JPS62205455A - One chip cache memory - Google Patents
One chip cache memoryInfo
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- JPS62205455A JPS62205455A JP61047891A JP4789186A JPS62205455A JP S62205455 A JPS62205455 A JP S62205455A JP 61047891 A JP61047891 A JP 61047891A JP 4789186 A JP4789186 A JP 4789186A JP S62205455 A JPS62205455 A JP S62205455A
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Landscapes
- Memory System Of A Hierarchy Structure (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
この発明は、1チツプの集積回路内にディレクトリ、デ
ータメモリを内蔵する°ワンチップキャッジ、メモリに
関するものであり、特に複数個のワンチップキャッシュ
メモリを接続することによプ大容量のキャッシュメ七り
を実現することのできる拡張可能なワンチップキャッシ
ュメモリに関するものである。[Detailed Description of the Invention] (Industrial Application Field) This invention relates to a one-chip cache and memory that incorporates a directory and data memory in one chip integrated circuit, and particularly relates to a one-chip cache and memory that incorporates a directory and data memory in one chip integrated circuit. The present invention relates to an expandable one-chip cache memory that can realize a large capacity cache memory by connecting cache memories.
(従来技術およびその問題点)
プロセッサと主メモリとの間に小容量の高速なバッファ
メモリを設置することによシ、実効的な主メモリのアク
セス時間を高速化しうろことはコンピユーテイングサー
ベイ(Coaxputlng 5urvey )14巻
3号1982年473〜530ページに詳しく述べられ
ているように一般によく知られている。(Prior art and its problems) By installing a small-capacity, high-speed buffer memory between the processor and main memory, the effective main memory access time can be sped up. It is generally well known as described in detail in Coaxputlng 5urvey, Vol. 14, No. 3, 1982, pages 473-530.
この手法は通常キャッシュメ七りと呼ばれ、広く計算機
システムに使用されている。これは、計算機システム上
で実行されるプログラムのメモリアクセスにおいては局
所性があるという性質を利用したものであり、プロセッ
サから主メモリへのアクセスに際し、アクセスの行なわ
れ比ワードを含む一定サイズの連続し九記憶位t(通常
これをブロックと呼ぶ)の内容を主記憶からキャッシュ
メモリに取5り込むことにより、メそリアクセスの大部
分は、高速なキャッシュメモリへのアクセスですみ、低
速な主記憶へのアクセスを少くすることができる。This method is usually called cache calculation and is widely used in computer systems. This takes advantage of the property that there is locality in memory access of programs executed on a computer system. By fetching the contents of the ninth memory location t (usually called a block) from main memory to cache memory, most memory accesses are done by accessing the fast cache memory, and slow Access to main memory can be reduced.
キャッジ、メモリは、あとで詳しく述べるように、アド
レスレジスタ、データレジスタ、ブイレフ) IJ、デ
ータメモリ、制御回路等から構成されるが、従来はこれ
らは論理ゲート、メそり等の集積回路チップを組み合わ
せて*I!Lされてい几。しかしながら集積回路におい
ては、チップ内では高速な論理動作、あるいはメモリ動
作が可能であるのに対して、信号線をチップ外に取シ出
す場合にはチップ外の信号線の枢動の九めにチップ内の
場合に比べて多大の遅延時間を費やしてしまうために、
キャッジ、メモリ全体としての処理速度を高めることが
困難であるという欠点がありt。As will be described in detail later, the cache and memory are composed of address registers, data registers, IJs, data memory, control circuits, etc., but conventionally, these have been constructed by combining integrated circuit chips such as logic gates and meshes. Te*I! It's been L. However, in integrated circuits, high-speed logic operations or memory operations are possible within the chip, but when the signal lines are taken out of the chip, the pivoting of the signal lines outside the chip is difficult. Because it consumes a lot of delay time compared to the case inside the chip,
There is a drawback that it is difficult to increase the processing speed of cache and memory as a whole.
一方、集積回路技術の進歩によ#)1チツグの集積度が
向上し九場合には、前述のキャッシュメモリ全体を1チ
ツプ内に格納することによシ、キャッシュメモリの性能
を格段に向上させることが可能となる。しかしながら、
キャッジ、メモリt−1チツプで実現する場合には集積
度の制限から必ずしもlチップ内に十分な容量のキャッ
シュメモリを格納できるとは限らず、このような場合に
は。On the other hand, as the degree of integration per chip increases due to advances in integrated circuit technology, the performance of the cache memory can be greatly improved by storing the entire cache memory in one chip. becomes possible. however,
If the cache and memory are implemented using a t-1 chip, it is not necessarily possible to store a sufficient capacity of cache memory in one chip due to the limitation of the degree of integration.
複数のキャッジ、メモリチップを組み合わせて大容量の
キャッシュメモリを実現する必要がある。It is necessary to realize a large-capacity cache memory by combining multiple caches and memory chips.
