JPH1124993A - ライト命令処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 キャッシュに連続してライト命令が発行され
る場合、命令処理を中断させず処理サイクルを向上させ
てライト命令の性能向上をはかる。 【解決手段】 キャッシュシステムにおいて、プロセッ
サ１から受信したライト命令に従ってアドレスアレイを
検索しデータアレイのアクセス情報を取得するメインパ
イプ３と、前記メインパイプが送出する前記アクセス情
報を取得したライト命令を一時保持するライト命令バッ
ファ７と、前記アクセス情報を取得したライト命令に従
って前記メインパイプから独立して前記データアレイを
更新するサブパイプ５と、前記プロセッサから受信した
命令および前記ライト命令バッファが保持するライト命
令を識別し前記命令を前記メインパイプに送出し前記ラ
イト命令を前記サブパイプに送出するリクエスト調停部
２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】本発明はライト命令処理装置
に関し、特にキャッシュシステムの性能を向上させるラ
イト命令処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、コンピュータのメモリ装置におい
て、キャッシュへのライト命令の性能向上は主要な課題
である。

【０００３】図５は、従来のキャッシュシステムの一例
を示すブロック図である。同図において、プロセッサ５
１はキャッシュに対してライト命令，リード命令の発行
を行う。リクエスト調停部５２はプロセッサ５１やライ
ト命令バッファ５６からの命令を優先順位に従って調停
を行い、命令の選択を行う。メインパイプ５３はリクエ
スト調停部５２で選ばれた命令の情報を持ち回ると共
に、アドレスアレイ５４を索引する命令では索引データ
を受け取り、その命令のキャッシュヒット，キャッシュ
ミスの判断を行う。アドレスアレイ５４はリクエスト調
停部５２で選択された命令に従ってライト指示，リード
指示を受け取り、それぞれの動作を行い、リードの場合
は索引したデータをメインパイプ５３に渡す。データア
レイ５５はアドレスアレイ５４と同様にリクエスト調停
部５２で選択された命令に従ってライト動作，リード動
作を行う。ライト命令バッファ５６はプロセッサ５１か
らのライト命令がメインパイプ部５３でアドレスアレイ
５４を索引した結果がキャッシュヒットであった場合
に、ライト命令をリクエスト調停部５２で選択されるま
で格納しておく。

【０００４】図６は上記のキャッシュシステムの動作例
を示すタイムチャートである。

【０００５】図５および図６を参照してプロセッサ５１
からライト命令Ｐ１が発行された場合、リクエスト調停
部５２で調停を行う。調停の結果、プロセッサ５１から
のライト命令Ｐ１が選択されると、メインパイプ５３に
ライト命令Ｐ１の情報を渡す。それと同時に、キャッシ
ュ内にライト命令Ｐ１と同一アドレスのデータを保持し
ているかを調べるために、アドレスアレイ５４に対して
リード指示を出力する。

【０００６】リクエスト調停部５２においては、他のリ
クエストソースから命令が無い場合はプロセッサ５１か
らの命令を連続して選択することができる。

【０００７】メインパイプ５３はライト命令Ｐ１の情報
を持ち回り、アドレスアレイ５４からの索引データを受
け取る。アドレスアレイ５４からのデータとメインパイ
プ内のライト命令Ｐ１の情報を比較してキャッシュヒッ
トであった場合には、メインパイプ５３で持ち回ったラ
イト命令Ｐ１の情報を比較してキャッシュヒットであっ
た場合には、メインパイプ５３で持ち回ったライト命令
Ｐ１の情報をライト命令バッファ５６にライト命令Ｗ１
としてセットする。後続のプロセッサ５１からのライト
命令Ｐ２，Ｐ３も同様にキャッシュヒットすれば同様に
ライト命令バッファ５６にライト命令Ｗ２，Ｗ３として
セットされる。

【０００８】格納されたライト命令バッファ５６内のラ
イト命令Ｗ１は、データアレイ５５内のデータを更新す
るために、再びリクエスト調停部５２にリクエスト要求
を行う。リクエスト調停部５２ににおいて、プロセッサ
５１からのライト命令Ｐｎとライト命令バッファ５６か
らのライト命令Ｗ１とが競合するが、通常ライト命令バ
ッファの方が優先順位が高いとすると、ライト命令バッ
ファ５６のライト命令Ｗ１が選択され、メインパイプ５
３にライト命令Ｗ１の情報を渡すと共に、データアレイ
５５にライト指示を出力する。

