JPH05265864A - メモリ管理回路及びメモリ管理回路付きのプロセッサユニット - Google Patents

メモリ管理回路及びメモリ管理回路付きのプロセッサユニット

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JPH05265864A
JPH05265864A JP6019992A JP6019992A JPH05265864A JP H05265864 A JPH05265864 A JP H05265864A JP 6019992 A JP6019992 A JP 6019992A JP 6019992 A JP6019992 A JP 6019992A JP H05265864 A JPH05265864 A JP H05265864A
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JP
Japan
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area
address
processor
memory
comparator
Prior art date
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Application number
JP6019992A
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English (en)
Inventor
Makoto Kanda
真 神田
Takeshi Miura
剛 三浦
Takao Nara
孝雄 奈良
Yukio Kanekawa
幸生 金川
Koichi Kageyama
浩一 影山
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、メモリ管理回路及びこのメモリ管
理回路付きのプロセッサユニットに関し、APLプログ
ラムの異常によるOS利用領域のデータ破壊を防ぐため
のメモリ管理機能を有し汎用プロセッサの外部回路とし
て機能するメモリ管理回路及びこのメモリ管理回路付き
のプロセッサユニットを提供することを目的とする。 【構成】 メモリ管理回路22を、コマンドフェッチア
ドレスがOSプログラム領域であるのかAPLプログラ
ム領域であるのかを判定する第1比較器24と、第1比
較器24の判定結果を保持するラッチ25と、プロセッ
サより出力されるメモリ書き込みアドレスがOSシステ
ム利用領域であるのかAPL利用領域であるのかを判定
する第2比較器27と、APLプログラムよりOS利用
領域に対する誤書き込みを検出するアンドゲート28と
で構成し、更にこのメモリ管理回路22をプロセッサ2
0の外部にそなえるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、メモリ管理回路及びこ
のメモリ管理回路付きのプロセッサユニットに関する。
近年、ソフトウェアの高度化に伴い、メモリ管理機能の
搭載等、マイクロプロセッサの高機能化が求められてい
る。汎用マイクロプロセッサはメモリ管理機能を有して
いないが、制御コンピュータでは信頼性が特に重要視さ
れており、メモリ管理機能の必要性は非常に高い。
【0002】
【従来の技術】図8は従来のプロセッサユニットを示す
ブロック図であり、この図8において、81は汎用プロ
セッサであり、この汎用プロセッサ81は、プログラム
格納領域を有するメモリ(ROM)82及び記憶領域を
有するメモリ(RAM)83と、相互にアドレスバス及
びデータバスを介して接続されている。
【0003】また図9に従来のメモリの構成を示す。メ
モリはプログラム格納領域を持つROM82と記憶領域
を持つRAM83とに大別されるが、プログラム格納領
域を持つROM82には、オペレーティングシステム
(以下オペレーティングシステムをOSと略すことがあ
る)プログラム格納領域及びアプリケーション(以下ア
プリケーションをAPLと略すことがある)プログラム
格納領域が分割配置されており、これらによって利用さ
れる記憶領域を持つRAM83もAPL利用領域、OS
利用領域に分割されている。このうち、OS利用領域は
アプリケーションプログラムの状態及びハードウェアの
状態が記憶されており、プログラム格納領域のアプリケ
ーションプログラムからのアクセスは禁止されている。
【0004】このような構成により、ソフトウェアを構
成するオペレーティングシステムプログラムとアプリケ
