JPH05216765A

JPH05216765A - 階層バッファ記憶装置

Info

Publication number: JPH05216765A
Application number: JP4020971A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Soga; 和美曽我; Hiroshi Ikegaya; 浩池ヶ谷; Hitoshi Ueno; 仁上野; Toshiyuki Kinoshita; 俊之木下; Yukihisa Tamura; 恭久田村; Akio Yamamoto; 章雄山本
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-02-06
Filing date: 1992-02-06
Publication date: 1993-08-27

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は階層バッファ記憶装置に関し、共用バ
ッファ記憶装置のデータライン置き換え時、データブロ
ック無効化回数が最小となるデータラインを選択する装
置を提供するところにある。【構成】共用バッファ記憶装置１３のデータライン毎に
使用ブロックカウンタ１８を備え、この使用ブロックカ
ウンタ１８に基づいて、置き換え対象のデータラインを
選択する。【効果】共用バッファ記憶装置のデータライン置き換え
時の専用バッファ記憶装置へのデータブロック無効化回
数が減少し、それに伴って専用バッファ記憶装置内の無
効データブロック数が減少する。そのため、専用バッフ
ァ記憶装置が有効に使用でき、専用バッファ記憶装置内
のヒット率が高くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、命令処理装置と主記憶
装置の間に存在する階層バッファ記憶装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、主記憶装置よりも少容量で高速に
アクセスできるバッファ記憶装置に主記憶装置の内容の
一部をコピーし、データアクセス速度の向上をはかった
システムが一般的に知られている。例えば、日立製作
所、「Ｍ−６８０プロセッサグループＥモデル機能説明
書」、6080-2-004、頁２５及び頁２９から頁３２に記載
のあるＭ−６８０／４２０Ｅ処理装置があげられる。こ
れは２階層のバッファ記憶装置と主記憶装置から成る３
階層の記憶階層システムである。その接続関係を図２に
示す。

【０００３】Ｍ−６８０／４２０Ｅ処理装置は命令処理
装置１〜４毎にストアスルータイプの専用バッファ記憶
装置５〜８を持ち、またシステム制御装置９、１０内に
命令処理装置２台（１、２と３、４）につき１台のスト
アインタイプの共用バッファ記憶装置１３、１４を持っ
ている。そして、共用バッファ記憶装置１３、１４はシ
ステム全体で共有する主記憶装置１５に接続されてい
る。上記の構成において、専用バッファ記憶装置５〜８
は６４バイトのデータブロック毎に管理され、共用バッ
ファ記憶装置１３、１４はブロックサイズの４倍の２５
６バイトのデータライン毎に管理されている。そして、
専用バッファ記憶装置５〜８、共用バッファ記憶装置１
３、１４共にセットアソシァティブ方式のメモリであ
る。ここで、セットアソシァティブ方式とは主記憶装置
とバッファ記憶装置間のマッピング方式の一種である。
この方式では、主記憶上のあるアドレスグループの情報
に対して、バッファ記憶装置へ取り込まれる場所が特定
の一つだけでなく複数（これをウエイ数という）定めら
れている。

【０００４】また、専用バッファ記憶一致制御論理１
１、１２は専用バッファ記憶装置の内容の一致制御を行
い、主記憶に対する書き込み時に専用バッファ記憶装置
の内容の整合性を保証する論理である。

【０００５】このような計算機システムにおいて、命令
処理装置１内での命令やオペランドの読み出しは専用バ
ッファ記憶装置５内から行われる。しかし、所望のデー
タが専用バッファ記憶装置５内になかった場合は、専用
バッファ記憶装置５のデータブロックの置き換えがＬＲ
Ｕ(Least Reacently Used)方式に従って行われ、共用バ
ッファ記憶装置から６４バイトのデータブロックが専用
バッファ記憶装置５に転送される。この時、さらに所望
のデータが共用バッファ記憶装置１３にもない場合は、
共用バッファ記憶装置１３のデータラインの置き換えが
ＬＲＵ方式に従って行われ、主記憶装置１５から２５６
バイトのデータラインが共用バッファ記憶装置１３へ転
送される。そして、そのデータライン内の必要なアドレ
スのデータを含む６４バイトのデータブロックが専用バ
ッファ記憶装置５へ転送される。

