JPH02234274A - パイプライン制御論理の自動生成方法及び制御論理 - 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制御計算機の論理の自動生成方法
に関する。

〔従来の技術〕

超大型計算機や論理ＶＬＳＩの論理規模増大に伴い論理
設計を自動化する手段の提案が種々なされている。設計
の初期段階の論理仕様記述から、プール式レベルの論理
を自動的に生成する方法としては特開昭６０−１６７０
６０号、特開昭６０−２０４０７８号等がある。特に近
年ではパイプライン制御方式の設計が計算機を高性能化
する手段として広く用いられ始めており、パイプライン
計算機の論理設計の自動化が重要と成ってきている． 従来では設計の初期段階の論理仕様記述からパイプライ
ン制御方式の制御系論理回路を自動的に設計する方法は
、特開昭６１−１２８３７４号、特開昭６１−２３１６
０号、特開昭６３−２４３６２号に記載されている。こ
れはリソース競・合が発生した場合に、競合によりデー
タが失われることの無いようにデータの転送を制御する
制御論理を生成する方法である。リソース競合とは多段
に接続されたレジスタ群において、並列に転送されたデ
ータがデータ待ち要因の発生点やデータの合流点で衝突
する現象のことである。第２図のブロック図においてデ
ータが転送される様子を第４図のタイムチャーｉ・に示
し、これに従いリソース競合が発生する様子を示す。

４３０はレジスタＢでデータＤ１がメモリ参照のための
時間待ちをしている状態を示し，４２０はデータＤ１の
時間待ちの間に後述するデータＤ２がレジスタＡからレ
ジスタＢに転送できる状態となったことを示している。

この場合にレジスタＢにおいてリソース競合４４０が発
生する。

４５０はメモリから読みだしたデータであり、４６０は
４５０と並列にレジスタＣにデータＤ３が存在する場合
を示す、このとき転送先のレジスタＤにおいてリソース
競合４７０が発生する。

リソース競合が発生した場合には、データの衝突により
データが失われることを防ぐ制御が必要である。例えば
第５図５２０に示したように、Ｌ／ジスタＢでのデータ
Ｄ１の処理が終了するまでＤ２をレジスタＡで保持する
ための制御である。

従来技術はデータ系論理の構造に基づいて、データの合
流点又はデー待ち要因の発生点でリソース競合が発生す
ることを認識する。例えば第２図に示したデータ系論理
の構造では、メモリＭの前段のレジスタＢ（２３０）は
セレクタの前段のレジスタＣ　（２５０）についてリソ
ース競合が発生することが認識される。さらにレジスタ
Ｃに対してもレジスタＢで発生したリソース競合が波及
する可能性もある．そしてリソース競合が発生すること
がｉＬＩＩｔされたレジスタに対し、必要なデータ保持
制御を行なう制御系論理回路の自動生成を行う． 〔発明が解決しようとする課題〕 上記従来技術ではデータ系論理の構造にのみ基づいてリ
ソース競合の発生箇所を自動認識していた。この方法に
よるとデータの合流点と待ち要因の発生点の全てにおい
て、リソース競合が発生する可能性があると認識される
。しかし実際にリソース競合が発生するデータの合流点
と待ち要因の発生点のうちの一部であり、しかもこの方
法ではリソース競合が前段のレジスタにどう波及するか
は判定できない。例えば第２図に示したブロック図にお
いてレジスタＢ　（２３０）がデータ保持中は２００の
入力ピンＩＮＯからのデータの入力を禁止してしまう仕
様であれば、レジスタＡ、レジスタＢについてはリソー
ス競合は発生しないことになる。従って従来技術では実
際では発生しないリソース競合についてもその発生を認
識する場合があり、リソース競合の発生が認識された全
レジスタに対し、レジスタのデータ保持状態を示す論理
を生成しそれをもとにデータの転送を制御するので、人
手設計に比べ冗長な制御論理を生成するという問題があ
った６ 本発明の目的は論理動作の仕様に基づいて、リソース競
合の発生する箇所を正確に認識することである。これに
よりレジスタのデータ保持状態を示す論理が必要な箇所
にのみ生成されるので、より効率の良い制御論理生成が
可能となる。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は継続接続された複数のレジスタを含むパイプ
ライン論理回路に関する回路記述であって、該複数のレ
ジスタの一つ一つを指定し、該一つのレジスタが信号保
持状態にないときに概論理回路への新たに入力データの
取り込みを行なうことを指定する回路記述に応答して、
該指定された一つのレジスタに対する制御論理として、
該一つのレジスタの信号保持状態を示す第１の回路と、
該第１の回路の出力に応答して該一つのレジスタへの前
段のレジスタの出力の取り込みを指示する第２の回路を
生成し、該一つのレジスタの前段のレジスタに対する制
御論理として、該前段のレジスタの信号保持状態を示す
回路を生成しないで、該第１の回路の出力に応答して該
前段のレジスタへの入力の取り込みを指示する第３の回
路を生成することを特徴とする、パイプライン制御論理
の自動生業方法により達成される。

より具体的には、論理回路の構成要素を表す情報と信号
伝播動作の情報を格納する第１のファイルと、リソース
競合を解消するためにレジスタで信号を保持する動作を
第１のファイルと関連して示す情報として、レジスタの
信号保持条件と、レジスタの信号保持状態を格納する第
２のファイルと、レジスタの信号保持動作を制御するた
めの論理を構成する要素として、レジスタの信号格納可
能性を示す第１の論理テンプレートと、レジスタの信号
保持状態を示す第２の論理テンプレートと、レジスタの
信号保持時間を計測する第３の論理テンプレートと、レ
ジスタの信号保持解除条件の成立を示す第４の論理テン
プレートの４種の論理テンプレートを格納した第３のフ
ァイルを備え、以上３種のファイルを入力としレジスタ
の信号保持動作を制御する論理を生成する方法であって
、第２のファイルの登録内容に基づいて第１のファイル
に登録されたレジスタに対し第３のファイルの論理テン
プレートの割り当てを行い、第２のファイルの内容に基
づいて割り当てたテンプレートの要素数及び相互の結線
関係を定義することで制御論理を生成することである。

