JP2971119B2 - 複数プロセッサシステムにおける高速データ転送方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 実メモリを共用せず、外部記憶装置を共有する複数プ
ロセッサシステムにおける高速データ転送方式に関し、 外部記憶装置にページアウトされているデータ領域を
送信側のユーザ空間にページインすることなく受信側の
ユーザ空間に送信し、また受信ユーザ空間側では実処理
上必要なデータのみを受信できるようにすることを目的
とし、 外部記憶装置を共有し、通信路によって結合された複数
のプロセッサからなるシステムにおいて、該複数の各プ
ロセッサが、該各プロセッサのシステムプログラムによ
って管理され、該各プロセッサの実メモリ内のデータ領
域にある送信データを、該外部記憶装置へのページアウ
トの前に一時的に格納するための一時データ領域と、該
システムプログラムによって管理され、１つ以上の各仮
想記憶領域に対応して、送信データが前記外部記憶装置
上にあるか他プロセッサのシステムプログラムが管理す
る前記一時データ領域にあるかを区別して送信データを
管理するための仮想メモリ管理情報とを備え、送信プロ
セッサ側ですでに前記外部記憶装置にページアウトされ
ている送信データの送信空間へのページインを行うこと
なく、受信プロセッサ側で必要とするデータのみを受信
するように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は複数のプロセッサから成るシステムにおける
データの転送方式に係り、さらに詳しくは実メモリを共
用せず、外部記憶装置を共有する複数プロセッサシステ
ムにおける高速データ転送方式に関する。

〔従来の技術と発明が解決しようとする課題〕

第７図は複数のプロセッサから成るシステムにおける
データ転送方式の従来例である。同図においてプロセッ
サ1a,1b,・・・,1nは通信路２によって相互に接続さ
れ、各プロセッサ1a,1b,・・・,1nにはそれぞれシステ
ムプログラム3a,3b,・・・,3nが存在する。

第７図において、プロセッサ1a内のユーザ空間4aが持
っているデータをプロセッサ1b内のユーザ空間4bに送信
する場合を考える。ここでユーザ空間4aから送信される
データは、ユーザ空間4bへの送信後にはプロセッサ1a側
では必要なくなるものとする。プロセッサ1aと1bは共同
で用いることができる実メモリを持っていないために、
ユーザ空間4a内のデータ領域５の内容をユーザ空間4b内
のバッファ６に送信するためには、システムプログラム
3aがシステムプログラムによって管理される通信路２を
使用してデータ転送を行うことになる。

第７図のような従来例では、例えばユーザ空間4a内の
データ領域がページアウトされて各プロセッサにそれぞ
れ対応して設けられている外部記憶装置に格納されてい
る場合には、データの送信後送信空間4aにおいてはその
データは不要となるにもかかわらず、通信路２にデータ
を流すためにユーザ空間4aのデータ領域５に送信データ
を１度ページインする必要があるという問題点がある。

また受信ユーザ空間4b内で送信データの全てが必ずし
も必要でない場合にも、送信ユーザ空間4a側では4b側で
どのデータを必要とするかを判断できないために、全て
のデータを送信する必要があるという問題点もある。

本発明は、外部記憶装置にページアウトされているデ
ータ領域を送信側のユーザ空間にページインすることな
く受信側のユーザ空間に送信し、また受信ユーザ空間側
では実処理上必要なデータのみを受信できるようにする
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理ブロック図である。同図は外部
記憶装置７を共有し、通信路２によって相互に結合され
た複数のプロセッサ1a,1b,・・・から成るシステムにお
ける高速データ転送方式の原理ブロック図である。

第１図において、複数の各プロセッサ1a,1b,・・・内
の一時データ領域8a,8b,・・・は例えばバッファであ
り、各プロセッサ1a,1b,・・・のシステムプログラムに
よって管理され、各プロセッサの実メモリ内のデータ領
域にある送信データを外部記憶装置７へのページアウト
の前に一時的に格納するものである。また仮想メモリ管
理情報9a,9b,・・・は、各プロセッサ1a,1b,・・・のそ
れぞれのシステムプログラムによって管理され、それぞ
れのプロセッサにおける１つ以上の各仮想記憶領域に対
応して、送信データが外部記憶装置７上にあるか、シス
テム内で他のプロセッサのシステムプログラムが管理す
る一時データ領域にあるかを区別して、送信データを管
理するためのものである。

