JPS6380349A - 高速ペ−ジ入出力方式 - 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〕 本発明は高速ページ入出力方式に関し、特に仮想記憶管
理機構を実現しているコンピュータシステムにおける高
速ページ入出力方式に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種のページ入出力方式は、ページフォルト発
生後に置換ベージ選択手段が決定したぺ−ジを１次記憶
装置から２次記憶装置にページ出力し、ページ出力され
た１次記憶装置上の領域に２次記憶装置からプロセスが
必要とするページをページ入力する方式が基本であった
。

しかし、このページ入出力方式では、ページ入力が完了
すればページフォルトを発生したプロセスの実行のｍ続
が可能であるが、ページ入力に先行してページ出力が行
われなければならないので、ページ出力の期間もプロセ
スの実行が保留されていた。

このようなページ出力の期間におけるプロセスの実行の
保留を抑制するために、置換ページ選択手段等によって
使用頻度が低いとみなされたページまたシ尖ページ群を
あらかじめ２次記憶装置上にページ出力しておき、ペー
ジまたはページ群がページ出力された１次記憶装置上の
ａ域をページ入力域として実際に用いるときにはページ
出力が不要となるようにしたページ入出力方式もある。

しかし、このページ入出力方式では、あらかじめページ
出力した１次記憶装置上の領域が他のページ入力域とし
て使用される前に再びページ出力したページの内容が必
要になったときは、あらかじめページ出力しておいた動
作が無駄になっていた。

さらに、置換ページ選択手段による１次記憶装置上のペ
ージ出力の対象となる置換ページの決定方法としては、
ある一定時間のうちで使用頻度の低いものを選ぶという
方法が一般的であるが、プロセスの動作特性によっては
このような方法が必ずしも最適であるとはいえず、プロ
セスの実行性能を低下させる場合が生じていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来のページ入出力方式は、ページフォルト発
止後に置換ページ選択手段が決定したページを１次記憶
装置力）ら２次記”−’ｉ　装Ｎにページ出力し、ペー
ジ出力された１次記憶装置上の領域に２次記憶装置から
プロセスが必要とするページをページ入力する基本的な
方式では、ページ出力が完了しないとページ入力が実行
できないので、ページ出力の間もプロセスの実行を保留
しなければならないという欠点がある。

また、ページ出力を先行して行うページ入出力方式では
、先行して行われたページの出力が無駄になる場合が生
じるという欠点がある。

さらに、置換ページ選択手段によるページ出力の対象と
なるページの選択方法がある一定期間のうちで使用頻度
の低いページを選ぶという方法だけであった場合には、
プロセスの動作時性によっては、例えば仮想記憶空間を
ページ単位の幅で順々にアクセスするようなプログラム
では極端な性能低下を招くという欠点がある。

本発明の目的は、上述の点に鑑み、ページ入力動作とペ
ージ出力動作とを並列動作させ置換ページ選択手段が予
想できないような動作特性を持つプログラムに対しても
プログラムの実行性能が低下することがないようにした
高速ページ入出力方式を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の高速ページ入出力方式は、仮想記ｔｉ管理磯構
を実現しているコンビエータシステムにおいて、１次記
憶装置から２次記憶装置にページ出力すべきページを複
数ページ分一時的に格納しておくためのページバッファ
と、このページバッファ内の空き領域やページを検索す
る連想記憶装置と、ページフォルトが発生したときに置
換ページ選択手段により決定されたページ出力すべきペ
ージを前記１次記憶装置から前記連想記憶装置により検
索された前記ページバッファ内の空き領域に格納するペ
ージ格納手段と、ページフォルトが発生したときに置換
ページ選択手段により要求されたページ入力すべきペー
ジを前記連想記憶装置を用いて前記ページバッファ内か
ら検索して前記１次記憶装置にページ入力するページバ
ッファ検索手段と、前記ページバッファ内の空き領域が
無くなったときにプロセスとは非同期的に前記ページバ
ッファの内容を一括して前記２次記憶装置にページ出力
する一括ページ出力手段とを有する。

〔作用〕

本発明の高速ページ入出力方式では、ページバッファが
１次記憶装置から２次記憶装置にページ出力すべきペー
ジを複数ページ分一時的に格納し、連想記憶装置がペー
ジバッファ内の空き領域やページを検索し、ページ格納
手段がページフォルトが発生したときに置換ページ選択
手段により決定されたページ出力すべきページを１次記
憶装置から連想記憶装置により検索されたページバッフ
ァ内の空き領域に格納し、ページバッファ検索手段がペ
ージフォルトが発生したときに置換ページ選択手段によ
り要求されたページ入力すべきペー・ジを連想記憶装置
を用いてページバッファ内から検索して１次記憶装置に
ページ入力し、−括ページ出力手段がページバッファ内
の空き領域が無くなったときにプロセスとは非同期的に
ページバッファの内容を一括して２次記憶装置にページ
出力する。

