JPS63129441A - 仮想記憶管理装置 - 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〕 本発明は情報処理装置において、複数の記憶装置を階層
的に結合し、これを一つの記憶装置であるかのようにみ
せる仮想記憶システムの仮想記憶管理装置に関するもの
である。

〔従来の技術〕

第２図は仮想化された階層記憶システムの構成を示して
いる。第２図において、このシステムに対する記憶の参
照／更新を要求する装置側に直結されている記憶装置１
を一次記憶装置と呼び、以下そのように称する。また、
−次記憶装置を介して記憶の参照／更新を要求する装置
側に結合されている記憶装置２を二次記憶装置と呼び、
以下そのように称する。

従来、仮想化された階層記憶システムを構成す際、−次
記憶装置に配置する実記憶単位の集合を決定するための
情報を収集するために、−次記憶装置の配置記憶単位枠
に対して参照、更新各々に１ピツｌ〜の情報保持回路を
設けていた（以下、それぞれ参照ビット、更新ビットと
呼ぶ）。参照ビット、更新ビットのペアは一次記憶装置
の記憶単位枠すべてに用意される場合と、記憶単位枠の
部分集合に対して用意し、どの−次記憶装置上の実記憶
単位に対して参照／更新を記録、保持するかをさらに別
制御する場合がある。ある参照ビットは、これに対応づ
けられている実記憶単位に参照／更新が発生した際にセ
ットされる。同様にある更新ピッｌ〜は、これに対応づ
けられている実記憶単位に更新が発生した際にセットさ
れる。さらに、参照ビットは一定時間間隔τごとにクリ
アされる。

これにより一次記憶装置に配置されている各実記憶ペー
ジ々に対し、更新が発生しているかどうか、および最近
のτ時間内に参照があったかどうかの記録が保存される
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記、従来の実記憶単位に対する参照／更新状況を記録
、保持する装置は、−次記憶装置として半導体記憶装置
、二次記憶装置として磁気ディスク装置を使用する仮想
化された階層記憶システムに多くの実施例をもつが、近
年、−次記憶装置、二次記憶装置ともに半導体記憶装置
を用いることが可能になってきている。

一次記憶装置と二次記憶装置の間で単位時間に配置を替
えることができる実記憶単位枠数は、主に二次記憶装置
の性能に依存し、このことは反対に、−次、二次記憶装
置に配置する実記憶単位を決定する記憶管理方式に影響
を与える。すなわち、従来の磁気ディスク装置を二次記
憶装置として使用するシステムでは、最も最近参照され
ていない実記憶単位を二次記憶装置に配置しようとする
゛最近最も参照されていない方式°“、最も使用された
回数が少ない実記憶単位を二次記憶装置に配置しようと
する°′最も使用された回数が少ない方式゛′、最も古
く一次記憶装置に配置された実記憶単位を二次記憶装置
に配置しようとする′°　“先入れ一先だし方式゛等の
管理方式から何れか１つ、もしくは折衷案的な方式を実
現するために、実記憶単位に対する参照／更新状況を記
録、保持する装置を備えていれば十分であったが、二次
記憶装置として半導体記憶装置を用いる場合には、各種
の記憶管理方式を記憶空間の属性に応じて効果的に実施
する必要があり、従来の実記憶単位に対する参照／′更
新状況を記録、保持する装置では、これを行うことが困
難な状況にあった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の仮想記憶管理装置は、複数の記憶装置を階層的
に結合して成る仮想記憶システムにおける一次記憶装置
内の実記憶ページに参照があったことを記録する第１の
記録手段と、一次記憶装置内の実記憶ページに書き込み
があったことを記録する第２の記録手段を有する仮想記
憶管理装置において、前記第１の記録手段が断続的な履
歴形式で参照記録をとるシフト・レジスタより成り、前
記シフト・レジスタの出力を解析し、前記記憶装置の管
理を行う記憶管理手段とを含む。

