JP3068451B2 - 電子計算機 - Google Patents

電子計算機

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JP3068451B2
JP3068451B2 JP8011997A JP1199796A JP3068451B2 JP 3068451 B2 JP3068451 B2 JP 3068451B2 JP 8011997 A JP8011997 A JP 8011997A JP 1199796 A JP1199796 A JP 1199796A JP 3068451 B2 JP3068451 B2 JP 3068451B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電子計算機に関し、
特にアドレスが連続した多量のデータをミスヒットせず
に高速に読み込むことのできる電子計算機に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の電子計算機は、たとえば
特開平3ー123948号公報に開示されているよう
に、キャッシュメモリを使用してデータを高速にアクセ
スしている。
【0003】この従来の電子計算機のブロック図である
図5を参照すると、従来の電子計算機は、読み込みたい
データに対応するアドレスをプロセッサアドレスバス1
3を介して出力しプロセッサデータバス14を介して前
記データを読み込むプロセッサ10と、前記アドレスを
入力しディレクトリを使用してこのアドレスの有無を調
べこのアドレスが有ることを示すヒットの場合はこのア
ドレスに対応したデータをデータメモリ111から読み
出しこのデータをプロセッサ10にプロセッサデータバ
ス14を介して出力し、前記アドレスが無いことを示す
ミスヒットの場合はこのアドレスをメモリアドレスバス
15に出力してこのアドレスに対応するデータをメモリ
データバス16を介して入力しこのデータをプロセッサ
10に出力するとともにこのデータと前記アドレスとを
格納するキャッシュメモリ11と、プロセッサ10が読
み込みたいすべてのデータが予め格納され、前記キャッ
シュメモリ11から出力された前記アドレスを受けた場
合にこのアドレスに格納されたデータをメモリデータバ
ス16を介して前記キャッシュメモリ11に出力する主
記憶12とを備えている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の電子計
算機は、キャッシュメモリ11の記憶容量が少なく多量
のデータを格納できないため、プロセッサ10がアドレ
スの連続した多量のデータを読み込む場合には、一度ミ
スヒットが発生するとこのミスヒットが連続して発生す
ることが多く、プロセッサ10の高速アクセスが中断さ
れるという問題があった。
【0005】本発明の目的はこのような従来の欠点を除
去するため、プロセッサがアドレスの連続した多量のデ
ータを読み込む場合にも、ミスヒットが発生せずプロセ
ッサの高速アクセスが中断されない電子計算機を提供す
ることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の電子計算機は、
データに対応するアドレスを出力して前記データを読み
込むプロセッサと、前記アドレスを入力しこのアドレス
の有無を調べこのアドレスが有ることを示すヒットの場
合はこのアドレスに対応したデータを前記プロセッサに
出力し、前記アドレスが無いことを示すミスヒットの場
合はこのアドレスを出力してこのアドレスに対応するデ
ータを入力しこのデータを前記プロセッサに出力しこの
データと前記アドレスとを格納する第1のメモリと、前
記プロセッサが読み込むデータを予め格納し、前記第1
のメモリから出力された前記アドレスを受けた場合にこ
のアドレスに格納されたデータを前記第1のメモリに出
力する第2のメモリと、を備えた電子計算機において、
前記第2のメモリ内の連続したアドレスに格納されたデ
ータを続けて読み出しこれらのデータを格納するととも
に前記プロセッサに出力する第3のメモリを有し、前記
第3のメモリは、前記ミスヒットが連続して予め定めら
れた回数発生した場合に、前記第2のメモリ内の前記ミ
スヒットを起こした最初のアドレスに格納されたデータ
からアドレス順にこれらのデータを連続して読み込み格
納するとともに、前記プロセッサから前記アドレスを入
力しこのアドレスに対応するデータを前記プロセッサに
出力するようにしている。
【0007】
【0008】また、本発明の電子計算機の前記第3のメ
モリは、前記第2のメモリから読み込む前記データのス
タートアドレスとデータ量とを格納する第1のディレク
トリと、前記第2のメモリから読み込んだ前記データを
格納する第1のデータメモリと、前記第1のデータメモ
リが前記データを読み込み格納した後に前記第2のメモ
リから読み込んだ前記データを格納する第2のデータメ
モリと、前記第1のデータメモリと前記第2のデータメ
