JP2953451B2 - 割り込み処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リオーダバッファ
等を使用して命令追い越し制御が行われる情報処理装置
のパイプライン処理における割り込み処理方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】プロセッサの実行性能の向上を妨げる要
因の一つにデータ制約がある。データ制約とは、ある命
令の演算結果を参照する後続の命令は、先行する命令の
実行が終了するまで実行を開始できないことをいう。こ
のデータ制約のために、命令の実行を開始できず、プロ
セッサ内の演算パイプラインが停止し、実行性能の低下
が引き起こされる。

【０００３】昨今のマイクロプロセッサでは、このデー
タ制約によるプロセッサの実行性能の低下を最小限に抑
えるため、リオーダバッファ等を使用して命令のアウト
オブオーダー（out of order）実行（非順序実行）を
サポートするものが多い。リオーダバッファとは、命令
をフェッチ、デコードした後、それらの命令の実行条件
が整うまで退避しておくバッファである。リオーダバッ
ファからの実際の命令実行開始は、元のプログラム順で
はなく、実行条件が整ったものから順次実行開始され
る。これにより、前述したデータ制約によるプロセッサ
の実行性能の低下を抑えることができる。

【０００４】ただし、リオーダバッファからの命令の実
行開始は、アウトオブオーダーであっても、リオーダバ
ッファからの命令の削除はインオーダー（in order）
で行われる（順番に削除される）。そのため、同一のレ
ジスタに実行結果を書き込む命令が複数あり、かつそれ
らの命令の実行順序がプログラムによる実行順序と入れ
替わっていた場合、命令の実行終了と同時に演算結果を
レジスタに書き込んでしまうと、そのレジスタの値を参
照する命令が誤ったデータを参照することになる。した
がって、すべての命令の実行結果は、リオーダバッファ
中の各命令に対応して、一旦レジスタとは別の領域に退
避しておき、該退避領域からインオーダー実行でレジス
タに実行結果を書き込むようにする必要がある。このよ
うに、退避領域からインオーダー実行でレジスタに実行
結果を書き込む処理をリタイアと呼ぶ。上述した命令実
行結果のレジスタへの書き込みと同様のことが、命令実
行に伴う例外の処理にも当てはまる。

【０００５】例外処理は、命令がアウトオブオーダー実
行で行われていたとしても、正確な割り込みを実装する
場合は、例外を発生した命令以前の先行命令がすべて実
行を完了し、かつ実行結果がレジスタに書き込まれてい
る状態で開始されなければならない。すなわち、命令の
実行に伴い例外が発生しても、直ちに例外処理を開始す
ることはできない。したがって、例外が発生した場合、
該当する命令のリオーダバッファ中のエントリに対応し
て例外が発生したことを示すフラグ、および例外の要因
を示すフィールドが必要になる。

【０００６】例外要因は、通常、複数がプロセッサのア
ーキテクチャに定義され、またそれらの要因は互いに排
他であるとは限らない。このため、リオーダバッファを
使用してアウトオブオーダー実行をするプロセッサで正
確な割り込みをサポートする場合、そもそもの目的であ
るデータ制約による実行性能低下の軽減に必要なハード
ウェアだけでなく、例外要因を命令のリオーダバッファ
からの削除タイミングまで保持する機構が、リオーダバ
ッファのエントリ数に応じて必要となる。

【０００７】従来の情報処理装置の命令パイプラインを
構成するリオーダバッファ制御情報部の一例を図６に示
し、以下に、その動作を説明する。なお、情報処理装置
の命令パイプラインの概略構成については、後述の実施
例の項目で詳しく説明することとし、ここではリオーダ
バッファ制御情報の動作についてのみ説明する。

【０００８】図６において、リオーダバッファ中の各エ
ントリにはオペコード、実行結果の書き込み先を示すデ
ィスティネーションフィールド、各命令実行の入力デー
タを示すＲｙソースおよびＲｚソース、対応する命令の
命令アドレス、発行済みであるか否かを示すフラグ、実
行が完了しリタイア待ちであることを示すＤＯＮＥフラ
グの他に、各エントリの命令の実行で発生した例外要因
を保持するフィールドが設けられている。

