JPH10289097A - カーネル構築システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アクセス頻度の高い命令やデータがキャッシ
ュメモリ上で競合しない配置を持つカーネルを構築する
カーネル構築システムを提供する。 【解決手段】 コンピュータシステムを制御するカーネ
ルを構築するカーネル構築システムにおいて、コンピュ
ータシステムにおけるプロセッサ１０から主記憶装置４
０への参照を監視して、主記憶装置４０の記憶領域への
参照頻度を管理する参照頻度管理手段２００と、参照頻
度管理手段２００により管理された主記憶装置４０の記
憶領域ごとの参照頻度に基づいて、参照頻度の高い方か
ら順にカーネルモジュールをリンクさせたカーネルを構
築するカーネル構築手段１００とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、キャッシュメモリ
を使用するコンピュータシステムにおいてカーネルを構
築する場合に用いるカーネル構築システムに関し、特に
メモリ参照頻度に基づいてカーネルを構築するカーネル
構築システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】キャッシュメモリを利用してメモリアク
セスの高速化によるシステム性能の向上を図ったコンピ
ュータシステムでは、従来からキャッシュメモリの効率
的な利用方法が工夫されている。

【０００３】この種の従来のキャッシュメモリを使用し
たコンピュータシステムは、タグは異なるが同じキャッ
シュラインに載るメモリ領域を交互にアクセスした場
合、アクセスの度に発生するキャッシュミスにより性能
が劣化するキャッシュスラッシングという問題がある。
この問題に対する対処方法についても従来から種々の提
案がされているが、その一例として、特開平６−１８７
２４５号公報に開示された技術がある。

【０００４】同公報に記載されたキャッシュ制御システ
ムは、常に特定のデータが置かれるパーマネントキャッ
シュ領域のアドレスを設定するレジスタを設けている。
ユーザが、オペレーションシステム等で使用されアクセ
ス頻度の高い領域をパーマネントキャッシュ領域として
指定し、レジスタにアドレスを設定することにより、主
記憶装置中の任意の記憶領域の記憶内容をキャッシュメ
モリに常駐させることが可能となる。これにより、キャ
ッシュメモリの有効利用が可能となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のキ
ャッシュメモリの使用技術は、第１に、主記憶装置のど
の領域をパーマネントキャッシュ領域にするかを、ユー
ザ指定により決定するため、必ずしもアクセス頻度の高
い領域がパーマネント領域にならないという欠点があっ
た。

【０００６】また、パーマネント領域が設定されている
キャッシュラインは当該領域に占有されるため、パーマ
ネント領域と同じキャッシュラインを持つがタグの異な
るメモリ領域は、アクセス頻度が高くてもキャッシュメ
モリに載ることはない。すなわち、パーマネント領域に
設定されていないために、アクセス頻度は高いにも関わ
らずキャッシュメモリに載らない領域が発生するという
欠点があった。

【０００７】本発明の目的は、上記従来の欠点を解決
し、アクセス頻度の高い命令やデータを管理しておき、
キャッシュメモリを使用するコンピュータシステムにお
いてカーネルを構築する際に、当該アクセス頻度の高い
命令やデータがキャッシュメモリ上で競合しない配置を
持つカーネルを構築するカーネル構築システムを提供す
ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明は、コンピュータシステムを制御するカーネルを構
築するカーネル構築システムにおいて、前記コンピュー
タシステムにおけるプロセッサから主記憶装置への参照
を監視して、該主記憶装置の記憶領域への参照頻度を管
理する参照頻度管理手段と、前記参照頻度管理手段によ
り管理された全機種記憶装置の記憶領域ごとの参照頻度
に基づいて、該参照頻度の高い方から順にカーネルモジ
ュールをリンクさせたカーネルを構築するカーネル構築
手段とを備えることを特徴とする。

【０００９】請求項２に記載の本発明のカーネル構築シ
ステムは、前記カーネル構築手段が、命令の参照頻度と
データの参照頻度とを個別に扱い、カーネルモジュール
のテキスト部とデータ部とを独立させて、各々参照頻度
順にリンクさせることを特徴とする。

【００１０】請求項３に記載の本発明のカーネル構築シ
ステムは、前記参照頻度管理手段が、前記プロセッサに
よって参照された前記主記憶装置の記憶領域のアドレス
が、前記主記憶装置をキャッシュラインサイズ単位に分
割した場合のどのブロックにあたるかを判定するアドレ
ス判定手段と、前記アドレス判定部により判定されたキ
ャッシュラインサイズ単位の参照頻度を記憶する記憶手
段とを備えることを特徴とする。