【０００９】また、同様にライト命令バッファ５６に格
納されていたライト命令Ｗ２，Ｗ３も中断されていたプ
ロセッサ５１からのライト命令Ｐｎと競合するが、ライ
ト命令バッファ５６内のＷ２，Ｗ３が優先的に選択さ
れ、データアレイ５５内のデータを更新する。そして、
ライト命令バッファ５６内の命令がすべてリクエスト調
停部５２に選択されて処理されたならば、つづいてプロ
セッサ５１からのライト命令Ｐｎの処理を再開して同様
なライト動作を繰り返す。

【００１０】なお、プロセッサからのライト命令がキャ
ッシュミスの場合は、この発明と直接関係がないので、
説明を省略する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来のキャッ
シュシステムにおけるライト命令処理装置は、プロセッ
サから連続してライト命令が発行された場合に、ライト
命令バッファの命令処理時にリクエスト調停部でプロセ
ッサからの命令と競合し、プロセッサからの命令は待ち
合わせしなければならない。したがって、プロセッサか
らの命令の処理が中断され、処理能力が低下するという
欠点がある。

【００１２】その理由は、リクエスト調停部において、
命令を１つしか選択できないからである。そしてメイン
パイプはリクエスト調停部で選択された命令の情報を１
つ分しかもち回ることができないからである。

【００１３】本発明の目的は、キャッシュに連続してラ
イト命令が発行される場合、命令処理を中断させず処理
サイクルを向上させてライト命令の性能向上をはかるよ
うにしたライト命令処理装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明のライト命令処理
装置は、処理するデータを格納するデータアレイと前記
データアレイのアドレスを保持するアドレスアレイとを
含むキャッシュシステムにおいて、プロセッサから受信
したライト命令が前記アドレスアレイを索引するときは
メインパイプで前記ライト命令を持ち回り処理し、前記
ライト命令がデータアレイを更新するときはサブパイプ
で前記ライト命令を持ち回り処理し、前記メインパイプ
および前記サブパイプは互いに緩衝せず各々独自に持ち
回り処理するようにして構成される。

【００１５】さらに、本発明のライト命令処理装置にお
いて、前記メインパイプおよび前記サブパイプは二つの
命令の情報を同時に持ち回り処理するようにして構成さ
れる。

【００１６】また、本発明のライト命令処理装置は、処
理するデータを格納するデータアレイと前記データアレ
イのアドレスを保持するアドレスアレイとを含むキャッ
シュシステムにおいて、プロセッサから受信したライト
命令に従って前記アドレスアレイを検索し前記データア
レイのアクセス情報を取得するメインパイプと、前記メ
インパイプが送出する前記アクセス情報を取得したライ
ト命令を一時保持するライト命令バッファと、前記アク
セス情報を取得したライト命令に従って前記メインパイ
プから独立して前記データアレイを更新するサブパイプ
と、前記プロセッサから受信した命令および前記ライト
命令バッファが保持するライト命令を識別し前記命令を
前記メインパイプに送出し前記ライト命令を前記サブパ
イプに送出するリクエスト調停部とを備えて構成され
る。

【００１７】さらに、本発明のライト命令処理装置にお
いて、前記リクエスト調停部はプロセッサのリクエスト
およびライト命令バッファのリクエストを識別しメイン
パイプ有効信号およびサブパイプ有効信号を送出するリ
クエスト調停回路と、前記リクエスト調停回路に指示さ
れて前記ライト命令バッファの命令情報および前記プロ
セッサの命令情報を入力し前記メインパイプにメインパ
イプ持ち回り情報を送出し前記サブパイプにサブパイプ
持ち回り情報を送出するデータ選択回路と、前記リクエ
スト調停回路に指示されて前記ライト命令バッファの命
令情報および前記プロセッサの命令情報を入力し各命令
情報を識別してデータアレイおよびアドレスアレイにラ
イト指示信号またはリード指示信号を送出するライトリ
ード指示生成回路とを備えて構成される。

【００１８】すなわち、本発明によるライト命令処理装
置は、ライト命令バッファからの命令のような、データ
アレイにのみアクセスする命令の情報はサブパイプで持
ち回る。このため、調停部で選択された２つのリクエス
トソースからの命令の情報をメインパイプとサブパイプ
の両方で別々に持ち回ることが可能となる。さらに、調
停により、２つのリクエストソースからの命令を同時に
選択できる。このため、メインパイプとサブパイプに同
時にそれぞれ別々の情報を渡すことができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明について図面を参照
しながら説明する。

