JPS6115251A - 仮想記憶制御方式 - Google Patents

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］ この発明は、仮想アドレスを適用する仮想記憶制御方式
に係り、特にページ管理に好適するページ制御方式に関
する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 仮想記憶方式を適用する計算機では、ページ制御は不可
欠である。このページ制御の代表的な方式として、ＦＩ
ＦＯ（Ｆｉｒｓｔ　　Ｊ−ｎＪ−ｉｒＳｔ　　、Ｑ−Ｕ
Ｔ）方式、ＬＲＬＪ（Ｊ−ｅａｓｔＪｌｅｃｅｎｔｌｙ
　　Ｌｓｅｄ）方式等が知られている。

これらの方式は、ページ制御対象プログラムの最新の動
作を考慮した方式である。したがって、上記した方式は
、プログラムの動作特性によっては、必ずしも最適なペ
ージ制御方式とはなり得ない欠点があった。

［発明の目的］ この発明は上記事情に鑑みてなされたものでその目的は
、プログラムの動作特性を考慮したページ制御が行なえ
る仮想記憶制御方式を提供することにある。

［発明の概要］ この発明では、各ページテーブルエントリが、実ページ
アドレスフィールド、該当ページの使用状態をカウント
値で示すアクセスカウンタフィールド、および同アクセ
スカウンタフィールドの制御モードを示すフラグフィー
ルドを有するページテーブルが設けられる。フラグ参照
手段は、主記憶アクセスのために与えられる仮想アドレ
スに基づいて上記ページテーブルを索引し、該当する上
記ページテーブルエントリのフラグフィールドを参照す
る。カウント手段は、フラグ参照手段の参照結果に応じ
、同一ページテーブルエントリ内のアクセスカウンタフ
ィールドのカウント値を更新する。このような構成にお
いて、上記ページテーブルの各ページテーブルエントリ
内のアクセスカウンタフィールドのカウント値を利用す
ることにより、プログラムの動作特性を考慮したページ
制御が可能となる。

［発明の実施例〕 第１図はこの発明の一実施例に係る仮想記憶システムの
構成を示す。同図において、１１は各種プログラム、デ
ータなどを格納する主記憶、１２は主記憶１１に置かれ
るページテーブルである。ページテーブル１２は、図示
せぬセグメントテーブルなどと共にページ制御テーブル
を構成する。ページテーブル１２の各エントリは、第２
図に示すように、実ページアドレス１３のフィールド、
該当ページの使用状態をカウント値で示すアクセスカウ
ンタ１４のフィールド、および同アクセスカウンタ１４
の制御モードを示すフラグ１５のフィールドを有する。

この実施例では、上記制御モードとして、アクセスカウ
ンタ未使用モード、アクセスカウンタ設定モード、およ
びアクセスカウンタ参照モードの３種が用意されている
。

再び第１図を参照すると、１６は磁気ディスク装置など
の外部記憶装置に格納されている被実行プログラム、１
７は被実行プログラム１６が有するアクセスカウンタテ
ーブルである。アクセスカウンタテーブル１７は、ペー
ジテーブル１２内の各エントリのアクセスカウンタ１４
の初期イメージを有する。

なお、ページテーブル１２は、被実行プログラム１Ｇに
対応するものとし、Ｏ８（オペレーティングシステム）
等のプログラムについてのページテーブルは省略されて
いるものとする。１８は指定された制御モードに応じて
主記憶１１上のページテーブル１２を作成する初期制御
機構、１９は仮想アドレスを実アドレスに変換するアド
レス変換機構である。

２０はページイン、ページアウトなどのページ制御を行
なうページ制御機構、２１は被実行プログラム１６の終
了処理を行なう終了制＠機構である。

次に、この発明の一実施例の動作を、プログラムの実行
開始から終了まで、主としてページ制御に関係する部分
について説明する。

（１）　　プログラムの実行開始時 初期制御ＩＤ１ＩＩ構１８は、被実行プログラム１６の
実行開始時において、同開始時に外部より指定される制
御モードに応じ、アクセスカウンタテーブル１７に従い
主記憶１１上のページテーブル１２を作成する。

■　アクセスカウンタ未使用モードの場合初期ｔｌｌＩ
ＩＩ１機構１８は、ページテーブル１２内の各エントリ
の７ラグ１５をリセット（アクセスカウンタ未使用モー
ドに）する。

■　アクセスカウンタ設定モードの場合初期制御機構１
８は、ページテーブル１２内の各エントリのフラグ１５
をアクセスカウンタ設定モードにし、且つアクセスカウ
ンタ１４をｒＯＪにする。

