VME/CAMACデバイスドライバ開発のための用語集

| オペレーティングシステム | プロセス | システムコール | 仮想マシン| 仮想記憶システム | 仮想記憶| メモリ管理ユニット | アドレス空間 | 仮想アドレス(空間) | アトミックオペレーション | 危険領域、きわどい領域、クリティカルセクション | DMA | ブロック転送 | VMEブロック転送 | CAMACブロック転送 |

仮想マシン (virtual machine)	ハードウエアの複雑さをいかにしてプログラマから隠蔽するかという認識から、システムのすべての資源を制御する層を裸のハードウエア上にかぶせたインターフェースを提供するものです。古くはIBM社のVM/370はvirual machine monitorと呼ばれました。このVMの上にCMSなどのOSが走りました。最近では Javaのvirtual machineとしてJVMがあります。
仮想記憶 (virtual memory)	標準の計算機のメモリ管理方式。この基本の発想は、プログラムとデータ、スタックの合計の大きさが、物理メモリを越えてもかまわないという点にあります。メモリ管理サブシステムは物理メモリに納まり切れないプログラムを二次記憶装置に格納します。
オペレーティングシステム (operating system、OS)	計算機のすべての資源を制御し、アプリケーションプログラムを作成するための土台を提供するもの。
システムコール(system call)	OSとユーザプログラムの間のインターフェースはOSの提供する「拡張命令」の集合によって定義されます。この拡張命令をシステムコールと呼びます。
アドレス空間 (address space)	仮想メモリを用いるため、実際の物理メモリと区別するために導入された概念。プロセスは一連の命令シーケンスを１つのアドレス空間で実行します。仮想記憶システムにおいて仮想アドレス空間、物理アドレス空間、バスアドレス空間があります。ユーザプロセスが動作する空間をユーザアドレス空間(ユーザ空間) と言い、カーネルが動作する空間をカーネルアドレス空間(カーネル空間)と言います。また、ユーザ空間やカーネル空間でプログラムが実行される時、ユーザモードやカーネルモードで実行されると言うこともあります。
仮想アドレス(空間) (virtual address (space))	仮想記憶システムの上で動作するプログラムが生成するアドレスを仮想アドレスと呼びます。またそのプログラムがつくる空間を仮想アドレス空間と呼びます。
仮想記憶システム
メモリ管理ユニット (memory management unit, MMU)	仮想アドレスを物理アドレスにマップするチップまたはその集合。
プロセス	OSの上で実行するプログラム。プログラムコード、データ、スタック、プログラムカウンタ、スタックポインタ、その他レジスタなど、プログラムの実行に必要なすべての情報で構成される。
アトミックオペレーション (atomic operation)	これ以上分割できない最小単位の操作。モトローラ社の68kCPUのアセンブラ命令、TAS命令を例にとると、この命令はメモリから１ビットを読みだし、その結果をCPUのコンディションコードに記録して、同時にその目的番地にビットを書き込みます。メモリの読みだし／コンディションコードの記録／メモリへの書き込みの間は、CPUはメモリをロックし、その命令が完了するまで他のCPUメモリアクセスを禁止します。こうすることでそのメモリへの他のプログラムからの同時アクセスを禁止することができます。TAS命令はアトミックオペレーションを行なっていると言えます。
危険領域、きわどい領域、クリティカルセクション(critical section)	共有メモリへアクセスする２つのプログラムが競合を避けるために設ける共有メモリ上の領域。２つのプログラムが同時に入らないよう排他処理 (mutual exclusion)を行ないます。
DMA	DMAはDirect Memory Accessの略で、CPUを介在させないバス転送 (データ転送)の方法です。一方CPUを介在させるデータ転送の方法をPIO (Programmed I/O)と言い、対比されます。メモリと CPUは内部のバスで接続されています。またI/O機器を接続するバスもこの内部バスに接続されます。I/O機器にあるデータをメモリに読み込むことを考えてみます。PIOでこれを行なう場合、データは一旦CPUに送られ、それからメモリに書き込まれます。しかし、DMAの場合、データはI/O機器から直接CPUを通らずにメモリに書き込まれます。ですから一般にDMAはPIOより高速な手法になります。
ブロック転送	ブロック転送はDMAとは異なる概念です。ブロック転送は CPUが介在するかどうかは何も言っていません。あるまとまったデータの転送、程度の意味と理解した方がいいでしょう。ブロック転送では読み込みにせよ書き込みせよ誰がその起動を行なうかが重要なポイントです。バスマスタ／バススレーブという言葉で表現します。バスマスタは起動を行なう主体で能動的にデータ転送を開始できるもので、バススレーブは受動的にその要求を待ち、サービスを受けるものです。
VMEブロック転送	VME64は最近のVME規格です。以前の規格ではBLTは定義されていたものの、MBLT(Multiple BLT)はVME64になってからです。これはアドレスとデータラインを使って６４ビットのデータ転送を行なうものです。さらに、VME64拡張が規格として決まりつつあります。この規格の特徴は5列のコネクタを用い、 3V電源をサポートしていることです。 VMEブロック転送はVME規格に基づくブロック転送のプロトコルです。BLTと呼びます。規格に従ってはっきりと定義されています。かいつまんで言うと、データ転送において、マスタが一旦アドレスストローブ(AS)をアサートすると、複数回のデータストローブ(DS)をアサートできるもので、スレーブのデータアクノレッジ(DTACK)もDSに呼応して複数回、DSをアサートします。
CAMACブロック転送	CAMAC規格にEUR4100eがあります。他にもブランチドライバとかシリアルドライバとか補助コントローラの規格がありますが、省きます。EUR4100eはCAMAC規格としてよく使われているもので、CAMACのクレートのための規格です。CAMACではブロック転送という概念が使われています。Qレスポンスの扱いについて触れているところで、アドレススキャンモード、リピートモード、ストップモードを定義しています。例えば、ストップモードでは、「データのブロックが転送中である間、モジュールはリードコマンド動作あるいはライトコマンド動作に対してQ＝１を発生しなければならない。またブロック転送の終了条件が成立した後では、上記のリードコマンド動作あるいはライトコマンド動作に対して、モジュールはQ＝０を発生しなければならない。」と決められています。ただ、注意しなければならないのはこのEUR4100eがブロック転送という言葉を使って各モードを定義してはいるがモジュール自身がこれらのモードで操作されているのかそうでないのかを知る手段はないということです。ですから、計算機側のCAMACインターフェースが上記のモードをサポートし、DMAを使ったブロック転送を行なえるようにしています。例を１つあげてみましょう。Kinetic社からK2917とよばれる VME-CAMACインターフェースが提供されています。このインターフェースはDMA起動後、VMEのバスマスタとして動作します。一度DMAリードが起動しますと、このインターフェースはCAMACのリード操作を行ない、モジュールからデータを読み出します。同時にそのデータはVMEバスを介して計算機上のメモリに CPUを介さずに送ります。インターフェースにはワードカウントがあらかじめセットされていますので、K2917にあるCAMACのブロック転送のモードをセットするレジスタにQストップモードが設定してあったら、Q＝０になるか、ワードカウントが０になるまでデータ転送を続けます。