特表 2024-504993 アドレス変換のためのデータ処理装置および方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-02-02

(54)【発明の名称】アドレス変換のためのデータ処理装置および方法

(51)【国際特許分類】

   G06F 12/1009 20160101AFI20240126BHJP

   G06F 12/1027 20160101ALI20240126BHJP

【ＦＩ】

G06F12/1009

G06F12/1027 100

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023544517

(86)(22)【出願日】2022-02-02

(85)【翻訳文提出日】2023-08-09

(86)【国際出願番号】 GB2022050270

(87)【国際公開番号】W WO2022167789

(87)【国際公開日】2022-08-11

(31)【優先権主張番号】2101557.3

(32)【優先日】2021-02-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】500395107

【氏名又は名称】アーム・リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000855

【氏名又は名称】弁理士法人浅村特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ガルシア－トビン、カルロス

(72)【発明者】

【氏名】マシューソン、ブルース ジェイムス

(72)【発明者】

【氏名】エヴァンス、マシュー ルーシアン

(72)【発明者】

【氏名】グリセンスウェイト、リチャード ロイ

【テーマコード（参考）】

5B205

【Ｆターム（参考）】

5B205JJ13

5B205MM51

5B205PP21

5B205RR04

(57)【要約】

各変換エントリが、複数のページテーブルエントリのうちの１つに対応し、第１のアドレスと第２のアドレスとの間の変換を定義する複数の変換エントリをキャッシュに記憶し、各ページテーブルエントリの属性を示す制御情報を符号化し、第１のルックアップアドレスを照会するルックアップに応答して、第１のルックアップアドレスがキャッシュに記憶された複数の変換エントリのうちの１つに対応するとき、対応する第２のアドレスを返し、ページテーブルエントリ内の属性の修正の通知に応答して、制御情報の少なくともいくつかを修正し、ページテーブルエントリ内の属性の修正の通知に応答して、対応する第１のルックアップアドレスを照会する後続のアドレスルックアップにおいて使用するために、ページテーブルエントリに対応する少なくとも１つの変換エントリをキャッシュ内に保持する、装置および方法が提供される。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

各変換エントリが、複数のページテーブルエントリのうちの１つに対応し、第１のアドレスと第２のアドレスとの間の変換を定義する複数の変換エントリを記憶し、各ページテーブルエントリの属性を示す制御情報を符号化する、キャッシュと、
第１のルックアップアドレスを照会するルックアップに応答して、前記第１のルックアップアドレスが前記キャッシュに記憶された前記複数の変換エントリのうちの１つに対応するとき、対応する第２のアドレスを返す変換回路構成と、を備え、
ページテーブルエントリ内の前記属性の修正の通知に応答して、
前記制御情報の少なくともいくつかが修正され、
前記ページテーブルエントリに対応する少なくとも１つの変換エントリが、前記第１のルックアップアドレスを照会する後続のアドレスルックアップにおいて使用するために前記キャッシュ内に保持される、
データ処理装置。

【請求項2】

前記属性が、前記ページテーブルエントリがアクセスされたことがあるか否かに関するヒントであり、
前記制御情報のうちの前記少なくともいくつかを修正することが、前記ページテーブルエントリに対応する前記キャッシュ内の変換エントリに関連付けられた変換エントリ固有制御情報を修正することを含む、請求項１に記載のデータ処理装置。

【請求項3】

前記第１のアドレスが、仮想アドレス空間における仮想アドレスであり、前記第２のアドレスが、物理アドレス空間における物理アドレスであり、前記第１のルックアップアドレスが、前記仮想アドレス空間における仮想ルックアップアドレスである、請求項１または請求項２に記載のデータ処理装置。

【請求項4】

前記属性の前記修正が、前記ページテーブルエントリの前記属性を第１の値に設定することに対応し、前記制御情報の前記少なくともいくつかの前記修正が、前記ページテーブルエントリの前記属性が前記第１の値に設定されていることを示すように、前記制御情報の前記少なくともいくつかを修正することに対応する、請求項１～３のいずれか一項に記載のデータ処理装置。

【請求項5】

前記データ処理装置が、前記後続のアドレスルックアップに応答して、
前記ページテーブルエントリの前記属性を第２の値に設定し、
前記ページテーブルエントリの前記属性が前記第２の値に設定されていることを示すように、前記制御情報の前記少なくともいくつかを修正するようにさらに適応されている、請求項４に記載のデータ処理装置。

【請求項6】

前記データ処理装置が、前記後続のアドレスルックアップに応答して、前記後続のアドレスルックアップから生成された対応する後続の第２のアドレスに基づいて、データトランザクションを実行することと並行して、前記ページテーブルエントリの前記属性を設定するようにさらに適応されている、請求項５に記載のデータ処理装置。

【請求項7】

前記属性が前記第２の値に設定されていることに応答して、前記属性を前記第１の値に設定する監視手順を実行する制御回路構成をさらに備える、請求項５または請求項６に記載のデータ処理装置。

【請求項8】

記憶回路構成をさらに備え、
前記制御回路構成が、前記監視手順を実行するときに、前記属性が前記第２の値に設定されているか否かを前記記憶回路構成に記録するようにさらに適応されている、請求項７に記載のデータ処理装置。

【請求項9】

前記制御回路構成が、
所定の時間が経過したこと、および
保守活動が行われたことの少なくとも一方の後に、前記監視手順を周期的に開始するように適応されている、請求項７または請求項８に記載のデータ処理装置。

【請求項10】

制御回路構成が、
壁時間、
所定数のクロックサイクル、
前記キャッシュ内の所定数のルックアップ、
コンテキストスイッチ、
ネットワーク活動の完了、
メモリ再利用イベント、
および電力状態の変化のうちの少なくとも１つに応答して、前記監視手順を周期的に開始するように適応されている、請求項７または請求項８に記載のデータ処理装置。

【請求項11】

属性修正命令に応答して、前記ページテーブルエントリ内の前記属性の前記修正の前記通知を生成する復号回路構成をさらに備えている、請求項１～１０のいずれか一項に記載のデータ処理装置。

【請求項12】

前記属性修正命令が、属性無効化命令である、請求項１１に記載のデータ処理装置。

【請求項13】

前記キャッシュが、変換索引バッファである、請求項１～１２のいずれか一項に記載のデータ処理装置。

【請求項14】

前記ページテーブルエントリ内の別の属性の修正の通知に応答して、前記ページテーブルエントリに対応する前記少なくとも１つの変換エントリが無効にされる、請求項１～１３のいずれか一項に記載のデータ処理装置。

【請求項15】

前記ページテーブルエントリ内の前記属性の前記修正の前記通知と、前記ページテーブルエントリ内の前記別の属性の前記修正の前記通知とは、異なる命令によって提供される、請求項１４に記載のデータ処理装置。

【請求項16】

前記別の属性が、
第１のアドレス情報、
第２のアドレス情報、
セキュリティ情報、
およびステータス情報のうちの１つである、請求項１４または請求項１５に記載のデータ処理装置。

【請求項17】

変換エントリが、
第１の読み出しアドレスと第２の読み出しアドレスとの間の読み出しアクセスのために使用される読み出し変換、
および第１の書き込みアドレスと第２の書き込みアドレスとの間の書き込みアクセスのために使用される書き込み変換のうちの１つを定義し、
前記制御情報が、有効な書き込み変換の存在によって符号化される、請求項１～１６のいずれか一項に記載のデータ処理装置。

【請求項18】

前記属性が、前記ページテーブルエントリによって示されるデータが修正されたことがあることを示す修正フラグであり、
前記制御情報の前記少なくともいくつかの前記修正が、対応する読み出し変換を保持しながら、対応する書き込み変換を無効にすることに対応する、請求項１７に記載のデータ処理装置。

【請求項19】

前記変換回路構成が、
前記ルックアップが読み出しアクセスに対応するとき、前記対応する第２の読み出しアドレスを返し、前記制御情報とは無関係に、前記対応する第２の読み出しアドレスに基づいて、読み出しトランザクションを開始し、
前記ルックアップが書き込みアクセスに対応し、前記制御情報が対応する有効な書き込み変換の前記存在を符号化するとき、対応する第２の書き込みアドレスを返し、前記対応する第２の書き込みアドレスに基づいて、書き込みトランザクションを開始するように適応されている、請求項１８に記載のデータ処理装置。

【請求項20】

各変換エントリが、複数のページテーブルエントリのうちの１つに対応し、第１のアドレスと第２のアドレスとの間の変換を定義する複数の変換エントリをキャッシュに記憶し、各ページテーブルエントリの属性を示す制御情報を符号化する、手段と、
第１のルックアップアドレスを照会するルックアップに応答して、前記第１のルックアップアドレスが前記キャッシュに記憶された前記複数の変換エントリのうちの１つに対応するとき、対応する第２のアドレスを返す、手段と、
ページテーブルエントリ内の前記属性の修正の通知に応答して、前記制御情報の少なくともいくつかを修正する、手段と、
前記ページテーブルエントリ内の前記属性の前記修正の前記通知に応答して、前記第１のルックアップアドレスを照会する後続のアドレスルックアップにおいて使用するために、前記ページテーブルエントリに対応する少なくとも１つの変換エントリを前記キャッシュ内に保持する、手段と、
を備えるデータ処理装置。

