JPH08221317A - メモリ管理方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ビットマップを使用して動的メモリ管理を行
い、メモリの利用効率の向上及び可変長メモリ管理にお
ける処理時間の向上を図ったメモリ管理方式を提供する
こと。 【構成】マイクロプロセッサからの指令に応じデータの
ローカルメモリ内のメモリの割り付けと開放を行なうメ
モリ管理方式において、ローカルメモリの一部を固定長
の複数のメモリセルに分割し、複数のメモリセルにそれ
ぞれビットを対応させるとともに当該メモリセルの使用
中・未使用の状態を示すビット値として記憶するビット
マップを管理データ領域に設け、このビットマップを管
理してメモリの割り付けと開放を行っているので、固定
長メモリブロックのメモリ管理では、メモリブロックの
サイズやその個数に拘らず効率的なメモリ管理が可能と
なり、また可変長メモリブロックのメモリ管理では、処
理が一定の速度で高速に実施することが可能となる。

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の
オペレーティングシステムでローカルメモリ上のメモリ
ブロックを管理するメモリ管理方式に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】マイクロプロセッサのオペレーティング
システムでローカルメモリ上の固定長並に可変長の従来
のメモリ管理方式を図５並に図６を参照して説明する。 （１）ローカルメモリ上にあるメモリ域を固定長メモリ
ブロックに分割し、各メモリブロックの割り付けと開放
の管理をする場合、図５に示すように各メモリブロック
１０２（メモリブロック１，２，…ｎ）をリンク情報１
１１、状態１１２、データ１１３で構成する。リンク情
報１１１と状態１１２を管理データ１１４と呼ぶ。一
方、メモリブロック１０２中のデータ１１３を実データ
１１５と呼ぶ。１はマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）、１
０はオペレーティングシステム（ＯＳ）である。

【０００３】このリンク情報１１１と状態１１２を使っ
て、以下のようにしてメモリブロック１０２の管理を行
う。未使用のメモリブロックは、未使用のポインタ１０
１を先頭とし，各メモリブロック１０２のリンク情報１
１１を使うリンクを構成する。プログラム２０からメモ
リの獲得要求があった場合は、未使用のリンクからメモ
リブロック１０２を獲得し，状態を使用中にした後、そ
の実データ１１５をプログラム２０によって使えるよう
に割り付けする。

【０００４】使用中のメモリブロックは、プログラム２
０の中で利用されているため未使用のポインタ１０１に
よって管理されることはない。しかし、管理データ１１
４を含むデータそのものは動的メモリ管理領域１００に
存在する。プログラム２０が獲得していたメモリブロッ
ク１０２を開放する場合は、そのメモリブロック１０２
の状態１１２を未使用に設定し、未使用のポインタ１０
１によって構築されるリンクの先頭または最後につな
ぐ。

【０００５】したがって、従来技術による固定長メモリ
ブロックの管理では、各メモリブロック中の実データ１
１５の大きさが管理データ１１４の大きさより小さい場
合、実際にメモリの割り当てに使用される実データ１１
５よりこれを管理する管理データ１１４の方が大きくな
る可能性がある。

【０００６】（２）ローカルメモリ上にあるメモリ域を
可変長メモリブロックとして割り付けと開放の管理をす
る場合、図６に示すように各メモリブロック１２２（メ
モリブロック１，２，…ｎ）をリンク情報１３１、状態
１３２、サイズ１３３、データ１３４で構成する。リン
ク情報１３１、状態１３２、サイズ１３３の３個を合わ
せて管理データ１３５と呼ぶ。一方、メモリブロック１
２２中のデータ１３４を実データ１３６と呼ぶ。

【０００７】このリンク情報１３１、状態１３２、サイ
ズ１３３を使って、以下のようにしてメモリブロックの
管理を行う。可変長メモリブロックの各メモリブロック
１２２（メモリブロック１，２，…ｎ）は、可変長メモ
リ管理ポインタ１２１を先頭として各メモリブロック１
２２のリンク情報１３１を使うリンクを構成する。この
場合、未使用のメモリブロックと使用中のメモリブロッ
クが混在しているため、未使用のメモリブロックを探す
ために、各メモリブロック１２２をリンクの先頭から１
つ１つたどってそのメモリブロック１２２の状態１３２
を検査し割り当てが可能か否か判断する。

【０００８】プログラム２０からメモリの獲得要求があ
った場合は、可変長メモリ管理ポインタ１２１のリンク
からプログラム２０が要求したサイズが収まる大きさの
未使用のメモリブロック１２２を探し、そのメモリブロ
ック１２２の状態１３２を使用中にした後、その実デー
タ１３６をプログラム２０によって使えるように割り付
けする。このとき、メモリブロック１２２の実データ１
３６がプログラム２０が要求したサイズより大きい場
合、２つのメモリブロック１２２に分割し、一方をプロ
グラム２０に割り付けし、もう一方を未使用のメモリブ
ロック１２２として可変長メモリ管理ポインタ１２１に
リンクする。分割によって２つのメモリブロック１２２
のサイズ１３３は、それぞれの大きさに変更する。

【０００９】プログラム２０が獲得していたメモリブロ
ック１２２を開放する場合は、そのメモリブロック１２
２の状態１３２を未使用に設定し、リンクの前後のメモ
リブロックが未使用の状態であれば、１個の大きなメモ
リブロックに組み立てる。

【００１０】このようにして可変長メモリブロックを管
理するために、リンクの始めの方にあるメモリブロック
１２２と後方にあるメモリブロック１２２では、後方の
メモリブロック１２２の方が検査に時間がかかり、割り
付けの処理時間に大きな違いが出てくる。特に、割り当
て可能なメモリブロックより少ない大きさのメモリ獲得
要求があったとき、そのメモリブロックを２つに分割
し、要求に最適な大きさにするため、メモリブロックの
個数が増え後方のメモリブロックの検査に要する時間に
拍車をかけることになる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した従
来技術では下記のごとき欠点がある。 （１）固定長メモリブロックでデータ（メモリセル）を
管理する場合、管理データが実データより大きくなりメ
モリの利用効率が悪くなる。

【００１２】（２）動的に割り付け／開放を行うメモリ
域を管理する場合、固定長のデータだけでなく、可変長
のデータを必要とすることがある。この場合、固定長お
よび可変長のデータの管理を同じデータ構造を利用して
実現できることが好ましく、また、可変長メモリブロッ
クのメモリ管理を行う場合、割り当てと開放の処理時間
がそのときと場合によって一定ではなくなる。

【００１３】本発明は上記欠点を解消するためになされ
たもので、その目的はメモリの利用効率の向上及び可変
長メモリ管理における処理時間の向上を図ったメモリ管
理方式を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１のメモリ管理方式は、マイクロプ
ロセッサからの指令に応じデータのローカルメモリ内の
メモリの割り付けと開放を行なうメモリ管理方式におい
て、前記ローカルメモリの一部を固定長の複数のメモリ
セルに分割し、前記複数のメモリセルにそれぞれビット
を対応させるとともに当該メモリセルの使用中・未使用
の状態を示すビット値として記憶するビットマップを管
理データ領域に設け、このビットマップを管理してメモ
リの割り付けと開放を行なうことを特徴とする。

【００１５】本発明の請求項２のメモリ管理方式は、マ
イクロプロセッサからの指令に応じデータのローカルメ
モリ内のメモリの割り付けと開放を行なうメモリ管理方
式において、前記ローカルメモリの一部を固定長の複数
のメモリセルに分割し、前記複数のメモリセルにそれぞ
れビットを対応させるとともに当該メモリセルの使用中
・未使用の状態を示すビット値として記憶するビットマ
ップと、前記ビットマップにおける未使用の状態を示す
メモリセルの先頭位置およびこの先頭位置のメモリセル
に連続する未使用の状態のメモリセルの個数を管理デー
タ領域に設け、メモリの割り付けと開放を行うことを特
徴とする。

【００１６】

【作用】本発明（請求項１及び請求項２対応）によれば
以下の如き作用を奏する。 （１）このような構成にすることでメモリセルのサイズ
が小さくなった場合でも、管理用のデータの領域は実デ
ータの領域より相対的に大きくなることはない。

【００１７】（２）固定長のメモリ管理のデータ構造を
使用して、各メモリセルを連続して割り当てが可能なよ
うな上位概念を導入することで、メモリセルのサイズの
ｎ倍（ここで、ｎは１以上でメモリセル全体の個数未満
の任意の値）の可変長データを割り当てることが可能と
なる。

【００１８】（３）可変長のメモリ管理において、固定
長メモリ管理のデータに可変長タグ部を追加する。可変
長タグ部は、メモリセルの開始とメモリセルの個数で構
成される可変長タグの集合体である。可変長タグは、２
倍以上のメモリセルを連続して割り当てる場合に、割り
当てたメモリセルの開始位置とメモリセルの個数を記録
するために使用する。このようなデータ構造によって、
可変長メモリ管理におけるメモリ割り当ての処理時間の
高速化が図られる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照して説明す
る。図１は本発明の第１実施例の構成図であり、本実施
例では既に説明した図５に示した従来方式の個々のメモ
リブロック１０２にある管理データ１１４に代えて、実
データを統括管理する管理データ領域２１０を設けた点
に特徴がある。

