JPS5965988A - 実記憶制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、仮想記憶を有する計算機システムにおいて、
実記憶中の空領域酸の目秤値を設定し、その目標値と実
際の空領域量との差に依存したアルゴリズムに従って、
空領域を確保する実記憶制御方式に関するものである。

〔従来技術〕

第１図は仮想記憶方式の計算機システムの構成を示すも
ので、ＣＰＵＩＩはカードリーダ１２から入力されたジ
ョブを実行し、ラインプリンタ１３へ出力する。同時に
、ＣＰＵＩＩは、ｉ’ｓｓ端末１４からの処理要求に対
しても処理を行ない、ＴＳＳ端末１４に応答を返す。

ページングボリューム１５Ｈ１！１記憶中の主記憶１６
からあふれた部分を保持している。

このような仮想記憶方式は実記憶より大きい論理的な記
憶域（仮想記憶）をユーザに捉供している。第２図にそ
の概要を示す。仮想ＭＬ憶１けユーザから見える論理的
な記憶域である。ユーザが仮想記憶１内のある番地ａを
参照しようとした場合には、この番地はアドレス変ナテ
ーブル２によって実記憶３上の番地ａ′に変換される。

そして、実記憶３上の番地ａ′で指定されたデータがあ
たかも仮嶽記憶１上の番地ａのデータであるかのように
参照される。通常、仮想記憶１の容犀は実記憶３より太
きい。そのため、仮想記憶１上のすべてのデータがアド
レス変換テーブル２によって実記憶３上のデータと対応
づけられているわけでは庁い。実記憶３に入れることが
できないデータについては、補助記憶装置４に退避して
おく。このようなデータを参照しようとした場合にはマ
ツピング・フォールトが発生する。この時には、実記憶
３上にあるデータを補助記憶４に追出し、代りに、参照
しようとしたデータを補助記憶４から実記憶３に読込ん
で対応関係を回復した後、データの参照が行なわれる。

板上記憶方式では、マツピング・フォールトが発生した
時には、仮相記憶１と実記憶３の対応関係が回復するま
で、ジョブの実行が一時中断されるため、マツピング・
フォールト発生回数の削減、回イシ時間の短縮が性能上
の課題となっている。

マツピング・フォールト発生の際に、実記憶３上のどの
データを補助記憶４に退避すべきかを決定するアルゴリ
ズムをページ・リプレースメント・アルゴリズムという
。従来よく知られているものにはグローバルＬ［ＬｔＪ
／；！１２とワーキング・セット法がある。グローバル
Ｔ、　Ｒ，Ｕ法ＦｊＭ、適時間で最も長時間呑照されて
いない実記憶３の内容を追出し、ワー六ング・セット法
はジョブが一定時間ＣＰＵを使用する間呑照されなかっ
たものを追出す方式である。しかＬ、これらの手法では
２つの問題点がある。

？Ｐ、１け、実記憶３中の空領域量である。仮想記憶方
式ではマツピング・フォールトが発生した際にり迅速に
仮デ記憶１と実ｇｐ、憧３の対応関係を回報しなけわげ
ならない。この回１す時間を短くするため、実４己憶管
、「（１プログラムｄあらかじめ実ｄ己１意３中に？　
ｉＨｉ域を設け、マツピング・フォールトに備えている
。この空領域は、対応づけを迅速に行かうためには不可
欠なものであるが、多過き゛る場合には実記憶の利用効
率が悪くなり、マツピング・フォールトが多発する。反
対に少な過ぎる場合にＵマツピング・フォールトが多発
、しまた、場合に空領域が不足し性能の低下を拵く。従
って、・・−ドウエアの構成やシステムの稼動状況介ど
を一％−ｒ−Ａｆして最適な空領域量を確保する必要が
ある。しかし、前述の２つの（−ジ・リプレースメント
・アルゴリズムは、追出しの対象を判断する手法であり
、確保すべき９領、減量を決定する手法ではない。その
ため従来手法では、最適な空頑城甫を確保することは不
可能であった。

