JPH01223544A - データ処理システムにおけるページ管理処理方式 - 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】 〔概　要〕 デマンドページング機能を有するデータ処理システムに
おけるページ管理処理方式に関し。

外部ページ管理を改善して実記憶を効率よく使用するこ
とを目的とし。

あるページについて実記憶上の実ページを割当てるか又
は外部ページとして保持するかの仮想記憶制御を行う゛
データ処理システムにおいて、前記実ページのアクセス
を行う中央処理装置と、前記実ページの割当てを行うＯ
８と、前記あるページに対応して、当該ページが前記実
ページとして存在する時にはページアドレスを格納し、
当該ページが前記外部ページとして存在する時には外部
ページ情報を格納するページテーブルとを備え、前記中
央処理装置が前記あるページについてアクセスした時に
前記外部ページ情報が前記ページテーブルに格納されて
いる場合、前記Ｏ３が前記外部ページ情報に基づいてア
クセスした前記外部ページについて実ページの割当てを
行うように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はデータ処理システムにおけるページ管理処理方
式に関し、更に詳しくは、デマンドページング機能を有
するデータ処理システムにおけるページ管理処理方式に
関する。

仮想記憶制御方式を採用するデータ処理システムにおい
ては、効率の点等から、仮想記憶を実現するためにペー
ジング方式を利用している。

ページング方式の１つであるデマンドページング方式に
おいては、仮想空間は固定長の（仮想）ページに分割さ
れる。これに対応して、外部ページファイル上の外部ペ
ージ、及び、主記憶（実記憶）上の実ページも一同容量
のブロックとされる。

そして、処理のために実際に必要なページ（ワーキング
セント）のみが、外部ページファイルから実記憶にロー
ディングされ、実ページとされる。

実記憶に空きブロック　（割当て可能な実ページ）が存
在しない時は９例えば、いわゆるＬＲＵ方弐によって空
きブロックが作られる。各ページの物理的な番地は種々
のページテーブルを参照することによって求められる。

〔従来の技術〕

第４図は従来技術説明図であり、従来のデマンドページ
ング方式の概略を示している。

第４図（Ａ）において、７はセグメントテーブル、６は
実記憶上の実ページ領域、４は外部ページ４０を含む外
部ページファイル、９は外部ページファイル管理ブロッ
ク、１０は実ページ管理ブロック、１１は実ページテー
ブル、１２は外部ページテーブルである。また、第４図
（Ｂ）は実ページテーブル１１の１つのエントリを示し
、１１１はそのページアドレスビット、　１１２はその
無効ビットである。

デマンドページング方式におけるページ管理は実ページ
テーブル１１及び外部ページテーブル１２を用いて行な
われる。実ページテーブル１１は、そのエントリに対応
するページが実ページとして存在する時、その実記憶上
のページアドレスを格納するエントリを複数持つ、外部
ページテーブル１２は。

そのエントリに対応するページが実ページとしてではな
（外部ページとして存在する時、その外部ページ４０を
含む外部ページファイル４を管理する外部ページファイ
ル管理ブロック５のどのエントリを使っているかを指す
アドレス（外部ページ情報）を格納するエントリを複数
持つ。実ページテーブル１１と外部ページテーブル１２
とは対とされる。

即ち１両者は同一の構成を有し、主メモリ上の連続した
領域に常駐する。従って、実ページテーブルエントリの
各々に対応する外部ページテーブルエントリが存在し、
各々のエントリ自体のアドレスは互いに一定の関係にあ
る。対応するエントリは、同一のページについて、実記
憶上のページアドレス又は外部ページ情報を格納する。

そして。

実ページテーブルエントリが無効の時に、外部ページテ
ーブルエントリが参照されるようにされる。

デマンドページング方式における所望ページへのアクセ
スは９次のように行なわれる。

図外の中央処理装置（ＣＰ　Ｕ）は、仮想アドレスのセ
グメント番号に対応してセグメントテーブル７の１つの
セグメントテーブルエントリを選択し、その内容から１
つの実ページテーブル１１のアドレスを知り、これと仮
想アドレスのページ番号に対応して当該実ページテーブ
ル１１の１つの実ページテーブルエントリを選択する。

当該実ページテーブルエントリの無効ビット１１２が“
０”の時、中央処理装置は所望ページが実ページとして
存在するとして、当該エントリのページアドレスビット
１１（及びページ内変位）に従って実ページ６０をアク
セスする。

一方、無効ビット１１２が“１”の時、中央処理装置は
所望ページが実ページとして存在しないとして、この旨
をＯ３（オペレーションシステム、図示せず）に通知す
る。また、アドレスビット１１１は意味の無いものとさ
れる。

