JP2001504970A - 局所メモリを再利用するデータ処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 マルチ・スレッド・プログラムを取り扱うデータ処理装置は、複数のデータ・オブジェクト(DO)を含むランダム・アクセス・メモリ(HM)に結合されたデータプロセッサを有する。各データ・オブジェクトは、メモリ・スタック(SF)が有する各スレッドと関連する各ポインタを介してアクセスされる。ガーベッジ・コレクションの手順は、定期的に、ランダム・アクセス・メモリに適用され、そこへの如何なるソースからのポインタも存在しないデータ・オブジェクト(DO)を識別し、そして削除する。データ・オブジェクトのいくつかに適用されるロッキング制約条件に従って、残りのオブジェクトはメモリ(HM)内で空き空間に圧縮される。ガーベッジ・コレクションの手順の局在化を可能にするために、リファレンス・スタック(RS)が、望ましくは、スレッドごとのレファレンス・テーブル(TT)を介して、単一フレームのみから識別されたデータ・オブジェクト(DO)を識別し、それらのオブジェクトをそのフレームの結論に基づいて削除するように、各スレッドスタック・フレーム(SF)に対して、設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】 局所メモリを再利用するデータ処理装置 技術分野 本発明は、格納されたデータを扱う方法および装置、そして特に、しかしこれ らには限定されないが、データ処理装置の実／仮想メモリ空間のメモリ圧縮とガ ーベッジ・コレクション（ゴミ集め）に関する。 背景技術 ガーベッジ・コレクションとは、プログラムによるその最後の使用後にシステ ムメモリ空間を自動的に再利用することである。ガーベッジ・コレクション技法 の多くの例が、R．ジョーンズ他著、John Wiley & Sons社1996年刊（ISBN 0-471 -94148-4）、第1〜18頁の「ガーベッジ・コレクション:自動ダイナミックメモリ 管理のアルゴリズム」と、P.R.ウィルソンが、1992年９月にフランス、St.Malo で開催された、メモリ管理の1992年国際ワークショップ会報（Proceedings of t he 1992 International Workshop on Memeory Management）に発表した「ユニ・ プロセッサ・ガーベッジ・コレクション技法」とで、議論されている。メモリ割 当と再生とがプログラマまたはコンパイラによって扱われる多くの計算機プログ ラムの格納必要要件は、単純で、かつ予測可能である。特定のデータ構造のライ フタイムを、実行前に決定することはもはやできなくなっているので、プログラ ムの実行時に、この格納を自動的に再利用することを必須とする、より複雑な実 行パターンを有する言語が必要になって来ている。 上記ウィルソンの参考文献に記載されている注目すべきガーベッジ・コレクシ ョン/メモリ再利用技法は、マーク・スイープ・コレクションである。多くのガ ーベッジ・コレクション技法には、二段階手順が広く採用されている。その名前 が示すように、まず、データ・オブジェクトにリンクするポインタによりパスを トレースすることによって到達可能な格納されている全てのオブジェクトをマー クし、次ぎに、メモリを掃引する、すなわち、そのスペースが再利用される可能 性の有るマークされていないオブジェクトを決定するために、メモリに格納され ている全てのオブジェクトを調べる。マーク・コンパクト・コレクションおよび コピー・コレクションのような他の技法の場合、格納されているデータ・オブジ ェクトをメモリ内で移動させ、「活性」オブジェクトとガーベッジの隣接領域（ ガーベッジ領域はオーバライトが可能）を形成する。 多くの場合、ガーベッジ・コレクションは、単一の大域ヒープ、すなわち、デ ータ構造またはオブジェクトが特定の順序に格納されていない単一メモリ領域、 で作動するシステム全体のタスク、つまり、特定スペースが特定オブジェクトを 保持するのに充分大きいか否かと言う点についてのみのタスクである。多くの言 語の場合、オブジェクトを局所的に格納すると言う概念は存在しないので、大域 ヒープは、例えば、単一スレッドに対し局所的である、多くの短寿命データ・オ ブジェクトに使用されるであろう。この同じガーベッジ・コレクションまたはデ ータ・オブジェクトのソート技法が、通常、スレッド間で共有されているより長 いタームデータについてこのカテゴリに適用されるので、コレクションに要する 合計時間は非常に長くなり、この局所データを処理する負荷は、システム全体の ガーベッジ・コレクション処理に移転される。 発明の開示 本発明の目的は、ガーベッジ・コレクションにかかわる通常の処理負荷をマル チスレッド環境内で分散させることによって、効率を増加させることができる手 段を提供することである。 