JPH02178749A - 仮想記憶計算システムのページ不在割込制御方式 - 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］ 本発明は仮想記憶計ロシステムにおＣノる仮想記憶問罪
に関し、特に仮想記ｆ！計算システムのぺ一ジ不在割込
制御方式に関する。

〔従来の技術〕

一般に、仮想記４ａ計偉システムは、第４図に示すよう
に、仮想メモリ４０上のページ「）ｉ、ページＰｎ、ｐ
ｎ＋ｔに配置され゛た命令を、１記憶装置にに１り付け
するとともに、イの主記憶装置から命令の先取り（プリ
フェッチ）を行っている。

ここで、上記主起ｆ！装置から命令を先取りしようとし
た際に、当該命令が１記＠装置に存在しない場合は、イ
の命令を含んでいるページをページ・インするようにし
ている。

−１えば、主記憶装置にベージＰｉ１ページＰｎが存在
し、ページＰｎ＋１が存在していない場合、命令「をプ
リフェッチしようとした際に、この命令Ｆを含んでいる
ページｐｎ＋１がページ不在であるため、当該ページを
、２次記Ｉ！ｉ装置から１記憶装置にページ・インする
ようにしていた。

Ｃ発明が解決しようとする課題〕 ところで、上記従来のｆ想記［１シスデムでは、命令先
取りの際にページ不在が発生したル】合は、無条件にペ
ージ不在割込みを北１して、不在を起こしたページをペ
ージ・インυるようにしている。

このため、例えば、第４図に示したように、現在実行さ
れている命令Ｃの次に実行されるべく命令りが、命令Ｘ
へのジＶンＩ命令であり、命令「をブリフェッチ１Ｊべ
き指示が８れている場合には、制ｕｌＩが命令Ｘに移る
ので、ページ不在割込みを￥を生しなく’ＵもＪ、いこ
とになるが、このような場合でも、ブリフエッヂされる
べく命令Ｆが配置されているページＰｎ＋１（ページ不
在を起こしているページ）をページ・インしているため
、システムとしては、不必要なページ不在υ１込みを実
行しなければならず、大きな負荷になってしようことが
あるという欠点があった。

本発明は上記欠点を解瀦し、システムの負荷を軽減する
ことのできる仮想記憶計算システムのべ一ジ不在割込υ
ｌ１１１方式を提供１Ｊることを目的と１Ｊる。

（課題を解決覆るための１段） 本発明は、先取りされた命令を保持する保持手段の保持
内容が空になり、かつ次ざのページに属するコードデー
タにコンｌ−ｕ−ルが移ること４！−認識した後、ペー
ジ不在３１１込を発生するようにしたものである。

（作用） 本発明では、保持手段（バッファメモリ）がエンプティ
（ＥｎＤｔＶ　）でページクロス（Ｐａｇｅ　ｃｒｏｓ
ｓ）が発生じた場合において、次のページがページ不在
の時は、ページ不在２，１１り込みをｎ１する。

一方、バッファ・メモリがノット・１ンブテイ（Ｎｏｔ
　Ｅｕｔｙ　）でページクロス（Ｐａｑｅ　ｃｒｏｓｓ
）が発生した場合にＪりいて、次のページがページ不在
のり５は、バッファメモリに対するリフィルをしないま
まで実行を続行し、バッフアメしりがエンプティ（Ｅｌ
ｍｌｌｌｔＹ　）になり次のの令がページ不在を起こし
たページの１行目の命令（データ）が命令の最初のもの
である場合、あるいは命令を実行している最中に必要な
命令が当該バッファ・メモリに入っでいない場合には、
ページ不在割り込みを発生する。〔実施例） 以下、本発明に係る仮想記憶計算システムのページ不在
割込１ＩＩＩＪｌ１１方式の実施例を添付図面を参照し
て説明する。

第１図は、本発明に係るページ不在割込制御方式を適用
した仮想記憶４算システムの一実施例を示す概略４１１
賊図である。同図において、仮想記憶ｆｆｌシステムは
、仮想メモリ１と、実メモリ２と、命令バッファ３と、
命令処ＩＩＩ部４とを有している。

仮想メモリ１には、湧定の命令シーケンスが、ベージＰ
ｉ１ベージＰｎ１ページＰｎ＋１に配置されている。こ
こで、例えば、ページＰｉには命令Ｘ、Ｙ、Ｚ、ページ
Ｐｎには命令Ａ、Ｂ、・Ｅ　。

ページＰｎ＋１には命令Ｆ、Ｇがそれぞれ配置されてい
る。なお、ページＰ　ｎどｐ　ｎ　＋１は仮想メモリ１
上でＩ続している。

この仮想メモリ１上のページＰｉ、ページｐｎは、第１
図に示すように大メモリ２に存在するベージＰｉ１ペー
ジＰｎに対応しており、またｐｎｔｌは実メモリ２には
（ｆ（ｉしていない。

