JP2011186561A - Memory management device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、メモリに対するアクセスを管理するメモリ管理装置に関する。 The present invention relates to a memory management device that manages access to a memory.
従来の情報処理装置においては、プロセッサの主記憶装置(メインメモリ)として、例えばDRAM(Dynamic Random Access Memory)などの揮発性半導体メモリが使用されている。さらに、従来の情報処理装置では、揮発性半導体メモリと組み合わせて、不揮発性半導体メモリが2次記憶装置として使用される。 In a conventional information processing apparatus, a volatile semiconductor memory such as a DRAM (Dynamic Random Access Memory) is used as a main memory (main memory) of a processor. Further, in the conventional information processing apparatus, a nonvolatile semiconductor memory is used as a secondary storage device in combination with a volatile semiconductor memory.
特開2008−242944号公報(特許文献1)には、統合メモリ管理装置が提案されている。この統合メモリ管理装置では、MPUに対するメインメモリとしてNAND型フラッシュメモリが用いられている。さらに、特許文献1では、MPUの1次キャッシュメモリと、2次キャッシュメモリと、メインメモリであるNAND型フラッシュメモリとが同一のメモリ階層で扱われる。統合メモリ管理装置のキャッシュコントローラは、1次キャッシュメモリ及び2次キャッシュメモリに対するメモリ管理に加えて、メインメモリに対するメモリ管理を実行する。
Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2008-242944 (Patent Document 1) proposes an integrated memory management device. In this integrated memory management device, a NAND flash memory is used as a main memory for the MPU. Furthermore, in
特開平7−146820号公報(特許文献2)には、情報処理装置の主記憶装置としてフラッシュメモリを採用する技術が開示されている。特許文献2において、システムのメモリバスには、揮発性メモリであるキャッシュメモリを介して、フラッシュメモリが接続される。キャッシュメモリには、このキャッシュメモリに格納されているデータのアドレス又はアクセス履歴などの情報を記録するアドレスアレイが設けられる。コントローラは、アクセス先のアドレスを参照し、キャッシュメモリ又はフラッシュメモリのデータをメモリバスに供給し、あるいは、メモリバスのデータを格納する。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-146820 (Patent Document 2) discloses a technology that employs a flash memory as a main storage device of an information processing apparatus. In
特開2001−266580号公報(特許文献3)においては、種類の異なる半導体メモリ装置を共通のバスに接続することを可能にする発明が開示されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-266580 (Patent Document 3) discloses an invention that allows different types of semiconductor memory devices to be connected to a common bus.
この特許文献3の半導体メモリ装置は、ランダムアクセスメモリチップと、前記ランダムアクセスメモリチップを備えたパッケージを含む。前記パッケージは、前記ランダムアクセスメモリチップを外部装置に電気的に連結する複数のピンを有する。複数のピンは、前記ランダムアクセスメモリと、電気的に消去及びプログラム可能な不揮発性半導体メモリとに、共通にメモリ機能を提供する。前記複数のピンの各々は、不揮発性半導体メモリの対応するピンの位置に配列されている。
The semiconductor memory device of
一般的に、不揮発性半導体メモリは、正常にアクセス可能な上限の回数が揮発性半導体メモリよりも少ない。 In general, a nonvolatile semiconductor memory has a lower limit on the number of times of normal access than a volatile semiconductor memory.
本発明は、不揮発性半導体メモリの寿命の長期化を図るメモリ管理装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a memory management device that extends the life of a nonvolatile semiconductor memory.
本発明の一態様に係るメモリ管理装置は、第1の半導体メモリと、前記第1の半導体メモリよりもアクセス可能上限回数の小さい不揮発性の第2の半導体メモリとのうちの少なくとも一方に記憶される各データの特性に基づいて生成され、当該各データの配置領域を決定するヒントとなる配置ヒント情報を記憶する第1の記憶部と、前記第1の半導体メモリと前記第2の半導体メモリとのそれぞれに対するメモリ固有の特性を示すメモリ固有情報を記憶する第2の記憶部と、前記第1の半導体メモリと前記第2の半導体メモリとに含まれる各メモリ領域に対する使用状態を示すメモリ使用情報を記憶する第3の記憶部と、前記第1の半導体メモリと前記第2の半導体メモリとのうちの少なくとも一方に対する書き込み対象データに対する前記配置ヒント情報を生成する第1の管理部と、前記第1の半導体メモリと前記第2の半導体メモリとのうちの少なくとも一方に対するアクセスが発生した場合に、アクセスされたメモリ領域に対する前記メモリ使用情報を更新する第2の管理部と、前記配置ヒント情報と前記メモリ使用情報と前記メモリ固有情報とに基づいて、前記書き込み対象データに対して前記第1の半導体メモリと前記第2の半導体メモリとのメモリ領域の中から、書き込み領域を決定する第3の管理部と、前記書き込み対象データの論理アドレスと前記書き込み領域の物理アドレスとを関連付けたアドレス変換情報を、第4の記憶部に記憶する第4の管理部とを具備する。前記第1の管理部における前記配置ヒント情報の生成は、オペレーティングシステムによって行われる。 A memory management device according to an aspect of the present invention is stored in at least one of a first semiconductor memory and a non-volatile second semiconductor memory having a lower accessible upper limit number than the first semiconductor memory. A first storage unit that stores generation hint information that is generated based on characteristics of each data and that serves as a hint for determining an arrangement area of each data; the first semiconductor memory; and the second semiconductor memory; Memory use information indicating a use state of each memory area included in the first semiconductor memory and the second semiconductor memory The third storage unit for storing the data, and the write target data for at least one of the first semiconductor memory and the second semiconductor memory The memory use information for the accessed memory area when access to at least one of the first management unit that generates the placement hint information and the first semiconductor memory and the second semiconductor memory occurs. The first management memory, the second semiconductor memory for the write target data based on the placement hint information, the memory use information, and the memory specific information A third management unit that determines a write area, and address conversion information that associates the logical address of the write target data with the physical address of the write area in the fourth storage unit. And a fourth management unit. Generation of the placement hint information in the first management unit is performed by an operating system.
上記の態様はメモリ管理装置として表現されている。しかしながら、これに限らず、上記の態様は、メモリ管理方法、情報処理装置、ネットワークシステムなどで表現されるとしてもよい。 The above aspect is expressed as a memory management device. However, the present invention is not limited to this, and the above aspect may be expressed by a memory management method, an information processing apparatus, a network system, or the like.
本発明においては、不揮発性半導体メモリの寿命を長期化することができる。 In the present invention, the lifetime of the nonvolatile semiconductor memory can be extended.
以下、図面を参照しながら本発明の各実施の形態について説明する。なお、以下の説明において、略又は実質的に同一の機能及び構成要素については、同一符号を付し、必要に応じて説明を行う。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, substantially the same or substantially the same functions and components are denoted by the same reference numerals and will be described as necessary.
(第1の実施形態)
図1を参照して、本発明の第1の実施形態に係るメモリ管理装置1及び情報処理装置100について説明する。図1は、本実施形態に係るメモリ管理装置及び情報処理装置の構成の一例を示すブロック図である。
(First embodiment)
A
情報処理装置100は、メモリ管理装置1と、混成メインメモリ2と、プロセッサ3a,3b,3cとを備える。
The
プロセッサ3a,3b,3cは、例えば、MPU(Micro Processor Unit)又はGPU(Graphic Processor Unit)である。プロセッサ3a,3b,3cは、各々に1次キャッシュメモリ4a,4b,4cと、2次キャッシュメモリ5a,5b,5cを備える。プロセッサ3a,3b,3cは、それぞれプロセス6a,6b,6cを実行し、種々のデータを処理する。プロセッサ3a,3b,3cは、プロセス6a,6b,6cの実行においては、仮想アドレスによりデータを指定する。
The
プロセッサ3a,3b,3cは、データ(書き込み対象データ)を混成メインメモリ2に書き込む場合には、書き込み要求を発生させる。また、プロセッサ3a,3b,3cは、データ(読み出し対象データ)を混成メインメモリ2から読み出す場合には、読み出し要求を発生させる。
The
プロセッサ3a,3b,3cは、各々に仮想アドレスをMPU又はGPUの物理アドレス(混成メインメモリ2に対する論理アドレス)に変換するページテーブル(図示せず)を備える。プロセッサ3a,3b,3cは、1次キャッシュメモリ4a,4b,4c、2次キャッシュメモリ5a,5b,5c、又は混成メインメモリ2にデータを書き込む場合には、ページテーブルにより仮想アドレスを論理アドレスに変換し、論理アドレスにより書き込み対象データを指定する。同様に、プロセッサ3a,3b,3cは、1次キャッシュメモリ4a,4b,4c、2次キャッシュメモリ5a,5b,5c、又は混成メインメモリ2からデータを読み出す場合には、ページテーブルにより仮想アドレスを論理アドレスに変換し、論理アドレスにより読み出し対象データを指定する。
Each of the
なお、以下において、1次キャッシュメモリ4a,4b,4c、2次キャッシュメモリ5a,5b,5c、又は混成メインメモリ2に対する書き込み、読み出しを総称して「アクセス」と表現する。
Hereinafter, writing to and reading from the
メモリ管理装置1は、プロセッサ3a,3b,3cの混成メインメモリ2に対するアクセス(書き込み、読み出し)を管理する。メモリ管理装置1は、処理部15と、作業メモリ16と、情報記憶部17とを備える。メモリ管理装置1は、後述するメモリ使用情報11と、メモリ固有情報12と、アドレス変換情報13と、カラーリングテーブル14とを情報記憶部17に格納する。メモリ管理装置1の情報記憶部17に格納されるカラーリングテーブル14は、不揮発性半導体メモリ9,10に格納されているカラーリングテーブル14の一部であってもよい。例えば、不揮発性半導体メモリ9,10に格納されているカラーリングテーブル14のうち、頻繁に用いられるカラーリングテーブル14のデータを、メモリ管理装置1の情報記憶部17に格納するとしてもよい。メモリ管理装置1は、カラーリングテーブル14等を参照し、プロセッサ3a,3b,3cの混成メインメモリ2に対するアクセスを管理する。詳細については後述する。
The
混成メインメモリ2は、第1のメモリ、第2のメモリ、及び第3のメモリを備えている。第1のメモリは、第2のメモリよりもアクセス可能上限回数が多い。第2のメモリは、第3のメモリよりもアクセス可能上限回数が多い。ここでアクセス可能上限回数とは、統計的に予想される期待値であって、常にこの関係が保証されることを意味してはいないことに注意されたい。
The hybrid
本実施形態では、第1のメモリは揮発性半導体メモリ8であるとする。揮発性半導体メモリ8としては、例えば、DRAM(Dynamic Random Access Memory)、FPM−DRAM、EDO−DRAM、SDRAMなどのような、一般的なコンピュータにおいてメインメモリとして利用されるメモリが用いられる。また、DRAM程度の高速ランダムアクセスが可能であり、アクセス可能上限回数に実質的な制限が無いのであれば、MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory)、FeRAM(Ferroelectric Random Access Memory)などの不揮発性ランダムアクセスメモリを採用してもよい。
In the present embodiment, it is assumed that the first memory is a
第2のメモリは不揮発性半導体メモリ9であるとする。不揮発性半導体メモリ9としては、例えば、SLC(Single Level Cell)タイプのNAND型フラッシュメモリが用いられる。SLCは、MLC(Multi Level Cell)と比較して、読み出し及び書き込みが高速であり、信頼性が高い。しかしながら、SLCは、MLCと比較して、ビットコストが高く、大容量化には向いていない。
Assume that the second memory is a
第3のメモリは不揮発性半導体メモリ10であるとする。不揮発性半導体メモリ10としては、例えば、MLCタイプのNAND型フラッシュメモリが用いられる。MLCは、SLCと比較して、読み出し及び書き込みが低速であり、信頼性が低い。しかしながら、MLCは、SLCと比較して、ビットコストが低く、大容量化に向いている。
Assume that the third memory is a
なお、本実施形態では、不揮発性半導体メモリ9がSLCタイプのNAND型フラッシュメモリであり、不揮発性半導体メモリ10がMLCタイプのNAND型フラッシュメモリであるが、例えば、不揮発性半導体メモリ9が2bit/CellのMLCタイプのNAND型フラッシュメモリであり、不揮発性半導体メモリ10が3bit/CellのMLCタイプのNAND型フラッシュメモリであってもよい。
In the present embodiment, the
信頼性とは、記憶装置からデータを読み出す場合におけるデータの欠損の起こりにくさの程度(耐久性)を意味する。SLCの耐久性は、MLCの耐久性よりも高い。ここで、耐久性が高いとは、アクセス可能上限回数が多く、耐久性が低いとは、アクセス可能上限回数が少ないことを意味する。 Reliability means the degree of difficulty (durability) of data loss when reading data from a storage device. The durability of SLC is higher than that of MLC. Here, high durability means that the accessible upper limit number is large, and low durability means that the accessible upper limit number is small.
SLCは1つのメモリセルに1ビットの情報を記憶可能である。一方、MLCは1つのメモリセルに2ビット以上の情報を記憶可能である。すなわち、本実施形態に係る混成メインメモリ2は、第1に、揮発性メモリ8、第2に、不揮発性半導体メモリ9、第3に、不揮発性半導体メモリ10、の順で耐久性が高い。
The SLC can store 1-bit information in one memory cell. On the other hand, the MLC can store information of 2 bits or more in one memory cell. That is, the hybrid
NAND型フラッシュメモリなどの不揮発性半導体メモリ9,10は、揮発性半導体メモリ8と比較して、安価で大容量化が可能である。不揮発性半導体メモリ9,10としては、NAND型フラッシュメモリに代えて、例えばNOR型フラッシュメモリなどのような他の種類のフラッシュメモリ、PRAM(Phase change memory)、ReRAM(Resistive Random access memory)を用いることもできる。
Compared with the
なお、第3のメモリとしてMLCを採用し、第2のメモリとして、MLCの下位ページのみを使用してデータ書き込みを行う擬似SLCモードが利用可能なMLCを採用してもよい。この場合、第2のメモリと第3のメモリとを共通のチップのみで構成することが可能であり、製造コスト面で有利となる。 Note that MLC may be employed as the third memory, and MLC capable of using a pseudo SLC mode in which data writing is performed using only the lower page of the MLC may be employed as the second memory. In this case, the second memory and the third memory can be configured by only a common chip, which is advantageous in terms of manufacturing cost.
メインメモリとして不揮発性半導体メモリ9,10を利用する場合と、2次記憶装置として不揮発性半導体メモリ9,10を利用する場合とを比較すると、メインメモリとして不揮発性半導体メモリ9,10を使用した場合にはこの不揮発性半導体メモリ9,10へのアクセス頻度が高くなる。本実施形態においては、揮発性半導体メモリ8とSLCの不揮発性半導体メモリ9とMLCの不揮発性半導体メモリ10とを混成してメインメモリとする混成メインメモリ2を備えた情報処理装置を実現している。混成メインメモリ2は、異機種混在型の主記憶装置であり、メモリ管理装置1によってデータの配置が管理される。
When the case where the
不揮発性半導体メモリ9,10の所定の領域には、メモリ使用情報11、メモリ固有情報12、アドレス変換情報13、カラーリングテーブル14が記憶されている。
メモリ使用情報11は、不揮発性半導体メモリ9,10の各ページ領域の書き込み発生回数及び読み出し発生回数と、各ブロック領域の消去回数と、使用中領域サイズを含む。
The
メモリ固有情報12は、揮発性半導体メモリ8のメモリサイズと、不揮発性半導体9、10のメモリサイズと、不揮発性半導体メモリ9,10のページサイズ及びブロックサイズと、各領域のアクセス可能上限回数(書き込み可能上限回数、読み出し可能上限回数、消去可能上限回数)と、を含む。ここで、ページサイズとは、不揮発性半導体メモリ9,10の書き込み、読み出しのデータサイズの単位である。ブロックサイズとは、不揮発性半導体メモリ9,10のデータ消去サイズの単位である。不揮発性半導体メモリ9,10において、ブロックサイズはページサイズよりも大きい。
The memory
アドレス変換情報13は、プロセッサ3a,3b,3cから与えられる論理アドレスを、論理アドレスに対応する物理アドレスに変換する情報である。アドレス変換情報13の詳細については後述する。
The
カラーリングテーブル14は、データ毎のカラーリング情報が保持するテーブルである。カラーリング情報は、静的カラー情報と動的カラー情報を含む。詳細は後述する。 The coloring table 14 is a table that holds coloring information for each data. The coloring information includes static color information and dynamic color information. Details will be described later.
次に、図2を参照して、本実施形態に係るメモリ管理装置とオペレーティングシステムとについてさらに説明する。図2は、本実施形態に係るメモリ管理装置1及び情報処理装置100の構成の一例を示すブロック図である。図2では、図1のプロセッサ3a,3b,3cのうちプロセッサ3bを代表として説明するが、他のプロセッサ3a,3cについても同様である。
Next, the memory management device and the operating system according to the present embodiment will be further described with reference to FIG. FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the
オペレーティングシステム27は、プロセッサ3bにより実行される。オペレーティングシステム27は、プロセッサ3bで実行され、情報記憶部17に格納されているカラーリングテーブル14にアクセスする権限を有する。
The
メモリ管理装置1の処理部15は、アドレス管理部18、読み出し管理部19、書き込み管理部20、カラーリング情報管理部21、メモリ使用情報管理部22、再配置部23を備える。さらに、カラーリング情報管理部21は、アクセス頻度算出部24、動的カラー情報管理部25を備える。
The
処理部15は、情報記憶部17に記憶されている情報に基づいて、作業メモリ16を使用しつつ各種処理を実行する。
The
作業メモリ16は、例えばバッファとして利用され、各種のデータ変換などの作業領域として使用される。
The
処理部15に備えられている上記機能ブロックは、ハードウェア及びソフトウェア(例えばオペレーティングシステム27、ファームウェア等)のいずれか一方、又は両者の組み合わせとして実現することができる。これらの機能ブロックが、ハードウェアとして実現されるか、又はソフトウェアとして実現されるかは、具体的な実施形態、又は情報処理装置100全体に課せられた設計制約に依存する。当業者は、具体的な実施形態毎に、様々な方法でこれらの機能を実現し得るが、そのような実現を決定することは本発明の範疇に含まれるものである。なお、以下の説明において用いられる機能ブロックについても同様である。
The functional block provided in the
アドレス管理部18は、論理アドレスに対して物理アドレスを割り当て、アドレス変換情報13に記憶する。これにより、処理部15は、アドレス変換情報13を参照することにより、論理アドレスに対応する物理アドレスを取得することができる。
The
読み出し管理部19は、プロセッサ3a,3b,3cが読み出し要求を発生した場合に、混成メインメモリ2に対して読み出し対象データの読み出し処理を管理する。
When the
書き込み管理部20は、プロセッサ3a,3b,3cが書き込み要求を発生した場合に、混成メインメモリ2に対して書き込み対象データを書き込む処理を管理する。
The write management unit 20 manages the process of writing the write target data to the hybrid
カラーリング情報管理部21は、カラーリングテーブル14を管理する。 The coloring information management unit 21 manages the coloring table 14.
