JPH07168694A

JPH07168694A - プロセッサおよびそれを用いたデータ処理システム

Info

Publication number: JPH07168694A
Application number: JP5313014A
Authority: JP
Inventors: Osamu Nishii; 修西井; Noriharu Hiratsuka; 憲晴平塚; Junichi Nishimoto; 順一西本
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-12-14
Filing date: 1993-12-14
Publication date: 1995-07-04
Also published as: KR950020156A

Abstract

(57)【要約】【目的】データ処理システムにおいて、磁気ディスク
等の二次記憶装置に格納される圧縮形式のプログラムを
実行する場合に、圧縮復元処理のため実行開始時に起こ
る待ち時間を小さく抑え、同時に全く使用されないプロ
グラムの復元処理を省略する。【構成】仮想記憶機構のページ単位に該当ページが圧
縮状態にあるか否かのビット情報を、主記憶装置のペー
ジテーブルエントリ内に設ける。圧縮状態にあるデータ
へのアクセスが起こった場合は、アドレス変換バッファ
ＴＬＢの圧縮ビット４２５の読み出し結果に基づき、割
り込み制御ユニット４１１は割り込みを発生して、圧縮
データを復元する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプロセッサおよびそれを
用いたデータ処理システムに関し、特にデータの圧縮お
よび復元の機能を有するものに関する。

【０００２】

【従来の技術】データ圧縮の技術的現状については、
「日経エレクトロニクス」１９９３年５月１０日号第９
３頁−第１０４頁に記載してある。データ圧縮とは元の
データに冗長度が高い時に、その冗長度を検出して、よ
り小容量のデータに変換するものである。該文献によれ
ば、計算機の二次記憶装置(磁気ディスク等)に格納する
データ(一般にデータファイルと言う単位で管理され
る)、やプロセッサ間のネットワーク(通信路)を介して
転送するデータ集合に対して圧縮処理が用いられてい
る。このデータ圧縮を用いることによって、二次記憶装
置の容量をより広く使用できることや、ネットワークの
通信時間を小さくできることなどの利点がある。尚、デ
ータ圧縮にはロスのない(完全に復元可能な)データ圧縮
と、ロスのある(完全な復元は不可能な)データ圧縮があ
るが、本発明の議論はロスのないデータ圧縮を想定す
る。

【０００３】一方、データ圧縮プログラムは、計算機で
現在広く供給されている。例えば、ワークステーション
・スパーク・ステーション２(Sparc Station 2)で100,0
00行の ######abc(リターン) (######＝1-100000, 数字は右ずめ、余白にはスペース
を入れる)からなる1,000,000バイトの磁気ディスク上の
ファイルに、”compress”と言う圧縮プログラムを適用
すると、このファイルは273,892バイトのファイルに圧
縮される(すなわち、４分の１程度の容量に圧縮でき
る)。また、その処理時間は４秒である。一方、”uncom
press”と言う圧縮復元プログラムを前記273,892バイト
の圧縮されたファイルに行うと、元の1,000,000バイト
のファイルが復元できる。また、その処理時間は８秒で
ある。

【０００４】一方、プロセッサの記憶の保護機構に関す
る従来技術が、「ＰＡリスク1.1・アーキテクチャ・命
令セット・参照マニュアル」、第3-1頁から第3-12頁、
第4-18頁から第4-25頁、1990年(PA-RISC 1.1 Architect
ure and Instruction Set Reference Manual, pp. 3.1-
3.12, pp. 4.18-4.25, 1990)に記載されている。また、
多くのプロセッサで、記憶保護機構は仮想記憶機構と一
体化されて用意されている。実メモリはページ単位に管
理されるが、仮想記憶機構を用いることによって、任意
の物理ページ(実メモリでアドレスづけされるページ)
は、任意の論理ページと対応付けすることができる。こ
のマニュアル第3-1頁では、ページとは４キロバイトの
大きさをもつと規定されている。また、このマニュアル
の3-4頁には、仮想記憶機構のために用いられるＴＬＢ
(トランスレーション・ルックアサイド・バッファ)と言
う論理アドレスから物理アドレスへの変換用のバッファ
記憶装置が記載されている。従って、このＴＬＢは、仮
想記憶機構と記憶保護機構との両方の働きをはたす。ま
た、記憶保護機構を用いることにより、例えば次のこと
ができる。ある任意のページについて、命令に対するア
クセス権を保持していないプログラムからの命令コード
の実行を禁止できる。例えば、このマニュアルでは第3-
11頁の表に示されるように、該当ページのタイプ・バリ
ュー(Type value)を２進数の１００にすると、特権レベ
ル２(ＰＬ２)より小さな特権レベル、および特権レベル
１(ＰＬ１)より大きい特権レベルでの命令実行は許され
ない。ここで、Type value、ＰＬ１、ＰＬ２は、ＴＬＢ
に設定される値である。また、特権レベルとはプログラ
ムの権限を示す０、１、２、３の整数値である。従っ
て、ある任意のページについて、データに対するアクセ
ス権を保持していないプログラムからのデータアクセス
を禁止できる。例えば、このマニュアルでは第3-11頁の
表に示されるように、該当ページのType valueを２進数
の０１１にすると、PL1より大きい特権レベルでのデー
タリードアクセス、およびPL2より大きい特権レベルで
のデータライトアクセスは許されない。

