JPH01147723A - 情報処理装置のパイプライン処理方式 - Google Patents
情報処理装置のパイプライン処理方式Info
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- JPH01147723A JPH01147723A JP30811287A JP30811287A JPH01147723A JP H01147723 A JPH01147723 A JP H01147723A JP 30811287 A JP30811287 A JP 30811287A JP 30811287 A JP30811287 A JP 30811287A JP H01147723 A JPH01147723 A JP H01147723A
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- pipe line
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- 230000010365 information processing Effects 0.000 claims description 8
- 238000003672 processing method Methods 0.000 claims description 5
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- 238000012546 transfer Methods 0.000 abstract description 2
- GVBNSPFBYXGREE-UHFFFAOYSA-N Visnadine Natural products C1=CC(=O)OC2=C1C=CC1=C2C(OC(C)=O)C(OC(=O)C(C)CC)C(C)(C)O1 GVBNSPFBYXGREE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はパイプライン処理をおこなう情報処理装置に関
し、特にパイプライン処理方式に関すや。
し、特にパイプライン処理方式に関すや。
従来、この種の情報処理装置にＪ３いては、浮動小数点
数命令、１０進数命令の演算は演算が複雑なため、演算
の実行に複数Ｖイクルかけて演算をおこなっていた。ま
た、スーパーコンピュータや大型計口機のなかには演算
装置もパイプライン化されているものらある。
数命令、１０進数命令の演算は演算が複雑なため、演算
の実行に複数Ｖイクルかけて演算をおこなっていた。ま
た、スーパーコンピュータや大型計口機のなかには演算
装置もパイプライン化されているものらある。
１−述した従来の情報処理装置では、浮動小数点数命令
、１０ｙ１数命令等は演算の実行に複数のサイクルが必
要なため、そのような命令を実行するとパイプラインに
みだれが生じ命令実行のスルーブツトが低下していた。
、１０ｙ１数命令等は演算の実行に複数のサイクルが必
要なため、そのような命令を実行するとパイプラインに
みだれが生じ命令実行のスルーブツトが低下していた。
また、スーパーコンピュータ等のように演算装置をパイ
プライン化づると、連続した演算実行が可能になるため
、パイプラインにみだれは生じずスループットも低下し
ないが、反面ＰＡｎ処即リーすクルがパイプライン化さ
れただ１ツバイブラインが長くなるため、分岐予測失敗
の判定が遅れたり、アドレス修飾用レジスタの確定時ら
が良くなるという欠点がある。
プライン化づると、連続した演算実行が可能になるため
、パイプラインにみだれは生じずスループットも低下し
ないが、反面ＰＡｎ処即リーすクルがパイプライン化さ
れただ１ツバイブラインが長くなるため、分岐予測失敗
の判定が遅れたり、アドレス修飾用レジスタの確定時ら
が良くなるという欠点がある。
本発明の情報処理装置のパイプライン処理方式は、処理
装置が特権命令を実行可能ｆｚ動作モードであるとき、
