JPH0340868B2

JPH0340868B2 -

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Publication number: JPH0340868B2
Application number: JP58040676A
Authority: JP
Priority date: 1983-03-14
Filing date: 1983-03-14
Publication date: 1991-06-20
Also published as: DE3338329A1; GB2136993A; GB2136993B; GB8327930D0; DE3338329C2; JPS59167761A; US4639862A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明は、計算機システムに関するものであ
る。

〔発明の背景〕

第１図に、従来の計算機システムを示す。１０
は中央処理装置、２０は記憶制御装置、３０は主
記憶装置、４０は入出力処理装置、５０は外部記
憶装置である。

主記憶装置３０の容量には限りがあるので、中
央処理装置１０が必要とするデータを、外部記憶
装置５０に格納しておき、該装置に対し読み出
し、書きこみを行なう必要が生じる。第１図の計
算機システムでは、主記憶装置３０のある領域に
対し、外部記憶装置５０中のデータを「書きこ
み」、あるいは、「読みだし」を行なう。

この場合、以下に述べる処理を行なう。中央処
理装置１０は、入出力処理装置４０に、入出力開
始命令の実行を指示する。入出力処理装置４０の
成例を第２図に示す。入出力処理装置４０中の制
御部４００は、入出力開始命令を受け取ると、主
記憶装置３０の決まつたアドレスから、記憶制御
装置２０径由で、入出力動作の種類（「読みだ
し」、「書きこみ」などの指令のこと。）、入出力動
作を行なう主記憶装置３０内のアドレス、転送バ
イト数を読みだし、それぞれ、ラツチ４０１，４
０２，４０３にセツトする。入出力処理装置４０
は、前記３ラツチの値を使つて、外部記憶装置５
０内のデータを、記憶制御装置２０径由で、主記
憶装置３０に対し、読みだし、または、書きこみ
を行なう。中央処理装置１０は、前記入出力開始
命令を入出力処理装置４０に送出し終わると、入
出力動作の制御から解放され、他の情報処理を入
出力動作と並行して実行できる。入出力処理装置
４０は、入出力動作が終了すると、その動作の結
果をプログラムに知らせるため、入出力割込みと
いう形で、制御を再び、中央処理装置１０へ移
す。

以上述べた外部記憶装置と主記憶装置の間のデ
ータ転送がおこると、計算に必要なデータが全て
主記憶装置の中にある場合に比べて、プログラム
の実行時間が長くなることは言うまでもない。特
に、大規模な科学技術計算では、行列のデータが
全部は主記憶にはいりきらない場合が生じ、外部
記憶装置との入出力が必要となり、この入出力動
作が実効的な計算時間を支配してしまうことがあ
る。したがつて、入出力動作の方式は、プログラ
ムの実行時間に大きな影響をおよぼす。

従来の計算機システムは、入出力動作の方式に
関して次の欠点があつた。

１入出力開始命令を発行するまでの準備に時間
がかかる。

２入出力割込みを受けとつてからの後処理に時
間がかかる。

前記項目１は、入出力処理装置に接続している
使用可能な外部記憶装置、その種類（デイスク、
磁気テープなど）の探索、外部記憶装置のわりつ
けを行なうプログラムのステツプ数が多くなり、
また、外部記憶装置の位置決めに時間がかかるか
らである。前記項目２は、他の割込みとの競合や
割込みの実行を処理するプログラムのステツプ数
が多いからである。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、従来、主記憶装置と外部記憶
装置との間の入出力動作が、入出力処理装置を介
して行なわれ、かつ、該入出力動作の実行が、入
出力開始命令による開始、入出力割込みによる終
結という形式をとつていたために生じる時間的オ
ーバーヘツドを低減することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、中央処理装置と主記憶装置からなる
計算機システムにおいて、主記憶装置及び入出力
処理装置を介する外部記憶装置とは独立して、主
記憶装置と直接にデータを転送する記憶装置（以
下これを拡張記憶装置と呼ぶ）を加えたものであ
る。

〔発明の実施例〕

本発明に従つた計算機システムを第３図に示
す。１１は中央処理装置、２１は記憶制御装置、
３１は主記憶装置、４１は入出力処理装置、５１
は外部記憶装置、６１は拡張記憶装置である。該
計算機システムは、第１図に示す従来の計算機シ
ステムに、拡張記憶装置６１が接続された形にな
つている。

