JPH02219148A - ページング方式 - 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、仮想記憶管理機構を有するコンピュータシス
テムにおけるページング方式に関し、特にデマンドペー
ジング方式の改良に関するものである。

〔従来の技術〕

仮想記憶管理機構を実現するページング方式の一種に、
デマンドページング２呼ばれる方式がある。このデマン
ドページング方式は、実行に必要なプログラムの一部を
ミッシングページを契機としてページ単位で主記憶にロ
ードする方式である。

また、デマンドベージング方式におけるページリプレー
スメントアルゴリズム、すなわち主記憶に新たなページ
をロードする為の空きが無い場合にどのページをページ
アウトの対象とするかを決定するアルゴリズムとしては
、主記憶にロードされている各ページの使用頻度を使用
頻度表で管理しておき、最も使用頻度の低いページをペ
ージアウト対象とするＬ　ＲＵ　（Ｌｅａｓｔ　Ｒｅｃ
ｅｎｔｌｙ　ｕｓｅｄ　）が一般に採用されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、複数のプロセスを同時並行して１つのコンピ
ュータシステムで実行させることは、今や常識化してい
る。かかるコンピュータシステムでは、主記憶上に複数
のプロセスのページが存在し、それらがページアウト、
ページインされながら、各プロセスの処理が実行されて
いく、このとき、成るプロセスが長い期間待ち状態に入
った場合を想定すると、そのとき主記憶上に存在するそ
のプロセスのページは、その時点ではなおも主記憶上に
存在し続ける。これらのページは待ち状態が続くうちに
使用頻度が他のプロセスのものに比べて相対的に低くな
り、何れページアウトの対象となる。しかし、待ち状態
に入った直後では他のプロセスのページに比べて使用頻
度が低いとは限られないので、主記憶の負荷が大きく直
ちにページアウトすべき必要性が発生すると、待ち状態
のプロセスのページではなく他のプロセスのページがペ
ージアウトされてしまう状況が生じる。結果として、ペ
ージイン、ページアウトの頻度が高まり、ページングに
よるオーバーヘッドが増大する。

なお、このような問題点を解決する技術に、プロセスの
スワツピング技術がある。これは、プロセスが長い期間
待ち状態に入ると、そのプロセスノページは暫く使われ
ないので、システムの負荷状況によりそのプロセスのペ
ージを一括してスワツピング用の二次記憶にページアウ
トし、待ち状態が解けたときスワップアウトされていた
ページを一括して二次記憶から主記憶にページインする
ものである。しかしながら、この種のスワツピング技術
を採用する場合には、通常のページングを行うための二
次記憶とは別の二次記憶を確保しなければならず、二次
記憶を多く必要とする欠点がある。また、プロセス内に
含まれる全ページを必ず一括して入出力するため、プロ
セス内に含まれる全ページ数が多い場合には確かに一括
入出力による高速化の効果は期待できるが、プロセス内
に含まれる全ページ数が余り多くない場合は、逆に入出
力動作の負荷が目立ち、システム全体の性能を低下させ
る欠点がある。

本発明はこのような事情に鑑みて為されたものであり、
その目的は、プロセスの待ち状態への移行、その解除と
いった本来ページングとは無関係な環境をページング技
術と有機的に関連付けることにより、従来のスワツピン
グ技術によらずにページイン、ページアウトの発生頻度
を少なくし得るページング方式を提供することにある。

（１１！１１を解決するための手段］ 本発明のページング方式は上記の目的を達成するために
、ページミッシング時に該当するページを二次記憶から
主記憶にページインしページリプレースメントアルゴリ
ズムとして主記憶に存在する各プロセスのページの使用
頻度を管理している使用頻度表に基づ＜ＬＲＵを採用す
るデマンドページング方式による仮想記憶管理機構をを
するコンピュータシステムにおいて、システムの負荷状
況に応じ、待ち状態に入るプロセスに含まれ且つ主記憶
に存在しているページについて前記使用頻度表で管理さ
れている使用頻度を下げる待ち状態突入時使用頻度変更
手段と、システムの負荷状況に応じ、待ち状態の％ｉｗ
ｐ、されたプロセスに食まれ且つ主記憶に存在している
ページについて前記使用頻度表で管理されている使用頻
度を上げる待ち解除時使用頻度変更手段とを有している
。

〔作用〕

本発明のページング方式においては、成るプロセスが待
ち状態に入ると、システムの負荷状況に応じて、待ち状
態突入時使用頻度変更手段が、そのプロセスに含まれる
ページであって且つ主記憶に存在しているページについ
ての使用頻度表の使用頻度を下げ、それらのページをペ
ージアウトされ易くする。他方、そのプロセスの待ち状
態が解除されると、システムの負荷状況に応じて、待ち
解除時使用頻度変更手段が、待ち状態の解除されたプロ
セスに含まれるページであって且つ主記憶に残っていた
ページについての使用頻度表の使用頻度を上げ、それら
のページがページアウトされ易くなることを防ぐ。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説
明する。

