JPH02166520A - 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、コンピュータの処理の高速化を目的としたデ
ータ処理装置に関するものである。

従来の技術 従来のデータ処理装置としては、例えば特開昭６３−８
８６４３号公報に示されている。

第１３図はこの従来のデータ処理装置の構成図を示すも
のであり、１１は命令コードの先読みを行なう命令先読
み装置、１２は命令先読み装置１１により先読みされた
命令コードの解読を行なう命令解読装置、１３は命令解
読装置１２から得られる制御情報に従って命令の実行を
行なう命令実行装置、１４は分岐命令実行時に分岐先の
命令コードとそのアドレスを格納する履歴格納装置、１
５は分岐命令の実行に先立って履歴格納装置１４から分
岐先の命令コードと分岐先アドレスを取出してそれぞれ
命令解読装置１２と命令先読み装置１１に出力する分岐
予測装置、１６は分岐予測装置１５が出力する分岐先ア
ドレスと分岐命令の次に実行されるべき命令のアドレス
とを比較する比較装置、１７はメモリ・Ｉｌｏなどを接
続する入出力バス、１８は命令先読み装置１１および命
令実行装置１３からのデータ入出力要求を調停し入出力
バス１７の制御を行なうバス制御装置である。

第１４図は第１３図に示す履歴格納装置１４の構成図を
示すものであり、１４１は分岐命令の直前に実行された
命令のアドレスを格納するアドレスタグ部、１４２は分
岐命令の分岐先アドレスから始まる一定長の命令コード
を格納する分岐先命令部、１４３は分岐命令の分岐先ア
ドレスを格納する分岐先アドレス部、１４４はエントリ
のデータが有効であることを示す有効ビットである。

以上のように構成された従来のデータ処理装置において
は、分岐命令は初めて実行されるとき、命令解読装置１
２で解読されたのち命令実行装置１３において実行され
、分岐が成立した場合は命令実行装置１３で計算された
分岐先アドレスが命令先読み装置１１に渡され新たに分
岐先の命令コードが読出される。このとき履歴格納装置
１４は、命令実行装置１３に保持している分岐命令の直
前に実行した命令のアドレスをアドレスタグ部１４１に
、命令実行装置１３で計算した分岐先のアドレスを分岐
先アドレス部１４３に、読出された分岐先の命令コード
を分岐先命令部１４２に、それぞれ同一のエントリに格
納し、有効ビット１４４をエントリのデータが有効であ
ることを示す”　１”にセットする。次に再び同一の分
岐命令が実行されるとする。命令解読装置１２がこの分
岐命令の直前の命令を解読すると同時に分岐予測装置１
５は解読中の命令のアドレスで履歴格納装置１４を検索
する。このとき、そのアドレスがアドレスタグ部１４１
にヒツトし、分岐予測装置１５は分岐命令の実行を待た
ずに分岐の成立を予測し、分岐先の命令コードと分岐先
アドレスをそれぞれ分岐先命令ｆ１５１４２と分岐先ア
ドレス部１４３から取出して命令解読装置１２と命令先
読み装置１１に送出する。命令解読装Ｒ１２は分岐命令
の解読終了後直ちに分岐予測装置１５から受取った分岐
先の命令コードの解読を開始し、命令先読み装置１１は
それまでに先読みされた命令をリセットするとともに分
岐予測装置１５から受取った分岐先アドレスに対して分
岐先命令部１４２の語長分だけ先のアドレスから命令の
先読みを行なう。前記の分岐命令が命令実行装置１３に
おいて実行され分岐命令の次に実行されるべき命令のア
ドレスが決定すると、比較装置１６はそのアドレスと分
岐予測装置１５が出力する分岐先アドレスとを比較し、
分岐予測の真偽を検証する。比較結果が不一致の場合に
は有効ビット１４４をＩＱＳにリセットシ、比較装置１
６からの信号により、命令解読装置１２は解読中の命令
をキャンセルし、命令先読み装置１１は先読みした命令
をキャンセルするとともに命令実行装置１３において決
定された分岐命令の次に実行されるべき命令のアドレス
により新たに命令の先読みを行なう。過去において同一
分岐命令の分岐が成立した場合、次回も分岐が成立する
可能性は高く、このような場合、命令実行装置１３は分
岐命令の実行に続いて分岐先命令を待ち時間なしで実行
することができる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、命令解読装置１２
で分岐命令を解読し、命令実行装置１３で分岐命令の次
に実行すべき命令のアドレスを決定する必要があるため
、分岐予測装置１５での予測が正しくても分岐命令の実
行うロック数を零にすることができないという問題点を
有していた。

また上記のような構成では、比較命令も命令実行装置１
３で実行されるため、分岐命令に極めて高い確率で前置
する比較命令の実行うロック数は分岐予測装置１５での
予測の真偽にかかわらず存在するという問題点を有して
いた。

請求項１記載の発明はかかる点に鑑み、過去に実行した
無条件分岐命令を再度実行する場合の無条件分岐命令の
実行うロック数が零になるデータ処理装置を提供するこ
とを特徴とする 請求項２記載の発明は、分岐成立・分岐不成立の予測が
正しい場合の分岐命令の実行うロック数が零になるデー
タ処理装置を提供することを特徴とする 請求項３記載の発明はかかる点に鑑み、過去に実行した
比較命令を再度実行する場合の比較命令の実行うロック
数が零になるデータ処理装置を提供することを特徴とす
る 請求項４記載の発明はかかる点に鑑み、分岐成立・分岐
不成立の予測が正しい場合の分岐命令と分岐命令に前置
する比較命令の実行うロック数がともに零になるデータ
処理装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 請求項１記載の本発明は、無条件分岐命令より前に実行
した命令のアドレスをアドレスタグとして、無条件分岐
命令の次に実行されるべき命令のアドレスもしくは無条
件分岐命令の次に実行されるべき命令の命令コードとこ
の命令コードに続く命令を読出すためのアドレスを格納
した履歴格納手段と、無条件分岐命令より前の命令が解
読されている間に前記履歴格納手段から無条件分岐命令
の次に実行されるべき命令を取出す先行分岐手段とを備
えたデータ処理装置である。

請求項２記載の発明は、分岐命令より前に実行した命令
のアドレスをアドレスタグとして、分岐命令の次に実行
されるべき命令のアドレスもしくは分岐命令の次に実行
されるべき命令の命令コードとこの命令コードに続く命
令を読出すためのアドレスおよび分岐命令で分岐を判定
する条件コードを格納した履歴格納手段と、分岐命令よ
り前の命令が解読されている間に前記履歴格納手段によ
り分岐命令の次に実行されるべき命令を予測する分岐子
９１手段と、分岐命令の次に実行されると予測された命
令の実行と並列に、前記履歴格納手段に格納されている
分岐を判定する条件コードに基づいて予測の真偽を検証
する分岐検証手段とを備えたデータ処理装置である。

請求項３記載の発明は、比較命令より前に実行した命令
のアドレスをアドレスタグとして、比較命令に続く命令
のアドレスもしくは比較命令に続く命令の命令コードと
この命令コードに続く命令を読出すためのアドレスおよ
び比較命令で比較する汎用レジスタを指定する情報もし
くは比較する即値を格納した履歴格納手段と、比較命令
より前の命令が解読されている間に前記履歴格納手段か
ら比較命令に続く命令を取出す比較命令除去手段と、比
較命令に続く命令の実行と並列に、前記履歴格納手段に
格納されている比較する汎用レジスタを指定する情報も
しくは比較する即値を用いて比較を行なう比較手段とを
備えたデータ処理装置である。

請求項４記載の発明は、比較命令より前に実行した命令
のアドレスをアドレスタグとして、分岐命令の次に実行
されるべき命令のアドレスもしくは分岐命令の次に実行
されるべき命令の命令コードとこの命令コードに続く命
令を読出すためのアドレスおよび比較命令で比較する汎
用レジスタを指定する情報もしくは比較する即値および
分岐命令で分岐を判定する条件コードを格納した履歴格
納手段と、比較命令より前の命令が解読されている間に
前記履歴格納手段により分岐命令の次に実行されるべき
命令を予測する分岐予測手段と、分岐命令の次に実行さ
れると予測された命令の実行と並列に、前記履歴格納手
段に格納されている比較する汎用レジスタを指定する情
報もしくは比較する即値を用いて比較し、比較結果と前
記履歴格納手段に格納されている分岐を判定する条件コ
ードとに基づいて予測の真偽を検証する分岐検証手段と
を備えたデータ処理装置である。

作　　　」 請求項１記載の発明は前記した構成により、無条件分岐
命令が出現する場合に、無条件分岐命令より前の命令が
解読されている時にその命令のアドレスが履歴格納手段
のアドレスタグにヒツトすると、先行分岐手段は無条件
分岐命令の次に実行されるべき命令のアドレスもしくは
無条件分岐命令の次に実行されるべき命令の命令コード
とこの命令コードに続く命令を読出すためのアドレスを
出力する。その後、無条件分岐命令の解読ならびに実行
を行なわずに、無条件分岐命令の直前の命令に続いて無
条件分岐命令の次に実行されるべき命令を解読・実行す
ることにより、過去に実行した無条件分岐命令を再度実
行する場合の無条件分岐命令の実行うロック数を特徴す
る 請求項２記載の発明は前記した構成により、前置する命
令の実行結果により分岐を行なう分岐命令が出現する場
合に、分岐命令より前の命令が解読されている時にその
命令のアドレスが履歴格納手段のアドレスタグにヒツト
すると、分岐予測手段は分岐命令の次に実行されるべき
命令のアドレスもしくは分岐命令の次に実行されるべき
命令の命令コードとこの命令コードに続く命令を読出す
ためのアドレスを出力し分岐命令の次に実行されるべき
命令の予測を行なう。その後、分岐命令の解読ならびに
実行を行なわずに、分岐命令の直前の命令に続いて分岐
命令の次に実行されると予測された命令を解読・実行し
、分岐検証手段が予測の真偽の検証を分岐命令の次に実
行されると予測された命令の実行と並列に行なうことに
より予測が真の場合の分岐命令の実行うロック数を特徴
する 請求項３記載の発明は前記した構成により、比較命令が
出現する場合に、比較命令より前の命令が解読されてい
る時にその命令のアドレスが履歴格納手段のアドレスタ
グにヒツトすると、比較命令除去手段は比較命令に続く
命令のアドレスもしくは比較命令に続く命令の命令コー
ドとこの命令コードに続（命令を読出すためのアドレス
を出力する。その後、比較命令の解読ならびに実行を行
なわずに、比較命令の直前の命令に続いて比較命令に続
く命令を解読・実行し、比較手段が比較命令に続（命令
の実行と並列に比較を行なうことにより過去に実行した
比較命令を再度実行する場合の比較命令の実行うロック
数を特徴する請求項４記載の発明は前記した構成により
、比較命令と比較結果により分岐を行なう分岐命令が連
続する場合に、比較命令より前の命令が解読されている
時にその命令のアドレスが履歴格納手段のアドレスタグ
にヒツトすると、分岐予測手段は分岐命令の次に実行さ
れるべき命令のアドレスもしくは分岐命令の次に実行さ
れるべき命令の命令コードとこの命令コードに続く命令
を読出すためのアドレスを出力し、分岐命令の次に実行
されるべき命令の予測を行なう。その後、比較命令およ
び分岐命令の解読ならびに実行を行なわずに、比較命令
の直前の命令に続いて分岐命令の次に実行されると予測
された命令を解読・実行し、分岐検証手段が予測の真偽
の検証を分岐命令の次に実行されると予測された命令の
実行と並列に行なうことにより予測が真の場合の分岐命
令と分岐命令に前置する比較命令の実行うロック数をと
もに零にする。

実施例 第１図は本発明の第１の実施例におけるデータ処理装置
の構成図を示すものである。

第１図において、１は命令コードの先読みを行なう命令
先読み装置、２は命令先読み装置１により先読みされた
命令コードの解読を行なう命令解読装置、３は命令解読
装置２から得られる制御情報に従うて命令の実行を行な
う命令実行装置、４ａは無条件分岐命令実行時に無条件
分岐命令の分岐先の命令コードと分岐先アドレスを格納
する履歴格納装置、５ａは無条件分岐命令の実行に先立
って履歴格納装置４ａから無条件分岐命令の次に実行さ
れるべき命令の命令コードとそのアドレスを取出してそ
れぞれ命令解読装置２と命令先読み装置ｌ！ｉに出力す
る先行分岐装置、７はメモリ・■１０などを接続する入
出力バス、８は命令先読み装置１および命令実行装置３
からのデータ入出力要求を調停し入出カバスフの制御を
行なうパス制御装置である。第２図は第１図に示す履歴
格納装置４ａの構成図を示すものであり、４０１ａは無
条件分岐命令の直前に実行された命令のアドレスを格納
するアドレスタグ部、４０２ａは無条件分岐命令の分岐
先アドレスから始まる一定長の命令コードを格納する分
岐先命令部、４０３ａは無条件分岐命令の分岐先アドレ
スを格納する分岐先アドレス部５４０９ａはエントリの
データが有効であることを示す有効ビットである。

以上のように構成された第１の実施例のデータ処理装置
について、以下その動作を説明する。

命令先読み装置１で先読みされた命令コードが命令解読
装置２で解読されると、同時に先行分岐装置５ａは解読
中の命令のアドレスで履歴格納装置４ａを検索する。命
令解読装置２で解読中の命令が無条件分岐命令の直前の
命令であっても、その命令が初めて実行される場合や実
行されてから他の命令によって履歴格納・装置４ａのエ
ントリが書換えられた場合は履歴格納装置４ａのアドレ
スタグ部４０１ａはヒツトしない。アドレスタグ部４０
１ａがヒツトしないときはそのまま処理は続行され、命
令は命令解読装置２で解読されたのち命令実行装置３で
実行される。

まず、アドレスタグ部４０１ａがヒツトしないまま無条
件分岐命令が実行された場合を説明する。

無条件分岐命令が命令実行装置３で実行されるとき、命
令実行装置３は分岐先アドレスの計算を行ない、命令先
読み装置１はこのアドレスを受取って新たに分岐先の命
令コードを読出す。このとき履歴格納装置４ａは、命令
実行装置３に保持している無条件分岐命令の直前に実行
した命令のアドレスをアドレスタグ部４０１ａに、命令
先読み装置１で読出された分岐先の命令コードを分岐先
命令部４０２ａに、命令実行装置３で計算した分岐先ア
ドレスを分岐先アドレス部４０３ａに格納し、有効ビッ
ト４０９ａをエントリのデータが有効であることを示す
１１°にセットする。

次に、上で述べた動作のあと再び同一の無条件分岐命令
が実行される場合を説明する　命令解読装置２がこの無
条件分岐命令の直前の命令を解読すると同時に先行分岐
装置５ａはこの命令のアドレスで履歴格納装置４ａを検
索する。このとき、そのアドレスがアドレスタグ部４０
１ａにヒツトし、先行分岐Ｈ］５ａは無条件分岐命令の
実行を待たずに過去の履歴により分岐先の命令コードと
分岐先アドレスをそれぞれ分岐先命令部４０２ａと分岐
先アドレス部４０３ａから取出して命令解読装置２と命
令先読み装置１に送出する。命令解読装置２は無条件分
岐命令の直前の命令の解読終了後直ちに先行分岐装置５
ａから受取った分岐先の命令コードの解読を開始し、命
令先読み装置１はそれまでに先読みした命令をキャンセ
ルするとともに先行分岐装置５ａから受取った分岐先ア
ドレスに対して分岐先命令部４０２ａの語長骨だけ先の
アドレスから命令の先読みを行なう。以降はそのまま処
理を続行する。

第３図は履歴格納装置４ａのアドレスタグ部４０１ａが
ヒツトした場合の動作タイミング図を示すものである。

命令先読み装置１、先行分岐装置５ａｓ　　命令解読装
置２、命令実行装置３において実行されている命令をク
ロック単位で示している。

ここでは各装置の必要クロック数を１クロツクとしてい
る。先行分岐装置５ａがクロックｔ２で無条件分岐命令
の直前の命令（命令ｂ）のアドレスで履歴格納装置４ａ
を検索すると、そのアドレスがアドレスタグ部４０１ａ
にヒツトし、先行分岐ｌ置５ａは分岐先の命令コードと
分岐先アドレスをそれぞれ命令解読装置２と命令先読み
装置１に送出する。クロックｔ３で命令解読装置２は分
岐先の命令コード（命令ｍ）の解読を開始し、命令先読
み装置１は分岐先アドレスに対して分岐先命令部４０２
ａの語長骨だけ先のアドレスから命令（命令ｎ）の先読
みを行なう。ただし同図では命令ｎ以外の先読みのタイ
ミングは記していない。

クロックｔ４で命令実行装置３が分岐先の命令（命令ｍ
）を実行する。

このように過去に実行した無条件分岐命令を再度実行す
る場合は、無条件分岐命令の直前の命令（命令ｂ）の実
行後直ちに分岐先の命令（命令ｍ）を実行し、無条件分
岐命令（命令Ｃ）の実行うロック数が零になる。

以上のように本実施例によれば、無条件分岐命令より前
の命令が解読されている時に先行分岐装置５ａがその命
令のアドレスで履歴格納装置４ａを検索して無条件分岐
命令の次に実行されるべき命令の命令コードとそのアド
レスを得、無条件分岐命令の解読ならびに実行を行なわ
ずに無条件分岐命令の直前の命令に続いて無条件分岐命
令の次に実行されるべき命令を解読・実行することによ
り、無条件分岐命令の実行うロック数を零にすることが
できる。

なお、本実施例において履歴格納装置４ａに分岐先命令
部４０２ａを設けているが、これを省略してもよい。こ
の場合、命令解読装置２で解読中の命令のアドレスがア
ドレスタグ部４０１ａにヒツトしたとき、命令先読み装
置１は先行分岐装置５ａから得られる無条件分岐命令の
次に実行されるべき命令のアドレスから命令の先読みを
開始し、命令解読装置２は無条件分岐命令の直前の命令
の解読を終了後、命令先読み装置１から送出される命令
を解読する。