本発明は、拡張記憶装置６１の制御方式に関す
るものである。

中央処理装置１１、記憶制御装置２１、拡張記
憶装置６１の概略は、第４図に示す通りである。
中央処理装置１１には、演算装置部１１０、命令
制御部１１１、汎用レジスタ群１１２が含まれ
る。演算装置部１１０は、演算を実行する部分で
ある。命令制御部１１１は命令の実行を制御する
部分であり、中に、命令がセツトされる命令レジ
スタ１１１Ａ、該レジスタにはいつた命令を解読
して種々の装置に指令を与えるデコーダ部１１１
Ｂをもつ。汎用レジスタ群１１２は、プログラム
で指定できる置数レジスタ群である。

記憶制御装置２１には、アクセス要求スタツク
装置２１０，２１１，２１２、優先順位決定装置
２１３、ラツチ２１４〜２１９、変換論理２１Ａ
が含まれる。アクセス要求スタツク装置２１０，
２１１，２１２は、それぞれ、スタツク２１０
Ａ，２１１Ａ，２１２Ａをもち、それぞれ、中央
処理装置１１、入出力処理装置４１、拡張記憶装
置６１からの主記憶装置３１に対するアクセス要
求をスタツクする。アクセス要求優先順位決定装
置２１３は、アクセス要求スタツク装置２１０，
２１１，２１２から送出されるアクセス要求間の
優先順位をとつて１つを選び、主記憶装置３１に
送出する。ラツチ２１４，２１５，２１６，２１
７は、それぞれ、アクセス要求優先順位決定装置
２１３で選ばれたアクセス要求の指令（「読みだ
し」または「書きこみ」）、主記憶アドレス、書き
こみデータ、アクセス要求発生源番号（該アクセ
ス要求が中央処理装置１１、入出力処理装置４
１、拡張記憶装置６１のいずれから発行されたか
を示す番号）がセツトされる。ラツチ２１８，２
１９には、それぞれ、主記憶装置３１から読みだ
されたデータ、該データに対応するアクセス要求
発生源番号がセツトされる。変換論理２１Ａは、
ラツチ２１９の内容にしたがつて、ラツチ２１８
内のデータを要求元の装置へ送出する働きをす
る。

拡張記憶装置６１には、ラツチ６１０〜６１
３、カウンタ６１５，６１６、制御部６１４、デ
ータ部６１７、ラツチ６１８が含まれる。ラツチ
６１０には、主記憶装置３１から読みだされたデ
ータが、ラツチ６１１には、中央処理装置１１か
ら送出される指令（「読みだし」、「書きこみ」等）
が、ラツチ６１２には、該指令が指定する主記憶
アドレスが、ラツチ６１３には該指令が指定する
拡張記憶アドレスがセツトされる。カウンタ６１
５は、ラツチ６１２にセツトされたアドレスをカ
ウントアツプする。カウンタ６１６は、ラツチ６
１３にセツトされたアドレスをカウントアツプす
る。データ部６１７は、データが記憶される部分
であり、アドレスづけされた記憶媒体からなる。
制御部６１４は、データ部６１７に対するデータ
の「読みだし」、「書きこみ」を制御する部分であ
る。ラツチ６１８には、データ部６１７から読み
だされたデータがセツトされる。

ここで、主記憶装置と拡張記憶装置のアドレス
づけが問題であるが、本発明では下記のようにす
る。

１主記憶装置と拡張記憶装置は全く別のアドレ
ス空間でアドレスづけされる。すなわち、主記
憶アドレスと拡張記憶装置アドレスの間に相関
はない。

２主記憶装置はバイト単位でアドレスづけされ
るのに対し、拡張記憶装置は、主記憶装置より
粗くアドレスづけされる。ここでは、仮に４キ
ロバイト単位にアドレスづけされるとする。

前項１，２は、従来の方式と以下の点が異な
る。前項１については、従来、外部記憶装置内の
アドレスは、装置の構造上、命令のオペランドデ
ータとして指定できなかつたが、本発明では、命
令のオペランドデータとして指定できるようにし
た点であり、前項２については、従来、主記憶装
置と外部記憶装置との転送の単位はバイト単位で
あつたが、本発明では転送の単位を大きくした点
である。

拡張記憶装置６１に対する「読みだし」、「書き
こみ」は以下のようにして行なう。

第５図に、拡張記憶装置６１に対する「読みだ
し」命令、「書きこみ」命令の形式を示す。フイ
ールド７０は、命令フイールドであり、「読みだ
し」、「書きこみ」などの命令コードがはいる。フ
イールド７１は、第１オペランドフイールドであ
り、汎用レジスタ群１１２中のいずれかのレジス
タの番号がはいる。フイールド７２は、第２オペ
ランドフイールドであり、汎用レジスタ群１１２
中のいずれかのレジスタの番号がはいる。

フイールド７１で指定された番号の汎用レジス
タには、主記憶アドレスを、フイールド７２で指
定された番号の汎用レジスタには、拡張記憶アド
レスを、フイールド７２で指定された番号に１を
加えた番号の汎用レジスタには、転送ブロツク数
（１ブロツク＝４キロバイトとする）を命令の実
行に先立つて、格納しておかなくてはいけない。
ここで、前項２に従つて、汎用レジスタに格納し
ておく主記憶アドレス、拡張記憶アドレスとも４
キロバイト単位のアドレスでなくてはいけない。
主記憶装置はバイト単位でアドレスづけされてい
るため、主記憶アドレスはバイト単位でもよいよ
うに思えるが、制御の簡単化のため、４キロバイ
ト単位とする。

まず、「読みだし」命令は以下のように実行さ
れる。「読みだし」命令は、拡張記憶装置６１中
のデータを、主記憶装置３１に転送する命令であ
る。「読みだし」命令は、第６図１に示す形式で
ある。フイールド７０には「読みだし」命令を示
す命令コード、フイールド７１，７２には、汎用
レジスタ群１１２中のレジスタのレジスタ番号が
示され、仮にそれぞれＡ１，Ａ２とする。第６図
２に示すように汎用レジスタＡ１には主記憶装置
３１内のアドレスが、汎用レジスタＡ２には、拡
張記憶装置６１内のアドレスが、汎用レジスタ
（Ａ２＋１）には、転送ブロツク数が前もつて格
納されている。以下、第４図にしたがつて説明す
る。

命令レジスタ１１１Ａに「読みだし」命令がセ
ツトされると、デコーダ部１１１Ｂが該命令の解
読を行ない、拡張記憶装置６１に、読みだし指
令、主記憶アドレス、拡張記憶アドレスを信号８
０を通して送出し、それぞれ、ラツチ６１１，６
１２，６１３にセツトする。ラツチ６１１の内容
を見て、制御部６１４は、読みだし動作を開始す
る。ここで読みだし要求は、主記憶装置３１、拡
張記憶装置６１の記憶素子のアクセスの単位ごと
に行なわれる。ここでは、仮に、アクセスの単位
を８バイトとする。まず、ラツチ６１３中の拡張
記憶アドレスで、データ部からデータを読みだ
す、読みだされたデータはラツチ６１８にセツト
される。制御部６１４は、ラツチ６１２中の主記
憶アドレスにラツチ６１８のデータを書きこむア
クセス要求を作成し、信号８２を通して記憶制御
装置２１に送出する。前記アクセス要求、主記憶
アドレス、データは、アクセス要求スタツク装置
２１２にスタツクされた後、アクセス要求優先順
位決定装置２１３に送出され、該装置で選ばれる
と、ラツチ２１４，２１５，２１６，２１７にそ
れぞれ、アクセス要求の指令（「書きこみ」）、主
記憶アドレス、データ、アクセス要求発生源番号
（拡張記憶装置６１を示す）がセツトされ、主記
憶装置３１に送出され、データの書きこみが行な
われる。このようにして、拡張記憶装置６１から
主記憶装置３１に最初の８バイトのデータが転送
されたことになる。以上のように、１つアクセス
要求が主記憶装置３１に送出されると、記憶制御
装置２１は、信号８１によつて拡張記憶装置６１
に、次のアクセス要求を送出することを許可す
る。制御部６１４は、信号８１を受けとると、カ
ウンタ６１５，６１６を使つて、ラツチ６１２，
６１３の値を８増加させ、それぞれ、次にアクセ
スする主記憶アドレス、拡張記憶アドレスを指す
ようにする。この更新されたラツチ６１２，６１
３の値を用いて、前記の処理を行ない、次の８バ
イトを拡張記憶装置６１から主記憶装置３１に転
送する。以下同様にして、次々と拡張記憶装置６
１中のデータが主記憶装置３１に転送する。

