JPH10293718A - バッファ制御装置 - Google Patents

バッファ制御装置

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JPH10293718A
JPH10293718A JP9103611A JP10361197A JPH10293718A JP H10293718 A JPH10293718 A JP H10293718A JP 9103611 A JP9103611 A JP 9103611A JP 10361197 A JP10361197 A JP 10361197A JP H10293718 A JPH10293718 A JP H10293718A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 プロセスの処理の向上を図ることを目的とす
る。 【解決手段】 リクエストバッファにはリード命令、ラ
イト命令が命令発行順に登録される。プロセッサからの
転送データはデータバッファの空きエントリーに順次格
納される。データバッファのライトアドレス制御はラン
ダム・アドレス制御で構わない。データ転送リクエスト
登録時は、該データバッファの書き込みアドレスをリク
エストバッファの同一エントリーに書き込んでおく。リ
クエスタからのリード命令がリクエストバッファ中に格
納してあるアドレスと一致した場合には、データバッフ
ァ中の該当データをリプライとして返却する。その際に
使用するデータバッファのリードアドレスは、アドレス
一致を検出したエントリーに登録してあるデータバッフ
ァライトアドレスである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は情報処理装置に関
し、特にプロセッサからの転送データ及びそのデータに
対する処理アドレスを一時記憶するバッファ回路を備え
た情報処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】情報処理装置において、プロセッサから
の転送データを一時的にバッファリングする技術は、今
般広く用いられている。本技術は、プロセッサからの転
送データをバッファに格納することによって、プロセッ
サとしては扱っているデータが主記憶等に転送されたか
否かを気にしないで次プロセスに進めるため処理の高速
化が図れるというメリットがある。
【0003】さて、一時的にバッファリングしているデ
ータをプロセッサが必要としている時には、プロセッサ
が要求しているデータの処理アドレスとバッファリング
しているデータの処理アドレスの比較を行い、一致した
際にはバッファリングしているデータをリプライデータ
として返却する技術が特開平4−306748号公報に
開示されている。
【0004】上記発明の概要を下記に示す。ライトスル
ー方式のキャッシュメモリ制御において発生するライト
アクセス(プロセッサ(CPU1)から主記憶へのライト)に
おいて、転送するライトデータはライトバッファ回路4
にバッファリングされる。このバッファ中のデータと同
一のアドレスでCPU1がリードリクエストを発行した
場合に、バッファ中のデータをリプライデータとして返
却することによってアクセスタイムの向上が図れる。
【0005】上記発明ではアドレスバス・データバスに
接続しているプロセッサはCPU1のみであるが、バス
に接続してあるプロセッサの台数が増えても同様な制御
は可能である。また、上記発明はバッファリングされて
いるデータをプロセッサからのライトデータに言及して
いるが、プロセッサAからの転送データをプロセッサB
が読み出す等、単に転送データの流れに着目しても同一
の制御が適応可能であることは容易に察しがつく。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】特開平4−30674
8号公報によればライトバッファ回路4はCPU1から
のライト命令とその処理アドレスを順次格納するFIF
Oのバッファである。即ち上記公報の請求項によれば、
ライトバッファ回路4は「ライト命令」のみを格納する
バッファであることが謳われている。このことは、上記
公報においてライト命令以外のリクエストを一時的に待
ち合わせるためのバッファはライトバッファ回路4以外
の別のものが必要になることを意味する。
【0007】ストアー・インのキャッシュメモリーを有
するような情報処理装置においてのスワップ動作を考え
る。この場合にプロセッサは、以下の処理を行う。 (1)スワップ対象となるデータを追い出す。 (2)スワップデータを追い出したキャッシュの境域に
