JP3080457B2 - 分散アドレス変換方式 - Google Patents
分散アドレス変換方式Info
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Description
シミュレーション等、各種の分野においては、近い将
来、計算機の演算速度を現在の100倍以上に向上しな
ければ所期の目的が達成されなくなると言われており、
計算機の演算速度の飛躍的な向上が要求されている。
ッサをネットワークによって結合し、並列演算を行わせ
るマルチプロセッサシステムが必須とされ開発が進めら
れている。
は、各プロセッサはプロセッサエレメントPEと呼ばれ
る。マルチプロセッサシステムには、各PEが主記憶を
共用する共用メモリ型と各PEがそれぞれ固有の主記憶
(ローカルメモリ)を有する分散メモリ型とがある。
は、多数の演算が並列実行可能であること、メモリアク
セスタイムの短縮が可能なこと、システム全体として高
いスループットが得られること等の利点を有し、大規模
なシミュレーションのための計算システムとしては最適
と考えられている。
システムにおいて、一つのPEから他のPEへアクセス
する場合に必要な、システム内仮想アドレスをPE内実
アドレスに変換するためのアドレス変換方式に関する。
ステムの構成の概要を示す。図4において、N個のPE
1−i(i=1〜N)は、それぞれCPUおよび主記憶
(ローカルメモリ)LMを有し、それぞれのプログラム
によって独立に演算を実行する。
線6−iによって、ネットワーク2と接続されている。
ネットワーク2はN行N列のクロスバー網3を有する。
クロスバー網3は、N行のバー、N列のバー、および第
i行バーと第j列バーの各交点に配列されたスイッチ4
ij(○印で示す)からなる。
オフし、オンの時第i行バーと第j列バーとを接続し、
オフの時それ等を切断する。第i行バーにはPE1−i
の送信線5−iが1対1で接続され、第j列バーにはP
E1−jの受信線6−jが1対1で接続されている。
−jの主記憶にアクセスするための命令が解読される
と、ネットワークコントロールに通報され、ネットワー
ク2のスイッチ4ijがオンに制御される。その結果、
第i行バーと第j列バーが接続され、従って、PE1−
iからPE1−jへのパケットの送信経路が形成され
る。例えば、スイッチ41Nがオンとなると発信PE1−
lから受信PE1−Nへの送信経路が形成される。
−jへのパケットの送信およびPE1−kからPE1−
lへのパケットの送信がi≠kおよびj≠lの条件で衝
突しないという特長がある。
るパケットの形式を示す。図5において、パケット7
は、パケットヘッダ7Aとボディデータ7Bとからな
る。
PE番号、ボディデータの長さを示すボディ長、データ
の読み出しか書き込みかを示す転送命令コード、発信P
Eのデータ格納領域の先頭アドレスを示す送信ベースア
ドレス、受信PEのデータ格納領域の先頭アドレスを示
す受信ベースアドレス等を含む。
テムでは、主記憶は上記のように各PEに分散配置さ
れ、システム全体での高スループットの実現ならびにア
クセスタイムの短縮を目指している。しかし、このよう
に分散配置された主記憶の一部はグローバルメモリとし
て全PEからアクセス可能なように構成されている。
から見ると仮想アドレス空間を形成し、グローバルメモ
リ内の全てのメモリロケーションはシステム内仮想アド
レス(システムアドレスという)によって指定すること
ができる。
レスは、アクセス先のPE(受信PEという)のシステ
ム内番号を示すPE−iD、受信PE内のページ番号P
X、およびページ内バイト番号BXからなる。システム
アドレスは、各PE内のLMを実際にアクセスするため
の実アドレスに変換される。
命令に含まれるシステムアドレスは、発信PEにおいて
実アドレスに変換され、上記パケットの受信ベースアド
レス欄に書き込まれて受信PEへ転送されていた。
想アドレスはページ番号とページ内バイト番号とによっ
て示されており、これをPE内実アドレスに変換するに
は、ページ番号からページの実先頭アドレス(Page
Frame Real Address:PFRA)
を求めるアドレス変換テーブルが必要である。
E内実アドレスに変換するためには、発信PEはページ
番号(仮想)とPFRAを対応付ける変換テーブル(ペ
ージテーブル)を、全てのPE分持たなければならな
い。システムアドレス空間が更に大きくなり、アドレス
変換を2段以上で行う場合には、更に変換テーブルの数
が増加する。
Eの数が多くなると、各PEの保持するアドレス変換テ
ーブルのハードウエア量は極めて大きなものとなる。ハ
ードウエア量の増大に伴って処理時間も増加し高速化を
妨げることになる。
しば更新されるので、その都度更新されたアドレス変換
テーブルを全PEに放送しなければならずこのためのオ
ーバーヘッドは無視できない大きさとなる。
アドレス変換テーブルのためのハードウエア量を削減
し、処理速度を高速化し、かつ、アドレス変換テーブル
更新時のオーバーヘッドを減小することのできる分散ア
ドレス変換方式を提供することを目的とする。
の本発明は、それぞれ記憶装置を有する複数のプロセッ
サが接続され、前記複数のプロセッサに共通なシステム
内論理アドレスを個々のプロセッサの実アドレスに変換
することにより相互に記憶装置をアクセス可能としたマ
ルチプロセッサシステムを構成するプロセッサであっ
て、前記システム内論理アドレスに含まれる論理プロセ
ッサ番号については、全ての論理プロセッサ番号につい
て、論理プロセッサ番号を実プロセッサ番号に変換する
第1の変換手段と、前記システム内論理アドレスに含ま
れるプロセッサ内論理アドレスについては、自己のプロ
セッサのみに関するプロセッサ内論理アドレスをプロセ
ッサ内実アドレスに変換する第2の変換手段とを備えて
構成される。
サをネットワークにより接続し、前記複数のプロセッサ
に共通なシステム内論理アドレスを個々のプロセッサの
実アドレスに変換することにより相互に記憶装置をアク
セス可能としたマルチプロセッサシステムであって、前
記各プロセッサは、前記システム内論理アドレスに含ま
れる論理プロセッサ番号については、全ての論理プロセ
ッサ番号について、論理プロセッサ番号を実プロセッサ
番号に変換する第1の変換手段と、前記システム内論理
アドレスに含まれるプロセッサ内論理アドレスについて
は、自己プロセッサのみに関するプロセッサ内論理アド
レスをプロセッサ内実アドレスに変換する第2の変換手
段とを備えて構成される。
をネットワークで接続し、プロセッサ間の相互アクセス
を可能にしたマルチプロセッサシステムにおいて、各プ
ロセッサは他のプロセッサの主記憶にシステム内論理ア
ドレスでアクセスする。この場合、システム内論理アド
レスは、アクセスリクエストの発信側のプロセッサと受
信側のプロセッサの両方により、2段階で、受信側プロ
セッサ内実アドレスに変換される。
サ番号とプロセッサ内論理アドレスとからなる。論理プ
ロセッサ番号は発信プロセッサ側で、第1の変換手段に
よって実プロセッサ番号に変換され、この実プロセッサ
番号の受信プロセッサに対してアクセスリクエストが送
られ、同時にネットワークを通してプロセッサ内論理ア
ドレスが受信プロセッサへ送られる。
第2の変換手段によって、プロセッサ内論理アドレスを
自己のプロセッサ内実アドレスに変換する。このよう
に、システム内論理アドレスを、発信側と受信側とで2
段階で実アドレスに変換することにより、各PEが全P
Eに関するアドレス変換テーブルのコピーを持つ必要が
なく、従って、ハードウェア量が削減され、処理速度も
高速化される。
発明が適用されるマルチプロセッサシステムは、図4と
同時に、多数のPE10−k(k=1〜N)と、各PE
間の接続を可能にするネットワーク20とを有する。ネ
ットワーク20は、図4に示すようなクロスバー網を有
し、発信PE10−iと受信PE10−jとを接続す
る。
を実行する。命令はオペレーションの種類を示すオペレ
ーションコードとオペランドからなり、オペランドに
は、アドレスとデータとが含まれている。アドレスはシ
ステムアドレス(システム内仮想アドレス)で記述され
ている。
式の一実施例をPE10−iがPE10−jに対してシ
ステムアドレスによってアクセスする場合について示
す。図1には、PE10−iが発信側、PE10−jが
受信側として機能している時に動作する部分のみを示し
たが、各PEは発信受信いずれの側のPEとしても機能
し得る構成となっている。
書き込み命令に含まれるシステムアドレスをロードする
ためのシステムアドレスレジスタ11、自己主記憶の実
アドレスをロードするための実アドレスレジスタ12、
全てのPEの論理PE番号を実PE番号に変換するため
のPE変換テーブル13、自己主記憶のみのページ番号
を実ページアドレスに変換するページテーブル14を有
する。
番号を受け取り、この番号のPEに対してリクエスト信
号を発行するリクエスト発行回路21、および、発信P
Eからの仮想PE内アドレスを一時格納するレジスタ2
2を有する。
Eの論理PE番号PE−iD、アクセスしようとするメ
モリロケーションが含まれているページの番号を示すペ
ージ番号PX、および上記メモリロケーションのページ
内変位を示すページ内バイト番号BXとを格納する。
DはPE変換テーブル13の索引入力となる。PE変換
テーブル13はPE−iDに対応する実PE番号を出力
する。PE変換テーブル13の出力は、ネットワーク2
0のリクエスト発行回路21に供給される。リクエスト
発行回路21は、実PE番号によって示されるPEに対