〔作用〕

第２のファイルに登録されたレジスタの信号保持状態と
レジスタの信号保持条件を基に、データの合流点及び待
ち要因の発生点のうち実際にリソース競合が発生するレ
ジスタやリソース競合が波及するレジスタを明確に認識
する。さらに認識された箇所に対し第３のファイルの論
理テンプレートを割り当てることで論理生成を行うので
、リソース競合を解消するためのデータ保持制御論理の
冗長な生成は抑止される。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例を図面を用いて詳細に説明する． 第１図は本発明の実施例である論理自動生成処理の構成
を表わす図である。６００は自動生成する論理の仕様を
レジスタ・トランスファレベルの言語記述で表現した、
高位論理記述ファイルである．１０ｏは高位論理記述フ
ァイル６００を入力としてパイプライン制御計算機用の
論理回路を自動生成する論理自動生成処理である。１４
００は論理自動生成処理１００の結果、生成されたプー
ル式レベルの論理を格納する機能論理ファイルである。

７００は論理自動生成処理１００の内部処理であり高位
論理記述ファイル６００の内容をテーブル形式に変換す
る翻訳処理である。１１０と９００は翻訳処理７００に
より作成されるファイルである。１１０は論理回路の構
成要素を表す情報と信号伝播動作の情報を格納する論理
情報ファイルである。論理情報ファイル１１０はデータ
系の論理回路をプール式レベルのモジュールとじて登録
した論理要素テーブル８００と、論理動作の仕様を登録
した論理動作テーブル８５０の２種類のテーブルから成
る。９００はレジスタの信号保持動作を論理情報ファイ
ル１１０と関連して示す情報として，レジスタの信号保
持条件と、レジスタの信号保持状態を格納するデータ保
持情報ファイルである。１０００はレジスタの信号保持
状態を制御するための論理を構成する要素として、レジ
スタの信号格納可能性を示す論理テンプレート１と、レ
ジスタの信号保持状態を示す論理テンプレート２と、レ
ジスタの信号保持時間を示す論理テンプレート３と、レ
ジスタの信号保持解除条件成立を示す論理テンプレート
４の４種の論理テンプレートを格納した論理テンプレー
トファイルである．１５００ｔｉｌｌ０，９００．１０
００（７）３種のファイルを入力としてレジスタの信号
保持動作を制御する論理を生成する処理であって、デー
タ保持情報ファイル９００の登録内容に基づいて論理情
報ファイル１１０に登録されたレジスタに対して論理テ
ンプレートファイル１０００の論理テンプレートの割り
当てを行い、さらにデータ保持情報ファイル９００の内
容に基づいて割り当てたテンプレートの要素数及び相互
の結線関係を定義することで制御論理を生成する制御論
理生成処理である。本実施例ではデータ保持情報ファイ
ル９００を設けて、これをもとにレジスタごとにリソー
ス競合の発生の有無を認識し、論理テンプレートファイ
ル１０００中の論理テンプレートを割り付け、論理生成
を行うところに特徴がある．次に論理自動生成処理の入
出力となる４種のファイルについて説明する。

高位論理記述ファイル６００には計算機の設計の初期段
階で決定されるデータ系論理の構造の仕様と、データが
転送される様そを示す論理動作の仕様記述が格納されて
いる。高位論理記述の動作仕様を表現する記述の例を第
６図（ａ），（｝＋）に示す．第６図（ａ）は文６１０
以降文６５０までで示した動作ＳＴＯＲＥ２と、文６６
０以降文６９４までで示した動作ＳＴＯＲＥ６の２種類
の論理動作の記述例を示している。文６２０中のＲＥＱ
２＆６ＢＵＳＹ　（ＲＥＧＢ）　、文６７０中のＲＥＱ
６＆’ＢＵＳＹ　（ＲＥＧＢ）は前述した２種の論理動
作が開始される条件である。．ＲＥＱ２，ＲＥＱ６はそ
れぞれＳＴＯＲＥ２，ＳＴＯＲＥ６の動作の起動を要求
する信号である。＆、゜は論理和と否定を表す記号であ
り、ＲＥＧＡ．ＲＥＧＢはレジスタＡ，レジスタＢのこ
とである。

文６３０中のＴｏ　　ＲＥＧＡ←■Ｎ；はデータが入力
ピンＩＮからレジスタＡへタイミングＴＯで転送される
ことを表現する基本動作の記述である． Ｅ記の基本動作の記述に加えて、文６２０中のＢＵＳＹ
　（ＲＥＧＢ）と文６４０中のＨＯＬＤＦＯＲ．（２）
はパイプライン制御方式の論理動作仕様記述においてレ
ジスタのデータ保持動作を記述するために用いた句であ
る。文６２０中のＢＵｓｙ　（ＲＥＧＢ）はレジスタＢ
がデータを格納中である状態を句として表している。文
６４０中のＨＯＬＤ　　ＦＯＲ　（２）はレジスタＢが
２サイクルのデータ保持が必要であることを示す句であ
る。

