[其他]分級多處理器系統(tǒng)及其控制方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 85104907
• 申請日: 1985-06-25
• 公開（公告）號: CN85104907B
• 公開（公告）日: 1987-10-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高橋英夫
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社日立制作所
• 主分類號: G06F12/00
• 分類號: G06F12/00;G06F13/00
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 匡少波

本發(fā)明有關(guān)一種由若干處理器（CPU）共用一個主存儲器的多處理器系統(tǒng)。

眾所周知，一個計算機系統(tǒng)設(shè)置有操作系統(tǒng)（OS），使系統(tǒng)資源得以有效利用，并使計算機系統(tǒng)進(jìn)行有效地運轉(zhuǎn)。

已有技術(shù)的多處理器系統(tǒng)中，多個CPU共用一個主存儲器，OS給CPU提供執(zhí)行作業(yè)時必需具備的控制。在這種情況下，就會遇到下列的問題：

（1）當(dāng)一個CPU為了執(zhí)行一項作業(yè)而在主存儲器的一個區(qū)域里存取時，需有一個禁止其它CPU在主存儲器上存取的封鎖控制，這項操作是復(fù)雜的，而且OS的維護(hù)也很麻煩。

（2）封鎖必須經(jīng)常鎖定和釋放。這樣就增加了OS的額外開銷。

（3）由于有封鎖競爭，即使增加CPU的數(shù)量，也不能改善性能。

本發(fā)明的目的，是提供一種多處理器系統(tǒng)及其控制方法，以便即使在CPU的數(shù)目所有增加，其OS的設(shè)計和維護(hù)均十分容易，且使CPU競爭減少到最低限度。

在本發(fā)明中，OS被分為兩個層級，即一個本地管理程序處理本地資源，一個全局管理程序處理全局資源。這兩個管理程序分別由兩個CPU執(zhí)行。指定給本地管理程序的CPU稱為本地CPU，而指定給全局管理程序的CPU稱為全局CPU。由于本地管理程序不需要考慮其它CPU的存在，因此便不需要對封鎖進(jìn)行鎖定和釋放，故OS的設(shè)計和維護(hù)可與無多處理器功能的OS一樣容易。由于減少了對管理程序的依賴，從而減少了與其它CPU的競爭（用戶程序和本地管理程序操作時可不受任何其它CPU的干擾），這樣系統(tǒng)的性能便隨CPU的數(shù)目增加而成比例提高。

附圖簡述：

圖1表示本發(fā)明一個實施方案的總結(jié)構(gòu)形式，

圖2表示為一個本地管理程序的控制流程圖，

圖3表示一個GETMAIN指令的一種格式，

圖4表示一個控制程序塊，

圖5為說明全局管理程序進(jìn)行控制的一個流程圖，

圖6，7和8表明固件控制的若干實例。

圖1表示本發(fā)明一個實施方案的總體結(jié)構(gòu)。CPU2-1，2-2，3-1，3-2和3-3共用一個主存儲器1。主存儲器1有局部區(qū)域12-1……12-N，其中每一個區(qū)域只在指定的CPU處理時使用，另有一個共用區(qū)域11，由局部區(qū)域在處理時共同使用。每個局部區(qū)域12中包括有一個本地管理程序16。局部區(qū)域12又包括一個作業(yè)專用區(qū)17，它包括一個本地資源19和一個應(yīng)用程序18。當(dāng)由本地管理程序16和管理程序13控制執(zhí)行應(yīng)用程序時，便在計算機系統(tǒng)中產(chǎn)生-作業(yè)。每一個本地CPU僅在一個局部區(qū)域里進(jìn)行處理，而在一個局部區(qū)域里進(jìn)行處理時，不能由若干CPU2和3同時進(jìn)行。例如，本地CPU3-1進(jìn)行局部區(qū)域12-1的處理，本地CPU3-2進(jìn)行局部區(qū)域12-2的處理，而本地CPU3-3進(jìn)行局部區(qū)域12-3里的處理。在此時間內(nèi)其它局部區(qū)域不進(jìn)行處理。其它局部區(qū)域只在一個本地CPU3完成了相應(yīng)局部區(qū)域處理或中斷處理后允許別的局部區(qū)域處理時才進(jìn)行處理。本地CPU3處理時不依靠其它的CPU而單獨進(jìn)行。本地管理程序16非常簡單，就象一個只有一個CPU的系統(tǒng)一樣，并能充分利用CPU的操作。

為了執(zhí)行應(yīng)用程序18，不僅可以在一個局部區(qū)域里進(jìn)行處理，而且可以利用供全體局部區(qū)域共同使用的全局資源進(jìn)行處理。需要進(jìn)行這種處理時，本地管理程序16請求全局管理程序13執(zhí)行。全局管理程序13由兩個全局CPU2-1和2-2執(zhí)行。全局管理程序可以由一個或由任何數(shù)目的CPU執(zhí)行。全局管理程序13的處理結(jié)果被送回提出請求的本地管理的局部區(qū)域。當(dāng)全局管理程序13正在進(jìn)行處理時，為了防止全局管理程序的處理與本地管理程序的處理之間的競爭，禁止本地管理程序16的在局部區(qū)域與全局管理程序13所進(jìn)行的處理有關(guān)的處理。

在本實施方案中，全局CPU2和本地CPU3的構(gòu)造完全相同，只是他們存取主存儲器的不同區(qū)域。

下面參看圖2至圖8對本發(fā)明的實施方案作詳細(xì)解釋。

我們假設(shè)本地CPU3-1在局部區(qū)域12-1中執(zhí)行應(yīng)用程序18時，發(fā)出一個請求在主存儲器上分配一個工作區(qū)的指令GETMAIN。這時就向本地管理程序16-1發(fā)出一個叫作調(diào)用管理程序（SVC）的中斷命令，然后本地管理程序16-1便進(jìn)行處理。