JPH01206442A - 拡張記憶装置のアドレス変換方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発明は、プログラムで指定された論理アドレスを実ア
ドレスに変換する仮装記憶方式を採用したプロセッサと
、主記憶装置とを備えた情報処理装置に係り、特に、こ
のような情報処理装置に用いて好適な主記憶装置のアド
レス変換方式に関する。

〔従来の技術〕

仮装記憶方式を採用した情報処理装置は、一般に、ソフ
トウェアから見えるアドレス空間（仮装アドレス空間）
がハードウェアの主記憶装置の容■とは独立で、一般的
な情報処理装置で２ギガハイド（ＣＢ）程度の容量の仮
装アドレスを参照できるアーキテクチャとなっている。

第７図は従来技術による仮装記憶方式を採用した情報処
理装置の概念図であり、以下、この図により従来技術を
説明する。第７図において、２１は命令プロセッサ、２
２はアドレス変換装置（ＴＬＢ）、２３は中央処理装置
、２４は本紀４意装置、２５．２６は外部記憶装置であ
る。

第７図に示す情報処理装置は、命令プロセッサ２１とア
ドレス変換装置２２とによりｆｌ、ｉ成された中央処理
装置２３及び主記憶装置２４と外部記憶装置２５．２６
とを備えた階層構造を成す記１、ぎ装置により構成され
ている。中央処理装置２３が必要とするプログラムやデ
ータは、外部記憶装置２５゜２６から主記憶装置２４に
一旦取込まれ、その後、中央処理装置２３内に取込まれ
、命令プロセッサ２１により処理される。

最近、ＴＳＳ端末装置を使用する情）Ｋ処理システムが
普及しているが、このようなシステムに第７図に示すよ
うな情報処理装置を用いる場合、端末装置数が増加する
に従って、主記憶装置２４と外部記憶装置−２５，２６
との間のデータ転送量が増大し、このデータ転送による
オーバヘッドが、システム全体のネックになるという問
題点を生じさせている。特に、主記憶装置２４と外部記
憶装置２５．２６との接続は、一般に、チャネルを介し
て行われているので、そのデータ転送速度が３〜６　Ｍ
　Ｂ　／　ｓ程度であり、データ転送に要する時間が大
きくなる点が問題となる。

一方、半導体技術の進歩は目覚ましく、近年大容量、高
速なメモリが比較的安価で実現でき、主記憶装置等の半
導体を利用した記憶装置を大容量化することが容易にな
ってきた。

このような技術的な背景から、前述した従来技術の問題
点を解決する方法として、主記憶装置と外部記憶装置と
の中間に位置する半導体記憶装置を設け、この半導体記
憶装置を高速の外部記憶装置として利用する情報処理装
置が提案されている。

以下、これについて説明する。なお、半導体記憶装置を
利用する高速の外部記憶装置を以下、主記憶装置という
。

第８図は主記憶装置を備える従来技術による情報処理装
置の概略構成図である。第８図において、２７は主記憶
装置であり、他の符号は第７図の場合と同一である。

第８図に示す情報処理装置は、第７図に示す情報処理装
置の構成に加え、主記憶装置２７を外部記憶装置２５に
接続して備え、かつ、中央処理装置２３内の命令プロセ
ッサが主記憶装置２７を直接アクセスできるように構成
される。

この情報処理装置は、主記憶装置２７をページング用の
記憶装置として利用することにより、ページングオーバ
ヘッドを大幅に改善でき、システム全体の性能の向上を
図ることができるという効果を有する。

