JPS5971184A - 記憶装置 - Google Patents

記憶装置

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JPS5971184A
JPS5971184A JP57181125A JP18112582A JPS5971184A JP S5971184 A JPS5971184 A JP S5971184A JP 57181125 A JP57181125 A JP 57181125A JP 18112582 A JP18112582 A JP 18112582A JP S5971184 A JPS5971184 A JP S5971184A
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JP
Japan
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bank
cache memory
memory
cache
storage device
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JP57181125A
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Mamoru Umemura
梅村 護
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NEC Corp
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NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F12/00Accessing, addressing or allocating within memory systems or architectures
    • G06F12/02Addressing or allocation; Relocation
    • G06F12/08Addressing or allocation; Relocation in hierarchically structured memory systems, e.g. virtual memory systems
    • G06F12/0802Addressing of a memory level in which the access to the desired data or data block requires associative addressing means, e.g. caches

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Memory System Of A Hierarchy Structure (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は計算機の記憶装置に関する。
主13己憶装置の容量は、ソフトウェア大観、漠イヒヘ
の対処とメモリ素子価格の低下により、増大の一途そた
どっている。この大谷量化に伴って、アクセスのオーバ
ーヘッドを最小化Tにとが益々重要な課題となってくる
。キャッシュメモリは参照/A度の高いデータを主記憶
より高価だが高速な少心貴のメモリに収容するこ占によ
って、見かけ上の主記憶アクセス時間を短縮させるため
に用いらnるO ;!JE米σ〕キャッシュメモリ制御方式においては、
キャッシュメ七1月まプロセッサ7、ハらは透明で、主
記憶空間すべてがキャッシュメモ1月こロードされ得る
ものであった。このため通常キャッジ−メモリは単一で
あり、記憶内容は遂次的にアクセスさa6でいた。更(
ζ参照時のアドレスとして主記憶アドレスまたは仮想ア
ドレスそりものを用いていたため、記憶空間が増大する
ことによってアドレス長がj着火し、70仁、7すζこ
おけるアドレス計算負荷が増大するという欠点があった
また、従来のキャッシュメモリ制両方式においては、キ
ャッシュメモリ内のデータ追出しγル」リズムはシステ
ムで一慈ζこ定まっているのが通常であり、単一のキャ
ッシュメモ1月こBいて、複数のアルゴリズムを適用T
りこ♂は困難であった。
本発明の目的は、以上υ〕ような従来のキャッジ−メモ
リ制御方式C/J欠点を改良するため(こなされたもの
である。
すなわち、不発明にまれば、 (1)伏数のバンクから成る主記憶装置と、夫々独立i
C7クセスし得6 複i’b GIJキャッシュメモリ
ド、前記複数筒のキャッジ−メモリ毎に前記主記憶バ/
りを指定するバンク指定レジスタと、キャッシュメモリ
内容置換制一手段を含む制徘(1部とを備え、81■記
個々のキャッシュメモ1月こ(ま前記バンク指定レジス
タで指定される前記主記憶装置のバンクのITJ容のみ
を収容し得6記憶装置が得られる。
さらに、 (2)  籾数のバンク力)ら成6王記憶装置と、夫々
独立(こアクセスし得る複数筒のキャッジ−メモリと、
SiJ記仮数′尚のキャッシュメモリ毎に前日己王記憶
装置0)バンクを指にするバック相定レジスクト、+?
+J記谷牛ヤノシュメモリ毎にキャッシュメモリ内′各
は換制一部とを備え、lJ記各キャッジ−メモリ(こは
f8′iI記バンク指定レジスタで指定される前記王記
・慮−#2:置のバンクの内容のみを収容し得ると共(
こ、前記谷キャッジーメモリ毎に前記内容置換制御卸部
によって個々のキャッジ−メモリへυノアクセス待5、
(こ応じて各キャッジ−メモリ毎にa=アルゴリズムで
置換制御卸を行い得る記憶装置が得られる。
以−F1図面を参照しながら、本発明の実施列ζこ一つ
いて説明する。
第1図は本発明の酊1の実施例を示すブロック図である
。図中、10は主記憶装置、11は主記憶アドレスレジ
スタ(以降MAR)、20は4117)キャッシュメモ
リ、30は渠2のキャッシュメモリ、21および31は
夫々第1および第2のキャッジ−メモリ20.30−と
対応T6バンク指定レジスタ(以184!88Ft)、
222よび32は夫々第1および第2のキャッンユメモ
リ20.304こ対応T6キヤツシユアドレス・レジス
タ(以IIcAR)、416−18SR21g y、:
Lt B81(,31o>イスt’Lnz)内容を選択
してMAR,11のバンク指定部に与えるセレクタ、4
2はCI(,22またはCAR,32のいずれかの内容
を選択してMARIIのバンク内相対アドレス指定1f
Iitこ与えるセレクタ、60はレジスタBSg21.
31の更オr手段と、キャッシュメモリ8谷置換制御手
段61とを含む制御部(以降プロセッサと称することが
あり)である。
不発明の装置では、牛ヤクシ二メモリ毎lこその時点で
収容すべき主記憶装置のバンクを一息に対応付ける。実
施例では、息几11の上位3ビツトをバンク指定ビット
として用い、主記憶装置10のアドレス0・・・0番力
)ら0001・・−1(計nビット)番地までをバンク
000、アドレス0010・・・0から0011・・・
1(夫々nビット)番地までをバンク001、以降バン
ク010,011,100,101,110゜111の
計8バンクに分割して管理す6(第1図主記憶装置10
内の破線で示しである)。初期化フェーズでこの3ビツ
トが各キャッシュメモリ毎に備えらrb−cい6BsR
2t、31にセットさrL、にとによって主記憶バンク
とキャッシュメモリ20 、30が対応付けられる。例
えばB5R21fこ111がセ。
トさnている間はキャッシュメモリ20には主記憶バン
ク111の内容のみを収容し得る。CA几22およびC
AR32はnビットの主記憶アドレスの下位n−3ビツ
トで構成さn5主記憶バンク内の相対番地を指定する。
B8R21の出力はバス2101’を弁してセレクタ4
1への一方の入力として与えらf’l、、B5R31の
出力はバス3101を介してセレクタ41への他方の入
力として与えられる。セレクタ41は、線6041を介
してブ1コセッサ60より送られる信号に従い、バス4
101を介してB5R21またはBSH,alの内容を
MARL 10)バンク指定部へ印加する。
CAR22およびCAAs2O内容は、同様(こして夫
々、バス22018よび3201F介してセレクタ42
へ印加され、プロセッサ60より$6040i介して込
らn76選択信号に従い、CAR22才たはCAAs2
Oいずれかがバス4201を介してMARllのバンク
同相対番地指定都へ送らnる。
MAR,11の内容はバス1101を介して主記憶装置
lOへ、その番地として与えられる。主記憶装置10の
データは、バス100IK介しキャッシュメモリ20お
よび30と結ばわ、6゜キャッシュメモリ208よび3
0の内容は夫々バス2001゜3001を介してプロセ
ッサ60と結ばイ1,6゜主記憶装置10とキャッジ−
メモI) 20 、30 (1,)間0)データ転送は
、特定の主記憶バンクとキャッジ−メモリが対応するこ
とを除き、通常のキャッジ−メモリと同様に行なわれる
。また、キャッジ−メモリ内容と王a己憶内蓉との対応
の保守およびキャッジ−メモリ内容の置換は、制御部6
0内に含まれる置換制御部61によって制御される。こ
の部分は従来行われているキャッジ−メモリコントロー
ラと全く同様な為説明は省略する。
不実施例の動作について更に詳細(こ説明する。
