JP2908598B2 - 情報処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複数の命令ストリームの
命令を並列に発行することによって複数の機能ユニット
を効率よく使用する情報処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

［従来技術の概要］近年、情報処理装置は、命令を並列
処理することで命令実行の高速化が追求されている。
現在の汎用計算機のアーキテクチャ上の定義は、論理的
な命令実行の面から暗黙の内に、命令実行の逐次性、即
ち、先の計算結果をふまえて後の計算を行うということ
を含んでいる。

【０００３】しかし、何年も前から、高性能逐次マシン
の設計者は、命令を並列実行することがマシンの性能向
上に有用であるということを認識していた。そして、こ
の方向に沿う最初の試みは、命令処理のパイプライン
（並列方式）化である。 しかるに、初期のパイプライ
ン化マシンでは、論理的インタロック（例えば、Ｎ番目
の命令の入力情報がＮ−１番目の命令の実行によって生
成されること）により、サイクル毎に１つの命令を実行
するという論理的な限界よりも相当低い性能で動作して
いた。そして、この問題はＲＩＳＣプロセッサの登場に
よりほぼ解決されてきている。すなわち、ＲＩＳＣプロ
セッサでは、サイクル毎に実行する命令数はほぼ１であ
り、高速化の限界に近づいている。ＭＩＰＳ社のＲ２０
００／３０００はパイプライン化された高性能ＲＩＳＣ
プロセッサの例である。

【０００４】しかし、さらに性能向上を図ろうとする場
合には、もはや単にパイプライン化技術のみに頼ること
は不可能である。そこで、設計者は、その手段として演
算ユニットなどを増加させるという施策をとる。そし
て、これにより、サイクル毎に複数の命令を発行するこ
とが可能となる。この性能の向上に対して支払われる代
償はハードウェアの追加であり、これには、機能ユニッ
トの増加のみならず、アーキテクチャが要求する命令実
行の論理的逐次性を維持するための制御の複雑さの増大
も含まれる。インテル社の８０９６０ＣＡはそのような
スーパスカラ（Ｓｕｐｅｒ ｓｃａｌａｒ、多重命令発
行）技術を用いた最初の商用マイクロプロセッサであ
る。

【０００５】しかし、やはり複数の処理ユニットを内蔵
し、並列に実行する命令数を増やすことによって性能向
上を図るにも限界がある。即ち普通のアプリケーション
を考えると、やはり論理的なインタロックを本質的に解
消することにはならないため並列に実行できるのはせい
ぜい２〜３個の命令といわれている。このため命令の並
列実行による性能向上の可能性には自ずと限界がある
（例えば、「日経エレクトロニクス」第４８７号１９１
〜２００ページ）。 ［従来例の説明］以下図面を参照しながら、上記した従
来の情報処理装置、すなわち、パイプライン化プロセッ
サの一例について説明する。

【０００６】図２は従来の情報処理装置の概要構成を示
すものである。図２において、１１は命令フェッチ部、
２１は命令解読部、２２は依存解析部である。２３、２
４、２５は機能実行部であるが、本例ではそれぞれ整数
演算ユニット、浮動小数点演算ユニット、ロード／スト
ア・ユニットとしている。なお、通常はこれらの他に汎
用レジスタなどが存在するが、本発明の動作と直接の関
係を持たないため、図２では図示を省略している。 以
上のように構成された情報処理装置について、以下にそ
の動作について説明する。 まず、図２に示されたハー
ドウェアは、命令実行の３つの本質的なフェーズ、すな
わち命令のフェッチと解読と実行とを実現する。命令フ
ェッチ部１１はメモリまたはキャッシュから命令を読み
出し、これを所定の局所命令レジスタに配置するという
機能を実現する。また、命令アクセスのための様々なア
ドレス発生機能も有する。命令解読部２１は個々の命令
を解読し、その命令の種類に応じて機能実行部に対する
動作指令を発行する。依存解析部２２は実行フェーズに
ある命令でどのレジスタが入力や出力として用いられて
いるかを記憶・管理する。これはデータ依存に起因する
命令間の論理的インタロック制御に必要な機構である
が、この依存解析部２２は命令解読部２１内に含めて考
えることもできる。各機能実行部２３〜２５は命令パイ
プラインにおける実行フェーズを担当する。

【０００７】次に、命令解読部２１の動作についてさら
に詳細に説明する。命令フェッチ部１１から得た命令が
分岐命令などのシーケンス制御に関する命令である場合
には、命令解読部２１は命令フェッチ部１１に指示を与
え、命令フェッチ部１１で命令アドレスの操作を行な
う。命令フェッチ部１１から得た命令が演算命令やロー
ド／ストア命令であった場合には、命令解読部２１は、
まず、依存解析部２２からの情報をもとにデータ依存性
の存在の検査を行なう。このような依存解析において
は、演算に使用される各レジスタ毎に１ビットのフラグ
を設けて管理することがよく行なわれる。依存解析の結
果、発行可能であれば、その命令はそれぞれ対応する機
能実行部に送られるとともに、依存解析のための情報に
新たなレジスタ使用を予約するための更新を行なう。ま
た、発行不可能であれば、その命令はデータ依存が解決
されるまで機能実行部への発行を送らせられる。すなわ
ち、命令パイプラインをインタロックする。

【０００８】機能実行部の機能や能力は、当然、命令解
読部２１によって知られている必要がある。従って、命
令実行の完了による依存性の解消時期は、命令解読部２
１によって知られることが可能であるが、その手段とし
ては機能実行部からの実行完了通知またはレジスタへの
書き込み動作によって依存解析のための情報の更新を行
なうものもある。

【０００９】スーパスカラ方式のマシンの場合は、この
命令解読部２１において複数の命令に対して同時にこの
ような依存解析を行なうとともに、更に、命令の種類に
よって機能実行部の競合が起こらないかどうかを検査
し、発行可能な命令があれば、それらをそれぞれの機能
実行部に同時発行する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、前述したように、命令実行レベルで利用
する命令ストリームは１つであり、また、１つの命令ス
トリーム内では命令間の依存関係に起因してパイプライ
ン・インタロックを引き起こす。そのため、各機能ユニ
ットを高使用率で稼働させることができず、ひいては処
理性能における高スループットが得られないという問題
点を有していた。

【００１１】本発明は上記問題点に鑑み、複数の命令ス
トリームの命令を並列に実行することにより命令レベル
の並列性を増し、各機能ユニットの使用率が高く、高ス
ループットを実現する情報処理装置を種々提供すること
を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を解決するた
め、請求項１の発明においては、複数の命令準備部と、
複数の機能実行部と、前記命令準備部と命令実行部の間
に設けられる命令スケジュール部とを備え、前記命令準
備部は、命令の読み出しを行う命令フェッチ部と、前記
機能実行部からのデータ依存情報を解析、保管する依存
解析手段と、命令フェッチ手段が読出した命令を解読し
て前記データ依存情報を基に命令の発行可能性を判定す
る命令解読手段とからなり、前記命令スケジュール部
は、複数の命令準備部から同時に命令解読結果を受け付
けると共に、複数の機能実行部のうち命令受け付け可能
状態にある機能実行部を対象として発行可能な命令解読
結果を選択し、選択した命令解読結果とそれを解読した
命令準備部の番号とを対象とする機能実行部に出力する
手段を含み、各機能実行部は、命令スケジュール部から
出力された命令解読結果に従って命令の実行を行う手段
と、実行終了時には、命令スケジュール部から出力され
た命令準備部の番号を付加したデータ依存情報を前記複
数の命令準備部に通知する手段とを含み、前記依存解析
手段は、自身の属する命令準備部の番号が付加されたデ
ータ依存情報を解析することを特徴としている。

【００１３】請求項２の発明においては、前記命令準備
部の命令解読手段が、命令フェッチ手段から同時に複数
命令を受け付け、その中で並列実行可能な命令を判別
し、その命令を命令スケジュール部に出力し、発行不可
能な命令は発行可能となるまで保持する構成であり、命
令スケジュール部は前記命令解読手段が発行可能な命令
数だけの入力ポートを有することを特徴としている。

【００１４】請求項３の発明においては、前記命令スケ
ジュール部に替えて、命令収集部と、複数の各機能実行
部の入力側にあって命令収集部の命令を蓄積する命令蓄
積部とが設けられ、前記命令収集部は命令解読部から発
行可能な命令解読結果を受け、命令蓄積部のうち蓄積余
裕のある命令蓄積部を対象として命令解読結果とそれを
解読した命令準備部の番号とを対応する命令蓄積部に出
力する構成であり、前記命令蓄積部は、蓄積した命令解
読結果と命令準備部の番号とを順次に対応する機能実行
部に出力すると共に、命令の蓄積余裕があるときはそれ
を示す信号を命令収集部に出力する構成であることを特
徴としている。

【００１５】請求項４の発明においては、前記命令準備
部の命令解読手段が、命令フェッチ手段から同時に複数
命令を受け付け、その中で並列実行可能な命令を判別
し、その命令を命令収集部に出力し、発行不可能な命令
は発行可能となるまで保持する構成であり、命令収集部
及び命令蓄積部が夫々複数の命令解読結果を収集・蓄積
できるよう入力ポート数が拡張されていることを特徴と
している。

【００１６】請求項５の発明における情報処理装置は、
更に各命令解読手段毎にそれから出力された命令を一時
的に蓄える少なくとも１の命令待機部を備え、命令解読
手段は、空いている命令待機部を調べ、空いている命令
待機部に命令解読結果を出力する構成であり、命令スケ
ジュール部は命令待機部に保持されている命令を対象と
してスケジューリングする構成であることを特徴として
いる。

【００１７】請求項６の発明においては、前記命令準備
部の命令解読手段が、命令フェッチ手段から同時に複数
命令を受け付け、その中で並列実行可能な命令を判別
し、その命令を命令待機部に出力し、発行不可能な場合
及び空いている命令待機部がない場合には解読結果を保
持する構成であり、命令待機部の数及び命令スケジュー
ル部の入力ポート数が拡張されていることを特徴として
いる。

【００１８】請求項７の発明においては、前記命令待機
部及び命令スケジュール部が機能実行部の種類に応じて
分割され、各命令準備部の命令解読手段は解読した命令
の種類に対応した命令待機部に出力し、各命令スケジュ
ール部は対応する種類の命令を命令待機部から受け付
け、対応する機能実行部に出力する構成であることを特
徴としている。

【００１９】請求項８の発明においては、前記命令準備
部の命令解読手段が、命令フェッチ手段から同時に複数
命令を受け付け、その中で並列実行可能な命令を判別
し、その命令を命令待機部に出力し、発行不可能な場合
及び空いている命令待機部がない場合には解読結果を保
持する構成であり、命令待機部の数及び命令スケジュー
ル部の入力ポート数が拡張されていることを特徴として
いる。

【００２０】請求項９の発明においては、請求項７の命
令スケジュール部に替えて命令スケジュール部の機能に
命令蓄積機能を付加した命令蓄積部を設けると共に、命
令待機部を除去した構成を特徴としている。請求項１０
の発明においては、前記命令準備部の命令解読手段が、
命令フェッチ手段から同時に複数命令を受け付け、その
中で並列実行可能な命令を判別し、その命令を命令蓄積
部に出力する構成であり、命令蓄積部は前記命令解読手
段が発行可能な命令数だけの入力ポートを有することを
特徴としている。

【００２１】請求項１１の発明においては、命令スケジ
ュール装置が外部に命令入力を促して命令の入力を受付
ける複数の命令入力部と、外部からの命令要求に促され
て命令を出力する複数の命令出力部と、前記各命令入力
部から入力された複数の命令の中から前記各命令出力部
で出力する命令を選択する命令選択部とを具備し、前記
命令選択部は前記命令入力部の番号を記憶する記憶手段
と、前記記憶手段で記憶している番号に相当する命令入
力部から入力した命令を優先して選択する選択手段と、
前記各命令入力部での命令入力状況および前記記憶手段
をもとに前記記憶手段で記憶している内容を更新する状
態更新手段とを有することを特徴としている。

【００２２】請求項１２の発明においては、命令スケジ
ュール装置が外部に命令入力を促して命令の入力を受付
ける複数の命令入力部と、外部からの命令要求に促され
て命令を出力する複数の命令出力部と、前記各命令入力
部から入力された命令の中から前記各命令出力部出力す
る命令を選択する命令選択部とを具備し、前記命令選択
部は論理的にグループ化された命令入力グループのグル
ープ番号を記憶する記憶手段と、前記各命令入力グルー
プごとに命令を入力した前記命令入力部の数を集計する
集計手段と、まず前記集計手段による結果に基づいて命
令を選択することを試み、前記集計手段において同優先
度の前記命令入力グループが複数存在した場合には前記
記憶手段で記憶している番号の前記命令入力グループの
命令を優先して選択する選択手段と、前記各命令入力グ
ループでの命令入力状況および前記記憶手段をもとに前
記記憶手段で記憶している内容を更新する状態更新手段
とを有することを特徴としている。

【００２３】請求項１３の発明においては、命令スケジ
ュール装置が外部に命令入力を促して命令の入力を受付
ける複数の命令入力部と、外部からの命令要求に促され
て命令を出力する命令出力部と、前記各命令入力部で入
力した命令の中から前記各命令出力部で出力する命令を
選択する命令選択部とを具備し、前記命令選択部は前記
命令入力部の番号を記憶する第１の記憶手段と、前記第
１の記憶手段で記憶している番号の前記命令入力部で入
力した命令を連続して選択した場合の連続選択数を記憶
する第２の記憶手段と、前記第２の記憶手段で記憶して
いる値がある値を越えているか否かを検査する連続選択
検査手段と、前記第１の記憶手段で記憶している番号の
前記命令入力部で入力した命令を優先して選択する選択
手段と、命令の選択に応じて前記第２の記憶手段で記憶
している内容を更新する第１の状態更新手段と、前記各
命令入力部での命令入力状況および前記連続選択検査手
段の結果をもとに前記前記第１の記憶手段で記憶してい
る内容を更新する第２の状態更新手段とを有することを
特徴としている。

【００２４】

【００２５】

【作用】以上の構成により、本発明に係わる情報処理装
置においては、同時に発行する複数の命令を同一の命令
ストリームから得るのではなくデータ依存性が存在しな
い異なる命令ストリームから選択しているため、データ
依存に起因するパイプライン・インタロックが低減され
て各機能ユニットが効率良く動作する。

【００２６】また、請求項３、４、９、及び１０の発明
に係る情報処理装置においては各機能ユニットの入力部
にいくつかの動作指令を記憶するための命令蓄積部を配
置し、命令発行段階で機能ユニットの資源競合を起こし
た場合でも前記命令蓄積部に蓄えることにより、命令パ
イプライン前段での次命令のフェッチ・解読を開始で
き、従って、資源競合に起因するパイプライン・インタ
ロックの発生頻度が低減することとなる。

【００２７】また、請求項５、６、７、及び８の発明に
係る情報処理装置においては命令解読手段からの命令発
行段階にいくつかの動作指令を記憶するための命令待機
部を配置し、命令解読手段からの出力である動作指令を
その命令待機部に一時的に格納することにより、命令パ
イプライン前段では次の命令のフェッチ・解読を開始で
き、従って、資源競合に起因するパイプライン・インタ
ロックの発生頻度が低減することとなる。

【００２８】また、請求項７及び８の発明に係る情報処
理装置においては命令スケジュール部を各実行ユニット
・グループ毎に分割して設けることにより、個々の命令
スケジュール部の構成においてその論理的複雑度を軽減
することとなる。また、請求項３及び４の発明に係る情
報処理装置においては命令収集部を各実行ユニット・グ
ループ毎に分割して設けることにより、個々の命令収集
部の構成においてその論理的複雑度を軽減することとな
る。

【００２９】また、請求項７及び８の発明に係る情報処
理装置においては命令スケジュール部を各実行ユニット
・グループ毎に分割して設け、各命令スケジュール部に
おける命令スケジュール・アルゴリズムとしてそれぞれ
の機能ユニットの種類に応じた最適なものを採用するこ
とにより、各機能ユニットの持つ動作効果を有効に引き
出すこととなる。

【００３０】また、請求項１１の発明においては命令ス
ケジュール部のアルゴリズムにおいて、命令選択対象と
なる命令ストリームを記憶しておき、その記憶した命令
ストリームの命令を最優先で選択し、各命令ストリーム
における命令入力状況および命令選択状況に基づいて最
優先で命令選択を行なう命令ストリームを変更すること
により、各命令ストリームの命令を公平に選択して実行
することとなる。

【００３１】また、請求項１２の発明においては命令ス
ケジュール部のアルゴリズムにおいて、命令選択対象と
して優先権を与えられた命令ストリームを記憶してお
き、各命令ストリームからの命令実行要求数と記憶して
いる命令ストリームの命令選択優先権とに基づいて命令
を選択し、各命令ストリームにおける命令入力状況およ
び命令選択状況に基づいて命令選択を行なう際に優先権
を与えられる命令ストリームを変更することにより、各
命令ストリームからの命令実行要求の量に応じて各命令
ストリームの命令を公平に選択して実行することとな
る。

【００３２】また、請求項１３の発明においては主にメ
モリ・アクセス・ユニットのための命令スケジュール部
のアルゴリズムにおいて、命令選択対象として優先権を
与えられた命令ストリームとその命令ストリームの命令
を連続して選択した場合の選択命令数とを記憶してお
き、その選択命令数がある範囲内にある場合には記憶し
ている命令ストリームの命令を最優先で選択し、そうで
ない場合には各命令ストリームにおける命令入力状況お
よび命令選択状況に基づいて最優先で命令選択を行なう
命令ストリームを変更することにより、データ参照の局
所性を維持しながら各命令ストリームの命令を公平に選
択して実行することとなる。

【００３３】

【実施例】

［請求項１の発明の実施例］請求項１の発明に係る情報
処理装置の一実施例について、図面を参照しながら説明
する。 図１は本発明の実施例における情報処理装置の
構成を示すものである。

【００３４】図１において、１１は命令フェッチ部、１
２は命令解読部、１３は依存解析部、１５は命令スケジ
ュール部である。１６〜１８は機能実行部であるが、本
実施例ではそれぞれ整数演算ユニット、浮動小数点演算
ユニット、ロード／ストア・ユニットとしている。ま
た、１組の命令フェッチ部１１、命令解読部１２、依存
解析部１３とから構成される部分１４を命令準備部と呼
ぶことにする。通常はこれらの他に汎用レジスタなどが
存在するが、本発明の動作と直接の関係を持たないた
め、図１では省略している。なお、このことは、全ての
情報処理装置の実施例においても同様である。

