[其他]虛擬機(jī)系統(tǒng)及其計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的I/O執(zhí)行方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 85101171
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85101171B
• 公開（公告）日: 1988-08-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梅野英典;久保隆重;獲原亙喬;佐藤博昭;沢本英雄
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會(huì)社日立制作所
• 主分類號: G06F12/08
• 分類號: G06F12/08
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利代理部
• 代理人: 沙捷,董江雄

本發(fā)明涉及到高速虛擬機(jī)系統(tǒng)（VMS），特別是用于減少虛擬機(jī)系統(tǒng)I/O模擬內(nèi)務(wù)操作的方法和系統(tǒng)。

1975年6月24日揭示的日本公開專利申請NO、55-76950的說明書，1981年2月23日揭示的NO、56-19153，1980年3月25日的NO、55-42326，以及美國專利NO、4，459，661（1982年4月21日由金田三郎等基于最近日本專利申請的優(yōu)先權(quán)所提交的申請）都論及了虛擬機(jī)系統(tǒng)。

圖1是實(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)9000的結(jié)構(gòu)配置。數(shù)字1000代表中央處理機(jī)（CPU），數(shù)字2000表示主存儲(chǔ)器，數(shù)字3000表示I/O處理機(jī)（IOP），數(shù)字4000為I/O控制器（IOC）。數(shù)字100表示CPU1000和主存儲(chǔ)器2000之間的信號傳輸線，數(shù)字200代表CPU1000和I/O處理機(jī)3000之間的信號傳輸線，數(shù)字900表示I/O處理機(jī)3000和主存儲(chǔ)器2000之間的信號傳輸線，數(shù)字400表示I/O處理機(jī)3000和I/O控制器4000之間的信號傳輸線。實(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)9000在主存儲(chǔ)器2000操作系統(tǒng)（OS）的總系統(tǒng)資源管理（CPU，主存儲(chǔ)器和I/O設(shè)備）程序的控制下，進(jìn)行工作。

虛擬機(jī)系統(tǒng)（VMS）的結(jié)構(gòu)見圖2。實(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)10000的硬件結(jié)構(gòu)（CPU，主存儲(chǔ)器和I/O設(shè)備）與圖1的結(jié)構(gòu)相似，但它的主存儲(chǔ)器2000中存有虛擬機(jī)系統(tǒng)的控制程序（VMCP或簡寫為CP）。多元邏輯機(jī)（稱之為虛擬機(jī)（VM））是靠虛擬機(jī)控制程序的硬件模擬功能進(jìn)行工作的邏輯結(jié)構(gòu)。虛擬機(jī)（VM）的10000-1（VM1），10000-2（VM2）和10000-3（VM3）均為邏輯結(jié)構(gòu)，其硬件結(jié)構(gòu)與實(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（稱之為主系統(tǒng)）10000相同。控制虛擬機(jī)的OS-N（N＝1、2、3）存儲(chǔ)在各個(gè)虛擬機(jī)的主存儲(chǔ)器2000-N（N＝1、2、3）中，這些操作系統(tǒng)（OS）在一部主系統(tǒng)的控制下同時(shí)運(yùn)行。圖2中的各個(gè)虛擬機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)（CPU，主存儲(chǔ)器，I/O處理機(jī)和I/O控制器），都由虛擬機(jī)控制程序（VMCP）作邏輯配置，因而大部分實(shí)體都靠由主系統(tǒng)配置的各虛擬機(jī)的相應(yīng)硬件結(jié)構(gòu)來維持。例如，作為它的主存儲(chǔ)器而言，虛擬機(jī)可排他地占有部分主系統(tǒng)的主存儲(chǔ)器2000，也可訪問主存儲(chǔ)器2000，作為它的I/O設(shè)備，虛擬機(jī)可分亨主系統(tǒng)的I/O設(shè)備，也可排他地占用I/O設(shè)備。換句話說，主系統(tǒng)中可以沒有相應(yīng)的I/O設(shè)備，I/O設(shè)備可由虛似機(jī)控制程序的模擬功能作虛擬配置。在任何情況下，各個(gè)虛擬機(jī)主存器2000-N（N＝1、2、3）的操作系統(tǒng)（OS）都可訪問與主系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)相同的硬件結(jié)構(gòu)（CPU，主存儲(chǔ)器，I/O處理機(jī)，I/O控制器）。應(yīng)該指出，各個(gè)虛擬機(jī)的結(jié)構(gòu)（硬件結(jié)構(gòu)和從操作系統(tǒng)角度來說的功能）都可以與主系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)略有差異。同樣，各虛似機(jī)（VM）的結(jié)構(gòu)也可以不相同。例如，主系統(tǒng)的機(jī)器指令組可不必與各虛擬機(jī)的機(jī)器指令組精確地一一相同。但是在本發(fā)明中，虛擬機(jī)系統(tǒng)不予以采用完全不同的機(jī)器指令組，因?yàn)檫@將增大虛擬機(jī)控制程序的負(fù)荷，并增大主系統(tǒng)仿真機(jī)構(gòu)的規(guī)模。本發(fā)明的虛擬機(jī)（VM）要求大多數(shù)機(jī)器指令都可在VMCP不作干預(yù)的情況下在主系統(tǒng)上直接執(zhí)行，并且有與主系統(tǒng)相同的性能（執(zhí)行速度）。雖然圖2中僅有三部虛擬機(jī)，實(shí)際上可容納任意數(shù)量的虛擬機(jī)，這一數(shù)量的上限取決于主系統(tǒng)資源容量和虛擬機(jī)性能之間的折衷。主系統(tǒng)有一個(gè)特許狀態(tài)和一個(gè)非特許狀態(tài)。對系統(tǒng)賦予重大影響的機(jī)器指令（例如I/O指令或系統(tǒng)中斷屏蔽位更換指令）被稱為特許指令，它只能在特許狀態(tài)下使用。這一點(diǎn)在計(jì)算機(jī)界是眾所周知的。

圖3是圖2中的虛擬機(jī)VM1存儲(chǔ)器層次的存儲(chǔ)器分級結(jié)構(gòu)。數(shù)字2060表示由VM1的OS1產(chǎn)生的虛擬空間。OS1存儲(chǔ)在VM1的主存儲(chǔ)器2000-1中。VM1的主存儲(chǔ)器2000-1被拷貝在主系統(tǒng)的主存儲(chǔ)器2002中（主系統(tǒng)的主存儲(chǔ)器2000被分割為硬件系統(tǒng)區(qū)2001和可編程序區(qū)2002，參見圖7）。該拷貝由地址轉(zhuǎn)換表2010給出。圖4a表示為地址轉(zhuǎn)換表2010（1）。該地址轉(zhuǎn)換表含有對應(yīng)于VM1主存儲(chǔ)器2000-1中的地址V₂和主存儲(chǔ)器2002中的相應(yīng)地址r的表目。當(dāng)VM1的OS1在存儲(chǔ)器2000-1中運(yùn)行時(shí)，地址轉(zhuǎn)換表2010（1）的起始地址將存儲(chǔ)在CPU1000基本控制寄存器1100（見圖7）的一個(gè)控制寄存器1110（實(shí)地址轉(zhuǎn)換表起始地址寄存器（RATOR）中。在這時(shí)，地址轉(zhuǎn)換表2010（1）存儲(chǔ)在VM10000-1的主存儲(chǔ)器2000-1中，即，主系統(tǒng)的主存儲(chǔ)器2002中。同時(shí)，起始地址被存儲(chǔ)在由主系統(tǒng)的主存儲(chǔ)器2002中的一個(gè)地址所描述的寄存器1110中。