【請求項21】

各変換エントリが、複数のページテーブルエントリのうちの１つに対応し、第１のアドレスと第２のアドレスとの間の変換を定義する複数の変換エントリをキャッシュに記憶し、各ページテーブルエントリの属性を示す制御情報を符号化し、
第１のルックアップアドレスを照会するルックアップに応答して、前記第１のルックアップアドレスが前記キャッシュに記憶された前記複数の変換エントリのうちの１つに対応するとき、対応する第２のアドレスを返し、
ページテーブルエントリ内の前記属性の修正の通知に応答して、前記制御情報の少なくともいくつかを修正し、および
前記ページテーブルエントリ内の前記属性の前記修正の前記通知に応答して、前記第１のルックアップアドレスを照会する後続のアドレスルックアップにおいて使用するために、前記ページテーブルエントリに対応する少なくとも１つの変換エントリを前記キャッシュ内に保持する、
データ処理の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、データ処理装置に関し、特に、変換回路構成に関する。

【0002】

ページテーブルエントリの属性が修正されると、ページテーブルエントリに対応するキャッシュされた変換エントリは、不正確になり得る。したがって、キャッシュに記憶された変換エントリを無効にして、データ処理中に誤った変換エントリが使用されないようにする必要がある。よって、無効にされたエントリのアドレスを照会するルックアップは、キャッシュ内でミスしており、その結果、変換が遅くなる。

【0003】

第１の態様では、本発明は、
各変換エントリが、複数のページテーブルエントリのうちの１つに対応し、第１のアドレスと第２のアドレスとの間の変換を定義する複数の変換エントリを記憶し、各ページテーブルエントリの属性を示す制御情報を符号化する、キャッシュと、
第１のルックアップアドレスを照会するルックアップに応答して、第１のルックアップアドレスがキャッシュに記憶された複数の変換エントリのうちの１つに対応するとき、対応する第２のアドレスを返す変換回路構成と、を含み、
ページテーブルエントリ内の属性の修正の通知に応答して、
制御情報の少なくともいくつかが修正され、
ページテーブルエントリに対応する少なくとも１つの変換エントリが、第１のルックアップアドレスを照会する後続のアドレスルックアップにおいて使用するためにキャッシュ内に保持される、データ処理装置を提供する。

【0004】

別の態様では、本発明は、
各変換エントリが、複数のページテーブルエントリのうちの１つに対応し、第１のアドレスと第２のアドレスとの間の変換を定義する複数の変換エントリをキャッシュに記憶し、各ページテーブルエントリの属性を示す制御情報を符号化する、手段と、
第１のルックアップアドレスを照会するルックアップに応答して、第１のルックアップアドレスがキャッシュに記憶された複数の変換エントリのうちの１つに対応するとき、対応する第２のアドレスを返す、手段と、
ページテーブルエントリ内の属性の修正の通知に応答して、制御情報の少なくともいくつかを修正する、手段と、
ページテーブルエントリ内の属性の修正の通知に応答して、第１のルックアップアドレスを照会する後続のアドレスルックアップにおいて使用するために、ページテーブルエントリに対応する少なくとも１つの変換エントリをキャッシュ内に保持する、手段と、を含むデータ処理装置を提供する。

【0005】

別の態様では、本発明は、
各変換エントリが、複数のページテーブルエントリのうちの１つに対応し、第１のアドレスと第２のアドレスとの間の変換を定義する複数の変換エントリをキャッシュに記憶し、各ページテーブルエントリの属性を示す制御情報を符号化し、
第１のルックアップアドレスを照会するルックアップに応答して、第１のルックアップアドレスがキャッシュに記憶された複数の変換エントリのうちの１つに対応するとき、対応する第２のアドレスを返し、
ページテーブルエントリ内の属性の修正の通知に応答して、制御情報の少なくともいくつかを修正し、
ページテーブルエントリ内の属性の修正の通知に応答して、第１のルックアップアドレスを照会する後続のアドレスルックアップにおいて使用するために、ページテーブルエントリに対応する少なくとも１つの変換エントリをキャッシュ内に保持する、データ処理の方法を提供する。

【図面の簡単な説明】

【0006】

添付図面に示されるそれらの実施形態を参照して、あくまで一例として本技法をさらに説明する。

【0007】

【図1】本技法の様々な実施例を具体化し得るデータ処理装置を概略的に示す。

【図2a】本技法の様々な実施例を具体化し得るデータ処理装置の詳細を概略的に示す。

【図2b】本技法の様々な実施例を具体化し得るデータ処理装置の詳細を概略的に示す。

【図3】本技法の様々な実施例を具体化し得るデータ処理装置の詳細を概略的に示す。

【図4】本技法の様々な実施例を具体化し得るデータ処理装置の詳細を概略的に示す。

【図5】本技法の様々な実施例を具体化し得るデータ処理装置の詳細を概略的に示す。

【図6】本技法の様々な実施例を具体化し得る、復号回路構成によって実行される一連のステップを概略的に示す。

【図7】本技法の様々な実施例を具体化し得る、変換索引バッファによって実行される一連のステップを概略的に示す。

【図8】本技法の様々な実施例を具体化し得る、ページテーブルエントリ、変換回路構成、および変換索引バッファに関して実行される一連のステップを概略的に示す。

【図9】本技法の様々な実施例を具体化し得るデータ処理装置を概略的に示す。

【図10】本技法の様々な実施例を具体化し得るデータ処理装置を概略的に示す。

【図11】本技法の様々な実施例を具体化し得る、実行される一連のステップを概略的に示す。

【0008】

少なくともいくつかの実施形態は、各変換エントリが、複数のページテーブルエントリのうちの１つに対応し、第１のアドレスと第２のアドレスとの間の変換を定義する複数の変換エントリを記憶し、各ページテーブルエントリの属性を示す制御情報を符号化する、キャッシュと、第１のルックアップアドレスを照会するルックアップに応答して、第１のルックアップアドレスがキャッシュに記憶された複数の変換エントリのうちの１つに対応するとき、対応する第２のアドレスを返す変換回路構成と、を含み、ページテーブルエントリ内の属性の修正の通知に応答して、制御情報の少なくともいくつかが修正され、ページテーブルエントリに対応する少なくとも１つの変換エントリが、第１のルックアップアドレスを照会する後続のアドレスルックアップにおいて使用するためにキャッシュ内に保持される、データ処理装置を提供する。

【0009】

データ処理装置は、変換エントリを記憶するキャッシュが設けられる。各変換エントリは、対応するページテーブルエントリに関連付けられ、第１のアドレスと第２のアドレスとの間の変換を定義する。キャッシュされた変換エントリは、第１のアドレスから第２のアドレスに変換するときに変換回路構成によって使用される。キャッシュ内に第１のルックアップに対応する変換エントリがない場合、対応する第２のアドレスは、例えば、ページテーブルウォークを使用して決定され得る。このようなページテーブルウォークは時間がかかる可能性があり、その結果、キャッシュミスが発生する回数を最小限に抑えることがしばしば有益である。キャッシュに記憶された変換エントリがページテーブルエントリと整合することを保証するために、以前は、このような変換エントリが修正されたページテーブルエントリに関連付けられているキャッシュ内の変換エントリを無効にすることが必要であった。よって、第１のルックアップアドレスの後続のルックアップが行われるとき、キャッシュミスが発生することになり、その結果、ページウォークが発生している間、時間遅延が生じる。本技法の発明者らは、ページテーブルエントリに対するすべての修正によって、ページテーブルエントリに対応する変換エントリのうちの１つまたは複数が無効になるわけではないことに気づいた。例えば、ページテーブルエントリは、変換情報に加えて、一部の属性を含むことができる。変換エントリのうちの１つまたは複数を無効にしない修正（例えば、属性のうちの１つを修正すること）の場合、データ処理装置は、変換エントリを不必要に無効にすることになる。本技法のデータ処理装置は、ページテーブルエントリの属性が修正されたことを示す通知（これは、キャッシュからの内部通知、またはデータ処理装置内のどこか他の場所で生成された通知であり得る）に応答して、少なくともいくつかの制御情報を修正する。しかしながら、ページテーブルエントリに関連付けられた変換エントリのうちの１つまたは複数は、第１のルックアップアドレスを照会する後続のルックアップに応答して使用するためにキャッシュ内に保持される。このようにして、有効な変換エントリがキャッシュ内に残り、データ処理装置は、将来のルックアップのためにこれらの変換エントリを有利に使用することができる。キャッシュ内に符号化される制御情報は、以下でさらに説明するように、様々な形態をとることができる。いくつかの実施形態では、制御情報は、変換エントリに関連付けられたフラグまたはビットのセットとして符号化されるが、他の実施形態では、制御情報の符号化は、特定の第１のアドレスまたは第２のアドレスに対応するエントリの存在である。

