JPS60225951A - 拡張仮想記憶空間の記憶保護方式 - Google Patents

拡張仮想記憶空間の記憶保護方式

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JPS60225951A
JPS60225951A JP59082413A JP8241384A JPS60225951A JP S60225951 A JPS60225951 A JP S60225951A JP 59082413 A JP59082413 A JP 59082413A JP 8241384 A JP8241384 A JP 8241384A JP S60225951 A JPS60225951 A JP S60225951A
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Junichi Mizuno
水野 淳一
Yuji Kamisaka
神阪 裕士
Takahito Noda
野田 敬人
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F12/00Accessing, addressing or allocating within memory systems or architectures
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Multi Processors (AREA)
  • Memory System Of A Hierarchy Structure (AREA)

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、計算機における仮想記憶空間の記憶保護方式
に関し、特に拡張単一仮想記憶空間と多重仮想記憶空間
とに切り替えて共用できる記憶保護機構の方式に関する
〔技術の背景〕
仮想配憶方式の計算機は、実メモリ以上の大きな空間を
アドレス空間として、ソフトウェアやO8に与えること
ができるため、近年盛んに使用されており、そして処理
対象の大規模化にともない。
さらに大きなアドレス空間の確保のために仮想アドレス
空間の拡張が望まれている。
仮想空間の拡張は、単一仮想アドレス空間として拡張す
る方式と、多重仮想アドレス空間として拡張する方式が
ある。
第15図は前者の単一仮想アドレス空間として拡張する
方式を示し、Aは基本仮想アドレス空間、Bはアドレス
方向に拡張された単一の拡張仮想アドレス空間を表して
いる。この方式では仮想アドレスのピント幅の拡張にな
るため、計算機のアーキテクチ+を見直し1時にはO8
も全部見直す必要がある。しかし、すでにビット幅に余
裕を持たせである計算機ならば、比較的その対応は容易
である。
第2図は後者の多重仮想アドレス空間として拡張する方
式を示し、Aは基本仮想アドレス空間。
Cはアドレス空間を多重化した拡張仮想アドレス空間、
D、Eは空間の共通部を表している。この方式では、従
来のソフトウェアおよびO8がそのまま使用できるが空
間番号の新設やその管理が必要となる。また各空間の共
通部り、Eが必要となるため、拡張した空間のすべてが
独立した仮想アドレス空間として使用できないうえ、空
間の切り替え等によるオーバーヘッドが生じるという欠
点をもつ。
このように両方式はそれぞれ長所および短所を有してい
るため、利用者のおかれている環境にしたがって選択で
きることが望ましい。しかし、従来の計算機では、制御
機構が複雑化することなどの理由で、いずれか一方の方
式しかとることができなかった。
〔発明の目的および構成〕
本発明の目的は、同一計算機上で拡張単一仮想記憶方式
と多重仮想記憶方式の2つの拡張仮想記憶方式を選択的
に使用可能にする場合に両方式に共用できる記憶保護機
構を実現して、ハードウェア回路の構成を簡単化するこ
とにある。
本発明における記憶保護は、仮想アドレス空間のセグメ
ント単位に行われ、プロ↓ツサより誤ったセグメントに
アクセス要求が生じた場合、その実行は抑止または打ち
