JPH0198046A - キャッシュメモリ制御用集積回路 - Google Patents

キャッシュメモリ制御用集積回路

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JPH0198046A
JPH0198046A JP62255836A JP25583687A JPH0198046A JP H0198046 A JPH0198046 A JP H0198046A JP 62255836 A JP62255836 A JP 62255836A JP 25583687 A JP25583687 A JP 25583687A JP H0198046 A JPH0198046 A JP H0198046A
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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、マイクロプロセッサに接続されるキャッシュ
メモリ制御用集積回路に関し、特に、複数の種類のマイ
クロプロセッサに対して、その制御信゛号端子群を直接
結合できるキャッシュメモリ制御用集積回路に関する。
〔従来の技術〕
従来の中央処理装置において、キャッシュメモリは、演
算処理部と混然一体となって設計される性格のものであ
るといえる。すなわち、処理装置の実効性能を決定する
時点で、キャッシュアクセスのタイミングは決定され、
そのようなタイミング仕様を満たすように、キャッシュ
メモリの設計が開始されるのが普通である。
集積回路化された演算処理装置であるマイクロプロセッ
サ(MPU)と、それに対して接続されるキャッシュメ
モリ制御回路(CMC)を用いて中央処理装置を設計す
る場合においても、これらのタイミングインターフェー
スは、上述の場合と同様に、非常に緊密なことが要求さ
れる。ただ、MPUの集積回路としての外部仕様は、性
能面から見て、必ずしも理想的にはつくられていない。
パッケージ等により端子数の制約を受け、その故に大量
のデータ/制御信号を授受できないからである。よって
、MPUの性能を十分に発揮させるには、MPU自身と
その外部に構成されるシステムとの間でのタイミングイ
ンターフェースを十分に調整する必要がある。特にCM
Cにおいては、MPUの最大転送能力を発揮できるよう
なタイミングインターフェースをもつことが望ましい。
ここで問題にするのはMPUによるCMCの起動条件の
判定方法である。より詳細に言えば、MPUによる外部
バスサイクルの種類(ステータス信号〉のデコードによ
り、キャッシュをアクセスするか否かを決定する方法で
ある。
従来、このようなキャッシュメモリ制御用集積回路は第
2図に示すように送り手であるMPU201のバスサイ
クルステータス信号と、受は手であるCMC202のバ
スサイクルステータス信号が1対1に対応する。この場
合の最大のメリットは、ステータス信号のエンコード/
デコードといった変換処理が不必要であり、MPU20
1とCMC202とが各ステータス端子毎に直接接続で
きることである。この信号変換用のゲート論理が不要で
あるというメリットは、その分だけ高速化が可能である
という効果も併せてもつ。
更に、従来の他のキャッシュメモリ制御用集積回路は第
3図に示すように送り手であるMPU301のバスサイ
クルステータス信号が、受は手であるCMC302のパ
イサイクルステータス信号と必ずしも対応していない場
合で、CMC302は、例えば、BYPASSあるいは
UNCACHABLEのような、キャッシュ機能を直接
制御する外部端子を備えているのである。MPU301
とCMC302との間のインターフェースのために、い
くらかのゲート論理を組む必要がある。この他の例では
インバータ303,305とNANDゲート304を有
しており、5TI−0の2ビツトが10である場合には
、キャッシュをバイパスすることを指示するゲート論理
を組んだ場合を示している。この従来の他の例に示され
るCMCのメリットは、その汎用性にある。従来の中央
処理装置のような、演算処理装置とキャッシュメモリ部
とが1対1に対応する関係であると、1つのMPUに対
し、CMCはただ1種類しか接続できない。
しかし、大量生産されることでコストダウン可能な集積
回路のメリットを考慮すると、各パーツは、汎用のもの
として設計されることが望ましい。各種のMPUインタ
ーフェースに対し、1つのCMCで対処できれば、設計
・製造コストは大きく削減できる。汎用の端子サポート
は、このように、複数の種類のMPUに対する接続を意
識したものとなっているのである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述の前者の従来のキャッシュメモリ制御用集積回路は
、1つのCMCがある特定のMPUにしか接続できない
点である。一般に、MPUのインターフェースは、同一
のMPUファミリにおいてさえ同一でない場合が多く、
各MPU品種ごとに対し、各々CMCを準備することに
なることになる。これは、製造コストの点で明らかに不
利であるという欠点を有する。
又、上述の後者の従来の他のキャッシュメモリ制御用集
積回路は、汎用性を狙ったものであるため、前者のよう
な問題点はない。しかし、MPUとCMCとの間のイン
