JPH01128162A - データ処理装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、データ処理装置、特にベクトル演算を高速に
実行するのに好適なデータ処理装置（以下これをベクト
ルプロセッサと呼ぶ）に関する。

［従来の技術〕 ベクトルプロセッサは、科学技術計算において頻繁に現
れる行列計算を高速に行うため、１クロツク毎にベクト
ルデータを投入できるパイプライン構成のメモリリクエ
スタや演算器（以下これらをまとめてリソースと呼ぶ）
を複数有している。

また、上記リソースから供給されるデータの一時的な格
納や上記リソースへのデータの供給を高速に行うために
１クロツク毎にベクトルデータの読出しもしくは書込み
を行える複数のベクトルレジスタを有するベクトルプロ
セッサが多い。

上記のリソースの１つに、行う演算種類に対応したオペ
コード等の情報をパイプラインのステージに同期して移
動させて演算の各ステージを制御することにより、複数
の異なる種類の演算を行う場合でも、オペコード等の制
御情報を間隔をあけずに与えれば、各々の演算で扱うベ
クトルデータを間隔をあけずに受付けることのできるも
のがある。（特開昭５８−１０６６３６）一方上記リソ
ースへ間隔をあけずにデータを供給、もしくはデータを
受信するために、ベクトルレジスタの制御ユニットでは
、各命令を実行するリソースと命令で読出し、もしくは
書込みを指定されたベクトルレジスタの間のデータ転送
パスを、該命令の解読結果が与えられれば直ちに切換え
て、データの読出し／書込み指示を行うようにしている
。（特公昭６ｌ−５２５１２） 上記命令の解読結果は命令制御ユニットから与えられる
。命令制御ユニットでは命令を解読し、該解読した命令
が実行開始可能であるか否かを判定し、実行開始可能で
あった場合は直ちに、また実行開始不可能であった場合
は開始゛可能になるのを待って、該命令の解読結果を上
記リソース及びベクトルレジスタ制御ユニット送出する
。ここで命令が実行開始可能であるとは、該命令を実行
すべきリソースが使用中でなく、かつ該命令で読出し、
若しくは書込みを指定されたベクトルレジスタが読出し
、若しくは書込みに使用可能であることをいう。

上記の制御方法は特公昭６１−５２５１２に詳しい。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術では、各リソースの使用終了を示す命令実
行終了通知は、具体的には、実行中の命令で扱う最後の
ベクトルデータを該リソースに投入した時に送出される
。そのため、実行中の命令で扱う最後のベクトルデータ
がリソースに投入されてから、命令実行終了通知が命令
制御ユニットに到達し、実行開始可否判定が行われ、実
行開始可能な次の命令がリソース及びベクトルレジスタ
制御ユニットに届き、その命令で扱う最初のベクトルデ
ータがリソースに投入されるまでに時間を要していた。

その結果、従来は、各リソースやベクトルレジスタ制御
ユニットが毎タロツクベクトルデータを処理できるよう
に構成されているにも拘らず、前の命令の最後のベクト
ルデータを処理してから次の命令の最初のベクトルデー
タを処理するまでに間隔があき、リソースなどの使用効
率が良くなかった。

本発明は、各リソースに前の命令で扱う最後のベクトル
データが投入されたら、全く間隔をあけずに該リソース
及びベクトルレジスタ制御ユニットに次の命令を与え、
リソースに間断なくベクトルデータを投入できる手段を
提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、本発明では、リソースやベ
クトルレジスタの制御を行う命令実行制筒部内に、各リ
ソースで実行中の命令以外に、各リソースに対応して該
命令の実行が終了すれば、該リソースを使用して実行を
開始できる命令を保持することのできる命令保持手段を
設け、リソースで実行中の命令が終了したら、保持して
いる実行開始可能命令のうち１つを直ちにリソース及び
ベクトルレジスタ制御ユニットに与えるように上記命令
保持手段を制御するようにした。また、命令制御ユニッ
トは、解読した命令で読出し若しくは書込みを指定され
ているベクトルレジスタが読出し若しくは書込みに使用
可能であるか否かを調べ、また解読した命令で使用する
リソースに対応する命令保持手段がさらに命令を保持可
能であるか否かを調べ、レジスタの使用及び実行開始可
能命令の保持の双方共可能であった時のみ、該命令を実
行開始可能であると判定し、リソース対応の命令保持手
段に解読した命令の保持を指示するようにした。

また、命令制御ユニットから見ると、該命令保持手段に
保持を指示した命令は全て各リソースで実行中であるよ
うに見えるようにした。即ち命令制御ユニットは、命令
で読出し／書込みを指定されているベクトルレジスタを
、該命令の保持を命令保持手段に指示した時点で読出し
／書込みに使用中になったとみなして、次の命令に関す
るレジスタ使用可否の判定を行うようにした。

さらに、ある命令を実行可能なリソースが複数ある場合
、命令制御ユニットは、上記の各リソースに対応する命
令保持手段の保持する命令数が最も少ない命令保持手段
に対し、命令の保持を指示するようにした。また、第１
のリソースは第１と第２の種類の命令を実行可能だが、
第２のリソースは第１の種類の命令は実行可能だが、第
２の種類の命令を実行不可能な場合で、しかも第１と第
２のリソースに対応する命令保持手段の保持する命令数
が同数の時には、命令制御ユニットは、第２のリソース
に対し第１の命令の保持を指示するようにした。

命令制御ユニットが、上記リソース対応の実行開始可能
命令保持手段に対して命令を保持するよう指示するとい
うことは、リソース及びベクトルレジスタ制御ユニット
に対し該命令の実行を予約したことになるので、以下、
命令を保持するよう指示することを、命令の実行開始の
予約と呼ぶ。

また、リソース対応の実行開始可能命令保持手段を予約
手段と呼び、該予約手段に保持されている命令を実行開
始予約済命令、と呼ぶ。

〔作用〕

上記のように、命令実行制御部内にリソース対応の実行
開始可能命令の予約手段を設けたことにより、現在実行
中の命令で扱う最後のベクトルデータがリソースに投入
されれば、直ちに次に実行すべき命令がリソース及びベ
クトルレジスタ制御ユニットに与えられる。その結果、
各リソースに、前の命令と次の命令で扱うベクトルデー
タがリソースのパイプラインの各ステージを全くあけず
に投入され、リソースの使用効率があがる。また、命令
制御ユニットは、解読した命令で読出し若しくは書込み
を指定されているベクトルレジスタが読出し、若しくは
書込みに使用可能である時にのみ、該解読結果をリソー
ス対応の予約手段に予約しているので、ベクトルレジス
タ制御ユニットは、該解読結果を受取ると直ちにベクト
ルデータを指定されているベクトルレジスタから読出し
たり書込んだりしても矛盾を生じない。

また、ある命令を実行可能なリソースが複数ある時は、
該命令の実行が極力早く開始されるよう、命令制御ユニ
ットは予約済命令保持数の最も少ない予約手段に予約指
示を行うようにしている。さらに、第１の命令の予約指
示を行おうとした時に、該第１の命令を実行可能な第１
と第２のリソースに対応する予約手段の保持する予約済
命令数が同数で、しかも該第１のリソースは該第２のリ
ソースには実行不可能である第２の種類の命令を実行可
能である時は、第２のリソースに対して予約指示を行う
ようにしたことにより、その後、第２の命令の実行開始
の予約が可能であるか調べる際に、上記制御を行なわな
い場合と較べて、予約が可能である機会が多くなるよう
にした。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例を参照して詳細に説明する。

途」１１支 第２図は、本発明の概略装置構成を示す図である。

第２図中、１は主記憶、２は命令解読ユニット、９は命
令実行開始の予約信号を発行する命令発行ユニット、１
０，１１，１２．１３は夫々メモリリクエスタ０．メモ
リリクエスタ１．加算器９乗算器であり、１４はベクト
ルレジスタユニットである。ベクトルレジスタユニット
１４内には、夫々上記各リソースに対応する実行開始可
能命令予約手段及び該予約手段を制御する命令実行開始
制御ユニットがあるが、第２図には示していない。

命令解読ユニット２は、命令取り出しユニット（図示せ
ず）の制御により主記憶１から取り出されたベクトル命
令を信号線Ｑ１を通じて受取り、命令を、実行すべき演
算の種類を示すオペコード。

ベクトル長、読出し或いは書込みに使用するベクトルレ
ジスタ番号、使用するリソース番号等の命令の実行に必
要な情報に解読して、その情報を信号線Ｑ２を通じて命
令発行ユニット９に送出すると共に、命令の実行で使用
するベタ１−ルレジスタの番号とリソースの番号と゛を
夫々信号線Ｑ３゜Ｑ４を通じてレジスタ読み出し／書き
込み要求保持レジスタ３とリソース使用要求保持レジス
タ５とにセットする。本実施例ではリソースはメモリリ
クエスタ０（１０）、メモリリクエスタＩ（１１）と、
加算器１２９乗算器１３の４つであるとし、各々のリソ
ース番号を０から３までとする。またベクトルレジスタ
はＯから３１までの番号のついた３２本とする。

図中４はレジスタ使用状態保持レジスタであり、各ベク
トルレジスタ対応にそのレジスタが読み出しに使用中か
否か書き込みに使用中か否かの状態を保持している。図
中６はリソース予約状態保持レジスタであり、各リソー
スが、実行開始予約済み命令を幾つ保持しているかを表
示している（詳細後述）。

