JPH05189359A - キャッシュメモリ制御方式 - Google Patents

キャッシュメモリ制御方式

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JPH05189359A
JPH05189359A JP4005449A JP544992A JPH05189359A JP H05189359 A JPH05189359 A JP H05189359A JP 4005449 A JP4005449 A JP 4005449A JP 544992 A JP544992 A JP 544992A JP H05189359 A JPH05189359 A JP H05189359A
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JP
Japan
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cache
command
data
cache memory
adapter
Prior art date
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Application number
JP4005449A
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English (en)
Inventor
Tomohiko Yanagida
知彦 柳田
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、高性能なプロセッサシステム
において部品点数を増加することなくI/Oコマンド処
理を高速に行うことである。 【構成】データキャッシュにI/Oコマンドを格納し、
I/Oアダプタからのコマンド要求DMAサイクルによ
りデータキャッシュからパージする際、データキャッシ
ュのキャッシュ状態ビットを無効にする制御回路設け、
一回だけデータパージが起きるようにする。また、コマ
ンドバッファの設定ページをアクセスしたとき、外部に
ページアクセス信号を出力する制御回路を設け、この信
号によりコマンド要求DMAを起動する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高速のキャッシュメモ
リを内蔵あるいは外部に持つメインプロセッサと、マイ
クロプロセッサあるいはコマンド駆動型のコントローラ
を内蔵するインテリジェントI/Oアダプタから構成さ
れるデータ処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】以下に従来の技術を説明する。ワークス
テーション等のデータ処理装置では、ファイルデータや
通信回線データの入出力処理を高速に行うために、メイ
ンプロセッサとは独立に、入出力処理専用のマイクロプ
ロセッサを内蔵したインテリジェントI/Oアダプタや
コマンド駆動型のコントローラを内蔵するインテリジェ
ントI/Oアダプタをシステムバスに設けてデータ入出
力処理とプログラム処理の並列化を行い、システム性能
向上を図っている。このインテリジェントI/Oアダプ
タに対するコマンドはメインプロセッサにより設定さ
れ、コマンド設定速度はシステムバスの転送性能やプロ
セッサのバスアクセス性能により左右される。高性能プ
ロセッサ採用システムにおいては、プロセッサ内部ある
いはプロセッサ外部に高速のSRAMで構成されるキャ
ッシュメモリを持ち、プロセッサの命令やデータを格納
している。このキャッシュメモリは主記憶メモリのアク
セス速度やシステムバスのアクセス速度に対して一桁早
く、キャッシュメモリにヒットしている間はプロセッサ
の内部命令処理を高速に実行することが出来、I/O処
理に占める上記I/Oアダプタのコマンド設定アクセス
の割合が大きい。
【0003】従来はコマンド設定速度を向上させるた
め、システムバスへのアクセスにライトバッファを設け
て、プロセッサのシステムバスアクセス処理をウエイト
無しに実行し、次のプロセッサ処理に移行出来るように
するとともに、システムバスアクセスと並行動作できる
ようにしてコマンド設定性能を向上させている。さら
に、上記インテリジェントI/Oアダプタに専用のコマ
ンドバッファを設け、プロセッサがI/Oアダプタ処理
と独立にI/Oコマンドを前記バッファに格納して、プ
ロセッサ処理とI/O処理と並列化を図り高性能化を実
現している。上記従来技術で述べたような複数のマイク
ロプロセッサを持ちコマンドの交換を行う例として、特
開平2−257356号がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記従来例では、I/
Oアダプタ専用のコマンドバッファメモリやシステムバ
スアクセス用ライトバッファ等の高速化対応部品が増加
し基板が大型になり、装置の小型化に障害となる。本発
明の目的は部品点数の増加やプロセッサの処理性能を低
下させることなく、I/Oアダプタのコマンド設定を実
