JPH06274416A - キャッシュメモリ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンピュータ装置において、周辺装置と主記
憶の間に設けられるキャッシュメモリ装置のデータ転送
効率を改善する。 【構成】 所定量の転送データを保持する２組のメモリ
手段１、２と、前記２組のメモリ手段１、２のうちクリ
ーンな状態にあるメモリ手段に転送データを書き込むと
共にモディファイドな状態にあるメモリ手段に保持され
ているデータをシステムバスまたは周辺装置へ転送する
制御手段を備えたキャッシュメモリ装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジニアリングワー
クステーションなどのコンピュータ装置において、周辺
装置と主記憶装置間のデータ転送の効率化のために使用
されるキャッシュメモリ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にエンジニアリングワークステーシ
ョンなどに接続される周辺装置と主記憶装置の間のデー
タ転送において、周辺装置の接続されるバスの転送速度
やバス幅と、ＣＰＵや主記憶装置の接続されるシステム
バスの転送速度やバス幅とが異なるため、適当なサイズ
の記憶手段を間に設けることでこの違いを吸収する必要
がある。

【０００３】このような記憶手段には単純に転送データ
を一時的に保存するだけのものと、キャッシュメモリと
して動作するものがある。キャッシュメモリとして動作
するものは、周辺装置からの主記憶への書き込み時は、
転送データを主記憶に転送せずに記憶装置に保持し、Ｃ
ＰＵからの読みだし動作が起これば記憶装置に保持して
いるデータを出力することが可能である。また、周辺装
置が主記憶からデータを読み出す時は、まず必要とする
データを含む１ライン分（通常３２バイト）のデータを
主記憶から記憶装置に取り込み、その中から必要とする
データを周辺装置に転送する。その後に起こるＣＰＵか
らの読みだし動作に対し、必要なデータが記憶装置内に
存在すれば（以下ヒットすると言う）記憶装置内のデー
タを周辺装置に転送することができ、主記憶からの読み
出し動作が省略されるため、システムバスの負荷が軽減
される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のキ
ャッシュメモリ装置は、有効なデータを保持していて、
それを書き換える権利を持つ状態（以下モディファイド
状態と言う）の転送データを保持している時に新たなデ
ータ転送の必要が生じた場合、新たなデータをすぐに記
憶装置に格納することができず、既に記憶装置に保持し
ているモディファイド状態のデータを主記憶に書き込ん
だ後、新たなデータを記憶装置に格納しなければならな
いため、データ転送がその分非効率的になるという問題
点を有していた。

【０００５】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、モディファイド状態のデータを保持しているときに
新たなデータ転送の必要が生じた場合でも、待ち時間無
くデータ転送することが可能なキャッシュメモリ装置を
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】上述の目的を達成するた
めに本発明は、それぞれ所定量の転送データを保持する
複数のメモリ手段と、前記メモリ手段の状態および前記
周辺装置と前記主記憶装置間のデータ転送を制御する制
御手段とを備え、前記複数のメモリ手段はそれぞれシス
テムバス上のプロトコルを監視するバス監視手段と、記
憶されているデータの状態を保持するメモリ状態記憶手
段と、記憶されているデータのアドレスを保持するアド
レス保持手段とを備え、前記制御手段は、前記周辺装置
から前記主記憶装置にデータを転送するとき、前記複数
のメモリ手段のうち書き換え可能な状態にあるメモリ手
段に転送データを書き込むとともに、書き換え不可な状
態にあるメモリ手段のうち少なくとも１つのメモリ手段
のデータを前記主記憶装置に書き込み、このメモリ手段
を書き込み可能な状態に遷移させることで、前記複数の
メモリ手段のうち少なくとも１つを常に書き換え可能な
状態に制御することを特徴とするキャッシュメモリ装置
である。

【０００７】

【作用】上述の構成によって、本発明のキャッシュメモ
リ装置は、周辺装置から主記憶へのデータ転送を行なう
際、無効なデータを保持している状態（以下インバリッ
ドな状態と言う）または、有効なデータを保持していて
もそれを書き換える権利を持たない状態（以下クリーン
な状態と言う）に保持されたメモリ手段に転送データを
書き込む動作と、他方のメモリ手段に保持しているモデ
ィファイドな状態のデータをシステムバスへ転送する動
作とを同時に行なうことができる。

