JPH0281129A - 情報処理装置の制御方法 - 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、情報処理装置の制御方法に関し、特に異なる
機種の装置においても、プログラムに互換性を持たせて
、規定の実行時間で動作を行うことができるようなソフ
トウェアタイマ命令により制御する情報処理装置の制御
方法に関する。

〔従来の技術〕

従来より、命令体系について互換性を有する情報処理装
置は、上位機から下位機までシリーズ化されて、異なる
性能の複数の機種が販売されている。これらの情報処理
装置の命令の性能、つまり１命令の処理速度は、プログ
ラム実行の命令ステップ間隔を定めるマシンサイクルタ
イムにより決定される。一般にマシンサイクルタイムは
、そのサイクル内で実行すべき処理に応じて固定値であ
るが、これらの中には、接続された記憶装置の動作速度
に応じて異なるサイクルタイムを選択できるような方法
を用いる装置もある。

一方、例えば、特公昭６２−５２８９７号公報に記載さ
れたコンピュータのように、異なるグレードの機種にグ
レード設定スイッチを設け、グレードに応じてそのスイ
ッチにより種々のサイクルタイムを選択できるような方
法を用いた装置もある。ここで、グレードとは、メモリ
、チャネル、オペレーティング・システム等の各グレー
ドであり、グレード設定部の出力はサイクル遅延部に入
力されて、設定されたグレードに対応して処理サイクル
を遅延させるようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来、入出力制御等においては、ソフトウェアタイマを
使用してサイクルタイムを変更する方法があるが、この
方法では、命令性能別にタイマ値を設定しているため、
必ずしもソフトウェアの互換性を維持することができな
かった。

このように、従来の方法では、命令体系では互換性を有
するが、命令性能が異なるため、命令実行時間を期待し
たソフトウェア、例えば、ソフトウェアタイマを持つプ
ログラムでは、命令性能が異なる機種ごとにタイマ値を
変更しなければならず、ソフトウェア互換性の点で問題
を残していた。

なお、ソフトウェアタイマは、ハードウェアタイマでは
設定できない場合等に使用されるものであって、例えば
次のようなときに用いられる。

（ｉ）タイマ設定命令が特権命令であるが、特権モード
では使用できない場合、 （ｉｉ）タイマ設定値がハードウェアタイマの最小設定
値よりも小さい場合。

（ｉｉｉ　）タイマ設定をスーパバイザマクロプログラ
ムにより行う時、タイマ設定値が小さ過ぎて、スーパバ
イザ処理のために精度が向上できない場合、また、従来
、ソフトウェアタイマの実行は、タイマカウントとブラ
ンチを実行する命令によって実現していた。

本発明の目的は、このような従来の課題を解決し、異な
る機種でも、規定範囲内の命令実行時間でソフトウェア
タイマ命令を実行することができ、ソフトウェアタイマ
を持つプログラムの互換性を維持することが可能な情報
処理装置の制御方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明による情報処理装置の
制御方法は、プログラム実行状態とスーパバイザ制御状
態のいずれかの動作状態にあり、かつ割込みにより状態
を変化する情報処理装置において、タイマの単位を指示
したソフトウェアタイマ命令コードを解読した後、指定
されたタイマ値をカウントするカウント値をアキュムレ
ータにロードするとともに、該命令を実行するマイクロ
命令群に分岐すると、該マイクロ命令群は上記タイマの
単位と１ステージ時間に応じたループ回数および上記ア
キュムレータの値をカウントダウンすることにより、該
情報処理装置に合致したマシンサイクルの延長を実行し
て、自己ループを続行し、該ループする期間中、マシン
サイクルの変更を伴うメモリアクセスの発行を中止する
とともに、優先順位の高い割込み要因以外の割込み要求
の受付けも中止するようにしたことに特徴がある。

〔作　　用〕

本発明においては、ソフトウェアタイマ専用の命令コー
ドを解読した後、この命令を実現するマイクロ命令群に
分岐し、これらのマイクロ命令は指定された実行時間だ
け自己ループを続行する。

しかし、優先順位の高い割込み要因が発生したときには
、割込み処理に分岐する。この場合、マイクロ命令でル
ープする間、マイクロ命令はマシンサイクルの変更を伴
うメモリアクセスを発行しないようにするため、指定さ
れた時間の誤差を少なくできる。

このように、本発明では、ソフトウェアタイマ命令コー
ドを解読した後、命令語を実現するマイクロ命令群に分
岐し、その間に、優先順位の高い割込み要因を検出した
ときには割込みが生じるが、優先順位の高い割込み要因
が発生しない限り、指定された時間だけマイクロ命令が
自己ループを続行する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を、図面により詳細に説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示す情報処理装置の要部
ブロック図である。