行できる構成を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的は、高速のプロ
セッサシステムで使用されている高速SRAMで構成す
るキャッシュメモリと前記キャッシュメモリのコントロ
ーラやプロセッサ内蔵データキャッシュ及びその制御部
のキャッシュ制御レジスタあるいはキャッシュアドレス
タグ部に当該キャッシュラインの有効・非有効を設定す
るフラグを設け、さらに前記フラグをプロセッサ外部バ
スのアクセス状態により設定する制御回路とキャッシュ
メモリの内容を外部バスに出力する制御回路を設けるこ
とにより、キャッシュメモリをコマンドバッファに使用
でき、上記目的は達成される。
【0006】さらに、上記キャッシュ制御レジスタある
いはキャッシュアドレスタグ部に当該キャッシュライン
の置換の許可・禁止を設定するフラグを設け、キャッシ
ュラインの置換処理を行う際参照することにようにす
る。
【0007】また、アドレス変換用のページテーブルエ
ントリに当該ページをアクセスしたとき、ページアクセ
ス信号を外部信号として出力するか否かを制御するフラ
グを設け、この外部信号によりI/Oアダプタがコマン
ドの読み出しを開始する。
【0008】
【作用】プロセッサのライトアクセスによりI/Oアダ
プタにコマンドが設定されるが、このコマンドデータは
プロセッサ内蔵キャッシュあるいは外部キャッシュに格
納される。このとき外部バスアクセスは発生せずキャッ
シュメモリにのみライトされるが、コマンドバッファの
当該ページをアクセスしたことが上記外部信号として出
力され、I/Oアダプタはコマンドが設定されたことを
認識する。I/Oアダプタはコマンドを読み込むために
DMAサイクルを起動し、プロセッサあるいはキャッシ
ュ・コントローラの外部バス・スヌープ機能によりキャ
ッシュメモリの内容が出力され、I/Oアダプタにコマ
ンドを設定することが出来る。さらに一度外部バスに出
力されたキャッシュラインは無効状態になる。
【0009】
【実施例】以下、図1より順に本発明の実施例を説明す
る。図1は本発明によるキャッシュメモリ制御方式を採
用した命令キャッシュやデータキャッシュのキャッシュ
メモリ制御回路のブロック図を示したもである。前記キ
ャッシュメモり制御回路は、図2システム構成に示され
るようにキャッシュ内蔵プロセッサあるいはキャッシュ
メモリコントローラに含まれる。プロセッサ制御部20
5はCPU201とキャッシュコントローラ202とキ
ャッシュメモリ203より構成され、システムバス20
4を介してプログラム命令の格納されている主記憶20
6に接続されている。プロセッサ制御部205は複数の
チップより構成されているか又は、前記キャッシュ制御
部とキャッシュメモリを内蔵する1チップのプロセッサ
で構成される場合もある。本実施例のシステムでは、I
/Oアダプタ207は主記憶メモり206とともにシス
テムバス204に接続されている。
【0010】CPU201は、キャッシュメモリ203
または主記憶206に格納されているI/O処理プログ
ラム命令により、I/Oアダプタ207の設定を行う。
このI/Oアダプタ207の設定動作はデータのライト
アクセスとして実行され、ライトデータはキャッシュコ
ントローラ202によりキャッシュメモリ203に格納
される。このとき、システムバス204では外部バスア
クセスは発生せず、実際のI/Oアダプタ207へのコ
マンド設定は、キャッシュコントローラ202のもつバ
ススヌープ機能によりシステムバス204を監視し、I
/Oアダプタ207からのコマンドデータDMAサイク
ルの起動を検出した後キャッシュメモリの内容をパージ
することにより行われる。
【0011】次に図1キャッシュメモリ制御ブロック図
を用いて本発明のキャッシュ制御方式を詳細に説明す
る。I/Oコマンドデータのライトアクセスにより、キ
ャッシュアドレスとキャッシュラインのステータスを格
納するアドレスタグ部101とキャッシュデータライン
102がアロケーションされ、アドレスタグ部101の
バリッドビット(Vビット)がセットされる。I/Oコ
マンドDMA要求サイクルのスヌープによりスヌープア
ドレスとアドレスタグ部101のアドレスデータがアド
レスコンパレータ103により比較され、ヒット処理制
御部104により一致処理が制御され、データマルチプ
レクサ105により当該データがキャッシュデータライ
ン102より出力される。このときアドレスタグ部10
1のVビットがクリアされ、キャッシュラインはインバ
リッドになる。前記制御により、キャッシュラインに格
納されたI/Oコマンドデータは対応するコマンド要求
サイクルにのみ制御されキャッシュデータを出力する。
上記のようにして、プロセッサによるI/Oアダプタの
コマンド設定はキャッシュメモリに対して実行され、コ
マンドの実行はプロセッサとは独立にI/Oアダプタよ
り前記キャッシュメモリに設定されたコマンドをアクセ
スすることにより達成される。
【0012】また、複数個のI/Oコマンドをポインタ
管理によるバッファリング制御とし,キャッシュメモリ
に格納し、I/Oアダプタより順次DMA要求すること
