JPH06295264A - パイプラインdat機構 - Google Patents

パイプラインdat機構

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Publication number
JPH06295264A
JPH06295264A JP5082296A JP8229693A JPH06295264A JP H06295264 A JPH06295264 A JP H06295264A JP 5082296 A JP5082296 A JP 5082296A JP 8229693 A JP8229693 A JP 8229693A JP H06295264 A JPH06295264 A JP H06295264A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
address
index
segment table
entry
cycle
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP5082296A
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English (en)
Inventor
Atsushi Ike
敦 池
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】パイプライン方式のDAT機構に関し、TLB
フォルトのとき同一のセグメント内ならばセグメントテ
ーブル索引を省略することにより変換プロセスを短縮す
ることを目的とする。 【構成】最近のセグメントテーブルエントリアドレスの
保持手段7と、最近のページテーブル先頭アドレスの保
持手段6と、セグメントテーブルの先頭アドレスにセグ
メントテーブルのエントリインデックスを加算して得ら
れるアドレスと、セグメントテーブルエントリアドレス
保持手段7に保持されている値とを比較する手段9とを
設け、TLBフォルトとなったとき、セグメントテーブ
ル索引を行う通常の処理と並行して、ページテーブル先
頭アドレス保持手段6に保持されている値とページテー
ブルのエントリインデックスを加算して得られるアドレ
ス値によって、先行してページテーブル索引サイクルを
起動し、セグメントテーブルエントリアドレス比較手段
9の出力が不一致のとき、続くTLB書込みサイクルの
起動を禁止するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、パイプライン方式のD
AT(Dynamic Address Translation)機構(動的アドレ
ス変換機構)に関する。仮想記憶方式では、論理アドレ
スを実アドレスに変換するのをTLBによって高速化し
ているが、TLBフォルト(TLBに目的の論理アドレ
スに対応する実アドレスが存在しない)場合に、変換テ
ーブル索引の高速化が要求されている。
【0002】
【従来の技術】仮想記憶方式を採用する計算機では仮想
アドレスから実アドレスへの変換を行なうDAT機構を
有する。DAT機構は、与えられた仮想アドレスをもと
に、主記憶上に存在する変換テーブルを索引することに
より実アドレスを得るものであるが、変換テーブルが主
記憶上にあるためそのアクセスに時間がかかり、変換処
理の時間も大きなものとなる。このため、TLB機構の
採用や、バッファメモリ(キャッシュ)を有するシステ
ムでは変換テーブルのバッファメモリ存在期間を高める
等の方法が採用され、効果を上げている。しかし、TL
Bでヒットしなかったり、バッファメモリにも変換テー
ブルが存在しない場合は、瞬間的ではあるが、大きな遅
れが発生する。
【0003】図3にDAT処理の概念図を、図4に従来
技術のパイプラインDAT処理手順を示す。一般に、変
換テーブルはセグメントテーブルとページテーブルの2
段構成になっており、変換プロセスはセグメント変換と
ページ変換の2段階のプロセスをたどる。すなわち、2
回主記憶へのアクセスを必要とする。図3において、主
記憶へのアクセスのためのアドレスは論理アドレスであ
り、セグメントテーブルのエントリインデックスSX
と、ページテーブルのエントリインデックスPXと、ペ
ージ内エントリインデックスBXより成る。セグメント
テーブルの先頭アドレスを保持するレジスタrSTOが
あり、論理アドレスのセグメントテーブルのエントリイ
ンデックスSXと加算することによりセグメントテーブ
ルのエントリアドレスを得る。そのアドレスによって読
み出した内容はページテーブル先頭アドレスPTOであ
り、論理アドレスのページテーブルのエントリインデッ
クスPXと加算してページテーブルのエントリアドレス
を得る。そのアドレスによって読み出した内容はページ
の先頭アドレスPFOであり、ページ内エントリインデ
ックスBXと加算することにより実アドレスを得る。従