メモリ使用情報管理部22は、混成メインメモリ2のメモリ使用情報11を管理する。
The memory usage
再配置部23は、プロセッサ3a,3b,3cの動作と非同期に、カラーリングテーブル14に含まれているカラーリング情報に基づき、任意の論理アドレスに対応する物理アドレスに配置されているデータの再配置を行う。再配置部23は、例えば、後述する動的カラー情報に基づき、不揮発性半導体メモリ10に含まれるデータのうち、読み出し頻度、書き込み頻度が高いデータを、定期的に、不揮発性半導体メモリ9に再配置する。また、再配置部23は、例えば、動的カラー情報に基づき、不揮発性半導体メモリ9に含まれるデータのうち、読み出し頻度、書き込み頻度が低いデータを、定期的に、不揮発性半導体メモリ10に再配置する。同様に、再配置部23は、揮発性半導体メモリ8、不揮発性半導体メモリ9,10の間でもデータの再配置を行うことが可能である。後述する書き込み管理部20による書き込み処理は、データの更新が発生するたびに、書き込み先メモリ領域の判断処理と書き込み先ブロック領域の判断処理を行うことで再配置を行う。これに対し、再配置部23はデータの再配置を定期的に行う。再配置部23がデータの再配置を行う場合、書き込み管理部20及び読み出し管理部19は再配置が終了するまで動作しない。再配置部23の動作開始のトリガは、開発者によって設定された周期や、ユーザインターフェースにて設定可能な周期としてもよい。また、情報処理装置100が休止状態になる時に再配置部23が動作してもよい。
The
アクセス頻度算出部24は、カラーリングテーブル14に含まれているカラーリング情報に基づき、データのアクセス頻度情報(動的書き込み頻度DW_color、動的読み出し頻度DR_color)を算出する。
The access
動的カラー情報管理部25は、カラーリングテーブル14に含まれている動的カラー情報を管理する。
The dynamic color
次に、図3を参照して、本実施形態に係る混成メインメモリについて説明する。図3は、本実施形態に係る混成メインメモリ2のメモリマップの一例を示す図である。
Next, the hybrid main memory according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram showing an example of a memory map of the hybrid
混成メインメモリ2は、揮発性半導体メモリ8(DRAM領域)と、不揮発性半導体メモリ9(SLC領域)と、不揮発性半導体メモリ10(2bit/Cell領域、3bit/Cell領域、4bit/Cell領域)とを備える。2bit/Cell領域、3bit/Cell領域、4bit/Cell領域はMLC領域を構成する。DRAM領域、SLC領域、2bit/Cell領域、3bit/Cell領域、4bit/Cell領域を総称して、メモリ領域と称する。
The hybrid
揮発性半導体メモリ8は、例えば、128MByteのDRAM領域から構成される。
The
不揮発性半導体メモリ9は、例えば、2GByteのB領域と128MByteのB冗長ブロック領域と、2GByteのC領域と128MByteのC冗長ブロック領域から構成される。不揮発性半導体メモリ9の各メモリ領域は、SLCタイプのNAND型フラッシュメモリである。
The
不揮発性半導体メモリ10は、例えば、4GByteのA領域と128MByteのA冗長ブロック領域から構成される2bit/Cell領域と、4GByteのD領域と128MByteのD冗長ブロック領域から構成される3bit/Cellと、4GByteのE領域と128MByteのE冗長ブロック領域から構成される4bit/Cell領域とにより構成される。不揮発性半導体メモリ10の各メモリ領域は、MLCタイプのNAND型フラッシュメモリである。図3に示すように、メモリ領域には、物理アドレスが割り付けられる。
The
混成メインメモリ2が上記構成である場合には、メモリ固有情報12は、1)混成メインメモリ2のメモリ空間内の揮発性半導体メモリ8(DRAM領域)のメモリサイズ、2)混成メインメモリ2のメモリ空間内の不揮発性半導体メモリ9,10のメモリサイズ、3)混成メインメモリ2のメモリ空間を構成するNAND型フラッシュメモリのブロックサイズ、ページサイズ、4)不揮発性半導体メモリ9内のSLC領域(2値領域)として割り付けられたメモリ空間情報(消去可能上限回数、読み出し可能上限回数、書き込み可能上限回数を含む)、5)2bit/Cell領域に割り付けられたメモリ空間情報(消去可能上限回数、読み出し可能上限回数、書き込み可能上限回数を含む)、6)3bit/Cell領域に割り付けられたメモリ空間情報(消去可能上限回数、読み出し可能上限回数、書き込み可能上限回数を含む)、7)4bit/Cell領域に割り付けられたメモリ空間情報(消去可能上限回数、読み出し可能上限回数を含む)を含む。
When the hybrid
次に、図4を参照して、本実施形態に係るアドレス変換情報(アドレス変換テーブル)13について説明する。図4は、本実施形態に係るアドレス変換情報13の一例を示す図である。
Next, the address conversion information (address conversion table) 13 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the
アドレス変換情報13では、論理アドレス、揮発性半導体メモリ8の物理アドレス、不揮発性半導体メモリ9,10の物理アドレス、有効/無効フラグが、テーブル形式で管理される。
In the
アドレス変換情報13の各エントリには、論理アドレス、この論理アドレスに対応する揮発性半導体メモリ8の物理アドレスと不揮発性半導体メモリ9,10の物理アドレスとのうちの少なくとも一つ、有効/無効フラグが登録される。
Each entry of the
有効/無効フラグは、各エントリが有効であるか否かを示す情報である。有効/無効フラグは、1のときに有効、0のときに無効を表す。エントリの有効/無効フラグの初期値は0である。有効/無効フラグが0のエントリは、論理アドレスのマッピングされていないエントリ、又は、論理アドレスがマッピングされたが消去されたエントリである。有効/無効フラグが1のエントリには、論理アドレスがマッピングされており、揮発性半導体メモリ8と不揮発性半導体メモリ9,10とのうちの少なくとも一方に、論理アドレスに対応する物理アドレスが存在する。
The valid / invalid flag is information indicating whether each entry is valid. The valid / invalid flag indicates valid when 1 and invalid when 0. The initial value of the valid / invalid flag of the entry is 0. An entry whose valid / invalid flag is 0 is an entry in which a logical address is not mapped, or an entry in which a logical address is mapped but deleted. A logical address is mapped to an entry whose valid / invalid flag is 1, and a physical address corresponding to the logical address exists in at least one of the
なお、図4に示すアドレス変換情報13の例では、アドレス変換情報13の1エントリで論理アドレス、揮発性半導体メモリ8の物理アドレス、不揮発性半導体メモリ9,10の物理アドレスを管理しているが、例えば、アドレス変換情報13では論理アドレスと不揮発性半導体メモリ8の物理アドレスを管理し、論理アドレスと揮発性半導体メモリ9,10の物理アドレスは、別のタグRAMで管理してもよい。この場合、論理アドレスから物理アドレスへ変換する際には、まず、タグRAMが参照され、タグRAMに当該論理アドレスに対応する物理アドレスがない場合に、アドレス変換情報13が参照される。
In the example of the
次に、図5を参照して、本実施形態に係るカラーリングテーブル14について説明する。図5は、本実施形態に係るカラーリングテーブル14の一例を示す図である。 Next, the coloring table 14 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the coloring table 14 according to the present embodiment.
本実施形態では、データ毎にカラーリング情報が付与される。カラーリング情報が付与されるデータのデータサイズ単位は、例えば、読み出し、書き込みの最小の単位である。例えば、読み出し、書き込みの最小の単位は、NAND型フラッシュメモリのページサイズである。カラーリングテーブル14は、データ毎にカラーリング情報を対応付け、エントリ単位でカラーリング情報を格納する。カラーリングテーブル14の各エントリには、インデックスが付されている。インデックスとは、論理アドレスを基に生成される値である。メモリ管理装置1の読み出し管理部19、書き込み管理部20、カラーリング情報管理部21、再配置部23などは、データを指定する論理アドレスが与えられると、論理アドレスに対応するインデックスにより管理されているエントリを参照し、データのカラーリング情報を取得する。
In the present embodiment, coloring information is assigned to each data. The data size unit of the data to which the coloring information is added is, for example, the minimum unit for reading and writing. For example, the minimum unit for reading and writing is the page size of the NAND flash memory. The coloring table 14 associates coloring information for each data, and stores the coloring information for each entry. Each entry in the coloring table 14 is indexed. An index is a value generated based on a logical address. The read management unit 19, write management unit 20, coloring information management unit 21,
カラーリング情報は、静的カラー情報と、動的カラー情報とを含む。静的カラー情報は、カラーリング情報が付与される当該データの特性に基づいて生成される情報であり、当該データの混成メインメモリ2上の配置(書き込み)領域を決定するヒントとなる情報である。動的カラー情報は、データの読み出しと書き込みの回数と頻度の少なくとも一方を含む情報である。
The coloring information includes static color information and dynamic color information. The static color information is information generated based on the characteristics of the data to which coloring information is added, and is information that serves as a hint for determining the arrangement (writing) area of the data on the mixed
次に、図6を参照して、静的カラー情報について説明する。図6は、本実施形態に係る静的カラー情報の一例を説明するための図である。 Next, static color information will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram for explaining an example of static color information according to the present embodiment.
静的カラー情報は、当該データの「重要度」、「読み出し頻度、書き込み頻度」、「データ寿命」のうち少なくとも一つの情報を含む。図6において説明する、読み出し頻度は、後述する、静的読み出し頻度に対応し、書き込み頻度は、静的書き込み頻度に対応する。 The static color information includes at least one information of “importance”, “reading frequency, writing frequency”, and “data life” of the data. The read frequency described in FIG. 6 corresponds to a static read frequency, which will be described later, and the write frequency corresponds to the static write frequency.
「重要度」とは、データの種類等に基づいて、当該データの重要性を推測して設定される値である。 The “importance” is a value set by estimating the importance of the data based on the type of data.
「読み出し頻度、書き込み頻度」とは、データの種類等に基づいて、当該データが読み出し、又は書き込みされる頻度を推測して設定される値である。 The “reading frequency and writing frequency” are values set by estimating the frequency of reading or writing the data based on the type of data.
「データ寿命」とは、データの種類等に基づいて、当該データが消去されずにデータとして使用される期間(データの寿命)を推測して設定される値である。 The “data lifetime” is a value set by estimating the period (data lifetime) in which the data is used without being erased based on the type of data.
「重要度」、「読み出し頻度、書き込み頻度(読み書き頻度)」、「データ寿命」は、例えば、ファイルシステムに保持されるファイルの特性、又はプログラムに一次的に使用される領域の特性により推測される。 The “importance”, “read frequency, write frequency (read / write frequency)”, and “data lifetime” are estimated based on, for example, the characteristics of the file held in the file system or the characteristics of the area primarily used in the program. The
ファイルシステムに保持されるファイルの特性とは、カラーリング情報が付与される当該データが含まれるファイルデータのファイルに付加されたデータ属性により判断される特性である。ファイルに付加されたデータ属性には、ファイルのヘッダ情報、ファイル名、ファイルの位置、ファイル管理データ(inoddに保持される情報)等が含まれる。例えば、ファイルの位置としては、ファイルがファイルシステムのゴミ箱に位置している場合には、当該ファイルに含まれるデータの特性は、重要性が低い、読み出しの頻度、書き込みの頻度が低い、データの寿命が短い、と予測できる。この特性に基づき、当該データのカラーリング情報は、書き込み頻度は低、読み出し頻度は低、データの寿命は短、と推測される。 The characteristic of the file held in the file system is a characteristic determined by the data attribute added to the file of the file data including the data to which the coloring information is added. The data attributes added to the file include file header information, file name, file position, file management data (information held in inodd), and the like. For example, if the file is located in the trash of the file system, the characteristics of the data contained in the file are less important, the frequency of reading, the frequency of writing, It can be predicted that the lifetime is short. Based on this characteristic, it is presumed that the coloring information of the data has a low writing frequency, a low reading frequency, and a short data life.
プログラムに一時的に使用される領域の特性には、カラーリング情報が付与される当該データが扱われるプログラムのプログラム実行時のデータ種別に基づき判断される特性と、プログラムファイル生成時のデータ種別に基づき判断される特性とが含まれる。 The characteristics of the area temporarily used in the program include the characteristics determined based on the data type at the time of program execution of the program that handles the data to which coloring information is assigned, and the data type at the time of program file generation. And characteristics determined based on this.
プログラム実行時のデータ種別とは、例えば、プログラム実行時に、当該データがスタック領域、ヒープ領域、テキスト領域のいずれの領域にマッピングされたかに基づいて分類されるデータ種別である。例えば、スタック領域、ヒープ領域にマッピングされたデータの特性は、書き込みの頻度は高く、読み出しの頻度は高く、重要性は高く、データ寿命は短い、と予測される。この特性に基づき、当該データの静的カラーリング情報は、書き込み頻度は高、読み出し頻度は高、重要度は高、データ寿命は短、と推測される。例えば、テキスト領域にマッピングされたデータの特性は、リード・オンリーのデータであるので、書き込みの頻度は低く、読み出しの頻度は高く、重要性は高く、データの寿命は長いと予測される。この特性に基づき、当該データの静的カラーリング情報は、書き込み頻度は高、読み出し頻度は高、重要度は高、データ寿命は長、と推測される。 The data type at the time of program execution is, for example, a data type classified based on whether the data is mapped to a stack area, a heap area, or a text area at the time of program execution. For example, the characteristics of data mapped to the stack area and the heap area are predicted to be high in write frequency, high in read frequency, high in importance, and short in data life. Based on this characteristic, it is presumed that the static coloring information of the data has a high writing frequency, a high reading frequency, a high importance level, and a short data life. For example, since the data mapped to the text area is read-only data, the frequency of writing is low, the frequency of reading is high, the importance is high, and the life of the data is predicted to be long. Based on this characteristic, it is presumed that the static coloring information of the data has high writing frequency, high read frequency, high importance, and long data life.
プログラムファイル生成時のデータ種別予測とは、プログラム生成時に、当該プログラムで扱われるデータの重要度、読み書き頻度、データ寿命を推測することである。 Data type prediction when generating a program file means estimating the importance, read / write frequency, and data life of data handled by the program at the time of program generation.
また、静的カラー情報は、ユーザインターフェースにより、ユーザが直接設定してもよい。 The static color information may be set directly by the user through the user interface.
次に、図7を参照して、カラーリング情報に基づく、データの書き込み処理の一例を示す。図7は、データ配置の処理の一例を示すフローチャートである。 Next, an example of a data writing process based on the coloring information will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of data arrangement processing.
前述のように、本実施形態では、混成メインメモリ2は、揮発性半導体メモリ8、不揮発性半導体メモリ9,10を備える。データを混成メインメモリ2に配置する場合、カラーリング情報に基づいて、揮発性半導体メモリ8、不揮発性半導体メモリ9,10のいずれかのメモリ領域が配置先として決定される。
As described above, in the present embodiment, the hybrid
まず、データ(書き込み対象データ)の書き込み要求が発生した場合、書き込み管理部20は、書き込み対象データに付与されているカラーリング情報を参照する(ステップS1)。 First, when a write request for data (write target data) occurs, the write management unit 20 refers to the coloring information given to the write target data (step S1).
次に、書き込み管理部20は、カラーリング情報の「データ寿命」を参照し、書き込み対象データのデータ寿命の判断を行う(ステップS2)。 Next, the write management unit 20 refers to the “data life” of the coloring information and determines the data life of the write target data (step S2).
書き込み対象データのデータ寿命が短いと判断された場合(ステップS3)には、書き込み管理部20は、書き込み対象データが配置されるメモリ領域として揮発性半導体メモリ8を選択し(ステップS4)、書き込み対象データが配置されるメモリ領域を、揮発性半導体メモリ8に決定する(ステップS12)
書き込み対象データのデータ寿命が長いと判断された場合(ステップS3)には、書き込み管理部20は、書き込み対象データのカラーリング情報の「重要度」を参照し、書き込み対象データの重要度の判断を行う(ステップS5)。
When it is determined that the data life of the write target data is short (step S3), the write management unit 20 selects the
When it is determined that the data life of the write target data is long (step S3), the write management unit 20 refers to the “importance” of the coloring information of the write target data to determine the importance of the write target data. (Step S5).
書き込み対象データの重要度が高いと判断された場合(ステップS6)には、書き込み管理部20は、書き込み対象データが配置されるメモリ領域として耐久性(信頼性)の高い不揮発性メインメモリ9を選択する(ステップS7)。さらに、書き込み管理部20は、書き込み対象データのカラーリング情報に基づき、書き込み対象データを揮発性半導体メモリ8にキャッシュするか否か(カラーリング情報によるキャッシュ方式)の判断を行い(ステップS8)、書き込み対象データが配置されるメモリ領域を、不揮発性半導体メモリ9に決定する(ステップS12)。
When it is determined that the importance of the write target data is high (step S6), the write management unit 20 uses the nonvolatile
書き込み対象データの重要度が低いと判断された場合(ステップS6)には、書き込み管理部20は、書き込み対象データが配置されるメモリ領域として耐久性の低い不揮発性半導体メモリ10を選択する(ステップS9)。さらに、書き込み管理部20は、書き込み対象データのカラーリング情報(動的カラー情報、静的カラー情報)により、書き込み対象データの読み出し頻度、書き込み頻度の判断を行う(ステップS10)。
When it is determined that the importance of the write target data is low (step S6), the write management unit 20 selects the
書き込み対象データの読み出し頻度、書き込み頻度が高いと判断された場合(ステップS11)には、書き込み管理部20は、書き込み対象データが配置されるメモリ領域として不揮発性半導体メモリ9を選択する(ステップS7)。さらに、書き込み管理部20は、書き込み対象データのカラーリング情報に基づき、書き込み対象データを揮発性半導体メモリ8にキャッシュするか否か(カラーリング情報によるキャッシュ方式)の判断を行い(ステップS8)、書き込み対象データが配置されるメモリ領域を不揮発性半導体メモリ9に決定する(ステップS12)。
When it is determined that the read frequency and the write frequency of the write target data are high (step S11), the write management unit 20 selects the
書き込み対象データの読み出し頻度、書き込み頻度が低いと判断された場合(ステップS11)には、書き込み管理部20は、書き込み対象データのカラーリング情報に基づき、書き込み対象データを不揮発性メインメモリ8にキャッシュするか否か(カラーリング情報によるキャッシュ方式)の判断を行い(ステップS8)、書き込み対象データが配置されるメモリ領域を不揮発性半導体メモリ10に決定する(ステップS12)。
When it is determined that the read frequency and the write frequency of the write target data are low (step S11), the write management unit 20 caches the write target data in the nonvolatile
次に、図8を参照して、本実施形態に係るカラーリングテーブル14の構成例について説明する。図8は、本実施形態に係るカラーリングテーブル14の構成の一例を示す図である。図8に示すカラーリングテーブル14では、図5、図6に示すカラーリング情報のうち、特に、読み出し頻度、書き込み頻度、データ寿命をカラーリング情報として用いる場合について説明する。 Next, a configuration example of the coloring table 14 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a diagram showing an example of the configuration of the coloring table 14 according to the present embodiment. In the coloring table 14 shown in FIG. 8, the case where the reading frequency, the writing frequency, and the data lifetime are used as the coloring information among the coloring information shown in FIGS. 5 and 6 will be described.
なお、カラーリング情報としては、「重要度」、「読み出し頻度、書き込み頻度」、「データ寿命」のいずれか1つを用いてもよいし、または任意の2つを組み合わせて用いてもよいし、または全てを組み合わせて用いてもよい。さらに、図6で示していない他のカラーリング情報を別途定義して用いることも可能である。 As coloring information, any one of “importance”, “reading frequency, writing frequency”, and “data lifetime” may be used, or any two may be used in combination. , Or all may be used in combination. Furthermore, other coloring information not shown in FIG. 6 can be separately defined and used.
