JPH0247725A

JPH0247725A - データ処理装置

Info

Publication number: JPH0247725A
Application number: JP63198226A
Authority: JP
Inventors: Toshimichi Matsuzaki; 敏道松崎; Takashi Sakao; 坂尾　隆
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1988-08-09
Filing date: 1988-08-09
Publication date: 1990-02-16
Anticipated expiration: 2010-08-09
Also published as: JPH0774992B2

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２命令を同時に解読して処理するデータ処理装
置に関する。

従来の技術従来のデータ処理装置において処理の高速化を図るため
に、２つの解読器を設けて２命令を同時に解読し、２つ
の演算ユニットを同時に動作させる方法がとられている
。例えば、特開昭６３−４９８４３号では、算術演算と
論理演算との２つの命令をそれぞれ独立な第１の解読器
と第２の解読器とによって解読し、算術演算ユニットと
論理演算ユニットとを同時に動作させることによって性
能を向上している。

また他の例では、−度解読した命令を解読済命令バッフ
ァに一定のサイズだけ保持しておき、ループによって解
読済命令バッファ内の命令が繰返して使用できる場合に
限り解読済命令バッファがら複数の実行ユニットに対し
て解読命令を与えるという方法がある。　（”ＴＲ０Ｍ
仕様に基づ＜３２ビツトマイクロプロセツサＴＸ３のＣ
ＰＵアーキテクチャの検討”　電子情報通信学会技術研
究報告コンピュータシステム、Ｙｏｌ、８．Ｎｏ、４２
２．１９８８　）発明が解決しようとする課題従来のデータ処理装置にあっては、固定語長命令体系に
おける２命令の同時解読は、解読中の命令に後続する命
令の位置が決まっているため容易である。従って、後続
命令を解読する第２の命令解読器を１つ追加するだけで
２命令同時解読が可能である。但し、解読ハードウェア
の増加を抑えるために、それぞれの解読器が解読する命
令の分担を算術演算と論理演算といったように予め決め
ておき、それぞれの解読器で解読ハードウェアが重複し
ないようにしている。このように２つの解読器間で解読
する命令の分担を決めてしまうと、解読器のハードウェ
ア増加は抑えられるが、常に２命令の同時解読を行うの
が困難になり、場合によっては１命令に対して２回解読
する必要が生じる。そのためコードスケジュールによっ
て２種類の命令をインタリーブする等の対策が必要とな
り、コンパイラへの負担が増加するといった問題かある
。

可変語長命令体系においては、解読中の命令に後続する
命令の位置が現在解読中の命令の解読結果によって決定
されるため、２命令同時解読するためには解読中の命令
に後続する命令語を同時解読する第２の解読器を複数設
けたり、或は第２の命令解読器に入力する命令語を選択
するセレクタを設け、第１の命令解読器の解読結果によ
ってセレクタを制御し、第２の命令解読器の入力を決定
するといったことを行っていた。そのため、解読器のハ
ードウェアが増加したり、解読に要する時間が増加する
という問題点があった。また、可変語長命令体系では２
命令の同時解読が困難であるため１命令毎に解読した解
読結果を保持しておき、実行ユニットに解読結果を供給
する際に２命令分を同時に与えることによって、２命令
の同時実行を行っていた。そのため、大容量の解読済命
令バッファが必要であった。更に解読済命令バッファに
解読済命令が蓄積されるまでの間は、１命令解読によっ
て実行スループットが決定されてしまうという問題があ
った。

本発明は、可変語長命令体系において解読ハードウェア
を著しく増加させることなく２命令の同時解読を行うデ
ータ処理装置を提供することを目的としている。さらに
、条件付き分岐命令とそれに後続する命令を同時に解読
し、条件付き分岐命令の実行を高速に行うデータ処理装
置を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段上記目的を達成するために、本発明のデータ処理装置に
おいては、可変語長命令体系の命令を解読する第１の命
令解読器と、可変語長命令体系の命令のうち２命令同時
解読の対象となる命令を解読する第２の命令解読器と、
第１゛の命令解読器が解読中の命令に後続する命令列の
中に第２の命令解読器によって解読可能な命令の存在を
先見的に検出する第３の命令解読器と、前記第３の命令
解読器の検出結果を前記第１の命令解読器の命令境界を
表わす出力によって有効とし、前記第３の命令解読器が
解読中の命令を第２の命令解読器に供給すると同時に前
記命令の後続命令を第１の命令解読器に供給するように
制御する命令供給手段とを備える。