新規データを読み出す。 この際にプロセッサは、命令列としては、(1)リード
命令(2)ライト命令の順に発行して、新規データの入
手を先行させて処理の向上を図ることがある。この際に
元のスワップデータが新規データで書き潰されないよう
にライトバッファに退避させる等の処理を行うことが必
要である。
【0008】今、このような命令列が複数個同一プロセ
ッサから発行された場合に、プロセッサ側の期待する命
令の処理順序が (1)リード命令A→(2)ライト命令A→(3)リー
ド命令B→(4)ライト命令B→(n)リード命令n→
(m)ライト命令n である時に、(2)のライト命令Aより先に(3)のリ
ード命令Bを処理してはならない。このように命令の処
理順序の保証に関しては、特開平4−306748号公
報では講じられていない。
【0009】特開平4−306748号公報を用いて命
令処理の順序保証を行わなうには、ライト命令以外の命
令をバッファリングするバッファと、ライトバッファと
の間で処理の追い越しが行われないような制御が必要と
なり、制御の複雑化ひいてはハードウェア量の増加につ
ながる。本発明は上述した不具合を回避し、命令の処理
順序を保証しつつプロセッサの処理向上がはかれるハー
ドウェアの提供を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、プロセッサか
らの転送データを一時的にバッファリングすることが可
能な情報処理装置で使用されるバッファ制御装置におい
て、前記プロセッサからの要求コマンドと、そのコマン
ドに対してプロセッサが扱う際の処理アドレスとを、順
次格納するリクエストバッファと、前記プロセッサから
の転送データを一時的に格納するデータバッファと、前
記プロセッサからのデータ転送がある場合には、前記デ
ータバッファに該データを格納する際に、データバッフ
ァにおけるライトアドレスを決定するデータバッファラ
イトアドレス決定手段と、前記リクエストバッファにお
ける”データの転送要求”を行う旨のコマンドとその処
理アドレスを格納するワードに、前記データバッファラ
イトアドレス決定手段の出力を格納するデータバッファ
ライトアドレス格納手段と、リクエスタからのリード要
求の処理アドレスとリクエストバッファ中に格納してあ
る”データの転送要求コマンド”の処理アドレスとの一
致を検出するアドレス一致検出手段と、前記アドレス一
致を検出したリクエストバッファのワードから、データ
バッファライトアドレス格納手段に格納してあるデータ
バッファライトアドレスを抽出するヒットエントリー抽
出手段と、リクエストバッファの先頭ワードに”データ
の転送要求コマンド”がある際には、データバッファラ
イトアドレス格納手段の先頭ワードに格納してあるデー
タバッファライトアドレスを、データバッファのリード
アドレスとして抽出するデータバッファリードアドレス
抽出手段と、前記アドレス一致検出手段の出力値に従っ
て、データバッファのリードアドレスに、ヒットエント
リー抽出手段の出力か、または、データバッファリード
アドレス抽出手段の出力のいずれかを用いるデータバッ
ファリードアドレス決定手段と、該データバッファリー
ドアドレス決定手段が決定したアドレスポイントに従っ
て、前記データバッファの内容を読み出す読出手段とを
有し、リクエスタからのリード要求に一致する処理アド
レスのデータが前記データバッファ中に存在する場合に
は、該当データを該リード要求のリプライデータとして
送出することを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。最初に請求項1の説明を行う。図1は、
請求項1の一実施形態の図である。本実施形態において
リクエストとはプロセッサからの処理命令を表す。はじ
めに、図1における記号等の説明を行う。1はCPUで
ある。CPU1内の複数のプロセッサはバス線100で
接続されている。また、複数のCPUと記憶装置もバス
線116で接続されている。
【0012】3は上記2種のバスの仲立ちをするユニッ
トである。バス制御ユニット3はバス線100からプロ
セッサからのリクエストを受付、リクエストバッファ4
に格納する。リクエストバッファ4は先入れ先出しのF
IFOバッファであり、以下の二つの手段から構成され
る。
【0013】一つ目はリクエストの処理アドレスとリク
エストの内容を格納するリクエストアドレス・コマンド
格納手段6である。コマンドとはプロセッサからのリク
エスト内容を表す。例えば“データ転送要求”とか“デ
ータリード要求”とかの類である。
