JP2900872B2 - 情報処理装置 - Google Patents

情報処理装置

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JP2900872B2
JP2900872B2 JP8053046A JP5304696A JP2900872B2 JP 2900872 B2 JP2900872 B2 JP 2900872B2 JP 8053046 A JP8053046 A JP 8053046A JP 5304696 A JP5304696 A JP 5304696A JP 2900872 B2 JP2900872 B2 JP 2900872B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、メモリ内に格納さ
れる情報のうち頻繁にアクセスする情報を一時的に格納
することにより、アクセス時間を短縮するキャッシュメ
モリを有する情報処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】情報処理装置に用いられるキャッシュメ
モリは、CPUとメモリとの間に介在し、CPUがメモ
リに対して頻繁にアクセスするデータが一時的に格納さ
れているものであり、それにより、CPUによるデータ
の読み出し時間の短縮が図られている。
【0003】CPUによるデータの読み出しは、まず、
アクセスするデータがキャッシュメモリ上に存在するか
が調べられ、存在する場合はキャッシュメモリ上のデー
タが読み出され、存在しない場合はメモリ上のデータが
読み出される。
【0004】ここで、キャッシュメモリに格納されるデ
ータは、CPUが頻繁にアクセスするデータが常に格納
されるように順次入れ替えが行われているが、メモリか
らキャッシュメモリへデータがブロック転送される際の
ブロックサイズは設計時に決められた一定の値となって
おり、また、キャッシュメモリの容量及びキャッシュ可
能なメモリ容量もメモリの容量に関係なく設計時に決め
られた一定の値となっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
情報処理装置においては、キャッシュ可能な容量がメモ
リの容量あるいはCPUがアクセスするデータの量に関
係なく一定の値に決められているため、キャッシュ可能
な容量に対してメモリの容量がかなり多かったり、キャ
ッシュ可能な容量に対してCPUが頻繁にアクセスする
データの量が多かったりすると、キャッシュメモリを用
いたことによるデータの読み出し時間の短縮を十分に図
ることができないという問題点がある。
【0006】本発明は、上述したような従来の技術が有
する問題点に鑑みてなされたものであって、キャッシュ
メモリを用いたことによるデータ読み出し時間の短縮を
十分に図ることができる情報処理装置を提供することを
目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、データが格納されている主メモリと、該主
メモリ内に格納されたデータを読み出し、処理を行う処
理部と、前記主メモリと前記処理部との間に介在し、前
記主メモリ内において前記処理部が頻繁にアクセスする
データを読み出し、一時的に格納するキャッシュ部とを
有してなる情報処理装置において、前記キャッシュ部
は、複数のブロックを具備し、各ブロックには前記主メ
モリ内のデータが一時的に格納されるキャッシュメモリ
と、該キャッシュメモリが具備する前記ブロックの数と
同じ数のエントリを具備し、各エントリには対応する前
記ブロックに格納されたデータを指定するためのアドレ
ス情報が格納される制御部とを有し、前記制御部は、前
記アドレス情報を格納するタグRAMを複数具備し、外
部から入力される制御信号に基づいて前記複数のタグR
AMの組み合わせを変えることにより、前記エントリの
数と1つの前記エントリに格納可能な前記アドレス情報
のビット数を制御するものであることを特徴とする。
【0008】また、前記制御部は、前記制御信号によっ
て前記タグRAMに格納される前記アドレス情報の選択
を行うマルチプレクサを有することを特徴とする。
【0009】(作用)上記のように構成された本発明に
おいては、外部から入力される制御信号によってタグR
AMの構成を変え、それにより比較可能なアドレス情報
ビット数を増やす。ここで、キャッシュメモリに格納可
能なメモリアドレス領域は、キャッシュメモリに格納さ
れているデータのアドレス情報ビット数で決まる。その
ため、タグRAMの容量を変更することなくキャッシュ
メモリに格納可能なメモリアドレス領域が大きくなる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。
【0011】図1は、本発明の情報処理装置の実施の一
形態を示すブロック図である。
【0012】なお、本形態のキャッシュ制御方式はダイ
レクトマップ方式であり、キャッシュ容量は256KB
である。
【0013】本形態は図1に示すように、データが格納
されている主メモリ100と、主メモリ100内に格納
されたデータを読み出し、処理を行う処理部であるCP
U200と、主メモリ100とCPU200との間に介
在し、主メモリ100内においてCPU200が頻繁に
アクセスするデータを読み出し、一時的に格納するキャ
ッシュ部300とから構成されており、キャッシュ部3
00には、主メモリ100内のデータが一時的に格納さ