【０００９】従来のリオーダバッファ制御情報部では、
リオーダバッファ中の命令のリタイア時に、そのリタイ
アした命令に関する命令エントリの例外要因に何らかの
例外の発生が登録されていた場合は、該命令の後続命令
の情報をリオーダバッファ中からパージ（除去）した
後、該命令の例外要因に応じた例外処理シーケンスが起
動される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術にお
いては、例えば複数の命令で例外が発生していても、最
古の命令に対してのみ例外処理が起動されるため、それ
以降の命令に対する例外要因の保持は無駄なものになっ
てしまう。そのため、実際は、例外処理を起動するのに
必要な例外要因としては、リオーダバッファ中の最古の
命令に対するものだけで良いことになる。また、アーキ
テクチャによっては、命令仕様上いかなる例外をも発生
し得ない命令が存在する場合もある。このようなことか
ら、従来技術においては、リオーダバッファ中の全エン
トリに対し、使用しないかもしれない例外要因を保持す
るフィールドを付加していることになり、ハードウェア
量の投資に対する性能面で不利なものとなっていた。

【００１１】本発明の目的は、従来、リオーダバッファ
のエントリ数に応じて必要とされていた、命令の実行に
伴い発生した例外要因を保持するハードウェアを削減す
ることができる割り込み処理方法を提供することにあ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の割り込み処理方法は、複数のエントリを有
するリオーダバッファに一連の実行命令を登録し、該登
録命令のうちから発行条件の整った順に命令を発行して
処理を行うパイプライン処理における割り込み処理方法
において、発行した命令の前記リオーダバッファ中にお
けるエントリ番号を保持し、該命令について例外処理が
発生すると、その保持しているエントリ番号を例外発生
命令エントリ番号として獲得し、該例外発生命令エント
リ番号とともにその例外要因を保持する第１のステップ
と、新たに発行した命令に例外処理が発生すると、該新
たな例外処理発生により獲得した例外発生命令エントリ
番号と前回の例外処理発生により獲得した例外発生命令
エントリ番号とを比較していずれが前記リオーダバッフ
ァ内で古い命令のものであるかを判定する第２のステッ
プと、前記判定結果が、新たな例外処理発生により獲得
した例外発生エントリ番号の方が古い命令のものである
場合には、前回保持した例外発生エントリ番号および例
外要因に代えて該新たな例外処理発生により獲得した例
外発生命令エントリ番号とその例外要因を保持する第３
のステップと、前記第３のステップにて最終的に保持さ
れる例外発生命令エントリ番および例外要因に基づいて
例外処理命令を実行する第４のステップとを含み、前記
第１のステップは、前記発行命令としてリオーダバッフ
ァから発行されるメモリアクセス系命令と演算系命令の
それぞれについて、例外発生命令エントリ番号を獲得
し、該例外発生命令エントリ番号とともにその例外要因
を保持する処理を含み、前記第２のステップは、前記リ
オーダバッファに新たに登録される命令のエントリ番号
を示すリオーダバッファ先頭エントリポインタと、前記
第１のステップにて獲得された、前記演算系命令に関す
る例外発生命令エントリ番号である演算系エントリ番号
および前記メモリアクセス系命令に関する例外発生命令
エントリ番号であるメモリ系エン トリ番号との関係が、
メモリ系エントリ番号＜演算系エントリ番号＜先頭エン
トリポインタまたは、先頭エントリポインタ＜メモリ系
エントリ番号＜演算系エントリ番号または、演算系エン
トリ番号＜先頭エントリポインタ＜メモリ系エントリ番
号の何れかの条件を満たすときに、メモリ系エントリ番
号が演算系エントリ番号より古い命令のものであると判
定し、演算系エントリ番号＜メモリ系エントリ番号＜先
頭エントリポインタまたは、先頭エントリポインタ＜演
算系エントリ番号＜メモリ系エントリ番号または、メモ
リ系エントリ番号＜先頭エントリポインタ＜演算系エン
トリ番号の何れかの条件を満たすときに、演算系エント
リ番号がメモリ系エントリ番号より古い命令のものであ
ると判定する処理を含むことを特徴とする。

【００１３】

【００１４】＜作用＞例外要因の保持のために必要とな
るハードウェアは、本来処理性能向上に特別寄与するも
のではなく、ハードウェア量の投資に対する性能向上割
合の観点からも、できるだけ少量のハードウェアで実現
することが望まれる部分である。また、例外処理は最古
の命令に対してのみ起動されることから、例外要因で実
際に例外処理開始時点で必要なのは、リオーダバッファ
中で最古の命令に対するものだけで良いことになり、複
数の命令で例外が発生していたとしても、後続命令に対
する例外要因を保持する必要はない。このようなことか
ら、本発明においては、リオーダバッファ中で最古の命
令に対する例外要因が保持されるようになっている。こ
のように構成したことにより、例外要因の保持に必要な
ハードウェアは例えば１エントリ分で済むことになる。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。

