JPH06337815A - Data processor - Google Patents

Data processor

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Publication number
JPH06337815A
JPH06337815A JP5127280A JP12728093A JPH06337815A JP H06337815 A JPH06337815 A JP H06337815A JP 5127280 A JP5127280 A JP 5127280A JP 12728093 A JP12728093 A JP 12728093A JP H06337815 A JPH06337815 A JP H06337815A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
data
cache
address
flag
cache memory
Prior art date
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Pending
Application number
JP5127280A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuki Kashiyama
由紀 柏山
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPH06337815A publication Critical patent/JPH06337815A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To obtain a high hit ratio with inexpensive constitution in a space which is physically restricted by constituting a cache memory with DRAM and providing a flag storage means storing a flag showing the validity of data in the cache memory. CONSTITUTION:The cache memory 4 in a cache control unit 1 is constituted by DRAM. When a memory read request is given, real address data 8 and a valid flag 9 are read out of the address array buffer 3 of the cache memory 4. The address data 8 and the valid flag 9 are inputted to a matching detection circuit 10, and they are compared with address data of an address comparison part 5. When the valid flag 9 is '1' (data is valid) and matched address data exists as the result of matching, ROW information 11 which is cache-hit is inputted to a selector 16, and data which is read out of the corresponding ROW position of a cache buffer 2 is selected.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、主記憶装置とデータ処
理ユニットとの間にキャッシュメモリおよび該キャッシ
ュメモリを制御するキャッシュコントローラを備えたデ
ータ処理装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a data processor provided with a cache memory and a cache controller for controlling the cache memory between a main memory and a data processing unit.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来において、主記憶装置からデータ処
理ユニットに対するデータ(命令またデータ)の転送速
度を向上させるために、主記憶装置とデータ処理ユニッ
トとの間にキャッシュメモリを設け、主記憶装置をアク
セスしてデータを読み出したならば、その読出しデータ
をデータ処理ユニットに転送すると同時にキャッシュメ
モリへも書き込んでおき、次のアクセス時にアクセス対
象のデータがキャッシュメモリに存在していた場合は、
主記憶装置をアクセスすることなく、キャッシュメモリ
から該当データをデータ処理ユニットに転送するように
したキャッシュメモリ付のデータ処理装置が知られてい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, in order to improve a transfer rate of data (instruction or data) from a main memory device to a data processing unit, a cache memory is provided between the main memory device and the data processing unit, If the data has been accessed and read out, the read data is transferred to the data processing unit and written into the cache memory at the same time. If the data to be accessed exists in the cache memory at the next access,
There is known a data processing device with a cache memory, which transfers relevant data from a cache memory to a data processing unit without accessing the main storage device.

【0003】ところで、このようなデータ処理装置にお
いては、キャッシュメモリに対するヒット率を上げるた
めには、相当の記憶容量を確保しておく必要がる。例え
ば、オンライン処理にあっては2MB以上の記憶容量を
確保しておくことが望ましい。
By the way, in such a data processing apparatus, in order to increase the hit rate to the cache memory, it is necessary to secure a considerable storage capacity. For example, it is desirable to secure a storage capacity of 2 MB or more for online processing.

【0004】一方、最近においては、データ処理ユニッ
トおよびキャッシュメモリのシングルチップ化やダウン
サイジングに対する要求が高まり、物理的に限られた空
間でキャッシュメモリの有効利用を図ることが望まれて
いる。
On the other hand, recently, there has been an increasing demand for a single chip and downsizing of a data processing unit and a cache memory, and it is desired to effectively use the cache memory in a physically limited space.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のキャッ
シュメモリ付のデータ処理装置にあっては、特開平29
6541号公報に開示されているように、キャッシュメ
モリとしてSRAMを使用している。このため、DRA
Mに比べてアクセス時間は短いが、集積度が小さく、高
価であるために物理的に限られた空間で、必要とする記
憶容量を確保することが困難になってきている。この結
果、物理的に限られた空間でヒット率が高く、コストの
点でも有効なデータ処理ユニットを構築することができ
ないという問題がある。
However, in a conventional data processing device with a cache memory, Japanese Patent Application Laid-Open No. 29-29200 is known.
As disclosed in Japanese Patent No. 6541, an SRAM is used as a cache memory. Therefore, DRA
Although the access time is shorter than that of M, it is difficult to secure the required storage capacity in a physically limited space because the integration degree is low and the cost is high. As a result, there is a problem that the hit rate is high in a physically limited space, and it is not possible to construct an effective data processing unit in terms of cost.

