JPH01140234A - パイプライン形データ処理装置 - 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、パイプライン動作を行うマイクロプログラム
制御によるデータ処理装置に係り、特にマイクロプログ
ラムの先頭マイクロプログラムの先頭マイクロ命令をパ
イプラインの処理の流れを乱さず動的に決定するのに好
適なパイプライン形データ処理装置に関する。

〔従来の技術〕

従来例には、特開昭６２−８９１４２号がある。この従
来例では、プロローグマシンの例であり、パイプライン
動作をマイクロプログラム制御で行うデ−夕処理装置に
関し、マイクロプログラムの先頭マイクロ命令の動的決
定法が提案されている。この決定法によれば、現在行中
のマイクロ命令によってセットされる状態レジスタを設
け、この状態レジスタをマイクロプログラムの先頭アド
レスの一部に直接反映させた。

この決定法は、マイクロプログラムを読出す前の先頭ア
ドレスが状態レジスタを反映しており、パイプラインの
下段ステージから上段ステージに状態レジスタの情報を
フィードバックする特徴があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来例は１次のマイクロプログラムの先頭マイクロ
命令を実行する前に該先頭マイクロ命令を読出す処理が
必要となり、この結果、パイプラインの処理の流れの中
に、空きが生ずる欠点がある。特に、空きは、マイクロ
命令を読出した後の処理であるマイクロプログラム実行
ユニットで生ずる。

本発明の目的は、先頭アドレスの読出し時の空きを生じ
させることなく、マイクロプログラムの先頭マイクロ命
令の動作決定を可能としたパイプライン形データ処理装
置を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、リードモードかライトモードかの種別を現在
実行中のマイクロ命令の指定によってセットされる状態
レジスタと、マイクロ命令が同一アドレス付けされてい
るライトモード用制御メモリ及びリードモード用制御記
憶メモリとを備え、マイクロプログラムアドレスによっ
てこの２つのメモリから読出した第、第２のマイクロ命
令のいずれかの選択を、リードモード／ライトモードの
出現を示すモード信号と一連のマイクロ命令の最終を示
す信号とリードモードかライトモードかを示す状態レジ
スタ上のフラグとから行わせた。

〔作用〕

ライトモード用制御メモリとリードモード用制御メモリ
とは同一アドレス付けされているマイクロ命令が格納さ
れており、この２つのメモリのそれぞれから読出した２
つのマイクロ命令のいずれか一方を、モード信号と最終
を示す信号と状態レジスタ上のフラグとから決定せしめ
た。

〔実施例〕

第２図は１本発明のパイプライン形データ処理装置の全
体構成図を示す。このデータ処理装置は。

主メモリユニット（ＭＭ）２００．メモリ制御ユニット
（ＭＣＵ）２０、共通バＸ２０２．命令取込みユニット
（ＩＦ）２０５．命令解読ユニット（ＤＵ）２１０．オ
ペランドのアドレス計算ユニット（ＡＵ）２１５．マイ
クロ命令読出し・解読ユニット即ち、マイクロプログラ
ムコントロールユニット（ＥＳＥＱ）２２０．実行ユニ
ット（ＥＵ）２２５より成る。

ＭＭ２００には、マクロ命令及び各種データを格納する
。ＭＣＵ２０１はＭＭ２００（７）書込ミ・続出の制御
及びバッファリング機能の制御を行う。

ｌＦ２Ｏ３はＭＭ２００がら読出した命令をフェッチす
る。ＤＵ２１０はこのフェッチ命令を解読する。ＤＵ２
１０は、マイクロプログラムの先頭アドレス２Ａの生成
、及び命令が処理内容の異なる複数のマイクロプログラ
ムから成ることを示すモード信号２Ｂの生成をさせる。

ＡＵ２１５は、オペランドのアドレスを計算する。

ＥＳＥＱ２２０は、先頭アドレス２Ａ、モード信号２Ｂ
を受取り、２つの制御記憶メモリ（第１図の１１５，１
２０）からの２つのマイクロ命令の中の１つを選択し、
次いでこの選択マイクロ命令を解読する。

実行ユニット２２５は、マイクロ命令の解読結果に従っ
てマイクロ制御（実行）を行う。

第１図は、本発明のＥＳＥＱの実施例図を示す。

このＥＳＥＱ２２０は下記の構成より成る。

マイクロプログラムアドレス生成部（ＷＡＧＥＮ）　１
００・・°マイクロプログラムの先頭アドレス２Ａの受
取り機能と、アドレス更新（＋１）機能とを持つ。

通常は、アドレス格納レジスタ１１０のマイクロ命令ア
ドレスａを取込み、（ａ＋１）のアドレス更新機能を果
し、マイクロプログラムの先頭アドレス２人の場合のみ
これをラッチして受取る機能を果す、この先頭アドレス
２Ａは、デコーダ（ＭＰＤＥＣ）１３０の解読結果が一
連のマイクロ命令が終了したことを解読した場合の終了
信号ＩＡのタイミングでラッチされる。一連のマイクロ
命令の終了は、一連のマイクロ命令の終了時に終了を示
すコード（又はマイクロ命令）が付加されており、この
コードを解読することによってわかる。