【００３５】以上のように構成された情報処理装置につ
いて、図１及び（表１）を用いてその動作を説明する。
まず、図１に示されたハードウェアは、命令実行の３つ
の本質的なフェーズ、すなわち命令のフェッチと解読と
実行とを実現するが、従来例として図２に示した構成と
比較して、特に、命令実行フェーズの前半の処理である
命令のフェッチと解読の部分、すなわち命令準備部１４
が多重化されているのが異なる。ここに各命令準備部１
４は、ある期間において１つの命令ストリームに占有さ
れる。本実施例では２組の命令準備部１４を備えた構成
となっているため、最大２個の命令ストリームの処理を
同時に行なうことができる。一方、後半の実行フェーズ
では、各機能実行部１６〜１８内に異なる命令ストリー
ムの命令が混在する。

【００３６】命令フェッチ部１１は現在広く用いられて
いるものと同じものであり、メモリまたはキャッシュに
アドレスを与えて命令を読み出し、これを所定の局所命
令レジスタに配置するという機能を実現する。また、命
令アクセスのための様々なアドレス発生機能も包含す
る。命令解読部１２は個々の命令を解読し、その命令が
機能実行部１６〜１８で実行されるべきものである場合
には、その命令の解読結果、すなわち機能実行部への動
作指令を命令スケジュール部１５に出力する。依存解析
部１３は実行フェーズにある命令でどのレジスタが入力
や出力として用いられているかを記憶・管理するもので
あるが、場合によっては、本部分は命令解読部１２内に
含めて考えられてもよい。命令スケジュール部１５は各
命令解読部１２から出力された命令の解読結果を入力
し、それらを機能実行部１６〜１８に振り分ける。各機
能実行部１６〜１８は命令パイプラインにおける実行フ
ェーズを担当する。

【００３７】命令スケジュール部１５の動作についてさ
らに詳細に説明する。まず、命令解読部１２とのインタ
フェースであるが、命令スケジュール部１５は命令解読
部１２から命令種類タグＴと動作指令情報Ｃとを入力
し、受け付け状態信号Ｄを出力する。一方、機能実行部
１６〜１８とのインタフェースについては、命令スケジ
ュール部１５は個々の機能実行部から起動要求信号Ｒを
入力し、動作指令情報Ｖを出力する。

【００３８】命令種類タグＴは命令解読部１２から入力
した動作指令情報Ｃをどの機能実行部に送出するかを示
すものであり、本実施例では、ｎ、ｉ、ｆ、ｍの４つの
値をとることができる（実際には２進数の値が割り当て
られる）。ここで、ｎ、ｉ、ｆ、ｍはそれぞれ、無効、
整数演算ユニット、浮動小数点演算ユニット、ロード／
ストア・ユニットを意味している。命令種類タグＴの値
がｎの場合、これに関連する動作指令情報Ｃには有効な
情報が出力されていないものとみなす。

【００３９】動作指令情報Ｃの内容および形式はそれが
送られる機能実行部によって異なるが、一般的には、機
能実行部１６〜１８で行なわれる操作に対するより詳細
な指示報や使用されるレジスタの番号などが含まれる。
ただし、各機能実行部１６〜１８は複数の命令ストリー
ムで共有されることから、演算に使用するデータの混同
を防ぐために動作指令情報Ｃには命令準備部１４の番号
についての情報が付加される。

【００４０】受け付け状態信号Ｄは命令解読部１２から
出力された動作指令情報Ｃを機能実行部１６〜１８に送
出したか否か、すなわち、命令スケジュール部１５が命
令解読部１２から次の動作指令情報Ｃを入力できるか否
かを命令解読部１２に通知するための２値信号である。
起動要求信号Ｒは各機能実行部１６〜１８が新たに命令
（動作指令）を受け付けることのできる状態にあるか否
かを示す２値信号である。

【００４１】動作指令情報Ｖは各機能実行部１６〜１８
に対する命令（動作指令）であり、２組の命令準備部１
４から入力された動作指令情報Ｃの中のいずれか１つが
動作指令情報Ｖとして出力される。（表１）に命令スケ
ジュール部１５の各入力値に対する出力値（真理値表）
を示す。（表１）において、Ｔ［０］、Ｔ［１］はそれ
ぞれ０番目、１番目の命令解読部１２からの命令種類タ
グ入力であり、また、Ｃ［０］、Ｃ［１］はそれぞれ０
番目、１番目の命令解読部１２からの動作指令情報入力
である。Ｄ［０］、Ｄ［１］はそれぞれ０番目、１番目
の命令解読部１２への受け付け状態信号出力である。Ｉ
［０］、Ｉ［１］はそれぞれ０番目、１番目の命令解読
部１２から出力された動作指令情報の内容を指してい
る。また、整数演算ユニット１６、浮動小数点演算ユニ
ット１７、ロード／ストア・ユニット１８からの起動要
求信号入力および動作指令出力はそれぞれＲ［０］、Ｒ
［１］、Ｒ［２］およびＶ［０］、Ｖ［１］、Ｖ［２］
である。

【００４２】

【表１】

【００４３】さて、命令種類タグＴ［ｋ］（ここにｋ＝
０，１）は、前述したように、ｎ、ｉ、ｆ、ｍの中のい
ずれかの値をとる。命令種類タグＴ［ｋ］の値がｎのと
き、ｋ番目の命令解読部１２は動作指令情報として有効
な情報を出力していない。（表１）における動作指令情
報入力Ｃ［ｋ］の欄の記号「−」は、命令スケジュール
部１５がその入力値を無視することを意味する。

【００４４】また、起動要求信号入力Ｒ［ｋ］は、その
値が１であれば動作指令情報Ｖ［ｋ］を受け付けること
が可能であり、０であれば不可能であることを意味する
ものとする。機能実行部の性質、即ち、演算器の待ち時
間は不必要であることから考えて、本実施例では、Ｒ
［０］、Ｒ［１］は常に１であると仮定している。すな
わち、命令スケジュール部１５は、整数演算ユニット１
６および浮動小数点演算ユニット１７については起動要
求信号入力を考慮しない。（表１）中にＲ［０］、Ｒ
［１］の欄がないのはこのためである。（表１）中のＲ
［２］の欄の記号「＊」は０または１のいずれか（いず
れでもよい）を表す。

【００４５】また、受け付け状態信号Ｄ［ｋ］は、その
値が１であれば次のサイクルで新たに動作指令（命令）
を受け付けることが可能であり、０であれば不可能であ
ることを意味する。この受け付け状態信号Ｄ［ｋ］は、
別の意味として、その値が１であれば現サイクルの動作
指令情報Ｉ［ｋ］を機能実行部に発行したことを意味
し、０であれば現サイクルの動作指令情報Ｉ［ｋ］が機
能実行部に発行されずに残っていることを意味している
ものと解釈できる。

【００４６】また、動作指令情報出力Ｖ［ｋ］の欄に
は、２つの動作指令情報入力Ｃ［０］、Ｃ［１］の内の
いずれを選択して機能実行部に出力するかを示してい
る。ここで、記号「＝」は、ＮＯＰ出力、すなわち、意
味のある命令（動作指令）の出力を行なわないことを表
している。この（表１）に示すように、使用する機能実
行部１６〜１８において競合が生じなければ、各命令準
備部１４から出力された命令（動作指令）が同時に発行
される。資源競合が生じた場合には、０番目の命令準備
部１４から出力された命令（動作指令）が優先され、１
番目の命令準備部１４から出力された命令（動作指令）
は待たされることとなる。このような資源競合時の動作
は（表１）の７、１３、２３行（ケース）目に示されて
いる。

【００４７】次に、命令解読部１２の動作についてさら
に詳細に説明する。本発明における情報処理装置の場
合、命令発行時において命令パイプラインをインタロッ
クする要因は２つある。１つはデータ依存性による命令
発行遅延であり、もう１つは資源競合である。命令解読
部１２におけるデータ依存性の検査およびインタロック
制御については従来例に示した命令解読部２１と同じ動
作を行なうものとしてよい。本発明に用いる命令解読部
１２が従来例に示した命令解読部２１と異なるのは資源
競合による命令パイプラインのインタロック制御におい
てである。すなわち、命令解読部１２は、命令スケジュ
ール部１５の受け付け状態信号Ｄに応じて命令準備処理
を一時的に中断しなければならない。命令解読部１２が
命令種類タグＴおよび動作指令情報Ｃとを命令スケジュ
ール部１５に出力する場合、命令スケジュール部１５が
出力している受け付け状態信号Ｄの値を検査する。受け
付け状態信号Ｄの値が１であれば、命令解読部１２は命
令種類タグＴおよび動作指令情報Ｃを出力する。受け付
け状態信号Ｄの値が０であれば、命令解読部１２は１つ
前のサイクルで出力していた命令種類タグＴおよび動作
指令情報Ｃを再び（継続して）出力する。なぜなら、受
け付け状態信号Ｄの値が０であるということは、前サイ
クルで出力した命令（動作指令）が機能実行部１６〜１
８に発行されなかったことを意味しているからである。
このため、命令解読部１２からの命令種類タグＴおよび
動作指令情報Ｃの出力サイクルと命令スケジュール部１
５からの受け付け状態信号Ｄの出力サイクルとは半周期
ずらせたタイミング設計を行なっている。

【００４８】次に、依存解析部１３および機能実行部１
６〜１８の動作についてさらに詳細に説明する。機能実
行部１６〜１８は従来のものと同じであって、データ依
存解析に関する部分を除いては、その内部動作は本発明
の本質と関係ない。データ依存解析において本発明の情
報処理装置が従来例に示した情報処理装置と異なるの
は、命令解読部１２では、自らが出力した命令が何時機
能実行部１６〜１８で実行され、終了するのかを単独で
判断することができない点にある。なぜなら、命令解読
部１２が出力した命令（動作指令）が実際に機能実行部
１６〜１８に発行されるのは命令スケジュール部１５の
動作に左右され、資源競合を起こしている場合には命令
（動作指令）の発行が遅らされることがあるからであ
る。従って、機能実行部１６〜１８はレジスタ・アクセ
スを契機として、依存解析部１３に対してデータ依存性
が解消されたことを通知する。この際、どの依存解析部
１３に通知するのかを判断する必要があるが、そのため
に命令解読部１２から動作指令情報の一部として付加さ
れた命令準備部１４の番号を利用する。依存解析部１３
では各レジスタ毎にその使用状況を管理する。そのため
に、個々のレジスタに対して少なくとも使用可能と使用
予約の２つの状態を用いて管理する。命令解読部１２で
は、現在解読している命令が既に使用予約されているレ
ジスタを使用するか否かを検査する。この検査において
データ依存性の存在しないことが確認された場合に限
り、解読された命令が命令スケジュール部１５に出力さ
れる。この時、その命令が使用するレジスタが使用予約
として依存解析部１３内に記憶される。この使用予約状
態は、機能実行部１６〜１８からの通知によって使用可
能状態へと変化する。

【００４９】本実施例によれば、命令準備部を複数設
け、その各々の命令準備部から出力された命令（動作指
令）をスケジュールして各機能実行部に割り付ける命令
スケジュール部を命令準備部と機能実行部との間に設け
ることにより、命令ストリーム・レベルの並列性を活か
して各機能実行部の利用率を向上することができる。な
お、本実施例では機能実行部１６〜１８として３種の機
能演算ユニットを用いているが、これらの機能実行部
は、同一の（均質な）ユニットであってもよく、また、
異なる機能を持つ（不均質な）ユニットであってもよ
い。また、その数においても特に限定されることはな
い。これは他の請求項の発明の実施例においても同様で
ある。

【００５０】また、本実施例では命令準備部１４を２個
備えるものとしているが、その数においては特に限定さ
れるものではない。これは他の本発明請求項の実施例に
おいても同様である。また、本実施例では命令準備部１
４の番号を命令解読部１２からの出力時に動作指令情報
Ｃに付加したが、これは、命令スケジュール部１５から
の出力時に命令スケジュール部１５によって動作指令情
報Ｖに付加するものとしてもよい。これらのことは全て
他の請求項の発明の実施例においても同様である。

【００５１】［請求項２の発明の実施例］請求項２の発
明に係る情報処理装置の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。図３は本実施例における情報処理装
置の構成を示すものである。図３において、３１は命令
フェッチ部、３２は命令解読部、３３は依存解析部、３
５は命令スケジュール部である。１６〜１８は機能実行
部であるが、本実施例では請求項１の実施例と同様、そ
れぞれ整数演算ユニット、浮動小数点演算ユニット、ロ
ード／ストア・ユニットとしている。また、１組の命令
フェッチ部３１、命令解読部３２、依存解析部３３とか
ら構成される部分３４を命令準備部と呼ぶことにする。

【００５２】本実施例の特徴は、請求項１の発明に係る
情報処理装置を、各命令ストリームの命令発行において
スーパスカラ（Super scalar, 多重命令発行）技術を用
いて拡張した点にある。従って、以下では、請求項１の
発明に係る情報処理装置の実施例と異なる点についての
み、図３を用いてその動作を説明する。請求項１の発明
に係る情報処理装置と最も異なるのは命令解読部３２の
動作である。この命令解読部３２からの命令発行におい
てはスーパスカラ技術を用いることにより、１サイクル
に複数の実行可能な命令（動作指令）が命令スケジュー
ル部３５に入力される。本実施例では、命令フェッチ部
３１より同時に３命令を入力し、その中で並列実行可能
な命令を判別し、最大２個までの演算またはロード／ス
トア命令を命令スケジュール部３５に出力する。

【００５３】このような命令解読部３２における多重命
令発行に対応するため、依存解析部３３では、１度に複
数の命令に対する発行可能性検査のための依存解析を行
なう必要がある。そのための手法としていくつかの提案
も行なわれているが、この部分は本発明の本質的な部分
ではないので詳細については省略する。簡単には、図１
に示した依存解析部１３の物量的な拡張、増加で実現で
きるとだけ記すに停める。

【００５４】本実施例では２組の命令準備部３４を備
え、さらにその各々の命令解読部３２から最大２個まで
の命令（動作指令）が命令スケジュール部３５に出力さ
れるため、命令スケジュール部３５は４組の動作指令入
力ポートを備えている。なお、命令スケジュール部３５
の構成については、請求項１の発明に係る先の実施例の
中で説明した命令スケジュール部１５の動作指令入力ポ
ート数を２から４へと物量的に拡張、増設することによ
って実現可能となる。更に命令スケジュール部３５にお
いて入力命令間で資源競合を起こした場合には、命令ス
ケジュール部１５と同様、固定優先度方式で解決が図ら
れる。即ち、０番目の命令準備部３４に対して０番目お
よび１番目の動作指令入力ポートを割り当て、また、１
番目の命令準備部３４に対して２番目および３番目の動
作指令入力ポートを割り当て、資源競合を起こした場合
には、動作指令入力ポート番号の小さいものから入力さ
れた命令（動作指令）を優先的に選択する。

【００５５】本実施例によれば、１サイクルに複数の命
令を発行する命令準備部を複数設け、各命令準備部から
出力された命令（動作指令）をスケジュールして各機能
実行部に割り付ける命令スケジュール部を命令準備部と
機能実行部との間に設けることにより、先の実施例に比
較して複数の命令ストリームから成る処理全体のスルー
プットを向上させるだけでなく、１つの命令ストリーム
処理に要する時間も短縮することができる。

【００５６】なお、本発明の命令解読部におけるスーパ
スカラ方式の技術内容の詳細については既に種々のもの
が考えられているが、本発明はこの部分に対して一切の
限定を含むものではない。例えば、命令解読時に機能実
行部の種類や数を考慮に入れて命令発行するか否かにつ
いても一切の規定を設けるものではないのは勿論であ
る。そして、これらのことは他の請求項の発明が採用す
るスーパスカラ方式についても同じである。

【００５７】［請求項３の発明の実施例］請求項３の発
明に係る情報処理装置の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。図４は本実施例における情報処理装
置の構成を示すものである。図４において、１１は命令
フェッチ部、１２は命令解読部、１３は依存解析部、４
１は命令収集部、４２〜４４は命令蓄積部である。１６
〜１８は機能実行部であるが、本実施例ではそれぞれ整
数演算ユニット、浮動小数点演算ユニット、ロード／ス
トア・ユニットとしている。また、１組の命令フェッチ
部１１、命令解読部１２、依存解析部１３とから構成さ
れる部分１４を命令準備部と呼ぶことにする。

【００５８】構成された情報処理装置について、図４及
び（表２）を用いてその動作を説明する。ここで、図４
の１１〜１４および１６〜１８は図１に示したものと同
一である。従って、主に命令収集部４１と命令蓄積部４
２〜４４についてのみ説明する。まず、命令収集部４１
の動作について詳細に説明する。

【００５９】命令収集部４１は各命令解読部１２から出
力された命令の解読結果を入力し、それらを命令蓄積部
４２〜４４に振り分ける。本実施例では命令準備部１４
を２つ備えているため、１サイクルに最大２個の命令解
読結果を入力する。そして、個々の命令蓄積部に対して
最大２個の命令解読結果を出力する。命令解読部１２と
のインタフェースについては、請求項１の発明の実施例
における命令スケジュール部１５と同様であり、命令解
読部１２から命令種類タグＴと動作指令情報Ｃとを入力
し、受け付け状態信号Ｄを出力する。これらの入出力情
報については請求項１の発明の実施例と同じである。一
方、命令蓄積部４２〜４４とのインタフェースについて
は、命令収集部４１は個々の命令蓄積部から蓄積状態情
報Ｓを入力し、動作指令情報Ｖを出力する。

【００６０】蓄積状態情報Ｓは各命令蓄積部４２〜４４
が新たに命令（動作指令）を蓄積する余裕がどの程度あ
るかを示す。動作指令情報Ｖは各機能実行部１６〜１８
に対する命令（動作指令）である。入力された動作指令
情報Ｃが動作指令情報Ｖとして出力される。（表２）に
命令収集部４１の各入力値に対する出力値の対応表を示
す。（表２）において、Ｔ［０］、Ｔ［１］はそれぞれ
０番目、１番目の命令解読部１２からの命令種類タグ入
力であり、また、Ｄ［０］、Ｄ［１］はそれぞれ０番
目、１番目の命令解読部１２への受け付け状態信号出力
である。Ｓ［０］、Ｓ［１］、Ｓ［２］はそれぞれ命令
蓄積部４２、４３、４４からの蓄積状態情報入力であ
る。また、Ｖ［０］〜Ｖ［５］は動作指令情報出力であ
り、Ｖ［０］とＶ［１］は命令蓄積部４２に、Ｖ［２］
とＶ［３］は命令蓄積部４３に、Ｖ［４］とＶ［５］は
命令蓄積部４４にそれぞれ接続されている。