【0014】二つ目はデータバッファのライトアドレス
を格納する手段=データバッファライトアドレス格納手
段7である。データバッファライトアドレス格納手段7
は、プロセッサからのリクエストをリクエストアドレス
・コマンド格納手段6に格納するのと同じエントリー
に、その時にデータバッファライトアドレス決定手段8
が指しているライトデータバッファのライトアドレスを
格納する。格納指示はプロセッサからの“データ転送要
求”があった際にのみ行われることが望ましいが、“デ
ータ転送要求以外のリクエスト”を格納する際にも同様
に格納してしまっても問題ない。
【0015】リクエストバッファ4は、有効なリクエス
ト/アドレスを保持しているか否かが判定可能なValid
ビットを各ワード毎に有している。このValid ビット
は、リクエストバッファ4にリクエストコマンド、処理
アドレス等を格納する際に論理的に”1”となり、バス
線116にリクエストを送出し終えた際に論理的に”
0”となるフラグである。
【0016】データバッファ5はバス線100を通じて
プロセッサからリクエストを受け付けた場合に転送デー
タを伴う場合には、そのデータを格納するバッファであ
る。データバッファ5の格納エントリーはデータバッフ
ァライトアドレス決定手段8によって決められる。デー
タバッファライトアドレス決定手段8はランダムポイン
ト制御や最若番ポイント制御等の従来技術でかまわな
い。
【0017】データバッファ5は、有効なリクエスト/
アドレスを保持しているか否かが判定可能なValid を各
ワード毎に有している。このValid ビットは、データバ
ッファ5にバス線100からの転送データを格納する際
に論埋的に“1”となり、バス線116にデータを送出
し終えた際に論理的に“0”となるフラグである。多く
のランダムポイント制御や最若番ポイント制御等の従来
技術は本ビットを用いてバッファのライトアドレスを決
定する。例えば、最若番ポイント制御の場合には各ワー
ドのValid ビットの状態値と次ライトアドレスは表1の
様になる。下表でいうV0,V1,V2・・・はそれぞれワード
0のValid ビット、ワード1のValid ビット、ワード2
のValid ビット・・・をそれぞれ表す。また×は0、1
の値に左右されないことを示す(Don't care)。
【0018】表1 最若番ポイント制御 V0 V1 V2 V3 ・・・ Vn-1 Vn ライトアドレス 0 × × × × × 0 1 0 × × × × 1 1 1 0 × × × 2 1 1 1 0 × × 3 1 1 1 1 0 × n−1 1 1 1 1 1 0 n
【0019】以降、本実施形態では、データバッファ5
のアドレスは最若番制御で行われているものとする。
“データ転送要求”を格納しているエントリーが格納し
ている処理アドレスと、バス線116からのリードリク
エストの処理アドレスとが一致したことを、以降はヒッ
トと呼ぶ。また、ヒットしたリクエストバッファのエン
トリーをヒットエントリーと呼ぶ。
【0020】アドレス一致検出手段10は、ヒットエン
トリーを検出する手段である。ヒットエントリー抽出手
段11はデータバッファライトアドレス格納手段7のヒ
ットエントリーから、格納してあるデータバッファのラ
イトアドレスを抽出する手段である。抽出したライトバ
ッファのライトアドレスは、信号線111を通じてデー
タバッファリードアドレス決定手段9に出力される。
【0021】12はアドレス一致検出手段10の結果で
ヒットエントリーがある場合はヒットエントリーのワー
ドに入っているリクエストと処理アドレスを選択し、そ
れ以外はリクエストバッファ4の先頭ワードに入ってい
るリクエストと処理アドレスをそれぞれ選択してバス線
116に出力するリクエストアドレス・コマンド送出手
段である。
【0022】13はデータバッファライトアドレス格納
手段7の先頭ワードに入っているライトデータバッファ
アドレスを抽出する手段である。データ送出時抽出手段
13の出力は信号線112を介してデータバッファリー
ドアドレス決定手段9に通知される。データバッファリ
ードアドレス決定手段9は、アドレス一致検出手段10
の結果でヒットエントリーがある場合には「ヒットエン
トリー抽出手段11」の出力を選択し、それ以外の時に
は「データ送出時抽出手段13」の出力を選択する。
【0023】データバッファ5はデータバッファリード
アドレス決定手段9によって信号線104にリードアド
レスが供給される。そのアドレスに従ってリードデータ
を信号線114に読み出す。データ送出手段14はリク
