JP2002140234A

JP2002140234A - キャッシュ装置

Info

Publication number: JP2002140234A
Application number: JP2000340379A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Kawamoto; 真一川本; Tatsuo Higuchi; 達雄樋口; Naoki Hamanaka; 直樹濱中
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-11-02
Filing date: 2000-11-02
Publication date: 2002-05-17
Also published as: US6640286B2; US20020053006A1

Abstract

(57)【要約】【課題】プログラムの性質に合わせて、特定のラインを
優先的にキャッシュに格納し、また優先の度合いを動的
に変更して、キャッシュ装置のヒット率を向上する。【解決手段】プロセッサ１−１がアクセスするラインを
いくつかのグループに分け、そのグループの定義をグル
ープ定義テーブル３６０に設定する。また、各グループ
のラインをキャッシュ３５にどのように登録するかを登
録ポリシー定義テーブル３６０に設定する。キャッシュ
装置２は設定されたグループ定義と登録ポリシーに従
い、ラインの登録を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】プロセッサと主記憶の間に位
置し、主記憶の一部を短期間格納しておくキャッシュ装
置に関し、特に、特定のデータ群単位（例えば、ライ
ン、ブロック）を優先的にキャッシュに格納するキャッ
シュ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】キャッシュは、主記憶と主記憶から読み
出した命令に従って処理を行うプロセッサの間に位置
し、プロセッサが主記憶からアクセスしたデータをライ
ン単位で一時的に記憶しておく小容量の高速メモリであ
って、高速なプロセッサと低速なメモリの速度差を埋め
るために設けられる。プロセッサはまずキャッシュにア
クセスして、そこに必要なラインが存在すれば(ヒット
と呼ぶ)それを用い、なければ主記憶にアクセスしに行
く。キャッシュにヒットする割合が高ければ高いほど、
効率的な処理が可能となる。キャッシュのヒット率を高
めるには、アクセス頻度の高いラインをキャッシュに置
いておくことが必要である。

【０００３】プログラムのメモリアクセスパターンを解
析すると、一般に、アクセスされたアドレスの近傍アド
レスが近い将来アクセスされるという空間的局所性と、
アクセスされたアドレスは近い将来再びアクセスされる
という時間的局所性という性質がある。従来のキャッシ
ュは、この性質が成り立つプログラムに対して効率良く
動作するように、データアクセスをライン単位に行っ
て、必要なデータの近傍データをキャッシュに格納し、
また、LRU(Least Recently Used)法によって最も最近に
アクセスされていないラインをリプレースの対象とし、
最近アクセスされたラインをリプレースされ難くしてい
る。

【０００４】しかし、プログラム毎にあるいはプログラ
ムの中でも部分毎に局所性の度合いは異なっており、ラ
インを単位としたアクセスやLRU方式によるリプレース
が必ずしもキャッシュのヒット率の向上に結びつかない
場合がある。特にビジネス系のアプリケーションにおい
てその傾向が強い。

【０００５】この問題の原因はどのラインも画一的にキ
ャッシュに格納することにある。これに対し、性能向上
に寄与する特定のラインを優先的にキャッシュに格納す
ることで、上記の問題に対処するアプローチがある。こ
の観点に基づく公知例として、指定されたラインがそれ
以外のラインにリプレースされることを禁じる特開平６
−３４８５９５号公報記載の方式(以後公知例１と呼
ぶ)、ラインをキャッシュに格納する際にそのラインに
優先度を付け、優先度の高いラインが優先度の低いライ
ンによってリプレースされることを禁止する特開平７−
３０２２２４号公報記載の方式(以後公知例２と呼ぶ)、
プロセッサの命令にヒント情報を設け、この情報に基づ
いてこのインストラクションによってアクセスしたライ
ンをキャッシュ階層のどこまで格納するか制御するアイ
エー−６４アプリケーションディベロッパーズアー
キテクチャガイド、インテル、メイ（１９９９）第４
−２０頁から第４−２３頁 (ＩＡ−６４Ａｐｐｌｉｃ
ａｔｉｏｎＤｅｖｅｌｏｐｅｒ’ｓＡｒｃｈｉｔｅｃ
ｔｕｒｅＧｕｉｄｅ、Ｉｎｔｅｌ、Ｍａｙ (１９９
９)ＰＰ４−２０〜ＰＰ４−２３)記載の方式（以後公知
例３と呼ぶ）、プロセス毎にキャッシュの使用権に関す
る優先度を指定して、この優先度に基づいてキャッシュ
を制御する特開平９−１０１９１６号公報記載の方式
(以後公知例４と呼ぶ）がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記公知例１、２、３
はいわばライン毎に異なったキャッシュ優先度を指定す
る方法であるが、優先度の与え方を動的に変更すること
は配慮されていない。同一アプリケーションであって
も、負荷や使用状況によって、各ラインに与える優先度
の最適な値は異なると考えられる。このため、負荷や使
用状況によって、ラインに与える優先度を動的に変えれ
ば、さらなる性能の向上が期待できる。公知例１、２、
３において、ラインをキャッシュに登録する際に、その
時点の優先度を用いて登録処理を行えば、優先度の動的
な変化に対応できると考えられるが、この方法には以下
の問題がある。まず公知例１と2の場合、優先度はライ
ンをキャッシュに登録する際に制御情報としてキャッシ
ュメモリに記録される。たとえば、ラインL1を登録する
時点でそのラインの優先度がP1であれば、L1を登録する
際に優先度情報P1がL1と共にキャッシュメモリに記録さ
れる。その後、優先度が更新されて、L1の優先度がP1よ
りも低いP１に変更されたとしても、キャッシュメモリ
中のL1の優先度情報はP1のままである。新たに優先度が
P２のラインL1と同じインデックスのラインL2を登録す
る場合、優先度P1,P1,P2の間にP１<P２<P1の関係がある
と、L2の登録時点でL２の優先度P２はL1の優先度P１よ
り高く、従ってL１はL２にリプレースされるべきである
が、実際にはキャッシュメモリに記録された古い優先度
情報P1とL2の優先度P2を比較してL1の優先度の方がL2の
優先度より高いと判定し、L2はキャッシュに登録されな
いという問題点がある。

【０００７】次に公知例３の場合、レベル１キャッシ
ュ、レベル２キャッシュ、レベル３キャッシュの3つの
キャッシュ階層があって、優先度は1から3の全ての階層
にラインを登録するP1、レベル2とレベル３にのみライ
ンを登録するP2、レベル3にのみラインを登録するP3、
どの階層にもラインを登録しないP4がある。優先度は、
ラインをキャッシュへ登録する時点でのみ用いられる。
ある時点で、ラインL1の優先度がP2であって、そのライ
ンL1はレベル２キャッシュとレベル３キャッシュの両方
に登録されているとする。その後優先度が変更されてラ
インL1の優先度がＰ３になると、ラインL1はレベル３キ
ャッシュにのみ登録されるべきであるが、以前登録した
ものがレベル２キャッシュに残っており、本来優先度Ｐ
２でレベル２キャッシュに格納されるべきラインのヒッ
ト率に影響を及ぼす。

【０００８】上記のように、公知例１、２、３やその単
純な拡張では、動的な優先度の変更に適切に対処できな
いという問題点がある。

【０００９】一方、上記公知例４は、優先度は動的に変
更できるが、優先度をライン毎に与えることは配慮され
ていない。プロセスの中でも優先的にキャッシュに格納
したほうが良いラインもあればそうでないラインもあ
る。このため、公知例１や２や３のように、ライン毎に
異なった優先度を指定できれば、プロセス毎に優先度を
与える方法より、より高い性能が得られると考えられ
る。公知例４の優先の単位をプロセスの代わりにライン
とする方法が考えられる。例えば公知例４のラインの登
録の方法と、公知例１や２におけるラインの管理方法を
組み合わせる方法が考えられるが、その組み合わせ方は
自明ではない。

【００１０】以上を要するに、ライン単位に優先的な扱
いができ、かつ、優先の度合いを動的に変更すること
で、高い性能を出すことのできるキャッシュ装置を提供
できるが、その方法は公知でなかった。本発明の第一の
課題は上記の問題点を考慮し、ある特定のラインをライ
ン単位で優先的にキャッシュに登録し、かつ、優先の度
合を動的に変更できるキャッシュ装置を提供することに
ある。

【００１１】また、上記公知例1から4は、パーティショ
ンについて配慮されておらず、優先すべきラインやキャ
ッシュへの登録方法をパーティションごとに指定するこ
とはできない。近年、計算機を複数のパーティションに
分割し、各パーティション毎に一つのアプリケーション
を実行する使用形態が増加している。このような使用形
態においては、各パーティション毎に優先するラインや
キャッシュへの登録方法を指定できることが、各パーテ
ィションのキャッシュヒット率を向上させるという点か
ら望ましい。本発明の第二の課題は、パーティション毎
に優先すべきラインやキャッシュへの登録方法を指定で
きるキャッシュ装置を提供することである。

