JPH04346128A - データ処理装置及びデータ処理方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は情報処理分野において
、たとえば、マイクロプログラム制御を用いたデータ処
理装置及びその処理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来のデータ処理装置中のマイク
ロプログラム制御方式を示す回路図であり、図において
、１は複数の命令形式を持つマイクロプログラムを格納
する制御記憶部、２は制御記憶部１から読み出したマイ
クロ命令語を保持するマイクロ命令レジスタ、２Ｆは現
在マイクロ命令レジスタ２中に保持されているマイクロ
命令語の形式を指定するマイクロＦフィールド、２Ａは
次に制御記憶部１から読み出すべきマイクロ命令のアド
レスを指定するマイクロＡフィールド、２Ｍは現在マイ
クロ命令レジスタに保持されているマイクロ命令語中の
マイクロＦフィールドの指定に基づき制御対象やマイク
ロオペレーションの種類等が変化するマイクロＭフィー
ルド、３は次に制御記憶部１をアクセスするアドレスを
選択するセレクタ、４は制御記憶部１をアクセスするア
ドレス情報を保持するマイクロアドレスレジスタ、５及
び６は論理ＡＮＤゲート、７及び８はマイクロＦフィー
ルドの指定に基づきマイクロＭフィールドの意味を変え
てデコードを行なうマイクロデコーダ、９はマイクロＦ
フィールド２Ｆがゼロの時にマイクロＭフィールド２Ｍ
で指定される制御対象Ｘ、１０はマイクロＦフィールド
２Ｆが１の時にマイクロＭフィールド２Ｍで指定される
制御対象Ｙ、１１はマイクロプログラムに処理の開始を
指定するためのマイクロエントリアドレスレジスタ、１
２はマイクロプログラムに対して割り込み処理を起動す
るためのマイクロインタラプトレジスタである。

【０００３】一般的に水平型マイクロプログラム制御方
式は、制御対象となるハードウェア機能ブロック毎に対
応したマイクロフィールドを独立に設けていき、マイク
ロ命令語を構成する。こうする事により、マイクロ命令
語のデコードは独立した各マイクロフィールド単位で行
なうことが出来、デコード時間は垂直型マイクロプログ
ラムのマイクロ命令に比較して短縮される。しかし一方
では各制御対象機能ブロック対応に各マイクロフィール
ドを独立して持つために、制御対象機能ブロックの数が
多い場合にはマイクロ命令を構成するビット数が多くな
るという特性を持つ。マイクロ命令中のビット数増大は
、制御記憶部１を構成する部品点数の増大となり、特に
面積制約の厳しい１チップＬＳＩの場合にはフロアプラ
ンを含めて大きな影響を与えることになる。水平型マイ
クロプログラムの語幅を減らす手法として、マイクロ命
令中で排他的にのみ用いられるマイクロオペレーション
をグループ分けしマイクロ命令中の同一位置に重ね合わ
せて配置すると共に（例えば図２中のマイクロＭフィー
ルド）、現在のマイクロ命令がどの排他的マイクロオペ
レーショングループを意味しているかを指定するマイク
ロ命令形式指定手段（例えば図２中のマイクロＦフィー
ルド）を設ける方法がよく知られている。

【０００４】次に図に基づいて動作を説明する。マイク
ロアドレスレジスタ４にセットされたアドレスを以て制
御記憶部１から読み出されたマイクロ命令１語は次のサ
イクルでマイクロ命令レジスタ２にセットされる。マイ
クロ命令レジスタ２にセットされたマイクロ命令語はマ
イクロＡフィールド２Ａにより次に実行すべきマイクロ
命令語が格納されている制御記憶部１のアドレスが指定
される。即ち、マイクロＡフィールド２Ａの値はセレク
タ３を通ってマイクロアドレスレジスタ４にセットされ
る。一方、マイクロＦフィールド２Ｆは現在マイクロ命
令レジスタ２にセットされているマイクロ命令語の命令
形式を指定する。具体的にはマイクロＦフィールド２Ｆ
はマイクロＭフィールド２Ｍのマイクロオペレーション
の形式を指定する。もし、マイクロＦフィールド２Ｆが
ゼロの時には論理ＡＮＤゲート５は開き、マイクロＭフ
ィールド２Ｍの値をマイクロデコーダ７に入力する。マ
イクロＭフィールド２Ｍで指定されたマイクロオペレー
ションはマイクロデコーダ７でデコードされた後個々の
制御信号として制御対象Ｘ９に伝えられる。この時論理
ＡＮＤゲート６は閉じ、マイクロデコーダ８にはマイク
ロＭフィールド２Ｍの値ではなくゼロが伝えられるので
、マイクロデコーダ８は初期値を出力し制御対象Ｙ１０
は動作しない。もし、マイクロＦフィールド２Ｆが１の
時には論理ＡＮＤゲート６が開き、論理ＡＮＤゲート５
が閉じる事になるので、制御対象Ｙ１０がマイクロＭフ
ィールド２Ｍの値に従って動作し、制御対象Ｘ９は動作
しないことになる。

【０００５】又、このデータ処理装置がマイクロプログ
ラム制御処理を開始する場合には、マイクロエントリア
ドレスレジスタ１１から最初のサイクルで実行すべきマ
イクロ命令のアドレス情報がセレクタ３を通してマイク
ロアドレスレジスタ４にセットされる。この後の動作は
前述した内容と同一である。

【０００６】更に、マイクロプログラムに対して割り込
み処理を起動する場合には、マイクロインタラプトレジ
スタ１２からマイクロ割り込み処理を開始すべきマイク
ロベクタアドレスがセレクタ３を通ってマイクロアドレ
スレジスタ４にセットされる。この後の動作は前述した
内容と同一である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、制御
記憶部からのマイクロ命令読み出しと、マイクロ命令の
解釈及び実行サイクルとは通常パイプラインとして並列
処理されるが、一般的にマイクロ命令の読み出しに比べ
て、マイクロ命令の解釈及び実行の方が演算器や演算結
果データの受渡し等のより時間の長くかかる処理を含ん
でいる。従来の複数形式のマイクロ命令を有するマイク
ロプログラム制御方式では、現在実行されるべきマイク
ロ命令語中にそのマイクロ命令形式を指定する手段が格
納されている為に、制御記憶からマイクロ命令レジスタ
に読み出された後に初めてマイクロ命令形式が判明する
。よってマイクロ命令レジスタのマイクロ命令語をデコ
ードして制御対象ハードウェアの動作を決定する迄の経
路にマイクロ命令形式に従ってデコードの選択や有効／
無効操作を行なう回路が挿入される事になり、制御信号
の生成速度が遅くなるという欠点があった。通常マイク
ロプログラムの制御対象は高速動作を要求される各種演
算器やメモリリクエスト発行処理等であり、この欠点は
高性能化の為にマシンサイクル短縮を図ろうとする近年
のデータ処理装置中においてクリティカルパスの１つに
なる可能性が大きい。

【０００８】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、複数の命令形式を有するマイク
ロプログラム制御方式においてもマイクロ命令形式別の
デコード操作による制御信号の生成遅れを解消すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係るデータ
処理装置は、命令語中に次に実行すべき命令語の命令形
式を指定するフィールドを設けたものであり、以下の要
素を有するものである。（ａ）　　以下の要素を有する
命令語を記憶する制御記憶部（ａ１）複数種類の命令形
式のうちのいずれかで記述され、制御対象の動作を制御
するために実行される命令情報、（ａ２）次に実行すべ
き命令情報の命令形式を指定する命令形式指定情報、（
ｂ）　　上記制御記憶部の命令語の命令情報を、以前に
実行した命令語の命令形式指定情報で指定された命令形
式に基づいて実行する実行手段。

