JPH02126340A - データ処理システム - 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、仮想記憶管理を行うメモリ管理ユニットを有
するデータ処理システムに関する。

［従来の技術］ 近年、マイクロプロセッサを用いたパーソナルコンピュ
ータやワークステーションなどのコンピュータシステム
では、より高い性能を求めてマルチプロセス化・マルチ
プロセッサ化の傾向にある。このようなシステムでは、
ソフトウェアの開発効率向上が大きな問題となっており
、中でも、デバッグ作業の効率向上は、ソフトウェア開
発における重要なポイントの一つである。

マルチプロセス処理を行う処理装置、特にマルチプロセ
ッサシステムにおけるマルチプロセス処理を行う処理装
置では、各タスクが独立にメモリを並行に或いは並列に
操作するため、共有オブジェクトに対する誤った操作は
、発見が難しく、場合によっては、各プロセスのデッド
ロックを引き起こす可能性もある（例えば、エム・ペン
−アリ著「並行プログラミングの原理」１９８６年３月
１５日、啓学出版株式会社発行、ｐｐ、２３−２９参照
）。

一方、従来の仮想記憶管理方式は、プロセッサからの論
理アドレスをもとにアドレス変換テーブルを参照してア
ドレスを変換する機構と、アドレス変換の高速化を目的
としたＴＬＢ（Ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ　Ｌｏｏｋ−ａ
ｓｉｄｅ　Ｂｕｆｆｅｒ）として良く知られている機構
を含むメモリ管理ユニットからなる機構を組み合せるこ
とで実現されている（例えば、ｒ　６８０３０の登場で
３２ピツ）ＭＰＵの仮想記憶管理が普及へ」、「日経エ
レクトロニクスＪ　、１９８７年９月２１日号、　Ｎｏ
、４３０．　ｐｐ、１２３−１３６参照）。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、これらの仮想記憶機構では、プロセス間で共有
されるオブジェクト（以下、共有オブジェクトと云う）
へのアクセスに対してなんらの識別情報も得られない。

このため、共有オブジェクトに対して誤った操作が行わ
れた場合でも、これを発見することはできなかった。

本発明は、前記従来の仮想記憶機構の持つ不具合に鑑み
、共有オブジェクトに対する誤った操作の発見に対して
有効なデータ処理システム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］ 本発明のデータ処理システムは、前記目的を達成するた
め、複数プロセス間で共有される共有オブジェクトを示
す属性コードを保持するためのメモリ属性保持手段と、
前記複数プロセスの中の前記共有オブジェクトに対して
アクセスシタフロセスを特定するためのプロセス識別子
を保持するためのプロセス識別子保持手段と、前記属性
コードを識別して前記共有オブジェクトに対するアクセ
スを検出するためのアクセス検出手段とを設け、更に、
前記アクセス検出手段の出力に基づいて前記共有オブジ
ェクトに対するアクセス履歴を保持するアクセス履歴保
持手段を設けたことを特徴とする。

前記アクセス履歴保持手段は、前記プロセス識別子、前
記アクセスのアクセスアドレス、前記アクセスのデータ
及び前記アクセスが読み出しか書き込みかを示す信号を
記録することが望ましい。

また、前記アクセス検出手段の出力を、前記複数プロセ
スを実行するプロセッサにトラップ入力として供給し、
該プロセッサにより、前記アクセス履歴保持手段に記録
されたアクセス履歴に基づいてアクセスの古い順に前記
複数プロセスのうちの一つのプロセスを順次実行するこ
とができる。