なお、この種情報処理装置に関する従来技術として、例
えば、特開昭５９−２６４０７１号公報等に記載された
技術が知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、前述した第８図に示す従来技術は、ページング
用装置のように、システムとして１　Ｋ、［ｌのみ存在
する形式で使用される場合には、１１ｉ７述した効果を
奏するものであるが、多数の端末装置を備えたシステム
に使用される場合、各端末装置のユーザ（各仮装記憶空
間）が自分の記憶装置として主記憶装置を利用するため
に、次のような問題点を有する。すなわち、 （１）各ユーザが主記憶装置を使用するためには、各ユ
ーザ間の記憶保護が必要となり、この記憶保護を主記憶
装置と同じ方法で実現するには、多量のハード量を必要
とする、 （２）主記憶装置の有効利用を図るための機能が必要と
なり、この機能を主記憶装置と同じ仮装記憶方式を用い
て実現すると、その管理が複雑となり、また、ハード量
も多く必要になる、という点である。

前記従来技術は、前述のように、複数のユーザが主記憶
装置を利用するという点についての配慮がなされておら
ず、記憶保護を図り、主記憶装置の有効利用を図ること
が困難であるという問題点を有する。

本発明の目的は、前述した従来技術の問題点を解決し、
多くのユーザが、主記憶装置を効率よく利用できる情報
処理装置を提供することにあり、そのための主記憶装置
のアドレス変換方式を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、前記目的は、主記憶装置と命令プロセ
ッサとの間に、１月コケ−ジョンテーブルを設け、命令
プロセッサが、主記憶装置を参照する場合、前記リロケ
ーションテーブルを利用して、アドレスリロケーション
を行うことにより達成される。

〔作用〕

主記憶装置に対する命令プロセッサからのアクセス命令
は、主記憶装置と主記憶装置間のデータ転送命令である
。

拡張記４ｇ装置をアクセスするアドレスは、リロケーシ
ョンテーブルを通して、主記憶装置上のアドレスに変換
され、主記憶装置をアクセスするアドレスは、従来の動
的アドレス変換（ページテーブル、セグメントテーブル
等の変換テーブルを主記憶装置上に持たせ、その一部の
写しを、テーブルとしてハードウェア部に持ち、高速に
アドレス変換を行う方法）により、主記憶装置上のアド
レスに変換される。リロケーションテーブルの内容は、
クスクス”イツ千時（仮装記憶空間の切替え時）、オペ
レーティングシステムにより各ユーザ対応にセットされ
る。また、主記憶装置の全てが、ページングデバイス用
として利用される場合、リロケーションテーブルは、オ
ペレーティングシステムにより管理される。

これにより、本発明は、多数のユーザが主記憶装置を有
効に利用できるようにすることができる。

〔実施例〕

以下、本発明による主記憶装置のアドレス変換方式の一
実施例を図面により詳細に説明する。

第１図は本発明を適用した情報処理装置の一実施例を示
すブロック図、第２図は本発明をマルチプロセッサ構成
の情報処理装置に適用した一実施例を示すブロック図、
第３図は拡張記（，１装置の利用方法を説明する図、第
４図はりロケーションテーブルによるアドレス変換を説
明する図、第５図は命令プロセッサが主記憶装置と主記
憶装置とを参照可能とするための管理を行う本発明の一
実施例を示す図、第６図は第５図の動作を説明するため
の命令の例を示す図である。第１図〜第５図において、
１１．７１はアドレスリロケーションテーブル、３０．
Ｔｏは論理アドレス、３１．７７は主記憶装置のアドレ
ス、７２はＴＬＢ（＋−ランスレージョン　ルックアサ
イド　バッファ）、７８は主記憶装置のアドレス、７６
．８３はセレクタ、９０は零チエツク回路であり、他の
符号は第７図、第８図の場合と同一である。

第１図に示す本発明を適用した情報処理装置は、中央処
理装置２３内に、アドレス変換装置２２と、リロケーシ
ョンテーブル１１とを備えて構成されており、命令プロ
セッサ２１から主記憶装置２４への参照は、アドレス変
換装置２２を介して、従来技術の場合と同様に行われ、
命令プロセッサ２１から主記憶装置２７への参照は、本
発明により備えられたりロケーションテーブル１１を介
して行われる。主記憶装置２４及び主記憶装置２７と外
部記４、α装置２５との間の接続は、従来技術の場合と
同様に行われる。