【０００５】一般に許可されない命令アクセスやデータ
アクセスが行われた場合、割り込みが起こり、制御が特
定の番地の割り込み処理ルーチンに移る。尚、マシンの
差異により割り込みをトラップ、例外とも呼ぶこともあ
る。例えば、このマニュアルでは第4-20頁に示されるよ
うに、命令に対するアクセス権を保持していないプログ
ラムからの命令コードを実行しようとの試みがなされた
場合、Instruction memory protection trap(命令メモ
リ保護トラップ、割り込み番号７)が発生すると記載さ
れている。また、このマニュアルの第4-23頁に示される
ように、データに対するアクセス権を保持していないプ
ログラムからのデータアクセスを実行しようとの試みが
なされた場合に、Data memory protection trap/Unalig
ned data reference trap(データメモリ保護トラップ／
非整合データ参照トラップ、割り込み番号１８)が発生
すると記載されている。それらの割り込み処理ルーチン
は、最上位ソフトウェア(オペレーティング・プログラ
ム)によって提供される。許可されないアクセスに対す
る割り込み処理ルーチンの内容は、(ソフトウェアゆえ
任意に定められるが)典型的には、該当ユーザプログラ
ムを終了させるなどの措置をとる処理となっており、そ
の場合は、結果として、プログラムのアクセスが達成さ
れずに終わる。

【０００６】また、このニュアル第3-5頁にはＴＬＢの
ビットとして、Ｅビット、Ｔビット、Ｄビット、Ｂビッ
トが記載されている。Ｅビットは、ＴＬＢエントリの有
効ビットである。Ｔビットは、ページ参照トラップ・ビ
ットであり、Ｔ＝１なるページをデータアクセスすると
トラップが発生すると記載されている。Ｄビットはダー
ティー・ビットであり、ソフトウェア・ＴＬＢミス処理
されるプロセッサでは、Ｄ＝０なるページにライトまた
はセマフォア・アクセスするとトラップが発生すると記
載されている。Ｂビットはブレーク・ビットであり、Ｂ
＝１なるページのデータを改変するアクセスを行うと、
トラップが発生すると記載されている。データを改変す
る命令としては、代表的にはストア命令(マシンレジス
タからメモリへのデータ転送)が挙げられる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術を用い
て圧縮処理を行う場合の問題を、以下、例を挙げて説明
する。第１は、二次記憶装置に圧縮されたファイルとし
て格納されているプログラムを実行する場合である。二
次記憶装置とは、フロッピー磁気ディスク、固定磁気デ
ィスク(ハードディスク)、光ディスク等をさす。この場
合には従来、次の方法がとられている。手順１：圧縮復元プログラムを実行して、該当ファイル
を復元する。その実行結果(通常形式のファイル)は、二
次記憶装置におかれる。手順２：該通常形式のファイルを主記憶装置に配置(ロ
ーディング)する。手順３：プログラムの実行を開始する。ただし、手順１の結果生成された通常形式のファイルを
二次記憶装置に置くことを省略して、主記憶装置に直接
配置すると言う小改良も可能であろう。第２は、二次記
憶装置に圧縮されたファイルとして格納されている十分
大きいデータベース等のデータファイルにアクセスする
場合であり、その処理は、手順１：圧縮復元プログラムを実行し、該当ファイルの
復元する。その実行結果(通常形式のファイル)は二次記
憶装置におかれる、手順２：アクセスを開始する、となる。そこで、以上２つの事項をまとめて、圧縮され
たファイルをアクセスする場合と称する。

