JPH0616272B2 - メモリアクセス制御方式 - Google Patents

メモリアクセス制御方式

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JPH0616272B2
JPH0616272B2 JP59132219A JP13221984A JPH0616272B2 JP H0616272 B2 JPH0616272 B2 JP H0616272B2 JP 59132219 A JP59132219 A JP 59132219A JP 13221984 A JP13221984 A JP 13221984A JP H0616272 B2 JPH0616272 B2 JP H0616272B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はメモリアクセス制御方式に係り、詳しくは、バ
ッファ記憶方式の情報処理装置において、バッファメモ
リへのトスアアクセス要求をストアイン方式で制御する
場合の処理に好適なメモリアクセス制御方式に関する。
〔発明の背景〕
バッファ記憶方式の情報処理装置では、主メモリとバッ
ファメモリの内容が一致している必要がある。これの最
も簡単な解決法は、バッファメモリへのストアアクセス
要求時、ストア先のブロックがバッファメモリに存在す
るときはバッファメモリと同時に主メモリへもデータを
ストアすることである(ストアスルー方式)。しかし、
この方式では主メモリに対するアクセスが増加し、バッ
ファ記憶方式の利点が損われる。そこで、バッファメモ
リのストアアクセス要求時、ストア先のブロックがバッ
ファメモリに存在するときはバッファメモリにのみスト
アし、主メモリは更新しない方式がある。これをストア
イン方式と呼んでいる。このストアイン方式の場合、バ
ッファメモリの更新を記憶する変更ビットをブロック単
位に持ち、バッファメモリ内のブロックを置換する時、
変更ビットが立っていれば、置換されるブロックを主メ
モリに戻す。以下、このストアイン方式をとる情報処理
装置における従来のストア処理について詳述する。
第2図は主メモリとバッファメモリからなる2階層メモ
リシステムの全体構成図を示す。便宜上、第2図ではプ
ロセッサ0,1(図示せず)が本メモリシステムを共有
するとしている。1はプロセッサ0からのメモリアクセ
ス用アドレスレジスタ、2はプロセッサ1からのメモリ
アクセス用アドレスレジスタ、3はプロセッサ0からの
ストア用データレジスタ、4はプロセッサ1からのスト
ア用データレジスタである。5はバッファメモリ6に格
納されている主メモリ9上のアドレスが登録されるバッ
ファアドレスアレイ、7は例えばLRU(Least Recent
ly Used)方式により次の置換すべきブロックをカラム
アドレス単位に管理しているブロック置換テーブル、8
は変更ビットを管理しているプロック変更ビットテーブ
ルである。6はバッファメモリ、9は主メモリである。
第3図にバッファメモリ6と主メモリ9の関係を示す。
主メモリ9は0〜nのカラムアドレスに分割され、1つ
のカラムアドレスは0〜mのロウアドレスで構成され
る。バッファメモリ6は主メモリ9に対応して0〜nの
カラムアドレスに分割され、1つのカラムアドレスは0
〜3のロウアドレスで構成される。即ち、第3図の場
合、各カラムアドレス毎に、主メモリ9のm+1個のロ
ウアドレスに対応するブロックのうち、最大4個のブロ
ックがバッファメモリ6に登録できることになる。
いま、プロセッサ0からストアアクセス要求があり、ア
ドレスレジスタ1にリクエストアドレスが、データレジ
スタ3にストアデータがそれぞれセットされたとする。
このアドレスレジスタ1のリクエストアドレスでバッフ
ァアドレスアレイ5を検索し、所望ブロックがバッファ
メモリ6に存在するか否か調べる。リクエストアドレス
のブロックがバッファメモリ6に存在すれば、アドレス
レジスタ1内のカラムアドレスとバッファアドレスアレ
イ5によって求まったロウアドレスで定まるバッファメ
