一種多核cpu的切換方法
2023-07-26 02:31:31
專利名稱：一種多核cpu的切換方法
技術領域：
本發明涉及計算機技術領域，特別涉及一種多核CPU的切換方法。
背景技術：
CPU包括引導處理器BSP、應用處理器AP，是計算機的運算核心和控制核心。對於安裝有兩顆CPU的伺服器主板，假設每顆CPU有四個內核，則兩顆CPU共八個內核，這樣，整個系統就相當於有一個BSP和七個AP。也就是說，所述BSP擔負系統啟動和運行作業系統OS的主要線程，因此BSP有且僅有一個，而AP有無均可。作業系統DOS主要是一種面向磁碟的系統軟體，是人與機器的一座橋梁。DOS是單線程系統，也就是說，在DOS下只能支持單CPU運行，這樣，既無法利用多核CPU的多核特性，也無法對其餘CPU進行查詢測試。
發明內容
本發明的目的在於提供一種多核CPU的切換方法，通過在DOS環境下實現多核CPU的切換，解決了對多核CPU任意操作的技術問題。根據本發明的一個方面，提供的一種多核CPU的切換方法包括中央處理器CPU間的切換步驟，包括:在DOS下，接收來自用戶的含有待切換標識的CPU間切換指令；根據所述CPU間切換指令，保存運行作業系統的第一當前CPU的工作環境參數；將所述CPU間切換指令中待切換標識指定的待切換CPU切換為運行作業系統的第二當前CPU，並控制所述第一當前CPU退出運行狀態，使第二當前CPU按照所保存的第一當前CPU的工作環境參數繼續運行。優選地，所述將所述CPU間切換指令中待切換標識指定的待切換CPU切換為運行作業系統的第二當前CPU的步驟包括:生成用於使所述待切換CPU切換為第二當前CPU的第二處理器內部中斷消息，並發送至所述待切換CPU ；根據所述第二處理器內部中斷消息，將所述待切換CPU的AP切換為BSP，以便所述待切換CPU進入運行狀態。優選地，所述控制所述第一當前CPU退出運行狀態的步驟包括:生成用於使第一當前CPU退出運行狀態的第一處理器內部中斷消息IPI，並發送至所述第一當前CPU ；根據所述第一處理器內部中斷消息，將所述第一當前CPU中的BSP切換為AP，以便退出運行狀態。優選地，所述第一當前CPU的工作環境參數包括代碼段寄存器CS參數和指令寄存器EIP參數，所述第二當前CPU按照所保存的第一當前CPU的工作環境參數繼續運行的步驟包括:
所述第二當前CPU按照所述第一當前CPU的CS參數和EIP參數，分別設置第二當前CPU中BSP的CS參數和EIP參數，使所述第二當前CPU中的BSP按照所設置的CS參數和EIP參數，繼續運行作業系統。優選地，所述方法還包括CPU內多核間的切換步驟，所述CPU的多核包括一個BSP、一個或多個AP,所述切換步驟包括:接收來自用戶的含有待切換標識的CPU內切換指令；根據所述CPU內切換指令，保存運行作業系統的第一當前BSP的工作環境參數，並控制所述第一當前BSP退出運行狀態；將所述CPU內切換指令中待切換標識指定的待切換AP切換為運行作業系統的第二當前BSP，使第二當前BSP按照所保存的第一當前BSP的工作環境參數繼續運行。優選地，所述將所述CPU內切換指令中待切換標識指定的待切換AP切換為運行作業系統的第二當前BSP的步驟包括:生成用於使所述待切換AP切換為第二當前BSP的第四處理器內部中斷消息，並發送至所述待切換AP;根據所述第四處理器內部中斷消息，將所述待切換AP切換為BSP，以便所述待切換AP進入運行狀態。優選地，所述控制所述第一當前BSP退出運行狀態的步驟包括:生成用於使第一當前BSP退出運行狀態的第三處理器內部中斷消息，並發送至所述第一當前BSP ；根據所述第三處理器內部中斷消息，將所述第一當前BSP切換為AP，以便退出運行狀態。優選地，所述第一當前BSP的工作環境參數包括CS參數和EIP參數，所述第二當前BSP按照所保存的第一當前BSP的工作環境參數繼續運行的步驟包括:所述第二當前BSP按照所述第一當前BSP的CS參數和EIP參數，分別設置第二當前BSP的CS參數和EIP參數，使所述當前第二 BSP按照所設置的CS參數和EIP參數，繼續運行作業系統。優選地，所述方法還包括:生成用於讀取BSP中內部寄存器組的第五處理器內部中斷消息，並發送至所述BSP ；根據所述第五處理器內部中斷消息，顯示所述BSP的內部寄存器組，以便用戶查詢和調試。優選地，所述方法還包括:在所述接收來自用戶的含有待切換標識的CPU間切換指令前或CPU切換指令前，生成用於初始化AP的啟動處理器內部中斷消息，並發送至所有AP ；根據收到的所述啟動處理器內部中斷消息，對AP的內部寄存器組進行初始化操作。與現有技術相比較，本發明的有益效果在於:本發明通過在DOS下將任意一個AP切換為運行作業系統的BSP，實現對AP進行任意操作，不僅可以利用多核CPU的多核特性，也可以對其餘CPU進行查詢測試。
圖1是本發明實施例提供的多核CPU間切換流程圖；圖2是本發明實施例提供的多核CPU內切換流程圖；圖3是本發明實施例提供的多核CPU切換系統原理框圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的優選實施例進行詳細說明，應當理解，以下所說明的優選實施例僅用於說明和解釋本發明，並不用於限定本發明。圖1是本發明實施例提供的多核CPU間切換流程圖，如圖1所示，步驟包括:步驟101:在磁碟作業系統DOS下，接收來自用戶的含有待切換標識的CPU間切換指令。步驟102:根據所述CPU間切換指令，保存運行作業系統的第一當前CPU的工作環境參數。所述第一當前CPU的工作環境參數包括代碼段寄存器CS參數和指令寄存器EIP參數。具體地說，首先通過高級可編程中斷處理控制器APIC總線對所述當前第一 CPU發出處理器內部中斷IPI，在IPI處理程序中，保存下當前第一CPU的運行場景，例如:EAX, EBX, ECX, EDX, EBP, ESP, CS及EIP，以及相關的APIC寄存器組和MSR寄存器組。步驟103、將所述CPU間切換指令中待切換標識指定的待切換CPU切換為運行作業系統的第二當前CPU，並控制所述第一當前CPU退出運行狀態，使第二當前CPU按照所保存的第一當前CPU的工作環境參數繼續運行。其中，所述控制所述第一當前CPU退出運行狀態的步驟包括:生成用於使第一當前CPU退出運行狀態的第一處理器內部中斷消息(第一 IPI消息)，並發送至所述第一當前CPU ;根據所述第一處理器內部中斷消息，將所述第一當前CPU中的引導處理器BSP切換為應用處理器AP，以便退出運行狀態。所述將所述CPU間切換指令中待切換標識指定的待切換CPU切換為運行作業系統的第二當前CPU的步驟包括:生成用於使所述待切換CPU切換為第二當前CPU的第二處理器內部中斷消息，並發送至所述待切換CPU ;根據所述第二處理器內部中斷消息，將所述待切換CPU的AP切換為BSP，以便所述待切換CPU進入運行狀態。所述第二當前CPU按照所保存的第一當前CPU的工作環境參數繼續運行的步驟包括:所述第二當前CPU按照所述第一當前CPU的CS參數和EIP參數，分別設置第二當前CPU中BSP的CS參數和EIP參數，使所述BSP按照所設置的CS參數和EIP參數，繼續運行作業系統。具體地說，首先，根據用戶所設定的欲切換CPU APIC ID，在IPI處理程序中，將第二當前 CPU 的 MSR Register IA32_APIC_BASE (MSR Index:OxlB)位 8 從 O 設定為 I，標誌著第二當前CPU中的一個AP將變成BSP。其次，將第一當前CPU的MSR Register IA32_APIC_BASE (MSR Index:0xlB)位8從I設定為0，標誌著第一當前CPU中的BSP將變成AP。然後，依次將第二當前CPU中所述AP的CS和EIP設成第一當前CPU所設定的CS和EIP。