このような場合にキャッジ、メモリの拡大の定めの倫理
回路をチップの外部に設けるとキャッシュメモリチップ
と外部論理回路との間で多大な遅延時間が必要となり、
ワンチップの場合に比べて検索、更新等の処理速度が低
下し、前述のキャッシュメモリをワンチップ化したこと
の長所が減じられることになる。In such a case, if an ethical circuit for cache and memory expansion is provided outside the chip, a large amount of delay time will be required between the cache memory chip and the external logic circuit.
Compared to a one-chip case, the processing speed of searches, updates, etc. will be lower, and the advantages of using a one-chip cache memory as described above will be diminished.
この発明は、前述の従来の方式の欠点を改善する之めに
なされ友もので、この発明の目的は処理速度の性能の低
下を引き起こすことなく複数のワンチップキャッシュメ
モリを組み合わせて大容量のキャッジ−メモリを実現す
ることができる拡張可能なワンチップキャッシュメモリ
を提供することにある。The present invention was made to improve the drawbacks of the conventional methods described above, and an object of the present invention is to combine multiple one-chip cache memories to create a large-capacity cache memory without causing a decrease in processing speed performance. - To provide an expandable one-chip cache memory that can realize memory.
(問題点を解決するための手段)
この発明によるワンチ、fキャッシュメそりは、チップ
内に、キャッジ、メモリ内圧保持され゛ているブロック
を管理する九めのディレクトリ、ブロックデータを保持
するデータメモリ、およびCPUから主記憶への誓込み
データを保持する書込パッファレゾスタを持ち、プロセ
ッサからキャッシュメモリへのメモリアクセス要求の通
信の九めの入出力端子として、メモリアクセスの要求、
完了信号等のための第一のアクセス制御信号端子、fo
セッサからのメモリアドレスのための第一のアドレス信
号端子、プロセッサとのデータのやりとりのための第一
のデータ信号端子、キャッシュメモリから主記憶との間
のメモリアクセス要求の通信の比めの入出力端子として
第二のアクセス制御信号端子、第二のアドレス信号端子
、第二のデータ信号端子、当該キャッシュメモリチップ
への前記プロセッサからのメモリアクセス要求が存幼で
あるかどうかを指定するtめのキャッシュチッ7’J択
端子、書込みバッファレジスタに主記憶への誓込みが完
了せずまだデータが保持されていることを示す書込みバ
ッファビジー信号端子t−持チ、前記キャッシュチップ
選択端子に値″rが印加されている場合にのみキャッシ
ュメモリとしての動作を行なうことができ、更に前記書
込みバッファビジー信号端子が″】#のときプロセッサ
からのJき込みを待tせるように構成されている。(Means for Solving the Problems) The one-chip cache memory according to the present invention includes a cache, a ninth directory for managing blocks held in the memory, and a data memory for holding block data. , and a write buffer resistor that holds committed data from the CPU to the main memory, and serves as the ninth input/output terminal for communication of memory access requests from the processor to the cache memory.
a first access control signal terminal for a completion signal etc., fo
A first address signal terminal for the memory address from the processor, a first data signal terminal for exchanging data with the processor, and a comparison input for communication of memory access requests from the cache memory to the main memory. A second access control signal terminal, a second address signal terminal, a second data signal terminal as output terminals, and a method for specifying whether or not a memory access request from the processor to the cache memory chip exists. Cache chip 7'J selection terminal, write buffer busy signal terminal indicating that the write buffer register has not completed the commitment to the main memory and data is still held, a value is sent to the cache chip selection terminal. It can operate as a cache memory only when ``r'' is applied, and is further configured to wait for a J write from the processor when the write buffer busy signal terminal is ``]#. .
このように構成されているからこのワンチッグキャッシ
ュメ七りの複数個を用いて、プロセッサからのメモリア
クセス要求制御信号N&、アドレス線、データ線を各々
すべての前記複数回のワンチップキャッシュメモリの第
一のアクセス制御信号端子、第一のアドレスイぎ号端子
%第一のデータ信号端子に接続し、前記すべてのワンチ
ップキャッシュメモリの第二のアクセス制御信号端子、
第二のアドレス・1ざ号端子、第二のデータ信号端子を
、各々メモリアクセス要求制御信号線、アドレス線、デ
ータ線を介して主記憶に接続し、前記各ワンチップキャ
ッジ、メモリの前記キャッシュチッグ選択端子にはプロ
セッサからキャッシュチップ選択信号が排他的に印加さ
れ、前記各ワンチップキャッシュメモリの前記書込バッ
ファビシー1子が相互に接続することにより、プロセッ
サからのメモリアクセス要求に際して前記キャッシュチ
ップ選択信号で指定されtワンチップキャッジ、メモリ
チップのみがキャッジ、メモリとじての動作を行ない、
特にプロセッサからのメモリ4込要求に対して何れか1
つのワンチップキャッシュメモリからメモリ畳込みを終
了しない限り次のメモリ4込要求を待たせることができ
る。このようにして複数のキャッジ、メモリを拡張し、
しかもこれらキャッジ−メモリの相互で混乱なく動作す
る。Since it is configured in this way, a plurality of the one-chip cache mem- bers are used to transmit the memory access request control signal N&, address line, and data line from the processor to all of the one-chip cache memories. the first access control signal terminal of the first address signal terminal, connected to the first data signal terminal of all the one-chip cache memories;
A second address/1st number terminal and a second data signal terminal are connected to the main memory via a memory access request control signal line, an address line, and a data line, respectively, and A cache chip selection signal is exclusively applied from the processor to the cache chip selection terminal, and the write buffer bits of each of the one-chip cache memories are connected to each other, so that when a memory access request is received from the processor, the cache chip selection signal is applied to the cache chip selection terminal. Only the one-chip cache and memory chip designated by the cache chip selection signal operates as a cache and a memory.
