JPS6232518B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はメモリ制御方式に係り、特に各々入出
力用デバイスを有するマスタステーシヨンとそれ
に接続されるスレーブステーシヨンから構成され
るマルチステーシヨンシステムにおいて入出力デ
ータを一時的に記憶するためのメモリエリアの獲
保及び解放のバツフア制御方式に関する。

〔発明の背景〕 この種のシステムにおいては、各ステーシヨン
にマイクロプロセツサの如き処理装置が備えら
れ、入力デバイスから入力されるデータを処理し
たり、処理装置で処理されたデータを出力デバイ
スに出力したりしている。この入出力動作に伴う
データはバツフアメモリと称されるメモリに一担
記憶され、処理或いは出力されるのが一般的であ
る。最近では、このバツフアメモリを単独に設け
るというよりも各ステーシヨンが具備するRAM
（Ramdom Access Memory）の一部分にバツフ
アエリアを獲保し、上記動作に供している。

この場合、入出力動作に伴つて、入出力デバイ
ス又は処理装置からの要求によつて、メモリ上に
要求されたサイズのバツフアエリアを獲保した
り、又は獲保されたあるサイズのバツフアエリア
を解放すると言つた様なメモリの制御が必要とさ
れる。バツフアエリアの獲保は例えば入力デバイ
スから入力されるデータを処理装置で処理するた
め、このデータを一担バツフアエリアに記憶して
おく際に行なわれる。この場合メモリは、その先
頭アドレスから空エリアがあるか否か順次サーチ
され、しかる後、要求された分のバツフアエリア
がメモリ上に獲保される。一方、バツフアエリア
の解放は、既に獲保されたあるサイズのバツフア
エリアがある入出力デバイスで不要となつた場
合、そのエリアを他のデバイスに供する様に行な
われる。

この様なメモリの制御、とりわけバツフアエリ
アの獲保のための制御は、メモリの先頭アドレス
から順次空エリアをサーチしていなかければなら
ず、またたとえ空エリアがあつたとしても要求さ
れたサイズ分のエリアが空いているか否かのチエ
ツクを逐次行なわなければならないため、多くの
時間を要することになる。

そこで、この種の欠点を解決するために、メモ
リを一定のブロツクサイズに分割し、バツフアの
獲保要求がある毎に、空ブロツクをその要求に割
り当てる制御方式が知られている。しかし、一般
に、このブロツクのサイズは、要求されるであろ
うバツフアサイズの最大容量を予め考慮して固定
的に設定してある。従つて、小容量のバツフアエ
リアの獲保要求に対しても、最大容量分のブロツ
クが獲保されるため、メモリの使用効率の低下を
まねくことになる。

〔発明の目的〕

本発明の目的はメモリの使用効率を低下させる
ことなく、要求されるサイズ分のエリアを比較的
高速にメモリ上に獲保することができるメモリ制
御方式を提供することにある。

〔発明の概要〕

従つて、本発明は、マスタステーシヨンに設け
られたメモリ上に、入出力デバイスからの要求に
対処するために、入出力バツフアエリアが設定さ
れる。このバツフアエリアは、最小単位である最
小ユニツトに分割され、さらに最小ユニツトに対
応して、該ユニツトが使用中であるか否かを示す
フラグが設定される。

ある入出力デバイスからバツフアエリアの使用
要求があると、要求されるバツフアのサイズ（容
量）を最小ユニツトのサイズで割つて必要とされ
る最小ユニツトの数を算出する。この算出された
最小ユニツトの数は、一つのバツフアとして使用
されるものであるから、複数であるときは連続し
たまとまつたものとして求められるものである。

そして、上記ユニツト対応に設けられたフラグ
の状態表示について使用中と未使用を“１”、
“０”の２進数でデイジツトパターンとして表現
する。一方、必要な最小ユニツト数に等しい
“１”の連続を含む“１”、“０”の２進数のデイ
ジツトパターンを作る。（これをチエツクデイジ
ツトと呼ぶ）、両者を対比して未使用のまとまつ
た必要とされる最小ユニツトの群を探し出す。

