JPH077354B2 - データ入出力方式 - Google Patents

データ入出力方式

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JPH077354B2
JPH077354B2 JP63066366A JP6636688A JPH077354B2 JP H077354 B2 JPH077354 B2 JP H077354B2 JP 63066366 A JP63066366 A JP 63066366A JP 6636688 A JP6636688 A JP 6636688A JP H077354 B2 JPH077354 B2 JP H077354B2
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JP
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JP63066366A
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平林  元明
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Hitachi Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はデータ処理システムのデータ入出力方式に係
り、特にキャッシュを用いてデータ用外部記憶装置と仮
想記憶装置との間で高速にデータの入出力を行うに好適
なデータ入出力方式に関する。
〔従来の技術〕
従来、仮想記憶方式のデータ処理システムにおいて、仮
想記憶装置とディスク装置等のデータ用外部記憶装置と
の間でデータの入出力を高速に行う方式としては、ディ
スク装置側にキャッシュメモリを設けて、アクセス頻度
の高いデータをキャッシュメモリ上に置き、アクセスタ
イムを短縮する方式、あるいは、仮想記憶上にファイル
とマッピングされたウィンドウを設けて、参照頻度の高
いデータを主記憶上に置き、ページングの手法により、
ディスクとの入出力を行う方式が知られている。なお、
この種の方式については、例えば情報処理学会第24回全
国大会(昭和57年前期)5M−7「大容量主記憶を利用し
た仮想ファイル・システムVFSの方式と効果」において
論じられている。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来のアクセス頻度の高いデータをキャッシュメモリ上
に置く方法は、アクセス頻度の大きさに応じてデータを
主記憶装置、キャッシュメモリ階層、ディスク階層のい
ずれかに置き、平均アクセスタイムを短縮することが目
的であった。ところが、これらの方式ではヒット率によ
って性能が決まるため、高ヒット率にするためには大量
のメモリを必要とするという問題点があった。また、ジ
ョブの多重度を上げると、ジョブがアクセスするデータ
のワーキングセットが増大するため、使用頻度の高いフ
ァイルのみをキャッシュディスクに選択的に置くとか、
各ジョブで共有されるファイルを選択して仮想記憶上に
マッピングするという操作を必要とし、そのまゝ一般の
ファイルに適用するのが困難であるという問題があっ
た。
シーケンシャルファイルの場合は、キャッシュディスク
コントローラでこれを検出し、トラック単位のステージ
ングを行って、同一トラック内の2回目以後のブロック
へのアクセスタイムを短くする方法があるが、キャッシ
ュディスクへのアクセスは入出力として起動されるた
め、小型のCPUの場合には入出力処理のためのCPUオーバ
ヘッドが大きく、性能向上に限界がある。
また、仮想記憶上にマッピングする方法では、プログラ
ムで用意したワークエリアにデータを入力して処理をす
るときにファイルとマッピングされたウィンドウからワ
ークエリアへのコピー処理が必要となり、メモリ転送オ
ーバヘッドが大きいという問題があった。
また、マッピング方式では仮想空間内にデータ用外部記
憶装置の全アドレスを割当てようとすると、1030〜1034
バイトのアドレスを必要とし、通常1031バイト程度の大
きさを持つ仮想空間では小さすぎるため、1048バイト程
度の仮想空間を持つハードウェアでないと実用性に欠け
るという問題があった。
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、デー
タ用外部記憶装置と仮想記憶装置との間で高速にデータ
の入出力を行うことのできるデータ入出力方式を提供す
ることにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的は、プログラムが実行される仮想空間とは別に
データ用外部記憶装置用の仮想空間(以下、仮想データ
空間と呼ぶ)をもうけ、仮想データ空間のページング入
出力装置をデータ用外部記憶装置とし、仮想データ空間
を通して主記憶装置に入力されるデータを、仮想記憶装
置上のワークエリアへ対応付けを変えて入力を行い、ま
た、仮想記憶装置と対応付けられた主記憶装置の対応付
けを、仮想データ空間を通してデータ用外部記憶装置へ
の対応付けに変更し、外部記憶装置へ出力することによ
り、達成される。
〔作用〕
プログラムからデータ用外部記憶装置へのアクセスは仮
想データ空間に対して行われ、実データが外部記憶装置
上にあるか、主記憶装置上にあるかはオペレーティング
システムによって制御される。
このプログラム用の仮想空間とは別にデータ用の仮想空
