JP5347019B2 - キャッシュメモリ装置、キャッシュメモリ制御方法、プログラムおよび集積回路 - Google Patents
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Description
<構成>
図1は、キャッシュメモリ装置を含む情報処理装置1000の構成を示す図である。
続いて、プロセッサ1がアドレス解析部201に渡すアドレスの例について説明する。図3には、一例として32ビットにより構成されるアドレス401を示している。0から31までの数値402は、アドレス401を構成する各ビットを、下位0ビット目から31ビット目まで便宜上示すものである(31ビット目が、最上位ビット)。
続いて、キャッシュデータ格納部207が管理するキャッシュデータの例について説明する。
<動作>
以下、実施の形態に係るキャッシュメモリ装置の動作について説明する。
<補足1>
以上、本実施の形態について説明したが、本発明は上記の内容に限定されず、本発明の目的とそれに関連又は付随する目的を達成するための各種形態においても実施可能であり、例えば、以下であっても構わない。
<補足2>
本実施の形態は、次の態様を含むものである。
(1)本実施の形態に係るキャッシュメモリ装置は、キャッシュデータを格納する格納手段と、アドレスの指定を含むアクセス要求を受けると、このアドレスからタグとインデクスとを抽出するアドレス抽出手段と、アドレス抽出手段が抽出したタグとインデクスに基づき、前記キャッシュデータに関してヒットかミスかを判定するヒット/ミス判定手段と、それぞれインデクスの値が並んだ複数のラインからなる複数のラインセットについて、各ラインセットを構成するライン毎のアクセス回数を管理する管理手段と、前記アドレス抽出手段が抽出したインデクスが前記管理手段が管理しているラインのインデクスを示しており、このインデクスに関して前記ヒット/ミス判定手段によりヒットと判定されると、このインデクスに対応するラインのアクセス回数を1回増やすカウント手段と、前記アドレス抽出手段が抽出したインデクスが前記管理手段が管理しているラインのインデクスを示しておらず、このインデクスに関して前記ヒット/ミス判定手段によりミスと判定されると、前記管理手段が管理するラインの中からこのインデクスに対応するラインセットを特定する特定手段と、特定されたラインセットを構成する全ラインそれぞれのアクセス回数が、すべてが一致しているのでなければリフィルすべきラインサイズを第1ラインサイズと決定し、すべてが一致していればリフィルすべきラインサイズを前記第1ラインサイズより大きい第2ラインサイズと決定する決定手段と、決定されたラインサイズに基づいて、前記キャッシュデータのリフィルを行うリフィル手段と、を備えることを特徴とする。
(2)前記複数のラインセットのそれぞれは、インデクスが連続する値で並んだ複数のラインからなり、前記特定手段は、前記アドレス抽出手段が抽出したインデクスの値よりも小さく、かつ、最も近い値の所定インデクスを含むラインセットを特定するとしても構わない。
(3)前記格納手段が格納するキャッシュデータは、プログラムが読み出しおよび書き込みを行うためのページ単位で管理された主メモリのデータであって、
前記複数のラインセットのそれぞれは、前記主メモリにおけるページ単位毎に、一対一に対応しており、各ラインセットの先頭のインデクスの値は、前記主メモリにおけるページ単位の先頭に対応する値であるとしても構わない。
(4)前記格納手段は、前記キャッシュデータを、このデータの主メモリにおける所在を示すタグに関係付けてライン単位で格納し、前記インデクスは前記格納手段におけるラインを指定するものであって、前記決定手段は、特定されたラインセットを構成する全ラインそれぞれに対応するすべてのタグを前記格納手段から取得し、前記特定されたラインセットを構成する全ラインそれぞれのアクセス回数のすべてが一致している場合において取得されたすべてのタグのすべてが一致しているのでなければ、リフィルすべきラインサイズを前記第1ラインサイズと決定し、取得されたすべてのタグのすべてが一致していれば、リフィルすべきラインサイズを前記第2ラインサイズと決定するとしても構わない。
(5)前記アクセス要求には、リード要求とライト要求の2種類が有り、
