JPH04218841A

JPH04218841A - 割り込み処理方式

Info

Publication number: JPH04218841A
Application number: JP8082291A
Authority: JP
Inventors: Haruhiko Ueno; 治彦上埜; Youzou Nakayama; 中山　陽象
Original assignee: Fujitsu Ltd; PFU Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd; PFU Ltd
Priority date: 1990-03-19
Filing date: 1991-03-19
Publication date: 1992-08-10
Anticipated expiration: 2010-09-20
Also published as: JPH0786838B2

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一部の処理時間の長い
ＣＰＵ資源使用処理の実行を、処理のデータ依存関係を
保証しながら命令の実行と非同期化（命令により処理が
開始されるが処理の終了は、命令の終了以降となる。Ｃ
ＰＵは、該当処理を開始した命令を実行後、開始された
処理の終了以前に次の命令の実行を開始する。）したＣ
ＰＵにおいて、割込み発生時の非同期ＣＰＵ処理の終了
方法およびこれら非同期ＣＰＵ処理で発生したＣＰＵ資
源使用処理依存割込み要因の報告方法に関する。特に、
ＯＳの割込みハンドラで使用する基本的な処理を、命令
と非同期的に実行する場合に、本発明は有効となる。

【０００２】

【従来の技術】処理時間の長いＣＰＵ資源使用処理を命
令と同期的に実行するＣＰＵにおいても、後続命令を部
分的に先行実行し前の処理でプログラム割込みが発生し
た場合に先行実行した命令の影響をキャンセルすること
により、処理時間の長い命令の後続命令の部分的な先行
実行を行うことができる。ただし、この場合には、ＣＰ
Ｕの命令パイプラインが複雑となり、また後続命令の先
行実行も限られた範囲でしか実行できない。

【０００３】従って、処理時間の長いＣＰＵ資源使用処
理の実行時に後続する同時実行可能な（前の処理とデー
タ依存関係の無い）ＣＰＵの命令の実行を停止しないこ
とによりＣＰＵ性能を向上させるためには、処理時間の
長いＣＰＵ資源使用処理の実行を命令の実行とは非同期
化することが、１つの有効な方法である。このとき、１
個以上の非同期ＣＰＵ資源使用処理を含む複数のＣＰＵ
資源使用処理が同時に実行されることになる。

【０００４】従来の計算機では、割込み発生時のＣＰＵ
資源使用処理の終了方法として、以下のいずれかが用い
られていた。割込みには、ＣＰＵ資源使用処理依存割込
みと、ＣＰＵ資源使用処理無依存割込みの２種類がある
。（１）　ＣＰＵ資源使用処理は、全て命令と同期して実
行される処理のみである。命令の実行でＣＰＵ資源使用
処理依存割込み要因が検出されたときには、命令の実行
終了後次の命令の実行開始前に、対応するＣＰＵ資源使
用処理依存割込みが発生する。最後に実行された命令で
、ＣＰＵ資源使用処理依存割込み要因が検出されなかっ
た場合で、かつＣＰＵ資源使用処理無依存割込み要因が
存在する場合にのみ、対応するＣＰＵ資源使用処理無依
存割込みが発生する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本方式では、割込み発
生時に割込み前に開始されたＣＰＵ資源使用処理は全て
終了しているので、割込みハンドラを作成しやすい。ま
た、必要なＣＰＵ資源使用処理依存割込み要因に対する
割込みでは、割込みハンドラの適当な処理後、元のプロ
グラムを再開することができる。

