JP3219422B2 - キャッシュメモリ制御方式 - Google Patents

キャッシュメモリ制御方式

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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】この発明は、内部にキャッシュメ
モリを備えるプロセッサモジュールが、スプリット方式
のバスに複数接続され、各プロセッサモジュールが主記
憶装置を共有しているマルチプロセッサシステムにおい
て、キャッシュ・ミス時のデータ応答時間を短縮するキ
ャッシュメモリ制御方式に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、図3に示すようなシステムバス2
0に接続された主記憶装置30を複数のCPU1〜Nが
共有するようなマルチプロセッサシステムにおいて、性
能向上とバスアクセス頻度の低減を目的として、ストア
・イン方式のキャッシュメモリが採用されている。
【0003】バス方式としては、要求から応答までの
間、バスを占有せずに通信が行われるスプリット方式が
採用され、各CPU1〜Nのキャッシュメモリ間でのキ
ャッシュ・コヒーレンシが維持されるように管理されて
いる。
【0004】このような構成において、あるCPUが内
部のキャッシュメモリのデータを使用したい場合に、書
き替えたい所望のデータが無い場合(ライト・ミスと呼
ぶ)が発生した時には、図2に示すような処理を行って
いた。
【0005】つまり、システムバスにライト・ミス対象
アドレスとリード要求が出される(ステップ22)。次
にそのアドレスに対するデータの所有権を有する他のC
PU又は主記憶装置30からデータ応答があったか否か
を確認する(ステップ23)。データ応答を受信したな
らば、そのデータをモディファイ(書き替え)する(ス
テップ24)。モディファイして得られたデータは、自
CPUのキャッシュメモリに所有権のあるデータ(
、これをDirtyなデータと呼ぶ)として登録する
(ステップ25)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このような方法であっ
たため、例えばライト・ミス処理中に他のCPUから同
アドレス(ライト・ミス対象アドレス)に対するリード
要求が途中で自CPUに供給された場合、所望のデータ
をキャッシュメモリに登録した後に、再度リードして、
リード要求元CPUにリード応答しなければならないた
めに、リード要求したCPUに対するデータ応答時間が
長くなるという問題があった。
【0007】このようなことで、マルチプロセッサシス
テムの処理能力が充分に発揮されないという場合があっ
た。このためキャッシュ・ミス時(キャッシュメモリに
所望のデータが無い時)のデータ応答時間を短くする方
法が要請されていた。
【0008】この発明は、以上の課題に鑑み為されたも
のであり、その目的とするところは、キャッシュ・ミス
時のデータ応答時間を短くするキャッシュメモリ制御方
式を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明は、以上の目的
を達成するために、内部にキャッシュメモリを備えるプ
ロセッサモジュールが、スプリット方式のバスに複数接
続され、各プロセッサモジュールが主記憶装置を共有し
ているマルチプロセッサシステムにおいて、以下の特徴
的な各手段と方法によって改良した。
【0010】つまり、他のプロセッサモジュールからの
読出し要求の有無とその読出し要求対象アドレスを検出
して出力する読出し要求検出手段と、書き替えたい所望
データの対象アドレスと前記読出し要求対象アドレス
との一致/不一致を検出する一致/不一致検出手段とを
備えて、自キャッシュメモリに書き替えたい所望のデー
タが無いときに、自プロセッサモジュールが、その書き
替えたいデータの対象アドレスと上記読出し要求とをバ
スに出力し、他のプロセッサモジュール又は主記憶装置
から送信された受信データを受信し、前記読出し要求が
有り、かつ前記2つのアドレスが一致したならば、自キ
ャッシュメモリに前記受信データを登録せずに、前記
信データを書き替えて得られる応答データを、読出し要
求を発行したプロセッサモジュールに即時に返し、前記
他のプロセッサモジュールからの読出し要求がなければ
自キャッシュメモリに、前記信データを書き替えて登
録することを特徴とする。
【0011】
【作用】この発明によれば、キャッシュメモリに書き替
えたい所望のデータが無い場合が発生した後に、他のプ
ロセッサモジュールから読出し要求が供給された場合、
その読出し要求対象のアドレスが、前記書き替えたい所
望のデータが無い対象アドレスと一致するならば、所有
権を有する他のプロセッサモジュール又は主記憶装置
らの受信データをキャッシュメモリに登録せずに、その
