JPS6049944B2 - バッファ記憶制御方式 - Google Patents

バッファ記憶制御方式

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JPS6049944B2
JPS6049944B2 JP55187827A JP18782780A JPS6049944B2 JP S6049944 B2 JPS6049944 B2 JP S6049944B2 JP 55187827 A JP55187827 A JP 55187827A JP 18782780 A JP18782780 A JP 18782780A JP S6049944 B2 JPS6049944 B2 JP S6049944B2
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JP
Japan
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浩一 井上
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Fujitsu Ltd
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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
    • G06F12/10Address translation
    • G06F12/1027Address translation using associative or pseudo-associative address translation means, e.g. translation look-aside buffer [TLB]
    • G06F12/1045Address translation using associative or pseudo-associative address translation means, e.g. translation look-aside buffer [TLB] associated with a data cache
    • G06F12/1054Address translation using associative or pseudo-associative address translation means, e.g. translation look-aside buffer [TLB] associated with a data cache the data cache being concurrently physically addressed

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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、あるページサイズで運用されるオペレーティ
ングシステムの管理下で最適なように構成されたバッフ
ァ記憶装置に係わり、特に、前記ページサイズの半分の
ページサイズで運用されるオペレーティングシステムの
もとでも従来のようにバッファ記憶装置を半分に縮退し
て使用するこJとなく、バッファ装置の容量のすべてを
使用できるようにしたバッファ記憶装置方式に関する。
従来行なわれているこの種の記憶制御方式ではページサ
イズAでアクセスするのに最適な構成に作られたバッフ
ァ記憶制御方式ではページサイズグが半分の場合は、実
アドレス部のみでディレクトリー、バッファ記憶をアク
セスしなければならないため、バッファ記憶の半分しか
使用できず、システムの効率を低下させるという欠点が
あつた。本発明は、ハード面からは連想メモリとディレ
クトリのアクセス時間がバッファ記憶のアクセス時間に
比較してほぼ半分ぐらいであることと、該バッファ記憶
上にデータがない場合、主記憶からデータを転送してく
るのに一定の時間を必要とすることに着目し、かつ、ソ
フト面からは実行中のプログラム命令やデータを参照す
るとき、現在アクセスしている情報を含む部分集合の近
傍に集中する局所性に着目し、ページサイズが半分にな
つた時でもバッファ記憶装置を全部使いシステム効率を
上けることを目的とするものである。この目的は、仮想
アドレスを実アドレスに変換するアドレス変換機能を具
備し、仮想アドレスと実アドレスとの対応の一部を登録
してある連想メモリと主記憶装置のデータの一部を保持
しているバッファ記憶装置と、上記主記憶装置とバッフ
ァ記憶装置との対応を保持しているディレクトリーを有
し、該連想メモリ参照とディレクトリー及びバッファ記
憶装置の参照を並行して行ない、かつ所定ページサイズ
の時は仮想アドレス中のアドレス変換対象とならない実
アドレスを用いて、ディレクトリーとバッファ記憶装置
をアクセスする計算機シスデムにおいて、前記ディレク
トリーとバッファ記憶装置をアクセスした際の最上位ア
ドレスを保持するアドレス保持手段と:前記ディレクト