演算実行のパイプライン処理をおこなわず、短いパイプ
ライン動作をおこない、それ以外の動作モードでは演算
実行のパイプライン処理をおこない、良いパイプライン
動作をおこなう。
装置が特権命令を実行可能ｆｚ動作モードであるとき、
演算実行のパイプライン処理をおこなわず、短いパイプ
ライン動作をおこない、それ以外の動作モードでは演算
実行のパイプライン処理をおこない、良いパイプライン
動作をおこなう。
浮動小数点命令の頻度が少なく、分岐命令の頻度の大き
い特権命令実行可能動作モードでは演算のパイプライン
処理をしないで短いパイプライン動作をおこなうことに
より、分岐処理時ｊ閂を減らずことかでき、また浮動小
数点命令の頻度が多く分岐命令の類１良の小ない特権命
令実行不可動作モードでは演算のパイプライン処理をお
こない浮動小数点命令による遅れを減らすことができる
。
い特権命令実行可能動作モードでは演算のパイプライン
処理をしないで短いパイプライン動作をおこなうことに
より、分岐処理時ｊ閂を減らずことかでき、また浮動小
数点命令の頻度が多く分岐命令の類１良の小ない特権命
令実行不可動作モードでは演算のパイプライン処理をお
こない浮動小数点命令による遅れを減らすことができる
。
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。
。
第１図は本発明のパイプライン処理方式が適用された情
報処理装置の一実施例のブロック図である。
報処理装置の一実施例のブロック図である。
本実施例は、命令制御装置１、記憶制御装置２、演算装
置３などで構成されている。
置３などで構成されている。
命令制御装置１は命令を記憶制御装置２より読出し、解
読し、必要ならばアドレス計算により１即アドレスを求
めてオペランドを記憶制御装置２より読出し、操作コー
ド、オペランド、操作情報等を演ね装置３に転送する。
読し、必要ならばアドレス計算により１即アドレスを求
めてオペランドを記憶制御装置２より読出し、操作コー
ド、オペランド、操作情報等を演ね装置３に転送する。
演算装置３は命令制御Ｉｌ装防１が設定した情報により
演ｎを行ない、各種レジスタやステータスまたは記憶制
御装置２を通じて主記憶の更新をおこなう。
演ｎを行ない、各種レジスタやステータスまたは記憶制
御装置２を通じて主記憶の更新をおこなう。
命令制御装置１において、命令レジスタ（ＩＲ）１１の
あるビットフィールドにより汎用レジスタファイル（Ｃ
ＧＲ）１３からレジスタの内容を読出ず、ＲＸタイプの
命令では、アドレス生成のために汎用レジスタファイル
１３よりインデックス１直、ベース値が読出される。こ
のインデックス１直、ベース値は命令で直接指定される
ディスプレースメント値とともにレジスタ（ＸＲ）１５
、（ＢＲ）１６、（ＤＲ）１４にそれぞれ設定される。
あるビットフィールドにより汎用レジスタファイル（Ｃ
ＧＲ）１３からレジスタの内容を読出ず、ＲＸタイプの
命令では、アドレス生成のために汎用レジスタファイル
１３よりインデックス１直、ベース値が読出される。こ
のインデックス１直、ベース値は命令で直接指定される
ディスプレースメント値とともにレジスタ（ＸＲ）１５
、（ＢＲ）１６、（ＤＲ）１４にそれぞれ設定される。
これらのレジスタ１４，１５．１６の値をもとにしてア
ドレス加韓器（ＡＤＲ）１７よりオペランドアドレスが
生成され、記憶！１．１１ ａｌｌ装ｍ２に送られ、ア
ドレスレジスタ（ＭＡＲ）２１に保持される。このオペ
ランドアドレスはアドレス変換１４１！（ＴＬＢ）２２
によりアドレス変換が・おこなわれ、キャッシュのアド
レスアレイ（ＡＡ）２２より読出したディレクトリ情報
とともにアドレスレジスタ（ＰＡＲ）２３に保持されデ
ータアレイ（ＤＡ）２４の読出しアドレスとして使用さ
れる。これよりデータアレイ２４よりオペランドが読出
され演り装置３に送られる。一方、ＲＸタイプ命令の第
１オペランドＲＲタイプ命令の第１．第２オペランドが
