專利名稱：半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在廣義的處理器中具有存儲(chǔ)器更換機(jī)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)的搭載有存儲(chǔ)器的處理器，由隨著搭載程序的大規(guī)?；苯雨P(guān)系到存儲(chǔ)器搭載量的增加，因而存在成本增加并且降低動(dòng)作速度的問題。
對(duì)此，提出了一種構(gòu)成，通過設(shè)置存儲(chǔ)器更換機(jī)構(gòu)，作為主存儲(chǔ)器采用動(dòng)作低速、價(jià)廉的大規(guī)模存儲(chǔ)器構(gòu)成，而在處理器中搭載小容量的存儲(chǔ)器。在該構(gòu)成中，小容量存儲(chǔ)器和主存儲(chǔ)器之間通過存儲(chǔ)器的更換執(zhí)行程序。現(xiàn)有技術(shù)的存儲(chǔ)器更換裝置中，使用所謂的高速緩沖存儲(chǔ)器成為主流。
以下，對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中基本的高速緩沖存儲(chǔ)器進(jìn)行說明。
在存取由處理器發(fā)出的命令及數(shù)據(jù)時(shí)的存儲(chǔ)器存取，在單位時(shí)間內(nèi)集中在局部存儲(chǔ)域內(nèi)，這稱作程序的存取局部性。為此，有一種方法，利用該存取局部性，通過將存儲(chǔ)器存取頻繁集中的領(lǐng)域常設(shè)在與主存儲(chǔ)器相比容量小且可高速動(dòng)作的緩沖存儲(chǔ)器中，而實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器存取高速化。這種小容量的緩沖存儲(chǔ)器一般稱作高速緩沖存儲(chǔ)器，將頻繁存取的數(shù)據(jù)常設(shè)在高速緩沖存儲(chǔ)器中時(shí)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送由硬件實(shí)施。
以下，參照?qǐng)D27對(duì)現(xiàn)有技術(shù)處理器中組合了高速緩沖存儲(chǔ)器的半導(dǎo)體裝置進(jìn)行說明。
如圖27所示，現(xiàn)有技術(shù)高速緩沖存儲(chǔ)器的半導(dǎo)體裝置中有處理器201、該處理器201可低速存取的大容量的主存儲(chǔ)器202、和與該主存儲(chǔ)器202之間介入DMA控制器203進(jìn)行連接，被處理器201存取的高速緩沖存儲(chǔ)器204。
高速緩沖存儲(chǔ)器204，被分割成各有數(shù)十字節(jié)的行A、B、C、D，并對(duì)應(yīng)于各行A-D設(shè)置有保存地址等信息的標(biāo)簽205，通常，在行中保存有多個(gè)命令和數(shù)據(jù)。
具有標(biāo)簽比較器206，其對(duì)處理器201請(qǐng)求存取的地址與各標(biāo)簽205保存的地址進(jìn)行比較，不一致時(shí)，作為判斷結(jié)果請(qǐng)求DMA控制器203進(jìn)行地址數(shù)據(jù)的更換。
以下，簡單說明采用這樣結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有技術(shù)半導(dǎo)體裝置的動(dòng)作。
(步驟1)處理器201發(fā)出存儲(chǔ)器存取請(qǐng)求。
(步驟2)將處理器201所請(qǐng)求的存儲(chǔ)地址向標(biāo)簽比較器206通知，標(biāo)簽比較器206比較在標(biāo)簽205的地址中是否含有請(qǐng)求地址。
(步驟3)如果標(biāo)簽205的任一個(gè)中含有請(qǐng)求地址時(shí)，處理器201直接對(duì)高速緩沖存儲(chǔ)器204存取。此時(shí)，存取成功而結(jié)束時(shí)，步驟4以后不再運(yùn)行。這樣，所請(qǐng)求的地址保存在高速緩沖存儲(chǔ)器204時(shí)稱為高速緩沖存儲(chǔ)器選中，或者簡稱為選中。另外，高速緩沖存儲(chǔ)器選中率影響程序的處理效率。如果高速緩沖存儲(chǔ)器選中率高，存儲(chǔ)器的平均存取時(shí)間就可縮短，從而提高處理效率。
(步驟4)如果標(biāo)簽205中不含有請(qǐng)求地址時(shí)，標(biāo)簽比較器206根據(jù)后述的優(yōu)先順序?yàn)榛A(chǔ)，從高速緩沖存儲(chǔ)器204中選取適當(dāng)?shù)囊豁?，生成為進(jìn)行改寫的判斷結(jié)果信息。另外，地址沒有被保存時(shí)被稱作高速緩沖存儲(chǔ)器選中漏失，或者單稱為漏選。在進(jìn)行標(biāo)簽的比較時(shí)，決定優(yōu)先順序的算法中，公知有LRU(Least Recently Used)。此方式中，選擇在最遠(yuǎn)過去存取的行A～D作為置換對(duì)象。其他，有FIFO(first in firstout)方式以及RANDOM方式等。另外，也有方法是，將成為優(yōu)先度的確定基準(zhǔn)的的信息被嵌入到處理器201的命令代碼中，以該信息為基礎(chǔ)確定優(yōu)先度。
(步驟5)將標(biāo)簽比較器206生成的判段結(jié)果信息向DMA控制器203通知。從主存儲(chǔ)器202中將包含請(qǐng)求地址的1行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送到高速緩沖存儲(chǔ)器204中。
(步驟6)向高速緩沖存儲(chǔ)器204的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送結(jié)束后，處理器201對(duì)高速緩沖存儲(chǔ)器204進(jìn)行存取。
但是，上述現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體裝置，存在容易增大回路規(guī)模的問題。在高速緩沖存儲(chǔ)器204中、與數(shù)十字節(jié)單位的行A～D分別對(duì)應(yīng)設(shè)置保持地址等信息的標(biāo)簽205。并且，標(biāo)簽205雖然在圖27中只有4個(gè)，但在大規(guī)模集成電路中能達(dá)到1000個(gè)的程度。與SRAM(StaticRandom Access Memory)相比，周圍回路的規(guī)模大幅度增加。再加上與標(biāo)簽205數(shù)量相當(dāng)?shù)臉?biāo)簽比較器206始終動(dòng)作，在面積增加的基礎(chǔ)上，消費(fèi)電力也大幅度增加。
另外，在利用高速緩沖存儲(chǔ)器204時(shí)，高速緩沖存儲(chǔ)器選中率的預(yù)測存在困難。當(dāng)執(zhí)行某一程序時(shí)，隨該程序的處理內(nèi)容而高速緩沖存儲(chǔ)器選中率變動(dòng)，因此無法預(yù)測處理效率的高低。
這些問題在組裝系的處理器中并且要保證實(shí)時(shí)性時(shí)，或者在移動(dòng)機(jī)器等必須低耗電化的領(lǐng)域的開發(fā)中變得顯著。
專利文獻(xiàn)1特開平6-59977號(hào)公報(bào)(圖1)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，可以削減存儲(chǔ)器的更換所需要的存儲(chǔ)器轉(zhuǎn)送，并且降低消耗電能。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明對(duì)于通常的高速緩沖存儲(chǔ)器以數(shù)十字節(jié)左右的單位構(gòu)成所謂的行，通過以數(shù)千字節(jié)左右的單位構(gòu)成行(以下，將本發(fā)明的行稱為頁)，可以大幅度削減回路規(guī)模。此外，由于采用比通常的行具有大存儲(chǔ)容量的頁，在該頁中可以按照由比較容易理解的處理功能、例如模塊、任務(wù)或者線程等操作系統(tǒng)(OS)能管理的執(zhí)行單位進(jìn)行保存，容易進(jìn)行適合程序的處理流程的頁的存儲(chǔ)器更換調(diào)度的設(shè)計(jì)。以下，將0S能管理的執(zhí)行單位為方便起見稱為線程。
進(jìn)一步，通過采用頁的存儲(chǔ)器更換時(shí)產(chǎn)生的存儲(chǔ)器更換對(duì)象的優(yōu)先順序的選擇、稱為對(duì)象的頁的存儲(chǔ)器更換時(shí)產(chǎn)生的信息轉(zhuǎn)送量或者存儲(chǔ)器更換周期的值作為優(yōu)選度基準(zhǔn)，可以抑制更換時(shí)的信息轉(zhuǎn)送量，可以抑制存儲(chǔ)器更換時(shí)所消耗的電力。
具體講，有關(guān)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，包括處理器；由該處理器存取的第一存儲(chǔ)部；多個(gè)頁存儲(chǔ)部，其通過將與該第一存儲(chǔ)部相比可以由處理器高速存取的第二存儲(chǔ)部被分割成比構(gòu)成高速緩沖存儲(chǔ)器的行的存儲(chǔ)容量大的大存儲(chǔ)容量所構(gòu)成；標(biāo)簽，其在各頁存儲(chǔ)部中附加第一存儲(chǔ)部中表示地址值的標(biāo)簽信息以及表示更換優(yōu)先度的優(yōu)先度信息；標(biāo)簽比較器，接受來自處理器的存取請(qǐng)求，對(duì)在第一存儲(chǔ)器的地址值和保存在標(biāo)簽中的標(biāo)簽信息進(jìn)行比較；和更換控制部，更換各頁存儲(chǔ)部的內(nèi)容。
依據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，由于包括多個(gè)頁存儲(chǔ)部，其通過將與該第一存儲(chǔ)部相比可以由處理器高速存取的第二存儲(chǔ)部被分割成比構(gòu)成高速緩沖存儲(chǔ)器的行的存儲(chǔ)容量大的大存儲(chǔ)容量所構(gòu)成，可以削減存儲(chǔ)器更換所需要的存儲(chǔ)器轉(zhuǎn)送量。在此基礎(chǔ)上，由于頁存儲(chǔ)部的設(shè)定個(gè)數(shù)比現(xiàn)有技術(shù)的高速緩沖存儲(chǔ)器(行)的設(shè)定個(gè)數(shù)少，與各頁存儲(chǔ)部對(duì)應(yīng)設(shè)置的標(biāo)簽的個(gè)數(shù)必然減少，可以削減電路的規(guī)模，從而降低消耗電能。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，優(yōu)選進(jìn)一步包括分配管理部，其按照處理器執(zhí)行的應(yīng)用程序的每個(gè)功能，對(duì)分配各頁存儲(chǔ)部的分配數(shù)進(jìn)行管理。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，優(yōu)選多個(gè)頁存儲(chǔ)部，分別按給定數(shù)集中構(gòu)成多個(gè)存儲(chǔ)區(qū)存儲(chǔ)部，進(jìn)一步包括管理多個(gè)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)部的存儲(chǔ)器控制部。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，在包括控制多個(gè)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)部的存儲(chǔ)器控制部時(shí)，優(yōu)選更換控制部，接收對(duì)頁存儲(chǔ)部的存取請(qǐng)求，判斷所請(qǐng)求的頁存儲(chǔ)部的地址信息是否保持在標(biāo)簽中，當(dāng)該地址信息沒有保存時(shí)，從多個(gè)頁存儲(chǔ)部中選擇與第一存儲(chǔ)部之間信息轉(zhuǎn)送量少的頁存儲(chǔ)部，釋放所選擇的頁存儲(chǔ)部，在釋放后的頁存儲(chǔ)部中讀取所要求的地址數(shù)據(jù)。
這時(shí)，優(yōu)選更換控制部，接收對(duì)頁存儲(chǔ)部的存取請(qǐng)求，判斷所請(qǐng)求的頁存儲(chǔ)部的地址信息是否保存在標(biāo)簽中，當(dāng)沒有保存該地址信息時(shí)，根據(jù)預(yù)先指定的更換信息從多個(gè)頁存儲(chǔ)部中選擇1個(gè)頁存儲(chǔ)部，釋放所選擇的頁存儲(chǔ)部，將所要求的地址的數(shù)據(jù)讀入到在釋放后的頁存儲(chǔ)部中。
這時(shí)，優(yōu)選更換控制部，接收對(duì)頁存儲(chǔ)部的存取請(qǐng)求，判斷所請(qǐng)求的頁存儲(chǔ)部的地址信息是否保存在標(biāo)簽中，當(dāng)沒有保存該地址信息時(shí)，從多個(gè)頁存儲(chǔ)部中選擇存取周期長的頁存儲(chǔ)部，釋放所選擇的頁存儲(chǔ)部，將所要求的地址的數(shù)據(jù)讀入到在釋放后的頁存儲(chǔ)部中。
這時(shí)，優(yōu)選更換控制部，當(dāng)執(zhí)行的應(yīng)用程序變更時(shí)，對(duì)動(dòng)作的應(yīng)用程序均勻重新分配空存儲(chǔ)器。
