JP2503852B2 - ストアイン型キャッシュを含むデ―タ処理装置 - Google Patents

ストアイン型キャッシュを含むデ―タ処理装置

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JP2503852B2
JP2503852B2 JP4348356A JP34835692A JP2503852B2 JP 2503852 B2 JP2503852 B2 JP 2503852B2 JP 4348356 A JP4348356 A JP 4348356A JP 34835692 A JP34835692 A JP 34835692A JP 2503852 B2 JP2503852 B2 JP 2503852B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はデータ処理に関し、特
に、ストアイン型キャッシュよりデータを読み出す際に
エラーが検出された場合の再データ転送に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、大部分の高能率プロセッサは、私
用に、メインメモリの前方に平均メモリアクセスタイム
を改善するためキャッシュを置いている。
【0003】多重マルチプロセッサシステムにおいて、
各キャッシュが所与のプロセッサに対して私的であるた
め、各プロセッサがメインメモリ情報の最新のコピーを
如何にして得るのかという問題が存在する。ある場合に
は、私用キャッシュとしてストアスルー型キャッシュを
用いることで解決するが、メインメモリへの書き込み時
間は改善されない。そこで、ストアイン型キャッシュを
用いる方法がある。ストアイン型キャッシュは、バッフ
ァ記憶キャッシュ(SIB)とも称され、米国特許第3
735360号及び第3771137号に説明されてい
る。
【0004】ストアイン型キャッシュは、記憶している
ラインが5種類の状態をとり得る。記憶しているライン
が無効である状態(Iと称する)、記憶しているライン
が有効且つ同一ラインが他プロセッサ私用キャッシュに
も存在且つメインメモリと一致している状態(SUと称
する)、記憶しているラインが有効且つ同一ラインが他
プロセッサ私用キャッシュにも存在且つメインメモリと
一致していない状態(SMと称する)、記憶しているラ
インが有効且つ同一ラインが他プロセッサ私用キャッシ
ュには存在せず且つメインメモリと一致している状態
(EUと称する)、及び記憶しているラインが有効且つ
同一ラインが他プロセッサ私用キャッシュには存在せず
且つメインメモリと一致していない状態即ち唯一のライ
ンが自プロセッサ私用ストアインキャッシュ内に存在す
る状態(EMと称する)の5種類である。
【0005】ストアイン型キャッシュを用いる場合、他
プロセッサ私用のストアイン型キャッシュと自プロセッ
サ私用のストアイン型キャッシュとメインメモリとの記
憶の整合性(キャッシュコヒーレンシ)をどう維持すべ
きかという問題がある。この問題を解決する手法の一つ
に、無効型キャッシュプロトコロが考案されている。こ
の 無効型キャッシュプロトコロは、IEEE P89
6.2規格で説明されている。
【0006】本プロトコロは、プロセッサが書き込み動
作を行う際に、(i) 目標ラインが自プロセッサ私用キャ
ッシュにありEUまたはEMな状態であれば、他プロセ
ッサ私用キャッシュ及びメインメモリに対するアクセス
は一切行わず自プロセッサ私用キャッシュの目標ライン
に書き込みその状態をEMとし、(ii)目標ラインが自プ
ロセッサ私用キャッシュにありSUまたはSMな状態で
あれば、他プロセッサ私用キャッシュの同一ラインを無
効状態化する要求を行い且つ目標ラインに書き込みその
状態をEMとし、(iii) 目標ラインが自プロセッサ私用
キャッシュにない場合、他プロセッサ私用キャッシュあ
るいはメインメモリより目標ラインを読み込んでから書
き込みを行う。他プロセッサ私用キャッシュに目標ライ
ンが存在する場合、無効化要求を伴う読み出し要求を行
い、読み出した直後に他プロセッサ私用キャッシュの目
標ラインはI状態に変更されるよう制御される。他プロ
セッサ私用キャッシュにとって、前記無効化要求を伴う
読み出し要求に応じて読み出した目標ラインに誤りがあ
り、すでに、目標ラインの状態を無効化した後でその誤