モリ6の該当ブロックに対して、データレジスタ3のス
トアデータを書き込む。一方、所望ブロックがバッファ
メモリ6に存在しない場合は、主メモリ9から該当する
ブロックをバッファメモリ6に転送し、バッファアドレ
スアレイ5に該新規ブロックに対応する主メモリ9のア
ドレスを登録した後、バッファメモリ6の該ブロックに
対してあらためてデータレジスタ3のストアデータを書
き込む。
上記バッファアドレスアレイ5の検索でバッファメモリ
6に所望ブロックの存在しないことが判明し、且つ、該
当カラムアドレスの4ロウが満杯の場合、新規ブロック
を登録するために、該4ロウ内のどれか一つのブロック
を追い出す必要がある。第2図において、この追出しブ
ロックを管理しているのがブロック置換テーブル7であ
る。第3図は該当カラムアドレスのロウのうち、ロウ番
号1のブロックが追出しの対象となっている例である。
追出しブロックがロウ番号1(#1)と決まると、ブロ
ック変更ビットテーブル8を検索し、該当ロウ#1のブ
ロック変更ビットが立っていれば、主メモリ9へ該ロウ
#1のブロックデータIを掃き出し(スワップアウ
ト)、その後、主メモリ9のブロックデータIIをバッフ
ァメモリ6における該当カラムアドレスの該当ロウ#1
にブロック転送する(スワップイン)。また、該当ロウ
#1のブロック変更ビットが立っていない場合は、スワ
ップアウト動作は不要で、バッファメモリ6における該
当カラムアドレスの該当ロウ#1に新規ブロックデータ
ーIIが上書きされる。
第4図に上記主メモリからのブロック転送をともなう従
来の一般的ストア処理のタイムチャートを示す。第4図
はスワップアウト動作をともなわない例であり、ブロッ
クサイズは64バイトで、主メモリからのブロック転送
は1マシンサイクル毎に8バイト転送するとしている。
即ち、バッファメモリへのストアアクセス要求に対し、
所望ブロックがバッファメモリに存在しない場合、主メ
モリへブロック転送要求が出され、これを受けて主メモ
リからバッファメモリへ1マシンサイクル毎に8バイト
ずつのブロック転送が開始される。このようにして64
バイトのブロック転送が終了すると、改めてデータレジ
スタのデータをバッファメモリに書き込むストア動作が
実行される。第4図は16バイトの全ストアリクエスト
の例を示したものである。
以上がストアイン方式において、バッファメモリに所望
のブロックが存在しない時の従来の一般的ストア処理で
あるが、これには次のような欠点がある。
(1)ブロック転送直後に書替えてしまう不要なデータま
で、主メモリからバッファメモリへ時間をかけて転送し
ており、その分転送時間の増加をきたしている。
(2)ストア用データレジスタが、ブロック転送の終了点
まで占有される。
これに対して、例えば特開昭53−148344号公報
に記載のように、バッファメモリへのトスアアクセス要
求に対し、所望ブロックがバッファメモリに存在しない
場合、主メモリからバッファメモリへのブロック転送に
先立って、データレジスタのストアデータをバッファメ
モリに書き込み、その後、主メモリからバッファメモリ
へブロック転送を行い、それをバッファメモリへ書き込
む際、すでに書き込まれているストアデータのバイト位
置への書き込みを禁止する方式がある。第5図にこの場
合のタイムチャートを示す。
上記方式では、ストア用データレジスタをブロック転送
終了時点まで占有する必要がなく、ブロック転送の終了
前に次のストアリクエストに開放することができる。し
かしながら、主メモリからバッファメモリへのブロック
転送は、依然として該当ブロックの全データについて行
われるため、先の(1)の欠点は解消されない。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、バッファ記憶方式の情報処理装置にお
いて、ストアリクエストを処理する際、リクエストアド
レスに該当するブロックがバッファメモリに存在せず新
ブロックをバッファメモリに転送する場合に、ストア処
理及びブロックの転送時間を短縮するメモリアクセス制