受信データを書き替えて得られる応答データを、即時に
読出し要求を発行したプロセッサモジュールに返してい
るので、キャッシュ・ミス時のデータ応答を短時間に行
うことができる。
【0012】
【実施例】次にこの発明に係るキャッシュメモリ制御方
式の好適な一実施例を図面を用いて説明する。
【0013】図1は、このキャッシュメモリ制御方式の
処理フローチャートである。
【0014】この処理フローチャートを説明する前に、
図4のマルチプロセッサシステムの機能ブロック図を用
いて、この処理を実現するための機能を説明する。
【0015】図4は、基本的には従来の前記図3に示し
たシステム構成である。つまり、各CPUの構成は同じ
であり、例えばCPU1は、命令を実行処理する命令実
行部(EPU)10と、EPU10とスプリット方式の
バス20側からの要求発生によって、キャッシュメモリ
の制御、EPU10への応答、バス20とのインターフ
ェース制御を行うキャッシュ制御部(CCU)11で構
成されている。
【0016】更にCCU11は、キャッシュメモリ11
2と、キャッシュメモリ制御部113と、バスインター
フェース部114とで構成されている。
【0017】キャッシュメモリ制御部113は、EPU
10によって制御され、例えばバスインターフェース部
114から供給されるリード要求有無信号RDRQとリ
ード要求対象アドレス(RDA0−31)と、ライト・
ミス対象アドレス(WTMA0−31)とから、キャッ
シュメモリ112を制御する。またバスインターフェー
ス部114とデータの授受などを行う。
【0018】バスインターフェース部14は、バス2
0とのデータの授受を行い、例えば、他のCPUから発
行されたリード要求信号が供給されると、リード要求有
無信号(RDRQ)を1にし、更にリード要求対象アド
レス(RDA0−31)を検出して、キャッシュメモリ
制御部113に供給するなどを行い、バス20とキャッ
シュメモリ制御部113との間のデータの授受を行う。
【0019】次に図1の処理フローチャートを説明す
る。
【0020】まずCPU1のキャッシュメモリ制御部1
13において、ライト・ミスが発生したか否かを判断す
る(ステップ101)。ライト・ミスが生じると、図に
は記載していないが、従来例に係る処理ステップ22、
及びステップ23に相当する処理としてライト・ミス対
象アドレスとリード要求とをバスに出力し、所有権を有
する他のCPU又は主記憶装置からのデータ応答を待
ち、その受信データを受信する。次にキャッシュメモリ
制御部113は、ライト・ミス対象アドレス(WTMA
0−31)を取り出す(ステップ102)。
【0021】次にキャッシュメモリ制御部113は、バ
ス20から他のCPUが発行したリード要求が供給され
たか否かを監視する(ステップ103)。リード要求が
検出されなければキャッシュメモリ制御部113は、キ
ャッシュメモリ112に所有権を有する他のCPU又は
主記憶装置からの受信データを登録する(ステップ10
4)。しかしながらバス20からバスインターフェース
部114にリード要求が供給されたならば、そのリード
要求に対してリード要求有無信号RDRQを1とし、更
にリード要求対象アドレス(RDA0−31)を取り出
して、キャッシュメモリ制御部113に供給する(ステ
ップ105)。
【0022】次にキャッシュメモリ制御部113は、ラ
イト・ミス対象アドレス(WTMA0−31)と、バス
インターフェース部114から供給されたリード要求有
無信号(RDRQ)が論理『1』であることを確認し、
更にリード要求対象アドレス(RDA0−31)とライ
ト・ミス対象アドレス(WTMA0−31)が一致する
か否かを確認する(ステップ106)。リード要求有無
信号(RDRQ)が論理『1』で、更に前記2つのアド
レスが一致しないならば前記ステップ104に進み処理
する。しかしながらリード要求有無信号(RDRQ)が
論理『1』で、更に前記2つのアドレスが一致するなら
ば、キャッシュメモリ制御部113は他のCPUが発行
したデータをモディファイ処理する(ステップ10
7)。次にモディファイ処理で得られたデータを、キャ
ッシュメモリ112に登録することなく、バスインター
フェース部114、バス20を介して即時にリード要求
元CPUに応答出力する(ステップ108)。
【0023】このようにして、ライト・ミスが発生した
後に、他のCPUからリード要求が供給されたならば、
応答処理して終了する。
【0024】次に図5を用いて、キャッシュメモリ制御
部113を実現する具体的な回路例を説明する。この回
路は、図1に示した処理の内、ステップ106を論理回
路で実現した一つの例である。
【0025】ライト・ミス対象アドレス(WTMA0−
31)は、一致検出部分である例えばEx−NOR41
に供給され、他のCPUからバスインターフェース部1
14を介して供給されたリード要求対象アドレス(RD