レジスタ使用可否判定ユニット７はレジスタ読み出し／
書き込み要求保持レジスタ３とレジスタ使用状態保持レ
ジスタ４とに保持されている情報を信号線ｆ１５．ｕ６
を通じて得、解読した命令で読み出し若しくは書き込み
に使用するベクトルレジスタが使用可能であるか否かを
毎クロツク判定し、判定結果を信号線Ｑ、９を通じて命
令発行ユニット９に伝える。レジスタ使用可否の判定方
法は特公昭６１−５２５１２に詳しいのでここでは割愛
する。

リソース使用可否判定ユニット８はリソース使用要求保
持レジスタ５とリソース予約状態保持レジスタ６とに保
持されている情報を信号線Ｑ７゜Ｑ８を通じて得、解読
した命令を実行すべきリソースに対しさらに命令実行開
始予約を行なってよいか否かを毎クロツク判定し、判定
結果を信号線Ｑ１０を通じて命令発行ユニット９に伝え
る（詳細後述）。

命令発行ユニット９は上記レジスタ使用可否判定結果と
リソース使用可否判定結果とが共に肯定的だった場合に
、以下の動作を行なう。

即ち、ベクトルレジスタユニット１４に対し、信号線＜
１１４を通じてオペコード、ベクトル長。

使用ベクトルレジスタ番号、等の命令実行に必要な情報
を送ると共に、ベクトルレジスタユニット１４に対し、
該ユニット１４内にあるリソース対応の該命令実行開始
制御ユニットに対する命令実行開始の予約信号を信号線
Ｑ１３を通じて発行する。また、実行開始の予約を行な
った命令で使用するベクトルレジスタやリソースに関す
るレジスタ使用状態保持レジスタ４とリソース予約状態
保持レジスタ６の内容を信号線Ｑ１１を通じて更新する
。さらに命令解読ユニット２に対し、信号線Ｑ１２を通
じて、該命令の実行開始予約が終了した旨通知する。命
令解読ユニット２は、命令の実行開始予約が終了した旨
の通知を受けると、次のベクトル命令の解読結果を信号
線Ｑ２．ｆ）、３゜Ｑ４上に送出する。

命令発行ユニット９は、レジスタ使用可否判定結果とリ
ソース使用可否判定結果の少なくともいずれか一方が否
定的だった場合には信号線Ｑ１１゜Ｃ１２，ρ１３．ｆ
ｆ１４に何も送出しない。そのため命令解読ユニット２
は次の命令の解読結果を信号線Ｑ２．ｎ３．Ｑ４上に送
り出さず、レジスタ読み出し／書き込み要求保持レジス
タ３とリソース使用要求保持レジスタ５の内容は変化し
ない。

一方、レジスタ使用状態保持レジスタ４とリソース予約
状態保持レジスタ６の内容は信号線Ｑ５８゜Ｑ５９，０
１８．ｆ１２８．ｆ１４５．　Ｑ５３により、命令の実
行が終了すると更新される。レジスタ使用可否判定ユニ
ット７及びリソース使用可否判定ユニット８は毎クロツ
クレジスタ及びリソースの使用可否の判定を行なってお
り、上記使用可否の判定結果が双方とも肯定的になった
時に、命令発行ユニット９は命令実行開始予約を行なう
。

オペコード、ベクトル長、使用ベクトルレジスタ番号１
等の命令実行に必要な情報は信号線ｆｆ１４を通じてベ
クトルレジスタユニット１４に伝えられる。ベクトルレ
ジスタユニット１４は、各リソース１０，１１，１２，
１３に対して、オペコード、ベクトル長などの情報を夫
々信号線ｆ１１５，０２５．　Ｑ４１．Ｑ４９を通じて
送出し、各リソース１０，１１，１２．１３は該信号線
で示された命令を実行する。

以下各々のリソースの動作概略を説明する。

メモリリクエスタ０（１０）は、信号線Ｑ１−５に示さ
れる主記憶読み出し命令を実行する。主記憶読み出し命
令は、主記憶上のベクトルデータを読出し、ベクトルレ
ジスタに格納する命令である。

また、メモリリクエスタ０（１０）が信号線Ｑ１５から
受取る内容は、実行すべき命令の種類を示すオペコード
、該命令でアドレス生成に使用するアドレスレジスタ（
図示せず）の番号及びベクトル長である。

メモリリクエスタ０（１０）は、命令で指定されたアド
レスレジスタの情報を使用して、読み出しベクトルデー
タの主記憶上のアドレスを順次生成し、信号線（１１５
で示されたベクトル長分の該アドレス及び該が有効であ
ることを示すアドレスの有効信号を信号線Ｑ１６．Ｑ１
７を通じて主記憶制御ユニット（図示せず）から主記憶
に送出す＝１５− る。主記憶からのデータの読出しは、主記憶のアドレス
競合及び読出しパス競合などにより、間欠的になる場合
があるが、データの移動の際には常に該データの有効性
を示すデータ有効信号が送出され、命令の実行制御は該
データ有効信号に従って行われる。主記憶から読み出さ
れたベクトルデータはデータ有効信号と共に信号ρ１９
．ρ２゜を通じてメモリリクエスタ０（１０）に送られ
、ベクトルレジスタユニット１４に、メモリリクエスタ
０（１０）は該信号を信号線０２２．Ｑ２３を通じて送
る。ベクトルレジスタ２２ユニツト１４は、信号線α２
８を介して受は取ったベクトルデータを、該データの有
効信号が１の時のみ、メモリリクエスタ０（１０）で実
行中の命令に指定されたベクトルレジスタに書き込む。

メモリリクエスタ０（１０）信線０１５で示されたベク
トル命令で扱う最後のベクトルデータのアドレス有効信
号Ｑ１７を主記憶に送出する時に同時にアドレス最終信
号Ｉ２１８も送出する。信号線Ｑ１５で示されたベクト
ル命令で扱う最後のベクトルデータが主記憶から読み出
された時、該ベクトルデータの有効信号Ｑ２０と同時に
データ最憶信号Ｑ２１も送出され、さらにベクトルレジ
スタユニット１４にも、信号線Ｑ２３と同時に、信号線
Ｑ２４を通じて送られる。

アドレス最終信号ρ１８はベクトルレジスタユニット１
４にも伝えられ、ベクトルレジスタユニット１４は信号
線氾１８を受取ると、信号線Ｑ１５の内容をメモリリク
エスタ０（１０）で次に実行すべき命令に直ちに切換え
る。

メモリリクエスタ０（１０）は信号線Ｑ１５に示される
オペコード等の情報を毎タロツク受取り、該情報をメモ
リリクエスタのパイプラインステージに同期させて移動
させて各ステージを制御する構成になっている。そのた
め、信号線Ｑ１５上にある有効な命令が別の有効な命令
に間隔をあけずに切換わっても、メモリリクエスタ０（
１０）は夫々の命令で扱うデータのアドレスを間隔をあ
けずに生成して、主記憶への送出を開始する。

さらに、アドレス最終信号Ｑ１８は、メモリリクエスタ
０（１０）でベクトル命令の実行が終了したことを通知
する信号としてリソース予約状態保持レジスタ６にも送
出され、リソース予約状態保持レジスタ６の内容を更新
する。

メモリリクエスタ１（１１）は、信号線Ｑ２５に示され
る主記憶読み出し命令若しくは主記憶書き込み命令を実
行する。主記憶書込み命令は、ベクトルレジスタ上のベ
クトルデータを読出し、主記憶に書込む命令である。ま
た、メモリリクエスタ１（１１）が信号線Ｑ２５から受
は取る内容は、実行する命令の種類を示すオペコード、
使用するアドレスレジスタの番号及びベクトル長である
。

主記憶読み出し命令を実行する場合、メモリリクエスタ
１’（１１）は、命令で指定されたアドレスレジスタの
情報を使用して読み出しベクトルデータの主記憶アドレ
スを順次生成し、該アドレス及び該アドレスの有効信号
及び該アドレスの最終信号を信号線Ω２６．Ω２７．Ｑ
２Ｂを通じて主記憶に送出する。主記憶から読み出され
たベクトルデータはデータ有効信号及びデータ最終信号
と共に信号線ｌ１２９．　Ｑ３０．ｆ１３１を通じテメ
モリリクエスタ１（１１）に送られ、ベクトルレジスタ
ユニット１４に、メモリリクエスタ１（１１）は該信号
を信号線Ｑ３５．ｆ１３６．ｆ１３７を通じて送る。ベ
クトルレジスタユニット１４は、信号線Ｑ３５を介して
受は取ったベクトルデータを、該データの有効信号が１
の時のみ、メモリリクエスタ１（１１）で実行中の命令
に指定されたベクトルレジスタに書き込む。

主記憶書き込み命令を実行する場合、メモリリクエスタ
１（１１）は、ベクトルレジスタユニット１４から信号
線Ｑ３Ｂ、Ｑ３９．Ｑ４０を介して書き込みベクトルデ
ータ、データ有効信号、データ最終信号を受取り、該デ
ータの有効信号が１の時のみ該データを書き込むべき主
記憶上のアドレスをアドレスレジスタの情報を使って順
次生成し、該アドレス及び該アドレスの有効信号、該ア
ドレスのアドレス最憶信号を信号線Ｑ３２゜Ｑ３３．Ｑ
３４を介し、主記憶に送出する。