格納されているレジスタ番号はレジスタ（ＩＤＲ）１８
、デコード情報キュー（ＩＤＱ）１９を経て＠ｎ装置３
に送られ、レジスタ（ＥＤＩＩ ）、 ３１に保持され
る。演算装置３では演算実行に先立って命令制御装置１
より送られたレジスタ番号をもとに汎用レジスタファイ
ル（ＧＲ）３２よりオペランドが読出される。読出され
たレジスタ値のうち一方は第１オペランドとして演算レ
ジスタ（ＤＡＲＯ，ＦＤＡＲＯ）５１．４１に設定され
る。もう一方のレジスタ値は記憶制ｔＩｌ装置２より直
接あるいはデータバッファ（ＤＢ）３４を杆由して送ら
れたオペランドとセレクタ（ＳＥＬ）３３で選択され第
２オペランドとして演算レジスタ（ＤＡＲｌ、ＦＤＡＲ
Ｉ）５２．４２に設定される。演わユニット３５．３６
はぞれぞれ２進塙木演ｂ、浮動小数点数滴ｎをおこなう
。演＄ン１ニット（ＦＡＬＪ）３５は浮動小数点数演算
をおこなうが浮動小数点数演算は演算の前に浮動小数点
数の桁合わせを、後に正規化をおこなう必２２があり、
演算に複数の１ノイクル必要である。本実施例では被演
→数の桁合わせで１サイクル、加減算で１サイクル、演
ｉ結果の正規化で１ナイクル必要であり、浮動小数点数
の演ｎには３リーイクル必・及″Ｃある。一方、演算ユ
ニット（ＢＡＵ）３６は２進数基本演９をおこなうが、
２進演篩は浮動小数点数？１Ｘｉ０に比べて的中であり
、本実施例では加減Ｑ１リイクルで終了する。なお、演
算ユニット３５は、レジスタ４１．４２．４４．４５，
４７．４９、桁合Ｕ回路４３、浮動小数点演算回路（Ｆ
Ａ Ｌ ｋＪ ’）４６、正規化回路４８で構成され
、演算ユニット３６は、レジスタ５１．５２．５４．５
５．５６、論理部ｎ回路（ΔＬＵ）５３で構成されてい
る。
ドレス加韓器（ＡＤＲ）１７よりオペランドアドレスが
生成され、記憶！１．１１ ａｌｌ装ｍ２に送られ、ア
ドレスレジスタ（ＭＡＲ）２１に保持される。このオペ
ランドアドレスはアドレス変換１４１！（ＴＬＢ）２２
によりアドレス変換が・おこなわれ、キャッシュのアド
レスアレイ（ＡＡ）２２より読出したディレクトリ情報
とともにアドレスレジスタ（ＰＡＲ）２３に保持されデ
ータアレイ（ＤＡ）２４の読出しアドレスとして使用さ
れる。これよりデータアレイ２４よりオペランドが読出
され演り装置３に送られる。一方、ＲＸタイプ命令の第
１オペランドＲＲタイプ命令の第１．第２オペランドが
格納されているレジスタ番号はレジスタ（ＩＤＲ）１８
、デコード情報キュー（ＩＤＱ）１９を経て＠ｎ装置３
に送られ、レジスタ（ＥＤＩＩ ）、 ３１に保持され
る。演算装置３では演算実行に先立って命令制御装置１
より送られたレジスタ番号をもとに汎用レジスタファイ
ル（ＧＲ）３２よりオペランドが読出される。読出され
たレジスタ値のうち一方は第１オペランドとして演算レ
ジスタ（ＤＡＲＯ，ＦＤＡＲＯ）５１．４１に設定され
る。もう一方のレジスタ値は記憶制ｔＩｌ装置２より直
接あるいはデータバッファ（ＤＢ）３４を杆由して送ら
れたオペランドとセレクタ（ＳＥＬ）３３で選択され第
２オペランドとして演算レジスタ（ＤＡＲｌ、ＦＤＡＲ
Ｉ）５２．４２に設定される。演わユニット３５．３６
はぞれぞれ２進塙木演ｂ、浮動小数点数滴ｎをおこなう
。演＄ン１ニット（ＦＡＬＪ）３５は浮動小数点数演算
をおこなうが浮動小数点数演算は演算の前に浮動小数点
数の桁合わせを、後に正規化をおこなう必２２があり、
演算に複数の１ノイクル必要である。本実施例では被演
→数の桁合わせで１サイクル、加減算で１サイクル、演
ｉ結果の正規化で１ナイクル必要であり、浮動小数点数
の演ｎには３リーイクル必・及″Ｃある。一方、演算ユ
ニット（ＢＡＵ）３６は２進数基本演９をおこなうが、
２進演篩は浮動小数点数？１Ｘｉ０に比べて的中であり
、本実施例では加減Ｑ１リイクルで終了する。なお、演
算ユニット３５は、レジスタ４１．４２．４４．４５，
４７．４９、桁合Ｕ回路４３、浮動小数点演算回路（Ｆ
Ａ Ｌ ｋＪ ’）４６、正規化回路４８で構成され
、演算ユニット３６は、レジスタ５１．５２．５４．５