本発明は、マルチ・スレッド・プログラムを取り扱うデータ処理装置であって 、前記装置が、複数のデータ・オブジェクトを含むランダム・アクセス・メモリ に結合されているデータ・プロセッサを有し、各当該データ・オブジェクトが、 前記メモリ内でそれぞれ既知の位置にあり、かつ各スレッドに関連するメモリ・ スタックが有する各ポインタによりアクセスされ、如何なるソースからのそこへ のポインタも実在しないランダム・アクセス・メモリ内のデータ・オブジェクト を定期的に決定し、かつそれらを削除するように構成されている、前記データ処 理 装置において、前記装置が、さらに、それぞれが各メモリ・スタック・フレーム に割当てられている複数のリファレンス・バッファを有し、各リファレンス・バ ッファが、前記各スタック・フレームによって参照される各データ・オブジェク トへのポインタを保持し、前記装置が、各スレッド・メモリ・スタック・フレー ムの結論により前記関連するレファレンスバッファをクリアするように構成され ていて、かつ各参照されたデータ・オブジェクトが、他の如何なるリファレンス ・バッファにおいてもこへのいかなるポインタも有しないことを特徴とするデー タ処理装置を、提供する。 各スレッドに対するリファレンス・バッファの使用によって、１つのスレッド のみによって参照されるこれらのデータ・オブジェクトは、当該スレッド・メモ リ・スタック部(スタック・フレーム)がクリアされると、即座に削除することが できる。このようにして、これらの単一で参照されたオブジェクトは、大域ガー ベッジ・コレクションを輻輳させることよりむしろ「局所的」に整理されるガー ベッジとすることができる。これには、スタックからのすべてのオブジェクトが クリアされた後でも、ポインタが他のデータ・オブジェクトに残存すると言う１ つの例外がある。これに対処するために、その大域フラグセットをもつデータ・ オブジェクトは何れもクリアされないように装置をさらに構成して、格納されて いる各データ・オブジェクトに、他のデータ・オブジェクトからこのデータ・オ ブジェクトへのポインタの存在によって、いわゆる大域フラグセットを含ませる ことが出来る。 前述した実施例の場合、ハンドル・テーブルを保持する追加データ記憶装置を 設けて、各参照されたデータ・オブジェクトが、ハンドル・テーブル・エントリ へのポインタを含み、かつ各ハンドル・テーブルのエントリが、各データ・オブ ジェクトのランダム・アクセス・メモリ内の位置へのポインタを保持するように しても良い。このようなハンドル・テーブルに加え、この装置は、さらに、リフ ァレンス・バッファから各データ・オブジェクトへのポインタの数を決定し、か つそのデータ・オブジェクトに対してエントリを有するリファレンス計数値とし て、この数をハンドル・テーブル内に格納することができる手段を有していても 良い。これに代えて、各データ・オブジェクトに対するリファレンス計数値エン トリとしてこの数を保持する追加データ記憶装置と共に、リファレンス・バッフ ァから各データ・オブジェクトへのポインタの数を測定することが出来る手段を 設けても良い。この後者の場合、データ・オブジェクトの位置へのハンドル・テ ーブルのポインタは、別のデータ格納リファレンスの計数値エントリへのポイン タと、そのエントリからランダム・アクセス・メモリ内のデータオブジェクへの 別のポインタとを有していても良い。 代替構成の場合、格納されたデータ・オブジェクトを、比較的単純に、つまり 、ハンドル・テーブル・エントリへのまたはいかなる他のポインタへのポインタ も格納せずに、保持することが出来る。このような構成の場合、ハンドル・テー ブル・エントリへのリンクは、各リファレンス・バッファの各エントリからの別 のポインタによって適切に設けることが出来る。 この装置は、削除されていないデータ・オブジェクトを移動させることにより ランダム・アクセス・メモリの内容を定期的に圧縮する手段を含むことが望まし い。他のスレッドによって必要とされるかもしれない障害となるオブジェクトを 除外するために、圧縮手段が、関連リファレンス計数値がゼロより大であるデー タ・オブジェクトは移動させないことが望ましい。これをコンパクタに示すため に、各格納されたデータ・オブジェクトに、設定されるとゼロより大であるリフ ァレンス計数値を示すロックフラグを適切に含ませても良い。別の代替手段の場 合、各データ・オブジェクトのサイズを最小に抑えるために、代わりに、ハンド ル・テーブルによってロックフラグを保持させても良い。各リファレンス・バッ ファの容量が決まっていて、この装置が、さらに、リファレンス・バッファが満 杯に達するのを検出することができ、かつスレッド・メモリ・スタック・フレー ムの結論の前に、バッファに対しガーベッジのクリアランスを実行するように構 成されている手段を有する場合には、さらに圧縮をかけることが出来る。 