JPS6314242A - メモリ拡張方式 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、一定の大きさのアドレス空間を有するマイク
ロプロセッサシステムのメモリヲハンク制御方式により
実質的に拡張するメモリ拡張方式（ζ関し、特に、バン
ク切換え時、従来ユーザプログラムを修正することなく
動作させることができるようにしたメモリ拡張方式に関
する。

〔従来の技術〕

２０ビツトのアドレスバスを備える一ンイクロプロセッ
サを使った機器、たとえばノく−ソナルコンピュータで
は、ＩＭＢのアドレス空間をアクセスできる。この空間
内ｌこ、システム領域とユーザ領域を配置し、一つのシ
ステムを構築している。ところで、近年、システムの性
能１機能の向上に伴なって、システム領域が増大し、ま
た、大規模なユーザプログラムも出現してきて、メモリ
の増大が要請されている。

従来のパーソナルコンピュータのアドレス空間構造を第
２図１こ示す。

複数のユーザプログラムを同時に並列実行させるシステ
ムでは、ユーザ領域を分割して使用するので、１ユーザ
当りの開通て領域が小さくなる。

したがって、大規模なユーザプログラムを動作させる時
ζこは、メモリ不足が発生し、他のユーザプログラムお
同時（こ実行させることが困難であった。

これらの対策として、特開昭５８−２３５７４号公報に
記載された方式、および、同５９−２５１６６１号公報
に記載された方式が知られている。

前者の方式は、一定の大きさのアドレス空間を複数重Ｔ
る多重仮想記憶計算機において、ユーザに与えられるア
ドレス空間を二重化し、その一方をユーザプログラム用
に解放するとともに他方ではシステム・プログラムを動
作させ、かつ、両者の間で情報の交換が行なえるアドレ
ス共通部と雨空間を制御する制御プログラムを設けたこ
とを特徴とするアドレス空間拡張方式である。

一方、後者の方式は、バンク領域と非バンク領域とから
なるメモリを具備し、該メモリに格納された複数個のモ
ジュールからなるプログラムに従って動作するシステム
において、前記非バンク領域に格納されていた複数個の
モジュールのうち、少なくとも１個のモジュールを前記
バンク領域に移設するに際し、前記被移設モジュールを
格納せるバンク番号およびそのスタートアドレス七をセ
ットする機能と、前記被移設モジュールからの戻り先の
バンク番号およびそのアドレスとをセットする機能を具
備する中継モジュールを付設するとともに、該中継モジ
ュールに前記被移設モジュールの移設前のラベルを付与
し、かつ前記被移設モジュールには、前記移設前のラベ
ルとは異なるラベルを付与しておき、前記被移設モジュ
ールの移設前のラベルを用いて前記中継モジュールをコ
ールすることにより、前記被移設モジュールをアクセス
可能としたことを特徴とする、プログラム分割（こ伴な
うバンク制御方式である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術のうち前者は、多重仮想記憶装置を備える
ことを前提としており、バンク切換制御については配慮
されていなかった。また、後者は、バンク切換制御に関
するものであるが、一つのユーザプログラムを分割して
、片方をバンク部で動作させる方式（こ関するもので、
複数のユーザプログラムを同時に並列実行させること（
こつぃて配慮されていなかった。さらにまた、スタック
機構の扱い（こついて（ま、−切言及されていなかった
。

ユーザプログラムには、自分で割込処理プログラムを持
つものが多く、これらのユーザプログラムをバンク領域
で並列動作させるためには、非同期に発生ずる１り込み
に対してバンク切換えを行なうことが必要で、かつ、こ
の時、スタックの切換えも行なう必要がある。

本発明の目的は、既存のユーザプログラムを無修正で、
任意のバンク上で動作できるように、スタック切換えを
行なうことができ、複数のユーザプログラムをそれぞれ
のバンク上で並列実行させることができるメモリ拡張方
式を提供すること１こある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、ユーザプログラムの実行に際し、非同期に
発生する割込みに対して、バンク切換え処理とスタック
切換え処理とを伴なう割込制御を行なうプログラムを格
納するととも（こ、割込処理プログラムの配置されてい
るバンク番号、先頭アドレス、および、スタック領域の
最後尾アドレスを保存管理する領域を、上記非バンク領
域に割込制御領域として具備することにより達成される
。

上記割込制御領域は、好ましくは、非バンク領域内のシ
ステム領域中に設ける。また、バンク番号と先頭アドレ
スとスタック領域の最後尾アドレスとは、テーブル形式
にして格納することができる０ 〔作用〕 あるバンク領域でユーザプログラムが動作中（こ割込み
が発生した場合、その割込みの処理プログラムが別のバ
ンク領域に配置され、力）つ、スタック領域がユーザプ
ログラムの動作しているバンク領域に取られている場合
がある。本発明に係る割込制御では、割込みに対する処
理プログラムの配置されているバンク番号とその先頭ア
ドレス、さらに非バンク領域に設けたスタック領域の最
後尾アドレスの三つの情報を管理する。割込みを受は付
けた時、まず、スタック領域をバンク上から非バンク上
に切り換える。これは、スタックの切換えを行なわない
でバンク切換えを行なうと、プログラムは正しいスタッ
ク領域をアクセスすることができなくなり、誤動作する
ためである。