〔作用〕

本発明においては、送信プロセッサ側ですでに外部記
憶装置７にページアウトされている送信データの送信空
間へのページインを行うことなく、受信プロセッサ側で
必要とされるデータのみが送信される。

すなわち、送信データが外部記憶装置７上にある場合
には、その外部ページが外部記憶装置上でどこにあるか
を示す外部ページ管理情報が受信側プロセッサに送信さ
れ、受信プロセッサ側では受信バッファ領域に対応する
仮想メモリ管理情報として送信された外部ページ管理情
報が書き込まれ、受信側のプロセッサで実処理上の必要
によって受信バッファ領域にアクセスしてページフォル
トが発生した時に、外部ページ管理情報の内容によって
外部記憶装置７からのデータのページインが行われる。

また送信プロセッサ側で送信データが外部記憶装置上
の外部ページにない時には、実メモリ上の送信データが
一時データ領域8a,8b,・・・に移され、そのデータ領域
の内容の外部記憶装置７への強制ページアウトがスケジ
ュールされ、その後送信側プロセッサの識別子と一時デ
ータ領域の仮想アドレスとが受信側プロセッサに送信さ
れる。

受信プロセッサ側では仮想メモリ管理情報として送信
されたこのプロセッサ識別子と仮想アドレスとが書き込
まれ、受信バッファ領域へのアクセスによりページフォ
ルトが発生した時にその仮想メモリ管理情報の内容によ
って送信側プロセッサにデータ送信が要求され、送信プ
ロセッサ側からその仮想アドレスを基にして送信データ
がページアウトされた外部記憶装置７の外部ページを示
す外部ページ管理情報が送信され、受信プロセッサ側で
その外部ページ管理情報の内容によって外部記憶装置７
からのページイン処理が行われる。

以上のように、本発明によれば送信空間側でページア
ウトされているデータ領域をページインせずにデータを
送信することができ、また受信空間側では実処理上必要
なデータのみを受信することが可能になる。

〔実施例〕

第２図は本発明のデータ転送方式の基本概念の説明図
である。同図を用いて本発明におけるデータ転送方式の
仕組みを説明する。

本発明においては、データ転送の処理として、複数
のプロセッサが外部記憶装置を共用可能とするために、
システムを構成するプロセッサの識別子を基にして仮想
メモリ管理情報の初期化が行われる。この初期化は、例
えば各プロセッサが外部記憶装置のどのスロットを使用
するかなどを示すものである。次に処理として、送信
プロセッサ側における送信データ領域に対して有効な外
部ページが外部記憶装置上に存在する場合には、その外
部ページを示す外部ページ管理情報が受信側に送信され
る。

これに対して送信データが格納されている実メモリに
対する有効な外部ページが存在しない場合には、処理
としてCPUの近くにある実メモリ上の送信データがシス
テムプログラムによって管理されるページアウト可能な
一時データ領域に移される。すなわち送信データが実メ
モリから一時データ領域用のバッファへと移される。

その後一時データ領域の内容の外部記憶装置への強制
ページアウトがスケジュールされ、送信側プロセッサの
識別子と一時データ領域の仮想アドレスとが受信側に送
信される。続いて処理として、実メモリ上の送信デー
タ領域に対応する外部ページに関する情報が送信側の仮
想メモリ管理情報から消され、送信側における処理は一
応終了する。

第２図（ａ）は送信側における外部ページ棄却方式の
説明図である。送信側のシステムプログラム10内には仮
想メモリ管理情報11が保持されているが、外部記憶装置
13内に送信データ領域12に対して有効な外部ページ14が
存在する場合には、前述の処理で外部ページ管理情報
が含まれる仮想メモリ管理情報11が受信側に送信され、
処理で送信データ領域12に対応する外部ページ14に関
する情報が仮想メモリ管理情報から消される。

第２図（ｂ）は送信データ領域12に対して有効な外部
ページが存在しない場合の送信データの一時データ領域
への移動の説明図である。前述の処理において送信デ
ータ領域12のデータの一時データ領域15への移動が行わ
れ、その後その内容の外部記憶装置13上の外部ページ14
への強制ページアウトがスケジュールされる。

受信プロセッサ側では、処理として受信バッファ領
域に対応する実メモリと外部ページが棄却され、仮想記
憶領域獲得直後の状態とされる。後述するように受信側
処理プログラムは実処理で必要になったデータを参照す
ることにより、ページフォルトおよびページインの論理
によりテータを得ることになる。この時実メモリが存在
するとページフォルトが発生せず、すでに存在する実メ
モリ、すなわちごみを参照してしまうことになる。

またデータ受信時に存在する実メモリを割り当てたま
まにして強制的に外部記憶装置からのページインを行う
場合には、そのデータが参照されない場合にページイン
の処理が無駄になるために、この処理において受信バ
ッファ領域に対応する実メモリと外部ページが棄却され
る。

次に処理として、受信バッファ領域の仮想メモリ管
理情報として送信プロセッサ側から送られた外部ページ
管理情報、または送信プロセッサ側のシステムプログラ
ムが管理するプロセッサ識別子と仮想アドレスとが書き
込まれる。

第２図（ｃ）は外部ページ管理情報の書き込み処理の
説明図である。受信側のシステムプログラム16内で受信
バッファ領域18に対応する仮想メモリ管理情報17とし
て、処理で外部記憶装置13内の外部ページ19の外部ペ
ージ管理情報が書き込まれる。これによって受信プロセ
ッサ側でのデータ参照前の処理は終了する。

受信プロセッサ側でプログラム処理の進行につれて他
プロセッサから転送されたデータが必要になると、受信
プロセッサ側のシステムプログラムは処理として受信
バッファ領域にアクセスするが、受信バッファ領域に対
応する実メモリと外部ページが棄却されているためにペ
ージフォルトが発生し、システムプログラムはその仮想
記憶領域に対応する仮想メモリ管理情報の内容によって
次のような処理を行う。

すなわち外部ページ管理情報が仮想メモリ管理情報と
して設定されている場合には、外部記憶装置からの通常
のデータのページイン処理が行われる。また仮想メモリ
管理情報として送信側プロセッサの識別子と仮想アドレ
スとが設定されている場合には、送信側プロセッサのシ
ステムプログラムに対してデータ転送要求が行われる。

この場合には、処理として一時データ領域の仮想ア
ドレスを基にして強制ページアウトが行われた結果とし
ての外部記憶装置上の外部ページを示す外部ページ管理
情報が受信側プロセッサに通知され、外部記憶装置から
のページイン処理が行われる。この時処理によるペー
ジアウトが完了していない場合には、そのページアウト
が完了するまで外部ページ管理情報の送信が行われな
い。

第３図は本発明における受信側プロセッサの仮想記憶
管理方式の実施例である。本実施例においては仮想記憶
の状態が（１）〜（５）の５つの状態に分けて管理され
ている。本発明では受信バッファ領域に対する仮想メモ
リの状態が（１）の仮想記憶獲得直後の状態に、処理
によって一旦状態遷移が行われ、その後処理により
（４）または（５）の状態への遷移が行われる。（４）
の状態は仮想メモリ管理情報として外部ページ管理情報
が設定されている場合に対応し、また（５）は他プロセ
ッサにデータが存在し、仮想メモリ管理情報として送信
側プロセッサの識別子と仮想アドレスとが設定されてい
る場合に対応する。

第４図は各データ領域の状態遷移の実施例である。同
図（ａ）は送信側プロセッサにおける送信データ領域の
状態遷移を示し、データ送信前の状態は（２）〜（４）
のいずれかであり、データ送信後には前述の処理、ま
たはによって状態（１）への遷移が行われる。しかし
ながら（２）の状態に対して行われる処理によって実
メモリの内容はシステムプログラム内の一時バッファ領
域に移されるために、データ自体の状態遷移については
一時バッファ領域の状態遷移として次に述べる。