〔実施例〕

第１図は、本発明の仮想記憶管理装置の一実施例を示す
ブロック図であり、実記憶単位に対する参照／更新状況
を記録、保持する装置を示している。同図において、４
は入力であって参照／更新の要求がなされる場合に用い
られる実記憶単位につけられた名前が入力される。この
名前としては一次記憶装置が主記憶の場合、論理アドレ
スもしくは物理アドレスの、ページ・アドレス部を用い
ることができる。５は更新ビットである。６は参照を記
録、保持するシフト・レジスタである。７は１ビツトの
補助的な情報保持回路であって、シフト・レジスタをシ
フトさせた際に発生するキャリーが１の場合にセットさ
れる。８は、前記５゜６．７から成り、一つの実記憶単
位枠の参照／更新状況を記録、保持する実記憶単位参照
／更新記録保持レコード（以下レコードとする）である
。

９は実記憶参照／更新記録保持部であり複数のレコード
８から構成される。レコード８の個数は、管理対象であ
る上位レベルの記憶装置がそなえる記憶単位枠の数と等
しい、もしくはそれ以下である。１０は入力４に与えら
れた名前に対するデコーダであり、４の入力をデコード
し、実記憶参照／更新記録保持部９を構成するレコード
８の集合の中から一つを選択する。１１は補助的な出力
であって、レコード８の集合から選択できない場合の信
号線である。なお、出力１１は、レコード８の個数が一
次記憶装置が備える記憶単位枠の個数と等しい場合、不
用である。１２は更新ビット、シフト・レジスタ、キャ
リー等の読みだし／書き込みパスであり、１３はこの読
み出し／書き込みパスを制御し、また読みだした更新ビ
ット、シフト・レジスタ、キャリーを解析、記憶管理を
制御する装置である。

仮想化された階層記憶システムに対して、記憶の参照／
更新が要求される度に入力４が与えられる。デコーダ１
１は、入力として与えられた実記憶単位の゛名前に対し
参照／更新の記録を保持しているレコード８を選択する
。この過程は、実記憶単位参照／更新記録保持部９を構
成するレコード８の集合の数が管理対象である上位レベ
ル記憶装置のそなえる記憶単位枠数に等しい場合は単な
るアドレス選択線により選択される。この場合は入力に
対応するレコード８は必ず存在し、ミス・ヒツトするこ
とはない。前記以外の場合は、高速アドレス変換機構も
しくは連想メモリを用いて対応するレコード８を選択す
る。選択が失敗におわりた場合、出力１１によりこのこ
とを通知し、高速アドレス変換機構もしくは連想メモリ
の更新とレコード８の更新が行なわれる。この過程は、
ラフｌ−ウェアにより実現され、かつその内容は周知で
ある。以下、選択に成功した場合について説明する。

入力が実記憶単位に対する更新であった場合、選択され
たレコード８の更新ビット５がセットされる。入力が実
記憶単位に対する参照であった場合、選択されたレコー
ド８のシフト・レジスタ６の最上位ビットがセットされ
る。シフト・レジスタは単位時間間隔τごとに右シフ■
−され最上位ビットはクリアされた状態になる。また、
あふれた最下位ビットがセットの状態でシフトされた場
合、情報保持回路７はセットされ、１度でも参照があれ
ば長時間経過後も、参照があった事実は記録保持される
。単位時間間隔τは階層化される記憶システムを構成す
る記憶装置の容量、記憶装置間のデータ転送能力、実施
する記憶管理アルゴリズムにより異なる。

第３図は、本発明による装置を用いて“最近最も使用さ
れていない方式”アルゴリズムを実施する際のシフト・
レジスタの意味を表わしている。

長さ１２は最上位ビットから下位ビットに向けて“０パ
が連続する長さを表わしている。従って１２が最も小さ
い状態を示す実記憶単位が最も最近に参照／更新があっ
た記憶単位であり、１２が最も大きい状態を示す実記憶
単位が最も最近に参照／／更新がなかった記憶単位であ
る。さらにこの場合、シフト・レジスタを符号なし整数
表現とみなせば、シフト・レジスタが最大の整数を持つ
実記憶単位が最も最近に参照／更新があった記憶単位で
あり、シフト・レジスタが宰相の整数を持つ実記憶単位
が最も最近に参照／更新がなかった記憶単位とすること
もできる。

第４図は、本発明による装置を用いて“最も使用された
回数が少ない方式”アルゴリズムを実施する際のシフト
・レジスタの意味を表わしている。

１３はシフト・レジスタ中のセットされているビットの
総数である。従って１３が最も大きい状態を示す実記憶
単位が最も頻繁に参照／更新があった記憶単位であり、
１３が最も小さい状態を示す実記憶単位が最も参照／更
新がなかった記憶単位である。