また、本実施例において分岐先アドレス部４０３ａに分
岐先アドレスを格納し、命令解読装置２で解読中の命令
のアドレスがアドレスタグ部４０１ａにヒツトしたとき
、命令先読み装置１は先行分岐装置５ａから得られるア
ドレスに対して分岐先命令部４０２ａの語長分だけ先の
アドレスから命令の先読みを開始しているが、予め分岐
先アドレス部４０３ａに分岐先アドレスに分岐先命令部
４０２ａの語長分を加算したものを格納し命令解読装置
２で解読中の命令のアドレスがアドレスタグ部４０１ａ
にヒツトしたとき命令先読み装置１は先行分岐装置５ａ
から得られるアドレスから命令の先読みを開始するよう
にしてもよい。

また、本実施例においてアドレスタグ部４０１ａに無条
件分岐命令の直前の命令のアドレスを格納し、命令解読
装置２がこの無条件分岐命令の直前の命令を解読してい
るときに先行分岐を行なっているが、直前の命令でなく
とも無条件分岐命令より前に実行された命令であれば如
何なる命令でもよい。

第４図は本発明の第２の実施例におけるデータ処理装置
の構成図を示すものである。

同図において、１は命令先読み装置、２は命令解読装置
、３は命令実行装置、７は入出力バス、８はバス制御装
置で、以上は第１図の構成と同様なものである。第４図
において、４ｂは分岐命令実行時に分岐命令の次に実行
された命令の命令コードとそのアドレスおよび分岐命令
の次に実行され得る他の命令のアドレスおよびその分岐
命令の条件コードと分岐成立の有無を格納する履歴格納
装置、５ｂは分岐命令の実行に先立って履歴格納装置４
ｂから分岐命令の次に実行されると予測される命令の命
令コードとそのアドレスを取出してそれぞれ命令解読装
置３と命令先読み装置１に出力する分岐予測装置６ｂは
分岐予測装置５ｂから受取った分岐命令の条件コードと
分岐予測が分岐成立か否かの情報とに基づき分岐予測の
真偽を検証する分岐検証装置である。第５図は第４図に
示す履歴格納装置４ｂの構成図を示すものであり、４０
１ｂは分岐命令の直前に実行された命令のアドレスを格
納するアドレスタグ部、４０２ｂ、４０３ｂ１４０４ｂ
は分岐命令の分岐が成立した場合はそれぞれ分岐命令の
分岐先アドレスから始まる一定長の命令コードと分岐先
アドレスと分岐命令に後続する命令のアドレスを格納し
、分岐命令の分岐が成立しなかった場合はそれぞれ分岐
命令に後続する命令のアドレスから始まる一定長の命令
コードと分岐命令に後続する命令のアドレスと分岐命令
の分岐先アドレスを格納する候補命令部、候補アドレス
部、次候補アドレス部、４０７ｂは分岐命令の分岐成立
を判定する条件コードを格納する条件コード部、４０８
ｂは分岐命令の分岐が成立したことを示す成立予測部、
４０９ｂはエントリのデータが有効であることを示す有
効ビットである。

以上のように構成された第２の実施例のデータ処理装置
について、以下その動作を説明する。

命令先読み装置１で先読みされた命令コードが命令解読
装置２で解砕されると、同時に分岐予測装置５ｂは解読
中の命令のアドレスで履歴格納装置４ｂを検索する。命
令解読装置２で解読中の命令が分岐命令の直前の命令で
あっても、その命令が初めて実行される場合や実行され
てから他の命令によって履歴格納装置４ｂのエン）　Ｉ
Ｊが書換えられた場合は履歴格納装置４ｂのアドレスタ
グ部４０１ｂはヒツトしない。アドレスタグ部４０１ｂ
がヒツトしないときはそのまま処理は続行され、命令は
命令解読装置２で解読されたのち命令実行装置３で実行
される。

まず、アドレスタグ部４０１ｂがヒツトしないまま分岐
命令が実行され、分岐が成立した場合を説明する。

分岐命令が命令実行装置３で実行されるとき、命令実行
装置３は分岐先アドレスの計算を行ない分岐成立・不成
立を判定する。分岐が成立した場合、命令先読み装置１
は命令実行装置３で計算された分岐先アドレスを受取り
、新たに分岐先の命令コードを読出す。このとき履歴格
納装置４ｂは、命令実行装置３に保持している分岐命令
の直前に実行した命令のアドレスをアドレスタグ部４０
１ｂに、命令先読み装置１で読出された分岐先の命令コ
ードを候補命令部４０２ｂに、命令実行装置３で計算し
た分岐先アドレスを候補アドレス部４０３ｂに、分岐命
令に後続する命令のアドレスを次候補アドレス部４０４
ｂに、分岐命令の条件コードを条件コード部４０７ｂに
、それぞれ同一のエン）　ＩＪに格納し、成立予測部４
０８ｂを分岐が成立したことを示す′　１′にセットし
、有効ビット４０９ｂをエントリのデータが有効である
ことを示す１１′にセットする。

次に、上で述べた動作のあと再び同一の分岐命令が実行
される場合を説明する。

今回も分岐が成立する可能性が高く、動作は以下のよう
になる。命令解読装置２がこの分岐命令の直前の命令を
解読すると同時に分岐予測装置５ｂはこの命令のアドレ
スで履歴格納装置４ｂを検索する。このとき、そのアド
レスがアドレスタグ１１４０１ｂにヒツトし、分岐予測
装置５ｂは分岐命令の実行を待たずに過去の履歴により
分岐の成立を予測し、分岐先の命令コードと分岐先アド
レスをそれぞれ候補命令部４０２ｂと候補アドレス部４
０３ｂから取出して命令解読装置２と命令先読み装置１
に送出する。命令解読装置２は分岐命令の直前の命令の
解読終了後直ちに分岐予測装置５ｂから受取った分岐先
の命令コードの解読を開始し、命令先読み装置Ｊ、はそ
れまでに先読みした命令をキャンセルするとともに分岐
予測袋ｆｉ５ｂから受取、た分岐先アドレスに対して候
補命令部４０２ｂの語長骨だけ先のアドレスから命令の
先読みを行なう。命令実行装置３が分岐命令の次に実行
されると予測された命令を実行するのと並列に、分岐検
証装置６ｂは分岐予測装置５ｂから受取った条件コード
部４０７ｂに格納された分岐命令の条件コードと成立予
測部４０８ｂが示す予測が分岐成立側であることの情報
とに基づき分岐予測の真偽を検証する。検証の結果、予
測が真であることが判明すればそのまま処理を続行する
。

方検証の結果、予測が偽であることが判明した場合は、
分岐検証装置６ｂからの信号により命令実行装置３は分
岐命令の次に実行されると予測した命令の実行結果の格
納をキャンセルし、命令解読装置２は解読中の命令をキ
ャンセルし、命令先読み装置１は先読みした命令をキャ
ンセルするとともに次候補アドレス部４０４ｂに格納さ
れた分岐命令に後続する命令のアドレスを分岐予測装置
５ｂから受取り、このアドレスにより新たに命令の先読
みを行なう。このとき、次に再び同一の分岐命令が実行
される場合には分岐が成立しない可能性が高いと考えら
れるため、履歴格納装置４ｂは、アドレスタグ部４０１
ｂがヒツトしたエントリを次のように更新する。即ち、
命令先読み装置１で先読みされた分岐命令に後続する命
令の命令コードを候補命令部４０２ｂに、それまでの次
候補アドレス部４０４ｂの内容（分岐命令に後続する命
令のアドレス）を候補アドレス部４０３ｂに、それまで
の候補アドレス部４０３ｂの内容（分岐命令の分岐先ア
ドレス）を次候補アドレス部４０４ｂに格納し、成立予
測部４０８ｂを分岐が成立しなかったことを示すＯＩに
リセットする。

第６図は分岐予測が真である場合の動作タイミング図を
示すものである。命令先読み装置１、分岐予測装置５ｂ
１　命令解読装置２、命令実行装置３、分岐検証装置６
ｂにおいて実行されている命令をクロック単位で示して
いる。ここでは各装置の必要クロック数を１クロツタと
している。分岐予測装置５ｂがクロックｔ２で分岐命令
の直前の命令（命令ｂ）のアドレスで履歴格納装置４ｂ
を検索すると、そのアドレスがアドレスタグ部４０１ｂ
にヒツトし、分岐予測装置５ｂは分岐先の命令コードと
分岐先アドレスをそれぞれ命令解読装置２と命令先読み
装置１に送出する。クロックｔ３で命令解読装置２は分
岐先の命令コード（命令ｍ）の解読を開始し、命令先読
み装置１は分岐先アドレスに対して候補命令部４０２ｂ
の語長骨だけ先のアドレスから命令（命令ｎ）の先読み
を行なう。ただし同図では命令ｎ以外の先読みのタイミ
ングは記していない。クロックｔ４で命令実行装置３が
分岐命令の次に実行されると予測された命令（命令ｍ）
を実行するのと並列に、分岐検証装置６ｂは分岐予測の
真偽を検証する。検証の結果、予測が真であり、処理は
続行される。このように分岐成立の予測が正しい場合は
、分岐命令の直前の命令（命令ｂ）の実行後直ちに分岐
先の命令（命令ｍ）を実行し、分岐命令（命令Ｃ）の実
行うロック数が零になる。

