JPH0242547A - 情報処理システム - 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、ページ単位にデータを格納および転送する拡
張記憶装置の利用方式に係わり、拡張記憶装置をプロセ
ッサ命令を用いて直接参照する機構に係わる。

〔従来の技術〕

大型計算機システムの分野では、主記憶装置（容量数百
メガバイト、アクセス速度数十〜数百ナノ秒）と磁気デ
ィスク装置（容量数ギガバイト／装置、アクセス速度数
十ミリ秒）のギャップを埋める記憶装置として電子的な
記憶手段である拡張記憶を、主記憶装置と磁気ディスク
装置との間に配置し、主記憶装置の利用効率を高める方
式が広まりつつある。特公昭５８−９２７６に開示され
ているように、拡張記憶装置の特徴は以下のものである
。

（１）主記憶装置に比べれば低速であるが、磁気ディス
ク装置に比べればアクセス時間は１７１０００程度であ
り、非常に高速である。

（２）ページ（４ＫＢ）単位にデータを格納、又は主記
憶との間で転送する。

（３）従来のチャンネルを使用した非同期命令によるア
クセス手段の他に、同期命令を使用した主記憶との直接
データ転送を可能としている。

（４）アーキテクチャ上の仮想記憶領域の限界（２ＧＢ
）を越えた領域に対しても高速なアクセスが可能である
。

以上のような特徴を活かし、拡張記憶装置はページング
用の記憶装置として使用される。すなわち、主記憶のオ
ーバフロー領域として拡張記憶装置を使用するため、そ
の利点である、高速、大容量であるという点をアプリケ
ーションユーザが直接使用することは不可能である。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の利点及び目的は次のとおりである。

（１）高速な拡張記憶装置を、ユーザプログラムから従
来の命令を使用して直接アクセスする手段を提供するこ
と。

（２）アーキテクチャ上の仮想領域の限界を越えた容量
のデータを、データが仮想領域上に配置されている場合
と同様の手段でアクセス可能とすること。

（３）拡張記憶装置のページブロックを主記憶上に取り
込みこの内容を更新した場合には自動的に（更新処理を
行ったプログラムが明示的に指定すること無く）拡張記
憶装置上の該当ブロックを同一の内容で置き換えること
。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、拡張記憶装置の内容を主記憶上でアクセスす
るため、汎用レジスタの任意のレジスタを拡張記憶装置
アクセス専用の基底レジスタを宣ｉする手段を設けた。

また、仮想記憶上にアクセス用のウィンドウ領域を設定
し、そのウィンドウ領域用のページテーブルおよび補助
記憶用ページテーブルを該当基底レジスタに対応付ける
マツピングテーブルを用意した。ウィンドウ領域でペー
ジフォールトが発生した場合には、前記マツピングテー
ブルを検索して対応する基底レジスタを求め、その内容
をインデックスとして拡張記憶装置からページブロック
を読み込み、ページテーブルを更新して該当ウィンドウ
領域に対するアドレス変換機構を確立する。更に、基底
レジスタの内容が変更された場合には、前記マツピング
テーブルを検索して、該当するウィンドウ領域を求め、
その内容を拡張記憶装置に書き呂す機構を設けた。

〔作用〕

上記の基底レジスタ宣１゛により、ウィンドウ領域と拡
張記憶装置が関連付けられる。そして、ページフォール
トを契機に該当基底レジスタをインデックスとして該当
する拡散記憶ページブロックが読み込まれ、その内容が
、前記ウィンドウ領域を通してアクセス可能となる。ま
た、基底レジスタの内容が変更された場合には、該当す
るウィンドウ領域の内容を拡張記憶装置の該当ページブ
ロックに書き出すことにより、主記憶上で書き換えられ
た内容が拡張記憶中に退避される。

〔実施例〕

本発明の実施例を図を用いて説明する。

第１図は、本発明の拡張記憶アクセス用ウィンドウ領域
の参照機構の一実施例である。命令レジスタ１０には次
に実行すべき命令が取り込まれている。命令はその命令
コード部１０によってオペランドアドレスの算出方式が
異なる。ここでは、最も複雑なＲＸ形式の命令を例に、
以下説明する。

第二オペランドを規定するインデックスレジスタ部１３
．ペースレジスタ部１４は各々汎用レジスタ解読器１６
．１７によってデコードされ、汎用レジスタアレイ２０
から指定されたレジスタの内容が取り出される。