【００２０】図１に示すように、固定長のメモリ管理に
おいて、（実データの）アドレス部２１１、（実データ
の）サイズ部２１２、（実データ領域の中の各）セルの
サイズ（バイト数）部２１３、ビットマップ部２１４か
ら構成される管理データは、管理データ領域２１０に配
置し、この管理データを使用して実データの内容を管理
する。実データ領域２２０には、メモリセル２２１の集
合体からなる実データが配置され、管理データとは別の
場所に格納されている。

【００２１】また、管理データ中のアドレス部２１１
は、実データが存在する場所を示す。サイズ部２１２
は、実データの全体の大きさ（バイト数）を示す。セル
のサイズ部２１３は、実データ領域中の各メモリセル２
２１の大きさ（バイト数）を示す。ビットマップ部２１
４は、実データ領域中の各メモリセル２２１が使用中で
あるか、未使用であるかを０か１で表すビットマップの
配列を示す。このような構成により管理データ中のビッ
トマップ部２１４で実データ領域中のメモリセル２２１
の使用状況が把握でき、動的なメモリの管理が可能とな
る。

【００２２】図１に示すように、動的メモリ管理領域の
管理データと実データは、それぞれローカルメモリ２上
の管理データ領域２１０と実データ領域２２０に配置さ
れる。実データは、管理データ領域２１０のアドレス部
２１１でその先頭部分が示され、実データ中の各メモリ
セル２２１は、管理データ領域２１０のセルのサイズ部
２１３で示される大きさ（バイト数）である。各メモリ
セル２２１は、ローカルメモリ２上の実データ領域２２
０に連続して配置され、その全てを動的なメモリ空間と
して使用することができる。

【００２３】しかして、本実施例の特徴は、図２に示す
ように、実データの各メモリセル２２１を管理データ領
域２１０のビットマップ部２１４で利用状態を管理し、
さらに、ビットマップ部２１４のビットが０のそれに対
応する実データのメモリセル２２１が未使用であり、ビ
ットマップ部２１４のビットが１の時のそれに対応する
実データのメモリセル２２１が使用中であることを表す
ことである。

【００２４】次に、本実施例におけるプロセッサのロー
カルメモリ上に固定長メモリブロックのメモリ管理をす
る場合について説明する。今、プログラム２０が動的メ
モリの獲得を要求すると、オペレーティングシステム
（ＯＳ）１０は、管理データ領域２１０中のビットマッ
プ部２１４の各ビットを先頭から順番にチェックし、ビ
ットが０である場所を探す。見つかればそのビットを１
にして使用中の状態にし、そのビットに対応する実デー
タのメモリセル２２１をプログラム２０が利用できるよ
うに、アドレスを渡すことによって割り付ける。

【００２５】逆に、プログラム２０が獲得していたメモ
リを開放する場合、オペレーティングシステム（ＯＳ）
１０は、プログラム２０が渡したメモリブロックのアド
レスを基に実データ中のメモリセル２２１の位置を計算
し、管理データ領域２１０中のこれに対応するビットマ
ップ部２１４のビットを０にする事によって未使用状態
にし、そのメモリの開放を行う。

【００２６】未使用のメモリセル２２１を探すために、
ビットマップ部２１４を先頭から１ビットずつチェック
すると処理に時間がかかるので、バイト単位もしくはプ
ロセッサが１回の処理で扱えるビット数を単位としてそ
の単位の全てのビットが１でなければその中に未使用の
メモリセルがあることが分かる。このようにして処理の
高速化を行うことも可能である。

【００２７】上述したように、本実施例によれば、動的
メモリ管理における管理データ領域２１０は、アドレス
部２２１，サイズ部２１２、セルのサイズ部２１３が一
定の大きさを占め、ビットマップ部２１４の大きさが実
データ中のメモリセル２２１の個数に比例する。そのた
め、従来方式における実データの大きさと管理データの
大きさの中に占める管理データの割合と比較すると、本
実施例おけるその割合は小さく、動的メモリ管理領域２
００を効率的に利用することが可能となる。

【００２８】図３は本発明の第２実施例の構成図であ
り、本実施例では、管理データ領域２３０と実データ領
域２２０によって動的メモリ管理領域２が構成され、実
データ領域２２０は、上記第１実施例と同じように固定
長サイズのメモリセル２２１からなる。管理データ領域
２３０は、（実データの）アドレス部２３１、（実デー
タの）サイズ部２３２、（実データの中の各）セルのサ
イズ（バイト数）部２３３、ビットマップ部２３４およ
び可変長タグ部２３５から構成される。

【００２９】したがって、本実施例では、可変長のメモ
リを割り当てる際に、メモリセル２２１のサイズの正数
倍の個数の領域を連続して割り当てることができ、この
とき何個分のメモリセル２２１を連続して割り当てたか
を管理するために、可変長タグ部２３５を使用するもの
である。

