JPH10105463A - キャッシュシステム及びリプレース判定方法 - Google Patents
キャッシュシステム及びリプレース判定方法Info
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- JPH10105463A JPH10105463A JP8256490A JP25649096A JPH10105463A JP H10105463 A JPH10105463 A JP H10105463A JP 8256490 A JP8256490 A JP 8256490A JP 25649096 A JP25649096 A JP 25649096A JP H10105463 A JPH10105463 A JP H10105463A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｎ次及びＮ−１次キャッシュのステートの状
態を考慮し、Ｎ次キャッシュからリプレースするキャッ
シュラインを決めるため、最も不要なキャッシュライン
をリプレースすることによりキャッシュの効率的な使用
を実現する。 【解決手段】 ＭＥＳＩプロトコルにより制御されるＮ
次キャッシュシステムに包含されＭＥＳＩプロトコルに
より制御されるＮ−１次キャッシュシステムからなる階
層構造のキャッシュシステムにおいて、Ｎ次及びＮ−１
次キャッシュのステートの状態によりリプレースするキ
ャッシュラインのウェイを決定するようにした。
態を考慮し、Ｎ次キャッシュからリプレースするキャッ
シュラインを決めるため、最も不要なキャッシュライン
をリプレースすることによりキャッシュの効率的な使用
を実現する。 【解決手段】 ＭＥＳＩプロトコルにより制御されるＮ
次キャッシュシステムに包含されＭＥＳＩプロトコルに
より制御されるＮ−１次キャッシュシステムからなる階
層構造のキャッシュシステムにおいて、Ｎ次及びＮ−１
次キャッシュのステートの状態によりリプレースするキ
ャッシュラインのウェイを決定するようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、マルチプロセッ
サシステムにおける階層構造のキャッシュシステム上の
キャッシュメモリ制御に関するものである。
サシステムにおける階層構造のキャッシュシステム上の
キャッシュメモリ制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、計算機システムにおける性能向
上を得るために、プロセッサを複数個備えて並列処理を
行なうマルチプロセッサシステムが使われるようになっ
てきている。マルチプロセッサシステムの中でも、複数
のプロセッサがメモリを共有し、この共有メモリによっ
てジョブのスケジューリングやデータの共有を行なう共
有メモリ型マルチプロセッサシステム（以下、単にマル
チプロセッサと言う）が、従来のマルチプログラミング
におけるプログラミング・モデルとの親和性の高さから
広く受け入れられている。
上を得るために、プロセッサを複数個備えて並列処理を
行なうマルチプロセッサシステムが使われるようになっ
てきている。マルチプロセッサシステムの中でも、複数
のプロセッサがメモリを共有し、この共有メモリによっ
てジョブのスケジューリングやデータの共有を行なう共
有メモリ型マルチプロセッサシステム（以下、単にマル
チプロセッサと言う）が、従来のマルチプログラミング
におけるプログラミング・モデルとの親和性の高さから
広く受け入れられている。
【０００３】この型のマルチプロセッサでは、共有のメ
モリに対するアクセスがシステムのボトルネックになり
易い。通常、このボトルネックを解消するために、共有
メモリのコピーをプロセッサ毎にキャッシュメモリに置
き、共有メモリへのアクセスをキャッシュメモリへのア
クセスで代替して、実際の共有メモリへのアクセスを低
減する方法がとられる。この時、複数のプロセッサが同
一のデータブロックのコピーを各々のキャッシュメモリ
に置くため、全部のプロセッサが共有メモリを基準とし
て矛盾のないメモリ管理をしなければならない。これは
マルチプロセッサにおけるキャッシュのコンシステンシ
問題と呼ばれ、アーチボルト、バエル（Archibald， Ba
er）他の論文「キャッシュ・コンシステンシ・プロトコ
ル：マルチプロセッサ・シミュレーションを使った評
価」（”CacheConsistency Protocols：Evaluation Usi
ng a Multipurocessor Simulation”，ACM Transaction
son Computer Systems． Vol4，No．4，Nov．1986．Pag
es273−298）に各種の解決案が提案、記載されている。
モリに対するアクセスがシステムのボトルネックになり
易い。通常、このボトルネックを解消するために、共有
メモリのコピーをプロセッサ毎にキャッシュメモリに置
き、共有メモリへのアクセスをキャッシュメモリへのア
クセスで代替して、実際の共有メモリへのアクセスを低
減する方法がとられる。この時、複数のプロセッサが同
一のデータブロックのコピーを各々のキャッシュメモリ
に置くため、全部のプロセッサが共有メモリを基準とし
て矛盾のないメモリ管理をしなければならない。これは
マルチプロセッサにおけるキャッシュのコンシステンシ
問題と呼ばれ、アーチボルト、バエル（Archibald， Ba
er）他の論文「キャッシュ・コンシステンシ・プロトコ
ル：マルチプロセッサ・シミュレーションを使った評
価」（”CacheConsistency Protocols：Evaluation Usi
ng a Multipurocessor Simulation”，ACM Transaction
son Computer Systems． Vol4，No．4，Nov．1986．Pag
es273−298）に各種の解決案が提案、記載されている。
【０００４】マルチプロセッサにおけるキャッシュのコ
ンシステンシ問題を解決、制御する方法の１つとして、
MESIプロトコルと呼ばれる方式がある。このプロトコル
では、「Pentiumアーキテクチャの徹底理解」（CQ出版
社インターフェース’93 11月号別冊付録，Pages20−
21）に記載されているように以下に示す４つのステート
がキャッシュライン上の各ウェイ単位で設定される。デ
ータキャッシュの各セットのタグエントリには、４つの
ステートを表すために２ビットのステートビットを備え
ている。
ンシステンシ問題を解決、制御する方法の１つとして、
MESIプロトコルと呼ばれる方式がある。このプロトコル
では、「Pentiumアーキテクチャの徹底理解」（CQ出版
社インターフェース’93 11月号別冊付録，Pages20−
21）に記載されているように以下に示す４つのステート
がキャッシュライン上の各ウェイ単位で設定される。デ
ータキャッシュの各セットのタグエントリには、４つの
ステートを表すために２ビットのステートビットを備え
ている。
【０００５】M（Modified）：変更状態を示す。Mステー
トのラインのデータは、そのキャッシュにのみ含まれ、
メインメモリには含まれない。このステートのラインに
対するリード／ライトはメインメモリへのアクセスを発
生させない。
トのラインのデータは、そのキャッシュにのみ含まれ、
メインメモリには含まれない。このステートのラインに
対するリード／ライトはメインメモリへのアクセスを発
生させない。
【０００６】E（Exclusive）：排他状態を示す。Eステ
ートのラインのデータは、システム内でそのキャッシュ
およびメインメモリにのみ含まれ、他のプロセッサのキ
ャッシュには含まれない。このステートのラインに対す
るリード／ライトは、メインメモリへのアクセスを発生
させない。Eステートのラインへライトを行なうと、そ
のラインはMステートに変更される。
ートのラインのデータは、システム内でそのキャッシュ
およびメインメモリにのみ含まれ、他のプロセッサのキ
ャッシュには含まれない。このステートのラインに対す
るリード／ライトは、メインメモリへのアクセスを発生
させない。Eステートのラインへライトを行なうと、そ
のラインはMステートに変更される。
【０００７】S（Shared）：共有状態を示す。Sステート
のラインのデータは、そのキャッシュとメインメモリに
は必ず含まれているが、さらに他のプロッセッサのキャ
ッシュにも含まれている可能性がある。このステートの
ラインからのリードは、メインメモリへのアクセスを発
生させない。一方、このステートのラインへのライト
は、キャッシュとメインメモリをともに更新する。Sス
テートのブロックへのライトによって、他のプロッセッ
サのキャッシュの対応するラインがインバリデートされ
ることがある。
のラインのデータは、そのキャッシュとメインメモリに
は必ず含まれているが、さらに他のプロッセッサのキャ
ッシュにも含まれている可能性がある。このステートの
ラインからのリードは、メインメモリへのアクセスを発
生させない。一方、このステートのラインへのライト
は、キャッシュとメインメモリをともに更新する。Sス
テートのブロックへのライトによって、他のプロッセッ
サのキャッシュの対応するラインがインバリデートされ
ることがある。
【０００８】I（Invalid）：無効状態を示す。キャッシ
ュ内のIステートのラインは、有効なデータが含まれて
いない。ラインが無効化されるとこのステートになる。
このステートのラインに対してリード／ライトを行なう
とキャッシュミスになり、メインメモリへのアクセスが
発生する。Iステートのラインに対してリードを行なう
ときに、そのラインに対してキャッシュがイネーブルで
あれば、メインメモリからの１ライン分がそのラインに
取り込まれる。
ュ内のIステートのラインは、有効なデータが含まれて
いない。ラインが無効化されるとこのステートになる。
このステートのラインに対してリード／ライトを行なう
とキャッシュミスになり、メインメモリへのアクセスが
発生する。Iステートのラインに対してリードを行なう
ときに、そのラインに対してキャッシュがイネーブルで
あれば、メインメモリからの１ライン分がそのラインに
取り込まれる。
【０００９】図17 にMESIプロトコルを用いたマルチプ
ロセッサシステムの一構成例を示す。１００ａおよび１
００ｂはプロッセッサであり、それぞれMESIプロトコル
を用いたキャッシュ（以下単にキャッシュと言う）１０
１ａ、１０１ｂを内蔵している。また、１０２は主記憶
であり、１０３はプロセッサ１００ａ、１００ｂ、主記
憶１０２をつなぐシステムバスである。
ロセッサシステムの一構成例を示す。１００ａおよび１
００ｂはプロッセッサであり、それぞれMESIプロトコル
を用いたキャッシュ（以下単にキャッシュと言う）１０
１ａ、１０１ｂを内蔵している。また、１０２は主記憶
であり、１０３はプロセッサ１００ａ、１００ｂ、主記
憶１０２をつなぐシステムバスである。
【００１０】このような構成によってシステムを実現
し、プロセッサが他のプロセッサや主記憶に対してリー
ド／ライト要求した際には、キャッシュのコンシステン
シを保つために、データ転送の他に各キャッシュのステ
ートを遷移させる必要がある。
し、プロセッサが他のプロセッサや主記憶に対してリー
ド／ライト要求した際には、キャッシュのコンシステン
シを保つために、データ転送の他に各キャッシュのステ
ートを遷移させる必要がある。
【００１１】表１はプロセッサからリード／ライトの要
求があった際のキャッシュのステートの遷移例を示す。
第１表から自明のように、MESIプロトコルを用いたプロ
セッサシステムでは、要求内容、自プロセッサの現在の
キャッシュステート、他プロセッサの現在のキャッシュ
ステートの状態よって、自プロセッサのキャッシュステ
ートおよび他プロセッサのキャッシュステートを変更し
なくてはならない場合がある。すなわち、各プロセッサ
は、システムバス上に単にリード／ライト要求の発行お
よびそれに伴うデータ転送以外に自キャッシュおよび他
キャッシュのステート変更をするための動作が必要であ
る。
求があった際のキャッシュのステートの遷移例を示す。
第１表から自明のように、MESIプロトコルを用いたプロ
セッサシステムでは、要求内容、自プロセッサの現在の
キャッシュステート、他プロセッサの現在のキャッシュ
ステートの状態よって、自プロセッサのキャッシュステ
ートおよび他プロセッサのキャッシュステートを変更し
なくてはならない場合がある。すなわち、各プロセッサ
は、システムバス上に単にリード／ライト要求の発行お
よびそれに伴うデータ転送以外に自キャッシュおよび他
キャッシュのステート変更をするための動作が必要であ
る。
【００１２】
【表１】
【００１３】図18 に任意のプロセッサがリード／ライ
ト要求を発行した際に、各プロセッサがキャッシュのス
テートを変更するために必要となる動作の一例を示す。
本例では、図17 によるマルチプロセッサのシステム構
成において、プロセッサ１００ａがリードまたはライト
要求を発行した際に自プロセッサ１００ａおよび他プロ
セッサ１００ｂが行なう動作を示している。図18 内に
おいて、「該当キャッシュのステートを調査し、他のプ
ロセッサに結果を知らせる」という手段は一般にスヌー
プ方式と呼ばれ、この方式の実現方法としては、該キャ
ッシュのラインがSまたはEステートのときにはＨＩＴ
＃、該キャッシュのラインがMステートのときにはＨＩ
ＴＭ＃信号と呼ばれる信号線を用いて知らせる例が「Pe
ntiumファミリー ユーザーズマニュアル 中巻 82496／8
2497キャッシュコントローラと82491／82492キャッシュ
SRAMデータブック」（インテルジャパン株式会社 資料
番号：241429J−003 Pages1−22，5−104，5−105）に
記載されている。
ト要求を発行した際に、各プロセッサがキャッシュのス
テートを変更するために必要となる動作の一例を示す。
本例では、図17 によるマルチプロセッサのシステム構
成において、プロセッサ１００ａがリードまたはライト
要求を発行した際に自プロセッサ１００ａおよび他プロ
セッサ１００ｂが行なう動作を示している。図18 内に
おいて、「該当キャッシュのステートを調査し、他のプ
ロセッサに結果を知らせる」という手段は一般にスヌー
プ方式と呼ばれ、この方式の実現方法としては、該キャ
ッシュのラインがSまたはEステートのときにはＨＩＴ
＃、該キャッシュのラインがMステートのときにはＨＩ
ＴＭ＃信号と呼ばれる信号線を用いて知らせる例が「Pe
ntiumファミリー ユーザーズマニュアル 中巻 82496／8
2497キャッシュコントローラと82491／82492キャッシュ
SRAMデータブック」（インテルジャパン株式会社 資料
番号：241429J−003 Pages1−22，5−104，5−105）に
記載されている。
【００１４】以上のように、MESIプロトコルを用い、図
17 に示すマルチプロセッサシステムの構成において、
各プロセッサ内のキャッシュのコンシステンシを保つた
めには、各キャッシュのステートは、表１に基づいて遷
移しなければならず、また図18 に基づいてプロセッサ
間の連絡をし、動作しなければならない。
17 に示すマルチプロセッサシステムの構成において、
各プロセッサ内のキャッシュのコンシステンシを保つた
めには、各キャッシュのステートは、表１に基づいて遷
移しなければならず、また図18 に基づいてプロセッサ
間の連絡をし、動作しなければならない。
【００１５】図19 は階層構造化したマルチプロセッサ
の構成例である。図19 において、３００ａ、３００
ｂ、３００ｃおよび３００ｄはプロセッサ、３０１ａ、
３０１ｂ、３０１ｃおよび３００ｄはそれぞれのプロセ
ッサに内蔵しているMESIプロトコルを用いた１次キャッ
シュである。３０４ａ、３０４ｂはバスブリッジであ
り、それぞれのバスブリッジは２次キャッシュ３０５ａ
および３０５ｂを内蔵している。３０２は主記憶であ
る。また、３０３ａはプロセッサ３００ａ、３００ｂお
よびバスブリッジ３０４ａをつなぐバスであり、３０３
ｂはプロセッサ３００ｃ、３００ｄおよびバスブリッジ
３０４ｂをつなぐバスである。さらに３０６はバスブリ
ッジ３０４ａ、３０４ｂおよび主記憶３０２をつなぐバ
スである。
の構成例である。図19 において、３００ａ、３００
ｂ、３００ｃおよび３００ｄはプロセッサ、３０１ａ、
３０１ｂ、３０１ｃおよび３００ｄはそれぞれのプロセ
ッサに内蔵しているMESIプロトコルを用いた１次キャッ
シュである。３０４ａ、３０４ｂはバスブリッジであ
り、それぞれのバスブリッジは２次キャッシュ３０５ａ
および３０５ｂを内蔵している。３０２は主記憶であ
る。また、３０３ａはプロセッサ３００ａ、３００ｂお
よびバスブリッジ３０４ａをつなぐバスであり、３０３
ｂはプロセッサ３００ｃ、３００ｄおよびバスブリッジ
３０４ｂをつなぐバスである。さらに３０６はバスブリ
ッジ３０４ａ、３０４ｂおよび主記憶３０２をつなぐバ
スである。
【００１６】このような構成の場合、１次キャッシュ中
の全てのデータを、２次キャッシュで常に保持している
多重レベル包含性を満たした方がよいことが「コンピュ
ータ・アーキテクチャ 設計・実現・評価の定量的アプ
ローチ」（DavidA．Patterson， John L． Hennessy著
日経ＢＰ社 1992年12月25日 1版1刷，Page475）に記述
されている。また、主記憶が２次キャッシュを包含して
いることは周知のことであり、１次キャッシュと２次キ
ャッシュの関係はそのまま一般的にＮ−１次キャッシュ
とＮ次キャッシュの関係に置き換えられる。このよう
に、Ｎ−１次キャッシュ中の全てのデータを、Ｎ次キャ
ッシュで常に保持している多重レベル包含性を満たして
いる計算機の製品例としては、三菱電機（株）”aprico
t FT8000”があることが、日経ＢＰ社「日経エレクトロ
ニクス1996年6月17日号」（ Page213−216）に記載され
ている。
の全てのデータを、２次キャッシュで常に保持している
多重レベル包含性を満たした方がよいことが「コンピュ
ータ・アーキテクチャ 設計・実現・評価の定量的アプ
ローチ」（DavidA．Patterson， John L． Hennessy著
日経ＢＰ社 1992年12月25日 1版1刷，Page475）に記述
されている。また、主記憶が２次キャッシュを包含して
いることは周知のことであり、１次キャッシュと２次キ
ャッシュの関係はそのまま一般的にＮ−１次キャッシュ
とＮ次キャッシュの関係に置き換えられる。このよう
に、Ｎ−１次キャッシュ中の全てのデータを、Ｎ次キャ
ッシュで常に保持している多重レベル包含性を満たして
いる計算機の製品例としては、三菱電機（株）”aprico
t FT8000”があることが、日経ＢＰ社「日経エレクトロ
ニクス1996年6月17日号」（ Page213−216）に記載され
ている。
【００１７】表２は上記の包含関係を考慮し、Ｎ−１
次、Ｎ次キャッシュのMESIプロトコルを考えた場合、Ｎ
−１次キャッシュとＮ次キャッシュの取り得るステート
の関係を示している。表２に示す通り、Ｎ次キャッシュ
にあってＮ−１次キャッシュに存在しないキャッシュラ
インは許すが、Ｎ−１次キャッシュにあってＮ次キャッ
シュにない状態は許していない。
次、Ｎ次キャッシュのMESIプロトコルを考えた場合、Ｎ
−１次キャッシュとＮ次キャッシュの取り得るステート
の関係を示している。表２に示す通り、Ｎ次キャッシュ
にあってＮ−１次キャッシュに存在しないキャッシュラ
インは許すが、Ｎ−１次キャッシュにあってＮ次キャッ
シュにない状態は許していない。
【００１８】
【表２】
【００１９】一方、Ｎ−１次、Ｎ次の各キャッシュにお
いてキャッシュミスが発生した時に、どのキャッシュラ
インをリプレースするか決定しなければならない。通常
キャッシュラインのリプレースは、そのキャッシュの内
部の状態からリプレースする候補を決定する。キャッシ
ュラインのリプレースには以下の２つの手法があること
が「コンピュータの構成と設計 ハードウエアとソフト
ウエアのインターフェース」（David A．Patterson， J
ohn L．Hennessy著 日経ＢＰ社 1996年4月19日初版1
刷， Page463）に記載されている。 ランダム(random)法：候補の中からランダムに対象を選
択する。 ＬＲＵ（least recently used）法：最も長い期間にわ
たって使用されていなかったラインを選択する。
いてキャッシュミスが発生した時に、どのキャッシュラ
インをリプレースするか決定しなければならない。通常
キャッシュラインのリプレースは、そのキャッシュの内
部の状態からリプレースする候補を決定する。キャッシ
ュラインのリプレースには以下の２つの手法があること
が「コンピュータの構成と設計 ハードウエアとソフト
ウエアのインターフェース」（David A．Patterson， J
ohn L．Hennessy著 日経ＢＰ社 1996年4月19日初版1
刷， Page463）に記載されている。 ランダム(random)法：候補の中からランダムに対象を選
択する。 ＬＲＵ（least recently used）法：最も長い期間にわ
たって使用されていなかったラインを選択する。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、Ｎ次キ
ャッシュがＮ−１次キャッシュを包含する従来のキャッ
シュシステムにおいては、例えばＬＲＵ法のようにＮ次
キャッシュのキャッシュラインのリプレースは、Ｎ−１
次キャッシュの状態に拘らず、Ｎ次キャッシュ内の状態
のみから決定している。つまり、Ｎ次キャッシュに限っ
た範囲では的確なキャッシュラインのリプレースであっ
ても、Ｎ−１次キャッシュまで含めた範囲では必ずしも
的確なキャッシュラインのリプレースになっていない。
つまり、計算機システム全体からみて最適なキャッシュ
ラインのリプレースとは限らないという問題点があっ
た。
ャッシュがＮ−１次キャッシュを包含する従来のキャッ
シュシステムにおいては、例えばＬＲＵ法のようにＮ次
キャッシュのキャッシュラインのリプレースは、Ｎ−１
次キャッシュの状態に拘らず、Ｎ次キャッシュ内の状態
のみから決定している。つまり、Ｎ次キャッシュに限っ
た範囲では的確なキャッシュラインのリプレースであっ
ても、Ｎ−１次キャッシュまで含めた範囲では必ずしも
的確なキャッシュラインのリプレースになっていない。
つまり、計算機システム全体からみて最適なキャッシュ
ラインのリプレースとは限らないという問題点があっ
た。
【００２１】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、MESI制御方式によりＮ次キャ
ッシュがＮ−１次キャッシュを包含するキャッシュシス
テムにおいて、Ｎ次キャッシュのキャッシュラインのリ
プレースが必要になったとき、Ｎ次キャッシュのキャッ
シュラインのステートを調査するとともに、専用線を持
たずにＮ−１次キャッシュのキャッシュラインを調査
し、Ｎ次キャッシュおよびＮ−１次キャッシュにおいて
効率的なキャッシュラインをリプレース対象として選択
することを目的とする。
るためになされたもので、MESI制御方式によりＮ次キャ
ッシュがＮ−１次キャッシュを包含するキャッシュシス
テムにおいて、Ｎ次キャッシュのキャッシュラインのリ
プレースが必要になったとき、Ｎ次キャッシュのキャッ
シュラインのステートを調査するとともに、専用線を持
たずにＮ−１次キャッシュのキャッシュラインを調査
し、Ｎ次キャッシュおよびＮ−１次キャッシュにおいて
効率的なキャッシュラインをリプレース対象として選択
することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】この発明に係るキャッシ
ュシステムは、ＭＥＳＩプロトコルにより制御されるＮ
次キャッシュシステムに包含されＭＥＳＩプロトコルに
より制御されるＮ−１次キャッシュシステムからなる階
層構造のキャッシュシステムにおいて、上記Ｎ次キャッ
シュシステム上のキャッシュラインのウェイのステート
を調べる第一の調査手段、上記Ｎ次キャッシュシステム
上のキャッシュラインの上記ウェイに格納されたデータ
のアドレスの上記Ｎ−１次キャッシュシステムにおける
上記アドレスのステートを調査する第二の調査手段、上
記第一の調査手段及び第二の調査手段による調査結果に
より上記Ｎ次キャッシュシステムにおけるキャッシュラ
イン上のリプレースするウェイを判定する判定手段を備
えたものである。
ュシステムは、ＭＥＳＩプロトコルにより制御されるＮ
次キャッシュシステムに包含されＭＥＳＩプロトコルに
より制御されるＮ−１次キャッシュシステムからなる階
層構造のキャッシュシステムにおいて、上記Ｎ次キャッ
シュシステム上のキャッシュラインのウェイのステート
を調べる第一の調査手段、上記Ｎ次キャッシュシステム
上のキャッシュラインの上記ウェイに格納されたデータ
のアドレスの上記Ｎ−１次キャッシュシステムにおける
上記アドレスのステートを調査する第二の調査手段、上
記第一の調査手段及び第二の調査手段による調査結果に
より上記Ｎ次キャッシュシステムにおけるキャッシュラ
イン上のリプレースするウェイを判定する判定手段を備
えたものである。
【００２３】また、ＭＥＳＩプロトコルにより制御され
るＮ次キャッシュシステムに包含されＭＥＳＩプロトコ
ルにより制御されるＮ−１次キャッシュシステムからな
る階層構造のキャッシュシステムにおいて、上記Ｎ次キ
ャッシュシステム上のキャッシュラインのウェイのステ
ートを調べる調査手段、この調査手段による調査結果に
より上記Ｎ次キャッシュシステムにおけるキャッシュラ
イン上のリプレースするウェイを判定する判定手段を備
えたものである。
るＮ次キャッシュシステムに包含されＭＥＳＩプロトコ
ルにより制御されるＮ−１次キャッシュシステムからな
る階層構造のキャッシュシステムにおいて、上記Ｎ次キ
ャッシュシステム上のキャッシュラインのウェイのステ
ートを調べる調査手段、この調査手段による調査結果に
より上記Ｎ次キャッシュシステムにおけるキャッシュラ
イン上のリプレースするウェイを判定する判定手段を備
えたものである。
【００２４】さらに、ＭＥＳＩプロトコルにより制御さ
れるＮ次キャッシュシステムに包含されＭＥＳＩプロト
コルにより制御されるＮ−１次キャッシュシステムから
なる階層構造のキャッシュシステムにおいて、バスがア
イドル状態又はバストラフィックが低負荷状態のときＮ
−１次キャッシュシステムのステートの状態を調べるリ
クエストの発行を可とするバス監視手段を備えたもので
ある。
れるＮ次キャッシュシステムに包含されＭＥＳＩプロト