リーとバッファ記憶装置をアクセスする最上位アドレス
をアドレス保持手段により与えられるアドレスに修飾す
る修飾手段と:前記ディレクトリーをアクセスしたアド
レスとディレクトリーより読出した実アドレス部を比較
する第1比較手段と:前記連想メモリより読出した実ア
ドレス部の最上位アドレスと前記アドレス保持手段によ
つて保−持されているアドレスとを比較する第2の比較
手段とを設け、前記所定ページサイズの時はディレクト
リー、バッファ記憶装置をアクセスする最上位アドレス
は、仮想アドレス中の実アドレス部の最上位アドレスを
用い、該ページサイズの半分のページサイズの時はディ
レクトリー、バッファ記憶装置をアクセスする最上位ア
ドレスを前記アドレス保持手段と修飾手段により置換し
、第1比較手段により比較した結果が一致せず、かつ第
2比較手段により比較した結果が一致しない場合はアド
レス保持手段によつて保持されている値を反転させ、か
つ修飾手段により最上位アドレスを置換して再度ディレ
クトリー、バッファ記憶装置をアクセスするアクセス手
段を備えることを特徴とするバッファ記憶装置方式によ
り達成される。
以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。第1図はペ
ージサイズが半分の時の仮想アドレスの形式を示す図で
ある。図において、11はS″x(セグメント部)、1
2はPx(ページ部)、13はα。(仮想アドレス)、
14はα1・・・αn(RB実アドレス部)、15はR
C(バッファ記憶装置の1ブロック内のデータを指定す
る)である。第2図はディレクトリとバッファ記憶を示
す図である。図において、21はα。=0、22はα0
=1、23はDIR(ディレクトリ)、24はBS(バ
ッファ記憶)、25はページサイズが半分のときこの部
分が、縮退される(αo=1)(斜線部)ものである。
第3図は本発明の一実施例を示す図である。
図において30は最上位アドレス修飾回路、31はIF
′A(命令フエツチA)、32は0PA(オペランドデ
ータフエツチA)、33はDRO−DRnl34はTL
BNHT(連想メモリ上にアドレスがない)、35はL
ARレジスタ、36はアドレス変換コントロール、37
はL1、38はL2、39はα。−α。、310はTW
DRl3llはTLB(連想メモリ)、313は112
のページサイズ、314はCMPl(比較回路1)、3
15はRn3l6はTLBHIT(連想メモリ上にアド
レスがある)、317はBSHITl3l8はBSNH
T(バッファ記憶上に該当するデータがない)、319
はREFECHコントロール、320はIF(インスト
ラクシヨンフエツチ)、321は0P(オペランドフエ
ツチ)、322はDRnl323はFFl(フリップフ
ロップ回路1)、324はFF2(フリップフロップ回
路2)、326はMaOl328はRARl329はR
。−Rnl33Oはα。、332はMS(主記憶)、3
33はBARl335は比較回路2、336はMSコン
トロール部、338は要求元である。第1図のように仮
想アドレス部は2段階のアドレス変換機能を有するシス
テムにおいては公知の事実であるセグメント部(Sx)
11とページ部(Px)12から構成されている。
実アドレス部RBl4がディレクトリー23とバッファ
記憶装置24をアクセスするアドレスであり、Rcl5
はバッファ記憶装置24の1ブロック内のデータを指定
するのに用いられる。
こ仮想アドレス部はオペレーティングシステムが
主記憶上に作成した変換テーブルを用いて対応する実ア
ドレスを得ることができるが一般には高速にアドレス変
換を行なうため仮想アドレスと実アドレスの対応の一部
を登録しておく連想メモリを1具備している。以後この
連想メモリをTLBと呼ぶ。バッファ記憶アクセスにお
いてディレクトリー23(以後DIRと呼ぶ)を参照す
ることによりバッファ記憶装置24(以後BSと呼ぶ)
に有効なデータがあるかどうかを知ることができる。ブ
lロックとは主記憶装置332(以後MSと呼ぶ)から
BS24へデータを転送するときの単位である。BS2
4へのアクセスは実アドレスで行う必要があり、かつ仮
想記憶方式をとるシステムではTLB3llアクセスと
並行してBS24アクセス2を行うのが効率的であるた
めアドレス変換に使用されないビット部(実アドレス部
)によりBS24アクセスを行うのが通例である。その
ためページサイズAでアクセスするのに最適な構成に作
られたバッファ記憶制御方式でページサイズ112A;
のときは図1に示したフォーマットでわかるようにα。
13が仮想アドレス部に入つているのでα0=0としα
1からα。
で作成される実アドレスRBl4でDIR23BS24
をアクセスしなければならずα。=1に対応するBSの
半分を使用する.ことができなかつた。このためBS2
4容量が半分しか使用できずシステム効率の低下を招く
要因であつた。本発明はし\−ド面からTLB3ll,
DIR23のアクセス時間がBS24アクセス時間に比
較して一般的にほぼ半分ぐらいであること、BS24上
にデータがない場合MS332よりデータを転送してく
るのに一定の時間を必要とすることに着目し、ソフト面