【００１２】また、上記公知例1から4は、プロセッサ、
オペレーティングシステム、コンパイラ、およびアプリ
ケーションプログラムが変更できない場合について配慮
されておらず、これらの部品やソフトの機能を変更でき
ないと公知例1から4は実装できないか、あるいは、すべ
てのラインを画一的に扱う従来のキャッシュと同じ性能
しか出せないという問題がある。既存のこれらの部品や
ソフトをすべて変更するのは非常にコストがかかる。そ
こで、本発明の第三の課題は、システムの一部を変更す
るだけで実現でき、画一的にラインを扱う従来型のキャ
ッシュよりも性能の高いキャッシュ装置を提供すること
である。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記第一の課題を解決す
るため、各データ群（例えばライン）を格納する複数の
エントリを持つキャッシュメモリにリプレースを行う際
に、ラインを幾つかの属性のグループに分ける分け方を
指定し、指定された分け方によってプロセッサのコマン
ドのアクセス対象ラインがどのグループに属する属性を
もつかを判定する。一方、ラインの属性に応じたキャッ
シュメモリへ登録の仕方を定めておき、プロセッサが発
行した主記憶アクセスコマンドがキャッシュメモリに対
しミスヒットとなった場合、ラインを主記憶から読み出
し、そのラインの属するグループと、キャッシュメモリ
の制御情報と、登録ポリシーに従がって、そのラインを
キャッシュメモリへ登録する。

【００１４】上記第二の課題するには、上記に加え、、
パーティションそれぞれに対して個別に、かつ、同一パ
ーティションに属するキャッシュ装置に対してはデータ
群の属性定義を同じとし、パーティションそれぞれに対
して個別に、かつ、同一パーティションに属するキャッ
シュ装置に対しても同一の登録ポリシーを与える。

【００１５】さらに、計算機のパーティションの構成を
変更する度に、パーティションの構成を管理するパーテ
ィションマネージャは、グループ指定手段によってパー
ティションに含まれるすべてのキャッシュ装置のグルー
プ定義テーブルに対してグループ定義を与え、登録ポリ
シー指定手段によって、パーティションに含まれるすべ
てのキャッシュ装置の登録ポリシーテーブルに対して登
録ポリシーを与える。

【００１６】上記第三の課題を解決するキャッシュ装置
は、上記に加えてさらに、グループ定義テーブルは、プ
ロセッサが命令アクセスコマンドによってアクセスした
ラインのグループを命令グループ、データアクセスコマ
ンドによってアクセスしたラインのグループをデータグ
ループと定義し、グループ判定手段は、プロセッサが命
令アクセスコマンドを発行してアクセスしたラインの属
するグループを命令グループと判定し、データアクセス
コマンドを発行してアクセスしたラインの属するグルー
プをデータグループと判定する。

【００１７】また、キャッシュ装置は、プロセッサと主
記憶の間に位置しプロセッサの主記憶アクセスを制御す
る制御装置のＬＳＩ内に置く。

【００１８】

【発明の実施の形態】実施例１図１は本発明のキャッシュ装置を含む情報処理装置の構
成図である。プロセッサバス６４上の２台のプロセッサ
１−１と１−２は、アドレスパス６６とデータパス６７
１、６７２を介して制御装置２に結合されている。ま
た、制御装置２は主記憶４とデータパス６７３、６７４
を介して接続されている。プロセッサ１は制御装置２を
介して主記憶４から命令を読み出し、それに従って動作
する。プロセッサ１は必要に応じて制御装置２にコマン
ド５１を送り、主記憶からデータを読み出したり、主記
憶にデータを書きこんだりさせる。このようなプロセッ
サ１は公知の技術で構成可能で、例えばインテル社のＰ
ｅｎｔｉｕｍと同様であっても良い。

【００１９】制御装置２の内部には本発明のキャッシュ
装置３が搭載されている。制御装置２は、プロセッサ１
が発行したコマンド５１に従がって、主記憶４にアクセ
スする。制御装置２は主記憶４にアクセスして得たデー
タをキャッシュ装置３に格納しておき、プロセッサ１が
再びそのデータにアクセスし、そのデータがまだキャッ
シュ装置３に登録されていれば、主記憶４の代わりにキ
ャッシュ装置３に格納されているデータを用いる。

【００２０】制御装置２がプロセッサ１から受け取るコ
マンド５１は、コマンドの種別を表すオペコード(op)５
２とアドレス５３とアクセス対象が命令であるかデータ
であるかを区別する命令・データ識別ビット５６を含
む。アドレス５３は、タグ(tag)５４と、インデックス
(index)５５と、オフセットから構成される。コマンド
５１のサイズは６４ビットで、コマンド５１の１０ビッ
ト目には命令・データ識別ビット５６がある。制御装置
２は、プロセッサから発行されたコマンド５１を格納す
るコマンドレジスタ５０を持つ。プロセッサ１が制御装
置２にコマンド５１を発行すると、制御装置２はそれを
コマンドレジスタ５０に格納する。

【００２１】次に本発明のキャッシュ装置３について説
明する。

【００２２】[キャッシュメモリ３５の説明]キャッシュ
メモリ３５は、４つのキャッシュメモリバンク(キャッ
シュメモリバンク０(３０)、キャッシュメモリバンク１
(３１)、キャッシュメモリバンク２(３２)、キャッシュ
メモリバンク３(３３))から構成される４ウェイセット
アソシアティブ(4way set-associative)方式を採用して
いる。各キャッシュメモリバンクは1つのラインの情報
を格納するエントリを例えば16k個持つ。各エントリ
は、制御情報領域とデータ領域から構成される。制御情
報領域は、アドレスの一部のビット列であるタグ(tag)
３００、ラインの状態(S)３０１、グループ識別子(G)３
０２、最近のアクセス状況を表すＬＲＵ(Least Recentl
y Used)３０３から構成される。データ領域はデータ部
(data)３０４から構成される。ラインの状態３０１に
は、ラインが変更されたことを表すＭｏｄｉｆｉｅｄ、
ラインが１つのプロセッサにのみ参照されていることを
表すＥｘｃｌｕｓｉｖｅ、ラインが複数のプロセッサに
参照されていることを表すＳｈａｒｅｄ、ラインが無効
であることを表すＩｎｖａｌｉｄの４つの状態がある。

【００２３】[グループ指定手段７０の説明]グループ指
定手段７０は、ラインがどの属性を持つグループに属す
るかのグループ定義Ｄ（属性情報）をグループ定義テー
ブル３５０に書き込む手段であり、例えば情報処理装置
のコンソールである。あるいは、メモリマップドＩ／Ｏ
になっていて、そのアドレスに格納されている情報をデ
コードしてデータを抽出する回路であっても良い。要す
るに公知の技術で良い。キャッシュメモリにおいて管理
すべきラインの属性の定義を、次ぎに述べるグループ定
義テーブルに設定する定義設定の手段として動作すれば
良い。

【００２４】[グループ定義テーブル３５０の説明]グル
ープ定義テーブル３５０の一つの行は、一つの属性を持
つグループの定義Ｄを与える。グループ定義テーブル３
５０は４つの行(３５６、３５７、３５８、３５９)を持
ち、４つのグループまで定義可能としている。グループ
の定義を与える一つの行は位置(Po)３５１、サイズ（S
i）３５２、パターン１(P1)３５３、パターン２(P2)３
５４、グループ識別子(G)３５５の５つの部分から構成
される。位置３５１は、コマンド５１のビット列の中で
グループを識別する情報が格納されている部分のビット
列の最低位のビットを示す。サイズ３５２は、グループ
を識別する情報のビット長を示す。パターン１３５３
およびパターン２３５４は、位置３５１とサイズ３５
２で指定されたコマンド５１の中のビット列がマッチす
べきパターンあるいは、入るべき値の範囲を示す。パタ
ーン１とパターン２が同じ値の場合は、マッチすべきパ
ターンを示し、パターン１とパターン２が異なる値の場
合は、入るべき値の範囲を示す。グループ識別子３５５
は、位置３５１とサイズ３５２で指定されたビット列の
値が、パターン１３５３にマッチするか、または、パ
ターン１３５３とパターン２３５４の範囲に入ってる
場合に、そのコマンド５１によってアクセスされるライ
ンの属するグループの識別子を示す。本実施例（図１）
のグループ定義テーブル３５０は一行目３５６と二行目
３５７にグループ定義が登録されており、２つのグルー
プを定義している。一行目３５６のグループ定義および
二行目３５７のグループ定義における位置３５１は１０
ビット目でサイズは１ビットであるから、コマンド５１
の１０ビット目に1ビットのグループ情報が格納されて
いることを示している。図１の場合、コマンド５１の１
０ビット目は命令・データ識別ビット５６であるから、
ラインが命令であるかデータであるかによってグループ
を区別することになる。グループ定義テーブル３５０の
一行目３５６のパターン１３５３とパターン２３５４
は共に０であり、グループ識別子３５５はＩＧ(Instruc
tion Group: 命令グループ)であるから、コマンド５１
の命令・データ識別ビット５６が０であれば、そのコマ
ンド５１によってアクセスされるラインの属するグルー
プは命令グループであることを意味する。また、グルー
プ定義テーブル３５０の２行目３５７のパターン１３
５３とパターン２３５４は共に１であり、このときの
グループ識別子３５５はＤＧ(Data Group: データグル
ープ)であるから、コマンド５１の命令・データ識別ビッ
ト５６が１であれば、そのコマンドによってアクセスさ
れるラインの属するグループはデータグループであるこ
とを意味する。

【００２５】[グループ判定手段３７の説明]グループ判
定手段３７は、プロセッサ１が発行したコマンド５１を
グループ定義テーブル３５０と照らし合わせて、そのコ
マンド５１によってアクセスされるラインの属するグル
ープの識別子を求める。グループ判定手段３７によるグ
ループの識別子の判定は、以下の手順に従って行われ
る。

【００２６】（１）まずグループ定義テーブル３５０の
グループ定義を一つ読み出す。

【００２７】（２）次に、グループ定義Dに指定されて
いる位置３５１からサイズ３５２分のビット列をコマン
ド５１の中から読み出す。

【００２８】（３）取り出したビット列がグループ定義
Dのパターン１３５３と一致するか、あるいは、ビッ
ト列の値がパターン１３５３とパターン２３５４の
範囲に含まれるか判定する。