【0006】本発明の目的は、物理的に限られた空間
で、かつ安価な構成で高いヒット率を得ることができる
データ処理装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a data processing device capable of obtaining a high hit rate in a physically limited space and with an inexpensive structure.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明は、最近のDRAMのアクセス時間が30ns
というように極めて高速になってきていることに注目
し、キャッシュメモリをDRAMで構成し、かつ前記キ
ャッシュコントローラ内に、キャッシュメモリ内のデー
タの有効性を示すフラグをデータのアクセス単位毎に記
憶するフラグ記憶手段と、データのアクセス時に前記フ
ラグ記憶手段の該当フラグを有効に設定するフラグ設定
手段と、データのアクセス時に前記フラグ記憶手段から
該当するフラグを読出し、そのフラグをアクセスデータ
の有効、無効を示す信号として出力する出力手段とを設
けたことを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a recent DRAM access time of 30 ns.
Paying attention to such extremely high speed, the cache memory is composed of DRAM, and the flag indicating the validity of the data in the cache memory is stored in the cache controller for each data access unit. A flag storage unit, a flag setting unit that sets a corresponding flag in the flag storage unit to be valid when the data is accessed, and a corresponding flag is read from the flag storage unit when the data is accessed, and the flag is set to valid or invalid of the access data And output means for outputting as a signal indicating.

【0008】さらに、データ処理ユニットの待機状態で
のみ前記キャッシュメモリをリフレッシュするリフレッ
シュ回路をキャッシュコントローラ内にさらに設けたこ
とを特徴とする。
Further, a refresh circuit for refreshing the cache memory only in the standby state of the data processing unit is further provided in the cache controller.

【0009】[0009]

【作用】上記手段によれば、まず、フラグ記憶手段のフ
ラグは初期状態では「無効」を示している。しかし、任
意のキャッシュアドレスにデータが書き込まれると、こ
の書き込み動作と並行してフラグ設定手段によって「有
効」に設定される。
According to the above means, first, the flag of the flag storage means is "invalid" in the initial state. However, when data is written to an arbitrary cache address, it is set to "valid" by the flag setting means in parallel with this writing operation.

【0010】この「有効」状態となっているフラグに対
応するキャッシュアドレスがDRAMの特性表で規定さ
れたリフレッシュ時間以内に再びアクセス(読出し、ま
たは書き込みの動作)されると、リフレッシュ回路でリ
フレッシュしたのと同様に再活性化され、この繰返しに
よってデータが保持される。このとき、フラグも「有
効」状態に再度設定される。
When the cache address corresponding to the flag in the "valid" state is again accessed (read or write operation) within the refresh time defined in the DRAM characteristic table, the refresh circuit refreshes the data. The data is retained by repeating this process after being reactivated. At this time, the flag is also set to the "valid" state again.

【0011】しかし、DRAMの特性表で規定されたリ
フレッシュ時間を過ぎても、アクセスがなければ、「有
効」状態となっているフラグに対応するキャッシュアド
レスのデータは自動的に消滅する。これに伴って、フラ
グは「無効」状態に設定される。
However, if there is no access even after the refresh time defined in the DRAM characteristic table has passed, the data at the cache address corresponding to the flag in the "valid" state is automatically erased. Along with this, the flag is set to the “invalid” state.

【0012】一方、キャッシュメモリをアクセスする
と、そのアクセス単位に対応したフラグが出力される。
もし、このフラグが「有効」状態を示していた場合は、
アクセス対象のデータがキャッシュメモリ内に存在して
いたことになるので、主記憶装置への読出し要求は発生
しない。しかし、「無効」状態を示していた時には、フ
ラグ自身が主記憶装置への読出し要求として使用され、
主記憶装置からアクセス対象データが読み出され、デー
タ処理ユニットに転送されるとともに、キャッシュメモ
リに対しても格納される。
On the other hand, when the cache memory is accessed, the flag corresponding to the access unit is output.
If this flag is in the "enabled" state,
Since the data to be accessed existed in the cache memory, the read request to the main storage device does not occur. However, when it shows the "invalid" state, the flag itself is used as a read request to the main memory,
The access target data is read from the main storage device, transferred to the data processing unit, and also stored in the cache memory.

【0013】すなわち、本発明においては、DRAMに
対するアクセスが特性表で規定されたリフレッシュ時間
以内に行われればデータが維持され、リフレッシュ時間
以内に行われなければデータは自動消滅することを利用
し、データ処理ユニットからのアクセスがDRAMの特
性表で規定されたリフレッシュ時間以内に行われれば、
キャッシュメモリ内のデータの有効性を保証し、そうで
なければ有効性を保証せず、主記憶装置からアクセス対
象データを読み出すという構成にしたことに特徴があ
る。従って、データ処理ユニットが常時稼動中である場
合は、専用のリフレッシュ回路を必要としない。また、
「無効」状態となっているキャッシュアドレスが常に所
定量以上存在するような条件では、古いデータを破棄す
る手段も必要としない。
That is, in the present invention, the data is maintained if the DRAM is accessed within the refresh time specified in the characteristic table, and the data is automatically erased if not accessed within the refresh time. If the access from the data processing unit is performed within the refresh time specified in the DRAM characteristic table,
It is characterized in that the validity of the data in the cache memory is guaranteed, otherwise the validity is not guaranteed and the access target data is read from the main storage device. Therefore, when the data processing unit is constantly operating, no dedicated refresh circuit is needed. Also,
Under the condition that the cache addresses in the “invalid” state always exist in a predetermined amount or more, a means for discarding old data is not required.