エストアドレス・コマンド送出手段12がバス線116
に“データ転送”を出力する際に、バス線116にデー
タを送出する手段である。バス線100、116におけ
るリクエスト・ノード間の調停及びアドレス・データの
転送制御に関しては従来技術で十分制御可能なので特に
ここでは触れない。また、本実施形態はプロセッサ間を
バス接続し、またCPU・記憶装置間もバス接続してあ
るが個別のインタフェースを要したスター接続でも構わ
ない。
【0024】次に図を参照しながら、本実施形態の動作
を説明する。制御の説明を簡素化するためにリクエスト
バッファ及びデータバッファのワード数を4ワードとす
る。リクエストバッファはワード0を先頭エントリー、
ワード3を最後尾エントリーとし、ワード3→ワード0
方向へのFIFOバッファとする。データバッファのラ
イトアドレスは未使用の最若番エントリーを使用する制
御=最若番ポイント制御とする。
【0025】説明を具体的に行うために、プロセッサ2
−i,2−j,2−k,2−n(図示略)、及び、他C
PUから以下の様な順番で命令が発行されたケースを想
定する。データバッファは説明のし易さから空の状態で
あったとする。 (1) プロセッサ2−iからアドレス=Aのリード命令 (2) プロセッサ2−jからアドレス=Bのライト命令。ライトデータ=b (3) プロセッサ2−kからアドレス=Cのライト命令。ライトデータ=c (4) プロセッサ2−nからアドレス=Dのリード命令 バス線116の制御の都合上、CPU1の処理が待たさ
れリクエストバッファ4に上記(1)〜(4)がたまっ
たとする。上記シーケンスによってリクエストバッフ
ァ、データバッファがどのように遷移するかを追ってみ
る。
【0026】(1)のリード命令はリクエストバッファ
4のワード0にエントリーされる。格納されるコマンド
はReadであり、格納される処理アドレスはAである。デ
ータバッファライトアドレス格納手段7のワード0に登
録される内容は不定値である。データバッファライトア
ドレス決定手段8が指すアドレスを格納してもよいし、
何も書かなくてもよい。 →リクエストバッファのワード0のValid ビット=1と
なる。
【0027】(2)のライト命令はリクエストバッファ
のワード1にエントリーされる。格納されるコマンドは
「Data転送」であり、格納される処理アドレスはBであ
る。同一ワードのデータバッファライトアドレス格納手
段7には「データバッファライトアドレス=0」が格納
される。 →リクエストバッファのワード1のValid ビット=1と
なる。データバッファのアドレス0には「データ=b」
が格納される。 →データバッファのワード0のValid ビット=1とな
る。
【0028】(3)のライト命令はリクエストバッファ
のワード2にエントリーされる。格納されるコマンドは
「Data転送」であり、格納される処理アドレスはCであ
る。同一ワードのデータバッファライトアドレス格納手
段7には「データバッファライトアドレス=1」が格納
される。 →リクエストバッファのワード2のValid ビット=1と
なる。 データバッファのアドレス1には「データ=C」が格納
される。 →データバッファのワード1のValid ビット=1とな
る。
【0029】(4)のリード命令はリクエストバッファ
4のワード3にエントリーされる。格納されるコマンド
はReadであり、格納される処理アドレスはDである。デ
ータバッファライトアドレス格納手段7のワード3に登
録される内容は不定値である。データバッファライトア
ドレス決定手段8が指すアドレスを格納してもよいし、
何も書かなくてもよい。 →リクエストバッファのワード0のValid ビット=1と
なる。
【0030】ここまでの動作で、リクエストバッファ
4、及びデータバッファ5は図2の様な内容になってい
る。この状態で (5) CPU1−iからアドレス=Cのリード命令 が発行されたとする。CPU1は信号線115を経由し
て上記命令を取り込みアドレス一致検出手段10に入力
する。アドレス一致検出手段10では「コマンド=Data
転送」を格納している全てのエントリーの処理アドレス
を読み出し、入力したリード命令のアドレス=Cと比較
する。今の場合には、 ワード1の格納処理アドレス=B ワード2の格納処理アドレス=C と各々比較する。
【0031】この結果、「ワード2がヒットエントリ
ー」を得る。アドレス一致検出手段10は「ヒットエン
トリー=ワード2」の情報を信号線107に出力する。
ヒットエントリー抽出手段11は信号線107に示され
ているワードのデータバッファライトアドレス格納手段
