JPH03280128A - マイクロプログラム制御装置 - Google Patents

マイクロプログラム制御装置

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JPH03280128A
JPH03280128A JP2078810A JP7881090A JPH03280128A JP H03280128 A JPH03280128 A JP H03280128A JP 2078810 A JP2078810 A JP 2078810A JP 7881090 A JP7881090 A JP 7881090A JP H03280128 A JPH03280128 A JP H03280128A
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JP
Japan
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interrupt
microaddress
address
generation circuit
input
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JP2078810A
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Yukio Otaguro
大田黒 幸雄
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
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    • G06F9/06—Arrangements for program control, e.g. control units using stored programs, i.e. using an internal store of processing equipment to receive or retain programs
    • G06F9/22—Microcontrol or microprogram arrangements
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Executing Machine-Instructions (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。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、プロセッサ等における割込み処理とマイクロ
プログラムのシーケンス制御方式に関し、特に情報処理
装置の制御に使用されるものである。
(従来の技術) 近来、マイクロプログラムを利用したプロセッサでは、
プロセッサの制御情報を格納したマイクロプログラム読
みだし専用メモリ(以下μROMと記す)を順次読み出
すことによってプロセッサの内部を制御し一連の処理を
行う方法、いわゆるシーケンス制御方式が用いられてい
る。
通常ではマイクロプログラムはμROMに記述された方
法によって順次呼び出され、一連の処理を行う。しかし
、処理エラーなどの不測の事態が発生した場合には、マ
イクロプログラムに割込みをかけて、発生した割込み要
因をマイクロプログラムに通知し、その要因に対応した
処理を行う必要がある。割込み要因の例としては、CP
U(Central Processing Unit
 )が定義されていない命令コードを読み込んだ場合の
不正命令コード、MMU CMetxory Mana
geraent Unit)でアドレス変換を行うとき
のページ不在等の場合のアドレス変換例外、デパック時
のアドレスマツチ等の場合のデパック例外、オペランド
リード時のバスエラーの場合のオペランドリードエラ、
−例外、オペランドライト時のバスエラーの場合のオペ
ランドライト例外、CPU外部からの要求による割込み
の場合の外部割込みが挙げられる。
第10図は、従来のマイクロプログラム制御装置を説明
するために、その原理的な構成を示すブロック図である
。
同図には、プロセッサの制御を行う情報を格納したμR
OMl0と、μROMl0のアドレスを決定するマイク
ロアドレス選択回路11と、μROM1Oに格納された
マイクロ命令を保持するマイクロ命令レジスタ12と、
プロセッサの処理中に発生する割込みを検出する複数の
割込み要因検出回路13と、割込み要因検出回路13各
々の出力を保持する複数のレジスタを有する割込み保持
レジスタ群14、および割込み保持レジスタ群14とマ
イクロ命令レジスタ11に従ってマイクロ命令を分岐さ
