JPH05257807A - キャッシュメモリ制御装置 - Google Patents

キャッシュメモリ制御装置

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Publication number
JPH05257807A
JPH05257807A JP4055417A JP5541792A JPH05257807A JP H05257807 A JPH05257807 A JP H05257807A JP 4055417 A JP4055417 A JP 4055417A JP 5541792 A JP5541792 A JP 5541792A JP H05257807 A JPH05257807 A JP H05257807A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cache memory
memory
data
block
secondary cache
Prior art date
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Pending
Application number
JP4055417A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiromitsu Awai
宏光 粟井
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.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication of JPH05257807A publication Critical patent/JPH05257807A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は2段キャッシュ方式のキャッシュメ
モリを制御するキャッシュメモリ制御装置に関し、1次
キャッシュメモリに続いて2次キャッシュメモリにもミ
スヒットが発生した場合のアクセスタイムを短縮するこ
とができるキャッシュメモリ制御装置を提供することを
目的とする。 【構成】 メインメモリ12からブロックBを読み出し
て2次キャッシュメモリ14に書き込む際、このブロッ
クBを1次キャッシュメモリ13にも同時に書き込むよ
うに構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、1次キャッシュメモ
リと2次キャッシュメモリを有する2段キャッシュ方式
のキャッシュメモリを制御するキャッシュメモリ制御装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、コンピュータにおいては、主記
憶装置(以下、「メインメモリ」という)のアクセスタ
イムと中央処理装置(以下、「CPU」という)のサイ
クルタイムの整合をとるキャッシュメモリが設けられ
る。このキャッシュメモリは、高速、小容量のメモリに
より構成され、CPUからみたメインメモリの見かけ上
のアクセスタイムを改善するようになっている。通常、
このキャッシュメモリは1段だけ設けられるが、メイン
メモリのサイクルタイムとCPUのアクセスタイムとの
差がかなり大きいような場合には、2段設けられること
がある。
【0003】図3は、このような2段キャッシュ方式の
キャッシュメモリを有するコンピュータの構成を示すブ
ロック図である。図において、CPU11とメインメモ
リ12の他に、1次キャッシュメモリ13と2次キャッ
シュメモリ14が設けられている。
【0004】上記CPU11は、例えば、演算制御部と
メモリ管理部により構成されている。演算制御部では、
命令の取出しや解読が実行されるとともに、この解読結
果に基づいて、各種演算処理が実行される。メモリ管理
部では、ブロックBの読出し処理や書込み処理等の制御
が実行される。
【0005】上記キャッシュメモリ13,14は、例え
ば、データアレー部と、アドレスアレー部と、判定部に
より構成されている。データアレー部には、CPU11
の演算制御部で要求されるデータ(命令、オペランド)
Dを含むブロックBが格納されている。アドレスアレー
部には、データアレー部に格納されているブロックBの
アドレスが格納されている。判定部では、上記演算制御
部の要求データDがデータアレー部に格納されているか
否かが判定される。
【0006】上記構成において、動作を説明する。
【0007】CPU11のラン状態においては、演算制
御部から出力されるメインメモリアドレスAが1次キャ
ッシュメモリ13に供給される。ここで、CPU11の
ラン状態とは、演算制御部が動作し、メモリ管理部が停
止している状態をいう。また、メインメモリアドレスA
とは、メインメモリ12における上記要求データDの格
納位置を示すアドレスをいう。
【0008】1次キャッシュメモリ13に供給されたメ