【0014】なお、データ処理ユニットが待機状態にな
る場合にのみ、専用のリフレッシュ回路が付加される。
A dedicated refresh circuit is added only when the data processing unit is in a standby state.

【0015】[0015]

【実施例】以下、本発明を図示する実施例に基づいて詳
細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below with reference to illustrated embodiments.

【0016】図1は本発明の一実施例を示すブロック図
であり、ここでは本発明の要部であるキャッシュコント
ロールユニットについて詳細な構成を示している。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, in which a detailed structure of a cache control unit which is an essential part of the present invention is shown.

【0017】この実施例のキャッシュコントロールユニ
ット1は、データを記憶するキャッシュバッファ2と、
このキャッシュバッファ2に記憶されたデータのアクセ
スアドレスデータを記憶するアドレスアレイバッファ3
とから成るキャッシュメモリ4が設けられている。
The cache control unit 1 of this embodiment comprises a cache buffer 2 for storing data,
Address array buffer 3 for storing access address data of data stored in the cache buffer 2
A cache memory 4 composed of and is provided.

【0018】このキャッシュバッファ2およびアドレス
アレイバッファ3は、DRAMで構成されている。そし
て、キャッシュバッファ2およびアドレスアレイバッフ
ァ3は、行方向が512Kカラム、列方向が4ロウ(R
OW)、各ロウのデータ幅が2バイトで構成された4M
バイトの記憶容量に設定されている。この場合、キャッ
シュバッファ2およびアドレスアレイバッファ3の各カ
ラムおよびロウはそれぞれ1対1に対応し、各カラムの
中の1つのロウがデータのアクセス単位となる。
The cache buffer 2 and the address array buffer 3 are composed of DRAM. The cache buffer 2 and the address array buffer 3 have 512K columns in the row direction and 4 rows in the column direction (R
OW), 4M in which the data width of each row is 2 bytes
It is set to the storage capacity of bytes. In this case, the columns and rows of the cache buffer 2 and the address array buffer 3 are in one-to-one correspondence, and one row in each column serves as a data access unit.

【0019】また、キャッシュコントロールユニット1
には、データ処理ユニット(図示せず)からのアクセス
アドレスデータを記憶するアクセスアドレスレジスタ5
が設けられている。
Further, the cache control unit 1
Is an access address register 5 for storing access address data from a data processing unit (not shown).
Is provided.

【0020】このアクセスアドレスレジスタ5は、デー
タ処理ユニットからのアクセスアドレスデータが32ビ
ットであることから、32ビットのレジスタで構成さ
れ、そのうち0バイト目のビット1から1バイト目のビ
ット2までがアドレス比較部6として用いられ、その下
位の1バイト目のビット3から3バイト目のビット4ま
でがアドレス検索部7として用いられる。すなわち、ア
ドレス検索部7は、キャッシュバッファ2およびアドレ
スアレイバッファ3のカラムアドレスデータとして用い
られ、その上位のアドレス比較部6は該当カラムの4ロ
ウから読み出されるアドレスデータとの比較のために用
いられる。
Since the access address data from the data processing unit is 32 bits, the access address register 5 is composed of a 32-bit register, of which the bit 1 of the 0th byte to the bit 2 of the 1st byte. It is used as the address comparison unit 6, and the bits 3 to 4 of the lower 1st byte are used as the address search unit 7. That is, the address search unit 7 is used as column address data of the cache buffer 2 and the address array buffer 3, and the upper address comparison unit 6 is used for comparison with the address data read from the 4th row of the corresponding column. .

【0021】ここで、アドレスアレイバッファ3の各カ
ラムのROW0〜ROW3には、主記憶装置をアクセス
した時のアクセスアドレスデータの上位11ビット、す
なわちアドレス比較部6と同一構成のアドレスデータが
リアルアドレスデータ(RA)8として書き込まれ、さ
らにその下位1ビットに、キャッシュバッファ2の対応
する記憶位置のデータが有効であることを示すバリッド
フラグ9が書き込まれるようになっている。
Here, in ROW0 to ROW3 of each column of the address array buffer 3, the upper 11 bits of the access address data when the main storage device is accessed, that is, the address data having the same configuration as the address comparison unit 6 is a real address. Data (RA) 8 is written, and a valid flag 9 indicating that the data in the corresponding storage position of the cache buffer 2 is valid is written in the lower 1 bit.

