JPH08153079A - 複合中央処理装置システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】複合中央処理装置システムの各装置に自身の負
荷状態を計測させ、リクエストに対して最も負荷状態の
低い装置、あるいは負荷の比較的低い装置、または最も
早く応答できる装置に応答させる負荷分散を実現する 【構成】複合中央処理装置システム１において、中央処
理装置１００，主記憶装置２００，入出力装置３００そ
れぞれが、自身の負荷値の計測手段１４と、前記負荷状
態を管理する閾値の更新手段１５および保持手段１６の
閾値更新手段１７と、他の装置からのリクエストを受理
するとき、前記リクエストに対する応答データを保持し
ているか否かを判定するリプライデータ保持／非保持判
定手段１３と、負荷値と閾値との比較に基づいてリクエ
ストを受理するか否かを判定する比較手段１１と、リプ
ライ・ステ−タス出力信号５３を各装置に送付する選択
手段１０と、を具備するリプライ制御装置を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、共通バスに接続され
る複数の、中央処理装置，入出力装置の各装置がキャッ
シュを有し、各装置が自身の負荷状態を計測して、各装
置自身の負荷状態を自律的に負荷分散制御する複合中央
処理装置システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の複合中央処理装置システムの各装
置に対する負荷分散は、一元的に負荷制御する中央処理
装置の下で、主記憶装置に格納されているデータの複写
を保持するキャッシュが、他の装置のリクエストに対し
て応答するか否かの判定条件として、キャッシュ自身が
データを保持する唯一のキャッシュであるか、あるいは
前記データが更新されているか、またはキャッシュ自身
が最も最近に書き込み行っているか、の情報を利用して
応答するか否かを制御している。例えば、図２に示す複
合中央処理装置システム１では、中央処理装置１００
が、アドレスＡに対するリクエストを共通バスに発行
し、他の中央処理装置１００が前記アドレスＡのデータ
をキャッシュに保持している場合、 １．アドレスＡのデータが中央処理装置１００のキャッ
シュと主記憶装置２００内とでは異なるとき、前記デー
タの保持者である他の中央処理装置１００が前記リクエ
ストに応答する。

【０００３】２．アドレスＡのデータがキャッシュと主
記憶装置２００内とで同じであるとき、前記データの保
持者は不在であるから主記憶装置２００自身が応答す
る。

【０００４】後者の場合、主記憶装置２００とキャッシ
ュをもつ中央処理装置１００の両者が、アドレスＡのデ
ータを保持しているので、リクエストに対して、両者が
応答可能であるが、中央処理装置１００と主記憶装置２
００のデータが同じである場合、常に主記憶装置２００
が応答することになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のリクエ
ストに対する応答の仕方は、それぞれの装置の負荷状態
に関係なく、リクエストされたデータを保持している装
置が応答することになるため、応答する装置が特定の装
置に集中する傾向がある。そのため、中央処理装置の台
数が増加し、負荷が高くなる状態において、少数の装置
にリクエストが集中して、応答するタイミングを遅く
し、アクセス時間を長びかせる。したがって、中央処理
装置の台数の増加に伴ない、各中央処理装置の性能が発
揮できない事態になり易く、共通バスに接続する中央処
理装置の台数が制限される。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の目的は、複合
中央処理装置システムの各装置に自身の負荷状態を計測
する手段を設けて、複数の装置が応答可能であるとき、
最も負荷状態の低い装置、あるいは負荷の比較的低い装
置、または最も早く応答できる装置に応答させて、負荷
を分散し、高負荷環境においても、性能低下をきたす負
荷の集中を発生させない負荷分散を実現することにあ
る。

【０００７】そのため、この発明にあって、複数の、中
央処理装置，主記憶装置，入出力装置を共通バスに接続
し、前記中央処理装置および前記入出力装置それぞれが
前記記憶装置に対するキャッシュを有してなる複合中央
処理装置システムにおいて、前記中央処理装置，前記主
記憶装置，前記入出力装置の各装置それぞれは自身で計
測する自身の負荷状態の負荷値と前記負荷状態を判定す
る閾値とを保持し、自身以外の前記装置からリクエスト
を受理するとき、前記リクエストに対する応答データを
保持しているか否かの判定結果と、前記負荷値と前記閾
値との比較に基づいて前記リクエストを受理可能である
か否かの判定結果と、を前記共通バスに接続する前記装
置それぞれに送付するリプライ制御装置は、前記リクエ
ストに対応する応答データをキャッシュに保持している
か否かを判定するリプライデータ保持／非保持判定手段
と、前記各装置それぞれに対するリクエストの待ち数に
基づいて前記装置それぞれの負荷状態の負荷値を計測す
る負荷計測手段と、他の前記装置のリプライ制御装置の
前記リクエストに対して、応答するか否を判定する前記
閾値を初期化する閾値初期化手段と、前記閾値を保持
し、前記閾値を負荷状態に適応する閾値に更新する閾値
更新手段と、前記閾値と他のリプライ制御装置から通知
された負荷値を比較した結果および前記応答データの保
持／非保持の判定結果をリプライステータス出力信号と
して出力する比較手段と、他の前記リプライ制御装置の
前記リプライ・データ保持／非保持の判定結果あるいは
前記負荷値を受理し、自身が保持する負荷値と比較して
リクエストに応答するか否かを選択し、前記キャッシュ
あるいは主記憶装置にアクセス要求する選択手段と、を
備えることを特徴とする。

