JPS6037932B2 - 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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JPS6037932B2
JPS6037932B2 JP55103075A JP10307580A JPS6037932B2 JP S6037932 B2 JPS6037932 B2 JP S6037932B2 JP 55103075 A JP55103075 A JP 55103075A JP 10307580 A JP10307580 A JP 10307580A JP S6037932 B2 JPS6037932 B2 JP S6037932B2
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JP
Japan
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memory
data
cache
cache memory
boat
Prior art date
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JP55103075A
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JPS5730169A (en
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雅俊 小藤
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NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
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Publication of JPS5730169A publication Critical patent/JPS5730169A/ja
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F12/00Accessing, addressing or allocating within memory systems or architectures
    • G06F12/02Addressing or allocation; Relocation
    • G06F12/08Addressing or allocation; Relocation in hierarchically structured memory systems, e.g. virtual memory systems
    • G06F12/0802Addressing of a memory level in which the access to the desired data or data block requires associative addressing means, e.g. caches
    • G06F12/0806Multiuser, multiprocessor or multiprocessing cache systems

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Memory System Of A Hierarchy Structure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はデータ処理装置に於けるキャッシュメモリの制
御方式に関する。
従来のキャッシュメモリは中央処理装置と主記憶装置と
の間に設けられ、中央処理装置からのメモIJ要求を高
速に処理するために使用される。
そして、メモリ要求されたデータがキャッシュメモ川こ
存在する確率、いわゆるヒット率を上げるためにブロッ
ク転送を行なう方式が探られていた。又、主記憶装置に
対して上記中央処理装置以外の他の処理装置がメモリ要
求を出す場合には、そのメモリ要求もキャッシュメモリ
と主記憶装置とのデータの一致性を保証するためにキャ
ッシュメモリを索引しなければならないから、キャッシ
ュメモリは中央処理装置と他の処理装置とからのメモI
J要求に対して優先度を決めて処理することになる。し
かしながら、上記キャッシュメモリの制御方式によれば
、中央処理装置以外の他の処理装置からのメモリ要求に
ついては、一度メモリ要求されたデータは二度と使用し
ない。
又、次のメモリ要求のメモリ番地が過去のメモリ要求の
メモリ番地と関連がないようにした場合には、そのメモ
リ要求により主記憶装置からキャッシュメモリへフロッ
ク転送を行なうことはブロック転送のデータが使用され
ないばかりではなく、このデータのためにキャッシュメ
モリよりデータが追い出されて逆にヒット率を下げてし
まうことになる。したがって、ヒット率の低下を防ぐべ
く、キャッシュメモIJに於いて、メモリ要求の性格を
判断し、ブロック転送を行なうか否かを決定しなければ
ならないが、キャッシュメモリで処理するメモリ要求が
優先度の決められた1つのメモリ要求しか扱えないよう
にキャッシュメモ川こおいては、メモリ要求の形式の上
で上記ブロック転送を行なうか否かを判断するビットを
設けなければならない。しかし、このようなメモリ要求
の形式は、キャッシュメモIJの存在するデータ処理装
置全体の処理動作に影響を与えるばかりでなく、ソフト
ウェアが複雑になるという欠点があった。本発明の目的
は、複数個のメモリ要求元に対し各々1つのボートを割
り当て、これ等各々のボートのメモリ要求の優先度を決
定し、選択回路で選択されたボートによりブロック転送