■　アクセスカウンタ参照モードの場合初期制御機構１
８は、ページテーブル１２内の各エントリの７ラグ１５
をアクセスカウンタ参照モードにし、且つアクセスカウ
ンタ１４をアクセスカウンタテーブルの内容と同じ値に
する。

（２プログラムの実行時 初期制御機構１８によるページテーブル１２の作成が終
了すると、第３図のフローチャートに示される動作が、
アドレス変換機構１９とページ制御ｔａ構２０とにより
、被実行プログラム１６の実行が終了するまで繰返され
る。初期側ａｍ構１８は、ページテーブル１２の作成が
終了すると、アドレス変換機構１９に制御を渡す。アド
レス変換機構１９は、主記憶月に対するメモリアクセス
のために仮想アドレスが与えられると、同アドレスに基
づいてページテーブル１２内の該当するエントリを求め
る（ステップ５１１）。次に、アドレス変ＭＪ１ｍ構１
９は、上記ステップＳ１１で求めたページテーブルエン
トリのフラグ１５を参照し、同フラグ１５がアクセスカ
ウンタ設定モードを示しているか否かの判定を行なう（
ステップ５１２）。

ステップ３１２での判定がＹＥＳの場合、アドレス変１
ｆｋｌｌ＃１１９は、上記求めたページテーブルエント
リのアクセスカウンタ１４を＋１する（ステップ５１３
）。これに対し、ステップＳ１２での判定がＮＯの場合
、アドレス変換機＄１１９は、フラグ１５がアクセスカ
ウンタ参照モードを示しているか否かの判定を行なう（
ステップ５１４）。

ステップ３１４での判定がＹＥＳの場合、アドレス変換
機構１９は、上記求めたページテーブルエントリのアク
セスカウンタ１４を−１する（ステップ５１５）。これ
に対し、ステップ５１４での判定がＮＯの場合、アドレ
ス変換機構１９は、対象となるページが主記憶１１に存
在するか否かの判定を行なう（ステップ８１６）。この
ステップ８１６は、上記したステップＳ１３が終了した
場合、更にはステップ＄１５が終了した場合にも同様に
実行される。

ステップ３１６での判定がＹＥＳの場合、アドレス変換
機構１９は図示せぬメモリアクセス機構に制御を渡す。

これに対し、ステップ８１６での判定がＮｏの場合、ア
ドレス変換機構１９はページ制御機構２０に制御を渡す
。なお、上記したアドレス変換機構１９の動作において
、ステップ８１２〜Ｓ１５が、（ステップ３１１．３１
６から成る）従来方式に対して新たに追加された部分で
ある。

ページ制ｗｉｎｓ構２０は、アドレス変換機構１９から
制御が渡されると、主記憶１１にページイン可能な空き
があるか否かの判定を行なう　（ステップ５１７）ａこ
のステップ８１７での判定がＹＥＳの場合、ページ制ａ
ｍ構２０は、主記憶１１の該当する空ページに被実行プ
ログラム１６の目的ページをページインする（ステップ
８１８）。これに対し、ステップＳ１７での判定がＮｏ
の場合、ヘーシ制ｗｅｉ構２０ハ、アクセスカウンタ１
４を利用してページ制御を行なうことが（外部から）指
定されているか否かの判定を行なう（ステップ５１９）
。

ステップ８１９での判定がＮｏの場合、ページ制御ｌｌ
ｊ！構２０ハ、ＦＩＦＯ方式、ＬＲＵ方式など従来のペ
ージ制御方式によりページアウト対象となるページを捜
し、ページアウト処理を行なう（ステップ５２０）。こ
れに対し、ステップＳ１９での判定がＹＥＳの場合、ペ
ージ制御機構２０は、（前記ステップ８１２と同様に）
アクセスカウンタ設定モードが指定されているか否かの
判定を行なう（ステップ５２１）。もし、アクセスカウ
ンタ設定モードが指定されていれば、ページ制御ｍ機構
２０は、ステップＳ１９でのＮｏ判定時と同様にステッ
プＳ２０の処理、即ら従来方式によるページアウト処理
を行なう。また、アクセスカウンタ設定モードが指定さ
れていな【プれば、ページ制御１機構２０は、アクセス
カウンタ１４を利用したページアウト処理を行なう（ス
テップ５２２）。即ち、ページ制御ＩＩＩＩＩＩ２０は
、ページテーブル１２内の各エントリのアクセスカウン
タ１４を参照し、そのカウント値に基づいてページアウ
ト対象となる最適なページを捜す。この最適ページとし
ては、例えば、アクセスカウンタ１４のカウント値が最
も小さいページテーブルエントリに対応するページなど
である。ページＩＩＩ　ＩＩＩ　ＩＮＮ２Ｏ２、ページ
アウト対象ページを捜すと、ページアウト処理を行なう
。