スタックの切換えが終ると、つぎに該当する割込処理プ
ログラムのバンク番号（こバンクを切換え、該当プログ
ラムを呼び出して実行する。割込処理が終了したならば
、再び、割込み受付は時のバンク番号にバンクを切換え
る。そして、スタックも再び、割込み受付は時のバンク
上のスタック領域のアドレスにもどして、割込まれた所
ヘリターンする。

このような動作を行なう割込制御プログラムをシステム
に備えていることにより、既存のユーザプログラムは、
バンク上に配置されても、プログラム自身では、バンク
やスタックを意識せず（こ、他のユーザプログラムと並
列動作できる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面により説明する。

第５図に、本発明のメモリ拡張方式の一実施例ｆｉ用し
たパーソナルコンピュータシステムを示す０ 同図において、１０はメモリ（ＲＡＭ）、２０はＲＡＭ
コントローラであって、バンク切換え機能を持つ。

２１はバンクレジスタである。３０はマイクロプロセッ
サ（ＣＰＵ）、４０はＤＭＡコントローラ、　５０はデ
ィスク装置である。

上記メモリ１０には、後述するようｊこ、複数のバンク
が設けられており、バンクレジスタ２１１こよって、複
数バンクの内から任意の一つを選択してアクセスできる
。

第１図に、本発明のメモリ拡張方式によるアドレス空間
構造の一実施例を示す。

同図において、６００は非バンク領域、　７００はバン
ク領域である。非バンク領域６００に、システム領域１
００とユーザ１領域３００を配置する。バンク領域７ｏ
ｏに、システム領域２００　、ユーザ２領域４００、ユ
ーザ３領域５００を配置する。

ユーザ２領域４００と、ユーザ３領域５００を非バンク
領域６００からバンク領域７００に移すことによッテ、
ユーザ１領域を拡大している。ユーザ２領域とユーザ３
領域の大きさは、バンク領域の大きさまで拡大できる。

第１図は、ユーザ１．ユーザ２およびユーザ６の、三つ
のユーザプログラムを並列実行させる例を示している。

バンクの数を増加するこおによって、これ以上のユーザ
プログラムを並列実行させることができる。

１１０はバンク切換制御を含む割込制御領域であり、シ
ステム領域１００内に備えられる。尚該割込制御領域は
、非バンク領域にあるので、バンクレジスタ値に関係な
く、常にアクセスできる。また、システム領域１００内
には、スタック領域１２５が設けである。

第４図に、割込み発生時のバンク切換制御のメカニズム
を示す。圏図は、ユーザ３領域５００チユーザブログラ
ムが実行中で、かつ、ユーザ５領域（こスタック領域５
１０が存在する時、ある割込み（たとえば通信回線から
の割込み）が発生し、この割込処理プログラムがユーザ
２領域にある場合の動作説明図である。

ユーザ６領域５００に格納されているプログラムが実行
中の場合であるとすると、バンクレジスタ２１の値は、
ユーザ３領域のバンク番号を示している。ここで割込み
が発生すると、割込制御領域１１０内に格納されている
割込制御プログラムに制御が渡る（■。割込制御プログ
ラムは、バンクをユーザ２領域に切換える前に、スタッ
ク領域５１０かう非バンク領域のシステムスタック領域
１２５に切換える（■）。その後、発生した割込みに対
する処理フログラムが配置されているバンク番号ヲ、バ
ンクレジスタ２１に設定し、バンクを切換える（■）。

つぎに、当該割込処理プログラムを呼び出す（■）。

所定の割込処理が終了したｔらば、呼び出し元ヘリター
ンする（［相］。この場合は、割込制御領域１１０の割
込制御プログラムにリターンする。割込制御プログラム
は、バンクレジスタ２１の値を、割込み発生前の値に回
復し、再びバンクを切換える（■）。そして、スタック
領域１２５からスタック領域５１０に切換える（■）。

その後、割込まれたプログラム１こリターンする（■）
。

このスタック切換えの必要性は、スタック領域がバンク
上に存在する場合、スタック切換えを行なわずバンク切
換えを行なうと、いままでアクセスしていたスタック領
域が、バンクが異なるためアクセスできなくなることに
対処するためである。

すなわち、このような＄態は、７ステムの藁走を招キ、
システムダウンとなるので、上記を防止するため、スタ
ック切換えが必要となる。

第５図に、割込制御領域１１０に格納される割込制御プ
ログラムのロジックの流れ図と、割込制御テーブル１２
０を示す。

割込制御テーブル１２０には、割込処理プログラムのア
ドレス（１２０１）と、そのプログラムが配置されてい
る領域のバンク番号（１２０２）と、非バンク領域に設
けたスタック領域の最後尾アドレス（１２０３）の三つ
の情報を格納しておく。割込タイプは複数あるので、そ
れぞれの割込タイプ別（こ、これらの情報を管理する。