【0010】

属性は、様々な方法で定義することができる。少なくともいくつかの実施形態では、属性は、ページテーブルエントリがアクセスされたことがあるか否かに関するヒントであり、制御情報の少なくともいくつかを修正することは、ページテーブルエントリに対応するキャッシュ内の変換エントリに関連付けられた変換エントリ固有の制御情報を修正することを含む。他の実施形態では、属性は、例えば、ページテーブルエントリに示されるデータが修正されたことがあることを示すダーティフラグ／ビットであり得る。属性を、ページテーブルエントリ内に既に存在する変換情報を保持しながら修正することができるページテーブルエントリ内の任意の値とすることができることは、当業者には容易に理解できるだろう。ヒントは、ページテーブルがアクセスされたことがあるか否かを示すものであり、多様に設けることができる。例えば、ヒントは、ページテーブルエントリがアクセスされたことを示すために論理１に設定され、ページテーブルエントリがアクセスされたことがないことを示すために論理０に設定される単一のブール値であり得る。あるいは、論理０を使用して、ページテーブルエントリがアクセスされたことがあることを示すことができ、論理１を使用して、ページテーブルエントリがアクセスされたことがないことを示すことができる。エントリ固有制御情報は、多様に設けることができ、情報の複数のサブセットを含み、その各々は、変換エントリのうちの１つに固有であり、そのエントリに固有の情報を決定するために使用することができる。

【0011】

少なくともいくつかの実施形態では、第１のアドレスは仮想アドレス空間内の仮想アドレスであり、第２のアドレスは物理アドレス空間内の物理アドレスであり、第１のルックアップアドレスは仮想アドレス空間内の仮想ルックアップアドレスである。このようにして、キャッシュは、データ処理回路構成によって使用される仮想アドレスがメモリ階層によって使用される物理アドレスに変換されることを可能にする変換情報を提供する。このような変換により、物理アドレス空間よりも仮想アドレス空間で使用されるアドレスビットを少なくすることができる。他の実施形態では、変換は、物理アドレスまたは仮想アドレスのいずれかではなく中間アドレスを含む場合があり、この場合、アドレス変換は、例えば、複数のステージで行われることがある。

【0012】

少なくともいくつかの実施形態では、属性の修正は、ページテーブルエントリの属性を第１の値に設定することに対応し、制御情報の少なくともいくつかの修正は、ページテーブルエントリの属性が第１の値に設定されていることを示すように制御情報の少なくともいくつかを修正することに対応する。例えば、いくつかの実施形態では、属性と制御情報の少なくともいくつかとが一致する。あるいは、制御情報は、属性または属性を定義するビットのサブセットを示す情報を含むことができる。制御情報が変換エントリ固有制御情報であり、属性がページテーブルエントリがアクセスされたことがあるか否かに関するヒントである実施形態では、エントリ固有制御情報は、ページテーブルエントリがアクセスされたことがあることを示すためにヒントが第１の値をとるときに第１の値をとり、ヒントが第１の値をとらないときに第１の値の論理反転をとり、よって、ページテーブルエントリがアクセスされたことがないことを示す単一ビットを含むことができる。第１の値は限定されず、論理１値または論理０値を有する単一ビットによって表されるブール値であってもよい。あるいは、第１の値は、属性の設定を示すためにデータ処理システムによって使用されるビットの任意の既知のシーケンスであってもよい。

【0013】

少なくともいくつかの実施形態では、データ処理装置は、後続のアドレスルックアップに応答して、ページテーブルエントリの属性を第２の値に設定し、ページテーブルエントリの属性が第２の値に設定されていることを示すように制御情報の少なくともいくつかを修正するようにさらに適応される。それによって、属性（したがって、制御情報）は、ページテーブルエントリがアクセスされたことがあるか否かを示す。前に述べたように、ページテーブルエントリの属性および制御情報は、必ずしも同じ値によって表される必要はなく、前述のように、多様に表され得る。第２の値は特に限定されず、第１の値とは異なる任意の値であってよく、必ずしも第１の値の論理反転である必要はない。

【0014】

少なくともいくつかの実施形態では、データ処理装置は、後続のアドレスルックアップに応答して、後続のアドレスルックアップから生成された対応する後続の第２のアドレスに基づいて、データトランザクションを実行することと並行して、ページテーブルエントリの属性を設定するようにさらに適応される。キャッシュに保持されている変換エントリを使用することによって、対応する後続の第２のアドレスを決定するためにページテーブルルックアップを最初に実行することなく、対応する後続の第２のアドレス（変換されたアドレス）に基づいて、データトランザクションを実行することが可能になる。加えて、ページテーブルエントリに属性を設定するトランザクションは、データトランザクションと並行して実行することができる。この結果、ページテーブルエントリは、データトランザクションが完了するのを待つ必要なく更新される。

【0015】

少なくともいくつかの実施形態では、データ処理装置は、属性が第２の値に設定されていることに応答して、属性を第１の値に設定するための監視手順を実行する制御回路構成をさらに備える。このようにして、属性は、監視手順が開始されてからキャッシュ内のページテーブルエントリおよび対応する変換エントリがアクセスされたことがあるか否かを示す。

【0016】

少なくともいくつかの実施形態では、データ処理装置は記憶回路構成をさらに備え、制御回路構成は、監視手順を実行するときに、属性が第２の値に設定されているかどうかを記憶回路構成に記録するようにさらに適応される。このようにして、記憶回路構成は、ページテーブルエントリ、よって、キャッシュに記憶された特定の変換エントリが、監視手順が開始されてからアクセスされたことがあるか否かを示す情報を含む。キャッシュに記憶された対応する変換エントリを有するすべてのページテーブルエントリ内の属性の設定に関する監視手順を開始することによって、記憶回路構成は、監視手順が開始されてからキャッシュ内のどの変換エントリが使用されたことがあるか、どの変換エントリが使用されたことがないかを示すデータを記憶する。加えて、記憶回路構成は、このようなデータをある期間にわたって記憶することを可能にする。

【0017】

少なくともいくつかの実施形態では、制御回路構成は、所定の時間が経過したこと、および保守活動が行われたことの少なくとも一方の後に、監視手順を周期的に開始するように適応される。例えば、いくつかの実施形態では、制御回路構成は、監視手順が行われるべき（例えば、秒単位または任意の他の時間単位で測定される）実際の時刻を示す壁時間、所定数のクロックサイクル、キャッシュ内の所定数のルックアップ、コンテキストスイッチ、ネットワーク活動の完了、メモリ再利用イベント、および電力状態の変化のうちの少なくとも１つに応答して、監視手順を周期的に開始するように適応される。監視手順を開始することによって、システムの挙動が劇的に変化し得るようなイベントに応答して、ページテーブルエントリの使用方法を決定することが可能になる。例えば、監視手順を例えば、１０秒ごとに１回開始することによって、ページテーブルエントリが各１０秒ウィンドウ内でアクセスされたか否かを判定することができる。よって、アクセス頻度を判定することができる。例えば、ページテーブルエントリが監視手順の１０サイクルのうちの３サイクルでアクセスされた場合、ページテーブルエントリは１００秒当たり３回アクセスされたと判断することができる。このようにして、データ処理装置は、キャッシュ内のどの変換エントリが特定の頻度で使用されるか、および保守活動が発生した後にキャッシュ内のどの変換エントリを維持する必要があるかを示す情報を記憶することができる。

【0018】

少なくともいくつかの実施形態では、データ処理装置は、属性修正命令に応答して、ページテーブルエントリ内の属性の修正の通知を生成する復号回路構成をさらに備える。よって、ページテーブルエントリの属性が修正されると、復号回路構成は、属性の修正を引き起こす制御信号を生成することに加えて、ページテーブルエントリ内の属性が修正されたことがあるという通知を生成する。前述のように、データ処理装置は、ページテーブルエントリ内の属性に対する修正の通知に応答して、制御情報の少なくともいくつかを修正し、対応する第１のルックアップアドレスを照会する後続のアドレスルックアップで使用するために、ページテーブルエントリに対応する変換エントリを保持する。

【0019】

少なくともいくつかの実施形態では、属性修正命令は、属性無効化命令である。属性無効化命令は、制御情報を無効にする命令である。よって、データ処理装置が制御情報を決定するためにキャッシュを読み出そうと試みるとき、制御情報が無効であり、データ処理装置がページテーブルエントリから制御情報を決定するためにさらなる処理（例えば、ページテーブルウォーク）を実行する必要があることが決定される。

【0020】

少なくともいくつかの実施形態では、キャッシュは変換索引バッファである。変換索引バッファは、データ処理回路構成によって使用される仮想アドレス空間内で使用される仮想アドレスと、メモリ階層によって使用される物理アドレス空間内で使用される物理アドレスとの間の変換を提供する。

【0021】

少なくともいくつかの実施形態では、ページテーブルエントリ内の別の属性の修正の通知に応答して、ページテーブルエントリに対応する変換エントリが無効にされる。前述のように、キャッシュ内の対応する変換エントリが無効になることなく修正され得るページテーブルエントリの一部の属性が存在する。しかしながら、修正されると、キャッシュ内の変換エントリが無効になる、ページテーブルエントリの他の属性（例えば、上述の「別の属性」）が存在する。別の属性の修正の通知にも応答するデータ処理装置を提供することによって、キャッシュ内の変換エントリは、可能であれば保持し、そうでなければ無効にすることができる。

【0022】

少なくともいくつかの実施形態では、ページテーブルエントリ内の属性の修正の通知およびページテーブルエントリ内の別の属性の修正の通知は、異なる命令によって提供される。代替実施形態では、ページテーブルエントリ内の属性の修正の通知、およびページテーブルエントリ内の別の属性の修正の通知は、属性が修正されるべきか否か、または別の属性が修正されるべきか否かを指定するパラメータを有する同じ命令によって提供される。このようにして、復号回路構成は、修正される必要があるのが制御情報であるか否か、または変換エントリが無効にされる必要があるか否かを示す通知をデータ処理装置に提供することによって、属性または別の属性が修正されるべきか否かを指定するパラメータを有する異なる命令または同じ命令に応答するようにセットアップされる。

【0023】

少なくともいくつかの実施形態では、別の属性は、第１のアドレス情報、第２のアドレス情報、セキュリティ情報、およびステータス情報（アクセス情報を含む）のうちの１つである。別の属性が、キャッシュ内の対応する変換エントリが無効にされることが有益である任意の属性であり得ることは、当業者には容易に理解できるだろう。例えば、データ整合性、データセキュリティ、またはシステム信頼性の理由で、変換エントリを無効にすることが有益であり得る。

【0024】

少なくともいくつかの実施形態では、変換エントリは、第１の読み出しアドレスと第２の読み出しアドレスとの間の読み出しアクセスのために使用される読み出し変換、および第１の書き込みアドレスと第２の書き込みアドレスとの間の書き込みアクセスのために使用される書き込み変換のうちの１つを定義し、制御情報は、有効な書き込み変換の存在によって符号化される。このような実施形態では、キャッシュは、読み出し変換および書き込み変換を別々に記憶する。読み出し変換の存在は、読み出し変換に対応する第１の読み出しアドレスを指定する読み出しトランザクションがキャッシュヒットをもたらし、対応する第２の読み出しアドレスが提供されることを意味する。同様に、書き込み変換の存在は、書き込み変換に対応する第１の書き込みアドレスを指定する書き込みトランザクションがキャッシュヒットをもたらし、対応する第２の書き込みアドレスが提供されることを意味する。場合によっては、特定のアドレスに対応する第１の読み出しアドレスを指定する読み出し変換と、特定のアドレスに対応する第１の書き込みアドレスを指定する書き込み変換の両方が提供される。よって、アドレスへの読み出しアクセスおよび書き込みアクセスは両方ともキャッシュヒットをもたらす。他の場合には、特定のアドレスに対応する第１の読み出しアドレスを有する読み出し変換のみが提供されてもよい（対応する書き込み変換は提供されなくてもよい）。この場合、読み出しアクセスはキャッシュヒットをもたらし、書き込みアクセスはキャッシュへのヒットをもたらさない。同様に、他の場合には、特定のアドレスに対応する第１の書き込みアドレスを有する書き込み変換のみが提供されてもよい（対応する読み出し変換は提供されなくてもよい）。この場合、書き込みアクセスはキャッシュヒットをもたらし、読み出しアクセスはキャッシュへのヒットをもたらさない。このような実施形態では、制御情報は、有効な書き込み変換の存在によって符号化される。言い換えれば、特定の第１のアドレスに対応する第１の読み出しアドレスを有する読み出し変換の場合、制御情報は、特定のアドレスに対応する第１の書き込みアドレスを有する有効な書き込み変換の存在である。したがって、制御情報の修正は、書き込み変換の無効化に対応する。このようにして、属性修正は、必然的に書き込み変換の無効化をもたらし得る。しかしながら、属性修正が、読み出しトランザクションが依然として有効であるようなものであれば、読み出し変換は、キャッシュ内に維持され、後続のトランザクションにおいて使用されてもよい。

【0025】

少なくともいくつかの実施形態では、属性は、ページテーブルエントリによって示されるデータが修正されたことがあることを示す修正フラグであり、制御情報の少なくともいくつかの修正は、対応する読み出し変換を保持しながら対応する書き込み変換を無効にすることに対応する。このような実施形態では、オペレーティングシステムは、ページテーブルエントリに示されるデータに関連するさらなるデータトランザクションに関して、修正フラグ（例えば、ダーティフラグ）の更新に厳密な順序付けを必要とする。設定修正フラグは、ページテーブルエントリに示されるデータ（すなわち、ページテーブルエントリの第２の／物理アドレスによってポイントされるデータ）が修正されたことがあることを示し、クリア修正フラグは、ページテーブルエントリに示されるデータが修正されたことがないことを示す（クリアがページテーブルエントリに示されるデータが修正されたことがあることを示し、設定がページテーブルエントリに示されるデータが修正されたことがないことを示すように、フラグの設定ステータスとクリアステータスとを入れ替えることができることは、当業者には容易に理解できるだろう。）。プロセッサがページテーブルに示されるデータに書き込みを行うとき、修正フラグが設定されるまで、その書き込みはどのプロセッサにも見えてはならない。このようにして、ページテーブルに示されるデータに書き込みを行う第１のプロセッサは、第１のプロセッサに知られることなく第２のプロセッサによってデータが上書きされることがないことを確実にすることができる。この順序付けを保証するために、属性の修正の通知がキャッシュによって受信されると、変換はキャッシュ内で無効にされる。発明者らは、読み出し変換と書き込み変換の両方を無効にする代わりに、読み出し変換をキャッシュ内に保持することによって性能を向上させることができることに気づいたが、その理由は、このような順序付け制約が読み出し変換に対して必要とされず、書き込み変換のみを無効にするからである。このようにして、キャッシュは、必要とされる変換をページテーブルエントリ内でルックアップする必要なく、キャッシュから直接的でなくとも読み出しアクセスに変換を提供することができる。

【0026】

少なくともいくつかの実施形態では、変換回路構成は、ルックアップが読み出しアクセスに対応するとき、対応する第２の読み出しアドレスを返し、制御情報とは無関係に、対応する第２の読み出しアドレスに基づいて、読み出しトランザクションを開始し、ルックアップが書き込みアクセスに対応し、制御情報が対応する有効な書き込み変換の存在を符号化するとき、対応する第２の書き込みアドレスを返し、対応する第２の書き込みアドレスに基づいて、書き込みトランザクションを開始するように適応される。このような実施形態では、ルックアップが書き込みアクセスに対応し、制御情報が対応する有効な書き込み変換の不在を符号化するとき、対応する第２の書き込みアドレスは変換回路構成によって返されず、データ処理装置は変換をページテーブルエントリ内でルックアップする必要がある。しかしながら、読み出しアクセスの場合、制御情報に対するこのような要件は存在せず、変換回路構成は、有効な書き込み変換または無効な書き込み変換が存在するか否かとは無関係に、対応する第２の読み出しアドレスを返し、よって、対応する第２の読み出しアドレスを決定するためのページテーブルウォークを回避することができる。

【0027】

図１は、フェッチステージ６と、復号ステージ１０と、リネームステージ１２と、発行ステージ１６と、実行ステージ１４と、ライトバックステージ２０とを含む複数のステージを含むデータ処理装置２の一例を概略的に示す。命令はパイプラインを通ってステージからステージへ移動し、一部の命令がパイプラインの１つのステージにあり、他の命令が別のステージで保留中であり得る。これは可能なパイプライン構成の単なる例であり、他の例は、必要に応じて異なるステージまたはステージの組み合わせを有してもよいことが理解されるであろう。

【0028】

フェッチステージ６は、例えば命令キャッシュから命令をフェッチする。分岐予測器４は、分岐命令の結果を予測するために設けることができる。フェッチされた命令は復号ステージ１０に渡され、復号ステージ１０は命令を復号して、実行ステージ１８をトリガして対応する処理動作を実行させるための制御信号を提供することができる復号された命令を生成する。フェッチステージ６によってフェッチされた一部の命令について、復号ステージ８は、パイプラインの後のステージによって読まれる「命令」がキャッシュ８からフェッチされた命令とは異なる形態であり得るように、命令を２つ以上の復号された命令にマッピングし得る。復号された命令は、命令によって指定されたアーキテクチャレジスタ指定子を、命令に応答してアクセスされるべき対応する物理レジスタ１４を識別する物理レジスタ指定子にマッピングするために、レジスタリネームステージ１２に渡される。発行ステージ１６は、実行のために発行を待っている命令をキューに入れる。実行ステージ１８は、発行ステージ１６によって発行された命令を実行し、命令に応答して、算術演算もしくは論理演算、またはデータキャッシュ３０もしくはさらなるレベルのキャッシュ３２もしくはメモリ３４へのロード／ストア動作などの様々なデータ処理動作を実行する。実行ユニット１８は、いくつかの保留中のロード／ストア動作をキューに入れるためのロードストアユニット２６を含むいくつかの実行ユニット２２、２４、２１、２５を有することができる。ライトバックステージ２０は、実行ステージ１８によって実行された命令の結果を、述語レジスタ４４および条件ステータスレジスタ４２を含む物理レジスタファイル１４に書き込む。

【0029】

パイプラインは、命令によって指定された仮想アドレスをキャッシュまたはメモリ内のデータを識別する物理アドレスに変換するためのいくつかのＴＬＢエントリを含む変換索引バッファ（Translation Lookaside Buffer、ＴＬＢ）３６を備えるメモリ管理ユニット（Memory Management Unit、ＭＭＵ）３５も有する。各エントリは、仮想アドレス（第１のアドレス）の所与のページに対応し、それらのアドレスを対応する物理アドレス（第２のアドレス）に変換する方法を指定することができる。ロード／ストア動作がロード／ストアユニット２６によって受信されると、ロード／ストアユニット２６は、対応する仮想アドレスをＴＬＢ３６に渡すことができる。ＴＬＢ３６が対応するページのエントリを含む場合、ＴＬＢ３６は、対応する物理アドレスを返すことができる。ＴＬＢ３６が、要求された仮想アドレスを含むページのエントリを記憶していない場合、ＴＬＢ３６は、メモリ内のさらなるレベルのＴＬＢまたはページテーブルエントリからＴＬＢエントリをフェッチすることができる。