りを指摘された場合、目標ラインの誤り対処のための再
度の読み出し要求は目標ラインが既に無効なので応じら
れない。
【0007】上記の問題を含んだ従来のデータ処理装置
の一例を挙げると、任意の記憶素子と、この記憶素子を
ストアイン型キャッシュとして制御するキャッシュ制御
部と、このキャッシュ制御部を介して記憶素子とデータ
を授受することが可能な外部装置とで構成されるデータ
処理装置において、外部装置が、記憶素子に予め記憶さ
れていたSMまたはEMなデータを、無効化要求を伴う
読み出し要求にて読み出そうとするとき、キャッシュ制
御部が読み出しデータを読み出した直後この読み出しデ
ータの状態を無効化するため、読み出しデータを外部装
置に受信したあと外部装置がエラーを検出した場合にお
いて、記憶されている該読み出しデータを再度の読み出
し要求により読み出して正しいデータに置き換えること
ができなかった。
【0008】他の従来のデータ処理装置においては、構
成は前記データ処理装置と同じであって、外部装置は、
前記無効化要求を伴う読み出し要求でデータ転送を行い
且つ該読み出しデータのエラーに対して再度読み出しに
よる修復を可能とするために、記憶素子に予め記憶され
ていたEMあるいはSMなデータをまず無効果要求を伴
わない読み出しにより読み出して、よって、キャッシュ
制御部は読み出しデータの状態をSMに変更し、次に、
外部装置が読み出しデータのエラーの有無を検出し、も
し、エラーが検出されない場合には読み出しデータ状態
に対する無効化要求をおこない、キャッシュ制御部はそ
の無効化要求によって、該読み出しデータの状態を無効
化(I)にし、もし、エラーが検出された場合には、再
度無効化要求を伴わない読み出し要求により読み出しデ
ータを読み出して修復していた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のデータ
処理装置において、無効化要求を伴わない読み出し要求
中のエラーに対しては、何度でも読み出し動作が可能で
あるが、無効化要求を伴う読み出し要求中のエラーを検
出した場合は、読み出し動作のリトライができないた
め、データインテグリティを低下させる欠点を有し、ま
たは、リトライを可能にさせるため、無効化を伴う読み
出し要求を無効化を伴わない読み出し要求と無効化要求
の2つの要求を組み合わせることで実現するという、正
常時の読み出しの性能を劣化させる問題点を有してい
た。
【0010】よって本発明の目的は、無効化要求を伴う
読み出し要求中のエラーを検出した場合において、読み
出し動作のリトライを、正常転送の性能を劣化させるこ
となく実行できるようにすることにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明のストイン型キャ
ッシュを含むデータ処理装置は、任意の記憶素子と、該
記憶素子をストアイン型キャッシュとして制御するキャ
ッシュ制御部と、該キャッシュ制御部を介して該記憶素
子とデータを授受することが可能な外部装置とで構成さ
れ、該外部装置が該記憶素子に予め記憶されている有効
なデータを、該キャッシュ制御部が該有効なデータを読
み出した直後該有効なデータの状態を無効化する機能を
有した無効化要求を伴う読み出し要求にて読み出そうと
するデータ処理装置において、該外部装置にあって、該
キャッシュ制御部より受信したデータのエラーをチェッ
クしてエラーの有無を知らせる信号を発するチェッカ
と、受信データを格納する受信データバッファと、該記
憶素子から読み出されるデータが該キャッシュ制御部に
受信されると同時に受信し蓄積するリトライバッファ
と、該キャッシュ制御部と該受信データバッファとのデ
ータ転送の制御を行い、特に、該チェッカから受信デー
タのエラー有りの信号を受けた場合、該リトライバッフ
ァに蓄積されたデータを該受信データバッファに送信す
る制御を行う転送制御部と、該キャッシュ制御部から受
信データバッファへのデータパスとリトライバッファか
ら受信データバッファへのデータパスを該転送制御部の
指示のもとに選択をおおこなうセレクタとを有すること
を特徴とする。
【0012】また本発明の他のデータ処理装置は、前述
のようなキャッシュ制御部が有効なデータを読み出した
直後該有効なデータの状態を無効化する機能を有した無
効化要求を伴う読み出し要求にて読み出そうとするデー