【００２９】（４）（３）が成り立つ場合は、そのグル
ープ定義Dのグループ識別子３５５が、そのラインの属
するグループとなる。

【００３０】（５）（３）が成り立たない場合は、他の
グループ定義Dに対し、上記１から５までを繰り返し行
う。

【００３１】本実施例（図１）の場合は、コマンド５１
の１０ビット目の値は０であるから、グループ定義テー
ブル３５０の一行目３５６のグループ定義のパターン３
５３の値０と一致し、従って、このコマンド５１によっ
てアクセスされるラインの属するグループは、命令グル
ープであると判定される。

【００３２】[登録ポリシー指定手段７１の説明]登録ポ
リシー指定手段７１は、ラインの属性に従ってキャッシ
ュメモリへの登録の仕方を定めた登録ポリシーを登録ポ
リシーテーブル３６０に書き込む手段で、例えば情報処
理装置のコンソールである。あるいは、メモリマップド
Ｉ／Ｏになっていて、そのアドレスに格納されている情
報をデコードしてデータを抽出する回路であっても良
い。要するに公知の技術で良い。

【００３３】[登録ポリシーテーブル３６０の説明]登録
ポリシーテーブル３６０は登録ポリシーを規定する。登
録ポリシーテーブル３６０の各行はそれぞれ一つのグル
ープ集合を定義している。登録ポリシーテーブル３６０
の各行は、グループ欄１(Ｇ１) ３６1、グループ欄２
（Ｇ２）３６２、グループ欄３（Ｇ３）３６３、グル
ープ欄４（Ｇ４）３６４から構成され、各欄にはそれ
ぞれ一つずつグループ識別子が入る。一つのグループ集
合は、グループ欄１３６１からグループ欄４３６４
の各欄(欄は空でも良い)に格納されているグループ識別
子を要素として持つ集合として定義される。グループ定
義テーブル３５０は４つまでのグループを定義可能であ
るから、登録ポリシーテーブル３６０のグループ欄も４
つ設けている。

【００３４】登録ポリシーテーブル３６０には４つの行
３６５、３６６、３６７、３６８があり、テーブル全体
で４つのグループ集合を定義する。グループ集合の数４
は、本キャッシュ装置３が、4つのキャッシュメモリバ
ンク３０、３１、３２、３３を持つ４ウエイセットアソ
シアティブキャッシュであるところからきている。

【００３５】ポリシー定義テーブル３６０の一行目３６
５と二行目３６６は、命令グループＩＧを一つだけ要素
としてもつグループ集合｛ＩＧ｝であることを示す。三
行目３６７と四行目３６８は、命令グループＩＧとデー
タグループＤＧを要素としてもつグループ集合｛ＩＧ
ＤＧ｝であることを示す。登録ポリシーテーブル３６０
全体では、以下の登録ポリシーを定義している。

【００３６】（｛ＩＧ｝、｛ＩＧ｝、｛ＩＧＤＧ｝、｛ＩＧＤＧ｝） ― この登録ポリシーは、４つあるキャッシュメモリバンク
３０，３１，３２，３３のうちのいずれか２つは命令グ
ループＩＧに属するライン専用のキャッシュメモリバン
クであり、残りの２つは命令グループＩＧに属するライ
ンまたはデータグループＩＤに属するライン用のキャッ
シュメモリバンクであることを表す。すなわち、キャッ
シュメモリの同一インデックス内（セット内）に登録可
能な命令グループＩＧに属するラインは最大４つ、デー
タグループＤＧに属するラインは最大２であることを意
味する。よって、同一インデックスにおけるラインの属
するグループのパターン（これを以後登録パターンと呼
ぶ）は、（ＩＧ、ＩＧ、ＩＧ、ＩＧ）（全てのラインが
ＩＧに属す) −（パターン１）、（ＩＧ、ＩＧ、Ｉ
Ｇ、ＤＧ）（３つのラインがＩＧ、１つのラインがＤＧ
に属す）
−（パターン２）、（ＩＧ、ＩＧ、Ｄ
Ｇ、ＤＧ）（２つのラインがＩＧ、２つのラインがＤＧ
に属す）
−（パターン３）、のいずれかである。
なお、本実施例の登録ポリシーは、あるグループに属す
るラインのキャッシュ上の数と、どのグループとどのグ
ループが同一キャッシュメモリバンクを共有するかを規
定しており、数があっていればラインの格納されている
キャッシュメモリバンクがどこであっても良い。

【００３７】この登録ポリシーに従って、キャッシュへ
のラインの登録を行えば、命令グループＩＧに属するラ
インの方がより長い間キャッシュに滞在でき、データグ
ループに属するラインより優先的に扱われる。また、登
録ポリシーの与え方によって、優先の度合いを調節する
ことができる。なお、登録ポリシーに従がったラインの
キャッシュへの登録方法については、後に図２を用いて
説明する。

【００３８】[ヒット判定手段３４の説明]ヒット判定手
段３４は、ラインがキャッシュメモリ３５に登録されて
いるかどうかを判定し、登録されていれば（ヒットと呼
ぶ）ヒット情報６０を１にセットし、登録されていなけ
れば（ミスと呼ぶ）ミス情報６１を１にセットする。ヒ
ット判定手段３４は、従来のキャッシュにおけるヒット
判定回路と同じあり、公知の技術で良い。

【００３９】[リプレース対象ライン決定手段３８の説
明]主記憶４から読み出したラインを、キャッシュメモ
リ３５に既に登録されているラインのいずれかとリプレ
ースするが、リプレースの対象となるラインを決定する
のがリプレースライン決定手段３８である。リプレース
ライン決定手段３８の詳細については後で、動作説明の
中で詳しく説明する。

【００４０】[書き込み手段３９の説明]リプレース対象
ライン決定手段３８によって、リプレース対象ライン６
３が決定されると、書き込み手段３９は、リプレース対
象ライン６３の状態がＭｏｄｉｆｉｅｄの場合には、そ
れを主記憶４に書き戻し、リプレース対象ライン６３が
格納されていたキャッシュメモリバンクに新しいライン
を格納する。書き込み手段３９は、従来のキャッシュに
おける書き込み回路と同じであり、公知の技術である。

【００４１】以上、キャッシュ装置３の各構成要素につ
いて説明した。まとめると、キャッシュ装置３の構成要
素のうち、グループ指定手段７０と登録ポリシー指定手
段７１とヒット判定手段３４と書き込み手段３９は公知
技術であり、キャッシュメモリ３５も各エントリの情報
にグループ識別子３０２がある他は公知技術である。新
規の構成要素は、グループ定義テーブル３５０、グルー
プ判定手段３７、登録ポリシーテーブル３６０、リプレ
ースライン決定手段３８である。

【００４２】次に、キャッシュ装置３を含む図１の情報
処理装置の動作について説明する。

【００４３】[初期化]この情報処理装置の起動時に、グ
ループ指定手段７０によってグループ定義をグループ定
義テーブル３５０に書き込み、また登録ポリシー指定手
段７１によって登録ポリシーを登録ポリシーテーブル３
６０に書き込む。その後、本情報処理装置上でソフトウ
ェアの実行を開始する。なお、本情報処理装置において
ソフトウェアの実行を開始した後も、任意の時点でグル
ープ定義テーブル３５０と登録ポリシーテーブル３６０
の値を変更して良い。

【００４４】プロセッサ１はプログラムの命令に従って
処理を行い、主記憶にアクセスする場合は、制御装置２
にコマンド５１を送る。処理装置２はコマンドレジスタ
５０にコマンド５１を受け取ると、そのコマンド５１に
従って処理を行う。まず、コマンド５１のインデックス
５５の情報をインデックスとして、各キャッシュメモリ
バンク３０、３１、３２、３３を並列に引き、各キャッ
シュメモリバンク３０、３１、３２，３３に格納されて
いラインの制御情報(３００、３０１、３０２、３０３)
を読み出す。ヒット判定手段３４は読み出した４ライン
分の制御情報のタグ３００と、コマンド５１のタグ５４
とを比較し、４つのタグ３００のうちのいずれか一つが
タグ５４と一致すれば、ヒット情報６０を１にセットし
て、コマンド５１によってアクセスされるラインがキャ
ッシュにヒットしたことを表し、一つも一致しなけれ
ば、ミス情報６１を１にセットして、そのラインがキャ
ッシュミスしたことを表す。

【００４５】キャッシュ装置３は、ヒット判定手段３４
によってヒット情報６０が１にセットされると、タグ５
４と一致したタグ３００が格納されているキャッシュメ
モリバンクのインデックス５５のエントリにアクセスし
て、コマンド５１がリードであれば、そのエントリのデ
ータ部３０４からラインを読み出してそれをプロセッサ
１に返し、コマンド５１がライトであれ、そのエントリ
のデータ部３０４にプロセッサ１から送られてきたデー
タと制御情報を書き込む。キャッシュ装置３は、ヒット
判定手段３４によってミス情報６１が１にセットされる
と、主記憶４にアクセスしてコマンド５１で指定される
アドレス５３からラインを読み出し、そのラインをプロ
セッサ１に返し、それと共にキャッシュメモリにそのラ
イン(以後このラインを登録ラインと呼ぶ)を登録する。
登録ラインをキャッシュメモリへ登録するには、まず、
リプレースライン決定手段３８が、各キャッシュメモリ
バンク３０、３１，３２，３３のインデックス５５の部
分に格納されている４つのライン(以後このラインをリ
プレース候補ラインと呼ぶ)の中から、リプレース対象
ラインを一つ決定する。リプレース対象ラインの動作の
詳細については後で説明する。リプレース対象ライン決
定手段３８によって、リプレース対象ライン６３が決定
されると、書き込み手段３９は、リプレース対象ライン
６３の状態がＭｏｄｉｆｉｅｄの場合には、それを主記
憶４に書き戻し、リプレース対象ライン６３が格納され
ていたキャッシュメモリバンクのインデックス５５部分
に、登録ラインを格納する。このとき、グループ識別子
３０２には、登録ラインの属するグループ識別子６２
(グループ判定手段によって判定)を格納する。