間を設けることにより、アドレスの制限から解放され
る。また、仮想データ空間を介して主記憶装置に入力さ
れたデータを仮想データ空間から仮想空間へマッピング
のみの変更で移動するため、メモリ転送オーバヘッドが
ない。例えばトラック単位/複数ブロック単位で入出力
を行ったとき、ディスクとの間の入出力は主記憶装置と
の間で直接行われ、同一トラック内の2回目以降のブロ
ックへのアクセスは入出力処理ではなく、マッピング変
更によって行われるため、入出力オーバーヘッドが小さ
く、小型CPUでも性能向上ができる。トラック単位/複
数ブロック単位での入出力に必要な主記憶されあれば効
果があるため、比較的小容量のメモリがあればよく、一
般のファイルに適用するのが容易である。また、マッピ
ングの変更のかわりにワークエリアへのコピー操作を行
うことでアクセス頻度に応じたデータのメモリ常駐化が
容易に行える。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例について図面により詳細に説明
する。
第1図は本発明の仮想データ空間入出力方式の概念図で
ある。プログラム用仮想空間2は4Kバイトの大きさを持
つ仮想ページと呼ばれる単位に区切られる。各仮想ペー
ジにはページテーブルエントリ7と呼ばれるオペレーテ
ィングシステム(OS)内のテーブルが対応している。仮
想ページ内の実体は実ページ又はプログラム仮想空間用
補助入出力装置1のいずれかに置かれる。ページテーブ
ルエントリ7には仮想ページの実体を保持した実ページ
のアドレスが置かれ、仮想ページを参照したときの実ペ
ージへのアドレス変換はハードウェアがページテーブル
エントリ7を参照することによって行われる。本例では
プログラム用仮想空間2内にワークエリア6a,6bがあ
り、該プログラム用仮想空間2はプログラム仮想空間用
補助入出力装置1及び主記憶装置3内の実ページ8b,8c
とから構成される仮想記憶装置10により実現されるとし
ている。
上記プログラム用仮想空間2とは別に、データ用外部記
憶装置5用の仮想空間(仮想データ空間)4を設ける。
この場合のデータ用外部記憶装置5と主記憶装置3との
対応付けは仮想データ空間ページテーブルエントリ7′
で行う。
データ用外部記憶装置5内のデータ領域9aをプログラム
用仮想空間(仮想記憶装置)2のワークエリア6aに入力
する場合は、まず、データ領域9aと対応する仮想データ
空間4内のページテーブルエントリ7cに主記憶装置3内
の実ページ8aを対応付け、データ領域9aから実ページ8a
に入力を行う。次に、実ページ8aをワークエリア6aに対
応するページテーブルエントリ7aに対応付けをかえるこ
とにより、データ領域9aからワークエリア6aヘの入力処
理を完了する。
プログラム用仮想空間2のワークエリア6aをデータ用外
部記憶装置5内のデータ領域9bに出力する場合、まず、
ワークエリア6bと対応するページテーブルエントリ7bに
対応付けられた実ページ8bを、データ領域9bと対応する
仮想データ空間4内のページテーブルエントリ7dに対応
付けをかえる。次に、実ページ8bの内容をデータ領域9b
に出力することにより出力処理を完了する。
複数ブロックを一括して入出力する場合は、入出力の前
に必要なだけ実ページを仮想データ空間4内のペーシデ
ーブルエントリに対応付ける。本実施例ではワークエリ
ア6a,6bが同じ場合、データ領域9aから9bへのコピーを
行ったことになる。
第2図は本発明方式の一実施例の詳細構成で、トラック
単位で入出力を行う場合を示したものである。
仮想空間2のユーザプログラム19からの最初の入力要求
に対し、入力要求処理部13は一括入力処理部14に対しト
ラック入力要求を出す。一括入力処理部14は入出力制御
部16を用いてデータ用外部記憶装置5から1トラック分
のデータ17を主記憶装置3上の実ページ18a〜18eに読込
む。実ページ18a〜18eは仮想データ空間用ページテーブ
ル(PT)12のページテーブルエントリ7f,7g,7h,7i,7jに
よりポイントされている。次に、入力要求処理部13はPT
書換処理部15に対し変更指示を出す。PT書換処理部15
は、最初のデータが読込まれた実ページ18aへのポイン
タを切離し、プログラム仮想空間用ページテーブル11の
ページテーブルエントリ7eにポインタを張換え、最初の
入力要求処理を完了する。次にユーザプログラム19から
の2番目の入力要求に対し、入力要求処理部13はPT書換
処理部15に対し、実ページ18bへのポインタをページテ
ーブルエントリ7gから7eへ変更指示を出すことで入力要
求処理を行う。PT書換処理部15は、ページテーブルエン
トリのポインタ変更時にページテーブルエントリ中のア
クセス番号20を参照し、最近参照されたページであれば
実ページのポインタを切離さずに新しい実ページ18cを
ページテーブルエントリ7eにポイントし、実ページ18a
から18cへのコピーを行う。この場合、元の実ページ18a
はページテーブルエントリ7fからポイントされたまゝと
なるため、再度同一ページに対する入力要求があったと
きにデータ用外部記憶装置5からの入力を不要にでき
る。アクセス番号20はPT書換処理部15がページテーブル
エントリをアクセスする度に1ずつ大きい値が与えられ
ていく。このため、最新のアクセス番号との差を求める
ことにより、最後にアクセスされた時期がかわり、ペー
ジ毎のアクセス頻度の目安を求めることができる。アク
セス番号20は一定時間毎にリセットすることにより同一
の番号を2重に与えてしまうことを防止する。
