JPH04322342A - アドレス変換方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、情報処理装置における
仮想記憶をサポートする際のアドレス変換方式に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】仮想記憶とは、情報処理装置において、
命令が生成するアドレスと実際に情報が存在する物理的
位置アドレスを分離独立させる記憶方式をいう。命令側
のアドレスを仮想アドレス又は論理アドレスといい、装
置側のアドレスを実アドレス又は物理アドレスという。 仮想記憶においては、命令の実行時に当該命令に指定さ
れた仮想アドレスを実アドレスに変換しなければならな
い。これを、アドレス変換という。

【０００３】ところで、仮想記憶の管理方式の１つとし
て、ページングがある。ページングとは、仮想記憶にお
いて、主記憶装置と２次記憶装置の間の情報の転送を一
定の大きさのブロック単位で行なうことをいう。ページ
ングでは、仮想アドレスと主記憶アドレスの対応付けも
、そのブロックと同じ大きさの単位でなされる。仮想ア
ドレス空間上でのこの大きさの単位のことを、ページと
いう。ページング方式の仮想記憶では、仮想アドレスを
実アドレスに変換する際、仮想アドレスから仮想ページ
番号を求め、仮想ページ番号に対応した実ページ番号を
計算し、この実ページ番号から実アドレスを求める。

【０００４】従来、アドレス変換を高速に行なうため、
アドレス変換バッファ（ＴＬＢ：Ｔｒａｎｓｌａｔｉｏ
ｎ　Ｌｏｏｋ−ａｓｉｄｅ　Ｂｕｆｆｅｒ　）が装備さ
れている。アドレス変換バッファとは、以前のアドレス
変換により求められた仮想ページ番号に対応して実ペー
ジ番号を記憶したバッファである。以後、同一の仮想記
憶ページの仮想アドレスを参照する時は、このアドレス
変換バッファから直接実ページ番号を求め、実アドレス
を求める。これにより、アドレス変換時間の短縮を行な
う。アドレス変換バッファに、該当する仮想ページ番号
がない場合には、実ページ番号の計算を行なわなければ
ならない。このような計算を減らすため、アドレス変換
バッファの容量を大きくするようにする。このため、ア
ドレス変換バッファも仮想記憶としている。

【０００５】従って、アドレス変換をするため、アドレ
ス変換バッファを参照すると、まず、仮想ページ番号か
ら別の仮想ページ番号が求められる。次に、求められた
別の仮想ページ番号から実ページ番号を計算する。そし
て、この実ページ番号から実アドレスを求める。このと
き、この別の仮想ページ番号に対応した実ページ番号も
アドレス変換バッファに格納しておくことにより、次回
にその別の仮想ページ番号と同じページを参照するとき
はアドレス変換バッファから直接取り出すことができる
。この結果、アドレス変換バッファにより、仮想アドレ
スから実アドレスを計算なしに求めることができる。

【０００６】図２は、従来のアドレス変換バッファの構
成を示す図である。図示のように、従来のアドレス変換
バッファは、仮想ページ番号１１に対応して仮想又は実
ページ番号１２を格納している。これにより、仮想アド
レス９から実アドレス１０を直接求める。次に、上述し
たアドレス変換バッファの動作を説明する。

【０００７】図３は、従来のアドレス変換バッファの動
作例の説明図である。動作の説明を簡単にするため、ア
ドレス変換バッファは、２つのエントリ２１、２２を持
つものとし、初期状態で２つのエントリは未登録である
と仮定する。まず、タスク空間の仮想アドレスＡＬ１を
実アドレスＡＲ１にアドレス変換する過程を説明する。

【０００８】仮想アドレスＡＬ１から仮想ページ番号Ｐ
Ｌ１を取り出し、アドレス変換バッファを参照する（時
点Ｔ１）。すると、初期状態なので、アドレス変換バッ
ファの各エントリ２１、２２は未登録であり、ミスする
（時点Ｔ２）。従って、仮想ページ番号ＰＬ１に対応し
た別の仮想ページ番号ＰＬ１′をアドレス計算により求
める。そして、この別の仮想ページ番号ＰＬ１′でアド
レス変換バッファの各エントリ２１、２２を再び参照す
る（時点Ｔ３）。すると、初期状態なので、アドレス変
換バッファはミスする（時点Ｔ３）。従って、別の仮想
ページ番号ＰＬ１′に対応した実ページ番号ＰＲ１をア
ドレス計算により求める。そして、この実ページ番号Ｐ
Ｒ１をアドレス変換バッファの一方のエントリ２２に格
納する（時点Ｔ４）。また、別の仮想ページ番号ＰＬ１
′をアドレス変換バッファの他方のエントリ２１に格納
する（時点Ｔ５）。

