JPH05120130A - メモリアクセス処理方式 - Google Patents

メモリアクセス処理方式

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JPH05120130A
JPH05120130A JP3282459A JP28245991A JPH05120130A JP H05120130 A JPH05120130 A JP H05120130A JP 3282459 A JP3282459 A JP 3282459A JP 28245991 A JP28245991 A JP 28245991A JP H05120130 A JPH05120130 A JP H05120130A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
memory
memory access
information
epu
mcu
Prior art date
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Pending
Application number
JP3282459A
Other languages
English (en)
Inventor
Tadashi Hara
忠 原
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NEC Engineering Ltd
Original Assignee
NEC Engineering Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】メインメモリを共有した複数の演算処理装置か
らなる情報処理装置において性能を落とすことなく大容
量のメインメモリを提供する。 【構成】MCU500とEPU110,120,21
0,220間に設けたMAU130,230内のCMB
131,231を介してEPU110,120,21
0,220からMMU700へのメモリアクセスを行
う。

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いて複
数の階層のキャッシュメモリを用いたメモリアクセス処
理方式に関する。
【0002】
【従来の技術】図3は従来のメモリアクセス処理方式の
一例を示す情報処理装置のブロック図である。図3にお
いて、演算プロセッサ(以後EPUと記す)110,1
20,130,140はそれぞれが第1のキャッシュメ
モリ(以後CMAと記す)111,121,131,1
41を備え、メモリアクセス制御装置(以後MCUと記
す)500に接続されている。また入出力プロセッサ
(以後IOPと記す)510,520はMCU500に
接続されている。
【0003】EPU110,120,210,220は
MCU500,600を介してメインメモリ装置(以後
MMUと記す)700,800から情報を読み出し、与
えられたプログラムに従って処理を行い、その結果をM
MU700,800へ書き込む。またIOP510,5
20は外部記憶装置等の情報をMCU500を介してM
MU700及びMMU800へ出し入れする。同様にM
CU600側にもEPU310,320,330,34
0とIOP610,620が接続されており、これらと
MMU800及びMMU700との間で情報のやりとり
が行われる。EPUまたはIOPの接続されているMC
Uから直接接続されていないMMUへのアクセスはMC
U間のバスを通して反対側のMCUを介して行われる。
【0004】この例では1つのMCUには4つのEPU
が接続されている。MCUは自分自身に接続されたそれ
ぞれのEPUからのメモリアクセスの要求を受け付けて
その中からあらかじめ決められた優先度に応じてメモリ
アクセスを行う。各EPUはCMAを有しその中にMM
Uの写しを持ちMMUアクセスが必要なときその内容の
写しがCMA内に存在すればその中をアクセスして実際
のMMUはアクセスせず、CMAに存在しないときにの
みMMUをアクセスする。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このような従来のメモ
リアクセス処理方式では、性能を上げるためには、EP
U内のCMAの容量を大きくするか、MMUのアクセス
性能を良くするかどちらかのアプローチが必要である。
メモリの性能の改善と大容量化は互いに相反する所があ
り、両方を同時に実現することは非常に困難である。現
状においては、EPU内で用いる超高速のメモリは容量
が少なく、メインメモリで用いるメモリチップは大容量
ではあるがスピードが遅い。現在の技術ではキャッシュ
メモリ用メモリを超高速のまま容量を増やすことは非常
に困難であり、またメインメモリ用のメモリチップを大
