JPH05210592A - 多重仮想空間におけるアドレス変換方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 多重仮想記憶システムを搭載したマイクロプ
ロセッサ応用機器のＩＣＥによるデバッグにおいて、ユ
ーザによる、任意タスクの仮想記憶空間へのエミュレー
タ側からのアクセスを可能とし、これによりデバッグの
効率化を図る。 【構成】 仮想メモリ６に配置されてたターゲットシス
テム５の複数タスクＴ_０，Ｔ_１，・・・について、それ
ぞれのタスクのアドレス変換テーブル９ａ，９ｂ，・・
・が格納されている領域の先頭アドレスを特定するため
の情報を記憶するＭＭＵキャッシュ４を設け、エミュレ
ータ１側からの前記仮想メモリ６へのアクセスに際し、
ホストプロセッサ３は、アクセスしたい任意タスクにつ
いての前記情報をＭＭＵキャッシュ４から取り込み、該
情報に基づきエミュレーションプロセッサ２に設けられ
た仮想記憶管理ユニット２１の動作をシミュレートする
ことで、仮想アドレス・実アドレス変換を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多重仮想記憶システム
を搭載したマイクロプロセッサ応用機器のＩＣＥによる
デバッグに際して用いる仮想アドレス・実アドレス変換
方法に関し、前記プロセッサのマルチタスク動作中に、
任意タスクの任意仮想アドレスへのホスト側からのアク
セスを可能とする多重仮想空間におけるアドレス変換方
法に関するものである。

【０００２】

【技術背景】図２は、仮想記憶管理ユニットを搭載した
マイクロプロセッサが複数のタスクを処理する場合を示
す説明図である。同図において、多重仮想メモリ３６に
は、タスクＴ_０〜Ｔ_ｎ−１の仮想記憶空間が配置されて
おり、実メモリ３８には複数タスクＴ_０，Ｔ_１，・・
・，Ｔ_ｎ−１のページＰ_０（Ｔ_ｉ），Ｐ_１（Ｔ_ｉ），・
・・（ｉ＝０，１，・・・，ｎ−１）のうち所望ページ
が動的再配置されている。また、マイクロプロセッサ３
２は仮想記憶管理ユニット（同図では、ＶＭＭＵで示
す）３２１を有しており（通常、同図に示すようにマイ
クロプロセッサ内部に設けられる）、この管理ユニット
は仮想記憶管理レジスタ（ＭＭＵレジスタ）３２２等の
内部資源を有している。なお、通常、ＭＭＵレジスタ３
２２には、現在実行中のタスクの変換テーブル（３９
ａ，３９ｂ，・・・のうちの何れか）の先頭アドレスが
書き込まれる。

【０００３】ところで、マイクロプロセッサ３２が、あ
るタスクを実行する場合には、仮想記憶管理ユニット３
２１は、 （１）まず、ＭＭＵレジスタ３２２に書き込まれた値か
ら、主記憶装置３７の固定領域に設けられた変換テーブ
ル領域３９（３９ａ，３９ｂ，・・・のテーブルから構
成される）のうちの該タスクについてのテーブルの所在
（先頭番地）を知る。 （２）そして、このテーブルに記録されている実アドレ
ス情報から、与えられた仮想アドレスに対応する実アド
レスを求める。なお、マイクロプロセッサの種類によっ
ては、この変換テーブル３９ａ，３９ｂ，・・・が複数
段（複数階層）に分かれている場合もある。

【０００４】ところで、上記のような多重仮想記憶シス
テムを搭載したマイクロプロセッサ応用機器のＩＣＥに
よるデバッグでは、マイクロプロセッサ（以下、「エミ
ュレーションプロセッサ」と言う）３２があるタスクを
実行している際に、ユーザが、何れかのタスクの仮想記
憶空間のあるアドレスにアクセスしたい場合がしばしば
生じる。図３は、図２のシステムにＩＣＥを接続した場
合の説明図である。同図において、例えば、エミュレー
タ３１側に搭載した設けたエミュレーションプロセッサ
３２の動作中に、ユーザがターゲットシステム３５のタ
スクＴ_０，Ｔ_１，・・・の何れかの仮想記憶空間にアク
セスする場合、ホストプロセッサ３３は、該タスクのア
ドレス変換テーブルを参照して、所定の仮想アドレスを
実アドレスに変換する必要がある。

