JPH0887443A - セルプール領域管理処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 仮想記憶計算機システムのセル管理に関し、
セルプール領域による主記憶の占有が効率良く管理され
るセルプール領域管理処理方法を目的とする。 【構成】 各仮想記憶空間は複数のセグメントからな
り、各該セグメントは複数のページからなる計算機シス
テムの、管理プログラムが使用する各種制御情報を保持
するために設けるセルを、共通のセルプール領域を設け
て、所要の期間中該セルプール領域から切り出して使用
するようにするためのセルプール領域管理処理方法であ
って、該仮想記憶空間を創設する場合に、特定セグメン
トを、すべての該仮想記憶空間に共通のセグメントとし
て設け(1）、該特定セグメント内に、所要の大きさのセ
ルプール領域を設けて、該セルプール領域のページアウ
トを禁止し(2）、該セルプール領域のセル割当状態を監
視して（処理ステップ３）、所定の条件に応じて該セル
プール領域の大きさを増減する(4）ように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、仮想記憶を設けた計算
機システムにおいて、管理プログラム等の管理する制御
情報を保持するための記憶領域とするセルを、必要に応
じて切り出して割り当てるためのセルプール領域を管理
する、セルプール管理処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】仮想記憶
を設けた計算機システム（以下に仮想記憶計算機システ
ムという）では、或る処理の単位であるジョブ等に一つ
の仮想記憶空間を割り当て、ジョブは仮想記憶空間上に
配置されたプログラムを実行し、同じ仮想記憶空間上の
データを操作することにより必要な処理を遂行すること
は、よく知られている。

【０００３】一仮想記憶空間は、管理上例えば複数のセ
グメントに分割され、各セグメントは一定の最大長（例
えば１メガバイト）を有し、複数のページに分割され、
各ページは一定長（例えば２又は４キロバイト）であ
る。仮想記憶空間上の記憶位置はセグメントアドレス、
（セグメント内）ページアドレス、（ページ内）バイト
アドレスからなる仮想アドレスで指示される。

【０００４】仮想記憶計算機システムにおいては、オペ
レーティングシステムの管理プログラムが、その管理下
で実行されるプログラムの命令の置かれているページ、
或いは実行命令のオペランドとして指示されたデータの
置かれているページを必要の都度、外部記憶装置から主
記憶上の空いているページ領域（以下に主記憶上の各ペ
ージ領域を実ページ、仮想記憶空間上のページを仮想ペ
ージと呼ぶものとする）に読み込む（この操作をページ
インという）。

【０００５】仮想ページが読み込まれた実ページへは、
所要のプログラムの実行に際して前記のような仮想アド
レスによってアクセスできるようにするために、仮想ア
ドレスを実ページ上のアドレス（以下に実アドレスと言
う）に変換するアドレス変換機構を設け、所要の制御情
報を設定する。

【０００６】上記のような管理プログラムの処理は、命
令の実行のために命令又はデータへのアクセス要求が仮
想アドレスを示して発行されたとき、そのアクセス要求
に従う実ページへのアクセスを実行する制御の中で、当
該仮想アドレスを含むページが主記憶に読み込まれてい
ないことを検出する結果、ページフォールト割込みを発
生し、このページフォールト割込みの処理として起動さ
れる。

【０００７】そのようにページフォールト割込みが処理
されて、前記のページ読み込み処理が完了するまで、該
仮想アドレスへのアクセスを要求したプログラムの実行
は中断される。

【０００８】又、以上のページインの処理で、空きの実
ページが無い場合及びその他の必要な場合には、使用中
の実ページ中から適当な選択論理で実ページを選択して
使用し、そのために必要な場合には、選択した実ページ
にそのときまで保持されていた仮想ページの内容を外部
記憶装置に書き出して保存する処理（これをページアウ
トといい、ページイン／アウトを一括してページングと
いう）を行う。

【０００９】以上のように選択された実ページについて
は、それらの各実ページに保持されていた仮想ページに
該当するアドレス変換の制御情報を無効化する。アドレ
ス変換機構の基本的な制御情報は、例えば図３に示すよ
うに、仮想記憶空間ごとのセグメントテーブルと、セグ
メントテーブルの各項から指示されるページテーブルか
らなる。

