JP2001517829A - 仮想記憶システムにおいてアプリケーションプログラムによってコードまたはデータをグループに分類して、物理メモリの割り振りの制御を行うアプリケーション・プログラミング・インターフェイス - Google Patents

仮想記憶システムにおいてアプリケーションプログラムによってコードまたはデータをグループに分類して、物理メモリの割り振りの制御を行うアプリケーション・プログラミング・インターフェイス

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JP2001517829A JP2000513196A JP2000513196A JP2001517829A JP 2001517829 A JP2001517829 A JP 2001517829A JP 2000513196 A JP2000513196 A JP 2000513196A JP 2000513196 A JP2000513196 A JP 2000513196A JP 2001517829 A JP2001517829 A JP 2001517829A
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Abstract

(57)【要約】 アプリケーション・プログラミング・インターフェイス（ＡＰＩ）は、マルチタスキング処理環境のアプリケーションプログラムに、そのコード及びデータを、オペレーティングシステムが一回で全てを物理メモリにロードさせるグループに分類させる。仮想記憶を実現させるオペレーティングシステム用に作られたこのＡＰＩは、ハードディスクドライブと物理メモリとの間で出し入れされるメモリユニットのスワッピングによるメモリ重視型アプリケーションプログラムのパフォーマンス低下を回避させる。アプリケーションが、物理メモリに位置していないグループのコードまたはデータにアクセスする度に起きるページフォルトの待ち時間を消費することなく、このＡＰＩは、あるグループのコードまたはデータを、物理メモリ内に一回でロードすることを保障する。これは、初期のロード処理の待ち時間を増加させるが、その後のグループのコードまたはデータへのメモリアクセスのパフォーマンス低下を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】発明の分野 本発明は、コンピュータにおける仮想記憶の管理に関するものであり、特に、
仮想記憶を使用し、プログラムを同時に実行させ、物理メモリを共有するコンピ
ュータにおける物理メモリの割り振りを制御する方法に関する。
【０００２】発明の背景 用語「仮想記憶」は、幾つかの同時に実行されるアプリケーションプログラム
に、コンピュータの物理メモリを共有させる方法を示すものである。この物理メ
モリは、コンピュータプログラムを実行するために使用され、コンピュータのメ
インメモリを意味するものであり、典型的にはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ
）として実装される。マルチタスキング・オペレーティングシステムは、典型的
には仮想記憶を使用して、コンピュータにおいて実行されるアプリケーションプ
ログラムの各々に対して使用可能なメモリを拡張するものである。仮想記憶は、
アプリケーションに対してより多くのメモリを与える効果を持つ。この効果を得
るために、仮想記憶マネージャ（ＶＭＭ）は、物理メモリのサイズよりも大きい
仮想メモリスペースを用いてメモリを割り振る。このＶＭＭは、ハードディスク
等のコンピュータにおける２次記憶スペースを使用して、物理メモリの事実上の
サイズを拡張する。例えばリードやライト要求を処理する時のように、あるアプ
リケーションが実際に物理メモリを必要とする場合に限り、このＶＭＭは、プロ
グラムコードやデータを２次記憶装置から物理メモリにロードする。
【０００３】 プログラムが仮想記憶に対してリードやライト要求をする場合、仮想記憶マネ
ージャは、要求されたコードやデータが物理メモリにあるか、または２次記憶装
置にあるかを判断する。コードまたはデータが物理メモリにある場合、仮想記憶
マネージャは、仮想アドレスから、それが物理メモリのどこに位置するかについ
てを示す物理アドレスへとマップする。一方、コードまたはデータが物理メモリ
に無い場合、仮想記憶マネージャは、それを２次記憶装置からフェッチして、物
理メモリに置く。このようにして、メモリ要求を満足させる必要に応じて、物理
メモリのコードまたはデータをスワップインやスワップアウトさせることによっ
て、仮想記憶マネージャは、アプリケーションに対して物理メモリを大きくした
ように見せる。
【０００４】 仮想記憶の概念を説明するために、４メガバイトの物理メモリのパーソナルコ
ンピュータで実行されるオペレーティングシステム、及び無限のメモリスペース
を追加できるハードディスクドライブ（ハードディスク駆動装置）を考えること
とする。このオペレーティングシステム自身で、物理メモリを１メガバイトまで
占有する。このユーザが、ハードディスクドライブから２メガバイトを占有する
ゲームプログラムを起動させた場合、物理メモリを占有するメモリの合計は、約
３メガバイトとなる。今、このゲームプログラムが、１メガバイトを越える追加
のコードまたはデータをロードしようと試みると仮定する。これらの状況下では
、コンピュータで現在実行しているプログラムに対するコードまたはデータを保
持するのに十分な物理メモリは存在しない。
【０００５】 ＶＭＭは、実行プログラムを稼動させる必要に応じて、物理メモリとハードデ
ィスクドライブとの間でコードまたはデータをスワップインやスワップアウトさ
せることによって、この問題を解決するものである。例えば、あるコードの特定
箇所の命令が実行される場合、そのコードのその特定部分は、コンピュータの物
理メモリ内へロードされなければならない。そのコードのその他の部分は、それ
らが必要となるまで、ハードディスク内にとどまることができる。コードまたは
データが物理メモリに保持されていない時は、オペレーティングシステムは、常
に、そのコードまたはデータに関するフラグを設定（またはクリア）することに
よって、それが不在であるとマークする。その後、そのコードまたはデータに対
してアクセスが試行された場合、プロセッサは、不在割り込み（not present in
terrupt）を生成してオペレーティングシステムに問題を通知するであろう。こ のオペレーティングシステムは、それから、不在のコードまたはデータを、物理
メモリの使用可能なエリア中にロードする手配を行い、割り込みを引き起こした
プログラムを再スタートさせる。ハードディスクドライブにおけるコードまたは
データのスワップインやスワップアウトと割り込みは、アプリケーションプログ
ラムが割り込みを処理せず、データのスワップインやスワップアウトを管理しな
いという意味において、コンピュータで実行されるアプリケーションプログラム
にとってはトランスペアレントである。むしろ、アプリケーションプログラムは
、仮想記憶における仮想メモリアドレス空間だけを扱い、オペレーティングシス
テムが、仮想記憶に対する要求について物理メモリをマップし、物理メモリとハ
ードディスクドライブ間でデータのスワップインやスワップアウトをするもので
ある。
【０００６】 典型的な仮想記憶システムでは、幾つかのオペレーティングシステム・コンポ
ーネントが、物理メモリにアクセスすることを保証され、そして幾つかのその他
のソフトウェアコンポーネントが残りの物理メモリを取り合う。常に物理メモリ
を占有するオペレーティングシステム・コンポーネントには、オペレーテイング
システムのカーネル、及びディスクキャッシュといったメモリ常駐型コンポーネ
ントが含まれる。残りの物理メモリは、動的にロードされるオペレーティングシ
ステム・コンポーネント（ＤＬＬ）、アプリケーションプログラムやデータ、及
び、オペレーティングシステムのファイルシステムに対するダイレクト・メモリ
・アクセス（ＤＭＡ）バッファやキャッシュ領域のように動的に割り振られるメ
モリ領域、等のその他のソフトウェア間で共有する。
【０００７】 常に物理メモリを占有するオペレーティングシステム・コンポーネントは、物
理メモリ上に「ロック」を持つ。「ロック」は、メモリ管理システムの属性であ
って、コードまたはデータに対して物理メモリの確約や予約、即ち保証を行う。
そのメモリが割り込み時に実行可能でなければならないコードの一部、または割
り込み時にアクセス可能である必要があるデータの一部を含む場合、または、デ
ータがコンピュータのハードウェア装置によって非同期的にアクセスされる必要
がある場合に、多くのオペレーティングシステムは、典型的には物理メモリ上に
それをロックする。
【０００８】 初めに、このオペレーティングシステムは、アプリケーションプログラムに対
して仮想メモリを割り振る。しかしながら、このオペレーティングシステムは、
プログラムがメモリへのアクセスを試行するまでは、実際にはアプリケーション
プログラムに対して物理メモリを割り振らないであろう。このシステムで実行さ
れるコードが、プログラムに割り振られたメモリへのアクセスを試行すると、こ
のオペレーティングシステムは、満杯になるまで物理メモリを割り振るであろう