また、条件付き分岐命令を高速化するために、本発明の
データ処理装置においては、条件付き分岐命令の分岐先
アドレスを計算する加算器と、条件の成立を検出する比
較器と、条件が成立した場合に限り条件付き分岐命令に
後続する命令の実行を抑止すると同時に、前記加算器の
分岐先アドレスから命令の処理を開始させる分岐制御手
段とを備える。

作　　　用本発明は上記手段により、可変語長命令体系において解
読ハードウェアを著しく増加させることなく２命令の同
時解読を行う。

また、条件付き分岐命令の実行速度を向上し、条件が非
分岐の場合には見掛は上条性付き分岐命令の実行うロッ
クを零にする。

実施例第１図は本発明の一実施例のデータ処理装置の構成を示
すブロック図である。図において、１０は実行に先立っ
て予め命令をフェッチする命令フェッチユニット、１１
は命令フェッチユニット１０によって用意された命令を
蓄える命令バッファであり、解読に必要な命令を解読器
に供給する。

１２は可変語長命令を解読する第１の命令解読器であり
、２命令同時解読の対象となる命令を除く全ての命令を
解読する。１３は２命令同時解読の対象となる命令だけ
を解読する第２の命令解読器、１４および１６は第１の
命令解読器１２が解読中の命令に後続する命令語を解読
し、後続命令の中に２命令同時解読の対象となる命令の
存在を検出する第３の命令解読器である。１０１および
１０３はその検出結果である。１７は第１の命令解読器
１２が解読する命令語およびそれに後続する命令語を保
持する命令レジスタ、１８は第２の命令解読器１３が解
読する命令を保持する命令レジスタである。１９は命令
レジスタ１７および１８をシフト制御する命令供給手段
制御部であり、検出結果１０１および１０３のいずれか
一つを、第１の命令解読器１２が解読した命令境界をし
めず出力１００によって有効とし、有効な検出結果を出
力した第３の命令解読器が解読している命令を命令バッ
ファ１８へ格納するように制御する。２０は命令解読器
１２および１６に命令を供給する命令供給手段である。

２１は解読済命令レジスタであり命令解読器１２および
１３が解読した命令の解読結果を一時保持する。２２は
解読済命令レジスタ２１の指令１０４の内容に従って演
算を実行する実行ユニットであり、実行に必要なＡ　Ｌ
　Ｕ。

シフタ、汎用レジスタ等を含む。２３はアドレス計算専
用の加算器２４を備えた分岐先アドレス計算手段であり
、解読命令レジスタ２１の指令１０５の内容に従って条
件付き分岐命令或は無条件分岐命令等の、分岐先アドレ
ス１０６を実行ユニット２２とは独立に計算する。２５
は分岐制御手段であり、解読済命令レジスタ２１の指令
１０７に含まれる条件付き分岐命令の条件コードと、実
行ユニット２２が出力する演算結果フラグ１０８とを入
力し、比較器２６によって分岐条件成立の有無を検出す
る。分岐条件が成立した場合には分岐成立信号１０９に
よって、分岐命令に後続する命令の実行を抑止すると同
時に、分岐先アドレス１０６から命令を再開するように
制御する。なお、無条件分岐命令の場合には分岐成立信
号１０９が必ず出力される。２７はプロセッサ外部との
データ転送を制御するバス転送ユニットである。　　第
２図は本発明のデータ処理装置により、可変語長命令を
２命令同時解読する場合の動作を説明するための図であ
る。以下、第１図と第２図により本発明の実施例の動作
を説明する。