れるキャッシュメモリ310と、主メモリ100内にお
いてキャッシュメモリ310内に格納可能なデータ容量
を制御する制御部320とが設けられている。
【0014】図2は、図1に示した制御部320の構成
を示す回路図である。
【0015】本形態における制御部320は図2に示す
ように、8K×8ビットで構成され、CPUアドレス1
内のアドレス及びデータが書き込まれるとともに書き込
まれたデータが読み出されるタグRAM5,6と、外部
から入力される信号によってタグRAM6に入力される
データの選択を行うマルチプレクサ2と、タグRAM
5,6に対するデータの書き込みあるいは読み出しの制
御を行うタグRAM制御回路3と、CPUアドレス1内
の有効アドレスを切り替える有効アドレス切替器4と、
2つのバッファ7,8と、3つのコンパレータ9〜11
と、2つのORゲート23,25と、NORゲート22
とから構成されている。
【0016】以下に、上述した構成の接続について説明
する。
【0017】マルチプレクサ2においては、Aポートに
CPUアドレス1のアドレス25〜18の8ビットが接
続され、BポートにCPUアドレス1のアドレス27,
26の2ビット及び6ビットのLレベル信号の計8ビッ
トが接続され、セレクタ信号として制御信号であるLi
ne−32信号が接続され、出力端子にバッファ8を介
してタグRAM6のデータ入出力端子が接続されてい
る。
【0018】なお、Line−32信号は、キャッシュ
メモリのブロックサイズを選択するための信号であり、
Lレベルの場合はブロックサイズが16バイト、Hレベ
ルの場合はブロックサイズが32バイトであることを示
す。
【0019】タグRAM5,6においては、アドレス入
力端子にCPUアドレス1のアドレス17〜5がそれぞ
れ接続され、タグRAM5のデータ入出力端子にバッフ
ァ7を介してCPUアドレス1のアドレス25〜18の
8ビットが接続されている。
【0020】タグRAM制御回路3においては、入力端
子にCPUアドレス1のアドレス4と、Line−32
信号と、タグRAM用書き込み制御信号TAG−WE信
号とが接続され、出力端子にタグRAM5,6の書き込
み制御端子が接続されている。
【0021】コンパレータ9,10は、Aポート及びB
ポートの10ビット入力2系統からなり、コンパレータ
11は、Aポート及びBポートの11ビット入力2系統
からなる。コンパレータ9においては、AポートにCP
Uアドレス1のアドレス4、タグRAM5のデータ8ビ
ット及びLレベル信号1ビットが接続され、Bポートに
Lレベル信号1ビット、CPUアドレス1のアドレス2
5〜18及びLine−32信号が接続され、出力端子
にNORゲート22の入力端子が接続されており、コン
パレータ10においては、AポートにCPUアドレス1
のアドレス4、タグRAM6のデータ8ビット及びLレ
ベル信号1ビットが接続され、BポートにHレベル信号
1ビット、CPUアドレス1のアドレス25〜18及び
Line−32信号が接続され、出力端子にNORゲー
ト22の入力端子が接続されており、コンパレータ11
においては、AポートにタグRAM5のデータ8ビッ
ト、タグRAM6のデータ2ビット及びHレベル信号1
ビットが接続され、BポートにCPUアドレス1のアド
レス25〜18、CPUアドレス1のアドレス27,2
6及びLine−32信号が接続され、出力端子にNO
Rゲート22の入力端子が接続されている。
【0022】有効アドレス切替器4においては、入力端
子にCPUアドレス1のアドレス27,26及びLin
e−32信号が接続され、出力端子にORゲート23の
一方の入力端子に接続されている。
【0023】ORゲート23においては、他方の入力端
子にCPUアドレス1のアドレス31〜28が接続さ
れ、出力端子にORゲート25の一方の入力端子が接続
されている。
【0024】ORゲート25においては、他方の入力端
子にNORゲート22の出力端子が接続されており、出
力端子にキャッシュメモリ310が接続されている。
【0025】以下に、上記のように構成された情報処理
装置の動作について説明する。
【0026】表1は、図2に示したタグRAM制御回路
3の出力信号の真理値表である。
【0027】
【表1】 表1に示すようにタグRAM制御回路3においては、L
ine−32信号、CPUアドレス1のアドレス4及び
TAG−WE信号に基づいてタグRAM5−WE信号及
びタグRAM6−WE信号が生成され、出力される。
【0028】表2は、図2に示した有効アドレス切替器
4の出力信号の真理値表である。
【0029】
【表2】 表2に示すように有効アドレス切替器4においては、L
ine−32信号及びCPUアドレス1のアドレス2
7,26に基づいて有効アドレス切替器出力信号が生成
され、出力される。
【0030】また、マルチプレクサ2においては、入力
されるセレクト信号がLレベルである場合、Aポートか
ら入力されるデータが出力され、入力されるセレクト信
号がHレベルである場合、Bポートから入力されるデー
タが出力される。
【0031】また、コンパレータ9〜11においては、
Aポートから入力されるデータとBポートから入力され
るデータとが異なる場合は出力値がLレベルとなり、A
ポートから入力されるデータとBポートから入力される
データとが等しい場合は出力値がHレベルとなる。
【0032】また、NORゲート22の出力は、キャッ
シュメモリのデータ出力状態を示し、出力値がLレベル
