JPH10232825A - キャッシュメモリ制御方式 - Google Patents

キャッシュメモリ制御方式

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Publication number
JPH10232825A
JPH10232825A JP9035994A JP3599497A JPH10232825A JP H10232825 A JPH10232825 A JP H10232825A JP 9035994 A JP9035994 A JP 9035994A JP 3599497 A JP3599497 A JP 3599497A JP H10232825 A JPH10232825 A JP H10232825A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cache memory
processor
data
cache
processors
Prior art date
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Pending
Application number
JP9035994A
Other languages
English (en)
Inventor
Satoshi Furuya
聡 古矢
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NEC Ibaraki Ltd
Original Assignee
NEC Ibaraki Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 あるプロセッサのリード命令に対して複数の
キャッシュメモリがデータを共有している場合にキャッ
シュミスとなるケースをなくし、キャッシュメモリに共
有データが存在するプロセッサを1つ選択し、そのプロ
セッサのキャッシュメモリからデータを返送できるよう
にする。 【解決手段】 それぞれがキャッシュメモリを有する複
数個のプロセッサ1a,1b,1c,および1dと、前
記複数個のプロセッサに第一のバス3を介して接続する
二次キャッシュメモリ2とを含む情報処理システムにお
いて、任意のプロセッサが発行したリード命令に対して
他のプロセッサのキャッシュメモリおよび前記二次キャ
ッシュメモリの少なくとも一つのキャッシュメモリがヒ
ットしたとき、あらかじめ設定した優先順位に従って前
記キャッシュメモリのデータを前記任意のプロセッサに
送信する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はキャッシュメモリ制
御方式に関し、特にそれぞれがキャッシュメモリを備え
る複数個のプロセッサおよび二次キャッシュメモリを含
む情報処理システムのキャッシュメモリ制御方式に関す
る。
【0002】
【従来の技術】図3は従来のキャッシュメモリ制御方式
を示すブロック図である。同図においてあるプロセッサ
91a,91b,91cまたは91dのリード命令に対
してキャッシュメモリ内に返送するデータが存在するプ
ロセッサまたは二次キャッシュメモリ92は、キャッシ
ュヒット信号6をアクティブにして自分のキャッシュメ
モリ内にデータが存在することをバス3に報告する。二
次キャッシュメモリ92に返送するデータが存在する場
合は、データ返送の優先順位が他のプロセッサよりも高
いので、他のプロセッサのキャッシュメモリ内にデータ
が存在するか否かに関わらず、データを返送できる。
【0003】複数のキャッシュメモリが返送するデータ
をそれぞれ保持している場合は、複数のキャッシュメモ
リから同時にそれぞれのデータ(以下、共有データとい
う。)を返送してバス上でデータが衝突することを避け
るために、データ返送の優先順位の高い二次キャッシュ
メモリ92からデータを返送する。二次キャッシュメモ
リ内に共有データが存在しない場合はプロセッサのキャ
ッシュメモリにデータが存在していたとしてもキャッシ
ュミスとし、異なるバス4に接続されている主記憶装置
5からデータを読まなければならず、メモリアクセス性
能が低下するという欠点がある。
【0004】また、特開平6−202949号公報によ
れば、各プロセッサが一定の優先度を持って全てのキャ
ッシュメモリにアクセスできるようにプロセッサ−キャ
ッシュメモリ間にクロスバスイッチを接続しており、さ
らにメモり・ブロックのコピーはシステム内でただひと
つのキャッシュメモリにしか存在しないようにしている
ので、リード命令に対して返送データを複数のキャッシ
ュメモリで共有することはない。したがって、上記の問
題は発生せず、リード命令に対してキャッシュメモリが
ヒットした場合は必ずデータを返送できる。しかし、メ
モリブロックのコピーを複数のキャッシュメモリで共有
することができないため、複数のプロセッサが同時にキ
ャッシュメモリにアクセスすることはできないという欠
点がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