【０００８】まず従来の技術を用いる場合の１番目の問
題は、圧縮復元の処理がシステムの応答時間に及ぼす悪
影響である。上記従来の技術を用いると、二次記憶装置
内に存在する圧縮されたファイルをアクセスする場合
に、ファイル全体の圧縮復元の処理がまず行われる。そ
の後に、当初のアクセスが開始することになる。そのこ
とを第１の例であるプログラムの命令実行のケースで表
現すると、プログラムがスタートする前に圧縮復元の処
理がまず行われるため、そこに待ち時間が生じることで
ある。先の例を適用すると1,000,000バイトのプログラ
ムを実行開始する時に、数秒の待ち時間が生じる。特に
この待ち時間は、ディスプレイを使用する対話式コンピ
ュータシステムではユーザの操作に対する即時の応答性
(即応性)の点から好ましくないものである。その逆に応
答性の目的からファイルの復元処理を完全に行わない時
点でプログラムの実行を開始すると、圧縮状態のデータ
は値として正しくないために、誤った命令、あるいはデ
ータを使用して処理する危険性があり、計算機としては
許されない処理が行われる。上記従来の技術を用いる場
合の２番目の問題は、本来不要な圧縮復元処理を行うこ
とがある点である。第１、第２の例で従来の技術を用い
る場合アクセス前にファイル全体を圧縮復元する。その
結果プログラム終了まで１回もアクセスされずに終わっ
た命令ないしはデータをも圧縮復元するが、これらのデ
ータの復元処理は本来不要なものであり、余分な圧縮復
元がかかっている。

【０００９】従って、本発明の１つの目的は二次記憶装
置に圧縮されたファイルとして格納されているプログラ
ムを実行する場合実行開始時に生じていた該当ファイル
全体の圧縮復元処理時間に起因する待ち時間を小さく抑
さえることである。本発明の他の１つの目的は従来の技
術を用いる場合生じていたプログラム終了まで１回もア
クセスされずに終わった命令ないしはデータをも圧縮復
元するための処理時間を不要にして、その分高速な処理
を実現することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の代表的な実施形態は、主記憶装置のデータの一部で
ある単位ブロック長毎に圧縮状態にあるか否かを示すビ
ット情報を設けることが特徴である。この単位ブロック
長とは、記憶保護機構の１ページあるいは複数ページの
大きさをとる。またプロセッサがＴＬＢを有し、適当な
ソフトウェアと組み合わせて制御することにより、圧縮
状態にあるデータにアクセスが行われることが割り込み
を引き起こすように一貫して制御する。

【００１１】

【作用】本発明の代表的な実施形態では、圧縮されたデ
ータを圧縮された形式のまま単位ブロック長毎に主記憶
装置に配置し、プログラムの実行を開始することが可能
である。圧縮された命令／データをアクセスする時に、
すなわち、ビット情報が圧縮状態を示した時にＴＬＢの
出力結果に基づき計算機の割込を起こし、強制的にプロ
グラムの実行を特定の番地に移す。その特定の番地から
始まるプログラム(割り込み処理ルーチンと呼ぶ)が該当
領域の圧縮復元処理を行う。その後割り込みを起こした
プログラム実行状態に復旧する。以上の手続きにより当
該プログラムは圧縮復元された正しい命令／データにア
クセスできる。ＴＬＢの出力情報が圧縮状態を示した時
に計算機の割込を起こし、強制的にプログラムの実行を
特定の番地に移すことにより、圧縮状態にあり、値が正
しくない命令、またはデータへのアクセスは割り込みに
より成功しない。このことは計算機が正しくない命令、
またはデータを使用して計算することを防止する。ま
た、割り込み処理ルーチンと呼ぶ該当領域の圧縮復元処
理を行うことにより、該当割り込み処理の終了時には、
圧縮は復元され、主記憶装置の値は正しいものとなって
いる。

【００１２】

【実施例】本発明の実施例による情報処理システムの全
体図を図１に示す。１０１はデータプロセッサであるＣ
ＰＵ(中央処理装置)、１０２は主記憶装置、１０３はＩ
／Ｏアダプタ、１０４はＤＭＡ(Direct Memory Access)
コントローラ、１０５は固定磁気ディスク(ハードディ
スク)装置、１０６はＣＤ−ＲＯＭ装置であり、固定磁
気ディスク装置１０５とＣＤ−ＲＯＭ装置１０６とは二
次記憶装置である。１０７はＣＰＵバスであり、ＣＰＵ
１０１と、主記憶装置１０２と、Ｉ／Ｏアダプタ１０３
と、ＤＭＡコントローラ１０４とが接続されている。１
０８はＩ／Ｏバスであり、Ｉ／Ｏアダプタ１０３と、ハ
ードディスク装置１０５、ＣＤ−ＲＯＭ装置１０６とが
接続されている。