切られ、記憶保護例外のプログラム割込みが発生する。
記憶保護機構には。
階層的なリング保護機能とリミット保護機能の2通りが
あるが1本発明は、第3図に例示されるように、各ジッ
プ(A、B、C)単位に割付けられているセグメント以
外のセグメントにアクセス要求が生じた場合に、そのア
クセス要求を許可しないようにするリミット保護機能に
関する。但し。
O8等が格納されているセグメントに対するO8による
アクセス要求については、リミット外であっても許可さ
れる。
特に°本発明では、拡張単一仮想記憶方式の記憶保護機
構を用いて多重仮想記憶方式による記憶保護をも実現可
能な方式を提供する。
本発明の構成は、それにより仮想記憶方式の計算機であ
って、単一仮想アドレスの拡張部を格納する第1のレジ
スタと、拡張単一仮想空間における記憶保護領域の上限
および下限をそれぞれ示す第2および第3のレジスタと
を有し、該第2および第3のレジスタの内容は、プロセ
ッサからの仮想記憶空間へのアクセス要求に応じて生成
される仮想アドレスと比較され、該仮想アドレスが第2
および第3のレジスタにより示される範囲内である場合
12.限りアクセス要求を許可する計算機において、拡
張単一仮想記憶モードと多重仮想記憶モードとの拡張モ
ード切り換えフラグを有し、上記フラグが拡張単一仮想
記憶モードを示す場合は。
第1のレジスタを仮想アドレス拡張部と見なして。
プロセッサより送出される仮鼻アドレスと共に拡張単一
仮想アドレスを生成し、該拡張単一仮想アドレスと第2
および第3のレジスタの内容とを比較し、他方、上記フ
ラグが多重仮想記憶モードを示す場合は、第1のレジス
タには多重仮想空間の空間番号を格納し、該第1のレジ
スタを仮想アドレス拡張部として、上記拡張単一仮想ア
ドレスのごとき拡張仮想アドレスを生成し、かつ第1の
レジスタと該第1のレジスタに対応する第2および第3
のレジスタの部分との比較は無効とし、プロセッサより
送出される単一仮想アドレスの部分のみを第2および第
3のレジスタの対応する部分と比較することにより、ア
クセス要求の可否を決定することを特徴としている。
〔発明の実施例〕
以下に本発明の詳細を実施例にしたがって説明する。
第4図は1本発明の1実施例においてベースとなる鴫張
単−仮想記憶方式の一般的なアドレス機構の説明図で、
1は仮想アドレスバス、2は仮想アドレス拡張部レジス
タ(以後EVAと表す)。
3はTLBを示す。
図示のように、プロセッサが送出する基本仮想アドレ゛
スを24ビツトとし、ページサイズを2KBとすれば、
基本仮想アドレスの下位11ビツトはページ内アドレス
となる。また、プ゛ロセツサが゛送出する基本仮想アド
レスを拡張するために使用する仮想アドレス拡張部を4
ビツトとする。
ここでTLBの機構については既存の方式であるため、
その具体的な構成は本発明では問われない。ただし1本
実施例においては基本仮想アドレスの上位13ビツトと
仮想アドレス拡張部の4ビツトとの計17ビツトを用い
てTLBを参照し。
実ページ番号とページ内アドレスより実アドレスを生成
する。
第5図は、空間の拡張イメージを示す、基本仮想アドレ
スが24ビツトであるので、基本仮想アドレス空間は1
6MB、仮想アドレス拡張部が4ビツトであるので、拡
張単一仮想アドレス空間は256MBである。第4図の
アドレス機構において、基本仮想アドレス空間として従
来のモードで動作する場合には、EVAの仮想アドレス
拡張部をall マ0マにセットしておけばよい。
記憶保護は、TLBを参照するのと同時に、仮想アドレ
ス空間のセグメント単位に行われる。
第6図は拡張単一仮想記憶方式における記憶保護機構の
構成例を示したもので、後述される本発明実施例回路の
基本となるものである。図中、4は各ジョブ単位に割付
けられているセグメントの上限を示すレジスタLIMI
T HIGH,5は下限を示すレジスタLIMIT L
OWである。また6乃至9は比較器、10乃至12はO
Rゲートである。
主プロセツサより送出される基本仮想アドレスの上位8