【００４６】なお、本情報処理装置の稼動中に、グルー
プ指定手段７０によってグループ定義テーブル３５０を
書き換えたり、登録ポリシー指定手段７１によって登録
ポリシーテーブル３６０を書き換えても、リプレースラ
イン決定手段３８の処理内容が変わるだけで、リプレー
スライン決定手段３８以外のキャッシュ装置３の構成要
素の処理は上記とまったく同じである。

【００４７】次にリプレースライン決定手段３８の動作
の詳細について述べる。

【００４８】リプレースライン決定手段３８は、4つの
リプレース候補ラインの制御情報(ラインの状態３０
１、グループ識別子３０２、ＬＲＵ３０３)と、グルー
プ判定手段３７によって判定された登録ラインの属する
グループのグループ識別子６２と、登録ポリシーテーブ
ル３６０を用いて、4つのリプレース候補ラインの中か
らリプレース対象ラインを決定する。リプレースライン
決定手段の動作について、図２を用いて説明する。説明
に使用する記号を以下に定義する。

【００４９】Li: リプレース候補ラインのうちキャッシ
ュメモリバンクiに格納されているライン Lr: 登録ライン Gl: グループ識別子 (本実施例ではIGまたはDG) S(Li): ラインLiの状態 G(Lk): ラインLkが属するグループ L(Gj): リプレース候補ラインL1,...,L4のうち属するグ
ループがGjであるものの数 P(Gj): 登録ポリシーのグループ集合のうちグループGj
を要素とするグループ集合の数登録ポリシー定義テーブル３６０(図1)によって定義さ
れる登録ポリシーのグループ集合のうち、命令グループ
IGを要素とするグループ集合の数P(IG)=4であり、デー
タグループDGを要素とするグループ集合の数P(DG)=2で
ある。

【００５０】これらの記号を用いて図２のリプレースラ
イン決定手段３８の動作について説明する。リプレース
ライン決定手段３８の動作は以下のとおりである。

【００５１】[リプレースライン決定手段の動作] (１) まず、１００１において、リプレース候補ライン
L1,...,L4のうち、ラインの状態S(Li)がInvalidとなる
(S(Li)=Invalid)ラインLiが存在するかどうか調べる。S
(Li)=Invalidとなるラインが存在すれば、１００２にお
いて、そのラインをリプレース対象ラインに決定する。
もしS(Li)=InvalidとなるラインLiが複数存在すれば、
その中から(例えばLRUにしたがって)任意に一つのライ
ンを選び、そのラインをリプレース対象ラインに決定す
る。１００１の条件下での１００２の動作は、同じ条件
下(１００１)での通常のキャッシュにおける動作と同じ
である。

【００５２】なお、例えばリプレース候補ラインの状態
が全てInvalidであり、かつ、データグループDGに属す
る同じインデックスの4つのラインを連続してキャッシ
ュメモリに登録する場合は、キャッシュメモリのそのイ
ンデックスの部分は、全てデータグループDGに属するラ
インで埋め尽くされ、先に述べた登録ポリシーテーブル
３６０で定義される登録ポリシーの登録パターン（パ
ターン１）、（パターン２）、（パターン３）のいずれ
にもマッチしないから、登録ポリシーに従っていると
はいえないが、これはこれで良い。なぜなら、もし、図
１の登録ポリシーテーブル３６０で定義される登録ポリ
シーに厳密に従がってラインの登録を行うと、命令グル
ープIGに属するラインは2つのみキャッシュに格納さ
れ、残りの2つのキャッシュメモリバンクは空きになっ
て無駄が生じ前者に比べると効率が悪いからである。そ
こで本実施例では、状態がInvalidであるラインが存在
した場合には、登録ポリシーに従わず、どのグループに
属するラインであってもそれをキャッシュに登録する方
法を取っている。このような場合でも、その後命令グル
ープＩＧに属しかつ先のラインと同じインデックスのラ
インが2つ以上登録されれば、登録ポリシーに従うよう
になる。

【００５３】このように、キャッシュメモリ上に実際に
登録されているラインの属するグループの登録パターン
と登録ポリシーの登録パターンとが一致しない例外(登
録ポリシー逸脱ケースと呼ぶ)が、上記の場合の他にも
う一つある。それは、もともとキャッシュメモリの登録
パターンが登録ポリシーの登録パターンに従っていた
が、途中で登録ポリシーが変更された場合である。これ
らの場合については、以下の２や３のように動作してキ
ャッシュ上のラインが属するグループのパターンが登録
ポリシーと一致する方向にもっていくようにラインの登
録処理が行われる。

【００５４】(２) １００１の条件が成立しない場合
は、１００３において、リプレース候補ラインL1,...,L
4のうち属するグループが登録ラインLrの属するグルー
プG(Lr)と同じものであるものの数L(G(Lr))と、登録ポ
リシーのグループ集合のうち登録ラインLrの属するグル
ープG(Lr)を要素とするグループ集合の数P(G(Lr))の間
にL(G(Lr))≧P(G(Lr))という関係が成立すれば、１００
４を実行する。１００４は、リプレース候補ラインL
1,...,L4のうち、ラインLiの属するグループG(Li)が登
録ラインLrの属するグループG(Lr)と同じ(G(Li)=G(Lr))
であるラインLiの中から、各ラインのLRUの情報に基づ
いて、リプレース対象ラインを決定する。

【００５５】条件L(G(Lr))≧P(G(Lr))のうち、L(G(Lr))
=P(G(Lr))という条件は、リプレース候補ラインのうち
属するグループがG(Lr)であるものの個数が、登録ポリ
シーで指定されているキャッシュメモリの同一インデッ
クス中に格納することのできるグループG(Lr)に属する
ラインの個数の最大値であること示し、この場合には属
するグループがG(Lr)であるリプレース候補ラインの中
からリプレース対象ラインを決定する。条件L(G(Lr))>P
(G(Lr))が成り立つのは、上記１で説明した登録ポリシ
ー逸脱ケースであり、この場合についても、属するグル
ープがG(Lr)であるリプレース候補ラインの中からリプ
レース対象ラインを決定する。

【００５６】例えば、本実施例の場合には、登録ポリシ
ー定義テーブル３６０によって定義される登録ポリシー
では、P(ＩＧ)=4、P(ＤＧ)=2である。登録ラインLrが
命令グループＩＧに属するラインであれば、属するグル
ープが命令グループＩＧであるリプレース候補ラインの
数L(IG)がL(IG)≧4を満足する場合には、属するグルー
プが命令グループであるリプレース候補ラインの中か
ら、リプレースラインを決定する（なお、L(IG)の最大
値はキャッシュメモリ３５のway数４であるから、命令
グループＩＧに対してL(IG)>4となる（登録ポリシー逸
脱ケース）ことはない）。もし登録ラインLrがデータグ
ループＤＧに属するラインであれば、属するグループが
データグループＤＧであるリプレース候補ラインの数L
(DG)がL(DG)≧2であれば、属するグループがデータグル
ープＤＧであるリプレース候補ラインの中から、リプレ
ース対象ラインを決定する。

【００５７】(３) １００１と１００３の条件が共に成
立しない場合は、１００５において、登録ラインLrが属
するグループG(Lr)と異なるグループGjのうち、そのグ
ループGjに属するラインLi (G(Li)=Gj)の個数L(Gj)と、
登録ポリシーのグループ集合のうちグループGjを要素と
するグループ集合の数P(Gj)との間にL(Gj)>P(Gj)という
関係が成立するグループGjが存在すれば、１００６を実
行する。１００６は、リプレース候補ラインL1,...,L4
であって、そのラインLiの属するグループG(Li)がグル
ープGjである(G(Li)=Gj)ラインLiの中から、LRU情報に
基づいて、リプレース対象ラインを決定する。

【００５８】L(Gj)>P(Gj)という条件が成立するのは、
上記１で説明した登録ポリシー逸脱ケースである。登録
ラインLrの属するグループG(Lr)以外のグループGrに属
するラインに対し、登録ポリシーにそぐわない状況が発
生した場合(登録ポリシー逸脱ケース)には、そのグルー
プGrに属するラインの中からリプレース対象ラインを決
める。この動作によって、キャッシュメモリ上の登録パ
ターンが登録ポリシーの登録パターンに近づく。

【００５９】例えば本実施例においては、登録ラインLr
が命令グループＩＧに属するラインであれば、属するグ
ループがデータグループＤＧであるリプレース候補ライ
ンの数L(DG)がL(DG)>２を満足する場合には、属するグ
ループがデータグループであるリプレース候補ラインの
中から、リプレースラインを決定する。もし登録ライン
LrがデータグループＤＧに属するラインであれば、属す
るグループが命令グループＩＧであるリプレース候補ラ
インの数L(IG)はL(IG)≦4であるから、１００５の条件
は満足しない。

【００６０】(４) １００１と１００３と１００５のす
べての条件が成立しない場合は、１００７において、登
録ラインLrの属するグループG(Lr)と共にグループ集合
の要素となっているグループGkに属するラインの中か
ら、LRU情報に従ってリプレース対象ラインを決定す
る。