第２図に示す情報処理装置は、本発明をマルチプロセッ
サ方式の情報処理装置に適用したものであり、第１図に
示すと同一構成の中央処理装置が２組備えられ、夫々の
中央処理装置２３内の命令プロセッサ２１が、共通に設
けられている主記憶装置２４と主記憶装置２７とに、第
１図の場合と同様にアクセス可能である。

第３図は、主記憶装置２７の利用状況の一例を示してお
り、主記憶装置２７は、システム共通のベージング用領
域、各ユーザＡ、Ｂ・−が専用に利用する領域とに分割
して利用可能である。

この領域の指定は、各ユーザ対応にリロケーションテー
ブル１１を備えるか、リロケーションテーブル１１を介
して主記憶装置をアクセスする簡に、ユーザ対応にリロ
ケーションテーブル１１の内容を書き換えることにより
行われる。

第４図は、命令プロセッサ２１で生成された論理アドレ
ス３０をリロケーションテーブル１１を用いて主記憶装
置のアドレスに変換する様子を示している。

命令プロセッサ２１で生成された論理アドレス３０は、
この例では３２ビツトで構成され、その上位アドレスビ
ット部分３２により、リロケーションテーブル１１上の
エントリの１つが選択される。この例では、リロケーシ
ョンの単位をＩＭＢとしている。リロケーションテーブ
ル１１より選訳されたエントリの内容は、主記憶装置の
アドレス３１の上位アドレスビット部にセットされ、前
述の論理アドレス３０の下位アドレスビット部３３（Ｉ
ＭＢ以内）は、そのまま主記憶装置のアドレス３１の下
位アドレスビット部としてセットされる。この例では、
主記憶装置２７の容量は、２ＧＢ（３１ビツト）とした
ものである。この変換された主記憶装置のアドレス３１
は、主記憶装置２７をアクセスするために用いられる。

第５図は、命令プロセッサ２１が生成した論理アドレス
７０が、主記憶装置２４を参照する場合と、主記憶装置
２７を参照する場合とを考慮して、両記憶装置を参照可
能とできるような管理を行う本発明の一実施例を示して
おり、主記憶装置２７のためのりロケーションテーブル
７１と、主記憶装置のためのＴＬＢ７２と、論理アドレ
ス第５図において、命令プロセッサ２１が生成した論理
アドレス７０は、リロケーションテーブル７１を通して
主記憶装置のアドレス７７に変換され、また、論理アド
レス７０は、′Ｉ″ＬＢ７２を通して主記憶装置のアド
レス７８に変換される。

そして、これらのアドレス７７．７８は、命令プロセッ
サ２Ｉからの選択信号８４により制御されるセレクタ８
３により、そのいずれか一方が選択され出力される。

第５図の前述のような動作を、第６図に示した例の命令
が、命令プロセッサにより解読されたとして、具体的に
説明する。この命令の例は、Ｒ。

で示される主記憶装置のアドレス（論理アドレス）領域
に、Ｒ２で示される主記憶装置のアドレス（論理アドレ
ス）領域のデータを転送する命令マ゛あるとする。

命令プロセッサ２１は、最初に、主記憶装置２４からデ
ータを読出すため、Ｒ２で示される主記憶装置のアドレ
スを論理アドレス７０として生成する。この論理アドレ
スは、３１ビットで構成され、そのビット１〜３１にア
ドレスがセットされ、最上位のビットＯには、０″がセ
ットされる。

