JPS61248152A - プロシ−ジヤ切替制御方式 - 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】 逸ｉ立１ 本発明はプロシージャ切替制御方式に関し、特に主記憶
装置を少なくとも部分的に共有する複数のプロセッサか
らなるマルチプロセッサタイプの情報処理装置における
プロシージャ切替制御方式％式％ 従来、この種のマルチプロセッサシステムでは、機構的
には高々ジョプブＯセス単位に実行プロセッサの指定が
可能となっているのみであり、一つのジョブプロセス内
でのプロシージャ切替時に特定プロセッサへの実行の切
替を実現するには、切替直前のプロシージャ中に特殊な
専用命令を用いて切替処理をプログラミングしておかな
ければならなかった。この特殊な専用命令は、実行プロ
セッサの選択というシステム内部の情報が命令コードに
反映されるという点と、その結果特定装置に依存した命
令となるという点で一般のソフトウェア命令と異なるも
のである。

従って、いくつかのプロシージャに異なるプロセッサを
割りつけて上述の方法でソフトウェアを一旦作成した後
に、性能上の理由等からプロシージャープロセッサ間の
対応付けを変更する必要に迫られた場合、その都度プロ
グラムを改変しなければならなかった。ここでいうプロ
グラムはシステムからみたユーザープログラムのことで
あるからアセンブリ語または機械語の姿をしており、上
述のプログラムの改変は通常システムプログラムである
翻訳プログラム（コンパイラ）中のアセンブリ語または
機械語、中間言語等生成部分の改変によって実現される
ことになる。コンパイラの改変作業には、専門の技術者
が整った支援環境の下で慎重な配慮の下に当たるが、そ
れでも尚一度確立された信頼度を落とす危険がある。

このように従来の方式では、即応性、経済性、安全性の
点で問題があ、るためにプログラムの改変を不要とする
べく、単純で確実な手段を予め提供し、この手段を媒介
としてプロセッサ選択情報をシステムへ引き渡すような
方式が望まれるようになる。

１３１口り的 本発明は上記要求に鑑みてなされたものであり、その目
的とするところは、プロシージャ切替直前のプロシージ
ャ中の命令語群から切替後のプロシージャの実行プロセ
ッサに関する情報を追放するようにし、かつユーザプロ
グラムやシステムプログラムを改変することなくプロシ
ージャープロセッサの割付けを変更することが可能なプ
ロシージャ切替制御方式を提供することにある。

１１立１１ 本発明によるプロシージャ切替制御方式は、プロシージ
ャが実行されるべきプロセッサをこれ等プロシージャ毎
に夫々対応して指定するプロセッサ指定情報格納手段と
、プロシージャの切替え要求発生時にプロセッサ指定情
報に基づいてプロシージャが実行されるべきプロシージ
ャを決定する手段とを設け、このプロシージャの実行制
御を決定されたプロセッサへ移行するようにしたことを
特徴とするものである。

かかる構成とすることにより、プロシージャのプロセッ
サへの割付けは、そのプロシージャを含むジョブプロセ
スの実行とは無関係に事前に予めプロセッサ指定情報格
納手段へプロセッサ指定情報を格納しておけば良いこと
となり、実行プログラムの命令語中にプロセッサ指定情
報が全く反映されずに済むことになるのである。

Ｋ皇１ 以下、本発明の実施例につき図面を参照して説明する。

実施例を取り上げるに当たり、次の２点に留意して発明
の効果が最大なものとなるよう意図している。すなわち
、第１にプロシージャの実行プロセッサ情報格納手段の
値を切替える方法として最小限の手間で済ませるために
、結合編集プログラム実行時のパラメタ指定（指定無き
場合は以前の値を引き継ぐ）で行うようにしたこと。第
２に当該格納手段の値を読む手間を新たに増やさないた
め、プロシージャの切替時に従来から必ず読み出してい
た情報中の空き地（冗長な部分）を利用して格納場所と
した点である。

