JPH0540693A - 仮想記憶管理方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 仮想記憶装置における補助記憶装置の有効利
用を図る。 【構成】 １つ以上のジョブで使用する仮想記憶領域を
ｍページで構成し、補助記憶装置内にこのページと同じ
大きさのフレームを単位としてｎフレームを構成し、そ
のジョブで使用する実記憶をｋページとすると、ｎフレ
ームの大きさを、ほぼｍページからｋページを差引いた
大きさとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、仮想記憶管理方式に関
する。

【０００２】

【従来の技術】オペレーティングシステムによるメモリ
管理の方法の一つに、仮想記憶制御がある。これは、実
体を持たない仮想記憶（以降ＶＳと表記）と補助記憶装
置（磁気ディスク装置等、以降ＤＩＳＫと表記）を用い
ることにより、実現されるものである。

【０００３】通常はジョブのリージョンなどのＶＳの区
画単位にＤＩＳＫ内にページデータセット（以降ＰＤＳ
と表記）と呼ばれる領域を用意して使用している。即
ち、ジョブが投入されると、図４に示すように投入され
たジョブのＶＳと同じ大きさのＰＤＳがＤＩＳＫ内に獲
得される。

【０００４】図５はこのような仮想記憶装置における、
補助記憶装置よりデータを実記憶（以降ＲＳと表記）に
読み込むページイン動作および実記憶よりデータを補助
記憶装置に移すページアウト動作を示すフロー図であ
る。

【０００５】ページフォルトが発生すると、空き実記憶
が存在しない場合にはページアウト処理（ステップ11）
を行う。まずページアウトする仮想ページを算出し（ス
テップ12）、このジョブのページデータセットの先頭物
理アドレスからたどって仮想ページに対応する先頭アド
レスを算出し（ステップ13）、仮想ページ内のデータ書
き込むチャネルコマンドを生成する（ステップ14）。

【０００６】このようにして空き実記憶を確保したのち
のページイン処理では、（ステップ15）、当該仮想ペー
ジが属するジョブを算出し（ステップ16）、この仮想ペ
ージが属するジョブのページデータセットの先頭物理ア
ドレスからたどって仮想ページに対応する先頭物理アド
レスを算出し（ステップ17）、このアドレスから実記憶
にデータを読み込むチャネルコマンドを生成する（ステ
ップ18）。次にこれらのチャネルコマンドにより補助記
憶装置との入出力処理を行う（ステップ19）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図４で示すようにＰＤ
ＳはＶＳ区画のサイズで獲得される。しかし、ＶＳがＲ
Ｓに対応している間は、ＰＤＳの内容は無効であるた
め、実際にはＰＤＳすべてが同時に使用されるわけでは
ない。従来は、実記憶が高価であったため、ＰＤＳをＶ
Ｓと同じサイズで獲得する方法が有効であったが、実記
憶が廉価となりつつある現在、数ＭＢ（メカバイト）で
実記憶を実装するシステムも存在し、また近い将来には
数ＧＢ（ギガバイト）単位で実装するシステムの出現も
予想される。こういったシステムでは補助記憶装置資源
をムダに使用しているといえる。

【０００８】本発明は、上述の問題点に鑑みてなされた
もので、仮想記憶システムにおける補助記憶装置の有効
利用を図ることを目的とする。

【０００９】上記目的を達成するため、仮想記憶装置
と、実記憶装置と補助記憶装置を用いて実施する仮想記
憶管理方式において、１以上のジョブで使用する仮想記
憶領域を所定の大きさのページを単位としてｍページで
構成し、補助記憶装置内に前記ページと同じ大きさのフ
レームを単位としてｎフレームを構成し、ｍが３以上の
場合、ｎをｍより小さくし、前記ｍページと前記ｎフレ
ーム間の対応を表す対応表示体を設けて仮想記憶処理を
行うようにする。