【００１３】主記憶装置１０２のマッピング(各番地の
用いられ方)を図２に示す。この図２に示すように、主
記憶装置１０２はユーザ領域２０１とページエントリテ
ーブル領域２０２とを含んでいる。ユーザ領域２０１は
１６メガバイトの大きさである。このユーザ領域２０１
は、仮想記憶機構を用いてアクセスされる。この仮想記
憶機構では、主記憶装置１０２はページと呼ばれる単位
で管理される。ページは４,０９６バイトからなる。ユ
ーザプログラムは、ＣＰＵ１０１内の部のＴＬＢを用い
てのみ、領域２０１にアクセスできる。ページエントリ
テーブル領域２０２は６４キロバイトの大きさであり、
ユーザ領域２０１に仮想記憶を用いてアクセスするため
に必要な情報が２０２の中に格納される。ページエント
リテーブルについては、仮想記憶計算機では周知の事実
なので説明は省略する。各ページの圧縮に関する情報
は、各ページのダーティービット、ページ参照ビットが
従来おかれているのと同様にページエントリテーブル領
域２０２に中におかれる。

【００１４】図１の装置で主記憶装置１０２のうちユー
ザ領域２０１のある時点でのデータの様子を図３に示
す。この図３では、網かけ部の３０１、３０２は、圧縮
された１ページ分のデータを示す。そのデータはページ
の先頭から置かれ、その容量は１ページよりも小さい。
斜線部の３０３は、圧縮されていない通常状態の１ペー
ジ分のデータを示している。３０４はデータのそれぞれ
のページについて、データが圧縮状態にあるか否かを示
す１ビットのフラグすなわちビット情報である。データ
が圧縮状態にあるか否かを示すこのビット情報３０４
は、物理的には主記憶装置１０２のページテーブルエン
トリ２０２中に存在している。

【００１５】図１に示したプロセッサ１０１の内部に存
在するアドレス変換バッファＴＬＢおよびその周辺の回
路のブロック構成図を、図４に示す。４０１〜４０８は
ＴＬＢの１エントリの要素を示し、４０１は非キャッシ
ュビット、４０２はページ参照トラップ・ビット、４０
３はダーティ・ビット、４０４はブレーク・ビット、４
０５は圧縮ビット、４０６はエントリ有効ビットで、４
０７は論理ページ番号のタグ部分、４０８は物理ページ
番号である。４０９は一致比較器、４１０は２入力ＡＮ
Ｄゲートであり、入力信号の論理積を出力する。４１１
は割り込み制御ユニットである。尚、このＴＬＢの圧縮
ビット４０５は、データが圧縮状態にあるか否かを主記
憶装置内部で示す図３に示したビット情報３０４の写し
である。本ＴＬＢは命令アクセス／データアクセス共用
であり、命令アクセスの時には４０１、４０２、４０
３、４０４は機能しない。４２０はアクセスアドレス信
号線であり、プロセッサ１０１の内部のアドレス発生器
(図示せず)からの命令アクセス／データアクセスに関す
る論理アドレスを伝達する。あるアクセスが行われると
アクセスアドレス信号線４２０のアクセスアドレスに従
ってこのＴＬＢがアクセスされ、非キャッシュビット４
０１、ページ参照トラップ・ビット４０２、ダーティ・
ビット４０３、ブレーク・ビット４０４、圧縮ビット４
０５、エントリ有効ビット４０６、論理ページ番号のタ
グ部分４０７、物理ページ番号４０８がそれぞれ信号線
４２１、４２２、４２３、４２４、４２５、４２６、４
２７、４２８に読み出される。物理ページ番号のタグ部
分４２７とアクセスアドレス信号線４２０のアクセスア
ドレスのタグ部分とが一致比較器４０９で比較され、そ
の一致比較の結果はさらにＡＮＤゲート４１０に伝えら
れる。一致比較器４０９が一致を示し、有効ビット４０
６の値４２６が１の時にのみ信号線４２９が１となる。
この信号線４２９は、ＴＬＢヒット条件を示す。信号線
４２２、４２３、４２４、４２５、４２９の信号は、割
り込み制御ユニット４１１に伝達される。割り込み制御
ユニット４１１はまた、現在のＴＬＢアクセスが命令ア
クセスであることの通知線４３０の信号と、現在のＴＬ
Ｂアクセスがデータアクセスであることの通知線４３１
の信号とをも受け取っている。割り込み制御ユニット４
１１は、いずれの割り込みもおこらない場合には実行命
令アドレス４３２に(分岐も含めた)逐次処理を行う場合
の命令アドレスを出力し、いずれかの割り込みがおこる
場合には実行命令アドレス４３２に割り込み処理を行う
場合の特定の命令アドレスを出力する。