のキャッシュメモリ制御方式は、あるプロセッサのリー
ド命令に対して複数のキャッシュメモリが返送するデー
タを共有している場合に、各プロセッサの持つキャッシ
ュメモリからデータを返送できないことである。その理
由は、共有データがキャッシュメモリ内に存在すること
を示すキャッシュヒット信号が全て同一信号線としてバ
スに接続されているために、キャッシュヒット信号をア
クティブにしたプロセッサは他のプロセッサまたは二次
キャッシュメモリがキャッシュヒット信号をアクティブ
にしたかどうかを知ることができず、また、このときど
のプロセッサのキャッシュメモリからデータを返送する
のか決定する手段を持たないためである。
【0006】本発明の目的は、あるプロセッサのリード
命令に対して複数のキャッシュメモリがデータを共有し
ている場合にキャッシュミスとなるケースをなくし、キ
ャッシュメモリに共有データが存在するプロセッサを1
つ選択し、そのプロセッサのキャッシュメモリからデー
タを返送できるようにすることによってキャッシュヒッ
ト率を向上させ、メモリアクセス性能を向上させるキャ
ッシュメモリ制御方式を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のキャッシュメモ
リ制御方式は、それぞれがキャッシュメモリを有する複
数個のプロセッサと、前記複数個のプロセッサに第一の
バスを介して接続する二次キャッシュメモリと、前記二
次キャッシュメモリに第二のバスを介して接続する主記
憶装置とを含む情報処理システムにおいて、任意のプロ
セッサが発行したりリード命令に対して他のプロセッサ
のキャッシュメモリおよび前記二次キャッシュメモリの
少なくとも一つのキャッシュメモリがヒットしたとき、
あらかじめ設定した優先順位に従って前記キャッシュメ
モリのデータを前記任意のプロセッサに送信するように
して構成される。
【0008】また、本発明のキャッシュメモリ制御方式
において、前記複数個のプロセッサは、それぞれが具備
するキャッシュメモリに任意のプロセッサが発行したリ
ード命令に対するデータが存在するときキャッシュヒッ
ト信号を他のプロセッサおよび二次キャッシュメモリに
送出するキャッシュヒット判定回路と、あらかじめ設定
した優先順位に従って前記キャッシュメモリのデータを
前記リード命令を発行したプロセッサに送出するデータ
転送制御回路とを備える。
【0009】さらに、本発明のキャッシュメモリ制御方
式において、前記二次キャッシュメモリは、自身が具備
するキャッシュメモリに任意のプロセッサが発行したリ
ード命令に対するデータが存在するときキャッシュヒッ
ト信号を前記任意のプロセッサに送出するキャッシュヒ
ット判定回路と、前記リード命令を発行したプロセッサ
に前記キャッシュメモリのデータを送出するデータ転送
制御回路とを備える。
【0010】すなわち、本発明のキャッシュメモリ制御
方式は、キャッシュメモリを持つ複数のプロセッサおよ
び二次キャッシュメモリが同一バスに接続されているシ
ステムにおいて、あるプロセッサのリード命令に対して
キャッシュメモリまたは二次キャッシュメモリ内にデー
タが存在するかどうかを判定し、キャッシュヒットした
ことを他のプロセッサまたは二次キャッシュメモリに伝
えるキャッシュヒット信号を出力するキャッシュヒット
判定回路を具備する。さらに複数のキャッシュメモリが
データを共有している場合にリード命令を発行したプロ
セッサを示すID番号によって共有データ返送の優先順
位を設定し、共有データをキャッシュメモリ内に持つプ
ロセッサまたは二次キャッシュメモリの中で最も優先順
位の高いプロセッサまたは二次キャッシュメモリからデ
ータを返送するように制御するデータ転送制御回路を具
備する。
【0011】また、本発明によれば、各プロセッサおよ
び二次キャッシュメモリ内のキャッシュヒット判定回路
は自キャッシュメモリ内に共有データが存在するとき、
自分のキャッシュヒット信号をアクティブにして他のプ
ロセッサおよび二次キャッシュメモリに出力する。他の
プロセッサおよび二次キャッシュメモリはこれにより、
どのプロセッサまたは二次キャッシュメモリがキャッシ
ュヒット信号をアクティブにしたか、すなわち、どのキ
ャッシュメモリに共有データが存在するかを知ることが
できる。さらに、データ転送制御回路で共有データ返送
の優先順位を設定することにより、複数のキャッシュメ
モリがデータを共有している場合でもキャッシュヒット
信号をアクティブにしたプロセッサの中で最もデータ返
送の優先順位の高いプロセッサのキャッシュメモリから
データを返送できる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明について図面を参照
しながら説明する。
【0013】図1は本発明の実施の一形態を示すブロッ
ク図である。同図において、本発明によるキャッシュメ
モリ制御方式は、それぞれがキャッシュメモリを有する
複数個のプロセッサ1a,1b,1c,および1dと、
前記複数個のプロセッサに第一のバス3を介して接続す
る二次キャッシュメモリ2と、前記二次キャッシュメモ