次に、アドレスタグ部４０１ｂがヒツトしないまま分岐
命令が実行され、分岐が成立しなかった場合を説明する
。

即ち分岐が成立しなかった場合、分岐命令が命令実行装
置３で実行されるとき履歴格納装置４ｂは、命令実行装
置３に保持している分岐命令の直前に実行した命令のア
ドレスをアドレスタグ部４０１ｂに、命令先読み装置１
で先読みされた分岐命令に後続する命令の命令コードを
候補命令部４０２ｂに、分岐命令に後続する命令のアド
レスを候補アドレス部４０３ｂに、命令実行装置３で計
算した分岐命令の分岐先アドレスを次候補アドレス部４
０４ｂに、分岐命令の条件コードを条件コード部４０７
ｂに、それぞれ同一のエントリに格納し、成立予測部４
０８ｂを分岐が成立しなかったことを示す°０′にリセ
ットし、有効ビット４０９ｂをエントリのデータが有効
であることを示す１１′にセットする。

次に、上に述べた動作のあと再び同一の分岐命令が実行
される場合を説明する。

今回も分岐が成立しない可能性が高く、動作は以下のよ
うになる。命令解読装置２がこの分岐命令の直前の命令
を解読すると同時に分岐予測装置５ｂはこの命令のアド
レスで履歴格納装置４ｂを検索する。このとき、そのア
ドレスがアドレスタグ部４０１ｂにヒツトし、分岐予測
装置５ｂは分岐命令の実行を待たずに過去の履歴により
分岐の不成立を予測し、分岐命令に後続する命令の命令
コードとそのアドレスをそれぞれ候補命令部４０２ｂと
候補アドレス部４０３ｂから取出して命令解読装置２と
命令先読み装置１に送出する。命令解読装置２は分岐命
令の直前の命令の解読終了後直ちに分岐予測装置５ｂか
ら受取った命令コードの解読を開始し、命令先読み装置
１はそれまでに先読みした命令をキャンセルするととも
に分岐予測装置５ｂから受取ったアドレスに対して候補
命令部４０２ｂの語長分だけ先のアドレスから命令の先
読みを行なう。命令実行装置３が分岐命令の次に実行さ
れると予測された命令を実行するのと並列に、分岐検証
装置６ｂは分岐予測装置５ｂから受取った条件コード部
４０７ｂに格納された分岐命令の条件コードと成立予測
部４０８ｂが示す予測が分岐不成立側であることの情報
とに基づき分岐予測の真偽を検証する。検証の結果、予
測が真であることが判明すればそのまま処理を続行する
。一方検証の結果、予測が偽であることが判明した場合
は、分岐検証装置６ｂからの信号により命令実行装置３
は分岐命令の次に実行されると予測した命令の実行結果
の格納をキャンセルし、命令解読装置２は解読中の命令
をキャンセルし、命令先読み装置１は先読みした命令を
キャンセルするとともに次候補アドレス部４０４ｂに格
納された分岐先のアドレスを分岐予測装置５ｂから受取
り、このアドレスにより新たに命令の先読みを行なう。

このとき、次に再び同一の分岐命令が実行される場合に
は分岐が成立する可能性が高いと考えられるため、履歴
格納装置４ｂは、アドレスタグ部４０１ｂがヒツトした
エントリを次のように更新する。即ち、命令先読み装置
１で読出された分岐先の命令の命令コードを候補命令部
４０２ｂに、それまでの次候補アドレス部４０４ｂの内
容（分岐命令の分岐先アドレス）を候補アドレス部４０
３ｂに、それまでの候補アドレス部４０３ｂの内容（分
岐命令に後続する命令のアドレス）を次候補アドレス部
４０４ｂに格納し、成立予測部４０８ｂを分岐が成立し
たことを示す”　１”にセットする。このように分岐不
成立の予測が正しい場合も、分岐命令の直前の命令の実
行後直ちに分岐命令に後続する命令を実行し、分岐命令
の実行うロック数が零になる。

以上のように本実施例によれば、分岐命令より前の命令
が解読されている時に分岐予測装置５ｂがその命令のア
ドレスで履歴格納装置４ｂを検索して分岐命令の次に実
行されるべき命令の命令コードとそのアドレスを得、分
岐命令の解読ならびに実行を行なわずに分岐命令の直前
の命令に続いて分岐命令の次に実行されると予測された
命令を解読・実行し、分岐検証装置６ｂが予測の真偽の
検証を分岐命令の次に実行されると予測された命令の実
行と並列に行なうことにより、分岐が成立・不成立にか
かわらず予測が真の場合の分岐命令の実行うロック数を
零にすることができる。

なお、本実施例において履歴格納装置４ｂに候補命令部
４０２ｂを設けているが、これを省略してもよい。この
場合、命令解読装置２で解読中の命令のアドレスがアド
レスタグ部４０１ｂにヒツトしたとき、命令先読み装置
１は分岐予測装置５ｂから得られる分岐命令の次に実行
されるべき命令のアドレスから命令の先読みを開始し、
命令解読装置２は分岐命令の直前の命令の解読を終了後
、命令先読み装置１から送出される命令を解読する。

また、本実施例において候補アドレス部４０３ｂに分岐
先アドレスまたは分岐命令に後続する命令のアドレスを
格納し、命令解読装置２で解読中の命令のアドレスがア
ドレスタグ部４０１ｂにヒツトしたとき、命令先読み装
置１は分岐予測装置５ｂから得られるアドレスに対して
候補命令部４０２ｂの語長骨だけ先のアドレスから命令
の先読みを開始しているが、予め候補アドレス部４０３
ｂに分岐先アドレスまたは分岐命令に後続する命令のア
ドレスに候補命令部４０２ｂの語長骨を加算したものを
格納し、命令解読装置２で解読中の命令のアドレスがア
ドレスタグ部４０１ｂにヒツトしたとき、命令先読み装
置１は分岐予測装置５ｂから得られるアドレスから命令
の先読みを開始するようにしてもよい。

また、本実施例においてアドレスタグ部４０１ｂに分岐
命令の直前の命令のアドレスを格納し、命令解読装置２
がこの分岐命令の直前の命令を解読しているときに分岐
予測を行なっているが、直前の命令でなくとも分岐命令
より前に実行された命令であれば如何なる命令でもよい
。

また、本実施例において命令解読装置２で解読中の命令
のアドレスがアドレスタグ部４０１ｂにヒツトし分岐成
立を予測したとき、命令先読み装置１はそれまでに先読
みした命令をリセットして新たに分岐先の命令の先読み
を開始しているが、これをリセットせずに保存しておき
、予測が外れ分岐が成立しなかったときにこれを読出し
て命令解読装置２に送るようにしてもよい。

また、本実施例において履歴格納装置４ｂと分岐子１ｉ
ｔＩ＋装置５ｂは過去１回の最も新しい履歴に従って分
岐の予測を行なっているが、過去複数回の履歴に従って
分岐の予測を行なってもよい。

また、本実施例において分岐予測が外れた場合に候補ア
ドレス部４０３ｂの内容と次候補アドレス部４０４ｂの
内容を交換しているが、常に候補アドレス部４０３ｂに
分岐先アドレスを、次候補アドレス部４０４ｂに分岐命
令に後続する命令のアドレスを格納するようにし、命令
解読装置２で解読中の命令のアドレスがアドレスタグ部
４０１ｂにヒツトしたとき、成立予測部４０８ｂが”　
１”ならば候補アドレス部４０３ｂの内容を、”０ゝな
らば次候補アドレス部４０４ｂの内容を命令先読み装置
１に送るようにしてもよい。

第７図は本発明の第３の実施例におけるデータ処理装置
の構成図を示すものである。同図において、１は命令先
読み装置、２は命令解読装置、３は命令実行装置、７は
入出力バス、８はバス制御装置で、以上は第１図の構成
と同様なものである。

第７図において、４ｃは比較命令解読時に比較命令に続
く命令の命令コードとそのアドレスおよび比較命令の、
オペランドに関する情報を格納する履歴格納装置、９は
比較命令の実行に先立って紺歴格納装置４ｃから比較命
令に続く命令の命令コードとそのアドレスを取出してそ
れぞれ命令解読装置２と命令先読み装置１に出力する比
較命令除去装置、１０は比較命令除去装置９から比較命
令のオペランドに関する情報を受取り、この内容に従っ
て命令実行装置３中の汎用レジスタを読出して比較を行
なう比較装置である。第８図は第７図にボす履歴格納装
置４ｃの構成図を示すものであり、４０１ｃは比較命令
の直前に実行された命令のアドレスを格納するアドレス
タグ部、４０２ｃは比較命令に続く命令のアドレスから
始まる一定長の命令コードを格納する次命令部、４０３
ｃは比較命令に続く命令のアドレスを格納する次命令ア
ドレス部、４０５　ｃ、　　４０６　ｃは比較命令の第
１および第２のオペランドが汎用レジスタのときはその
汎用レジスタを指定する情！７ｇ（レジスタ番号）を格
納し、オペランドが即値のときはその即値を格納する比
較第１オペランド部、比較第２オペランド部、４０９ｃ
はエントリのデータが有効であることを示す有効ビット
である。