第２図（１）は実行する命令列の順序を示す図で、ＡＯ
命令から順に実行する。命令列ＡＯ，Ａ１、Ａ２、Ａ３
の内ＡＯ命令は１６ビツトのディスプレースメントを持
ち、Ａ１命令は２命令同時解読の対象となる命令である
とする。従って、Ａ１命令とＡ２命令とを２命令同時に
解読するものとする。第２図（２）は第１の命令解読器
がＡＯ命令を解読中の命令レジスタ１７および１８の状
態を示す図である。命令レジスタ１７を構成する４つの
１６ビツトの命令レジスタＩＲＱおよびＩＲ３には命令
列の順に、ＩＲＱにＡＯ命令、ＩＲｌにＡＯ命令のディ
スプレースメント、ＩＲ２にＡ１命令、ＩＲ３にＡ２命
令が格納される。この時、第１の命令解読器１２はＩＲ
ＱのＡＯ命令を解読し、命令の境界がＩＲＩとＩＲ２の
間であることを示す信号１００を出力する。これと並行
して第３の命令解読器１４〜１６はそれぞれＩＲＩ〜Ｉ
Ｒ３のそれぞれディスプレースメント、ＡＩ命令、Ａ２
命令を解読し、２命令同時解読の対象となる命令が存在
するか否かを検査して信号線１０１および１０３に結果
を出力する。この際、第３の命令解読器１４〜１６は命
令の境界を認識していないのでＩＲＩのディスプレース
メント値が偶然的に２命令同時解読の対象となる命令の
コードと一致する場合には、第３の命令解読器１４は誤
った検出結果を信号線１０１に出力する。命令供給手段
制御部１９は命令の境界を示す信号１００によって信号
線１０１及び１０３から誤った検出結果を排除し、検出
結果１０２が有効であると判断する。それに基づいて命
令レジスタ１７及び１８をシフト制御し、ＩＲ２の命令
Ａ１を命令レジスタ１８に、後続するＩＲ３の命令Ａ２
を命令レジスタＩＲＱに格納する。その状態を第２図（
３）に示す。同図（３）の状態で第１の命令解読器１２
がＡ２命令を解読し、第２の命令解読器１３がＡ１命令
を解読することにより２命令の同時解読を行う。なお、
第３の命令解読器１４および１６は、同時解読できる命
令の有無を検出するだけであり、数ゲートのハードウェ
アによって実現できる。また、第２の命令解読器は２命
令同時解読の対象となる命令だけを解読し、第１の命令
解読器はその対象となる命令以外の命令を解読すれば良
いので、解読ハードウェアは増加しない。

次に、第３図及び第４図は本発明のデータ処理装置によ
り、条件付き分岐命令を高速化した場合の動作を説明す
るための図である。第３図は実行する命令列の順序を示
す図、第４図（１）は条件不成立時の動作タイミング図
、同図（２）は条件成立時の動作タイミング図である。

以下、第１図と第３図及び第４図によって条件付き分岐
命令の動作を説明する。

第３図は実行する命令列を示しており、条件付き分岐命
令（Ｂ　ｃ　ｃ）の条件が成立した時にはＢ１命令に分
岐し、条件不成立の時には後続するＡ１命令を実行する
ことを表わす。命令解読器により条件付き分岐命令とそ
れに後続するＡ１命令とが同時解読される。第４図にお
いてＩＦは命令フェッチユニット１０の動作を示し、Ｄ
ＥＣは命令解読器の動作を示す。ＲとＥＸとＷは実行ユ
ニット２２の動作を示し、それぞれ、レジスタの読出し
、演算、レジスタへの書込みを表わす。タイミング２で
解読されたＡＯ命令はタイミング４で演算され、タイミ
ング５で結果の書込みが行われる。

同時に演算の結果フラグが信号線１０８に出力される。

一方タイミング３では条件付き分岐命令とそれに後続す
るＡ１命令が同時解読され、解読結果が解読済命令レジ
スタ２１に格納される。タイミング４では解読済命令レ
ジスタ２１の内容に従って、分岐先アドレス計算手段２
３のアドレス計算専用の加算器２４においてＢ１命令の
アドレスが計算され一時保持される。また、実行ユニッ
ト２２においては、ＡＩ命令の演算に必要なレジスタの
内容が読出される。タイミング５では実行ユニット２２
においてＡ１命令の演算が行われ演算結果が一時保持さ
れる。同時に分岐制御手段２５の比較器２６は条件付き
分岐命令の条件コードとタイミング４で演算されたＡＯ
命令の演算結果フラグ１０８とを比較する。比較の結果
条件が成立しない場合には、タイミング５において保持
していたＡ１命令の演算結果をタイミング６でレジスタ
に書込む。さらに、タイミング４において計算したＢ１
命令のアドレスを無効化し、命令フェッチユニット１０
は条件付き分岐命令に後続する命令列のフェッチを継続
する。比較の結果条件が成立した場合には、タイミング
６におけるＡ１命令の演算結果の書込みを禁止するとと
もに、後続する全ての命令の実行を無効化する。そして
、命令フェッチユニット１０はタイミング４において計
算したＢ１命令のアドレスに従って８１命令をフェッチ
し、処理が開始される。

