JPH07160583A

JPH07160583A - 仮想記憶装置の制御方法

Info

Publication number: JPH07160583A
Application number: JP5306247A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Hosouchi; 昌明細内; Toshiaki Arai; 利明新井; Masakatsu Abe; 正克阿部; Yoshio Ukai; 良夫鵜飼
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-12-07
Filing date: 1993-12-07
Publication date: 1995-06-23

Abstract

(57)【要約】【目的】アドレス空間生成処理において下位レベルの
アドレス変換テーブルの作成処理を削減し、アドレス空
間生成処理を高速化する。また、参照または書込が発生
するまで下位レベルのアドレス変換テーブルを複数のア
ドレス空間の間で共有することにより、これらのアドレ
ス変換テーブルの所要メモリを削減する。【構成】アドレス空間生成時に生成要求側アドレス空
間の読込専用領域のページテーブルを共有し、書込可能
領域のセグメントをコピーオンライトまたはコピーオン
リファレンスする。書込可能領域内のいずれかのページ
を書込または参照したときに、ページテーブルのコピー
と、セグメント内の全ページのコピーまたはコピーオン
ライト、コピーオンリファレンスを行う。読込専用領域
と書込可能領域は、それぞれ別のセグメント境界属性を
持つ領域グループに割当てる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多重仮想記憶方式を採
用している計算機システムにおける仮想記憶装置の昭御
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】多重仮想記憶方式を採用している計算機
ジステムのオペレーティングシステム（Operating Syst
em：以下「ＯＳ」と略記す）において、新たなアドレス
空間を生成する方法のひとつとして、生成を要求したプ
ログラムが実行されているアドレス空間（以下「生成要
求側アドレス空間」と略記する）の仮想記憶領域の内容
を、生成したアドレス空間（以下「被生成アドレス空
間」と略記する）に複写する方法がある。例えば、ＵＮ
ＩＸ System Laboratories, Inc. が開発し、ライセン
スしているＯＳであるＵＮＩＸにおけるfork関数ではこ
の方法によりアドレス空間を生成する。このようなアド
レス空間生成方法では、仮想記憶領域の複写処理のた
め、アドレス空間生成時のオーバヘッドが大きくなると
いう問題がある。このため、領域共有、コピーオンライ
ト、コピーオンリファレンス等のアドレス空間生成に関
する高速化方法が考案されている。

【０００３】ＵＮＩＸにおける領域共有は、生成要求側
アドレス空間及び被生成アドレス空間の間でページテー
ブルを共有することにより、実記憶装置の領域をこれら
のアドレス空間で共有する方法である。アドレス空間間
でページテーブルを共有するため、共有する実記憶領域
にマッピングされるページがこれらのアドレス空間の一
方で更新されると、他のアドレス空間においても同じ実
記憶領域にマッピングされるページが更新された状態と
なってしまう。このため、上記の領域共有は通常は読込
専用領域に適用される。

【０００４】コピーオンライトは、生成要求側アドレス
空間及び被生成アドレス空間のいずれかにおいてページ
が更新されるまでページの複写を延期する方法である。
アドレス空間生成時にはページテーブルのみを複写し、
各ページに割当てられた実記憶領域を共有すると共に、
これらのページを書込保護の状態にする。そして、上記
アドレス空間のいずれかにおいて上記ページが更新され
る際、書込保護例解決処理において、新たに実記憶領域
を割当て、そのページの内容を複写する。

【０００５】コピーオンリファレンスは、生成要求側ア
ドレス空間及び被生成アドレス空間のいずれかにおいて
ページへの参照または書込のいずれかのアクセスが発生
するまで、ページの複写を延期する方法である。コピー
オンライト同様、アドレス空間生成時はページテーブル
のみを複写し、各ページに割当てられた実記憶領域を共
有すると共にページテーブルエントリを無効化する。そ
して、上記アドレス空間のいずれか一方において上記ペ
ージがアクセスされる際、ページ変換例外解決処理にお
いて、新たに実記憶領域を割当て、ページの内容を複写
する。

【０００６】図２は、ＵＮＩＸにおける仮想記憶装置の
制御方法を示す図である。各アドレス空間毎に仮想記憶
装置１００は、ＯＳカーネルが使用するシステム領域や
テキスト領域などの読込専用領域、データ領域やスタツ
フ領域などの書込可能領域から構成される。リージョン
テーブル１４０は、アドレス空間毎に仮想記憶装置１０
０内の各領域のレイアウトを管理する。リージョンテー
ブル１４０の各エントリは、これらの各領域の先頭アド
レス、大きさ、ページテーブル１２０の先頭アドレス等
の情報を持つ。ページテーブル１２０は、上記の各領域
毎に存在し、その大きさは各領域の大きさに存在する。

【０００７】このように、ＵＮＩＸでは読込専用領域と
書込可能領域とを分離し、領域毎にページテーブルを設
けることにより、読込専用領域に対してはページテーブ
ルを共有し、書込可能領域に対しては、参照若しくは書
込時（コピーオンリファレンス）又は書込時（コピーオ
ンライト）にページを複写している。

【０００８】仮想記憶装置の制御方法として、図２に示
した方法の他に、アドレス空間を複数レベルの単位で分
割し、複数回のアドレス変換テーブル参照により仮想記
憶領域を実記憶領域にマッピングする方法がある。すな
わち、各アドレス空間毎に、最上位レベルのアドレス変
換テーブルは該アドレス空間全体を管理し、その各エン
トリは上記単位の中で最大のレベルの単位でアドレス空
間を分割した領域に対応しており、各エントリ中に１レ
ベル下位のアドレス変換テーブルの先頭アドレスを保持
する。同様に、この下位レベルのアドレス変換テーブル
は前記エントリに対応する分割領域を管理し、該テーブ
ルの各エントリは１レベル下位の単位でこの分割領域を
分割した領域に対応しており、そのエントリ中に１レベ
ル下位のアドレス変換テーブルの先頭アドレスを保持す
る。そして、順次下位レベルのアドレス変換テーブルは
より小さい単位で分割された領域を管理し、最下位レベ
ルのアドレス変換テーブルの各エントリは最小単位であ
るページに対応し、そのエントリ中に該ページにマッピ
ングされた実記憶領域のアドレスを保持する。

