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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2025101106
(43)【公開日】2025-07-07
(54)【発明の名称】半導体装置及びオペレーティングシステム切り替え方法
(51)【国際特許分類】
G06F 9/48 20060101AFI20250630BHJP
G06F 9/455 20180101ALI20250630BHJP
【ＦＩ】
G06F9/48 350C
G06F9/455 150
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023217706
(22)【出願日】2023-12-25
(71)【出願人】
【識別番号】302062931
【氏名又は名称】ルネサスエレクトロニクス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100103894
【弁理士】
【氏名又は名称】家入 健
(72)【発明者】
【氏名】殿下 泰正
(72)【発明者】
【氏名】鵜飼 真
(57)【要約】
【課題】仮想マシン上で動作するオペレーティングシステムの実行時間を十分に確保し、仮想マシンのパフォーマンス向上を図る。
【解決手段】半導体装置は、第１及び第２のレジスタセットを有するプロセッサを備える。プロセッサは、第１の期間において、第２のレジスタセットを有効なレジスタセットとして選択し、第２のコンテキストデータを用いて第１の仮想マシンを実行する。プロセッサは、第２の期間において、第１のレジスタセットを有効なレジスタセットとして選択し、第１のコンテキストデータを用いてハイパーバイザを実行する。また、プロセッサは、第２の期間において、第２のコンテキストデータの退避の処理及び第３のコンテキストデータの読込の処理を行う。プロセッサは、第３の期間において、第２のレジスタセットが有効なレジスタセットとして選択し、第３のコンテキストデータを用いて第２の仮想マシンを実行する。
【選択図】図１
【解決手段】半導体装置は、第１及び第２のレジスタセットを有するプロセッサを備える。プロセッサは、第１の期間において、第２のレジスタセットを有効なレジスタセットとして選択し、第２のコンテキストデータを用いて第１の仮想マシンを実行する。プロセッサは、第２の期間において、第１のレジスタセットを有効なレジスタセットとして選択し、第１のコンテキストデータを用いてハイパーバイザを実行する。また、プロセッサは、第２の期間において、第２のコンテキストデータの退避の処理及び第３のコンテキストデータの読込の処理を行う。プロセッサは、第３の期間において、第２のレジスタセットが有効なレジスタセットとして選択し、第３のコンテキストデータを用いて第２の仮想マシンを実行する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ハイパーバイザによって管理される、第１の仮想マシン及び第２の仮想マシンを含む複数の仮想マシンが動作する半導体装置であって、
第１のレジスタセット及び第２のレジスタセットを有するプロセッサと、
前記ハイパーバイザ、前記第１の仮想マシンが実行する第１のオペレーションシステム、及び前記第２の仮想マシンが実行する第２のオペレーションシステムを記憶するメモリと、
を備え、
前記第１のレジスタセットは、前記プロセッサによって前記ハイパーバイザが実行されている際の前記プロセッサの動作状態に関連する第１のコンテキストデータを格納し、
前記第２のレジスタセットは、前記プロセッサによって前記第１の仮想マシンが実行されている際の前記プロセッサの動作状態に関連する第２のコンテキストデータ、若しくは、前記プロセッサによって前記第２の仮想マシンが実行されている際の前記プロセッサの動作状態に関連する第３のコンテキストデータを格納し、
前記プロセッサは、
第１の期間において、前記第２のレジスタセットを有効なレジスタセットとして選択し、前記第２のレジスタセットに格納されている前記第２のコンテキストデータを用いて前記第１の仮想マシン上で前記第１のオペレーションシステムを実行し、
第２の期間において、前記第２のレジスタセットが有効なレジスタとして選択されている状態から前記第１のレジスタセットが有効なレジスタセットとして選択される状態に切り替えて、前記第１のレジスタセットに格納されている前記第１のコンテキストデータを用いて前記ハイパーバイザを実行し、
前記第２の期間の開始から再び前記第２のレジスタセットを有効なレジスタセットとして選択するまでの間に、前記第２のレジスタセットに格納されている前記第２のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第２のコンテキストデータを前記メモリに格納し、かつ、前記メモリから前記第３のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第３のコンテキストデータを前記第２のレジスタセットに格納し、
第３の期間において、前記第１のレジスタセットが有効なレジスタとして選択されている状態から前記第２のレジスタセットが有効なレジスタセットとして選択される状態に切り替えて、前記第２のレジスタセットに格納されている前記第３のコンテキストデータを用いて前記第２の仮想マシン上で前記第２のオペレーションシステムを実行する、
半導体装置。
第１のレジスタセット及び第２のレジスタセットを有するプロセッサと、
前記ハイパーバイザ、前記第１の仮想マシンが実行する第１のオペレーションシステム、及び前記第２の仮想マシンが実行する第２のオペレーションシステムを記憶するメモリと、
を備え、
前記第１のレジスタセットは、前記プロセッサによって前記ハイパーバイザが実行されている際の前記プロセッサの動作状態に関連する第１のコンテキストデータを格納し、
前記第２のレジスタセットは、前記プロセッサによって前記第１の仮想マシンが実行されている際の前記プロセッサの動作状態に関連する第２のコンテキストデータ、若しくは、前記プロセッサによって前記第２の仮想マシンが実行されている際の前記プロセッサの動作状態に関連する第３のコンテキストデータを格納し、
前記プロセッサは、
第１の期間において、前記第２のレジスタセットを有効なレジスタセットとして選択し、前記第２のレジスタセットに格納されている前記第２のコンテキストデータを用いて前記第１の仮想マシン上で前記第１のオペレーションシステムを実行し、
第２の期間において、前記第２のレジスタセットが有効なレジスタとして選択されている状態から前記第１のレジスタセットが有効なレジスタセットとして選択される状態に切り替えて、前記第１のレジスタセットに格納されている前記第１のコンテキストデータを用いて前記ハイパーバイザを実行し、
前記第２の期間の開始から再び前記第２のレジスタセットを有効なレジスタセットとして選択するまでの間に、前記第２のレジスタセットに格納されている前記第２のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第２のコンテキストデータを前記メモリに格納し、かつ、前記メモリから前記第３のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第３のコンテキストデータを前記第２のレジスタセットに格納し、
第３の期間において、前記第１のレジスタセットが有効なレジスタとして選択されている状態から前記第２のレジスタセットが有効なレジスタセットとして選択される状態に切り替えて、前記第２のレジスタセットに格納されている前記第３のコンテキストデータを用いて前記第２の仮想マシン上で前記第２のオペレーションシステムを実行する、
半導体装置。
【請求項2】
請求項１に記載の半導体装置であって、
前記プロセッサは、前記第２の期間中に、前記第２のレジスタセットに格納されている前記第２のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第２のコンテキストデータを前記メモリに格納し、かつ、前記メモリから前記第３のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第３のコンテキストデータを前記第２のレジスタセットに格納する、
半導体装置。
前記プロセッサは、前記第２の期間中に、前記第２のレジスタセットに格納されている前記第２のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第２のコンテキストデータを前記メモリに格納し、かつ、前記メモリから前記第３のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第３のコンテキストデータを前記第２のレジスタセットに格納する、
半導体装置。
【請求項3】
請求項１の半導体装置であって、
前記複数の仮想マシンは、第３の仮想マシンをさらに含み、
前記プロセッサは、第３のレジスタセットをさらに有し、
前記メモリは、前記第３の仮想マシンが実行する第３のオペレーションシステムをさらに記憶し、
前記第３のレジスタセットは、前記第２のコンテキストデータ、若しくは、前記プロセッサによって前記第３の仮想マシンが実行されている際の前記プロセッサの動作状態に関連する第４のコンテキストデータを格納し、
前記プロセッサは、
第４の期間において、前記第１のレジスタセットが有効なレジスタとして選択されている状態から前記第３のレジスタセットが有効なレジスタセットとして選択される状態に切り替えて、前記第３のレジスタセットに格納されている前記第４のコンテキストデータを用いて前記第３の仮想マシン上で前記第３のオペレーションシステムを実行し、
第５の期間において、前記第３のレジスタセットが有効なレジスタとして選択されている状態から前記第１のレジスタセットが有効なレジスタセットとして選択される状態に切り替えて、前記第１のレジスタセットに格納されている前記第１のコンテキストデータを用いて前記ハイパーバイザを実行し、
前記第５の期間の開始から再び前記第３のレジスタセットを有効なレジスタセットとして選択するまでの間に、前記第３のレジスタセットに格納されている前記第４のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第４のコンテキストデータを前記メモリに格納し、かつ、前記メモリから前記第２のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第２のコンテキストデータを前記第３のレジスタセットに格納し、
前記第４の期間及び前記第５の期間は、前記第２の期間と前記第３の期間との間に挟まれる期間である、
半導体装置。
前記複数の仮想マシンは、第３の仮想マシンをさらに含み、
前記プロセッサは、第３のレジスタセットをさらに有し、
前記メモリは、前記第３の仮想マシンが実行する第３のオペレーションシステムをさらに記憶し、
前記第３のレジスタセットは、前記第２のコンテキストデータ、若しくは、前記プロセッサによって前記第３の仮想マシンが実行されている際の前記プロセッサの動作状態に関連する第４のコンテキストデータを格納し、
前記プロセッサは、
第４の期間において、前記第１のレジスタセットが有効なレジスタとして選択されている状態から前記第３のレジスタセットが有効なレジスタセットとして選択される状態に切り替えて、前記第３のレジスタセットに格納されている前記第４のコンテキストデータを用いて前記第３の仮想マシン上で前記第３のオペレーションシステムを実行し、
第５の期間において、前記第３のレジスタセットが有効なレジスタとして選択されている状態から前記第１のレジスタセットが有効なレジスタセットとして選択される状態に切り替えて、前記第１のレジスタセットに格納されている前記第１のコンテキストデータを用いて前記ハイパーバイザを実行し、
