JPS609296B2 - バッファメモリ制御方式 - Google Patents

バッファメモリ制御方式

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JPS609296B2
JPS609296B2 JP55179846A JP17984680A JPS609296B2 JP S609296 B2 JPS609296 B2 JP S609296B2 JP 55179846 A JP55179846 A JP 55179846A JP 17984680 A JP17984680 A JP 17984680A JP S609296 B2 JPS609296 B2 JP S609296B2
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JP
Japan
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memory
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tag2
buffer memory
processing device
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隆 千葉
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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

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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】 本発明はバッファメモリ制御方式に関し、特にバッファ
メモリを有する複数の処理装置が主記憶装置を共有する
データ処理システムにおいて、バッファメモリ一致化制
御用のTAG2メモリの保持するアドレス空間の大きさ
をバッファメモリ容量よりも大きくしたバッファメモリ
制御方式に関する。
主記憶装置に格納されている内容の写しの一部を処理装
置内に内蔵した高速のバッファメモリに保持し、該バッ
ファメモリの内容にもとづいて通常のプログラム処理を
行なうことは、高速処理を要求される情報処理装置でい
まいま用いられる手法である。
ところで、マルチプロセッサ処理システムのように、複
数の処理装置が主記憶装置を共有する場合には、ある処
理装置が自装置内のバッファメモリおよび主記憶装置に
書込み処理を行なうと、他の処理装置内のバッファメモ
リに当該書込みアドレスに対応するデ−夕があれば該他
の処理装置のバッファメモリと主記憶装置の間で記憶内
容の不一致が生じることになる。このことを防止するた
め、ある処理装置が書込み処理を行なったときは当該書
込みアドレスを、バッファメモリを有する他の処理装置
に送出し、該他の処理装置のバッファメモIJIこ当該
書込みアドレスのデータが存在すれば、これを無効化す
る方法が一般的に採用されている。そして、この無効化
制御において、ある処理装置が書込み処理を行なうごと
に、他の処理装置のバッファメモリのタグ部を検索し、
該当アドレスが存在すればこれを無効化、該当アドレス
が存在しなければ何もしないという制御方式をとると、
該当アドレスが存在しないときにおける当該他の処理装
置の検索動作はいわば無効動作となり、処理装置の本来
の処理能力に影響を与えることになる。
このことを防止するための1つの方法としてバッファメ
モリのタグ部と同一の内容を有するもう1つのタグメモ
リ(TAG2メモリ)をそなえ、他処理装置から送出さ
れてきた書込みアドレスについて、まず該TAG2メモ
リで検索を行ない、同一アドレスが保持されている場合
のみ、バッファメモリの本来の夕グ部にアクセスして、
該当アドレスのブロックを無効化するという方法が採用
される場合がある。この場合、従来方式においては、T
AG2メモリがバッファメモリと全く同じ大きさのブロ
ックアドレスを有し、かつフロック数やセット数も同一
であるようにして、TAG2メモリとバッファメモリの
対応を1対1にとる方式を採用している。したがって、
バッファメモリのリプレースの度に処理装置から何かし
らの信号例えば、バッファメモリのブロックアドレス等
をTAG2メモリに与える必要が生じ、特に、TAG2
メモリが処理装置とは別の場所、例えば、記憶制御装置
にもうけられているような場合は、TAG2メモリの管
理が煩雑となる問題点があった。さらに、バッファメモ
リとTAG2メモリを1対1に対応させた場合、TAG
2メモリの一部に障害が生じてこの部分を使用できなく
なると、対応する本来のタグ部の一部も同時に使用不可
となり、バッファメモリ容量が減少するという不都合が
生じる。さらにまた、TAGIとTAG2の内容が「一
部制御フラグを除いて同一であることのため、以下の様
な問題点がある。m 一般にバッファメモリはブロック
の大きさに仕様上の制限(通常4〔KB〕)があって、
TAGIに大容量のバィポーラRAM素子を使用できな