【００６１】

【表２】

【００６２】さて、命令種類タグＴ［ｋ］（ここにｋ＝
０，１）は、請求項１の発明に係る情報処理装置におけ
る実施例と同様、ｎ、ｉ、ｆ、ｍの中のいずれかの値を
とる。蓄積状態情報入力Ｓ［ｋ］は０、１、２の３つの
値をとる。その値が０であれば、命令蓄積部が動作指令
情報Ｖを全く受け付けることができない、すなわち、新
たに命令を蓄積する余裕がないことを意味する。その値
が１であれば、命令蓄積部が動作指令情報Ｖを１つだけ
受け付けることが可能であることを意味する。また、そ
の値が２であれば、命令蓄積部が動作指令情報Ｖを２つ
以上受け付ける余裕のあることを意味する。（表２）に
おける記号「−」は蓄積状態情報入力Ｓ［ｋ］の値が１
または２のいずれであってもよいことを表しており、記
号「＊」は０、１、２のいずれであってもよいことを表
している。 受け付け状態信号Ｄ［ｋ］は、請求項１の
発明の情報処理装置における実施例と同様、その値が１
であれば次のサイクルで新たに動作指令（命令）を受け
付けることが可能であり、０であれば不可能であること
を意味する。この受け付け状態信号Ｄ［ｋ］は、別の意
味として、その値が１であれば現サイクルの動作指令情
報Ｃ［ｋ］を機能実行部に発行したことを意味し、０で
あれば現サイクルの動作指令情報Ｃ［ｋ］が機能実行部
に発行されずに残っていることを意味しているものと解
釈できる。

【００６３】動作指令情報出力Ｖ［ｋ］の欄では、命令
解読部１２から入力した動作指令情報Ｃがどの出力ポー
トから出力されるかを示している。Ｃ［０］、Ｃ［１］
はそれぞれ０番目、１番目の命令解読部１２から出力さ
れた動作指令情報の内容を指している。この欄に現れて
いない動作指令情報出力ポートからは、ＮＯＰが出力さ
れている、もしくは、意味のある命令（動作指令）が出
力されていないことを意味する。この（表２）に示すよ
うに、使用する機能実行部１６〜１８において競合が生
じても、命令蓄積部４２〜４４に命令（動作指令）を蓄
積する余裕がある場合には、各命令準備部１４から出力
された命令（動作指令）が同時に受け付けられる。資源
競合が生じ、かつ、命令を蓄積する余裕も充分にない場
合には、０番目の命令準備部１４から出力された命令
（動作指令）が優先され、１番目の命令準備部１４から
出力された命令（動作指令）は待たされることとなる。

【００６４】次に、命令蓄積部４２〜４４の動作につい
て詳細に説明する。命令蓄積部４２〜４４はそれぞれ関
連する機能実行部１６〜１８のための命令バッファとし
ての役割を果たす。命令の入力については最大２個まで
同時に受け付けるが、ほぼＦＩＦＯ（先入れ先出し）キ
ューとして動作するものと考えてよい。

【００６５】まず、命令収集部４１とのインタフェース
であるが、これについては前述の命令収集部４１にて説
明した通りである。即ち、命令蓄積部４２〜４４は命令
収集部４１に蓄積状態情報Ｓを出力し、また、最大２個
までの動作指令情報Ｖを入力する。ところで命令蓄積部
４２〜４４内に蓄積される動作指令情報には全順序（優
先順位）が付けられている。まず、動作サイクルを基準
とした場合には、前のサイクルで命令蓄積部４２〜４４
に蓄積された動作指令情報の方が、後のサイクルで蓄積
される動作指令情報よりも順序関係において「先」であ
る。また、同一サイクルに最大２個の動作指令情報が入
力されるが、１つ目のポートから入力される動作指令情
報の方が、２つ目のポートから入力される動作指令情報
よりも順序関係において「先」であるとされる。このこ
とは（表２）において、同一の命令蓄積部に２つの動作
指令情報を出力する場合には、命令収集部４１はＶ［2
k］からＣ［０］を、Ｖ［2k+1］からＣ［１］を出力
し、また、１つの動作指令情報のみを出力する場合に
は、常にＶ［2k］からＣ［０］またはＣ［１］を出力し
ていることに示される。

【００６６】一方、機能実行部１６〜１８とのインタフ
ェースについては、命令蓄積部４２〜４４は個々の機能
実行部１６〜１８から起動要求信号Ｒを入力し、内部に
蓄積していた動作指令情報を出力する。起動要求信号Ｒ
は各機能実行部１６〜１８が新たに動作指令を受け付け
ることのできる状態にあるか否かを示すための信号であ
り、命令蓄積部４２〜４４は、この信号Ｒが受け付け可
能を表しているとき、内部に蓄積していた動作指令情報
の中で順序が最も先のものを関連する機能実行部１６〜
１８に出力する。ただし、請求項１の発明の実施例と同
様の考え方により、命令蓄積部４２、４３については、
起動要求信号Ｒの値は常に受け付け可能を表しているも
のとして、その入力を省略してもよい。

【００６７】本実施例によれば、命令準備部を複数設
け、その各々の命令準備部から出力された命令（動作指
令）をスケジュールして各機能実行部に割り付ける命令
収集部を命令準備部と機能実行部との間に設け、さら
に、命令収集部から出力される命令（動作指令）を一時
的に蓄える命令蓄積部を命令収集部と機能実行部との間
に機能実行部ごとに設けることにより、各命令準備部か
ら同時に出力された命令（動作指令）が資源競合を起こ
した場合であっても、命令準備段階における命令パイプ
ラインのインタロックを防ぎ、次の命令の実行準備を続
行することができる。

【００６８】なお、請求項１の発明の場合と同様、請求
項３の発明の情報処理装置はその趣旨に基づいて種々の
変形が可能であり、例えば、命令準備部の数および命令
蓄積部／機能実行部対の種類や数などが、上記実施例に
限定されるものではなく、それらを本発明の範囲から除
外するものではない。 ［請求項４の発明の実施例］請求項４の発明に係る情報
処理装置の一実施例について、図面を参照しながら説明
する。図５は本実施例における情報処理装置の構成を示
すものである。

【００６９】図５において、３１は命令フェッチ部、３
２は命令解読部、３３は依存解析部、５１は命令収集
部、５２〜５４は命令蓄積部である。１６〜１８は機能
実行部であるが、本実施例ではそれぞれ整数演算ユニッ
ト、浮動小数点演算ユニット、ロード／ストア・ユニッ
トとしている。また、１組の命令フェッチ部３１、命令
解読部３２、依存解析部３３とから構成される部分３４
を命令準備部と呼ぶことにする。本発明の特徴は、請求
項３の発明に係る情報処理装置を、各命令ストリームの
命令発行においてスーパスカラ技術を用いて拡張した点
にある。そのため図５における３１〜３４は図３に示し
たものと同一であり、また、１６〜１８は図１に示した
ものと同一である。従って、以下では、請求項２および
３の発明に係る情報処理装置の実施例と異なる点につい
てのみ、図５、図４を用いてその動作を説明する。図５
に示した情報処理装置は、図４の情報処理装置の各命令
準備部１４を、スーパスカラ方式を用いた命令準備部３
４に置き換えたことに伴い、命令収集部および命令蓄積
部を拡張したものである。命令収集部５１は、命令解読
部３２とのインタフェース・ポートを４組設け、また、
各命令蓄積部５２〜５４に対して各々４命令を同時出力
できるように命令収集部４１を拡張したものである。な
お、この変更は、入出力ポートの数、すなわち物理的な
規模の増加であって、論理的機能における本質的な変更
ではない。命令収集部５１は最大４命令を入力し、その
入力した命令をその種類によって分類し、命令蓄積部５
２〜５４の蓄積状況に応じて出力する。なお、命令の入
力ポートには固定的な優先度が付けられており、命令蓄
積部５２〜５４が充分な蓄積能力を持たない状況のもと
では、優先度の低い命令の出力が保留される。

【００７０】命令蓄積部５２〜５４についても、図４の
命令蓄積部４２〜４４の命令入力数を２から４へと拡張
したものである。この場合、４つの命令入力ポートにも
命令の順序関係より生じる固定的な順序、即ち優先度が
付けられている。命令入力数が４へと変更されたことか
ら、蓄積状態信号は論理的に０、１、２、３、４の５つ
の値をとることになる。 以上のように本実施例によれ
ば、１サイクルに複数の命令を発行する命令準備部を複
数設け、各命令準備部から出力された命令（動作指令）
をスケジュールして各機能実行部に割り付ける命令収集
部を命令準備部と機能実行部との間に設け、さらに、命
令収集部から出力される命令（動作指令）を一時的に蓄
える命令蓄積部を命令収集部と機能実行部との間に設け
ることにより、請求項３の発明の特長を失うことなく、
１つの命令ストリーム処理に要する時間も短縮すること
ができる。

【００７１】なお、本請求項４の発明に係る情報処理装
置の実施例では命令収集部５１の命令入力数と１つの命
令蓄積部に対する命令出力数を等しいものと設定した
が、必ずしもこれに限定されないのは勿論である。 ［請求項５の発明の第１の実施例］請求項５の発明に係
る情報処理装置の一実施例（第１の実施例）について、
図面を参照しながら説明する。

【００７２】図６は本実施例における情報処理装置の構
成を示すものである。図６において、１１は命令フェッ
チ部、６１は命令解読部、１３は依存解析部、６３は命
令待機部、３５は命令スケジュール部である。１６〜１
８は機能実行部であるが、本実施例ではそれぞれ整数演
算ユニット、浮動小数点演算ユニット、ロード／ストア
・ユニットとしている。また、１組の命令フェッチ部１
１、命令解読部６１、依存解析部１３とから構成される
部分６２を命令準備部と呼ぶことにする。以上のように
構成された情報処理装置について、以下図６、図１３お
よび（表３）を用いてその動作を説明する。

【００７３】ここで、図６の１１、１３および１６〜１
８は図１に示したものと同一であり、また、図６の３５
は図３に示したものと同一であるため説明を省略する。
従って、主に命令解読部６１と命令待機部６３について
のみ説明する。１１、１３、１６〜１８および３５の各
部については請求項１および２の発明の実施例と同じで
ある。

【００７４】まず、命令解読部６１、命令待機部６３、
命令スケジュール部３５の動作の概要について説明す
る。命令待機部６３は命令解読部６１から出力された命
令（動作指令）を一時的に蓄えるためのバッファとして
働き、本実施例においてはフリップフロップのタイプの
ものが採用されている。図６に示した本実施例では１つ
の命令準備部６２に対して２個の命令待機部６３を備え
た構成となっているため、１命令ストリーム当たり２命
令をスケジュール保留のまま待機させることが可能であ
る。なお、命令解読部６１の動作は請求項１の発明の情
報処理装置の実施例として示した命令解読部１２の動作
とほぼ同じであるが、命令出力を２個の命令待機部６３
に振り分ける点が異なっている。命令解読部６１は、命
令を出力する時点でどちらの命令待機部６３が空いてい
るかを調べ、空いている命令待機部６３に命令を出力す
る。いずれの命令待機部６３も空いていなければ命令パ
イプラインをインタロックする。命令スケジュール部３
５は命令待機部６３に待機している命令を対象としてス
ケジューリングを行ない、各機能実行部１６〜１８に出
力する。資源競合などの理由で命令（動作指令）が命令
スケジュール部３５において選択されなかった場合に
は、その命令は命令待機部６３に残される。命令が選択
されたときとは、その命令待機部６３は空き状態とな
る。

【００７５】次に、命令スケジュール部３５の動作につ
いて詳細に説明する。命令スケジュール部３５は命令待
機部６３から動作指令情報Ｃと命令種類タグＴを入力
し、受け付け状態信号Ｄを出力する。なお、これらの信
号の内容については、請求項１発明に係る情報処理装置
の実施例の説明で述べたものと同じである。ただし、命
令スケジュール部３５から出力される受け付け状態信号
Ｄは、命令待機部６３のみに送られるのではなく、命令
解読部６１にも送られるのが異なる。なお、図６におい
ては、この受け付け状態信号Ｄは命令待機部６３を経由
して命令解読部６１に送られるように示しているが、必
ずしもその必要はなく、直送されてもよい。

【００７６】次に、命令解読部６１の動作について詳細
に説明する。命令解読部６１は命令待機部６３から受け
付け状態信号Ｄを入力して、命令待機部６３に動作指令
情報Ｃと命令種類タグＴと命令設定信号Ｕとを出力す
る。この受け付け状態信号Ｄについては、前述したよう
に、もとは命令スケジュール部３５から出力されたもの
である。また、命令設定信号Ｕは命令種類タグＴの値が
ｎ以外の時に有効となる信号である。この命令設定信号
Ｕは、本実施例において命令種類タグＴを使用する限り
冗長な信号である。従って、最適化の余地を残している
が、説明の都合でこれを用いることにする。

【００７７】命令解読部６１が新たに命令（動作指令情
報Ｃおよび命令種類タグＴ）を出力する際、どの命令待
機部６３が空き状態となっているかを知る必要がある
が、これは、命令スケジュール部３５からの受け付け状
態信号Ｄを参照することによってなされる。すなわち、
受け付け状態信号Ｄの値が１である命令待機部６３が空
き状態となっている。命令解読部６１はそのような空き
状態の命令待機部６３に動作指令情報Ｃおよび命令種類
タグＴを出力する。命令待機部６３が新しい命令を取り
込むか否かは命令設定信号Ｕによって指示される。空き
状態の命令待機部６３が複数存在する場合には、本実施
例ではそのいずれに出力してもよいが、普通はある規則
（優先度）を設けてあらかじめ決めておかれる。

【００７８】次に、命令待機部６３の動作について詳細
に説明する。命令待機部６３は命令解読部６１から動作
指令情報Ｃおよび命令種類タグＴを入力する。実際にこ
れらの情報を命令待機部６３内部に記憶するか否かは命
令解読部６１からの命令設定信号Ｕによって指示され
る。そして命令待機部６３内に記憶した値を常時命令ス
ケジュール部３５に出力する。一方、命令待機部６３は
命令スケジュール部３５が出力した受け付け状態信号Ｄ
を入力して、命令待機部６３の記憶状態を制御する。命
令スケジュール部３５に受け付けられた場合には、記憶
していた内容を破棄する必要があるからである。

【００７９】（表３）は命令待機部６３の動作を示した
ものである。

【００８０】

【表３】

【００８１】まず、動作のタイミングについて説明す
る。命令待機部６３は命令解読部６１と同期して動作
し、また、命令スケジュール部３５とは半周期ずれて動
作する。この様子を図１３に示す。（表３）および図１
３においてＵ［ｋ］はサイクルｋにおける命令解読部６
１からの命令設定信号である。値が１のとき、命令の設
定を指示しており、命令解読部６１が同時に動作指令情
報Ｃ［ｋ］および命令種類タグＴ［ｋ］を出力している
ことを意味している。これに対して、値が０のときは新
たな命令の設定を要求していないことを意味する。ま
た、Ｄ［ｋ］はサイクルｋの後半（およびサイクルｋ＋
１の前半）に命令スケジュール部３５から出力される受
け付け状態信号を表している。また、Ｐ［ｋ］はサイク
ルｋにおける命令待機部６３の動作指令情報Ｃおよび命
令種類タグ出力Ｔである。

【００８２】（表３）を用いて命令待機部６３の動作を
さらに詳細に説明する。Ｄ［ｋ］＝０のとき、命令スケ
ジュール部３５は命令待機部６３が記憶している命令を
受け付けなかったことを示している。従って、命令待機
部６３は記憶している命令を破棄することはできない。
そのため、次サイクルにおいても引き続いて記憶してい
る命令Ｐ［ｋ］を出力する。命令解読部６１はＤ［ｋ］
の値を見て動作を決定するため、Ｄ［ｋ］＝０のときに
Ｕ［ｋ］＝１とはならない。つまり、Ｄ［ｋ］＝０のと
きには常にＵ［ｋ］＝０を出力する。

【００８３】一方、Ｄ［ｋ］＝１のときには、命令待機
部６３は記憶している命令を破棄しなければならない。
Ｕ［ｋ］＝０であれば、次にその命令待機部６３に格納
する命令が存在しないことを示しているので、命令待機
部６３は命令種類タグ出力をｎ（無効）とする。この命
令種類タグ出力の変更により、動作指令情報の出力は前
サイクルの値がそのまま出力されても構わない。Ｕ
［ｋ］＝１のときは、次に処理すべき命令が存在するた
め、新しい命令種類タグＴ［ｋ］および動作指令情報Ｃ
［ｋ］を内部に記憶して、その内容を出力する。ここ
で、Ｔ［ｋ］、Ｃ［ｋ］はサイクルｋにおいて命令解読
部６１が出力していた値である。

【００８４】本実施例によれば、命令準備部を複数設
け、その各々の命令準備部から出力された命令（動作指
令）をスケジュール（発行時間、優先順位等の判断、調
整）して各機能実行部に割り付ける命令スケジュール部
を命令準備部と機能実行部との間に設け、さらに、命令
準備部から出力される命令（動作指令）を一時的に蓄え
る複数個の命令待機部を命令準備部と命令スケジュール
部との間に命令準備部ごとに設けることにより、各命令
準備部から同時に出力された命令（動作指令）が資源競
合を起こした場合であっても、命令準備段階における命
令パイプラインのインタロックを防ぎ、次の命令の実行
準備を続行することができる。

【００８５】この本発明の効果は、請求項３の発明に係
る情報処理装置と同じものであるが、命令のスケジュー
リングにおいて次のような違いがある。即ち、請求項３
の発明に係る情報処理装置では、資源競合が生じた場
合、その競合を起こした命令は命令蓄積部に蓄積され
る。従って、ある資源に注目した場合、その資源上での
実行の順番において、ある命令が後のサイクルで他の命
令準備部から出力された命令に追い越されることはな
い。つまり、命令収集部のアルゴリズムとして優先度を
固定はしているものの、命令ストリーム間での命令のス
ケジュールは公平に行なわれる。これに対し、本発明に
係る情報処理装置では、公平なスケジューリングを行な
わない。命令準備部から出力される命令は、サイクル毎
にスケジューリングの対象となる。ある１つの命令スト
リームにおいて、同一の資源を使用する命令が連続して
現れる場合、その命令ストリームが命令スケジュール部
から見て優先度の高い命令準備部で処理されていると、
他の命令準備部から出力された命令は、その資源が空く
まで待たされることになる。つまり、時間的に先に発行
されたか否は命令のスケジューリングにおいて考慮され
ない。なお、このような差異は、どちらが優れていると
一概に決めつけることはできないず、そのどちらを選択
するかは、情報処理装置の目的による。