前記第５の期間の開始から再び前記第３のレジスタセットを有効なレジスタセットとして選択するまでの間に、前記第３のレジスタセットに格納されている前記第４のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第４のコンテキストデータを前記メモリに格納し、かつ、前記メモリから前記第２のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第２のコンテキストデータを前記第３のレジスタセットに格納し、
前記第４の期間及び前記第５の期間は、前記第２の期間と前記第３の期間との間に挟まれる期間である、
半導体装置。
【請求項4】
請求項３に記載の半導体装置であって、
前記プロセッサは、前記第２の期間、前記第４の期間、及び前記第５の期間のうちの少なくとも１つの期間中に、前記第２のレジスタセットに格納されている前記第２のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第２のコンテキストデータを前記メモリに格納し、かつ、前記メモリから前記第３のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第３のコンテキストデータを前記第２のレジスタセットに格納する、
半導体装置。
前記プロセッサは、前記第２の期間、前記第４の期間、及び前記第５の期間のうちの少なくとも１つの期間中に、前記第２のレジスタセットに格納されている前記第２のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第２のコンテキストデータを前記メモリに格納し、かつ、前記メモリから前記第３のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第３のコンテキストデータを前記第２のレジスタセットに格納する、
半導体装置。
【請求項5】
請求項３に記載の半導体装置であって、
前記プロセッサは、
第６の期間において、前記第２のレジスタセットが有効なレジスタとして選択されている状態から前記第１のレジスタセットが有効なレジスタセットとして選択される状態に切り替えて、前記第１のレジスタセットに格納されている前記第１のコンテキストデータを用いて前記ハイパーバイザを実行し、
第７の期間において、前記第１のレジスタセットが有効なレジスタとして選択されている状態から前記第３のレジスタセットが有効なレジスタセットとして選択される状態に切り替えて、前記第３のレジスタセットに格納されている前記第２のコンテキストデータを用いて前記第１の仮想マシン上で前記第１のオペレーションシステムを実行し、
前記第６の期間及び前記第７の期間は、前記第３の期間よりも後の期間である、
半導体装置。
前記プロセッサは、
第６の期間において、前記第２のレジスタセットが有効なレジスタとして選択されている状態から前記第１のレジスタセットが有効なレジスタセットとして選択される状態に切り替えて、前記第１のレジスタセットに格納されている前記第１のコンテキストデータを用いて前記ハイパーバイザを実行し、
第７の期間において、前記第１のレジスタセットが有効なレジスタとして選択されている状態から前記第３のレジスタセットが有効なレジスタセットとして選択される状態に切り替えて、前記第３のレジスタセットに格納されている前記第２のコンテキストデータを用いて前記第１の仮想マシン上で前記第１のオペレーションシステムを実行し、
前記第６の期間及び前記第７の期間は、前記第３の期間よりも後の期間である、
半導体装置。
【請求項6】
請求項５に記載の半導体装置であって、
前記プロセッサは、前記第５の期間、前記第３の期間、及び前記第６の期間のうちの少なくとも１つの期間中に、前記第３のレジスタセットに格納されている前記第４のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第４のコンテキストデータを前記メモリに格納し、かつ、前記メモリから前記第２のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第２のコンテキストデータを前記第３のレジスタセットに格納する、
半導体装置。
前記プロセッサは、前記第５の期間、前記第３の期間、及び前記第６の期間のうちの少なくとも１つの期間中に、前記第３のレジスタセットに格納されている前記第４のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第４のコンテキストデータを前記メモリに格納し、かつ、前記メモリから前記第２のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第２のコンテキストデータを前記第３のレジスタセットに格納する、
半導体装置。
【請求項7】
請求項１に記載の半導体装置であって、
前記複数の仮想マシンは、第３の仮想マシン及び第４の仮想マシンをさらに含み、
前記プロセッサは、第３のレジスタセット及び第４のレジスタセットをさらに有し、
前記メモリは、前記第３の仮想マシンが実行する第３のオペレーションシステム及び前記第４の仮想マシンが実行する第４のオペレーションシステムをさらに記憶し、
前記第３のレジスタセットは、前記プロセッサによって前記第３の仮想マシンが実行されている際の前記プロセッサの動作状態に関連する第４のコンテキストデータ、及び、前記プロセッサによって前記第４の仮想マシンが実行されている際の前記プロセッサの動作状態に関連する第５のコンテキストデータを格納し、
前記プロセッサは、
第４の期間において、前記第１のレジスタセットが有効なレジスタとして選択されている状態から前記第３のレジスタセットが有効なレジスタセットとして選択される状態に切り替えて、前記第３のレジスタセットに格納されている前記第４のコンテキストデータを用いて前記第３の仮想マシン上で前記第３のオペレーションシステムを実行し、
第５の期間において、前記第３のレジスタセットが有効なレジスタとして選択されている状態から前記第１のレジスタセットが有効なレジスタセットとして選択される状態に切り替えて、前記第１のレジスタセットに格納されている前記第１のコンテキストデータを用いて前記ハイパーバイザを実行し、
前記第５の期間の開始から再び前記第３のレジスタセットを有効なレジスタセットとして選択するまでの間に、前記第３のレジスタセットに格納されている前記第４のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第４のコンテキストデータを前記メモリに格納し、かつ、前記メモリから前記第５のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第５のコンテキストデータを前記第３のレジスタセットに格納し、
前記第４の期間及び前記の第５の期間は、前記第２の期間と前記第３の期間との間に挟まれる期間である、
半導体装置。
前記複数の仮想マシンは、第３の仮想マシン及び第４の仮想マシンをさらに含み、
前記プロセッサは、第３のレジスタセット及び第４のレジスタセットをさらに有し、
前記メモリは、前記第３の仮想マシンが実行する第３のオペレーションシステム及び前記第４の仮想マシンが実行する第４のオペレーションシステムをさらに記憶し、
前記第３のレジスタセットは、前記プロセッサによって前記第３の仮想マシンが実行されている際の前記プロセッサの動作状態に関連する第４のコンテキストデータ、及び、前記プロセッサによって前記第４の仮想マシンが実行されている際の前記プロセッサの動作状態に関連する第５のコンテキストデータを格納し、
前記プロセッサは、
第４の期間において、前記第１のレジスタセットが有効なレジスタとして選択されている状態から前記第３のレジスタセットが有効なレジスタセットとして選択される状態に切り替えて、前記第３のレジスタセットに格納されている前記第４のコンテキストデータを用いて前記第３の仮想マシン上で前記第３のオペレーションシステムを実行し、
第５の期間において、前記第３のレジスタセットが有効なレジスタとして選択されている状態から前記第１のレジスタセットが有効なレジスタセットとして選択される状態に切り替えて、前記第１のレジスタセットに格納されている前記第１のコンテキストデータを用いて前記ハイパーバイザを実行し、
前記第５の期間の開始から再び前記第３のレジスタセットを有効なレジスタセットとして選択するまでの間に、前記第３のレジスタセットに格納されている前記第４のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第４のコンテキストデータを前記メモリに格納し、かつ、前記メモリから前記第５のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第５のコンテキストデータを前記第３のレジスタセットに格納し、
前記第４の期間及び前記の第５の期間は、前記第２の期間と前記第３の期間との間に挟まれる期間である、
半導体装置。
【請求項8】
請求項７に記載の半導体装置であって、
前記プロセッサは、前記第２の期間、前記第４の期間、及び前記第５の期間のうちの少なくとも１つの期間中に、前記第２のレジスタセットに格納されている前記第２のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第２のコンテキストデータを前記メモリに格納し、かつ、前記メモリから前記第３のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第３のコンテキストデータを前記第２のレジスタセットに格納する、
半導体装置。
前記プロセッサは、前記第２の期間、前記第４の期間、及び前記第５の期間のうちの少なくとも１つの期間中に、前記第２のレジスタセットに格納されている前記第２のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第２のコンテキストデータを前記メモリに格納し、かつ、前記メモリから前記第３のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第３のコンテキストデータを前記第２のレジスタセットに格納する、
半導体装置。
【請求項9】
請求項８に記載の半導体装置であって、
前記プロセッサは、
第６の期間において、前記第２のレジスタセットが有効なレジスタとして選択されている状態から前記第１のレジスタセットが有効なレジスタセットとして選択される状態に切り替えて、前記第１のレジスタセットに格納されている前記第１のコンテキストデータを用いて前記ハイパーバイザを実行し、
第７の期間において、前記第１のレジスタセットが有効なレジスタとして選択されている状態から前記第３のレジスタセットが有効なレジスタセットとして選択される状態に切り替えて、前記第３のレジスタセットに格納されている前記第５のコンテキストデータを用いて前記第４の仮想マシン上で前記第４のオペレーションシステムを実行し、
前記第６の期間及び前記第７の期間は、前記第３の期間よりも後の期間である、
半導体装置。
前記プロセッサは、
第６の期間において、前記第２のレジスタセットが有効なレジスタとして選択されている状態から前記第１のレジスタセットが有効なレジスタセットとして選択される状態に切り替えて、前記第１のレジスタセットに格納されている前記第１のコンテキストデータを用いて前記ハイパーバイザを実行し、
第７の期間において、前記第１のレジスタセットが有効なレジスタとして選択されている状態から前記第３のレジスタセットが有効なレジスタセットとして選択される状態に切り替えて、前記第３のレジスタセットに格納されている前記第５のコンテキストデータを用いて前記第４の仮想マシン上で前記第４のオペレーションシステムを実行し、
前記第６の期間及び前記第７の期間は、前記第３の期間よりも後の期間である、
半導体装置。
【請求項10】
請求項８に記載の半導体装置であって、