【０００６】このように従来の２階層バッファ記憶装置
システムにおいて、専用バッファ記憶装置と共用バッフ
ァ記憶装置の両方に所望のデータがなく、主記憶装置か
らのデータ転送が行われる時、専用バッファ記憶装置及
び共用バッファ記憶装置において、それぞれ独自にＬＲ
Ｕ方式に従ってデ−タの置き換えを行っていた。そのた
め、共用バッファ記憶装置１３のデータライン置き換え
時に、置き換えられるデータラインとして専用バッファ
記憶装置５、６に登録されているデータブロックを多く
含むデータラインを選択してしまうことがあった。

【０００７】すなわち、共用バッファ記憶装置１３のデ
ータライン置き換え時に、置き換え対象のデータライン
に含まれるデータブロックを専用バッファ記憶装置５、
６が所有していた場合は、それらを無効化する処理が必
要となる。このため共用バッファ記憶装置１３のデータ
ライン置き換えを単なるＬＲＵ方式に従って行うと、専
用バッファ記憶装置５、６に登録されているデータブロ
ック数が多いデータラインを選択することがあり、専用
バッファ記憶装置５、６への無効化処理回数が多くなっ
ていた。

【０００８】このような不都合を解決する方式が、特開
平２ー１８８４７に記載されている。この方式では、２
階層のバッファ記憶装置からなるシステムにおいて、専
用バッファ記憶装置と共用バッファ記憶装置のいずれに
も所望のデ−タがなく、共用バッファ記憶装置の置き換
えが生じた場合、置き換え対象の候補となったデータラ
インのうち、そのデータライン内のデータブロックが全
ての専用バッファ記憶装置に登録されていない、または
アクセス要求元以外の専用バッファ記憶装置に登録され
ていないデータラインを置き換えるものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】特開平２−１８８４７
に示されている置き換え方式では、専用バッファ記憶装
置、共用バッファ記憶装置のいずれにも所望のデ−タが
なく、共用バッファ記憶装置の置き換えが生じた時に、
専用バッファ記憶装置に全く登録されていない、または
アクセス要求元以外の専用バッファ記憶装置だけに登録
されているデータラインを選択する。

【００１０】このような制御を行うために、共用バッフ
ァ記憶装置の構造が共用バッファ記憶装置を共用してい
る専用バッファ記憶装置の数と同数のウエイ数からなる
セットアソシァティブメモリでなければならないという
制約がある。つまり、この方式では共用バッファ記憶装
置を共用する専用バッファ記憶装置の個数によって、共
用バッファ記憶装置のウエイ数を変える必要があり、命
令処理装置の追加、減少に対して柔軟性を欠くという問
題があった。

【００１１】そこで本発明の目的は、階層バッファ記憶
装置をもつシステムにおいて、専用バッファ記憶装置の
個数によって共用バッファ記憶装置のウエイ数を変える
ことなく、専用バッファ記憶装置へのデータ無効化回数
を最小にし、専用バッファ記憶装置内の無効データ数を
減少させ、専用バッファ記憶装置のヒット率の低下を防
止できる階層バッファ記憶装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、本
発明の階層バッファ記憶装置におけるシステム制御装置
では、共用バッファ記憶装置内に格納されているデータ
ライン毎にデータライン中で命令処理装置で使用されて
いるデータブロック数を示す使用ブロックカウンタを備
える。

【００１３】命令処理装置からシステム制御装置へのア
クセス要求によって共用バッファ記憶装置のデータライ
ンの置き換えが生じた場合、使用ブロックカウンタに基
づいて、共用バッファ記憶装置を共有している命令処理
装置内で使用ブロックカウンタが最小のデータラインを
選択する。

【００１４】更に、本発明では、使用ブロックカウンタ
を命令処理装置毎に備えることにより、命令処理装置か
らシステム制御装置へのアクセス要求によって共用バッ
ファ記憶装置のデータラインの置き換えが生じた場合、
アクセス要求元以外の命令処理装置毎に設けた使用ブロ
ックカウンタの合計が最小のデータラインを選択する。