この論理アドレス７０は、リロケーションテーブル７１
、ＴＬＢ？２により、アドレス変換される。まず、ＴＬ
Ｂ７２のアドレス変換を説明する。

論理アドレス７０のビット１４〜１９は、ＴＬＢ７２の
１つのエントリを選択するために、ＴＬＩＩ７２に与え
られる。ＴＬＢ７２より選択されたエントリの内容７３
は、論理アドレス７０のビット０〜１３と比較回路７５
により比較され、−敗の検出が行われる。この比較回路
７５は、比較の結果、不−敗の場合、Ｎ０ＴｉｎＴＬＢ
信号８６を出力し、一致が得られた場合、セレクタ７６
を介してＭ　ｔＲされたエントリの実アドレス部７４を
、主記す、α装置のアドレス７８の上位アドレスビット
部８１にセットする。また、論理アドレス７０の下位ア
ドレスであるビット２０〜３１は、そのまま、主記憶装
置のアドレス７８の下位アドレスビット部８２にセット
される。この例では、ＴＬＢ７２のエントリ数は、６４
個、ページの大きさは、４ＫＢとしている。このように
して得られた主記憶装置のアドレス７８は、命令プロセ
ッサ２１よりの選択信号８４により制御されるセレクタ
８３を介して、主記憶装置２４に対するアドレスとして
バス８５から出力される。

この主記憶装置のアドレス７８により、主記憶装置２４
からデータが読出されると、命令プロセッサ２１は、次
に、Ｒ１で示される主記憶装置のアドレス（論理アドレ
ス）を論理アドレス７゜としてセットする。主記憶装置
のアドレス単位は、この例の場合、４ＫＢとなっており
、全体で６４ＧＢの論理アドレスを有している。命令プ
ロセッサにより生成されたこの論理アドレス７ｏば、リ
ロケーションテーブル７１．ＴＬＢ７２によりアドレス
変換される。ここでは、リロケーションテーブル７１に
よる変換動作を説明する。論理アドレス７００ビツト８
〜２３は、リロケーションテーブル７１に与えられ、該
テーブル７１内の１つのエントリが選１尺される。この
例では、ｌエントリの単位はＩＭＢである。選択された
エントリの内容は、主記憶装置のアドレス７７の」三位
アドレスビット部７９としてセットされる。また、論理
アドレス７０のビット２４〜３１は、そのまま、主記憶
装置のアドレス７７の下位アドレスビット部８０として
セットされる。この拡張記１ａ装置のアドレス７７は、
命令プロセッサ２１よりの選択信号８４により制′４ｆ
ｆｌｌされるセレクタ８３を介して、主記憶装置２７に
対するアドレスとして、パス８５から出力される。論理
アドレス７０のビット０〜７は、零チエツク回路９０に
よりチエツクされている。

リロケーションテーブル７１．’Ｔ’ＬＢ７２は、論理
アドレス７０が、主記憶装置に対するものか、主記憶装
置に対するものかにかかわらず、アドレス変換を同時に
行っているが、前述のように、セレクタ８３により、必
要とする変換アドレスが選択されているので、常に正し
い記憶装置に対するアクセスが可能である。

第６図に示す命令の実行により、前述したような主記憶
装置のアドレスのアドレス変換、主記憶装置のアドレス
のアドレス変換を行い、主記憶装置２４内のデータを主
記憶装置２７に転送することかできる。また、第６図に
示す命令のオペレーションコードＯＰを変更すると、前
述とは逆に、主記憶装置２７内のデータを主記憶装置２
４に転送することも可能となる。

前述した本発明の実施例は、前述のような動作を行うこ
とができるので、第６図に示すような命令を用いて、主
記憶装置をデータファイル、ページングファイルとして
使用することを可能にする。また、主記憶装置を複数の
ユーザが利用できるようにすることも可能である。この
場合、タスクスイッチ時（空間スイッチ時）、オペレー
ティングシステムが、リロケーションテーブルの内容を
ユーザ固有の値に書き換えるようにすればよい。

