JPS61241838A - 記憶装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明に記憶装置に関し、特に計算機の記憶装置として
プロセッサ部で保持しているレジスタの内容を記憶装置
に格納する処理とプロセッサ部での処理を並列に処理す
る記憶装置に関する。

（従来技術とその問題点） 卵子続き型のプログラミング言語であるリスプ。

プロローグ言語などにおいては、現在の処理状態から次
の処理状態に移るときに必要な環境の退避操作の一環と
じて、プロセッサ部で利用しているレジスタ群全記憶装
置に格納する退避処理がある。

この退避作業は従来の計算機言語で記述されたプレセス
。タスクの切替え時にも行われるものである。特にリス
プ、プロローグでは環境の退避に頻繁に行なわれ、これ
らの言語の処理性能全同上させるために煤環境退避処理
の高速化は必須である。

環境を退避する例としては「ウォーレン著（アアブスト
ラクト　プロローグ　インストラクション　セット）テ
クニカル　ノート３ｏ９　アーティフィシャル　インテ
リジェンス　センター、ニスアール　インターナシ璽ナ
ル　１９８３Ｊ　（Ｄ、Ｈ。

Ｄ、Ｗａｒｒｅｎ　　”Ａｎ　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｐｒ
ｏｌｏｇ　　Ｉｎ　−５ｔｔｕｃ日ｏｎ　Ｓｅｔ”　Ｔ
ｅｃｈｎｉｃａｌ　ｎｏｔｅ　３０９Ａｒｔｉｔｉｃｉ
ａｌ　　Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ　Ｃｅｎｔｅｒ。

ＳＲＩ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ、　１９８３）　
ＣＤ３ページに記されている環境（ｅｎｖｉｒｏｎｍｅ
ｎｔｓ）おＬび選択点（ｃｈｏｉｃｅ　　ｐｏｉｎｔｓ
）の退避を挙げることができる。

従来の計算機における環境および選択点の退避操作に、
プロセッサ部がレジスタの内容と格納先アドレスを記憶
装置に出力することによって、１つのレジスタの内容が
記ｔｌ装置に格納され、この操作を繰９返丁ことによつ
て前記の環境の退避が行われる。即ちプロセッサ部にお
いては、レジスタ群を退避する際には、単にレジスタの
内容を記憶装置に転送する操作のみ行うことになり、プ
ロセッサ部での主要処理である演算、データ操作。

命令の解釈などの処理用に備えられたハードウェアを有
効に利用せず、高速な処理ができないという問題点があ
った。

（発明の目的］ 本発明はこの工うな従来の問題点を除去せしめて、環境
を退避する際に、レジスタの内容を記憶装置に格納する
処理のためにプロセッサ部が直接制御することなく実現
できる記憶装置を提供することにある。これにエリ、環
境の退避処理とプロセッサ部での環境退避以外の処理と
會並列に処理できる工うにすることに１って、プロセッ
サ部での処理効率を向上させる。

さらに本発明の目的に記憶装置がキャッシュメモリと主
記憶とで構成されてＡるときに、主記憶に環境退避する
処理とプロセッサ部から中ヤッシェメモリに対する読出
し処理を並行して実現できる記憶装置を提供することに
ある。

（発明の構成） 本発明の記憶装置はデータの処理を行コプロセッサ部と
、データおよびプログラムを格納する主記憶と、前記主
記憶に格納されて−る情報の一部を記憶するキャッシュ
メモリとから構成されるデータ処理装置において、前記
プロセッサ部が備えている各種レジスタと同じ内容を保
持するコピーレジスタファイルと、前記コピーレジスタ
ファイルの中から保持することを要求されたレジスタに
対応するレジスタの内容を前記コピーレジスタファイル
から読み出して前記主記憶に格納する手段と、前記格納
する手段によって前記主記憶に前記コピーレジスタファ
イルの内容を格納する処理を制御すると共に前記コピー
レジスタファイルの内容を格納する処理と同時に前記プ
ロセッサ部がキャッジ晶メモリから読み出すことを可能
にするように制御する記憶制御部とから構成される装置
である。