動作ＳＴＯＲＥ２の記述が示す論理仕様は第２図に示し
たブロック図の入力ビンＩＮＯ、レジスタＡ、レジスタ
Ｂ、メモリＭの直列に接続されたデータ系論理構造の部
分と、第５図に示すタイムチャートテアル。ＢＵＳＹ句
とＨＯＬＤ　　ＦＯＲ句の利用により、文６２０はレジ
スタＢのデータ保持中は動作の起動要求ＲＥＱ２が成立
しても動作ＳＴＯＲＥ２は起動されないことを示す。

文６４０はレジスタＢはレジスタＡから転送されたデー
タを２サイクル保持する必要があることを示す。この仕
様では第５図の５２０に示したようにレジスタＢがデー
タ保持状態になった次のサイクルはレジスタＡで後続す
るデータを保持し、その後は次のデータは受け付けない
ことになる。

このような複雑なパイプライン制御方式の論理動作が文
６１０以降文６５０までの記述として簡単に表現される
。一方、レジスタのデータ保持解除条件が信号値の成立
によって示される場合は、第６図（ｂ）に示した記述と
なる。これは第６図（ａ）と同様のデータ系論理の構造
に対する論理動作の記述であり、文６９５以降文６９９
までで動作ＳＴＯＲＥＳを示している。文６９９中のＲ
ＥＱＳ’ＢＵＳＹ　（ＲＥＧＢ）は論理動作が開始され
る条件であり、ＲＥＱＳはＳＴＯＲＥＳの動作の起動を
要求する信号である。

文６９８中のＨＯＬＤ　　ＵＮＴＩＬ（ＳＴＲＥＮＤ）
はＢＵＳＹ句やＨＯＬＤ　　ＦＯＲ句や同様にパイプラ
イン制御方式の論理動作仕様記述においてレジスタのデ
ータ保持動作を記述するために用イる句であり、レジス
タＢにいったん格納したデータは信号ＳＴＲＥＮＤが成
立するまで保持しておくことを示す。高位論理記述ファ
イル６００はパイプライン制御方式のハードウェア動作
を容易に記述できることが特徴である。

高位論理記述ファイル６００のＢＵＳＹ句、ＨＯＬＤ　
　ＦＯＲ句、ＨＯｒ．，Ｄ　　ＵＮＴＩＬ句の記述の部
分からデータ保持情報ファイル１２００が、その他の記
述の部分から論理情報ファイル１−１０がそれぞれ作成
される。

第８図（ａ）．（ｂ）は論理情報ファイル１１０を構成
する論理要素テーブル８００と論理動作テーブル８５０
の例である。

論理要素テーブル８０ｏは対応する複数の行からなるテ
ーブルである。各行においてフィールド８０５は論理回
路を構成する論理要素を示す論理要素ベースを格納する
。フィールド８１０とフィールドにはフィールド８０５
に格納された論理要素に対応する信号源と信号先を示す
論理要素ソース、論理要素シンクが登録される。フィー
ルド８２０には論理動作テーブルの対応する登録行をポ
イントする制御論理生成情報が登録される。

論理動作テーブル８５０は対応する複数の行からなるテ
ーブルである。フィールド８５５は論理動作の名称を示
すシーケンス名称を格納する。フィールド８６０は論理
動作内の順序を示すステップ情報を格納する．フィール
ド８６５は転送動作の行われるクロックタイミング示す
クロック情報を格納する．フィールドはステップに記述
された動作が実行される条件を示すステップ起動条件を
格納する。

第９図にデータ保持情報ファイル９００の例を示す。デ
ータ保持情報ファイル９００は対応する複数の行から成
り、ＢＵＳＹ句、ＨＯＬＤ　　ＦＯＲ句ＨＯＬＤ　　Ｕ
ＮＴＩＬ句により記述されたパラメータを格納する。デ
ータ保持情報ファイル９００のエントリは論理動作テー
ブル８５０のエントリに一対一に対応する。ホールド情
報９１０は論理動作テーブル８５０の各エントリの転送
勤作に対し、転送先レジスタがデータ保持条件として最
低何サイクル間データを保持するようにＨ○ＬＤ，，＝
ＦＯＲ句で指定されているかを示し、さらにＨＯＬＤ　
　ＮＵＴＩＬ句で指定されたデータ保持解除条件を示す
信号名称を格納する。ビジー情報９２０は対応する論理
動作テーブル８５０のステップ起動条件８７０のプール
式がＢＵＳＹ句を項に持っていれば、ＢＵＳＹ句が記述
されているレジスタについて、その名称を登録する。

第１０図に論理テンプレートファイル１０００の例を示
す。論理テンプレートは論理回路中に頻出する論理から
定形の構造を持った部分を抽出したものである。論理テ
ンプレートを構成する論理ゲートをテンプレートベース
１０１０に登録し、それに対応する信号源、信号先をテ
ンプレートソース１０２０、テンプレートシンク１０３
０に登録する． 論理テンプレートファイル１０００に登録される論理の
具体例としてレジスタのセット条件を収集する論理テン
プレート１を第１１図に示し、レジスタのデータ保持状
態を示すための論理テンプレート２を第１２図、レジス
タのデータ保持時間をカウントしデータ保持解除条件が
成立したことを示すための論理テンプレート３を第１３
図、レジスタのデータ保持解除条件を示す信号が成立し
たことを示すための論理テンプレート４を第１４図に示
す。

第１１図の論理テンプレート１ではＴＭＰ　１　３は各
レジスタの転送動作条件の個数文に展開され、そのぞれ
転送動作条件を信号源とする。ＴＭＰ１１は展開された
ＴＭ．Ｐ１３の論埋の総和を取る。

