JPH04242454A - Coincidence processing system for cache memory - Google Patents

Coincidence processing system for cache memory

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JPH04242454A
JPH04242454A JP3003582A JP358291A JPH04242454A JP H04242454 A JPH04242454 A JP H04242454A JP 3003582 A JP3003582 A JP 3003582A JP 358291 A JP358291 A JP 358291A JP H04242454 A JPH04242454 A JP H04242454A
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JP
Japan
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cache memory
data
processor
memory
information
Prior art date
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Pending
Application number
JP3003582A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideo Morisue
森末秀雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP3003582A priority Critical patent/JPH04242454A/en
Publication of JPH04242454A publication Critical patent/JPH04242454A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Memory System Of A Hierarchy Structure (AREA)

Abstract

PURPOSE:To suppress the deterioration of performance of a processor for a data processor consisting of a multi-hierarchical cache memory by sending the information to a low order cache memory set closer to the processor for invalidation only when a high order cache memory has a hit. CONSTITUTION:A cache memory of a processor 6 consists of a built-in cache memory 4 of a 1-chip microprocessor 3 and an external cache memory 2 in a double hierarchical structure. When the information is written into a main storage 8, this information is transferred to the processor 3 via a control line 21 and an address line 22. When the coincidence of addresses is secured in the memory 2, the main storage write address information is put on both lines 21 and 22 and a date line 23 based on a start rule. Based on this information, the memory 4 checks whether the corresponding main storage data is stored in itself or not. If so, the stored data is invalidated.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明はキャッシュメモリの一致
処理方式、特に主記憶装置を共有する処理装置が多階層
構成のキャッシュメモリを採用するデータ処理装置にお
けるキャッシュメモリの一致処理方式に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cache memory matching processing method, and more particularly to a cache memory matching processing method in a data processing device in which processing devices sharing a main memory employ a multi-layered cache memory.

【0002】0002

【従来の技術】処理装置が主記憶装置を共有するデータ
処理装置において、主記憶の一部の内容をキャッシュメ
モリに一時的に格納した場合、主記憶上の該当番地の内
容が他の処理装置によって各替えられると、キャッシュ
メモリの内容との不一致が生じシステムが誤動作する。
2. Description of the Related Art In a data processing device in which processing devices share a main memory device, when part of the contents of the main memory is temporarily stored in a cache memory, the contents of the corresponding address on the main memory are shared with other processing devices. If the cache memory is replaced by the cache memory, a mismatch occurs with the contents of the cache memory, causing the system to malfunction.

【0003】これを避けるため、キャッシュメモリの該
当箇所(あるいは全体)を無効化する等のキャッシュ一
致処理が従来から行われている。
[0003] In order to avoid this, cache matching processing, such as invalidating a corresponding portion (or the entire cache memory) of the cache memory, has been conventionally performed.

【0004】ところで、最近のLSI技術の進歩により
、LSI1チップで構成されるマイクロプロセッサにお
いてもキャッシュメモリが内蔵される例がふえているが
、チップ内には大容量のキャッシュメモリが内蔵できな
いので、各処理装置では小容量のキャッシュメモリをチ
ップ内に置き、高性能化のためチップの外部(処理装置
の内部)に大容量のキャッシュメモリを置く2階層構成
を採ることがある。
By the way, with recent advances in LSI technology, there are more and more microprocessors constructed from a single LSI chip with a built-in cache memory, but since a large capacity cache memory cannot be built into the chip, Each processing device may have a two-layer configuration in which a small-capacity cache memory is placed within the chip, and a large-capacity cache memory is placed outside the chip (inside the processing device) to improve performance.

【0005】この場合、マイクロプロセッサの実行部か
らの主記憶参照は、まず内蔵キャッシュメモリを参照し
、ヒットしなかった時に外部キャッシュメモリを参照す
る。これもヒットしなかった時にのみ、システムバスを
通じて主記憶装置への参照が行われる。
In this case, when a main memory is referenced from the execution section of the microprocessor, the built-in cache memory is first referenced, and when there is no hit, the external cache memory is referenced. Only when this also does not result in a hit, a reference is made to the main memory via the system bus.

