JPH02224123A - 情報処理装置 - 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］ この発明は、マイクロ命令により適応型のクロック変更
を可能にした情報処理装置に関する。

［従来の技術］ ミニコンピユータよりも小規模のコンピュータを、超小
型を意味するマイクロの語を冠してマイクロコンピュー
タと呼ぶことがあるが、マイクロコンピュータのなかで
も１６ビツト処理を採用するような大型のらのには、従
来のミニコンピユータを上回る機能をもつものもあるた
め、回路規模の大小をもって超小型の範ちゅうを定める
のは困難な場合がある。

ミニコンピユータを含めたこうした小型の情報処理装置
にあっては、命令デコーダに相当する機能をユーザに解
放し、中央処理装置内の詳細な動作指示を、ユーザが応
用システムに合わせて組み立てられるよう、マイクロ命
令をユーザ側で自由に定義できるようにしたものがあり
、マイクロ命令により作成したマイクロプログラムを工
夫することで、ユーザは個々の応用システムの拡張範囲
を広げることができる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来の情報処理装置は、中央処理装置が発するマイ
クロ命令を、算術演算や論理演算或はシフト命令などの
データ処理に関連するＦ型命令。

ブランチ、割り込み処理といった実行シーケンスを制御
するＰ型命令、さらには入・出力制御や外部制御などに
関連するＥ型命令のごとく、機能的には大略３種類に分
類できるが、命令形態の観点からは、ソフトウェア上の
論理処理に関連するマイクロ命令と、ハードウェア上の
物理処理に関するマイクロ命令とに大別することができ
る。一般に、情報処理装置が扱うプログラムでは、論理
処理と物理処理とが、交互に或はまた単独でそれぞれシ
ーケンシャルに連続しており、各処理ごとに実行時間も
異なる。しかし、動作クロックが単一周波数に固定され
ていた従来の情報処理装置は、論理処理又は物理処理の
うち、もっとら長い実行時間をもつ命令に合わせてクロ
ック周波数を設定していたため、短時間で処理できる命
令についても、やむなく長周期の動作クロックに従って
実行するケースが多々見受けられ、複数の命令をシーケ
ンシャルに実行する処理過程の随所に冗長性が潜在する
結果、効率の良い情報処理が困難であるといった課題を
抱えていた。

［課題を解決するための手段］ この発明は、上記課題を解決したものであり、処理内容
が定義可変のマイクロ命令に従って、論理処理又は物理
処理を実行する情報処理装置であって一周波数が異なる
複数の動作クロックを選択的に出力するクロック発生手
段と、前記マイクロ命令を解読し、あらかじめ命令ごと
に実行時間を勘案して指定されたクロック周波数を、前
記クロック発生手段に選択指示するクロック周波数選択
指示手段とを具備することを特徴とするものである。

［作用］ この発明は、処理内容が定義可変のマイクロ命令に従っ
て、論理処理又は物理処理を実行する上で、周波数が異
なる複数の動作クロックを選択的に出力するクロック発
生手段に対し、マイクロ命令を解読したクロック周波数
選択指示手段が、命令ごとに実行時間を勘案して指定済
みのクロック周波数を選択指示することにより、マイク
ロ命令ごとに実行時間を勘案した適応型のクロック選択
を行い、論理処理や物理処理に潜在する冗長性を可及的
に排除する。

［実施例］ 以下、この発明の実施例について、第１図ないし第３図
を参照して説明する。第１図は、この発明の情報処理装
置の一実施例を示す概略構成図、第２，３図は、それぞ
れ第１図の要部を具体的に示す回路図及び回路各部の信
号波形図である。

第１図に示す情報処理装置ｌは、中央処理装置の一部を
包含する論理回路部２と、２種類の動作クロックを選択
的に発生するクロック発生手段としてのクロック回路部
３が主要部を構成する。論理回路部２は、マイクロ命令
と命令側々に定義された処理内容の対応関係を記憶する
制御記憶回路４と、プログラムを消化する過程で制御記
憶回路４から読み出されるマイクロ命令を、逐次保持す
るマイクロ命令保持レジスタ５及びマイクロ命令保持レ
ジスタ５に保持されたマイクロ命令を解読するマイクロ
命令デコード回路６といった中央処理装置内の構成要素
に、クロック周期切り替え指示回路７を付加したもので
ある。

マイクロ命令デコード回路６とクロック周期切り替え指
示回路７は、クロック周波数選択指示手段を構成してお
り、マイクロ命令を解読し、あらかじめ命令ごとに実行
時間を勘案して指定されたクロック周波数を、クロック
発生手段であるクロック回路部３に選択指示する。クロ
ック回路部３は、基準発振パルスを生成する発振器８と
、発振器８の発振出力を分周し、２種類の動作クロック
を生成するクロック周期変換回路９と、クロック周期切
り替え指示回路７からの指示に従い、クロック周期変換
回路９が出力する２種類の動作クロックのうちの一方を
選択するクロック周期切り替え回路ＩＯからなる。