本発明は以上のような構成により、可変語長命令体系に
おいて解読ハードウェアを著しく増加させることなく２
命令の同時解読を行ない、また、条件付き分岐命令の実
行を高速に行うデータ処理装置を提供することを目的と
する。そのために、可変語長命令体系の命令を解読する
第１の命令解読器と、可変語長命令体系の命令のうち２
命令同時解読の対象となる命令を解読する第２の命令解
読器と、第１の命令解読器が解読中の命令に後続する命
令列の中に第２の命令解読器によって解読可能な命令の
存在を先見的に検出する第３の命令解読器と、前記第３
の命令解読器の検出結果を前記第１の命令解読器の命令
境界を表わす出力によって有効とし、前記第３の命令解
読器が解読中の命令を第２の命令解読器に供給すると同
時に前記命令の後続命令を第１の命令解読器に供給する
ように制御する命令供給手段と、条件付き分岐命令の分
岐先アドレスを計算する加算器と、条件の成立を検出す
る比較器と、条件が成立した場合に限り条件付き分岐命
令に後続する命令の実行を抑止すると同時に、前記加算
器の分岐先アドレスから命令の処理を開始させる分岐制
御手段とを備えることにより、解読ハードウェアを著し
く増加させることなく２命令の同時解読を行なえるので
、処理の高速化が図れる。さらに、条件付き分岐命令の
実行が高速化でき、特に条件不成立時には実行時間を見
掛は上零にできる。

発明の効果以上述べたように本発明によれば、第３の命令解読器を
設けて先見的に２命令同時解読できる命令の存在を検出
することにより、解読ハードウェアの著しい増加を抑え
て可変語長命令における２命令同時解読を可能にし、処
理の高速化が図れる。

さらに、条件付分岐命令とそれに後続する命令とを２命
令同時解読し、条件が成立した時には後続する命令の実
行を全て抑止することにより、条件付き分岐命令の処理
が高速化できる。なお、演算実行部を２つ設け、レジス
タ間演算命令とそれに後続する命令とを２命令同時解読
することにより、レジスタ資源が干渉しない場合におい
て２命令を並列に実行させることも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるデータ処理装置の構
成図、第２図は本発明のデータ処理装置により可変語長
命令を２命令同時解読する場合の動作説明図、第３図は
条件付き分岐命令を高速化した場合の動作を説明するた
め実行命令列を示す命令図、第４図は本発明のデータ処
理装置により条件付き分岐命令を高速化した場合の動作
を説明するためのタイミング図である。１０・・・命令フェッチユニット、１１・・・命令バッフハ　１２・・・第１の命令解読器
、１３・・・第２の命令解読器、１４．１５．１６・・・第３の命令解読器、２０・・・
命令供給手段、２１・・・解読済命令レジスタ、２２・・・実行ユニット、２３・・・分岐先アドレス計算手段、２４・・・加算器、２５・・・分岐制御手段、２６・・
・比較器。代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名第１図第図ａ）今イ２＼夛（打力が１）子Ａｏ卒享／ｌ屏跣Ａノ　４／り＼３　Ａ２４＼イ〉５．ルｎ賽亭声博ξ浮
翫第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）可変語長命令体系の命令を解読する第１の命令解
読器と、可変語長命令体系の命令のうち２命令同時解読
の対象となる命令を解読する第２の命令解読器と、第１
の命令解読器が解読中の命令に後続する命令列の中に第
２の命令解読器によって解読可能な命令の存在を先見的
に検出する第３の命令解読器と、前記第３の命令解読器
の検出結果を前記第１の命令解読器の命令境界を表わす
出力によって有効とし、前記第３の命令解読器が解読中
の命令を第２の命令解読器に供給すると同時に前記命令
の後続命令を第１の命令解読器に供給するように制御す
る命令供給手段とを備え、第１の命令解読器と第２の命
令解読器により２つの命令を同時に解読することを特徴
とするデータ処理装置。
（２）条件付き分岐命令の分岐先アドレスを計算する加
算器と、条件の成立を検出する比較器と、条件が成立し
た場合に限り条件付き分岐命令に後続する命令の実行を
抑止すると同時に、前記加算器の分岐先アドレスから命
令の処理を開始させる分岐制御手段とを備え、条件付き
分岐命令とその後続命令とを同時に実行することを特徴
とする請求項１記載のデータ処理装置。