A0−31)も、Ex−NOR41に供給される。Ex
−NOR41の出力は、AND42に供給され、更にバ
スインターフェース部114から供給されるリード要求
有無信号(RDRQ)もAND42に供給され、AND
42の出力として、一致/不一致検出用信号RDRES
が出力される。このRDRESの状態によって、前記図
1のステップ106において、ステップ107、ステッ
プ104のどちらに進むかを判断する。
【0026】つまり例えばWTMA0−31とRDA0
−31が一致すると、Ex−NOR41の出力は論理
『1』となり、バスインタフェース部114より、リー
ド要求がありRDRQ=『1』が供給されると、AND
42の出力は論理『1』となって、一致を示す。また論
理『0』のときには、不一致を示す。
【0027】以上の実施例によれば、自CPUにおいて
ライト・ミスが発生した場合に、他のCPUからのリー
ド要求が供給されると、従来のように受信データをキャ
ッシュメモリに一旦登録してからデータを読み出してリ
ード要求元CPUにデータ応答するのではなく、リード
要求対象アドレスとライト・ミス対象アドレスが一致す
る場合は、キャッシュメモリ112に受信データを登録
することなく、他のCPUからの受信データをモディフ
ァ処理して得られるデータを即時にリード要求元CPU
に応答出力させているので、キャッシュ・ミス時の、他
のCPUに対するデータ応答時間を短縮させることがで
きる。
【0028】以上の実施例の図5において、キャッシュ
メモリ制御部の処理の一部を論理回路で実現したが、プ
ログラムで同じことを実行させるようにしても良い。
【0029】
【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、リ
ード要求検出手段と、一致/不一致検出手段とを備え
て、自キャッシュメモリに書き替えたい所望のデータが
無い状態が生じたときに、自プロセッサモジュールが、
その書き替えたいデータの対象アドレスと上記読出し要
求とをバスに出力し、前記所望データを所有している他
のプロセッサモジュール又は主記憶装置から送信された
受信データを受信し、読出し要求が有り、かつ前記2つ
のアドレスの一致があったならば、自プロセッサモジュ
ールのキャッシュメモリに受信データを登録せず、受信
したデータを書き替えて得られる応答データを、読出し
要求を発行したプロセッサモジュールに即時に返してい
るので、キャッシュ・ミス時のデータ応答時間を短縮す
ることができる。
【0030】従ってマルチプロセッサシステムの処理能
力を充分に発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る一実施例のキャッシュメモリ制
御方式の処理フローチャートである。
【図2】従来例に係る処理フローチャートである。
【図3】従来例に係るシステムの機能ブロック図であ
る。
【図4】図1に係るシステムの機能ブロック図である。
【図5】図4に係るキャッシュメモリ制御部の回路図で
ある。
【符号の説明】
1〜N…CPU、10…EPU、11…CCU、112
…キャッシュメモリ、113…キャッシュメモリ制御
部、114…バスインターフェース部、20…バス、3
0…主記憶装置。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部にキャッシュメモリを備えるプロセ
    ッサモジュールが、スプリット方式のバスに複数接続さ
    れ、各プロセッサモジュールが主記憶装置を共有してい
    るマルチプロセッサシステムにおいて、 他のプロセッサモジュールからの読出し要求の有無とそ
    の読出し要求対象アドレスを検出して出力する読出し要
    求検出手段と、書き替えたい所望の データの対象アドレスと前記読出し
    要求対象アドレスとの一致/不一致を検出する一致/不
    一致検出手段とを備えて、自キャッシュメモリに書き替えたい所望のデータが無い
    ときに、自プロセッサモジュールが、その書き替えたい
    データの対象アドレスと上記読出し要求とをバスに出力
    し、前記所望データを所有している他のプロセッサモジ
    ュール又は主記憶装置から送信された受信データを受信
    し、 前記読出し要求が有り、かつ前記2つのアドレスが一致
    したならば、自キャッシュメモリに前記受信データを登
    録せずに、前記受信データを書き替えて得られる応答デ
    ータを、読出し要求を発行したプロセッサモジュールに
    即時に返し、前記他のプロセッサモジュールからの読出
    し要求がなければ自キャッシュメモリに、前記信デ
    タを書き替えて登録することを特徴とするキャッシュメ
    モリ制御方式。
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