前記管理手段が管理する前記アクセス回数は、リード回数とライト回数とを含み、前記カウント手段は、前記ヒット判定手段によりヒットと判定されると、この判定の基としたアクセス要求がリード要求であれば対応するインデクスのリード回数を1回増やし、判定の基としたアクセス要求がライト要求であれば対応するライト回数を1回増やし、前記決定手段は、特定されたラインセットを構成する全ラインそれぞれのライト回数がすべてが一致しており、かつ、特定されたラインセットを構成する全ラインそれぞれのリード回数がすべてが一致している場合には、リフィルすべきラインサイズを前記第2ラインサイズと決定し、特定されたラインセットを構成する全ラインそれぞれのライト回数がすべて一致しているのでない場合、または、特定されたラインセットを構成する全ラインそれぞれのリード回数がすべて一致しているのでない場合には、
リフィルすべきラインサイズを前記第1ラインサイズと決定するとしても構わない。
(6)前記カウント手段は、前記アドレス抽出手段が抽出したインデクスが前記管理手段が管理しているラインのインデクスを示しており、このインデクスに関して前記ヒット/ミス判定手段によりミスと判定されると、前記アクセス要求に含まれるインデクスに対応するラインのリード回数とライト回数とを含むアクセス回数をリセットし、リセット後、アクセス要求がリード要求かライト要求かに応じて、対応するインデクスのリード回数またはライト回数を1回増やすとしても構わない。
(7)前記格納手段は、前記キャッシュデータを、このデータの主メモリにおける所在を示すタグに関係付けてライン単位で格納し、前記インデクスは前記格納手段におけるラインを指定するものであって、前記ヒット判定手段は、前記アドレス抽出手段により抽出されたインデクスに対応するインデクスを前記格納手段が格納するデータの中から特定し、特定されたインデクスに関係付けられたタグと、アドレス抽出手段により抽出されたタグとを比較し、両タグが一致してしればヒットと判定し不一致であればミスと判定するとしても構わない。
(8)本実施の形態に係るキャッシュメモリ制御方法は、 キャッシュデータを格納する格納ステップと、アドレスの指定を含むアクセス要求を受けると、このアドレスからタグとインデクスとを抽出するアドレス抽出ステップと、アドレス抽出ステップが抽出したタグとインデクスに基づき、前記キャッシュデータに関してヒットかミスかを判定するヒット/ミス判定ステップと、それぞれインデクスの値が並んだ複数のラインからなる複数のラインセットについて、各ラインセットを構成するライン毎のアクセス回数を管理する管理ステップと、前記アドレス抽出ステップで抽出したインデクスが、前記管理ステップで管理しているラインのインデクスを示しており、このインデクスに関して前記ヒット/ミス判定ステップによりヒットと判定されると、このインデクスに対応するラインのアクセス回数を1回増やすカウントステップと、前記アドレス抽出ステップで抽出したインデクスが、前記管理ステップで管理しているラインのインデクスを示しておらず、このインデクスに関して前記ヒット/ミス判定ステップによりミスと判定されると、前記管理ステップで管理しているラインの中からこのインデクスに対応するラインセットを特定する特定ステップと、特定されたラインセットを構成する全ラインそれぞれのアクセス回数が、すべてが一致しているのでなければリフィルすべきラインサイズを第1ラインサイズと決定し、すべてが一致していればリフィルすべきラインサイズを前記第1ラインサイズより大きい第2ラインサイズと決定する決定ステップと、決定されたラインサイズに基づいて、前記キャッシュデータのリフィルを行うリフィルステップと、を含むことを特徴とする。
(9)本実施の形態に係るプログラムは、キャッシュメモリ装置に、キャッシュメモリ制御処理を実行させるプログラムであって、前記キャッシュメモリ制御処理は、キャッシュデータを格納する格納ステップと、アドレスの指定を含むアクセス要求を受けると、このアドレスからタグとインデクスとを抽出するアドレス抽出ステップと、アドレス抽出ステップが抽出したタグとインデクスに基づき、前記キャッシュデータに関してヒットかミスかを判定するヒット/ミス判定ステップと、それぞれインデクスの値が並んだ複数のラインからなる複数のラインセットについて、各ラインセットを構成するライン毎のアクセス回数を管理する管理ステップと、前記アドレス抽出ステップで抽出したインデクスが、前記管理ステップで管理しているラインのインデクスを示しており、このインデクスに関して前記ヒット/ミス判定ステップによりヒットと判定されると、このインデクスに対応するラインのアクセス回数を1回増