してアクセスリクエストがあることを示すリクエスト信
号を送る。
仮想アドレス(PXおよびBX)は直接ネットワーク2
0のレジスタ22にロードされる。ネットワーク20の
レジスタ22に格納された仮想ページ番号PXはページ
テーブル14の索引入力となる。ページテーブル14は
PXに対応するページの実先頭アドレス(PFRA)を
実アドレスレジスタ12のPFRA部へ出力する。
番号BXは直接実アドレスレジスタ12のBX部へ転送
される。実アドレスレジスタ12はPFRA部とBX部
とを連結することによって、アクセスメモリロケーショ
ンの実アドレスを生成し主記憶LMへ出力する。
iにおいてPE10−jに対する読み出しあるいは書き
込み命令が解読されると、ネットワーク制御によってネ
ットワーク20のクロスバー網のスイッチ4ijがオン
となり、その結果、PE10−iとPE10−jとの間
にパケット送信経路が形成され、同時に命令に含まれる
システムアドレスがシステムアドレスレジスタ11にロ
ードされる。
部分はPE10−jの論理番号である。PE−iD部分
はPE変換テーブル13に索引入力として供給され、P
XおよびBX部分はネットワーク20のレジスタ22へ
転送され一時格納される。
E10−jの実PE番号を取り出し、ネットワーク20
のリクエスト発行回路21へ送る。リクエスト発行回路
20はPE10−jに対してアクセスリクエストを表わ
すリクエスト信号を送る。
はPE10−jのページテーブル14の索引入力として
送られ、レジスタ22のBX部はPE10−jの実アド
レスレジスタ12の下位ビットポジション(BX部)へ
送られ格納される。
対応するページの先頭アドレスPFRAが取り出され、
実アドレスレジスタ12の上位ビットポジション(PF
RA部)へ送られ格納される。
ドレスPFRAとページ内バイト番号BXを連結し、ア
クセスしょうとするメモリロケーションの実アドレスを
主記憶LMへ供給する。
らのパケットに含まれるボディデータが、PE10−j
の実アドレスレジスタ12により指定されるメモリロケ
ーションに書き込まれ、読み出しの場合には、上記メモ
リロケーションからバイトデータが読み出されて発信P
E10−iへ送られることになる。
細を示す図であって、20aはリクエスト受信部、20
bはアドレス/データ受信部、20cはデータ長認識
部、20dは宛先PE認識部、20eはデータ長制御
部、20fはネットワークスイッチ接続/切断制御部、
20gは接続スイッチを表わしている。
それぞれ対応するネットワークに入力される。該ネット
ワークでは発信PEからのリクエストをリクエスト受信
部20aで受信し、そのデータ長をデータ長認識部20
cが認識して、アドレス/データ受信部20bで受信し
たデータのデータ長を制御する。
E認識部に入力されて、その宛先(受信PE)が認識さ
れる。該宛先PE認識部20dで認識された受信PEに
係る情報およびデータ長制御部20eからの情報は、ネ
ットワークスイッチ接続/切断制御部20fに入力さ
れ、これに基づいて、該ネットワークスイッチ接続/切
断制御部20fは接続スイッチ20gを制御して発信P
Eと受信PEを接続する。
る。本実施例は、システムアドレスが2段アクセス方式
で構成されている場合に適用される。2段アクセス方式
は、仮想アドレス空間を最小単位のページで分割し、複
数のページによってより大きい単位のセグメントを形成
する。従って、仮想アドレスはPE番号PE−iD、P
E内のセグメント番号SX、セグメント内のページ番号
PX、およびページ内バイト番号BXによって表現され
る。
D、SX、PX、BXからなるシステムアドレスをロー
ドするシステムアドレスレジスタ31、主記憶をアクセ
スする実アドレスを生成する実アドレスレジスタ32、
PE変換テーブル33、セグメントテーブル34、ペー
ジテーブル35、ならびに加算回路36および37を有
する。
によって索引され、それに対応する実PE番号およびセ
グメントテーブルの先頭アドレス(STO)を出力す
る。セグメントテーブル34は各PEに対応して設けら
れ、各ページテーブル35の先頭アドレスPTOを格納
している。
レスPFRAを格納する。ネットワーク40は、PE変
換テーブル33からの実PE番号によって、この番号を
有するPEに対してリクエスト信号を発行するリクエス
ト発行回路41、セグメントテーブル34から出力され
るPTOを格納するPTOレジスタ42、PXを格納す
るPXレジスタ43、およびBXを格納するBXレジス
タ44とを有する。
iにおいて、PE30−jに対するアクセス命令が解読
されると、ネットワーク40によってPE30−iとP
E30−jが接続され、同時にシステムアドレスがシス
テムアドレスレジスタ31にロードされる。
ジスタ31のPE−iDによって索引されPE30−j