カラーリングテーブル14は、データ毎にカラーリング情報を対応付け、エントリ単位で保持するテーブルである。カラーリングテーブル14によりカラーリング情報が対応付けられるデータのデータサイズは、例えば、読み出し、書き込まれる最小のデータサイズである。例えば、読み出し、書き込まれる最小のデータサイズは、NAND型フラッシュメモリのページサイズである。以下において、カラーリングテーブル14によりカラーリング情報が対応付けられるデータのデータサイズがページサイズであるとして説明するが、これに限定されるものではない。 The coloring table 14 is a table that associates coloring information for each data and holds them in units of entries. The data size of the data associated with the coloring information by the coloring table 14 is, for example, the minimum data size to be read and written. For example, the minimum data size to be read and written is the page size of the NAND flash memory. In the following description, it is assumed that the data size of the data associated with the coloring information by the coloring table 14 is the page size, but the present invention is not limited to this.
カラーリングテーブル14の各エントリには、インデックスが付されている。 Each entry in the coloring table 14 is indexed.
カラーリングテーブル14に保持されるカラーリング情報には、静的カラー情報と、動的カラー情報とが含まれる。 The coloring information held in the coloring table 14 includes static color information and dynamic color information.
インデックスとは、論理アドレスを基に生成される値である。メモリ管理装置1の読み出し管理部19、書き込み管理部20、カラーリング情報管理部21、再配置部23などは、データを指定する論理アドレスが与えられると、論理アドレスに対応するインデックスにより管理されているエントリを参照することで、データのカラーリング情報を取得する。
An index is a value generated based on a logical address. The read management unit 19, write management unit 20, coloring information management unit 21,
静的カラー情報は、静的書き込み頻度を示す値SW_color、静的読み出し頻度を示すSR_color、データ寿命SL_color、データの生成された時刻ST_colorを含む。 The static color information includes a value SW_color indicating a static writing frequency, SR_color indicating a static reading frequency, a data life SL_color, and a data generation time ST_color.
ここで、静的書き込み頻度SW_colorとは、データの種類等に基づいて、当該データが書き込まれる頻度を推測して設定される値である。静的読み出し頻度SR_colorとは、データの種類等に基づいて、当該データが読み出される頻度を推測して設定される値である。例えば、静的書き込み頻度SW_colorは、書き込み頻度が高いと推測されるデータほど、高い値が設定される。例えば、静的読み出し頻度SR_colorは、読み出し頻度が高いと推測されるデータほど、高い値が設定される。 Here, the static writing frequency SW_color is a value set by estimating the frequency of writing the data based on the type of data. The static reading frequency SR_color is a value set by estimating the frequency of reading the data based on the type of data. For example, the static writing frequency SW_color is set to a higher value for data estimated to have a higher writing frequency. For example, the static reading frequency SR_color is set to a higher value for data estimated to have a higher reading frequency.
データ寿命SL_colorとは、データの種類等に基づいて、当該データが消去されずにデータとして使用される期間(データの寿命)を推測して設定される値である。 The data life SL_color is a value set by estimating a period (data life) in which the data is used as data without being erased based on the type of data.
静的カラー情報は、データを生成するプログラム(プロセス)により、静的に、予め決められた値である。また、情報処理装置100に実行されるオペレーティングシステム27が、データのファイル拡張子又はファイルヘッダ等に基づいて、静的カラー情報を予測してもよい。
The static color information is a value that is statically predetermined by a program (process) that generates data. Further, the
動的カラー情報は、データの書き込み回数DWC_color、データの読み出し回数DRC_colorを含む。ここで、データの書き込み回数DWC_colorとは、当該データが混成メインメモリ2に書き込まれた回数である。データの読み出し回数DRC_colorとは、当該データが混成メインメモリ2から読み出された回数である。動的カラー情報管理部25は、データの書き込み回数DWC_colorにより、データ毎に、当該データが混成メインメモリ2に書き込まれた回数を管理する。動的カラー情報管理部25は、データ読み出し回数DRC_colorにより、データ毎に、当該データが混成メインメモリ2から読み出された回数を管理する。前述のように、混成メインメモリ2は、メインメモリとして用いられる。このため、プロセッサ3a,3b,3cで処理されるデータは、混成メインメモリ2に書き込まれ、混成メインメモリ2から読み出される。動的カラー情報管理部25は、データが書き込まれる度に、当該データの書き込み回数DWC_colorをインクリメントする。また、動的カラー情報管理部25は、データが読み出される度に、当該データの読み出し回数DRC_colorをインクリメントする。
The dynamic color information includes a data write count DWC_color and a data read count DRC_color. Here, the data write count DWC_color is the number of times the data is written to the hybrid
後述するように、アクセス頻度算出部24は、データの書き込み回数DWC_colorから、動的書き込み頻度DW_colorを算出する。アクセス頻度算出部24は、データの読み出し回数DRC_colorから、動的読み出し頻度DR_colorを算出する。
As will be described later, the access
動的書き込み頻度DW_colorとは、当該データが混成メインメモリ2に書き込まれた頻度を示す値である。動的読み出し頻度DR_colorとは、当該データが混成メインメモリ2から読み出された頻度を示す値である。動的書き込み頻度DW_colorと動的読み出し頻度DR_colorの算出方法については、後述する。
The dynamic writing frequency DW_color is a value indicating the frequency at which the data is written to the hybrid
後述するように、プロセッサ3a,3b,3cから混成メインメモリ2に対して書き込み要求、読み出し要求が発生すると、メモリ管理装置1は、カラーリング情報を参照することにより、書き込み領域、読み出し方式等を決定する。
As will be described later, when a write request or a read request is generated from the
次に、図9、図10を参照して、本実施形態に係る静的カラー情報について説明する。図9は、各種データに対する静的カラー情報(静的書き込み頻度SW_color、静的読み出し頻度SR_color、データ寿命SL_color)の設定の第1の例を示す図である。図10は、各種データに対する静的カラー情報(静的書き込み頻度SW_color、静的読み出し頻度SR_color、データ寿命SL_color)の設定の第2の例を示す図である。 Next, static color information according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 9 and 10. FIG. 9 is a diagram showing a first example of setting static color information (static writing frequency SW_color, static reading frequency SR_color, data life SL_color) for various data. FIG. 10 is a diagram illustrating a second example of setting static color information (static writing frequency SW_color, static reading frequency SR_color, data lifetime SL_color) for various data.
カーネルのテキスト領域は、通常、読み出しの頻度は高く、書き込みの頻度は低い。オペレーティングシステム27は自身が動作するテキスト領域の静的読み出し頻度SR_colorを5、静的書き込み頻度SW_colorを1と設定する。また、オペレーティングシステム27は、カーネルのテキスト領域のデータ寿命SL_colorは長い(LONG)と予測する。
The text area of the kernel is usually read frequently and written frequently. The
一方、カーネルのデータ領域は、通常、読み出しの頻度、書き込みの頻度がともに高い。よって、オペレーティングシステム27は、カーネルのデータ領域について、静的読み出し頻度SR_colorを5、静的書き込み頻度SW_colorを5に設定する。
On the other hand, in the kernel data area, both reading frequency and writing frequency are usually high. Therefore, the
カーネルに動的に確保されるデータ領域は、データが不要になると削除されるためデータ寿命SL_colorは短い(SHORT)とする。 Since the data area dynamically secured in the kernel is deleted when data is no longer needed, the data life SL_color is short (SHORT).
ユーザプログラムのテキスト領域は、通常、すべてのプロセスからリエントラントに呼び出されるカーネルと比べて、読み出しの頻度は低い。ただし、プロセスがアクティブになっている状態ではカーネル同様読み出しの頻度が高くなる。このため、ユーザプログラムのテキスト領域においては、静的書き込み頻度SW_colorが1、静的読み出し頻度SR_colorが4に設定される。ユーザプログラムのテキスト領域について、データ寿命SL_colorは、そのプログラムがアンインストールされるまでの期間であるため、一般的には長くなる。よって、ユーザプログラムのテキスト領域について、データ寿命SL_colorは長い(LONG)と設定される。 The text area of the user program is usually read less frequently than the kernel that is reentrantly called from all processes. However, when the process is active, the frequency of reading is high as in the kernel. For this reason, the static writing frequency SW_color is set to 1 and the static reading frequency SR_color is set to 4 in the text area of the user program. For the text area of the user program, the data life SL_color is generally a period until the program is uninstalled, and thus generally increases. Therefore, the data life SL_color is set to be long (LONG) for the text area of the user program.
プログラムに動的に確保される領域は、大きく分けて2種類ある。まず1つはプログラムの実行終了とともに廃棄されるデータ(スタック領域を含む)である。これらのデータはデータ寿命SL_colorが短く、読み出しの頻度と書き込みの頻度は高い。したがって、プログラムの実行終了とともに廃棄されるデータについて、静的読み出し頻度SR_colorが4に設定され、静的書き込み頻度SW_colorが4に設定される。もう1つのプログラムに動的に確保される領域は、プログラムが新たなファイルのために生成した領域である。プログラムによって生成されたデータはデータ寿命SL_colorが長く、読み出しと書き込みの頻度は生成されるファイルの種別に依存する。 There are roughly two types of areas that are dynamically secured in the program. One is data (including the stack area) that is discarded when the execution of the program ends. These data have a short data life SL_color, and are frequently read and written. Therefore, the static read frequency SR_color is set to 4 and the static write frequency SW_color is set to 4 for the data to be discarded upon completion of the program execution. The area dynamically reserved for another program is an area generated by the program for a new file. Data generated by the program has a long data life SL_color, and the frequency of reading and writing depends on the type of file to be generated.
プロセスによって参照されるファイルとして扱われるデータについて、ファイルのデータ寿命SL_colorは長いと設定される。 For data handled as a file referenced by a process, the data life SL_color of the file is set to be long.
例えばファイルの拡張子がSYS,dll,DRVなどで示されるようなシステムファイルが読み込まれる場合について説明する。このような拡張子を持つデータは、オペレーティングシステム27が様々な処理を実行する場合に読み出されるファイルである。このような拡張子を持つデータは、混成メインメモリ2上にオペレーティングシステム27がインストールされる場合に、1度書き込まれるとその後更新されることはほとんどない。これらの拡張子を持つファイルは、ファイルのなかでも比較的アクセスの頻度は高いが、プログラム(カーネル)のテキスト領域と比較してアクセスの頻度は低いと予測される。したがって、オペレーティングシステム27は、これらの拡張子を持つデータの静的書き込み頻度SW_colorを1に設定し、静的読み出し頻度SR_colorを3に設定する。この設定は、データから予測される書き込みの頻度は極めて低く、予測される読み出しの頻度は高いことを示している。すなわち、これらの拡張子を持つデータは、オペレーティングシステム27のアップデートや他のプログラムをインストールする場合に数度書き換わる程度であり、ほとんどリード・オンリーとして扱われると予測される。
For example, a case where a system file whose file extension is indicated by SYS, dll, DRV or the like is read will be described. Data having such an extension is a file that is read when the
音声ファイルを編集するプログラムを使用するユーザは少ない。したがって、例えば、MP3などによって圧縮されている音楽データの書き込みの頻度は低いと考えられる。音楽データの読み出しの頻度は、書き込みの頻度よりは高いと考えられる。したがって、MP3などによって圧縮されている音楽データの静的書き込み頻度SW_colorは1、静的読み出し頻度SW_colorは2に設定される。 Few users use programs that edit audio files. Therefore, for example, it is considered that the frequency of writing music data compressed by MP3 or the like is low. It is considered that the frequency of reading music data is higher than the frequency of writing. Therefore, the static writing frequency SW_color of music data compressed by MP3 or the like is set to 1, and the static reading frequency SW_color is set to 2.
動画編集プログラムを使用するユーザは少ない。このため、例えば、MPEGなどによって圧縮されている動画データの書き込みの頻度は低いと考えられる。動画データの読み出しの頻度は、書き込みの頻度よりは高いと考えられる。したがって、MP3などによって圧縮されている動画データの静的書き込み頻度SW_colorは1、静的読み出し頻度SW_colorは2に設定される。 Few users use video editing programs. For this reason, for example, it is considered that the frequency of writing moving image data compressed by MPEG or the like is low. It is considered that the frequency of reading moving image data is higher than the frequency of writing. Therefore, the static writing frequency SW_color of moving image data compressed by MP3 or the like is set to 1 and the static reading frequency SW_color is set to 2.
テキストデータの編集プログラムを使用するユーザは多い。このため、例えば、テキストファイルの書き込みの頻度及び読み出しの頻度は、高いと考えられる。したがって、テキストファイルの静的書き込み頻度SW_colorは3、静的読み出し頻度SW_colorは3に設定される。 Many users use text data editing programs. For this reason, for example, the writing frequency and reading frequency of the text file are considered to be high. Accordingly, the static writing frequency SW_color of the text file is set to 3, and the static reading frequency SW_color is set to 3.
ウェブブラウザを使用するユーザは多い。このため、ブラウザキャッシュファイルの読み出しの頻度及び書き込みの頻度は、音楽データや動画データなどのメディアファイル以上であると考えられる。したがって、ブラウザキャッシュファイルの静的書き込み頻度SW_colorは1、静的読み出し頻度SW_colorは3に設定される。 Many users use web browsers. For this reason, it is considered that the browser cache file is read and written more frequently than media files such as music data and moving image data. Therefore, the static writing frequency SW_color of the browser cache file is set to 1, and the static reading frequency SW_color is set to 3.
例えば、ごみ箱などのようなアクセスの頻度の低いディレクトリに配置されているファイルの静的書き込み頻度SW_colorは1、静的読み出し頻度SW_colorは1に設定される。 For example, the static writing frequency SW_color of a file arranged in a directory with low access frequency such as a trash box is set to 1, and the static reading frequency SW_color is set to 1.
拡張子がJPEGで代表されるような写真データ、及び拡張子がMOVで代表されるようなムービーデータは、一度書き込まれると再度度書き込みが行なわれることは少ない。このような写真データ及びムービーデータはプログラムからアクセスされる頻度が少ないと予測される。したがって、オペレーティングシステム27は、写真データ及びムービーデータの静的書き込み頻度SW_color及び静的読み出し頻度SR_colorに対して小さい値を設定する。
Photo data whose extension is represented by JPEG and movie data whose extension is represented by MOV are rarely written again once written. Such photo data and movie data are expected to be accessed less frequently from the program. Accordingly, the
次に、図11を参照して、本実施形態に係るカラーリングテーブル14の生成処理について説明する。図11は、カラーリングテーブル14の生成処理の一例を示すフローチャートである。カラーリングテーブル14は、システムの初期起動時に生成される。カラーリングテーブル14は、不揮発性半導体メモリ9,10上の任意の領域に配置される。カラーリングテーブル14の配置されている番地は、メモリ管理装置1の実装により決定されるとしてもよい。
Next, the generation process of the coloring table 14 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of the generation process of the coloring table 14. The coloring table 14 is generated at the initial startup of the system. The coloring table 14 is arranged in an arbitrary area on the
ステップT1において、情報処理装置100は、電源が投入され、起動する。
In step T1, the
ステップT2において、カラーリング情報管理部21は、カラーリングテーブル14のベースアドレスを論理アドレスに変換し、各データについてのインデックスを生成する。 In step T2, the coloring information management unit 21 converts the base address of the coloring table 14 into a logical address, and generates an index for each data.
ステップT3において、カラーリング情報管理部21は、情報記憶部17に、カラーリングテーブル14のベースアドレスをセットする。情報記憶部17は、例えばレジスタで構成される。カラーリングテーブル14のベースアドレスは、例えばカラーリングテーブルレジスタにセットされる。
In step T <b> 3, the coloring information management unit 21 sets the base address of the coloring table 14 in the
次に、図12を参照して、本実施形態に係るカラーリングテーブル14のエントリの生成処理について説明する。図12は、カラーリングテーブル14のエントリの生成処理の一例を示すフローチャートである。 Next, an entry generation process of the coloring table 14 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a flowchart illustrating an example of an entry generation process of the coloring table 14.
プロセッサ3a,3b,3cはプロセス6a,6b,6cを実行するために用いる論理アドレス空間上の領域を確保する。論理アドレス空間上の領域を確保した段階では、確保した論理アドレスのアドレス変換情報13の有効/無効フラグには0が設定されている。論理アドレスに対する物理アドレスの割り当ては、確保された論理アドレス空間の範囲内の論理アドレスに対して、プロセス6a,6b,6cがアクセス(読み出し、書き込み)した段階で行われる。論理アドレスに対する物理アドレスの割り当てが行われると、当該論理アドレスに対応するデータに対する静的カラー情報をカラーリングテーブル14に登録するとともに、当該論理アドレスのアドレス変換情報13の有効/無効フラグには1が設定される。
The
まず、プロセッサ3a,3b,3cにより実行されるプロセス6a,6b,6cは、新たなデータを配置するための論理アドレス空間上の領域の確保要求を出す(ステップU1)。論理アドレス空間上の未使用領域は、オペレーティングシステム27が管理しており、論理アドレスはオペレーティングシステム27により決定される。(ステップU2)
次に、プロセス6a,6b,6cにより新たなデータが生成されると、オペレーティングシステム27は、新たに生成されたデータの種類等に基づいて、静的カラー情報を生成する(ステップU3)。静的カラー情報は、生成されたデータのページサイズ毎に生成される。例えば、生成されたデータのデータサイズがページサイズより大きい場合には、データをページサイズに分割し、分割後のページサイズ毎に静的カラー情報が生成される。以下において、書き込み対象データのデータサイズがページサイズである場合を想定し説明するが、これに限定されない。
First, the
Next, when new data is generated by the
次に、オペレーティングシステム27が、情報記憶部17にセットされたベースアドレスに基づき、カラーリングテーブル14を参照する(ステップU4)。
Next, the
次に、オペレーティングシステム27が、生成された静的カラー情報を、確保された論理アドレスに対応するインデックスが付されたカラーリングテーブル14のエントリに登録する(ステップU5)。
Next, the
プロセッサ3a,3b,3cにより実行されるプロセス6a,6b,6cは、オペレーティングシステム27による論理アドレス空間の確保が成功した後、確保された論理アドレス空間に対し、読み出し要求、又は、書き込み要求を出す。このとき、アドレス管理部18は、書き込みが生じた論理アドレスに対する物理アドレスを決定するが、この処理は後に説明する。
The
以上の処理により、プロセッサ3a,3b,3cがプロセス6a,6b,6cを実行することにより、新たなデータが生成され、新たなデータが混成メインメモリ2に書き込まれる場合に、新たに生成されたデータに対してカラーリング情報が生成され、カラーリングテーブル14の新たなエントリに登録される。これにより、新たなデータを混成メインメモリ2に書き込むことが可能となる。
Through the above processing, when the
次に、図13、図14を参照して、カラーリングテーブル14のエントリのアライメントについて説明する。図13は、カラーリングテーブル14のエントリのアライメントの第1の例を示す図である。図14は、カラーリングテーブル14のエントリのアライメントの第2の例を示す図である。 Next, the alignment of entries in the coloring table 14 will be described with reference to FIGS. FIG. 13 is a diagram illustrating a first example of the alignment of entries in the coloring table 14. FIG. 14 is a diagram illustrating a second example of the alignment of entries in the coloring table 14.
