JPS59167761A - 計算機システム - 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】 〔発明の利用分野」 本発明は、計算機システムに関するものであ′３− 〔発明の背景〕 第１図に、従来の計算機システムを示す。１Ｃは中央処
理装置、２０は記憶制御装置、６０は主記憶装置、４０
は入出力処理装置、５０は外部記憶装置である。

主記憶装置６０の容量には限りがあるので、中央処理装
置１０が必要とするデータを、外部記憶装置５０に格納
しておき、該装置に対し読み出し、書きこみを行なう必
要が生じる。第１図の計算機システムでは、主記憶装置
３０のある領域に対し、外部記憶装置５０中のデータを
１書きこみ」、あるいは、「読みだし」を行なう。

この場合、以下に述べる処理を行なう。中央処理装置１
０は、入出力処理装置４０に、入出力開始命令の実行を
指示する。入出力処理装置４０の成例を第２図に示す。

入出力処理装置４０中の制両部４００は、入出力開始命
令を受は取ると、主記憶装置６０の決まったアドレスか
ら、記憶制御装置２０径由で、入出力動作の種類（「読
みだし」。

「書きこみ」などの指令のこと。）、入出力動作を行な
う主記憶装置３０内のアドレス、転送バイト数を読みだ
し、それぞれ、ラッチ４０１　、４０２゜４０６にセッ
トする。入出力処理装置４０は、前記／ ろラッチの値を使って、外部記憶装置５０内のデータを
゛、記憶制御装置２０径由で、主記憶装置６０に対し、
読みだし、または、書きζみを行なう。

中火処理装置１０は、前記入出力開始命令を入出力処理
装置４Ｃに送出し終わると、入出力動作の″制御から解
放され、他の情報処理を入出力動作と並行して実行でき
る。入出力処理装置４０は、入出力動作が終了すると、
その動作の結果をフログラムに知らせるため、入出力割
込みという形で、制御を再び、中央処理装置１０へ移す
。

以上述べた外部記憶装置と主記憶装置の間のアーク転送
がおこると、計算に必要なデータが全て主記憶装置の中
にある場合に比べて、プログラムの実行時間が長くなる
ことは言うまでもない。特に、大規模な科学技術計算で
は、行列のデータが全部は主記憶にはいりき「、ない場
合が生じ、外部記憶装置との入出力が必要となり、この
入出力動作が天動的な計算時間を支配してしまうことが
ある。しまたがって、入出力動作の方式は、プログラム
の実行時間に大きな影響をおよぼす。

従来の計算機システムは、入出力動作の方式に関して次
の欠点があった。

１　入出力開始命令を発行するまでの準備に時間がかか
る。

２　人出力割込みを受けとってからの後処理に時間がか
かる。

前記−項目１は、入出力処理装置に接続している使用可
能な外部記憶装置、その種類（ディスク、磁気テープな
ど）の探索、外部記憶装置のわりつけを行なうプログラ
ムのステップ数が多くなシ、また、外部記憶装置の位置
決めに時間がかかるからである。前記項目２は、他の割
込みとの競合や割込みの実行を処理するプログラムのス
テップ数が多いからである。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、従来、主記憶装置と外部記憶装置との
間め入出力動作が、入出力処理装置を介して行々われ、
かつ、該入出力動作の実行が、入出力開始命令による開
始、入出力割込みによる終結という形式を七っていたた
めに生じる時間的オーバーヘッドを低減することにある
。

〔発明の概要〕

本発明は、中央処理装置と主記憶装置からなる計算機シ
ステムにおいて、主記憶装置及び入出力処理装置を介す
る外部記憶装置とは独立して、主記憶装置と直接にデー
タを転送する記憶装置（以下これを拡張記憶装置と呼ぶ
）を加えたものである。

〔発明の実施例〕

本発明に従った計算機システムを第３図に示す。１１は
中央処理装置、２１は記憶制御装置、ろ１は主記憶装置
、４１は入出力処理装置、５１は外部記憶装置、６１は
拡張記憶装置である。該計算機システムは、第１図に示
す従来の計算機システムに、拡張記憶装ｆ６１が接続き
れた形になっている。