【０００５】エミュレーションプロセッサ３２がシング
ルタスク動作をしている場合には、変換テーブル３９は
一義的に特定されるので、ホストプロセッサ３３は、こ
の変換テーブル領域３９に基づき、エミュレーションプ
ロセッサ３２に内蔵された仮想記憶管理ユニット３２１
の動作をシミュレートして、仮想アドレスに対応する実
アドレスを求めることができる。一方、エミュレーショ
ンプロセッサ３２がマルチタスク動作をしている場合に
は、ホストプロセッサ３３は、各タスクに対応した複数
のアドレス変換テーブル３９ａ，３９ｂ，・・・から、
ユーザがアクセスしたいタスクの変換テーブルを特定す
る（すなわち、該変換テーブルの先頭番地情報等の情報
を含むＭＭＵレジスタ３２２の内容を知る）必要があ
る。この場合には、ＭＭＵレジスタ３２２の内容を外部
から直接知る方法は無いため、アドレス変換のたびにエ
ミュエーションプロセッサ３２が現在実行しているタス
クを一時中断して、ＭＭＵレジスタ３２２の値をメモリ
ー等の記憶手段に書き出し、該レジスタ３２２の値をも
とに変換テーブル（３９ａ，３９ｂ，・・・の何れか）
の所在を求め、前記と同様のシミュレートを行うこと
で、仮想アドレスに対応した実アドレスを求めなければ
ならない。

【０００６】上記エミュレーションプロセッサ３２のタ
スク実行動作を中断する方法として、例えば、（１）エ
ミュレーションプロセッサ３２によるタスクの実行をユ
ーザが強制中断する、（２）エミュレーションプロセッ
サ３２があるタスクにアクセスを開始した時点で、該タ
スクの実行が中断されるように、エミュレータの機能を
設定しておくなどの方法が考えられる。

【０００７】（１）の方法では、まず、エミュレーショ
ンプロセッサ３２があるタスクを実行している最中に該
実行をエミュレータの機能を使って強制的に中断する。
つぎに、ホストプロセッサ３３が、ＭＭＵレジスタの値
をメモリ等に書き出し、この値に基づいて仮想記憶管理
ユニットの動作をシミュレートすることで、アクセスし
たいタスクの変換テーブル（３９ａ，３９ｂ，・・・の
何れか）の先頭アドレスを求める。そして、該当する変
換テーブルを読むことで実アドレスを得、この後、上記
中断したタスクの実行を再開する。 この方法では、エミュレーションプロセッサ３２は、実
行しているタスクに対応してＭＭＵレジスタ３２２の値
を逐一書き換え、仮想記憶管理ユニット３２１は該値に
基づいてアドレス変換処理を行っている。したがって、
ユーザが、あるタスクの仮想記憶空間をアクセスしたい
場合には、エミュレーションプロセッサ３２による該タ
スクの実行中に該タスクの実行を中断させなければなら
ないが、ホストプロセッサ３３がむやみに仮想記憶管理
ユニットのシミュレートを開始しても、開始時に、エミ
ュレーションプロセッサ３２が所望タスクを実行してい
るとは限らない。このため、ユーザが、仮想メモリに配
置されているある特定のタスクの仮想記憶空間をアクセ
スしようとしても、該タスクを指定することは実際上不
可能である。

【０００８】（２）のエミュレーションプロッサ３２が
該当するタスクの実行を開始する時点で、タスクの実行
を中断するように、エミュレータの機能を設定しておく
方法では、実際のアクセスを行う前に所望のタスクでエ
ミュレーションプロセッサが実行を中断するようにエミ
ュレータの機能を毎回設定しておかなければならず、デ
バッグの効率が悪いといった不都合がある。 また、この場合には、エミュレーションプロセッサ３２
による実行頻度の低いタスクにユーザがアクセスしよう
とするときは、上記エミュレータ機能の設定を行ったと
しても、エミュレーションプロセッサ３２による該タス
クの実行があるまで待たなくてはならず、最悪の場合に
はアクセスできないといった事態も生じうる。