転送ブロツク数の管理は、命令制御部１１１が
行なつており、ある決まつたブロツク数ごとに拡
張記憶装置６１に転送指示を行なう。命令制御部
１１１はラツチ６１２，６１３の内容を見て、拡
張記憶装置６１が指定したブロツク数だけデータ
を転送し終わつたら、次のブロツクを示すアドレ
スをラツチ６１２，６１３にセツトして命令を続
行し、第６図２の汎用レジスタ（Ａ２＋１）に示
すブロツク数だけデータの転送が終わつたら、命
令を終了する。

次に、「書きこみ」命令の動作を説明する。

「書きこみ」命令は、主記憶装置３１中のデー
タを、拡張記憶装置６１に転送する命令である。
「書きこみ」命令の形式は、第６図１，２でフイ
ールド７０中の命令コードや「読みだし」から
「書きこみ」に変わつたものである。

命令レジスタ１１１Ａに「書きこみ」命令がセ
ツトされると、デコーダ１１１Ｂが該命令の解読
を行ない、拡張記憶装置６１に、書きこみ指令、
主記憶アドレスを送出し、信号８０を通して、そ
れぞれ、ラツチ６１１，６１２，６１３にセツト
する。ラツチ６１１の内容を見て、制御部６１４
は書きこみ動作を開始する。ここで、書きこみ要
求は前記の読みだし要求と同様に８バイト単位に
処理される。制御部６１４は、ラツチ６１２の主
記憶アドレスからデータを読みだすアクセス要求
を作成し、信号８２を通して、記憶制御装置２１
に送出する。前記アクセス要求、主記憶アドレス
は、アクセス要求スタツク装置２１２にスタツク
された後、アクセス要求優先順位決定装置２１３
に送出され、該装置で選ばれると、ラツチ２１
４，２１５，２１７にそれぞれアクセス要求の指
令（「読みだし」）、主記憶アドレス、アクセス要
求発生源番号（拡張記憶装置６１を示す）がセツ
トされ、主記憶装置３１に送出され、データの読
みだしが行なわれる。主記憶装置３１からデータ
が読みだされると、ラツチ２１８，２１９にそれ
ぞれ、読みだされたデータ、アクセス要求発生源
番号（拡張記憶装置６１を示す）がセツトされ
る。変換論理２１Ａは、ラツチ２１９の内容にし
たがつて、ラツチ２１８中のデータを要求元の拡
張記憶装置６１に送出する。拡張記憶装置６１は
該データをラツチ６１０にセツトし、制御部６１
４は、ラツチ６１０内のデータを、データ部６１
７の中の、ラツチ６１３の値で示される拡張記憶
アドレスに書きこむ。同時に、制御部６１４は、
カウンタ６１６を使つてラツチ６１３の値を８増
加させ、次にアクセスする拡張記憶アドレスを指
すようにする。このようにして、主記憶装置３１
から、拡張記憶装置６１に最初の８バイトのデー
タが転送されたことになる。ここで、記憶制御装
置２１は、「読みだし」命令の時と同様に、拡張
記憶装置６１からのアクセス要求が、主記憶装置
３１に送出されると、信号８１によつて、拡張記
憶装置６１に、次のアクセス要求を送出すること
を許可する。制御部６１４は、カウンタ６１５を
使つて、ラツチ６１２の値を８増加させ、次にア
クセスする主記憶アドレスを指すようにする。こ
の更新されたラツチ６１２の値を用いて、前記の
処理を行ない、次の８バイトを主記憶装置３１か
ら、拡張記憶装置６１に転送する。

以下同様にして、次々と主記憶装置３１中のデ
ータが拡張記憶装置６１に転送される。

転送ブロツク数の管理については「読みだし」
命令と全く同じである。

以上の説明で、外部記憶装置５１は、デイス
ク、磁気テープなど機械系の動作でアクセスされ
るものであるのに対し、拡張記憶装置６１は、半
導体の記憶素子で構成されるものであることを前
提とする。