モリとに格納した前記データのスタートアドレスとデー
タ量とを格納し、前記プロセッサから前記アドレスを入
力したときにこのアドレスの有無を調べるために使用す
る第2のディレクトリと、を備えて構成されている。
【0009】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
【0010】図1は、本発明の電子計算機の一つの実施
の形態を示すブロック図である。
【0011】図1に示す本実施の形態は、データに対応
するアドレスを出力して前記データを読み込むプロセッ
サ1と、前記アドレスを入力しこのアドレスの有無を調
べこのアドレスが有ることを示すヒットの場合はこのア
ドレスに対応したデータを前記プロセッサ1に出力し、
前記アドレスが無いいことを示すミスヒットの場合はこ
のアドレスを出力してこのアドレスに対応するデータを
入力しこのデータを前記プロセッサ1に出力しこのデー
タと前記アドレスとを格納する高速に読み書き可能なキ
ャッシュメモリ等の第1のメモリ(以後キャッシュメモ
リ2と記載)と、前記プロセッサ1が読み込みたいすべ
てのデータが予め格納され、前記キャッシュメモリ2か
ら出力された前記アドレスを受けた場合にこのアドレス
に格納されたデータを前記キャッシュメモリ2に出力す
る第2のメモリ(以後主記憶3と記載)と、前記ミスヒ
ットが連続して予め定められた回数発生した場合に、前
記第2のメモリ内の前記ミスヒットを起こした最初のア
ドレスに格納されたデータからアドレス順にこれらのデ
ータを連続して読み込み格納するとともに、前記プロセ
ッサ1から前記アドレスを入力しこのアドレスに対応す
るデータを前記プロセッサ1に出力する高速に読み書き
可能なキャッシュメモリ等の第3のメモリ(以後オンデ
マンドキャッシュメモリ4と記載)とにより構成されて
いる。
【0012】次に、本発明の電子計算機の動作を図2、
図3、および図4を参照して詳細に説明する。
【0013】図2は、本実施の形態の動作の一例を示す
流れ図である。
【0014】図3は、オンデマンドキャッシュメモリ4
の構成を示す図であり、オンデマンドキャッシュメモリ
4は、主記憶3から読み込むデータのスタートアドレス
とデータ量とを格納する第1のオンデマンドディレクト
リ43と、前記主記憶3から読み込んだ前記データを格
納する例えば画面の一つの面であるフレームを記憶する
第1のデータメモリ(以後第1のフレームデータメモリ
41と記載)と、前記第1のフレームデータメモリ41
が前記データを読み込み格納した後に前記主記憶3から
読み込んだ前記データを格納する例えば画面の一つの面
であるフレームを記憶する第2のデータメモリ(以後第
2のフレームデータメモリ42と記載)と、前記第1の
フレームデータメモリ41と前記第2のフレームデータ
メモリ42とに格納した前記データのスタートアドレス
とデータ量とを格納し、プロセッサ1からアドレスを入
力したときにこのアドレスの有無を調べるために使用す
る第2のオンデマンドディレクトリ44とにより構成さ
れていることを示している。
【0015】図4は、オンデマンドキャッシュテーブル
の構成を示す図である。
【0016】図2を参照すると、プロセッサ1は読み込
みたいデータに対応するアドレスをプロセッサアドレス
バス5に出力する(S1)。キャッシュメモリ2はこの
アドレスを受けディレクトリ22内にこのアドレスが有
るか否かを調べ(S2)、この調べた結果が前記アドレ
スが有ることを示すヒットの場合はこのアドレスに対応
するデータをデータメモリ21から読み出しプロセッサ
1へプロセッサデータバス6を介して出力し(S3)、
プロセッサ1からメモリへのアクセスの処理を終了す
る。
【0017】前記ステップ2(S2)で調べた結果が前
記アドレスが無いことを示すミスヒットの場合はこのミ
スヒットがN回(10回から100回、好ましくは50
回)連続して発生したか否かを調べ(S4)、この調べ
た結果がミスヒットがN回連続して発生したことを示さ
ない場合にはキャッシュメモリ2は主記憶3にメモリア
ドレスバス8を介して前記アドレスを出力する(S
5)。主記憶3はこのアドレスを受けこのアドレスに格
納されたデータをメモリデータバス9を介してキャッシ
ュメモリ2に出力する(S6)。キャッシュメモリ2は
このデータを受けプロセッサデータバス6を介してプロ
セッサ1に出力するとともにこのアドレスをデータメモ
リ21とディレクトリ22にまた前記データをデータメ
モリ21にそれぞれ格納し(S7)、プロセッサ1から
メモリへのアクセスの処理を終了する。
【0018】前記ステップ4(S4)で調べた結果がミ
スヒットがN回連続して発生したことを示す場合には、
キャッシュメモリ2はオンデマンドキャッシュテーブル
23のオンデマンドスタートアドレス231に前記ミス
ヒットしはじめたアドレスを設定し(S8)、オンデマ
ンドサイズ232にはオンデマンドキャッシュメモリ4
のメモリ容量からオンデマンドキャッシュメモリ4内の
第1のオンデマンドディレクトリ43と第2のオンデマ