初期化フェーズでは主記憶バンクとキャッシュメ七りと
の対応付けを行う。この処理は第1図のプロセッサ60
の制御の下に行わnる。−例としてキャッシュメモリ2
0を主記憶バンク000ζこ対応させ、キャッシュメモ
リ3071i−主記憶バンク001(こ対応させるには
、プロセッサ60の出力バス6021を介して000が
B5R21ζこ送らnてセットされ、バス6031を介
して001がBSS3N4送られてセットされ6り 上記初期化が終了T6と、プロセ、す60は主り己1意
10を、キャッジ−メモリ20および30を介してアク
セスすう。すなわち、バンク000の内′キをアクセス
するには、キャッジ−メモリ20に目的のデータα)有
無を調べ、存在すればバス6022を介してキャッジ−
メモリの番地を送りバス2001を介してデータをアク
セスする。存在しないときには、線6040を介してセ
レクタ41および42に夫々バス2101.2201を
選択する信号を送りMARllにバンク000内のアド
レスを送って主記憶10をアクセスする。主記憶データ
は、キャッジ−メモリ20を介して転送される。
バンク001の内容のアクセスはキャッシュメモリ30
を介し、主記憶アクセス時にはセレクタ41および42
tこ夫々バス3101.3201を選択する信号を送出
することにより、上記と同様に行われる。
以上で本発明のglの実施例についての説明を終了する
第2図は不発明の第2の実施例を示すブロック図である
。第2図では説明のため最小限必要な要素のみ示してあ
り、第1図と同一の構成要素(こは同一番号を付しであ
る0第1図船こ示した実施例と異6tMJ分tこついて
のみ説明する。第2凶の23は。
キャッジ−メモリ20の内蓉置換制御141部、33は
キャッジ−メモリ30の内容置換制御部である〇向合置
換制御部23および33の内部構成は従来行わnている
方法と全く同一の為詳細は述べないO置換を行う際のア
ルゴリズムとしては、キャッジ−内に格納されるデータ
へのアクセス特性に応じて、キャッシュメモリσ)ヒツ
ト率(目的のデータがキャッシュメモリ内に見付かる確
率)を高めるよう数種類の方法が従来深川されている。
例えばLRUは、最も旧い時点でアクセスさnたデータ
を選んで追出しの対称とする方法、FIFOは最も旧く
ロードさnたデータを追出す方法、LIFOは最も#r
しくロードさnたデータを追出す方法等であ0 不発明の累2の実施例は、上記置換アルゴリズムを制御
する内容置換制御部を複数のキャッジ−メモリ毎に備え
、谷キャッジーメモリ毎に異る置換アルゴリズムを適用
できるようにしたことを骨子とする。すなわち、枢2図
で例えば内容置換制御1I4It、β23はI、It、
Uアルゴリズムでキャッジ−メモリ20の内容置換を行
うよう構成し、内容置換側rffIJ=u 33 ハF
IFOアルゴリズムでキャッシュメモIJ 30の内容
置換を行うよう構成する。各キャッジ−メモ1月こけ主
記憶装置の特定のバンクの内容のみがロードされるため
、予めバンク栂にアクセス特性を−にするデータを格納
することをこまってヒツト率の高い1−ヤッシーメモリ
を構成することができる。
以上で本発明の第2の実施例の説明を終了する。
以′上の説明で明ら力上なように、不発明は従来方式に
比べて、大容量の主記憶装置を高速にアクセス出来るよ
うな記憶装置である。
本発明の嬉1の実施例は、上記は装置の特定のバンクに
対応した独立のキャッシュメモリヲ設けることにより、
プロセッサ側からは夫々のキャッシュメモリを独立にア
クセスできるため、キャッシュメモリへヒツトyる限り
大きな性能向上度が得られる。
従来も、主記憶の内容を命令とデータという属性に分け
、夫々独立のキャッジ−メモリを設けてロードする方式
はあったが、不発明のようtこ主i己憶の物理的なバン
クに対応してキャッシュメモリを設け6方式とは全く異
るものである。すなわら上記従来の方式では記憶空間が
増大したときのアドレス計算負荷増大に対処することが
できない。
また、上記従来方法ではキャッジ−メモリは冒々2箇し
か持てないためアクセス並列度は最大2iこ限られてい
る。
不発明の第2の実施例は、上記発明に加えキャッジ−メ
モリ毎に内容置換アルゴリズムを独立に適用できるよう
構成されている為、データへのアクセス特性に応じてよ
りきめ細かい制御を行うこと(こまってキャッジ−メモ
リへのヒツト率を向上できる効率の良い記憶装置である
以上、不発明を実施しUを用いて説明したが、これらは
単なる例にすぎず、本願の特許請求の範囲を限定するも
のではない。すなわち、実施例ではキャッジ−メモリを
2箇備えた例(こついて示したが、3簡以上の数であっ
てもよい。また、説明の為主記憶のバンクを8ケに分割