一方、命令のペースレジスタ部１４はウィンドウアクセ
ス用アクセスレジスタ解読器２１で解読され、アクセス
レジスタアレイ２２から対応するエントリが選択される
。取り出されたアクセスレジスタ２５には無効ビット２
６．ウィンドウベースアドレス２７が格納されている。

無効ビット２６はアクセスレジスタ２５が有効であるか
否かを示す、無効ビット２６がオフである場合にはアク
セスレジスタ２５中のウィンドウアドレス２７がオペラ
ンドアドレスの算出に用いられる。無効ビット１６がオ
ンである場合には命令のペースレジスタ部１４で指定さ
れた汎用レジスタの内容がオペランドアドレスに用いら
れる。上記のいすかの値と命令のインデックス部１３で
指定された汎用レジスタの内容と変位部１５が加算器３
０で加算され、命令のオペランドアドレス３１が求めら
れる。

オペランドアドレス３１のアドレス変換方式は従来方式
と同様である。セグメントテーブル起点レジスタ３５の
内容とオペランドアドレス３１のセグメントインデック
ス部３２を４倍した値が加算され、セグメントテーブル
３６の対応するエントリ３７が求められる１次に、セグ
メントテーブルエントリ３７中のページテーブルアドレ
スにオペランドアドレス３１のページインデックス部３
３を４倍した値を加えてページテーブル３８の対応する
エントリ３９が求められる。ページテーブルエントリ中
の主記憶ページアドレスにオペランドアドレス３１の変
位部３４が加えられ、その結果がオペランドアドレス３
１に対応する主記憶のアドレスである。

ページテーブルエントリ３９中のページ無効ビット４１
は該当ページテーブルが無効であることを示し、該ビッ
トがオンである場合には主記憶参照は行われず、ページ
フォールト割込み信号４２がオンとなる。これを契機と
して、ページフォールト割込みが発生し、Ｏ８が拡張記
憶の内容をウィンドウ領域に読み込み、ウィンドウ領域
のアドレス変換機構を確立する。

第２図は、ウィンドウ領域におけるページフォールト処
理のフローチャートである。まず、ウィンドウ領域でペ
ージフォールトが発生したか否がをチエツクする。アク
セスレジスタアレイの全てのエントリを検索しくステッ
プ２０１）、格納されでいるウィンドウ領域とページフ
ォールトアドレスを比較する（ステップ２０２）、一致
したエントリがない場合には、通常のページフォールト
処理が実施される（ステップ２０３）。もし、該当する
ウィンドウ領域が有る場合には、その領域に拡張記憶の
内容を読み込む、まず、該ウィンドウ領域のページテー
ブルアドレスを求める（ステップ２０４）、次に、該当
ウィンドウ領域に実ページを割り付ける（ステップ２０
５）。以上のステップ２０４、およびステップ２０５の
操作は従来のページフォールト処理と同一である０次に
、該当ウィンドウ領域に対応付けられている基底レジス
タを求める。これは、該当ウィンドウ領域が指定されて
いるアクセスレジスタ番号と一致している（ステップ２
０６）、ステップ２０６で求めたレジスタの内容をイン
デックスとして拡張記憶からページブロックをステップ
２０５で割り付けた実ページに読み込む（ステップ２０
７）、最後に、ステップ２０４で求めたページテーブル
を無効ビットをオフとし該当ウィンドウ領域を７クセス
可能とする。

第３図は拡張記憶参照用の基底レジスタとして宣ｉした
レジスタの内容を更新する際の、ウィンドウ領域の拡張
領域への退避と、新データの読み込み機能の実施例であ
る。レジスタに対する書き込み信号３０１．レジスタ選
択信号３０２．書き込みデータ３０３はいずれも外部か
ら与えられる。

レジスタ書き込み信号３０２がオンである場合には、レ
ジスタ選択信号がアクセスレジスタ選択器３０４によっ
て選択され、アクセスレジスタアレイ２２のエントリが
選択される。アクセスレジスタエントリ中の無効ビット
２６がオフであれば、アクセスレジスタエントリ２５中
のウィンドウベースアドレス部２７はアドレス変換され
、対応する実アドレスが求められる。

一方、アクセスレジスタエントリ２５中の無効ビット２
６がオフであれば、ウィンドウ領域の実記憶３３０の内
容が、基底レジスタとして宣ｉ゛されたレジスタの内容
をインデックスとした拡張記憶３２０内のページブロッ
ク３２２に書き込まれる。その後、基底レジスタの新た
な内容となる各込みデータ３０３をインデックスとした
各著記憶３２０のページブロック３２１の内容がウィン
ドウ領域の実記憶３３０に読み込まれる。

第４図は、拡張記憶参照のための基底レジスタ宣ｉ命令
の実施例である。命令レジスタ１０には基底レジスタ宣
ｉ゛命令が取り込まれている。第一オペランド４０２．
第二オペランド４０３は共に汎用レジスタを指定し、第
一オペランド４０２は基底レジスタとして使用すること
を宣ｉする汎用レジスタの番号を指定する。また、第二
オペランド４０３はウィンドウ領域の仮想アドレスを指
定する。

命令のオペランド部４０１は命令解読器４０４で解読さ
れ、基底レジスタ宣ｉ命令の場合には信号線４０６がオ
ンとなる。信号線４０６がオンである場合には、第二オ
ペランドで指定されたレジスタの内容がレジスタ選択器
４０５とレジスタアレイ２０によって選択され、第一オ
ペランド４０２とアクセスレジスタ選択器４０６で選択
されたアクセスレジスタアレイ２２のエントリ２５中の
ウィンドウベースアドレス部に格納される。同時にアク
セスレジスタ無効ビット２６がリセットされる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明に依れば、拡張記憶装置を通常命
令を使用して直接プログラムからアクセスできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、拡張記憶参照機構の実施例である。 第２図は、ウィンドウ領域におけるページフォールト処
理の実施例である。第３図は、基底レジスタ書替時のウ
ィンドウ領域更新機構の実施例である。第４図は基底レ
ジスタ宣ｉ°命令の実施例である。 １０・・・命令レジスタ、１４・・・ベースレジスタ部
、２０・・・汎用レジスタアレイ、２２・・・アクセス
レジスタアレイ、２６・・・無効ビット、２７・・・ウ
ィンドウベースアドレス、３０・・・加算器、３１・・
・オペランドアドレス、４２・・・ページフォールト割
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Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、プロセッサと、主記憶装置と、データをページ単位
   に前記主記憶装置との間で転送する拡張記憶装置とを有
   し、主記憶装置と仮想記憶装置のマッピングをページテ
   ーブルを用いて行い、仮想記憶装置と補助記憶装置のマ
   ッピングを補助記憶用ページテーブルを用いて行う情報
   処理システムにおいて、 前記汎用レジスタの一つを前記拡張記憶装置をアクセス
   する際の基底レジスタとして仮想記憶内のウィンドウと
   対応付ける手段と、ウィンドウ領域でページフォールト
   が発生した際に、該基底レジスタの内容をインデックス
   として前記拡張記憶装置のページブロックを前記ウィン
   ドウ領域に取り込む手段とを有することを特徴とする情
   報処理システム。 ２、前記基底レジスタの内容が変更されたことを検出す
   る手段とし、基底レジスタの内容が変更された際には、
   変更後の内容をインデックスとして前記拡張記憶装置の
   ページブロックを該基底レジスタに関連付けられた前記
   ウィンドウ領域に取り込む手段とを有することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項の情報処理システム。 ３、前記基底レジスタの内容が変更されたことを検出す
   る手段とし、基底レジスタの内容が変更された際には、
   該基底レジスタに関連付けられた前記ウィンドウ領域の
   内容を、前記基底レジスタの変更前の値をインデックス
   とした前記拡張記憶装置のページブロックに書き込み、
   その後、前記基底レジスタの変更後の内容をインデック
   スとして前記拡張記憶装置のページブロックを該基底レ
   ジスタに関連付けられた前記ウィンドウ領域に取り込む
   手段を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項の
   情報処理システム。 ４、前記ウィンドウ領域に対応する補助記憶用ページテ
   ーブルエントリにウィンドウ領域であることを表示する
   手段と、ページフォールト発生時に、前記表示手段がオ
   ンである場合には、補助記憶装置からではなく、前記拡
   張記憶装置から前記ウィンドウ領域の内容を取り込む手
   段とを有することを特徴とする特許請求の範囲第１項、
   第２項または第３項の情報処理システム。