JPS62109152A - 情報処理装置 - Google Patents

情報処理装置

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JPS62109152A
JPS62109152A JP60250061A JP25006185A JPS62109152A JP S62109152 A JPS62109152 A JP S62109152A JP 60250061 A JP60250061 A JP 60250061A JP 25006185 A JP25006185 A JP 25006185A JP S62109152 A JPS62109152 A JP S62109152A
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Yoshiyuki Miki
三木 良行
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

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〕 不発明に情報処理装置における中央処理装置に関するも
ので、時にその中央処理装置の入出力の制御機構に関す
るものである。
〔従来の技術〕
従来中央処理装置から外部入出力装置へのアクセス方法
としては、次の2通りの方式が考えらnる。
(1)甲゛央処理装置が入出力命令を実行すると、入出
力装置番号と書込み/読出し信号全入出力製電に対して
出力し、入出力装置とのデータのやりとりを行なう方式
C入出力命令によるアクセス)。
(2)  主記憶装置が割当てられるアドレス空間の一
部に入出力装置を割当て、主記憶に対する書込み/読出
し命令、演算命令などの実行時に出力されるアドレスが
入出力装置に割当てられているアドレスであれば、入出
力装置とのデータのやりと1行なう方式(メモリマツブ
トI/Oによるアクセス)。
ここで後者のメモリマツブトl/OH1一般の算術論理
演算命令、転送命令等のメモリオペランドとして主記憶
を指定できるのと同様に入出力装置1’e指定すること
が可能であるという特徴を有しておシ、高性能・多機能
のマイクロプロセッサにおいては有効である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら反面、主記憶装置に高速化手法として、イ
ンターリーブ構成方式などが可能であるが、入出力装置
ではその様な構成が難しい、主記憶装置と入出力装置と
でに読出し/4I込みに失敗した際のリカバリ処理が異
なる、ページング方式の仮想記憶方式を採用し、且つバ
イト単位でオペランドアドレスを指定可能な中央処理装
置においては、オペランドが複数のページにまたがる場
合かめるがI/O/O0メモリ空間とではページがまた
がった場合の中央処理装置の動作か異なってくる、パイ
プライン方式全採用する中央処理装置ではn番目の命令
のオペランドの書込みよりn+1番目の命令のオペラン
ドの読出しの方が先に行なわる場合がめるが、I/O/
O0場合この様なことがあると入出力装置の制御が狂う
ことがある、メモリマウプトI/O構成の中央処理装置
はその内部でメモリ空間とI/O/O0区別がつがない
ので入出力装置のアクセス全実行すべ3%権リレベル指
定する機能全実現させることが困難である等の欠点かめ
る。
〔問題点を解決するための手段〕
前記の問題点は中央処理装置がメモリ空間とI/O/O
0を判別できないということに起因するものである。一
方、仮想記憶方式を採用した中央処理装置でに仮想アド
レス金実アドレスに変換するためにセグメント記述子、
ページ記述子などを用いる。これらの記述子Kfl仮想
アドレスがら芙アドレスへの変換を行なうための情報の
ほが記憶保詠のための清報をも持って′J?j+、これ
らの情報以外にどのアドレスにI/O装置が接続されて
いるかを示す情報(以下、MPIO情報という)をも持
たせることが可能である。従って、本発明はこのMPI
O情報によりメモリマツブトI/O’i判別することが
可能な情報処理装fを提供するものである。
〔実施例〕
矢に不発明について図面全参照して説明する。
第1図に本発明の一実施例におけるアドレス変俣部(以
下、TLBという)のブロック図である。
第1図において11は実効アドレス計算部から送らnて
きた実効アドレス〔又は仮想アドレス)を−担記憶する
ためのレジスタ(VAR)である。
12は仮想アドレスのページ内オフセットの部分全除(
04c仮想ページ香号全複数個記憶し、またVAFL1
1a仮想ページ番号部との比較機能を持つメモリである
。13げメモリ12の比較機能によりどのエントリが一