により、プロセッサ205によるコマンド設定とI/O
アダプタ207のI/O処理を非同期に実行することが
できる。このとき、バッファリング量を仮想アドレス変
換ページサイズと一致させるとキャッシュメモリの有効
活用やI/OアダプタのDMA要求制御を簡易に行うこ
とができる。また,仮想アドレスのTLBキャッシュの
置換頻度を抑止できる。
【0013】さらに、アドレスタグ部101のステータ
ス部に当該キャッシュラインの置換を抑制するフリーズ
ビット(Fフラグ)を設け、キャッシュメモリの置換処
理時にこのフラグを参照することによりI/Oコマンド
データのキャッシュラインの置換やページテーブルエン
トリの置換を抑止する事ができ、I/Oアダプタのコマ
ンド設定の性能低下を防止できる。当該フリーズビット
の設定はキャッシュラインアドレス設定レジスタまたは
次ぎに述べる仮想アドレス変換テーブルのページ属性指
定フィールドの該当ビットを設定することによりおこな
う。フリーズビットがセットされていないときでI/O
設定コマンドデータが主記憶206にパージされた場合
には、I/Oアダプタ207のコマンド要求DMAサイ
クルに対して、主記憶206よりデータが出力されI/
O処理がおこなわれる。
【0014】I/Oアダプタ207へのコマンド要求D
MAサイクルの起動方法を次に説明する。本実施例にお
けるプロセッサの仮想アドレス変換は、図3アドレス変
換にしめすように2レベルのアドレス変換テーブルをサ
ーチすることにより設定され、このページテーブルエン
トリに当該ページをアクセスしたときに外部にページア
クセス信号を出力するか否かを制御するフラグを設け、
外部のページアクセス信号によりI/Oアダプタのコマ
ンドアクセスを起動する。図3アドレス変換にしめすペ
ージディレクトリエントリ301とページテーブルエン
トリ302は、図5ページテーブルの構成にしめすビッ
トフィールド構成になっている。このビットフィールド
には当該ページのキャッシュ動作モードやユーザ/シス
テムモードの指定ビットや本実施例で述べるページアク
セス信号出力制御ビット等が定義されている。このテー
ブルエントリは図4アドレス変換キャッシュのタグ部ス
テータスフィールド401に反映され、当該ページの動
作が設定される。図6に前記タグ部ステータスフィール
ド401の詳細をしめす。次に図をもちいて動作を説明
する。論理アドレスはアドレス変換キャッシュのタグ部
アドレスフィールド401の内容とアドレスコンパレー
タ404により比較され、ヒット処理制御部405によ
り一致処理が制御され、データマルチプレクサ406に
より当該ページのステータスと変換物理アドレスがタグ
部ステータスフィールド402と物理アドレスフィール
ド403より出力される。図6ステータスビット構成に
しめすCMDビットがセットされているときはステータ
ス信号出力制御部407によりプレセッサ外部にI/O
コマンドバッファエリアとして定義された論理アドレス
ページをアクセスしたことが出力される。このページア
クセス信号をI/Oアダプタが検出しコマンド要求DM
Aサイクルを起動する。
【0015】以上述べた本発明の実施例によれば、従来
の高性能プロセッサシステムで使用されている部品を活
用してI/Oアダプタのコマンド設定がおこなえるとと
もに、主記憶メモリ上に専用I/Oコマンドバッファを
設ける必要が無く主記憶を有効に利用できる。
【0016】
【発明の効果】本発明によれば、I/Oアダプタ専用の
コマンドバッファメモリやシステムバスアクセス用ライ
トバッファ等の高性能対応部品を使用することなしに、
システム性能を向上できるとともに、I/Oアダプタ装
置を小型化できる。また、プロセッサの処理とI/Oア
ダプタのアクセス処理を独立にでき、プロセッサを高性
能化してもシステム変更を行う必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すキャッシュメモリ制御
回路ブロック図である。
【図2】本発明を使用できるシステム構成図である。
【図3】本発明の仮想アドレス変換を示した図である。
【図4】本発明のアドレス変換キャッシュの構成図であ
る。
【図5】本発明のページテーブルエントリのビットフィ
ールドを示した図である。
【図6】本発明のアドレス変換キャッシュのタグ部ステ
ータスのビットフィールドを示した図である。
【符号の説明】
101…アドレスタグ部、 102…キャッシュデータライン、 103…アドレスコパレータ、 104…ヒット処理制御部、 105…データマルチプレクサ、 106…ラインステータス制御部 201…CPU、 202…キャッシュコントローラ、 203…キャッシュメモリ、 204…システムバス、 205…プロセッサ制御部、 206…主記憶メモリ、 207…I/Oアダプタ、 301…ページディレクトリエントリ、 302…ページテーブルエントリ 401…タグ部論理アドレスフィールド、 402…タグ部ステータスフィールド、 403…タグ部物理アドレスフィールド、 404…アドレスコンパレータ、 405…ヒット処理制御部、 406…データマルチプレクサ、 407…ステータス信号出力制御部

