JPH02275532A - 先行フェッチ機能つきプロセッサ - Google Patents
先行フェッチ機能つきプロセッサInfo
- Publication number
- JPH02275532A JPH02275532A JP9794189A JP9794189A JPH02275532A JP H02275532 A JPH02275532 A JP H02275532A JP 9794189 A JP9794189 A JP 9794189A JP 9794189 A JP9794189 A JP 9794189A JP H02275532 A JPH02275532 A JP H02275532A
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- JP
- Japan
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- address
- signal
- instruction
- branch
- fetch
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 208000012681 hereditary desmoid disease Diseases 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
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- Advance Control (AREA)
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。
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〕
本発明は先行フェッチ機能つきプロセッサに関し、特に
プログラムフェッチ動作と実行動作を分離し、プログラ
ムフェッチを先行して行なうプロセッサに関する。
プログラムフェッチ動作と実行動作を分離し、プログラ
ムフェッチを先行して行なうプロセッサに関する。
従来、この種のプロセッサは、実行スピードを向上させ
るため、プログラムフェッチ動作と、実行動作とを分離
し、プログラムフェッチを先行して行なうようにしてい
た。具体的には、プロセッサを実行ユニットとフェッチ
ユニットに分離し、フェッチユニットは外部から命令を
入力し、実行ユニットにその命令を出力するFIFO構
成となっていた。
るため、プログラムフェッチ動作と、実行動作とを分離
し、プログラムフェッチを先行して行なうようにしてい
た。具体的には、プロセッサを実行ユニットとフェッチ
ユニットに分離し、フェッチユニットは外部から命令を
入力し、実行ユニットにその命令を出力するFIFO構
成となっていた。
上述した従来のプロセッサは、分岐命令を実行した際、
分岐先の命令がフェッチユニット内にあるかどうかを判
断せず、−律にフェッチユニット内にある命令を全て廃
棄し、新たに分岐先から先行フェッチを始める。従って
、分岐先の命令がフェッチユニット内にあった場合、す
なわちフェッチユニットのFIFOの容量より少ない範
囲の前方分岐であった場合は、すでにフェッチしである
命令を廃棄し、再度フェッチするという無駄な動作を行
なうことになる。この結果、先行フェッチの本来の目的
であるスピード向上が望めないという欠点がある。
分岐先の命令がフェッチユニット内にあるかどうかを判
断せず、−律にフェッチユニット内にある命令を全て廃
棄し、新たに分岐先から先行フェッチを始める。従って
、分岐先の命令がフェッチユニット内にあった場合、す
なわちフェッチユニットのFIFOの容量より少ない範
囲の前方分岐であった場合は、すでにフェッチしである
命令を廃棄し、再度フェッチするという無駄な動作を行
なうことになる。この結果、先行フェッチの本来の目的
であるスピード向上が望めないという欠点がある。
本発明の目的は、実行ユニットが分岐命令を実行した時
に、フェッチユニットがこの分岐先アドレスの命令をす
でにフェッチしている場合は、フェッチユニット内の命
令を廃棄せずに、実行ユニットに転送することにより、
短い範囲の前方分岐に関しては、先行フェッチによる本
来の実行スピードが向上し、またFIFOの容量を大き
くするほど広い範囲の前方分岐に対応することができ、