ンドディレクトリ44とのメモリサイズを引き2で割っ
たメモリサイズを予め格納しておく。次に、キャッシュ
メモリ2は、オンデマンドキャッシュメモリ4にオンデ
マンドキャッシュテーブル23内のオンデマンドスター
トアドレス231とオンデマンドサイズ232とをオン
デマンド制御バス7を介して通知する(S9)。
【0019】オンデマンドキャッシュメモリ4は、この
通知されたオンデマンドスタートアドレス231とオン
デマンドサイズ232とを受けて第1のオンデマンドデ
ィレクトリ43と第2のオンデマンドディレクトリ44
とに設定する(S10)。
【0020】次に、オンデマンドキャッシュメモリ4
は、第1のオンデマンドスタートアドレス431に設定
されたアドレスから第1のオンデマンドサイズ432に
設定された分量のデータを主記憶3からダイレクトメモ
リアクセスにより受け第1のフレームデータメモリ41
に格納し(S11)、第2のオンデマンドサイズ442
の2倍したものと第2のオンデマンドスタートアドレス
441とをキャッシュメモリ2にオンデマンド制御バス
7を介して通知する(S12)。
【0021】キャッシュメモリ2は通知された第2のオ
ンデマンドサイズ442の2倍したものと第2のオンデ
マンドスタートアドレス441とを受けこれらをオンデ
マンドキャッシュテーブル23に設定しオンデマンドキ
ャッシュメモリ4にオンデマンド制御バス7を介してア
ドレス受け付け要求を出力する(S13)。
【0022】オンデマンドキャッシュメモリ4は、この
要求を受けプロセッサ1からのアドレスの受け付けを開
始する(S14)。すなわち、以後は、プロセッサ1が
オンデマンドキャッシュメモリ4に対しキャッシュメモ
リ2と同様にアクセスすることができるようになり、プ
ロセッサ1がプロセッサアドレスバス5を介してオンデ
マンドキャッシュメモリ4にアドレスを出力すると、オ
ンデマンドキャッシュメモリ4がこれを受け第2のオン
デマンドディレクトリ44を使用してこのアドレスの有
無を調べこのアドレスに対応するデータを第1のフレー
ムデータメモリ41または第2のフレームデータメモリ
42から読み出しこのデータをプロセッサデータバス6
を介してプロセッサ1へ出力する。
【0023】次に、オンデマンドキャッシュメモリ4
は、プロセッサ1から受けたアドレスが第1のフレーム
データメモリ41内のデータ群に対応するアドレス群に
今回入ったか否かを調べ(S15)、この調べた結果が
アドレス群に今回入ったことを示さない場合にはステッ
プ21(S21)へ続き制御を続行する。また、前記ス
テップ15(S15)で調べた結果がアドレス群に今回
入ったことを示す場合には第1のオンデマンドスタート
アドレス431を第2のオンデマンドスタートアドレス
441に設定し、第1のオンデマンドスタートアドレス
431と第1のオンデマンドサイズ432の和を第1の
オンデマンドスタートアドレス431に設定する(S1
6)。
【0024】次に、オンデマンドキャッシュメモリ4
は、第1のオンデマンドスタートアドレス431から第
1のオンデマンドサイズ432で示される量のデータを
主記憶3からダイレクトメモリアクセスにより受けこれ
らのデータを第2のフレームデータメモリ42に格納し
(S17)、第1のオンデマンドサイズ432を2倍し
これを第2のオンデマンドサイズ442に設定し(S1
8)、第2のオンデマンドスタートアドレス441と第
1のオンデマンドサイズ432を2倍したものとをキャ
ッシュメモリ2にオンデマンド制御バス7を介して通知
する(S19)。
【0025】キャッシュメモリ2は、この通知された第
2のオンデマンドスタートアドレス441と第1のオン
デマンドサイズ432を2倍したものとをオンデマンド
キャッシュテーブル23に設定する(S20)。
【0026】次に、オンデマンドキャッシュメモリ4
は、プロセッサ1から受けたアドレスが第2のフレーム
データメモリ42内のデータ群に対応するアドレス群に
今回入ったか否かを調べ(S21)、この調べた結果が
アドレス群に今回入ったことを示す場合には、オンデマ
ンドキャッシュメモリ4は、第1のオンデマンドスター
トアドレス431を第2のオンデマンドスタートアドレ
ス441に設定し、第1のオンデマンドスタートアドレ
ス431と第1のオンデマンドサイズ432との和を第
1のオンデマンドスタートアドレス431に設定し、第
1のオンデマンドサイズ432を2倍しこれを第2のオ
ンデマンドサイズ442に設定し(S22)、ステップ
11(S11)へ続き制御を続行する。
【0027】また、前記ステップ21(S21)で調べ
た結果がアドレス群に今回入ったことを示さない場合に
は、オンデマンドキャッシュメモリ4は、プロセッサ1
から受けたアドレスが前回受けたアドレスと連続してい
るか否かを調べ(S23)、この調べた結果が連続して
いることを示す場合には、前記ステップ15(S15)
へ続き制御を続行する。また、前記ステップ23(S2
3)で調べた結果が連続していることを示さない場合に
は、プロセッサ1からメモリへのアクセスの処理を終了
する。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の電子計算
機によれば、オンデマンドキャッシュメモリ4が主記憶
3からデータの先読みを行いこれらのデータを第1のフ
レームデータメモリ41と第2のフレームデータメモリ
42とに格納するので、プロセッサ1がアドレスの連続
した多量のデータを読み込む場合にも前記第1のフレー
ムデータメモリ41と前記第2のフレームデータメモリ
42とからデータを読み込めるため、ミスヒットが発生
せずプロセッサの高速アクセスが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電子計算機の一つの実施の形態を示す
ブロック図である。
【図2】本実施の形態の動作の一例を示す流れ図であ
る。
【図3】オンデマンドキャッシュメモリの構成を示す図
である。
【図4】オンデマンドキャッシュテーブルの構成を示す
図である。
【図5】従来の電子計算機のブロック図である。
【符号の説明】
1 プロセッサ 2 キャッシュメモリ 3 主記憶 4 オンデマンドキャッシュメモリ 5 プロセッサアドレスバス 6 プロセッサデータバス 7 オンデマンド制御バス 8 メモリアドレスバス 9 メモリデータバス 10 プロセッサ 11 キャッシュメモリ 12 主記憶 13 プロセッサアドレスバス 14 プロセッサデータバス 15 メモリアドレスバス 16 メモリデータバス 21 データメモリ 22 ディレクトリ 23 オンデマンドキャッシュテーブル 41 第1のフレームデータメモリ 42 第2のフレームデータメモリ 43 第1のオンデマンドディレクトリ 44 第2のオンデマンドディレクトリ 111 データメモリ 112 ディレクトリ 231 オンデマンドスタートアドレス 232 オンデマンドサイズ 431 第1のオンデマンドスタートアドレス 432 第1のオンデマンドサイズ 441 第2のオンデマンドスタートアドレス 442 第2のオンデマンドサイズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06F 12/08 - 12/12

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 データに対応するアドレスを出力して前
    記データを読み込むプロセッサと、 前記アドレスを入力しこのアドレスの有無を調べこのア
    ドレスが有ることを示すヒットの場合はこのアドレスに
    対応したデータを前記プロセッサに出力し、前記アドレ
    スが無いことを示すミスヒットの場合はこのアドレスを
    出力してこのアドレスに対応するデータを入力しこのデ
    ータを前記プロセッサに出力しこのデータと前記アドレ
    スとを格納する第1のメモリと、 前記プロセッサが読み込むデータを予め格納し、前記第
    1のメモリから出力された前記アドレスを受けた場合に
    このアドレスに格納されたデータを前記第1のメモリに
    出力する第2のメモリと、 を備えた電子計算機において、 前記第2のメモリ内の連続したアドレスに格納されたデ
    ータを続けて読み出しこれらのデータを格納するととも
    に前記プロセッサに出力する第3のメモリを有し、 前記第3のメモリは、前記ミスヒットが連続して予め定
    められた回数発生した場合に、前記第2のメモリ内の前
    記ミスヒットを起こした最初のアドレスに格納されたデ
    ータからアドレス順にこれらのデータを連続して読み込
    み格納するとともに、前記プロセッサから前記アドレス
    を入力しこのアドレスに対応するデータを前記プロセッ
    サに出力するようにした ことを特徴とする電子計算機。
  2. 【請求項2】 前記第3のメモリは、前記第2のメモリ
    から読み込む前記データのスタートアドレスとデータ量
    とを格納する第1のディレクトリと、 前記第2のメモリから読み込んだ前記データを格納する
    第1のデータメモリと、 前記第1のデータメモリが前記データを読み込み格納し
    た後に前記第2のメモリから読み込んだ前記データを格
    納する第2のデータメモリと、 前記第1のデータメモリと前記第2のデータメモリとに
    格納した前記データのスタートアドレスとデータ量とを
    格納し、前記プロセッサから前記アドレスを入力したと
    きにこのアドレスの有無を調べるために使用する第2の
    ディレクトリと、 を備えたことを特徴とする請求項1記載の電子計算機。
  3. 【請求項3】 前記第1のメモリと前記第3のメモリと
    を高速に読み書き可能なメモリとしたことを特徴とする
    請求項1または2記載の電子計算機。
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