【０００６】ただし、この処理（命令）実行方式の場合
には、実行時間の長いＣＰＵ資源使用処理の実行中に、
後続ＣＰＵ資源使用処理の実行を終了することができず
、このときＣＰＵの性能が低下する。（２）　一部のＣＰＵ資源に入出力を行い非同期的に動
作するユニット（例えば浮動小数点演算ユニット）が、
命令により開始され命令の実行とは非同期的に実行され
る処理（非同期ＣＰＵ資源使用処理）を実行する。これ
らの非同期ＣＰＵ資源使用処理で、ＣＰＵ資源使用処理
依存割込み要因が検出されたときには、次にこのユニッ
トからアクセスされるＣＰＵ資源を使用する処理または
このユニットが実行する処理を開始する命令の実行時に
、その命令で指定された処理は実行されずに、命令と同
期してその非同期動作ユニットが保持するＣＰＵ資源使
用処理依存割込みが発生する。

【０００７】非同期動作ユニットで検出されたＣＰＵ資
源使用処理依存割込み以外の割込み要因が検出されたこ
れに対応する割込みが発生したとき、非同期動作ユニッ
トの動作の終了待ちは行われない。また、このとき非同
期動作ユニットが保留しているＣＰＵ資源使用処理依存
割込み要因は、同時には報告されない。

【０００８】ＣＰＵ資源使用処理無依存割込み要因と、
非同期動作ユニットがＣＰＵ資源使用処理依存割込み要
因を同時に保持している場合でも、ＣＰＵ資源使用処理
依存割込みが優先されずその割込み要因は保留されたま
まで、ＣＰＵ資源使用処理無依存割込みが発生する。

【０００９】非同期ＣＰＵ資源使用処理とこの処理の出
力資源が、割込みハンドラの環境退避部分で使用されな
い場合には、この方法は有効な割込み方式である。ただ
し、割込みハンドラで使用する基本的なＣＰＵ資源使用
処理を非同期化した場合には、この割込み方式では次の
問題がある。

【００１０】ある割込み（最初の割込み）の発生後、そ
の割込みを処理する割込みハンドラの動作中に、割込み
発生前に実行していたプログラムが開始した処理で検出
されたＣＰＵ資源使用処理依存割込み要因に対する割込
み（２番目の割込み）が発生する。２番目の割込みに対
する処理で、どのプログラムが割込み要因を発生した処
理を開始したかを判別するのが不可能となるかまたは非
常に困難となる。従って、この場合には、割込みハンド
ラが使用するＣＰＵ資源使用処理で検出されるＣＰＵ資
源使用処理依存割込みに対する処理が不可能となるか、
またはこの割込みに対する割込みハンドラの処理が非常
に複雑となる。（３）　非同期的に動作するユニットが、命令により開
始され命令の実行とは非同期的に実行される非同期ＣＰ
Ｕ資源使用処理を実行する。非同期ユニットの出力を後
続処理で使用する場合には、規定された手順が必要な場
合と、後続処理を開始する命令の実行開始が遅れる場合
の２種類がある。

【００１１】なんらかの割込み要因が検出されると、Ｃ
ＰＵは以下の割込み動作を行う。 ■　　新たな命令の実行を開始しない。 ■　　非同期動作ユニットが実行中の処理（非同期ＣＰ
Ｕ資源使用処理）が全て終了するまでＣＰＵ待機する。非同期動作ユニットは、先行する処理でＣＰＵ資源使用
処理依存割込み要因が検出されたか否かに依存せず実行
が開始された処理を全て実行する。ＣＰＵ資源使用処理
依存割込み要因が検出され、期待された値と異なる値と
なった出力も後続処理でそのまま使用する。この場合に
は、後続処理の実行結果も期待されたものとは異なるよ
うになり、また入力が期待された値を持たなかったため
にこの後続処理でもＣＰＵ資源使用処理依存割込み要因
が検出されることがある。

【００１２】■の動作の結果、非同期動作ユニットで２
個以上のＣＰＵ資源使用処理依存割込み要因が検出され
たときには、非同期動作ユニットは最初に検出された割
込み要因を保持するか、検出された全ての割込み要因を
保持するかのいずれかの動作を行う。