を行なうか否かを判断することによって、上記欠点を除
去し、簡単な構成でヒット率を向上させることのできる
経済性の高いデータ処理装置におけるキャッシュメモリ
制御方式を提供することにある。
本発明によれば、主記憶装置に対するメモリ要求がキャ
ッシュメモリを索引するもキャッシュメモリにデータが
存在しない場合に、該主記憶装置から複数語のブロック
単位でデータをキャッシュメモ川こ転送するデータ処理
装置のキャッシュメモリ制御方式において、前記ブロッ
ク転送を行なうメモリ要求を受けとる少なくとも1つの
第1のボートと、前記ブロック転送を行なう必要のない
メモリ要求を受けとる少なくとも1つの第2のボートと
、これ等第1および第2のボートからのメモリ要求の優
先度を決定し、1つのメモリ要求を選択する選択回路と
を有することを特徴とするキャッシュメモリ制御方式が
得られる。
次に、本発明のキャッシュメモリ制御方式について実施
例を挙げ、図面を参照して詳細に説明する。
第1図は本発明を適用するデータ処理装置の構成をブロ
ック図により示したものである。
この装置は大別すると、中央処理装置1、キャッシュメ
モリ9、主記憶装置11及び中央処理装置1以外の他処
理装置4とによって構成される。又、キャッシュメモリ
9は中央処理装置1が接続されるAボート3と、他処理
装置4が接続されるBボート6とを含み、これ等を介し
てのメモリ要求を選択回路7で選択してキャッシュメモ
リ部8をアクセスするようになっている。そして、この
メモリ要求は、キャッシュメモリ部8にデータが存在し
ない場合には主記憶装置11をアクセスする。ところで
、中央処理装置1は主記憶装置11に存在するプログラ
ムを使用し、主記憶装置11以外の記憶装置間のデータ
転送を行なわせる制御語を主記憶装置11内に作成する
。池処理装置4がこの制御語を読んで、主記憶装置11
以外の記憶装置間のデータ転送を制御する制御処理装置
として動作する場合には、他処理装置4からの、すなわ
ちBボート6からのメモリ要求はメモリ要求されたメモ
リ語に対して再度メモリ要求されたり、メモリ要求され
たメモリ藷を含む複数語のブロックに対して再度メモリ
要求されるようなことはない。これにより、キャッシュ
メモリ部8内にメモIJ要求されたデータが存在しない
場合でも、主記憶装置11からキャッシュメモリ部8に
対するブロック転送を禁止しなければ、中央処理装置1
からの、すなわちAボート3からのメモリ要求に対する
キャッシュメモリのヒット率を低下してしまう。このよ
うなヒット率の低下を防ぐために、キャッシュメモリ9
にはブロック転送を行なうメモリ要求を受けとるAボー
ト3とブロック転送を行なわないメモリ要求を受けとる
Bボート6とを備え、Aボート3とBボート6のメモリ
要求を選択回路7で選択してキャッシュメモリ部8をア
クセスする機能が設けられている。第2図は、第1図に
おけるキャッシュメモリ9の具体的な構成をブロック図
により示したものである。
この図に見られるように、AボートをAボートメモリ要
求FF(フリップフロップ)21とAボートアドレスレ
ジスタ22とAボートデータレジスタ23とで構成し、
BボートをBボートメモリ要求FF24とBボートアド
レスレジスタ25とBボートデータレジスタ26とで構
成し、AボートおよびBボートからのメモリ要求を優先
度決定回路31とアドレス選択セレクタ32とで構成さ
れる選択回路により選択してキャッシュメモリをアクセ
スするメモリ要求を決定する。Aポ−トメモリ要求FF
21はAボートのメモリ要求が有効な場合、論理値“1
”となり、Bボートメモリ要求FF24はBボートのメ
モリ要求が有効な場合、論理値“1”となる。この2つ
のフリツプフロップの論理値から、優先度決定回路31
では最初に論理値が“1”となったボートに、又は同時
であればBボートに優先度を与えることによって、優先
度がBボートに与えられた場合には優先度出力48を論
理値“1”とする。この優先度出力48が論理値“0”
であれば、キャッシュメモリにデータが存在しない場合
に主記憶装置11からキャッシュメモ川こ対するブロッ
ク転送を行なうことの指示とセレクタ32に作用してA
ボートアドレスレジスタ22を選択することの指示がで
る。又、優先度出力48が論理値“1”であれば、上記
ブロック転送を行なわないことの指示のセレクタ32に
作用してBボートアドレスレジスタ25を選択すること
の指示がでる。次に、優先度出力48が論理値“0”の
場合で、セレクタ32においてAボートアドレスレジス
タ22がメモリ要求のアドレスとして選択された場合に
ついて、4レベル構成でセットアソシアティブ方式のキ
ャッシュメモリをアクセスする動作を説明する。
メモリ要求のアドレスはセレクタ32の出力として上位
アドレス33と下位アドレス34とから構成される。下
位アドレス34はキャッシュメモ川こ存在するデータの
メモリアドレスを記憶しているキャッシュディレクトリ
36及.びキャッシュメモリに存在するデータを記憶し
ているキャッシュストレージ40をアドレスする。又、
上位アドレス33はキャッシュディレクトリ36の出力
と比較回路37に於いて比較され、一致するレベルがあ
ればヒット信号38を論理値“1”にし、又、一致した
レベルをヒットレベル信号39に出力する。ヒットレベ
ル信号39はセレクタ41に作用して、キャッシュスト
レージ40の出力のうちからメモリ要求されたデータを
キャッシュデータ42として出力させる。又、ヒット信
号38はセレクタ43に作用して、キャッシュデータ4
2をメモリデータ45として出力させる。このメモリデ
ータ45はAボートデータレジスタ23に格納された後
に中央処理装置1に送出される。しかし、ヒット信号3
8が論理値“0”であれば、メモリ要求されたデータが
キャッシュメモリに存在しないことであり、このメモリ
要求は主記憶装置11をアクセスすることになる。