【0022】そこで、アドレス比較部6のアドレスデー
タとアドレスアレイバッファ3の該当カラムの4ロウか
ら読み出されるアドレスデータとを比較し、一致したア
ドレスデータがあった時には、そのROW位置を表すR
OW情報11と、キャッシュメモリ4内にアクセス対象
データが存在したことを示すインキャッシュ情報12
(データ有りで“1”)を出力するリアルアドレス一致
検出回路10が設けられている。
Therefore, the address data of the address comparison unit 6 is compared with the address data read from the 4th row of the corresponding column of the address array buffer 3, and when there is the matched address data, the R indicating the ROW position is compared.
OW information 11 and in-cache information 12 indicating that the access target data existed in the cache memory 4.
A real address match detection circuit 10 that outputs (“1” with data) is provided.

【0023】さらに、キャッシュメモリ4をリフレッシ
ュするためのリフレッシュ回路13が設けられている。
このリフレッシュ回路13はリフレッシュアドレスデー
タ出力するリフレッシュアドレス発生回路14を備え、
データ処理ユニットが待機中であることを示すシステム
ウエイト信号Wが“1”の時のみ、またはリフレッシュ
リクエスト信号Rが“1”の時のみ一定時間毎にリフレ
ッシュアドレスデータを出力するように構成されてい
る。
Further, a refresh circuit 13 for refreshing the cache memory 4 is provided.
The refresh circuit 13 includes a refresh address generation circuit 14 that outputs refresh address data,
The refresh address data is output at regular intervals only when the system wait signal W indicating that the data processing unit is on standby is "1" or only when the refresh request signal R is "1". There is.

【0024】ここで、データ処理ユニットが待機中の時
のみリフレッシュアドレスデータを出力するようにして
いるのは、データ処理ユニットが稼動中の時は頻繁にキ
ャッシュアクセスが発生し、これと競合して性能が低下
することを防止するためである。
The reason why the refresh address data is output only when the data processing unit is in the standby mode is that cache access frequently occurs when the data processing unit is in operation, and this causes a conflict with the cache access. This is to prevent the performance from decreasing.

【0025】一方、キャッシュバッファ2側には、イン
キャッシュ情報12とROW情報11とに基づき、キャ
ッシュヒットしたROWのデータを選択し、読出しデー
タ15として出力するセレクタ16と、キャッシュヒッ
トしたROWを選択するセレクタが設けられている。
On the other hand, on the cache buffer 2 side, based on the in-cache information 12 and the ROW information 11, the data of the cache hit ROW is selected and is output as the read data 15, and the cache hit ROW is selected. A selector is provided.

【0026】さらに、インキャッシュ情報12を反転
し、ノットインキャッシュ情報Ninはメモリコントロ
ールユニット19に主記憶装置(または該キャッシュメ
モリの上位階層のメモリ)への読出し要求信号として入
力される。そして、読出し要求信号によってアクセス対
象のデータが読み出されると、その読出しデータは命令
コントロールユニット20を介してレジスタ21に入力
され、セレクタ17を通じてキャッシュバッファ2の該
当するカラムのROW位置に書き込まれる。この時、ア
クセスアドレスの上位11ビットがリアルアドレスデー
タ8として、また“1”のバリッドフラグ9がアクセス
アドレスデータのアドレス検索部7で指定されるカラム
のROW位置に書き込まれる。
Further, the in-cache information 12 is inverted, and the not-in cache information Nin is input to the memory control unit 19 as a read request signal to the main storage device (or the memory in the upper hierarchy of the cache memory). When the data to be accessed is read by the read request signal, the read data is input to the register 21 via the instruction control unit 20 and written to the ROW position of the corresponding column of the cache buffer 2 via the selector 17. At this time, the upper 11 bits of the access address are written as the real address data 8 and the valid flag 9 of "1" is written in the ROW position of the column designated by the address search unit 7 of the access address data.

【0027】以上の構成に係る動作を以下説明する。The operation of the above configuration will be described below.

【0028】まず、メモリ読出し要求がデータ処理ユニ
ットから出力された時、キャッシュメモリ4にデータが
存在していない初期状態では、インキャッシュ情報12
は“0”となる。従って、ノットインキャッシュ情報N
inは“1”となる。
First, when the memory read request is output from the data processing unit, the in-cache information 12 is set in the initial state where no data exists in the cache memory 4.
Becomes "0". Therefore, the not-in cache information N
in becomes “1”.

【0029】このノットインキャッシュ情報Ninはメ
モリコントロールユニット19に主記憶装置(または該
キャッシュメモリの上位階層のメモリ)への読出し要求
信号として入力される。
This not-in cache information Nin is input to the memory control unit 19 as a read request signal to the main storage device (or the memory in the upper hierarchy of the cache memory).

【0030】これと並行して、アクセスアドレスレジス
タ5に入力されたアクセスアドレスデータの上位11ビ
ットがリアルアドレスデータ8と、“1”のバリッドフ
ラグ9がアクセスアドレスのアドレス検索部7で指定さ
れるカラムのROW位置に書き込まれる。
In parallel with this, the upper 11 bits of the access address data input to the access address register 5 are designated by the real address data 8 and the valid flag 9 of "1" is designated by the address retrieval unit 7 of the access address. Written to the ROW position of the column.

【0031】一方、読出し要求信号によって主記憶装置
から読み出されたアクセス対象のデータは命令コントロ
ールユニット20を介してレジスタ21に入力され、セ
レクタ17を通じてキャッシュバッファ2の該当するカ
ラムのROW位置に書き込まれる。
On the other hand, the data to be accessed read from the main memory by the read request signal is input to the register 21 via the instruction control unit 20 and written to the ROW position of the corresponding column of the cache buffer 2 via the selector 17. Be done.

【0032】次に、メモリ読出し要求がデータ処理ユニ
ットから出力された時、キャッシュメモリ4にデータが
存在している状態では、アドレス検索部7によってアド
レスアレイバッファ3のカラム位置が指定され、そのカ
ラムから4組のリアルアドレスデータ8とバリッドフラ
グ9が読み出される。
Next, when a memory read request is output from the data processing unit, if there is data in the cache memory 4, the address search unit 7 specifies the column position of the address array buffer 3 and the column position is specified. 4 sets of real address data 8 and valid flag 9 are read.

【0033】これら4組のリアルアドレスデータ8とバ
リッドフラグ9は一致検出回路10に入力され、アドレ
ス比較部5のアドレスデータと比較される。この比較の
結果、バリッドフラグ9が“1”で、かつ一致するアド
レスデータがあれば、当該アクセスアドレスはDRAM
のリフレッシュ時間以内にアクセスされたことになるの
で、“1”のバリッドフラグ9によってインキャッシュ
情報12が“1”となり、さらにノットインキャッシュ
情報Ninが“0”となってメモリコントロールユニッ
ト19および命令コントロールユニット20にキャッシ
ュヒットしたことが通知される。この時、キャッシュヒ
ットしたカラムはDRAMのリフレッシュ時間以内にア
クセスされたことになるので、特別にリフレッシュする
ことなく元のアドレスデータの内容に活性化される。
These four sets of real address data 8 and valid flag 9 are input to the coincidence detecting circuit 10 and compared with the address data of the address comparing section 5. As a result of this comparison, if the valid flag 9 is "1" and there is matching address data, the access address is the DRAM.
Since the access has been made within the refresh time, the in-cache information 12 becomes "1" by the valid flag 9 of "1", and the not-in cache information Nin becomes "0", and the memory control unit 19 and the instruction. The control unit 20 is notified of the cache hit. At this time, since the cache hit column is accessed within the refresh time of the DRAM, it is activated to the content of the original address data without special refresh.

【0034】同時に、キャッシュヒットしたROW情報
11がセレクタ16に入力され、キャッシュバッファ2
の対応するROW位置から読み出されたデータが選択さ
れ、読出しデータ15として命令コントロールユニット
20に入力される。このキャッシュバッファ2において
も、キャッシュヒットしたカラムはDRAMのリフレッ
シュ時間以内にアクセスされたことになるので、特別に
リフレッシュすることなく元のデータの内容に活性化さ
れる。
At the same time, the cache hit ROW information 11 is input to the selector 16 and the cache buffer 2
The data read from the corresponding ROW position of is selected and input as read data 15 to the instruction control unit 20. In this cache buffer 2 as well, since the column having a cache hit has been accessed within the refresh time of the DRAM, it is activated to the original data content without any special refresh.

【0035】次にデータ処理ユニットから書き込み要求
が発生し、アクセスアドレスレジスタ5に書き込みアド
レスデータが入力された場合、読出しの場合と同様に、
アドレス検索部7によってアドレスアレイバッファ3の
カラム位置が指定され、そのカラムから4組のリアルア
ドレスデータ8とバリッドフラグ9が読み出される。
Next, when a write request is issued from the data processing unit and write address data is input to the access address register 5, as in the case of reading,
The column position of the address array buffer 3 is designated by the address search unit 7, and four sets of real address data 8 and valid flag 9 are read from the column.

【0036】これら4組のリアルアドレスデータ8とバ
リッドフラグ9は一致検出回路10に入力され、アドレ
ス比較部5のアドレスデータと比較される。この比較の
結果、バリッドフラグ9が“1”で、かつ一致するデー
タがあれば、当該アクセスアドレスはDRAMのリフレ
ッシュ時間以内にアクセスされたことになるので、
“1”のバリッドフラグ9によってインキャッシュ情報
12が“1”となり、さらにノットインキャッシュ情報
Ninが“0”となってメモリコントロールユニット1
9および命令コントロールユニット20にキャッシュヒ
ットしたことが通知される。そして、キャッシュヒット
したROW情報11がセレクタ17に入力され、命令コ
ントロールユニット20を通じて入力された書き込みデ
ータ21がセレクタ17によってキャッシュバッファ2
の対応するROW位置に書き込まれる。
These four sets of real address data 8 and valid flag 9 are input to the coincidence detection circuit 10 and compared with the address data of the address comparison unit 5. If the result of this comparison is that the valid flag 9 is "1" and there is matching data, it means that the access address has been accessed within the refresh time of the DRAM.
The valid flag 9 of "1" causes the in-cache information 12 to become "1" and the not-in cache information Nin to become "0".
9 and the instruction control unit 20 are notified of the cache hit. Then, the ROW information 11 having the cache hit is input to the selector 17, and the write data 21 input through the instruction control unit 20 is input to the cache buffer 2 by the selector 17.
Are written to the corresponding ROW positions of the.

【0037】この場合、アドレスアレイバッファ3のキ
ャッシュヒットしたカラムはDRAMのリフレッシュ時
間以内にアクセスされたことになるので、特別にリフレ
ッシュすることなく元のアドレスデータの内容に活性化
される。
In this case, since the cache hit column of the address array buffer 3 has been accessed within the refresh time of the DRAM, it is activated to the content of the original address data without special refresh.

【0038】しかし、一致検出回路10における比較の
結果、バリッドフラグ9が“0”であった場合、当該カ
ラム位置はDRAMのリフレッシュ時間を超えてアクセ
スされてデータが保証できない状態、または初期状態で
あることを意味するので、当該カラムの空きROW位置
に、アドレス比較部5のアドレスデータをリアルアドレ
スデータ8として書き込み、さらにその下位に“1”の
バリッドフラグ9を書き込む。一方、キャッシュバッフ
ァ2の該当するROW位置には書き込みデータ21を書
き込む。
However, as a result of the comparison in the coincidence detection circuit 10, when the valid flag 9 is "0", the column position is accessed for more than the refresh time of the DRAM and data cannot be guaranteed, or in the initial state. Since it means that there is, the address data of the address comparison unit 5 is written as real address data 8 in the empty ROW position of the column, and the valid flag 9 of “1” is written further below it. On the other hand, the write data 21 is written in the corresponding ROW position of the cache buffer 2.

【0039】一方、データ処理ユニットが待機状態にな
り、システムウエイト信号Wが“1”になると、リフレ
ッシュアドレス発生回路14からDRAMのリフレッシ
ュ時間未満の一定時間間隔でリフレッシュアドレスデー
タが発生され、キャッシュバッファ2およびアドレスア
レイバッファ3はカラム単位で順次リフレッシュされ
る。
On the other hand, when the data processing unit enters the standby state and the system wait signal W becomes "1", refresh address data is generated from the refresh address generation circuit 14 at a constant time interval shorter than the refresh time of the DRAM, and the cache buffer is generated. 2 and the address array buffer 3 are sequentially refreshed in column units.

【0040】このリフレッシュ動作によってキャッシュ
バッファ2およびアドレスアレイバッファ3内のデータ
およびアドレスデータは、データ処理ユニットの待機状
態においても消滅しないように保持される。
By this refresh operation, the data and address data in the cache buffer 2 and the address array buffer 3 are retained so as not to disappear even in the standby state of the data processing unit.

【0041】これは、リフレッシュリクエスト信号Rが
発生して時も同様である。
This is the same when the refresh request signal R is generated.

【0042】ところで、マルチプロセッサシステム等で
は、データの一致制御のために、キャッシュメモリ内の
データを強制的に同時消去することがあるが、この実施
例のキャッシュメモリ4においては、バリッドフラグ9
を一斉に“0”にすることによって実現することができ
るので、高速化が図れるという利点がある。
By the way, in a multiprocessor system or the like, the data in the cache memory may be forcibly erased simultaneously in order to control the coincidence of the data. In the cache memory 4 of this embodiment, the valid flag 9 is used.
Can be realized by setting all of them to "0" all at once, which has the advantage of speeding up.

【0043】このように本実施例においては、キャッシ
ュメモリ4をDRAMで構成し、かつキャッシュコント
ロールユニット1内に、キャッシュメモリ4内のデータ
の有効性を示すバリッドフラグ9をデータのアクセス単
位毎に記憶させ、データのアクセス毎に該当バリッドフ
ラグ9を有効に設定するようにし、かつデータのアクセ
ス時に該当バリッドフラグ9が無効を示している時のみ
データを更新するように構成したものである。
As described above, in this embodiment, the cache memory 4 is composed of DRAM, and the valid flag 9 indicating the validity of the data in the cache memory 4 is provided in the cache control unit 1 for each data access unit. The valid flag 9 is stored, and the valid flag 9 is set valid each time the data is accessed, and the data is updated only when the valid flag 9 indicates invalid when the data is accessed.

