JPS63142451A - ワ−クステ−シヨンにおける入出力管理方式 - 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】 〔概要〕 本発明は、ワークステーションのオペレーティングシス
テムを構築する際、装置依存・データ形式依存の入出力
インタフェースによるシステムやプログラム作成の負荷
を軽減するため、入出力管理機構を階層構造およびモジ
ュール構造とし、集約化した入出力インクフェース制御
を行ない、■装置独立・データ形式独立の入出力インタ
フェース、■入出カモジュール間の入出力連結機能、■
資１１ｉを考慮した入出カモジュールの動的組み込み、
を実現したものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、計算機システムにおけるワークステーション
のオペレーティングシステムに関するものであり、特に
多様な入出力インタフェースに対する統合的な入出力管
理方式に関する。

〔従来の技術〕

近年、入出カバードウェア（■／Ｏデバイス）の多機能
化・高速化・低価格化が進み、ファイル装置やディスプ
レイ、プリンタ、通信制御装置などの様々なハードウェ
アがワークステーションで利用可能になっている。この
ような入出カバードウェアは、一般に、装置として機能
や型などに基づく特異性とデータ形式の特異性とをもっ
ている。

これらの入出カバードウェアの特異性が応用プログラム
やシステム側に影響した場合、プログラム作成の負担が
大きくなり、保守も困難化するため、これらの特異性を
中間で吸収し、プログラムへの影響を軽減する必要があ
る。このためワークステーション用のオペレーティング
システムでは。

入出力管理機構を設けている。

これらのオペレーティングシステム（以後Ｏ８という）
には、Ｉ／Ｏデバイスを直接制御して。

実際にデータの入出力を行なうデバイスドライバと、ハ
ードウェア依存およびデータ形式依存の入出力制御特異
性を吸収するファイル管理機能をもつファイルマネージ
ャなどが含まれている。

第１表に、従来知られているタイプのオペレーティング
システム（タイプＡ、Ｂで表わす）におけるデバイスド
ライバとファイルマネージャの特性を示す。

第　　１　　表 〔発明が解決しようとする問題点〕 第１表に示されるように、従来のワークステーション用
Ｏ３の入出力管理機構には。

■　ハードウェア依存、データ形式依存の入出力制御を
吸収するファイルマネージャを追加する機能が不十分で
あること。

■　ファイルマネージャをシステム運用時に動的に組み
込みあるいは動的に切り離すことができず、メモリのカ
ーネル域に常駐されるため、その分メモリ資源の利用効
率が低くなり、またシステムの柔軟性が低いこと。

■　同様にして、デバイスドライバをシステム運用時に
動的に組み込みあるいは動的に切り離すことができない
こと。

■　異なるファイルマネージャ間でのＩ／Ｏデバイス共
有ができずハードウェア資源の利用性が低いこと。

■　ファイルマネージャから他のファイルマネージャの
呼び出し、あるいはファイルマネージャからデバイスド
ライバの呼び出しができないため、入出力管理機構の構
成が複雑となり、利用効率が低いこと、というような問
題があり、不満足なものであった。

〔問題点を解決するための手段〕

以上のような従来システムにおける問題を解決するため
には、以下の点の考慮が必要である。

■　　　　・　　の比　６ 入出力管理機構を、装置依存の部分と装置に依存しない
部分に分離することが必要である。装置依存・非依存を
分離しないと、新規装置が出現するたびに、入出力管理
のソフトウェアを再作成しなければならない、また複数
の類似装置が接続される時に、装置非依存の部分まで、
システムに２重に存在する必要はない。

■　　１　　　　　の　ン■、　・　み゛み　ワークス
テーションでは、一般にメモリ資源が少なく。

かつ大型計算機のように高度なチャネル機構もそなえて
いる。したがって、少量のメモリ資源で。

大型の計算機がハードウェア（チャネル）で行なってい
た人出力制御を、ソフトウェアで実現可能にしなければ
ならない。しかもその手段である入出力管理機構は、入
出力処理実行中に、ユーザプログラムの動作する空間（
Ｖ＝Ｖ空間）ではなく。

