JP2000506659A - マルチプロセッサデータ処理システム内でメモリを割り当てる方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、複数のモジュールの間で分配される非一様アクセスメモリユニット（Ｍｅｍ）を備えるマルチプロセッサデータ処理システム内で物理メモリ位置を割り当てるプロセスに関する。ソフトウェアアプリケーション（Ａｐｐｌｉ_x）は１組の定義済みメモリ割り当て規則（Ｒｇ）にリンクされる。アドレス対応テーブルに仮想アドレスに関するエントリがないときには、ページ障害（Ｆｐ）が生成される。物理メモリ（Ｍｅｍ）内の位置の割り当ては、アプリケーション（Ａｐｐｌｉ_x）のプロファイルとページ障害タイプ（Ｆｐ）の関数としての１つの定義済み規則に従って行われる。実施形態の好ましい変形形態では、メモリはセグメントに構成され、セグメントが仮想アドレス範囲に細分される。このような範囲には特定のメモリ割り当て方式を関連付けることができる。この逆の場合には、セグメントの方式が優先的に使用される。

Description

【発明の詳細な説明】 マルチプロセッサデータ処理システム内で メモリを割り当てる方法 技術分野 本発明は、マルチプロセッサデータ処理システム内でメモリを割り当てる方法 に関し、詳細には、非一様なアクセスを有するメモリを割り当てる方法に関する 。 本発明の範囲内では、「非一様」の語は、以下に示すように時間的な意味で使 用される。同様に、「メモリ」の語は一般的な意味で使用される。この語は、分 散メモリ、（たとえば、いくつかの異なるアクセス時間を有するメモリのバンク を備える）メモリ階層、またはいくつかの異なる種類の１組のメモリを示す。 従来技術 データ処理分野でよく知られているように、マシンを構成するプロセッサの数 を増加することによってマシンの性能を向上させることが可能である。（Ｓｙｍ ｍｅｔｒｉｃａｌ Ｍｕｌ ｔｉｐｒｏｃｅｓｓｏｒ（対称型マルチプロセッサ）という英語名から）「ＳＭ Ｐ」という名称で知られている種類のマシンは、同じマシン内のいくつかの異な るプロセッサがシステムバスによってメモリに対称的にアクセスすることを可能 にする。このようなマシンは、メモリへのアクセス時間が、アクセスされるすべ てのデータについてほぼ同じであるので、一様なアクセスメモリを有するマシン である。 このため、このアーキテクチャを（英語名「ＵｎｉｆｏｒｍＭｅｍｏｒｙ Ａ ｃｃｅｓｓ」（一様メモリアクセス）から）「ＵＭＡ」と呼ぶ。 本明細書に添付された第１図は、「ＵＭＡ」型アーキテクチャの例を概略的に 示す。 データ処理システム１は、以下では「ＳＭＰ」モジュールと呼ばれ、いくつか の中央演算処理装置またはプロセッサ、あるいは英語表現による「ＣＰＵ」を備 える。第１図および第１０図から第１３図には４つの中央演算処理装置が表わさ れている。これらの中央演算処理装置１０〜１３には、これらのすべてからアク セスできるメインメモリ１４が結合される。 すべてのアクセスがモジュール１内で、すなわちローカルに 行われるため、総利用可能メモリ空間がアクセス時間の点で均一である（これは 、このアーキテクチャが「ＵＭＡ」アーキテクチャであるので初期仮説を構成す る）場合、中央演算処理装置１０〜１３のうちのどれが要求を送った場合でもア クセス時間はほぼ同じである。 第１図には４つの中央演算処理装置１０〜１３しか表わされていないが、この 数がまったく任意であることは明らかであろう。この数は増減することができる 。しかし、この種のマシンの性能曲線は、プロセッサの数の関数として線形に増 加するわけではない。プロセッサの数を増加すると、システムは、それ自体がア プリケーションを実行するために有する資源へのアクセス可能性の問題により多 くの時間を費やす。このため、プロセッサの数が、しばしば約４と推定される最 適値を超えると、性能曲線がかなり低くなる。従来技術は、この問題に対して様 々な解決策を提案している。 １つの知られている解決策は、複数のマシンを、ネットワークを通して互いに 通信させるようにクラスタとしてグループ化することからなる。各マシンは、最 適な数、たとえば４つのプロセッサと、マシン自体のオペレーティングシステム とを有す る。このマシンは、他のマシンによって維持されているデータに対する動作を実 行するたびにこのマシンとの通信を確立する。このような通信には時間がかかり 、かつ一貫したデータを処理する必要があるため、多数の通信を必要とする大規 模なアプリケーション、たとえば分散アプリケーションでは呼出し時間問題が生 じる。呼出し時間とは、メモリへのアクセスを求める要求が送られる瞬間と、こ の要求に対する応答を受け取る瞬間とを分離する時間である。 他の知られている解決策は、（英語名「Ｎｏｎ−ｕｎｉｆｏｒｍ Ｍｅｍｏｒ ｙ Ａｃｃｅｓｓ（非一様メモリアクセス）」からの）ＮＵＭＡ型アーキテクチ ャを有するマシンの解決策である。このようなマシンは、メモリへのアクセス時 間が、アクセスされるデータの位置に応じて異なるので、非一様アクセスメモリ である。「ＮＵＭＡ」型マシンは複数のモジュールで構成され、各モジュールは 、最適な数のプロセッサと、マシンの総メモリの物理部分とを備える。モジュー ルは一般に、他のモジュールと共用していないメモリの物理部分の方が、他のモ ジュールと共用している部分よりも容易にかつ高速にアクセスできるので、この 種のマシンは非一様メモリアクセスを有する。 各モジュールがそのプロセッサを物理メモリにリンクするプライベートシステム バスを有するので、すべてのモジュールに共通するオペレーティングシステムは 、プライベートシステムバスをマシンの単一の固有のシステムバスとみなすこと を可能にする。論理アドレスは、モジュールの所与の物理メモリ位置に常駐場所 を割り当てる。特定のプロセッサでは、そのプロセッサと同じモジュール内に物 理的に位置するローカルメモリ部分へのアクセスは、プロセッサが位置するモジ ュール以外の１つまたは複数のモジュール内に物理的に位置するリモートメモリ 部分へのアクセスとは区別される。 この説明に添付された第２図は、この種のアーキテクチャ、すなわち「ＮＵＭ Ａ」アーキテクチャの例を概略的に示す。図面を簡略化するために、データ処理 システム１が、前述の「ＳＭＰ」型の２つのモジュールＭａおよびＭｂのみを備 え、この２つのモジュールが同一であるものと仮定している。しかし、データ処 理システム１’が、これよりも多くのモジュールを備えることができ、モジュー ルＭａおよびＭｂが（特に中央演算プロセッサの数の点で）異なるものでよいこ とを理解されたい。 モジュールＭａは、４つの中央演算プロセッサ１０ａ〜１３ ａとメインメモリ１４ａとを備える。同様に、モジュールＭｂは、４つの中央演 算プロセッサ１０ｂ〜１３ｂとメインメモリ１４ｂとを備える。２つのメモリ１ ４ａおよび１４ｂ（および一般にはｎ個のメインメモリ）は、一般にはそれぞれ 、いわゆるリモートキャッシュメモリ１５ａおよび１５ｂを介して、「リンク」 ２と呼ばれるものによって互いに通信する。リンク２は、単純な物理リンクに対 応するものではなく、詳しく説明する必要はない様々な標準電子回路（制御回路 、インタフェース回路など）を備える。 この種のアーキテクチャでは、アプリケーションがたとえば、モジュールＭａ で実行されている場合、どの中央演算プロセッサ１０ａ〜１３ａを使用する場合 でも、「近くの」メモリ１４ａへのアクセス時間（ローカルアクセス）は基本的 に、モジュールＭｂ内に位置する「遠くの」メモリ１４ｂへのアクセス時間より も短い。特に、データが他のモジュールに物理的に格納されているときにはリン ク２を通過する必要があり、そのため転送時間がかなり延びる。 現代のデータ処理システムでは、所与のアプリケーションの割り当てが仮想メ モリ空間に基づいて行われる。この割り当て はオペレーティングシステムまたは「ＯＳ」の制御下で行われる。この場合、仮 想メモリ空間と物理メモリの間に動的な対応が確立される。このため、通常、ア ドレス対応テーブルが使用される。一般に使用されている英語表現では、これを 動的「マッピング」と呼ぶ。領域による構成、あるいはセグメントによる構成を 含め、様々なメモリ構成が提案されている。本発明の範囲を制限せずにこの概念 について説明するために、以下に「セグメント」型構成の場合について説明する 。実際には、セグメントは、固定された所定の長さの、連続する仮想アドレスの 空間として定義される。 