JPH09244957A - バス接続装置及び方法 - Google Patents

バス接続装置及び方法

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JPH09244957A
JPH09244957A JP8080718A JP8071896A JPH09244957A JP H09244957 A JPH09244957 A JP H09244957A JP 8080718 A JP8080718 A JP 8080718A JP 8071896 A JP8071896 A JP 8071896A JP H09244957 A JPH09244957 A JP H09244957A
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JP
Japan
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data
control
address
control means
dma
Prior art date
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JP8080718A
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English (en)
Inventor
Keiichi Kato
藤 圭 市 加
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NEC Engineering Ltd
Original Assignee
NEC Engineering Ltd
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Publication date
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  • Memory System Of A Hierarchy Structure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】無駄なデータ更新をなくする。 【課題を解決するための手段】連続アドレス予測制御部
10によりダイレクト・メモリ・アクセスによる連続ア
ドレスに近いアドレス・タグに対応するデータから更新
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、バス接続装置及び
方法に関し、特にパーソナル・コンピュータ(Pers
onal Computer)や、エンジニアリング・
ワーク・ステーション(Engineering Wo
rk Station)、オフィス・コンピュータ(O
ffice Computer )、汎用コンピュータ
等における高速バスと低速バスとを接続するバス接続制
御装置及び方法に関する。
【0002】
【従来の技術及びその課題】キャッシュ・メモリ(Ca
che memory)は、CPU(Central
Processing Unit )とメインメモリ
(Main Memory)との間に設けられた高速用
メモリであり、通常のメモリよりも高速読び出しできる
ため、プログラムの重要な部分や、データのうち比較的
よく使う部分をこのキャッシュ・メモリに格納してお
き、必要に応じてCPUが呼び出すようにすると、全体
として処理速度が速くなることから、需要が高まってい
る。
【0003】因みに、このようなキャッシュメモリをシ
ステム内に取り入れたシステムが、特開昭64−136
48号公報に開示されており、このシステムは、メイン
メモリとキャッシュメモリとを含むメモリユニットと直
接メモリアクセス(DMA;Direct Memor
y Access)ユニットとを含むユニット群が接続
されたバス(Bus)システムである。DMAは、メイ
ンメモリと周辺装置とのデータ転送をCPUを介さず直
接アクセスするため、CPUの負担が少なく、データ転
送が高速となる。
【0004】上記公報システムにおいては、アクセスに
対してキャッシュ・メモリを検索し、データが正しく比
較されるヒット(hit)なら、このキャッシュ・メモ
リにリード/ライト(R/W)し、ミスヒット(mis
s hit)ならメインメモリにリード/ライトする方
式と、従来のストア・イン・キャッシュ方式とを使い分
けている。
【0005】また、CPU及びMEM(メモリ)が接続
された高速のバスと、複数のI/O(入力/出力)が接
続された低速のバスとの間を接続するバス接続装置にお