【００１０】また、第２の発明に係るデータ処理装置は
、所定処理の開始時にも、始めに実行すべき命令語の命
令形式を指定できるようにしたものであり、以下の要素
を有するものである。（ａ）　　複数種類の命令形式の
うちのいずれかで記述された命令語を記憶する制御記憶
部、（ｂ）　　所定の処理のため始めに実行される命令
語とその命令語の命令形式を指定する処理開始指定手段
、（ｃ）　　処理開始指定手段で指定された命令語を、
処理開始指定手段で指定された命令語の命令形式に基づ
いて実行する実行手段。

【００１１】また、第３の発明に係るデータ処理方法は
、以下の工程を有するものである。（ａ）　　複数種類
の命令形式のうちのいずれかの命令形式で記述された命
令情報と次に実行すべき命令情報の命令形式を指定した
命令形式指定情報を有する命令語を記憶させる制御記憶
工程、（ｂ）　　次に実行すべき命令語のアドレス情報
と、すでに実行した命令語の命令形式指定情報をレジス
タにセットするセット工程、（ｃ）　　セット工程によ
りセットされたアドレス情報により次に実行すべき命令
語を選択し、セット工程によりセットされた命令形式指
定情報に基づいてその命令語の命令情報を実行する実行
工程。

【００１２】

【作用】第１の発明において、命令形式指定情報は次に
実行すべき命令語の命令形式を指定しているので、制御
記憶部から次に実行すべき命令語を読みだす時点でその
命令語の命令形式が既に判明していることになる。実行
手段は、この既に判明した命令形式に基づいて命令語を
処理できるので命令実行サイクル中の命令デコード部の
遅延を短くすることができる。

【００１３】また、第２の発明において、処理開始指定
手段は、たとえば電源投入時のシステム起動処理や割り
込み発生時の割り込み処理等の所定の処理の最初に実行
すべき命令語の命令形式を指定しているので、処理のシ
ーケンス制御が命令語では直接行なわれない起動処理や
割り込み処理への切り替わり時にも命令形式の決定が遅
れないで行える。

【００１４】また、第３の発明において、セット工程は
次に実行すべき命令語のアドレス情報とその命令形式を
あらかじめレジスタにセットしておくので、実行工程は
その命令形式に基づいて命令語を実行するので実行工程
の処理が高速になる。

【００１５】

【実施例】実施例１．以下、この発明の一実施例を図に
ついて説明する。図１において１は複数の命令形式を持
つマイクロプログラムを格納する制御記憶部１、１Ｆは
制御記憶部１中に格納されているマイクロ命令語中のＦ
フィールド、１Ａは制御記憶部１中に格納されているマ
イクロ命令語中のＡフィールド、１Ｍは制御記憶部１中
に格納されているマイクロ命令語中のＭフィールド、２
は制御記憶部１から読みだしたマイクロ命令語を保持す
るマイクロ命令レジスタ、２Ｆはマイクロ命令レジスタ
２中に含まれて次に実行すべきマイクロ命令語の命令形
式を指定するマイクロＦフィールド、２Ａはマイクロ命
令レジスタ２中に含まれて次に制御記憶部１から読み出
すべきマイクロ命令語のアドレスを指定するマイクロＡ
フィールド、２Ｍ１はマイクロデコーダ７を介して制御
対象Ｘ９の動作を制御する為のマイクロＭ１フィールド
、２Ｍ２はマイクロデコーダ８を介して制御対象Ｙ１０
の動作を制御する為のマイクロＭ２フィールド、３は次
に制御記憶部１をアクセスするアドレスを選択するセレ
クタ、４は制御記憶部１をアクセスするアドレス情報を
保持するマイクロアドレスレジスタ、４Ｆはマイクロア
ドレスレジスタ４中に含まれて制御記憶部１から読み出
したマイクロ命令語の命令形式を指定する次マイクロ命
令形式指定情報、５及び６は論理ＡＮＤゲート、７及び
８はマイクロデコーダ、９はマイクロＭ１フィールド２
Ｍ１の内容によって動作が指定される制御対象Ｘ、１０
はマイクロＭ２フィールド２Ｍ２の内容によって動作が
指定される制御対象Ｙ、１１はマイクロプログラムに処
理の開始を指定する為のマイクロエントリアドレスレジ
スタ、１１Ｆはマイクロエントリアドレスレジスタ１１
中に含まれて次に制御記憶部１から読み出すマイクロ命
令語の命令形式を指定するマイクロエントリ命令形式指
定情報、１２はマイクロプログラムに対してマイクロ割
り込みを起動する為のマイクロインタラプトレジスタ、
１２Ｆはマイクロインタラプトレジスタ１２中に含まれ
てマイクロ割り込み処理開始で実行する最初のマイクロ
命令語の命令形式を指定するマイクロインタラプトエン
トリ命令形式指定情報である。

【００１６】また、２０は制御記憶部１にある命令語を
読みだし実行する実行手段、２１は起動処理や割り込み
処理等の所定の処理を開始するための命令語を指定する
処理開始指定手段、３０は次に実行すべき命令語のアド
レス情報と命令形式をマイクロアドレスレジスタ４にセ
ットするセット工程、４０はセット工程によってセット
されたマイクロアドレスレジスタ４の内容に基づいて制
御記憶部１から命令語を読み出し実行する実行工程であ
る。

【００１７】次にこの発明の実施例における動作を図１
に基づいて説明する。あるサイクルでマイクロ命令レジ
スタ２にセットされている１つのマイクロ命令語中のマ
イクロＡフィールド２Ａは次のサイクルで実行すべきマ
イクロステップのアドレスを指定しており、セレクタ３
を通ってマイクロアドレスレジスタ４にセットされる。 又、同時にマイクロ命令レジスタ２中のマイクロＦフィ
ールド２Ｆは次に実行すべきマイクロ命令語の命令形式
を指定しており、マイクロＡフィールド２Ａと同様にセ
レクタ３を通ってマイクロアドレスレジスタ４中の次マ
イクロ命令形式指定情報４Ｆにセットされる。この後マ
イクロアドレスレジスタ４にセットされたマイクロＡフ
ィールド２Ａが示すアドレスによって制御記憶部１から
次のサイクルで実行すべき１つのマイクロ命令語が読み
出される。制御記憶部１から読み出された該マイクロ命
令語中のＦフィールド１Ｆ及びＡフィールド１Ａは次の
サイクルでマイクロ命令レジスタ２中のマイクロＦフィ
ールド２Ｆ及びマイクロＡフィールド２Ａに各々セット
される。一方制御記憶部１から読み出されたＭフィール
ド１Ｍは論理ＡＮＤゲート５及び６の入力になる。今、
マイクロアドレスレジスタ４中で次マイクロ命令形式指
定情報４Ｆの値がゼロであるとすると、論理ＡＮＤゲー
ト５は開き、論理ＡＮＤゲート６は閉じる。即ち、制御
記憶部１から読み出されたＭフィールドはマイクロ命令
レジスタ２中のマイクロＭフィールド２Ｍ１にセットさ
れ、マイクロＭ２フィールド２Ｍ２にはゼロが各々次の
サイクルでセットされる。反対に、マイクロアドレスレ
ジスタ４中で次マイクロ命令形式指定情報４Ｆの値が１
である時には、論理ＡＮＤゲート５が閉じ６が開くので
、次サイクルではマイクロＭ１フィールド２Ｍ１にはゼ
ロが、マイクロＭ２フィールド２Ｍ２にはＭフィールド
１Ｍの値がセットされる。即ち、前のサイクルで実行さ
れるマイクロ命令レジスタ２中のマイクロＦフィールド
２Ｆで指定された命令形式に従って、次に実行するマイ
クロ命令語はマイクロ命令レジスタ２にセットされる事
になる。マイクロＭ１フィールド２Ｍ１の値をデコード
するマイクロデコーダ７及び制御対象Ｘ９、マイクロＭ
２フィールド２Ｍ２の値をデコードするマイクロデコー
ダ８及び制御対象Ｙ１０は従来技術を示した図３中の同
一符号と同じ機能を有している為にここではこれらの動
作説明は省略する。