コルにより制御されるＮ−１次キャッシュシステムから
なる階層構造のキャッシュシステムにおいて、バスがア
イドル状態又はバストラフィックが低負荷状態のときＮ
−１次キャッシュシステムのステートの状態を調べるリ
クエストの発行を可とするバス監視手段を備えたもので
ある。
【００２５】また、上記バス監視手段は、上記Ｎ次及び
Ｎ−１キャッシュシステムがスヌープ中でないときに上
記第二の調査手段により上記Ｎ−１次キャッシュシステ
ムにおける上記アドレスのステートの調査を可とするも
のである。
Ｎ−１キャッシュシステムがスヌープ中でないときに上
記第二の調査手段により上記Ｎ−１次キャッシュシステ
ムにおける上記アドレスのステートの調査を可とするも
のである。
【００２６】さらにまた、上記バス監視手段は、バス上
のトランザクション回数を計数するカウンタを備え、上
記トランザクション回数が予め設定した基準値以下のと
きに上記第二の調査手段により上記Ｎ−１次キャッシュ
システムにおける上記アドレスの調査を可とするもので
ある。
のトランザクション回数を計数するカウンタを備え、上
記トランザクション回数が予め設定した基準値以下のと
きに上記第二の調査手段により上記Ｎ−１次キャッシュ
システムにおける上記アドレスの調査を可とするもので
ある。
【００２７】この発明に係るリプレース判定方法は、Ｍ
ＥＳＩプロトコルにより制御されるＮ次キャッシュシス
テムに包含されＭＥＳＩプロトコルにより制御されるＮ
−１次キャッシュシステムからなる階層構造のキャッシ
ュシステムにおいて、上記Ｎ次キャッシュシステム上で
リプレース要求のあったキャッシュラインのウェイの状
態を示すステートがＭ又はＥ又はＳのとき、そのウェイ
に格納されたデータのアドレスの上記Ｎ−１次キャッシ
ュシステムにおける上記アドレスのステートを調査する
ステップ、このステートの調査結果よりステートがＩの
ときは、そのアドレスの上記Ｎ次キャッシュシステム上
の上記ウェイをリプレースすることを判定するステップ
からなるものである。
ＥＳＩプロトコルにより制御されるＮ次キャッシュシス
テムに包含されＭＥＳＩプロトコルにより制御されるＮ
−１次キャッシュシステムからなる階層構造のキャッシ
ュシステムにおいて、上記Ｎ次キャッシュシステム上で
リプレース要求のあったキャッシュラインのウェイの状
態を示すステートがＭ又はＥ又はＳのとき、そのウェイ
に格納されたデータのアドレスの上記Ｎ−１次キャッシ
ュシステムにおける上記アドレスのステートを調査する
ステップ、このステートの調査結果よりステートがＩの
ときは、そのアドレスの上記Ｎ次キャッシュシステム上
の上記ウェイをリプレースすることを判定するステップ
からなるものである。
【００２８】また、ＭＥＳＩプロトコルにより制御され
るＮ次キャッシュシステムに包含されＭＥＳＩプロトコ
ルにより制御されるＮ−１次キャッシュシステムからな
る階層構造のキャッシュシステムにおいて、上記Ｎ次キ
ャッシュシステム上でリプレース要求のあったキャッシ
ュラインの各ウェイの中で使用されなかった期間が１番
長いウェイの状態を示すステートがＭ又はＥ又はＳのと
き、そのウェイに格納されたデータのアドレスの上記Ｎ
−１次キャッシュシステムにおける上記アドレスのステ
ートを調査するステップ、このステートの調査結果より
ステートがＩでないときは上記Ｎ次キャッシュシステム
上でリプレース要求のあったキャッシュラインの各ウェ
イの中で使用されなかった期間が２番目に長いウェイの
状態を示すステートを調査するステップ、以下順次使用
されなかった期間の長いウェイの順に調査を行いそのウ
ェイの状態を示すステートがＭ又はＥ又はＳでかつその
ウェイに格納されたデータのアドレスの上記Ｎ−１次キ
ャッシュシステムにおける上記アドレスのステートがＩ
のときは、そのアドレスの上記Ｎ次キャッシュシステム
上のウェイをリプレースすることを判定するステップか
らなるものである。
るＮ次キャッシュシステムに包含されＭＥＳＩプロトコ
ルにより制御されるＮ−１次キャッシュシステムからな
る階層構造のキャッシュシステムにおいて、上記Ｎ次キ
ャッシュシステム上でリプレース要求のあったキャッシ
ュラインの各ウェイの中で使用されなかった期間が１番
長いウェイの状態を示すステートがＭ又はＥ又はＳのと
き、そのウェイに格納されたデータのアドレスの上記Ｎ
−１次キャッシュシステムにおける上記アドレスのステ
ートを調査するステップ、このステートの調査結果より
ステートがＩでないときは上記Ｎ次キャッシュシステム
上でリプレース要求のあったキャッシュラインの各ウェ
イの中で使用されなかった期間が２番目に長いウェイの
状態を示すステートを調査するステップ、以下順次使用
されなかった期間の長いウェイの順に調査を行いそのウ
ェイの状態を示すステートがＭ又はＥ又はＳでかつその
ウェイに格納されたデータのアドレスの上記Ｎ−１次キ
ャッシュシステムにおける上記アドレスのステートがＩ
のときは、そのアドレスの上記Ｎ次キャッシュシステム
上のウェイをリプレースすることを判定するステップか
らなるものである。
【００２９】さらに、ＭＥＳＩプロトコルにより制御さ
れるＮ次キャッシュシステムに包含されＭＥＳＩプロト
コルにより制御されるＮ−１次キャッシュシステムから
なる階層構造のキャッシュシステムにおいて、上記Ｎ次
キャッシュシステム上でリプレース要求のあったキャッ
シュラインのウェイのステートがＭのとき、そのウェイ
に格納されたデータのアドレスの上記Ｎ−１次キャッシ
ュシステムにおける上記アドレスのステートを調査する
ステップ、この調査結果によりそのステートがＥ又はＳ
又はＩであるときは上記ウェイをリプレースすることを
判定するステップからなるものである。
れるＮ次キャッシュシステムに包含されＭＥＳＩプロト
コルにより制御されるＮ−１次キャッシュシステムから
なる階層構造のキャッシュシステムにおいて、上記Ｎ次
キャッシュシステム上でリプレース要求のあったキャッ
シュラインのウェイのステートがＭのとき、そのウェイ
に格納されたデータのアドレスの上記Ｎ−１次キャッシ
ュシステムにおける上記アドレスのステートを調査する
ステップ、この調査結果によりそのステートがＥ又はＳ
又はＩであるときは上記ウェイをリプレースすることを
判定するステップからなるものである。
【００３０】また、ＭＥＳＩプロトコルにより制御され
るＮ次キャッシュシステムに包含されＭＥＳＩプロトコ
ルにより制御されるＮ−１次キャッシュシステムからな
る階層構造のキャッシュシステムにおいて、上記Ｎ次キ
ャッシュシステム上でリプレース要求のあったキャッシ
ュラインのウェイのステートがＥ又はＳのとき、そのウ
ェイをリプレースすることを判定するステップからなる
ものである。
るＮ次キャッシュシステムに包含されＭＥＳＩプロトコ
ルにより制御されるＮ−１次キャッシュシステムからな
る階層構造のキャッシュシステムにおいて、上記Ｎ次キ
ャッシュシステム上でリプレース要求のあったキャッシ
ュラインのウェイのステートがＥ又はＳのとき、そのウ
ェイをリプレースすることを判定するステップからなる
ものである。
【００３１】さらにまた、ＭＥＳＩプロトコルにより制
御されるＮ次キャッシュシステムに包含されＭＥＳＩプ
ロトコルにより制御されるＮ−１次キャッシュシステム
からなる階層構造のキャッシュシステムにおいて、予め
設定した期間ごとに上記Ｎ次キャッシュシステムにおけ
るキャッシュライン上のリプレースするウェイを判定す
るステップ、そのウェイのアドレスに対するフラグをセ
ットするステップ、上記Ｎ次キャッシュシステム上でリ
プレース要求があったとき上記フラグをセットしたウェ
イをリプレースすることを判定するステップからなるも
のである。
御されるＮ次キャッシュシステムに包含されＭＥＳＩプ
ロトコルにより制御されるＮ−１次キャッシュシステム
からなる階層構造のキャッシュシステムにおいて、予め
設定した期間ごとに上記Ｎ次キャッシュシステムにおけ
るキャッシュライン上のリプレースするウェイを判定す
るステップ、そのウェイのアドレスに対するフラグをセ
ットするステップ、上記Ｎ次キャッシュシステム上でリ
プレース要求があったとき上記フラグをセットしたウェ
イをリプレースすることを判定するステップからなるも
のである。
【００３２】
実施の形態１．図１はこの発明の一実施の形態を示すキ
ャッシュシステムの構成図であり、図において1a，1b
はＭＥＳＩプロトコルにより制御される１次レベルのＬ
１キャッシュシステム、２はＭＥＳＩプロトコルにより
制御されＬ１キャッシュシステム1a，1b と包含関係に
ある４ウェイのセットアソシアティブ構造を持った２次
レベルのＬ２キャッシュシステム、３は主記憶、４はＬ
１キャッシュシステム1a，1b とＬ２キャッシュシステ
ム２をつなぐレベル１のバス、５はＬ２キャッシュシス
テム２と主記憶３をつなぐレベル２のバスである。レベ
ル１のバス４、レベル２のバス５はバス上でキャッシュ
のステートを調査するスヌープ方式によるキャッシュコ
ヒーレンシ制御（一貫性制御）を行う。なお、中央処理
装置（図示せず）に最も近いレベルが１次レベルのＬ１
キャッシュシステム1であり、以下中央処理装置から遠
くなるにつれレベル数が増加し、Ｎ次レベルが主記憶３
に最も近くなる。図１は、基本的な一例として２次レベ
ルまでのキャッシュシステムを示している。
ャッシュシステムの構成図であり、図において1a，1b
はＭＥＳＩプロトコルにより制御される１次レベルのＬ
１キャッシュシステム、２はＭＥＳＩプロトコルにより
制御されＬ１キャッシュシステム1a，1b と包含関係に
ある４ウェイのセットアソシアティブ構造を持った２次
レベルのＬ２キャッシュシステム、３は主記憶、４はＬ
１キャッシュシステム1a，1b とＬ２キャッシュシステ
ム２をつなぐレベル１のバス、５はＬ２キャッシュシス
テム２と主記憶３をつなぐレベル２のバスである。レベ
ル１のバス４、レベル２のバス５はバス上でキャッシュ
のステートを調査するスヌープ方式によるキャッシュコ
ヒーレンシ制御（一貫性制御）を行う。なお、中央処理
装置（図示せず）に最も近いレベルが１次レベルのＬ１
キャッシュシステム1であり、以下中央処理装置から遠
くなるにつれレベル数が増加し、Ｎ次レベルが主記憶３
に最も近くなる。図１は、基本的な一例として２次レベ
ルまでのキャッシュシステムを示している。
【００３３】図２はこの発明の実施の形態１におけるＬ
２キャッシュシステム２の内部の構成図であり、図にお
いて1101 はキャッシュメモリであるＬ２キャッシュ、1
102はＬ２キャッシュにデータの読み書きやキャッシュ
ラインの状態を示すステートの変更を行ったりＬ２キャ
ッシュ1101 のキャッシュラインの空きやステートの状
態を調べるＬ２キャッシュアクセス手段、1103 は既存
の命令を使ってＬ１キャッシュシステム1a，1b のステ
ートを調べるためのＬ１ステート調査リクエスト発行手
段である。1104 は最も長い期間にわたって使用されな
かったキャッシュラインを示すＬＲＵ、1105 はＬＲＵ1
104 の情報を参照するためにアクセス制御するＬＲＵ参
照手段、1106 はＬ２キャッシュ1101 のステートの状態
やＬ１キャッシュシステム1a，1b のステートを調べた
結果からリプレース候補のキャッシュラインを判定する
リプレース候補判定手段、1107 はキャッシュラインの
リプレース処理を実行するリプレース処理手段である。
２キャッシュシステム２の内部の構成図であり、図にお
いて1101 はキャッシュメモリであるＬ２キャッシュ、1
102はＬ２キャッシュにデータの読み書きやキャッシュ
ラインの状態を示すステートの変更を行ったりＬ２キャ
ッシュ1101 のキャッシュラインの空きやステートの状
態を調べるＬ２キャッシュアクセス手段、1103 は既存
の命令を使ってＬ１キャッシュシステム1a，1b のステ
ートを調べるためのＬ１ステート調査リクエスト発行手
段である。1104 は最も長い期間にわたって使用されな
かったキャッシュラインを示すＬＲＵ、1105 はＬＲＵ1
104 の情報を参照するためにアクセス制御するＬＲＵ参
照手段、1106 はＬ２キャッシュ1101 のステートの状態
やＬ１キャッシュシステム1a，1b のステートを調べた
結果からリプレース候補のキャッシュラインを判定する
リプレース候補判定手段、1107 はキャッシュラインの
リプレース処理を実行するリプレース処理手段である。
【００３４】1108 はレベル１のバス上のリクエストに
対するスヌープの結果を示すＨＩＴ＃信号、1109 はレ
ベル１のバス上のリクエストに対するスヌープの結果を
示すＨＩＴＭ＃信号である。スヌープの結果はＨＩＴ＃
信号がアサートされＨＩＴＭ＃信号がアサートされなか
った場合、Ｌ１キャッシュシステム1a または1b のキャ
ッシュラインの少なくとも一方のステートがＳまたはＥ
であることを示しこれをヒットと呼ぶ。これとは逆に、
ＨＩＴＭ＃信号がアサートされＨＩＴ＃信号がアサート
されなかった場合は、Ｌ１キャッシュシステム1a また
は1b のキャッシュラインの少なくとも一方のステート
がＭであることを示しこれをヒットエムと呼ぶ。また、
ＨＩＴ＃信号及びＨＩＴＭ＃信号がともにアサートされ
なかった場合は、Ｌ１キャッシュシステムのキャッシュ
のラインのステートがＩであることすなわちスヌープの
結果がミスであることを示す。ＨＩＴ＃信号及びＨＩＴ
Ｍ＃信号がともにアサートの場合は、スヌープの調査中
即ちスヌープ中であることを示す。
対するスヌープの結果を示すＨＩＴ＃信号、1109 はレ
ベル１のバス上のリクエストに対するスヌープの結果を
示すＨＩＴＭ＃信号である。スヌープの結果はＨＩＴ＃
信号がアサートされＨＩＴＭ＃信号がアサートされなか
った場合、Ｌ１キャッシュシステム1a または1b のキャ
ッシュラインの少なくとも一方のステートがＳまたはＥ
であることを示しこれをヒットと呼ぶ。これとは逆に、
ＨＩＴＭ＃信号がアサートされＨＩＴ＃信号がアサート
されなかった場合は、Ｌ１キャッシュシステム1a また
は1b のキャッシュラインの少なくとも一方のステート
がＭであることを示しこれをヒットエムと呼ぶ。また、
ＨＩＴ＃信号及びＨＩＴＭ＃信号がともにアサートされ
なかった場合は、Ｌ１キャッシュシステムのキャッシュ
のラインのステートがＩであることすなわちスヌープの
結果がミスであることを示す。ＨＩＴ＃信号及びＨＩＴ
Ｍ＃信号がともにアサートの場合は、スヌープの調査中
即ちスヌープ中であることを示す。
【００３５】図３は、図２のＬ２キャッシュシステム2
の動作を示すフローチャートであり、Ｌ２キャッュ1101
でキャッシュミスを起こし、Ｌ２キャッシュ1101 のセ
ット内に新たにデータを格納したい場合、リプレース候
補を探す手順について示したものである。Ｌ２キャッシ
ュ1101 のキャッシュラインの状態を示すステートがＳ
でありかつ対応するＬ１キャッシュシステム1a，1b の
ステートがＩのキャッシュラインをリプレースするキャ
ッシュラインの候補とする手順について図3のフローチ
ャートに基づいて各ステップごとに説明する。
の動作を示すフローチャートであり、Ｌ２キャッュ1101
でキャッシュミスを起こし、Ｌ２キャッシュ1101 のセ
ット内に新たにデータを格納したい場合、リプレース候
補を探す手順について示したものである。Ｌ２キャッシ
ュ1101 のキャッシュラインの状態を示すステートがＳ
でありかつ対応するＬ１キャッシュシステム1a，1b の
ステートがＩのキャッシュラインをリプレースするキャ
ッシュラインの候補とする手順について図3のフローチ
ャートに基づいて各ステップごとに説明する。
【００３６】ステッフ゜ Ｓ１：Ｌ２キャッシュ1101 にないアドレスのデータの
格納要求が起こる。 Ｓ２：Ｌ２キャッシュアクセス手段1102 において、指
定されたアドレスのセットに対してキャッシュラインに
空きがあるかすなわちステートがＩのキャッシュライン
があるか調べる。空きがなければＬＲＵ参照手段1105に
リプレース候補要求信号を出力しＳ３に進み、空きがあ
ればそこに格納しＳ１１に進み終了する。 Ｓ３：ＬＲＵ参照手段1105 において、ＬＲＵ1104 を参
照してＳ４以降の処理を行うために選択されたウェイで
ないものの中で最も古くアクセスされたキャッシュライ
ンのアドレスがあればそのアドレスを選択して、Ｌ２キ
ャッシュアクセス手段1102 にアドレスを出力しＳ４に
進み、すでに選択されていないウェイがなければＳ９に
進みＬＲＵ1104 からリプレース候補を出力する。 Ｓ４：Ｌ２キャッシュアクセス手段1102 において、Ｓ
３で選択したアドレスのＬ２キャッシュ1101 のステー
トの状態を調べ、ＳであればＳ５に進み、Ｓでなければ
Ｓ７に進む。またＬ１ステート調査リクエスト発行手段
1103とリプレース候補判定手段1106 に対して、上記Ｌ
２キャッシュ1101 のステートの状態がＳであるかどう
かの信号や上記アドレスを出力する。 Ｓ５：Ｌ１ステート調査リクエスト発行手段1103 によ
り、レベル１のバス４へＬ１ステート調査のリクエスト
を発行し、リプレース候補判定手段1106に対して発行し
たことを知らせる信号を有意にして出力する。 Ｓ６：リプレース候補判定手段1106 において上記発行
したことを知らせる信号が有意のとき、ＨＩＴ＃信号11
08 及びＨＩＴＭ＃信号1109 から得られるスヌープ結果
がミスであれば、Ｌ１キャッシュシステム1a,1b のステ
ートはＩでありＳ８に進む。スヌープ結果がミスでなけ
ればＳ７に進む。 Ｓ７：リプレース候補判定手段1106 からＬＲＵ参照手
段1105 に対して次のリプレース候補を探すために次候
補要求信号を出力しＳ３に進む。 Ｓ８：リプレース候補判定手段1106 からリプレース処
理手段1107 に選択したアドレスを出力しＳ１０に進
む。 Ｓ９：ＬＲＵ参照手段1105 によりＬＲＵ1104 を参照
し、最も古くアクセスされたキャッシュラインのアドレ
スをリプレース処理手段1107 に出力する。 Ｓ１０：リプレース処理手段1107 において、入力した
アドレスに対してリプレース処理を行う。 Ｓ１１：終了。
格納要求が起こる。 Ｓ２：Ｌ２キャッシュアクセス手段1102 において、指
定されたアドレスのセットに対してキャッシュラインに
空きがあるかすなわちステートがＩのキャッシュライン
があるか調べる。空きがなければＬＲＵ参照手段1105に
リプレース候補要求信号を出力しＳ３に進み、空きがあ
ればそこに格納しＳ１１に進み終了する。 Ｓ３：ＬＲＵ参照手段1105 において、ＬＲＵ1104 を参
照してＳ４以降の処理を行うために選択されたウェイで
ないものの中で最も古くアクセスされたキャッシュライ
ンのアドレスがあればそのアドレスを選択して、Ｌ２キ
ャッシュアクセス手段1102 にアドレスを出力しＳ４に
進み、すでに選択されていないウェイがなければＳ９に
進みＬＲＵ1104 からリプレース候補を出力する。 Ｓ４：Ｌ２キャッシュアクセス手段1102 において、Ｓ
３で選択したアドレスのＬ２キャッシュ1101 のステー
トの状態を調べ、ＳであればＳ５に進み、Ｓでなければ
Ｓ７に進む。またＬ１ステート調査リクエスト発行手段
1103とリプレース候補判定手段1106 に対して、上記Ｌ
２キャッシュ1101 のステートの状態がＳであるかどう
かの信号や上記アドレスを出力する。 Ｓ５：Ｌ１ステート調査リクエスト発行手段1103 によ
り、レベル１のバス４へＬ１ステート調査のリクエスト
を発行し、リプレース候補判定手段1106に対して発行し
たことを知らせる信号を有意にして出力する。 Ｓ６：リプレース候補判定手段1106 において上記発行
したことを知らせる信号が有意のとき、ＨＩＴ＃信号11
08 及びＨＩＴＭ＃信号1109 から得られるスヌープ結果
がミスであれば、Ｌ１キャッシュシステム1a,1b のステ
ートはＩでありＳ８に進む。スヌープ結果がミスでなけ
ればＳ７に進む。 Ｓ７：リプレース候補判定手段1106 からＬＲＵ参照手
段1105 に対して次のリプレース候補を探すために次候
補要求信号を出力しＳ３に進む。 Ｓ８：リプレース候補判定手段1106 からリプレース処
理手段1107 に選択したアドレスを出力しＳ１０に進
む。 Ｓ９：ＬＲＵ参照手段1105 によりＬＲＵ1104 を参照
し、最も古くアクセスされたキャッシュラインのアドレ
スをリプレース処理手段1107 に出力する。 Ｓ１０：リプレース処理手段1107 において、入力した
アドレスに対してリプレース処理を行う。 Ｓ１１：終了。
【００３７】次に動作の説明にあたりＬ２キャッシュ11
01 及びＬ１キャッシュシステム1a，1b の状態について
述べる。アドレスＡのデータがＬ２キャッシュ1101 の
ウェイ０にステートＳで格納されており、かつＬ１キャ
ッシュシステム1a ではステートＳで格納されており、
Ｌ１キャッシュシステム1b では格納されてなくすなわ
ちステートはＩとなっている。またアドレスＡと同じセ
ット値のアドレスＢのデータがＬ２キャッシュ1101 の
ウェイ１にステートＳで格納されており、かつＬ１キャ
ッシュシステム1a ではステートＳで格納されており、
Ｌ１キャッシュシステム1b では格納されてなくすなわ
ちステートはＩとなっている。さらにアドレスＡと同じ
セット値のアドレスＣ及びアドレスＤのデータがＬ２キ
ャッシュ1101 のウェイ２とウェイ３にそれぞれにステ
ートＳで格納されており、かつＬ１キャッシュ1a 及び
Ｌ１キャッシュ1b にはともに格納されてなくすなわち
ステートはＩとなっている。Ｌ２キャッシュ1101 にお
いて上記それぞれのアドレスは、アドレスＡ、アドレス
Ｂ、アドレスＣ、アドレスＤの順でアクセスされたのは
古く、ＬＲＵ1104はアドレスＡ、アドレスＢ、アドレス
Ｃ、アドレスＤの順番で選択することを意味している。
01 及びＬ１キャッシュシステム1a，1b の状態について
述べる。アドレスＡのデータがＬ２キャッシュ1101 の
ウェイ０にステートＳで格納されており、かつＬ１キャ
ッシュシステム1a ではステートＳで格納されており、
Ｌ１キャッシュシステム1b では格納されてなくすなわ
ちステートはＩとなっている。またアドレスＡと同じセ
ット値のアドレスＢのデータがＬ２キャッシュ1101 の
ウェイ１にステートＳで格納されており、かつＬ１キャ
ッシュシステム1a ではステートＳで格納されており、
Ｌ１キャッシュシステム1b では格納されてなくすなわ
ちステートはＩとなっている。さらにアドレスＡと同じ
セット値のアドレスＣ及びアドレスＤのデータがＬ２キ
ャッシュ1101 のウェイ２とウェイ３にそれぞれにステ
ートＳで格納されており、かつＬ１キャッシュ1a 及び
Ｌ１キャッシュ1b にはともに格納されてなくすなわち
ステートはＩとなっている。Ｌ２キャッシュ1101 にお
いて上記それぞれのアドレスは、アドレスＡ、アドレス
Ｂ、アドレスＣ、アドレスＤの順でアクセスされたのは
古く、ＬＲＵ1104はアドレスＡ、アドレスＢ、アドレス
Ｃ、アドレスＤの順番で選択することを意味している。
【００３８】上記の状態においてＬ１キャッシュ1b で
アドレスＡと同じセット値のアドレスＥに対してデータ
の読み込み処理を行う要求があった場合について説明す
る。アドレスＥに対してデータの読み込み処理を行う要
求が起きると、レベル１のバス4 からリクエストを受理
したＬ２キャッシュアクセス手段1102 はＬ２キャッシ
ュ1011 を調べ、アドレスＥのデータが格納されていな
いため、レベル２のバス５を通して主記憶３に対して読
み込み処理の要求をだす。
アドレスＡと同じセット値のアドレスＥに対してデータ
の読み込み処理を行う要求があった場合について説明す
る。アドレスＥに対してデータの読み込み処理を行う要
求が起きると、レベル１のバス4 からリクエストを受理
したＬ２キャッシュアクセス手段1102 はＬ２キャッシ
ュ1011 を調べ、アドレスＥのデータが格納されていな
いため、レベル２のバス５を通して主記憶３に対して読
み込み処理の要求をだす。
【００３９】このときＬ２キャッシュシステム２は図３
のＳ１のアドレスの格納要求が起こる。Ｓ２でキャッシ
ュラインに空きがあるか調べ、アドレスＥと同じセット
値のアドレスＡ、アドレスＢ、アドレスＣ、アドレスＤ
がステートＩ以外で格納されている、すなわちキャッシ
ュラインに空きがないのでＳ３の処理に進む。Ｓ３にお
いてＬＲＵ1104 を参照し、まだ選択していないウェイ
の中で最も古くアクセスされたキャッシュラインのアド
レスであるアドレスＡを選択する。Ｓ４においてアドレ
スＡのＬ２キャッシュ1101 のステートの状態はＳなの
でＳ５に進む。Ｌ１ステート調査リクエスト発行手段11
03 はレベル１のバス４へアドレスＡのＬ１ステート調
査のリクエストを発行しＳ６に進む。Ｌ１キャッシュ1a
ではステートＳであるので、スヌープ結果はヒットと
なるのでＳ７に進む。ＬＲＵ参照手段1105 に対して次
のリプレース候補を探すために次候補要求信号を出力し
Ｓ３に進む。Ｓ３でアドレスＡの次に古くアクセスされ
まだ選択していないウェイのアドレスＢを選択する。
のＳ１のアドレスの格納要求が起こる。Ｓ２でキャッシ
ュラインに空きがあるか調べ、アドレスＥと同じセット
値のアドレスＡ、アドレスＢ、アドレスＣ、アドレスＤ
がステートＩ以外で格納されている、すなわちキャッシ
ュラインに空きがないのでＳ３の処理に進む。Ｓ３にお
いてＬＲＵ1104 を参照し、まだ選択していないウェイ
の中で最も古くアクセスされたキャッシュラインのアド
レスであるアドレスＡを選択する。Ｓ４においてアドレ
スＡのＬ２キャッシュ1101 のステートの状態はＳなの
でＳ５に進む。Ｌ１ステート調査リクエスト発行手段11
03 はレベル１のバス４へアドレスＡのＬ１ステート調
査のリクエストを発行しＳ６に進む。Ｌ１キャッシュ1a
ではステートＳであるので、スヌープ結果はヒットと
なるのでＳ７に進む。ＬＲＵ参照手段1105 に対して次
のリプレース候補を探すために次候補要求信号を出力し
Ｓ３に進む。Ｓ３でアドレスＡの次に古くアクセスされ
まだ選択していないウェイのアドレスＢを選択する。
【００４０】Ｓ４においてアドレスＢのＬ２キャッシュ
1101 のステートの状態はＳなのでＳ５に進む。Ｌ１ス
テート調査リクエスト発行手段1103 はレベル１のバス4
へアドレスＢのＬ１ステート調査のリクエストを発行
しＳ６に進む。Ｌ１キャッシュ1a ではステートＳであ
るので、スヌープ結果はヒットとなるのでＳ７に進む。
ＬＲＵ参照手段1105 に対して次のリプレース候補を探
すために次候補要求信号を出力しＳ３に進む。Ｓ３でア
ドレスＢの次に古くアクセスされまだ選択していないウ
ェイのアドレスＣを選択する。
1101 のステートの状態はＳなのでＳ５に進む。Ｌ１ス
テート調査リクエスト発行手段1103 はレベル１のバス4