。そして、その後、一部の物理メモリのハードディスクドライブへのスワップを
開始して、メモリへのアクセスを調整する。
【０００９】 この仮想記憶システムは、典型的には、スワップファイルと呼ばれるハードデ
ィスクドライブを使用し、コードまたはデータを物理メモリ上でスワップインや
スワップアウトする。オペレーティングシステムは、ハードディスクドライブか
ら直接的にアプリケーションプログラムの実行可能なコード（例えば、実行ファ
イル）等のコードをロードする。アプリケーションがプログラムデータへのアク
セスを要求すると、オペレーテイングシステムは、物理メモリを割り振り、次に
、一旦物理メモリが満杯になると、このプログラムデータを物理メモリからスワ
ップアウトする。
【００１０】 実行時に、アプリケーションは、暗黙的にまたは明示的にメモリの追加を要求
することができる。アプリケーションが、オペレーティングシステムに新規のウ
ィンドウ等の資源を要求する場合に、暗黙的な要求が発生し、この資源の要求に
応答する副次的な効果として、オペレーティングシステムは、メモリを割り振る
。明示的な要求は、アプリケーションが直接的に機能を呼び出し、追加のメモリ
をアプリケーションに割り振るようにオペレーティングシステムに対して明確に
要求した場合に起こる。両者の場合とも、オペレーテイングシステムは、仮想ア
ドレススペースから資源を割り振るためにメモリを要求する。
【００１１】 現在、一般的に使用される仮想記憶の形態の１つは、ページ式仮想記憶と呼ば
れるものである。ページ式仮想記憶機構では、オペレーテイングシステムが、ペ
ージと呼ばれるメモリユニットを用いて、全てのメモリの割り振り、割り振り解
除、及びスワップ処理を実行する。例えば、インテル社の３８６アーキテクチャ
互換のマイクロプロセッサでは、メモリは４Ｋのページであり、各々のメモリセ
グメントは、４Ｋページから構成される。ウィンドウズ（登録商標）９５オペレ
ーテイングシステムは、ページ式仮想記憶システムを実現するオペレーティング
システムの一例である。
【００１２】 ページ式仮想記憶機構を説明するのに一般的に使用される用語には、ページン
グ、ページファイル、及びページフォルトが含まれる。用語「ページング」は、
物理メモリと２次記憶装置間におけるコードまたはデータのスワップのプロセス
を示すものである。用語「ページファイル」は、２次記憶装置に格納され、物理
メモリ上でスワップインやスワップアウトされるコードまたはデータのぺージを
保持するスワップファイルを示すものである。最後に用語「ページフォルト」は
、要求されたコードまたはデータを含むページが物理メモリ内に位置していない
ため、そのメモリ要求が物理メモリからは満足されなかったことを示すマイクロ
プロセッサによって生成される割り込みを示すものである。
【００１３】 どのような仮想記憶システムでも、詳細は、プロセッサの設計及びメモリアド
レッシング機構に依存して変わるものである。パーソナルコンピュータ業界で最
も広まっているプロセッサアーキテクチャの１つは、インテル社の３８６アーキ
テクチャである。このアーキテクチャの基本的なメモリ管理機能は、インテル社
の４８６、ペンティアム、ペンティアムII、ペンティアムプロ・マイクロプロセ
ッサでも使用されている。この３８６アーキテクチャは、リアルモード、プロテ
クトモード、及びバーチャルモードの３つのオペレーティングモードをサポート
している。リアルモードは、８０８６系列プロセッサとの互換性を保持するため
に使用されるモードを指すものである。このモードは、１メガバイトのメモリま
でアドレス処理できる４つのセグメントレジスタを使用するセグメント式メモリ
アーキテクチャを持つものである。各々のセグメントレジスタは、メモリセグメ
ントの最初の１バイト目をポイント(point)する。アドレスレジスタは、メモリ セグメントの1バイト目のオフセットアドレスを格納する。このプロセッサは、 セグメントレジスタとアドレスレジスタとの内容物を組み合わせ、完全なアドレ
スを生成させる。
【００１４】 プロテクトモードでは、このプロセッサは、セグメントレジスタの内容物を使
用して、ディスクリプタ（descriptor）と呼ばれる８バイトのメモリエリアにア
クセスする。このセグメントレジスタは、ディスクリプタテーブルへのインデッ
クスを含むものである。このプロセッサは、ディスクリプタ内の情報を使用して
、基底アドレス(base address)を生成する。その後、プロセッサは、アプリケー
ションプログラムからのオフセットアドレスと基底アドレスとを組み合わせ、物
理メモリアドレスを計算する。このモードでは、オペレーティングシステムは、
セグメントとして、物理メモリの任意の適切なエリアを使用することができる。
アプリケーションのセグメントは、連続的な場所である必要はなく、違うサイズ
を有することができる。
【００１５】 バーチャルモードは、１つのセグメントが１メガバイトのみではなく４ギガバ
イトも可能であることを除いて、同じセグメントの概念を使用するという点でプ
ロテクトモードに似ていて、そしてこのモードによってオペレーティングシステ
ムは仮想記憶機構を実現することができる。プロテクトモードと同様に、バーチ
ャルモードのプロセッサは、ディスクリプタテーブルへのインデックスとして、
セグメントレジスタの内容物を使用する。このディスクリプタテーブルは、メモ
リセグメントの基底アドレスを指定するものである。オペレーティングシステム
は、基底レジスタを設定し、コードまたはデータにおけるセグメントの最初の１
バイト目をポイントする。プロセッサは３２ビットのオフセットアドレスと基底
アドレスとを組み合わせて、最終的な３２ビットのアドレスを計算する。
【００１６】 ３８６アーキテクチャにおいて仮想記憶が有効になっている場合、プロセッサ
は、この最終的に３２ビットアドレスに変換されたものを変更して、３２ビット
物理アドレスへのマップを行う。初期化中に、オペレーティングシステムは、プ
ロセッサをプロテクトモードにスイッチし、その後ページングを有効にする。基
底アドレスとプログラムからのオフセットとを組み合わせることで計算されるこ
の３２ビットアドレスが、仮想メモリスペースにおけるアドレスである。
【００１７】 ページングが有効化されると、プロセッサは、仮想メモリスペースにおけるこ
のアドレスから、物理メモリスペースにおけるアドレスへマップする。図１は、
プロセッサが、アプリケーションからの３２ビットアドレスをどのように変換す
るのかを説明するものである。上位１０ビット（ビット３１から２２）（図１の
２０を参照されたい）は、ページテーブルディレクトリ（図１の２２）へのイン
デックスである。ページテーブルディレクトリにおける３２ビットの各々の部分
は、ページテーブル（図１の２４）をポイントするものである。元のアドレスの
次の１０ビット（ビット２０から１２）（図１の２６を参照されたい）は、個々
のページテーブルへのインデックスである。ページテーブルエントリ（２８）の
各々は、物理メモリのページをポイントするものである。仮想アドレスの残りの
１２ビットは（ビット１１から０）（図１の３０を参照されたい）、メモリ上に
おいて、このページのオフセットを生成する。
【００１８】 オペレーテイングシステムは、実行中のプログラムに対するページテーブルデ
ィレクトリのアドレスをＣＲ３（３２）と呼ばれるプロセッサの特別なレジスタ
内に格納する。新しいプログラムに対してオペレーティングシステムがページデ
ィレクトリをポイントすることができるように、オペレーティングシステムがタ
スクをスイッチするときは、毎回、ＣＲ３を再ロードする。仮想アドレスを物理
アドレスへマッピングするプロセスは、プロセッサによって実行される。メモリ
キャッシング技術は、頻繁に使用されるページテーブルエントリが追加のメモリ
を参照することなく使用可能であることを保障する。
【００１９】 仮想記憶機構を完全にサポートするためには、ページテーブルエントリは、ペ
ージテーブルまたは物理アドレスへのポインタだけでなく、それ以外のものも含
むものである。図２は、ページテーブル・ディレクトリ及びページテーブル構造
（図２のアイテム４０と４２を参照されたい）内における１つの３２ビットワー
ドの内容物を示すものである。ページテーブルディレクトリ及び各ページテーブ
ルは、１つの４Ｋメモリページ（各々に１０２４エントリ）を消費する。これは
、全体で４ＧＢのプログラム・アドレス・スペースを適切にアドレス処理させる
。ページテーブル・ディレクトリ内のフラグビットによって、システムがページ
ングファイルのあるディスク上へページテーブルを格納することを許される。こ
のようにして、大きなプログラムに対して（例えば、２５６ページのページテー
ブルを必要とする１ＧＢのプログラム）、システムは、コードやデータのページ
と同様に、ページテーブルを物理メモリ上でスワップインやスワップアウトさせ
るであろう。
【００２０】 仮想記憶処理及び３８６メモリ保護システムを完全にサポートするためには、
ページディレクトリ及びページテーブルエントリには幾つかのフラグビットを含
ませる必要がある。プロセッサ自身は、これらのフラグビットの幾つかを直接変
更する。オペレーティングシステムはその他について管理する。図２に示すよう