【０００９】上記方法の具体的な場合として、仮想記憶
装置をセグメントとページの２レベルに分割し、アドレ
ス変換テーブルをセグメントテーブル及びページテーブ
ルで構成するセグメンテーションページング方式を採用
しているＯＳにおける仮想記憶装置の制御方法を図３に
示す。特開平２−２０２３５２号公報記載の多重仮想記
憶管理方式では、セグメンテーションページング方式の
ＯＳにおいて、複数のアドレス空間の間でページテーブ
ルを共有することにより共通領域を設けることを可能と
している。この多重仮想記憶管理方法では、アドレス空
間間の共通領域は書込可能であり、書き込まれたデータ
は当該アドレス空間間で共有される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述のＵＮＩＸにおけ
るコピーオンライト及びコピーオンリファレンスでは、
アドレス空間生成時、ページテーブルを複写する必要が
ある。このため、アドレス空間生成時、ページテーブル
の作成が必要であり、アドレス空間生成後に参照されな
いページに対してもページテーブルエントリを作成しな
ければならないという問題がある。

【００１１】上記の特開平２−２０２６５２号公報記載
の多重仮想記憶管理方式では、任意のアドレス空間の間
で領域を共有することができるが、コピーオンライン及
びコピーオンリファレンスができない。

【００１２】本発明の第一の目的は、多重仮想記憶方式
を採用するＯＳの計算機システムにおいて、アドレス空
間生成時のアドレス変換テーブル作成オーバヘッドを削
減することにより、アドレス空間生成処理を高速化する
ことである。

【００１３】本発明の第二の目的は、セグメンテーショ
ンページング方式等の複数レベルのアドレス変換テーブ
ルを有する多重仮想記憶方式の計算機システムにおい
て、アドレス空間間の実記憶領域の共有、コピーオンラ
イト及びコピーオンリファレンスを実現することによっ
て、アドレス空間生成時の所要メモリ量を削減すること
である。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的は、一つのアド
レス空間で実行中のプログラムからの新たなアドレス空
間の生成要求に応じて、新たに生成するアドレス空間に
対して、最上位レベルのアドレス変換テーブルのみを作
成とともに、作成したアドレス変換テーブルに生成要求
側アドレス空間に対する最上位レベルのアドレス変換テ
ーブル中の実記憶領域割当済の領域を管理するエントリ
を複写し、最上位レベルよりも下位のアドレス変換テー
ブル及びそれらのアドレス変換テーブルに対応する領域
をこれらの二つのアドレス空間で共有することにより達
成される。

【００１５】なお、新たなアドレス空間の生成要求に応
じてアドレス変換テーブルの作成及び複写を行う際、生
成要求側アドレス空間に対する各アドレス変換テーブル
が管理する領域が読込専用領域のみから構成されるかあ
るいは書込可能領域のみから構成されるかを判定し、い
ずれでもない場合は新たに生成するアドレス空間に対し
てこれらの領域を管理するアドレス変換テーブルを作成
し、アドレス変換テーブルが管理する領域が読込専用領
域のみから構成されるかあるいは書込可能領域のみから
構成される場合は、該アドレス変換テーブルを管理する
１レベル上位のアドレス変換テーブルエントリを新たに
生成するアドレス空間の対応するアドレス変換テーブル
に複写することにより、前記領域及びこの複域を管理す
るアドレス変換テーブルを二つのアドレス空間間で共有
するようにしてもよい。

【００１６】さらに、本発明では、アドレス空間生成要
求に応じてアドレス変換テーブルのエントリを複写する
際、書込可能領域に対するエントリに対してコピーオン
リファレンスの対象とする旨を示すコピーオンリファレ
ンス判別子を設定し、該領域に対するアクセスに対して
コピーオンリファレンス処理を行う。即ち、書込可能領
域のページに対するアクセス要求に応じて、各アドレス
変換テーブルエントリが管理する領域が前記ページを含
みかつ該エントリに対するコピーオンリファレンス判別
子が設定されていれば、該判別子をリセットし、該エン
トリを含むアドレス変換テーブルよりも下位レベルかつ
前記ページを含む領域を管理するアドレス変換テーブル
をアクセス要求を発行したプログラムが実行されている
アドレス空間に対して作成し、対応する元のアドレス変
換テーブル中の前記ページを含まない領域に対するエン
トリを複写する。それとともに、該エントリに対してコ
ピーオンリファレンス判別子を設定し、作成した各アド
レス変換テーブルのアドレスを上位のアドレス変換テー
ブルの該当するエントリに設定し、前記ページの内容を
新たに割当てた実記憶装領域に複写するとともに、この
実記憶領域のアドレスをアクセス要求を発行しプログラ
ムが実行されているアドレス空間の最下位レベルのアド
レス変換テーブルの前記ページに対するエントリに設定
する。

【００１７】さらに、望ましくは、読込専用領域と書込
可能領域とが別の領域グループに属するように仮想記憶
装置内の領域をグループ分けし、領域グループ毎に領域
が共有または複写のいずれかの対象であるか否かを示す
第一のフラグと、領域が読込専用領域であるか書込可能
領域であるかを判別する第二のフラグとを設け、一つの
アドレス空間で実行中のプログラムからの新たなアドレ
ス空間生成の要求に応じて、第一のフラグの判定結果が
共有または複写のいずれかの対象であることを示す領域
を生成要求側のアドレス空間及び新たに生成するアドレ
ス空間で共有するとともに、第二のフラグの判定結果が
書込可能領域であることを示す領域をコピーオンリファ
レンスの対象とする。

【００１８】なお、コピーオンリファレンスの代わり
に、書込要求発生時に複写するコピーオンライを用いる
ようにしてもよい。

【００１９】

【作用】一つのアドレス空間で実行中のプログラムが新
たにアドレス空間を生成するとき、生成要求側のアドレ
ス空間に実記憶領域割当済の仮想記憶領域に対する上位
レベルのアドレス変換テーブルのエントリを新たに生成
するアドレス空間の対応するアドレス変換テーブルに複
写し、下位レベルのアドレス変換テーブルをこれらのア
ドレス空間の間で共有することによって、メモリオーバ
ヘッドを削減することができる。