へアドレスＢのＬ１ステート調査のリクエストを発行
しＳ６に進む。Ｌ１キャッシュ1a ではステートＳであ
るので、スヌープ結果はヒットとなるのでＳ７に進む。
ＬＲＵ参照手段1105 に対して次のリプレース候補を探
すために次候補要求信号を出力しＳ３に進む。Ｓ３でア
ドレスＢの次に古くアクセスされまだ選択していないウ
ェイのアドレスＣを選択する。
【００４１】Ｓ４においてアドレスＣのＬ２キャッシュ
1101 のステートの状態はＳなのでＳ５に進む。Ｌ１ス
テート調査リクエスト発行手段1103 はレベル１のバス
４へアドレスＣのＬ１ステート調査のリクエストを発行
しＳ６に進む。Ｌ１キャッシュ1a 及びＬ１キャッシュ1
b ともにステートＩであるので、スヌープ結果はミスと
なりＳ８に進む。リプレース候補判定手段1106 からリ
プレース処理手段1107にアドレスＣを出力しＳ１０に進
む。リプレース処理手段1107 において、アドレスＣ及
びそれに対応するデータがアドレスＥ及びそれに対応す
るデータとリプレースされる。即ち、データはアドレス
に対応付けてメモリ中の別の箇所に格納されており、ア
ドレスとデータが共にリンクしてリプレースされること
になる。
1101 のステートの状態はＳなのでＳ５に進む。Ｌ１ス
テート調査リクエスト発行手段1103 はレベル１のバス
４へアドレスＣのＬ１ステート調査のリクエストを発行
しＳ６に進む。Ｌ１キャッシュ1a 及びＬ１キャッシュ1
b ともにステートＩであるので、スヌープ結果はミスと
なりＳ８に進む。リプレース候補判定手段1106 からリ
プレース処理手段1107にアドレスＣを出力しＳ１０に進
む。リプレース処理手段1107 において、アドレスＣ及
びそれに対応するデータがアドレスＥ及びそれに対応す
るデータとリプレースされる。即ち、データはアドレス
に対応付けてメモリ中の別の箇所に格納されており、ア
ドレスとデータが共にリンクしてリプレースされること
になる。
【００４２】Ｌ２キャッシュのキャッシュラインの状態
を示すステートがＳでありかつＬ１キャッシュのステー
トがＩのキャッシュラインを優先的にリプレースするキ
ャッシュラインとすることにより、たとえＬ２キャッシ
ュでアクセスされなかった期間が長くとも、Ｌ２キャッ
シュのキャッシュラインの状態を示すステートがＳでＬ
１キャッシュのステートがＳのように、Ｌ１キャッシュ
で使用頻度が高いデータをリプレースしなくてすみキャ
ッシュの効率が高まる。
を示すステートがＳでありかつＬ１キャッシュのステー
トがＩのキャッシュラインを優先的にリプレースするキ
ャッシュラインとすることにより、たとえＬ２キャッシ
ュでアクセスされなかった期間が長くとも、Ｌ２キャッ
シュのキャッシュラインの状態を示すステートがＳでＬ
１キャッシュのステートがＳのように、Ｌ１キャッシュ
で使用頻度が高いデータをリプレースしなくてすみキャ
ッシュの効率が高まる。
【００４３】実施の形態２．この発明の実施の形態２に
おけるキャッシュシステムの構成図及びＬ２キャッシュ
システムの内部の構成図は図１、図２で示した実施例１
のキャッシュシステムの構成図及びＬ２キャッシュシス
テムの内部の構成図と同様のものである。ただし実施の
形態２のＬ２キャッシュアクセス手段1102 はＬ２キャ
ッシュ1101 のステートの状態を調べるにあたり、ステ
ートの状態がＳではなくＥを比較の期待値としている。
この実施の形態２における動作を説明するフローチャー
トは図３で示した実施の形態１のフローチャートと同様
であるが、Ｓ４においてステートの状態がＳではなくＥ
を比較の期待値としているところが実施の形態１と異な
る。よってＳ４の動作は以下のようになる。
おけるキャッシュシステムの構成図及びＬ２キャッシュ
システムの内部の構成図は図１、図２で示した実施例１
のキャッシュシステムの構成図及びＬ２キャッシュシス
テムの内部の構成図と同様のものである。ただし実施の
形態２のＬ２キャッシュアクセス手段1102 はＬ２キャ
ッシュ1101 のステートの状態を調べるにあたり、ステ
ートの状態がＳではなくＥを比較の期待値としている。
この実施の形態２における動作を説明するフローチャー
トは図３で示した実施の形態１のフローチャートと同様
であるが、Ｓ４においてステートの状態がＳではなくＥ
を比較の期待値としているところが実施の形態１と異な
る。よってＳ４の動作は以下のようになる。
【００４４】Ｓ４：Ｌ２キャッシュアクセス手段1102
において、Ｓ３で選択したアドレスのＬ２キャッシュ11
01 のステートの状態を調べ、ＥであればＳ５に進み、
ＥでなければＳ７に進む。またＬ１ステート調査リクエ
スト発行手段1103とリプレース候補判定手段1106 に対
して、上記ステートの状態がＥであるかどうかの信号や
上記アドレスを出力する。
において、Ｓ３で選択したアドレスのＬ２キャッシュ11
01 のステートの状態を調べ、ＥであればＳ５に進み、
ＥでなければＳ７に進む。またＬ１ステート調査リクエ
スト発行手段1103とリプレース候補判定手段1106 に対
して、上記ステートの状態がＥであるかどうかの信号や
上記アドレスを出力する。
【００４５】次に動作の説明にあたりＬ２キャッシュ11
01 及びＬ１キャッシュシステム1a,1b の状態について
述べる。アドレスＡのデータがＬ２キャッシュ1101 の
ウェイ０にステートＥで格納されており、かつＬ１キャ
ッシュシステム1a ではステートＳで格納されており、
Ｌ１キャッシュシステム1b では格納されてなくすなわ
ちステートはＩとなっている。またアドレスＡと同じセ
ット値のアドレスＢのデータがＬ２キャッシュ1101 の
ウェイ１にステートＥで格納されており、かつＬ１キャ
ッシュシステム1a ではステートＳで格納されており、
Ｌ１キャッシュシステム1b では格納されてなくすなわ
ちステートはＩとなっている。さらにアドレスＡと同じ
セット値のアドレスＣ及びアドレスＤのデータがＬ２キ
ャッシュ1101 のウェイ２とウェイ３にそれぞれにステ
ートＥで格納されており、かつＬ１キャッシュ1a 及び
Ｌ１キャッシュ1b にはともに格納されてなくすなわち
ステートはＩとなっている。Ｌ２キャッシュ1101 にお
いて上記それぞれのアドレスは、アドレスＡ、アドレス
Ｂ、アドレスＣ、アドレスＤの順でアクセスされたのは
古く、ＬＲＵ1104 はアドレスＡ、アドレスＢ、アドレ
スＣ、アドレスＤの順番で選択することを意味してい
る。
01 及びＬ１キャッシュシステム1a,1b の状態について
述べる。アドレスＡのデータがＬ２キャッシュ1101 の
ウェイ０にステートＥで格納されており、かつＬ１キャ
ッシュシステム1a ではステートＳで格納されており、
Ｌ１キャッシュシステム1b では格納されてなくすなわ
ちステートはＩとなっている。またアドレスＡと同じセ
ット値のアドレスＢのデータがＬ２キャッシュ1101 の
ウェイ１にステートＥで格納されており、かつＬ１キャ
ッシュシステム1a ではステートＳで格納されており、
Ｌ１キャッシュシステム1b では格納されてなくすなわ
ちステートはＩとなっている。さらにアドレスＡと同じ
セット値のアドレスＣ及びアドレスＤのデータがＬ２キ
ャッシュ1101 のウェイ２とウェイ３にそれぞれにステ
ートＥで格納されており、かつＬ１キャッシュ1a 及び
Ｌ１キャッシュ1b にはともに格納されてなくすなわち
ステートはＩとなっている。Ｌ２キャッシュ1101 にお
いて上記それぞれのアドレスは、アドレスＡ、アドレス
Ｂ、アドレスＣ、アドレスＤの順でアクセスされたのは
古く、ＬＲＵ1104 はアドレスＡ、アドレスＢ、アドレ
スＣ、アドレスＤの順番で選択することを意味してい
る。
【００４６】上記の状態においてＬ１キャッシュ1b で
アドレスＡと同じセット値のアドレスＥに対してデータ
の読み込み処理を行う要求があった場合について説明す
る。アドレスＥに対してデータの読み込み処理を行う要
求が起きると、レベル１のバス４からリクエストを受理
したＬ２キャッシュアクセス手段1102 はＬ２キャッシ
ュ1011 を調べ、アドレスＥのデータが格納されていな
いため、レベル２のバス５を通して主記憶に対して読み
込み処理の要求をだす。
アドレスＡと同じセット値のアドレスＥに対してデータ
の読み込み処理を行う要求があった場合について説明す
る。アドレスＥに対してデータの読み込み処理を行う要
求が起きると、レベル１のバス４からリクエストを受理
したＬ２キャッシュアクセス手段1102 はＬ２キャッシ
ュ1011 を調べ、アドレスＥのデータが格納されていな
いため、レベル２のバス５を通して主記憶に対して読み
込み処理の要求をだす。
【００４７】このときＬ２キャッシュシステム２は図３
のＳ１のアドレスの格納要求が起こる。Ｓ２でキャッシ
ュラインに空きがあるか調べ、アドレスＥと同じセット
値のアドレスＡ、アドレスＢ、アドレスＣ、アドレスＤ
がステートＩ以外で格納されている、すなわちキャッシ
ュラインに空きがないのでＳ３の処理に進む。Ｓ３にお
いてＬＲＵ1104 を参照し、まだ選択していないウェイ
の中で最も古くアクセスされたキャッシュラインのアド
レスであるアドレスＡを選択する。Ｓ４においてアドレ
スＡのＬ２キャッシュ1101 のステートの状態はＥなの
でＳ５に進む。Ｌ１ステート調査リクエスト発行手段11
03 はレベル１のバス４へアドレスＡのＬ１ステート調
査のリクエストを発行しＳ６に進む。Ｌ１キャッシュ1a
ではステートＳであるので、スヌープ結果はヒットと
なるのでＳ７に進む。ＬＲＵ参照手段1105 に対して次
のリプレース候補を探すために次候補要求信号を出力し
Ｓ３に進む。Ｓ３でアドレスＡの次に古くアクセスされ
まだ選択していないウェイのアドレスＢを選択する。
のＳ１のアドレスの格納要求が起こる。Ｓ２でキャッシ
ュラインに空きがあるか調べ、アドレスＥと同じセット
値のアドレスＡ、アドレスＢ、アドレスＣ、アドレスＤ
がステートＩ以外で格納されている、すなわちキャッシ
ュラインに空きがないのでＳ３の処理に進む。Ｓ３にお
いてＬＲＵ1104 を参照し、まだ選択していないウェイ
の中で最も古くアクセスされたキャッシュラインのアド
レスであるアドレスＡを選択する。Ｓ４においてアドレ
スＡのＬ２キャッシュ1101 のステートの状態はＥなの
でＳ５に進む。Ｌ１ステート調査リクエスト発行手段11
03 はレベル１のバス４へアドレスＡのＬ１ステート調
査のリクエストを発行しＳ６に進む。Ｌ１キャッシュ1a
ではステートＳであるので、スヌープ結果はヒットと
なるのでＳ７に進む。ＬＲＵ参照手段1105 に対して次
のリプレース候補を探すために次候補要求信号を出力し
Ｓ３に進む。Ｓ３でアドレスＡの次に古くアクセスされ
まだ選択していないウェイのアドレスＢを選択する。
【００４８】Ｓ４においてアドレスＢのＬ２キャッシュ
1101 のステートの状態はＥなのでＳ５に進む。Ｌ１ス
テート調査リクエスト発行手段1103 はレベル１のバス
４へアドレスＢのＬ１ステート調査のリクエストを発行
しＳ６に進む。Ｌ１キャッシュ1a ではステートＳであ
るので、スヌープ結果はヒットとなるのでＳ７に進む。
ＬＲＵ参照手段1105 に対して次のリプレース候補を探
すために次候補要求信号を出力しＳ３に進む。Ｓ３でア
ドレスＢの次に古くアクセスされまだ選択していないウ
ェイのアドレスＣを選択する。
1101 のステートの状態はＥなのでＳ５に進む。Ｌ１ス
テート調査リクエスト発行手段1103 はレベル１のバス
４へアドレスＢのＬ１ステート調査のリクエストを発行
しＳ６に進む。Ｌ１キャッシュ1a ではステートＳであ
るので、スヌープ結果はヒットとなるのでＳ７に進む。
ＬＲＵ参照手段1105 に対して次のリプレース候補を探
すために次候補要求信号を出力しＳ３に進む。Ｓ３でア
ドレスＢの次に古くアクセスされまだ選択していないウ
ェイのアドレスＣを選択する。
【００４９】Ｓ４においてアドレスＣのＬ２キャッシュ
1101 のステートの状態はＥなのでＳ５に進む。Ｌ１ス
テート調査リクエスト発行手段1103 はレベル１のバス
４へアドレスＣのＬ１ステート調査のリクエストを発行
しＳ６に進む。Ｌ１キャッシュ1a 及びＬ１キャッシュ1
b ともにステートＩであるので、スヌープ結果はミスと
なりＳ８に進む。リプレース候補判定手段1106 からリ
プレース処理手段1107にアドレスＣを出力しＳ１０に進
む。リプレース処理手段1107 において、アドレスＣ及
びその対応するデータがアドレスＥ及びその対応するデ
ータとリプレースされる。
1101 のステートの状態はＥなのでＳ５に進む。Ｌ１ス
テート調査リクエスト発行手段1103 はレベル１のバス
４へアドレスＣのＬ１ステート調査のリクエストを発行
しＳ６に進む。Ｌ１キャッシュ1a 及びＬ１キャッシュ1
b ともにステートＩであるので、スヌープ結果はミスと
なりＳ８に進む。リプレース候補判定手段1106 からリ
プレース処理手段1107にアドレスＣを出力しＳ１０に進
む。リプレース処理手段1107 において、アドレスＣ及
びその対応するデータがアドレスＥ及びその対応するデ
ータとリプレースされる。
【００５０】Ｌ２キャッシュのキャッシュラインの状態
を示すステートがＥでありかつＬ１キャッシュのステー
トがＩのキャッシュラインを優先的にリプレースするキ
ャッシュラインとすることにより、Ｌ２キャッシュでア
クセスされたのは古いがＬ２キャッシュのキャッシュラ
インの状態を示すステートがＥでＬ１キャッシュのステ
ートがＳのように、Ｌ１キャッシュで使用頻度が高いデ
ータをリプレースしなくてすみキャッシュの効率が高ま
る。
を示すステートがＥでありかつＬ１キャッシュのステー
トがＩのキャッシュラインを優先的にリプレースするキ
ャッシュラインとすることにより、Ｌ２キャッシュでア
クセスされたのは古いがＬ２キャッシュのキャッシュラ
インの状態を示すステートがＥでＬ１キャッシュのステ
ートがＳのように、Ｌ１キャッシュで使用頻度が高いデ
ータをリプレースしなくてすみキャッシュの効率が高ま
る。
【００５１】実施の形態３．この発明の実施の形態３に
おけるキャッシュシステムの構成図及びＬ２キャッシュ
システムの内部の構成図は図１、図２で示したキャッシ
ュシステムの構成図及びＬ２キャッシュシステムの内部
の構成図と同様のものである。ただし実施の形態３のＬ
２キャッシュアクセス手段1102 はＬ２キャッシュ1101
のステートの状態を調べるにあたり、ステートの状態が
ＳではなくＭを比較の期待値としている。動作を説明す
るフローチャートは図３で示した実施の形態１のフロー
チャートと同様であるが、Ｓ４においてステートの状態
がＳではなくＭを比較の期待値としているところが異な
る。よってＳ４の動作は以下のようになる。
おけるキャッシュシステムの構成図及びＬ２キャッシュ
システムの内部の構成図は図１、図２で示したキャッシ
ュシステムの構成図及びＬ２キャッシュシステムの内部
の構成図と同様のものである。ただし実施の形態３のＬ
２キャッシュアクセス手段1102 はＬ２キャッシュ1101
のステートの状態を調べるにあたり、ステートの状態が
ＳではなくＭを比較の期待値としている。動作を説明す
るフローチャートは図３で示した実施の形態１のフロー
チャートと同様であるが、Ｓ４においてステートの状態
がＳではなくＭを比較の期待値としているところが異な
る。よってＳ４の動作は以下のようになる。
【００５２】Ｓ４：Ｌ２キャッシュアクセス手段1102
において、Ｓ３で選択したアドレスのＬ２キャッシュ11
01 のステートの状態を調べ、ＭであればＳ５に進み、
ＭでなければＳ７に進む。またＬ１ステート調査リクエ
スト発行手段1103とリプレース候補判定手段1106 に対
して、上記ステートの状態がＭであるかどうかの信号や
上記アドレスを出力する。
において、Ｓ３で選択したアドレスのＬ２キャッシュ11
01 のステートの状態を調べ、ＭであればＳ５に進み、
ＭでなければＳ７に進む。またＬ１ステート調査リクエ
スト発行手段1103とリプレース候補判定手段1106 に対
して、上記ステートの状態がＭであるかどうかの信号や
上記アドレスを出力する。
【００５３】次に動作の説明にあたりＬ２キャッシュ11
01 及びＬ１キャッシュシステム1a,1b の状態について
述べる。アドレスＡのデータがＬ２キャッシュ1101 の
ウェイ０にステートＭで格納されており、かつＬ１キャ
ッシュシステム1a ではステートＳで格納されており、
Ｌ１キャッシュシステム1b では格納されてなくすなわ
ちステートはＩとなっている。またアドレスＡと同じセ
ット値のアドレスＢのデータがＬ２キャッシュ1101 の
ウェイ１にステートＭで格納されており、かつＬ１キャ
ッシュシステム1a ではステートＳで格納されており、
Ｌ１キャッシュシステム1b では格納されてなくすなわ
ちステートはＩとなっている。さらにアドレスＡと同じ
セット値のアドレスＣ及びアドレスＤのデータがＬ２キ
ャッシュ1101 のウェイ２とウェイ３にそれぞれにステ
ートＭで格納されており、かつＬ１キャッシュ1a 及び
Ｌ１キャッシュ1b にはともに格納されてなくすなわち
ステートはＩとなっている。Ｌ２キャッシュ1101 にお
いて上記それぞれのアドレスは、アドレスＡ、アドレス
Ｂ、アドレスＣ、アドレスＤの順でアクセスされたのは
古く、ＬＲＵ1104 はアドレスＡ、アドレスＢ、アドレ
スＣ、アドレスＤの順番で選択することを意味してい
る。
01 及びＬ１キャッシュシステム1a,1b の状態について
述べる。アドレスＡのデータがＬ２キャッシュ1101 の
ウェイ０にステートＭで格納されており、かつＬ１キャ
ッシュシステム1a ではステートＳで格納されており、
Ｌ１キャッシュシステム1b では格納されてなくすなわ
ちステートはＩとなっている。またアドレスＡと同じセ
ット値のアドレスＢのデータがＬ２キャッシュ1101 の
ウェイ１にステートＭで格納されており、かつＬ１キャ
ッシュシステム1a ではステートＳで格納されており、
Ｌ１キャッシュシステム1b では格納されてなくすなわ
ちステートはＩとなっている。さらにアドレスＡと同じ
セット値のアドレスＣ及びアドレスＤのデータがＬ２キ
ャッシュ1101 のウェイ２とウェイ３にそれぞれにステ
ートＭで格納されており、かつＬ１キャッシュ1a 及び
Ｌ１キャッシュ1b にはともに格納されてなくすなわち
ステートはＩとなっている。Ｌ２キャッシュ1101 にお
いて上記それぞれのアドレスは、アドレスＡ、アドレス
Ｂ、アドレスＣ、アドレスＤの順でアクセスされたのは
古く、ＬＲＵ1104 はアドレスＡ、アドレスＢ、アドレ
スＣ、アドレスＤの順番で選択することを意味してい
る。
【００５４】上記の状態においてＬ１キャッシュ1b で
アドレスＡと同じセット値のアドレスＥに対してデータ
の読み込み処理を行う要求があった場合について説明す
る。アドレスＥに対してデータの読み込み処理を行う要
求が起きると、レベル１のバス４からリクエストを受理
したＬ２キャッシュアクセス手段1102 はＬ２キャッシ
ュ1011 を調べ、アドレスＥのデータが格納されていな
いため、レベル２のバス５を通して主記憶に対して読み
込み処理の要求をだす。
アドレスＡと同じセット値のアドレスＥに対してデータ
の読み込み処理を行う要求があった場合について説明す
る。アドレスＥに対してデータの読み込み処理を行う要
求が起きると、レベル１のバス４からリクエストを受理
したＬ２キャッシュアクセス手段1102 はＬ２キャッシ
ュ1011 を調べ、アドレスＥのデータが格納されていな
いため、レベル２のバス５を通して主記憶に対して読み
込み処理の要求をだす。
【００５５】このときＬ２キャッシュシステム２は図３
のＳ１のアドレスの格納要求が起こる。Ｓ２でキャッシ
ュラインに空きがあるか調べ、アドレスＥと同じセット
値のアドレスＡ、アドレスＢ、アドレスＣ、アドレスＤ
がステートＩ以外で格納されている、すなわちキャッシ
ュラインに空きがないのでＳ３の処理に進む。Ｓ３にお
いてＬＲＵ1104 を参照し、まだ選択していないウェイ
の中で最も古くアクセスされたキャッシュラインのアド
レスであるアドレスＡを選択する。Ｓ４においてアドレ
スＡのＬ２キャッシュ1101 のステートの状態はＭなの
でＳ５に進む。Ｌ１ステート調査リクエスト発行手段11
03 はレベル１のバス４へアドレスＡのＬ１ステート調
査のリクエストを発行しＳ６に進む。Ｌ１キャッシュ1a
ではステートＳであるので、スヌープ結果はヒットと
なるのでＳ７に進む。ＬＲＵ参照手段1105 に対して次
のリプレース候補を探すために次候補要求信号を出力し
Ｓ３に進む。Ｓ３でアドレスＡの次に古くアクセスされ
まだ選択していないウェイのアドレスＢを選択する。
のＳ１のアドレスの格納要求が起こる。Ｓ２でキャッシ
ュラインに空きがあるか調べ、アドレスＥと同じセット
値のアドレスＡ、アドレスＢ、アドレスＣ、アドレスＤ
がステートＩ以外で格納されている、すなわちキャッシ
ュラインに空きがないのでＳ３の処理に進む。Ｓ３にお
いてＬＲＵ1104 を参照し、まだ選択していないウェイ
の中で最も古くアクセスされたキャッシュラインのアド
レスであるアドレスＡを選択する。Ｓ４においてアドレ
スＡのＬ２キャッシュ1101 のステートの状態はＭなの
でＳ５に進む。Ｌ１ステート調査リクエスト発行手段11
03 はレベル１のバス４へアドレスＡのＬ１ステート調
査のリクエストを発行しＳ６に進む。Ｌ１キャッシュ1a
ではステートＳであるので、スヌープ結果はヒットと
なるのでＳ７に進む。ＬＲＵ参照手段1105 に対して次
のリプレース候補を探すために次候補要求信号を出力し
Ｓ３に進む。Ｓ３でアドレスＡの次に古くアクセスされ
まだ選択していないウェイのアドレスＢを選択する。
【００５６】Ｓ４においてアドレスＢのＬ２キャッシュ
1101 のステートの状態はＭなのでＳ５に進む。Ｌ１ス
テート調査リクエスト発行手段1103 はレベル１のバス
４へアドレスＢのＬ１ステート調査のリクエストを発行
しＳ６に進む。Ｌ１キャッシュ1a ではステートＳであ
るので、スヌープ結果はヒットとなるのでＳ７に進む。
ＬＲＵ参照手段1105 に対して次のリプレース候補を探
すために次候補要求信号を出力しＳ３に進む。Ｓ３でア
ドレスＢの次に古くアクセスされまだ選択していないウ
ェイのアドレスＣを選択する。
1101 のステートの状態はＭなのでＳ５に進む。Ｌ１ス
テート調査リクエスト発行手段1103 はレベル１のバス
４へアドレスＢのＬ１ステート調査のリクエストを発行
しＳ６に進む。Ｌ１キャッシュ1a ではステートＳであ
るので、スヌープ結果はヒットとなるのでＳ７に進む。
ＬＲＵ参照手段1105 に対して次のリプレース候補を探
すために次候補要求信号を出力しＳ３に進む。Ｓ３でア
ドレスＢの次に古くアクセスされまだ選択していないウ
ェイのアドレスＣを選択する。
【００５７】Ｓ４においてアドレスＣのＬ２キャッシュ
1101 のステートの状態はＭなのでＳ５に進む。Ｌ１ス
テート調査リクエスト発行手段1103 はレベル１のバス
４へアドレスＣのＬ１ステート調査のリクエストを発行
しＳ６に進む。Ｌ１キャッシュ1a 及びＬ１キャッシュ1
b ともにステートＩであるので、スヌープ結果はミスと
なりＳ８に進む。リプレース候補判定手段1106 からリ
プレース処理手段1107にアドレスＣを出力しＳ１０に進
む。リプレース処理手段1107 において、アドレスＣ及
びその対応するデータがアドレスＥ及びその対応するデ
ータとリプレースされる。
1101 のステートの状態はＭなのでＳ５に進む。Ｌ１ス
テート調査リクエスト発行手段1103 はレベル１のバス
４へアドレスＣのＬ１ステート調査のリクエストを発行
しＳ６に進む。Ｌ１キャッシュ1a 及びＬ１キャッシュ1
b ともにステートＩであるので、スヌープ結果はミスと
なりＳ８に進む。リプレース候補判定手段1106 からリ
プレース処理手段1107にアドレスＣを出力しＳ１０に進
む。リプレース処理手段1107 において、アドレスＣ及
びその対応するデータがアドレスＥ及びその対応するデ
ータとリプレースされる。
【００５８】Ｌ２キャッシュのキャッシュラインの状態
を示すステートがＭでありかつＬ１キャッシュのステー
トがＩのキャッシュラインを優先的にリプレースするキ
ャッシュラインとすることにより、Ｌ２キャッシュでア
クセスされたのは古いがＬ２キャッシュのキャッシュラ
インの状態を示すステートがＭでＬ１キャッシュのステ
ートがＳのように、Ｌ１キャッシュで使用頻度が高いデ
ータをリプレースしなくてすみキャッシュの効率が高ま
る。
を示すステートがＭでありかつＬ１キャッシュのステー
トがＩのキャッシュラインを優先的にリプレースするキ
ャッシュラインとすることにより、Ｌ２キャッシュでア
クセスされたのは古いがＬ２キャッシュのキャッシュラ
インの状態を示すステートがＭでＬ１キャッシュのステ
ートがＳのように、Ｌ１キャッシュで使用頻度が高いデ
ータをリプレースしなくてすみキャッシュの効率が高ま
る。
【００５９】実施の形態４．この発明の実施の形態４に
おけるキャッシュシステムの構成図及びＬ２キャッシュ
システムの内部の構成図は図１、図２で示したキャッシ
ュシステムの構成図及びＬ２キャッシュシステムの内部
の構成図と同様のものである。ただし実施の形態４のＬ
２キャッシュアクセス手段1102 はＬ２キャッシュ1101
のステートの状態を調べるにあたり、ステートの状態が
ＳではなくＭを比較の期待値としている。またリプレー
ス候補判定手段1106 はＬ１キャッシュシステム1a,1b
のステートを調べたスヌープ結果において、スヌープ結
果がＨＩＴＭ＃信号1109 がアサートされＨＩＴ＃信号1
108 がアサートされなかった場合すなわちヒットエムの
ときＬＲＵ参照手段1105 に対して次のリプレース候補
を探すために次候補要求信号を出力し、それ以外のスヌ
ープ結果の場合リプレース処理手段1107 にアドレスを
出力するところが実施の形態１と異なる。
おけるキャッシュシステムの構成図及びＬ２キャッシュ
システムの内部の構成図は図１、図２で示したキャッシ
ュシステムの構成図及びＬ２キャッシュシステムの内部
の構成図と同様のものである。ただし実施の形態４のＬ
２キャッシュアクセス手段1102 はＬ２キャッシュ1101
のステートの状態を調べるにあたり、ステートの状態が
ＳではなくＭを比較の期待値としている。またリプレー
ス候補判定手段1106 はＬ１キャッシュシステム1a,1b
のステートを調べたスヌープ結果において、スヌープ結
果がＨＩＴＭ＃信号1109 がアサートされＨＩＴ＃信号1
108 がアサートされなかった場合すなわちヒットエムの
ときＬＲＵ参照手段1105 に対して次のリプレース候補
を探すために次候補要求信号を出力し、それ以外のスヌ
ープ結果の場合リプレース処理手段1107 にアドレスを
