JPH0628258A - マイクロプロセッサ - Google Patents

マイクロプロセッサ

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JPH0628258A
JPH0628258A JP4181998A JP18199892A JPH0628258A JP H0628258 A JPH0628258 A JP H0628258A JP 4181998 A JP4181998 A JP 4181998A JP 18199892 A JP18199892 A JP 18199892A JP H0628258 A JPH0628258 A JP H0628258A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cache memory
data
memory
cache
interrupt
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP4181998A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Murata
弘志 村田
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Publication of JPH0628258A publication Critical patent/JPH0628258A/ja
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  • Memory System Of A Hierarchy Structure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】割り込みなどにより突発的に生じた事象を処理
することで、それまでキャッシュメモリに保持されてい
たデータが無効化されることを防ぎ、割り込み処理等か
らの復帰後も高速な処理を実現する。 【構成】命令プリフェッチ部5でプリフェッチされた命
令コードは命令解析部6でデコードされ、命令アクセス
部7からのメモリライトアクセスがあると、キャッシュ
メモリ8とキャッシュメモリ9には切り替え回路10と
アドレスバス3とデータバス4とを介して主記憶2から
データが同時に書き込まれる。外部割り込み信号12は
命令実行部7と切り替え回路10,11に入力され、割
り込み処理によりデータが主記憶2から割り込み専用キ
ャッシュメモリ9に書き込まれる。このとき、キャッシ
ュメモリ8は割り込み前のデータが保存されているの
で、割り込み処理終了信号13により割り込み処理から
の復帰後、キャッシュメモリ8が再び前の状態に戻る動
作が高速化される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はマイクロプロセッサに関
し、特にマイクロプロセッサが有するキャッシュメモリ
機構に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のマイクロプロセッサは、図3に示
すマイクロコンピュータの構成図によれば外部に設置す
る主記憶2と、マイクロプロセッサ1と主記憶2とをイ
ンターフェースするアドレスバス3と、データバス4
と、プログラムカウンタ(図示せず)によりアドレスさ
れた命令を主記憶2から命令実行部7に読み出す命令プ
リフェッチ部5と、読み出された命令をデコードする命
令解析部6と、外部の主記憶2とインタフェースする部
分に単一のキャッシュメモリ8を有している。このキャ
ッシュメモリ8は、主記憶上のデータの一部をコピーし
ており、命令実行部7などからのメモリアクセスに際し
て、その要求データがキャッシュメモリ8にコピーされ
ていれば(以下、キャッシュヒットと言う。)キャッシ
ュメモリアクセスとなり、上記要求データがコピーされ
ていなければ(以下、キャッシュミスと言う。)主記憶
2が直接アクセスされるとともに、そのデータ(もしく
はメモリアドレスで特定されるデータ領域)がキャッシ
ュメロイ8に保持されているいずれかのデータと入れ替
わる。
【0003】キャッシュミスした場合に生じるデータの
入れ替えにおいて、キャッシュメモリ内で無効化される
データは、基本的に主記憶から転送されるデータの下位
アドレスが同じものが選ばれる。また、キャッシュヒッ
ト率向上のためキャッシュメモリを複数のバンクから構
成する。すなわち上記下位アドレスに該当するデータが
複数存在することがあるが、その場合には複数あるデー
タの中から時間的に最もアクセスされていないデータを
選択するLRU方式、一定時間内に一度もアクセスされ
ていないデータを選択するFIFO方式、まったく任意
にデータを選択するランダム方式などいくつかの方式が
ある。
【0004】キャッシュミス時に無効化されるキャッシ
ュメモリ内データの選択においては、上述したいずれの
場合においても、データの内容には関係なく、ハードウ
ェア的な要因と過去のアクセス状況によって決められて
いる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この従来のマイクロプ
ロセッサでは、それが有するキャッシュメモリ機構にお
いて、キャッシュメモリに保持されているデータ管理
が、データ内容にはまったく関係なく、ハードウェアま
たは過去のアクセス状況によって行われている。このた
め、キャッシュミスが生じた場合に、必要性の高いデー
タが無効化されてしまうこともあり、そのデータを再び
キャッシュメモリに転送するにあたっては大きなオーバ
ヘッドとなる。
【0006】このような課題は、特に頻繁に割り込みが
発生するような場合に顕著である。マイクロプロセッサ
が割り込み処理をすることにより、それまでキャッシュ
メモリに保持されていたデータが順次無効化されてしま
うため、割り込み処理が終了した後、キャッシュメモリ
が再び割り込み前の状態に戻るまで性能的な低下が生じ
るという欠点を有している。
【0007】本発明の目的は、上記の欠点を除去するこ
とにより、割り込みなどにより突発的に生じる事象を処
理することで、それまでキャッシュメモリに保持されて
いたデータが無効化されることを防止し、割り込み処理
等からの復帰後も高速処理を実現するマイクロプロセッ
サを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、主記憶
との間にバッファメモリを有し、マイクロプロセッサが
メモリをアクセスする際に、前記主記憶上の所定のデー