【００１６】図１に、本発明の割り込み処理方法が適用
された情報処理装置の命令パイプラインを構成するリオ
ーダバッファ制御情報部の一実施形態を示す。このリオ
ーダバッファ制御情報部は、前述の図６に示したリオー
ダバッファ制御情報部の各命令エントリから、例外要因
フィールドを取り除き、かわりに例外発生命令エントリ
保持部、例外発生命令エントリ番号制御部が追加された
構成になっている。このリオーダバッファ制御情報部を
備えた情報処理装置の一実施形態を図２に示す。

【００１７】以下、図１および図２を参照して、本情報
処理装置の構成および動作について説明を行なう。

【００１８】リオーダバッファ制御情報部２は、命令バ
ッファ１から読み出された命令を登録するｎエントリの
リオーダバッファを有し、リオーダバッファに一連の実
行命令を登録して、該登録命令のうちから発行条件の整
った順に命令を発行する他、発行した命令に例外処理が
発生した場合には、その命令に関する例外要因などの保
持処理を行う。リオーダバッファ演算結果データ３は、
各命令の実行結果を一時的に保持するｎエントリのバッ
ファで、リオーダバッファ制御情報部２のエントリと１
対１に対応する。すなわち、リオーダバッファ制御情報
部２のエントリｍに登録された命令の実行結果は、リオ
ーダバッファ演算結果データ３のエントリｍに登録され
る。

【００１９】例外処理制御部５は、リオーダバッファ制
御情報部２からの指示により例外処理シーケンスを起動
し、例外処理シーケンスが終了すると例外処理終了通知
をリオーダバッファ制御情報部２に送出する。リオーダ
バッファ制御情報部２は例外処理終了通知を受信する
と、通常状態に戻り、命令バッファ１からの命令取り込
みや発行命令の選択制御等を行なう。

【００２０】命令実行処理部１１は、リオーダバッファ
制御情報部２から発行された命令に基づいて処理を実行
する部で、発行命令を実行中に例外処理が発生した場合
は、例外要因とともに例外報告をリオーダバッファ制御
情報部２に対して通知する。その構成は、キャッシュメ
モリ８、主記憶装置９、発行されたメモリ系命令に基づ
いてアクセスするアドレスを計算するアドレスアダー
６、発行された演算系命令に基づいて演算をする演算器
７からなる。演算器７は、演算処理中に例外処理が発生
すると、例外要因とともに例外報告をリオーダバッファ
制御情報部２に対して通知する（演算系命令例外報
告）。キャッシュメモリ８は、アクセス処理中に、例外
処理が発生すると、例外要因とともに例外報告をリオー
ダバッファ制御情報部２に対して通知する（メモリアク
セス系命令例外報告）。

【００２１】リネーム処理部１０は、命令バッファ１か
ら読み出された命令のソースオペランドをリネームす
る。ここでリネームとは、命令バッファ１から読み出し
た命令Ａのソースオペランドが、既にリオーダバッファ
制御情報部２に登録されている命令Ｂの演算結果を参照
する場合に、リオーーダバッファ制御情報部２中の命令
Ｂの登録されているエントリ番号を命令Ａのソースオペ
ランドに対応するリネーム番号として付与することであ
る。

【００２２】リネームについて以下に詳細に説明する。

【００２３】ここで命令コードは、図４に示すようなフ
ォーマットである。ＯＰフィールドは、命令種別を示
す。Ｒｘフィールドは、命令の演算結果を格納するレジ
スタファイル４内のエントリ番号を示す。ＲｙおよびＲ
ｚフィールドは、演算のソースオペランドである。

【００２４】図５（ａ）に示すような命令列において、
命令は命令の演算結果であるレジスタファイルのエ
ントリ０（以下、Ｓ０と称す。）と命令の結果である
レジスタファイルのエントリ４を参照する。このとき、
図５（ｂ）に示すように、命令がリオーダバッファの
エントリ１に、命令がリオーダバッファのエントリｎ
−４に登録されているとすると、命令のオペランドリ
ネームでは、ソースオペランドＲｙに対して「１」が付
与され、ソースオペランドＲｚに対して「ｎ−４」が付
与される。

【００２５】このようにソースオペランドをリネームす
ることで、図５（ａ）の命令のようにＳＯを上書きす
る命令が存在し、かつ命令が命令を追い越して実行
された場合でも、命令は正しく命令の演算結果を参
照することができる。