ＴＭＰ１２はレジスタの使用可能性を示す論理としてレ
ジスタのデータ保持状態を示す信号、つまり論理テンプ
レートの出力ＴＭＰ２０を信号源とする。ＴＭＰＩＯは
ＴＭＰＩＩとＴＭＰ１２、さらにクロック信号の論理積
を取る。該テンプレートは（転送動作条件）＆（クロッ
ク信号）＆Ｌ（レジスタ使用可能）という、レジスタの
クロックピンに接続する論理を定式化したものである。

第１１図の論理テンプレートに対応するファイルの登録
内容を第１０図の第１行から第５行に示す。

第１２図に示した論理テンプレート２は、レジスタの状
態を示す論理である。ＴＭＰ２０の論理は（前のサイク
ルにデータ保持している）＆（データ保持解除条件が成
立しない）！（新しいデータがセットされた）という論
理を、レジスタと同じクロック相でラッチしたものであ
る。ここで！は論理和を示す．ＴＭＰ２０は割り当てら
れたレジスタと同じクロツク相のフリップフロップであ
り、その出力はレジスタのデータ保持状態を示す。

ＴＭＰ２４はデータ入力がＴＭＰ２０．クロツク入力，
ｚ．７Ｍｐ２ｏに対し半相遅れのクロック信号のフリッ
プフロップであり，その出力は１サイクル前のレジスタ
のデータ保持状態を示す信号である。ＴＭＰ２２はＴＭ
Ｐ２４と、データ保持解除条件の成立を示す信号である
論理テンプレート３のＴＭＰ３０、又は論理テンプレー
ト４のＴＭＰ４０を信号源とする論理積ゲートである。

ＴＭＰ２３はレジスタに新しいデータがセットされたこ
とを示す、論理テンプレート１のＴＭＰＩＩを入力とす
る論理和ゲートである。ＴＭＰ２１はＴＭＰ２２とＴＭ
Ｐ２３の論理和をとり、その出力はＴＭＰ２０のデータ
ピンに接続される。

第１３図はレシスタのデータ保持サイクル数をカウント
し、指定されたデータ保持時間が終了したかどうかを示
す論理である。ＴＭＰ３５，ＴＭＰ３６，ＴＭＰ３７は
レジスタのデータ保持時間を計測する論理のテンプレー
トであり、ＴＭＰ３５とＴＭＰ３６はレジスタの最大デ
ータ保持時間Ｎに対して［　ｌｏｇ，　Ｎ　］のビット
幅を持つ（［］はガウス記号）。ＴＭＰ３５はレジスタ
と同相のフリップフロップであり、現在データ保持が何
サイクノレ目になるかを示す。ＴＭＰ３６はＴＭＰ３７
と論理テンプレート１のＴＭＰ　１　１　＆ＴＭＰ１２
の否定を入力とし、新たなデータがセットされるとＴＭ
Ｐ３５の内容を初期化し出力する論理積ゲートである。

ＴＭＰ３７の内容に１を加算するための加算回路である
．ＴＭＰ３４はＴＭＰ３５の内容をデコードするデコー
ダの論理回路である。ＴＭＰ３１，ＴＭＰ３２，ＴＭＰ
３３，ＴＭＰ３８はレシスタのデータ保持時間の種類個
のビット幅を持つ。例えばデータ保持時間が２サイクル
と６サイクルの２種類規定されていれば、ビット幅は２
ビットになる．ＴＭＰ３３はデータ保持時間ごとの転送
条件を収集する。データ保持時間が２サイクルのデータ
に対する転送条件がＴＭＰ１３であればＴＭＰ３３はＴ
ＭＰ１３を信号源とする。ＴＭＰ３８は着目するレジス
タと同じクロック条件を収集する論理積ゲートである。

ＴＭＰ３２は着目するレジスタと同じ条件でクロツクさ
れるブリップフロップでクロックピンはＴＭＰ３８、デ
ータビンはＴＭＰ３３を信号源とする。

ＴＭＰ３１は（データが転送された）＆（転送されたデ
ータのデータ保持時間が終了した）ことを示す論理積ゲ
ートであり、ＴＭＰ３２はＴＭＰ３４を入力とする。Ｔ
ＭＰ３０はＴＭＰ３１の総和をとる論理和ゲートであり
，出力はデータ保持条件が成立したか否かを示す． 第１４図に示した論理テンプレート４は、レジスタのデ
ータ保持解除条件の成立を示す論理である。ＴＭＰ４１
，ＴＭＰ４２，ＴＭＰ４３，ＴＭＰ４４はレジスタのデ
ータ保持解除条件の種類数のビット幅を持つ。例えばデ
ータ保持解除条件が２種硝規定されていれば、ビット幅
は２ビットになる。ＴＭＰ４３はデータ保持解除条件ご
との転送条件を収集する．データ保持解除条件がＳＴＲ
ＥＮＤのデータに対する転送条件がＴＭＰ１３であれば
ＴＭＰ４３はＴＭＰ１３を信号源とする．ＴＭＰ４４は
着目するレジスタと同じクロック条件を収集する論理積
ゲートである．ＴＭＰ４２は着目するレジスタと同じ条
件でクロックされるフリップフロップでクロックピンは
ＴＭＰ４４、データピンはＴＭＰ４３を信号源とする．
ＴＭＰ４１は（データが転送された）＆（転送されたデ
ータのデータ保持解除条件が成立した）ことを示す論理
積ゲートであり、ＴＭＰ４２とデータ保持解除条件を示
す信号を入力とする．ＴＭＰ４０はＴＭＰ４１の総和を
とる論理和ゲートであり、出力はデータ保持条件が成立
したか否かを示す．第１２図と第１３図、第１４図に示
した論理テンプレートも第１１図の論理テンプレートと
同様に第１０図に示した論理テンプレートファイルに登
録されている。

