JPH0962574A - メモリ・アドレス割り付け方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のメモリ・アドレス割り付け方法では、
ヒットミスの回数は、アドレス毎の参照回数だけでな
く、参照の順序に依存しているため、アドレスの再配置
によりヒットミス回数がかえって増加することがあると
いう課題があった。 【解決手段】 予めプログラムを実行させて、ブロック
毎に参照された回数を記録し、参照相関関数を設定して
アソシァティブメモリの同一セットにブロックを割り付
けた場合のヒットミス回数の期待値をブロック間で相関
値として表したアドレス参照パラメータを得る抽出ステ
ップと、アドレス参照パラメータを使用してプログラム
中のセグメントについてその構成ブロックと構成ブロッ
クとの相関値を積算してセグメント相関値を求めるアド
レス再配置初期化ステップと、セグメント間の相関値の
中でヒット率が高い組み合わせのセグメントの組を選ん
で固定してアドレス再配置するブロッククラスタリング
・ステップとを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、情報処理等にお
ける主記憶アドレス割り付け方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１９は、従来の主記憶アドレス割り付
け方法を説明する図である。図において、２０１はソー
スプログラム、２０２ａはコンパイラ、１ａはコンパイ
ラ２０２ａの生成するオブジェクトプログラム、３ａは
プログラムローダ、４ａは主記憶装置である。２０３は
プログラムの参照するアドレスを記録するプログラム、
即ちプロファイラである。２０４はプロファイル情報、
２０２ｂはアドレス再配置機能を備えるコンパイラ、１
ｂはコンパイラ２０２ｂによって再配置されたオブジェ
クトファイル、４ｂは主記憶装置である。

【０００３】次に、上記説明図に基づき動作について説
明する。ソースプログラム２０１は、コンパイラ２０２
ａによってコンパイルされ、オブジェクトプログラム１
ａが生成される。オブジェクトプログラム１ａは、プロ
グラムローダ３ａによって主記憶装置４ａにロードされ
実行される。主記憶装置４ａ上でプログラムがその実行
を通じて参照した命令及びデータのアドレスは、プロフ
ァイラ２０３によって記録され、各アドレスごとの参照
回数を示すプロファイル情報２０４に記憶される。アド
レス再配置機能を持つコンパイラ２０２ｂは、ソースプ
ログラム２０１及び、プロファイル情報２０４に従っ
て、参照頻度の高いアドレスがセットアソシァティブメ
モリ（連想メモリ）の異なるセットに対応するように、
プログラムのアドレス配置を決定し、オブジェクトファ
イル１ｂを生成する。アドレス再配置機能を持つコンパ
イラ２０２ｂによって生成されたオブジェクトファイル
１ｂは、プログラムローダによって主記憶装置にロード
され実行される。

【０００４】アドレス配置再機能を持つコンパイラ２０
２ｂの動作の一例を図２０に示す。図２０において、２
０４ａは再配置される前のオブジェクトファイル１に対
するプロファイル情報の一例であり、２０４ａには各ア
ドレスごとの参照回数が含まれている。プログラムロー
ダ３ａによって主記憶装置４ａに配置されるとすると、
ブロックサイズ１６、セット数４のセットアソシァティ
ブメモリの場合、各セットに対応するアドレス参照回数
は、例えば、２０５ａで示される数になったとする。ア
ドレス再配置機能を持つコンパイラは、アドレスの参照
がセット０に偏るため、セット０においてミスが発生す
る可能性が高いことから、例えば、アドレス２０〜２Ｆ
（１６進）と、アドレス３０〜３Ｆ（１６進）の内容を
入れ替える。このアドレス再配置の結果により、プロフ
ァイル情報は２０４ｂのようになり、アドレス参照回数
は、例えば、２０５ｂのようになる。こうして、２０５
ａの例と比べて、２０５ｂにおいては、アドレスの参照
の偏りが減少する。

【０００５】アドレス再配置により、アソシァティブメ
モリのヒットミスが減少する一例を図２１に示す。図２
１において、２０６ａはアドレス参照列の一例である。
アドレス参照列２０６ａに対応するプロファイル情報
は、２０４ａと同一である。図１９と同一条件、即ち、
ブロックサイズ１６、セット数４のセットアソシァティ
ブメモリに対して、図２０に示したアドレス再配置機能
を持つコンパイラ２０２ｂによってアドレス再配置が行
われた結果、アドレス参照列２０６ａは、２０６ｂのよ
うに変換される。連想度１のセットアソシァティブメモ
リの場合、アドレス参照列２０６ａに対して、ヒットミ
ス回数は２００１回となる。一方、アドレス参照列２０
６ｂに対するミスは３回に減少するため、プログラムの
実行性能が向上する。