【００８６】［請求項５の発明の第２の実施例］請求項
５の発明に係る情報処理装置の第２の実施例について
（表４）および図１４を用いて説明する。本実施例は、
第１の実施例における命令待機部６３の動作を変更した
ものである。第１の実施例では、命令解読部６１の命令
出力を一旦命令待機部６３内に保持していたが、本第２
の実施例では、命令待機部６３内の命令記憶に先の実施
例がＤフリップフロップタイプの記憶装置を用いたのに
対して、ラッチ・タイプの記憶装置を用いたため、クロ
ック信号の状態によっては命令解読部６１の命令出力を
そのまま命令スケジュール部３５に通過させる点で異な
っている。従って、タイミングその他に先の実施例と若
干の変更がある。

【００８７】（表４）は命令待機部６３の動作を示した
ものであり、また、図１４はその動作タイミングを示し
たものである。（表４）および図１４に用いた記号など
の表記については、第１の実施例と同一である。

【００８８】

【表４】

【００８９】Ｄ［k-１］＝０のとき、命令スケジュール
部３５は命令待機部６３が記憶している命令を受け付け
なかったことを示している。従って、命令待機部６３は
記憶している命令を破棄することはできない。そのた
め、次サイクルにおいても引き続いて記憶している命令
Ｐ［k-１］を出力する。この際、命令解読部６１はＤ
［k-１］の値を見て動作を決定するため、Ｄ［k-１］＝
０のときにＵ［ｋ］＝１とはならない。つまり、Ｄ［k-
１］＝０のときは常にＵ［ｋ］＝０を出力する。

【００９０】Ｄ［k-１］＝１のときは、命令待機部６３
は記憶している命令を破棄しなければならない。Ｕ
［ｋ］＝０であれば、次にその命令待機部６３に格納す
る命令が存在しないことを示しているため、命令待機部
６３は命令種類タグ出力をｎ（無効）とする。この命令
種類タグ出力の変更により、動作指令情報出力は前サイ
クルの値がそのまま出力されても構わない。Ｕ［ｋ］＝
１のときは、次に処理すべき命令が存在するため、新し
い命令種類タグＴ［ｋ］および動作指令情報Ｃ［ｋ］を
通過させて、命令スケジュールぶ３５に出力する。この
Ｔ［ｋ］、Ｃ［ｋ］はサイクルｋの終り頃に命令待機部
６３に一旦保持されるが、Ｄ［ｋ］＝０とならなけれ
ば、次のサイクル（ｋ＋１）のはじめに破棄されること
になる。

【００９１】本実施例によれば、命令待機部６３内の命
令記憶にラッチ・タイプの記憶装置を用いて、場合によ
っては命令解読部６１の命令出力をそのまま命令スケジ
ュール部３５に通過させることにより、第１の実施例に
おける命令発行段階での命令パイプライン・ステージを
１段省略することができる。なお、他の請求項の発明に
係る情報処理装置の場合と同様、本請求項５の発明に係
る情報処理装置は上記実施例に限定されず、その趣旨に
基づいて種々の変形、例えば、命令待機部６３を命令解
読部６１の中に含めたものも含まれるのは勿論である。

【００９２】［請求項６の発明の実施例］請求項６の発
明に係る情報処理装置の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。図７は本実施例における情報処理装
置の構成を示すものである。図７において、３１は命令
フェッチ部、７１は命令解読部、３３は依存解析部、７
３は命令待機部、７４は命令スケジュール部である。１
６〜１８は機能実行部であるが、本実施例ではそれぞれ
整数演算ユニット、浮動小数点演算ユニット、ロード／
ストア・ユニットとしている。また、１組の命令フェッ
チ部３１、命令解読部７１、依存解析部３３とから構成
される部分７２を命令準備部と呼ぶことにする。本請求
項６の発明の特徴は、請求項５の発明に係る情報処理装
置を、各命令ストリームの命令発行においてスーパスカ
ラ技術を用いて拡張した点にある。そのため、図７にお
ける３１、３３は図３に示したものと同一であり、ま
た、１６〜１８は図１に示したものと同一である。従っ
て、以下では、請求項２および５の発明に係る情報処理
装置の実施例と異なる点についてのみ、図７および図６
を用いてその動作を説明する。

【００９３】図７に示した情報処理装置は、図６の情報
処理装置の各命令準備部６２を、スーパスカラ方式を用
いた命令準備部７２に置き換えたことに伴い、命令待機
部および命令スケジュール部を拡張したものである。命
令解読部７１は並列実行可能な命令を最大２命令まで命
令待機部７３に対して同時発行する。４つの命令待機部
７３の中から空いているものを選び、解読結果を最大２
命令まで同時出力する。並列実行可能な命令が２つあ
り、空いている命令待機部７３が１つしか存在しなかっ
た場合には、１の命令のみを出力し、もう１つの命令は
出力を待ち合わせる。空いている命令待機部７３が１つ
も存在しない場合は命令パイプラインをインタロックす
る。どの命令待機部７３が空き状態であるかは、請求項
５の発明に係る情報処理装置と同様、命令スケジュール
部７４からの受け付け状態信号から判断できる。

【００９４】命令待機部７３の動作は、請求項５の発明
に係る情報処理装置の実施例で示した命令待機部６３と
ほとんど同じである。本請求項６の発明における付加機
能は、命令解読部７１との接続関係において、命令解読
部７１から出力された２命令のうち、いずれを入力する
のかを選択する点にある。実際、これは命令解読部７１
からの入力ポートを２つにすることで用意に解決でき
る。命令解読部７１はどの命令待機部７３にどの命令を
設定するのかを判断するので、両ポートの命令設定信号
が同時に１となることはないからである。 命令スケジ
ュール部７４は、命令待機部７３とのインタフェース・
ポートを合計８組設けている。なお、この変更は、命令
スケジュール部３５に対する入出力ポートの数、すなわ
ち物理的な規模の変更、増加であって、論理的機能にお
ける本質的な変更ではない。命令の入力ポートにはあら
かじめ、固定的な優先度が付けられており、命令待機部
７３からの命令入力数が機能実行部の命令受け付け能力
を上回る場合には、優先度の低い命令の出力が保留され
る。

【００９５】本実施例によれば、１サイクルに複数の命
令を発行する命令準備部を複数設け、各命令準備部から
出力された命令（動作指令）をスケジュールして各機能
実行部に割り付ける命令スケジュール部を命令準備部と
機能実行部との間に設け、さらに、命令準備部から出力
される命令（動作指令）を一時的に蓄える複数個の命令
待機部を命令準備部と命令スケジュール部との間に設け
ることにより、請求項５の発明の特長を失うことなく、
１つの命令ストリーム処理に要する時間も短縮すること
ができる。

【００９６】［請求項７の発明の第１の実施例］請求項
７の発明に係わる情報処理装置の一実施例（第１の実施
例）について、図面を参照しながら説明する。図８は本
実施例における情報処理装置の構成を示すものである。
図８において、１１は命令フェッチ部、８１は命令解読
部、８２は依存解析部、８４は命令待機部、８５〜８７
は命令スケジュール部である。１６〜１８は機能実行部
であるが、本実施例ではそれぞれ整数演算ユニット、浮
動小数点演算ユニット、ロード／ストア・ユニットとし
ている。また、１組の命令フェッチ部１１、命令解読部
８１、依存解析部８２とから構成される部分８３を命令
準備部と呼ぶことにする。

【００９７】本実施例の情報処理装置は既述の実施例と
異なり命令準備部８３を３組備えており、最大３本の命
令ストリームを同時処理することができる。本実施例が
請求項１〜６の発明に係る情報処理装置と大きく異なる
点は、命令待機部８４および命令スケジュール部８５〜
８７を機能実行部１６〜１８の種類に応じて分割構成し
たことにある。即ち、本実施例では整数演算、浮動小数
点演算、ロード／ストアの３種に対してそれぞれ命令待
機部８４および命令スケジュール部８５〜８７を用意し
ている。そして、整数演算用に２台の整数演算ユニット
１６、浮動小数点演算用に１台の浮動小数点演算ユニッ
ト１７、ロード／ストア用に１台のロード／ストア・ユ
ニット１８を備えている。

【００９８】以上のように構成された情報処理装置につ
いて、図８、図１３および（表５）〜（表８）を用いて
その動作を説明する。ここで、図８の１１、１６〜１８
は図１に示したものと同一である。また、依存解析部８
２の動作についても、機能実行部１６〜１８からの入力
ポート数が４となっている点を除いて、図１における依
存解析部１３と同じであると考えてよい。従って、以下
では命令解読部８１、命令待機部８４、命令スケジュー
ル部８５〜８７の動作についてのみ説明する。。

【００９９】命令待機部８４は命令解読部８１から出力
された命令（動作指令）を一時的に蓄えるためのバッフ
ァとして働く。図８に示した本実施例では１つの命令準
備部８３に対して３個の命令待機部８４を備えているた
め、１命令ストリーム当たり最大３種類の命令をスケジ
ュール保留のまま待機させることが可能である。命令解
読部８１の動作は請求項５の発明に係る情報処理装置の
実施例として示した命令解読部６１の動作とほぼ同じで
あるが、命令出力をその命令の種類に応じて３個の命令
待機部６３の内の１つに出力する点で異なっている。

【０１００】命令解読部８１は、命令を解読してその解
読結果を出力する時に、解読した命令の種類に対応した
命令待機部６３が空いているかを調べ、空いていれば命
令待機部６３に解読結果を出力する。もし、その命令待
機部６３が空いていなければ命令パイプラインをインタ
ロックする。例えば、整数演算用の命令待機部８４に既
に命令が存在する場合には、その命令待機部８４の命令
が命令スケジュール部８５に受け付けられるまで次の整
数演算命令は発行を待たされる。しかし、次の命令がロ
ード命令であり、ロード／ストア命令用の命令待機部８
７が空いているならば、そのロード命令の発行を待たな
い。命令スケジュール部８５〜８７は命令待機部８４に
待機している命令を対象としてスケジューリングを行な
い、おのおのの機能実行部１６〜１８に出力する。命令
スケジュール部８５〜８７において選択されなかった命
令は、その命令待機部８４中に残される。命令が選択さ
れるとき、その命令待機部８４は空き状態となる。

【０１０１】次に、命令スケジュール部８５〜８７の動
作について詳細に説明する。命令スケジュール部８５〜
８７は命令待機部８４から動作指令情報Ｃと命令存在信
号Ｅを入力し、受け付け状態信号Ｄを出力する。動作指
令情報Ｃと受け付け状態信号Ｄについては、請求項１の
発明に係る情報処理装置の情報処理装置の実施例の説明
で述べたものと同じである。ただし、命令スケジュール
部３５から出力される受け付け状態信号Ｄは、命令待機
部８４のみに送られるのではなく、命令解読部８１にも
送られるのが異なる。図８においては、この受け付け状
態信号Ｄは命令待機部８４を経由して命令解読部８１に
送られるように描かれているが、直送されてもよい。

【０１０２】ここに、命令存在信号Ｅは命令待機部８４
に有効な命令が存在するか否かを示す信号である。請求
項１〜６の発明に係る情報処理装置の実施例に示した命
令スケジュール部１５、３５、７４および命令収集部４
１、５１では命令種類タグＴの値がｎ（無効）であるか
否かによって有効な命令が入力されているか否かを判断
していたが、本実施例における命令存在信号Ｅはこれと
同じ役割を果たすものである。なお、本発明では、命令
の種類による振り分けは命令解読部８１からの解読結果
出力時に既に行なわれており、命令スケジュール部８５
〜８７もその命令の種類に応じて設けられているため、
命令スケジュールの際に命令の種類に対する考慮を行な
う必要はない。

【０１０３】一方、機能実行部１６〜１８に対しては、
命令スケジュール部８５〜８７は起動要求信号Ｒを入力
し、動作指令情報Ｖを出力する。これらの信号は、請求
項１の発明に係る情報処理装置の実施例の説明で述べた
ものと同じである。命令スケジュール部８５〜８７は入
力された命令（動作指令）の中からいくつかの命令を選
択し、機能実行部１６〜１８に出力する。以下、図８に
示した本実施例の命令スケジュール部８５〜８７の個々
の動作について説明する。

【０１０４】（表５）は浮動小数点演算用の命令スケジ
ュール部８６における入力値と出力値との対応（真理
値）を示したものである。

【０１０５】

【表５】

【０１０６】（表５）においてＥ［ｋ］、Ｄ［ｋ］はそ
れぞれｋ番目の命令解読部８１から出力された命令を格
納する命令待機部８４との命令存在信号入力および受け
付け状態信号出力である。Ｅ［ｋ］についてはその値が
１のとき動作指令情報が命令待機部８４に存在してお
り、０のときは存在していないことを表すものとしてい
る。Ｄ［ｋ］についてはその値が１のとき次のサイクル
で新たな動作指令情報を受け付けることが可能であり、
０のときは不可能であることを表している。また、Ｖは
浮動小数点演算ユニット１７への動作指令情報出力を表
している。Ｖの欄のＣ［ｋ］はｋ番目の命令解読部８１
に接続された命令待機部８４から入力した動作指令情報
を浮動小数点演算ユニット１７へ出力することを表して
いる。また、記号「＝」は有効な動作指令情報を出力し
ないことを表す。この他、入力として起動要求信号Ｒが
あるが、浮動小数点演算ユニット１７の性格から常に受
け付け可能であるものとする。

【０１０７】本実施例では、（表５）からもわかるよう
に、命令（動作指令）のスケジュールは固定優先度方式
で実現されている。０番目の命令準備部からの命令（動
作指令）が最も高い優先度を与えられており、２番目の
命令準備部からの命令（動作指令）が最も低い優先度を
与えられている。本実施例の場合、Ｄ［０］は常に値が
１であるから、これを省略して最適化することも考えら
れる。

【０１０８】（表６）は整数演算用の命令スケジュール
部８５における入力値と出力値との対応（真理値）を示
したものである。

【０１０９】

【表６】

【０１１０】（表６）中の記号については（表５）の場
合と同様であるが、命令スケジュール部８５には整数演
算ユニット１６が２台接続されているため、動作指令情
報出力にＶ［０］とＶ［１］の２つを設けている。その
ため入力した最大３命令の内、最大２命令を出力するこ
とができる。なお、本実施例では、命令スケジュール部
８５内部の簡単化のため、入力Ｃ［０］は必ずＶ［０］
から、また、入力Ｃ［２］は必ずＶ［１］から出力し、
入力Ｃ［１］を状況によって出力Ｖ［０］またはＶ
［１］に振り分けることとしている。

【０１１１】（表７）は命令スケジュール部８７におけ
る入力値と出力値との対応（真理値）を示したものであ
る。

【０１１２】

【表７】

【０１１３】（表７）中の記号についても（表５）の場
合と同様であるが、命令スケジュール部８７では起動要
求信号Ｒを考慮したものとしている。Ｒが１のとき、す
なわち、ロード／ストア・ユニット１８が新しい命令を
要求しているときには、その動作は（表５）に示した命
令スケジュール部８６と同じである。Ｒが０のとき、す
なわち、ロード／ストア・ユニット１８が新たに命令を
受け付けることができない状況では、命令を保持してい
る命令待機部８４には受け付け状態信号Ｄに０を出力
し、動作指令情報Ｖの出力を抑止する。

【０１１４】次に、命令解読部８１の動作について詳細
に説明する。命令解読部８１は命令待機部８４から受け
付け状態信号Ｄを入力して、命令待機部８４に動作指令
情報Ｃと命令設定信号Ｕとを出力する。この受け付け状
態信号Ｄについては、前述したように、もとは命令スケ
ジュール部８５〜８７から出力されたものである。

【０１１５】命令解読部８１が新たに命令（動作指令情
報Ｃ）を出力する際、出力対象の命令待機部８４の状態
を知る必要があるが、これは、命令スケジュール部８５
〜８７からの受け付け状態信号Ｄを参照することによっ
て可能である。命令解読部８１は受け付け状態信号Ｄの
値が１のとき、すなわち、命令スケジュール部８５〜８
７が受け付け可能を示しているときにのみ命令（動作指
令情報Ｃ）を命令待機部８４に発行する。命令待機部８
４が新しい命令を取り込むか否かは命令設定信号Ｕによ
って指示される。受け付け状態信号Ｄの値が０のとき
は、命令パイプラインをインタロックして、受け付け状
態信号Ｄの値が１となるのを待つ。

【０１１６】次に、命令待機部８４の動作について詳細
に説明する。命令待機部８４は命令解読部８１から動作
指令情報Ｃを入力する。なお、実際にこれらの情報を命
令待機部６３内部に記憶するか否かは命令解読部８１か
らの命令設定信号Ｕによって指示される。そして命令待
機部８４内に記憶した値を、常時、命令スケジュール部
８５〜８７の中の接続されているものに出力する。一
方、命令待機部８４は命令スケジュール部８５〜８７が
出力した受け付け状態信号Ｄを入力して、命令待機部８
４の記憶状態を制御する。命令スケジュール部８５〜８
７に受け付けられた場合には、記憶していた内容を破棄
する必要があるからである。

【０１１７】（表８）は命令待機部８４の動作を示した
ものである。

【０１１８】

【表８】

【０１１９】まず、動作のタイミングについて述べてお
く。命令待機部８４は命令解読部８１と同期して動作
し、また、命令スケジュール部８５〜８７とは半周期ず
れて動作する。この様子を図１３に示す。（表８）およ
び図１３において、Ｕ［ｋ］はサイクルｋにおける命令
解読部８１からの命令設定信号である。値が１のとき
は、命令の設定を指示しており、命令解読部８１が同時
に動作指令情報Ｃ［ｋ］を出力していることを意味して
いるものとする。これに対して、値が０のときは新たな
命令の設定を要求していないことを意味するものとす
る。また、Ｄ［ｋ］はサイクルｋの後半（およびサイク
ルｋ＋１の前半）に命令スケジュール部８５〜８７から
出力される受け付け状態信号を表している。また、Ｐ
［ｋ］、Ｅ［ｋ］はそれぞれサイクルｋにおける命令待
機部６３の動作指令情報出力および命令存在信号出力で
ある。なお、ここにＤ［ｋ］およびＥ［ｋ］について
は、その添字ｋの意味はサイクルを表し、命令スケジュ
ール部８５〜８７の説明で用いた表記は順番を表すので
注意されたい。