の内容を信号線111に読み出す。ヒットエントリはワ
ード2であるので、「データバッファリードアドレス=
1」が信号線111に読み出され、データバッファリー
ドアドレス決定手段9に渡される。
【0032】リクエストバッファの先頭ワードにはコマ
ンド=Readがあるが、アドレス一致検出手段10の出力
に従い、ワード2のコマンドと処理アドレスを信号線1
13経由でバス線116に出力する。データバッファリ
ードアドレス決定手段9は、信号線104にデータバッ
ファのリードアドレス=1を与える。これにより、信号
線114にデータバッファのワード1に格納されていた
Data=cが読み出され、バス線116に出力される。こ
の転送データが、CPU1−iからのRead命令で期待し
ているリプライデータとなる。
【0033】尚、本発明の請求項とは無関係であるが、
上記バス線116に送出された転送データ=cを記憶装
置も取り込みつつ、CPU1−iもデータを受信する等
して、記憶装置とCPU1−iが抱えるキャッシュ記憶
装置間のデータの一致性を保つことは従来技術で可能で
ある。Data=Cを送出した後は、リクエストバッファ4
の状態は図3の様になっている。ヒットエントリーであ
ったワード2のリクエストが掃け、ワード3にあった処
理アドレス=Dのリクエストが新たにワード2cに入っ
ている。また、データバッファは5においては、ワード
1のValid ビットは“0”となる。
【0034】さて、この状態で処理が続いたとする。ま
ず、リクエストバッファの先頭ワードで待っているRead
命令(処理アドレス=A)がバス線116に出力され
る。コマンド=Read時にはデータバッファ5の内容は読
み出さない。これは従来技術で制御可能ある。バス線1
16にRead命令(処理アドレス=A)が出力されると、
ワード0はコマンド=Data転送(処理アドレス=b)と
なる。ワード1はコマンド=Read(処理アドレス=D)
となる。この状態でバス線100に新規命令が出力され
た場合にはワード2に格納されることになる。
【0035】アドレス一致検出手段10ではヒットエン
トリーを検出していないので、リクエスト・コマンド送
出手段12はワード0のコマンド=Data転送(処理アド
レス=b)を送出する。また、データ送出時抽出手段1
3はデータバッファライトアドレス格納手段7のワード
0=0を読み出し、信号線112に出力する。データバ
ッファリードアドレス決定手段9が、信号線112に出
力された値=0をリードアドレスとしてデータバッファ
に供給し、データバッファのワード0のData=bが信号
線114に読み出され、バス116に出力される。
【0036】この様にして、リクエストバッファ4に格
納された命令は、FIFOバッファー制御により格納さ
れた順番に処理され、また、ヒットエントリーがあった
場合にはデータバッファから対応するデータをリプライ
データとして送出することが可能となる。ヒットエント
リーのデータリプライの方が、ワード0で待ち合わせて
いる命令よりも先に処理されるが、この場合の処理の追
い越しは
【発明が解決しようとする課題と目的】の項で言うとこ
ろの後続のRead命令Bが先行するライト命令Aを追い越
す訳ではないので間題とはならない。
【0037】尚、本発明は、アドレス一致検出手段10
が複数のヒットエントリーを検出するようなケースは想
定していない。即ち、 (1)任意の同一プロセッサから、同一アドレスのデー
タ転送命令が出力されることは無い。 (2)複数の同一プロセッサが同一処理アドレスのデー
タを転送することは無い。 以上の2点が保証されたシステムでのみ有効となる発明
である。
【0038】しかし、上記2点の保証は、今般の大型汎
用機等の情報処理装置では汎用的に講じられていると考
えてよい。なぜならば、上記2点を行うことはプロセッ
サが無駄な命令列を多重に発行することになり、処理速
度が著しく停滞することにつながるからである。本発明
は、実施形態のようにバス制御ユニットとして独立した
制御ユニットである必要はない。例えばプロセッサが内
包するバス接続部で本発明と同等の制御を行うことは可
能である。
【0039】以上、この発明の実施形態を図面を参照し
て詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限ら
れるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の
設計の変更等があってもこの発明に含まれる。
【0040】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、特