メモリリクエスタ１（１１）もメモリリフニスタ０（１
０）と同様信号線Ω２５上の有効な命令が別の有効な命
令に直ちに切換わっても、夫々の命令で扱うデータのア
ドレスを間隔をあけずに生成することができるように構
成されている。

アドレス最終信号ｆ１２８はベクトルレジスタ１４にも
伝えられ、ベクトルレジスタユニット１４は信号線Ｑ２
５の内容をメモリリクエスタ１（１１）で次に実行すべ
き命令に直ちに切換えると共に、該次の命令が主記憶書
込み命令であった場合は、メモリリクエスタ１（１１）
へ信号線Ｑ３８．Ω３９．Ｑ４０を通じて書込みベクト
ルデータの送出を開始する。そして、メモリリクエスタ
１（１１）は直ちに次のベクトル命令で扱うベクトルデ
ータのアドレスの主記憶への送出を直ちに開始する。

さらに、アドレス最終信号０２Ｂは、メモリリクエスタ
１（１１）でベクトル命令の実行が終了したことを通知
する信号としてリソース予約状態保持レジスタ６にも送
出され、リソース予約状態保持レジスタ６の内容を更新
する。

加算器１２は信号線ｆｉ４１に示される加算系の演算命
令を実行する。演算命令は２本のベクトルレジスタから
読み出したベクトルデータ同士の演算を行ない、１本の
ベクトルレジスタに格納する命令である。加算器１２が
信号線Ｑ４１から受は取る内容は、実行すべき演算の種
類を示すオペコードである。

加算器１２は、ベクトルレジスタユニット１４から信号
線Ｑ４２．Ｑ４３を介して送られた２このベクトルデー
タ同士を、該データの有効信号Ω４４が１の時のみ信号
線Ｑ４１で示されるオペコードに従って演算し、演算結
果を信号線ｆ１４６に、該演算結果の有効性を示すデー
タ有効信号をＱ４７に送出して、ベクトルレジスタユニ
ット１４に送出する。ベクトルレジスタユニット１４は
、加算器１２で実行する命令で扱う最後のベクトルデー
タの有効信号Ｑ４４を送出する時同時に、データ最終信
号Ｑ４５を送出する。加算器１２は、該データ最終信号
Ｑ４５を受は取ると、上記最後のベクトルデータ同士の
演算結果の有効信号Ｑ４７と同時にデータ最終信号Ｑ４
８を送出する。

ベクトルレジスタユニット１４は、データ最終信号Ｑ４
５を送出すると直ちに信号線Ｑ４１の内容を加算器で次
に実行すべき命令に切換えると同時に、該命令で扱う読
出しデータ及び該データの有効信号の信号線Ｑ４２．Ｑ
４３．Ｑ４４への送出を開始する。

加算器１２も、メモリリクエスタ０（１０）と同様信号
線Ｑ、４１に示される命令のオペコード等の情報を毎タ
ロツク受取り、該情報を加算器のパイプラインステージ
に同期して移動させて各ステージを制御する構成になっ
ている。そのため、信号線Ｑ４１上にある有効な命令が
別の演算を指示する有効な命令に間隔をあけずに切換わ
っても、夫々の命令で扱うベクトルデータを間隔をあけ
ずに信号線Ｑ４２．Ｑ４７，４３から取って、異なる演
算を加算器のパイプラインの各ステージを全くあけずに
実行する。

さらに、データ最終信号０４５は、加算器１２でベクト
ル命令の実行が終了したことを通知する信号としてリソ
ース予約状態保持レジスタ６にも送出され、リソース予
約状態保持レジスタ６の内容を更新する。

乗算器１３は信号線４９に示される乗算系の演算命令を
実行する。乗算器１３は実行する演算命令が加算器１２
と異なるが、その動作概略は既に述べた加算器１２の動
作と同様である。

即ち、ベクトルレジスタユニット１４から信号線Ｑ５０
．Ω５１．Ｑ５２．Ｑ５３を介して送られる２つのベク
トルデータ、該データの有効信号、及び該データの最終
信号を受は取ると、２つのベクトルデータ同士に対し信
号線ｆ１４９に示された演算を施し、該演算結果、該演
算結果の有効信号。

該演算結果の最終信号を信号線ｆ１５４．ｆ１５５゜Ｑ
５６に送出する。また、ベクトルレジスタユニット１４
から送られる読出しデータの最終信号Ｑ５３は、命令の
実行の終了に通知としてレジスタ予約状態表示レジスタ
６にも送られる。

上記のように各リソースは、ベクトルレジスタユニット
１４から実行すべき命令及び読出しベクトルデータを間
隔をあけずに受解れば、パイプラインの各ステージを全
くあけずに処理を行うことができる。

ベクトルレジスタユニット 以下ベクトルレジスタユニット１４の動作を第１図に従
って説明する。

第１図はベクトルレジスタユニット１４の内部構成を示
した図である。

図中３７．３８．３９は夫々ベクトルデータを保持する
ベクトルレジスタである。ベトクルレジスタは３２本あ
るが、図では省略して３本しか示していない。図中３３
．３４．３’５．３６は、夫々メモリリクエスタＯ（１
０）、メモリリクエスタ１（１１）、加算器１２９乗算
器１３から信号線Ｑ２２．Ｑ３５．Ｑ４Ｂ、Ｑ５４を介
して送られてくる書込みデータを、各ベクトルレジスタ
への書込みパスＱ８０に振り分けるリソース対応のディ
ストリビュータである。また４０，４１゜４２は、各ベ
クトルレジスタの読出パスＱ８１上の読出データを選択
して夫々メモリリクエスタ１（１１，）、加算器１２２
乗算器１３へのデータ信号線Ω３８．ｆｆ４２．Ｑ４３
．　Ｑ５０．　Ｑ５］へ送出するリソース対応のセレク
タである。

夫々のベクトルレジスタ３７，３８．３９に対応して、
該ベクトルレジスタの読出し／書込みを制御するベクト
ルレジスタ制御回路１８，１９゜２０がある。

また２９，３０，３１．３２は夫々メモリリクエスタ０
（１０）、メモリリクエスタ１（１１）。

加算器１２９乗算器１３に対する読出データ有効信号及
び最終信号の送出等を行うリソース対応のオペランド制
御回路である。

図中２２．２４，２６．２８は夫々メモリリクエスタ０
（１０）、メモリリクエスタ１（１，１）。

加算器１２２乗算器１３で実行中の命令を保持する命令
レジスタであり、夫々実行開始可能命令予約手段を内部
にもつ上記４つのリソース対応の命令実行開始制御ユニ
ット２１，２３，２５．２７によって値を設定される。

該命令レジスタ２２゜２４．２６．２８は命令で示され
るオペコード。

ベクトル長、使用レジスタ番号等の情報を保持している
。また４４，４６．４８は各々メモリリクエスタ１（１
１，）、加算器１２２乗算器１３で実行中の命令で示さ
れる読出レジスタ番号を保持する命令レジスタであり、
夫々実行開始可能命令予約手段を内部に持つ上記３つの
リソース対応の命令実行開始制御ユニット４．３，４５
．４７によって値を設定される。

命令レジスタ２２，２４，２６．２８の情報は夫々対応
するリソース及びオペランド制御回路に送られ、リソー
スでの命令実行制御及びオペランド制御、書込データバ
スの切換え制御に使われる。

命令レジスタ４４，４６．４８の情報は夫々対応するセ
レクタに送られ、読出データバスの切換え制御に使われ
る。

以下、動作の詳細を説明する。

ベクトルレジスタユニット１４には、命令発行ユニット
９から、信号線Ｑ　＋−４を通じて実行すべき命令のオ
ペコード、ベクトル長、使用ベクトルレジスタ番号等の
情報が、信号線ｆｌ１３を通じて該命令の予約信号が送
られてくる。信号線Ｑ１３は各リソース番号０から３に
対応した４ビツトから成っていて、該命令を実行すべき
リソースの番号に対応するビットにのみ１が送られてく
る。各命令実行開始制御ユニット２１，２３，２５゜２
７は、信号線Ｑ１３の各ビットのうち、該命令実行開始
制御ユニットが対応するリソース番号に対応するビット
の値が１の時のみ信号線ｆｌ１４の内容を取り込む。ま
た、各命令実行開始制御ユニット４３，４５．４７は、
信号線Ｑ１３の各ビットのうち、該命令実行開始制御ユ
ニッＩ−が対応するリソース番号に対応するビットの値
が１の時のみ信号線０１４の内容のうち読出レジスタ番
号情報のみを取り込む。

各命令実行開始制御ユニット２１，２３，２５゜２７．
４３，４５，４７は夫々独立に動作して、該命令実行開
始制御ユニットに対応するリソースで実行中の命令がな
ければ直ちに、実行中の命令があれば該命令の実行終了
通知ｆｌ１８．ｆ１２８゜０４５、Ｑ５３．Ｑ２Ｂ、０
４５．Ｑ５３を待つて、取り込んだ信号線ｌ１１４の内
容を、夫々信号線ｆ１６８．ｆ１７０．　ｌ１７２．ｆ
１７４．ＱＢ２゜Ｑ８４．　Ｑ８６を通じて、対応する
命令レジスタ２２．２４，２６，２８，４．４，４６，
４８に設定する。ここで、同一リソースに対応する命令
レジスタ、２４，４４．２６と４６．２８と４８には夫
々同じタイミングで値が設定される。（詳細後述） 命令レジスタ２２，２４，２６，２８の内容のうち、メ
モリリクエスタ０（１０）及びメモリリクエスタ１（１
１）にはオペコード及びベクトル長が、加算器１２及び
乗算器１３にはオペコードが、夫々信号線Ｑ１５．ｆ１
２５．　Ｑ４１．ｆ１４９を通じて直ちに送られ、以降
該命令の実行が終了するまで送り続けられる。