【0030】

図２ａは、いくつかの実施形態によるデータ処理装置９０のさらなる詳細を概略的に示す。データ処理装置９０は、キャッシュ８０と、変換回路構成５８と、メモリ６０とを備える。キャッシュ８０は、複数の変換エントリ８８を含む。複数の変換エントリ８６の各エントリは、第１のアドレス８２（例えば、仮想アドレス）と、第２のアドレス８４（例えば、物理アドレス）と、変換エントリ固有制御情報８６とを含む。キャッシュ８０内の変換エントリ８８の各々は、変換エントリと同じ変換９３を定義するメモリ６０内の対応するページテーブルエントリ６２を有する。具体的には、変換エントリ８８の第１の変換エントリは、第１のアドレス８２（Ａ）、第２のアドレス８４（Ａ）、および制御情報８６（Ａ）を定義する。第１の変換エントリは、それが対応する変換エントリと同じ変換９３（Ａ）を定義する対応するページテーブルエントリ６２（Ａ）を有することができる。この例では、ページテーブルエントリ６２（Ａ）の変換９３（Ａ）は、第１のアドレス８２（Ａ）および第２のアドレス８４（Ａ）を定義する。メモリ６０内のページテーブルエントリ６２は、属性として、ページテーブルエントリがアクセスされたことがあるか否かに関するヒント９２をさらに含む。

【0031】

データ処理装置９０は、第１のルックアップアドレスが複数の変換エントリ８８内の第１のアドレス８２に対応するとき、第１のルックアップアドレスを照会するルックアップに応答して、対応する第２のアドレスを返す変換回路構成５８をさらに備える。例えば、第１のルックアップアドレスが第１のアドレス８２（Ｂ）に対応する場合、変換回路構成はキャッシュヒットを判定し、対応する第２のアドレス８４（Ｂ）がメモリ６０内のデータトランザクションで使用されるように返される。

【0032】

データ処理装置９０は、ヒント９２の修正の通知に応答して、特定のページテーブルエントリに関連付けられた変換エントリに対応するエントリ固有制御情報８６を修正する。例えば、ヒント属性９２（Ａ）を有するページテーブルエントリ６２（Ａ）が、第１のアドレス８２（Ａ）、第２のアドレス８４（Ａ）、および制御情報８６（Ａ）を有する変換エントリに対応する場合、ページテーブルエントリがアクセスされたことがあることを示すようにヒント属性が修正されると、対応するページテーブルエントリ６２（Ａ）がアクセスされたことがあることを示すように変換エントリ固有制御情報８６（Ａ）を修正させる通知が提供される。ページテーブルエントリ内の変換９３（Ａ）はアクセスフラグを設定またはクリアすることによって修正されないので、第１のアドレス８２（Ａ）から第２のアドレス８４（Ａ）への変換を提供するキャッシュ内の変換エントリは有効なままである。よって、この変換エントリは、第１のアドレス８２（Ａ）を指定する後続のルックアップで使用するためにキャッシュ内に保持される。いくつかの実施形態では、ヒント９２は、ページテーブルエントリ６２が最近アクセスされたことがないときに第１の値をとり、ページテーブルエントリ６２が最近アクセスされたことがあるときに第２の値をとる単一ビットであってもよい。このような実施形態では、対応する変換エントリ固有制御情報８６は、ヒント属性９２の値を示す単一ビットであってもよい。

【0033】

図２ｂは、いくつかの実施形態によるデータ処理装置９８のさらなる詳細を概略的に示す。データ処理装置９８は、図２ａに関連して既に説明した多数の特徴を含む。よって、既に説明した特徴とは異なる特徴に関して説明する。特に、データ処理装置は、キャッシュ９１と、変換回路構成５８と、メモリ６０とを備える。メモリ６０は、各々が第１のアドレス（仮想アドレス）から第２のアドレス（物理アドレス）への変換９３を定義する複数のページテーブルエントリ６２を含む。ページテーブルエントリ６２は、ページテーブルエントリ内で参照されるデータ７４が修正されたことがあることを示すダーティビット９４を含む一部の属性を含む。

【0034】

キャッシュ９１は、多数の変換エントリ９９を含む。各変換エントリは、ページテーブルエントリ６２に対応する。特に、変換エントリは、ページテーブルエントリ６２において定義される第１のアドレス９５（仮想アドレス）から第２のアドレス９７（物理アドレス）への変換９３のキャッシュされたコピーを含む。さらに、変換エントリ９９は各々、変換エントリ固有制御情報９７に関連付けられる。変換エントリ固有制御情報９７は、対応するページテーブルエントリ内のダーティビットの修正に応答して修正される。例えば、ページテーブルエントリ６２（Ａ）に示されるデータが修正された場合、ダーティビット９４（Ａ）は、データが修正されたことがあることを示すように設定される。ダーティビットが修正されると、データ処理装置９８はキャッシュ９１に通知を送り、ページテーブルエントリに対応する変換エントリ固有制御情報の修正を引き起こす。図示の例では、第１のアドレス９５（Ａ）、第２のアドレス９６（Ａ）、および制御情報９７（Ａ）を有する第１の変換エントリが、ページテーブルエントリ６２（Ａ）に対応すると仮定する。言い換えれば、第１のアドレス９５（Ａ）および第２のアドレス９６（Ａ）によって定義される変換は、ページテーブルエントリ６２（Ａ）内で定義される変換９３（Ａ）のキャッシュされたコピーである。よって、ダーティビット９４（Ａ）が修正されると、通知がキャッシュに送られ、変換エントリ固有制御情報９７（Ａ）は、ダーティビットが修正されたことがあることを示すように修正される。

【0035】

第１のアドレスを指定するトランザクションに応答して、変換回路構成５８は、ＴＬＢキャッシュ９１内でルックアップを実行し、第１のアドレスがキャッシュ内でヒットすると、第２のアドレスおよび制御情報が返される。このようにして、データ処理装置は、物理アドレスに記憶されたデータ７４が修正されたことがあるか否かを判定し、適切な措置を講じることができる。例えば、制御情報が、データが修正されたことがあり、トランザクションが書き込みトランザクションであることを示す場合、データ処理装置９８は、データの完全性を維持するために書き込みトランザクションをアボートすることを選択することができる。

【0036】

図３は、ページテーブルエントリ３０２の修正に応答したキャッシュ３００内の制御情報およびエントリの修正を概略的に示す。部分図３００（Ａ）は、複数の変換エントリを含むキャッシュ３０６（Ａ）を示す。各変換エントリは、仮想アドレス（Virtual Address、ＶＡ）と、物理アドレス（Physical Address、ＰＡ）と、制御情報（Control Information、ｃｔｒｌ）と、有効ビットとを含む。キャッシュ３０６（Ａ）内の変換エントリの各々は、ページテーブルエントリに対応する。特に、変換エントリは、ページテーブルエントリにおいて定義された仮想アドレスと物理アドレスとの間の変換のキャッシュされたコピーである。例えば、変換エントリ３０４（Ａ）は、ページテーブルエントリ３０２（Ａ）に対応する。変換エントリ３０４（Ａ）は、仮想アドレス＃００ＦＦ００、物理アドレス＃０ＦＦＦ、制御情報１、有効ビット１を含む。この情報は、仮想アドレス＃００ＦＦ００が物理アドレス＃０ＦＦＦに対応し、制御情報が、ページテーブルエントリ３０２（Ａ）のヒント属性が設定されていることを決定し、有効ビットが、エントリが有効であることを決定することを示す。例示的な仮想アドレスおよび物理アドレスが純粋に例示の目的で使用されており、任意のフォーマットまたは長さの仮想アドレスまたは物理アドレスを使用することができることは当業者には理解されよう。同様に、任意の追加のステータスビットをキャッシュされたエントリに追加することができる。ページテーブルエントリ３０２（Ａ）は、キャッシュされたエントリにコピーされる仮想アドレスおよび物理アドレスと、情報のいくつかの追加ビットとを定義する。図示の例では、ページテーブルエントリはまた、ページテーブルエントリが最近アクセスされたことがあることを示すために１の値をとり、ページテーブルエントリが最近アクセスされたことがないことを示すために０の値をとるヒントフラグと、ページテーブルに示されたデータが修正されたことがあることを示すために１の値をとり、ページテーブルエントリに示されたデータが修正されたことがないことを示すために０の値をとるダーティビットとを含む。これらの値が、特定の実装形態に応じて反対の意味を有するものとして解釈され得ることは当業者には容易に理解できるだろう。