より厳密に言えば、従来技術では、前述の動的な対応または「マッピング」は 、物理メモリの位置を考慮せずに、すべてのアプリケーションに共通の規則に従 って行われる。実際には、プロセスが仮想アドレスにアクセスしようとし、アド レス対応テーブルのエントリが見つからない場合、例外が生成され、「ＵＮＩＸ 」（登録商標）用語によるページ障害が検出されることによってこの例外が明確 化される。「ページ」の語は、より一般には「連続アドレス範囲」として定義す ることができる。ページは、セグメントの細目を構成する。しかし、説明を簡略 化 するために、以下では「ページ」の語を使用する。ページ障害が検出された後、 ハンドラと呼ばれる装置が、前述の共通規則に従って物理メモリを割り当てる。 この簡単な割り当て方法は、メモリへの平均アクセス時間が一様であるので、前 述の「ＵＭＡ」型の標準「ＳＭＰ」マシンによく適している。 一方、第２図に関して説明した「ＮＵＭＡ」型のアーキテクチャでは、アクセ ス時間がもはや一様ではなく、システムの性能に対する悪影響を最小限に抑える メモリ割り当てプロセスが必要になる。 従来技術では、この目的を満たすプロセスが提案されている。たとえば、メモ リ割り当て規則を、最適化が得られるように修正するが、修正後も依然としてす べてのアプリケーションに対して同一のままにすることが提案されている。さら に、このプロセスは他の欠点を有する。修正された規則は、特定のアプリケーシ ョンには有利であるが、他のアプリケーションには不適切であるか、あるいは場 合によっては危険であることがある。 所与のアプリケーションに関連付けされた特定のアプリケーションを定義する ように構成された特定の（英語「Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｇｒａｍ Ｉ ｎｔｅｒｆａｃｅ」から の）「ＡＰＩ」を使用して、仮想メモリ空間と物理メモリの対応（「マッピング 」）を確立することも提案されているが、この場合、対応するアプリケーション とオペレーティングシステムの常駐部分（「カーネル」）との両方を修正する必 要がある。したがって、この方法を単独で既存のプログラムに適用することはで きない。いずれの場合も、融通性に欠け、効果が限られている。 発明の概要 本発明の課題は、メインメモリへのアクセスが一様ではない、特に前述の「Ｎ ＵＭＡ」型のデータ処理システム用のメモリ割り当てプロセスであり、このプロ セスは、この特定のアーキテクチャに生じるニーズを満たすことが意図され、か つ従来技術のプロセスの欠点を有さない。 この場合、メモリ割り当ては、各アプリケーションに特有のプロファイルの関 数として、すなわち、このプロファイルを考慮に入れる１組の割り当て規則を実 現することによって行われ、ページ障害が検出されるたびにこれらの割り当て規 則が自動的に探索され、物理メモリ割り当てのためにどの規則を実行しなければ ならないかが判定される。 好ましい実施形態では、物理メモリ割り当てはまた、ページ障害の種類を考慮 に入れるように行われる。実際には、このプロセスを実行する間、アプリケーシ ョンは、システムのグローバルメモリ空間を異なるように使用する、テキスト、 データ、共用メモリなどいくつかの異なるオブジェクトに細分される。本発明は 、メモリアクセスをこのパラメータの関数として最適化することも可能にする。 本発明のプロセスは、前述の変形形態では、特に、優れた性能および高い融通 性の点で、従来技術を著しく向上させる。さらに、既存のアプリケーションを修 正する必要はない。しかし、特に「ＮＵＭＡ」型のマルチプロセッサデータ処理 システムの仮想アドレス空間が通常、非常に大きいことに留意されたい。この概 念について説明すると、オペレーティングシステムが前述の「ＵＮＩＸ」環境ま たはその１つの変形環境にある場合、単一の仮想メモリセグメントは通常２５６ ＭＢを表わす。容易に理解されるように、このような条件の下では、セグメント が１つのクラス、たとえば「データタイプ」のみに関連付けされている場合でも 、ある数のアプリケーションの場合にはセグメント当たり１つの規則では最適で ないことがある。さらに、通 常、セグメントは仮想アドレスサブスペースに細分され、以下では、このような サブスペースを英語表現に従って「ｖｉｒｔｕａｌ ｒａｎｇｅ（仮想範囲）」 と呼ぶ。このような仮想範囲に対応するセグメントの様々なアドレス領域をそれ それの異なる方法で使用することができる。 それ自体がセグメントの細分であるページと同様に、このように定義される「 仮想範囲」は様々な長さを有することができる。実際、当然のことながら、好ま しい例示的なアプリケーション（「ＵＮＩＸ」環境）では、仮想範囲の細分度を ページのレベルよりも低くすることができる。 この概念について説明すると、たとえば、ディスク上に記録されたデータを入 出力コントローラによって読み取るために、物理バッファメモリを定義するテー ブル用に仮想範囲５０ＭＢを予約することが可能である。 この例に限るときでも、「ＮＵＭＡ」アーキテクチャの場合、前述のディスク が接続されたモジュールと、このようなデータを使用する特定のアプリケーショ ンに対する、システムの１つの物理メモリ内のバッファメモリの位置が性能に関 して重要であることを理解されたい。 本発明の追加の変形形態により、かつ再び好ましい実施形態によれば、特定の メモリ割り当て方式が各仮想「範囲」に選択的に関連付けされる。この技術的特 性のために、このプロセス変形形態が実施されるアプリケーションに限られた修 正を加える代わりに、ページ障害が検出された場合のメモリ割り当てをさらに最 適化することが可能になる。 この変形形態によれば、例外が生成され、ページ障害に変換されると、実行す べき規則を見つける役目を有するハンドラはテーブルを走査し、この仮想範囲に 関連付けされた特定の割り当て方式が存在するかどうかを判定する。この特定の 方式が存在しない場合、このセグメントで構成されるより高い階層のユニットを 支配する方式が使用される。この逆の場合には、この特定の規則からメモリ割り 当て規則が導かれる。言いかえれば、各範囲が特定のメモリ割り当て方式に関連 付けされた１つまたは複数の仮想「範囲」を同じセグメントが含むことができ、 同時に、１つまたは複数の他の仮想範囲が、セグメント、または場合によっては システムの一般的な方式と、この方式の結果として得られる規則に従う。「特定 の」の語が、任意にｎ（ｎは、セグメントがｍ個の範囲を含む場合には１からｍ である）で示 される所与の範囲に関連付けされた割り当て方式が、１つまたは複数の他の仮想 範囲、たとえば仮想範囲ｎ＋２およびｎ＋５に関連付けされた割り当て方式とは 異なることを必ずしも意味しないことは明らかである。 実際には、使用する必要のあるメモリ割り当て規則はどれかを判定するために リスト構造が使用され、リストの各要素は、仮想範囲の開始アドレスおよび終了 アドレスで区切られたある範囲の連続アドレスに対応する。実際には、リストの 要素は、所与の仮想範囲に適用されるメモリ割り当て規則を記憶するメモリ位置 である。リストの様々な要素が順次走査され、どの規則を適用しなければならな いかが判定される。 このプロセスは加速することもできる。本発明のこの実施態様の追加の変形形 態によれば、セグメントは、すべてが同じ長さの連続仮想アドレスのＮ個のサブ スペースに細分される。やはりＮ個のエントリを含むいわゆる「ハッシュ」テー ブルが確立される。このＮ個のエントリには等しい数の個々のリスト構造が関連 付けされる。個々のリスト構造の長さは固定されない。リスト構造の長さは、こ のエントリに関連付けされた仮想範囲の数に依存する。ページ障害が検出される と、アドレスハンド ラＨは、ページ障害を生じさせたアドレスを知る。したがって、テーブル内の対 応するエントリの数を求めることは容易である。 「ハッシュ」テーブルはＮ個のメモリ位置で構成され、各位置は、特定のメモ リ割り当て方式の使用を必要とするこのエントリに関連付けされた仮想範囲の存 在に関する少なくとも１つの情報を記憶する。実際には、ページが検出されると 、テーブル内のこのページのエントリが読み取られ、特定の割り当て方式の存在 を特徴付けるポインタが存在するときは、補助ステップにおいて、このページ障 害に関連付けされているのはセグメントの前述の仮想範囲のうちのどれであるか が判定される。