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
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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
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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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