最後，執行遠跳轉指令，跳到CS:EIP處，程序退出到DOS下，實現了 CPU間的切換。進一步地,在所述步驟101前,還包括初始化AP的步驟,所述初始化AP的步驟包括:生成用於初始化AP的啟動處理器內部中斷消息，並發送至所有AP，根據收到的所述啟動處理器內部中斷消息，對AP內部寄存器組進行初始化操作。進一步地，在所述步驟103後，還包括查詢和調試步驟，所述查詢和調試步驟包括:生成用於讀取BSP中內部寄存器組的第五處理器內部中斷消息，並發送至所述BSP，根據所述第五處理器內部中斷消息，顯示所述BSP的內部寄存器組，以供用戶查詢和調試。圖2是本發明實施例提供的多核CPU內切換流程圖，所述CPU的多核包括一個BSP、一個或多個AP，如圖2所示，CPU內多核間的切換步驟包括:步驟201:接收來自用戶的含有待切換標識的CPU內切換指令。步驟202:根據所述CPU內切換指令，保存運行作業系統的第一當前BSP的工作環境參數。其中，所述第一當前BSP的工作環境參數包括代碼段寄存器CS參數和指令寄存器EIP參數。具體地說，首先通過高級可編程中斷處理控制器APIC總線對所述當前第一 BSP發出處理器內部中斷IPI，在IPI處理程序中，保存下當前第一 BSP的運行場景，例如:EAX, EBX, ECX, EDX, EBP, ESP, CS及EIP，以及相關的APIC寄存器組和MSR寄存器組。步驟203:將所述CPU內切換指令中待切換標識指定的待切換AP切換為運行作業系統的第二當前BSP，並控制所述第一當前BSP退出運行狀態，使第二當前BSP按照所保存的第一當前BSP的工作環境參數繼續運行。其中，所述將所述CPU內切換指令中待切換標識指定的待切換AP切換為運行作業系統的第二當前BSP的步驟包括:生成用於使所述待切換AP切換為第二當前BSP的第四處理器內部中斷消息，並發送至所述待切換AP ;根據所述第四處理器內部中斷消息，將所述待切換AP切換為BSP，以便所述待切換AP進入運行狀態。所述控制所述第一當前BSP退出運行狀態的步驟包括:生成用於使第一當前BSP退出運行狀態的第三處理器內部中斷消息，並發送至所述第一當前BSP;根據所述第三處理器內部中斷消息，將所述第一當前BSP切換為AP，以便退出運行狀態。所述第二當前BSP按照所保存的第一當前BSP的工作環境參數繼續運行的步驟包括:所述第二當前BSP按照所述第一當前BSP的CS參數和EIP參數，分別設置第二當前BSP的CS參數和EIP參數，使所述當前第二 BSP按照所設置的CS參數和EIP參數，繼續運行作業系統。具體地說，首先，根據用戶所設定的欲切換CPU APIC ID，在IPI處理程序中，將指定 AP 的 MSR Register IA32_APIC_BASE (MSR Index:0xlB)位 8 從 0 設定為 1，標誌著所述AP將變成第二當前BSP。其次，將第一當前BSP的MSR Register IA32_APIC_BASE (MSRIndex:0xlB)位8從I設定為0，標誌著第一當前BSP將變成AP。然後，依次將第二當前BSP中的CS和EIP設成第一當前BSP所設定的CS和EIP。最後，執行遠跳轉指令，跳到CS = EIP處，程序退出到DOS下，實現了 CPU內多核間的切換。進一步地,在所述步驟201前,還包括初始化AP的步驟,所述初始化AP的步驟包括:生成用於初始化AP的啟動處理器內部中斷消息，並發送至所有AP，根據收到的所述啟動處理器內部中斷消息，對AP內部寄存器組進行初始化操作。進一步地,在所述步驟203後，還包括查詢和調試步驟,所述查詢和調試步驟包括:生成用於讀取第二當前BSP中內部寄存器組的第五處理器內部中斷消息，並發送至所述第二當前BSP，根據所述第五處理器內部中斷消息，顯示所述第二當前BSP的內部寄存器組，以供用戶查詢和調試。通過圖1和圖2可知，本發明能夠對多核CPU進行初始化、自由切換，以及信息讀取。圖3是本發明實施例提供的多核CPU切換系統原理框圖，如圖3所示，多核CPU切換裝置發出用於初始化AP的啟動處理器內部中斷SIPI消息，完成全部AP的初始化，當需要進行多核CPU切換時，多核CPU切換裝置保存BSP工作環境，並切換用戶指定AP作為運行OS的CPU，成功切換AP成為BSP後，就會回到DOS下，此時CPU對OS及應用軟體完全是透明的，從而可以獲得所述指定AP相關的內部寄存器資料，供用戶查驗及測試，例如:EAX、EBX、ECX、EDX、EBP、ESP, CS和EIP，以及APIC寄存器組和MSR寄存器組。所述多核CPU切換系統的工作流程如下:第一步、多核CPU切換裝置利用高級可編程中斷處理控制器APIC總線，發出用於初始化的SIPI消息，所有AP收到SIPI消息後，會執行相應的代碼設定其內部的寄存器完成初始化操作。第二步、初始化完成後，多核CPU切換裝置可根據用戶的需求，先是保存下當前CPU運行的場景，然後發出IPI消息給BSP，將BSP切換為AP，然後再將待切換的AP轉為用於運行OS的BSP。進一步，當所述待切換的AP與所述BSP屬於同一 CPU的內核時，實現CPU內多核間的切換；當所述待切換的AP與所述BSP屬於不同CPU的內核時，實現CPU間的切換。第三步、多核CPU切換裝置也可對指定CPU發出IPI消息，執行提前設定好的AP代碼，將CPU內部的所有寄存器，如MTRR，APIC等，全部輸出到主機屏幕上，方便用戶對CPU內部資料進行查詢調試.
多核CPU切換裝置提供了所有AP的IPI處理程序，這樣在IPI消息或SIPI消息發出後，就會進入到各個AP的IPI處理程序，在AP的IPI處理程序處理完成後，就會回到多核CPU切換裝置的軟體執行點。儘管上文對本發明進行了詳細說明，但是本發明不限於此，本技術領域技術人員可以根據本發明的原理進行各種修改。因此，凡按照本發明原理所作的修改，都應當理解為落入本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種多核CPU的切換方法，其特徵在於，包括中央處理器CPU間的切換步驟，包括: 在磁碟作業系統DOS下，接收來自用戶的含有待切換標識的CPU間切換指令； 根據所述CPU間切換指令，保存運行作業系統的第一當前CPU的工作環境參數； 將所述CPU間切換指令中待切換標識指定的待切換CPU切換為運行作業系統的第二當前CPU，並控制所述第一當前CPU退出運行狀態，使第二當前CPU按照所保存的第一當前CPU的工作環境參數繼續運行。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述將所述CPU間切換指令中待切換標識指定的待切換CPU切換為運行作業系統的第二當前CPU的步驟包括: 生成用於使所述待切換CPU切換為第二當前CPU的第二處理器內部中斷消息，並發送至所述待切換CPU ； 根據所述第二處理器內部中斷消息，將所述待切換CPU的AP切換為BSP，以便所述待切換CPU進入運行狀態。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述控制所述第一當前CPU退出運行狀態的步驟包括: 生成用於使第一當前CPU退出運行狀態的第一處理器內部中斷消息，並發送至所述第一當前CPU; 根據所述第一處理器內部中斷消息，將所述第一當前CPU中的引導處理器BSP切換為應用處理器AP，以便退出運行狀態。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述第一當前CPU的工作環境參數包括代碼段寄存器CS參數和指令寄存器EIP參數，所述第二當前CPU按照所保存的第一當前CPU的工作環境參數繼續運行的步驟包括: 所述第二當前CPU按照所述第一當前CPU的CS參數和EIP參數，分別設置第二當前CPU中BSP的CS參數和EIP參數，使所述第二當前CPU中的BSP按照所設置的CS參數和EIP參數，繼續運行作業系統。