前記プロセッサは、前記第５の期間、前記第３の期間、及び第６の期間のうちの少なくとも１つの期間中に、前記第３のレジスタセットに格納されている前記第４のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第４のコンテキストデータを前記メモリに格納し、かつ、前記メモリから前記第５のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第５のコンテキストデータを前記第３のレジスタセットに格納する、
半導体装置。
前記プロセッサは、前記第５の期間、前記第３の期間、及び第６の期間のうちの少なくとも１つの期間中に、前記第３のレジスタセットに格納されている前記第４のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第４のコンテキストデータを前記メモリに格納し、かつ、前記メモリから前記第５のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第５のコンテキストデータを前記第３のレジスタセットに格納する、
半導体装置。
【請求項11】
請求項３に記載の半導体装置であって、
前記プロセッサは、
前記第２の期間において、前記第２のレジスタセットに格納されている前記第２のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第２のコンテキストデータを前記メモリに格納した後、前記第２のレジスタセットへの電源供給を停止し、
前記第２の期間において、前記第３のレジスタセットへの電源供給を開始し、前記メモリから前記第３のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第３のコンテキストデータを前記第３のレジスタセットに格納する、
半導体装置。
前記プロセッサは、
前記第２の期間において、前記第２のレジスタセットに格納されている前記第２のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第２のコンテキストデータを前記メモリに格納した後、前記第２のレジスタセットへの電源供給を停止し、
前記第２の期間において、前記第３のレジスタセットへの電源供給を開始し、前記メモリから前記第３のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第３のコンテキストデータを前記第３のレジスタセットに格納する、
半導体装置。
【請求項12】
請求項１に記載の半導体装置であって、
前記プロセッサは、前記第１のレジスタセット及び前記第２のレジスタセットのうちのいずれかのレジスタセットが有効なレジスタセットであるかを示す情報を格納するアクティブ情報レジスタをさらに有する、
半導体装置。
前記プロセッサは、前記第１のレジスタセット及び前記第２のレジスタセットのうちのいずれかのレジスタセットが有効なレジスタセットであるかを示す情報を格納するアクティブ情報レジスタをさらに有する、
半導体装置。
【請求項13】
ハイパーバイザによって管理される、第１の仮想マシン及び第２の仮想マシンを含む複数の仮想マシンが動作する半導体装置によるオペレーティングシステムの切り替え方法であって、
前記半導体装置は、
第１のレジスタセット及び第２のレジスタセットを有するプロセッサと、
前記ハイパーバイザ、前記第１の仮想マシンが実行する第１のオペレーションシステム、及び前記第２の仮想マシンが実行する第２のオペレーションシステムを記憶するメモリと、
を備え、
前記第１のレジスタセットは、前記プロセッサによって前記ハイパーバイザが実行されている際の前記プロセッサの動作状態に関連する第１のコンテキストデータを格納し、
前記第２のレジスタセットは、前記プロセッサによって前記第１の仮想マシンが実行されている際の前記プロセッサの動作状態に関連する第２のコンテキストデータ、若しくは、前記プロセッサによって前記第２の仮想マシンが実行されている際の前記プロセッサの動作状態に関連する第３のコンテキストデータを格納し、
前記プロセッサにより、
第１の期間において、前記第２のレジスタセットを有効なレジスタセットとして選択し、前記第２のレジスタセットに格納されている前記第２のコンテキストデータを用いて前記第１の仮想マシン上で前記第１のオペレーションシステムを実行し、
第２の期間において、前記第２のレジスタセットが有効なレジスタとして選択されている状態から前記第１のレジスタセットが有効なレジスタセットとして選択される状態に切り替えて、前記第１のレジスタセットに格納されている前記第１のコンテキストデータを用いて前記ハイパーバイザを実行し、
前記第２の期間の開始から再び前記第２のレジスタセットを有効なレジスタセットとして選択するまでの間に、前記第２のレジスタセットに格納されている前記第２のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第２のコンテキストデータを前記メモリに格納し、かつ、前記メモリから前記第３のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第３のコンテキストデータを前記第２のレジスタセットに格納し、
第３の期間において、前記第１のレジスタセットが有効なレジスタとして選択されている状態から前記第２のレジスタセットが有効なレジスタセットとして選択される状態に切り替えて、前記第２のレジスタセットに格納されている前記第３のコンテキストデータを用いて前記第２の仮想マシン上で前記第２のオペレーションシステムを実行する、
オペレーティングシステムの切り替え方法。
前記半導体装置は、
第１のレジスタセット及び第２のレジスタセットを有するプロセッサと、
前記ハイパーバイザ、前記第１の仮想マシンが実行する第１のオペレーションシステム、及び前記第２の仮想マシンが実行する第２のオペレーションシステムを記憶するメモリと、
を備え、
前記第１のレジスタセットは、前記プロセッサによって前記ハイパーバイザが実行されている際の前記プロセッサの動作状態に関連する第１のコンテキストデータを格納し、
前記第２のレジスタセットは、前記プロセッサによって前記第１の仮想マシンが実行されている際の前記プロセッサの動作状態に関連する第２のコンテキストデータ、若しくは、前記プロセッサによって前記第２の仮想マシンが実行されている際の前記プロセッサの動作状態に関連する第３のコンテキストデータを格納し、
前記プロセッサにより、
第１の期間において、前記第２のレジスタセットを有効なレジスタセットとして選択し、前記第２のレジスタセットに格納されている前記第２のコンテキストデータを用いて前記第１の仮想マシン上で前記第１のオペレーションシステムを実行し、
第２の期間において、前記第２のレジスタセットが有効なレジスタとして選択されている状態から前記第１のレジスタセットが有効なレジスタセットとして選択される状態に切り替えて、前記第１のレジスタセットに格納されている前記第１のコンテキストデータを用いて前記ハイパーバイザを実行し、
前記第２の期間の開始から再び前記第２のレジスタセットを有効なレジスタセットとして選択するまでの間に、前記第２のレジスタセットに格納されている前記第２のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第２のコンテキストデータを前記メモリに格納し、かつ、前記メモリから前記第３のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第３のコンテキストデータを前記第２のレジスタセットに格納し、
第３の期間において、前記第１のレジスタセットが有効なレジスタとして選択されている状態から前記第２のレジスタセットが有効なレジスタセットとして選択される状態に切り替えて、前記第２のレジスタセットに格納されている前記第３のコンテキストデータを用いて前記第２の仮想マシン上で前記第２のオペレーションシステムを実行する、
オペレーティングシステムの切り替え方法。
【請求項14】
請求項１３に記載のオペレーティングシステムの切り替え方法であって、
前記プロセッサにより、前記第２の期間中に、前記第２のレジスタセットに格納されている前記第２のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第２のコンテキストデータを前記メモリに格納し、かつ、前記メモリから前記第３のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第３のコンテキストデータを前記第２のレジスタセットに格納する、
オペレーティングシステムの切り替え方法。
前記プロセッサにより、前記第２の期間中に、前記第２のレジスタセットに格納されている前記第２のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第２のコンテキストデータを前記メモリに格納し、かつ、前記メモリから前記第３のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第３のコンテキストデータを前記第２のレジスタセットに格納する、
オペレーティングシステムの切り替え方法。
【請求項15】
請求項１３のオペレーティングシステムの切り替え方法であって、
前記複数の仮想マシンは、第３の仮想マシンをさらに含み、
前記プロセッサは、第３のレジスタセットをさらに有し、
前記メモリは、前記第３の仮想マシンが実行する第３のオペレーションシステムをさらに記憶し、
前記第３のレジスタセットは、前記第２のコンテキストデータ、若しくは、前記プロセッサによって前記第３の仮想マシンが実行されている際の前記プロセッサの動作状態に関連する第４のコンテキストデータを格納し、
前記プロセッサにより、
第４の期間において、前記第１のレジスタセットが有効なレジスタとして選択されている状態から前記第３のレジスタセットが有効なレジスタセットとして選択される状態に切り替えて、前記第３のレジスタセットに格納されている前記第４のコンテキストデータを用いて前記第３の仮想マシン上で前記第３のオペレーションシステムを実行し、
第５の期間において、前記第３のレジスタセットが有効なレジスタとして選択されている状態から前記第１のレジスタセットが有効なレジスタセットとして選択される状態に切り替えて、前記第１のレジスタセットに格納されている前記第１のコンテキストデータを用いて前記ハイパーバイザを実行し、
前記第５の期間の開始から再び前記第３のレジスタセットを有効なレジスタセットとして選択するまでの間に、前記第３のレジスタセットに格納されている前記第４のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第４のコンテキストデータを前記メモリに格納し、かつ、前記メモリから前記第２のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第２のコンテキストデータを前記第３のレジスタセットに格納し、
前記第４の期間及び前記の第５の期間は、前記第２の期間と前記第３の期間との間に挟まれる期間である、
オペレーティングシステムの切り替え方法。
前記複数の仮想マシンは、第３の仮想マシンをさらに含み、
前記プロセッサは、第３のレジスタセットをさらに有し、
前記メモリは、前記第３の仮想マシンが実行する第３のオペレーションシステムをさらに記憶し、
前記第３のレジスタセットは、前記第２のコンテキストデータ、若しくは、前記プロセッサによって前記第３の仮想マシンが実行されている際の前記プロセッサの動作状態に関連する第４のコンテキストデータを格納し、
前記プロセッサにより、
第４の期間において、前記第１のレジスタセットが有効なレジスタとして選択されている状態から前記第３のレジスタセットが有効なレジスタセットとして選択される状態に切り替えて、前記第３のレジスタセットに格納されている前記第４のコンテキストデータを用いて前記第３の仮想マシン上で前記第３のオペレーションシステムを実行し、
第５の期間において、前記第３のレジスタセットが有効なレジスタとして選択されている状態から前記第１のレジスタセットが有効なレジスタセットとして選択される状態に切り替えて、前記第１のレジスタセットに格納されている前記第１のコンテキストデータを用いて前記ハイパーバイザを実行し、