In particular, any 1 in response to a memory 4 request from the processor.
As long as memory convolution is not completed from one one-chip cache memory, the next memory four-fold request can be made to wait. This way you can expand your memory with multiple caches,
Moreover, these cache and memories operate without confusion.
(実施例)
構成
この発明の詳細な説明する。まず、この発明の実施例に
おけるキャッシュメモリチップの1成を第1図を参照し
て説明する。この実施例にひいてはキャッジ、メモリチ
ップは端子として電源1グランド、クロック等のための
端子(図示せず)と、プロセッサとの通信のための端子
として、プロセッサからのメモリへのアクセス要求の通
知およびキャッジ、メモリでのアクセスの完了通知のた
めのfロセッテアクセス端子PC,メモリアドレスの通
知のためのプロセッサアドレス端子PA。(Example) Configuration The present invention will be explained in detail. First, one structure of a cache memory chip in an embodiment of the present invention will be explained with reference to FIG. In this embodiment, the cage and the memory chip have terminals for power supply, ground, clock, etc. (not shown), and terminals for communication with the processor, for notifying requests for access to the memory from the processor and for communicating with the processor. Cache, frossette access terminal PC for notification of completion of access in memory, processor address terminal PA for notification of memory address.
データのやりとりのためのプロセッサデータ端子PDを
もち、主記憶との通信のための端子として、同様にメモ
リアクセス端子MC、メモリアドレス端子MA、メモリ
データ端子MDをもつ。It has a processor data terminal PD for exchanging data, and also has a memory access terminal MC, a memory address terminal MA, and a memory data terminal MD as terminals for communication with the main memory.
これに加えてキャッシュメモリチップは、プロセッサか
らのメモリアクセス要求に際して動作を行すうべきキャ
ッシュメモリチップを指定するためのキャッシュチッグ
選択端子C8及び主記憶の書込みバッファレジスタにデ
ータがあることを示す。書込みバッファビジー信号端子
WBt持つ。In addition, the cache memory chip indicates that there is data in the cache tick selection terminal C8 and the write buffer register of the main memory for specifying the cache memory chip to operate upon a memory access request from the processor. It has a write buffer busy signal terminal WBt.
プロセッサアドレス端子PAはアドレスレジスタ11の
入力側に接続されており、アドレスレジスタ11のブロ
ックアドレス部の出力はディレクトリ12に印加される
とともにメモリアドレス端子MAにも印加されている。The processor address terminal PA is connected to the input side of the address register 11, and the output of the block address portion of the address register 11 is applied to the directory 12 and also to the memory address terminal MA.
アドレスレジスタ11のブロック内ワードアドレス部の
出力は制御回路13で生成されるワードアドレスととも
にブロック内ワードアドレスとしてデータメモリ14に
印加されるとともにメモリアドレス端子MAにも印加さ
れている。ディレクトリ12の一致アドレス出力FBA
はデータメモリ14にブロックアドレスとして印加され
るとともにリプレースメント回路15にも印DOされて
いる。The output of the intra-block word address portion of the address register 11 is applied together with the word address generated by the control circuit 13 to the data memory 14 as an intra-block word address, and is also applied to the memory address terminal MA. Directory 12 matching address output FBA
is applied to the data memory 14 as a block address, and is also applied to the replacement circuit 15.
リプレースメント回路15で生成されたリプレースすべ
きデータメモリ14上の10ツクアドレスはディレクト
リ12に書込みアドレスとして印加されている。ディレ
クトリ12からの一致検出信号Fは制御回路13に印」
されている。The ten address addresses on the data memory 14 to be replaced, generated by the replacement circuit 15, are applied to the directory 12 as write addresses. The match detection signal F from the directory 12 is marked on the control circuit 13.
has been done.