5.根據權利要求1-4任意一項所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括CPU內多核間的切換步驟，所述CPU的多核包括一個BSP、一個或多個AP，所述切換步驟包括: 接收來自用戶的含有待切換標識的CPU內切換指令； 根據所述CPU內切換指令，保存運行作業系統的第一當前BSP的工作環境參數； 將所述CPU內切換指令中待切換標識指定的待切換AP切換為運行作業系統的第二當前BSP，並控制所述第一當前BSP退出運行狀態，使第二當前BSP按照所保存的第一當前BSP的工作環境參數繼續運行。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述將所述CPU內切換指令中待切換標識指定的待切換AP切換為運行作業系統的第二當前BSP的步驟包括: 生成用於使所述待切換AP切換為第二當前BSP的第四處理器內部中斷消息，並發送至所述待切換AP ； 根據所述第四處理器內部中斷消息，將所述待切換AP切換為BSP，以便所述待切換AP進入運行狀態。
7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述控制所述第一當前BSP退出運行狀態的步驟包括:生成用於使第一當前BSP退出運行狀態的第三處理器內部中斷消息，並發送至所述第一當前BSP ； 根據所述第三處理器內部中斷消息，將所述第一當前BSP切換為AP，以便退出運行狀態。
8.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，所述第一當前BSP的工作環境參數包括CS參數和EIP參數，所述第二當前BSP按照所保存的第一當前BSP的工作環境參數繼續運行的步驟包括: 所述第二當前BSP按照所述第一當前BSP的CS參數和EIP參數，分別設置第二當前BSP的CS參數和EIP參數，使所述當前第二 BSP按照所設置的CS參數和EIP參數，繼續運行作業系統。
9.根據權利要求6-8任意一項所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括: 生成用於讀取BSP中內部寄存器組的第五處理器內部中斷消息，並發送至所述BSP ； 根據所述第五處理器內部中斷消息，顯示所述BSP的內部寄存器組，以供用戶查詢和調試。
10.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括: 在所述接收來自用戶的含有 待切換標識的CPU間切換指令前或CPU切換指令前，生成用於初始化AP的啟動處理器內部中斷消息，並發送至所有AP ； 根據收到的所述啟動處理器內部中斷消息，對AP內部寄存器組進行初始化操作。
全文摘要
本發明公開了一種多核CPU的切換方法，包括中央處理器CPU間的切換步驟，所述切換步驟包括在磁碟作業系統DOS下，接收來自用戶的含有待切換標識的CPU間切換指令；根據所述CPU間切換指令，保存運行作業系統的第一當前CPU的工作環境參數；將所述CPU間切換指令中待切換標識指定的待切換CPU切換為運行作業系統的第二當前CPU，並控制所述第一當前CPU退出運行狀態，使第二當前CPU按照所保存的第一當前CPU的工作環境參數繼續運行。本發明能夠在DOS下對多核CPU進行初始化，並可進行自由切換，獲取多核CPU的信息。
文檔編號G06F9/46GK103197959SQ20131011975
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月8日 優先權日2013年4月8日
發明者鄭紅文 申請人:合肥聯寶信息技術有限公司