【０００６】次に、アドレス再配置によってミスが増加
する例を図２２に示す。図２２において、２０７ａはア
ドレス参照列の一例である。アドレス参照列２０７ａに
対応するプロファイル情報は、２０４ａと同一である。
図２１と同一条件、即ち、ブロックサイズ１６、セット
数４のセットアソシァティブメモリに対して、図２０に
示したアドレス再配置機能を持つコンパイラ２０２ｂに
よってアドレス再配置が行われた結果、アドレス参照列
２０７ａは、２０７ｂのように変換される。連想度１の
セットアソシァティブメモリの場合、アドレス参照列２
０７ａに対するミスは３回であるが、アドレス参照列２
０７ｂに対するミス回数は２０２回である。従って、ア
ドレス再配置によってミスはかえって増加し、プログラ
ムの実行性能は低下する。従来の主記憶アドレス配置方
式では、メモリ参照の順序に関する情報を利用していな
いため、図２１の例と図２２の例を区別することができ
ず、従って、図２２のような場合に対して最適なアドレ
ス配置を行うことができない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来のメモリ・アドレ
ス割り付け方法は、以上のように構成されていたので、
アドレス参照の順序に関する情報を利用していない。一
方、キャッシュメモリ、ＴＬＢ（Ｔｒａｎｓｌａｔｉｏ
ｎ Ｌｏｏｋａｓｉｄｅ Ｂｕｆｆｅｒ）等のセットア
ソシァティブメモリにおけるヒットミスの回数は、アド
レス毎の参照回数だけでなく、参照の順序に依存してい
るため、アドレスの再配置により、ヒットミス回数がか
えって増加する場合が存在するなど、必ずしも最適な主
記憶アドレスを割り付けることが出来ないという課題が
あった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し、実際
のプログラム実行時のヒットミスが少なくなるメモリ・
アドレスの割り付け方法を得るため、以下の構成をと
る。本発明に係るメモリ・アドレス割り付け方法は、予
めプログラムを実行させて、書き換えの単位であるブロ
ック毎に参照された回数を記録し、更に後述の相関値を
求める際の基準となる参照相関関数を設定して、この参
照相関関数に基づいて記録された参照回数からアソシァ
ティブメモリの書き換え可能区分であるセットの同一セ
ットに上記ブロックを割り付けた場合のヒットミス回数
の期待値をブロック間で相関値として表したアドレス参
照パラメータを得るアドレス参照パラメータ抽出ステッ
プと、上記抽出されたアドレス参照パラメータを使用し
て、プログラム中の再配置可能単位であるセグメントに
ついてその構成ブロックと他のセグメントの構成ブロッ
クとの相関値を積算してセグメント間のヒットミスの期
待値であるセグメント相関値を求めるアドレス再配置初
期化ステップと、上記得られたセグメント間の相関値の
中でヒット率が高い組み合わせのセグメントの組を選ん
で固定してメモリ・アドレスを定めていくアドレス再配
置ブロッククラスタリング・ステップとを備えた。

【０００９】また更に、参照相関関数は、セット数と、
アソシァティブメモリ中で同時に参照できる領域の数で
ある連想度と、ブロック間の距離である参照距離で定ま
るようにした。または、予め複数のプログラムを実行さ
せてアドレス参照パラメータを得て、必要に応じて重み
付け加算して複合アドレス参照パラメータを定め、この
定めた複合アドレス参照パラメータを用いてセグメント
相関値を求め、メモリ・アドレスを定めるようにした。
または、複数の異なるアソシァティブメモリに対してそ
れぞれ異なる参照相関関数を設定して対応するアドレス
参照パラメータを得て、各対応するアドレス参照パラメ
ータの値を重み付け加算して重み付け加算アドレス参照
パラメータを定め、この重み付け加算アドレス参照パラ
メータを用いてセグメント相関値を求め、メモリ・アド
レスを定めるようにした。

【００１０】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．以下、この発明の実施の形態を図につい
て説明する。図１は、本発明におけるアドレス割り付け
方法の手順の一例を説明する図である。図において、１
は２次記憶装置に格納されたオブジェクトプログラム、
２は初期配置アドレス表、３ａ及び３ｂはプログラムロ
ーダ、４ａは主記憶装置、５はアドレス参照履歴採取機
構、６はアドレス参照履歴を記憶するアドレス参照履歴
記憶である。８はアドレス参照パラメータを記憶するア
ドレス参照パラメータ記憶、９は再配置アドレス決定プ
ログラム、１０はアドレス再配置表である。２１０はセ
ットアソシァティブメモリ構成パラメータを記憶するア
ソシァティブメモリ構成パラメータ記憶である。

【００１１】図２は、本発明に係るアドレス参照パラメ
ータ抽出プログラム７におけるブロックスタックの構成
の一例を示す図である。図において、１１はブロックス
タック、１２，１３，１４はブロックスタック上に積ま
れたアソシァティブメモリでの書き換えの単位としての
ブロックである。図３は、本発明に係るアドレス参照パ
ラメータ抽出プログラム７におけるスタックのｐｕｓｈ
動作を示す図である。図において、１５で示されるｂは
ｐｕｓｈ動作によってブロックスタックに新たに積まれ
るブロックである。図４は、本発明に係るアドレス参照
パラメータ抽出プログラム７におけるスタックのｒｅｍ
ｏｖｅ動作を示す図であり、図において１６，１７，１
８はブロックスタック上に積まれたブロックであり、１
９で示されるｂ_d はブロックスタック上に積まれたブロ
ックであって、ｒｅｍｏｖｅ動作によって取り除かれる
ものである。