【００１５】

【作用】本発明では、共用バッファ記憶装置に登録され
ているデータライン毎に専用バッファ記憶装置に登録さ
れているデータブロック数を示す使用ブロックカウンタ
を備え、共用バッファ記憶装置上の置き換え対象ライン
としてそのカウンタ値が最小のデータラインを選択す
る。これにより、専用バッファ記憶装置に登録されてい
るブロックを多く含むデータラインを置き換え対象デー
タラインとすることがないので、専用バッファ記憶装置
のデータブロックに対する無効化回数が減少する。その
ため、命令処理装置内の専用バッファ記憶装置の無効デ
ータ数を最小におさえることが可能となる。

【００１６】また、共用バッファ記憶装置に登録されて
いるデータライン毎の使用ブロックカウンタを命令処理
装置毎に備え、アクセス要求元を除いた他の全ての命令
処理装置に関するブロックカウンタの値の合計が最も少
ないデータラインを置き換え対象データラインとして選
択することにより、アクセス要求元以外の専用バッファ
記憶装置への無効化回数が最小のラインを選択すること
ができる。これにより、アクセス要求元以外の専用バッ
ファ記憶装置に登録されているブロックを多く含むデー
タラインを置き換え対象データラインとすることがない
ので、アクセス要求元以外への専用バッファ記憶装置の
データブロック無効化回数が減少する。そのため、命令
処理装置内の専用バッファ記憶装置の無効データ数を最
小におさえることができる。

【００１７】このように、本発明によって専用バッファ
記憶装置が有効に使用できるようになる。

【００１８】

【実施例】本実施例のシステム構成を図１に示す。２台
の命令処理装置１、２（以下ＩＰと呼ぶ）は、いずれも
システム制御装置９（以下ＳＣと呼ぶ）を介して主記憶
装置１５（以下ＭＳと呼ぶ）に接続されている。ＳＣ９
はＩＰ１、２からＭＳ１５を参照する動作を管理する。
各ＩＰ１、２は内部に小容量のストアスルータイプの専
用固有バッファ記憶装置５、６（以下ＢＳと呼ぶ）を持
ち、ＩＰ１で実行すべき命令コードおよび命令実行に必
要となるオペランドデータは通常このＢＳ５から読み出
される。そして、ＢＳ５に必要なデータがなかった場合
にはデータの読み出し要求がＳＣ９へ送出される。ま
た、ＢＳ５ではストアスルー方式が採用されており、命
令実行に伴なうデ−タの書き込み動作の場合、その書き
込み動作に対応するデータがすでにＢＳ５に存在するな
らば、新たなデ−タがＢＳ５に書き込まれ、かつＳＣ９
へも書き込み要求が送出される。また、もしその書き込
み動作に対応するデータがＢＳ５に存在しない場合は、
ＢＳ５へのデ−タの書き込みは行われず、ＳＣ９への書
き込み要求だけが送出される。ストアデータがストア要
求元のＩＰ１にバッファされていてもいなくても、専用
バッファ一致記憶制御論理１１（以下ＦＡＡと呼ぶ）で
は、２つのＢＳ５、６双方のデータを一致させるため
に、データストア要求元（ＩＰ１）以外のＩＰ２のＢＳ
６にそのデータがバッファされているか否かを調べ、バ
ッファされていた場合はそのデータブロックの無効化処
理を行う。

【００１９】ＳＣ９はＭＳ１５に対する要求の頻度を軽
減するために、２台のＩＰ１、２から共用されるストア
インタイプの共用バッファ記憶装置１３（以下ＷＳと呼
ぶ）を持つ。ＷＳ１３では、２台のＩＰ１、２からの主
記憶に対するデータの読み出し及び書き込みのそれぞれ
の要求に対し、データリクエスト元のＷＳ１３にバッフ
ァされているデータによって処理が行えるときは要求さ
れた処理を行う。そして、ＷＳ１３に上記データがバッ
ファされていない場合はそのデータをＭＳ１５から読み
出す。デ−タのフェッチ時はＷＳ１３へデ−タを登録し
てから、データ要求元のＩＰ１、２へそのデータを送
る。デ−タのストア時はＷＳ１３へデータが書き込まれ
るだけで、ＢＳ５、６へのデータ転送は行われない。