インメモリアドレスAは、その判定部において、アドレ
スアレー部の内容と比較される。これにより、データア
レー部に上記要求データDがあるか否かが判定される。
データDが格納されていると判定されると(ヒット)、
このデータDがデータアレー部から読み出され、演算制
御部に取り込まれる。これに対し、データDが格納され
ていないと判定されると(ミスヒット)、CPU11は
ラン停止状態となる。これにより、演算制御部が停止状
態となり、メモリ管理部が動作状態となる。
【0009】このラン停止状態においては、上記メイン
メモリアドレスAが今度は2次キャッシュメモリ14に
供給される。これにより、このメモリ14の判定部にお
いて、そのデータアレー部に、上記データDが格納され
ているか否かが判定される。データDが格納されている
と判定されると(ヒット)、このデータDを含むブロッ
クBがデータアレー部から読み出され、1次キャッシュ
メモリ13に書き込まれる。
【0010】この書込みが終了すると、CPU11はラ
ン状態に復帰する。これにより、1次キャッシュメモリ
13が再びアクセスされる。その結果、1次キャッシュ
メモリ13に書き込まれたデータDが、このメモリ13
から読み出され、演算制御部に取り込まれる。
【0011】これに対し、データDが格納されていない
と判定されると(ミスヒット)、上記メインメモリアド
レスAが今度はメインメモリ12に供給される。これに
より、このメインメモリ12から上記データDを含むブ
ロックBが読み出され、2次キャッシュメモリ14に書
き込まれる。この書込みが終了すると、CPU11はラ
ン状態に復帰する。これにより、再び1次キャッシュメ
モリ13がアクセスされる。
【0012】しかし、この1次キャッシュメモリ13に
は、まだ、上記データDが書き込まれていない。したが
って、この場合、ミスヒットが発生し、CPU11は再
びラン停止状態となる。その結果、2次キャッシュメモ
リ14がアクセスされる。この2次キャッシュメモリ1
4には、上記データDがすでに書き込まれている。した
がって、この場合は、このデータDを含むブロックBが
2次キャッシュメモリ14から読み出され、1次キャッ
シュメモリ13に書き込まれる。
【0013】この書込みが済むと、CPU11はラン状
態に復帰する。これにより、1次キャッシュメモリ13
がアクセスされる。その結果、上記データDが、この1
次キャッシュメモリ13から読み出され、演算制御部に
取り込まれる。
【0014】図4は、1次キャッシュメモリ13でミス
ヒットが発生した後、2次キャッシュメモリ14でもミ
スヒットが発生した場合の動作を示すタイミングチャー
トである。ここで、Pは1次キャッシュメモリ13のア
クセスとヒットを示し、PMは1次キャッシュメモリ1
3のヒットミスを示す。Sは2次キャッシュメモリ14
のアクセスを示し、SMは2次キャッシュメモリ14の
ミスヒットを示す。Mはメインメモリ12のアクセスを
示す。PR、SRはそれぞれキャッシュメモリ13,1
4へのブロックBの書込みを示す。
【0015】この図4からも明らかなように、従来は、
1次キャッシュメモリ13に続いて2次キャッシュメモ
リ14でもミスヒットが発生した場合、2次キャッシュ
メモリ14にブロックBを書き込んだ後、CPU11を
ラン状態に復帰させるようになっている。
【0016】このような構成によれば、2次キャッシュ
メモリ14に書き込まれたブロックBは、1次キャッシ
ュメモリ13にだけミスヒットが生じた場合と同じ手順
で、1次キャッシュメモリ13に書き込まれる。言い換
えれば、従来は、2次キャッシュメモリ14にもミスヒ
ットが生じた場合、このメモリ14にデータDが格納さ
れている状態を作ることにより、1次キャッシュメモリ
13にだけミスヒットが発生した場合と同じ手順で、こ
のメモリ13にデータDを準備するようになっている。
【0017】しかし、このような構成では、2次キャッ
シュメモリ14にミスヒットが生じてから1次キャッシ
ュメモリ13にデータDが準備されるまで、次のような
4つのステップS1〜S4を踏まなければならないた
め、アクセスタイムが長くなるという問題があった。 S1:2次キャッシュメモリ14にブロックBを書き込
む。 S2:1次キャッシュメモリ13をアクセスする。 S3:2次キャッシュメモリ14をアクセスする。 S4:1次キャッシュメモリ13にブロックBを書き込
む。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来のキャッシュメモリ制御装置においては、1次キャッ
シュメモリに続いて2次キャッシュメモリにもミスヒッ
トが発生した場合、アクセスタイムが長くなるという問
題があった。
【0019】そこで、この発明は、上述したような場合
のアクセスタイムを短縮することができるキャッシュメ
モリ制御装置を提供することを目的とする。
【0020】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこの発明は、例えば、メインメモリからブロックを読