這時(shí)，優(yōu)選更換控制部，當(dāng)執(zhí)行的應(yīng)用程序變更時(shí)，對(duì)動(dòng)作的應(yīng)用程序按照預(yù)先規(guī)定的、并且保存在標(biāo)簽中的優(yōu)先度信息，重新分配空存儲(chǔ)器。
這時(shí)，優(yōu)選更換控制部，當(dāng)執(zhí)行的應(yīng)用程序變更時(shí)，從動(dòng)作的應(yīng)用程序中動(dòng)作周期短的應(yīng)用程序開始依次重新分配空存儲(chǔ)器。
這時(shí)，優(yōu)選更換控制部，當(dāng)執(zhí)行的應(yīng)用程序變更時(shí)，從動(dòng)作的應(yīng)用程序中單位時(shí)間的轉(zhuǎn)送量多的應(yīng)用程序開始依次重新分配空存儲(chǔ)器。
這時(shí)，優(yōu)選更換控制部，當(dāng)接收到新的存儲(chǔ)器確保請(qǐng)求時(shí)，在分配給動(dòng)作中的應(yīng)用程序的空存儲(chǔ)器中，選擇各頁存儲(chǔ)部或者各存儲(chǔ)區(qū)存儲(chǔ)部和第一存儲(chǔ)部之間的信息轉(zhuǎn)送量少的空存儲(chǔ)器，進(jìn)行釋放。
這時(shí)，優(yōu)選更換控制部，在應(yīng)用程序的動(dòng)作周期的1周期內(nèi)進(jìn)行頁存儲(chǔ)部的確保以及釋放，在該周期中不進(jìn)行空存儲(chǔ)器的確保，讓在1周期后騰出的空存儲(chǔ)器成為可以釋放的狀態(tài)。
依據(jù)有關(guān)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，可以削減存儲(chǔ)器的更換時(shí)所需要的存儲(chǔ)器轉(zhuǎn)送量。在此基礎(chǔ)上，在此基礎(chǔ)上，由于頁存儲(chǔ)部的設(shè)定個(gè)數(shù)比現(xiàn)有技術(shù)的高速緩沖存儲(chǔ)器(行)的個(gè)數(shù)少，與各頁存儲(chǔ)部對(duì)應(yīng)設(shè)置的標(biāo)簽的個(gè)數(shù)必然減少，可以削減電路的規(guī)模，從而降低消耗電能。


圖1表示構(gòu)成有關(guān)本發(fā)明一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的頁、存儲(chǔ)區(qū)以及存儲(chǔ)域的一例的框圖。
圖2表示有關(guān)本發(fā)明一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的框圖。
圖3表示有關(guān)本發(fā)明一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的第一存儲(chǔ)器更換方法的流程圖。
圖4表示對(duì)有關(guān)本發(fā)明一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的信息轉(zhuǎn)送量的加權(quán)進(jìn)行登錄的判斷表。
圖5表示有關(guān)本發(fā)明一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的第二存儲(chǔ)器更換方法的流程圖。
圖6表示有關(guān)本發(fā)明一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的第三存儲(chǔ)器更換方法的流程圖。
圖7(a)及(b)表示有關(guān)本發(fā)明一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的應(yīng)用程序變更后，對(duì)包含其它應(yīng)用程序的各應(yīng)用程序重新分配空存儲(chǔ)器的方法中的第一重新分配方法，(a)表示發(fā)出新的空存儲(chǔ)器請(qǐng)求前的分配存儲(chǔ)器數(shù)的表，(b)表示發(fā)出新的空存儲(chǔ)器請(qǐng)求后的分配存儲(chǔ)器數(shù)的表。
圖8表示有關(guān)本發(fā)明一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的應(yīng)用程序變更后第一重新分配方法的流程圖。
圖9(a)及(b)表示有關(guān)本發(fā)明一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的應(yīng)用程序變更后，對(duì)包含其它應(yīng)用程序的各應(yīng)用程序重新分配空存儲(chǔ)器的方法中的第二重新分配方法，(a)表示發(fā)出新的空存儲(chǔ)器請(qǐng)求前的分配存儲(chǔ)器數(shù)的表，(b)表示發(fā)出新的空存儲(chǔ)器請(qǐng)求后的分配存儲(chǔ)器數(shù)的表。
圖10表示有關(guān)本發(fā)明一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的應(yīng)用程序變更后第二重新分配方法的流程圖。
圖11(a)及(b)表示有關(guān)本發(fā)明一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的應(yīng)用程序變更后，對(duì)包含其它應(yīng)用程序的各應(yīng)用程序重新分配空存儲(chǔ)器的方法中的第三重新分配方法，(a)表示發(fā)出新的空存儲(chǔ)器請(qǐng)求前的分配存儲(chǔ)器數(shù)的表，(b)表示發(fā)出新的空存儲(chǔ)器請(qǐng)求后的分配存儲(chǔ)器數(shù)的表。
圖12表示有關(guān)本發(fā)明一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的應(yīng)用程序變更后第三重新分配方法的流程圖。
圖13(a)及(b)表示有關(guān)本發(fā)明一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的應(yīng)用程序變更后，對(duì)包含其它應(yīng)用程序的各應(yīng)用程序重新分配空存儲(chǔ)器的方法中的第四重新分配方法，(a)表示發(fā)出新的空存儲(chǔ)器請(qǐng)求前的分配存儲(chǔ)器數(shù)的表，(b)表示發(fā)出新的空存儲(chǔ)器請(qǐng)求后的分配存儲(chǔ)器數(shù)的表。
圖14表示有關(guān)本發(fā)明一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的應(yīng)用程序變更后第四重新分配方法的流程圖。
圖15(a)～(c)表示有關(guān)本發(fā)明一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的附加存儲(chǔ)器管理功能的概念圖，(a)表示對(duì)頁的映射請(qǐng)求完成前的存儲(chǔ)區(qū)的狀態(tài)圖，(b)表示沒有附加屬性時(shí)的頁的映射后的存儲(chǔ)區(qū)的狀態(tài)圖，(c)表示有附加屬性時(shí)的頁的映射后的存儲(chǔ)區(qū)的狀態(tài)圖。
圖16(a)～(d)表示有關(guān)本發(fā)明一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的附加存儲(chǔ)器管理功能的概念圖，(a)沒有附加屬性時(shí)對(duì)頁的不映射請(qǐng)求完成前的存儲(chǔ)區(qū)的狀態(tài)圖，(b)表示在(a)的情況下頁的不映射請(qǐng)求后的存儲(chǔ)區(qū)的狀態(tài)圖，(c)表示有附加屬性時(shí)的對(duì)頁不映射請(qǐng)求進(jìn)行前的存儲(chǔ)區(qū)的狀態(tài)圖，(d)表示在(c)的情況下頁的不映射請(qǐng)求后的存儲(chǔ)區(qū)的狀態(tài)圖。
圖17(a)～(d)表示有關(guān)本發(fā)明一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的附加存儲(chǔ)器管理功能的概念圖，(a)沒有附加屬性時(shí)對(duì)頁的第二次以后的映射請(qǐng)求進(jìn)行前的存儲(chǔ)區(qū)的狀態(tài)圖，(b)表示在(a)的情況下第二次以后的頁的映射請(qǐng)求后的存儲(chǔ)區(qū)的狀態(tài)圖，(c)表示有附加屬性時(shí)的第二次以后的頁的映射請(qǐng)求進(jìn)行前的存儲(chǔ)區(qū)的狀態(tài)圖，(d)表示在(c)的情況下第二次以后的頁的映射請(qǐng)求后的存儲(chǔ)區(qū)的狀態(tài)圖。
圖18(a)～(d)表示有關(guān)本發(fā)明一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的附加存儲(chǔ)器管理功能、附加存儲(chǔ)區(qū)中有EXTRAFREE頁時(shí)的概念圖，(a)沒有附加屬性時(shí)對(duì)其它頁的映射請(qǐng)求進(jìn)行前的存儲(chǔ)區(qū)的狀態(tài)圖，(b)表示在(a)的情況下其它頁的映射請(qǐng)求后的存儲(chǔ)區(qū)的狀態(tài)圖，(c)表示有附加屬性時(shí)的對(duì)其它頁的映射請(qǐng)求進(jìn)行前的存儲(chǔ)區(qū)的狀態(tài)圖，(d)表示在(c)的情況下其它頁的映射請(qǐng)求后的存儲(chǔ)區(qū)的狀態(tài)圖。
圖19(a)以及(b)表示有關(guān)本發(fā)明一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的附加存儲(chǔ)器管理功能、附加存儲(chǔ)區(qū)中有FREE頁時(shí)的概念圖，(a)有附加屬性時(shí)對(duì)其它頁的映射請(qǐng)求進(jìn)行前的存儲(chǔ)區(qū)的狀態(tài)圖，(b)表示在(a)的情況下其它頁的映射請(qǐng)求后的存儲(chǔ)區(qū)的狀態(tài)圖。
圖20(a)以及(b)表示有關(guān)本發(fā)明一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的附加存儲(chǔ)器管理功能、附加存儲(chǔ)區(qū)中沒有FREE頁時(shí)的概念圖，(a)表示有附加屬性時(shí)對(duì)其它頁的映射請(qǐng)求進(jìn)行前的存儲(chǔ)區(qū)的狀態(tài)圖，(b)表示在(a)的情況下其它頁的映射請(qǐng)求后的存儲(chǔ)區(qū)的狀態(tài)圖。
圖21(a)以及(b)表示有關(guān)本發(fā)明一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的附加存儲(chǔ)器管理功能、附加存儲(chǔ)區(qū)中沒有FREE頁時(shí)的概念圖，(a)表示有附加屬性時(shí)對(duì)其它頁的映射請(qǐng)求進(jìn)行前的存儲(chǔ)區(qū)的狀態(tài)圖，(b)表示在(a)的情況下其它頁的映射請(qǐng)求后的存儲(chǔ)區(qū)的狀態(tài)圖。
圖22表示有關(guān)本發(fā)明一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的附加存儲(chǔ)器管理功能、確保附加頁的存儲(chǔ)區(qū)的確定方法和其確定條件的表。
圖23(a)以及(b)表示有關(guān)本發(fā)明一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的附加存儲(chǔ)器管理功能中附加存儲(chǔ)區(qū)的釋放方法的概念圖。
圖24(a)表示有關(guān)本發(fā)明一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的附加存儲(chǔ)器管理功能中附加存儲(chǔ)區(qū)的釋放方法的時(shí)序圖，(b)表示有關(guān)本發(fā)明一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的附加存儲(chǔ)器管理功能中附加存儲(chǔ)區(qū)的釋放方法的概念圖。
圖25(a)表示有關(guān)本發(fā)明一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的附加存儲(chǔ)器管理功能中附加存儲(chǔ)區(qū)的釋放方法的另一時(shí)序圖，(b)表示有關(guān)本發(fā)明一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的附加存儲(chǔ)器管理功能中附加存儲(chǔ)區(qū)的釋放方法的另一概念圖。
圖26(a)表示有關(guān)本發(fā)明一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的附加存儲(chǔ)器管理功能中附加存儲(chǔ)區(qū)的釋放方法的又一時(shí)序圖，(b)表示有關(guān)本發(fā)明一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的附加存儲(chǔ)器管理功能中附加存儲(chǔ)區(qū)的釋放方法的又一概念圖。
圖27表示具有現(xiàn)有技術(shù)高速緩沖存儲(chǔ)器的半導(dǎo)體裝置的框圖。
圖中11-處理器，12-主存儲(chǔ)器(第一存儲(chǔ)部)，13-DMA控制器，14-頁(第二存儲(chǔ)部)，15-標(biāo)簽，16-存儲(chǔ)區(qū)，17-標(biāo)簽比較器，18-假擬高速緩沖存儲(chǔ)器管理器(更換控制部/存儲(chǔ)區(qū)控制部/分配管理部)。
具體實(shí)施例方式
首先對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式中的術(shù)語進(jìn)行說明。
(1)假擬高速緩沖存儲(chǔ)器由數(shù)千字節(jié)單位構(gòu)成一個(gè)頁的假擬高速緩沖存儲(chǔ)器，不同于現(xiàn)有技術(shù)的具有數(shù)十字節(jié)左右容量的高速緩沖存儲(chǔ)器。并且，由可以高速存取的存儲(chǔ)器器件構(gòu)成，例如優(yōu)選由比較小容量的SRAM等構(gòu)成。
(2)頁頁是最小的存儲(chǔ)區(qū)域單位。實(shí)現(xiàn)假擬高速緩沖存儲(chǔ)器所需要的標(biāo)簽按每頁分配。主存儲(chǔ)器空間向假擬高速緩沖存儲(chǔ)器空間的影射按頁單位進(jìn)行。
(3)存儲(chǔ)區(qū)存儲(chǔ)區(qū)由多個(gè)頁構(gòu)成。對(duì)不同的存儲(chǔ)區(qū)，處理器的命令以及數(shù)據(jù)的存取、主存儲(chǔ)器和假擬高速緩沖存儲(chǔ)器之間(以下稱作主存儲(chǔ)器-假擬高速緩沖存儲(chǔ)器間)的轉(zhuǎn)送(DMA轉(zhuǎn)送)能同時(shí)運(yùn)行。但是，對(duì)同一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)，來自處理器的存取、主存儲(chǔ)器-假擬高速緩沖存儲(chǔ)器之間的轉(zhuǎn)送同時(shí)發(fā)生時(shí)，會(huì)出現(xiàn)讓其中一個(gè)等待或者被取消的障礙。
(4)存儲(chǔ)域存儲(chǔ)域由多個(gè)存儲(chǔ)區(qū)構(gòu)成，讓使用目的、及保存對(duì)象的命令或者數(shù)據(jù)與區(qū)域單位一致。
圖1是頁、存儲(chǔ)區(qū)、存儲(chǔ)域構(gòu)成的例子。如圖1所示，存儲(chǔ)域例如是按每個(gè)存儲(chǔ)區(qū)由2頁構(gòu)成的存儲(chǔ)區(qū)域，每頁具有16K字節(jié)的容量。這些構(gòu)成只是一例，并不限定于圖1所示構(gòu)成。
以下，參照

有關(guān)本發(fā)明一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成。
圖2表示有關(guān)本發(fā)明一實(shí)施方式的構(gòu)成框圖。如圖2所示包括執(zhí)行程序的處理器11、該處理器11可低速存取但大容量的主存儲(chǔ)器12、與該主存儲(chǔ)器12之間由DMA(Direct Memory Access)控制器13進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送、由處理器11存取的由假擬高速緩沖存儲(chǔ)器構(gòu)成的多個(gè)頁14頁14分別被分割成例如16千字節(jié)，與各頁14分別對(duì)應(yīng)設(shè)置保存地址等信息的標(biāo)簽15。在此，四個(gè)頁14合在一起構(gòu)成一個(gè)存儲(chǔ)器16，進(jìn)一步設(shè)置有4個(gè)存儲(chǔ)器的4存儲(chǔ)區(qū)構(gòu)成。
再有，具有標(biāo)簽比較器17，其對(duì)處理器11進(jìn)行存取請(qǐng)求的地址、和各標(biāo)簽15保持的地址進(jìn)行比較，當(dāng)不一致時(shí)，作為判定結(jié)果請(qǐng)求處理器11進(jìn)行地址數(shù)據(jù)的更換。
處理器11與進(jìn)行更換各頁14的內(nèi)容的存儲(chǔ)控制的更換控制部以及作為存儲(chǔ)區(qū)管理部的假擬高速緩沖存儲(chǔ)器管理器18連接。
假擬高速緩沖存儲(chǔ)器管理器18，是一種程序，包括執(zhí)行管理假擬高速緩沖存儲(chǔ)器的更換的存儲(chǔ)器管理功能、和利用存儲(chǔ)區(qū)16及頁14中未使用的存儲(chǔ)器區(qū)域，提高存儲(chǔ)器使用效率、抑制主存儲(chǔ)器-假擬高速緩沖存儲(chǔ)器間的信息輸送量的附加存儲(chǔ)器管理功能。進(jìn)一步，假擬高速緩沖存儲(chǔ)器管理器18，也包括按處理器11執(zhí)行應(yīng)用程序的各個(gè)功能，管理分配各頁14的分配數(shù)的作為分配管理部的功能。此外，存儲(chǔ)器管理功能以及附加存儲(chǔ)器管理功能將在后面說明。
以下對(duì)上述那樣構(gòu)成的半導(dǎo)體裝置的動(dòng)作進(jìn)行說明。
(步驟1)處理器11發(fā)出存儲(chǔ)器存取請(qǐng)求。
(步驟2)將處理器11所請(qǐng)求的存儲(chǔ)地址向標(biāo)簽比較器17通知，標(biāo)簽比較器17比較在各標(biāo)簽15保存的地址中是否包含請(qǐng)求地址。
(步驟3)如果標(biāo)簽15的任一個(gè)中含有請(qǐng)求地址時(shí)，處理器11對(duì)與保存了請(qǐng)求地址的標(biāo)簽15對(duì)應(yīng)的頁14進(jìn)行存取。這時(shí)，存取成功而結(jié)束時(shí)，步驟4以后不再運(yùn)行。
(步驟4)如果標(biāo)簽15的任一個(gè)中都不包含請(qǐng)求地址時(shí)，標(biāo)簽比較器17生成地址不一致的判定結(jié)果信息，向處理器11輸出。
(步驟5)處理器11，根據(jù)標(biāo)簽比較器17生成的判斷結(jié)果，由假擬高速緩沖存儲(chǔ)器管理器18保持的程序向DMA控制器13指示數(shù)據(jù)的傳送。接收到來自處理器11的指示的DMA控制器13，從主存儲(chǔ)器12將請(qǐng)求地址所指1頁量的數(shù)據(jù)向頁14的任一個(gè)傳送。
(步驟6)DMA控制器13向頁14的數(shù)據(jù)傳送結(jié)束后，處理器11對(duì)已傳送數(shù)據(jù)的頁14進(jìn)行存取。
以上那樣，執(zhí)行處理器11的對(duì)頁14的存取。
下面對(duì)假擬高速緩沖存儲(chǔ)器管理器18具有的存儲(chǔ)器管理功能及附加存儲(chǔ)器管理功能進(jìn)行說明。
(存儲(chǔ)器管理功能)首先說明存儲(chǔ)區(qū)16及頁14的存儲(chǔ)器管理功能。
1)存儲(chǔ)區(qū)管理功能存儲(chǔ)器的獲得和釋放按存儲(chǔ)區(qū)單位進(jìn)行。既根據(jù)應(yīng)用程序的存儲(chǔ)區(qū)確保請(qǐng)求，獲取存儲(chǔ)區(qū)16，根據(jù)存儲(chǔ)區(qū)的釋放請(qǐng)求進(jìn)行存儲(chǔ)區(qū)16的釋放。
被確保的存儲(chǔ)區(qū)16中分配識(shí)別4個(gè)存儲(chǔ)區(qū)16的存儲(chǔ)區(qū)指定子，對(duì)存儲(chǔ)區(qū)16的操作通過執(zhí)行存儲(chǔ)區(qū)指定子進(jìn)行。一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)確保請(qǐng)求可以確保多個(gè)存儲(chǔ)區(qū)16，這時(shí)，分別分配給各存儲(chǔ)區(qū)16。這一點(diǎn)與后面要闡述的頁指定子不同。再有，對(duì)于確保的存儲(chǔ)區(qū)，通過進(jìn)行存儲(chǔ)區(qū)信息請(qǐng)求，可以獲取所請(qǐng)求的存儲(chǔ)區(qū)16的內(nèi)容(存儲(chǔ)區(qū)信息)。在此，存儲(chǔ)區(qū)屬性是在存儲(chǔ)區(qū)16的確保(獲得)時(shí)所設(shè)定的屬性，存儲(chǔ)區(qū)狀態(tài)是表示下述存儲(chǔ)區(qū)狀態(tài)的信息。再有，F(xiàn)REE頁數(shù)，是構(gòu)成存儲(chǔ)區(qū)16的頁14中還未確保的頁14的數(shù)。
在存儲(chǔ)區(qū)狀態(tài)中，由有FREE(自由)狀態(tài)、ALLOC狀態(tài)以及ALLOCDIRTY狀態(tài)的三種狀態(tài)。
FREE狀態(tài)，是在線程沒有確保的存儲(chǔ)區(qū)16的狀態(tài)，在此，稱為FREE存儲(chǔ)區(qū)。如果存儲(chǔ)區(qū)16被線程確保，則轉(zhuǎn)變到ALLOC狀態(tài)。該ALLOC狀態(tài)是內(nèi)部狀態(tài)，不能從外部確認(rèn)。
ALLOC狀態(tài)由線程確保，并且構(gòu)成存儲(chǔ)區(qū)16的頁14的狀態(tài)均為FREE狀態(tài)的存儲(chǔ)區(qū)狀態(tài)，稱為ALLOC存儲(chǔ)區(qū)。如果從ALLOC存儲(chǔ)區(qū)確保了頁14，則轉(zhuǎn)變到ALLOCDIRTY狀態(tài)，通過存儲(chǔ)區(qū)16的釋放轉(zhuǎn)變到FREE狀態(tài)。
ALLOCDIRTY狀態(tài)由線程確保，并且構(gòu)成存儲(chǔ)區(qū)16的頁14中至少一頁的狀態(tài)不是FREE狀態(tài)的存儲(chǔ)區(qū)16狀態(tài)。該狀態(tài)的存儲(chǔ)區(qū)16稱作ALLOCDIRTY存儲(chǔ)區(qū)，構(gòu)成存儲(chǔ)區(qū)16的頁14所有均成為FREE狀態(tài)時(shí)，則轉(zhuǎn)變?yōu)锳LLOC狀態(tài)。此外，對(duì)ALLOCDIRTY狀態(tài)的存儲(chǔ)區(qū)16進(jìn)行存儲(chǔ)區(qū)的是否，則成為錯(cuò)誤。
2)頁根據(jù)線程對(duì)頁14的映射請(qǐng)求，進(jìn)行頁14的映射。根據(jù)頁14的不映射請(qǐng)求進(jìn)行頁14的不映射。
對(duì)頁14的映射，是向主存儲(chǔ)器12的疑似高速緩沖存儲(chǔ)空間(領(lǐng)域)的映射有效化，進(jìn)行映射后的疑似高速緩沖存儲(chǔ)空間稱為假擬高速緩沖存儲(chǔ)器頁。頁的映射時(shí)進(jìn)行的詳細(xì)處理，是讓從存儲(chǔ)區(qū)16對(duì)頁14的確保、主存儲(chǔ)器12的內(nèi)容向頁輸送(預(yù)載)、標(biāo)簽15的有效化。
對(duì)頁14的不映射，是向主存儲(chǔ)器12的假擬高速緩沖存儲(chǔ)空間(領(lǐng)域)的映射有效化，頁的不映射時(shí)進(jìn)行的詳細(xì)處理，是標(biāo)簽15的無效化、頁14的內(nèi)容向主存儲(chǔ)器12轉(zhuǎn)送(回寫)、向存儲(chǔ)區(qū)16的頁14的釋放。
預(yù)載和回寫是取得頁14和主存儲(chǔ)器之間的同步的處理，只是在頁的映射時(shí)和頁的不映射時(shí)進(jìn)行，在頁的映射后改寫主存儲(chǔ)器12的內(nèi)容時(shí)，不進(jìn)行同步處理(預(yù)載)。此外，預(yù)載以及回寫由DMA轉(zhuǎn)送進(jìn)行。
標(biāo)簽15，如前所述，按各頁14分配。如果4個(gè)標(biāo)簽15中的一個(gè)設(shè)定主存儲(chǔ)器地址讓標(biāo)簽有效化，采用與標(biāo)簽15對(duì)應(yīng)的頁14，在主存儲(chǔ)器12和假擬高速緩沖存儲(chǔ)器之間建立對(duì)應(yīng)關(guān)系，主存儲(chǔ)器的地址可以作為假擬高速緩沖存儲(chǔ)器的地址使用。之后，對(duì)與主存儲(chǔ)器地址相同的假擬高速緩沖存儲(chǔ)器的地址進(jìn)行存取，對(duì)與假擬高速緩沖存儲(chǔ)器地址對(duì)應(yīng)的具有標(biāo)簽15的頁14。對(duì)頁14的存取，由于比對(duì)主存儲(chǔ)區(qū)12的存儲(chǔ)區(qū)要高速，可以由線程高速運(yùn)行。
在進(jìn)行了映射的假擬高速緩沖存儲(chǔ)器頁中，分配了頁指定子。頁指定子分配后，對(duì)假擬高速緩沖存儲(chǔ)器的操作通過指定頁指定子進(jìn)行。在此，頁的映射時(shí)可以確保多個(gè)頁14，這時(shí)，假擬高速緩沖存儲(chǔ)器由多個(gè)頁14構(gòu)成。但是，與存儲(chǔ)區(qū)指定子不同，所分配的頁指定子是一個(gè)。
頁指定子，由于從存儲(chǔ)區(qū)管理功能的管理區(qū)域由地址參照，因而不能復(fù)制。再有，已經(jīng)分配給假擬高速緩沖存儲(chǔ)器頁的頁指定子分配給其它假擬高速緩沖存儲(chǔ)器頁時(shí)，不僅進(jìn)行頁的不映射，而且需要在確認(rèn)假擬高速緩沖存儲(chǔ)器頁的狀態(tài)FREE狀態(tài)，即確認(rèn)回寫已經(jīng)結(jié)束之后，分配給其它假擬高速緩沖存儲(chǔ)器頁。
