JPH03139746A - 主記憶装置 - Google Patents

主記憶装置

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JPH03139746A
JPH03139746A JP1278975A JP27897589A JPH03139746A JP H03139746 A JPH03139746 A JP H03139746A JP 1278975 A JP1278975 A JP 1278975A JP 27897589 A JP27897589 A JP 27897589A JP H03139746 A JPH03139746 A JP H03139746A
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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】 〔帝業上の利用分野〕 この発明は、情報処理装置における仮想記憶制御方式を
採用した主記憶装置の改良に関するものである。
〔従来の技術〕
一般に、仮想記憶制御方式を採用した主記憶装置におい
ては中央処理装置から与えられる仮想アドレスを予め用
意されたアドレス変換テーブルにより実アドレスに変換
し、その実アドレスにより主記憶メモリに対してアクセ
スする。仮想アドレスから実アドレスに変換する変換速
度を速くするため2通常は上記アドレス変換テーブルの
内使用頻度の高い部分を選出しその写しをアドレス変換
バッファとして設け、アドレス変換テーブルを検索する
前に先ずアドレス変換バッファを検索することにより変
換速度を速くしている。
上記のような仮想記憶制御方式を採用した主記憶装置の
一例として第3図に示すものがある。第3図において、
(1)は中央処理装置(図示せず)から与えられる仮想
アドレスを格納する仮想アドレスレジスタで、ページア
ドレス部分(PA)とページ内アドレス部分(BA)と
から構成されている。I2)u仮想アドレスのページア
ドレスとしての仮想ページアドレスを実アドレスのペー
ジアドレスとしての実ページアドレスに変換する変換テ
ーブル(3)が格納された主記憶メモ9.(4)ばこの
実記憶メモリ(2)に対するアクセスを保護するために
使用する保護キーが実ページアドレスに対応して設けら
れている保護キーメモリである。(5)は主記憶メモリ
(2)にアクセスする実アドレスを格納する物理アドレ
スレジスタ、(6)は上記変換テーブル(3)の内使用
頻度の高い部分の写しを保持したアドレス変換バッファ
で、仮想アドレスの1−11ビツトと比較すぜためのイ
ンデックスフィールド(工NDX)ト、実ページアドレ
スフィールド(RA)と、保護キーフィールド(KY)
と、アドレス変換バッファ(6)の各エントリが有効で
あることを示す有効ビット(V)とから構成されている
5(8)は保護キーフィールド(KY)に保護キーを書
き込むための保護キーライトデータレジスタ、(7)は
主記憶メモリ(2)の変換テーブル(3)でアドレス変
換された実ページアドレスを格納する実ページアドレス
レジスタである。、19)i保護キーメモリ14)の内
使用頻度の高す部分の写しを保持した保護キーバッファ
で。
インデックスフィールド(工NDX)と、保護キーフィ
ールド(KY)と、有効ビット(V)とから構成されて
いる。この保護キーバッファ(9)は仮想アドレスレジ
スタ(1)にアドレス変換する必要のない実アドレスが
与えられた場合、その実アドレスに対応する保護キーを
検索するものである。(11は仮想アドレスの1−11
ビツトとアドレス変換バッファ(6)のインデックスフ
ィールドとを比較する第一の比較器、aυはこの第一の
比較!Hの出力と有効ビット(V)とのANDをとる第
一のANDゲートで、出力1のときがアドレス変換バッ
ファ(6)で求める変換情111が得られヒツトした状
態を表わす。保護キーバッファ(9)の場合も同様に、
azは第二の比較i、 (I3は第二のANDゲートで
ある。
(イ)は保護キーを別′に格納された保護ロックと照合