プロセッサデータへ子PDには読み出しデータレジスタ
16の出力側および書込みバッファレジスタ17の入力
側が接続されている。読み出しデータレジスタ160人
力にはデータメモリ14からの読み出しデータが印加さ
れ、書込みバッファレジスタ17の出力は書込みデータ
として書込みデータレジスタ1Bを経由してデータメモ
リ14に印加されるとともにメモリデータ端子順にも印
加されている。書込みデータレジスタ18は書込みバッ
ファレジスタ17又はメモリデータ端子旧から書込みデ
ータを受けとる。キャッシュチッ7″選択端子C8は制
御回路13に接続されている。fo’lJ御回路13は
プロセッサアクセス端子PCから印加される中ヤッシ、
メモリの初期化要求、メモリへの書込み、読み出し要求
を受けて対応する処理を行なう几めの制御回路でちゃ、
ここで生成される主記憶へのアクセス要求はメモリアク
セス端子MCに印加きれている。The output side of the read data register 16 and the input side of the write buffer register 17 are connected to the processor data child PD. Read data from the data memory 14 is applied to the read data register 160, and the output of the write buffer register 17 is applied as write data to the data memory 14 via the write data register 1B, as well as to the memory data terminals. has been done. Write data register 18 receives write data from write buffer register 17 or memory data terminal OLD. The cache check 7'' selection terminal C8 is connected to the control circuit 13.The fo'lJ control circuit 13 receives the input from the processor access terminal PC,
It is a sophisticated control circuit that receives memory initialization requests, memory write and read requests, and performs the corresponding processing.
The access request to the main memory generated here has not been applied to the memory access terminal MC.
動作
久にこの発明の冥施例におけるキャッシュメモリチップ
の動作を説明する。Operation The operation of the cache memory chip in the embodiment of the present invention will now be described.
読み出し処理
プロセッサPからプロセッサアクセス端子PCを介して
制御回路13にメモリ読み出しの摺合が印加されると制
御回路13はキャッシュチップ選択端子C8を調べ、こ
れK[0′#が印刀されている場合にはこのキャッジ、
メモリチッfCでは何の動作も行なわない、キャッシュ
チッf選択端子C8に値″′11が印加されている場合
にはプロセッサアドレス1子PAK印加されているメモ
リアドレスをアドレスレジスタ11にセットしたうえで
、このブロックアドレス部の値によシディレクトリ]2
を検索する。この検索で一致が検出された場合、即ち、
アクセスの要求のありたアドレスを含むブロックが自キ
ャッシュメモリ上に存在する場合にはディレクトリ12
の出力する一致噴出アドレスFBAによシリプレースメ
ント1Qjlf!15を更新し、同じくディレクトリ1
2の出力するブロックアドレスFBAおよびアドレスレ
ジスタ11のブロック内ワードアドレスのfllをアド
レスとしてデータメモリ14を読み出し、そのべみ出さ
れ7t (lit 金読み出しデータレジスタ16に格
納したうえでプロセッサアクセス1子PCにアクセスの
完了したことを知らせる信号を印加する。When a memory read signal is applied from the read processing processor P to the control circuit 13 via the processor access terminal PC, the control circuit 13 checks the cache chip selection terminal C8, and if it is marked with K[0'# This cage,
No operation is performed in the memory chip fC. If the value "'11 is applied to the cache chip f selection terminal C8, the memory address to which the processor address 1 child PAK is applied is set in the address register 11, and then The value of this block address part is the directory]2
Search for. If this search finds a match, i.e.
If the block containing the address requested for access exists in its own cache memory, the directory 12
Serial placement 1Qjlf by matching ejection address FBA outputted by! 15 and also directory 1
The data memory 14 is read using the block address FBA outputted by the processor 2 and the word address fll in the block of the address register 11 as an address. A signal is applied to indicate that the access has been completed.
ディレクトリ12で一致が検出されない場合、即ちアク
セスの要求のろったアドレスを含むブロックが口中ヤッ
シュメモリ上に存在しない場合には、制御回路13はグ
ロックのそのロードの友めに次の処理を行なう。If a match is not detected in the directory 12, that is, if the block containing the incorrect address requested for access does not exist in the internal memory, the control circuit 13 performs the following processing for the loaded member of the Glock.
先ず、リプレースメント回路15でリプレースすべきデ
ータメモリ14上の10ツクを決定し、これに対応する
ディレクトリ12のエントリにアドレスレジスタ11の
ブロックアドレス部の値をflする。欠にアト9レスレ
ジスタ11の10ツクアドレス部の出力と制御回路13
で生成するグロック内のワードアドレスをメモリアドレ
ス端子廊に、メモ’JMみ出し要求をメモリアクセス端
子Meに印加することにより、主記憶を読み出し、メモ
リデータ端子即に読み出されたデータを書込みデータレ
ジスタ18t−介してデータメモリ14に4F@込む・
ブロック内に属する全ワードに対してこれを行なったの
ち、ディレクトリ12にこのブロックが有効であること
を辻録することによジブロックのロードの処理が完了す
る@この後で前述の千ヤッシ、メモリの絖み出しの処理
を再実行することによシプロセッサからの読み出しが行
なわれることになる。First, the replacement circuit 15 determines 10 blocks on the data memory 14 to be replaced, and sets the value of the block address part of the address register 11 to the corresponding entry in the directory 12. In particular, the output of the 10 address part of the address 9 address register 11 and the control circuit 13
By applying the word address in the Glock generated in the memory address terminal to the memory address terminal and the memo 'JM read request to the memory access terminal Me, the main memory is read, and the read data is immediately written to the memory data terminal. 4F @ is loaded into the data memory 14 via the register 18t.
After doing this for all words belonging to the block, the process of loading the diblock is completed by logging in the directory 12 that this block is valid. Reading from the processor is performed by re-executing the memory offset process.
書込み処理
主記憶への書込み要求がありた場合にはこの実施例では
次のような処理が行なわれる。即ち、アクセスtpから
faセッ丈アクセス端子PCを介して制御回路13にメ
モリ書込みの指令が印加さnると制御回路13は千ヤッ
シュテッデ選択端子C8を調べこれに値”O”が印加さ
れている場合にはこのキャッシュメモリチップCでは何
の動作も行なわない。千ヤッシ、fツブ選択端子C8に
値”l“が印加されている場合にに誓込みバク7アビジ
ーイ5号端子日に“1−が印加されているかを調べ、#
l”が印加され°Cいる場合は”O“がF4J加される
のを待ってゾロtツサアドレス燗子PAに印加されてい
るメモリアドレスをアト9レスレジスタi1にセットし
、プロセッサデータ端子PDに印加さnている督込みデ
ータを・芽込みバッファレジスタ17にセットし、プロ
セッサアクセス端子PCにアクセスの完了したことを知
らせる信号を印加し、蓄込みバクファピジー信号を#1
′にし、つまp端子前と#1#を印加し九うえで、アド
レスレジスタ11の10ツクアドレス部の1直によシデ
ィレクトリ12を検索する。千ヤッシ、メモリで一致が
検出され九場合には、対応する牟ヤッシュメモリチップ
の員j御回路13は誓込みバッファレジスタ17から書
込みデータレジスタ18を経由してデータメモリ14へ
の誓込みを行なうとともに主記憶に対しても書込みを行
なう。キャッジ、メモリで一致が検出されない場合には
、苧ヤッシ、メモリチップへのfaミックロードに行な
わずに、+、記憶へノ誓込みのみを行なう。これは、ア
ドレスレジスタ11にセットされているアドレスをメモ
リアクセス端子風に、沓込みバッファレジスタ17にセ
ットさnている書込みデータをメモリデータ端子即に印
加したうえでメそリアクセス膚子MC)ζ対してメモリ
4込み要求を印加することによりおこなわれる。主記憶
への畜込みが完了すると端子前の督込みバク7アビノ一
15号を101にする。Write Process When there is a write request to the main memory, the following process is performed in this embodiment. That is, when a memory write command is applied from the access tp to the control circuit 13 via the fa set length access terminal PC, the control circuit 13 checks the 100% selection terminal C8 and finds that the value "O" is applied to it. In this case, this cache memory chip C performs no operation. Chiyashi, when the value "l" is applied to the f selection terminal C8, check whether "1-" is applied to the terminal No.
If "l" is applied and temperature is ℃, wait for "O" to be applied to F4J, set the memory address applied to the address PA to the address register i1, and transfer the memory address to the processor data terminal PD. Set the storage data applied to n into the storage buffer register 17, apply a signal to the processor access terminal PC to notify that the access has been completed, and set the storage buffer pidgy signal #1 to the processor access terminal PC.
', apply #1 and # to the p terminal, and then search the directory 12 directly from 1 of the 10 address section of the address register 11. If a match is detected in the memory, the control circuit 13 of the corresponding memory chip commits from the commit buffer register 17 to the data memory 14 via the write data register 18. At the same time, writing is also performed to the main memory. If a match is not detected in the cache memory, the cache does not perform the famic load to the memory chip, but only performs an oath to the memory. This is done by immediately applying the address set in the address register 11 to the memory access terminal, and immediately applying the write data set in the buffer register 17 to the memory data terminal. This is done by applying a memory 4 load request to ζ. When the storage into the main memory is completed, the storage bag 7 Abino 1 No. 15 in front of the terminal will be set to 101.
中ヤシュメモリシステム
次に第2図t−参照してこの発明によるワンチップ千ヤ
ッシュメモリを用いた千ヤッシュメモリシステムの構成
t″説明る。この実施例におAてはキャッシュメモリシ
ステムは四1vAのワンfツデキャッシ、メモリのチッ
プ08〜04を用いて実′机され、ま九、メモリアクセ
ス要求の各チップへの成分は公知の方法によりメモリア
ドレスのS鵬な2ビツトを使用して行なわれるものとし
ている。Middle Yash Memory System Next, with reference to FIG. The one-f decaching is implemented using memory chips 08-04, and the component of the memory access request to each chip is performed using the special two bits of the memory address in a known manner. I take it as a thing.
このためにプロセッサPからのメモリアドレスの2ピク
トb、、b、の出力はデコーダDCDに印加され、デコ
ーダDCDの4本の出方線の各々はキャッシュメモリf
yプC1t Cx +、Cg + C4ノ平ヤッシ
&デッグ選択端子C8に歳絖されている。For this purpose, the output of the two picts b, ,b, of the memory address from the processor P is applied to the decoder DCD, and each of the four output lines of the decoder DCD is connected to the cache memory f
yp C1t Cx +, Cg + C4 are connected to Nohira Yasshi & Degg selection terminal C8.