【００１１】請求項４に記載の本発明のカーネル構築シ
ステムは、前記カーネル構築手段が、所定の記憶手段に
格納され、カーネルモジュールと該カーネルモジュール
を配置したアドレスとの対応関係を記録したカーネル構
築情報と、所定の記憶手段に格納され、前記参照頻度管
理手段の前記頻度記憶手段に格納された参照頻度に関す
る情報と前記カーネル構築情報とから得られるカーネル
モジュールの参照頻度の履歴情報を管理するモジュール
参照頻度履歴と、所定の記憶手段に格納され、前記モジ
ュール参照頻度履歴に基づいて前記カーネルモジュール
ごとの参照頻度順位を管理するモジュールリストと、前
記参照頻度管理手段の前記頻度記憶手段と前記カーネル
構築情報とに基づいて、前記モジュール参照頻度履歴と
前記モジュールリストとを作成すると共に、作成した前
記モジュール参照頻度履歴と前記モジュールリストとに
基づいて、新しいカーネルと前記カーネル構築情報とを
作成するカーネル構築実行手段とを備えることを特徴と
する。

【００１２】さらに、他の態様では、モジュールリスト
として、前記モジュール参照頻度履歴に基づいて命令に
関する前記カーネルモジュールごとの参照頻度順位を管
理する命令モジュールリストと、前記モジュール参照頻
度履歴に基づいてデータに関する前記カーネルモジュー
ルごとの参照頻度順位を管理するデータモジュールリス
トとを備えることを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
面を参照して詳細に説明する。

【００１４】図１は、本発明の第１の実施形態によるカ
ーネル構築システムを示すブロック図である。

【００１５】図示のように、本実施形態のカーネル構築
システムは、カーネルの構築を実行するカーネル構築手
段１００と、主記憶装置の記憶領域への参照頻度を管理
する参照頻度管理手段２００とを備える。図２は、図１
のカーネル構築システムをコンピュータシステム上に実
現した様子を示すブロック図である。図２において、カ
ーネル構築部５０と、主記憶装置４０に格納されたモジ
ュール参照頻度履歴４１およびモジュールリスト４２
と、外部記憶装置６０に格納されたカーネル構築情報６
２とがカーネル構築手段１００に相当し、プロセッサ１
０とキャッシュメモリ３０との間に設けられた参照頻度
記憶装置２０が参照頻度記憶手段２００に相当する。な
お、図１および図２には、本実施形態の特徴的な構成の
みを記載し、他の一般的な構成については記載を省略し
てある。

【００１６】図２において、プロセッサ１０は、プログ
ラム制御により種々の目的に応じた演算処理を実行す
る。また、プロセッサ１０が主記憶装置４０にアクセス
する場合、必ずキャッシュメモリ３０を介してアクセス
する。したがって、当該主記憶装置４０へのアクセス
は、プロセッサ１０とキャッシュメモリ３０との間に位
置する参照頻度記憶装置２０を経由することとなる。こ
のため、参照頻度記憶装置２０は、プロセッサ１０から
主記憶装置４０へのアクセスを漏らさず管理することが
できる。

【００１７】参照頻度記憶装置２０は、図２に示すよう
に、アドレス判定部２１と頻度記憶部２２とを備える。
アドレス判定部２１は、例えばプログラム制御されたＣ
ＰＵで実現され、プロセッサ１０によって参照された主
記憶装置４０の記憶領域のアドレスが、主記憶装置４０
をキャッシュラインサイズ単位に分割した場合のどのブ
ロックにあたるかを判定する。頻度記憶部２２は、例え
ばＲＡＭその他の半導体メモリで実現され、アドレス判
定部２１により判定されたキャッシュラインサイズ単位
の参照頻度を記憶する。したがって、プロセッサ１０か
ら主記憶装置４０へのアクセスが行われる度に、アドレ
ス判定部２１によって参照領域のアドレスが判定され、
頻度記憶部２２に記憶されている該当ブロックの参照頻
度が更新される。

【００１８】カーネル構築部５０は、例えばプログラム
制御されたＣＰＵで実現され、新たにカーネルを構築す
る際に、参照頻度記憶装置２０の頻度記憶部２２と外部
記憶装置６０のカーネル構築情報６２とに基づいて、主
記憶装置４０上にモジュール参照頻度履歴４１とモジュ
ールリスト４２とを作成する。また、作成したモジュー
ル参照頻度履歴４１とモジュールリスト４２とに基づい
て、外部記憶装置６０上に新しいカーネル６１とカーネ
ル構築情報６２とを作成する。