【0006】このような多階層構成のキャッシュメモリ
におけるキャッシュ一致処理では、システムバスが直接
にマイクロプロセッサに接続されていないので、他の処
理装置による主記憶書込番地を知ることができない。そ
こで、従来は次のような方法がとられていた。
[0006] In cache matching processing in such a multi-layered cache memory, since the system bus is not directly connected to the microprocessor, it is not possible to know the main memory write address by other processing devices. Therefore, the following method has conventionally been used.

【0007】1.チップ内の小要領キャッシュメモリは
番地選択をしないで全部無効化する。他の処理装置によ
る何らかの書込が行われた都度に無効化するのではなく
、ソフトウェアによって与えられるタスク切替等のタイ
ミングでのみ行うのが一般的である。
1. The small cache memory in the chip is completely invalidated without address selection. Generally, invalidation is not performed every time some writing is performed by another processing device, but only at the timing of task switching given by software.

【0008】2.システムバスの番地情報をマイクロプ
ロセッサの専用の入力端子からマイクロプロセッサ内に
導きキャッシュの無効化を行う。
2. System bus address information is introduced into the microprocessor from a dedicated input terminal of the microprocessor to invalidate the cache.

【0009】3.外部キャッシュメモリ内に内蔵キャッ
シュメモリ中の情報の有無も記憶しておき、他の処理装
置による主記憶書込があった時、その番地の内容が内蔵
キャッシュメモリにある場合のみマイクロプロセッサと
外部キャッシュメモリ間のバス線を通じて番地を送り、
内蔵キャッシュメモリの当該部分の無効化を行なう。
3. The presence or absence of information in the built-in cache memory is also stored in the external cache memory, and when another processing device writes to the main memory, the microprocessor and the external cache are sent only if the contents at that address are in the built-in cache memory. Send the address through the bus line between memories,
Invalidates the relevant portion of the built-in cache memory.

【0010】0010

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のキャッ
シュメモリ一致処理方式のうち、第1番目の方式では、
無効化頻度が低くないのでキャッシュヒット率が低下し
てプロセッサ性能が上らないという欠点がある。
[Problem to be Solved by the Invention] Among the conventional cache memory matching processing methods described above, the first method is as follows:
Since the invalidation frequency is not low, the cache hit rate decreases and the processor performance does not improve.

【0011】また第2番目の方式では、プロセッサ性能
の低下の心配は少いが多数の入力端子を余分に持たねば
ならず、チップ構造(大きさ、信頼度等)上不利になる
。第3番目の方式では、最も性能低下が少ないが、外部
キャッシュメモリ中に内蔵キャッシュメモリのアドレス
マッピング/置換アルゴリズムや番地情報を持つ必要が
あり、ハードウェア量がふえるという問題がある。
[0011] In the second method, although there is less concern about deterioration of processor performance, it is necessary to have a large number of extra input terminals, which is disadvantageous in terms of chip structure (size, reliability, etc.). The third method has the least performance degradation, but has the problem that it requires an address mapping/replacement algorithm and address information for the built-in cache memory in the external cache memory, which increases the amount of hardware.

【0012】0012

【課題を解決するための手段】本発明の方式は、主記憶
装置を共有する処理装置それぞれが多階層キャッシュメ
モリ構成を採用するデータ処理装置におけるキャッシュ
メモリの一致処理方式において、主記憶装置とシステム
バスにより接続されている上位キャッシュメモリは、主
記憶データを取り込むべく旧データを消去した場合にプ
ロセッサ寄りの下位キャッシュメモリに当該番地情報を
供給して前記旧データを無効化させ、また、他の処理装
置によって書き換えられた主記憶データを保持している
場合には、当該番地情報およびデータを前記下位キャッ
シュメモリに供給して無効化させるように制御すること
を特徴とする。
[Means for Solving the Problems] The system of the present invention provides a cache memory matching processing method in a data processing device in which each of the processing devices sharing the main storage device adopts a multi-layered cache memory configuration. When the upper cache memory connected by the bus erases old data in order to import main memory data, it supplies the address information to the lower cache memory closer to the processor to invalidate the old data, and When the main memory data rewritten by the processing device is held, the address information and data are controlled to be supplied to the lower cache memory and invalidated.