【００１２】図５は、本発明に係るアドレス参照パラメ
ータの一例を示す図であり、図において、２０，２１，
２２，２３はブロックである。２４，２５，２６，２
７，２８，２９はブロック相関値である。３０はブロッ
ク相関値行列である。ブロック相関値は、アソシァティ
ブメモリの書き換え区分であるセットに対し、同一セッ
ト毎にアドレス参照パラメータ表を作り、同一セットで
の割り付けたブロック間のヒットミス回数の期待値を示
す。図６は、本発明に係るアドレス参照パラメータ抽出
プログラム７で用いる参照相関値関数の一例を示す図で
ある。図において、３１は後に説明する参照距離、３２
は参照相関値、３３ａ，３３ｂ，３３ｃは参照相関値関
数である。図７は、本発明に係る上記図５のブロック相
関値を求めるためのアドレス参照パラメータ抽出プログ
ラム７の動作の例を示す図である。図において、３４〜
４１はアドレス参照パラメータ抽出プログラムの動作ス
テップである。ステップ３８において、図６に示すｒｅ
ｌ（ｄ，ｗ，ｓ）の式を用いる。

【００１３】図８は、本発明に係るアドレス再配置プロ
グラム９が使用する対象プログラムの再配置可能単位で
あるセグメントと、その細分化された書き換え単位とし
てのブロックの集合であるブロック集合の構成を示す図
である。図において、５０はセグメント、５１，５２，
５３，５９はブロック集合、６１，６２，６３，６９，
７１，７２，７３，７９，８１，８２，８３，８９はブ
ロックである。図９は、アドレス再配置プログラム９に
おけるａｄｄ操作の一例を示す図であり、図において、
１００はａｄｄ操作によって生成されたセグメント、１
０１はブロックである。図１０は、アドレス再配置プロ
グラム９におけるｓｈｉｆｔ操作の一例を示す図であ
り、図において、１０２はｓｈｉｆｔ操作によって生成
されたセグメントである。図１１は、アドレス再配置プ
ログラム９におけるｍｅｒｇｅ操作の一例を示す図であ
り、図において、５０ａ，５０ｂはセグメント、１０３
はｍｅｒｇｅ操作によって生成されたセグメントであ
る。図１２は、アドレス再配置プログラム９のセグメン
ト集合の一例を示す図であり、図において、５０ａ，５
０ｂ，５０ｃはセグメント、１０４はセグメント集合で
ある。

【００１４】図１３は、本発明に係るオブジェクトプロ
グラム１が主記憶装置の設定アドレスにロードされる位
置関係の一例を示す図である。図において、１はオブジ
ェクトプログラム、４は主記憶装置、１０５ａ，１０５
ｂ，１０５ｃはオブジェクトプログラムに含まれる再配
置可能モジュールのセグメントである。

【００１５】図１４は、本発明に係るアドレス再配置プ
ログラム９の動作の大きな流れを示す図である。図にお
いて、１１１は初期化手続き、１１２はブロッククラス
タリング手続き、１１３はアドレス割り付け手続きであ
る。図１５は、アドレス再配置プログラム９の初期化手
続きの動作の一例を示す図であり、図において、１２１
〜１４３は初期化手続き１１１の動作ステップである。
図１６は、アドレス再配置プログラム９のブロッククラ
スタリング手続きの動作の一例を示す図であり、図にお
いて、１５１〜１７１はブロッククラスタリング手続き
１１２の動作ステップである。図１７は、本発明に係る
アドレス再配置プログラム９のアドレス割り付け手続き
の動作の一例を示す図であり、図において、１８１〜１
８７はアドレス割り付け手続き１１３の動作ステップで
ある。

【００１６】次に、大略の動作について説明する。対象
となるオブジェクトプログラム１は、１回目の実行にお
いて、初期アドレス配置表２に従ってプログラムローダ
３ａによって、主記憶装置４ａにロードされ実行され
る。主記憶装置４ａを使って実行されたオブジェクトプ
ログラムが参照したアドレスは、アドレス参照履歴採取
機構５によって記録され、時系列的に参照されたアドレ
ス履歴を記録したアドレス参照履歴６が先ず得られる。
アドレス参照パラメータ抽出プログラム７は、アドレス
参照履歴６からアドレス参照パラメータ８を生成し、ア
ドレス再配置プログラム９は、アドレス参照パラメータ
８と初期アドレス表２及びセットアソシァティブメモリ
構成パラメータ２１０からアドレス再配置表１０を生成
する。

【００１７】２回目の実行においては、プログラムロー
ダ３ｂは、アドレス再配置表１０に基づいてオブジェク
トプログラム１を、主記憶装置４ａにロードし実行す
る。

【００１８】次に、各部の詳細な動作について説明す
る。アドレス参照パラメータ抽出プログラム７の動作
は、以下の通りになる。なお、図４でブロックスタック
１１は、ブロック１２，１３，１４等から成るスタック
構造となっており、該当ブロックのブロックスタックの
先頭からの深さを距離と呼ぶ。例えば、ブロック１２の
距離は０、ブロック１３の距離は１、ブロック１４の距
離は２となる。図３に示すブロックスタック１１に対す
るブロック１５のｐｕｓｈ操作によって、ブロック１５
はブロックスタック１１の先頭におかれ、ブロック１
２，１３，１４等はスタックの先頭からの距離を１ずつ
増す。図４に示すブロックスタック１１におけるブロッ
ク１９のｒｅｍｏｖｅ操作によって、ブロック１９はス
タックから取り除かれ、ブロック１９が取り除かれる以
前にブロック１９より大きい距離を持っていたブロック
１７、ブロック１８等の距離は１ずつ減少する。

