JP2000200211A

JP2000200211A - メモリプ―ル制御回路

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Publication number: JP2000200211A
Application number: JP11000977A
Authority: JP
Inventors: Haruhiro Kaganoi; 晴大加賀野井
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1999-01-06
Filing date: 1999-01-06
Publication date: 2000-07-18
Anticipated expiration: 2019-01-06
Also published as: CA2293938A1; JP3267574B2

Abstract

(57)【要約】【課題】共有メモリを用いるシステムにおいて、メモ
リ領域を解放してよいか否かの確認を容易に行う。【解決手段】共有メモリ１９は予め定められた数の複
数のフィールドを有するメモリ空間に分割されており、
ＣＡＭ１１には共有メモリの空き領域を管理するポイン
タが格納されるとともにフィールド毎に当該フィールド
が使用中であるか否かを示すフラグが格納される。領域
確保モジュール１５は共有メモリへのアクセスに応じて
メモリ空間を確保メモリ空間として確保してＣＡＭ内の
ポインタを書き替える。領域内アクセスモジュール１４
は確保メモリ空間内のフィールドの使用状態に応じてＣ
ＡＭにフラグを立てる。検索制御マシン１６でＣＡＭを
検索して確保メモリ空間の全てのフィールドが未使用で
ある確認されると、領域解放モジュールは確保メモリ空
間を解放する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、メモリプール制御
回路に関し、特に、共有メモリの管理に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、複数のプロセッサ又はタスク
（プロセス）が一つの共有メモリを使用するシステムが
知られており、このようなシステムでは、共有メモリの
管理を適切に行う必要がある。

【０００３】従来、共有メモリの管理を行う際には、タ
スクの要求に応じて共有メモリにメモリ領域を確保し
て、メモリ領域が未使用状態となると当該メモリ領域を
解放するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、メモリ領域
を有効に使用するため、固定長の複数フィールドをまと
めて一つの単位（ブロック）として、各ブロックをメモ
リ領域として確保するようにした場合、ブロック内のフ
ィールド毎に使用及び未使用が異なる関係上、つまり、
ブロック内のフィールドの各々について使用状態である
か未使用状態であるか判別することが難しい関係上、全
てのフィールドが未使用状態となった際当該ブロックを
解放することが難しいという問題点がある。つまり、確
保したメモリ領域を解放してもよいかどうかの確認をす
ることが難しく、結果的に、一度確保されたメモリ領域
を解放することができないという問題点がある。

【０００５】本発明の目的は固定長の複数フィールドを
まとめて一つの単位（ブロック）として各ブロックをメ
モリ領域として確保するようにした際においても、メモ
リ領域を解放してよいか否かの確認を容易に行うことの
できるメモリプール制御回路を提供することある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、共有メ
モリの管理を行う際に用いられるメモリプール制御回路
であって、前記共有メモリは予め定められた数の複数の
フィールドを有するメモリ空間に分割されており、前記
共有メモリの空き領域を管理するポインタが格納される
とともに前記フィールド毎に当該フィールドが使用中で
あるか否かを示すフラグが格納される連想メモリが備え
られ、前記共有メモリへのアクセスに応じて前記メモリ
空間を確保メモリ空間として確保して前記連想メモリ内
のポインタを書き替える第１の手段と、前記確保メモリ
空間内のフィールドの使用状態に応じて前記連想メモリ
にフラグを立てる第２の手段と、前記連想メモリを検索
して前記確保メモリ空間の全てのフィールドが未使用と
なっていると前記確保メモリ空間を解放する第３の手段
とを有することを特徴とするメモリプール制御回路が得
られる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下本発明について図面を参照し
て説明する。

