JP2772251B2 - アドレス変換バッファ - Google Patents

アドレス変換バッファ

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JP2772251B2
JP2772251B2 JP7088920A JP8892095A JP2772251B2 JP 2772251 B2 JP2772251 B2 JP 2772251B2 JP 7088920 A JP7088920 A JP 7088920A JP 8892095 A JP8892095 A JP 8892095A JP 2772251 B2 JP2772251 B2 JP 2772251B2
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  • Techniques For Improving Reliability Of Storages (AREA)
  • Memory System Of A Hierarchy Structure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はメモリアクセスの際、
論理アドレスから物理アドレスへのアドレス変換が行わ
れる仮想アドレス空間を有するシステムのアドレス変換
バッファに関し、特に障害時に記憶領域を縮退できるア
ドレス変換バッファに関する。
【0002】
【従来の技術】従来のアドレス変換バッファ(以降TL
Bと記す)のデータリプレース方法は、TLBに所要の
データが見い出せないとき、最も古く登録されたデータ
の領域を新データで置換えて登録するFIFO方式が広
く用いられている。TLBの1つ以上のエントリアドレ
スが指す記憶領域が障害になった場合、TLBを使用不
可とし、論理アドレスから物理アドレスへのアドレス変
換は、TLBを検索しないで、複数のアドレス変換テー
ブルを索引してアドレス変換を行っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来のFIFO方式の
データリプレースによるTLBは、自身の記憶領域が有
する複数のエントリアドレスのうち1つのエントリアド
レスの領域が障害となっただけで、TLB全体を使用不
可としているため、TLB検索による高速変換ができ
ず、アドレス変換処理の性能を低下させる。
【0004】
【課題を解決するための手段】この発明の目的は、TL
Bの記憶領域が障害になったとき、障害領域のエントリ
アドレスを閉塞し、TLBを縮退して動作させることに
ある。
【0005】そのため、この発明の、仮想記憶にアクセ
スするとき、論理アドレスとそれをアドレス変換して得
られる物理アドレスとからなるアドレス変換履歴を登録
し、論理アドレスによる前記仮想記憶にアクセスの度
に、前記アドレス変換履歴を検索して前記論理アドレス
に対応する物理アドレスを高速に取得し、論理アドレス
が前記アドレス変換履歴に登録されていないとき、前記
論理アドレスとそれの物理アドレスを最も古く登録され
たアドレス変換履歴と置き換えて登録するアドレス変換
バッファにおいて、前記論理アドレスが前記アドレス変
換バッファに登録されていないことを示すミスヒット信
号によって、前記アドレス変換バッファに対するエント
リアドレスを、障害が発生した障害記憶領域を指すエン
トリアドレスを縮退した上で、初期値から順次に発生す
るカウンタと、前記カウンタによって発生されたエント
リアドレスを格納する第一のレジスタと、前記障害領域
を指す情報を格納し、前記情報によってエントリアドレ
スの発生を阻止して縮退する契機を前記カウンタに与え
るシフト機能付きの第二のレジスタと、を備える縮退ア
ドレス発生回路と、論理アドレスによって前記アドレス
変換バッファを検索し、前記論理アドレスが登録されて
いるとき、前記論理アドレスに対応する物理アドレスを
前記アドレス変換バッファから出力させ、論理アドレス
によって前記アドレス変換バッファを検索し、前記論理
アドレスが登録されていないとき、前記ミスヒット信号
を前記縮退アドレス発生回路および自身に通知し、前記
第一のレジスタのエントリアドレスに前記論理アドレス
とそれの物理アドレスを登録させるアドレス変換バッフ
ァ登録回路と、を備えて、なることを特徴とする。
【0006】
【実施例】次に、この発明について図面を参照して説明
する。
【0007】この発明の一実施例の構成を示す図1を参
照すると、記憶領域9は、8エントリアドレスを有し、
各エントリアドレスの指す領域にはそれぞれ論理アドレ
ス及び物理アドレスの対を格納する。また、TLB検索
時には記憶領域9に論理アドレスが比較データ131と
して入力され、記憶領域9内の各エントリアドレスの論
理アドレスと比較され、記憶領域9内に比較データと一
致する論理アドレスがあれば、その論理アドレスに対応
する物理アドレスが読み出される。比較データ131と
一致する論理アドレスがなければ、TLBミスヒット信
号119が出力される。TLB登録時には、記憶領域9
に論理アドレス及び物理アドレスの対であるTLB登録
データ130と登録する領域を指すエントリアドレスの
TLB登録アドレス129が入力され、TLB登録デー
タ130が記憶領域9に登録される。
【0008】レジスタ0乃至7はそれぞれTLBの読み
出しデータの妥当性を検査して得られるTLB縮退情報
100乃至107を格納する。あるエントリアドレスが
障害で縮退するとき、そのエントリアドレスに対応する
TLB縮退情報は論理値「1」となる。レジスタ8はセ
レクタ18からの出力信号であるリプレースアドレス1
28を格納する。リプレースアドレス128は8エント
リアドレスに対応するアドレス「000」乃至「11
1」まであり、それぞれ記憶領域9内のエントリアドレ
ス0〜7に対応する。セレクタ10乃至17は、ORゲ
ート19の出力信号31が論理値「1」のとき、レジス
タ0はレジスタ1の出力信号121を、レジスタ1はレ
ジスタ2の出力信号122を、同様にレジスタ6はレジ
スタ7の出力信号127を、レジスタ7はレジスタ0の
出力信号120をサイクリックにシフトして選択入力す
る。また、TLB縮退情報セット信号32が論理値
「1」のとき、TLB縮退情報100乃至107を各セ
レクタ10乃至17で選択され、また、信号31,32
が論理値「0」のとき、レジスタ0〜7は自身の出力信
号120乃至127をそれぞれ選択してレジスタ0〜7
自身に入力する。
【0009】セレクタ18は、ORゲート19の出力信
号31が論理値「1」のとき、カウンタ20からの出力
信号118を選択し、また、TLB縮退情報セット信号
32が論理値「1」のとき、初期値「000」を選択
し、出力信号31およびTLB縮退情報セット信号3
2,31が論理値「0」のときはレジスタ8からの出力
信号128を選択し、レジスタ8自身に入力する。
【0010】ORゲート19は記憶領域9からTLBミ
スヒット信号119とレジスタ0の出力信号120を論
理和加算する。カウンタ20はレジスタ8からの出力信
号128に「1」加算してカウントアップし、リプレー
スアドレス128のエントリアドレスを更新し、セレク
タ18を介してレジスタ8に入力する。TLB登録回路
21はTLBミスヒット信号119と比較データ131
を受け取ると、比較データ131(論理アドレス)を用
いて図示しないアドレス変換テーブルを索引し、対応す
る物理アドレスを取得する。この物理アドレス及び前記
比較データ131(論理アドレス)のTLB登録データ
130を、エントリアドレスの登録アドレス129によ
って記憶領域9に格納する。
【0011】図2は、図1の実施例の記憶領域9の構成
例である。記憶領域9は、エントリアドレス0乃至7
に、論理アドレス91と物理アドレス92の対をそれぞ
れ格納する。
【0012】次に図1の実施例の動作について説明す
る。
【0013】はじめに、TLB縮退情報100乃至10
7のセット動作について説明する。TLB縮退情報10
0乃至107と、記憶領域9の各エントリアドレス0乃
至7との対応は、 TLB縮退情報100・・・エントリアドレス0の縮退 TLB縮退情報101・・・エントリアドレス1の縮退 TLB縮退情報102・・・エントリアドレス2の縮退 TLB縮退情報103・・・エントリアドレス3の縮退 TLB縮退情報104・・・エントリアドレス4の縮退 TLB縮退情報105・・・エントリアドレス5の縮退 TLB縮退情報106・・・エントリアドレス6の縮退 TLB縮退情報107・・・エントリアドレス7の縮退 の通りである。
【0014】以下の説明では、記憶領域9内のエントリ
アドレス2が縮退した場合について説明する。TLB縮
退情報セット信号32が入力すると、レジスタ0〜7に
はTLB縮退情報100乃至107の論理値「0010
0000」がセットされる。すなわちレジスタ0〜1に
は「0」、レジスタ2には「1」、レジスタ3〜7には
「0」がそれぞれセットされる。レジスタ8には初期値
「000」108がセットされる。
【0015】次に記憶領域9のエントリアドレスである
リプレースアドレス128の生成とTLB登録動作につ
いて説明する。レジスタ0,1には「0」、レジスタ2
には「1」、レジスタ3〜7には「0」が格納されてい
るとする。すなわち、エントリアドレス2が縮退してい
