JPS61182146A - アドレス変換バツフア - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はコンピュータ装置におけるアドレス変換バッフ
ァ（以下ＴＬＢと略記）に関するもので。

特に、仮想記憶方式の仮想アドレスから実記憶アドレス
への変換時に使用されるＴＬＢに関するものである。

〔従来の技術〕

第２図は仮想アドレスから実記憶アドレスへの変換時に
使用されるＴＬＢの従来の例である。

仮想アドレスは、８ビツトのセグメント番号（ＳＮ）と
１２ピツトのページ番号（ＰＮ）と１２ビツトのページ
内相対アドレス（ＲＮ）より構成されておシ、仮想アド
レスレジスタ（ＶＡＲ）１０１にセットされている。Ｔ
ＬＢ　１０２は１ワード（エントリーとも呼ぶ。）が２
５ビツトから構成され。

全体が２５６ワード（従りてＴＬＢのアドレスとしては
８ビツトが必要である。）から構成されている。１ワー
ドの内わけは、そのワードの内容が便口Ｊｉ’Ｔ６ｔＪ
＋、４．；：＋Ｖ　　　／　　　り　し”　　　−Ｌ　
　　）　　ｔ、　　ＩＭＪ　　、７　　Ｌ４ｊＬ（ＳＮ
）の上位４ビツト（ＳＮＵ）とページ番号（ＰＮ）の上
位８ビツト（ＰＮＵ）と、実記憶アドレスの上位１２ピ
ツ）　（ＲＰＡ）である。一方。

ＴＬＢをアドレスするためのアドレス線１０３はセグメ
ント番号（ＳＮ）の下位４ビツトとページ番号（ＰＮ）
の下位４ビツトよシ構成され、ＴＬＢ１０２の２５６ワ
ードをアドレスできるようになっている。

仮想アドレスから実記憶アドレスへの変換は次のように
行われる。まず仮想アドレスの下位１２ビツト（ＲＡ）
は、そのまま実記憶アドレスの下位１２ビツトとなる。

仮想アドレスの上位２０ビツト（ＳＮとＰＮ）は次のよ
うに変換される。まず、ＳＮの下位４ビツトとＰＮの下
位４ビツトからＴＬＢをアドレスし、対応するＴＬＢの
１−ドを読出す。読み出されたワードには、ＳＮの上位
４ビツト（ＳＮＵ）とＰＮの上位８ビツト（ＰＮＵ）が
あシ、信号線１０４を通して一致チェック回路１０５に
入力される。一致チェック回路１０５のもう一つの入力
線１０６からは、仮想アドレスの上位２０ビツトのうち
、ＴＬＢのアドレスとして使用されなかったところのＳ
Ｎの上位４ビツトとＰＮの上位８ビツトが入力され、一
致チェックが行われる。

一致チェック回路１０５では信号線１０４と１０６のデ
ータの値が等しいかどうかがチェックされる。もし値が
等しく、かつ、ＴＬＢ１０２から読出されたワードのＶ
が１のときは、そのＴＬＢ１０２のワードは仮想アドレ
スレジスタ（ＶＡＲ）１０１にセットされているところ
の仮想アドレスに対応するワードであることになるので
、ＴＬＢ１０２から読み出されたワードのうちＲＰＡが
実記憶アドレスの上位１２ビツトとして使用される。

又一致チェック回路１０５の出力線（ＴＬＢ　　ＨＩＴ
）が１となる。もし、ＴＬＢ１０２から読出されたワー
ドのＶがＯのときや、信号線１０４と１０６のデータの
値が等しくないときは、ＴＬＢ１０２から読み出された
ワードのＲＰＡは使用することはできず、一致チェック
回路１０５の出力線１０７はＯとなｐ、ＴＬＢ１０２が
ヒツトしなかつたことになる。この場合にはマイクロプ
ログラム又はソフトウェアにより、実記憶中に存在する
テーブルを索引して、実記憶アドレスを計算することに
なシ。