次に本発明の実施例である高速科学演算処理、いわゆる
スーパーコンピュータについて図面を用いて説明する。

システム構成の概略が第１図に示されており、制御プロ
セッサ２０２（以下ｒＣＰＪと略記）と算術演算プロセ
ッサ２０４（以下「ＡＰ」と略記）とは互いに異なるア
ーキテクチャを持ち命令語体系が全く異なり、ジョブプ
ロセスは各プロセッサの独自の基本ソフトウェア（以下
「Ｏ８」と略記）の管理下で実行される。システムの起
動等、全体的な制御がＣＰ２Ｏ２によってのみ行われる
ことを除けば、両ブ０セッサは多くの共通の演算処理機
能を備えている。ＡＰ２０４で実行できる機能であれば
、その実行速度はＣＰ２Ｏ２に比べて著しく速いものと
する。

主記憶装置２０１の内部は、主としてＣＰ２Ｏ２の命令
語を格納するための記憶領域ＣＭ２Ｏ１１と、主として
ＡＰ２０４の命令語を格納するための主記憶領域ＧＭ２
０１２とに分かれているが、「アクセス時間が長い」及
び［７クセス方式が限定される」等の制約の下でＣＰ２
Ｏ２から０Ｍ２０１２、ＡＰ２０４からＣＭ２Ｏ１１へ
のアクセスも可能となっている。この意味でＣＰとＡＰ
とは主記憶を共有して互いにデータを交換する。

システム制御装置２０３はこれら２つのプロセッサ２０
２，２０４、主起憶装［２０１、入出力処理装置２０５
の間に置かれ、これらの装置の要求に従って受動的に動
作するインターフェース装置である。尚、２０６は外部
記憶装置を示している。

第２図は本発明の内容及び動作を第１図の実施例の装置
について描いたフローチャート例である。

図中太線Ｅで示したジョブプロセス（計算機システム中
の実行の最小単位）Ｊｌは、比較される全てのジョブプ
ロセスよりも高い実行優先度（両プロセッサ上）を持つ
ものとする。図で一点鎖線からなる枠を用いてプロセッ
サの２種のモード、すなわちユーザーモードＵ１〜Ｕ６
とシステムモードＳ１〜Ｓ４とを区別しているが、前者
は一般の投入されたジョブのユーザープログラムを実行
している状態であり、後者はジョブ管理等システムの特
権プログラムを実行している状態を示す。

３０１は通常の単一プロセッサシステムでも広（採用さ
れているあるジョブプロセスで使用される全てのプロシ
ージャの移入点アドレスなどの情報（ＰＤ）をまとめた
表であり、プロシージャ移入命令ｒＥＮＴＥＲＪのオペ
ランド指定によりこの表中の各エントリがアクセスされ
る。３０２はプロシージャ移入時に前プロシージャの戻
りアドレスなどの実行情報を退避したり、呼び出される
プロシージャへのメツセージを格納したりするためのス
タックフレームと呼ばれる領域であり、移入プロシージ
ャの深さに応じてスタック上に積み重ねられる。

ジョブプロセス、Ｊ　１の制御構造体はＣＰ２Ｏ２、Ａ
Ｐ２０４毎に存在してそれぞれｒＪｌのＰＣＢＪｒＪｌ
のＰＳＢＪと呼ばれる。これらは現在のプロセスの状態
を示す情報を保持しているが、その中に最近作成したス
タックフレームのアドレス情報も含んでおり、プロシー
ジャ退出時にＪｌはこのアドレス情報によりスタックフ
レームへアクセスして前プロシージャの情報の復元等を
行う。

本発明の構成゛における「プロシージャが実行されるべ
きプロセッサをプロシージャ毎に夫々対応して指定する
プロセッサ指定情報格納手段」に該当するのは表３０１
の各エントリの最下位１ビツト及びスタックフレーム３
０２中の戻りアドレス格納場所の最下位１ビツトである
。前者はプロシージャ移入時に、後者はプロシージャ退
出時に参照されて、各プロセッサのシステムモード下の
動作（本発明の構成における「プロシージャ切替え要求
発生時に前記プロセッサ指定情報に基づいて該プロシー
ジャが実行されるべきプロセッサを決定する手段」に該
当するものであり、命令の組合せ、それらの命令動作を
担うファームウェア・ハードウェアがその実体である）
により、呼び出されるプロシージャを実行すべきプロセ
ッサに点矢線ＤＩ　、Ｄ２の如く伝達される。

