JPH06124233A - メモリ拡張方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 物理アドレス空間に設けた窓を通して複数の
バンクメモリをアクセスするバンク切替えメモリのメモ
リ拡張方法において、第１に、論理アドレスを窓のサイ
ズのブロックで分割する。第２に、論理アドレスのブロ
ック番号と、現在そのブロックが窓にあるか否かを示す
フラグと、論理アドレスのブロックとバンク切替えメモ
リのバンク番号との対応関係を示すテーブルとを設け
る。そして、論理アドレスの複数ページにまたがるよう
なプログラムを実行する場合、異なるブロックに移行す
る場合は、テーブルを参照してバンク切替えを行い、ま
た、テーブルを更新する。 【効果】 ユーザプログラムが複数のバンクにまたがる
ように格納されている場合でも、ユーザプログラムはバ
ンク切替えを意識する必要がない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はバンク切替えメモリ上で
プログラムを実行させるためのメモリ拡張方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】メモリの物理アドレス空間以上のアドレ
ス空間を得る方法としてバンク切替えメモリによる方法
がある。図２に、バンク切替えメモリによるメモリ拡張
方法を示す。図において、１はメモリにおける物理アド
レス空間を示し、この物理アドレス空間の一部分を窓１
ａと呼ばれるアドレス空間とする。そして、この物理ア
ドレス空間１とは別に、窓１ａの大きさと各バンク０〜
ｎの大きさが等しいバンク切替えメモリ２を設け、ま
た、そのバンク切替えのためのバンク選択レジスタ３を
設ける。

【０００３】このように構成されたバンク切替えシステ
ムは、窓１ａのアドレスに対応する物理メモリを切替え
ることにより、物理メモリサイズを拡張する方法であ
り、バンク切替えメモリ２の切替えはバンク選択レジス
タ３に設定するバンク番号（０〜ｎ）を切替えることに
より実施される。そして、このようなバンク切替え機能
は、パーソナルコンピュータ等の場合、ユーザプログラ
ムやデバイスドライバ等に開放されており、バンク切替
えシステムは、従来、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メ
モリ）ディスクといったデータ格納域として用いられる
ことが多かった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のメモリ拡張方法では、以下の述べる理由からプログ
ラム実行用には適さなかった。 一つのプログラムが複数のバンク（０〜ｎ）にまたが
るような格納方法とした場合、ユーザプログラムはバン
クを切替えるタイミングを掴むことができない。 上記の問題を解決するためには、プログラムを一つ
のバンクに入りきるようにする必要があり、従って、こ
れには窓１ａのサイズを大きくする必要がある。しかし
ながら、このような場合、窓１ａが物理アドレス空間１
を大きく占有してしまうといった別の問題点があった。

【０００５】本発明は、上記従来の問題点を解決するた
めになされたもので、一つのプログラムを複数のバンク
にまたがって格納しても、ユーザプログラムがバンクの
切替えを意識しなくてもよい等、大きなプログラムでも
格納することのできるメモリ拡張方法を提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のメモリ拡張方法
は、物理アドレス空間に設けた窓を通してバンク切替え
メモリにアクセスし、複数のバンクの切替えを行うメモ
リ拡張方法において、論理アドレス空間を前記窓のサイ
ズとしたブロックで分割し、前記論理アドレス空間のブ
ロック番号と前記バンク切替えメモリにおけるバンク番
号との対応関係を示すテーブルを備え、前記論理アドレ
ス空間上で異なるブロックに移行する場合は、前記テー
ブルに基づき、バンク切替えを行うようにしたことを特
徴とするものである。

【０００７】

【作用】本発明のメモリ拡張方法においては、論理アド
レスの複数のページ上にまたがるようなプログラムを実
行させる場合に、現在実行しているページから次のペー
ジに移行する時は、テーブルを参照する。テーブルを参
照して、先ず、以前マッピングされていたページの物理
ページ存在フラグを不在とし、かつ、そのページに対応
するバンク切替えメモリのバンク番号を設定する。そし
て、ページフォルトの発生したページの物理ページ存在
フラグを存在に設定し、窓の物理アドレスを設定する。
また、バンク選択レジスタの内容を以前マッピングされ
ていたページのバンク番号から現在の窓に存在するペー
ジのバンク番号に切替える。従って、実行しているプロ
グラムとしては、バンク切替えを意識する必要がない。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。図１は本発明のメモリ拡張方法の実施例を示
すフローチャートであるが、これに先立ち、本発明のメ
モリ拡張方法の原理を説明する。本発明は、メモリ管理
のハードウェア機構（例えば、ページング方式またはセ
クメンテーション方式による仮想記憶機能）を用いて、
物理メモリサイズを拡張する方法である。尚、以下、ペ
ージング方式の場合を説明するが、セグメンテーション
方式の場合であっても同様に実現可能である。