【００２０】図１は本発明の実施の一形態を示すブロッ
ク図である。同図において、本発明によるライト命令処
理装置は、処理するデータを格納するデータアレイ６と
前記データアレイのアドレスを保持するアドレスアレイ
４とを含むキャッシュシステムにおいて、プロセッサ１
から受信したライト命令に従って前記アドレスアレイを
検索し前記データアレイのアクセス情報を取得するメイ
ンパイプ３と、前記メインパイプが送出する前記アクセ
ス情報を取得したライト命令を一時保持するライト命令
バッファ７と、前記アクセス情報を取得したライト命令
に従って前記メインパイプから独立して前記データアレ
イを更新するサブパイプ５と、前記プロセッサから受信
した命令および前記ライト命令バッファが保持するライ
ト命令を識別し前記命令を前記メインパイプに送出し前
記ライト命令を前記サブパイプに送出するリクエスト調
停部２とを備える。

【００２１】プロセッサ１は、キャッシュ部に対してラ
イト命令およびリード命令の発行を行い、リクエスト調
停部２に命令を渡す。

【００２２】リクエスト調停部２は、プロセッサ１やラ
イト命令バッファ７から命令を受け付け、優先順位に従
って調停を行い命令を選択してメインパイプ３やサブパ
イプ５に選択した命令の情報を渡すと共に、アドレスア
レイ４やデータアレイ６にライト指示，リード指示を発
行する。

【００２３】メインパイプ３は、リクエスト調停部２で
選択された命令の情報を持ち回ると共に、アドレスアレ
イ４を索引する命令の場合は、リードされたデータを受
け取り、その命令のキャッシュヒット，キャッシュミス
の判断を行う。

【００２４】アドレスアレイ４は、リクエスト調停部２
で選択された命令に従って、ライト指示，リード指示を
受け取り、それぞれの動作を行い、リードの場合は索引
したデータをメインパイプ３に渡す。

【００２５】サブパイプ５は、リクエスト調停部２にお
いてライト命令バッファ７が選択された場合に、ライト
命令バッファ内の命令の情報をリクエスト調停部２を経
由して受け取り、持ち回る。この時、サブパイプ５にお
いて持ち回る情報としては、ライト動作に必要な情報と
障害処理に必要な情報だけである。

【００２６】データアレイ６は、リクエスト調停部２に
おいて選択された命令に従って、ライト指示，リード指
示を受け取り、それぞれの動作を行う。また、その時の
命令に対する持ち回り情報において、サブパイプ５が有
効であるときはサブパイプ５内の情報に従って動作を行
い、それ以外の場合ではメインパイプ３内の情報に従っ
て動作する。

【００２７】ライト命令バッファ７は、プロセッサ１か
らのライト命令がメインパイプ３内を持ち回られてアド
レスアレイ４を索引した結果がキャッシュヒットであっ
た場合に、ライト命令が格納される。格納されたライト
命令は、データアレイ６内のデータを更新するために、
再度リクエスト調停部２にリクエスト要求を行い、選択
されるまでバッファに格納される。

【００２８】図２は上記のライト命令処理装置における
リクエスト調停部２の構成を示すブロック図である。同
図において、リクエスト調停部２は、リクエスト調停回
路２１とデータ選択回路２２とライトリード指示生成回
路２３とを含む。

【００２９】リクエスト調停回路２１は、プロセッサ１
やライト命令バッファ７から命令を受け取り、優先順位
に従って調停を行い、調停結果をデータ選択回路２２お
よびライトリード指示生成回路２３に渡すと共に、メイ
ンパイプ３およびサブパイプ５に有効信号を出力する。

【００３０】図３にリクエスト調停方法の規準を示す。
同図を参照して、プロセッサ１およびライト命令バッフ
ァ７のどちらかだけが命令を出力している場合は、その
リクエストを出力しているリクエストソースのみを選択
する。プロセッサ１およびライト命令バッファ７の両方
が命令を出力して競合した場合には、プロセッサ１から
の命令がデータアレイ６に対してライト，リードのアク
セスがあるとき、ライト命令バッファ７のみを選択す
る。逆にプロセッサ１からの命令がデータアレイ６にア
クセスが無いとき、プロセッサ１およびライト命令バッ
ファ７の命令の両方を選択する。