【0037】

部分図３００（Ｂ）は、ページテーブルエントリ３０２（Ａ）およびキャッシュ３０６（Ａ）に作用する属性無効化命令の結果を概略的に示す。特に、属性無効化命令は、ページテーブルエントリ３０２（Ａ）のヒントフラグを０に設定されるように修正し、その結果、ページテーブルエントリ３０２（Ｂ）が得られる。加えて、上述したように、ヒントが修正されたことを示す通知が送信される。その結果、データ処理装置は、キャッシュ内の制御情報を、ヒント属性が修正されたことを示すように修正する。結果として生じる変換エントリ３０４（Ｂ）は、キャッシュ３０６（Ｂ）内に示されている。特に、３０６（Ｂ）内の仮想アドレスおよび物理アドレスは、変換エントリ３０４（Ａ）内の仮想アドレスおよび物理アドレスに関して修正されていない。このようにして、変換情報自体がキャッシュ３０６（Ｂ）内に保持され、かつ（変換エントリ３０４（Ｂ）内の有効ビットによって示されるように有効である。しかしながら、０の制御情報は、ページテーブルエントリ３０２（Ｂ）においてヒント値が０に設定されている（クリアされた）ことを示す。したがって、データ処理装置は、変換エントリ３０４（Ｂ）に基づくトランザクションが開始されたとき、ページテーブルエントリ３０２（Ｂ）内のヒントフラグを設定するためにさらなるトランザクションが必要であると判断することができる。このようにして、ページテーブルエントリ３０２（Ｂ）は、ページテーブルエントリ自体を介して、またはＴＬＢ内のページテーブルエントリのキャッシュされたバージョンを介して、アクセスされたことがあるか否かを正確に示す。トランザクションがページテーブルエントリ３０２（Ｂ）内のヒントフラグを（例えば１に）更新した結果として、ＴＬＢ３０６（Ｂ）のエントリ３０４（Ｂ）内の制御情報も（例えば１に）更新される。

【0038】

部分図３００（Ｃ）は、ページテーブルエントリ３０２（Ｃ）内の仮想アドレスを修正する命令の結果としてのキャッシュ３０６（Ｃ）およびページテーブルエントリ３０２（Ｃ）を概略的に示す。特に、ページテーブルエントリ３０２（Ｂ）の仮想アドレスは、ページテーブルエントリ３０２（Ｃ）に示すように、＃００ＦＦ００から＃００ＡＦ００に修正される。その結果、キャッシュ３０６（Ｃ）内の変換エントリ３０４（Ｃ）は、もはやページテーブルエントリを正確に表さない。よって、変換エントリ３０４（Ｃ）は無効としてマークされる。図示の実施例では、これは、有効ビットをクリアすることによって達成される。しかしながら、変換を無効にする任意の方法が使用され得ることは当業者によって理解されるであろう。

【0039】

よって、上述のデータ処理装置は、対応するページテーブルエントリが修正されたとき、ページテーブルエントリに定義された変換が修正されないように変換情報をキャッシュに保持することができる。その結果、仮想アドレス＃００ＦＦ００を指定するルックアップは、対応するページテーブルエントリ内の変換がキャッシュされたエントリと整合する限り、物理アドレス＃０ＦＦＦに変換することができる。

【0040】

図４は、いくつかの実施形態によるデータ処理装置１００のさらなる詳細を概略的に示す。データ処理装置は、キャッシュ１０２と、変換回路構成１０４と、メモリ１０６と、制御回路構成１０８とを備える。キャッシュ１０２は、上述したように、複数の変換エントリおよび制御情報を含む。制御回路構成１０８は多様に設けることができるが、制御回路構成１０８は、監視手順を開始する機能を実行する。監視手順は、ページテーブルエントリ１１０の属性１１２が、ページテーブルエントリ１１０が最近アクセスされたことがあることを示すかどうかを定期的に判定するステップと、そうである場合、属性１１２が、対応するページテーブルエントリ１１０が最近アクセスされたことがないことを示すように、属性１１２を修正するステップとを含む。この手順を繰り返すことによって、制御回路構成は、制御回路構成がページテーブルエントリ１１０の属性１１２を最後に修正（例えば、リセット）してから、ページテーブルエントリ１１０がアクセスされたことがあるかどうかを判定することができる。したがって、属性１１２は、ページテーブルエントリ１１０が最近アクセスされたことがあるか否かに関する指示またはヒントを構成し、「最近アクセスされたこと」という用語は、ページテーブルエントリ１１０が最近アクセスされたことがないことを示すために制御回路構成１０８が最後に属性１１２を修正してから、ある期間内におけるアクセスを指す。属性の修正に加えて、ページテーブルエントリ１１２の属性１１２が修正されたことがあることを示すように制御情報を修正できるように、通知がキャッシュ１０２に送信される。

【0041】

図５は、いくつかの実施形態による監視手順を実行するように適応されたデータ処理装置１２０のさらなる詳細を概略的に示す。データ処理装置１２０は、変換索引バッファ（ＴＬＢ）１２２と、変換回路構成１４０と、復号回路構成１４２と、制御回路構成１４４と、記憶回路構成１４６と、メモリ１４８とを備える。ＴＬＢ１２２は、複数の変換エントリ１３０を含み、変換エントリ１３０の各々は、仮想アドレス１２４（ＶＡ）と、物理アドレス１２６（ＰＡ）と、制御情報１２８とを含む。変換回路構成１４０は、最上位ビット（Most Significant Bit、ＭＳＢ）１３２および最下位ビット（Least Significant Bit、ＬＳＢ）１３４を含む仮想アドレスを受信する。

【0042】

変換回路構成は、最上位ビット１３２をＴＬＢに渡して変換を実行する。仮想アドレスの最上位ビット１３２がＴＬＢ内のエントリに対応する場合、物理アドレスの対応する最上位ビット１３６および対応する制御情報１３８がＴＬＢから変換回路構成に出力される。物理アドレス１３６の最上位ビットに対応する制御情報１３８が、物理アドレスに関連付けられたデータがまだアクセスされたことがないことを示す場合、データ処理装置１２０は、ＴＬＢに、物理アドレスに関連付けられたデータが現在アクセスされたことがあることを示すように対応する制御情報１２８を修正させる。変換回路構成１４０は、物理アドレスの最上位ビット１３６および仮想アドレスの最下位ビット１３４から物理アドレスを生成する。次いで、物理アドレスは、メモリ１４８内のデータトランザクションのために使用される。制御情報１３８は、変換回路構成から制御回路構成１４４に渡され、この制御回路構成は、物理アドレスに関連付けられたデータが現在アクセスされたことがあることを記憶回路構成１４６に記録することができる。加えて、制御情報１２８の修正は、第２のトランザクションを実行させて、物理アドレスに関連付けられたデータが現在アクセスされたことがあることを示すように、ページテーブルエントリ内の属性を修正する。これにより、属性が更新される前に制御情報が更新される。

【0043】

加えて、データ処理装置は、属性無効化命令にも応答する。特に、復号回路構成１４２は、属性無効化命令に応答して、ページテーブルに記憶された物理アドレスに関連付けられたデータがアクセスされたことがないことを示すように、メモリ１４８に記憶されたページテーブル内の属性を修正する。復号回路構成１４２はさらに、属性無効化命令に応答して、ページテーブルエントリ内の属性の修正の通知を生成する。この通知により、データ処理装置は、物理アドレス１２６に関連付けられたデータがアクセスされたことがないことを示すように、ＴＬＢ１２２内のエントリ固有制御情報１２８を修正する。加えて、通知は、仮想アドレス１２４と物理アドレス１２６との間の変換を定義するアドレス変換エントリをＴＬＢに保持させる。いくつかの実施形態では、属性および制御情報を並行して更新することができ、他の実施形態では、属性または制御情報のいずれか一方を他方より前に更新することができる。復号回路構成１４２は、ＴＬＢ１２２内の変換情報１３０が無効になるようにページテーブルエントリを修正させるエントリ無効化命令である異なる命令にさらに応答することができる。復号回路構成１４２は、エントリ無効化命令に応答して、ページテーブルエントリの別の属性の修正の通知を生成し、ページテーブルエントリの別の属性の修正の通知に応答して、ＴＬＢ１２２内の対応する変換エントリが無効にされる。

【0044】

制御回路構成１４４は、ＴＬＢ１２２内のどのエントリが頻繁にアクセスされるデータに対応するかを判定するために、監視手順を実行することができる。制御回路構成１４４は、所定の時間または保守活動の少なくとも一方の後に、監視手順を周期的に開始する。監視手順は、１つまたは複数のページテーブルエントリのヒント属性をクリアして、それらがアクセスされたことがないことを示すことを含む。制御回路構成１４４は、次いで、ページテーブルエントリがアクセスされているか否かを判定するために監視し、そうである場合、アクセスを記憶回路構成に記録する。監視手順を周期的に実行することによって、記憶回路構成に記憶されたデータを使用して、どのデータが頻繁にアクセスされているかをはっきりさせることができる。

【0045】

図６は、いくつかの実施形態において復号回路構成１４２によって実行される一連のステップを概略的に示す。フローはステップＳ６０２から始まり、ここで次の命令が受信される。次いで、フローはステップＳ６０４に進み、命令が属性無効化命令であるかどうかが判定される。「はい」の場合、フローはステップＳ６０６に進み、「いいえ」の場合、フローはステップＳ６１６に進む。ステップＳ６０６では、ページテーブルエントリに属性が設定されているか否かが判定される。「いいえ」の場合、フローはステップＳ６０２に戻り、「はい」の場合、フローはステップＳ６０８に進み、ページテーブルエントリ内の属性がクリアされる。次いで、フローはステップＳ６１０に進み、ＴＬＢ１２２内に対応するエントリがあるかどうかが判定される。「いいえ」の場合、フローはステップＳ６０２に戻り、「はい」の場合、フローはステップＳ６１２に進み、ページテーブルエントリに対応するＴＬＢ１２２内の制御情報が修正される。次いで、フローはステップＳ６１４に進み、修正されたページテーブルエントリに対応する変換エントリが、後続のルックアップで使用するためにＴＬＢ１２２に保持される。次いで、フローはステップＳ６０２に戻る。