せるかどうかを決定するマイクロ命令分岐判定回路15
とが示されている。
同図において、通常はマイクロアドレス選択回路11の
出力するマイクロアドレスに従ってマイクロ命令をμR
OMl0から読み出してマイクロ命令レジスタ12に蓄
え、蓄えられた命令によってプロセッサの動作を制御し
ている。ここで、処理エラーなどの原因によって割込み
が発生したとすると、割込みを検出した割込み要因検出
回路13は割込み保持レジスタ群14の各レジスタのう
ち発生した割込み要因に対応したレジスタに対して′1
″を書き込む。割込み保持レジスタ群14の少なくとも
1つのレジスタに”1′が書き込まれると、割込みが発
生したことを示す割込み通知信号1Bがマイクロアドレ
ス選択回路11に入力される。割込み通知信号1Bがマ
イクロアドレス選択回路11に入力されるとマイクロア
ドレス選択回路11は割込み処理を行う特定のアドレス
をμROM10に送り、割込み処理のプログラムが走り
始める。
割込み処理のマイクロプログラムでは、発生した割込み
に対応した処理を行う必要がある。そのためにはまず発
生した割込みが何であるがを知る必要がある。さらに、
複数の割込みが同時に発生した場合には、割込みの優先
順位にしたがって、優先度の高いものから順番に処理し
ていく必要がある。
以・下、第10図を参照して、割込みの要因を調べる方
法を説明する。割込みの要因を調べるには、割込み保持
レジスタ群14のどのレジスタに” 1′がセットされ
ているかを調べることにより行う。
割込み保持レジスタ群14の各レジスタに”1”がセッ
トされているかどうかはマイクロ命令分岐判定回路15
で行う。マイクロ命令分岐判定回路15は割込み保持レ
ジスタ群14の各レジスタのうち制御信号により指定し
たレジスタ力<1”であるがどうかを判断し、 1”で
あれば分岐成立信号17を21゛にしてマイクロアドレ
ス選択回路11に通知する。マイクロアドレス選択回路
11は分岐成立信号17が”1”になると分岐先アドレ
スで示されたアドレスを選択しμROMl0に出力する
。
第10図の割込み保持レジスタ群14の詳細を示すのが
第11図である。同図の例では、種々の割込み要因WO
乃至W7に対応して割込み保持レジスタ群が8個のレジ
スタで実現されている。割込み要因WOに対応するのが
RegO1割込み要因W1に対応するのがReglであ
り、以下同様である。また、この例では割込みの優先度
はwOが一番高く、 WO>Wl >W2 >W3 >−−−−・−>W7で
あるとする。
第12図は、第10図に示した構成の装置によって割込
みの要因を調べる方法の例を示したフローチャートであ
る。割込みレジスタ群14の中のRegOが”1″であ
れば割込み要因Woに対応した処理行う。次にRegl
を調べる。Reglが”1″であれば割込み要因W1に
対応した処理行う。
同様に、優先度の高い割込みから順番に割込みを調べて
、割込みが発生していればその割込みに対応した処理を
行う。
第13図は、第12図に示したフローチャートに従い実
行されるマイクロプログラムがμROMに格納されてい
る様子を示す図である。例えば0番地にはRe gOが
11111であるかどうかを判断し、Re gOが11
”であれば100番地へ分岐するマイクロプログラムが
格納されている。そして、100番地には、割込み要因
W1に対応した処理を行うマイクロプログラムが格納さ
れている。
また、第14図は、従来のマイクロプログラム制御装置
による割込み処理のタイミング図である。
ここでは、割込み保持レジスタ群の各レジスタのうち最
もプライオリティの低いRe g7のみが”1”である
場合を考える。
クロックT2において割込み保持レジスタ群のReg7
に”1”がセットされると、次のクロックT3でマイク
ロアドレス選択回路の中のマイクロアドレスレジスタに
強制的にO番地が書き込まれる。そして、クロックT4
においてμROMの0番地に格納されているマイクロ命
令(0)がマイクロ命令レジスタに書き込まれると同時
に命令が実行される。つまり、割込み保持レジスタ群の
RegOが”1′であるかどうかの検査を行う。
ここではRegOは”02であるので割込み要因WOに
対応する割込み処理は行われない。もしRegOが11
”であれば100番地に分岐する。
以下、同様にRegl乃至Re g5について検査を行
う。そしてクロック718において、μROMの14番
地に格納されているマイクロ命令(14)が命令レジス
タに書き込まる。ここで、割込み保持レジスタ群のRe
 g7が”1”であるかどうかの検査を行い、Reg7
が010であるのでマイクロアドレス選択回路に分岐先
アドレスである170番地を出力する。このときマイク
ロアドレス選択回路の中の入力アドレスセレクタは分岐
先アドレスを指定しているので、次のクロックT19で
はアドレスレジスタに170番地が書き込まれ、さらに
クロックT20で割込み要因W7に対する処理(170
)が開始される。同図から分かるように、以上に示した
従来の例では、クロックT2で発生した割込みW7に対
し、クロックT20でようやく割込み処理(170)が
開始されており、処理開始までに18クロツクを要して
いる。
このように110図から第14図を用いて示した従来技
術にあたっては、発生した割込みの要因を順次検査して
いるため、処理に時間がかかる。処理時間を増大させて
いる原因としては次の2点が挙げられる。
第1の原因は、一般に優先度の低い割込みほど発生回数
が多いという傾向にあるのに対し、第3図に示したよう
に、従来のマイクロプログラム制御装置では、優先度の
低い割込みは最後に検査される。
第2の原因は、プロセッサの構成が複雑になるとともに
処理に伴う割込みの種類が増大することにある。割込み
の種類が増大することにより割込み要因の検査に要する
時間がさらに増大する。
このように、従来例にあたっては割込み処理の性能低下
は免れない。割込み処理速度が遅いということは、非同
期的に起こる外部事象の変動等に対する応答速度が遅い
ことを意味し、マイクロプロセッサをリアルタイム制御
等に用いる場合は、非常に不利となる。
(発明が解決しようとする課題) よって、本発明は、上記のような問題点に鑑みなされた
もので、その目的は、マイクロプロセッサの割込みに対
する処理速度を向上させ、マイクロプロセッサのリアル
タイム性を高めることにある。
[発明の構成コ (課題を解決するための手段) 上記目的を達成するために、本発明によるマイクロプロ
グラム制御装置は、割込みがあったことを検出する複数
の割込み要因検出回路と、これらの割込み要因検出回路
各々からの信号を保持する複数のレジスタを有する割込
み保持レジスタ群と、この割込み保持レジスタ群の各レ
ジスタの内容を入力とし、この入力に応じてマイクロア
ドレスを発生するマイクロアドレス発生回路と、前記マ
イクロアドレス発生回路からの入力に応じ、マイクロ命
令記憶装置からマイクロ命令を読み出すことを特徴とす
る。また、前記マイクロアドレス発生回路は、割込み優
先順位判定回路とマイクロアドレス合成回路により構成
されてもよい。
(作用) 本発明のマイクロプログラム制御装置においては、割込
み保持レジスタ群の各レジスタの優先順位に従い、最も
優先順位の高いレジスタに応じてマイクロアドレスを瞬
時に発生するマイクロアドレス発生回路を設けているの
で、割込み保持レジスタ群のあるレジスタに対応した割
込みがあったかどうかをマイクロプログラムにより判断
する必要がない。
(実施例) 以下、図面を用いてこの発明の詳細な説明する。
まず、第1図は、この発明の一実施例のマイクロプログ
ラム制御装置の構成原理を示すブロック図である。
同図において、マイクロプログラム制御装置は、プロセ
ッサの制御を行う情報を格納したμROM 101と、
μROM 101のアドレスを選択するアドレス選択回
路102と、μROM 101に格納されたマイクロ命
令を保持するマイクロ命令レジスタ103と、プロセッ
サの処理中に発生する割込み要因を検出する複数の割込
み要因検出回路104と、割込み要因検出回路104の
出力を保持する複数のレジスタを保持する割込み保持レ
ジスタ群105と、割込み要因の優先順位に従い分岐先
マイクロアドレスを発生するマイクロアドレス発生回路
106とにより構成されている。また、マイクロアドレ
ス発生回路106は、優先順位判定回路107とマイク
ロアドレス合成回路とから構成されている。なお、同図
の割込み保持レジスタ群105の構成を第11図に示し
たものとし、やはり、割込みの優先順位はWOが一番高
いものとする。
また、第1図に示したマイクロアドレス発生回路106
の動作の例が第2図に示されている。このマイクロアド
レス発生回路では、例えば発生した割込みのうち最も優
先度が高い割込みがWOである場合には分岐先である割
込みアドレスとして0番地を発生する。また、発生した
割込みのうち最も優先度が高い割込みがW5である場合
には、マイクロアドレスとして10番地を発生する。同
図においては、 12は割込みが発生したことを表し、
 Omは割込みが発生していないことを示している。ま
た、 X”は°1°でも”0°でもよい、いわゆるDo
n−t  Careの場合である。
また、第3図は、この発明の実施例で用いられるμRO
Mの内容を示しており、第2図に示された分岐先アドレ
スに対応した様々な処理が書き込まれている。0番地に
は割込み要因WOに対応した処理ルーチンへの分岐命令
が、2番地には割込み要因W1に対応した処理ルーチン
への分岐命令が、書かれている。以下同様である。