の場合は出力有効、出力値がHレベルの場合は出力無効
と判断される。
【0033】表3は、Line−32信号によるキャッ
シュ可能なメモリ領域を説明するための表である。
【0034】
【表3】 表3に示すように、Line−32信号がLレベルの場
合、マルチプレクサ2からの出力は、Aポートから入力
されるCPUアドレス1のアドレス25〜18の8ビッ
トデータとなる。
【0035】そして、タグRAM制御回路3から出力さ
れるタグRAM用書き込み制御信号TAG−WE信号に
より、タグRAM5,6にCPUアドレス1のアドレス
25〜18の8ビットデータが書き込まれる。
【0036】それにより、タグRAM5,6の構成が1
6K×8ビットとなり、また、ブロックサイズで使用さ
れるビット数が4ビットとなる。
【0037】Line−32信号がLレベルであるた
め、ブロックサイズは16バイトとなる。
【0038】タグRAM5,6に入力されるアドレス1
8ビットのうちブロックサイズで使用されるビット数が
4ビットであることにより、ブロック数で使用されるビ
ット数は14ビットとなる。
【0039】また、タグRAM構成が16K×8ビット
であることから、使用されるビット数は26ビットとな
り、キャッシュ可能なメモリ領域は226ビット=64M
Bとなる。
【0040】一方、Line−32信号がHレベルの場
合、マルチプレクサ2からの出力は、Bポートから入力
されるCPUアドレス1のアドレス27,26の2ビッ
トデータとなる。
【0041】そして、タグRAM制御回路3から出力さ
れるタグRAM用書き込み制御信号TAG−WE信号に
より、タグRAMにCPUアドレス1のアドレス25
〜18の8ビットデータが書き込まれ、タグRAM6に
CPUアドレス1のアドレス27,26の2ビットデー
タが書き込まれる。
【0042】それにより、タグRAM5,6の構成が8
K×16ビットとなり、また、ブロックサイズで使用さ
れるビット数は5ビットとなる。しかしここで、データ
16ビット中6ビットは未使用であるため、タグRAM
6のデータ下位6ビットはコンパレータ11に入力され
ず、8K×10ビットとして使用される。
【0043】Line−32信号がHレベルであるた
め、ブロックサイズは32バイトとなる。
【0044】タグRAM5,6に入力されるアドレス1
8ビットのうちブロックサイズで使用されるビット数が
5ビットであることにより、ブロック数で使用されるビ
ット数は13ビットとなる。
【0045】また、タグRAM構成が8K×10ビット
であることから、使用されるビット数は28ビットとな
り、キャッシュ可能なメモリ領域は228ビット=256
MBとなる。
【0046】
【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
外部から入力される制御信号によってタグRAMの構成
を変え、それにより比較可能なアドレス情報ビット数を
増やす構成としたため、タグRAMの容量を変更するこ
となくキャッシュメモリに格納可能なメモリアドレス領
域を大きくすることができる。
【0047】それにより、キャッシュメモリを用いたこ
とによるデータ読み出し時間の短縮を十分に図ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の情報処理装置の実施の一形態を示すブ
ロック図である。
【図2】図1に示した制御部の構成を示す回路図であ
る。
【符号の説明】
1 CPUアドレス 2 マルチプレクサ 3 タグRAM制御回路 4 有効アドレス切替器 5,6 タグRAM 7,8 バッファ 9〜11 コンパレータ 22 NORゲート 23,25 ORゲート 100 主メモリ 200 CPU 300 キャッシュ部 310 キャッシュメモリ 320 制御部

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 データが格納されている主メモリと、 該主メモリ内に格納されたデータを読み出し、処理を行
    う処理部と、 前記主メモリと前記処理部との間に介在し、前記主メモ
    リ内において前記処理部が頻繁にアクセスするデータを
    読み出し、一時的に格納するキャッシュ部とを有してな
    る情報処理装置において、 前記キャッシュ部は、複数のブロックを具備し、各ブロックには 前記主メモリ
    内のデータが一時的に格納されるキャッシュメモリと、該キャッシュメモリが具備する前記ブロックの数と同じ
    数のエントリを具備し、各エントリには対応する前記ブ
    ロックに格納されたデータを指定するためのアドレス情
    報が格納される制御部とを有し、 前記制御部は、前記アドレス情報を格納するタグRAM
    を複数具備し、外部から入力される制御信号に基づいて
    前記複数のタグRAMの組み合わせを変えることによ
    り、前記エントリの数と1つの前記エントリに格納可能
    な前記アドレス情報のビット数を制御するものである
    とを特徴とする情報処理装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の情報処理装置におい
    て、前記制御部は、前記制御信号によって前記タグRAMに
    格納される前記アドレス情報の選択を行うマルチプレク
    サを有する ことを特徴とする情報処理装置。
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