JPS63201850A - オンチツプキヤツシユメモリ - Google Patents

オンチツプキヤツシユメモリ

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Publication number
JPS63201850A
JPS63201850A JP62035023A JP3502387A JPS63201850A JP S63201850 A JPS63201850 A JP S63201850A JP 62035023 A JP62035023 A JP 62035023A JP 3502387 A JP3502387 A JP 3502387A JP S63201850 A JPS63201850 A JP S63201850A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cache memory
sets
data
memory
bits
Prior art date
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Pending
Application number
JP62035023A
Other languages
English (en)
Inventor
Seiji Yamaguchi
山口 聖司
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP62035023A priority Critical patent/JPS63201850A/ja
Publication of JPS63201850A publication Critical patent/JPS63201850A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Memory System Of A Hierarchy Structure (AREA)

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 本発明はキャッシュメモリをチップに内蔵したマイクロ
プロセッサなどに利用できるオンチップキャッシュメモ
リに関するものである。
従来の技術 2へ一/ 従来のマイクロプロセッサに内蔵されたキャッシュメモ
リはほとんどの場合、論理アドレスによってのみアクセ
ス可能々キャッシュメモリである。
これは、半導体技術の進展に伴い、仮想記憶をサポート
するために論理アドレスを物理アドレスに高速に変換す
るアドレス変換装置やメモリ管理機構がマイクロプロセ
ッサに内蔵されてくると、物理アドレスによってのみア
クセス可能なキャッシュメモリも内蔵されることになる
。このような状況では、当初、マツクロプロセッサに内
蔵されるキャッシュメモリでは、それほど大容量のもの
は内蔵でき々いためにキャッシュメモリのヒント率がそ
れほど高くならない。ヒント率が低い場合には、マイク
ロプロセッサはキャッシュメモリがミスヒツトする度に
外部の主記憶装置に必要とするデータもしくは命令をア
クセスするために頻繁に外部バスを使用する。このこと
は、マイクロプロセッサが外部バスを占有することが多
いためにマイクロプロセッサの性能を著しく低下させる
ことになる。
3・\−/ 発明が解決しようとする問題点 上記のようにマイクロプロセッサに内蔵されるキャッシ
ュメモリは物理アドレスによってのみアクセス可能なキ
ャッシュメモリか論理アドレスによってのみアクセス可
能なキャッシュメモリのいずれかであり集積度の点から
そのメモリの容量も固定された状態でオンチップ化され
ていた。キャッシュメモリの容量を増加させることはキ
ャッシュメモリのヒント率を向上させることになシ、そ
れによって、マイクロプロセッサの処理能力を大幅に向
上させることができるが、マイクロプロセッサにキャッ
シュメモリを内蔵する場合、キャッシュメモリの記憶容
量はチップ面積の関係から、論理アドレスによってのみ
アクセス可能なキャッシュメモリ(例えば、命令キャッ
シュメモリ)および物理アドレスによってのみアクセス
可能なキャッシュメモリ(例えば、データキャッシュメ
モリ)の両方をオンチップ化することは難しく、マイク
ロプロセッサの処理能力を大幅に向上させることができ
なかった。
本発明はかかる問題点を解決すべく鑑みてなされたもの
で、複数個のセット数を持つキャッシュメモリにおいて
、適当なメモリ容量の物理アドレスおよび論理アドレス
のどちらのアドレスからもアクセス可能なキャッシュメ
モリのセットを少なくとも1個以上持ち、各セットによ
って、物理アドレスによるアクセス可能なセットか論理
アドレスによるアクセス可能なセットかを切り替えるこ
とによりキャッシュメモリのヒツト率を高めてマイクロ
プロセッサの処理能力を大幅に向上させることができる
オンチップキャッシュメモリを提供本発明は上記問題点
を解決するために、複数個のセット数をもつキャッシュ
メモリにおいて、少なくとも1セット以上の論理アドレ
スによりアクセス可能なキャッシュメモリと少なくとも
1セット以上の物理アドレスによりアクセス可能なキャ
ッシュメモリとが存在し、各セット毎に論理アドレスに
よりアクセス可能なキャッシュメモリとす5′N−ン るかもしくは物理アドレスによりアクセス可能なキャッ
シュメモリとするかを切シ替えることが可能なキャッシ