以下、本発明のマイクロプログラム制御装置による割込
み処理の方法を述べる。
割込みが発生した場合、まず、割込み要因検出回路10
4は割込み保持レジスタ群105の該当するレジスタに
”1”をセットする。割込み保持レジスタ群105の各
レジスタのうち少なくとも1つのレジスタに”12がセ
ットされると割込アドレス(IADR)選択信号109
が”1″になる。割込アドレス選択信号109が”1”
になると、マイクロアドレス選択回路102はマイクロ
アドレス発生回路106の出力するマイクロアドレスを
選択し、マイクロプログラムを分岐させる。分岐したア
ドレスには、第3図に示したように、それぞれの割込み
要因に対応した処理ルーチンへの分岐命令が書かれてい
るので、ただちに発生した割込みに対応した処理を開始
することができる。
以上の処理の流れを第4図に示す。同図は、割込みが発
生した場合の処理の手順を示したフローチャートであり
、同図から分かるように、本発明による割込み処理にお
いては、発生した割込みに対応したマイクロ命令のアド
レスを発生し、そのアドレスに分岐することによってよ
り少ない回数の分岐命令で処理を開始できるため、高速
化される。
以下、第5図を用いて、割込み要因W7のみが発生した
場合の処理について考える。同図は、本発明のマイクロ
プログラム制御装置による割込み処理のタイミング図で
ある。なお、ここでも従来例と同様に、割込み保持レジ
スタ群の各レジスタのうち最もプライオリティの高いレ
ジスタはRegOであるとする。
まず、クロックT2において割込み保持レジスタ群のR
eg7に” 1”がセットされると、マイクロアドレス
発生回路は割込み要因W7に対応したアドレスとして1
4番地を出力する。これと同時にマイクロアドレス選択
回路はマイクロアドレス発生回路の出力を選択してμR
OMに出力する。
次に、クロックT3で、要因W7に対応したアドレスと
して14番地をマイクロアドレスレジスタに書き込む。
次に、クロックT4て、μROMの14番地に格納され
ているマイクロ命令(14)が命令レジスタに書き込ま
れ実行される。このマイクロ命令(14)は割込み要因
W7に対応した処理が書かれている17070番地岐さ
せる命令である。
このときマイクロアドレスセレクタは分岐先アドレスを
指定しているので、次のクロックT5ではアドレスレジ
スタに17070番地き込まれ、さらにクロックT6で
割込み要因W7に対する処理(1701が開始される。
このように1、本発明では、クロックT2で発生した割
込みW7に対し、クロックT6で割込み処理(1701
が開始されており、僅か4クロツクで割込み処理を開始
している。
第6図は、第1図に示したマイクロプログラム制御装置
に用いられるマイクロアドレス発生回路の構成の第1の
例を示したもので、いわゆるプライオリティエンコーダ
を示している。
同図において、入力信号INO乃至lN13として、割
込み保持レジスタ群の各レジスタの内容がそれぞれ入力
される。入力信号INO乃至lN13では、INOのプ
ライオリティが一番高く、lN13のプライオリティが
一番低い。また、出力信号0UT3乃至0UT3はこの
回路が発生するアドレスである。同図においては、0U
T3がL S B (Least 51gn1fica
nt Bit ) 、OU T OがM S B (M
ost 51gn1ficant Bit)となってい
る。
ALLOは入力INO乃至lN13がすべて“0”であ
ることを示している。つまり、この場合、割込みが発生
していないことを示す。
以下、この回路の動作を説明する。セル120は、2ビ
ツトの入力と2ビツトの出力を持つ。INOが”1″で
あれば、出力信号OUTを0″にする。さらに、INO
とINIがともに0′であれば、出力信号ALLOを1
′にする。また、セル121乃至セル127はそれぞれ
2ビツトの入力と2ビツトの出力を持ち、セル21と同
様の動作をする。
セル130は、セル120とセル121との出力を入力
として、3つの信号として0UT2と0UT3とALL
Oとを出力する。セル130のMUX(マルチプレクサ
)はセル120の出力する信号ALLOか”1”であれ
ば、セル121の出力する信号OUTを選択する。また
、ALLOが”0”であれば、セル120の出力する信
号OUTを選択する。選択した結果は、出力信号0UT
3として出力する。また、セル120のALLOとセル
121のALLOとがともに”0“である場合に限り、
セル130の出力信号ALLOを1′にする。その他の
場合は、ALLOは0″になる。さらに、セル120の
出力ALLOをセル130の出力0UT2として出力す
る。
セル140は同様に、セル130とセル131との出力
信号を用いて、それらを選択して、4ビツトの信号とし