【００３１】データ選択回路２２は、プロセッサ１およ
びライト命令バッファ７から命令の情報を受け取り、リ
クエスト調停回路２１の結果に従って各リクエストソー
スの情報を選択し、メインパイプ３およびサブパイプ５
に選択された情報を出力する。

【００３２】ライトリード指示生成回路２３は、プロセ
ッサ１およびライト命令バッファ７から命令の情報を受
け取り、リクエスト調停回路２１の結果に従ってアドレ
スアレイ４およびデータアレイ６のそれぞれに対してラ
イト指示，リード指示を判断し、それを出力する。

【００３３】図４は上記のライト命令処理装置の動作例
を示すタイムチャートである。同図において、プロセッ
サ１からライト命令Ｐ１が発行された場合、リクエスト
調停部２で調停を行う。この場合、プロセッサ１からの
命令だけであるので、プロセッサ１のライト命令Ｐ１が
選択され（図３参照）、プロセッサ１からのライト命令
Ｐ１の情報をメインパイプ３に渡す。同時に、リクエス
ト調停部２からアドレスアレイ４に対して、プロセッサ
１からのライト命令Ｐ１のアドレスのデータをキャッシ
ュが保持しているかを調べるために、リード指示を出力
する。

【００３４】また、連続ライトであるので、プロセッサ
１から続けて後続のライト命令Ｐ２，Ｐ３…Ｐｎ−１が
発行される。これらの命令も連続して同様にリクエスト
調停部２で選択され、メインパイプ３にそれぞれのライ
ト命令の情報を渡し、アドレスアレイ４にリード指示を
出力する。

【００３５】メインパイプ３はプロセッサ１からのライ
ト命令Ｐ１の情報を持ち回りアドレスアレイ４から索引
されたデータを受け取り、メインパイプ３内を持ち回っ
たライト命令Ｐ１の情報と比較を行う。比較した結果、
キャッシュヒットと判断した場合は、メインパイプ３内
を持ち回ったライト命令Ｐ１の情報をライト命令バッフ
ァ７にライト命令Ｗ１として格納する。

【００３６】プロセッサ１から続けて発行された後続の
ライト命令Ｐ２，Ｐ３…Ｐｎ−１においても、キャッシ
ュヒットすることにより、ライト命令バッファ７にライ
ト命令Ｗ２，Ｗ３…Ｗｎ−１として格納される。

【００３７】格納されたライト命令Ｗ１は、データアレ
イ６内のデータを更新するために、再びリクエスト調停
部２にリクエスト要求を行う。このとき、リクエスト調
停部２において、プロセッサ１からのライト命令Ｐｎと
ライト命令バッファ７からのライト命令Ｗ１とが競合す
る。しかしながら、プロセッサ１からのライト命令Ｐｎ
は、アドレスアレイ４へのリードのみでデータアレイ６
へのアクセスは無いので、リクエスト調停部２は両方の
リクエストソースからのライト命令を選択する（図３参
照）。

【００３８】選択された２つのライト命令ＰｎとＷ１
は、それぞれ、プロセッサ１からのライト命令Ｐｎはメ
インパイプ３に持ち回る情報を渡しアドレスアレイ４に
リード指示を出力し、ライト命令バッファ７からのライ
ト命令Ｗ１はサブパイプ５に持ち回る情報を渡しデータ
アレイ６にライト指示を出力する。

【００３９】メインパイプ３とサブパイプ５は、それぞ
れ独立して動作する。メインパイプ３に渡されたライト
命令Ｐｎは、今までのプロセッサ１からのライト命令Ｐ
１からＰｎ−１の動作と同様にアドレスアレイ４からの
索引データを受け取り、キャッシュヒット，キャッシュ
ミスの判断を行い、キャッシュヒットであった場合はラ
イト命令バッファ７にライト命令Ｐｎの情報をライト命
令Ｗｎとして格納する。そして、再度リクエスト調停部
２にリクエスト要求を行い、プロセッサ１からのライト
命令Ｐｎ＋ｎと競合が起こり、同様にライト命令Ｗｎと
ライト命令Ｐｎ＋ｎの両方の命令が調停で選択される。