【０００８】

【実施例】次に、この発明について図面を参照して説明
する。

【０００９】この発明の一実施例の構成を示す図１を参
照すると、リプライ制御装置５は、他の装置からのリク
エスト信号５２を共通バス４を通じて受理し、リクエス
ト信号５２に対応する応答データを自身のキャッシュ６
に保持しているか否かを判定するリプライデータ保持／
非保持判定手段１３と、図示しない中央処理装置のキャ
ッシュ，図示しない主記憶装置，図示しない入出力装置
にあって、それぞれに対するリクエストの待ち数から、
それぞれの負荷状態を示す負荷値を計測する負荷計測手
段１４と、他のリプライ制御装置５のリクエスト信号５
２に対して、自身が応答するか否を判定する負荷状態に
対する閾値を初期化する閾値初期化手段１２と、閾値の
保持手段１６および閾値を負荷状態に適応する閾値に更
新する更新手段１５をもつ閾値更新手段１７と、保持さ
れている閾値と図示しない他の装置のリプライ制御装置
５からの負荷値を比較した結果および前記応答データの
保持／非保持の結果をリプライステータスとして出力す
る比較手段１１と、図示しない他のリプライ制御装置５
から送付されるリプライ・ステータス入力信号５４と自
身のリプライ・ステータス出力信号５３とから自身のキ
ャッシュ６あるいは主記憶部９に対するアクセス要求５
０を選択する選択手段１０と、を備える。

【００１０】更に、リプライ制御装置５をそれぞれに備
える装置からなる複合中央処理装置システム１を例示す
る図２を参照すると、複合中央処理装置システム１は、
複数の中央処理装置１００ならびに複数の主記憶装置２
００および複数の入出力装置３００が共通バス４に接続
されてなる。

【００１１】また更に中央処理装置１００に設けられる
リプライ制御装置５を例示する図３（ａ）を参照する
と、中央処理装置１００は、複数の演算部８００と、各
演算部８００からのリクエストを受け付けるリクエスト
受け付け部７と、主記憶９のデータの一部を保持してリ
クエスト受け付け部７およびアクセス要求５０に対する
応答データをリプライ信号線５１を通じて返すキャッシ
ュ６と、共通バス４を通じて受理するリクエスト信号５
２および負荷状態を応答するリプライ・ステータス出力
信号５３および他の装置の負荷状態が送付されるリプラ
イ・ステータス入力信号５４を送受し、キャッシュ６に
アクセス要求５０を送付するリプライ制御装置５と、を
備える。

【００１２】主記憶装置２００に設けられるリプライ装
置５を例示する図３（ｂ）を参照すると、主記憶装置２
００は、共通バス４を通じて受理するリクエスト信号５
２および負荷状態を応答するリプライ・ステータス出力
信号５３および他の装置の負荷状態が送付されるリプラ
イ・ステータス入力信号５４を送受し、主記憶部９にア
クセス要求５０を送付するリプライ制御装置５と、主記
憶部９と、主記憶部９から出力するリプライ信号５１
と、を備える。

【００１３】入出力装置３００に設けられるリプライ制
御装置５を例示する図３（ｃ）を参照すると、入出力装
置３００は複数のチャンネル９００と、各チャンネル９
００からのリクエストを受け付けるリクエスト受け付け
部７と、主記憶９のデータの一部を保持し、リクエスト
受け付け部７およびアクセス要求５０に対する応答デー
タをリプライ信号５１を通じて返すキャッシュ６と、共
通バス４を通じて受理するリクエスト信号線５２および
負荷状態を応答するリプライ・ステータス出力信号５３
および他の装置の負荷状態が送付されるリプライ・ステ
ータス入力信号５４を送受し、キャッシュ６にアクセス
要求５０を送付するリプライ制御装置５と、を備える。