タが前記バッファメモリにも記憶されていれば前記バッ
ファメモリをアクセスし、前記所定のデータが記憶され
ていなければ前記主記憶を直接アクセスするとともに、
そのアドレスで特定されるデータ領域を前記バッファメ
モリ内のデータと入れ替える動作をするキャッシュメモ
リ機構を備えた前記マイクロプロセッサにおいて、外部
または内部からの割り込み要求に応じて前記マイクロプ
ロセッサが所定の処理を実行するとき、前記割り込み要
求前のデータを保持するキャッシュメモリ機構と、前記
割り込み要求によって前記主記憶からアクセスして読み
出したデータ領域を新に記憶する割り込み処理専用のキ
ャッシュメモリ機構と、前記割り込み要求と前記マイク
ロプロセッサの命令実行部からの割り込み終了の信号に
より前記キャッシュメモリまたは前記割り込み処理専用
のキャッシュメモリのいずれか一方を選択する切り替え
回路とを備えることにある。
【0009】また、前記命令実行部に設ける切り替え用
レジスタから出力するキャッシュ切り替え信号を用いて
前記切り替え制御回路を制御することにより、前記キャ
ッシュメモリ及び前記割り込み専用キャッシュメモリの
切り替えがプログラマブルに処理できる。
【0010】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明の第1の実施例の内部構成図を示す図
である。主記憶2とのインタフェース部分には、マイク
ロプロセッサ1の基本的な構成は従来例と同様である
が、通常時に機能しているキャッシュメモリ8と割り込
み処理時に機能する割り込み専用キャッシュメモリ9が
あり、切り替え回路10によってどちらか一方が選択さ
れ動作することが従来例とは異なる構成となっている。
キャッシュメモリ8と割り込み専用キャッシュメモリ9
の構成上の差異はなく、キャッシュミスした場合の動作
も同じである。
【0011】命令実行部7等からのメモリライトアクセ
スがあった場合、キャッシュメモリ8と割り込み専用キ
ャッシュメモリ9の保持しているデータ内容の一致性を
保つため、ライトアクセス時のみキャッシュメモリ8と
割り込み専用キャッシュメモリ9の両方に同時に書き込
む機能を有する。
【0012】ここで、切り替え回路10,11はマイク
ロプロセッサ1の内部とキャッシュメモリ8,割り込み
専用キャッシュメモリ9とのインターフェイス,また主
記憶2とキャッシュメモリ8,割り込み専用キャッシュ
メモリ9とのインターフェイスを司るもので、アドレス
バス3やデータバス4を通常のキャッシュメモリ8に接
続するか、割り込み専用キャッシュメモリ9に接続する
かを選択する。従ってマイクロプロセッサ1の命令プリ
フェッチ5と命令実行部7側に切り替え回路11が、主
記憶2側に切り替え回路10がそれぞれ配置されてい
る。
【0013】キャッシュメモリを構成する場合には、命
令コードをキャッシングするための命令キャッシュとデ
ータをキャッシングするためのデータキャッシュに分け
るのが一般的である。このようなキャッシュ構成におい
ては命令キャッシュ部分のみを図1に示すような構成と
し、データキャッシュ部分は、通常時、割り込み時とも
共通とする。
【0014】命令キャッシュのみに適用することで、通
常時のキャッシュ8と割り込み専用キャッシュ9の両キ
ャッシュのデータ内容の一致性を管理する必要がなくな
るという利点がある。これは、命令キャッシュに対して
はデータを更新するようなライトアクセスがなく、ライ
トアクセスはデータキャッシュのみを対象とすることに
よる。
【0015】切り替え回路10は、マイクロプロセッサ
1の外部からの割り込み信号12と割り込み処理終了信
号13によって制御される。割り込み信号12は入力信
号そのものであり、割り込み終了信号13は、命令実行
部7で割り込み処理最後の命令(例えば割り込みルーチ
ンからのリターン命令)を実行した際に命令実行部7か
ら出力される信号である。
【0016】図2は実施例2の内部構成図である。実施
例1との違いは切り替え回路10の制御方法である。実
施例2では、命令実行部7の中にキャッシュ切り替えレ
ジスタ14が設けてあり、実施例1においては割り込み
信号によって、割り込み専用キャッシュ9をアクティブ
にするが実施例2では割り込みが発生してプログラムが
割り込み処理ルーチンに入ったところで、ソフトウェア
で割り込み専用キャッシュメモリ9を起動させる。ソフ
トウェアで割り込み専用キャッシュメモリ9を制御でき
ることは、割り込み時だけでなく、プログラム処理にお
いて別キャッシュを用いたいときに簡単にそれを実現す
ることが可能である。
【0017】従ってこのレジスタ14へソフトウェア的
に書き込むことにより切り替え回路10を制御するキャ
ッシュ切り替え信号15が出力される。すなわち、キャ
ッシュメモリ8と割り込み専用キャッシュメモリ9の切
り替えがプログラマブルになっている。これにより、割
り込み専用キャッシュメモリ9は割り込み処理時のみな
らず、実行頻度が低いサブルーチンを処理するような場
合にも利用することができるようになり、より効率のい
いキャッシュ稼働を実現することができる。
【0018】実施例2においては、キャッシュの切り替
え制御を必ずしもレジスタで行う必要はなく、マイクロ
プロセッサがキャッシュ切り替え専用の命令を持って、
それにより制御することでも可能である。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、割り込み
などによる突発的な処理を行う場合には、専用のキャッ
シュメモリを用いることによって、それまでキャッシュ
メモリに保持されていたデータが主記憶から読み出した
データに書き替えられるため無効化されることを防いで
いる。これによって、割り込み処理等から復帰した場合
に、必要となる命令やデータを再び主記憶から転送する
ことがなくなり、それに要していた時間を大幅に減らす
ことによりシステム全体の性能を向上できるという結果
を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の内部構成図である。
【図2】本発明の第2の実施例の内部構成図である。
【図3】従来技術のマイクロプロセッサの内部構成図で
ある。
【符号の説明】
1 マイクロプロセッサ 2 主記憶 3 アドレスバス 4 データバス 5 命令プリフェッチ部 6 命令解析部 7 命令実行部 8 キャッシュメモリ 9 割り込み専用キャッシュメモリ 10,11 切り替え回路 12 外部割り込み信号 13 割り込み終了信号 14 キャッシュ切替用レジスタ 15 キャッシュ切替信号