前記第５の期間の開始から再び前記第３のレジスタセットを有効なレジスタセットとして選択するまでの間に、前記第３のレジスタセットに格納されている前記第４のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第４のコンテキストデータを前記メモリに格納し、かつ、前記メモリから前記第２のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第２のコンテキストデータを前記第３のレジスタセットに格納し、
前記第４の期間及び前記の第５の期間は、前記第２の期間と前記第３の期間との間に挟まれる期間である、
オペレーティングシステムの切り替え方法。
【請求項16】
請求項１５に記載のオペレーティングシステムの切り替え方法であって、
前記プロセッサにより、前記第２の期間、前記第４の期間、及び第５の期間のうちの少なくとも１つの期間中に、前記第２のレジスタセットに格納されている前記第２のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第２のコンテキストデータを前記メモリに格納し、かつ、前記メモリから前記第３のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第３のコンテキストデータを前記第２のレジスタセットに格納する、
オペレーティングシステムの切り替え方法。
前記プロセッサにより、前記第２の期間、前記第４の期間、及び第５の期間のうちの少なくとも１つの期間中に、前記第２のレジスタセットに格納されている前記第２のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第２のコンテキストデータを前記メモリに格納し、かつ、前記メモリから前記第３のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第３のコンテキストデータを前記第２のレジスタセットに格納する、
オペレーティングシステムの切り替え方法。
【請求項17】
請求項１５に記載のオペレーティングシステムの切り替え方法であって、
前記プロセッサにより、
第６の期間において、前記第２のレジスタセットが有効なレジスタとして選択されている状態から前記第１のレジスタセットが有効なレジスタセットとして選択される状態に切り替えて、前記第１のレジスタセットに格納されている前記第１のコンテキストデータを用いて前記ハイパーバイザを実行し、
第７の期間において、前記第１のレジスタセットが有効なレジスタとして選択されている状態から前記第３のレジスタセットが有効なレジスタセットとして選択される状態に切り替えて、前記第３のレジスタセットに格納されている前記第２のコンテキストデータを用いて前記第１の仮想マシン上で前記第１のオペレーションシステムを実行し、
前記第６の期間及び前記第７の期間は、前記第３の期間よりも後の期間である、
オペレーティングシステムの切り替え方法。
前記プロセッサにより、
第６の期間において、前記第２のレジスタセットが有効なレジスタとして選択されている状態から前記第１のレジスタセットが有効なレジスタセットとして選択される状態に切り替えて、前記第１のレジスタセットに格納されている前記第１のコンテキストデータを用いて前記ハイパーバイザを実行し、
第７の期間において、前記第１のレジスタセットが有効なレジスタとして選択されている状態から前記第３のレジスタセットが有効なレジスタセットとして選択される状態に切り替えて、前記第３のレジスタセットに格納されている前記第２のコンテキストデータを用いて前記第１の仮想マシン上で前記第１のオペレーションシステムを実行し、
前記第６の期間及び前記第７の期間は、前記第３の期間よりも後の期間である、
オペレーティングシステムの切り替え方法。
【請求項18】
請求項１７に記載のオペレーティングシステムの切り替え方法であって、
前記プロセッサにより、前記第５の期間、前記第３の期間、及び前記第６の期間のうちの少なくとも１つの期間中に、前記第３のレジスタセットに格納されている前記第４のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第４のコンテキストデータを前記メモリに格納し、かつ、前記メモリから前記第２のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第２のコンテキストデータを前記第３のレジスタセットに格納する、
オペレーティングシステムの切り替え方法。
前記プロセッサにより、前記第５の期間、前記第３の期間、及び前記第６の期間のうちの少なくとも１つの期間中に、前記第３のレジスタセットに格納されている前記第４のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第４のコンテキストデータを前記メモリに格納し、かつ、前記メモリから前記第２のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第２のコンテキストデータを前記第３のレジスタセットに格納する、
オペレーティングシステムの切り替え方法。
【請求項19】
請求項１３に記載のオペレーティングシステムの切り替え方法であって、
前記複数の仮想マシンは、第３の仮想マシン及び第４の仮想マシンをさらに含み、
前記プロセッサは、第３のレジスタセット及び第４のレジスタセットをさらに有し、
前記メモリは、前記第３の仮想マシンが実行する第３のオペレーションシステム及び前記第４の仮想マシンが実行する第４のオペレーションシステムをさらに記憶し、
前記第３のレジスタセットは、前記プロセッサによって前記第３の仮想マシンが実行されている際の前記プロセッサの動作状態に関連する第４のコンテキストデータ、及び、前記プロセッサによって前記第４の仮想マシンが実行されている際の前記プロセッサの動作状態に関連する第５のコンテキストデータを格納し、
前記プロセッサにより、
第４の期間において、前記第１のレジスタセットが有効なレジスタとして選択されている状態から前記第３のレジスタセットが有効なレジスタセットとして選択される状態に切り替えて、前記第３のレジスタセットに格納されている前記第４のコンテキストデータを用いて前記第３の仮想マシン上で前記第３のオペレーションシステムを実行し、
第５の期間において、前記第３のレジスタセットが有効なレジスタとして選択されている状態から前記第１のレジスタセットが有効なレジスタセットとして選択される状態に切り替えて、前記第１のレジスタセットに格納されている前記第１のコンテキストデータを用いて前記ハイパーバイザを実行し、
前記第５の期間の開始から再び前記第３のレジスタセットを有効なレジスタセットとして選択するまでの間に、前記第３のレジスタセットに格納されている前記第４のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第４のコンテキストデータを前記メモリに格納し、かつ、前記メモリから前記第５のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第５のコンテキストデータを前記第３のレジスタセットに格納し、
前記第４の期間及び前記の第５の期間は、前記第２の期間と前記第３の期間との間に挟まれる期間である、
オペレーティングシステムの切り替え方法。
前記複数の仮想マシンは、第３の仮想マシン及び第４の仮想マシンをさらに含み、
前記プロセッサは、第３のレジスタセット及び第４のレジスタセットをさらに有し、
前記メモリは、前記第３の仮想マシンが実行する第３のオペレーションシステム及び前記第４の仮想マシンが実行する第４のオペレーションシステムをさらに記憶し、
前記第３のレジスタセットは、前記プロセッサによって前記第３の仮想マシンが実行されている際の前記プロセッサの動作状態に関連する第４のコンテキストデータ、及び、前記プロセッサによって前記第４の仮想マシンが実行されている際の前記プロセッサの動作状態に関連する第５のコンテキストデータを格納し、
前記プロセッサにより、
第４の期間において、前記第１のレジスタセットが有効なレジスタとして選択されている状態から前記第３のレジスタセットが有効なレジスタセットとして選択される状態に切り替えて、前記第３のレジスタセットに格納されている前記第４のコンテキストデータを用いて前記第３の仮想マシン上で前記第３のオペレーションシステムを実行し、
第５の期間において、前記第３のレジスタセットが有効なレジスタとして選択されている状態から前記第１のレジスタセットが有効なレジスタセットとして選択される状態に切り替えて、前記第１のレジスタセットに格納されている前記第１のコンテキストデータを用いて前記ハイパーバイザを実行し、
前記第５の期間の開始から再び前記第３のレジスタセットを有効なレジスタセットとして選択するまでの間に、前記第３のレジスタセットに格納されている前記第４のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第４のコンテキストデータを前記メモリに格納し、かつ、前記メモリから前記第５のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第５のコンテキストデータを前記第３のレジスタセットに格納し、
前記第４の期間及び前記の第５の期間は、前記第２の期間と前記第３の期間との間に挟まれる期間である、
オペレーティングシステムの切り替え方法。
【請求項20】
請求項１９に記載のオペレーティングシステムの切り替え方法であって、
前記プロセッサにより、前記第２の期間、前記第４の期間、及び前記第５の期間のうちの少なくとも１つの期間中に、前記第２のレジスタセットに格納されている前記第２のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第２のコンテキストデータを前記メモリに格納し、かつ、前記メモリから前記第３のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第３のコンテキストデータを前記第２のレジスタセットに格納する、
オペレーティングシステムの切り替え方法。
前記プロセッサにより、前記第２の期間、前記第４の期間、及び前記第５の期間のうちの少なくとも１つの期間中に、前記第２のレジスタセットに格納されている前記第２のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第２のコンテキストデータを前記メモリに格納し、かつ、前記メモリから前記第３のコンテキストデータを読み出して、前記読み出された第３のコンテキストデータを前記第２のレジスタセットに格納する、
オペレーティングシステムの切り替え方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、半導体装置及びオペレーティングシステム切り替え方法に関する。
【背景技術】
【0002】
物理マシン上に仮想マシン（ＶＭ：Virtual Machine）を構築する仮想化技術が知られている。特許文献１は、ハイパーバイザにより構築された仮想マシン上で複数のオペレーティングシステム（ＯＳ：Operating System）を動作させる仮想化システムを開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２１－７６９０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１に開示される仮想化システム（仮想化環境）上で動作するＯＳが切り替えられる場合、ハイパーザイザは、ＯＳを実行する仮想マシンの切り替えを制御する。また、仮想マシンの切り替えの際には、コンテキストの退避及び読込の処理が伴う。具体的には、切り替え前のプロセッサのレジスタセットに格納されているコンテキストデータの退避の処理及び切り替え後のプロセッサのレジスタセットに格納するコンテキストデータの読込の処理が行われる。
【0005】