ＴＬＢヒツトに比べて極端に時間がかかるため、コンピ
ュータの処理能力の低下の原因となる。しかしながら仮
想アドレスの上位は２０ビツトをＴＬＢアドレス８ビッ
トに縮退させるために、異なる仮想アドレスが同一のＴ
ＬＢアドレスを指すことになる。従ってＴＬＢ　１０２
がヒツトしない場合が必ず生ずるが、コンピュータの処
理能力を落さないだめには、このＴＬＢのヒツト率を向
上すΣ必要がある。このためには、ＴＬＢを効率よく使
用することが重要である。第２図の例ではＴＬＢアドレ
ス１０３がＳＮの下位４ビツトとＰＮの下位４ビツトか
ら構成されているので、ＴＬＢ１０２は、１６セグメン
トに分割され、さらに１セグメントが１６ページに分割
されていることになる。

仮想アドレス空間をプログラムやデータの論理的な実体
に区分し、それぞれに対して、１つのセグメントを割当
てるセグメテーション方式の記憶ムとデータの同時にア
クセスされる多重度（セグメント数）が１６個でかつ個
々のプログラムやデータ当シ（１セグメント当シ）同時
にアクセスされるページ数が１６個であるような特性を
もったプログラムを動作させるときは、ＴＬＢの全ワー
ドが偏シなく使用されるため第１図に示すＴＬＢの分割
方法が、最も効率のよい方法であることになる。

一方、プログラムとデータの同時にアクセスされる多重
度（セグメント数）が４個でかつ個々のプログラムやデ
ータ当シ（１セグメント当り）。

同時にアクセスされるページ数が６４個であるような特
性をもったプログラムを動作させるときは。

第１図に示すＴＬＢの分割方法では効率がよくない。

このような場合にはプログラムの動作特性に合わせてＴ
ＬＢを４セグメントに分割し、さらに１セグメントを６
４ページに分割するのが最適であシ。

このような分割を行った例を第３図に示す。

第３図ではＴＬＢ　２０２をアドレスするためのアドレ
ス線２０３は仮想アドレスの上位２０ビツト（ＳＮとＰ
Ｎ）のうち、セグメント番号（ＳＮ）の下位２ビツトと
被−ジ番号（ＰＮ）の下位６ビツトよシ構成されている
。又ＴＬＢのワードの内容のうち、第１゛図ではＳＮＵ
とＰＮＵがＳＮとＰＮのそれぞれ上位の４ビツトと８ビ
ツトから構成されていだが、第３図ではＳＮとＰＮのそ
れぞれ上位の６ビツトから構成されている。その他につ
いては第４図とほぼ同じなので説明は省略する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上のように、ＴＬＢの使用効率はコンピュータ内のプ
ログラムの種類や、コンピュータ内での動作特性によっ
て変動するのが一般的である。ところが従来はＴＬＢの
分割方法が固定化されておシ。

あるプログラムではＴＬＢの使用効率は上るが、別のプ
ログラムでは、ＴＬＢの使用効率が上らず、コンピュー
タの処理能力の低下をもたらすような場合があった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の目的は、変換前アドレスのビット数をＴＬＢの
ワード数を表現するのに必要なビット数に縮退させるた
めの複数種の縮退手段と、その複数種の縮退手段のうち
の１つ選択するための選択手段を設け、その時点のプロ
グラムの動作特性に最適な縮退手段を前記選択手段によ
シ１つ選択することにより、ＴＬＢの使用効率の低下を
防止可能としたアドレス変換バッファを提供することに
ある。

本発明によれば、アドレス変換バッファにて変換される
前の変換前アドレスのビット数ｍが、該アドレス変換バ
ッファを構成するワード数（エントリー数）を表現する
ために必要なビット数ｎよりも大きい場合に使用される
前記アドレス変換／マッファにおいて、前記変換前アド
レスのビット数分、又は３１３のＯ及び１の部分に対応
する）と。