容量のまま高速化することも困難である。従ってメイン
メモリの性能を上げようとすると容量の少ない高速のも
のを使う必要があり、このようにした場合にはメインメ
モリの容量が小さく当然コストも上昇するという問題点
がある。
【0006】また従来の方式ではMCUは常に接続でき
る最大の数だけEPUのメモリアクセスを受け付ける手
段を持つ必要があり、EPUの最大接続台数を多く設計
すると、台数の少ない構成のときには多くの無駄が生じ
るという欠点がある。しかもEPUの台数が増えるとそ
の数に応じてメモリアクセスの回数が増えるのでメモリ
アクセス同士の競合が増え、メモリアクセス性能が低下
するという問題点もある。
【0007】近年の技術の進歩による半導体の高集積化
及び実装の高密度化により、演算プロセッサ等の高密度
化はかなりのレベルまで実現できるようになってきた。
しかしながらメモリチップにおいてはその容量拡大が中
心であるため、その性能はプロセッサの性能ほど改善さ
れていないのが現状である。しかも要求される全メモリ
容量は近年ますます増加しているため、このような高性
能で大容量という要求に答えられるようなメインメモリ
の実現はかなり困難になりつつある。このような現況に
おいてはメモリの階層化が非常に有効な手段である。
【0008】本発明の目的は、1つの実装単位の中に複
数の演算プロセッサとそれらに共有された第2のキャッ
シュメモリを同時に実装して、ほとんどの処理は従来の
演算処理装置が持っている第1のキャッシュメモリとそ
れらに共有された第2のキャッシュメモリの中で行い、
メインメモリへの負荷を減らすことにより、メインメモ
リは大容量で低速のものでも全体として高速大容量のメ
インメモリを持った場合と同様の効果を得ることができ
るメモリアクセス処理方式を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明のメモリアクセス
処理方式は、それぞれ第1のキャッシュメモリを有して
情報を処理する複数の演算処理装置と、情報の入出力処
理を行う入出力処理装置と、メインメモリ装置と、この
メインメモリ装置へのメモリアクセスを処理するメモリ
アクセス処理装置とを備える情報処理装置のメモリアク
セス処理方式において、前記メモリアクセス処理装置と
前記演算処理装置の間に接続された第2のキャッシュメ
モリを有するメモリアクセス中継装置を設け、前記演算
処理装置から前記メインメモリ装置へのメモリアクセス
を前記第2のキャッシュメモリを介して行うことを特徴
とする。
【0010】そして、前記メモリアクセス処理装置内に
第3のキャッシュメモリを設け、前記メインメモリ装置
へのアクセスを前記第3のキャッシュメモリを介して行
うようにしてもよい。
【0011】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図1,図2はそれぞれ本発明のメモリアクセス処理
方式の第1,第2の実施例を示す情報処理装置のブロッ
ク図である。
【0012】第1の実施例では、2つのEPUをペアと
してメモリアクセス中継装置(以後MAUと記す)と共
にプロセッサモジュール(以後PMLと記す)に搭載
し、MAU内に第2のキャッシュメモリ(以後CMBと
記す)を設けている。即ちPML100にはEPU11
0,120をペアとしてMAU130を搭載し、CMB
131を有するMAU130を介してMCU500と接
続されている。同様にPML200のEPU210,2
20はCMB231を有するMAU230を介してMC
U500と接続され、PML300及び400のEPU
310,320及びEPU410,420はそれぞれC
MB331及び431を有するMAU330及び430
を介してMCU600と接続されている。その他の装置
の構成、即ちMCU500とIOP510,520及び
MMU700との接続、MCU600とIOP610,
620及びMMU800との接続は図3に示した従来例
と同じである。
【0013】また、図2に示す第2の実施例は図1に示
した第1の実施例におけるMCU500,600にそれ
ぞれ第3のキャッシュメモリ(以後CMCと記す)50
1,601を設けたものであり、その他の部分は第1の
実施例と同じ構成を有する。
【0014】まず図1において、EPU110及びEP
U120からのメモリアクセスを例に説明を行う。CM
Aがストアイン方式でCMBがストアスルー方式の構成
であるとか、CMAはストアスルー方式でOMBはスト
アイン方式であるとか、キャッシュの構成として種々の
方式が考えられるが、ここではCMA,CMBともにス
トアスルー方式であるとして説明を行う。
【0015】EPU110内でメモリの情報が必要にな
ると、まずEPU110内のCMA111内にその情報
が存在するかどうかが調べられる。ここでCMA内11