第１５図に機能論理ファイル１４００を示す。

機能論理ファイル１４００の内容は論理要素テーブル８
００に対し制御論理生成した結果を追加登録したもので
ある．第１５図（ａ），（ｂ）はそれぞれ第１６図（ａ
）で示した制御論理生成処理の処理１５２０と処理１５
５ｏが終了した段階で機能論理ファイル１４００に登録
される内容を例として示したものである。

次に第７図に示した翻訳処理７００のフローチャートに
基づいて第６図（ａ），（ｂ）に示した高位論理記述フ
ァイル６００の記述例をテーブル形式に翻訳し、論理要
素テーブル８００、論理動作テーブル８５０、データ保
持情報ファイル９００に登録する処理を示す．処理７１
０は翻訳処理の前処理であり，高位論理記述ファイル６
００を読み込みＢＥＨＡＶＩＯＲ文を検索する。

処理７２０以降はＢＥＨＡＶＩＯＲ文の一連の記述に対
する処理である．処理７２０は各ＳＴＥＰ文についてＳ
ＴＥＰ文の転送動作の記述をもとに各論理要素の結線関
係を解析し、論理要素テーブル８００に登録する。例え
ば文６３０は文６４０の ＳＴＥＰＩ　　ＴＯ：ＲＥＧＡ←ＩＮ；ＳＴＥＰ２　Ｔ
Ｏ：ＲＥＧＢ←ＲＥＧＡ　ＨＯＬＤ　ＦＯＲ（２）；よ
り、ＲＥＧＡのソースとしてＩＮ、シンクとしてＲＥＧ
Ｂが解析され、それぞれ論理要素テーブル８００の第２
行に示すように論理要素ベース８０５、論理要素ソース
８１０、論理要素シンク８１５に登録される。処理７３
０は論理要素ベース８０５に登録された論理要素の個々
について、その論理要素を転送先とする転送動作が記述
されたＳＴＥＰ文をもとに、各転送動作の動作名称、ス
テップの番号、クロック信号名称、転送動作条件を収集
し，論理動作テーブル８５０に登録する。

例えば文６３０では動作名称としてＳＲＯＲＥ２、ステ
ップの番号として、１、クロック信号名称としてＴｏ、
転送動作条件としてＲＥＱ２＆ＢＵＳＹ　（ＲＥＧＢ）
がそれぞれ解析される。文６３０の解析結果を登録した
ものが、論理動作テーブル８５０の第１行目である。さ
らに文６４０ではクロック信号としてＴｏ、転送動作条
件としては、該ＳＴＥＰの起動がＲＥＱ２＆ＢＵＳＹ　
（ＲＥＧＢ）が成立してから１サイクル後であることよ
りＲＥＱ２＆ＡＢＵＳＹ　（ＲＥＧＢ）をＴｏでラッチ
した信号をＦＦＯ２と名称付けして解析され，それぞれ
論理動作テーブル８５０の第２行目のクロック８６５、
ステップ起動条件８７０に登録される。さらに論理要素
テーブル８００の制御論理生成情報８２０に対応する論
理動作テーブルの各エントリに対応してＢＵＳＹ句、Ｈ
ＯＬＤ　　ＦＯＲ句、ＨＯＬＤ　　ＵＮＴＩＬ句の記述
をもとに、それぞれの句が持つパラメータをデータ保持
情報ファイル９００に登録する処理である．例えば文６
２０のＢＵＳＹ句によりＲＥＧＢがビジー情報９２０の
１行目に登録される．また文６４０のＨＯＬＤ　　ＦＯ
Ｒ句によりパラメータの２がホールド情報９１０の２行
目に登録される。第６図（ｂ）の翻訳処理ではＨＯＬＤ
　　ＵＮＴＩＬ句によりパラメータのＳＴＲＥＮＤがホ
ールド情報９１０に登録される． 次に以上で説明したファイルを用いて論理自動生成処理
の制御論理生成処理１５００がパイプライン制御方式の
転送制御論理を自動生成する方法を示す．自動生成すべ
き回路の例として第２図の論理システム２００の一部分
を用いる。論理システム２００のデータ系論理のうちデ
ータ入力ピンＩＮＯ　（２０５）とレジスタＡ　（２２
０），レジスタＢ　（２３０）とメモリＭ　（２４０）
によって構成される部分を対象として自動設計を行う。

この論理システムではレジスタＢにセットされたデータ
がメモリを参照しデータを読みだすまでの時間として、
レジスタＢで一旦格納したデータは最低２サイクル保持
しておく必要がある。この論理システムの動作の仕様が
第５図のタイムチャートであり、動作仕様の記述例が第
６図（ａ）に示した例である。タイムチャートが示す動
作仕様と記述との対応は第６図（ａ）の記述例を説明し
た部分で既に述べた。第２図の論理システムにだいし前
述した制御論理を生成した結果を第３図（ａ）に示す．
制御論理生成処理によって３１０のテンプレート１，３
２０のテンプレート１，３３０のテンプレート２、３４
０のテンプレート３が第３図（ａ）に示すように割り当
てられ論理生成される。テンプレート１は第１１図に示
したレジスタのセット論理を生成するためのテンプレー
トである。テンプレート２と３第１２図と第１３図に示
したのはデータ保持制御を行うための論理である。