【0013】[0013]

【実施例】次に本発明について図面を参照して説明する
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the present invention will be explained with reference to the drawings.

【0014】図1は本発明の一実施例を説明するための
データ処理装置の構成図である。
FIG. 1 is a block diagram of a data processing apparatus for explaining one embodiment of the present invention.

【0015】処理装置6のキャッシュメモリは1チップ
マイクロプロセッサ3内の内蔵キャッシュメモリ4と、
外部キャッシュメモリ2の2階層で構成されている。
The cache memory of the processing device 6 includes a built-in cache memory 4 in the one-chip microprocessor 3;
It is composed of two layers of external cache memory 2.

【0016】外部キャッシュメモリ2はシステムバス1
との制御線11およびアドレス線12を通じてシステム
バス1の動きを監視しており、他の処理装置7がシステ
ムバス1を通じて主記憶装置8への書込を行うと、その
事実を制御線11を介して知り、アドレス線12を通じ
て番地情報を取り込み、外部キャッシュメモリ2内に当
該番地の情報を保有しているかどうかチェックする。保
有している場合はその内容を無効化するが、このような
技法は外部キャッシュメモリ2の基本機能であり、その
メカニズムは公知技術である。
External cache memory 2 is connected to system bus 1
The system monitors the movement of the system bus 1 through the control line 11 and the address line 12, and when another processing device 7 writes to the main storage device 8 through the system bus 1, the fact is transmitted through the control line 11. The address information is acquired through the address line 12, and it is checked whether the external cache memory 2 holds the information at the address. If it is retained, its contents are invalidated, but such a technique is a basic function of the external cache memory 2, and its mechanism is a known technique.

【0017】外部キャッシュメモリ2と1チッププロセ
ッサ3間の制御線21およびアドレス線22を通じて主
記憶装置8に書込が行われたこと、およびその番地を1
チッププロセッサ3に通知する。1チッププロセッサ3
から見ると制御線21、アドレス線22およびデータ線
23が直接にシステムバス1と接続されており、システ
ムバス1に接続されている他の処理装置7による主記憶
書込が行われた場合と同様に見える。
[0017] It is confirmed through the control line 21 and address line 22 between the external cache memory 2 and the one-chip processor 3 that the main memory 8 has been written and that the address is 1.
Notify chip processor 3. 1 chip processor 3
When viewed from above, the control line 21, address line 22, and data line 23 are directly connected to the system bus 1, and when main memory writing is performed by another processing device 7 connected to the system bus 1. Looks similar.

【0018】外部キャッシュ2内でアドレス一致がとれ
た時に制御線21およびアドレス線22に主記憶書込番
地情報をのせるのは制御線21、アドレス線22および
データ線23の起動規則に従って行うことになる。
When an address match is found in the external cache 2, main memory write address information is placed on the control line 21 and address line 22 in accordance with the activation rules for the control line 21, address line 22, and data line 23. become.

【0019】内蔵キャッシュメモリ4は上記の情報に基
き、自キャッシュ内に当該主記憶データが存在するかど
うかを調べ存在する場合はそれを無効化する。
Based on the above information, the built-in cache memory 4 checks whether the main memory data exists in its own cache, and if so, invalidates it.

【0020】本方式は、内蔵キャッシュメモリ4中にあ
る主記憶情報が存在する時は必ず外部キャッシュメモリ
2中にも存在するという規則が成立つ場合にのみ正しく
動作する。それを実現するため外部キャッシュメモリ2
は次のような動作も行う。
This system operates correctly only when the rule holds that whenever main memory information exists in the built-in cache memory 4, it also exists in the external cache memory 2. To achieve this, external cache memory 2
also performs the following actions:

【0021】すなわち、外部キャッシュメモリ2はキャ
ッシュミス発生によりその中に新たな主記憶データを取
込むことができるようにするために、他の旧データを消
去した場合、その旧データの(主記憶上の)番地情報を
キャッシュ無効化情報として制御線21およびアドレス
線22上にのせ、内蔵キャッシュメモリ4中にある(か
もしれない)その情報の無効化を指示する。
In other words, in order to enable new main memory data to be taken into the external cache memory 2 when a cache miss occurs, when other old data is erased, the old data (main memory data) is The address information (above) is placed on the control line 21 and address line 22 as cache invalidation information to instruct invalidation of the information that is (or may be) in the built-in cache memory 4.