す6例を示したが複数であわばよい。
また、複数箇設けられているキャッジ−メモリは、夫々
読出し幅、容量、構成素子の速度等を異にして構成する
ことができ、より効率の良い記憶装置として提供できる
。とくに主記憶バンク毎に固定幅の表を格納し、その幅
に会わせた語幅のキャッジ−メモリを備えておけば、キ
ャッジ−メモリ1回のアクセスでその表の1工ントリ分
がプロセッサに与えられる。さらにこの幅が主記憶読出
し幅の整数倍であればキャッシュメモリアドレスレジス
タ長を短かくすることができ、アドレス計算負荷が更に
減少する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例を示すブロック図である
。図中、10は複数のバンクから成る主記憶装置、20
および30は夫々独立にアクセスし得るキャッシュメモ
リ、21.31はキャッシュメモ’、120.30に対
応する前記主記憶バンクを指定するバンク指定レジスタ
、60はバンク指定レジスタ21.31を更新する手段
とキャッジ−メモリ内容置換制御部61を含み記憶装置
金庫を制御する制御部である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)複数のバンク力1ら成る主記憶装置と、夫々独立
    番こアクセスし得6M数箇のキャッジ−メモリと、前記
    複数筒CI)キャッジ−メモリ毎lこ前記主記憶バンク
    を指定T6バンク指定レジスタと、キャッジ−メモリ内
    容置換制御手段を含む制御部とを備え。 前記個々のキャッシュメモリには前記バンク指定レジス
    タで指定される前記主記憶装置のバンクの内容のみを収
    容し得ることを特徴とする記憶装置。
  2. (2)複数のバンクから成る主記憶装置と、夫々独立に
    アクセスし得/)複数筒のキャッジ−メモリと、前記複
    数筒のキャッシュメモリ毎に前記主記憶装置のバンクを
    指定するバンク指定レジスタと、前記各キャッジ−メモ
    リ毎にキャッシュメモリ内容置換制御部とを備え、Pl
    iI記各キャッシュメモ1月こは前記バンク指定レジス
    タで指定されるIr1J記王妃憶装置のバンクの内存の
    みを収容し得ると共に、前記各キャッジ−メモリ毎に前
    記内容置換制御部によって個々のキャッシュメモリへの
    アクセス特性に応じて各キャッシュメモリ毎に異るアル
    ゴリズムで置換制御を行い得ることを特徴とする記憶装
    置。
JP57181125A 1982-10-15 1982-10-15 記憶装置 Granted JPS5971184A (ja)

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JPS5971184A true JPS5971184A (ja) 1984-04-21
JPH0421222B2 JPH0421222B2 (ja) 1992-04-09

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6174041A (ja) * 1984-09-18 1986-04-16 インタ−ナショナル ビジネス マシ−ンズ コ−ポレ−ション コンピュータ・メモリシステム
JPS61109146A (ja) * 1984-11-01 1986-05-27 Fujitsu Ltd 先行制御方式
JPS61267149A (ja) * 1985-05-21 1986-11-26 Nec Corp デ−タ処理装置
JPS6444557A (en) * 1987-08-12 1989-02-16 Hitachi Ltd Information processor
JP2005339348A (ja) * 2004-05-28 2005-12-08 Renesas Technology Corp 半導体装置

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JP2005339348A (ja) * 2004-05-28 2005-12-08 Renesas Technology Corp 半導体装置
US8032715B2 (en) 2004-05-28 2011-10-04 Renesas Electronics Corporation Data processor

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JPH0421222B2 (ja) 1992-04-09

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