【００１３】検出された全ての割込み要因を保持する場
合には、あるＣＰＵ資源使用処理依存割込み要因が引き
金となって、後続処理でのＣＰＵ資源使用処理依存割込
み要因を発生させたとき、元々引き金となった割込み要
因を特定するのが困難となる。

【００１４】■　　■で、ＣＰＵ資源使用処理依存割込
み要因が１個も検出されなかった場合には、割込み動作
を開始したＣＰＵ資源使用処理無依存割込みが発生する
。ＣＰＵ資源使用処理依存割込み要因が検出されたときに
は、割込み動作を開始させた割込み要因の種別に依存せ
ず、ＣＰＵ資源使用処理依存割込みが発生する。

【００１５】この割込み処理方式では、ＣＰＵ資源使用
処理依存割込み要因が検出され出力が期待された値とな
った処理の出力を入力として使用する処理の実行を停止
しないので、入力が異常な場合に破壊する資源が特定で
きないような処理（例えば主記憶へのストアなど、入力
として使用するアドレスが異常な場合には、予測できな
い領域を破壊する）を非同期化するとプログラムのデバ
ックが非常に困難となる。

【００１６】また、この割込み方式では、非同期化処理
でＣＰＵ資源使用処理依存割込み要因が検出された場合
には、元のプログラムを再開することはできない。第１
の発明は、割込みハンドラが使用するような基本的なＣ
ＰＵ資源使用処理の非同期的実行が可能であり、かつ割
込みハンドラの作成が容易な割込み処理方式を目的とす
る。

【００１７】第２の発明は、割込みハンドラが使用する
ような基本的なＣＰＵ資源使用処理の非同期的実行が可
能であり、必要なＣＰＵ資源使用処理依存割込み要因に
対しては、対応する割込みハンドラの処理の終了後、元
のプログラムを再開可能とするための割込み処理方式を
目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明の特徴は
下記の通りである。 ■　　ＣＰＵ資源使用処理依存割込み、およびＣＰＵ資
源使用処理無依存割込み要因のどちらかが検出されたと
きに、割込み動作を開始する。 ■　　割込み動作中で、データ依存関係を保証しつつ実
行中の全てまたは一部の非同期ＣＰＵ資源使用処理を終
了させる。ＣＰＵ資源使用処理依存割込み要因の検出さ
れた処理の出力を入力として使用する処理は、未実行で
終了させる。この操作の終了時には、データ依存関係を
消去する。 ■　　割込み動作終了時に、ＣＰＵ資源使用処理依存割
込み要因が検出されている場合には、割込み動作を開始
した割込み要因の種別に依存せず、ＣＰＵ資源使用処理
依存割込みを発生する。そうでない場合には、ＣＰＵ資
源使用処理無依存割込みを発生させる。

【００１９】ＣＰＵ資源使用処理依存割込みの発生時に
は、検出された全てのＣＰＵ資源使用処理依存割込み要
因の全て、および未実行となった処理に関する情報を表
示する。 ■　　再開の期待されるＣＰＵ資源使用処理依存割込み
要因および未実行で終了した処理に対して、適当な割込
みハンドラの処理後、元のプログラムに戻ったときにハ
ードウェアが処理を再実行できるようにするか、割込み
ハンドラが処理をエミュレーションするのに十分な情報
を表示する。

【００２０】本発明は、（１）　レジスタ等のＣＰＵ資
源からの入力、ＣＰＵ資源への出力、またはその双方を
行う処理（ＣＰＵ資源使用処理）が、同期ＣＰＵ資源使
用処理と非同期ＣＰＵ資源使用処理の２種類に分類され
各々次のように実行する。

【００２１】■　　同期ＣＰＵ資源使用処理は、処理を
指令する命令により開始され、命令の実行と同期して実
行される処理である。命令の実行終了時には、その命令
により開始された同期ＣＰＵ資源使用処理は、終了して
いる。

【００２２】■　　非同期ＣