JP3104270B2 - ページ置き換え制御装置 - Google Patents

ページ置き換え制御装置

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JP3104270B2
JP3104270B2 JP03060758A JP6075891A JP3104270B2 JP 3104270 B2 JP3104270 B2 JP 3104270B2 JP 03060758 A JP03060758 A JP 03060758A JP 6075891 A JP6075891 A JP 6075891A JP 3104270 B2 JP3104270 B2 JP 3104270B2
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  • 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】本発明は例えば仮想記憶装置で記
憶手段に記憶させるページの管理を行うためのページ置
き換え制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】仮想記憶装置では、ページの置き換えの
必要が生じたとき所定のアルゴリズムを用いてこれを行
っている。このうちの代表的なものとして、主記憶装置
内に格納されたページ単位のデータのうちから最も長時
間参照されなかったページを追い出して、これに代って
新たなページをこの主記憶装置内に格納するアルゴリズ
ムがある。このようなページ置き換えのアルゴリズムを
LRU(Least recentlyused) アルゴリズムと称してい
る。
【0003】図5は、LRUアルゴリズムによるページ
置き換え制御装置の原理的な動作を説明するためのもの
である。この装置は、LRUテーブル11と、前記した
主記憶装置内のデータ記憶領域としてのキャッシュ・デ
ータ・バッファ・テーブル12とを備えている。ここで
LRUテーブル11には、
〔0〕から〔n〕の合計(n
+1)のインデックスが付されている。キャッシュ・デ
ータ・バッファ・テーブル12には、これに対応して合
計(n+1)トラック分のデータが格納されるようにな
っている。これらの各トラックには、LRUテーブル1
1と同様にインデックスが付されている。
【0004】この図5は、初期化が終了した時点におけ
るLRUテーブル11の状態を表わしている。インデッ
クス
〔0〕には、インデックスの要素“0”が、インデ
ックス〔1〕にはインデックスの要素“1”が格納さ
れ、以下同様にしてインデックス〔n〕にはインデック
スの要素“n”が格納されている。ここで、インデック
スの要素は、その数値が大きなものほど最近参照された
ページであることを示している。したがって、インデッ
クスの要素“n”が最も最近参照されたものであり、他
のインデックスの要素“0”が最も以前に参照されたも
のであることを表わしている。
【0005】キャッシュ・データ・バッファ・テーブル
12は、主記憶装置内のキャッシュ・データ領域に構成
されている。キャッシュ・データ・バッファ・テーブル
12のインデックスに対応したデータ領域のサイズは、
この例では1トラック分のデータが収容される大きさで
あり、例えば16ページ大となっている。LRUテーブ
ル11とキャッシュ・データ・バッファ・テーブル12
とは、同一のインデックスが使用できるようになってお
り、これによって互いに関連付けられている。
【0006】LRUテーブル11の初期化(図5)の後
に、次々とデータの参照が行われると、これに応じてL
RUテーブル11が更新される。更新にあたっては、更
新の要求側としてのクライアント(キャッシュ機構)が
参照の対称となるデータの存在するページのインデック
スをこのページ置き換え制御装置に与える。これを基に
してLRUテーブル11の更新作業が行われる。
【0007】図6は、LRUテーブルの更新前の状態と
更新後の状態とをそれぞれ対比させて示したものであ
る。ある時点における図の左側に示した更新前のLRU
テーブル11Aでは、インデックス
〔0〕におけるイン
デックスの要素が“6”であり、最も最近にデータの参
照が行われたことが示されている。インデックス〔1〕
ではインデックスの要素が“0”となっており、最も参
照されなかったデータであることが示されている。以下
同様にしてインデックス〔3〕ではLRU値が“3”と
なっており、データの参照が新しい方から4番目である
ことが示されている。
【0008】今、キャッシュ・データ・バッファ・テー
ブル12におけるこのインデックス〔3〕の付されたペ
ージの参照が行われたとする。図6の右側に示したLR
Uテーブル11Bがこれによって更新された状態を示し