【００１９】主記憶装置４０のモジュール参照頻度履歴
４１は、参照頻度記憶装置２０の頻度記憶部２２に格納
された参照頻度に関する情報と外部記憶装置６０に格納
されたカーネル構築情報６２とから得られるモジュール
の参照頻度の履歴情報である。モジュールリスト４２
は、カーネルモジュールの参照頻度順を管理するリスト
である。

【００２０】外部記憶装置６０のカーネル構築情報６２
は、どのモジュールをどのアドレスに配置したのかを記
録している。また、外部記憶装置６０には、カーネル構
築部５０により作成されたカーネル６１が格納されてい
る。

【００２１】上記構成において、カーネル構築部５０や
参照品同記憶装置２０のアドレス判定部２１を実現する
ＣＰＵは、プロセッサ１０であっても良い。主記憶装置
４０は、例えばＲＡＭその他の半導体メモリで実現され
る。外部記憶装置６０は、例えば、ハードディスクその
他の磁気ディスク装置や光磁気ディスク装置で実現され
る。

【００２２】次に、図３および図４のフローチャートを
参照して、本実施形態の動作について説明する。図３
は、プロセッサ１０が主記憶装置４０を参照した場合の
参照頻度記憶装置２０の動作を示すフローチャート、図
４は、カーネル構築時のカーネル構築部５０の動作を示
すフローチャートである。

【００２３】コンピュータシステムの稼働中において、
プロセッサ１０が目的の演算処理を実行する過程で主記
憶装置４０を参照すると（図３、ステップ３０１）、参
照頻度記憶装置２０が当該アクセスを監視し、アドレス
判定部２１によるアドレス判定が行われる（ステップ３
０２）。すなわち、カーネル空間をキャッシュラインサ
イズ単位に分割した場合に、当該アクセスによ参照領域
のアドレスが属するブロックを求める。そして、頻度記
憶部２２が、アドレス判定部２１による判定処理で求め
られたブロックの参照頻度を更新する（ステップ３０
３）。

【００２４】次に、カーネルを再構築する場合、カーネ
ル構築部５０は、まず、コンピュータシステムの稼働時
に参照頻度記憶装置２０によって記録されていた主記憶
装置４０への参照頻度を、頻度記憶部２２から取り出
す。そして、外部記憶装置６０に格納されているカーネ
ル構築情報６２を用いて、頻度記憶部２２から取り出し
た参照先の主記憶装置４０におけるアドレスがどのモジ
ュールに属するかといった対応関係を調べ、モジュール
参照頻度履歴４１を作成する（図４、ステップ４０
１）。

【００２５】次に、カーネル構築部５０は、作成したモ
ジュール参照頻度履歴４１に基づいて、モジュール名を
参照頻度の高い方から順に並べたモジュールリスト４２
を作成する（ステップ４０２）。

【００２６】最後に、作成したモジュールリスト４２に
従って、参照頻度の高いモジュールから順にカーネルモ
ジュールをリンクして新しいカーネル６１を作成する。
これに伴い、モジュールとモジュールを配置したアドレ
スとの対応関係を記録するカーネル構築情報６２を更新
する（ステップ４０３）。

【００２７】以上により、カーネルの再構築が終了す
る。カーネルを再構築するタイミングは、コンピュータ
システムの起動時や、モジュールを追加した場合、参照
頻度記憶装置２０の頻度記憶部２２の更新回数が一定の
回数を越えた場合など、ユーザが任意に設定することが
できる。

【００２８】図５は、本実施形態によるカーネルの構築
例を示す説明図である。図示の例では、モジュールＡ〜
Ｅをリンクしてカーネルが作成される。

【００２９】図５を参照すると、各モジュールの参照頻
度は、頻度の高い方から順にＤ、Ａ、Ｅ、Ｃ、Ｂであ
る。したがって、カーネルはモジュールＤから順にモジ
ュールＡ、モジュールＥと並べて配置され、参照頻度の
高いモジュールＤおよびモジュールＡがキャッシュメモ
リ３０に割り当てられる。

【００３０】次に、本発明の第２の実施形態について説
明する。

【００３１】本実施形態においても、カーネル構築シス
テムは、カーネル構築手段１００と参照頻度管理手段２
００とを備える。図６は、本発明の第２の実施形態によ
るカーネル構築システムをコンピュータシステム上に実
現した様子を示すブロック図である。

【００３２】本実施形態によれば、カーネル構築部５１
は、モジュールリストを、命令の参照頻度順を管理する
命令モジュールリスト４３と、データの参照頻度順を管
理するデータモジュールリスト４４とに分けて作成す
る。その他の構成および機能は、図２に示した第１実施
形態における各構成および機能と同様である。したがっ
て、同一の符号を付して説明を省略する。

