JPH0384636A - 計算機制御方式 - 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〕 本発明は計算機制御方式に関し、特にタスクの切り換え
により複数のタスクをＣＰＵ上で並行して実行するマル
チタスク計算機の制御方式に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種のマルチタスク計算機では、ＣＰＵ内のレ
ジスタ・セットに１つのタスクのレジスタ・セットの値
を保持してそのタスクの実行を行い、別のタスクに切り
換えるときは、ＣＰＵ内のレジスタ・セットの値すべて
を主記憶装置の所定の場所に退避し、切り換え先のタス
クのレジスタ・セットの値すべてを主記憶装置の該当箇
所からＣＰＵの上記レジスタ・セットに書き込む（回復
する）ことにより、複数のタスクの並行処理を可能なら
しめていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の計算機制御方式でも複数のタスクの並行
処理が可能となる。しかし、タスク切り換え時にＣＰＵ
内のレジスタ・セントの全内容を主記憶装置に退避する
処理と、その逆に主記憶装置上のレジスタ・セットの全
内容をＣＰＵ内のレジスタ・セットに回復する処理とを
行っているため、切り換え前のタスクでは未使用のレジ
スタの退避、切り換え後のタスクでは内容が保証されな
くても良いレジスタの回復などの、無駄なレジスタの退
避１回復が行われ、そのための主記憶装置へのアクセス
に時間がかかり、タスクの切り換えに要する時間が増大
する。

そこで本発明の目的は、タスク切り換え時におけるレジ
スタの退避５回復を必要最小限に仰えることにより、タ
スクの切り換えに要する時間を短縮した計算機制御方式
を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕 本発明の計算機制御方式は、上記の目的を達成するため
に、ＣＰＵと主記憶装置とを備えたマルチタスク方式の
計算機において、前記主記憶装置上に各タスク対応のレ
ジスタ・セントの値を格納する格納域を備えると共に、
前記ＣＰＵ上に、現在実行中のタスクに対応するレジス
タ・セントの値を格納する前記格納域のベース・アドレ
スを保持するセット・アドレス・レジスタと、このセッ
ト・アドレス・レジスタが保持するベース・アドレスで
特定される前記主記憶装置上の格納域に格納されたレジ
スタ・セントのキャッシュとして管理されるレジスタ・
キャッシュとを備え、タスクの切り換えは、前記レジス
タ・キャッシュに保持されたレジスタのうち書き込みの
行われたレジスタの値を前記主記憶装置上の対応する格
納域に退避すると共に前記セット・アドレス・レジスタ
の値を切り換え先のタスクに対応する値に変更すること
で行うようにしている。

（作用〕 本発明の計算機制御方式においては、主記憶装置上に設
けられた各々の格納域が各タスク対応のレジスタ・セッ
トの値を保持し、ＣＰＵ上に設けられたセット・アドレ
ス・レジスタが現在実行中のタスクに対応するレジスタ
・セントの値を保持すると共に、レジスタ・キャッシュ
が上記セット・アドレス・レジスタが保持するベース・
アドレスで特定される前記主記憶装置上の格納域に格納
されたレジスタ・セントのキャッシュとして、即ち、現
在実行中のタスクに対応するレジスタ・セットのキャッ
シュとして管理される。つまり、現在実行中のタスクの
処理に関してレジスタの内容を読み出す処理が必要な場
合、レジスタ・キャッシュ中に該当レジスタの値が保持
されていればその値が使用され、保持されていなければ
セット・アドレス・レジスタの保持するベース・アドレ
スとそのレジスタ固有のオフセント値とに基づいて生成
したアドレスを使用して主記憶装置上の対応する格納域
から該当レジスタの値がレジスタ・キャンシュに読み込
まれた後にその値が使用され、またレジスタに対する書
き込み処理が必要な場合、レジスタ・キャッシュの１亥
当レジスタにイ直が書き込まれる如く、レジスタ・キャ
ッシュが管理されるものである。そして、このようなレ
ジスタ・キャッシュとセット・アドレス・レジスタとを
備えているため、タスクの切り換え時には、全レジスタ
・セットの退避２回復は行わず、前記レジスタ・キャッ
シュに保持されたレジスタのうち書き込みの行われたレ
ジスタの値を主記憶装置上の対応する格納域に退避し、
前記セット・アドレス・レジスタの値を切り換え先のタ
スクに対応する値に変更するだけで終了する。

