JPS6298442A - 情報処理装置における記憶管理方式 - 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】 ［技術分野］ この発明は、情報処理技術さらにはオブジェクト指向言
語で書かれたプログラムを実行するマイクロプロセッサ
に適用して有効な技術に関し、例えばスモールトーク（
Ｓｍａ　Ｉ　ｌ　ｔ　ａｌ　ｋ）と呼ばれる言語で動く
マイクロプロセッサにおける記憶管理方式に利用して有
効な技術に関する。

［背鼠技術］ オブジェクト指向言語を用いたプログラミングでは、デ
ータとそのデータに対する手続きとが一体になったオブ
ジェクトをＱｉ位としてプログラムが組み立てられる。

そして、このオブジェクＩ−に対するメツセージの送信
が基本操作となっている。

従って、プログラムを実行する場合、オブジェクトの読
み出しが！繁に生じる。そのため、オブジェクト指向言
語で書かれたプログラムを走らせるシステムでは、オブ
ジェクトの記憶管理とオブジエクトの続出し方式が実行
速度を決定する上で重要となる。

従来５例えばスモールトーク（Ｓｍａ　ｌ　ｉ　ｔ　ａ
ｌｋ）用のマイクロプロセッサでは、第１図に示すよう
に、オブジェクト・ポインタＯｏｐ内の値によってオブ
ジェク］−・テーブルＯＴを参照する。

そして、このオブジェクト・テーブルＯＴ内の物理アド
レスによって、主メモリ内のヒープと呼ばれるｅｆｔ　
ｋ　ＨＩ）に入っている所望のオブジェクトをアクセス
するようにしていた。また、オブジェクト・テーブル０
′ｒも主メモリ」二に割り付けられていた（［株］岩波
書店、１９８５年６月２４日発行、［音波ｕ座マイクロ
エレクトロニクス７　プログラミング言語とＶ　Ｌ　Ｓ
　Ｔ　Ｊ第１５２頁〜１５４頁針類）。

これによって、比較的小さなビット数で大きな空間な指
すことができるとともに、ヒープの中の記憶ｔｌｌ＋か
してコンパクションを行っても、オブジェク１−・ポイ
ンタの値を変える必要がない。しかも、人モールトーク
（Ｓｍａｌｌ、ｔａｌｋ）では、レファレンス・カウン
ティング・ガーベツジ・コレクションによってオブジェ
クト管理を行っているが、その際、各オブジェク１へ毎
の参照数を、オブジェクト・テーブル内に入れておくこ
とができるため、メモリの使用効率がよいという利点が
ある。

しかしながら、オブジェクト・テーブルを用いた間接的
アクセス方式では、オブジェク！−・ポインタＯｏｐか
らオブジェクトの中味に到達するまでに、２回主メモリ
へのアクセスが必要である。

その結果、オブジェクトの読出しに時間がかかり、プロ
グラムの実行速度が遅いという問題点があった。

また、オブジェクトの内部のデータを読み出す場合、オ
ブジェク］へ・テーブルＯＴから得られたオブジェクト
の先頭アドレスに、データのある位置を示すオフセット
値を加えて得られたアドレスを使ってアクセスする必要
があった。

［発明の目的］ この発明の目的は、オブジェクト指向言語で書＝３− かれたプログラムを実行するマイクロプロセッサにおけ
るプログラム実行速度の向上を図ることにある。

この発明の前部ならびにそのほかの目的と新規な特徴に
ついては、本明細書の記述および添附図面から明らかに
なるであろう。

［発明め概要］ 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を説明すれば、下記のとおりである。

すなオ）も、オブジェクト指向言語で書かれたプログラ
ムを実行する場合、同一のオブジェクトが使用されるこ
とが非常に多いことに着目して、マイクロプロセッサ内
部のレジスタ群に設けられるオブジェクト・ポインタと
対髪なすように、主メモリにのオブジェク上の位置を直
接示す物理アドレス（絶対番地）を入れる領域を設ける
ようにすることによって、アクセス回数の多いオブジェ
クトについてはオブジェクト・テーブルを介さずに直接
主メモリをアクセスして読み出すことができるようにし
て、プログラムの実行速度を向上させるという」１記目
的を達成するものである。