物理的な実空間のカーネル域に配置されていなければな
らない。

このため、入出力管理機構を、ユーザの要求時に、実空
間に動的に組み込み、使用終了時に動的に切り離す機構
が必要である。これは、複数の入出力管理機構を、常に
実空間に配置（すなわち常駐）するのは、メモリ資源が
少ない場合には許されないからである。

■　　　　　　　　が　　声え可牝な可・　゛告ワーク
ステーションに接続される装置は多様である。特定の装
置しか取り付けが出来ないのは許されない、装置に対応
する入出力管理機構の取り替えが出来るような可変的構
造が必要である（ワークステーション作成メーカ以外の
他のメーカが作成された装置をサポートすることが可能
であることも必要）。

■　　　　のホストコンビニ−のサービスくワークステ
ーションが接続される３ホストコンピユータは様々であ
る（他のメーカのホストコンピュータすらある）どのホ
ストコンピュータに接続されても、ワークステーション
からの資源の格納・取出しゃ、ホストコンピュータのプ
リンタ出力が可能でなければならない。その一方で、ア
プリケーションプログラムはホストコンピュータの種類
を意識させないようにする必要がある。すなわちアプリ
ケーションプログラムは、あくまでも標準インタフェー
スのみを使用して、ローカル・リモートを区別なく使用
可能にすることが、ソフトウェアの流通をよくすること
になるからである。

このため２人出力管理機構を、標準インタフェースサポ
ート部分、ホストコンビエータとのプロトコル吸収部分
、接続された回線を操作する部分に３階層化する。そし
てこの３階層のモジュールを連結化することによって、
ホストコンビエータのサービスを受けることを可能にす
る。そして他の機種になっても、プロトコル依存を取り
替えるだけで、入出力を可能にする。回線の種類・手順
が変更されても１回線操作部分を取り替えるだけで接続
可能にする。

以上によって、異機種のホストコンピュータ。

異なる回線手順のサポートが可能になる。

これにより１本発明は、前述した従来のワークステーシ
ョンの入出力管理機構における問題の解決を図るもので
、具体的には。

入出力管理機構を、Ｉ／Ｏデバイスのハードウェアレベ
ルでの入出力制御を行なうデバイスドライバ層と、デー
タ形式等の論理レベルでのデータの入出力制御を行なう
ファイルマネージャ層と。

入出力要求に応じて各層内にルートを設定する入出力イ
ンタフェース層とに階層化するとともに。

それぞれの層の中の制御機能を、特異性の種別に応じて
個別にモジ″ニール化し、各層内あるいは各層間で、任
意のモジュール同士を連結可能とすることにより、所望
の■／○デバイスに対し、所望のデータ形式で入出力制
御ができる機能を、比較的コンパクトな構成で容易に実
現できるようにしたものである。

さらに本発明では、各モジュールを、システム運用中、
必要となった時に動的に組み込み、また不要となった時
に動的に切り離すことにより、メモリ資源の負荷を軽減
し、システム構築の柔軟性を高めることを可能にするも
のである。

第１図（ａｌ、　Ｑ）ｌは５本発明の原理的構成を例示
的方法で示したものである。

第１図（８１において、１はＩ／Ｏデバイス、２は入出
力管理機構、３はデバイスドライバ層、４はファイルマ
ネージャ層、５は入出力インタフェース層、６はアプリ
ケーションプログラム、／Ｏないし１２はデバイスドラ
イバ、１３は人出カモジュール管理テーブル、１４ない
し１６はファイルマネージャ、１７は入出カモジュール
管理テープ／Ｌ／、１Ｂは人出力インタフェース制御部
である。

デバイスドライバ／Ｏないし１２は、異なる構成をもち
、それぞれ複数種別のＩ／Ｏデバイス。

たとえばファイル装置、ディスプレイ、ブ１↓ンタ等の
各々に対する入出力タイプを物理レベルで行なう人出カ
モジュールである。

入出カモジュール管理テーブル１３は、各デバイスドラ
イバを管理するテーブルである。

ファイルマネージャ１４ないし１６は、ファイルサービ
ス、プリントサービス、表示す−ビスなどの入出力タイ
プに応じた異なる構成をもち５それぞれ、Ｉ／Ｏデバイ
スのハードウェアには依存しないデータ形式の変換等の
入出力制御機能をそなえた入出カモジュールであり、デ
バイスドライバ、間で標準化されている。　人出カモジ
ュール管理テーブル１７は、各ファイルマネージャ１４
ないし１６の夫々を管理するテーブルである。