以下、クロック周期切り替え指示回路７とクロック周期
切り替え回路ｌＯの具体的な回路構成及び動作について
、第２．３図を併せ説明する。

まず、初期状態においてクロック周期切り替え指示回路
７内のフリップフロップ回路ＩＩ、１２はリセット状態
にあるものとする。また、クロック回路部３内の発振器
８から供給される発振パルスは、クロック周期変換回路
９内で分周され、短周期（高周波）と長周期（低周波）
の２種類の動作クロックが、クロック周期切り替え回路
ＩＯ内の一対のセレクタ回路１３．１４のそれぞれに供
給される。

フリップフロップ回路１１．１２のＱ出力を受けるナン
トゲート回路１５．１６の出力は、ともにハイレベルで
あるため、クロック周期切り替え回路１０内のナントゲ
ート回路１７とアンドゲート回路１８の出力は、ともに
ロウレベルであり、アンドゲート回路１８の出力をデー
タ入力とするフリップフロップ回路１９はリセット状態
にある。

このため、フリップフロップ回路１９のロウレベルのＱ
出力を選択指令として受けるセレクタ回路１３は、長周
期の動作クロックを選択する。また、ナントゲート回路
１５．１６の出力をゲート入力とするアンドゲート回路
２０は、そのゲートを開いているため、セレクタ回路１
３の出力である長周期動作クロックは、そのままアンド
ゲート回路２０を通って論理回路部２に供給される。ま
た、もう一つのセレクタ回路１４は、短周期の動作クロ
ックを選択し、フリップフロップ回路！９と次段の７リ
ツプフロツブ回路２１の各クロック入力端子に供給する
。

ここで、論理回路部２内の制御記憶回路４が、マイクロ
命令保持レジスタ５に対し、第３図に示す時刻ｔｌの時
点で、クロック周期を長周期から短周期に変更するマイ
クロ命令を与えたとする。

この命令は、マイクロ命令デコード回路６にて解読され
、クロック周期切り替え指示回路７内の初段に控える２
個のナントゲート回路２２．２３のうち、一方ナンドゲ
ート回路２２にロウレベルのデコード出力として供給さ
れる。ナントゲート回路２２後段のアンドゲート回路２
４は、フリツプフロツプ回路２１のＱ出力を受けた時点
でゲートを開いているため、デコード出力の供給ととも
に出力がハイレベルに切り替わる。このため、フリップ
フロップ回路１１はセットされ、自身のＱ出力をナント
ゲート回路２２とアンドゲート回路２４を介してセット
入力端子に帰還される結果、セット状態を維持する。

ところで、フリップフロップ回路１１のＱ出力は、ナン
トゲート回路１５にて反転され、ロウレベルの切り替え
指示信号としてクロック周期切り替え回路１０内のナン
トゲート回路１７とアンドゲート回路２０に送り込まれ
る。このとき、ナントゲート回路１６の出力はハイレベ
ルであるため、フリップフロップ回路１９は、アンドゲ
ート回路１８からハイレベルの出力を受けてセットされ
、セレクタ回路１３に対しハイレベルの選択指令を与え
る。その結果、セレクタ回路１３は、短周期の動作クロ
ックを選択する。ただし、アンドゲート回路２０は既に
ゲートを閉じているため、論理回路部２へのクロック供
給は中断される。また、フリップフロップ回路１９によ
りセットされたフリップフロップ回路２１が、もう一つ
のセレクタ回路１４に対しハイレベルの選択指令を与え
ると、ここでは長周期の動作クロックが選択され、これ
が７リツプフロツプ回路１９．２１のクロック入力端子
に送り込まれる。

一方、長周期のクロック入力とともにセットされたフリ
ップフロップ回路２１のＱ出力により、クロック周期切
り替え指示回路７内のアンドゲート回路２４がゲートを
閉じるため、フリップフロップ回路１１はリセットされ
、それまでロウレベルの切り替え指示信号を出力してい
たナントゲート回路１５の出力はハイレベルとなる。そ
の結果、アンドゲート回路２０がゲートを開き、ここに
至って初めてセレクタ回路１３にて選択された短周期の
動作クロックが、アンドゲート回路２０を介、して論理
回路部２に送り出され、論理回路部２の動作クロックは
、長周期（低周波）から短周期（高周波）に切り替えら
れる。