するために格納する保護キーリードデータレジスタ、 
a71はこの保護キーリードデータレジスタ■に格納す
る保護キーを選択する第一のセレクタでアドレス変換モ
ードレジスタ翰により選択され、このアドレス変換モー
ドレジスタ彌はアドレス変換をする場合に1となりアド
レス変換バッファ(6)の保護キーを選択し、アドレス
変換をしない場合は0となり保護キーバッファ(9)の
保護キーを選択する。@は第二のセレクタで、アドレス
変換モードレジスタ(イ)の状態によりアドレス変換バ
ッファ(6)の実ページアドレスフィールドまたは仮想
アドレスのページアドレスが選択される。I24は以上
述べた装置の動作を制御する制御装置である。
次にこのものの動作について税関する。アドレス変換を
する仮想アドレスが仮想アドレスレジスタ(1)に与え
られると、その仮想アドレスの12−19ビツトが表わ
すアドレスによりアドレス変換バッファ(6)上を検索
し、そのアドレスに格納されている変換情報のインデッ
クスフィールドと仮想アドレスの1−11ビツトとを第
一の比較器01で比較し一致しなかった場合、求める変
換情報はアドレス変換バッファ(6)上には存在しない
ことになる7次に、主記憶メモリ(2)上の変換テーブ
ル(3)を検索し得られた実ページアドレスを実ページ
アドレスレジスタ(7)に格納し、その実ページアドレ
スをアドレス変換バッファ(6)の実ページアドレスフ
ィールドに格納する。次に、その実ページアドレスによ
り保護キーメモ1月4)で保護キーを検索し得られた保
護キーを保護キーライトデータレジスタ(8)に格納し
、更にその保護キーをアドレス変換バッファt6)の保
護キーフィルタド如格納する。次に仮想アドレスの1−
11ビツトをアドレス変換バッファ(6)のインデック
スフィールドに格納するとともに有効ビット1を格納し
次回のアドレス変換のために変換情報を幣備する。アド
レス変換モードレジスタ(イ)け1となっているので、
アドレス変換バッファ(6)の保護キーが選択され保護
キーリードデータレジスタ(社)に格納する。この格納
された保護キーは別に格納されている保護ロックと照合
され、一致した場合は第二のセレクタ(ハ)においてア
ドレス定検モードレジスタ(至)が1となっているので
、アドレス変換バッファ(6)の実ページアドレスが選
択され仮想アドレスのページ内アドレスとともに実アド
レスとして物理アドレスレジスタ(5)如格納され主記
憶メモ1月2)のアクセスが行なわれる。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の主記憶装置は以上のように構成されているので、
アドレス変換する仮想アドレスに対応する実アドレスが
アドレス変換バッファ(6)になt、−h@合、変換テ
ーブルを検索し得られた上記実アドレスにより保護キー
メモリ14)から保護キーを得なければならず、保護キ
ーメモリ14)を検索して保護キーが得られるまでかな
りの時間がかかシその分装喧全体の処理時間が長(なる
という問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、保護キーの検索時間を短縮することにより装
置全体の処理時間が短い主記憶装置を得ることを目的と
する。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係わる主記憶装置は、仮想記憶制御方式にお
ける仮想アドレスを主記憶メモリ上の実アドレスに変換
する変換テーブルと、この変換テーブルの内偵用頻度の
高い部分の写しを設けたアドレス変換バッファと、上記
主記憶メモリに対するアクセスを可能とし上記実アドレ
スに対応して設けられた保護キーを格納する保護キーメ
モリと。
この保護キーメモリの内偵用頻度の高い部分の写しを設
けた保護キーバッファと、上記仮想アドレスに基づき上
記アドレス変調バッファから上記仮想アドレスに対応す
る上記実アドレスを検索し当該実アドレスが得られなか
った場合上記変換テーブルから当該実アドレスを検索し
得られた当該実アドレスに基づき上記保護キーバッファ
から当該実アドレスに対応する上記保護キーを検索する