【００６１】例えば本実施例の場合に、登録ラインLrの
属するグループが命令グループＩGであった場合には、
登録ポリシーのグループ集合の中で、命令グループＩ
Gと共にグループの要素となっている命令グループＩＧ
(登録ポリシーの中に{IG DG}という命令グループＩG
を要素としたグループ集合がある)に属するラインの中
から、リプレース対象ラインを決定する。登録ラインLr
の属するグループがデータグループDGであった場合に
は、登録ポリシーのグループ集合の中で、データグル
ープDGと共にグループの要素となっている命令グループ
IG (登録ポリシーの中に{IG DG}というデータグルー
プDGを要素としたグループ集合がある)に属するライン
の中から、リプレース対象ラインを決定する。

【００６２】次に本実施例のキャッシュ装置３の効果に
ついて説明する。まず、図１のキャッシュメモリ３５の
あるインデックスのラインの登録パターンが、登録ポリ
シーテーブル３６０で定義される登録ポリシーの登録
パターン（パターン１）、（パターン２）、（パターン
３）のいずれかに従う場合（通常ケース）を考える。例
として、キャッシュメモリ３５のインデックスiに、命
令グループＩＧに属するラインＡとラインＢ、および、
データグループＤＧに属するラインＣとラインＤが登録
されている場合を考える。キャッシュメモリ３５のイン
デックスiの登録パターンは(IG, IG, DG, DG)であるか
ら、登録ポリシーの登録パターン（パターン３）と一
致している。このキャッシュ状態において、データグル
ープＤＧに属しインデックスがiである新規のライン
Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈを連続してキャッシュメモリ３５に登録
する場合を考える。これらのラインは全て新規のライン
であってキャッシュメモリ３５に登録されていないか
ら、すでにキャッシュメモリのインデックスiに格納さ
れているラインのいずれかをリプレースすることにな
る。

【００６３】まずラインＥの登録について説明する。ラ
インＥの登録の際にリプレース対象となるラインは、先
に述べたリプレースライン決定手段３８の動作１から４
に従って決定される。キャッシュメモリ３５のインデッ
クスiにInvalid状態のラインはなく、かつ、ラインEの
属するデータグループDGに関して、L(DG)＝P(DG)となる
から、[リプレースライン決定手段の動作]の(１)から
(４)の（２）を実行し、キャッシュメモリ３５のインデ
ックスiにすでに格納されているラインのうち、データ
グループDGに属するラインＣとＤの中から、LRUによっ
てリプレース対象ラインを決定し（たとえばＣとす
る）、ここにラインＥを登録する。登録後のキャッシュ
メモリ３５のインデックスiに格納されているライン
は、Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅとなり、これらのラインの登録パタ
ーンは登録ポリシーの登録パターン（パターン３）と
一致する。同様にしてラインＦ、Ｇ、Ｈの登録を行う
と、最終的なキャッシュメモリ３５のインデックスiに
格納されているラインは、Ａ、Ｂ、Ｇ、Ｈとなる。

【００６４】このように、本実施例では登録ポリシー
に従って処理が行われ、命令グループＩＧに属するライ
ンＡとＢは、データグループＤＧに属するラインによっ
てリプレースされないから、ラインＥ、Ｆ、Ｇ、Ｈがキ
ャッシュメモリに書き込まれた後も、ラインＡとＢはキ
ャッシュメモリ上に残っており、ラインＨの登録後にラ
インＡまたはＢの参照があると、ヒットすることにな
る。

【００６５】一方比較のため、どのラインも画一的にキ
ャッシュに登録する従来のキャッシュ装置において、上
記と同様の例を実行すると、命令グループＩＧに属する
ラインとデータグループＤＧに属するラインの区別なく
ＬＲＵによってリプレースするラインを決定するため、
ラインＡやＢはラインＥ、Ｆ、Ｇ、Ｈのいずれかによっ
てリプレースされ、最終的には、キャッシュメモリ３５
のインデックスiに登録されているラインは、Ｅ、Ｆ、
Ｇ，Ｈとなる。この場合Ｈの登録後に、ラインＡまたは
Ｂの参照があると、ミスすることになる。

【００６６】以上の例から明らかなように、もし、命令
グループに属するラインの再利用性が高く、データグル
ープに属するラインの再利用性は低く、かつ、データグ
ループに属するラインの方が命令グループに属するライ
ンより頻繁にアクセスされる場合、従来のキャッシュ装
置では再利用性の高い命令グループに属するラインが再
利用性の低いデータグループに属するラインにリプレー
スされてしまい、キャッシュメモリのヒット率は低かっ
た。本実施例では、登録ポリシーのように命令グルー
プに属するラインをデータグループに属するラインより
優先的にキャッシュに格納し、したがって、再利用性の
高い命令グループに属するラインが再利用性の低いデー
タグループに属するラインにリプレースされることが少
なく、結果としてキャッシュのヒット率が向上して情報
処理装置の性能を従来のキャッシュ装置を備えた情報処
理装置より高くできるという効果がある。

【００６７】次に、課題１（動的に登録ポリシーを変更
した場合）への対応について説明する。変更前の登録ポ
リシーが図１の登録ポリシーテーブル３６０で定義され
る登録ポリシーであり、キャッシュメモリ３５のイン
デックスiに、命令グループＩＧに属するラインＡとラ
インＢ、および、データグループＤＧに属するラインＣ
とラインＤが登録されている場合を考える。キャッシュ
メモリ３５のインデックスiの登録パターンは（ＩＧ、
ＩＧ、ＤＧ、ＤＧ）であるから、登録ポリシーの登録
パターン（パターン３）と一致している。このキャッシ
ュ状態において、登録ポリシー指定手段７１により、以
下に示す登録ポリシーが新しい登録ポリシーが登録ポ
リシーテーブル３６０に書き込まれたとする。

【００６８】（｛ＩＧ｝、｛ＩＧ｝、｛ＩＧ｝、｛ＩＧＤＧ｝） − 登録ポリシーからへの変更は、データグループに属
するラインをより優先することを表す。ラインＡ、Ｂ、
Ｃ、Ｄの登録パターンと登録ポリシーの登録パターン
は一致しない。この状況において、命令グループＩＧに
属する新規のラインＥを登録する場合は、キャッシュメ
モリ３５のインデックスiにInvalid状態のラインは存在
せず、かつ、命令グループＩＧに対しL(IG)=2であるか
ら、L(IG)≧P(IG)は成立せず、かつ、データグループＤ
Ｇに対し、L(DG)=2であるから、L(DG)≧P(DG)が成立す
る。従って、[リプレースライン決定手段３８の動作]の
(1)から(4)の中の(３)の部分が実行され、データグルー
プＤＧに属するラインＣまたはＤの中から、LRUに従っ
てリプレース対象ラインが決定され（たとえばＣとす
る）、キャッシュメモリ３５のインデックスiに格納さ
れているラインはＡ、Ｂ、Ｄ、Ｅとなる。これらのライ
ンの登録パターンは（ＩＧ，ＩＧ，ＩＧ，ＤＧ）となっ
て、登録ポリシーの登録パターンと一致する。従っ
て、動的に登録ポリシーを変更した場合にも適切に対応
でき、この点も本実施例の優位な効果である。

【００６９】また、本実施例のキャッシュ装置３は制御
装置２の中にあり、かつ、プロセッサから発行されたコ
マンドのうちキャッシュ装置３が参照するタグ５４、イ
ンデックス５５、命令・データ識別ビット５６の各情報
は、既製のプロセッサのコマンドに含まれている情報ば
かりであるから、既製のプロセッサ１に変更を加えるこ
となく、制御装置２の変更だけで本キャッシュ装置２を
実現できる。このため、課題３を解決しており、この点
も本実施例の優位な効果である。

【００７０】実施例２実施例２の構成は、実施例１の構成図１とほぼ同じで、
図１のグループ定義テーブル３５０に与える値を、図３
のグループ定義テーブル３５０１の値に変更し、図１の
登録ポリシーテーブル３６０の値を、図４の登録ポリシ
ーテーブル３６０１の値に変更しただけである。これら
２つのテーブルと、これらのテーブルによって動作に影
響を受ける図１のグループ判定手段３７、および、リプ
レースライン決定手段３８を除くと、その他の要素の構
成および動作は実施例１と同じである。

【００７１】図３のグループ定義テーブル３５０１は一
行目３５６と二行目３５７にグループ定義が登録されて
おり、２つのグループを定義している。なお、グループ
定義は３つ以上であっても良い。一行目３５６のグルー
プ定義は、図１のコマンド５１の２４ビット目から３９
ビット目までのビット列が、０ｘ００００から０ｘ１２
００の範囲にあるとき、そのコマンドによってアクセス
されるラインの属するグループの識別子をＧ１とするこ
とを意味する。二行目３５７のグループ定義は、図１の
コマンド５１の２４ビット目から３９ビット目までのビ
ット列が、０ｘ０ｘ１２０１から０ｘＢＥ００の範囲に
あるとき、そのコマンドによってアクセスされるライン
の属するグループの識別子をＧ２とすることを意味す
る。コマンド５１の３９ビット目から２４ビット目はア
ドレス５３の一部であるから、このグループ定義は、ア
クセスされるラインのアドレスによってグループ分けを
行うことを意味する。

