JPH01211122A - ２読み出しポート連想レジスタファイル - 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２読み出しポート連想レジスタファイルに関し
、特に各レジスタに２組の一致検出器と一致フラグを備
えることで、データ読み出し時に、２個の読み出しデー
タのどちらかと同じ値のデータを保持するレジスタを検
出し、２個の読み出しデータから選択した１個のデータ
と同じ値を保持している全てのレジスタに対する書き込
みを、１回の書き込み操作で実現することで、特定のデ
ー夕を他の値に書き換える操作を高速実行する２読み出
しポート連想レジスタファイルに関するものである。

〔技術的背景〕

近年の高級プログラミング言語は処理するデータの構造
が複雑で、ポインタの使用頻度が高い。

例えば、知識情報処理の分野で注目されているプログラ
ミング言語プロローグ（Ｉ’ＲＯＬＯＧ　）がそうであ
る。プロローグのプログラム記述の基本要素は術語であ
る。術語は術語基と複数の引数とからなる。５個の引数
を持つ術語基Ｐの術語の例は以下の様になる。

Ｐ（”ａ”、χ、”ｂ”　、ｘ、ｘ＞ “ａ　”と“ｂｎはアトムと呼ばれる記号を表現するデ
ータである。Ｘは変数を表す。代表的なプロローグ言語
処理方式として、術語の引数レジスタと呼ぶ複数のレジ
スタ群に格納する方式がある。

従来は、引数レジスタを汎用の２読み出しポート・レジ
スタファイルで実現し、引数レジスタの他の一時的な変
数の格納に使用していた。２個の読み出しポートのうち
１個は、術語の引数を読み出すのに使用し、もう１つは
、−時的な変数の読み出しに使用する。

先の術語Ｐの引数を引数レジスタに格納する場合、アト
ム゛１１と“ｂ　”は、直接、引数レジスタに格納でき
るが、変数Ｘはメモリ上の変数セルへのポインタを格納
する。また、−時変数に変数Ｘが代入される場合も、メ
モリ上の変数セルへのポインタを格納する。第２図は術
語Ｐの引数を引数レジスタに格納した状態を示す説明図
である。

２００が引数レジスタ群と一時変数レジスタを構成する
レジスタファイル、２０１が第１引数”　ａ　”を格納
する引数レジスタである。変数Ｘはメモリ上のセル２０
６をデータの格納領域として使用する。引数レジスタ２
０２は第２引数が変数Ｘなので、メモリ上の変数セル２
０６へのポインタを格納する。変数Ｘが代入されている
一時変換レジスタ２０８もメモリ上の変数セル２０６へ
のポインタを格納する。

〔従来技術の課題〕

従来の汎用レジスタファイルを使用した引数レジスタで
は、変数データを直接格納できなかった。

この為、変数データのアクセスは必ずポインタを辿る必
要がある。アトムデータより処理に必要な時間が長くな
る傾向があった。変数データを直接格納できない理由を
、先の術語Ｐを使用して説明する。

第３図が術語Ｐの５個の引数を直接引数レジスタに格納
した時の状態を示す説明図である。３０２から３０５の
３個の引数レジスタに変数Ｘが格納される。第２引数の
処理が変数Ｘにアトム”Ｃ”を代入すると仮定する。第
４図が第２引数の処理終了後の状態を示す説明図である
。引数レジスタ４０２はアトム゛Ｃ“を格納する。しか
し、引数レジスタ４０４．４０５は変数Ｘを格納したま
まである。ここで、第４引数の処理が変数Ｘにアトム“
ｄ″′を代入すると仮定する。第５図が第４引数の処理
終了後の状態を示す説明図である。引数レジスタ５０２
はアトム“Ｃ”を格納し、引数レジスタ５０４はアトム
゛′ｄ′°を格納し、１つの変数に２つのデータが代入
されるという矛盾が生じている。

この矛盾発生を回避するためには、第２引数の処理で変
数Ｘにアトム“Ｃ″を代入する時に、全ての引数レジス
タが保持するデータを調べ、保持データが変数Ｘである
レジスタにアトム“ｃ　”を書き込む必要がある。しか
し、全ての引数レジスタを調べる為に必要な処理時間は
、変数アクセスでポインタを辿る処理時間よりはるかに
長いため、汎用のレジスタファイルで実現した引数レジ
スタの場合、変数データを直接格納しない方が優れてい
る。同様の事が、−時変数レジスタについても言える。

本発明の目的は、各レジスタに読みだしデータとレジス
タの保持データとを比較する２個の一致検出回路と比較
の結果を記憶する２個の一致フラグ保持器を備え、２組
の一致フラグ保持器から任意に選択した一致フラグ保持
器のフラグがセットされている全てのレジスタに対する
データの書き込みを可能とすることで、汎用レジスタフ
ァイルでは実現できなかった変数データを直接格納でき
る引数レジスタの実現を可能にする２読み出しポート連
想レジスタファイルを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