【0044】すなわち、DRAMに対するアクセスが特
性表で規定されたリフレッシュ時間以内に行われればデ
ータが維持され、リフレッシュ時間以内に行われなけれ
ばデータは自動消滅することを利用し、データ処理ユニ
ットからのアクセスがDRAMの特性表で規定されたリ
フレッシュ時間以内に行われれば、キャッシュメモリ4
内のデータの有効性を保証し、そうでなければ有効性を
保証せず、主記憶装置からアクセス対象データを読み出
すという構成にしたものである。
That is, the data is maintained if the DRAM is accessed within the refresh time defined in the characteristic table, and the data is automatically erased if the DRAM is not accessed within the refresh time. If the access is performed within the refresh time specified in the DRAM characteristic table, the cache memory 4
The validity of the data in the storage is guaranteed, otherwise the validity is not guaranteed, and the access target data is read from the main storage device.

【0045】従って、データ処理ユニットが常時稼動中
である場合は、専用のリフレッシュ回路を必要としな
い。また、「無効」状態となっているキャッシュアドレ
スが常に所定量以上存在するような条件では、古いデー
タを破棄する手段も必要としないという利点がある。
Therefore, when the data processing unit is constantly operating, no dedicated refresh circuit is required. Further, there is an advantage that no means for discarding old data is required under the condition that the cache addresses in the “invalid” state always exist in a predetermined amount or more.

【0046】また、データ処理ユニットが待機中の時の
みリフレッシュ動作を実行するようにすることにより、
データ処理ユニットのキャッシュアクセスとの競合がな
くなり、性能が低下することを防止できるという利点が
ある。
Further, the refresh operation is executed only when the data processing unit is on standby,
There is an advantage that the competition with the cache access of the data processing unit is eliminated and the performance is prevented from being deteriorated.

【0047】特に、物理的に限られた空間で、かつ安価
な構成で高いヒット率を得ることができるという利点が
ある。例えば、256KバイトのSRAMで構成された
キャッシュメモリを4MバイトのDRAMのキャッシュ
メモリに置き換えた場合、記憶容量は16倍になり、キ
ャッシュヒットしない頻度が著しく低下する。この結
果、データのブロック転送時のオーバヘッドも大幅に減
少する。しかも、コストも低下する。
In particular, there is an advantage that a high hit rate can be obtained in a physically limited space and with an inexpensive structure. For example, when the cache memory composed of 256 Kbytes of SRAM is replaced with the cache memory of 4 Mbytes of DRAM, the storage capacity becomes 16 times, and the frequency of no cache hits is significantly reduced. As a result, the overhead at the time of block transfer of data is also significantly reduced. Moreover, the cost is reduced.

【0048】したがって、キャッシュメモリコントロー
ルユニット1とデータ処理ユニットをシングルチップL
SIとして構成すれば、安価で高性能のマイクロプロセ
ッサを実現することができる。
Therefore, the cache memory control unit 1 and the data processing unit are combined into a single chip L.
If configured as SI, an inexpensive and high-performance microprocessor can be realized.

【0049】なお、この実施例では、キャッシュメモリ
内にデータが存在することを示すフラグと、データが有
効であるかどうかを示すバリッドフラグとを共用してい
るが、別々にしてもよい。別々にした場合は、両方のフ
ラグが“1”のときのみデータが有効であることを通知
するようにすればよい。
In this embodiment, the flag indicating that the data exists in the cache memory and the valid flag indicating whether the data are valid are shared, but they may be separated. When they are separated, it is sufficient to notify that the data is valid only when both flags are "1".

【0050】また、アドレス検索部7をカラムアドレス
とクラスアドレスの2段に分けてアドレスアレイバッフ
ァ3を検索するように構成してもよい。
The address search unit 7 may be configured to search the address array buffer 3 by dividing it into two stages of a column address and a class address.

【0051】[0051]

【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
キャッシュメモリをDRAMで構成し、かつキャッシュ
コントロールユニット内に、キャッシュメモリ内のデー
タの有効性を示すフラグをデータのアクセス単位毎に記
憶させ、データのアクセス毎に該当フラグを有効に設定
するようにし、かつデータのアクセス時に該当フラグが
無効を示している時のみデータを更新するように構成し
たので、データ処理ユニットが常時稼動中である場合
は、専用のリフレッシュ回路が不要になるうえ、「無
効」状態となっているキャッシュアドレスが常に所定量
以上存在するような条件では、古いデータを破棄する手
段も必要としないという効果がある。
As described above, in the present invention,
The cache memory is composed of a DRAM, and a flag indicating the validity of the data in the cache memory is stored in the cache control unit for each access unit of the data, and the corresponding flag is set valid for each access of the data. In addition, since the data is configured to be updated only when the corresponding flag indicates invalid when accessing the data, if the data processing unit is always operating, a dedicated refresh circuit becomes unnecessary and Under the condition that the cache address in the state always exists in a predetermined amount or more, there is an effect that means for discarding old data is not required.