命令処理部４は、ブリフェッチ（ｐ　ｒ　ｅ　−ｆ　ｅ
ｔｃｈ）の際のポインタ（以下、ＰＰＣという）５によ
って指示された先取りサベｄ命令を、実メモリ２から読
み出して命令バッフ？３に格納するとともに、ブーグラ
ム・カウンタ（以下、ＰＣという）６によって指示され
た次に実行ケベき命令を、命令バッフ７７３から取り出
して１１１ｖ釈し、実↑了する。

次に、上記仮想記憶訓０システムのページ不在Ｖ［込処
ｉ！！！動作を説明Ｊる。

なお、実施例では、マイクロコードの実ｔ−ｉにより、
ページ不在割り込み処理を行うようにしており、」−ド
フエッチに関連覆るページ不在割り込みは、リフィル・
トラップ（Ｉｌｃｆｉｌｌ　Ｔｒａｐ　）　、ページ終
了ｖ１つ込み（Ｅ　ＯＰ　：　［ｎｄ　Ｏｆ　Ｐａｇｅ
　１ｎｔｃｒｒＵＯｔ　＞が発生し、予め設定された条
件になった際に発生するように設定されている。

上記リフィル・トラップは、次命令の分岐の際に発生す
るように設定されている。この時のトラツブロケーショ
ンは、命令バッファ３が、１ンプアイ（空き）の場合と
、エンプティでない場合とでは異なっでいる。

方、ページ終了３１１り込み（ユ、第１図に承りように
、ＰＰＣ５による先取りづべさ命令への指示が、ページ
Ｐ　ｎに配置されている８命令から、ページＰｎ→１に
配置されている命令「に移った際に、セットされたペー
ジ終了にｊり込みごットに基づいて発生ずるように設定
°されている。この時のページ終了刈り込みロケーシ」
ンし上記トラップログ−ジョンの場合と同様に、命令バ
ッフ？３がエンプティの場合ど、１ン／テイぐない場合
とて゛は貨なっている。

通１１：；のリフィル・トラップ４よ、ＥＯＰビットが
セラ１−されていない状態でのりフィル・１−ランプに
五り実ＪＱされている。１〜ラツプ・ロケーションがエ
ンプティの場合ど、エンプティでない場合とに分かれて
いるの番ユ、実装上の一例であって、勿論同−ロケーシ
」ンでもゼ４わない。

１つのマクロ（Ｍａｃｒｏ）インストラクシ」ン終了の
際、フイクＬ］コードは次命令への分岐を行う命令バッ
ファ３に充分なωのコードが龍い場合、リフィル・トラ
ップが発生しコントロールは特定のトラップ・ロケ−シ
ロンに移り、当該命令バッファ３内の保持内容に応じて
コードデータのフ１ツゾが行われる。

以上が通常の場合、すなわら、基本的なりフィル！１１
！ｆ＃である。

次に、上述したように基本的なりフィル動作を行ってい
くと、上記第１図に示すように、先取りすべき命令が、
次ページｐｎ＋１の命令「をポイントする場合がある。

この場合のページ不在割り込み処理は、命令バッファ３
の保持状態に応じた２つの場合に分かれる。

最初に、命令バッファ１３内が全て空き゛の状態（コー
ドデータなし）の場合について説明する。

命令処理部４は、第２図に示すように、先取りＩＪべき
命令が、実メモリ２に存在しているか否か、つまりペー
ジＰ　ｎ　）１が実メモリ２に存在しているか否かを判
断しくステップ２０）、存在している揚台は、命令バッ
ファ３に対してリフィルを行う。

つまり、命令バッフ７・３の保持内容がＦ！［０（先入
れ先出）されるように詰めて、実メモリ２から先取りタ
ベさ゛命令を読み出して命令バッファ３に格納づる（ス
テップ２１）。

一方、ステップ２０において、先取りずべき命令が、実
メモリ２に？ｆ在しない場合は、ページ不在となるため
ページ不合＾１１込が発生りることになり（ステップ２
２）、命令処理部４は、ページ不在の原因となったペー
ジＰ　ｎ→１をページ・インする。

次に、命令バッファ３内にコードゲータが存在する状態
で、上述したようにベージクロスが発生した場合の実行
について説明する。

命令処理部４は、第３図に示すＪ、うに、先取りケベき
命令が、実メモリ２上に存在しているか否かを判断しく
ステップ３０）、存在している場合は、上記ステップ２
１の処理と同様に、命令バッファ３に対してリフィルを
行う（ステップ３１）。

一方、ステップ３０において、先取りサベき命令が、実
メモリ２に存在しない場合、命令処理部４は、ページ終
了割り込みビットをセットし、命令バッファ３に対する
リフィルを行わず、その命令バッファー３から命令を取
り出して実行を続行する（ステップ３２）。

ページ終了削り込みビットがセットされた命令バッフ１
３は、リフィルが行われないので、次命令がジャンプ命
令でない限り、必ずリフィル・トラップが発生する。こ
の場合のトラップは、通常のりフィル・トラップと区別
してページ終了ｖ１り込みと呼び、ページ終了割り込み
ビットを反映したロケーションを持つ（勿論、このロケ
ーションは、通常のりフィル・トラップのロケーション
と°同一にして、レジスタ等のチエツクにより、このペ
ージ終了割り込みの状態を識別しても構わない）。