【００１０】また、ジョブで使用できる実記憶領域の大
きさをｋページとしたとき前記ｎフレームを、ｎフレー
ム＝ｍページ−ｋページまたは、ｎフレーム＝ｍページ
−ｋページ＋１の大きさとする。

【００１１】また、前記対応表示体として、前記各フレ
ームを識別して表すフレームＩＤを設け、このフレーム
ＩＤに次使用中のフレームＩＤポインタ、前使用中のフ
レームＩＤポインタ、このフレームの前記補助記憶装置
内アドレス、対応する仮想記憶装置の仮想ページ先頭ア
ドレスを設ける。

【００１２】また、前記対応表示体として、ジョブで使
用する仮想記憶領域の各ページごとにページ管理欄を設
け、この欄にこのページと関連する前記フレームのフレ
ームＩＤを指し示すポインタを記入する。

【００１３】また、前記ページ管理欄を階層的に構成す
る。

【００１４】また、アドレス方式として、セグメント・
ページング方式を用いる場合、ページテーブル内に、前
記フレームを識別するフレームＩＤのポインタを設け、
前記対応表示体として用いる。

【００１５】

【作用】図１は本発明の作用を説明する図である。ＶＳ
はｍページ、ＰＤＳフレームはｍより少ないｎフレーム
よりなり、１ページと１フレームとは同じ大きさであ
る。ＰＤＳフレーム管理テーブルを設け、ＶＳとＰＤＳ
フレームの関係を管理する。ＰＤＳフレームはＶＳと対
応するものと対応しないものに分類される。

【００１６】図２はＶＳページ（仮想記憶ページ）とＲ
ＳやＰＤＳフレームとの対応を示す図である。 はＲＳページ（実記憶ページ）との対応を示し、仮想
記憶の内容は実記憶上に存在しアクセス可能である。 はＰＤＳフレームとの対応を示し、仮想記憶の内容は
実記憶上になく、ＰＤＳフレームに存在するため、アク
セス時にはページフォルトが発生し、ＰＤＳフレームの
使用中キューの中の該当するＰＤＳフレームから読み込
まれる。 は未対応の場合で、仮想記憶の内容は不定である。ア
クセス時にはページフォルトが発生し、任意の実記憶ペ
ージが割付けられる。ＰＤＳフレームからの読み込みは
発生しない。

【００１７】各ＰＤＳフレームを識別するため各ＰＤＳ
フレームにＩＤ（Identification)を付け、ＰＤＳフレ
ームＩＤと表記する。ＰＤＳフレームのうちＶＳに対応
するものは、そのＰＤＳフレームＩＤが使用中のキュー
を構成し、ＶＳに対応しないＰＤＳフレームのＰＤＳフ
レームＩＤは未使用キューを構成する。

【００１８】ページフォルトが発生し、かつ当該ＶＳの
内容がＲＳ上に存在しないと、仮想記憶管理制御プログ
ラムは、当該内容をＰＤＳフレームからＲＳ上に読み込
み、ＰＤＳフレームＩＤを未使用キューに連鎖する。

【００１９】また、反対に、ＲＳ上からＰＤＳフレーム
上にページアウトする場合には、未使用のＰＤＳフレー
ムＩＤを取り出し、対応するＰＤＳフレームに書き出し
た後、ＰＤＳフレームＩＤを使用中のキューに連鎖す
る。図１はＰＤＳフレーム２にＲＳのデータをページア
ウトした場合で、未使用キューにあったＰＤＳフレーム
２のＩＤを使用中キューに入れる状態を示す。

【００２０】ジョブに対応する仮想記憶ページと、その
ジョブに使用できる実記憶ページの大きさがわかれば補
助記憶装置内で使用するＰＤＳフレーム数は算出でき
る。全てのＰＤＳフレームと実記憶ページが使用中の場
合には、ページフォルトが発生した時に、ページアウト
する実記憶ページとページインするＰＤＳフレームの内
容を交換しなければならない。