別の実施例の場合、別のデータ記憶装置が、各スレッドに対し、スレッドによ って参照される各オブジェクトを各々マークする個々のエントリを保持する各ス レッド・リファレンス・テーブルを保持するようにすることができる。そのよう なスレッド・リファレンス・テーブルと共に、各リファレンス・バッファは、適 切に、各参照されたデータ・オブジェクトに対し、各スレッド・テーブル・エン トリへのポインタを保持する。このような構成により、リファレンス構造の上述 した機能は、スタック・フレームごとのリファレンス・バッファとスレッドごと のスレッド・テーブルとに分割される。この構成は、オーバヘッドが低いリファ レンス計数を実現し、かつスタックの保守的走査の必要性を除く、ガーベッジ・ コレクションの目的のためのスタックへのインタフェースとして機能する。 本発明は、また、マルチ・スレッド・プログラムを扱うデータ処理装置に使用 するメモリ管理方法であって、前記メモリが、複数のデータ・オブジェクトを含 み、各当該データ・オブジェクトが、前記メモリ内の各既知位置にあって、かつ 各スレッドに関連するメモリ・スタックが有する各ポインタを介してアクセスさ れ、前記方法が、どのソースからもそこへの実在しないポインタを有するランダ ム・アクセス・メモリ内のデータ・オブジェクトを定期的に決定し、かつそれら を削除するメモリ管理方法において、各メモリ・スタックに対し、リファレンス ポインタを、前記各スタックによって参照される各データ・オブジェクトに対し 発生させ、そして各スレッド・メモリ・スタック・フレームの取り扱いの結論に より、前記関連リファレンスポインタと、そこへの他の如何なるリファレンスポ インタも有しない各参照されたデータ項目とを削除することを特徴とするメモリ 管理方法を提供する。本発明の他の特徴は、上述した請求項以外の請求項に記載 されている。 図面の簡単な説明 本発明を、以下に、添付の図面を参照して具体例により説明する。 第１図は、本発明の実施に適するデータ処理システムの構成図である。 第2〜7図は、第１図のようなシステムの汎用メモリとリファレンス・スタック の間の機能的な関係を線図的に表す。 発明を実施するための最良の形態 第１図は、例えば、バーチャル環境を定義するデータのブラウザとしてシステ ムを構成する、多くのソフトウェア・ユーティリティのホストとして機能するパ ーソナル・コンピュータのようなデータ処理システムを表す。このシステムは、 アドレス・データバス12を介してランダムアクセスメモリ(RAM)14と読み出し専 用メモリ(ROM)16とに結合されている中央処理装置(CPU)10を有する。これらのメ モリは、１または数個の集積回路装置により構成しても良いし、またCD-ROMのよ うな追加(リムーバブル)メモリ素子の読み込み手段とシステムのハードディスク により、容量を拡張しても良い。本発明は、特に、CPU10の制御の下でのRAM14の 動作範囲のメモリ管理について実施される。このための制御プログラムは、初め 、ROM16に保持させ、パワーアップ時にオペレーティングシステムにロードさせ ても良い。 また、キーボードおよびマウスまたはトラックボールのようなカーソル制御装 置および選択装置を適切に有していても良い第一および第二ユーザ入力装置18、 20も、バス12を介してCPU10に結合されている。システムからのオーディオ出力 は、オーディオ処理ステージ24により駆動される１個または複数のスピーカ22に 与えられる。システムからのビデオ出力は、CPU10の制御の下にディスプレイ・ ドライバ・ステージ28によって駆動されるディスプレイ・スクリーン26に与えら れる。 システムの別のデータ・ソースは、バス12に結合されていて、このシステムの 端に設けられているネットワーク・インタフェース30に結合されている、例えば 、インターネットのような、オンライン・リンクを介した離れたサイトである。 例えば、システムが個人のホームユーザ向けの場合、データ・リンクはローカル ・サービス・プロバイダへの電話接続となる可能性が高いと言うように、インタ フェースの構成は、システムが結合されるデータ・ネットワークのタイプに依存 するが、インタフェースの正確な構成は本発明の不可欠の特徴ではない。そのよ うな場合、インタフェース30には適切にモデムが組み込まれているであろう。IS DN接続のようなデータリンクの別のタイプの場合、インタフェースはそれに適合 するように構成されるであろう。 第2〜7図は、各々、第１図のシステムからの多くのディスクリートメモリ領域 、そして特に、様々なプログラムスレッドで使用される膨大なデータ・オブジェ クトDOを保持するヒープ・メモリHMを、線図的に示す。以下の例は、Java(サン ・マイクロシステムズ社の登録商標)仮想計算機のメモリ管理技法に対 応し、そして用語はそれに従って解釈されるべきである。