【０００９】さらに、上記（１），（２）の何れの方法
も、エミュレーションプロセッサ３２によるタスクの再
開はユーザがコマンド入力により行うため、タスクの中
断時間が長くなり、エミュレータの機能的透過性が著し
く悪化する、といった不都合がある。

【００１０】

【発明の目的】本発明は、上記のような問題を解決する
ために提案されたものであって、多重仮想記憶システム
を搭載したマイクロプロセッサ応用機器のＩＣＥによる
デバッグにおいて、エミュレーションプロセッサのマル
チタスク動作中であっても、ユーザによる任意タスクの
仮想記憶空間へのアクセスを可能とし、これによりデバ
ッグの効率化を図り、またＩＣＥの機能的透過性を向上
させるアドレス変換方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【発明の概要】本発明のアドレス変換方法は、仮想記憶
管理ユニットを有するエミュレーションプロセッサを搭
載したＩＣＥに適用されるものであって、仮想メモリに
配置されてたターゲットシステムの複数タスクについ
て、それぞれのタスクのアドレス変換テーブルが格納さ
れているアドレスを特定するための情報を記憶する手段
（以下、「ＭＭＵキャッシュ」と言う）を設け、エミュ
レータ側システムからの前記仮想メモリへのアクセスに
際し、ホストプロセッサは、アクセスしたい任意タスク
についての前記情報を前記記憶手段から取り込み、該情
報に基づきエミュレーションプロセッサに設けられた仮
想記憶管理ユニットの動作をシミュレートすることで、
仮想アドレス・実アドレス変換を行うことを特徴とす
る。

【００１２】以下、本発明の作用を説明する。いま、タ
ーゲットシステムの仮想メモリには、複数のタスクが配
置されており、実メモリには各タスクの所要ページが動
的再配置されており、エミュレーションプロセッサは、
マルチタスク動作を行っているものとする。エミュレー
ションプロセッサが、仮想メモリ上の任意タスクを実行
している場合、該エミュレーションプロセッサの資源
（通常は、プロセッサに内蔵されている）である仮想記
憶管理ユニットの、仮想記憶管理レジスタ（ＭＭＵレジ
スタ）には、現在実行中のタスクに対応するアドレス変
換テーブルについての情報（該テーブルの開始アドレス
情報等）が書き込まれている。アドレス変換テーブル
は、ターゲットシステムあるいはエミュレータの主記憶
装置内に格納されている。仮想記憶管理ユニットは前記
アドレス情報から、アドレス変換テーブルを特定し、こ
の変換テーブルに基づき、実行しているタスクの仮想ア
ドレスを実アドレスに変換し、エミュレーションプロセ
ッサは、該変換したアドレスに基づいて実メモリにアク
セスしている。

【００１３】一方、ＭＭＵキャッシュには、各タスクに
ついての上記アドレス変換テーブルについての情報が書
き込まれる。この書き込みは、ユーザからのコマンドに
より行われる。このＭＭＵキャッシュは、ＭＭＵレジス
タのビット幅と同一ビット幅に構成され、通常、エミュ
レータ側の主記憶装置内の領域に設けられる。上記情報
は、ユーザがタスクのプログラム構造から計算して求め
ることもできるし、ＭＭＵレジスタの値を計算する外部
プログラムによって得ることもできる。更に、エミュレ
ータの機能を用いてタスクを中断したときのＭＭＵレジ
スタの値をそのまま用いることもできる。あるいは、エ
ミュレータの機能を用いてアクセスしたいタスクで中断
し、そのときのＭＭＵレジスタの値を、ＭＭＵキャッシ
ュにコピーすることで得ることもできる。

【００１４】ここで、ユーザが特定タスクの特定アドレ
ス（仮想メモリのアドレス）にアクセスするものとす
る。なお、この特定タスクは、エミュレーションプロセ
ッサが現在実行中のタスクであるか否かは問わない。ホ
ストプロセッサは、ＭＭＵキャッシュに書き込まれてい
る情報から、ユーザがアクセスしたい特定タスクについ
てのアドレス変換テーブルの開始アドレスを既に認識し
ている。したがって、ホストプロセッサは、このアドレ
ス変換テーブルの情報に基づき、仮想記憶管理ユニット
が行う動作をシミュレートすることで、仮想アドレス・
実アドレス変換を行うことで、上記ユーザが望むタスク
にアクセスすることができる。