来は図4に示すように常に上記の手順で処理を行なって
いた。
【0004】セグメントは複数存在し、それぞれが複数
のページより構成され、そのサイズは64KB〜16M
Bの比較的大きな空間を占めている。一方、命令やオペ
ランドはアドレス空間上で局所的な動きをとりやすい。
従って、同一のセグメント内にオペランドや、命令が滞
在する時間は、セグメントのサイズにもよるが、比較的
長い。異なるページであっても、同一のセグメント内で
あれば、セグメント変換プロセスは同一のものとなり、
その変換結果(セグメントテーブルエントリ)を共通に
利用することが可能となる。この方法は命令の処理を逐
次処理する計算機では実現されていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記のよう
に、同一のセグメント内ならばセグメントテーブル索引
を省略することにより変換プロセスを短縮することがで
きるようにしたDAT機構を、パイプライン方式の高速
計算機システムにおいて実現することを目的としてい
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】図1は本発明のパイプラ
インDAT機構の実施例のブロック図である。処理の開
始を決定するプライオリティ決定ステージP、TLB索
引ステージT、バッファメモリ参照ステージB、先頭ア
ドレスとエントリインデックスとを加算するアドレス算
出ステージRで1サイクルを成すパイプラインより成る
DAT機構であって、メモリアクセスするとき(主記憶
もしくはバッファメモリ上に存在する命令またはオペラ
ンドをアクセスするとき)のサイクルでTLBフォルト
を検出すると、順次、セグメントテーブル索引、ページ
テーブル索引、実アドレス算出、TLB書込みの各サイ
クルの処理を行って、最初のメモリアクセスの再開を行
うパイプラインDAT機構において、最近アクセスされ
たセグメントテーブルのエントリアドレスを保持するセ
グメントテーブルエントリアドレス保持手段7と、最近
アクセスされたセグメントテーブルのエントリすなわち
ページテーブルの先頭アドレスを保持するページテーブ
ル先頭アドレス保持手段6と、セグメントテーブルの先
頭アドレスにセグメントテーブルのエントリインデック
スを加算して得られるアドレスと、セグメントテーブル
エントリアドレス保持手段7に保持されている値とを比
較する、セグメントテーブルエントリアドレス比較手段
9とを設け、メモリアクセスサイクルのTLB索引ステ
ージでTLBフォルトとなったとき、論理アドレスを次
段以降のステージに伝え、アドレス算出ステージにおい
てセグメントテーブル先頭アドレスとセグメントテーブ
ルのエントリインデックスとを加算し、セグメントテー
ブルエントリアドレス比較手段9の出力が不一致のと
き、プライオリティステージを起動して、セグメントテ
ーブル索引、ページテーブル索引、実アドレス算出、T
LB書込みの各サイクルを行って、最初のメモリアクセ
スの再開を行い、一方、ページテーブル先頭アドレス保
持手段6に保持されている値とページテーブルのエント
リインデックスを加算して得られるアドレス値によっ
て、先行してページテーブル索引サイクルを起動し、セ
グメントテーブルエントリアドレス比較手段9の出力が
不一致のとき、続くTLB書込みサイクルの起動を禁止
するように構成する。
【0007】また、請求項2に記す発明は、読み出した
セグメントテーブルエントリと、ページテーブル先頭ア
ドレス保持手段6に保持されている値とを比較する、ペ
ージテーブル先頭アドレス比較手段8を設け、メモリア
クセスサイクル時に、TLB索引ステージでTLBフォ
ルトとなったとき、セグメントテーブル先頭アドレス保
持手段7の内容によって、すぐセグメントテーブル索引
サイクルの起動を行い、ページテーブル先頭アドレス比
較手段8の出力が不一致のとき続くサイクルを禁止する
ように構成する。
【0008】
【作用】メモリアクセスサイクルのTLB索引ステージ
でTLBフォルトとなったとき、ページテーブル先頭ア
ドレス保持手段6に保持されている値とページテーブル
のエントリインデックスを加算して得られるアドレス値
によって、先行してページテーブル索引サイクルを起動
することにより、セグメントが同じであればセグメント
テーブルエントリの読み出しのための時間が短縮され
る。セグメントが同じでなければ通常の(従来通りの)
動作サイクルが行なわれる。この場合には先行して起動
された処理は、中断されるので悪影響はない。
【0009】請求項2の発明は、通常の動作サイクルに
先行して、少しでも早く開始するためにセグメントテー
ブルのエントリアドレス計算を省略してセグメントテー
ブルエントリの読み出しを行なう。ページテーブル先頭
アドレス比較手段8の出力が不一致のとき続くサイクル
を禁止するので、もしこれが違っている場合はこの段階
で中断され、通常の動作サイクルにまかされる。