【００２０】また、アドレス空間生成時に生成要求側ア
ドレス空間に実記憶領域割当済の書込可能領域に対する
上位レベルのアドレス変換テーブルの各エントリを新た
に生成するアドレス空間に複写し、これらのエントリが
管理する下位レベルのアドレス変換テーブルをコピーオ
ンリファレンス（又はコピーオンライト）の対象とする
ことにより、アドレス空間生成時におけるアドレス変換
テーブルの作成オーバヘッドを削減することができる。

【００２１】さらに、読込専用領域と書込可能領域とが
最上位のアドレス変換テーブルの異なるエントリに対応
する領域に属するようにアドレス空間内の領域を配置す
ることにより、読込専用領域を共有し、書込可能領域を
コピーオンリファレンス（又はコピーオンライト）の対
象とすることができる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。なお、本
実施例ではコピーオンリファレンスを用いたアドレス空
間生成方法を主に説明するが、コピーオンライトを用い
た方法でもよい。コピーオンリファレンス及びコピーオ
ンライトで相違点がある場合には、適宜コピーオンライ
トの場合について説明を補足する。また、以下において
はセグメントテーブル及びページテーブルの２レベルの
アドレス変換テーブルを有するセグメンテーションペー
ジング方式の計算機システムについて説明するが、３レ
ベル以上のアドレス変換テーブルを有する計算機システ
ムにも同様に実施可能であることは明らかであろう。

【００２３】図１は、本発明を用いた計算機システムに
おける仮想記憶装置の制御方法を説明する図である。図
１において、１００は仮想記憶装置である。本実施例の
計算機システムは多重仮想記憶方式を採用しているた
め、複数のアドレス空間が存在する。各アドレス空間の
うち、アドレス空間１００ａは新たなアドレス空間の生
成を要求したプログラムが実行されているアドレス空間
（生成要求側アドレス空間）である。アドレス空間１０
０ｂは、アドレス空間１００ａで実行中のプログラムの
要求により生成されたアドレス空間（被生成アドレス空
間）であり、生成直後の内容は生成要求側のアドレス空
間１００ａと同一である。アドレス空間１００ｃは、ア
ドレス空間１００ａやアドレス空間１００ｂとは生成要
求や被生成等の関係がないアドレス空間である。

【００２４】図１において、１１０はセグメントテーブ
ル、１２０はページテーブル、１３０は実記憶装置、１
６０は仮想記憶装置を制御するプログラムなどを実行す
る中央処理装置である。本実施例の計算機システムはセ
グメンテーションページング方式を採用しているため、
各アドレス空間の領域は一定の大きさのセグメントに分
割され、さらに各セグメントは一定の大きさのページに
分割される。各ページは実記憶装置１３０中のページの
大きさの実記憶領域（以下、実ページという）１３１に
マッピングされる。また、各アドレス空間のセグメント
テーブル１１０およびページテーブル１２０は、それぞ
れ実記憶装置１３０中に存在する。

【００２５】本発明では、図１の１２０ｂおよび１２０
ｃのように、ページテーブルを共有（コピーオンリファ
レンス状態及びコピーオンライト状態を含む）すること
により、生成要求側アドレス空間１００ａと被生成アド
レス空間１００ｂのように関連するアドレス空間の間で
実記憶領域を共有可能にする点、及び読込専用領域と書
込可能領域とを別々のセグメントに配置する点に特徴が
ある。なお、アドレス空間間の関連としては、一つのア
ドレス空間とその被生成アドレス空間により生成された
アドレス空間や、共通のアドレス空間によって生成され
たアドレス空間同士のように、アドレス空間の生成要求
及び被生成の関係において、直接的な関係以外に間接的
に順次関連する場合を含む。

【００２６】図４は、実ページ及びページテーブルが非
共有状態（複数のアドレス空間の間で共有されず、１つ
のアドレス空間のみに属する状態）のセグメントに関す
る仮想記憶装置の制御方法を示す図である。セグメント
テーブル１１０は、各セグメント毎にエントリ１１１を
有する。各エントリ１１１は、当該セグメントが無効で
あるか有効であるかを示すセグメント無効フラグ１１２
を含む。セグメントが無効の場合、当該セグメントにペ
ージテーブルは割当てられておらず、したがって、実記
憶装置の領域も割当てられていない。図４において、
‘−’はセグメントが有効であることを示す。

【００２７】同様に、ページテーブル１２０は、各ペー
ジ毎にエントリ１２１を有する。各エントリ１２１は、
当該ページが無効であるか有効であるかを示すページ無
効フラグ１２２を含む。ページが無効の場合、当該ペー
ジに実記憶装置１３０中の領域である実ページは割当て
られていない。セグメントテーブルエントリと同様、図
４において、‘−’はページが有効であることを示す。

【００２８】実記憶装置１３０中の各領域の割当状態を
管理するため、実記憶管理テーブル１５０を設ける。実
記憶管理テーブル１５０は、実ページ（ページテーブル
及びセグメントテーブルに割当てられた実ページを含
む）毎にエントリ１５１を有する（ただし、セグメント
テーブルに対応するエントリは便宜上図面から省略）。
各エントリ１５１は、当該実ページに対するエントリを
有するページテーブル（通常の実ページの場合）あるい
はセグメントテーブル（ページテーブルに割当てられた
実ぺージの場合）の間の共有の度合いを示す共有度カウ
ンタ１５２、当該実ページが複数のページテーブルある
いはセグメントテーブルに共有されていることを示す共
有フラグ１５３、ページ（通常の実ページの場合）ある
いはセグメント（ページテーブルに割当てられた実ペー
ジの場合）がコピーオンリファレンス状態（コピーオン
ライトの場合は、コピーオンライト状態）にあることを
示す複写属性フラグ１５４等から構成される。図４で
は、実ページ１３１及びページテーブル１２０ａはいず
れも共有されていないため、共有度カウンタ１５２は０
を示し、共有フラグ１５３および複写属性フラグ１５４
はオフ（‘−’）になっている。セグメントテーブルエ
ントリ１１１が管理する仮想記憶領域であるセグメント
に対して、該エントリ１１１中の無効フラグ１１２及び
該エントリ１１１が管理するページテーブル１２０に対
する複写属性フラグ１５４に基づき、該セグメントがコ
ピーオンリファレンスの対象であるか否か（コピーオン
ライトの場合、コピーオンライトの対象であるか否か）
を判別することができる。ページテーブルエントリ１２
１が管理する仮想記憶領域であるページに対しても同様
である。