【００７２】図１のグループ判定手段３７は、図３のグ
ループ定義テーブル３５０１に従って、次のように、コ
マンド５１によってアクセスされるラインの属するグル
ープを識別する。コマンド５１の２４ビット目から３９
ビット目までのビット列が、０ｘ００００から０ｘ１２
００の範囲にあるとき、そのコマンドによってアクセス
されるラインの属するグループの識別子をＧ１と識別子
する。コマンド５１の２４ビット目から３９ビット目ま
でのビット列が、０ｘ０ｘ１２０１から０ｘＢＥ００の
範囲にあるとき、そのコマンドによってアクセスされる
ラインの属するグループの識別子をＧ２と識別する。

【００７３】図４の登録ポリシーテーブル３６０１は、
図１の登録ポリシーテーブル３６０の命令グループＩＧ
を、図３のグループ定義テーブル３５０１で定義される
グループＧ１に置き換え、図１の登録ポリシーテーブル
３６０のデータグループＤＧを、図３のグループ定義テ
ーブル３５０１で定義されるグループＧ２に置き換えた
ものである。従って、図４の登録ポリシーテーブル３６
０１の作用は、グループの識別子以外は、図１の登録ポ
リシーテーブル３６０とまったく同じである。また、図
３の登録ポリシーテーブル３６０１が図１の登録ポリシ
ーテーブル３６０とグループ識別子以外まったく同じで
あるから、図３の登録ポリシーテーブル３６０１を参照
しながらリプレース対象ラインの決定を行う図１のリプ
レースライン決定手段３８の動作も、グループ識別子が
異なる以外、実施例１の[リプレースライン決定手段の
動作]とまったく同じである。

【００７４】以上のように本実施例の実施例１との実質
的な違いは、グループの定義とその判定方法にあり、従
って得られる効果も実施例１とほぼ同じであるが、グル
ープの定義の違いによって、効果にも多少の違いがあ
る。実施例１では、命令グループに属するラインをデー
タグループに属するラインより優先してキャッシュメモ
リ３５に登録するが、命令グループに属するライン同士
あるいは、データグループに属するライン同士は画一的
に扱う。このため、これらのラインの間では、ラインを
画一的に扱う従来のキャッシュ装置と同じ問題が発生す
る。これに対し、本実施例では、ラインのアドレスによ
ってグループ分けをするため、例えばデータグループに
属するライン同士であっても、それらをグループ分けで
き、あるグループのラインを別のグループのラインより
優先してキャッシュメモリ３５に格納することで、ヒッ
ト率を向上できる場合があり、これが本実施例の優位な
効果である。なお、実施例１で実行した方が高い性能を
出せる場合もあるし、実施例２で実行したほうが高い性
能を出せる場合もあり、これらは主に実行するプログラ
ムの性質による。また、実施例１の命令グループとデー
タグループに分ける分け方と、実施例２のアドレスによ
ってグループ分けする分け方をミックスしてグループ定
義テーブル３５０に指定しても良い。この場合には、実
施例１や実施例２よりもさらに柔軟に対処でき、より高
い性能を出せる可能性がある。

【００７５】実施例３実施例３の構成は、実施例１の構成図１とほぼ同じで、
図１のコマンド５１を図５のコマンド５１１で置き換
え、図１のグループ定義テーブル３５０に与える値を、
図６のグループ定義テーブル３５０２の値に変更し、図
１の登録ポリシーテーブル３６０の値を、図４の登録ポ
リシーテーブル３６０１の値に変更しただけである。図
４の登録ポリシーテーブル３６０１については実施例２
で説明した。また、リプレースライン決定手段３８は、
与えられる登録ポリシーテーブルと区別するグループの
識別子Ｇ１、Ｇ２が実施例２の場合と同じなので、その
動作は実施例２の場合と同様である。よって、コマンド
５１１とグループ定義テーブル３５０２とこのテーブル
によって動作に影響を受ける図１のグループ判定手段３
７を除くと、キャッシュ装置３のその他の構成要素は実
施例１また実施例２と同じである。

【００７６】図５のコマンド５１１は、図１のコマンド
５１の４ビットと５ビット目に、グループ識別子５７を
付加したものである。コマンド５１１によってアクセス
されるラインの属するグループは、コマンド５１１のグ
ループ識別子５７で識別されるグループであることを意
味する。これは、ユーザがプログラム中でデータの属す
るグループを指定するか、あるいは、コンパイラがデー
タの属するグループを指定するという使い方を想定して
いる。

【００７７】図６のグループ定義テーブル３５０２は一
行目３５６と二行目３５７にグループ定義が登録されて
おり、２つのグループを定義している。なお、グループ
定義は３つ以上であっても良い。一行目３５６のグルー
プ定義は、図５のコマンド５１１の４ビット目と５ビッ
ト目の２ビットの値が０１であれば、そのコマンドによ
ってアクセスされるラインの属するグループの識別子を
Ｇ１とすることを意味する。二行目３５７のグループ定
義は、図５のコマンド５１１の４ビット目と５ビット目
の２ビットの値が１０であるとき、そのコマンドによっ
てアクセスされるラインの属するグループの識別子をＧ
２とすることを意味する。

【００７８】図１のグループ判定手段３７は、図６のグ
ループ定義テーブル３５０２に従って、コマンド５１に
よってアクセスされるラインの属するグループを以下の
ように識別する。コマンド５１１の４ビット目と５ビッ
ト目の２ビットの値が０１であれば、そのコマンド５１
１によってアクセスされるラインの属するグループの識
別子をＧ１と識別子する。コマンド５１１の４ビット目
と５ビット目の値が１０であれば、そのコマンドによっ
てアクセスされるラインの属するグループの識別子をＧ
２と識別する。

【００７９】以上のように本実施例の実施例１や実施例
２との実質的な違いは、グループの定義とその判定方法
の部分にのみ存在し、従って得られる効果も実施例１と
ほぼ同じであるが、グループの定義の違いによって、効
果にも多少の違いがある。実施例１では、ラインを命令
グループとデータグループの２つに分類するため、グル
ープ分けが荒すぎて、効果がない出ないことがある。ま
た、実施例２はラインをアドレスによって分類するの
で、一つのグループのアドレス範囲を小さくし、かつ、
大量にグループを定義すれば、グループの分類を細かく
設定できる。しかし、この場合にはグループ定義テーブ
ルのサイズが大きくなり、グループの判定にも時間がか
かるという問題がある。一方、本実施例の方法は、ユー
ザやコンパイラがプログラムの各部分について優先すべ
きラインとそうでないラインを指定できるため、グルー
プをほぼ任意の粒度に設定できる。このため、実施例１
と実施例２ではあまり性能が向上しないが、実施例３で
はより高い性能向上が得られるる場合があり、この点が
本実施例３の優位な効果である。

【００８０】実施例４実施例４の構成は、実施例１の構成図１とほぼ同じで、
図１の登録ポリシーテーブル３６０の値を、図７の登録
ポリシーテーブル３６０３の値に変更しただけである。
登録ポリシーテーブル３６０３と、このテーブルによっ
て動作に影響を受ける図１のリプレースライン判定手段
３８を除くと、キャッシュ装置３のその他の構成要素は
実施例１とまったく同じである。

【００８１】図７の登録ポリシーテーブル３６０３は、
一つのグループを要素とするグループ集合から構成され
る以下の登録ポリシー（｛ＩＧ｝、｛ＩＧ｝、｛ＩＧ｝、｛ＤＧ｝）− を定義している。この意味は、図１のキャッシュメモリ
３５のインデックスiに格納されるラインのうち、３つ
のラインの属するグループは命令グループＩＧであり、
残りの１つのラインの属するグループはデータグループ
ＤＧであることを意味する。すなわち、この登録ポリシ
ーは、キャッシュメモリ３５を、命令グループに属す
るラインのための領域とデータグループに属するライン
のための領域に、論理的に分割することを意味する。な
お、この登録ポリシーは、キャッシュメモリ３５の同
一インデックス上に格納可能な命令グループに属するラ
インの数と、データグループに属するラインの数を規定
するだけであるが、それらの各ラインがキャッシュメモ
リ３５のどのキャッシュメモリバンクに格納するかを規
定しても良く、この場合にはキャッシュメモリ中の同じ
グループに属するラインの数を数えるという処理が省略
できて、処理が簡単になる。

【００８２】図１のリプレースライン決定手段３８の動
作は、実施例１で説明したリプレースライン決定手段３
８の動作と同じである。

【００８３】リプレースライン決定手段３８は、基本的
に実施例１と同じアルゴリズムに従うため、その効果は
実施例１で得られる効果とほぼ同じであるが、多少の違
いがある。実施例１の登録ポリシーに従うと、命令グ
ループIGに属するラインであってもデータグループに属
するラインによってリプレースされる可能性がある。た
とえば、キャッシュメモリ３５のインデックスiに格納
されている4つのラインＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの全てが命令グ
ループIGに属するラインであって、その後にデータグル
ープＤＧに属する新規ラインＥを登録する場合には、Ａ
からＤのうちのいずれか1つはラインＥによってリプレ
ースされる。従って、命令グループＩＧに属するライン
のキャッシュヒット率とデータグループＤＧに属するラ
インのキャッシュヒット率は、共に命令グループに属す
るラインの影響とデータグループに属するラインの影響
を受ける。すなわち、データグループＤＧに属するライ
ンが頻繁に登録されかつ再利用率が低い場合は、命令グ
ループに属するラインのキャッシュヒット率も低下す
る。この問題はどのラインも画一的にキャッシュに登録
する従来型のキャッシュでも当然発生する問題である。
一方、本実施例の場合、実施例１で説明した登録ポリシ
ー逸脱ケース以外の場合、命令グループＩＧに属するラ
インがデータグループＤＧに属するラインにリプレース
されたり、あるいは、データグループＤＧに属するライ
ンが命令グループＩＧに属するラインによってリプレー
スされることはない。従って、本実施例では、命令グル
ープＩＧに属するラインのヒット率は命令グループに属
するラインにのみに依存し、データグループＤＧに属す
るラインのヒット率はデータグループに属するラインの
みに依存し、お互いにお互いの影響を受けないから、先
に述べた実施例１の問題も発生せず、安定したヒット率
が期待できる。この点が、本実施例の優位な効果であ
る。