第２に’Ｉ’　Ｓ　Ｓジョブが右午する場合の適用問題
がある。ＴＳＳでは、ユーザがコマンド入力を行なって
いる間、すなわち思考時間中は、対応するＴＳＳジョブ
は持ち状袢となっている。そのため、この状態にあるジ
ョブを常に実記憶３中に置くことは、実記憶３の利用効
率を悪くしてしまう。グローバルＬＲＵ法は最も長い１
…参照されていないデータを追い出すアルゴリズムであ
るため、思考時間中のジョブが占める実記憶を、他の実
記憶と区別せずに全く四嘩に扱っている。しかし、ユー
ザの思考時間の特性は、プログラムの参照特性とは異な
るものであるため、両者に同一のアルゴリズムを適用す
ることは不合理である。ワーキング・セット法は、ジョ
ブが一定時間ＣＰＵを使用した間に参照されなかったデ
ータを追出すアルゴリズムである。そのため、ＣＰＵを
全く使用していない思考時間中のジョブは、長時間実記
憶を占有し実記憶の利用効率を低下させる。そこでワー
キング・セット法では、思考時間中のジョブについては
、ジョブが占有するすべでの実記憶をまとめて補助記憶
に追出す。これをスワップ・アウトという。しかし、主
記憶に余裕がある場合にも思考時間中の’Ｉ’ＳＳジョ
ブを無条件にスワップ・アウトすることは、かえって実
記憶の利用効率の低下を招く。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、最適々空領１成皐：を予６ｔ１１　シ
、あらかじめ用意することにより、マツピング・フォー
ルト発生時の空領域不足による待ち１嘩間を短縮するこ
とができる実記憶側両方式を提供することにある。

〔発明の概要〕

このような目的を達成するために、本発明では、マツピ
ング・フォールト発生頻度を予想「るため、ページ・フ
ォールト発生頻度、稼動ＩＪＩ　Ｓ　Ｓ端末数などを監
視し、空領域の確保のためのＩｌｏによる遅れ時間を考
慮して、あらかじめ用意すべき空領賊晴”の目偉値を決
定し、この目標価とその時、壱で保有している空領１ｐ
ｌｆｆとの差から、との目標価を達成するための最適の
空領域量を確保することに特徴がある。

〔発明の実施例〕

１υ、下、本発明の内容を実施例に従って説明する。

第３図は仮想記憶方式の計碧機システムの実記憶制呻に
必要な機能の一例を示すもので、これらに関する部分を
抜出したものである。第１図のＣＰＵ１１に実行される
。記憶負荷監視機能２０は第４図に示すように１局去に
要求された実記憶の晴を監視している。仮想記憶方式で
はページ・フォールトと、’ｘ’ｓｓコマンドの入力に
伴なうスワップ・インの際に実記１′、帳が必要となる
。ここでは過去２０秒間の主記憶要求の頻度を監視して
いる。なお、スワップ率とＨＩｌｏを伴なうもののスワ
ツピングの比率を表わしている。

最適空炉域値決定機能２１は、第５図に示すように、実
記憶負荷監視機能２０からのデータをもどに空領域値の
最適値を決定する。空領域は多過ぎるず計には実記憶の
利用効率が低下し、少な堝ぎる場？には空領域不足を起
こす危険性がある。

従って最適な空領域量とは空領域が必要となった時に、
待ち時間を発生させることなく供給できる最少（Ｄ　値
である。ここではこの値を以下のように決定している。

あるインタバルＴ内での平均実記憶必要１ｆＮは次式で
力えられる。

Ｎ＝（ｎλｗｓ−１−ｐ）　　・Ｔ　　　　　　　　　
　　　　−−・・（１）ここで、ｎ：稼＠端末数（台） λ−Ｉ：平均思考時間（秒） ｗ　：　’ｉ”　ｇ　ｓ平均ワーキング・セット・サイ
ズ（ページ） Ｓ：スワップ率 ｐ：ぺ゛−ジング率（回／秒） 一方、空領域の供給手段としては、ページ・スチール及
びスワツピングがある。しかし、これらの手段では穿領
域供給の安来が発生してから、実際に空・頭載が確保さ
れるまでには補助記憶装置へのＩ１０処理による遅れが
生じる。そのため、この仔れをあらかじめ４、す定して
確保すべき空領域量を決定する必゛決がある。Ｉ１０処
理の遅れ時間は、デバイスの能力やハードウェア溝１戊
に」：って異なるが、辿帛ページングで５０　ｍ５ｅｃ
、スワツピングで２００ｍ５ｅｃ程度である。そこで、
ここで（ハ）空領域の遅れは０．３秒であると設定する
。

以上のことから必要となる空領幀量を求めることができ
る。圀として（１）弐に１　λ−１＝１５秒、ｗ＝２５
ページ＋　８＝１＋　ｐ＝３０回／秒、Ｔ＝０．３秒を
代入すると、 Ｎ＝　０．５　ｎ　＋　１０　　　　　　−−−（２）
となる。従って平均的には０．５ｎ＋１０（ページ）だ
けのを領域を確保しておけばよい。しかし、こノ値はあ
くまで平均値であり、これで充分であるというわけでは
ない。そこで、インタバルＴ内で７０％及び９５％の確
率で空領域不足を発生させないための値を割躊−する。

’Ｊ’　Ｓ　Ｓ思考時間とページ・フォールトの発生は
指数分布に従うど仮定すると、この値は稼動端末数によ
って変化するが、Ｊ、ｌ、Ｉ、在の大Ｆｌｌｉセンタで
用いられている範囲内（数十〜数百端末）では同一の式
で表わすことができる。