【００１６】この図４のＴＬＢの割り込み制御ユニット
４１１による割り込み処理を、特に圧縮ビット４０５の
みに着目して表現すると次のようになる。命令アクセス
とデータアクセスの両方について、もし出力した圧縮ビ
ットの値４２５が１ならば圧縮割り込みを発生する(０
なら割り込みを発生しない)。図５に、１回の割り込み
処理の前後の命令実行のタイミング図を示す。図５にお
いてｘ方向は、時間の進行を示す。５０１は、各時点で
実行される命令の命令アドレス(１６進数)を示す。５０
２は、主記憶装置１０２のユーザ領域２０１の中の第０
ページから第３ページの圧縮状態を示す。同様に５０３
は主記憶装置１０２のユーザ領域２０１の中の第４ペー
ジの圧縮状態を示し、５０４は主記憶装置１０２のユー
ザ領域２０１の中の第５ページ以降のページの圧縮状態
を示す。斜線部５０９は該当ページが圧縮されていない
通常状態にあることを示し、網かけ部５１０は該当ペー
ジが圧縮状態にあることを示す。また１ページの大きさ
は１６進数で１０００に相当するので、番地３０００−
３ＦＦＣは第３ページに、番地４０００−４ＦＦＣは第
４ページに属する。プログラムは番地０より順次カウン
トアップされ、期間５０５の先頭部で３ＦＦ８番地の実
行に至っている。期間５０５では第０ページから第３ペ
ージ(５０２)は圧縮されていない状態にあり、第４ペー
ジ以降のページ(５０３、５０４)は圧縮状態にある。期
間５０６では命令の４０００番地の実行に至る。４００
０番地は第４ページに属する。第４ページは期間５０６
では圧縮状態にあり、そのため主記憶装置１０２の４０
００番地のデータは、正しい命令語ではない。しかしＣ
ＰＵ１０１内部で４０００番地の命令を取得する処理に
おいてＴＬＢの圧縮ビットの出力４２５が１を示すこと
により、ＣＰＵ１０１内部で割り込みが発生する。その
割り込みが発生した結果、取得命令の番地４３２を割り
込み処理用の番地に分岐する。圧縮割り込み処理の番地
はマシン内部の割り込み先頭レジスタと割り込み番号に
よって決定される。本ケースでは１３１３７００番地に
分岐する。期間５０７の間で１３１３７００番地より１
３１３９Ａ８番地まで命令実行が行われるがこれらの命
令実行によって第４ページの圧縮復元処理が行われる。
ここで行われる圧縮復元処理とは主記憶装置のユーザ領
域２０１上の１ページ分の圧縮されたデータを入力と
し、該データを圧縮復元し、その結果得られた通常状態
のデータをもとの２０１上の１ページの領域におくこと
をいう。そのフローチャートは図６で詳しく説明する。
その結果期間５０７の終わりの時点で第４ページのデー
タは(圧縮されていない)通常の内容となっている。１３
１３９Ａ８番地の命令は「割り込み処理からの復帰命
令」であり、本割り込みを引き起こした４０００番地に
分岐する効果を有する。期間５０８で４０００番地、４
００４番地、４００８番地の命令が実行される。期間５
０８では第０ページから第４ページ(５０２、５０３)は
圧縮されていない状態にあり、第５ページ以降のページ
(５０４)は圧縮状態にある。尚、期間５０８の中の命令
取得処理においてはＴＬＢの圧縮ビットの出力４２５が
０を示すことによって、期間５０６の時とは異なりＣＰ
Ｕ１０１内部での割り込みが発生しない。

【００１７】図６に圧縮割り込みの時に行われる処理、
すなわち期間５０７で行われる処理プログラムの処理フ
ローを示す。６０１：スタート。処理６０２へ。６０２：プロセッサ１０１の内部のマシンレジスタの一
部を主記憶装置１０２に退避する。処理６０３へ。６０３：１ページ分の圧縮されたデータを通常形式に復
元する。尚、この復元処理の時にはＴＬＢを使用せずに
アクセスを行い、再度の割り込みを発生させない。処理
６０４へ。６０４：そのページのページテーブルの圧縮ビット(主
記憶装置１０２中のページエントリテーブル領域２０２
内に存在する)を、１から０に変更する。処理６０５
へ。６０５：ＴＬＢの圧縮ビット４０５のうち割り込みを発
生する時アクセスされた列のものを１から０に変更す
る。処理６０６へ。６０６：処理６０２で退避した情報を主記憶装置１０２
からマシンレジスタに復元する。処理６０７へ。６０７：割り込みを起こした処理に復旧する。これは割
り込みからの復帰命令によって達成される。処理６０８
へ。６０８：処理終わり。