【０００８】まず、図１を参照して、本発明によるメモ
リプール制御回路の一例について説明する。図示のメモ
リプール制御回路はＣＡＭ（ＣｏｎｔｅｎｔＡｄｄｒ
ｅｓｓａｂｌｅＭｅｍｏｒｙ：連想メモリ）１１を備
えており、さらに、メモリプール制御回路は監視モジュ
ール１２、領域解放モジュール１３、領域内アクセスモ
ジュール１４、領域確保モジュール１５、検索制御マシ
ン１６、及びタイマー１７を有している。図示の例で
は、プロセッサ１８上で複数のタスク（プロセス）が動
作しており、一つのメモリ１９が複数のタスクで共有し
て用いられている。

【０００９】ここで、図２も参照して、タスク（プロセ
ス）がメモリ空間（ここではブロックという）を確保し
た際その空き領域はポインタ群（以後ブロック管理ポイ
ンタと呼ぶ）１−１によって管理される。ブロック１−
２は固定長の複数フィールドに分割されており、フラグ
群１−３がメモリ空間（ブロック）１−２と１対１で対
応しており、フラグ群１−３は各フィールドが使用中か
否か、つまり、フラグ群１−３は各フィールドが使用中
であるか未使用（空き状態）であるかを示す。

【００１０】ここで、後述するようにして、フラグ群１
−３はブロック管理ポインタとともにＣＡＭ１１に格納
され、そのサイズ（ワード数）は必要とされる領域確保
の単位数分用意される。また、ポインタ群１−１におい
て、ブロック管理ポインタは任意数（最低）用意され
る。図２に示す例では、６４個のブロック管理ポインタ
が用意される。前述のように、ブロック１−２は複数の
固定長フィールドに分割され、各々の固定長フィールド
には次の空きフィールドを指すためのポインタが存在し
ている。

【００１１】図３には、ＣＡＭのデータフォーマット
｛ＣＡＭ識別子（ＣＡＭＩｎｄｉｃａｔｏｒ）｝が示
されており、図示のように、ＣＡＭＩｎｄｉｃａｔｏ
ｒは、該当ワードが有効か無効かを示すフラグ（Ｖａｌ
ｉｄ／ＩｎｖａｌｉｄＦｌａｇ）２−１、ブロック内
の各フィールドが使用中か未使用かを示すフラグ（Ｕｓ
ｅｄ／ＦｒｅｅＩｎｄｉｃａｔｏｒ）２−２、及び該
当ワードが示しているフラグに対応する実際のメモリ空
間の位置を示すポインタ（ＢｌｏｃｋＨｅａｄＰｏｉ
ｎｔｅｒ）２−３を有している。

【００１２】図１乃至図３を参照して、複数のタスク
（プロセス）が一つのメモリ空間を共有して使用する
際、一つのタスク（プロセス）によるメモリ領域の確保
と解放について説明する。

【００１３】プロセッサ１８上のタスクがメモリ１９を
アクセスする都度、監視モジュール１２はそのアクセス
状況を監視している。そして、監視モジュール１２はメ
モリアクセス状況を領域内アクセスモジュール１４及び
領域確保モジュール１５に与える。

【００１４】領域確保を行う際には、固定長のフィール
ドを連続して複数個（図２に示す例では２０個）並べた
メモリ空間（ブロック）単位に行われる。いま、確保さ
れるフィールドのサイズが予め定められた規定値（r_si
ze）であるとする。初期化の際には、ブロック管理ポイ
ンタ１−１は全てＮＵＬＬ（無効）を示し、ＣＡＭ１−
３は全てＩＮＶＡＬＩＤ（未使用）状態で、ポインタ２
−３も全てＮＵＬＬを示している（図４参照）。

【００１５】いま、タスクｎによって、r_sizeバイトの
メモリ空間が必要となると、つまり、監視モジュール１
２がタスクｎよるメモリ空間の使用状況を知ると、領域
確保モジュール１５では、ＣＡＭ１２をアクセスしてr_
sizeフィールド複数個（ここでは２０個）分の連続した
領域１ブロックを確保して、ブロック内の各フィールド
の先頭ポインタを次のフィールドを示すようにする。確
保された領域のうち最初のフィールドは使用されるの
で、ｎ番目のブロック管理ポインタはブロック内の最初
の未使用空間を指す（図２において左から２番目のフィ
ールド）。