制卿装置とを備えてなるものである。
〔作用〕
この発明における保護キーバッファは、実アドレスと仮
想アドレスのいずれの場合にも使用できるように共用と
したので、仮想アドレスをアドレス変換する場合に保護
キーを得るために上記保護キーバッファを検索すること
ができる。
〔発明の実施例〕 以下、この発明による主記憶装置の一実施例を第1図お
よび第2図に基づいて説明する。第1図は主記憶装置の
主要部の回路図を示し1図においてfilは中央処理装
置から与えられプログラム上の論理アドレスから実アド
レスにアドレス変換される仮想アドレスまたはアドレス
変換する必要のない実アドレスを保持する仮想アドレス
バスジスタである。この仮想アドレスレジスタfilは
仮想アドレスのページアドレス(FA)を格納する部分
とページ内アドレス(BA)を格納する部分とから構成
されている。(2)は主記憶メモリ(MM )で、仮想
アドレスの内ページ部分のアドレスである仮想ページア
ドレスを実アドレスの内ページ部分の実ページアドレス
に変換する変換テーブル(3)が格納されている。(4
)は主記憶メモリ2)に対する不正なアクセスを防止す
るために別に設けた保護ロックと一致したときにアクセ
スを可能とするページ単位の保護キーが上記実ページア
ドレスに対応して格納されている保護キーメモリであろ
っ(5)は主記憶メモ1月2)および保護キーメモ1月
4)をアクセスするための実アドレスを保持する物理ア
ドレスレジスタで、そのアクセスは共通のアドレスバス
を使用するため主記憶メモリ(2)および保護キーメモ
リ(4)を同時にはアクセスできない。16)/d変検
テーブル(3)の内偵用頻度の高い部分の写しを設けた
アドレス変換バッファで、仮想ページアドレスが格納さ
れてbる工NDXフィールドとその仮想ページアドレス
に対応する実ページアドレスが格納されているRAフィ
ールドと保護キーが格納されているKYフィールドとア
ドレス変換バッファ(6)に格納されている変換情報1
件毎を表わす各エントリが有効であることを表わす有効
ピッ)Vとから構成されている。このアドレス変換バッ
ファ(6)には256エントリが格納されており、仮想
アドレスレジスタ(1)に保持されるページアドレスの
内12−19ピットの8ピツトが上記256エントリを
指示するアドレスを形成している。(7)は上記変換テ
ーブルから得られた実ページアドレスを保持する実ペー
ジアドレスレジスタ、(8)は保護キーメモ914)か
ら得られた保護キーを保持する保護キーライトデータレ
ジスタである。(9)は保護キーメモリ(4)の内側用
頻度の高い部分の写しを設けた保護キーバッファで、実
ページアドレスが格納されている工NDXフィールドと
その実ページアドレスに対応する保護キーが格納されて
bるKYフィールドと各エントリが有効であることを表
わす有効ビットVからなるVフィールドとから構成され
ている。αlIは第一の比較lで、仮想アドレスレジス
タ(1)に保持された仮想アドレスの1−11ビツトド
アドレス変換バツフア(6)のINDIフィールトドを
比較し一致した場合は1を出力し一致しない場合けOを
出力する。
0υけこの出力と有効ビットとのANDをとる第一のA
NDゲートで、この第一のANDゲートαυの出力が1
のときが求める変換情報がアドレス変換バッファ(6)
に存在したことを表わす。Q2は第二の比較器で、実ペ
ージアドレスレジスタ(7)に保持された実ページアド
レスの1−11ビツトまたは仮想アドレスレジスタ(1
)に保持された実アドレスの1−11ビ”7トと保護キ
ーバッファ(9)の工NDXフィールドとを比較し一致
した場合け1を出力し一致しな−j#合は0を出力する
っ0はこの出力と有効ビットとのANDをとる第二のA
NDゲートで、この第二のANDグーNI3の出力が1
のときが求める保護キーが保護キーバッファ(9)に存
在したことを表わす。+141は求める変換情報がアド
レス変換バッファ(6)になく、変換テーブル(3)か
ら実ページアドレスを得てその実ページアドレスがアド
レス変換バッファ(6)に格納されたとき1となりその