［作用］ 本発明の作用を第１図を参照して具体的に例を挙げて説
明する。

第１図は、本発明のデータ処理システムの基本構成を示
す説明図である。

図において、５は仮想記憶機構の仮想アドレス１０を実
際の記憶機構の物理アドレスに変換するアドレス変換機
構を示し、メモリ中に存在するプロセス間で共有される
共有オブジェクトを示す属性コードすなわち属性フラグ
１．共有オブジェクトに対してアクセスしたプロセスを
特定するためのプロセス識別子２．仮想アドレスタグ３
及び実アドレスベージ番号４を保持する複数のＴＬＢレ
ジスタ５１〜５ｎの集合と、仮想ベージアドレス中の仮
想アドレスベージ番号がら−っのＴＬＢレジスタを選択
するためのハツシュ関数発生器７とから構成される装置 また、アドレス変換時にＴＬＢレジスタ５１〜５ｎの属
性フラグ１を調べて、アクセスするアドレスが共有オブ
ジェクトかどうかを検出する共有オブジェクトアクセス
検出器６、現在アクセス中のプロセス識別子を保持する
プロセス識別子レジスタ８、ＴＬＢレジスタ５１〜５ｎ
の属性フラグ１に適切な値を設定するため属性設定レジ
スタ９、共有オブジェクトに対するアクセスの履歴を保
持する共有メモリアクセス保持手段である共有オブジェ
クトアクセス履歴保持手段（以下、単に履歴保持手段と
呼ぶ）１５が設けられている。

以下に、基本的な動作を説明する。

いま、仮想アドレス１０が与えられると、仮想ページア
ドレスと仮想ページオフセットに基づいて、アドレス変
換機構５における周知の適切なアドレス変換により、物
理アドレス１１が出力され、メモリ（図示せず）がアク
セスされる。

アドレス変換に際して、ＴＬＢレジスタ５１〜５ｎの一
つが選択され、属性フラグ１の内容から、このアクセス
が共有メモリへのアクセスであることが、共有オブジェ
クトアクセス検出器６で検出され、共有オブジェクトア
クセス検出信号１２がメモリ管理ユニットより出力され
る。なお、メモリ管理ユニットは、共有オブジェクトア
クセス検出器６及び履歴保持手段１５以外を全て含んだ
ものである。また、プロセス識別子レジスタ８の内容が
、プロセス識別子１３として出力される。

共有オブジェクトアクセス検出信号１２は、履歴保持手
段１５を起動し、共有オブジェクトに対するアクセスの
記録を残す。これにより、外部から共有オブジェクトに
対するアクセスを検出することができ、しかもそのとき
、どのプロセスが、どんな順で、共有オブジェクトに対
してどのようなアクセスをしたか知ることができる。

また、ＴＬＢレジスタ５１〜５ｎの集合の中に、入力さ
れた仮想アドレスページに該当するＴＬＢレジスタがな
いことが比較器１７で検出された場合、ページフォール
ト信号１４が出力され、例えば、ＣＰＵ（図示せず）に
トラップ信号が送られるなどして、ＴＬＢレジスタの置
き換え手続きが起動される。その際、該当ページが共有
オブジェクトならば、属性設定レジスタ９によってＴＬ
Ｂレジスタ内の属性フラグ１に、共有オブジェクトを示
す属性値が書き込まれる。

［実施例］ 以下、図面を参照しながら、実施例により本発明の特徴
を具体的に説明する。

第２図は、本発明実施例のブロック図を示す。

なお、第１図と対応する構成要素等には同一符号を付し
、重複説明は省略する。

第２図に示す実施例では、属性フラグ１として単に１ビ
ツトのレジスタを用い、属性値が［ｌ」ならば共有オブ
ジェクトを示し、値が［ＯＪならば非共有オブジェクト
を示すものとする。この実施例では、アドレス変換には
３２エントリのＴＬＢレジスタ５１〜５３２からなるア
ドレス変換機構５を用いる。プロセス識別子２としては
、−意に与えられた０から２５５までのプロセス番号を
用いる。オフセットとして８ビツトを割当てるものとす
ると、１ページのサイズは２５６ワードとなる。

また、仮想アドレスページ番号（仮想ページアドレスタ
グ）及び物理アドレスページ番号（実アドレスページ番
号）として１０ビツトを割当てるものとすると、仮想ア
ドレス空間及び物理アドレス空間は、それぞれ、１０２
４ページとなる。また、ハツシュ関数発生器７の関数と
しては、仮想アドレスページ番号に対して３２の剰余を
結果とする関数を選ぶ。