開平4−306748号公報では講じられていなかった
命令処理の順序保証を行いながらも、プロセッサの処理
向上がはかれ、またハードウェア量の削減も可能である
といった効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態のブロック図である。
【図2】 実施形態中のリクエストバッファ、データバ
ッファの状態図である。
【図3】 実施形態中のリクエストバッファ、データバ
ッファの状態図である。
【符号の説明】
1,1−i,1−j……CPU 2−i,2−j,2−n……プロセッサ 3……バス制御ユニット 4……リクエストバッファ 5……データバッファ 6……リクエストアドレス・コマンド格納手段 7……データバッファライトアドレス格納手段 8……データバッファライトアドレス決定手段 9……データバッファリードアドレス決定手段 10……アドレス一致検出手段 11……ヒットエントリー抽出手段 12……リクエストアドレス・コマンド送出手段 13……データ送出時抽出手段 14……データ送出手段 15−n,15−m……記憶装置

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プロセッサからの転送データを一時的に
    バッファリングすることが可能な情報処理装置で使用さ
    れるバッファ制御装置において、 前記プロセッサからの要求コマンドと、そのコマンドに
    対してプロセッサが扱う際の処理アドレスとを、順次格
    納するリクエストバッファと、 前記プロセッサからの転送データを一時的に格納するデ
    ータバッファと、 前記プロセッサからのデータ転送がある場合には、前記
    データバッファに該データを格納する際に、データバッ
    ファにおけるライトアドレスを決定するデータバッファ
    ライトアドレス決定手段と、 前記リクエストバッファにおける”データの転送要求”
    を行う旨のコマンドとその処理アドレスを格納するワー
    ドに、前記データバッファライトアドレス決定手段の出
    力を格納するデータバッファライトアドレス格納手段
    と、 リクエスタからのリード要求の処理アドレスとリクエス
    トバッファ中に格納してある”データの転送要求コマン
    ド”の処理アドレスとの一致を検出するアドレス一致検
    出手段と、 前記アドレス一致を検出したリクエストバッファのワー
    ドから、データバッファライトアドレス格納手段に格納
    してあるデータバッファライトアドレスを抽出するヒッ
    トエントリー抽出手段と、 リクエストバッファの先頭ワードに”データの転送要求
    コマンド”がある際には、データバッファライトアドレ
    ス格納手段の先頭ワードに格納してあるデータバッファ
    ライトアドレスを、データバッファのリードアドレスと
    して抽出するデータバッファリードアドレス抽出手段
    と、 前記アドレス一致検出手段の出力値に従って、データバ
    ッファのリードアドレスに、ヒットエントリー抽出手段
    の出力か、または、データバッファリードアドレス抽出
    手段の出力のいずれかを用いるデータバッファリードア
    ドレス決定手段と、 該データバッファリードアドレス決定手段が決定したア
    ドレスポイントに従って、前記データバッファの内容を
    読み出す読出手段とを有し、 リクエスタからのリード要求に一致する処理アドレスの
    データが前記データバッファ中に存在する場合には、該
    当データを該リード要求のリプライデータとして送出す
    ることを特徴とする情報処理装置におけるバッファ制御
    装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のバッファ制御装置におい
    て、 前記リクエストバッファは、FIFOバッファであり、 前記リクストバッファの先頭ワードとは、該FIFOバ
    ッファの最前列のワードであることを特徴とするバッフ
    ァ制御装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2のいずれかに記
    載のバッファ制御装置において、 前記情報処理装置は、前記プロセッサを含む複数のプロ
    セッサを有し、 前記リクエスタは、そのうちの任意のプロセッサである
    ことを特徴とするバッファ制御装置。
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