（本発明の作用・原理〕 本発明に上述の構成をとることにエリ、従来技術の問題
点を解決した。まず、プロセッサ部が保持しているレジ
スタ群の中で環境を退避するために必要なレジスタ群を
記憶装置側でも備え、プロセッサ部の対応するレジスタ
と同一の内容を保持する。プロセッサ部で環境の退避を
行５際には、プロセッサ部のレジスタ群からではなく、
記憶装置のレジスタ群のデータを主記憶に格納する。こ
れにＪ：Ｄ記憶装置で環境の退避を行っている間に、プ
ロセッサ部でに命令の解釈、演算処理が可能になる。さ
らに記憶装置のレジスタ群のデータを主記憶に格納する
処理と同時に、プロセッサ部からギヤラフ二メモリに対
する読出し誓込み全処理できる機能を備える。この結果
、本発明はプロセッサ部と記憶ｆｅｌｔとが並列に動作
可能となり、システム全体の処理性能を同上せしめる。

（実施例］ 以下本発明の実施例について図面を参照１．て詳細に説
明する。

第１図は本発明の詳細な説明するための実施例を示す。

第１図において、本実施例はデータおよび処理プログラ
ムを格納する主記憶１３と、主起＠１３の一部のデータ
および一部のプログラム金記憶し、高速に読出し書込み
を行うキャッジ、メモリ８と、複数の領域（ブロック）
に分割されｔキャッジ纂メモリ８の各ブロック毎に有効
／無効などの制御情報全保持するキャッシュ制御テーブ
ル９と、これらの制御に係る要素と環境の退避処理を実
現する要素とから構成される装置を有し，更にデータ処
理時に状態シエびデータを一時保持するために備えるレ
ジスタ群をまとめ九レジスタファイル１４金持ち、デー
タの処理を行うプロセッサ部１２ｅ有丁る．、記憶装置
１１にはプロセッサ部１２が保持しているレジスタファ
イル１４の中から環境の退避時に利用するレジスタ群を
保持するコピーレジスタファイル１５と、コピーレジス
タファイルｌ５の各レジスタに対応して１ビツトづつ備
える退避フラグ１６と、記憶装置１１でのデータ転送処
理をマイクロプログラムで制御する記憶制御ｓ１７と、
環境を主記憶１３に退避するときにプロセッサ部１２か
ら送られる主記憶１３の退避領域アドレスを保持し、歩
進する機能を持つアドレスレジスタ１８とを有する。

プロセッサ部１２にはデータ処理を制御するプロセッサ
制御＠１９を有する。さらにプロセッサ部１２には信号
線，データ線およびゲートなどｔ備え、かつ、環境を退
避するときに退避対象レジスタ群を指定して退避全指示
するレジスタコピーコマンド線、２１ｒＬプロセッサ部
ｌ２がレジスタファイル１４の中のレジスタに書込みを
行うときにレジスタアドレス線３５を介して前記レジス
タに対応する退避フラグｌ６のピットがセットされてい
ると、退避未完了信号３６がＯＮになり、レジスタライ
ト信号３４とのＡＮＤ処理を行りことにぶってプロセッ
サ１ｚでの処理を禁止るゲート２０と，プロセッサ部ｌ
２が記憶装置１１に記憶部ライト信号３９で書き込み要
求を出力したときニ退避フラグ１６で示されるレジスタ
の少なくとも１つのレジスタが退避未完了であるときに
環境未退避であることを示す退避状態信号４２がＯＮ状
態であればこの信号と記憶部ライト信号３９とのＡＮＤ
処理を行うことに１ってプロセッサ１２での処理を素止
するゲート２４とを有する。プロセッサ部１２から記憶
装置１１へのデータ−１ｉｉＦＴ！込みに対象アドレス
をアドレス線３２に出力し、データをデータ線３３に出
力することにエリ実現される．プロセッサ部１２からの
読み出しは、アドレス線３２で指示したアドレスにある
データを中ヤッシェデータＭ４３を介してプロセッサ部
１２ニ送ることにエリ実現される。キャッシュメモリ８
に存在しないデータ処理時み出す場合には、主記憶１３
からメモリデータ線４６を介してキャッシュメモリ８に
一旦格納しｔ後、キャッシュデータ線４３を介して読み
出される。キャッシュメモリ８と主記憶ｌ３への書き込
みにライトスル一方式で行われる。キャッシュメモリ８
中に書き込み対象データの対応アドレスが存在している
とき［Ｈ、キャッシュメモリ８と主記憶１３に同時に書
き込まれる．キャッシュメモリ８中に書き込み対象デー
タの対応アドレスが存在していないときには、主記憶１
３にのみ書き込みを行う．データ線４０はコピーレジス
タファイル１５のレジスタの中で退避が必要なレジスタ
κ対応して′１″および＠Ｏ″のビットパターンを退避
フラグ１６に記憶制御部１７から送るｔめに備える．こ
のピットノ《ターンの転送は記憶制御部１７がレジスタ
コピーコマンド線２０を介して受けたレジスターピーコ
マンドを解釈して出力する．退避フラグ１６に前記ビッ
トパターンをセットしｔ後、コピーレジスタファイル１
５の退避対象となっているレジスタのデータはデータ線
３８を介して主記憶１３に誓き込まれる．この主起［１
３への退避処理中にプロセッサ部１２からの読み出し要
求があると、データがキャッシュメモリ８に存在してい
れば、キャツシェデータ線４３′を介して読み出される
．この読み出しは主記憶１３への退避処理と同時に行わ
れる。