對(duì)頁14的映射請(qǐng)求進(jìn)行映射時(shí)，可以設(shè)定構(gòu)成假擬高速緩沖存儲(chǔ)器頁14的屬性。
在頁屬性中包含預(yù)載屬性、回寫屬性以及存取周期屬性。
預(yù)載屬性，是對(duì)頁14進(jìn)行映射時(shí)，主存儲(chǔ)器12的內(nèi)容，是否有必要預(yù)載到假擬高速緩沖存儲(chǔ)器頁的屬性。預(yù)載由DMA轉(zhuǎn)送進(jìn)行。
回寫屬性，是對(duì)頁144進(jìn)行不映射時(shí)，構(gòu)成假擬高速緩沖存儲(chǔ)器頁的內(nèi)容是否有必要回寫到主存儲(chǔ)器12的屬性?；貙懹蒁MA轉(zhuǎn)送進(jìn)行。
存取周期屬性表示對(duì)頁的存取周期的屬性，用于對(duì)周期的長度進(jìn)行判斷。此外，頁屬性只是在對(duì)頁14映射時(shí)可以設(shè)定。
頁狀態(tài)具有FREE狀態(tài)、PRE-ALLOC狀態(tài)、ALLOC狀態(tài)以及PRE-FREE狀態(tài)的四種狀態(tài)。
FREE狀態(tài)是沒有由線程進(jìn)行確保而沒有構(gòu)成假擬高速緩沖存儲(chǔ)器頁的頁狀態(tài)，稱為FREE頁。該FREE狀態(tài)是一種內(nèi)部狀態(tài)，不能從外部確認(rèn)。如果對(duì)頁14進(jìn)行映射，則轉(zhuǎn)移到PRE-ALLOC狀態(tài)PRE-ALLOC狀態(tài)，構(gòu)成雖然對(duì)頁14進(jìn)行了映射、但預(yù)載沒有結(jié)束的假擬高速緩沖存儲(chǔ)器頁的頁狀態(tài)。稱其為PRE-ALLOC頁，當(dāng)預(yù)載屬性沒有被設(shè)定時(shí)，標(biāo)簽15被有效后轉(zhuǎn)移到ALLOC狀態(tài)。但預(yù)載屬性已被設(shè)定時(shí)，進(jìn)行預(yù)載，進(jìn)行標(biāo)簽15的有效化后，轉(zhuǎn)移到ALLOC狀態(tài)。
ALLOC狀態(tài)是構(gòu)成可以存取的假擬高速緩沖存儲(chǔ)器頁的頁狀態(tài)。稱其為ALLOC頁。如果對(duì)頁14進(jìn)行映射，標(biāo)簽15被無效后，轉(zhuǎn)移到PRE-FREE狀態(tài)。
PRE-FREE狀態(tài)，構(gòu)成雖然對(duì)頁14進(jìn)行了映射、但回寫還沒有結(jié)束的假擬高速緩沖存儲(chǔ)器頁的頁狀態(tài)。稱其為PRE-FREE頁，當(dāng)回寫屬性沒有被設(shè)定時(shí)，在進(jìn)行了頁的映射后轉(zhuǎn)移到FREE狀態(tài)。當(dāng)預(yù)載屬性被設(shè)定后，極性預(yù)載，進(jìn)行頁的映射后轉(zhuǎn)移到FREE狀態(tài)。
下面，對(duì)假擬高速緩沖存儲(chǔ)器的漏選例外進(jìn)行說明。
由映射請(qǐng)求進(jìn)行頁的映射時(shí)，如果設(shè)置了預(yù)載屬性，產(chǎn)生預(yù)載。在該預(yù)載結(jié)束前，如果存取頁內(nèi)的假擬高速緩沖存儲(chǔ)器地址則發(fā)生高速緩沖存儲(chǔ)器漏選例外。當(dāng)發(fā)生漏選例外時(shí)，線程在預(yù)載結(jié)束之前停止其執(zhí)行。此外，為了不發(fā)生高速緩沖存儲(chǔ)器漏選例外，只要在確認(rèn)構(gòu)成假擬高速緩沖存儲(chǔ)器頁的頁狀態(tài)是ALLOC狀態(tài)后再存取假擬高速緩沖存儲(chǔ)器保存的地址即可。
有關(guān)不實(shí)施方式的存儲(chǔ)器管理功能，由于沒有對(duì)高速緩沖存儲(chǔ)器漏選的地址映射到新頁的功能，線程本身對(duì)高速緩沖存儲(chǔ)器漏選的地址需要進(jìn)行頁的映射。
以下，作為有關(guān)本實(shí)施方式的存儲(chǔ)器管理功能的具體例，對(duì)3種存儲(chǔ)器更換方法進(jìn)行說明。
(第一存儲(chǔ)器更換方法)以下，參照附圖對(duì)在上述存儲(chǔ)器管理功能中賦予了信息轉(zhuǎn)送量加權(quán)的第一存儲(chǔ)器更換方法進(jìn)行說明。
圖3表示有關(guān)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的第一存儲(chǔ)器更換方法的流程圖。
首先，如圖3所示，在工序S01中，假定從線程發(fā)出頁的映射請(qǐng)求。
然后，在工序S02中，由標(biāo)簽比較器17判定在工序S01請(qǐng)求的數(shù)據(jù)地址是否在頁14的各標(biāo)簽15中存在(被保存)。在此，如果在標(biāo)簽15的任一個(gè)中存在所請(qǐng)求的地址(與標(biāo)簽的一致)，由于請(qǐng)求的數(shù)據(jù)被保存在頁14中，不進(jìn)行存儲(chǔ)器更換，轉(zhuǎn)移到最后的工序S06，結(jié)束從相應(yīng)頁14讀入數(shù)據(jù)的處理。
再有，如果在標(biāo)簽15的任一個(gè)中不存在所請(qǐng)求的地址(與標(biāo)簽的不一致)，在下一個(gè)工序S03中，判斷是頁屬性的預(yù)載屬性及回寫屬性的有無，根據(jù)圖4所示判定表確定信息轉(zhuǎn)送量的加權(quán)，選擇加權(quán)值最小的頁14。例如，如圖4所示，回寫屬性和預(yù)載屬性均沒有時(shí)的加權(quán)值為0，具有任一方屬性時(shí)的加權(quán)值為1，具有兩方的屬性時(shí)的加權(quán)值為2。
在工序S04中，當(dāng)在工序S03選擇的頁14具有回寫屬性時(shí)，對(duì)DMA控制器13進(jìn)行請(qǐng)求回寫的DMA轉(zhuǎn)送設(shè)定。進(jìn)而從頁狀態(tài)轉(zhuǎn)移到PRE-FREE狀態(tài)，等待數(shù)據(jù)傳送結(jié)束。
在工序S05中，當(dāng)在工序S04中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送(信息轉(zhuǎn)送)結(jié)束后，映射請(qǐng)求的頁14具有預(yù)載屬性時(shí)，對(duì)DMA控制器13進(jìn)行請(qǐng)求預(yù)載的DMA轉(zhuǎn)送設(shè)定，進(jìn)而轉(zhuǎn)移到PRE-ALLOC狀態(tài)，等待數(shù)據(jù)傳送結(jié)束。
在工序S06中，當(dāng)工序S05中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送結(jié)束后，將頁狀態(tài)設(shè)定為ALLOC狀態(tài)，從相應(yīng)頁14讀取數(shù)據(jù)后，結(jié)束處理。
如上所述，第一存儲(chǔ)器更換方法按照數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送量(信息回送量)的多少作為優(yōu)先順序的判斷基準(zhǔn)，對(duì)頁進(jìn)行更換。在此，信息轉(zhuǎn)送量雖然以預(yù)載的有無以及回寫的有無等簡單信息表現(xiàn)，也可以采用具體的轉(zhuǎn)送字節(jié)數(shù)、例如3千字節(jié)等值作為優(yōu)先度的判斷基準(zhǔn)。這時(shí)，預(yù)載的信息轉(zhuǎn)送量和回寫的信息轉(zhuǎn)送量之和成為判定基準(zhǔn)的值。
(第二存儲(chǔ)器更換方法)以下，參照附圖對(duì)采用預(yù)先指定的更換信息的第二存儲(chǔ)器更換方法進(jìn)行說明。
圖5表示有關(guān)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的第二存儲(chǔ)器更換方法的流程圖。
預(yù)先在假擬高速緩沖存儲(chǔ)器管理器18中，為了指定頁存儲(chǔ)器確保請(qǐng)求時(shí)作為確保對(duì)象的頁14，對(duì)頁14設(shè)定映射請(qǐng)求。
首先，如圖5所示，在工序S11中，假定從線程發(fā)出頁的映射請(qǐng)求。
然后，在工序S12中，由標(biāo)簽比較器17判定在工序S11請(qǐng)求的數(shù)據(jù)的地址是否在頁14的各標(biāo)簽15中存在。在此，如果在標(biāo)簽15的任一個(gè)中存在所請(qǐng)求的地址，由于與請(qǐng)求的數(shù)據(jù)被保存在頁14中同義，不進(jìn)行存儲(chǔ)器更換，轉(zhuǎn)移到最后的工序S16，結(jié)束從相應(yīng)頁14讀入數(shù)據(jù)的處理。
另一方，如果標(biāo)簽不一致時(shí)，在下一個(gè)工序S13中，與映射請(qǐng)求同時(shí)選擇所指定的頁14。
在工序S14中，當(dāng)在工序S13中選擇的頁14具有回寫屬性時(shí)，對(duì)DMA控制器13進(jìn)行請(qǐng)求回寫的DMA轉(zhuǎn)送設(shè)定，進(jìn)而頁狀態(tài)轉(zhuǎn)移到PRE-FREE狀態(tài)，等待數(shù)據(jù)傳送結(jié)束。
在工序S15中，當(dāng)在工序S14中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送結(jié)束后，當(dāng)映射請(qǐng)求的頁14具有預(yù)載屬性時(shí)，對(duì)DMA控制器13進(jìn)行請(qǐng)求預(yù)載的DMA轉(zhuǎn)送設(shè)定，進(jìn)而轉(zhuǎn)移到PRE-ALLOC狀態(tài)，等待數(shù)據(jù)傳送結(jié)束。
在工序S16中，當(dāng)在工序S15中的數(shù)據(jù)傳送結(jié)束后，頁狀態(tài)設(shè)定為ALLOC狀態(tài)，從相應(yīng)頁14讀取數(shù)據(jù)后，結(jié)束處理。
如上所述，第二存儲(chǔ)器更換方法，對(duì)假擬高速緩沖存儲(chǔ)器管理器18，通過預(yù)先設(shè)定且管理頁14的更換信息，對(duì)頁14進(jìn)行更換。
(第三存儲(chǔ)器更換方法)以下，參照附圖對(duì)在存儲(chǔ)器管理功能中具有頁屬性中的存取周期屬性的第三存儲(chǔ)器更換方法進(jìn)行說明。
圖6表示有關(guān)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的第三存儲(chǔ)器更換方法的流程圖。
在此，在各頁14中作為頁屬性的存取周期屬性在映射請(qǐng)求時(shí)設(shè)定成給定周期信息。
如圖6所示，在工序S21中，假定從線程發(fā)出頁的映射請(qǐng)求。
然后，在工序S22中，由標(biāo)簽比較器17判定在工序S21請(qǐng)求的數(shù)據(jù)的地址是否在頁14的各標(biāo)簽15中存在。在此，如果在標(biāo)簽15的任一個(gè)中存在所請(qǐng)求的地址，由于與請(qǐng)求的數(shù)據(jù)被保存在頁14中同義，不進(jìn)行存儲(chǔ)器更換，轉(zhuǎn)移到最后的工序S16，結(jié)束從相應(yīng)頁14讀入數(shù)據(jù)的處理。
當(dāng)標(biāo)簽不一致時(shí)，在下一個(gè)工序S23中，選擇在已被映射的頁14中的存取周期屬性中所設(shè)定的周期最長的頁14。
在工序S24中，當(dāng)在工序S23中所選擇的頁14具有回寫屬性時(shí)，對(duì)DMA控制器13進(jìn)行請(qǐng)求回寫的DMA轉(zhuǎn)送設(shè)定，進(jìn)而頁狀態(tài)轉(zhuǎn)移到PRE-FREE狀態(tài)，等待數(shù)據(jù)傳送結(jié)束。
在工序S25中，當(dāng)在工序S24中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送結(jié)束后，當(dāng)映射請(qǐng)求的頁14具有預(yù)載屬性時(shí)，對(duì)DMA控制器13進(jìn)行請(qǐng)求預(yù)載的DMA轉(zhuǎn)送設(shè)定，進(jìn)而轉(zhuǎn)移到PRE-ALLOC狀態(tài)，等待數(shù)據(jù)傳送結(jié)束。
然后，在工序S26中，當(dāng)在工序S25中的數(shù)據(jù)傳送結(jié)束后，頁狀態(tài)設(shè)定為ALLOC狀態(tài)，從相應(yīng)頁14讀取數(shù)據(jù)后，結(jié)束處理。
如上所述，第三存儲(chǔ)器更換方法，對(duì)頁屬性中的存取周期屬性所設(shè)定的周期最長的頁14優(yōu)先進(jìn)行更換。
(空存儲(chǔ)器的分配方法)以下參照附圖對(duì)當(dāng)應(yīng)用程序變更后，對(duì)包含其它應(yīng)用程序的各應(yīng)用程序的空存儲(chǔ)器(＝FREE存儲(chǔ)區(qū))的重新分配方法進(jìn)行說明。
1)平均分配法第一重新分配方法，在應(yīng)用程序變更后，對(duì)各應(yīng)用程序均等重新分配空存儲(chǔ)器。
如圖7(a)所示，首先在有10個(gè)空存儲(chǔ)器存在的狀態(tài)下，對(duì)第一應(yīng)用程序(A)分配4個(gè)空存儲(chǔ)器，對(duì)第二應(yīng)用程序(B)分配3個(gè)空存儲(chǔ)器，對(duì)第三應(yīng)用程序(C)分配3個(gè)空存儲(chǔ)器。