【００１９】アドレス参照パラメータは、例えば、同一
セットに対して図５に示すブロック相関値行列３０の形
式をとる。ブロック相関値行列３０は、対応するブロッ
クの組間のヒットミス回数の期待値である相関値を、パ
ラメータとして保持する下三角行列である。参照相関値
関数は、例えば、図６に示す２項確率分布の形式をと
り、セットアソシァティブメモリ構成パラメータ２１０
に保持されているセットアソシァティブメモリのセット
数、アソシァティブメモリ中で同時に参照できる領域の
数を表す連想度、ブロックサイズ（ラインサイズ）によ
って、３３ａ，３３ｂ，３３ｃ等のような値をとる。

【００２０】アドレス参照パラメータ抽出プログラム７
は、アドレス参照履歴６を入力とし、図７に示すアルゴ
リズムに従って、セットアソシァティブメモリの各ブロ
ックに対応する相関値Ｒの行列である相関値行列を抽出
する。ステップ３４において、スタックは空に初期化さ
れる。ステップ３５において、アドレス参照パラメータ
抽出プログラム７は、アドレス参照履歴６に含まれる参
照ブロックを参照された順序に従って、１ブロックずつ
順次読み出し、ｂにそのブロックを格納する。ステップ
３６において、ｓｔａｃｋの中からブロックｂを探し、
見つかった場合にはステップ３７を実行し、見つからな
かった場合にはステップ４０に進む。ステップ３７で
は、スタック内のｂ（ｂ₀ 〜）の参照したブロック間の
距離である参照距離ｄを調べ、ｄ＞Ｗの時、ステップ３
８に進んでブロック相関値行列３０のエントリＲ［ｂ，
ｓｔａｃｋ［ｂ］］に対して、ブロック相関値関数３３
を加えステップ３９に進み、ｄ≦Ｗの時は、ステップ３
８を実行せずにステップ３９に進む。ステップ３９で
は、スタック中のブロックｓｔａｃｋ［ｄ］に対してｒ
ｅｍｏｖｅ操作を行う。ステップ４０では、スタックに
対してブロックｂのｐｕｓｈ操作を行う。ステップ４１
では、アドレス履歴に処理されていないブロックが残っ
ているかどうかを調べ、残っている場合はステップ３５
へ進み、残っていない場合は終了する。こうして、図５
の参照パラメータが得られる。

【００２１】次に、アドレス再配置プログラム９の動作
は、以下の通りとなる。なお、図８でセグメント５０
は、ブロック集合５１，５２，５３，５９等の集合であ
る。ブロック集合５１は、ブロック６１，７１，８１等
の集合であり、ブロック集合５２は、ブロック６２，７
２，８２等の集合であり、ブロック集合５３は、ブロッ
ク６３，７３，８３等の集合であり、ブロック集合５９
は、ブロック６９，７９，８９等の集合であり、各々リ
スト構造によって実現される。図９に示すセグメント５
０のｎ番目のブロック集合に対するブロック１０１のａ
ｄｄ操作によって、ブロック１０１はブロック集合５３
の終端に追加され、セグメント１００が構成される。ま
た、図１０に示すセグメント５０のシフト値ｓｆｔに関
するｓｈｉｆｔ操作によって、それぞれ図１０の６１〜
６９の位置にシフトする。ｓｆｔ（０≦ｓｆｔ＜Ｓ）番
目のノードは、ｓｈｉｆｔ操作以前に０番目のノードの
指していたブロック集合を指し、同様に、ｓｆｔ＋１番
目のノードは、ｓｈｉｆｔ操作以前に１番目のノードの
指していたブロック集合を、ｓｆｔ＋２番目のノード
は、ｓｈｉｆｔ操作以前に２番目のノードの指していた
ブロック集合を指す。一般に、ｓｆｔ＋ｎ（−ｓｆｔ≦
ｎ＜Ｓ−ｓｆｔ）番目のノードは、ｓｆｉｔ操作以前に
（ｎ ｍｏｄ Ｓ）番目のノードの指していたブロック
集合を指す。また、図１１に示すセグメント５０ａとセ
グメント５０ｂのｍｅｒｇｅ操作により、セグメント５
０ｂに含まれる各ブロック集合はマージされて、セグメ
ント５０ａの対応するブロック集合を示すリスト構造の
末端に追加され、セグメント１０３を構成する。図１２
でセグメント集合１０４は、セグメント５０ａ，５０
ｂ，５０ｃ等から成るセグメントの集合である。

【００２２】オブジェクトプログラム１は、再配置可能
モジュールであるセグメント１０５ａ，１０５ｂ，１０
５ｃ等から成る。オブジェクトプログラム１は、主記憶
装置４の適当なアドレス、例えば、図１３に示す１０５
ａ，１０５ｂ，１０５ｃの位置にロードし、実行するこ
とができる。