前述されたように、仮想マシンの切り替えは、ハイパーバイザによって制御されるため、仮想マシンの切り替えの際のコンテキストデータの退避及び読込の処理には、切り替え対象となる複数の仮想マシンの実行に係るコンテキストデータの退避及び読込の処理だけではなく、ハイパーバイザの実行に係るコンテキストのデータの退避及び読込の処理も必要となる。通常、コンテキストデータは、プロセッサがアクセス可能なメモリに退避されるため、仮想マシン（或いはＯＳ）の切り替えが行われるたびに、複数の仮想マシンおよびハイパーバイザの実行に係るコンテキストデータに対する、レジスタセットからメモリへの退避の処理及びメモリからレジスタセットへの読込の処理が発生する。しかしながら、コンテキストデータの退避及び読込の処理に必要なメモリアクセス時間は、仮想マシン上で実行されるＯＳの処理時間に影響を及ぼすため、このようなメモリアクセス時間が多くなると、仮想マシンのパフォーマンスを十分に発揮できなくなる恐れが生じ得る。
【0006】
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【0007】
一実施形態に係る半導体装置は、第１のレジスタセット及び第２のレジスタセットを有するプロセッサと、ハイパーバイザを記憶するメモリと、を備える。第１のレジスタセットは、第１のコンテキストデータを格納する。第２のレジスタセットは、第２のコンテキストデータ若しくは第３のコンテキストデータを格納する。プロセッサは、第１の期間において、第２のレジスタセットを有効なレジスタセットとして選択し、第２のコンテキストデータを用いて第１の仮想マシンを実行する。プロセッサは、第２の期間において、第１のレジスタセットを有効なレジスタセットとして選択し、第１のコンテキストデータを用いてハイパーバイザを実行する。プロセッサは、第２の期間において、第２のコンテキストデータを読み出してメモリに格納し、かつ、メモリから第３のコンテキストデータを読み出して第２のレジスタセットに格納する。プロセッサは、第３の期間において、第２のレジスタセットを有効なレジスタセットとして選択し、第３のコンテキストデータを用いて第２の仮想マシンを実行する。
【0008】
一実施の形態に係るオペレーティングシステムの切り替え方法は、第１の仮想マシン及び第２の仮想マシンが動作する半導体装置によるオペレーティングシステムの切り替え方法である。半導体装置は、第１のレジスタセット及び第２のレジスタセットを有するプロセッサと、ハイパーバイザを記憶するメモリと、を備える。第１のレジスタセットは、第１のコンテキストデータを格納する。第２のレジスタセットは、第２のコンテキストデータ若しくは第３のコンテキストデータを格納する。オペレーティングシステムの切り替え方法において、プロセッサにより、第１の期間において、第２のレジスタセットを有効なレジスタセットとして選択し、第２のコンテキストデータを用いて第１の仮想マシンを実行する。プロセッサにより、第２の期間において、第１のレジスタセットを有効なレジスタセットとして選択し、第１のコンテキストデータを用いてハイパーバイザを実行する。プロセッサにより、第２の期間において、第２のコンテキストデータを読み出してメモリに格納し、かつ、メモリから第３のコンテキストデータを読み出して第２のレジスタセットに格納する。プロセッサにより、第３の期間において、第２のレジスタセットを有効なレジスタセットとして選択し、第３のコンテキストデータを用いて第２の仮想マシンを実行する。
【発明の効果】
【0009】
一実施の形態によれば、ハイパーバイザの実行に係るコンテキストデータを格納するためのレジスタセットと複数の仮想マシンの実行に係るコンテキストデータを格納するためのレジスタセットを含む複数のレジスタセットを用いて、バックグラウンドで複数の仮想マシンの実行に係るコンテキストデータの退避及び読込の処理を行う。これにより、コンテキストデータの退避及び読込の処理に必要なメモリアクセス時間を隠蔽することができる。その結果、仮想マシン上で動作するＯＳの実行時間を増大させ、仮想マシンのパフォーマンスの向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複する説明は省略されている。
【0012】
［実施形態１］
図１は、実施形態１に係る半導体装置１００の構成例を示す。図１に示されるように、半導体装置１００は、プロセッサ１５０と、プロセッサ１５０に接続されるメモリ１８０と、を備える。メモリ１８０には、プロセッサ１５０によって実行されるプログラムが記憶され得る。また、メモリ１８０は、後述される複数のコンテキスデータを格納するための記憶領域としても使用され得る。いくつかの実施形態では、プロセッサ１５０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphic Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＦＰＵ（Floating point number Processing Unit）、ＰＰＵ（Physics Processing Unit）、ＴＰＵ（Tensor Processing Unit）、量子プロセッサ、マイクロコントローラ、又は、これらの組み合わせなどを用いることができる。メモリ１８０は、例えば、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）及びＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）の組み合わせによって構成される。
図１は、実施形態１に係る半導体装置１００の構成例を示す。図１に示されるように、半導体装置１００は、プロセッサ１５０と、プロセッサ１５０に接続されるメモリ１８０と、を備える。メモリ１８０には、プロセッサ１５０によって実行されるプログラムが記憶され得る。また、メモリ１８０は、後述される複数のコンテキスデータを格納するための記憶領域としても使用され得る。いくつかの実施形態では、プロセッサ１５０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphic Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＦＰＵ（Floating point number Processing Unit）、ＰＰＵ（Physics Processing Unit）、ＴＰＵ（Tensor Processing Unit）、量子プロセッサ、マイクロコントローラ、又は、これらの組み合わせなどを用いることができる。メモリ１８０は、例えば、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）及びＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）の組み合わせによって構成される。
【0013】
メモリ１８０に記憶されるプログラムには、ハイパーバイザと複数のＯＳが含まれる。ハイパーバイザは、仮想化環境を制御するためのプログラムである。プロセッサ１５０は、メモリ１８０からハイパーバイザを読み出して実行することにより、仮想化環境を制御するための様々な処理、例えば、複数の仮想マシンの作成及び終了、コンテキストデータの退避及び読込、有効なレジスタセットの選択などの処理を行う。また、ハイパーバイザの実行により、複数の仮想マシンが作成されるとき、複数の仮想マシンの各々は、互いに異なるＯＳを実行する。例えば、複数のＯＳに第１のＯＳ及び第２のＯＳが含まれる場合、プロセッサ１５０は、ハイパーバイザを実行することによって、第１のＯＳを実行する第１の仮想マシン及び第２のＯＳを実行する第２の仮想マシンを作成する。
【0014】
プロセッサ１５０は、コンテキストデータを格納するための第１のレジスタセット１５５ａ及び第２のレジスタセット１５５ｂを備える。コンテキストデータは、プログラムカウンタの値、演算途中にある値など、プロセッサの動作状態に関連する様々なデータを含む。第１のレジスタセット１５５ａは、プロセッサ１５０がハイパーバイザを実行する際に利用されるレジスタセットである。第１のレジスタセット１５５ａは、プロセッサ１５０によってハイパーバイザが実行されている際のプロセッサ１５０の動作状態に関連するコンテキストデータ（以下、「ハイパーバイザの実行に係る第１のコンテキストデータ」若しくは単に「第１のコンテキストデータ」とも称される）を格納する。
【0015】
第２のレジスタセット１５５ｂは、プロセッサ１５０が仮想マシンを実行する際に利用されるレジスタセットである。例えば、仮想化環境上で第１の仮想マシン及び第２の仮想マシンが作成される場合、第２のレジスタセット１５５ｂは、プロセッサ１５０によって第１の仮想マシンが実行されている際のプロセッサ１５０の動作状態に関連するコンテキストデータ（以下、「第１の仮想マシンの実行に係る第２のコンテキストデータ」若しくは単に「第２のコンテキストデータ」とも称される）、及びプロセッサ１５０によって第２の仮想マシンが実行されている際のプロセッサの動作状態に関連するコンテキストデータ（以下、「第２の仮想マシンの実行に係る第３のコンテキストデータ」若しくは単に「第３のコンテキストデータ」とも称される）を格納する。
【0016】
次に、ハイパーバイザを実行することによって行われる仮想マシンの切り替え時の処理について説明する。図２は、実施形態１に係るコンテキストデータの退避及び読込の処理を示すタイミングチャートである。横軸は、時間軸である。図２では、第１の仮想マシンが第１のＯＳを実行する状態から第２の仮想マシンが第２のＯＳを実行する状態への切り替えが行われる例が示される。
【0017】
プロセッサ１５０は、第１仮想マシンと第２の仮想マシンとの間の切り替え制御のために、仮想マシンの切り替えの途中でハイパーバイザを実行する。すなわち、第１の仮想マシンから第２の仮想マシンへの切り替えの際、プロセッサ１５０の動作状態は、第１の仮想マシンが第１のＯＳを実行する第１の状態からハイパーバイザを実行する第２の状態へ移行し、その後第２の状態から第２の仮想マシンが第２のＯＳを実行する第３の状態へ移行する。
【0018】
図２に示されるように、プロセッサ１５０の動作状態に応じた第１の期間乃至第３の期間が、時間軸に沿って示されている。第２の期間において、第１のレジスタセット１５５ａが有効なレジスタセットとして選択されている。この期間は、ハイパーバイザが実行される期間である。一方、第１の期間及び第３の期間において、第２のレジスタセット１５５ｂが有効なレジスタセットとして選択されている。これらの期間は、第１の仮想マシン及び第２の仮想マシンのいずれかが実行される期間である。
【0019】
また、図２に示される例では、第１の仮想マシン（第１のＯＳ）、第２の仮想マシン（第２のＯＳ）の順に切り替えられる。そのため、第２のレジスタセット１５５ｂは、時間軸に沿って、第２のコンテキストデータ、第３のコンテキストデータの順で、所定の時間間隔を空けて、コンテキストデータを格納し得る。この時間間隔は、仮想マシンの実行に係るコンテキストデータの退避及び読込の処理に必要な時間に対応する。
【0020】
プロセッサ１５０は、第１の期間において、第２のレジスタセット１５５ｂを有効なレジスタセットとして選択する。第１の期間では、第２のレジスタセット１５５ｂには、第１の仮想マシンの実行に係る第２のコンテキストデータが格納されている。プロセッサ１５０は、第１の期間において、第２のレジスタセット１５５ｂに格納されている第２のコンテキストデータを用いて第１の仮想マシン上で第１のＯＳを実行する。
【0021】
続いて、プロセッサ１５０は、第１の仮想マシンから第２の仮想マシンへの切り替えを行うために、ハイパーバイザを実行する。プロセッサ１５０は、第２の期間において、第２のレジスタセット１５５ｂが有効なレジスタセットとして選択している状態から第１のレジスタセット１５５ａが有効なレジスタセットとして選択される状態に切り替える。第１のレジスタセット１５５ａには、ハイパーバイザの実行に係る第１のコンテキストデータが格納されている。プロセッサ１５０は、第１のレジスタセット１５５ａに格納されている第１のコンテキストデータを用いてハイパーバイザを実行する。