ュメモリをチップに内蔵したことを特徴とするオンチッ
プキャッシュメモリでJ5゜作用 本発明は上記の構成によυマイクロプロセッサがオンチ
ップキャッシュメモリの各セットを実行するプロセスに
応じて有効に命令キャッシュメモリおよびデータキャッ
シュメモリに切り替えることによりキャソシュメモリの
ヒツト率を高めてマイクロプロセッサの処理能力の向上
をはかることができる。
実施例 第1図は本発明の一実施例を示す構成図である。
キャッシュメモリの構成方法に関しては日経エレクトロ
ニクス1986年1月13日号、no886゜1)I)
204−207.「各種のキャッシュ構成法」に述べら
れているように、マイクロプロセッサが複数個のセット
を持つセソトアソシアティプ方式のキャッシュメモリを
採用しているものとする。このセットアン6ヘ一/゛ シアティブ方式のキャッシュメモリでは、例えば、セッ
ト当たり64エントリとすると、1 .2,3,4゜5
は各々mビットのタグ情報を記憶するための64工ント
リ×mビットのメモリアレイを有するタグ情報記憶部、
6,7,8,9.10は読み出されたタグ情報と論理ア
ドレスとを比較するためのmビットの比較器、11.1
2,13,14.15は読み出されたタグ情報と物理ア
ドレスとを比較するだめのmビットの比較器、16は(
n−m)ビットの論理アドレスをデコードするためのデ
コーダ、17は(n−m)ビットの物理アドレスをデコ
ードするだめのデコーダ、1a。
2a 、3N 、4a、、51Lはタグ情報記憶部1.
2,3,4゜5に対応したデータあるいは命令を記憶す
る情報記憶部であり、この情報記憶部とタグ情報記憶部
がペアとなっ゛てセットを構成している。26,27,
28,29゜3oは選択された情報を命令バスに読み出
すだめのセレクタとセットに記憶している内容を置換す
るだめの置換制御回路、31.32,33,34.35
はメモリアレイで選択された情報をデータバスに読み出
すだめのセレクタとセットに記憶している内容を置換す
るだめの置7 A−/ 換制御回路、36は(n−m)ビットの論理アドレスを
デコードするだめのデコーダ、37は(n−m)ビット
の物理アドレスをデコードするためのデコーダである。
ここで例えば、セラ)1,2.3にはデータがキャッシ
ュされておシ、セット4,6には命令がキャッシュされ
ており、それぞれのセットがすべて有効な情報を記憶し
ているとする。この場合、データは物理アドレスにより
アクセスされるキャッシュメモリに記憶されており、命
令は論理アドレスによりアクセスされるキャッシュメモ
リに記憶されていることを意味している。
1ずnビットの論理アドレスのうちの(n−m)ピント
がデコーダ16に入力されて選択されたエントリをアク
セスする。選択されたエントリでは記憶しているmビッ
トの情報を比較器6,7,8,9.10で論理アドレス
のmビットと比較動作が行なわれて、その比較結果R6
,R7,R8,R9,R10を出力する。一方、デコー
ダ36も同時に(n−m)ビットの論理アドレスが入力
されて選択されたエントリをアクセスする。
選択されたエントリでは記憶している情報の読み出しが
行なわれる。この場合、セレクタ26,27.28゜2
9.30に送られてくる比較結果に応じてセット1から
セット6のうち、キャッシュに記憶されているmビット
タグ情報と論理アドレスのmビットが一致しているセッ
トの情報が選択出力される。
また各セットの記憶情報を置換するだめのアルゴリズム
は最も新しく使用してい々いセットから順番に置換して
いくリーストリセットリュースト(LeastRece
ntly Used )方式(略してLRU )が一般
的である。セレクタおよび置換制御回路26゜27.2
B、29,30,31.32,33゜34.35は比較
結果R1、R2,R3,R4゜R5,R6,R7,R8
,R9,R10によって最も新しく使用していないセッ
トを指定する。そして、キャッシュメモリにミスヒツト
した場合に、最も新しく使用していないセットの記憶し
ている内容を必要な情報に更新する。この時、更新され
るセットが以前は命令キャッシュメモリとして動作して
いたものが、今度はデータキャッシュメモ9へ−7 りとして動作することになるような場合もありうる。ま
た、当然この逆もあり得る。
実行しているプロセスによってキャッシュメモリの構成
で命令とデータのセット数の割合が異なってくる。例え
ば、データキャッシュメモリを大量に使用するプロセス
を実行する場合は、1セツトを命令キャッシュメモリと
して使用して、残りの4セツトを順番にデータキャッシ
ュメモリとして使用することで、キャッシュメモリの使
用効率をあげて命令キャッシュおよびデータキャッシュ
の両方のヒツト率を上げることができる。すなわち、実
行しているプロセスに応じた最適々キャッシュメモリの
構成(命令キャッシュメモリのセット数とデータキャッ
シュメモリのセット数の最適化)が実現できる。
第1図の場合では、命令キャッシュメモリとデータキャ
ッシュメモリのセット数は次の4通りの組み合わせが可
能である。
命令キャッシュ データキャッシュ 1   4セット     1セット 1oヘーン 2  3セツト  2セツト 3   2セツト  3セット 4  1セツト  4セツト 第2図は他の実施例を示す構成図である。第2図では2
セットを命令キャッシュメモリとして固定し、2セツト