ターフェースの不整合を解決するためのゲート論理が、
キャッシュアクセスの高速化を妨げる原因となる。
1つ以上のTTLあるいはPALが仲介するステータス
デコードは、最大遅延バスの通過時間がどうしても無視
できず、高速で動作するMPUには致命的なりリティカ
ルバスとなる場合が多い。
例えば、第3図において、最もゲート段数の多い経路(
STOからBYPASSまでの3段)の遅延は、各ゲー
トの遅延を5nsとしても最低15nsとなる。MPU
が20MHzで動作する(半クロック長が理論的には5
0ns、タロツクスキューを考慮すると40ns程度)
場合、ステータス信号の遅延時間なども考慮すると、1
5nsというのは無視できないほどの大きな値となる。
このように、外部論理の依存したインターフェースは、
高速なキャッシュメモリの実現に大きな障壁になるとい
う欠点を有する。
本発明のキャッシュメモリ制御用集積回路は、複数の種
類のマイクロプロセッサに対して、その制御信号端子群
を直接結合できる点で独創性を有する。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明のキャッシュメモリ制御用集積回路は、マイクロ
プロセッサに接続されるキャッシュメモリ制御用集積回
路であって、前記マイクロプロセッサのステータス信号
を入力するための端子手段、前記ステータス信号をデコ
ードするためのデコード手段、前記ステータス信号のマ
スク情報を保持するレジスタ手段、および前記デコード
手段の出力信号を前記マスク情報で選択する選択手段を
有し、前記マイクロプロセッサによってバスサイクルが
開発された時に、前記端子手段を介して入力されるnビ
ット信号を前記デコード手段を用いて2nビット信号に
デコードし、その結果を前記レジスタ手段の保持する2
nビットのマスク情報で前記選択手段を用いて選択する
ことにより、当該バスサイクルがキャッシュメモリを参
照するものか否かを判定する信号を生成するという特徴
を有している。
〔実施例〕
次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。
第1図は本発明の一実施例を示す。第1図において、こ
の実施例はマイクロプロセッサ(MPU)100に接続
されるキャッシュメモリ制御用集積回路(CMC)15
0であって、マイクロプロセッサ100のシデータス信
号C5TO。
C3TIを入力するための入力ステータス端子101.
102と、この入力ステータス端子の接続されステータ
ス信号C3TO,C5Tlをデコードするインバータ1
03,104を含むデコード手段、ステータス信号C3
TO,C3TIのマスク情報を保持するステータスプロ
グラムレジスタ110およびデコード手段とステータス
プログラムレジスタ110とに接続されデコード手段の
出力信号をマスク情報5PRO〜5PR3で選択するA
NDゲート105〜108で構成される選択手段を含む
。マイクロプロセッサによってバスサイクルが開始され
た時にはステータス端子101.102を介して入力さ
れるnビット信号をインバータ103.104を含むデ
コード手段によって2°ビット信号にデコードし、AN
Dゲート105〜108に供給される。一方ステータス
プログラムレジスタ110の保持する2nビツトのマス
ク情報が、ANDゲート105〜108に供給され、2
nビット信を選択することにより、当該バスサイクルが
キャッシュメモリを参照するものか否かを判定する信号
を生成する。
なお、ステータスプログラムレジスタ110については
、CMCのコマンドボートアクセスによって、その値を
、自由に設定できるものとする。
第1図(a)の中で、キャッシュバイパス指示信号11
1の実現する論理を表形式で示したのが第1図(b)で
ある。ここで、5PRO〜5PR3は、各々ステータス
プログラムレジスタ110のビット位置O〜3を示して
いる。
第1図(b)から明らかなように、キャッシュバイパス
指示信号は、入力ステータス端子からの2つの信号に対
し、5PRO〜5PR3の各々の値“0°゛又は°゛1
′°を任意に設定することにより、任意の真理値表を構
成することができる。
第1図(c)は、このような実施例とMPUとの接続状
況を示したものである。第3図同様、MPU 100と
CMC150とは、直接接続されている点が重要である
本実施例を用いて、第2図に示されたものと等価な機能
を実現する方法を考える場合第2図のステータス信号5
TI−0の2ビツトが“” 10 ”となる場合にのみ
、BYPASS信号がアクティブになる点に注目すると
、第1図(b)の真理値表では5TI−0=”10’“
である5PRIの欄を1に、残りのSPRを全て0にセ
ットすると、その実現論理は、第2図と同様になる。
このように、第1図(a)に示されるCMC150の内
部論理においては第2図に示されるのと同様の機能が実
現される。
この実施例においては、ステータス入力が、−般にn入
力の場合に拡張可能であり、その場合、ステータスプロ
グラムレジスタ110は、計2nビットのラッチを必要
とする。
第4図は、本発明の別の実施例を示すブロック図である
。第4図において、この別の実施例においてはほぼ先の
一実施例と同じであるが、その差異は、出力の最終段の
ORゲートに対してl10ACC端子401に供給され
るI10コマンドアクセス信号l10ACCが付加され