ーションプログラムのうちオペレーティングシステムプ
ログラムによりハードウェアを一括管理することによ
り、アプリケーションプログラムの開発が容易になって
いる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のプロセッサユニットでは、汎用プロセッサが
OS利用領域を保護するメモリ管理機能を持たないた
め、アプリケーションプログラムの異常動作によるOS
利用領域のデータ破壊の可能性があった。本発明は、こ
のような課題に鑑み創案されたもので、アプリケーショ
ンプログラムの異常によるOS利用領域のデータ破壊を
防ぐためのメモリ管理機能を有し汎用プロセッサの外部
回路として機能するメモリ管理回路を提供することを目
的とし、更にはこのメモリ管理回路を汎用プロセッサに
外部回路として追加してメモリ管理機能を付加すること
により、アプリケーションプログラムの異常によるOS
利用領域のデータ破壊を防いで、システムの信頼性を高
めることができるようにした、メモリ管理回路付きのプ
ロセッサユニットをも提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】図1は第1の発明の原理
ブロック図で、この図1において、1は第1アドレス設
定部であり、この第1アドレス設定部1は、メモリにお
けるプログラム格納領域内のオペレーティングシステム
プログラム領域とアプリケーションプログラム領域との
境界アドレスを設定するものである。
【0007】2は第1比較器であり、この第1比較器2
は、プロセッサより出力されるコマンドフェッチアドレ
スと第1アドレス設定部1からの境界アドレスとを比較
して、プロセッサより出力されるコマンドフェッチアド
レスがオペレーティングシステムプログラム領域である
のかアプリケーションプログラム領域であるのかを判定
するものである。
【0008】3はラッチであり、このラッチ3は、第1
比較器2の判定結果を保持するものである。4は第2ア
ドレス設定部であり、この第2アドレス設定部4は、メ
モリにおける記憶領域内のオペレーティングシステム利
用領域とアプリケーション利用領域との境界アドレスを
設定するものである。
【0009】5は第2比較器であり、この第2比較器5
は、プロセッサより出力されるメモリ書き込みアドレス
と第2アドレス設定部4からの境界アドレスとを比較し
てプロセッサより出力されるメモリ書き込みアドレスが
オペレーティングシステム利用領域であるのかアプリケ
ーションシステム利用領域であるのかを判定するもので
ある。
【0010】6はアンドゲートであり、このアンドゲー
ト6は、第2比較器5からの出力とラッチ3の出力との
論理積演算を施してアプリケーションプログラムよりオ
ペレーティングシステム利用領域に対する誤書き込みを
検出するものである。なお、第1比較器2,ラッチ3,
第2比較器5,アンドゲート6によりメモリ管理回路7
を構成している。
【0011】図2は第2の発明の原理ブロック図であ
り、この図2において、20はプロセッサである。ま
た、21はメモリであり、このメモリ21は、プログラ
ム格納領域と記憶領域とから成り、プロセッサ20とア
ドレスバスおよびデータバスを介して相互に接続されて
いる。22はメモリ管理回路であり、このメモリ管理回
路22は、プロセッサ20の外部に設けられ、アプリケ
ーションプログラムよりオペレーティングシステム利用
領域に対する書き込みが発生したことを検知するもの
で、以下に述べる第1比較器24,ラッチ25,第2比
較器27,アンドゲート28を備えて構成されている
が、更にこのメモリ管理回路22には、第1アドレス設
定部23,第2アドレス設定部26が付設されている。
【0012】第1アドレス設定部23は、メモリ21に
おけるプログラム格納領域内のオペレーティングシステ
ムプログラム領域とアプリケーションプログラム領域と
の境界アドレスを設定するものである。第1比較器24
は、プロセッサ20より出力されるコマンドフェッチア
ドレスと、第1アドレス設定部23からの境界アドレス
とを比較して、プロセッサ20より出力されるコマンド
フェッチアドレスがオペレーティングシステムプログラ
ム領域であるのかアプリケーションプログラム領域であ
るのかを判定するものである。
【0013】ラッチ25は、第1比較器24の判定結果
を保持するものである。第2アドレス設定部26は、メ
モリ21における記憶領域内のオペレーティングシステ
ム利用領域とアプリケーション利用領域との境界アドレ
スを設定するものである。第2比較器27は、プロセッ