【0052】また、データ処理ユニットが待機中の時の
みリフレッシュ動作を実行するようにすることにより、
データ処理ユニットのキャッシュアクセスとの競合がな
くなり、性能が低下することを防止できるという効果が
ある。
Further, by executing the refresh operation only when the data processing unit is in the standby state,
There is an effect that contention with the cache access of the data processing unit is eliminated and the performance is prevented from being deteriorated.

【0053】特に、物理的に限られた空間で、かつ安価
な構成で高いヒット率を得ることができ、データのブロ
ック転送時のオーバヘッドを大幅に減少させることがで
きるといった効果がある。
In particular, it is possible to obtain a high hit rate in a physically limited space and with an inexpensive structure, and it is possible to greatly reduce the overhead at the time of block transfer of data.

【0054】また、キャッシュメモリコントロールユニ
ットとデータ処理ユニットをシングルチップLSIとし
て構成すれば、安価で高性能のマイクロプロセッサを実
現することができるという効果がある。
Further, if the cache memory control unit and the data processing unit are constructed as a single chip LSI, there is an effect that an inexpensive and high performance microprocessor can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例を示すブロック構成図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…キャッシュコントロールユニット、2…キャッシュ
バッファ、3…アドレスアレイバッファ、9…バリッド
フラグ、12…インキャッシュ情報、13…リフレッシ
ュ回路。
1 ... Cache control unit, 2 ... Cache buffer, 3 ... Address array buffer, 9 ... Valid flag, 12 ... In cache information, 13 ... Refresh circuit.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 主記憶装置とデータ処理ユニットとの間
にキャッシュメモリおよび該キャッシュメモリを制御す
るキャッシュコントローラを備えたデータ処理装置にお
いて、 前記キャッシュメモリをDRAMで構成し、かつ前記キ
ャッシュコントローラ内に、キャッシュメモリ内のデー
タの有効性を示すフラグをデータのアクセス単位毎に記
憶するフラグ記憶手段と、データのアクセス時に前記フ
ラグ記憶手段の該当フラグを有効に設定するフラグ設定
手段と、データのアクセス時に前記フラグ記憶手段から
該当するフラグを読出し、そのフラグをアクセスデータ
の有効、無効を示す信号として出力する出力手段とを設
けたことを特徴とするデータ処理装置。
1. A data processing device comprising a cache memory and a cache controller for controlling the cache memory between a main memory device and a data processing unit, wherein the cache memory is composed of a DRAM, and the cache controller is provided in the cache controller. A flag storage unit that stores a flag indicating the validity of data in the cache memory for each access unit of data; a flag setting unit that sets the corresponding flag of the flag storage unit to be valid when the data is accessed; A data processing device, characterized by further comprising: output means for reading a corresponding flag from the flag storage means and outputting the flag as a signal indicating whether the access data is valid or invalid.
【請求項2】 前記フラグが無効を示す時のみ主記憶装
置からアクセス対象のデータを読み出すことを特徴とす
る請求項1記載のデータ処理装置。
2. The data processing device according to claim 1, wherein the data to be accessed is read from the main storage device only when the flag indicates invalid.
【請求項3】 データ処理ユニットの待機状態でのみ前
記キャッシュメモリをリフレッシュするリフレッシュ回
路をキャッシュコントローラ内にさらに設けたことを特
徴とする請求項1記載のデータ処理装置。
3. The data processing device according to claim 1, further comprising a refresh circuit provided in the cache controller for refreshing the cache memory only in a standby state of the data processing unit.
【請求項4】 前記データ処理ユニット、キャッシュメ
モリおよびキャッシュコントローラをシングルチップL
SIで構成したことを特徴とする請求項1ないし3記載
のいずれかのデータ処理装置。
4. The data processing unit, cache memory and cache controller are combined into a single chip L.
4. The data processing device according to claim 1, wherein the data processing device is configured by SI.
JP5127280A 1993-05-28 1993-05-28 Data processor Pending JPH06337815A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5983023A (en) * 1997-01-17 1999-11-09 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Memory-contained processor
US7333388B2 (en) 2001-10-03 2008-02-19 Infineon Technologies Aktiengesellschaft Multi-port memory cells

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US5983023A (en) * 1997-01-17 1999-11-09 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Memory-contained processor
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