【００１４】更に、負荷計測手段１４を例示する図４
（ａ）を参照すると、負荷計測手段１４はキャッシュ６
または主記憶部９に対するリクエストを登録するリクエ
ストバッファ１９内のリクエスト待ち個数を計測する。
リプライ・ステータス信号５３を例示する図５（ａ）を
参照すると、リプライ・ステータス出力信号５３はリプ
ライ装置自身の判定に基づいて応答可能であるか否かを
出力する信号である。また選択手段１０を例示する図６
（ａ）を参照すると、選択手段１０自身はリクエストに
対する応答履歴記憶２８に基づいて、応答するか否かを
ＬＲＵによって決定し、該当装置を指定する。また更新
手段１５と閾値１６をもつ閾値更新手段１７を例示する
図７（ｃ）を参照すると、自身のリプライ・ステータス
出力信号５３でもって、自身の閾値１６を更新し、負荷
状態に適応する新たな閾値を保持手段１６に設定する。

【００１５】次に、この実施例の動作を流れ図８を参照
して説明すると、リクエスト信号５２の処理は（ステッ
プ４００）、先ずリプライ制御装置５が共通バス４を通
じて他のリプライ制御装置５からリクエスト信号５２を
受理する（ステップ４０１）。リプライ制御装置５は、
自身のリプライデータ保持／非保持判定手段１３によっ
て、自身がリクエストに対応する応答データを保持して
いるか、あるいは保持していないかによって、応答可能
であるか否かを判定する。応答データを保持していない
とき（ステップ４０１のＮＯ）、応答しないで終了する
（ステップ４１３）。応答データを保持しているとき
（ステップ４０２のＹＥＳ）、図４（ａ）に例示する負
荷計測手段１４によって、自身のキャッシュに対するリ
クエストの待ち数から定まる自装置の負荷と、閾値１６
とを比較手段１１によって比較し（ステップ４０３）、
結果のリプライ・ステータス出力信号５３を共通バス４
を通じ、各装置に送付する（ステップ４０４）。

【００１６】次に、図６（ａ）に例示する選択手段１０
が、他のリプライ制御装置５からリプライ・ステータス
入力信号５４を受理すると（ステップ４０５）、リプラ
イ・ステータス入力信号５４に応答する装置を選択し、
応答可能な装置が自装置だけであるとき（ステップ４０
６のＹＥＳ）、キャッシュ６あるいは主記憶部９に対し
てアクセス要求５０を行い、キャッシュ６あるいは主記
憶部９から図３に例示するリプライ信号５１を共通バス
４を通じて各装置に送付する（ステップ４１０）。また
応答可能な装置が自装置のみでないとき（ステップ４０
６のＮＯ）、選択手段１０が応答可能な装置の内から装
置の負荷が閾値１６より低い装置が自身だけであるとき
（ステップ４０７のＹＥＳ）、キャッシュ６あるいは主
記憶部９に対してアクセス要求５０を行い、キャッシュ
６あるいは主記憶部９からリプライ信号５１を共通バス
４を通じて各装置に送付する（ステップ４１０）。

【００１７】更にまた応答可能な装置が自装置だけでな
いとき（ステップ４０７のＮＯ）、選択手段１０が、応
答可能でかつ負荷状態が閾値１６以下の装置の内から自
身が記憶する応答履歴記憶２８によって自装置が最も過
去に応答した装置であるとき（ステップ４０８のＹＥ
Ｓ）、キャッシュ６あるいは主記憶部９に対してアクセ
ス要求５０を行い、キャッシュ６あるいは主記憶９から
リプライ信号５１を共通バス４を通じて各装置に送付す
る（ステップ４１０）。

【００１８】更に、応答可能な装置の内から自装置が最
も過去に応答した装置である場合（ステップ４０９のＹ
ＥＳ）、キャッシュ６あるいは主記憶部９に対してアク
セス要求５０を行い、キャッシュ６あるいは主記憶部９
からリプライ信号５１を共通バス４を通じて各装置に送
付する（ステップ４１０）。選択手段１０は、応答可能
な装置の内から自装置が最も過去に応答した装置でない
場合（ステップ４０９のＮＯ）、自身に記録されている
応答履歴記憶２８から、応答した装置を決定し、閾値１
６と更新手段１５とを例示する図７（ｃ）によって、応
答順序決定用ＬＲＵを更新する（ステップ４１１）。選
択手段１０は、自装置が応答を実行した場合、更新手段
１５によって、応答データのデータ長に応じて閾値を増
加させる。自装置が応答データを保持していたが、応答
しなかった場合、閾値を減少させて（ステップ４１
２）、リクエスト信号５２に対する処理を終了する（ス
テップ４１３）。