この割込通知を受けたＯＳは、外部ページテーブル１２
をサーチする。そして、実ページテーブル１１と外部ペ
ージテーブル１２との関係を利用して。

＋Ｉｉ’Ｍ沢実ページテーブルエントリに対応する外部
ページテーブルエントリを選択する。次に、Ｏ８は、当
該エントリの内容である外部ページ情報に従って外部ペ
ージファイル管理プロ・ツク９の１つのエントリを選択
し、更に、その内容に従って外部ページファイル４内の
外部ページ（スロ・ソト）４０を選択する。そして、Ｏ
８は、所定の実ページを確保し、内容復元のために外部
ページ４０を確保した実ページヘローデイングし、実ペ
ージテーブルエントリの無効ビット１１２を′０″とす
る。なお。

この時、実ページ管理ブロック１０の当該実ページに対
応するエントリの内容が、外部ページ情報からページア
ドレスに書換えられる。

Ｏ８から制御を受取った中央処理装置は再び。

ページアドレスビット１１１に従って、実ページをアク
セスする。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述の従来技術によれば１次のような問題を生ずる。

第４図（Ａ）図示の外部ページファイル４を除く各領域
６，７．９ないし１２は、実記憶上（即ち　−主メモリ
装置内）に常駐（常駐領域）シ、一定の領域を占め、ペ
ージングの対象外とされる。従って、実ページテーブル
１１と同規模の外部ページテーブル１２を実記憶上に常
駐させることによって。

その公賓ページ領域として使用できる実記憶上のユーザ
空間が小さくなってしまう。この結果、ページングが多
発してシステム効率が低下してしまう。これはワークス
テーションのような中小型のデータ処理システムにおい
て、顕著である。一方。

実ページテーブルエントリと外部ページテーブルエント
リは、いずれか一方のみが実質的に有効なものであり、
他方は必ず無効とされるものである。

従って、実記憶の使用効率は極めて悪いものとなってい
る。

また、外部ページ情報を得るためには、実ページテーブ
ルエントリのアドレスを基に対応する外部ページテーブ
ルエントリのアドレスを求める必要がある。このため、
実ページへの内容復元に時間がかかり、前記アドレス算
出のためのＯ８によるサポートも必要となるという問題
もある。

本発明は、外部ページ管理を改善して実記憶を効率よく
使用するようにしたデータ処理システムにおけるページ
管理処理方式を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理構成図であり９本発明によるデー
タ処理システムを示している。

第１図（Ａ）において、１は中央処理装置、２はページ
ングスーパバイザの如きＯ３，３は実記憶である主メモ
リ装置、４は外部ページ４０を含むＤＡＳＤの如き外部
ページファイル、５は実記憶上に常駐する常駐領域、６
は実記憶上の常駐領域を除（領域であって実ページの割
当てが可能な実ページ領域、６０は１つの実ページ、７
はセグメントテーブル、８はページテーブルであって実
ページのページアドレス及び外部ページ情報を含むもの
、９は外部ページファイル管理ブロック、　１０は実ペ
ージ管理ブロックである。また、第１図（Ｂ）において
、８１はページ情報部、８２は無効ビットである。

本発明によるデマンドページング方式におけるページ管
理はページテーブル８を用いて行なわれる。ページテー
ブル８は、各ページの各々に対応する複数のページテー
ブルエントリを持つ。各エントリは、第１図（Ｂ）図示
の如く、ページ情報部８１と無効ビット８２とからなり
、そのエントリに対応する（仮想）ページが実ページと
して存在する　（仮想ページに実ページが割当てられて
いる）時、その実記憶上のページアドレスをページ情報
部８１に格納する。

一方、そのエントリに対応する（仮想）ページが実ペー
ジとしてではなく外部ページとして存在する（仮想ペー
ジに実ページが割当てられていない）時、その外部ペー
ジ４０を含む外部ページファイル４を管理する外部ペー
ジファイル管理ブロック９のどのエントリを使っている
かを指すアドレス（外部ページ情報）をページ情報部８
１に格納する。そして、無効ビット８２は、前者の場合
には“０”（又は“１”）、後者の場合には“１”（又
は“０”）とされる。即ち、無効ビット８２は、アクセ
スした所望（仮想）ページが実ページか外部ページかを
示し。

また、ページ情報部８１の内容がページアドレスか外部
ページ情報かを示す識別情報（フラグ）である。

〔作　用〕

本発明のデマンドページング方式における所望ページへ
のアクセスは２次のように行なわれる。

中央処理装置１は、セグメント番号に対応してセグメン
トテーブル７の１つのセグメントテーブルエントリを選
択し、その内容から１つのページテーブル８のアドレス
を知り、これとページ番号に対応して当８亥ページテー
ブル８０１つのページテーブルエントリを選択する。