【０１２０】（表８）に示した命令待機部８４の動作
は、請求項５の発明の実施例における命令待機部６３と
本質的に同じである。（表８）の内容が（表３）と極め
て類似していることからも明らかなように、命令スケジ
ュール部８５〜８７の構成の変更に伴って、インタフェ
ースが若干変更されたに過ぎない。 以上のように本実
施例によれば、命令準備部を複数設け、その各々の命令
準備部から出力された命令（動作指令）をスケジュール
して各機能実行部に割り付ける命令スケジュール部を命
令準備部と機能実行部との間に各機能実行部グループご
とに設け、さらに、命令準備部から出力される命令（動
作指令）を一時的に蓄える複数個の命令待機部を命令準
備部と命令スケジュール部との間に命令準備部／命令ス
ケジュール部対ごとに１個または複数個設けることによ
り、命令準備部や機能実行部の数を多く備え、その各機
能実行部の稼働率の高い情報処理装置を設計する場合
に、命令スケジュール部内の構成の複雑化を防ぎつつ簡
単に実現することができる。

【０１２１】［請求項７の発明の第２の実施例］請求項
７の発明の情報処理装置の第２の実施例について（表
９）および図１４を用いて説明する。第２の実施例は、
請求項５の発明の第２実施例と同様、第１の実施例にお
ける命令待機部８４の動作を変更したものである。第１
の実施例では、命令解読部８１の命令出力を一旦命令待
機部８４内に保持していたが、本第２の実施例では、命
令待機部８４内の命令記憶にラッチ・タイプの記憶装置
を用いることにより、場合によっては命令解読部８１の
命令出力をそのまま命令スケジュール部８５〜８７に渡
される点で異なっている。従って、タイミングその他に
若干の変更がある。

【０１２２】（表９）は命令待機部８４の動作を示した
ものである。また、図１４はその動作タイミングを示し
たものである。（表９）および図１４に用いた記号など
の意味については、第１の実施例と同一である。第１の
実施例の場合と同様、命令待機部８４の本質的な動作は
図６における命令待機部６３の動作と同じである。

【０１２３】

【表９】

【０１２４】本実施例によれば、命令待機部８４内の命
令記憶にラッチ・タイプの記憶装置を用いて場合によっ
ては命令解読部８１の命令出力をそのまま命令スケジュ
ール部８５〜８７に通過されることにより、第１の実施
例における命令発行段階での命令パイプライン・ステー
ジを１段省略することができる。 ［請求項７の発明の第３の実施例］請求項７の発明に係
る情報処理装置の第３の実施例について図１５を用いて
説明する。図１５は、本実施例における情報処理装置の
構成を示すものである。

【０１２５】図１５において、１１は命令フェッチ部、
１５１は命令解読部、１５２は依存解析部、８４は命令
待機部、８６〜８７は命令スケジュール部である。１５
４、１７、１８は機能実行部であるが、本実施例ではそ
れぞれ整数演算ユニット、浮動小数点演算ユニット、ロ
ード／ストア・ユニットとしている。また、１組の命令
フェッチ部１１、命令解読部１５１、依存解析部１５２
とから構成される部分１５３を命令準備部と呼ぶことに
する。また、図１５の１１、１７、１８は図１に示した
ものと同一であり、８２および８６〜８７は図８に示し
たものと同一である。

【０１２６】本実施例が図８に示した第１、第２の実施
例と異なるのは、整数演算ユニット１５４を命令ストリ
ーム間で共有せず、各命令準備部１５３ごとに整数演算
ユニット１５４を備えている点にある。命令解読部１５
１は浮動小数点演算命令およびロード／ストア命令につ
いては命令待機部８４を対象として命令を出力し、整数
演算命令については直接整数演算ユニット１５４に命令
を発行する。インタフェース部分における細かい差異を
除けば、命令解読部１５１、依存解析部１５２、整数演
算ユニット１５４の本質的な動作は命令解読部８１、依
存解析部８２、整数演算ユニット１６とそれぞれ同じで
ある。

【０１２７】図１５に示した情報処理装置は、見方によ
っては、整数演算用の命令待機部を省略し、整数演算用
の３入力３出力の命令スケジュール部の内部において入
力と出力とを１対１に、すなわち、命令解読部からの出
力と整数演算ユニットの入力とを１対１に固定結合した
ものである。本実施例によれば、命令スケジュール部を
各機能実行グループごとに設けることにより、その機能
実行グループの種類に合わせて命令スケジュール部にそ
れぞれ異なったものを使用し、命令ストリーム中の各命
令の種類や出現頻度に応じた効率の良い情報処理装置を
構成することができる。つまり、命令の頻度において整
数演算が多く、複数の命令ストリームで少数の整数演算
ユニットを共有していたのでは高速性が得られない場合
には、本実施例に示したような構成を採ることも可能で
ある。なお、本請求項７の発明に係る情報処理装置は上
記実施例に限定されず、その趣旨に基づいて種々の変
形、例えば、命令待機部８４を命令解読部８１あるいは
命令スケジュール部８５〜８７の中に含めたものも含め
るのは勿論である。

【０１２８】［請求項８の発明の実施例］請求項８の発
明に係る情報処理装置の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。 図９は本実施例における情報処理
装置の構成を示すものである。図９において、３１は命
令フェッチ部、９１は命令解読部、９２は依存解析部、
９４は命令待機部、９５および８６〜８７は命令スケジ
ュール部である。１６〜１８は機能実行部であるが、本
実施例ではそれぞれ整数演算ユニット、浮動小数点演算
ユニット、ロード／ストア・ユニットとしている。ま
た、１組の命令フェッチ部３１、命令解読部９１、依存
解析部９２とから構成される部分９３を命令準備部と呼
ぶことにする。

【０１２９】本実施例の特徴は、請求項７の発明に係る
情報処理装置を、各命令ストリームの命令発行において
スーパスカラ技術を用いて拡張した点にある。図９にお
ける３１は図３に示したものと、また、１６〜１８は図
１に示したものと、また、８６〜８７は図８に示したも
のとそれぞれ同一である。従って、以下では、本発明請
求項２および７の情報処理装置の実施例と異なる点につ
いてのみ、図９および図８を用いてその動作を説明す
る。

【０１３０】図９に示した情報処理装置は、図８の情報
処理装置の各命令準備部８３を、スーパスカラ方式を用
いた命令準備部９３に置き換えたことに伴い、命令待機
部および命令スケジュール部を拡張したものである。
命令解読部９１は並列実行可能な命令を最大２命令まで
命令待機部９４に対して同時発行する。解読した命令の
種類に応じて対応する命令待機部９４の状態を調べ、空
いていれば、その解読結果を命令待機部９４に出力す
る。もし、出力対象の命令待機部９４にまだ先の解読結
果が残されている場合には、命令の発行が待たされる。
２命令とも発行できない場合には、命令パイプラインを
インタロックすることになる。本実施例では、各命令準
備部９３に対して整数演算用の命令待機部９４が２個存
在するので、一方の命令待機部９４が空き状態に無くて
も、他方の命令待機部９４が空き状態であれば、整数演
算用の命令を発行することができる。どの命令待機部９
４が空き状態であるかは、請求項７の発明に係る情報処
理装置と同様、命令スケジュール部９５、８６〜８７か
らの受け付け状態信号から判断できる。

【０１３１】依存解析部９２は本実施例の本質的な動作
とは特に関係はなく、命令解読部９１における多重命令
発行に合わせて図８の依存解析部８２を拡張して構成さ
れ、命令解読部９１からの要求によって複数の命令に対
する依存解析を並列に実行する。命令待機部９４の動作
は、請求項７の発明に係る情報処理装置の実施例で示し
た命令待機部８４の動作とほとんど同じである。本実施
例における付加機能は、命令解読部９１との接続関係に
おいて、命令解読部９１から出力された２命令のうち、
いずれを入力するのかを選択する点にある。実際、これ
は命令解読部９１からの入力ポートを２つにすることで
用意に解決できる。命令解読部９１はどの命令待機部９
４にどの命令を設定するのかを判断するので、両ポート
の命令設定信号が同時に１となることはないからであ
る。 命令スケジュール部９５は、命令待機部９４との
インタフェース・ポートを合計６組設けている。この変
更は、命令スケジュール部８５に対する入出力ポートの
数、すなわち物理的な規模の変更であって、論理的機能
における本質的な変更ではない。命令の入力ポートには
あらかじめ固定的な優先度が付けられており、命令待機
部９４からの命令入力数が機能実行部１６の命令受け付
け能力（すなわち２）を越える場合には、優先度の低い
命令の出力が保留される。

【０１３２】本実施例によれば、１サイクルに複数の命
令を発行する命令準備部を複数設け、各命令準備部から
出力された命令（動作指令）をスケジュールして各機能
実行部に割り付ける命令スケジュール部を命令準備部と
機能実行部との間に各機能実行部グループごとに設け、
さらに、命令準備部から出力される命令（動作指令）を
一時的に蓄える複数個の命令待機部を命令準備部と命令
スケジュール部との間に各命令準備部／命令スケジュー
ル部対ごとに１個または複数個設けることにより、請求
項７の発明の特長を失うことなく、１つの命令ストリー
ム処理に要する時間も短縮することができる。

【０１３３】［請求項９の発明の実施例］請求項９の発
明に係る情報処理装置の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。図１０は本実施例における情報処理
装置の構成を示すものである。図１０において、１１は
命令フェッチ部、１０１は命令解読部、８２は依存解析
部、１０３〜１０４は命令蓄積部である。１６〜１８は
機能実行部であるが、本実施例ではそれぞれ整数演算ユ
ニット、浮動小数点演算ユニット、ロード／ストア・ユ
ニットとしている。また、１組の命令フェッチ部１１、
命令解読部１０１、依存解析部８２とから構成される部
分１０２を命令準備部と呼ぶことにする。本発明の情報
処理装置は、請求項７の発明に係る情報処理装置に対し
て、命令スケジュール部８５〜８７に命令の蓄積機能を
付加して命令蓄積部１０３〜１０４とすることにより、
命令待機部８４を除去したものと考えることができる。

【０１３４】以上のように構成された情報処理装置につ
いて、以下図１０および（表１０）〜（表１２）を用い
てその動作を説明する。ここで、図１０の１１、１６〜
１８は図１に示したものと、また、８２は図８に示した
ものと同一である。従って、以下では命令解読部１０１
および命令蓄積部１０３〜１０４の動作についてのみ説
明する。

【０１３５】まず、命令解読部１０１の動作について説
明する。命令解読部１０１は、命令を解読してその解読
結果を出力する時点で、解読した命令の種類に対応した
命令蓄積部１０３〜１０４が受け付け可能か否かを調
べ、受け付け可能であれば命令蓄積部１０３〜１０４に
解読結果を出力する。もし、受け付け不可能であれば命
令パイプラインをインタロックし、受け付け可能となる
まで待つ。

【０１３６】より詳しくは、命令解読部１０１は各々の
命令待機部１０３〜１０４から受け付け状態信号Ｄを入
力し、命令待機部１０３〜１０４が命令（動作指令）を
受け付け可能（値が１）か不可能（値が０）かを知る。
受け付け状態信号Ｄが０のときは、前サイクルで出力し
た命令を引き続き出力する。命令解読部１０１は命令解
読結果である動作指令情報Ｃと命令存在信号Ｅとを出力
する。命令蓄積部１０３〜１０４は命令存在信号Ｅを調
べることによって命令解読部１０１から有効な動作指令
情報Ｃが出力されているか否かを知る。次に、命令蓄積
部１０３〜１０４の動作について説明する。

【０１３７】命令蓄積部１０３〜１０４は命令解読部１
０１から命令（動作指令）を入力し、おのおのの機能実
行部１６〜１８に出力する。本実施例では、命令準備部
１０２を３台備えているため、１サイクルに最大３命令
を入力する。しかし、命令蓄積部１０３の出力ポートは
２個、命令蓄積部１０４の出力ポートは１個となってい
るため、入力したすべての命令を同時に機能実行部１６
〜１８に出力することは不可能である。このため、命令
蓄積部１０３〜１０４は内部に、入力した命令を蓄積す
る機能を備えている。 命令蓄積部１０３〜１０４は、
前述したように、命令解読部１０１から動作指令情報Ｃ
と命令存在信号Ｅを入力し、受け付け状態信号Ｄを出力
する。一方、機能実行部１６〜１８に対しては、命令蓄
積部１０３〜１０４は起動要求信号Ｒを入力し、動作指
令情報Ｖを出力する。これらの信号については、請求項
１の発明に係る情報処理装置の情報処理装置の実施例の
説明で述べたものと同じである。図１０の命令蓄積部１
０３〜１０４の個々の動作について説明する前に、ま
ず、命令蓄積部１０３〜１０４の蓄積機能について説明
する。

【０１３８】請求項３の発明に係る実施例における命令
蓄積部４２〜４４と同様、本実施例の命令蓄積部１０３
〜１０４においても、命令の蓄積に関して蓄積する命令
（動作指令情報）に全順序関係、即ち優先順位を定義す
る。動作サイクルを基準とした場合、前のサイクルで命
令蓄積部１０３〜１０４に蓄積された動作指令情報の方
が、後のサイクルで蓄積される動作指令情報よりも順序
関係において「先」である。また、同一サイクルに最大
３個の動作指令情報が入力されるが、０番目の命令準備
部１０２から入力される動作指令情報の方が１番目の命
令準備部１０２から入力される動作指令情報よりも
「先」であり、１番目の命令準備部１０２から入力され
る動作指令情報の方が２番目の命令準備部１０２から入
力される動作指令情報よりも「先」であるものと定義す
る。 次に、命令蓄積部１０４の動作について詳細に説
明する。

【０１３９】（表１０）はロード／ストア用の命令蓄積
部１０４における内部状態の状態遷移を示したものであ
る。

【０１４０】

【表１０】

【０１４１】命令蓄積部１０４は内部状態として動作指
令情報の蓄積状態を管理する必要がある。命令蓄積部１
０４そのものは動作指令情報の内容自体とは無関係であ
るが、命令蓄積部１０４がハードウェアとして備えてい
る動作指令情報の蓄積スペースと実際に蓄積している動
作指令情報数との関係を考慮しながら諸動作を決定しな
ければならない。（表１０）におけるＳ［ｔ］は、サイ
クルｔにおける動作指令情報の蓄積数を表している。Ｓ
［t+１］はＳ［ｔ］状態にある命令蓄積部１０４がＥ
［ｋ］、Ｒの各入力値によって遷移する次のサイクルの
状態を表している。Ｓ［ｔ］の欄のσは、括弧（［ と
］）内の値のいずれであってもよいことを示してお
り、表を簡潔に記述するための便法である。この（表１
０）からもわかるように、本実施例では、命令蓄積部１
０４の動作指令情報の最大蓄積数を４としている。

【０１４２】（表１０）におけるＥ［k］は、ｋ番目の
命令準備部１０２からの命令存在信号入力を表してい
る。ここでは、値が１であれば命令準備部１０２からの
命令の入力要求があり、０であれば要求がないことを示
す。（表１０）において（α［０］, α［１］, α
［２］）の組合せとして許される値の組は（１，０，
０）、（０，１，０）、（０，０，１）のいずれかであ
り、また、（β［０］，β［１］，β［２］）の組合せ
として許される値の組は（１，１，０）、（０，１，
１）、（１，０，１）のいずれかである。 Ｒは機能実
行部１８からの起動要求信号であり、その値が１であれ
ば機能実行部１８が動作指令情報を受け付けることが可
能であり、０であれば不可能であることを示すものとす
る。起動要求信号Ｒの値が１であり、かつ、Ｓ［ｔ］が
０でないときには、命令蓄積部１０４は内部に蓄積して
いる動作指令情報Ｖを機能実行部１８に出力する。この
とき、蓄積している動作指令情報の中で、先に定義した
順序関係における最も「先」のものが選択される。

【０１４３】また、（表１１）は、命令存在信号Ｅ
［ｋ］、起動要求信号Ｒの各入力と、内部状態Ｓに対す
る受け付け状態信号出力Ｄ［ｋ］の値を示している。こ
こでは、時間的なサイクルの違いを考慮する必要はない
ので、内部状態を単にＳと表記しているが、これは、
（表１０）におけるＳ［ｔ］と同じものである。また、
Ｄ［ｋ］はｋ番目の命令準備部１０２に出力する受け付
け状態信号を表している。

【０１４４】

【表１１】

【０１４５】（表１１）に示されている以外のＥ
［ｋ］、Ｒ、Ｓの組合せに対してはＤ［ｋ］の値はすべ
て１であるため、省略されている。つまり、（表１１）
に示されているのは命令蓄積数が４を越える場合のみで
あり、このとき、いくつかの命令受け付けが拒否され
る。本実施例では、１番目よりは０番目、２番目よりは
１番目の命令準備部１０２からの動作指令情報のほうが
命令蓄積部１０４の受け付けの優先度が高くなってい
る。

【０１４６】以上がロード／ストア用の命令蓄積部１０
４の動作であるが、浮動小数点演算用の命令蓄積部１０
４についても同様である。浮動小数点演算ユニット１７
の性質からＲを常に１と仮定するならば、（表１０）お
よび（表１１）においてＲが０の場合を除いて構成すれ
ばよい。次に、命令蓄積部１０３の動作について詳細に
説明する。

【０１４７】（表１２）は命令蓄積部１０３における内
部状態の状態遷移および入出力値の対応を示したもので
ある。

【０１４８】

【表１２】

【０１４９】（表１２）においてＶ［０］、Ｖ［１］は
それぞれ０番目、１番目の整数演算ユニット１６への動
作指令情報出力であり、Ｑ０、Ｑ１はその時点において
命令蓄積部１０３内に蓄積されている動作指令情報のう
ち最も「先」のものおよびその次に「先」のものを指し
ている。また、記号「＝」は動作指令情報を出力しない
ことを表している。（表１２）では、動作指令情報の最
大蓄積数を８とし、また、整数演算ユニット１６の性質
から、２台の整数演算ユニット１６からの起動要求信号
Ｒは常に１であるものとしている。 以上のように本実
施例によれば、命令準備部を複数設け、その各々の命令
準備部から出力された命令（動作指令）を一時的に蓄積
して各機能実行部に割り付けるためのスケジュールを行
なう命令蓄積部を命令準備部と機能実行部との間に各機
能実行部グループごとに設けることにより、命令準備部
や機能実行部の数を多く備え、その各機能実行部の稼働
率の高い情報処理装置を設計する場合に、命令蓄積部内
の構成の複雑化を防いで簡単に実現することができる。