プロセッサPからのアクセス*1.求信号線、アドレス
信号線、データ信号線はすべての千ヤッシュメモリチッ
プC1t C! * c、l C4の各々対応する端
子PC、PA 、 PD K接続されておシ、同様にす
べてのキャッシュメモリfyプc1 * ”t m C
B +04のメモリアクセス端子MC、メモリアドレス
趨子凧、メモ9r−タ喝子MDは各々アクセス要求信号
線、アドレス信号線、データ信号線に接続され主記憶M
Mに接続され°Cいる。すべてのキャッシュメモリテッ
プC1* Ct + Cs t C4の蓄込みバクファ
ビノ一端子WBは相互に接続されている。Access from processor P*1. The request signal line, address signal line, and data signal line are all connected to the 1,000-yash memory chip C1tC! *c, l C4 are connected to corresponding terminals PC, PA, PD K, and similarly all cache memories fy are connected to c1*'tmC
The memory access terminal MC of B+04, the memory address line, and the memory address line MD are connected to the access request signal line, address signal line, and data signal line, respectively, and the main memory M
Connected to M and °C. The storage buffer nodes WB of all cache memory steps C1*Ct+CstC4 are interconnected.
このような構成にしてキャッシュメモリの容置に4tき
にすることにより、各キャッジ、メモリtッグの分担す
べき主dピ憶の容置はキャッシュメモリチップ1個の場
合の4分の1となり千ヤツシュメモリにおい°C必要な
データが見いだされる確率を高めることができる事にな
る。By using this configuration and arranging the cache memory capacity to be 4 tons, the main memory capacity to be shared by each cache and memory tag is one-fourth that of a single cache memory chip. Therefore, it is possible to increase the probability that the necessary data will be found in the memory.
以上この発明の実施例について説明したが、この発明に
同一チップ上に尚該tツブの保持し°Cいる!ロック′
I&:f埋するtめのディレクトリおよびブロックデー
タの保持のためのデータメモリを内蔵し、プロセッサか
らキャッシュメモリへのメモリアクセス要求の通信のた
めの入出力端子とし°C1メモリアクセスの要求、児T
侶号等の友めの第一のアクセス+++′II御信号端子
、プロセッサからのメモリアドレスのための第一のアド
レス信号端子、プロセッサとのデータのヤリと9のため
の第一のデータ信号端子、キャッシュメモリから主記憶
との間のメモリアクセス4水のiWIMの九めの入出力
端子として第二のアクセス制御信号端子、第二のアドレ
ス信号端子、第二のデータ信号端子、当べ千ヤッシ、メ
モリチップへの前記プロセッサからのメモリアクセス安
水が有効であるかどうかを指足するための牟ヤツシ、f
ツデ選択端子、faセツテからメモリへのデータ全41
込→中であることを示す誉込みバク7アビノ一端子を持
ち、前記キャッジ、fツデ選択端子に値”l”が印カロ
されている場合にのみ千ヤッシュメモリとしての動作を
行なうことができかつプロセッサからメモリへのデータ
誉込要Xは簀込みバクファビノ一端子K ++r o”
が印加されている場合に完了できるL5に4成されてい
る。Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention also requires that the T-tube be held on the same chip! rock'
I&: F has a built-in data memory for holding the tth directory and block data, and serves as an input/output terminal for communication of memory access requests from the processor to the cache memory.
First access +++'II control signal terminal for a friend such as a partner, first address signal terminal for memory address from the processor, first data signal terminal for data exchange with the processor. , the ninth input/output terminal of the iWIM for memory access between the cache memory and the main memory is the second access control signal terminal, the second address signal terminal, the second data signal terminal, and the fourth input/output terminal of the iWIM. , a program for determining whether the memory access from the processor to the memory chip is valid, f
Data selection terminal, all 41 data from fa set to memory
It has a terminal that indicates that it is in the middle, and it can operate as a thousand-yash memory only when the value "l" is stamped on the cache and f-selection terminals. The data transfer from the processor to the memory is done via a terminal K++r o.
4 is set to L5, which can be completed when the voltage is applied.