出力するところが実施の形態１と異なる。
【００６０】図４は、動作を示すフローチャートであ
り、図３で示した実施の形態１のフローチャートとほぼ
同様であるが、Ｓ４においてステートの状態がＳではな
くＭを比較の期待値としているところが異なる。よって
Ｓ４の動作は以下のようになる。またＳ６においてスヌ
ープ結果がＨＩＴＭ＃信号1109 がアサートされＨＩＴ
＃信号1108 がアサートされなかった場合、すなわちヒ
ットエムのときＳ７に進み、それ以外のスヌープ結果す
なわちヒットまたはミスのときＳ８に進むところが実施
の形態１と異なり、Ｓ４及びＳ６の動作は以下のように
なる。
り、図３で示した実施の形態１のフローチャートとほぼ
同様であるが、Ｓ４においてステートの状態がＳではな
くＭを比較の期待値としているところが異なる。よって
Ｓ４の動作は以下のようになる。またＳ６においてスヌ
ープ結果がＨＩＴＭ＃信号1109 がアサートされＨＩＴ
＃信号1108 がアサートされなかった場合、すなわちヒ
ットエムのときＳ７に進み、それ以外のスヌープ結果す
なわちヒットまたはミスのときＳ８に進むところが実施
の形態１と異なり、Ｓ４及びＳ６の動作は以下のように
なる。
【００６１】Ｓ４：Ｌ２キャッシュアクセス手段1102
において、Ｓ３で選択したアドレスのＬ２キャッシュ11
01 のステートの状態を調べ、ＭであればＳ５に進み、
ＭでなければＳ７に進む。またＬ１ステート調査
リクエスト発行手段1103 とリプレース候補判定手
段1106 に対して、上記ステートの状態がＭであ
るかどうかの信号や上記アドレスを出力する。 Ｓ６：リプレース候補判定手段1106 において上記発行
したことを知らせる信号が有意のとき、ＨＩＴ＃信号11
08 及びＨＩＴＭ＃信号1109 から得られるスヌープ結果
がミスであれば、Ｌ１キャッシュシステム1a，1b のス
テートはＩでありＳ８に進む。スヌープ結果がＨＩＴ＃
信号1108 がアサートされＨＩＴＭ＃信号1109 がアサー
トされなかった場合、すなわちヒットのときＳ８に進
む。スヌープ結果がＨＩＴＭ＃信号1109 がアサートさ
れＨＩＴ＃信号1108 がアサートされなかった場合、す
なわちヒットエムのときＳ７に進む。
において、Ｓ３で選択したアドレスのＬ２キャッシュ11
01 のステートの状態を調べ、ＭであればＳ５に進み、
ＭでなければＳ７に進む。またＬ１ステート調査
リクエスト発行手段1103 とリプレース候補判定手
段1106 に対して、上記ステートの状態がＭであ
るかどうかの信号や上記アドレスを出力する。 Ｓ６：リプレース候補判定手段1106 において上記発行
したことを知らせる信号が有意のとき、ＨＩＴ＃信号11
08 及びＨＩＴＭ＃信号1109 から得られるスヌープ結果
がミスであれば、Ｌ１キャッシュシステム1a，1b のス
テートはＩでありＳ８に進む。スヌープ結果がＨＩＴ＃
信号1108 がアサートされＨＩＴＭ＃信号1109 がアサー
トされなかった場合、すなわちヒットのときＳ８に進
む。スヌープ結果がＨＩＴＭ＃信号1109 がアサートさ
れＨＩＴ＃信号1108 がアサートされなかった場合、す
なわちヒットエムのときＳ７に進む。
【００６２】次に動作の説明にあたりＬ２キャッシュ11
01 及びＬ１キャッシュシステム1a，1b の状態について
述べる。アドレスＡのデータがＬ２キャッシュ1101 の
ウェイ０にステートＭで格納されており、かつＬ１キャ
ッシュシステム1a ではステートＭで格納されており、
Ｌ１キャッシュシステム1b では格納されてなくすなわ
ちステートはＩとなっている。またアドレスＡと同じセ
ット値のアドレスＢのデータがＬ２キャッシュ1101 の
ウェイ１にステートＭで格納されており、かつＬ１キャ
ッシュシステム1a ではステートＭで格納されており、
Ｌ１キャッシュシステム1b では格納されてなくすなわ
ちステートはＩとなっている。さらにアドレスＡと同じ
セット値のアドレスＣ及びアドレスＤのデータがＬ２キ
ャッシュ1101 のウェイ２とウェイ３にそれぞれにステ
ートＭで格納されており、かつＬ１キャッシュ1a では
ともにステートＳで格納されており、Ｌ１キャッシュシ
ステム1b ではともに格納されてなくすなわちステート
はＩとなっている。Ｌ２キャッシュ1101 において上記
それぞれのアドレスは、アドレスＡ、アドレスＢ、アド
レスＣ、アドレスＤの順でアクセスされたのは古く、Ｌ
ＲＵ1104 はアドレスＡ、アドレスＢ、アドレスＣ、ア
ドレスＤの順番で選択することを意味している。
01 及びＬ１キャッシュシステム1a，1b の状態について
述べる。アドレスＡのデータがＬ２キャッシュ1101 の
ウェイ０にステートＭで格納されており、かつＬ１キャ
ッシュシステム1a ではステートＭで格納されており、
Ｌ１キャッシュシステム1b では格納されてなくすなわ
ちステートはＩとなっている。またアドレスＡと同じセ
ット値のアドレスＢのデータがＬ２キャッシュ1101 の
ウェイ１にステートＭで格納されており、かつＬ１キャ
ッシュシステム1a ではステートＭで格納されており、
Ｌ１キャッシュシステム1b では格納されてなくすなわ
ちステートはＩとなっている。さらにアドレスＡと同じ
セット値のアドレスＣ及びアドレスＤのデータがＬ２キ
ャッシュ1101 のウェイ２とウェイ３にそれぞれにステ
ートＭで格納されており、かつＬ１キャッシュ1a では
ともにステートＳで格納されており、Ｌ１キャッシュシ
ステム1b ではともに格納されてなくすなわちステート
はＩとなっている。Ｌ２キャッシュ1101 において上記
それぞれのアドレスは、アドレスＡ、アドレスＢ、アド
レスＣ、アドレスＤの順でアクセスされたのは古く、Ｌ
ＲＵ1104 はアドレスＡ、アドレスＢ、アドレスＣ、ア
ドレスＤの順番で選択することを意味している。
【００６３】上記の状態においてＬ１キャッシュ1b で
アドレスＡと同じセット値のアドレスＥに対してデータ
の読み込み処理を行う要求があった場合について説明す
る。アドレスＥに対してデータの読み込み処理を行う要
求が起きると、レベル１のバス4 からリクエストを受理
したＬ２キャッシュアクセス手段1102 はＬ２キャッシ
ュ1011 を調べ、アドレスＥのデータが格納されていな
いため、レベル２のバス５を通して主記憶に対して読み
込み処理の要求をだす。
アドレスＡと同じセット値のアドレスＥに対してデータ
の読み込み処理を行う要求があった場合について説明す
る。アドレスＥに対してデータの読み込み処理を行う要
求が起きると、レベル１のバス4 からリクエストを受理
したＬ２キャッシュアクセス手段1102 はＬ２キャッシ
ュ1011 を調べ、アドレスＥのデータが格納されていな
いため、レベル２のバス５を通して主記憶に対して読み
込み処理の要求をだす。
【００６４】このときＬ２キャッシュシステム２は図４
のＳ１のアドレスの格納要求が起こる。Ｓ２でキャッシ
ュラインに空きがあるか調べ、アドレスＥと同じセット
値のアドレスＡ、アドレスＢ、アドレスＣ、アドレスＤ
がステートＩ以外で格納されている、すなわちキャッシ
ュラインに空きがないのでＳ３の処理に進む。Ｓ３にお
いてＬＲＵ1104 を参照し、まだ選択していないウェイ
の中で最も古くアクセスされたキャッシュラインのアド
レスであるアドレスＡを選択する。Ｓ４においてアドレ
スＡのＬ２キャッシュ1101 のステートの状態はＭなの
でＳ５に進む。Ｌ１ステート調査リクエスト発行手段11
03 はレベル１のバス４へアドレスＡのＬ１ステート調
査のリクエストを発行しＳ６に進む。Ｌ１キャッシュ1a
ではステートＭであるので、スヌープ結果はヒットエ
ムとなるのでＳ７に進む。ＬＲＵ参照手段1105 に対し
て次のリプレース候補を探すために次候補要求信号を出
力しＳ３に進む。Ｓ３でアドレスＡの次に古くアクセス
されまだ選択していないウェイのアドレスＢを選択す
る。
のＳ１のアドレスの格納要求が起こる。Ｓ２でキャッシ
ュラインに空きがあるか調べ、アドレスＥと同じセット
値のアドレスＡ、アドレスＢ、アドレスＣ、アドレスＤ
がステートＩ以外で格納されている、すなわちキャッシ
ュラインに空きがないのでＳ３の処理に進む。Ｓ３にお
いてＬＲＵ1104 を参照し、まだ選択していないウェイ
の中で最も古くアクセスされたキャッシュラインのアド
レスであるアドレスＡを選択する。Ｓ４においてアドレ
スＡのＬ２キャッシュ1101 のステートの状態はＭなの
でＳ５に進む。Ｌ１ステート調査リクエスト発行手段11
03 はレベル１のバス４へアドレスＡのＬ１ステート調
査のリクエストを発行しＳ６に進む。Ｌ１キャッシュ1a
ではステートＭであるので、スヌープ結果はヒットエ
ムとなるのでＳ７に進む。ＬＲＵ参照手段1105 に対し
て次のリプレース候補を探すために次候補要求信号を出
力しＳ３に進む。Ｓ３でアドレスＡの次に古くアクセス
されまだ選択していないウェイのアドレスＢを選択す
る。
【００６５】Ｓ４においてアドレスＢのＬ２キャッシュ
1101 のステートの状態はＭなのでＳ５に進む。Ｌ１ス
テート調査リクエスト発行手段1103 はレベル１のバス4
へアドレスＢのＬ１ステート調査のリクエストを発行
しＳ６に進む。Ｌ１キャッシュ1a ではステートＭであ
るので、スヌープ結果はヒットエムとなるのでＳ７に進
む。ＬＲＵ参照手段1105 に対して次のリプレース候補
を探すために次候補要求信号を出力しＳ３に進む。Ｓ３
でアドレスＢの次に古くアクセスされまだ選択していな
いウェイのアドレスＣを選択する。
1101 のステートの状態はＭなのでＳ５に進む。Ｌ１ス
テート調査リクエスト発行手段1103 はレベル１のバス4
へアドレスＢのＬ１ステート調査のリクエストを発行
しＳ６に進む。Ｌ１キャッシュ1a ではステートＭであ
るので、スヌープ結果はヒットエムとなるのでＳ７に進
む。ＬＲＵ参照手段1105 に対して次のリプレース候補
を探すために次候補要求信号を出力しＳ３に進む。Ｓ３
でアドレスＢの次に古くアクセスされまだ選択していな
いウェイのアドレスＣを選択する。
【００６６】Ｓ４においてアドレスＣのＬ２キャッシュ
1101 のステートの状態はＭなのでＳ５に進む。Ｌ１ス
テート調査リクエスト発行手段1103 はレベル１のバス
４へアドレスＣのＬ１ステート調査のリクエストを発行
しＳ６に進む。Ｌ１キャッシュ1a はステートＳである
ので、スヌープ結果はヒットとなりＳ８に進む。リプレ
ース候補判定手段1106 からリプレース処理手段1107 に
アドレスＣを出力しＳ１０に進む。リプレース処理手段
1107 において、アドレスＣ及びそのデータがアドレス
Ｅ及びそのデータとリプレースされる。
1101 のステートの状態はＭなのでＳ５に進む。Ｌ１ス
テート調査リクエスト発行手段1103 はレベル１のバス
４へアドレスＣのＬ１ステート調査のリクエストを発行
しＳ６に進む。Ｌ１キャッシュ1a はステートＳである
ので、スヌープ結果はヒットとなりＳ８に進む。リプレ
ース候補判定手段1106 からリプレース処理手段1107 に
アドレスＣを出力しＳ１０に進む。リプレース処理手段
1107 において、アドレスＣ及びそのデータがアドレス
Ｅ及びそのデータとリプレースされる。
【００６７】Ｌ２キャッシュのキャッシュラインの状態
を示すステートがＭでありかつＬ１キャッシュのステー
トがＥまたはＳまたはＩのキャッシュラインを優先的に
リプレースするキャッシュラインとすることにより、Ｌ
２キャッシュでアクセスされたのは古いがＬ２キャッシ
ュのキャッシュラインの状態を示すステートがＭでＬ１
キャッシュのステートがＭのように、Ｌ１キャッシュで
使用頻度が高いデータをリプレースしなくてすみキャッ
シュの効率が高まる。
を示すステートがＭでありかつＬ１キャッシュのステー
トがＥまたはＳまたはＩのキャッシュラインを優先的に
リプレースするキャッシュラインとすることにより、Ｌ
２キャッシュでアクセスされたのは古いがＬ２キャッシ
ュのキャッシュラインの状態を示すステートがＭでＬ１
キャッシュのステートがＭのように、Ｌ１キャッシュで
使用頻度が高いデータをリプレースしなくてすみキャッ
シュの効率が高まる。
【００６８】実施の形態５．この発明の実施の形態５に
おけるキャッシュシステムの構成図は図１で示したキャ
ッシュシステムの構成図と同様のものである。図５はこ
の発明の実施の形態５におけるＬ２キャッシュシステム
２の内部の構成図であり、図２で示した実施の形態１の
Ｌ２キャッシュシステムの内部の構成図からＬ１ステー
ト調査リクエスト発行手段1103 、ＨＩＴ＃信号1108 、
ＨＩＴＭ＃信号1109 を除いたものと同様である。ただ
し図５のＬ２キャッシュアクセス手段1102 はＬ２キャ
ッシュ1101 のステートの状態を調べるにあたり、ステ
ートの状態がＳだけではなくＳまたはＥであることを比
較の期待値としている。またリプレース候補判定手段11
06はＬ２キャッシュ1101 のステートの状態からのみリ
プレース候補のキャッシュラインを判定し、Ｌ１キャッ
シュシステム1a，1b のステートを調べるためスヌープ
結果は判定に含まないところが実施の形態１と異なる。
おけるキャッシュシステムの構成図は図１で示したキャ
ッシュシステムの構成図と同様のものである。図５はこ
の発明の実施の形態５におけるＬ２キャッシュシステム
２の内部の構成図であり、図２で示した実施の形態１の
Ｌ２キャッシュシステムの内部の構成図からＬ１ステー
ト調査リクエスト発行手段1103 、ＨＩＴ＃信号1108 、
ＨＩＴＭ＃信号1109 を除いたものと同様である。ただ
し図５のＬ２キャッシュアクセス手段1102 はＬ２キャ
ッシュ1101 のステートの状態を調べるにあたり、ステ
ートの状態がＳだけではなくＳまたはＥであることを比
較の期待値としている。またリプレース候補判定手段11
06はＬ２キャッシュ1101 のステートの状態からのみリ
プレース候補のキャッシュラインを判定し、Ｌ１キャッ
シュシステム1a，1b のステートを調べるためスヌープ
結果は判定に含まないところが実施の形態１と異なる。
【００６９】図６は、実施の形態５の動作を示すフロー
チャートであり、Ｌ２キャッシュ1101 でキャッシュミ
スを起こし、Ｌ２キャッシュ1101 のセット内に新たに
データを格納したい場合、リプレース候補を探す手順に
ついて示したものである。Ｌ２キャッシュ1101 のキャ
ッシュラインの状態を示すステートがＥまたはＳである
キャッシュラインをリプレースするキャッシュラインの
候補とする手順について説明する。
チャートであり、Ｌ２キャッシュ1101 でキャッシュミ
スを起こし、Ｌ２キャッシュ1101 のセット内に新たに
データを格納したい場合、リプレース候補を探す手順に
ついて示したものである。Ｌ２キャッシュ1101 のキャ
ッシュラインの状態を示すステートがＥまたはＳである
キャッシュラインをリプレースするキャッシュラインの
候補とする手順について説明する。
【００７０】Ｔ１：Ｌ２キャッシュ1101 にないアドレ
スのデータの格納要求が起こる。 Ｔ２：Ｌ２キャッシュアクセス手段1102 において、指
定されたアドレスのセットに対してキャッシュラインに
空きがあるかすなわちＩのキャッシュラインがあるか調
べる。空きがなければＬＲＵ参照手段1105 にリプレー
ス候補要求信号を出力しＴ３に進み、空きがあればそこ
に格納しＴ９に進む。 Ｔ３：ＬＲＵ参照手段1105 において、ＬＲＵ1104 を参
照してＴ４以降の処理を行うために選択されたウェイで
ないものの中で最も古くアクセスされたキャッシュライ
ンのアドレスがあればそのアドレスを選択して、Ｌ２キ
ャッシュアクセス手段1102 にアドレスを出力しＴ４に
進み、まだ選択されていないウェイがなければＴ７に進
む。 Ｔ４：Ｌ２キャッシュアクセス手段1102 において、Ｔ
３で選択したアドレスのＬ２キャッシュ1101 のステー
トの状態を調べ、ＥまたはＳであればＴ６に進み、Ｅま
たはＳでなければＴ５に進む。またリプレース候補判定
手段1106 に対して、上記ステートの状態がＥまたはＳ
であるかどうかの信号や上記アドレスを出力する。 Ｔ５：リプレース候補判定手段1106 からＬＲＵ参照手
段1105 に対して次のリプレース候補を探すために次候
補要求信号を出力しＴ３に進む。 Ｔ６：リプレース候補判定手段1106 からリプレース処
理手段1107 に選択したアドレスを出力しＴ８に進む。 Ｔ７：ＬＲＵ参照手段1105 によりＬＲＵ1104 を参照
し、最も古くアクセスされたキャッシュラインのアドレ
スをリプレース処理手段1107 に出力する。 Ｔ８：リプレース処理手段1107 において、入力したア
ドレスに対してリプレース処理を行う。 Ｔ９：終了。
スのデータの格納要求が起こる。 Ｔ２：Ｌ２キャッシュアクセス手段1102 において、指
定されたアドレスのセットに対してキャッシュラインに
空きがあるかすなわちＩのキャッシュラインがあるか調
べる。空きがなければＬＲＵ参照手段1105 にリプレー
ス候補要求信号を出力しＴ３に進み、空きがあればそこ
に格納しＴ９に進む。 Ｔ３：ＬＲＵ参照手段1105 において、ＬＲＵ1104 を参
照してＴ４以降の処理を行うために選択されたウェイで
ないものの中で最も古くアクセスされたキャッシュライ
ンのアドレスがあればそのアドレスを選択して、Ｌ２キ
ャッシュアクセス手段1102 にアドレスを出力しＴ４に
進み、まだ選択されていないウェイがなければＴ７に進
む。 Ｔ４：Ｌ２キャッシュアクセス手段1102 において、Ｔ
３で選択したアドレスのＬ２キャッシュ1101 のステー
トの状態を調べ、ＥまたはＳであればＴ６に進み、Ｅま
たはＳでなければＴ５に進む。またリプレース候補判定
手段1106 に対して、上記ステートの状態がＥまたはＳ
であるかどうかの信号や上記アドレスを出力する。 Ｔ５：リプレース候補判定手段1106 からＬＲＵ参照手
段1105 に対して次のリプレース候補を探すために次候
補要求信号を出力しＴ３に進む。 Ｔ６：リプレース候補判定手段1106 からリプレース処
理手段1107 に選択したアドレスを出力しＴ８に進む。 Ｔ７：ＬＲＵ参照手段1105 によりＬＲＵ1104 を参照
し、最も古くアクセスされたキャッシュラインのアドレ
スをリプレース処理手段1107 に出力する。 Ｔ８：リプレース処理手段1107 において、入力したア
ドレスに対してリプレース処理を行う。 Ｔ９：終了。
【００７１】次に動作の説明にあたりＬ２キャッシュ11
01 の状態について述べる。アドレスＡのデータがＬ２
キャッシュ1101 のウェイ０にステートＭで格納されて
いる。またアドレスＡと同じセット値のアドレスＢのデ
ータがＬ２キャッシュ1101のウェイ１にステートＭで格
納されている。さらにアドレスＡと同じセット値のアド
レスＣ及びアドレスＤのデータがＬ２キャッシュ1101
のウェイ２とウェイ３にそれぞれにステートＳで格納さ
れている。Ｌ２キャッシュ1101 において上記それぞれ
のアドレスは、アドレスＡ、アドレスＢ、アドレスＣ、
アドレスＤの順でアクセスされたのは古く、ＬＲＵ1104
はアドレスＡ、アドレスＢ、アドレスＣ、アドレスＤ
の順番で選択することを意味している。本実施の形態の
場合は、Ｌ２キャッシュ1101 のステートの状態からの
みリプレース候補のキャッシュラインを判定するので、
Ｌ１キャッシュシステム1a，1bのステートを調べる必要
はない。
01 の状態について述べる。アドレスＡのデータがＬ２
キャッシュ1101 のウェイ０にステートＭで格納されて
いる。またアドレスＡと同じセット値のアドレスＢのデ
ータがＬ２キャッシュ1101のウェイ１にステートＭで格
納されている。さらにアドレスＡと同じセット値のアド
レスＣ及びアドレスＤのデータがＬ２キャッシュ1101
のウェイ２とウェイ３にそれぞれにステートＳで格納さ
れている。Ｌ２キャッシュ1101 において上記それぞれ
のアドレスは、アドレスＡ、アドレスＢ、アドレスＣ、
アドレスＤの順でアクセスされたのは古く、ＬＲＵ1104
はアドレスＡ、アドレスＢ、アドレスＣ、アドレスＤ
の順番で選択することを意味している。本実施の形態の
場合は、Ｌ２キャッシュ1101 のステートの状態からの
みリプレース候補のキャッシュラインを判定するので、
Ｌ１キャッシュシステム1a，1bのステートを調べる必要
はない。
【００７２】上記の状態においてＬ１キャッシュ1b で
アドレスＡと同じセット値のアドレスＥに対してデータ
の読み込み処理を行う要求があった場合について説明す
る。アドレスＥに対してデータの読み込み処理を行う要
求が起きると、レベル１のバス４からリクエストを受理
したＬ２キャッシュアクセス手段1102 はＬ２キャッシ
ュ1011 を調べ、アドレスＥのデータが格納されていな
いため、レベル２のバス５を通して主記憶に対して読み
込み処理の要求をだす。
アドレスＡと同じセット値のアドレスＥに対してデータ
の読み込み処理を行う要求があった場合について説明す
る。アドレスＥに対してデータの読み込み処理を行う要
求が起きると、レベル１のバス４からリクエストを受理
したＬ２キャッシュアクセス手段1102 はＬ２キャッシ
ュ1011 を調べ、アドレスＥのデータが格納されていな
いため、レベル２のバス５を通して主記憶に対して読み
込み処理の要求をだす。
【００７３】このときＬ２キャッシュシステム２は図６
のＴ１のアドレスの格納要求が起こる。Ｔ２でキャッシ
ュラインに空きがあるか調べ、アドレスＥと同じセット
値のアドレスＡ、アドレスＢ、アドレスＣ、アドレスＤ
がステートＩ以外で格納されている、すなわちキャッシ
ュラインに空きがないのでＴ３の処理に進む。Ｔ３にお
いてＬＲＵ1104 を参照し、まだ選択していないウェイ
の中で最も古くアクセスされたキャッシュラインのアド
レスであるアドレスＡを選択する。Ｔ４においてアドレ
スＡのＬ２キャッシュ1101 のステートの状態はＭなの
でＴ５に進む。ＬＲＵ参照手段1105 に対して次のリプ
レース候補を探すために次候補要求信号を出力しＴ３に
進む。Ｔ３でアドレスＡの次に古くアクセスされまだ選
択していないウェイのアドレスＢを選択する。
のＴ１のアドレスの格納要求が起こる。Ｔ２でキャッシ
ュラインに空きがあるか調べ、アドレスＥと同じセット
値のアドレスＡ、アドレスＢ、アドレスＣ、アドレスＤ
がステートＩ以外で格納されている、すなわちキャッシ
ュラインに空きがないのでＴ３の処理に進む。Ｔ３にお
いてＬＲＵ1104 を参照し、まだ選択していないウェイ
の中で最も古くアクセスされたキャッシュラインのアド
レスであるアドレスＡを選択する。Ｔ４においてアドレ
スＡのＬ２キャッシュ1101 のステートの状態はＭなの
でＴ５に進む。ＬＲＵ参照手段1105 に対して次のリプ
レース候補を探すために次候補要求信号を出力しＴ３に
進む。Ｔ３でアドレスＡの次に古くアクセスされまだ選
択していないウェイのアドレスＢを選択する。
【００７４】Ｔ４においてアドレスＢのＬ２キャッシュ
1101 のステートの状態はＭなのでＴ５に進む。ＬＲＵ
参照手段1105 に対して次のリプレース候補を探すため
に次候補要求信号を出力しＴ３に進む。Ｔ３でアドレス
Ｂの次に古くアクセスされまだ選択していないウェイの
アドレスＣを選択する。 Ｔ４においてアドレスＣのＬ
２キャッシュ1101 のステートの状態はＳなのでＴ６に
進む。リプレース候補判定手段1106 からリプレース処
理手段1107 にアドレスＣを出力しＴ８に進む。リプレ
ース処理手段1107 において、アドレスＣ及びそのデー
タがアドレスＥ及びそのデータとリプレースされる。
1101 のステートの状態はＭなのでＴ５に進む。ＬＲＵ
参照手段1105 に対して次のリプレース候補を探すため
に次候補要求信号を出力しＴ３に進む。Ｔ３でアドレス
Ｂの次に古くアクセスされまだ選択していないウェイの
アドレスＣを選択する。 Ｔ４においてアドレスＣのＬ
２キャッシュ1101 のステートの状態はＳなのでＴ６に
進む。リプレース候補判定手段1106 からリプレース処
理手段1107 にアドレスＣを出力しＴ８に進む。リプレ
ース処理手段1107 において、アドレスＣ及びそのデー
タがアドレスＥ及びそのデータとリプレースされる。
【００７５】Ｌ２キャッシュのキャッシュラインの状態
を示すステートがＥまたはＳのキャッシュラインを優先
的にリプレースするキャッシュラインとすることによ
り、Ｌ２キャッシュでアクセスされたのは古いがＬ２キ
ャッシュのキャッシュラインの状態を示すステートがＭ
のように、Ｌ２キャッシュで使用頻度が高いデータをリ
プレースしなくてすみキャッシュの効率が高まる。
を示すステートがＥまたはＳのキャッシュラインを優先
的にリプレースするキャッシュラインとすることによ
り、Ｌ２キャッシュでアクセスされたのは古いがＬ２キ
ャッシュのキャッシュラインの状態を示すステートがＭ
のように、Ｌ２キャッシュで使用頻度が高いデータをリ
プレースしなくてすみキャッシュの効率が高まる。
【００７６】実施の形態６．この発明の実施の形態６に
おけるキャッシュシステムの構成図は図１で示したキャ
ッシュシステムの構成図と同様のものである。図７はこ
の発明の実施の形態６におけるＬ２キャッシュシステム
２の内部の構成図であり、図において1101はＬ２キャッ
シュ、1102 はＬ２キャッシュ1101 にデータの読み書き
やキャッシュラインの状態を示すステートの変更を行っ
たり優先的にリプレースするキャッシュラインを探す処
理の起動要求の直前にＬ２キャッシュ1101 にアクセス
したアドレスのセット対してキャッシュラインに空きが
あるかすなわちステートがＩのキャッシュラインがある
か調べるＬ２キャッシュアクセス手段、1103 は既存の
命令を使ってＬ１キャッシュシステム1a，1b のステー
トを調べるためのＬ１ステート調査リクエスト発行手段
でありこの命令によりＬ１キャッシュシステム1aまたは
1b のキャッシュラインのステートがＭのときステート
がＳに変わる。1104 は最も長い期間にわたって使用さ
れなかったキャッシュラインを示すＬＲＵ、1105 はＬ
ＲＵ1104 の情報を参照するためにアクセス制御するＬ
ＲＵ参照手段、1107 はキャッシュラインのリプレース
処理を実行するリプレース処理手段、1108 はレベル１
のバス上のリクエストに対するスヌープの結果を示すＨ
ＩＴ＃信号、1109 はレベル１のバス上のリクエストに
対するスヌープの結果を示すＨＩＴＭ＃信号、1110 は
優先的にリプレースするキャッシュラインかどうかを示
すフラグ、1111 はＬ２キャッシュ1101 のステートの
状態やＬ１キャッシュシステム1a,1b のステートを調べ
た結果からリプレース候補のキャッシュラインを判定し
上記フラグ1110 を０または１にセットするフラグセッ
ト手段、1112 は上記フラグ1110 の情報を参照するため
にアクセス制御するフラグ参照手段、1113 は任意に時