【０００９】通常、メモリ管理の仮想記憶機能は、小さ
い物理メモリを仮想的に大きく見せるために用いられる
が、本発明では、大きな物理メモリが物理アドレス空間
に入りきらないような場合を考えている。このような場
合に、大きな物理メモリをバンク切替え方式で物理アド
レス空間に配置し、メモリ管理の仮想記憶機能を用いて
論理アドレス空間上では、リニアで連続したメモリのよ
うに見せる方法である。

【００１０】図３は、本発明のメモリ拡張方法を適用し
たコンピュータシステムの構成図である。図のシステム
は、中央処理装置（ＣＰＵ）１０、主記憶装置２０、バ
ンク切替えメモリ３０、キーボード４０、ディスプレイ
５０、磁気ディスク装置６０、バス７０からなる。

【００１１】中央処理装置１０は、バス７０を介して各
部の制御を行うと共に、バンク選択レジスタ１１、メモ
リ管理機構１２を備えている。バンク選択レジスタ１１
については図４において後述する。メモリ管理機構１２
は、上述した仮想記憶機能を有する管理機構である。

【００１２】主記憶装置２０は半導体のランダム・アク
セス・メモリからなり、各種のデータやプログラムを一
時記憶すると共に、中央処理装置１０の作業領域を構成
し、また、この主記憶装置２０が物理アドレス空間を形
成している。この主記憶装置２０にはテーブル２１、例
外ハンドラ２２が配置される。テーブル２１は、論理ア
ドレスとバンク番号の関係等を示すテーブルであるが、
これについては図４で詳述する。例外ハンドラ２２は、
プログラム実行中に例外割込みが発生した場合にこの割
込み処理を行う機能を有している。バンク切替えメモリ
３０は、後述するように、複数のバンクで分割された半
導体メモリであり、ランダム・アクセス・メモリ等で構
成されている。また、キーボード４０およびディスプレ
イ５０はコンピュータシステムの入出力装置であり、磁
気ディスク装置６０は、外部記憶装置としての機能を有
している。

【００１３】図４に、自動バンク切替えの原理として、
アプリケーションプログラム（処理プログラム）の実行
に従って自動的にバンクを切替える方法を示す。図４に
おいて、８０はユーザから見た仮想的な論理アドレス空
間で、３つのブロックとしてページ０、１、２に分割さ
れている。９０は、メモリの実アドレス空間である物理
アドレス空間で、この物理アドレス空間の一部分に窓９
１が形成されている。また、３０は、上述したように、
複数のバンク０〜ｎに分割されているバンク切替えメモ
リであり、各バンクの大きさと前記論理アドレス空間８
０の各ページとが、物理アドレス空間９０の窓９１の大
きさに一致している。

【００１４】また、バンク選択レジスタ１１は、現在、
物理アドレス空間９０の窓９１にどのバンクが存在して
いるかを示すレジスタである。そして、テーブル２１
は、論理アドレス空間８０のページ番号（ブロック番
号）と、そのページが物理アドレス空間９０の窓９１に
あるか否かを示す存在フラグと、論理アドレスの各ペー
ジと、窓９１の物理アドレスあるいはバンク切替えメモ
リ３０のバンク番号との対応関係を示すテーブルであ
る。

【００１５】上記の図４は、バンク切替え動作の初期状
態を示しており、処理プログラムのページ０、１、２
は、それぞれバンク切替えメモリ３０のバンク１、バン
ク３、バンク２の順に対応している。そして、この状態
では、処理プログラムのページ０のみ物理ページが存在
する状態になっている。また、論理アドレス空間８０に
おける矢印８１は、処理プログラムの実行する流れを示
している。

【００１６】このような状態から、処理プログラムの実
行が論理アドレス空間８０におけるＡ点に達すると、ペ
ージング方式のメモリ管理機構１２により、例外が発生
する。すると、例外ハンドラ２２に制御が渡り、例外ハ
ンドラ２２はテーブル２１の内容に基づいて、バンク選
択レジスタ１１を設定すると共に、テーブル２１の内容
を更新し、オンデマンドでバンク切替えを行う。

【００１７】以下、例外ハンドラ２２によるバンク切替
え動作を図１のフローチャートに沿って説明する。先
ず、例外ハンドラ２２は、発生した例外の種類はページ
フォルトであるかを判定し（ステップＳ１）、ページフ
ォルト以外の例外であった場合は、その例外処理を行う
（ステップＳ２）。一方、ステップＳ１において、例外
の種類がページフォルトであった場合は、そのページフ
ォルトが、バンク切替えのためのページフォルトである
かを判定する（ステップＳ３）。このステップＳ３にお
いて、ページフォルトがバンク切替えのためのページフ
ォルトでなかった場合は、そのページフォルトに対応し
たページフォルト処理を行う（ステップＳ４）。また、
ステップＳ３において、バンク切替えのためのページフ
ォルトであった場合は、ステップＳ５〜ステップＳ７の
バンク切替え処理を行う。