やすカウントステップと、前記アドレス抽出ステップで抽出したインデクスが、前記管理ステップで管理しているラインのインデクスを示しておらず、このインデクスに関して前記ヒット/ミス判定ステップによりミスと判定されると、前記管理ステップで管理しているラインの中からこのインデクスに対応するラインセットを特定する特定ステップと、特定されたラインセットを構成する全ラインそれぞれのアクセス回数が、すべてが一致しているのでなければリフィルすべきラインサイズを第1ラインサイズと決定し、すべてが一致していればリフィルすべきラインサイズを前記第1ラインサイズより大きい第2ラインサイズと決定する決定ステップと、決定されたラインサイズに基づいて、前記キャッシュデータのリフィルを行うリフィルステップと、を含むことを特徴とする。
(10)本実施の形態に係る集積回路は、キャッシュデータを格納する格納手段と、アドレスの指定を含むアクセス要求を受けると、このアドレスからタグとインデクスとを抽出するアドレス抽出手段と、アドレス抽出手段が抽出したタグとインデクスに基づき、前記キャッシュデータに関してヒットかミスかを判定するヒット/ミス判定手段と、それぞれインデクスの値が並んだ複数のラインからなる複数のラインセットについて、各ラインセットを構成するライン毎のアクセス回数を管理する管理手段と、前記アドレス抽出手段が抽出したインデクスが前記管理手段が管理しているラインのインデクスを示しており、このインデクスに関して前記ヒット/ミス判定手段によりヒットと判定されると、このインデクスに対応するラインのアクセス回数を1回増やすカウント手段と、前記アドレス抽出手段が抽出したインデクスが前記管理手段が管理しているラインのインデクスを示しておらず、このインデクスに関して前記ヒット/ミス判定手段によりミスと判定されると、前記管理手段が管理するラインの中からこのインデクスに対応するラインセットを特定する特定手段と、特定されたラインセットを構成する全ラインそれぞれのアクセス回数が、すべてが一致しているのでなければリフィルすべきラインサイズを第1ラインサイズと決定し、すべてが一致していればリフィルすべきラインサイズを前記第1ラインサイズより大きい第2ラインサイズと決定する決定手段と、決定されたラインサイズに基づいて、前記キャッシュデータのリフィルを行うリフィル手段と、を備えることを特徴とする。
2 メモリ装置
10 キャッシュメモリ装置
21 ROM
22 RAM
25 HDD
26,35,41,46 インタフェース(I/F)
31 記録媒体
32 読取装置
33 通信回線
34 通信装置
40 入力装置
45 表示装置
50 バスライン
51 タイマ回路
55 割込コントローラ
201 アドレス解析部(アドレス抽出部)
202 管理ライン判定部
203 回数管理部
204 ラインサイズ決定部
205 ヒット/ミス判定部
206 リフィル部
207 キャッシュデータ格納部
231 外部メモリ
Claims (10)
- キャッシュデータを格納する格納手段と、
アドレスの指定を含むアクセス要求を受けると、このアドレスからタグとインデクスとを抽出するアドレス抽出手段と、
アドレス抽出手段が抽出したタグとインデクスに基づき、前記キャッシュデータに関してヒットかミスかを判定するヒット/ミス判定手段と、
それぞれインデクスの値が並んだ複数のラインからなる複数のラインセットについて、各ラインセットを構成するライン毎のアクセス回数を管理する管理手段と、
前記アドレス抽出手段が抽出したインデクスが前記管理手段が管理しているラインのインデクスを示しており、このインデクスに関して前記ヒット/ミス判定手段によりヒットと判定されると、このインデクスに対応するラインのアクセス回数を1回増やすカウント手段と、
前記アドレス抽出手段が抽出したインデクスが前記管理手段が管理しているラインのインデクスを示しておらず、このインデクスに関して前記ヒット/ミス判定手段によりミスと判定されると、前記管理手段が管理するラインの中からこのインデクスに対応するラインセットを特定する特定手段と、
特定されたラインセットを構成する全ラインそれぞれのアクセス回数が、
すべてが一致しているのでなければリフィルすべきラインサイズを第1ラインサイズと決定し、
すべてが一致していればリフィルすべきラインサイズを前記第1ラインサイズより大きい第2ラインサイズと決定する決定手段と、
決定されたラインサイズに基づいて、前記キャッシュデータのリフィルを行うリフィル手段と、