テンプレート２はレジスタの状態を示す（新しいデータ
をセットして良いかどうかをしめず）論理、テンプレー
ト３はレジスタがデータを格納してからの経過時間をカ
ウントしデータ保持時間が終了したかどうかを示す論理
テンプレートである．第３図（ａ）では３５１はＳＴＯ
ＲＥ２の起動条件を表わす論理和ゲートであり、３５２
はＳＴＯＲＥ２が起動されてから１サイクル後のステッ
プ２の起動条件を表わすフリップフロップである．さら
に３６１はＳＴＯＲＥ６の起動条件を表わす論理和ゲー
トであり、３６２はＳＴＯＲＥ６が起動されてから１サ
イクル後のステップ２の起動条件を表わすフリップフロ
ップである。

さらに第６図（ｂ）の記述に対して、制御論理生成した
結果を第３図（ｂ）に示す．第６図（ｂ）の記述では第
６図（ａ）の記述とはレジスタＢのデータ保持解除条件
がＨＯＬＤ　　ＵＮＴＩＬ句を用いて記述されている点
が異なっており、制御論理生成処理によって３１０のテ
ンプレート１、３２０のテンプレート１、３３０のテン
プレート２，３７０のテンプレート４が第３図（ｂ）に
示すように割り当てられ論理生成される。論理テンプレ
ート４はレジスタのデータ保持解除条が成立したかどう
かをしめず論理テンプレートである。

ここで３７１はＳＴＯＲＥＳの起動条件を表わす論理和
ゲートであり、３７２はＳＴＯＲＥＳが起動されてから
１サイクル後のステップ２の起動条件を表わすフリップ
フロップである。

次に第１５図（ａ），（ｂ），（Ｃ）のフローチャート
を用いて第２図の論理システムに対し制御論理を生成す
る処理を示す。第６図（ａ）の高位論理記述ファイルを
翻訳処理によりテーブルに展開した結果が第８図，及び
第９図である。第８図及び第９図の登録内容に基づ１工
て、以下処理の詳細を説明する。

制御論理生成処理は第１６図（ａ）に示したように、処
理１５１０の論理要素テーブルのエントリのうちレジス
タを検出する処理と、 処理１５２０の各々のレジスタに論理テンプレートを割
り当てる論理テンプレート割り当て処理と、処理１５５
０の割り当てられた論理テンプレートの結線関係を決定
する結線情報生成処理、さらに処理１５９ｏにより論理
要素テーブル８００中に制御論理生成が未完のレジスタ
が無くなるまで上記の処理を繰り返すことで制御論理を
生成する。

第１６図（ｂ）に論理テンプレート割り当て処理のフロ
ーチャートを示す． 処理１５２２はレジスタに対し論理テンプレート４の割
り当てが必要か否か判定する処理である。

着目したレジスタに対応するデータ保持情報ファイル９
００のホールド情報９１０の全てについてデータ保持解
除条件を示す信号が定義されているかどうかを検索する
．データ保持解除条件が定義されていれば、処理１５３
０の論理テンプレート４を割り当てる処理を行う。

テンプレートを割り当てる処理は、論理テンプレートフ
ァイル１０００の登録内容を機能論理ファイル１４００
の論理要素ベース１４１０、論理要素ソース１４２０、
論理要素シンク１４３０に複写する処理である．論理テ
ンプレート４のＴＭＰ４１、ＴＭＰ４２，ＴＭＰ４３，
ＴＭＰ４４はレジスタのデータ保持解除条件の種類個に
展開されて割当てられる。本処理では第６図（ａ）の記
述ではレジスタＢについてはデータ保持解除条件を示す
信号値は与えられていないので論理テンプレート４の割
当ては行わない．第６図（ｂ）の記述ではデータ保持解
除条件として信号ＳＴＲＥＮＤが指定されているので論
理テンプレート４の割当てを行う．この場合ＴＭＰ４１
，ＴＭＰ４２，ＴＭＰ４３，ＴＭＰ４４は１ビットに展
開される。

処理１５２５はレジスタに対し論理テンプレート３の割
り当てが必要か否か判定する処理である。

着目したレジスタに対応するデータ保持情報ファイル９
００のホールド情報９１０の全てについてデータ保持時
間が定義されているかどうかを検索する。データ保持時
間が定義されていれば、処理１５３０の論理テンプレー
ト３を割り当てる処理を行う。

論理テンプレート３はＴＭＰ３５，ＴＭＰ３６，ＴＭＰ
３７がそれぞれ［Ｌｏｇ．　Ｎ　］個（Ｎ：レジスタの
データ保持時間の最大数）、ＴＭＰ３１，ＴＥＰ３２，
ＴＭＰ３３，ＴＭＰ３８はレジスタのデータ保持時間の
種類個に展開されて割当てられる。例えばレジスタＢに
ついてはＴＭＰ３５，ＴＭＰ３６，ＴＭＰ３７は［Ｌｏ
ｇ２６　］　＝　３個、ＴＭＰ３１，ＴＭＰ３２，ＴＭ
Ｐ３３，ＴＭＰ３８は２個に展開される． 処理１５３５はレジスタに対し論理テンプレート２の割
り当てが必要か否か判定する処理である。

レジスタについて論理記述中にＢＵＳＹ句を用いた記述
が無い場合は、データ構造上に発生するリソース競合は
該レジスタのデータ保持状態と無関係であることが判定
できる．従って着目したレジスタに対応するデータ保持
情報ファイル９００のビジー情報９２０に登録がある場
合のみ、処理１５４０の論理テンプレート２を割り当て
る処理を行う． 処理１５４５の論理テンプレート１を割り当てる処理は
全てのレジスタについて行われる。

以上の処理により第２図の論理システムのレジスタＢに
対してはホールド情報９１０にパラメータが登録されて
おり、さらにビジー情報９２０に名称が登録されている
ので論理テンプレート１，２，３が割り当てられる。さ
らにどちらのフィールドにも登録の無いレジスタＡにつ
いては論理テンプレート１が割り当てられる．論理テン
プレート１がレジスタＡの制御論理として機能論理ファ
イル１４００に登録される例を第１５図（ａ）に示す。