しかしながら、本発明 は、Java対応システム、オブジェクト指向言語システムまたは純粋仮想メモリ管 理に限定されないことは理解されるであろう。 図示の装置の場合、データ・オブジェクトが、それらが最後に参照された後、 プログラムにより除去されるように、ガーベッジ・コレクションがヒープ・メモ リHMに対して実行される。各オペレーティング・プログラム・スレッドは、一群 のスタック・フレームSFを有し、かつ(後述されるように)ガーベッジ・コレクシ ョンの処理を局在化するために、各スタック・フレームにはそれぞれリファレン ス・スタックRSが与えられている。ハンドル・テーブルHTが、ヒープ内のデータ ・オブジェクトの位置を識別するポインタを有するように、設けられている。従 来システムは、ハンドル・テーブルを介してルートされるヒープ・オブジェクト へのすべてのリファレンスを保持するのに対し、本発明の実施例の場合、第７図 を参照して記述される具体例のように、ハンドル・テーブルが、ある情況下では 省略することができるように、オブジェクトは、スタック・フレームSFとそれら の関連リファレンス・スタックRSの両方から、ポインタによって直接参照される ことは注目される。 ２個のクラス構造CLが、ヒープの右側に示されている。これらは、ヒープ内で データ・オブジェクトにより参照されるかもしれないが、これら自体はデータ・ オブジェクトにポインタを配置する必要はない。クラス構造の特定の形態とファ ンクションは、本発明の動作に対し本質的ではないので、これ以上説明されない 。 第２および３図に示される第一実施例は、さらに、以下に示される機能を有す る、様々なブロックを有する共有リファレンスストアSRS(後述される)を備えて ている。新しいデータ・オブジェクトのために空きスペースを再生するために、 ガーベッジ・コレクションの処理が、到達不可能なデータ・オブジェクト（すな わち、どのスタック・フレームでもまた他のデータ・オブジェクトでもそれらへ のポインタを有しないオブジェクト）を識別し、かつそれらを削除するように、 データ・オブジェクトDOが、大域ヒープに割り当てられる。各データ・オブジェ クトは、ハンドル・テーブルHT内のこのオブジェクトの関連ハンドルに 向かうハンドル・ポインタ50と、オブジェクトのクラス構造CLへのポインタと、 オブジェクトまたはアレー内の一連の語長データフィールドとを含む。 ハンドル・ポインタの使用は、適用される大域ガーベッジ・コレクションの方 法の形態に依存する。いくつかのケースの場合、データ・オブジェクトが、ポイ ンタを有しない(このような構成ではクラス構造は省略される)ことが必要である 。このような場合、ハンドル・ポインタ50を省略し、その代わりに、第２図の点 線150によって示されるように、リファレンス・スタックRS内の対応するオブジ ェクトエントリから発生させるハンドル・ポインタを設けても良い。この構成は 、リファレンス・スタックの割当てに必要なメモリを増大させるが、各データ・ オブジェクトに含まれる追加データの量を減少させ、かつ大域ガーベッジの処理 に関する利用可能な技法の選択肢を増やす。 ハンドル・テーブルは、データ・オブジェクトへのポインタの大域テーブルを 提供する。事実、他のヒープ・オブジェクトのフィールド内でのオブジェクトへ のリファレンスは、ハンドル・テーブルへのインデックスである。オブジェクト ・フィールドの値は、環境によって変化する。オブジェクトを参照するスタック RSが無い場合、第２図のオブジェクト52のように、それは、オブジェクトへのダ イレクト・リファレンスを含む。１つのスタックしか、オブジェクトへのアクセ スを有しない場合も、第２図のオブジェクト54のように、オブジェクトフィール ド・ポインタは、オブジェクトを示す。複数のスタックが、データ・オブジェク トを参照する場合には、ハンドル・テーブルのフィールドは、第３図のように、 共有リファレンスSRSに対するポインタ56を含む。このSRSは、オブジェクトへの リファレンス・スタック・ポインタの数の計数値と、そのオブジェクトに戻るポ インタとを維持する。データ・オブジェクトDOが、圧縮プロセスによって移動さ れていた場合、ハンドル・テーブル・エントリは更新される。 スタック・フレームSFは、方法引数、ローカル変数、固定サイズ・オペランド ・スタック、および特定なシステム・アプリケーションによって必要とされる全 ての追加状態情報から成る。また、オブジェクト・リファレンスである各スタッ ク・エントリに対しては、データ・オブジェクトのエントリも、このスタッ ク・フレームのリファレンス・スタックRSに加えられる。リファレンス・スタッ ク自体は、単一スタック・フレームと関連する固定サイズバッファであり、かつ スタック上に配置されたデータ・オブジェクトへのポインタから成る。