に、これらのフラグは次のビット：Ｄ、Ａ、Ｕ／Ｓ、Ｒ／Ｗ、及びＰを含むもの
である。
【００２１】 プログラムがメモリページの内容物を変更した場合は、プロセッサは常に、対
応するページテーブルにダーティ・ビット（図２のＤビット）をセットする。こ
のことは、メモリからページを削除してスペースを開放したい場合には、最初に
ページをディスク上に書き出して、変更を保持しなければならないことを意味す
る。
【００２２】 リード、ライト、或いは実行等のページへの何らかの参照によって、プロセッ
サは、対応するページテーブルエントリ内のアクセスビット（図２のAビット） をセットする。仮想記憶マネージャは、このフラグを使用して、ページがどのく
らいの頻度でアクセスされたかを判断することができる。ページがどのくらいの
頻度でアクセスされたかを知る１つの方法は、このビットをセットし、定期的に
チェックし、そのページがアクセスされたか否かを判断する方法である。使用の
頻度が低いぺージのアクセスビットは、ハードウェアがアクセスビットをセット
しない限り、変更されないであろう。同じ周期で確実に使用されるページを削除
するよりも、このようなページをメモリから削除することは、賢明な選択である
。ウィンドウズ（登録商標）９５オペレーティングシステムは、リースト・リー
セントリ・ユーズド（ＬＲＵ）として知られるアルゴリズムを使用して、どのペ
ージをメモリから削除するかを決定する。最も新しく参照されたページほど、そ
のページは再割り振りされにくくなる。
【００２３】 テーブルエントリによってアドレス処理されるページテーブルまたはメモリペ
ージが、実際にメモリ内に存在する場合のみ、プレゼント（present）ビット（ Ｐビット）を1にセットする。不在のページまたはページテーブルの参照が試行 された場合、プロセッサは、不在割り込みを生成し、オペレーティングシステム
は、ページをメモリにロードする手配をさせなければならず、そしてそのページ
を必要とするプログラムを再スタートさせる。
【００２４】 ユーザ／スーパーバイザ・ビット（U/Sビット）は、３８６の全体的な保護シ ステム部である。U/Sビットが０にセットされた場合、このメモリページはスー パーバイザページであり、即ち、オペレーティングシステム自身のメモリ部であ
り、ユーザレベルのプログラムはそのページにアクセスすることができない。こ
の部分への何らかのアクセスによって、オペレーティングシステムが取り扱わな
ければならない割り込みが引き起こされる。
【００２５】 リード／ライト ビット（R/Wビット）によって、対応するメモリページへのア
クセスを望むプログラムが、そのページの内容物を変更できるか否かを判断する
。１の値の場合は、ページ内容物の変更が許される。０の値の場合は、いかなる
プログラムであっても、ページ内のデータの変更が許されない。通常、コードを
含むページは、読み取り専用ぺージとしてセットされる。
【００２６】 上述したメモリアドレッシング機構によって、オペレーティングシステムは、
仮想記憶システムを実現できる。今日のオペレーティングシステムにおける制限
の１つとしては、仮想記憶が有効となっている場合に、どのように物理メモリが
割り振られるかを制御してアプリケーションに柔軟性を与えることができないこ
とである。アプリケーションプログラムは、典型的には、仮想メモリスペースの
みアクセスを行い、どのように物理メモリを割り振るかを、殆ど、または全く制
御することはない。このことは、アプリケーション開発を容易にするが、同時に
アプリケーションのパフォーマンスの低下をもたらす。例えば、マルチメディア
アプリケーションは、典型的には、アクティブ状態のときに大量のメモリを使用
する。アプリケーションがアクティブ状態ではなくなった場合、仮想記憶システ
ムは、アプリケーションのコード及びデータをハードディスク記憶装置にスワッ
プする傾向がある。仮想記憶システムが、メモリ要求を満足させるようにスワッ
ピング処理を実行する場合、ディスプレイ上のオブジェクトのスムーズで連続的
な動き及びユーザインターフェイスの応答性が低下する。これは、アプリケーシ
ョンがメモリにアクセスを試行する場合に、少量のコードまたはデータが、ハー
ドディスクドライブからスワップインされるという仮想記憶システムの設計が原
因である。
【００２７】 上述したように、マイクロソフト社のウィンドウズ（登録商標）９５オペレー
ティングシステム等の幾つかのオペレーテイングシステムは、ＬＲＵアルゴリズ
ムを使用して、物理メモリ上におけるページのスワップインやスワップアウトを
制御して、仮想記憶を実現している。一般的なルールとして、この仮想記憶シス
テムは、オペレーティングシステムの動的にロードされたコンポーネントのペー
ジ、及びアプリケーションプログラムの全てのページに同じ優先度を与えている
。このようにして、ゲームアプリケーションが、一時的にアクティブ状態でなく
なった場合、オペレーティングシステムは、そのページを物理メモリからスワッ
プアウトし易い状態となる。このアプリケーションが再びアクティブ状態になっ
た場合、オペレーティングシステムが物理メモリにページを徐々にスワップイン
するため、ディスプレイ上のオブジェクトの動き及びユーザ入力に対するゲーム
の応答性が悪くなってしまう。
【００２８】 この問題を解決する１つの方法は、その他のコードがその物理メモリ部へアク
セスしないように、アプリケーションに割り振られたその物理メモリをロックす
ることである。例えば、ウィンドウズ（登録商標）オペレーティングシステムで
は、アプリケーションは、物理メモリに対してページロックを要求することがで
きる。このページロックによって、オペレーティングシステムは、物理メモリを
確実に予約して、その他の実行中のコードが使用可能な物理メモリのグループか
ら、その物理メモリを削除する。同時に実行されるアプリケーションであって、
物理メモリにアクセスする必要があるものが、物理メモリ上におけるその他のア
プリケーションのロックのために物理メモリにアクセスできないという点で、シ
ステムパフォーマンスの極度の低下を招きかねないという理由によって、これは
許容し得る解決策ではない。
【００２９】発明の概要 本発明は、アプリケーションにコードまたはデータをグループに分類させ、ア
プリケーションがグループのコードまたはデータの何れかの部分にアクセスを試
行する場合に、常にこのグループのコードまたはデータを一緒に物理メモリへロ
ードさせるアプリケーション・プログラミング・インターフェイス（ＡＰＩ）に
関するものである。このＡＰＩは、アプリケーションがリードやライトの要求を
コード及びデータに対して行う際のページフォルトの過度な分散を防止すること
によって、アプリケーションに、仮想記憶システムにおけるパフォーマンスの改
善をさせる。アプリケーションは、グループに必須の要素であるコード及びデー
タを指定する。物理メモリ内に存在しないグループのコードまたはデータに対し
てアプリケーションがアクセスを試行したため、オペレーティングシステムの仮
想記憶システムが、不在割り込みの信号を発する場合、このＡＰＩは、このグル
ープの全てのデータ及びデータを一緒に、物理メモリ内にロードさせる（例えば
、このアプリケーションが実行を再開する前に、一連のメモリはロード処理され
る）。このようにして、２次記憶装置からコードまたはデータをロードする待ち
時間は、一回の周期に圧縮され、これ以後、このグループの全てのコード及びデ
ータは、物理メモリに存在することとなる。
【００３０】 本発明における追加の機能及び利点は、後述する詳細な説明及び添付の図面で
より明確となるであろう。
【００３１】 本発明は、仮想記憶システムにおける物理メモリの割り振りをアプリケーショ
ンプログラムに制御させる仮想記憶管理システム及び方法を目的とするものであ
る。本発明の一実施例では、ワシントン州レッドモンドのマイクロソフト社によ
り市販されるウィンドウズR９５オペレーティングシステム用の「ダイレクトメ モリ」と名づけれたアプリケーション・プログラミング・インターフェイス（Ａ
ＰＩ）に本発明を適用する。簡単に説明すると、このＡＰＩは、オペレーティン
グシステムが物理メモリへのアクセスをどのように管理するかを、アプリケーシ
ョンに制御させることをできるようにする一連の機能またはＡＰＩコールを提供
するものである。
【００３２】 図３及び下記の説明は、本発明を具体化することができる適切なコンピューテ
ィング環境における簡単で一般的な説明の提供を意図するものである。本発明を
、パーソナルコンピュータで実行されるコンピュータプログラムにおけるコンピ
ュータ実行可能な命令の一般的な文脈で説明することとなるが、当業者は、本発
明がその他のプログラムモジュールとの組み合わせでも実現することができるこ
とを理解するであろう。一般的に、プログラムモジュールは、個々のタスクを実
行する、或いは個々の論理的なデータタイプを作成するルーチン、プログラム、
コンポーネント、データ構造等を含むものである。更に、当業者は、本発明が、
その他のハンドヘルドの装置、マイクロプロセッサシステム、マイクロプロセッ
サ型の或いはプログラム可能な大衆家電製品、ミニコンピュータ、メーンフレー
ムコンピュータ等を含むコンピュータシステム構成で実施することができること
を、理解するであろう。また、本発明は、通信ネットワークを介して接続される
リモート演算装置によってタスクが実行される分散コンピューティング環境でも
実施できる。分散コンピューティング環境では、プログラムモジュールを、ロー
カル及びリモートの記憶装置に置くこともできる。
【００３３】 図３は、本発明の処理環境を提供するコンピュータシステムの実施例を説明す
るものである。このコンピュータシステムは、演算ユニット１２１と、システム
メモリ１２２と、システムメモリを含む様々なシステムコンポーネントと演算ユ
ニット１２１とを相互接続するシステムバス１２３と、を有するパーソナルコン
ピュータ１２０を含むものである。このシステムバスは、メモリバス、メモリコ
ントローラ、周辺機器バス、及びＰＣＩ、ＶＥＳＡ、マイクロチャネル（ＭＣＡ
）、ＩＳＡ、ＥＩＳＡ等のバスアーキテクチャを使用するローカルバスを含む何
らかの幾つかのバス構造のタイプを含むこともできる。このシステムメモリは、
読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）１２４、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１２
５を含むものである。起動時等の場合に、パーソナルコンピュータ１２０の要素
間で情報の伝達を助ける基本ルーチンを含む基本入出力システム１２６（ＢＩＯ
Ｓ）は、ＲＯＭ１２４に格納される。このパーソナルコンピュータ１２０は、ハ
ードディスクドライブ１２７、磁気ディスクドライブ１２８、例えば読み書きで
きるリムーバブルディスク１２９、光学ディスクドライブ１３０、例えば読み取
り用にＣＤ−ＲＯＭディスクドライブ１３１、及び読み書きできるその他の光学
メディアをも含むものである。このハードディスクドライブ１２７、磁気ディス
クドライブ１２８、及び光学ディスクドライブ１３０は、それぞれハードディス
クドライブインターフェイス１３２、磁気ディスクドライブインターフェイス１
３３、及び光学ディスクドライブインターフェイス１３４を介して、システムバ
ス１２３に接続されている。これらのドライブ及びこれらに関するコンピュータ
読み取り可能なメディアは、パーソナルコンピュータ１２０に対して、データ、
データ構造、或いはコンピュータ実行可能な命令（ダイナミックリンクライブラ
リ、実行ファイル等のコード）等の不揮発性の記憶装置を提供する。上記ではハ
ードディスク、リムーバブル磁気ディスク、及びＣＤと呼ばれるコンピュータ読
み取り可能なメディアの説明をしたが、これらには、磁気カセット、フラッシュ
メモリカード、デジタルビデオディスク、或いはベルヌーイカートリッジ等のそ
の他のタイプのコンピュータ読み取り可能なメディアも含むことができる。
【００３４】 ドライブ及びＲＡＭ１２５には、多数のプログラムモジュールを格納すること
ができ、これには、オペレーテイングシステム１３５、アプリケーションプログ
ラム１３６、その他のプログラムモジュール１３７、及びプログラムデータが含
まれる。ユーザは、キーボード１４０及びマウス１４２等のポインティングデバ
イスを介して、コマンド及び情報を、パーソナルコンピュータ１２０に入力する
ことができる。その他の入力装置（図には示さず）としては、マイクロフォン、
ジョイスティック、ゲームパッド、パラボラアンテナ、及びスキャナ等を含むこ
とができる。これらの及びその他の入力装置は、しばしば、システムバスに接続
されるシリアルポートインターフェイス１４６を介して演算ユニット１２１に接
続されるが、パラレルポート、ゲームポート、或いはユニバーサルシリアルバス
（ＵＳＢ）等のその他のインターフェイスに接続することもできる。モニタ１４
７或いはその他のタイプのディスプレイ装置も、ビデオアダプタ１４８等のイン
ターフェイスを介してシステムバス１２３に接続される。このモニタに加えて、
パーソナルコンピュータは、典型的には、スピーカ及びプリンタ等のその他の周
辺出力装置（図には示さず）を含むものである。
【００３５】 このパーソナルコンピュータ１２０は、リモートコンピュータ１４９等のリモ
ートコンピュータの論理的な結合を使用するネットワーク環境で動作させること
もできる。このリモートコンピュータ１４９は、サーバ、ルータ、端末、或いは
その他の一般的なネットワークノードとすることができ、典型的には、パーソナ
ルコンピュータ１２０に関して説明した全ての要素或いは多くの要素を含むもの
であるが、図３においては記憶装置１５０のみを図示する。図３で図示される論
理的な結合は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）１５１、ワイドエリアネ
ットワーク（ＷＡＮ）１５２を含むものである。このようなネットワーキング環
境は、オフィス、企業間広域コンピュータネットワーク、イントラネット、或い
はインターネットでは一般的なものである。
【００３６】 ＬＡＮネットワーキング環境で使用する場合は、このパーソナルコンピュータ
１２０は、ネットワークインターフェイス或いはネットワークアダプタ１５３を
介してローカルネットワーク１５１に接続される。ＷＡＮネットワーキング環境
で使用する場合は、典型的には、このパーソナルコンピュータ１２０は、モデム
５４、またはインターネットのようなワイドエリアネットワークを介して通信を
確立させるその他の手段を含むものである。このモデム１５４は、内部または外
部装置とすることができ、シリアスポートインターフェイス１４６を介してシス
テムバス１２３に接続される。ネットワーク環境では、パーソナルコンピュータ
１２０に関して説明したプログラムモジュール、またはその中の一部は、リモー
ト記憶装置に格納することができる。示されたネットワーク環境は、典型的なも
のであり、コンピュータ間で通信リンクを確立させるその他の手段を使用するこ
ともできることは理解されるであろう。
【００３７】 本発明の好適実施例の１つは、マルチタスキング・オペレーティングシステム
で実行されるアプリケーションプログラムに、仮想記憶管理システムがどのよう
に物理メモリを割り振るかを制御させるＡＰＩである。より具体的に言えば、こ
のＡＰＩは、そのグループのコード及びデータが、物理メモリ内に一緒にロード
されるように、アプリケーションに、そのコード及びデータをグループに分類さ
せる機能を含むものである。この機能を実施させるためには、仮想記憶マネージ
ャは、グループのコード及びデータを監視し続ける。アプリケーションがそのグ
ループの命令またはデータ構造にアクセスを試行した場合は、常に仮想記憶シス
テムは、そのコード及びデータのグループ全体を物理メモリ内にロードするであ
ろう。
【００３８】 アプリケーションは、ＡＰＩ機能コールを呼び出して、そのグループに加えら
れるコードやデータのアドレス及びサイズを指定することによって、グループに
分類される具体的なコード及びデータを指定する。コードに対しては、アプリケ
ーションは、アプリケーションの機能または機能名を指定することができ、これ
は黙示的に実行コードのアドレスを提供する。データに対しては、アプリケーシ
ョンは、構造のサイズと同様に、データ構造のポインタを指定することができる
。
【００３９】 このＡＰＩの実施例では、ＡＰＩは、コード及びデータのグループへの分類に
関連する４つの機能コール：１）CreateGroup、２）AddMemoryToGroup、 ３）DestroyGroup、４）DeleteMemoryFromGroup、を含むものである。アプリケ ーションは、CreateGroup機能を呼び出し、グループのコードまたはデータの監 視を続けるデータ構造を作成する。その後、アプリケーションは、AddMemoryToG
roup機能を呼び出し、指定されたグループにコード及びデータを追加することが
できる。アプリケーションが、AddMemoryToGroup機能を呼び出す場合、機能名及
びそのサイズを提供することによって、 AddMemoryToGroup機能はグループに追加されるコードを識別し、データ構造に対
するポインタ及び構造のサイズを提供することによって、データ構造を識別する
。グループから仮想メモリを削除するためには、アプリケーションは、DeleteMe
moryFromGroup機能を呼び出し、削除されるコードまたはデータを指定する。グ ループから仮想メモリを追加または削除する場合、アプリケーションは、仮想メ
モリのブロックまたはブロックのセットを指定することによって、追加または削
除される部分を指定することができる。ブロックは、仮想メモリの部分の開始ア
ドレス及びそのサイズによって定義することができる。DestroyGroup機能は、以
前に作成されたグループを破棄するために使用される。
【００４０】 コード及びデータをグループに分類するためのこのＡＰＩの実施例では、ウイ
ンドウズ（登録商標）９５オペレーティングシステムの仮想記憶管理システムと
共同で処理を行う。特に、オペレーティングシステムの物理メモリマネージャの
サービスを使用して、物理メモリを割り振り、コード及びデータを物理メモリ内
にロードする。
【００４１】 図４は、コード及びデータをグループに分類するＡＰＩの実施例と、物理メモ
リマネージャとの関係を説明するものである。これらのアプリケーション（app.