【００２６】命令バッファ１から読み出された命令は、
リオーダバッファ制御情報部２に登録される。リオーダ
バッファ制御情報部２は、複数のエントリから構成され
ており、各エントリの命令の登録および抹消の順序は
「インオーダー」実行で行われる。すなわち、リオーダ
バッファ制御情報部２がｎ個のエントリで構成される場
合、エントリ０に最初の命令が登録され、その後エント
リ１，エントリ２，…，エントリｎ−１の順に登録され
る。エントリｎ−１の次は、エントリ０に登録エントリ
が移る。ただし、この場合は、エントリ０に登録されて
いた先行命令が、既にリタイアし、エントリ０が空き状
態でなければならない。この新規に命令を登録するエン
トリは、先頭エントリポインタ２２により管理される。
新規に命令をフェッチ／デコード／リオーダバッファ登
録を行なうたびに、先頭エントリポインタ２２は命令を
リオーダバッファに登録した数だけ歩進する。

【００２７】また、リオーダバッファ制御情報部２から
の命令の削除も同様に「インオーダー」で行われる。リ
オーダバッファ中の未発行の命令から発行すべき命令が
選択され、実行が終了すると該命令に対応するエントリ
のＤＯＮＥフラグが点灯する。該命令のエントリの抹消
は、該命令のＤＯＮＥフラグが点灯し、かつ、該命令の
先行命令がすべて抹消されているとき（すなわち、該命
令がリオーダバッファ中の最古の命令であるとき）にリ
タイア制御部２４からのリタイア指示信号に基づいて行
われる。ここで、リオーダバッファ制御情報部２から命
令が抹消されるとき、同時にリオーダバッファ演算結果
データ３内の対応するデータがレジスタファイル４の、
命令により指定されたエントリに書き移される。この動
作をリタイアというが、リタイアの対象となる、リオー
ダバッファ中で最古のエントリは、リタイアエントリポ
インタ３０により指し示されるようになっている。この
リタイアエントリポインタ３０は、リタイア制御部２４
からのリタイア指示信号により歩進する。

【００２８】リオーダバッファ中の命令の発行は「アウ
トオブオーダー」実行で行われる。すなわち、リオーダ
バッファ中の命令の登録順序と関わりなく、発行条件の
整った命令のうちから発行命令が選択される。

【００２９】リオーダバッファから発行選択された命令
が演算命令であった場合は、演算器７への入力データが
リオーダバッファ演算結果データ３あるいはレジスタフ
ァイル４から読み出され、演算器７に投入される。演算
結果はリオーダバッファ演算結果データ３の該命令に対
応するエントリに書き込まれる。命令実行時に演算例外
が発生した場合は、演算器７によって、例外要因ととも
に例外報告がリオーダバッファ制御情報部２に対し通知
される（演算系命令例外報告）。

【００３０】リオーダバッファから発行選択された命令
がメモリアクセス系の命令であった場合は、アドレスオ
ペランドデータがリオーダバッファ演算結果データ３あ
るいはレジスタファイル４から読み出され、アドレスア
ダー６に投入されてアクセスするメモリアドレスが計算
される。ここで、命令がストア系命令の場合は、ストア
データが同様にリオーダバッファ演算結果データ３ある
いはレジスタファイル４から読み出されてキャッシュメ
モリ８に通知される。ロード系命令のロードデータは、
リオーダバッファ演算結果データ３の該命令に対応する
エントリに書き込まれる。また、命令実行時に例外が発
生した場合は、キャッシュメモリ８によって、例外要因
とともに例外報告がリオーダバッファ制御情報部２に対
して通知される（メモリアクセス系命令例外報告）。

【００３１】次に、リオーダバッファ制御情報部２につ
いて詳細に説明する。

【００３２】リオーダバッファ制御情報部２は、図１に
示すように、命令エントリ２１₁〜２１_n、先頭エントリ
ポインタ２２、発行命令選択回路２３、リタイア制御回
路２４、エントリ番号持ち回り部２５、例外エントリ番
号制御回路２６、例外要因保持部２７、例外処理要求生
成部２８からなる。