次に、論理回路部２内の制御記憶回路４が、マイクロ命
令保持レジスタ５に対し、第３図に示す時刻ｔ、におい
て、動作クロックを短周期から長周期に変更する命令を
与えたとする。この命令は、マイクロ命令デコード回路
６にて解読され、ナントゲート回路２３の一方の入力を
ロウレベルとする。ナントゲート回路２３の出力を受け
るアンドゲート回路２４は、インバータ回路２５により
反転されてハイレベルとされたフリップ７０ツブ回路２
１のＱ出力を受けているため、結局アンドゲート回路２
４の出力はハイレベルに切り替わり、フリップフロップ
回路１２はセットされる。フリップフロップ回路！２の
Ｑ出力は、ナントゲート回路１６にて反転され、ロウレ
ベルの切り替え指示信号としてクロック周期切り替え回
路ＩＯ内のアンドゲート回路１８．２０に送り込まれる
。その結果、アンドゲート回路！８の出力はロウレベル
に切り替わり、これを受けてリセットされたフリップフ
ロップ回路１９が、ナントゲート回路１７とアンドゲー
ト回路１８を介して帰還されるＱ出力によりリセット状
態を保持する。ただし、アンドゲート回路２０は既にゲ
ートを閉じているため、論理回路部２へのクロック供給
は中断する。

ところで、セレクタ回路１３は、フリップフロップ回路
１９からロウレベルの選択指令を受け、今度は長周期の
動作クロックを選択する。また、フリップフロップ回路
！９によりリセットされたフリップフロップ回路２１か
らの選択指令を受けたセレクタ回路１４は、短周期の動
作クロックを選択し、これをフリップフロップ回路１９
．２１の各クロック入力端子に供給する。

一方、アンドゲート回路２４は、フリップフロップ回路
２１のハイレベルのＱ出力をインバータ回路２５を介し
て反転供給されてゲートを閉じるため、フリツプフロツ
プ回路１２はリセットされる。

その結果、ナントゲート回路１６にて反転されてハイレ
ベルとされたフリップフロップ回路１２のＱ出力が、ア
ンドゲート回路２０のゲートを開くので、セレクタ回路
１３にて選択された長周期の動作クロックが、アンドゲ
ート回路２０を介して論理回路部２に送り出され、動作
クロックは、短周期（高周波）から長周期（低周波）に
切り替えられる。

このように、上記情報処理装置Ｉは、処理内容が定義可
変のマイクロ命令に従って、論理処理又は物理処理を実
行する上で、周波数が異なる複数の動作クロックを選択
的に出力するクロック回路部３に対し、マイクロ命令デ
コード回路６とクロック周期切り替え指示回路７が、命
令ごとに実行時間を勘案して指定済みのクロック周期を
選択指示する構成としたから、マイクロ命令ごとに実行
時間に対応する適応型のクロック選択を行うことで、論
理処理や物理処理に潜在する冗長性を可及的に排除する
ことができる。これにより、例えば論理処理と物理処理
が交互に連続するような場合に、実行時間の長いマイク
ロ命令に対しては、低周波の動作クロックによりクロッ
ク周期を長周期化する一方、逆に実行時間の短いマイク
ロ命令に対しては高周波の動作クロックによりクロック
周期を短周期化することで、与えられた処理の実行に冗
長性を排除することができる。さらにまた、論理処理だ
け又は物理処理だけが連続する場合も、各処理の実行時
間に応じてクロック周期を選択することで、効率の良い
論理処理と物理処理が可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明は、処理内容が定義可変
のマイクロ命令に従って、論理処理又は物理処理を実行
する上で、周波数が異なる複°数の動作クロックを選択
的に出力するクロック発生手段に対し、マイクロ命令を
解読したクロック周波数選択指示手段が、命令ごとに実
行時間を勘案して指定済みのクロック周波数を選択指示
する構成としたから、マイクロ命令ごとに実行時間に対
応する適応型のクロック選択を行うことで、論理処理や
物理処理に潜在する冗長性を可及的に排除することがで
き、従って例えば論理処理と物理処理が交互に連続する
ような場合に、実行時間の長いマイクロ命令に対しては
、クロック周期を長周期化する一方、逆に実行時間の短
いマイクロ命令に対してはクロック周期を短周期化する
ことで、与えられた処理の実行に冗長性を排除し、また
論理処理だけ又は物理処理だけが連続する場合も、各処
理の実行時間に応じてクロック周期を選択することで、
効率の良い論理処理と物理処理が可能である等の優れた
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の情報処理装置の一実施例を示す概
略構成図、第２．３図は、それぞれ第１図の要部を具体
的に示す回路図及び回路各部の信号波形図である。 １０９．情報処理装置、２．、、論理回路部。 ３８０．クロック回路部、６．、、マイクロ命令デコー
ド回路、７．、、クロック周期切り替え指示回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 処理内容が定義可変のマイクロ命令に従って、論理処理
   又は物理処理を実行する情報処理装置であって、周波数
   が異なる複数の動作クロックを選択的に出力するクロッ
   ク発生手段と、前記マイクロ命令を解読し、あらかじめ
   命令ごとに実行時間を勘案して指定されたクロック周波
   数を、前記クロック発生手段に選択指示するクロック周
   波数選択指示手段とを具備する情報処理装置。