特定の方式に関連付けされた仮想範囲を含んでいないセグメント の場合、適用される方式は、セグメント全体の方式である。一方、特定のメモリ 割り当て方式を必要とする仮想範囲については、テーブルの特定のエントリに関 連付けされたリスト構造の１つまたは複数の要素を走査する必要がある。しかし 、このリスト構造の長さは、このエントリに関連付けされた仮想範囲しかカバー しないので前の場合よりも大幅に制限される。この２つの特性の結果として、前 述の変形実施形態は、メモリ割り当てプロセス、少なくとも適用すべき規則を判 定するフェーズを 大幅に加速する。 したがって、本発明の課題は、非一様アクセスメモリユニットを備え複数の仮 想メモリタイプを使用するデータ処理システムで実行される所与のソフトウェア アプリケーションに関連付けされた仮想アドレス空間内の少なくとも１つの連続 メモリアドレス範囲を用い、アドレス対応テーブルを走査することによって行わ れるマッピングによって、物理メモリ位置を割り当てるプロセスであって、１組 の定義済みの規則から選択されたメモリ割り当て規則にこの所与のソフトウェア アプリケーションをリンクすることを含む少なくとも１つのステップを含み、こ のアドレス対応テーブルが、この所与のソフトウェアアプリケーションに関連付 けされた仮想アドレスの連続メモリアドレス範囲に関するエントリを含まないと きに、例外を生成するステップと、その後でこれらのメモリ割り当て規則のうち の１つに従って物理メモリ位置を割り当てるステップとを含み、規則の選択が、 所与のソフトウェアアプリケーションによって使用される仮想メモリタイプのプ ロファイルに従うことを特徴とするプロセスである。 発明を実施する最良の形態 添付の図面を参照しながら下記の説明を読めば、本発明がよりよく理解され、 他の特性および利点が明らかになろう。 −第１図は、一様なメモリアクセスを有するいわゆる「ＵＭＡ」アーキテクチ ャのデータ処理システムを概略的に示す図である。 −第２図は、非一様なメモリアクセスを有するいわゆる「ＮＵＭＡ」アーキテ クチャのデータ処理システムを概略的に示す図である。 −第３ａ図および第３ｂ図は、２つの例示的なソフトウェアアプリケーション 用のメモリへのアクセスを概略的に示す図である。 −第４図は、ソフトウェアアプリケーションの細分の例を示す図である。 −第５図は、ページ障害が検出されたときの従来技術によるメモリ位置の割り 当てを概略的に示す図である。 −第６ａ図および第６ｂ図は、ページ障害が検出されたときの本発明によるメ モリ位置の割り当てを概略的に示す図である。 −第７ａ図および第７ｂ図は、本発明によるプロセスの追加の実施形態を示す 図である。 −第８図は、デジタルデータ処理システムでの本発明によるプロセスの変形形 態の実際的で例示的な実施態様を概略的に示す図である。 −第９図は、第１の変形形態による、本発明によるプロセスの追加の実施形態 の実際的で例示的な実施態様を概略的に示す図である。 −第１０ａ図から第１０ｃ図は、第２の変形形態による、本発明のプロセスの 追加の実施形態の実際的で例示的な実施態様を概略的に示す図である。 本発明の範囲を制限せずにこの概念について説明するために、以下では、特に 明示しないかぎり、オペレーティングシステムが「ＵＮＩＸ」または同様な種類 であるデータ処理システムについて説明する。 この環境で実行されるアプリケーションでは、仮想アドレス空間を、以下の種 類を含めいくつかの異なる種類に分割することができる。 −テキストまたはプログラムテキスト（実行可能なコード）、 −初期設定されたデータ、 −修正されたデータ、 −スタック、 −「ヒープ」、すなわち、動的割り当て（テーブル、など）、 −共用メモリ、 −共用ライブラリ、 アプリケーションを実行している間、このアプリケーションは、いくつかの異 なる種類のシステムメモリを均等にそれぞれの異なる方法で使用する。さらに、 第２図のシステムの２つのモジュールＭａまたはＭｂのどちらかでアプリケーシ ョンまたは同じアプリケーションの新しいインスタンスを実行することができる 。同じアプリケーションに当てはまることは、それぞれの異なるプロファイルを 有する２つのアプリケーションにも当てはまる。 第３ａ図および第３ｂ図は、２種類のアプリケーション、すなわち、「ミニデ ータベース」とそれよりも古いデータベースを概略的に示す。 システムのグローバルメモリは、この２つの図では参照符号Ｍｅｍで表わされ ている。 第３ａ図で示した最初の場合、初期設定周期中、アクセスは、第３ａ図の左側 に位置する任意の領域Ｚｉｎｉによって記号的 に表わされたアドレス空間に制限される。この後、第３ａ図の例で、領域Ｚｆに よって記号化され、やはり範囲が限られており、領域Ｚｉｎｉに関係する領域と して仮定されるアドレス空間で、アクセスが行われる。したがって、この特定の アプリケーション用の物理メモリ空間を単一のモジュール、より厳密に言えばロ ーカルモジュールに含めることができる。 これは一般には、第３ｂ図に示したような標準データベースには当てはまらな い。第３ｂ図に表わした矢印によって記号化したように、アクセスをメモリ空間 全体に拡張することができる。したがって、占有される物理メモリの位置は一般 に２つ以上のモジュールに分配される。 さらに、上記で指摘したように、同じアプリケーションの場合、仮想メモリ空 間は、テキスト、データなどいくつかの異なる種類のセグメントに細分される。 非制限的な例として、所与のアプリケーションＡｐｐｌｉを実行する際、アプ リケーションの様々な要素は、第４図に示したように、テキストＴ、（様々な種 類の）データＤａ、スタックｓｔ、共用メモリＳｈｍ、ファイルＦｉなどの仮想 メモリセグメントに区画される。従来、システムのグローバル物理メモ リＭｅｍ内の仮想メモリ位置のこれらのセグメントに管理装置、あるいは一般に 使用されている英語表現を使用すれば「ハンドラ」Ｈが割り当てられている。 ページ障害が検出されたときに物理メモリを割り当てる機構について以下で説 明する。 実行中のアプリケーションが、いくつかの異なる種類のメモリを均等にそれぞ れの異なる方法で使用することを示した。同様に、所与のモジュール（たとえば 、第２図のＭａ）で最初に実行されるアプリケーションを引き続き他のモジュー ル（たとえば、第２図のＭｂ）で実行することができ、また、このアプリケーシ ョンの追加のインスタンスを作成し異なるモジュールで実行することができる。 アプリケーションが所与の仮想アドレス、たとえば任意のアドレス「Ｏ_x２０ ００」で特定の命令、たとえば「ロード」命令の実行を試みると仮定した場合、 現在のプロセスが実行されている中央演算プロセッサ（たとえば、第２図の１０ ａ）が命令をデコードし、アドレス対応テーブル（表わされていない）が走査さ れる。探索中のエントリがテーブルにない場合、例外が伝送され、ハンドラＨに よって検出されるページ障害に変換さ れる。したがって、このような場合には、上記の仮想アドレス「Ｏ_x２０００」 に物理メモリ位置を割り当てる必要がある。 従来技術には、１種類の割り当てしか存在しない。アプリケーションのプロフ ァイルおよびセグメントの種類にかかわらず、使用される規則は同じである。し たがって、ハンドラＨは、システムによって使用される割り当て規則に従って物 理メモリ位置を割り当てる。たとえば、このような規則によれば、中央演算プロ セッサ１０ａ〜１３ａのうちの１つの制御下でモジュールＭａ内でプロセスが実 行される場合、ローカル物理メモリ、すなわちメモリ１４ａで割り当てが規則的 に実行される。この規則は、テキスト型セグメントには有利であるが、他の種類 のセグメントには最適ではない。 上記の機構を第５図で示す。アプリケーションＡｐｐｌｉはページ障害Ｆｐを 生成し、ハンドラＨは、定義済みの規則に従って（区画Ｚ₁〜Ｚ_nが第５図の点線 によって記号化されている）物理メモリＭｅｍ内の位置を割り当てる。 上述したように、このような規則は、修正することができるが、依然としてす べてのアプリケーションおよびすべてのセグメントタイプに対して同じである。 一方、本発明のプロセスによれば、物理メモリＭｅｍの割り当ては、アプリケ ーションのプロファイル、および好ましい実施形態ではページ障害を考慮に入れ た１組の規則に従って実行される。 第６ａ図および第６ｂ図は、本発明による物理メモリを割り当てる機構を示す 。 本発明によるプロセスの主要な特徴によれば、各アプリケーションは１組の定 義済みアプリケーション規則にリンクされる。 