カラーリングテーブル14のエントリは、データの最少の読み書きサイズ(例えばNAND型フラッシュメモリのページサイズ)に対応しているが、プロセス6a,6b,6cは、論理アドレス空間にデータをマップする際、データの最少の読み書きサイズにアライメントしてマップすることを義務づけられていない。このため、カラーリングテーブル14の1エントリに対して複数のデータが対応する可能性がある。
The entry of the coloring table 14 corresponds to the minimum read / write size of data (for example, the page size of the NAND flash memory). However, when the
このような場合、オペレーティングシステム27は、図13に示すように、1エントリに対応する複数のデータのうちで、最も読み出し頻度及び書き込み頻度が高いと予測されるデータを代表とする。
In such a case, as shown in FIG. 13, the
あるいは、オペレーティングシステム27は、図14に示すように、1エントリを占めるデータのサイズを重みとし、各データの静的書き込み頻度SW_color、静的読み出し頻度SR_colorの加重平均値を設定する。
Alternatively, as shown in FIG. 14, the
カラーリングテーブル14によって示されている静的書き込み頻度SW_colorと静的読み出し頻度SR_colorとは、プログラム開発者によりオペレーティングシステム27などのソースコードに埋め込まれるか、オペレーティングシステム27によって予測される。しかしながら、プログラム開発者が意図した場合と別の用途でファイルや写真データが使われる場合もある。一般的に、写真データなどのようなデータのアクセスはほとんどが読み出しであり、写真データの内容が書き換えられることは少ない。しかしながら、写真データを加工するプログラムが特定の写真データを扱う場合、加工中の写真データが頻繁に書き換えられることがある。このような場合、カラーリングテーブル14の静的書き込み頻度SW_colorと静的読み出し頻度SR_colorをユーザが書き換え可能であれば、特定のファイルを、より高速で書き換え回数に余裕のある領域に移動することが可能になる。
The static writing frequency SW_color and the static reading frequency SR_color shown by the coloring table 14 are embedded in the source code such as the
このような動作を実現させるため、各データのカラーリング情報は、オペレーティングシステム27のソフトウェア上で書き換えられるように、オペレーティングシステム27のファイルシステムを設計することが好ましい。たとえば一般的なブラウザでファイルのプロパティを開けば、カラーリングテーブル14に相当する属性がGUI画面上で見ることができるように情報処理装置100が設計されており、その初期データをユーザがGUI上で変更できるようオペレーティングシステム27を設計することが好ましい。
In order to realize such an operation, it is preferable to design the file system of the
次に、図15を参照して、動的カラー情報と静的カラー情報に基づいて動的書き込み頻度DW_colorと動的読み出し頻度DR_colorを算出する方法について説明する。図15は、動的カラー情報と静的カラー情報に基づいて動的書き込み頻度DW_colorと動的読み出し頻度DR_colorを算出する方法の一例を示す図である。図15において、横軸は時間であり、縦軸はアクセス回数(読み出し回数DWC_color、又は書き込み回数DRC_color)である。 Next, a method for calculating the dynamic writing frequency DW_color and the dynamic reading frequency DR_color based on the dynamic color information and the static color information will be described with reference to FIG. FIG. 15 is a diagram illustrating an example of a method for calculating the dynamic writing frequency DW_color and the dynamic reading frequency DR_color based on the dynamic color information and the static color information. In FIG. 15, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the number of accesses (reading number DWC_color or writing number DRC_color).
新たなデータがデータ生成時刻において生成されると、新たに生成されたデータに対してカラーリング情報(データ生成時刻を含む)が生成され、カラーリングテーブル14の新たなエントリに登録された上で、データは混成メインメモリ12に書き込まれる。データ生成時刻以降、このデータに対するアクセス(読み出し、書き込み)が発生することにより、時間の経過とともに、アクセス回数(書き込み回数DWC_color、読み出し回数DRC_color)が増加する。このアクセス回数の増加は、動的カラー情報管理部25によって行われる。メモリ管理装置1のアクセス頻度算出部24は、アクセス回数から動的書き込み頻度DW_color、動的読み出し頻度DR_colorを算出する。
When new data is generated at the data generation time, coloring information (including the data generation time) is generated for the newly generated data and registered in a new entry in the coloring table 14. The data is written into the hybrid
現在時刻における、当該データの書き込み回数DWC_color、データの読み出し回数DRC_colorは、カラーリングテーブル14を参照することにより求めることができる。現在時刻における、当該動的書き込み頻度DW_colorは、データ生成時刻ST_colorから現在時刻までの書き込み回数DWC_colorの時間平均(平均変化率α)により求める。また、現在時刻における、当該動的読み出し頻度DR_colorは、データ生成時刻ST_colorから現在時刻までの読み出し回数DRC_colorの時間平均(平均変化率α)により求める。これにより、動的カラー情報(書き込み回数DWC_color、読み出し回数DRC_color)から、当該データの動的書き込み頻度DW_colorと、動的読み出し頻度DR_colorとが算出される。 The data write count DWC_color and data read count DRC_color at the current time can be obtained by referring to the coloring table 14. The dynamic writing frequency DW_color at the current time is obtained from the time average (average change rate α) of the number of writings DWC_color from the data generation time ST_color to the current time. Further, the dynamic read frequency DR_color at the current time is obtained from the time average (average change rate α) of the read count DRC_color from the data generation time ST_color to the current time. As a result, the dynamic writing frequency DW_color and the dynamic reading frequency DR_color of the data are calculated from the dynamic color information (the writing count DWC_color and the reading count DRC_color).
次に、算出された動的書き込み頻度DW_colorと、動的読み出し頻度DR_colorとに基づいて、当該データに対するアクセスの頻度の高低が判断される。アクセス頻度の高低の判断は、例えば、当該データが書き込まれている混成メインメモリ2のメモリ固有情報11、算出された動的書き込み頻度DW_color及び動的読み出し頻度DR_colorに基づいて行われる。
Next, based on the calculated dynamic writing frequency DW_color and the dynamic reading frequency DR_color, it is determined whether the frequency of access to the data is high or low. The determination of whether the access frequency is high or low is made based on, for example, the memory
図15においては、まず、式Aの傾きとして「アクセス可能上限回数×重み1/データ寿命」を設定し、式Bの傾きとして「アクセス可能上限回数×重み2/データ寿命」を設定する。ここで、重み1>重み2である。重み1、重み2は、動的書き込み頻度DW_color、動的読み出し頻度DR_colorを算出する当該データを書き込む混成メインメモリ2に応じて、任意に設定することができる。
In FIG. 15, first, “accessible upper limit number ×
平均変化率α<式Aの傾き、が成り立つ場合、このデータの動的アクセス頻度は、高いと判断される。 When the average rate of change α <the slope of Expression A holds, it is determined that the dynamic access frequency of this data is high.
式Bの傾き<平均変化率α≦式Aの傾き、が成り立つ場合、このデータの動的アクセス頻度は、中と判断される。 If the slope of formula B <average change rate α ≦ the slope of formula A holds, the dynamic access frequency of this data is determined to be medium.
平均変化率α≦式Bの傾き、が成り立つ場合、このデータの動的アクセス頻度は、低いと判断される。 If the average rate of change α ≦ the slope of formula B holds, it is determined that the dynamic access frequency of this data is low.
次に、図16を参照して、混成メインメモリ2からデータを読み出す処理について説明する。図16は、データの読み出し処理の一例を示すフローチャートである。
Next, a process of reading data from the hybrid
まず、プロセッサ3a,3b,3cにより実行されるプロセス6a,6b,6cが、データ(読み出し対象データ)の読み出し要求を発生させる(ステップW1)。
First, the
次に、プロセッサ3a,3b,3cに備えられているページテーブル(図示せず)により、読み出し対象データを指定する仮想アドレスが論理アドレスに変換される(ステップW2)。
Next, a virtual address designating read target data is converted into a logical address by a page table (not shown) provided in the
次に、読み出し管理部19は、アドレス変換情報13の読み出し対象データに対応する論理アドレスのエントリの有効/無効フラグを参照する(ステップW3)。 Next, the read management unit 19 refers to the valid / invalid flag of the entry of the logical address corresponding to the read target data of the address conversion information 13 (step W3).
アドレス変換情報13の有効/無効フラグが0のとき(ステップW3a)、論理アドレスに対する書き込みが一度も発生していないのでデータは不定である。この場合、読み出し管理部19は読み出し要求サイズ分の0データを読み出したようにふるまい(ステップW8)、ステップW10の処理に移る。
When the valid / invalid flag of the
アドレス変換情報13の有効/無効フラグが1のとき(ステップW3a)、論理アドレスに対するデータの書き込みが少なくとも一度発生している。この場合、読み出し管理部19は、アドレス変換情報13を参照し、論理アドレスに対応するデータが揮発性半導体メモリ8に記憶されているか判断する(ステップW4)。
When the valid / invalid flag of the
読み出し管理部19は、論理アドレスに対応するデータが揮発性半導体メモリ8に記憶されていると判断された場合(ステップW4a)、揮発性半導体メモリ8から読み出しを行うため、処理はステップW10に移る。
When it is determined that the data corresponding to the logical address is stored in the volatile semiconductor memory 8 (step W4a), the read management unit 19 reads from the
読み出し管理部19は、論理アドレスに対応するデータが揮発性半導体メモリ8に記憶されていないと判断された場合(ステップW4a)、カラーリングテーブル14を参照して、不揮発性半導体メモリ9,10からの読み出し対象データの読み出し方式を決定する(ステップW5)。読み出し方式の決定処理については後述する。
When it is determined that the data corresponding to the logical address is not stored in the volatile semiconductor memory 8 (Step W4a), the read management unit 19 refers to the coloring table 14 and reads from the
次に、読み出し管理部19は、読み出し対象データが記憶されている不揮発性半導体メモリ9,10のメモリ固有情報11と、メモリ使用情報12を参照し、読み出し対象データの移動(再書き込み)の要否を判断する(ステップW6)。
Next, the read management unit 19 refers to the memory
読み出し管理部19は、読み出し対象データの移動が不要であると判断された場合(ステップW6a)には、ステップW9に移る。 If it is determined that the data to be read does not need to be moved (step W6a), the read management unit 19 proceeds to step W9.
読み出し管理部19は、読み出し対象データの移動が必要であると判断された場合(ステップW6a)には、読み出し対象データを不揮発性半導体メモリ9,10の別の領域への移動を行い(ステップW7)、その後、処理はステップW9に移る。
When it is determined that the read target data needs to be moved (step W6a), the read management unit 19 moves the read target data to another area of the
ステップW9において、メモリ使用情報管理部22は、不揮発性メモリ領域から読み出しを行った際に、メモリ使用情報11の読み出し回数をインクリメントする。ステップW10において、動的カラー情報管理部25は、データの読み出しを行った際に、カラーリングテーブル14のデータの読み出し回数DRC_colorをインクリメントする。ステップW11において、読み出し管理部19は、論理アドレスとアドレス変換情報13とから得られる物理アドレスに基づいてデータの読み出しを行う。
In step W9, the memory usage
次に、図17を参照して、データの読み出し方式の決定処理について説明する。図17は、データの読み出し方式の決定処理の一例を示すフローチャートである。読み出し方式の決定処理は不揮発性半導体メモリ9、10のメモリ領域からデータを読み出す時に、揮発性半導体メモリ8のメモリ領域をキャッシュとして使用するか否かを判断する処理である。本処理は図16のステップW5に該当する。
Next, with reference to FIG. 17, the data read method determination process will be described. FIG. 17 is a flowchart illustrating an example of a data read method determination process. The reading method determination process is a process for determining whether or not to use the memory area of the
前述のように、混成メインメモリ2は、揮発性半導体メモリ8と、不揮発性半導体メモリ9,10とを具備する。本実施形態では、揮発性半導体メモリ8の一部を、キャッシュメモリとして用いることも可能である。混成メインメモリ2の不揮発性半導体メモリ9,10からデータを読み出す場合には、読み出される頻度が高いデータは、揮発性半導体メモリ8にキャッシュされた上で、読み出される。一方、読み出される頻度が低いデータは、揮発性半導体メモリ8にキャッシュされずに、不揮発性半導体メモリ9,10から直接読み出される。
As described above, the hybrid
まず、読み出し管理部19は、カラーリングテーブル14を参照することにより、読み出し対象データの静的読み出し頻度SR_colorを参照する(ステップV1)。静的読み出し頻度SR_colorが大きい(例えば、SR_color=5)場合には(ステップV1a)、読み出し対象データを揮発性半導体メモリ9,10から揮発性メインメモリ8(DRAM領域)にキャッシュするため、処理はステップV4に移る。
First, the read management unit 19 refers to the static reading frequency SR_color of the data to be read by referring to the coloring table 14 (step V1). When the static read frequency SR_color is large (for example, SR_color = 5) (step V1a), the read target data is cached from the
読み出し管理部19は、読み出し対象データの静的読み出し頻度SR_colorが小さい(例えば、SR_color<=4)場合には(ステップV1a)、アドレス変換情報13を参照することにより、読み出し対象データが書き込まれている領域を確認し(ステップV2)、さらに、アクセス頻度算出部24は、読み出し対象データの動的読み出し頻度DR_colorを算出する(ステップV3)。
When the static read frequency SR_color of the read target data is small (for example, SR_color <= 4) (step V1a), the read management unit 19 refers to the
読み出し管理部19は、読み出し対象データの静的読み出し頻度SR_colorと動的読み出し頻度DR_colorとに対して「SR_color≧3又はDR_colorが高い」が成り立つ場合には(ステップV3a)、揮発性半導体メモリ8(DRAM領域)に読み出し対象データを書き込む空き領域があるか否か確認する(ステップV4)。読み出し管理部19は、揮発性半導体メモリ8に、空き領域がある場合には(ステップV4a)、読み出し対象データを揮発性半導体メモリ9,10から揮発性半導体メモリ8(DRAM領域)にキャッシュする(ステップV5)。読み出し管理部19は、揮発性メモリ8に、空き領域がない場合には(ステップV4a)、揮発性半導体メモリ8に記憶されているデータを不揮発性半導体メモリ9,10にライトバックし、揮発性半導体メモリ8に記憶されているデータを消去することにより、空き領域を確保する(ステップV6)。ライトバック処理の後、読み出し管理部19は、揮発性半導体メモリ8の空き領域を再度確認する(ステップV7)。揮発性半導体メモリ8に空き領域が存在する場合(ステップV7a)、処理はステップV5に移り、存在しない場合(ステップV7a)、処理はステップV8に移る。
When “SR_color ≧ 3 or DR_color is high” holds for the static read frequency SR_color and the dynamic read frequency DR_color of the read target data (step V3a), the read management unit 19 sets the volatile semiconductor memory 8 ( It is confirmed whether or not there is an empty area in which data to be read is written in (DRAM area) (step V4). When there is an empty area in the volatile semiconductor memory 8 (step V4a), the read management unit 19 caches the read target data from the
読み出し管理部19は、読み出し対象データの静的読み出し頻度SR_colorと動的読み出し頻度DR_colorとに対して「SR_color≧3又はDR_colorが高い」が成り立たない場合には(ステップV3a)、読み出し対象データを、揮発性半導体メモリ8にキャッシュせずに、不揮発性半導体メモリ9,10から直接読み出す(ステップV8)。
In the case where “SR_color ≧ 3 or DR_color is high” does not hold for the static read frequency SR_color and the dynamic read frequency DR_color of the read target data (Step V3a), the read management unit 19 sets the read target data to The data is read directly from the
以上のように、静的読み出し頻度SR_color、動的読み出し頻度DR_colorを参照することで、読み出し方式が決定される。 As described above, the reading method is determined by referring to the static reading frequency SR_color and the dynamic reading frequency DR_color.
この図17においては、データ寿命SL_colorの判断は行われていない。この理由について説明する。後述するように、書き込み時においては、データ寿命SL_colorの短いデータは揮発性半導体メモリ8に配置される。このため、有効/無効フラグが1であり、データ寿命SL_colorが短いことを示すデータは、揮発性半導体メモリ8に記憶されることになる。この結果、図17において、データ寿命SL_colorに基づく判断は不要となる。
In FIG. 17, the data lifetime SL_color is not determined. The reason for this will be described. As will be described later, data having a short data life SL_color is arranged in the
次に、データの図9、図10に示すデータについての読み出し方式について具体的に説明する。図9、図10に示すデータは、図17で説明したデータの読み出し方式の決定処理のフローチャートに従うことにより、以下のように読み出し方式が決定される。 Next, a method for reading out data shown in FIGS. 9 and 10 will be described in detail. The data shown in FIG. 9 and FIG. 10 is determined as follows by following the flowchart of the data read method determination process described in FIG.
まず、静的読み出し頻度SR_colorに5、静的書き込み頻度SW_colorに1が設定されているカーネルのテキスト領域は、読み出しの頻度が高く、書き込みの頻度は低いと推測される。このカーネルのテキスト領域における第1のデータは、オペレーティングシステム27が様々な処理をする際に読み出されるため、読み出し回数は多くなり、さらに高速に読み出される必要がある。
First, it is presumed that the kernel text area in which the static read frequency SR_color is set to 5 and the static write frequency SW_color is set to 1 has a high read frequency and a low write frequency. Since the first data in the text area of the kernel is read when the
メモリ管理装置1は、不揮発性半導体メモリ9,10から読み出された第1のデータを、プロセッサ3bの2次キャッシュメモリ5b又は1次キャッシュメモリ4bに対して書き込むとともに、並行して、混成メインメモリ2内の揮発性半導体メモリ8のメモリ領域にも読み出された第1のデータを転送する。
The
再度同じ第1のデータが読み出される場合には、プロセッサ3bの2次キャッシュメモリ5b又は1次キャッシュメモリ4b上から、又はキャッシュヒットしない場合は混成メインメモリ2の揮発性半導体メモリ8のメモリ領域から、第1のデータの読み出しが行なわれる。混成メインメモリ2上の揮発性半導体メモリ8のメモリ領域に記憶された第1のデータは、揮発性半導体メモリ8のメモリ領域が枯渇しない限り、電源がオフされるまで揮発性半導体メモリ8上に保持される。
When the same first data is read again, from the
次に、静的読み出し頻度SR_colorに5、静的書き込み頻度SW_colorに5が設定指定されているカーネルのデータ領域は、システム(情報処理装置100)が起動するたびに新たに生成、初期化される領域である。このため、カーネルのデータ領域における第2のデータ寿命SL_colorは短いと推測される。メモリ管理装置1は、最初に第2のデータの寿命SL_colorを参照する。第2のデータは、揮発性半導体メモリ8のメモリ領域が枯渇しない限り、揮発性半導体メモリ8上に存在し、電源がオフされるとともに揮発性半導体メモリ8から消去される。
Next, the kernel data area in which the static read frequency SR_color is set to 5 and the static write frequency SW_color is set to 5 is newly generated and initialized every time the system (information processing apparatus 100) is started. It is an area. For this reason, it is presumed that the second data life SL_color in the kernel data area is short. The
次に、静的読み出し頻度SR_colorに4、静的書き込み頻度SW_colorに1が設定されているユーザプログラムの領域は、すべてのプロセスからリエントラントに呼び出されるカーネルと比べて、読み出しの頻度は低い。ユーザプログラムの領域における第3のデータは揮発性半導体メモリ8のメモリ領域に配置されるが、混成メインメモリ2の揮発性半導体メモリ8のメモリ領域がFULLに埋まった場合、揮発性半導体メモリ8上から不揮発性半導体メモリ9,10のメモリ領域へのライトバック対象となる。ライトバックされる第3のデータの順番は、カラーリングテーブル14の情報に基づいて決定される。ライトバックされる場合には、読み出し回数が少ない順に、第3のデータが揮発性半導体メモリ8上から不揮発性半導体メモリ9,10上に移される。
Next, the user program area in which the static read frequency SR_color is set to 4 and the static write frequency SW_color is set to 1 has a lower read frequency than the kernel that is reentrantly called from all processes. The third data in the user program area is arranged in the memory area of the
静的書き込み頻度SR_colorに4、静的読み出し頻度SW_colorに4が設定されている、プログラムによって動的に確保される領域における第4のデータのうち、データ寿命SL_colorが短いと指定された第4のデータは、カーネルのデータ領域と同様に、揮発性半導体メモリ8のメモリ領域が枯渇しない限り、揮発性半導体メモリ8上に存在し、電源がオフされるとともに揮発性半導体メモリ8から消去される。
Of the fourth data in the area dynamically reserved by the program, in which the static writing frequency SR_color is 4 and the static reading frequency SW_color is 4, the fourth data life SL_color is designated as short Similar to the kernel data area, data exists on the
一方、データ寿命SL_colorが長いと設定されている第4のデータは、揮発性半導体メモリ8のメモリ領域に配置されるが、混成メインメモリ2の揮発性半導体メモリ8のメモリ領域がFULLに埋まった場合、揮発性半導体メモリ8上から不揮発性半導体メモリ9,10のメモリ領域へのライトバック対象となる。
On the other hand, the fourth data set with a long data life SL_color is arranged in the memory area of the
次に、プロセスに参照されるファイルとして扱われるデータについて説明する。上記図10において、プロセスに参照されるファイルとして扱われるデータのデータ寿命SL_colorはすべて長いと設定されている。 Next, data handled as a file referenced by the process will be described. In FIG. 10, the data life SL_color of data handled as a file referred to by the process is set to be long.