【００３３】命令エントリ２１₁〜２１_nはそれぞれ、オ
ペコード３７₁〜３７_n、ディスティネーションフィール
ド３０₁〜３０_n、Ｒｙソース３１₁〜３１_n、Ｒｚソース
３２ ₁〜３２_n、Ｒｙリネーム番号３３₁〜３３_n、Ｒｚリ
ネーム番号３４₁〜３４_n、命令アドレスフィールド３５
₁〜３５_n、発行済みフラグ３６₁〜３６_n、ＤＯＮＥフラ
グ３８₁〜３８_nを備える。ディスティネーションフィー
ルド３０₁〜３０_nには、各命令によって指定される、実
行結果のレジスタファイル中の書き込みエントリの番号
が登録される。これはすなわち、図４の命令フィールド
に示すＲｘフィールドである。Ｒｙソース３１₁〜３１_n
とＲｚソース３２₁〜３２_nは、命令によって指定され
る、各命令の演算入力データが格納されているレジスタ
ファイル中のエントリ番号が登録される。これはすなわ
ち、図４の命令フィールドに示すＲｙおよびＲｚフィー
ルドである。命令アドレスフィールド３５₁〜３５_nに
は、各命令のアドレスが登録される。発行済みフラグ３
６₁〜３６_nは、エントリの命令が発行されたことを示
す。発行済みフラグ３６₁〜３６_nは、命令が発行される
ときにセットされ、該命令がリオーダバッファから削除
されるときにリセットされる。ＤＯＮＥフラグ３８₁〜
３８_nは、エントリの命令の実行が終了しリタイア待ち
状態であることを示す。

【００３４】発行命令選択回路２３は、命令エントリ２
１₁〜２１_nに登録されている命令のうち発行条件の整っ
た命令を選択し発行する。このとき、発行した命令のリ
オーダバッファ中のエントリ番号がエントリ番号持ち回
り部２５に送出される。エントリ番号持ち回り部２５
は、発行した命令の例外報告タイミングまでこのエント
リ番号を持ちまわったのち、例外エントリ番号制御回路
２６に送出する。

【００３５】また、発行命令選択回路２３は、命令の発
行と同時に、発行した命令のリオーダバッファ中のエン
トリの発行済みフラグをセットする。複数の命令を同時
に発行した場合は、それらの命令のリオーダバッファ中
のエントリの発行済みフラグをセットする。そして、発
行した命令の実行が終了すると同時に、該命令のリオー
ダバッファ中のエントリのＤＯＮＥフラグをセットす
る。

【００３６】本実施例においては、同時に発行される命
令は演算系命令で１個、メモリアクセス系命令で１個の
合計２個までとするが、これに限定されるものではな
い。例えば、演算系命令の同時発行個数が２以上であっ
ても、またメモリアクセス系命令の同時発行個数が２以
上であっても良い。この場合の同時発行個数の変更は容
易であり、また本発明の趣旨とは直接関係はない。

【００３７】保持部２７は、演算器７およびキャッシュ
メモリ８から通知された例外発生命令エントリ番号およ
び例外要因を保持するための手段で、その構成は、演算
器７からの演算系命令例外報告の有無を示すフラグであ
る演算系例外報告Ｖとキャッシュメモリ８からのメモリ
アクセス系命令例外報告の有無を示すフラグであるメモ
リ系例外報告Ｖとから構成される例外発生命令エントリ
番号Ｖ２７ａと、例外発生命令エントリ番号を保持する
ための例外発生命令エントリ番号保持部２７ｂと、例外
要因を保持するための例外要因保持部２７ｃと、からな
る。

【００３８】例外エントリ番号制御回路２６は、例外の
発生した命令のうちリオーダバッファ内で最も古い命令
のものの例外要因および例外発生命令エントリ番号を保
持部２７に保持する制御手段である。この例外エントリ
番号制御回路２６は、エントリ番号持ち回り部２５から
送出される例外発生命令エントリ番号と例外発生命令エ
ントリ番号保持部２７ｂに保持されている例外発生命令
エントリ番号とを比較していずれがリオーダバッファ内
で古い命令のものであるかを判定する比較・判定手段を
有し、該比較・判定手段により、エントリ番号持ち回り
部２５から送出される例外発生命令エントリ番号の方が
古いと判定されると、該命令の例外要因および例外発生
命令エントリ番号を例外要因保持部２７ｃおよび例外発
生命令エントリ番号保持部２７ｂに保持させるようにな
っている。

【００３９】以下、上記の例外エントリ番号制御回路２
６について図３を参照して詳細に説明する。以下の説明
では、エントリ番号持ち回り部２５が、発行したメモリ
アクセス系命令のリオーダバッファ中におけるエントリ
番号を保持し、該メモリアクセス系命令についてキャッ
シュメモリ８から例外報告を受けると、保持しているエ
ントリ番号を例外発生命令エントリ番号として送出する
第１のエントリ番号持ち回り手段と、発行した演算系命
令のリオーダバッファ中におけるエントリ番号を保持
し、該演算系命令について演算器７から例外報告を受け
ると、保持しているエントリ番号を例外発生命令エント
リ番号として送出する第２のエントリ番号持ち回り手段
を備えているものとする。