スピード向上を図られる先行フェッチ機能つきプロセッ
サを提供することにある。
に、フェッチユニットがこの分岐先アドレスの命令をす
でにフェッチしている場合は、フェッチユニット内の命
令を廃棄せずに、実行ユニットに転送することにより、
短い範囲の前方分岐に関しては、先行フェッチによる本
来の実行スピードが向上し、またFIFOの容量を大き
くするほど広い範囲の前方分岐に対応することができ、
スピード向上を図られる先行フェッチ機能つきプロセッ
サを提供することにある。
本発明の構成は、実行ユニットとフェッチユニットとで
構成される先行フェッチ機能つきプロセッサにおいて、
前記フェッチユニット内に、前方分岐時に分岐先アドレ
スと次にフェッチするアドレスの大小関係とその差を出
力するアドレスコンパレータと、このアドレスコンパレ
ータからの大小信号をもとに前記分岐先のアドレスの方
が大きい時及び後方分岐時だけアドレスカウンタに分岐
先アドレスをロードするアドレス制御回路と、前記差信
号をもとに、前記フェッチユニット内の所望の命令を実
行ユニットに転送するフェッチ制御回路とを備えること
を特徴とする。
構成される先行フェッチ機能つきプロセッサにおいて、
前記フェッチユニット内に、前方分岐時に分岐先アドレ
スと次にフェッチするアドレスの大小関係とその差を出
力するアドレスコンパレータと、このアドレスコンパレ
ータからの大小信号をもとに前記分岐先のアドレスの方
が大きい時及び後方分岐時だけアドレスカウンタに分岐
先アドレスをロードするアドレス制御回路と、前記差信
号をもとに、前記フェッチユニット内の所望の命令を実
行ユニットに転送するフェッチ制御回路とを備えること
を特徴とする。
次に、本発明について、図面を参照して説明する。
第1図は本発明の一実施例のブロック図である0本実施
例において、アドレスコンパレータ1が分岐先アドレス
と次にフェッチするアドレスの大小関係とその差を出力
するコンパレータであり、プリセッタブルダウンカウン
タ3及びFIFOシフト制御回路4が、フェッチユニッ
ト内の所望の命令を実行ユニット5に転送する制御回路
である。
例において、アドレスコンパレータ1が分岐先アドレス
と次にフェッチするアドレスの大小関係とその差を出力
するコンパレータであり、プリセッタブルダウンカウン
タ3及びFIFOシフト制御回路4が、フェッチユニッ
ト内の所望の命令を実行ユニット5に転送する制御回路
である。
この実行ユニット5は、分岐がない場合、命令要求信号
15を有効「1」にし、命令許可信号16が有効「1」
になったら命令読込みバス17より命令を読込み、実行
する。分岐時には、分岐アドレスを分岐アドレスバス1
1に出力すると共に、後方分岐であれば後方分岐信号1
4にパルスを出力し、前方分岐であれば前方分岐信号1
3を有効「1」にし、次に命令要求信号15を有効C1
」にする。命令許可信号16が有効rlJになったら、
前方分岐信号13を無効「0」にし、命令読込みバス1
7より命令を読込み、実行する。
15を有効「1」にし、命令許可信号16が有効「1」
になったら命令読込みバス17より命令を読込み、実行
する。分岐時には、分岐アドレスを分岐アドレスバス1
1に出力すると共に、後方分岐であれば後方分岐信号1
4にパルスを出力し、前方分岐であれば前方分岐信号1
3を有効「1」にし、次に命令要求信号15を有効C1
」にする。命令許可信号16が有効rlJになったら、
前方分岐信号13を無効「0」にし、命令読込みバス1
7より命令を読込み、実行する。
アドレスカウンタ6は、アドレスロード信号28に従っ
て分岐先アドレスバス11をプリセットしたり、フェッ
チ信号21に従ってアドレスをインクリメントしなりし
、そのアドレスをフェッチアドレスバス25に出力する
。
て分岐先アドレスバス11をプリセットしたり、フェッ
チ信号21に従ってアドレスをインクリメントしなりし
、そのアドレスをフェッチアドレスバス25に出力する
。
FIFO7は、フェッチ信号21によってフェッチデー
タバス26より命令を読込み、その命令を左づめ、つま
り出力側からつめていき、命令読出し信号22により、
命令読出しバス17に出力する。!、た、アドレスロー
ド信号28によりFIFO7内の全てのデータを廃棄す
る機能も持ち、現在つまっている命令数をFIFO深さ
信号30に出力する。
タバス26より命令を読込み、その命令を左づめ、つま
り出力側からつめていき、命令読出し信号22により、