間の値を設定できるレジスタを持ち設定時間ごとに起動
要求信号を有意にしてＬ２キャッシュアクセス手段1102
に出力するタイマーである。このタイマー1113を設け
る理由は、リプレースの要求がある前に、事前にリプレ
ースするウェイを決定できるので、実際にリプレースを
行う時点ではＮ−１次キャッシュのステート調査をする
必要がなく、リプレース時に要する時間を少なくできる
ことである。
おけるキャッシュシステムの構成図は図１で示したキャ
ッシュシステムの構成図と同様のものである。図７はこ
の発明の実施の形態６におけるＬ２キャッシュシステム
２の内部の構成図であり、図において1101はＬ２キャッ
シュ、1102 はＬ２キャッシュ1101 にデータの読み書き
やキャッシュラインの状態を示すステートの変更を行っ
たり優先的にリプレースするキャッシュラインを探す処
理の起動要求の直前にＬ２キャッシュ1101 にアクセス
したアドレスのセット対してキャッシュラインに空きが
あるかすなわちステートがＩのキャッシュラインがある
か調べるＬ２キャッシュアクセス手段、1103 は既存の
命令を使ってＬ１キャッシュシステム1a，1b のステー
トを調べるためのＬ１ステート調査リクエスト発行手段
でありこの命令によりＬ１キャッシュシステム1aまたは
1b のキャッシュラインのステートがＭのときステート
がＳに変わる。1104 は最も長い期間にわたって使用さ
れなかったキャッシュラインを示すＬＲＵ、1105 はＬ
ＲＵ1104 の情報を参照するためにアクセス制御するＬ
ＲＵ参照手段、1107 はキャッシュラインのリプレース
処理を実行するリプレース処理手段、1108 はレベル１
のバス上のリクエストに対するスヌープの結果を示すＨ
ＩＴ＃信号、1109 はレベル１のバス上のリクエストに
対するスヌープの結果を示すＨＩＴＭ＃信号、1110 は
優先的にリプレースするキャッシュラインかどうかを示
すフラグ、1111 はＬ２キャッシュ1101 のステートの
状態やＬ１キャッシュシステム1a,1b のステートを調べ
た結果からリプレース候補のキャッシュラインを判定し
上記フラグ1110 を０または１にセットするフラグセッ
ト手段、1112 は上記フラグ1110 の情報を参照するため
にアクセス制御するフラグ参照手段、1113 は任意に時
間の値を設定できるレジスタを持ち設定時間ごとに起動
要求信号を有意にしてＬ２キャッシュアクセス手段1102
に出力するタイマーである。このタイマー1113を設け
る理由は、リプレースの要求がある前に、事前にリプレ
ースするウェイを決定できるので、実際にリプレースを
行う時点ではＮ−１次キャッシュのステート調査をする
必要がなく、リプレース時に要する時間を少なくできる
ことである。
【００７７】図８は、本実施の形態の動作を示すフロー
チャートであり、優先的にリプレースするキャッシュラ
インを探す手順を示したものである。Ｌ２キャッシュ11
01のキャッシュラインの状態を示すステートがＳであり
かつＬ１キャッシュシステム1a，1b のステートがＩの
キャッシュラインを優先的にリプレースするキャッシュ
ラインとする手順について説明する。
チャートであり、優先的にリプレースするキャッシュラ
インを探す手順を示したものである。Ｌ２キャッシュ11
01のキャッシュラインの状態を示すステートがＳであり
かつＬ１キャッシュシステム1a，1b のステートがＩの
キャッシュラインを優先的にリプレースするキャッシュ
ラインとする手順について説明する。
【００７８】Ｐ１：タイマー1113 からＬ２キャッシュ
アクセス手段1102 に有意な起動要求信号が出力され優
先的にリプレースするキャッシュラインを探す処理を起
動する。 Ｐ２：Ｌ２キャッシュアクセス手段1102 において、優
先的にリプレースするキャッシュラインを探す処理の起
動要求の直前にＬ２キャッシュ1101 にアクセスしたア
ドレスのセットに対してキャッシュラインに空きがある
かすなわちＩのキャッシュラインがあるか調べる。空き
がなければＬＲＵ参照手段1105 にリプレース候補要求
信号を出力しＰ３に進み、空きがあればＰ９に進む。 Ｐ３：ＬＲＵ参照手段1105 において、ＬＲＵ1104 を参
照してＰ４以降の処理を行うために選択されたウェイで
ないものの中で最も古くアクセスされたキャッシュライ
ンのアドレスがあればそのアドレスを選択して、Ｌ２キ
ャッシュアクセス手段1102 にアドレスを出力しＰ４に
進み、まだ選択されていないウェイがなければＰ９に進
む。 Ｐ４：Ｌ２キャッシュアクセス手段1102 において、Ｐ
３で選択したアドレスのＬ２キャッシュ1101 のステー
トの状態を調べ、ＳであればＰ５に進み、Ｓでなければ
Ｐ７に進む。またＬ１ステート調査リクエスト発行手段
1103とフラグセット手段1111 に対して、上記ステート
の状態がＳであるかどうかの信号や上記アドレスを出力
する。 Ｐ５：Ｌ１ステート調査リクエスト発行手段1103 によ
り、レベル１のバス4 へＬ１ステート調査のリクエスト
を発行し、フラグセット手段1111 に対して発行したこ
とを知らせる信号を有意にして出力する。 Ｐ６：フラグセット手段1111 において上記発行したこ
とを知らせる信号が有意のとき、ＨＩＴ＃信号1108 及
びＨＩＴＭ＃信号1109 から得られるスヌープ結果がミ
スであれば、Ｌ１キャッシュシステム1a，1b のステー
トはＩでありＰ８に進む。スヌープ結果がミスでなけれ
ばＰ７に進む。 Ｐ７：フラグセット手段1111 において、選択したアド
レス対するフラグ1110 を０にセットし、ＬＲＵ参照手
段1105 に対して次のリプレース候補を探すために次候
補要求信号を出力しＰ３に進む。 Ｐ８：フラグセット手段1111 において、選択したアド
レス対するフラグ1110 を１にセットする。 Ｐ９：優先的にリプレースするキャッシュラインを探す
処理を終了する。
アクセス手段1102 に有意な起動要求信号が出力され優
先的にリプレースするキャッシュラインを探す処理を起
動する。 Ｐ２：Ｌ２キャッシュアクセス手段1102 において、優
先的にリプレースするキャッシュラインを探す処理の起
動要求の直前にＬ２キャッシュ1101 にアクセスしたア
ドレスのセットに対してキャッシュラインに空きがある
かすなわちＩのキャッシュラインがあるか調べる。空き
がなければＬＲＵ参照手段1105 にリプレース候補要求
信号を出力しＰ３に進み、空きがあればＰ９に進む。 Ｐ３：ＬＲＵ参照手段1105 において、ＬＲＵ1104 を参
照してＰ４以降の処理を行うために選択されたウェイで
ないものの中で最も古くアクセスされたキャッシュライ
ンのアドレスがあればそのアドレスを選択して、Ｌ２キ
ャッシュアクセス手段1102 にアドレスを出力しＰ４に
進み、まだ選択されていないウェイがなければＰ９に進
む。 Ｐ４：Ｌ２キャッシュアクセス手段1102 において、Ｐ
３で選択したアドレスのＬ２キャッシュ1101 のステー
トの状態を調べ、ＳであればＰ５に進み、Ｓでなければ
Ｐ７に進む。またＬ１ステート調査リクエスト発行手段
1103とフラグセット手段1111 に対して、上記ステート
の状態がＳであるかどうかの信号や上記アドレスを出力
する。 Ｐ５：Ｌ１ステート調査リクエスト発行手段1103 によ
り、レベル１のバス4 へＬ１ステート調査のリクエスト
を発行し、フラグセット手段1111 に対して発行したこ
とを知らせる信号を有意にして出力する。 Ｐ６：フラグセット手段1111 において上記発行したこ
とを知らせる信号が有意のとき、ＨＩＴ＃信号1108 及
びＨＩＴＭ＃信号1109 から得られるスヌープ結果がミ
スであれば、Ｌ１キャッシュシステム1a，1b のステー
トはＩでありＰ８に進む。スヌープ結果がミスでなけれ
ばＰ７に進む。 Ｐ７：フラグセット手段1111 において、選択したアド
レス対するフラグ1110 を０にセットし、ＬＲＵ参照手
段1105 に対して次のリプレース候補を探すために次候
補要求信号を出力しＰ３に進む。 Ｐ８：フラグセット手段1111 において、選択したアド
レス対するフラグ1110 を１にセットする。 Ｐ９：優先的にリプレースするキャッシュラインを探す
処理を終了する。
【００７９】図９は本実施の形態の動作を示すフローチ
ャートで、Ｌ２キャッシュ1101 でキャッシュミスを起
こし、Ｌ２キャッシュ1101 のセット内に新たにデータ
を格納したい場合の動作について説明する。
ャートで、Ｌ２キャッシュ1101 でキャッシュミスを起
こし、Ｌ２キャッシュ1101 のセット内に新たにデータ
を格納したい場合の動作について説明する。
【００８０】Ｒ１：Ｌ２キャッシュ1101 にないアドレ
スのデータの格納要求が起こる。 Ｒ２：Ｌ２キャッシュアクセス手段1102 において、指
定されたアドレスのセットに対してキャッシュラインに
空きがあるかすなわちＩのキャッシュラインがあるか調
べる。空きがなければフラグ参照手段1108 にリプレー
ス候補要求信号を出力しＲ３に進み、空きがあればそこ
に格納しＲ６に進む。 Ｒ３：フラグ参照手段1112 によりフラグ1110 を参照
し、優先的にリプレースするキャッシュラインのアドレ
スがないかを調べ、なければＬＲＵ参照手段1105 にリ
プレース候補要求信号を出力しＲ４に進み、あればリプ
レース処理手段1107 にそのアドレスを出力しＲ５に進
む。 Ｒ４：ＬＲＵ参照手段1105 によりＬＲＵ1104 を参照
し、最も古くアクセスされたキャッシュラインのアドレ
スをリプレース処理手段1107 に出力する。 Ｒ５：リプレース処理手段1107 において、入力したア
ドレスに対してリプレース処理を行う。 Ｒ６：終了。
スのデータの格納要求が起こる。 Ｒ２：Ｌ２キャッシュアクセス手段1102 において、指
定されたアドレスのセットに対してキャッシュラインに
空きがあるかすなわちＩのキャッシュラインがあるか調
べる。空きがなければフラグ参照手段1108 にリプレー
ス候補要求信号を出力しＲ３に進み、空きがあればそこ
に格納しＲ６に進む。 Ｒ３：フラグ参照手段1112 によりフラグ1110 を参照
し、優先的にリプレースするキャッシュラインのアドレ
スがないかを調べ、なければＬＲＵ参照手段1105 にリ
プレース候補要求信号を出力しＲ４に進み、あればリプ
レース処理手段1107 にそのアドレスを出力しＲ５に進
む。 Ｒ４：ＬＲＵ参照手段1105 によりＬＲＵ1104 を参照
し、最も古くアクセスされたキャッシュラインのアドレ
スをリプレース処理手段1107 に出力する。 Ｒ５：リプレース処理手段1107 において、入力したア
ドレスに対してリプレース処理を行う。 Ｒ６：終了。
【００８１】次に動作の説明にあたりＬ２キャッシュ11
01 及びＬ１キャッシュシステム1a,1b の状態について
述べる。アドレスＡのデータがＬ２キャッシュ1101 の
ウェイ０にステートＳで格納されており、かつＬ１キャ
ッシュシステム1a ではステートＳで格納されており、
Ｌ１キャッシュシステム1b では格納されてなくすなわ
ちステートはＩとなっている。またアドレスＡと同じセ
ット値のアドレスＢ及びアドレスＤのデータがＬ２キャ
ッシュ1101 のウェイ１とウェイ３にそれぞれにステー
トＳで格納されており、かつＬ１キャッシュシステム1a
ではステートＳで格納されており、Ｌ１キャッシュシ
ステム1b では格納されてなくすなわちステートはＩと
なっている。さらにアドレスＡと同じセット値のアドレ
スＣのデータがＬ２キャッシュ1101 のウェイ２にステ
ートＳで格納されており、かつＬ１キャッシュ1a 及び
Ｌ１キャッシュ1b には格納されてなくすなわちステー
トはＩとなっている。Ｌ２キャッシュ1101 において上
記それぞれのアドレスは、アドレスＡ、アドレスＢ、ア
ドレスＣ、アドレスＤの順でアクセスされたのは古く、
ＬＲＵ1104 はアドレスＡ、アドレスＢ、アドレスＣ、
アドレスＤの順番で選択することを意味している。
01 及びＬ１キャッシュシステム1a,1b の状態について
述べる。アドレスＡのデータがＬ２キャッシュ1101 の
ウェイ０にステートＳで格納されており、かつＬ１キャ
ッシュシステム1a ではステートＳで格納されており、
Ｌ１キャッシュシステム1b では格納されてなくすなわ
ちステートはＩとなっている。またアドレスＡと同じセ
ット値のアドレスＢ及びアドレスＤのデータがＬ２キャ
ッシュ1101 のウェイ１とウェイ３にそれぞれにステー
トＳで格納されており、かつＬ１キャッシュシステム1a
ではステートＳで格納されており、Ｌ１キャッシュシ
ステム1b では格納されてなくすなわちステートはＩと
なっている。さらにアドレスＡと同じセット値のアドレ
スＣのデータがＬ２キャッシュ1101 のウェイ２にステ
ートＳで格納されており、かつＬ１キャッシュ1a 及び
Ｌ１キャッシュ1b には格納されてなくすなわちステー
トはＩとなっている。Ｌ２キャッシュ1101 において上
記それぞれのアドレスは、アドレスＡ、アドレスＢ、ア
ドレスＣ、アドレスＤの順でアクセスされたのは古く、
ＬＲＵ1104 はアドレスＡ、アドレスＢ、アドレスＣ、
アドレスＤの順番で選択することを意味している。
【００８２】上記の状態においてタイマー1113 からＬ
２キャッシュアクセス手段1102 に有意な起動要求信号
が出力され、優先的にリプレースするキャッシュライン
を探す処理が起動された場合について説明する。Ｐ２で
優先的にリプレースするキャッシュラインを探す処理が
起動する直前にＬ２キャッシュアクセス手段1102 によ
りＬ２キャッシュ1101 にデータを格納したアドレスＤ
のセットに対してキャッシュラインに空きがあるか調
べ、アドレスＡ、アドレスＢ、アドレスＣ、アドレスＤ
がステートＩ以外で格納されている、すなわちキャッシ
ュラインに空きがないのでＰ３の処理に進む。Ｓ３にお
いてＬＲＵ1104 を参照し、まだ選択していないウェイ
の中で最も古くアクセスされたキャッシュラインのアド
レスであるアドレスＡを選択する。Ｐ４においてアドレ
スＡのＬ２キャッシュ1101 のステートの状態はＳなの
でＰ５に進む。Ｌ１ステート調査リクエスト発行手段11
03 はレベル１のバス4 へアドレスＡのＬ１ステート調
査のリクエストを発行しＰ６に進む。Ｌ１キャッシュ1a
ではステートＳであるので、スヌープ結果はヒットと
なるのでＰ７に進む。フラグセット手段1111 におい
て、アドレスＡに対するフラグ1110 を０にセットし、
ＬＲＵ参照手段1105 に対して次のリプレース候補を探
すために次候補要求信号を出力しＰ３に進む。Ｐ３でア
ドレスＡの次に古くアクセスされまだ選択していないウ
ェイのアドレスＢを選択する。
２キャッシュアクセス手段1102 に有意な起動要求信号
が出力され、優先的にリプレースするキャッシュライン
を探す処理が起動された場合について説明する。Ｐ２で
優先的にリプレースするキャッシュラインを探す処理が
起動する直前にＬ２キャッシュアクセス手段1102 によ
りＬ２キャッシュ1101 にデータを格納したアドレスＤ
のセットに対してキャッシュラインに空きがあるか調
べ、アドレスＡ、アドレスＢ、アドレスＣ、アドレスＤ
がステートＩ以外で格納されている、すなわちキャッシ
ュラインに空きがないのでＰ３の処理に進む。Ｓ３にお
いてＬＲＵ1104 を参照し、まだ選択していないウェイ
の中で最も古くアクセスされたキャッシュラインのアド
レスであるアドレスＡを選択する。Ｐ４においてアドレ
スＡのＬ２キャッシュ1101 のステートの状態はＳなの
でＰ５に進む。Ｌ１ステート調査リクエスト発行手段11
03 はレベル１のバス4 へアドレスＡのＬ１ステート調
査のリクエストを発行しＰ６に進む。Ｌ１キャッシュ1a
ではステートＳであるので、スヌープ結果はヒットと
なるのでＰ７に進む。フラグセット手段1111 におい
て、アドレスＡに対するフラグ1110 を０にセットし、
ＬＲＵ参照手段1105 に対して次のリプレース候補を探
すために次候補要求信号を出力しＰ３に進む。Ｐ３でア
ドレスＡの次に古くアクセスされまだ選択していないウ
ェイのアドレスＢを選択する。
【００８３】Ｐ４においてアドレスＢのＬ２キャッシュ
1101 のステートの状態はＳなのでＰ５に進む。Ｌ１ス
テート調査リクエスト発行手段1103 はレベル１のバス4
へアドレスＢのＬ１ステート調査のリクエストを発行
しＰ６に進む。Ｌ１キャッシュ1a ではステートＳであ
るので、スヌープ結果はヒットとなるのでＰ７に進む。
フラグセット手段1111 において、アドレスＢに対する
フラグ1110 を０にセットし、ＬＲＵ参照手段1105 に対
して次のリプレース候補を探すために次候補要求信号を
出力しＰ３に進む。Ｐ３でアドレスＢの次に古くアクセ
スされまだ選択していないウェイのアドレスＣを選択す
る。 Ｐ４においてアドレスＣのＬ２キャッシュ1101
のステートの状態はＳなのでＰ５に進む。Ｌ１ステート
調査リクエスト発行手段1103 はレベル１のバス4 へア
ドレスＢのＬ１ステート調査のリクエストを発行しＰ６
に進む。Ｌ１キャッシュ1a 及びＬ１キャッシュ1b とも
にステートＩであるので、スヌープ結果はミスとなりＰ
８に進む。フラグセット手段1111 において、アドレス
Ｃ対するフラグ1110 を１にセットし、優先的にリプレ
ースするキャッシュラインをバストラフィックが低負荷
状態のときを利用して探す処理を終了する。
1101 のステートの状態はＳなのでＰ５に進む。Ｌ１ス
テート調査リクエスト発行手段1103 はレベル１のバス4
へアドレスＢのＬ１ステート調査のリクエストを発行
しＰ６に進む。Ｌ１キャッシュ1a ではステートＳであ
るので、スヌープ結果はヒットとなるのでＰ７に進む。
フラグセット手段1111 において、アドレスＢに対する
フラグ1110 を０にセットし、ＬＲＵ参照手段1105 に対
して次のリプレース候補を探すために次候補要求信号を
出力しＰ３に進む。Ｐ３でアドレスＢの次に古くアクセ
スされまだ選択していないウェイのアドレスＣを選択す
る。 Ｐ４においてアドレスＣのＬ２キャッシュ1101
のステートの状態はＳなのでＰ５に進む。Ｌ１ステート
調査リクエスト発行手段1103 はレベル１のバス4 へア
ドレスＢのＬ１ステート調査のリクエストを発行しＰ６
に進む。Ｌ１キャッシュ1a 及びＬ１キャッシュ1b とも
にステートＩであるので、スヌープ結果はミスとなりＰ
８に進む。フラグセット手段1111 において、アドレス
Ｃ対するフラグ1110 を１にセットし、優先的にリプレ
ースするキャッシュラインをバストラフィックが低負荷
状態のときを利用して探す処理を終了する。
【００８４】Ｌ１キャッシュ1b においてアドレスＡと
同じセット値のアドレスＥに対してデータの読み込み処
理を行う要求があった場合について説明する。アドレス
Ｅに対してデータの読み込み処理を行う要求が起きる
と、レベル１のバス４からリクエストを受理したＬ２キ
ャッシュアクセス手段1102 はＬ２キャッシュ1011 を調
べ、アドレスＥのデータが格納されていないため、レベ
ル２のバス５を通して主記憶に対して読み込み処理の要
求をだす。
同じセット値のアドレスＥに対してデータの読み込み処
理を行う要求があった場合について説明する。アドレス
Ｅに対してデータの読み込み処理を行う要求が起きる
と、レベル１のバス４からリクエストを受理したＬ２キ
ャッシュアクセス手段1102 はＬ２キャッシュ1011 を調
べ、アドレスＥのデータが格納されていないため、レベ
ル２のバス５を通して主記憶に対して読み込み処理の要
求をだす。
【００８５】このときＬ２キャッシュシステム２は図９
のＲ１のアドレスの格納要求が起こる。Ｒ２でキャッシ
ュラインに空きがあるか調べ、アドレスＥと同じセット
値のアドレスＡ、アドレスＢ、アドレスＣ、アドレスＤ
がすでにあるためキャッシュラインに空きがないのでＲ
３の処理に進む。Ｒ３においてアドレスＣは優先的にリ
プレースするキャッシュラインなので、フラグ参照手段
1112 からリプレース処理手段1107 にアドレスＣを出力
しＲ５に進む。リプレース処理手段1107 において、ア
ドレスＣ及びそのデータがアドレスＥ及びそのデータと
リプレースされる。
のＲ１のアドレスの格納要求が起こる。Ｒ２でキャッシ
ュラインに空きがあるか調べ、アドレスＥと同じセット
値のアドレスＡ、アドレスＢ、アドレスＣ、アドレスＤ
がすでにあるためキャッシュラインに空きがないのでＲ
３の処理に進む。Ｒ３においてアドレスＣは優先的にリ
プレースするキャッシュラインなので、フラグ参照手段
1112 からリプレース処理手段1107 にアドレスＣを出力
しＲ５に進む。リプレース処理手段1107 において、ア
ドレスＣ及びそのデータがアドレスＥ及びそのデータと
リプレースされる。
【００８６】タイマーの制御により起動される優先的に
リプレースするキャッシュラインを探す処理により、実
際にリプレースの要求が発生する前にあらかじめ優先的
にリプレースするキャッシュラインを調べることがで
き、Ｌ２キャッシュにないアドレスのデータの格納要求
が起きたときリプレースするキャッシュラインを探す処
理時間をかけずリプレース処理が行える。
リプレースするキャッシュラインを探す処理により、実
際にリプレースの要求が発生する前にあらかじめ優先的
にリプレースするキャッシュラインを調べることがで
き、Ｌ２キャッシュにないアドレスのデータの格納要求
が起きたときリプレースするキャッシュラインを探す処
理時間をかけずリプレース処理が行える。
【００８７】実施の形態７．この発明の実施の形態７に
おけるキャッシュシステムの構成図は図１で示したキャ
ッシュシステムの構成図と同様のものである。図10 は
この実施の形態７におけるＬ２キャッシュシステム２の
内部の構成図であり、図において1101 はＬ２キャッシ
ュ、1102 はＬ２キャッシュにデータの読み書きやキャ
ッシュラインの状態を示すステートの変更を行ったりＬ
２キャッシュ1101 のキャッシュラインの空きやステー
トの状態を調べるＬ２キャッシュアクセス手段、1103
は既存の命令を使ってＬ１キャッシュシステム1a，1b
のステートを調べるためのＬ１ステート調査リクエスト
発行手段でありこの命令によりＬ１キャッシュシステム
1aまたは1b のキャッシュラインのステートがＭのとき
ステートがＳに変わる。1104 は最も長い期間にわたっ
て使用されなかったキャッシュラインを示すＬＲＵ、11
05 はＬＲＵ1104 の情報を参照するためにアクセス制御
するＬＲＵ参照手段、1107 はキャッシュラインのリプ
レース処理を実行するリプレース処理手段、1108 はレ
ベル１のバス上のリクエストに対するスヌープの結果を
示すＨＩＴ＃信号、1109 はレベル１のバス上のリクエ
ストに対するスヌープの結果を示すＨＩＴＭ＃信号、11
10 は優先的にリプレースするキャッシュラインかどう
かを示すフラグ、1111 はＬ２キャッシュ1101 のステ
ートの状態やＬ１キャッシュシステム1a,1b のステート
を調べた結果からリプレース候補のキャッシュラインを
判定し上記フラグ1110 を０または１にセットするフラ
グセット手段、1112 は上記フラグ1110 の情報を参照す
るためにアクセス制御するフラグ参照手段、1113 は任
意に時間の値を設定できるレジスタを持ち設定時間ごと
に起動要求信号を有意にしてＬ２キャッシュアクセス手
段1102 に出力するタイマー、1114 はＬ２アクセス手段
1102 が出力するＬ１ステート調査リクエスト発行要求
信号2003 を入力し、ＨＩＴ＃信号1108 とＨＩＴＭ＃信
号1109 からレベル１のバス４上でスヌープ中であるか
を監視し、スヌープ中でないときＬ１ステート調査リク
エスト発行手段1103 にイネーブル信号2001 を出力する
バス監視手段である。
おけるキャッシュシステムの構成図は図１で示したキャ
ッシュシステムの構成図と同様のものである。図10 は
この実施の形態７におけるＬ２キャッシュシステム２の
内部の構成図であり、図において1101 はＬ２キャッシ
ュ、1102 はＬ２キャッシュにデータの読み書きやキャ
ッシュラインの状態を示すステートの変更を行ったりＬ
２キャッシュ1101 のキャッシュラインの空きやステー
トの状態を調べるＬ２キャッシュアクセス手段、1103
は既存の命令を使ってＬ１キャッシュシステム1a，1b
のステートを調べるためのＬ１ステート調査リクエスト
発行手段でありこの命令によりＬ１キャッシュシステム
1aまたは1b のキャッシュラインのステートがＭのとき
ステートがＳに変わる。1104 は最も長い期間にわたっ
て使用されなかったキャッシュラインを示すＬＲＵ、11
05 はＬＲＵ1104 の情報を参照するためにアクセス制御
するＬＲＵ参照手段、1107 はキャッシュラインのリプ
レース処理を実行するリプレース処理手段、1108 はレ
ベル１のバス上のリクエストに対するスヌープの結果を
示すＨＩＴ＃信号、1109 はレベル１のバス上のリクエ
ストに対するスヌープの結果を示すＨＩＴＭ＃信号、11
10 は優先的にリプレースするキャッシュラインかどう
かを示すフラグ、1111 はＬ２キャッシュ1101 のステ
ートの状態やＬ１キャッシュシステム1a,1b のステート
を調べた結果からリプレース候補のキャッシュラインを
判定し上記フラグ1110 を０または１にセットするフラ
グセット手段、1112 は上記フラグ1110 の情報を参照す
るためにアクセス制御するフラグ参照手段、1113 は任
意に時間の値を設定できるレジスタを持ち設定時間ごと
に起動要求信号を有意にしてＬ２キャッシュアクセス手
段1102 に出力するタイマー、1114 はＬ２アクセス手段
1102 が出力するＬ１ステート調査リクエスト発行要求
信号2003 を入力し、ＨＩＴ＃信号1108 とＨＩＴＭ＃信
号1109 からレベル１のバス４上でスヌープ中であるか
を監視し、スヌープ中でないときＬ１ステート調査リク
エスト発行手段1103 にイネーブル信号2001 を出力する
バス監視手段である。
【００８８】図11 は、実施の形態７におけるバス監視
手段1114 の内部の回路図であり、図において1115 、11
16 、1117 は入力信号を１サイクル遅らせて出力するデ
ィレイ素子である。ＨＩＴ＃信号1108 とＨＩＴＭ＃信
号1109 を入力し、４サイクルの間にＨＩＴ＃信号1108
とＨＩＴＭ＃信号1109 がともに値１にアサートされる
すなわちスヌープ中であることがあると、インバータ回
路1118 から値０の信号が出力される。ＨＩＴ＃信号110
8 とＨＩＴＭ＃信号1109 が４サイクルの間、ともに値
１にアサートされることがないすなわちスヌープ中でな
い場合、インバータ回路1118 から値１の信号が出力さ
れる。
