JP2011028736A - キャッシュメモリ装置、演算処理装置及びキャッシュメモリ装置の制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】データメモリ部と、データメモリ部のラインと対応付けられたライン毎に、タグアドレスと、タグアドレスに対応するデータメモリ部のデータの状態を示すステート情報とを保持するタグメモリ部と、タグメモリ部のラインを検索する検索部と、検索されたタグメモリ部のラインに保持されたタグアドレスと、メモリアクセス要求のタグアドレスとを比較してキャッシュミスを検出するとともに、検索ラインのステート情報を読み出す比較部と、キャッシュミスを検出した場合、メモリアクセス要求の対象となるデータを記憶装置へ要求するとともに、要求したデータを格納するラインがデータメモリ部に無い場合、比較部が読み出したラインのステート情報に基づいて、データメモリ部へのクロックの供給を止める制御部を備えるキャッシュメモリ装置が提供される。
【選択図】図1
Description
5 命令制御部
10 記憶装置
11 アドレス変換回路
12、13 タグRAM
14 データRAM
16、17 比較回路
18 エラーチェック回路
30 データ制御回路
31 追出ウェイ特定回路
32 データ要求回路
33 データ追出回路
34 ステート保持部
50 2次キャッシュメモリ
60 主記憶装置
200 タグRAM用クロック制御回路
300 データRAM用クロック制御回路
400 タグRAM用クロック制御回路
Claims (18)
- データを要求するメモリアクセス要求を出力する命令制御部と、データを記憶する記憶装置とに接続するキャッシュメモリ装置であって、
キャッシュライン毎にデータを保持するデータメモリ部と、
前記データメモリ部のキャッシュラインと対応付けられたキャッシュライン毎に、前記メモリアクセス要求の対象であるデータの前記記憶装置における記憶位置を特定するタグアドレスと、前記タグアドレスに対応するデータメモリ部のデータの状態を示すステート情報とを保持するタグメモリ部と、
前記メモリアクセス要求に含まれるインデックスアドレスに対応する前記タグメモリ部のキャッシュラインを検索する検索部と、
前記検索されたタグメモリ部のキャッシュラインに保持されたタグアドレスと、前記メモリアクセス要求に含まれるタグアドレスとを比較して両者が一致しない場合にキャッシュミスを検出するとともに、前記検索キャッシュラインのステート情報を読み出す比較部と、
前記比較部がキャッシュミスを検出した場合、前記メモリアクセス要求の対象となるデータを前記記憶装置へ要求するとともに、前記記憶装置に対して要求したデータを格納するキャッシュラインが前記データメモリ部に無い場合、前記比較部が読み出したキャッシュラインのステート情報に基づいて、前記データメモリ部へのクロックの供給を止める制御部を備えることを特徴とするキャッシュメモリ装置。 - 前記キャッシュメモリ装置において、
前記記憶装置はさらに、他のキャッシュメモリ装置に接続し、
前記制御部は、前記比較部が読み出したステート情報が、前記検索されたキャッシュラインに対応する前記データメモリ部のデータが、前記第2のキャッシュメモリ装置のデータメモリ部のデータまたは前記記憶装置のデータの少なくとも一方と一致しない旨を示す場合、又は、前記検索されたキャッシュラインに対応する前記データメモリ部のデータと、前記記憶装置のデータと、前記第2のキャッシュメモリ装置のデータメモリ部のデータとが全て一致する旨を示す場合に、前記データメモリ部へのクロックの供給を止めることを特徴とする請求項1記載のキャッシュメモリ装置。 - 前記キャッシュメモリ装置において、
前記制御部は、前記検索されたタグメモリ部のキャッシュラインを無効化する場合、前記データメモリ部へのクロックの供給を止めた状態で、前記タグメモリ部へクロックを供給することを特徴とする請求項1又は2に記載のキャッシュメモリ装置。 - 前記キャッシュメモリ装置において、
前記制御部は、