【0010】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図1は本発明のパイプラインDAT機構の実施例
のブロック図である。プライオリティ決定ステージP、
TLB索引ステージT、バッファメモリ参照ステージ
B、アドレス算出ステージ(算出結果ステージ)Rより
成る。プライオリティ決定ステージPではプロセサ内の
他の処理ブロックから処理内容指定とメモリアドレスを
受けて、処理順位を決めてP−T−B−Rサイクルを起
動する。TLB索引ステージTではTLBを索引する場
合とそのまま次のステージに渡す場合とがある。バッフ
ァメモリ参照ステージBではバッファメモリをアクセス
する場合とそのまま次のステージに渡す場合とがある。
バッファメモリからセグメントテーブルエントリを読み
出した場合にはその内容をページテーブル先頭アドレス
レジスタrPTOA6にセットする。また、以前の値と
読み出した値とを比較器8で比較し結果を保持する。ア
ドレス算出ステージ(算出結果ステージ)Rでは、先頭
アドレスとエントリインデックスとを加算する。セグメ
ントテーブルのエントリアドレスを計算する場合、ペー
ジテーブルのエントリアドレスを計算する場合、ページ
内アドレスを計算する場合、およびrPTOAとページ
テーブルインデックスからページテーブルエントリアド
レスを計算する場合とがある。
【0011】図2に本発明の実施例の処理手順を示す。
図1と併せて処理の説明をする。(1)はメモリアクセ
スの場合である。命令実行部からオペランドアドレスO
Aを、または命令フェッチ部から命令アドレスIAをレ
ジスタ1に受けてPステージが起動される。Tステージ
でTLBを索引してヒットすれば、その実アドレスがレ
ジスタ2によってBステージに渡される。Bステージで
はバッファメモリ(キャッシュ)にそのアドレスの内容
が存在すればレジスタ4に読み出され、Rステージは素
通りしてレジスタ5をとおして要求元の処理ブロックへ
渡される。
【0012】図に示すようにTステージにおいてTLB
フォルトとなった場合は、論理アドレスをそのままB,
Rステージを通し、要求元をインタロックし、(4)に
示すようにPステージを起動してセグメントテーブルの
エントリ読み出し、続いてページテーブルのエントリ読
み出し、結果のTLB書込みの3サイクルを続けて行な
う。ただし、メモリアクセスサイクルのRステージで、
比較器9の比較結果が一致であればセグメントテーブル
エントリ読み出し以下のサイクルは起動しない。
【0013】(2)に示すように、(1)のメモリアク
セスのTステージにおいてTLBフォルトであれば、
(4)の起動に先行して、レジスタ2のページエントリ
インデックスPXをRステージの加算器にパスし、rP
TOAの内容と加算してページテーブルエントリアドレ
スを得て、ページテーブルエントリ読み出しサイクルを
起動する。以下(4)と同じ過程を経るが、比較器9あ
るいは比較器8の結果が不一致であることがわかった場
合は新たなサイクルの起動をしない。
【0014】これにより、メモリアクセス時にテーブル
索引が必要であっても、セグメントが同じであれば、セ
グメントテーブルのエントリ読み出しサイクルを省略す
ることができる。セグメントが異なれば、従来通りであ
る。
【0015】(3)に示すのは、(4)の通常処理を少
しでも早くするためTLBフォルト検出のとき、直ちに
rSTEAの内容によりセグメントテーブルのエントリ
読み出しサイクルに入るものである。これによりセグメ
ントテーブルの内容が変わっていなければエントリアド
レスの計算のための時間を省略できる。変わっていれ
ば、比較器8の結果が不一致となり、その後のサイクル
は禁止され、通常処理にまかされる。その後のサイクル
は同様である。もちろん(2)に示した処理を併用でき
る。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によればパ
イプライン方式のDAT機構において、TLBフォルト
時のアドレス変換テーブルの索引処理を短縮することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のパイプラインDAT機構の実施例のブ
ロック図である。
【図2】本発明のパイプラインDAT処理手順を示す図
である。
【図3】DAT処理の概念図である。
【図4】従来技術のパイプラインDAT処理手順を示す
図である。
【符号の説明】
1,2,3,4,5 レジスタ 6 ページテーブル先頭アドレス保持手段(ページテー
ブル先頭アドレスレジスタ) 7 セグメントテーブル先頭アドレス保持手段(セグメ
ントテーブルエントリアドレスレジスタ) 8 ページテーブル先頭アドレス比較手段(比較器) 9 セグメントテーブルエントリアドレス比較手段(比
