JPH05127895A - 汎用レジスタへの書込みプロテクト方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】システム全体に関係する特定情報の格納先に汎
用レジスタを用いることにより、処理の高速化並びにハ
ードウェア，ファームウェアの設計量の低減を図りなが
ら、その特定情報が誤って書換えられるのを防止できる
ようにする。 【構成】メモリ２０から命令レジスタ３０にフェッチさ
れた命令がレジスタ書込み命令の場合、レジスタ書込み
検出・操作機構４１が起動される。この機構４１は、レ
ジスタ書込み命令の指定する書込み対象レジスタが汎用
レジスタ１１のような特定汎用レジスタであるならば、
命令２１のような特定汎用レジスタ書込み命令である場
合に限り、その特定汎用レジスタへの書込みを実行し、
命令２２のような通常の汎用レジスタ書込み命令の場合
には書込みをキャンセルする。汎用レジスタ１１を特定
汎用レジスタとする指定は、特定汎用レジスタ指定／解
除機構５０によりレジスタ書込み検出・操作機構４１に
対して行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、汎用レジスタ群を備
えた計算機システムに係り、特に汎用レジスタ群中の特
定の汎用レジスタを特定の情報保持用に割当てた場合に
好適な汎用レジスタへの書込みプロテクト方式に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】計算機システムの中枢をなすＣＰＵには
汎用レジスタ群（汎用レジスタファイル）が設けられて
いるのが一般的である。これら汎用レジスタの値は、タ
スクの遷移、ＯＳ（オペレーティングシステム）の動作
において、その汎用レジスタを書込み先として指定する
レジスタ書込み命令の実行により自由に書換えることが
可能であった。このため、演算結果の書込みやメモリか
らのレジスタ値書戻しにより、本来変更されては困る汎
用レジスタ値が書換えられる虞があった。

【０００３】そこで従来は、システムトレース情報、Ｒ
ＡＳ（reliability ，availability，serviceability）
情報、性能情報採取のオン／オフなど、システム全体に
関係する各種の情報については、誤って書換えられるこ
とを防止するために、タスク共有のメモリ空間上か、特
殊レジスタ上に配置せざるを得なかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記したように従来
は、システム全体に関係するような各種の特定情報は、
誤って書換えられることを防ぐために、タスク共有のメ
モリ空間上か、特殊レジスタ上に配置されていた。

【０００５】しかし、頻繁に使用される特定情報がタス
ク共有のメモリ空間上に配置された場合には、そのメモ
リ空間へのアクセスのためにオーバヘッドが大きくなっ
て高速処理が行えないという問題があり、また、特殊レ
ジスタに配置された場合には、ハードウェア，ファーム
ウェアの設計量が増えることから信頼性の低下、性能低
下を招くといった問題があった。

【０００６】この発明は上記事情に鑑みてなされたもの
でその目的は、システム全体に関係するような各種の特
定情報の格納先に汎用レジスタを用いることにより、処
理の高速化並びにハードウェア，ファームウェアの設計
量の低減を図りながら、その特定情報が誤って書換えら
れるのを防止できる汎用レジスタへの書込みプロテクト
方式を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、汎用レジス
タ群を備えた計算機システムにおいて、システム全体に
関係するような特定の情報の格納先として汎用レジスタ
群中の特定の汎用レジスタを割当て、この特定汎用レジ
スタへの書込みについては特定のレジスタ書込み命令に
よる場合だけ許可するようにし、この特定レジスタ書込
み命令以外のレジスタ書込み命令による特定汎用レジス
タの保持内容の変更を防ぐようにしたことを特徴とする
ものである。

【０００８】

【作用】上記の構成では、演算や、リストア，ポップな
どメモリ（スタック）からのレジスタ値の書戻しを行う
回復動作における汎用レジスタ書込みには、通常のレジ
スタ書込み命令が用いられる。また、システム全体に関
係するような特定の情報の格納先には特定汎用レジスタ
が用いられ、この特定汎用レジスタへの書込みには特定
レジスタ書込み命令が用いられる。