ている。すなわち、インデックス〔3〕のLRU値が
“3”から最新の“6”に変更されている。これに伴っ
て、例えばインデックス
〔0〕のLRU値“6”が
“5”に変更されている。
【0009】
【発明の解決しようとする課題】このように、従来のペ
ージ置き換え制御装置では1ページずつページの参照が
あるたびにLRUテーブル11の更新を行っていた。
【0010】ところで、キャッシュ・データ・バッファ
・テーブル12に格納されたデータが複数のトラック間
で連続しているような場合、クライアントの指定したペ
ージ範囲によっては、参照するトラックが複数にまたが
ることになる。このようなとき、従来ではまず1トラッ
ク分のデータの参照を行い、この後LRUテーブル11
を更新し、次に後続の1トラック分のデータの参照を行
い、この後LRUテーブル11の更新を行うといった作
業を必要なだけ繰り返していた。このため、トラック間
にデータがまたがった場合には、情報処理の効率が低下
するといった問題があった。
【0011】そこで本発明の目的は、複数のトラック等
の異なった記憶領域間に存在するデータを参照する際に
も、LRUテーブルを迅速に更新することのできるペー
ジ置き換え制御装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明で
は、(イ)データの記憶領域ごとにこれらを他と識別さ
せるためのインデックスを付した記憶手段と、(ロ)こ
の記憶手段に付されたインデックスと同一のインデック
スを有し、各記憶領域ごとにそれらのアクセスされた時
期が時間的に新しいほどLRU値という数値を大きく設
定するようにしたLRUテーブルと、(ハ)記憶手段の
複数の記憶領域に対してほぼ同時にアクセスが行われる
とき、これらの記憶領域に対応するLRUテーブルのそ
れぞれのインデックスのLRU値を読み出すLRU値読
出手段と、(ニ)LRUテーブルの更新対象となるイン
デックスのLRU値を読み出し、LRU値読出手段の読
み出した複数のLRU値のそれぞれと更新対象となるイ
ンデックスのLRU値との間でこれらの大小関係の比較
を逐次行い、更新対象となるインデックスのLRU値
りも小さいLRU値読出手段の読み出したLRU値の個
数分だけ、更新対象となるインデックスのLRU値を減
算する、という一連の処理をLRUテーブルの更新対象
の全てのインデックスについて繰り返す比較演算手段
と、(ホ)この比較演算手段による各インデックスのL
RU値の演算処理後、LRU値読出手段によって読み出
された全インデックスのLRU値を最も大きな数値から
順にそれらのLRU値の数に対応させて割りつけるLR
U値割り付け手段とをページ置き換え制御装置に具備さ
せる。
【0013】すなわち請求項1記載の発明では、LRU
テーブルに対して複数参照する場合には、従来例で説明
した減算動作を、参照する数だけ繰り返すようにすると
共に、この作業が終了した後に、LRU値読出手段によ
って読み出された全インデックスのLRU値を最も大き
な数値から順にそれらの数だけ割りつけることにして新
たに参照した分のLRU値を設定して、LRUテーブル
の更新を迅速化する。
【0014】請求項2記載の発明では、(イ)データの
記憶領域ごとにこれらを他と識別させるためのインデッ
クスを付した記憶手段と、(ロ)この記憶手段に付され
たインデックスと同一のインデックスを有し、各記憶領
域ごとにそれらのアクセスされた時期が時間的に新しい
ほどLRU値という数値を小さく設定するようにしたL
RUテーブルと、(ハ)記憶手段の複数の記憶領域に対
してほぼ同時にアクセスが行われるとき、これらの記憶
領域に対応するLRUテーブルのそれぞれのインデック
スのLRU値を読み出すLRU値読出手段と、(ニ)
RUテーブルの更新対象となるインデックスのLRU値
を読み出し、LRU値読出手段の読み出した複数のLR
U値のそれぞれと更新対象となるインデックスのLRU
との間でこれらの大小関係の比較を逐次行い、更新対
象となるインデックスのLRU値よりも大きいLRU値
読出手段の読み出したLRU値の個数分だけ、更新対象
となるインデックスのLRU値を加算する、という一連
の処理をLRUテーブルの更新対象の全てのインデック
スについて繰り返す比較演算手段と、(ホ)この比較
算手段による各インデックスのLRU値の演算処理後、
LRU値読出手段によって読み出された全インデックス
のLRU値を最も小さな数値から順にそれらのLRU値
の数に対応させて割りつけるLRU値割り付け手段とを
ページ置き換え制御装置に具備させる。
【0015】すなわち請求項2記載の発明では、LRU
テーブルに対して複数参照する場合には、加算動作を、
参照する数だけ繰り返すようにすると共に、この作業が
終了した後に、LRU値読出手段によって読み出された
全インデックスのLRU値を最も小さな数値から順にそ
れらの数だけ割りつけることにして新たに参照した分の
LRU値を設定して、LRUテーブルの更新を迅速化す
る。
【0016】
【実施例】以下実施例につき本発明を詳細に説明する。
【0017】図1は本発明の一実施例におけるページ置
き換え制御装置の回路構成の概要を表わしたものであ
る。このページ置き換え制御装置は、CPU(中央処理
装置)21を備えている。CPU21は、データバス等
のバス22を通じて、作業用メモリ23、入力回路2
4、磁気ディスク制御回路25およびCRT制御回路2
6と接続されている。
【0018】ここで、作業用メモリ23はこのページ置
き換え制御装置の制御を行う上で必要とするプログラム
やデータを一時的に格納するメモリであり、例えばRA
M(ランダム・アクセス・メモリ)によって構成されて
いる。入力回路24は、キーボード28と接続されてお
り、キーボード28には更にポインティング・デバイス
としてのマウス29が接続されている。入力回路24は
これらの入力機器から出力されるデータを入力するよう
になっている。磁気ディスク制御装置25には磁気ディ
スク31が接続されている。磁気ディスク制御装置25
は磁気ディスク31に対するデータの入出力を行う回路
である。CRT制御回路26はCRT32の表示の制御
を行うようになっている。
【0019】このような構成の装置で、2つのページの
参照が同時に必要とされる場合をまず説明する。図2は
作業用メモリ23内に格納されたLRUテーブル11に
おけるこのときの参照される2つのページに対応するイ
ンデックスが一例として斜線で示すようにインデックス
〔1〕とインデックス〔3〕であることを表わしてい
る。なお、図2に示した例では、インデックス
〔0〕に
対応するページ(図5のキャッシュ・データ・バッファ
・テーブル12参照)が最も最新に参照されており、イ
ンデックス〔1〕に対応するページが最も過去に参照さ
れている。
【0020】図3は、2つのページの参照が同時に必要
とされる場合の装置の動作の流れを表わしたものであ
る。まず、該当するインデックス(ここではインデック
ス〔1〕とインデックス〔3〕)の変更前のLRU値を
LRUテーブル11から取り出し、これらをそれぞれ作
業用メモリ23内のオールド〔1〕、オールド〔2〕領
域に格納する(図3ステップS101)。
【0021】次にLRUテーブル11の最初のインデッ
クスにポインタをセットする(ステップS102)。そ
して、LRUテーブル11のポインタが示したインデッ
クスの変更前のLRU値を作業用メモリ23内の現在値
領域に格納する(ステップS104)。次にこの現在値
領域に格納されたLRU値をオールド〔1〕のLRU値
と比較し、現在値領域に格納された値の方が大きい場合
には処理中のLRU値を“1”だけ減算する(ステップ
S105)。この例で第0のインデックスのLRU値は
変更前が“6”であり、この値はオールド〔1〕のLR
U値“0”よりも大きいので、“1”だけ減算されて
“5”となる。
【0022】次に現在値領域に格納されたLRU値がオ
ールド〔2〕のLRU値と比較され、現在値領域に格納
された値の方が大きい場合には処理中のLRU値を更に
“1”だけ減算する(ステップS106)。この例で第
1のインデックスのLRU値は変更前が“6”であり、
この値はオールド〔2〕のLRU値“3”よりも大きい
ので、更に“1”だけ減算されて“4”となる。
【0023】図4は、更新後のLRUテーブルの内容を
表わしたものである。第1のインデックスのLRU値が
“4”になっていることが分かる。
【0024】この後、ポインタが次のインデックスに移
動される(ステップS107)。そして以上説明した減
算制御が終了したかどうかがチェックされる。処理すべ
き次のインデックスがない場合にはすべて終了したこと
になり、そうでない場合には次のインデックスで同様の
制御が行われる(ステップS104〜107)。このよ
うにして図4に示した斜線部分以外のインデックスに対
応するLRU値の更新が完了する。
【0025】この後(ステップS103;Y)、オール
ド〔1〕に対応するインデックスに最大値“6”から
“1”だけ減算したLRU値“5”が書き込まれ、また
オールド〔2〕に対応するインデックスに最大値“6”
のLRU値“5”が書き込まれて(ステップS10
8)、すべての作業が終了する。
【0026】以上説明した実施例では2つのインデック
スの更新作業を行う場合について説明したが、例えば3
つのトラックにまたがったデータの参照を行う場合のよ
うに3つ以上のインデックスについての更新作業を行う
場合についても本発明を適用することができる。この場
合には、図3のステップS105およびS106で示し
たような比較作業を参照の対象となるトラックの数だけ
順次継続させて行き、現在値の方がオールド〔i〕(i
は正の整数)よりも大きい場合には、その都度LRU値
を1ずつ減算するようにすればよい。
【0027】また、実施例では最も新しく参照されたイ
ンデックスに最も大きなLRU値をセットしたが、これ
とは逆に最も小さなLRU値をセットしてもよい。この
場合にはLRUテーブルの更新に際して減算操作の代わ
りに加算操作が行われることになる。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように本発明ではLRUテ
ーブルを効率的に更新することができるので、ページ置
き換え制御装置を使用したシステムの使用効率が向上す
るという効果がある。
【図面の詳細な説明】
【図1】ページ置き換え制御装置の回路構成の概要を示
すブロック図である。
【図2】LRUテーブルの更新前の一例を示す説明図で
ある。
【図3】この装置の動作の一例を示す流れ図である。
【図4】LRUテーブルの更新後の一例を示す説明図で
ある。
【図5】LRUテーブルとキャッシュ・データ・バッフ
ァ・テーブルの関係を示す説明図である。
【図6】従来におけるLRUテーブルの更新前後の状態
を示す説明図である。
【符号の説明】
11 LRUテーブル 12 キャッシュ・データ・バッファ・テーブル 21 CPU 23 作業用メモリ 31 磁気ディスク

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 データの記憶領域ごとにこれらを他と識
    別させるためのインデックスを付した記憶手段と、 この記憶手段に付されたインデックスと同一のインデッ
    クスを有し、前記各記憶領域ごとにそれらのアクセスさ
    れた時期が時間的に新しいほどLRU値という数値を大
    きく設定するようにしたLRUテーブルと、 前記記憶手段の複数の記憶領域に対してほぼ同時にアク
    セスが行われるとき、これらの記憶領域に対応する前記
    LRUテーブルのそれぞれのインデックスのLRU値を
    読み出すLRU値読出手段と、LRUテーブルの更新対象となるインデックスの LRU
    値を読み出し、前記LRU値読出手段の読み出した複数
    LRU値のそれぞれと更新対象となるインデックスの
    LRU値との間でこれらの大小関係の比較を逐次行い、
    更新対象となるインデックスのLRU値よりも小さい前
    LRU値読出手段の読み出したLRU値の個数分だ
    け、更新対象となるインデックスのLRU値を減算す
    、という一連の処理をLRUテーブルの更新対象の全
    てのインデックスについて繰り返す比較演算手段と、 この比較演算手段による各インデックスのLRU値の演
    算処理後、前記LRU値読出手段によって読み出された
    全インデックスのLRU値を最も大きな数値から順にそ
    れらのLRU値の数に対応させて割りつけるLRU値割
    り付け手段とを具備することを特徴とするページ置き換
    え制御装置。
  2. 【請求項2】 データの記憶領域ごとにこれらを他と識
    別させるためのインデックスを付した記憶手段と、 この記憶手段に付されたインデックスと同一のインデッ
    クスを有し、前記各記憶領域ごとにそれらのアクセスさ
    れた時期が時間的に新しいほどLRU値という数値を小
    さく設定するようにしたLRUテーブルと、 前記記憶手段の複数の記憶領域に対してほぼ同時にアク
    セスが行われるとき、これらの記憶領域に対応する前記
    LRUテーブルのそれぞれのインデックスのLRU値を
    読み出すLRU値読出手段と、LRUテーブルの更新対象となるインデックスの LRU
    値を読み出し、前記LRU値読出手段の読み出した複数
    LRU値のそれぞれと更新対象となるインデックスの
    LRU値との間でこれらの大小関係の比較を逐次行い、
    更新対象となるインデックスのLRU値よりも大きい前
    LRU値読出手段の読み出したLRU値の個数分だ
    け、更新対象となるインデックスのLRU値を加算す
    、という一連の処理をLRUテーブルの更新対象の全
    てのインデックスについて繰り返す比較演算手段と、 この比較演算手段による各インデックスのLRU値の演
    算処理後、前記LRU値読出手段によって読み出された
    全インデックスのLRU値を最も小さな数値から順にそ
    れらのLRU値の数に対応させて割りつけるLRU値割
    り付け手段とを具備することを特徴とするページ置き換
    え制御装置。
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