【００４０】図３において、論理回路２６ａは、リオー
ダバッファ先頭エントリポインタ２２、演算系例外報告
Ｖ（図２の演算系命令例外報告の有無を示すフラグ）、
エントリ番号持ち回り部２５から演算器例外報告タイミ
ングに同期して送出される演算系エントリ番号、メモリ
系例外報告Ｖ（図２のメモリアクセス系命令例外報告の
有無を示すフラグ）、およびメモリ系エントリ番号に基
づいて、同時に報告された演算系エントリ番号とメモリ
系エントリ番号のうち何れがリオーダバッファ中で古い
エントリであるかを判定する。同時に例外報告をする、
演算系命令およびメモリアクセス系命令のうち、リオー
ダバッファ中で古い命令の例外報告を、例外発生命令エ
ントリ番号保持部２７ｂおよび例外要因保持部２７ｃに
登録させる。以下の、の場合には、論理回路２６ａ
は、メモリ系命令のエントリ番号が古いと判定し、
「１」を出力する。

【００４１】演算系例外報告Ｖとメモリ系例外報告Ｖ
が両方とも点灯しているときで、 メモリ系エントリ番号＜演算系エントリ番号＜先頭エン
トリポインタ または、 先頭エントリポインタ＜メモリ系エントリ番号＜演算系
エントリ番号 または、 演算系エントリ番号＜先頭エントリポインタ＜メモリ系
エントリ番号 の何れかの条件を満たすとき メモリ系例外報告Ｖのみ点灯しているとき 上述のようにして論理回路２６ａによりメモリ系命令の
方が古いと判定されたときは、セレクタ２７ｄはメモリ
系エントリ番号を選択し、セレクタ２７ｅはメモリ系例
外要因を選択する。

【００４２】なお、演算系例外報告Ｖとメモリ系例外報
告Ｖが両方とも点灯しているときで、 演算系エントリ番号＜メモリ系エントリ番号＜先頭エン
トリポインタ または、 先頭エントリポインタ＜演算系エントリ番号＜メモリ系
エントリ番号 または、 メモリ系エントリ番号＜先頭エントリポインタ＜演算系
エントリ番号 の何れかの条件を満たすときには、論理回路２６ａは、
演算系エントリ番号がメモリ系エントリ番号より古い命
令のものであると判定する。

【００４３】論理回路２６ｂは、リオーダバッファ先頭
エントリポインタ２２、例外発生命令エントリ番号Ｖ２
７ａ、例外発生命令エントリ番号保持部２７ｂ、メモリ
系例外報告Ｖ、メモリ系エントリ番号に基づいて、例外
発生エントリ番号とメモリ系エントリ番号のうち何れが
リオーダバッファ中で古いエントリであるかを判定す
る。例外発生エントリ番号に対応する命令よりもメモリ
系エントリ番号に対応する命令が古い命令であった場合
には、例外発生エントリ番号保持部２７ｂおよび例外要
因保持部２７ｃを更新する必要がある。以下の、の
場合には、論理回路２６ｂは、メモリ系命令のエントリ
番号が古いと判定し、「１」を出力する。

【００４４】例外発生エントリ番号Ｖ２７ａとメモリ
系例外報告Ｖが両方とも点灯しているときで、 メモリ系エントリ番号＜例外発生エントリ番号＜先頭エ
ントリポインタ または、 先頭エントリポインタ＜メモリ系エントリ番号＜例外発
生エントリ番号 または、 例外発生エントリ番号＜先頭エントリポインタ＜メモリ
系エントリ番号 の何れかの条件を満たすとき。

【００４５】メモリ系例外報告Ｖのみ点灯していると
き 論理回路２６ｃは、リオーダバッファ先頭エントリポイ
ンタ２２、例外発生エントリ番号Ｖ２７ａ、例外発生エ
ントリ番号保持部２７ｂ、演算器例外報告Ｖ、エントリ
番号持ち回り部２５から演算器例外報告タイミングに同
期して送出される演算系エントリ番号に基づいて、例外
発生エントリ番号と演算系エントリ番号のうち何れがリ
オーダバッファ中で古いエントリであるかを判定する。
例外発生エントリ番号に対応する命令よりも演算系エン
トリ番号に対応する命令が古い命令であった場合には、
例外発生エントリ番号保持部２７ｂおよび例外要因保持
部２７ｃを更新する必要がある。以下の、の場合に
は、論理回路２６ｃは、演算系エントリ番号が古いと判
定し、「１」を出力する。