【００１０】各ジョブ等は、割り当てられた仮想記憶空
間のセグメントテーブルを指示するセグメントテーブル
アドレスを、実行に際して常に特定のレジスタに保持し
ている。

【００１１】セグメントテーブルは、仮想記憶空間を構
成する各セグメントに対応する項からなり、各項の相対
位置はセグメントアドレスに対応し、各項にはページテ
ーブルを指示する実アドレスと管理情報を保持する。管
理情報には、当該項の内容の有効性表示、当該セグメン
トへの書き込み禁止表示等がある。

【００１２】各ページテーブルは、１セグメントを構成
するページの制御情報を保持し、各項の相対位置はペー
ジアドレスに対応し、各項にはその仮想ページに割り当
てられた実ページの実アドレスと管理情報を保持する。
管理情報には、当該項の内容の有効性表示、当該ページ
への書き込み禁止表示、ページ固定表示等がある。

【００１３】なお、ページ固定表示とは、何等かの要因
で一時的に当該ページのページアウトを禁止する必要の
有る場合に、この表示を設定することにより、ページン
グの対象から除外するように制御するものであり、この
ようにページ固定表示を設定する操作を「ページ固定」
するという。

【００１４】以上のアドレス変換機構のテーブル構成か
ら明らかなように、アドレス変換は基本的には、先ずセ
グメントテーブルアドレスで指示されるセグメントテー
ブルから、仮想アドレスの中のセグメントアドレスによ
って定まる１項を読み、次にその項に保持するアドレス
で指示されるページテーブルから、仮想アドレスの中の
ページアドレスで定まる１項を読むことにより、その項
に保持する実ページのアドレスを得ることにより行われ
る。

【００１５】しかし、アドレス変換ごとに、上記のよう
に主記憶上のセグメントテーブル及びページテーブルに
アクセスしたのでは時間が掛かるので、高速に検索でき
るアドレス変換バッファ機構（ＴＬＢという）を設ける
ことは、よく知られているとおりである。

【００１６】即ちＴＬＢを持つ計算機の場合には、上記
のようにセグメントテーブル及びページテーブルにアク
セスしてアドレス変換したとき、変換結果の実アドレス
と対応する仮想アドレスとの対をＴＬＢに保持する。

【００１７】そこで、アドレス変換においては、先ずＴ
ＬＢを仮想アドレスで検索し、ＴＬＢに該当する仮想ア
ドレスが保持されていれば、対応して保持されている実
アドレスを変換結果として使用し、ＴＬＢに無い場合の
み、前記のようにセグメントテーブル等を参照してアド
レス変換を実行するようにする。

【００１８】なお、ＴＬＢに保持されているアドレス変
換結果の仮想／実アドレス対を、必要に応じて最近の状
態に更新するために、随時ＴＬＢの内容を無効化する
（この操作をＴＬＢパージという）機能（ＴＬＢパージ
命令）が設けられていて、管理プログラムが所要時にパ
ージを行う。

【００１９】ここで、オペレーティングシステムが、各
種の管理やサービスのために使用する制御情報を保持す
るために、各種の制御表が主記憶上に設けられること
は、よく知られているとおりである。

【００２０】又、それらの各制御表を設定する各記憶領
域をセルと呼び、セルはセルプール領域として主記憶上
に設けた記憶領域から切り分けて、要求元に割り当てて
使用せさ、使い終わったら解放するようにし、そのよう
なセルプール領域の割当／解放の管理を特定の管理プロ
グラムが行う。

【００２１】セルを使用する管理プログラムには、制御
の都合上から割込み禁止として実行するようになってい
るものが多数ある。そのように割込み禁止で実行中のプ
ログラムが、ページフォールトに遭遇すると、ページン
グの処理が完了するまで、例えば割込み禁止を続け、又
無条件に他のプログラムを実行させることができない等
の不都合があることは、よく知られているとおりであ
る。