て0UT1と0UT2と0UT3とALLOとを出力す
る。また、セル150はセル140とセル141の出力
を用いて、5ビツトの信号として0UTOと0UTIと
0UT2と0UT3とALLOとを出力する。
ここで、セル150の出力である信号のうちOUTOと
0UT1と0UT2と0UT3とを用いて、アドレスと
し、0UT3をアドレスのLSB。
0UTOをアドレスのMSBとすることにより、0番地
から15番地までのアドレスを発生する。
このようにして、16種類の割込みに対し、それらのプ
ライオリティに従ってマイクロプログラムの分岐すべき
アドレスを瞬時に発生することができる。なお、第6図
は、マイクロアドレス発生回路が1つの回路によって構
成されている場合を示しており、優先順位を判定するプ
ライオリティエンコーダの出力をそのまま分岐すべきア
ドレスとして使用している。この場合、マイクロアドレ
ス発生回路が出力するアドレスは0番地から始まる1番
地おきの値である。
次に、マイクロアドレス発生回路の第2の構成例を第7
図に示す。同図においては、マイクロアドレス発生回路
151が、優先順位判定回路152とマイクロアドレス
合成回路153とから構成されている。そして、優先順
位判定回路152はプライオリティエコーダで実現され
、マイクロアドレス合成回路153はシフタ154と全
加算器155とから構成されている。なお、優先順位判
定回路152には、割込み保持レジスタ群156からの
信号が入力されている。
プライオリティエコーダが出力する0番地がら始まる1
番地おきのアドレスはシフタ154へ入力される。シフ
タ154はこのアドレスを任意のビット数だけシフトさ
せる。シフトさせられたアドレスはさらに全加算器15
5に送られ、ベースアドレス分だけ加えられ、マイクロ
アドレス選択回路156へ出力されている。ここで加え
るベースアドレスは任意の値が設定できる。つまり、シ
フタと加算器とを用いることにより任意のアドレスから
n番地おきに割込み処理マイクロプログラムの開始番地
を割り当てることができる。
ここで、シフタでmビットシフトさせる場合に、5ca
le−2”″と定義し、また、全加算器でアドレスに加
える値をbaseと定義する。第8図は、シフタでアド
レスを5ビット分シフトさせ、さらに全加算器で100
を加える場合に、割込み保持レジスタ群の内容に対応し
てマイクロアドレス発生回路が発生するアドレスを示し
ている。
ここでは、s c a 1 e=25=32、base
=100となっている。割込み保持レジスタ群の内容が
” 1xxxxxxx’である場合には、アドレスとし
て100番地を発生し、以下、レジスタの内容それぞれ
に対応して100番地を先頭に32番地おきのアドレス
を発生している。
最後に、第1図で示したマイクロアドレス制御装置のマ
イクロアドレス選択回路について説明する。第9図は、
マイクロアドレス選択回路の一例を説明するものである
。同図のマイクロアドレス選択回路160は、μROM
l61へのアドレスを保持するマイクロアドレスレジス
タ162と、入力アドレスセレクタ163と、マイクロ
アドレスレジスタ163の出力をカウントアツプするイ
ンクリメンタ164が示されている。なお、同図におい
て、I NCADはインクリメンタ164が出力するア
ドレス、I ADRはマイクロアドレス発生回路165
が発生する割込みアドレス、BADRはマイクロ命令レ
ジスタ166中の命令として示された分岐先アドレスで
ある。
入力アドレスセレクタ163には、BADRを選択する
ことを示すBADR選択信号167とIADRを選択す
ることを示すI ADR選択信号109とが入力されて
いる。
通常、入力アドレスセレクタ163は、BADR選択信
号167とIADR選択信号109とがともに0”であ
る場合は、インクリメンタ164からのアドレスである
INCADを用いて順次マイクロプログラムを実行して
いる。通常の分岐を行う場合は、BADR選択信号16
7として入力アドレスセレクタ163に”1”か入力さ
れ、入力アドレスセレクタ163はBADRを選択して
出力する。
つまり、マイクロプログラムを分岐させる。また、割込
みが発生した場合には、IADR選択信号1゜9として
入力アドレスセレクタ163に”1”が入力され、入力
アドレスセレクタ163はI DARを選択して出力す
る。これによって、発生した割込みに対応したマイクロ
アドレスに分岐することが可能となる。
[発明の効果] 以上、説明したように本発明によれば、マイクロプログ
ラム制御装置において割込みに対する処理速度を向上さ
せ、マイクロプログラムを用いたマイクロプロセッサの
リアルタイム性を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明によるマイクロプログラム制御装置の