御方式を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明は、ストアアクセス要求アドレスの指すブロック
がバッファメモリに存在しない時、主メモリからバッフ
ァメモリへのブロック転送に先立って、ストアアクセス
要求のストアデータをバッファメモリに書き込み、主メ
モリからバッファメモリへのブロック転送では、主メモ
リの該当ブロックから該ストアデータ部分を除いたデー
タを読み出して、第2メモリの既に書き込まれているス
トアデータに連結して該当ブロック内へ書き込むことを
特徴とする。
〔発明の実施例〕
第1図は本発明の一実施例の全体構成図である。第1図
において、メモリアクセス用アドレスレジスタ1、スト
ア用データレジスタ3、バッファアドレスアレイ5、バ
ッファメモリ6、ブロック置換テーブル7、ブロック変
更ビットテーブル8、主メモリ9は第2図と同様であ
る。10はリクエストの種別コードを格納するリクエス
トコードレジスタ、11はリクエストコードのデコーダ
である。13はバッファメモリ6にリクエストのブロッ
クが存在するときのロウ番号を決定する回路(ロウ番号
決定回路)、14はバッファメモリ5にリクエストアド
レスのブロックが存在するか否か判定する回路(ヒット
判定回路)、16はブロック置換テーブル7およびロウ
番号決定回路13から送られるロウ番号を選択するセレ
クタ、17はセレクタ16で選択されたロウ番号がセッ
トされるロウレジスタである。19はゲート回路、21
はバッファメモリアクセス制御部、22は主メモリアク
セス制御部、23は主メモリアクセスアドレス補正部で
ある。以下の説明でも、ブロックサイズは64バイト、
ストア動作は16バイト全書込みとする。
今、アドレスレジスタ1にストアリクエストアドレス
が、ストア用データレジスタ3に16バイト全書込みス
トアデータが、リクエストコードレジスタ10に16バ
イト全書込みリクエストを示すコードがセットされたと
する。デコーダ11はリクエストコードレジスタ10の
内容をデコードし、16バイト全書込みリクエストであ
ると信号線12を“1”とする。一方、アドレスレジス
タ1のカラムアドレスでバッファアドレスアレイ5、ブ
ロック置換テーブル7、ブロック変更ビットテーブル8
の内容をそれぞれ読み出す。ヒット判定回路14はバッ
ファアドレスアレイ5から読み出された該当カラムアド
レスの各ロウに登録されているアドレスとアドレスレジ
スタ1のリクエストアドレスを比較し、バッファメモリ
6に所望のブロックが存在するとき信号線15を“1”
とする。この信号線15が“1”の時、ロウ番号決定回
路13で決定された所望のブロックに対応するロウ番号
がセレクタ16を介してロウレジスタ17にセットさ
れ、アドレスレジスタ1のカラムアドレス、該ロウレジ
スタ17のロウ番号で指示されるバッファメモリ6の該
当ブロックにストア用データレジスタ3のデータ(16
バイト)を書き込むように、バッファメモリアクセス制
御部21に起動をかける。信号線15が“1”のとき信
号線20は“0”であり、主メモリアクセス制御部22
は起動されない。
一方、ヒット判定回路14は、バッファメモリ6に所望
のブロックが存在しないとき信号線15を“0”とす
る。この信号線15が“0”の時、ブロック置換テーブ
ル7から読み出されたロウ番号(該当カラムアドレス内
の追出しブロックに対応するロウ)がセレクタ16を介
してロウレジスタ17にセットされる。また、ブロック
変更ビットテーブル8から読み出された変更ビットにつ
いて、ブロック置換テーブル7で求まったロウ番号に対
応する変更ビットが立っていなければ、信号線18は
“0”となる。信号線12が“1”、信号線15,18
が“0”の時、ゲート回路19が開き、信号線20が
“1”になる。信号線15が“0”でも信号線20が
“1”の場合、上記信号線15が“1”のときと同様
に、アドレスレジスタ1のカラムアドレス、ロウレジス
タ17のロウ信号で指示されるバッファメモリ6のブロ
ックにストア用データレジスタ3のデータ(16バイ
ト)を書き込むように、バッファメモリアクセス制御部