ページフォールトが起きた場合は、ＣＰＵ１６に対して
トラップ信号として、ページフォールト信号１４が比較
器１７から出力され、該当ページをＴＬＢレジスタ５１
〜５３２に登録する手続が起動されるものとする。

また、例えば、ＦＩＦＯ（先入れ先出し）方式のキュー
メモリを用いて、共有オブジェクトアクセス検出信号１
２により、プロセス識別子１３の他に、アクセスしたア
ドレスと、アクセスデータ及びオブジェクトに対するア
クセスが読み出口か書き込みかを示すＲ／Ｗ（読み出し
ｌ書き込み）信号を記録するための共有オブジェクトア
クセス履歴保持手段１５を用意する。

ここで、共有オブジェクトとして特定の物理アドレスベ
ージＰａを割当てる。この物理アドレスベージＰａに対
するＴＬＢレジスタ５１〜５３２の属性フラグ１に、属
性設定レジスタ９を経由して、共有オブジェクトを表す
ために、値［１１を書き込む。プロセス番号Ｎのプロセ
スが、物理アドレスベージＰａのアドレスＡの共有オブ
ジェクトに値りを書き込んだとする。ＴＬＢレジスタ５
１〜５３２によるアドレス変換の過程で、物理アドレス
ベージＰａに対するＴＬＢレジスタが選択される。ここ
では、属性フラグの内容が［１］であるため、共有オブ
ジェクトアクセス検出信号１２が出力され、履歴保持手
段１５に、プロセス識別子、ｔＶＷ信号及びアクセスデ
ータとして、プロセス番号Ｎ、アドレスＡ、書き込み信
号及び書き込みデータＤが記録される。その後、プロセ
ス番号Ｍのプロセスが、物理アドレスベージＰａのアド
レスＡの共有オブジェクトに値Ｅを書き込んだとする。

同様にして、履歴保持手段１５に、プロセス番号Ｍ、ア
ドレスＡ、書き込み信号及び書き込みデータＥが記録さ
れる。

その後、プロセス番号Ｎのプロセスが、物理アドレスベ
ージＰａのアドレスＡの共有オブジェクトから値を読み
込んだとする。同様にして、履歴保持手段１５に、プロ
セス番号Ｎ、アドレスＡ、読み込み信号及び読み込みデ
ータＥが記録される。

このようにして、マルチプロセッサシステムにおける共
有オブジェクトに対して、どのような値で、且つ、どん
な順序で、アクセスが行われたか、詳細な履歴を残すこ
とができ、この履歴を検討することにより、共有オブジ
ェクトに対する誤ったアクセスをたやすく発見できる。

第３図に本発明の他の実施例を示す。なお、第１図、第
２図と対応する構成要素等には同一符号を付し、重複説
明は省略する。

この例では、共有オブジェクトアクセス検出信号１２に
より、ＣＰＵ１６に対してトラップ信号を与えて、プロ
セスを切り替える処理を起動するものとする。この際、
ＣＰＵ１６から第２図の実施例において得られた履歴保
持手段１５の内容、すなわち、共有オブジェクトに対す
るアクセスの履歴をアクセスできるように構成する。

すなわち、アドレス変換機構５から得られた物理アドレ
ス１１及びＣＰＵ１６からの主記憶Ｒ／Ｗ（読み出しｌ
書き込み）信号をアドレスデコーダ１８に供給し、この
アドレスデコーダ１８により履歴保持手段１５のアドレ
スを指定する。

そして、履歴保持手段１５から読み出された履歴を用い
て、次のような手順でプロセスが同時にただ一つだけ実
行されているように制御する。

マルチプロセッサシステムにおいては、同時に二つ以上
のプロセスが実行されており、どのプロセスのどの部分
がどういう順序で実行されるのかを再現する方法がない
ので、デバッグやトレースが困難である。ここで、本発
明においては、成る条件のもとでは、共有変数に対する
アクセスの順序が同じであるならば結果も同じであると
いうことに着目し、デバッグの際には、実行されるプロ
セスを一つに制限することにより、実行の再現性を確保
する。