【００１８】図７に二次記憶装置１０５、１０６に格納
されている時の圧縮データのデータ形式を示す。このデ
ータ形式は特に本実施例に適したものである。７０１は
２バイトのデータ長フィールドであり、７０１の内容は
引き続く可変長のフィールド７０２のデータ長を示す。
７０２はデータフィールドであり、１ページ分のデータ
が圧縮されて格納されている。７０２は図３では３０
１、３０３に相当する。７０３は２バイトのデータ長フ
ィールド、７０４はデータフィールドであり、７０１、
７０２と同様である。

【００１９】図８は二次記憶装置上のデータを主記憶装
置に配置するローディングプログラムの処理フローチャ
ートを示したものである。ローディングとはハードディ
スク装置１０５、あるいはＣＤーＲＯＭ装置１０６の二
次記憶装置内に格納されているデータを、主記憶装置１
０２に転送することをいう。圧縮を考慮せず単純にデー
タを二次記憶装置１０５、１０６から、主記憶装置に転
送する動作は公知の事実であるため、特に図８のフロー
に明示されていない。その動作について説明すると第１
にＣＰＵ１０１からＤＭＡコントローラ１０４に転送コ
マンドを送出し、続いて、ＤＭＡコントローラ１０４か
らＩ／Ｏアダプタ１０３を経由して、データ読み出し要
求が二次記憶装置１０５、１０６に伝えられる。二次記
憶装置１０５、１０６からデータがＩ／Ｏアダプタ１０
３を経由してＣＰＵバス１０７に伝えられ、ＤＭＡコン
トローラ１０４はそのデータの到着と同時に主記憶装置
１０２に書き込み制御信号を発行し、結果として二次記
憶装置１０５、１０６のデータの主記憶装置１０２への
転送が達成される。フローチャートの内容を以下に示
す。８０１：スタート。処理８０２へ。８０２：変数ｉを０に設定する。処理８０３へ。８０３：圧縮されたデータのデータ長フィールド値n(i)
(図７の７０１、７０３)を４０９６と比較する。n(i)が
４０９６より大きければ処理８０６へ。さもなければ処
理８０４へ。８０４：圧縮されたデータのデータフィールド値d(i)
(図７の７０２、７０４)を圧縮されたまま主記憶装置１
０２に配置する。処理８０５へ。８０５：主記憶装置１０２のページテーブルの該当ペー
ジに対する圧縮ビット３０４(２０２内に存在する)を１
にセットする。処理８０８へ。８０６：圧縮されたデータのデータフィールドｄ(ｉ)を
圧縮復元して主記憶装置１０２に配置する。圧縮復元さ
れたデータの大きさは当然ながら４,０９６バイトであ
る。処理８０７へ。８０７：ページテーブルの該当ページに対する圧縮ビッ
ト３０４(２０２内に存在する)を０にセットする。処理
８０８へ。８０８：現在処理中のフィールドが最終フィールドか否
か検査する。最終フィールドならば処理８１０へ。さも
なければ処理８０９へ。８０９：変数ｉに１を加える。処理８０３へ。８１０：処理の終わり。時として圧縮されたデータは、元のデータよりも大きい
ことがある。もし仮にローディングプログラムが処理８
０３の判定結果に関わらず処理８０４、処理８０５のパ
スを進んだとすると、圧縮されたデータは元のデータよ
りも大きい時、圧縮されたデータは主記憶装置に収まり
きらず、そのために余分な別の記憶領域を必要とすると
いう欠点がある。８０３の判定と分岐をおこなうことに
よって圧縮されたデータが元のデータよりも大きい時に
はローディングプログラムが圧縮復元を行うので余分な
別の記憶領域を設ける必要がなくすむという利点があ
る。