【００１８】バンク切替え処理において、例外ハンドラ
２２は、最初に、以前にマッピングされていたページの
物理ページ存在フラグを“０”に設定し、窓９１の物理
アドレスの部分に、対応したバンク番号を設定する（ス
テップＳ５）。例えば、図４の論理アドレス空間８０に
おけるＡ点の場合、例外ハンドラ２２は、テーブル２１
の物理ページ存在フラグにおけるページ０を不在“０”
に変更する。次いで、例外ハンドラ２２は、バンク選択
レジスタ１１の内容を切替える（ステップＳ６）。例え
ば、上記Ａ点の場合、バンク選択レジスタ１１は“１”
から“３”に設定される。

【００１９】また、例外ハンドラ２２は、ページフォル
トの発生した物理ページ存在フラグを“１”に設定し、
窓９１の物理アドレスを設定する（ステップＳ７）。例
えば、Ａ点の場合は、テーブル２１におけるページ１の
物理ページ存在フラグを“１”とし、窓９１の物理アド
レスを設定する。このような操作により、ページ１のみ
物理メモリが存在する状態となる。

【００２０】図５は、Ａ点以降のバンク選択レジスタ１
１とテーブル２１の状態を示す図である。即ち、バンク
選択レジスタ１１にはページ１のバンク番号である
“３”が設定されており、テーブル２１における物理ペ
ージ存在フラグはページ１のみが存在“１”となってい
る。

【００２１】その後、例外ハンドラ２２から処理プログ
ラムに戻ると、処理プログラムの実行が続行される。そ
して、処理プログラムがＢ点に達すると、上記Ａ点の場
合と同様に例外が発生し、例外ハンドラ２２が同様な処
理を行うことによってプログラムの実行を継続すること
ができる。

【００２２】また、上記実施例では、バンク切替えメモ
リ３０への窓９１は、一つであったため、異なるバンク
が参照される度にバンク切替えが発生する。そこで、バ
ンク切替えメモリのハードウェアにバンク選択レジスタ
を複数備えることにより、窓の数を増すこともできる。

【００２３】図６に、窓の数を複数とした例を示す。図
６の例は、物理アドレス空間９００の窓９０１をｎ個と
したものである。そのため、バンク選択レジスタ１１０
はｎ個となっている。また、ここで、処理プログラムの
ための論理アドレス空間８００をページ０〜ページｘ
（ｘは正の整数）とし、バンク切替えメモリ３００のバ
ンク数をバンク０〜バンクｙ（ｙは正の整数）とした場
合（但し、ｙ≧ｘ＞ｎ）、テーブル２１０は、図に示す
ようになり、例えば上記実施例のようにページ０からペ
ージ１へ移行する場合でもバンク切替えは発生しない。
このように、窓９０１の数を複数個とすることにより、
バンク切替えが発生する頻度を少なくすることができ
る。

【００２４】以上のように、上記各実施例では、メモリ
管理の仮想記憶機能を用いて論理アドレス空間上では連
続したメモリに見えるよう構成したので、例えば、イン
テル社 ８０３８６といった仮想アドレス機構を持った
ＣＰＵを用いたシステムにおいて、外部バスの幅に制限
がある場合（例えば、ＩＳＡバスでは１６Ｍバイト）
に、バンク切替えメモリを用いて、バス幅を超える量の
物理メモリを実装し、それをあたかも連続したメモリで
あるかのように見せて処理プログラムを実行させること
ができる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のメモリ拡
張方法によれば、論理アドレスを、物理アドレス空間に
おける窓のサイズと同様のサイズのブロックで分割し、
このブロック番号とバンクメモリのバンク番号との対応
関係を示すテーブルを備え、このテーブルを参照してバ
ンク切替えを行うよう構成したので、ユーザプログラム
がバンク切替えを意識しなくてもよく、大きなプログラ
ムであっても実行することができる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のメモリ拡張方法を示すフローチャート
である。

【図２】一般的なバンク切替えメモリによるメモリ拡張
方法の説明図である。

【図３】本発明のメモリ拡張方法を適用したシステムの
構成図である。

【図４】本発明のメモリ拡張方法におけるバンク切替え
の原理説明図である。

【図５】本発明のメモリ拡張方法におけるページ切替え
後の状態説明図である。

【図６】本発明のメモリ拡張方法における他の実施例の
説明図である。

【符号の説明】

１１、１１０ バンク選択レジスタ １２ メモリ管理機構 ２１、２１０ テーブル ２２ 例外ハンドラ ３０、３００ バンク切替えメモリ ８０、８００ 論理アドレス空間 ９０、９００ 物理アドレス空間

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物理アドレス空間に設けた窓を通してバ
   ンク切替えメモリにアクセスし、複数のバンクの切替え
   を行うメモリ拡張方法において、 論理アドレス空間を前記窓のサイズとしたブロックで分
   割し、 前記論理アドレス空間のブロック番号と前記バンク切替
   えメモリにおけるバンク番号との対応関係を示すテーブ
   ルを備え、 前記論理アドレス空間上で異なるブロックに移行する場
   合は、前記テーブルに基づき、バンク切替えを行うよう
   にしたことを特徴とするメモリ拡張方法。