前述の問題を解決する為に、本発明が提供する２読み出
しポート連想レジスタファイルは、−度に２個のデータ
読み出しが可能なレジスタファイルにおいて、任意の２
個のレジスタの保持データを外部に出力する２個の出力
バッファと、前記レジスタ毎に用意した２個の前記出力
バッファの出力と前記レジスタの保持データとを比較す
る２個の一致検出回路と、２個の前記−敷積出回路の各
々に用意した前記−敷積出回路の出力を保持する２個の
一致フラグ保持器と、レジスタファイル実現に必要なレ
ジスタ番号解読器とを備えて成り、データ読み出し操作
時に２個の前記−敷積出回路が２個の読み出しデータと
前記レジスタの保持データとを比較し、少なくとも１個
の読み出しデータと前記レジスタの保持データとが等し
い場合に一致を検出した前記−敷積出回路に用意した前
記一致フラグ保持器のフラグをセットすることと、デー
タ書き込み操作の１つとしてどちらか一方の組の前記一
致フラグ保持器の出力を前記レジスタの書き込み許可信
号として使用し、前記一致フラグ保持器のフラグがセッ
トされている全ての前記レジスタに、１回のデータ書き
込み操作で、データの書き込みを行うこととを備えて構
成される。

〔作用〕

本発明の連想レジスタファイルは、各レジスタ・セルを
レジスタと、２個のレジスタ出力用トライステート・バ
ッファと、読み出しデータとレジスタの保持データとの
比較を行う２個の一致検出回路と、−敷積出回路の出力
を記憶する２個の一致フラグ保持器で構成する。

レジスタ数８個の例を使用して、本発明の連想レジスタ
ファイルの動作説明を行う。データ読み出し操作時の本
発明の連想レジスタファイルの状態を第６図に示す、６
０１から６０８がレジスタである。１′”、３”、１°
°、“５”°、°°１”、“３′′、“°５″、“１′
′はそれぞれレジスタ６０１〜６０８の保持データであ
る。データ読み出し操作によりレジスタ６０４と６０５
の保持デーラダ“５゛′と“°１”が出力されるとする
。レジスタの出力用トライステート・バッファ６３４と
６３５がレジスタ６０４と６０５の保持データを出力す
る。−敷積出回路６１１がら６１８は読み出しデータ゛
１”と各レジスタの保持データとを比較し、−敷積出回
路６５１から６５８は読み出しデータ“５”と各レジス
タの保持データとを比較する。比較の結果、−敷積出回
路６１１，６１３．６１５，６１８と６５４，６５７と
が一致を検出する。−敷積出回路の出力は、２組の一致
フラグ保持器６２１から６２８と６６１から６６８とに
送られる。

一致フラグ保持器が一致検出回路の出力を記憶した後の
状態が第７図に示される。一致フラグ保持器７２１，７
２３，７２５，７２８と７６４゜７６７とのフラグがセ
ットされている。この状態で読み出しデータ“１′′に
対して一致フラグがセットされたレジスタにデータ“７
′″を書き込む操作を行った時の状態が第８図に示され
る。この書き込み操作では、一致フラグ保持器の出力を
書き込み許可信号として使用する。入力用バッファ８２
０から書き込みデータ〒７”が入力され、一致フラグが
セットされている一致フラグ保持器８２１．８２３，８
２５．８２８がレジスタ８０１゜８０３．８０５，８０
８に書き込み許可信号を出力する。データ書き込み操作
終了後の状態が第９図に示される。一致フラグ保持器９
２１，９２３゜９２５．９２８が書き込み許可信号を出
力していたレジスタ９０１，９０３，９０５，９０８に
書き込みデータ“°７′′が書き込まれている。

この結果、本発明の連想レジスタファイルは１回のデー
タ書き込み操作で、書き込み操作以前に実行したデータ
読み出し操作で読み出したデータと同じ値のデータを保
持する全てのレジスタに対するデータの書き込みを実行
できる。

〔実施例〕

本発明の実施例について、図面を参照して詳細に説明す
る。第１図は、レジスタ数８個の場合の本発明の連想レ
ジスタファイルの一実施例のブロック図である。

１００が外部から送られて来るレジスタ番号を解読し、
データ読み出し操作及びデータ書き込み操作の為の制御
信号を生成するレジスタ番号解読器である。レジスタ番
号゛３″′とｎ　５１１のレジスタに対するデータ読み
出し操作では、レジスタ番号解読器１００が２組の読み
出しレジスタ番号から制御信号を生成し、レジスタの出
力用トライステート・バッファ１３１から１３８と１７
１から１７８を制御し、レジスタ１０１から１０８の８
個のレジスタの中からレジスタ１０３と１０５を選択し
、レジスタ１０３の保持データを出力用トライステート
・バッファ１３３を介して出力バッファ１１０に、レジ
スタ１０５の保持データを出力用トライステート・バッ
ファ１７５を介して出力バッファ１３０に送る。この時
、−数構出回路１１１から１１８は出力用トライステー
ト・バッファ１３３の出力とレジスタ１０１から１０８
の保持データを比較し、比較結果を一致フラグ保持器１
２１から１２８に送る。同様に、−数構出回路１５１か
ら１５８は出力用トライステート・バッファ１７５の出
力とレジスタ１０１から１０８の保持データを比較し、
比較結果を一致フラグ保持器１６１から１．６８に送る
。