［実施例］ 第２図には１本発明登スモールトーク（Ｓｍａｌｌｔａ
ｌ、ｋ）で書かれたプログラムによって動くマイクロプ
ロセッサに適用した場合の一実施例が示されている。

アクセス対象となるオブジェクトを指示するオブジェク
ト・ポインタには、オブジェク！−の中にあるものと、
マイクロプロセッサ内のレジスター１−にあるものとが
ある。すなわち、よく使用されるオブジェクト・ポイン
タについては、これをチップ上にもつことによってオブ
ジェクトのアクセス時間を短くできるようになっている
。しかしながら、従来のスモールトーク（’Ｓｍａ　］
、　］、　ｔ　ａ　１　ｋ）用マイクロプロセッサでは
、いずれのオブジェクト・ポインタについてもオブジェ
クト・テーブルを介してヒープ（主メモリ）をアクセス
する間接アクセス方式がとられていた。

これによって、レジスター上のオブジェクト・ポインタ
については、オブジェクトの物理アドレスを示すのに必
要なビット数（例えば２０ビツト）より少ないビット長
（例えば１６ビツト）にすることができ、レジスタのビ
ット長か短くて済む。

この実施例では、マイクロプロセッサのＬＳＩチップ（
”、　ＰＵ−１：に設けられた大容量レジスタ群ＲＦの
−１−、に、オブジェクト・テーブル○Ｔに対するエン
トリ・アドレスの入るオブジェクト・ポインタ領域Ｏｏ
ｐと、ヒープＨＰ内のオブジェクトの物理アドレス領域
Ｐｈｙａとからなるポインタ・アドレスペアＰＡ　Ｐ□
〜ＰＡＰｎが設けられている。■、ＳＩ外部の主メモリ
ＭＥＭ上のヒープＨＰ内のオブジェクトを先頭からでは
なく、内部のデータを直接読み出す場合、」１記物理ア
ドレス領域Ｐ　ｈ　ｙ　ａには、先頭アドレスにオフセ
ット値を加えたアドレスが入るようにされる。

１；記物理アドレス領域Ｐｈｙａへの物理アドレスの苺
込みおよび変更は、オブジェクト・テーブル０　”Ｉ’
への書込みまたは変更が発生したときに同時に行えばよ
い。つまり、この場合、レジスタ上の物理アドレス領域
Ｐ　ｈ　ｙ　ａ内のアドレスと、オブジェクト・テーブ
ルＯＴ内の物理アドレスは常に一致しており、物理アド
レス領域Ｐｈｙａ内のアドレスを使ってもオブジェクト
・テーブルＯＴを介しても所望のオブジェクトを読み出
すことができる。しかして、よく使われるオブジェクト
については物理アドレス領域Ｐｈｙａ内のアドレスを使
って直接ヒープをアクセスすることにより、オブジェク
ト・テーブルＯＴを介した間接的なアクセスに比べて大
幅に実行速度を向上させることができる。

上記の場合、ガーベッジ・コレクションによって不要に
なったオブジェクトの回収が行われたとき、メモリの使
用効率を高めるため空き領域を結合するコレクションの
実行により、メモリ上でオブジェクトが移動する。これ
に伴って、オブジェクト・テーブルＯＴ内の物理アドレ
スの変更が生じ、書き直しが行オ）れる。

このとき、レジスタＲＦ−上のポインタ・アドレスペア
ＰＡＰ内の物理アドレスがそのままであると、所望のオ
ブジェクトを直接アクセスすることができなくなる。し
かして、この場合にもポインタ・アドレスペアＰＡＰ内
のオブジェクト・ポインタＯｏ　ｐの値はそのまま使え
るので、オブジェクト・テーブルＯＴ内のアドレスを読
み出して物理アドレス領域Ｐ　ｈ　ｙ　ａ内に書き込ん
でやることにより、容易にポインタ・アドレスペアＰＡ
Ｐ内の物理アドレスの変更を行うことができる。