【００１６】一つのブロックが確保されると、領域内ア
クセスモジュール１４ではＣＡＭ１１の１ワードをＶＡ
ＬＩＤ状態として、その中のポインタフィールドに確保
されたブロックの先頭位置のアドレスを書き込む。さら
に、領域内アクセスモジュール１４はブロック内のフィ
ールドの使用状態に応じてフラグを立てる（ここでは、
最初のフィールドに“１"が立つ：図５参照）。

【００１７】使用されていたメモリ空間が未使用となる
と、領域内アクセスモジュール１４ではｎ番目のブロッ
ク管理ポインタによって未使用になったフィールドを示
し、それまでｎ番目のブロック管理ポインタが指してい
たアドレスを未使用となったフィールドのポインタ部分
に書き込む。つまり、ｎ番目のブロック管理ポインタに
よって構成されている空きフィールドを管理するリスト
構造の先頭に未使用になったフィールドは挿入されるこ
とになる。

【００１８】さらに、領域内アクセスモジュール１４で
はＣＡＭ上の該当フィールドの使用未使用フラグを未使
用状態にする（図６参照）。図６ではブロック内の先頭
と２番目のフィールドが使用されており、そのうち先頭
フィールドが未使用となった例が示されている。

【００１９】ところで、タスクによって確保された領域
（ブロック）が全て使用されてしまうと、新たなブロッ
クが用意される。上述したように、r_sizeのフィールド
複数個（ここでは２０個）分の連続した領域１ブロック
を確保して、ブロック内の各フィールドの先頭ポインタ
は次のフィールドを指すようにする。確保された領域の
うち使用中のフィールドを飛ばして、ｎ番目のブロック
管理ポインタは確保したブロック内の最初の未使用空間
を指示する。ブロックが確保されると同時にCAMの新た
な１ワードがＶＡＬＩＤ状態となり、その中のポインタ
フィールドに確保されたブロックの先頭位置のアドレス
が書き込まれる。さらに、ブロック内のフィールドの使
用状態にあわせてフラグを立てる（図７参照）。そし
て、上述の動作を繰り返すことによって、図２に示す状
態となる。

【００２０】このような状態で、確保した領域（ブロッ
ク）を解放する際には、ブロックを解放してもよいかを
確認するために、ＣＡＭの検索機能が用いられる。

【００２１】図１を参照して、タイマー１７からは予め
設定された時間間隔で検索トリガが出力され、この検索
トリガが検索制御マシン１６に与えられる。検索制御マ
シン１６は検索トリガに応答して検索用ポートを介して
ＣＡＭ１１を検索する。具体的には、検索制御マシン１
６は一度確保したブロックとその中のフィールドの使用
状況についてＣＡＭ１１のフラグを検索してブロックの
解放を確認する。例えば、検索制御マシン１６は、周期
的に（検索トリガを受ける都度）検索キーとしてＶＡＬ
ＩＤ状態フラグと使用／未使用フラグを用いて、ＶＡＬ
ＩＤでかつ全てのフィールドが未使用となっているブロ
ックを検索して、このようなブロックが存在するとその
アドレスを解放可能アドレスとして領域解放モジュール
１３に与える。領域解放モジュール１３では、解放可能
アドレスに応じて該当するブロックを解放する（図８に
はブロック内の全てのフィールドが未使用状態になった
状態が示されている）。

【００２２】このようにして、周期的にＣＡＭの検索機
能を用いて解放可能なブロックを確認するようにすれ
ば、非常に高速に解放可能なブロックを見つけだすこと
が可能となる。