第１図は本発明のページング方式の一実施例を適用した
コンピュータシステムの要部構成図である。このコンピ
ュータシステムは、複数のプロセス１．２．３を同時並
行して実行し得るものであり、通信管理や資源管理等の
ｏｓ（オペレーティングシステム）のＩｌａ能を提供す
るＯ３１！供機能部４、メモリ使用権限（Ｍｅｍｏｒｙ
　Ｕｓｅ　Ｐｒ１ｏｒｉｔｙＨ以下ＭＵＰと称す）のダ
ウンを通知するＭＵＰダウン通知手段５．ＭυＰのアッ
プを通知するＭＵＰアップ通知手段６．擬似的なスワツ
ピングを制御する擬似スワツピング制御手段７．プロセ
ス１〜３に対応するＭＵＰ８−１〜８−３を保持するＭ
ＵＰ管理表８．使用頻度カウンタ（Ｕｓｅｄ　Ｃｏｕｎ
ｔｅｒ；以下ＵＣと称す）のダウンを通知するＵＣダウ
ン通知手段９．ＵＣのアップを通知するＵＣアップ通知
手段１０．ＬＲＵを採用したデマンドページング方式に
よる仮想記憶管理を行う仮想記憶管理機構１１．プロセ
ス１〜３に対応する００表１２−１〜１２−３を保持す
るＵ−Ｃ管理表１２．主記憶で構成されたシステム全体
のメモリ１３およびページング用の二次記憶装置１４を
含んでいる。

なお、同図の実線はデータの流れを、破線は制御の流れ
を、−点鎖線は要素間の関連をそれぞれ示している。

次に、このように構成された本実施例の動作を説明する
。

仮想記憶管理機構１１は、ミッシングページが発生する
と、該当するプロセスのページを二次記憶装置１４から
メモ１月３にページインする。その際、メモリ１３に空
きのないときはＵｃ管理表１２中の各プロセスのページ
のＵＣ値を参照して最もＵＣ値の小さなページを二次記
憶装置１４にページアウトして空きを作り、そこにミッ
シングページにかかるページをページインする。このよ
うにしてプロセス１〜３に含まれるページが二次記憶装
置１４からメモリ１３にページインされ、また逆にペー
ジアウトされながら、各プロセス１〜３の実行が進めら
れる。なお、メモ＋７１３中の各プロセスのページに対
しアクセスが行われた場合、公知のようにしてＵＣ管理
表１２における該当するＵＣのイ直がインクリメントさ
れる。

さて、上述のようにして複数のプロセス１〜３が並行し
て動作している状況において、例えばプロセスｌが通信
管理や資源管理等の機能を提供するＯ８提供機能部４を
呼び出し、両面応答入力待ちや資源待ち等の長時間の待
ち状態に入った場面を想定する。このとき、Ｏ３提供機
能部４は、プロセス１が待ち状態に入る直前にＭＵＰダ
ウン通知手段５を呼び出し、このＭＵＰダウン通知手段
５を経由して擬似スワツピング制御手段７に対し、プロ
セスｌがメモリを必要としない状態に入ったことを通知
する。ｌＩ似スワツピング制御手段７はこの通知を受け
ると、ＭＵＰ管理表８中のプロセスｌに対応するＭＵＰ
８−１の値を下げるように更新する。なお、ＭＵＰ８−
１〜８−３の各々の初期値はプロセス１〜３にかかるジ
四ブ制御言語記述で指定された値になっているものであ
る。また擬似スワツピング制御手段７は、公知のように
してメモリ１３に余裕があるか否かを判定しており、余
裕があれば、プロセスｌの待ち状態突入時における処理
はこれで終了する。しがし、メモリ１３に余裕が無けれ
ば、Ｕｃダウン通知手段９を呼び出し、このＵｃダウン
通知手段９を経由して仮想記憶管理機構１１に対し、プ
ロセス１のメモ１月３上の全ページのＵＣ値を下げるよ
うに通知する。

仮想記憶管理機構１１はこの通知に応答して、υＣ管理
表１２に含まれるプロセス１対応の００表１２−１にお
いて管理されているプロセスｌのメモリ１３上の全ペー
ジのＵＣ値を下げる処理を行う、この結果、プロセスｌ
に含まれるページが池のプロセス２．３のページに比べ
てページアウトされ易くなる。但し、ページアウトされ
易くなるだけであって、どれだけページアウトされるか
は、その時のシステム全体のメモリ１３の混み具合によ
るから、必ず全部メモ１月３上から消えてしまうわけで
はない、これが擬似スワツピングと称する所以である。