具体的には、 （１）履歴上の最も古いアクセス記録を取り出す。

（２）現在勤いているプロセスがあれば中断して、取り
出したアクセス記録にあるプロセスを起動する。

（３）共有オブジェクトアクセスによるトラップが検出
されれば、記録されていた履歴手段から次のアクセス記
録を取り出し、ステップ（２）から繰り返す。もしアク
セス記録がなくなれば、終了する。

共有オブジェクトアクセスが検出されなければ、同じプ
ロセスを働かせ続ける。以後、共有オブジェクトアクセ
スによるトラップが検出されるまでステップ（３）を繰
り返す。

以上のような処理を行うことにより、特定のオブジェク
トを共有し、並行に又は並列に処理されるマルチプロセ
スシステムについて、各プロセスがどのように共有オブ
ジェクトに対するアクセスを行ったかを、各プロセスの
動きをシーケンシャルにトレースすることにより把握す
ることが可能となる。これにより、共有オブジェクトに
対する誤ったアクセスをたやすく発見できるようになる
。

［発明の効果］ 以上のように、本発明は、共有オブジェクトを示す属性
フラグと、属性設定レジスタと、プロセス識別レジスタ
と、共有オブジェクトアクセス検出手段を設けることに
より、外部からの共有オブジェクトに対するアクセスを
検出し、更に、このアクセスの結果を共有オブジェクト
アクセス履歴保持手段に記憶させる。これにより、外部
から共有オブジェクトに対するアクセスを検出すること
ができ、しかもそのとき、どのプロセスが、どんな順で
、共有オブジェクトに対してどのようなアクセスをした
か知ることが可能となり、ひいては、誤った共有オブジ
ェクトに対するアクセスを発見することが容易となる。

また、以上の効果に加えて、特定のオブジェクトを共有
し、並行に又は並列に処理されるプロセスについて、各
プロセスの動きをシーケンシャルにトレースすることに
より、各プロセスがどのように共有オブジェクトに対す
るアクセスを行ったかを、正確に把握することが可能と
なり、共有オブジェクトに対する誤ったアクセスをたや
すく発見でき効率的なデバッグが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成を示す説明図、第２図は本
発明の一実施例のブロック図、第３図は本発明の他の実
施例のブロック図である。 １：属性フラグ　　　　２：プロセス識別子３：仮想ア
ドレスタグ　４：実アドレスページ番号５ニアドレス変
換機構 ６：共有オブジェクトアクセス検出器 ７：ハツシュ関数発生器 ８：プロセス識別子レジスタ ９：属性設定レジスタ　１０：仮想アドレス１１：物理
アドレス １２：共有オブジェクトアクセス検出信号１３：プロセ
ス識別子　１４：ベージフォールト信号１５：共有オブ
ジェクトアクセス履歴保持手段１６：ＣＰＵ　　　　　
　　１７：比較器１８：アドレスデコーダ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数プロセス間で共有される共有オブジェクトを示
   す属性コードを保持するためのメモリ属性保持手段と、
   前記複数プロセスの中の前記共有オブジェクトに対して
   アクセスしたプロセスを特定するためのプロセス識別子
   を保持するためのプロセス識別子保持手段と、前記属性
   コードを識別して前記共有オブジェクトに対するアクセ
   スを検出するためのアクセス検出手段とを設け、更に、
   前記アクセス検出手段の出力に基づいて前記共有オブジ
   ェクトに対するアクセス履歴を保持するアクセス履歴保
   持手段を設けたことを特徴とする データ処理システム。 ２、前記アクセス履歴保持手段は、前記プロセス識別子
   、前記アクセスのアクセスアドレ ス、前記アクセスのデータ及び前記アクセスが読み出し
   か書き込みかを示す信号を記録することを特徴とする請
   求項１記載のデータ処理システム。 ３、前記アクセス検出手段の出力は、前記複数プロセス
   を実行するプロセッサにトラップ入力として供給され、
   該プロセッサにより、前記アクセス履歴保持手段に記録
   されたアクセス履歴に基づいてアクセスの古い順に前記
   複数プロセスのうちの一つのプロセスを順次実行するこ
   とを特徴とする請求項１記載のデータ処理システム。