５．５６、論理部ｎ回路（ΔＬＵ）５３で構成されてい
る。
選択回路３７は、ｐｓｗ ＜不図示）に設けられた動作
モード（特権モード）を示すフラグの値と命令のデコー
ド情報に応じてレジスタ４９．５４゜５６の出力を選択
して出力する。特権命令が実行可能でない動作モード、
すなわちスレーブモードあるいはユーザーモードでは演
ｐ実行のパイプライン処理がおこなわれるため、演のユ
ニット３５゜３６のパイプラインの長さをあわゼるため
に２進基本演９の結果をもちまわるレジスタ（ＤＣＲ。
モード（特権モード）を示すフラグの値と命令のデコー
ド情報に応じてレジスタ４９．５４゜５６の出力を選択
して出力する。特権命令が実行可能でない動作モード、
すなわちスレーブモードあるいはユーザーモードでは演
ｐ実行のパイプライン処理がおこなわれるため、演のユ
ニット３５゜３６のパイプラインの長さをあわゼるため
に２進基本演９の結果をもちまわるレジスタ（ＤＣＲ。
ＤＤＲ）５５．５６が使用される。
第２図（ａ）−ま木動作モードにおけるパイプラインの
タイムチャートである。図において、Ｄ、Ａ。
タイムチャートである。図において、Ｄ、Ａ。
Ｐ、Ｃ，Ｌ、Ｅ、Ｎ、Ｓはそれぞれデコードサイクル、
アドレス生成号イクル、ベージングサイクル、キャッシ
ュリードサイクル、桁合Ｖサイクル、演算サイクル、正
規化サイクル、ストアサイクルを示す。２進基本命令の
演算実行サイクルも浮動小数点命令に合Ｖてやはり３サ
イクルかけてパイプラインがスムーズに流れるように制
御される。
アドレス生成号イクル、ベージングサイクル、キャッシ
ュリードサイクル、桁合Ｖサイクル、演算サイクル、正
規化サイクル、ストアサイクルを示す。２進基本命令の
演算実行サイクルも浮動小数点命令に合Ｖてやはり３サ
イクルかけてパイプラインがスムーズに流れるように制
御される。
特権命令が実行可能な＊）Ｊ ｆｌモード、すなわら、
特権ｔ−ドあるいはスーパーバイザ七−ドでは〜１０１
００パイプライン処理はおこなわれず、そのｌζめ演ｎ
ユニット３５．３６のパイプラインの長さをあわＵる必
要がないためレジスタ（ＤＣＲ。
特権ｔ−ドあるいはスーパーバイザ七−ドでは〜１０１
００パイプライン処理はおこなわれず、そのｌζめ演ｎ
ユニット３５．３６のパイプラインの長さをあわＵる必
要がないためレジスタ（ＤＣＲ。
ＤＤＲ）５５．５６はバイパスされ、使用されない。第
２図（ｂ）は本動伯モードに４３けるパイプラインのタ
イムチ１シートて゛ある。第２図（ｂ）に示ザパイブラ
インは第２図（ａ）に示したものと異なり、２進基本命
令のパイプラインでは１−リ°イクル、Ｎサイクルは存
在ゼず演Ｒｆｌ！ｌ１ｇ！リイクルはＥサイクルの１サ
イクルのみである。しかし、浮動小数点数命令では演算
処理に１．、Ｅ、Ｎす”イクルの３ナイクル必要である
ため、後に２進Ｌｔ本命令が続く場合、２ナイクル空き
が生じ、スループッ１−が低下りる。第２図（ｃ） 、
（ｄ）は２つのパイプラインモードにおける分岐命令の
処理（分岐予測失敗ｎ）のタイムチ１シートである。分
岐命令の分岐り向が決まるのは分岐命令の直前の命令の
演０丈行が終了したときである。分岐予測が成功したが
どうかもこの１１１点で決まり、予測失敗時はそこから
デコード勺イクルを始めることになる。第２図（Ｃ）に
特権命令が実行可能でない動作モードで演ロバイブライ
ンモードでの分岐予測失敗のタイムチャートが示されて
いる。同図で分岐命令の直前の２進１ｊ木命令の演５１
処理サイクルはＮサイクルで終るが、このサイクルが終
るまで分岐予測の成功／失敗がわからない。したがって
、ｒ測失敗の場合、分岐先命令の実行に５勺イクルのお
くれが生じてしまう。第２図（ｄ）は特権命令が実行可
能＜Ｅ動作ｔ−−ドで非油剪パイプラインでの分岐予測
失敗のタイムチャートである。同図で分岐命令の直前の
２進基本命令の演専処理サイクルはＥサイクルで終るが
、このサイクルが終ると分岐予測の成功ン失敗が判る。