【0046】

ステップＳ６０４の結果が「いいえ」の場合、フローはステップＳ６１６に進み、命令が、ＴＬＢ１２２内の変換のキャッシュされたコピーが無効にされるように、（例えば、キャッシュされた変換エントリがページテーブルエントリと整合しないように変換自体を修正することによって）ページテーブルエントリを修正するエントリ無効化命令であるかどうかが判定される。「いいえ」の場合、フローはステップＳ６０２に戻る。「はい」の場合、フローはステップＳ６１８に進み、属性無効化命令に応答して修正された属性とは異なるページテーブルエントリの属性が修正される。例えば、別の属性は変換自体であってもよい。次いで、フローはステップＳ６２０に進み、ＴＬＢ内に対応するエントリがあるかどうかが判定される。「いいえ」の場合、フローはステップＳ６０２に戻る。「はい」の場合、フローはステップＳ６２２に進み、フローがステップＳ６０２に戻る前に、ＴＬＢエントリは無効にされる。

【0047】

図７は、変換回路構成１４０によって実行される一連のステップを概略的に示す。フローは、変換回路構成１４０が、着信仮想アドレス（ＶＡ）を使用してＴＬＢ１２２内でルックアップを実行するステップＳ７０２から始まる。次いで、フローはステップＳ７０４に進み、仮想アドレスがＴＬＢ１２２内でヒットしたことがあることを示す物理アドレスおよび制御情報がＴＬＢ１２２によって返されたか否かが判定される。「はい」の場合、ステップＳ７０８に進み、対応するページテーブルエントリ内の属性が設定されていることを制御情報が示しているか否かが判定される。「はい」の場合、フローはステップＳ７１０に進む。「いいえ」の場合、フローはステップＳ７１２に進み、ページテーブルエントリ内の属性を設定するためにトランザクションが開始される。次いで、フローはステップＳ７１４に進み、変換回路構成１４０は、フローがステップＳ７１０に進む前に、アクセスフラグが設定されていることを示すよう制御情報を設定するようにＴＬＢ１２２に命令する。

【0048】

ステップＳ７０４で、ＴＬＢ１２２において仮想アドレスがヒットしなかった、すなわち仮想アドレスがミスしたと判定された場合、フローはステップＳ７１６に進み、ページテーブルエントリおよび対応する物理アドレスを返すためにページテーブルウォークが開始される。次いで、フローはステップＳ７１８に進み、ページテーブルエントリ内の属性が、ページテーブルエントリに関連付けられたデータがアクセスされたことがあることを示すように設定される。次いで、フローはステップＳ７２０に進み、変換回路構成１４０は、ページテーブルエントリに基づいて、変換エントリを生成するようにＴＬＢ１２２に命令する。次いで、フローはステップＳ７２２に進み、変換回路構成１４０は、対応するページテーブルエントリ内の属性が設定されていることを示すよう制御情報を設定するようにＴＬＢ１２２に命令する。次いで、フローはステップＳ７１０に進む。ステップＳ７１０では、ステップＳ７０２に戻る前に、物理アドレスに基づいてトランザクションが開始される。ステップＳ７１０で開始されるトランザクションは、（ステップＳ７１２が実行されるときに）ステップＳ７１２のトランザクションと並行して開始され得る。

【0049】

図８は、ページテーブルエントリ、変換回路構成１４０、およびＴＬＢ１２２に関して実行される一連のステップを概略的に示す。ステップＳ９０１では、変換回路構成１４０は、仮想アドレスＶＡ１のルックアップをＴＬＢ１２２内で実行する。この例では、最初は、ＴＬＢ１２２内に対応する変換エントリが存在せず、よって、ルックアップがミスすると仮定する。ステップＳ９０２では、ＴＬＢ１２２は変換回路構成にミスを示し、変換回路構成は、ステップＳ９０３で、物理アドレスを決定するためにページテーブルウォークを開始する。ステップＳ９０４では、仮想アドレスＶＡ１に対応する物理アドレスが変換回路構成１４０に返され、対応するページテーブルエントリ内の属性が、ページテーブルエントリに関連付けられたデータがアクセスされたことがあることを示すように設定される。ステップＳ９０５では、ＴＬＢ１２２は、仮想アドレスＶＡ１と物理アドレスとの変換に対応するエントリを生成する。ページテーブルエントリ内の属性が設定されていることを示す対応する制御情報が設定される。ステップＳ９０６では、別のルックアップが変換回路構成１４０からＴＬＢによって受信される。ルックアップは、同じ仮想アドレスＶＡ１に対応する。ＴＬＢ１２２内の新しい変換エントリが仮想アドレスＶＡ１に対応するので、ルックアップはＴＬＢ内でヒットし、仮想アドレスＶＡ１に対応する物理アドレスＰＡ１が変換回路構成１４０に返される。

【0050】

ステップＳ９０８では、ページテーブルエントリ内の属性がクリアされたという通知が受信される。それに応答して、ＴＬＢ１２２は、属性がクリアされたことを示すように制御情報を修正する。加えて、ＴＬＢ１２２は、仮想アドレスＶＡ１と対応する物理アドレスＰＡ１との間の変換エントリを保持する。ステップＳ９０９では、仮想アドレスを指定する第３のルックアップに応答して、ＶＡ１が変換回路構成１４０からＴＬＢ１２２に送信される。仮想アドレスＶＡ１と対応する物理アドレスＰＡ１との間の変換を指定する変換エントリが保持されていたので、ルックアップはＴＬＢ１２２内でヒットし、物理アドレスＰＡ１がステップＳ９１０で変換回路構成１４０に返される。加えて、ＴＬＢ１２２内の制御情報は、ページテーブルエントリ内の属性が設定されるべきであり、ページテーブルエントリ内の属性が設定されていることを示すように修正される。

【0051】

図９は、図２～図３に示す実施形態に対するいくつかの代替実施形態によるデータ処理装置２００を概略的に示す。データ処理装置は、キャッシュ２０２と、変換回路構成２１６と、メモリ２１８とを備える。キャッシュ２０２は、第１の読み出しアドレス２０８（仮想読み出しアドレス）と対応する第２の読み出しアドレス２１０（物理読み出しアドレス）との間の変換を定義する読み出し変換エントリ２０４を含むという点で、これより前の実施形態とは異なる。キャッシュ２０２は、第１の書き込みアドレス２１２（仮想書き込みアドレス）と対応する第２の書き込みアドレス２１４（物理書き込みアドレス）との間の変換を定義する書き込み変換エントリ２０６をさらに含む。第２のアドレスの各々に、少なくとも１つの読み出し変換および少なくとも１つの書き込み変換が定義され得ることに留意されたい。あるいは、一部の第２のアドレスは、対応する読み出し変換または対応する書き込み変換のみを有し得る。キャッシュ２０２は、読み出し変換に対応する書き込み変換の有無によって／有無において符号化される制御情報をさらに含む。特に、第１の読み出しアドレス２０８（Ａ）および第２の読み出しアドレス２１０（Ａ）を指定する所与の読み出し変換について、制御情報は、第２の読み出しアドレス２１０（Ａ）が第２の書き込みアドレス２１４（Ａ）である場合、第２の書き込みアドレス２１４（Ａ）に対応する第１の書き込みアドレス２１２（Ａ）を指定する有効な書き込み変換が存在するとき、第１の値をとるとみなすことができる。一方、第２の読み出しアドレス２１０（Ａ）に対応する有効な第２の書き込みアドレスが存在しない場合、制御情報は第２の値をとるとみなすことができる。よって、制御情報の値は、所与の第２の読み出しアドレス２１０が、第２の読み出しアドレスと同じである対応する有効な第２の書き込みアドレス２１４を有するか否かに関する判定を通じて決定される。キャッシュ２０２の読み出し変換２０４および書き込み変換２０６の各々は、図２ｂに関して説明したように、変換９３およびダーティビット９２を含むページテーブルエントリ６２に対応する。

【0052】

変換回路構成２１６は、読み出しアクセスと書き込みアクセスの両方に応答して、ルックアップをキャッシュ２０２内で実行する。アクセスが読み出しアクセスである場合に、変換回路構成２１６は、読み出しルックアップをキャッシュ２０２内で実行する。アクセスが書き込みアクセスであるとき、変換回路構成２１６は、書き込みルックアップをキャッシュ２０２内で実行する。ルックアップがキャッシュ２０２内でヒットした場合、第２のアドレスが返される。図示の実施形態は、第２の読み出しアドレスと第２の書き込みアドレスとの間の区別を行うが、特定のデータ項目に対応するメモリ内の第２のアドレスは１つだけであり、読み出しルックアップがキャッシュ内でヒットすると、返される第２のアドレスは第２の読み出しアドレスであり、書き込みルックアップがキャッシュ２０２内でヒットすると、返される第２のアドレスは第２の書き込みアドレスであることを理解されたい。