【０１５０】［請求項１０の発明の実施例］請求項１０
の発明に係る情報処理装置の一実施例について、図面を
参照しながら説明する。 図１１は本実施例における情
報処理装置の構成を示すものである。図１１において、
３１は命令フェッチ部、１１１は命令解読部、９２は依
存解析部、１１３〜１１４は命令蓄積部である。１６〜
１８は機能実行部であるが、本実施例ではそれぞれ整数
演算ユニット、浮動小数点演算ユニット、ロード／スト
ア・ユニットとしている。また、１組の命令フェッチ部
３１、命令解読部１１１、依存解析部９２とから構成さ
れる部分１１２を命令準備部と呼ぶことにする。本実施
例の特徴は、請求項９の発明に係る情報処理装置を、各
命令ストリームの命令発行においてスーパスカラ技術を
用いて拡張した点にある。図１１における３１は図３に
示したものと、また、１６〜１８は図１に示したもの
と、また、９２は図９に示したものとそれぞれ同一であ
る。従って、以下では、請求項３および９の発明に係る
情報処理装置の実施例と異なる点についてのみ、図１１
を用いてその動作を説明する。

【０１５１】図１１に示した情報処理装置は、図１０の
情報処理装置の各命令準備部１０２をスーパスカラ方式
を用いた命令準備部１１２に置き換えたことに伴い、命
令待機部および命令スケジュール部を拡張したものであ
る。命令解読部１１１は並列実行可能な命令を最大２命
令まで命令蓄積部１１３〜１１４に対して同時発行す
る。即ち、解読した命令の種類に応じて対応する命令蓄
積部１１３〜１１４の状態を調べ、受け付け可能であれ
ば、その解読結果を命令待機部１１３〜１１４に出力す
る。もし、出力対象の命令蓄積部１１３〜１１４が受け
付け不可能である場合には、命令の発行が待たされる。
２命令とも発行できない場合には、命令パイプラインを
インタロックすることになる。本実施例では、各命令準
備部１１２に対して整数演算用の命令蓄積部１１３との
インタフェースを２組用意しているので、整数演算用の
命令は２個まで同時に発行することができる。

【０１５２】命令蓄積部１１４の動作は、請求項９の発
明に係る情報処理装置の実施例で示した命令蓄積部１０
４の動作とほとんど同じである。ただ、本発明における
付加機能は、命令解読部１１１との接続関係において、
命令解読部１１１から出力された２命令のうち、いずれ
を入力するのかを選択する点が異なる。このことは命令
解読部１１からの入力ポートを２つに多重化し、これを
新たに１組の入力インタフェースとすることで用意に解
決できる。命令解読部１１１はどの命令蓄積部１１３〜
１１４にどの命令を設定するのかを判断するので、１組
の入力インタフェースを構成する２つの入力ポートの命
令存在信号が同時に１となることはないからである。

【０１５３】命令蓄積部部１１３は、命令蓄積部部１１
４と同様に命令解読部１１１との１組の入力インタフェ
ースを多重ポート化すると同時に、そのような入力イン
タフェースを合計６組設けている。この変更は、命令蓄
積部１０３に対する入出力インタフェースの数、すなわ
ち物理的な規模の変更、増加であって、論理的機能にお
ける本質的なものではない。命令の入力ポートには固定
的な優先度が付けられており、命令解読部１１１からの
命令入力数が命令蓄積部部１１４の蓄積能力を越える場
合には、優先度の低い命令の入力が拒否される。

【０１５４】本実施例によれば、１サイクルに複数の命
令を発行する命令準備部を複数設け、各命令準備部から
出力された命令（動作指令）を一時的に蓄積して各機能
実行部に割り付けるためのスケジュール部を行なう命令
蓄積部を命令準備部と機能実行部との間に各機能実行部
グループごとに設けることにより、請求項９の発明の特
長を失うことなく、１つの命令ストリーム処理に要する
時間も短縮することができる。

【０１５５】［請求項１１の発明の第１の実施例］請求
項１１の発明に係る命令スケジュール装置の一実施例
（第１の実施例）について、図面を参照しながら説明す
る。図１２は本実施例における命令スケジュール装置の
構成を示すものである。図１２において、１２１は命令
入力部、１２２は命令選択部、１２３は命令出力部であ
る。本発明における命令スケジュール装置は、０番から
Ｐ−１番までのＰ個の命令入力部１２１と、０番からＦ
−１番までのＦ個の命令出力部１２３を備えている。

【０１５６】以上のように構成された命令スケジュール
装置について、図１２及び（表１３）を用いてその動作
を説明する。まず、本実施例に係る命令スケジュール装
置の動作の概要について述べる。命令入力部１２１は外
部から命令存在信号Ｅと命令Ｃとを入力し、その命令の
受け付け結果を示す受け付け状態信号Ｄを出力する。命
令出力部１２３は外部から起動要求信号Ｒを入力して、
命令Ｖと起動信号Ｓとを出力する。命令選択部１２２
は、命令入力部１２１から入力した高々Ｐ個の命令の中
から最大Ｆ個の命令を選択する。命令出力部１２３から
出力される命令Ｖは、命令選択部１２２において選択さ
れたものである。

【０１５７】次に、前記各信号について説明する。ま
ず、命令入力部１２１が入力する命令Ｃ、および命令出
力部１２３から出力する命令Ｖについては、命令スケジ
ュール装置は単に入出力を行なうだけで、その命令の内
容そのものとは無関係である。命令存在信号Ｅは、命令
Ｃが有効な命令であるか否かを示すものであり、物理的
には１ビットの信号線で構成される。本実施例では、命
令存在信号Ｅが１であれば命令入力部１２１が入力した
命令Ｃは有効なものであり、命令存在信号Ｅが０であれ
ば命令入力部１２１が入力した命令Ｃは命令として認め
ることのできない無効なものであるとしている。

【０１５８】起動信号Ｓも命令存在信号Ｅと同様であ
る。起動信号Ｓが１であれば命令出力部１２３から出力
する命令Ｖは有効なものであり、起動信号Ｓが０であれ
ば無効なものである、すなわち、命令を出力していない
ことを意味するものとする。受け付け状態信号Ｄは、命
令入力部１２１から入力した命令Ｃが命令選択部１２２
で選択されて命令出力部１２３から出力されたか否かを
示すものである。

【０１５９】そして命令入力部１２１へはサイクルごと
に次々に命令が入力されてくる。入力した命令Ｃが命令
選択部１２２で選択されなかった場合、その命令が選択
されるまでは、命令入力部１２１は次の命令を入力する
ことはできない。受け付け状態信号Ｄは、次の命令が前
の命令を追い越すことによって前の命令が失われてしま
うことを防ぐために用いられる。受け付け状態信号Ｄが
０の場合には、入力した命令Ｃが命令選択部１２２で選
択されなかったことを示しているものとする。このと
き、外部から命令入力部１２１に対して次の命令を出力
してはならない。一方、受け付け状態信号Ｄが１の場合
は、入力した命令Ｃが命令選択部１２２で選択された、
あるいは、命令入力部１２１が前サイクルにおいて有効
な命令を入力しなかったことを示しているものとされ、
このときＹは、外部から命令入力部１２１に対して次の
命令を出力することができる。

【０１６０】次に、命令選択部１２２の動作について更
に詳しく説明する。（表１３）はＰ、Ｆをそれぞれ３、
１としたときの命令選択部１２２の動作を示したもので
ある。（表１３）において、Ｓ［ｔ］はサイクルｔにお
ける命令選択部１２２の内部状態を表している。

【０１６１】

【表１３】

【０１６２】命令選択部１２２はその内部状態として
０、１、２のいずれかにあるが、これは、命令入力部１
２１の番号に対応しているものと考えてよい。なお、Ｓ
［ｔ］の欄の記号「＊」はこれら３つの状態のいずれで
あってもよいことを示している。また、Ｅ［ｋ］はｋ番
目の命令入力部１２１で入力した命令存在信号を、Ｒは
命令出力部１２３で入力した起動要求信号をそれぞれ表
している。Ｅ［ｋ］の欄の記号「＊」も、値が０、１の
いずれであってもよいことを示している。命令選択部１
２２はこれらＥ［ｋ］、Ｒの入力によって、次のサイク
ルでＳに示した状態に遷移する。このとき、ｋ番目の命
令入力部１２１から出力する受け付け状態信号がＤ
［ｋ］であり、命令出力部１２３から出力する命令がＶ
である。Ｄ［ｋ］の欄のｅ［ｋ］はＥ［ｋ］の論理否定
を表している。すなわち、Ｅ［ｋ］が１のときｅ［ｋ］
は０であり、Ｅ［ｋ］が０のときｅ［ｋ］は１である。
Ｖの欄のＣ［ｋ］はｋ番目の命令入力部１２１で入力し
た命令の内容を示している。これにより、命令選択部１
２２が何番目の命令入力部１２１で入力した命令を選択
するかがわかる。（表１３）では起動信号Ｓについては
明記していないが、Ｖの欄にＣ［ｋ］と示されている場
合は起動信号Ｓの値は１、同じくＶの欄に記号「＝」が
記入されている場合は０である。後者の場合は、命令選
択部１２２がいずれの命令も選択しなかったか、あるい
は、すべての命令入力部１２１において命令の入力がな
かったかのいずれかである。

【０１６３】本実施例における命令スケジュール装置の
命令選択部１２２の内部状態は、次回の命令選択におい
て何番目の命令入力部１２１からの命令を優先的に選択
するのかを表している。内部状態Ｓが０であれば０番、
１番、２番の順に、内部状態Ｓが１であれば１番、２
番、０番の順に、内部状態Ｓが２であれば２番、０番、
１番の順に命令入力部１２１から入力された命令が優先
的に選択される。その結果、ｍ番の命令入力部１２１か
らの命令が選択された場合、次回はＰ（＝３）の剰余計
算においてｍ＋１番目の命令入力部１２１の優先度が最
も高く設定される。

【０１６４】本実施例によれば、３個の命令入力部と、
１個の命令出力部と、命令入力部で入力した命令の中か
ら命令出力部を通じて出力する命令を１つ選択する際
に、前回の命令選択において何番目の命令入力部で入力
した命令を選択したかを記憶し、次回の命令選択時には
前回選択された命令を入力した命令入力部の優先度を下
げて命令選択を行なう命令選択部とを設けることによ
り、特定の命令入力部からの命令ばかりを優先的に選択
するのではなく、すべての命令入力部からの命令を公平
に選択することができる。

【０１６５】［請求項１１の発明の第２の実施例］請求
項１１の発明に係る命令スケジュール装置の第２の実施
例について（表１４）を用いて説明する。本実施例は第
１の実施例においてＰ、Ｆの値をそれぞれ６、２とした
ものである。命令入力部１２１および命令出力部１２３
の動作については第１の実施例と同一であるため、命令
選択部１２２についてのみ説明する。

【０１６６】（表１４）は第２の実施例における命令選
択部１２２の動作を示したものである。以下、（表１
３）に示した第１の実施例と異なる点についてのみ述べ
る。

【０１６７】

【表１４】

【０１６８】まず、内部状態Ｓ［ｔ］は、命令入力部１
２１の個数（Ｐ）の増加に伴って、０、１、２、３、
４、５の６つの状態をとる。Ｓ［ｔ］の欄のｎはこれら
のうちのいずれかの値をとる。Ｅ［ｎ〜ｎ＋５］は、Ｅ
［ｎ］、Ｅ［ｎ＋１］、Ｅ［ｎ＋２］、Ｅ［ｎ＋３］、
Ｅ［ｎ＋４］、Ｅ［ｎ＋５］の値の組を表している。こ
こで、ｎ＋ｋは６を法とする剰余系における加算を意味
する。例えば、ｎの値が２のとき、Ｅ［ｎ〜n+５］の欄
にはＥ［２］、Ｅ［３］、Ｅ［４］、Ｅ［５］、Ｅ
［０］、Ｅ［１］の値が順に記述されているものとして
読み取られる。Ｅ［ｍ］の意味は第１の実施例と同じで
ある。Ｄ［ｎ〜ｎ＋５］の欄、ｅ［ｎ］およびＣ［ｎ］
についても同様である。また、Ｓ［t+１］の欄のｎ＋ｋ
についても６を法とする剰余系での加算を意味する。

【０１６９】Ｒの欄の値は便宜上のものであり、起動要
求信号として１の値を入力した命令出力部１２３の個数
を示している。Ｖ［ｋ］はｋ番目の命令出力部１２３か
ら出力する命令を表している。Ｒが１のとき、（Ｖ
［０］，Ｖ［１］）の欄に記述された命令は起動要求信
号として１の値を入力した方の命令出力部１２３から出
力されることを示している。また、Ｒが２のときには、
両方の命令出力部１２３から命令が出力されるが、（Ｖ
［０］，Ｖ［１］）の欄に１つの命令しか記されていな
い場合は、Ｖ［０］から命令を出力することとする。記
号「＝」はＶ［０］、Ｖ［１］のいずれからも命令を出
力しないことを意味する。 以上のように本実施例によ
れば、複数の命令出力部を備えた場合であっても、第１
の実施例同様、すべての命令入力部からの命令を公平に
選択できる。

【０１７０】［請求項１１の発明の第３の実施例］請求
項１１の発明に係る命令スケジュール装置の第３の実施
例について（表１５）を用いて説明する。本実施例は第
１の実施例における命令選択部１２２の動作を若干変更
したものである。命令入力部１２１および命令出力部１
２３の動作については第１の実施例と同一であるため、
その説明は省略する。（表１５）は命令選択部１２２の
動作を示したものである。第１の実施例と比較して、命
令選択や出力は同一であるが、内部状態の遷移が若干異
なっている。

【０１７１】

【表１５】

【０１７２】例えば、サイクルｔにおいてＳ［ｔ］が０
で、Ｅ［０］、Ｅ［１］、Ｅ［２］がそれぞれ１、０、
１のとき、第１の実施例では内部状態は１に遷移した
が、本実施例では２に遷移する。次のサイクルｔ＋１で
Ｅが１となった場合、第１の実施例ではサイクルｔ＋１
で１番目の命令入力部１２１において入力した命令がサ
イクルｔで２番目の命令入力部１２１において入力した
命令よりも優先して選択されることになる。本実施例で
は、サイクルｔで２番目の命令入力部１２１において入
力した命令の方が選択され、サイクルｔ＋１で１番目の
命令入力部１２１において入力した命令は待たされるこ
とになる。

【０１７３】本実施例によれば、公平さにおいて第１の
実施例よりも更に厳密に命令を選択できる。 ［請求項１１の第４の実施例］請求項１１の発明に係る
命令スケジュール装置の第４の実施例について（表１
６）を用いて説明する。本実施例も第１の実施例におけ
る命令選択部１２２の動作を変更したものである。命令
入力部１２１および命令出力部１２３の動作については
第１の実施例と同一である。（表１６）は命令選択部１
２２の動作を示したものである。

【０１７４】

【表１６】

【０１７５】第１の実施例と比較して、命令選択や出力
は同一であるが、内部状態の遷移が異なっている。第１
の実施例では、命令が選択されると、次のサイクルにお
ける命令選択の優先度は他の命令入力部１２１に移るこ
とになっていた。これに対して、本実施例では、命令が
選択されても、命令選択の優先度が他の命令入力部１２
１に移らない。従って、命令入力部１２１に命令が連続
に入力される限り、同一の命令入力部１２１で入力した
命令が選択される。他の命令入力部１２１が命令選択の
優先権を得るのは、それまで優先権を保持していた命令
入力部１２１に命令が入力されないサイクルが生じた場
合である。

【０１７６】以上のように本実施例によれば、命令選択
部において、サイクル単位で命令をスケジュールするの
ではなく、連続して入力された複数の命令を１つの単位
としてスケジュールすることにより、１つの命令入力部
から入力したある程度の個数の命令を連続して実行する
ことが望ましい場合に、そのような命令を連続して選択
すると同時に、そのような命令を単位として粗いながら
も公平な命令スケジューリングを行なうことができる。

【０１７７】なお、請求項１１の発明に係る情報処理装
置はその趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、それ
らを本発明の範囲から除外するものではない。特に、前
記第１〜４の実施例においては、（Ｐ，Ｆ）が（３，
１）および（６，２）の場合について説明したが、Ｐと
Ｆとはそれぞれ独立に自由に設定されるとしてもよい。 ［請求項１１の発明の第５の実施例］ 請求項１１の発明に係る情報処理装置の一実施例（第５
の実施例）について、図面を参照しながら説明する。

【０１７８】本実施例における情報処理装置の構成を図
８に示す。この情報処理装置は請求項７の発明に係る情
報処理装置のいくつかの命令スケジュール部に請求項１
１の発明に係る命令スケジュール装置を採用したもので
あり、本実施例では、図８における浮動小数点演算用の
命令スケジュール部８６を請求項１１の発明の第１の実
施例（第３の実施例でもよい）として説明した命令スケ
ジュール装置で置き換えて構成されたものとする。この
とき、図１２に示した請求項１１の発明に係る命令スケ
ジュール装置の命令入力部１２１と命令待機部８４とを
それぞれ１対１に接続し、命令出力部１２３と機能実行
部１７とを接続する。

【０１７９】本実施例によれば、請求項７の発明に係る
情報処理装置のいくつかの命令スケジュール部に請求項
１１の発明に係る命令スケジュール装置を採用すること
により、各命令準備部から出力された命令を公平に機能
実行部に送出し、命令実行することができる。本実施例
の情報処理装置は、複数の命令ストリームを並列に処理
することで各機能実行部の使用率向上を狙っている。逆
に、各機能実行部の使用率向上によって処理の高速化を
行なうためには、並列実行可能な命令ストリームが複数
必要である。処理すべき命令ストリームが残り少なくな
り、命令準備部のいくつかが遊ぶ状況では、充分な命令
供給率を保つことができなくなることも生じ得る。この
ような事態を避けるには、特定の命令ストリームのみが
早く終了することを適度に抑制しなければならない。そ
こで、本実施例の様に、命令スケジュール部で各命令準
備部からの命令を公平にスケジュールすることで前記の
抑制効果を得ることができる。

【０１８０】［請求項１１の発明の第６の実施例］ 請求項１１の発明に係る情報処理装置の第６の実施例に
ついて説明する。 本実施例は、図８におけるロード／
ストア用の命令スケジュール部８７を請求項１１の発明
に係る第４の実施例として説明した命令スケジュール装
置で置き換えて構成されたものとする。第１の実施例と
同様、図１２に示した請求項１１の発明に係る命令スケ
ジュール装置の命令入力部１２１と命令待機部８４とを
それぞれ１対１に接続し、命令出力部１２３と機能実行
部１８とを接続する。

