JPH01142956A - Cache storage device - Google Patents
Cache storage deviceInfo
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- JPH01142956A JPH01142956A JP62302667A JP30266787A JPH01142956A JP H01142956 A JPH01142956 A JP H01142956A JP 62302667 A JP62302667 A JP 62302667A JP 30266787 A JP30266787 A JP 30266787A JP H01142956 A JPH01142956 A JP H01142956A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
本発明は、メモリに対する高速アクセスを可能にするた
め、マスタ装置と主記憶装置との間に設けられるキャッ
シュ記憶装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Field of Industrial Application) The present invention relates to a cache storage device provided between a master device and a main storage device to enable high-speed access to memory.
(従来の技術)
従来より、メモリアクセスの速度向上を目的として、中
央処理装置等のマスタ装置と、大容量メモリICを用い
た主記憶装置との間に、比較的小容最ではあるが高速ア
クセスが可能なキャッシュ記憶装置を配置することが行
われている。このキャッシュ記憶装置は、頻繁にアクセ
スするデータを主記憶装置から読み出して格納しておく
メモリであり、主記憶装置の代りに中央処理装置により
アクセスされることで全体のメモリアクセス速度の向上
に寄与するものである。(Prior Art) Conventionally, in order to improve the speed of memory access, a relatively small but high-speed device has been installed between a master device such as a central processing unit and a main storage device using a large-capacity memory IC. Equipped with accessible cache storage devices. This cache storage device is a memory that reads frequently accessed data from the main storage device and stores it, and contributes to improving overall memory access speed by being accessed by the central processing unit instead of the main storage device. It is something to do.
このキャッシュ記憶装置は、通常、データメモリ、タグ
メモリ及びヒツト検出部より構成される。This cache storage device usually includes a data memory, a tag memory, and a hit detection section.
そして、タグメモリには、データメモリに格納されたデ
ータが主記憶装置中のどのアドレスと対応しているか、
或は格納されているデータは有効かどうかといった情報
を保持する。そして、キャッシュ記憶装置へのアクセス
には、まず上記タグメモリを参照し、タグメモリに格納
されているアドレスと中央処理装置からのアドレスとが
一致していれば(キャツシュヒツト)、キャッシュされ
ているデータをリード/ライトの対象とし、一致してい
なければ(ミスヒツト)、主記憶装置とデータメモリと
の間でデータの入替えを行ない、同時にタグメモリの内
容も新しいアドレスに更新する。The tag memory also contains information about which address in the main memory the data stored in the data memory corresponds to.
Alternatively, it holds information such as whether the stored data is valid. To access the cache storage device, the tag memory is first referred to, and if the address stored in the tag memory matches the address from the central processing unit (cache hit), the cached data is accessed. is the read/write target, and if they do not match (mishit), the data is exchanged between the main storage device and the data memory, and at the same time, the contents of the tag memory are updated to the new address.
このように、キャッシュ記憶装置に対するアクセスタイ
ムは、タグメモリに対する参照処理時間とデータメモリ
に対するアクセスタイムとにより決定される。このため
、高速のキャッシュ記憶装置を実現するには、高速のデ
ータメモリの使用が必要であることは勿論であるが、そ
れ以上に高速なタグメモリが必要になる。In this way, the access time to the cache storage device is determined by the reference processing time to the tag memory and the access time to the data memory. Therefore, in order to realize a high-speed cache storage device, not only is it necessary to use a high-speed data memory, but also a high-speed tag memory is required.
また、キャッシュ記憶装置を用いたシステムでは、中央
処理装置のアクセスすべきデータがデータメモリに格納
されている度合い(ヒラ1−率)が ′高いほどア
クセスタイムの向上が図れる。従って、キャッシュ記憶
装置の容量が小さいと、ヒツト率も上がらず、キャッシ
ュ記憶装置の効果も得られない。このことから、キャッ
シュ記憶装置の容量は大きい方が望ましく、これがため
に実装面積も比較的大きくならざるを得ない。このため
、通常、この種のシステムではキャッシュ記憶装置を、
中央処理装置とは別のボードにそれ単独で構成し、この
ボードと中央処理装置のボードとをケーブルなどを用い
て接続するようにしている。Furthermore, in a system using a cache storage device, the access time can be improved as the degree to which data to be accessed by the central processing unit is stored in the data memory (Hira1-ratio) is higher. Therefore, if the capacity of the cache storage device is small, the hit rate will not increase and the effectiveness of the cache storage device will not be obtained. For this reason, it is desirable for the cache storage device to have a large capacity, and as a result, the mounting area must also be relatively large. For this reason, this type of system typically uses cache storage as
It is configured independently on a board separate from the central processing unit, and this board and the central processing unit board are connected using a cable or the like.