２図（ｂ）は本動伯モードに４３けるパイプラインのタ
イムチ１シートて゛ある。第２図（ｂ）に示ザパイブラ
インは第２図（ａ）に示したものと異なり、２進基本命
令のパイプラインでは１−リ°イクル、Ｎサイクルは存
在ゼず演Ｒｆｌ！ｌ１ｇ！リイクルはＥサイクルの１サ
イクルのみである。しかし、浮動小数点数命令では演算
処理に１．、Ｅ、Ｎす”イクルの３ナイクル必要である
ため、後に２進Ｌｔ本命令が続く場合、２ナイクル空き
が生じ、スループッ１−が低下りる。第２図（ｃ） 、
（ｄ）は２つのパイプラインモードにおける分岐命令の
処理（分岐予測失敗ｎ）のタイムチ１シートである。分
岐命令の分岐り向が決まるのは分岐命令の直前の命令の
演０丈行が終了したときである。分岐予測が成功したが
どうかもこの１１１点で決まり、予測失敗時はそこから
デコード勺イクルを始めることになる。第２図（Ｃ）に
特権命令が実行可能でない動作モードで演ロバイブライ
ンモードでの分岐予測失敗のタイムチャートが示されて
いる。同図で分岐命令の直前の２進１ｊ木命令の演５１
処理サイクルはＮサイクルで終るが、このサイクルが終
るまで分岐予測の成功／失敗がわからない。したがって
、ｒ測失敗の場合、分岐先命令の実行に５勺イクルのお
くれが生じてしまう。第２図（ｄ）は特権命令が実行可
能＜Ｅ動作ｔ−−ドで非油剪パイプラインでの分岐予測
失敗のタイムチャートである。同図で分岐命令の直前の
２進基本命令の演専処理サイクルはＥサイクルで終るが
、このサイクルが終ると分岐予測の成功ン失敗が判る。
したがって、分岐予測失敗の場合、分岐先命令の実行に
３サイクルのおくれが生じるが、第２図（Ｃ）に示した
場合よりおくれが２サイクル少ない。
３サイクルのおくれが生じるが、第２図（Ｃ）に示した
場合よりおくれが２サイクル少ない。
このように、演９パイプラインモード勅作では浮動小数
点命令のように演算処理に複数ザイクル必要な命令の処
理でも余分なサイクルを心霊どじないが、例えば分岐ｐ
測失敗によるおくれは大きい。一方、非油惇パイプライ
ンモード動作では）゛２切小数点命令のようにｉ＃惇処
理に複数サイクル必要な命令の処理では演専処理サイク
ルにかかるだけパイプライン処理の乱れが生じるが、分
岐Ｙ測失敗にＪ、るおくれは小さいという特徴がある。
点命令のように演算処理に複数ザイクル必要な命令の処
理でも余分なサイクルを心霊どじないが、例えば分岐ｐ
測失敗によるおくれは大きい。一方、非油惇パイプライ
ンモード動作では）゛２切小数点命令のようにｉ＃惇処
理に複数サイクル必要な命令の処理では演専処理サイク
ルにかかるだけパイプライン処理の乱れが生じるが、分
岐Ｙ測失敗にＪ、るおくれは小さいという特徴がある。
以１説明したように本発明は、処１１！装買が特権命令
を実行可能な動作モードであるとき、演鈴実行のパイプ
ライン処理をおこなわず、短いバイブライン動作をおこ
ない、それ以外のＩＩＩＩＩｆ′１モードでは演ｎ大（
ｊのパイプライン処理をおこない良いパイプラインｆＪ
＋ ’／＋をおこなうことにＪ、す、ト？動小数点命令
の頻度が少なく、分岐命令のｖＡ度の大きい特撞命令実
行可能動作モードでは演ｐのパイプライン処理をしない
で短いバイブライン動作をおこなうことで分岐処理時間
を減らし、浮りＪ小数点命令の頻度が多く分岐命令の頻
１αの小ない特権命令実行不可動作モードでは演０のパ
イプライン処叩をおこない浮動小数点命令によるおくれ
を減らすという効果がある。
を実行可能な動作モードであるとき、演鈴実行のパイプ
ライン処理をおこなわず、短いバイブライン動作をおこ
ない、それ以外のＩＩＩＩＩｆ′１モードでは演ｎ大（
ｊのパイプライン処理をおこない良いパイプラインｆＪ
＋ ’／＋をおこなうことにＪ、す、ト？動小数点命令
の頻度が少なく、分岐命令のｖＡ度の大きい特撞命令実
行可能動作モードでは演ｐのパイプライン処理をしない
で短いバイブライン動作をおこなうことで分岐処理時間
を減らし、浮りＪ小数点命令の頻度が多く分岐命令の頻
１αの小ない特権命令実行不可動作モードでは演０のパ