７０％の確率で空領域不足の発生を抑制するためには平
均の１．２倍、９５％の確率では平均の３倍程度の９フ
レームが必要である。これを式で表わすと次のようにな
る。

７０％保証：０．６ｎ＋１２（ページ）９５％保証：１
．５ｎ＋３０（ページ）実記憶参照履歴監視機能２２１
−ｊ：、第６図（ａ）、　（ｂ）に示すように、実記憶
の未参照時間間隔を監視している。ここでは、ジョブが
占有するすべての実記憶に対して、ジョブが一定時間Ｃ
ＰＵを使用する間未参照であったものに対してはＵＩＣ
（実記憶の各ページ対応にある未参照時間を示すカウン
タ）を１増し、参照されたものに対してはゼロ・クリア
する。また、ここではＴＳＳ端末の思考時間の監視も行
なう。

空領域値監視機能２３に、第７図に示すように、周期的
に起動され、その時点での空領域値と最適空炉域値決定
機能２１で決定された目標値との差に従って空領域を確
保する手段を決定する。才なわち、空領琥値が９５％保
証値以上であれば伺も行なわず、７０％保証値以上であ
れば９５％保証値まで引上げようとし、７０％保４ｉＦ
値以下であれば少なくとも７０％保証値を達成する。

空領域確保機能２４は、第８図に示すように空ｌ＋ｌｌ
賊値監…１機能２３の決定に従って空領域を確保する。

空領１成値が９５％保証値以下である鴨合には、ページ
・スチールと思考中のＴ８Ｓジョブのスワップ・アウト
によって９５％保証値を達成しようとする。スチール及
びスワップ・アウトの際には、従来参照される確率の低
いページあるいはジョブを選択する必要がある。ページ
・スチールはＵＩＣの大きなものから、スワップ・アウ
トは思考時間の長いジョブから行ない、その関係は第９
図の順序に従う。すなわち、まず思考時間３０秒以上の
ジョブをスワップ・アウトする。この処理で９５％保証
値が満足でさない場合にはＵＩＣが６以上のものをスチ
ールする。それでも満足できない場合には２５秒以上、
ＵＩＣ＝５．２０秒以上の順にアウトする。ただし、Ｕ
ＩＣが以下のページは対象とはならない。第９図で示さ
れたすべての思考中のＴＳＳジョブとページをアウトし
た後も空領域が７０％保証値まで回復しない場合には、
ワーキング・セットが最大のジョブから強制的にページ
をスチールして７０％保証値まで空領域を確保する。

〔発明の効果〕

μ上説明したごとく、本発明によれば、計聯１機システ
ムの実記憶負荷に応じて、最適な空領域の目標値を決定
し、その目標をページ・アウトと思考中の’１’ＳＳジ
ョブのスワップ・アウトによって達成することができる
。従って、ページ・フォールト及びＴＳＳコマンドの入
力に伴なうスワップ・インの際に必要な実ｄ己憶領域を
、待ちを発生させるとと々く供給することがＦｊＪ能で
あり、がっ、実記憶の利用効率を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は仮想記憶方式の計Ｒ，磯システムの構成図、第
２図は仮想記憶から実記憶への変換方法を示す図、第３
図は本発明の制御が式に必要な機能の一例を示す１ズ１
、第４図は実記憶負荷監視機能の−１＋すのフローチャ
ート、第５図は最適空領域値決定機能の一例のフローチ
ャート、第６図は実記憶参照履歴監視機能の一例のフロ
ーチャート、第７図は空Ｈ（ｒ域値監視機能の一例のフ
ローチャート、第８図は、空領域確保機能の一例のフロ
ーチャート、第９図はスリップアウトとスチールの関係
を示す図である。 １・・・仮想記憶装置、２・・・アドレス変換デープル
、３・・・実記憶装置、４・・・補助記憶装置、２０・
・・実記憶負荷監視機能機能、２１・・・最適空領域値
決定機能、２２・・・実ｍｔＦ憶参照履１１β監視機能
、２３・・・空領域確保機能、２４・・・空領域確保機
能。 代理人　弁理士　薄田利幸□ 第１図 、、ｊ７ ’４’！ｔ：、−Ｅ’、Ｈ：、、１ ：？ｆ： 第４−　図 冗　５　図 領　乙　図　（＾） りｖ７　　　乙　　　［≧］　　　（１）吊　７　図 第　８　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 仮想記憶方式を１史用する計算機システム罠おいて、補
   助記憶から実記憶へのデータ転送の頻度と、稼動ＴＳＳ
   端末数及び実記憶中の窒き領域を婚視し、それらのデー
   タから実記憶中の空便域量の目標値を決定し、該目標値
   とその時点における空領域量の差から、実記憶中のデー
   タを補助記憶に追出して実記憶中に空伸切を確保するこ
   とを特徴とする実記憶制御方式。