【０００９】システム内には、レジスタ書込み検出・操
作機構が設けられており、レジスタ書込み命令の実行に
際しては、その書込み先レジスタが特定汎用レジスタで
あるか否かがチェックされ、その書込み先が特定汎用レ
ジスタであって且つレジスタ書込み命令が特定レジスタ
書込み命令でない場合（通常のレジスタ書込み命令であ
る場合）には、同命令の指定によるレジスタ書込みがキ
ャンセルされる。これにより、特定汎用レジスタの特定
情報が誤って変更されることが防止できる。一方、書込
み先が特定汎用レジスタであっても、特定レジスタ書込
み命令による書込み指定である場合には、その特定汎用
レジスタへの書込みが許可される。

【００１０】

【実施例】図１はこの発明を適用する計算機システムの
一実施例を示す要部の機能ブロック構成図である。

【００１１】図１において、１０は複数の汎用レジスタ
からなる汎用のレジスタファイルである。レジスタファ
イル１０は、演算や、リストア，ポップなどメモリ（ス
タック）からのレジスタ値の書戻しを行う回復動作にお
ける書込み先として用いられる。またレジスタファイル
１０は、システムトレース情報、ＲＡＳ情報など、シス
テム全体に関係する情報の書込み先としても用いられ
る。１１は、このシステム全体に関係する特定の情報の
書込み先として後述する特定汎用レジスタ指定／解除機
構５０により指定されたレジスタファイル１０内の特定
の汎用レジスタである。

【００１２】２０は命令群からなる各種プログラム等が
格納されるメモリ、２１はメモリ２０に格納された特定
汎用レジスタ書込み命令である。この特定汎用レジスタ
書込み命令２１は、特定汎用レジスタ１１など、特定汎
用レジスタ指定／解除機構５０により特定汎用レジスタ
として指定されたレジスタファイル１０内の汎用レジス
タに対する書込みに用いられる新規なレジスタ書き込み
命令である。２２はメモリ２０に格納された通常の汎用
レジスタ書込み命令であり、レジスタファイル１０内の
特定汎用レジスタ以外のレジスタに対する書込みに用い
られる。２３はレジスタファイル１０内の汎用レジスタ
からの読出しを特定汎用レジスタであるか否かに無関係
に指示するための通常の（従来と同様の）汎用レジスタ
読出し命令である。

【００１３】３０はメモリ２０から読出された命令を保
持するための命令レジスタ、４０は命令レジスタ３０に
保持された命令が汎用レジスタ書込みまたは汎用レジス
タ読出しを指示している場合に起動されてレジスタファ
イル１０をアクセスするレジスタ操作機構である。この
レジスタ操作機構４０は、命令レジスタ３０に保持され
た命令を解読するデコード機構（図示せず）の一部とし
て設けられたものであっても、デコード機構から独立に
設けられたものであっても構わない。

【００１４】レジスタ操作機構４０は、レジスタ書込み
検出・操作機構４１およびレジスタ読出し操作機構４２
を有している。レジスタ書込み検出・操作機構４１は、
レジスタファイル１０内の汎用レジスタへの書込み操作
を行う機能に加え、通常の汎用レジスタ書込み命令で特
定汎用レジスタへの書込みが指定されている場合にこれ
を検出し、その特定汎用レジスタへの書込みを禁止（防
止）する機能を持つ。一方、レジスタ読出し操作機構４
２は、汎用レジスタ読出し命令に従ってレジスタファイ
ル１０内の指定レジスタからの読出しを行う機能を持
つ。

【００１５】５０はレジスタファイル１０内のいずれの
汎用レジスタを特定汎用レジスタとするかをレジスタ書
込み検出・操作機構４１に対して指定（通知）するため
の特定汎用レジスタ指定／解除機構である。この特定汎
用レジスタ指定／解除機構５０は、特定汎用レジスタ指
定の解除をも司る。