いては、I/O DMA転送用の緩衝バッファが数段の
ライトバッファ及びリードバッファで構成される方式が
一般的である。
【0006】DMAアクセスに対しては、バスとメイン
メモリとの間にバッファが用いられるが、従来は、リー
ド/ライト専用のバッファを各々必要とし、更に複数の
I/Oに対応するためにはビジー率を低減させるため、
バッファの数を増やす等のハードウェアの増加が避けら
れず、また高速バスのMEMとのコヒーレンシ制御(C
oherency Control)が出来ないため、
ライトデータは多く格納できず、先行リードも必要デー
タ分だけプリフェッチし、多くの記憶準備ができないと
いう制約がある。
【0007】また、LRU方式(Least Rece
ntly Used Method)即ち最長時間未使
用方式といって、一番古いアクセスのデータを、キャッ
シュメモリから更新する方式がある。この方式は、仮想
記憶システムにおけるページ置換えアルゴリズムの一つ
で、ページ置換えの必要が生じた際、メインメモリ内の
ページのうち、最も長時間参照されていないページを置
換の対象とするもので、キャッシュメモリの記憶におけ
るブロックの割付けのためにも使用される。従ってキャ
ッシュメモリに登録されたばかりでも必要の無いと思わ
れるデータは更新されなかった。
【0008】そこで、本発明の目的は、無駄なデータ更
新をなくし、ハードウェアの増加を極力抑え、I/Oバ
ッファを兼用可能とし、その数を増加させず、登録され
たばかりのデータでも不必要と思われるものは更新対象
とすることができるバス制御装置及び方法を提供するこ
とにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、本発明によるバス接続装置は、キャッシュ・メモリ
内のデータのリプレイス手段として、最長時間未使用方
式による第1の制御手段と、ダイレクト・メモリ・アク
セスによる連続アドレスの予測制御を行う第2の制御手
段とを備えて構成される。ここで、要求アドレスの近似
アドレスが存在した場合には前記第2の制御手段によっ
てそのエントリから先にデータ追い出しを行い前記近似
アドレスが存在しない場合には前記第1の制御手段によ
ってデータ追い出しを行うように、前記第2の制御手段
を前記第1の制御手段よりも優先動作させることができ
る。
【0010】また、本発明によるバス接続方法は、最長
時間未使用方式及びダイレクト・メモリ・アクセスによ
る連続アドレスの予測制御により、キャッシュ・メモリ
内のデータをリプレイスし、要求アドレスの近似アドレ
スが存在した場合には、そのエントリから先にデータ追
い出しを行い前記近似アドレスが存在しない場合には、
データ追い出しを行うように構成される。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の一実施例の形態を示す図
1のブロック図を参照すると、このバス接続装置は、バ
リッドフラッグ(Valid FLG)、リードフラッ
グ(ReadFLG)、ライトフラッグ(Write
FLG)、バイトデータバリッド(Byte Data
Valid)部及びアドレス(Address)を含
むタグ(Tag)部1と、データRAM(Randon
Access Memory)2と、アドレス・タグ
検出制御部3と、R/W(リード/ライト)バリッド検
出制御部4と、データ・バリッド検出制御部5と、リプ
レイス(Replace)制御部6と、データ制御部7
と、I/O(入力/出力)バス20からのデータ・カウ
ント(count)制御部8と、I/Oバス20からの
R/Wタグ制御部9と、I/Oバス20に接続されたレ
ジスタ12、14と、高速システムバス21に接続され
たレジスタ13、15とを備え、更にDMA制御検出部
11と、連続アドレス予測制御部10とを有する。
【0012】DMA制御検出部11は、I/Oバス20
から直接メモリへアクセスする信号を検出して、連続ア
ドレス予測制御部10に出力する。連続アドレス予測制
御部10は、DMA制御検出部11、アドレス・タグ検
出制御部3及びデータ・バリッド検出制御部5からの信
号に基づいて、リプレイス制御部6、R/Wタグ制御部
9及びデータ制御部7に出力する。R/Wバリッド検出
制御部4は、タグ部1内のW、R、Vフラッグ、及びR
/Wタグ制御部9からの信号に基づいて、アドレス・タ
グ及びデータ・バリットの各検出制御部3、5に出力す
る。データRAM2は、リプレイス制御部6及びデータ
制御部7からの信号により置換え制御を受ける。
【0013】図1のバス接続装置のバッファ制御におい
て、書き込み時のキャッシュ制御の動作フローチャート
を示す図2、図2中で丸で囲った参照数字の各項目I/