【0053】

キャッシュ２０２は、ページテーブルエントリ６２の属性の修正の通知に応答して、書き込み変換を無効にし、読み出し変換を保持する。図示の実施形態では、ページテーブルエントリ内の属性は、ページテーブルエントリ内で参照されるデータが、例えば、プロセッサによる書き込みトランザクションに応答して修正されたことがあることを示すダーティフラグである。書き込みトランザクションに関する厳密な順序付け要件が存在する。特に、プロセッサが所与のデータセットを物理アドレスに書き込むとき、その物理アドレスに関連する他の書き込みトランザクションが実行される前に、修正フラグを設定しなければならない。これは、異なるプロセッサによる後続の書き込みトランザクションが、書き込みトランザクションを実行するプロセッサに知られることなく、所与のデータを上書きすることがないことを確実にすることができることを保証する。しかしながら、読み出し変換に対してこのような順序付け要件がないので、それが無効にされる要件はない。よって、書き込み変換を無効にするだけで、読み出し変換を使用して、読み出し変換で定義された第２の読み出しアドレスからデータを読み取ることができる。無効化は、書き込み変換に関連付けられた特定の有効ビットを設定することによって行うことができ、あるいは、第１の書き込みアドレス２１２および第２の書き込みアドレス２１４のうちの１つを所定の値に設定することによって変換を無効とマークすることができる。いくつかの実施形態では、属性は、ページテーブルエントリによって示されるデータが修正されたことがあることを示す修正フラグである。このようにして、ページテーブルエントリによって示されるデータが修正されたとき、書き込み変換２０６を無効にすることができ、対応する読み出し変換２０４を将来のルックアップのために保持することができる。

【0054】

図１０は、図９に示すデータ処理装置のページテーブルエントリ１１０２の修正に応答したキャッシュ１１０４内の制御情報およびエントリの修正を概略的に示す。部分図１１００（Ａ）は、複数の読み出し変換エントリ１１０６（Ａ）および複数の書き込み変換エントリ１１０４（Ａ）を含むキャッシュ１１０４（Ａ）を示す。読み出し変換エントリ１１０８（Ａ）および書き込み変換エントリ１１０８（Ｂ）の各々は、仮想アドレス（ＶＡ）、物理アドレス（ＰＡ）、および有効ビットを含む。キャッシュ１１０４（Ａ）内の変換エントリの各々は、ページテーブルエントリに対応する。特に、図示の読み出し変換エントリ１１１８（Ａ）および図示の書き込み変換エントリ１１１６（Ａ）は、ページテーブルエントリ１１０２（Ａ）内で定義された仮想アドレスと物理アドレスとの間の変換のキャッシュされたコピーである。図示の読み出し変換エントリ１１１８（Ａ）および図示の書き込み変換エントリ１１１６（Ａ）は、仮想アドレス＃００ＦＦ００と、物理アドレス＃０ＦＦＦと、有効ビット１とを含む。この情報は、読み出し変換１１１８（Ａ）および書き込み変換１１１６（Ａ）の両方について、仮想アドレス＃００ＦＦ００が物理アドレス＃０ＦＦＦに対応し、有効ビットが、エントリが有効であることを決定することを示す。例示的な仮想アドレスおよび物理アドレスが純粋に例示の目的で使用されており、任意のフォーマットまたは長さの仮想アドレスまたは物理アドレスを使用することができることは当業者には理解されよう。同様に、任意の追加のステータスビットをキャッシュされたエントリに追加することができる。ページテーブルエントリ１１０２（Ａ）は、キャッシュされたエントリにコピーされる仮想アドレスおよび物理アドレスと、情報のいくつかの追加ビットとを定義する。図示の例では、ページテーブルエントリはまた、ページテーブルエントリが最近アクセスされたことがあることを示すために１の値をとり、ページテーブルエントリが最近アクセスされたことがないことを示すために０の値をとるヒントフラグと、ページテーブルに示されたデータが修正されたことがあることを示すために１の値をとり、ページテーブルエントリに示されたデータが修正されたことがないことを示すために０の値をとるダーティビットとを含む。これらの値が、特定の実装形態に応じて反対の意味を有するものとして解釈され得ることは当業者には容易に理解できるだろう。図示の実施形態では、制御データは、有効な書き込み変換１１１６（Ａ）の存在によってキャッシュ１１０４（Ａ）内で符号化される。

【0055】

部分図３００（Ｂ）は、仮想アドレス＃００ＦＦ００を指定する書き込みトランザクションの結果を概略的に示す。特に、書き込みトランザクションは、ページテーブルエントリ１１０２（Ａ）のダーティビットを１に設定されるように修正し、その結果、ページテーブルエントリ１１０２（Ｂ）が得られる。加えて、上述したように、ページテーブルエントリで指定されたデータが修正されたことがあることを示す通知が送信される。その結果、データ処理装置は、キャッシュ内の制御情報を、ヒント属性が修正されたことを示すように修正する。具体的には、書き込み変換エントリ１１１６（Ｂ）は無効にされ、対応する読み出し変換エントリ１１１８（Ｂ）は有効な読み出し変換として保持される。結果として生じる変換エントリ１１１８（Ｂ）および１１１６（Ｂ）は、キャッシュ１１０４（Ｂ）に示されている。したがって、データ処理装置は、仮想アドレス＃００ＦＦ００に基づく書き込みトランザクションがキャッシュ内でルックアップされると、（対応するページテーブルエントリ１１０２（Ｂ）をルックアップする必要なしに）ページテーブルエントリ１１０２（Ｂ）に関連付けられたデータがダーティであると判断することができる。

【0056】

部分図１１００（Ｃ）は、ページテーブルエントリ１１０２（Ｃ）内の仮想アドレスを修正する命令の結果としてのキャッシュ１１０４（Ｃ）およびページテーブルエントリ１１０２（Ｃ）を概略的に示す。特に、ページテーブルエントリ１１０２（Ｂ）の仮想アドレスは、ページテーブルエントリ１１０２（Ｃ）に示すように、＃００ＦＦ００から＃００ＡＦ００に修正される。その結果、キャッシュ１１０４（Ｃ）内の読み出し変換エントリ１１１８（Ｃ）および書き込み変換エントリ１１１６（Ｃ）は、もはやページテーブルエントリを正確に表していない。よって、読み出し変換エントリ１１１８（Ｃ）も無効としてマークされる。図示の実施例では、これは、有効ビットをクリアすることによって達成される。しかしながら、変換を無効にする任意の方法が使用され得ることは当業者によって理解されるであろう。

【0057】

よって、上述のデータ処理装置は、対応するページテーブルエントリが、ページテーブルエントリ内で定義された読み出し変換が有効なままであるように修正されると、変換情報をキャッシュ内に保持することができる。その結果、仮想アドレス＃００ＦＦ００を指定する読み出しルックアップは、対応するページテーブルエントリ内の読み出し変換がキャッシュされたエントリと整合する限り、物理アドレス＃０ＦＦＦに変換することができる。

【0058】

図１１は、いくつかの実施形態において実行される一連のステップを概略的に示す。ステップＳ１００２では、各変換エントリが、ページテーブルに対応し、第１のアドレスと第２のアドレスとの間の変換を定義し、各ページテーブルエントリの属性を示す制御情報を符号化する複数の変換エントリがキャッシュに記憶される。ステップＳ１００４では、第１のルックアップアドレスを照会するルックアップに応答して、第１のルックアップアドレスがキャッシュに記憶された複数の変換エントリのうちの１つに対応するとき、対応する第２のアドレスが返される。ステップＳ１００６では、ページテーブルエントリ内の属性の修正の通知に応答して、制御情報の少なくともいくつかが修正される。ステップＳ１００８では、ページテーブルエントリに対応する変換エントリは、ページテーブルエントリ内の属性の修正の通知に応答して、第１のルックアップアドレスを照会する後続のアドレスルックアップにおいて使用するためにキャッシュに保持される。

【0059】

全体を簡単にまとめると、各変換エントリが、複数のページテーブルエントリのうちの１つに対応し、第１のアドレスと第２のアドレスとの間の変換を定義する複数の変換エントリをキャッシュに記憶し、各ページテーブルエントリの属性を示す制御情報を符号化し、第１のルックアップアドレスを照会するルックアップに応答して、第１のルックアップアドレスがキャッシュに記憶された複数の変換エントリのうちの１つに対応するとき、対応する第２のアドレスを返し、ページテーブルエントリ内の属性の修正の通知に応答して、制御情報の少なくともいくつかを修正し、ページテーブルエントリ内の属性の修正の通知に応答して、対応する第１のルックアップアドレスを照会する後続のアドレスルックアップにおいて使用するために、ページテーブルエントリに対応する少なくとも１つの変換エントリをキャッシュ内に保持する、装置および方法が提供される。

【0060】

本出願において、「～ように構成された（configured to．．．）」という用語は、装置の要素が、定義された動作を実施することが可能である構成を有することを意味するために使用される。この文脈において、「構成」とは、ハードウェアまたはソフトウェアの配設または相互接続の方法を意味する。例えば、装置は、定義された動作を提供する専用ハードウェアを有し得るか、またはプロセッサもしくは他の処理デバイスが、機能を実行するようにプログラムされ得る。「ように構成された」は、装置要素が、定義された動作を提供するために何らかの変更がなされる必要があることを意味しない。

【0061】

本明細書では例示的な実施形態について添付の図面を参照して詳細に説明してきたが、理解されるように、本発明はそれらと寸分違わない実施形態に制限されるのではなく、また、添付の特許請求の範囲に定める本発明の範囲および精神から逸脱することなく、当業者によって様々な変更、追加、および修正を行うことができる。例えば、従属請求項の特徴の様々な組み合わせは、本発明の範囲から逸脱することなく、独立請求項の特徴でなされ得る。

【図1】

【図2a】

【図2b】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【国際調査報告】