リに第二のバス4を介して接続する主記憶装置5とを含
む情報処理システムにおいて、任意のプロセッサが発行
したリード命令に対して他のプロセッサのキャッシュメ
モリおよび前記二次キャッシュメモリの少なくとも一つ
のキャッシュメモリがヒットしたとき、あらかじめ設定
した優先順位に従って前記キャッシュメモリのデータを
前記任意のプロセッサに送信する。
【0014】プロセッサ1aは、演算処理部10,バス
制御回路11,キャッシュメモリ12,キャッシュヒッ
ト判定回路13,およびデータ転送制御回路14から構
成される。なお、プロセッサ1b,1c,および1dも
プロセッサ1aと同様に構成されている。
【0015】演算処理部10は演算処理を行う。バス制
御回路11はバス3の制御およびバス3への命令の発行
を行う。キャッシュヒット判定回路13はキャッシュヒ
ットの判定を行い、結果をキャッシュヒット信号6aに
よって内部のデータ転送制御回路14,プロセッサ1b
〜1d,および二次キャッシュメモリ2に報告する。
【0016】ここで、キャッシュヒット信号6a,6
b,6c,6d,6eはそれぞれプロセッサ1a,プロ
セッサ1b,プロセッサ1c,プロセッサ1d,二次キ
ャッシュメモリ2のキャッシュヒット判定回路から他の
プロセッサおよび二次キャッシュメモリに入力される。
【0017】データ転送制御回路14は、リード命令を
発行したプロセッサのID番号によりプロセッサおよび
二次キャッシュメモリのデータ返送の優先順位を設定
し、返送するデータを自キャッシュ内に持つプロセッサ
の中で最もデータ返送の優先順位の高いプロセッサから
データを返送する。また、データ転送制御回路はキャッ
シュメモリとバス間のデータ転送を行う。
【0018】二次キャッシュメモリ2は、バス制御回路
21とキャッシュメモリ22とキャッシュヒット判定回
路23とデータ転送制御回路24とから構成される。バ
ス制御回路21はバス3および4の制御とバス3および
4への命令の発行を行う。キャッシュヒット判定回路2
3およびデータ転送制御回路24は各プロセッサ内の同
回路と同じ役割を持つ。
【0019】次に、上記のキャッシュメモリ制御方式の
動作について詳細に説明する。ここでは、プロセッサ1
aがリード命令を発行したときに、複数のキャッシュメ
モリに返送するデータが存在する場合の動作について説
明する。
【0020】プロセッサ1aはバス3にリード命令を発
行すると同時に自分のID番号をバスに送出する。他の
プロセッサおよび二次キャッシュメモリはこのID番号
を含む命令情報によってプロセッサ1aがリード命令を
発行したことを認識する。
【0021】図2はリード命令を発行したプロセッサの
ID番号によってデータ転送制御回路で設定される他の
プロセッサおよび二次キャッシュメモリのデータ返送の
優先順位の一例を表す。図2の設定では、プロセッサ1
aがリード命令を発行したとき、データ返送の優先順位
は高い方から二次キャッシュメモリ2,プロセッサ1
b,プロセッサ1c,プロセッサ1dの順となる。
【0022】そして各プロセッサおよび二次キャッシュ
メモリのキャッシュヒット判定回路から出力されるキャ
ッシュヒット信号は他のプロセッサおよび二次キャッシ
ュメモリのデータ転送制御回路に入力される。キャッシ
ュヒット信号をアクティブにしたプロセッサまたは二次
キャッシュメモリの中で、設定した優先順位の最も高い
プロセッサまたは二次キャッシュメモリのデータ転送制
御回路からバス3にデータを返送する。
【0023】プロセッサ1aがリード命令を発行したと
きに、二次キャッシュメモリ2,プロセッサ1b,プロ
セッサ1c,またはプロセッサ1d内のキャッシュメモ
リに共有データが存在する場合のデータ返送方法につい
て具体的に説明する。
【0024】まず、二次キャッシュメモリ2内に共有デ
ータが存在する場合は、二次キャッシュメモリのキャッ
シュヒット信号6eをアクティブにすると同時にデータ
を返送できる。二次キャッシュメモリはデータ返送の優
先順位が最も高いので、他のプロセッサのキャッシュメ
モリに共有データがあるか否かに関わらずデータを返送
できる。
【0025】プロセッサ1bのキャッシュメモリ内にデ
ータが存在する場合、まずプロセッサ1bは自分のキャ
ッシュヒット信号6bをアクティブにする。次のクロッ
クで自分よりデータ返送の優先順位の高い二次キャッシ
ュメモリ2のキャッシュヒット信号6eがアクティブで
なければデータを返送する。
【0026】プロセッサ1cのキャッシュメモリ内にデ
ータが存在する場合、ますプロセッサ1cは自分のキャ
ッシュヒット信号6cをアクティブにする。次のクロッ
クで自分よりデータ返送の優先順位の高い二次キャッシ
ュメモリ2およびプロセッサ1bのキャッシュヒット信
号6eおよび6bがアクティブでなければデータを返送
する。
【0027】プロセッサ1dのキャッシュメモリ内にデ
ータが存在する場合、ますプロセッサ1dは自分のキャ
ッシュヒット信号6dをアクティブにする。次のクロッ
クで二次キャッシュメモリ,プロセッサ1b,およびプ
ロセッサ1cのキャッシュヒット信号6e,6b,およ