しかしながら、このような構成であると、ケーブルの持
つ容量性負荷に起因して中央処理装置とキャッシュ記憶
装置との間の信号の伝搬遅延が大きくなり、データメモ
リやタグメモリをい(ら高速にしても、アクセス速度を
高めることができないという問題があった。However, with this configuration, the signal propagation delay between the central processing unit and the cache storage device is large due to the capacitive load of the cable, and the data memory and tag memory are However, there was a problem in that the access speed could not be increased.
(発明が解決しようとする問題点)
このように、従来のキャッシュ記憶装置では、マスタ装
置とキャッシュ記憶装置との間の伝11″B延等に起因
して、アクセス速度の向上を図ることができないという
問題があった。(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in the conventional cache storage device, it is difficult to improve the access speed due to the length of the transmission between the master device and the cache storage device. The problem was that I couldn't do it.
本発明は、このような問題点を解決すべくなされたもの
で、マスタ装置とキャッシュ記憶装置との間の伝l1I
N延を極力無くし、アクセス速度の向上を図れるように
したキャッシュ記憶装置を提供することを目的とする。The present invention has been made to solve these problems, and is aimed at improving communication between the master device and the cache storage device.
It is an object of the present invention to provide a cache storage device that can improve access speed by eliminating N extension as much as possible.
[発明の構成]
(問題点を解決するための手段)
本発明は、高速メモリからなるデータメモリと、このデ
ータメモリに格納されたデータの主記憶装置における格
納位置及び上記格納データが有効か無効かの情報を記憶
するタグメモリと、マスタ装置から出力されたアドレス
と前記タグメモリの内容とに基づいてマスタ装置の前記
データメモリに対するアクセスが有効か無効かの情報を
出力するヒツト検出部とを具備したキャッシュ記憶装置
において、前記タグメモリ及び前記ヒツト検出部の少な
くとも一方をマスタ装置と同一の基板上に配置したこと
を特徴としている。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The present invention provides a data memory consisting of a high-speed memory, a storage location of data stored in this data memory in a main storage device, and whether the stored data is valid or invalid. a tag memory that stores this information; and a human detection unit that outputs information as to whether access to the data memory by the master device is valid or invalid based on the address output from the master device and the contents of the tag memory. The cache storage device is characterized in that at least one of the tag memory and the hit detection section is disposed on the same board as the master device.
(作用)
通常、キャッシュ記憶装置のうち実装面積の殆どを占め
るのはデータメモリであり、タグメモリやヒツト検出部
の実−面積は比較的小さい。このため、これらをマスタ
装置と同一の基板上に配置することは可能である。(Function) Normally, the data memory occupies most of the mounting area of the cache storage device, and the actual area of the tag memory and hit detection section is relatively small. Therefore, it is possible to arrange these on the same board as the master device.
本発明によれば、タグメモリとヒツト検出部とがマスタ
装置と同一基板上に配置されているので、マスタ装置と
タグメモリ及びヒツト検出部との間でケーブルを介すこ
、となくやりとりが行なえ、これらの間での伝搬遅延を
解消できる。このため、効率的なタグ検出処理が行なえ
、高速アクセスが可能になる。According to the present invention, since the tag memory and the human detection section are arranged on the same board as the master device, communication can be performed between the master device and the tag memory and the human detection section without using a cable. , the propagation delay between them can be eliminated. Therefore, efficient tag detection processing can be performed and high-speed access is possible.
(実施例)
以下、図面に基づいて本発明の一実施例について説明す
る。(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described based on the drawings.
第1図は本実施例に係るキャッシュ記憶装置を用いたシ
ステムを示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a system using a cache storage device according to this embodiment.