ここでアドレス格納場所の最下位ビットを借用して支障
無い事は次の理由による。はとんどのデジタル計算機で
は、通常の情報処理の単位（ワー。

ド）がアドレス指定可能な最小単位（バイト）より大き
く、プロシージャのように大きな単位の記憶領域はワー
ドが境界で区切られるものであるから開始アドレスの下
位数ビットがＯとなる。そこで、この必ずＯであること
がわかっているビットを他の情報の格納手段に用いて、
本来のアドレスに用いる時は０にリセットして移送して
やればよい。本実施例では、１バイト−８ビツト、１ワ
ード−４バイトとし、利用可能となる下位２ビツトのう
ち最下位１ビツトを前記格納手段として使用する。

尚、図中矢印線で折れｍｃｉ〜Ｃ４はプロセッサ間通信
を示し、ＤＩ　、Ｄ２は実行プロセッサ指定情報の移動
を示し、実線８１〜Ｂ３はアドレスの指示、二重線Ａは
プロシージャの諸退避情報の流れを夫々示している。

次に、第２図に即して本実施例の動作を時間順に折って
説明する。処理の流れの大略は、［始めＣＰ上で実行さ
れていたジョブプロセスＪ１がＡＰ上のプロシージャに
移入してＡＰ上で実行後、再びＣＰ上の元のプロシージ
ャに戻ってＣＰ上で実行される」ということである。プ
ロシージャ切替え後ジョブプロセスＪ１が即実行される
のはこのプロセスＪ１がユーザージョブプロセスの中で
は最高の優先度を持つからである。

まず、ＣＰ上のＪｌのあるプロシージャ実行中に「スタ
了り作成」命令を実行して本プロシージャ用のスタック
フルシームを作成する。このときレジスタ内容の退避な
どと共に戻りアドレス（次命令ｒＥＮＴＥＲＪの次の命
令のアドレスであり、このアドレスは必ずワード境界に
置かれるものとする）を格納するが、このアドレスの最
下位ビットにはＣＰ名として“０”を格納する。ＡＰ名
付°“１″とし、本アドレスをワード境界に置けない場
合、スタックフレーム中の別な箇所にプロセッサ名指定
ビットを格納すればよく、いずれにせよ本ビットの格納
場所がスタックフレーム中のどこにあるかは本質的な問
題ではない。

続いてｒＥＮＴＥＲＪ命令の実行で、オペランドＸの値
に基づいてアドレス表３０１の該当エントリＸ′を取り
出し、（最小下位１ビツト）−“１″をみて他プロセツ
サ上のプロシージャ（自プロセッサ上のプロシージャは
“０”とする）であることを知り、またＸ′の最下位１
ビツトをリセットした値を呼び出されるプロシージャの
開始アドレスに展開する。ｒＥＮＴＥＲＪ命令後、ＣＰ
はシステムモードとなってまずＪｌのロールアウトを行
う。

他プロセツサ（ＡＰ）への移入であることが判明してい
るから、ＪｌのＣＰ上の制御構造体ＰＣＢ１からＡＰ上
の制御構造体ＰＳＢＩへ内容（現在のＪｌの状態）を移
送する。こうしてプロシージャ移入の準備が完了して後
ＣＰからＡＰへ「移入要求」の通信を送信し、ＡＰから
のリプライを待ち合わせる。リプライ受信後ＣＰは他の
ジョブプロセスの実行が可能となり、優先度に応じて次
々とロールイン、実行、ロールアウト・・・を繰り返す
。

Ｊｌのプロシージャ切替え以前に遡ってＡＰ上での処理
の流れをながめると、ＡＰはユーザーモードＵ４でジョ
ブプロセスＪ２を実行していて、実行中にＣＰからのブ
Ｏシージャ移入要求通信Ｃ１を受信した後、Ｊｌの実行
を中断してシステムモードＳ３となる。リプライＣ２を
送出後、レジスタ内容等をＪｌのＰＳＢに退避し、Ｊ１
／Ｊ２の優先度を比較して、Ｊｌのロールアウト、Ｊｌ
のロールインを続けて実行した後、ＡＰはユーザーモー
ドＵ５となってＪｌの実行を開始する。