次に、ページ終了ｖ１つ込みが発生した場合の処理につ
いて説明する。

まず命令バッファ３がエンプティの場合にはべ一ジ不在
割り込みが発生されることになる。勿論、この時ページ
不在は認識されたので、ＥＯＰ　（ページ終了割り込み
）ビットはクリアされる。一方、命令バッフ１３がエン
プティでない場合は、命令バッファ３に対するリフィル
を行わないで実行を続行する。

このように５１！Ｌ理を実行していくと、次に示すよう
に２通りの状態が考えられる。

Ｊなわち、 ■先取りすべき命令Ｆが、次の命令の最初である場合、
つまり命令Ｆが、ページｐｎ＋１の１行目の命令である
場合（第１図９照）。

■命令を実行している最中に必要な命令コード（データ
）が当該命令バッファ３に入っていない場合、つまり、
ページｐｎにおける命令Ｅどページｐｎ＋１における命
令Ｆとで１つの命令であって、ページｐｎ＋１における
命令Ｆが命令バッファ３に入っていない場合（第１図参
照）。

このように上記■および■の状態になった時は、コント
ロールは確実にｖａｃａｎｔ　（空き）のページｐｎ＋
１に移っていくことになるので、ページ不在割り込みを
北生ザることになる。

なＪ３、上記■の場合、命令バッファ・上ンブティ・ト
ラップのように、トラップとし′Ｃ設定されている。

さらに、上述し！こりフィル・トラップＪ３よびページ
終了ｐＪり込みが発生した場合におけるページ不在割り
込み処理において、ρ令バッフ？３に対するリフィルを
行わないで実行を続行づる場合は、ページｐｎ＋１をペ
ージ・インした後に、再スタートができるように、例え
ばＰＯ２、図示しないスタック・ポインタ等の内容を廿
−ブしてＪ３＜必要があることは言うまでもない。

続いて、例えば、現在実行されている命令Ｃの次に実行
される命令りが、ページｐ　ｉ　１．：　ｊｊける命令
Ｘへのジャンプ命令となっていて、ＰＰＣ’５のポイン
タが命令［を指示していた場合のページ不在８１Ｊり込
み処理について説明する。

なお命令バッファ３には、命令Ｃ，Ｄ、［が保持されて
いるとする。この場合のりフィル動作は、ページ終了削
り込みでドライブされることになる。

従って、上述したように命令「以降のりフィルは行われ
ず、実行が進められる。

この場合、ページＰｉは実メモリ３に存在しているので
、次に実行される命令りでは、ジャンプ命令なのでコン
トロールはページＰｉの命令Ｘに移る。すなわち、命令
Ｘからのコードデータのプリフェッチが次に行われるこ
とにより、ページ不在３１１り込みは発生しない。従っ
て、命令処理部４は、命令「ではなく命令Ｘに対してυ
１ｌｌｌを行うことになり、Ｐ　Ｐ　Ｃ５によって指示
されていた命令「を３むページＰｎ＋１がページ不在を
起こしていたとしても、［ＥＯＰビットがセットされて
いるため、ページＰｎ＋１に対重るページ・インは行わ
ない。

ところが、従来では、上述したように次に実行される命
令りがページＰｉにおける命令Ｘへのジャンプ命令とな
っていて、ＰＰ−０５のポインタが命令Ｆを指示してい
た場合は、命令Ｆを必要とすべく、当該命令Ｆを含むペ
ージｐｎ４１に対するページ・インを行っていた。この
ページ・インは、命令りがジャンプ命令である場合、全
く不要なものである。

上記実施例では、先取り命令の保持に命令バッフ戸を用
いたが、プリフェッチ・キューを用いても良い。

上記実施例によれば、現在実行中の命令の次に実行され
るべく命令りが、ページＰｉにおける命令Ｘへのジャン
プ命令どなっていて、ＰＰＣ５のポインタがページ不在
どなっているページｐ　ｎ　＋１に配置されている命令
「を指示していた場合であっても、この時は当該ページ
ｐ　ｎ　＋１に対Ｊるページ・インは行われないので、
システムの負荷を軽減することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、不必要なページ不
在割込みを抑制し、システムの負荷を軽減することがで
き、システムの実行効率を向トさせることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るページ不在割り込み制御方式を適
用した仮想記憶計静システムの一実施例を示づ”概略構
成図、第２図および第３図はページ不在処理紡ｎを示す
フＬ１−チャート、第４図は従来の仮想記憶Ｈ１ｆ３シ
スデムを説明りるための説明図である。 １・・・仮想メモリ、２・・・実メモリ、３・・・命令
バッフ１．４・・・命令処理部、５・・・ポインタ、６
・・・プ［１グラム・カウンタ。 第２図 第３図 りじ−メＥＩＪ 第１図 イ反恩、メモ、す 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 先取りされた命令を保持する保持手段から命令を読み出
   して実行する仮想記憶計算システムにおいて、 前記保持手段の保持内容が空になり、かつ次ぎのページ
   に属するコードデータにコントロールが移ることを認識
   した後、ページ不在割込を発生するようにした ことを特徴とする仮想記憶計算システムのページ不在割
   込制御方式。