〔実施例〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。

図は、本発明の一実施例を示す構成図である。

本実施例の高速ページ入出力方式は、置換ページ選択手
段１と、１次記憶装置２と、２次記憶装置３と、ページ
入力手段４と、ページバッファ検索手段５と、ページ格
納手段６と、連想記憶装置７と、ページバッファ８と、
−括ページ出力手段９とから、その主要部が構成されて
いる。

置換ベージ選択手段１は、ページフォルトが発生したと
きに、ある一定期間のうちで使用頻度が低い１次記憶装
置２上のページをページ出力すべき置換ページとして選
択する。

１次記憶装置２は、プロセスが直接アクセス可能な記憶
装置であり、置換ページ選択手段ｌが置換ページを選択
する陛には置換ページの供給源となる。

２次記憶装置３は、１次記憶装置２に入りきらないペー
ジをページ出力して退避させておくための記憶袋ヱであ
る。

ページ入力手段４は、プロセスがアクセスしようとした
ページが１次記憶装置２上にないときに、すなわちペー
ジフォルトが発生したときに、プロセスの実行継続に必
要なページを２次記憶装置３から１次記憶装置２に読み
込ませる機能を有する。

ページバッファ検索手段５は、置換ページ選択手段１か
ら１次記憶装置２にページ入力すべきページが要求され
たときに、連想記憶装置７を用いて要求されたページ入
力すべきページがページバッファ８内にあるか否かを検
索し、あればページバッファ８内のページ入力すべきペ
ージを１次記憶装置２のページ入力域に移送する機能を
有する。

ページ格納手段６は、連想記憶装置７を用いてページバ
ッファ８内の空き領域を獲得し、置換ページ選択手段１
が決定したページ出力すべきページを１次記憶装置２か
らページバッファ８の獲得された空き領域に一時的に退
避させる機能を有する。

連想記憶装置７は、ページバッファ検索手段５から通知
されるプロセス識別子、セグメント番号およびセグメン
ト内ページ番号のキー情報をもとにページバッファ８内
にページ人力スべきページがあるか否か、あればどこに
あるかをページバッファ検索手段５に通知する機能と、
ページ格納手段６からの要求に基づいてページバッファ
８内に空き領域があるか否か、あればどこにあるかをペ
ージ格納手段６に通知するａ能と、−括ページ出力手段
９から初期化指令が通知されたときに連想記憶装置７内
の情報を初期化する機能とを有する。

ページバッファ８は、ページフォルトが発生したときに
置換ページΔ択手段１により決定されたページ出力すべ
きページをページ格納手段６により複数ページ分一時的
に格納させておくための領域である。

一括ページ出力手段９は、ページバッファ８内の空き領
域がなくなったときにプロセスとは非同期的にページバ
ッファ８内の複数のページを１回の出力動作で２次記憶
装置３上に一括して掃き出し、この掃出し動作完了後に
連想記憶装置７に初期化指令を出す機能を有する。

次に、このように構成された本実施例の高速ページ入出
力方式の動作について説明する。

ページフォルトの発生が置換ページ選択手段１に通知さ
れると、置換ページ選択手段１はまず１次記憶装置２上
である一定期間のうちでページの使用頻度が低いと判断
されるページ出力すべき置換ページを選択する。選択さ
れたページ出力すべきページは、ページ格納手段６によ
り連想記憶装置７を用いて検索されたページバッファ８
内の空き領域にページ出力される。この際、ページバッ
ファ８の内容が追加されたので、その情報が連想記憶装
置７に反映される。ページ出力すべきページがページバ
ッファ８内に格納されたので、ページ出力すべきページ
の内容を直ちに２次記憶装置３にページ出力する必要は
ない。

次に、置換ページ選択手段１は、ページバッファ検索手
段５に問合せを行う、ページバッファ検索手段５は、ペ
ージバッファ８内にプロセスから要求されたページ入力
すべきページが格納されているか否かをページフォルト
を発生したプロセスのプロセス識別子、セグメント番号
およびセグメント内ページ番号をキーとして連想記憶装
置７を用いて検索する。