【００２３】上述の例では所定の周期で解放可能ブロッ
クの検索を行う例について説明したが、この例に限られ
ず、領域の獲得又は解放（未使用状態にもどる）の都度
に解放可能ブロックの検索を行うようにしてもよい。例
えば、上位装置（例えば、プロセッサ）が共有メモリ空
間の空き領域を監視して、空き領域が所定の容量未満と
なると上位装置から領域解放モジュールにトリガを与え
て、これによって、メモリ解放を行うようにしてもよく
（つまり、連想メモリのフラグを検索してフラグの状態
に応じて確保メモリ空間を解放するか否かを決定するよ
うにしてもよく）、また、共有メモリ空間へのアクセス
の都度メモリ解放を行うようにしてもよい（つまり、共
有メモリへのアクセスの都度連想メモリのフラグを検索
してフラグの状態に応じて確保メモリ空間を解放するか
否かを決定するようにしてもよい）。

【００２４】なお、図１に示すメモリ制御回路はタスク
（プロセス）の領域の確保と独立して動作しており、図
１に示すように、領域の解放を行う回路を設けることに
よって、タスク（プロセス）に対する処理の負荷をより
軽減することができる。

【００２５】次に、図９を参照して、本発明によるメモ
リプール制御回路の他の例（動作）について説明する。
図示の例では、領域確保されるブロック内のフィールド
に次の空きフィールドを指すポインタだけでなく、自分
のフィールドを指す前のフィールドのポインタが存在す
る。このポインタの書き換えは前述のポインタの書き換
えの時と同じ時に行う。各々のフィールド内に次の空き
フィールドを指すポインタと一つ前のフィールドを指す
ポインタを用いることにより、ＣＡＭの検索機能によっ
て解放可能なブロックを見つけだしたあとの実際の解放
作業を行う際にリストの探索をすることなく、簡単にポ
インタの付け替え先が決定できるので解放に要する時間
を節約できる。

【００２６】図１０に本発明によるメモリプール制御回
路の他の例を示す。図１０に示す例では、ＣＡＭ１１の
代わりにレジスタ２１、比較器（Ｃｏｍｐ）２２、及び
エンコーダ（Ｅｎｃｏｄｅ）２３が用いられている。レ
ジスタ２１の構成はＣＡＭと同一であり、レジスタ２１
には該当ワードが有効か無効かを示すフラグが登録され
る。比較器２２ではレジスタ２１の内容に応じてブロッ
ク内の各フィールドが使用中か未使用かを示すフラグを
出力する。そして、エンコーダ２３は該当ワードが示し
ているフラグに対応する実際のメモリ空間の位置を示す
ポインタを解放アドレスとして出力する。つまり、比較
器２２によって、該当ワードがＶＡＬＩＤであるか否か
及びブロック内の全フィールドが使用中か未使用かの判
定が行われ、その判定結果をエンコーダ２３に与える。
エンコーダ２３では該当ワードをエンコードして解放ア
ドレスを出力する。

【００２７】なお、本発明によるメモリ管理手法を階層
的に用いれば、大規模な単位でメモリプール管理が行え
るばかりでなく、より細かい単位でメモリ管理を行うこ
とができる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、ＣＡ
Ｍを用いて共有メモリの管理をするようにしたから、固
定長の複数フィールドをまとめて一つの単位としたブロ
ック毎に領域を確保した際、確保した領域を解放しても
よいかどうかの確認をＣＡＭの検索機能を用いて非常に
高速に行うことができる。この結果、無駄なメモリの確
保をすることなく領域を解放して効率的にメモリ空間を
使用することができるという効果がある。

【００２９】また、予め定められた単位でメモリ空間を
解放することができるので、一度に大容量のメモリ空間
が必要となったときにも対応することができ、階層的に
メモリ管理を行えるので、複数種類の単位でメモリ領域
を管理できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるメモリプール制御回路の一例を説
明するためブロック図である。