これを行うには、各アプリケーションＡｐｐｌｉ_x（ｘは任意のサブスクリプト である）を特定のプロファイルに関連付ける必要がある。この関連付けは、それ を記憶しているオペレーティングシステムまたは「ＯＳ」の制御下で実行される 。第６ａ図は、関連付け機構を概略的に示す。 第６ａ図は特定のアプリケーションＡｐｐｌｉ_xを示す。上述したように、こ のアプリケーションＡｐｐｌｉ_xは、テキスト、データなど様々な種類のメモリ を使用する。第６ａ図には、６種類のメモリが表わされており、ｔｙＭ₁〜ｔｙ Ｍ₆で示されている。各メモリタイプｔｙＭ₁〜ｔｙＭ₆は、１組の定義済み規則 のうちの１つの割り当て規則にリンクされる。定義済み規則 は以下で定義される。これらの規則はＲ₁〜Ｒ₆で示されているが、これは必ずし も１組の分離された規則ではないことを理解されたい。言いかえれば、たとえば 、メモリタイプｔｙＭ₂とメモリタイプｔｙＭ₃自体が互いに異なる場合でも規則 Ｒ₂と規則Ｒ₃は同一でよい。 定義したメモリ割り当てプロファイルＰａ_xは、アソシエーションＡ_xによって 特定のアプリケーションＡｐｐｌｉ_xにリンクされる。プロファイルＰａ_xは、２ つのエントリ、すなわち、メモリタイプｔｙＭ_iと、１組の定義済み規則から選 択された規則Ｒ_jとを有するテーブルである。ｉおよびｊは任意のサブスクリプ トである。 一般には、アソシエーション関数は以下のように定義することができる。 アソシエーション＿Ｐａ（Ａｐｐｌｉ_x，Ｐａ_x） 所与のアプリケーションにリンクされたメモリ割り当てプロファイルは、この アプリケーションの実行を初期設定する際に定義するか、あるいは実行中の任意 のときに動的に再定義することができ、このため、プロセスの融通性が向上する 。 第６ｂ図で、定義済み割り当て規則は、参照符号Ｒ₉で示され ている。ページ障害Ｆ_pに変換される例外が現われている間、すなわち、アドレ ス対応テーブルがある仮想アドレスのエントリを含まないとき、ハンドラＨは、 上記で定義したアプリケーションＡｐｐｌｉ_xのプロファイルＰａ_xを探索する。 ハンドラＨは、好ましい実施形態では、ページ障害Ｆｐの種類も判定する。ハン ドラＨは、この２つのパラメータに基づいて、ローカル（同じモジュール内）ま たはリモート（他のモジュール内）に物理メモリ内の位置Ｚ₁〜Ｚ_nを割り当てる か、あるいは場合によってはメモリＭｅｍ全体にわたって分配される。この分配 は、アプリケーションＡｐｐｌｉ_xのプロファイルＰａ_xとページ障害Ｆｐの種類 に依存し、第６ｂ図では（第５図に表わした従来技術のプロセスの単一の矢とは 異なり）複数の矢印によって記号化されている。 したがって、アドレス指定関数Ｆ_adは以下の式で表すことができる。 Ｆ_ad＝Ｆ（Ｐａ_x，タイプＦ_p） したがって、メモリ割り当てのために適用される規則の選択は、２つのパラメ ータを組み合わせた結果である。 より厳密に言えば、所与のアプリケーションＡｐｐｌｉ_xは、 １組の定義済み規則のうちのどの割り当て規則が各仮想メモリセグメントタイプ に必要であるかを指定する。たとえば、「クライアント」セグメント、「マッピ ング」セグメント、「永久」セグメント、「ワーキングメモリ」セグメント、「 共用ライブラリ」セグメントの各セグメントタイプが一般に使用される。 本発明の範囲を制限せずにこの概念について説明するために、以下の１組の規 則を定義することができる。これらの規則は以下に示すコードによって表わされ る。 −「Ｐ＿ＳＴＲＩＰＥ」：「ラウンドロビン」と呼ばれる種類の方法に従って 、ローカルメモリ（同じモジュール）またはリモートメモリ（異なるモジュール ）に分配される、所与のアプリケーションの資源を形成する物理メモリ空間全体 にわたるストライプ状の割り当て、 −「Ｐ＿ＬＯＣＡＬ」：割り当てられる物理メモリは、ページ障害を生じさせ た中央演算プロセッサと同じモジュールにある。 −「Ｐ＿ＦＩＸＥＤ」：割り当てられる物理メモリは定義済みモジュールにあ る。 −「Ｐ＿ＤＥＦＡＵＬＴ」（または「Ｐ＿ＮＯＮＥ」）：物 理メモリ割り当て規則がなく、したがって、システムに属するデフォルト規則が 使用される。 たとえば、上記で定義した「Ｐ＿ＳＴＲＩＰＥ」型の割り当ては基本的に「共 用メモリ」型のセグメントに適しており、それに対して「Ｐ＿ＬＯＣＡＬ」型の 割り当ては基本的に、「ワーキングメモリ」型のセグメントに適している。 したがって、本発明によるプロセスでは、物理メモリ割り当てをアプリケーシ ョンの実際のニーズ、より厳密に言えば、アプリケーションの特定のプロファイ ルの関数として最適化することが可能である。メモリ資源へのアクセス時間も少 なくとも平均アクセス時間の点で最適化されるので、データ処理システムの性能 が向上する。他の利点は、上述したように、新しい「ＡＰＩ」を使用する場合と は異なり、アプリケーションを修正または再コンパイルする必要なしに、１組の 定義済みメモリ割り当て規則にアプリケーションをリンクする機能である。 さらに、このプロセスは高い融通性を有する。このプロセスは特に、従来技術 に従って機能することを可能にする。たとえば、所与のアプリケーションでは割 り当て規則が指定されず、あるいは必要とされない場合、システムのデフォルト 規則（Ｐ ＿ＤＥＦＡＵＬＴ）を使用することができる。さらに、「子」アプリケーション は、それを作成した「親」アプリケーションに関連付けされたメモリアプリケー ション規則を「継承」することができる。たとえば、異なるモジュールで実行さ れるアプリケーションの追加のインスタンスにも同じことが言える。 容易に理解されるように、本発明のプロセスは、前述の変形形態では、より優 れた性能と高い融通性を含め、従来技術を著しく向上させる。 しかし、本明細書の冒頭で述べたように、現在のマルチプロセッサデータ処理 システムの仮想アドレス空間は極めて大きいことがある。「ＵＮＩＸ」環境の場 合、単一のセグメントはたとえば、２５６ＭＢまたは２¹⁶ページを表わす。また 、通常、セグメントは必要に応じて、可変長の仮想「範囲」に細分される。この ような仮想サブスペースは、共通のセグメントに属するときでも、仮想サブスペ ースがリンクされた様々なアプリケーションによって異なるように使用すること ができる。また、少なくともある種のアプリケーションでは、そのようなアプリ ケーションが使用する１つまたは複数のセグメントのうちのすべてに対して単一 規則を実施することが完全に最適であるとは 限らない。 非制限的な例として、第７ａ図を参照して再び「ＮＵＭＡ」型のシステムにつ いて説明する。このシステムは、１”で示されており、第２図のシステム１’と 類似しているが、リンク２”によって相互接続された少なくとも３つの「ＳＭＰ 」モジュールＭａ、Ｍｂ、Ｍｃを備えるものと仮定する。また、モジュールＭｃ は、単一の基準入出力_cの下でコントローラおよび標準入出力回路によってディ スクドライブＤに接続されるものと仮定する。 最後に、所与のアプリケーションＡｐｐｌｉ_xは、モジュールＭａの１つのプ ロセッサ、たとえばプロセッサ１０ａで実行されるものと仮定する。このアプリ ケーションは特に、任意にＳｇ_xで示された、システム１”の仮想アドレス空間 のセグメントを処理する。このセグメントＳｇ_xを第７ｂ図に概略的に示す。説 明を簡略化するために、このセグメントは、Ｒａ₁〜Ｒａ₅で示された５つの仮想 「範囲」のみを備えるものと仮定する。前述の例では、仮想範囲Ｒａ₂は、前述 のアプリケーションＡｐｐｌｉ_xに割り当てられ、より厳密に言えば、容量がた とえば５０ＭＢのテーブルに関係付けられる。このテーブルは、システム １”の１つの物理メモリ内に位置する同じ容量のバッファメモリに関係付けられ る。さらに、前述の例では、セグメントＳｇ_xの種類とアプリケーションＡｐｐ ｌｉ_xのプロファイルに関連付けされた規則のために、バッファメモリ位置はモ ジュールＭｂのメインメモリ１４ｂ内に物理的に位置しているものと仮定される 。したがって、アプリケーションＡｐｐｌｉ_xによるデータの読取りには特に、 リンク２’の２回の通過が必要であり、この通過は処理時間の点で特に悪影響を 与える。 ２回の通過の必要を回避するには、仮想範囲Ｒａ₂に関して保持されている割 り当て規則が、５０ＭＢバッファメモリのある位置を（回路入出力ｃおよびディ スクドライブＤの近くの）モジュールＭｃの物理メインメモリ、あるいはアプリ ケーションＡｐｐｌｉ_xが実行されるモジュールＭａの物理メインメモリに課す と有利である。