21に起動をかける。同時に、信号線20が“1”にな
ると、主メモリアクセス制御部22に対して48バイト
(64バイトから16バイトを引いた値)のブロック転
送アクセスの起動を指示し、主メモリアクセスアドレス
補正部23に対しては、アドレスレジスタ1のリクエス
トアドレスに16バイトを64バイトブロック内ラップ
アラウンドで加算した値を主メモリ9のブロック転送開
始アドレスとする要求を出す。
第6図は上記バッファメモリに所望のブロックが存在し
ないときの本発明実施例におけるストア動作のタイムチ
ャートを示したものである。即ち、バッファメモリ6へ
のストアアクセス要求に対し、所望ブロックがバッファ
メモリ6になく、且つ、ブロック置換テーブル8で求ま
ったロウ番号の変更ビットが立っていない場合、バッフ
ァメモリアクセス制御部21により、バッファメモリ6
の該当ロウ番号のブロックにデータレジスタ3の16バ
イトデータ(D0,D1)が書き込まれる。この時点で
データレジスタ3は次のストアリクエストのために開放
される。このバッファメモリアクセス制御部21のスト
ア動作と並行して、主メモリアクセス制御部22によ
り、主メモリ9からのブロック転送が開始される。この
結果、上記バッファメモリアクセス制御部21によるス
トア動作に続いて、1マシンサイクル毎に8バイトず
つ、6マシンサイクルかけて48バイトデータ(D2〜
D7)がバッファメモリ6の該当ブロックに転送され
る。第6図を第4図と比べると、第6図では、16バイ
トストアリクエストを12マシンサイクル早く終了で
き、更に、バッファメモリの使用時間を4マシンサイク
ル短縮できる。また、第5図に比べると、バッファメモ
リの使用時間を2マシンサイクル短縮できる。
第7図は上記ストア動作が実行されるバッファメモリ6
内の1ブロックを示したものである。第7図において、
該ブロックには8バイト単位に8個のデータ(64バイ
ト)が格納される。100は該ブロックの64バイト境
界アドレスであり、101をストア16バイトアドレス
の先頭とすると、この101から斜線部分の16バイト
領域に第1図のデータレジスタ3のストアデータD0,
D1が書き込まれる。一方、主メモリ9からの48バイ
トデータD2,……,D7は、101から16バイトス
キップした102のアドレスから書き込まれる。
なお、第1図の実施例ではスワップアウト動作が不要な
場合についての構成のみ示したが、スワップアウトをと
もなう場合は、信号線15=0、信号線18=1の条件
でバッファメモリアクセス制御部21はスワップアウト
動作を行い、該スワップアウト後、バッファメモリ6に
対してストア動作を実行し、同時にメインメモリアクセ
ス制御部22は主メモリ9からのブロック転送を開始す
ればよい。スワップアウト動作は、バッファメモリ6か
ら主メモリ9へ直接掃き出す方式と、バッファメモリ6
と主メモリ9の間に別の高速バッファレジスタを用意
し、一旦、該バッファレジスタに掃き出し、その後、処
理の空き時間を利用して該バッファレジスタから主メモ
リへ戻す方式が考えられる。
また、これまでは主メモリとバッファメモリからなる2
階層のメモリシステムについて説明してきたが、主メモ
リとバッファメモリの間に1段以上の中間バッファメモ
リを設けた多段階層メモリシステムにも本発明を適用で
きることは明白であり、この場合にはさらに効果的であ
る。最も簡単な例としてバッファメモリ(BS)と1段
の中間バッファメモリ(WS)と主メモリ(MS)から
なる3段階メモリシステムを考える。一般にBSブロッ
クサイズはWSブロックサイズより小さい。従って、B
SからWSへのストア動作に際には、MSからWSへの
WSブロック転送が必要になる。この時、MSからのW
Sブロック転送を該当WSブロック内全データについて
行うと、その間、WSは他プロセッサからのアクセス要
求を受け付けられなくなる。本発明を適用した場合、M
SからWSへのWSブロック転送は、該当WSブロック
内のBSブロック・データを除いた部分について行えば
よいため、WSのビジー時間が軽減でき、他プロセッサ