実ページアドレスへのアクセスが終了したとき0となる
ミスフラグレジスタ(M)である。0!9は実ページア
ドレスレジスタ(7)に保持された実ページアドレスの
12−19ビツトと仮想アドレスレジスタ(1)に保持
された実ページアドレスの12−19ビツトの内いずれ
かを選択する第一のセレクタで。
ミスフラグレジスタa4が1のとき前者を選択し0の時
は後者を選択するように設定されている。riOけ実ペ
ージアドレスレジスタ(7)に保持された実ページアド
レスの1−11ビツトと仮想アドレスレジスタ(1)に
保持された実ページアドレスの1−11ビツトの内いず
れかを選択する第二のセレクタで。
ミスフラグレジスタIが1のとき前者を選択し0のとき
後者を選択するように設定されている。この第二のセレ
クタ+teで選択された信号は、第二の比較器azの一
方の入力と保護キーバッファ(9)のINDIフィール
ドに接続されている。Q?lは保護キーバッファ(9)
のKYフィールドとアドレス変換バッファ(6)のKY
フィールドの内いずれかを選択する第三のセレクタで2
選択用入力が1のとき保護キーバッファ49)のKYフ
ィールドが選択され。
選択用入力が0のときアドレス変換バッファ(6)のK
Yフィールドが選択されるように設定されている。(1
16は一方の入力にNOT回路09が接続されたORゲ
ートで、NOT回路へ9が接続された入力にアドレス変
換をする場合1でアドレス変換をしない場合0となるア
ドレス変換モードレジスタ■が接続され、他の入力には
ミスフラッグレジスタ■が接続されている。c2Dは保
護キーリードデータレジスタ勾に保持された保護キーと
保護キーメモリ(4)から読出した保護キーの内いずれ
かを選択する第四のセレクタである。?3はアドレス変
換バッファ16)の実ページアドレスと仮想アドレスレ
ジスタ(1)に保持された実ページアドレスの内いずれ
かを選択する第五のセレクタで、アドレス変換モードレ
ジスターが1のときアドレス変換バッファ(6)の実ペ
ージアドレスを選択し0のとき仮想アドレスレジスタ(
1)に保持された実ページアドレスを選択するように設
定されている。(2)は以上述べた装置の動作を制御す
る制御装置である。
次にこのものの動作について第2図のフローチャートを
参照しながら第1図に基づいて説明する。
先ず、ステップ25においてアドレス変換が必要かどう
かすなわちアドレス変換モードが指定されているかどう
かが判定される。
ステップ25においてアドレス変換モードが指定されて
いない場合、ミスフラグレジスタ■が0のため第二のセ
レクタ(1Gは仮想アドレスレジスタ(1)からの入力
を選択しステップ26において仮想アドレスレジスタ(
1)に保持された実アドレスの12−19ビツトにより
保護キーバッファ19)の該当するアドレスが検索され
、そのアドレスにおける工NDXフィールドのデータと
仮想アドレスレジスタti+に保持された実アドレスの
1−11ビツトとが一致しているかどうかが第二の比較
器a2でチエツクされ更に第二のANDゲート(13に
てVフィールドが1かどうかがチエツクされる。その結
果。
第二のANDゲート0埠の出力が1のときけ保護キーバ
ッファ(9)に当該保#*−が存在することを表わし、
第二のANDグー[13の出力が00ときけ当該保護キ
ーが存在しないことを表わす。
ステップ2Bにおいて保護ギーバツファ(9)に当該保
護キーが存在する場合にはKYBヒツトであり、ミスフ
ラグレジスタIが0でアドレス変換モードレジスタ(イ
)が0のためORゲート0櫓に接続されたNOT回路a
9によりアドレス変換モードレジスタ翰の出力が反転さ
れてORゲート(1櫓の出力は1とナリ、保護キーバッ
ファ(9)のKYラフールドが選択され保護キーリード
データレジスタηに保持される。
ステップ26て・kいて保護キーバッファi9)に当該
保護キーが存在しない場合には、ステップ2Tにおいて
仮想アドレスレジスタ(1)に保持された実ページアド
レスに対応する当該保護キーを保護キーメモリ14)か
ら恍出し保護キーバッファr91のKYラフールドに格
納し、同時に仮想アドレスレジスタf1)に保持された