以上のように構成された第３の実施例のデータ処理装置
について、以下その動作を説明する。

命令先読み装置１で先読みされた命令コードが命令解読
装置２で解読されると、同時に比較命令除去装置９は解
読中の命令のアドレスで履歴格納装置４ｃを検索する。

命令解読装置２で解読中の命令が比較命令の直前の命令
であっても、その命令が初めて実行される場合や実行さ
れてから他の命令によって履歴格納装置４ｃのエントリ
が書換えられた場合は履歴格納装置４ｃのアドレスタグ
部４０１ｃはヒツトしない。アドレスタグ部４０１ｃが
ヒツトしないときはそのまま処理は続行され、命令は命
令解読装置２で解読されたのち命令実行装置３で実行さ
れる。

まず、アドレスタグ部４０１ｃがヒツトしないまま比較
命令が解読・実行された場合を説明する。

比較命令が命令解読装置２で解読されるとき、履歴格納
装置４ｃは命令解読装置２に保持している比較命令の直
前に実行した命令のアドレスをアドレスタグ部４０１Ｃ
に、命令先読み装置１で読出された比較命令に続く命令
の命令コードを次命令部４０２ｃに、比較命令に続く命
令のアドレスを次命令アドレス部４０３　ｃに、解読中
の比較命令の２つのオペランドの汎用レジスタを指定す
る情報または即値を比較第１オペランド部４０５ｃと比
較第２オペランド部４０６ｃに、それぞれ同一のエント
リに格納し、有効ピット−４０９０をエントリのデータ
が有効であることを示すｌｉｔにセットする。

次に、上で述べた動作のあと再び同一の比較命令が実行
される場合を説明する。

命令解読装置２がこの比較命令の直前の命令を解読する
と同時に比較命令除去装置９はこの命令のアドレスで履
歴格納装置４ｃを検索する。このとき、そのアドレスが
アドレスタグ部４０１ｃにヒツトし、比較命令除去装置
９は比較命令に続く命令の命令コードとそのアドレスを
それぞれ次命令部４０２ｃと次命令アドレス部４０３ｃ
から取出して命令解読装置２と命令先読み装置１に送出
する。命令解読装置２は比較命令の直前の命令の解読終
了後直ちに比較命令除去装置９から受取った比較命令に
続く命令の命令コードの解読を開始し、命令先読み装置
１はそれまでに先読みした命令をキャンセルするととも
に比較命令除去装置９から受取った比較命令に続く命令
のアドレスに対して次命令部４０２ｃの語長骨だけ先の
アドレスから命令の先読みを行なう。命令実行装置３が
比較命令に続く命令を実行するのと並列に、比較装置１
０は比較命令除去装置９から比較第１オペランド部４０
５ｃと比較第２オペランド部４０８ｃに格、納された比
較命令のオペランドの汎用レジスタを指定する情報（レ
ジスタ番号）または即値を受取り、この内容に従って命
令実行装置３に内蔵された汎用レジスタを読出して比較
を行ない、その比較結果を命令実行装置３に内蔵するフ
ラグレジスタに反映する。以降はそのまま処理を続行す
る。

第９図は履歴格納装置４ｃのアドレスタグ部４０１ｃが
ヒツトした場合の動作タイミング図を示すものである。

命令先読み装置１、比較命令除去装置９、命令解読装置
２、命令実行装置３、比較装置１０において実行されて
いる命令をクロック単位で示している。ここでは各装置
の必要クロック数を１クロツクとしている。比較命令除
去装置９がクロックｔ２で比較命令の直前の命令（命令
ｂ）のアドレスで履歴格納装置４ｃを検索すると、その
アドレスがアドレスタグ部４０１ｃにヒツトし、比較命
令除去装置９は比較命令に続く命令の命令コードとその
アドレスをそれぞれ命令解読装置２と命令先読み装置１
に送出する。クロックｔ３で命令解読装置２は比較命令
に続く命令の命令コード（命令ｄ）の解読を開始し、命
令先読み装置１は比較命令に続く命令のアドレスに対し
て次命令部４０２ｃの語長骨だけ先のアドレスから命令
（命令ｅ）の先読みを行なう。ただし同図では命令ｅ以
外の先読みのタイミングは記していない。

クロックｔ４で命令実行装置３が比較命令に続く命令（
命令ｄ）を実行するのと並列に、比較装置１０は比較を
行なう。このように過去に実行した比較命令を再度実行
する場合は、比較命令の直前の命令（命令ｂ）の実行後
直ちに比較命令に続く命令（命令ｄ）を実行し、比較命
令（命令Ｃ）の実行うロック数が零になる。

以上のように本実施例によれば、比較命令より前の命令
が解読されている時に比較命令除去装置９がその命令の
アドレスで履歴格納装置４ｃを検索して比較命令に続く
命令の命令コードとそのアドレスを得、比較命令の解読
ならびに実行を行なわずに比較命令の直前の命令に続い
て比較命令に続く命令を解読・実行し、比較命令に続く
命令の実行と並列に比較装置１０が比較を行なうことに
より、比較命令の実行うロック数を零にすることができ
る。

なお、本実施例において履歴格納装置４ｃに次命令部４
０２ｃを設けているが、これを省略してもよい。この場
合、命令解読装置２で解読中の命令のアドレスがアドレ
スタグ部４０１Ｃにヒツトしたとき、命令先読み装置１
は比較命令除去装置９から得られる比較命令に続く命令
のアドレスから命令の先読みを開始し、命令解読装置２
は比較命令の直前の命令の解読を終了後、命令先読み装
置１から送出される命令を解読する。

また、本実施例において次命令アドレス部４０３ｃに比
較命令に続く命令のアドレスを格納し、命令解読装置２
で解読中の命令のアドレスがアドレスタグ部４０１ｃに
ヒツトしたとき、命令先読み装置１は比較命令除去装置
９から得られるアドレスに対して次命令部４０２ｃの語
長骨だけ先のアドレスから命令の先読みを開始している
が、予め次命令アドレス部４０３　ｃに比較命令に続く
命令のアドレスに次命令部４０２ｃの語長骨を加算した
ものを格納し、命令解読装置２で解読中の命令のアドレ
スがアドレスタグ部４０１ｃにヒツトしたとき、命令先
読み装置１は比較命令除去装置９から得Ｉ″）れるアド
レスから命令の先読みを開始するようにしてもよい。

また、本実施例においてアドレスタグ部４０１ｄに比較
命令の直前の命令のアドレスを格納し、命令解読装置２
がこの比較命令の直前の命令を解読しているときに比較
命令の除去を行なっているが、直前の命令でなくとも比
較命令より前に実行された命令であれば如何なる命令で
もよい。

第１０図は本発明の第４の実施例におけるデータ処理装
置の構成図を示すものである。

同図において、１は命令先読み装置、２は命令解読装置
、３は命令実行装置、７は入出力バス、８はバス制御装
置で、以上は第１図の構成と同様なものである。第１０
図において、４ｄは分岐命令実行時に分岐命令の次に実
行された命令の命令コードとそのアドレスおよび分岐命
令の次に実行され得る他の命令のアドレスおよびその分
岐命令の条件コードと分岐成立の有無および分岐命令に
前置する比較命令のオペランドに関する情報を格納する
履歴格納装置、５ｄは分岐命令の実行に先立って履歴格
納装置４ｄから分岐命令の次に実行されると予測される
命令の命令コードとそのアドレスを取出してそれぞれ命
令解読装置２と命令先読み装置１に出力する分岐予測装
置、６ｄは分岐予測装置５ｄから比較命令のオペランド
に関する情報を受取り、この内容に従って命令実行装置
３中の汎用レジスタを続出、して比較を行ない、その比
較結果と分岐予測装置５ｄから受取った分岐命令の条件
コードと分岐予測が分岐成立か否かの情報とに基づき分
岐予測の真偽を検証する分岐検証装置である。第１１図
は第１０図に示す履歴格納袋’ｒｉ　４　ｄの構成図を
示すものであり、４０１ｄは分岐命令に前置する比較命
令の直前に実行された命令のアドレスを格納するアドレ
スタグ部、４０２ｄ、４０３ｄ１４０４ｄは比較命令に
後続する分岐命令の分岐が成立した場合はそれぞれ分岐
命令の分岐先アドレスから始まる一定長の命、令コード
と分岐先アドレスと分岐命令に後続する命令のアドレス
を格納し、比較命令に後続する分岐命令の分岐が成立し
なかった場合はそれぞれ分岐命令に後続する命令のアド
レスから始まる一定長の命令コードと分岐命令に後続す
る命令のアドレスと分岐命令の分岐先アドレスを格納す
る候補命令部、候補アドレス部、次候補アドレス部、４
０５ｄ。

４０６ｄは分岐命令に前置する比較命令の第１および第
２のオペランドが汎用レジスタのときはその汎用レジス
タを指定する情報（レジスタ番号）を格納し、オペラン
ドが即値のときはその即値を格納する比較第１オペラン
ド部、比較第２オペランド部、４０７ｄは比較命令に後
続する分岐命令の分岐成立を判定する条件コードを格納
する条件コード部、４０８ｄは比較命令に後続する分岐
命令の分岐が成立したことを示す成立予測部、４０９ｄ
はエントリのデータが有効であることを示す有効ビット
である。