1内に対応する情報が存在すれば(この状態をキャッシ
ュヒットと呼ぶ)その中で必要な処理即ちリードまたは
ライトの処理を行い、存在しなければ(この状態をキャ
ッシュミスと呼ぶ)MAU130に対してメモリアクセ
ス要求を送出する。この後MAU130から情報が返さ
れるまで待ち合わせを行い、要求がリードの場合にはE
PU110はその情報をCMA111へ登録を行う。ラ
イトの場合には返された情報とライトの情報をマージし
て登録する。
【0016】同様にしてEPU120内でメモリの情報
が必要になった場合もCMA121でキャッシュヒット
すればその中で処理され、キャッシュミスのときはMA
U130へメモリアクセス要求が出され、待ち合わせの
後、MAU130から情報が返されるとその情報を処理
してCMA121へ登録する。
【0017】MAU130はその中にCMB131を有
し、EPU110またはEPU120からのメモリアク
セス要求を受け付けて処理する。受け付けられたメモリ
アクセス要求はあらかじめ決められたアルゴリズムに従
ってそのどちらかが選択され、選択された側のEPUか
らのメモリアクセス要求が処理される。MAU130は
選択されたEPUの要求する情報がCMB131内に存
在するかどうか調べ、キャッシュヒットであればその中
でリードまたはライトの処理を行い、キャッシュミスで
あればMCU500に対してメモリアクセス要求を出
す。
【0018】MAU130はそのメモリアクセスに対す
る情報がMCU500から返されるまで待ち合わせを行
った後、その情報をEPU110またはEPU120に
返すとともに、CMB131へ登録する。この時メモリ
アクセス要求がライトである場合にはライトデータとM
CU500から返されたデータをマージして登録する。
またこの時既に登録済みのエリアに登録する必要がある
場合には、登録に先立ちそのエリアの内容をメインメモ
リへ書き込むようにメモリアクセス要求をMCU500
に対して送出する。
【0019】またMAU230はEPU210,EPU
220からのメモリアクセス要求に対しても以上の説明
と全く同様の動作を行い、MAU230内のCMB23
1のキャッシュミス及びキャッシュヒットに応じて必要
な処理を行う。
【0020】MCU500は2つのMAU130及び2
30からのメモリアクセス要求を受け付けてそれらをあ
らかじめ決められたアルゴリズムに従って選択し、メモ
リアクセスの処理を行う。ここではMCU500はメモ
リアクセス要求の内容を調べ、要求する情報がMMU7
00側に存在するかMMU800側に存在するかを調
べ、対応する情報がMMU700に存在することが解っ
た場合にはMMU700を直接アクセスする。MCU5
00はアクセスした結果がMMU700から返されるま
で待ち合わせを行い、その結果が返されるとMAU13
0または230へそのデータを送るとともにCMB13
1または231への登録を行う。この時メモリアクセス
要求がストアの場合にはストアデータとのマージを行っ
た後に登録を行う。なおこの時、既に登録済みのエリア
に登録する必要がある場合には、登録に先立ちそのエリ
アの内容をMMU700へ書き込む動作を行う。またM
MU800に存在することが解った場合には、MCU6
00にメモリアクセス要求を出し、MCU600を介し
てMMU800をアクセスし必要な情報を待ち合わせた
後MAU130へ送る。
【0021】EPU310,320,410,420か
らのメモリアクセス動作も以上の説明と同様に行われ
る。
【0022】次に第2の実施例についてその動作を説明
する。MCUにメモリアクセス要求が来るまでの動作は
CMCが無い場合と同じであるので説明は省略する。
【0023】MCU500にMAU130または230
からメモリアクセス要求が来ると、MCU500はその
要求を受け付けてそのどちらかを選択しその要求に対す
る処理を開始する。MCU500はCMC510を有
し、メモリアクセス処理はこれを介して行われる。この
キャッシュメモリの方式も種々の方式が考えられるが、
ここではストアイン方式を例に説明する。
【0024】MCU500は選択されたメモリアクセス
要求の内容を調べ、対応する情報がMMU700側に存
在するかMMU800側に存在するか判断する。この結
果MMU700に存在することが解ると、CMC501
を調べ、その中に必要な情報が存在するかどうかを調
べ、存在すればCMC501の中でメモリアクセス要求
を処理し、要求がライトであればキャッシュメモリ内で
書込みを行い、リードであれば要求元のMAU130ま
たは230へ情報を返す。
【0025】もし存在しなければMMU700をアクセ
スして、要求がリードであればその内容を要求元へ返す
とともにCMC501へ書き込む。ライトであれば書込
みデータとマージしたあとCMC501へ書込みを行
う。この時も書込み対象のエリアが既に登録済みの場合
