JPS6043758A - バツフア・ストレ−ジのリプレ−ス制御方式 - Google Patents

バツフア・ストレ−ジのリプレ−ス制御方式

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JPS6043758A
JPS6043758A JP58152053A JP15205383A JPS6043758A JP S6043758 A JPS6043758 A JP S6043758A JP 58152053 A JP58152053 A JP 58152053A JP 15205383 A JP15205383 A JP 15205383A JP S6043758 A JPS6043758 A JP S6043758A
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幸二 中村
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    • 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
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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〕 本発明はバッファ記憶方式をとる情報処理′!A置にお
けるバッファ・ストレージのリプレース制御・方式に関
する。
〔発明の背景〕
バッファ記憶方式をとる情報処理装置において、主記憶
装置内のデータの写しを格納しておくバッファ・ストレ
ージのリプレースメンl−・アルゴリズムは、一般にL
RU (Leasl: RecCnシly LJsed
)制御方式が用いられる。この方式は、バッファ・スト
レージ内の成るブロックの内容を主記憶装置から送られ
てぎた新しいデータで置き換える場合、該当ブロック内
の最古にアクセスされたデータを追い出すというもので
ある。このLRU制御方式を用いた場合、バッファ・ス
トレージの成るブロックが参照されると、リプレースメ
ント・アレイ(バッファ・ストレージ内のブロックのリ
プレースされる偏光順位を格納しておくアレイ)には、
該当ブロックのリプレース優先順位が最低になる情報が
lす・込まれる。
ところで、システムによっては、バッファ・ストレージ
は演算処理装置(CPU)と入出力チャネル(CH)の
両方からアクセス可能である。このチャネルが大容量の
データを転送するような場合、最後のデータを転送すべ
くバッファ・ストレ−ジの成るブロックを参照すると、
以後、該ブロックの参照される可能性は極めて少ない。
この場合゛、LRU制御方式を採用すると、この参照さ
れる可能性の極めて少ないブロックのリプレース優先順
位が最低に設定さ扛るため、バッファ・ストレージのリ
プレース時、該ブロックのリプレースされる確率が低下
し、参照さ」しる可能性の高いブロックがリプレースさ
れることになり、バッファ・ストレージのヒソ1−率を
低下させる。
従来、か\る問題を角了決する方θミの−・つに、演算
処理装置がバッファ・ス1ヘレージをアクセスする場合
は該当ブロックのリプレース優先順位を最低に設定し、
入出力チャネルがアクセスする場合は逆に最高に設定す
る方式がある(特願昭51−131740号)。しかし
、この従来方式は、チャネルがバッファ・ストし°−ジ
をアクセスした場合、一義的に該当ブロックのリプレー
ス優先順位を最高にするというものであり、チャネルが
近い将来に更び参照する必要のあるデータまでもリプレ
ースされる欠点がある。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上記従来方式の欠点を解決して、バッ
ファ・ストレージのヒツト率を更に向上させる融通性に
富むリプレース制御方式を提供することにある。
〔発明の(既製〕
本発明は、一連のデータ転送処理において、バッファ・
ストレージの成るブロックに対する最終アクセスであり
、近い将来に該ブロックを更びアクセスする予定がない
場合、該当ブロックリプレース優先順位を最高にして、