第５図は本発明による装置を用いて″先入れ一先だし方
式パアルゴリズムを実施する際のシフト・レジスタの意
味を洗わしている。長さ１４は最下位ビットから上位ビ
ットに向けて“Ｏパが連続する長さを表わしている。従
って１４が最も小さい状態を示す実記憶単位が最も過去
に参照／更新があった記憶単位であり、１４が最も大き
い状態を示す実記憶単位が最も過去に参照／更新がなか
った記憶単位である。さらにこの場合、シフト・レジス
タの値をリバースしたものを符号なし整数表現とみなせ
ば、この値が最大の整数を持つ実記憶単位が最も過去に
参照／更新があった記憶単位であり、最小の整数を持つ
実記憶単位が最も過去に参照／更新がなかった記憶単位
とすることもできる。

第６図は、本発明による装置を用いて周期的な参照／更
新が既知である実記憶単位の集合に対して、これを擬似
的にとらえて記憶管理を行なう際のシフト・レジスタの
意味を表わしている。ここに第６図は最上位ビットがク
リアされた状態で、かつ最上位から１つの下位側のビッ
トがセットされた状態を持つある時点でのシフト・レジ
スタである。長さ１５は最上位−２ビツト目から下位ビ
ットに向けて°゛０”が連続する長さを表わしている。

従って１が最も大きい状態を示す実記憶単位が最も長い
周期で参照／更新のある記憶単位であり、１５が最も小
さい状態を示す実記憶単位が最も短い周期で参照／更新
がある記憶単位である。

検出される周期性の範囲はシフト・レジスタをシフトす
る時間間隔τにより定まる。適当な時間間隔τの値は上
位レベルの記憶装置の容量、下位レベルの記憶装置との
データ転送能力により異なる。

参照／更新の周期性に基づいて記憶管理を行なう場合に
は、管理対象となる実記憶単位すべてについて、上位／
下位レベル記憶装置のいずれに配置されているかにかか
わらず、シフト−レジスタの内容を保持する必要があり
、下位レベルの記憶装置に配置されている実記憶単位の
状態保持は、ソフトウェアにより実現される。また、初
めて参照／更新が発生した際にシフト・レジスタに設定
される初期値は、最上位および最上位から１つ下位側の
ビットがセットされた状態となる。上記のような記憶管
理実施例を組み合わせて行うことも可能である。この場
合、仮想化された記憶システム中の各実記憶単位をその
記憶属性に応じて個カ１１管理する場合と、合成したア
ルゴリズムにより実記憶単位を一元的に管理する場合が
ある。

〔発明の効果〕

以上述べたように、実記憶単位に対する参照７／更新状
況の履歴をシフト・レジスタを用いて記録、保持するこ
とにより、仮想化された階層記憶装置において様々な記
憶管理アルゴリズムが同時に実施可能となり、より最適
な記憶管理を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
本発明を用いる仮想化された階層記憶システムの構成図
、第３〜６図は本発明を用いて各種の記憶管理アルゴリ
ズムを実施する際のシフト・レジスタの意味内容の説明
図である。 図において、１は仮想化された階層記憶装置を構成する
上位レベルの記憶装置、２は仮想化された階層記憶装置
を構成する下位レベルの記憶装置、３は仮想化された階
層記憶装置、４は入力、５は更新ビット、６はシフト・
レジスタ、７は情報保持回路、８は５，６．７から構成
される実記憶単位参照／更新記録保持レコード、９は実
記憶参照／更新記録保持部、１０はデコーダ、１１は補
助的な出力をそれぞれ示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数の記憶装置を階層的に結合して成る仮想記憶システ
   ムにおける一次記憶装置内の実記憶ページに参照があっ
   たことを記録する第１の記録手段と、一次記憶装置内の
   実記憶ページに書き込みがあったことを記録する第２の
   記録手段を有する仮想記憶管理装置において、前記第１
   の記録手段が断続的な履歴形式で参照記録をとるシフト
   ・レジスタより成り、前記シフト・レジスタの出力を解
   析し、前記記憶装置の管理を行う記憶管理手段とを含む
   ことを特徴とする仮想記憶管理装置。