【００１８】又、このデータ処理装置がマイクロプログ
ラム制御処理を開始する場合には、マイクロエントリア
ドレスレジスタ１１から最初のサイクルで実行すべきマ
イクロ命令のアドレス情報がセレクタ３を通してマイク
ロアドレスレジスタ４にセットされる。又、同時にマイ
クロエントリ命令形式指定情報１１Ｆもセレクタ３を通
ってマイクロアドレスレジスタ４中の次マイクロ命令形
式指定情報４Ｆにセットされる。この後の動作は前述し
た内容と同一である。更に、マイクロプログラムに対し
て割り込み処理を起動する場合には、マイクロインタラ
プトレジスタ１２からマイクロ割り込み処理を開始すべ
きマイクロベクタアドレスがセレクタ３を通ってマイク
ロアドレスレジスタ４にセットされる。又、同時にマイ
クロインタラプトエントリ命令形式指定情報１２Ｆもセ
レクタ３を通ってマイクロアドレスレジスタ４中の次マ
イクロ命令形式指定情報４Ｆにセットされる。この後の
動作は前述した内容と同一である。

【００１９】次に、図２を用いて具体例を説明する。こ
のデータ処理装置がマイクロプログラム制御処理を開始
すると、マイクロエントリアドレスレジスタ１１から実
行すべきマイクロ命令のアドレス＝００００とマイクロ
エントリ命令形式情報１１Ｆ＝０を参照し、アドレス０
０００からの実行をスタートする。制御記憶部１のアド
レス００００には、 Ｆフィールド＝０ Ａフィールド＝０００１ Ｍフィールド＝０００００ が記憶されているが、マイクロエントリ命令形式情報１
１Ｆ＝０であるため、Ｍフィールド＝０００００はマイ
クロＭ１フィールド２Ｍ１にセットされ処理されること
になる。そして、次に実行されるアドレスはＡフィール
ド＝０００１により、アドレス＝０００１の実行がされ
ることになるが、アドレス＝００００のＦフィールド＝
０はアドレス＝０００１にあるＭフィールドの形式を示
しているため、アドレス＝０００１のＭフィールド＝１
１０００はマイクロＭ１フィールド２Ｍ１で処理される
。次に実行されるアドレス＝０００２のＭフィールド＝
１１１１０はアドレス＝０００２のＦフィールド＝１の
ため、マイクロＭ２フィールド２Ｍ２で処理される。

【００２０】ここで、たとえば、割り込み処理としてＩ
ＮＴ１が発生したとすると、マイクロインタラプトレジ
スタ１２のＩＮＴ１に保持されたマイクロベクタアドレ
ス＝１１００とマイクロインタラプトエントリ命令形式
指定情報１２Ｆ＝０により、制御記憶部１のアドレス＝
１１００が実行されることになる。アドレス＝１１００
は、 Ｆフィールド＝１ Ａフィールド＝１１０１ Ｍフィールド＝００１１１ が記憶されており、Ｍフィールド＝００１１１は、マイ
クロインタラプトエントリ命令形式指定情報１２Ｆ＝０
のためマイクロＭ１フィールド２Ｍ１で処理される。ま
た、次の実行アドレス（Ａフィールド＝１１０１）のＭ
フィールド＝１０１１１はアドレス＝１１００のＦフィ
ールド＝１のため、マイクロＭ２フィールド２Ｍ２で処
理される。

【００２１】以上のように、この実施例では、複数形式
のマイクロ命令語から構成されるマイクロプログラムと
、該マイクロプログラムを格納しマイクロ命令語単位に
読み出しを行なう制御記憶部と、該マイクロ命令語中に
次に実行すべきマイクロ命令語の命令形式を指定するフ
ィールドとを備えたデータ処理装置を説明した。また、
マイクロプログラムに対して起動処理や割り込み処理等
の所定の処理を開始するための処理開始指定手段を有し
、該処理開始指定手段中に最初に実行されるマイクロ命
令語の命令形式を指定する情報を有するデータ処理装置
を説明した。