スタック ・フレームによって参照することができるオブジェクトの最大数は、スタック・ フレームのサイズに等しい。したがって、リファレンス・スタックは、少なくと もスタック・フレームと同じ大きさでなければならないが、そのサイズに上限は ない。スレッドがオブジェクトへの唯一のアクセサの場合、そのオブジェクトに 対しては、リファレンス・スタック・エントリは１つしか存在しないであろう。 リファレンス・スタックへのエントリは、データ・オブジェクトをヒープHM内の その位置に「ロックする」。リファレンス・スタックからの取り外しは、このス レッドに対するオブジェクトを「アンロック」する。データ・オブジェクト上に 如何なるロックもないときのみ、圧縮プロセスが可能となり、メモリ内でこのオ ブジェクトが移動する。 上述した実施例の場合、リファレンスからスタックへの変換には追加処理が必 要であるが、スタック上のすべてのリファレンスがダイレクトポインタであるの で、ハンドルをデリファレンスするオーバヘッドはすべての有効データに対して 除かれる。リファレンス・スタックの使用により、大域マークスイープアルゴリ ズムによって局所のみのデータをその削除前に処理する必要がなくなる。このこ とは、ガーベッジのより速いターンアラウンドを与えるので、より多くの空きメ モリが得られることになる。また、有効データのガーベッジ・コレクションの作 業は、データにアクセスする実際のスレッドにリンクしているので、大域ガーベ ッジ・コレクションの負荷は減少する。すべてのリファレンス・スタック・ボイ ンタが除去されたとき、他のヒープ・オブジェクト内に存在するそれへのポイン タを有するオブジェクトが誤って削除されてしまうことを防止するために、各オ ブジェクト(または、関連ハンドル・テーブル・エントリ)は、大域フラグを有し ていても良い。ポインタが、他のヒープ・オブジェクトの中に存在している場合 には、大域フラグが設定され、これにより局所ガーベッジ・クリアランス演算の 間のオブジェクトの削除が防止される。 (共有リファレンス記憶SRSの形態で)第二オブジェクト・インデックスを維 持する必要が無いようにするために、第４および５図で示される本発明の一代替 実施例は、リファレンス・スタックからオブジェクトへのリファレンスの数の訃 数値を含むように拡張されているハンドルデータ構造HTを有する。単一スタック のみからアクセスされるオブジェクトは、ハンドルを有しないので、第４図のオ ブジェクト40に対して示されるように、スタック・フレームの結論に基づいてス レッドを実行することによって即座に削除することが出来る。42のようなリファ レンス計数値がゼロのオブジェクトは、オブジェクトに対するダイレクト・リフ ァレンスが存在しない「アクティブ」でない状態にある。従って、これらのオブ ジェクトは、圧縮により移動可能である。コンパクタは、データ・オブジェクト が移動されると、ハンドル内のオブジェクト・フィールドを更新しなければなら ない。第５図の44のようなオブジェクトは、複数のリファレンス・スタック(オ ブジェクト44のリファレンス計数値=2)からのダイレクト・リファレンスが存在 するので、アクティブであり、そしてこれは、圧縮の間、移動しないようにロッ クされる。 リファレンス・スタックRSは、サイズが固定されているので、スタック・フレ ームが数多くのデータ・オブジェクトを参照すると言うような極端な場合、リフ ァレンス・スタックはオーバーフローするかもしれない。リファレンス・スタッ クが満杯に近くなっていることが検知されると、リファレンス・スタックの内容 について、局所ガーベッジ・コレクションの演算が実行される。そのガーベッジ ・コレクションの演算は、新しいリファレンス・スタックの新規作成から適切に 始まる。次いで、既存のスタック内容が、ボトム−アップ順に読み出され、まだ 有効であるエントリ(まだ参照されているオブジェクト)は新しいスタックに移動 される。新しいスタックの形成後、古いスタックの残存オブジェクトの鍵は外さ れ、どの他のリファレンス・スタックとも共有されていないならば、それらは削 除される。新しいリファレンス・スタックがアクティブにされると、古いスタッ クは削除される(以後、スタック・フレームオブジェクトは、新しいリファレン ス・スタックから参照される)。この手順には、いくつかの変型が可能である点 は理解されるであろう。例えば、新しいリファレンス・スタックにリファレンス を形成する場合、そのオブジェクトのハンドル・フィールドがヌル値を有する か否かについてチェックを行っても良い。ヌル値を有している場合、古いリファ レンス・スタックのヌルハンドル・フィールドを有するオブジェクトを削除する (そして、他のオブジェクトのロックを解除する)前に、そのオブジェクトは、誤 って除去されるのを防ぐためにロックされる。 別の２つの実施例が、第６と７図に示されている。