このワンtツ!キャッシュメモリの複数個を用いて、プ
ロセッサからのメモリアクセス要求制御信号線、アドレ
ス線、r−ターを谷々すべての前記複数111のワ/デ
ッfキャッジ、メモリの第一のアクセスItIj御信号
端子、第一のアドレス信号端子、第一のデータ信号端子
に接続し、前記すべてのワンf−ツブキャッシュメモリ
の第二のアクセス制御信号端子、4二のアドレス信号端
子、第二のデータf!r号端子を、各々メモリアクセス
要求制御信号線、アドレス線、データ線を介して主記憶
に接続し、前記すべての書込みバッファビジー端子を相
互接続し、前記各ワンチップキャッシュメモリの前記千
ヤッシーチップ選択肩子にプロセッサからキャッジ&チ
ップ選択信号を排他的に印加することにより、プロセッ
サからのメモリアクセス要求に際して前記キャッシュf
ツデ選択1−号で指定されたワンチップキャッジ、メモ
リチップのみが千ヤッシーメモリとしての動作を行ない
、荷にプロセッサからメモリへのデータ1込み袂求に総
てのワンtツデ千ヤッシーメモリの誉込パクファピジー
信号が0−になって完了するようにしてキャッシュメモ
リシステムとして拡張できる。This dress! Using a plurality of cache memories, the memory access request control signal line, address line, and router from the processor are connected to all the plurality of word/decker caches 111 and the first access ItIj control signal terminal of the memory. , a first address signal terminal, a first data signal terminal, and a second access control signal terminal, an address signal terminal of 42, a second data signal terminal of all the one f-tube cache memories. r terminals are respectively connected to the main memory via a memory access request control signal line, an address line, and a data line, and all of the write buffer busy terminals are interconnected; By exclusively applying a cache & chip selection signal from the processor to the selection shoulder, the cache f is
Only the one-chip cache and memory chip specified in Tsude Selection No. 1- operates as a thousand-year memory, and all one-chip caches are used to transfer data from the processor to the memory in the load. It can be expanded as a cache memory system by completing the process when the memory's honor signal becomes 0-.
この趣旨に背かぬかぎりいくつかの変形をすることがで
きることに明かでるろう。たとえば、tツブセレクトと
し゛C前記実施例ではメモリアドレス部の2ピツトによ
シ各キャッシュメモリチップへの割シ当てを行なう九が
、必ずしもこのようにする必要になくまた、この実施例
においてはプロセッサのメモリアドレスの全ビットをキ
ャッシュメモリチップに印加しているが、キャッシュメ
モリチップの振り分けに1!!用したアドレスの2ビツ
トについては必ずしも印加する必要にない。It will be obvious that several modifications can be made as long as they do not violate this spirit. For example, in the case of ttub select, in the embodiment described above, the allocation to each cache memory chip is performed using two pits in the memory address field, but it is not necessarily necessary to do this, and in this embodiment, the processor All bits of the memory address of are applied to the cache memory chip, but 1! is applied to the cache memory chip allocation! ! It is not necessarily necessary to apply the two bits of the address used.
更に前記実施例の説明においては発明の主旨とは直接関
係がないので制御回路13の具体的な実現方法およびタ
イミング等も含めた二助作吟、たとえばメモリアクセス
要求、完了信号を端子に印加する虎めのダートの制御、
読み出し、書込みデータのデータ端子への印加、受け取
り等についても詳細な説明は省略し次が、これらは従来
知られている技術で実現できることは明力為でろろう6
−またこの実施例におけるディレクトリ12% リプ
レースメント回路15等も千ヤッシュメモリで採用する
マツピング方式に応じ九構成がなされるでろろa
またこの″J1.施例においては主記憶に一個のゾロ七
ツ丈が接続されるシングルプロセッサシス゛tムを想定
しているが、各々がこの発明によるキャッシュメモリを
備えているOI敗個のプロセッサからなるマルチプロセ
ッサシステムにおいては谷!ロセッ丈のキャッシュメモ
リと主記憶との間での内容の一致を61保するための考
慮が必要になるが、これについても従来知られている種
々の方式が適用できる。Furthermore, in the description of the above-mentioned embodiment, since it is not directly related to the gist of the invention, we will discuss the detailed implementation method and timing of the control circuit 13, such as applying a memory access request and a completion signal to the terminal. Tiger dart control,
A detailed explanation of the application and reception of read and write data to the data terminals will be omitted, but it is obvious that these can be realized using conventionally known techniques6.
-Also, in this embodiment, the directory 12% replacement circuit 15, etc. can be configured in nine configurations depending on the mapping method adopted by the 1000-yash memory. However, in a multiprocessor system consisting of multiple processors, each of which is equipped with a cache memory according to the present invention, a trough-length cache memory and main memory are assumed. Consideration must be given to maintaining consistency of content between the two, but various conventionally known methods can be applied to this as well.
(発明の幼果)
以上述べたようにこの発明によれば、キャッジ瓢メモリ
チップ内に葺込みバッファレジスタを設けると共に、書
込中は舊込みノ々ツファビノ一端子に”16を出力する
ように構成しであるため、複数のキャッジ、メモリを並
列に接続し、これら苧ヤッシュメモリで混乱なく、主記
憶への書込みを行うことができ、またテップ選択端子t
−備え、プロセッサからテップ選択端子に1″が与えら
れた場合のみそのチップが動作するようにされているた
め、複数の苧ヤッシュメモリを用いて拡張した!ヤツシ
ュメモリシステムとすることが容易にでき、かつ高速性
も失われることがない。(Effect of the Invention) As described above, according to the present invention, a built-in buffer register is provided in the cache memory chip, and "16" is output to the input terminal during writing. Because of the structure, multiple caches and memories can be connected in parallel and writing to the main memory can be performed without confusion with these memories.
- Since the chip is designed to operate only when 1" is given to the step selection terminal from the processor, it is easy to create an expanded memory system using multiple memory chips. , and high speed is not lost.