アドレス格納レジスタ（Ｃ５ＡＲ）１１０・・・アドレ
ス生成部１００で生成したマイクロ命令アドレスをラッ
チする。生成マイクロ命令アドレスとは、先頭アドレス
か更新アドレスかのいずれかである。尚、ジャンプ先ア
ドレスの場合もありうる。

制御記憶メモリＷＣ５１１５，１２０・・・この２つの
メモリ１１５と１２０とは、同一アドレス付けされてい
る。メモリ１１５，１２０は、マイクロ命令を格納する
。このＷＣ８１１５と１２０との簡単な格納例を第３図
に示す、左側のＷＣ８（エントリとマイクロプログラム
本体とより成る）に対して、右側のように２つのＷＣ８
１１５と１２０とに分けた。ＷＣ５１１５と１２０とは
図から明らかなように同一アドレス付けしておく。

ＷＣ８１１５と１２０とは通常では、ＷＣＳアドレスの
高下位ビットで区別できる。

セレクタ（ＳＴＳＥＬ）１２５・・・メモリ１１５と１
２０とから読出した２つのマイクロ命令ＬＤ。

ＩＥの１つを選択するセレクタである。この選択は、モ
ード信号２Ｂ、終了信号ＬＡ、状態信号ＩＣ，マイクロ
命令アドレスの最下位ビット信号Ｆとによって行う。

デコーダ（ＭＰＤＥＣ）１３０・・・セレクタ１２５で
選択したマイクロ命令を解読し、ＥＵ２２５に送りマイ
クロ制御を行う。更に、このデコーダ１３０は、状態セ
ット信号ＩＢ及び一連のマイクロ命令（マイクロプログ
ラム）の終了を示す信号ＩＡを解読し、出力する。

状態レジスタ１３５・・・デコーダ１３０で状態セット
信号解読時に、１”　（フラグ）がセットされる。

モード信号２Ｂ・・・モード信号２Ｂは、マイクロプロ
グラム先頭アドレス２Ａと同時にＤＵ２１０から出力す
る。モード信号２Ｂは、′１”か０”かのいずれかをと
り、２Ｂ＝“１”というのは、これから実行しようとす
るマイクロプログラムが、１つのプロローグ命令の中で
、読出しと比較を基本とするマイクロプログラム（リー
ドモードと云う）か、書込みを基本とするマイクロプロ
グラム（ライトモードと云う）かの、いずれか１つであ
ることを意味する。２Ｂ＝“０”というのは、これから
実行しようとするマイクロプログラムが。

１つのプロローグ命令の中で、１つだけのマイクロプロ
グラムであることを示す。

状態セット信号Ｉ　Ｂ　−Ｓ　Ｅ　Ｔ　ＲＭ　Ｂ　（Ｓ
ｅｔ　ＲｅａｄＭｏｄｅ　Ｂｉｔの略）で、レジスタ１
３５に１”がセットされる。これは、これから実行する
プロローグ命令が２つのマイクロプログラムから成る時
、読出しと比較を基本どする（リードモード）マイクロ
プログラムの先頭マイクロ命令ＩＥを選択させる。一方
、Ｒ３ＥＴＲＭＢ（Ｒｅｓｅｔ　Ｒｅａｄ　Ｍｏｄｅ　
Ｂｉｔの略）で、リセットされ、レジスタ１３５に“Ｏ
ｎがセットされるにれは、これから実行するプロローグ
命令が２つのマイクロプログラムから成る時、書込みを
基本とする（ライトモード）マイクロプログラムの先頭
マイクロ命令ＩＤを選択させる。

動作を説明する。

ＤＵ２１０でのマクロ命令解読の結果、先頭アドレス２
Ａ、モード信号２Ｂとを得たものとする。

生成部１００は、通常はアドレスレジスタ１１０のアド
レス更新を行うが、デコーダ１３０でのマイクロ命令の
解読の結果マイクロプログラムの終了を示す終了信号Ｉ
Ａを得た場合には、先頭アドレス２Ａを選択する。この
先頭アドレスは、レジスタ１１０に送られラッチされる
。