機能論理ファイル１４００の項番６から１０に、論理テ
ンプレートファイル１０００のテンプレート１に対応す
る部分である項番１から５の登録内容が複写される第１
５図（ａ）で＊で示した部分はこの段階では未定義であ
る．第１６図（ｃ）は結線情報生成処理１５５０のフロ
ーチャートである．結線情報生成処理１５５０は論理テ
ンプレート割り当て処理１５２０により各レジスタに割
り当てられた論理テンプレートに対し結線関係が未定義
な部分の結線情報を生成する処理である。

処理１５５５は論理動作テーブル８５０のステップ起動
条件８７０に登録されたプール式のうちＢＵＳＹ句の部
分を、ＢＵＳＹ句のパラメータであるレジスタに対して
割り当てた論理テンプレート２の出力名称と置き換える
．この処理は句で抽象的に表現された論理を、実信号名
称で置き換える処理である。つまり第８図（ｂ）ステッ
プ起動条件８７０でＢＵＳＹ句を利用しているエントリ
の第１項と第３項の論理式に対して置き換えを行う．置
き換えの結果、第１項はＲＥＱ２＆’ＲＥＧＢ−ＴＭＰ
２０、第３項はＲＥＱ６＆’ＴＭＰ２ｏとなる． 処理１５６０は割り当てられた論理テンプレート１に対
してテンプレートの入力信号のうち未定義な部分（第１
５図（ａ）で＊で示した部分）を定義する処理である．
転送動作条件、ステップ起動条件，クロツク信号を論理
動作テーブル８５０から収集する．第１５図（ｂ）の例
ではレジスタＡに割り当てたテンプレートが登録されて
いる第９図ＲＥＧＡ−ＴＭＰ１　３の入力としてステッ
プ起動条件８７０からＲＥＱ２＆“ＲＥＧＢ−ＴＭＰ２
０が、第１０項ＲＥＧＡ−ＴＭＰ１４の入力とＬてＲＥ
ＧＡｅ＆ＡＲＥＧＢ−ＴＭＰ２０、第６項ＲＥＧＡ−Ｔ
ＭＰ１０のシンクとしてＲＥＧＡのクロックビンを指定
する．ＲＥＧＢに対しても同様に入力償号が決定される
。

処理１６５６はテンプレート２に対する結線情報の定義
が必要かどうかをレジスタごとに判定する処理である．
テンプレート２が割り当てられていないレジスタＡの場
合は処理を終了する。レジスタＢに対しては処理１５７
ｏ以降の処理を続行する。

処理１５７０はテンプレート１に対する入力信号のうち
テンプレート２が割り当てられている場合のみ必要な部
分の信号を収集する。ＲＥＧＢに対してはＲＥＧＢ−Ｔ
ＭＰ１２の入力としてテンプレート２の要素であるＲＥ
ＧＢ−ＴＭＰ２０（レジスタの状態を示す論理）を信号
源として定義する。

処理１５７５は自慮テンプレート２に対する入力信号を
収集する。ＲＥＧＢに対して割り当てたテンプレート２
の論理ゲートの入力として以下の信号が収集される。Ｔ
ＭＰ２０のクロック入力として、レジスタと同相のクロ
ック信号．ＴＭＰ２２のソースとしてＲＥＧＢ−ＴＭＰ
ＩＩ．ＴＭＰ２３のソースとしてテンプレート３が割当
てられていればＲＥＧＢ−ＴＭＰ３０、テンプレート４
が割当てられていればＲＥＧＢ−ＴＭＰ３０．ＴＭＰ２
４のクロック入力にレジスタの半相遅れのクロック信号
Ｔ１である。

処理１５８０はテンプレート３に対する結線情報の定義
が必要かどうかをレジスタごとに判定する処理である。

ＲＥＧＢに対しては処理１５８５以降の処理を続行する
． 処理１５８５は論理テンプレート３に対する入力信号を
生成する．論理動作テーブル８５０から、以下の信号を
収集する．ＴＭＰ３２　（０　：　１）（展開されたＴ
ＭＰ３２の０から１ビット目を示す）のクロック入力に
レジスタと同相のクロック信号．ＴＭＰ３３　（０）の
ソースに、レジスタのデータ保持で２サイクル必要なケ
ースの転送動作条件としてＲＥＧＢ−ＴＭＰ１３−０。

ＴＭＰ３３（１）のソースに、レジスタのデータ保持が
２サイクル必要なケースの転送動作条件としてＲＥＢＢ
−ＴＭＰ１３−１．ＴＭＰ３１　（０）のソースにはＴ
ＭＰ３２　（０）とデータ保持後２サイクルが経過した
ことを示す信号ＴＭＰ３２　（１）とデータ保持後６サ
イクルが経過したことを示す借号ＴＭＰ３４の第６出力
をとる。ＴＭＰ３６のソースにはＲＥＧＢ−ＴＭＰ１１
＆ＲＥＧＢ−ＴＭＰ１２の否定をとる。

処理１５９ｏはテンプレート４に対する結線情報の定義
が必要かどうかをレジタごとに判定する処理である。第
６図（ａ）の記述の場合はＲＥＧＢに対しては処理１５
９５以降の処理を行わない。