【００２９】図４の状態にあるセグメントを含むアドレ
ス空間で実行中のプログラムが新たなアドレス空間の生
成を要求した場合、書込可能領域のセグメントは図５の
状態に変化する。即ち、アドレス空間生成処理では、生
成要求側アドレス空間のセグメントテーブル１１０ａ中
の書込可能領域のセグメントに対するセグメントテーブ
ルエントリ１１１を被生成アドレス空間のセグメントテ
ーブル１１０ｂに複写し、実記憶管理テーブル１５０中
の当該セグメントのページテーブルに対するエントリを
コピーオンリファレンス状態（コピーオンライトの場
合、コピーオンライト状態）にする。

【００３０】同様に、読込専用領域のセグメントに対す
るセグメントテーブルエントリ１１１を生成要求側アド
レス空間のセグメントテーブル１１０ａから被生成アド
レス空間のセグメントテーブル１１０ｂに複写すること
によって、当該セグメントに対応するページテーブル１
２０及び実ページを共有する。

【００３１】アドレス空間生成処理のフローチャートを
図６に示す。まず、被生成アドレス空間のセグメントテ
ーブル１１０ｂやアドレス空間の管理情報から構成され
るアドレス空間管理テーブルなどを作成し、初期化する
（ステップ６０１）。次に、生成要求側アドレス空間の
各領域を管理するための仮想記憶管理用テーブル群を参
照し、共有対象領域（読込専用領域）及び複写対象領域
（書込可能領域）を判別する（ステップ６０２）。

【００３２】図７に、仮想記憶管理用テーブル群の方法
を示す。アドレス空間の各領域をグループに分け、その
際、読込専用領域と書込可能領域とは別の領域グループ
になるようにする。各領域グループは、領域グループ管
理テーブル７００によって管理される。領域グループ管
理テーブル７００には、読込専用領域の領域グループで
あるか書込可能領域の領域グループであるかを識別する
読込専用領域フラグ７０１、アドレス空間生成時に共有
または複写（コピーオンリファレンスによる複写、コピ
ーオンライトを用いたアドレス空間生成方法の場合はコ
ピーオンライトによる複写）の対象となる領域であるか
それ以外の領域であるかを識別する領域共有属性フラグ
７０２、割当てた領域の仮想記憶装置１００上の先頭ア
ドレスや領域長などを管理する割当領域管理テーブル７
１０へのポインタ、等の情報を含む。なお、共有または
複写の対象となる領域は、セグメント境界属性をもつ。
アドレス空間生成処理において、生成要求側アドレス空
間１００ａ内の各領域に対応した領域グループ管理テー
ブル７００のフラグ７０１及びフラグ７０２を参照する
ことにより、共有対象領域及び複写対象領域を識別す
る。

【００３３】アドレス空間生成後に新たに仮想記憶装置
の領域を割当てる場合、各領域グループ管理テーブル７
００のフラグ７０１及びフラグ７０２を参照し、割当て
る領域の種別（読込専用領域、書込可能領域、その他）
に応じて領域グループを選択する。そして、読込専用領
域または書込可能領域の場合、同一グループ内の割当済
領域に隣接した領域を割当てる。これにより、読込専用
領域と書込可能領域のセグメントを分離し、セグメント
単位で共有制御することが可能となる。

【００３４】次に、生成要求側アドレス空間の複写対象
領域の各セグメントに対するセグメントテーブルエント
リ１１１の無効フラグ１１２をオン（‘Ｉ’）にする
（コピーオンライトの場合は、当該セグメント内の各ペ
ージの属性を書込不可にするため、対応するページテー
ブルの各エントリの書込保護フラグをオンにする）（ス
テップ６０３）。ここで、セグメントテーブルエントリ
１１１の無効フラグをオンにするかわりに、当該セグメ
ントのページテーブルの各エントリの無効フラグをオン
にしてもよい。

【００３５】次に、上記処理により識別した共有対象領
域及び複写対象領域に対するセグメントテーブルエント
リ１１１を被生成アドレス空間のセグメントテーブル１
１１に複写する（ステップ６０４）。また、これらの領
域に対する領域グループ管理テーブル７００や割当領域
管理テーブル７１０等の仮想記憶管理用テーブル群も複
写する（ステップ６０５）。

【００３６】さらに、共有及び複写対象領域の各セグメ
ントのページテーブルに対応する実記憶管理テーブルエ
ントリ１５１に対して、共有フラグ１５３をオン
（‘Ｙ’）にするとともに、カウンタ１５２を１加算
し、複写対象領域に対応したエントリ１５１に対して
は、複写属性フラグ１５４もオン（‘Ｙ’）にする（ス
テップ６０６）。

【００３７】被生成アドレス空間において、図５の状態
にある書込可能領域のセグメント内のいずれかのページ
に対する最初の参照または書込のいずれかのアクセス
（コピーオンライトの場合は書込のみ）が発生すると、
アクセスが発生したページ以外のページは、実ページの
みを共有した図８の状態に変化する。即ち、ページへの
アクセスによりセグメント変換例外割込みが発生し、セ
グメント変換例外解決処理にて共有ページテーブルを複
写するとともにアクセスしたページのみを複写する（ア
ドレス空間生成処理のステップ６０３でページテーブル
の各エントリの無効フラグをオンにする場合、ページ変
換例外割込みが発生し、ページ変換例外解決処理におい
て共有ページテーブル及びアクセスしたページを複写す
る）ことにより、当該ページと同一セグメント内の他の
ページは実ページのみを共有した状態となる（コピーオ
ンライトの場合、書込により書込保護例外割込みが発生
し、書込保護例外解決処理にて同様に、共有ページテー
ブル及びアクセスしたページを複写する）。ただし、ア
クセスの発生したセグメント内の全ページを複写しても
良い。なお、図８においては被生成アドレス空間でアク
セスが発生した場合について示したが、生成要求側アド
レス空間やセグメントを共有している他のアドレス空間
でアクセスが発生した場合も同様である。以下、被生成
アドレス空間でアクセスが発生した場合について説明す
る。