Oのキャッシュ・タグ・ステータス及びVRWフラッグ
等の論理値を示す図4を共に参照すると、書き込み30
の状態にエントリすると、ステータスが 項、即ちW
ヒットの状態であれば(処理31)、タグのデータ・バ
リッドビットと書き込みデータの有効バイト位置の比較
をし、R/Wバリッド検出制御部4で書き込み位置(W
rite Position)の検出を行い、処理32
で全て不一致(N)であれば、指定されたタグに対する
データRAM2の有効バイト位置にライトデータを書き
込み、更新し(処理34)、終了35となる。
【0014】一方、処理32で一致した場合(Y)は、
処理33を通して、そのエントリに登録されているデー
タをフルライト(Full write)でメモリ(M
EM)へ書き込むライト・バック処理36を行うか、ま
たはリード・モディファイ・ライト(Read Mod
ify Write)という「一部の一致」でメモリへ
書き込むライト・バック処理37を行うかの判断をし、
次に、そのエントリにアドレス、Wフラッグ、Vフラッ
グ、データRAM2にデータを書き込み(処理41)、
終了35とする。
【0015】ステータスが 項以外の場合は、処理3
8において、タグ・ステータス・エラー(Err)の有
無を調べ、タグ・ステータス・エラーがあれば、CPU
に割り込み要求を行った後(処理39)、また、タグ・
ステータスエラーの項がなく、かつ他のエントリが登
録されていない場合は、処理40を介して新しいエント
リとして、タグ・フラッグ・データを書き込み(処理4
1)、終了35となる。
【0016】一方、他のエントリがフル(Full)に
登録されていれば、上述したようなLRU方式による
「データ追い出し」を実行する。
【0017】これと併用して、この形態の主な特徴であ
る連続アドレス予測制御部10によって、近似アドレス
のエントリがあった場合には、LRU方式より優先し
て、「データ追い出し」を行い、そのエントリを前述と
同様にMEMにライトバックを行った後、新しいエント
リとして、タグ・フラッグ・データを書き込み、終了す
る。
【0018】次に、MEMリード時の動作の流れを示す
図3のフローチャートを参照すると、読み出し(Rea
d)状態にエントリすると(処理50)、ステータスが
項、即ち「Rヒット」か否かの判断を処理51で行
い、I/Oからの要求バイト数が登録バイト数と等しい
か以下であれば(処理52のY)、対応するエントリの
データをI/Oへ転送して、終了61となる。もし、処
理52にて、登録バイト数が要求バイト数より少ないか
一致しても要求バイトが登録されていない場合(N)、
ミスヒットと同様の扱いで、MEMに同一アドレスのリ
ード要求を行い(処理53)、タグにデータの再登録を
行った後(処理54)、I/Oへデータを転送し、終了
となる。
【0019】ステータスが項以外では、処理55にお
いて、タグ・ステータス・エラー(Err)があれば、
CPUに割込みを通知した後(処理56)、処理57に
おいてまたは項(そのエントリがライトのため登録
済み)の場合、前述と同様にそのエントリの内容をME
Mに対しライトバックを行い(処理58)、改めてI/
Oからの要求アドレスの内容をMEMからリードして、
そのエントリに登録し(一般にリプレイス動作と呼ばれ
る処理59)、そのデータをI/Oに転送し(読み出し
サービスの処理60)、終了61となる。
【0020】また、処理57にて 1または 2項以外の時
(ライトのための登録や未使用のエントリ)であれば、
そのエントリにI/Oからの要求アドレスでリプレイス
し(処理59)、そのデータをI/Oへ転送して終了す
る。
【0021】DMA方式は、通常、連続アドレスで要求
が来る為、要求アドレスに近いアドレスがキャッシュ・
メモリに登録されていた場合、もはや必要なくなるであ
ろうと予想することができる。そこでこの実施の形態で
は、データの更新をする優先順位を、要求アドレスに近
いデータがあった場合には、要求アドレスに近いデータ
から更新する機能を追加した。
【0022】この実施の形態が、従来技術と異なる点
は、LRU方式だけでキャッシュ・メモリ内のデータの
更新を行っていないので、単に一番古いアクセスのデー
タを更新するのではなく、キャッシュに登録されたばか
りのデータでも必要のなくなると思われるデータから更
新することができる点である。従って要求アドレスに近
いアドレス・タグに対応するデータから更新することが
できるため、無駄なデータ更新をしなくて済むことにな
る。
【0023】この実施の形態においては、I/Oバッフ
ァをストア・イン・キャッシュ方式とし、かつタグ・メ