【０００９】その後、タスク空間の図示しない仮想アド
レスＡＬ２を図示しない実アドレスＡＲ２にアドレス変
換する過程を説明する。仮想アドレスＡＬ２から仮想ペ
ージ番号ＰＬ２を取り出し、アドレス変換バッファを参
照する（時点Ｔ６）。このとき、エントリ２１に仮想ペ
ージ番号ＰＬ１に対応した別の仮想ページ番号ＰＬ１′
が格納されるとともに、エントリ２２に別の仮想ページ
番号ＰＬ１′に対応した実ページ番号ＰＲ１が格納され
ているが、仮想ページ番号ＰＬ２に対応した仮想ページ
番号は格納されていない。従って、アドレス変換バッフ
ァの各エントリ２１、２２はミスする（時点Ｔ６）。従
って、別の仮想ページ番号ＰＬ２′をアドレス計算によ
り求める。このアドレス計算の結果、仮想ページ番号Ｐ
Ｌ２′は、ＰＬ１′に等しかったとする。そこで、仮想
ページ番号ＰＬ１′でアドレス変換バッファの各エント
リ２１、２２を再び参照する（時点Ｔ６）。

【００１０】ところが、図示のように、仮想ページ番号
ＰＬ１′のエントリは、仮想ページ番号ＰＬ２のエント
リの登録により掃き出されてしまっている（時点Ｔ６）
。この結果、アドレス変換バッファの各エントリ２１、
２２はミスする（時点Ｔ７）。従って、別の仮想ページ
番号ＰＬ１′に対応した実ページ番号ＰＲ１を再びアド
レス計算により求める。そして、この実ページ番号ＰＲ
１をアドレス変換バッファの一方のエントリ２１に格納
する（時点Ｔ８）。また、仮想ページ番号ＰＬ２に対応
した仮想ページ番号ＰＬ１′をアドレス変換バッファの
他方のエントリ２２に格納する（時点Ｔ９）。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の技術には、次のような問題があった。即ち、タ
スクの走行が増えるに従い、アドレス変換バッファに仮
想ページ番号と別の仮想ページ番号を対応させるエント
リ数が増え、実ページ番号を格納したエントリ数が減っ
てしまう。この結果、結局は実ページ番号の計算を行な
わなければならず、アドレス変換の高速化が阻害される
という問題があった。

【００１２】また、制御プログラム（ＯＳ）の走行時は
、前述したような仮想ページ番号から別の仮想ページ番
号を介して実アドレスを求めるような方法は、プログラ
ムの特性上から採られない。従って、制御プログラムの
走行により、アドレス変換バッファ内に実ページ番号を
格納したエントリが増え、以前に登録されたエントリが
掃き出されていく。この結果、処理プログラムの走行時
のアドレス変換の高速化が阻害されるという問題があっ
た。

【００１３】逆に、処理プログラムの走行時には、制御
プログラムの走行時に登録されたエントリが掃き出され
てしまう。この結果、制御プログラムの走行時のアドレ
ス変換の高速化が阻害されるという問題があった。本発
明は、以上の点に着目してなされたもので、アドレス変
換時のアドレス変換バッファ上のヒット率の向上を図っ
たアドレス変換方式を提供することを目的とするもので
ある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明のアドレス変換方
式は、命令に指定された仮想アドレスから取り出した仮
想ページ番号に対応して別の仮想ページ番号を格納する
命令データ用アドレス変換バッファと、当該命令データ
用アドレス変換バッファにより求められる仮想ページ番
号及び他の仮想ページ番号に対応して実ページ番号を格
納するページテーブルエントリアクセス用アドレス変換
バッファとを設けたことを特徴とするものである。

【００１５】

【作用】本発明のアドレス変換方式においては、次のよ
うにして仮想アドレスから実アドレスを求める。まず、
仮想アドレスから仮想ページ番号を取り出して命令デー
タ用アドレス変換バッファを検索する。ここで、命令デ
ータ用アドレス変換バッファがミスすると、アドレス計
算により、別の仮想ページ番号を求め、命令データ用ア
ドレス変換バッファに格納する。次に、この別の仮想ペ
ージ番号によりページテーブルエントリアクセス用アド
レス変換バッファを検索する。ここで、ページテーブル
エントリアクセス用アドレス変換バッファがミスすると
、アドレス計算により、実ページ番号を求め、ページテ
ーブルエントリアクセス用アドレス変換バッファに格納
する。最後に、実ページ番号から実アドレスを求める。 このように、命令データ用アドレス変換バッファとペー
ジテーブルエントリアクセス用アドレス変換バッファが
独立しており、相互に破壊されることがない。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。図１は、本発明の方式を適用したアドレス
変換バッファの実施例を示す図である。図示のアドレス
変換バッファは、命令データ用アドレス変換バッファ３
１と、ページテーブルエントリアクセス用アドレス変換
バッファ３２とから成る。命令データ用アドレス変換バ
ッファ３１は、命令に指定された仮想アドレス１から取
り出した仮想ページ番号３に対応して別の仮想ページ番
号４を格納する。ここに、仮想アドレス１は、処理プロ
グラムの命令で指定されるアドレスである。