をデータキャッシュメモリとして固定し、1セットを命
令キャッシュメモリおよびデータキャッシュメモリとし
て使用可能な場合の構成を示している。
41.42,43,44.45は各セット毎のエントリ
に対するタグ情報記憶部46,47.48は記憶してい
るmビットのタグ情報とnビットの論理アドレスのうち
のmビットを比較する比較器、53.64.55は記憶
しているタグ情報と物理アドレスを比較する比較器、5
6はnビットの論理アドレスのうちの(n−m)ビ、7
)によってデコードするデコーダ、57は同様に(n−
m)ビットの物理アドレスでデコードするデコーダ、4
1 a 、42a 、43a 、44a 、451Lは
各セット毎の記憶情報を格納するだめの情報記憶部、1
1べ−7 66,67,68は記憶している情報を命令バスへ転送
するだめのセレクタ、了3,74.75は記憶している
情報をデータバスへ転送するだめのセレクタである。
ここで、第3セツト(ダグ情報記憶部43と情報記憶部
43&で構成されるセット)を命令キャッシュメモリと
して使用するかデータキャッシュメモリとして使用する
かは置換制御回路に基づいて決定される。例えば、命令
キャッシュメモリの3セツトのうちで第3セツトが最も
最近アクセスされていないとし、データキャッシュメモ
リの3セツトのうちで第3セツトが最も最近アクセスさ
れていないとすると、第3セツトが記憶しているデータ
を置換するための第1の候補になる。
論理アドレスを用いてアクセス可能なキャッシュメモリ
(命令キャッシュメモリ)を2セツト、物理アドレスを
用いてアクセス可能なキャッシュメモリ(データキャッ
シュメモリ)を3セツトとした場合に、同じ記憶容量で
は一般的に命令キャッシュメモリの方がデータキャッシ
ュメモリよシヒット率が高い場合が多いが、ここでは、
データキャッシュメモリの方が1セット余分に持ってい
るためにデータキャッシュメモリのヒツト率を高くする
ことが可能である。
発明の効果 本発明によれば、チップ内に内蔵するキャッシュメモリ
の記憶容量が十分に大きくない場合でもある程度以上の
ヒツト率を得ることができる。また、実行しているプロ
セスに応じて命令キャシュメモリの容量とデータキャッ
シュメモリの容量を可変にできることにより、実行して
いるプロセスに適したキャッシュメモリの容量を構成す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
゛第1図は本発明の構成の一実施例を示すブロック図、
第2図は本発明の構成の他の実施例を示すブロック図で
ある。 1〜6・・・・・・タグ情報記憶部、1a〜5a・・・
・・・情報記憶部、6〜15・・・・・・比較器、26
〜36・・・・・・セレクトと置換制御回路、R1−R
10・・・・・・比較13ヘーン 結果。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 複数個のセット数をもつキャッシュメモリにおいて、少
    なくとも1セット以上の論理アドレスによりアクセス可
    能なキャッシュメモリと少なくとも1セット以上の物理
    アドレスによりアクセス可能なキャッシュメモリとが存
    在し、各セット毎に論理アドレスによりアクセス可能な
    キャッシュメモリとするかもしくは物理アドレスにより
    アクセス可能なキャッシュメモリとするかを切り替える
    ことが可能なキャッシュメモリをチップに内蔵したこと
    を特徴とするオンチップキャッシュメモリ。
JP62035023A 1987-02-18 1987-02-18 オンチツプキヤツシユメモリ Pending JPS63201850A (ja)

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JP62035023A JPS63201850A (ja) 1987-02-18 1987-02-18 オンチツプキヤツシユメモリ

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JP62035023A JPS63201850A (ja) 1987-02-18 1987-02-18 オンチツプキヤツシユメモリ

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JPS63201850A true JPS63201850A (ja) 1988-08-19

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ID=12430459

Family Applications (1)

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JP62035023A Pending JPS63201850A (ja) 1987-02-18 1987-02-18 オンチツプキヤツシユメモリ

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JP (1) JPS63201850A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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