この未使用のまとまつた必要とされる最小ユニ
ツトの群を探し出す方法はフラグの状態表示のデ
イジツトパターンとチエツクデイジツトを対比し
て、未使用のまとまつた必要とされる最小ユニツ
トの群がなければ、さらにチエツクデイジツトを
移動させて対比を繰り返し、探し出す作業を行
う。

そして、まとまつた必要とされる最小ユニツト
の群を探し出すと、この最小ユニツトの群が取得
されることになり、要求されたバツフアエリアが
取得されることになる。

一方、取得されたバツフアエリアを解放する場
合には、解放すべきバツフアエリアを構成する最
小ユニツトに対応して付されているフラグを未使
用を表わすものへと書き換える。これにより当該
バツフアが解放される。

〔発明の実施例〕

本発明の一実施例はマルチステーシヨンシステ
ムに適用される。

このマルチステーシヨンシステムは、概略マス
タステーシヨンとこれにシリアルインタフエース
を介して接続される複数のスレーブステーシヨン
から構成される。

よく知られている様にマスタステーシヨンに
は、アドレスを伝送するアドレスラインと、メモ
リ内のデータを伝送するデータライン、及び種々
の制御信号を伝送する制御ラインが設けられ、こ
れらのラインには、演算処理ユニツトメモリ、入
出力コントローラ及びシリアルインタフエースコ
ントローラ等が接続される。ここで、演算処理ユ
ニツトは具体的にはマイクロプロセツサとしての
構成をとり、マスタステーシヨンにおける種々の
データ処理を行なう。メモリは、データ、プログ
ラム、制御データ等々を格納するものであり、そ
の詳細については後述される。入出力コントロー
ラには、公知の表示装置、キーボード磁気記憶装
置、プリンタ等の入出力デバイスが接続される。

スレーブステーシヨンも、上記したマスタステ
ーシヨンの構成とほぼ同様である。即ち、アドレ
スライン、データライン、制御ラインに、演算処
理ユニツト、メモリ、複数の入出力デバイスを制
御する入出力コントローラを有する。本例の場
合、スレーブステーシヨンの入出力デバイスか
ら、マスターステーシヨンに対して処理要求が発
せられる。

さて、第１図を参照して、マスタステーシヨン
のメモリの記憶構成の概略について説明する。こ
のメモリは、プログラムエリア、バツフアコント
ロールエリア、入出力（Ｉ／Ｏ）バツフアエリア
及びその他のエリアから構成される。ここで、プ
ログラムエリアには、マルチステーシヨンにおけ
る各ユニツト及びそこの各入出力デバイス等を制
御するためのプログラムが格納される。バツフア
コントロールエリア及びアドレス２から３までの
Ｉ／Ｏバツフアエリア１が、本実施例によつて有
意とされる。

バツフアコントロールエリアはＩ／Ｏバツフア
エリアの獲保又は解放のための処理に必要とされ
る制御情報が格納される。

即ち、このエリアは、後述するカウンタエリア
管理テーブル１１及びユニツト状態表示エリア９
から構成される。カウンタエリアは、後述するバ
ツフアエリアの獲保、解放処理において使用され
るプログラマブルなカウンタ値即ちCNT1、
CNT2を記憶する。第１図ニに示すように管理テ
ーブル１１は使用者即ちＩ／Ｏデバイスアドレ
ス、要求ユニツトの数、及び獲保されたバツフア
エリアの先頭アドレスを格納するエリアから成
る。即ち、各Ｉ／Ｏデバイスは夫々異つたアドレ
スが付されておりこれらのＩ／Ｏデバイスからバ
ツフアエリア１に対して、あるサイズのバツフア
エリアの獲保要求があると、そのＩ／Ｏデバイス
アドレスがテーブル１１に登録される。後述する
様に要求されたバツフアエリアのサイズはユニツ
トの数に変換され、当該Ｉ／Ｏデバイスのために
獲保されたユニツトの数がテーブル１１に登録さ
れる。またこのＩ／Ｏデバイスのために獲保され
たバツフアエリアの先頭アドレスが登録される。

ユニツト状態表示９はアドレス１０から設定さ
れバツフアエリア１のユニツト対応に、そのユニ
ツトが獲保されているか否か、換言すれば使用中
か否かを示すフラグを記憶する。