手段1114 の内部の回路図であり、図において1115 、11
16 、1117 は入力信号を１サイクル遅らせて出力するデ
ィレイ素子である。ＨＩＴ＃信号1108 とＨＩＴＭ＃信
号1109 を入力し、４サイクルの間にＨＩＴ＃信号1108
とＨＩＴＭ＃信号1109 がともに値１にアサートされる
すなわちスヌープ中であることがあると、インバータ回
路1118 から値０の信号が出力される。ＨＩＴ＃信号110
8 とＨＩＴＭ＃信号1109 が４サイクルの間、ともに値
１にアサートされることがないすなわちスヌープ中でな
い場合、インバータ回路1118 から値１の信号が出力さ
れる。
【００８９】また信号2003 がアサートされると、ＳＲ
ラッチ2009 に一旦保持される。ＳＲラッチ2009 の出力
とインバータ回路1118 の出力が共に有意であるときク
ロック同期ＳＲラッチ2010 を通してＬ１ステート調査
リクエスト発行手段に信号2001を出力する。Ｌ１ステー
ト調査リクエスト発行手段に出力される信号2001 はＬ
２アクセス手段によるＬ１ステート調査リクエスト要求
状態を保持しているＳＲラッチ2009をリセットする。
ラッチ2009 に一旦保持される。ＳＲラッチ2009 の出力
とインバータ回路1118 の出力が共に有意であるときク
ロック同期ＳＲラッチ2010 を通してＬ１ステート調査
リクエスト発行手段に信号2001を出力する。Ｌ１ステー
ト調査リクエスト発行手段に出力される信号2001 はＬ
２アクセス手段によるＬ１ステート調査リクエスト要求
状態を保持しているＳＲラッチ2009をリセットする。
【００９０】図１のＬ１キャッシュシステム1a からレ
ベル１のバス４にリクエストが発行されたとする。Ｌ１
キャッシュシステム1a，1b 及びＬ２キャッシュシステ
ム2はレベル１のバス４ に発行されたリクエストに対す
るアドレスについてステートの状態を調査しなければな
らない。従ってレベル１のバス４にはスヌープ中である
ことを示すために、ＨＩＴ＃信号1108 とＨＩＴＭ＃信
号1109 がともに値１にアサートされる。図10 のバス監
視手段1114 はスヌープ中であるため値０の信号を出力
する。このときＬ２キャッシュシステム２において、優
先的にリプレースするキャッシュラインを探す処理が起
動され、Ｌ２キャッシュアクセス手段1102 からＬ１ス
テート調査リクエスト発行手段1103 にリクエスト発行
の要求があったとする。Ｌ１ステート調査リクエスト発
行手段1103 はバス監視手段1114 から値０の信号を入力
しているため、リクエスト発行を行わない。上記レベル
１のバス４に発行されたリクエストに対するスヌープ結
果が確定するとＨＩＴ＃信号1108 とＨＩＴＭ＃信号110
9 はスヌープ中でなくなりともに値１にアサートされな
くなる。バス監視手段1114 はスヌープ中でないので値
１の信号を出力する。Ｌ１ステート調査リクエスト発行
手段1103 はバス監視手段1114 から値１の信号を入力
し、レベル１のバス４にＬ１ステート調査のリクエスト
を発行可能となる。
ベル１のバス４にリクエストが発行されたとする。Ｌ１
キャッシュシステム1a，1b 及びＬ２キャッシュシステ
ム2はレベル１のバス４ に発行されたリクエストに対す
るアドレスについてステートの状態を調査しなければな
らない。従ってレベル１のバス４にはスヌープ中である
ことを示すために、ＨＩＴ＃信号1108 とＨＩＴＭ＃信
号1109 がともに値１にアサートされる。図10 のバス監
視手段1114 はスヌープ中であるため値０の信号を出力
する。このときＬ２キャッシュシステム２において、優
先的にリプレースするキャッシュラインを探す処理が起
動され、Ｌ２キャッシュアクセス手段1102 からＬ１ス
テート調査リクエスト発行手段1103 にリクエスト発行
の要求があったとする。Ｌ１ステート調査リクエスト発
行手段1103 はバス監視手段1114 から値０の信号を入力
しているため、リクエスト発行を行わない。上記レベル
１のバス４に発行されたリクエストに対するスヌープ結
果が確定するとＨＩＴ＃信号1108 とＨＩＴＭ＃信号110
9 はスヌープ中でなくなりともに値１にアサートされな
くなる。バス監視手段1114 はスヌープ中でないので値
１の信号を出力する。Ｌ１ステート調査リクエスト発行
手段1103 はバス監視手段1114 から値１の信号を入力
し、レベル１のバス４にＬ１ステート調査のリクエスト
を発行可能となる。
【００９１】このようにバス監視手段を具備すること
で、Ｌ１キャッシュシステム１及びＬ２キャッシュシス
テム２のアクセス制御する負荷を分散させ、Ｌ１キャッ
シュシステムのステートを調べるためのＬ１ステート調
査のリクエスト発行が可能である。
で、Ｌ１キャッシュシステム１及びＬ２キャッシュシス
テム２のアクセス制御する負荷を分散させ、Ｌ１キャッ
シュシステムのステートを調べるためのＬ１ステート調
査のリクエスト発行が可能である。
【００９２】実施の形態８．図12は実施の形態８におけ
るＬ２キャッシュシステムの内部構成図であり、実施の
形態７におけるＬ２キャッシュシステムと同様にバス監
視手段 1114 を具備する。
るＬ２キャッシュシステムの内部構成図であり、実施の
形態７におけるＬ２キャッシュシステムと同様にバス監
視手段 1114 を具備する。
【００９３】図13はバス監視手段 1114 の回路図例であ
る。入力にはバス４上のトランザクションのリクエスト
発行時に有意となる信号（ADS)2002，Ｌ２アクセス手段
が出力するＬ１ステート調査リクエスト発行要求信号20
03，トランザクションの終了を示す信号TF2004 を用い
る。出力にはＬ１ステート調査リクエスト発行手段にス
テート調査のためのリクエスト発行を開始させるための
信号2001 を出力する。
る。入力にはバス４上のトランザクションのリクエスト
発行時に有意となる信号（ADS)2002，Ｌ２アクセス手段
が出力するＬ１ステート調査リクエスト発行要求信号20
03，トランザクションの終了を示す信号TF2004 を用い
る。出力にはＬ１ステート調査リクエスト発行手段にス
テート調査のためのリクエスト発行を開始させるための
信号2001 を出力する。
【００９４】次に動作について説明する。例えば、トラ
ンザクションの開始要求時にADS信号2002が、終了時にT
F信号 2004がアサートされるものとする。2005 〜 2007
でアップダウンカウンタを構成している。リクエスト
カウンタ2005 はトランザクションリクエスト要求信号A
DS または トランザクション終了信号TF が有意となる
場合に更新される。リクエストカウンタ2005 の初期値
は０である。アキュームレータ2006 は ADS信号2002 、
TF信号2004 を選択条件とするセレクタ2007 の出力とリ
クエストカウンタ2005 を加算する。セレクタ2007 が加
算する値は、ADS 信号2002 がアサートされると１加算
し、TF信号2004 がアサートされると１減算する。リク
エストカウンタ値は０と比較器2008 で比較し、０であ
れば比較器2008 の出力を有意にする。また信号2003 が
アサートされると、ＳＲラッチ2009に一旦保持される。
ＳＲラッチ2009 の出力と比較器2008 の出力が共に有意
であるときクロック同期ＳＲラッチ2010 を通してＬ１
ステート調査リクエスト発行手段に信号2001 を出力す
る。Ｌ１ステート調査リクエスト発行手段に出力される
信号2001 はＬ２アクセス手段によるＬ１ステート調査
リクエスト要求状態を保持しているＳＲラッチ2009をリ
セットする。
ンザクションの開始要求時にADS信号2002が、終了時にT
F信号 2004がアサートされるものとする。2005 〜 2007
でアップダウンカウンタを構成している。リクエスト
カウンタ2005 はトランザクションリクエスト要求信号A
DS または トランザクション終了信号TF が有意となる
場合に更新される。リクエストカウンタ2005 の初期値
は０である。アキュームレータ2006 は ADS信号2002 、
TF信号2004 を選択条件とするセレクタ2007 の出力とリ
クエストカウンタ2005 を加算する。セレクタ2007 が加
算する値は、ADS 信号2002 がアサートされると１加算
し、TF信号2004 がアサートされると１減算する。リク
エストカウンタ値は０と比較器2008 で比較し、０であ
れば比較器2008 の出力を有意にする。また信号2003 が
アサートされると、ＳＲラッチ2009に一旦保持される。
ＳＲラッチ2009 の出力と比較器2008 の出力が共に有意
であるときクロック同期ＳＲラッチ2010 を通してＬ１
ステート調査リクエスト発行手段に信号2001 を出力す
る。Ｌ１ステート調査リクエスト発行手段に出力される
信号2001 はＬ２アクセス手段によるＬ１ステート調査
リクエスト要求状態を保持しているＳＲラッチ2009をリ
セットする。
【００９５】Ｌ２アクセス手段1102 でＬ１ステート調
査リクエスト発行手段1103 にステート調査要求が出さ
れるタイミングでトランザクションが多く発生しバスが
アイドル状態でないとき、つまりリクエストカウンタが
次々にインクリメントされ、０でないときＬ１ステート
調査リクエストの発行は待たされる。
査リクエスト発行手段1103 にステート調査要求が出さ
れるタイミングでトランザクションが多く発生しバスが
アイドル状態でないとき、つまりリクエストカウンタが
次々にインクリメントされ、０でないときＬ１ステート
調査リクエストの発行は待たされる。
【００９６】次にトランザクションが終了し、TF信号が
アサートされるとリクエストカウンタはデクリメントさ
れ、カウンタが０となると、Ｌ１ステート調査リクエス
ト発行手段 1103 にリクエスト発行要求が出され、レベ
ル１のバス４へ Ｌ１ステート調査リクエストを発行す
る。このようにバス監視手段を具備することで、バスの
トラヒックを分散させ読み込み要求を可能とできる。
アサートされるとリクエストカウンタはデクリメントさ
れ、カウンタが０となると、Ｌ１ステート調査リクエス
ト発行手段 1103 にリクエスト発行要求が出され、レベ
ル１のバス４へ Ｌ１ステート調査リクエストを発行す
る。このようにバス監視手段を具備することで、バスの
トラヒックを分散させ読み込み要求を可能とできる。
【００９７】実施の形態９．図12は実施の形態９におけ
るＬ２キャッシュシステムの内部構成図であり、図にお
けるバス監視手段1114の内部構成例を図14 に示す。回
路動作は実施の形態８におけるものとほぼ同じである。
異なる点は比較器2008 で比較する値を固定的に決めら
れたカウンタ基準値2011 と比較し、リクエストカウン
タ値が基準値以下であれば比較器2008 の出力を有意に
することである。
るＬ２キャッシュシステムの内部構成図であり、図にお
けるバス監視手段1114の内部構成例を図14 に示す。回
路動作は実施の形態８におけるものとほぼ同じである。
異なる点は比較器2008 で比較する値を固定的に決めら
れたカウンタ基準値2011 と比較し、リクエストカウン
タ値が基準値以下であれば比較器2008 の出力を有意に
することである。
【００９８】Ｌ２アクセス手段1102 でＬ１ステート調
査リクエスト発行手段1103 にＬ１ステート調査リクエ
スト要求が出されるタイミングでトランザクションが多
く発生しバスがビジー状態であるとき、つまりリクエス
トカウンタが次々にインクリメントされ、カウンタ基準
値以上のトランザクションリクエストがあるときＬ１ス
テート調査リクエスト要求の発行は待たされる。
査リクエスト発行手段1103 にＬ１ステート調査リクエ
スト要求が出されるタイミングでトランザクションが多
く発生しバスがビジー状態であるとき、つまりリクエス
トカウンタが次々にインクリメントされ、カウンタ基準
値以上のトランザクションリクエストがあるときＬ１ス
テート調査リクエスト要求の発行は待たされる。
【００９９】次にトランザクションが終了し、TF信号が
アサートされるとリクエストカウンタはデクリメントさ
れ、カウンタが基準値以下になると、Ｌ１ステート調査
リクエスト発行手段1103 にリクエスト発行要求が出さ
れレベル１のバス４へ Ｌ１ステート調査リクエストを
発行する。
アサートされるとリクエストカウンタはデクリメントさ
れ、カウンタが基準値以下になると、Ｌ１ステート調査
リクエスト発行手段1103 にリクエスト発行要求が出さ
れレベル１のバス４へ Ｌ１ステート調査リクエストを
発行する。
【０１００】実施の形態１０．図15 は実施の形態１０
におけるＬ２キャッシュシステムの内部構成図である。
Ｌ２キャッシュシステムは実施の形態９と同様なバス監
視手段1114 を具備する。また加えてカウント基準値格
納手段2020 を具備する。
におけるＬ２キャッシュシステムの内部構成図である。
Ｌ２キャッシュシステムは実施の形態９と同様なバス監
視手段1114 を具備する。また加えてカウント基準値格
納手段2020 を具備する。
【０１０１】図16 はカウント基準値格納手段2020 の構
成例である。入力にはカウンタ基準値格納レジスタラッ
チイネーブル信号2022 ，カウンタ基準値設定信号2021
を入力とし、カウンタ基準値2011 を出力する。カウン
タ基準値2011 は、バス監視手段1114 の比較器2008 の
入力となる。
成例である。入力にはカウンタ基準値格納レジスタラッ
チイネーブル信号2022 ，カウンタ基準値設定信号2021
を入力とし、カウンタ基準値2011 を出力する。カウン
タ基準値2011 は、バス監視手段1114 の比較器2008 の
入力となる。
【０１０２】次に動作について述べる。カウンタ基準値
設定信号2021 にレベル１のバス４に発行されているト
ランザクション数がある数以上の時にＬ１ステート調査
リクエスト発行を待たせる数を設定する。カウンタ基準
値格納レジスタラッチイネーブル信号 2022 が有意とな
るときカウンタ基準値格納レジスタに取り込まれ、カウ
ンタ基準値は2011 に出力される。比較器2008 では、リ
クエストカウンタ値とカウント基準値を比較しリクエス
トカウンタ値がカウント基準値より小さい場合にＬ１ス
テート調査リクエスト発行手段に信号2001 を出力でき
て、レベル１のバス４にＬ１ステート調査リクエスト発
行ができる。
設定信号2021 にレベル１のバス４に発行されているト
ランザクション数がある数以上の時にＬ１ステート調査
リクエスト発行を待たせる数を設定する。カウンタ基準
値格納レジスタラッチイネーブル信号 2022 が有意とな
るときカウンタ基準値格納レジスタに取り込まれ、カウ
ンタ基準値は2011 に出力される。比較器2008 では、リ
クエストカウンタ値とカウント基準値を比較しリクエス
トカウンタ値がカウント基準値より小さい場合にＬ１ス
テート調査リクエスト発行手段に信号2001 を出力でき
て、レベル１のバス４にＬ１ステート調査リクエスト発
行ができる。
【０１０３】カウンタ基準格納レジスタを使用し任意に
カウント基準を変更できることにより動的にＬ１ステー
ト調査リクエストの発行頻度を変化させることができ
る。
カウント基準を変更できることにより動的にＬ１ステー
ト調査リクエストの発行頻度を変化させることができ
る。
【０１０４】
【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に示すような効果を奏する。
れているので、以下に示すような効果を奏する。
【０１０５】ＭＥＳＩプロトコルにより制御されＮ次キ
ャッシュがＮ−１次キャッシュを包含するキャッシュメ
モリにおいて、Ｎ次キャッシュにキャッシュミスが発生
した場合、リプレースするキャッシュラインを決定する
際に、Ｎ次キャッシュ内でリプレース候補となっている
キャッシュラインのステートを調査するとともに、Ｎ次
キャッシュ内でリプレース候補となっているキャッシュ
ラインと同一アドレスを持つＮ−１次キャッシュのキャ
ッシュラインのステートを専用線なしに調査し、Ｎ次キ
ャッシュおよびＮ−１次キャッシュにとって効率のよい
キャッシュラインをリプレースの対象として選択できる
効果がある。
ャッシュがＮ−１次キャッシュを包含するキャッシュメ
モリにおいて、Ｎ次キャッシュにキャッシュミスが発生
した場合、リプレースするキャッシュラインを決定する
際に、Ｎ次キャッシュ内でリプレース候補となっている
キャッシュラインのステートを調査するとともに、Ｎ次
キャッシュ内でリプレース候補となっているキャッシュ
ラインと同一アドレスを持つＮ−１次キャッシュのキャ
ッシュラインのステートを専用線なしに調査し、Ｎ次キ
ャッシュおよびＮ−１次キャッシュにとって効率のよい
キャッシュラインをリプレースの対象として選択できる
効果がある。
【０１０６】また、Ｎ次キャッシュでリプレースする際
に、Ｎ次キャッシュ内のキャッシュラインのステートが
Ｍ又はＥ又はＳであり、Ｎ−１次キャッシュ内のキャッ
シュラインのステートがＩであるキャッシュラインのリ
プレース候補をＮ次キャッシュのリプレース対象として
選択することができる。すなわち、Ｎ−１次キャッシュ
に保持していないキャッシュラインであるためＮ−１次
キャッシュには影響がないキャッシュラインをリプレー
ス候補として選択できる効果がある。
に、Ｎ次キャッシュ内のキャッシュラインのステートが
Ｍ又はＥ又はＳであり、Ｎ−１次キャッシュ内のキャッ
シュラインのステートがＩであるキャッシュラインのリ
プレース候補をＮ次キャッシュのリプレース対象として
選択することができる。すなわち、Ｎ−１次キャッシュ
に保持していないキャッシュラインであるためＮ−１次
キャッシュには影響がないキャッシュラインをリプレー
ス候補として選択できる効果がある。
【０１０７】さらに、Ｎ次キャッシュでリプレースする
際に、Ｎ次キャッシュ内のキャッシュラインのステート
がＭ又はＥ又はＳであり、Ｎ−１次キャッシュ内のキャ
ッシュラインのステートがＩでないときは、Ｎ次キャッ
シュ内のキャッシュラインの各ウェイの中で使用されな
かった期間が一番長いウェイをＮ次キャッシュのリプレ
ース対象として選択することができる効果がある。
際に、Ｎ次キャッシュ内のキャッシュラインのステート
がＭ又はＥ又はＳであり、Ｎ−１次キャッシュ内のキャ
ッシュラインのステートがＩでないときは、Ｎ次キャッ
シュ内のキャッシュラインの各ウェイの中で使用されな
かった期間が一番長いウェイをＮ次キャッシュのリプレ
ース対象として選択することができる効果がある。
【０１０８】また、Ｎ次キャッシュでリプレースする際
に、Ｎ次キャッシュ内のキャッシュラインのステートが
Ｍであり、Ｎ−１次キャッシュ内のキャッシュラインの
ステートがＥまたはＳまたはＩであるキャッシュライン
のリプレース候補をＮ次キャッシュのリプレース対象と
して選択することができる。すなわち、Ｎ−１次キャッ
シュ内のデータのステートがＭの場合のようにＮ次キャ
ッシュに書き戻し、さらにＮ次キャッシュからＮ＋１キ
ャッシュまたは主記憶にデータを書き戻す必要がない、
Ｎ次キャッシュのキャッシュラインをリプレース候補と
して選択できる効果がある。
に、Ｎ次キャッシュ内のキャッシュラインのステートが
Ｍであり、Ｎ−１次キャッシュ内のキャッシュラインの
ステートがＥまたはＳまたはＩであるキャッシュライン
のリプレース候補をＮ次キャッシュのリプレース対象と
して選択することができる。すなわち、Ｎ−１次キャッ
シュ内のデータのステートがＭの場合のようにＮ次キャ
ッシュに書き戻し、さらにＮ次キャッシュからＮ＋１キ
ャッシュまたは主記憶にデータを書き戻す必要がない、
Ｎ次キャッシュのキャッシュラインをリプレース候補と
して選択できる効果がある。
【０１０９】さらにまた、Ｎ次キャッシュでリプレース
する際に、Ｎ−１次キャッシュ内のキャッシュラインの
ステートを調査することなく、Ｎ次キャッシュ内のキャ
ッシュラインのステートのみで判定し、Ｎ次キャッシュ
のキャッシュラインをリプレース候補として選択できる
効果がある。
する際に、Ｎ−１次キャッシュ内のキャッシュラインの
ステートを調査することなく、Ｎ次キャッシュ内のキャ
ッシュラインのステートのみで判定し、Ｎ次キャッシュ
のキャッシュラインをリプレース候補として選択できる
効果がある。
【０１１０】Ｎ次キャッシュでリプレースする際に、Ｎ
次キャッシュ内のキャッシュラインのステートがＥまた
はＳであるキャッシュラインのリプレース候補をＮ次キ
ャッシュのリプレース対象として選択することができ
る。すなわち、Ｎ次キャッシュのリプレースの際にキャ
ッシュ内のデータを書き戻す必要がないキャッシュライ
ンをリプレース候補として選択できる。
次キャッシュ内のキャッシュラインのステートがＥまた
はＳであるキャッシュラインのリプレース候補をＮ次キ
ャッシュのリプレース対象として選択することができ
る。すなわち、Ｎ次キャッシュのリプレースの際にキャ
ッシュ内のデータを書き戻す必要がないキャッシュライ
ンをリプレース候補として選択できる。
【０１１１】キャッシュラインに対するＮ次キャッシュ
のステートおよびＮ−１次キャッシュのステートを調査
し、リプレースするラインをあらかじめ選択することに
より、当該キャッシュラインに対するリプレースが生じ
たときに、Ｎ次キャッシュのステートおよびＮ−１次キ
ャッシュのステートを調査する必要がなく、リプレース
に要する時間を削減できる。
のステートおよびＮ−１次キャッシュのステートを調査
し、リプレースするラインをあらかじめ選択することに
より、当該キャッシュラインに対するリプレースが生じ
たときに、Ｎ次キャッシュのステートおよびＮ−１次キ
ャッシュのステートを調査する必要がなく、リプレース
に要する時間を削減できる。
【０１１２】バスがアイドルまたは低負荷状態のときの
みＮ−１次キャッシュのステートを調査し、リプレース
するラインをあらかじめ選択することにより、バスのト
ラヒックを分散し、ステートの調査ができる。
みＮ−１次キャッシュのステートを調査し、リプレース
するラインをあらかじめ選択することにより、バスのト
ラヒックを分散し、ステートの調査ができる。
【０１１３】バスがスヌープ中でない場合のみＮ−１次
キャッシュのステートを調査することにより、Ｎ−１次
キャッシュのアクセスを分散し、ステートの調査ができ
る。
キャッシュのステートを調査することにより、Ｎ−１次
キャッシュのアクセスを分散し、ステートの調査ができ
る。
【０１１４】バス上に発行されているトランザクション
数が基準値以下のときのみＮ−１次キャッシュのステー
トを調査し、リプレースするラインをあらかじめ選択す
ることにより、バスのトラヒックを分散し、ステートの
調査ができる。
数が基準値以下のときのみＮ−１次キャッシュのステー
トを調査し、リプレースするラインをあらかじめ選択す
ることにより、バスのトラヒックを分散し、ステートの
調査ができる。
【図１】 この発明の一実施の形態を示すキュッシュシ
ステムの構成図である。
ステムの構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態１、２、３、４を示す
Ｌ２キュッシュシステムの内部構成図である。
Ｌ２キュッシュシステムの内部構成図である。
【図３】 この発明の実施の形態１、２、３の動作を示
すフローチャートである。
すフローチャートである。
【図４】 この発明の実施の形態４の動作を示すフロー
チャートである。
チャートである。
【図５】 この発明の実施の形態５を示すＬ２キュッシ
ュシステムの内部構成図である。
ュシステムの内部構成図である。
【図６】 この発明の実施の形態５の動作を示すフロー
チャートである。
チャートである。
【図７】 この発明の実施の形態６を示すＬ２キュッシ
ュシステムの内部構成図である。
ュシステムの内部構成図である。
【図８】 この発明の実施の形態６の動作を示すフロー
チャートである。
チャートである。
【図９】 この発明の実施の形態６の動作を示すフロー
チャートである。
チャートである。
【図１０】 この発明の実施の形態７を示すＬ２キュッ
シュシステムの内部構成図である。
シュシステムの内部構成図である。
【図１１】 この発明の実施の形態７におけるバス監視
手段の回路図である。
手段の回路図である。
【図１２】 この発明の実施の形態８、９を示すＬ２キ
ュッシュシステムの内部構成図である。
ュッシュシステムの内部構成図である。
【図１３】 この発明の実施の形態８におけるバス監視
手段の回路図である。
手段の回路図である。
【図１４】 この発明の実施の形態９におけるバス監視
手段の回路図である。
手段の回路図である。
【図１５】 この発明の実施の形態１０を示すＬ２キュ
ッシュシステムの内部構成図である。
ッシュシステムの内部構成図である。
【図１６】 この発明の実施の形態１０におけるカウン
ト基準値格納手段の内部構成図である。
ト基準値格納手段の内部構成図である。
【図１７】 従来例のキャッシュシステムを示す構成図
である。
である。
【図１８】 従来例のキャッシュシステムにおける動作
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図１９】 従来例の階層構造化したキャッシュシステ
ムを示す構成図である。
ムを示す構成図である。
１ Ｌ１キャッシュシステム、２ Ｌ２キャッシュシス
テム、１１０１ Ｌ２キャッシュ、１１０２ 第一の調
査手段（Ｌ２アクセス手段）、１１０３ 第二の調査手
段（Ｌ１ステート調査リクエスト発行手段）、１１０６
判定手段（リプレース候補判定手段）、１１１０ フ
ラグ、１１１１ フラグセット手段、１１１２ フラグ
参照手段、１１１４ バス監視手段、２００５ リクエ
ストカウンタ。
テム、１１０１ Ｌ２キャッシュ、１１０２ 第一の調
査手段（Ｌ２アクセス手段）、１１０３ 第二の調査手
段（Ｌ１ステート調査リクエスト発行手段）、１１０６
判定手段（リプレース候補判定手段）、１１１０ フ
ラグ、１１１１ フラグセット手段、１１１２ フラグ
参照手段、１１１４ バス監視手段、２００５ リクエ
ストカウンタ。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成９年１２月１０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項９
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】この型のマルチプロセッサでは、共有のメ
モリに対するアクセスがシステムのボトルネックになり
易い。通常、このボトルネックを解消するために、共有
メモリのコピーをプロセッサ毎にキャッシュメモリに置
き、共有メモリへのアクセスをキャッシュメモリへのア