在某一時(shí)間，當(dāng)?shù)谒膽?yīng)用程序(D)發(fā)出空存儲(chǔ)器請(qǐng)求時(shí)，每個(gè)應(yīng)用程序的存儲(chǔ)器數(shù)為2.5個(gè)，由于存儲(chǔ)器(頁)不能分割，如圖7(b)所示，對(duì)第一和第二應(yīng)用程序(A)和(B)各分配3個(gè)存儲(chǔ)器，第三和第四應(yīng)用程序(C)和(D)各分配2個(gè)存儲(chǔ)器。
圖8表示第一重新分配方法的一般處理流程。
如圖8所示，在工序S31中，如果由新應(yīng)用程序發(fā)出空存儲(chǔ)器請(qǐng)求時(shí)，在下一個(gè)工序S32中，根據(jù)已經(jīng)分配的應(yīng)用程序數(shù)和新應(yīng)用程序數(shù)計(jì)算出每個(gè)應(yīng)用程序的空存儲(chǔ)器數(shù)(平均值)。
然后，在工序S33、S34以及S35中，對(duì)每個(gè)應(yīng)用程序分配空存儲(chǔ)器的平均個(gè)數(shù)。這時(shí)，如果平均值不是整數(shù)，對(duì)需要的應(yīng)用程序?qū)嵤┰谄骄瞪线M(jìn)一位或退一位的處理。
這樣，以及第一重新分配方法，由于分配規(guī)則簡單，安裝也容易。
2)優(yōu)先順序分配法第二重新分配方法，當(dāng)應(yīng)用程序變更后，對(duì)各應(yīng)用程序根據(jù)各自的優(yōu)先度重新分配空存儲(chǔ)器。
如圖9(a)所示，當(dāng)有10個(gè)空存儲(chǔ)器存在時(shí)，優(yōu)先度為1(越小越高)的第一應(yīng)用程序(A)分配4個(gè)空存儲(chǔ)器、優(yōu)先度為2的第二應(yīng)用程序(B)分配4個(gè)空存儲(chǔ)器、優(yōu)先度為3的第三應(yīng)用程序(C)分配2個(gè)空存儲(chǔ)器。各優(yōu)先度保存在各自對(duì)應(yīng)的標(biāo)簽15中。各應(yīng)用程序(A)～(C)希望獲得的存儲(chǔ)器數(shù)(希望存儲(chǔ)器數(shù))假定都是4。
在某一時(shí)間，假定優(yōu)先度為1、希望存儲(chǔ)器數(shù)為4的第四應(yīng)用程序(D)發(fā)出空存儲(chǔ)器請(qǐng)求。按照優(yōu)先度的高低順序?qū)οＭ鎯?chǔ)器數(shù)和還沒有被分配的存儲(chǔ)器數(shù)進(jìn)行比較，其中小的一方分配給各應(yīng)用程序。因此，如圖9(b)所示，第一和第四應(yīng)用程序(A)和(D)各分配到4個(gè)存儲(chǔ)器，第二應(yīng)用程序(B)分配到2個(gè)存儲(chǔ)器。優(yōu)先度為3也是最低的第三應(yīng)用程序(C)1個(gè)空存儲(chǔ)器也沒有分到。
圖10表示第二重新分配方法的一般處理流程。
如圖10所示在工序S41中，假定新應(yīng)用程序發(fā)出空存儲(chǔ)器請(qǐng)求時(shí)，在下一個(gè)工序S42中，按照優(yōu)先度的高低順序、即從優(yōu)先度值小的順序重新排列新應(yīng)用程序以及已經(jīng)分配的應(yīng)用程序。
然后，在工序S43、S44以及S45中，按照重新排列的應(yīng)用程序順序，只按分配希望數(shù)以及未分配空存儲(chǔ)器數(shù)中少的一方的數(shù)分配空存儲(chǔ)器。
這樣，依據(jù)第二重新分配方法，由于空存儲(chǔ)器分配給最需要的應(yīng)用程序的可能性高，可以提高存儲(chǔ)器的使用效率。
3)動(dòng)作周期順序分配法第三重新分配方法，但應(yīng)用程序變更后，對(duì)各應(yīng)用程序根據(jù)各自的動(dòng)作周期重新分配空存儲(chǔ)器如圖11(a)所示，首先在有10個(gè)空存儲(chǔ)器存在的狀態(tài)下，動(dòng)作周期為20ms的第一應(yīng)用程序(A)分配到4個(gè)空存儲(chǔ)器、動(dòng)作周期為30ms的第二應(yīng)用程序(B)分配到4個(gè)空存儲(chǔ)器、動(dòng)作周期為60ms的第三應(yīng)用程序(C)分配到2個(gè)空存儲(chǔ)器。各應(yīng)用程序(A)～(C)的希望存儲(chǔ)器數(shù)假定都是4。
在某一時(shí)間，當(dāng)動(dòng)作周期為20ms的第四應(yīng)用程序(D)發(fā)出空存儲(chǔ)器請(qǐng)求時(shí)，按照動(dòng)作周期從小到大的順序?qū)οＭ鎯?chǔ)器數(shù)和還未被分配的存儲(chǔ)器數(shù)進(jìn)行比較，將其中小的一方分配給各應(yīng)用程序。因此，如圖11(b)所示，第一和第四應(yīng)用程序(A)和(D)各分配到4個(gè)存儲(chǔ)器，第二應(yīng)用程序(B)分配到2個(gè)存儲(chǔ)器。動(dòng)作周期為60ms的也是最長的第三應(yīng)用程序(C)1個(gè)空存儲(chǔ)器也沒有分到。
圖12表示第三重新分配方法的一般處理流程。
如圖12所示，在工序S51中，假定從新應(yīng)用程序發(fā)出空存儲(chǔ)器請(qǐng)求，在下一個(gè)工序S52中，新應(yīng)用程序及已被分配的應(yīng)用程序按照動(dòng)作周期從小到大的順序重新排列。
然后，在工序S53、S54以及S55中，按照重新排列的應(yīng)用程序順序，只按分配希望數(shù)以及未分配空存儲(chǔ)器數(shù)中少的一方的數(shù)分配空存儲(chǔ)器。
這樣，依據(jù)第三重新分配方法，各應(yīng)用程序的動(dòng)作周期，因?yàn)樵趯?shí)時(shí)處理一般唯一確定，容易確定作為判斷基準(zhǔn)的動(dòng)作周期。
4)信息轉(zhuǎn)送量順序分配法第四重新分配方法，當(dāng)應(yīng)用程序變更后，對(duì)各應(yīng)用程序根據(jù)各自單位時(shí)間的信息轉(zhuǎn)送量重新分配空存儲(chǔ)器。
如圖13(a)所示，假定在有10個(gè)空存儲(chǔ)器存在的狀態(tài)下，單位時(shí)間內(nèi)信息轉(zhuǎn)送量為3的第一應(yīng)用程序(A)分配到4個(gè)空存儲(chǔ)器、單位時(shí)間內(nèi)信息轉(zhuǎn)送量為2的第二應(yīng)用程序(B)分配到4個(gè)空存儲(chǔ)器、單位時(shí)間內(nèi)信息轉(zhuǎn)送量為3的第三應(yīng)用程序(C)分配到2個(gè)空存儲(chǔ)器。各應(yīng)用程序(A)～(C)的希望存儲(chǔ)器數(shù)假定都是4。
在某一時(shí)間，假定單位時(shí)間內(nèi)信息轉(zhuǎn)送量為3、希望存儲(chǔ)器數(shù)為4的第四應(yīng)用程序(D)發(fā)出空存儲(chǔ)器請(qǐng)求。在此，按照信息轉(zhuǎn)送量的值從大到少的順序?qū)οＭ鎯?chǔ)器數(shù)和還未被分配的存儲(chǔ)器數(shù)進(jìn)行比較，將其中小的一方分配給各應(yīng)用程序。因此，如圖13(b)所示，第一和第四應(yīng)用程序(A)和(D)各分配到4個(gè)存儲(chǔ)器，第二應(yīng)用程序(B)分配到2個(gè)存儲(chǔ)器。信息轉(zhuǎn)送量為1也是最小的第三應(yīng)用程序(C)1個(gè)空存儲(chǔ)器也沒有分到。
圖14表示第四重新分配方法的一般處理流程。
如圖14所示，在工序S61中，假定從新應(yīng)用程序發(fā)出空存儲(chǔ)器請(qǐng)求，在下一個(gè)工序S62中，新應(yīng)用程序及已被分配的應(yīng)用程序按照單位時(shí)間的信息轉(zhuǎn)送量從大到小的順序重新排列。
然后，在工序S63、S64以及S65中，按照重新排列的應(yīng)用程序順序，只按分配希望數(shù)以及未分配空存儲(chǔ)器數(shù)中少的一方的數(shù)分配空存儲(chǔ)器。
這樣，依據(jù)第四重新分配方法，由于按照信息轉(zhuǎn)送量多少的順序分配空存儲(chǔ)器，由于需要預(yù)載或者回寫的應(yīng)用程序的信息轉(zhuǎn)送量少，可以一致DMA傳送時(shí)的信息轉(zhuǎn)送量。
(附加存儲(chǔ)器管理功能)以下對(duì)可以減少信息轉(zhuǎn)送量的附加存儲(chǔ)器管理功能進(jìn)行說明。
所謂附加存器是指對(duì)應(yīng)用程序確保的FREE存儲(chǔ)區(qū)。
因此，附加存儲(chǔ)器管理功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)請(qǐng)求FREE存儲(chǔ)區(qū)的應(yīng)用程序分配的空存儲(chǔ)器的有效活用、和通過進(jìn)行頁的高速緩沖存儲(chǔ)利用伴隨頁屬性的預(yù)載屬性及回寫屬性的DMA轉(zhuǎn)送實(shí)現(xiàn)信息轉(zhuǎn)送量減少的功能。
頁的高速緩沖存儲(chǔ)是指，在頁的不映射時(shí)，只是將頁14的標(biāo)簽無效，頁14的內(nèi)容不廢棄仍然保存。通過這樣做，在主存儲(chǔ)器12中指定同一存儲(chǔ)部分，進(jìn)行頁的映射時(shí)，當(dāng)相應(yīng)的頁14被高速緩沖存儲(chǔ)時(shí)，只需讓該標(biāo)簽15有效，可以進(jìn)行頁的映射，可以實(shí)現(xiàn)頁的映射處理以及頁的不映射處理的高速化。
然而，附加存儲(chǔ)器管理功能，對(duì)存儲(chǔ)區(qū)16只需設(shè)定表示FREE存儲(chǔ)區(qū)的屬性和對(duì)頁14的屬性，就可以讓其有效。
以下，對(duì)于附加存儲(chǔ)器管理功能，對(duì)具有附加屬性時(shí)和沒有附加屬性時(shí)的情況對(duì)比進(jìn)行說明。然后，作為附加存儲(chǔ)器管理功能的詳細(xì)說明，對(duì)設(shè)定附加屬性的頁14以及所使用的存儲(chǔ)區(qū)16的各屬性、狀態(tài)進(jìn)行說明。
(第一次頁的映射)首先參照?qǐng)D15(a)～圖15(c)對(duì)第一次頁的映射時(shí)的動(dòng)作進(jìn)行說明。
在圖15(a)中，假定指定屬于一個(gè)存儲(chǔ)器的頁的所有頁狀態(tài)都是FREE狀態(tài)的存儲(chǔ)區(qū)101，發(fā)出頁的映射請(qǐng)求。
然后，如圖15(b)所示，沒有設(shè)定附加屬性時(shí)的頁(A0)，根據(jù)映射請(qǐng)求，由于狀態(tài)從101的存儲(chǔ)區(qū)(自存儲(chǔ)區(qū))獲得(確保)，最初的FREE頁成為ALLOC頁(A0)，存儲(chǔ)區(qū)狀態(tài)成為102。
如圖15(c)所示，狀態(tài)指定101的存儲(chǔ)區(qū)，如果對(duì)設(shè)定了附加屬性的頁(A1)發(fā)出映射請(qǐng)求，判斷FREE狀態(tài)的存儲(chǔ)區(qū)的有無以及頁映射請(qǐng)求時(shí)所指定的自存儲(chǔ)區(qū)所有的存儲(chǔ)區(qū)數(shù)。其結(jié)果，當(dāng)存在FREE狀態(tài)的存儲(chǔ)區(qū)、并且自存儲(chǔ)區(qū)擁有的存儲(chǔ)區(qū)數(shù)沒有超過最大所有存儲(chǔ)區(qū)數(shù)時(shí)(在此，因?yàn)槭堑谝淮雾撚成洌瑳]有所持有存儲(chǔ)區(qū))，F(xiàn)REE狀態(tài)的存儲(chǔ)區(qū)成為自存儲(chǔ)區(qū)所有的存儲(chǔ)區(qū)。在此，自存儲(chǔ)區(qū)所持的存儲(chǔ)區(qū)被稱作附加存儲(chǔ)區(qū)。
然后，確定獲得頁的存儲(chǔ)區(qū)。成為對(duì)象的存儲(chǔ)區(qū)是自存儲(chǔ)區(qū)和該自存儲(chǔ)區(qū)所持的附加存儲(chǔ)區(qū)。對(duì)獲得頁的存儲(chǔ)區(qū)的確定方法將在后面進(jìn)行說明。
從符合條件的存儲(chǔ)區(qū)中進(jìn)行頁的獲取，實(shí)現(xiàn)預(yù)載和標(biāo)簽15的有效化。對(duì)設(shè)定了附加屬性的頁發(fā)出映射請(qǐng)求后的自存儲(chǔ)區(qū)狀態(tài)成為103，自存儲(chǔ)區(qū)所持的附加存儲(chǔ)區(qū)的狀態(tài)成為104。
設(shè)定了附加屬性的假擬高速緩沖存儲(chǔ)器頁稱作附加頁。構(gòu)成進(jìn)行頁的映射的、標(biāo)簽15成為有效的附加頁的頁狀態(tài)轉(zhuǎn)移到EXTRA狀態(tài)。此狀態(tài)的頁稱作EXTRA頁。
(頁的不映射)參照?qǐng)D16(a)～圖16(d)對(duì)頁的不映射時(shí)的動(dòng)作進(jìn)行說明。
如圖16(a)所示，首先，沒有設(shè)定附加屬性時(shí)，如果對(duì)頁(A0)進(jìn)行不映射請(qǐng)求，由于該頁(A0)被釋放成為FREE狀態(tài)，如圖16(b)所示，進(jìn)行了頁(A0)的不映射請(qǐng)求后的存儲(chǔ)區(qū)狀態(tài)成為101。