次いでこのラッチした先頭アドレス２Ａでメモリ１１５
．１２−０をアクセスして、該先頭アドレス２Ａ内のマ
イクロ命令を読出す。マイクロ命令はＩＤ、ＩＡの２つ
である。セレクタ１２５は。

終了信号ＩＡ、モード信号２Ｂ、フラグ信号ＩＣ。

最下位ビット信号ＩＦにより、２つの読出しマイクロ命
令ＬＤ、ＩＥのいずれか一方を選択する６セレクタ１２
５で選択したマイクロ命令ＩＤ又はＩＥは、解読部（Ｍ
ＰＤＥＣ）１３０に送られ、解読される。解読結果に従
って、ＥＵ２２５はマイクロ命令の実行を行う、また、
解読の結果、前述したように、終了信号ＩＡや状態セッ
ト信号／リセット信号ＩＢを発生することもある。

第４図は、セレクタ（ＳＴＳＥＬ）１２５の実施例図を
示す。５ＴＳＥＬ１２５はセレクタ本体３００と、２つ
のアンドゲート３０５，３１０より成る。アンドゲート
３０５は、状態信号ＩＣ。

モード信号２Ｂ、終了信号ＩＡとの３人カアンドゲート
である。アンドゲート３１０は終了信号ＩＡと最下位ビ
ット信号Ｆとの２人カアンドゲートである。

この２つのアンドゲート出力での５ＴＳＥＬ３００のＬ
Ｄ、ＩＥの選択条件は以下となる。

（ｉ）、モード信号２Ｂ＝“１”、終了信号ＬＡ＝″１
”、状態信号ＩＣ＝”Ｏ”で、マイクロ命令ＩＤを選択
。

（ｉｔ）、モード信号２Ｂ＝“１”、終了信号ＩＡ＝″
ｌ　ｌ　１、状態信号ＩＣ＝“１″で、マイクロ命令Ｉ
Ｅを選択。

（■）、モード信号２Ｂ＝″Ｊ　Ｑ　′、最下位ビット
信号Ｆ＝“０″′で、マイクロ命令ＩＤを選択。

（ｉｖ　）、モード信号２Ｂ＝“＃　Ｑ　Ｉ＋、最下位
ビット信号Ｆ＝“１”で、マイクロ命令ＩＥを選択。

以−トの４つの条件の中で、（ｉ）、　（ｉｉ）がモー
ド信号２Ｂ＝゛″１′″なる時の条件であり、（貰）、
（ｔｖ）がモード信号２Ｂ＝“Ｏｔｒなる通常の条件で
ある。

この通常の条件下では、最下位ビット信号が１ｇ　１　
＄１が“０″かで、ＩＤかＩＥかが選択される。通常で
ない先頭アドレス形成時にあっては、状態信号ＩＣが１
″′か“Ｏ”かで、ＬＤかＩＥかが選択される。

尚、モード信号２Ｂは、プロローグ命令中の、読出しと
比較を基本とする（リードモード）マイクロプログラム
の先頭アドレス２Ａ、又は書込みを基本とする（ライト
モード）マイクロプログラムの先頭アドレスＡ、かのい
ずれかがＤＵ２１０から発生した時に２Ｂ＝“１”とな
る。２Ｂ＝Ｉｔ　Ｉ　１１は、そのマイクロプログラム
が全て実行されるまで継続する。終了信号ＩＡは、上記
マイクロプログラムの先頭マイクロ命令がＭＰＤＥＣ１
３０にくるまでは、ＩＡ＝“１”である、即ち、先頭マ
イクロ命令を５ＴＳＥＬ１２５で選択する時にだけ、Ｉ
Ａ＝“１”の状態が反映され、それ以降のマイクロ命令
では、他のパターンにモニック）が発生する。そして、
最終ステップでＩＡ＝“１”となり、次のマイクロプロ
グラムの先頭マイクロ命令を５ＴＳＥＬ１２５で選択す
るのに用いる。

次に、第５図、第６図で先頭マイクロ命令の動的決定を
具体例で説明する。

第５図はＭＭ２００上の命令列の一部を示す。

アドレス００〜０７京での命令を命令１とし、５ＴＲＥ
Ｇ１３５に値（状態）をセットする機能を持つ。アドレ
ス０８〜ＯＦまでの命令を命令２とし、この命令は処理
内容の異なる複数のマイクロプログラムに分れており、
マイクロプログラムの先頭マイクロ命令は、５ＴＲＥＧ
１３５によって選択されるものとする。

第６図は第５図の命令列を実行した時の各ユニットのパ
イプライン動作を示す。横方向は、マシンサイクル（Ｍ
Ｃ）の推移を示し、縦方向は、第２図の各ユニットによ
るパイプライン動作推移を示す。