ていることである。このl10ACC信号がアクティブ
になると、5TI−0の組合せに関係なく、キャッシュ
バイパス指示信号111がアクティブになり、キャッシ
ュアクセスをバイパスすることができる。
通常I10ボートのアクセス時においてはキャッシュ機
能が必要にならないため、そのようなステータスにおい
ては、すべてバイパスを指示することになる。
通常MPUにおいては、このようなメモリアクセスであ
るか否かを識別する信号が端子出力されている場合が多
く、このような実施例は実際的なものであると考えられ
る。
この実施例に似た実施例としては、l10ACC端子4
01の代わりに、入力の否定論理をとつと信号を入れた
ものが考えられる。これは、信号401が、メモリアク
セスを示す信号であることを示す場合に用いることがで
きる。
この実施例に似たもう一つの実施例としては、入力端子
401を正論理で入力するか、負論理で入力するかを、
ステータスレジスタで選択できるようにしたものが考え
られる。
この実施例に似たもう一つの実施例としては、入力端子
401を、出力の最終段にANDゲートぢ追加すること
により、出力信号をマスクするように使用するものが考
えられる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、従来の問題点であるイン
ターフェースの特定化に対処でき、かつ、MPUとCM
Cとのインターフェースの整合がとれる。集積回路内部
でのゲート遅延時間は、外部の論理ゲートに対し、1/
2から1/3程度に抑えられるため、全体として高速な
アクセスサイクル時間を実現することができる。さらに
、本発明は、プロセッサの出力ステータスのうちで、キ
ャッシュすべきか否かをハードウェアシステム構成時に
判定し難いもの(例えば、スーパバイザ/ユーザモード
の識別、ストリーム転送が否かの識別など)についてを
、O8などの基本ソフトウェアを用いて指定することが
可能となる。これは、ハードウェアシステムができてか
らキャッシュメモリの性能チューニングを行なう際に利
用することができる。
このように、本発明はCMCにおけるステータスのデコ
ードの高速化、および機能の向上が達成でき、その効果
は大きいものである。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)は、本発明の一実施例を示すブロック図、
第1図(b)は本実施例におけるキャッシュバイパス信
号の論理を表形式で示す図、第1図(C)は本実施例と
マイクロプロセッサとの接続状況を示す図、第2図は、
従来の演算処理装置であるマイクロプロセッサ(MPU
)と、それに対して接続されるキャッシュメモリ制御回
路(CMC)の、バスサイクルステータス信号が1対1
に対応する場合のインターフェースを示す図、第3図は
従来のMPUと、それに対して接続されるCMCのバス
サイクルステータス信号が一致対応していない場合のイ
ンターフェース例を示す図、第4図は、本発明の別の実
施例を示すブロツク図である。 100・・・マイクロプロセッサ(MPU)、101.
102・・・入力ステータス端子、103゜104・・
・インバータ、105〜108・・・ANDゲート、1
09・・・ORゲート、110・・・ステータスプログ
ラムレジスタ、111・・・キャッシュバイパス指示信
号(BYPASS) 、401・・・I10コマンドア
クセス信号(l10ACC)。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. マイクロプロセッサに接続されるキャッシュメモリ制御
    用集積回路であって、前記マイクロプロセッサのステー
    タス信号を入力するための端子手段、前記ステータス信
    号をデコードするためのデコード手段、前記ステータス
    信号のマスク情報を保持するレジスタ手段、および前記
    デコード手段の出力信号を前記マスク情報で選択する選
    択手段を含み、前記マイクロプロセッサによってバスサ
    イクルが開始された時に、前記端子手段を介して入力さ
    れるnビット信号を前記デコード手段を用いて2^nビ
    ット信号にデコードし、その結果を前記レジスタ手段の
    保持する2^nビットのマスク情報で前記選択手段を用
    いて選択することにより、当該バスサイクルがキャッシ
    ュメモリを参照するものか否かを判定する信号を生成す
    ることを特徴とするキャッシュメモリ制御用集積回路。
JP62255836A 1987-10-09 1987-10-09 キャッシュメモリ制御用集積回路 Expired - Lifetime JPH07120325B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03116231A (ja) * 1989-06-20 1991-05-17 Nec Corp マイクロプロセッサ

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH03116231A (ja) * 1989-06-20 1991-05-17 Nec Corp マイクロプロセッサ

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