【００３３】次に、図７のフローチャートを参照して、
本実施形態の動作について説明する。図７は、本実施形
態によるカーネル構築部５１のカーネル構築時の動作を
示すフローチャートである。なお、プロセッサ１０が主
記憶装置４０を参照した場合の参照頻度記憶装置２０の
動作は、図３に示した第１実施形態における参照頻度記
憶装置２０の動作と同様であるため、説明を省略する。

【００３４】カーネルを再構築する場合、カーネル構築
部５１は、まず、コンピュータシステムの稼働時に参照
頻度記憶装置２０により記録されていた主記憶装置４０
への参照頻度を頻度記憶部２２から取り出す。そして、
外部記憶装置６０に格納されているカーネル構築情報６
２を用いて、頻度記憶部２２から取り出した参照先の主
記憶装置４０におけるアドレスがどのモジュールに属す
るかといった対応関係を調べ、モジュール参照頻度履歴
４１を作成する（ステップ７０１）。

【００３５】次に、カーネル構築部５１は、作成したモ
ジュール参照頻度履歴４１に基づいて、命令に関するモ
ジュール名を参照頻度の高い方から順に並べた命令モジ
ュールリスト４３と、データに関するモジュール名を参
照頻度の高い方から順に並べたデータモジュールリスト
４４とを作成する（ステップ７０２）。

【００３６】最後に、作成した命令モジュールリスト４
３およびデータモジュールリスト４４に従って、参照頻
度の高いモジュールから順にカーネルモジュールをリン
クして新しいカーネル６１を作成する。この際、テキス
ト部に関しては命令モジュールリスト４３に従って作成
し、データ部に関してはデータモジュールリスト４４に
従って作成する。また、モジュールとモジュールを配置
したアドレスとの対応関係を記録するカーネル構築情報
６２を更新する（ステップ７０３）。

【００３７】図８は、本実施形態によるカーネルの構築
例を示す説明図である。図示の例では、モジュールＡ〜
Ｅをリンクしてカーネルが作成される。

【００３８】図８を参照すると、各モジュールの参照頻
度は、命令に関しては、頻度の高い方から順にＤ、Ｅ、
Ａ、Ｃ、Ｂであり、データに関しては、同じく頻度の高
い方から順にＡ、Ｄ、Ｃ、Ｂ、Ｅである。したがって、
構築されるカーネルにおいて、テキスト部（カーネルテ
キスト）に関してはモジュールＤから順に並べて配置さ
れ、参照頻度の高いモジュールＤおよびモジュールＥが
キャッシュメモリ３０に割り当てられる。また、データ
部（カーネルデータ）に関してはモジュールＡから順に
並べて配置され、参照頻度の高いモジュールＡおよびモ
ジュールＤがキャッシュメモリ３０に割り当てられる。

【００３９】以上好ましい実施例をあげて本発明を説明
したが、本発明は必ずしも上記実施例に限定されるもの
ではない。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のカーネル
構築システムは、コンピュータシステムの稼働中にプロ
セッサから主記憶装置へのアクセスを監視し、主記憶装
置の領域への参照頻度を管理しておき、カーネル構築の
際に記憶した参照頻度に応じてカーネルを構築する。こ
れにより、参照頻度順にモジュールをリンクさせること
ができ、参照頻度の高いモジュールをカーネルの先頭に
まとめることができる。このため、参照頻度の高いモジ
ュールが同時にキャッシュメモリに載るようになり、キ
ャッシュメモリの効率的な使用が可能となる。

【００４１】また、コンピュータシステムの稼働中にプ
ロセッサから主記憶装置へのアクセスを監視することに
より主記憶装置の領域への参照頻度を取得しているた
め、システムに運用形態に適応した最適なモジュール配
置を持つカーネルを作成できるという効果がある。

【００４２】さらに、命令の参照頻度とデータの参照頻
度とを個別に扱うことにより、キャッシュメモリを命令
用とデータ用とに分割し、参照頻度が高い命令およびデ
ータを独立して選択してキャッシュメモリに載せること
ができるため、キャッシュメモリの使用効率を一層向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態によるカーネル構築
システムの構成を示すブロック図である。