前記複数種のアドレス縮退手段のうちの１つを選択する
ための選択手段（巣〆図の３１０を含む）とを設け、前
記選択手段により、その時点の最適な１つのアドレス縮
退手段を選択することによシ。

選択されたアドレス縮退手段の出力が前記アドレス変換
バッファに与えられるようにしたことを特徴とするアド
レス変換バッファが得られる。

〔実施例〕

次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。

本発明の一実施例を示した第１図を参照して。

仮想アドレスレジスタ（ＶＡＲ）３０１の上位２０ビツ
トのうち、セグメント番号（ＳＮ）８ビツトは上位から
４ビツト、２ビツト、２ビツトに分割され、ページ番号
（ＰＮ）１２ビツトは上位から６ビツト、２ビツト、４
ビツトに分割されている。

このうちＳＮとＰＮの中位２ビツトはマルチプレクサ３
１２，３１３に入力されておシ、マルチグレクサ３１２
の出力２ビツトは信号線３１４により　ＴＬＢ　３０２
のアドレス信号線３０３の１部となっておシ、又マルチ
プレクサ３１３の出力２ビツトは信号線３１５によ、９
．ＴＬＢ３０２のワードの１部および〒致チェック回路
３０５への信号線３０６の１部となっている。ＴＬＢ　
３０２の分割指定フリッグフロッｆ　（Ｆ／Ｆ）　３１
０の出力信号線３１１は、前記マルチプレクサ３１２，
３１３の入力切換制御入力に接続されている。

Ｆ／Ｆ　３１０の値が０の場合、マルチプレクサ３１２
．３１３の出力信号線３１４，３１５にはそれぞれのマ
ルチプレクサの左側入力の値（マルチプレクサ３１２の
場合はＳＮの中位２ビツト。

マルチプレクサ３１３の場合はＰＮの中位２ビツト）が
表われる。

Ｆ／Ｆ　３１０の値が１の場合、マルチプレクサ３１２
．３１３の出力信号線３１４，３１５にはそれぞれのマ
ルチプレクサの右側入力の値（マルチプレクサ３１２の
場合は、ＰＮの中位２ビツト。

マルチプレクサ３１３の場合はＳＮの中位２ビツト）が
表われる。

第１図において、その他の構成は第２図、第３図と同じ
なので、説明を省略する。

まずＦ／Ｆ　３１０にＯがセットされている場合を考え
ると、マルチプレクサ３１２，３１３では左側入力が選
択される。従って、ＴＬＢ３０２のアドレス信号線３０
３は仮想アドレスのセグメント番号（ＳＮ）の下位４ビ
ツトとページ番号（ＰＮ）の下位４ビツトから構成され
る。ＴＬＢ　３０２のワードの１部を構成しているＳＮ
Ｕ、ＰＮＵとしてはそれぞれセグメント番号（ＳＮ）の
上位４ビツトとページ番号（ＰＮ）の上位８ビツトが使
用される。

ＳＮＵとＰＮＵの境界線は第１図の実線で示す通シとな
る。一致チェック回路３０５の入力信号線３０６のビッ
ト構成もＳＮＵ、ＰＮＵと同じとなる。以上から第１図
でＦ／Ｆ　３１０が０のときの構成は、第２図の構成と
同じであることがわかる。

一方、第１図のＦ／Ｆ　３１０が１にセットされている
場合を考えると、マルチプレクサ３１２゜３１３では右
側入力が選択される。従ってＴＬＢ３０２のアドレス信
号線３０３は仮想アドレスのセグメント番号（ＳＮ）の
下位２ビツトと被−ジ番号（ＰＮ）の下位６ビツトから
構成される。