また、命令レジスタ２２，２４，２６，２８の内容は直
ちに対応するオペランド制御回路２９゜３０．３１，３
２に夫々信号線Ｑ６９．ｆ１７１゜Ｑ７３，０７５を通
じて送られ、該信号を受取ったオペランド制御回路は夫
々独立に該信号に示される使用レジスタ番号に対応する
ベクトルレジスタ制御回路１８，１９．２０に読出し若
しくは書込みの開始指示を与える。読出し／書込みの開
始指示には各オペランド制御回路２９，３０，３１．。

３′２からリソース対応に信号線ｆ１６５−１に送出さ
れるが、Ｓ−Ｇ変換回路１６によりレジスタ対応の読出
し／書込み開始指示に変換され、信号線ｆ１６６を通じ
て各ベクトルレジスタ制御回路１８゜１９．２０に与え
られる。

また、命令レジスタ４．４，４６．４８に読出しレジス
タ番号が設定されると、読出パスのセレクタ４０，４１
．４２は信号線Ｑ８３．Ｑ８４゜Ｑ８５を経て該読出し
レジスタ番号情報を得、直ちに読出しパスの接続を切り
換える。一方書込パスのディストリビュータ３３，３４
，３５．３６は、夫々信号線Ｑ７６、Ｑ７７、ｆ１７８
．Ｑ７９の指示により切り換えられるが、該切換えの指
示は、夫々対応するオペランド制御回路により、対応す
る命令レジスタに値が設定されてから一定の間隔をあけ
て送出される。ここで一定の間隔とは各々のリソースに
固有の値であり、データが読出されてから演算を施され
再び書込まれるまでの時間（これをトラベルタイムと呼
ぶ）に等しい。さらに、各オペランド制御回路２９，３
０，３１゜３２は、信号線Ｑ、６５−２を通じて各リソ
ースがどのレジスタに書込みを行うかの情報を１〜ラベ
ルタイム分の間隔をあけてＳ−Ｇ変換回路］５に与える
。

さて、各命令レジスタに設定された命令がベクトルレジ
スタの読出しを行う命令、即ち主記憶書込み命令若しく
は演算命令だった場合、該命令を実行するリソースであ
るメモリリクエスタ１（１１）、加算器１２９乗算器１
３に対応するオペランド制御回路３０，３１．３２は読
出しデータの有効信号Ｑ３９．ｆ１４４．Ｑ５２を命令
レジスタ２４，２５．２６で示されたベクトル長分順次
生成して、対応するリソースに送出する。−方読出し開
始指示をうけたベクトルレジスタ制御回路は、対応する
ベクトルレジスタから順次データを読出し、読出しパス
Ω８０に送出する。有効信号の生成制御及びデータ読出
し制御については特公昭６１−５２５１２に詳しいので
ここでは述べない。読出しパスＱ８０上に読出されたデ
ータはセレクタ４０，４１．４２により各リソースに信
号線Ｑ３Ｂ、Ｑ４２．Ｑ４３．ｆ１５０．　Ｑ５１を通
じて順次送出される。ここで読出パスの切換えは、命令
レジスタ４４．４６，４．７に値が設定されると直ちに
行われているので、読出されたデータは然るべきリソー
スに対して送出される。

メモリリクエスタ０（１０）、メモリリクエスタ１（１
１）で主記憶読出し命令を実行している場合、或いは加
算器１２９乗算器で演算命令を実行している場合、各リ
ソースから信号線０２２゜Ｑ３５．Ｑ４６．Ｑ５４を通
じて書込みデータが、信号線Ω２３．Ω３６．Ｑ４７．
Ｑ４Ｂを通じて該データの有効信号が順次送られてくる
。書込みデータの有効信号Ｑ２３．Ｑ３６．Ｑ４７゜０
４８はリソース対応に送られてくるが、Ｓ−Ｇ変換回路
１５により各ベクトルレジスタに対するデータ有効信号
Ｑ５９．，９６１．　Ｑ６３に変換され、各ベクトルレ
ジスタ制御回路１ｓ、ｔ９；２０に与えられる。ここで
リソース番号とレジスタ番号の変換に必要な情報は、命
令レジスタ２２゜２４．２６．２８に値が設定されてか
らトラベルタイム分の間隔をあけて信号線Ｑ　６５−２
を通じてＳ−Ｇ変換回路１５に与えられ、各リソースか
ら最初の書込みデータ有効信号がｆ１２３．ｆ１３６゜
Ｑ４７．Ｑ５５を通じて届くタイミングにちょうど間に
合うようになっている。

一方、各リソースから送られてくる書込みデータＱ２２
．　Ｑ、３５．Ｑ４６，１２５４は、ディストリビュー
タ３３，３４，３５．３６により然るべきベクトルレジ
スタへの書込みパスＱ８０に振分けられる。ここで書込
みパスの切換え指示信号Ｑ７６、Ｑ７７、Ｄ、７Ｂ、Ｑ
７９は、命令レジスタ２２，２４，２６，２８に値が設
定されてからトラベルタイム分の間隔をあけて送出され
、各リソースから最初の書込みデータが信号線Ｑ２２゜
ｌ１３５．Ｑ４６．Ｑ５４を通じて届くタイミングにち
ょうど間に合うようになっている。

−３２＝ 予め書込み開始指示をうけていた各ベクトルレジスタ制
御回路１８，１９．２０は、書込みデータ有効信号Ｑ５
９．　Ｑ６１．ｆ１６３を順次受取り、該有効信号の値
が１の時のみ、対応するベクトルレジスタ３７．３８．
３９に信号線Ｑ８０上の値を順次書込む。

メモリリクエスタ１（１１）、加算器１２８乗算器１３
に対応するオペランド制御回路３０゜３１、．３２は、
対応する命令レジスタ２４，２６゜２８で示される命令
で扱う最後のベクトルデータの有効信号Ｑ３９．ｆ１４
４．Ｑ５２を各リソースに送出する時同時にデータの最
終信号Ｑ４０゜Ｑ４５．　Ｑ５３を各リソースに対し送
出する。該データ最終信号のうち加算器１２２乗算器１
３に対応する最終信号Ｑ４５．Ｑ５３は同時に加算器１
２、乗算器１３の命令実行終了通知としても使用され、
夫々命令実行開始制御ユニット２５と４５、及び２７と
４７に与えられる。メモリリクエスタ０（１０）、メモ
リリクエスタ１（１１）の命令実行終了通知は夫々対応
するリソースから信号線Ｑ１８．Ｑ２８を通じて得られ
、夫々命令実行開始制御ユニット２１、及び２３と４３
に与えられる。

さらに各オペランド制御回路２９，３０，３１゜３２は
、データ最終信号を送出する時同時にベクトルレジスタ
制御回路に対し読出し終了通知を送′　　出する。読出
し終了通知は信号線ｆ１６７によりリソース対応に送出
されるが、Ｓ−Ｇ変換回路１７によりレジスタ対応の読
出し終了通知に変換され、信号線ｆ１６８を通じて各ベ
クトルレジスタ制御回路１８，１９．２０に伝えられる
。読出し終了通知を受取ったベクトルレジスタ制御回路
１８，１９．２０は、対応するベクトルレジスタの読出
制御を終了し、信号線Ｑ５７を通じてレジスタ使用状態
保持レジスタ４に対しレジスタ対応の読出終了通知を送
出する。

一方、各リソースから送られてくる書込みデータの有効
信号Ｑ２３，０３６．Ｑ４７．Ｑ５５の対応する書込み
データが各命令で扱う最後の書込みデータであった場合
は、該データ有効信号と同時にデータ最終信号が信号線
ｆ１２４．ｆ１３７゜ｆ１４８．　Ω５６を通じて各リ
ソースから送られてくる。該データ最終信号Ｑ２４．ｆ
１３７．Ω４８゜Ω５６は、Ｓ−Ｇ変換回路１５により
ベクトルレジスタ対応のデータ最終信号Ｑ６０．Ｑ６２
゜ｆ１６４に変換されて各ベクトルレジスタ制御回路に
与えられる。各ベクトルレジスタ制御回路１８゜１９．
２０は、データ最終信号Ｑ６０．Ω６２゜Ω６４を書込
み終了通知として受取り、対応するベクトルレジスタへ
の書込み制御を終了し、信号線Ｑ５８を通じてレジスタ
使用状態保持レジスタ４に対してレジスタ対応の書込み
終了通知を送出する。

各命令実行開始制御ユニット２１，２３，２５゜２７．
４３，４５．４７は命令実行終了通知Ｑ１８，０２Ｂ、
ｆ１４５．　Ω５３を受取ると直ちに対応する命令レジ
スタ２２，２４，２６，２８゜４４．４６，４８の値を
次に実行すべき命令に切換える。（詳細後述） そのためメモリリクエスタ０（１０）、メモリリクエス
タ１（１１）には、命令実行終了通知Ｑ１８．Ｑ２８が
送出された次のクロックには、次に実行すべき命令のオ
ペコード及びベクトル長が送出される。また、メモリリ
クエスタ０（１０）。