即ち、このシステムは、マスタ装置であるプロセッサ1
と、大容量メモリからなる主メモリ2との間にキャッシ
ュ記憶装置3を配置して構成されている。That is, this system has a processor 1 which is a master device.
and a main memory 2 consisting of a large capacity memory, and a cache storage device 3 is arranged between the main memory 2 and the main memory 2 consisting of a large capacity memory.
キャッシュ記憶装置3は、前記主メモリ2に格納された
データの一部をキャッシュし、上記主メモリ2より小容
量で高速アクセスが可能なデータメモリ11と、このデ
ータメモリ11に格納されたデータの前記主メモリ2上
のアドレスフィールド(アドレスの上位ビット)と格納
されたデータの有効/無効を示す有効フラグとを格納す
るタグメモリ12と、前記プロセッサ1から出力された
アドレスと前記タグメモリ12の内容とに基づいてプロ
セッサ1のアクセスがキャツシュヒツトであるかミスヒ
ツトであるかを検出し、それを示すH/M信号を前記プ
ロセッサ1に出力するヒツト検出部13とで構成されて
いる。The cache storage device 3 caches a part of the data stored in the main memory 2, and has a data memory 11 which has a smaller capacity than the main memory 2 and can be accessed at high speed, and a data memory 11 that caches a part of the data stored in the main memory 2. A tag memory 12 that stores an address field (upper bits of the address) on the main memory 2 and a valid flag indicating validity/invalidity of stored data; The hit detecting section 13 detects whether the access of the processor 1 is a cash hit or a miss based on the contents, and outputs an H/M signal indicating the access to the processor 1.
このシステムでは、プロセッサ1とタグメモリ12とヒ
ツト検出部13とが同一のボード14上に構成され、し
かもプロセッサ1、タグメモリ12及びヒツト検出部1
3はこれらを結ぶ配線が極力短くなるように近接して配
置されている。また、データメモリ11は、比較的大き
な実装面積を有するため、上記ボード14とは別のボー
ド(図示せず)に構成されている。そして、ボード14
とデータメモリ11との結ぶアドレスバス15、データ
バス16及びコントロールバス17は、ケーブルなどを
用いて構成されている。In this system, a processor 1, a tag memory 12, and a hit detection section 13 are configured on the same board 14, and the processor 1, tag memory 12, and hit detection section 1
3 are arranged close to each other so that the wiring connecting them is as short as possible. Furthermore, since the data memory 11 has a relatively large mounting area, it is configured on a separate board (not shown) from the board 14 described above. And board 14
An address bus 15, a data bus 16, and a control bus 17 connecting the data memory 11 and the data memory 11 are constructed using cables or the like.
次に本実施例に係るキャッシュ記憶装置3に対してプロ
セッサ1がアクセスを行う際のキャッシュ記憶装置3の
動作について説明する。Next, the operation of the cache storage device 3 when the processor 1 accesses the cache storage device 3 according to this embodiment will be described.
まず、プロセッサ1からアクセスすべきアドレスを出力
すると、プロセッサ1と同一ボード14上に近接配置さ
れたタグメモリ12から、上記アドレスの下位ビットに
より指定されるアドレスフィールドとデータの有効/無
効を示す有効フラグとが読み出され、ヒツト検出部13
に出力される。First, when the processor 1 outputs the address to be accessed, the address field specified by the lower bits of the address and the valid/invalid data indicating the validity/invalidity of the data are extracted from the tag memory 12 located close to the same board 14 as the processor 1. The flag is read out, and the hit detection unit 13
is output to.
ヒツト検出部13には、プロセッサ1からの上記アドレ
スも入力されている。ヒツト検出部13は、プロセッサ
1からのアドレスの上位ビットとタグメモリ12から読
み出されたアドレスフィールドとが一致し、かつ有効フ
ラグが1(有効)であれば、キャツシュヒツトとしてヒ
ツト信号Hを出力し、アドレスフィールドが不一致か、
有効フラグがO〈無効〉のときには、ミスヒツトとして
ミスヒツト信号Mを出力する。このヒツト検出部13か
らのヒツト信号H又はミスヒツト信号Mは、同一基板上
に近接配置されたプロセッサ1に直ちに入力される。プ
ロセッサ1は、ヒツト信@Hが入力された場合には、直
ちにデータメモリ11に対するアクセスを行う。また、
ミスヒツト信号Mが入力された場合には、主メモリ2か
ら正しいデータをリードするとともに、データメモリ1
1に主メモリ2からデータをロードし、タグメモリ12
の内容をこれに合せて更新する。The above address from the processor 1 is also input to the hit detection section 13 . If the upper bits of the address from the processor 1 match the address field read from the tag memory 12 and the validity flag is 1 (valid), the hit detection unit 13 outputs a hit signal H as a cash hit. , address field mismatch, or
When the valid flag is O (invalid), a miss signal M is output as a miss. The hit signal H or miss signal M from the hit detection section 13 is immediately input to the processor 1 disposed close to each other on the same board. The processor 1 immediately accesses the data memory 11 when the hit signal @H is input. Also,
When the mishit signal M is input, the correct data is read from the main memory 2, and the data memory 1
Load data from main memory 2 to tag memory 12.