【００２０】図９に本発明を使用した別の情報処理シス
テムでの処理中のある時点での主記憶装置の様子を示
す。図９では圧縮データはページサイズの２倍を単位と
して管理される。９０１、９０２は圧縮されたデータで
ある。圧縮されたデータは２倍のページ境界を先頭とし
て配置される。各ページ毎に配置を収める必要がないこ
とに注意されたい。この例では第ｉページで圧縮を要因
とする割り込みが起こった時には第ｉページを含む２倍
のページ境界上の２ページのデータを圧縮復元する(数
値例：第１００５ページで割り込みが起こった時には第
１００４ページと第１００５ページを圧縮復元す
る。)。図６の圧縮復元処理ルーチンが複数のページを
圧縮復元するよう変更することは容易である。９０３、
９０５は通常状態のデータである。９０４は圧縮状態を
示すビットである。

【００２１】以上本発明の実施例を説明したが、本発明
は上記の具体的な実施例に限定されるものではなく、そ
の基本的な技術思想の範囲内で種々の変形が可能であ
る。例えば、以上の実施例ではプロセッサ１０１内部の
ＴＬＢの圧縮ビット４０５を設けたが、実現方法は圧縮
ビットに限定されるものではなく、圧縮状態のデータに
アクセスした場合、アクセスが成功せず、割込を発生す
ることができるならば他の実現方法でもよい。別な一例
としては、圧縮状態のデータに関する論理アドレスから
物理アドレスへのアドレス変換の情報はＴＬＢに決して
存在しないようにすれば、圧縮状態のデータへのアクセ
スする場合ＴＬＢミスを起こし、さらにＴＬＢミスによ
って起こる割り込みルーチンが、主記憶装置１０２のペ
ージテーブルに存在する圧縮状態の有無を示すビット情
報を判定して、ある場合には圧縮復元処理を行うという
方法をとれば、前記マニュアルに記載されたプロセッサ
でも実現可能である。

【００２２】また別な一例としては命令アクセスのみが
行われるページに限れば、例えば圧縮状態のページに対
してはデータアクセス権を２進数の１００に、ＰＬ２フ
ィールド＝２、ＰＬ１フィールド＝１に設定すれば前記
マニュアルに記載されたプロセッサでも実現可能であ
る。また別な一例としてはデータアクセスのみが行われ
るページに限れば、例えば圧縮状態のページに対しては
Ｔビット＝１に設定すれば前記マニュアルに記載された
プロセッサでも実現可能である。その中で本実施例に示
した圧縮状態に独立した状態ビット４０５と割り込みを
わりあてることにより、割り込みの原因の数が減少する
ので、処理ルーチンの処理を簡易にすることができ、ペ
ージテーブルとＴＬＢのデータの対応づけを容易にし、
また従来の割り込み要因と混在させるために起こるプロ
グラム処理の難点が全くないことが利点である。圧縮状
態のフラグの管理方法に関してはページエントリテーブ
ルに限られるものではなく、他の方法も可能である。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば圧縮されたプログラムを
実行する場合には、または圧縮されたデータファイルを
アクセスする場合でも、圧縮復元処理はページ(ないに
は複数ページ)単位に行われる。そのため従来の方法で
問題となったファイル全体を圧縮復元する時に生じる待
ち時間が小さい。例えばプログラムファイルの場合には
プログラム実行開始時の待ち時間が少なくてすみ、シス
テムの応答時間を良好にすると言う効果が有る。またプ
ログラム終了まで１回もアクセスされずに終わった命令
／データを圧縮復元する必要がない。先に述べた不要な
圧縮復元処理のために処理時間を費やさずに済むと言う
効果が有る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による情報処理システムの全体
図である。