クセスで代替して、実際の共有メモリへのアクセスを低
減する方法がとられる。この時、複数のプロセッサが同
一のデータブロックのコピーを各々のキャッシュメモリ
に置くため、全部のプロセッサが共有メモリを基準とし
て矛盾のないメモリ管理をしなければならない。これは
マルチプロセッサにおけるキャッシュのコンシステンシ
問題と呼ばれ、アーチボルト、バエル（Archibald， Ba
er）他の論文「キャッシュ・コンシステンシ・プロトコ
ル：マルチプロセッサ・シミュレーションを使った評
価」（”CacheConsistency Protocols：Evaluation Usi
ng a Multiprocessor Simulation”，ACM Transactions
on Computer Systems． Vol4，No．4，Nov．1986．Pag
es273−298）に各種の解決案が提案、記載されている。
モリに対するアクセスがシステムのボトルネックになり
易い。通常、このボトルネックを解消するために、共有
メモリのコピーをプロセッサ毎にキャッシュメモリに置
き、共有メモリへのアクセスをキャッシュメモリへのア
クセスで代替して、実際の共有メモリへのアクセスを低
減する方法がとられる。この時、複数のプロセッサが同
一のデータブロックのコピーを各々のキャッシュメモリ
に置くため、全部のプロセッサが共有メモリを基準とし
て矛盾のないメモリ管理をしなければならない。これは
マルチプロセッサにおけるキャッシュのコンシステンシ
問題と呼ばれ、アーチボルト、バエル（Archibald， Ba
er）他の論文「キャッシュ・コンシステンシ・プロトコ
ル：マルチプロセッサ・シミュレーションを使った評
価」（”CacheConsistency Protocols：Evaluation Usi
ng a Multiprocessor Simulation”，ACM Transactions
on Computer Systems． Vol4，No．4，Nov．1986．Pag
es273−298）に各種の解決案が提案、記載されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】S（Shared）：共有状態を示す。Sステート
のラインのデータは、そのキャッシュとメインメモリに
は必ず含まれているが、さらに他のプロッセッサのキャ
ッシュにも含まれている可能性がある。このステートの
ラインからのリードは、メインメモリへのアクセスを発
生させない。一方、このステートのラインへのライト
は、キャッシュとメインメモリをともに更新する。Sス
テートのブロックへのライトによって、他のプロセッサ
のキャッシュの対応するラインがインバリデートされる
ことがある。
のラインのデータは、そのキャッシュとメインメモリに
は必ず含まれているが、さらに他のプロッセッサのキャ
ッシュにも含まれている可能性がある。このステートの
ラインからのリードは、メインメモリへのアクセスを発
生させない。一方、このステートのラインへのライト
は、キャッシュとメインメモリをともに更新する。Sス
テートのブロックへのライトによって、他のプロセッサ
のキャッシュの対応するラインがインバリデートされる
ことがある。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】図17 にMESIプロトコルを用いたマルチプ
ロセッサシステムの一構成例を示す。１００ａおよび１
００ｂはプロセッサであり、それぞれMESIプロトコルを
用いたキャッシュ（以下単にキャッシュと言う）１０１
ａ、１０１ｂを内蔵している。また、１０２は主記憶で
あり、１０３はプロセッサ１００ａ、１００ｂ、主記憶
１０２をつなぐシステムバスである。
ロセッサシステムの一構成例を示す。１００ａおよび１
００ｂはプロセッサであり、それぞれMESIプロトコルを
用いたキャッシュ（以下単にキャッシュと言う）１０１
ａ、１０１ｂを内蔵している。また、１０２は主記憶で
あり、１０３はプロセッサ１００ａ、１００ｂ、主記憶
１０２をつなぐシステムバスである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１１】表１はプロセッサからリード／ライトの要
求があった際のキャッシュのステートの遷移例を示す。
表１から自明のように、MESIプロトコルを用いたプロセ
ッサシステムでは、要求内容、自プロセッサの現在のキ
ャッシュステート、他プロセッサの現在のキャッシュス
テートの状態よって、自プロセッサのキャッシュステー
トおよび他プロセッサのキャッシュステートを変更しな
くてはならない場合がある。すなわち、各プロセッサ
は、システムバス上に単にリード／ライト要求の発行お
よびそれに伴うデータ転送以外に自キャッシュおよび他
キャッシュのステート変更をするための動作が必要であ
る。
求があった際のキャッシュのステートの遷移例を示す。
表１から自明のように、MESIプロトコルを用いたプロセ
ッサシステムでは、要求内容、自プロセッサの現在のキ
ャッシュステート、他プロセッサの現在のキャッシュス
テートの状態よって、自プロセッサのキャッシュステー
トおよび他プロセッサのキャッシュステートを変更しな
くてはならない場合がある。すなわち、各プロセッサ
は、システムバス上に単にリード／ライト要求の発行お
よびそれに伴うデータ転送以外に自キャッシュおよび他
キャッシュのステート変更をするための動作が必要であ
る。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１５】図19 は階層構造化したマルチプロセッサ
の構成例である。図19 において、３００ａ、３００
ｂ、３００ｃおよび３００ｄはプロセッサ、３０１ａ、
３０１ｂ、３０１ｃおよび３０１ｄはそれぞれのプロセ
ッサに内蔵しているMESIプロトコルを用いた１次キャッ
シュである。３０４ａ、３０４ｂはバスブリッジであ
り、それぞれのバスブリッジは２次キャッシュ３０５ａ
および３０５ｂを内蔵している。３０２は主記憶であ
る。また、３０３ａはプロセッサ３００ａ、３００ｂお
よびバスブリッジ３０４ａをつなぐバスであり、３０３
ｂはプロセッサ３００ｃ、３００ｄおよびバスブリッジ
３０４ｂをつなぐバスである。さらに３０６はバスブリ
ッジ３０４ａ、３０４ｂおよび主記憶３０２をつなぐバ
スである。
の構成例である。図19 において、３００ａ、３００
ｂ、３００ｃおよび３００ｄはプロセッサ、３０１ａ、
３０１ｂ、３０１ｃおよび３０１ｄはそれぞれのプロセ
ッサに内蔵しているMESIプロトコルを用いた１次キャッ
シュである。３０４ａ、３０４ｂはバスブリッジであ
り、それぞれのバスブリッジは２次キャッシュ３０５ａ
および３０５ｂを内蔵している。３０２は主記憶であ
る。また、３０３ａはプロセッサ３００ａ、３００ｂお
よびバスブリッジ３０４ａをつなぐバスであり、３０３
ｂはプロセッサ３００ｃ、３００ｄおよびバスブリッジ
３０４ｂをつなぐバスである。さらに３０６はバスブリ
ッジ３０４ａ、３０４ｂおよび主記憶３０２をつなぐバ
スである。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２５】また、上記バス監視手段は、上記Ｎ次及び
Ｎ−１次キャッシュシステムがスヌープ中でないときに
上記第二の調査手段により上記Ｎ−１次キャッシュシス
テムにおける上記アドレスのステートの調査を可とする
ものである。
Ｎ−１次キャッシュシステムがスヌープ中でないときに
上記第二の調査手段により上記Ｎ−１次キャッシュシス
テムにおける上記アドレスのステートの調査を可とする
ものである。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３５】図３は、図２のＬ２キャッシュシステム2
の動作を示すフローチャートであり、Ｌ２キャッシュ11
01 でキャッシュミスを起こし、Ｌ２キャッシュ1101 の
セット内に新たにデータを格納したい場合、リプレース
候補を探す手順について示したものである。Ｌ２キャッ
シュ1101 のキャッシュラインの状態を示すステートが
Ｓでありかつ対応するＬ１キャッシュシステム1a，1b
のステートがＩのキャッシュラインをリプレースするキ
ャッシュラインの候補とする手順について図3のフロー
チャートに基づいて各ステップごとに説明する。
の動作を示すフローチャートであり、Ｌ２キャッシュ11
01 でキャッシュミスを起こし、Ｌ２キャッシュ1101 の
セット内に新たにデータを格納したい場合、リプレース
候補を探す手順について示したものである。Ｌ２キャッ
シュ1101 のキャッシュラインの状態を示すステートが
Ｓでありかつ対応するＬ１キャッシュシステム1a，1b
のステートがＩのキャッシュラインをリプレースするキ
ャッシュラインの候補とする手順について図3のフロー
チャートに基づいて各ステップごとに説明する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３８】上記の状態においてＬ１キャッシュ1b で
アドレスＡと同じセット値のアドレスＥに対してデータ
の読み込み処理を行う要求があった場合について説明す
る。アドレスＥに対してデータの読み込み処理を行う要
求が起きると、レベル１のバス4 からリクエストを受理
したＬ２キャッシュアクセス手段1102 はＬ２キャッシ
ュ１１０１ を調べ、アドレスＥのデータが格納されて
いないため、レベル２のバス５を通して主記憶３に対し
て読み込み処理の要求をだす。
アドレスＡと同じセット値のアドレスＥに対してデータ
の読み込み処理を行う要求があった場合について説明す
る。アドレスＥに対してデータの読み込み処理を行う要
求が起きると、レベル１のバス4 からリクエストを受理
したＬ２キャッシュアクセス手段1102 はＬ２キャッシ
ュ１１０１ を調べ、アドレスＥのデータが格納されて
いないため、レベル２のバス５を通して主記憶３に対し
て読み込み処理の要求をだす。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４３】実施の形態２．この発明の実施の形態２に
おけるキャッシュシステムの構成図及びＬ２キャッシュ
システムの内部の構成図は図１、図２で示した実施の形
態１のキャッシュシステムの構成図及びＬ２キャッシュ
システムの内部の構成図と同様のものである。ただし実
施の形態２のＬ２キャッシュアクセス手段1102 はＬ２
キャッシュ1101 のステートの状態を調べるにあたり、
ステートの状態がＳではなくＥを比較の期待値としてい
る。この実施の形態２における動作を説明するフローチ
ャートは図３で示した実施の形態１のフローチャートと
同様であるが、Ｓ４においてステートの状態がＳではな
くＥを比較の期待値としているところが実施の形態１と
異なる。よってＳ４の動作は以下のようになる。
おけるキャッシュシステムの構成図及びＬ２キャッシュ
システムの内部の構成図は図１、図２で示した実施の形
態１のキャッシュシステムの構成図及びＬ２キャッシュ
システムの内部の構成図と同様のものである。ただし実
施の形態２のＬ２キャッシュアクセス手段1102 はＬ２
キャッシュ1101 のステートの状態を調べるにあたり、
ステートの状態がＳではなくＥを比較の期待値としてい
る。この実施の形態２における動作を説明するフローチ
ャートは図３で示した実施の形態１のフローチャートと
同様であるが、Ｓ４においてステートの状態がＳではな
くＥを比較の期待値としているところが実施の形態１と
異なる。よってＳ４の動作は以下のようになる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４６】上記の状態においてＬ１キャッシュ1b で
アドレスＡと同じセット値のアドレスＥに対してデータ
の読み込み処理を行う要求があった場合について説明す
る。アドレスＥに対してデータの読み込み処理を行う要
求が起きると、レベル１のバス４からリクエストを受理
したＬ２キャッシュアクセス手段1102 はＬ２キャッシ
ュ１１０１ を調べ、アドレスＥのデータが格納されて
いないため、レベル２のバス５を通して主記憶に対して
読み込み処理の要求をだす。
アドレスＡと同じセット値のアドレスＥに対してデータ
の読み込み処理を行う要求があった場合について説明す
る。アドレスＥに対してデータの読み込み処理を行う要
求が起きると、レベル１のバス４からリクエストを受理
したＬ２キャッシュアクセス手段1102 はＬ２キャッシ
ュ１１０１ を調べ、アドレスＥのデータが格納されて
いないため、レベル２のバス５を通して主記憶に対して
読み込み処理の要求をだす。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５４】上記の状態においてＬ１キャッシュ1b で
アドレスＡと同じセット値のアドレスＥに対してデータ
の読み込み処理を行う要求があった場合について説明す
る。アドレスＥに対してデータの読み込み処理を行う要
求が起きると、レベル１のバス４からリクエストを受理
したＬ２キャッシュアクセス手段1102 はＬ２キャッシ
ュ１１０１ を調べ、アドレスＥのデータが格納されて
いないため、レベル２のバス５を通して主記憶に対して
読み込み処理の要求をだす。
アドレスＡと同じセット値のアドレスＥに対してデータ
の読み込み処理を行う要求があった場合について説明す
る。アドレスＥに対してデータの読み込み処理を行う要
求が起きると、レベル１のバス４からリクエストを受理
したＬ２キャッシュアクセス手段1102 はＬ２キャッシ
ュ１１０１ を調べ、アドレスＥのデータが格納されて
いないため、レベル２のバス５を通して主記憶に対して
読み込み処理の要求をだす。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６３】上記の状態においてＬ１キャッシュ1b で
アドレスＡと同じセット値のアドレスＥに対してデータ
の読み込み処理を行う要求があった場合について説明す
る。アドレスＥに対してデータの読み込み処理を行う要
求が起きると、レベル１のバス4 からリクエストを受理
したＬ２キャッシュアクセス手段1102 はＬ２キャッシ
ュ１１０１ を調べ、アドレスＥのデータが格納されて
いないため、レベル２のバス５を通して主記憶に対して
読み込み処理の要求をだす。
アドレスＡと同じセット値のアドレスＥに対してデータ
の読み込み処理を行う要求があった場合について説明す
る。アドレスＥに対してデータの読み込み処理を行う要
求が起きると、レベル１のバス4 からリクエストを受理
したＬ２キャッシュアクセス手段1102 はＬ２キャッシ
ュ１１０１ を調べ、アドレスＥのデータが格納されて
いないため、レベル２のバス５を通して主記憶に対して
読み込み処理の要求をだす。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００７０】ステップ Ｔ１：Ｌ２キャッシュ1101 にないアドレスのデータの
格納要求が起こる。 Ｔ２：Ｌ２キャッシュアクセス手段1102 において、指
定されたアドレスのセットに対してキャッシュラインに
空きがあるかすなわちＩのキャッシュラインがあるか調
べる。空きがなければＬＲＵ参照手段1105 にリプレー
ス候補要求信号を出力しＴ３に進み、空きがあればそこ
に格納しＴ９に進む。 Ｔ３：ＬＲＵ参照手段1105 において、ＬＲＵ1104 を参
照してＴ４以降の処理を行うために選択されたウェイで
ないものの中で最も古くアクセスされたキャッシュライ
ンのアドレスがあればそのアドレスを選択して、Ｌ２キ
ャッシュアクセス手段1102 にアドレスを出力しＴ４に
進み、まだ選択されていないウェイがなければＴ７に進
む。 Ｔ４：Ｌ２キャッシュアクセス手段1102 において、Ｔ
３で選択したアドレスのＬ２キャッシュ1101 のステー
トの状態を調べ、ＥまたはＳであればＴ６に進み、Ｅま
たはＳでなければＴ５に進む。またリプレース候補判定
手段1106 に対して、上記ステートの状態がＥまたはＳ
であるかどうかの信号や上記アドレスを出力する。 Ｔ５：リプレース候補判定手段1106 からＬＲＵ参照手
段1105 に対して次のリプレース候補を探すために次候
補要求信号を出力しＴ３に進む。 Ｔ６：リプレース候補判定手段1106 からリプレース処
理手段1107 に選択したアドレスを出力しＴ８に進む。 Ｔ７：ＬＲＵ参照手段1105 によりＬＲＵ1104 を参照
し、最も古くアクセスされたキャッシュラインのアドレ
スをリプレース処理手段1107 に出力する。 Ｔ８：リプレース処理手段1107 において、入力したア
ドレスに対してリプレース処理を行う。 Ｔ９：終了。
格納要求が起こる。 Ｔ２：Ｌ２キャッシュアクセス手段1102 において、指
定されたアドレスのセットに対してキャッシュラインに
空きがあるかすなわちＩのキャッシュラインがあるか調
べる。空きがなければＬＲＵ参照手段1105 にリプレー
ス候補要求信号を出力しＴ３に進み、空きがあればそこ
に格納しＴ９に進む。 Ｔ３：ＬＲＵ参照手段1105 において、ＬＲＵ1104 を参
照してＴ４以降の処理を行うために選択されたウェイで
ないものの中で最も古くアクセスされたキャッシュライ
ンのアドレスがあればそのアドレスを選択して、Ｌ２キ
ャッシュアクセス手段1102 にアドレスを出力しＴ４に
進み、まだ選択されていないウェイがなければＴ７に進
む。 Ｔ４：Ｌ２キャッシュアクセス手段1102 において、Ｔ
３で選択したアドレスのＬ２キャッシュ1101 のステー
トの状態を調べ、ＥまたはＳであればＴ６に進み、Ｅま
たはＳでなければＴ５に進む。またリプレース候補判定
手段1106 に対して、上記ステートの状態がＥまたはＳ
であるかどうかの信号や上記アドレスを出力する。 Ｔ５：リプレース候補判定手段1106 からＬＲＵ参照手
段1105 に対して次のリプレース候補を探すために次候
補要求信号を出力しＴ３に進む。 Ｔ６：リプレース候補判定手段1106 からリプレース処
理手段1107 に選択したアドレスを出力しＴ８に進む。 Ｔ７：ＬＲＵ参照手段1105 によりＬＲＵ1104 を参照
し、最も古くアクセスされたキャッシュラインのアドレ
スをリプレース処理手段1107 に出力する。 Ｔ８：リプレース処理手段1107 において、入力したア
ドレスに対してリプレース処理を行う。 Ｔ９：終了。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００７２】上記の状態においてＬ１キャッシュ1b で
アドレスＡと同じセット値のアドレスＥに対してデータ
の読み込み処理を行う要求があった場合について説明す
る。アドレスＥに対してデータの読み込み処理を行う要
求が起きると、レベル１のバス４からリクエストを受理
したＬ２キャッシュアクセス手段1102 はＬ２キャッシ
ュ１１０１ を調べ、アドレスＥのデータが格納されて
いないため、レベル２のバス５を通して主記憶に対して
読み込み処理の要求をだす。
アドレスＡと同じセット値のアドレスＥに対してデータ
の読み込み処理を行う要求があった場合について説明す
る。アドレスＥに対してデータの読み込み処理を行う要
求が起きると、レベル１のバス４からリクエストを受理
したＬ２キャッシュアクセス手段1102 はＬ２キャッシ
ュ１１０１ を調べ、アドレスＥのデータが格納されて
いないため、レベル２のバス５を通して主記憶に対して
読み込み処理の要求をだす。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００７６】実施の形態６．この発明の実施の形態６に
おけるキャッシュシステムの構成図は図１で示したキャ
ッシュシステムの構成図と同様のものである。図７はこ
の発明の実施の形態６におけるＬ２キャッシュシステム
２の内部の構成図であり、図において1101はＬ２キャッ
シュ、1102 はＬ２キャッシュ1101 にデータの読み書き
やキャッシュラインの状態を示すステートの変更を行っ
たり優先的にリプレースするキャッシュラインを探す処
理の起動要求の直前にＬ２キャッシュ1101 にアクセス
したアドレスのセットに対してキャッシュラインに空き
があるかすなわちステートがＩのキャッシュラインがあ
るか調べるＬ２キャッシュアクセス手段、1103 は既存
の命令を使ってＬ１キャッシュシステム1a，1b のステ
ートを調べるためのＬ１ステート調査リクエスト発行手
段でありこの命令によりＬ１キャッシュシステム1aまた
は1b のキャッシュラインのステートがＭのときステー
トがＳに変わる。1104 は最も長い期間にわたって使用
されなかったキャッシュラインを示すＬＲＵ、1105 は
ＬＲＵ1104 の情報を参照するためにアクセス制御する
ＬＲＵ参照手段、1107 はキャッシュラインのリプレー
ス処理を実行するリプレース処理手段、1108 はレベル
１のバス上のリクエストに対するスヌープの結果を示す
ＨＩＴ＃信号、1109 はレベル１のバス上のリクエスト
に対するスヌープの結果を示すＨＩＴＭ＃信号、1110
は優先的にリプレースするキャッシュラインかどうかを
示すフラグ、1111 はＬ２キャッシュ1101 のステート
の状態やＬ１キャッシュシステム1a,1b のステートを調
べた結果からリプレース候補のキャッシュラインを判定
し上記フラグ1110 を０または１にセットするフラグセ
ット手段、1112は上記フラグ1110 の情報を参照するた
めにアクセス制御するフラグ参照手段、1113 は任意に
時間の値を設定できるレジスタを持ち設定時間ごとに起
動要求信号を有意にしてＬ２キャッシュアクセス手段11
02 に出力するタイマーである。このタイマー1113を設
ける理由は、リプレースの要求がある前に、事前にリプ
レースするウェイを決定できるので、実際にリプレース
を行う時点ではＮ−１次キャッシュのステート調査をす
る必要がなく、リプレース時に要する時間を少なくでき
ることである。
おけるキャッシュシステムの構成図は図１で示したキャ
ッシュシステムの構成図と同様のものである。図７はこ
の発明の実施の形態６におけるＬ２キャッシュシステム
２の内部の構成図であり、図において1101はＬ２キャッ
シュ、1102 はＬ２キャッシュ1101 にデータの読み書き
やキャッシュラインの状態を示すステートの変更を行っ
たり優先的にリプレースするキャッシュラインを探す処
理の起動要求の直前にＬ２キャッシュ1101 にアクセス
したアドレスのセットに対してキャッシュラインに空き
があるかすなわちステートがＩのキャッシュラインがあ
るか調べるＬ２キャッシュアクセス手段、1103 は既存
の命令を使ってＬ１キャッシュシステム1a，1b のステ
ートを調べるためのＬ１ステート調査リクエスト発行手
段でありこの命令によりＬ１キャッシュシステム1aまた
は1b のキャッシュラインのステートがＭのときステー
トがＳに変わる。1104 は最も長い期間にわたって使用
されなかったキャッシュラインを示すＬＲＵ、1105 は
ＬＲＵ1104 の情報を参照するためにアクセス制御する
ＬＲＵ参照手段、1107 はキャッシュラインのリプレー
ス処理を実行するリプレース処理手段、1108 はレベル
１のバス上のリクエストに対するスヌープの結果を示す
ＨＩＴ＃信号、1109 はレベル１のバス上のリクエスト
に対するスヌープの結果を示すＨＩＴＭ＃信号、1110
は優先的にリプレースするキャッシュラインかどうかを
示すフラグ、1111 はＬ２キャッシュ1101 のステート
の状態やＬ１キャッシュシステム1a,1b のステートを調
べた結果からリプレース候補のキャッシュラインを判定
し上記フラグ1110 を０または１にセットするフラグセ
ット手段、1112は上記フラグ1110 の情報を参照するた
めにアクセス制御するフラグ参照手段、1113 は任意に
時間の値を設定できるレジスタを持ち設定時間ごとに起
動要求信号を有意にしてＬ２キャッシュアクセス手段11
02 に出力するタイマーである。このタイマー1113を設
ける理由は、リプレースの要求がある前に、事前にリプ
レースするウェイを決定できるので、実際にリプレース
を行う時点ではＮ−１次キャッシュのステート調査をす
る必要がなく、リプレース時に要する時間を少なくでき
ることである。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００７８】ステップ Ｐ１：タイマー1113 からＬ２キャッシュアクセス手段1
102 に有意な起動要求信号が出力され優先的にリプレー
スするキャッシュラインを探す処理を起動する。 Ｐ２：Ｌ２キャッシュアクセス手段1102 において、優
先的にリプレースするキャッシュラインを探す処理の起
動要求の直前にＬ２キャッシュ1101 にアクセスしたア
ドレスのセットに対してキャッシュラインに空きがある
かすなわちＩのキャッシュラインがあるか調べる。空き
がなければＬＲＵ参照手段1105 にリプレース候補要求
信号を出力しＰ３に進み、空きがあればＰ９に進む。 Ｐ３：ＬＲＵ参照手段1105 において、ＬＲＵ1104 を参
照してＰ４以降の処理を行うために選択されたウェイで
ないものの中で最も古くアクセスされたキャッシュライ
ンのアドレスがあればそのアドレスを選択して、Ｌ２キ
ャッシュアクセス手段1102 にアドレスを出力しＰ４に
進み、まだ選択されていないウェイがなければＰ９に進
む。 Ｐ４：Ｌ２キャッシュアクセス手段1102 において、Ｐ
３で選択したアドレスのＬ２キャッシュ1101 のステー
トの状態を調べ、ＳであればＰ５に進み、Ｓでなければ
Ｐ７に進む。またＬ１ステート調査リクエスト発行手段
1103とフラグセット手段1111 に対して、上記ステート
の状態がＳであるかどうかの信号や上記アドレスを出力
する。 Ｐ５：Ｌ１ステート調査リクエスト発行手段1103 によ
り、レベル１のバス4 へＬ１ステート調査のリクエスト
を発行し、フラグセット手段1111 に対して発行したこ
とを知らせる信号を有意にして出力する。 Ｐ６：フラグセット手段1111 において上記発行したこ
とを知らせる信号が有意のとき、ＨＩＴ＃信号1108 及
びＨＩＴＭ＃信号1109 から得られるスヌープ結果がミ
スであれば、Ｌ１キャッシュシステム1a，1b のステー
トはＩでありＰ８に進む。スヌープ結果がミスでなけれ
ばＰ７に進む。 Ｐ７：フラグセット手段1111 において、選択したアド
レス対するフラグ1110 を０にセットし、ＬＲＵ参照手
段1105 に対して次のリプレース候補を探すために次候
補要求信号を出力しＰ３に進む。 Ｐ８：フラグセット手段1111 において、選択したアド
レス対するフラグ1110 を１にセットする。 Ｐ９：優先的にリプレースするキャッシュラインを探す
処理を終了する。