サ20より出力されるメモリ書き込みアドレスと第2ア
ドレス設定部26からの境界アドレスとを比較して、プ
ロセッサ20より出力されるメモリ書き込みアドレスが
オペレーティングシステム利用領域であるのかアプリケ
ーション利用領域であるのかを判定するものである。
【0014】アンドゲート28は、第2比較器27から
の出力とラッチ25の出力との論理積演算を施して、ア
プリケーションプログラムよりオペレーティングシステ
ム利用領域に対する誤書き込みを検出するものである。
さらにまた、メモリ管理回路22の出力とプロセッサ2
0からの書き込み信号とを受けてメモリ管理回路22で
アプリケーションプログラムよりメモリ21におけるプ
ログラム格納領域内のオペレーティングシステム利用領
域に対する書き込みが発生したとが検出されると、これ
を禁止するゲート回路29が設けられている。
【0015】
【作用】上述の第1の発明のメモリ管理回路では、図1
に示すように、第1比較器2が、第1アドレス設定部1
からの境界アドレスと、プロセッサより出力されるコマ
ンドフェッチアドレスとを比較して、プロセッサより出
力されるコマンドフェッチアドレスがオペレーティング
システムプログラム領域であるのかアプリケーションプ
ログラム領域であるのかを判定し、ラッチ3で第1比較
器2の判定結果を保持する。
【0016】一方、第2比較器5は、第2アドレス設定
部4からの境界アドレスと、プロセッサより出力される
メモリ書き込みアドレスとを比較して、プロセッサより
出力されるメモリ書き込みアドレスがオペレーティング
システム利用領域であるのかアプリケーション利用領域
であるのかを判定する。そして、アンドゲート6は、第
2比較器5からの出力とラッチ3の出力との論理積演算
を施して、アプリケーションプログラムよりオペレーテ
ィングシステム利用領域に対する誤書き込みを検出す
る。
【0017】上述の第2の発明のメモリ管理回路付きの
プロセッサユニットでは、図2に示すように、第1比較
器24が、第1アドレス設定部23からの境界アドレス
と、プロセッサ20より出力されるコマンドフェッチア
ドレスとを比較して、プロセッサ20より出力されるコ
マンドフェッチアドレスがオペレーティングシステムプ
ログラム領域であるのかアプリケーションプログラム領
域であるのかを判定し、ラッチ25で第1比較器24の
判定結果を保持する。
【0018】一方、第2比較器27は、第2アドレス設
定部26からの境界アドレスと、プロセッサ20より出
力されるメモリ書き込みアドレスとを比較して、プロセ
ッサ20より出力されるメモリ書き込みアドレスがオペ
レーティングシステム利用領域であるのかアプリケーシ
ョン利用領域であるのかを判定する。アンドゲート28
は第2比較器27からの出力とラッチ25の出力との論
理積演算を施して、アプリケーションプログラムよりオ
ペレーティングシステム利用領域に対する誤書き込みを
検出する。
【0019】なお、ゲート回路29が設けられている場
合は、ゲート回路29はメモリ管理回路22の出力とプ
ロセッサ20からの書き込み信号とを受けて、メモリ管
理回路22で、アプリケーションプログラムより記憶領
域内のオペレーティングシステム利用領域に対する書き
込みが発生したことが検出されると、これを禁止する。
【0020】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図3は本発明の一実施例を示すブロック図で、こ
の図3において、30はプロセッサである。31はRO
M、32はRAMであり、ROM31とRAM32とで
メモリを構成しており、プロセッサ30,ROM31,
RAM32は相互にアドレスバスおよびデータバスを介
して接続されている。
【0021】なお、図5はメモリの構成を示しており、
図5に示されるように、ROM31は境界アドレスAF
によって2分されて、OSプログラム領域とAPLプロ
グラム領域とから構成され、RAM32は境界アドレス
W によって2分されて、APL利用領域とOS利用領
域とから構成される。33は第1アドレス設定部であ
り、この第1アドレス設定部33は、ROM31のOS
プログラム領域とAPLプログラム領域との境界アドレ
スAF を設定するものである。
【0022】34は第2アドレス設定部であり、この第
2アドレス設定部34は、RAM32のOS利用領域と
APL利用領域との境界アドレスAW を設定するもので
ある。35はメモリ管理回路であり、このメモリ管理回
路35は、アプリケーションプログラムよりOS利用領
域に対する書き込みが発生したことを検出するものであ