【００１５】

【実施例】図１は本発明の一実施例を示す説明図であ
る。同図において、エミュレータ１側（ＩＣＥ側）に
は、エミュレーションプロセッサ２，ホストプロセッサ
３およびＭＭＵキャッシュ４が図示されている。エミュ
レーションプロセッサ２はマルチタスク動作しており、
該プロセッサ２に内蔵した仮想記憶管理ユニット（ＶＭ
ＭＵ）２１により、仮想記憶管理を行っている。また、
ＭＭＵキャッシュ４は、エミュレータ１側の主記憶装置
の一部を構成しており、ＭＭＵレジスタ２２（仮想記憶
管理ユニット２１の一部を構成する）に書き込まれるべ
きアドレス変換情報を格納することができる。なお、こ
のＭＭＵキャッシュ４は、ＭＭＵレジスタ２２と同様の
ビット構成のメモリから成っている。

【００１６】エミュレーションプロセッサ２が実行する
各タスクＴ_０〜Ｔ_ｎ−１は、ターゲットシステム５側の
仮想メモリ６に配置されているものとする。なお、図１
では、それぞれのタスクＴ_ｉ（ｉ＝０，１，・・・，ｎ
−１）のページをＰ_０（Ｔ_ｉ），Ｐ_１（Ｔ_ｉ），・・・
で表してある。また、ターゲットシステム５の主記憶装
置７の一部８には上記タスクＴ_０〜Ｔ_ｎ−１の適宜部分
がページ単位で分割されて動的再配置されている。

【００１７】そして、主記憶装置７の他の一部には、仮
想アドレスを実アドレスに対応づけるための、変換テー
ブル９ａ，９ｂ，・・・（これらを、一括して符合９で
示す）が設けられている。この変換テーブル９は、タス
クごとに設けられ、実メモリ８に配置されているページ
について仮想アドレスと実アドレスとの対応がなされて
いる。なお、仮想記憶空間のページがマッピングされた
り変換テーブルが置かれるメモリ８，９は、図１ではタ
ーゲットシステム５上の主記憶装置７を使用するように
書かれているが、本発明はこれに限定されない。これら
は、エミュレータ１側に設けられている主記憶装置上に
置くこともできるし、またエミュレータ１とターゲット
システム５の両方に分散配置することもできる。

【００１８】いま、エミュレーションプロセッサ２があ
るタスクを実行する場合、ＭＭＵレジスタ２２内に、該
タスクについてのアドレス変換テーブル９ａ，９ｂ，・
・・の所在を示す情報（具体的には、主記憶装置７内の
変換テーブル９ａ，９ｂ，・・・の何れかの先頭アドレ
ス）が書き込まれる。この情報は、ホストプロセッサ３
によりＭＭＵキャッシュ４に書き込まれる。ＭＭＵキャ
ッシュ４は、一つのタスクについてのアドレス変換テー
ブルの情報だけを持つようにしてもよい。

【００１９】本発明においては、アドレス変換を行うプ
ログラムは、ＭＭＵレジスタ２２の値をＭＭＵキャッシ
ュ４に保存するためのプロセス（Ａ）、この保存された
値を用いて仮想アドレスを実アドレスに変換するプロセ
ス（Ｂ）を有している。先ず、プロセス（Ａ）において
は、ユーザがあるタスクをアクセスしようとするとき、
該アクセスの前にアクセスしようとするタスクのＭＭＵ
レジスタ２２の値をＭＭＵキャッシュ４に記憶させてお
く処理が必要とされる。この方には以下に述べる２通り
の方法がある。なお、通常、いずれの方法によっても、
ＭＭＵレジスタ２２の値のＭＭＵキャッシュ４への書き
込みを行えるように、それぞれにコマンドを用意してお
く。また、上記設定は、エミュレータ１側からの所望タ
スクへのアクセスの前に１度だけ実行するだけで足り
る。