ビツト、およびEVAの4ビツトの計12ビットがセグ
メントであるとすれば、仮想アドレス空間の64KBご
とにセグメントが管理される。
したがって、基本仮想アドレス空間では256個のセグ
メントが存在し、拡張仮想アドレス空間では4996個
のセグメントが存在する。そのため。
レジスタLIMI丁HIGH/LO賀は、それぞれ12
ビツトのレジスタとなる。
第3図の例では、ジョブAに対するLIMIT旧GHの
値はXマ071マ、 LIMIT LO射の値はXマ0
70マとなる。
プロセッサより記憶装置へのアクセス要求が生じると、
プロセッサより送出される仮想アドレスのセグメント部
とLIMIT旧GHおよびLIMIT LO−とが比較
され。
LIMIT HIGH≧(アクセス要求の対象となるセ
グメント)≧LIMIT LO−・・・ (1)が満た
される場合、プロセッサからの記憶装置へのアクセス要
求が許可される。上記(1)式が満たされない場合、O
Rゲート12よりLIMIT O[ITを出力し、リミ
ット外であることを通知する。
以上のようにして、拡張単一仮想記憶モードによる記憶
保護機構が実現できる。なお従来の単一仮想記憶モード
では仮想アドレス拡張部にallマ0マをセットすれば
よい。
次に同じ第4図の拡張単一仮想記憶方式のアドレス機構
を用いて、多重仮想記憶方式を適用する場合の本発明に
よる記憶保護機構について説明する。
第7図は1本発明の1実施例回路であり、第6図の拡張
単一仮想記憶方式の記憶保護機構に、多重仮想記憶方式
における記憶保護機能を持たせるために、若干のハード
ウェアを追加したものである。第6図の機構に新たに加
えられた要素は、13のvSモードフラグと14のAN
Dゲートである。vSモードフラグ13は、“l”で単
一仮想記憶モードを、マ0マで多重仮想記憶モードを示
すものとする。また拡張単一仮想記憶方式で基本仮想ア
ドレスの上位ビットとして使用されていたEVAは、多
重仮想記憶方式では空間番号として使用される。
第7図の回路では、拡張単一仮想記憶モードの場合vS
モードフラグ13は論理二1・であるため、第6図の回
路における記憶保護と全く同様の動作を行う、しかし、
多重仮想記憶モードでは。
vSモードフラグ13は論理“0″となり、 ANDゲ
ート14を禁止状態にしT、EVAとLIMITHIG
H,LIMIT LO−の上位4ビツトとの比較結果を
無効にする。すなわち空間情報(番号)との比較を無効
とすることにより、該空間情報を意識することなく、リ
ミット保護を行うようにしている。
これはO8から見た全仮想アドレス空間を、16MBの
基本アドレス空間を16個とすることで。
従来のソフトウェア・O5をそのまま使用し、O8の空
間管理部の一部のみを変更して多重仮想アドレス空間を
サポートするためである。たとえば。
空間番号を切り換えるごとに、その仮想アドレス空間上
のジョブにあったリミット保護を、O8でセットし直す
ようにする。
第8図の(a)、・伽)は、それぞれvSモードフラ−
グが論理“1゛と論理“0′の時の仮想アドレス空間の
イメージを示している。また図伽)中のA、 Bは共通
部を示す。
次に主プロセツサと副プロセツサからなるマスタースレ
ーブ型のマルチプロセッサにおける本発明の記憶保護機
構について明記する。
第9図は、第4図に対応するアドレス機構の1実施例を
示す。図中、21は主プUセッサ仮想アドレスバス、2
は仮想アドレス拡張部レジスタ。
23ハ1lJ7”ロセッサ仮想アドレスバス、24およ
び25はマルチプレクサ、3はTLBである。副プロセ
ツサは、主プロセツサのようにEVAを使用せずに28
ビツトの仮想アドレスを送出できるように設計されてい
る。そのうち上位4ビツトを仮想アドレス拡張部とし、
残り24ビツトを基本仮想アドレスとし、基本仮想アド
レスの下位11ビツトをページ内アドレスとする。
マルチプレクサ24.25はTLBを参照するのが主プ
ロセツサか副プロセツサかにしたがって。
上側あるいは下側にバスを設定する。また基本アドレス
空間の従来モードで動作する場合には、EVAとともに