実ページアドレスの1−11ビツトが保護キー:−ラフ
、ア19)の工NDXフィールドに格納されるとともに
1がVフィールドに格納される。次尾、ステップ26の
説明で述べたように当該保護キーは保護キーリードデー
タレジスターに保持される。
ステップ25においてアドレス変換モードが指定されて
いる場合は、ステップ2Bにおいて仮想アドレスレジス
タfilに保持された仮想アドレスの12−19ビツト
によりアドレス変換バッファ(6)の該当するアドレス
が検索され、そのアドレスにおける工NDXフィールド
のデータと仮想アドレスレジスタ(1)に保持された仮
想アドレスの1−11ビツトとが一致しているかどうか
が第一の比較器間でチエツクされ更に第一のANDゲー
トa11にてVフィールドが1かどうかがチエツクされ
る。
その結果、第一のANDグー)(lυの出力が1のとき
hアドレス変換バッファ(6)に当該変換情報が存在す
ることを表わし、第一のANDゲートttnの出力が0
のときは当該変換情報が存在しないことを表わす。
ステップ28においてアドレス変換バッファ(6)に当
該変換情報が存在した場合にはTLBヒツトであり、ミ
スフラグレジスタa4が0でアドレス変換モードレジス
タ■が1のためORゲートl1I16に接壮されたNO
T回路(19によりアドレス変換モードtzs7スタ■
の出力が反転されて0となりその結果ORゲートa9の
出力けDとなシ、アドレス変換バッファ(6)のKYラ
フールドが選択され保護キーリードデータレジスタ器に
保持される。
ステップ28においてアドレス変換バッファ(6)に当
該変換情報が存在しない場合には、ステップ29におい
て先すきスフラグレジスタα滲に1がセットされ、主記
憶メモリ(2)に格納されて−る変換テーブル13)を
検索して仮想アドレスレジスタ(1)に保持された仮想
アドレスの仮想ページアドレスに対応する実ページアド
レスを得てその実ページアドレスを実ページアドレスレ
ジスタ(7)に保持させるとともにアドレス変換バッフ
ァ(6)のL(Aフィールドに格納する。
ステップ30においては、ステップ29において実ペー
ジアドレスレジスタ(7)に保持された実ページアドレ
スの12−19ビツトがミスフラグレジスタIが1であ
ることにより第一のセレクタa!9で選択された保護キ
ーバッファ(9)のアドレスとして保護キーバッファ(
9)から当該保護キーが検索される。
ステップ31においては、ステップ30で得られたアド
レスの保護キーバッファ(9)における工NDXフィー
ルドのデータとミスフラグレジスタa4が1であること
により第二のセレクタlLeで選択された実ページアド
レスの1−11ピツトとが一致しているかどうかが第二
9比較器α2でチエツクされ更に第二のANDゲートQ
lにて■フィールドが1かどうかがチエツクされる。そ
の結果、第二のANDゲートa[有]の出力が1のとき
は保護キーバッファ(9)に当該保護キーが存在するこ
とを表わし、第二のANDグー)(Ilの出力が0のと
きは当該保護キーが存在しないことを表わす。
ステップ31において保護キーバッファ(9)K当該保
護キーが存在する場合には、ミスフラグレジスタα4が
1でアドレス変換モードレジスタ翰が1のためORゲー
ト(IIに接続されたNOT回路+19によシアドレス
変換モードレジスターの出力が反転されて0となりその
結果ORグー)OF4の出力は1と々す、保護キーバッ
ファ(9)のKYラフールドのデータが選択され当核保
咥キーとして保護キーリードデータレジスタ(至)に保
持される。この当該保護キーは第四のセレクタeυにお
いてKYBヒツトであることから1が入力されることに
より選択され保護キーライトデータレジスタ(8)に保
持されるとともにアドレス変換バッファ(6)のKYラ
フールドに格納される。同時に仮想アドレスレジスタ(
1)に保持された仮想アドレスの1−11ピツトがアド
レス変換バッファ(6)のINDIフィールドに格納さ
れるとともにアドレス変換バッファ(6)のVフィール
ドに1が格納される。
ステップ31において保護キーバッファ(9)に当該保
護キーが存在しない場合は、ステップ32において当該
