[发明专利]计算机、TLB控制方法以及TLB控制程序

说明书

技术领域

该发明涉及包括将表示虚拟地址与绝对地址的对应的多个地址转换对作为页表保持的主TLB，和保持主TLB中保持的页表的一部分的微TLB的计算机及TLB控制方法。 

以前，在使用虚拟存储方式的计算机中，用于进行从虚拟地址(VA：Virtual address)到物理地址(PA：physical address)的转换的称作页表的列表被存储在主存(主存储器，main memory)中。如果计算机每次进行地址转换时都参照位于主存内的页表进行，则会花费非常多的时间，因此，通常在CPU内设置称作TLB(地址转换缓冲器：Translation-Lookaside buffer)的地址转换专用的高速缓存(cache)。

并且，计算机中的运算部和命令控制部在进行存储器访问时，利用TLB将虚拟地址转换为物理地址，使用物理地址直接对存储器进行访问，因TLB的访问速度直接影响存储器访问的速度。为了加快TLB的访问，必须减小TLB的容量，但是如果过小，则经常发生TLB未中，使访问时间增大。另一方面，在使TLB的容量增大的情况下，搜索花费的时间变大，成为阻碍硬件性能提高的原因。对此，作为在缩短访问时间的同时提高硬件性能的方法，往往采用由两层构成TLB的方法。 

两层TLB由以大容量保持从主存传输的地址转换对的MTLB(主TLB)和保持过去搜索的地址转换信息的小容量的MTLB(微TLB)构成。在微TLB中，在进行地址转换时，使用Request请求的虚拟地址与上下文位、TLB中登记的TLB虚拟地址与TLB上下文位和页大小信息进行地址转换对(项(entry))的搜索，如果与有效项匹配，则转换为绝对地址。 

TLB中登记的项的页大小有8K、64K、512K、4M、32M、256M字节这6种。此外，根据页大小不同，存在虚拟地址的页偏移，因此， 微TLB在进行地址转换时，根据请求的项的页大小，分别判断并排除要比较的虚拟地址的偏移地址，仅使用有效的虚拟地址进行地址转换搜索(参照专利文献1)。 

专利文献1：日本特开平5-225064号公报 

但是，上述以往的技术由于地址比较条件多，所以存在处理性能降低的问题。具体说明该问题，如图7所示，在从CPU的运算部或命令控制部对微TLB输出的搜索请求中，附加了虚拟地址和与页大小对应的偏移。并且，微TLB将根据输入的搜索请求计算出偏移并将其从搜索请求中除去后的虚拟地址与已登记的虚拟地址进行比较，在一致的情况下应答绝对地址。在此，由于根据页大小附加的偏移不同，所以如图8所示，微TLB按每个页大小保持比较电路，该比较电路检测输入的搜索请求的页大小并除去偏移、比较计算出的虚拟地址。其结果是，微TLB对输入的搜索请求的地址比较条件增多，处理性能降低。另外，图7是用于说明以前的技术的图，图8是表示以前的技术中的地址转换对搜索电路的例子的图。 

发明内容

因此，该发明是为了解决上述以往技术的问题而完成的，其目的是提供一种能够减少地址比较条件、提高处理性能的计算机及TLB控制方法。 

为了解决上述问题，实现目的，技术方案1涉及的发明是一种计算机，具有将表示虚拟地址与绝对地址的对应的多个地址转换对作为页表保持的主TLB，和保持主TLB中保持的页表的一部分的微TLB，其特征在于包括：页大小检测单元，在读出所述主TLB中保持的地址转换对并登记到微TLB时，检测读出的地址转换对的页大小；位数决定单元，根据所述页大小检测单元检测出的页大小，将所述读出的地址转换对切割为规定的页大小，决定向切割后的地址转换对中包含的绝对地址中附加的虚拟地址的位数；登记单元，对所述位数决定单元决定的位数附加虚拟地址，并且将表示已切割为所述规定的页大小的切割信息附加到所述切割后的地址转换对，并登记到微TLB；地址搜索单元，在从处理器接收到从所述虚拟地址向物理地址的地址转换请求的情况下，根据 由所述登记单元登记到微TLB的地址转换对的切割信息，决定用于搜索所述微TLB中登记的地址转换对的所述地址转换请求的搜索对象位，从所述微TLB中搜索将由所决定的搜索对象位表示的虚拟地址与所述地址转换请求中包含的上下文对应登记的地址转换对；以及地址应答单元，在所述地址搜索单元从微TLB中搜索到将由搜索对象位表示的虚拟地址与所述地址转换请求中包含的上下文对应登记的地址转换对的情况下，根据该地址转换对计算出绝对地址并向处理器应答，在所述地址搜索单元未搜索到地址转换对的情况下，向主TLB发送所述地址转换请求。