積極的に該ブロックをリプレースするものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例について図面により詳細に説明
する。
第1図はバッファ記憶方式の概念図で、主記憶装置とバ
ッファメモリの間に中間バッファ(ワーク・スI・レー
ジ)を持つ3レベルのメモリ階層を 1゜形成した例を
示す。第1図において、101は主記憶装置(MS)で
あり、その記憶内容の一部の写しがワーク・ストレージ
(VJS) 102に格納される。このWS102を演
算処理装置(CP ’U) 103.104及び入出力
チャネル(CH) 105で共用する。
CPU103.1011には高速バッファメモリ(BS
)があり、Vv’5102のデータの一部が格納される
1 CI−’U103.104はメモリアクセスが発生する
と、自装置内のBSを参照し、目的のデータがB”Sに
あれば、該BSより直ちに取得し、なければWS102
から読み出す。又、WS102にも目的のデータかない
場合は、 MSlol、J:り当該データを含むブロッ
クをW S 102に転送し、該WS102からあらた
めで読み出す。 Cl−1105についてもはゾ同様で
ある。
第2図にWSとそのアドレス・アレイ(WAA)及びリ
プレースメンl−・アレイ(WRA)を示す。
W S 102は多数のカラムに分かれ−1つのカラム
には複数のローが存在する。第2図は40−購成の場合
を示す。lローの大きさは例えば16バイ1へからなり
、 Msioiの連続した16バイ1へのデータを格納
することができる。MSlolも該WS102と同数の
カラムに分かわるが、各カラムに含ま]しるロー数は、
該M S 101の記憶容量によって異なる。
このM S 101の各カラムに含まれるロ一群のうち
任意の4つのローのデータがそれぞれW S 102の
対応するカラムの4日−のうちのどれ力11つに格納さ
れる。
VJ A A 1.02−1は、W S 102に格納
されてす)るデータのM S lot上のアドレスを登
録しておくもので、カラム、ローともにWS102の同
じカラム、ローに対応している。、W RA 102−
2は、W S 102の各カラム対応にリプレースすべ
きローの優先順位を覚えておくものである。後述するよ
うL′ニー、40−植成の場合、WRA102−2は各
カラム毎し二6ビツ1〜で(−η成される。
第2図において、例えばW S 102のカラムBkこ
属するアドレスに対するメモリアクセスで” N ot
in WS”が発生した場合、WRA102−2の該当
カラムの内容により、4つのロー(130,Bl。
B2.B3)中の追出すべきローを決定し、WS102
のカラムBの該当ローにM S 101から読み出した
新しいデータを格納する。同時に、W A A 102
−1のカラムBの該当ローに新データのMS上ののアド
レを登録し、WRA102−2の該当カラムの内容を更
新する。
WRA102−2の更新アルゴリズムはLRU方式が一
般によく使用されており、各カラム毎に、アクセスされ
たローのリプレース(WS102がら追出す)さJしる
優先順位が最も低くなるにうに更新されるが、本発明で
は、 メモリアクセスがWS102の該当ローに対する
最終アクセスで、 以後、該ローの参照さjする可能性
が極めて少ない場合、該ローのリプレース優先順位が最
高となるように更新するものである。
第3図はwSが第2図の如き40−構成の場合のリプレ
ースアルゴリズムを説明する図である。
第3図において、0〜3はロ一番号を示し、WRA10
2−2は、この0〜3を結ぶ6本の線に対応したアルカ
の6ビツ1−のリプレース優先順位決定情’tlJ ヲ
”4fカラム毎に有する。0〜3の各ローに着目するに
、各ロー共、アルカの6本のうち3本が集まっており、
それらの矢印が最も多く向いているローがリプレース優
先順位が最高であることを示している。WSの成るカラ
ムの例えばロー0がアクセスされた場合、通常は該ロー
0に集まっている3本の線ア、工、オの矢印を自分とは
反勾側に向ける。これにより、該ロー0のリプレース優
先順位は最低となる。この日−0に集まっていないイ、
つ、力の線の矢印の向きは変えない。第3図(a)はこ
の場合を示したものである。一方。
ロー0に対するメモリアクセスはこれで最後であり、近
い将来に該ローを再びアクセスする予定がない場合、ロ
ー0に集まっている3木の線ア、工、オの矢印をいずれ
も自分の方に向ける。これにより、該ローOのリプレー
ス優先順位が最高になる。
第3図(b)はこの場合を示したものである。
次に具体例により説明する。第4図はCIIがMS上の
S番地からE番地までの連続したアドレスについてアク
セスする時、従来方式を実施した場合のMSとWAAの
関係を示したものである。第4図において、MS101
上の破線はカラム境界である6又、WAA’1Q2−1
内のアドレスは便宜上、左によせているが、一般には4
つのローにランダムに分散している。
さて、CAO=CZOのカラムにλ4するC I−1か
らのメモリアクセスが全て終了した状態に注口した場合
、従来方式においては、W、RAはWAA102−1の
各カラムについて、リプレースの最高優先順位としてC
’AO〜CZOのQSされたロー0を指しているとは限
らない。従って、CΔ1〜CX1のカラムがアクセスさ
、Iすると、そのアドレスは、CAO〜CXOをリプレ
ースぜずに、別のローに登録さ肛ることがある。第4図
はCj\0〜CXOがロー0に残った状態で、(シAl
・〜CXIがロー1に登録された例を示している。
こ5で、高速の半導体メモリファイルなどが沈用される
場合を考えると、最悪のケースは、W Sのデータが全
てCIの入出力によるデータに置き換えられてしまうこ
ともあり得る。ところがCIIのアクセスするデータは
、一般にCIが一担デバイスに書込んだり、メモリに碧
・込んだりした後はMS上に留まっている必要はないも
のである。このように、MS上に残っている必要のない
Cl−1のアクセスデータが残っていると、MS上に残
っていてほしいCI) IJの使用データを追い出して
しまう不都合が生じる。
第5図は同じ< CI−1がMS上のS番地からE@ま
での連続したアドレスについてアクセスする時、本発明
を実施した場合のMSとWAAの関係を示したものでJ
Qる。第5図において、CAOE−CWIEは各カラム
の最終アドレスを示す。
CI−1からのメモリアクセス時、本発明では次の原則
にしたがってリプレースの優先順位を決める。
(1)各カラ11の最終アドレスCAOE−CWIJΣ
では、WAA102−1のリプレース優先順位を通常の
アクセスとは逆にCΔ0−CWIの登録されたローが最
高位となるようにWI’<Aを更新する。
(2)カラムの途中であっても、EのようにCIlリエ
ストの最終アクセスでは、 (1)と同様に(二Xlの
登92されたローが最高位となるようにWRAを更新す
る。
(3)上記(1)、(2)以外のアクセスでは通常通り
のリプレース優先順位とし、アクセスされたローが最低
位となるようにWP、Aを更新する。
従って、CAO〜cZoのカラムに対するCHからのメ
モリアクセスが全て終了した場合、WAAI02−1の
各カジノ、につぃて、リプレースの最高優先順位はCA
O〜CZoの登録されたロー0を指している。このため
、次にCAL〜CX、1のカラムがアクセスされると、
そのアドレスは、それぞれCA O−CX O& !J
ブIノー スL 1:、W A A102−1の各カラ
ム共ロー〇に登りされる。しがも、WAA102−1の
各カラムにツいテ、CAL〜CXIの登′btされたロ
ー0のリプレース優先順位は、これ又、最高位に指定さ
Jしている。リプレースされないで残っているCY、0
.CZOのリプレース優先順位も最高位となっCいる。
従って、WSのデータが全てCI−1の人出力によるデ
ータに置き換えられることはなく、CI) Uの使用し
ているデータをWSがら追い出す量が低減さ九る。又。
例えばC’BOカラムのアクセス途中では、WAA10
2−1の該当ローは最低位のリプレース優先順位となっ
ているため、アクセスが全て終了していないCBOカラ
ムがCPUのWSアクセスによりて追い出されることは
ない。
第6図はMS上のS番地からE番地までアドレス逆方向
に、CHによるデータ転送が発生した場合の本発明によ
るMSとWAAの関係を示したものである。この場合は
、各カラムの先頭アドレスCXl5.C3WIS、−C
B OS及びcHによる最終リクエスト・アドレスEの
アクセスでは、WAA102−1の該当ローが最高位と
なるようにリプレース優先順位を指定し、その他のアク
セスでは通常通りの最高優先順位を指定すればよい。