以上のように構成された本実施例のデータ処理装置につ
いて、以下その動作を説明する。

命令先読み装置１で先読みされた命令コードが命令解読
装置２で解読されると、同時に分岐予測装置５ｄは解読
中の命令のアドレスで履歴格納装置４ｄを検索する。命
令解読装置２で解読中の命令が分岐命令に前置する比較
命令の直前の命令であっても、その命令が初めて実行さ
れる場合や実行されてから他の命令によって履歴格納装
置４ｄのエンド１克が書換えられた場合は履歴格納装置
４ｄのアドレスタグ部４０１ｄはヒツトしない。アドレ
スタグ部４０１ｄがヒツトしないときはそのまま処理は
続行され、命令は命令解読装置２で解読されたのち命令
実行装置３で実行される。

まず、アドレスタグ部４０１ｄがヒツトしないまま比較
命令に後続する分岐命令が実行され、分岐が成立した場
合を説明する。

分岐命令が命令実行装置３で実行されるとき、命令実行
装置３は分岐先アドレスの計算を行ない分岐成立・不成
立を判定する。分岐が成立した場合、命令先読み装置１
は命令実行装置３で計算された分岐先アドレスを受取り
、新たに分岐先の命令コードを読出す。このとき履歴格
納装置４ｄは、命令実行装置３に保持している比較命令
の直前に実行した命令のアドレスをアドレスタグ部４０
１ｄに、命令先読み装置１で読出された分岐先の命令コ
ードを候補命令部４０２ｄに、命令実行装置３で計算し
た分岐先アドレスを候補アドレス部４０３ｄに、分岐命
令に後続する命令のアドレスを次候補アドレス部４０４
ｄに、命令実行装置３に保持している比較命令の２つの
オペランドの汎用レジスタを指定する情報または即値を
比較第１オペランド部４０５ｄと比較第２オペランド部
４０６ｄに、分岐命令の条件コードを条件コード部４０
７ｄに、それぞれ同一のエントリに格納し、成立予測部
４０８ｄを分岐が成立したことを示す１１′にセットし
、有効ビット４０９ｄをエントリのデータが有効である
ことを示す”　Ｉ′にセットする。

次に、上で述べた動作のあと再び同一の比較命令とそれ
に後続する分岐命令が実行される場合を説明する。

今回も分岐が成立する可能性が高く、動作は以下のよう
になる。命令解読装置２がこの比較命令の直前の命令を
解読すると同時に分岐予測装置５ｄはこの命令のアドレ
スで履歴格納装置４ｄを検索する。このとき、そのアド
レスがアドレスタグ部４０１ｄにヒツトし、分岐予測装
置５ｄは分岐命令の実行を待たずに過去の履歴により分
岐の成立を予測し、分岐先の命令コードと分岐先アドレ
スをそれぞれ候補命令部４０２ｄと候補アドレス部４０
３ｄから取出して命令解読装置２と命令先読み装置１に
送出する。命令解読装置２は比較命令の直前の命令の解
読終了後直ちに分岐予測装置５ｄから受取った分岐先の
命令コードの解読を開始し、命令先読み装置１はそれま
でに先読みした命令をキャンセルするとともに分岐予測
装置５ｄから受取った分岐先アドレスに対して候補命令
部４０２ｄの語長分だけ先のアドレスから命令の先読み
を行なう。命令実行装置３が分岐命令の次に実行される
と予測された命令を実行するのと並列に、分岐検証装置
６ｄは分岐予測装置５ｄから比較第１オペランド部４０
５ｄと比較第２オペランド部４０８ｄに格納された比較
命令のオペランドの汎用レジスタを指定する情報（レジ
スタ番号）または即値を受取り、この内容に従って命令
実行装置３に内蔵された汎用レジスタを読出して比較を
行ない、その比較結果を命令実行装置３に内蔵するフラ
グレジスタに反映するとともに、分岐予測装置５ｄから
受取った条件コード部４０７ｄに格納された分岐命令の
条件コードと成立予測部４０８ｄが示す予測が分岐成立
側であることの情報とに基づき分岐予測の真偽を検証す
る。検証の結果、予測が真であることが判明すればその
まま処理を続行する。一方検証の結果、予測が偽である
ことが判明した場合は、分岐検証装置６ｄからの信号に
より命令実行装置３は分岐命令の次に実行されると予測
した命令の実行結果の格納をキャンセルし、命令解読装
置２は解読中の命令をキャンセルし、命令先読み装置１
は先読みした命令をキャンセルするとともに次候補アド
レス部４０４ｄに格納された分岐命令に後続する命令の
アドレスを分岐予測袋ｆｉｆ５ｄから受取り、このアド
レスにより新たに命令の先読みを行なう。このとき、次
に再び同一の比較命令とそれに後続する分岐命令が実行
される場合には分岐が成立しない可能性が高いと考えら
れるため、履歴格納装置４ｄは、アドレスタグ部４０１
ｄがヒツトしたエントリを次のように更新する。即ち、
命令先読み装置１で先読みされた分岐命令に後続する命
令の命令コードを候補命令部４０２ｄに、それまでの次
候補アドレス部４０４ｄの内容（分岐命令に後続する命
令のアドレス）を候補アドレス部４０３ｄに、それまで
の候補アドレス部４０３ｄの内容（分岐命令の分岐先ア
ドレス）を次候補アドレス部４０４ｄに格納し、成立予
測部４０８ｄを分岐が成立しなかったことを示す１０１
にリセットする。

第１２図は分岐予測が真である場合の動作タイミング図
を示すものである。命令先読み装置１、分岐予測装置５
ｄ１　命令解読装置２、命令実行装置３、分岐検証装置
６ｄにおいて実行されている命令をクロック単位で示し
ている。ここでは各装置の必要クロック数を１クロツク
としている。分岐予測装置５ｄがクロックｔ２で比較命
令の直前の命令（命令ｂ）のアドレスで履歴格納装置４
ｄを検索すると、そのアドレスがアドレスタグ部４０１
ｄにヒツトし、分岐予測装置５ｄは分岐先の命令コード
と分岐先アドレスをそれぞれ命令解読装置２と命令先読
み装置１に送出する。クロックｔ３で命令解読装置２は
分岐先の命令コード（命令ｍ）の解読を開始し、命令先
読み装置１は分岐先アドレスに対して候補命令部４０２
ｄの語長分だけ先のアドレスから命令（命令ｎ）の先読
みを行なう。ただし同図では命令ｎ以外の先読みのタイ
ミングは記していない。クロックｔ４で命令実行装置３
が分岐命令の次に実行されると予測された命令（命令ｍ
）を実行するのと並列に、分岐検証装置６ｄは分岐予測
の真偽を検証する。検証の結果、予測が真であり、処理
は続行される。このように分岐成立の予測が正しい場合
は、比較命令の直前の命令（命令ｂ）の実行後直ちに分
岐先の命令（命令ｍ）を実行し、分岐命令（命令ｄ）と
分岐命令に前置する比較命令（命令Ｃ）の実行うロック
数がともに零になる。

次に、アドレスタグ部４０１ｄがヒツトしないまま比較
命令に後続する分岐命令が実行され、分岐が成立しなか
った場合を説明する。

即ち分岐が成立しなかった場合、分岐命令が命令実行装
置３で実行されるとき履歴格納装置４ｄは、命令実行装
置３に保持している比較命令の直前に実行した命令のア
ドレスをアドレスタグ部４０１ｄに、命令先読み装置１
で先読みされた分岐命令に後続する命令の命令コードを
候補命令部４０２ｄに、分岐命令に後続する命令のアド
レスを候補アドレス部４０３ｄに、命令実行装置３で計
算した分岐命令の分岐先アドレスを次候補アドレス部４
０４ｄに、命令実行装置３に保持している比較命令の２
つのオペランドの汎用レジスタを指定する情報または即
値を比較第１オペランド部４０５ｄと比較第２オペラン
ド部４０６ｄに、分岐命令の条件コードを条件コード部
４０７ｄに、それぞれ同一のエン）　ＩＪに格納し、成
立予測部４０８ｄを分岐が成立しなかったことを示すＩ
Ｏ”にリセットし、有効ビット４０９ｄをエントリのデ
ータが有効であることを示す＋　１”にセットする。

次に、上に述べた動作のあと再び同一の比較命令とそれ
に後続する分岐命令が実行される場合を説明する。

今回も分岐が成立しない可能性が高く、動作は以下のよ
うになる。命令解読装置２がこの比較命令の直前の命令
を解読すると同時に分岐予測装置５ｄはこの命令のアド
レスで履歴格納装置４ｄを検索する。このとき、そのア
ドレスがアドレスタグ部４０１ｄにヒツトし、分岐予測
装置５ｄは分岐命令の実行を待たずに過去の履歴により
分岐の不成立を予測し、分岐命令に後続する命令の命令
コードとそのアドレスをそれぞれ候補命令部４０２ｄと
候補アドレス部４０３ｄから取出して命令解読装置２と
命令先読み装置１に送出する。命令解読装置２１ま比較
命令の直前の命令の解読終了後直ちに分岐予測装置５ｄ
から受取った命令コードの解読を開始し、命令先読み装
置１はそれまでに先読みした命令をキャンセルするとと
もに分岐予測装置５ｄから受取ったアドレスに対して候
補命令部４０２ｄの語長分だけ先のアドレスから命令の
先読みを行なう。命令実行装置３が分岐命令の次に実行
されると予測された命令を実行するのと並列に、分岐検
証装置６ｄは分岐予測装置５ｄから比較第１オペランド
部４０５ｄと比較第２オペランド部４０６ｄに格納され
た比較命令のオペランドの汎用レジスタを指定する情報
（レジスタ番号）または即値を受取り、この内容に従っ
て命令実行装置３に内蔵された汎用レジスタを読出して
比較を行ない、その比較結果を命令実行装置３に内蔵す
るフラグレジスタに反映するとともに、分岐子７１ＩＩ
Ｉ装置５ｄから受取った条件コード部４０７ｄに格納さ
れた分岐命令の条件コードと成立予測部４０８ｄが示す
予測が分岐不成立側であることの情報とに基づき分岐予
測の真偽を検証する。検証の結果、予測が真であること
が判明すればそのまま処理を続行する。一方検証の結果
、予測が偽であることが判明した場合は、分岐検証装置
６ｄからの信号により命令実行装置３は分岐命令の次に
実行されると予測した命令の実行結果の格納をキャンセ
ルし、命令解読装置２は解読中の命令をキャンセルし、
命令先読み装置１は先読みした命令をキャンセルすると
ともに次候補アドレス部４０４ｄに格納された分岐先の
アドレスを分岐予測装置５ｄから受取り、このアドレス
により新たに命令の先読みを行なう。このとき、次に再
び同一の比較命令とそれに後続する分岐命令が実行され
る場合には分岐が成立する可能性が高いと考えられるた
め、履歴格納装置４ｄは、アドレスタグ部４０１ｄがヒ
ツトしたエントリを次のように更新する。即ち、命令先
読み装置１で読出された分岐先の命令の命令コードを候
補命令部４０２ｄに、それまでの次候補アドレス部４０
４ｄの内容（分岐命令の分岐先アドレス）を候補アドレ
ス部４０３ｄに、それまでの候補アドレス部４０３ｄの
内容（分岐命令に後続する命令のアドレス）を次候補ア
ドレス部４０４ｄに格納し、成立予測部４０８ｄを分岐
が成立したことを示す”１゛にセットする。このように
分岐不成立の予測が正しい場合も、比較命令の直前の命
令の実行後直ちに分岐命令に後続する命令を実行し、分
岐命令と分岐命令に前置する比較命令の実行うロック数
がともに零になる。

以上のように本実施例によれば、比較命令より前の命令
が解読されている時に分岐予測装置５ｄがその命令のア
ドレスで履歴格納装置４ｄを検索して分岐命令の次に実
行されるべき命令の命令コードとそのアドレスを得、比
較命令および分岐命令の解読ならびに実行を行なわずに
比較命令の直前の命令に続いて分岐命令の次に実行され
ると予測された命令を解読・実行し、分岐検証装置６ｄ
が予測の真偽の検証を分岐命令の次に実行されると予測
された命令の実行と並列に行なうことにより、分岐が成
立・不成立にかかわらず予測が真の場合の分岐命令と分
岐命令に前置する比較命令の実行うロック数をともに零
にすることができる。

なお、本実施例において履歴格納装置４ｄに候補命令部
４０２ｄを設けているが、これを省略してもよい。この
場合、命令解読装置２で解読中の命令のアドレスがアド
レスタグ部４０１ｄにヒツトしたとき、命令先読み装置
１は分岐予測装置５ｄから得られる分岐命令の次に実行
されるべき命令のアドレスから命令の先読みを開始し、
命令解読装置２は比較命令の直前の命令の解読を終了後
、命令先読み装置１から送出される命令を解読する。

また、本実施例において候補アドレス部４０３ｄに分岐
先アドレスまたは分岐命令に後続する命令のアドレスを
格納し、命令解読装置２で解読中の命令のアドレスがア
ドレスタグＭ４０１ｄにヒツトしたとき、命令先読み装
置１は分岐予測装置５ｄから得られるアドレスに対して
候補命令部４０２ｄの語長分だけ先のアドレスから命令
の先読みを開始しているが、予め候補アドレス部４０３
ｄに分岐先アドレスまたは分岐命令に後続する命令のア
ドレスに候補命令部４０２ｄの語長分を加算したものを
格納し、命令解読装置２で解読中の命令のアドレスがア
ドレスタグ部４０１ｄにヒツトしたとき、命令先読み装
置１は分岐予測装置５ｄから得られるアドレスから命令
の先読みを開始するようにしてもよい。

また、本実施例においてアドレスタグ部４０１ｄに比較
命令の直前の命令のアドレスを格納し、命令解読装置２
がこの比較命令の直前の命令を解読しているときに分岐
予測を行なっているが、直前の命令でなくとも比較命令
より前に実行された命令であれば如何なる命令でもよい
。

また、本実施例において命令解読装置２で解読中の命令
のアドレスがアドレスタグ部４０１ｄにヒツトし分岐成
立を予測したとき、命令先読み装置１はそれまでに先読
みした命令をリセットして新たに分岐先の命令の先読み
を開始しているが、これをリセットせずに保存しておき
、予測が外れ分岐が成立しなかったときにこれを読出し
て命令解読装置２に送るようにしてもよい。

また、本実施例において履歴格納装置４ｄと分岐予測装
置５ｄは過去１回の最も新しい履歴に従って分岐の予測
を行なっているが、過去複数回の履歴に従って分岐の予
測を行なってもよい。

また、本実施例において分岐予測が外れた場合に候補ア
トｌ／入部４０３ｄの内容と次候補アドレス部４０４ｄ
の内容を交換しているが、常に候補アドレス部４０３ｄ
に分岐先アドレスを、次候補アドレス部４０４ｄに分岐
命令に後続する命令のアドレスを格納するようにし、命
令解読装置２で解読中の命令のアドレスがアドレスタグ
部４０１ｄにヒツトしたとき、成立予測部４０８ｄが１
１′ならば候補アドレス部４０３ｄの内容を、０ゝなら
ば次候補アドレス部４０４ｄの内容を命令先読み装置１
に送るようにしてもよい。

発明の詳細 な説明したように、請求項１記載の発明によれば、過去
に実行した無条件分岐命令を再度実行する場合、無条件
分岐命令の直前の命令の実行後直らに無条件分岐命令の
分岐先の命令を実行し、無条件分岐命令の実行うロック
数を零にすることができ、その実用的効果は大きい。

また、請求項２記載の発明によれば、分岐成立中分岐不
成立の予測が正しい場合、分岐命令の直前の命令の実行
後直ちに分岐命令の次に実行すべき命令を実行し、分岐
命令の実行うロック数を零にすることができ、その実用
的効果は大きい。

また、請求項３記載の発明によれば、過去に実行した比
較命令を再度実行する場合、比較命令の直前の命令の実
行後直ちに比較命令に続く命令を実行し、比較命令の実
行うロック数を零にすることができ、その実用的効果は
大きい。