静的書き込み頻度SW_colorに1、静的読み出し頻度SR_colorに3が設定されているファイル類に含まれる第5のデータは、書き込みの頻度が極めて低く、予測される読み出しの頻度が高いことがオペレーティングシステム27によって推測される。このとき、メモリ管理装置1は、第5のデータを揮発性半導体メモリ8のメモリ領域に配置するが、混成メインメモリ2の揮発性半導体メモリ8のメモリ領域がFULLに埋まった場合、揮発性半導体メモリ8上から不揮発性半導体メモリ9,10のメモリ領域へのライトバック対象となる。
The fifth data included in the files whose static write frequency SW_color is set to 1 and static read frequency SR_color is set to 3 has a very low write frequency and a high expected read frequency. 27. At this time, the
静的書き込み頻度SW_colorに1、静的読み出し頻度SR_colorに2が設定されているファイル類に含まれる第6のデータは、静的書き込み頻度SW_colorが極めて低く、予測される静的読み出し頻度SR_colorも低いことがオペレーティングシステム27によって推測される。このように、メモリ管理装置1は、静的読み出し頻度SR_colorが高いと判断されていない場合、読み出し時に揮発性半導体メモリ8のキャッシュを介さず、不揮発性半導体メモリ9,10に直接アクセスする。
The sixth data included in the files with the static writing frequency SW_color set to 1 and the static reading frequency SR_color set to 2 has a very low static writing frequency SW_color and a low predicted static reading frequency SR_color. Is presumed by the
静的書き込み頻度SW_colorに1、静的読み出し頻度SR_colorに1が設定されているファイル類に含まれる第7のデータは、静的書き込み頻度SW_colorが極めて低く、予測される静的読み出し頻度SR_colorも極めて低いことがオペレーティングシステム27によって推測される。このように、メモリ管理装置1は、静的読み出し頻度が高いと判断されていない場合、読み出し時に揮発性半導体メモリ8のキャッシュを介さず、不揮発性半導体メモリ9,10に直接アクセスする。
The seventh data included in the files with the static writing frequency SW_color set to 1 and the static reading frequency SR_color set to 1 has a very low static writing frequency SW_color and a very high predicted static reading frequency SR_color. Low is speculated by the
以上のように、読み出し対象データの読み出し方式は、読み出し対象データのカラーリング情報に基づき決定される。これにより、読み出し対象データの特性(静的読み出し頻度SR_color、静的書き込み頻度SW_color、データ寿命SL_color)に合った読み出し方式を用いることが可能となり、データの読み出し効率の向上が図られる。 As described above, the reading method of the read target data is determined based on the coloring information of the read target data. As a result, it is possible to use a reading method that matches the characteristics of the data to be read (static reading frequency SR_color, static writing frequency SW_color, data life SL_color), and the data reading efficiency can be improved.
次に、図18を参照して、混成メインメモリ2へのデータの書き込み処理について説明する。図18は、データの書き込み処理の一例を示すフローチャートである。
Next, a data writing process to the hybrid
まず、プロセッサ3a,3b,3cにより実行されるプロセス6a,6b,6cが、データ(書き込み対象データ)の書き込み要求を発生させる(ステップX1)。
First, the
次に、プロセッサ3a,3b,3cに備えられているページテーブル(図示せず)により、書き込み対象データを指定する仮想アドレスが論理アドレスに変換される(ステップX2)。
Next, a virtual address designating data to be written is converted into a logical address by a page table (not shown) provided in the
次に、書き込み管理部20は、カラーリングテーブル14を参照することにより、混成メインメモリ2のうちの書き込み対象のメモリ領域を決定する(ステップX3)。書き込み対象メモリ領域の選定については後述する。 Next, the write management unit 20 refers to the coloring table 14 to determine a memory area to be written in the hybrid main memory 2 (step X3). Selection of the write target memory area will be described later.
書き込み管理部20は、ステップX3により選択された書き込み対象メモリが揮発性半導体メモリ8か否か判断する(ステップX4)。判断の結果、選択された書き込み対象メモリが揮発性半導体メモリ8の場合(ステップX4a)、ステップX7の処理が実行され、書き込み対象メモリが不揮発性メモリの場合(ステップX4a)、ステップX5の処理が実行される。 The write management unit 20 determines whether or not the write target memory selected in step X3 is the volatile semiconductor memory 8 (step X4). As a result of the determination, when the selected write target memory is the volatile semiconductor memory 8 (step X4a), the process of step X7 is executed, and when the write target memory is a nonvolatile memory (step X4a), the process of step X5 is performed. Executed.
ステップX5において、書き込み管理部20は、メモリ使用情報11とカラーリングテーブル14を参照し、不揮発性半導体メモリ9,10のメモリ領域中の書き込み対象ブロック領域を決定する。ステップX6において、アドレス管理部18は、書き込み対象ブロック中のページの物理アドレスに基づきアドレス変換情報13を更新する。不揮発性半導体メモリ9,10がNAND型フラッシュメモリの場合、同一物理アドレスに対する上書きは行われないため、書き込みに伴う物理アドレスの更新が必要となる。
In step X <b> 5, the write management unit 20 refers to the
書き込み管理部20は、書き込み先物理アドレスが決定した後、データの書き込み処理を行う(ステップX7)。続いて、アドレス管理部18は、アドレス変換情報13の有効/無効フラグを1にセットする(ステップX8)。動的カラー情報管理部25はカラーリングテーブル14の書き込み回数DWC_colorをインクリメントし(ステップX9)、メモリ使用情報管理部22は、メモリ使用情報11の書き込み回数をインクリメントする(ステップX10)。
After the write destination physical address is determined, the write management unit 20 performs a data write process (step X7). Subsequently, the
次に、図19を参照して、データの書き込み対象メモリ領域の決定処理について説明する。図19は、データの書き込み先領域の決定処理の一例を示すフローチャートである。 Next, with reference to FIG. 19, a process for determining a memory area into which data is to be written will be described. FIG. 19 is a flowchart illustrating an example of a data write destination area determination process.
ステップY1において、書き込み管理部20は、書き込み対象データのデータ寿命SL_colorを参照する。 In step Y1, the write management unit 20 refers to the data life SL_color of the write target data.
ステップY2において、書き込み管理部20は、データ寿命SL_colorが所定の値より長いか、短いか判断する。データ寿命SL_colorが所定の値以上の場合、処理は、ステップY9に移る。 In step Y2, the writing management unit 20 determines whether the data life SL_color is longer or shorter than a predetermined value. If the data life SL_color is greater than or equal to the predetermined value, the process proceeds to step Y9.
データ寿命が所定の値より短い場合、ステップY3において、書き込み管理部20は、DRAM領域の空き領域を確認し、ステップY4において、書き込み管理部20は、DRAM領域に空き領域があるか否か判断する。 If the data life is shorter than the predetermined value, in step Y3, the write management unit 20 checks the free area of the DRAM area, and in step Y4, the write management unit 20 determines whether there is a free area in the DRAM area. To do.
DRAM領域に空き領域がある場合、ステップY5において、書き込み管理部20は、書き込み対象データをDRAM領域に書き込む。 If there is an empty area in the DRAM area, in step Y5, the write management unit 20 writes the write target data in the DRAM area.
DRAM領域に空き領域がない場合、ステップY6において、書き込み管理部20は、DRAM領域から他の不揮発性半導体メモリへのライトバック処理を実行する。そして、ステップY7において、書き込み管理部20は、DRAM領域の空き領域を確認し、ステップY8において、書き込み管理部20は、DRAM領域に空き領域があるか否か判断する。 If there is no free space in the DRAM area, in step Y6, the write management unit 20 executes a write-back process from the DRAM area to another nonvolatile semiconductor memory. In step Y7, the write management unit 20 confirms a free area in the DRAM area. In step Y8, the write management unit 20 determines whether there is a free area in the DRAM area.
DRAM領域に空き領域がある場合、処理は、ステップY5に移り、書き込み管理部20は、書き込み対象データをDRAM領域に書き込む。 If there is an empty area in the DRAM area, the process proceeds to step Y5, and the write management unit 20 writes the write target data in the DRAM area.
DRAM領域に空き領域がない場合、処理はステップY9に移る。 If there is no empty area in the DRAM area, the process proceeds to step Y9.
ステップY9において、書き込み管理部20は、カラーリングテーブル14で管理されている書き込み対象データの静的書き込み頻度SW_colorを参照する。 In step Y9, the write management unit 20 refers to the static write frequency SW_color of the write target data managed in the coloring table 14.
ステップY10において、書き込み管理部20は、静的書き込み頻度SW_colorに5が設定されているか否か(書き込み対象データの静的書き込み頻度SW_colorが高いか否か)、判断する。 In step Y10, the writing management unit 20 determines whether 5 is set in the static writing frequency SW_color (whether the static writing frequency SW_color of the write target data is high).
静的書き込み頻度SW_colorに5が設定されている場合、処理はY13に移り、書き込み管理部20は、書き込み対象データの書き込み先としてB領域を選択する。 If 5 is set in the static writing frequency SW_color, the process proceeds to Y13, and the writing management unit 20 selects the B area as the writing destination of the writing target data.
静的書き込み頻度SW_colorに5ではない値(5未満の値)が設定されている場合、ステップY11において、メモリ管理装置1は、カラーリングテーブル14で管理されている書き込み対象データの静的読み出し頻度SR_colorを参照する。
When a value other than 5 (a value less than 5) is set in the static writing frequency SW_color, in step Y11, the
ステップY12において、書き込み管理部20は、静的読み出し頻度SR_colorに1〜5のどの値が設定されているか判断する。 In step Y12, the writing management unit 20 determines which value of 1 to 5 is set in the static reading frequency SR_color.
このステップY12において静的読み出し頻度SR_colorに5が設定されている場合、ステップY13において、書き込み管理部20は、書き込み対象データの書き込み先として、B領域を選択する。 When 5 is set to the static read frequency SR_color in step Y12, in step Y13, the write management unit 20 selects area B as the write destination of the write target data.
ステップY12において静的読み出し頻度SR_colorに4が設定されている場合、ステップY14において、書き込み管理部20は、書き込み対象データの書き込み先として、A領域を選択する。 If the static read frequency SR_color is set to 4 in step Y12, in step Y14, the write management unit 20 selects the area A as the write destination of the write target data.
このステップY12において静的読み出し頻度SR_colorに3が設定されている場合、ステップY15において、書き込み管理部20は、データのカラーリング情報に基づいて、データの動的書き込み頻度DW_colorを算出する。次に、ステップY16において、書き込み管理部20は、カラーリングテーブル14で管理されている書き込み対象データの静的書き込み頻度SW_colorを参照する。 If the static read frequency SR_color is set to 3 in step Y12, the write management unit 20 calculates the dynamic data write frequency DW_color based on the data coloring information in step Y15. Next, in step Y16, the write management unit 20 refers to the static write frequency SW_color of the write target data managed in the coloring table 14.
ステップY17において、書き込み管理部20は、「静的書き込み頻度SW_colorが3以上であるか、又は、データの動的書き込み頻度DW_colorが高レベルである」ことが成り立つか否か判断する。 In step Y <b> 17, the writing management unit 20 determines whether or not “the static writing frequency SW_color is 3 or more or the data dynamic writing frequency DW_color is at a high level” is satisfied.
このステップY17において「SW_colorが3以上であるか、又は、データの動的書き込み頻度DW_colorが高レベルである」が成り立たない場合、処理はステップY14に移り、書き込み管理部20は、A領域を選択する。 If “SW_color is 3 or higher, or the data dynamic writing frequency DW_color is high” does not hold in step Y17, the process proceeds to step Y14, and the writing management unit 20 selects the A area. To do.
ステップY17において「SW_colorが3以上であるか、又は、データの動的書き込み頻度DW_colorが高レベルである」が成り立つ場合、処理はステップY18に移り、書き込み管理部20は、C領域を選択する。 If “SW_color is 3 or more or the data dynamic writing frequency DW_color is at a high level” holds in step Y17, the process proceeds to step Y18, and the writing management unit 20 selects the C area.
上記ステップY12において静的読み出し頻度SR_colorに2が設定されている場合、ステップY19において、書き込み管理部20は、データのカラーリング情報に基づいて、データの動的書き込み頻度DW_colorを算出する。 If the static read frequency SR_color is set to 2 in step Y12, in step Y19, the write management unit 20 calculates the dynamic data write frequency DW_color based on the data coloring information.
ステップY20において、書き込み管理部20は、カラーリングテーブル14で管理されている書き込み対象データの静的書き込み頻度SW_colorを参照する。 In step Y20, the write management unit 20 refers to the static write frequency SW_color of the write target data managed in the coloring table 14.
ステップY21において、書き込み管理部20は、「SW_colorが3以上であるか、又は、算出された動的書き込み頻度DW_colorが高レベルである」ことが成り立つか否か判断する。 In step Y21, the writing management unit 20 determines whether or not “SW_color is 3 or more or the calculated dynamic writing frequency DW_color is at a high level” is satisfied.
このステップY21において「SW_colorが3以上であるか、又は、算出された動的書き込み頻度DW_colorが高レベルである」が成り立つ場合、処理はステップY18に移り、書き込み管理部20は、C領域を選択する。 If “SW_color is 3 or more or the calculated dynamic writing frequency DW_color is at a high level” holds in this step Y21, the process moves to step Y18, and the writing management unit 20 selects the C area. To do.
ステップY21において「SW_colorが3以上であるか、又は、算出された動的書き込み頻度DW_colorが高レベルである」が成り立たない場合、処理はステップY22に移る。 If “SW_color is 3 or more or the calculated dynamic writing frequency DW_color is at a high level” does not hold in step Y21, the process proceeds to step Y22.
ステップY22において、書き込み管理部20は、「SW_colorが2以上であるか、又は、算出された動的書き込み頻度DW_colorが中レベルである」ことが成り立つか否か判断する。 In step Y22, the writing management unit 20 determines whether or not “SW_color is 2 or more or the calculated dynamic writing frequency DW_color is at a medium level” is satisfied.
このステップY22において「SW_colorが2以上であるか、又は、算出された動的書き込み頻度DW_colorが中レベルである」が成り立つ場合、処理はステップY23に移り、書き込み管理部20は、D領域を選択する。 If “SW_color is 2 or more or the calculated dynamic writing frequency DW_color is at a medium level” holds in step Y22, the process proceeds to step Y23, and the writing management unit 20 selects the D area. To do.
ステップY22において「SW_colorが2以上であるか、又は、算出された動的書き込み頻度DW_colorが中レベルである」が成り立たない場合、処理はステップY24に移り、書き込み管理部20は、E領域を選択する。 If “SW_color is 2 or more or the calculated dynamic writing frequency DW_color is at a medium level” does not hold in step Y22, the process moves to step Y24, and the writing management unit 20 selects the E area. To do.
上記ステップY12において静的読み出し頻度SR_colorに1が設定されている場合、ステップY25において、書き込み管理部20は、データのカラーリング情報に基づいて、データの動的書き込み頻度DW_colorを算出する。 When the static read frequency SR_color is set to 1 in step Y12, in step Y25, the write management unit 20 calculates the dynamic data write frequency DW_color based on the data coloring information.
ステップY26において、書き込み管理部20は、カラーリングテーブル14で管理されている書き込み対象データの静的読み出し頻度SW_colorを参照する。その後、処理はステップY21に移る。 In step Y <b> 26, the write management unit 20 refers to the static read frequency SW_color of the write target data managed in the coloring table 14. Thereafter, the process proceeds to step Y21.
例えば、オペレーティングシステム27の開発者は、読み出し管理部19のデータ読み出し方式と書き込み管理部20データ書き込み方式の実装に対して、上記図9及び図10に示すような設定を行う。
For example, the developer of the
例えば、SR_colorに5、SW_colorに1が設定されているカーネルのテキスト領域における第1のデータは読み出される回数が多く、書き込まれる回数は少ないと推測される。第1のデータは、上記図17に示されている読み出し方式の決定動作に基づいて、システム稼働中に揮発性半導体メモリ8に移され読み書きされる。このため、第1のデータが実際に不揮発性半導体メモリ9,10に書き込まれる頻度は低い。しかし、第1のデータの重要性は高いため、この図19において、書き込み管理部20は、第1のデータを、SLCである不揮発性半導体メモリ9のB領域に書き込む。
For example, it is presumed that the first data in the text area of the kernel in which SR_color is set to 5 and SW_color is set to 1 is read many times and written. The first data is transferred to and read from the
次に、SR_colorに5、SW_colorに5が設定されているカーネルのデータ領域は、情報処理装置100が起動するたびに新たに生成、初期化される領域なので、カーネルのデータ領域における第2のデータのデータ寿命は短いと推測される。書き込み管理部20は、最初に第2のデータのデータ寿命SL_colorを参照する。第2のデータは、情報処理装置100の稼働中に必ず揮発性半導体メモリ8上に存在し、電源がオフされるとともに揮発性半導体メモリ8から消去される。したがって、第2のデータは、不揮発性半導体メモリ9,10のメモリ領域に書き込まれない。
Next, since the kernel data area in which SR_color is set to 5 and SW_color is set to 5 is newly created and initialized every time the
次に、SR_colorに4、SW_colorに1が設定されているユーザプログラムの領域は、すべてのプロセスからリエントラントに呼び出されるカーネルと比べて、読み出し頻度は低い。ユーザプログラムの領域における第3のデータは、上記図16に示した読み出し方式によって長期にわたりアクセスされない場合にのみ不揮発性半導体メモリ9,10のメモリ領域に書き込まれる。したがって、第3のデータが不揮発性半導体メモリ9,10に書き込まれる頻度は低い。第3のデータは、カーネルのテキスト領域におけるデータと比較して重要度は低いため、図19ではMLC領域であるA領域に書き込まれる。
Next, the user program area in which SR_color is set to 4 and SW_color is set to 1 has a lower read frequency than the kernel called reentrant from all processes. The third data in the user program area is written into the memory area of the
SR_colorに4、SW_colorに4が設定されているプログラムに動的に確保される領域における第4のデータのうち、データ寿命SL_colorが短いと設定されている第4のデータは、カーネルのデータ領域と同様に、情報処理装置100稼働中に必ず揮発性半導体メモリ8上に存在する。書き込み管理部20は、最初にデータ寿命SL_colorを参照する。第4のデータは、システム稼働中に必ず揮発性半導体メモリ8上に存在し、電源がオフされるとともに揮発性半導体メモリ8から消去されるので不揮発性半導体メモリ9,10のメモリ領域に書き込まれない。
Of the fourth data in the area dynamically secured in the program in which SR_color is set to 4 and SW_color is set to 4, the fourth data set with a short data life SL_color is the kernel data area. Similarly, it always exists on the
一方、データ寿命SL_colorが長いと設定されている第4のデータは、揮発性半導体メモリ8のメモリ領域に配置されるが、混成メインメモリ2の揮発性半導体メモリ8のメモリ領域がFULLに埋まった場合、揮発性半導体メモリ8上から不揮発性半導体メモリ9,10のメモリ領域へのライトバック対象となる。プログラムのテキスト領域はデータの重要度が高いため、プログラムのテキスト領域におけるデータは、SLCであるC領域に書き込まれる。
On the other hand, the fourth data set with a long data life SL_color is arranged in the memory area of the
次にプロセスによって参照されるファイルとして扱われるデータについて説明する。図10では、プロセスによって参照されるファイルのデータ寿命SL_colorはすべて長いと設定されている。 Next, data handled as a file referred to by the process will be described. In FIG. 10, the data life SL_color of the files referred to by the process is all set to be long.