【００８４】実施例５実施例５は実施例１の変形例である。実施例５の構成を
図８に示す。図８の１−１から１−８は、図１のプロセ
ッサ１−１と同じものである。図８の２−１から２−４
は、図１の制御装置２と同じものである。図８の４は図
１の主記憶４と同じ機能を有するが複数のポートを持つ
ところが図１の主記憶と異なっている。図８の６４−１
から６４−４は図１のプロセッサバス６４と同じもので
ある。図８の６６−１から６６−４は、図１のアドレス
パス６６と同じものである。図８の６７１−１から６７
１−４は、図１のデータパス６７１と同じものである。
図８の６７２−１から６７２−４は図１のデータパス６
７２と同じものである。図８の７００は図１のグループ
指定手段７０とほぼ同じ機能を有するが、図８の制御装
置２−１から２−４の中の指定された制御装置の図１の
グループ定義テーブル３５０にグループの定義を書き込
む点が図１のグループ指定手段７０と異なっている。図
８の７１０は図１の登録ポリシー指定手段７１とほぼ同
じ機能を有するが、図８の制御装置２−１から２−４の
中の指定された制御装置の図１の登録ポリシーテーブル
３６０に登録ポリシーを書き込む点が図１の登録ポリシ
ー指定手段７１と異なっている。図８の６８０は、図８
のグループ指定手段７００と図８の制御装置２−１から
２−４のそれぞれを結ぶパスである。図８の６９０は、
図８の登録ポリシー指定手段７１０と図８の制御装置２
−１から２−４を結ぶパスである。

【００８５】なお、プロセッサバスで結合された2つの
プロセッサとそのプロセッサバスに結合されている制御
装置をノードと呼ぶものとする。制御装置２−１、２−
２、２−３、２−４を有するノードを、それぞれ、ノー
ド１、ノード２、ノード３、ノード４と呼ぶ。本実施例
は4つのノードが1つの主記憶を共有する構成になってい
る。この情報処理装置は、それぞれの独立した情報処理
装置として動作できる一つ以上のノードから構成される
複数のパーティションに分割できる。どのノードがどの
パーティションに属するかは、図９のパーティション定
義テーブル８００に定義されており、このテーブルへの
値のセットは、公知技術で実現可能なコンソール等の手
段によって与えられる。パーティション定義テーブル８
００の各行８０５から８０８はそれぞれ一つのパーティ
ションを定義している。最大4つのパーティションを定
義可能である。列８０１から８０４はそれぞれノード１
からノード４に対応しており、あるノードは、そのノー
ドに対応した列の中で値が１となっている部分の列に対
応したパーティションに属することを意味する。図９の
パーティション定義テーブルは、パーティションＰ１は
ノード１とノード２から構成され、パーティションＰ２
はノード３から構成され、パーティションＰ３はノード
４から構成されることを意味する。なお、この例では本
実施例の情報処理装置を3つのパーティションに分割し
たが、もちろん、本情報処理装置全体を一つのパーティ
ションにして分割しなくても良い。

【００８６】次に本実施例の動作について述べる。本実
施例の動作は、実施例１とほぼ同様の動作をするが、実
施例１における[初期化]の処理、および、グループ定義
と登録ポリシーの変更時の処理が異なる。

【００８７】本実施例における初期化は、以下のように
行われる。

【００８８】図８のグループ指定手段７００が、パーテ
ィションＰ１にセットするグループ定義を、パーティシ
ョンＰ１に属する全てのノードの制御装置のグループ定
義テーブル３５０に逐一書き込む。なお、図９のパーテ
ィション定義テーブル８００を参照すると、パーティシ
ョンＰ１に属するノードはノード１とノード２であると
分かるので、このグループ定義はノード１とノード２の
制御装置２−１と２−２のグループ定義テーブル３５０
に書き込まれる。次に、パーティションＰ２にセットす
るグループ定義を、パーティションＰ２に属するすべて
のノードの制御装置のグループ定義テーブル３５０に逐
一書き込む。最後にパーティションＰ３にセットするグ
ループ定義を、パーティション３に属するすべてのノー
ドの制御装置のグループ定義テーブル３５０に逐一書き
込む。

【００８９】同様にして、図９のグループ指定手段７１
０が、パーティションＰ１にセットするグループ定義
を、パーティションＰ１に属する全てのノードの制御装
置の登録ポリシーテーブル３６０に逐一書き込み、パー
ティションＰ２にセットするグループ定義を、パーティ
ションＰ２に属する全てのノードの制御装置の登録ポリ
シーテーブル３６０に逐一書き込み、パーティションＰ
３にセットするグループ定義を、パーティションＰ３に
属する全てのノードの制御装置の登録ポリシーテーブル
３６０に逐一書き込む。この初期化処理が終了したあ
と、各ノードは実施例１の場合とまったく同様に動作す
る。

【００９０】図８のグループ指定手段７００や登録ポリ
シー指定手段７１０があるパーティションのグループ定
義や登録ポリシーを変更する場合も、上記の初期化の動
作と同様にしてそのパーティションに属するノードの制
御装置のグループ定義テーブル３５０や登録ポリシーテ
ーブル３６０に新しいグループ定義や登録ポリシーをセ
ットする。その後のそのパーティションに含まれるノー
ドの動作は、実施例１の場合とまったく同様である。

【００９１】本実施例の効果は、上記の動作の記述から
明らかのように、パーティションごとに異なったグルー
プ定義および登録ポリシーを与えることができることに
ある。この効果は、課題２を解決している。

【００９２】上記各実施例の構成において、LSIへの実
装方法については、キャッシュ装置は、プロセッサのＬ
ＳＩ内にあったり、プロセッサと主記憶の間に位置しプ
ロセッサの主記憶アクセスを制御する制御装置のＬＳＩ
内にあってもよい。しかしながら、プロセッサの主記憶
アクセスを制御する制御装置のＬＳＩ内にある場合に
は、システムの一部を変更するだけで実現でき、画一的
にラインを扱う従来型のキャッシュよりも性能の高いキ
ャッシュ装置を提供できる。

【００９３】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明は上記
の課題１、課題２、課題３をそれぞれ解決するライン単
位で特定のラインを優先してキャッシュメモリに格納す
ることができ、かつ優先の度合いを動的に変更でき、ま
たパーティションに対応でき、また制御装置の変更だけ
で実現できるキャッシュ装置であって、この装置を従来
のキャッシュ装置の代わりに用いれば、より高い性能を
出すことができ、それでいてコストもそれほど高くない
情報処理装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】1つのノードから構成される本発明の実施例の
構成図。