【００２３】アドレス再配置プログラム９は、初期化手
続き１１１、ブロッククラスタリング手続き１１２、ア
ドレス割り付け手続き１１３を順に実行することによ
り、すべてのセグメントの組み合わせに対して、ｍｅｒ
ｇｅ操作によって利得の最大となるセグメントの組み合
わせを選択する。

【００２４】まず、手続き１の初期化手続き１１１で
は、すべての２つのセグメントの組み合わせに対して、
それらを最適なｓｈｉｆｔ値を使ってｍｅｒｇｅした場
合の利得の期待値を求める。即ち、ある２つのセグメン
トの間の相対アドレス関係を、ある最適な値に固定化し
た場合の総ミス回数の減少分の期待値を求める。これ
は、各構成ブロックに細分して、ブロック間の期待値を
積算することで得られる。初期化手続き１１１の動作を
説明する。図１５において、最初にステップ１２１〜１
２９で、すべての再配置可能モジュールに対して、それ
に対応するセグメントを生成し、それらの集合であるセ
グメント集合ＳＥＧを生成する。即ち、ステップ１２１
において、セグメント集合ＳＥＧを空に初期化し、ステ
ップ１２２〜１２９において、個々の再配置可能モジュ
ールに対してステップ１２２〜１２９を実行し、対応す
るセグメントを生成する。ステップ１２４〜ステップ１
２６では、再配置可能モジュールに含まれるすべてのブ
ロックに対して、そのブロックに対応するセット番号に
関してそのブロックのａｄｄ操作を行う、即ち、各ブロ
ックを該当するセットに割り当てる。ステップ１２７で
は、各再配置可能モジュールに対して生成されたセグメ
ントをセグメント集合ＳＥＧに加える。

【００２５】次いで、生成されたセグメント集合ＳＥＧ
に含まれるすべてのセグメントの組み合わせについて、
ステップ１３２〜ステップ１４１において利得を計算す
る。ステップ１３２〜ステップ１４１では、すべての可
能なシフト値、即ち、再配置可能モジュールの相対アド
レス関係に対して、第２のセグメントに対してｓｈｉｆ
ｔ操作を行って生成されるセグメントと、第１のセグメ
ントの間の相関値を計算する。この相関値の最小となる
シフト値を最適シフト値として選択し、該シフト値にお
けるセグメント間の相関値ｒ＿ｍｉｎを求める。この相
関値は最適シフト値、即ち注目する２つのセグメントに
対応する再配置可能モジュールを最適な相対アドレス配
置においた場合のミス回数の期待値に相当する。一方、
このセグメントの組み合わせに対するすべてのシフト値
に対するセグメント間の相関値の平均値ｒ＿ｔｏｔａｌ
／Ｓを求める。最適シフト値における相関値ｒ＿ｍｉｎ
と相関値の平均値ｒ＿ｔｏｔａｌ／Ｓの差をそのセグメ
ントの組み合わせに対する利得ｇａｉｎとする。ただ
し、セグメント間の相関値とは、セグメント間のヒット
ミスの期待値であり、対応するブロック集合に含まれる
すべてのブロックの組に対するブロックの相関値の総和
である。

【００２６】次いで、手続き２のブロッククラスタリン
グにおいては、すべてのセグメントの組み合わせのう
ち、最適なｓｈｉｆｔ値によってｍｅｒｇｅした場合の
利得の期待値が最大になる組みを選択し、それらをｍｅ
ｒｇｅする。ｍｅｒｇｅの結果、選択された２つのセグ
メントの間のｓｈｉｆｔ値、即ち、相対アドレス関係
は、固定化されるため、２つのセグメントをあわせて１
つのセグメントとして扱うことができる。即ち、１回の
ｍｅｒｇｅ操作の結果、セグメントの総数が１だけ減
る。ブロッククラスタリングにおいては、この操作をセ
グメントの総数が１になるまで、即ち、当初存在したす
べてのセグメントの間のｓｈｉｆｔ値、即ち、相対アド
レス関係が固定化されるまで繰り返す。すべてのセグメ
ントに対する真に最適なシフト値の組み合わせの厳密解
を求めるには、一般に、膨大な計算量が必要になる。し
かし、実用上は、総衝突ミス回数においては、少数のセ
グメントの間の衝突回数が支配的になることが多く、こ
れらの少数のセグメントに注目して配置を決定すれば、
十分精度が高いことが多い。ブロッククラスタリングで
は、ミス回数の削減に影響の大きいセグメントの組みか
ら、順次相対アドレス関係を固定化することにより、計
算の精度をほとんど損ねることなく、厳密解を求めた場
合に比べて大幅に計算量を削減する。