如圖16(c)所示，如果狀態(tài)指定103的存儲(chǔ)區(qū)，對(duì)設(shè)定了附加屬性的頁(A1)進(jìn)行不映射請(qǐng)求，如圖16(d)所示自存儲(chǔ)區(qū)所持的附加存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的頁(A1)使標(biāo)簽15無效，頁(A1)的狀態(tài)成為高速緩沖存儲(chǔ)后的EXTRAFREE狀態(tài)。該EXTRAFREE狀態(tài)的頁叫做EXTRAFREE頁。即使是構(gòu)成設(shè)定了回寫屬性的附加頁的頁，也不進(jìn)行回寫。對(duì)設(shè)定了附加屬性的頁進(jìn)行不映射請(qǐng)求后的自存儲(chǔ)區(qū)狀態(tài)成為106，自存儲(chǔ)區(qū)持有的附加存儲(chǔ)區(qū)狀態(tài)成為107。
(第二次以后的頁的映射)參照?qǐng)D17(a)～圖17(d)對(duì)第二次以后的頁的映射的動(dòng)作進(jìn)行說明。
在圖17(a)中，首先，如果狀態(tài)指定101的存儲(chǔ)區(qū)，對(duì)沒有設(shè)定附加屬性的頁(A0)進(jìn)行第二次映射請(qǐng)求時(shí)，如圖17(b)所示，由于頁(A0)從狀態(tài)為101的存儲(chǔ)區(qū)中獲取，對(duì)頁(A0)進(jìn)行映射請(qǐng)求后，的自存儲(chǔ)區(qū)狀態(tài)成為102。即，與第一次的動(dòng)作相同。
對(duì)此，如圖17(c)所示，如果狀態(tài)指定106的存儲(chǔ)區(qū)，對(duì)設(shè)定了附加屬性的頁(A1)發(fā)出第二次映射請(qǐng)求，首先判斷對(duì)構(gòu)成自存儲(chǔ)區(qū)、該自存儲(chǔ)區(qū)所有的狀態(tài)為107的附加存儲(chǔ)區(qū)的頁(A1)所請(qǐng)求的內(nèi)容是否被高速緩沖存儲(chǔ)。即，搜尋EXTRAFREE頁是否存在。此外，對(duì)于高速緩沖存儲(chǔ)器選中的條件將在后面說明。
當(dāng)已經(jīng)被高速緩沖存儲(chǔ)化時(shí)，如圖17(d)所示，因?yàn)橹恍鑼?biāo)簽15有效化，可以進(jìn)行頁(A1)的映射。當(dāng)沒有被高速緩沖存儲(chǔ)化時(shí)，與第一次的頁映射相同、確定獲取頁的存儲(chǔ)區(qū)，從被確定的存儲(chǔ)區(qū)中獲取頁，然后，與主存儲(chǔ)器12進(jìn)行映射。如果設(shè)定了預(yù)載屬性則進(jìn)行預(yù)載處理。
因此，對(duì)于設(shè)定了附加屬性的頁，當(dāng)進(jìn)行第二次及之后的映射請(qǐng)求后，自存儲(chǔ)區(qū)的狀態(tài)成為103，自存儲(chǔ)區(qū)所持的附加存儲(chǔ)區(qū)成為104。
然后，在映射了頁(A0和A1)的狀態(tài)下。對(duì)映射與這些頁不同的其它頁(B0和B1)時(shí)的動(dòng)作按以下4種情況進(jìn)行說明。
1)在附加存儲(chǔ)區(qū)中含EXTRAFREE頁的情況。
參照?qǐng)D18(a)～圖18(d)對(duì)頁(A0和A1)之外映射頁(B0和B1)的第一種情況進(jìn)行說明。
如圖18(a)所示，如果狀態(tài)指定102的存儲(chǔ)區(qū)，對(duì)沒有設(shè)定附加屬性的頁(B0)發(fā)出映射請(qǐng)求，由于頁(B0)從狀態(tài)為102的存儲(chǔ)區(qū)獲取，如圖18(b)所示，進(jìn)行頁(B0)的映射請(qǐng)求后的存儲(chǔ)區(qū)狀態(tài)成為109。
對(duì)此，如圖18(c)所示，如果狀態(tài)指定103的存儲(chǔ)區(qū)，對(duì)設(shè)定了附加屬性的頁(B1)發(fā)出映射請(qǐng)求，首先判斷構(gòu)成狀態(tài)為103的自存儲(chǔ)區(qū)和該存儲(chǔ)區(qū)所持有的附加存儲(chǔ)區(qū)的頁所請(qǐng)求的內(nèi)容是否已經(jīng)被高速緩沖存儲(chǔ)化。當(dāng)已被高速緩沖存儲(chǔ)時(shí)，只需讓標(biāo)簽15有效，就可以映射頁(B1)。在此，頁(B1)假定被高速緩沖存儲(chǔ)在自存儲(chǔ)區(qū)持有的狀態(tài)為108的附加存儲(chǔ)區(qū)中。因此，。如圖18(d)所示，進(jìn)行了頁(B1)的映射請(qǐng)求后的自存儲(chǔ)區(qū)狀態(tài)，成為具有2個(gè)FREE頁的110，自存儲(chǔ)區(qū)所有的附加存儲(chǔ)區(qū)狀態(tài)成為EXTRA頁(A1)及(B1)的111。
2)附加存儲(chǔ)區(qū)中含F(xiàn)REE頁的情況。
參照?qǐng)D19(a)及圖19(b)對(duì)頁(A1)之外映射頁(B1)的第二情況進(jìn)行說明。在第2～第4種情況中，只說明設(shè)定了附加屬性的頁的情況。
如圖19(a)所示，在第二情況中，當(dāng)構(gòu)成附加存儲(chǔ)器的頁沒有被高速緩沖存儲(chǔ)時(shí)，嘗試從狀態(tài)為103的自存儲(chǔ)區(qū)所有的附加存儲(chǔ)區(qū)獲得所請(qǐng)求的數(shù)目的頁。與第1次的頁映射不同，假定自存儲(chǔ)區(qū)已經(jīng)持有狀態(tài)為104的附加存儲(chǔ)區(qū)。在此，可以從附加存儲(chǔ)區(qū)獲得1個(gè)頁。因此，如圖19(b)所示，進(jìn)行頁(B1)的映射請(qǐng)求后的自存儲(chǔ)區(qū)狀態(tài)成為持有2個(gè)FREE頁的110。屬于自存儲(chǔ)區(qū)的附加存儲(chǔ)區(qū)的狀態(tài)成為持有EXTRA頁(A1及B1)的111。
3)附加存儲(chǔ)區(qū)中不含F(xiàn)REE頁的情況。
參照?qǐng)D20(a)及圖20(b)對(duì)頁(A1)之外映射頁(B1)時(shí)的第三情況進(jìn)行說明。
如圖20(a)所示，狀態(tài)為110的自存儲(chǔ)區(qū)已經(jīng)持有的狀態(tài)為112的附加存儲(chǔ)區(qū)中不存在FREE頁，不能進(jìn)行這以上的映射時(shí)，嘗試獲得新的附加存儲(chǔ)區(qū)。與第1次的頁映射相同，判斷有無FREE狀態(tài)的存儲(chǔ)區(qū)及調(diào)用時(shí)指定的存儲(chǔ)區(qū)時(shí)擁有的存儲(chǔ)區(qū)的數(shù)目。其結(jié)果，當(dāng)存在FREE狀態(tài)的存儲(chǔ)區(qū)、并且自存儲(chǔ)區(qū)擁有的存儲(chǔ)區(qū)數(shù)沒有超過最大所持存儲(chǔ)區(qū)數(shù)時(shí)，獲取具有FREE狀態(tài)的其它存儲(chǔ)區(qū)作為新的附加存儲(chǔ)器，從該存儲(chǔ)區(qū)獲取頁(B1)，進(jìn)一步進(jìn)行預(yù)載處理并且讓標(biāo)簽15有效。因此，第三情況如圖20(b)所示，進(jìn)行頁(B1)的映射后的自存儲(chǔ)區(qū)狀態(tài)成為持有2個(gè)FREE頁的110，自存儲(chǔ)區(qū)所擁有的2個(gè)附加存儲(chǔ)區(qū)的狀態(tài)分別成為持有EXTRA頁(A1)和(C1)的112和持有EXTRA頁(B1)以及FREE頁的113。
4)附加存儲(chǔ)區(qū)中不含F(xiàn)REE頁的情況。
參照?qǐng)D21(a)及圖20(b)對(duì)頁(A1)之外映射頁(B1)時(shí)的第四情況進(jìn)行說明。
如圖21(a)所示，與第三情況不同，不能獲得新的附加存儲(chǔ)區(qū)時(shí)，不是從狀態(tài)為112的附加存儲(chǔ)區(qū)而是從狀態(tài)為110的自存儲(chǔ)區(qū)獲取頁(B1)，之后，進(jìn)行預(yù)載并且讓標(biāo)簽15有效。因此，第四情況如圖21(b)所示，進(jìn)行頁(B1)映射后的自存儲(chǔ)區(qū)狀態(tài)成為持有EXTRA頁(B1)及FREE頁的114，自存儲(chǔ)區(qū)所擁有的附加存儲(chǔ)區(qū)的狀態(tài)成為持有EXTRA頁(A1)和(C1)的112。
下面，說明附加存儲(chǔ)器管理功能所必要的信息控制。
在附加存儲(chǔ)區(qū)中，根據(jù)存儲(chǔ)區(qū)屬性的設(shè)定請(qǐng)求設(shè)定各存儲(chǔ)區(qū)16的屬性。對(duì)在存儲(chǔ)區(qū)屬性設(shè)定了附加屬性的存儲(chǔ)區(qū)16，附加存儲(chǔ)器管理功能成為有效，可以獲取能使用附加存儲(chǔ)器管理功能的頁。
最大的附加存儲(chǔ)區(qū)數(shù)表可所有的附加存儲(chǔ)區(qū)的最大值。
賦予附加頁附加的頁屬性是指根據(jù)對(duì)頁14的映射請(qǐng)求進(jìn)行頁映射時(shí)，對(duì)構(gòu)成附加頁的頁可賦予的屬性。如果對(duì)頁14設(shè)定附加屬性，預(yù)載屬性及回寫屬性的含義發(fā)生以下的更改。
如果設(shè)定賦予存儲(chǔ)區(qū)16的附加屬性，就宣告了對(duì)頁14使用附加存儲(chǔ)器管理功能。因此，頁映射時(shí)如果指定沒有設(shè)定附加存儲(chǔ)區(qū)的存儲(chǔ)區(qū)16就會(huì)出錯(cuò)。
如果設(shè)定預(yù)載屬性，對(duì)頁14映射時(shí)，如果此頁14是沒有被高速緩沖存儲(chǔ)的頁，映射的主存儲(chǔ)器12中保存的內(nèi)容御載到附加頁的頁14中。獲得頁14時(shí)，如果此頁14是被高速緩沖存儲(chǔ)的頁，就視為已被預(yù)載不進(jìn)行DMA轉(zhuǎn)送。
如果設(shè)定了回寫屬性，對(duì)頁14不映射時(shí)讓標(biāo)簽15無效。在某種條件下進(jìn)行不映射時(shí)，頁14的內(nèi)容向主存儲(chǔ)器12回寫。構(gòu)成設(shè)定了附加屬性的假擬高速緩沖存儲(chǔ)器頁的頁14在不被映射前不進(jìn)行回寫。另外，被高速緩沖存儲(chǔ)時(shí)不進(jìn)行預(yù)載。
以下、說明附加頁的的頁狀態(tài)。
FREE狀態(tài)(與頁狀態(tài)共通)是指沒有構(gòu)成沒有被線程確保(獲得)的附加頁的頁14的狀態(tài)，稱為FREE狀態(tài)。該FREE狀態(tài)是內(nèi)部狀態(tài)，不能從外部確認(rèn)。頁14被確保后向PRE-EXTRA狀態(tài)轉(zhuǎn)移。
PRE-EXTRA狀態(tài)是指構(gòu)成設(shè)定有附加屬性及預(yù)載屬性的頁進(jìn)行映射的、預(yù)載未結(jié)束的附加頁的頁14的狀態(tài)。該狀態(tài)稱作PRE-EXTRA頁。沒有設(shè)定預(yù)載屬性時(shí)，使標(biāo)簽15有效后，轉(zhuǎn)移到EXTRA狀態(tài)。設(shè)定了預(yù)載屬性時(shí)，當(dāng)預(yù)載結(jié)束使標(biāo)簽15有效后轉(zhuǎn)移到EXTRA狀態(tài)。
EXTRA狀態(tài)是指構(gòu)成設(shè)定了附加屬性、可以進(jìn)行存取的附加頁的頁狀態(tài)。該狀態(tài)稱作EXTRA頁，進(jìn)行頁的不映射，使標(biāo)簽15無效后轉(zhuǎn)移到被高速緩沖存儲(chǔ)的EXTRAFREE狀態(tài)。
EXTRAFREE狀態(tài)是指設(shè)定了附加屬性、進(jìn)行頁的不映射的頁狀態(tài)。該狀態(tài)稱作EXTRAFREE頁，設(shè)定了回寫屬性的EXTRAFREE頁不被高速緩沖存儲(chǔ)時(shí)進(jìn)行回寫，轉(zhuǎn)移到PRE-FREE狀態(tài)。通過沒有設(shè)定附加屬性的頁映射轉(zhuǎn)移到PRE-ALLOC狀態(tài)。設(shè)定了附加屬性的頁映射時(shí)如果高速緩沖存儲(chǔ)器選中，使標(biāo)簽15有效化后并轉(zhuǎn)移到EXTRA狀態(tài)。
PRE-FREE狀態(tài)是構(gòu)成進(jìn)行了頁映射后的回寫沒有結(jié)束的附加頁的頁的狀態(tài)。該狀態(tài)稱作PRE-FREE頁，沒有設(shè)定回寫屬性時(shí)，頁釋放后轉(zhuǎn)移到FREE狀態(tài)。設(shè)定了回寫屬性時(shí)，當(dāng)回寫結(jié)束，進(jìn)行頁的釋放后轉(zhuǎn)移到FREE狀態(tài)。
附加頁狀態(tài)包含在附加頁信息中。自存儲(chǔ)區(qū)可持有的附加存儲(chǔ)區(qū)數(shù)叫作設(shè)定附加屬性的存儲(chǔ)區(qū)數(shù)。FREE存儲(chǔ)區(qū)作為附加存儲(chǔ)區(qū)所持有的信息，當(dāng)設(shè)定附加屬性的存儲(chǔ)區(qū)16有多個(gè)時(shí)，被各存儲(chǔ)區(qū)16平均分配。
附加頁的高速緩沖存儲(chǔ)選中條件是進(jìn)行頁的映射請(qǐng)求后指定的地址和頁數(shù)和被高速緩沖存儲(chǔ)的頁的地址和頁數(shù)一致。