前の実施例と比較した場合 の主要な違いは、所定の時点で、その時点のスレッドによってアクセス可能なす べてのデータ・オブジェクトを保持する、各スレッドに対する特定のテーブルTT (以下、「スレッド・テーブル」と称する)を設けて、上述したリファレンス構造 の機能を、スタック・フレームごとのリファレンス・バッファまたはスタックお よびスレッドごとのスレッド・テーブルに分割するようにした点である。ガーベ ッジ・コレクションの目的のために、スレッド・テーブルが、そのスレッドによ って参照されるすべてのオブジェクトをマークするのに使用される。テーブルに は、重複したエントリは含まれず、かつオブジェクトを参照するそのスレッド内 には、スレッド・テーブル内の各エントリに対して、１つのリファレンス・バッ ファエントリしか存在しない。リファレンスを含むリファレンス・バッファRSは 、リファレンスを含むことができる最も低いスタック・フレームSFと関連してい る。最も低いスタック・フレームにおけるオブジェクトへのリファレンスが上書 きされることは、起こり得る。しかし、このことは、スタック・フレームが破壊 されるか、またはリファレンス・バッファがオーバーフローするときに、局所ガ ーベッジ・コレクションによって検出されるであろう。前述の具体例と同様に、 エントリは、リファレンスがファンクションから返されるとき、スタックに与え られる。 スタック書き込みバリア・ファンクションは、リファレンスがスレッド・テー ブル内に既に存在するか否かをテストし、もし存在しない場合には、スレッド・ テーブルとアクティブなリファレンス・バッファの両方にそれが挿入される。ス レッド・テーブルは、高速索引演算の最適化により効率的な差込みと分析が行わ れるように構成されている。 第６および７図の実施例の場合、局所オブジェクトと大域オブジェクトの間に 明白な区別は無い。あるオブジェクトが、１個のスレッド・リファレンス・テ ーブルによって一意的に参照される場合、そのオブジェクトを局所的であるとし ても良い。ガーベッジ・コレクションのシステムは、スレッド・テーブルと他の オブジェクトからのリファレンスの総数が、ゼロになるときを識別し、次いでそ のオブジェクトを削除する、リファレンス計数方法を使用しても良い。前の実施 例の場合で、第６図の60のように、大域ハンドル・テーブル内にこのリファレン ス計数値を格納することもできるが、第７図の実施例の場合のようにハンドル・ テーブルが省略される場合、リファレンス計数値を、62に示されるようにオブジ ェクト自体に含ませることができる。ガーベッジ・コレクションの間、リファレ ンス・バッファRSの内容は、前の例と同様にクリアされるが、リファレンスがバ ッファから除去されると、スレッド・テーブルTT内の各エントリも、クリアされ る。ガーベッジ・コレクションのシステムは、このオブジェクトに対し、リファ レンス計数値を減少させるトリガとしてこの事象を適切に使用する。 リファレンス・バッファは、このモデルを単に積み重ねることにより実現出来 る。しかしながら、リファレンス・バッファのオーバフローを瞬時に処理するた めに、そのライフタイムの間バッファにソーティングとサーチング演算を行って も良い。これを行うために、スレッドのリファレンス・スタックを、アレイに保 持しても良い。そしてこのスタックは、通常の演算では、スタックセマンティク スをもつであろう、すなわち、プッシュ演算のみを支持するであろう。しかしな がら、より効率的なサーチのために、局所ガーベッジ処理の間、特定のスタック ・フレームをソートしても良い。 スレッド・テーブルTTの使用は、各スレッドに対し別々のハンドル・テーブル をもつことと類似である。しかしながら、それはハンドル・テーブルを置換する ことにはならない。第６図の実施例のように同一システムで両方のテーブルを使 用することができる。スレッド・テーブルは、スタックの保守的走査の必要性を 除き、かつ低いオーバヘッド・リファレンスの計数を支持する、ガーベッジ・コ レクションの目的のスタックへのインタフェースと考えるべきである。 スレッド・テーブルを使用する第６および７図の実施例については、安全明示 削除演算を、スタック変数について使用することができる。以下のチェックがす べて満たされるならば、オブジェクトは安全に削除することが出来る： ＊ アクティブなリファレンス・スタックに、リファレンスが、存在する； ＊ 現在のスタック・フレームには、削除演算自体のレファレンス以外には 何のリファレンスも存在しない； ＊ オブジェクトのリファレンス計数値が、他のどんなリファレンスもオブ ジェクトには存在しないことを示す。 局所ガーベッジ・コレクションの方法は、オブジェクトのセットがオブジェク トの年齢に基づいて仕切られている、世代別(または「短命の」)ガーベッジ・コ レクションの既知の技法にも使用することができる。