【０００８】さらに、周辺装置でのデータの転送中に、
キャッシュメモリがシステムバス上で起動されたバスサ
イクルにヒットした場合、システムバスによるデータ転
送と周辺装置によるデータ転送とを独立して行うことが
出来る。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面および表を参照
しながら説明する。

【００１０】図１は本発明の実施例の構成を示すブロッ
ク図である。図１において１、２は転送データをシステ
ムバスと周辺装置の双方から読み書きすることが出来る
メモリ手段、６、７は前記メモリ手段１、２内に記憶し
ているデータのアドレスを記憶するアドレス保持手段、
３、４はシステムバス上のプロトコルを監視するバス監
視手段で、システムバス上に起動されたサイクルのアド
レスと前記アドレス保持手段６、７に記憶しているアド
レスが一致すれば、制御手段５にそれを伝える。制御手
段５はバス監視手段３、４からの信号をうけ、リードサ
イクルに対してはメモリ手段１、２内のデータをシステ
ムバスに出力する。８、９はメモリ手段内に保持してい
るデータの状態を記憶するメモリ状態記憶手段である。
記憶する状態の具体的内容は、メモリ手段１、２がシス
テムバス上の他のキャッシュとデータを共有しているか
否かで決まるシェアードまたはエクスクルシブと、保持
しているデータが自ら書き換える権利を持つか否かで決
まるモディファイドまたはクリーンとの組合わせからな
る４通りの状態およびこれらの何れにも該当しない無効
な状態であるインバリッドの合計５通りである。

【００１１】

【表１】

【００１２】表１はバス監視手段からみた本実施例の動
作を表したものである。表中「インバリデード」とはデ
ータを無効にすることを意味する。また「リード＆イン
バリデード」とはデータを読みだした後、そのコピーを
持つキャッシュを無効にすることを意味する。また「ラ
イト＆インバリデード」とはデータを主記憶に書き込ん
だ後、そのコピーを持つキャッシュを無効にすることを
意味する。

【００１３】表１において、メモリ手段に保持している
データがインバリッドであれば、システムバス上で起動
したサイクルのアドレスと前記アドレス保持手段のアド
レスが一致（以下アドレスが一致と言う）しても制御手
段５は反応せず、動作後のメモリ状態もインバリッドで
ある。

【００１４】また、メモリ手段がエクスクルシブ・クリ
ーンな状態の時、システムバス上でリードサイクルが起
こり、アドレスが一致した時、制御手段５はシステムバ
スにそのデータがシェアードな状態（表中のシェア）で
あることを出力し、メモリ手段をシェアード・クリーン
な状態に遷移させる。

【００１５】また、メモリ手段がエクスクルシブ・モデ
ィファイド状態の時、システムバス上でリードサイクル
が起こりアドレスが一致した場合、制御手段５は自らの
データをシステムバス上に出さなければならないことを
伝え（表中のインヒビット）、データを出力し、状態を
シェアード・モディファイドに変化させる。

【００１６】これらの動作は２つのバス監視手段によ
り、２つのメモリ手段に対し完全に独立して行なうこと
ができるため、周辺デバイスに対するデータ転送中であ
っても転送に関与しない方のメモリ手段はデータを出力
したり、その状態を変化させることができる。

【００１７】次に、２つのメモリ手段１、２のうち一方
を常にクリーンな状態に保つための制御手段５の動作を
表２に示す。

【００１８】

【表２】

【００１９】メモリ手段に保持しているデータが両方と
もインバリッドであれば、周辺装置からのリードサイク
ルは必ずミスし、制御装置５はシステムバスにリードサ
イクルを起動してメモリ手段にデータを満たす。そし
て、状態をシェアード・クリーンまたはエクスクルシブ
・クリーンな状態に移す。

【００２０】ライトサイクルの場合は周辺装置からのデ
ータを記憶手段に転送しながら、そのアドレスに該当す
るデータをもつシステムバス上のキャッシュをインバリ
ッドな状態に変えるためにインバリデートサイクルを起
こす。