1-3）(161-163)は、アプリケーションがコンピュータで同時に実行され、コンピ
ュータの物理メモリを共有することを表わすものである。これらのアプリケーシ
ョンは、ＡＰＩ機能１６４を呼び出すことによって、物理メモリの割り振りを制
御することができる。ＡＰＩ機能に付属する説明及び具体的な実施例については
、下記の通りである。
【００４２】 このＡＰＩ機能１６４は、不在割り込みを監視するメモリモニタ１６５を含む
ものである。不在割り込みが検知された場合、メモリモニタ１６５は、割り込み
が、アプリケーションによって指定されたグループのコードまたはデータが存在
する場所で起きたか否かを判断する。もしも、そうであるならば、物理メモリマ
ネージャ１６６を呼び出し、グループのコード及びデータを物理メモリ内（コン
ピュータのＲＡＭ）にロードさせる。メモリモニタ１６５によって提供されるそ
のグループのメモリの定義を使用して、物理メモリマネージャ１６６は、まだ物
理メモリ内に存在しないそのグループのコードまたはデータをロードする。
【００４３】 図４は、あるアプリケーション（app.1）の仮想メモリスペース１７０を示し て、このＡＰＩ処理を説明する。仮想メモリスペース１７０は、アプリケーショ
ン１６０に割り振られた仮想メモリの線形アドレススペースである。このマーク
された区画１７２、１７４，１７６、及び１７８は、アプリケーションがメモリ
のグループに追加したコードまたはデータに関するこのアプリケーションの仮想
メモリスペースの区画である。
【００４４】 グループを作成するためには、アプリケーションが、ＡＰＩ機能１６５の或る
機能（CreateGroupと呼ばれる）を呼び出し、そのグループのコード及びデータ のリストを保持するデータ構造を作成する。アプリケーションは、作成されるグ
ループに入れられるコードまたはデータの区画を指定することができる。アプリ
ケーションは、コード及びデータを格納するために使用される仮想メモリの区画
のアドレス及びサイズを提供することによって、グループに入れられるコード及
びデータを指定する。例えば、この実施例では、アプリケーションは、グループ
に入れられるメモリブロックのポインタの配列、及びブロックのサイズを提供す
るパラメータの配列を提供する。
【００４５】 グループを作成するための要求に応答して、このＡＰＩ機能は、メモリの全て
の区画をリストアップしたデータ構造１９０を作成する。図４の例では、このデ
ータ構造は、４つのメモリブロックのリストを含むものである。ブロックの各々
のアドレスは、ブロックが存在する仮想メモリの位置（この場合は、マークされ
た区画１７２、１７４、１７６、及び１７８）をポイントする。また、このデー
タ構造１９０は、グループの仮想メモリにおけるブロックの各々のサイズを監視
し続ける。
【００４６】 このデータ構造１９０から、ＡＰＩ機能は、グループのコードまたはデータに
対応するメモリユニットのリストを生成する。このリストにおけるメモリユニッ
トとは、物理メモリマネージャが、物理メモリを割り振り、仮想記憶機構を実現
させるのに使用したメモリユニットを指すものである。このＡＰＩ機能は、メモ
リユニットが４Ｋページ等のページ式仮想記憶システム用に設計されたものであ
る。物理メモリマネージャ１６６は、メモリユニットを４Ｋページ単位でハード
ディスクドライブ上でスワップインやスワップアウトさせる。
【００４７】 以前に作成されたグループにコードまたはデータを追加するためには、アプリ
ケーションは、グループに追加されるコードまたはデータの仮想メモリにおける
区画のアドレス及びサイズを指定する。これに対応して、ＡＰＩ機能１６４は、
データ構造１９０を更新し、新しいメモリブロックを含ませる。また、これは、
そのブロックに関する新しいメモリユニット（ページ）を計算し、ページ１９２
の連結リストに追加する。
【００４８】 この連結リスト構造１９２は、アプリケーションがグループで指定したコード
またはデータを格納するのに使用されたページを監視し続ける。アプリケーショ
ンが、CreateGroup、またはAddMemoryToGroupでコードまたはデータのアドレス 及びサイズを指定する場合、このＡＰＩ機能は、このコードまたはデータに相当
するページを計算する。その後、連結リスト構造を使用して、これらのページを
リング状に繋げる。連結リストは、可能な実施例の１つであり、ハッシュテーブ
ルまたは他のリスト構造を使用するもの等、その他のものに代替できるものであ
ることに留意されたい。
【００４９】 物理メモリマネージャ１６６は、２次記憶装置から物理メモリにページをロー
ドすることを管理する。また、このマネージャは、物理メモリからのページのス
ワップを取り扱い、複数のアプリケーションは物理メモリを共有することができ
るようになる。この実施例では、物理メモリマネージャは、ウィンドウズR９５ オペレーティングシステムの一部である。これは、物理メモリ及び２次記憶装置
間でページをスワップするＬＲＵ機構を実現させ、物理メモリ内にページをロー
ドするサービスを含むものである。ページまたはページのリストへの参照がされ
た場合、物理メモリマネージャ１６６は、指定されたページを物理メモリ内にロ
ードすることができ、これらのページに対して、物理メモリ内に存在するという
ことをマークすることができる。
【００５０】 メモリモニタ１６５は、不在割り込み（即ち、ページフォルト）を監視する。
ページフォルトを検知すると、そのページのアドレスをチェックし、そのページ
が何れかのグループのページのリストに存在するか否かを判断する。このＡＰＩ
機能では、幾つかの異なるグループを保持することができる。従って、メモリモ
ニタ１６５は、各々のグループのページをチェックし、ページフォルトが、何れ
のグループのページに対するものであるかを判断する。この割り込みが、グルー
プ（図４のアドレス１８０のように）のページに関連する場合、メモリモニタ１
６５は、その一つ（または複数の）グループの一つ（または複数の）ページリス
トを物理メモリマネージャ１６６に渡し、そのページを含む各々のグループにお
ける各々のページをロードさせることを指示する。
【００５１】 物理メモリマネージャ１６６は、アプリケーションが実行を再開する前に、こ
れらのページの全てを１回でロードする。このようにして、アプリケーションか
ら見れば、これらのページは一緒にロードされることとなる。物理メモリマネー
ジャは、メモリモニタによって提供されたグループのページのリストを詳細に検
討し、物理メモリ内にまだロードされていないページを全てロードする。各々の
ページを保持するデータ構造が、物理メモリに存在するものとしてマークされて
いるため、物理メモリマネージャは、ページが既に物理メモリ内に存在するか否
かを判断する。
【００５２】 仮想記憶管理に対するコード及びデータをグループに分類する機能は、そのグ
ループに存在する全てのページを一回でロードする待ち時間の点で、アプリケー
ションにとって不利になる。しかしながら、待ち時間は一回のロード処理に圧縮
され、ページフォルトの過度な分散が起りにくくなるであろう。その上、グルー
プの再ロードは、ディスクのシーク時間を最少化するように最適化されるが、こ
れはページがランダムにロードされる場合には達成できないことである。
【００５３】 メモリをグループに分類するこのＡＰＩによって、仮想記憶管理の目的のため
にグループのコード及びデータを等しく取り扱わせることとなる。更に、一緒に
ロードされるためには、仮想記憶管理の目的のために、このグループは１つのメ
モリユニットとして取り扱われる。具体的には、いつページを２次記憶装置にス
ワップアウトさせ、物理メモリに存在しないページに対するメモリ要求に応答し
て物理メモリを開放するのかを判断する目的のために、各々のグループの全ての
ページの使用が監視される。
【００５４】 ＬＲＵスワッピング機構の実施例では、グループの何れかのページがアクセス
された場合、グループの全てのぺージが、アクセスされたものとして取り扱われ
る。１つのグループにのみ存在するメモリブロックは、グループの何れかのペー
ジがアクセスされた場合、一旦使用されたものとしてマークされる。共有される
ブロックの何れかのページがアクセスされた場合、複数のグループによって共有
されるブロックは、常に、それが存在する各々のグループに対して使用されたも
のとしてマークされる。しかしながら、共有ブロックを含む何れかのグループに
おいて共有ブロック以外のページがアクセスされた場合は、複数のグループで共
有されたブロックであっても、常に、一回だけ使用されたものとしてマークされ
る。ここでは、ブロックは、一組のページを指す。ブロックがマークされた場合
、そのブロックにある全てのページがマークされる。グループにある全てのぺー
ジの使用が等しいものとされるため、実際の使用状況に拘わらず、後にＬＲＵ機
構はグループのページブロックをほぼ同時に２次記憶装置へスワップすることに
なる。
【００５５】 物理メモリマネージャ１６６は、ページがアクセスされた場合に、そのページ
に対する参照回数を１つだけ増加させることによって、そのページの使用を監視
する。この機構では、或るグループのページがアクセスされた場合、そのグルー
プに含まれるすべてのブロックの参照回数が１つ増加される。共有ブロックにあ