第６図（ｂ）の記述の場合はＲＥＧＢに対しては、処理
１５９５以降の処理を続行する。

処理１５９５は論理テンプレート４に対する入力信号を
生成する。論理動作テーブル８５０から、以下の信号を
収集する。ＴＭＰ４４のソースとしてＲＥＧＢ−ＴＭＰ
１１、ＲＥＧＢ−ＴＭＰ１２、とレジスタと同相のクロ
ック信号。ＴＭＰ４２のクロック入力にＴＭＰ４４、デ
ータ入力にＴＭＰ４３を取る。ＴＭＰ４３のソースに，
レジスタのデータ保持解除条件がＳＴＲＥＮＤであるケ
ースの転送動作条件としてＲＥＧＢ−ＴＭＰｌ３−０．
ＴＭＰ４１のソースにはＴＭＰ４２とデータ保持解除条
件を示す信号ＳＴＲＥＮＤをとる。

以上の処理により図３に示したように各々のレジスタに
対しデータ保持を制御する制御論理が生成される。

〔発明の効果〕

前述した方法によりパイプライン処理におけるデータ転
送制御論理が論理動作の効果的な記述をもとに少ないゲ
ート数で生成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は論理自動生成処理の構成を示すフローチャート
である。第２図は自動生成対象とする簡単な論理システ
ムのモデルである。第３図は第２図の論埋システム１こ
たいし制御論理の生成を行なった結果である。第４図は
論理自動生成処理によって生成される制御論理の性質を
示すタイムチャートである。第５図は自動生成対象とす
る論理動作の仕様を示すタイムチャートである。第６図
は論理自動生成システムの入力と成る高位論理記述の例
である。第７図は翻訳処理のフローチャートである。第
８図には論理自動生成システムの論理情報ファイルを示
す。第９図にはデータ保持情報ファイルを示す。第１ｏ
図には論理テンプレートファイルを示す。第１１図には
論理テンプレート１の例を示す。第１２図には論理テン
プレート２の例を示す。第１３図には論理テンプレート
３の例を示す。第１４図には論理テンプレート４の例を
示す。第１５図は機能論理ファイルを示す。第１６図は
制御論理生成処理のフローチャートを示す。 茅ｌ回 ′ｖ７　２　図 黛 朶 回 華 図 乎　ｂ団 （へ冫 ′ｓ４６回 （レ） 竿？凹（αｐ ｇｏｏ　　事Ｉ１！理慢１肇、テーフ゛ル弔 ？団 （トジ ヱ印 言尚理１娼恒テーフ）レ 卒 図 楽 図 乎９図 第 １了　゜トｉＤ 多１５口 （レ２ 第１６１￥１（α） 卿弗Ｉｌ備１土成処理 １５つＯ 寮！６日（ｂ） ｔ箭狸テン７゜シ一ト劃ソｈ１処理 系 日 （（Ａ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、継続接続された複数のレジスタを含むパイプライン
   論理回路に関する回路記述であって、該複数のレジスタ
   の一つを指定し、該一つのレジスタが信号保持状態にな
   いときに該論理回路への新たな入力データの取り込みを
   行なうことを指定する回路記述に応答して、該指定され
   た一つのレジスタに対する制御論理として、該一つのレ
   ジスタの信号保持状態を示す第１の回路と、該第１の回
   路の出力に応答して該一つのレジスタへの前段のレジス
   タの出力の取り込みを指示する第２の回路を生成し、該
   一つのレジスタの前段のレジスタに対する制御論理とし
   て、該前段のレジスタの信号保持状態を示す回路を生成
   しないで、該第１の回路の出力に応答して該前段のレジ
   スタへの入力の取り込みを指示する第３の回路を生成す
   ることを特徴とする、パイプライン制御論理の自動生成
   方法。 ２、パイプライン制御の論理回路の構成要素を表す情報
   と、論理回路の構成要素であるレジスタ上を信号が伝播
   する動作を表す情報を格納する第１のファイルと、パイ
   プライン制御により多段に接続されたレジスタ上を複数
   の信号が並列に伝播し、レジスタに対し複数の信号が競
   合した場合に対し、競合状態を解決するためにレジスタ
   で信号を保持する動作を第１のファイルと併せて示す情
   報として、レジスタの信号保持状態、及びレジスタの信
   号保持条件を表す情報を格納する第２のファイルと、レ
   ジスタの信号保持動作を制御する論理を構成するための
   テンプレートとして、レジスタの信号格納可能性を示す
   第１の論理テンプレートと、レジスタの信号保持状態を
   示す第２の論理テンプレートと、レジスタの信号保持時
   間を計測する第３の論理テンプレートと、レジスタの信
   号保持解除条件の成立を示す第４の論理テンプレートの
   ４種の論理テンプレートを格納した第３のファイルの、
   以上の３種のファイルを入力とし該入力情報から、レジ
   スタに対する信号の競合状態を解決するためにレジスタ
   で信号を保持する動作を制御する論理を生成する方法で
   あって、第３のファイルの登録内容に基づいて第１のフ
   ァイルに格納されたレジスタに対し第３のファイルの論
   理テンプレートの割り当てを行い、第２のファイルの内
   容に基づいて割り段てたテンプレートの要素数及びテン
   プレート間の相互の結線関係を定義することで制御論理
   を生成することを特徴とする、パイプライン制御論理を
   生成することを特徴とする、パイプライン制御論理の自
   動生成方法。 ３、前記第１のファイルの情報を言語記述で表現し、第
   ２のファイルの情報をレジスタの信号保持条件を表す句
   とレジスタの信号保持状態を表す句によって言語記述中
   に表現した第４のファイルを有し、第４のファイルを第
   １及び第２のファイルに変換しこれを入力として制御論
   理を生成することを特徴とする、特許請求の範囲第２項
   に記載のパイプライン制御論理の自動生成方法。 ４、特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の制御論理
   自動生成方法によって生成されたパイプライン制御論理
   。