【００４６】例外発生エントリ番号Ｖ２７ａと演算器
例外報告Ｖが両方とも点灯しているときで、 演算系エントリ番号＜例外発生エントリ番号＜先頭エン
トリポインタ または、 先頭エントリポインタ＜演算系エントリ番号＜例外発生
エントリ番号 または、 例外発生エントリ番号＜先頭エントリポインタ＜演算系
エントリ番号 の何れかの条件を満たすとき。

【００４７】演算系例外報告Ｖのみ点灯しているとき 上述の例外エントリ番号制御回路２６では、論理回路２
６ｂ，２６ｃの出力を入力とするＯＲ回路２６ｄよりな
るストローブ手段が、論理回路２６ｂ，２６ｃの比較結
果に基づいて、例外発生命令エントリ番号保持部２７ｂ
および例外要因保持部２７ｃにおける保持内容を更新す
る。具体的には、論理回路２６ｂによりメモリ系例外エ
ントリ番号が例外発生エントリ番号保持部２７ｂより古
い命令であると判断されたとき、または論理回路２６ｃ
により演算系例外エントリ番号が例外発生エントリ番号
保持部２７ｂより古い命令であると判断されたとき、Ｏ
Ｒゲート２６ｄの出力が１となり、例外発生エントリ番
号Ｖ２７ａ、例外発生エントリ番号保持部２７ｂ、例外
要因保持部２７ｃが更新される。

【００４８】以上の動作により、初めてメモリ系例外や
演算系例外が発生したとき、またはすでに例外発生エン
トリ番号保持部２７ｂに例外発生エントリ番号が登録さ
れていて新たな例外が発生したときに、その例外に対応
する命令のリオーダバッファ中のエントリ番号および該
命令の例外要因がそれぞれ例外発生エントリ番号保持部
２７ｂおよび例外要因保持部２７ｃに正しく登録され
る。

【００４９】例外処理制御部５に対する例外処理要求
は、例外処理要求生成部２８によって以下のようにして
生成される。

【００５０】リタイアエントリポインタ３０と例外発生
エントリ番号保持部２７ｂの内容がコンパレータ２８１
により比較される。さらに、コンパレータ２８ａの出力
と例外発生エントリ番号Ｖ２７ａ、リタイア制御部２４
からのリタイア指示信号がＡＮＤゲート２８ｂに入力さ
れ、その出力が例外処理要求として例外処理部５に送出
される。

【００５１】例外が発生した命令の命令アドレスは、以
下のようにして求められる。

【００５２】リオーダバッファ制御情報部２内の各エン
トリ２１₁〜２１_nの命令アドレスフィールドがセレタタ
に入力され、例外発生エントリ番号保持部２７ｂにより
選択される。該選択結果が、例外の発生した命令の命令
アドレスである。この例外発生命令アドレスは、例外処
理要求が立っていないときは無効とされる。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように構成される本発明に
よれば、命令追い越しバッファの各エントリの命令に対
応して例外要因を保持する必要がないので、例外要因の
保持に必要なハードウェアは例えば１エントリ分で済む
ことになり、ハードウェア量を大幅に削減することがで
きるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の割り込み処理方法が適用された情報処
理装置の一実施形態を示すブロック図である。

【図２】図１に示すリオーダバッファ制御情報部を備え
た情報処理装置の一実施形態を示すブロック図である。

【図３】図１に示す例外エントリ番号制御回路２６の一
構成例を示すブロック図である。

【図４】リネーム処理における命令コードの一フォーマ
ット例を示す図である。

【図５】オペランドリメーミングにおける命令実行手順
の一例を示す図である。

【図６】従来の情報処理装置の命令パイプラインを構成
するリオーダバッファ制御情報部の一構成例を示すブロ
ック図である。

【符号の説明】

１ 命令バッファ ２ リオーダバッファ制御情報部 ３ リオーダバッファ演算結果データ部 ４ レジスタファイル部 ５ 例外処理制御部 ６ アドレスアダー ７ 演算器 ８ キャッシュメモリ ９ 主記憶装置 １０ リネーム処理部 １１ 命令実行処理部 ２２ 先頭エントリポインタ ２３ 発行命令選択回路 ２４ リタイア制御部 ２５ エントリ番号持ち回り部 ２６ 例外発生命令エントリ番号制御回路 ２７ 保持部 ２８ 例外処理要求生成部