【００３８】図９に、コピーオンリファレンスの場合に
おけるセグメント変換例外解決処理のフローチャートを
示す。コピーオンライトの場合には、書込保護例外解決
処理にて同様の処理を行う。

【００３９】最初に、変換例外の発生したセグメントの
ページテーブル１２０ｂに対する実記憶管理テーブルエ
ントリ１５１の複写属性フラグ１５４がオンかどうかを
判定する（ステップ９０１）。フラグ１５４がオフなら
ば、従来と同様に、通常のセグメント変換例外として処
理する（ステップ９０２）。フラグ１５４がオンなら
ば、当該セグメントのセグメントテーブルエントリ１１
１の無効フラグ１１２をオフ（‘−’）（コピーオンラ
イトの場合、当該セグメント内の各ページに対する各ペ
ージテーブルエントリの書込保護フラグをオフ）にした
後、前記エントリ１５１内の共有度カウンタ１５２を参
照し、その値が０か否かを判定する（ステップ９０
３）。カウンタ１５２が０であれば、既に他のアドレス
空間でセグメント変換例外が発生してページテーブルが
複写されているので、フラグ１５３及びフラグ１５４を
オフにし、ページテーブルを変換例外が発生したアドレ
ス空間のみのものとする（ステップ９０４）。

【００４０】カウンタ１５２が０でなければ、他に当該
ページテーブルを共有するアドレス空間が存在するた
め、カウンタ１５２を１減算したのち（ステップ９０
５）、アクセスされたページに対するエントリ以外の当
該ページテーブル１２０ｂ内のエントリ１２１の無効フ
ラグ１２２をオンにする（ステップ９０６）。次に、ペ
ージにアクセスした被生成アドレス空間のページテーブ
ル１２０ａのために新たな実ページを割当ててページテ
ーブル１２０ｂの内容を複写し、対応する実記憶管理テ
ーブルエントリ１５１の共有度カウンタ１５２を０、共
有フラグ１５３及び複写属性フラグ１５４をオフに設定
するとともに、セグメントテーブルエントリに当該実ペ
ージのアドレスを設定し、無効フラグ１１２をオフにす
る（ステップ９０７）。そして、変換例外を起こしたペ
ージと同一セグメント内の他のページに対応する実記憶
管理テーブルエントリ１５１の複写属性フラグ１５４を
オンに設定することにより、これらのページをコピーオ
ンリファレンス状態（コピーオンライトの場合はコピー
オンライト状態）にする（ステップ９０８）。ここで、
変換例外を起こしたセグメント内の全ページを複写して
も良い。また、セグメント内の全ページをページアウト
して補助記憶を共有しても良い。さらに、変換例外を起
こしたページの内容を新たに割り当てた実ページに複写
し、対応する実記憶管理テーブルエントリ１５１の共有
度カウンタ１５２を０、共有フラグ１５３及び複写属性
フラグ１５４をオフに設定するとともに、アクセスが発
生したアドレス空間のページテーブル１２０ａ中の該当
するページテーブルエントリに当該実ページのアドレス
を設定する（ステップ９０９）。

【００４１】図８の状態にある書込可能領域のページに
対して参照または書込のいずれかのアクセス（コピーオ
ンライトの場合は書込のみ）が行われると、図１０の状
態に変化する。即ち、アクセスによりページ変換例外割
込みが発生し、ページ変換例外解決処理にてページを複
写する（コピーオンライトの場合、書込保護例外割込み
が発生し、書込保護例外解決処理にてページを複写す
る）ことにより、アクセスされたページ及びページテー
ブルはともに非共有状態、即ち図４と同様の状態とな
る。

【００４２】図１１に、コピーオンリファレンスの場合
におけるページ変換例外解決処理のフローチャートを示
す。コピーオンライトの場合には、書込保護例外解決処
理にて同様の処理を行う。

【００４３】まず、変換例外の発生したページに対する
実記憶管理テーブルエントリ１５１の複写属性フラグ１
５４がオンかどうかを判定する（ステップ１１０１）。
複写属性フラグ１５４がオフならば、従来と同様に、ペ
ージ変換例外として新たな実ページを割当てる（ステッ
プ１１０２）。フラグ１５４がオンならば、当該ページ
のページテーブルエントリ１２１の無効フラグ１２２を
オフ（コピーオンライトの場合、当該エントリの書込保
護フラグをオフ）にした後、前記エントリ１５１内の共
有度カウンタ１５２を参照し、その値が０か否かを判定
する（ステップ１１０３）。カウンタ１５２が０であれ
ば、すでに他のアドレス空間でページ変換例外が発生し
てページが複写されているので、フラグ１５３及びフラ
グ１５４をオフにし、実ページテーブルを変換例外を起
こしたアドレス空間のみのものとする（ステップ１１０
４）。

【００４４】カウンタ１５２が０でなければ、他にペー
ジを共有するアドレス空間が存在するため、カウンタ１
５２を１減算したのち（ステップ１１０５）、新たな実
ページを割当ててページの内容を複写する（ステップ１
１０６）。そして、当該ページに対するページテーブル
エントリに当該実ページのアドレスを設定し、無効フラ
グ１２２をオフにする（ステップ１１０７）。

【００４５】最後に、領域解放処理について説明する。
アドレス空間終了時等において共有ページまたは共有セ
グメントを解放する場合、これらの領域や当該セグメン
トのページテーブルに割当てられた実ページに対する実
記憶管理テーブルエントリ１５１中の共有度カウンタ１
５２を減算するだけで、実ページ自体は解放しない。