102 に有意な起動要求信号が出力され優先的にリプレー
スするキャッシュラインを探す処理を起動する。 Ｐ２：Ｌ２キャッシュアクセス手段1102 において、優
先的にリプレースするキャッシュラインを探す処理の起
動要求の直前にＬ２キャッシュ1101 にアクセスしたア
ドレスのセットに対してキャッシュラインに空きがある
かすなわちＩのキャッシュラインがあるか調べる。空き
がなければＬＲＵ参照手段1105 にリプレース候補要求
信号を出力しＰ３に進み、空きがあればＰ９に進む。 Ｐ３：ＬＲＵ参照手段1105 において、ＬＲＵ1104 を参
照してＰ４以降の処理を行うために選択されたウェイで
ないものの中で最も古くアクセスされたキャッシュライ
ンのアドレスがあればそのアドレスを選択して、Ｌ２キ
ャッシュアクセス手段1102 にアドレスを出力しＰ４に
進み、まだ選択されていないウェイがなければＰ９に進
む。 Ｐ４：Ｌ２キャッシュアクセス手段1102 において、Ｐ
３で選択したアドレスのＬ２キャッシュ1101 のステー
トの状態を調べ、ＳであればＰ５に進み、Ｓでなければ
Ｐ７に進む。またＬ１ステート調査リクエスト発行手段
1103とフラグセット手段1111 に対して、上記ステート
の状態がＳであるかどうかの信号や上記アドレスを出力
する。 Ｐ５：Ｌ１ステート調査リクエスト発行手段1103 によ
り、レベル１のバス4 へＬ１ステート調査のリクエスト
を発行し、フラグセット手段1111 に対して発行したこ
とを知らせる信号を有意にして出力する。 Ｐ６：フラグセット手段1111 において上記発行したこ
とを知らせる信号が有意のとき、ＨＩＴ＃信号1108 及
びＨＩＴＭ＃信号1109 から得られるスヌープ結果がミ
スであれば、Ｌ１キャッシュシステム1a，1b のステー
トはＩでありＰ８に進む。スヌープ結果がミスでなけれ
ばＰ７に進む。 Ｐ７：フラグセット手段1111 において、選択したアド
レス対するフラグ1110 を０にセットし、ＬＲＵ参照手
段1105 に対して次のリプレース候補を探すために次候
補要求信号を出力しＰ３に進む。 Ｐ８：フラグセット手段1111 において、選択したアド
レス対するフラグ1110 を１にセットする。 Ｐ９：優先的にリプレースするキャッシュラインを探す
処理を終了する。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００８０】ステップ Ｒ１：Ｌ２キャッシュ1101 にないアドレスのデータの
格納要求が起こる。 Ｒ２：Ｌ２キャッシュアクセス手段1102 において、指
定されたアドレスのセットに対してキャッシュラインに
空きがあるかすなわちＩのキャッシュラインがあるか調
べる。空きがなければフラグ参照手段1108 にリプレー
ス候補要求信号を出力しＲ３に進み、空きがあればそこ
に格納しＲ６に進む。 Ｒ３：フラグ参照手段1112 によりフラグ1110 を参照
し、優先的にリプレースするキャッシュラインのアドレ
スがないかを調べ、なければＬＲＵ参照手段1105 にリ
プレース候補要求信号を出力しＲ４に進み、あればリプ
レース処理手段1107 にそのアドレスを出力しＲ５に進
む。 Ｒ４：ＬＲＵ参照手段1105 によりＬＲＵ1104 を参照
し、最も古くアクセスされたキャッシュラインのアドレ
スをリプレース処理手段1107 に出力する。 Ｒ５：リプレース処理手段1107 において、入力したア
ドレスに対してリプレース処理を行う。 Ｒ６：終了。
格納要求が起こる。 Ｒ２：Ｌ２キャッシュアクセス手段1102 において、指
定されたアドレスのセットに対してキャッシュラインに
空きがあるかすなわちＩのキャッシュラインがあるか調
べる。空きがなければフラグ参照手段1108 にリプレー
ス候補要求信号を出力しＲ３に進み、空きがあればそこ
に格納しＲ６に進む。 Ｒ３：フラグ参照手段1112 によりフラグ1110 を参照
し、優先的にリプレースするキャッシュラインのアドレ
スがないかを調べ、なければＬＲＵ参照手段1105 にリ
プレース候補要求信号を出力しＲ４に進み、あればリプ
レース処理手段1107 にそのアドレスを出力しＲ５に進
む。 Ｒ４：ＬＲＵ参照手段1105 によりＬＲＵ1104 を参照
し、最も古くアクセスされたキャッシュラインのアドレ
スをリプレース処理手段1107 に出力する。 Ｒ５：リプレース処理手段1107 において、入力したア
ドレスに対してリプレース処理を行う。 Ｒ６：終了。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００８２】上記の状態においてタイマー1113 からＬ
２キャッシュアクセス手段1102 に有意な起動要求信号
が出力され、優先的にリプレースするキャッシュライン
を探す処理が起動された場合について説明する。Ｐ２で
優先的にリプレースするキャッシュラインを探す処理が
起動する直前にＬ２キャッシュアクセス手段1102 によ
りＬ２キャッシュ1101 にデータを格納したアドレスＤ
のセットに対してキャッシュラインに空きがあるか調
べ、アドレスＡ、アドレスＢ、アドレスＣ、アドレスＤ
がステートＩ以外で格納されている、すなわちキャッシ
ュラインに空きがないのでＰ３の処理に進む。Ｐ３にお
いてＬＲＵ1104 を参照し、まだ選択していないウェイ
の中で最も古くアクセスされたキャッシュラインのアド
レスであるアドレスＡを選択する。Ｐ４においてアドレ
スＡのＬ２キャッシュ1101 のステートの状態はＳなの
でＰ５に進む。Ｌ１ステート調査リクエスト発行手段11
03 はレベル１のバス4 へアドレスＡのＬ１ステート調
査のリクエストを発行しＰ６に進む。Ｌ１キャッシュ1a
ではステートＳであるので、スヌープ結果はヒットと
なるのでＰ７に進む。フラグセット手段1111 におい
て、アドレスＡに対するフラグ1110 を０にセットし、
ＬＲＵ参照手段1105 に対して次のリプレース候補を探
すために次候補要求信号を出力しＰ３に進む。Ｐ３でア
ドレスＡの次に古くアクセスされまだ選択していないウ
ェイのアドレスＢを選択する。
２キャッシュアクセス手段1102 に有意な起動要求信号
が出力され、優先的にリプレースするキャッシュライン
を探す処理が起動された場合について説明する。Ｐ２で
優先的にリプレースするキャッシュラインを探す処理が
起動する直前にＬ２キャッシュアクセス手段1102 によ
りＬ２キャッシュ1101 にデータを格納したアドレスＤ
のセットに対してキャッシュラインに空きがあるか調
べ、アドレスＡ、アドレスＢ、アドレスＣ、アドレスＤ
がステートＩ以外で格納されている、すなわちキャッシ
ュラインに空きがないのでＰ３の処理に進む。Ｐ３にお
いてＬＲＵ1104 を参照し、まだ選択していないウェイ
の中で最も古くアクセスされたキャッシュラインのアド
レスであるアドレスＡを選択する。Ｐ４においてアドレ
スＡのＬ２キャッシュ1101 のステートの状態はＳなの
でＰ５に進む。Ｌ１ステート調査リクエスト発行手段11
03 はレベル１のバス4 へアドレスＡのＬ１ステート調
査のリクエストを発行しＰ６に進む。Ｌ１キャッシュ1a
ではステートＳであるので、スヌープ結果はヒットと
なるのでＰ７に進む。フラグセット手段1111 におい
て、アドレスＡに対するフラグ1110 を０にセットし、
ＬＲＵ参照手段1105 に対して次のリプレース候補を探
すために次候補要求信号を出力しＰ３に進む。Ｐ３でア
ドレスＡの次に古くアクセスされまだ選択していないウ
ェイのアドレスＢを選択する。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００８４】Ｌ１キャッシュ1b においてアドレスＡと
同じセット値のアドレスＥに対してデータの読み込み処
理を行う要求があった場合について説明する。アドレス
Ｅに対してデータの読み込み処理を行う要求が起きる
と、レベル１のバス４からリクエストを受理したＬ２キ
ャッシュアクセス手段1102 はＬ２キャッシュ１１０１
を調べ、アドレスＥのデータが格納されていないため、
レベル２のバス５を通して主記憶に対して読み込み処理
の要求をだす。
同じセット値のアドレスＥに対してデータの読み込み処
理を行う要求があった場合について説明する。アドレス
Ｅに対してデータの読み込み処理を行う要求が起きる
と、レベル１のバス４からリクエストを受理したＬ２キ
ャッシュアクセス手段1102 はＬ２キャッシュ１１０１
を調べ、アドレスＥのデータが格納されていないため、
レベル２のバス５を通して主記憶に対して読み込み処理
の要求をだす。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６１】Ｓ４：Ｌ２キャッシュアクセス手段1102
において、Ｓ３で選択したアドレスのＬ２キャッシュ11
01 のステートの状態を調べ、ＭであればＳ５に進み、
ＭでなければＳ７に進む。またＬ１ステート調査
リクエスト発行手段1103 とリプレース候補判定手
段1106 に対して、上記ステートの状態がＭであ
るかどうかの信号や上記アドレスを出力する。 Ｓ６：リプレース候補判定手段1106 において上記発行
したことを知らせる信号が有意のとき、ＨＩＴ＃信号11
08 及びＨＩＴＭ＃信号1109 から得られるスヌープ結果
がミスであれば、Ｌ１キャッシュシステム1a，1b のス
テートはＩでありＳ８に進む。スヌープ結果がＨＩＴ＃
信号1108 がアサートされＨＩＴＭ＃信号1109 がアサー
トされなかった場合、すなわちヒットのときＳ８に進
む。スヌープ結果がＨＩＴＭ＃信号1109 がアサートさ
れＨＩＴ＃信号1108 がアサートされなかった場合、す
なわちヒットエムのときＳ７に進む。
において、Ｓ３で選択したアドレスのＬ２キャッシュ11
01 のステートの状態を調べ、ＭであればＳ５に進み、
ＭでなければＳ７に進む。またＬ１ステート調査
リクエスト発行手段1103 とリプレース候補判定手
段1106 に対して、上記ステートの状態がＭであ
るかどうかの信号や上記アドレスを出力する。 Ｓ６：リプレース候補判定手段1106 において上記発行
したことを知らせる信号が有意のとき、ＨＩＴ＃信号11
08 及びＨＩＴＭ＃信号1109 から得られるスヌープ結果
がミスであれば、Ｌ１キャッシュシステム1a，1b のス
テートはＩでありＳ８に進む。スヌープ結果がＨＩＴ＃
信号1108 がアサートされＨＩＴＭ＃信号1109 がアサー
トされなかった場合、すなわちヒットのときＳ８に進
む。スヌープ結果がＨＩＴＭ＃信号1109 がアサートさ
れＨＩＴ＃信号1108 がアサートされなかった場合、す
なわちヒットエムのときＳ７に進む。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６８】実施の形態５．この発明の実施の形態５に
おけるキャッシュシステムの構成図は図１で示したキャ
ッシュシステムの構成図と同様のものである。図５はこ
の発明の実施の形態５におけるＬ２キャッシュシステム
２の内部の構成図であり、図２で示した実施の形態１の
Ｌ２キャッシュシステムの内部の構成図からＬ１ステー
ト調査リクエスト発行手段1103 、ＨＩＴ＃信号1108 、
ＨＩＴＭ＃信号1109 を除いたものと同様である。ただ
し図５のＬ２キャッシュアクセス手段1102 はＬ２キャ
ッシュ1101 のステートの状態を調べるにあたり、ステ
ートの状態がＳだけではなくＳまたはＥであることを比
較の期待値としている。またリプレース候補判定手段11
06はＬ２キャッシュ1101 のステートの状態からのみリ
プレース候補のキャッシュラインを判定し、Ｌ１キャッ
シュシステム1a，1b のステートを調べるためスヌープ
結果は判定に含まないところが実施の形態１と異なる。
おけるキャッシュシステムの構成図は図１で示したキャ
ッシュシステムの構成図と同様のものである。図５はこ
の発明の実施の形態５におけるＬ２キャッシュシステム
２の内部の構成図であり、図２で示した実施の形態１の
Ｌ２キャッシュシステムの内部の構成図からＬ１ステー
ト調査リクエスト発行手段1103 、ＨＩＴ＃信号1108 、
ＨＩＴＭ＃信号1109 を除いたものと同様である。ただ
し図５のＬ２キャッシュアクセス手段1102 はＬ２キャ
ッシュ1101 のステートの状態を調べるにあたり、ステ
ートの状態がＳだけではなくＳまたはＥであることを比
較の期待値としている。またリプレース候補判定手段11
06はＬ２キャッシュ1101 のステートの状態からのみリ
プレース候補のキャッシュラインを判定し、Ｌ１キャッ
シュシステム1a，1b のステートを調べるためスヌープ
結果は判定に含まないところが実施の形態１と異なる。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の一実施の形態を示すキャッシュシ
ステムの構成図である。
ステムの構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態１、２、３、４を示す
Ｌ２キャッシュシステムの内部構成図である。
Ｌ２キャッシュシステムの内部構成図である。
【図３】 この発明の実施の形態１、２、３の動作を示
すフローチャートである。
すフローチャートである。
【図４】 この発明の実施の形態４の動作を示すフロー
チャートである。
チャートである。
【図５】 この発明の実施の形態５を示すＬ２キャッシ
ュシステムの内部構成図である。
ュシステムの内部構成図である。
【図６】 この発明の実施の形態５の動作を示すフロー
チャートである。
チャートである。
【図７】 この発明の実施の形態６を示すＬ２キャッシ
ュシステムの内部構成図である。
ュシステムの内部構成図である。
【図８】 この発明の実施の形態６の動作を示すフロー
チャートである。
チャートである。
【図９】 この発明の実施の形態６の動作を示すフロー
チャートである。
チャートである。
【図１０】 この発明の実施の形態７を示すＬ２キャッ
シュシステムの内部構成図である。
シュシステムの内部構成図である。
【図１１】 この発明の実施の形態７におけるバス監視
手段の回路図である。
手段の回路図である。
【図１２】 この発明の実施の形態８、９を示すＬ２キ
ャッシュシステムの内部構成図である。
ャッシュシステムの内部構成図である。
【図１３】 この発明の実施の形態８におけるバス監視
手段の回路図である。
手段の回路図である。
【図１４】 この発明の実施の形態９におけるバス監視
手段の回路図である。
手段の回路図である。
【図１５】 この発明の実施の形態１０を示すＬ２キャ
ッシュシステムの内部構成図である。
ッシュシステムの内部構成図である。
【図１６】 この発明の実施の形態１０におけるカウン
ト基準値格納手段の内部構成図である。
ト基準値格納手段の内部構成図である。
【図１７】 従来例のキャッシュシステムを示す構成図
である。
である。
【図１８】 従来例のキャッシュシステムにおける動作
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図１９】 従来例の階層構造化したキャッシュシステ
ムを示す構成図である。
ムを示す構成図である。
【符号の説明】 １ Ｌ１キャッシュシステム、２ Ｌ２キャッシュシス
テム、１１０１ Ｌ２キャッシュ、１１０２ 第一の調
査手段（Ｌ２アクセス手段）、１１０３ 第二の調査手
段（Ｌ１ステート調査リクエスト発行手段）、１１０６
判定手段（リプレース候補判定手段）、１１１０ フ
ラグ、１１１１ フラグセット手段、１１１２ フラグ
参照手段、１１１４ バス監視手段、２００５ リクエ
ストカウンタ。
テム、１１０１ Ｌ２キャッシュ、１１０２ 第一の調
査手段（Ｌ２アクセス手段）、１１０３ 第二の調査手
段（Ｌ１ステート調査リクエスト発行手段）、１１０６
判定手段（リプレース候補判定手段）、１１１０ フ
ラグ、１１１１ フラグセット手段、１１１２ フラグ
参照手段、１１１４ バス監視手段、２００５ リクエ
ストカウンタ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近江谷 康人 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内
Claims (10)
- 【請求項１】 ＭＥＳＩプロトコルにより制御されるＮ
次キャッシュシステムに包含されＭＥＳＩプロトコルに
より制御されるＮ−１次キャッシュシステムからなる階
層構造のキャッシュシステムにおいて、上記Ｎ次キャッ
シュシステム上のキャッシュラインのウェイのステート
を調べる第一の調査手段、上記Ｎ次キャッシュシステム
上のキャッシュラインの上記ウェイに格納されたデータ
のアドレスの上記Ｎ−１次キャッシュシステムにおける
上記アドレスのステートを調査する第二の調査手段、上
記第一の調査手段及び第二の調査手段による調査結果に
より上記Ｎ次キャッシュシステムにおけるキャッシュラ
イン上のリプレースするウェイを判定する判定手段を備
えたことを特徴とするキャッシュシステム。 - 【請求項２】 ＭＥＳＩプロトコルにより制御されるＮ
次キャッシュシステムに包含されＭＥＳＩプロトコルに
より制御されるＮ−１次キャッシュシステムからなる階
層構造のキャッシュシステムにおいて、上記Ｎ次キャッ
シュシステム上でリプレース要求のあったキャッシュラ
インのウェイの状態を示すステートがＭ又はＥ又はＳの
とき、そのウェイに格納されたデータのアドレスの上記
Ｎ−１次キャッシュシステムにおける上記アドレスのス
テートを調査するステップ、このステートの調査結果よ
りステートがＩのときは、そのアドレスの上記Ｎ次キャ
ッシュシステム上の上記ウェイをリプレースすることを
判定するステップからなることを特徴とするリプレース
判定方法。 - 【請求項３】 ＭＥＳＩプロトコルにより制御されるＮ
次キャッシュシステムに包含されＭＥＳＩプロトコルに
より制御されるＮ−１次キャッシュシステムからなる階
層構造のキャッシュシステムにおいて、上記Ｎ次キャッ
シュシステム上でリプレース要求のあったキャッシュラ
インの各ウェイの中で使用されなかった期間が１番長い
ウェイの状態を示すステートがＭ又はＥ又はＳのとき、
そのウェイに格納されたデータのアドレスの上記Ｎ−１
次キャッシュシステムにおける上記アドレスのステート
を調査するステップ、このステートの調査結果よりステ
ートがＩでないときは上記Ｎ次キャッシュシステム上で
リプレース要求のあったキャッシュラインの各ウェイの
中で使用されなかった期間が２番目に長いウェイの状態
を示すステートを調査するステップ、以下順次使用され
なかった期間の長いウェイの順に調査を行いそのウェイ
の状態を示すステートがＭ又はＥ又はＳでかつそのウェ
イに格納されたデータのアドレスの上記Ｎ−１次キャッ
シュシステムにおける上記アドレスのステートがＩのと
きは、そのアドレスの上記Ｎ次キャッシュシステム上の
ウェイをリプレースすることを判定するステップからな
ることを特徴とするリプレース判定方法。 - 【請求項４】 ＭＥＳＩプロトコルにより制御されるＮ
次キャッシュシステムに包含されＭＥＳＩプロトコルに
より制御されるＮ−１次キャッシュシステムからなる階
層構造のキャッシュシステムにおいて、上記Ｎ次キャッ
シュシステム上でリプレース要求のあったキャッシュラ
インのウェイのステートがＭのとき、そのウェイに格納
されたデータのアドレスの上記Ｎ−１次キャッシュシス
テムにおける上記アドレスのステートを調査するステッ
プ、この調査結果によりそのステートがＥ又はＳ又はＩ
であるときは上記ウェイをリプレースすることを判定す
るステップからなることを特徴とするリプレース判定方
法。 - 【請求項５】 ＭＥＳＩプロトコルにより制御されるＮ
次キャッシュシステムに包含されＭＥＳＩプロトコルに
より制御されるＮ−１次キャッシュシステムからなる階
層構造のキャッシュシステムにおいて、上記Ｎ次キャッ
シュシステム上のキャッシュラインのウェイのステート
を調べる調査手段、この調査手段による調査結果により
上記Ｎ次キャッシュシステムにおけるキャッシュライン
上のリプレースするウェイを判定する判定手段を備えた
ことを特徴とするキャッシュシステム。 - 【請求項６】 ＭＥＳＩプロトコルにより制御されるＮ
次キャッシュシステムに包含されＭＥＳＩプロトコルに
より制御されるＮ−１次キャッシュシステムからなる階
層構造のキャッシュシステムにおいて、上記Ｎ次キャッ
シュシステム上でリプレース要求のあったキャッシュラ
インのウェイのステートがＥ又はＳのとき、そのウェイ
をリプレースすることを判定するステップからなること
を特徴とするリプレース判定方法。 - 【請求項７】 ＭＥＳＩプロトコルにより制御されるＮ
次キャッシュシステムに包含されＭＥＳＩプロトコルに
より制御されるＮ−１次キャッシュシステムからなる階
層構造のキャッシュシステムにおいて、予め設定した期
間ごとに上記Ｎ次キャッシュシステムにおけるキャッシ
ュライン上のリプレースするウェイを判定するステッ
プ、そのウェイのアドレスに対するフラグをセットする
ステップ、上記Ｎ次キャッシュシステム上でリプレース
要求があったとき上記フラグをセットしたウェイをリプ
レースすることを判定するステップからなることを特徴
とするリプレース判定方法。 - 【請求項８】 ＭＥＳＩプロトコルにより制御されるＮ
次キャッシュシステムに包含されＭＥＳＩプロトコルに
より制御されるＮ−１次キャッシュシステムからなる階
層構造のキャッシュシステムにおいて、バスがアイドル
状態又はバストラフィックが低負荷状態のときＮ−１次
キャッシュシステムのステートの状態を調べるリクエス
トの発行を可とするバス監視手段を備えたことを特徴と
する請求項１記載のキャッシュシステム。 - 【請求項９】 上記バス監視手段は、上記Ｎ次及びＮ−
１キャッシュシステムがスヌープ中でないときに上記第
二の調査手段により上記Ｎ−１次キャッシュシステムに
おける上記アドレスのステートの調査を可とすることを
特徴とする請求項８記載のキャッシュシステム。 - 【請求項１０】 上記バス監視手段は、バス上のトラン
ザクション回数を計数するカウンタを備え、上記トラン
ザクション回数が予め設定した基準値以下のときに上記
第二の調査手段により上記Ｎ−１次キャッシュシステム
における上記アドレスの調査を可とすることを特徴とす
る請求項８記載のキャッシュシステム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8256490A JPH10105463A (ja) | 1996-09-27 | 1996-09-27 | キャッシュシステム及びリプレース判定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8256490A JPH10105463A (ja) | 1996-09-27 | 1996-09-27 | キャッシュシステム及びリプレース判定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10105463A true JPH10105463A (ja) | 1998-04-24 |
Family
ID=17293371
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8256490A Pending JPH10105463A (ja) | 1996-09-27 | 1996-09-27 | キャッシュシステム及びリプレース判定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10105463A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100445944C (zh) * | 2004-12-21 | 2008-12-24 | 三菱电机株式会社 | 控制电路以及控制方法 |
| JP2009524137A (ja) * | 2006-01-19 | 2009-06-25 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | 上位レベル・キャッシュのエビクション候補を識別するための巡回スヌープ |
| US7613910B2 (en) | 2004-09-30 | 2009-11-03 | Fujitsu Limited | Information processing apparatus, method, and computer-readable recording medium for replacing an entry in a memory device |
| JP2018005395A (ja) * | 2016-06-29 | 2018-01-11 | 富士通株式会社 | 演算処理装置、情報処理装置および演算処理装置の制御方法 |
-
1996
- 1996-09-27 JP JP8256490A patent/JPH10105463A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7613910B2 (en) | 2004-09-30 | 2009-11-03 | Fujitsu Limited | Information processing apparatus, method, and computer-readable recording medium for replacing an entry in a memory device |
| CN100445944C (zh) * | 2004-12-21 | 2008-12-24 | 三菱电机株式会社 | 控制电路以及控制方法 |
| JP2009524137A (ja) * | 2006-01-19 | 2009-06-25 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | 上位レベル・キャッシュのエビクション候補を識別するための巡回スヌープ |
| JP2018005395A (ja) * | 2016-06-29 | 2018-01-11 | 富士通株式会社 | 演算処理装置、情報処理装置および演算処理装置の制御方法 |
| US10423528B2 (en) | 2016-06-29 | 2019-09-24 | Fujitsu Limited | Operation processing device, information processing apparatus, and control method for operation processing device |
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