第４図（ｂ）はシステムプログラム内の一時データ領
域としての一時バッファの状態遷移の説明図である。送
信バッファ領域についていた実メモリ、すなわち実際の
データ領域のデータが一時バッファに格納される前の状
態は（１）であり、前述の処理によって一時バッファ
の状態は（２）の実メモリありの状態を経由して、
（４）の実メモリがなく外部記憶ありの状態に遷移す
る。なおここで一時バッファはデータの管理のために新
たに獲得されるものである。

第４図（ｃ）は受信側プロセッサ内の受信バッファの
状態遷移の説明図である。同図は第２図（ｃ）において
受信側のシステムプログラムが受信バッファ領域18に対
する仮想メモリ管理情報17を書き込む前後の状態遷移を
示している。受信バッファの初期状態は（１）〜（４）
のいずれかであり、前述の処理とによって受信バッ
ファの状態は（１）の仮想記憶領域獲得直後の状態を経
由して、（４）または（５）の状態に遷移する。ここ
で、状態（５）への遷移は第４図（ａ）において送信バ
ッファの状態が（２）、すなわち有効な外部ページが存
在しない場合に対応し、それ以外の場合には状態（４）
への遷移が行われる。

第５図は仮想メモリ管理情報の実施例のフォーマット
である。この仮想メモリ管理情報は前述の外部ページ管
理情報を兼ねるものであり、各プロセッサ内のシステム
プログラムによって仮想メモリ毎に管理されている。そ
の内容は対応する実メモリの有無を示す例えばフラグ
と、実メモリのページアドレス、外部記憶の有無を示す
例えばフラグと、外部ページスロットNo.を基本とする
が、本発明においては送信データが外部記憶装置上でな
く他のプロセッサに存在する場合があるため、それを示
すフィールドが最後に追加されている。

また本発明においては外部記憶装置を複数プロセッサ
で共用するために、外部ページスロットNo.としてプロ
セッサ識別子とスロット番号が使用される。スロット番
号の管理方式は全プロセッサに対して共通であり、各プ
ロセッサに対して０から始まる。例えばプロセッサ＃ｉ
に対するスロット番号０は＃i,0、またプロセッサ＃ｊ
のスロット番号０は＃j,0である。

第６図は受信プロセッサ側で必要とするデータ領域の
ページインの実施例である。本発明においては、前述の
ように全部のデータを送信することなく受信プロセッサ
側で必要とされるデータ領域のみの参照が行われる。第
６図（ａ）において、受信プロセッサ側の処理プログラ
ム20はデータ受信のためにデータ受信バッファ21を用意
してシステムプログラム22に対してデータ受信を依頼す
る。システムプログラム22は前述の処理によって受信
バッファ21の仮想記憶領域に対応した仮想メモリ管理情
報のみを送信側プロセッサから受信して書き込むことに
より、プロセッサ間でのデータの送受信が基本的に完了
する。

第６図（ｂ）において、受信プロセッサ側の処理プロ
グラム20の処理においてデータが必要になった時に、デ
ータ受信バッファ21に対応する特定のデータ領域23が参
照されるが、この領域に対応する実メモリと外部ページ
は前述の処理によって棄却されているためにページフ
ォルトが発生する。

そして第６図（ｃ）において参照されたページへの外
部記憶装置からのページイン24が行われ、処理プログラ
ム20の処理が完了する。処理完了時にもプログラムの処
理上で必要のないデータに対応する受信バッファ領域の
参照は行われず、不要なデータの外部記憶装置からのペ
ージインが行われることはない。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、本発明によれば外部記憶
装置にページアウトされているデータの送信空間へのペ
ージインが不要になるために送信側プロセッサの実メモ
リの使用効率を向上させることができ、また実際に受信
側の処理プログラムで必要とされるデータのみが転送さ
れるためにデータ転送効率の向上に寄与するところが大
きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理ブロック図、 第２図は本発明のデータ転送方式の基本概念を説明する
図、 第３図は受信側プロセッサの仮想記憶管理方式の実施例
を示す図、 第４図は各データ領域の状態遷移の実施例を示す図、 第５図は仮想メモリ管理情報の実施例のフォーマットを
示す図、 第６図は受信プロセッサ側で必要とするデータ領域のペ
ージインの実施例を示す図、 第７図は複数プロセッサシステムにおけるデータ転送方
式の従来例を示す図である。 1a,1b……プロセッサ ２……通信路、 7,13……外部記憶装置、 8a,8b,15……一時データ領域．