これにより、cxi〜CAIに苅するCHからメモリア
クセスが全て終了した時、WAA102−1の各カラム
について、リプレースの最高優先順位はCX I −C
A 1の登録されたローを指定してお ′1す、このた
め、次にczo、c’yoとアクセスされた後、CX0
−CAOのカラムがアクセスされると、そのアドレスは
、それぞれCXI〜C,AIをリプレースしてWAA1
02−1の各カラムの該当ローに登t、にされる。
第7図は本発明のリプレース制御方式の一実施例のブロ
ック図である。便宜」二、第7図ではWAA、WRAの
1つのカラムに苅する構成のみを示す。第7図において
、701はwsの!戊るカラムでアクセスされるロ一番
号に対応するラッチ群で、その4本の出力線705のう
ち、”jnWS″′となったローに対する1本のみがL
L i IIとなる。エンコーダ702は第3図(a)
のアルゴリズムにもとづき、アルカの書込みデータ (
1)ア〜Dカ)706と書込み信号(Wア〜Wカ)70
7ノうち、”in W S ” トなったローに関係す
るものを1″′どする。エンコーダ702の書込データ
Dア〜D力はインバータ703を経由してリプレースメ
ン1−・アレイ部704に入力される。インバータ70
3は、リプレース最高優先順位指定信号(1−11)信
号、)7o9が’1”(7)トきニハs人力デーヶ、。
6をあ転L−CJjヵデー多、。8おし、1(2信%7
09がIt 011のときには入力データ706をその
まま出力データ708とするものである。 リプレース
メン1−・アレイ部704では、インバータ703から
の出力データ708のうち、書込み(ij号707がL
L 111となっているピッ1へについてのみ書き込み
が行なわれる。即ち、第7図の構・成とすることにより
、HP709が゛0′″のときには第3図(a)の通常
のLRUリプレースメン1〜・アルゴリズムが実行され
、1−Ir2O3が′1″のときには、これとは逆の第
3図(b)に示すリプレースメン1〜・アルゴリズムが
実行される。
第8図はI(P信号の生成論理を示したものである。第
8図では、メモリのカラムサイズは256バイトからな
り、メモリアドレス情報は0〜31ビツトの32ビツト
構成をとり、C1lのアクセスは8バイ1一単位で行う
と仮定している。従って、アドレス情報の24ピッ1−
がカラム境界、29ピツj・が8バイト境界を表わし、
24〜28ピッ1−がオール゛l″の場合、該アドレス
はカラムの最#8バイトを示し、オールII OIIの
場合は先頭8バイl−を示す。
第8図において、CHからMSに苅する読出しあるいは
書込みリクエストが発生ずるど、オア回路801の出力
がII 177となる。 アドレス1゛n報の24〜2
8ビットはラッチ回路802〜806にラッチされ、そ
れらがオールrr 1 nの場合はアンド回路807の
出力がII I ITとなり、オール11011の場合
はアンド回路808の出力が″ビ′となる。メモリのア
ドレス順方向にデータ転送が行われる場合(FORWA
RD)、オア回路801どアンド回路807の出力がい
ずれもsr 1 nのIIJ、 アンド回路809の出
力がtL l nとなり、オア回路811を檜してトI
P信号709は1″′となる。
これは第5図でCAOE〜CWl、 Eをアクセスした
場合に該当する。又、メモリのアドレス通方向にデータ
転送が行わ肛る場合(BACK)、オア回路801とア
ンド回路808の出力がいす扛もII 1 uの時、ア
ンド回路810の出力が# 1 j、どなり、オア回路
811を介しCHP信号709はII I gとなる。
これは第6図でCP、08−CXLSをアクセスした場
合に該当する。更に、当該データ転送の最終アクセスを
示す信513−(LAST ACC)が出される場合も
、オア回路811を介しでHP信号709はtz l 
ppとなる。これは、第5図ではE、第6図ではSをア
クセスした場合に該当する。
以上、CPUによるアクセスは従来通りの優先順位とし
、C1rによるメモリアクセスの場合には逆にする場合
について説明したが、CPUのメモリアクセスにおいて
も、あるカラム、ブロックに対する最終アクセスで、以
後、該カラム、ブロックが参照される可能、性が極めて
少ない場合には同様に適用可能である。又、実施例では