〔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図を参照すると、本発明の計算機制御方式の一実施
例を適用した計算機は、ＣＰＵＩと主記憶装置２とを備
え、ＣＰＵＩには、セット・アドレス・レジスタ１１．
　　レジスタ・アクセス手段１２、アドレス生成手段１
３．主記憶装置アクセス手段１４．キャンシュ制御手段
１５．レジスタ・キャッシュ１６および命令実行手段１
７が設けられ、上記ｉｌ　装Ｒ２には各タスク対応のレ
ジスタ・セットの値を格納する格納域２１〜２ｎが設け
られている。

ＣＰＵＩ内のセット・アドレス・レジスタ１１は、ＣＰ
ＵＩで現在実行中のタスクのレジスタ・セットを格納し
ている主記憶装置２上の格納域２ｉ　　（ｉ＝１〜ｎ）
のベース・アドレスを保持するレジスタであり、その出
力はアドレス生成手段１３に加えられている。

レジスタ・アクセス手段１２は、命令実行手段１７から
のレジスタ読み出し要求、レジスタ書き込み要求を入力
とし、キャッシュ制御手段１５およびアドレス生成手段
１３に作用して当該要求を処理する手段である。

アドレス生成手段１３は、セット・アドレス・レジスタ
１１の出力するベース・アドレスとレジスタ・アクセス
手段１２の出力するオフセット値とから主記憶装置２上
のアドレスを生成する手段であり、生成されたアドレス
は主記憶装置アクセス手段１４に加えられる。

主記憶装置アクセス手段１４は、アドレス生成手段１３
から加わるアドレスを使用して主記憶装置２をアクセス
し、主記憶装置２上の各格納域２１〜２ｎのレジスタの
値をレジスタ・キャッシュ１６に書き込んだり、その逆
にレジスタ・キャッシュ１６のレジスタの値を主記憶装
置２上の各格納域２１〜２ｎに書き込んだりする働きを
する。

レジスタ・キャッシュ１６は、セント・７ドレス・レジ
スタ１１が保持するベース・アドレスで特定される主記
憶装置２上の格納域２ｉに格納されたレジスタ・セット
のキャッシュとして管理されるもので、キャッシュ制御
手段１５によって制御され、命令実行手段１７から参照
、更新される。

キャッシュ制御手段１５は、レジスタ・キヤ、７シユ１
６を管理、制御する手段である。例えばレジスタ・キャ
ッシュ１６に含まれる１つのレジスタ・セット中の各レ
ジスタに対応する有効フラグと書き込みフラグとによっ
て、それらの各レジスタが有効な値そ保持しているか否
か及び書き込みが為されたか否かを管理している。

命令実行手段１７は命令の実行を行う手段である。この
命令実行手段１７は、命令の実行過程においてレジスタ
・アクセス手段１２に対しレジスタの読み出し要求、書
き込み要求を出すことにより、レジスタ・キャッシュ１
６から命令実行に必要なレジスタの値を読み出し、また
変更したレジスタの値をレジスタ・キャッシュ１６へ書
き込む動作を行っている。

次に、このように構成された本実施例の動作を説明する
。

今、第１図において、主記憶装置２上の格納域２１〜２
ｎのうちの１つの格納域たとえば格納域２１に格納され
たレジスタ・セットに対応するタスクがＣＰＵＩ上で実
行されているものとする。