経験によれば、一般に、性能の点で第１の解決策の方がよい結果 を与える。 この簡単な例では、容易に理解されるように、アプリケーションのプロファイ ルに適合されたメモリ割り当て規則が、本発明のプロセスに従って実施される場 合でも、動的に修正できる場合でも、プロセスが完全に最適化されるわけではな い場合が いくつかある。 また、本発明によるプロセスの追加の形態によれば、好ましい実施形態では、 仮想「範囲」は特定の規則に選択的に関連付けされる。 再び第７ｂ図を参照するとわかるように、仮想範囲Ｒａ₂およびＲａ₄のみが特 定の規則に関連するものとみなされる。この概念について説明すると、仮想範囲 Ｒａ₄もテーブルを表わすことができるが、この場合はたとえば、１００ＭＢの テーブルである。（第７ｂ図で斜線で表わされた）他の仮想範囲は特定の規則に はリンクされない。この場合、仮想メモリのより高い階層のユニット、この場合 はセグメントＳｇ_xに関連付けされた規則が適用される。これは、前述のように 行われる。 より厳密に言えば、この追加の実施形態によれば、特定の物理メモリ割り当て 方式を定義する補助情報が各仮想範囲に関連付けされる。しかし、この方式は任 意選択である。実際には、この補助情報は第１のフィールドを含み、このフィー ルドは、ポインタ「ｐｒａｎｇｅ」と呼ばれ、あるセグメントについて、ある仮 想範囲のために少なくとも１つの特定の方式を実際に適用しなければならない（ 「ｐｒａｎｇｅ」≠０）かどうか、あ るいはグローバルに関連付けされた割り当て方式を適用しなければならない（「 ｐｒａｎｇｅ」＝０）かどうかを示す。 第２のフィールドは方式タイプに関するフィールドである。仮想範囲のレベル では、この場合も、グローバルセグメントに関して上記で定義した１組の規則、 たとえば、「Ｐ＿ＳＴＲＩＰＥ」や「Ｐ＿ＦＩＸＥＤ」などが使用される。 最後に、少なくともある種のメモリ割り当て方式では、物理メモリが割り当て られるモジュールの番号またはアドレスを指定する必要がある。この目的のため に、第３のフィールドまたは「モジュール番号」フィールドがある。このことは タイプ「Ｐ＿ＦＩＸＥＤ」の場合に当てはまり、定義済みモジュールの数を指定 する必要がある。タイプ「Ｐ ＳＴＲＩＰＥ」の場合、前に使用されたモジュー ルの番号を知り、使用中のストライプ状メモリ分配法則（ラウンドロビン）に従 ってこの番号を増分する必要もある。したがって、前に使用された番号をメモリ 位置、レジスタ、またはカウンタに記憶する必要がある。 再び第７ｂ図を参照するとわかるように、仮想範囲Ｒａ₁〜Ｒａ₅を割り当てる 方式は以下のものに識別することができる。 −仮想範囲Ｒａ₁、Ｒａ₃、Ｒａ₅については、特定の方式は なく、規則はセグメントＳｇ_xの規則、たとえば、種類＝Ｐ＿ＦＩＸＥＤおよび モジュール番号＝Ｎｏ． ｏｆ Ｍａである。 −仮想範囲Ｒａ₂については、上述の特定の方式が存在し、種類＝Ｐ＿ＦＩＸ ＥＤでありモジュール番号＝Ｎｏ． ｏｆ Ｍｃである。 −仮想範囲Ｒａ₄については、特定の方式が存在し、たとえば、やはり種類＝ Ｐ＿ＦＩＸＥＤでありモジュール番号＝Ｎｏ．ｏｆ Ｍｂである。 前述の変形形態のプロセスでは、ページ障害が検出されたときの物理メモリの 割り当てを最適化することが可能である。この変形形態は、先に説明した変形形 態と同様に、オペレーティングシステムを修正する必要があるだけでなく、オペ レーティングシステムを使用するアプリケーションをわずかに修正する必要もあ る。 一例を挙げれば、上述したように５０ＭＢバッファを有するモジュール番号３ （たとえば、モジュールＭｃ）で実行しなければならない、「ＵＮＩＸ」用語で 「バインド」と呼ばれる種類の読取り命令および書込み命令の場合、使用される 仮想範囲（たとえば、Ｒａ₂）用の特定の方式をシステムコールで初期設 定する、「ｐｏｌｉｃｙ」と呼ばれる命令を、命令ストリームに加える必要があ る。この命令は以下の形式を有することができる。 ｐｏｌｉｃｙ［アドレス、サイズ（たとえば、５０ＭＢ）、方式 たとえば 、Ｐ＿ＦＩＸＥ）、モジュール（たとえば、Ｎｏ．３）］ すべてのアプリケーションが本発明によるプロセスのこの追加の変形形態から 利益を得ることができるが、すべての種類のアプリケーションを修正する必要が あるわけではない。 未修正のアプリケーションを正常に実行できることに留意されたい。物理メモ リ割り当て方式は、第６ａ図および第６ｂ図に関して説明したように実施される 。使用される規則は、特にこれらのアプリケーションのプロファイルに依存し、 有利には上記で定義した規則である。ただし、これらとは異なる規則でもよい。 一方、追加の変形形態によるプロセスは、同じ仮想メモリ空間内のデータを処 理するアプリケーションに特に有利である。「ドライバ」型のアプリケーション 、特にディスク「ドライバ」およびネットワーク「ドライバ」、すなわち、周辺 管理プログ ラムまたはネットワーク管理プログラムを非制限的な例として引用することがで きる。これらのアプリケーションは、「バッファ」、すなわち、「ｓｙｓｔｅｍ ｐｏｌｉｃｙ」と呼ばれる命令によって特定の方式を定義することのできるメ モリ範囲がある、「データ」型のセグメントを使用する。 他の種類のアプリケーションは特に影響を受ける。これらは、共用メモリによ って互いに通信するアプリケーションである。たとえば、アプリケーション同士 が「共用メモリ」型のセグメントの第１の仮想範囲を共用する、第７ａ図のモジ ュールＭａの１つのプロセッサで実行される第１のアプリケーションと、これと 同じモジュールＭａの１つのプロセッサで実行される第２のアプリケーションの 場合、性能面の理由で、基本的に、メモリ割り当て方式タイプが「Ｐ＿ＦＩＸＥ Ｄ」または「Ｐ＿ＬＯＣＡＬ」であり、モジュール番号が１に等しい（モジュー ルＭａ）と有利である。この性質は基本的に、必然的にシステムの性能を向上さ せる。したがって、有利にはこの第１の仮想範囲に特定のメモリ割り当て方式を 割り当てる。同様に、第３のアプリケーションがモジュールＭｂで実行されてお り、「共用メモリ」型の同じセグメントに属する第２の仮想範囲を第１の アプリケーションと共用する場合、有利にはメモリ割り当て方式タイプが「Ｐ＿ ＦＩＸＥＤ」であり、モジュール番号は２に等しい（モジュールＭｂ）。この性 質も基本的に、必然的にシステムの性能を向上させる。したがって、やはり有利 にはこの第２の仮想範囲に特定のメモリ割り当て方式を割り当てる。 以下に、実際的な実施形態において、上記のそれぞれの異なる変形形態で、本 発明のプロセスをリアルマシン内でどのように実施できるかについて説明する。 本発明の範囲を制限せずにこの概念について説明するために、「ＵＮＩＸ」環境 または同様な環境でのマシンの構成について説明する。 この種のマシンには、第８図に概略的に示したように、セグメントＳｃｂを特 にその種類またはクラスに関して定義するデータが記録されたこのようなセグメ ントＳｃｂのテーブルがある。本発明の方法は、この特徴を利用する。 所与のアプリケーションＡｐｐｌｉ_xの場合、そのメモリプロファイルＰａ_xは 、このアプリケーションによって使用されるセグメントを作成した構造に記憶さ れる。プロファイルＰａ_xは、第６ａ図に関して示したように、一般に複数のメ モリタイプを含む。所与のセグメントの場合、その種類は、レコードＳｇｃ_y によってセグメントテーブルＳｃｂに記述される。この種類はプロファイルＰａ_x の要素を指し、この要素は、本発明によれば、補助データＭＰ_yによってテーブ ルＳｃｂに記録される。 このような補助データＭＰ_yは、セグメントＳｇｃ_yのグローバルレベル、ある いは仮想範囲、すなわち、このセグメントの可変長の細分のレベルで適用される メモリ割り当て方式を厳密に表わす。第８図は、所与のアプリケーションＡｐｐ ｌｉ_xとセグメントテーブルＳｃｂの間の主要な相互作用を示す。 実際には、アプリケーションが特定のメモリ割り当て方式を仮想範囲のレベル でサポートするように修正されているので、各セグメントごとに数組の補助デー タがある。 上述したように、各組の補助データは複数のフィールド、すなわち、考慮すべ き特定の方式がセグメントにあるかどうかを示すポインタフィールド「ｐｒａｎ ｇｅ」と、適用すべき規則の種類（「Ｐ＿ＦＩＸＥＤ」など）を示す「ｐｏｌｉ ｃｙ ｔｙｐｅ」と呼ばれるフィールドと、少なくともある種の規則の場合に（ たとえば、規則が「Ｐ＿ＦＩＸＥＤ」である場合に）モジュール番号を示す「ｍ ｏｄｕｌｅ」と呼ばれるフィールドとを含む。