る。
【0023】36はゲート回路であり、このゲート回路
36は、メモリ管理回路35の出力とプロセッサ30か
らの書き込み信号とを受けて、メモリ管理回路35でア
プリケーションプログラムよりRAM32のOS利用領
域に対する書き込みが発生したことが検出されると、こ
れを禁止するものである。また、上述の回路30〜36
は図中に示す信号によって接続される。
【0024】ここで、信号STSは、プロセッサ30の
メモリアクセス状態を示すもので、コマンドフェッチ状
態(OS/APLプログラム取り込みの為のROM31
リード),RAM32のライト状態(OS利用領域/A
PL利用領域への書き込み),〔RAM32リード状態
(OS利用領域/APL利用領域の読出)〕をとりう
る。
【0025】信号MMIはアプリケーションプログラム
がOS利用領域に対し不法書き込みを実行したことを示
すもので、信号MemRはプロセッサ30のメモリ(R
OM31/RAM32)リード要求を示すもので、信号
MemWはプロセッサ30のメモリ(RAM32)ライ
ト要求を示すもので、信号Adsはプロセッサ30メモ
リアクセスアドレスを示すもので、信号Dataはプロ
セッサ30メモリアクセス時のデータを示すもので、信
号MwEnはプロセッサ30メモリライト要求が正常で
有ることを示すもので、信号RamWはRAM32への
書き込み要求を示すものである。
【0026】また、図4にメモリ管理回路35のブロッ
ク図を示す。この図4において、符号33〜35は図3
と同様であるので、その説明は省略する。41は第1比
較器であり、この第1比較器41は、プロセッサ30よ
り出力されるコマンドフェッチアドレスと第1アドレス
設定部33からの境界アドレスA F とを比較して、プロ
セッサ30より出力されるコマンドフェッチアドレスが
ROM31のOSプログラム領域であるのかAPL領域
であるのかを判定するものである。
【0027】42はアンドゲートであり、このアンドゲ
ート42は、信号STSがコマンドフェッチ状態であれ
ば、第1比較器41の出力を出力するものである。43
はラッチであり、このラッチ43は第1比較器41の判
定結果を保持するものである。44は第2比較器であ
り、この第2比較器44は、プロセッサ30より出力さ
れるメモリ書き込みアドレスと第2アドレス設定部34
からの境界アドレスAWを比較して、プロセッサ30よ
り出力されるメモリ書き込みアドレスがRAM32のO
S利用領域であるのか、APL利用領域であるのかを判
定するものである。
【0028】45はアンドゲートであり、このアンドゲ
ート45は、信号STSがRAMライト状態であれば、
第2比較器44の出力を出力するものである。46はア
ンドゲートであり、このアンドゲート46は、アンドゲ
ート44からの出力とラッチ43の出力との論理積演算
を施してアプリケーションプログラムよりOS利用領域
に対する誤書き込みを検出するものである。なお、47
はノットゲートである。
【0029】上述の構成により、以下のような動作を行
なう。図6(a)に示すようなアプリケーションプログ
ラムを本実施例にて実行したときのタイムチャート(図
7)を用いて説明する。なお、図6(b)はRAM32
内のデータを示している。プログラムの実行が開始され
ると、まず、アドレスP1がアドレスバスを通ってメモ
リ管理回路35に伝えられる。アドレスP1はROM3
1のAPLプログラム領域内であるので、第1比較器4
1はAPLプログラム領域内である旨を出力する。この
とき、信号STSはコマンドフェッチ状態であるので、
アンドゲート42は第1比較器41の比較結果を出力し
(図4の符号a参照)、ラッチ43には「APL実行状
態」が次回のコマンドフェッチが行なわれるまで記憶さ
れる(図4の符号b参照)。
【0030】続いて「Mem1 Read」が実行さ
れ、RAM32のアドレスMem1に記憶されている。
データ「A」が読み出される。このとき信号STSはR
AMリード状態となる。なお、アプリケーションプログ
ラムのアドレスP2の内容が実行される場合も同様の動
作が行なわれる。
【0031】次に、アドレスP3の内容が実行されると
きには、信号STSはコマンドフェッチ状態の後RAM
ライト状態となり、アンドゲート45は第2比較器44
の比較結果を出力するようになるが、RAM32のアド
レスMem3はAPL利用領域内であるので、アンドゲ
ート45の出力は変化せず、プログラムはそのまま実行
されてRAM32のアドレスMem3には「C」に代わ
って新たに「E」が記憶される。