また、請求項４記載の発明によれば、分岐成立φ分岐不
成立の予測が正しい場合、比較命令の直前の命令の実行
後直ちに分岐命令の次に実行すべき命令を実行し、分岐
命令と分岐命令に前置する比較命令の実行うロック数を
ともに零にすることができ、その実用的効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例におけるデータ処理装置
の構成図、第２図は同実施例の履歴格納装置４ａの構成
図、第３図は同実施例の動作タイミング図、第４図は本
発明の第２の実施例におけるデータ処理装置の構成図、
第５図は同実施例の履歴格納装置４ｂの構成図、第６図
は同実施例の動作タイミング図、第７図は本発明の第３
の実施例におけるデータ処理装置の構成図、第８図は同
実施例の履歴格納装置４ｃの構成図、第９図は同実施例
の動作タイミング図、第１０図は本発明の第４の実施例
におけるデータ処理装置の構成図、第１１図は同実施例
の履歴格納装置４ｄの構成図、第１２図は同実施例の動
作タイミング図、第１３図は従来のデータ処理装置の構
成図、第１４図は同従来例の履歴格納装置１４の構成図
である。 １・・・命令先読み装置、２・・・命令解読装置、３・
・・命令実行装置、４　ａｌ　　４　ｂ＋　　４　Ｃ１
４ｄ・・・履歴格納装置、５ａ・・・先行分岐装置、５
ｂ、５ｄ・・・分岐予測装置、８ｄ、８ｂ・・・分岐検
証装置、７・・・入出力バス、８・・・パス制御装置、
９・・・比較命令除去装置、１０・・・比較装置。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１８凭 図 錫 図 オシ ロ 図 第 図 第１０図 第 図 第 図 第１３図 第１４図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１の命令を実行する少なくとも汎用レジスタと
   演算器から成る命令実行手段と前記命令実行手段が前記
   第１の命令を実行している間に前記第１の命令に後続す
   る第２の命令を解読する命令解読手段と、前記命令解読
   手段が前記第２の命令を解読している間に前記第２の命
   令に後続する第３の命令を読出す命令先読み手段と、前
   記命令実行手段で実行する第４の命令に後続し無条件に
   分岐を行なう第５の命令を実行した結果、前記第５の命
   令に連続しない第６の命令を前記命令実行手段が実行す
   る場合に、前記第６の命令のアドレスもしくは前記第６
   の命令コードとこの命令コードに続く命令を前記命令先
   読み手段により読出すためのアドレスおよび前記第４の
   命令のアドレスもしくは前記第４の命令より前に実行さ
   れるべき命令のアドレスを格納する履歴格納手段と、前
   記命令解読手段が前記第４の命令もしくは前記第４の命
   令より前に実行されるべき命令を解読している間に解読
   する命令のアドレスにより前記履歴格納手段を検索し前
   記命令のアドレスが前記履歴格納手段に格納されている
   場合は、前記命令先読み手段に対して前記第６の命令の
   アドレスを出力するか、もしくは前記命令解読手段に対
   して前記第６の命令の命令コードを、前記命令先読み手
   段に対して前記第６の命令に続く命令を読出すためのア
   ドレスを出力する先行分岐手段とを備え、前記先行分岐
   手段における検索が成功した場合には前記命令実行手段
   が前記第４の命令を実行後、続いて前記第６の命令を実
   行することを特徴としたデータ処理装置。
2. （２）第１の命令を実行する少なくとも汎用レジスタと
   演算器から成る命令実行手段と、前記命令実行手段が前
   記第１の命令を実行している間に前記第１の命令に後続
   する第２の命令を解読する命令解読手段と、前記命令解
   読手段が前記第２の命令を解読している間に前記第２の
   命令に後続する第３の命令を読出す命令先読み手段と、
   前記命令実行手段で実行する第４の命令に後続し前記第
   ４の命令の実行結果に基づいて分岐を行なう第５の命令
   とを実行した結果、前記第５の命令に連続する第６の命
   令を前記命令実行手段が実行する場合（分岐不成立の場
   合）には前記第６の命令のアドレスもしくは前記第６の
   命令の命令コードとこの命令コードに続く命令を前記命
   令先読み手段により読出すためのアドレスおよび前記第
   ５の命令で分岐を判定する条件コードおよび前記第４の
   命令のアドレスもしくは前記第４の命令より前に実行さ
   れるべき命令のアドレスを格納し、また前記第５の命令
   に連続しない第７の命令を前記命令実行手段が実行する
   場合（分岐成立の場合）には前記第７の命令のアドレス
   もしくは前記第７の命令コードとこの命令コードに続く
   命令を前記命令先読み手段により読出すためのアドレス
   および前記第５の命令で分岐を判定する条件コードおよ
   び前記第４の命令のアドレスもしくは前記第４の命令よ
   り前に実行されるべき命令のアドレスを格納する履歴格
   納手段と、前記命令解読手段が前記第４の命令もしくは
   前記第４の命令より前に実行されるべき命令を解読して
   いる間に解読する命令のアドレスにより前記履歴格納手
   段を検索し前記命令のアドレスが前記履歴格納手段に格
   納されている場合は、前記命令先読み手段に対して前記
   第６の命令のアドレスまたは前記第７の命令のアドレス
   を出力するか、もしくは前記命令解読手段に対して前記
   第６の命令の命令コードまたは前記第７の命令の命令コ
   ードを、前記命令先読み手段に対して前記第６の命令ま
   たは前記第７の命令に続く命令を読出すためのアドレス
   を出力する分岐予測手段と、前記命令実行手段が前記第
   ６の命令または前記第７の命令を実行している間に、前
   記履歴格納手段に格納されている前記第５の命令で分岐
   を判定する条件コードとに基づいて前記命令実行手段が
   現在実行している命令が前記第４の命令に続いて実行す
   べき命令であることを検証する分岐検証手段とを備え、
   前記分岐予測手段の予測が正しい場合には前記命令実行
   手段が前記第４の命令を実行後、続いて前記第６の命令
   または前記第７の命令を実行することを特徴としたデー
   タ処理装置。
3. （３）第１の命令を実行する少なくとも汎用レジスタと
   演算器から成る命令実行手段と、前記命令実行手段が前
   記第１の命令を実行している間に前記第１の命令に後続
   する第２の命令を解読する命令解読手段と、前記命令解
   読手段が前記第２の命令を解読している間に前記第２の
   命令に後続する第３の命令を読出す命令先読み手段と、
   前記命令実行手段で実行する第４の命令に後続し、汎用
   レジスタの内容と汎用レジスタの内容もしくは即値との
   比較を行なう第５の命令と前記第５の命令に後続する第
   ６の命令とを実行する場合に、前記第６の命令のアドレ
   スもしくは前記第６の命令の命令コードとこの命令コー
   ドに続く命令を前記命令先読み手段により読出すための
   アドレスおよび前記第５の命令で比較する汎用レジスタ
   を指定する情報もしくは比較する即値および前記第４の
   命令のアドレスもしくは前記第４の命令より前に実行さ
   れるべき命令のアドレスを格納する履歴格納手段と、前
   記命令解読手段が前記第４の命令もしくは前記第４の命
   令より前に実行されるべき命令を解読している間に解読
   する命令のアドレスにより前記履歴格納手段を検索し前
   記命令のアドレスが前記履歴格納手段に格納されている
   場合は、前記命令先読み手段に対して前記第６の命令の
   アドレスを出力するか、もしくは前記命令解読手段に対
   して前記第６の命令の命令コードを、前記命令先読み手
   段に対して前記第６の命令に続く命令を読出すためのア
   ドレスを出力する比較命令除去手段と、前記命令実行手
   段が前記第６の命令を実行している間に、前記履歴格納
   手段に格納されている前記第５の命令で比較する汎用レ
   ジスタを指定する情報もしくは比較する即値を用いて比
   較を行なう比較手段とを備え、前記比較命令除去手段に
   おける検索が成功した場合には前記命令実行手段が前記
   第４の命令を実行後、続いて前記第６の命令を実行する
   ことを特徴としたデータ処理装置。
4. （４）第１の命令を実行する少なくとも汎用レジスタと
   演算器から成る命令実行手段と前記命令実行手段が前記
   第１の命令を実行している間に前記第１の命令に後続す
   る第２の命令を解読する命令解読手段と、前記命令解読
   手段が前記第２の命令を解読している間に前記第２の命
   令に後続する第３の命令を読出す命令先読み手段と、前
   記命令実行手段で実行する第４の命令に後続し、汎用レ
   ジスタの内容と汎用レジスタの内容もしくは即値との比
   較を行なう第５の命令と前記第５の命令に後続し前記第
   ５の命令の実行結果に基づいて分岐を行なう第６の命令
   とを実行した結果、前記第６の命令に連続する第７の命
   令を前記命令実行手段が実行する場合（分岐不成立の場
   合）には前記第７の命令のアドレスもしくは前記第７の
   命令の命令コードとこの命令コードに続く命令を前記命
   令先読み手段により読出すためのアドレスおよび前記第
   ５の命令で比較する汎用レジスタを指定する情報もしく
   は比較する即値および前記第６の命令で分岐を判定する
   条件コードおよび前記第４の命令のアドレスもしくは前
   記第４の命令より前に実行されるべき命令のアドレスを
   格納し、また前記第６の命令に連続しない第８の命令を
   前記命令実行手段が実行する場合（分岐成立の場合）に
   は前記第８の命令のアドレスもしくは前記第８の命令コ
   ードとこの命令コードに続く命令を前記命令先読み手段
   により読出すためのアドレスおよび前記第５の命令で比
   較する汎用レジスタを指定する情報もしくは比較する即
   値および前記第６の命令で分岐を判定する条件コードお
   よび前記第４の命令のアドレスもしくは前記第４の命令
   より前に実行されるべき命令のアドレスを格納する履歴
   格納手段と、前記命令解読手段が前記第４の命令もしく
   は前記第４の命令より前に実行されるべき命令を解読し
   ている間に解読する命令のアドレスにより前記履歴格納
   手段を検索し前記命令のアドレスが前記履歴格納手段に
   格納されている場合は、前記命令先読み手段に対して前
   記第７の命令のアドレスまたは前記第８の命令のアドレ
   スを出力するか、もしくは前記命令解読手段に対して前
   記第７の命令の命令コードまたは前記第８の命令の命令
   コードを、前記命令先読み手段に対して前記第７の命令
   または前記第８の命令に続く命令を読出すためのアドレ
   スを出力する分岐予測手段と、前記命令実行手段が前記
   第７の命令または前記第８の命令を実行している間に、
   前記履歴格納手段に格納されている前記第５の命令で比
   較する汎用レジスタを指定する情報もしくは比較する即
   値を用いて比較し、比較結果と前記履歴格納手段に格納
   されている前記第６の命令で分岐を判定する条件コード
   とに基づいて前記命令実行手段が現在実行している命令
   が前記第４の命令に続いて実行すべき命令であることを
   検証する分岐検証手段とを備え、前記分岐予測手段の予
   測が正しい場合には前記命令実行手段が前記第４の命令
   を実行後、続いて前記第７の命令または前記第８の命令
   を実行することを特徴としたデータ処理装置。