如前所述，在附加頁的加權(quán)和更換判斷中，構(gòu)成設(shè)定有附加屬性的假擬高速緩沖存儲(chǔ)器頁的頁14在不高速緩沖存儲(chǔ)前不進(jìn)行回寫。被高速緩沖存儲(chǔ)時(shí)不進(jìn)行預(yù)載。為減少DMA轉(zhuǎn)送量，對(duì)設(shè)定了預(yù)載屬性及回寫屬性的頁14有必要優(yōu)先存留于高速緩沖存儲(chǔ)器。對(duì)設(shè)定了附加屬性的頁14分別算出加權(quán)。通過將加權(quán)用來作為高速緩沖存儲(chǔ)器的更換標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)高速緩沖存儲(chǔ)器的最優(yōu)化。從多個(gè)頁14構(gòu)成附加頁的一部分的頁14被釋放時(shí)，沒有構(gòu)成附加頁的剩余部分全部被非高速緩沖存儲(chǔ)。
關(guān)于主存儲(chǔ)器12和附加頁的同步時(shí)間，附加存儲(chǔ)器管理功能有效時(shí)的物理領(lǐng)域和附加頁之間的同步，不是指頁映射或不映射時(shí)，而是發(fā)生預(yù)載和回寫時(shí)的時(shí)間。不使用附加存儲(chǔ)器管理功能時(shí)，在頁進(jìn)行映射或不映射的時(shí)點(diǎn)發(fā)生預(yù)載和回寫。當(dāng)使用附加存儲(chǔ)器管理功能時(shí)，通過進(jìn)行其它頁的映射或頁的不高速緩沖存儲(chǔ)，讓高速緩沖存儲(chǔ)器無效時(shí)，發(fā)生預(yù)載和回寫。
關(guān)于保護(hù)附加頁的存儲(chǔ)區(qū)的確定方法，稱為獲取頁的對(duì)象的存儲(chǔ)區(qū)16按以下4種分類。
(A)被頁指定子指定的頁(B)自存儲(chǔ)區(qū)(C)自存儲(chǔ)區(qū)持有的附加存儲(chǔ)區(qū)(D)FREE存儲(chǔ)區(qū)對(duì)各存儲(chǔ)區(qū)進(jìn)行的確定條件分成以下5個(gè)種類。
(1)物理地址和頁數(shù)一致(高速緩沖存儲(chǔ)選中)(2)保護(hù)FREE頁中必要的頁數(shù)(3)能從FREE頁及加權(quán)值為0的EXTRAFREE頁獲取必要的頁數(shù)(4)能從FREE頁、加權(quán)值為0的EXTRAFREE頁及加權(quán)值為1的EXTRAFREE頁可以確保必要的頁數(shù)(5)無(必須確保)對(duì)按以上分類的存儲(chǔ)區(qū)16的確定條件，例如通過適用圖22所示順序，確定保護(hù)頁14的存儲(chǔ)區(qū)16。
(附加存儲(chǔ)區(qū)的釋放方法)下面，說明附加存儲(chǔ)區(qū)的釋放方法。
首先，對(duì)自存儲(chǔ)區(qū)可能持有的附加存儲(chǔ)區(qū)的存儲(chǔ)區(qū)數(shù)減少時(shí)，釋放附加存儲(chǔ)區(qū)的選擇方法進(jìn)行說明。
在附加存儲(chǔ)區(qū)必須釋放的情況下、線程確保存儲(chǔ)區(qū)16時(shí)，作為附加存儲(chǔ)區(qū)的FREE存儲(chǔ)區(qū)未被使用只有FREE存儲(chǔ)器時(shí)存儲(chǔ)區(qū)數(shù)不足時(shí)，需要增加設(shè)定了附加屬性的存儲(chǔ)區(qū)數(shù)，對(duì)各存儲(chǔ)區(qū)16變更附加存儲(chǔ)區(qū)的分配。
這時(shí)，自存儲(chǔ)區(qū)對(duì)各個(gè)可能持有的附加頁數(shù)重新計(jì)算。當(dāng)自存儲(chǔ)區(qū)能持有的附加存儲(chǔ)區(qū)的存儲(chǔ)區(qū)數(shù)減少時(shí)，根據(jù)各附加存儲(chǔ)區(qū)的加權(quán)(后面稱作存儲(chǔ)區(qū)加權(quán))決定釋放附加存儲(chǔ)區(qū)。對(duì)附加存儲(chǔ)區(qū)的存儲(chǔ)區(qū)加權(quán)，使用與構(gòu)成附加存儲(chǔ)區(qū)的頁14的加權(quán)合計(jì)后的值。此存儲(chǔ)區(qū)加權(quán)從小的附加存儲(chǔ)區(qū)開始釋放。
下面，作為一例，圖23(a)及圖23(b)對(duì)以自存儲(chǔ)區(qū)持有3個(gè)附加存儲(chǔ)區(qū)的狀態(tài)，到自存儲(chǔ)區(qū)可持有的附加存儲(chǔ)區(qū)數(shù)為1個(gè)時(shí)釋放存儲(chǔ)區(qū)的選擇方法進(jìn)行說明。
如圖23(a)所示，狀態(tài)為120的自存儲(chǔ)區(qū)持有狀態(tài)分別為121、122以及123的3個(gè)附加存儲(chǔ)區(qū)。狀態(tài)為121的附加存儲(chǔ)器1，由于包含具有加權(quán)2的頁(A1)和具有加權(quán)1的頁(B1)，該存儲(chǔ)區(qū)加權(quán)為3。狀態(tài)為122的附加存儲(chǔ)器2，由于包含具有加權(quán)1的頁(A1)和具有加權(quán)1的頁(B1)，該存儲(chǔ)區(qū)加權(quán)為2。狀態(tài)為123的附加存儲(chǔ)器3，由于包含具有加權(quán)1的頁(A1)和具有加權(quán)0的頁(B1)，該存儲(chǔ)區(qū)加權(quán)為1。
在此，狀態(tài)為120的自存儲(chǔ)區(qū)的所有可能的附加存儲(chǔ)區(qū)數(shù)減少，假定從3減少到1。狀態(tài)為120的自存儲(chǔ)區(qū)由于持有的存儲(chǔ)區(qū)加權(quán)3、存儲(chǔ)區(qū)加權(quán)2、存儲(chǔ)區(qū)加權(quán)1的3個(gè)附加存儲(chǔ)區(qū)。決定釋放3個(gè)中加權(quán)小的2個(gè)附加存儲(chǔ)區(qū)，即狀態(tài)為122的加權(quán)為2的附加存儲(chǔ)區(qū)2及狀態(tài)為123的加權(quán)為1的附加存儲(chǔ)區(qū)3。因此，如圖23(b)所示，當(dāng)轉(zhuǎn)移到請(qǐng)求釋放附加存儲(chǔ)區(qū)2、3的狀態(tài)，附加存儲(chǔ)區(qū)2的狀態(tài)成為124、附加存儲(chǔ)區(qū)3的狀態(tài)成為125。
以下說明附加存儲(chǔ)區(qū)的釋放方法。
首先，利用圖24(a)及圖24(b)對(duì)附加存儲(chǔ)區(qū)進(jìn)行釋放請(qǐng)求前的動(dòng)作進(jìn)行說明。
在此，假定一線程進(jìn)行周期性動(dòng)作，并且在該1周期內(nèi)對(duì)頁A1、頁B1及頁C1的3個(gè)頁14，進(jìn)行映射請(qǐng)求或不映射請(qǐng)求，獲得2個(gè)存儲(chǔ)區(qū)16。
如圖24(a)的時(shí)序圖所示，從一線程對(duì)頁(A1)進(jìn)行映射請(qǐng)求后，到對(duì)該頁(A1)發(fā)出不映射請(qǐng)求之間，該頁(A1)成為附加狀態(tài)。之后，對(duì)頁(B1)進(jìn)行映射請(qǐng)求后，到對(duì)該頁(B1)發(fā)出不映射請(qǐng)求之間，該頁(B1)成為附加狀態(tài)。然后，對(duì)頁(C1)進(jìn)行映射請(qǐng)求后，到對(duì)該頁(C1)發(fā)出不映射請(qǐng)求之間，該頁(C1)成為附加狀態(tài)。
在此，如圖24(b)所示，各頁(A1)～頁(C1)沒有相互重復(fù)，因?yàn)闋顟B(tài)為130的自存儲(chǔ)區(qū)和狀態(tài)為131的附加存儲(chǔ)區(qū)被確保，對(duì)各頁(A1)～頁(C1)的各個(gè)映射請(qǐng)求時(shí)，任一個(gè)被高速緩沖存儲(chǔ)二成為有效，請(qǐng)求不映射時(shí)也被高速緩沖存儲(chǔ)。因此，不能實(shí)行預(yù)載和回寫。圖24(a)表示對(duì)頁(C1)進(jìn)行不映射請(qǐng)求后的自存儲(chǔ)區(qū)狀態(tài)。
下面，采用圖25(a)及圖25(b)由其它線程對(duì)存儲(chǔ)區(qū)16進(jìn)行獲取請(qǐng)求，到釋放狀態(tài)為131的附加存儲(chǔ)區(qū)的動(dòng)作進(jìn)行說明。
如圖25(a)所示，一線程對(duì)頁(A1)及頁(B1)順次進(jìn)行映射請(qǐng)求和不映射請(qǐng)求，進(jìn)而對(duì)頁(C1)進(jìn)行映射請(qǐng)求，頁(C1)轉(zhuǎn)移到EXTRA狀態(tài)。在頁(C1)處于EXTRA狀態(tài)的期間，其它線程對(duì)存儲(chǔ)區(qū)16進(jìn)行獲取請(qǐng)求，狀態(tài)為130的自存儲(chǔ)區(qū)可能持有的附加存儲(chǔ)區(qū)數(shù)從1變?yōu)?。在此時(shí)刻，狀態(tài)為132的附加存儲(chǔ)區(qū)進(jìn)行釋放請(qǐng)求的登錄。
由其它線程進(jìn)行存儲(chǔ)區(qū)的獲取請(qǐng)求后，請(qǐng)求被釋放且狀態(tài)為132的附加存儲(chǔ)區(qū)中的某頁在頁的不映射請(qǐng)求時(shí)被回寫，在該回寫結(jié)束后被釋放。圖25(b)是表示對(duì)頁(C1)進(jìn)行不映射請(qǐng)求后的自存儲(chǔ)區(qū)的狀態(tài)。
以下，利用圖26(a)及圖26(b)對(duì)在線程動(dòng)作中到附加存儲(chǔ)區(qū)被釋放時(shí)的動(dòng)作進(jìn)行說明。
首先，在圖26(a)中，對(duì)頁(A1)有映射請(qǐng)求時(shí)和無映射請(qǐng)求時(shí)的動(dòng)作進(jìn)行說明。對(duì)頁(A1)映射請(qǐng)求時(shí)，因?yàn)樵擁?A1)已被高速緩沖存儲(chǔ)，獲取被高速緩沖存儲(chǔ)后的頁14，只要讓對(duì)應(yīng)的標(biāo)簽15有效就能對(duì)頁(A1)映射。對(duì)頁(A1)不映射請(qǐng)求時(shí)，判斷對(duì)包含頁(A1)的附加存儲(chǔ)區(qū)釋放進(jìn)行了釋放請(qǐng)求。在此，假定以進(jìn)行釋放請(qǐng)求時(shí)，對(duì)頁(A1)的回寫在期間180實(shí)行，其結(jié)果，頁狀態(tài)變?yōu)镕REE狀態(tài)。
同樣，對(duì)頁(B1)不映射請(qǐng)求時(shí)，判斷對(duì)包含頁(B1)的附加存儲(chǔ)區(qū)是否已經(jīng)進(jìn)行釋放請(qǐng)求。在此，因?yàn)獒尫耪?qǐng)求已經(jīng)完成，對(duì)該頁(B1)的回寫在期間181實(shí)行后，頁狀態(tài)變?yōu)镕REE狀態(tài)。
在該時(shí)刻，狀態(tài)為130的自存儲(chǔ)區(qū)持有的附加存儲(chǔ)區(qū)的狀態(tài)為133，構(gòu)成附加存儲(chǔ)區(qū)的頁狀態(tài)全部變?yōu)镕REE狀態(tài)，進(jìn)行存儲(chǔ)器的釋放。
因?yàn)檫M(jìn)行釋放請(qǐng)求后的頁(A1)及頁(B1)都包含在附加存儲(chǔ)區(qū)中，在不映射請(qǐng)求時(shí)被寫，由于頁(C1)被包含在自存儲(chǔ)區(qū)中，頁的不映射請(qǐng)求時(shí)被高速緩沖存儲(chǔ)的結(jié)果，不能回寫。
在此，在圖26(a)中，符號(hào)130表示頁(C1)進(jìn)行不映射請(qǐng)求后的自存儲(chǔ)區(qū)的狀態(tài)，自存儲(chǔ)區(qū)持有的附加存儲(chǔ)區(qū)變?yōu)閷?duì)頁(B1)進(jìn)行不映射請(qǐng)求后的狀態(tài)133，被釋放后，以后的線程的執(zhí)行只有在自存儲(chǔ)區(qū)進(jìn)行。
如上說明，在本實(shí)施方式中將空存儲(chǔ)器作為附加存儲(chǔ)器利用，能減少存儲(chǔ)器轉(zhuǎn)送量。
進(jìn)一步，因?yàn)楸桓咚倬彌_存儲(chǔ)的存儲(chǔ)器容量較大，與現(xiàn)有技術(shù)的高速緩沖存儲(chǔ)器相比能減小回路規(guī)模。此外，編程者為使調(diào)用高速緩沖存儲(chǔ)容易、并能回避因高速緩沖器漏選帶來的效率低下，此外，在本實(shí)施方式中，雖然標(biāo)簽比較器17等用硬件構(gòu)成、假擬高速緩沖存儲(chǔ)器管理器18通過處理器11的程序構(gòu)成，只要能實(shí)現(xiàn)同樣的功能，不管是使用硬件還是軟件都可以。
有關(guān)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，具有可以削減存儲(chǔ)器的更換所需要的存儲(chǔ)器傳送量，同時(shí)可以削減電路規(guī)模的效果，作為在廣義處理器中具有存儲(chǔ)器更換機(jī)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置是有用的。廣義的處理器是指搭載在基本具有實(shí)時(shí)性的電子設(shè)備中的處理器。作為具體的裝置的方式，有DVD(數(shù)字化視盤)、CD(緊湊盤)及MD(小型磁盤)等的盤片作為記錄介質(zhì)的錄像(錄音)的再生裝置、DVC(數(shù)字化視頻攝像機(jī))、DSC(數(shù)字靜止圖像相機(jī))等光學(xué)設(shè)備、SD存儲(chǔ)卡等作為記錄介質(zhì)的IC記錄器、另外還有移動(dòng)電話機(jī)、攜帶式信息終端等。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，包括處理器；由所述處理器存取的第一存儲(chǔ)部；多個(gè)頁存儲(chǔ)部，其通過將與所述第一存儲(chǔ)部相比可以由所述處理器高速存取的第二存儲(chǔ)部被分割成比構(gòu)成高速緩沖存儲(chǔ)器的行的存儲(chǔ)容量大的大存儲(chǔ)容量所構(gòu)成；標(biāo)簽，其在所述各頁存儲(chǔ)部中附加所述第一存儲(chǔ)部中表示地址值的標(biāo)簽信息以及表示更換優(yōu)先度的優(yōu)先度信息；標(biāo)簽比較器，接受來自所述處理器的存取請(qǐng)求，對(duì)在所述第一存儲(chǔ)器的地址值和保存在所述標(biāo)簽中的標(biāo)簽信息進(jìn)行比較；和更換控制部，更換所述各頁存儲(chǔ)部的內(nèi)容。