いので、結果的にTAG2も同様の制限を受ける。
{2} バッファメモリの大容量化は、そのま)ブロッ
ク数の増加になるので、バィポーラRAM素子数及び周
辺回路がかなり大きな物量になる。
【3} 多くの処理装置から一つのシステムを構成する
場合、処理装置の台数分のTAG2が必要となるので、
物量の問題が大きくなる。【4)メインメモリへのアク
セスのスループツトを向上させるため、同一サイクルに
n個(n之2)のアクセスを起動しようとすると、処理
装置当りn個のTAG2が必要となり、同様に物量の問
題が生じる。
本発明は、上記従釆技術の問題点を解決し、TAG2メ
モリの管理を容易に行なえるようにすることを目的とし
、そしてそのため本発明はバッファメモリを有する複数
の処理装置が主記憶装置を共有するデータ処理システム
において処理装置のバッファメモリの1ブロックの領域
より大きな領域のアドレスを保持できるブロックを複数
個有し全体としてバッファメモリより大きいアドレス空
間のアドレスを保持することのできるアドレス記憶用メ
モリ(以下、TAG2メモリと称す)をそなえるととも
に、該TAG2メモIJ‘こ主記憶装置上のデータが実
際にバッファメモ川こ取込まれていることを示すブロッ
クフラグを保持し、他処理装置の主記憶書込み要求によ
りTAG2メモリを検索する際に、他処理装置からのア
ドレスとTAG2メモリ内のアドレスの比較を行なうと
ともに、他処理装置からのアドレスの一部ビットをデコ
ードした値とTAG2メモリ内の上記ブロックフラグの
比較を行ない、両者が共に一致したときのみ、目処理装
置に当該アドレスをバッファメモリ無効化アドレスとし
て送出するようにしたことを特徴とする。
以下、本発明を図面により説明する。
第1図は本発明を適用可能な情報処理システムのブロッ
ク図であり、図中、1と2は処理装置、3は主記憶装置
、4は記憶制御装置、5と6はバッファメモリである。
各処理装橿1,2は、それぞれバッファメモリ5,6を
内蔵するとともに、記憶制御装置4を介して主記憶装置
3に結合されている。
記憶制御装置4には各処理装置1,2に対応してバッフ
ァメモリ5,6にとりこまれている主記憶空間のアドレ
スを記憶するTAG2メモリ0,1(図示せず)が内蔵
されている。処理装置1に対応するTAG2メモリ0お
よび処理装置2に対応するTAG2メモリーの容量はそ
れぞれ対応するバッファメモリ5,6が扱うことのでき
るアドレス空間より大きな空間を扱うようにされている
。実施例においては、TAG2メモリはバッファメモリ
で扱うアドレス空間の4倍のアドレス空間を扱うように
されている。第2図は、実施例におけるバッファメモI
JとTAG2メモリの空間の概略図である。
バッファメモリは、いわゆるセットアソシアティブ方式
を採用し、1ブロックの大きさが6心ゞィトセツト数が
64.1セットあたりのブロック数を16としている。
TAG2メモIJIこおいては、1ブロックで扱うアド
レス空間をバッファメモリの1ブロックの4倍の25ふ
ゞィトとし、フロック数はバッファメモリと同じ102
4個としている。第3図は、実施例におけるバッファメ
モリのデータ部およびTAGI〆TAG2の構成を示す
図である。
TAGIには、制御情報(CTRL)と共にアドレスの
第8〜19ビットが保持されている。
またTAG2には、制御情報(CTRL)と共にアドレ
スの第8〜14ビットおよびBFフラグ0〜3が保持さ
れている。BFフラグは、後述するように、アドレスの
下位部分である第24ビットと第25ビットをデコード
した値である。TAGIへのアドレスの登録は、主記憶
装置からバッファメモリへデータを転送するブロックロ
ード時に行なわれ、このとき同時に当該アドレスがTA
G2にも登録され、かつ該当するBFフラグがオン(O
N)にされる。
TAGI及びTAG2のCTRL部を除いた部分のバィ
ポーラRAM素子の比較は下の様になる。TAG1一6
4W×12×16=64W×19水TAG2一512W
×11×2=512W×2かバィポーラRAMの素子数
かワード数ではなくビット数によって決まる場合が多い
事を考えると、物量の差は大きいことがわかる。第4図
は、本発明による実施例のTAG2メモリ周辺回路であ
り、図中、10と1 1はTAG2メモリ、12はアド
レスレジスタ、13はデコード回路、14〜17はしジ
スタ、18と19は比較回路、20〜27はアンドゲー
ト、28と29はオアゲート、30と31はアンドゲー
ト、33はアクセスパイプライン入力レジスタ、34は
アクセスパイプライン、35は入力アドレス線、36は
ル−プバックアドレス線、37と38はバッファメモリ
無効化アドレス線、39と4川まバッファ無効化アドレ
ス・キュー(BI QUEUE)である。
また、TAG2メモリ1 0と1 1、レジスタ1 5
と16に図示されているVはバリツドビツト(Vali
dBit)であり、ェントリの有効性を示すものADD
Rはアドレスビット、BFは上記したように本発明で新
たに設けたブロックフラグである。
TAG2メモリ1 0,1 1は次のようにして使用れ
る。記憶制御装置4(第1図図示)は、例えば、処理装