を備えることを特徴とするキャッシュメモリ装置。 - 前記複数のラインセットのそれぞれは、インデクスが連続する値で並んだ複数のラインからなり、
前記特定手段は、前記アドレス抽出手段が抽出したインデクスの値よりも小さく、かつ、最も近い値の所定インデクスを含むラインセットを特定する
ことを特徴とする請求項1に記載のキャッシュメモリ装置。 - 前記格納手段が格納するキャッシュデータは、プログラムが読み出しおよび書き込みを行うためのページ単位で管理された主メモリのデータであって、
前記複数のラインセットのそれぞれは、前記主メモリにおけるページ単位毎に、一対一に対応しており、
各ラインセットの先頭のインデクスの値は、前記主メモリにおけるページ単位の先頭に対応する値である
ことを特徴とする請求項2に記載のキャッシュメモリ装置。 - 前記格納手段は、前記キャッシュデータを、このデータの主メモリにおける所在を示すタグに関係付けてライン単位で格納し、前記インデクスは前記格納手段におけるラインを指定するものであって、
前記決定手段は、特定されたラインセットを構成する全ラインそれぞれに対応するすべてのタグを前記格納手段から取得し、
前記特定されたラインセットを構成する全ラインそれぞれのアクセス回数のすべてが一致している場合において、
取得されたすべてのタグのすべてが一致しているのでなければ、リフィルすべきラインサイズを前記第1ラインサイズと決定し、
取得されたすべてのタグのすべてが一致していれば、リフィルすべきラインサイズを前記第2ラインサイズと決定する
ことを特徴とする請求項1に記載のキャッシュメモリ装置。 - 前記アクセス要求には、リード要求とライト要求の2種類が有り、
前記管理手段が管理する前記アクセス回数は、リード回数とライト回数とを含み、
前記カウント手段は、前記ヒット判定手段によりヒットと判定されると、この判定の基としたアクセス要求がリード要求であれば対応するインデクスのリード回数を1回増やし、判定の基としたアクセス要求がライト要求であれば対応するライト回数を1回増やし、
前記決定手段は、
特定されたラインセットを構成する全ラインそれぞれのライト回数がすべてが一致しており、かつ、特定されたラインセットを構成する全ラインそれぞれのリード回数がすべてが一致している場合には、リフィルすべきラインサイズを前記第2ラインサイズと決定し、
特定されたラインセットを構成する全ラインそれぞれのライト回数がすべて一致しているのでない場合、
または、特定されたラインセットを構成する全ラインそれぞれのリード回数がすべて一致しているのでない場合には、
リフィルすべきラインサイズを前記第1ラインサイズと決定する
ことと特徴とする
請求項1に記載のキャッシュメモリ装置。 - 前記カウント手段は、前記アドレス抽出手段が抽出したインデクスが前記管理手段が管理しているラインのインデクスを示しており、このインデクスに関して前記ヒット/ミス判定手段によりミスと判定されると、前記アクセス要求に含まれるインデクスに対応するラインのリード回数とライト回数とを含むアクセス回数をリセットし、
リセット後、アクセス要求がリード要求かライト要求かに応じて、対応するインデクスのリード回数またはライト回数を1回増やす
ことを特徴とする請求項5に記載のキャッシュメモリ装置。 - 前記格納手段は、前記キャッシュデータを、このデータの主メモリにおける所在を示すタグに関係付けてライン単位で格納し、前記インデクスは前記格納手段におけるラインを指定するものであって、
前記ヒット判定手段は、前記アドレス抽出手段により抽出されたインデクスに対応するインデクスを前記格納手段が格納するデータの中から特定し、特定されたインデクスに関係付けられたタグと、アドレス抽出手段により抽出されたタグとを比較し、両タグが一致してしればヒットと判定し不一致であればミスと判定する
ことを特徴とする請求項1に記載のキャッシュメモリ装置。 - キャッシュデータを格納する格納ステップと、
アドレスの指定を含むアクセス要求を受けると、このアドレスからタグとインデクスとを抽出するアドレス抽出ステップと、
アドレス抽出ステップが抽出したタグとインデクスに基づき、前記キャッシュデータに関してヒットかミスかを判定するヒット/ミス判定ステップと、
それぞれインデクスの値が並んだ複数のラインからなる複数のラインセットについて、各ラインセットを構成するライン毎のアクセス回数を管理する管理ステップと、