当該ページテーブルエントリの無効ビット８２が“０”
の時、中央処理装置１は所望ページが実ページとして存
在するとして、当言亥エントリのページ情報部８１の内
容（及びページ内変位）に従って実ページ６０をアクセ
スする。

一方、無効ビフト８２が“１”の時、中央処理装置ｌは
所望ページが実ページとして存在しないとして、この旨
をＯ３２に通知する。

この割込通知を受けた○Ｓ２は、当該エントリのページ
情報部８１の内容が実ページのページアドレスではなく
外部ページについての外部ページ情報であることを知っ
た上で、当該外部ページ情報に従って外部ページファイ
ル管理ブロック９の１つのエントリを選択し、更に、そ
の内容に従って外部ページファイル４内の外部ページ４
ｏを選択する。そして、Ｏ３２は、所定の実ページ６０
を確保し、内容復元のために外部ページ４０を確保した
実ページ６０ヘローデイングし、実ページテーブルエン
トリの無効ビット８２を“０”とする　（ページイン処
理）。また、Ｏ８２は、ページ情報部８１の内容を確保
した実ページ６０についてのページアドレスとする。な
お、この時、実ページ管理ブロック１０の当該実ページ
６０に対応するエントリの内容が。

外部ページ情報からページアドレスに書換えられる。

０３２から制御を受取った中央処理装置１は。

再び、ページ情報部８１の内容（及びページ内変位）に
従って実ページ６０をアクセスする。

このように、いわば実ページテーブル１１と外部ページ
テーブル１２とを併合することによって、ページテーブ
ルの領域を従来の２とし、この分常駐領域５を小さくで
きる。また、実ページ領域６を広くでき、常駐領域５の
使用効率を大変良くできる。

一方、外部ページ情報を得るための処理を簡単にできる
（外部ページテーブル１２のアドレスを求め、改めてア
クセスする必要がなくなる）ので。

実ページへの内容復元をより早く行うことができ。

ＯＳ２の負担も軽くできる。

〔実施例〕

ｆａ）　　一実施例の説明 第２図は実施例説明図であり、ページリクレイム処理を
説明するための図である。

第１図図示のデータ処理システムにおいて、ページング
処理の効率を更に高めるために、ページリクレイム処理
が行なわれる。

まず、ページリクレイム処理の前提となるページアウト
処理について説明する。デマンドページング方式におけ
るページアウト処理は次のように行なわれる。゛ 即ち、Ｏ８２は使用していないページについてＬＲＵ方
式によって積極的に実ページを取上げる。

一方、外部ページファイル管理ブロック９から外部ペー
ジをアロケートして、外部ページファイル４の対応エン
トリに実ページの内容を書込み（設定し）外部ページ４
０とする。この時、実ページ管理プロ、り１０の取上げ
た実ページに対応するエントリ、及び、ページテーブル
８の対応するエントリ　（のページ情報部８１）には、
外部ページ情報が書込まれる（設定される）。この後、
取上げた実ページが割当て可能実ページとしてフリーキ
ュー領域としてつながれて管理されると共に、ページテ
ーブル８の対応エントリの無効ビット８２が“ｌ”とさ
れる。

以上の如きページアウト処理が行なわれた直後に、中央
処理装置１が同一のページに対して再びアクセスしたと
する。

ページアウトされた後の実ページには、他のページに当
８亥実ページが割当てられるまでは、フリーキューとは
されているものの、ページアウト前の内容が破壊されず
に残っている。そこで、中央処理装置１がページテーブ
ル８の対応エントリの無効ビット８２が“１”であるこ
とを０３２に通知した時、Ｏ３２は、前述のページイン
処理に先立って、以下のページリクレイム処理を行う。

即ち、Ｏ８２は無効ビット８２が“１”であることから
ページ情報部８１が外部ページ情報であることを知り、
その内容を知る。次に、Ｏ８２は実ページ管理ブロック
１０をサーチする。そして、前記外部ページ情報と同一
内容の情報（外部ページ情＠Ｉ）を持つエントリが存在
している時、そのエントリに対応するフリーキュー領域
の１つのキュー領域をリクレイムする。換言すれば、実
ページ管理ブロック１０のエントリの内容が更新されて
いないということから、そのキュー領域には、実ページ
を取上げられたものの他のページに割当てられておらず
、ページアウト前の内容が残っていることになる。そこ
で、当８亥キュー領域をフリーキュー領域から切離して
、再び、実ページを割当てる（リクレイム処理）。即ち
、実ページ管理ブロック１０の全エントリを１つのペー
ジテーブルエントリと比較して、これと一致した実ペー
ジ管理プロツクエントリに対応する割当て可能実ページ
を。