るページがアクセスされた場合、ブロックを共有するグループの数だけ共有ブロ
ックの参照回数を増加させる。
【００５６】 図５は、アプリケーションの仮想メモリスペース２００の実施例を示すもので
あって、仮装記憶管理システムが、どのようにアプリケーションのコード及びデ
ータをグループに分類するかを説明するものである。この実施例におけるマーク
された仮装メモリの区画（２０２、２０４、２０６，２０８，２１０，２１２，
２１４，２１６）は、連結リスト構造でグループに分類され、アプリケーション
によって指定されたコードまたはデータの第１グループを表わすものである。こ
の実施例において、マークされた仮装メモリの区画（２２０，２０６，２２２，
２２４，２２６）は、第２の連結リスト構造でグループに分類され、アプリケー
ションによって指定されたコードまたはデータの第２グループを表わすものであ
る。実線の矢印は、第１グループのメモリ区画の連結を表わすものであり、破線
の矢印は、第２グループのメモリ区画の連結を表わすものである。
【００５７】 これらのグループを作成したアプリケーションが第１グループのコードまたは
データ構造（例えばブロック２１４）の一部にアクセスを試行した場合、メモリ
モニタは、物理メモリマネージャに、番号２０２、２０４、２０６、２０８、２
１０、２１２、２１４、及び２１６と呼ばれるブロックを物理メモリ内へロード
するよう指示する。同様に、これらのグループを作成したアプリケーションが第
２グループのコードまたはデータ構造（例えばブロック２１４）の一部にアクセ
スを試行した場合、メモリモニタは、物理メモリマネージャに、番号２２０、２
０６、２２２、２２４、及び２２６と呼ばれるブロックを物理メモリ内へロード
するよう指示する。アプリケーションがブロック２０６にアクセスを試行した場
合、メモリモニタは、物理メモリマネージャに、第１及び第２グループ両方の全
てのブロックをロードさせるよう指示するであろう。
【００５８】 物理メモリ内に一旦ロードされると、グループのメモリユニット（即ちページ
）の参照回数がカウントされる。例えば、アプリケーションがブロック２１４に
アクセスした場合、ブロック２１４及び第１グループにあるその他の全てのブロ
ックのページの参照回数がカウントされる。同様に、アプリケーションがブロッ
ク２０４にあるコードへアクセスした場合、ブロック２０４及び第２グループに
あるその他の全てのブロックにあるページの参照回数がカウントされる。アプリ
ケーションが第１及び第２グループで共有されるブロックであるブロック２０６
にあるコードへアクセスした場合、ブロック２０６のページを除いて、第１及び
第２グループの各々のブロックにあるページの参照回数が一回カウントされる。
ブロック２０６は２つのグループによって共有されているため、このブロック２
０６のページの参照回数は、２回カウントされる。
【００５９】 「ダイレクトメモリ」と呼ばれる１つの実現可能なＡＰＩ機能の説明を、以下
に示す。仮装記憶管理に対するコードまたはデータのグループへの分類に関する
機能は、CreateGroup、AddMemoryToGroup、DeleteMemoryFromGroup、及びDestro
yGroupを含むものである。
【００６０】 DirectMemory:::AddMemoryToGroup HRESULT DirectMemory::AddMemoryToGroup(dwGroupHandle,dwCount,lplpAddr,lpdwSize
) 目的 以前に作成したグループに指定されたメモリブロックを加える。 パラメータ dwGrouphandle これは、以前に作られたグループを識別するために使用されるハンド ル（handle）である。 dwCount これは、lplpAddrによってポイントされたリスト内のメモリブロックの 数を示す。 lplpaddr これは、このグループに加えられるべきメモリブロックのポインタの 配列である。 lpdwSize これは、lplpAddrによってポイントされたメモリブロックの長さを示 すDWORDの配列である。 戻り値 DM_OK 処理成戟B DMERR_BADGROUP このグループはCreateGroupによって作成 されなかった。
【００６１】 DirectMemory:::CreateGroup HRESULTDirectMemory::CreateGroup(dwFlags,lpdwGroupHandle,dwCount,lplpA
ddr,lpdwSize) 目的 仮想記憶管理の目的で１つのユニットとして取り扱われるべきメモリ区画を 含むグループを作成する。グループは、ページイン、ページアウト、ソフト ロックされ、１つのものとして参照回数がカウントされるであろう。 パラメータ dwFlags DMGROUP_SOFTLOCK DMGROUP_PRELOAD lpdwGroupHandle 新グループハンドルが返されるＤＷＯＲＤをポイントする。 dwCount これは、lplpAddrにポイントされたリスト内のメモリブロック の数である。 lplpAddr これは、作成されたものとして、このグループに加えられるメモリ ブロックへのポインタの配列である。 lpdwSize これは、lplpAddrによってポイントされたメモリブロックの長さを 示すDWORDの配列である。 戻り値 DM_OK 処理成功。 DMERR_BADDADDRESS 物理アドレス失敗。
【００６２】 DirectMemory::DeleteMemoryFromGroup HRESULT DirectMemory::DeleteMemoryFromGroup(dwGroupHandle, dwCount,lplpAddr) 目的 指定されたメモリブロックを以前に作成されたグループから削除する。この コールは、指定されたブロックの全てが指定されたグループ内に存在しない場 合は失敗するであろう。 パラメータ dwGroupHandle これは、以前に作成したグループを識別するハンドルである。 dwCount これは、lplpAddrによってポイントされたリスト内のメモリブロック数 である。 lplpAddr これは、このブロックに加えられるメモリブロックのポインタの配列で ある。 戻り値 DM_OK 処理成功。 DMERR_BADGROUP このグループはCreateGroupによって作成されな ＝@ かった。 DMERR_BADBLOCKS 指定されたブロックの幾つかは、このグループを ＝@ 構成するものではなかった。
【００６３】 DirectMemory::DestroyGroup HRESULT DirectMemory::DestroyGroup(dwGroupHandle) 目的 この機能は、以前に作成されたグループを破棄する。このグループを構成す る全てのページを開放する。これを破棄する前にグループから全てのページ を開放する必要はない。 パラメータ dwGroupHandle CreateGroupによって以前に作成されたグループのハンドル。 戻り値 DM_OK 処理成功。 DMERR_BADGROUP このグループハンドルはCreateGroupによっ て作成されなかった。
【００６４】 DirectMemory::GetMaxPhysicalMemory HRESULT DirectMemory::GetMaxPhysicalMemory(dwFlags,lpdwNumPages) 目的 最高の場合にアプリケーションが使用可能な物理メモリのページ数を、アプ リケーションに返す。 パラメータ dwFlags DMGMPM_EXCLUSIVEMODE アプリケーションがフォーカス （focus）を持つ場合の、そのアプリケーション用の物理メモリページ。 DMGMPM_SHARED ＜Aプリケーションがフォーカスを持たない場合の、 ≠サのアプリケーション用の物理メモリページ。 lpdwNumPages 物理メモリの４Ｋページの数。 戻り値 DM_OK 処理成功。
【００６５】 DirectMemory::GetProcessWorkingSetSize HRESULT DirectMemory::GetProcessWorkingSetSize (dwFlags,lpdwNumPages) 目的 このＡＰＩは、オペレーティングシステムがアプリケーションの現在のワ― キングセットとして必要であると考えるものを返す。 パラメータ dwFlags DMSPWS_EXCLUSIVEMODE アプリケーションがフォーカスを持 つ場合のアプリケーションのワーキングセット。 DMSPWS_SHARED アプリケーションがフォーカスを持 たない場合のアプリケーションのワーキングセット。 lpdwNumPages このアプリケーションが予約していた物理メモリの４Ｋページの数であ るDWORDをポイントする。 戻り値 DM_OK 処理成功。 DMERR_OUTOFMEMORY 要求されたワーキングセットサイズは、この システムの物理メモリ制限を越えている。このアプリケーション用のワー キングセットは変更されなかった。