ＴＬＢ　３０２のワードの１部を構成しているＳＮＵと
ＰＮＵとしては、それぞれセグメント番号（ＳＮ）の上
位６ビツトとページ番号の上位６ビツトが使用される。

ＳＮＵとＰＮＵの境界線は第１図の破線で示す通シとな
る。一致チェック回路３０５の入力信号線３０６のビッ
ト構成もＳＮＵ、ＰＮＵと同じとなる。

以上から第１図でＦ／Ｆ　３１０が１のときの構成は、
第３図の構成と同じであることがわかる。従って、　Ｆ
／Ｆ　３１０にセットする値を変えるだけでＴＬＢの分
割方法を変更することが出来ることになる。

例えば１つのプログラムが同時に必要とするページ数は
少いが、そのようなプログラムが同時に多く動く必要が
ある場合にはＦ／Ｆ　３１０に０をセットし、逆に、同
時に動くグログラムの数は少いが、１つのプログラムが
多くのページを必要とする場合にはＦ／Ｆ　３１０に１
をセットすることにより、最適なＴＬＢの分割方法を選
択できＴＬＢの使用効率の低下を防ぐことが出来る。

以上を要約すると、ＶＡＲ３０１上の仮想アドレス上位
２０ピツトをＳＮの下位４ビツトとＰＮの下位４ビツト
の８ビツトに縮退させるか又はＳＮの下位２ビツトとＰ
Ｎの下位６ビツトの８ビツトに縮退させるために、マル
チプレクサ３１２゜３１３を設け、又前記の倒れかを選
択させるだめの選択手段としてＦ／Ｆ　３１０を設けで
ある。このように構成することによシ２以上説明して来
た通り、その時点のプログラムの動作特性に最適なＴＬ
Ｂの分割を行うことが出来、ＴＬＢの使用効率の低下を
防ぐことが出来る。

本実施例では仮想アドレスから実記憶アドレスへ変換す
る場合について詳細に説明して来たが。

一般に変換前アドレスのビット数ｍがアドレス変換バッ
ファのワード数（エントリー数）を表現するために必要
なビット数ｎよシ大きい場合に使用されるアドレス変換
バッファで、変換前アドレスの最適な縮退方法が一意に
定まらず２条件により。

最適な縮退方法が異なる場合に２本発明が有用であるこ
とは自明であろう。

〔発明の効果〕

本発明は以上説明した通シ、プログラムの動作特性に合
ったＴＬＢの分割を行うことによｊ５　、　ＴＬＢの使
用効率を上げることが出来る効果がある。即ち、ＴＬＢ
の使用効率の低下が原因のコンピュアタの処理能力の低
下を防止することが出来る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。第
２図及び第３図はそれぞれ従来のアドレス変換バッファ
を示す図である。 １０１．２０１，３０１・・・仮想アドレスレジスタ（
ＶＡＲ）、１０２，２０２，３０２・７ドＬ／ス変換バ
ツフ　７　（ＴＬＢ　）　、１０３　ｔ　２０３．３０
３＝・ＴＬ　Ｂのアドレス信号線、１０４，２０４，３
０４，１０６，２０６，３０６・・・一致チェック回路
への入力信号線、１０５，２０５゜３０５・・・一致チ
ェック回路、３１０−・・ＴＬＢ分割指定Ｆ／Ｆ、３１
２，３１３・・・２人カマルチグレクサ。 ３１１・・・入力切換制御信号、３１４，３１５・・・
マルチプレクサの出力信号線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、アドレス変換バッファにて変換される前の変換前ア
   ドレスのビット数ｍが、該アドレス変換バッファを構成
   するワード数を表現するために必要なビット数ｎよりも
   大きい場合に使用される前記アドレス変換バッファにお
   いて、前記変換前アドレスのビット数ｍを前記ｎに縮退
   するための複数種のアドレス縮退手段と、前記複数種の
   アドレス縮退手段のうちの１つを選択するための選択手
   段とを設け、前記選択手段により、その時点の最適な１
   つのアドレス縮退手段を選択することにより、選択され
   たアドレス縮退手段の出力が前記アドレス変換バッファ
   に与えられるようにしたことを特徴とするアドレス変換
   バッファ。