The contents will be updated accordingly.
第2図(a)に、従来のキャッシュ記憶装置のタグ参照
のタイミング図、同図(b)に本実施例のキャッシュ記
憶装置3のタグ参照のタイミング図を示す。FIG. 2(a) shows a timing diagram of tag reference in the conventional cache storage device, and FIG. 2(b) shows a timing diagram of tag reference in the cache storage device 3 of this embodiment.
即ち、従来のキャッシュ記憶装置では、プロセッサから
のアドレスが出力され、このアドレスがタグメモリに与
えられるまでにケーブルなどの伝搬遅延による遅れT1
が存在し、アドレス付与からヒツト検出部の出力H/M
の出力までに僅かな遅れT2が存在し、更にH/M信号
がプロセッサに取込まれるまでにケーブルの伝搬遅延を
含む遅れT3が存在し、結局、タグ参照にTl−1−T
2+T3の時間がかかっていた。That is, in conventional cache storage devices, there is a delay T1 due to propagation delays caused by cables, etc., between when an address is output from the processor and when this address is given to the tag memory.
exists, and the output H/M of the hit detection unit from address assignment
There is a slight delay T2 until the output of
It took 2+T3 time.
しかしながら、本実施例のキャッシュ記憶装置3によれ
ば、タグ参照は全てボード14内で行われ、タグ参照時
間にケーブルによる伝搬遅延が含まれないので、同図(
b)に示すように、TI’+T2 +T3 ’ と、極
めて短時間でタグ参照が終了し、速やかにキャツシュヒ
ツト/キャッシュミスに応じた処理を実行できる。However, according to the cache storage device 3 of this embodiment, all tag references are performed within the board 14, and the tag reference time does not include the propagation delay due to the cable.
As shown in b), the tag reference is completed in an extremely short time (TI'+T2+T3'), and processing corresponding to the cache hit/cache miss can be quickly executed.
このように、本実施例によれば、キャッシュ記憶装置3
のタグ参照時間を大幅に短縮できるので、全体のアクセ
ス速度も大幅に向上できる。In this way, according to this embodiment, the cache storage device 3
Since the tag reference time can be greatly reduced, the overall access speed can also be greatly improved.
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。Note that the present invention is not limited to the above embodiments.
例えば上記実施例では、単にプロセッサ1、タグメモリ
12及びヒツト検出部13を同一のボード14上に構成
するのみであったが、更に進んでこれらを同一のチップ
内に構成すれば、更にこれらの間の伝搬遅延が少なくな
り、本発明の効果はより向上する。For example, in the above embodiment, the processor 1, the tag memory 12, and the hit detection unit 13 are simply configured on the same board 14, but if you go further and configure them on the same chip, these will be further integrated. The propagation delay between the two is reduced, and the effects of the present invention are further improved.
また、上記実施例では、タグメモリ12とヒツト検出部
13の両方をプロセッサ1と同一のボード上に構成した
が、例えばタグメモリ12のみ、或はヒツト検出部13
のみをプロセッサ1と同一のボード上に構成するだけで
もタグ参照時の伝搬遅延の部分的解消は可能であり、本
発明の効果は奏される。Further, in the above embodiment, both the tag memory 12 and the hit detection section 13 are configured on the same board as the processor 1, but for example, only the tag memory 12 or the hit detection section 13 is configured on the same board.
It is possible to partially eliminate the propagation delay when referring to a tag by configuring only the processor 1 on the same board, and the effects of the present invention can be achieved.
また、上記実施例では、マスタ装置としてプロセッサを
用いたシステムに本発明を適用したが、例えばマスタ装
置としてDMAコンI・ローラを持つディスク装置等に
おいても本発明を適用可能であることは言うまでも無い
。Further, in the above embodiment, the present invention is applied to a system using a processor as a master device, but it goes without saying that the present invention can also be applied to a disk device having a DMA controller I/roller as a master device, etc. There is no.
[発明の効果]
以上述べたように、本発明によれば、タグメモリ及びヒ
ツト検出部13の少なくとも一方を、マスタ装置と同一
の基板上に配置したので、キャッシュ記憶装置へのアク
セスの際のタグ参照動作時にケーブルなどの伝a1M延
が含まれず、この結果、高価な高速メモリを用いること
なくタグ参照時間の短縮化が図れ、高速アクセスが可能
になる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, at least one of the tag memory and the hit detection section 13 is disposed on the same board as the master device, so that access to the cache storage device is easy. A 1M transmission line such as a cable is not included in the tag reference operation, and as a result, the tag reference time can be shortened without using an expensive high-speed memory, and high-speed access is possible.
第1図は本発明の一実施例に係るキャッシュ記憶装置を
用いたシステムの構成を示すブロック図、第2図は同キ
ャッシュ記憶装置のタグ参照動作のタイミングを従来例
と比較して示す図である1・・・プロセッサ、2・・・
主メモリ、3・・・キャッシュ記憶装置、11・・・デ
ータメモリ、12・・・タグメモリ、13・・・ヒツト
検出部、14・・・ボード、15・・・アドレスバス、
16・・・データバス、17・・・コントロールバス。
出願人代理人 弁理士 鈴江武彦
第2図FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a system using a cache storage device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing the timing of the tag reference operation of the same cache storage device in comparison with a conventional example. There is 1...processor, 2...
Main memory, 3... Cache storage device, 11... Data memory, 12... Tag memory, 13... Hit detection section, 14... Board, 15... Address bus,
16...Data bus, 17...Control bus. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue Figure 2
Claims (4)
ツシユ記憶装置であって、高速メモリからなるデータメ
モリと、このデータメモリに格納されたデータの前記主
記憶装置における格納位置及び上記格納データが有効か
無効かの情報を記憶するタグメモリと、前記マスタ装置
から出力されたアドレスと前記タグメモリの内容とに基
づいて前記マスタ装置の前記データメモリに対するアク
セスが有効か無効かの情報を出力するヒット検出部とを
具備したキャッシュ記憶装置において、前記タグメモリ
及び前記ヒット検出部の少なくとも一方を前記マスタ装
置と同一の基板上に配置してなるものであることを特徴
とするキャッシュ記憶装置。(1) A cache storage device disposed between a master device and a main storage device, which includes a data memory consisting of a high-speed memory, a storage location in the main storage device of the data stored in this data memory, and the storage location of the data stored in the data memory, and a tag memory that stores information on whether data is valid or invalid; and a tag memory that stores information on whether access to the data memory by the master device is valid or invalid based on the address output from the master device and the contents of the tag memory. A cache storage device comprising a hit detection section for outputting an output, wherein at least one of the tag memory and the hit detection section is arranged on the same substrate as the master device. .
も一方は前記マスタ装置と同一チップ内に収容されてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のキャッ
シュ記憶装置。(2) The cache storage device according to claim 1, wherein at least one of the tag memory and the hit detection section is housed in the same chip as the master device.
とする特許請求の範囲第1項記載のキャッシュ記憶装置
。(3) The cache storage device according to claim 1, wherein the master device is a processor.
(DirectMemoryAccess)コントロー
ラであることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
キャッシュ記憶装置。(4) The master device is a DMA in a disk device.
2. The cache storage device according to claim 1, wherein the cache storage device is a (DirectMemoryAccess) controller.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62302667A JPH01142956A (en) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | Cache storage device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62302667A JPH01142956A (en) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | Cache storage device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01142956A true JPH01142956A (en) | 1989-06-05 |
Family
ID=17911738
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62302667A Pending JPH01142956A (en) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | Cache storage device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01142956A (en) |
-
1987
- 1987-11-30 JP JP62302667A patent/JPH01142956A/en active Pending
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