【００２０】（１）ユーザがＭＭＵレジスタ２２の値を
ＭＭＵキャッシュ４に直接入力する方法 ユーザが、アクセスしたいタスクの実行にあたってＭＭ
Ｕレジスタ２２に書き込まれる値をＭＭＵキャッシュ４
に設定するコマンドにより直接入力する。ＭＭＵレジス
タ２２の値は、ユーザがタスクやプログラムの構造から
計算してもよいし、ＭＭＵレジスタ２２の値を計算する
外部のプログラムによって得てもよい。また、エミュレ
ータの機能を使って、このタスクを中断したときの実際
にＭＭＵレジスタ２２に書かれている値をそのまま使用
してもよい。

【００２１】 （２）ＭＭＵレジスタ２２の値をコピーする方法 エミュレータの機能を使って、アクセスしたいタスクで
中断し、そのときのＭＭＵレジスタ２２の値をＭＭＵキ
ャッシュ４にコマンドを用いてコピーする。つぎに、プ
ロセス（Ｂ）では、ＭＭＵキャッシュの値を使って、マ
イクロプロセッサ内部の仮想記憶管理ユニットの働きを
シミュレートして仮想アドレス・実アドレス変換を行
う。このプロセスはエミュレートしようとするマイクロ
プロセッサによって変更を必要とする部分であるが、概
ね、以下のようにして行われる。すなわち、まず入力さ
れた仮想アドレスの一部とＭＭＵキャッシュ４の値とに
より、対応するアドレス変換テーブル（具体的には、９
ａ，９ｂ，・・・の何れか）の先頭アドレスを知る。つ
いで、所定のアドレス変換テーブル９の値を読み、その
値と仮想アドレスの一部から、対応する実アドレスを計
算する。ここで、変換テーブル９が多段構成（複数階
層）となっているとき（例えば、セグメントテーブルに
基づく変換を行い、次にページテーブルに基づく変換を
行う場合）には、該階層に応じた回数の変換が必要とな
る。変換テーブル９やアクセスすべきページがターゲッ
トシステム５側にある場合は、エミュレーションプロセ
ッサ２を介してアクセスするが、これらがエミュレータ
１側にある場合にはホストプロセッサ３が直接アクセス
できる。

【００２２】

【発明の効果】本発明は上記のように構成したので、以
下の効果を奏することができる。 （１）多重仮想記憶空間では、エミュレーションプロセ
ッサがタスク実行中であっても、ユーザが希望するタス
クを選択的にアクセスすることができるようになり、こ
れにより、効率の高いデバッグが可能となった。 （２）一度、ＭＭＵレジスタの値をＭＭＵキャッシュに
書き込んでしまえば、アクセスのたびにエミュレーショ
ンプロセッサの動作を中断する必要はなくなる。 また、希望するタスクがターゲットシステム上で実行さ
れているいないに関わらず、ユーザは所望タスクの仮想
記憶空間へのアクセスをすることができる。したがっ
て、ＭＭＵレジスタの値を高速に参照できるので、透過
性の高いエミュレーションシステムを提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例説明するためのＩＣＥの説明
図である。

【図２】多重仮想記憶システムを説明するための説明図
である。

【図３】図２のシステムにＩＣＥを接続して場合の従来
技術を説明するための図である。

【符号の説明】

１ エミュレータ ２ エミュレーションプロセッサ ２１ 仮想記憶管理ユニット（ＶＭＭＵ） ２２ ＭＭＵ ３ ホストプロセッサ ４ ＭＭＵキャッシュ ５ ターゲットシステム ６ 仮想メモリ ７ 主記憶装置 ９ 変換テーブル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 仮想記憶管理ユニットを有するエミュレ
   ーションプロセッサを搭載したインサーキットエミュレ
   ータに適用される多重仮想空間におけるアドレス変換方
   法であって、 仮想メモリに配置されているターゲットシステムの複数
   タスクの少なくとも一部のもののアドレス変換テーブル
   が格納されているアドレスを特定するための情報を記憶
   する手段を設け、 ホスト側システムからの前記仮想メモリへのアクセスに
   際し、ホストプロセッサは、アクセスしたい前記タスク
   についての前記情報を前記記憶手段から取り込み、該情
   報に基づきエミュレーションプロセッサに設けられた仮
   想記憶管理ユニットの動作をシミュレートすることで、
   仮想アドレス・実アドレス変換を行うことを特徴とする
   多重仮想空間におけるアドレス変換方法。