【００２１】このとき、データを一時退避する１ページ
の領域が必要となる。この領域の獲得には次の４つの方
法がある。 仮想記憶制御プログラムがシステムから動的に獲得す
る。この場合、入れ替え操作が必要となる。 システムで一意に用意する。この場合、入れ替え操作
が必要となる。 ジョブの実記憶を１ページ多く使用する。この場合、
入れ替え操作は不用である。 ＰＤＳフレームを１ページ多く使用する。この場合、
入れ替え操作は不要である。

【００２２】補助記憶装置内で必要とされるＰＤＳフレ
ームのフレーム数は上記〜の場合、 ｎフレーム＝ｍページ−ｋページ また上記の場合 ｎフレーム＝ｍページ−ｋページ＋１ となる。

【００２３】図３は上記のの場合を説明する図で、Ｒ
Ｓと、ＰＤＳフレームの間のデータの入れ替えを説明す
る図である。この場合説明をわかりやすくするため、仮
想記憶のサイズは２ページ、実記憶のサイズは１ペー
ジ、ＰＤＳフレームは２フレームとする。

【００２４】ページング前は実記憶にはＡが入り、ＰＤ
Ｓフレームの１つは空、他はＢが入っている。実記憶に
Ｂをページインする場合、ＡをＰＤＳフレームの空フレ
ームに入れた後、Ｂを実記憶に入れる。ページアウトの
ときはＰＤＳフレームの空に実記憶よりＡを入れる。ペ
ージング後はＢを実記憶に入れた状態を示す。

【００２５】図３の場合は、たまたま仮想記憶のページ
数ｍとＰＤＳフレーム数ｎが一致した場合であるが、ｍ
が３以上となればｎはｍより小さくなる。上述した２つ
の式から明らかなように実記憶Ｒのページ数ｋが大きく
なればなる程、ｎは小さなフレーム数となる。

【００２６】対応表示体としてフレームＩＤを設けて、
これに前後のフレームＩＤのポインタおよび補助記憶装
置内の対応するフレームのアドレスと仮想ページの先頭
アドレスを記載することにより、フレームＩＤのポイン
タをたどり、該当するフレームＩＤを検出し、そこに記
載された仮想記憶ページとフレームとの対応を得ること
ができる。

【００２７】また、仮想記憶ページごとにページ管理欄
を設け、この欄にこのページと関連するフレームのフレ
ームＩＤポインタを設けることにより、迅速に対応する
フレームを検出することができる。

【００２８】このページ管理欄をアドレス方式で用いて
いるようにいくつかのセグメントに分け、各セグメント
が複数のページよりなるよう階層的に構成することによ
り、この管理テーブルをコンパクトなサイズとすること
ができる。

【００２９】また、アドレス方式として、セグメント・
ページング方式を用いている場合、そのページテーブル
内に対応するフレームＩＤポインタを記入する。この場
合ページテーブルの仮想記録が実記憶と対応していると
きは、ページテーブルには実記憶のアドレスが記入され
るが、対応する実記憶がない場合、そのページは空いて
いるので、ここに対応するフレームＩＤポインタを記入
することができる。これにより、独立に対応表示体を設
ける必要がなくなる。

【００３０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図６は第１実施例の対応表示体を示す図である。
ＶＳページとＰＤＳフレームを対応づけるテーブルとし
て本実施例では、ＰＤＳフレームの各々を識別して表示
するＰＤＳフレームＩＤに、次使用中のＰＤＳフレーム
ＩＤポインタと、前使用中のＰＤＳフレームＩＤポイン
タ、自身のＰＤＳフレームの補助記憶装置のアドレスお
よび対応する仮想ページ先頭アドレスが含まれる。

【００３１】このようにＰＤＳフレームＩＤにその前後
のＰＤＳフレームＩＤを示すポインタがあり、このポイ
ンタにより全てのＰＤＳフレームをたどってゆけるの
で、求めるＰＤＳフレームＩＤを容易に見つけることが
でき、対応する仮想ページの先頭アドレスやディスク内
の自己のＰＤＳフレームのアドレスを得ることができ
る。また、ページアウトしてＰＳＤフレームＩＤを使用
中キューに連鎖するときに、対応する仮想ページの先頭
アドレスを設定する。