に記処理は、マイクロプログラム化されたガーベツジ・
コレクタ一部を変更して、オブジェクト・テーブルＯＴ
内の物理ア１くレスの書換えを行う際に同じに、ポイン
タ・アドレスペアＰＡＰ内の物理アドレス領域Ｐｈｙａ
の書換えをガーベッジ・コレクタで行うようにすること
によって実現することができる。

あるいは、ポインタ・アドレスペアＰＡＰ内のオブジェ
クト・ポインタＯｏｐの値を使ってオブジェクト・テー
ブルＯＴを引いて間接的なオブジェクトの読出しが最初
に行われた際に、オブジェクト・テーブルＯ′Ｆから読
み出されて主メモリＭＥＭに供給される物理アドレスを
、オンチップの大容量レジスタ群ＲＦにも供給する。そ
して、この物理アドレスを、これを読み出すためオブジ
ェクト・テーブルＯＴを引くのに用いたオブジェクト・
ポインタＯｏｐとペアをなす物理アドレス領域Ｐｈｙａ
内に入れてやることにより、物理アドレス領域Ｐｈｙａ
の書込み、変更を行う。このようにすれば、プログラム
の局所性によって、一度読み出されたオブジェクトは再
度読み出される可能性が非常に高いので、同一のオブジ
ェク１−を２度以上読み出す場合に、２回目以降のアク
セスが非常に速くなる。

また、この場合にも、ガーベッジ・コレクションによっ
てオブジェクト・テーブルＯＴ内の物理アドレスの書換
えが行われたならば、その後−回目の読出しの際に、ポ
インタ・アドレスペアＰＡＰ内のオブジェクト・ポイン
タＯｏ　ｐの値を使ってオブジェクト・テーブルＯＴを
介してヒープのアクセスを行い、そのとき得られた物理
アドレスをレジスタ内の物理アドレス領域Ｐｈｙａに書
き込んでやるようにする。これによって、２回目以降の
同一オブジェクトの読出しに要する時間を短縮させるこ
とができる。

さらに、」−記のようなアクセス方式に採用すると、オ
ブジェクト・テーブルＯＴから得られた物理アドレス（
オブジェクトの先頭アドレス）にオフセラ１〜値を加え
たものによりオブジェクトの中にあるデータを直接読み
出した場合、２回目以降の同じデータの読出しの際にオ
フセットの加算を行う必要もなくなる。

なお、１一記実施例のように、オンチップのレジスタ群
ＲＦ上にオブジェクト・ポインタ○Ｏｐとペアで、オブ
ジェクトの読出し用物理アドレスに入れる領域Ｐ　ｈ　
ｙ　ａを設けるようにした場合、物理ア１くレス領域Ｐ
　ｈ　ｙ　ａはオブジェクト・ポインタｒ）ｏｐよりも
大きくしなければ、２０ビツトのようなピッ１〜数の大
きな物理アドレスを入れることができない。そこで、先
ず第１に、オンチップのレジスタ群ＲＦを主メモリの物
理アドレスに対応して２０ビツトにする方法が考えられ
る。この方を人では、オンチップのレジスタの容量が大
きくなる。しかし、３２ビツトマイクロプロセツサのよ
うな高機能マイクロプロセッサに適用する場合には、オ
ンチップのレジスタも３２ビツトのようなビット長にさ
れるので、容易に物理アドレス領域Ｐｈｙａを組み込む
ことができる。

第２の方法としては、物理アドレス領域Ｐｈｙａを２ワ
ードで構成する方法が考えられる。この方法に従うと、
１６ビツトマイクロプロセツサで充分に適用できるがオ
ンチップの大容量レジスタ群上Ｆ上に割り付けることが
できるポインタ・アドレスペアＰ　Ａ　Ｉ）の数が制限
されるという不都合がある。