前記検索されたキャッシュラインのステート情報が、前記データメモリ部のデータと前記記憶装置のデータとが一致しないことを示す場合、前記データメモリ部へのクロックの供給を開始して、前記データメモリ部からデータを読み出すとともに前記タグメモリ部から前記キャッシュラインのステート情報を読み出し、前記読み出されたステート情報が、前記データメモリ部のデータと前記記憶装置のデータとが一致することを示す場合、前記データメモリ部へのクロックの供給を停止することを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載のキャッシュメモリ装置。 - 前記キャッシュメモリ装置はさらに、
前記データメモリ部のキャッシュラインと対応付けられたキャッシュライン毎にタグアドレスとステート情報とを記憶する第2タグメモリ部を有し、
前記制御部はさらに、
前記タグメモリ部からの前記検索されたキャッシュラインの読み出し中にエラーを検出した場合、前記タグメモリ部及び前記第2タグメモリ部にクロックを供給して、前記タグメモリ部及び前記第2タグメモリ部の両方から前記検索されたキャッシュラインを読み出すことを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載のキャッシュメモリ装置。 - 前記キャッシュメモリ装置において、
前記制御部はさらに、
前記検索されたキャッシュラインのステート情報が、前記データメモリ部のデータと前記記憶装置のデータとが一致しないことを示す場合、前記データメモリ部へのクロックの供給を開始して、前記データメモリ部からデータを読み出すとともに前記タグメモリ部から前記キャッシュラインのステート情報を読み出し、前記読み出されたステート情報が、前記データメモリ部のデータと前記記憶装置のデータとが一致することを示す場合、前記データメモリ部へのクロックの供給を停止して、前記データメモリ部における前記検索されたキャッシュラインに保持されたデータを前記記憶装置に追い出す処理を中断するとともに、前記タグメモリ部から前記キャッシュラインのステート情報を読み出し、前記読み出されたステート情報が、前記検索されたデータメモリ部のキャッシュラインのデータが、前記記憶装置において対応するデータから変更されている旨を示す場合、前記データメモリ部へのクロックの供給を開始して、前記検索されたキャッシュラインに保持されたデータを前記記憶装置に追い出す処理を再開することを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載のキャッシュメモリ装置。 - データを記憶する記憶装置に接続するとともに、前記記憶装置が記憶するデータの一部を保持するキャッシュメモリ装置と、前記キャッシュメモリにデータを要求するメモリアクセス要求を出力する命令制御部とを有する演算処理装置において、
前記キャッシュメモリ装置は、
キャッシュライン毎にデータを保持するデータメモリ部と、
前記データメモリ部のキャッシュラインと対応付けられたキャッシュライン毎に、前記メモリアクセス要求の対象であるデータの前記記憶装置における記憶位置を特定するタグアドレスと、前記タグアドレスに対応するデータメモリ部のデータの状態を示すステート情報とを保持するタグメモリ部と、
前記メモリアクセス要求に含まれるインデックスアドレスに対応する前記タグメモリ部のキャッシュラインを検索する検索部と、
前記検索されたタグメモリ部のキャッシュラインに保持されたタグアドレスと、前記メモリアクセス要求に含まれるタグアドレスとを比較して両者が一致しない場合にキャッシュミスを検出するとともに、前記検索キャッシュラインのステート情報を読み出す比較部と、
前記比較部がキャッシュミスを検出した場合、前記メモリアクセス要求の対象となるデータを前記記憶装置へ要求するとともに、前記記憶装置に対して要求したデータを格納するキャッシュラインが前記データメモリ部に無い場合、前記比較部が読み出したキャッシュラインのステート情報に基づいて、前記データメモリ部へのクロックの供給を止める制御部を備えることを特徴とする演算処理装置。 - 前記演算処理装置において、
前記記憶装置はさらに、他のキャッシュメモリ装置に接続し、