【図２】図１に示すメモリプール制御回路におけるメモ
リプール管理手法を説明するための図である。

【図３】図１に示すＣＡＭのデータフォーマットを示す
図である。

【図４】初期化の際の状態を説明するための図である。

【図５】ブロック内のフィールドの使用状態を説明する
ための図である。

【図６】ブロック内の未使用となったフィールドについ
て説明するための図である。

【図７】ブロック内のフィールドの使用状態を説明する
ための図である。

【図８】ブロック内の全てのフィールドが未使用状態と
場合を示す図である。

【図９】本発明によるメモリプール制御回路におけるメ
モリプール管理手法の他の例を説明するための図であ
る。

【図１０】本発明によるメモリプール制御回路における
メモリプール管理手法のさらに他の例を説明するための
図である。

【符号の説明】

１１ＣＡＭ（連想メモリ）１２監視モジュール１３領域解放モジュール１４領域内アクセスモジュール１５領域確保モジュール１６検索制御マシン１７タイマ１８プロセッサ１９メモリ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】共有メモリの管理を行う際に用いられる
メモリプール制御回路であって、前記共有メモリは予め
定められた数の複数のフィールドを有するメモリ空間に
分割されており、前記共有メモリの空き領域を管理する
ポインタが格納されるとともに前記フィールド毎に当該
フィールドが使用中であるか否かを示すフラグが格納さ
れる連想メモリが備えられ、前記共有メモリへのアクセ
スに応じて前記メモリ空間を確保メモリ空間として確保
して前記連想メモリ内のポインタを書き替える第１の手
段と、前記確保メモリ空間内のフィールドの使用状態に
応じて前記連想メモリにフラグを立てる第２の手段と、
前記連想メモリを検索して前記確保メモリ空間の全ての
フィールドが未使用となっていると前記確保メモリ空間
を解放する第３の手段とを有することを特徴とするメモ
リプール制御回路。
【請求項２】請求項１に記載されたメモリプール制御
回路において、前記第１の手段は前記メモリ空間を確保
する際前記連想メモリをアクセスして前記確保メモリ空
間内の各フィールドの先頭ポインタが次のフィールドを
示すように書き替えることを特徴とするメモリプール制
御回路。
【請求項３】請求項１に記載されたメモリプール制御
回路において、前記第２の手段は前記連想メモリにフラ
グを立てる際前記連想メモリの１ワードを有効状態とし
て、該１ワード中のポインタフィールドに確保された前
記メモリ空間の先頭位置のアドレスを書き込むようにし
たことを特徴とするメモリプール制御回路。
【請求項４】請求項３に記載されたメモリプール制御
回路において、前記メモリ空間が未使用となると、前記
第２の手段は空きフィールドを管理するリスト構造の先
頭に未使用になったフィールドを挿入するようにしたこ
とを特徴とするメモリプール制御回路。
【請求項５】請求項４に記載されたメモリプール制御
回路において、前記第２の手段は前記連想メモリ上の該
当フィールドの使用未使用フラグを未使用状態にするよ
うにしたことを特徴とするメモリプール制御回路。
【請求項６】請求項１に記載されたメモリプール制御
回路において、前記第３の手段は予め定められた周期で
前記連想メモリのフラグを検索して該フラグの状態に応
じて前記確保メモリ空間を解放するか否かを決定するよ
うにしたことを特徴とするメモリプール制御回路。
【請求項７】請求項１に記載されたメモリプール制御
回路において、前記第３の手段は上位装置から与えられ
るトリガに応じて前記連想メモリのフラグを検索して該
フラグの状態に応じて前記確保メモリ空間を解放するか
否かを決定するようにしたことを特徴とするメモリプー
ル制御回路。
【請求項８】請求項１に記載されたメモリプール制御
回路において、前記第３の手段は前記共有メモリへのア
クセスの都度前記連想メモリのフラグを検索して該フラ
グの状態に応じて前記確保メモリ空間を解放するか否か
を決定するようにしたことを特徴とするメモリプール制
御回路。