イプライン処叩をおこない浮動小数点命令によるおくれ
を減らすという効果がある。
第１図は本発明のバイブライン処理方式が適用された情
報処狸装首の一実施例の概略ブ「１ツク図、第２図は本
実施例におけるタイムチャートである。 １・・・命令制御装置、 ２・・・記憶制御装置、 ３・・・演咋装置、 ３５・・・浮動小数点数演算ユニット、３６・・・２進
基本演りユニット。
報処狸装首の一実施例の概略ブ「１ツク図、第２図は本
実施例におけるタイムチャートである。 １・・・命令制御装置、 ２・・・記憶制御装置、 ３・・・演咋装置、 ３５・・・浮動小数点数演算ユニット、３６・・・２進
基本演りユニット。
Claims (1)
- 先行制御をおこなう情報処理装置において、処理装置が
特権命令を実行可能な動作モードであるとき、演算実行
のパイプライン処理をおこなわず、短いパイプライン動
作をおこない、それ以外の動作モードでは演算実行のパ
イプライン処理をおこない、良いパイプライン動作をお
こなう情報処理装置のパイプライン処理方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30811287A JPH01147723A (ja) | 1987-12-04 | 1987-12-04 | 情報処理装置のパイプライン処理方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30811287A JPH01147723A (ja) | 1987-12-04 | 1987-12-04 | 情報処理装置のパイプライン処理方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01147723A true JPH01147723A (ja) | 1989-06-09 |
Family
ID=17977018
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30811287A Pending JPH01147723A (ja) | 1987-12-04 | 1987-12-04 | 情報処理装置のパイプライン処理方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01147723A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6673976B1 (en) * | 2002-09-19 | 2004-01-06 | Honeywell International, Inc | Process of making fluorinated alcohols |
| US6842803B2 (en) * | 2001-07-09 | 2005-01-11 | Advanced Micro Devices, Inc. | Computer system with privileged-mode modem driver |
-
1987
- 1987-12-04 JP JP30811287A patent/JPH01147723A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6842803B2 (en) * | 2001-07-09 | 2005-01-11 | Advanced Micro Devices, Inc. | Computer system with privileged-mode modem driver |
| US6673976B1 (en) * | 2002-09-19 | 2004-01-06 | Honeywell International, Inc | Process of making fluorinated alcohols |
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