【0022】
また、プロセッサ１５０は、第２の期間において、第２のレジスタセット１５５ｂから第２のコンテキストデータを読み出して、メモリ１８０に格納する。すなわち、メモリ１８０への第２のコンテキストデータの退避の処理が行われる。さらに、プロセッサ１５０は、メモリ１８０から第２の仮想マシンの実行に係る第３のコンテキストデータを読み出して、第２のレジスタセット１５５ｂに格納する。すなわち、メモリ１８０からの第３のコンテキストデータの読込の処理が行われる。なお、メモリ１８０に格納されている第３のコンテキストデータは、以前に第２の仮想マシンが第２のＯＳを実行していた状態から再び動作を継続できるように、メモリ１８０に退避されていたコンテキストデータである。
【0023】
続いて、プロセッサ１５０は、第３の期間において、第１のレジスタセット１５５ａが有効なレジスタセットとして選択されている状態から第２のレジスタセット１５５ｂが有効なレジスタセットとして選択される状態に切り替える。第２のレジスタセット１５５ｂには、第２の仮想マシンの実行に係る第３のコンテキストデータが格納されている。プロセッサ１５０は、第２のレジスタセット１５５ｂに格納されている第３のコンテキストデータを用いて第２の仮想マシン上で第２のＯＳを実行する。
【0024】
以上の通り、実施形態１に係る半導体装置は、コンテキストデータを格納するためのレジスタセットを複数備える。複数のレジスタセットのうちの１つレジスタセットは、ハイパーザイザの実行に係るコンテキストデータを格納するための専用のレジスタセットとして利用される。そのため、仮想マシンが実行されている状態とハイパーバイザが実行される状態との間の切り替えの際に、ハイパーバイザに係るコンテキストデータの復帰及び読込の処理は不要となる。すなわち、ハイパーバイザの実行に係るコンテキストデータの退避及び読込の処理に必要なメモリアクセス時間を考慮する必要はない。
【0025】
また、実施形態１に係る半導体装置では、複数のレジスタセットのうちのいずれか１つが有効なレジスタセットとして選択される。そのため、有効なレジスタセットとして選択されているレジスタセットに格納されているコンテキストデータを用いて、プロセッサの動作を継続できる一方、有効なレジスタセットとして選択されていないレジスタセットに対しては、次に再び有効なレジスタセットとして選択されるまでの間に、コンテキストデータの退避及び読込の処理を行うことができる。例えば、図２に示される例では、ハイパーバイザが実行される第２の期間に、換言すれば、第２の期間の開始から再び第２のレジスタセット１５５ｂを有効なレジスタとして選択される第３の期間の開始までの間に、第２のコンテキストデータの退避の処理及び第３のコンテキストデータの読込の処理が行われる。これにより、仮想マシンに係るコンテキストデータの退避及び読込の処理に必要なメモリアクセス時間を隠蔽することができる。その結果、仮想マシン上で動作するＯＳの実行時間を十分に確保することができ、その結果、仮想マシンのパフォーマンスの向上を図ることができる。
【0026】
[実施形態２]
次に、実施形態２について説明する。実施形態２は、実施形態１とは、仮想マシンの数が異なる。実施形態２に係る半導体装置では、第１の仮想マシン（ＶＭ１）及び第２の仮想マシン（ＶＭ２）に加えて、第３の仮想マシン（ＶＭ３）が動作する。第３の仮想マシンは、第３のＯＳを実行する。
次に、実施形態２について説明する。実施形態２は、実施形態１とは、仮想マシンの数が異なる。実施形態２に係る半導体装置では、第１の仮想マシン（ＶＭ１）及び第２の仮想マシン（ＶＭ２）に加えて、第３の仮想マシン（ＶＭ３）が動作する。第３の仮想マシンは、第３のＯＳを実行する。
【0027】
第１のＯＳ、第２のＯＳ、第３のＯＳは、仮想環境上で動作可能なＯＳである。これらのＯＳの例としては、Ａｎｄｒｏｉｄ（登録商標），Ｌｉｎｕｘ（登録商標），ＵＮＩＸ（登録商標），ＯＳ Ｘ（登録商標），ｉＯＳ（登録商標），ＷＩＮＤＯＷＳ（登録商標）又は組込型オペレーティングシステムなどが挙げられるが、これらに限定されない。これらのＯＳは、車載用のシステム、例えば、カーナビ、エアコン、クラスタ、ディスプレイなどに使用され得る。
【0028】
図３は、実施形態２に係る半導体装置１００ａの構成例を示すブロック図である。半導体装置１００ａは、仮想化環境上でＯＳを切り替えるために使用され得る。図３に示されるように、半導体装置１００ａは、プロセッサ１５０と、プロセッサ１５０に接続されるメモリ１８０と、を備える。また、半導体装置１００ａは、不図示のネットワークインタフェースなど他の構成要素も含み得る。メモリ１８０には、ハイパーバイザ、第１のＯＳ、第２のＯＳ、及び第３のＯＳが記憶されている。また、メモリ１８０は、第２のコンテキストデータ、第３のコンテキストデータ、及び後述される第４のコンテキストデータの退避先として使用され得る。
【0029】
プロセッサ１５０は、アクティブ情報レジスタ１５２と、第１のレジスタセット１５５ａと、第２のレジスタセット１５５ｂと、第１の識別番号（ＶＭＩＤ）レジスタ１５５１と、第２のＶＭＩＤレジスタ１５５２と、を備える。第１のＶＭＩＤレジスタ１５５１は、第１のレジスタセット１５５ａに関連付けて設置される。第２のＶＭＩＤレジスタ１５５２は、第２のレジスタセット１５５ｂに関連付けて設置される。
【0030】
アクティブ情報レジスタ１５２は、第１のレジスタセット１５５ａ及び第２のレジスタセット１５５ｂのうちのどちらのレジスタセットが有効なレジスタセットであるかを示す情報を格納し得る。第１のレジスタセット１５５ａは、ハイパーバイザの実行に係る第１のコンテキストデータを格納し得る。第２のレジスタセット１５５ｂは、第１の仮想マシンに係る第２のコンテキストデータ、第２の仮想マシンに係る第３のコンテキストデータ、及びプロセッサ１５０によって第３の仮想マシンが実行されている際のプロセッサ１５０の動作状態に関連するコンテキストデータ（以下、「第３の仮想マシンの実行に係る第４のコンテキストデータ」若しくは単に「第４のコンテキストデータ」とも称される）のいずれかを格納し得る。
【0031】
実施形態２では、ハイパーバイザ及び仮想マシンを識別するための情報として、ＶＭＩＤが用いられる。例えば、ハイパーバイザのＶＭＩＤは０である。第１の仮想マシンのＶＭＩＤは１である。第２の仮想マシンのＶＭＩＤは２である。第３の仮想マシンのＶＭＩＤは３である。第１のＶＭＩＤレジスタ１５５１及び第２のＶＭＩＤレジスタ１５５２は、ＶＭＩＤを用いて、第１のレジスタセット１５５ａ及び第２のレジスタセット１５５ｂに格納されているコンテキストデータに関連するハイパーバイザ若しくは仮想マシンを特定するための情報を格納する。
【0032】
例えば、第１のレジスタセット１５５ａに第１のコンテキストデータが格納される場合、第１のＶＭＩＤレジスタ１５５１には、第１のレジスタセット１５５ａに格納されているコンテキストデータがハイパーバイザに関連するコンテキストデータであることを示す“ＶＭＩＤ＝０”が格納される。また、第２のレジスタセット１５５ｂに第２のコンテキストデータが格納されている場合、第２のＶＭＩＤレジスタ１５５２には、第２のレジスタセット１５５ｂに格納されているコンテキストデータが第１の仮想マシンに関連するコンテキストデータであることを示す“ＶＭＩＤ＝１”が格納される。
【0033】
次に、ハイパーバイザを実行することによって行われる仮想マシンの切り替え時の処理について説明する。図４は、実施形態２に係るコンテキストデータの退避及び読込の処理を示すタイミングチャートである。横軸は、時間軸である。図４では、第１の仮想マシンが第１のＯＳを実行する状態から第２の仮想マシンが第２のＯＳを実行する状態への切り替えが行われ、その後第２の仮想マシンが第２のＯＳを実行する状態から第３の仮想マシンが第３のＯＳを実行する状態への切り替えが行われる例が示される。
【0034】
図４に示されるように、プロセッサ１５０の動作状態に応じた第１の期間乃至第５の期間が、時間軸に沿って示されている。第２の期間及び第４の期間において、第１のレジスタセット１５５ａが有効なレジスタセットとして選択されている。これらの期間は、ハイパーバイザが実行される期間である。一方、第１の期間、第３の期間、及び第５の期間において、第２のレジスタセット１５５ｂが有効なレジスタセットとして選択されている。これらの期間は、第１の仮想マシン、第２の仮想マシン、及び第３の仮想マシンのいずれかが実行される期間である。
【0035】
また、図４に示される例では、第１の仮想マシン（第１のＯＳ）、第２の仮想マシン（第２のＯＳ）、第３の仮想マシン（第３のＯＳ）の順に切り替えられる。この切り替えの順に対応して、第２のレジスタセット１５５ｂは、時間軸に沿って、第２のコンテキストデータ、第３のコンテキストデータ、第４のコンテキストデータの順で、所定の時間間隔を空けて、コンテキストデータを格納し得る。この時間間隔は、仮想マシンの実行に係るコンテキストデータの退避及び読込の処理に必要な時間に対応する。
【0036】
第１の期間乃至第３の期間においては、プロセッサ１５０は、図２で説明した内容と同様に動作する。そのため、重複する説明は省略される。ただし、実施形態２では、アクティブ情報レジスタ１５２、第１のＶＭＩＤレジスタ１５５１、及び第２のＶＭＩＤレジスタ１５５２が用いられる点が、実施形態１と異なる。
【0037】
第１の期間乃至第３の期間において、第１のレジスタセット１５５ａには、第１のコンテキストデータが格納されるため、プロセッサ１５０は、第１のＶＭＩＤレジスタ１５５１に“ＶＭＩＤ＝０”を格納する。なお、実施形態２に係る全ての期間において、第１のレジスタセット１５５ａには、第１のコンテキストデータが格納されるため、第４の期間以降についても、第１のＶＭＩＤレジスタ１５５１には、“ＶＭＩＤ＝０”が格納される。
【0038】
第１の期間においては、第２のコンテキストデータが第２のレジスタセット１５５ｂに格納され、有効なレジスタセットとして第２のレジスタセット１５５ｂが選択される。そのため、プロセッサ１５０は、第１の期間において、第２のＶＭＩＤレジスタ１５５２に“ＶＭＩＤ＝１”を、アクティブ情報レジスタ１５２に第２のレジスタセット１５５ｂが有効なレジスタセットであることを示す情報を、それぞれ格納する。
【0039】
続いて、第２の期間においては、有効なレジスタセットとして第１のレジスタセット１５５ａが選択されるため、プロセッサ１５０は、アクティブ情報レジスタ１５２に第１のレジスタセット１５５ａが有効なレジスタセットであることを示す情報を格納する。また、第２のレジスタセット１５５ｂに対するコンテキストデータの退避及び読込の処理が行われることによって、第３のコンテキストデータが第２のレジスタセット１５５ｂに格納される。そのため、プロセッサ１５０は、第２のＶＭＩＤレジスタ１５５２に“ＶＭＩＤ＝２”を格納する。
【0040】
続いて、第３の期間においては、有効なレジスタセットとして第２のレジスタセット１５５ｂが選択されるため、プロセッサ１５０は、アクティブ情報レジスタ１５２に第２のレジスタセット１５５ｂが有効なレジスタセットであることを示す情報を格納する。
【0041】
続いて、第４の期間において、プロセッサ１５０は、第２の仮想マシンから第３の仮想マシンへの切り替えを行うために、再びハイパーバイザを実行する。プロセッサ１５０は、アクティブ情報レジスタ１５２に第１のレジスタセット１５５ａが有効なレジスタセットであることを示す情報を格納する。これにより、プロセッサ１５０は、第２のレジスタセット１５５ｂが有効なレジスタセットとして選択している状態から第１のレジスタセット１５５ａが有効なレジスタセットとして選択される状態に切り替える。プロセッサ１５０は、第１のレジスタセット１５５ａに格納されている第１のコンテキストデータを用いてハイパーバイザを実行する。
【0042】