キャッシュメモリ８中に読み出し対象データが存在しな
いときには従来のΦヤツシエメモリ処理と同様、主起［
１３から対応するデータが読み出されるまでプロセッサ
部１２ｒＣ待たされる。

第２図は本発明の詳細な説明するための図である。ｌ！
２因（ａ）は環境退避直前の状態を示し、第２図Φ）に
お込ては、プロセッサ部１２の環境を退避する途中の状
Ｎを示す、以下にこの実施例の動作を説明する。

環境を退避する以前の処理として、プロセッサ部１２で
はデータ処理を行う、データ処理において、レジスタフ
ァイル１４には、一時的なデータあるいは状態が書き込
まれる。このレジスタファイル１４に書き込むと同時に
レジスタアドレス線３５で指示される記憶装置１１のコ
ピーレジスタファイル１５の対応するレジスタ位置にレ
ジスタファイル１４に書き込まれる内容と同一の内容を
レジスタデータ線３１を介して書き込む、この状ｍを第
２図（ａ）、　（ｂ）のレジスタファイル１４とコピー
レジスタファイル１５０例で示す、この例では対応する
レジスタ位置に同一の値ａ、ｂ、ｃが格納される。

プロセッサ部１２で一連のデータ処理を終了した後、環
境を退避する操作を開始する。レジスタファイル１４の
中で＠２図に示すように３個のレジスタ”ｋ、　ＲＩｌ
、　ｆＬ１４ｘ　　の内容を退避するために、７ｏセッ
サ部１２では、レジスタコピーコマンド線２０ｆｔ介し
て、前記の３箇のレジスタの内容を主記憶１３に転送す
る九めのレジスタコピーコマンドを送る。退避するレジ
スタの順番、およびコピーレジスタファイル１５の退避
対象レジスタのアドレスは記憶制御部１丁のマイクロプ
ログラムに工って制御される。５ｉ４施例における退避
順は第２図のＢ１０．　ＢＩｌ、　ＲＩｅ＋ｘ　　の順
である。アドレス線３２を介してプロセッサ部１２から
アドレスレジスタ１８に主記憶１３への格納先アドレス
′″ｎ″に送り、アドレスレジスタ１８にＩ″ｎ”が格
納される。

記憶装置１１の記憶制御部１７はプロセッサ部１２から
送られ友しジスタコピーコマンドヲ受ケた後、データ線
４０を介して退避フラグ１６にコピーレジスタファイル
１５のレジスタの中で退避対象となっているレジスタを
示すビットパターンを退避フラグ１６に格納する。第２
図（１）の例では”００１０・・−・−０１１”　が退
避フラグ１６に格納される。これらのビットパターンは
レジスタコピーコマンド線２（ｌ介して送られるコピー
コマンドの種類に工って異り、ビットパターンに記憶制
御部１７０マイクロ命令で与えられる即値によって決定
される。この後、Ｒ２，Ｒ４Ｒ６＋□　０３個のレジス
タの内容を主記憶１３に退避する処理を開始する。環境
退避処理として、コピーレジスタファイル１５からデー
タ線３８を介して主記憶１３ヘデータが転送される。転
送先のアドレスはアドレスレジスタ１８で示され、最初
の転送でニ、第２図（１）の主記憶１３の”ｎ”番地に
コピーレジスタファイル１５の８寓レジスタの内容″ａ
”が格納される。このときにＲ，に対応する退避フラグ
１６のビラトラ”ｌ”から（０）に変え、几２の退避を
完了したことを示す０次に、アドレスレジスタ１８の内
容が＠ｎ″から歩進され＠　ｎ＋　１ｍとなる。このア
ドレスで示される主記憶１３のｌ１Ｉｎ＋１”番地に几
ｌレジスタの内容＠ｂ″が格納される。同時にＲ１に対
応する退避フラグ１６のピッ）を＠１”から１０”に変
える。続いてアドレスレジスタ１８の内容が歩進されＩ
　ｎ　＋　ｚ”となる。