SW_colorに1、SR_colorに3が設定されているシステムファイル類における第5のデータは、書き込み頻度が極めて低く、予測される読み出し頻度が高いことがオペレーティングシステム27によって推測される。このとき、書き込み管理部20は、第5のデータを揮発性半導体メモリ8のメモリ領域に配置するが、混成メインメモリ2の揮発性半導体メモリ8のメモリ領域がFULLに埋まった場合、第5のデータは揮発性半導体メモリ8上から不揮発性半導体メモリ9,10のメモリ領域へのライトバック対象となる。第5のデータの書き込み頻度は低いと判断されるので書き込み管理部20は第5のデータをMLC領域へ配置する。
It is estimated by the
SW_colorに3、SR_colorに3が設定されているファイル類は、書き込み頻度が極めて高く、予測される読み出し頻度も高いことがオペレーティングシステム27によって推測される。したがって、書き込み管理部20は、SW_colorに3、SR_colorに3が設定されているファイル類におけるデータをSLC領域へ配置する。
It is estimated by the
SW_colorに1、SR_colorに2が設定されているファイル類に含まれる第6のデータは、書き込み頻度が極めて低く、予測される読み出し頻度も低いことがオペレーティングシステム27によって推測される。第6のデータは、ファイルとしての重要度も低いと判断されるため、書き込み管理部20は、第6のデータをMLC領域へ配置する。
It is presumed by the
SW_colorに1、SR_colorに1が設定されているファイル類に含まれる第7のデータは、書き込み頻度が極めて低く、予測される読み出し頻度も極めて低いことがオペレーティングシステム27によって推測される。第7のデータについては、ファイルとしての重要度も低いと判断されるため、書き込み管理部20は、第7のデータをMLC領域へ配置する。
It is estimated by the
上記の処理により書き込み対象のメモリ領域が決定された場合、書き込み管理部20は、書き込み先の物理アドレスを決定する。この場合、書き込み管理部20は、カラーリングテーブル14を参照し、書き込み先の物理アドレスを適切に選択することでウェアレベリングの発生を抑え、不要な消去処理を低減する。 When the write target memory area is determined by the above processing, the write management unit 20 determines the physical address of the write destination. In this case, the write management unit 20 refers to the coloring table 14 and appropriately selects a write destination physical address to suppress wear leveling and reduce unnecessary erasure processing.
ここでウェアレベリングとは、例えば、消去回数が最大のブロックと、消去回数が最小のブロックとの消去回数の差が、所定の閾値以内に収まるように、ブロック間でデータの入れ替え(交換)を行うことを意味する。例えば、NAND型フラッシュメモリは消去処理なしでのデータ上書きができないため、データ移動先は未使用のブロックである必要があり、元々データを記憶していたブロックの消去処理が発生することになる。 Here, wear leveling means, for example, that data is exchanged (exchanged) between blocks so that the difference in the number of erases between the block with the largest number of erases and the block with the smallest number of erases falls within a predetermined threshold. Means to do. For example, since data can not be overwritten without erasure processing in a NAND flash memory, the data movement destination needs to be an unused block, and erasure processing of a block that originally stored data occurs.
次に、図20を参照して、データに対する書き込み対象ブロックの決定処理について説明する。図20は、データに対する書き込み対象ブロックの決定処理について説明するための図である。 Next, with reference to FIG. 20, a process for determining a write target block for data will be described. FIG. 20 is a diagram for explaining a process of determining a write target block for data.
不揮発性半導体メモリ9,10は、ブロック単位でデータの消去が行われる。不揮発性半導体メモリ9,10のブロック領域毎の消去回数ECは、メモリ使用情報11を参照することにより取得することができる。ブロック領域の消去回数の上限値(消去可能上限回数)に対する消去回数ECの割合を消耗率とする。
The
ブロック領域の消去回数ECが、当該ブロック領域の消去可能上限回数に達している場合には、消耗率は100%である。消耗率が100%の場合には、当該ブロック領域へのデータの書き込みは行われない。 When the erase count EC of a block area reaches the maximum erasable count of the block area, the consumption rate is 100%. When the consumption rate is 100%, data is not written to the block area.
ブロック領域の消去回数ECが、当該ブロック領域の消去回数の上限値に近い場合(例えば、90%)には、当該ブロック領域に対するデータの書き込みを少なくする。書き込み管理部20は、カラーリングテーブル14を参照することにより、書き込み頻度(静的書き込み頻度SW_color、動的書き込み頻度DW_color)の低い書き込み対象データ(例えば、SW_colorが1、DW_colorが「中」)を、消耗率の高いブロック領域(例えば、消耗率90%未満)に書き込む。 When the erase count EC of the block area is close to the upper limit value of the erase count of the block area (for example, 90%), data writing to the block area is reduced. The writing management unit 20 refers to the coloring table 14 to write data to be written with a low writing frequency (static writing frequency SW_color, dynamic writing frequency DW_color) (for example, SW_color is 1, DW_color is “medium”). Write to a block area with a high consumption rate (for example, less than 90% consumption rate).
一方、ブロック領域の消去回数ECが、当該ブロック領域の消去回数の上限値より低い場合(例えば、消耗率10%)には、当該ブロック領域に対するデータの書き込みは、多くてもよい。書き込み管理部20は、カラーリングテーブル14を参照することにより、書き込み頻度(静的書き込み頻度SW_color、動的書き込み頻度DW_color)の高い書き込み対象データ(例えば、SW_colorが5、DW_colorが「高」)を、消耗率の低いブロック領域(例えば、消耗率10未満)に書き込む。 On the other hand, when the erase count EC of the block area is lower than the upper limit value of the erase count of the block area (for example, the consumption rate is 10%), the data write to the block area may be large. The writing management unit 20 refers to the coloring table 14 and stores writing target data (for example, SW_color is 5 and DW_color is “high”) having a high writing frequency (static writing frequency SW_color, dynamic writing frequency DW_color). Write to a block area with a low consumption rate (for example, a consumption rate of less than 10).
以上のように、書き込み対象データを書き込むブロック領域は、書き込み対象データのカラーリング情報と、ブロック領域の消耗率に基づいて決定する。これにより、書き込み対象データの特性(書き込み頻度)に合った書き込み対象ブロック領域を選択することができ、データの信頼性の向上が図れる。また、以下において説明するように、混成メインメモリの寿命の延ばすことが可能となる。 As described above, the block area into which the write target data is written is determined based on the coloring information of the write target data and the consumption rate of the block area. As a result, it is possible to select a write target block area that matches the characteristics (write frequency) of the write target data, and to improve data reliability. Further, as will be described below, it is possible to extend the life of the hybrid main memory.
次に、図21乃至図25を参照して、書き込み対象データを書き込むブロック領域を、書き込み対象データのカラーリング情報、メモリ使用情報11、メモリ固有情報12に基づいて決定する処理についての詳細と効果について説明する。
Next, referring to FIG. 21 to FIG. 25, details and effects of processing for determining a block area into which write target data is written based on coloring information,
図21は、不揮発性半導体メモリ9,10の任意のブロック領域における消去回数の推移の一例を示すグラフである。この図21において、縦軸は消去回数、横軸は時間を表す。
FIG. 21 is a graph showing an example of the transition of the number of erasures in an arbitrary block area of the
時間の経過により各ブロック領域における理想的な消去回数は変化する。例えばNAND型フラッシュメモリなどの不揮発性半導体メモリ9,10を使用する情報処理装置1では、将来的に不揮発性半導体メモリ9,10が劣化し、不揮発性半導体メモリ9,10を交換する必要が生じる。メモリ交換期までに不揮発性半導体メモリ9,10の多数のブロック領域を使用するためには、ウェアレベリングによる消去回数の平準化が必要である。図21では、不揮発性半導体メモリ9,10の任意のブロック領域における消去回数の推移を示している。ブロック領域に対して期待されている寿命に達した時点で、ブロック領域の消去回数が消去可能上限回数に達することが好ましい。
The ideal number of erasures in each block area varies with time. For example, in the
例えば、すべてのブロック領域が図21で示した消去回数の推移に従うためには、ウェアレベリングにおいて各ブロック領域の消去回数の差に対する閾値を小さく設定することも可能である。 For example, in order for all block areas to follow the transition of the erase count shown in FIG. 21, it is possible to set a small threshold for the difference in the erase count of each block area in wear leveling.
図22は、ウェアレベリングにおいて消去回数の差に対する閾値を小さく設定した場合の変化の一例を示すグラフである。 FIG. 22 is a graph showing an example of a change when the threshold for the difference in the number of erasures is set small in wear leveling.
図22における破線は各ブロック領域の消去回数のばらつきの範囲を示している。図22に示すように、閾値を小さくすることにより、各ブロック領域の消去回数のばらつきは小さくなるが、ウェアレベリングのための消去処理の発生回数が増加し、この結果、不揮発性半導体メモリ9,10全体の寿命が短くなる可能性がある。
The broken lines in FIG. 22 indicate the range of variation in the number of erases in each block area. As shown in FIG. 22, by reducing the threshold value, the variation in the number of erasures in each block area is reduced, but the number of occurrences of erasure processing for wear leveling is increased. As a result, the
書き込み管理部20は、消去回数の分散を低減させ、ウェアレベリングによる消去処理の発生回数を抑えるために、データを書き込む際に、メモリ使用情報11、メモリ固有情報12、カラーリングテーブル14に基づいた消去ブロック領域の選択を行う。
The write management unit 20 is based on the
図23は、消去回数に応じたブロック領域のグループ分けの一例を示すグラフである。 FIG. 23 is a graph showing an example of grouping block areas according to the number of erasures.
図24は、消去回数に応じたブロック領域のグループ分けの判断基準を表す図である。 FIG. 24 is a diagram showing a criterion for grouping block areas according to the number of erasures.
本実施形態においては、ブロック領域毎に消去回数によるグループ分けが行われる。ブロック領域のグループ分けの結果を示す情報は、メモリ使用情報11として保存される。なお、ブロック領域のグループ分けの結果を示す情報は、メモリ固有情報12として保存されるとしてもよい。
In the present embodiment, grouping by the number of erasures is performed for each block area. Information indicating the result of grouping the block areas is stored as
図23の太線は、最小の消去回数の推移を示しており、破線はウェアレベリングの閾値を表している。図23に示すように、各ブロック領域はウェアレベリングの閾値の範囲内(ばらつきの範囲内)でそれぞれの消去回数のグループに分類される。 The thick line in FIG. 23 shows the transition of the minimum number of erasures, and the broken line represents the wear leveling threshold. As shown in FIG. 23, each block area is classified into a group of the number of times of erasing within the range of the wear leveling threshold (within the range of variation).
メモリ使用情報管理部22は、あるブロック領域のデータが消去され、再度書き込み可能になったとき、図24に示すような判断表に基づいて、このブロック領域がどのグループに属するか判断し、メモリ使用情報11に記憶する。
When the data in a certain block area is erased and becomes writable again, the memory usage
この図24の判断表では、全てのブロック領域の消去回数のうちの最小の消去回数と、この最小の消去回数とウェアレベリングを行うか否かを判断するための閾値とを加算した値との間が、グループの数で分割されている。グループは、分割された範囲の下から上に向けて、h,g,f,e,d,c,b,aと設定されている。そして、判断表には、各グループに対する上限の消去回数と下限の消去回数とが設定されている。 In the determination table of FIG. 24, a value obtained by adding the minimum number of times of erasing of all the block areas, and the minimum number of times of erasing and a threshold value for determining whether or not wear leveling is performed. The space is divided by the number of groups. The groups are set as h, g, f, e, d, c, b, a from the bottom to the top of the divided range. In the determination table, an upper limit erase count and a lower limit erase count for each group are set.
図25は、ウェアレベリングにおけるブロック領域の検索の一例を示す図である。 FIG. 25 is a diagram illustrating an example of a block area search in wear leveling.
書き込み管理部20は、カラーリングテーブル14の情報に基づいて、書き込み対象データのブロック領域を検索する基準となるグループを決定する。例えば、書き込み対象データのアクセス頻度が高い場合には、消去回数の少ないグループが決定され、書き込み対象データのアクセス頻度が低い場合には、消去回数の多いグループが決定される。以下においては、書き込み対象データに対して、グループcが決定されたとして説明を行う。 Based on the information in the coloring table 14, the write management unit 20 determines a group serving as a reference for searching for a block area of write target data. For example, when the access frequency of the write target data is high, a group with a small erase count is determined, and when the access frequency of the write target data is low, a group with a high erase count is determined. In the following description, it is assumed that the group c is determined for the write target data.
検索基準となる書き込み対象データのグループcが決定されると、図25に示すように、書き込み管理部20は、メモリ使用情報11に基づいて、決定された書き込み対象データのグループcに属するブロック領域を検索する。
When the group c of the write target data serving as the search criterion is determined, as shown in FIG. 25, the write management unit 20 uses the
決定された書き込み対象データのグループcに属するブロック領域が存在する場合、このブロック領域が書き込み対象データの書き込み先として決定される。 When there is a block area belonging to the determined group c of the write target data, this block area is determined as a write destination of the write target data.
これに対して、決定された書き込み対象データのグループcに属するブロック領域が存在しない場合、書き込み管理部20は、決定された書き込み対象データのグループcの近傍のグループbに属するブロック領域を検索する。 On the other hand, when there is no block area belonging to the group c of the determined write target data, the write management unit 20 searches for a block area belonging to the group b near the group c of the determined write target data. .
決定された書き込み対象データの近傍グループbに属するブロック領域が存在する場合、この近傍グループbに属するブロック領域が書き込み対象データの書き込み先として選択される。 When there is a block area belonging to the neighboring group b of the determined write target data, the block area belonging to the neighboring group b is selected as a write destination of the write target data.