るとする。また、レジスタ8には初期値「000」が格
納されているとする。先ず、比較データ131が記憶領
域9に入力される。この比較データ131と一致する論
理アドレスが記憶領域9内にあればその論理アドレスに
対応する物理アドレス132が読み出され、比較データ
と一致する論理アドレスが記憶領域9内になければ記憶
領域9はTLBミスヒット信号119を1周期間のみO
Rゲート19に送出する。ORゲート19はTLBミス
ヒット信号119とレジスタ0からの出力信号120を
論理加算して論理値「1」の出力信号31をセレクタ1
0乃至18の送出する。セレクタ10乃至18は、OR
ゲート19の出力信号31の論理値「1」をセレクタ1
0乃至18に送出する。セレクタ10乃至18は、OR
ゲート19の出力信号31の論理値「1」が入力される
と、それぞれレジスタ1乃至7,0、ならびにカウンタ
20からの出力信号をサイクリックにシフトして選択
し、レジスタ0〜8に入力する。レジスタ0〜8はセレ
クタ10〜18の出力信号をそれぞれセットし、レジス
タ0にはレジスタ1の値「0」がセットされ、レジスタ
1にはレジスタ2の値「1」がセットされ、レジスタ2
にはレジスタ3の値「0」がセットされ、レジスタ3に
はレジスタ4の値「0」がセットされ、レジスタ4には
レジスタ5の値「0」がセットされ、レジスタ5にはレ
ジスタ6の値「0」がセットされ、レジスタ6にはレジ
スタ7の値「0」がセットされ、レジスタ7にはレジス
タ0の値「0」がセットされ、上述のようにレジスタ0
乃至7のTLB縮退情報がサイクリックにシフト動作に
よって移動する。
【0016】レジスタ8にはカウンタ20から初期値
「000」に「1」を加算した出力信号「001」がセ
ットされる。すなわちレジスタ8の値はカウントアップ
される。このレジスタ8の値「001」がリプレースア
ドレス128としてTLB登録回路21に送出される。
TLB登録回路21は比較データ131(論理アドレ
ス)で各アドレス変換テーブルを索引して対応する物理
アドレスを取り出した後、物理アドレスと比較データの
論理アドレスの対をTLB登録データ130として、さ
らにリプレースアドレス128の値「001」をTLB
登録アドレス129の値「001」として記憶領域9に
入力する。
【0017】次に、再び比較データ131が記憶領域9
に入力されると、前述と同様にこの比較データ131と
一致する論理アドレス91が記憶領域9内にあればその
論理アドレス91に対応する物理アドレス92が読みだ
される。比較データ131と一致する論理アドレス91
が記憶領域9内になければ、記憶領域9はTLBミスヒ
ット信号119を1周期間のみORゲート19に送出す
る。ORゲート19は、TLBミスヒット信号の値
「1」とレジスタ0からの出力信号120の値「0」を
論理加算して、セレクタ10乃至18に出力信号31の
値「1」を送出する。セレクタ10乃至18はORゲー
ト19からの出力信号31の値「1」が入力されると、
レジスタ1〜7,0ならびにカウンタ20からの出力信
号をそれぞれ選択し、レジスタ0乃至8にサイクリック
にシフトして送出する。レジスタ0乃至8にはセレクタ
10乃至18の出力信号がセットされる。すなわち、レ
ジスタ0にはレジスタ1の値「1」がセットされ、レジ
スタ1にはレジスタ2の値「0」がセットされ、レジス
タ2にはレジスタ3の値「0」がセットされ、レジスタ
3にはレジスタ4の値「0」がセットされ、レジスタ4
にはレジスタ5の値「0」がセットされ、レジスタ5に
はレジスタ6の値「0」がセットされ、レジスタ6には
レジスタ7の値「0」がセットされ、レジスタ7にはレ
ジスタ0の値「0」がセットされ、レジスタ8にはレジ
スタ8自身の出力信号128の値「001」に「1」を
加算したカウンタ20からの出力信号118「010」
がセットされる。レジスタ8の値はカウントアップされ
る。
【0018】上述のシフト動作によって、レジスタ0の
出力信号120が値「1」になったため、レジスタ0の
出力信号の値「1」とTLBミスヒット信号119の値
「0」をORするORゲートの出力信号31が値「1」
となり、レジスタ0乃至7が、もう一度シフト動作が行
われ、レジスタ8の値は再びカウントアップされる。す
なわち、レジスタ0にはレジスタ1の値「0」がセット
され、レジスタ1にはレジスタ2の値「0」がセットさ
れ、レジスタ2にはレジスタ3の値「0」がセットさ
れ、レジスタ3にはレジスタ4の値「0」がセットさ
れ、レジスタ4にはレジスタ5の値「0」がセットさ
れ、レジスタ5にはレジスタ6の値「0」がセットさ
れ、レジスタ6にはレジスタ7の値「0」がセットさ
