JPH0548500B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 主記憶装置と同様の論理アドレスで、拡張記憶
装置へもアクセス可能にする制御方式である。

拡張記憶装置の領域にも、主記憶装置と同様の
論理アドレスを割り当てて、拡張記憶装置にアク
セスする特定の命令の実行に際し、所定のオペラ
ンドのアドレスは、拡張記憶装置の実アドレスに
アドレス変換して命令を実行する。

この方式により、応用プログラム等から直接
に、論理アドレスによつて拡張記憶装置にアクセ
スすることが可能になり、管理プログラム経由の
アクセスによるオーバヘツドを減少できる。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、仮想記憶方式の計算機における、拡
張記憶装置へのアクセスの制御装置に関する。

公知のように仮想記憶方式の計算機は、主記憶
装置上に実行中のプログラム及びそれに関連する
データ等を保持し、一般の応用プログラム等は、
それらに割り当てた仮想空間の論理アドレスによ
つてのみ主記憶装置へのアクセスが許されるよう
に制御する。

又計算機には、そのような主記憶装置より若干
低速な拡張記憶装置を、主記憶装置の直ぐ下位の
記憶階層として持つ方式がある。

〔従来の技術〕

第３図は計算機の構成例を示すブロツク図であ
る。

処理装置１は主記憶装置２及び拡張記憶装置３
と接続して、それらの記憶領域にアクセスする機
能を持ち、主記憶装置２にロードされているプロ
グラムを実行する。

主記憶装置２は比較的高速のアクセスが可能な
半導体記憶素子等からなる、比較的小容量の記憶
装置であり、拡張記憶装置３は主記憶装置２より
大容量の記憶装置に適するように、一般に比較的
低速の記憶素子で構成される。

又処理装置１はチヤネル装置４を経て外部記憶
装置５等と接続し、外部の装置とデータを授受す
ることができる。

外部記憶装置５は例えば磁気デイスク記憶装置
であり、比較的安価な大容量の記憶機能を提供し
て、プログラム及びデータを半永久的に格納する
ことができ、それらの中から所要の部分を前記の
ように主記憶装置２にロードして処理する。

仮想記憶方式の計算機の場合に、所要の処理を
行うプログラム及びデータからなる仮想空間を例
えば外部記憶装置５に保持し、所定の大きさ（例
えば４キロバイト）の論理ページ単位で管理され
て、所要の論理ページを外部記憶装置５から主記
憶装置２の実ページにロードする。

ロードされたプログラムの実行制御及びデータ
へのアクセスは、それらのプログラムから仮想空
間の論理アドレスを指定して要求され、例えば第
４図に示す処理装置１の命令実行部１１で命令ア
ドレス又は命令のオペランドアドレスとして生成
する論理アドレスをアドレス変換部１２に渡し
て、実ページ１０の実アドレスに変換するアドレ
ス変換を実行し、その実アドレスを使つて主記憶
制御部１３により主記憶装置２への実際のアクセ
スが実行される。

このようなアドレス変換のために、例えば仮想
空間ごとに１つのセグメントテーブル１４と、セ
グメントテーブル１４の各項のポインタで指示さ
れるページテーブル１５からなる、アドレス変換
テーブル群１６を設けて、ページテーブル１５の
各項を各論理ページに対応させ、実ページ１０が
割り当てられている場合にその実アドレスを保持
するようにする。

一般に仮想記憶には複数の仮想空間の存在が可
能であり、例えば異なる利用者の処理ごとに各個
別の仮想空間が設けられ、例えば仮想空間番号に
よつて識別されるようにする。

ある仮想空間のプログラムの実行において、処
理装置１ではその仮想空間のセグメントテーブル
１４の先頭アドレス（STD）を所定の制御レジ
スタ１７に設定しておき、アドレス変換において
STDで定まるセグメントテーブル１４の、論理
アドレスの上位のセグメントアドレスで定まる項
に保持するポインタによつて、ページテーブル１
５の先頭アドレスを知り、そのページテーブルの
論理アドレスの中間のページアドレスで定まる項
から、実ページを割り当て済の場合には、その先
頭アドレスを得、論理アドレスの下位をページ内
変位としてその実ページにアクセスを実行する。

一般のプログラムには、論理アドレスによつて
前記のようにして行われるアクセスのみを許すこ
とにより、そのプログラムの仮想空間に割り当て
られた実ページにのみアクセスが可能になり、異
なる仮想空間の間が完全に切り離されて、相互に
情報の保全ができる。

拡張記憶装置３は、外部記憶装置５よりは大幅
に高速な外部記憶装置として使用され、例えば管
理プログラムによつて管理され、拡張記憶装置３
に割り当てられた領域に比較的大量のデータを保
持しておき、プログラムから外部記憶装置に対す
る、いわゆる入出力要求を管理プログラムが受け
付けると、管理プログラムはいわゆる特権命令の
特別のデータ転送命令を実行する。