致したかのエン) IJ番号を生成するだめのエンコー
ダである。14はメモリ12゜エンコーダ13により一
致したエントリ番号に対応する実アドレス情報、保穫情
報、MPIO情報を記憶するためのメモリである。15
はメモリ14から読出される実アドレス情報、保穫情報
、MPIO情報を一時記憶する定めのレジスタ(RA凡
と略す)である。16は実効アドレス計算部から仮想ア
ドレスと同時に送られ℃くる付随情w(以下タグ情報と
いう。)を一時記憶するためのレジスタ(TAGRとい
う)である。17はTAGR中のタグ情報をテコードし
、アクセスの植別全示す信号(アクセスタイプという)
でIloであるが否がを示す信号(M/IOという)t
−発生させるための回路である。18は命令実行部から
の入行レベル情報、デコーダ17よシのアクセスタイプ
↑R報。
RAR15からの保護情報などから保護例外を検出する
ための回路でめる。19にRA几15がらのMPI(J
情報とデコーダ17がらのM/IO信号によシ実効アド
レス計算部から送られてきた仮想アドレスがメモリ空間
金子すものかI/O空間ヲ示すものか全決定する回路で
ある。1/Oは実効アドレス=tX部から仮想アドレス
’1TLB 、メモリ制御部へ送り、且つTLBから実
アドレス全メモリ制御部へマルチプレクサして送ルバス
(ABMという)である。111は実効アドレス計算部
から仮想アドレスと同時にタグ情報を送り、また1゛L
から果アドレスと同時にタグ情報を送るためのバスであ
る。112UI/O検出部19からの工0アクセス信号
CI(JAC)で、実効アドレス計算部に送ら几る。
第2図に、実効アドレス計算部のブロック図で、21i
命令央行部から実効アドレス計算に必要な汎用レジスタ
の値を実効アドレス計算部に送るためのバス(EBU8
という)、22にインデクス1直七−担記憶するための
レジスタ(EATRI とい9:23にヘースアドレス
を一担記憶するためのレジスタ(EATR2という)、
24Hブリデクリメントやポストインクリメントなどの
補正値を一担記憶するためのレジスタ(EAT几3とい
う)、25はディスグレートメント値を一担記憶するた
めのレジスタ(EATR4という)、26は命令解析部
からディスプレースメノト値を実効アドレス計算部へ送
るためのバス(IBUSという)、27はEA−8TR
1〜4の111キヤリ一セーブ万式で加1する加算器(
C8Aという)、28はNf’GRQ価号により  ジ
C8AのSUm部及びCarry部の領を選択またはN
PGRの値及び定数/O00H’に選択するマルチプレ
クサ、29はマルチプレクサ28 VCより選択さtし
た2つの入力の加算上行なうための加算器(CPAとい
う)、2/O汀加算器29により計算された実効アドレ
スの甲でメモリオペランドの実効アドレス金記憶するた
めのレジスタ(UPARという)、211け加算器29
によシ耐算ざnた実効アドレスの甲で分岐先又はブリフ
ェッチ先の、  実効アドレス全記憶するためのレジス
タ(PFARという)、212は計算された実効アドレ
スバスB。
メモリ制御部へ送るためのバスであり第1図のアドレス
バス111に接続される。213は実効アドレスとオペ
ランドのデータタイプからページ境界Vこまたがるかど
うか全検出するためのページ境界検出器、214はオペ
ランドがページ境界はまたがった場合の前ページの仮想
ページ帯号(仮想アドレスからページ内オフセットを除
いたアドレス)全記憶する之めのレジスタ、215は実
効アドレス計鼻部のタイミ/グ制御回路% 216は命
令解析部から送られてくるオペランドアドレスについて
のタグ情報を記憶するためのレジスタ、217けタグレ
ジスタ216の情@全デコードしオペランドのデータタ
イプ、工/O命令かどうかの信号(I/O′ft発生す
る回路、218はTAGR。
216のタグ情報1TLt3 、メモリ制御部へ送るた
めのバスであシ、第1図のタグバス1/Oに後炊さ八る
。
第31図(a)において、31げアドレス変換テーブル
(ページテーブルという)の全体図を示し、311はア
ドレス変傑テーブルの1エントリ(ページ記述子という
)全示す。第3図fbl i第3図+a+のページ記述
子311の構成を詳細に示したものである。321はこ
の記述子の内容が有効であるか否かを示すビット(vビ
ットという)、322にこの連子の示すページがI/O
空j石にマツプされることを示すビット(MPIOとい
’>)、323はこの記述子の不すページが主記憶に存
在するか否かを示すビット(Pビットという)、324
はこの記述子の示すページが中央処理装置により参照さ
nたか否かを示すビット(Aビットという)、325に