【００２１】また、記憶手段の片方がエクスクルシブ・
クリーンな状態の時に、周辺装置からのリードサイクル
に対し、両方のメモリ手段共に、該当するデータを保持
していなかった場合、制御手段５は転送データをクリー
ンな方のメモリ手段に転送し、それと並行して他方のメ
モリ手段に保持されたデータのフラッシュ（主記憶への
書き戻し）を行なう。また、周辺装置から転送されたデ
ータと同一アドレスのキャッシュデータをインバリデー
トするため、システムバス上にそのサイクルを起動す
る。

【００２２】また、モディファイド状態のデータに対す
る周辺装置からのライトサイクルがヒットした場合、制
御装置５は保持データがエクスクルシブな状態であれ
ば、そのまま転送データを書き込み、シェアードな状態
であれば、転送データの書き込みと共にシステムバス上
の同一アドレスデータのインバリデート動作を行なう。

【００２３】以上に述べたように、周辺装置からのデー
タライト要求によって記憶手段の片方が新たにモディフ
ァイドの状態に移行する時は他方の記憶手段をクリーン
にするよう制御することで、制御手段５はメモリ手段
１、２のうち一方を常にクリーンな状態に保ち、それに
よって周辺装置からのデータ転送とシステムバスからの
データ転送を並行して行なうことが可能となる。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、周辺装置から主記憶へ
のデータ転送時を行なう際、クリーンな状態にあるメモ
リ手段へ転送データを書き込む動作と、他のメモリ手段
に保持しているモディファイド状態のデータをシステム
バスへ転送する動作を同時に行なうことができるため、
モディファイド状態のデータを保持しているときに新た
なデータを転送する必要が生じたとき、待ち時間無しに
データ転送することが可能となる。

【００２５】また、周辺装置におけるデータ転送中に、
キャッシュメモリがシステムバス上で起動されたバスサ
イクルにヒットした時に、システムバスによるデータ転
送と周辺装置によるデータ転送とを同時に行うことがで
き、周辺装置と主記憶装置間のデータ転送効率を改善す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の構成を示すブロック図

【符号の説明】

１ メモリ手段１ ２ メモリ手段２ ３ バス監視手段１ ４ バス監視手段２ ５ 制御手段 ６ アドレス保持手段１ ７ アドレス保持手段２ ８ メモリ状態記憶手段１ ９ メモリ状態記憶手段２

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】周辺装置と主記憶装置との間に配置され、
   その間の転送データを一時的に保持するキャッシュメモ
   リ装置であって、それぞれ所定量の転送データを保持す
   る複数のメモリ手段と、前記メモリ手段の状態および前
   記周辺装置と前記主記憶装置間のデータ転送を制御する
   制御手段とを備え、前記複数のメモリ手段はそれぞれシ
   ステムバス上のプロトコルを監視するバス監視手段と、
   記憶されているデータの状態を保持するメモリ状態記憶
   手段と、記憶されているデータのアドレスを保持するア
   ドレス保持手段とを備え、前記制御手段は、前記周辺装
   置から前記主記憶装置にデータを転送するとき、前記複
   数のメモリ手段のうち書き換え可能な状態にあるメモリ
   手段に転送データを書き込むとともに、書き換え不可な
   状態にあるメモリ手段のうち少なくとも１つのメモリ手
   段のデータを前記主記憶装置に書き込み、このメモリ手
   段を書き込み可能な状態に遷移させることで、前記複数
   のメモリ手段のうち少なくとも１つを常に書き換え可能
   な状態に制御することを特徴とするキャッシュメモリ装
   置。
2. 【請求項２】周辺装置とあるメモリ手段間のデータ転送
   中に、システムバス上で起動されたサイクルに他のメモ
   リ手段がヒットした場合、制御手段は、前記周辺装置と
   前記メモリ手段間のデータ転送と独立して前記他のメモ
   リ手段のデータを前記システムバス上に出力することを
   特徴とする請求項１記載のキャッシュメモリ装置。