命令読出しバス17に出力する。!、た、アドレスロー
ド信号28によりFIFO7内の全てのデータを廃棄す
る機能も持ち、現在つまっている命令数をFIFO深さ
信号30に出力する。
OR回路8は、FIFO7の各セルからの有効信号を入
力し、全セルが空の場合空(EMPTY)信号24を有
効「0」にする。NAND回路9は、同様に全セルがつ
まっている場合フル(FULL)信号23を有効「O」
にする。AND回路1.10は、基準クロック12をF
、U L L信号23が有効「0」である場合にマス
クし、フェッチ信号21として出力する。
力し、全セルが空の場合空(EMPTY)信号24を有
効「0」にする。NAND回路9は、同様に全セルがつ
まっている場合フル(FULL)信号23を有効「O」
にする。AND回路1.10は、基準クロック12をF
、U L L信号23が有効「0」である場合にマス
クし、フェッチ信号21として出力する。
アドレスコンパレータ1は、分岐先アドレスバス11と
、フェッチアドレスバス25とFIFO深さ信号30を
それぞれA、B、Cの各入力とし、出力としてはAが8
以上の場合、すなわち分岐先アドレスがFIFO内の命
令にない場合大小信号18を有効「1」にする、またC
−(B−A)の値を差信号19として出力するこの差信
号19は、所望とする命令コードがF I FO7の最
終段から何段手前にあるかという事を示している。
、フェッチアドレスバス25とFIFO深さ信号30を
それぞれA、B、Cの各入力とし、出力としてはAが8
以上の場合、すなわち分岐先アドレスがFIFO内の命
令にない場合大小信号18を有効「1」にする、またC
−(B−A)の値を差信号19として出力するこの差信
号19は、所望とする命令コードがF I FO7の最
終段から何段手前にあるかという事を示している。
この関係を第2図を用いて説明する。斜線の部分がすで
に読込まれている命令とする。今、フェッチアドレスバ
ス25がB番地を示していたとすると、すでに読込まれ
ている命令はB−3〜B−1番地の命令である。次に、
分岐先アドレスバス11がAを示していたとし、これが
B−3〜B−1の間にあるとすれば、B−A=B−(B
−n)=n (n=1.2.3)となる。
に読込まれている命令とする。今、フェッチアドレスバ
ス25がB番地を示していたとすると、すでに読込まれ
ている命令はB−3〜B−1番地の命令である。次に、
分岐先アドレスバス11がAを示していたとし、これが
B−3〜B−1の間にあるとすれば、B−A=B−(B
−n)=n (n=1.2.3)となる。
次に、FIFO深さ信号30は、この場合「3」を示し
ているので、差信号1つは3−nとなり、n=3の場合
(最終段の場合) 「o」、n=2の場合rl」、n
=1の場合「2」となる、すなわち、FIF○の最終段
から何段手前にあるがという事が示される。
ているので、差信号1つは3−nとなり、n=3の場合
(最終段の場合) 「o」、n=2の場合rl」、n
=1の場合「2」となる、すなわち、FIF○の最終段
から何段手前にあるがという事が示される。
プリセッタブルダウンカウンタ3は、大小信号18が無
効r□、の場合、差信号19をロードし、この値を基準
クロック12でデクリメントし、その値が0になった時
、そのカウント動作を停止すると共に、空シフト許可信
号2oを「o」にする。FIFOシフト制御回路4は、
通常パスと、空シフトバスに分離でき、通常パスは4人
力ANDによって作られ、命令要求信号15が有効r1
. 、EMPTY信号24が無効「1」かつAND回路
29の出力が無効「o」である場合、基準クロック12
を命令許可信号16として出力する。空シフトバスは2
人力AND回路によって作られ、AND回路29の出力
が有効「1」である場合基準クロック12を空シフト信
号27として出力する。
効r□、の場合、差信号19をロードし、この値を基準
クロック12でデクリメントし、その値が0になった時
、そのカウント動作を停止すると共に、空シフト許可信
号2oを「o」にする。FIFOシフト制御回路4は、
通常パスと、空シフトバスに分離でき、通常パスは4人
力ANDによって作られ、命令要求信号15が有効r1
. 、EMPTY信号24が無効「1」かつAND回路
29の出力が無効「o」である場合、基準クロック12
を命令許可信号16として出力する。空シフトバスは2
人力AND回路によって作られ、AND回路29の出力