この際、３０１中のＸ′から展開された開始アドレスが
ロールインされている。プロシージャ退出命令ｒＲＥＴ
ＵＲＮＪを実行すると、ＡＰはシステムモードＳ４とな
って、Ｊｌをロールアウトし、Ｊｌのスタックフレーム
中の退出光プロシージャのプロセッサ指定情報格納場所
（スタックフレーム３０２の戻りアドレスの最下位１ビ
ツト）からプロセッサ名“Ｏ”（−ＣＰ）を読み取る。

ローカルに使用したレジスタ等はスタックフレーム３０
２から、プロシージャ間共通に用いる領域はＰＳＢｌか
ら夫々ＰＣＢ１の内容を移送し、ＡＰからＣＰヘブロシ
ージャ退出要求通信Ｃ３を送出する。ＣＰからリプライ
Ｃ４を受信後、Ｊ１実行中にＪｌより優先度の高いジョ
ブプロセスが実行可能状態になっていない限り、ＡＰで
はＪｌをロールインしてユーザーモードＵ６となってＪ
ｌの実行を再開する。

一方ＣＰ上では、ジョブプロセスＪＮの実行中にプロシ
ージャ退出要求通信Ｃ３を受信後、ＪＮを中断してシス
テムモードＳ２となる。ＡＰへのリプライＣ４の送出後
、レジスタ内容等をＪＮのＰＣＢＮに退避し、Ｊｌ　／
ＪＮの優先度を比較してＪＮをロールアウト、Ｊｌをロ
ールインした後、ユーザーモードＵ３となってＪｌのＣ
Ｐ上でのプロシージャを再開する。

以上、第２図に即して本発明の詳細な説明を述べたが、
上述の如く、プロシージャ移入時とプロシージャ退出時
とに本発明が少し異なって適用されており（第２図参照
）、２種類の実施例を示したことになる。

プロセッサ選択情報格納手段に値を格納する方法として
は、プロシージャ退出時は前述の如くスタックフレーム
作成の命令動作に依るが、プロシー・ジャ移入時には、
少なくともＥＮＴＥＲ命令実行以前に予め値が定まって
いる必要があり、様々の方式が考えられる。ジョブプロ
セスの実行中に動的に格納することも可能であるが、そ
れは特殊な機能を実現する場合であり、ここでは先に述
べた本発明の趣旨に沿って、第３図（Ｂ）に示す如くコ
ンパイル後の結合編集時にパラメータとしてプロセッサ
選択情報を入力し、結合編集プログラムがプロシージャ
移入点アドレスを生成する際に前記格納手段に格納する
ものとする。

尚、第３図（Ａ）は従来方式を第３図（Ｂ）と対比して
示すものであり、命令語を生成するコンパイラを変更す
る方法である。

１亘立１１ 以上説明したように、本発明によれば、マルチプロセッ
サシステムでジョブプロセス中の個々のプロシージャ単
位にプロセッサを選択する場合、各プロシージャに対応
して新たにプロセッサ選択情報の格納手段を設けて実行
プロセッサへ制御を切り替えることにより、ユーザープ
ログラム、システムプログラムを改変することな（プロ
シージャープロセッサの割り付けを変更することが可能
となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の概略システムブロック図、第
２図は第１図のブロックの動作を説明するフローチャー
ト、第３図は本発明の方式を従来方式と対照して判り易
く示した図である。 主要部分の符号の説明 ２０１−・・・・・主記憶装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 主記憶装置の少なくとも１部を共有する複数のプロセッ
   サからなる情報処理装置におけるプロシージャの切替制
   御方式であって、プロシージャが実行されるべきプロセ
   ッサを前記プロシージャ毎に夫々対応して指定するプロ
   セッサ指定情報格納手段と、プロシージャの切替え要求
   発生時に前記プロセッサ指定情報に基づいてプロシージ
   ャが実行されるべきプロセッサを決定する手段とを設け
   、このプロシージャの実行制御を決定されたプロセッサ
   へ移行するようにしたことを特徴とするプロシージャ切
   替制御方式。