内容をそのままにして実ページとして復活する。

なお１例えば、この時、ページテーブル８の対応エント
リのページ情報部８１は、実ページが復活したのである
から、実ページのページアドレスとされる一方、実ペー
ジ管理ブロック１０の対応エントリの内容は、そのペー
ジは本来外部ページファイル４に存在するものなので、
外部ページ情報のままとされる。

以上の如きページリクレイム処理に失敗して始めてペー
ジイン処理が行なわれる。従って、ページイン処理の回
数を削減できる。

（ｂｌ　　その他の実施例の説明 第３図はその他の実施例説明図であり、ページアウトバ
イパス処理を説明するための図である。

第１図図示のデータ処理システムにおいて、ベージング
処理の効率を更に高めるために、ページアウトバイパス
処理が行なわれる。この処理は以下のような状況で行な
われる。

まず、デマンドページング方式においては、ある実ペー
ジが使用されていない状態にあると、Ｏ８２はそのペー
ジから積極的に実ページを取上げてページアウトを行う
。この後、再び、そのページが必要になると、中央処理
装置１がこれをアクセスし、更にＯ３２が再び実ページ
の割当てを行う。この時、実ページの復元は、ページイ
ン処理ではなくページリクレイム処理によってなされた
とする。次に、再び、その実ページが使用されない状態
になった時、Ｏ３２はページアウト処理に先立ってペー
ジアウトバイパス処理を行う。

即ち、Ｏ３２は、当該実ページに対応するページテーブ
ル８のエントリの実ページアドレスにより実ページをア
クセスし１例えばその主記憶（保護）キーの変更ビット
を見てそのページの内容が変更されたか否かを知る。他
方、０３２は、実ページに対応する実ページ管理ブロッ
ク１０のエントリの内容が外部ページ情報であることを
知る。そして、ページの内容が変更されておらず、かつ
。

実ページ管理ブロックエントりが外部ページ情報部する
Ｌ’ｙ、Ｏ３２はページアウト処理を省略し。

そのページから実ページを取上げ、これをフリーキュー
領域につなぐ。

一方、ページの内容が変更されていたり、実べ−ジ管理
ブロックエントリが外部ページ情Ｉ’ｌｌ　１？　すい
（先にページアウトした時と内容が変わっている可能性
がある）時は、ページアウトバイパス処理は失敗する。

ページアウト処理に先立ってページアウトバイパス処理
を行い、これに失敗した時にページアウト処理が行なわ
れる。従って、ページアウト処理の回数を削減できる。

〔発明の効果〕

以上述べた如く２本発明によれば、ページテーブルを１
つとしその各エントリに実ページのページアドレス又は
外部ページ情報のいずれかをそのページの状態に応じて
格納するようにしたので。

ページテーブルを効率良く利用することができ。

実ページ領域を大きくすることができるため、ページン
グを改善してシステム効率を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成図。 第２図は実施例説明図。 第３図はその他の実施例説明図。 第４図は従来技術説明図。 １は中央処理装置、２はＯ３，３は主メモリ装置、４は
外部ページファイル、５はシステム領域。 ６は実ページ領域、７はセグメントテーブル、８はペー
ジテーブル、９は外部ページファイル管理ブロック、１
０は実ページ管理ブロック、４０は外部ページ、６０は
実ページ、８１はページ情報部、８２は無効ビット。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 あるページについて実記憶上の実ページ（６０）を割当
   てるか又は外部ページ（４０）として保持するかの仮想
   記憶制御を行うデータ処理システムにおいて、 前記実ページ（６０）のアクセスを行う中央処理装置（
   １）と、 前記実ページ（６０）の割当てを行うＯＳ（２）と、前
   記あるページに対応して、当該ページが前記実ページ（
   ６０）として存在する時にはページアドレスを格納し、
   当該ページが前記外部ページ（４０）として存在する時
   には外部ページ情報を格納するページテーブル（８）と
   を備え、 前記中央処理装置（１）が前記あるページについてアク
   セスした時に前記外部ページ情報が前記ページテーブル
   （８）に格納されている場合、前記ＯＳ（２）が前記外
   部ページ情報に基づいてアクセスした前記外部ページ（
   ４０）について実ページの割当てを行う ことを特徴とするデータ処理システムにおけるページ管
   理処理方式。