【図２】図１の主記憶装置１０２のマッピングを示す図
である。

【図３】図１の主記憶装置１０２の主記憶装置１０２の
うちユーザ領域２０１のある時点でのデータの様子を示
す図である。

【図４】図１のプロセッサ１０１内部のＴＬＢおよびそ
の周辺回路の構成図である。

【図５】本発明の実施例の情報処理システムによる１回
の割り込み処理の前後の命令実行のタイミング図であ
る。

【図６】本発明の実施例の情報処理システムによる圧縮
状態を検知した時に実行する割り込み処理ルーチンの処
理フローである。

【図７】図１の二次記憶装置１０５、１０６に格納され
た圧縮されたデータのデータ形式である。

【図８】図１の二次記憶装置１０５、１０６から主記憶
装置１０２へローディングするプログラムの実行フロー
チャートである。

【図９】本発明の他の実施例による情報処理システムで
のプログラムでの実行途中の主記憶装置のデータの様子
である。

【符号の説明】

１０１…ＣＰＵ、１０２…主記憶装置、１０３…Ｉ／Ｏ
アダプタ、１０４…ＤＭＡコントローラ、１０５…ハー
ドディスク装置、１０６…ＣＤ−ＲＯＭ装置、１０７…
ＣＰＵバス、１０８…Ｉ／Ｏバス、２０１…ユーザ領
域、２０２…ページ・テーブル・エントリ領域、３０
１、３０２…圧縮されたデータ、３０３…圧縮されてい
ない通常状態のデータ、３０４…圧縮状態を示すフラ
グ、４０１…非キャッシュ・ビット、４０２…ページ参
照トラップ・ビット、４０３…ダーティ・ビット、４０
４…ブレーク・ビット、４０５…圧縮ビット、４０６…
エントリ有効ビット、４０７…論理ページ番号のタグ部
分、４０８…物理ページ番号、４０９…一致比較器、４
１０…２入力ANDゲート、４１１…割り込み制御ユニッ
ト、４２０…アクセス論理アドレス、４２１…非キャッ
シュビットの読み出し値、４２２…ページ参照トラップ
ビットの読み出し値、４２３…ダーティビットの読み出
し値、４２４…ブレークビットの読み出し値、４２５…
圧縮ビットの読み出し値、４２６…エントリ有効ビット
の読み出し値、４２７…論理ページ番号のタグ部分の読
み出し値、４２８…物理ページ番号の読み出し値、４２
９…ヒット信号、４３０…命令アクセス指示信号、４３
１…データアクセス指示信号、４３２…計算機の次の命
令の実行アドレス、５０１…実行命令の番地、５０２…
第０から第３ページの圧縮に関する状態、５０３…第４
ページの圧縮に関する状態、５０４…第５ページ以降の
圧縮に関する状態、５０５、５０６、５０８…期間、５
０７…割り込みによって起動される処理の処理期間、５
０９…圧縮されていないことを示す図柄、５１０…圧縮
されていることを示す図柄、６０１…処理の始まり、６
０２、６０３、６０４、６０５、６０６、６０７…処
理、６０８…処理の終わり、７０１、７０３…データ長
フィールド、７０２、７０４…データフィールド、８０
１…処理の始まり、８０２、８０３、８０４、８０５、
８０６、８０７、８０８、８０９…処理、８１０…処理
の終わり９０１、９０２…圧縮されたデータ、９０３、９０５…
圧縮されていない通常状態のデータ、９０４…圧縮状態
を示すフラグ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】データ処理システムの主記憶装置および二
次記憶装置とバスを介して接続され、論理アドレスを物
理アドレスに変換するトランスレーション・ルックアサ
イド・バッファを有するプロセッサであって、上記二次記憶には少なくとも圧縮されたデータが存在す
ることが可能であり、上記主記憶装置には圧縮されたデータと圧縮されていな
いデータの両方が存在することが可能であり、上記主記憶装置のデータの一部に対して一定の大きさに
分割された各々についてデータが圧縮された状態にある
か否かを示すビット情報を上記トランスレーション・ル
ックアサイド・バッファと上記主記憶装置との一方が保
持し、上記ビット情報が圧縮状態にあることを示すデータに対
してアクセスが行われた時に、上記ビット情報に応答し
て割り込みを発生する割り込み制御ユニットを具備する
ことを特徴とするプロセッサ。
【請求項２】上記割り込みによって上記主記憶装置のデ
ータの圧縮を復元する処理を起動し、さらに該圧縮復元
処理の後に割り込みを起こしたプログラム実行状態に復
旧することを特徴とする請求項１に記載のプロセッサ。
【請求項３】論理アドレスを物理アドレスに変換するト
ランスレーション・ルックアサイド・バッファを有する
プロセッサと、該プロセッサとバスを介して接続される
主記憶装置および二次記憶装置とからなるデータ処理シ
ステムであって、上記二次記憶には少なくとも圧縮されたデータが存在す
ることが可能であり、上記主記憶装置には圧縮されたデータと圧縮されていな
いデータの両方が存在することが可能であり、上記主記憶装置のデータの一部に対して一定の大きさに
分割された各々についてデータが圧縮された状態にある
か否かを示すビット情報を上記トランスレーション・ル
ックアサイド・バッファと上記主記憶装置との一方が保
持し、上記ビット情報が圧縮状態にあることを示すデータに対
してアクセスが行われた時に、上記ビット情報に応答し
て割り込みを発生する割り込み制御ユニットを上記プロ
セッサが具備することを特徴とするデータ処理システ
ム。
【請求項４】上記割り込みによって上記主記憶装置のデ
ータの圧縮を復元する処理を起動し、さらに該圧縮復元
処理の後に割り込みを起こしたプログラム実行状態に復
旧することを特徴とする請求項１に記載のデータ処理シ
ステム。