構成原理を示すブロック図、第2図および第8図は、本
発明で用いるマイクロアドレス発生回路の動作を示す図
、第3図は、本発明で用いられるμROMの内容を示す
図、第4図は、本発明のマイクロプログラム制御装置に
よる割込み処理の手順を示すフローチャート、第5図は
、本発明のマイクロプログラム制御装置による割込み処
理のタイミング図、第6図は、本発明のマイクロプログ
ラム制御装置のマイクロアドレス発生回路の第1の構成
例を示す図、第7図は、本発明のマイクロプログラム制
御装置のマイクロアドレス発生回路の第1の構成例を示
す図、第9図は、本発明のマイクロプログラム制御装置
のマイクロアドレス選択回路の一例を示す図、第1O図
は、従来のマイクロプログラム制御装置の構成原理を示
すブロック図、第11図は、割込み保持レジスタ群を示
す図、第12図は、従来のマイクロプログラム制御装置
による割込み処理の手順を示すフローチャート、第13
図は、従来のマイクロプログラム制御装置による割込み
処理プログラムがμROMに格納されている様子を示す
図、第14図は2、従来のマイクロプログラム制御装置
による割り込み処理のタイミング図である。 101・・・μROM。 102・・・マイクロアドレス選択回路、103・・・
マイクロ命令レジスタ、 104・・・割込み要因検出回路、 105・・・割り込み保持レジスタ、 106・・・マイクロアドレス発生回路、107・・・
優先順位判定回路、 108・・・マイクロアドレス合成回路、09 ■ ADR選択信号。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)割込みがあったことを検出する複数の割込み要因
    検出回路と、 これらの割込み要因検出回路各々からの信号を保持する
    複数のレジスタを有する割込み保持レジスタ群と、 この割込み保持レジスタ群の各レジスタの内容を入力と
    し、この入力に応じてマイクロアドレスを発生するマイ
    クロアドレス発生回路と、前記マイクロアドレス発生回
    路からの入力に応じ、マイクロ命令記憶装置からマイク
    ロ命令を読み出すことを特徴とするマイクロプログラム
    制御装置。
  2. (2)前記マイクロアドレス発生回路が、割込み優先順
    位判定回路とマイクロアドレス合成回路とからなること
    を特徴とする前記請求項(1)記載のマイクロプログラ
    ム制御装置。
JP2078810A 1990-03-29 1990-03-29 マイクロプログラム制御装置 Pending JPH03280128A (ja)

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JP2078810A JPH03280128A (ja) 1990-03-29 1990-03-29 マイクロプログラム制御装置
KR1019910004741A KR910017278A (ko) 1990-03-29 1991-03-27 마이크로프로그램 제어장치
EP91105023A EP0451639A2 (en) 1990-03-29 1991-03-28 Microprogram control unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2078810A JPH03280128A (ja) 1990-03-29 1990-03-29 マイクロプログラム制御装置

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ID=13672202

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JP (1) JPH03280128A (ja)
KR (1) KR910017278A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05233318A (ja) * 1992-02-18 1993-09-10 Nec Corp マイクロプロセッサ

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JPH05233318A (ja) * 1992-02-18 1993-09-10 Nec Corp マイクロプロセッサ

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KR910017278A (ko) 1991-11-05
EP0451639A2 (en) 1991-10-16

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