第3図に入力要求処理部13の処理フローを示す。即ち、
入力要求処理部13は、仮想空間のユーザプログラムから
の入力要求に対し、仮想データ空間4に該当データが既
に読込まれているかどうか判定し(ステップ101)、読
込まれていない場合、一括入力処理部14に対し、仮想デ
ータ空間4(実体は実ページ)にデータを1トラック読
込むことを指示する。(ステップ102)。次に、PT書込
処理部15に対し、データの入力された実ページを仮想デ
ータ空間4のページテーブルエントリからプログラム用
仮想空間2のページテーブルエントリへ変更するように
指示する(ステップ103)。仮想データ空間に該当デー
タが既に読込まれている場合は、ステップ102の処理を
スキップする。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、データ用外部記
憶装置から仮想記憶装置のワークエリアへデータを入力
して処理したい場合、メモリ転送オーバヘッドがなく行
え、また、逆にワークエリア上のデータをメモリ転送オ
ーバヘッドなくデータ用外部記憶装置へ出力することが
できる。また、トラック単位/複数ブロック単位での入
出力を行った場合、仮想空間上のバッファは1ブロック
分のワークエリアだけで済むため、仮想記憶装置用の高
速アドレス変換バッファ(TLB)をほとんど使わないで
済み、プログラムの実行性能の低下を招かないという効
果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の仮想データ空間を導入したデータ入出
力方式の概念図、第2図は本発明によりトラック単位で
データ入出力を行う場合の一実施例の詳細構成図、第3
図は第2図における入力処理の流れ図である。 1……プログラム仮想空間用補助入出力装置、2……プ
ログラム用仮想空間、3……主記憶装置、4……仮想デ
ータ空間、5……データ用外部記憶装置、6a,6b……ワ
ークエリア、7a,7b,7c,7d……ページテーブルエント
リ、8a,8b,8c……実ページ、9a,9b……データ領域、10
……仮想記憶装置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】仮想記憶装置とデータ用外部記憶装置との
    間でデータの入出力を行う方式において、 仮想記憶装置とは別に主記憶装置とデータ用外部記憶装
    置とを対応付ける対応付け手段を設け、 データ用外部記憶装置から仮想記憶装置へのデータ入力
    は、該対応付け手段によりデータ用外部記憶装置から該
    データ用外部記憶装置と対応付けられた主記憶装置にデ
    ータを読込み、該データの読み込まれた主記憶装置の対
    応付けをデータ用外部記憶装置から仮想記憶装置へ変更
    することにより行い、 仮想記憶装置からデータ用外部記憶装置へのデータ出力
    は、該対応付け手段により仮想記憶装置と対応付けられ
    た主記憶装置の対応付けをデータ用外部記憶装置への対
    応付けに変更し、主記憶装置に読込まれているデータを
    データ用外部記憶装置へ出力することにより行うことを
    特徴とするデータ入出力方式。
JP63066366A 1988-03-19 1988-03-17 データ入出力方式 Expired - Lifetime JPH077354B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63066366A JPH077354B2 (ja) 1988-03-19 1988-03-17 データ入出力方式

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JP63066366A JPH077354B2 (ja) 1988-03-19 1988-03-17 データ入出力方式

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH01239654A JPH01239654A (ja) 1989-09-25
JPH077354B2 true JPH077354B2 (ja) 1995-01-30

Family

ID=13313777

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Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62156746A (ja) * 1985-12-27 1987-07-11 Nec Corp I/oの保護制御方式
US4742447A (en) * 1986-01-16 1988-05-03 International Business Machines Corporation Method to control I/O accesses in a multi-tasking virtual memory virtual machine type data processing system
JPS62197843A (ja) * 1986-02-26 1987-09-01 Sharp Corp フアイルアクセス方式

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JPH01239654A (ja) 1989-09-25

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