2.根據(jù)權(quán)利請(qǐng)求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括分配管理部，其按照所述處理器執(zhí)行的應(yīng)用程序的每個(gè)功能，對(duì)分配所述各頁存儲(chǔ)部的分配數(shù)進(jìn)行管理。
3.根據(jù)權(quán)利請(qǐng)求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述多個(gè)頁存儲(chǔ)部，分別按給定數(shù)集中構(gòu)成多個(gè)存儲(chǔ)區(qū)存儲(chǔ)部，進(jìn)一步包括管理所述多個(gè)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)部的存儲(chǔ)器控制部。
4.根據(jù)權(quán)利請(qǐng)求3所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述更換控制部，接收對(duì)所述頁存儲(chǔ)部的存取請(qǐng)求，判斷所請(qǐng)求的頁存儲(chǔ)部的地址信息是否保存在所述標(biāo)簽中，當(dāng)該地址信息沒有保存時(shí)，從所述多個(gè)頁存儲(chǔ)部中選擇與所述第一存儲(chǔ)部之間信息轉(zhuǎn)送量少的頁存儲(chǔ)部，釋放所選擇的頁存儲(chǔ)部，將所要求的地址的數(shù)據(jù)讀入到在釋放后的頁存儲(chǔ)部中。
5.根據(jù)權(quán)利請(qǐng)求4所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述更換控制部，當(dāng)執(zhí)行的應(yīng)用程序變更時(shí)，對(duì)動(dòng)作的應(yīng)用程序均勻重新分配空存儲(chǔ)器。
6.根據(jù)權(quán)利請(qǐng)求4所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述更換控制部，當(dāng)執(zhí)行的應(yīng)用程序變更時(shí)，對(duì)動(dòng)作的應(yīng)用程序按照預(yù)先規(guī)定的、并且保存在所述標(biāo)簽中的所述優(yōu)先度信息，重新分配空存儲(chǔ)器。
7.根據(jù)權(quán)利請(qǐng)求4所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述更換控制部，當(dāng)執(zhí)行的應(yīng)用程序變更時(shí)，從動(dòng)作的應(yīng)用程序中動(dòng)作周期短的應(yīng)用程序開始依次重新分配空存儲(chǔ)器。
8.根據(jù)權(quán)利請(qǐng)求4所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述更換控制部，當(dāng)執(zhí)行的應(yīng)用程序變更時(shí)，從動(dòng)作的應(yīng)用程序中單位時(shí)間的轉(zhuǎn)送量多的應(yīng)用程序開始依次重新分配空存儲(chǔ)器。
9.根據(jù)權(quán)利請(qǐng)求5～8中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述更換控制部，當(dāng)接收到新的存儲(chǔ)器確保請(qǐng)求時(shí)，在分配給動(dòng)作中的應(yīng)用程序的空存儲(chǔ)器中，選擇所述各頁存儲(chǔ)部或者所述各存儲(chǔ)區(qū)存儲(chǔ)部和所述第一存儲(chǔ)部之間的信息轉(zhuǎn)送量少的空存儲(chǔ)器，進(jìn)行釋放。
10.根據(jù)權(quán)利請(qǐng)求5～8中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述更換控制部，在應(yīng)用程序的動(dòng)作周期的1周期內(nèi)進(jìn)行頁存儲(chǔ)部的確保以及釋放，在該周期中不進(jìn)行空存儲(chǔ)器的確保，讓在1周期后騰出的空存儲(chǔ)器成為可以釋放的狀態(tài)。
11.根據(jù)權(quán)利請(qǐng)求3所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述更換控制部，接收對(duì)所述頁存儲(chǔ)部的存取請(qǐng)求，判斷所請(qǐng)求的頁存儲(chǔ)部的地址信息是否保存在所述標(biāo)簽中，當(dāng)沒有保存該地址信息時(shí)，根據(jù)預(yù)先指定的更換信息從所述多個(gè)頁存儲(chǔ)部中選擇1個(gè)頁存儲(chǔ)部，釋放所選擇的頁存儲(chǔ)部，將所要求的地址的數(shù)據(jù)讀入到在釋放后的頁存儲(chǔ)部中。
12.根據(jù)權(quán)利請(qǐng)求11所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述更換控制部，當(dāng)執(zhí)行的應(yīng)用程序變更時(shí)，對(duì)動(dòng)作的應(yīng)用程序均勻重新分配空存儲(chǔ)器。
13.根據(jù)權(quán)利請(qǐng)求11所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述更換控制部，當(dāng)執(zhí)行的應(yīng)用程序變更時(shí)，對(duì)動(dòng)作的應(yīng)用程序按照預(yù)先規(guī)定的、并且保存在所述標(biāo)簽中的所述優(yōu)先度信息，重新分配空存儲(chǔ)器。
14.根據(jù)權(quán)利請(qǐng)求11所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述更換控制部，當(dāng)執(zhí)行的應(yīng)用程序變更時(shí)，從動(dòng)作的應(yīng)用程序中動(dòng)作周期短的應(yīng)用程序開始依次重新分配空存儲(chǔ)器。
15.根據(jù)權(quán)利請(qǐng)求11所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述更換控制部，當(dāng)執(zhí)行的應(yīng)用程序變更時(shí)，從動(dòng)作的應(yīng)用程序中單位時(shí)間的轉(zhuǎn)送量多的應(yīng)用程序開始依次重新分配空存儲(chǔ)器。
16.根據(jù)權(quán)利請(qǐng)求12～15中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述更換控制部，當(dāng)接收到新的存儲(chǔ)器確保請(qǐng)求時(shí)，在分配給動(dòng)作中的應(yīng)用程序的空存儲(chǔ)器中，選擇所述各頁存儲(chǔ)部或者所述各存儲(chǔ)區(qū)存儲(chǔ)部和所述第一存儲(chǔ)部之間的信息轉(zhuǎn)送量少的空存儲(chǔ)器，進(jìn)行釋放。
17.根據(jù)權(quán)利請(qǐng)求12～15中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述更換控制部，在應(yīng)用程序的動(dòng)作周期的1周期內(nèi)進(jìn)行頁存儲(chǔ)部的確保以及釋放，在該周期中不進(jìn)行空存儲(chǔ)器的確保，讓在1周期后騰出的空存儲(chǔ)器成為可以釋放的狀態(tài)。
18.根據(jù)權(quán)利請(qǐng)求3所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述更換控制部，接收對(duì)所述頁存儲(chǔ)部的存取請(qǐng)求，判斷所請(qǐng)求的頁存儲(chǔ)部的地址信息是否保存在所述標(biāo)簽中，當(dāng)沒有保存該地址信息時(shí)，從所述多個(gè)頁存儲(chǔ)部中選擇存取周期長的頁存儲(chǔ)部，釋放所選擇的頁存儲(chǔ)部，將所要求的地址的數(shù)據(jù)讀入到在釋放后的頁存儲(chǔ)部中。
19.根據(jù)權(quán)利請(qǐng)求18所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述更換控制部，當(dāng)執(zhí)行的應(yīng)用程序變更時(shí)，對(duì)動(dòng)作的應(yīng)用程序均勻重新分配空存儲(chǔ)器。
20.根據(jù)權(quán)利請(qǐng)求18所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述更換控制部，當(dāng)執(zhí)行的應(yīng)用程序變更時(shí)，對(duì)動(dòng)作的應(yīng)用程序按照預(yù)先規(guī)定的、并且保存在所述標(biāo)簽中的所述優(yōu)先度信息，重新分配空存儲(chǔ)器。
21.根據(jù)權(quán)利請(qǐng)求18所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述更換控制部，當(dāng)執(zhí)行的應(yīng)用程序變更時(shí)，從動(dòng)作的應(yīng)用程序中動(dòng)作周期短的應(yīng)用程序開始依次重新分配空存儲(chǔ)器。
22.根據(jù)權(quán)利請(qǐng)求18所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述更換控制部，當(dāng)執(zhí)行的應(yīng)用程序變更時(shí)，從動(dòng)作的應(yīng)用程序中單位時(shí)間的轉(zhuǎn)送量多的應(yīng)用程序開始依次重新分配空存儲(chǔ)器。
23.根據(jù)權(quán)利請(qǐng)求19～22中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述更換控制部，當(dāng)接收到新的存儲(chǔ)器確保請(qǐng)求時(shí)，在分配給動(dòng)作中的應(yīng)用程序的空存儲(chǔ)器中，選擇所述各頁存儲(chǔ)部或者所述各存儲(chǔ)區(qū)存儲(chǔ)部和所述第一存儲(chǔ)部之間的信息轉(zhuǎn)送量少的空存儲(chǔ)器，進(jìn)行釋放。
24.根據(jù)權(quán)利請(qǐng)求19～22中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述更換控制部，在應(yīng)用程序的動(dòng)作周期的1周期內(nèi)進(jìn)行頁存儲(chǔ)部的確保以及釋放，在該周期中不進(jìn)行空存儲(chǔ)器的確保，讓在1周期后騰出的空存儲(chǔ)器成為可以釋放的狀態(tài)。
全文摘要
提供一種半導(dǎo)體裝置，頁(14)分別被分割成例如16千字節(jié)，在各頁(14)中分別對(duì)應(yīng)設(shè)置保存了地址等信息的標(biāo)簽(15)。在此，4個(gè)頁(14)集中構(gòu)成一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)(16)，該存儲(chǔ)區(qū)(16)為分開4個(gè)設(shè)置的4存儲(chǔ)區(qū)結(jié)構(gòu)。按每頁(14)具有標(biāo)簽(15)，程序或者數(shù)據(jù)的更換按照程序的處理流程進(jìn)行調(diào)度并執(zhí)行。通過與處理流程一致而在事先進(jìn)行存儲(chǔ)器更換，可以高速存取大規(guī)模程序或者數(shù)據(jù)。這樣，可以削減存儲(chǔ)器的更換所需要的存儲(chǔ)器轉(zhuǎn)送，并且可以削減消耗電力。
文檔編號(hào)G06F12/12GK1532710SQ20041003320
公開日2004年9月29日 申請(qǐng)日期2004年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月26日
發(fā)明者古賀義宏, 黑田學(xué), 淺井登, 舟橋和年, 年 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社