モリのステータスを用い、データバッファをリード・ラ
イト兼用となし、またMEMとのコヒーレンシを保ち、
高速にDMA転送を可能にするような高速動作が必要な
構成の場合に、DMAによる連続アドレスを予測するこ
とにより、リプレイス制御をLRU方式と併用して、要
求アドレスに近いアドレスタグに対応するデータが更新
される。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
次の(A)乃至(C)の効果が得られる。 (A)I/Oキャッシュのエントリを、リード/ライト
要求に応じて、フラッグの制御を行った場合には、デー
タ・バッファを小規模なハードウェアで構成でき、リー
ド/ライト兼用が可能となる。 (B)ストア・イン・キャッシュ方式を併用し、データ
用のバリッドフラッグをタグの一部として制御した場合
には、ブロック転送要求及び部分ライト要求に対応が可
能となる。 (C)DMAによる連続アドレスの予測により、リプレ
イス制御をLRU方式と併用する場合には、近似アドレ
スがあった時、そのエントリから先にデータ追い出しを
行い、近似アドレスがない場合にはLRU方式によるデ
ータ追い出しを行うことができ、無駄なデータ更新を少
なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態を示すブロック図であ
る。
【図2】図1におけるI/Oキャッシュ・メモリの書き
込み動作を示すフローチャートである。
【図3】図1におけるI/Oキャッシュ・メモリの読み
出し動作を示すフローチャートである。
【図4】I/Oキャッシュ・タグ・ステータスを示す説
明図である。
【符号の説明】
1 タグ部 2 データRAM 3 アドレス・タグ検出制御部 4 R/Wバリッド検出制御部 5 データ・バリッド検出制御部 6 リプレイス制御部 7 データ制御部 8 データ・カウント制御部 9 R/Wタグ制御部 10 連続アドレス予測制御部 11 DMA制御検出部 12、13、14、15 レジスタ 20 I/Oバス 21 システムバス

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】キャッシュ・メモリ内のデータのリプレイ
    ス手段として、最長時間未使用方式による第1の制御手
    段と、ダイレクト・メモリ・アクセスによる連続アドレ
    スの予測制御を行う第2の制御手段とを備えたことを特
    徴とするバス接続装置。
  2. 【請求項2】要求アドレスの近似アドレスが存在した場
    合には前記第2の制御手段によってそのエントリから先
    にデータ追い出しを行い前記近似アドレスが存在しない
    場合には前記第1の制御手段によってデータ追い出しを
    行うように、前記第2の制御手段を前記第1の制御手段
    よりも優先動作させる請求項1記載のバス接続装置。
  3. 【請求項3】最長時間未使用方式及びダイレクト・メモ
    リ・アクセスによる連続アドレスの予測制御により、キ
    ャッシュ・メモリ内のデータをリプレイスし、要求アド
    レスの近似アドレスが存在した場合には、そのエントリ
    から先にデータ追い出しを行い前記近似アドレスが存在
    しない場合には、データ追い出しを行うようにすること
    を特徴とするバス接続方法。
JP8080718A 1996-03-08 1996-03-08 バス接続装置及び方法 Pending JPH09244957A (ja)

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JP8080718A JPH09244957A (ja) 1996-03-08 1996-03-08 バス接続装置及び方法

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9311988B2 (en) 2011-08-15 2016-04-12 Fujitsu Limited Storage control system and method, and replacing system and method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9311988B2 (en) 2011-08-15 2016-04-12 Fujitsu Limited Storage control system and method, and replacing system and method

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