このとき、セット・アドレス・レジスタ１１は格納域２
１のベース・アドレスを保持するように制御され、レジ
スタ・キャッシュ１６は格納域２■のレジスタ・セット
のキャッシュとして管理されている。このような状態で
、命令実行手段１７の命令実行に際し成るレジスタの値
を参照することが必要となった場合、第２図に示すよう
な処理によってレジスタの内容の読み出しが行われる。

先ず、命令実行手段１７からレジスタのアクセス要求（
レジスタ読み出し要求）がレジスタ・アクセス手段１２
に出されると（第２図の処理２０１）、レジスタ・アク
セス手段１２は対象のレジスタの値がレジスタ・キャッ
シュ１６に存在するか否かの問い合わせをキャッシュ制
御手段１５に出す（処理２０２）。キャッシュ制御手段
１５はその問い合わせに応答して対象のレジスタの値が
レジスタ・キャッシュ１６上に存在するか否かを対象レ
ジスタに対応する有効フラグの値を判定して調べ（処理
２０３）、存在すればレジスタ・キャッシュ１６を制御
してその対象のレジスタの値をレジスタ・キャッシュ１
６から読み出して命令実行手段１７に転送する（処理２
０６）。他方、対象のレジスタの値がレジスタ・キャッ
シュ１６に存在しない場合には、キャッシュ制御手段１
５はその旨をレジスタ・アクセス手段１２に通知し、レ
ジスタ・アクセス手段１２は対象のレジスタを指定して
アドレス生成手段１３を起動する。これによってアドレ
ス生成手段１３は、セット・アドレス・レジスタ１１に
保持されている格納域２１のベース・アドレスと、対象
のレジスタによって決まる固有のオフセットとから主記
憶装置２上の格納域２１における対象レジスタのアドレ
スを生威しく処理２０４Ｌ主記憶装置アクセス手段１４
を起動する。主記憶装置アクセス手段１４は、アドレス
生成手段１３から通知されたアドレスを使用して主記憶
装置２をアクセスし、格納域２１の対象レジスタの値を
読み出し、レジスタ・キャッシュ１６の対象レジスタに
書き込む（処理２０５）、この書き込みが終了すると、
キャッシュ制御手段１５が動作してそのレジスタの値を
レジスタ・キャンシュ１６から読み出して命令実行手段
１７へ転送する（処理２０６）、なお、このときキャッ
シュ制御手段１５はそのレジスタに対応する有効フラグ
をオンにするものである０以上のようにして、命令実行
に必要なレジスタの値がレジスタ・キャッシュ１６上に
無い場合にはその時点で主記憶装置２から取り込まれて
使用され、以後、レジスタ・キャッシュ１６上に保持さ
れる。

次に、命令実行手段１７の命令実行において成るレジス
タの値を更新することが必要となった場合、第３図に示
すような処理によってレジスタ・キャッシュ１６中の該
当するレジスタに値が書き込まれる。すなわち、命令実
行手段１７からレジスタのアクセス要求（レジスタ書き
込み要求）がレジスタ・アクセス手段１２に出されると
（第３図の処理３０１）、レジスタ・アクセス手段１２
はキャッシュ制御手段１５を用いて命令実行手段１７か
ら出力されたレジスタの値をレジスタ・キャッシュ■６
に転送しく処理３０２）、レジスタ・キャッシュ１６中
の言亥当するレジスタにその（直を書き込ませるもので
ある。なお、キャッシュ制御手段１５はレジスタ・キャ
ッシュ１６中のレジスタに書き込みが行われると、その
レジスタに対応する書き込みフラグをオンにしてそのこ
とを記録しておくものである。

さて、ＣＰＵＩ上で動作するタスクを別のタスク例えば
主記憶装置２の格納域２２のレジスタ・セットに対応す
るタスクに切り換える場合、ＣＰＵ１上では第４図に示
すような処理が実行される。