【0032】次いで、アドレスP4の内容が実行される
ときには、信号STSがコマンドフェッチ状態となっ
て、第1比較器41にてアドレスP4がAPLプログラ
ム領域内であることを判定し、ラッチ43が「APL実
行状態」を記憶するところまでは上述したアドレスP1
〜P3の場合と同様であるが、信号STSがRAMライ
ト状態になったときに、第2比較器44は書き込み先ア
ドレスMem4がOS利用領域内であることを判定し、
アンドゲート45はその判定結果を出力する(図4の符
号c参照)。ラッチ43の出力からAPLプログラムが
動作中であり、アンドゲート45の出力からRAM32
のOS利用領域に書き込みがなされようとしていること
から、アンドゲート46はAPLによるOS利用領域に
対する誤書き込みを検出し、プロセッサ30に対し、ア
プリケーションプログラムの異常動作をNMI通知する
(図4の符号d参照)。ゲート回路36は、アンドゲー
ト46の出力がノットゲート47にて反転した信号Mw
En(図4の符号e参照)によって、アプリケーション
プログラムによりOS利用領域に対する誤書き込みの発
生を伝えられると、この誤書き込みを禁止する。
【0033】以上の動作により、APLプログラムの異
常動作によるOS利用領域のデータ破壊を阻止すること
ができるとともに、プロセッサ30に対しアプリケーシ
ョンプログラムの異常動作をNMI通知することがで
き、これにより、オペレーティングシステムによるリカ
バー処理が可能になる。このようにアプリケーションプ
ログラムの異常動作によるRAM内のOS利用領域のデ
ータ破壊を阻止することができるため、アプリケーショ
ンプログラムの異常動作によるOS動作への影響を無く
すことが可能となる。
【0034】また、アプリケーションプログラムの異常
動作をプロセッサに対し通知することができるため、上
記のようにオペレーティングシステムによるリカバー処
理が可能となり、システムの信頼性向上におおいに寄与
する。
【0035】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明のメモリ管
理回路及びメモリ管理回路付きのプロセッサユニットに
よれば、アプリケーションプログラムの異常動作による
メモリ内のOS利用領域のデータ破壊を阻止することが
できるため、アプリケーションプログラムの異常動作に
よるオペレーティングシステム動作への影響を無くすこ
とが可能となり、また、アプリケーションプログラムの
異常動作をプロセッサに対し通知することも可能である
ため、オペレーティングシステムによるリカバー処理も
可能となり、これによりシステムの信頼性向上におおい
に寄与しうるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の発明の原理ブロック図である。
【図2】第2の発明の原理ブロック図である。
【図3】本発明の一実施例を示すブロック図である。
【図4】本発明の一実施例におけるメモリ管理回路のブ
ロック図である。
【図5】メモリの構成を示す図である。
【図6】アプリケーションプログラムとRAM内データ
の一例を示す図である。
【図7】本実施例の動作を示すタイムチャートである。
【図8】従来のプロセッサユニットを示すブロック図で
ある。
【図9】従来のメモリの構成を示す図である。
【符号の説明】
1,23,33 第1アドレス設定部 2,24,41 第1比較器 3,25,43 ラッチ 4,26,34 第2アドレス設定部 5,27,44 第2比較器 6,28,42,45,46 アンドゲート 7,22,35 メモリ管理回路 20,30,81 プロセッサ 21 メモリ 29,36 ゲート回路 31,82 ROM 32,83 RAM 47 ノットゲート 81 汎用プログラム 82 ROM 83 RAM
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金川 幸生 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 影山 浩一 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 メモリにおけるプログラム格納領域内の
    オペレーティングシステムプログラム領域とアプリケー
    ションプログラム領域との境界アドレスを設定する第1
    アドレス設定部(1)からの該境界アドレスと、プロセ
    ッサより出力されるコマンドフェッチアドレスとを比較
    して、該プロセッサより出力されるコマンドフェッチア