【００３０】次に、本実施例におけるプロセッサのロー
カルメモリ上に可変長メモリブロックのメモリ管理をす
る場合について説明する。今、プログラム２０が動的メ
モリの獲得を要求すると、オペレーティングシステム
（ＯＳ）１０は、要求に足るだけのサイズ分のメモリセ
ル２２１を獲得できる場所を探す。つまり、管理データ
領域２３０中のビットマップ部２３４の各ビットを先頭
から順番にチェックし、連続した複数のビットが０であ
る所を割り当て可能な場所とする。それが見つかれば、
その連続したビットを１にして使用中の状態にし、その
ビットに対応する実データのメモリセル２２１をプログ
ラム２０が利用できるように、アドレスを渡すことによ
って割り付ける。さらに、可変長タグ部２３５の可変長
タグにメモリセル２２１の開始位置２４１と割り当てた
セルの個数２４２を登録する。

【００３１】逆に、プログラム２０が獲得していたメモ
リを開放する場合、オペレーティングシステム（ＯＳ）
１０は、プログラム２０が渡したアドレス情報を基に可
変長タグ部２３５の可変長タグをチェックし、そのアド
レス情報に一致した可変長タグのセルの開始２４１で示
されるメモリセル２２１の開始位置を求め、それに対応
するビットマップ部２３４のビットをタグエントリーの
セルの個数２４２に登録されている個数分のビットを０
にすることによって、未使用状態にしてメモリの開放を
する。

【００３２】上記したように、本実施例では、未使用の
メモリセル２２１を探すために、ビットマップ部２３４
を１ビットづつ順番にチェックする処理としてもよい
が、第１実施例と同様にバイト単位またはプロセッサが
一度に処理できるビット数を単位としてチェックするこ
とで、処理の高速化を行うことができる。

【００３３】したがって、本実施例によれば固定長メモ
リブロック管理をベースとした可変長メモリブロック管
理が可能となるので、上記第１実施例の効果に加えて、
次の効果が得られる。

【００３４】すなわち、メモリの割り当ての時のメモリ
ブロックの分割とメモリ開放時のメモリの組み立ての必
要がなくなり、処理の高速化が図ることが可能となり、
一定の処理時間でメモリの割り当てと開放ができるよう
になる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
固定長メモリブロックのメモリ管理を行う場合、メモリ
ブロックのサイズやその個数に拘らず効率的なメモリ管
理が可能となる。また可変長メモリブロックのメモリ管
理を行う場合、処理が一定の速度で高速に実施すること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例のメモリ管理方式の構成
図。

【図２】図１の管理データ領域中のビットマップ部と実
データ中のメモリセルの対応を示す図。

【図３】本発明の第２実施例のメモリ管理方式の構成
図。

【図４】図３の管理データ領域中のビットマップ部、可
変長タグ部と実データ中のメモリセルの対応を示す図。

【図５】従来技術による固定長メモリブロックのメモリ
管理方式の構成図。

【図６】従来技術による可変長メモリブロックのメモリ
管理方式の構成図。

【符号の説明】

１…マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）、２…ローカルメモ
リ、１０…オペレーティングシステム（ＯＳ）、２０…
プログラム、２００…動的メモリ管理領域、２１０，２
３０…管理データ領域、２２０…実データ領域、２１
１，２３１…アドレス部、２１２，２３２…サイズ部、
２１３，２３３…セルのサイズ部、２１４，２３４…ビ
ットマップ部、２２１…メモリセル、２３５…可変長タ
グ部、２４１…セルの開始、２４２…セルの個数。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マイクロプロセッサからの指令に応じデ
   ータのローカルメモリ内のメモリの割り付けと開放を行
   なうメモリ管理方式において、前記ローカルメモリの一
   部を固定長の複数のメモリセルに分割し、前記複数のメ
   モリセルにそれぞれビットを対応させるとともに当該メ
   モリセルの使用中・未使用の状態を示すビット値として
   記憶するビットマップを管理データ領域に設け、このビ
   ットマップを管理してメモリの割り付けと開放を行なう
   ことを特徴とするメモリ管理方式。
2. 【請求項２】 マイクロプロセッサからの指令に応じデ
   ータのローカルメモリ内のメモリの割り付けと開放を行
   なうメモリ管理方式において、前記ローカルメモリの一
   部を固定長の複数のメモリセルに分割し、前記複数のメ
   モリセルにそれぞれビットを対応させるとともに当該メ
   モリセルの使用中・未使用の状態を示すビット値として
   記憶するビットマップと、前記ビットマップにおける未
   使用の状態を示すメモリセルの先頭位置およびこの先頭
   位置のメモリセルに連続する未使用の状態のメモリセル
   の個数を管理データ領域に設け、メモリの割り付けと開
   放を行うことを特徴とするメモリ管理方式。