入出力インタフェース制御部１８は、アプリケーション
プログラムからの入出力要求に応じて。

入出力管理機構２内の各層に、入出力の呼び出しルート
を設定し、指定されたＩ／Ｏデバイスとの間のデータ転
送を指示する。

第１図ｔｂ＋は１第１図（ａｌにおける入出カモジュー
ル管理テーブル１７の１つのエントリと、ファイルマネ
ージャ１４ないし１６の１つの構成との対応を例示した
ものである。

入出カモジュール管理テーブル１７の１エントリは、フ
ァイルマネージャのローディング情報として使用される
モジュール識別子と、初期化情報等を含むベクタテーブ
ルと、補助情報である制御情報と、　ｏｐｅｎ、　ｃｌ
ｏｓｅｔ　ｒｅａｄ＋　ｗｒｉｔｅ、　１ｏｃｔ１等の
システムコールに対応するファイルマネージャ内各処理
モジュール（開設処理モジュール、終了処理モジュール
、読み込み処理モジュール、書込み処理モジュール）へ
のポインタをもつエントリを含む。

〔作用〕

第１図ｔａ〕において、各デバイスドライバ／Ｏないし
１２と各ファイルマネージャ１４ないし１６とは、入出
カモジュール管理テーブル１３．１７という共通のイン
タフェースを介してアクセスされる。

入出力インクフェース制御部１８は、■アプリケーショ
ンプログラムからの要求により、ファイルマネージャ叫
デバイスドライバ→Ｉ／Ｏデバイスに至る入出力ルート
を作成する。■ファイルマネージャとデバイスドライバ
の初期化要求に応じて、ファイルマネージャおよびデバ
イスドライバに対し、入出カモジュール管理テーブルの
エントリを割り当て可能にする。■ファイルマネージャ
およびデバイスドライバに対して、入出カモジュール管
理テーブルを通して共通のインタフェースでアクセスで
きるリクエスト機能を用意し、ファイルマネージャ間で
モジュールの共用を可能にする。

これにより、アプリケーションプログラムの入出力要求
に適合する入出カモジュール、すなわちたとえばファイ
ルマネージャ層の中の特定の１つのファイルマネージャ
と、ドライバ層の中の特定の１つのデバイスドライバと
が動的に選択され。

起動されて５　目的のＩ／Ｏデバイスとの間での入出力
処理が実行される。

〔実施例〕

以下に本発明の詳細を、具体例を用いて説明する。

第２図は５本部式を利用してローカルのレーザプリンタ
とホストコンピュータに接続されているプリンタに印刷
する例を示している。アプリケーションプログラムから
入出力インタフェース制御に対しては同しインタフェー
スで印刷要求ができる。

プリントマネージャ（プリントサービスを受け持つファ
イルマネージャの一種）はローカルに対する出力ならば
レーザプリンタドライバを呼び出すホストコンピュータ
のプリンタ出力ならば、データ形式の差異を吸収するプ
ロトコル変換マネージャ（通信サービスを行なうファイ
ルマネージャの一種）を、入出力インタフェース制御の
共通機能を利用して、ホストコンピュータの機能を利用
して出力する。プリントマネージャ・プロトコル変換マ
ネージャらは５利用者の要求時に動的に組み込まれ、使
用が終わったならば削除できる。

これによりアプリケーションプログラムは、出力光を指
示するだけで、ローカルにもリモートにも出力可能にな
りプログラムの共用性が向上した。

第３図の例では、ローカルディスクのファイル格納・取
り出しと、リモートディスクのファイル格納・取り出し
を１つのアプリケーションプログラムで実現している例
である。第２図で示したプロトコル変換マネージャは、
この場合にも利用可能である。当然アプリケーションプ
ログラムは宛先名だけを変更するだけでどちらの機能も
利用可能である。