すなわち、上位アドレス33及び下位アドレス34は主
記憶アドレスレジスタ35に格納された後に主記憶装置
11をアクセスする。読み出された主記憶データ44は
ヒット信号38が論理値“0”のためにセレクタ43か
らメモリデータ45として出力され、Aボートデータレ
ジスタ23に格納された後に中央処理装置1に送出され
る。又、主記憶データ44は優先度出力48が論理値“
0”のために、キャッシュストレージ40へのブロック
転送データとしても使用される。このブロック転送を行
なわせるためには、キャッシュメモリの1ブロックは、
通常、4メモリ語以上の構成となっている。中央処理装
置1はメモリ要求したメモリ語の外に、1ブロック全て
のデータを読み込み、又、キャッシュストレージ40に
1ブロックのデータを、キャッシュディレクトリ36に
そのブロックのアドレスを書き込む必要があり、ブロッ
ク転送を行なわない場合に比較して、通常、キャッシュ
メモリの専有時間および主記憶装置11へのアクセスタ
イムが長くなる。中央処理装置1からのメモリ要求は、
ブロック転送によりキャッシュメモリへ格納されたデー
タを次に使用する確率が高いため、そのブロック転送を
行なうことによってキャッシュメモリをアクセスするだ
けで済むから、主記憶装置11までのアクセス回数を少
なくすることができ、したがってメモリ要求からデータ
を得るまでのアクセスタイムは平均的に短か〈なる。
しかし、中央処理装置1以外の他処理装置4からのメモ
リ要求は、ブロック転送によりキャッシュメモリへ格納
されたデータを次に使用する確率はほとんど無いから、
上述したようなキャッシュメモリの専有時間が長くなる
こと及び主記憶装置11へのアクセスタイムが長くなる
ことはそのまま欠点となる。又、このブロック転送によ
って過去にキャッシュメモリにブロック転送されて格納
されたデータが追い出されるために、中央処理装置1か
らのキャッシュメモリのヒット率は低下してしまう。従
って、このような影響を及ぼすブロック転送は禁止しな
ければならない。中央処理装置1以外の他処理装置4か
らのメモリ要求がキャッシュメモリをアクセスする場合
は、優先度出力48が論理値“1”の場合であり、ブロ
ック転送を行なわないことの指示となってブロック転送
は禁止される。
すなわち、他処理装置4が必要なデータを主記憶装置1
1から読み出すだけであるから、キャッシュメモリの専
有時間は短かく、かつ主記憶装置11からのアクセスタ
イムも短か〈て済む。又、中央処理装置1からのキャッ
シュメモリへのヒット率にも影響を与えない。勿論、キ
ャッシュメモIJ‘こヒットした場合、これが読み出し
要求であればキャッシュメモリからデータを読み出し、
書き込み要求であればキャッシュメモリにもデータを書
き込むことについては、ブロック転送を行なう場合と同
じである。本発明は、以上の説明により明らかなように
、ブロック転送を行なうメモリ要求を受けとるボートと
、ブロック転送を行なう必要のないメモリ要求を受けと
るボートと、これ等のボートからのメモリ要求の優先度
を決定し1つのメモリ要求を選扮する選択回路とによっ
て、ブロック転送を行なうか否かの判断を行なわせ、こ
れによって処理機能を複雑にすることなくヒット率の低
下を防ぎ、延し、てはデータ処理の効率を向上すべく大
きな効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を適用するデータ処理装置の構成を示す
ブロック図、第2図は、第1図におけるキャッシュメモ
リ9の具体的な構成を示すブロック図である。 図において、1は中央処理装置、3はAポート、4は池
処理装置、6はBボート、7は選択回路、8はキャッシ
ュメモリ部、9はキャッシュメモリ、11Gま主記憶装
置、21はAボートメモリ要求FF、22はAボートア
ドレスレジスタ、23はAボートデータレジスタ、24
はBボートメモリ要求FF、25はBボートアドレスレ
ジスタ、26はBボートデータレジスタ、31は優先度
決定回路、32,41,43はセレクタ、35は主記憶
アドレスレジスタ、36はキャッシュディレクトリ、3
7は比較回路、4川まキャッシュストレージである。 第1図 第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 主記憶装置に対するメモリ要求がキヤツシユメモリ
    を索引し、キヤツシユメモリにデータが存在しない場合
    に、該主記憶装置から複数語のブロツク単位でデータを
    キヤツシユメモリに転送するデータ処理装置のキヤツシ
    ユメモリ制御方式において、前記ブロツク転送を行なう
    メモリ要求を受けとる少くとも1つの第1のポートと、
    前記ブロツク転送を行なう必要のないメモリ要求を受け
    とる少なくとも1つの第2のポートと、これ等第1およ
    び第2のポートからのメモリ要求の優先度を決定し、1
    つのメモリ要求を選択する選択回路とを有することを特
    徴とするキヤツシユメモリ制御方式。
JP55103075A 1980-07-29 1980-07-29 キャッシュメモリ制御方式 Expired JPS6037932B2 (ja)

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JPS5730169A JPS5730169A (en) 1982-02-18
JPS6037932B2 true JPS6037932B2 (ja) 1985-08-29

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JPH0748184B2 (ja) * 1988-09-28 1995-05-24 日本電気株式会社 信号出力回路

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