決定された書き込み対象データの近傍グループbに属するブロック領域が存在しない場合、以下同様に、ブロック領域が決定されるまで、さらに書き込み対象データのグループcに対する他の近傍グループdに対する検索が実行される。このような検索処理によってデータを書き込むブロック領域の物理アドレスが決定されると、書き込み管理部20は、データの書き込みを行い、アドレス管理部18はアドレス変換情報13を更新する。
If there is no block area belonging to the neighborhood group b of the determined write target data, similarly, until the block area is determined, further search for another neighborhood group d for the group c of the write target data is executed. . When the physical address of the block area to which data is written is determined by such search processing, the write management unit 20 writes data, and the
なお、書き込み管理部20は、他のブロック領域の検索方法を用いて書き込み先のアドレスを決定するとしてもよい。例えば、書き込み管理部20は、消去回数をキーとし、消去ブロック領域をノードとする木構造(B-Tree B+Tree RB-Tree等)で書き込み可能なブロック領域(消去処理済み)を管理し、メモリ固有情報12又はメモリ使用情報11に保存する。書き込み管理部20は、基準となる消去回数をキーにツリーを検索し、最も近い消去回数をもつブロック領域を抽出する。
Note that the write management unit 20 may determine a write destination address using another block area search method. For example, the write management unit 20 manages a block area (erased) that can be written in a tree structure (B-Tree B + Tree RB-Tree, etc.) having the erase count as a key and an erase block area as a node. It is stored in the memory
任意のプロセス3bによってデータが消去されると、オペレーティングシステム27はこのデータについてのカラーリングテーブル14の内容を消去する。アドレス管理部18は、カラーリングテーブル14の内容が消去されたとき、アドレス変換情報13における消去対象データの論理アドレスに対応する物理アドレスを消去する。
When data is erased by any
データが揮発性半導体メモリ8上に存在する場合は、揮発性半導体メモリ8上のデータが消去される。
When the data exists on the
次に、図26を参照して、本実施形態に係るメモリ管理装置1にキャッシュメモリを備えた構成について説明する。図26は、本実施形態に係るメモリ管理装置1にさらにキャッシュメモリを備えたメモリ管理装置の一例を示すブロック図である。なお、この図26においては、プロセッサ3a,3b,3cのうちプロセッサ3bを代表として説明するが、他のプロセッサ3a,3cについても同様である。
Next, a configuration in which the
メモリ管理装置1は、さらに、キャッシュメモリ28を備えている。
The
プロセッサ3bは、1次キャッシュメモリ4b、2次キャッシュメモリ5bに加えて、キャッシュメモリ28を直接アクセス可能である。
The
メモリ管理装置28は、1次キャッシュメモリ4b、2次キャッシュメモリ5b、キャッシュメモリ28のいずれかにおいて、ページイン又はページアウトが発生した場合に、混成メインメモリ2をアクセスする。
The
メモリ管理装置1、混成メインメモリ2、プロセッサ3aの実装例を、図27の例に基づいて説明する。
An implementation example of the
図27(A)は、メモリ管理装置1、混成メインメモリ2、プロセッサ3aの第1の実装例を示すブロック図である。図27(A)では、揮発性半導体メモリ8が、DRAMであり、不揮発性半導体メモリ9,10がNAND型フラッシュメモリである場合について説明するが、これに限定されない。
FIG. 27A is a block diagram illustrating a first implementation example of the
プロセッサ3aは、メモリコントローラ(MMU)3maと、1次キャッシュメモリ4aと、2次キャッシュメモリ4bとを備える。メモリ管理装置1は、DRAMコントローラを備える。プロセッサ3aとメモリ管理装置1は同一基板(例えば、SoC)上に形成される。
The
揮発性半導体メモリ8は、メモリ管理装置1が備えるDRAMコントローラにより制御される。不揮発性半導体メモリ9,10は、メモリ管理装置1により制御される。図27(A)の実装例では、揮発性半導体メモリ8が搭載されるメモリモジュールと、不揮発性半導体メモリ9,10が搭載されるメモリモジュールとは、別モジュールである。
The
図27(B)は、メモリ管理装置1、混成メインメモリ2、プロセッサ3aの第1の実装例を示すブロック図である。図27(B)では、揮発性半導体メモリ8が、DRAMであり、不揮発性半導体メモリ9,10がNAND型フラッシュメモリである場合について説明するが、これに限定されない。図27(A)と同様の構成については、説明を省略する。
FIG. 27B is a block diagram illustrating a first implementation example of the
図27(B)の例では、プロセッサ3aが搭載されたチップに、メモリ管理装置1が外部から電気的に接続される構成となっている。また、メモリ管理装置1に、揮発性半導体メモリ8が接続される構成となっている。メモリ管理装置1は、DRAMコントローラ(図示省略)を備える。
In the example of FIG. 27B, the
次に、図28を参照して、本実施形態に係るメモリ管理装置1と情報処理装置100の別構成態様について説明する。図1に示したメモリ管理装置1と情報処理装置100では、データについての書き込み回数DWC_color、読み出し回数RWC_colorのカウント(インクリメント)は、メモリ管理装置1の動的カラー情報管理部22で管理する。これに対し、図28に示すメモリ管理装置1と情報処理装置100では、データについての書き込み回数DWC_color、読み出し回数RWC_colorのカウントは、プロセッサ3a,3b,3cが備えるメモリコントローラ(MMU)3ma,3mb,3mcで行う。以下の説明において、メモリコントローラ3ma,3mb,3mcのうちメモリコントローラ3maを代表として説明するが、他のメモリコントローラ3mb,3mcについても同様である。
Next, another configuration aspect of the
プロセッサ3aに備えられているメモリコントローラ3maは、データについての書き込み回数DWC_color、読み出し回数DRC_colorのカウントを行うカウンタctaを備える。さらに、メモリコントローラ3maは、データについての書き込み回数DWC_color、読み出し回数DRC_colorを管理するカウント情報ciaを含む。
The memory controller 3ma provided in the
カウンタctaは、例えば、プロセッサ3aがデータに対してロード命令を発生させた場合、当該データに対する読み出し回数DRC_colorをカウント(インクリメント)し、カウント情報ciaを更新する。また、カウンタctaは、例えば、プロセッサ3aがデータに対してストア命令を発生させた場合、当該データに対する書き込み回数DWC_colorをカウント(インクリメント)し、カウント情報ciaを更新する。
For example, when the
カウント情報ciaにより管理される、データについての書き込み回数DWC_color、読み出し回数DRC_colorは、定期的に、当該データについてのメモリ管理装置1のカラーリングテーブル14の書き込み回数DWC_color、読み出し回数DRC_colorに反映される。
The write count DWC_color and read count DRC_color for data managed by the count information cia are periodically reflected in the write count DWC_color and read count DRC_color of the coloring table 14 of the
この図28の構成態様においては、次の効果が得られる。すなわち、プロセッサ3aの動作周波数はGHzオーダーであるのに対し、メモリ管理装置1の動作周波数はMHzオーダーである場合に、メモリ管理装置1では、プロセッサ3aで発生する書き込み、読み出しをカウントすることが困難な場合が考えられる。これに対し、図28の構成態様の場合には、プロセッサ3aのカウンタctaで、書き込み、読み出しをカウントするため、高い動作周波数での読み出し回数、書き込み回数をカウントすることが可能となる。
In the configuration mode of FIG. 28, the following effects are obtained. That is, when the operating frequency of the
次に、図29を参照して、複数のメモリ管理装置1により、複数の不揮発性半導体メモリを管理する構成について説明する。図29は、複数の不揮発性半導体メモリを管理する複数のメモリ管理装置の一例を示す斜視図である。
Next, a configuration for managing a plurality of nonvolatile semiconductor memories by a plurality of
図29においては、一つのメモリ管理装置1と、複数のNAND型フラッシュメモリ29とで、一つのメモリモジュール30が形成される。図29の例では、3つのメモリモジュール30が形成されている。
In FIG. 29, one
複数の不揮発性半導体メモリ29は、例えばNAND型フラッシュメモリであり、上記の不揮発性半導体メモリ9,10として用いられる。
The plurality of
メモリ管理装置1は、同じメモリモジュール30に属する複数の不揮発性半導体メモリ29に対するアクセスを管理する。
The
さらに、複数のメモリモジュール30内に備えられている複数のメモリ管理装置1は、互いに連携して一つのメモリ管理装置にように動作する。
Further, the plurality of
メモリモジュール30のメモリ管理装置1は、メモリモジュール30内の複数の不揮発性半導体メモリ29に対するECC機能及びRAID機能を備え、ミラーリング及びストライピングを行う。
The
それぞれの不揮発性半導体メモリ29は、メモリモジュール30が通電中(動作中)であっても、ホットスワップ(交換)可能である。複数の不揮発性半導体メモリ29のそれぞれには、ボタン31が対応付けられている。
Each
ボタン31は、警告出力部(例えばLEDなど)を備える。例えば、警告出力部が第1の色(緑)の場合は、正常状態を表し、第2の色(赤)の場合には交換必要な状態を表す。
The
ボタン31が押されると、プロセス6a,6b,6c及びオペレーティングシステム27に通知が送信され、アクセスなどが発生していない取り外し安全なときに、ボタン31は、第3の色(青)になり、このボタン31に対応する不揮発性半導体メモリ29は、ホットスワップ可能となる。
When the
ホットスワップ実行時には、ホットスワップを要求するボタン31が押された後、ライトバックが完了した時点で、交換可能であることを示すランプが点灯し、不揮発性半導体メモリ29の交換が行われる。
When the hot swap is executed, after the
メモリ管理装置1の処理部15は、情報記憶部17に記憶されているメモリ使用情報11とメモリ固有情報12とを参照し、各不揮発性半導体メモリ29の書き換え回数又は読み出し回数が、メモリ固有情報12に記述されているアクセス可能上限回数の所定割合に達したか否か判断する。そして、処理部15は、書き込み回数又は読み出し回数が、書き込み可能上限回数又は読み出し可能上限回数の所定割合に達している場合、メモリ交換を通知又は警告する。
The
本実施形態において、不揮発性半導体メモリ29のページサイズ又はブロックサイズが大きい場合、プリロードが有効である。
In the present embodiment, when the page size or block size of the
プリロードが行われる場合、メモリ管理装置1の処理部15は、不揮発性半導体メモリ29に記憶されているデータに対応するカラーリング情報を参照し、頻繁にアクセスされる可能性の高いデータを、予めキャッシュメモリ28にプリロードしておく。
When preloading is performed, the
あるいは、処理部15は、周期性のあるデータであって、所定の時間にアクセスされる可能性の高いデータを、その所定時間の前にプリロードしておく。
Alternatively, the
本実施形態においては、混成メインメモリ2の各メモリの耐久性に基づいてデータの配置が決定され、混成メインメモリ2の寿命を延ばすことができる。また、混成メインメモリ2に対する高速なアクセスを実現できる。
In the present embodiment, the data arrangement is determined based on the durability of each memory of the hybrid
本実施形態においては、混成メインメモリ2の各メモリの耐久性に基づいてデータが配置されるため、混成メインメモリ2における致命的なデータ欠損を防止することができる。
In the present embodiment, since data is arranged based on the durability of each memory of the hybrid
本実施形態に係るメモリ管理装置1及び混成メインメモリ2を用いることにより、スワップをなくすことができる。
By using the
本実施形態においては、不揮発半導体メモリ9,10がメインメモリとして用いられる。これにより、メインメモリの記憶容量を大容量化することができ、ハードディスク又はSSD(Solid State Disk)を用いた2次記憶装置を使用しなくてもよい。
In the present embodiment, the
本実施形態においては、不揮発性半導体メモリ9,10をメインメモリとして用いるため、インスタント・オンを高速化できる。
In this embodiment, since the
(第2の実施形態)
本実施形態においては、上記第1の実施形態に係るメモリ管理装置1におけるカラーリングテーブル14に対する静的カラー情報の設定の具体例を説明する。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, a specific example of setting static color information for the coloring table 14 in the
オペレーティングシステム27は、各データに対して、上記図5及び図8に示すカラーリングテーブル14の静的カラー情報を設定する。
The
カラーリングテーブル14に対する静的カラー情報の設定方法としては、例えば、[1]ファイルの拡張子又は名称に基づく設定、[2]ディレクトリの名称に基づく設定、[3]シャドウファイルに基づく設定、[4]ファイルシステムの拡張属性を用いる設定、[5]ソフトウェア(例えば、アプリケーション)又はデータ(例えばMPEG2などの動画圧縮データ)のファイルに付されるヘッダに基づく設定、[6]仮想アドレス空間の属性情報に基づく設定、[7]ダイナミックリンクライブラリの使用頻度に基づく設定、[8]コンパイラを用いる設定、[9]動的に生成されるメモリ領域に基づく設定、[10]プロファイラを用いる設定、などがある。以下に、それぞれの設定方法について説明する。 For example, [1] setting based on file extension or name, [2] setting based on directory name, [3] setting based on shadow file, 4) Settings using extended attributes of the file system, [5] Settings based on headers attached to files of software (for example, applications) or data (for example, compressed video data such as MPEG2), [6] Attributes of virtual address space Settings based on information, [7] Settings based on usage frequency of dynamic link library, [8] Settings using compiler, [9] Settings based on dynamically generated memory area, [10] Settings using profiler, etc. There is. Each setting method will be described below.
[1]ファイルの拡張子又は名称に基づく設定
例えば、オペレーティングシステム27は、ユーザ(プログラム開発者を含む)から、カーネルコマンドラインを用いたファイルの拡張子と静的カラー情報との関係の設定を受ける。例えば、拡張子「jpeg」「mpeg」に対して静的カラー情報「1」「2」を設定する場合、オペレーティングシステム27は、「coloring_ext=jpeg:1,mpeg:2」のようなコマンドを受け付ける。
[1] Setting Based on File Extension or Name For example, the
これにより、ファイルの拡張子と静的カラー情報との関係がオペレーティングシステム27に対して設定される。オペレーティングシステム27は、データに対応するファイル(データが配置されているファイル)の拡張子に基づいて、このデータの静的カラー情報を決定し、カラーリングテーブル14に設定する。
Thereby, the relationship between the file extension and the static color information is set for the
なお、例えば、オペレーティングシステム27は、データとファイルとを関連付けたマッピングデータを管理している。
For example, the
例えば、オペレーティングシステム27は、ファイルの拡張子と静的カラー情報とを関連付けたテーブルを参照するとしてもよい。
For example, the
また、ファイルの拡張子と静的カラー情報との関係に代えて、ファイルの名称と静的カラー情報との関係が設定されるとしてもよい。 Further, instead of the relationship between the file extension and the static color information, a relationship between the file name and the static color information may be set.
[2]ディレクトリの名称に基づく設定
例えば、オペレーティングシステム27は、ユーザから、カーネルコマンドラインを用いたディレクトリの名称と静的カラー情報との関係の設定を受ける。例えば、ディレクトリ「/tmp」「/var/log」に対して静的カラー情報「3」「4」を指定する場合、オペレーティングシステム27は、「coloring_dir=/tmp:3,/var/log:4」のようなコマンドを受け付ける。
[2] Setting Based on Directory Name For example, the
これにより、ディレクトリの名称と静的カラー情報との関係がオペレーティングシステム27に対して設定される。オペレーティングシステム27は、データに対応するファイルが配置されているディレクトリの名称に基づいて、このデータの静的カラー情報を決定し、カラーリングテーブル14に設定する。
Thereby, the relationship between the directory name and the static color information is set for the
なお、例えば、オペレーティングシステム27は、ディレクトリの名称と静的カラー情報とを関連付けたテーブルを参照するとしてもよい。
For example, the
[3]シャドウファイルに基づく設定
静的カラー情報とファイルとの関係、又は、静的カラー情報とディレクトリとの関係は、ファイルシステム上でユーザによって個別に設定されるとしてもよい。
[3] Setting Based on Shadow File The relationship between the static color information and the file, or the relationship between the static color information and the directory may be individually set by the user on the file system.
例えば、ユーザは、あるファイルに対してシャドウファイルを生成する。シャドウファイルは、このシャドウファイルに対応するファイルの拡張子を変えて生成される。例えば、ファイル「.foo.ext」に対して、同一のディレクトリ内に、シャドウファイル「.foo.ext.s_color」が生成される。 For example, the user generates a shadow file for a certain file. The shadow file is generated by changing the extension of the file corresponding to the shadow file. For example, for the file “.foo.ext”, a shadow file “.foo.ext.s_color” is generated in the same directory.
そして、ユーザは、静的カラー情報とファイルとの関係を、シャドウファイルに保持させる。例えば、シャドウファイル「.foo.ext.s_color」内に、ファイル「.foo.ext」の静的カラー情報が設定される。 Then, the user holds the relationship between the static color information and the file in the shadow file. For example, the static color information of the file “.foo.ext” is set in the shadow file “.foo.ext.s_color”.
オペレーティングシステム27は、データに対応するファイルのシャドウファイルに基づいて、このデータの静的カラー情報を決定し、カラーリングテーブル14に設定する。
The
なお、ディレクトリに対してシャドウファイルが生成され、このシャドウファイルに、静的カラー情報とディレクトリとの関係が保持されるとしてもよい。 A shadow file may be generated for the directory, and the relationship between the static color information and the directory may be held in the shadow file.
[4]ファイルシステムの拡張属性を用いる設定
ファイルシステム上でユーザによって設定される静的カラー情報とファイルとの関係、静的カラー情報とディレクトリとの関係は、例えば、ファイルシステムの拡張属性を用いて設定される。
[4] Setting using Extended Attributes of File System For example, the relationship between static color information and files set by the user on the file system, and the relationship between static color information and directories use extended attributes of the file system. Is set.
拡張属性とは、ファイルシステムが解釈しないメタデータをユーザがファイル又はディレクトリに結びつけるための機能である。ファイル又はディレクトリに結び付けられているメタデータ内に、ファイル又はディレクトリの静的カラー情報が設定される。 The extended attribute is a function for the user to associate metadata that is not interpreted by the file system with the file or directory. Static color information of the file or directory is set in the metadata associated with the file or directory.
オペレーティングシステム27は、データに対応するファイルに結び付けられているメタデータに基づいて、このデータの静的カラー情報を決定し、カラーリングテーブル14に設定する。
The
また、オペレーティングシステム27は、データの配置されているディレクトリに結び付けられているメタデータに基づいて、このデータの静的カラー情報を決定し、カラーリングテーブル14に設定する。
Further, the
[5]ソフトウェア又はデータのファイルに付されるヘッダに基づく設定
ユーザは、ソフトウェアファイル又はデータファイルのヘッダを改変し、このファイルのヘッダに静的カラー情報を設定する。
[5] Setting based on header attached to software or data file The user modifies the header of the software file or data file, and sets static color information in the header of this file.
オペレーティングシステム27は、データに対応するファイルのヘッダに基づいて、このデータの静的カラー情報を決定し、カラーリングテーブル14に設定する。
The
なお、ファイルのヘッダを改変するのではなく、上述したシャドウファイル又は拡張属性を用いて静的カラー情報が設定されてもよい。 Note that the static color information may be set using the shadow file or the extended attribute described above instead of modifying the file header.
アプリケーションのファイルを複数のセクションに区切り、複数のセクションごとに、静的カラー情報が設定されるとしてもよい。 The application file may be divided into a plurality of sections, and static color information may be set for each of the plurality of sections.
SSDに使用されるSATAベンダー拡張コマンドを生成し、SSDにデータ及び静的カラー情報を渡すことにより、SSDに対してもメモリ管理装置1と同様の制御を実現できる。
By generating a SATA vendor extension command used for the SSD and passing the data and static color information to the SSD, the same control as the
[6]仮想アドレス空間の属性情報に基づく設定
図30は、仮想アドレス空間内の仮想アドレス領域と属性情報との関係の一例を示すブロック図である。
[6] Setting Based on Virtual Address Space Attribute Information FIG. 30 is a block diagram illustrating an example of a relationship between a virtual address area in the virtual address space and the attribute information.
アプリケーションは、仮想アドレス空間32内の仮想アドレス領域34a〜34fを使用する。
The application uses the
オペレーティングシステム27は、仮想記憶の機能を具備する。オペレーティングシステム27は、各仮想アドレス領域34a〜34fを、各仮想アドレス領域34a〜34fに対応する仮想アドレス領域データを用いて管理する。
The
各仮想アドレス領域34a〜34fに対する仮想アドレス領域データは、開始アドレス、終了アドレス、第1の属性情報、第2の属性情報を含むデータ構造を持つ。例えば、仮想アドレス領域データは、1プロセスに対して1以上利用される。
The virtual address area data for each of the
各仮想アドレス領域データの開始アドレス及び終了アドレスは、対応する仮想アドレス領域の開始アドレス及び終了アドレスを示す、
各仮想アドレス領域データの第1の属性情報は、対応する仮想アドレス領域が、読み出し可能「r」か、書き込み可能「w」か、実行可能「x」か、占有領域「p」又は共有領域「s」か、を示す。
The start address and end address of each virtual address area data indicate the start address and end address of the corresponding virtual address area,
The first attribute information of each virtual address area data indicates that the corresponding virtual address area is readable “r”, writable “w”, executable “x”, occupied area “p” or shared area “ s ".
各仮想アドレス領域データの第2の属性情報は、対応する仮想アドレス領域が、ヒープ領域、スタック領域、ファイルマップ領域、のいずれであるかを示す。 The second attribute information of each virtual address area data indicates whether the corresponding virtual address area is a heap area, a stack area, or a file map area.
本実施形態では、仮想アドレス領域34a〜34fに対する仮想アドレス領域データのうち、仮想アドレス領域34c,34dに対する仮想アドレス領域データ35c,35dを選択して説明するが、他の仮想アドレス領域データも同様の特徴を持つ。
In the present embodiment, the virtual
仮想アドレス領域34cは、読み出し可能であり、書き込み可能であり、占有領域であるため、オペレーティングシステム27は、仮想アドレス領域データ35cの第1の属性情報に「r」「w」「p」を格納する。
Since the
仮想アドレス領域34cは、ヒープ領域であるため、オペレーティングシステム27は、仮想アドレス領域データ35cの第1の属性情報に、ヒープ領域を示す「1」を格納する。
Since the
仮想アドレス領域34dは、読み出し可能であり、実行可能であり、占有領域であるため、オペレーティングシステム27は、仮想アドレス領域データ35dの第1の属性情報に「r」「x」「p」を格納する。
Since the
仮想アドレス領域34dは、ファイルマップ領域であるため、オペレーティングシステム27は、仮想アドレス領域データ35dの第1の属性情報に、ファイルマップ領域を示す「4」を格納する。
Since the
図31は、オペレーティングシステム27による仮想アドレス領域データの第2の属性情報の設定処理の一例を示すフローチャートである。
FIG. 31 is a flowchart showing an example of the setting process of the second attribute information of the virtual address area data by the
ステップSE1において、オペレーティングシステム27は、設定対象の仮想アドレス領域を取り出す。
In step SE1, the
ステップSE2において、オペレーティングシステム27は、第2の属性情報に、初期値「0」を設定する。
In step SE2, the
ステップSE3において、オペレーティングシステム27は、仮想アドレス領域がヒープ領域か否か判断する。
In step SE3, the
仮想アドレス領域がヒープ領域の場合には、ステップSE4において、オペレーティングシステム27は、第2の属性情報に「1」を設定する。
If the virtual address area is a heap area, the
ステップSE5において、オペレーティングシステム27は、仮想アドレス領域がスタック領域か否か判断する。
In step SE5, the
仮想アドレス領域がスタック領域の場合には、ステップSE6において、オペレーティングシステム27は、第2の属性情報に「2」を設定する。
If the virtual address area is a stack area, in step SE6, the
ステップSE7において、オペレーティングシステム27は、仮想アドレス領域がファイルマップ領域か否か判断する。
In step SE7, the
仮想アドレス領域がファイルマップ領域の場合には、ステップSE8において、オペレーティングシステム27は、第2の属性情報に「4」を設定する。
If the virtual address area is a file map area, the
ステップSE9において、オペレーティングシステム27は、他の仮想アドレス領域に対して第2の属性の設定を行うか否か判断する。
In step SE9, the
他の仮想アドレス領域に対して第2の属性を設定する場合、処理は、ステップSE1に移る。 When setting the second attribute for another virtual address area, the process proceeds to step SE1.
他の仮想アドレス領域に対して第2の属性を設定しない場合、処理は終了する。 If the second attribute is not set for another virtual address area, the process ends.
