[发明专利]加载/存储协助引擎

说明书

本发明涉及输入/输出处理领域，更具体地涉及主处理器外部的输入/输出处理。

输入/输出处理涉及移动数据去往/来自诸如处理器复合体外部的光盘、固定磁盘或软磁盘等非易失性存储设备等设备。原来，输入/输出处理是由处理器复合体处理的。图1为对应于这一情况的硬件图。图1中，处理器复合体102用输入/输出总线104连接在输入/输出适配器106上。加载/存储命令与中断信号108是在处理器复合体102与输入/输出适配器106之间交换的。输入/输出适配器106将输入/输出设备(未示出)连接在输入/输出总线104上。处理器复合体102通常包含处理器(未示出)、存储器控制器(未示出)及总线控制器(未示出)。总线控制器通常生成与管理输入/输出总线上的通信。具体地，总线控制器诸如通过提供从物理输入/输出总线槽到中断位的映射来处理中断管理。

图2描绘与图1对应的功能图。设备驱动程序功能204、协议栈功能206、应用功能208及操作系统服务210是由处理器复合体102执行的，如用虚线框202所示。输入/输出适配功能212是由输入/输出适配器106执行的。

在应用功能208与输入/输出适配功能212之间已描绘了输入/输出请求处理数据流路径216。应用208直接或间接启动输入/输出请求。协议栈206处理这一输入/输出请求，将应用208的通用输入/输出请求转换成诸如盘存储器等外围设备或诸如TCP/IP等通信链路的特定命令协议。协议栈206可使用操作系统210所提供的各种服务。

在诸如图1中的不带外部输入/输出处理的系统中，协议栈206询问操作系统210对设备驱动程序204的链接。一旦得到这一链接，协议栈206便直接调用设备驱动程序204所提供的服务。

设备驱动程序204负责接收来自协议栈206的命令并指令输入/输出适配功能212，即输入/输出适配器106，去执行该命令，设备驱动程序204能直接访问输入/输出适配器106中的所有寄存器并直接从适配器106的寄存器空间(未示出)加载数据或向其存储数据。

图1与2中描绘的情况对于个人计算机(PC)是典型的。输入/输出适配器106完全受处理器复合体102管理，包括编程输入/输出适配器106，使用加载与存储及应答从输入/输出适配器106利用中断或轮询技术送来的服务请求。这种编程与应答已通过信号路径108指示。

以前，处理器复合体周期时间与输入/输出总线速度之间的差异是小的。如果处理器复合体必须等待输入/输出适配器106应答加载或存储命令，等待并不很长，只导致处理器复合体102停顿或不可使用仅少数周期。

随着技术的进步，处理器复合体周期时间降低的程度比输入/输出响应时间大得多。结果，由于在等待输入/输出适配器应答加载或存储命令而停顿所损失的处理器复合体周期时间的数目随着处理器复合体的处理速度快速增长。

作为处理器复合体停顿的实例，考虑在等待时间为300毫微秒(nsec)的本地PCI总线上的外围计算机接口(PCI)输入/输出事务处理及3nsec的处理器周期时间。在这一情况中，处理器将停顿100个周期来执行输入/输出事务处理。如果处理器周期时间降低到1nsec，则处理器复合体将停顿300个周期。作为另一实例，在通过桥接器连接到PCI总线上的远程PCI总线上的PCI输入/输出事务处理的等待时间为2微秒(μsec)而处理器复合体周期时间为3nsec的情况中，处理器复合体浪费666个周期。如果处理器周期时间降至1nsec，则处理器复合体浪费2000个周期。

为了减少由输入/输出命令引起的处理器复合体停顿时间，将处理器复合体编程为在发布输入/输出命令之后去执行其它功能。当输入/输出适配器106最终应答时，它通过提出中断信号来重新获得处理器复合体102的注意。为了服务于该中断，处理器复合体必须存储其关于当前正在执行的进程的内部状态。通常，三或四条加载/存储命令与一个中断关联，而三或四个中断与每一条输入/输出命令关联。从而，虽然利用中断的技术解决了处理器复合体停机问题，但必须执行的中断服务例程消耗了许多处理器复合体的有用工作。