【００２７】ブロッククラスタリング１１２の動作を説
明する。ステップ１５１〜ステップ１７０において、ｍ
ｅｒｇｅの対象となるセグメントが選択され、ｍｅｒｇ
ｅ操作が行われる。ステップ１５１〜１７０は、セグメ
ント集合ＳＥＧに含まれるセグメントの数が１になるま
で繰り返される。ステップ１５１〜１５９では、すべて
のセグメントの組を調べ、利得の最大となるものを選択
する、即ち、アドレス再配置の効果の最も大きい再配置
可能モジュールを選択する。次いで、ステップ１６０に
おいて、選択されたセグメントのうち、第２のセグメン
トにその組における最適シフト値によってｓｈｉｆｔ操
作を行い、得られたセグメントと第１のセグメントに対
してｍｅｒｇｅ操作を行う。ただし、セグメントのｍｅ
ｒｇｅとは、セグメントに含まれるブロック集合の対応
するもの同士にｍｅｒｇｅ操作を行い、得られたブロッ
ク集合を要素とするセグメントを構成することをいう。
この操作は、２つの再配置可能モジュールの間の相対ア
ドレス配置を最適ｓｈｉｆｔ値によって固定することに
より、１つの再配置可能モジュールに併合、再編成する
ことに相当する。ステップ１５９では、このｍｅｒｇｅ
操作に用いるシフト値を、第２のセグメントに関するシ
フト値に加え、セット数に関して剰余をとった値を、第
２のセグメントに関するシフト値とする。

【００２８】ステップ１６１〜ステップ１７１において
は、ｍｅｒｇｅ操作によって生成された新しいセグメン
トと、セグメント集合中の他のセグメントに対して、最
適シフト値とセグメント間の利得を再計算する。ｍｅｒ
ｇｅ操作されなかったセグメントの組みあわせに対する
利得は変化しないため、再計算の必要はない。ステップ
１６４〜１６８において、最適なｓｈｉｆｔ値を再計算
する。ステップ１７２において、ｍｅｒｇｅの結果セグ
メント集合に含まれるセグメントの個数が１になる、即
ち、すべての再配置可能モジュールの相対アドレス配置
が固定されたら、ブロッククラスタリング手続きを終え
る。

【００２９】アドレス割り付け１１３の動作を説明す
る。すべての再配置可能モジュールに対してステップ１
８３〜ステップ１８７を行い、再配置可能モジュールの
先頭アドレスが、対応するセグメントの最適シフト値に
ラインサイズを乗じた値に、セットアソシァティブメモ
リの１ウェイあたりの容量の倍数を加えた値となるよう
に配置する。

【００３０】実施の形態２．上記実施の形態１の構成に
換えてアドレス履歴を採取する計算機、パラメータ抽出
を行う計算機、プログラム再配置を行う計算機を、それ
ぞれ別個の計算機としてもよい。また、上記実施の形態
１では、アドレス履歴を採取してからその後に、パラメ
ータ抽出及びプログラム再配置を行うとしたが、パラメ
ータ抽出とプログラム再配置は、並行して実行してもよ
い。更に、上記実施の形態１では、単一のオブジェクト
プログラムに対してアドレス再配置を行うとしたが、複
数のオブジェクトプログラムの実行によって得られたア
ドレス参照パラメータを、重みづけしてアドレス参照パ
ラメータを生成し、これによって複数のオブジェクトプ
ログラムの再配置を行ってもよい。

【００３１】実施の形態３．上記実施の形態では、単一
のセットアソシァティブメモリに対するアドレス参照パ
ラメータを用いるとしたが、異なる複数のセットアソシ
ァティブメモリ、例えば、命令用キャッシュとデータキ
ャッシュ、又は、一次キャッシュと二次キャッシュの各
メモリに対するアドレス参照パラメータを、重みづけし
て加えて用いてもよい。図１８は、実施の形態３におけ
る複数のセットアソシァティブメモリに対するアドレス
参照パラメータの重みづけ加算の例を説明する図であ
る。図において、６はアドレス参照履歴、７はアドレス
参照パラメータ抽出プログラムである。この例では、対
象計算機システムは、３種類のセットアソシァティブメ
モリを備えており、それぞれのセットアソシァティブメ
モリに対応する構成パラメータが、２１０ａ，２１０
ｂ，２１０ｃであり、８ａ，８ｂ，８ｃは、それぞれ２
１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃに対応してアドレス参照パ
ラメータ抽出プログラム７によって生成されたアドレス
参照パラメータである。２１１はアドレス参照パラメー
タ重みづけ加算プログラム、８ｄは２１１によって生成
されたアドレス参照パラメータである。

【００３２】次に、動作について説明する。下三角行列
で構成されるアドレス参照パラメータの８ａ，８ｂ，８
ｃの各要素を、それぞれＲａ［ｂｉ，ｂｊ］，Ｒｂ［ｂ
ｉ，ｂｊ］，Ｒｃ［ｂｉ，ｂｊ］と表記し、各セットア
ソシァティブメモリのミスペナルティサイクル数を、そ
れぞれＷａ，Ｗｂ，Ｗｃとする。アドレス参照パラメー
タ８ａ，８ｂ，８ｃは、それぞれ実施の形態１と同様の
手段で、アドレス参照パラメータ抽出プログラムによっ
て生成される。アドレス参照パラメータ重みづけ加算プ
ログラム２１１は、 Ｒ［ｂｉ，ｂｊ］＝Ｒａ［ｂｉ，ｂｊ］・Ｗａ＋Ｒｂ
［ｂｉ，ｂｊ］・Ｗｂ＋Ｒｃ［ｂｉ，ｂｊ］・Ｗｃ を各要素とする下三角行列で構成されるアドレス参照パ
ラメータ８ｄを生成する。アドレス参照パラメータ８ｄ
は、実施の形態１と同様に、アドレス再配置プログラム
９の入力となり、以下、実施の形態１と同様に動作す
る。