【００２０】また、ＢＳ５、６及びＷＳ１３はそれぞれ
Ｎウェイセットアソシエイティブ方式のキャッシュメモ
リである。本実施例では、ＢＳ５、６は２ウェイ、ＷＳ
１３は４ウェイの場合を示す。そしてＢＳ５、６は６４
バイトを１ブロックとしたデータブロック単位で、ＷＳ
１３は２５６バイトを１ラインとしたデータライン単位
でそれぞれ主記憶のデータのコピーを扱う。

【００２１】共用バッファ記憶装置アドレスアレイ２５
（以下ＷＡＡと呼ぶ）はＷＳにどのデータラインがバッ
ファされているかを示す情報を格納するアレイである。
ＷＡＡ２５には識別用のアドレスタグとして実アドレス
の上位１２ビットが登録される。また、ＷＡＡ２５に登
録されているデータライン毎にそのデータラインが有効
か無効かを示すＶビットアレイ１６、該データラインの
使用履歴を示すＬＲＵ情報１７を備えている。

【００２２】本実施例では、ＷＳ１３にバッファされて
いるデータライン毎に、ＷＳ１３を共用しているＩＰ
１、２のＢＳ５、６に登録されているデータラインの個
数を示す使用ブロックカウンタ１８を備え、このカウン
タ１８に基づいて、ＷＳ１３のデータライン置き換え時
にＢＳ５、６へのデータ無効化回数が最小となるデータ
ラインを選択する。

【００２３】図３に示すように、使用ブロックカウンタ
１８はＷＡＡ２５と同様にＷＳ１３に登録されている各
データライン毎に備えられる。ここで、２５６バイトの
データラインが、ＤＡＴＡ１ａ，ＤＡＴＡ１ｂ，ＤＡＴ
Ａ１ｃ及びＤＡＴＡ１ｄの各６４バイトからなるデータ
ブロックを４つ含んでいる場合を一例として示す。この
とき、そのデータラインに含まれるＤＡＴＡ１ａ〜ＤＡ
ＴＡ１ｄの４つのデータブロックの内、ＢＳ５にはＤＡ
ＴＡ１ｄが登録されており、ＢＳ６にはＤＡＴＡ１ｂと
ＤＡＴＡ１ａがそれぞれ登録されている。そして、その
データラインに対応する使用ブロックカウンタ１８の値
は３を示している。つまり、使用ブロックカウンタ１８
の値が３を示している場合は、そのデータライン内に含
まれるデータブロックがＢＳ５、６に３個登録されてい
るということを意味している。

【００２４】なお、本実施例では１ブロックは６４バイ
トであり、１ラインは２５６バイトであるので、１ライ
ンは４ブロックとなる。そして、１つのＳＣ９に２つの
ＩＰ１、２が接続されているので、使用ブロックカウン
タ１８の最大値は８となる。このため、１つのデータラ
インに対する使用ブロックカウンタ１８は４ビットで実
現できる。

【００２５】次に、本発明のブロック使用カウンタ１８
に基づいて、図１に示すリプレース制御管理部２３の動
作を説明する。

【００２６】まずはじめに、各ＩＰ１、２からリクエス
トオーダ信号ＯＲＤ１、２（１０１、１０２）が送出さ
れ、セレクタを経由してリクエストオーダレジスタＯＲ
２０へ格納される。ここで、ＯＲＤ１０１、１０２は、
リクエストＩＰビット１０３、リクエストオーダービッ
ト１０４、ｉＮＢＳビット１０５からなる。そして、図
４に示す信号デコード回路２２はＯＲ２０からの信号Ｏ
ＲＤ１０１または１０２を受取り、リクエストオーダビ
ット１０４からデコーダ２４を介して、フェッチ信号１
０６とストア信号１０７を生成する。また、ＯＲＤ１０
２のｉＮＢＳビット１０５により、ｉＮＢＳ信号１０３
を生成する。