ページ入力すべきページがページバッファ８内に格納さ
れていたときには、ページバッファ検索手段５はページ
バッファ８内のページ出力すべきページを１次記憶装置
２のページ入力域に直接送り込み、ページフォールトを
発生したプロセスを実行可能状態にする。

このページバッファ８内のページ出力すべきページは、
置換ページ選択手段１がある一定期間のうちで使用頻度
が低いと判断したページであり、プロセスの動作特性が
置換ページ選択手段１の予想できるような特性であれば
通常はページバッファ８内には存在しないはずのもので
ある。ところが、プロセスの動作特性が置換ページ選択
手段１の予想できないような特性であると、ページバッ
ファ８内にページ出力すべきページが見つかることが多
くなってくる。特に、ページ単位の間隔で大容量のデー
タを順々にアクセスするようなプロセスであるならば、
プロセスが次にアクセスするデータというのは置換ペー
ジ選択手段１が最も使用頻度が低いと判断しがちなデー
タであり、従来のページ入出力方式では極端な性能低下
を招くことになる。

ところが、本実施例の高速ページ入出力方式では、置換
ページ選択手段１により使用頻度が低いと見なされたペ
ージをページバッファ８内に一旦格納しておき、ページ
バッファ８内でページ入力すべきページが見つかれば、
２次記憶装置３への入出力動作を伴わずにただちに１次
記憶装置２にページ入力させることができる。したがっ
て、ベージ曳位の間隔で大容量のデータを順々にアクセ
スするようなプロセスであっても、従来のページ入出力
方式のように極端な性能低下を招くことがない。

一方、ページバッファ検索手段５によりページバッファ
８内にページ入力すべきページが見つからなかったとき
には、２次記憶装置３からページ入力すべきページを検
索しページ入力手段４により１次記憶装置２のページ入
力域にページ入力する。ページフォールトを発生したプ
ロセスは、２次記憶装置３からページ入力手段４を介し
て１次記憶装置２上にページ入力が完了すれば、ただち
に実行可能状態となる。

ページ出力されたページを格納していくことによりペー
ジバッファ８内に空き領域がなくなると、−括ページ出
力手段９はページバッファ８の内容を２次記憶装置３に
一括してページ出力させる。

この動作は、現在実行状態のプロセスを保留状態にする
ことなく非同期的に行われ、かつ複数ページのページ出
力が１回の出力動作で行われる。

ページバッファ８から２次記憶装置３へのページ出力動
作が完了すると、−括ページ出力手段９は連想記憶装置
７をアクセスしてページバッファ８の使用状況を初期化
する。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、１次記憶装置から２次記
憶装置にページ出力すべきページを連想記憶装置と関連
付けたページバッファに格納して管理することにより、
置換ページ選択手段が予想できないような動作特性を持
つプロセスの性能を低下させずにページ入力動作とペー
ジ出力動作との高度な非同期処理を実現し、仮想記憶管
理機構を実現しているコンビエータシステムのスルーブ
フトを向上させることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示す構成図である。 図において、 ｌ・・・置換ページ選択手段、 ２・・・１次記憶装置、 ３・・・２次記憶装置、 ４・・・ページ入力手段、 ５・・・ページバッファ検索手段、 ６・・・ページ格納手段、 ７・・・連想記憶装置、 ８・・・ベージバ・７フア、 ９・・・−括ページ出力手段である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）仮想記憶管理機構を実現しているコンピュータシ
   ステムにおいて、 １次記憶装置から２次記憶装置にページ出力すべきペー
   ジを複数ページ分一時的に格納しておくためのページバ
   ッファと、 このページバッファ内の空き領域やページを検索する連
   想記憶装置と、 ページフォルトが発生したときに置換ページ選択手段に
   より決定されたページ出力すべきページを前記１次記憶
   装置から前記連想記憶装置により検索された前記ページ
   バッファ内の空き領域に格納するページ格納手段と、 ページフォルトが発生したときに置換ページ選択手段に
   より要求されたページ入力すべきページを前記連想記憶
   装置を用いて前記ページバッファ内から検索して前記１
   次記憶装置にページ入力するページバッファ検索手段と
   、 前記ページバッファ内の空き領域が無くなったときにプ
   ロセスとは非同期的に前記ページバッファの内容を一括
   して前記２次記憶装置にページ出力する一括ページ出力
   手段と、 を有することを特徴とする高速ページ入出力方式。
2. （２）前記連想記憶装置が、プロセス識別子、セグメン
   ト番号およびセグメント内ページ番号をキーとして前記
   ページバッファ内のページを検索することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の高速ページ入出力方式。