勿論、全部のページが二次記憶装置１４にページアウト
される場合があり、その場合には従来のスワツピングと
同様となるが、通常のページング機能を利用しているか
ら、スワツピング専用の二次記憶装置を必要としないこ
とは勿論のことである。

以上のようにして、システムの負荷状況に応じ、待ち状
態に入るプロセスｌに含まれているページのうちメモリ
１３に存在しているページがページアウトされ易くなり
、よって待ち状態にない他のプロセス２．３のページが
ページアウト対象にされる確率を充分に小さくすること
ができる。

次に、画面応答入力や資源待ち解除が行われ、Ｏ３提供
機能部４内のプロセスｌにかかる長時間の待ち状態が解
けた場面を想定する。プロセス１の待ち状態が解けると
、Ｏ５提供機能部４はその直後にＭＵＰアップ通知手段
６を呼び出し、このＭＵＰアップ通知手段６を経由して
擬似スワツピング制御手段７に対し、プロセスｌがメモ
リを必要とする状態に入ったことを通知する。擬似スワ
ツピング制御手段７はこの通知を受けると、ＭＵＰ管理
表８中のプロセスｌに対応するＭＵＰ８１の値を上げて
、元の初期値に戻す、また擬似スワツピング制御手段７
は、その時点でメモリ１３に余裕があれば、プロセス１
の待ち解除時における処理をこれで終了するが、メモリ
１３に余裕が無ければ、ＵＣアップ通知手段１０を呼び
出し、このＵＣアップ通知手段ｌＯを経由して仮想記憶
管理機構１１に対し、プロセスｌのメモリ１３上の全ペ
ージのＵＣ値を上げるように通知する。

仮想記憶管理機構１１はこの通知に応答して、ＵＣ管理
表１２に含まれるプロセスｌ対応の００表１２−１にお
いて管理されているプロセスｌのメモリ１３上の全ペー
ジのＵＣ値を上げる処理を行う、この結果、プロセス１
に含まれるページのうちメモリ１３に残っていたページ
が他のプロセス２．３のページに比べてページアウトさ
れ易くなるということは無くなる。なお、プロセスｌが
動作を開始して、若しページミッシングが発生すれば、
仮想記憶管理機構１１がページング用の二次記憶装置１
４からページインするだけであり、ページングに要する
入出力も必要な回数しか出ないことになる。

以上のようにして、システムの負荷状況に応じ、待ち状
態の解けたプロセスｌに含まれているページのうちメモ
リ１３に残っていたページがページアウトされ易くなる
ことがなくなり、よって動作を開始したプロセスｌのペ
ージがページアウト対象にされる確率を充分に小さ（す
ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のページング方式において
は、成るプロセスが待ち状態に入ると、システムの負荷
状況に応じて、主記憶に存在するそのプロセスのページ
の使用頻度が下げられてページアウトされ易くするので
、待ち状態に入り暫く実行されないプロセスのページが
あるにもかかわらず他のプロセスのページがページアウ
ト対象にされることを防止でき、またプロセスの待ち状
態が解除されると、システムの負荷状況に応じて、主記
憶に残っていたそのプロセスのページの使用頻度が上げ
られてページアウトされ易くなるのを防ぐので、実行を
再開したプロセスのページに対するページアウトの発生
頻度を少なくでき、以上の結果、システム全体のページ
イン、ページアウトの発生頻度を低下させることが可能
となる。これにより、ページングによるオーバーヘッド
を軽減することができる。更に、従来のスワツピング技
術を使う必要がないので、スワツピング専用の二次記憶
が不要になる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のページング方式の一実施例を適用した
コンピュータシステムの要部構成図である。 図において、 １〜３・・・プロセス ４・・・Ｏ５提供機能部 ５・・・ＭＵＰダウン通知手段 ６・・・ＭＵＰアップ通知手段 ７・・・擬似スワツピング制御手段 ８・・・ＭＵＰ管理表 ９・・・ＵＣダウン通知手段 １０・・・ＵＣアップ通知手段 １１・・・仮想記憶管理機構 １２・・・ＵＣ管理表

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ページミッシング時に該当するページを二次記憶から主
   記憶にページインしページリプレースメントアルゴリズ
   ムとして主記憶に存在する各プロセスのページの使用頻
   度を管理している使用頻度表に基づくＬＲＵを採用する
   デマンドページング方式による仮想記憶管理機構を有す
   るコンピュータシステムにおいて、 システムの負荷状況に応じ、待ち状態に入るプロセスに
   含まれ且つ主記憶に存在しているページについて前記使
   用頻度表で管理されている使用頻度を下げる待ち状態突
   入時使用頻度変更手段と、システムの負荷状況に応じ、
   待ち状態の解除されたプロセスに含まれ且つ主記憶に存
   在しているページについて前記使用頻度表で管理されて
   いる使用頻度を上げる待ち解除時使用頻度変更手段とを
   有することを特徴とするページング方式。