    ドレスが該オペレーティングシステムプログラム領域で
    あるのか該アプリケーションプログラム領域であるのか
    を判定する第1比較器(2)と、 該第1比較器(2)の判定結果を保持するラッチ(3)
    と、 メモリにおける記憶領域内のオペレーティングシステム
    利用領域とアプリケーション利用領域との境界アドレス
    を設定する第2アドレス設定部(4)からの該境界アド
    レスと、プロセッサより出力されるメモリ書き込みアド
    レスとを比較して、該プロセッサより出力されるメモリ
    書き込みアドレスが該オペレーティングシステム利用領
    域であるのか該アプリケーション利用領域であるのかを
    判定する第2比較器(5)と、 該第2比較器(5)からの出力と該ラッチ(3)の出力
    との論理積演算を施して、アプリケーションプログラム
    より該オペレーティングシステム利用領域に対する誤書
    き込みを検出するアンドゲート(6)とをそなえて構成
    されたことを特徴とする、メモリ管理回路。
  2. 【請求項2】 プロセッサ(20),プログラム格納領
    域と記憶領域とからなるメモリ(21)が相互にアドレ
    スバスおよびデータバスを介して接続されたプロセッサ
    ユニットにおいて、 該プロセッサ(20)の外部に、アプリケーションプロ
    グラムより該オペレーティングシステム利用領域に対す
    る書き込みが発生したことを検出するメモリ管理回路
    (22)をそなえ、 該メモリ管理回路(22)が、 該プログラム格納領域内のオペレーティングシステムプ
    ログラム領域とアプリケーションプログラム領域との境
    界アドレスを設定する第1アドレス設定部(23)から
    の該境界アドレスと、該プロセッサ(20)より出力さ
    れるコマンドフェッチアドレスとを比較して、該プロセ
    ッサ(20)より出力されるコマンドフェッチアドレス
    が該オペレーティングシステムプログラム領域であるの
    か該アプリケーションプログラム領域であるのかを判定
    する第1比較器(24)と、 該第1比較器(24)の判定結果を保持するラッチ(2
    5)と、 該メモリ(21)における該記憶領域内のオペレーティ
    ングシステム利用領域とアプリケーション利用領域との
    境界アドレスを設定する第2アドレス設定部(26)か
    らの該境界アドレスと、該プロセッサ(20)より出力
    されるメモリ書き込みアドレスとを比較して、該プロセ
    ッサ(20)より出力されるメモリ書き込みアドレスが
    該オペレーティングシステム利用領域であるのか該アプ
    リケーション利用領域であるのかを判定する第2比較器
    (27)と、 該第2比較器(27)からの出力と該ラッチ(25)の
    出力との論理積演算を施して、アプリケーションプログ
    ラムより該オペレーティングシステム利用領域に対する
    誤書き込みを検出するアンドゲート(28)とをそなえ
    て構成されたことを特徴とする、メモリ管理回路付きの
    プロセッサユニット。
  3. 【請求項3】 該メモリ管理回路(22)の出力と該プ
    ロセッサ(20)からの書き込み信号とを受けて、該メ
    モリ管理回路(22)で、該アプリケーションプログラ
    ムより該記憶領域内の該オペレーティングシステム利用
    領域に対する書き込みが発生したことが検出されると、
    これを禁止するゲート回路(29)が設けられたことを
    特徴とする、請求項2記載のメモリ管理回路付きのプロ
    セッサユニット。
JP6019992A 1992-03-17 1992-03-17 メモリ管理回路及びメモリ管理回路付きのプロセッサユニット Withdrawn JPH05265864A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6101586A (en) * 1997-02-14 2000-08-08 Nec Corporation Memory access control circuit
US7290104B2 (en) 2001-09-19 2007-10-30 Intel Corporation Increasing code separation between applications

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