【００２７】このように、信号デコード回路２２では、
生成した信号１０３、１０６、１０７とＷＡＡの検索結
果として図１に示したｉＮＷＳ信号１１０からデ−タの
フェッチ時のリプレース起動信号ＦＲＥＰ１１１、スト
ア時のリプレース起動信号ＳＲＥＰ１１２、フェッチ時
の使用ブロックカウンタ管理信号ＦＭＡＮ１１３、スト
ア時の使用ブロックカウンタ管理信号ＳＭＡＮ１（１１
４）、ＳＭＡＮ２（１１５）を生成し、リプレース制御
管理部２３へ信号を送出する。リプレース制御管理部２
３では信号デコード回路２２から送出された信号１１１
〜１１５を受取り、受け取った信号１１１〜１１５によ
って図５〜９に示した５つの動作のうち１つを選択す
る。次に図５〜９を用いて、これらの５つの動作を順に
説明する。

【００２８】１）ＦＭＡＮ（１１３）：ＩＰ１からデー
タフェッチ要求が出され、そのデータがＷＳ１３にバッ
ファされている場合、信号デコード回路２２でフェッチ
時の使用ブロックカウンタ管理信号ＦＭＡＮ１１３が生
成され、その信号ＦＭＡＮ１１３がリプレース制御管理
部２３に入力される。その時、リプレース制御管理部２
２は図５に示す動作を行なう。

【００２９】ＩＰ１からデータフェッチ要求が出された
場合、そのデータブロックは必ずＢＳ５へバッファされ
るので、対応するデータラインの使用ブロックカウンタ
１８を１カウントアップする（ステップ５０１）。この
ように、データライン内のデータブロックがＩＰ１のＢ
Ｓ５に登録された場合にカウントアップが行われる。そ
して、今登録されたデータブロックの代わりにＢＳ５か
ら追い出されたデータブロックがあった場合は（ステッ
プ５０２）、追い出されたデータブロックに対応する使
用ブロックカウンタ１８を１カウントダウンする（ステ
ップ５０３）。このように、データライン内のデータブ
ロックがＩＰ内の置き換えによって追い出された場合カ
ウントダウンが行われる。

【００３０】２）ＳＭＡＮ１（１１４）：ＩＰ１からデ
ータストア要求が出され、ＢＳ５にはそのデータがバッ
ファされておらず、ＷＳ１３にバッファされている場
合、信号デコード回路でストア時の使用ブロックカウン
タ管理信号ＳＭＡＮ１（１１４）が生成され、その信号
がリプレース制御管理部２３に入力される。すると、リ
プレース制御管理部２３は図６に示す動作を起動する。

【００３１】まず使用ブロックカウンタ１８の値が０か
否かを調べる（ステップ６０１）。そして、その値が０
でなかったら、ＦＡＡ１１へブロック無効化信号１１６
を送出する（ステップ６０２）。その後、使用ブロック
カウンタ１８を０にクリアする（ステップ６０３）。

【００３２】３）ＳＭＡＮ２（１１５）：ＩＰ１からデ
ータストア要求が出され、そのデータがＢＳ５及びＷＳ
１３にバッファされている場合、信号デコード回路２２
でストア時の使用ブロックカウンタ管理信号ＳＭＡＮ２
（１１５）が生成され、その信号がリプレース制御管理
部２３に入力される。すると、リプレース制御管理部２
３は図７に示す動作を起動する。

【００３３】まず使用ブロックカウンタ１８の値が１以
下であるかを調べる（ステップ７０１）。そして、その
値が１より大きかったら、ＦＡＡ１１へデータブロック
無効化信号１１６を送出する（ステップ７０２）。その
後、使用ブロックカウンタ１８を１にセットする（ステ
ップ７０３）。

【００３４】上記の１）〜３）のように制御することに
よって、ブロック使用カウンタ１８はそのデータライン
が含んでいるデータブロックがＩＰ１、２でどれくらい
使用（登録）されているかという情報を保持することが
できる。