前記制御部は、前記比較部が読み出したステート情報が、前記検索されたキャッシュラインに対応する前記データメモリ部のデータが、前記第2のキャッシュメモリ装置のデータメモリ部のデータまたは前記記憶装置のデータの少なくとも一方と一致しない旨を示す場合、又は、前記検索されたキャッシュラインに対応する前記データメモリ部のデータと、前記記憶装置のデータと、前記第2のキャッシュメモリ装置のデータメモリ部のデータとが全て一致する旨を示す場合に、前記データメモリ部へのクロックの供給を止めることを特徴とする請求項7記載の演算処理装置。 - 前記演算処理装置において、
前記制御部は、前記検索されたタグメモリ部のキャッシュラインを無効化する場合、前記データメモリ部へのクロックの供給を止めた状態で、前記タグメモリ部へクロックを供給することを特徴とする請求項7又は8記載の演算処理装置。 - 前記演算処理装置において、
前記制御部は、
前記検索されたキャッシュラインのステート情報が、前記データメモリ部のデータと前記記憶装置のデータとが一致しないことを示す場合、前記データメモリ部へのクロックの供給を開始して、前記データメモリ部からデータを読み出すとともに前記タグメモリ部から前記キャッシュラインのステート情報を読み出し、前記読み出されたステート情報が、前記データメモリ部のデータと前記記憶装置のデータとが一致することを示す場合、前記データメモリ部へのクロックの供給を停止することを特徴とする請求項7〜9の何れか1項に記載の演算処理装置。 - 前記演算処理装置において、
前記キャッシュメモリ装置はさらに、
前記データメモリ部のキャッシュラインと対応付けられたキャッシュライン毎にタグアドレスとステート情報とを記憶する第2タグメモリ部を有し、
前記制御部はさらに、
前記タグメモリ部からの前記検索されたキャッシュラインの読み出し中にエラーを検出した場合、前記タグメモリ部及び前記第2タグメモリ部にクロックを供給して、前記タグメモリ部及び前記第2タグメモリ部の両方から前記検索されたキャッシュラインを読み出すことを特徴とする請求項7〜10の何れか1項に記載の演算処理装置。 - 前記演算処理装置において、
前記制御部はさらに、
前記検索されたキャッシュラインのステート情報が、前記データメモリ部のデータと前記記憶装置のデータとが一致しないことを示す場合、前記データメモリ部へのクロックの供給を開始して、前記データメモリ部からデータを読み出すとともに前記タグメモリ部から前記キャッシュラインのステート情報を読み出し、前記読み出されたステート情報が、前記データメモリ部のデータと前記記憶装置のデータとが一致することを示す場合、前記データメモリ部へのクロックの供給を停止して、前記データメモリ部における前記検索されたキャッシュラインに保持されたデータを前記記憶装置に追い出す処理を中断するとともに、前記タグメモリ部から前記キャッシュラインのステート情報を読み出し、前記読み出されたステート情報が、前記検索されたデータメモリ部のキャッシュラインのデータが、前記記憶装置において対応するデータから変更されている旨を示す場合、前記データメモリ部へのクロックの供給を開始して、前記検索されたキャッシュラインに保持されたデータを前記記憶装置に追い出す処理を再開することを特徴とする請求項7〜11の何れか1項に記載の演算処理装置。 - データを要求するメモリアクセス要求を出力する命令制御部と、データを記憶する記憶装置とに接続するキャッシュメモリ装置の制御方法であって、
前記キャッシュメモリ装置が有する検索部が、キャッシュライン毎にデータを保持するデータメモリ部のキャッシュラインと対応付けられたキャッシュライン毎に、前記メモリアクセス要求の対象であるデータの前記記憶装置における記憶位置を特定するタグアドレスと、前記タグアドレスに対応するデータメモリ部のデータの状態を示すステート情報とを保持するタグメモリ部から、前記メモリアクセス要求に含まれるインデックスアドレスに対応する前記タグメモリ部のキャッシュラインを検索するステップと、
前記キャッシュメモリ装置が有する比較部が、前記検索されたタグメモリ部のキャッシュラインに保持されたタグアドレスと、前記メモリアクセス要求に含まれるタグアドレスとを比較して両者が一致しない場合にキャッシュミスを検出するとともに、前記検索キャッシュラインのステート情報を読み出すステップと、