また、プロセッサ１５０は、第４の期間において、換言すれば、第４の期間の開始から再び第２のレジスタセット１５５ｂを有効なレジスタとして選択される第５の期間の開始までの間において、第２のレジスタセット１５５ｂから第３のコンテキストデータを読み出して、メモリ１８０に格納する。すなわち、メモリ１８０への第３のコンテキストデータの退避の処理が行われる。さらに、プロセッサ１５０は、メモリ１８０から第３の仮想マシンの実行に係る第４のコンテキストデータを読み出して、第２のレジスタセット１５５ｂに格納する。すなわち、メモリ１８０からの第４のコンテキストデータの読込の処理が行われる。なお、メモリ１８０に格納されている第４のコンテキストデータは、以前に第３の仮想マシンが第３のＯＳを実行していた状態から再び動作を継続できるように、メモリ１８０に退避されていたコンテキストデータである。また、プロセッサ１５０は、第２のＶＭＩＤレジスタ１５５２に“ＶＭＩＤ＝３”を格納する。
【0043】
続いて、第５の期間においては、プロセッサ１５０は、アクティブ情報レジスタ１５２に第２のレジスタセット１５５ｂが有効なレジスタセットであることを示す情報を格納する。これにより、プロセッサ１５０は、第１のレジスタセット１５５ａが有効なレジスタセットとして選択している状態から第２のレジスタセット１５５ｂが有効なレジスタセットとして選択される状態に切り替える。プロセッサ１５０は、第２のレジスタセット１５５ｂに格納されている第４のコンテキストデータを用いて第３の仮想マシン上で第３のＯＳを実行する。
【0044】
以上の通り、実施形態２に係る半導体装置では、第１の仮想マシン及び第２の仮想マシンに加えて第３の仮想マシンが動作する。すなわち、仮想マシンの数（ＯＳの数）が３に増えたとしても、複数のレジスタセットを用いて仮想マシンの実行に係るコンテキストデータの退避及び読込処理を行うことにより、実施形態２に係る半導体装置は、実施形態１に係る半導体装置と同様の効果を得ることができる。
【0045】
なお、実施形態１及び実施形態２では、２つまたは３つの仮想マシンが動作する半導体装置について説明したが、仮想マシンの数（或いは仮想マシン上で動作するＯＳの数）は、これらに限定されない。例えば、仮想マシンの数は、４以上であってもよい。
【0046】
[実施形態３]
次に、実施形態３について説明する。実施形態２では、２つのレジスタセットを用いて３つの仮想マシンを切り替える半導体装置の例について説明された。実施形態３では、３つのレジスタセットを用いて３つの仮想マシンを切り替える半導体装置について説明する。実施形態３では、実施形態１及び実施形態２と重複する説明は省略される。
次に、実施形態３について説明する。実施形態２では、２つのレジスタセットを用いて３つの仮想マシンを切り替える半導体装置の例について説明された。実施形態３では、３つのレジスタセットを用いて３つの仮想マシンを切り替える半導体装置について説明する。実施形態３では、実施形態１及び実施形態２と重複する説明は省略される。
【0047】
図５は、実施形態３に係る半導体装置１００ｂの構成例を示すブロック図である。図５に示される半導体装置１００ｂのプロセッサ１５０は、図３に示される半導体装置１００ａのプロセッサ１５０に対して、さらに第３のレジスタセット１５５ｃと、第３のＶＭＩＤレジスタ１５５３と、を備える。第３のＶＭＩＤレジスタ１５５３は、第３のレジスタセット１５５ｃに関連付けて設置される。
【0048】
第３のレジスタセット１５５ｃは、第２のレジスタセット１５５ｂと同じように、第１の仮想マシンの実行に係る第２のコンテキストデータ、第２の仮想マシンの実行に係る第３のコンテキストデータ、及び第３の仮想マシンの実行に係る第４のコンテキストデータのいずれかを格納し得る。ただし、同じタイミングにおいては、第２のレジスタセット１５５ｂ及び第３のレジスタセット１５５ｃは、互いに異なるコンテキストデータを格納する。例えば、第２のレジスタセット１５５ｂが第２のコンテキストデータを格納している場合には、第３のレジスタセット１５５ｃは、第３のコンテキストデータ及び第４のコンテキストデータのいずれかを格納する。
【0049】
第３のＶＭＩＤレジスタ１５５３は、ＶＭＩＤを用いて、第３のレジスタセット１５５ｃに格納されているコンテキストデータに関連する仮想マシンを特定するための情報を格納する。例えば、第３のレジスタセット１５５ｃに第２のコンテキストデータが格納される場合、第３のＶＭＩＤレジスタ１５５３には、第３のレジスタセット１５５ｃに格納されているコンテキストデータが第１の仮想マシンに関連するコンテキストデータであることを示す“ＶＭＩＤ＝１”が格納される。
【0050】
次に、ハイパーバイザを実行することによって行われる仮想マシンの切り替え時の処理について説明する。図６は、実施形態３に係るコンテキストデータの退避及び読込の処理を示すタイミングチャートである。横軸は、時間軸である。図６では、第１の仮想マシンが第１のＯＳを実行する状態から第２の仮想マシンが第２のＯＳを実行する状態への切り替えが行われ、その後第２の仮想マシンが第２のＯＳを実行する状態から第３の仮想マシンが第３のＯＳを実行する状態への切り替えが行われ、最後に第３の仮想マシンが第３のＯＳを実行する状態から第１の仮想マシンが第１のＯＳを実行する状態への切り替えが行われる例が示される。
【0051】
図６に示されるように、プロセッサ１５０の動作状態に応じた第１の期間乃至第７の期間が、時間軸に沿って示されている。第２の期間、第４の期間及び第６の期間において、第１のレジスタセット１５５ａが有効なレジスタセットとして選択されている。これらの期間は、ハイパーバイザが実行される期間である。一方、第１の期間及び第５の期間において、第２のレジスタセット１５５ｂが有効なレジスタセットとして選択されている。また、第３の期間及び第７の期間において、第３のレジスタセット１５５ｃが有効なレジスタセットとして選択されている。第１の期間、第３の期間、第５の期間、及び第７の期間は、第１の仮想マシン、第２の仮想マシン、及び第３の仮想マシンのいずれかが実行される期間である。
【0052】
また、図６に示される例では、第１の仮想マシン（第１のＯＳ）、第２の仮想マシン（第２のＯＳ）、第３の仮想マシン（第３のＯＳ）、第１の仮想マシン（第１のＯＳ）の順に切り替えられる。この切り替えの順に対応して、第２のレジスタセット１５５ｂは、時間軸に沿って、第２のコンテキストデータ、第４のコンテキストデータ、第３のコンテキストデータの順で、所定の時間間隔を空けて、コンテキストデータを格納し得る。また、第３のレジスタセット１５５ｃは、時間軸に沿って、第３のコンテキストデータ、第２のコンテキストデータの順で、所定の時間間隔を空けて、コンテキストデータを格納し得る。この時間間隔は、仮想マシンの実行に係るコンテキストデータの退避及び読込の処理に必要な時間に対応する。
【0053】
第１の期間乃至第７の期間において、第１のレジスタセット１５５ａには、第１のコンテキストデータが格納されるため、プロセッサ１５０は、第１のＶＭＩＤレジスタ１５５１に“ＶＭＩＤ＝０”を格納する。
【0054】
図６に示されるように、プロセッサ１５０は、第１の期間において、第２のレジスタセット１５５ｂを有効なレジスタセットとして選択する。第１の期間では、第２のレジスタセット１５５ｂに第１のコンテキストデータが格納され、第２のＶＭＩＤレジスタ１５５２に“ＶＭＩＤ＝１”が格納される。プロセッサ１５０は、第１の期間において、第２のレジスタセット１５５ｂに格納されている第２のコンテキストデータを用いて第１の仮想マシン上で第１のＯＳを実行する。なお、初期状態として、第３のレジスタセット１５５ｃには、第３のコンテキストデータが格納され、第３のＶＭＩＤレジスタ１５５３には、“ＶＭＩＤ＝２”が格納されているものとする。
【0055】
続いて、プロセッサ１５０は、第１の仮想マシンから第２の仮想マシンへの切り替えを行うために、ハイパーバイザを実行する。プロセッサ１５０は、第２の期間において、第２のレジスタセット１５５ｂが有効なレジスタセットとして選択している状態から第１のレジスタセット１５５ａが有効なレジスタセットとして選択される状態に切り替える。プロセッサ１５０は、第１のレジスタセット１５５ａに格納されている第１のコンテキストデータを用いてハイパーバイザを実行する。
【0056】
また、プロセッサ１５０は、第２の期間において、第２のレジスタセット１５５ｂから第２のコンテキストデータを読み出して、メモリ１８０に格納する。すなわち、メモリ１８０への第２のコンテキストデータの退避の処理が行われる。さらに、プロセッサ１５０は、メモリ１８０から第３の仮想マシンの実行に係る第４のコンテキストデータを読み出して、第２のレジスタセット１５５ｂに格納する。すなわち、メモリ１８０からの第４のコンテキストデータの読込の処理が行われる。なお、メモリ１８０に格納されている第４のコンテキストデータは、以前に第３の仮想マシンが第３のＯＳを実行していた状態から再び動作を継続できるように、メモリ１８０に退避されていたコンテキストデータである。また、プロセッサ１５０は、第２のＶＭＩＤレジスタ１５５２に“ＶＭＩＤ＝３”を格納する。
【0057】
続いて、プロセッサ１５０は、第３の期間において、アクティブ情報レジスタ１５２に第３のレジスタセット１５５ｃが有効なレジスタセットであることを示す情報を格納する。これにより、プロセッサ１５０は、第１のレジスタセット１５５ａが有効なレジスタセットとして選択している状態から第３のレジスタセット１５５ｃが有効なレジスタセットとして選択される状態に切り替える。プロセッサ１５０は、第３のレジスタセット１５５ｃに格納されている第３のコンテキストデータを用いて第２の仮想マシン上で第２のＯＳを実行する。
【0058】
続いて、プロセッサ１５０は、第４の期間において、第２の仮想マシンから第３の仮想マシンへの切り替えを行うために、ハイパーバイザを実行する。プロセッサ１５０は、アクティブ情報レジスタ１５２に第１のレジスタセット１５５ａが有効なレジスタセットであることを示す情報を格納する。これにより、プロセッサ１５０は、第３のレジスタセット１５５ｃが有効なレジスタセットとして選択している状態から第１のレジスタセット１５５ａが有効なレジスタセットとして選択される状態に切り替える。プロセッサ１５０は、第１のレジスタセット１５５ａに格納されている第１のコンテキストデータを用いてハイパーバイザを実行する。
【0059】
また、プロセッサ１５０は、第４の期間において、第３のレジスタセット１５５ｃから第３のコンテキストデータを読み出して、メモリ１８０に格納する。すなわち、メモリ１８０への第３のコンテキストデータの退避の処理が行われる。さらに、プロセッサ１５０は、メモリ１８０から第１の仮想マシンの実行に係る第２のコンテキストデータを読み出して、第３のレジスタセット１５５ｃに格納する。すなわち、メモリ１８０からの第２のコンテキストデータの読込の処理が行われる。なお、メモリ１８０に格納されている第２のコンテキストデータは、第２の期間において第２レジスタセット１５５ｂからメモリ１８０に退避されたコンテキストデータである。このコンテキストデータを利用することにより、退避の処理が行われた際の第１の仮想マシンが第１のＯＳを実行していた状態から再び動作を継続できるようになる。また、プロセッサ１５０は、第３のＶＭＩＤレジスタ１５５３に“ＶＭＩＤ＝１”を格納する。
【0060】
続いて、プロセッサ１５０は、第５の期間において、アクティブ情報レジスタ１５２に第２のレジスタセット１５５ｂが有効なレジスタセットであることを示す情報を格納する。これにより、プロセッサ１５０は、第１のレジスタセット１５５ａが有効なレジスタセットとして選択している状態から第２のレジスタセット１５５ｂが有効なレジスタセットとして選択される状態に切り替える。プロセッサ１５０は、第２のレジスタセット１５５ｂに格納されている第４のコンテキストデータを用いて第３の仮想マシン上で第３のＯＳを実行する。
【0061】