【００３３】実施の形態４．上記実施の形態１では、２
項確率分布に基づくアドレス参照パラメータ抽出プログ
ラム７を用いるとしたが、２項確率分布の近似式によっ
て計算を行っても、また、その結果を記録した換算表又
は簡易表に基づいて計算を行ってもよい。上記実施の形
態１では、クラスタ分析によるアルゴリズムによってメ
モリ・アドレス配置を決定するとしたが、全数探索に基
づくアルゴリズムであってもよい。上記実施の形態１で
は、１回の実行によるアドレス履歴を使用してアドレス
配置を決定するとしたが、複数回の実行結果に対して重
みづけした和を使用してもよい。上記実施の形態１で
は、１個のアドレス配置を選択するとしたが、複数の候
補を選択し、その中から別の方法によって１個を選択し
てもよい。

【００３４】実施の形態５．上記実施の形態１では、ア
ドレス参照パラメータをすべて利用するとしたが、参照
頻度などに応じてパラメータの一部の情報だけを利用し
てもよい。例えば、ブロック間の相関値の下三角行列に
よって構成されるアドレス参照パラメータの各要素のう
ち、あるしきい値よりも小さい相関値を持つ要素を０と
見なして近似計算を行ってもよい。こうすることで、計
算が簡単になる。上記実施の形態１では、プログラムの
動的な実行履歴によってアドレス参照履歴を採取すると
したが、フローグラフなどの静的な情報からアドレス参
照履歴を推定して構成してもよい。上記実施の形態１で
は、アドレス参照パラメータは、下三角行列の形で保持
するとしたが、論理的に等価ないかなるデータ構造によ
って実現してもよい。上記実施の形態１では、ブロック
集合は、リスト構造の形で保持するとしたが、論理的に
等価ないかなるデータ構造によって実現してもよい。上
記実施の形態１では、セグメントは、リスト構造の形で
保持するとしたが、論理的に等価ないかなるデータ構造
によって実現してもよい。上記実施の形態１では、セグ
メント集合は、リスト構造の形で保持するとしたが、論
理的に等価ないかなるデータ構造によって実現してもよ
い。上記実施の形態１では、アドレス割り付けの一例を
示したが、これと異なるアルゴリズムであっても、再配
置可能モジュールを適正なアドレス境界に配置すること
ができるどのようなアルゴリズムを用いてもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、プロ
グラムの実行アドレス履歴から抽出した情報を利用した
主記憶アドレス割り付けを行うため、本方法に従ってメ
モリ・アドレスを割り付ければ、セットアソシァティブ
メモリの衝突ミスを削減し、プログラムの実行を高速化
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のプログラムアドレス割り付け方法の
手順の一例を示す図である。