また、各ユーザの最大主記憶界Ｘ汁を予め決めておき、
ユーザからのそれ以上の要求に対して、リロケーション
動作時に、これをチエツクできるように構成されてもよ
い。さらに、複数のユーザに対応して、複数のりロケー
ションテーブルを備えることにより、主記憶装置を複数
のユーザが利用できるようにすることもできる。この場
合、リロケーションテーブルを書き換える方法に比較し
て、オペレーティングシステムのオーバヘッドを低減さ
せることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、拡張記・［α装
置に対するリロケーションを行うことができるようにし
たことにより、次のような効果を奏することができる。

（１）　　リロケーションを行うことにより、拡張記ｊ
ｌＩ装置におけるフラグメンテーション（空きエリアが
ばらばらに出てしまい、まとめて使用できない）を防止
でき、主記憶装置を有効に利用することができる。

（２）ユーザプログラムからは、主記憶装置を論理的な
領域として管理することができ、拡張記４９装置の物理
的なアドレスを意識する必要がなくなる。このため、主
記憶装置が使い易くなり、プログラムのボータビリティ
がよくなる。

（３）　　リロケーション情報をオペレーティングシス
テムにより管理させることができ、ユーザ毎のプロテク
ションが可能となり、同時に、拡張記１ｇ装置をページ
ングデバイスとしても利用可能にできる。

（４）従来のアドレス変換方式（セグメント／ベージテ
ーブル＋ＴＬＢ）を利用する場合に比較して方式が単純
であり、管理が簡単になるとともに、ハード量を少なく
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用したデータ処理装置の＝一実施例
を示すブロック図、第２図は本発明をマルチプロセッサ
構成のデータ処理装置に適用した一実施例を示すブロッ
ク図、第３図は主記憶装置の利用方法を説明する図、第
４図はりロケーションテーブルによるアドレス変換を説
明する図、第５図は命令プロセッサが主記憶装置と拡張
記１ａ装置とを参照可能とする管理を行う本発明の一実
施例を示す図、第６図は第５図の動作を説明するだめの
命令の例を示、ず図、第７図は従来技術によも仮装記↑
ａ方式を採用したデータ処理装置の概念図、第８図は主
記憶装置を備える従来技術によるデ−タ処理装置の概略
構成図である。 １１　、　７１−−−−−−リロケーションテーブル、
２１−一−−命令プロセッサ、２２．７２・・−−−−
アドレス変換装置（Ｔ　Ｌ　Ｂ　）　、２３−・・−中
央処理装置、２４−−−−−−一主記憶装置、２５　、
　２６−−−一−−−外部記ｊＱ装置、２７−−−−−
−主記憶装置、３１．７７−〜−−−−−主記憶装置の
アドレス、７５−一一−−比較回路、７８・・−・・主
記憶装置のアドレス、７６．８３−・−・−セレクタ、
９０−−−−一・零チエツク回路。 第１図 ２３　　　　　　　　　　　ＩＩ：ソロケーショシテ−
７１Ｌ。 ２１：命令ブＤセッサ ２２゛アトＬス度」乗過１　（ＴＬ８　）２３中史ガ裡
装置 ２４　主古こ憶Ｅイ！ ２５　タト祁記ｔ！Ｍａシ ２７＃ａ張配憶枝置 ３Ｑオヨア８，７　　　第４図 〆 ３Ｉ拡辰吉ｅｊ麿名り下のアトしヌ ７２　ニアＨ’ｌ−ズ９望λテーブノしσＬ８）７５：
工吸回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、主記憶装置と、外部記憶装置と、拡張記憶装置とを
   備え、仮装記憶方式を採用した情報処理装置において、
   論理アドレスをアドレス変換テーブルを用いて主記憶装
   置の実アドレスに変換する手段と、論理アドレスをリロ
   ケーションテーブルを用いて拡張記憶装置の実アドレス
   に変換する手段と、前記論理アドレスが主記憶アクセス
   か拡張記憶アクセスかによつて、主記憶装置の実アドレ
   スと拡張記憶装置の実アドレスのいずれか一方を選択す
   る手段とを備えることを特徴とする拡張記憶装置のアド
   レス変換方式。