[其他]虚拟机系统及其计算机系统的I/O执行方法

说明书

在合有虚拟机系统的系统中，虚拟机系统可借助一个实计算机系统和虚拟机控制程序，至少同时运行一个操作系统：（一）虚拟机控制程序备有一转换表，把虚子通道号变为实子通道号；（二）实子通道控制块有一虚拟机信息区存有虚子通道号和转换来的实子通道号；（三）该信息区中一状态字段有指明该子通道号是否专用的特征位；（四）当实中断优先级专用于虚拟机时，只有带专用实中断优先级的子通道的Ｉ／Ｏ中断请求才能排进该优先级的中断请求队列中，则可避免虚拟机在该中断优先级中混和。

本发明涉及到高速虚拟机系统（VMS），特别是用于减少虚拟机系统I/O模拟内务操作的方法和系统。

1975年6月24日揭示的日本公开专利申请NO、55-76950的说明书，1981年2月23日揭示的NO、56-19153，1980年3月25日的NO、55-42326，以及美国专利NO、4，459，661（1982年4月21日由金田三郎等基于最近日本专利申请的优先权所提交的申请）都论及了虚拟机系统。

图1是实计算机系统9000的结构配置。数字1000代表中央处理机（CPU），数字2000表示主存储器，数字3000表示I/O处理机（IOP），数字4000为I/O控制器（IOC）。数字100表示CPU1000和主存储器2000之间的信号传输线，数字200代表CPU1000和I/O处理机3000之间的信号传输线，数字900表示I/O处理机3000和主存储器2000之间的信号传输线，数字400表示I/O处理机3000和I/O控制器4000之间的信号传输线。实计算机系统9000在主存储器2000操作系统（OS）的总系统资源管理（CPU，主存储器和I/O设备）程序的控制下，进行工作。

虚拟机系统（VMS）的结构见图2。实计算机系统10000的硬件结构（CPU，主存储器和I/O设备）与图1的结构相似，但它的主存储器2000中存有虚拟机系统的控制程序（VMCP或简写为CP）。多元逻辑机（称之为虚拟机（VM））是靠虚拟机控制程序的硬件模拟功能进行工作的逻辑结构。虚拟机（VM）的10000-1（VM1），10000-2（VM2）和10000-3（VM3）均为逻辑结构，其硬件结构与实计算机系统（称之为主系统）10000相同。控制虚拟机的OS-N（N＝1、2、3）存储在各个虚拟机的主存储器2000-N（N＝1、2、3）中，这些操作系统（OS）在一部主系统的控制下同时运行。图2中的各个虚拟机的硬件结构（CPU，主存储器，I/O处理机和I/O控制器），都由虚拟机控制程序（VMCP）作逻辑配置，因而大部分实体都靠由主系统配置的各虚拟机的相应硬件结构来维持。例如，作为它的主存储器而言，虚拟机可排他地占有部分主系统的主存储器2000，也可访问主存储器2000，作为它的I/O设备，虚拟机可分亨主系统的I/O设备，也可排他地占用I/O设备。换句话说，主系统中可以没有相应的I/O设备，I/O设备可由虚似机控制程序的模拟功能作虚拟配置。在任何情况下，各个虚拟机主存器2000-N（N＝1、2、3）的操作系统（OS）都可访问与主系统硬件结构相同的硬件结构（CPU，主存储器，I/O处理机，I/O控制器）。应该指出，各个虚拟机的结构（硬件结构和从操作系统角度来说的功能）都可以与主系统的结构略有差异。同样，各虚似机（VM）的结构也可以不相同。例如，主系统的机器指令组可不必与各虚拟机的机器指令组精确地一一相同。但是在本发明中，虚拟机系统不予以采用完全不同的机器指令组，因为这将增大虚拟机控制程序的负荷，并增大主系统仿真机构的规模。本发明的虚拟机（VM）要求大多数机器指令都可在VMCP不作干预的情况下在主系统上直接执行，并且有与主系统相同的性能（执行速度）。虽然图2中仅有三部虚拟机，实际上可容纳任意数量的虚拟机，这一数量的上限取决于主系统资源容量和虚拟机性能之间的折衷。主系统有一个特许状态和一个非特许状态。对系统赋予重大影响的机器指令（例如I/O指令或系统中断屏蔽位更换指令）被称为特许指令，它只能在特许状态下使用。这一点在计算机界是众所周知的。