【００１６】次に、図１の構成の動作を、図２のフロー
チャートを参照して説明する。まず、特定汎用レジスタ
指定／解除機構５０からレジスタ操作機構４０内のレジ
スタ書込み検出・操作機構４１に対し、レジスタファイ
ル１０内の汎用レジスタ１１を特定汎用レジスタとする
ことが、例えばシステム立上げ時に指定されているもの
とする。なお、特定汎用レジスタとして指定される汎用
レジスタの数は１つに限らない。

【００１７】このような状態で、メモリ２０から特定汎
用レジスタ書込み命令２１あるいは通常の汎用レジスタ
書込み命令２２が読出され、命令レジスタ３０に保持さ
れたものとする。命令レジスタ３０に保持された命令
が、上記のように特定汎用レジスタ書込み命令２１ある
いは通常の汎用レジスタ書込み命令２２といったレジス
タ書込み命令の場合、レジスタ操作機構４０内のレジス
タ書込み検出・操作機構４１が起動される。

【００１８】レジスタ書込み検出・操作機構４１は、命
令レジスタ３０に保持されたレジスタ書込み命令の指定
する書込み対象レジスタが、特定汎用レジスタ指定／解
除機構５０によって特定汎用レジスタとして指定された
汎用レジスタ（ここでは汎用レジスタ１１）であるか否
かをチェックする（ステップＳ１）。

【００１９】もし、書込み対象レジスタが特定汎用レジ
スタであるならば、レジスタ書込み検出・操作機構４１
は、該当するレジスタ書込み命令が特定汎用レジスタ書
込み命令であるか否かをチェックし（ステップＳ２）、
特定汎用レジスタ書込み命令であれば同命令で指定され
た特定の汎用レジスタへの書込みを実行する（ステップ
Ｓ３）。

【００２０】これに対し、特定汎用レジスタを書込み対
象レジスタとして指定した汎用レジスタ書込み命令が特
定汎用レジスタ書込み命令でなければ、即ち通常の汎用
レジスタ書込み命令であるならば、レジスタ書込み検出
・操作機構４１は、特定汎用レジスタが誤って書込み先
として指定されたものと判断し、指定レジスタ（特定汎
用レジスタ）への書込みをキャンセルする（ステップＳ
４）。

【００２１】したがって、例えば特定の汎用レジスタ１
１を書込み先として指定する特定汎用レジスタ書込み命
令２１が命令レジスタ３０にフェッチされた場合には、
その特定汎用レジスタ１１への書込み操作が行われるこ
とになる。これに対し、通常の汎用レジスタ書込み命令
２２が命令レジスタ３０にフェッチされ、しかも同命令
２２の指定する書込み先が例えば特定汎用レジスタ１１
であった場合には、その旨がレジスタ書込み検出・操作
機構４１によって検出され、同命令２２の指定する汎用
レジスタ書込みがキャンセルされる。

【００２２】一方、命令レジスタ３０に保持されたレジ
スタ書込み命令の指定する書込み対象レジスタが特定汎
用レジスタでないならば、レジスタ書込み検出・操作機
構４１はステップＳ１からステップＳ５に進み、その指
定レジスタへの書込みを実行する。したがって、通常の
汎用レジスタ書込み命令２１であっても、特定汎用レジ
スタ（汎用レジスタ１１）以外の汎用レジスタを書込み
先として指定している限りは、指定の汎用レジスタへの
書込みが行われる。

【００２３】このように本実施例によれば、通常の汎用
レジスタ書込み命令を用いて特定汎用レジスタへの書込
みを行おうとした場合には、その書込みがレジスタ書込
み検出・操作機構４１によって防止される。