第１図において、１は中央処理装置、２は制御記憶（Ｃ
Ｓ）から読み出されたマイクロ命令を格納するためのマ
イクロ命令レジスタ、３はマイクロ命令レジスタ２内の
マシンサイクルの延長を設定するタイムフィールド（Ｔ
ＩＭ）に従って、マシンサイクルの延長を実行するため
のステージ生成回路である。ここまでは、マイクロプロ
グラムの制御部に属する部分である。次に、４〜９は機
械命令を有するマクロプログラムの制御部に属する部分
である。４は主メモリより命令をフェッチしてここに格
納するための命令フェッチユニット、５は命令フェッチ
ユニット４の命令をデコードするための命令デコードユ
ニット、６は命令がオペランドを必要とする場合には、
オペランドの読み出しのためにアドレスを演算するアド
レス演算ユニット、７は演算されたアドレスにより主メ
モリからオペランドを読み出すためのオペランドフェッ
チユニット、８は命令の操作部で指示された演算をオペ
ランドに対して行うための演算ユニット。

９は演算の結果を主メモリの指定されたアドレスに書き
込むためのオペランドライトユニットである。

第１図において、先ず中央処理装置１は、予め主メモリ
（図示省略）上に格納されている命令を、命令フェッチ
ユニット４により読み出し、読み出した命令を格納する
。次に、命令デコードユニット５によりこの命令の操作
部を解読し、オペランド読み出しとオペランド書込みが
必要な命令である場合には、アドレス演算ユニット６に
よりオペランドアドレスを演算することにより求める。

次に、求められたアドレスを用いて、オペランドフェッ
チユニット７により主メモリからオペランドを読み出し
、演算ユニット８において演算を実行する。そして、必
要に応じてオペランドライトユニット９により演算結果
のオペランドを主メモリに書き込む。

第２図は、本発明のソフトウェアタイマ命令仕様を示す
図である。

第２図において、工はソフトウェアタイマの単位を示す
。ここでは、Ｉ＝１のときには０．５μｓ、Ｉ＝２のと
きには１μＳ、Ｉ＝３のときには１．５μｓ、・・・・
・・Ｉ＝ｉのときには、０．５１μｓである。タイマの
カウント値は、演算用レジスタであるアキュムレータ（
ＡＣ）に別の命令でロードされる。すなわち、ソフトウ
ェアでアキュムレータにタイマ値をロードした後、ソフ
トウェアタイマ命令を発行すれば、命令で設定された時
間だけ。

この命令を実行する。

ソフトウェアタイマ命令は、オペランドを持たないため
、アドレス演算、オペランドフェッチ、およびオペラン
ドライトは、いずれも実行されず、演算ユニット８によ
る演算のみを行う、このことは、メモリアクセスによる
ＤＭＡ　（ダイレクトメモリアクセス）転送の競合や、
キャッシュメモリが付加されている場合の読み出し速度
の変化等により、マシンサイクルタイムは影響を受けな
いことを意味する。

マイクロ命令は、優先順位の高い割込み発生がない場合
、指定された時間だけ自己ループを続行するが、時間の
カウント動作は、マイクロ命令によりカウントしてもよ
く、またマイクロレベルハードタイマを設けて、このハ
ードタイマによりカウントしても勿論よい。本実施例で
は、特別にハードウェアを持たないマイクロ命令による
タイマ設定を例にして詳述する。ただし、タイマ値の精
度を上げるために、マシンサイクルをマイクロ命令で延
長する方法の例を示している。

第３図は、本発明の一実施例を示すマイクロ命令動作の
フローチャートである。

第１図および第３図により、ソフ１へウェアタイマ命令
の動作を説明する。

第１図の中央処理袋に１は、予め主メモリ上に格納され
ている命令を、命令フェッチユニット４より読み出しく
ステップ１０１）、命令デコードユニット５により読み
出された命令を解読する（ステップ１ｏ２）。この場合
、解読される対象は、第２図に示す命令のオペコード部
（操作部）とともに、１部（単位指定部）であって、こ
れら両方が解読される。解読の結果、ソフトウェアタイ
マ命令であると判断されたときには、１部に従って、い
ずれか３箇所のマイクロ命令群に分岐し、マイクロ命令
群がソフトウェアタイマ命令を実行する。

マイクロ命令は制御記憶（ＣＳ）に格納されており、制
御記憶から順次読み出されてマイクロ命令レジスタ２に
セットされる。ソフトウェアタイマ命令がマイクロ命令
レジスタ２にセットされると、このレジスタ２の値に従
って動作する。

マイクロ命令レジスタ２内には、マシンサイクルの延長
を設定するタイムフィールド（ＴＩＭ）があり、マイク
ロ命令が指定したマシンサイクル延長数に従って、ステ
ージ生成回路３を用いてマシンサイクルの延長を実行す
る。マシンサイクルを延長する方法については、例えば
、特願昭６３−１７０５２号明細書および図面に記載さ
れている。