副プロセツサの仮想アドレス拡張部をall “0”に
セットする。
第10図は、第7図に対応する記憶保護機構の1実施例
回路を示す。図中、4はセグメントの上限を示すレジス
タLIMIT HIGH,5はセグメントの下限を示す
レジスタLIMIT LOW 、6乃至9は比較器、1
0乃至12はORゲート、13はVS%−ドフラグ、1
4および26はANDゲートを示す。
マルチプレクサ24.25は、主副の各プロセッサから
の記憶装置へのアクセス要求に対応して仮想アドレスを
選択する。主プロセツサからi憶装置へのアクセス要求
が生じると、主プロセツサより送出される仮想アドレス
のセグメンート部とLIMIT HIGHおよびLIM
IT LO−とが比較され、前記+1)式が満たされる
場合、主プロセツサからの記憶装置へのアクセス要求が
許可される。同様にして。
副プロセツサから送出される仮想アドレスも、前記(1
1式を満たす場合に記憶装置へのアクセス要求が許可さ
れる。
VS−T−−ドフラグ13は、ANDゲート26を介し
てマルチプレクサ25を制御し、vSモードフラグが“
1”、すなわち拡張単一仮想記憶方式の場合には、主プ
ロセツサのEVAと副プロセツサの仮想アドレス拡張部
とは択一的に選択される。
しかしvSモードフラグが“0”の多重仮想記憶方式の
場合にはANDゲート26が禁止状態となるため、副プ
ロセツサのアクセスの際にもEVAが選択される。これ
は、拡張単一仮想記憶方式ではEVAが拡張仮想アドレ
スの上位ピッ号として使用されていたが、多重仮想記憶
方式の場合には空間番号として使用されるためである。
この機能により、副プロセツサの仮想アドレス拡張部は
、いつも自動的にEVAで置き換えられるため、副プロ
セツサは空間を意識せずに基本仮想アドレス空間として
動作していればよく、空間 パ′の切り換えは、主プロ
セツサによって行われる。
〔発明の効果〕
以上のように9本発明によれば、拡張単一仮想記憶方式
のリミット保護機能をそなえた計算機において簡単な機
構を付加することにより多重仮想記憶方式のリミット保
護も実現することができ。
システム性能を大幅に改善することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は拡張単一仮想アドレス空間の説明図。 第2図は多重仮想アドレス空間の説明図、第3図はりミ
ント保護方式の説明図、第4図は拡張単一仮想記憶方式
の一般的なアドレス機構の1例の回路図、第5図は空間
拡張の1例を示す説明図、第6図は第4図に示すアドレ
ス機構とともに用いること1<できる゛記憶保護機構の
回路図、−第7図は本発明の1実施例の記憶保護機構め
回路図、第8図はvSモードフラグの値υ拡張仮想記憶
空間との対応を示す説明図、第9菌は主副プロセッサを
もつ仮想記憶方式の計算機のアドレス機構の1例を示す
回路図、第10図は第9図のアドレス機構とともに使用
される本発明の記憶保護機構の1実施例回路図である。 図中、1は仮想アドレス機構、2は仮想アドレス拡張部
レジスタEVA、3はTLB、4はレジ1’LIMIT
 HIGIl、5はレジスタLIMIt LOW、 6
乃至9は比較器、10乃至12はORゲート、13はv
Sモードフラグ、14はANDゲートを示す。 特許出願人 富士通株式会社 代理人弁理士 長谷用 文廣(外1名)第1図 第2図 第 3 図 ° 第5 図 $4 図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 仮想記憶方式の計算機であって、単一仮想アド
    レスの拡張部を格納する第1のレジスタと。 拡張単一仮想空間における記憶保護領域の上限および下
    限をそれぞれ示す第2および第3のレジスタとを有し、
    該第2および第3のレジスタの内容は、プロセッサから
    の仮想記憶空間へのアクセス要求に応じて生成される仮
    想アドレスと比較され。 該仮想アドレスが第2および第3のレジスタにより示さ
    れる範囲内である場合に限りアクセス要求を許可する計
    算機において、拡張単一仮想記憶モードと多重仮想記憶
