憶装置（または、ディスク・
   キャッシュ等のデータの一時保管装置・一般を指すもの
   とする）に転送する入力先行制御方式。