この結果、纂２図（ｂ）に示す主記憶１３および退避７
ラグ１６の状態になる。この状態で、プロセラを部１２
から記憶部ライト信号３９にエフ主記憶１３への書き込
み要求がある場合について説明する。このとき、退避フ
ラグ１６の几　　に対応Ｊ＋１ する７ツグがｌ”であり、退避処理中であることから退
避状態信号４２は（ＪＮ状態であるので、ゲート２４で
はプロセッサ部１２に対する処理禁止信号を出力する。

この結果、主記憶１３への環境退避処理中にプロセッサ
部１２から記憶部ライト信号３９で書き込み要求があっ
たときには、プロセッサ部１２の処！！全中断し、その
間、環境退避処理を記ｔｔ装置１１１で続行する。また
、この環境退避処理中に１μセツサ１２が記憶装置１１
からのデータ読出しを記憶部リード信号４１に工９要求
する場合について説明する。このときに、中ヤッシュメ
モリ８に続出し対象データが存在丁れば環境退避処理と
並行してキャッジ為データ線４３を介した絖出し処理を
行う、中ヤツシ、メモリ８に読出しデータが存在しない
場合には、主記憶１３から読み出す必要がある。しかし
、環境退避処理中で主記憶１３への書き込みが行われて
いるので読み出し処理は待たされ、プロセッサ部１３の
処理も待たされる。

この工うに環境退避処理が優先される結果、主記憶１３
の＠　ｎ　＋　２”番地に＠Ｃ”が格納され、一連の環
境退避操作が終了する。このときには退避フラグの内容
は全て１０”になっている。

第２図１ｂ）の状態のときにプロセッサ部１２がレジス
タファイル１４のＲＩｇ＋□レジスタへの書キ込み処理
を行う場合について以下に示す、プロセッサ部１２がレ
ジスタファイル１４に書き込むと同時にコピーレジスタ
ファイル１５０ＲＪ＋１　　レジスタへの書き込みを行
うことになる。この場合、主記憶１３への退避が完了す
る前にＲ，＋□　レジスタの内容″′Ｃ”が書き替えら
れ、退避処理が正常に終了しないことになる。

し九がって、本実施例においては、退避フラグ１６ｒ備
ｔ、ＲＪ＋ｌ　　のレジスタに対応する１ｙトが＠１”
である場合には、退避未完了信号３６に＠１ｗ″に出力
し、プロセッサ部１２のゲート２１に入力することに工
ってプロセッサ部１２でのレジスタ書込み処理を中断さ
せる。この結果コピーレジスタファイル１５０几Ｊ＋ル
ジスタに対応するレジスタの値として“Ｃ”が保存され
、記憶部１２の１ｎ＋２”番地にはＲＩｌ＋□　レジス
タの退避内容として＠ｃ”を格納できる。

ｃｈｔでに示した動作例は、主記憶１３の環境退避先と
なっている領域がΦヤツシ為メモリ８には存在しないこ
とを前提に示した。ここで、キャッ７エメモリ８に環境
退避先領域が確保されている場合の動作を示す、この場
合には、環境退避先領域を含む中ヤッシ島メモリ８のブ
ロックを無効にする。この無効処理はキャッシュ制御テ
ーブル９の中の介ブロックに対応して設けられ九有効ビ
ットの中で環境退避先領域を含むブロックに対応する有
効ビットを無効を示す工うに変えることに工って実現さ
れる。

この結果、環境退避処理が終了する前にプロセッサ部１
２から環境を退避した領域へのデータ読み出し要求があ
ったときに、キャッシュメモリ８にはデータが存在しな
いとしてプロセッサ部１２の処理全停止させる。この実
施例では環境退避が終了するまで、上記の読み出し処理
は延期される。

し比がって、プロセッサ部１２からレジスタコピーコマ
ンドを出力し友後、環境退避対象データを読み出すとき
に環境退避以前のデータを読み出すことに防ぐことがで
きる。

本実施例は本発明の詳細な説明するために示したもので
あＯ１本発明の特許請求の範囲を制限するものではない
、即ち本実施例でに、３箇のレジスータを退避するレジ
スタコピーコマンドを例として示し九が、この他に異る
レジスタ、あるいに異る筒数のレジスタを退避するコマ
ンドも備えることができる。特に環境を退避する場合に
常に同一のレジスタ群を退避するものでになく、筒数、
順序が異るので、これらの退避の型に対応して複数種類
のコマンドを備えることも可能である。