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外部記憶装置（７）を共有し、通信路
   （２）によって結合された複数のプロセッサ（1a,1b,・
   ・・）からなるシステムにおいて、 該複数の各プロセッサ（1a,1b,・・・）が、該各プロセ
   ッサのシステムプログラムによって管理され、該各プロ
   セッサの実メモリ内のデータ領域にある送信データを、
   該外部記憶装置（７）へのページアウトの前に一時的に
   格納するための一時データ領域（8a,8b,・・・）と、 該システムプログラムによって管理され、１つ以上の各
   仮想記憶領域に対応して、送信データが前記外部記憶装
   置（７）上にあるか他プロセッサのシステムプログラム
   が管理する前記一時データ領域（8a,8b,・・・）にある
   かを区別して送信データを管理するための仮想メモリ管
   理情報（9a,9b,・・・）とを備え、 送信プロセッサ側ですでに前記外部記憶装置（７）にペ
   ージアウトされている送信データの送信空間へのページ
   インを行うことなく、受信プロセッサ側で必要とするデ
   ータのみを受信することを特徴とする複数プロセッサシ
   ステムにおける高速データ転送方式。
2. 【請求項２】前記送信プロセッサ側の送信データが前記
   外部記憶装置（７）上の外部ページにある時、該送信側
   プロセッサが該外部ページを示す外部ページ管理情報を
   受信側プロセッサに送信し、該送信データの実メモリ上
   でのデータ領域に対応する外部ページに関する情報を前
   記仮想メモリ管理情報（9a,9b,・・・）から消し、 該受信側プロセッサが受信バッファ領域に対応するプロ
   セッサの実メモリと前記外部記憶装置（７）上の外部ペ
   ージの内容を棄却し、該受信バッファ領域に対応する仮
   想メモリ管理情報として送信された外部ページ管理情報
   を書き込み、該受信側プロセッサのシステムプログラム
   が実処理上の必要により該受信バッファ領域にアクセス
   してページフォルトが発生した時、該外部ページ管理情
   報の内容により前記外部記憶装置（７）からのデータの
   ページイン処理を行うことを特徴とする請求項１記載の
   複数プロセッサシステムにおける高速データ転送方式。
3. 【請求項３】前記送信プロセッサ側の送信データが前記
   外部記憶装置（７）上の外部ページにない時、該送信側
   プロセッサが実メモリ上の送信データを前記一時データ
   領域（8a,8b,・・・）に移し、該一時データ領域の内容
   の前記外部記憶装置（７）への強制ページアウトをスケ
   ジュールした後に、自プロセッサ識別子と該一時データ
   領域の仮想アドレスとを受信側プロセッサに送信し、該
   送信データの実メモリ上でのデータ領域に対応する外部
   ページに関する情報を前記仮想メモリ管理情報（9a,9b,
   ・・・）から消し、 該受信側プロセッサが前記受信バッファ領域に対応する
   プロセッサの実メモリと前記外部記憶装置（７）上の外
   部ページの内容を棄却し、該受信バッファ領域に対応す
   る仮想メモリ管理情報として送信された前記プロセッサ
   識別子と仮想アドレスとを書き込み、該受信側プロセッ
   サのシステムプログラムが実処理上の必要により該受信
   バッファ領域にアクセスしてページフォルトが発生した
   時、該仮想メモリ管理情報の内容により前記送信側プロ
   セッサにデータ送信を要求し、 該送信側プロセッサが前記仮想アドレスをもとに送信デ
   ータがページアウトされた前記外部記憶装置（７）上の
   外部ページを示す外部ページ管理情報を送信し、 該受信側プロセッサが該外部ページ管理情報の内容によ
   り前記外部記憶装置（７）からのデータのページイン処
   理を行うことを特徴とする請求項１記載の複数プロセッ
   サシステムにおける高速データ転送方式。