この記述子の示すページが中央処理装置により書込みが
めったか否かをボすピッ)(Wビットという)、326
[この記述子のボすページに対する保脛情報、327は
この記述子の示すページがメモリ空間又はI/O/O0
何番地にマッグされるかを示す実アドレスである。
次に不実施例VC3ける動作を説明する。
本実施例vc2ける中央処理装置は第4図に示す様に命
令解析部43.実効アドレス計算部44゜アドレス変換
部45.主記憶制御部46.命令実行部47.の各ユニ
ットから構成さnる。各ユニットニアドレスバス41,
1”バス42.Iバス48、Eバス49により接続され
る。
命令解析部43に主記憶から恍込まnた命令をデコード
し、命令実行部47で+[T!柄行可nヒな形式に変換
して命令実行部47に込る。互た命令解折部13で解析
した命令がメモリ又は1/O空間に対するオペランドを
持つ場合には、そのオペランドの実効アドレス計算に必
要な情報(インデク値、ベース値、ディスプレースメン
ト値など)全実効アドレス計算部44に送る。実効アド
レス計算部44は命令解析部43から送られてきた実効
アドレス計算に必要な情報を基に失効アドレスバス算し
、実効アドレスをアドレス変換部45に送る。アドレス
変換部45に実効アドレス計算部44から送らnてきた
実効アドレスを実アドレスに変換し主記憶制御部46に
送る。主記憶制御部46はアドレス変換部45から送ら
rて米た実アドレスによシ主記憶又は入出力装置全アク
セスする。
オペランドの読込み時には主記憶又は入出力装置から読
込んだ情報全命令実行部に送り、書込み時には命令実行
部47から送られた情報を主記憶又は入出力装置に書込
む命令実行部47は命令解析部43から送られてくる命
令のデコード情報によシ命令の美行を行なう。
アドレスバス41は実効アドレス計算部44からアドレ
ス変換部45へ実効アドレスを転送し、またアドレス変
換部45から主記憶制御部46へ芙アドレス全転送する
ために用いらnる。また。
タグバス42はアドレスバス41と対応して用いらnる
バスで、アドレスバス41上の実効アドレス、実アドレ
スに付随する各攬情報全転送するためのバスである。こ
のタグバス42にょシ転送される情報51には次に示す
様な情報がめる。
1、 bit2−3・・・・・・オペランドデータ長2
、 bit9・・・・・・M/I(Jt示す。
3、bitIQ  ・・・・・ NPGす 4、  bit  11−12・−・−Access 
 type5、bit 13−山AJ/R 1・・・・・・実効アドレス(仮想アドレス)であるこ
と金示す 0・・・・・・実アドレスであることを示す。
前記の様な構成の甲央処理装M Ic s−いて、メモ
リ又はI/(J空間に対するオペランドを持つ命令全実
行する場合の動作を以下に簡明する。
命令解析部43は命令を解析すると汎用レジスタのti
ll 、インデクス1直、ディスプレースメント1直な
ど実効アドレス計算に必要な情報6EBUS(第2図の
21.第4図の49 ) 、 IBUS (第2図の2
6、第4図の48)により実効アドレス計算部のレジス
タEAT几1.EATR2,EATR3,EATR4(
第2図の22.23,24.25)送る。そしてオペラ
ンドについての付随情報(アクセスタイプ、データ長、
メモリ空間か1/(1)空間かの情報M/IO)などt
−T’L’AGR161c送る。
実効アドレス計算部44はEATRl、EATR2゜E
ATR3,EATR4の汎用レジスタの値のインデクス
1直、ディ・スプレースメント値など?キャリーセーブ
加算器27.キャリーグロパゲート加算器29を用いて
加算を行ない加算結果としての実効アドレスを(JPA
R2/Oに格納する。そして’1” TAGR1G中の
タグ情報をデコードしてデータ長を得て、前記実効アド
レスとデータ長からページ境、界にまたがるか否かをペ
ージ境界検出器213で、検出する。そして次の3通シ
の@作を何なう。
1、 メモリ空間アクセスの場合 TAGR216のM/IO情報が1″でメモリ空間アク
セスであることを示し、且つアドレス変換部45からの
l0AC偏号〔第1図の112゜第2図の219)がO
″(メモリマツブトレってないことを示す)の場合は、
まず0PAR2/Oに格納さnているメモリオペランド
の実効アドレスをアドレスバス212に出力し、アドレ
ス変換部45に送る。同時にTAGR216のタグ情報
もタグバス21Bに出力しアドレス変換部45に送る。
次にページ境界に筐たかる次のページの先頭アドレスの
計算を行なう。このg′を算はまず(JPAB2/O 
 の仮想ページ番号((JPARのbit  12〜3
1)金NPGR214に一担記憶し、次にNPGR(信
号220により、仮想ページ番号と下位bitO〜11