次に、第４図ないし第６図を用いて、ファイルマネージ
ヤ層およびデバイスドライバ層の各入出カモジュールの
動的組み込み、取り替え、連結の各機能について、詳述
する。

第４図は、第５図の説明で用いられる人出カモジュール
管理テーブルの構造を示す説明図である。

（１）　　　モジュールの便　・　み゛み以下に、第５
図に示すプリンタ出力の例を用いて説明する。

■　アプリケーションプログラムからプリンタ装置の使
用宣言のために、　ｏｐｅｎシステムコールが発行され
る。そうすると入出力インタフェース制御部（Ａｉｐ）
に制御が渡される。

■　制御を渡されたＡｉｐは、　ｏｐｅｎで指定したフ
ァイル名（論理的なプリンタ装置名に相当）から、ディ
スク上のファイル管理ブロック（ｉｎｏｄｅ）を検索す
る。

■　検索されたｉ　ｎｏｄｅのファイルマネージャ識別
のｍａｊ番号から、入出カモジュール管理テーブルのエ
ントリを検索する。

■　入出カモジュール管理テーブルのエントリ（以降ｓ
ｗｔａｂエントリと呼ぶ）の情報に従って。

以下の制御を行なう。

１、制御フラグに動的組み込みのフラグが立っている。

２、ロードカウンタがφで、モジュールが組み込まれて
いない。

上記１．２の条件が共に満たされている場合に、　ｓｉ
＋ｔａｂエントリのプレフィックスから組み込むモジュ
ール名を決定し、　１ｏａｄｘというサービス機能を呼
び出し、メモリ上にモジュールを組み込む。

逆にモジュールが削除されるのは、　ｃｌｏｓｅシステ
ムコールがＡＰＬプログラムから呼び出された時で、以
下の条件１．２が共に満たされている場合である。

１　、　Ｂｔａｂエントリの制御フラグに動的組み込み
フラグＯＮ。

２、ロードカウンタが１゜ （ロードカウンタはｏｐｅｎが呼び出されるたびに１加
算されｃｌｏｓｅが呼び出されるたびに１減算される。

）ロードカウンタ＝１とは使用者が１つということであ
る。

この時に、　ｄｅｌｅｊｅｘというサービス機能によっ
て、モジュールをメモリ上から削除する。

（注１） １ｏａｄｘ　Ｘ　ｄｅｌｅｔｅｘとは、一般的なＯ８で
のプログラムのロード・プレートに相当する。

（注２） ｓｗｔａｂエントリは、　ｓｅＬｓｗｔａｂというサー
ビスマクロによって、制御フラグ・モジュールプレフィ
ックスを設定されていることが必要である。

制御フラグ：動的組み込みが否かの識別子など。

プレフィソクス二ロ一ド・プレートするためのモジュー
ル名を求める識別子。

■　Ａｉｐからモジュールロード後、プリンタマネージ
ャに制御が渡される。

■　プリンタマネージャは、Ａｉｐから渡されたファイ
ルコントロールブロック（ｉｎｏｄｅ）にヨリ。

呼び出すデバイスドライバの組み込み処理を行なう。

■　プリンタマネージャは、■でＡｉｐからファイルマ
ネージャを呼び出した場合と同様な処理を行なって、該
当デバイスドライバを組み込む。

なおファイルマネージャ層が、動的組み込みを行なうた
めに、■の処理はｓｗｆｕｎｃというサービス機能が提
供されている。

■　プリンタのデバイスドライバに制御が渡され。

出力のための準備を行なう。

（２）　　　モジュールの　　声、え 取り付けられる装置が多様であり、変更可能であるため
に、入出カモジュールの取り替えを可能にする仕掛けが
必要である。

このためにｓｅＬｓｗｔａｂ＋　ｒｓｔｓｗｔａｂとよ
ばれるサービス機能が用意されている。

ｓｅｔｓｗｔａｂによって、　ｍａｊ　番号とｓｗｔａ
ｂエントリが獲得され、　ｓｗＬａｂエントリにモジュ
ールプレフィックスが登録される。　ｒｓＬａ＠ｔａｂ
によってｓｗｔａｂエントリが解放される。