【００３５】４）ＦＲＥＰ（１１１）：ＩＰ１からデー
タフェッチ要求が出され、そのデータがＢＳ５及びＷＳ
１３にバッファされていない場合、信号デコード回路２
２でフェッチ時のリプレース起動信号ＦＲＥＰ１１１が
生成され、その信号がリプレース制御管理部２３に入力
される。すると、リプレース制御管理部２３は図８に示
す動作を起動する。

【００３６】アクセス要求元のＩＰ１のＢＳ５に要求デ
ータブロックがなく、ＳＣ９内のＷＳ１３もそのデータ
ブロックを含むデータラインがなかった場合、ＷＳ１３
にあるいずれかのデータラインを追い出し、要求データ
をＭＳ１５から読みだしＷＳ１３へ新しくバッファしな
ければならない。このときにＷＳ１３内のデータライン
の置き換えが生じる。

【００３７】まずはじめに、無効ウエイがあるか否かを
調べる（ステップ８０１）。無効ウエイがある場合はそ
のウエイを選択し（ステップ８０２）、無効ウエイがな
い場合はそのデータライン中で使用ブロックカウンタが
最小のウエイを選択する（ステップ８０３）。

【００３８】次に、最小のウエイが２つ以上存在してい
る場合（ステップ８０４）は、選択したウエイのＬＲＵ
情報１７に基づいて、ウエイを１つ選択する（ステップ
８０５）。置き換え対象のウエイが選択された後、その
ウエイのブロック使用カウンタが０か否かを判定し（ス
テップ８０６）、カウンタガ０でなかったら、その使用
ブロックカウンタ１８を０にクリアし（ステップ８０
７）、ＦＡＡ１１へデータブロック無効化信号１１６を
送出する（ステップ８０８）。その後、使用ブロックカ
ウンタ１８を１にセットする（ステップ８０９）。

【００３９】５）ＳＲＥＰ（１１２）：ＩＰ１からデー
タストア要求が出され、そのデータがＢＳ５及びＷＳ１
３にバッファされていない場合、信号デコード回路２２
でストア時のリプレース起動信号ＳＲＥＰ１１２が生成
され、その信号がリプレース制御管理部２３に入力され
る。すると、リプレース制御管理部２３は図９に示す動
作を起動する。

【００４０】上記の４）の場合と同様に、アクセス要求
元のＩＰ１のＢＳ５に要求データブロックがなく、ＳＣ
９内のＷＳ１３にも上記データブロックを含むデータラ
インがないので、ＷＳ１３にあるいずれかのデータライ
ンを追い出し、要求データをＭＳ１５から読みだし、Ｗ
Ｓ１３へ新しくバッファしなければならない。すなわ
ち、ＷＳ１３のデータラインの置き換えが生じる。

【００４１】まずはじめに、無効ウエイがあるか否かを
調べる（ステップ９０１）。無効ウエイがある場合はそ
のウエイを選択し（ステップ９０２）、無効ウエイがな
い場合はそのデータライン中で使用ブロックカウンタが
最小のウエイを選択する（ステップ９０３）。

【００４２】次に、最小のウエイが２つ以上存在してい
る場合（ステップ９０４）は、選択したウエイのＬＲＵ
情報１７に基づいて、ウエイを１つ選択する（ステップ
９０５）。置き換え対象のウエイが選択された後、その
ウエイのブロック使用カウンタ１８が０か否かを判定し
（ステップ９０４）、カウンタが０でなかったら、上記
使用ブロックカウンタ１８を０にクリアし（ステップ９
０７）、データブロック無効化信号１１６を送出する
（ステップ９０８）。このとき、ＢＳ５にはバッファさ
れていないので、使用ブロックカウンタ１８は０のまま
となる。

【００４３】上記４）及び５）に示したように制御する
ことによって、使用ブロックカウンタ１８に基づいてデ
ータブロック無効化回数が最小となるウエイを置き換え
ることができる。