ページ制御機構２０は、ステップＳ２０、或はステップ
８２２でのページアウト処理を実行すると、ステップ８
１７でのＹＥＳ判定時と同様に、主記憶１１の該当する
空ページに被実行プログラム１６の目的ページをページ
インする（ステップ８１８）。ページＩＩＪ　ｍ　ＩＩ
Ｉ２Ｏ３、ステップ８１８のページイン処理を実行する
と、メモリアクセス機ｍ＜図示せず）に制御を移す。以
上の動作（第３図のフローチャートに示す動作）は、ア
ドレス変換機構１９に仮想アドレスが与えられる毎に行
なわれる。なお、上記したページ制ｍＩｌ構２０の動作
において、ステップ８１９．８２１．８２２が従来方式
に対して新たに追加された部分である。

（３プログラムの実行終了時 被実行１０グラム１６の実行が終了すると、終了制御機
構２１が起動される。終了ｔｉ１１１１１１２１は、例
えばページテーブル１２の７ラグ１５を参照し、アクセ
スカウンタ設定モードが指定されていれば、アクセスカ
ウンタ１４の内容を被実行プログラム１６のアクセスカ
ウンタテーブル１７にコピーする。

ここで、初期−ｖＡｍ構１８に対する制御モード指定の
一例について説明する。この例では、被実行プログラム
１６を初めて走行させる場合、アクセスカウンタ設定モ
ードが指定される。被実行プログラム１６がアクセスカ
ウンタ設定モードで走行すると、同プログラム１６の終
了後には、同プログラム１６の各ページ毎の利用状態〈
利用回数）がカウント値の形でアクセスカウンタテーブ
ル１７に求められる。これにより、被実行プログラム１
６の２度目以降の走行では、被実行プログラム１６の主
記憶１１に対するページ割付けを、ページ利用（参照）
＠度を考慮して行なうことができる。また、−反走行し
たことのある被実行プログラム１６を再び走行させる場
合、アクセスカウンタ参照モード、またはアクセスカウ
ンタ未使用モードが指定される。

アクセスカウンタ１４を利用したページ制御を前提とす
ると、アクセスカウンタ参照モードは、対応するプログ
ラムの各ページ毎の参照頻度の時間依存性が大きい場合
に適する。これに対し、アクセスカウンタ未使用モード
は、上記したページ参照頻度の時間依存性が小さい場合
に適する。但し、アクセスカウンタ未使用モードでアク
セスカウンタ１４を利用したページ制御を適用する場合
、被実行プログラム１６の実行開始時に、（アクセスカ
ウンタ参照モードの場合と同様に）ページテーブル１２
内の各エントリのアクセスカウンタ１４をアクセスカウ
ンタテーブル１７の内容と同じ値にすることが好ましい
。

なお、前記実施例では、被実行プログラム１６のページ
制御に実施した場合について説明したが１、これに限る
ものではなく、例えばＯ８のページ制御などにも応用で
きる。また、ページ制御のアルゴリズムについても、前
記実施例に限定されるものではない。即ち、この発明は
、ページテーブルエントリに、アクセスカウンタ、およ
び同アクセスカウンタの制御モードを示すフラグが用意
され、対応す、るページの利用（参照）状態を示すアク
セスカウンタのカウント値を用いたページ制御が行なえ
る構成であればよい。

［発明の効果］ 以上詳述したようにこの発明によれば、ページ制（社）
対象プログラムの実行結果を利用し、そのプログラム固
有の動作特性を加味したページ制御が行なえる。したが
って、ページイン、ページアウトの回数を減らすことが
でき、プログラムの実行効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る仮想記憶システムの
構成を示すブロック図、第２図は第１図のページテーブ
ルの構成を示す図、第３図は動作を説明するためのフロ
ーチャートである。 １１・・・主記憶、１２・・・ページテーブル、１４・
・・アクセスカウンタ、１５・・・フラグ、１９・・・
アドレス変換機構、２０・・・ページ１１１１機構。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 各ページテーブルエントリが、実ページアドレスフィー
   ルド、該当ページの使用状態をカウント値で示すアクセ
   スカウンタフィールド、および同アクセスカウンタフィ
   ールドの制御モードを示すフラグフィールドを有するペ
   ージテーブルと、このページテーブルを仮想アドレスに
   基づいて索引し、該当する上記ページテーブルエントリ
   のフラグフィールドを参照するフラグ参照手段と、この
   手段による参照結果に応じ、同一ページテーブルエント
   リ内のアクセスカウンタフィールドのカウント値を更新
   するカウント手段とを具備し、上記ページテーブルの各
   ページテーブルエントリ内のアクセスカウンタフィール
   ドのカウント値を利用したページ制御を行なうようにし
   たことを特徴とする仮想記憶制御方式。