入出力管理機構を作成して、ディスク上にプログラムと
して格納しておけば、　ｓｅｔｓｗｔａｂ発行後の。

最初のｏｐｅｎで動的にメモリ上に組み込まれる。

以下に第６図を参照して説明する。

■　アプリケーションプログラムは、論理的なファイル
あるいは装置名に対してｏｐｅｎシステムコールを発行
する。

■　入出力インタフェース制御部Ａｉｐに制御が渡され
る。Ａｉｐはファイル名あるいは装置名によって、資源
がリモートにあることを識別する。現在リモートにある
場合、ファイル名の頭に××が付いている。

仮想的なディスクであるネットワーク管理簿から、以下
の情報を得る。

１、ファイルマネージャ識別子 ２６プロトコル変換マネージヤ識別子 ３、ネットワークノードアドレス これらの情報を展開して、呼び出しルートを確立する。

■　ｓｗｔａｂを通して、ファイルマネージャを呼び出
す。

■　ファイルマネージャは、Ａｔｐからプロトコル変換
マネージャの識別子が渡される。ファイルマネージャの
標準データ形式を作成して、プロトコル変換マネージャ
を呼び出す。この時ｓｗｆｕｎｃ関数を使用する。　プ
ロトコル変換マネージャが何であるかは、ファイルマネ
ージャは意識しない、異機種のホストコンピュータの場
合には、プロトコル変換マネージャを取り換えれば良い
。

■　プロトコル変換マネージャは、上位から伝播された
ネットワークドライバ識別子によって。

ネットワークドライバを呼び出す。プロトコル変換モジ
ュールは１回線の手順・接続形態は意識する必要がない
。

〔発明の効果〕

本発明によれば、システムプログラムおよびアプリケー
ションプログラムには、Ｉ／Ｏデバイスの装置依存性が
な（なるため、その共用性９流通性が向上し、またＩ／
Ｏデバイス側の共用性、利用度も向上することになる。

また、任意のＩ／Ｏデバイスの増設に対して、システム
の対応が容易となり、柔軟性が高められるとともに、メ
ンテナンスの負担も大幅に軽減される。

【図面の簡単な説明】

第１図Ｃａｌ、　（ｂｌは本発明の原理的構成図、第２
図および第３図はそれぞれ本発明の異なる実施例の説明
図、第４図は入出カモジュール管理テーブルの構造実施
例説明図、第５図は入出カモジュールの動的組み込みの
実施例説明図、第６図はホストコンピニータ接続時の人
出カモジュール連結機能の実施例説明図である。 第１図中 １：Ｉ／Ｏデバイス ２：入出力管理機構 ３：デバイスドライバ層 ４：ファイルマネージャ層 ５：入出力インタフェース層 ６：アプリケーションプログラム ＩＯ〜１２：デバイスドライバ １３．１７：入出カモジュール管理テーブル１４〜１６
：ファイルマネージャ １８二人出力インクフェース制御部 ｌｊ−、ｌＮへ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 装置機能やデータ形式が異なる複数のＩ／Ｏデバイスを
   有するワークステーションにおいて、応用プログラムか
   らのＩ／Ｏ命令に基づき、任意の指示されたＩ／Ｏデバ
   イスを制御し入出力処理を行なう入出力管理機構（２）
   を設け、 前記入出力管理機構（２）は、個々のＩ／Ｏデバイスを
   物理的に制御してデータを入出力するデバイスドライバ
   層（３）と、入出力データのデータ形式を変換するファ
   イルマネージャ層（４）と、アプリケーションプログラ
   ムからの入出力要求を受け付けて、入出力の呼び出しル
   ートを上記ファイルマネージャ層（４）およびデバイス
   ドライバ層（３）内に設定する入出力インタフェース層
   （５）とに階層化されているとともに、 デバイスドライバ層（３）は、各Ｉ／Ｏデバイスがもつ
   ハードウェア上の特異性ごとに、異なるデバイスドライ
   バを有し、またファイルマネージャ層（４）は、入出力
   のタイプごとに、異なるファイルマネージャを有して、
   それぞれモジュール化されており、 上記デバイスドライバおよびファイルマネージャは、動
   的に組み込み可能にされていることを特徴とするワーク
   ステーションにおける入出力管理方式。