オブジェクトの大部分は、 若いときには冗長になるであろうとの理由に基づいて、コレクションは、主によ り若い世代について行われる。通常のより古い世代を保持し、各スレッドに対し 最も若い世代を局所グループに分割させることも出来る。局所リファレンス構造 は、局所／若いグループに設定されたルートとして機能させることが出来、そし て、局所から大域までオブジェクトを遷移させることは、局所グループから次世 代までオブジェクトをプロモートする結果になる。 以上述べた具体例の実施例については、例えば、リファレンス・バッファ(リ ファレンス・スタックRS)サイズの調整のような、多くの変型が可能であること は理解されるであろう。局所ガーベッジは、手順出口でまたはリファレンス・バ ッファがオーバフローする時に整理されるので、リファレンス・バッファのサイ ズを調整することは、リサイクル期間とガーベッジ・コレクションのオーバーヘ ッドの間のバランスを管理する方法となる。ロッキング演算と削除演算が行われ ている間、オーバフローは、現在のスレッドの実行における短いポーズの原因と なるかもしれない。リファレンス・バッファが長ければ長いほど、これらのポー ズもより長くなるであろう。リファレンス・バッファのサイズを最小値にあまり に近く設定することは、頻繁なオーバフローと高い処理オーバヘッドの原因とな るが、他方、ガーベッジを発生させない方法に対してリファレンス・バッファを 大きくすることは無駄である。 スタック(バッファに対し最も簡単な構造として)として構成されるリファレン ス・バッファに関し、重複するエントリの検出が、冗長リファレンス計数値演算 を避けるために必要である。オブジェクトの鍵を開けるための小さいキューを使 用して、鍵が開けられるのを待つオブジェクトについてのロッキング演算を探知 し、かつ両方の演算を取り消すようにすることも出来る。スタックの使用に代え て、ハッシュ・テーブル・リファレンス・バッファを使用することもできる。こ れにより複雑さが増すことは否定要素ではあるが、妥当なハッシング・ファンク ションを採用することにより、処理費の増加分を、重複するロック演算の数の減 少により相殺させることができるかもしれない。 上述の記載から、本発明が、局所データを識別し、かつスレッド局所タスクと してこのデータを即座に整理させる既知の技法と比較して、格別の機能をもつ改 良されたガーベッジ・コレクションの技法を提供したことがわかるであろう。こ こで記述された実施例は、ある程度のメモリ・オーバヘッドの費用増大で、スタ ックから参照されたデータのハンドル・テーブルによって、間接指定を除去する と言う追加利点を与える。本出願では、主に、ソフトウェア駆動による具体例で 実施例を説明したが、上述した機能的な特徴は、ハードウェアでも、またハード ウェアとソフトウェアの組み合わせによっても同様に実現することができること は、当業者には、充分理解されるであろう。 本発明の開示から、他の変形例も、当業者に取っては明らであろう。このよう な変形例は、データ処理装置および/又は記憶装置、およびそれらの構成部品の 設計、製造、および使用で既に知られていて、かつここで既に記述した特徴に代 えまたはそれに加えて使用されるかもしれない、他の特徴に関するものかもしれ ない。請求項は、この出願では、特徴の特定な組合せににより表されているが、 本発明の開示範囲は、ここで明示的に、または暗示的に開示された新規な特徴ま たはそれらの新規な組み合わせ、またはそれらの一般化された事項も、それが、 どの請求項で請求されている発明に関係しているか否かに拘わらず、そして、本 発明と同じ技術的な問題のすべてまたはいずれかを解決しているかどうかに拘わ らず、含むことは、理解されるべきである。本出願人は、新しい請求項が、その ような特徴および／またはそのような特徴の組み合わせについて、本出願または 本出願から派生した別の出願の審査過程において、将来、生成され得ることをこ こに述べておく。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． マルチ・スレッド・プログラムを取り扱うデータ処理装置であって、前記 装置が、複数のデータ・オブジェクトを含むランダム・アクセス・メモリに 結合されているデータ・プロセッサを有し、各当該データ・オブジェクトが 、前記メモリ内でそれぞれ既知の位置にあり、かつ各スレッドに関連するメ モリ・スタックが有する各ポインタによりアクセスされ、如何なるソースか らのそこへのポインタも実在しないランダム・アクセス・メモリ内のデータ ・オブジェクトを定期的に決定し、かつそれらを削除するように構成されて いる、前記データ処理装置において、前記装置が、さらに、それぞれが各メ モリ・スタック・フレームに割当てられている複数のリファレンス・バッフ ァを有し、各リファレンス・バッファが、前記各スタック・フレームによっ て参照される各データ・オブジェクトへのポインタを保持し、前記装置が、 各スレッド・メモリ・スタック・フレームの結論により前記関連するレファ レンスバッファをクリアするように構成されていて、かつ各参照されたデー タ・オブジェクトが、他の如何なるリファレンス・バッファにおいてもこへ のいかなるポインタも有しないことを特徴とするデータ処理装置。 ２． さらに、ハンドル・テーブルを保持する追加データ格納装置を有し、各ハ ンドル・テーブル・エントリが、各データ・オブジェクトの前記ランダム・ アクセス・メモリ内の前記位置へのポインタを保持している請求項１に記載 の装置。 ３． 各参照されたデータ・オブジェクトが、前記各ハンドル・テーブル・エン トリへのポインタを含む請求項２に記載の装置。 ４． 各参照されたデータ・オブジェクトに対し、各レファレンス・バッファが 、前記各ハンドル・テーブル・エントリへのポインタを保持する請求項２に 記載の装置。 ５． リファレンス・バッファから各データ・オブジェクトへのポインタの数 を決定し、かつそのデータ・オブジェクトに対する前記エントリを有するリ ファレンス計数値としてこの数を前記ハンドル・テーブル内に格納すること ができる手段を有している請求項２に記載の装置。 ６． さらに、リファレンス・バッファから各データ・オブジェクトへのポイン タの数を測定することが出来る手段と、各前記データ・オブジェクトに対す るリファレンス計数値エントリとしてこの数を保持する別のデータ格納装置 とを有し、前記データ・オブジェクトの位置への前記ハンドル・テーブル・ ポインタが、前記別のデータ格納リファレンスの計数値エントリへのポイン タと、当該エントリから前記ランダム・アクセス・メモリ内の前記データ・ オブジェクへの別のポインタとを有している請求項２に記載の装置。 ７． さらに、前記削除されていないデータ・オブジェクトを移動させることに より前記ランダム・アクセス・メモリの内容を定期的に圧縮するように構成 されている手段を有し、当該圧縮手段が、関連リファレンス計数値がゼロよ り大である如何なるデータ・オブジェクトも移動させない請求項５または６ に記載の装置。 ８． 設定されると、ゼロより大であるリファレンス計数値を、前記メモリの内 容を定期的に圧縮するように構成されている当該手段に示すロック・フラグ を、各格納されたデータ・オブジェクトが、含む請求項７に記載の装置。 ９． 各格納されたデータ・オブジェクトが、他のデータ・オブジェクトから前 記データ・オブジェクトへのポインタの存在による大域フラグ・セットを含 み、前記装置が、さらに、その大域フラグ・セットを有する如何なるデータ ・オブジェクトもクリアさせないように構成されている請求項７に記載の装 置。 １０. 各リファレンス・バッファの容量が決まっていて、前記装置が、さらに 、リファレンス・バッファが満杯に達するのを検出することができ、かつ前 記スレッド・メモリ・スタック・フレームの結論の前に、前記バッファに対 しガーベッジ・クリアランスを実行するように構成されている手段を有 する請求項１に記載の装置。 １１. さらに、各スレッドに対し、前記スレッドによって参照される各オブジ ェクトを各々マークする個々のエントリを保持する各スレッド・リファレン ス・テーブルを保持するデータ格納装置を、さらに、有する請求項１に記載 の装置。 １２. 各リファレンス・バッファが、各参照されたデータ・オブジェクトに対 し、前記各スレッド・テーブル・エントリへのポインタを保持する請求項１ １に記載の装置。 １３. マルチ・スレッド・プログラムを扱うデータ処理装置に使用するメモリ 管理方法であって、前記メモリが、複数のデータ・オブジェクトを含み、各 当該データ・オブジェクトが、前記メモリ内の各既知位置にあって、かつ各 スレッドに関連するメモリ・スタックが有する各ポインタを介してアクセス され、前記方法が、どのソースからもそこへの実在しないポインタを有する ランダム・アクセス・メモリ内のデータ・オブジェクトを定期的に決定し、 かつそれらを削除するメモリ管理方法において、各メモリ・スタックに対し 、リファレンスポインタを、前記各スタックによって参照される各データ・ オブジェクトに対し発生させ、そして各スレッド・メモリ・スタック・フレ ームの取り扱いの結論により、前記関連リファレンスポインタと、そこへの 他の如何なるリファレンスポインタも有しない各参照されたデータ項目とを 削除することを特徴とするメモリ管理方法。 １４. 前記データ・オブジェクト・メモリの内容を定期的に圧縮するステップ を、さらに、有する請求項１３に記載の方法。 １５. そこへのリファレンス・ポインタを有するそれらの格納されたデータ・ オブジェクトを、ロックされているものと認識し、そしてそれらを前記圧縮 プロセスにより移動させない請求項１４に記載の方法。