み出して2次キャッシュメモリに書き込む際、このブロ
ックを1次キャッシュメモリにも同時に書き込むように
したものである。
【0021】
【作用】上記構成によれば、2次キャッシュメモリから
ブロックを読み出して1次キャッシュメモリに書き込む
処理を省略することができるので、2次キャッシュメモ
リにもミスヒットが生じた場合のアクセスタイムを短縮
することができる。
【0022】
【実施例】以下、図面を参照しながらこの発明の実施例
を詳細に説明する。
【0023】図1は、この発明の一実施例の構成を示す
ブロック図である。なお、図1において、先の図3と同
一部には、同一符号を付し、詳細な説明を省略する。
【0024】この図1において、先の図3と異なる点
は、CPU21のメモリ管理部の機能が図3のCPU1
1のメモリ管理部の機能と異なる点と、マルチプレクサ
22が新たに付加されている点にある。すなわち、メイ
ンメモリ12の読出し出力は、2次キャッシュメモリ1
4に供給されるとともに、マルチプレクサ22に供給さ
れる。このマルチプレクサ22には、さらに、2次キャ
ッシュメモリ14の読出し出力が供給される。
【0025】マルチプレクサ22に供給された2つの読
出し出力は、このマルチプレクサ22によりいずれか一
方を選択された後、1次キャッシュメモリ13に供給さ
れる。すなわち、1次キャッシュメモリ13にだけミス
ヒットが生じた場合は、2次キャッシュメモリ14の読
出し出力が選択され、1次キャッシュメモリ14に供給
される。
【0026】これに対し、1次キャッシュメモリ13に
続いて2次キャッシュメモリ14にもミスヒットが発生
した場合は、メインメモリ12の読出し出力が選択さ
れ、1次キャッシュメモリ13に供給される。
【0027】マルチプレクサ22の選択動作は、CPU
21メモリ管理部により制御される。また、マルチプレ
クサ22の選択出力は、メモリ管理部により1次キャッ
シュメモリ13に書き込まれる。
【0028】上記構成において、1次キャッシュメモリ
13に続いて2次キャッシュメモリ14にもミスヒット
が生じた場合の動作を説明する。
【0029】この場合は、まず、従来と同様、メインメ
モリ12がアクセスされる。このアクセスによりメイン
メモリ12から読み出されたブロックBは、2次キャッ
シュメモリ14に供給されるとともに、マルチプレクサ
22に供給される。
【0030】2次キャッシュメモリ14に供給されたブ
ロックBは、メモリ管理部によりこのメモリ14に書き
込まれる。マルチプレクサ22に供給されたブロックB
は、このマルチプレクサ22により選択され、1次キャ
ッシュメモリ13に供給される。1次キャッシュメモリ
13に供給されたブロックBは、メモリ管理部によりこ
のメモリ13に書き込まれる。
【0031】この書込みが終了すると、CPU21はラ
ン状態に復帰する。これにより、1次キャッシュメモリ
13がアクセスされる。その結果、この1次キャッシュ
メモリ13に書き込まれたデータDが、このメモリ13
から読み出され、演算制御部に取り込まれる。
【0032】図2は、上述した動作内容を示すタイミン
グチャートである。
【0033】この図2からも明らかなように、この実施
例では、メインメモリ12のアクセス(M)が終了する
と、このアクセスによりメインメモリ13から読み出さ
れたブロックBは、2つのキャッシュメモリ13,14
に同時に書き込まれる(SR,PR)。
【0034】なお、キャッシュメモリ13,14のライ
ンサイズをそれぞれL1,L2とすると、これらは通常
L1≦L2の関係にある。また、キャッシュメモリ1
3,14へのNワード分のデータ書込みサイクル数をそ
れぞれC1,C2とすると、これらは通常L1≦L2の
関係にある。したがって、1次キャッシュメモリ13に
対するデータ書込みは、図2に示すように、2次キャッ
シュメモリ14に対するデータ書込み時間内に終了する
ことができる。
【0035】以上は、2次キャッシュメモリ14にもミ
スヒットが生じた場合を説明したが、1次キャッシュメ
モリ14だけにミスヒットが生じた場合は、マルチプレ
クサ22により2次キャッシュメモリ14の読出し出力
が選択される。これにより、2次キャッシュメモリ14
から読み出されたブロックBがマルチプレクサ22を介
して1次キャッシュメモリ13に供給され、このメモリ
13に書き込まれる。
【0036】以上詳述したこの実施例によれば、メイン
メモリ12から読み出されたブロックBを2次キャッシ
ュメモリ14に書き込む際、これを1次キャッシュメモ
リ13にも同時に書き込むようにしたので、上述したス
テップS3,S4を省略することができる。これによ
り、1次キャッシュメモリ13に続いて2次キャッシュ
メモリ14にミスヒットが生じた場合のアクセスタイム
を従来より短縮することができる。
【0037】なお、以上の説明では、この発明をCPU
とメインメモリの間に設けられるキャッシュメモリの制