【００６６】 DirectMemory::SetCooperativeLevel HRESULT DirectMemory::SetCooperativeLevel(hWnd,dwFlags) 目的 アプリケーションが、ダイレクトメモリを使用し、ダイレクトメモリが、 このアプリケーションのフォーカスを監視するのに使用するべきhWndを 提供する方法を指定すること。 パラメータ hWnd これは、アプリケーションのフォーカスを表わすhWndである。 dwFlags DMSCL_PRESERVESTATE アプリケーションがフォーカスを失い、 リストアされた場合に、保持されるアプリケーションのメモリ状 況が、このフラグにセットされていれば、実行を開始する前にアプリーシ ョンがフォーカスを回復する。 DMSCL_EXCLUSIVEMODE 使用されていないとマークさ れ、あるアプリケーション専用であるページのＬＲＵ状況が、このフラ グにセットされている場合、アプリケーションはフォーカスを失う。いか なるソフトロックも開放される。そのアプリケーションがフォーカスを回 復した場合に、ソフトロックはリストアされる。 DMSCL_SHARED 開放されていないアプリケーシ ョンの共有ソフトロックが、このフラグにセットされている場合、アプ リケーションはフォーカスを失う。アプリケーションがフォーカスを持 たない場合は、ソフトロックを介してアプリケーションが使用可能なメ モリは少ない。フォーカスを失うことを回避するソフトロックの方法はロ ックを参照されたい。 戻り値 DM_OK 処理成功。 DMERR_BADHWND 指定されたhwndは、不正、または、間違 ったタイプである。
【００６７】 DirectMemory::SetProcessWorkingSetSize HRESULT DirectMemory::SetProcessWorkingSetSize (dwFlags,dwNumPages) 目的 物理メモリの量がフリーの状態でアプリケーションに対して保持されるように
、 アプリケーションが、オペレーティングシステムが必要とするそのワーキング セットと通信することを、このＡＰＩは許可するものである。 パラメータ dwFlags DMSPWS_EXCLUSIVEMODE アプリケーションがフォーカスを持つ 場合のアプリケーションのワーキングセットである。 DMSPWS_SHARED アプリケーションがフォーカスを持 たない場合のアプリケーションのワーキングセットである。 DwNumPages 通常考えられる使用においてスラッシン グを回避するために、このアプリケーションが必要とする、メモリの４Ｋ ページの数。 戻り値 DM_OK 処理成功。 DMERR_OUTOFMEMORY 要求されたワーキングセットは、このシ ステムの物理メモリの限界を超えている。このアプリケーション用のワー キングセットは変更されなかった。
【００６８】 DirectMemory::Lock HRESULT Lock(dwFlags,lpAddr,dwsize) 目的 このＡＰＩは、ダイレクトメモリによって、監視されるメモリセグメントを 指定する。このセグメントは、ソフトロック、または MOSTRECENTRYUSEDのグループに加えられる。アプリケーションがフ ォーカスを回復した場合、ソフトロックのグループはリストアされ、そしてペ ージはロックされる。エンドユーザによって指定された物理メモリの制限を越 える物理メモリの量が要求された場合、このコールは失敗することとなる。ソ フトロック要求は、MOSTRECENTLYUSED要求よりも高優先度である。オ ペレーティングシステムがメモリを必要とする場合、ソフトロックは上書きさ れる。ソフトロックのメモリは、ＤＭＡ、または割り込みサービスルーチンに 使用すべきではない。 パラメータ dwFlags DMLOCK_SOFTLOCK アプリケーションがフォーカスを持つ 場合、このメモリをページロックする。 DMLOCK_SHAREDSOFTLOCK アプリケーションがフォーカスを持た ない場合でさえ、このメモリをページロックする。その他のソフトロック 用ルールの全てが適用され、オペレーティングシステムは、依然として、 このメモリを再要求することができる。フォーカスを有しないアプリケー ションによってソフトロックされたメモリ量は、著しくより抑圧されたも のである。フォーカスを持つアプリーケーションは、優先度を持つ。 DMLOCK_MOSTRECENTLYUSED lpAddr 作用するメモリの始点へのポインタ。このポインタは、３８６アーキテク チャシステム上の最も近い４Ｋページ境界に切り下げされる。dwSize パラメータは、同じ量に切り上げされる。 dwsize 作用するメモリの長さ。この、dwsizeパラメータは、最も近い４Ｋペー ジ境界に切り上げされる。 戻り値 DM_OK 処理成功。 DMERR_OUTOFMEMORY 要求を満足させる物理メモリが残ってい ない。
【００６９】 DirectMemory::Unlock HRESULT DirectMemory::Unlock(lpaddr) 目的 以前にロックされたメモリ区画上のソフトロック、または MOSTRECENTLYUSED指定を開放すること。 パラメータ lpaddr 以前にロックに渡されたポインタ 戻り値 DM_OK 処理成功。 DMERR_NOTLOCKED 物理アドレスはロックされていなかった。
【００７０】 本発明を、具体的な実施例を参照して説明してきたが、本発明は、この特定の
実施例に限定されるものではないことが、重要であることに留意されたい。この
機能コールは、データ構造の様々な形態を使用する様々なプログラミング言語で
実施することができる。例えば、メモリのグループを保持するためのデータ構造
は、連結リストである必要はなく、ハッシュテーブル等のその他の通常のリスト
またはテーブルの種類を使用して実施することもできる。この実施例は、ＬＲＵ
機構を使用して、ページを物理メモリ上でスワップインやスワップアウトするペ
ージ式仮装記憶システムによって実現される。しかしながら、物理メモリを管理
するために使用されるメモリユニットを変更することや、任意のサイズでさえ可
能である。更に、物理メモリを開放する必要がある場合に、どのメモリユニット
を２次記憶装置に戻すのかを判断するために、その他の通常のキャッシングアル
ゴリズムを使用することができる。
【００７１】 メモリブロックまたは潜在的なページの使用を監視するプロセスも、同様に変
更できる。例えば、参照回数をカウントするのでなく、アクセスされた場合は、
メモリブロックを、使用されたものとしてマークすることができ、所定の時間内
にアクセスされない場合は、クリアすることができる。
【００７２】 このＡＰＩ機能は、ウィンドウズ（登録商標）９５またはウィンドウズ（登録
商標）ＮＴオペレーティングシステムのようなマルチタスキング・オペレーティ
ングシステムの仮装記憶システムの変形として実施することができる。或いは、
オペレーティングシステムの機能を拡張させる分離されたモジュールとして実施
することもできる。
【００７３】 本発明の原理は多数の可能な実施例に適用することが可能であり、説明され
た実施例は、本発明の好適な実施例に過ぎないと理解すべきであり、本発明の範
囲を限定するものと解釈すべきではない。むしろ、本発明の範囲は、以下の請求
の範囲で定義してある。従って、我々は、これらの請求の範囲及びその本質の範
囲にある全てのものを、我々の発明として請求する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ３８６アーキテクチャにおける仮想記憶アドレッシング機構を説明す
る図である。
【図２】 図１に示したページテーブルディレクトリ及びページテーブルエント
リを説明する図である。
【図３】 本発明を実施するためのオペレーティング環境を提供するコンピュー
タシステムを説明する図である。
【図４】 仮想記憶管理においてコード及びデータをグループに分類させるアプ
リケーション・プログラミング・インターフェイスの実施例を説明する図である
。
【図５】 アプリケーションの仮想メモリスペースの実施例を説明し、仮想記憶
管理システムが、どのようにアプリケーションのコード及びデータをグループに
分類するかを示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クレイグ ジー アイスラー アメリカ合衆国 ワシントン州 98053 レッドモンド トゥーハンドレッドエイス アヴェニュー ノース イースト 535 Ｆターム(参考） 5B005 JJ12 MM33 QQ02 VV03 5B098 AA03 GD04 HH07 (54)【発明の名称】 仮想記憶システムにおいてアプリケーションプログラムによってコードまたはデータをグループ に分類して、物理メモリの割り振りの制御を行うアプリケーション・プログラミング・インター フェイス

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 仮想記憶を使用するマルチタスキング・オペレーティングシステ
    ムにおいて、同時に実行されるアプリケーションプログラム間で物理メモリを共
    有し、物理メモリの割り振りを制御する方法であって、 指定されたコードまたはデータをグループに分類させることを要求するアプリ
    ケーションプログラムからのコールに応答して、前記アプリケーションによって
    指定された前記コードまたはデータを前記グループに分類する構造を作成するス