【００４４】次に、命令処理装置毎に使用ブロックカウ
ンタを備えた場合の実施例を示す。システムの構成は、
図１のブロック使用カウンタ１８が図１０に示すような
構成に変わる他は図１に示すものと同様である。本実施
例では一つのＳＣ９に接続されるＩＰ数は２個なので、
ブロック使用カウンタはＩＰ１用（１８１）とＩＰ２用
（１８２）の二つのカウンタ及びそれらの合計カウンタ
１８３で構成される。

【００４５】まず、所望のデータがＢＳ５または６、及
びＷＳ１３になく、ＷＳのリプレースが生じた場合の各
ＩＰ毎に備えられた使用ブロックカウンタの選択方法を
示す。リクエストオーダレジスタ２０のリクエストＩＰ
ビット１０３の信号がデコーダ１１９に入力され、その
リクエストがどちらのＩＰから出力されたリクエストで
あるかが判定される。デコードしたＩＰ番号信号（ＩＰ
ＮＯ１２０、１２１）は、反転回路１２２、１２３で反
転された後、ＡＮＤ回路３１、３２に入力され、それぞ
れの使用ブロックカウンタ１８１、１８２の値を加算回
路３３の入力とするかどうかが決定される。

【００４６】ここで、ＩＰ１からアクセス要求が起きた
場合を考える。アクセス要求元のＩＰＮＯ１２０は１を
出力し、反転回路１２２によって０となる。このため、
アクセス要求元の使用ブロックカウンタ１８１の値は加
算回路３３へ入力されない。また、アクセス要求元以外
のＩＰＮＯ１２１は０を出力し、反転回路によって１と
なる。このため、アクセス要求元以外の使用ブロックカ
ウンタ１８２は加算回路３３の入力となる。

【００４７】上記の制御によって、アクセス要求元以外
の各ＩＰの使用ブロックカウンタ１８１、１８２の合計
を加算して、使用ブロック合計カウンタ１８３にセット
できる。この使用ブロック合計カウンタ１８３を実施例
１の使用ブロックカウンタ１８と同様に用いてリプレー
ス対象のデータラインを決定することができる。

【００４８】

【発明の効果】階層バッファ記憶装置を有する計算機シ
ステムにおいて、共用バッファ記憶装置のデータライン
毎にライン内のデータブロックが共用バッファ記憶装置
を共用している専用バッファ記憶装置にどれくらい登録
されているかを示す使用ブロックカウンタを備え、この
カウンタの内容をもとに共用バッファ記憶装置内のデー
タラインの置き換えを行うことにより、専用バッファ記
憶装置で保有しているデータブロック数が最小のデータ
ラインが選択可能となる。このため、専用バッファ記憶
装置へのデータブロック無効化処理を最小限に抑えるこ
とが可能となる。

【００４９】また、共用バッファ記憶装置のデータライ
ン毎に、更に命令処理装置毎の使用ブロックカウンタを
備え、このカウンタの内容をもとに共用バッファ記憶装
置内のデータラインの置き換えを行なうことにより、ア
クセス要求元以外の専用バッファ記憶装置で保有してい
るデータブロック数が最小のデータラインが選択可能と
なる。このため、アクセス要求元以外の専用バッファ記
憶装置へのデータブロック無効化処理を最小限に抑える
ことが可能となる。

【００５０】このように、専用バッファ記憶装置へのブ
ロック無効化処理を最小限に抑えることによって、専用
バッファ記憶装置内の無効データ数も減少する。このた
め、専用バッファ記憶装置を有効に使用することが可能
となり、専用バッファ記憶装置のヒット率の低下を防止
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す階層バッファ記憶装置
である。

