[发明专利]多重处理的方法和设备

说明书

本发明总的来说是关于多处理机系统，特别是关于在多处理机系统中各处理机之间分配功能和转移控制的方式。

和单处理机计算机系统比较，多处理机计算机系统一般在硬件和软件方面的设计都更为复杂。例如，典型多处理机系统一般需要专用的并且是复杂的处理机间通信装置和协议、由多个处理机访问以便共享输入和输出资源的专用装置、和存储器以及其它防止各处理机之间处于竞争状态和产生同时存取矛盾的资源封锁装置。

这些复杂情况有很多可借助于主从多处理机布局方式加以避免。在该布局方式中，一个或多个从处理机只进行按用户指令进行的处理，并将操作系统业务处理进程转移到主处理机上。就输入/输出设备和其它外围设备而论，这类系统作为由主处理机组成的单处理机出现，因而可作为该种单处理机与该种单处理机互相配合。这样就可以避免许多操作系统在涉及共享资源封锁、避免竞争状态和其它处理机间相互配合事宜等方面的复杂性。

然而由于需要多个处理机进行通信和将控制从一个处理机转移到另一个处理机，因而在这类多处理机的设计中有许多地方仍然极为复杂，特别是在操作系统的软件方面更是如此。因此在本技术领域中存在这样的问题，例如，单处理机一般不能“增长”为多处理机，单处理机只有通过大幅度重新设计操作系统才能将其转变为多处理机，将单处理机系统设计转变为多处理机系统设计所需进行的改变，对应用程序来说是不透明的。

本发明的目的是解决现有技术的上述问题。举例说，本发明的多处理机系统是按下列方式工作的：确保预定条件的存在（例如堆栈下限异常之类的故障），使得当第一（从）处理机在执行某一进程时试图转移不在该第一处理机上执行的功能，且附带检查条件的存在情况时，可满足该预定条件，促使某一处理功能的执行。处理功能的执行会使进程转移到第二（主）处理机上。

根据本发明，具有第一和第二处理机的多处理机系统还具有确保预定条件存在的第一设备和检查预定条件存在情况的第二设备。第二设备是根据在第一处理机执行某一进程中想转移不在第一处理机上执行的功能的意图而这样做的。举例说，这个功能是一个在特许执行方式下执行的操作系统功能，这个意图是调用该功能。第二设备满足预定条件，并作出执行某一处理功能的响应。系统的第三设备（例如处理机的中央处理机）执行处理功能，把执行的进程转移到第二处理机上。

根据本发明的一个实施例，当多处理机系统的从处理机在用户执行方式下执行进程时企图进入特许执行方式以获取操作系统的服务时，就要使从处理机的硬件或固件处理诸如堆栈下限异常或存储器异常之类的故障。从处理机的硬件或固件是在容许进入特许方式之前自动检查这类故障的存在情况。这一处理引起某一处理功能的执行，使执行进程转移到主处理机上。被转移的进程大致上是在从处理机停止执行程序时恢复在主处理机上执行的。举例说，中断的进程/指令的执行不是在主处理机上再起动就是只在主处理机上完成。在前一种情况下，输入特许方式的企图与检查故障一样，是在主处理机上反复进行的，但故障并非由主处理机加以解决。因此在两者的任一情况下，均只进入主处理机特许方式并使操作系统工作。

以主从配置方式操纵多处理机系统的好处在于简化了操作系统，大大减少了与存储器封锁机构有关的复杂性和对竞争状态的处理，并避免了与用户以及输入/输出（I/O）接口有关的复杂性。上述简要介绍的配置方式和主从式多处理机系统的操作方式进一步简化了操作系统，也进一步简化了多处理机硬件。这样做的好处是：只要把普通处理机的硬件加到普通单处理机系统上（例如，只要把新的处理机的硬件连接到单处理机通信总线的上槽），并将单处理机系统的操作系统进行最小限度的修改，即可从单处理机改变为多处理机。其它的优点为：避免了对由从处理机通过调用操作系统进行操作的大量程序进行通常必需进行的改变。上述进行的最小限度的改变使多处理机操作系统软件在特性不变差的情况下仍可在单处理机上高效率地运行，从而可构成一个可在其后扩充成一个多处理机系统，而无需改变操作系统软件的单处理机系统。