様々な仮想範囲を区切るには、こ れらの仮想範囲の 上限および下限の仮想アドレスを指定する情報を有する必要もある。この情報は 、それぞれ、「ｐｎｏ＿ｓｔａｒｔ」および「ｐｎｏ＿ｅｎｄ」と呼ばれる、フ ィールドに表示される。 ページ障害が検出されたときには、これらの様々なデータを走査し、適用すべ き割り当て方式を厳密に判定する必要がある。本発明の一形態によれば、第９図 に示したように、数組の補助データを構成するためにリスト構造が使用される。 ページ障害を生じさせたアドレスされたセグメントは、ｚ個の仮想範囲を含む ものと仮定される。テーブルＳｃｂ内のリスト構造の第１のメモリ位置は、セグ メント全体に関するデータ、特にこのセグメント用のグローバルメモリ割り当て 方式に関するデータを含む。未修正のアプリケーションの場合、このメモリ位置 のみが存在する。 Ｒａ₁〜Ｒａ_zで示されたリストの他の要素は、様々な連続仮想範囲に関する要 素である。したがって、各要素ごとに、ポインタ「ｐｒａｎｇｅ」がゼロとは異 なるセグメントに関する様々なフィールド、すなわち、「ｐｏｌｉｃｙ＿ｔｙｐ ｅ」、「ｍｏｄｕｌｅ」、「ｐｎｏ＿ｓｔａｒｔ」、「ｐｎｏ＿ｅｎｄ」がある 。 ページ障害を生じさせたセグメント中のアドレスは知られている。ハンドラＨ は、それぞれ、ｉｄｘおよびｐｎｏと呼ばれる、このアドレスと当該のセグメン トとを供給する。これらのデータは、テーブルＳｃｂにアドレスすることを可能 にする。このアドレスと各リスト要素Ｒａ₁〜Ｒａ_zのそれぞれの異なる上限およ び下限（アドレス「ｐｎｏ＿ｓｔａｒｔ」および「ｐｎｏ＿ｅｎｄ」）とを比較 することによって、特定のメモリ割り当て方式を当該の仮想範囲に適用する必要 があるかどうかを判定し、そうである場合に、どの種類の方式を適用すべきか(「 ｐｏｌｉｃｙ＿ｔｙｐｅ」)と、場合によっては、フィールド「ｐｏｌｉｃｙ＿ｔ ｙｐｅ」で示される種類に応じて、どのモジュール番号を使用するか（「ｍｏｄ ｕｌｅ」）を判定することが可能になる。 これらの補助データは、セグメントが作成されている間に、当該のアプリケー ションのプロファイルの関数として初期設定される。次いで、前述の「システム 方式」型の命令を通じてアプリケーションによって補助データを動的に修正する ことができる。 この概念について説明するために、一例として、以下の仮定 を行った。 −セグメントに適用すべきグローバル方式は「Ｐ＿ＬＯＣＡＬ」型であり、し たがって、ページ障害が起こったモジュールで割り当てが行われるので、モジュ ール番号は不要である。 −第１の仮想範囲に関連付けされた特定の方式、すなわち、リストＬＲａ₁の 第１の要素に記録された特定の方式は、「方式タイプ」＝「Ｐ＿ＦＩＸＥＤ」お よび「モジュール」＝２の各フィールドを含む。 −第２の仮想範囲に関連付けされた特定の方式、すなわち、リストＬＲａ₂の 第２の要素に記録された特定の方式は、「方式タイプ」＝「Ｐ＿ＳＴＲＩＰＥ」 および「モジュール」＝３の各フィールドを含む。 −仮想範囲ｚに関連付けされた特定の方式、すなわち、リストＬＲａ_zの最後 の要素に記録された特定の方式は、「方式タイプ」＝「Ｐ＿ＤＥＦＡＵＬＴ」お よび「モジュール」＝「 」（すなわち、空）の各フィールドを含む。 当然のことながら、各仮想範囲１〜ｚについてアドレスフィールド「ｐｎｏ＿ ｓｔａｒｔ」および「ｐｎｏ＿ｅｎｄ」も記録される。 アドレスｐｎｏが、リスト要素ＬＲａ₂のアドレスフィールドによって決定さ れる空間を指し示す場合、ハンドラＨはその要求に応答して、タイプ「Ｐ＿ＳＴ ＲＩＰＥ」およびモジュール番号３、あるいは第７ａ図の例のＭｃを示すデータ を受け取る。このモジュール番号は、ストライプ状に回転する割り当てを示すの で増分（あるいはより一般的には、修正）しなければならない。 前述の変形形態によるプロセスはさらに改良することができる。ページ障害が 検出されたときにある仮想範囲のために適用されるメモリ割り当て方式を判定す るのに必要な時間を短縮することによってシステムの性能を向上させることが実 際に可能である。これを行うために、前述の追加の実施形態の変形形態は、仮想 範囲のテーブルを、算出されたアドレス、すなわち、英語表現によるいわゆる「 ハッシュ」コードと共に使用する。 特定の割り当て方式の判定は、第１０ａ図から第１０ｃ図に従って行われる。 セグメント、たとえばＳｇ_y（ｙは、任意のサブスクリプトである）は、固定長 のＮ個のサブセグメントに細分される。前述の「ＵＮＩＸ」環境では、２５６Ｍ Ｂの仮想メモリを表わすセグメントが、第１０ｂ図でＳＳ₁〜ＳＳ_Nで示さ れた、それぞれ１ＭＢの２５６個のサブセグメントに細分される。これは、２の 累乗を使用するので有利である。 「ハッシュ」テーブルＴｈ（第１０ａ図）は、Ｎ個のメモリサブセグメントに 対応するＮ個のエントリも含む。各エントリはサブセグメントＳＳ₁〜ＳＳ_Nに特 有のメモリ割り当て方式を記憶する。個々のリスト構造はテーブルＴｈの各メモ リ位置に関連付けされる。より厳密に言えば、このリスト構造が存在するのは、 特定のメモリ割り当て方式を適用しなければならない仮想メモリ「範囲」に属す る少なくとも１つの領域を当該のサブセグメントが含む場合だけである。 第１０ｂ図を参照するとわかるように、セグメントＳｇ_yの「ｐｒａｎｇｅ」 がゼロとは異なり、したがって、このセグメントが、特定のメモリ割り当て方式 に関連付けされた少なくとも１つの仮想範囲を含むものと仮定する。 サブセグメントＳＳ₁は、特定の方式に関連付けされた仮想範囲を含まないも のと仮定する。このことは、第１０ｂ図で、サブセグメントＳＳ₃およびＳＳ_Nに も当てはまる。一方、サブセグメントＳＳ₂は３つの範囲Ｒａ₀₂〜Ｒａ₂₂を含む ものと仮定する。第１のＲａ₀₂は特定の方式には関連付けされず、それ に対して他の２つＲａ₁₂〜Ｒａ₂₂は特定のメモリ割り当て方式、たとえば、それ ぞれ「Ｐ＿ＦＩＸＥＤ」および「Ｐ＿ＳＴＲＩＰＥ」に関連付けされる。 したがって、「ハッシュ」テーブルＴｈのエントリｅ₂は、２つの要素ＬＲａ_{1 2} およびＬＲａ₂₂を含むリスト構造に関連付けされ、この２つの要素は、前述の ように２つの特定の方式の特性を記憶する。 第１０ａ図で、エントリｅ₁、ｅ₃、ｅ₅、ｅ₆、ｅ_Nは、特定の方式に関連付け された仮想範囲を含まない（同じランク）のサブセグメントに対応するものと仮 定する。一方、前述のエントリｅ₂だけでなく、エントリｅ₄およびｅ₇も、特定 のメモリ割り当て方式に関連付けされた仮想範囲を含むサブセグメントに対応す る。エントリに関連付けされた個別の各リストの要素の数が可変であることに留 意されたい。実際、上記で指摘したように、仮想「範囲」は固定長を有さない。 第１０ａ図に示した例では、エントリｅ₂に関連付けされたリスト構造は、２つ の要素ＬＲａ₁₂およびＬＲａ₂₂を含み、エントリｅ₄に関連付けされたリスト構 造は１つの要素ＬＲａ₁₄を含み、エントリｅ₇に関連付けされたリスト構造は３ つの要素ＬＲａ₁₇〜ＬＲａ_{3 7} を含む。 ページ障害が検出されると、ハンドラＨは、所与のセグメント、たとえばイン デックスｉｄｘとアドレスｐｎｏを有するセグメントでこのページ障害を生じさ せた仮想アドレスを知り、したがって、サブセグメント、たとえばサブセグメン トＳＳ₂のランクを求めることが可能になる。 第１のステップで、テーブルＴｈの対応するエントリが読み取られる。テーブ ルＴｈに記録されている１組の情報を読み取ることにより、適用すべき方式をこ のステップで直接、判定できる確率が高い。これが当てはまらない場合は、ペー ジ障害を生じさせたサブセグメントに対応する所与のエントリに関連付けされた リストの要素のみ、すなわち、この場合は、エントリＮｏ．２に関連付けされた 要素のみが読み取られる。これらの要素は、前述の例では１つのサブセグメント 、すなわち１ＭＢしかカバーしないので、常に数が限られる。上述したように、 「ＵＮＩＸ」環境の好ましい応用例では、仮想「範囲」の最小細分度はページの 細分度である。したがって、サブセグメント当たり最小範囲数は多くても、サブ セグメントに含まれるページ数（例では２５６）に限られる。 