び6cがアクティブでなければデータを返送する。
【0028】他のプロセッサ1b,1c,または1dが
リード命令を発行した場合も、上記と同様に動作してキ
ャッシュヒット率を向上させるので、情報処理システム
全体としてメモリアクセス性能の向上をはかることがで
きる。
【0029】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
キャッシュメモリ制御方式によれば、リード命令に、全
てのプロセッサおよび二次キャッシュメモリが、自分の
キャッシュヒット信号をアクティブにして他のプロセッ
サに自キャッシュメモリ内に共有データが存在すること
を報告できるキャッシュヒット判定回路と、共有データ
返送の優先順位を設定し、キャッシュヒット信号をアク
ティブにしたプロセッサの中でデータ返送の優先順位の
最も高いプロセッサからデータを返送するように制御す
るデータ転送制御回路とを持つので、任意のキャッシュ
メモリからバスにデータを返送できる。したがってキャ
ッシュヒット率が向上し、メモリアクセス性能が向上す
るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態を示すブロック図。
【図2】データ返送の優先順位の例を示す説明図。
【図3】キャッシュメモリ制御方式の従来例を示すブロ
ック図。
【符号の説明】
1a,1b,1c,1d プロセッサ 2 二次キャッシュメモリ 3,4 バス 5 主記憶装置 6a,6b,6c,6d,6e キャッシュヒット信
号 10 演算処理部 11,21 バス制御回路 12,22 キャッシュメモリ 13,23 キャッシュヒット判定回路 14,24 データ転送制御回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 それぞれがキャッシュメモリを有する複
    数個のプロセッサと、前記複数個のプロセッサに第一の
    バスを介して接続する二次キャッシュメモリと、前記二
    次キャッシュメモリに第二のバスを介して接続する主記
    憶装置とを含む情報処理システムにおいて、任意のプロ
    セッサが発行したりリード命令に対して他のプロセッサ
    のキャッシュメモリおよび前記二次キャッシュメモリの
    少なくとも一つのキャッシュメモリがヒットしたとき、
    あらかじめ設定した優先順位に従って前記キャッシュメ
    モリのデータを前記任意のプロセッサに送信することを
    特徴とするキャッシュメモリ制御方式。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のキャッシュメモリ制御方
    式において、前記複数個のプロセッサは、それぞれが具
    備するキャッシュメモリに任意のプロセッサが発行した
    リード命令に対するデータが存在するときキャッシュヒ
    ット信号を他のプロセッサおよび二次キャッシュメモリ
    に送出するキャッシュヒット判定回路と、あらかじめ設
    定した優先順位に従って前記キャッシュメモリのデータ
    を前記リード命令を発行したプロセッサに送出するデー
    タ転送制御回路とを備えることを特徴とするキャッシュ
    メモリ制御方式。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載のキャッシュメモ
    リ制御方式において、前記二次キャッシュメモリは、自
    身が具備するキャッシュメモリに任意のプロセッサが発
    行したリード命令に対するデータが存在するときキャッ
    シュヒット信号を前記任意のプロセッサに送出するキャ
    ッシュヒット判定回路と、前記リード命令を発行したプ
    ロセッサに前記キャッシュメモリのデータを送出するデ
    ータ転送制御回路とを備えることを特徴とするキャッシ
    ュメモリ制御方式。
JP9035994A 1997-02-20 1997-02-20 キャッシュメモリ制御方式 Pending JPH10232825A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011523745A (ja) * 2008-05-30 2011-08-18 アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコーポレイテッド 分散型レベル1キャッシュシステム及び集中型レベル2キャッシュを有するシェーダ複合体
US8176261B2 (en) 2006-02-24 2012-05-08 Fujitsu Limited Information processing apparatus and data transfer method

Cited By (3)

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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20000201