メモリリクエスタ１（１１）に対応するオペランド制御
回路は、命令実行終了通知ρ１８，０２Ｂが送出された
次のクロックにはベクトルレジスタ制御回路１８，１９
．２０に読出し／書込み開始指示を行うと共に、同時に
該命令で扱う最初の読出しデータの有効信号Ｑ３９を送
出できる。一方セレクタ４０は、命令実行終了通知０２
Ｂが送出された次のクロックには読出しパスｆ１８１の
接続を切換えるので、読出し開始指示を受けたベクトル
レジスタ制御回路１８，１９．２０により読出されたデ
ータは然るべきリソースに送出される。

加算器１２２乗算器１３にも命令実行終了通知であるデ
ータ読出し最終信号ｆ１４５．　Ω５３が送出された次
のクロックには次に実行すべき命令のオペコードが送出
され、同じタイミングで各ベクトルレジスタ制御回路１
８’、１９，２０に読出し／書込み開始指示が伝えられ
ると共に、該命令で扱う最初の読出しデータの有効信号
Ｑ４４゜Ω５２が送出されるので、異なる命令間で全く
間隔をあけずに各リソースにデータ有効信号Ｑ４４゜Ω
５２が送出されることになる。一方で該同じタイミング
でセレクタ４１．４２は読出しパスＱ８１の接続を切換
えるので、読出しデータは然るべきリソースに送出され
る。

さらに、ディストリビュータ３３，３４，３５゜３６に
よる書込パスＱ８０の切換えは、ある命令の実行終了通
知ｎｘｓ、ｎ２８．ｒａ４５．Ω５３が送出されてから
、該命令を実行するリソースのトラベルタイムだけ間隔
をあけて行われる。そのため、該命令で扱う最後の書込
データが該命令で書込みを指定されたベクトルレジスタ
３７，３８゜３９への書込みパスＱ８０上に送られてく
るまで、書込パスＱ８０は該命令の書込みレジスタに接
続されており、該データは然るべきレジスタに書込まれ
る。そして、その次のクロックには書込みパスＱ８０の
接続が切換えられ、該命令の次の命令で扱う最初の書込
データが間隔をあけずに該リソースから送られてきても
、該書込みデータは然るべきレジスタに書込まれる。

上記のように、ベクトルレジスタユニット１４内に、リ
ソース対応の実行開始可能命令予約手段を内部に持つ命
令実行開始制御ユニットを設けたことにより、各リソー
スに対し実行すべき命令のオペコード及びベクトル長と
読出しベクトルデータを間隔をあけずに送出することか
できる。

また、本実施例では、命令実行開始制御ユニットをベク
トルレジスタユニット１４内にのみ設け、該命令実行開
始制御ユニットから各リソースにオペコード及びベクト
ル長の情報を送ったが、各リソースを制御するユニット
内にもオペコード及びベクトル長の情報を保持する命令
予約手段と該予約手段の制御ユニットを設け、命令発行
ユニット９から直接各リソースに該情報を送出して命令
実行開始予約指示を行っても同じ効果が得られる。

また、本実施例では書込みパスΩ８１の切換え指示はオ
ペランド制御回路２９，３０，３１゜３２から行なった
が、書込みレジスタ番号情報のみを保持する命令予約手
段と該予約手段の制御ユニットを設けて該制御ユニット
の出力信号の指示によりディストリビュータ３３．３４
，３５゜３６の切換えを行ってもよい。

さらに、本実施例では読出しレジスタ番号情報のみを保
持する命令予約手段を制御する命令実行開始制御ユニッ
ト４３，４５．４７を設け、該命令実行開始制御ユニッ
ト４．３，４５．４７の出力信号の指示により読出しパ
スＱ８１の切換えを行ったが、該命令実行制御ユニット
４３，４５゜４７を設けずに、オペランド制御回路３０
，３１゜３２から直接読出しパスｆ１８１の切換えを指
示してもよい。

実行開始制御ユニット 次に実行開始制御ユニットの動作を、第１図中の加算器
１２に対応する実行開始制御ユニッ１−２５を例にとっ
て第３図を使って説明する。

第３図は実行開始制御ユニット２５の内部の構成図であ
る。本実施例では、実行開始予約済み命令を、現在実行
中の命令を含め２つまで保持可能とし、実行開始制御ユ
ニット２５は、実行開始の予約を受は付けた順に命令の
実行を開始させるものとする。

信号線Ｑ１３には命令発行ユニット９からオペコード、
ベクトル長、使用ベクトルレジスタ番号等の命令実行に
必要な情報が送られてくる。信号線Ｑ１３は、命令発行
ユニット９から送られる命令実行開始の予約信号であり
、上記命令実行情報を実行開始予約済み命令として取り
込むべきか否かを指定する。信号線Ｑ４５は、加算器１
２から送られてくる命令の実行が終了したことを知らせ
る信号である。命令レジスタ２６は加算器１２で現在実
行中の命令を保持するレジスタであり、該レジスタ２６
の内容は信号線Ｑ７３．　Ｑ１５を通じて夫々オペラン
ド制御回路３１及び加算器１２に伝えられる。

第３図中４９は実行待ち中の実行開始予約済み命令を保
持する命令レジスタであり、５０はセレクタであり、信
号線ｆｌ１４の内容、若しくは信号線Ｑ８８を介して得
た実行待ち命令レジスタ４９の内容のいずれか一方を選
択して信号線Ｑ７２に送出することかできる。本実施例
では実行開始の予約を受は付けた順に命令の実行を開始
させればよいので実行開始制御ユニットは以下の制御を
行なえばよい。即ち、現在実行中の命令がない時に信号
線ｆｌ１３から命令の実行開始予約指示を受けた場合は
、直ちに信号線Ｑ１４上の実行開始予約命令を信号線ｆ
１７２に送出して命令レジスタ２６にセットし、現在実
行中の命令がある時に信号線Ｑ１３から命令の実行開始
予約指示を受けた場合は、信号線Ｑ１４上の実行開始予
約命令を実行待ち命令レジスタ４９にセットして、現在
実行中の命令の実行終了の通知を待って実行待ち命令レ
ジスタ４９の内容を命令レジスタ２６にセットするよう
制御する。

以下、上記制御方法を詳しく述べる。

第３図において５１は実行開始予約済み命令が幾つ保持
されているかを表示するレジスタで、２ビツトからなる
。５２は命令の実行開始制御機構で、実行開始予約命令
の予約指示信号Ｑ　］、　３及び実行中命令終了通知信
号α４５を受けて予約済み命令保持状態表示レジスタ５
１の内容を更新し、実行待ちレジスタ４９へのセット信
号Ｑ８９．セレクタ５０の切り替え信号ｆ１９０、及び
命令レジスタ２６へのセット信号Ｑ９１を送出する。

第４図は予約済み命令保持状態表示レジスタ５１の状態
遷移図である。５１−１．５１−２゜５１−３．５１−
４の各ノードは各々予約済み命令保持状態表示レジスタ
５１のビットがとる値である。５１−１は実行開始を予
約されている命令が全くない状態を表わしている。５１
−２は実行開始を予約されている命令が１つだけあり、
該命令が命令レジスタ２６に保持されている状態を表わ
している。５１−３は実行開始を予約されている命令が
２つあり、各々の命令が命令レジスタ２６及び実行待ち
命令レジスタ４９に保持されている状態を表わしている
。５１−４は、機械が正常に動作していれば本来起こり
得ない信号の組合せを受は取った時に生じる状態であり
、この時マシンチエツク信号（図示せず）を送出する。

第４図中のＩ、Ｉ、Ｅ、Ｅとは夫々予約指示信号Ｑ１３
．実行中命令終了通知信号Ｑ４５の値を示しており、■
は予約指示信号ｆｌ　１３の値が１であることを示し、
■は予約指示信号ｆｌ］３の値がＯであることを示し、
Ｅは実行中命令終了通知信号ｆ１４５の値が１であるこ
とを示し、Ｅは実行中命令終了通知信号Ｑ４５の値が０
であることを示している。ここで、予約指示信号Ｑ１３
の値が１であるとは命令実行開始の予約を指示されたこ
とを示し、０であるとは命令実行開始の予約を指示され
なかったことを示している。また実行中命令終了通知信
号Ｑ４５の値が１であるとは実行中命令の終了通知を受
けたことを示し、０であるとは実行中命令の終了通知を
受けなかったことを示している。

第３図中の実行開始制御機構５２は、予約指示信号Ｑ１
３．実行中命令終了通知信号Ｑ４５を受けると、信号線
Ｑ９３を通じて得たその時の予約済み命令保持状態表示
レジスタ５１の値に応じて、信号線ｆ１９２を介して該
状態表示レジスタ５１の値を第４図の状態遷移図に従い
更新する。

予約済み命令保持状態表示レジスタ５１の値が００で、
実行開始を予約されている命令が全くない状態の時に、
予約指示信号Ｑ１３も実行中命令終了通知信号０４５も
受けとらなかった場合（即ち■かつＥ）は状態表示レジ
スタ５１の値を更新する必要はないので、アークａ１の
示すように状態表示レジスタ５１の値は００のままとす
る。状態表示レジスタ５１の値が００の時に、予約指示
信号Ｑ１３を受取り実行中命令終了通知信号Ｑ４５を受
けとらなかった場合（即ち■かつＥ）は、実行開始予約
済み命令は命令レジスタ２６にのみ保持されるはずなの
で、アークａ２の示すように状態表示レジスタ５１の値
を０１に更新する。