前記の外部記憶装置のアクセス時間は、主記憶
装置のアクセス時間に比べ、非常に長いので、従
来の方式のように、入出力動作は入出力処理装置
にまかせ、入出力動作中は、中央処理装置は入出
力から解放するという方式にせざるを得なかつ
た。しかし、近年の半導体の進歩により、高速で
大容量の記憶素子が開発され、アクセス時間が主
記憶装置よりそれほど劣らない、大容量の外部記
憶装置（第３図中の拡張記憶装置６１）が実現可
能となつた。そのため、本発明のような、主記憶
装置と外部記憶装置間を直接転送する方式が考案
された。

〔発明の効果〕

本発明によれば、次の効果がある。

１転送すべきデータ長を命令の中で指定できる
ため、一回の転送命令の発行で一度に所望のデ
ータ量を転送することが可能となる。

２記憶装置内のアドレスを命令の中で指定でき
るため、従来、入出力処理装置に接続している
使用可能な外部記憶装置の探索、わりつけ、ア
クセス位置決めに要していた時間がなくなる。

３中央処理装置は、記憶装置と主記憶装置との
間でのデータ転送中にはデータ転送命令により
占有され、データ転送の終了によりデータ転送
命令を終了するため、従来の入出力動作の終結
である入出力割込みに対する後処理にかかつて
いた時間がなくなる。

４以上のことが可能となる為、データ転送命令
の実行の間は中央処理装置が占有されるが、割
込み処理が不要のため、主記憶装置の背後に高
速にアクセス可能な記憶装置を接続するのに適
した構成となる。

５記憶装置は所望アドレスから所望量のデータ
をアクセス可能であり、計算の性質に応じたメ
モリ管理が可能であるため、大規模な科学計算
等を高速に処理するのに適した計算機システム
を提供することができる。

６記憶装置はデータ転送命令を受取ると、転送
命令で指定される転送長を所定のデータ長ずつ
に分割し、該分割されたデータ長ずつアクセス
要求を発行しており、記憶制御装置はその分割
されたアクセス要求毎に他のアクセス要求発生
元との優先順位判定をしているため、各アクセ
ス要求の合間に他の入出力処理装置からの低い
優先順位のアクセス要求をも受けることができ
る。

７記憶装置側で主記憶装置のアドレスを発生し
てアクセス要求を発行させ、記憶制御装置（優
先権回路）に入力しているので、中央処理装置
のハード量を増加させることなく、記憶装置を
オプシヨンとするような計算機システムに適し
たシステムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の計算機システムを示す図、第２
図は第１図に用いる入出力処理装置の例を示す
図、第３図は本発明に従つた計算機システムを示
す図、第４図は第３図に用いる中央処理装置、記
憶制御装置、拡張記憶装置のそれぞれの構成例を
示す図、第５図は本発明に従つた計算機システム
で用いる命令の形式を示す図、第６図は第５図で
示される命令のうち「読みだし」命令の例を示す
図である。図において、１１……中央処理装置、２１……
記憶制御装置、３１……主記憶装置、４１……入
出力処理装置、５１……外部記憶装置、６１……
拡張記憶装置。

Claims

【特許請求の範囲】１中央処理装置と、主記憶装置と、中央処理装置の入出力起動命令により起動し、
外部記憶装置と主記憶装置間のデータ転送を行
い、データ転送中は前記中央処理装置を解放し、
前記中央処理装置に割込みでデータ転送の終了を
報告する入出力処理装置と、前記主記憶装置のアドレス空間とは異なるアド
レス空間を持ち、前記主記憶装置よりも大きな記
憶単位毎にアドレス付けされた記憶装置とを有
し、前記中央処理装置、前記入出力処理装置及び前
記記憶装置からのアクセス要求のうちの１つを優
先順位により選択して、前記主記憶装置に転送す
る記憶制御装置と、前記中央処理装置は、前記主記憶装置内のアド
レスと前記記憶装置内のアドレスと転送長とを指
定するデータ転送命令を発行し、前記記憶装置は、前記データ転送命令を受取る
と、前記転送長を所定のデータ長ずつに分割し、
前記記憶制御装置に対して、該分割されたデータ
長ずつアクセス要求を発行することにより前記入
出力処理装置を介さずに前記主記憶装置との間
で、指定されたアドレスから指定された転送長の
データ転送を行い、前記中央処理装置は、前記記憶装置と前記主記
憶装置との間でのデータ転送中には前記データ転
送命令により占有され、データ転送の終了により
前記データ転送命令を終了する計算機システム。