の実PE番号をネットワーク40へ出力すると共に、セ
グメントテーブル34の先頭アドレスSTOを出力す
る。ネットワーク40のリクエスト発行回路は受信した
実PE番号を持つPE30−jに対してリクエスト信号
を発行する。
ステムアドレスレジスタのSXが加算回路36によって
加算され、加算結果によってセグメントテーブル34が
索引され、その結果、対応するページテーブル35の先
頭アドレスPTOが取り出され、ネットワーク40のP
TOレジスタ42へ送られる。
よびBX部の各内容は、ネットワーク40のPXレジス
タ43およびBXレジスタ44にそれぞれ送られ一時格
納される。
1からアクセスリクエストを示す信号を受信すると、受
信PE30−jは、ネットワーク40のPTOレジスタ
42の出力PTOと、PXレジスタ43の内容PXとを
加算回路37で加算し、その結果によってページテーブ
ル35を索引する。
るPFRAが出力され、実アドレスレジスタ32のPF
RA部に格納される。また、ネットワーク40のBXレ
ジスタ44の内容が受信PEの実アドレスレジスタ32
のBX部に格納される。受信PE30−jの実アドレス
レジスタ32は、PFRAとBXを連結して、目的のメ
モリロケーションの実アドレスを求めこれを主記憶LM
に対して出力する。
Eが論理PE番号から実PE番号を求め、この実PE番
号のPEに対してリクエストを発行し、リクエストを受
けた受信PEはPE内仮想アドレスからPE内実アドレ
スを求めるようにしている。このようにアドレス変換を
発信PEと受信PEとで2段に行うことにより、全PE
が変換テーブルのコピーを持つ必要がなく、従ってアド
レス変換テーブルのハードウエア量が削減され、ハード
ウエア量の削減に伴いアドレス変換が高速化される。
1のページテーブル14の内容の変更が頻繁に行われ
る。この場合、従来は、更新されたテーブルの内容を全
PEに対して放送する必要があったが、上記実施例にお
いてはその必要はない。上記実施例において、ネットワ
ークはクロスバー網を持つものとしたがこれに限定する
ものではない。
プロセッサシステムにおいて、プロセッサの数の増加に
伴うアドレス変換テーブル用のハードウエア量の増加を
抑えることができ、従って経済的かつ、高速のシステム
を実現することが可能となる。
更新されたアドレス変換テーブルを各PEに放送する必
要がないから、アドレス変換テーブル更新時のオーバー
ヘッドが小さくなり、従って、システムの処理速度が向
上する。
る。
Claims (11)
- 【請求項1】 それぞれ記憶装置を有する複数のプロセ
ッサが接続され、前記複数のプロセッサに共通なシステ
ム内論理アドレスを個々のプロセッサの実アドレスに変
換することにより相互に記憶装置をアクセス可能とした
マルチプロセッサシステムを構成するプロセッサであっ
て、 前記システム内論理アドレスに含まれる論理プロセッサ
番号については、全ての論理プロセッサ番号について、
論理プロセッサ番号を実プロセッサ番号に変換する第1
の変換手段と、 前記システム内論理アドレスに含まれるプロセッサ内論
理アドレスについては、自己のプロセッサのみに関する
プロセッサ内論理アドレスをプロセッサ内実アドレスに
変換する第2の変換手段とを備えたことを特徴とするプ
ロセッサ。 - 【請求項2】 前記実プロセッサ番号のプロセッサに、
少なくともシステム内論理アドレスに含まれるプロセッ
サ内論理アドレスを送出する手段を備えたことを特徴と
する請求項1記載のプロセッサ。 - 【請求項3】 前記プロセッサ内論理アドレスは少なく
とも論理ページ番号を有し、 前記第2の変換手段は、前記論理ページ番号を実ページ
番号に変換することを特徴とする請求項1及び2のいず
れかひとつに記載のプロセッサ。 - 【請求項4】 それぞれ記憶装置を有する複数のプロセ
ッサをネットワークにより接続し、前記複数のプロセッ
サに共通なシステム内論理アドレスを個々のプロセッサ
の実アドレスに変換することにより相互に記憶装置をア
クセス可能としたマルチプロセッサシステムであって、 前記各プロセッサは、 前記システム内論理アドレスに含まれる論理プロセッサ
番号については、全ての論理プロセッサ番号について、
論理プロセッサ番号を実プロセッサ番号に変換する第1
の変換手段と、 前記システム内論理アドレスに含まれるプロセッサ内論
理アドレスについては、自己のプロセッサのみに関する
プロセッサ内論理アドレスをプロセッサ内実アドレスに
変換する第2の変換手段とを備えたことを特徴とするマ
ルチプロセッサシステム。 - 【請求項5】 前記各プロセッサは、前記実プロセッサ
番号のプロセッサに、少なくともシステム内論理アドレ
スに含まれるプロセッサ内論理アドレスを送出する手段
を備えたことを特徴とする請求項4記載のマルチプロセ