【００２４】このため、一般のロード，リストア，ポッ
プなどにおけるメモリ（スタック）から汎用レジスタへ
の値（レジスタ値）の書戻しや、演算結果の汎用レジス
タへの書込みなどによって、特定汎用レジスタ（汎用レ
ジスタ１１）の値が書換えられ虞はなくなる。したがっ
て、特定汎用レジスタに格納されたシステム全体に関係
するような特定の情報が、プロセス切換えや、ＯＳの処
理などによって破壊されることはない。

【００２５】なお、特定汎用レジスタ指定／解除機構５
０は、汎用レジスタ１１を特定汎用レジスタとして指定
する他、その指定内容を解除することもできる。また、
汎用レジスタ１１以外のレジスタファイル１０内の汎用
レジスタを特定汎用レジスタとして指定することもでき
る。

【００２６】次に、メモリ２０から命令レジスタ３０に
汎用レジスタ読出し命令２３がフエッチされた場合につ
いて説明する。この場合、レジスタ読出し操作機構４２
が起動され、汎用レジスタ読出し命令２３の指定する汎
用レジスタからのレジスタ値読出しが、特定汎用レジス
タであるか否かに無関係に行われる。したがって、汎用
レジスタ読出し命令２３によって特定の汎用レジスタ１
１が読出し対象レジスタとして指定されていた場合で
も、この特定汎用レジスタ１１の値を読出すことができ
る。即ち本実施例では、特定汎用レジスタの読出し（特
定情報の読出し）には通常（従来と同様）の汎用レジス
タ読出し命令をそのまま用いることができ、特定汎用レ
ジスタ読出しのためのオーバヘッドや、ハードウェア，
ファームウェアの設計量の増加はない。

【００２７】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
汎用レジスタ群中の特定の汎用レジスタへの書込みにつ
いては特定のレジスタ書込み命令による場合だけ許可
し、特定レジスタ書込み命令以外のレジスタ書込み命令
による特定汎用レジスタの保持内容の変更を防ぐように
したので、システム全体に関係するような特定の情報の
格納先として汎用レジスタ群中の特定の汎用レジスタを
用いることが可能となり、これにより次のような効果を
得ることができる。

【００２８】（１）タスク共有のメモリ空間へのアクセ
スを必要とする従来方式（タスク共有のメモリ空間上に
特定情報を配置する従来方式）と異なり、特定情報のロ
ード，ストアによるオーバヘッドが削減でき、処理の高
速化が図れる。 （２）特殊レジスタに特定情報を保持する別の従来方式
と比較して、ハードウェア，ファームウェアの設計量を
低減することができる。

【００２９】（３）特定汎用レジスタ読出し（特定情報
読出し）に通常の汎用レジスタ読出し命令がそのまま使
用でき、そのためのオーバヘッドや、ハードウェア，フ
ァームウェアの設計量の増加はない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を適用する計算機システムの一実施例
を示す要部の機能ブロック構成図。

【図２】同実施例における汎用レジスタ書込み処理を説
明するためのフローチャート。

【符号の説明】

１０…レジスタファイル、１１…汎用レジスタ（特定汎
用レジスタ）、２０…メモリ、２１…特定汎用レジスタ
書込み命令、２２…（通常の）汎用レジスタ書込み命
令、２３…汎用レジスタ読出し命令、３０…命令レジス
タ、４０…レジスタ操作機構、４１…レジスタ書込み検
出・操作機構、４２…レジスタ読出し操作機構、５０…
特定汎用レジスタ指定／解除機構。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】汎用レジスタ群を備えた計算機システムに
   おいて、 特定の情報を保持するために前記汎用レジスタ群中の特
   定の汎用レジスタを割当て、前記汎用レジスタ群のうち
   前記特定汎用レジスタへの書込みについては特定のレジ
   スタ書込み命令による場合だけ許可するようにし、前記
   特定レジスタ書込み命令以外のレジスタ書込み命令によ
   る前記特定汎用レジスタの保持内容の変更を防ぐように
   したことを特徴とする汎用レジスタへの書込みプロテク
   ト方式。