バツフアエリア１はバツフアエリア獲保要求の
対象となるもので、複数のＩ／Ｏデバイスからの
要求に答えられる程度の容量が予め設定される。
このバツフアエリア１は、複数のユニツトに分割
される。しかも、その分割のサイズは夫々異な
り、本実施例の場合、第１図のイに示すように、
４：ａ_i、５：ｂ_j、６：ｃ_k、７：ｄ_l、８：ｅ_nの
５種類のグループから成り、夫々のユニツトのビ
ツト幅はホに示すように異なる。即ち、最も小さ
いユニツトはａ_iでありそのビツト幅は512バイト
である。この最小のユニツトａ_i対応にユニツト
の使用状態を示すユニツト状態表示９が設定され
る。更に、ユニツトａ_iの２倍即ち1024バイトの
ユニツトｂ_j、同じく４倍即ち2048バイトのユニ
ツトｃ_k、８倍即ち4096バイトのユニツトｄ_l、16
倍即ち8192バイトのユニツトｅ_nが設定される。
また、ａ〜ｅの各グループの各々のユニツト数は
例えば１≦ａ_i≦48、１≦ｂ_j≦24、１≦ｃ_k≦12、
１≦ｄ_l≦６、１≦ｅ_n≦３の如く設定される。
尚、ここでｉは１〜48、ｊは１〜24、ｋは１〜
12、ｌは１〜６、ｍは１〜３の任意の自然数であ
る。

この様に、バツフアエリア１をサイズの異なる
幾つかのユニツトグループに分割した意義は要求
されたバツフアサイズを含む最小の容量分のユニ
ツトグループを割り当て、これによつてバツフア
エリア１２２の使用効率を改善することにある。

次に、第２図に示した処理フローを参照してバ
ツフアエリアの獲保の処理動作について説明す
る。

ある入出力デバイスからマスタステーシヨンの
演算処理ユニツトに対して種々のデータ処理要求
が発せられる。この様な場合、データ転送を伴う
場合がほとんどであり、上記要求に併せてバツフ
アエリア１の獲保要求が送られる。更に、要求の
発せられた入出力デバイスのアドレス及び獲保さ
れるべきバツフアエリアのサイズも同様にして送
られる。

本実施例においては、要求されたバツフアエリ
アのサイズは第１図に示したある種のユニツトグ
ループに対応してユニツトの数に変換され１つ以
上のユニツトをバツフアエリア１に獲保すること
によつて要求された分のバツフアエリアが獲保さ
れる。

まず、要求されたバツフアエリアのサイズは演
算処理ユニツトに送られ、このバツフアサイズが
最小のユニツトサイズ即ち512バイトで割られ、
要求ユニツト数が算出される（ステツプ101）。こ
の場合、余りが出れば、算出された商に“１”が
加えられて要求ユニツト数とされる。例えば、要
求されたバツフアサイズが2000バイトであるとす
ると、最小ユニツトサイズ512バイトで割り、商
が３で余りが464バイトとなるため、商に“１”
が加えられて、要求ユニツト数は４ユニツトとな
り、この場合、第１図に示したユニツトグループ
ｃ_kがその後有意義とされる。つまり、ユニツト
グループｃ_kが検索の対象とされる。このよう
に、最小ユニツトａ_iとしてでなく、ユニツトｃ_k
として検索の対象とするのは、この後の解放処理
や別のバツフア取得処理を容易に管理するためで
あり、更にバツフアエリア内を細かく、複雑にし
ないためである。また他の例として例えば要求さ
れたバツフアサイズが3000バイトであるとする
と、同様な演算の結果、要求ユニツト数は６ユニ
ツトとなるが、この場合にはユニツト数８が最小
単位であるユニツトグループｄ_lがその後有意義
とされる。いずれにしても要求ユニツトを含む最
小サイズのユニツトグループが選択されることに
なる。