からのアクセス要求が受け付けやすくなる。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかな如く、本発明によれば、バッフ
ァ記憶方式の情報処理装置において、ストアリクエスト
を処理する際に次のような効果が得られる。
(1)第1メモリからの転送データを待たずに書込みデー
タを第2メモリに書込み、ストア用データレジスタを、
ブロックの転送前に次のストアリクエストに対して開放
できる。
(2)ブロック転送はストアアクセス要求の書込みデータ
部分を除いたブロック内データについてだけ実施するた
め、第1メモリから第2メモリへのブロックデータの転
送時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のブロック図、第2図は従来
方式を説明するための概略ブロック図、第3図はバッフ
ァメモリと主メモリの関係を示す図、第4図はバッファ
メモリに所望ブロックが存在しないときの従来のストア
処理を説明するためのタイミング図、第5図は同じく従
来の他の方式のストア処理を説明するためのタイミング
図、第6図は本発明実施例のストア処理を説明するため
のタイミング図、第7図はバッファメモリの1ブロック
のデータ構造を示す図である。 1…メモリアクセス用アドレスレジスタ、3…ストア用
データレジスタ、5…バッファメモリアドレスアレイ、
6…バッファメモリ、7…ブロック置換テーブル、8…
変更ビットテーブル、9…主メモリ、10…リクエスト
コードレジスタ、11…デコーダ、13…ロウ番号決定
回路、14…ヒット判定回路、16…セレクタ、17…
ロウレジスタ、19…ゲート回路、21…バッファメモ
リアクセス制御部、22…主メモリアクセス制御部、2
3…主メモリアクセスアドレス補正部。
フロントページの続き (72)発明者 熊谷 多加史 神奈川県秦野市堀山下1番地 株式会社日 立製作所神奈川工場内 (56)参考文献 特開 昭53−148344(JP,A) 特開 昭58−154054(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1メモリと、該第1メモリの記憶内容の
    写しをブロック単位に格納する第2メモリを備え、スト
    アアクセス要求をストアイン方式で処理する情報処理装
    置において、 ストアアクセス要求に対し、該ストアアクセス要求アド
    レスの指すブロックが第2メモリに存在しないと、第1
    メモリから該当ブロックのデータを第2メモリへ転送す
    るのに先立って、該ストアアクセス要求のストアデータ
    を該ブロックのデータの一部として第2メモリに書き込
    み、第1メモリから第2メモリへの該当ブロックのデー
    タ転送では、第1メモリの該当ブロックのストアデータ
    部分を除くデータに対応するアドレスを発生して該第1
    メモリをアクセスし、該ストアデータ部分を除いたブロ
    ック内データを第1メモリから読み出して第2メモリへ
    転送し、該第2メモリの既に書き込まれているストアデ
    ータに連結して該当ブロック内へ書き込むことを特徴と
    するメモリアクセス制御方式。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第1項記載のメモリアクセ
    ス制御方式において、ストアアクセス要求アドレスをス
    トアデータ幅だけ該ブロック内でラップアランドして補
    正し、該補正した値を第1メモリの開始アドレスとして
    該第1メモリから該ストアデータ部分を除いたブロック
    内データを読み出すことを特徴とするメモリアクセス制
    御方式。
JP59132219A 1984-06-27 1984-06-27 メモリアクセス制御方式 Expired - Lifetime JPH0616272B2 (ja)

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