【図２】図１のリプレースライン決定手段の動作アルゴ
リズムを示すフローチャート。

【図３】図１の実施例のグループ定義とはまた別のグル
ープ定義を与えるグループ定義テーブル。

【図４】図３のグループ定義テーブルと共に用いる登録
ポリシーを与える登録ポリシーテーブル。

【図５】図１のコマンドの別の実施例。

【図６】図１と図３の実施例のグループ定義とはまた別
のグループ定義を与えるグループ定義テーブル。

【図７】図１と図４の登録ポリシーとは別の登録ポリシ
ーを与える登録ポリシーテーブル。

【図８】複数のノードを持つ本発明の実施例の構成図。

【図９】パーティション定義テーブルの説明図。

【符号の説明】

１−１、１−２：プロセッサ２：制御装置３：キャッシュ装置４：主記憶３０：キャッシュメモリバンク０３１：キャッシュメモリバンク１３２：キャッシュメモリバンク２３３：キャッシュメモリバンク３３４：ヒット判定手段３５：キャッシュメモリ３７：グループ判定手段：３８：リプレースライン決定手段３９：書き込み手段５１：コマンド５４：タグ５５：インデックス５６：命令・データ識別ビット６４：プロセッサバス７０：グループ指定手段７１：登録ポリシー指定手段３００：タグ３０１：ラインの状態３０２：グループ識別子３０３：ＬＲＵ（ＬｅａｓｔＲｅｃｅｎｔｌｙＵｓ
ｅｄ）３０４：データ部３５０：グループ定義テーブル３６０：登録ポリシーテーブル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者濱中直樹東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内Ｆターム(参考） 5B005 JJ13 KK13 MM01 NN31 QQ04 TT02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プロセッサと主記憶の間に位置し、該主記
憶中のデータ群単位で主記憶のデータを一時的に登録す
るものであって、保持された各データ群についての制御
情報をそのデータ群と対応付けて登録するキャッシュメ
モリと、管理すべきデータ群の属性の定義を設定する定
義設定手段と、該プロセッサが該主記憶からデータ群を
フェッチする際に発行した命令の情報から、該設定され
た定義に従って、フェッチされるべきデータ群の属性を
判定するグループ判定手段と、データ群の属性に従っ
て、該キャッシュメモリへの登録の仕方を定めた登録ポ
リシーを設定する登録ポリシー指定手段と、該プロセッ
サからのリードの対象とするデータ群が該キャッシュメ
モリに登録されているかどうか判定し、ミスヒットの場
合には、そのデータ群を該主記憶から読み出す手段と、
該データ群の属性と該キャッシュメモリの制御情報内の
属性情報と該登録ポリシーとに従がって、該キャッシュ
メモリへのリプレースを決定するリプレース決定手段
と、リプレース決定手段により登録されるべきと決定さ
れたデータ群を該キャッシュメモリに登録するととも
に、その属性を対応する制御情報として登録する登録手
段と、を備えたことを特徴とするキャッシュ装置。
【請求項２】請求項１記載のキャッシュ装置において、
前記データ群はラインであり、前記キャッシュメモリの
ラインに対応する該制御情報は、格納するラインの状態
と該ラインが属する属性および該ラインのアクセスされ
た順番情報(以後LRUと呼ぶ)を含むことを特徴とするキ
ャッシュ装置。
【請求項３】請求項１記載のキャッシュ装置において、
前記定義設定手段により設定される定義は、該プロセッ
サが命令にアクセスするためのコマンドである命令アク
セスコマンドを発行してアクセスしたデータ群の属性を
命令グループとし、データにアクセスするためのコマン
ドであるデータアクセスコマンドを発行してアクセスし
たデータ群の属性をデータグループとする定義であっ
て、前記グループ判定手段は、該定義に基づき、前記プ
ロセッサが命令アクセスコマンドを発行してアクセスし
たデータ群を判定することを特徴とするキャッシュ装
置。
【請求項４】請求項1記載のキャッシュ装置において、
前記定義設定手段により設定される定義は、該主記憶の
アドレス空間をm(≧1)個の重ならないアドレス部分空間
に分割したに、データ群が属するアドレス部分空間を属
性として定義するものであり、該グループ判定手段は、
該プロセッサが発行したコマンドの対象アドレスが属す
るアドレス部分空間に応じて属性を判定することを特徴
としたキャッシュ装置。
【請求項５】請求項１記載のキャッシュ装置において、
m(≧1)個の属性を表すグループ識別子を設け、該プロセ
ッサのコマンドに該グループ識別子を埋め込み、前記定
義設定手段により設定される定義は、該コマンドによっ
てアクセスされたデータ群の属性を該コマンドに埋め込
まれたグループ識別子で識別される属性であると定義
し、該グループ判定手段は、該プロセッサから発行され
た該コマンドによってアクセスされたデータ群の属性
を、該コマンドに埋め込まれた該グループ識別子によっ
て識別することを特徴としたキャッシュ装置。
【請求項６】請求項１記載のキャッシュ装置において、
m(≧1)個の属性を表すグループ識別子を設け、登録ポリ
シーとして、グループ識別子G1,...,Gmの中の１つ以上
を要素とした集合Pk={Gi,...,Gl}(以後グループ集合と
呼ぶ)を該キャッシュメモリのメモリバンク数nと同数与
える(P1,...,Pn)ことを特徴としたキャッシュ装置。
【請求項７】請求項６記載のキャッシュ装置において、
前記登録ポリシー指定手段により与えられる登録ポリシ
ーとして、該キャッシュメモリのメモリバンク数nと同
数の属性に対し、それぞれの属性についてキャッシュメ
モリバンクを対応付けるものであることを特徴とするキ
ャッシュ装置。
【請求項８】請求項２記載のキャッシュ装置において、
該リプレース決定手段は、該プロセッサが発行したコマ
ンドの対象とするアドレスの一部分から該コマンドによ
ってアクセスされるラインを格納する該キャッシュメモ
リのセット(以後登録セットと呼ぶ)を決定し、該セット
内に登録されている各データ群(以後登録セット内ライ
ンと呼ぶ)の状態、LRU、および属性と、登録する該デー
タ群(以後登録ラインLrと呼ぶ)の属性(以後登録グルー
プGrと呼ぶ)と、該登録ポリシーとに従がって、該登録
セットにすでに格納されているラインの中からリプレー
ス対象を決定することを特徴とするキャッシュ装置。
【請求項９】請求項８記載のキャッシュ装置において、
該リプレース決定手段は、該登録セット内ラインL
1,...,Lnのうち、該ラインの状態が無効(以後Invalidと
呼ぶ)であるラインLi,...,Ljが存在すれば(以後この条
件を条件１と呼ぶ)、該ラインLi,...,Ljの中から任意の
ラインをリプレース対象ラインに決定し(以後この動作
を動作1と呼ぶ)、該登録セット内ラインL1,...,Lnのう
ち、該ラインの属するグループが該登録グループGrと同
じであるラインの数L(Gr)が、該登録グループGrを要素
として持つ該登録ポリシーのグループ集合の数P(Gr)以
上(L(Gr)≧P(Gr))であれば(以後この条件を条件２と呼
ぶ)、該登録グループGrに属する該登録セット内ラインL
k,...,Llの中からLRU情報によってリプレース対象ライ
ンを決定し(以後この動作を動作２と呼ぶ)、該登録グル
ープGr以外のグループ(G1,...,Gr-1,Gr+1,...,Gm)にお
いて、同じグループに属する該ラインの個数が、該グル
ープ集合の中に含まれる該グループの数(P(G1),...,P(G
r-1),P(Gr+1),...,P(Gm))より多いグループGp,...,Gq(L
(Gp)>P(Gp),...,L(Gq)>P(Gq))が存在すれば(以後この条
件を条件３と呼ぶ)、該グループGp,...,Gqのいずれかに
属するラインLs,...,Ltの中から、LRU情報によってリプ
レース対象ラインを決定し(以後この動作を動作３と呼
ぶ)、該条件１、該条件２、該条件３のいずれも成立し
なければ(以後この条件を条件４と呼ぶ)、該登録セット
内ラインであって、該ラインの属するグループGuが、該
登録グループGrと共に、該グループ集合のいずれかの要
素になっているラインLv,...,Lwの中から、LRU情報によ
ってリプレース対象ラインを決定する(以後この動作を
動作４とする)ことを特徴とするキャッシュ装置。
【請求項１０】請求項９記載のキャッシュ装置におい
て、該リプレースライン決定手段は、該動作1の実行
を、該条件1に代えて、該登録セット内ラインL1,...,Ln
のうち、該ラインの状態がInvalidであるラインLi,...,
Ljが存在し、かつ、登録セット内ラインL1,...,Lnのう
ち該ラインの属するグループが該登録グループGrと同じ
であるものの個数L(Gr)が、該登録グループGrを要素と
して持つ該グループ集合の数P(Gr)より少ない(L(Gr)<P
(Gr))という条件が成り立つときに行うことを特徴とす
るキャッシュ装置。
【請求項１１】請求項１４記載のキャッシュ装置におい
て、前記登録ポリシー指定手段により与えられる登録ポ
リシーとして、該キャッシュメモリのメモリバンク数n
と同数の属性に対し、それぞれの属性についてキャッシ
ュメモリバンクを対応付けるものであり、該リプレース
ライン決定手段は、該動作１の実行を、該条件１に代え
て、該登録セット内ラインL1,...,Lnのうち、該ライン
の状態がInvalidであるラインLi,...,Ljが存在し、か
つ、該ラインLi,...,Ljが格納されているメモリバンクM
(Li),...,M(Lj)には該登録グループGrを要素としたグル
ープ集合が対応づけされているという条件が成り立つと
きに行い、該条件2が成り立つ場合に、該動作2に代え
て、該登録グループGrを要素とした該グループ集合P
k,...,Plに対応付けられたメモリバンクに格納されてい
るラインLo,...,Lpの中から該ラインのLRU情報によって
リプレース対象ラインを決定するという動作を実行し、
該条件３が成り立つ場合に、該動作3に代えて、該グル
ープGp,...,Gqのいずれかに属するラインLs,...,Ltのう
ち、該ラインLs,...,Ltが格納されているメモリバンクM
(Ls),...,M(Lt)に該登録グループGrを要素とするグルー
プ集合が対応づけされているラインの中から、LRU情報
によってリプレース対象ラインを決定するという動作を
実行することを特徴とするキャッシュ装置。
【請求項１２】複数のパーティションにグループ分けさ
れた複数プロセッサについて、それぞれのプロセッサが
どのパーティションに分けられた指定するパーティショ
ン定義手段と、該パティションの定義に従ってそれぞれ
のパーティションに対して管理すべきデータ群の属性の
定義を設定する定義設定手段と、該パティションの定義
に従ってそれぞれのパーティションに対して、そのパー
ティションについてキャッシュメモリに登録すべきデー
タ群の属性を定めた登録ポリシーを設定する登録ポリシ
ー設定手段と、該複数のプロセッサと主記憶の間に接続
された複数の制御装置であって、それぞれの制御装置
は、１）該主記憶中のデータ群単位で主記憶のデータを一時
的に登録するものであって、保持された各データ群につ
いての制御情報をそのデータ群と対応付けて登録する複
数のキャッシュメモリと、２）接続されたプロセッサが該主記憶からデータ群をフ
ェッチする際に発行した命令の情報から、該設定された
定義に従って、フェッチされるべきデータ群の属性を判
定するグループ判定手段と、３）該プロセッサからのリードの対象とするデータ群が
該キャッシュメモリに登録されているかどうか判定し、
ミスヒットの場合には、そのデータ群を該主記憶から読
み出す手段と、４）該データ群の属性と該キャッシュメモリの制御情報
内の属性情報と該登録ポリシーとに従がって、該キャッ
シュメモリへのリプレースを決定するリプレース決定手
段と、５）リプレース決定手段により登録されるべきと決定さ
れたデータ群を該キャッシュメモリに登録するととも
に、その属性を対応する制御情報として登録する登録手
段と、を含むことを特徴とするキャッシュ装置。