【００１９】次に、この実施例の負荷計測手段１４に、
図４（ｂ）、図４（ｃ）、図４（ｄ）に例示する変更を
施すことができる。図４（ｂ）によれば、キャッシュ６
あるいは主記憶部９にアクセスがある度に、固定値２１
を加算手段２２を通じカウンタ２９に設定し、クロック
によってカウンタを減算し、負荷値を時間経過で表わす
ことができる。また図４（ｃ）によれば、メモリパッケ
ージ２５の表面のリード・ライト動作による温度変化を
温度センサ２４によって測定し、ＡＣコンバータ２６に
よってディジタル値に変換し、主記憶部９の負荷値に換
算する補正手段２７で、負荷値を得ることができる。更
に、図（ｄ）によれば、キャッシュ６あるいは主記憶部
９にアクセスの度にシフトレジスタ１８に１ビットを入
力し、クロックによってシフトさせ、Ｎクロックの時間
経過にアクセスの回数をカウントし、負荷値とすること
ができる。

【００２０】更に、この実施例のリプライ制御装置５か
ら出力するリプライ・ステータス信号５３に図５
（ｂ）、図５（ｃ）、図５（ｄ）に例示する変更を施す
ことができる。図５（ｂ）によれば、リプライ・ステー
タス信号５３をｎビット並列の２進コードの負荷情報で
出力することができる。図５（ｃ）によれば、リプライ
・ステータス信号５３を時分割信号のＮ本の信号線で負
荷情報を出力することができる。図５（ｄ）によれば、
リプライ・ステータス信号５３を応答するまでの時間で
表わす負荷情報を出力することができる。

【００２１】更に、この実施例の選択手段１０に、図６
（ｂ）、図６（ｃ）、図６（ｄ）、図６（ｅ）に例示す
る変更を施すことができる。図６（ｂ）によれば、選択
手段１０が記憶する応答履歴記憶２９から直近の過去に
応答を送出した装置と他装置のリプライ・ステータス入
力信号５４とから、直近の過去に応答した装置の次の装
置を応答させることができる。図６（ｃ）によれば、選
択手段１０は、共通バス４の図示しないバス調停手段か
ら取得する応答履歴記憶３０によって、次に共通バス４
を獲得する装置と他装置のリプライ・ステータス入力信
号５４とから、次に最も早く共通バス４を獲得する装置
を応答させることができる。図６（ｄ）によれば、他の
装置のリプライ・ステータス入力信号５４から最も負荷
値の低い装置を応答させることができる。図６（ｅ）に
よれば、リプライ・ステータス入力信号５４の応答が最
も早い装置に応答させることができる。

【００２２】更に、この実施例の閾値１６と更新手段１
５をもつ閾値更新手段１７に図７（ａ）、図７（ｂ）、
図７（ｄ）、図７（ｅ）に例示する変更を施すことがで
きる。図７（ａ）によれば、閾値保持手段１６の初期値
を初期化手段１２によって設定することができる。図７
（ｂ）によれば、閾値１６を演算処理手段８００の閾値
設定命令によって設定することができる。図７（ｄ）に
よれば、閾値１６を他の装置のリプライ・ステータス入
力信号５４の負荷値と更新手段１５によって、更新する
ことができる。図７（ｅ）によれば、閾値１６を、他の
装置のリプライ・ステータス入力信号５４の負荷値と閾
値補正値３２で更新することができる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、リプライ制御装置は、複合中央処理装置システムの
共通バスに接続する中央処理装置，主記憶装置，入出力
装置の各装置に具備され、各装置の負荷状態をそれぞれ
計測し、その負荷値によって、各装置が自律的にリクエ
ストに応答するか否かを判定するので、特定の装置に負
荷が集中することを防ぐことができる。

【００２４】またこの発明によれば、各装置がリクエス
トに応答するか否かを判定する負荷値の閾値を、負荷状
態に適応して変更できるので、複合中央処理装置システ
ム全体の負荷変動に適応した負荷分散を制御できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の構成を示す図である。

【図２】図１のリプライ制御装置が具備される各装置か
らなる複合中央処理装置システムを例示する図である。

【図３】分図（ａ）、分図（ｂ）、分図（ｃ）は、中央
処理装置とリプライ制御装置、主記憶装置とリプライ制
御装置、入出力装置とリプライ装置、の各インタフェ−
スをそれぞれ例示する図である。