には、登録に先だってそのエリアの内容のMMU700
への書込みを行っておく。
【0026】またMMU800に存在することが解った
場合には、MCU600に対しメモリアクセス要求を送
出する。MCU600はMCU500と同様にしてCM
C601を介してMMU800をアクセスして必要な情
報をMCU500へ返す。MCU500はその情報をM
AU130または230へ返す。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、複数の演
算処理装置とメモリアクセス処理装置との間に第2のキ
ャッシュメモリを有するメモリアクセス中継装置を設
け、複数の演算処理装置からのメモリアクセスを第2の
キュッシュメモリを介してアクセスするように構成する
ことにより、メインメモリに低速大容量のメモリを用い
ても全体として高速大容量のメモリを用いたのと同じ性
能が得られる。従ってメインメモリにコストの安い低速
大容量のメモリチップを用いることができるので全体の
コストを低減できる。またメインメモリへの負荷が減る
ことにより、演算処理装置を多数接続した場合でもメモ
リアクセスの競合による性能の低下を防げる。さらにメ
モリアクセス処理装置に多数の演算処理装置を接続でき
るように設計して小数しか接続しない場合でも無駄なイ
ンタフェースが少ないという効果を有する。
【0028】またメモリアクセス処理装置に第3のキャ
ッシュメモリを設けることにより、第2のキャッシュメ
モリからみたメモリアクセス性能が向上し、全体として
メモリアクセス性能が向上する他に、メインメモリへの
負荷が更に少なくなり競合による性能低下がさらに減
る。また同じ性能でいい場合にはメインメモリの性能を
落として構成することができるのでコストがさらに低減
するという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のメモリアクセス処理方式の第1の実施
例を示す情報処理装置のブロック図である。
【図2】本発明のメモリアクセス処理方式の第2の実施
例を示す情報処理装置のブロック図である。
【図3】従来のメモリアクセス処理方式の一例を示す情
報処理装置のブロック図である。
【符号の説明】
100,200,300,400 プロセッサモジュ
ール(PML) 110,120,210,220,310,320,4
10,420 演算処理装置(EPU) 111,121,211,221,311,321,4
11,421 第1のキャッシュメモリ(CMA) 130,230,330,430 メモリアクセス中
継装置(MAU) 131,231,331,431 第2のキャッシュ
メモリ(CMB) 500,600 メモリアクセス処理装置(MCU) 501,601 第3のキャッシュメモリ(CMC) 510,520,610,620 入出力処理装置
(IOP) 700,800 メインメモリ装置(MMU)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 それぞれ第1のキャッシュメモリを有し
    て情報を処理する複数の演算処理装置と、情報の入出力
    処理を行う入出力処理装置と、メインメモリ装置と、こ
    のメインメモリ装置へのメモリアクセスを処理するメモ
    リアクセス処理装置とを備える情報処理装置のメモリア
    クセス処理方式において、前記メモリアクセス処理装置
    と前記演算処理装置の間に接続された第2のキャッシュ
    メモリを有するメモリアクセス中継装置を設け、前記演
    算処理装置から前記メインメモリ装置へのメモリアクセ
    スを前記第2のキャッシュメモリを介して行うことを特
    徴とするメモリアクセス処理方式。
  2. 【請求項2】 前記メモリアクセス処理装置内に第3の
    キャッシュメモリを設け、前記メインメモリ装置へのア
    クセスを前記第3のキャッシュメモリを介して行うこと
    を特徴とする請求項1記載のメモリアクセス処理方式。
JP3282459A 1991-10-29 1991-10-29 メモリアクセス処理方式 Pending JPH05120130A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011141831A (ja) * 2010-01-08 2011-07-21 Toshiba Corp マルチコアシステム

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011141831A (ja) * 2010-01-08 2011-07-21 Toshiba Corp マルチコアシステム

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