【００３２】次に第２実施例を説明する。図７は第２実
施例の構成を示し、図８はその詳細を示す。本実施例は
対応表示体としてＶＳページ単位に作成したＰＤＳフレ
ーム管理テーブルを用いる。これにより図７に示すよう
にページイン時に第１実施例のようにＰＤＳフレームＩ
Ｄをたどることなく、目的とするＰＤＳフレームを迅速
に算出することができる。

【００３３】図８（ａ）は、仮想ページごとに設けられ
た管理項目でジョブで用いる仮想記憶のサイズ分の項目
数を有する。（ｂ）は各項目の詳細とその使用例を示
す。管理項目は32ビットよりなり、０ビット目は当該Ｖ
Ｓページの内容がＰＤＳフレームに存在するか否かを表
すフラグ、残りは存在するＰＤＳフレームのＩＤポイン
タである。このＰＤＳフレームＩＤポインタは、使用中
のＰＤＳフレームＩＤのキューにあるＰＤＳフレームＩ
Ｄを指し示している。これにより仮想ページの内容を示
すＰＤＳフレームを即ちに算出することが可能となる。

【００３４】次に第３実施例を説明する。図９は第３実
施例の対応表示体を示す。本実施例は第２実施例で用い
たＰＤＳフレーム管理テーブルをセグメントと各セグメ
ントに属するページとで階層的に構成し、ＰＤＳフレー
ム管理テーブルの大きさを削減したものである。図９
（ａ）はＰＤＳフレーム管理セグメントテーブルを示
し、管理項目としては、当該エントリの有効／無効を示
すフラグとＰＤＳフレーム管理ページテーブルへのポイ
ンタが記載される。（ｂ）はＰＤＳ管理ページテーブル
を示し、その管理項目としては、当該エントリの有効／
無効を示すフラグとＰＤＳフレームＩＤポインタが記載
される。

【００３５】次に第４実施例を説明する。本実施例は対
応表示体（ＰＤＳ管理テーブル）を設けず、アドレス方
式で用いるセグメント・ページングのテーブルを利用し
たものである。通常このページテーブルのエントリに
は、ＶＳが有効なときには対応するＲＳアドレスが設定
されるが、ＶＳが無効な時には一般に不定でよい。そこ
で、ここにＰＤＳフレームＩＤのポインタを設定するこ
とにより、ＰＤＳ管理テーブルが不用となり、しかも高
速にＰＤＳフレームの算出が可能となる。

【００３６】図10はセグメントテーブルおよびページテ
ーブルを示し、（ａ）はセグメントテーブルの構成、
（ｂ）はページテーブルの構成、（ｃ）はページテーブ
ルの管理項目を示す。ページテーブルの管理項目は32ビ
ットで構成され、０ビットが０のときは実記憶ページの
ポインタを示す。つまりこのときはＶＳページの内容が
ＲＳページの内容となる。０，１ビット目が１，０のと
きはＰＤＳフレームＩＤポインタが示される。ＶＳペー
ジの内容はＰＤＳフレームの内容となる。０，１ビット
目が１，１のときは、ＶＳページの内容は不定の場合を
示し、項目には何も記載されない。

【００３７】次に第５実施例を説明する。上述した実施
例ではジョブ１つの例を説明してきたが、これをＲＳを
共有する複数のジョブに拡張することができる。ジョブ
起動時のＰＤＳ獲得論理の若干の修正で容易に可能とな
る。

【００３８】図11は本実施例の動作を説明する図であ
る。複数・ジョブ環境で、本実施例を実現する場合、ジ
ョブ起動時にジョブのＶＳ分のＰＤＳフレームを追加に
すればよい。