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主記憶との間にバッファメモリを有し、
    マイクロプロセッサがメモリをアクセスする際に、前記
    主記憶上の所定のデータが前記バッファメモリにも記憶
    されていれば前記バッファメモリをアクセスし、前記所
    定のデータが記憶されていなければ前記主記憶を直接ア
    クセスするとともに、そのアドレスで特定されるデータ
    領域を前記バッファメモリ内のデータと入れ替える動作
    をするキャッシュメモリ機構を備えた前記マイクロプロ
    セッサにおいて、外部または内部からの割り込み要求に
    応じて前記マイクロプロセッサが所定の処理を実行する
    とき、前記割り込み要求前のデータを保持するキャッシ
    ュメモリ機構と、前記割り込み要求によって前記主記憶
    からアクセスして読み出したデータ領域を新に記憶する
    割り込み処理専用のキャッシュメモリ機構と、前記割り
    込み要求と前記マイクロプロセッサの命令実行部からの
    割り込み終了の信号により前記キャッシュメモリまたは
    前記割り込み処理専用のキャッシュメモリのいずれか一
    方を選択する切り替え回路とを備えることを特徴とする
    マイクロプロセッサ。
  2. 【請求項2】 前記命令実行部に設ける切り替え用レジ
    スタから出力するキャッシュ切り替え信号を用いて前記
    切り替え制御回路を制御することにより、前記キャッシ
    ュメモリ及び前記割り込み専用キャッシュメモリの切り
    替えがプロガグラマブルに処理できることを特徴とする
    請求項1記載のマイクロプロセッサ。
JP4181998A 1992-07-09 1992-07-09 マイクロプロセッサ Withdrawn JPH0628258A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4181998A JPH0628258A (ja) 1992-07-09 1992-07-09 マイクロプロセッサ

Applications Claiming Priority (1)

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JP4181998A JPH0628258A (ja) 1992-07-09 1992-07-09 マイクロプロセッサ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0628258A true JPH0628258A (ja) 1994-02-04

Family

ID=16110539

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4181998A Withdrawn JPH0628258A (ja) 1992-07-09 1992-07-09 マイクロプロセッサ

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JP (1) JPH0628258A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6376808B2 (en) 2000-05-12 2002-04-23 Nhk Spring Co., Ltd. Heating apparatus
US6660097B2 (en) 2000-06-26 2003-12-09 Tokyo Electron Limited Single-substrate-processing apparatus for semiconductor process
US7045045B2 (en) 2001-09-11 2006-05-16 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Workpiece holder for processing apparatus, and processing apparatus using the same
US7073045B2 (en) 2003-06-27 2006-07-04 Fujitsu Limited Memory interface circuit having plurality of prefetch buffers, each assigned to either first prefetch buffer enabled for rewrite or second prefetch buffer disabled for rewrite during normal operation period

Cited By (5)

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US7264699B2 (en) 2001-09-11 2007-09-04 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Workpiece holder for processing apparatus, and processing apparatus using the same
US7073045B2 (en) 2003-06-27 2006-07-04 Fujitsu Limited Memory interface circuit having plurality of prefetch buffers, each assigned to either first prefetch buffer enabled for rewrite or second prefetch buffer disabled for rewrite during normal operation period

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Effective date: 19991005