適用すべきメモリ割り当て方式を判定するのに必要なデータを得るプロセスは 、前述の２つの特性の結果として加速される。 仮想範囲は、上記で指摘したように、固定長を有さない。ある範囲は、２つ以 上の連続するサブセグメントに「またがる」ことができる。このことは、たとえ ばサブセグメントの長さが１ＭＢである場合に、５０ＭＢにわたって延びる範囲 に当てはまる。範囲自体を「サブレンジ」に細分できると考えることによって、 この問題を解決することができる。サブレンジを作成する瞬間の実行時間は重要 なものではないので、この方法は悪影響を与えない。一方、ページ障害が検出さ れたときは、物理メモリ位置の割り当てを非常に高速に行う必要がある。 前述の追加の実施形態の変形形態の構成内で、第１０ｃ図を参照するとわかる ように、たとえば、所与のサブセグメントに含まれる仮想アドレスに関してペー ジ障害が起こったものと仮定する。仮想範囲が作成されるときに、任意のランク ｐおよびｐ＋１を有する２つの連続サブセグメントに細分され分配されたものと 仮定する。 この場合、「ハッシュ」テーブルＴｈのエントリｐとエントリｐ＋１は共に、 仮想アドレス範囲が作成されるときに前述の 「システム方式」型の命令によって初期設定される。ページ障害が起こると、「 ハッシュ」テーブルＴｈの１つのエントリのみが使用される。これは、このペー ジ障害に関連付けされたエントリ、すなわちこの場合も、サブセグメント（アド レスｐｎｏ）に対応するエントリである。 これらのエントリＬＲａ_1pなど、また、ＬＲａ_1(P+1)などに関連付けされたリ スト要素が存在する場合、これらのリスト要素はそれそれ、前述のページ障害を 生じさせたアドレスのために適用されるメモリ割り当て方式を判定するために走 査される。 より一般的には、複数のサブセグメントに対応する複数のエントリが使用され 、所与の仮想範囲が１つのサブセグメント内、すなわち、前述の例では１ＭＢの 仮想サブスペース内に含まれるときには１つのエントリのみが使用される。 上記を読むことによって、本発明がその目的を達することは明らかである。 本発明では、アプリケーションの特定のプロファイルと、アプリケーションが 使用する様々な種類のメモリとを考慮に入れて、メモリ空間の用途をアプリケー ションの実際のニーズに適 合させることも可能である。さらに、追加の実施形態では、仮想範囲を使用する アプリケーションをわずかに修正する代わりに、レベルをより細密なレベル、す なわち、「仮想範囲」と呼ばれているもののレベルに下げることによって、高い 最適度を得ることができる。しかし、この好ましい実施形態をマシンで実施する 場合でも、すべての種類のアプリケーションを修正する必要があるわけではない 。未修正のアプリケーションをそのまま実行することができ、このようなアプリ ケーションは、プロセスの第１の実施形態から与えられる性能の向上による利益 を得ることができ、かつメモリ割り当て方式はセグメントレベルで適用できる方 式である。一般に、予想される性能面の利得の大きいアプリケーション、すなわ ち、ディスクやネットワーク「ドライバ」など、ローカライズするのが重要な仮 想空間でデータを処理するアプリケーションを修正すれば十分である。 しかし、本発明が、明示的に説明した例示的な実施形態に限定されないことは 明らかである。特に、このプロセスは、上記の１組の定義済みメモリ割り当て規 則に限定されない。 本発明が、前述の「ＮＵＭＡ」型のマルチプロセッサアーキテクチャに特に適 しているが、この種のアプリケーションのみ に限定されないことも明らかである。本発明のプロセスは有利には、物理メモリ が複数のマシンまたはモジュールの間で分配されるかどうかにかかわらず、該メ モリへのアクセスが一様には行われない任意のデータ処理システムに適用される 。 最後に、本発明は「ＵＮＩＸ」環境または同様な環境のオペレーティングシス テムに特に適しているが、本発明のプロセスがこの環境のみに限定されないこと は明らかである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＵ，ＢＲ，Ｃ Ｎ，ＪＰ，ＫＲ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．非一様アクセスメモリユニット（Ｍｅｍ）を備え複数の仮想メモリタイプ （ｔｙＭ₁〜ｔｙＭ₆）を使用するデータ処理システム（１’）で実行される所与 のソフトウェアアプリケーション（Ａｐｐｌｉ_x）に関連付けされた仮想アドレ ス空間内の少なくとも１つの連続メモリアドレス範囲を用いた、アドレス対応テ ーブルを走査することによって行われるマッピングによって、物理メモリ位置を 割り当てる方法であって、１組の定義済みの規則から選択されたメモリ割り当て 規則（Ｒｇ）に前記所与のソフトウェアアプリケーション（Ａｐｐｌｉ_x）をリ ンクさせることを含むステップを含み、前記アドレス対応テーブルが、前記所与 のソフトウェアアプリケーション（Ａｐｐｌｉ_x）に関連付けされた仮想アドレ スの連続メモリアドレス範囲に関するエントリを含まないときに、例外（Ｆｐ） を生成するステップと、その後で前記メモリ割り当て規則（Ｒｇ）のうちの１つ に従って物理メモリ位置（Ｚ₁〜Ｚ_n）を割り当てるステップとを含み、規則の選 択が、所与のソフトウェアアプリケーション（Ａｐｐｌｉ_x）によって使用され る前記仮想メモリタイプ（ｔ ｙＭ₁〜ｔｙＭ₆）のプロファイル（Ｐａ_x）に従うことを特徴とする方法。 ２．前記連続仮想メモリアドレス範囲が、それぞれの異なる例外タイプ（Ｆｐ ）を生じさせる複数のカテゴリに細分され、更に、前記例外タイプ（Ｆｐ）を判 定することを含む補助ステップを含み、前記メモリ割り当て規則が、前記プロフ ァイルと前記例外タイプ（Ｆｐ）の関数であることを特徴とする請求の範囲第１ 項に記載の方法。 ３．前記仮想アドレス空間がセグメント（Ｓｇ_x、Ｓｇ_y）に構成され、前記セ グメント（Ｓｇ_x、Ｓｇ_y）が前記メモリ割り当て規則（Ｒｇ）に関連付けされる ことを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載の方法。 ４．前記データ処理システム（１’、１”）が少なくとも２つの異なるモジュ ール（Ｍａ〜Ｍｃ）を備え、各モジュールが、少なくとも１つのプロセッサ（１ ０ａ〜１３ａ、１０ｂ〜１３ｂ）と１つのいわゆるローカル物理メモリユニット （１４ａ、１４ｂ）とを備え、モジュールの外部に位置するメモリユニットがリ モートと呼ばれ、前記１組の定義済み規則（Ｒｇ）が、例外（Ｆｐ）が生成され たときにメモリを割り当てるために、 少なくとも、 −メモリ位置を前記ローカルメモリユニットに排他的に割り当てる第１の規則 、 −メモリ位置を前記ローカルメモリユニットおよび前記リモートメモリユニッ トにスライス状に分配することによってメモリ位置を割り当てる第２の規則、 −前記モジュールに割り当てられた数を参照して、事前に確立された固定メモ リ位置を前記ローカルメモリユニットまたは前記リモートメモリユニットに割り 当てる第３の規則の特定の各規則を含むことを特徴とする請求の範囲第１項から 第３項に記載の方法。 ５．デフォルト規則と呼ばれる少なくとも１つの追加の所定のメモリ割り当て 規則を含み、それにより、例外（Ｆｐ）を生じさせた前記所与のソフトウェアア プリケーション（Ａｐｐｌｉ_x)が前記特定の規則にリンクされていないときに、 前記デフォルト規則に従ってメモリ割り当てが行われることを特徴とする請求の 範囲第４項に記載の方法。 ６．前記所与のソフトウェアアプリケーション（Ａｐｐｌｉ_x）が、他のアプ リケーションと共用され、すべての前記モジュ ール（Ｍａ、Ｍｂ）からほぼ同様にアクセスされる、少なくとも１つのメモリセ グメントを含み、物理メモリ（Ｍｅｍ）の位置を割り当てる前記後続のステップ が前記第２の規則に従って行われ、割り当てが、前記ローカルメモリユニットお よびリモートメモリユニット（１４ａ、１４ｂ）に分配することによって行われ ることを特徴とする請求の範囲第４項に記載の方法。 ７．前記所与のソフトウェアアプリケーション（Ａｐｐｌｉ_x）が、前記モジ ュール（Ｍａ、Ｍｃ）のうちの１つでローカルにアクセスされる、少なくとも１ つのワーキングメモリセグメントを含み、物理メモリ（Ｍｅｍ）の位置を割り当 てる前記後続のステップが前記第１の規則に従って行われ、割り当てが、前記ロ ーカルメモリユニット（１４ａまたは１４ｂ）で排他的に行われることを特徴と する請求の範囲第４項に記載の方法。 ８．前記セグメントが仮想アドレス範囲（Ｒａ₁〜Ｒａ₅）に細分され、各仮想 アドレス範囲が前記アプリケーション（Ａｐｐｌｉ_x）のうちの少なくとも１つ を含み、特定のメモリ割り当て規則が関連付けされた少なくとも１つの仮想アド レス範囲（Ｒａ₁〜Ｒａ₅）があるかどうかを指定する第１のデジタルデータが与 えられ、前記方式が、前記メモリ割り当ての性質を指 定する少なくとも１つの第２のデジタルデータと、前記モジュール（Ｍａ〜Ｍｃ ）のうちの１つをアドレス指定する任意選択の番号を含むことを特徴とする請求 の範囲第４項から第７項に記載の方法。 ９．前記仮想アドレス範囲（Ｒａ₁〜Ｒａ₅）に含まれるアドレスに関する例外 （Ｆｐ）の前記生成時に、前記第１のデジタルデータを読み取るステップと、そ の後で、前記例外が前記仮想アドレス範囲（Ｒａ₁〜Ｒａ₅）のどれにも対応しな いメモリのアドレスに変換されたときに、セグメント（Ｓｇ_x、Ｓｇ_y）を支配す るメモリ割り当て規則に従って物理メモリ位置を割り当てることを含むステップ とを含むことを特徴とする請求の範囲第８項に記載の方法。 １０．前記デジタルデータが、 メモリ位置を前記ローカルメモリユニットに排他的に割り当てる第１の規則、 メモリ位置を前記ローカルメモリユニットと前記リモートメモリユニットにス ライス状に分配することによって割り当てる第２の規則、 事前に確立された固定メモリ位置を前記ローカルメモリユニ ットまたは前記リモートメモリユニットに割り当てる第３の規則、 前記データ処理システムのグローバルメモリ割り当て方式に従ってメモリ位置 を割り当て、前記第１から第３の規則のうちの１つの種類である、第４のいわゆ るデジタル規則の各規則のうちの少なくとも１つを指定することを特徴とする請 求の範囲第８項に記載の方法。 １１．前記デジタルデータが、前記第２または第３のメモリ割り当て規則を指 定するとき、前記第３のデータがモジュール番号（Ｍａ〜Ｍｃ）を含み、このモ ジユール番号から、前記メモリ割り当てを行わなければならないモジュール（Ｍ ａ〜Ｍｃ）が判定されることを特徴とする請求の範囲第１０項に記載の方法。 １２．前記データ処理システムが、前記仮想空間の前記セグメント（Ｓｇ_x、 Ｓｇ_y）の数に等しい数のエントリを含むセグメント（Ｓｃｂ）を記述するテー ブルを備え、更に、前記セグメント記述テーブル（Ｓｃｂ）に前記メモリ割り当 て方式を記録する初期ステップと、前記プロファイル（Ｐａ_x）に関連付けされ た前記アプリケーション（Ａｐｐｌｉ_x）によって占有され る仮想メモリ空間に前記プロファイル（Ｐａ_x）を記録する初期ステップとを含 むことを特徴とする請求の範囲第１０項または第１１項に記載の方法。 １３．前記各メモリ割り当て方式レコード（Ｍｐ_y）が、前記第１のデジタル データを記憶する第１のフィールドと、前記第２のデジタルデータを記憶する第 ２のフィールドと、前記第３のデジタルデータを記憶する第３のフィールドとを 含むことを特徴とする請求の範囲第１２項に記載の方法。 １４．前記レコードが２つの補助フィールドを含み、第１のフィールドが、前 記仮想アドレス範囲の、所与のセグメント（Ｓｇ_x、Ｓｇ_y）中の下限アドレスを 指定するデジタルデータを記憶し、第２のフィールドが、この仮想アドレス範囲 の上限アドレスを指定するデジタルデータを記憶し、更に、 前記アプリケーションが要求されたときに、特定のメモリ割り当て方式に関連 付けされた少なくとも１つの仮想範囲を含む各セグメントごとに、前記セグメン ト（Ｓｇ_x、Ｓｇ_y）に含まれる前記仮想アドレス範囲（Ｒａ₁〜Ｒａ₅）の数に等 しい数の縦続された要素（ＬＲａ₁〜ＬＲａ_Z）を含むリスト構造を作成すること を含み、各要素が、前記メモリ割り当て方式レコード と前記第１および第２の補助アドレスフィールドを記憶し、かつ１つの仮想アド レス範囲（Ｒａ₁〜Ｒａ₅）に関連付けされる予備フェーズと、 その後で、所与のセグメント（Ｓｇ_x、Ｓｇ_y）に含まれるアドレスで例外（Ｆ_p ）が生成されたときに実行され、少なくとも、 ａ／縦続リスト構造の前記要素（ＬＲａ₁〜ＬＲａ_Z）に記憶されているデジタ ルデータを読み取ることを含む連続ステップ、 ｂ／各リスト要素ごとに、例外（Ｆｐ）を生じさせた前記アドレスと前記下限 アドレスおよび上限アドレスを比較することを含むステップ、 ｃ／比較結果が肯定的な結果である場合に、前記第２および第３のデジタルデ ータを読み取り、番号が前記規則の関数として任意選択で指定されたモジュール （Ｍａ〜Ｍｃ）で実行される、該規則による物理メモリ割り当てを生成し、前記 第２のデジタルデータによって指定された規則がない場合には、仮想アドレス範 囲（Ｒａ₁〜Ｒａ₅）を含むセグメント（Ｓｇ_x、Ｓｇ_y）を支配するメモリ割り当 て規則に従って物理メモリ位置を割り当てるステップの各ステップを含むフェー ズとを含むことを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の方法。 １５．前記レコードが２つの補助フィールドを含み、第１のフィールドが、前 記仮想アドレス範囲（Ｒａ₁〜Ｒａ₅）の、所与のセグメント中の下限アドレスを 指定するデジタルデータを記憶し、第２のフィールドが、この仮想アドレス範囲 （Ｒａ₁〜Ｒａ₅）の上限アドレスを指定するデジタルデータを記憶し、更に、 １／特定のメモリ割り当て方式に関連付けされた少なくとも１つの仮想範囲を 含む前記各セグメント（Ｓｇ_y）を同じ固定長を有するサブセグメント（ＳＳ_I〜 ＳＳ_N）に細分することを含む第１のステップ、 ２／サブセグメント（ＳＳ₁〜ＳＳ_N）と同数のエントリ（ｅ₁〜ｅ_N）を含むテ ーブル（Ｔｈ）を作成することを含む第２のステップの各ステップを含む第１の 予備補助フェーズと、 −前記各エントリに関連付けされた各サブセグメント（ＳＳ₁〜ＳＳ_N）ごとに 、サブセグメント（ＳＳ_I〜ＳＳ_N）に含まれる前記仮想アドレス範囲（Ｒａ₀₂〜 Ｒａ₂₂）の数に等しい数の縦続要素（ＬＲａ₁₂〜ＬＲａ₂₂、ＬＲａ₁₄、ＬＲａ₁₇ 〜ＬＲａ₃₇）を含むリスト構造を作成することを含み、各要素が、前記メモリ割 り当て方式レコードと前記第１および第２の補助 アドレスフィールドを記憶し、かつ１つの仮想アドレス範囲(Ｒａ₀₂〜Ｒａ₂₂)に 関連付けされる第２の予備補助フェーズと、 −その後で、所与のサブセグメント（ＳＳ₁〜ＳＳ_N）に含まれるアドレスで例 外が生成されたときに実行され、少なくとも、 ａ／前記例外を生じさせた前記アドレスに関連付けされたテーブル（Ｔｈ）の 前記エントリを読み取り、前記読取りに基づいて、前記サブセグメント（ＳＳ₁ 〜ＳＳ_N）が、特定のメモリ割り当て方式によって支配される仮想アドレス範囲( Ｒａ₁〜Ｒａ₅)を含むかどうかを判定し、判定結果が否定的な結果である場合に 、前記セグメント（Ｓｇ_y）を支配する規則を使用するステップ、 ｂ／判定結果が肯定的な結果である場合に、前記例外を生じさせたアドレスに リンクされたエントリに関連付けされた縦続リスト構造の前記要素（ＬＲａ₁₂〜 ＬＲａ₂₂、ＬＲａ₁₄、ＬＲａ₁₇〜ＬＲａ₃₇）に記憶されているデジタルデータを 読み取ることを含む連続ステツプ、 ｃ／前記各要素（ＬＲａ₁₂〜ＬＲａ₂₂、ＬＲａ₁₄、ＬＲａ₁₇〜ＬＲａ₃₇）ごと に、例外を生じさせた前記アドレスと前記下限アドレスおよび上限アドレスを比 較することを含むステ ップ、 ｄ／比較結果が肯定的な結果である場合に、前記第２および第３のデジタルデ ータを読み取り、前記規則の関数として任意選択で指定されたモジュール番号（ Ｍａ〜Ｍｃ）で実行される、該規則による物理メモリ割り当てを生成するステッ プの各ステップを含むフェーズとを含むことを特徴とする請求の範囲第１３項に 記載の方法。 １６．前記仮想メモリアドレス範囲（Ｒａ₀₂〜Ｒａ₂₂）が可変長を有し、前記 長さが固定長の前記サブセグメント（ＳＳ₁〜ＳＳ_N)の長さよりも大きいときに 、前記仮想メモリアドレス範囲が、サブセグメント（ＳＳ₁〜ＳＳ_N）に含まれる サブスペースに細分されることを特徴とする請求の範囲第１５項に記載の方法。 １７．前記セグメント（Ｓｇ_y）が、２５６ＭＢの連続する仮想空間にわたっ て延び、前記テーブル（Ｔｈ）が２５６個のエントリ（ｅ₁〜ｅ_N）を含み、各エ ントリが１ＭＢのサブセグメント（ＳＳ₁〜ＳＳ_N）に対応することを特徴とする 請求の範囲第１５項または第１６項に記載の方法。