[其他]虚拟计算机系统的输入输出控制方式

说明书

本发明涉及虚拟计算机系统（以下称VMS）的输入、输出控制方式。其特点是对于虚拟计算机（以下称为VM）的操作系统发出的输入输出命令以及由此产生的输入输出中断，不是通过虚拟计算机的控制程序（以下称为VMCP）来处理，而是由硬件直接执行的一种虚拟计算机系统的输入输出控制方式。

通常的虚拟计算机系统（VMS）在实计算机系统及其硬件的构成上（如中央处理机、主存、输入输出设备等）没有什么差别。在主存上驻有虚拟计算机控制程序（VMCP），通过VMCP的硬件摸拟功能便可以在逻辑上构成多台计算机即虚拟计算机并可由这样构成的多台虚拟机进行各种运算处理。这种虚拟计算机系统的构成如图10所示。图10中90为实计算机系统。91是它的中央处理机（以下称为CPU），92即驻有VMCP的主存装置，93为输入输出设备，94为输入、输出控制装置。90-1、90-2、90-3则分别是由VMCP所逻辑实现的虚拟计算机VM。VM90-1由CPU91-1、主存装置92-1、输入输出设备93-1，输入输出控制装置94-1所构成。VM90-2、VM90-3虚拟机亦均由类似的相应部分所组成。本例中实现了三台虚拟机，实际上由VMCP也可以实现三台以上的多台虚拟机。在该系统中各虚拟机即VM90-1、VM90-2、VM90-3在逻辑上与实计算机系统（以下称为主机系统）90具有几乎相同的硬件构成。各虚拟机的主存92-i（i＝1，2，3）上驻有用于控制、驱动各VM机的操作系统OS。这复数个OS可在同一台主机系统下同时运行。图10中各VM机的硬件构成（CPU、主存、输入输出设备、输入输出控制装置）虽然是由VMCP在逻辑上加以实现的，但构成这些虚拟机部件的大部分实体均存在于主计算机相应的硬件构成中。例如，VM机的主存装置或者是占有主计算机内存92的某一部分，或者是与主计算机共享其内存。

此外，VM机的输入输出设备或者是几台虚拟机共享主机系统的输入输出设备，或者是一台虚拟机占有某几台输入输出设备，或者是虚拟机没有与主机系统相对应的输入输出设备而完全由VMCP的虚拟功能实现模拟的输入输出设备。无论是哪一种情况，从各虚拟机主存92-i（i＝1、2、3）的操作系统OS看来，各虚拟机就好像与主计算机系统具有同样的硬件构成（CPU，主存，输入输出设备，输入输出控制装置）。

在这样的虚拟计算机系统中，与虚拟机上的OS执行I/O指令时，势必需要VMCP的介入，即必须利用VMCP的摸拟功能。对于I/O指令执行频度很高的负荷，VMCP的模拟开销势必增大而成为问题。为了解决这一问题，亦即为了削减执行VM机的I/O命令时的模拟开销，本发明的作者提出不经过VMCP的介入而由硬件直接执行来自VM机的输入、输出命令的新方法。这一方法以《虚拟计算机系统的I/O执行方式》为题于1984年1月18日申请了日本专利。（参阅日本专利申请特願昭59-5587号明细书）。于1985年1月16日申请了美国专利（申请号No.691，909），于1985年1月16日申请了欧洲专利（申请号No.85100372，3），于1985年4月1日申请了中国专利（申请号No.85101171）。但是，在该方式中未能解决在不停止VM机运行情况下将硬件直接执行模式与通过VMCP进行模拟执行的模式互相切换的问题。

本发明的目的正在于改善这一缺点。它将提供一种新的虚拟计算机系统的输入、输出控制方式，对于来自VM机的输入输出命令以及由此产生的输入输出中断，它可以在不停止VM机运行的状态下将硬件直接执行模式（称为输入输出直接执行模式）与通过VMCP模拟执行模式（称为输入输出模拟执行模式）互相切换。

为了实现上述目的，本发明的虚拟计算机系统具有如下特征。

在虚拟计算机控制程序（VMCP）的管理下，至少有一台虚拟机（VM）在运行。当该VM机上的操作系统（OS）对该机所占有的输入输出设备发出I/O命令并引起I/O中断时，该虚拟机系统可以两种模式即不经VMCP而直接执行的模式和由VMCP模拟执行的模式来处理上述I/O命令及I/O中断。