ッサシステム。 - 【請求項6】 前記ネットワークは、プロセッサから送
られた実プロセッサ番号に対応するプロセッサに前記プ
ロセッサ内論理アドレスを転送する手段を備えたことを
特徴とする請求項5記載のマルチプロセッサシステム。 - 【請求項7】 前記プロセッサ内論理アドレスは少なく
とも論理ページ番号を有し、 前記第2の変換手段は、前記論理ページ番号を実ページ
番号に変換することを特徴とする請求項4、5及び6の
いずれかひとつに記載のマルチプロセッサシステム。 - 【請求項8】 それぞれ記憶装置を有する複数のプロセ
ッサが接続され、前記複数のプロセッサに共通なシステ
ム内論理アドレスを個々のプロセッサの実アドレスに変
換することにより相互に記憶装置をアクセス可能とした
マルチプロセッサシステムを構成するプロセッサであっ
て、 前記システム内論理アドレスに含まれる論理プロセッサ
番号については、全ての論理プロセッサ番号について、
論理プロセッサ番号を実プロセッサ番号に変換する第1
の変換手段と、 前記システム内論理アドレスに含まれる論理セグメント
番号については、全ての論理セグメント番号について、
論理セグメント番号を論理セグメント番号に対応するペ
ージテーブルの先頭アドレスに変換する第2の変換手段
と、 前記システム内論理アドレスに含まれる論理ページ番号
については、自己のプロセッサのみに関する論理ページ
番号を実ページ番号に変換する第3の変換手段とを備え
たことを特徴とするプロセッサ。 - 【請求項9】 前記実プロセッサ番号のプロセッサに、
少なくともシステム内論理アドレスに含まれる論理ペー
ジ番号と変換されたページテーブルの先頭アドレスを送
出する手段を備えたことを特徴とする請求項8記載のプ
ロセッサ。 - 【請求項10】 前記第3の変換手段は、前記ページテ
ーブルの先頭アドレスに基づき論理ページ番号を実ペー
ジ番号に変換することを特徴とする請求項9記載のプロ
セッサ。 - 【請求項11】 それぞれ記憶装置を有する複数のプロ
セッサをネットワークにより接続し、前記複数のプロセ
ッサに共通なシステム内論理アドレスを個々のプロセッ
サの実アドレスに変換することにより相互に記憶装置を
アクセス可能としたマルチプロセッサシステムであっ
て、 前記各プロセッサは、 前記システム内論理アドレスに含まれる論理プロセッサ
番号については、全ての論理プロセッサ番号について、
論理プロセッサ番号を実プロセッサ番号に変換する第1
の変換手段と、 前記システム内論理アドレスに含まれる論理セグメント
番号については、全ての論理セグメント番号について、
論理セグメント番号を論理セグメント番号に対応するペ
ージテーブルの先頭アドレスに変換する第2の変換手段
と、 前記システム内論理アドレスに含まれる論理ページ番号
については、自己のプロセッサのみに関する論理ページ
番号を実ページ番号に変換する第3の変換手段とを備え
たことを特徴とするマルチプロセッサシステム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP03345447A JP3080457B2 (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | 分散アドレス変換方式 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP03345447A JP3080457B2 (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | 分散アドレス変換方式 |
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JPH05181751A JPH05181751A (ja) | 1993-07-23 |
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Family Applications (1)
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JP03345447A Expired - Lifetime JP3080457B2 (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | 分散アドレス変換方式 |
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- 1991-12-26 JP JP03345447A patent/JP3080457B2/ja not_active Expired - Lifetime
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