上記明細書に記載されているので、詳述はしないが、概
略を説明すると、次のようにして延長する。

すなわち、１つのマシンサイクルは、複数のタイミング
ステージにより構成されており、１マシンサイクルの間
に、例えば１算術演算の実行、主メモリに対するデータ
の読み出し、−１き込み等の処理を行う、１マシンサイ
クルは多段のフリップフロップで構成されるステージ回
路で作成され、固定のステージで構成されるが、マイク
ロ命令指定、あるいは主メモリアクセスタイムによるダ
イナミック指定によるダミーステージ分が挿入されてマ
シンサイクルが再構成されて、マシンサイクルが延長さ
れる。

次に、第３図のステップ１０３以降のソフトウェアタイ
マ命令を実行するマイクロ命令の動作説明を続行する。

マイクロ命令は、命令で指定された時間の単位（０，５
μ５ｘｉ（ｉ＝１，２．・・・））と実行される装置の
１ステージ時間に応じて、ループ回数をワークレジスタ
１（ＷＫＩ）に設定する（ステップ１０３）、また、実
行される装置に合わせて、クロック延長数を決定し、指
定された時間の誤差を最小限に留めるようにする。本実
施例では、１ステージ時間が８０ｎＳ、クロック延長が
２０ｎＳＸＮにすることのできる装置を例にζっで説明
する。すなわち、この装置では、ｌマシンサイクル＝（
８０ｎ　Ｓ）＋（２０Ｘ　Ｎ　ｎ　Ｓ）　（ここで、Ｎ
＝０、ｉ、２．　　・・・・）であって、ワークレジス
タ（ＷＫＩ）には機械語の１部を切り出した値がセット
され、マイクロ命令ループ内では１マシンサイクルは８
０ｎＳ＋２０ｎＳＸ１＝１００ｎＳで実行される。

次に、ワークレジスタ１（ＷＫＩ）は、ワークレジスタ
２（ＷＫ２）に−時退避され（ステップ１゜４）、ＷＫ
２をカウントダウンする（ステップ１゜５）。ＷＫ２＃
０（７）場合には（ステップ１０６）、５ステツプでル
ープする。このループでは割込み判定を行い（ステップ
１０７）、割込み受付は可能な優先順位にある割込みが
発生した場合には、ループを止め、割込み処理に分岐す
る。一方、ＷＫ２二〇の場合には（ステップ１０６）、
アキュムレータの値をカウントダウンした後（ステップ
１１１）、アキュムレータ（ＡＣ）の値が０が否かを判
定する（ステップ１１２）。ＡＣ≠０の場合には、ルー
プし、ステップ１０４に戻る。また、ＡＣ＝０の場合に
は、命令を終了する（ＥＮＤ）。ループ中は、メモリア
クセスを実行しない。

なお、第３図において、ブロック内にムがあるステップ
は、クロック延長が指示されていることを示している。

この実施例におけるソフトウェアタイマ命令によるタイ
マ値の誤差は、ループ回数設定時間に要する時間と、ス
テージ回路および発振器の誤差である。なお、本実施例
では、説明を簡単にするために、マシンサイクルを延長
して１００ｎＳとしたが、切れの悪いマシンサイクルの
場合には、ダミーステップとクロック延長数で最適化を
図ることができる。そして、この場合でも、通常の命令
で実現するよりは、格段に精度のよいソフトウェアタイ
マを実現できる。さらに、精度が必要な場合には、上記
ループをマイクロ命令のみで設定可能なハードウェアタ
イマを使用すれば、精度の向上が可能である。

〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、異なる機種でも
、規定範囲内の命令実行時間で実行できるソフトウェア
タイマを備えることができるので、ソフトウェアタイマ
を持つプログラムの互換性を維持することが可能である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す情報処理装置のブロッ
ク図、第２図は本発明で使用されるソフトウェアタイマ
命令の仕様を示す図、第３図は本発明におけるマイクロ
命令の動作フローチャートである。 １：中央処理装置、２：マイクロ命令レジスタ、３：ス
テージ生成回路、４：命令フェッチユニット、５：命令
デコードユニット、６：アドレス演算ユニット、７：オ
ペランドフェッチユニット、８：演算ユニット、７：オ
ペランドフェッチユニット、８：演算ユニット、９ニオ
ペランドライドユニツト。 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、プログラム実行状態とスーパバイザ制御状態のいず
   れかの動作状態にあり、かつ割込みにより状態を変化す
   る情報処理装置において、タイマの単位を指示したソフ
   トウェアタイマ命令コードを解読した後、指定されたタ
   イマ値をカウントするカウント値をアキュムレータにロ
   ードするとともに、該命令を実行するマイクロ命令群に
   分岐すると、該マイクロ命令群は上記タイマの単位と１
   ステージ時間に応じたループ回数および上記アキュムレ
   ータの値をカウントダウンすることにより、該情報処理
   装置に合致したマシンサイクルの延長を実行して、自己
   ループを続行し、該ループする期間中、マシンサイクル
   の変更を伴うメモリアクセスの発行を中止するとともに
   、優先順位の高い割込み要因以外の割込み要求の受付け
   も中止するようにしたことを特徴とする情報処理装置の
   制御方法。