状態表示レジスタ５１の値が００の時に、実行中命令終
了通知信号Ｑ４５を受取った場合（即ちＥ）は、マシン
チエツク信号を送出して状態表示レジスタ５１の値を１
１に更新する。

予約済み命令保持状態表示レジスタ５１の値が＝４４− 〇１で、実行開始を予約されている命令が１つだけあっ
て該命令が命令レジスタ２６に保持されている状態の時
に、予約指示信号Ｑ］３も実行中命令終了通知信号Ｑ４
５も受は取らなかった場合（即ちＩかつＥ）は、状態表
示レジスタ５１の値を更新する必要はないので、アーク
ａ４の示すように状態表示レジスタ５１の値は０１のま
まとする。予約済み命令保持状態表示レジスタ５１の値
が０１の時に、予約指示信号０１３も実行中命令終了通
知信号Ｑ４５も受は取った場合（即ち■かつＥ）は、命
令レジスタ２６の内容が直ちに信号線Ｑ１４の内容に置
き換えられて実行待ちレジスタ４９には何も保持されな
いはずであるので、アークａ４の示すように状態表示レ
ジスタ５１の値は０１のままとする。予約済み命令保持
状態表示レジスタ５１の値が０１の時に、予約指示信号
Ｑ１３を受取らず実行中命令終了通知信号０．４５を受
けとった場合（即ち■かつＥ）は、保持すべき命令がな
くなったわけであるから、アークａ５の示すように状態
表示レジスタ５１の値を００に更新する。予約済み命令
保持状態表示レジスタ５１の値が０１の時に、予約指示
信号Ｑ１３を受は取って実行中命令終了通知信号Ｑ４５
を受は取らなかった場合（即ち■かつＥ）は、保持すべ
き実行開始予約済み命令が２つになったので、アークａ
６の示すように状態表示レジスタ５１の値を１０に更新
する。

予約済み命令保持状態表示レジスタ５１の値が１０で、
実行開始を予約されている命令が２つあって各々の命令
が命令レジスタ２Ｇ及び実行命令レジスタ４９に保持さ
れている状態の時に、予約指示信号Ｑ１３も実行中命令
終了通知信号Ｑ、４５も受は取らなかった場合（即ち■
かつＥ）は、状態表示レジスタ５１の値を更新する必要
はないので、アークａ７の示すように状態表示レジスタ
５１の値は１０のままとする。予約済み命令保持状態表
示レジスタ５１の値が１０の時に、予約指示信号Ｑ、１
３を受取らず実行中命令終了通知信号Ｑ４５を受けとっ
た場合（即ち■かつＥ）は、命令レジスタ２６の内容が
直ちに実行待ちレジスタ４９の内容に置き換えられて実
行待ちレジスタ４９には何も保持されないはずであるの
で、アークａ８の示すように状態表示レジスタ５１の値
を０１に更新する。予約済み命令保持状態表示レジスタ
５１の値が１０の時に、予約指示信号Ｑ　１．３を受は
取った場合（即ち■）は、マシンチエツク信号を送出し
て状態表示レジスタ５１の値を１１に更新する。

第３図中の実行開始ｆ８ＩＪ御機構５２は、予約指示信
号Ｑ１３．実行中命令終了通知信号Ｑ４５及び、信号線
Ｑ９３を通じて得たその時の予約済み命令保持状態表示
レジスタ５１の値を受は取って、命令レジスタ２６への
セット信号Ｑ９１．実行待ちレジスタ４９へのセット信
号ρ８９．セレクタ５０の切り替え信号Ｑ、９０を送出
する。第５図は、命令レジスタへのセット信号Ｑ９１．
実行待ちレジスタ４９へのセット信号Ｑ８９．セレクタ
５０の切り替え信号ｆ１９０に設定すべき値を、受は取
った信号ｆｌ１３．ｆ１４５．ρ９３の値に応じて示し
た表である。第３図において、レジスタ２６゜４９は夫
々信号線ｆ１９１．ｆ１８９が１の時、信号１１ＡＱ７
２，１１１１４の値を保持するものとし、セレクタ５０
は、信号線ｆ１９０の値がＯの信号線ｆｆ１４の値を、
信号線ｆｆ９０の値が１の時信号線Ｑ８８の値を選択し
て信号線Ｑ７２に送出するものとする。以下第５図に従
って信号を送出した時の第３図の動作を説明する。

状態表示レジスタ５１の値がＯＯで実行開始を予約され
ている命令が全くない状態の時に、予約指示信号Ｑ１３
を受取り実行中命令終了通知信号Ｑ４５を受は取らなか
った場合は、セレクタ５０の切り替え信号Ｑ９０の値を
０にして命令レジスタ２６へのセット信号Ｑ９１を１に
すれば、信号線Ｑ１４の内容を命令レジスタ２６にセッ
トすることができる。

状態表示レジスタ５１の値が０１で実行開始を予約され
ている命令が命令レジスタ２６にのみ保持されている状
態の時に、予約指示信号Ｑ　１．３も実行中命令終了通
知信号ρ４５も受は取った場合は、セレクタ５０の切り
替え信号Ｑ９０の値を１−４８＝ にして命令レジスタ２６へのセット信号Ｑ９Ｉを１にす
れば、実行待ち命令レジスタの内容を命令レジスタ２６
にセットすることができる。

状態表示レジスタ５１の値が０１の時に、予約指示信号
Ｑ１３を受取り実行中命令終了通知信号Ｑ４５を受は取
らなかった場合は、命令レジスタ２６へのセット信号Ｑ
９１を０にして実行待ち命令レジスタ４９へのセット信
号ｆｆ８９を１にすれば、信号線Ｑ１４の内容を実行待
ち命令レジスタ４９にのみセットすることができる。

状態表示レジスタ５１の値が１０で実行開始を予約され
ている命令が命令レジスタ２６及び実行命令レジスタ４
９に保持されている状態の時に、予約指示信号Ｑ１３を
受取らず実行中命令終了通知信号Ｑ４５を受けとった場
合は、セレクタ５０の切り替え信号Ｑ９０の値を１にし
て命令レジスタ２６へのセット信号Ｑ９１を１にすれば
、実行待ち命令レジスタの内容を命令レジスタ２６にセ
ットすることができる。

上記以外の場合には、命令レジスタ２６及び実行命令レ
ジスタ４９に値をセットする必要がないので命令レジス
タ２６へのセット信号ρ９１．実行待ちレジスタ４９へ
のセット信号ｆｆ８９、セレクタ５０の切り替え信号Ｑ
９０に全てＯを設定すればよい。

上記のように信号に値を設定することにより、実行開始
制御機構５２は、現在実行中の命令がない時に信号線Ｑ
１３から命令の実行開始予約指示を受けた場合は、直ち
に信号線ｆｌ１４上の実行開始予約命令を信号線Ｑ７２
に送出して命令レジスタ２６にセットし、現在実行中の
命令がある時に信号線０１３から命令の実行開始予約指
示を受けた場合は、信号線Ω１４上の実行開始予約命令
を実行待ち命令レジスタ４９にセラ１−シて、現在実行
中の命令の実行終了の通知を待って実行待ち命令レジス
タ４９の内容を命令レジスタ２６にセットするように制
御することができる。

命令発行制御 第２図において、命令の発行制御は、レジスタ使用可否
判定ユニット７及びリソース使用可否判定ユニット８の
判定結果に従って命令発行ユニット９が行う。リソース
の使用可否の判定は、解読した命令のリソース使用要求
と各リソースの使用予約状態を比較して行う。以下その
判定方法及び命令発行制御を説明する。なお、レジスタ
使用可否判定の方法は、特公昭６１−５２５１２に詳し
いので、ここでは述べない。

第６図番キリソース予約状態保持レジスタ６の構成と、
該レジスタを更新する信号線とを示した図である。リソ
ース予約状態保持レジスタ６は、メモリリクエスタ０予
約状態保持部６−Ｏ，メモリリクエスタ１予約状態保持
部６−１．加算器予約状態保持部６−２２乗算器予約状
態保持部６−３の４つからなる。信号線Ｑ１１は命令発
行ユニット９から送出されるレジスタ使用状態保持レジ
スタ４及びリソース予約状態保持レジスタ６の更新信号
で、そのうちの４ビットＱ１１−０゜ρ１１−１．　ｆ
ｆ　１１−２．　　Ω１１−３がリソース予約状態保持
レジスタ６の更新に使用される。

Ｑｌｌ−０はメモリリクエスタ０に対し実行可能命令の
予約指示がなされたことを示す信号であり、Ｑｌｌ−１
はメモリリクエスタｌに対し、Ｑｌｌ−２は加算器に対
し、α工１−３は乗算器に対し夫々実行可能命令の予約
指示がなされたことを示す信号である。

信号線Ｑｉ８，０２Ｂ、Ｑ４５．Ｑ５３は夫々メモリリ
クエスタ０．メモリリクエスタ１．加算器９乗算器から
送出される命令実行終了通知である。各リソースの予約
状態保持部６−０．６−１゜６−２．６−３は各々２ビ
ツトからなり、その値の意味する各リソースの実行間開
予約済み命令保持状態は、第３図の予約済み命令保持状
態表示レジスタ５１の値の意味するものと同じである。