【０１８１】本実施例によれば、請求項７の発明に係る
情報処理装置のロード／ストア用の命令スケジュール部
に１つの命令ストリーム中の連続したロード／ストア命
令を連続して選択する請求項１１の発明に係る命令スケ
ジュール装置を採用することにより、各命令準備部から
出力された命令を公平に機能実行部に送出し、命令実行
する上で、メモリ・アクセスにおける参照の局所性、即
ち、前のアクセスに近い所が多いことを考慮した命令の
スケジューリングを行なうことができる。

【０１８２】なお、前記第５の実施例および第６の実施
例ではそれぞれ１個の命令スケジュール部８６（または
８７）のみを請求項１１の発明に係る命令スケジュール
装置で置き換えたが、その置き換え対象は、いずれの命
令スケジュール部であってもよい。また、その置き換え
の数も複数であってよい。 ［請求項１１の発明の第７の実施例］ 請求項１１の発明に係る情報処理装置の一実施例（第７
の実施例）について、図面を参照しながら説明する。

【０１８３】本実施例における情報処理装置の構成を図
９に示す。本情報処理装置は請求項８の発明に係る情報
処理装置のいくつかの命令スケジュール部に請求項１１
の発明に係る命令スケジュール装置を採用したものであ
り、本実施例では、図９における整数演算用の命令スケ
ジュール部９５を請求項１１の発明の第２の実施例とし
て説明した命令スケジュール装置で置き換えて構成され
たものとする。このとき、図１２に示した請求項１１の
発明に係る命令スケジュール装置の命令入力部１２１と
命令待機部９４とをそれぞれ１対１に接続し、命令出力
部１２３と機能実行部１６とをそれぞれ１対１に接続す
る。

【０１８４】詳しくは、命令入力部１２１と命令待機部
９４との接続は以下のように行なう。まず、整数演算用
の命令待機部９４に番号付けを行なう。ｍ番目（ｍ＝
０，１，２）の命令準備部９３から出力された整数演算
命令を保持する２つの命令待機部９４にそれぞれ２×
ｍ、２×ｍ＋１の番号を割り当てる。次に、そのように
して番号付けを行なったｋ番目の命令待機部９４とｋ番
目の命令入力部１２１とを接続する。

【０１８５】本実施例によれば、請求項８の発明に係る
情報処理装置のいくつかの命令スケジュール部に請求項
１１の発明に係る命令スケジュール装置を採用すること
により、各命令準備部から出力された命令をストリーム
単位にて公平に機能実行部に送出し、実行することがで
きる。 ［請求項１１の発明の第８の実施例］ 請求項１１の発明に係る記載の情報処理装置の第８の実
施例について説明する。本実施例は、第７の実施例と同
様、図９における整数演算用の命令スケジュール部９５
を請求項１１の発明に係る第２の実施例として説明した
命令スケジュール装置で置き換えて構成されたものであ
るが、命令入力部１２１と命令待機部９４との接続関係
が先の第７の実施例と異なっている。まず、ｍ番目（ｍ
＝０，１，２）の命令準備部９３から出力された整数演
算命令を保持する２つの命令待機部９４にそれぞれｍ、
ｍ＋３の番号を割り当てる。次に、そのようにして番号
付けを行なったｋ番目の命令待機部９４とｋ番目の命令
入力部１２１とを接続する。

【０１８６】本実施例によれば、第７の実施例における
命令入力部と命令待機部との接続関係を上記のように変
更することにより、先の実施例では、命令ストリーム単
位で公平なスケジューリングを行なっていたのと異な
り、各命令準備部から出力された命令を命令単位で公平
にスケジューリングして機能実行部に送出し、命令実行
することができる。

【０１８７】なお、前記第７の実施例および第８の実施
例では整数演算用の命令スケジュール部９５のみを請求
項１１の発明に係る命令スケジュール装置で置き換えた
が、その置き換え対象は、いずれの命令スケジュール部
であってもよい。また、その置き換えの数も複数であっ
てよい。 ［請求項１２の発明の第１の実施例］ 請求項１２の発明に係る命令スケジュール装置の一実施
例（第１の実施例）について、図面を参照しながら説明
する。

【０１８８】図１２は本発明の実施例における命令スケ
ジュール装置の構成を示すものである。図１２におい
て、１２１は命令入力部、１２２は命令選択部、１２３
は命令出力部である。本発明における命令スケジュール
装置は、０番からＰ−１番までのＰ個の命令入力部１２
１と、０番からＦ−１番までのＦ個の命令出力部１２３
を備えている。ここに、Ｐ＝Ｌ×Ｗである。本発明にお
ける命令スケジュール装置では、Ｐ個の命令入力部１２
１を０番からＬ−１番までのＬ個の命令入力グループに
分割して使用する。１つの命令入力グループには、その
グループ番号をｊとすると、Ｗ×ｊ番からＷ×（ｊ＋
１）−１番までのＷ個の命令入力部１２１が属する。

【０１８９】以上のように構成された命令スケジュール
装置の命令選択部１２２について、（表１７）を用いて
その動作を説明する。なお、命令入力部１２１および命
令出力部１２３の動作については、請求項１１の発明の
実施例と同一である。（表１７）はＬ、Ｗ、Ｆをそれぞ
れ３、２、２としたとき（従って、Ｐは６である）の命
令選択部１２２の動作を示したものである。

【０１９０】

【表１７】

【０１９１】（表１７）における各記号の意味は表１４
のものと同一である。ただし、表中においてはｎ＝ｍ×
２なる関係が存在する。ここに、ｍは命令入力グループ
番号を表している。命令選択部１２２はその内部状態と
して０、１、２の３つの状態のいずれかにあるが、これ
は、命令入力グループの番号に対応しているものと考え
てよい。

【０１９２】本実施例における命令スケジュール装置の
命令選択部１２２の内部状態は、次回の命令選択におい
て何番目の命令入力グループからの命令を優先的に選択
するのかを表しているものとみなすことができる。本実
施例では、まず、内部状態の命令入力グループから始め
て、命令入力数が２のグループの命令を選択する。命令
入力数が２のグループが存在しない場合には、命令入力
数が１のグループの中で、内部状態の命令入力グループ
から始めて最初および２番目に見つかったグループの命
令を選択する。

【０１９３】この選択方法は、一般の場合には、次のよ
うな手順より拡張がなされる。まず、内部状態の命令入
力グループから始めて、最も命令入力数の多かった命令
入力グループを選択し、命令出力部１２３から出力でき
るだけの命令をその命令入力グループから選択する。更
に、出力余裕がある場合には、その次の命令入力グルー
プから始めて、次に最も命令入力数の多かった命令入力
グループを選択し、出力する。これを、出力余裕がなく
なるか、あるいは入力した命令がなくなるまで繰り返
す。調べている途中でＬ−１番目の命令入力グループに
到達した場合には、次は、０番目の命令入力グループか
ら調べる。

【０１９４】本実施例によれば、２個ずつグループ化さ
れた合計６個の命令入力部と、２個の命令出力部と、命
令入力部で入力した命令の中から命令出力部を通じて出
力する命令を２つまで選択する際に、入力命令数の最も
多い命令入力グループの命令入力部で入力された命令を
優先し、また、入力命令数が同数の命令入力グループ間
では、前回の命令選択において何番目の命令入力グルー
プで入力した命令を選択したかを記憶し、次回の命令選
択時には前回選択された命令入力グループの優先度を下
げて命令選択を行なう命令選択部とを設けることによ
り、命令入力部からの命令を命令入力要求の程度を考慮
しながら公平に選択することができる。

【０１９５】［請求項１２の発明の第２の実施例］ 請求項１２の発明に係る命令スケジュール装置の第２の
実施例について（表１８）〜（表２０）を用いて説明す
る。本実施例は命令選択部１２２の動作において第１の
実施例と異なってる。（表１８）は本発明の第２の実施
例における命令選択部１２２の内部状態の状態遷移を示
したものである。また、（表１９）は命令選択部１２２
の出力値を示したものである。（表１８）および（表１
９）において、Ｓ［ｔ］、Ｒ、Ｄ［ｎ］、Ｖ［ｋ］の意
味については第１の実施例と同一である。

【０１９６】

【表１８】

【０１９７】

【表１９】

【０１９８】本実施例では、内部状態として、Ｓ［ｔ］
の他に、各命令入力グループに対応してＹ［ｍ］［ｔ］
を設けている。Ｙ［ｍ］［ｔ］はサイクルｔにおけるｍ
番の命令入力グループに関連した状態である。（表１
８）および（表１９）では、Ｙ［ｎ］［ｔ］を単にＹ
［ｍ］と表記している。また、ｙ［ｍ］はＹ［ｍ］の論
理否定を意味する。

【０１９９】Ｂ［ｍ〜ｍ＋２］はＢ［ｍ］、Ｂ［ｍ＋
１］、Ｂ［ｍ＋２］の組を表している。ここでｍ＋ｋは
３を法とする剰余系における加算である。（表１８）お
よび（表１９）におけるＢ［ｍ〜ｍ＋２］の欄の記号
「＊」は０、１、２のいずれであってもよいことを示
し、また、記号「×」は０、１のいずれであってもよい
ことを表している。Ｂ［ｍ］およびＧ［ｍ］は表現上の
便法のためのものであり、Ｂ［ｍ］とＥ［ｎ］、Ｅ［ｎ
＋１］との対応、およびＧ［ｍ］とＣ［ｎ］、Ｃ［ｎ＋
１］との対応を（表２０）に示す。

【０２００】

【表２０】

【０２０１】ここで、ｎ＝ｍ×２である。意味的には、
Ｂ［ｍ］はｍ番目の命令入力グループで入力した命令の
数を表している。Ｙ［ｍ］はｍ番の命令入力グループに
おいて次に選択候補として挙げる命令がＣ［ｎ］とＣ
［ｎ＋１］のいずれであるかを記憶している。そして、
Ｇ［ｍ］はそのＹ［ｍ］によって選択候補として挙げら
れた命令を表している。Ｙ［ｍ］が０であればＣ［ｎ］
を、１であればＣ［ｎ＋１］を選択候補とする。内部状
態としてＹ［ｍ］を設ける意義は次の点にある。すなわ
ち、ｎ、ｎ＋１番目の命令入力部１２１がともに命令を
入力し、そのうち１つの命令が選択される場合、その後
次々に命令入力があっても一方の命令が不当に長く待た
されるという状況を防ぐ。ｎ、ｎ＋１番目の命令入力部
１２１のいずれか一方にのみ命令入力があり、かつその
命令が命令選択部１２２で選択された場合には、（表１
８）に示されているように、Ｙ［ｍ］は０にリセットさ
れる。これは、本実施例の命令スケジュール装置に対す
る外部の命令供給元は、ｎ、ｎ＋１番目の命令入力部１
２１がともに空いている場合はｎ番目の命令入力部１２
１に命令を供給することを仮定しているからである。従
って、（表２０）においてＢ［ｍ］、Ｇ［ｍ］の欄が空
白になっている行については、その行に示されたＥ
［ｎ］、Ｅ［ｎ＋１］、Ｙ［ｍ］の組が存在し得ないこ
とを意味している。

【０２０２】（表１８）および（表１９）に示された命
令選択方法は次のような考え方を基本にしたものであ
る。すなわち、まず、内部状態Ｓ［ｔ］の記憶している
命令入力グループから順に調べて、最も命令入力数の多
かった命令入力グループの命令を１つ選択し、命令出力
部１２３から出力する。次に、その次の命令入力グルー
プから順に調べて、出力余裕がなくなるか、あるいは入
力した命令をすべて出力してしまうかのいずれかまでこ
れを繰り返す。

【０２０３】本実施例によれば、先の第１の実施例同
様、命令入力部からの命令を命令入力要求の程度を考慮
しながら公平に選択することができる。なお、請求項１
２の発明に係る命令スケジュール装置はその趣旨に基づ
いて種々の変形が可能であり、それらを本発明の範囲か
ら除外するものではない。特に、前記第１の実施例およ
び第２の実施例においては、（Ｌ，Ｗ，Ｆ）が（３，
２，２）の場合について説明したが、Ｌ、Ｗ、Ｆがそれ
ぞれ独立、自由に設定されるものとしてもよいのは勿論
である。

【０２０４】［請求項１２の発明の第３の実施例］ 請求項１２の発明に係る情報処理装置の一実施例（第３
の実施例）について、図面を参照しながら説明する。図
１６は本発明の実施例における情報処理装置の構成を示
すものである。図１６において、１１は命令フェッチ
部、１６１は命令解読部、８２は依存解析部、８４は命
令待機部、８６〜８７および１６３は命令スケジュール
部である。１６〜１８は機能実行部であるが、本実施例
ではそれぞれ整数演算ユニット、浮動小数点演算ユニッ
ト、ロード／ストア・ユニットとしている。また、１組
の命令フェッチ部１１、命令解読部１６１、依存解析部
８２とから構成される部分１６２を命令準備部と呼ぶこ
とにする。通常はこれらの他に汎用レジスタなどが存在
するが、本発明の動作と直接の関係を持たないため、図
１６では省略している。

【０２０５】以上のように構成された情報処理装置につ
いて、図１６を用いてその動作を説明する。本実施例
は、請求項７の発明に係る情報処理装置に次のような変
更を加えたものである。まず、各命令準備部ごとにそれ
ぞれ２個の整数演算用の命令待機部８４を備える。次
に、整数演算用の命令スケジュール部８５を本発明請求
項１２の命令スケジュール装置で置き換えている。従っ
て、図１６の１１、１６〜１８は図１に示したものと同
一であり、また、８２、８４、８６、８７は図８に示し
たものと同一である。命令解読部１６１の動作について
も、整数演算用の命令待機部８４を加えたことに対する
対応が異なるだけであり、本質的な動作は図８の命令解
読部８１と同じである。 前述したように、本実施例に
おける命令スケジュール部１６３は請求項１２の発明の
第２の実施例として示した命令スケジュール装置であ
る。図１２に示した請求項１２の発明に係る命令スケジ
ュール装置と機能実行部１６との接続関係については、
命令出力部１２３と機能実行部１６とを１対１に接続す
る。また、請求項１２の発明に係る命令スケジュール装
置と命令待機部８４とは次のように接続する。ｍ番目の
命令準備部１６２と接続されている整数演算用の２つの
命令待機部８４に対してそれぞれｍ×２、ｍ×２＋１の
番号を付ける。このとき、これら２つの命令待機部８４
がともに空いている場合に命令解読部１６１が命令出力
する方の命令待機部８４の番号をｍ×２とする。そし
て、ｋ番目の命令待機部８４とｋ番目の命令入力部１２
１とをそれぞれ接続する。同一の命令準備部１６２と接
続されている命令待機部８４は、請求項１２の発明に係
る命令スケジュール装置における同一の命令入力グルー
プの命令供給元となる。

【０２０６】本実施例によれば、請求項７の発明に係る
情報処理装置のいくつかの命令スケジュール部に請求項
１２の発明に係る命令スケジュール装置を採用すること
により、各命令準備部から出力された命令を、その命令
数を考慮しながら公平に機能実行部に送出し、命令実行
することができる。請求項１２の発明の第２の実施例に
示した命令スケジュール装置は、命令入力グループの中
で最も入力命令数の多いものを優先し、また、そのよう
な命令入力グループで入力した命令を１命令ずつ選択す
るため、できるだけ多くの命令準備部におけるパイプラ
イン・インタロックを防止することができる。 なお、本
実施例では整数演算用の命令スケジュール部のみに本発
明請求項１２の命令スケジュール装置を用いたが、いず
れの命令スケジュール部に採用してもよい。効果の点か
らは、整数演算や浮動小数点演算などの演算処理用の命
令スケジュール部を置き換え対象とするのがよいであろ
う。

【０２０７】［請求項１２の発明の第４の実施例］ 請求項１２の発明に係る情報処理装置の一実施例（第４
の実施例）について、図面を参照しながら説明する。本
実施例における情報処理装置の構成を図９に示す。本情
報処理装置は請求項８の発明に係る情報処理装置のいく
つかの命令スケジュール部に請求項１２の発明に係る命
令スケジュール装置を採用したものであり、本実施例で
は、図９における整数演算用の命令スケジュール部９５
を請求項１２の第１の実施例として説明した命令スケジ
ュール装置で置き換えて構成されたものとする。このと
き、図１２に示した請求項１１の発明に係る命令スケジ
ュール装置の命令入力部１２１と命令待機部９４とをそ
れぞれ１対１に接続し、命令出力部１２３と機能実行部
１６とをそれぞれ１対１に接続する。

【０２０８】詳しくは、命令入力部１２１と命令待機部
９４との接続は以下のように行なう。まず、整数演算用
の命令待機部９４に番号付けを行なう。ｍ番目（ｍ＝
０，１，２）の命令準備部９３から出力された整数演算
命令を保持する２つの命令待機部９４にそれぞれ２×
ｍ、２×ｍ＋１の番号を割り当てる。次に、そのように
して番号付けを行なったｋ番目の命令待機部９４とｋ番
目の命令入力部１２１とを接続する。以上のように本実
施例によれば、請求項８の発明に係る情報処理装置のい
くつかの命令スケジュール部に請求項１２の発明に係る
命令スケジュール装置を採用することにより、各命令準
備部から出力された命令を、その命令数を考慮しながら
公平に機能実行部に送出し、実行することができる。

【０２０９】なお、本実施例では整数演算用の命令スケ
ジュール部９５のみを請求項１２の発明に係る命令スケ
ジュール装置で置き換えたが、その置き換え対象は、い
ずれの命令スケジュール部であってもよい。また、その
置き換えの数も複数であってよい。なお、効果の点から
は、整数演算や浮動小数点演算などの演算処理用の命令
スケジュール部を置き換え対象とするのがよいであろ
う。

【０２１０】［請求項１３の発明の第１の実施例］ 請求項１３の発明に係る命令スケジュール装置の一実施
例（第１の実施例）について、図面を参照しながら説明
する。図１２は本発明の実施例における命令スケジュー
ル装置の構成を示すものである。 図１２において、１
２１は命令入力部、１２２は命令選択部、１２３は命令
出力部である。本発明における命令スケジュール装置
は、０番からＰ−１番までのＰ個の命令入力部１２１
と、０番からＦ−１番までのＦ個の命令出力部１２３を
備えている。

【０２１１】以上のように構成された命令スケジュール
装置の命令選択部１２２について、（表２１）を用いて
その動作を説明する。なお、命令入力部１２１および命
令出力部１２３の動作は、請求項１１の発明に係る実施
例におけるものと同一である。（表２１）はＰ、Ｆをそ
れぞれ３、１としたときの命令選択部１２２の動作を示
したものである。