つぎに、ｇｓＡ図を参照して、割込制御プログラムの動
作を説明する。

割込制御プログラムは、まず、バンク切換えが必要か否
かを判定する（ステップ１１１）。割込処理プログラム
が非バンク領域に配置されている場合には、バンク切換
えスタック切換え処理が不要なので、この判定処理ｌこ
よって高速化を実現する。

つぎに、バンク切換えが必要な場合、現在のスタック領
域のアドレスを退避して、割込制御テーブル１２０に設
定されているスタック領域のアドレスヲ設定スる（ステ
ップ１１２）。引き続いて、バンクレジスタ２１に現在
設定されている値を退避しておき、これから実行する割
込処理プログラムが配置されている領域のバンク番号を
、バンクレジスタ２１ζこ設定し、バンク切換えを行な
う（ステップ１１３）。そして、割込処理プログラムを
呼び出す（ステップ１１４）。

割込処理プログラムからリターンしてきた時、ステップ
１１６で退避しておいたバンク番号をバンクレジスタ２
１に回復して、バンクを切換える（ステップ１１５）。

さらに、ステップ１１２で退避しておいたスタック領域
のアドレスを回復する（ステップ１１６）。最後（こ、
割込まれたプログラムへリターンする（ステップ１１７
）。

割込制御テーブル１２０の割込処理プログラムのアドレ
ス（１２０１）とバンク番号（１２０２）の情報登録は
、各ユーザプログラムの初期化ルーチンが、第６図（こ
示す割込プログラム登録機能を呼び出すことによって行
なう。すなわち、この割込プログラム登録機能処理では
、割込処理プログラムのアドレスと、当該プロクラムの
配置されでいる領域のバンク番号を、割込制御テーブル
１２０へ格納する（ステップ１３１　、１３２　）。

割込制御テーブル１２０の、非バンク領域に設けたスタ
ック領域の最後尾アドレス（１２０３）の情報登録は、
システム立上げ時の初期化ルーチンが、第７図に示す非
バンク上のスタック登録機能を呼び出すこと（こよって
行なう。すなわち、この登録機能では、非バンク上にス
タック領域１２５ヲ設け、スタック領域１２５の最後尾
アドレスを割込制御テーブル１２０に格納する（ステッ
プ１４１）。

〔発明の効果〕

本発明によれば、バンク領域と非バンク領域とからなる
メモリ装置を備えるシステムにおいて、バンク制御にお
けるスタック切換えに関する特別な処理をシステムプロ
グラムで行なうので、既存のユーザプログラムを無修正
で、任意のバンク上に配置し、複数のユーザプログラム
を、それぞれのバンク上で並列実行させることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明メモリ拡張方式の一実施例によるアドレ
ス空間構造を示す概念図、第２図は従来システムのアド
レス空間構造を示す概念図、第３図は本発明のメモリ拡
張方式の一実施例を適用したパーソナルコンピュータの
講成図、第４図は割込発生時のバンク切換制御のメカニ
ズムの説明図、シπ５Ａ南は割込制御プログラムのロジ
ックの流れを示すフローチャート、第５Ｂ図は割込制御
テーブルの構造を示す構造図、第６図は割込プログラム
登録機能のロジックの流れを示すフローチャート、第７
図はスタック登碌機能のロジックの流れを示すフローチ
ャートである。 １０・・ＲＡ〜Ｉ（メモリ）２０・・・ＲＡＭコントロ
ーラ　２１・・・バンクレジスタ　５０・・・ＣＰＵ（
プロセッサ）　　１００・・・システム領域２００・・
・システム領域　５００・・ユーザ１領域　４００・・
・ユーザ２領域５００・・・ユーザ６領域　６００・・
・非バンク領域７００・・・バンク領域　１１０・・・
割込制御領域　１２０・・・割込制御テーブル　１２５
・・・スタック領域１　　；　　図 ス　２　図 ５３”Ｗ ｚ　４　回 Ｊ！ｌｌ　Ｂ　Ａ　回 ５　薯　困 第　ら　■ 小　７　回

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一定の大きさのアドレス空間を有するマイクロプ
   ロセッサシステムに、バンク領域と非バンク領域とから
   なるメモリ装置を備え、バンク領域をユーザプログラム
   の動作領域に解放することによつて、ユーザプログラム
   の動作領域を拡張するようにしたメモリ拡張方式であつ
   て、ユーザプログラムの実行に際し、非同期に発生する
   割込みに対して、バンク切換え処理とスタック切換え処
   理とを伴なう割込制御を行なうプログラムを格納すると
   ともに、割込処理プログラムの配置されているバンク番
   号、先頭アドレス、および、スタック領域の最後尾アド
   レスを保存管理する領域を、上記非バンク領域に割込制
   御領域として具備することによつて、既存のユーザプロ
   グラムを最小限の修正で、任意のバンク上に配置し、複
   数のユーザプログラムをそれぞれのバンク上で並列実行
   させるようにスタック制御することを特徴とするメモリ
   拡張方式。
2. （２）上記割込制御領域を、上記非バンク領域内のシス
   テム領域中に設定した特許請求の範囲第１項記載のメモ
   リ拡張方式。