【図２】 本発明のアドレス参照パラメータ抽出プログ
ラムにおけるブロックスタックの構成の一例を示す図で
ある。

【図３】 本発明のアドレス参照パラメータ抽出プログ
ラムでのスタックのｐｕｓｈ動作を示す図である。

【図４】 同じくアドレス参照パラメータ抽出プログラ
ムでのスタックのｒｅｍｏｖｅ動作を示す図である。

【図５】 本発明のアドレス参照パラメータの一例を示
す図である。

【図６】 本発明のアドレス参照パラメータプログラム
で用いる参照相関値関数の一例を示す図である。

【図７】 本発明のアドレス参照パラメータ抽出プログ
ラムの動作の一例を示す図である。

【図８】 本発明のアドレス再配置プログラムが使用す
るセグメント及びブロック集合の構成例を示す図であ
る。

【図９】 本発明のアドレス再配置プログラムにおける
ａｄｄ操作の一例を示す図である。

【図１０】 同じくアドレス再配置プログラムにおける
ｓｈｉｆｔ操作の一例を示す図である。

【図１１】 同じくアドレス再配置プログラムにおける
ｍｅｒｇｅ操作の一例を示す図である。

【図１２】 同じくアドレス再配置プログラムのセグメ
ント集合の一例を示す図である。

【図１３】 本発明のオブジェクトプログラムが主記憶
装置の設定アドレスにロードされる位置関係の一例を示
す図である。

【図１４】 本発明のアドレス再配置プログラムの動作
の大きな流れを示す図である。

【図１５】 図１４のアドレス再配置プログラムの初期
化手続きの動作の一例を示す図である。

【図１６】 図１４のアドレス再配置プログラムのブロ
ッククラスタリング手続きの動作の一例を示す図であ
る。

【図１７】 図１４のドレス再配置プログラムのアドレ
ス割り付け手続きの動作の一例を示す図である。

【図１８】 実施の形態３での異なるセットアソシァテ
ィブメモリに対するアドレス参照パラメータの重みづけ
加算の例を説明する図である。

【図１９】 従来の主記憶アドレス割り付け方法を示す
図である。

【図２０】 従来のアドレス再配置機能を持つコンパイ
ラの動作を示す図である。

【図２１】 従来の主記憶アドレス割り付け方法が効果
を示す例を示す図である。

【図２２】 従来の主記憶アドレス割り付け方法が効果
を示さない例を示す図である。

【符号の説明】

１ オブジェクトプログラム、２ 初期アドレス表、３
プログラムローダ、４ 主記憶装置、５ アドレス参
照履歴採取機構、６ アドレス参照履歴、７アドレス参
照パラメータ抽出プログラム、８ アドレス参照パラメ
ータ、９ 再配置アドレス決定プログラム、１０ アド
レス再配置表、１１ ブロックスタック、１２〜２３
ブロック、２４〜２９ ブロック相関値、３０ ブロッ
ク相関値行列、３１ 参照距離、３２ 参照相関値、３
３ 参照相関値関数、３４〜４１ アドレス再配置プロ
グラムの動作ステップ、５０ セグメント、５１〜５
３，５９ ブロック集合、６１〜６３，６９，７１〜７
３，７９，８１〜８３，８９ ブロック、９１〜９３，
９９ ノード、１００ セグメント、１０１ ブロッ
ク、１０２，１０３ セグメント、１０４ セグメント
集合、１０５ 再配置可能モジュール、１１１ 初期化
手続き、１１２ ブロッククラスタリング手続き、１１
３ アドレス割り付け手続き、１２１〜１４３ 初期化
手続きの動作ステップ、１５１〜１７１ ブロッククラ
スタリング手続きの動作ステップ、１８１〜１８７ ア
ドレス割り付け手続きの動作ステップ、２０１ ソース
プログラム、２０２ コンパイラ、２０３ プロファイ
ラ、２０４ プロファイル情報、２０５ セットアソシ
ァティブメモリのセットあたりの参照回数、２０６ ア
ドレス参照列の一例、２０７ アドレス参照列の一例、
２１０ セットアソシァティブメモリ構成パラメータ、
２１１ アドレス参照パラメータ重みづけ加算プログラ
ム。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 予めプログラムを実行させて、書き換え
   の単位であるブロック毎に参照された回数を記録し、更
   に後述の相関値を求める際の基準となる参照相関関数を
   設定して、該参照相関関数に基づいて上記記録された参
   照回数からアソシァティブメモリの書き換え可能区分で
   あるセットの同一セットに上記ブロックを割り付けた場
   合のヒットミス回数の期待値をブロック間で相関値とし
   て表したアドレス参照パラメータを得るアドレス参照パ
   ラメータ抽出ステップと、 上記抽出されたアドレス参照パラメータを使用して、プ
   ログラム中の再配置可能単位であるセグメントについて
   その構成ブロックと他のセグメントの構成ブロックとの
   相関値を積算してセグメント間のヒットミスの期待値で
   あるセグメント相関値を求めるアドレス再配置初期化ス
   テップと、 上記得られたセグメント間の相関値の中でヒット率が高
   い組み合わせのセグメントの組を選んで固定してメモリ
   ・アドレスを定めていくアドレス再配置ブロッククラス
   タリング・ステップとを備えたメモリ・アドレス割り付
   け方法。
2. 【請求項２】 参照相関関数は、セット数と、アソシァ
   ティブメモリ中で同時に参照できる領域の数である連想
   度と、ブロック間の距離である参照距離で定まるように
   したことを特徴とする請求項１記載のメモリ・アドレス
   割り付け方法。
3. 【請求項３】 参照相関関数は、セット数と、アソシァ
   ティブメモリ中で同時に参照できる領域の数である連想
   度と、ブロック間の距離である参照距離との２項確率分
   布相当で定まるようにしたことを特徴とする請求項２記
   載のメモリ・アドレス割り付け方法。
4. 【請求項４】 参照相関関数は、ブロック間の距離であ
   る参照距離がある値以上の場合は所定値であるとして参
   照相関関数を求めるようにしたことを特徴とする請求項
   ２記載のメモリ・アドレス割り付け方法。
5. 【請求項５】 予め複数のプログラムを実行させてアド
   レス参照パラメータを得て、必要に応じて重み付け加算
   して複合アドレス参照パラメータを定め、上記定めた複
   合アドレス参照パラメータを用いてセグメント相関値を
   求め、メモリ・アドレスを定めるようにしたことを特徴
   とする請求項１記載のメモリ・アドレス割り付け方法。
6. 【請求項６】 複数の異なるアソシァティブメモリに対
   してそれぞれ異なる参照相関関数を設定して対応するア
   ドレス参照パラメータを得て、上記各対応するアドレス
   参照パラメータの値を重み付け加算して重み付け加算ア
   ドレス参照パラメータを定め、上記重み付け加算アドレ
   ス参照パラメータを用いてセグメント相関値を求め、メ
   モリ・アドレスを定めるようにしたことを特徴とする請
   求項１記載のメモリ・アドレス割り付け方法。
7. 【請求項７】 参照回数が一定値より少ないブロックに
   対しては他ブロックとの相関が無いとしてパラメータを
   定めることを特徴とする請求項１記載のメモリ・アドレ
   ス割り付け方法。