に0を入れた値を結合したデータ221及び定数000
0/O00Hを加算器29に入力するC本実施例でにペ
ージサイズ=4にバイトを仮定しているので次のページ
の先頭アドレスを計算するためだ数/O00I−1を加
算している〕。
そして)JO算結果として矢のページの先頭アドレスを
アドレスバス212に出力し、アドレス変換部45に送
る。同時にTAGR216のタグ情報もタグバス218
に出力しアドレス変換部に送る。このときタグ情報のb
it9(NPG)t”1″にする。
2 メモリマツブトI/Oの場合 ’1’AGR216のタグ情報M/IO” 1″でメモ
リ空間を示し、且つアドレス変換部45刀1らのI(J
AC信号219が′1″(メモリマツブトI/Oである
ことを示す)の場合には、(JPAR2/Oに格納され
ているメモリオペランドの実効アドレスをアドレスバス
212に出力しアトし  レス変換部45に送る。同時
K TAea 216のタグ情報もタグバス218に出
力しアドレス変換部45に送る。このときタグ情報kl
 / IQ f″′0”にし送出する。このことにニジ
メモリ空間へのアクセスは1/U空間へのアクセスに変
換される。
3、  I / (−1アクセスの場合TAGR216
(7)夕f情@ M/I(J  カ” O”の場合に0
PAR2/Oに格納されているし0オペランドの実効ア
ドレスをアドレスバス212に出力し、アドレス変換部
45に送る。同時にTAGR216のタグ1身報もタグ
バス218に出力しアドレス変換部45に送る。
TLBi−1その内部のアドレス比較部121C仮想ペ
ージ番号、データメモリ部14に実ページ番号、保護情
報、MPIOii!i報を記憶する。仮想記憶方式全採
用する情報処理装置では上記雲上にページテーブル31
.ページ記述子32金持ち、こnらの記述子中に′、〈
アドレス327.保護情報326などが入っている。そ
して仮想アドレス→冥アドレス変換ヲ高速化するため、
セグメノト記連子、ページ記述子中にある情報のコピー
1TLBに持つ。本発明ではページ記述子32中にMP
IO情報323を持たせ、このIO債報が′1”であれ
はこのページ記述子の示すページがI/O/O中マツプ
されることを示し、0′であれはメモリ空間であること
を示す。
このMPI(J  i゛イ報1“LBに記憶さnる。
実効アドレス計算部から送ら九た実効アドレス(仮想ア
ドレス)はVARIIK浴16さnる。
同時に送られるタグtri T’L”AGR,16に格
納される。セしてVARII  のページ内オフセット
(VARbit□〜11)′lt除いた部分(VA几の
bit12−31)(仮想ページ番号という)をTLB
の仮想アドレス部に記憶されている仮想ページ番号と比
較し、一致する仮想ページ番号が6flば、その仮想ペ
ージ番号に対応する’1’ L Bのデータメモリ部の
エントリ6RAR15に抗出す。
このデータメモリ部には実ページ番号、保護情報、I/
O情報が記憶されている。
読出されたR、AR,15中の夷ベージ番号〔ル山bi
t12−31ンは VARII2に格納されている仮想
アドレスのページ内オフセッ) (VARbito−3
1)と組合せて実アドレス金形成しアドレスバス111
に出力し、主記憶制御装置に送られる。
RAR15中の保護情報(RARbit 2〜11)は
保蝕チェック機構18に送られる。
保護チェック接衝けT’l’AGR16中の情報をデコ
ーダ17によってデコードされたアクセスタイプなどの
情報及びRAR15からの保護情報。
及び命令実行部からの実行レベルなどの情報からアクセ
スが妥当であるかをチェックし、保護例外を検出すれば
それを命令実行部に知らせる。
RAR15中ノl/O(17報(BARbitO)(M
PI(Jという)UIU検出部19に送られる。
I/O検出部はMP I Ofj5″″l”のときはT
TAGR16のM/IO情報を@0”にしてI/O空間
金示す様にして主記憶制御装fに送る。またMPIOが
L″のときはEAUにl0AC=”l”として、メモリ
マツブトI/Oであることを知らせる。TTAGR1/
Oの情報は実アドレスを主記憶制御装置に送るのと同時
に送られる。このとき前記の様にメモリマツブトI/O
の場合にはM/IO情@に′0” I/O空間を示すよ
うにかえられ、またV/R情報(仮想アドレスか実アド
レスかを示す信号)も* 0 #実アドレスを示す様に
かえてTBUSに出力され、主記憶制御装置に送られる
。主記憶制御装置は送られた実アドレス及びタグ情報に
ょシメモリ空間又げI/(J空間全アクセスする。M/
IQ情報がIloを示すときC″″O”)H1実アドレ
ス’1I/Oボートアドレスとして出力しI/O空間全