【００４６】図１２に、セグメントに対する領域解放処
理のフローチャートを示す。まず、解放対象のセグメン
トのページテーブルに対する実記憶管理テーブルエント
リ１５１中の共有度カウンタ１５２を参照し、その値が
０か否かを判定する（ステップ１２０１）。カウンタ１
５２が０でなければ、他にページテーブルを共有してい
るアドレス空間があるため、当該カウンタ１５２を１減
算するだけで、ページテーブル及びセグメント内の各ペ
ージに割当てられた実ページを解放しない（ステップ１
２０２）。当該カウンタ１５２が０の場合は、セグメン
ト内の各ページについて、当該ページに割当てられた実
ページの共有有無を判定し（実ページに対する実記憶管
理テーブルエントリ１５１の共有度カウンタ１５２が０
ならば非共有、０でないならば共有）、共有されていな
ければ実ページを解放し、共有されていれば実ページを
解放せず、当該実ページに対する共有度カウンタ１５２
を１減算することのみ行う（ステップ１２０３）。そし
て、当該セグメントに対するセグメントテーブルエント
リの無効フラグをオンに設定するとともに、セグメント
のページテーブルに割当られた実ページを解放する（ス
テップ１２０４）。

【００４７】ページに対する領域解放の場合、当該ペー
ジを含むセグメントのページテーブルが他のアドレス空
間により共有されていなければ、上記のステップ１２０
３と同様に行えばよい。また、ページテーブルが他のア
ドレス空間により共有されている場合は、ページテーブ
ルを複写して非共有状態にした後、上記ステップ１２０
３と同様に行えばよい。

【００４８】なお、セグメントやページ以外の単位で領
域が解放される場合については、どの領域が解放された
かを記憶しておき、セグメントまたはページ内の領域全
体が解放された時点で、上記手順で当該セグメントやペ
ージに対して領域解放処理を行えばよい。

【００４９】３レベル以上のアドレス変換テーブルを有
する計算機システムの場合、最上位レベルのアドレス変
換テーブルはセグメントテーブルと同様にアドレス空間
生成時に複写し、他のレベルのアドレス変換テーブルに
対してはページテーブルと同様に参照または書込（コピ
ーオンライトの場合、書込のみ）が発生した時に複写す
るようにすればよい。

【００５０】また、３レベル以上のアドレス変換テーブ
ルを有する計算機システムの場合、読込専用領域及び書
込可能領域の大きさや境界属性に応じて、共有又はコピ
ーオンリファレンス若しくはコピーオンライトするアド
レス変換テーブルの範囲を決定するようにしてもよい。
即ち、アドレス空間生成時、読込専用領域及び書込可能
領域の大きさや境界属性に応じた範囲のアドレス変換テ
ーブルを共有するために、各アドレス変換テーブルが管
理する領域が読込専用領域のみから構成されるかあるい
は書込可能領域のみから構成されるかを判定する。その
いずれでもない場合、新たに生成したアドレス空間に対
して前記領域を管理するアドレス変換テーブルを作成
し、作成したアドレス変換テーブルのアドレスを該アド
レス変換テーブルを管理する１レベル上位のアドレス変
換テーブルの該当するエントリに設定する。前記判定に
おいてアドレス変換テーブルが管理する領域が読込専用
領域のみから構成されるか又は書込可能領域のみから構
成される場合、１レベル上位のアドレス変換テーブルの
該領域を管理するエントリを新たに生成したアドレス空
間の対応するアドレス変換テーブルに複写する。そし
て、該エントリによって管理されるアドレス変換テーブ
ル及び該アドレス変換テーブルよりも下位レベルのアド
レス変換テーブル並びに該アドレス変換テーブル群が管
理する実記憶領域を生成要求側アドレス空間及び新たに
生成したアドレス空間で共有する。

【００５１】

【発明の効果】本発明によれば、アドレス空間生成時に
ページテーブル等の下位レベルのアドレス変換テーブル
の作成が不要なため、アドレス空間生成処理のＣＰＵオ
ーバヘッドを削減できる。また、参照または書込が発生
するまで下位レベルのアドレス変換テーブルを複数のア
ドレス空間の間で共有することにより、これらのアドレ
ス変換テーブルの所要メモリを削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の仮想記憶装置の制御方法を示す図。

【図２】ＵＮＩＸにおける仮想記憶装置の制御方法を示
す図。

【図３】セグメンテーションページング方式の仮想記憶
装置の制御方法を示す図。

【図４】非共有状態のセグメントに関する仮想記憶装置
の制御方法を示す図。

【図５】セグメント共有状態の仮想記憶装置の制御方法
を示す図。

【図６】アドレス空間生成処理のフローチャート。

【図７】仮想記憶管理用テーブル群の構造を示す図。

【図８】実ページ共有状態の仮想記憶装置の制御方法を
示す図。

【図９】セグメント変換例外解決処理のフローチャー
ト。

【図１０】共有ページにアクセスした後の状態の仮想記
憶装置の制御方法を示す図。

【図１１】ページ変換例外解決処理のフローチャート。

【図１２】セグメントに対する領域解放処理のフローチ
ャート。

【符号の説明】

１００…仮想記憶装置（アドレス空間）、１１０…セグ
メントテーブル、１１１…セグメントテーブルエント
リ、１１２…セグメント無効フラグ、１２０…ページテ
ーブル、１２１…ページテーブルエントリ、１２２…ペ
ージ無効フラグ、１３０…実記憶装置、１３１…実ペー
ジ、１４０…リージョンテーブル、１５０…実記憶管理
テーブル、１５１…実記憶管理テーブルエントリ、１５
２…共有度カウンタ、１５３…共有フラグ、１５４…複
写属性フラグ、１６０…中央処理装置、７００…領域グ
ループ管理テーブル、７０１…読込専用領域フラグ、７
０２…領域共有属性フラグ、７１０…割当領域管理テー
ブル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鵜飼良夫神奈川県横浜市戸塚区戸塚町5030番地株式会社日立製作所ソフトウェア開発本部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数レベルのアドレス変換テーブルを有す
る多重仮想記憶方式の計算機システムにおいて、第一の
アドレス空間で実行中のプログラムからの新たな第二の
アドレス空間生成の要求に応じて、前記第二のアドレス
空間に対する前記アドレス変換テーブルを作成する際に
最上位レベルのアドレス変換テーブルのみを作成し、該
最上位レベルのアドレス変換テーブルに、前記第一のア
ドレス空間に対する最上位レベルのアドレス変換テーブ
ル中の実記憶領域割当済の領域を管理するエントリを複
写することにより、前記最上位レベルのアドレス変換テ
ーブルよりも下位のアドレス変換テーブル及び該アドレ
ス変換テーブルに対応する領域を前記第一のアドレス空
間及び前記第二のアドレス空間の間で共有することを特
徴とする仮想記憶装置の制御方法。
【請求項２】複数レベルのアドレス変換テーブルを有す
る多重仮想記憶方式の計算機システムにおいて、第一の
アドレス空間で実行中のプログラムからの新たな第二の
アドレス空間生成の要求に応じて、前記第一のアドレス
空間に対する前記アドレス変換テーブルについて、該ア
ドレス変換テーブルが管理する領域が読込専用領域のみ
から構成されるかあるいは書込可能領域のみから構成さ
れるかを判定し、いずれでもない場合、前記第二のアド
レス空間に対する前記領域を管理するアドレス変換テー
ブルを作成し、作成したアドレス変換テーブルのアドレ
スを該アドレス変換テーブルを管理する１レベル上位の
アドレス変換テーブルの該当するエントリに設定し、前
記判定において前記アドレス変換テーブルが管理する領
域が読込専用領域のみから構成されるか又は書込可能領
域のみから構成される場合、該アドレス変換テーブルを
管理する１レベル上位のアドレス変換テーブルの該当す
るエントリを該アドレス変換テーブルに対応する前記第
二のアドレス空間のアドレス変換テーブルに複写するこ
とにより、該エントリによって管理されるアドレス変換
テーブル及び該アドレス変換テーブルよりも下位レベル
のアドレス変換テーブル並びに該アドレス変換テーブル
群が管理する実記憶領域を前記第一のアドレス空間及び
前記第二のアドレス空間で共有することを特徴とする仮
想記憶装置の制御方法。
【請求項３】前記第二のアドレス空間生成の要求に応じ
て、前記第一のアドレス空間に対するアドレス変換テー
ブルのエントリを前記第二のアドレス空間の対応するア
ドレス変換テーブルに複写するときに、該エントリが管
理する領域がコピーオンリファレンスの対象であればそ
の旨を示す判別子を前記エントリに対して設定し、前記
第一のアドレス空間及び前記第二のアドレス空間のいず
れかのページに対する参照または書込のいずれかのアク
セス要求に応じて、各アドレス変換テーブルエントリに
ついて、該エントリが管理する領域が前記ページを含み
かつ該エントリに対する前記判別子が設定されていれ
ば、該判別子をリセットし、該エントリを含むアドレス
変換テーブルよりも下位レベルかつ前記ページを含む領
域を管理するアドレス変換テーブルを前記アクセス要求
が発生したアドレス空間に対して作成し、作成したアド
レス変換テーブルに該アドレス変換テーブルに対応する
元のアドレス変換テーブル中の前記ページを含まない領
域に対するエントリを複写するとともに、該エントリに
対して前記判別子を設定し、作成したアドレス変換テー
ブルのアドレスを該アドレス変換テーブルを管理する１
レベル上位のアドレス変換テーブルの該当するエントリ
に設定し、前記ページの内容を新たに割当てた実記憶領
域に複写するとともに、該実記憶領域のアドレスを前記
アクセス要求が発生したアドレス空間に対する最下位レ
ベルのアドレス変換テーブルの前記ページに対するエン
トリに設定することを特徴とする請求項１又は請求項２
のいずれか一に記載の仮想記憶装置の制御方法。
【請求項４】前記第二のアドレス空間生成の要求に応じ
て、前記第一のアドレス空間に対するアドレス変換テー
ブルのエントリを前記第二のアドレス空間の対応するア
ドレス変換テーブルに複写するときに、該エントリが管
理する領域がコピーオンリファレンスの対象であればそ
の旨を示す判別子を前記エントリに対して設定し、前記
第一のアドレス空間及び前記第二のアドレス空間のいず
れかのページに対する参照または書込のいずれかのアク
セス要求に応じて、各アドレス変換テーブルエントリに
ついて、該エントリが管理する領域が前記ページを含み
かつ該エントリに対する前記判別子が設定されていれ
ば、該判別子をリセットし、該エントリを含むアドレス
変換テーブルよりも下位レベルかつ前記ページを含む領
域を管理するアドレス変換テーブルを前記アクセス要求
が発生したアドレス空間に対して作成し、最下位レベル
以外の作成したアドレス変換テーブルに該アドレス変換
テーブルに対応する元のアドレス変換テーブル中の前記
ページを含まない領域に対するエントリを複写するとと
もに、該エントリに対して前記判別子を設定し、作成し
たアドレス変換テーブルのアドレスを該アドレス変換テ
ーブルを管理する１レベル上位のアドレス変換テーブル
の該当するエントリに設定し、前記ページに対するエン
トリを含む最下位レベルのアドレス変換テーブルの各エ
ントリに対し、該エントリが管理するページの内容を新
たに割当てた実記憶領域に複写するとともに、該エント
リに該実記憶領域のアドレスを設定することを特徴とす