れ、レジスタ7にはレジスタ0の値「1」がセットさ
れ、レジスタ8には値「011」がセットされる。この
レジスタ8の値「011」がリプレースアドレス128
としてTLB登録回路21に送出される。
【0019】TLB登録回路21は比較データ131
(論理アドレス)で各アドレス変換テーブル索引して物
理アドレスを取り出した後、この物理アドレスおよび比
較データ(論理アドレス)をTLB登録データ130と
して、さらにリプレースアドレス128をエントリアド
レスの値「011」をTLB登録アドレス129として
記憶領域9に送出する。
【0020】記憶領域9はTLB登録アドレス129の
値「011」(エントリアドレス3)にTLB登録デー
タ130を格納する。エントリアドレス「2」を指すリ
プレースアドレス「010」は、レジスタ0の出力信号
120の値「1」によって、さらにカウントアップさ
れ、エントリアドレス「3」を指すリプレースアドレス
「011」となる。このリプレースアドレス「011」
をTLB登録回路21に送出することにより、エントリ
アドレス「2」は縮退されて、新データの登録が阻止さ
れる。
【0021】以上、この実施例では、エントリアドレス
「2」が縮退した場合について説明したが、この発明
は、すべてのエントリアドレスの縮退に適用することが
できることは明きらかである。さらに複数エントリアド
レスの縮退にも適用できることは明らかである。最大で
8エントリアドレス中7エントリアドレスの縮退に対応
できる。
【0022】また、この実施例では、8エントリアドレ
スの記憶領域9について説明したが、nエントリアドレ
ス数をもつTLBに対してもこの発明を適用できること
は当然である。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、n個のエントリアドレスを有するTLBに対して1
乃至n−1個のエントリアドレスが故障しても、残りの
故障していないn−1〜1個のエントリアドレスに縮退
して、TLBを動作されることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例の構成を示す図である。
【図2】図1におけるTLBに格納する論理アドレスと
物理アドレスの対を例示する図である。
【符号の説明】
0〜7 レジスタ 8 レジスタ 9 記憶領域 10〜17 セレクタ 18 セレクタ 19 ORゲート 20 カウンタ 21 TLB登録回路 30 縮退アドレス発生回路 101〜131 信号

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 仮想記憶にアクセスするとき、論理アド
    レスとそれをアドレス変換して得られる物理アドレスと
    からなるアドレス変換履歴を登録し、論理アドレスによ
    る前記仮想記憶にアクセスの度に、前記アドレス変換履
    歴を検索して前記論理アドレスに対応する物理アドレス
    を高速に取得し、論理アドレスが前記アドレス変換履歴
    に登録されていないとき、前記論理アドレスとそれの物
    理アドレスを最も古く登録されたアドレス変換履歴と置
    き換えて登録するアドレス変換バッファにおいて、 前記論理アドレスが前記アドレス変換バッファに登録さ
    れていないことを示すミスヒット信号によって、前記ア
    ドレス変換バッファに対するエントリアドレスを、障害
    が発生した障害記憶領域を指すエントリアドレスを縮退
    した上で、初期値から順次に発生するカウンタと、 前記カウンタによって発生されたエントリアドレスを格
    納する第一のレジスタと、 前記障害領域を指す情報を格納し、前記情報によってエ
    ントリアドレスの発生を阻止して縮退する契機を前記カ
    ウンタに与えるシフト機能付きの第二のレジスタと、 を備える縮退アドレス発生回路と、 論理アドレスによって前記アドレス変換バッファを検索
    し、前記論理アドレスが登録されているとき、前記論理
    アドレスに対応する物理アドレスを前記アドレス変換バ
    ッファから出力させ、論理アドレスによって前記アドレ
    ス変換バッファを検索し、前記論理アドレスが登録され
    ていないとき、前記ミスヒット信号を前記縮退アドレス
    発生回路および自身に通知し、前記第一のレジスタのエ
    ントリアドレスに前記論理アドレスとそれの物理アドレ
    スを登録させるアドレス変換バッファ登録回路と、を備
    えて、 なることを特徴とするアドレス変換バッファ。
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