【００２２】従って、セルプール領域は、いわゆるペー
ジ固定領域に設けて、割り当てたセルが常時主記憶上に
存在し、ページアウトされることがないようにする。こ
こで、ページ固定領域とは、よく知られているように、
例えばシステムジェネレーションにおいて、システム固
有の記憶領域として指定することにより、固定的にペー
ジ固定される記憶領域であり、それらの各ページは必要
になったときに主記憶領域上に実ページがとられるが、
一旦実ページがとられると、以後それらはページアウト
されることが無い。

【００２３】従ってページ固定領域は、システムの稼働
中に発生した実主記憶の最大占有領域が、システムの稼
働が終わるまでそのまま占有され、セル等の要求量に関
わらず不必要に大きな実主記憶領域がセルプール領域等
のために占有され続けることになる。

【００２４】なお、セルに設けられる制御表は、システ
ム全体の制御に関わり、その内容の誤りは、システムダ
ウン等の重大事に導き易いので、誤った書き込みを防ぐ
ための、いわゆる記憶保護機構による書き込み保護が必
要である。

【００２５】記憶保護機構の例として、プログラムが持
つアクセスキーと、例えばページに対応する２キロバイ
ト単位の記憶領域ブロックに設定する記憶保護キーとの
一致等によってアクセスを制御するシステムが、よく知
られている。

【００２６】そのようなシステムで、例えばアクセスキ
ー０はすべての記憶保護キーの領域にすべてのアクセス
が許され、アクセスキーが１以上では、異なる値の記憶
保護キーの領域への書き込みを禁止されるシステムであ
ると、例えばセルプール領域の記憶保護キーを０とし、
管理プログラムはアクセスキーを０とし、一般の処理の
プログラムは１以上のアクセスキーとして実行するよう
にする。

【００２７】本発明は、セルプール領域による主記憶の
占有が効率良く管理されるセルプール領域管理処理方法
を目的とする。

【００２８】

【課題を解決するための手段】図１は、本発明の構成を
示す処理の流れ図である。図はセルプール領域管理処理
方法の処理の流れであって、複数の仮想記憶空間を有
し、各該仮想記憶空間は複数のセグメントからなり、各
該セグメントは複数のページからなる計算機システム
の、管理プログラムが使用する各種制御情報を保持する
ために設けるセルを、すべての該仮想記憶空間に共通な
記憶領域上にセルプール領域を設けて、所要の期間中該
セルプール領域から切り出して使用するようにするため
のセルプール領域管理処理方法である。

【００２９】該仮想記憶空間を創設する際に、特定セグ
メントを、すべての該仮想記憶空間に共通のセグメント
として設け、（処理ステップ１）、該特定セグメント内
に、所要の大きさのセルプール領域を設けて、該セルプ
ール領域の全ページのページアウトを禁止する（処理ス
テップ２）。

【００３０】セル割当／解放処理では、該セルプール領
域のセル割当状態を監視して（処理ステップ３）、該セ
ル割当状態の所定の条件に応じて該セルプール領域の大
きさを増減する（処理ステップ４）。

【００３１】

【作用】本発明のセルプール領域管理処理方法により、
随時必要な実ページのみをセルプール領域に割り当てて
ページ固定して使用し、セルの需要量に応じてセルプー
ル領域のために占有する実主記憶領域の大きさを増減す
るので、セル要求量に関わらず不必要に大きな実主記憶
領域がセルプール領域のために占有され続けることが無
くなり、主記憶領域を効率良く利用できる。

【００３２】

【実施例】本発明のセルプール領域管理処理方法を実行
する計算機システムにおいて、仮想記憶空間の管理を行
う管理プログラムは、仮想記憶空間の創設に際して、当
仮想記憶空間のセグメントテーブルの所定のセグメント
の項に、セルプール領域用のセグメント（例えば１メガ
バイトとする）のページテーブル（システム内に共通に
１テーブルのみ）を指示するアドレスを設定する。

【００３３】又、要すればセグメントテーブル上で、セ
ルプール領域用のセグメントに書き込み禁止制御の指定
を設定して、記憶保護を強化する。この場合に、セルへ
の書き込みを要する管理プログラムは、実行中に書き込
み禁止設定を解除して処理を行う。