その場合に、命令実行部１１はそのデータ転送
命令の仕様に従つて、例えばオペランドアドレス
の一方を主記憶装置２の実アドレスとして主記憶
制御部１３に渡し、他方を拡張記憶装置３の実ア
ドレスとして拡張記憶制御部１８に渡して、主記
憶装置２と拡張記憶装置３とにアクセスし、一方
から読み出したデータを他方へ書き込む。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記のように、拡張記憶装置３を高速の外部記
憶装置として利用することができ、データ転送等
は命令によつて高速に実行されるものの、アクセ
スごとに管理プログラムを経由することによるオ
ーバヘツドがあるので、応用プログラム等で直接
にデータ転送命令を実行できることが望まれる。

しかし、拡張記憶装置３には実アドレスでアク
セスする手段しか無いので、記憶保全上から前記
のように特権命令でのみアクセスを許し、特権の
無い一般応用プログラム等による直接のアクセス
は抑止しなければならないという問題がある。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は、本発明の構成を示すブロツク図であ
り、２０は処理装置、２は主記憶装置、３は拡張
記憶装置、２１は命令実行部、２２はアドレス変
換テーブル群２６を参照して、主記憶装置２の記
憶領域のアドレス変換を実行して主記憶制御部１
３によつてアクセスを実行し、拡張記憶装置３の
記憶領域のアドレス変換を実行して拡張記憶制御
部１８によつてアクセスを実行するアクセス制御
部、２６は主記憶装置２の実ページ１０及び拡張
記憶装置３の実ページ３０の割当を示すアドレス
変換テーブル群である。

〔作 用〕

アドレス変換テーブル群２６は、論理アドレス
と主記憶装置２の実ページ１０、及び論理アドレ
スと拡張記憶装置３の実ページ３０との対応を示
すテーブルからなる。

命令実行部２１は特定の命令の処理において、
所定の一方のオペランドアドレスを主記憶装置２
の実アドレスに変換する論理アドレス、他方を拡
張記憶装置３の実アドレスに変換する論理アドレ
スとしてアクセス制御部２２に渡して、主記憶制
御部１３及び拡張記憶制御部１８を経て、両記憶
装置にアクセスし、データ転送その他の命令で定
まる処理を実行する。

この方式により、論理アドレスによつて拡張記
憶装置３の割り当てられた記憶領域のみへアクセ
スできるので、拡張記憶装置３と主記憶装置２間
のデータ転送命令等を、一般の応用プログラムで
使用することが可能になり、管理プログラムの介
入によるオーバヘツドを除くことができる。

〔実施例〕 アドレス変換テーブル群２６は、例えば前記従
来と同様の構成とし、仮想空間ごとのセグメント
テーブル１４とセグメントテーブル１４でポイン
トされる１以上のページテーブル１５を有する。

しかし、各仮想空間を２種類に分離して、一方
を主記憶装置２の記憶領域を割り当てる仮想空間
（以下において主仮想空間という）、他方を拡張記
憶装置３の記憶領域を割り当てる仮想空間（以下
において拡張仮想空間という）に専用する。

各処理には従来と同様にプログラムを実行する
ための主仮想空間が少なくとも必要であり、この
空間は例えばアドレス変換部１２の制御レジスタ
１７で指示するセグメントテーブル１４で従来と
同様に定まる。

それと共に拡張記憶装置３を使用する処理の場
合には、拡張仮想空間を設けて、拡張記憶装置３
から所要の記憶領域を管理プログラムによつて割
り当て、この空間は拡張アドレス変換部２３の制
御レジスタ２７によつて指示するセグメントテー
ブル２４によつて定まるようにする。

セグメントテーブル２４は従来のセグメントテ
ーブル１４と同じ構成で、１以上のページテーブ
ル２５をポイントし、ページテーブル２５の各項
で拡張記憶装置３の実ページ３０をポイントす
る。

命令実行部２１は、拡張記憶装置３へのアクセ
スを含むように定められている特定の命令の処理
において、所定の一方のオペランドアドレスを主
記憶装置２の実アドレスに変換する論理アドレス
としてアクセス制御部２２のアドレス変換部１２
に渡し、他方を拡張記憶装置３の実アドレスに変
換する論理アドレスとしてアクセス制御部２２の
拡張アドレス変換部２３に渡す。

アドレス変換部１２は従来と同様に制御レジス
タ１７で指示される仮想空間のアドレス変換を行
い、主記憶制御部１３により主記憶装置２へのア
クセスを実行する。

拡張アドレス変換部２３もアドレス変換部１２
と同様にして、但し制御レジスタ２７で指示され
る拡張仮想空間のアドレス変換を行い、変換結果
の実アドレスにより拡張記憶制御部１８を経て拡
張記憶装置３へのアクセスを実行する。

従つて命令実行部２１は、両記憶装置にアクセ
スして、データ転送その他のその命令で定まる処
理を実行する。

以上の説明では、仮想空間を主記憶装置２の主
仮想空間と、拡張記憶装置３の拡張仮想空間に分
離する方式にしたが、別の方式として１仮想空間
に両記憶装置の実ページを混合して割り当てるよ
うにしてもよい。