【図４】分図（ａ）、分図（ｂ）、分図（ｃ）、分図
（ｄ）、分図（ｅ）は、図１の負荷計測手段に、リクエ
ストの待ち数による負荷値の計測、主記憶装置あるいは
キャッシュに対するアクセス頻度によって負荷値を計
測、動作の消費電力による負荷値の計測、主記憶装置あ
るいはキャッシュに対するアクセス回数によって負荷値
を計測、の適用をそれぞれを例示する図である。

【図５】分図（ａ）、分図（ｂ）、分図（ｃ）、分図
（ｄ）は、図１のリプライ・ステータス信号に、リクエ
ストに対する応答可あるいは応答不可、自装置の負荷状
態を示す負荷値、負荷情報の時分割信号、負荷情報の応
答するまでの時間、の適用をそれぞれを例示する図であ
る。

【図６】分図（ａ）、分図（ｂ）、分図（ｃ）、分図
（ｄ）、分図（ｅ）は、図１の選択手段に、ＬＲＵによ
る選択、応答する次装置の選択、応答する最早の装置、
最も負荷の低い装置の選択、応答を最も早く到着した装
置の選択、の適用をそれぞれ例示する図である。

【図７】分図（ａ）、分図（ｂ）、分図（ｃ）、分図
（ｄ）、分図（ｅ）は、図１の閾値と更新手段に、閾値
に初期値の設定、閾値設定命令による閾値の設定、自身
の負荷状態によって更新された閾値の設定、他の装置の
負荷状態によって更新された閾値の設定、他の装置の負
荷状態と、自身で定める補正値とによって更新された閾
値の設定、の適用をそれぞれ例示する図である。

【図８】図１の実施例の動作を示す流れ図である。

【符号の説明】

１ 複合中央処理装置システム ５ リプライ制御装置 ６ キャッシュ ９ 主記憶部 １０ 選択手段 １１ 比較手段 １２ 閾値初期化手段 １３ リプライデータ保持／非保持判定手段 １４ 負荷計測手段 １５ 更新手段 １６ 閾値保持手段 １７ 閾値更新手段 ５０ アクセス要求 ５１ リプライ信号 ５２ リクエスト信号 ５３ リプライ・ステータス出力信号 ５４ リプライ・ステータス入力信号 １００ 中央処理装置 ２００ 主記憶装置 ３００ 入出力装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の、中央処理装置，主記憶装置，入
   出力装置を共通バスに接続し、前記中央処理装置および
   前記入出力装置それぞれが前記記憶装置に対するキャッ
   シュを有してなる複合中央処理装置システムにおいて、 前記中央処理装置，前記主記憶装置，前記入出力装置の
   各装置それぞれは自身で計測する自身の負荷状態の負荷
   値と前記負荷状態を判定する閾値とを保持し、自身以外
   の前記装置からリクエストを受理するとき、前記リクエ
   ストに対する応答データを保持しているか否かの判定結
   果と、前記負荷値と前記閾値との比較に基づいて前記リ
   クエストを受理可能であるか否かの判定結果と、を前記
   共通バスに接続する前記装置それぞれに送付するリプラ
   イ制御装置を備え、 前記装置それぞれが自身の負荷状態を制御することを特
   徴とする複合中央処理装置システム。
2. 【請求項２】 前記リプライ制御装置は、 前記リクエストに対応する応答データをキャッシュに保
   持しているか否かを判定するリプライデータ保持／非保
   持判定手段と、 前記各装置それぞれに対するリクエストの待ち数に基づ
   いて前記装置それぞれの負荷状態の負荷値を計測する負
   荷計測手段と、 他の前記装置のリプライ制御装置の前記リクエストに対
   して、応答するか否を判定する前記閾値を初期化する閾
   値初期化手段と、 前記閾値を保持し、前記閾値を負荷状態に適応する閾値
   に更新する閾値更新手段と、 前記閾値と他のリプライ制御装置から通知された負荷値
   を比較した結果および前記応答データの保持／非保持の
   判定結果をリプライステータス出力信号として出力する
   比較手段と、 他の前記リプライ制御装置の前記リプライ・データ保持
   ／非保持の判定結果あるいは前記負荷値を受理し、自身
   が保持する負荷値と比較してリクエストに応答するか否
   かを選択し、前記キャッシュあるいは主記憶装置にアク
   セス要求する選択手段と、 を備えることを特徴とする請求項１記載のリプライ制御
   装置。