【００１７】ページテーブルエントリアクセス用アドレ
ス変換バッファ３２は、仮想ページ番号７に対応して実
ページ番号８を格納する。仮想ページ番号７は、命令デ
ータ用アドレス変換バッファ３１により求められる仮想
ページ番号４及び仮想アドレス５から取り出した他の仮
想ページ番号のいずれかである。ここに、仮想アドレス
５は、制御プログラムの命令で指定されるアドレスであ
る。

【００１８】次に、上述した本発明に係るアドレス変換
バッファの動作を説明する。図４は、本発明に係るアド
レス変換バッファの動作例の説明図である。説明の簡単
化のために、命令データ用アドレス変換バッファ３１と
、ページテーブルエントリアクセス用アドレス変換バッ
ファ３２とは、それぞれ１エントリずつしかないものと
する。また、これらの各エントリは初期状態で未登録と
する。ここで、タスク空間の仮想アドレスＡＬ１を実ア
ドレスＡＲ１にアドレス変換する過程を説明する。

【００１９】まず、仮想アドレスＡＬ１から仮想ページ
番号ＰＬ１を取り出して命令データ用アドレス変換バッ
ファ３１を参照する（時点Ｔ１１）。すると、初期状態
なので、当該命令データ用アドレス変換バッファ３１は
ミスする（時点Ｔ１２）。このため、ページテーブルエ
ントリアクセス用アドレス変換バッファ３２を参照する
ための仮想ページ番号ＰＬ１′を実際のアドレス計算に
より求める。次に、ページテーブルエントリアクセス用
アドレス変換バッファ３２を仮想ページ番号ＰＬ１′で
参照すると（時点Ｔ１３）、初期状態で未登録なのでミ
スする（時点Ｔ１３）。このため、実アドレスＰＲ１を
実際のアドレス計算により求める。そして、この実アド
レスＰＲ１及び仮想ページ番号ＰＬ１′をページテーブ
ルエントリアクセス用アドレス変換バッファ３２に格納
する（時点Ｔ１４）。これとともに、仮想ページ番号Ｐ
Ｌ１′及び仮想ページ番号ＰＬ１を命令データ用アドレ
ス変換バッファ３１に格納する（時点Ｔ１５）。

【００２０】その後、タスク空間の図示しない仮想アド
レスＡＬ２を図示しない実アドレスＡＲ２にアドレス変
換する過程を説明する。まず、仮想アドレスＡＬ２から
仮想ページ番号ＰＬ２を取り出し、命令データ用アドレ
ス変換バッファ３１を参照すると、すでに仮想ページ番
号ＰＬ１が登録されているので、命令データ用アドレス
変換バッファ３１はミスする。従って、仮想ページ番号
ＰＬ２′を実際のアドレス計算により求める。ここで、
仮想ページ番号ＰＬ２′とＰＬ１′とが等しくなったと
する。そこで、ページテーブルエントリアクセス用アド
レス変換バッファ３２を仮想ページ番号ＰＬ１′で参照
すると、ヒットし、実ページ番号ＰＲ１が求められる。 最後に、この実ページ番号ＰＲ１から実アドレスを求め
る。

【００２１】前述した図３とこの図４とを比較すると、
図３では、仮想ページ番号ＰＬ１′と実アドレスＰＲ１
とが１度格納された後、掃き出され、再度格納されてい
るが、図４では、これらが掃き出されずに残されており
、次の仮想アドレスＡＬ２のアドレス計算に使用されて
いる。従って、図４の方式は、図３の方式に比較してア
ドレス変換の効率が向上しているのが明かである。また
、アドレス変換バッファのエントリの数がいくつであっ
ても、使用の結果、空き領域として残されるのは、１つ
か２つのエントリである。従って、本発明の方式により
任意のエントリ数のアドレス変換バッファにおいてヒッ
ト率を向上できることが分かる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のアドレス
変換方式によれば、命令データ用アドレス変換バッファ
とページテーブルエントリアクセス用アドレス変換バッ
ファとを別々に設けるようにしたので、アドレス変換バ
ッファのミス回数を少なくし、ヒット率を向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方式を適用したアドレス変換バッファ
の実施例を示す図である。

【図２】従来のアドレス変換バッファの構成を示す図で
ある。

【図３】従来のアドレス変換バッファの動作例を示す図
である。

【図４】本発明に係るアドレス変換バッファの動作例を
示す図である。

【符号の説明】

１、５　　仮想アドレス ３、４、７　　仮想ページ番号 ６　　実アドレス ８　　実ページ番号 ３１　　命令データ用アドレス変換バッファ３２　　ペ
ージテーブルエントリアクセス用アドレス変換バッファ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　命令に指定された仮想アドレスから取
   り出した仮想ページ番号に対応して別の仮想ページ番号
   を格納する命令データ用アドレス変換バッファと、当該
   命令データ用アドレス変換バッファにより求められる仮
   想ページ番号及び他の仮想ページ番号に対応して実ペー
   ジ番号を格納するページテーブルエントリアクセス用ア
   ドレス変換バッファとを設けたことを特徴とするアドレ
   ス変換方式。