タ処理装置において、該キャッシュ制御部にあって、該
記憶素子から読み出されたデータを仲介する際に、エラ
ーをチェックしてエラーの有無を知らせる信号を発する
チェッカを有し、該外部装置にあっては、該記憶素子か
ら読み出されるデータが該キャッシュ制御部に受信され
ると同時に受信し蓄積するリトライバッファと、受信デ
ータを格納する受信データバッファと、該キャッシュ制
御部と該受信データバッファとのデータ転送の制御を行
い、該チェッカから受信データのエラー有りの信号を受
けた場合、該リトライバッファに蓄積されたデータを該
受信データバッファに送信する制御をおこなう転送制御
部と、該キャッシュ制御部から該受信データバッファへ
のデータパスと該リトライバッファから該受信データバ
ッファへのデータパスを該転送制御部の指示のもとに選
択をおこなうセレクタとを有することを特徴とする。
【0013】更に本発明の別のデ−タ処理装置は、上記
の場合と同じ様なデータ処理装置において、該外部装置
にあって、FIFOバッファのように一定データを蓄積
し且つデータを受信中に外部装置外部へとデータを送出
することが可能な受信データバッファと、送出する際に
データのエラーをチェックしてエラーの有無を知らせる
信号を発するチェッカと、該記憶素子から読み出される
データが該キャッシュ制御部に受信されると同時に受信
し蓄積するリトライバッファと、該キャッシュ制御部と
該受信データバッファとのデータ転送の制御を行い、該
チェッカより受信データのエラー有りの信号を受けた場
合、前記リトライバッファに蓄積されたデータを、該受
信データバッファに送信する制御を行う転送制御部と、
該キャッシュ制御部から該受信データバッファへのデー
タパスと該リトライバッファから該受信データバッファ
へのデータパスを該転送制御部の指示のもとに選択をお
こなうセレクタとを有することを特徴とする。
【0014】
【実施例】図1は本発明の第1の実施例の構成を示すブ
ロック図である。このデータ処理装置の基本構成は、S
RAMに代表される記憶素子10と、記憶素子10をス
トアイン型キャッシュとして制御するキャッシュ制御部
20と、外部装置30とからなり、キャッシュ制御部2
0を介して記憶素子10と外部装置30の間でデータ転
送を行うと共に、バス119,外部装置30,及び制御
装置20を介して記憶素子10と他装置45の間でデー
タ転送を行うことができる。以下各構成要素の詳細及び
その動作を説明する。
【0015】記憶素子10は、キャッシュ制御部20と
の間で、記憶素子読み出しまたは書き込みのタイミング
を指示する信号103と、読み出しまたは書き込みアド
レスを指示するアドレス信号105とを入力とし、該ア
ドレスに対応する記憶素子上のキャッシュ状態を示すタ
グ線の信号104を入出力し、データ線の信号106を
出力し、また外部装置30との間で前記のデータ信号1
06を出力するよう構成されている。
【0016】キャッシュ制御部20は、記憶素子10を
ストアイン型キャッシュとして制御すべく、記憶素子へ
キャッシュアドレスの信号105及び上記の信号103
を出力し、記憶素子上にあるキャッシュタグの入出力の
信号104より該タグを入力または出力し、キャッシュ
の状態によりデータの読み出しまたは書き込み指示を行
い、とくに、無効化を伴う読み出し要求を行う場合、こ
の読み出し要求のアドレスに対応するタグをまず読み出
して、該タグに示されるデータの状態が唯一有効なデー
タである場合、次に該データを読み出し指示を行うため
信号105及び信号103を出力し、データを信号10
6より入力し且つ制御部内データパス25を介して外部
装置30へ該データの信号102を出力し、最後に該デ
ータの状態を無効化するため信号104を出力するよう
構成されている。
【0017】外部装置30は、キャッシュ制御部20を
介してくるデータ線の信号102と、その転送タイミン
グを制御するためキャッシュ制御部20との間で信号1
01(有効時“0”)を入出力する転送制御部50と、
転送制御部50の指示によりデータ線の信号102上の
データの誤りを検出しその旨を信号112として転送制
御部50へ返すチェッカ(CHK)40と、記憶素子1
0と直接接続されるデータ線の信号106を入力とし転
送制御部50からのラッチするタイミングの指示により
データをラッチするラッチ70と、ラッチ70の出力を
入力として、一回の読み出し要求により読み出されたデ