からは実行中のプログラムが命令やデータを参照すると
き現在アクセスしている情報を含む部分集合の近傍に集
中する局所性に着目し、従来の欠点を除去し112Aペ
ージサイズのときでもバッファ記憶装置を有効に使用で
きるようにしたものである。
さて、TLB3llのアクセスは公知の方法と弓じであ
るが、DIR23,BS24のアクセスでtプログラム
の局所性を考慮し、アクセス要求が丈前に発行されたア
クセス要求と同じページ内に5ると推定して最上位アド
レスMaO336にα修飾回路30を使用してフリップ
フロップ回路)値(イ)又は1)を発生させる。
以下112Aページサイズの場合につき順次説明卜る。
0要求元からのアドレスがLAR35レジスタにセット
され仮想アドレスの一部Ll37を使用してTLB3l
lがアクセスされる。仮想アドレスの残りL238とT
LB3llから読み出された仮想アドレス部L238が
比較回路CMPl3l4で比較され、一致したならばT
LBHIT326となる。DIR23,BS24のアク
セスのアドレスとしては、MaO326のフリップフロ
ップ回路の値が使用され、残りのアドレスにはLAR3
5にセットされているα1−αNl4の実アドレス部が
使用される。DIR23から読み出されたR。−Rn3
2lとTLBHIT3l6により読み出されているR。
−Rn32lが比較回路0MP2335で比較され一致
したならばBSHIT3l7となる。TLBHIT3l
6で、かっBSHIT3l7であれば、BS24から必
要なデータが読み出され要求元へ転送される。
2フリップフロップ回路の値でDIR23,BS24を
アクセスし、TLBHIT3l6であるがBSNHT3
l8のとき、TLB3llより、読み出された実アドレ
ス部のRn3l5の値とフリップフロップ回路の値を比
較し、同じ値であれば再度TLB3ll,DIR23,
BS24をアクセスするREFECHコントロール31
9は動作させずMSコントロール336よりMOVIN
を開始する。
MOVINによりMS332から1ブロックのデータを
転送し、必要なデータを要求元338へ送ると同時にB
S24土の該当するブロックへ登録する。この時、MS
332へ送られた実アドレスの上位m退。−Rn339
(TLB3llから読み出されたR。−R..339で
ある)が、次回のアクセスに対する参照情報としてDI
R23へ登録される。BARレジスタ333はMOVI
N時のDIR23,BS24のアドレスを保持しており
、MOVINのときのDIR23,BS24のアドレス
はフリップフロップ回路およびαo−αN329を使用
せずこのBAR333より送り出される。3TLBHI
T316であり、BSNHT3l8でTLB3llより
読み出したRn3l5とフリップフロップ回路の値が異
なる時は、残り半分のBS24に該当するデータがある
可能性があるためフリップフロップの値を反転してMa
O326の値を発生させREFETCHコントロール3
19により次のサイクルで再度アクセスを行なう。この
時、BS24上にデータがないことも予想して同時にM
O■Nを開始する。またフリップフロップ回路の値は新
しいRn3l5の値に変更される。BARレジスタ33
3にはREFECHコントロール319のとき使用され
たMα。326の値とα1−αN327の値がセットさ
れMOVIN時に使用される。
REFECHアクセス319によりBS24上にデータ
があつた場合は要求元338へ転送されると同時にMO
VINはキャンセルする。
BS24上になかつた場合は2に述べたMO■Nのとき
*8 と同じである。4TLBNHT34のときは公知
の方法によるアドレス変換により実アドレスが得られる
この時の実アドレスをDRO−DRn33とすると、L
AR35の仮想アドレスの一部であるL238とDRO
−DRn33がTWDR3lOと呼ぶTLB登録レジス
タにセットされTLB3llへ登録される。同時にDR
n332とα4−αN327によりDIR23,BS2
4が、アクセスされDIR23より読出されたR。−R
n329とDRn33がCOMP2335で比較されB
SHIT3l7であればBS24より、BSNHT3l
8であればMOVINによりMS332から必要なデー
タが要求元338へ転送される。DIR23,BS24
をアクセスする時はDRn332が実アドレスであるた
めBSNHT3l8であつてもREFECHアクセスは
開始されない。
またフリップフロップ回路の値としてDRn332がセ
ットされる。次に、フリップフロップ回路の内容と現ア
クセスで読み出されたRn3l5の内容により、どのよ
うな制御を実施するかを表1に示した。
表1において、FFO(Rn)はフリップフロ.ノブ回
路にセットされている旧アクセス時のR。の値、N(R
n)は現アクセスでTLB3llより読み出されたRn
3l5の値、FFN(Rn)は新しくセットされたフリ
ップフロップ回路の値、この値が次のアクセス時にFF
O(Rn)として使用される。以上の説明で述べた、最
初にフリップフロップ回路の内容によりMaO326を
作に出しアクセスするのは局所性を利用したものであり