前記アドレス抽出ステップで抽出したインデクスが、前記管理ステップで管理しているラインのインデクスを示しており、このインデクスに関して前記ヒット/ミス判定ステップによりヒットと判定されると、このインデクスに対応するラインのアクセス回数を1回増やすカウントステップと、
前記アドレス抽出ステップで抽出したインデクスが、前記管理ステップで管理しているラインのインデクスを示しておらず、このインデクスに関して前記ヒット/ミス判定ステップによりミスと判定されると、前記管理ステップで管理しているラインの中からこのインデクスに対応するラインセットを特定する特定ステップと、
特定されたラインセットを構成する全ラインそれぞれのアクセス回数が、
すべてが一致しているのでなければリフィルすべきラインサイズを第1ラインサイズと決定し、
すべてが一致していればリフィルすべきラインサイズを前記第1ラインサイズより大きい第2ラインサイズと決定する決定ステップと、
決定されたラインサイズに基づいて、前記キャッシュデータのリフィルを行うリフィルステップと、
を含む
ことを特徴とするキャッシュメモリ制御方法。 - キャッシュメモリ装置に、キャッシュメモリ制御処理を実行させるプログラムであって、
前記キャッシュメモリ制御処理は、
キャッシュデータを格納する格納ステップと、
アドレスの指定を含むアクセス要求を受けると、このアドレスからタグとインデクスとを抽出するアドレス抽出ステップと、
アドレス抽出ステップが抽出したタグとインデクスに基づき、前記キャッシュデータに関してヒットかミスかを判定するヒット/ミス判定ステップと、
それぞれインデクスの値が並んだ複数のラインからなる複数のラインセットについて、各ラインセットを構成するライン毎のアクセス回数を管理する管理ステップと、
前記アドレス抽出ステップで抽出したインデクスが、前記管理ステップで管理しているラインのインデクスを示しており、このインデクスに関して前記ヒット/ミス判定ステップによりヒットと判定されると、このインデクスに対応するラインのアクセス回数を1回増やすカウントステップと、
前記アドレス抽出ステップで抽出したインデクスが、前記管理ステップで管理しているラインのインデクスを示しておらず、このインデクスに関して前記ヒット/ミス判定ステップによりミスと判定されると、前記管理ステップで管理しているラインの中からこのインデクスに対応するラインセットを特定する特定ステップと、
特定されたラインセットを構成する全ラインそれぞれのアクセス回数が、
すべてが一致しているのでなければリフィルすべきラインサイズを第1ラインサイズと決定し、
すべてが一致していればリフィルすべきラインサイズを前記第1ラインサイズより大きい第2ラインサイズと決定する決定ステップと、
決定されたラインサイズに基づいて、前記キャッシュデータのリフィルを行うリフィルステップと、
を含むことを特徴とするプログラム。 - キャッシュデータを格納する格納手段と、
アドレスの指定を含むアクセス要求を受けると、このアドレスからタグとインデクスとを抽出するアドレス抽出手段と、
アドレス抽出手段が抽出したタグとインデクスに基づき、前記キャッシュデータに関してヒットかミスかを判定するヒット/ミス判定手段と、
それぞれインデクスの値が並んだ複数のラインからなる複数のラインセットについて、各ラインセットを構成するライン毎のアクセス回数を管理する管理手段と、
前記アドレス抽出手段が抽出したインデクスが前記管理手段が管理しているラインのインデクスを示しており、このインデクスに関して前記ヒット/ミス判定手段によりヒットと判定されると、このインデクスに対応するラインのアクセス回数を1回増やすカウント手段と、
前記アドレス抽出手段が抽出したインデクスが前記管理手段が管理しているラインのインデクスを示しておらず、このインデクスに関して前記ヒット/ミス判定手段によりミスと判定されると、前記管理手段が管理するラインの中からこのインデクスに対応するラインセットを特定する特定手段と、
特定されたラインセットを構成する全ラインそれぞれのアクセス回数が、
すべてが一致しているのでなければリフィルすべきラインサイズを第1ラインサイズと決定し、
すべてが一致していればリフィルすべきラインサイズを前記第1ラインサイズより大きい第2ラインサイズと決定する決定手段と、
決定されたラインサイズに基づいて、前記キャッシュデータのリフィルを行うリフィル手段と、
を備えることを特徴とする集積回路。
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