ータを蓄えることができるリトライバッファ60と、こ
のリトライバッファ60からのデータパスかまたは信号
102のデータパスかの選択を、転送制御部50がエラ
ー検出の信号112によりCHK40が誤りを検出した
旨を報告されたときに特定のタイミングで出力する指示
の信号110(デ−タパスセレクト信号)介して行い、
選択されたデータパス上のデータを出力するセレクタ8
0と、このセレクタ80の出力を入力とし、転送されて
きたデータを、転送制御部50から信号108によりセ
ットタイミングを指示されて格納とする受信バッファ9
0とから構成されている。上記の構成が従来のデータ処
理装置と異なる主要な点は、CHK40、セレクタ8
0、及びリトライバッファ60が設けられていることで
ある。なおこのリトライバッファ60は、外部装置30
の内部にあることの制限はなく、外部装置30の外部に
あってもよい。
【0018】図2は上記の図1の実施例の制御動作を説
明する為のタイミング図である。この図2には、無効化
を伴う読み出し要求を行った際の記憶素子10よりアド
レス#1から#8までに格納されたデータ1から16ま
での16個のデータを読み出し中にCHK40でエラー
を検出した場合のタイミングが示されている。以下動作
の順序に従って説明する。
【0019】(1) キャッシュ制御部20は、記憶素子1
0に対して信号103のうち読み出しを示すWRを
“1”とし、読み出しタイミングを示すCOを“0”と
して、信号105に示すキャッシュアドレスを指示して
読み出しが行われ、信号106上にデータが現れる。
【0020】(2) キャッシュ制御部20は、外部装置3
0に対して信号106上のデータを制御部内データパス
25を介してデータ信号102のADに信号101のV
alidout“0”の間に特定のタイミングで送出す
る。
【0021】(3) (1) の動作と同時に信号106上のデ
ータをラッチ70に一度取り込み、信号107のリトラ
イバッファSET信号で示されるタイミングでリトライ
バッファ60に格納されていく。
【0022】(4) 信号102上の読み出しデータは、C
HK40にてエラーチェックタイミングの信号109が
“1”の期間の特定のタイミングでチェックされる。こ
の例では、データ5でエラーが検出されたため、検出エ
ラーを示す信号112が“1”となる。
【0023】(5) 16個のデータがすべて記憶素子10
より読み出された後、キャッシュ制御部20は、記憶素
子上のキャッシュの状態を表すタグに対して無効状態を
記憶させるべく、読み出しタイミングを示すCOを
“1”且つ読み出しを示すWRを“0”且つTAGアド
レス及び無効状態を出力する。
【0024】(6) 16個のデータがすべて受信データバ
ッファに格納された後、転送制御部50は、検出エラー
の信号112を見てエラーが報告されなければ、無効化
を伴う読み出し要求は終了する。
【0025】16個のデータがすべて受信データバッフ
ァ90に格納された後、転送制御部50に信号112の
エラーが報告された場合、リトライバッファ60のある
データを受信データバッファ90に再転送を行う。すな
わち、データパスのセレクトを行う信号110は“1”
となり、セレクタ80はリトライバッファ60側のデー
タパスを選択し、リトライバッファ60の読み出し制御
を信号107のリトライReadにより行い、受信デー
タバッファSETの信号108の制御で、リトライバッ
ファ60より受信データバッファ90に転送し、無効化
を伴う読み出し要求は終了する。なお図中を付したと
ころは、CHK40がデータ5のエラーを検出したこと
を示す記号である。
【0026】図3は本発明の第2の実施例の構成を示す
ブロック図てある。図3を図1と比較すればすぐ分かる
ように、その構成及び動作に共通した部分が多い。よっ
て以下の説明は相違する点を中心にして行う。
【0027】キャッシュ制御部20内にはCHK28が
備えられ、転送制御部50からの検出エラークリアーの
タイミングの信号114の指示を受けて、制御部内デー
タパス25を介するデータの誤りを検出し、誤りを検出
したとき“1”、誤りを検出しないとき“0”となる信
号113を発する。これは第1の実施例におけるCHK
40に相当するものである。
【0028】図4は第2の実施例のの制御動作を説明す
る為のタイミング図であり、前述のように第1の実施例