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のエントリを有するリオーダバッフ
   ァに一連の実行命令を登録し、該登録命令のうちから発
   行条件の整った順に命令を発行して処理を行うパイプラ
   イン処理における割り込み処理方法において、 発行した命令の前記リオーダバッファ中におけるエント
   リ番号を保持し、該命令について例外処理が発生する
   と、その保持しているエントリ番号を例外発生命令エン
   トリ番号として獲得し、該例外発生命令エントリ番号と
   ともにその例外要因を保持する第１のステップと、 新たに発行した命令に例外処理が発生すると、該新たな
   例外処理発生により獲得した例外発生命令エントリ番号
   と前回の例外処理発生により獲得した例外発生命令エン
   トリ番号とを比較していずれが前記リオーダバッファ内
   で古い命令のものであるかを判定する第２のステップ
   と、 前記判定結果が、新たな例外処理発生により獲得した例
   外発生エントリ番号の方が古い命令のものである場合に
   は、前回保持した例外発生エントリ番号および例外要因
   に代えて該新たな例外処理発生により獲得した例外発生
   命令エントリ番号とその例外要因を保持する第３のステ
   ップと、 前記第３のステップにて最終的に保持される例外発生命
   令エントリ番および例外要因に基づいて例外処理命令を
   実行する第４のステップとを含み、 前記第１のステップは、 前記発行命令としてリオーダバッファから発行されるメ
   モリアクセス系命令と演算系命令のそれぞれについて、
   例外発生命令エントリ番号を獲得し、該例外発生命令エ
   ントリ番号とともにその例外要因を保持する処理を含
   み、 前記第２のステップは、 前記リオーダバッファに新たに登録される命令のエント
   リ番号を示すリオーダバッファ先頭エントリポインタ
   と、前記第１のステップにて獲得された、前記演算系命
   令に関する例外発生命令エントリ番号である演算系エン
   トリ番号および前記メモリアクセス系命令に関する例外
   発生命令エントリ番号であるメモリ系エントリ番号との
   関係が、 メモリ系エントリ番号＜演算系エントリ番号＜先頭エン
   トリポインタ または、 先頭エントリポインタ＜メモリ系エントリ番号＜演算系
   エントリ番号または、 演算系エントリ番号＜先頭エントリポインタ＜メモリ系
   エントリ番号の何れかの条件を満たすときに、メモリ系
   エントリ番号が演算系エントリ番号より古い命令のもの
   であると判定し、 演算系エントリ番号＜メモリ系エントリ番号＜先頭エン
   トリポインタまたは、 先頭エントリポインタ＜演算系エントリ番号＜メモリ系
   エントリ番号または、 メモリ系エントリ番号＜先頭エントリポインタ＜演算系
   エントリ番号 の何れかの条件を満たすときに、演算系エントリ番号が
   メモリ系エントリ番号より古い命令のものであると判定
   する処理を含む ことを特徴とする割り込み処理方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の割り込み処理方法にお
   いて、 前記第２のステップは、 前記リオーダバッファ先頭エントリポインと、前記メモ
   リ系エントリ番号と、前回の例外処理発生により獲得し
   た例外発生命令エントリ番号との関係が、 メモリ系エントリ番号＜例外発生エントリ番号＜先頭エ
   ントリポインタまたは、 先頭エントリポインタ＜メモリ系エントリ番号＜例外発
   生エントリ番号または、 例外発生エントリ番号＜先頭エントリポインタ＜メモリ
   系エントリ番号 の何れかの条件を満たすときに、メモリ系エントリ番号
   が前回の例外処理発生により獲得した例外発生命令エン
   トリ番号より古い命令のものであると判定する処理をさ
   らに含む ことを特徴とする割り込み処理方法。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の割り込
   み処理方法において、 前記第２のステップは、 前記リオーダバッファ先頭エントリポインと、前記演算
   系エントリ番号と、前回の例外処理発生により獲得した
   例外発生命令エントリ番号との関係が、 演算系エントリ番号＜例外発生エントリ番号＜先頭エン
   トリポインタまたは、 先頭エントリポインタ＜演算系エントリ番号＜例外発生
   エントリ番号または、 例外発生エントリ番号＜先頭エントリポインタ＜演算系
   エントリ番号 の何れかの条件を満たすときに、演算系エントリ番号が
   前回の例外処理発生により獲得した例外発生命令エント
   リ番号より古い命令のものであると判定する処理をさら
   に含む ことを特徴とする割り込み処理方法。