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】高速のキャッシュメモリを内蔵あるいは外
    部に持つプロセッサ処理部と、マイクロプロセッサある
    いはコマンド駆動型のコントローラを内蔵するインテリ
    ジェントI/Oアダプタから構成されるデータ処理装置
    において、I/Oアダプタの動作設定コマンドを前記デ
    ータキャッシュに格納し,I/Oアダプタのコマンド要
    求DMAアクセスによりキャッシュデータをパージする
    ことでI/Oアダプタのコマンド設定を行うことを特徴
    とするキャッシュメモリ制御方式。
  2. 【請求項2】上記データキャッシュのコマンドデータの
    パージが発生すると,以降当該キャッシュラインが無効
    になるようなキャッシュライン制御フラグと制御回路を
    持つことを特徴とする請求項1記載のキャッシュメモリ
    制御方式。
  3. 【請求項3】上記データキャッシュのコマンドデータが
    パージされるまで,キャッシュラインの置換が起きない
    ようキャッシュラインをフリーズ状態するキャッシュ制
    御フラグとキャッシュ制御回路持つことを特徴とする請
    求項1または請求項2記載のキャッシュメモリ制御方
    式。
  4. 【請求項4】上記コマンドを格納する物理アドレスペー
    ジのページテーブルエントリに当該ページをアクセスし
    たときに,I/Oアダプタのコマンドアクセスを起動す
    るためのページアクセス信号を出力するか否かを制御す
    るフラグを設けることを特徴とする請求項1記載のキャ
    ッシュメモリ制御方式。
  5. 【請求項5】データキャッシュに格納する上記コマンド
    バッファのサイズをデータキャッシュのページサイズに
    一致したリングバッファ構成とすることを特徴とする請
    求項1記載のキャッシュメモリ制御方式
JP4005449A 1992-01-16 1992-01-16 キャッシュメモリ制御方式 Pending JPH05189359A (ja)

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JP4005449A JPH05189359A (ja) 1992-01-16 1992-01-16 キャッシュメモリ制御方式

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JP4005449A JPH05189359A (ja) 1992-01-16 1992-01-16 キャッシュメモリ制御方式

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JPH05189359A true JPH05189359A (ja) 1993-07-30

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ID=11611526

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JP4005449A Pending JPH05189359A (ja) 1992-01-16 1992-01-16 キャッシュメモリ制御方式

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07105090A (ja) * 1993-09-20 1995-04-21 Internatl Business Mach Corp <Ibm> 非同期dmaキャッシュ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07105090A (ja) * 1993-09-20 1995-04-21 Internatl Business Mach Corp <Ibm> 非同期dmaキャッシュ

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