先ず、命令１と命令２とは第１〜第３のＭＣでｌＦ２Ｏ
３に取込まれる。ｌＦ２Ｏ３に取込まれた命令１はＤＵ
２１０によって第３．第４のＭＣで解読が行われ、ＥＳ
ＥＱ２２０が第５のＭＣ目からマイクロプログラムの読
出しを開始する。

ＥＳＥＱ２２０によって第５のＭＣで読出されたマイク
ロプログラムは、ＥＵ２２５によって第６のＭＣで実行
される。

命令１のマイクロプログラムの最後のステップである第
８のＭＣで、５ＴＲＥＧ１３５に値をセットするマイク
ロ命令が実行されるとすると、第７のＭＣでは、既に制
御記憶から読出されていることになる。

この時、命令２はパイプラインの乱れもなくＤＣ２１０
によって解読され、ＥＳＥＱ２２０によって先頭マイク
ロ命令を読むための待ちに入っている。これが命令２の
ＤＵ２１０の第６．第７のＭＣ番号である。

ＥＳＥＱ２２０は、第７のＭＣ番目において、命令１の
マイクロプログラムが終了したことを。

ＭＡＧＥＮｌｏｏと信号ＩＡで判断すると、命令２のマ
イクロプログラムの先頭アドレスを信号２Ａとして取込
み、第８番目のＭＣにおいてそのアドレスでＷＣ８１１
５とＷＣ８１２０の読出しが実行され、既に第７番目の
ＭＣでセットされている５ＴＲＥＧ１３５の状態信号Ｉ
Ａと、モード信号２Ｂと、先頭マイクロ命令であること
を示す信号ＩＡと、最下位ビット信号ＩＦとによって。

ＩＤかＩＥかのいずれか一方の選択を行う。

第８番目のＭＣで読出された命令２の先頭マイクロ命令
の実行は、ＥＵ２２５によって第９番目のＭＣで行われ
る。

このように、命令１のマイクロプログラムの最後のステ
ップにて５ＴＲＥＧ１３５へのセットを指定しても、Ｅ
ＳＥＱ２２０とＥＵ２２５のパイプラインは乱れない。

このことは、現在実行しているマイクロプログラムより
以後に実行されるマイクロプログラムの先頭マイクロ命
令を決定する５ＴＲＥＧ１３５の値は、現在実行中のマ
イクロプログラムの、どこのステップでもセット可能で
あり、かつパイプライン動作が乱れないことを意味する
。

〔発明の効果〕

本発明によれば、状態レジスタを設け、このレジスタへ
のセットが現在実行中のマイクロプログラムのどこのス
テップでも可能となり、これによってパイプラインの空
きをなくすることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例図、第２図は本発明の全体構成
図、第３図はメモリＷＣ８のアドレス付けの事例説明図
、第４図は解読ユニットの実施例図、第５図はメモリＭ
Ｍ上でのマクロ命令列を示す図、第６図は第５図のマク
ロ命令列に従う動作推移の説明図である。 ＤＵ２１０・・・解読ユニット、ＥＳＥＱ２２０・・・
マイクロプログラム解読ユニット、５ＴＲＥＱ１３５・
・・状態レジスタ、５ＴＳＥＬ１２５・・・レセクタ。 ＷＣ８１１５，１２０・・・制御記憶メモリ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、マクロ命令を解読してマイクロプログラムの先頭ア
   ドレスを生成し、且つ、該マクロ命令が、処理内容の異
   なる複数のマイクロプログラムから成ることを示すモー
   ド信号を生成する命令解読ユニットと、該命令解読ユニ
   ットからの先頭アドレスを用いてマイクロ命令を制御記
   憶メモリから読出し解読するマイクロプログラムコント
   ロールユニットと、該マイクロプログラムコントロール
   ユニットからのマイクロ命令によつてマクロ命令の処理
   を実行する実行ユニットとを有するパイプライン形デー
   タ処理装置において、 上記マイクロプログラムコントロールユニットは、同一
   アドレス付けされている２つの制御記憶メモリと、マイ
   クロプログラムアドレスによつてこの２つのメモリから
   読出した第１、第２のマイクロ命令のいずれかの選択を
   、上記命令解読ユニットからのモード信号と一連のマイ
   クロ命令の最終を示す信号と状態信号と上記マイクロプ
   ログラムアドレスの最下位ビット信号とによつて行わせ
   るセレクタと、該セレクタの選出マイクロ命令を解読す
   るマイクロプログラムデコーダと、を有してなるパイプ
   ライン形データ処理装置。