第1図はこの発明による苧ヤッシーメモリチップの一例
を示すブロック図、第2図はこの発明の千ヤッシュメモ
リtツ:rt−複a個用いたキャッシュメモリシステム
を示すブロック図でめる。
11・・・アドレス信号端子、12・・・ディレクトリ
、13・・・制御回路、14・・・データメモリ、15
・・・リプレースメント回路、16・・・読み出しデー
タレジスタ、17・・・誓込みバッファレジスタ、18
・・・書込みデータレジスタ、MC・・・メモリアクセ
ス端子、MA・・・メモリアドレス端子、MD・・・メ
モリデータ端子、PC・・・プロセッテアクセス端子、
PA・・・プロセッサアドレス端子、 FD・・・プ
ロセッテデータ端子、C8・・・チップ選択端子、WB
・・・書込バッファビジー端子、MM ・・・主記憶、
CI *c、l cse C4””キャッシュメモリチ
ップ、P・・・プロセラ?、DCD・・・デコーダ。
申 1図
ヤ 20FIG. 1 is a block diagram showing an example of a ramie memory chip according to the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing a cache memory system using 1,000 ash memory chips according to the invention. 11... Address signal terminal, 12... Directory, 13... Control circuit, 14... Data memory, 15
... Replacement circuit, 16... Read data register, 17... Commitment buffer register, 18
...Write data register, MC...memory access terminal, MA...memory address terminal, MD...memory data terminal, PC...processor access terminal,
PA...Processor address terminal, FD...Processor data terminal, C8...Chip selection terminal, WB
...Write buffer busy terminal, MM ...Main memory,
CI *c, l cse C4"" Cache memory chip, P...Procera? , DCD...decoder. Monkey 1 Figure Ya 20
Claims (1)
クを管理するためのディレクトリおよびブロックデータ
の保持のためのデータメモリ、プロセッサから主記憶へ
の書込みデータを保持する書込みバッファレジスタを内
蔵し、 プロセッサからキャッシュメモリへのメモリアクセス要
求の通信のための入出力端子として、メモリアクセスの
要求、完了信号等のための第一のアクセス制御信号端子
、プロセッサからのメモリアドレスのための第一のアド
レス信号端子、プロセッサとのデータのやりとりのため
の第一のデータ信号端子を備え、 キャッシュメモリから主記憶との間のメモリアクセス要
求の通信のための入出力端子として第二のアクセス制御
信号端子、第二のアドレス信号端子第二のデータ信号端
子を備え、 当該キャッシャメモリチップへの前記プロセッサからの
メモリアクセス要求が有効であるかどうかを指定するた
めのチップ選択端子と、 前記書込みバッファレジスタに書込みデータが保持され
、前記プロセッサからのメモリ書込み要求に対してキャ
ッシュメモリが主記憶へデータ書込み中であることを示
す書込みバッファビジー信号が出力される書込みバッフ
ァビジー端子とを持ち、 前記キャッシュチップ選択端子に値“1”が印加されて
いる場合にのみキャッシュメモリとしての動作を行ない
、メモリ書込み要求の場合前記書込みバッファビジー端
子が“0”になるのを待って書込み要求を受け付けると
同時にこの書込みバッファビジー端子に“1”を印加し
前記主記憶へのデータ書込みが完了すると書込バッファ
ビジー端子を“0”にするワンチップキャッシュメモリ
。(1) A directory for managing blocks held in the chip, a data memory for holding block data, and a write buffer register for holding write data from the processor to the main memory are built-in on the same chip, As an input/output terminal for communicating memory access requests from the processor to the cache memory, a first access control signal terminal for memory access requests, completion signals, etc., and a first address for memory addresses from the processor. a signal terminal, a first data signal terminal for exchanging data with the processor; a second access control signal terminal as an input/output terminal for communication of memory access requests from the cache memory to the main memory; a second address signal terminal; a second data signal terminal; a chip selection terminal for specifying whether a memory access request from the processor to the cashier memory chip is valid; and a chip selection terminal for writing to the write buffer register. a write buffer busy terminal in which data is held and a write buffer busy signal indicating that the cache memory is writing data to main memory in response to a memory write request from the processor is output, the cache chip selection terminal; It operates as a cache memory only when the value "1" is applied to the memory, and in the case of a memory write request, it waits for the write buffer busy terminal to become "0" and accepts the write request, at the same time this write buffer A one-chip cache memory that applies "1" to a busy terminal and sets a write buffer busy terminal to "0" when data writing to the main memory is completed.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61047891A JPS62205455A (en) | 1986-03-05 | 1986-03-05 | One chip cache memory |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61047891A JPS62205455A (en) | 1986-03-05 | 1986-03-05 | One chip cache memory |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62205455A true JPS62205455A (en) | 1987-09-10 |
Family
ID=12788028
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61047891A Pending JPS62205455A (en) | 1986-03-05 | 1986-03-05 | One chip cache memory |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62205455A (en) |
-
1986
- 1986-03-05 JP JP61047891A patent/JPS62205455A/en active Pending
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