図32は、仮想アドレス領域データ35cに基づく静的カラー情報の設定の一例を示す図である。
FIG. 32 is a diagram showing an example of setting static color information based on the virtual
この図32では、オペレーティングシステム27によって管理されている仮想アドレス領域データ35cに基づいて、仮想アドレス領域34cに配置されているデータの静的カラー情報がカラーリングテーブル14に設定される場合を表している。
FIG. 32 shows a case where static color information of data arranged in the
オペレーティングシステム27は、仮想アドレス領域データ35cの第1の属性及び第2の属性に基づいて、仮想アドレス領域34cのデータに対する静的書き込み頻度SW_color、静的読み出し頻度SR_color、データ寿命SL_colorを設定する。
The
仮想アドレス領域34cのデータがページフォルトによって実メモリである論理アドレス空間に割り当てられた場合、オペレーティングシステム27は、仮想アドレス領域34cのデータに対するデータ生成時刻ST_colorを生成する。
When data in the
なお、メモリ管理装置1によって、仮想アドレス領域34cのデータに対する書き込み回数、読み出し回数が更新される。
Note that the
[7]ダイナミックリンクライブラリの使用頻度に基づく設定
コマンドとライブラリとは依存関係を有する。例えば、あるコマンドが実行されると、このコマンドに依存しているライブラリが使用される。
[7] Setting based on frequency of use of dynamic link library The command and the library have a dependency relationship. For example, when a command is executed, a library that depends on this command is used.
したがって、この[7]の方法では、予めコマンドのスコアが決定され、このコマンドのスコアに基づいてコマンドで使用される(ダイナミックにリンクされる)ライブラリのスコアが決定される。ここで、スコアは、使用頻度に基づいて決定される値であるとする。例えば、後述する図33及び図34の例では、使用頻度が高いほどスコアの値が大きくなる。 Therefore, in the method [7], the score of the command is determined in advance, and the score of the library used (dynamically linked) in the command is determined based on the score of the command. Here, it is assumed that the score is a value determined based on the usage frequency. For example, in the example of FIG. 33 and FIG. 34 described later, the score value increases as the use frequency increases.
ライブラリに含まれているデータに対する静的書き込み頻度SW_color、静的読み出し頻度SR_colorは、ライブラリのスコアに基づいて設定される。なお、ライブラリを動的にリンクする動的リンカを用いてスコアを求めるとしてもよい。この場合、例えば、各ライブラリのスコアは、動的リンカによってライブラリがリンクされるたびに、インクリメントされる。具体的には、動的リンカが使用される場合、最初の段階でライブラリのスコアは0に初期化され、その後リンクされるたびに、このリンクされたライブラリのスコアがインクリメントされる。この結果、リンクされる回数が多いライブラリほど、スコアが大きくなる。 The static writing frequency SW_color and static reading frequency SR_color for data included in the library are set based on the score of the library. The score may be obtained using a dynamic linker that dynamically links the library. In this case, for example, the score of each library is incremented each time the library is linked by the dynamic linker. Specifically, when a dynamic linker is used, the score of the library is initialized to 0 in the first stage, and the score of this linked library is incremented each time it is linked. As a result, the score increases as the library is linked more frequently.
図33は、コマンドとライブラリとの間の依存関係の一例を示す図である。 FIG. 33 is a diagram illustrating an example of a dependency relationship between a command and a library.
この図33において、コマンドは、少なくとも一つのライブラリを使用する。コマンドのスコアは、予め設定される。 In FIG. 33, the command uses at least one library. The score of the command is set in advance.
ライブラリのスコアは、そのライブラリを使用するコマンド又はそのライブラリを使用するライブラリのスコアの総和とする。 The score of the library is the sum of the scores of the command using the library or the library using the library.
例えば、コマンド「cp」のスコアは「5」に設定されている。コマンド「cp」は、ライブラリ「libacl.so.1」「libselenux.so.1」を使用する。 For example, the score of the command “cp” is set to “5”. The command “cp” uses the libraries “libacl.so.1” and “libselenux.so.1”.
ライブラリ「libacl.so.1」「libselenux.so.1」のスコアは、このライブラリ「libacl.so.1」「libselenux.so.1」を使用するコマンド「cp」のスコア「5」に設定される。 The score of the library “libacl.so.1” “libselenux.so.1” is set to the score “5” of the command “cp” that uses this library “libacl.so.1” “libselenux.so.1”. The
コマンド「bash」のスコアは「10」に設定されている。コマンド「bash」は、ライブラリ「libncurses.so.5」を使用する。 The score of the command “bash” is set to “10”. The command “bash” uses the library “libncurses.so.5”.
ライブラリ「libncurses.so.5」のスコアは、このライブラリ「libncurses.so.5」を使用するコマンド「bash」のスコア「10」に設定される。 The score of the library “libncurses.so.5” is set to the score “10” of the command “bash” using this library “libncurses.so.5”.
ライブラリ「libdl.so.2」は、ライブラリ「libselenux.so.1」「libncurses.so.5」に使用される。 The library “libdl.so.2” is used for the libraries “libselenux.so.1” and “libncurses.so.5”.
ライブラリ「libdl.so.2」は、このライブラリ「libdl.so.2」を使用するライブラリ「libselenux.so.1」「libncurses.so.5」のスコアの総和「15」に設定される。 The library “libdl.so.2” is set to a total score “15” of the scores of the libraries “libselenux.so.1” and “libncurses.so.5” that use the library “libdl.so.2”.
他のコマンド及びライブラリについても同様の規則にしたがってスコアが設定される。 Scores are set for other commands and libraries according to similar rules.
なお、各コマンドのスコアの設定は変更可能である。スコアの継承方法も、各種変更可能である。例えば、親のライブラリが複数の子のライブラリへ分岐する依存関係を持つ場合(親のライブラリが複数の子のライブラリのうちのいずれかを選択して使用する場合など)、子のライブラリのスコアは、親のライブラリのスコアを子の数で割った値としてもよい。また、例えば、親のライブラリが同時に複数の子のライブラリを必要とする場合、子のライブラリに親のライブラリと同じスコアが設定されるとしてもよい。 The score setting for each command can be changed. Various changes can be made to the score inheritance method. For example, if the parent library has a dependency that branches to multiple child libraries (such as when the parent library selects and uses one of multiple child libraries), the score of the child library is The score of the parent library may be divided by the number of children. For example, when a parent library requires a plurality of child libraries at the same time, the same score as that of the parent library may be set in the child library.
図34は、コマンドのスコアとライブラリのスコアの一例を示す図である。この図34では、上記図33の依存関係にそって計算されたライブラリのスコアを示している。 FIG. 34 is a diagram illustrating an example of a command score and a library score. FIG. 34 shows the library scores calculated along the dependency shown in FIG.
図35は、コマンドのスコアに基づくライブラリのスコアの他の算出例を示す図である。この図35では、ライブラリ間の依存関係は用いられず、各ライブラリのスコアが、このライブラリを使用するコマンドのスコアの総和により算出されている。 FIG. 35 is a diagram showing another calculation example of the library score based on the command score. In FIG. 35, the dependency relationship between the libraries is not used, and the score of each library is calculated by the sum of the scores of the commands using this library.
図36は、ライブラリのスコアを用いた静的カラー情報の設定の一例を示す図である。 FIG. 36 is a diagram illustrating an example of setting static color information using the score of the library.
この図36では、オペレーティングシステム27によって管理されている仮想アドレス領域データ35dに基づいて、仮想アドレス領域34dに配置されているデータの静的カラー情報がカラーリングテーブル14に設定される場合を表している。
FIG. 36 shows a case where static color information of data arranged in the
オペレーティングシステム27は、仮想アドレス領域データ35dの第1の属性及び第2の属性、及び、ライブラリのスコアに基づいて、仮想アドレス領域34dのデータに対する静的書き込み頻度SW_color、静的読み出し頻度SR_color、データ寿命SL_colorを生成する。
Based on the first attribute and the second attribute of the virtual
仮想アドレス領域34dのデータがページフォルトによって論理アドレス空間に割り当てられた場合、オペレーティングシステム27は、仮想アドレス領域34dのデータに対するデータ生成時刻ST_colorを生成する。
When the data in the
なお、メモリ管理装置1によって、仮想アドレス領域34dのデータに対する書き込み回数、読み出し回数が更新される。
The
[8]コンパイラを用いる設定
コンパイラは、変数の頻度(使用頻度)又は関数の頻度を予測可能な機能を持つ。
[8] Setting Using Compiler The compiler has a function capable of predicting the frequency of variables (frequency of use) or the frequency of functions.
ユーザは、このコンパイラの機能によって予測された変数の頻度又は関数の頻度に基づいて、変数又は関数を含むデータに対して、静的カラー情報を設定する。これにより、ファイル単位よりも細かい静的カラー情報の設定が可能である。 The user sets the static color information for the data including the variable or function based on the frequency of the variable or the frequency of the function predicted by the function of the compiler. This makes it possible to set static color information that is finer than a file unit.
コンパイラは、図37に示すように、コンパイル時に、ユーザに指定された変数又は関数を、特定のセクションにまとめることができる。 As shown in FIG. 37, the compiler can collect variables or functions specified by the user at the time of compilation into a specific section.
ユーザは、このコンパイラの機能によってまとめられた変数及び関数を含むデータに対して、静的カラー情報を設定する。これにより、同じ書き込み単位内に、同程度の頻度を持つ変数及び関数をまとめることができる。 The user sets static color information for data including variables and functions collected by the function of the compiler. Thereby, variables and functions having the same frequency can be collected in the same writing unit.
図38は、コンパイラを用いた静的カラー情報の設定の一例を示す図である。 FIG. 38 is a diagram illustrating an example of setting static color information using a compiler.
ユーザは、コンパイラを用いて、変数の頻度及び関数の頻度を予測し、また、コンパイルされるソフトウェアをセクションに区分けし、セクションに対して静的カラー情報を設定する。 A user uses a compiler to predict the frequency of variables and the frequency of functions, divides the software to be compiled into sections, and sets static color information for the sections.
例えば、オペレーティングシステム27は、「exception handler」を含むセクションに対して、静的書き込み頻度SW_colorに「低」、静的読み出し頻度SR_colorに「高」を設定する。
For example, the
例えば、オペレーティングシステム27は、「exception handler」を含むセクションに対して、静的書き込み頻度SW_colorに「低」、静的読み出し頻度SR_colorに「低」を設定する。
For example, the
[9]動的に生成されるメモリ領域に基づく設定
ユーザは、動的に生成(確保・開放)されるメモリ領域に対し、後述するプロファイラから得られる使用頻度又は予想される使用頻度に基づいて、静的カラー情報を設定する。
[9] Setting Based on Dynamically Generated Memory Area Based on the usage frequency obtained from the profiler, which will be described later, or the expected usage frequency, for the memory area that is dynamically generated (secured / released) Set static color information.
これにより、動的に生成されるメモリ領域に配置されるデータに対して、静的カラー情報を設定可能となる。 Thereby, static color information can be set for data arranged in a dynamically generated memory area.
図39は、動的に生成されるメモリ領域の使用頻度に基づく静的カラー情報の設定の一例を示す図である。 FIG. 39 is a diagram illustrating an example of setting static color information based on the frequency of use of dynamically generated memory areas.
例えば、オペレーティングシステム27は、メモリ領域「kernel page table」に配置されるデータに、静的書き込み頻度SW_colorに「低」、静的読み出し頻度SR_colorに「高」を設定する。
For example, the
例えば、オペレーティングシステム27は、メモリ領域「kernel stack」に配置されるデータに、静的書き込み頻度SW_colorに「高」、静的読み出し頻度SR_colorに「高」を設定する。
For example, the
例えば、オペレーティングシステム27は、動画プレーヤのバッファ領域に配置されるデータに、静的書き込み頻度SW_colorに「高」、静的読み出し頻度SR_colorに「高」を設定する。
For example, the
オペレーティング27は、メモリ領域の取得時及び開放時に、直接カラーリングテーブル14を更新する。
The
アプリケーションのヒープ領域、スタック領域に配置されるデータに対する静的カラー情報の設定については、上記第1の実施形態で説明しているため、ここでは説明を省略する。 Since the setting of the static color information for the data arranged in the heap area and stack area of the application has been described in the first embodiment, the description thereof is omitted here.
madvise()システムコールは、アドレスaddrから始まるlengthバイトのメモリブロックのページング入出力をどう扱えばよいか、カーネルにアドバイスする。このシステムコールを用いると、アプリケーションからカーネルに、マップされたメモリや共有メモリをどのように扱ってほしいか伝えることができ、カーネルはそれに応じて先読み又はキャッシュなどの適切な手法を選択できる。このシステムコールに、指定されたメモリ領域の静的カラー情報を設定する機能を加えるとしてもよい。あるいは、指定されたメモリ領域の静的カラー情報を設定する新規のシステムコールが追加されるとしてもよい。 The madvise () system call advises the kernel how to handle paging input / output of a memory block of length bytes starting at address addr. Using this system call, the application can tell the kernel how it wants to handle the mapped memory and shared memory, and the kernel can select an appropriate technique, such as prefetching or caching, accordingly. A function for setting static color information of a specified memory area may be added to the system call. Alternatively, a new system call for setting static color information in a specified memory area may be added.
[10]プロファイラを用いる設定
プロファイラは、アプリケーションの例えば性能情報を取得する機能を持つ。この性能情報には、使用頻度などの統計情報が含まれる。
[10] Setting using profiler The profiler has a function of acquiring performance information of an application, for example. This performance information includes statistical information such as usage frequency.
ユーザは、プロファイラによって生成される性能情報に基づいて、アプリケーションに対し、静的カラー情報を設定する。 The user sets static color information for the application based on the performance information generated by the profiler.
これにより、事前に予測された使用頻度に基づいて静的カラー情報が設定されるのではなく、実際の利用状態に応じて静的カラー情報が設定される。 Thereby, the static color information is not set based on the usage frequency predicted in advance, but is set according to the actual usage state.
以上に説明した本実施の形態においては、静的カラー情報の設定方法が説明されている。これにより、メモリ管理装置1で使用される静的カラー情報がカラーリングテーブル14に設定され、この静的カラー情報に基づいて、不揮発性半導体メモリ9,10の寿命を長期化させることができる。
In the present embodiment described above, a method for setting static color information is described. Thereby, the static color information used in the
上記各実施形態において説明した各構成要素は、自由に組み合わせることができ、自由に分割することができる。 The components described in the above embodiments can be freely combined and can be freely divided.
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で、種々に変形することが可能である。さらに、上記実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention when it is practiced. Further, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements.
1…メモリ管理装置、2…混成メインメモリ、3a〜3b…プロセッサ、4a〜4c…1次キャッシュメモリ、5a〜5c…2次キャッシュメモリ、6a〜6c…プロセス、7…バス、8…揮発性半導体メモリ、9,10,29…不揮発性半導体メモリ、11…メモリ使用情報、12…メモリ固有情報、13…アドレス変換情報、14…カラーリングテーブル、15…処理部、16…作業メモリ、17…情報記憶部、18…アドレス管理部、19…読み出し管理部、20…書き込み管理部、21…カラーリング情報管理部、22…メモリ使用情報管理部、23…再配置部、24…アクセス頻度算出部、25…動的カラー情報管理部、27…オペレーティングシステム、28…キャッシュメモリ、3ma〜3mc…メモリ管理ユニット、cta〜ctc…カウンタ、cia〜cic…カウント情報、30…メモリモジュール、31…ボタン、32…仮想アドレス空間、33…情報、34a〜34f…仮想アドレス領域、35c,35d…仮想アドレス領域データ。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記第1の半導体メモリと前記第2の半導体メモリとのそれぞれに対するメモリ固有の特性を示すメモリ固有情報を記憶する第2の記憶部と、
前記第1の半導体メモリと前記第2の半導体メモリとに含まれる各メモリ領域に対する使用状態を示すメモリ使用情報を記憶する第3の記憶部と、
前記第1の半導体メモリと前記第2の半導体メモリとのうちの少なくとも一方に対する書き込み対象データに対する前記配置ヒント情報を生成する第1の管理部と、
前記第1の半導体メモリと前記第2の半導体メモリとのうちの少なくとも一方に対するアクセスが発生した場合に、アクセスされたメモリ領域に対する前記メモリ使用情報を更新する第2の管理部と、
前記配置ヒント情報と前記メモリ使用情報と前記メモリ固有情報とに基づいて、前記書き込み対象データに対して前記第1の半導体メモリと前記第2の半導体メモリとのメモリ領域の中から、書き込み領域を決定する第3の管理部と、
前記書き込み対象データの論理アドレスと前記書き込み領域の物理アドレスとを関連付けたアドレス変換情報を、第4の記憶部に記憶する第4の管理部と
を具備し、
前記第1の管理部における前記配置ヒント情報の生成は、オペレーティングシステムによって行われる
ことを特徴とするメモリ管理装置。 Generated based on characteristics of each data stored in at least one of the first semiconductor memory and the non-volatile second semiconductor memory having a lower accessible upper limit number than the first semiconductor memory, A first storage unit that stores arrangement hint information serving as a hint for determining an arrangement area of each data;
A second storage unit for storing memory specific information indicating memory specific characteristics for each of the first semiconductor memory and the second semiconductor memory;
A third storage unit for storing memory use information indicating a use state of each memory area included in the first semiconductor memory and the second semiconductor memory;
A first management unit that generates the placement hint information for data to be written to at least one of the first semiconductor memory and the second semiconductor memory;
A second management unit that updates the memory use information for the accessed memory area when access to at least one of the first semiconductor memory and the second semiconductor memory occurs;
Based on the placement hint information, the memory use information, and the memory specific information, a write area is selected from the memory areas of the first semiconductor memory and the second semiconductor memory for the write target data. A third manager to determine;
A fourth management unit that stores, in a fourth storage unit, address conversion information that associates a logical address of the write target data with a physical address of the write area;
The memory management device according to claim 1, wherein generation of the placement hint information in the first management unit is performed by an operating system.
(A)前記書き込み対象データに対応するファイルの拡張子又は名称と、前記配置ヒント情報との関係
(B)前記書き込み対象データに対応するファイルの配置されているディレクトリの名称と、前記配置ヒント情報との関係
(C)前記書き込み対象データに対応するファイルのシャドウファイル、又は、前記書き込み対象データに対応するファイルが配置されているディレクトリに配置されているシャドウファイル、に含まれている前記配置ヒント情報
(D)前記書き込み対象データに対応するファイルのヘッダに含まれている前記配置ヒント情報
(E)前記書き込み対象データの配置されている仮想アドレス領域の属性情報
(F)前記書き込み対象データがライブラリに使用される頻度
(G)コンパイラによって算出された前記書き込み対象データに含まれている変数の使用頻度と関数の使用頻度とのうちの少なくとも一方
(H)前記書き込み対象データの配置されている動的に生成されるメモリ領域の使用頻度
(I)プロファイラによって取得された前記書き込み対象データを含むソフトウェアの性能情報
のうちの少なくとも一つに基づいて、前記書き込み対象データに対して、前記配置ヒント情報を生成する
ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載のメモリ管理装置。 The operating system is
(A) Relationship between the extension or name of the file corresponding to the write target data and the placement hint information (B) The name of the directory in which the file corresponding to the write target data is placed, and the placement hint information (C) The placement hint included in the shadow file of the file corresponding to the write target data or the shadow file placed in the directory where the file corresponding to the write target data is placed Information (D) The placement hint information included in the header of the file corresponding to the write target data (E) The attribute information of the virtual address area where the write target data is placed (F) The write target data is a library (G) The writing calculated by the compiler (H) Frequency of use of dynamically generated memory area in which the write target data is arranged (I) Profiler The arrangement hint information is generated for the write target data based on at least one of the performance information of the software including the write target data acquired by (1). 2. The memory management device according to 2.
前記メタデータは、前記配置ヒント情報を含み、
前記オペレーティングシステムは、前記メタデータに基づいて、前記書き込み対象データに対して、前記配置ヒント情報を生成する
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のメモリ管理装置。 Metadata is linked to the file corresponding to the write target data or the directory where the file corresponding to the write target data is arranged,
The metadata includes the placement hint information,
4. The memory management device according to claim 1, wherein the operating system generates the placement hint information for the write target data based on the metadata. 5. .
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