[其他]分级多处理器系统及其控制方法

说明书

本发明有关一种由若干处理器（CPU）共用一个主存储器的多处理器系统。

众所周知，一个计算机系统设置有操作系统（OS），使系统资源得以有效利用，并使计算机系统进行有效地运转。

已有技术的多处理器系统中，多个CPU共用一个主存储器，OS给CPU提供执行作业时必需具备的控制。在这种情况下，就会遇到下列的问题：

（1）当一个CPU为了执行一项作业而在主存储器的一个区域里存取时，需有一个禁止其它CPU在主存储器上存取的封锁控制，这项操作是复杂的，而且OS的维护也很麻烦。

（2）封锁必须经常锁定和释放。这样就增加了OS的额外开销。

（3）由于有封锁竞争，即使增加CPU的数量，也不能改善性能。

本发明的目的，是提供一种多处理器系统及其控制方法，以便即使在CPU的数目所有增加，其OS的设计和维护均十分容易，且使CPU竞争减少到最低限度。

在本发明中，OS被分为两个层级，即一个本地管理程序处理本地资源，一个全局管理程序处理全局资源。这两个管理程序分别由两个CPU执行。指定给本地管理程序的CPU称为本地CPU，而指定给全局管理程序的CPU称为全局CPU。由于本地管理程序不需要考虑其它CPU的存在，因此便不需要对封锁进行锁定和释放，故OS的设计和维护可与无多处理器功能的OS一样容易。由于减少了对管理程序的依赖，从而减少了与其它CPU的竞争（用户程序和本地管理程序操作时可不受任何其它CPU的干扰），这样系统的性能便随CPU的数目增加而成比例提高。

附图简述：

图1表示本发明一个实施方案的总结构形式，

图2表示为一个本地管理程序的控制流程图，

图3表示一个GETMAIN指令的一种格式，

图4表示一个控制程序块，

图5为说明全局管理程序进行控制的一个流程图，

图6，7和8表明固件控制的若干实例。

图1表示本发明一个实施方案的总体结构。CPU2-1，2-2，3-1，3-2和3-3共用一个主存储器1。主存储器1有局部区域12-1……12-N，其中每一个区域只在指定的CPU处理时使用，另有一个共用区域11，由局部区域在处理时共同使用。每个局部区域12中包括有一个本地管理程序16。局部区域12又包括一个作业专用区17，它包括一个本地资源19和一个应用程序18。当由本地管理程序16和管理程序13控制执行应用程序时，便在计算机系统中产生-作业。每一个本地CPU仅在一个局部区域里进行处理，而在一个局部区域里进行处理时，不能由若干CPU2和3同时进行。例如，本地CPU3-1进行局部区域12-1的处理，本地CPU3-2进行局部区域12-2的处理，而本地CPU3-3进行局部区域12-3里的处理。在此时间内其它局部区域不进行处理。其它局部区域只在一个本地CPU3完成了相应局部区域处理或中断处理后允许别的局部区域处理时才进行处理。本地CPU3处理时不依靠其它的CPU而单独进行。本地管理程序16非常简单，就象一个只有一个CPU的系统一样，并能充分利用CPU的操作。

为了执行应用程序18，不仅可以在一个局部区域里进行处理，而且可以利用供全体局部区域共同使用的全局资源进行处理。需要进行这种处理时，本地管理程序16请求全局管理程序13执行。全局管理程序13由两个全局CPU2-1和2-2执行。全局管理程序可以由一个或由任何数目的CPU执行。全局管理程序13的处理结果被送回提出请求的本地管理的局部区域。当全局管理程序13正在进行处理时，为了防止全局管理程序的处理与本地管理程序的处理之间的竞争，禁止本地管理程序16的在局部区域与全局管理程序13所进行的处理有关的处理。

在本实施方案中，全局CPU2和本地CPU3的构造完全相同，只是他们存取主存储器的不同区域。

下面参看图2至图8对本发明的实施方案作详细解释。

我们假设本地CPU3-1在局部区域12-1中执行应用程序18时，发出一个请求在主存储器上分配一个工作区的指令GETMAIN。这时就向本地管理程序16-1发出一个叫作调用管理程序（SVC）的中断命令，然后本地管理程序16-1便进行处理。