御に適用する場合を説明した。しかし、この発明は、例
えば、入出力チャネルと磁気ディスクとの間に設けられ
るキャッシュメモリ、いわゆるディスクキャッシュの制
御にも適用することができる。このほかにも、この発明
は、その要旨を逸脱しない範囲で種々様々変形実施可能
なことは勿論である。
【0038】
【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
1次キャッシュメモリに続いて2次キャッシュメモリに
もミスヒットが発生した場合のアクセスタイムを短縮す
ることが可能なキャッシュメモリ制御装置を提供するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例の構成を説明するためのブ
ロック図である。
【図2】一実施例の動作を説明するためのタイミングチ
ャートである。
【図3】従来のキャッシュメモリ制御装置の構成を説明
するためのブロック図である。
【図4】従来の動作を説明するためのタイミングチャー
トである。
【符号の説明】
12…メインメモリ、13…1次キャッシュメモリ、1
4…2次キャッシュメモリ、21…CPU、22…マル
チプレクサ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1次キャッシュメモリと2次キャッシュ
    メモリを有する2段キャッシュ方式のキャッシュメモリ
    を制御するキャッシュメモリ制御装置において、 メモリアクセス装置により要求されるデータが、前記1
    次キャッシュメモリと前記2次キャッシュメモリに格納
    されていない場合、前記データが格納されたメモリから
    このデータを含むブロックを読み出すブロック読出し手
    段と、 このブロック読出し手段により読み出されたブロックを
    前記2次キャッシュメモリに書き込む第1のブロック書
    込み手段と、 前記ブロック読出し手段により読み出されたブロックを
    前記1次キャッシュメモリに書き込む第2のブロック書
    込み手段とを具備したことを特徴とするキャッシュメモ
    リ制御装置。
  2. 【請求項2】 1次キャッシュメモリと2次キャッシュ
    メモリを有する2段キャッシュ方式のキャッシュメモリ
    を制御するキャッシュメモリ制御装置において、 メモリアクセス装置により要求されるデータが、前記1
    次キャッシュメモリに格納されているか否かを判定する
    第1の判定手段と、 この第1の判定手段により前記データが格納されていな
    いと判定されると、このデータが前記2次キャッシュメ
    モリに格納されているか否かを判定する第2の判定手段
    と、 この第2の判定手段により前記データが格納されている
    と判定されると、このデータを含むブロックを前記2次
    キャッシュメモリから読み出して前記1次キャッシュメ
    モリに書き込む第1の読出し書込み手段と、 前記第2の判定手段により前記データが格納されていな
    いと判定されると、このデータが格納されたメモリから
    このデータを含むをブロックを読み出して前記2次キャ
    ッシュメモリと前記1次元キャッシュメモリに書き込む
    第2の読出し書込み手段とを具備したことを特徴とする
    キャッシュメモリ制御装置。
JP4055417A 1992-03-13 1992-03-13 キャッシュメモリ制御装置 Pending JPH05257807A (ja)

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JP4055417A JPH05257807A (ja) 1992-03-13 1992-03-13 キャッシュメモリ制御装置

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JP (1) JPH05257807A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6256708B1 (en) 1996-08-28 2001-07-03 Nec Corporation Auxiliary buffer for direct map cache
US6473836B1 (en) 1999-05-27 2002-10-29 Fujitsu Limited Computing system and cache memory control apparatus controlling prefetch in hierarchical cache memories
JPWO2008149453A1 (ja) * 2007-06-08 2010-08-19 東芝ストレージデバイス株式会社 記憶装置、記憶制御装置及び制御方法

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