−！ｔ、プロセッサ部でのレジスタファイルを１箇のみ
示し友が、複数のレジスタファイル、複数の各種レジス
タを備えることができ、これらのレジスタファイル、レ
ジスタが、環境退避処理に必要であれば、コピーレジス
タファイルと同様、記憶装置内に備えることができる。

記憶装置に備えるレジスタ、レジスタファイルにプロセ
ッサ部で備えているもの全てを備える必要になく、環境
の退避に必要なレジスタ、レジスタファイルに対応して
備えれば、十分である。

退避フラグ１６に格納するビットパターンに記ｉ１１制
御部１７０マイクロプログラムで指定できる即値に工９
生広し友が、レジスタコピーコマンドに対応したビット
パターンテーブルを備えることにエリ、ビット巾の大き
いビットパターンを扱うことができる。さらにテーブル
全弁することにＬるビットパターン発生、修正処理ｔぶ
り柔軟に実現することができる。

（発明の効果〕 本発明に以上説明した工うに記憶装置中にプロセッサ部
に備えているレジスタ群と同一内容のレジスタ群を備え
ることにエリ、プロセッサ部の環境を退避する処理では
プロセッサ部のレジスタ群から記憶装置にデータを転送
することなく、記憶装置中の前記レジスタから記憶部に
書き込むことができる。この結果、プロセッサ部では環
境を退避するためのデータ転送を行う必要がなく、環境
を退避しｔ後に必要な命令の解釈、演算などの処理を行
うことができ、プロセッサ部での処理性能を向上させる
等の効果ができる。

さらに本発明は記憶装置中で環境退避している時にプロ
セッサ部からの読み出し要求に対し、キャッシュメモリ
中に読み出し対象データが存在すれば、記憶装置での環
境退避処理と並行してキャシ晶メモリからのデータ読み
出しを可能にし、プロセッサ部からキャッシュメモリ中
のデータを読み出す処理と環境退避処理等の頻繁に要求
される２つの処理全並行して実行できるので、システム
全体Ｏ処理性能を同上させる効果があり、特にリスプ、
プロログなどの卵子続き言語においては環境の退避処理
が頻繁に要求されるので極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

１１１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図
に本発明の詳細な説明するための記憶装置。 プロセッサ部の内容例を示す図である。 ８−・・・キャッシュメモリ、９・・・・・・Φヤツシ
エ制御テーブル、１１・・・・・・記憶装置、１２・・
・・・・プロセッサ部％１３・・・・・・主記憶、１４
・・・・・・プロセッサ部１２で一時的な内部データ、
状態を保持するレジスタファイル、１５・・・・・・環
境退避時にプロセッサ部１２でのレジスタファイル１４
に誉えて環境情報全供給するコピーレジスタファイル、
１６・・・・・・コピーレジスタファイル１５の各レジ
スタが退避済であるか否かを示す退避フラグ、１７・・
・・・・記憶装置での操作を制御する記憶制御部、１８
・・・・・・記憶装置１１での環境退避先アドレスを示
すｔめに歩進機能を備えるアドレスレジスタ、１９・・
・・・・プロセッサ部１２を制御するプロセッサ制御部
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数のレジスタを持ち、データの処理を行うプロセッサ
   部と、データおよびプログラムを格納する主記憶と、前
   記主記憶に格納されている情報の一部を記憶するキャッ
   シュメモリとから構成されるデータ処理装置において、
   前記プロセッサ部が備えている各種レジスタと同じ内容
   を保持するコピーレジスタファイルと、前記コピーレジ
   スタファイルの中から保存することを要求されたレジス
   タに対応するレジスタの内容を前記コピーレジスタファ
   イルから読み出して前記主記憶に格納する手段と、前記
   格納する手段によって前記主記憶に前記コピーレジスタ
   ファイルの内容を格納する処理を制御すると共に前記コ
   ピーレジスタファイルの内容を格納する処理と同時に、
   前記プロセッサ部がキャッシュメモリから読み出すこと
   を可能にするように制御する記憶制御部とを備え、前記
   コピーレジスタから前記主記憶にデータを格納する処理
   と前記キャッシュメモリから前記プロセッサ部にデータ
   を転送する処理とを並列に処理できるようにしたことを
   特徴とする記憶装置。