WSのリプレースについて説明したが、BSでも同様で
あることは云うまでもない。
又、実施例では3レベルのメモリ電属を形成した場合の
中間バッファ(W S )のリプレースにつし)で説明
したが、第JしIにおいてCI) TJ103−104
内にBSを持たないような2レベルのメモリ購成、ある
いばCPU103.104内の1.sをCHがアクセス
する場合に135に適用する購成であっても同様である
。 Wll) 〔発明の効果〕 以上の説明から明らかな如く、本発明によれば、一連の
データ処理において、あるブロックに対する最終アクセ
スであるか否か判lη1し、最終アクセスの場合、その
ブロックのリプレース仁先順位をQj島順位にしておく
ことにより、近し)将来に更びアクセスする予定のヅ1
こいブロックが口先的に、ノクツブア・ストレージから
追出さ4するため、有用なブロックの追出しが防止でき
、バッファ・スI−レージの使用効率を一層高めること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はバソンア記・臆方式の概念図、第2図はバッフ
ァ・スI〜レージ(ワークストレージ)とアドレス・ア
レイとリプレースメン1−・アレイの関係を示す図、第
:3図はリプレース・アルゴリズムの説明図、第4図は
従来方式によるアドレス・アレイの登録状態を示す図、
第5M及び第6図は本発明によるアドレス・アレイの登
録状態を示す図、第7図は本発明の一実施例のブロック
図、第81WIは第7図におけるリプレース最高優先順
位指定信号の生成論理の具体例任示ず図で(IQる。 101・・・主記憶装置、10’2・・ワークストレー
ジ(バッファ・ストレ・−ジ)、 103.104・・
・中央処理装置、105・・・入出力チャネル、102
−1・・・ワークストレージ・)′ドレス・アレイ、1
02.−2・・・ワークストレージ・リプレースメンl
〜・アレイ。 、壬・ゼー、 1−1 代理人弁理士 鈴 木 誠 −ユ。 第2図 WS WAA WRA 第3図 (α)(ト) 第5図 第7図 第8図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)バッファ記憶方式をとる情報処理装置において、
    バッファ・ストレージのブロック間のリプレース順位を
    示すリプレースメント・アレイを有し、バッファ・スト
    レージのアクセス時、当該ブロックに対する最終アクセ
    スか否か判定し、最終アクセスの場合は当該ブロックの
    リプレース順位が最高位となるように前記リプレースメ
    ン1〜・アレイを更新し、そ、1b以外の場合は最低位
    となるように更新することを特徴とするバッファ・スト
    レージのリプレース制御方式。
JP58152053A 1983-08-20 1983-08-20 バツフア・ストレ−ジのリプレ−ス制御方式 Granted JPS6043758A (ja)

Priority Applications (1)

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JP58152053A JPS6043758A (ja) 1983-08-20 1983-08-20 バツフア・ストレ−ジのリプレ−ス制御方式

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JPH0313616B2 JPH0313616B2 (ja) 1991-02-22

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07168762A (ja) * 1991-04-22 1995-07-04 Internatl Business Mach Corp <Ibm> キャッシュページ置換方法及び装置並びにコンピュータ装置

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JPS5718074A (en) * 1980-07-08 1982-01-29 Nec Corp Buffer memory device
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