と相違する点についてのべる。この第2の実施例では、
第1の実施例の(4) に代わって、CHK28の誤り検出
結果の信号113が、(6) においてリトライバッファ6
0から受信バッファ90への転送を促す契機となる。前
記転送終了とともに転送制御部50は、CHK28に信
号113を“0”にするよう指示するクリアの信号11
4を送出する。なお図中を付したところは、CHK2
8がキャッシュ制御部20を介しているデータ5または
6のエラーを検出したことを示している。
【0029】図5は本発明の第3の実施例の構成を示す
図であるが、この場合も第2の実施例の場合と同じく第
1の実施例と相違する点についてのべる。
【0030】受信データバッファ90がFIFOのよう
にキャッシュ制御部20からのデータ受信中に続けて他
装置45に送出する場合であって、データの信号119
と転送制御部50の指示するタイミングの信号115と
を入力とし、該データの誤りを検出するCHK95を備
えている。信号118は、他装置で受信中に検出された
誤りをCHK95に報告する信号(パス)であって、誤
り時“1”、誤りが無いとき“0”となる。CHK95
から転送制御部50へ出力される信号116は、信号1
18の値または信号119に誤りが検出された場合
“1”、誤りがないとき“0”となる信号である。
【0031】図6は上記の第3お実施例の制御動作を説
明する為のタイミング図であるが、この場合も第1の実
施例と相違する点について説明する。
【0032】第1の実施例における(2) に続いて、受信
データバッファ90は他装置45に対して信号119を
介してデータを転送する。その際に、データ13で誤り
が発生しCHK95でそれを検出あるいは他装置45で
検出し、信号118を介してCHK95に入力したこと
で転送制御部50へその旨を知らせる。そして先の(6)
に続いて16個のデータが転送を終了した後、転送制御
部50に信号116が“1”という報告がされた場合、
転送制御部50は、誤りがあったことによる再転送があ
る旨を他装置に知らせる。その後、リトライバッファ6
0のあるデータを受信バッファ90に再転送を行う。す
なわち、データパスのセレクトを行う信号110は
“1”となり、セレクタ80は、リトライバッファ60
側のデータパスを選択し、リトライバッファの読み出し
制御を信号107のリトライReadにより行い、受信
データバッファSETの制御で、リトライバッファ60
より受信バッファ90に転送し、さらに、受信バッファ
90から他装置45へ無効化を伴う読み出し要求は終了
する。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように本発明のデータ処理
装置は、CHK、リトライバッファ、及びセレクタを設
けることにより、ストアイン型キャッシュへの無効化要
求を伴う読み出し要求を、正常転送の性能を劣化させず
にリトライすることができ、データインテグリティを向
上させる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の構成を示すブロック図
である。
【図2】第1の実施例のタイミング図である。
【図3】本発明の第2の実施例の構成を示すブロック図
である。
【図4】第2の実施例のタイミング図である。
【図5】本発明の第3の実施例の構成を示すブロック図
である。
【図6】第3の実施例のタイミング図である。
【符号の説明】
10 記憶素子 20 キャッシュ制御部 25 制御部内データパス 28 CHK(チェッカ) 30 外部装置 40 CHK(チェッカ) 45 他装置 50 転送制御部 60 リトライバッファ 70 ラッチ 80 セレクタ 90 受信データバッファ 95 CHK(チェッカ)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 任意の記憶素子と、該記憶素子をストア
    イン型キャッシュとして制御するキャッシュ制御部と、
    該キャッシュ制御部を介して該記憶素子とデータを授受
    することが可能な外部装置とで構成され、該外部装置が
    該記憶素子に予め記憶されている有効なデータを、該キ
    ャッシュ制御部が該有効なデータを読み出した直後該有
    効なデータの状態を無効化する機能を有した無効化要求
    を伴う読み出し要求にて読み出そうとするデータ処理装