また、状態保持部６−０．６−１．６−２．６−３の各
個を、リソース予約状態保持レジスタ６の更新制御機構
（図示せず）は、第４図の状態遷移図に従って更新する
。但し状態保持部６−０の更新においては、第４図の■
とは信号線Ｑ　１１−０の値が１であることを表わし、
■とは信号線Ｑｌｌ−０の値が０であることを、Ｅとは
信号線Ω１８の値が１であることを、Ｅとは信号線１１
１８の値が０であることを表わしている。また、状態保
持部６−１の更新においては、第４図の■とは信号線Ｑ
　１．１−１の値が１であることを、Ｔとは信号線Ｑｌ
ｌ−１の値が０であることを、Ｅとは信号線Ｑ２Ｂの値
が１であることを、Ｅとは信号線Ｑ２Ｂの値が０である
ことを表わしている。

さらに、状態保持部６−２の更新においては、第４図の
■とは信号線Ｑ１１．−２の値が１であることを、■と
は信号線Ｑｉｌ−２の値がＯであることを、Ｅとは信号
線Ｑ４５の値が１であることを、Ｅとは信号９２４５の
値がＯであることを表わしている。そして、状態保持部
６−３の更新においては、第４図の１とは信号線ｆｌｌ
ｌ−３の値が】であることを、■とは信号線Ｑｌｌ−３
の値が０であることを、Ｅとは信号線Ｑ５３の値が１で
あることを、Ｅとは信号線Ｑ５３の値が０であることを
表わしている。

上記のように各状態保持部６−０．６−１゜−５４＝ ６−２．６−３の値を更新することにより、各状態保持
部６−０．６−１．６−２．６−３は夫々各リソース対
応の予約済命令保持状態表示レジスタと全く同じ情報を
もつことになる。

上記各状態保持部６−Ｑ、６−１．６−２゜６−３の情
報を使用して、リソース使用可否判定ユニット８は、毎
タロツクリソースの使用可否の判定を行い、また命令発
行ユニット９は、命令を実行させるべきリソースに対し
、レジスタとリソースの使用が可能になると直ちに命令
実行開始の予約指示を行う。

以下、それらの動作を説明する。

第３図中のリソース使用可否判定ユニット８は。

上記のように値が更新されるリソース予約状態保持レジ
スタ６とリソース使用要求保持レジスタ５とに保持され
ている情報を夫々信号線ｎ８．Ｑ７を通じて得、解読し
た命令で使用するリソースに対しさらに命令実行開始予
約を行なってよいか否かを判定し、その結果を信号線Ｑ
１０に送出する。

以下、その制御方法を説明する。

第７図は、上記判定を行なうことのできる回路図である
。第７図中、６はリソース予約状態保持レジスタであり
、５はリソース使用要求保持レジスタである。状態保持
レジスタ６の構成は既に説明したとおりである。要求保
持レジスタ５は、各々１ビツトのメモリリクエスタ０／
１使用要求保持部５−Ｏ，メモリリクエスタｌ使用要求
保持部５−１．加算器使用要求保持部５−２２乗算器使
用要求保持部５−３から構成されている。本実施例では
、主記憶読み出し命令を実行できるリソースはメモリリ
クエスタ０（１０）及びメモリリクエスタ１（１１）で
あり、主記憶書き込み命令を実行できるリソースはメモ
リリクエスタ１（１１）のみであり、加算系の命令を実
行できるリソースは加算器１２のみ、乗算系の命令を実
行できるリソースは乗算器１３のみである。そのため、
命令解読ユニット１３は、解読した命令が主記憶読み出
し命令ならばメモリリクエスタ０７１使用要求保持部５
−０に値１を設定し、主記憶書き込み命令ならばメモリ
リクエスタ１使用要求保持部５−１に値１を設定し、加
算系の命令ならば加算器使用要求保持部５−２に値１を
設定し、乗算系の命令ならば乗算器使用要求保持部５−
３に値１　　・を設定する。信号線Ｑ１０はリソース使
用可否判定結果を送出する信号線である。

主記憶書き込み命令、加算系命令、若しくは乗算系命令
を実行するために、メモリリクエスタＩ（１１）、加算
器１２、若しくは乗算器１３の使用可否判定を行なうた
めには、各リソース予約保持部６−１．６−２．６−３
のビットＯの値と、各リソース使用要求保持部５−１．
５−２゜５−３の値とを、夫々信号線ＱＢ−１，ＱＢ−
２゜Ｑ８−３と信号線Ｑ７−１．Ｑ７−２．Ｑ７−３と
を通じてＮＡＮＤゲートｇ３ｔ　ｇ４＋　ｇ５とに入力
すればよい。何故ならば、各リソース予約保持部６−１
．６−２．６−３のビットＯの値が０の時は各リソース
は実行開始予約済み命令を０若しくは１こ保持している
のでさらに実行可能命令を予約可能である。予約保持部
６−１．６−２゜６−３のビットＯの値が１の時は各リ
ソースは実行開始予約済み命令を２こ保持しているので
さらに実行可能命令の予約はできない。一方、要求保持
部５−１．５−２．５−３は要求がある時のみ値が１に
なる。よっ゛て予約保持部６−１．６−２゜６−３のビ
ットＯの値と要求保持部５−１゜５−２．５−３の値の
ＮＡＮＤをとると、信号線Ｑ９６，４９７．ｆ１９８に
は、対応するリソースの使用要求があってかつ該リソー
スに実行可能命令の予約ができない時のみ０が、実行可
能命令の予約ができる時もしくは予約要求がない時は１
が出力される。

主記憶読み出し命令を実行するためにリソースの使用可
否判定を行なうためには、メモリリクエスタ０予約保持
部６−１．メモリリクエスタ１予約保持部６−２のビッ
ト０の値を信号線Ｑ　８−０゜Ｑ８−１を通じてＡＮＤ
ゲートｇ１に入力し、その結果を信号線Ｑ９４に出力し
、信号線Ｑ９４の値と信号線０７−０を介して得たメモ
リリクエスタ０／１使用要求保持部５−０の値とのＮＡ
ＮＤをゲートｇ２でとればよい。何故なら、メモリリク
エスタ０予約保持部６−１．メモリリクエスタ予約保持
部６−２のビット０の値のＡＮＤは、メモリリクエスタ
０及びメモリリクエスタ１が共に実行開始予約済み命令
を２こ保持していてさらに実行可能命令の予約ができな
い時のみ１になるからである。よって信号線Ｑ９４の値
と要求保持部５−０の値のＮＡＮＤをとると、信号線０
９５には、メモリリクエスタ０／１の使用要求があって
かつ該リソースに実行可能命令の予約ができない時のみ
０が、実行可能命令の予約ができる時もしくは予約要求
がない時は１が出力される。よって信号線ｆｆ９５．ｆ
ｆ９６．Ｒ９７，Ｒ９８（７）ＡＮＤをゲートｇ６でと
れば、信号線Ω］０にはあるリソースに実行可能命令の
予約ができない時は０が、実行可能命令の予約ができる
時は１が出力される。

第２図中の命令発行ユニット９はレジスタ使用可否判定
結果と、上記のようにして得たリソース使用可否判定結
果、及び解読された命令とを夫々信号線Ｑ９．ｆｌｌｏ
、８２を通じて得、該レジスタ使用可否判定結果と該リ
ソース使用可否判定結果とが共に肯定的だった場合に、
該解読された命令の実行開始の予約を行なうべきリソー
スを選択し、ベグ１−ルレジスタユニツ１〜１４内にあ
る、該リソースに対応する命令実行開始制御ユニットに
対し命令実行開始の予約信号を信号線Ｑ］３を通じて送
出する。ここで、リソースの選択を行なわなければなら
ないのは、解読された命令が主記憶読み出し命令であっ
た場合である。解読された命令が主記憶読出し命令以外
の命令であった場合は、該命令を実行できるリソースは
１つしかないので。

リソースの選択を行う必要はない。解読された命令が主
記憶読み出し命令であり、メモリリクエスタＯ及びメモ
リリクエスタ１の保持する実行開始予約済み命令数が同
数でない場合は、」１記命令数の少ない方のメモリリク
エスタに、上記命令数が同数の場合は、主記憶書き込み
命令実行機能を持たないメモリリクエスタ０に予約を行
なう。以下、その制御方法を説明する。

第８図は、上記制御を行なうことのできる回路図である
。信号線ｆ１９９上には、リソース予約状態保持レジス
タ口の内容が送出されている。信号線Ｑ２は、命令解読
結果であり、予約信号送出にはそのうちのメモリリクエ
スタ０７１使用要求信号ｕ　２−０．メモリリクエスタ
１使用要求償号Ｑ２−Ｌ、加算器使用要求信号ρ２−２
１乗算器使用要求信号１２２−３を使用する。メモリリ
クエスタ０／１使用要求信号Ｑ２−０の値は、命令を解
読した結果が主記憶読み出し命令ならば１になっている
。メモリリクエスタ１使用要求信号Ｑ２−１の値は、命
令を解読した結果が主記憶書き込み命令ならば１になっ
ている。加算器使用要求信号Ｑ２−２の値は、命令を解
読した結果が加算系の演算命令ならば１になっている。