本発明は、拡張記憶装置６１の制御方式に関するもので
ある。

、中央処理装置１１．記憶制御装置２１．拡張記憶装置
６１の概略は、第４図に示す通シである。中央処理装置
１１には、演算装置部１１ｏ、命◆制御部１１１．汎用
レジスタ群１１２が含まれる。演算装置部１１０は、演
算を実行する部分である。命令制御部１１１は命令の実
行を制御する部分であり１、中に、命令がセットされる
命令レジスタ１１１Ａ。

該レジスタにはいった命令を解読して種々の装置に指令
を与えるデコーダ部１１１Ｂをもつ。汎用レジスタ群１
１２は、プログラムで指定できる置数レジスタ群である
。

記憶制御装置２１には、アクセス要求スタック装置２１
０　、２１１　、２１２　、優先順位決定装置２１３゜
ランチ２１４〜２１９．変換論理２ＬＡが含まれる。ア
クセス要求スタック装置２１０　、２１１　、２１２は
、それぞれ、スタック２１ＯＡ　、　２１１Ａ　、　２
１２Ａ　をもち、それぞれ、中央処理装置１１．入出力
処理装＃４１．拡張記憶装置６１からの主記憶装置６１
に対するアクセス要求をスタックする。アクセス要求優
先順位決定装置２１３は、アクセス要求スタック装置２
１０　、２１１　、２４２から送出されるアクセス要求
間の優先順位をとって１つを選び、主記憶装置６１に送
出する。ラッチ２１４　、２１５　、２１６．、２１７
は、それぞれ、アクセス要求優先順位決定装置２１３で
選ばれたアクセス要求の指令（「読みだし」または「書
きこみゴ）、主記憶アドレス、書きこみデータ、アクセ
ス要求発生源番号（該アクセス要求が中央処理装置１１
．入出力処理装置４１．拡張記憶装置６１のいずれから
発行されたかを示す番号）がセントされる。ラッチ２１
８　、２１９　には、それぞれ、主記憶装置ろ１から読
みだされたデータ、該データに対応するアクセス要求発
生源番号がセットされる。変換論理２１Ａは、ラッチ２
１９の内容にしたがって、ランチ２１８内のデータを要
求元の装置へ送出する働きをする。

拡張記憶装置６１には、ランチ６１０〜６１３．カウン
タ６１５　、６１６　、制御部６１４．データ部６１７
．ラッチ６１８が含まれる。ラッチ６１０、には１．主
記憶装置３１から読みだされたデータが、ラッチ６１１
には、中央処理装置１１から送出される指令（「読みだ
し」。

「書きこみ」等）が、ラッチ６１２には、該指命が指定
する主記憶アドレスが、ラッチ６１３には該指◆が指定
する拡張記憶アドレスがセ、ノドされる。カウンタ６１
５は、ラッチ６１２にセットされたアドレスをカウント
アツプする。カウンタ６１６は、ラッチ６１３にセット
されたアドレスをカウントアツプする。データ部６１７
は、データが記憶される部分であり、アドレスつけされ
た記憶媒体からなる。制御部６１／Ｊ（ｒｉ、データ部
６１７に対するデータの１読みたし」、「書きこみ」を
制御する部分である。ラッチ６１８には、データ部６１
７から読みだされたデータがセットされる。

ここで、主記憶装置と拡張記憶装置のアドレスづけが問
題であるが、本発明では下記のようにする。

１　主記憶装置と拡張記憶装置は全く別のアドレス空間
でアドレスづけされる。すなわち、主記憶アドレスと拡
張記憶装置アドレスの間に相関はない。

２、　主記憶装置はバイト単位でアドレスづけされるの
に対し、拡張記憶装置は、主記憶装置より粗くアドレス
づけされる。ここでは、仮に４キロバイト単位にアドレ
スづけされるとする。