例えば、前述した様に、要求ユニツト数が４ユ
ニツトでユニツトグループｃ_kが検索の対象とさ
れると、次にユニツト状態表示９の先頭アドレス
１０よりユニツト状態表示のビツトパターンを
１、０の２進数で表わしたデイジツトパターン、
及び要求ユニツト数に対応して生成されたデイジ
ツトパターン即ち“1111000000000000”が設定さ
れる。この“1111000000000000”がチエツクを行
うための“１”、“０”のパターンから成るチエツ
クデイジツトであり、要求ユニツト数が４である
ため、この先頭４桁を“１”として、ユニツト状
態表示９の先頭から空きバツフアが有るか否か判
定するためにテストするものである。チエツクデ
イジツトとは、ユニツト状態表示のビツトパター
ンとの比較（チエツク）を行うため生成されたデ
イジツトパターンをいう。併せて、繰り返しカウ
ンタCNT1に初期値がセツトされる。この繰り返
しの数とは、後述するデイジツトパターンとユニ
ツト状態表示パターンの比較において、ユニツト
状態表示パターンのすべてに対して同時に比較す
ることを避け、何回かに分けてテストを行なうた
めの数である。本例の場合、デイジツトパターン
は16ビツトであり、また、ユニツトの最大個数
は、ユニツトａ_iの48個と仮定したので、ユニツ
ト状態IDパターンは48ビツトということにな
る。従つて、両者のパターンの比較は、16ビツト
ずつ３回に分けて行なう必要があるためまず、こ
のカウンタCNT1に“３”が初期値としてセツト
される（ステツプ102）。

次に、シフトカウンタCNT2は、16ビツトのチ
エツクデイジツト中において、何回チエツクが行
われるかをカウントするものである。従つて、初
期値は、16ビツトを要求ユニツト数４の４ビツト
で割つた商、つまり“４”がセツトされる（ステ
ツプ103）。

次にユニツト状態表示パターンとチエツクデイ
ジツトとが比較される（ステツプ104）。次に、バ
ツフアエリア１に未使用ユニツトグループがある
か否かが判定され（ステツプ105）、その結果、未
使用のものがあればステツプ106へ、無ければ、
ステツプ110の処理が行なわれる。

この動作について、第４図に示した状態遷移図
により等価的に説明する。即ち第４図に示した様
なユニツト状態表示パターン３０１と要求ユニツ
ト数に対応するデイジツトパターン３０２との比
較は、両者の論理的AND条件がとられ、その結
果が“０”であれば未使用のバツフアエリア即ち
ユニツトグループｃ_kがありと判定され、“０”で
なければそのバツフアエリアは使用中であると判
定される。

第４図に示した例の場合、両パターンのAND
の結果はすべて“０”とならないため、当該ユニ
ツト状態表示パターンに対応した先頭の４つの最
小ユニツトのグループは使用中であると判定さ
れ、ステツプ110に処理が移る。そしてチエツク
デイジツトが４ビツト分右へシフトされ、かつカ
ウンタCNT2がマイナス“１”される（ステツプ
110）。つまり、バツフアエリア１の先頭の最小ユ
ニツトのグループc₁は使用中であるため、次の最
小ユニツトのグループc₂が使用中であるか未使用
であるかを判定するためにシフトされるのであ
り、16ビツト内で残り３回チエツクすることが可
能であるため、シフトカウンタCNT2がマイナス
“１”されるのである。次にCNT2の内容が
“０”か否かが判定される（ステツプ111）。本例
の場合CNT2の内容は当初“４”であり、ステツ
プ110でマイナス“１”されたので“３”となつ
ており、その結果、ステツプ104へ処理が移る。
ステツプ104から以降の処理は前述と同様であ
る。

さて、この処理動作について、再び第４図を参
照して説明するにチエツクデイジツト３０２を右
へ４ビツト分シフトして得られた新らたなチエツ
クデイジツト３０３と、前記ユニツト状態表示パ
ターン３０１との論理的AND条件がとられる。
その結果、“０”か否かが判定される。本例の場
合、１回目のシフトでは依然としてANDの結果
は、すべて“０”にならない。そして更にこのチ
エツクデイジツト３０３を４ビツト右にシフトし
て得られた新らたなデイジツトパターン３０４と
上記ユニツト状態表示パターン３０１とのAND
の結果、すべてが“０”となる。

この段階で、ステツプ105において、未使用ユ
ニツトグループｃ_kがあると判定され、ステツプ
106に処理が移る。そして、チエツクデイジツト
３０４に対応する位置のユニツトグループｃ_kが
獲保される。第４図で獲保された最小ユニツトの
グループは、第１図のc₃に該当する。その獲保の
方法は、即ち、第４図のユニツト状態表示パター
ン３０１とチエツクデイジツト３０４との論理的
ORがとられ、その結果が新らたなユニツト状態
表示パターンとして、ユニツト状態表示部９に書
き込まれる。

そして、次に取得されたバツフアの先頭アドレ
スをユニツト状態表示の取得状態位置とユニツト
単位、つまり第１図のａ_i単位のバイト数、即ち
512バイトを乗じた値から算出する（ステツプ
107）。そして、管理テーブル１１に、バツフアエ
リア獲保の要求のあつたＩ／Ｏデバイスのアドレ
スに対応して、要求ユニツト数及び獲保されたバ
ツフアエリアの先頭アドレスを記憶する（ステツ
プ108）。

次に、要求のあつたＩ／Ｏデバイスにバツフア
エリア獲保可を知らせ（ステツプ109）、バツフア
エリア獲保処理を終了する。

一方、ステツプ105において、未使用のユニツ
トグループの有無の判定で無しと判定されカウン
タCNT2の値が順次更新され、ついにCNT2の値
が“０”となつた場合（ステツプ111）には、繰
り返しカウンタCNT1の値がマイナス“１”され
（ステツプ112）、次にCNT1の値が“０”である
か否かが判定される（ステツプ113）。その結果、
“０”であればステツプ114へ、“０”でなければ
ステツプ103へ移る。本実施例の場合、ユニツト
の最大数はユニツトグループａ_iの48個であり、
しかもユニツト状態表示パターンは１ワード分16
ビツトのパターンとしているので、全てのユニツ
ト状態表示に対して比較するにはその動作は３回
分必要となる。そこで、本例においては、CNT1
の値は当初“３”と設定されており、ステツプ
112において、この値がマイナス“１”されて
も、その値は依然として“２”であるので、ステ
ツプ103に処理が移る。そして、シフカウンタ
CNT2が再度初期設定即ち“４”がセツトされ、
ステツプ104の処理に移る。ステツプ104以降の処
理は前述した動作と同様である。そして再度ステ
ツプ112で繰り返しカウンタCNT1の値は更新さ
れて、今度は“１”となる。従つてステツプ113
の判定では、CNT1は“０”ではないので、再び
ステツプ103に移り、前述と同様の動作が行なわ
れる。

そして、ついにステツプ113において、CNT1
の値が“０”であると判定されれば全てのユニツ
ト状態表示パターンをチエツクしても要求された
分の未使用のバツフアエリア即本例の場合ユニツ
トグループｃ_kが無いと判断され、要求のあつた
Ｉ／Ｏデバイスにバツフアエリア獲得不可能を知
らせ（ステツプ114）、バツフアエリア獲保処理を
終了する。

次に、第３図に示した処理フローを参照してバ
ツフアエリアの解放動作について説明する。

この動作は、バツフアエリア１内に既に獲保さ
れたある単位のユニツトグループに記憶されたデ
ータがある出力デバイスに出力し終つたりして、
もはやこのユニツトグループがこのデバイスに対
して不要となつた場合に、このエリアを他のデバ
イスの使用に供するため、処理済みの入出力デバ
イスから発せられるバツフア解放要求に基いて行
なわれる。ある入出力デバイスからバツフア解放
要求が発せられると、この要求及び入出力デバイ
スのアドレスは演算処理ユニツトに送られる。

演算処理ユニツトではこのバツフア解放要求を
検知すると、第１図に示した管理テーブル１１よ
り、当該入出力デバイスのアドレスに対応して登
録されているユニツト数及びそのユニツトの先頭
アドレス例えばＡ_kが取り出される（ステツプ
201）。

次に、解放すべきバツフアエリアの先頭アドレ
スＡ_kからバツフアエリア１の先頭アドレス２を
減じてアドレスの変位量が算出される。そしてこ
のアドレス変位量を最小ユニツトサイズ即ち512
バイトで割つて解放すべきユニツトのユニツト状
態表示の位置が算出される（ステツプ202）。