【図２】 本実施形態のカーネル構築システムをコンピ
ュータシステム上に実現した様子を示すブロック図であ
る。

【図３】 本本実施形態による参照頻度記憶装置の動作
を示すフローチャートである。

【図４】 本実施形態によるカーネル構築部の動作を示
すフローチャートである。

【図５】 本実施形態によるカーネル構築の一例を示す
説明図である。

【図６】 本発明の第２の実施形態によるカーネル構築
システムをコンピュータシステム上に実現した様子を示
すブロック図である。

【図７】 本実施形態によるカーネル構築部の動作を示
すフローチャートである。

【図８】 本実施形態によるカーネル構築の一例を示す
フローチャートである。

【符号の説明】

１０ プロセッサ ２０ 参照頻度記憶装置 ２１ アドレス判定部 ２２ 頻度記憶部 ３０ キャッシュメモリ ４０ 主記憶装置 ４１ モジュール参照頻度履歴 ４２ モジュールリスト ４３ 命令モジュールリスト ４４ データモジュールリスト ５０ カーネル構築部 ６０ 外部記憶装置 ６１ カーネル ６２ カーネル構築情報

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンピュータシステムを制御するカーネ
   ルを構築するカーネル構築システムにおいて、 前記コンピュータシステムにおけるプロセッサから主記
   憶装置への参照を監視して、該主記憶装置の記憶領域へ
   の参照頻度を管理する参照頻度管理手段と、 前記参照頻度管理手段により管理された全機種記憶装置
   の記憶領域ごとの参照頻度に基づいて、該参照頻度の高
   い方から順にカーネルモジュールをリンクさせたカーネ
   ルを構築するカーネル構築手段とを備えることを特徴と
   するカーネル構築システム。
2. 【請求項２】 前記カーネル構築手段が、命令の参照頻
   度とデータの参照頻度とを個別に扱い、カーネルモジュ
   ールのテキスト部とデータ部とを独立させて、各々参照
   頻度順にリンクさせることを特徴とする請求項１に記載
   のカーネル構築システム。
3. 【請求項３】 前記参照頻度管理手段が、 前記プロセッサによって参照された前記主記憶装置の記
   憶領域のアドレスが、前記主記憶装置をキャッシュライ
   ンサイズ単位に分割した場合のどのブロックにあたるか
   を判定するアドレス判定手段と、 前記アドレス判定部により判定されたキャッシュライン
   サイズ単位の参照頻度を記憶する記憶手段とを備えるこ
   とを特徴とする請求項１に記載のカーネル構築システ
   ム。
4. 【請求項４】 前記カーネル構築手段が、 所定の記憶手段に格納され、カーネルモジュールと該カ
   ーネルモジュールを配置したアドレスとの対応関係を記
   録したカーネル構築情報と、 所定の記憶手段に格納され、前記参照頻度管理手段の前
   記頻度記憶手段に格納された参照頻度に関する情報と前
   記カーネル構築情報とから得られるカーネルモジュール
   の参照頻度の履歴情報を管理するモジュール参照頻度履
   歴と、 所定の記憶手段に格納され、前記モジュール参照頻度履
   歴に基づいて前記カーネルモジュールごとの参照頻度順
   位を管理するモジュールリストと、 前記参照頻度管理手段の前記頻度記憶手段と前記カーネ
   ル構築情報とに基づいて、前記モジュール参照頻度履歴
   と前記モジュールリストとを作成すると共に、作成した
   前記モジュール参照頻度履歴と前記モジュールリストと
   に基づいて、新しいカーネルと前記カーネル構築情報と
   を作成するカーネル構築実行手段とを備えることを特徴
   とする請求項１または請求項３に記載のカーネル構築シ
   ステム。
5. 【請求項５】 前記カーネル構築手段が、 所定の記憶手段に格納され、カーネルモジュールと該カ
   ーネルモジュールを配置したアドレスとの対応関係を記
   録したカーネル構築情報と、 所定の記憶手段に格納され、前記モジュール参照頻度履
   歴に基づいて命令に関する前記カーネルモジュールごと
   の参照頻度順位を管理する命令モジュールリストと、 所定の記憶手段に格納され、前記モジュール参照頻度履
   歴に基づいてデータに関する前記カーネルモジュールご
   との参照頻度順位を管理するデータモジュールリスト
   と、 前記参照頻度管理手段の前記頻度記憶手段と前記カーネ
   ル構築情報とに基づいて、前記モジュール参照頻度履歴
   と前記モジュールリストとを作成すると共に、作成した
   前記モジュール参照頻度履歴と前記モジュールリストと
   に基づいて、新しいカーネルと前記カーネル構築情報と
   を作成するカーネル構築実行手段とを備えることを特徴
   とする請求項１ないし請求項３に記載のカーネル構築シ
   ステム。