る請求項１又は請求項２のいずれか一に記載の仮想記憶
装置の制御方法。
【請求項５】読込専用領域と書込可能領域とが別の領域
グループに属するように仮想記憶装置内の領域をグルー
プ分けし、前記領域グループ毎に、該領域グループに属
する領域が共有または複写のいずれかの対象であるか否
かを示す第一のフラグと、該領域グループに属する領域
が読込専用領域であるか書込可能領域であるかを判別す
る第二のフラグとを設け、前記第二のアドレス空間生成
の要求に応じて、前記第一のフラグの判定結果が共有ま
たは複写のいずれかの対象であることを示す領域を前記
第一のアドレス空間及び前記第二のアドレス空間で共有
するとともに、前記第二のフラグの判定結果が書込可能
領域であることを示す領域をコピーオンリファレンスの
対象とすることを特徴とする請求項３又は請求項４のい
ずれか一に記載の仮想記憶装置の制御方法。
【請求項６】前記第二のアドレス空間生成の要求に応じ
て、前記第一のアドレス空間に対するアドレス変換テー
ブルのエントリを前記第二のアドレス空間の対応するア
ドレス変換テーブルに複写するときに、該エントリが管
理する領域がコピーオンライトの対象であればその旨を
示す判別子を前記エントリに対して設定し、前記第一の
アドレス空間及び前記第二のアドレス空間のいずれかの
ページに対する書込要求に応じて、各アドレス変換テー
ブルエントリについて、該エントリが管理する領域が前
記ページを含みなおかつ該エントリに対する前記判別子
が設定されていれば、該判別子をリセットし、該エント
リを含むアドレス変換テーブルよりも下位レベルかつ前
記ページを含む領域を管理するアドレス変換テーブルを
前記書込要求が発生したアドレス空間に対して作成し、
作成したアドレス変換テーブルに該アドレス変換テーブ
ルに対応する元のアドレス変換テーブル中の前記ページ
を含まない領域に対するエントリを複写するとともに、
該エントリに対して前記判別子を設定し、作成したアド
レス変換テーブルのアドレスを該アドレス変換テーブル
を管理する１レベル上位のアドレス変換テーブルの該当
するエントリに設定し、前記ページの内容を新たに割当
てた実記憶領域に複写するとともに、該実記憶領域のア
ドレスを前記書込要求が発生したアドレス空間に対する
最下位レベルのアドレス変換テーデルの前記ページに対
するエントリに設定することを特徴とする請求項１又は
請求項２のいずれか一に記載の仮想記憶装置の制御方
法。
【請求項７】前記第二のアドレス空間生成の要求に応じ
て、前記第一のアドレス空間に対するアドレス変換テー
ブルのエントリを前記第二のアドレス空間の対応するア
ドレス変換テーブルに複写するときに、該エントリが管
理する領域がコピーオンライトの対象であればその旨を
示す判別子を前記エントリに対して設定し、前記第一の
アドレス空間及び前記第二のアドレス空間のいずれかの
ページに対する書込要求に応じて、各アドレス変換テー
ブルエントリについて、該エントリが管理する領域が前
記ページを含みなおかつ該エントリに対する前記判別子
が設定されていれば、該判別子をリセットし、該エント
リを含むアドレス変換テーブルよりも下位レベルかつ前
記ページを含む領域を管理するアドレス変換テーブルを
前記書込要求が発生したアドレス空間に対して作成し、
最下位レベル以外の作成したアドレス変換テーブルに該
アドレス変換テーブルに対応する元のアドレス変換テー
ブル中の前記ページを含まない領域に対するエントリを
複写するとともに、該エントリに対して前記判別子を設
定し、作成したアドレス変換テーブルのアドレスを該ア
ドレス変換テーブルを管理する１レベル上位のアドレス
変換テーブルの該当するエントリに設定し、前記ページ
に対するエントリを含む最下位レベルのアドレス変換テ
ーブルの各エントリに対し、該エントリが管理するペー
ジの内容を新たに割当てた実記憶領域に複写するととも
に、該エントリに該実記憶領域のアドレスを設定するこ
とを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか一に記
載の仮想記憶装置の制御方法。
【請求項８】読込専用領域と書込可能領域とが別の領域
グループに属するように仮想記憶装置内の領域をグルー
プ分けし、前記領域グループ毎に、該領域グループに属
する領域が共有または複写のいずれかの対象であるか否
かを示す第一のフラグと、該領域グループに属する領域
が読込専用領域であるか書込可能領域であるかを判別す
る第二のフラグとを設け、前記第二のアドレス空間生成
の要求に応じて、前記第一のフラグの判定結果が共有ま
たは複写のいずれかの対象であることを示す領域を前記
第一のアドレス空間及び前記第二のアドレス空間で共有
するとともに、前記第二のフラグの判定結果が書込可能
領域であることを示す領域をコピーオンライトの対象と
することを特徴とする請求項６又は請求項７のいずれか
一に記載の仮想記憶装置の制御方法。
【請求項９】前記アドレス変換テーブルエントリの無効
フラグ及び該エントリが管理する領域の複写方法を示す
複写属性フラグで該エントリに対する前記判別子を構成
し、各アドレス変換テーブルエントリに対する前記判別
子の設定有無を判定する際、該エントリの前記無効フラ
グの設定有無を判定し、該無効フラグが設定されている
場合さらに該エントリに対する前記複写属性フラグの設
定有無を判定し、該複写属性フラグが設定されていれば
該エントリに対して前記判別子が設定されていると判定
することを特徴とする請求項３乃至請求項８のいずれか
一に記載の仮想記憶装置の制御方法。
【請求項１０】読込専用領域と書込可能領域とが前記最
上位のアドレス変換テーブルの異なるエントリに対応す
る領域に属するように前記アドレス空間内の領域を配置
することを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか
一に記載の仮想記憶装置の制御方法。
【請求項１１】２レベルのアドレス変換テーブルを有
し、前記最上位レベルのアドレス変換テーブルがセグメ
ントテーブルであり、前記最下位レベルのアドレス変換
テーブルがページテーブルであることを特徴とする請求
項１乃至請求項１０のいずれか一に記載の仮想記憶装置
の制御方法。
【請求項１２】複数レベルのアドレス変換テーブルを有
する多重仮想記憶方式の計算機システムにおいて、第一
のアドレス空間で実行中のプログラムからの新たな第二
のアドレス空間生成の要求に応じて、前記第二のアドレ
ス空間に対する前記アドレス変換テーブルを作成するた
めの手段と、前記最上位レベルのアドレス変換テーブル
に前記第一のアドレス空間に対する最上位レベルのアド
レイ変換テーブル中の実記憶領域割当済の領域を管理す
るエントリを複写することにより、前記最上位レベルの
アドレス変換テーブルよりも下位のアドレス変換テーブ
ル及び該アドレス変換テーブルに対応する領域を前記第
一のアドレス空間及び前記第二のアドレス空間の間で共
有するための手段とを有し、前記アドレス変換テーブル
作成手段は最上位のアドレス変換テーブルのみを作成す
るように機能するものであることを特徴とする仮想記憶
装置の制御方法。