その場合には、第２図に示すように、アドレス
変換テーブル群４６の一セグメントテーブル４４
で指示するページテーブル４５に、主記憶装置２
の実ページ１０と拡張記憶装置３の実ページ３０
をポイントする項が設けられ、処理装置４０のア
クセス制御部４２は制御レジスタ４７で指示され
るセグメントテーブル４４の仮想空間について、
両記憶装置の実アドレスへのアドレス変換を行
う。

この方式では、前記の方式より割当が自由にな
るが、前記のように制御レジスタ１１７及び２７
の設定で決まる仮想空間によつて主記憶装置と拡
張記憶装置が分離されないので、アドレス変換結
果が主記憶装置アドレスか、拡張記憶装置アドレ
スか識別する手段が必要になる。

即ち、例えばアクセス制御部４２において、適
当な方法で変換結果が主記憶装置２の実アドレス
から拡張記憶装置３の実アドレスかを確認できる
ようにし、前記の特定の命令の所定オペランドの
場合には、拡張記憶装置３の実アドレスが得られ
た場合のみアクセスを実行し、その他のオペラン
ドの場合には主記憶装置２の実アドレスが得られ
た場合のみアクセスを実行するようにしなければ
ならない。

実アドレスの確認のためには、例えばページテ
ーブル４５のページ対応の各項に、割当実ページ
が拡張記憶装置か否かを示すフラグを設け、管理
プログラムがページ割当処理時にそのフラグを設
定しておくようにする。

又、例えば拡張記憶装置３の実ページを割り当
てることのできる仮想空間の領域を、セグメント
（即ち各ページテーブルに属す領域）ごとに分離
して、セグメントテーブル４４の各項に設けるフ
ラグで、拡張記憶装置か否かを示す。又、このよ
うにセグメントで分離する場合には、拡張記憶装
置に対応できる１以上のセグメントを各仮想空間
に共通に固定的に定めて、拡張記憶装置アドレス
への変換対象の論理アドレス中のセグメントアド
レスをチエツクするようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、拡張記憶装置を持ち、仮想記憶方式の計算機
において、応用プログラム等が直接に論理アドレ
スによつて拡張記憶装置の記憶領域へアクセスす
ることが可能になり、拡張記憶装置へのアクセス
ごとに管理プログラム等が介入することによるオ
ーバヘツドが除かれるので、計算機の処理効率を
向上するという著しい工業的効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロツク図、第２
図は本発明の一実施例を示すブロツク図、第３図
は計算機の構成例ブロツク図、第４図は従来の構
成例を示すブロツク図である。 図において、１，２０，４０は処理装置、２は
主記憶装置、３は拡張記憶装置、４はチヤネル装
置、５は外部記憶装置、１０，３０は実ページ、
１１，２１は命令実行部、１２はアドレス変換
部、１３は主記憶制御部、１４，２４，４４はセ
グメントテーブル、１５，２５，４５はページテ
ーブル、１６，２６，４６はアドレス変換テーブ
ル群、１７，２７，４７は制御レジスタ、１８は
拡張記憶制御部、２２，４２はアクセス制御部、
２３は拡張アドレス変換部を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 主記憶装置２と、外部記憶装置としてアクセ
   ス可能な拡張記憶装置３とを有し、プログラムに
   割り当てた仮想空間について、該仮想空間への該
   主記憶装置の記憶領域の割当を示す制御情報を有
   し、該制御情報に従つて該仮想空間の論理アドレ
   スを、該主記憶装置の記憶領域の実アドレスに変
   換して該主記憶装置へアクセスするアクセス制御
   手段を有する仮想記憶方式の計算機において、 該アクセス制御手段に該仮想空間への該拡張記
   憶装置の記憶領域の割当を示す制御情報２６と、
   該制御情報２６に従つて、該仮想空間の論理アド
   レスを、該拡張記憶装置の記憶領域の実アドレス
   に変換するアドレス変換手段２３とを設け、 該プログラムが特定のデータ転送命令を実行す
   る場合に、該命令の第１のオペランドを示す論理
   アドレスを、該アドレス変換手段２３，２６によ
   つて該拡張記憶装置の実アドレスに変換し、第２
   のオペランドを示す論理アドレスを該主記憶装置
   の実アドレスに変換して該両オペランド間のデー
   タ転送を実行する手段２１，２２とを有すること
   を特徴とする拡張記憶装置アクセス制御装置。 ２ 前記主記憶装置の記憶領域と、前記拡張記憶
   装置の記憶領域とは、前記仮想記憶の異なる仮想
   空間に分離して割り当てられる特許請求の範囲第
   １項記載の拡張記憶装置アクセス制御装置。 ３ 前記主記憶装置の記憶領域と、前記拡張記憶
   装置の記憶領域とは、前記仮想空間内に混合して
   割り当てられる特許請求の範囲第１項記載の拡張
   記憶装置アクセス制御装置。