JP2009514043A - 正確なポインタ識別のためのプロセッサアーキテクチャ - Google Patents
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Abstract
Description
ダイナミックに構築されるメモリエリアの自動解放に関するアルゴリズムは多数存在し、参照カウント、コピー、及びマークスイープコレクションの概念の下の技術として知られている。これらのアルゴリズムを概観すると、参照は「R.ジョーンズ、R.リンズ:”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ためのアルゴリズム”、ジョン・ウィリー&ソンズ、1996年」に作られている。
目的は、請求項1に係るプロセッサアーキテクチャによって達成される。このプロセッサアーキテクチャの有利な実施態様は従属請求項の主題であって、或いは下記の詳細や模範的な実施態様から参照される。
以下では、本発明に係るプロセッサアーキテクチャの実施態様の一例が説明される。それは、中でも、識別ビット(タグ)を使用することなく正確なポインタ識別を達成するオブジェクトに基づくものであり、一般に適用可能な、効果的に適用され得るRISC指示セットに基づくものであり、実行時間がいくつかのクロックサイクルを超える不可分のオペレーションを要求しないものである。
1.各メモリワード又はレジスタは、それがポインタを表わすか否かについて識別されないこと、
2.各ポインタ値が空値、又は存在するオブジェクトに一意に関連付けられること。
パイプラインの実行ステージにおいて、アドレス生成ユニット(AGU)は、ロードされるポインタのメモリアドレスを計算し、それと並行して、アーキテクチャによって指示される範囲のチェックや空値ポインタテストのようなランタイムテストを実行する。メモリステージでは、計算されたアドレスがオブジェクトキャッシュからポインタをリードするために使用される。そして、ロードされたポインタは、ロードされたポインタが参照するオブジェクトからその属性をロードするために、属性キャッシュをアドレス指定する。最後に、ロードされたポインタはレジスタセット内にロードされた属性と共にライトされる。
生成されるオブジェクトのサイズは、デコードステージから実行ステージまでを中継する2つのデータオペランドを利用して決定される。実行ステージにおいて、ポインタ生成ユニット(PGU)は新たなオブジェクトへのポインタの生成する責任がある。コンパクト化ガーベッジコレクターの場合において、PGUは、新たなオブジェクトの生成のために使用されるヒープのエリア内で最後に占有するワードを常に参照するアシスタントレジスタの内容にオブジェクトサイズを付加することによって、新たなオブジェクトの開始アドレスを大変簡単に決定する。PGUは、ポインタの初期化を要求するアドレスを生成するAGUによってサポートされる。8ワードのキャッシュラインを持つオブジェクトキャッシュにおいて、8ポインタワードまでが一クロックサイクル内で同時に初期化される。このように、もしオブジェクトの開始アドレスが一クロックサイクル内で計算された場合、及び、もしオブジェクト内の全てのポインタが同じキャッシュラインに属する場合は、オブジェクト生成指示は遅れることなく実行ステージを通過する。もしこれがその場合でなければ、初期化が終了するか中断が発生するまで、パイプラインは停止する。最終的に、新たに生成されたオブジェクトの属性が属性キャッシュにライトされ、レジスタセット内にその属性と共にポインタがライトされる。もし中断されたオブジェクト生成指示がパイプラインの終端に到達した場合、中断されたオブジェクト生成のステータスはシステムレジスタ内にライトされ、不完全に初期化されたオブジェクトがアンイニシャライズされたオブジェクトのφ属性と同一であると見なされる。中断されるプログラムの実行のコンテキスト(中断カウンター、システムレジスタ)が再度回復するとすぐに、初期化が再度回復する。
Claims (20)
- メモリへのアクセスがオブジェクトを参照するポインタを介して行われるプロセッサアーキテクチャであって、
前記オブジェクト中で互いに別々に、ポインタがポインタエリアに格納され、データがデータエリアに格納され、
前記ポインタは、該ポインタが参照する前記オブジェクトのメモリアドレスを含み、前記オブジェクトは、該オブジェクト自身に格納される属性であって、前記ポインタエリアの長さ及び前記データエリアの長さを表わす属性が与えられており、
前記プロセッサは、別々のデータとポインタレジスタで設定されたレジスタを提供し、前記ポインタレジスタは、前記メモリ内のオブジェクトへの前記アクセスのために用いられることを特徴とするプロセッサアーキテクチャ。 - 前記プロセッサは、いずれのポインタにも所定の空値又は存在するオブジェクトの前記メモリアドレスのいずれかのみが含まれることを保証することを特徴とする請求項1に記載のプロセッサアーキテクチャ。