アクセスする。I/C1報がメモリ空間を出すときC′
″1”)fl、実アドレスを主記憶アドレスとして出力
し、メモリ空間をアクセスする。
〔発明の効果〕
以上説明した様に、メモリマップトエ/O情報をページ
記述子vc待たせて、それをTLB内にも記憶させるこ
とによシ、中央処理装置内でメモリマツブトI/O’i
検出することができ、主記憶制御装置はI/O空間にマ
ツプさルたメモリオペランドアクセス金I/Oアクセス
に切換えて、入出力1tt−アクセスすることが可能に
なる。こnによりメモリアクセスとI/Oアクセスを分
離することにより、第1の欠点(主記憶装置に高速化手
法としてインターリーブ構成方法などが可能であhが入
出力装置では難しい)が解決される。
また、実効アドレス計算部がTLBからメモリマツプ)
I/O情報ヲ受取ることにより第2の欠点(ベージング
方式の仮想記憶方式を採用し、且つバイト単位でオペラ
ンドアドレスを指定可能な中央処理装置においては、オ
ペランドが複数のページにまたがる場合がめるが、メモ
リマノブトI/(J空間とメモリ空間とではページにま
たがった場合の中央処理装置の動作が異なってくる)が
解決さnる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例におけるアドレス変換部のブロ
ック図、第2図は本発明の実施例における実効アドレス
計算部のブロック図、第3図(a)。 [bl H本発明の実施例VCS−けるアドレスfmテ
ーブル、ページ記述子の各フォーマット図、第4図は本
発明の実施例における中央処理装置の構成を示すプロッ
タ図、第5図は本発明の実施例におけるタグバスの保持
する情報を示すフォーマット図でめる0 11・・・・・・実効アドレスレジスタ、12・川・・
メモ’)s  13・・・・・・エンコーダ、14・山
・・メモリ% 15・・・・・・レジスタ、16・山・
・タグレジスタ、17・・・・・・デコーダ、18・・
・・・・検出回路、19・・・・・・決定回路。 7′ニー\ 代理人 弁理士  内 原   晋、/′:′T、’、
I−、−’、゛(′  −・ ロ                リ口    。 く          ど ニ ゲ Nへ → 牟4W

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. アドレス変換牽引機構、主記憶アクセスとI/Oアクセ
    スとを切換える入出力制御信号を生成するとともに実効
    アドレスを生成する実効アドレス計算部、及び入出力制
    御信号により主記憶アクセスとI/Oアクセスを切換え
    る主記憶制御装置とを備え、前記アドレス変換索引機構
    に実効アドレスおよび実アドレスを記憶するとともに入
    出力制御信号を記憶し、アドレス変換が行なわれるとき
    実効アドレスから実アドレスを読出すとともに前記入出
    力制御信号を読出し、I/Oアクセスを示す場合には、
    実効アドレス計算部から実効アドレスとともに得られた
    入出力制御信号をI/Oアクセスを示す様に切換えて前
    記実アドレスとともに主記憶制御装置に送り、主記憶制
    御装置が前記入出力制御信号により主記憶アクセスとI
    /Oアクセスを切換えることを特徴とする情報処理装置
    。
JP60250061A 1985-11-08 1985-11-08 情報処理装置 Granted JPS62109152A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60250061A JPS62109152A (ja) 1985-11-08 1985-11-08 情報処理装置
EP86115570A EP0229253A3 (en) 1985-11-08 1986-11-10 Data processor with virtual memory management
US07/965,534 US5347636A (en) 1985-11-08 1992-10-23 Data processor which efficiently accesses main memory and input/output devices

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JPS62109152A true JPS62109152A (ja) 1987-05-20
JPH0555906B2 JPH0555906B2 (ja) 1993-08-18

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