前項１，２は、従来の方式と以下の点が異なる。

前項１については、従来、外部記憶装置内のアドレスは
、装置の構造上、命令のオペランドデータとして指定で
きなかったが、本発明では、命令のオペランドデータと
して指定できるよ二にした点であり、前項２については
、従来、主記憶装置と外部記憶装置と９転送の単位はバ
イト単位であったが、本発明では転送の単位を太きくし
た点である。

拡張記憶装置６１に対する「読みたし」、［書−きこみ
」は以下のよう釦して行なう。

第５図に、拡張記憶装置６１に対する「読みだし」命令
、「書きこみ」命令の形式を示す。フィールトン゛０は
、命令フィールドであり、「読みだし」、「書きこみ」
などの命令コードがはいる。フィールド７１は、第１オ
ペランドフイールドであシ、汎用レジスタ群１１２中の
いずれかのレジスタの番号がはいる。フィール）”７２
ハ、第２オペランドフイールドであわ、汎用レジスタ群
１１２中のいずれかのレジスタの番号がはいる。

フィールド７１で指定された番号の汎用レジスタには、
主記憶アドレスを、フィールド７２で指定された番号の
汎用レジスタには、拡張記憶アドレスを、フィールド７
２で指定された番号に１を加えた番号の汎用レジスタに
は、転送ブロック数（１ブロツク＝４キロバイトとする
）を命令の実行に先立って、格納しておかなくてはいけ
ない。ここで、前項２に従って、汎用レジスタに格納し
ておく主記憶アドレス、拡張記憶アドレスとも４キロバ
イト単位のアドレスでなくてはいけない。主記憶装置は
バイト単位でアドレスづけされているため、主記憶アト
１／スはバイト単位でもよいように思えるが、制御の簡
単化のため、４キロバイト単位とする。

まず、「読みだし」命令は以下のように実行される。［
−読みたし」命令は、拡張記憶装置６１中のデータを、
主記憶装置６１に転送する命令である。「読みたし」命
令は、第６図（１）に示す形式である。フィールド７０
には「読みたし」命令を示す命令コード、フィールド７
１　、７２には、汎用レジスタ群１１２中のレジスタの
レジスタ番号が示され、仮にそれぞれＡＩ、Ａ２とする
。第６図（２）に示すように汎用レジスタＡ１には主記
憶装置３１内のアドレスが、汎用レジスタＡ２には、拡
張記憶装置６１内のアドレスが、汎用レジスタ（Ａ２＋
１）には、転送ブロック数が前もって格納されている。

以下、第４図にしたがって説明する。

命令レジスタ１１１Ａに「読みだし」命令がセットされ
ると、デコーダ部１１１Ｂが該命令の解読を行ない、拡
張記憶装置６１に、読みだし指令、主記憶アドレス、拡
張記憶アドレスを信号８０を通して送出し、それぞれ、
ランチ６１１　、６１２　、６１３にセットする。ラッ
チ６１１の内容を見て、制御部６１４は、読みたし動作
を開始する。ここで読みだし要求は、主記憶装置３１．
拡張記憶装置６１の記憶素子のアクセスの単位ごとに行
なわれる。

ここでは、仮に、アクセスの単位を８バイトとする。ま
ず、ラッチ６１３中の拡張記憶アドレスで、ｆ−、夕部
からデータを読みだす、読みだされたデータはラッチ６
１８にセットされる。制御部６１４は、ラッチ６１２中
の主記憶アドレスにラッチ６１８のデータを省きこむア
クセス要求を作成し、信号８２を通して記憶制御装置２
１に送出する。前記アクセス要求、主記憶アドレス、デ
ータは、アクセス要求スタック装置２１２にスタックさ
れた後、アクセス要求優先順位決定装置２１６に送出さ
れ、該装置で選ばれると、−ランチ２１４゜２１５　、
２１６　、２１７にそれぞれ、アクセス要求の指令（「
書きこみ」）、主記憶アドレス、データ、アクセス要求
発生源番号（拡張記憶装置６１を示す）がセットされ、
主記憶装置３１に送出され、データの書きこみが行なわ
れる。このようにして、拡張記憶装置６１から主記憶装
置６１に最初の８バイトのデータが転送されたことにな
る。以上のように、１つアクセス要求が主記憶装置３１
に送出されると、記憶制御装置２１は、信号８１によっ
て拡張記憶装置６１に、次のアクセス要求を送出するこ
とを許可する。制御部６１４は、信号８１を受けとると
、カウンタ６１５　、６１６を使って、ランチ６１２　
、６１３の値を８増加させ、それぞれ、次にアクセスす
る主記憶アドレス、拡張記憶アドレスを指すようにする
。この更新されたラッチ６１２゜６１３の値を用いて、
前記の処理を行ない、次の８バイトを拡張記憶装置６１
から、主記憶装ｆｆＭ′３１に転送する。以下同様にし
て、次々と拡張記憶装置６１中のデータが主記憶装置６
１に転送する。

転送ブロック数の管理は、命令制御部１１１．が行なっ
ておシ、ある決まったブロック数ごとに拡張記憶装置６
１に転送指示を行なう。命令制御部１１１はラッチ６１
２　、６１３の内容を見て、拡張記憶装置６１が指定し
たブロック数だけデータを転送し終わったら、次のブロ
ックを示すアドレスをラッチ６１２　、６１３にセント
して命令を続行し、第６図（２）の汎用レジスタ（Ａ２
＋１）に示すブロック数だけデータの転送が終わったら
、命令を終了する。

次に、「書きこみ」命令の動作を説明する。

「書きこみ」命令は、主記憶装置３１中のデータを、拡
張記憶装置６″ｌに転送する命令である。

「省きこみ」命令の形式は、第６図（１１、（２］でフ
ィールド７０中の命令コードや「読みたし」から「書き
こみ」に変わったものである。

命令レジスタ１１１Ａに「書きこみ」命令がセラ１さね
ると、デコーダ１１１Ｂが該命令の解読を行々い、拡張
記憶装置６１に、書きこみ指令、主記憶アドレスを送出
し、信号８０を通して、それぞれ、ラッチ６１１　、６
１２　、６１３にセントする。ラッチ６１１の内容を見
て、制御部６１４は書きこみ動作を開始する。ここで、
書きこみ要求は前記の読みだし要求と同様に８バイト単
位に処理される。

制御部６１４は、ラッチ６１２の主記憶アドレスからデ
ータを読みだすアクセス要求を作成し、信号８２を通し
て、記憶制御装置２１に送出する。前記アクセス要求、
主記憶アドレスは、アクセス要求スタック装置２１２に
スタックされた後、アクセス要求優先順位決定装置２１
６に送出され、該装置で選ばれると、ラッチ２１４　、
２１５　、２１７にそれぞれアクセス要求の指命（「読
みだし」）、主記憶アドレス、アクセス要求発生源番号
（拡張記憶装置６１を示す）がセットされ、主記憶装置
３１に送出され、データの読みたしが行なわれる。主記
憶装置３１、からデータが読みだされると、ランチ２１
８　、２１９にそれぞれ、読みだされたデータ、アクセ
ス要求発生源番号（拡張記憶装置６１を示す）がセット
されるき変換論理２１Ａは、ラッチ２１９の内容にした
がって、ランチ２１８中のデータを要求元の拡張記憶装
置６１に送出する。

拡張記憶装置６１は該データをラッチ６１０にセットし
、制御部６１４は、ラッチ６４０内のデータを、データ
部６１７の中の、ラッチ６１３の値で示される拡張記憶
アドレスに書きこむ。同時に、制御部６１４は、カウン
タ６１６を使ってラッチ６１３の値を８増加させ、次に
アク七′スする拡張記憶アドレスを指すようにする。こ
のようにして、主記憶装置３１から、拡張記憶装置６１
に最初の８ノくイトのデータが転送されたことになる。