【００３４】セルプール領域を管理し、セルの割当制御
を行うセル管理プログラムは、例えばシステムの立ち上
げ時に、セルプール領域用のセグメントを設け、例えば
図２に示すように、セグメント32キロバイトづつの領域
を管理の単位とするものとして、例えば先頭から２個の
領域の実ページをセルプール領域として確保し、それら
の領域のページをページアウトしないように、前記のペ
ージ固定表示をページテーブルの該当ページの項に設定
しておく。

【００３５】セル管理プログラムは、従来と同様にセル
割当要求を受け付けて、セルプール領域から要求の大き
さの空きセルを選択して要求元プログラムに割り当て、
又、セル解放要求を受け付けて要求で指定されたセルの
領域を空き領域とする処理を行う。

【００３６】但し、本発明によりセル管理プログラム
は、以下に述べるようにして、セルを前記のセルプール
領域用セグメントのページ固定した領域から割り当てる
ように処理を行う。

【００３７】先ず、セル管理プログラムは、実ページを
確保してページ固定した領域（以下に、それをセルプー
ル領域と言う）について、空き領域を示す空き領域情報
を作る。各空き領域情報はセルの最小単位を例えば256
バイトとして、各連続する空き最小単位の先頭と末尾の
仮想アドレスを示す各情報とし、１個以上のそれらの空
き領域情報をアドレス順にチェインしておくものとす
る。

【００３８】従って、空き領域情報の初期内容は、当然
前記で確保したセルプール領域の先頭と末尾の仮想アド
レスを示す１個の空き領域情報からなる。セル管理プロ
グラムは、セル割り当て要求を受けると、空き領域情報
を参照して、例えば要求の大きさを満足する空き領域を
セルプール領域の先頭に近い方から探す。

【００３９】該当する空き領域があれば、例えば空き領
域の先頭から要求の大きさだけをセルとして取り出して
要求元に割当を通知し、空き領域情報を更新する。この
ようにしてセル割当を行った場合に、セルプール領域の
末尾の単位領域から初めてセルを割り当てたときは、末
尾に続く32キロバイトの１単位領域の実ページを確保し
ページ固定してセルプール領域に入れ、それに応じて空
き領域情報を更新する。

【００４０】又、セル管理プログラムは、セル解放要求
を受けると、要求で指定された仮想アドレスから指定の
大きさの領域を、空き領域とするように空き領域情報を
更新する。

【００４１】セルプール領域が３単位領域以上の場合
に、以上のようにしてセルを解放した場合に、セルプー
ル領域の末尾の２単位領域全部が空きになった場合に
は、それを空き領域情報で検出して、最末尾の１単位領
域のページ固定を解除（ページ固定表示の設定をリセッ
ト）し、最末尾の単位領域をセルプール領域から除くよ
うに空き領域情報を更新する。

【００４２】図４は、以上のセル割当処理の一例の処理
の流れ図であり、セル管理プログラムは、セル割当要求
を受け付けると、処理ステップ10で空き領域情報を先頭
アドレスから順に一つ取り出して、処理ステップ11で、
その空き領域が要求の大きさ以上か識別し、空き領域が
要求より小さければ、処理ステップ10に戻って次の空き
領域情報を取り出す処理を繰り返す。

【００４３】後述のようにセルプール領域の増減を管理
しているので、増減する単位領域の大きさを、１回に要
求されるセルの大きさより十分おおきくしておけば、空
き領域情報を順次検査することにより要求の大きさを満
足する空き領域を必ず得るので、処理ステップ12で、そ
の空き領域の先頭から要求の大きさを、要求のセルとし
て要求元プログラムに割り当てる。

【００４４】その後、処理ステップ13で、今割り当てた
セルを切り分けた空き領域の空き領域情報を、そのセル
の領域を除くように更新する。次に処理ステップ14で、
今割り当てたセルがセルプール領域の末尾の単位領域の
先頭を含むか識別し、先頭を含まない場合には処理を終
わる。

【００４５】処理ステップ14で今割り当てたセルがセル
プール領域の末尾の単位領域の先頭を含むと判定した場
合には、処理ステップ15で現セルプール領域に続く領域
に１単位領域を追加するように、実ページを確保しその
領域のページ固定を行う。

【００４６】その後、処理ステップ16で末尾の空き領域
情報の空き領域の末尾の指示（以前の末尾単位領域の末
尾を示している）を、今追加した単位領域の末尾を指示
するように更新して処理を終わる。