が有効「1」である場合基準クロック12を空シフト信
号27として出力する。
次に本実施例の動作について説明する。
まず、この回路が有効となる短い範囲の前方分岐の場合
、実行ユニット5は、分岐アドレスを分岐アドレスバス
11に出力し、次に前方分岐信号13を有効にする。こ
の結果アドレスコンパレータ1は大小信号18に「0」
を差信号1つにシフトすべき数値を出力する。アドレス
ロード制御回路2は、大小信号18が「0」であるなめ
、アドレスロード信号28をrQJにする。
、実行ユニット5は、分岐アドレスを分岐アドレスバス
11に出力し、次に前方分岐信号13を有効にする。こ
の結果アドレスコンパレータ1は大小信号18に「0」
を差信号1つにシフトすべき数値を出力する。アドレス
ロード制御回路2は、大小信号18が「0」であるなめ
、アドレスロード信号28をrQJにする。
この結果、アドレスカウンタ6は、そのままの動作を続
け、FIF○7もデータを廃棄しない。
け、FIF○7もデータを廃棄しない。
プリセッタブルダウンカウンタ3は、大小信号18が「
0」のため、差信号1つをロードし、差信号1つが「0
」の場合、空シフト許可信号20を「0]にする。この
場合は空シフトが必要ない場合である。AND回路29
の出力は「0」になり、FIFOシフト制御回路4は、
通常パスだけが有効になり、この結果FIF○7からは
あたかも分岐がなかっなかのように、命令が出力される
。
0」のため、差信号1つをロードし、差信号1つが「0
」の場合、空シフト許可信号20を「0]にする。この
場合は空シフトが必要ない場合である。AND回路29
の出力は「0」になり、FIFOシフト制御回路4は、
通常パスだけが有効になり、この結果FIF○7からは
あたかも分岐がなかっなかのように、命令が出力される
。
差信号19が「0」でなかった場合は、空シフトが必要
な場合であり、空シフト許可信号27が出力されると、
命令読出し信号22が出力され、F I FO7が1つ
づつ左側にシフトされる。一方、命令許可信号16は無
効のままなので、実行ユニット5は命令を読み出さない
、必要な分だけ空シフトが行なわれると、空シフト許可
信号2oが「O」になり、FIFOシフト制御回路4は
、通常パスだけが有効になる。この結果命令要求信号1
5に従って、命令許可信号16が有効になり、実行ユニ
ット5が命令を読出し、実行する。
な場合であり、空シフト許可信号27が出力されると、
命令読出し信号22が出力され、F I FO7が1つ
づつ左側にシフトされる。一方、命令許可信号16は無
効のままなので、実行ユニット5は命令を読み出さない
、必要な分だけ空シフトが行なわれると、空シフト許可
信号2oが「O」になり、FIFOシフト制御回路4は
、通常パスだけが有効になる。この結果命令要求信号1
5に従って、命令許可信号16が有効になり、実行ユニ
ット5が命令を読出し、実行する。
次に、長い範囲の前方分岐の場合、アドレスコンパレー
タ1は大小信号18を「1」にする。このなめアドレス
ロード制御回路2は、アドレスロード信号28を「1」
にし、この結果アドレスカウンタ6は分岐アドレスバス
11の内容をロードし、新たにカウント動作を始める。
タ1は大小信号18を「1」にする。このなめアドレス
ロード制御回路2は、アドレスロード信号28を「1」
にし、この結果アドレスカウンタ6は分岐アドレスバス
11の内容をロードし、新たにカウント動作を始める。
FIFO7はアドレスロード信号28に従って、FIF
O内のすべてのデータを廃棄し、新たに先行フェッチを
始める。
O内のすべてのデータを廃棄し、新たに先行フェッチを
始める。
次に、後方分岐の場合、実行ユニット5は後方分岐信号
14を有効「1」にし、アドレスロード制御回路2はア
ドレスロード信号28を「1」にするため、これ以降長
い範囲の前方分岐と同じ動作となる。
14を有効「1」にし、アドレスロード制御回路2はア
ドレスロード信号28を「1」にするため、これ以降長
い範囲の前方分岐と同じ動作となる。
第2図は本発明の第2の実施例のブロック図である。本
実施例は、第1の実施例のFIF○7をリングバッファ
31に置き換えたものである。リングバッファ31は入
力用出力用にそれぞれ独立したポインタを持ち、このポ
インタ操作のみでFIFO的な動作を行なう。本実施例
では、プリセッタブルダウンカウンタ3とFIFOシフ
ト制御回路4の空シフトパスが無くなっているが、その