【００４０】サブパイプ５に渡されたライト命令Ｗ１
は、データアレイ６へのライト動作を行い、プロセッサ
１からのライト命令Ｐ１は動作終了となる。続いてリク
エスト調停部２では、プロセッサ１からのライト命令Ｐ
ｎ＋１とライト命令バッファＷ２との競合、またライト
命令Ｐｎ＋２とライト命令Ｗ３の競合というように次々
に競合が起こるが、プロセッサ１からのライト命令を中
断させることなく調停が行われ、それぞれメインパイプ
３とサブパイプ５内を同時に動作する。

【００４１】プロセッサ１からの連続するライト命令が
すべてキャッシュヒットすれば、従来の技術では１命令
で２回メインパイプ３を使用していてプロセッサ１から
の後続のライト命令を中断していたが、この発明では１
命令で１回しかメインパイプ３を使用しないためプロセ
ッサ１からの後続のライト命令が中断されない。したが
って、連続するライト命令において、キャッシュヒット
する場合には、処理サイクルが１／２に短縮され、ライ
ト命令の処理性能が大幅に改善される。

【００４２】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、プロセッサからの連続するライト命令が中断さ
れること無く連続で処理される。これにより、ライト命
令のサイクルタイムの２倍の性能改善が可能となる。そ
の理由は、ライト命令におけるキャッシュヒット時にデ
ータアレイへのライト用にサブパイプを設け、メインパ
イプをプロセッサからの命令で使用できるようにしたた
めである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態を示すブロック図であ
る。

【図２】リクエスト調停部の構成を示すブロック図であ
る。

【図３】リクエスト調停部の調停規準を示す説明図であ
る。

【図４】本発明の動作例を示すタイムチャートである。

【図５】従来例を示すブロック図である。

【図６】従来例の動作を示すタイムチャートである。

【符号の説明】

１ プロセッサ ２ リクエスト調停部 ３ メインパイプ ４ アドレスアレイ ５ サブパイプ ６ データアレイ ７ ライト命令バッファ ２１ リクエスト調停回路 ２２ データ選択回路 ２３ ライトリード指示生成回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理するデータを格納するデータアレイ
   と前記データアレイのアドレスを保持するアドレスアレ
   イとを含むキャッシュシステムにおいて、プロセッサか
   ら受信したライト命令が前記アドレスアレイを索引する
   ときはメインパイプで前記ライト命令を持ち回り処理
   し、前記ライト命令がデータアレイを更新するときはサ
   ブパイプで前記ライト命令を持ち回り処理し、前記メイ
   ンパイプおよび前記サブパイプは互いに緩衝せず各々独
   自に持ち回り処理することを特徴とするライト命令処理
   装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のライト命令処理装置にお
   いて、前記メインパイプおよび前記サブパイプは二つの
   命令の情報を同時に持ち回り処理することを特徴とする
   ライト命令処理装置。
3. 【請求項３】 処理するデータを格納するデータアレイ
   と前記データアレイのアドレスを保持するアドレスアレ
   イとを含むキャッシュシステムにおいて、プロセッサか
   ら受信したライト命令に従って前記アドレスアレイを検
   索し前記データアレイのアクセス情報を取得するメイン
   パイプと、前記メインパイプが送出する前記アクセス情
   報を取得したライト命令を一時保持するライト命令バッ
   ファと、前記アクセス情報を取得したライト命令に従っ
   て前記メインパイプから独立して前記データアレイを更
   新するサブパイプと、前記プロセッサから受信した命令
   および前記ライト命令バッファが保持するライト命令を
   識別し前記命令を前記メインパイプに送出し前記ライト
   命令を前記サブパイプに送出するリクエスト調停部とを
   備えることを特徴とするライト命令処理装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載のライト命令処理装置にお
   いて、前記リクエスト調停部はプロセッサのリクエスト
   およびライト命令バッファのリクエストを識別しメイン
   パイプ有効信号およびサブパイプ有効信号を送出するリ
   クエスト調停回路と、前記リクエスト調停回路に指示さ
   れて前記ライト命令バッファの命令情報および前記プロ
   セッサの命令情報を入力し前記メインパイプにメインパ
   イプ持ち回り情報を送出し前記サブパイプにサブパイプ
   持ち回り情報を送出するデータ選択回路と、前記リクエ
   スト調停回路に指示されて前記ライト命令バッファの命
   令情報および前記プロセッサの命令情報を入力し各命令
   情報を識別してデータアレイおよびアドレスアレイにラ
   イト指示信号またはリード指示信号を送出するライトリ
   ード指示生成回路とを備えることを特徴とするライト命
   令処理装置。