- データやポインタ操作のための別々の指示を持つ指示セットが用いられることを特徴とする請求項1又は2に記載のプロセッサアーキテクチャ。
- ポインタのロード及び格納操作が、前記オブジェクトの前記ポインタエリアから前記ポインタレジスタにポインタを独占的にロードし、及び/又は、前記ポインタレジスタのコンテンツを前記オブジェクトの前記ポインタエリアに格納し、
データのロード及び格納操作が、データレジスタ内の前記オブジェクトの前記データエリアからデータを独占的にロードし、及び/又は、前記オブジェクトの前記データエリア内に前記データレジスタのコンテンツを格納することを特徴とする請求項1から3までのいずれか1項に記載のプロセッサアーキテクチャ。 - オブジェクト構築指示を持つ指示セットであって、構築されるオブジェクトにアクセスすることができる前に、構築される該オブジェクトの前記ポインタエリアのすべてのポインタを空値で初期化する指示セットが用いられることを特徴とする請求項1から4までのいずれか1項に記載のプロセッサアーキテクチャ。
- 前記オブジェクト構築指示が、時間内に、中断して再開することを特徴とする請求項5に記載のプロセッサアーキテクチャ。
- 前記オブジェクト構築指示が中断した場合に、不完全に初期化されたオブジェクトが構築され、該オブジェクトは、完全に初期化されたオブジェクトからは前記プロセッサによって明確に区別されることを特徴とする請求項6に記載のプロセッサアーキテクチャ。
- 前記プロセッサが、プログラムのランタイムで独占的にリードされる別々のメモリエリアにおいて保持されるコンスタントなオブジェクトをサポートし、
コンスタントなオブジェクトへのポインタが、前記プロセッサによって明確に識別されることを特徴とする請求項1から7までのいずれか1項に記載のプロセッサアーキテクチャ。 - ポインタスタックエリアとデータスタックエリアに分けられるプログラムスタックであって、2つのスタックエリアのそれぞれにおける占有部分の長さが、本目的のために用意されたデータレジスタ内で管理されるスタックインデックスによって示されるプログラムスタックが用いられることを特徴とする請求項1から8までのいずれか1項に記載のプロセッサアーキテクチャ。
- 前記ポインタスタック上にポインタをプッシュするための指示であって、両方が、前記ポインタスタック上に対応するポインタを格納し、また中断することなく前記ポインタスタックインデックスを増加する指示が用いられることを特徴とする請求項9に記載のプロセッサアーキテクチャ。
- 前記プロセッサが、オペレーティングシステムによって管理される別々のメモリエリアに保持されるスタティックなオブジェクトをサポートし、
スタティックなオブジェクトへのポインタが前記プロセッサによって明確に識別されることを特徴とする請求項1から10までのいずれか1項に記載のプロセッサアーキテクチャ。 - スタティックなオブジェクトが、前記プログラムスタックのために使用され、前記オブジェクトに含まれる属性は、プログラムスタックが活動していない場合に前記スタックエリアの実際の占有部分の長さを表わすことを特徴とする請求項9に従属する請求項11、又は請求項10に従属する請求項11に記載のプロセッサアーキテクチャ。
- 属性レジスタがポインタレジスタ毎に割り当てられており、前記ポインタレジスタ中の前記ポインタが参照する前記オブジェクトの属性がその中に記述されていることを特徴とする請求項1から12までのいずれか1項に記載のプロセッサアーキテクチャ。
- 追加パイプラインステージを持つパイプラインが前記属性をロードするために用いられることを特徴とする請求項13に記載のプロセッサアーキテクチャ。
- 属性キャッシュが用いられることを特徴とする請求項13又は14に記載のプロセッサアーキテクチャ。
- RISC指示セットが用いられることを特徴とする請求項1から15までのいずれか1項に記載のプロセッサアーキテクチャ。
- 前記プロセッサが自動ガーベッジコレクションを実行することを特徴とする請求項1から16までのいずれか1項に記載のプロセッサアーキテクチャ。
- 前述した請求項のいずれか1項に係るプロセッサアーキテクチャが実装されたプロセッサ。
- 請求項1から16までのいずれか1項に係るプロセッサアーキテクチャが実装されたメインプロセッサ(1)と、自動ガーベッジコレクションを実行し、効率的な同期のために前記メインプロセッサ(1)に密結合するコプロセッサ(2)とを持つデバイス。
- 請求項1から17までのいずれか1項に係るプロセッサアーキテクチャの埋め込みシステムのための使用。
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