【０２１２】

【表２１】

【０２１３】（表２１）における各記号の意味は（表１
３）のものと同一である。ただし、本実施例では、内部
状態としてＳ［ｔ］の他にＨ［ｔ］が設けられているの
が異なる。Ｓ［ｔ］と同様、Ｈ［ｔ］はサイクルｔにお
ける状態を表している。Ｓ［ｔ］が命令選択優先権を持
つ命令入力部１２１を表しているのに対し、Ｈ［ｔ］は
その命令入力部１２１の命令を何個連続して選択したか
を表しているものと考えてよい。本実施例ではそのよう
な連続選択命令数の最大値を４としている。従って、Ｈ
［ｔ］は０、１、２、３の４つの状態をとる。（表２
１）のＨ［ｔ］の欄における記号「×」は０、１、２の
いずれであってもよいことを示している。また、記号
「＊」は０、１、２、３のいずれであってもよいことを
示している。本実施例における命令スケジュール装置の
命令選択部１２２では、まず、内部状態Ｓ［ｔ］として
記憶している命令入力部１２１で命令入力を行なったか
否かを調べる。命令入力を行なった場合、その命令を選
択し、内部状態Ｈ［ｔ］として記憶している連続選択命
令数を調べる。現サイクルにおける命令選択も含めて連
続選択命令数が４となる場合、内部状態Ｓ［ｔ］を変更
して命令選択優先権を他の現命令入力部１２１に移す。
また、命令入力を行なわなかった場合には、命令入力を
行なった他の命令入力部１２１に命令選択優先権を移
し、その命令を選択する。命令入力部１２１間での命令
選択優先権の移行は一定の順番で行なわれるものとして
いる。

【０２１４】なお、本実施例では１サイクルに選択する
命令の数を１としたが、本実施例における命令選択部１
２２の動作を、選択する命令がなくなるかあるいは選択
した命令を出力する余裕がなくなるまで繰り返すことに
より、１サイクルに選択する命令が複数であるような場
合にも拡張できる。本実施例によれば、３個の命令入力
部と、１個の命令出力部と、連続して入力された複数の
命令を１つの単位として命令選択を行なう中で、命令の
連続選択数に上限を設定して命令選択優先権を３個の命
令入力部に順次与える命令選択部とを設けることによ
り、１つの命令入力部から入力したある程度の個数の命
令を連続して実行することが望ましい場合に、そのよう
な命令をある個数まで連続して選択すると同時に、命令
入力部間での公平な命令スケジューリングを実現するこ
とができる。なお、請求項１３の発明に係る命令スケジ
ュール装置はその趣旨に基づいて種々の変形が可能であ
り、それらを本発明の範囲から除外するものではない。
特に、本実施例においては、（Ｐ，Ｆ）が（３，１）の
場合について説明したが、Ｐ、Ｆはそれぞれ独立に自由
に設定することができ、それらを本発明の範囲から除外
するものではない。

【０２１５】［請求項１３の発明の第２の実施例］ 請求項１３の発明に係る情報処理装置の一実施例（第２
の実施例）について、図面を参照しながら説明する。本
実施例における情報処理装置の構成を図８に示す。本情
報処理装置は請求項７の発明に係る情報処理装置のいく
つかの命令スケジュール部に請求項１３の発明に係る命
令スケジュール装置を採用したものであり、本実施例で
は、図８におけるロード／ストア用の命令スケジュール
部８７を請求項１３の発明に係る実施例として説明した
命令スケジュール装置で置き換えて構成されたものとす
る。このとき、図１２に示した本発明請求項１３の命令
スケジュール装置の命令入力部１２１と命令待機部８４
とをそれぞれ１対１に接続し、命令出力部１２３と機能
実行部１７とを接続する。

【０２１６】本実施例によれば、請求項７の発明に係る
情報処理装置のロード／ストア用の命令スケジュール部
に、１つの命令ストリーム中の連続したロード／ストア
命令を連続して選択する請求項１３の発明に係る命令ス
ケジュール装置を採用することにより、各命令準備部か
ら出力された命令を公平に機能実行部に送出し、命令実
行する上で、メモリ・アクセスにおける参照の局所性を
考慮した命令のスケジューリングを行なうことができ
る。

【０２１７】なお、本実施例では命令スケジュール部８
７を請求項１３の発明に係る命令スケジュール装置で置
き換えたが、その置き換え対象は、請求項７の発明に係
る情報処理装置のいずれの命令スケジュール部であって
もよい。また、その置き換えの数も複数であってよい。 ［請求項１３の発明の第３の実施例］ 請求項１３の発明に係る情報処理装置の一実施例（第３
の実施例）について、図面を参照しながら説明する。本
実施例における情報処理装置の構成を図９に示す。本情
報処理装置は請求項８の発明に係る情報処理装置のいく
つかの命令スケジュール部に請求項１３の発明に係る命
令スケジュール装置を採用したものであり、本実施例で
は、図９におけるロード／ストア用の命令スケジュール
部８７を本発明請求項１３の実施例として説明した命令
スケジュール装置で置き換えて構成されたものとする。
この置き換えによる動作および効果は請求項１３の発明
に係る第２の実施例と同様であるので以後の説明は省略
する。

【０２１８】なお、本実施例では命令スケジュール部８
７を請求項１３の発明に係る命令スケジュール装置で置
き換えたが、その置き換え対象は、請求項８の発明に係
る情報処理装置のいずれの命令スケジュール部であって
もよい。また、その置き換えの数も複数であってよい。

【０２１９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、お
のおのが命令フェッチを行なう命令フェッチ部と命令解
読を行なう命令解読部とその命令解読の際に命令間依存
解析情報を管理する依存解析部とから成って、命令パイ
プライン前段のフェーズの処理を担当する複数の命令準
備部と、命令実行の本質的な処理を行なって命令パイプ
ライン後段のフェーズを担当する複数の機能実行部と、
命令準備部が出力した命令解読結果を入力としてそれら
命令解読結果のスケジューリングを行ない、それら各命
令解読結果を各機能実行部に割り当てる命令スケジュー
ル部または命令収集部と、それら命令スケジュール部ま
たは命令収集部での命令のスケジューリングの際に前記
命令解読結果を必要に応じて一時的に記憶する命令待機
部または命令蓄積部とを設けることにより、各機能実行
部の使用率が向上して低コストで高速な処理を行なうこ
とができるといった優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明に係る情報処理装置の実施例の
構成図である。

【図２】従来の情報処理装置の構成図である。

【図３】請求項２の発明に係る情報処理装置の実施例の
構成図である。

【図４】請求項３の発明に係る情報処理装置の実施例の
構成図である。

【図５】請求項４の発明に係る情報処理装置の実施例の
構成図である。

【図６】請求項５の発明に係る情報処理装置の実施例の
構成図である。

【図７】請求項６の発明に係る情報処理装置の実施例の
構成図である。

【図８】請求項７の発明に係る情報処理装置の第１、第
２の実施例と請求項１２、１８の発明に係る情報処理装
置の実施例とを兼ねた報処理装置の実施例の構成図であ
る。

【図９】請求項８、１３、１６、１９の発明に係る情報
処理装置の実施例の構成図である。

【図１０】請求項９の発明に係る情報処理装置の実施例
の構成図である。

【図１１】請求項１０の発明に係る情報処理装置の実施
例の構成図である。

【図１２】請求項１１、１４、１７の発明に係る情報処
理装置の実施例の構成図である。

【図１３】請求項５の発明の第１の実施例および請求項
７の発明の第１の実施例における命令待機部の動作タイ
ミング図である。

【図１４】請求項５の発明の第２の実施例および請求項
７の第２の発明の実施例における命令待機部の動作タイ
ミング図である。

【図１５】請求項７の発明に係る情報処理装置の第３の
実施例の構成図である。

【図１６】請求項１５の発明に係る情報処理装置の実施
例の構成図である。

【符号の説明】

１１ 命令フェッチ部 １２ 命令解読部 １３ 依存解析部 １４ 命令準備部 １５ 命令スケジュール部 １６〜１８ 機能実行部 ２１ 命令解読部 ２２ 依存解析部 ２３〜２５ 機能実行部 ３１ 命令フェッチ部 ３２ 命令解読部 ３３ 依存解析部 ３４ 命令準備部 ３５ 命令スケジュール部 ４１ 命令収集部 ４２〜４４ 命令蓄積部 ５１ 命令収集部 ５２〜５４ 命令蓄積部 ６１ 命令解読部 ６２ 命令準備部 ６３ 命令待機部 ７１ 命令解読部 ７２ 命令準備部 ７３ 命令待機部 ７４ 命令スケジュール部 ８１ 命令解読部 ８２ 依存解析部 ８３ 命令準備部 ８４ 命令待機部 ８５〜８７ 命令スケジュール部 ９１ 命令解読部 ９２ 依存解析部 ９３ 命令準備部 ９４ 命令待機部 ９５ 命令スケジュール部 １０１ 命令解読部 １０２ 命令準備部 １０３〜１０４ 命令蓄積部 １１１ 命令解読部 １１２ 命令準備部 １１３〜１１４ 命令蓄積部 １２１ 命令入力部 １２２ 命令選択部 １２３ 命令出力部 １５１ 命令解読部 １５２ 依存解析部 １５３ 命令準備部 １５４ 機能実行部 １６１ 命令解読部 １６２ 命令準備部 １６３ 命令スケジュール部

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−100539（ＪＰ，Ａ) 久我守弘（外２名）”ＳＩＭＰ（単一 命令流／多重命令パイプライン）方式に 基づく『新風』プロセッサの低レベル並 列処理アルゴリズム”，並列処理シンポ ジウムＪＪＳＰＰ’89（平成元年２月) ｐ．163−170 市川周一（外２名）”循環パイプライ ン・アーキテクチャ−ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｄ ＭＩＭＤの試み−”情報処理学会第 37回（昭和63年後期）全国大会論文集 （昭和63年９月13日）ｐ．123−124 原哲也（外４名）”ＳＩＭＰ（単一命 令流／多重パイプライン）方式に基づく 改良版スーパースカラ・プロセッサの構 成と処理”，電子情報通信学会技術研究 報告，Ｖｏｌ．90，Ｎｏ．144（ＣＰＳ Ｙ90−55）（平成２年７月20日）ｐ. 103−108 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G06F 9/38

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の命令準備部と、 複数の機能実行部と、 前記命令準備部と命令実行部の間に設けられる命令スケ
   ジュール部とを備え、 前記命令準備部は、 命令の読み出しを行う命令フェッチ部と、 前記機能実行部からのデータ依存情報を解析、保管する
   依存解析手段と、 命令フェッチ手段が読出した命令を解読して前記データ
   依存情報を基に命令の発行可能性を判定する命令解読手
   段とからなり、 前記命令スケジュール部は、 複数の命令準備部から同時に命令解読結果を受け付ける
   と共に、複数の機能実行部のうち命令受け付け可能状態
   にある機能実行部を対象として発行可能な命令解読結果
   を選択し、選択した命令解読結果とそれを解読した命令
   準備部の番号とを対象とする機能実行部に出力する手段
   を含み、各 機能実行部は、 命令スケジュール部から出力された命令解読結果に従っ
   て命令の実行を行う手段と、 実行終了時には、命令スケジュール部から出力された命
   令準備部の番号を付加したデータ依存情報を前記複数の
   命令準備部に通知する手段とを含み、 前記依存解析手段は、自身の属する命令準備部の番号が
   付加されたデータ依存情報を解析する ことを特徴とする
   情報処理装置。
2. 【請求項２】 前記命令準備部の命令解読手段が、命令
   フェッチ手段から同時に複数命令を受け付け、その中で
   並列実行可能な命令を判別し、その命令を命令スケジュ
   ール部に出力し、発行不可能な命令は発行可能となるま
   で保持する構成であり、 命令スケジュール部は前記命令解読手段が発行可能な命
   令数だけの入力ポートを有することを特徴とする請求項
   １記載の情報処理装置。
3. 【請求項３】 前記命令スケジュール部に替えて、命令
   収集部と、複数の各機能実行部の入力側にあって命令収
   集部の命令を蓄積する命令蓄積部とが設けられ、前記命
   令収集部は命令解読部から発行可能な命令解読結果を受
   け、命令蓄積部のうち蓄積余裕のある命令蓄積部を対象
   として命令解読結果とそれを解読した命令準備部の番号
   とを対応する命令蓄積部に出力する構成であり、 前記命令蓄積部は、蓄積した命令解読結果と命令準備部
   の番号とを順次に対応する機能実行部に出力すると共
   に、命令の蓄積余裕があるときはそれを示す信号を命令
   収集部に出力する構成であることを特徴とする請求項１
   記載の情報処理装置。
4. 【請求項４】 前記命令準備部の命令解読手段が、命令
   フェッチ手段から同時に複数命令を受け付け、その中で
   並列実行可能な命令を判別し、その命令を命令収集部に
   出力し、発行不可能な命令は発行可能となるまで保持す
   る構成であり、命令収集部及び命令蓄積部が夫々複数の
   命令解読結果を収集・蓄積できるよう入力ポート数が拡
   張されていることを特徴とする請求項３記載の情報処理
   装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載の情報処理装置は更に各命
   令解読手段毎にそれから出力された命令を一時的に蓄え
   る少なくとも１の命令待機部を備え、 命令解読手段は、空いている命令待機部を調べ、空いて
   いる命令待機部に命令解読結果を出力する構成であり、 命令スケジュール部は命令待機部に保持されている命令
   を対象としてスケジューリングする構成であることを特
   徴とする情報処理装置。
6. 【請求項６】 前記命令準備部の命令解読手段が、命令
   フェッチ手段から同時に複数命令を受け付け、その中で
   並列実行可能な命令を判別し、その命令を命令スケジュ
   ール部に出力し、発行不可能な場合及び空いている命令
   待機部がない場合には解読結果を保持する構成であり、 命令待機部の数及び命令スケジュール部の入力ポート数
   が拡張されていることを特徴とする請求項５記載の情報
   処理装置。
7. 【請求項７】 前記命令待機部及び命令スケジュール部
   が機能実行部の種類に応じて分割され、 各命令準備部の命令解読手段は解読した命令の種類に対
   応した命令待機部に出力し、各命令スケジュール部は対
   応する種類の命令を命令待機部から受け付け、対応する
   機能実行部に出力する構成であることを特徴とする請求
   項５記載の情報処理装置。
8. 【請求項８】 前記命令準備部の命令解読手段が、命令
   フェッチ手段から同時に複数命令を受け付け、その中で
   並列実行可能な命令を判別し、その命令を命令待機部に
   出力し、発行不可能な場合及び空いている命令待機部が
   ない場合には解読結果を保持する構成であり、 命令待機部の数及び命令スケジュール部の入力ポート数
   が拡張されていることを特徴とする請求項７記載の情報
   処理装置。
9. 【請求項９】 請求項７記載の情報処理装置において、
   前記命令スケジュール部に替えて命令スケジュール部の
   機能に命令蓄積機能を付加した命令蓄積部を設けると共
   に、命令待機部を除去した構成を特徴とする情報処理装
   置。
10. 【請求項１０】 前記命令準備部の命令解読手段が、命
    令フェッチ手段から同時に複数命令を受け付け、その中
    で並列実行可能な命令を判別し、その命令を命令蓄積部
    に出力する構成であり、 命令蓄積部は前記命令解読手段が発行可能な命令数だけ
    の入力ポートを有することを特徴とする請求項９記載の
    情報処理装置。
11. 【請求項１１】 前記命令スケジュール部の少なくとも
    １は、 複数の命令準備部から、対応する種類の命令の入力を受
    付ける複数の命令入力部と、 複数の命令準備部からの命令要求に促されて命令解読結
    果とそれを解読した命令準備部の番号とを出力する複数
    の命令出力部と、 前記各命令入力部から入力された複数の命令の中から前
    記各命令出力部で出力する命令を選択する命令選択部と
    を具備し、 前記命令選択部は前記命令入力部の番号を記憶する記憶
    手段と、 前記記憶手段で記憶している番号に相当する命令入力部
    から入力した命令を優先して選択する選択手段と、 前記各命令入力部での命令入力状況および前記記憶手段
    をもとに前記記憶手段で記憶している内容を更新する状
    態更新手段とを有することを特徴とする請求項７又は請
    求項８記載の情報処理装置。
12. 【請求項１２】 前記命令スケジュール部の少なくとも
    １は、 複数の命令準備部から、対応する種類の命令の入力を受
    付ける複数の命令入力部と、 複数の命令準備部からの命令要求に促されて命令解読結
    果とそれを解読した命令準備部の番号とを出力する複数
    の命令出力部と、 前記各命令入力部から入力された命令の中から前記各命
    令出力部で出力する命令を選択する命令選択部とを具備
    し、 前記命令選択部は論理的にグループ化された命令入力グ
    ループのグループ番号を記憶する記憶手段と、 前記各命令入力グループごとに命令を入力した前記命令
    入力部の数を集計する集計手段と、 まず前記集計手段による結果に基づいて命令を選択する
    ことを試み、前記集計手段において同優先度の前記命令
    入力グループが複数存在した場合には前記記憶手段で記
    憶している番号の前記命令入力グループの命令を優先し
    て選択する選択手段と、 前記各命令入力グループでの命令入力状況および前記記
    憶手段をもとに前記記憶手段で記憶している内容を更新
    する状態更新手段とを有することを特徴とする請求項７
    又は請求項８記載の情報処理装置。
13. 【請求項１３】 前記命令スケジュール部の少なくとも
    １は、 複数の命令準備部から、対応する種類の命令の入力を受
    付ける複数の命令入力部と、 複数の命令準備部からの命令要求に促されて命令解読結
    果とそれを解読した命令準備部の番号とを出力する複数
    の命令出力部と、 前記各命令入力部で入力した命令の中から前記各命令出
    力部で出力する命令を選択する命令選択部とを具備し、 前記命令選択部は前記命令入力部の番号を記憶する第１
    の記憶手段と、 前記第１の記憶手段で記憶している番号の前記命令入力
    部で入力した命令を連続して選択した場合の連続選択数
    を記憶する第２の記憶手段と、 前記第２の記憶手段で記憶している値がある値を越えて
    いるか否かを検査する連続選択検査手段と、 前記第１の記憶手段で記憶している番号の前記命令入力
    部で入力した命令を優先して選択する選択手段と、 命令の選択に応じて前記第２の記憶手段で記憶している
    内容を更新する第１の状態更新手段と、 前記各命令入力部での命令入力状況および前記連続選択
    検査手段の結果をもとに前記第１の記憶手段で記憶して
    いる内容を更新する第２の状態更新手段とを有すること
    を特徴とする請求項７又は請求項８記載の情報処理装
    置。