代りリングバッファ31に大小信号18と差信号]9と
が入力され、リングバッファ31内で出力ポインタを操
作している。
実施例は、第1の実施例のFIF○7をリングバッファ
31に置き換えたものである。リングバッファ31は入
力用出力用にそれぞれ独立したポインタを持ち、このポ
インタ操作のみでFIFO的な動作を行なう。本実施例
では、プリセッタブルダウンカウンタ3とFIFOシフ
ト制御回路4の空シフトパスが無くなっているが、その
代りリングバッファ31に大小信号18と差信号]9と
が入力され、リングバッファ31内で出力ポインタを操
作している。
この場合、大小信号18が「0」になったとき、出力ポ
インタを差信号19の分だけ進めるよう動作する。
インタを差信号19の分だけ進めるよう動作する。
本実施例では空シフトが必要無いなめ、第1の実施例よ
りも高速な動作が可能となる。
りも高速な動作が可能となる。
以上説明したように本発明は、前方分岐の場合、分岐ア
ドレスと次にフェッチするアドレスの大小関係を比較し
、分岐先アドレスが小さい場合は、フェッチユニット内
に先行フェッチした命令を廃棄せずに使用することによ
り、短い範囲の前方分岐に対しては、先行フェッチによ
る本来の実行スピードの向上が望めるという効果がある
。
ドレスと次にフェッチするアドレスの大小関係を比較し
、分岐先アドレスが小さい場合は、フェッチユニット内
に先行フェッチした命令を廃棄せずに使用することによ
り、短い範囲の前方分岐に対しては、先行フェッチによ
る本来の実行スピードの向上が望めるという効果がある
。
第1図は本発明の一実施例のブロック図、第2図は第1
図の差信号の説明を行う図、第3図は本発明の第2の実
施例のブロック図である。 1・・・アドレスコンパレータ、2・・・アドレスロー
ド制御回路、3・・・プリセッタブルダウンカウンタ、
4・・・FIFOシフト制御回路、5・・・実行ユニッ
ト、6・・・アドレスカウンタ、7・・・FIFO18
・・・0R19・・・NAND、10.29.32・・
・AND、11・・・分岐先アドレスバス、12・・・
基準クロック、13・・・前方分岐信号、14・・・後
方分岐信号、15・・・命令要求信号、16・・・命令
許可信号、17・・・命令読出しバス、18・・・大小
信号、19・・・差信号、20・・・空シフト許可信号
、21・・・フェッチ信号、22・・・命令読出し信号
、23・・・FULI、信号、24・・・EMPTY信
号、25・・・フェッチアドレスバス、26・・・フェ
ッチデータバス、27・・・空シフト信号、28・・・
アドレスロード信号、30・・・FIFO深さ信号、3
1・・・リングバッファ。
図の差信号の説明を行う図、第3図は本発明の第2の実
施例のブロック図である。 1・・・アドレスコンパレータ、2・・・アドレスロー
ド制御回路、3・・・プリセッタブルダウンカウンタ、
4・・・FIFOシフト制御回路、5・・・実行ユニッ
ト、6・・・アドレスカウンタ、7・・・FIFO18
・・・0R19・・・NAND、10.29.32・・
・AND、11・・・分岐先アドレスバス、12・・・
基準クロック、13・・・前方分岐信号、14・・・後
方分岐信号、15・・・命令要求信号、16・・・命令
許可信号、17・・・命令読出しバス、18・・・大小
信号、19・・・差信号、20・・・空シフト許可信号
、21・・・フェッチ信号、22・・・命令読出し信号
、23・・・FULI、信号、24・・・EMPTY信
号、25・・・フェッチアドレスバス、26・・・フェ
ッチデータバス、27・・・空シフト信号、28・・・
アドレスロード信号、30・・・FIFO深さ信号、3
1・・・リングバッファ。
Claims (1)
- 実行ユニットとフェッチユニットとで構成される先行フ
ェッチ機能つきプロセッサにおいて、前記フェッチユニ
ット内に、前方分岐時に分岐先アドレスと次にフェッチ
するアドレスの大小関係とその差を出力するアドレスコ
ンパレータと、このアドレスコンパレータからの大小信
号をもとに前記分岐先のアドレスの方が大きい時及び後
方分岐時だけアドレスカウンタに分岐先アドレスをロー
ドするアドレス制御回路と、前記差信号をもとに、前記
フェッチユニット内の所望の命令を実行ユニットに転送
するフェッチ制御回路とを備えることを特徴とする先行