    テップと、 前記グループのコードまたはデータの何れかの部分にアクセスする要求に応答
    して生成された不在割り込みを監視するステップと、 不在割り込みが前記グループのメモリユニットに対して発生した場合、不在割
    り込みが起きた場所の前記メモリユニット、及び前記グループのコードまたはデ
    ータを格納するために使用される全てのその他のメモリユニットをロードするこ
    とを含むステップであって、まだ物理メモリに存在していない前記グループの全
    てのコードまたはデータを、２次記憶装置から物理メモリ内に、一回でロードす
    るステップと、 を含む方法。
  2. 【請求項２】 前記構造が、仮想メモリにおいて不連続な部分に格納されたコー
    ドまたはデータを一緒に連結する連結リスト構造を含む、 請求項１に記載する方法。
  3. 【請求項３】 前記構造が、前記コードまたはデータの不連続な部分に関するメ
    モリのページを連結させる、 請求項２に記載する方法。
  4. 【請求項４】 前記アプリケーションによって指定されたコードまたはデータの
    追加のグループに対して請求項１のステップを繰り返すステップをも含む、 請求項１に記載する方法。
  5. 【請求項５】 不在割り込みに応答して物理メモリ内へロードするために、同時
    に実行される複数のアプリケーションプログラムが、１つのメモリの部分として
    扱われるべきコードまたはデータの少なくとも１つのグループを指定するように
    、その他の同時に実行されるアプリケーションのコードまたはデータのグループ
    に対して請求項１のステップを繰り返すステップをも含む、 請求項４に記載する方法。
  6. 【請求項６】 前記不在割り込みが起きた場合、前記割り込みが起きたメモリ要
    求のアドレスが、前記グループにおける一連の不連続なメモリアドレスであるか
    否かを判断することによって、前記グループのメモリユニットに対して前記割り
    込みが起きたのか否かを検査するステップをも含む、 請求項１に記載する方法。
  7. 【請求項７】 前記グループのメモリユニットがアクセスされた場合に、前記グ
    ループのメモリユニットに対するメモリアクセスを監視して、前記グループの前
    記メモリユニットの全てが同時にアクセスされたものとマークするステップと、 前記コードのユニットがアクセスされた頻度、またはどのくらい最近に使用さ
    れたかに基づき、物理メモリから２次記憶装置へスワップするのかを選択するこ
    とによって、どのコードのユニットが、アクセスされたものとしてマークされて
    いるかを判断することによって、どの物理メモリの部分を物理メモリから２次記
    憶装置へスワップさせるかを判断する、ステップをも含む、 請求項１に記載する方法。
  8. 【請求項８】 指定されたコードまたはデータを第２のグループに分類すること
    を要求するアプリケーションプログラムからのコールに応答して、第２の構造を
    作成し、前記アプリケーションによって指定された前記コードまたはデータを前
    記グループに分類するステップと、 前記第１及び第２のグループのメモリユニットに対するメモリアクセスを監視
    し、前記第１及び第２のグループの両方に存在するメモリユニットがアクセスさ
    れた場合等に、前記第１及び第２のグループのメモリユニットの全てがアクセス
    されたものとしてマークし、そして前記第１及び第２のグループの両方に存在す
    る前記メモリユニットは２回アクセスされたものとしてマークするステップと、
    を含む、 請求項７に記載する方法。
  9. 【請求項９】 複数のグループ間で共有されるコードまたはデータのブロックが
    アクセスされた場合、前記ブロックが、前記ブロックを共有するグループ数ｎの
    回数だけアクセスされたことをマークするステップを含む、 請求項８に記載する方法。
  10. 【請求項１０】 請求項１のステップを実行するための命令を格納するコンピュ
    ータ読み取り可能なメディア。
  11. 【請求項１１】 仮想記憶を使用するマルチタスキング・オペレーティングシス
    テムにおいて、同時に実行されるアプリケーションプログラム間で物理メモリを
    共有する仮想記憶管理システムであって、 ２次記憶装置及び物理メモリ間でコードまたはデータをスワップし、アプリケ
    ーションに物理メモリを共有させ、２次記憶装置から物理メモリへメモリユニッ
    トをロードさせる、物理メモリマネージャと、 前記グループに入れられる前記コードまたはデータを指定するアプリケーショ
    ンプログラムからの機能コールに応答して、前記グループのコードまたはデータ
    をグループに分類する、ＡＰＩモジュールと、 不在割り込みのためにプロセッサを監視することができ、前記グループの何れ
    かのコードまたはデータに対して出されたメモリ要求に応答して、プロセッサが
    、不在割り込みを生成し、前記物理メモリマネージャを呼び、まだ物理メモリに
    存在しない前記グループの他の全ての部分をロードすることができ、前記物理メ
    モリマネージャ及び前記ＡＰＩモジュールと通信するメモリモニタと、 を含むシステム。
  12. 【請求項１２】 前記メモリモニタが、グループのメモリユニットへのメモリア
    クセスを監視することができ、グループのメモリユニットの何れか１つがアクセ
    スされた場合、全ての前記メモリユニットがアクセスされたものとしてマークす
    ることができる、 請求項１１に記載する仮想記憶管理システム。
  13. 【請求項１３】 前記メモリモニタが、複数のグループ間で共有されるメモリブ
    ロックへのメモリアクセスを監視することができ、共有されたブロックにおける
    メモリユニットの何れか１つがアクセスされた場合、前記共有されたブロックに
    おける全てのメモリユニットに、前記共有されるブロックを含むグループの数ｎ
    の回数をマークすることができる、 請求項１１に記載する仮想記憶管理システム。
  14. 【請求項１４】 前記物理メモリマネージャは、メモリユニットへのメモリアク
    セスを監視することができ、物理メモリに存在しないコードまたはデータに対す
    る要求を満足させる必要がある場合に、物理メモリから２次記憶装置へメモリユ
    ニットをスワップすることができる、 請求項１１に記載する仮想記憶マネージャ。
  15. 【請求項１５】 前記メモリユニットがページである、 請求項１４に記載する仮想記憶マネージャ。
  16. 【請求項１６】 前記物理メモリマネージャは、前記ユニットに対するメモリ要
    求に応答して、メモリユニットが使用されたものとしてマークし、 前記物理メモリマネージャが、前記グループのメモリユニットがアクセスされ
    た場合は、常にグループの全てのメモリユニットが使用されたものとしてマーク
    し、 前記物理メモリマネージャは、リースト・リーセントリ・ユーズド方式でどの
    ユニットが該当するかを判断することによって、どの前記ユニットを物理メモリ
    から２次記憶装置へスワップするかを選択して、物理メモリに対するメモリ要求
    を満足させる、 請求項１４に記載する仮想記憶マネージャ。
  17. 【請求項１７】 前記ＡＰＩモジュールは、同時に実行される複数のアプリケー
    ションプログラムに応答し、グループに存在するメモリユニットに対する不在割
    り込みに応答して物理メモリへ一緒にロードされる複数のアプリケーションプロ
    グラムに対するコードまたはデータのグループを表わすデータ構造を保持するこ
    とができる、 請求項１１に記載する仮想記憶マネージャ。
  18. 【請求項１８】 前記ＡＰＩモジュールによって、前記アプリケーションプログ
    ラムが、実行時にコードまたはデータを動的に前記グループから追加または削除
    することができる、 請求項１１に記載する仮想記憶マネージャ。
  19. 【請求項１９】 前記ＡＰＩモジュールは、前記アプリケーションによる要求に
    基づき、前記グループに含まれるメモリブロックのリストを保持するデータ構造
    を作成し、動的に更新することと、 前記グループを作成し前記グループの前記コードまたはデータを変更することが
    できる、 請求項１８に記載する仮想記憶マネージャ。
  20. 【請求項２０】 仮想記憶管理の目的で、１つのユニットとして扱われるアプリ
    ケーションに関連するコードまたはデータのブロックを表わす一連のデータフィ
    ールドであって、前記データフィールドは、前記ブロックのメモリアドレスのリ
    スト及び前記リストにおける各ブロックのサイズを含み、 前記データフィールドは、データ処理オペレーションにおいて判断され、前記
    ブロックの１つに含まれる場所を参照する何れかのメモリアドレスに対する不在
    割り込みが生成された場合、常に前記ブロックの各々を物理メモリ内にロードす
    ることを特徴とする、 データ構造を格納するコンピュータ読み取り可能なメディア。
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