較器) 10 TLB 20 バッファメモリ(キャッシュ) 30 アドレス計算器 P プライオリティ決定ステージ T TLB索引ステージ B バッファメモリ参照ステージ R アドレス算出ステージ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 処理の開始を決定するプライオリティ決
    定ステージ(P)、TLB索引ステージ(T)、バッフ
    ァメモリ参照ステージ(B)、先頭アドレスとエントリ
    インデックスとを加算するアドレス算出ステージ(R)
    で1サイクルを成すパイプラインより成るDAT機構で
    あって、メモリアクセスするときのサイクルでTLBフ
    ォルトを検出すると、順次、セグメントテーブル索引、
    ページテーブル索引、実アドレス算出、TLB書込みの
    各サイクルの処理を行って、最初のメモリアクセスの再
    開を行うパイプラインDAT機構において、 最近アクセスされたセグメントテーブルのエントリアド
    レスを保持するセグメントテーブルエントリアドレス保
    持手段(7)と、 最近アクセスされたセグメントテーブルのエントリすな
    わちページテーブルの先頭アドレスを保持するページテ
    ーブル先頭アドレス保持手段(6)と、 セグメントテーブルの先頭アドレスにセグメントテーブ
    ルのエントリインデックスを加算して得られるアドレス
    と、セグメントテーブルエントリアドレス保持手段
    (7)に保持されている値とを比較する、セグメントテ
    ーブルエントリアドレス比較手段(9)とを設け、 メモリアクセスサイクルのTLB索引ステージでTLB
    フォルトとなったとき、論理アドレスを次段以降のステ
    ージに伝え、アドレス算出ステージにおいてセグメント
    テーブル先頭アドレスとセグメントテーブルのエントリ
    インデックスとを加算し、セグメントテーブルエントリ
    アドレス比較手段(9)の出力が不一致のとき、プライ
    オリティステージを起動して、セグメントテーブル索
    引、ページテーブル索引、実アドレス算出、TLB書込
    みの各サイクルを行って、最初のメモリアクセスの再開
    を行い、 一方、ページテーブル先頭アドレス保持手段(6)に保
    持されている値とページテーブルのエントリインデック
    スを加算して得られるアドレス値によって、先行してペ
    ージテーブル索引サイクルを起動し、セグメントテーブ
    ルエントリアドレス比較手段(9)の出力が不一致のと
    き、続くTLB書込みサイクルの起動を禁止するように
    構成したことを特徴とするパイプラインDAT機構。
  2. 【請求項2】 読み出したセグメントテーブルエントリ
    と、ページテーブル先頭アドレス保持手段(6)に保持
    されている値とを比較する、ページテーブル先頭アドレ
    ス比較手段(8)を設け、 メモリアクセスサイクル時に、TLB索引ステージでT
    LBフォルトとなったとき、 セグメントテーブル先頭アドレス保持手段(7)の内容
    によって、すぐセグメントテーブル索引サイクルの起動
    を行い、 ページテーブル先頭アドレス比較手段(8)の出力が不
    一致のとき続くサイクルを起動することを特徴とする請
    求項1に記載のパイプラインDAT機構。
JP5082296A 1993-04-09 1993-04-09 パイプラインdat機構 Withdrawn JPH06295264A (ja)

Priority Applications (1)

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JP5082296A JPH06295264A (ja) 1993-04-09 1993-04-09 パイプラインdat機構

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5082296A JPH06295264A (ja) 1993-04-09 1993-04-09 パイプラインdat機構

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JPH06295264A true JPH06295264A (ja) 1994-10-21

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ID=13770592

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5082296A Withdrawn JPH06295264A (ja) 1993-04-09 1993-04-09 パイプラインdat機構

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Effective date: 20000704