【００３９】図11（ａ）は１つの（あるいは複数の）ジ
ョブに対して既に設定されているＶＳに対して設定され
たＰＤＳフレームのうち未使用ＰＤＳフレームのキュー
を示す。（ｂ）はさらにジョブが１つ起動し、このジョ
ブに対するＶＳに対してＰＤＳフレームを２個獲得した
状態を表す。（ｃ）はこの２つのＰＤＳフレームを未使
用ＰＤＳフレームキューに追加した状態を示す。このよ
うにジョブが複数となっても特別な処理をする必要がな
い。

【００４０】以上に述べた実施例によればＶＳページか
らＰＤＳフレームのアドレスを迅速に算出することがで
きる。これを図５で説明した従来の動作フローと対比し
た場合、本発明ではステップ12,13,17が不用となる。こ
れによりＰＤＳフレームへのアクセスが高速化される。

【００４１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、ほぼ仮想記憶ページから実記憶のページ数を減算し
たページ数の領域を補助記憶装置に設ければよいので、
補助記憶装置を有効に利用することができる。特に実記
憶ページ容量が大きいとこの効果は大きくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の作用を説明する図である。

【図２】仮想ページと、実記憶、ＰＤＳフレームとの対
応を示す図である。

【図３】実記憶とＰＤＳフレームのデータの入れ替えを
説明する図である。

【図４】従来のジョブと仮想ページとＰＤＳとの関係を
示す図である。

【図５】従来のＰＤＳフレームへのアクセス動作フロー
図である。

【図６】第１実施例のＰＤＳフレームＩＤの具体的なテ
ーブルを示す図である。

【図７】第２実施例の概要を示す図である。

【図８】第２実施例のＰＤＳフレーム管理テーブルを示
す図である。

【図９】第３実施例のＰＤＳフレーム管理セグメントテ
ーブル・ページテーブルを示す図である。

【図10】第４実施例のセグメントテーブル・ページテー
ブルを示す図である。

【図11】第５実施例の動作を説明する図である。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 仮想記憶装置と、実記憶装置と補助記憶
   装置を用いて実施する仮想記憶管理方式において、１以
   上のジョブで使用する仮想記憶領域を所定の大きさのペ
   ージを単位としてｍページで構成し、補助記憶装置内に
   前記ページと同じ大きさのフレームを単位としてｎフレ
   ームを構成し、ｍが３以上の場合、ｎをｍより小さく
   し、前記ｍページと前記ｎフレーム間の対応を表す対応
   表示体を設けて仮想記憶処理を行うことを特徴とする仮
   想記憶管理方式。
2. 【請求項２】 ジョブで使用できる実記憶領域の大きさ
   をｋページとしたとき前記ｎフレームを、ｎフレーム＝
   ｍページ−ｋページまたは、ｎフレーム＝ｍページ−ｋ
   ページ＋１の大きさとしたことを特徴とする請求項１記
   載の仮想記憶管理方式。
3. 【請求項３】 前記対応表示体として、前記各フレーム
   を識別して表すフレームＩＤを設け、このフレームＩＤ
   に次使用中のフレームＩＤポインタ、前使用中のフレー
   ムＩＤポインタ、このフレームの前記補助記憶装置内ア
   ドレス、対応する仮想記憶装置の仮想ページ先頭アドレ
   スを設けたことを特徴とする請求項１または２記載の仮
   想記憶管理方式。
4. 【請求項４】 前記対応表示体として、ジョブで使用す
   る仮想記憶領域の各ページごとにページ管理欄を設け、
   この欄にこのページと関連する前記フレームのフレーム
   ＩＤを指し示すポインタを記入したことを特徴とする請
   求項１または２記載の仮想記憶管理方式。
5. 【請求項５】 前記ページ管理欄を階層的に構成したこ
   とを特徴とする請求項４記載の仮想記憶管理方式。
6. 【請求項６】 アドレス方式として、セグメント・ペー
   ジング方式を用いる場合、ページテーブル内に、前記フ
   レームを識別するフレームＩＤのポインタを設け、前記
   対応表示体として用いたことを特徴とする請求項１また
   は２記載の仮想記憶管理方式。