保護キーを保護キーメモリ(4)から読出し、KYBヒ
ツトでないことから第四のセレクタ+211に0が入力
されることにより選択され保護キーライトデータレジス
タ(8)に保持されるとともにアドレス変換バッファ(
6)のKYラフールドに格納される。同時に仮想アドレ
スレジスタ(1)に保持された仮想アドレスの1−11
ピツトがアドレス変換バッファ(6)の工NDXフィー
ルドに格納されるとともにアドレス変換バッファ(6)
のVフィールドに1が格納される。以後は、アドレス変
換バッファ(6)のKYラフールドに格納された当該保
護キーが第三のセレクタ(Iηにより選択され保護キー
リードデータレジスタ(至)に保持される。
ステップ33においては、別に設けられたプログラム状
態語(PSW)(図示せず)に格納されている保護ロッ
クの内当該保護キーに対応する保護ロックと保護キーリ
ードデータレジスタ■に保持された当該保護キーとを比
較しそれらが一致するかどうかが判定される。上記保護
ロックは主記憶メモリ(2)に対する不正なアクセスを
防止し主記憶メモリ(2)を保護するために保護キーと
一対で実ページアドレスに対応して設けられている。
ステップ33で当該保護キーとプログラム状態語に格納
された保護ロックとが一致した場合には。
ステップ34において第五のセレクタ(ハ)においてア
ドレス変換モードレジスタ彌のデータが1の場合にはア
ドレス変換バッファ(6)のRAフィールドに格納され
ている実ページアドレスが選択され。
アドレス変換モードレジスタ(イ)のデータが0の場合
には仮想アドレスレジスタ(1)に保持された実ページ
アドレスが選択される。第五のセレクタ(至)において
選択された実ページアドレスは、仮想アドレスレジスタ
(1)に保持されたページ内アドレスとともに物理アド
レスレジスタ(5)に保持され主記憶メモリ(2)に対
してアクセスが行なわれる。
ステップ34で当該保護キーとプログラム状態語に格納
された保護ロックとが一致しなかった場合にはステップ
35でその例外処理が行なわれる。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば保護キーバッファを実
アドレスと仮想アドレスのいずれの場合にも使用できる
ように構成したので、仮想アドレスをアドレス変換する
場合保護キーを得るために上記保護キーバッファを検索
することができるので保護キーの検索時間が短縮され装
置全体の処理時間の短い主記憶装置が得られるという効
果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による主記憶装置の回路図
、第2図はその動作を示すフローチャート、第3図は従
来の主記憶装置を示す回路図である。 図において、(2)は主記憶メモ1,1.+31は変換
テーブル、(4)は保護キーメモIJ、f6)はアドレ
ス変換バッファ、C9)は保護バッファ、(2)は制御
装置である。 なお2図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 仮想記憶制御方式における仮想アドレスを主記憶メモリ
    上の実アドレスに変換する変換テーブル、この変換テー
    ブルの内使用頻度の高い部分の写しを設けたアドレス変
    換バッファ、上記主記憶メモリに対するアクセスを可能
    とし上記実アドレスに対応して設けられた保護キーを格
    納する保護キーメモリ、この保護キーメモリの内使用頻
    度の高い部分の写しを設けた保護キーバッファ、上記仮
    想アドレスに基づき上記アドレス変換バッファから上記
    仮想アドレスに対応する上記実アドレスを検索し当該実
    アドレスが得られなかつた場合上記変換テーブルから当
    該実アドレスを検索し得られた当該実アドレスに基づき
    上記保護キーバッファから当該実アドレスに対応する上
    記保護キーを検索する制御装置を備えたことを特徴とす
    る主記憶装置。
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