【0022】本実施例では、外部キャッシュメモリ2か
ら1チッププロセッサ3への主記憶書込番地の通知は、
1チッププロセッサ3の主記憶/キャッシュアクセス用
パス(制御線21,アドレス線22およびデータ線23
)を使用しているが、先に述べた従来技術におけるよう
に専用端子から与えることもできる。一致処理のための
主記憶書込番地照合を行う時にプロセッサ実行部5によ
る内蔵キャッシュメモリ4へのアクセスが抑止されるプ
ロセッサにおいては、専用端子から番地を与えてもプロ
セッサの性能低下を抑える効果はある。
In this embodiment, the notification of the main memory write address from the external cache memory 2 to the one-chip processor 3 is as follows:
1-chip processor 3 main memory/cache access path (control line 21, address line 22 and data line 23)
), but it can also be provided from a dedicated terminal as in the prior art described above. In a processor in which access to the built-in cache memory 4 by the processor execution unit 5 is inhibited when performing main memory write address verification for matching processing, giving an address from a dedicated terminal has no effect on suppressing performance degradation of the processor. be.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は新たなハ
ードウェア量増加は殆どない。一方、主記憶書込の都度
に内蔵キャッシュメモリの一致チェックを行う方式と比
べると、本方式は内蔵キャッシュメモリにアドレスを送
る頻度は桁違いに小さく、1チッププロセッサから外部
キャッシュメモリへのアクセスの邪魔をしてプロセッサ
性能を低下させることが殆どない。
[Effects of the Invention] As explained above, the present invention requires almost no increase in the amount of new hardware. On the other hand, compared to a method that checks the consistency of the built-in cache memory each time a main memory write is performed, this method sends addresses to the built-in cache memory much less frequently, and the frequency of accessing the external cache memory from a single-chip processor is much smaller. There is almost no interference or deterioration of processor performance.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の一実施例を説明するためのデータ処理
装置の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a data processing device for explaining one embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1    システムバス 2    外部キャッシュメモリ 3    1チッププロセッサ 4    内蔵キャッシュメモリ 5    プロセッサ実行部 6,7    処理装置 8    主記憶装置 11,21,41    制御線 12,22,42    アドレス線 13,23,43    データ線 1 System bus 2 External cache memory 3 1 chip processor 4 Built-in cache memory 5 Processor execution unit 6,7 Processing equipment 8 Main memory 11, 21, 41 Control line 12, 22, 42 Address line 13, 23, 43 Data line

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  主記憶装置を共有する処理装置それぞ
れが多階層キャッシュメモリ構成を採用するデータ処理
装置におけるキャッシュメモリの一致処理方式において
、主記憶装置とシステムバスにより接続されている上位
キャッシュメモリは、主記憶データを取り込むべく旧デ
ータを消去した場合にプロセッサ寄りの下位キャッシュ
メモリに当該番地情報を供給して前記旧データを無効化
させ、また、他の処理装置によって書き換えられた主記
憶データを保持している場合には、当該番地情報および
データを前記下位キャッシュメモリに供給して無効化さ
せるように制御することを特徴とするキャッシュメモリ
の一致処理方式。
Claim 1: In a cache memory matching processing method in a data processing device in which each of the processing devices sharing a main storage device adopts a multi-layered cache memory configuration, the upper cache memory connected to the main storage device by a system bus is , when old data is erased to import main memory data, the address information is supplied to the lower cache memory closer to the processor to invalidate the old data, and the main memory data rewritten by another processing device is If the address information and data are held, the cache memory matching processing method is characterized in that control is performed so that the address information and data are supplied to the lower cache memory and invalidated.
JP3003582A 1991-01-17 1991-01-17 Coincidence processing system for cache memory Pending JPH04242454A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08235065A (en) * 1995-02-22 1996-09-13 Nec Ibaraki Ltd Cache controller

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6284350A (en) * 1985-06-27 1987-04-17 エンコア−・コンピユ−タ・コ−ポレ−シヨン Hierarchical cash memory apparatus and method
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Effective date: 19970415