置1の論出し要求を受取ると、主記憶装置3からデータ
を講出して処理装置1に送るとともに、目処理装置用の
TAG2メモリ10を検索してそのブロックのアドレス
が既に登録されているかどうかを調べ、登録されていれ
ば何もせず、登録されていなければ新規登録を行なう。
登録されているかどうかの判別は、アドレス下位15〜
24ビットでTAG2メモリ10を読出し、談論出し内
容とアドレス上位8〜14ビットを比較回路18により
比較することにより行なう。
なお、このとき、アドレス下位24、25ビットをデコ
ード回路13によりデコードした値とTAG2メモリー
0から謙出されたBFフラグとの比較も合わせて行なう
そして、比較回路18が不一致信号を出力したとき、図
示しないリプレース制御回路が起動される。
リプレース制御回路の制御のもとで新規登録動作が行な
われるとき、TAG2メモリ10のアドレス部にはアド
レス上位8〜14ビットが格納され、さらに、アドレス
の下位24、25ビットをデコードした値がBFフラグ
としてBF部に格納される。比較回路18が一致信号(
VALIDが“ON”)を出したにもかかわらずアンド
回路30が不一致信号を出した場合は該当するブロック
内の対応するBFフラグを“ON’にする。
また、新規登録動作が行なわれた際に、古いブロックを
TAG2から消去する必要が生じた場合には、消去され
るアドレスをBI QUEUE Oを介して処理装置1
に送る。このアドレスはTAGIの内容と比較され、一
致するブロックが存在すれば、該ブロックの無効化が行
なわれる。
一方、例えば他処理装置2が主記憶に書込み要求を出す
と、目処理装置用TAG2メモリー 0を検索してその
アドレスが該TAG2メモIJIO‘こ登録されていれ
ば、目処理装置のバッファメモ川こそのアドレスの空間
が登録されているものとみなして、そのアドレスをバッ
ファメモリ無効化アドレスとして処理装置1へ送出する
すなわち、池処理装置からの書込み要求時に、そのアド
レスがTAG2メモリー 0,1 1に登録されている
とき、比較回路18と19のいずれかと、ァンドゲート
20〜27のいずれかが一致出力を発し、アンドゲート
30と31のいずれかが一致信号を出力する。これによ
りBIQUEUE Oまたは1が制御されて、バッファ
メモリ無効化アドレス線37または38を介して無効化
アドレスが目処理装置へ送出される。なお、他処理装置
からの書込みアドレスがTAG2メモリに登録されてい
なければ何もしない。すなわち目処理装置の処理は影響
を受けない。このようにTAG2メモリの1ブロックが
バッファメモIJの複数ブロック分の大きさを持つよう
にすることにより、容易にバッファメモリの空間のすべ
てをTAG2メモリで管理することが可能となる。すな
わち、バッファメモ川こおいてある1フロツクをリプレ
ースしたとしても、TAG2メモリの対応するブロック
内においては有効な部分が残されているために直ちにリ
プレースする必要はなく、また、TAG2メモリの1ブ
ロック内の一部分が使用できなくなったとしても他のブ
ロックが有効である限りバッファメモリ側に影響を与え
ることは少ない。また、TAG2の物量を増加させない
ために、単に、一つのェントリが管理する単位を大きく
すると、TAG2で一致になる確率が増加し、結果的に
TAGIを参照する確率が増加することになる。TAG
I参照の増加は、処理装置の速度に悪影響を及ぼすので
、本発明ではこれを増加させないため、TAG2の中に
BFフラグを持たせている。
このため、TAG2のアドレス部が一致しても、対応す
るアドレスのBFフラグが“ON’でない限り、そのア
ドレスは一致制御から無視される。以上説明したように
、本発明によれば、TAG2のアドレス空間をTAGI
のアドレス空間より大きくすることにより、ハードウェ
アの物量を大幅に減少させることができ、また、TAG
2の各ヱントリに主記憶のデータがバッファメモリに持
ち込まれていることを示すフラグをもうけることによっ
て、上記TAG2のアドレス空間を大きくすることによ
って生ずるバッファメモリ一致制御の非効率化を防止す
ることができる。
さらに、本発明によれば、TAG2の内容は、TAGI
と異なってもかまわない(ある一定の条件−TAGIに
登録されているアドレスは必ずTAG2にもアドレス及
びBFフラグで存在しなければならない−を満たせばよ
い)のでTAG2の物理的位置を処理装置から主記憶の
制御部に移す事も可能であり、さらには複数の処理装置
に対して1個のTAG2で管理する事も可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を適用可能な情報処理システムのブロッ
ク図、第2図は実施例におけるバッファメモリとTAG
2メモリの空間の概略図「第3図は実施例におけるバッ
ファメモリのデータ部とTAGI〆TAG2の構成を示
す図、第4図は実施例のTAG2メモリ周辺回路である
。 第4図において、10と1 1はTAG2メモリ、12
はアドレスレジスタ、13はデコード回路、18と19
は比較回路、37と38はバッファメモリ無効化アドレ
ス線である。 匁′囚 努乙宵 あう凶 簾48