次にテーブル１１内の要求ユニツト数から解放
すべきデイジツトパターンを作成する（ステツプ
203）。これがチエツクデイジツトパターンとな
る。

次に、このチエツクデイジツトパターンは解放
ユニツト状態表示の位置だけシフトされる（ステ
ツプ204）。

この状況について第５図に示した状態遷移図に
より等価的に説明する。例えばここでユニツト状
態表示を４０１で示すパターンとする。さらに解
放すべきユニツト数をユニツトグループｂ_j即ち
２ユニツトとすると、解放するチエツクデイジツ
トパターンは４０２に示す様に
“1100000000000000”となる。次に、前述したス
テツプ202により解放ユニツト状態表示の位置が
例えば“６”と求められたとすると、この解放デ
イジツトパターンは４０３に示す如く右へ６ビツ
トシフトされる。そして４０４の如く、この解放
チエツクデイジツトパターンの“１”、“０”が反
転される。

さて再び第３図を参照するに、ステツプ205に
おいて、ユニツト状態表示を解放すべきユニツト
に対応して使用中の“１”から未使用の“０”へ
書き換える。これについて第５図を参照すれば、
ユニツト状態表示のパターン４０１と解放チエツ
クデイジツトパターン４０４の論理的AND条件
がとられ、その結果の新らたなパターンが書き換
え後の新しいユニツト状態表示４０５となる。こ
の様にしてバツフアエリア１内のあるエリアが解
放される。

この様に、本実施例は、バツフアエリアを大き
さの異なる複数種のユニツトグループに分割し、
最小のユニツト毎に当該ユニツトが使用されてい
るか否かを示すユニツト状態表示フラグを備え、
入出力デバイスからのバツフア獲保要求があつた
場合、要求されたバツフアエリアのサイズをユニ
ツト数に変換し、この変換されたユニツトを含む
最小のユニツトグループを割り当てる様にしたの
で、バツフアエリアの使用効率を極力低下させる
ことがない様にされ得る。また、バツフアエリア
の獲保及び解放の処理はビツトパターンのシフ
ト、比較といつた演算処理ユニツトにおける基本
的な処理で容易に行なえ、くり返し動作の多いバ
ツフア処理を効率的かつ高速に実行することがで
きる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、要求されたバツフアエリアの
サイズを最小ユニツトサイズで割つて、ユニツト
の数に変換し、その結果得られたユニツトを含む
最小のユニツトグループを割り当てる様にしたの
で、バツフアエリアの使用効率を比較的低下させ
ないで済む。また、バツフアエリアの獲保、解放
の処理は、シフト処理、比較処理等々の簡単な処
理で容易に行なえるので、くり返し動作の多いバ
ツフア処理を高速に実行できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による入出力バツフ
アの構成を示す図、第２図は本発明のバツフア取
得処理の一実施例を示すフローチヤート、第３図
は本発明のバツフア解放処理の一実施例を示すフ
ローチヤート、第４図は本発明のバツフア取得処
理の一実施例に係るユニツト状態表示処理の遷移
を示す図、第５図は本発明のバツフア解放処理の
一実施例に係るユニツト状態表示処理の遷移を示
す図である。 １……入出力バツフア領域、２……バツフア先
頭アドレス、３……バツフア終端アドレス、４…
…ａタイプのユニツト群、５……ｂタイプのユニ
ツト群、６……ｃタイプのユニツト群、７……ｄ
タイプのユニツト群、８……ｅタイプのユニツト
群、９……ユニツト状態表示、１１……管理テー
ブル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ メモリ上に、少なくとも要求された容量のエ
   リアを取得するメモリの制御方式において、複数
   のユニツトに分割されたメモリと、前記分割され
   たユニツト対応に該ユニツトの記憶エリアが使用
   されているか否かを示すフラグ情報を設定する手
   段を有し、メモリ上にある容量分のエリアを取得
   する要求に従つて、要求される容量分のユニツト
   数を算出し、この算出結果から必要とされるユニ
   ツトに対応するデイジツトパターンと前記フラグ
   情報に対応するデイジツトパターンとを所定単位
   ずつシフトしながら前記フラグ情報のデイジツト
   パターンと比較し、この比較結果によつて未使用
   中のあるユニツトを求めることを特徴とするメモ
   リ制御方式。 ２ 特許請求の範囲第１項において、メモリ上に
   記憶エリアを取得した要求先毎に、取得されたユ
   ニツト数及びその先頭アドレスに関する情報を登
   録するテーブルを有することを特徴とするメモリ
   制御方式。