【図２】従来の階層バッファ記憶装置のシステム概略図
である。

【図３】本発明の一実施例（図１）の使用ブロックカウ
ンタ１８の説明をするための図である。

【図４】本発明の一実施例（図１）の信号デコード回路
２２の論理図である。

【図５】データフェッチ時において共用バッファ装置内
の置き換えが生じない場合のリプレース制御管理部２３
の動作を示した図である。

【図６】データストア時において共用バッファ装置内の
置き換えが生じない場合のリプレース制御管理部２３の
一動作を示した図である。

【図７】図６と同様にデータストア時において共用バッ
ファ装置内の置き換えが生じない場合のリプレース制御
管理部２３の一動作を示した図である。

【図８】データフェッチ時において共用バッファ装置内
の置き換えが生じる場合のリプレース制御管理部２３の
動作を示した図である。

【図９】データストア時において共用バッファ装置内の
置き換えが生じる場合のリプレース制御管理部２３の動
作を示した図である。

【図１０】本発明の一実施例の一部を示した図である。

【符号の説明】

１〜４・・・命令処理装置（ＩＰ）５〜８・・・専用バッファ記憶装置（ＢＳ）９〜１０・・・システム制御装置（ＳＣ）１１〜１２・・・専用バッファ記憶装置一致制御論理
（ＦＡＡ）１３〜１４・・・共用バッファ記憶装置（ＷＳ）１５・・・主記憶装置（ＭＳ）１７・・・ＬＲＵ情報１８・・・使用ブロックカウンタ１９・・・アドレスレジスタ（ＡＲ）２０・・・リクエストオーダレジスタ（ＯＲ）２１・・・データレジスタ（ＤＲ）２２・・・信号デコード回路２３・・・リプレース制御管理部２５・・・共用バッファ記憶装置アドレスアレイ（ＷＡ
Ａ）１１１・・・フェッチ時のリプレース起動信号（ＦＲＥ
Ｐ）１１２・・・ストア時のリプレース起動信号（ＳＲＥ
Ｐ）１１３・・・フェッチ時の使用ブロックカウンタ管理信
号（ＦＭＡＮ）１１４〜１１５・・・ストア時の使用ブロックカウンタ
管理信号（ＳＭＡＮ１〜２）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者木下俊之神奈川県川崎市麻生区王禅寺1099番地株式会社日立製作所システム開発研究所内 (72)発明者田村恭久神奈川県川崎市麻生区王禅寺1099番地株式会社日立製作所システム開発研究所内 (72)発明者山本章雄神奈川県秦野市堀山下１番地株式会社日立製作所神奈川工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の命令処理装置とシステム制御装置と
主記憶装置からなる階層バッファ記憶装置であって、前記命令処理装置は専用バッファ記憶装置を含み、専用バッファ記憶装置は、所定サイズのデータブロック
単位でデータを格納するデータブロック格納手段と、前
記データブロック毎にそのアドレス情報と有効／無効情
報とを保持しプロセッサからアクセス要求のあったデー
タが前記データブロック格納手段に記憶されているか否
かを判定する専用バッファ検索手段とを含み、前記システム制御装置は複数の前記命令処理装置から共
用される共用バッファ記憶装置を含み、前記共用バッファ記憶装置は、前記データブロックを一
つまたは複数個ずつまとめたデータライン単位でデータ
を格納するデータライン格納手段、前記データライン毎
にそのアドレス情報と有効／無効情報とを保持し前記命
令処理装置からアクセス要求のあったデータが前記デー
タライン格納手段に記憶されているか否かを判定する共
用バッファ検索手段とを含む階層バッファ記憶装置にお
いて、前記データライン毎に、前記共用バッファ記憶装置を共
用している前記命令処理装置内で使用されているデータ
ブロック数を示す使用ブロックカウンタを備え、前記
命令処理装置からの前記共用バッファ記憶装置へのアク
セス要求によってデータラインの置き換えが生じた場
合、前記共用バッファ記憶装置を共有している全ての前
記命令処理装置内で前記使用ブロックカウンタの値が最
も小さいデータラインを選択することを特徴とする階層
バッファ記憶装置。
【請求項２】請求項１記載の階層バッファ記憶装置にお
いて、前記使用ブロックカウンタを更に前記命令処理装置毎に
備え、前記命令処理装置からの前記共用バッファ記憶装置への
アクセス要求によってデータラインの置き換えが生じた
場合、アクセス要求元の前記命令処理装置を除く前記共
用バッファ記憶装置を共有している前記命令処理装置の
前記使用ブロックカウンタの値の合計が最も小さいデー
タラインを選択することを特徴とする階層バッファ記憶
装置。