また、第３方法としては、オブジェクト・ポインタＯｏ
ｐのビット数を減らし、オブジェク１へ・ポインタＯｏ
　ｐの後の数ビットと物理アドレス領域Ｐｈｙａとで必
要なビット数の物理アドレスを得る方法が考えられる。

この方法によると、効率よくオンチップレジスタを使用
できるが、オブジェクト・ポインタＯＯＴｌのピッｌ−
数が減少した分だけ、ヒープ内に取れるオブジェクトの
数が少なくなる。

上記のような各方法の特徴製考慮していずれかの方法を
採用することにより、オブジェクトの読出しに要する時
間を大幅に短縮させることができる。

［効果］ マイクロプロセッサ内部のレジスタ群に設けられるオブ
ジェクト・ポインタと対をなすように、主メモリーにの
オブジェクトの位置を直接示す物理アドレス（絶対番地
）を入れる領域を設けるようにしたので、アクセス回数
の多いオブジェクトについてはオブジェク１−・テーブ
ルを介さずに直接主メモリをアクセスして読み出すこと
ができるとともに、オブジェク１へ内部のデータを読み
出す際にも、２回目以降はオフセットの加算が不要にな
るという作用により、プログラムの実行速度が向される
という効果がある。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。例えば、上記実施例では
、オブジェクト・テーブルが主メモリ上に形成されてい
ると説明したが、オブジェクト・テーブルはオンチップ
の大容量レジスタ群上に割り付けるようにしてもよい。

さらに、この発明は、レジスタ上のオブジェクト・ポイ
ンタのみでなく、主メモリ上のオブジェク１へ・ポイン
タについても適用することができる。

［利用分野］ 以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるスモールトーク（Ｓ
ｍａ　］　］、　ｔ　ａ　ｌ　ｋ）用のマイクロプロセ
ッサに適用した場合について説明したが、この発明はそ
れに限定されず、オブジェクト指向言語で書かれたプロ
グラムを実行するマイクロプロセッサもしくはコプロセ
ッサによるオブジェクトの読出し方式に利用することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１−図は、従来のスモールトーク（Ｓｍａｌｌｔａｌ
ｋ）用のマイクロプロセッサ番こおけるオブジェノ１〜
の読出し方式を示す説明図、第２図は１本発明に係るス
モールトーク（Ｓｍａ　１　］、　ｌ：　ａ　］　ｋ　
）用のマイクロプロセッサにおけるオブジェクトの読出
し方式を示す説明図である。 ＣＰＵ・・・・マイクロプロセッサ（ＬＳＩチップ）、
ＭＥＭ・・・・主メモリ、ＲＦ・・・・大容量レジスタ
群、Ｏｏ　ｐ・・・・ポインタレジスタ（オブジェクト
・ポインタ）、Ｐｈｙａ・・・・アドレスレジスタ（物
理アドレス領域）、ＰＡＰ□〜ＰＡＰｒ１・・・レジス
タ対（ポインタ・アドレスペア）、０１”・・・・オブ
ジェクト・テーブル、ＨＰ・・・・ヒープ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、比較的容量の大きなレジスタ群を有し、オブジェク
   ト指向言語で書かれたプログラムを実行可能な情報処理
   装置において、上記レジスタ群上には、適当なテーブル
   を介して主メモリ上に割り付けられているオブジェクト
   の一つを指示するためのポインタレジスタと、上記主メ
   モリ上のオブジェクトの位置を直接示す絶対番地の入る
   アドレスレジスタとからなるレジスタ対を複数個設け、
   このレジスタ対のアドレスレジスタの絶対番地を使って
   オブジェクトを直接呼び出すことができるようにしたこ
   とを特徴とする情報処理装置における記憶管理方式。 ２、上記レジスタ対のアドレスレジスタには、対応する
   ポインタレジスタにより参照されるテーブル上のオブジ
   ェクトの絶対番地の書き込み、変更を行う際に同時に同
   じ絶対番地を書き込むようにしたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の情報処理装置における記憶管理
   方式。