先ず、処理４０１により、切り換え前のタスクが実行中
にレジスタ・キャッシュ１６に書き込んだレジスタの値
を主記憶装置２の元の格納域２１のレジスタ・セットに
退避（転送）する。これは第１図では次のようにして行
われる。

命令実行手段１７は退避指示をキャッシュ制御手段１５
に出す。キャッシュ制御手段１５は退避指示を受けると
、内部で管理しているレジスタ・キャッシュ１６中の各
レジスタ対応の書き込みフラグを順次チエツクし、書き
込みフラグがオンになっているレジスタがあればそのレ
ジスタを指定してアドレス生成手段１３を起動すると共
に、そのレジスタの値をレジスタ・キャッシュ１６から
主記憶装置アクセス手段１４に読み出す、アドレス生成
手段１３はキャッシュ制御手段１５から通知されたレジ
スタに固有のオフセットとセット・アドレス・レジスタ
１１の内容とからアドレスを生成して主記憶装置アクセ
ス手段１４に加え、主記憶装置アクセス手段１４はその
アドレスを使用してレジスタ・キャッシュ１６から読み
出されたレジスタの値を主記憶装置２の格納域２１にお
ける該当するレジスタに書き込む。なお、キャッシュ制
御手段Ｉ５はタスク切り換え時には内部で管理している
全ての有効フラグおよび書き込みフラグをクリアするも
のである。

レジスタ・キャッシュ１６中の必要なレジスタの退避が
終了すると、ＣＰＵＩは次の処理４０２により、セット
・アドレス・レジスタ１１の内容を、切り換え後のタス
クに対応する格納域２２のヘース・アドレスに更新する
。これは、第１図では例えば命令実行手段１７がセット
・アドレス・レジスタ１１の内容を更新することで行わ
れる。

〔発四の効果〕

以上説明したように、本発明の計算機制御方式によれば
、各タスクのレジスタ・セントの実体を主記憶装置上に
おくと共に、ＣＰＵ内には現在使用中のレジスタ・セッ
トのうちで既に使用されたレジスタの値を保持するレジ
スタ・キャッシュを設け、タスクを切り換えるときのレ
ジスタの退避。

回復を必要最小限に抑えたことにより、タスクの切り換
えに要する時間を短縮できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成国、 第２図はレジスタの内容を読み出す処理の一例を示す流
れ図、 第３図はレジスタに値を書き込む処理の一例を示す流れ
図および、 第４図はタスク切り換え処理の一例を示す流れ図である
。 図において、 １・・・ＣＰＵ １１・・・セット・アドレス・レジスタ１２・・・レジ
スタ・アクセス手段 １３・・・アドレス生成手段 １４・・・主記憶装置アクセス手段 １５・・・キャッシュ制御手段 １６・・・レジスタ・キャッシュ １７・・・命令実行手段 ２・・・主記憶装置 ２１〜２ｎ・・・各タスク対応のレジスタ・セットを格
納する格納域

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　ＣＰＵと主記憶装置とを備えたマルチタスク方式の計
   算機において、 前記主記憶装置上に各タスク対応のレジスタ・セットの
   値を格納する格納域を備えると共に、前記ＣＰＵ上に、
   現在実行中のタスクに対応するレジスタ・セットの値を
   格納する前記格納域のベース・アドレスを保持するセッ
   ト・アドレス・レジスタと、該セット・アドレス・レジ
   スタが保持するベース・アドレスで特定される前記主記
   憶装置上の格納域に格納されたレジスタ・セットのキャ
   ッシュとして管理されるレジスタ・キャッシュとを備え
   、 タスクの切り換えは、前記レジスタ・キャッシュに保持
   されたレジスタのうち書き込みの行われたレジスタの値
   を前記主記憶装置上の対応する格納域に退避すると共に
   前記セット・アドレス・レジスタの値を切り換え先のタ
   スクに対応する値に変更することで行うことを特徴とす
   る計算機制御方式。