フェッチ機能つきプロセッサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9794189A JPH02275532A (ja) | 1989-04-17 | 1989-04-17 | 先行フェッチ機能つきプロセッサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9794189A JPH02275532A (ja) | 1989-04-17 | 1989-04-17 | 先行フェッチ機能つきプロセッサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02275532A true JPH02275532A (ja) | 1990-11-09 |
Family
ID=14205696
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9794189A Pending JPH02275532A (ja) | 1989-04-17 | 1989-04-17 | 先行フェッチ機能つきプロセッサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02275532A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5918045A (en) * | 1996-10-18 | 1999-06-29 | Hitachi, Ltd. | Data processor and data processing system |
| US6052776A (en) * | 1996-10-18 | 2000-04-18 | Hitachi, Ltd. | Branch operation system where instructions are queued until preparations is ascertained to be completed and branch distance is considered as an execution condition |
| JP2013131036A (ja) * | 2011-12-21 | 2013-07-04 | Fujitsu Ltd | 演算処理装置及び演算処理装置の制御方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61269735A (ja) * | 1985-05-24 | 1986-11-29 | Nec Corp | 電子計算機における命令キユ−制御方式 |
-
1989
- 1989-04-17 JP JP9794189A patent/JPH02275532A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61269735A (ja) * | 1985-05-24 | 1986-11-29 | Nec Corp | 電子計算機における命令キユ−制御方式 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5918045A (en) * | 1996-10-18 | 1999-06-29 | Hitachi, Ltd. | Data processor and data processing system |
| US6052776A (en) * | 1996-10-18 | 2000-04-18 | Hitachi, Ltd. | Branch operation system where instructions are queued until preparations is ascertained to be completed and branch distance is considered as an execution condition |
| JP2013131036A (ja) * | 2011-12-21 | 2013-07-04 | Fujitsu Ltd | 演算処理装置及び演算処理装置の制御方法 |
| EP2608016A3 (en) * | 2011-12-21 | 2014-03-26 | Fujitsu Limited | Processing device and method for controlling processing device |
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