乗算器使用要求信号Ｑ２−３の値は、命令を解読した結
果が乗算系の演算命令ならば１になっている。信号線Ｑ
９はレジスタ使用可否判定結果であり、信号線Ｑ１０は
リソース使用可否判定結果であり、信号線Ｑ１０５には
ゲートｇｌｏを介して信号線Ｑ９及びＱｌｏの値のＡＮ
Ｄが送出されているので、該信号Ｑ、］、　０５の値は
上記判定結果が共に肯定的であった場合のみ１となる。

信号線Ｑ　１３−０．　ｆｉ　ｌ　３−１．、　ｆｆ　
１３−２゜ρ１３−３は夫々メモリリクエスタＯ，メモ
リリクエスタ１．加算器２乗算器に対応する命令実行開
始制御ユニットに対する命令実行開始の予約信号であり
、上記４ビツトの信号線ｆｌ１３−０〜Ｑ　１３−３が
信号線１１１３として、ベクトルレジスタユニット１４
に送出される。

メモリリクエスタ選択機構５３は、命令解読結果１２の
内容に関係なく、常に、信号線Ｑ９９を通じて得たリソ
ース予約状態保持レジスタ６の内容に応じてメモリリク
エスタ０に予約指示を送出するか、メモリリクエスタ１
に予約指示を送出するかを選択する。メモリリクエスタ
選択機構５３は、予約指示を送出すべきリソースとして
メモリリクエスタ０を選択した場合メモリリクエスタ０
選択信号Ｑ　１００に値１を、メモリリクエスタＩを選
択した場合メモリリクエスタ１選択信号Ｑ１０１に値１
を送出する。

第９図は、メモリリクエスタ選択機構５３が、メモリリ
クエスタ０選択信％Ｑ　１００　ｔメモリリクエスタ１
選択信号Ｑ１０１のどちらに１を設定すべきかを、信号
線Ｑ９９を通じて受は取ったリソース予約状態保持レジ
スタ６の内容に応じて示した図である。リソース予約状
態保持レジスタ６中のメモリリクエスタ０予約保持部６
−０の値が００で、メモリリクエスタ０が１つも実行開
始予約済み命令を保持してない状態の場合は、メモリリ
クエスタ１予約保持部６−１の値に拘らず、メモリリク
エスタ０選択信号Ｑ１００に値１を設定する。メモリリ
クエスタＯ予約保持部６−０の値が０１で、メモリリク
エスタ０が１つだけ実行開始予約済み命令を保持してい
る状態の場合は、メモリリクエスタ１予約保持部６−１
の値が００でメモリリクエスタ０が１つも実行開始予約
済み命令を保持してない状態の時のみメモリリクエスタ
１選択信号ＱＩＯＩに値１を、それ以外の時はメモリリ
クエスタ０選択信号Ｑ１００に値１を設定する。メモリ
リクエスタＯ予約保持部６−０の値が１０で、メモリリ
クエスタ０が２つ実行開始予約済み命令を保持している
状態の場合は、メモリリクエスタ１予約保持部６−０の
値もまた１０の場合を除いてメモリリクエスタ１選択信
号ａ１０１に値１を設定する。

第８図において、上記のように設定された信号線Ｑ１．
ＯＯ，Ｑ］、０１の値と、メモリリクエスタ０／１使用
要求償号ａ２−０の値とをゲー１〜ｇ７゜ｇ８を介して
ＡＮＤをとり、結果を信号線Ｑ１．０２．ｆｌ１０３に
送出する。信号線Ｑ１０２は、解読された命令が主記憶
読み出し命令であり、かつメモリリクエスタ０が選択さ
れた時のみ値が１になり、信号線Ｑ１０３は、解読され
た命令が主記憶読み出し命令であり、かつメモリリクエ
スタ１が選択された時のみ値が１になっている。メモリ
リクエスタＯに対応する命令実行開始制御ユニットに対
する命令実行開始の予約信号Ｑ１．３−０には、レジス
タ及びリソースの双方が使用可能の時のみ値が１になる
信号線Ｑ１０５と信号線Ｑ１０２とのＡＮＤをゲートｇ
　１．１を介してとった値を送出すればよい。

一６３＝ 解読された命令が主記憶書き込み命令であった時には、
メモリリクエスタＪ使用要求信号Ｑ２−１の値が１にな
っているので、ゲー１”　ｇ　９により信号線Ｑ１０３
と信号線Ｑ２−１とのＯＲをとれば、信号線Ｑ　ｉ　Ｏ
４は解読された命令が主記憶読み出し命令であってかつ
メモリリクエスタ１が選択された時若しくは解読された
命令が主記憶書き込み命令であった時のみ、値が１にな
っている。よってメモリリクエスタ１に対応する命令実
行開始制御ユニットに対する命令実行開始の予約信号ｆ
ｌ１３−１には、信号線Ｑ１０４と信号線Ｑ１０５との
ＡＮＤをゲートｇ　１．２を介してとった値を送出すれ
ばよい。

命令を解読した結果が加算命令若しくは乗算命令だった
場合は、夫々加算器使用要求信号Ｑ２−２．乗算器使用
要求信号Ｑ２−３の値が１になっているので、加算器９
乗算器に対応する命令実行開始制御ユニットに対する命
令実行開始の予約信号Ｑ　］、　３−２．　Ｑ　１．３
−３に信号線Ｑ２−２．Ｑ２−３の値と信号線Ｑ１０５
の値を夫々ゲートｇ　］　３　ｒ　ｇ　１４を介してＡ
ＮＤをとり、送出すればよい。

上記のようにリソース使用可否判定ユニット８及び命令
発行ユニット９を制御することにより、解読した命令で
使用するレジスタが使用可能になり、かつ使用するリソ
ースに対し命令実行の予約を行えるようになり、次第、
該リソースに対応する命令実行開始制御ユニットに、該
解読した命令の予約指示を行うことができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、各リソースで実行中の命令が終了する
と直ちに実行可能な次の命令をリソース及び、ベクトル
レジスタ制御ユニットに与えることが可能になり、その
結果、前の命令と次の命令とで扱うベクトルデータが間
断なく各リソースに投入できるようになるので、リソー
スの使用効率が向上するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はベクトルレジスタユニットの構成図、第２図は
ベクトルプロセッサの概略構成図、第３図は命令実行開
始制御ユニットの構成図、第４図は予約済み命令保持状
態表示レジスタの値の状態遷移図、第５図は命令実行開
始制御ユニット内の信号に設定すべき値を示す表、第６
図はリソース予約状態保持レジスタの構成図、第７図は
リソース使用可否判定ユニットの構成図、第８図は命令
発行ユニットの構成図、第９図はメモリリクエスタ選択
機構の動作を説明する表である。 １・・・主記憶、２・・・命令解読ユニット、５・・・
リソース使用要求保持レジスタ、６・・・リソース予約
状態保持レジスタ、８・・・リソース使用可否判定ユニ
ット、９・・・命令発行ユニット、１０．１１・・・メ
モリリクエスタ、１２・・・加算器、１３・・・乗算器
、１４・・・ベクトルレジスタユニット、１８．１９．
２０・・・ベクトルレジスタ制御回路、２１．２３，２
５，２７，４３，４５．４７・・・命令実行開始制御ユ
ニット、 ２２．２４，２６．．２８，４４，４６，４８・・・命
令レジスタ、２９，３０，３１．３２・・・オペランド
制御回路、３３，３４，３５．３６・・・ディストリビ
ュータ、４０，４．１．４２・・・セレクタ、３７．３
８．３９・・・ベクトルレジスタ、４９・・・実行待ち
命令レジスタ、５１・・・予約済み命令保持状態表示レ
ジスタ、５２・・・実行開始制御機構。 ５３・・・メモリリクエスタ選択機構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、主記憶装置と、 複数のベクトルレジスタと、 命令を実行するメモリリクエスタ或いは演算器等のリソ
   ースと、 リソース対応に設けられた、該リソースで実行中及び実
   行すべき命令を保持する命令保持手段と、 命令を解読し、該命令を実行するリソースに対応する上
   記命令保持手段に対し、該命令を保持する指示を行う命
   令制御手段と、 上記リソースで実行中の命令の実行終了通知を受けたら
   、該リソースに対応する命令保持手段に保持している実
   行すべき命令のうちの１つを実行中にする実行開始制御
   手段とを有するデータ処理装置。 ２、上記命令保持手段の命令保持状態を表示する状態表
   示手段をさらに有し、 上記命令制御手段は、命令で読出し若しくは書込みが指
   定されているベクトルレジスタが読出し若しくは書込み
   に使用可能であり、かつ該命令を実行するリソースに対
   応する上記命令保持手段が命令をさらに保持可能である
   か否かを上記状態表示手段から判定して、該判定結果が
   否定的な場合には命令保持手段に対して該命令の保持を
   指示することを特徴とする第１項のデータ処理装置。 ３、ある命令を実行可能なリソースを複数有し、命令制
   御手段は、上記複数のリソースに対応する命令保持手段
   に保持されている命令数が同数でない時、該命令数が最
   も少ない命令保持手段に対し、上記命令の保持を指示す
   る第２項のデータ処理装置。 ４、第１と第２の種類の命令を実行可能な第１のリソー
   スと、 上記第１の種類の命令の実行は可能だが上記第２の種類
   の命令の実行は不可能な第２のリソースとを有し、 命令制御手段は、解読した命令が該第１の種類に属し、
   かつ該第１のリソースと該第２のリソースに対応する命
   令保持手段が保持する命令数が同数の時には、該第２の
   リソースに対応する命令保持手段に対して該命令を保持
   する指示を行うものである第２項のデータ処理装置。