    置において、 該外部装置にあって、該キャッシュ制御部より受信した
    データのエラーをチェックしてエラーの有無を知らせる
    信号を発するチェッカと、 受信データを格納する受信データバッファと、 該記憶素子から読み出されるデータが該キャッシュ制御
    部に受信されると同時に受信し蓄積するリトライバッフ
    ァと、 該キャッシュ制御部と該受信データバッファとのデータ
    転送の制御を行い、特に、該チェッカから受信データの
    エラー有りの信号を受けた場合、該リトライバッファに
    蓄積されたデータを該受信データバッファに送信する制
    御を行う転送制御部と、 該キャッシュ制御部から受信データバッファへのデータ
    パスとリトライバッファから受信データバッファへのデ
    ータパスを該転送制御部の指示のもとに選択をおおこな
    うセレクタとを有することを特徴とするストアイン型キ
    ャッシュを含むデータ処理装置。
  2. 【請求項2】 任意の記憶素子と、該記憶素子をストア
    イン型キャッシュとして制御するキャッシュ制御部と、
    該キャッシュ制御部を介して該記憶素子とデータを授受
    することが可能な外部装置とで構成され、該外部装置が
    該記憶素子に予め記憶されている有効なデータを、該キ
    ャッシュ制御部が該有効なデータを読み出した直後該有
    効なデータの状態を無効化する機能を有した無効化要求
    を伴う読み出し要求にて読み出そうとするデータ処理装
    置において、 該キャッシュ制御部にあって、該記憶素子から読み出さ
    れたデータを仲介する際に、エラーをチェックしてエラ
    ーの有無を知らせる信号を発するチェッカを有し、 該外部装置にあっては、該記憶素子から読み出されるデ
    ータが該キャッシュ制御部に受信されると同時に受信し
    蓄積するリトライバッファと、 受信データを格納する受信データバッファと、 該キャッシュ制御部と該受信データバッファとのデータ
    転送の制御を行い、該チェッカから受信データのエラー
    有りの信号を受けた場合、該リトライバッファに蓄積さ
    れたデータを該受信データバッファに送信する制御をお
    こなう転送制御部と、 該キャッシュ制御部から該受信データバッファへのデー
    タパスと該リトライバッファから該受信データバッファ
    へのデータパスを該転送制御部の指示のもとに選択をお
    こなうセレクタとを有することを特徴とするストアイン
    型キャッシュを含むデータ処理装置。
  3. 【請求項3】 任意の記憶素子と、該記憶素子をストア
    イン型キャッシュとして制御するキャッシュ制御部と、
    該キャッシュ制御部を介して該記憶素子とデータを授受
    することが可能な外部装置とで構成され、該外部装置が
    該記憶素子に予め記憶されている有効なデータを、該キ
    ャッシュ制御部が該有効なデータを読み出した直後該有
    効なデータの状態を無効化する機能を有した無効化要求
    を伴う読み出し要求にて読み出そうとするデータ処理装
    置において、 該外部装置にあって、FIFOバッファのように一定デ
    ータを蓄積し且つデータを受信中に外部装置外部へとデ
    ータを送出することが可能な受信データバッファと、 送出する際にデータのエラーをチェックしてエラーの有
    無を知らせる信号を発するチェッカと、 該記憶素子から読み出されるデータが該キャッシュ制御
    部に受信されると同時に受信し蓄積するリトライバッフ
    ァと、 該キャッシュ制御部と該受信データバッファとのデータ
    転送の制御を行い、該チェッカより受信データのエラー
    有りの信号を受けた場合、前記リトライバッファに蓄積
    されたデータを、該受信データバッファに送信する制御
    を行う転送制御部と、 該キャッシュ制御部から該受信データバッファへのデー
    タパスと該リトライバッファから該受信データバッファ
    へのデータパスを該転送制御部の指示のもとに選択をお
    こなうセレクタとを有することを特徴とするストアイン
    型キャッシュを含むデータ処理装置。
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