【００４７】図５は、前記のセル解放処理の一例の処理
の流れ図であり、セル管理プログラムは、セル解放要求
を受け付けると、処理ステップ20で要求で指定するセル
領域末尾アドレスによって空き領域情報を探索し、セル
の直後に連続する空き領域があるか探す。

【００４８】該当する空き領域があれば、処理ステップ
21で、セルの先頭アドレスによって空き領域情報を探索
し、セルの直前に連続する空き領域があるか探す。該当
する空き領域があれば、このセルの解放によって前後の
空き領域が連続することになるので、処理ステップ22で
セルの直前の空き領域の末尾を直後の空き領域の末尾ま
で延長するように、直前の空き領域情報の末尾指示を更
新して、且つ直後の空き領域情報をチェインから削除す
る。

【００４９】処理ステップ21で、セルの直前の空き領域
が無いか、又は連続していないと識別したときは、処理
ステップ23でセルの直後の空き領域の先頭をセルの先頭
まで延長するように、直後の空き領域情報の先頭指示を
更新する。

【００５０】処理ステップ20で、セルの直後の空き領域
が無いか、又は連続していないと識別したときは、処理
ステップ24で前記と同様にして、セルの直前に連続する
空き領域があるか探す。

【００５１】該当する空き領域があれば、処理ステップ
25でセルの直前の空き領域の末尾をセルの末尾まで延長
するように、直前の空き領域情報の末尾指示を更新す
る。処理ステップ24で、セルの直前の空き領域が無い
か、又は連続していないと識別したときは、このセルに
連続する空き領域が無いので、処理ステップ26で、セル
そのままを単独の空き領域とする空き領域情報を新設し
て、空き領域情報のチェインに挿入する。

【００５２】以上のように、空き領域情報の更新でセル
の解放を終わると、次に処理ステップ27でチェインの最
後の空き領域情報の先頭及び末尾指示アドレスを調べる
ことにより、セルプール領域の末尾の２単位領域がすべ
て空き領域であって、且つその先頭指示アドレスがセグ
メント内アドレス「０」（セグメントの先頭）で無い条
件を満足するか識別し、この条件を満たさなければ処理
を終わる。

【００５３】上記条件を満たす場合には、処理ステップ
28でセルプール領域の最後の１単位領域の全ページのペ
ージ固定を解除して、セルプール領域から除き、処理ス
テップ29で、それに応じて最後の空き領域情報の末尾指
示アドレスを更新して処理を終わる。

【００５４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、計算機システムのセルプール領域管理におい
て、随時必要な実ページのみをセルプール領域に割り当
ててページ固定して使用し、セルの需要量に応じてセル
プール領域の大きさを増減するので、不必要に大きな主
記憶領域がセルプール領域のために占有され続けること
が無くなり、主記憶領域を効率良く利用できるという著
しい工業的効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の構成を示す処理の流れ図

【図２】 セルプール領域用セグメントを説明する図

【図３】 アドレス変換機構を説明する図

【図４】 本発明のセル割当処理の流れ図

【図５】 本発明のセル解放処理の流れ図

【符号の説明】

１〜４、10〜16、20〜29 処理ステップ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の仮想記憶空間を有し、各該仮想記
   憶空間は複数のセグメントからなり、各該セグメントは
   複数のページからなる計算機システムの、管理プログラ
   ムが使用する各種制御情報を保持するために設けるセル
   を、すべての該仮想記憶空間に共通な記憶領域上にセル
   プール領域を設けて、所要の期間中該セルプール領域か
   ら切り出して使用するようにするためのセルプール領域
   管理処理方法であって、 該仮想記憶空間を創設する際に、特定セグメントを、す
   べての該仮想記憶空間に共通のセグメントとして設け、 該特定セグメント内に、所要の大きさのセルプール領域
   を設けて、該セルプール領域の全ページのページアウト
   を禁止し、 該セルプール領域のセル割当状態を監視して、該セル割
   当状態の所定の条件に応じて該セルプール領域の大きさ
   を増減するように構成されていることを特徴とするセル
   プール領域管理処理方法。