【００２２】実施例２．尚、上記実施例ではＦフィール
ド１ＦによりＭフィールド１Ｍの定義が切り換わる例を
示したが、複数のマイクロフィールドあるいはＦフィー
ルド１Ｆを除く全てのマイクロフィールドの定義が切り
換わってもよく、これらの場合にも上記実施例と同様の
効果を奏する。また、Ｆフィールドが０か１の２つの命
令形式の場合を示したが、命令形式が３以上ある場合で
もよい。

【００２３】実施例３．また、上記実施例ではマイクロ
命令語の場合を示したが、マイクロ命令語に限る必要は
なく、その他のプログラム言語や処理命令語の場合であ
ってもかまわない。

【００２４】

【発明の効果】以上のようにこの第１の発明によれば命
令語中に次に実行すべき命令語の命令形式を指定するフ
ィールドを備えたので、プログラム実行時に命令実行サ
イクル中の命令デコード部の遅延を命令形式に関わらず
短くでき、ひいてはマシンサイクルの短縮を可能にする
。

【００２５】また、第２の発明によれば、処理開始指定
手段中に最初に実行される命令語の命令形式を指定する
情報を設けたので、第１の発明によるデータ処理装置と
あわせて用いることにより、すべての命令語に対して命
令実行サイクルを高速化できる。

【００２６】また、第３の発明によれば、セット工程に
よりあらかじめ命令語の命令形式が指定されるので、実
行工程の処理が高速化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例によるデータ処理装置中の
マイクロプログラム制御方式を示す回路図である。

【図２】この発明の具体的処理を示す図である。

【図３】従来のデータ処理装置によるデータ処理装置中
のマイクロプログラム制御方式を示す回路図である。

【符号の説明】

１　　制御記憶部 ２Ｆ　　マイクロＦフィールド（命令形式指定情報の一
例） １１Ｆ　　マイクロエントリ命令形式指定情報１２Ｆ　
　マイクロインタラプトエントリ命令形式指定情報 ２０　　実行工程 ２１　　処理開始指定手段 ３０　　セット工程 ４０　　実行工程

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　以下の要素を有するデータ処理装置（
   ａ）　　以下の要素を有する命令語を記憶する制御記憶
   部（ａ１）複数種類の命令形式のうちのいずれかで記述
   され、制御対象の動作を制御するために実行される命令
   情報、（ａ２）次に実行すべき命令情報の命令形式を指
   定する命令形式指定情報、（ｂ）　　上記制御記憶部の
   命令語の命令情報を、以前に実行した命令語の命令形式
   指定情報で指定された命令形式に基づいて実行する実行
   手段。
2. 【請求項２】　　以下の要素を有するデータ処理装置（
   ａ）　　複数種類の命令形式のうちのいずれかで記述さ
   れた命令語を記憶する制御記憶部、（ｂ）　　所定の処
   理のため始めに実行される命令語とその命令語の命令形
   式を指定する処理開始指定手段、（ｃ）　　処理開始指
   定手段で指定された命令語を、処理開始指定手段で指定
   された命令語の命令形式に基づいて実行する実行手段。
3. 【請求項３】　　以下の工程を有するデータ処理方法（
   ａ）　　複数種類の命令形式のうちのいずれかの命令形
   式で記述された命令情報と次に実行すべき命令情報の命
   令形式を指定した命令形式指定情報を有する命令語を記
   憶させる制御記憶工程、（ｂ）　　次に実行すべき命令
   語のアドレス情報と、すでに実行した命令語の命令形式
   指定情報をレジスタにセットするセット工程、（ｃ）　
   　セット工程によりセットされたアドレス情報により次
   に実行すべき命令語を選択し、セット工程によりセット
   された命令形式指定情報に基づいてその命令語の命令情
   報を実行する実行工程。