    モードとの拡張モード切り換えフラグを有し、上記フラ
    グが拡張単一仮想記憶モードを示す場合は、第1のレジ
    スタを仮想アドレス拡張部と見なして、プロセッサより
    送出される仮想アドレスと共に拡張単一仮想アドレスを
    生成し、該拡張単一仮想アドレスと第2および第3のレ
    ジスタの内容とを比較し、他方、上記フラグが多重仮想
    記憶モードを示す場合は、第1のレジスタには多重仮想
    空間の空間番号を格納し、該第1のレジスタを仮想アド
    レス拡張部として、上記拡張単一仮想アドレスのごとき
    拡張仮想アドレスを生成し、かつ第1のレジスタと該第
    1のレジスタに対応する第2および第3のレジスタの部
    分との比較は無効とし、プロセッサより送出される単一
    仮想アドレスの部分のみを第2および第3のレジスタの
    対応する部分と比較することにより、アクセス要求の可
    否を決定することを特徴とする拡張仮想記憶空間の記憶
    保護方式。
  2. (2) 主プロセツサと副プロセツサからなるマスター
    スレーブ型の仮想記憶方式の計算機であって。 主プロセツサに単一仮想アドレスの拡張部を格納する第
    1のレジスタと、拡張単一仮想空間における記憶保護領
    域の上!および下限をそれぞれ示す第2#よび第3のレ
    ジスタとを有し、該第2および第3のレジスタは、仮想
    記憶空間の記憶保護のために、各プロセッサからの仮想
    記憶空間へのアクセス要求に応じて生成される仮想アド
    レスと比較され、該仮想アドレスが第2および第3のレ
    ジスタにより示される範囲内である場合に限りアクセス
    要求を許可する計算機において、拡張単一仮想記憶モー
    ドと多重仮想記憶モードとの拡張モード切り換えフラグ
    を有し、上記フラグが拡張単一仮想記憶モードを示す場
    合は、第1のレジスタを主プロセツサの仮想アドレス拡
    張部と見なして。 主プロセツサより送出される仮想アドレスと共に拡張単
    一仮想アドレスを生成し、副プロセツサより送出される
    仮想アドレスは、そのまま拡張単一仮想アドレスと見な
    し、該拡張単一仮想アドレスと第2および第3のレジス
    タの内容とを比較し。 他方、上記フラグが多重仮想記憶モードを示す場合は、
    第1のレジスタに&屯多重仮想空間の空間番号を格納し
    、各プロセッサとも該第1のレジスタを仮想アドレス拡
    張部として、上記拡張単一仮想ア町レスのごとき拡張仮
    想アドレスを生成し、かつ、第1のレジスタと該第1の
    レジスタに相当する第2および第3のレジスタの部分と
    の比較は無効とし、各プロセッサより送出される単一仮
    想アドレスの一分のみを、第2および第3のレジスタの
    対応する°部分と比較することにより、アクセス要求の
    可否を決定することを特徴とする拡張仮想記憶空間の記
    憶保護方式。
JP59082413A 1984-04-24 1984-04-24 拡張仮想記憶空間の記憶保護方式 Granted JPS60225951A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01207856A (ja) * 1988-02-10 1989-08-21 Internatl Business Mach Corp <Ibm> アドレス空間制御機構

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01207856A (ja) * 1988-02-10 1989-08-21 Internatl Business Mach Corp <Ibm> アドレス空間制御機構
JPH0571975B2 (ja) * 1988-02-10 1993-10-08 Ibm

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