、同じページ内のアクセスであれば再アクセスの頻度を
減らすことができる。
フリップフロップ回路の内容と読み出したRn3l5に
より再アクセスを行なうかどうかを決定できるのはTL
B3ll,DIR334のアクセス時間が速いことを利
用したものであり、予測してMOVINを開始しBS2
4上にデータがあつた場合、これをキャンセルできるの
はMS322からデータが転送されてくるのに一定時間
を必要とすることを利用したものである。
このように、本発明の方式によると、あるページサイズ
に最適なように構成されたバッファ記憶装置においてペ
ージサイズが半分の時でも縮退して使用せず、全容量の
バッファ記憶装置を有効に使用しシステム効率の低下を
防止できる効果がある。
なおページサイズがAのときはアドレス修飾は行なわれ
ず従来と全く同様に動作する。
【図面の簡単な説明】
第1図はページサイズが半分の時の仮想アドレスの形式
を示す図てある。 第2図はディレクトリとバッファ記憶を示す図である。
第3図は本発明の一実施例を示す図である。符号の説明
、31・・・IFA(命令フエツチ)、32・・・0P
A(オペランドデータフエツチ)、33・・・DRO−
DRn34・・・TLBNHT(連想メモリ上にアドレ
スがない)、35・・・LARレジスタ、3・6・・・
アドレス変換コントロール、37・・・L1、38・・
・L2、39・・・αo−α。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 仮想アドレスを実アドレスに変換するアドレス変換
    機能を具備し、仮想アドレスと実アドレスとの対応の一
    部を発録してある連想メモリと主記憶装置のデータの一
    部を保持しているバッファ記憶装置と、上記主記憶装置
    とバッファ記憶装置との対応を保持しているディレクト
    リーを有し、該連想メモリ参照とディレクトリー及びバ
    ッファ記憶装置の参照を並行して行ない、かつ所定ペー
    ジサイズの時は仮想アドレス中のアドレス変換対象とな
    らない実アドレスを用いてディレクトリーとバッファ記
    憶装置をアクセスする計算機システムにおいて、前記デ
    ィレクトリーとバッファ記憶装置をアクセスした際の最
    上位アドレスを保持するアドレス保持手段と:前記ディ
    レクトリーとバッファ記憶装置をアクセスする最上位ア
    ドレスをアドレス保持手段により与えられるアドレスに
    修飾する修飾手段と:前記ディレクトリーをアクセスし
    たアドレスとディレクトリーより読出した実アドレス部
    を比較する第1比較手段と:前記連想メモリより読出し
    た実アドレス部の最上位アドレスと前記アドレス保持手
    段によつて保持されているアドレスとを比較する第2の
    比較手段とを設け、前記所定ページサイズの時はディレ
    クトリー、バッファ記憶装置をアクセスする最上位アド
    レスは仮想アドレス中の実アドレス部の最上位アドレス
    を用い、該ページサイズの半分のページサイズの時はデ
    ィレクトリー、バッファ記憶装置をアクセスする最上位
    アドレスを前記アドレス保持手段と修飾手段により置換
    し、第1比較手段により比較した結果が一致せず、かつ
    第2比較手段により比較した結果が一致しない場合はア
    ドレス保持手段によつて保持されている値を反転させ、
    かつ修飾手段により最上位アドレスを置換して再度ディ
    レクトリー、バッファ記憶装置をアクセスするアクセス
    手段を備えることを特徴とするバッファ記憶装置方式。
JP55187827A 1980-12-29 1980-12-29 バッファ記憶制御方式 Expired JPS6049944B2 (ja)

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JPS57111871A JPS57111871A (en) 1982-07-12
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DE68926837T2 (de) * 1988-06-07 1997-03-06 Bull Hn Information Syst Einrichtung und Verfahren zur verbesserten Umsetzung von virtueller zu realer Adresse für Cache-Speicherzugriff
JPH0721781B2 (ja) * 1989-03-13 1995-03-08 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション マルチプロセツサ・システム

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JPS57111871A (en) 1982-07-12

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