ここで、記憶制御装置２１は、「読みだし」命令の時と
同様に、拡張記憶装置６１からのアクセス要求が、主記
憶装置６１に送出されると、信号８１によって、拡張記
憶装置６１に、次のアクセス要求を送出することを許可
する。制御部６１４は、カウンタ６１５を使って、ラン
チ６１２の値を８増加させ、次にアクセスする主記憶ア
ドレスを指すようにする。

この更新されたラッチ６１２の値を用いて、前記の処理
を行ない、次のβバイトを主記憶装置３１から、拡張記
憶装置６１に転送する０ 以下同様にして、次々と主記憶装置３１中のデータが拡
張記憶装置６１に転送される０転送ブロツク数の管理に
ついては「読みだし」命令と全く同じである。

以上の説明で、外部記憶装置５１け、ディスク、磁気テ
ープなど機械、炎の動作でアクセスされるものであるの
に対し、拡張記憶装置６１は、半導体の記憶素子で構成
されるものであることを前提とする。

前記の外部記憶装置のアクセス時間は、主記憶装置のア
クセス時間に比べ、非常に長いので、従来の方式のよう
に、入出力動作は入出力処理装置にまかせ、入出力動作
中は、中央処理装置は入出力から解放するという方式に
せざるを得なかった。しかし、近年の半導体の進歩によ
り高速で大容量の記憶素子が開発され、アクセス時間が
主記憶装置よりそれほど劣らない、大容量の外部記憶装
置（第６図中の拡張記憶装置６１）が実現可能となった
。そのため、本発明のような、主記憶装置と外部記憶装
置間を直接転送する方式が考案された。

〔発明の効果〕

本発明によれば、次の効果がある。

１　拡張記憶装置のアドレスっけを、主記憶装置のアド
レスづけよシ粗くしたため、−命令で大容量の転送が可
能になる。

２　拡張記憶装置と主記憶装置との７−−り転送を、中
央処理装置が発行する命令によって前記２装置間で直接
性なうようにし、かつ、拡張記憶装置内のアドレスを命
令のオペランドとして直接指定できるようにしたため、
従来、入出力処理装置に接続している使用可能な外部記
憶装置の探索、わりつけ、アクセス位置決めに要してい
た時間がなく々る。

３　拡張記憶アドレスする入出力命令の実行を中央処理
装置が管理し、入出力動作の終結を前記命令の終結とし
たため、従来の入出力動作の終結である入出力割込みに
対する後処理にかかっていた時間がなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の計算機システムを示す図、第２図は第１
図に用いる入出力処理装置の例を示す図、第３図は本発
明に従った計算機システムを示す図、第４図は第６図に
用いる中央処理装置、記憶制御装置、拡張記憶装置のそ
れぞれの構成例を示す図、第５図は本発明に従った計算
機システムで用いる命令の形式を示す図、第６図は第５
図で示される命令のうち［−読みたし」命令の例を示す
図である。 図において、 １１　　中央処理装置、　　２１　　記憶制御装置、３
１−・主記憶装置、　　　４１　　入出力処理装置、５
１・外部記憶装置、　　６１．・・拡張記憶装置。 代理人弁理士　高　橋　明ｔ、６） Ｉ　　　用Ｊ 第　、／　図 第２に 装置１０ φ や」ｊ５０ 第　３　喝

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　中央処理装置と主記憶装置からなる計算機。 システムにおいて、主記憶装置及び入出力処理装置を介
   する外部記憶装置とは独立し、かつ主記憶装置とは直接
   にデータを転送する記憶装置を加えたことを特徴とする
   計算機システム。 （２、特許請求の範囲第１項記載の計算機システムにお
   いて、付加した前記記憶装置のアドレス空間を、主記憶
   装置のアドレス空間とは独立にし、かつアドレスづけを
   主記憶装置のアドレスづけより粗くすることを特徴とす
   る計算機システム。 （６）特許請求の範囲第１項記載の計算機システムにお
   いて、主記憶装置と付加した前記記憶装置との間のデー
   タ転送を、中央処理装置が発行する命令によって、前記
   ２装置間で直接性なうことを特徴とする計算機システム
   。