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 バツフアメモリを有する複数の処理装置が主記憶装
    置を共有するデータ処理システムにおいて、処理装置の
    バツフアメモリの1ブロツクの領域より大きな領域のア
    ドレスを保持できるブロツクを複数個有し全体としてバ
    ツフアメモリより大きいアドレス空間のアドレスを保持
    することのできるアドレス記憶用メモリ(以下、TAG
    2メモリと称す)をそなえるとともに、該TAG2メモ
    リに主記憶装置上のデータが実際にバツフアメモリ上に
    取込まれていることを示す複数のブロツク対応のフラグ
    を保持し、他処理装置の主記憶書込み要求によりTAG
    2メモリを検索する際に、他処理装置からのアドレスと
    TAG2メモリ内のアドレスの比較を行なうとともに、
    他処理装置からのアドレスの一部ビツトをデコードした
    値とTAG2メモリ内の上記ブロツクフラグの比較を行
    ない、両者が共に一致したときのみ、自処理装置に当該
    アドレスをバツフアメモリ無効化アドレスとして送出す
    るようにしたことを特徴とするバツフアメモリ制御方式
JP55179846A 1980-12-19 1980-12-19 バッファメモリ制御方式 Expired JPS609296B2 (ja)

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JPS57103179A JPS57103179A (en) 1982-06-26
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3650021T2 (de) * 1985-10-30 1995-03-09 Ibm Cache-Speicherübereinstimmungsvorrichtung mit Verriegelung.

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JPS57103179A (en) 1982-06-26

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