レジスタ番号“５″に対するデータの書き込み操作では
、レジスタ番号解読器１００が書き込み許可信号を生成
する。書き込み許可信号は書き込み許可信号選択器１４
１から１４８を通りレジスタ１０１から１０８に送られ
る。この場合、書き込み許可信号選択器１４５を通りレ
ジスタ１０５に書き込み許可信号が送られ、入力バッフ
ァ１２０から送られて来る書き込みデータがレジスタ１
０５に書き込まれる。

レジスタ゛３゛′の読み出しデータと同じ値のデータを
保持するレジスタに対する書き込み操作では、一致フラ
グ保持器１２１から１２８の出力が、書き込み許可信号
選択器１４１から１４８を通りレジスタ１０１から１０
８に送られる。この結果、一致フラグがセットされてい
る一致フラグ保持器の出力が書き込み許可信号となり、
一致フラグがセットされている複数のレジスタに入力バ
ッファ１２０から送られて来る書き込みデータが書き込
まれる。

〔発明の効果〕

本発明の２読み出しポート連想レジスタファイルは、各
レジスタ・セルをレジスタと、２個の出力用トライステ
ート・バッファと、読み出しデータと保持データを比較
する２個の一致検出回路と、−数構出回路の出力を記憶
する２個の一致フラグ保持器とで構成し、データ読み出
し操作時に２個の読み出しデータとレジスタの保持デー
タを比較し、２個の読み出しデータのどちらかと同じ値
のデータを保持するレジスタを検出しておき、１回の書
き込み操作で２個の読み出しデータから任意に選択した
１個のデータと同じ値のデータを保持する全てのレジス
タにデータを書き込む操作を可能にした。この結果、特
定のデータの書換えを高速に実行することを可能にした
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はレジスタ数８個の場合の本発明の２読み出しポ
ート連想レジスタファイルの一実施例のブロック図、第
２図は術語Ｐの引数を引数レジスタに格納した状態を示
す説明図、第３図は引数レジスタに、直接、変数Ｘを格
納した状態を示す説明図、第４図は第２引数の処理終了
後の状態を示す説明図、第５図は第４引数の処理が終了
した状態を示す説明図、第６図はデータ読み出し操作中
の本発明の２読み出しポート連想レジスタファイルの状
態を示すブロック図、第７図はデータ読み出し操作が終
了した状態を示すブロック図、第８図はデータ書き込み
操作中の状態を示すブロック図、第９図はデータ書き込
み操作終了後の状態を示すブロック図。 １００はレジスタ番号解読器、１０１がら１０８はレジ
スタ、１１０・１３０は出力バッファ、１１１から１１
８，１５１から１５８は一致検出回路、１２１から１２
８，１６１がら１６８は一致フラグ保持器、１２０は入
力バッファ、１３１から１．３８，１７１から１７８は
レジスタ出力用トライステート・バッファ、１４１から
１４８はレジスタの書き込み許可信号選択器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一度に２個のデータ読み出しが可能なレジスタファイル
   において、任意の２個のレジスタの保持データを外部に
   出力する２個の出力バッファと、前記レジスタ毎に用意
   した２個の前記出力バッファの出力と前記レジスタの保
   持データとを比較する２個の一致検出回路と、２個の前
   記一致検出回路の各々に用意した前記一致検出回路の出
   力を保持する２個の一致フラグ保持器と、レジスタファ
   イル実現に必要なレジスタ番号解読器とを備えて成り、
   データ読み出し操作時に２個の前記一致検出回路が２個
   の読み出しデータと前記レジスタの保持データとを比較
   し、少なくとも１個の読み出しデータと前記レジスタの
   保持データとが等しい場合に一致を検出した前記一致検
   出回路に用意した前記一致フラグ保持器のフラグをセッ
   トすることと、データ書き込み操作の１つとしてどちら
   か一方の組の前記一致フラグ保持器の出力を前記レジス
   タの書き込み許可信号として使用し、前記一致フラグ保
   持器のフラグがセットされている全ての前記レジスタに
   、１回のデータ書き込み操作で、データの書き込みを行
   うこととを備えて成ることを特徴とする２読み出しポー
   ト連想レジスタファイル。