続いて、プロセッサ１５０は、第６の期間において、第３の仮想マシンから第１の仮想マシンへの切り替えを行うために、ハイパーバイザを実行する。プロセッサ１５０は、アクティブ情報レジスタ１５２に第１のレジスタセット１５５ａが有効なレジスタセットであることを示す情報を格納する。これにより、プロセッサ１５０は、第２のレジスタセット１５５ｂが有効なレジスタセットとして選択している状態から第１のレジスタセット１５５ａが有効なレジスタセットとして選択される状態に切り替える。プロセッサ１５０は、第１のレジスタセット１５５ａに格納されている第１のコンテキストデータを用いてハイパーバイザを実行する。
【0062】
続いて、プロセッサ１５０は、第７の期間において、アクティブ情報レジスタ１５２に第３のレジスタセット１５５ｃが有効なレジスタセットであることを示す情報を格納する。これにより、プロセッサ１５０は、第１のレジスタセット１５５ａが有効なレジスタセットとして選択している状態から第３のレジスタセット１５５ｃが有効なレジスタセットとして選択される状態に切り替える。プロセッサ１５０は、第３のレジスタセット１５５ｃに格納されている第２のコンテキストデータを用いて第１の仮想マシン上で第１のＯＳを実行する。
【0063】
以上の通り、実施形態３に係る半導体装置は、３つのレジスタセットを用いてハイパーバイザの実行及び３つの仮想マシンの実行に係るコンテキストデータの退避及び読込の処理を行う。これにより、実施形態３においても、実施形態１及び実施形態２と同様の効果が得られる。
【0064】
なお、実施形態３では、第２の期間及び第４の期間にそれぞれコンテキストデータの退避及び読込の処理が行われると説明されたが、これらの処理は、次の仮想マシンの実行が開始される前までに完了できていればよい。すなわち、第２の期間において行われると説明された第２のコンテキストデータの退避の処理及び第４のコンテキストデータの読込の処理は、第２の期間の開始から再び第２のレジスタセット１５５ｂを有効なレジスタとして選択される第５の期間の開始までの間に行われればよい。また、第４の期間において行われると説明された第３のコンテキストデータの退避の処理及び第２のコンテキストデータの読込の処理は、第４の期間の開始から再び第３のレジスタセット１５５ｃを有効なレジスタとして選択される第７の期間の開始までの間に行われればよい。
【0065】
実施形態１乃至実施形態３で説明されたコンテキストデータの退避及び読込の処理は、ＤＭＡ（Direct Memory Access）転送を用いて実行されることができる。すなわち、プロセッサ１５０は、ハイパーバイザを実行することによってコンテキストデータの退避及び読込の処理を行う場合、不図示のＤＭＡコントローラに対して、レジスタセットとメモリ１８０との間のコンテキストデータの転送処理を指示することができる。転送処理の指示の完了後には、プロセッサ１５０の動作状態に関わらず、ＤＭＡコントローラは、コンテキストデータの転送処理を実行することができる。
【0066】
実施形態２では、仮想マシンの実行に係るコンテキストデータを格納するためのレジスタセットが１つであるため、ハイパーバイザが実行される１つの期間内（図４に示される第２の期間内又は第４の期間内）にコンテキストデータの退避及び読込の処理を完了させなければならなかった。この場合には、コンテキストデータの退避及び読込の処理を完了させるための時間を考慮して、ハイパーバイザが実行される期間（図４に示される第２の期間及び第４の期間）を設定しなければならず、仮想マシン上で動作するＯＳの実行時間の確保に影響を与える恐れがあった。
【0067】
これに対し、実施形態３では、仮想マシンの実行に係るコンテキストデータを格納するためのレジスタセットが２つ設けられている。このため、３つの期間（図６に示される第２の期間から第４の期間又は第４の期間から第６の期間）をコンテキストデータの退避及び読込の処理に利用することができる。この場合、ハイパーバイザが実行される期間にコンテキストデータの退避及び読込の処理を完了させる必要がないため、コンテキストデータの退避及び読込の処理を完了させるための時間を考慮して、ハイパーバイザが実行される期間を長く設定する必要はない。すなわち、実施形態３に係る半導体装置は、実施の形態２に係る半導体装置よりも、仮想マシン上のＯＳの実行時間を確保することが容易になり、その結果、仮想マシンのパフォーマンスのさらなる向上を図ることができる。
【0068】
また、実施形態３では、３つのレジスタセットを用いて３つの仮想マシンを切り替える半導体装置について説明されたが、レジスタセットの数は、４以上であっても構わない。ただし、仮想マシンの実行に係るコンテキストデータの退避及び読込の処理が必要となる場合は、レジスタセットの本数（Ｍ）と仮想マシン（或いはＯＳ）の数（Ｎ）との間において、“Ｍ＜Ｎ＋１”の関係が成り立つ場合であることに留意されたい。なお、Ｍ及びＮは、自然数である。
【0069】
[実施形態４]
次に、実施形態４について説明する。実施形態４に係る半導体装置は、レジスタセットがコンテキストデータを格納するために使用されていない期間において、当該レジスタセットへの電源供給を停止する機能を有する。実施形態４では、実施形態１乃至実施形態３と重複する説明は省略される。
次に、実施形態４について説明する。実施形態４に係る半導体装置は、レジスタセットがコンテキストデータを格納するために使用されていない期間において、当該レジスタセットへの電源供給を停止する機能を有する。実施形態４では、実施形態１乃至実施形態３と重複する説明は省略される。
【0070】
図７は、実施形態４に係る半導体装置１００ｃの構成例を示すブロック図である。図７に示される半導体装置１００ｃのプロセッサ１５０は、図５に示される半導体装置１００ｂのプロセッサ１５０に対して、レジスタ電源制御部１４をさらに備える。
【0071】
レジスタ電源制御部１４は、第２のレジスタセット１５５ｂ、第３のレジスタセット１５５ｃ、第２のＶＭＩＤレジスタ１５５２、及び第３のＶＭＩＤレジスタ１５５３に接続され、これらのレジスタに対する電源供給を制御する。プロセッサ１５０は、第２のレジスタセット１５５ｂ及び第３のレジスタセット１５５ｃのうち、直近の仮想マシンの実行に使用されるコンテキストデータを格納するレジスタセット及びそれに関連付けて設置されたＶＭＩＤレジスタに対しては電源供給を継続し、直近の仮想マシンの実行に使用されないレジスタセット及びそれに関連付けて設置されたＶＭＩＤレジスタに対しては電源供給を停止する。
【0072】
図８は、実施形態４に係るレジスタ電源制御部１４の処理を説明するためのタイミングチャートである。横軸は、時間軸である。図８のタイミングチャートに示される処理のうち、レジスタ電源制御部１４による電源供給の制御の処理及び仮想マシンの実行に係るコンテキストデータの読込の処理以外の処理については図６のタイミングチャートの第１の期間乃至第５の期間に行われる処理と同じであるため、それらの重複する説明は省略される。また、初期状態では、第３のレジスタセット１５５ｃ及び第３のＶＭＩＤレジスタ１５５３への電源供給は停止されているものとする。
【0073】
図８に示されるように、コンテキストデータの退避及び読込の処理が行われる第２の期間及び第４の期間において、レジスタ電源制御部１４は、第２のレジスタセット１５５ｂ、第３のレジスタセット１５５ｃ、第２のＶＭＩＤレジスタ１５５２、及び第３のＶＭＩＤレジスタ１５５３に対する電源供給の制御を行う。なお、図８では、レジスタセットに電源供給が開始される場合は、“ＯＮ”で示され、レジスタセットへの電源供給が停止される場合は、“ＯＦＦ”で示される。
【0074】
第２の期間において、プロセッサ１５０は、第２のレジスタセット１５５ｂから第２のコンテキストデータを読み出して、メモリ１８０に格納する。その後、プロセッサ１５０のレジスタ電源制御部１４は、退避の処理が行われた第２のレジスタセット１５５ｂ及びそれに関連付けて設置された第２のＶＭＩＤレジスタ１５５２への電源供給を停止する。
【0075】
また、第２の期間において、プロセッサ１５０のレジスタ電源制御部１４は、第３のレジスタセット１５５ｃ及び第３のＶＭＩＤレジスタ１５５３への電源供給を開始する。その後、プロセッサ１５０は、メモリ１８０から第３のコンテキストデータを読み出して、第３のレジスタセット１５５ｃに格納する。また、プロセッサ１５０は、第３のＶＭＩＤレジスタ１５５３に“ＶＭＩＤ＝２”を格納する。
【0076】
第４の期間において、プロセッサ１５０は、第３のレジスタセット１５５ｃから第３のコンテキストデータを読み出して、メモリ１８０に格納する。その後、プロセッサ１５０のレジスタ電源制御部１４は、退避の処理が行われた第３のレジスタセット１５５ｃ及びそれに関連付けて設置された第３のＶＭＩＤレジスタ１５５３への電源供給を停止する。
【0077】
また、第４の期間において、プロセッサ１５０のレジスタ電源制御部１４は、第２のレジスタセット１５５ｂ及び第２のＶＭＩＤレジスタ１５５２への電源供給を再開する。その後、プロセッサ１５０は、メモリ１８０から第４のコンテキストデータを読み出して、第２のレジスタセット１５５ｂに格納する。また、プロセッサ１５０は、第２のＶＭＩＤレジスタ１５５２に“ＶＭＩＤ＝３”を格納する。
【0078】
以上の通り、実施形態４では、レジスタセットに対するコンテキストデータの読込の処理は、当該レジスタセットに対するコンテキストデータの退避の処理の実行後に連続して行われるのではなく、退避の処理が行われたタイミングから所定の時間経過したタイミングで行われる。図８に示されるように、例えば、第２のレジスタセット１５５ｂに対する第４のコンテキストデータの読込の処理は、第２の期間では行われずに、第４の期間で行われる。
【0079】
また、実施形態４では、レジスタセットに対するコンテキストデータの退避の処理が行われてから同じレジスタセットに対するコンテキストデータの読込の処理が行われるまでの期間、換言すれば、レジスタセットがコンテキストデータを格納するために使用されていない期間においては、レジスタ電源制御部１４による制御によって、当該レジスタセット及びそれに関連付けて設置されたＶＭＩＤレジスタへの電源供給が停止される。これにより、半導体装置の省電力化を図ることができる。
【0080】
なお、省電力化の観点では、コンテキストデータの読込の処理のタイミングは、できるだけ遅らせることが望ましい。第２のレジスタセット１５５ｂに対する第４のコンテキストデータの読込の処理は、第２のレジスタセット１５５ｂが再び有効なレジスタセットとして選択されるまでの間に、すなわち、第２の期間乃至第４の期間の間に、行われなければならない。この場合、第４のコンテキストデータの読込の処理は、例えば、第３の期間で行われる場合よりも第４の期間で行われる方が、第２のレジスタセット１５５ｂへの電源供給を停止する時間を長くすることができ、半導体装置における省電力化の効果は大きくなる。
【0081】
実施形態１乃至実施形態４に示された半導体装置の特徴及び構成要素は、半導体装置によるオペレーティングシステムの切り替え方法にも適用され得る。
【0082】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【0083】
１４ レジスタ電源制御部
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ 半導体装置
１５０ プロセッサ
１５２ アクティブ情報レジスタ
１５５１ 第１のＶＭＩＤレジスタ
１５５２ 第２のＶＭＩＤレジスタ
１５５３ 第３のＶＭＩＤレジスタ
１５５ａ 第１のレジスタセット
１５５ｂ 第２のレジスタセット
１５５ｃ 第３のレジスタセット
１８０ メモリ
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ 半導体装置
１５０ プロセッサ
１５２ アクティブ情報レジスタ
１５５１ 第１のＶＭＩＤレジスタ
１５５２ 第２のＶＭＩＤレジスタ
１５５３ 第３のＶＭＩＤレジスタ
１５５ａ 第１のレジスタセット
１５５ｂ 第２のレジスタセット
１５５ｃ 第３のレジスタセット
１８０ メモリ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】