前記比較部がキャッシュミスを検出した場合、前記キャッシュメモリ装置が有する制御部が、前記メモリアクセス要求の対象となるデータを前記記憶装置へ要求するとともに、前記記憶装置に対して要求したデータを格納するキャッシュラインが前記データメモリ部に無い場合、前記比較部が読み出したキャッシュラインのステート情報に基づいて、前記データメモリ部へのクロックの供給を止めるステップを備えることを特徴とするキャッシュメモリ装置の制御方法。 - 前記キャッシュメモリ装置の制御方法において、
前記記憶装置はさらに、他のキャッシュメモリ装置に接続し、
前記制御部は、前記比較部が読み出したステート情報が、前記検索されたキャッシュラインに対応する前記データメモリ部のデータが、前記第2のキャッシュメモリ装置のデータメモリ部のデータまたは前記記憶装置のデータの少なくとも一方と一致しない旨を示す場合、又は、前記検索されたキャッシュラインに対応する前記データメモリ部のデータと、前記記憶装置のデータと、前記第2のキャッシュメモリ装置のデータメモリ部のデータとが全て一致する旨を示す場合に、前記データメモリ部へのクロックの供給を止めることを特徴とする請求項13記載のキャッシュメモリ装置の制御方法。 - 前記キャッシュメモリ装置の制御方法において、
前記制御部は、前記検索されたタグメモリ部のキャッシュラインを無効化する場合、前記データメモリ部へのクロックの供給を止めた状態で、前記タグメモリ部へクロックを供給することを特徴とする請求項13又は14に記載のキャッシュメモリ装置の制御方法。 - 前記キャッシュメモリ装置の制御方法はさらに、
前記検索されたキャッシュラインのステート情報が、前記データメモリ部へのクロックの供給を開始して、前記データメモリ部からデータを読み出すとともに前記タグメモリ部から前記キャッシュラインのステート情報を読み出し、前記読み出されたステート情報が、前記データメモリ部のデータと前記記憶装置のデータとが一致することを示す場合、前記データメモリ部へのクロックの供給を停止することを特徴とする請求項13〜15の何れか1項に記載のキャッシュメモリ装置の制御方法。 - 前記キャッシュメモリ装置の制御方法において、
前記キャッシュメモリ装置はさらに、
前記データメモリ部のキャッシュラインと対応付けられたキャッシュライン毎にタグアドレスとステート情報とを記憶する第2タグメモリ部を有し、
前記制御部はさらに、
前記タグメモリ部からの前記検索されたキャッシュラインの読み出し中にエラーを検出した場合、前記タグメモリ部及び前記第2タグメモリ部にクロックを供給して、前記タグメモリ部及び前記第2タグメモリ部の両方から前記検索されたキャッシュラインを読み出すことを特徴とする請求項13〜16の何れか1項に記載のキャッシュメモリ装置の制御方法。 - 前記キャッシュメモリ装置の制御方法において、
前記制御部はさらに、
前記検索されたキャッシュラインのステート情報が、前記データメモリ部のデータと前記記憶装置のデータとが一致しないことを示す場合、前記データメモリ部へのクロックの供給を開始して、前記データメモリ部からデータを読み出すとともに前記タグメモリ部から前記キャッシュラインのステート情報を読み出し、前記読み出されたステート情報が、前記データメモリ部のデータと前記記憶装置のデータとが一致することを示す場合、前記データメモリ部へのクロックの供給を停止して、前記データメモリ部における前記検索されたキャッシュラインに保持されたデータを前記記憶装置に追い出す処理を中断するとともに、前記タグメモリ部から前記キャッシュラインのステート情報を読み出し、前記読み出されたステート情報が、前記検索されたデータメモリ部のキャッシュラインのデータが、前記記憶装置において対応するデータから変更されている旨を示す場合、前記データメモリ部へのクロックの供給を開始して、前記検索されたキャッシュラインに保持されたデータを前記記憶装置に追い出す処理を再開することを特徴とする請求項13〜17の何れか1項に記載のキャッシュメモリ装置の制御方法。
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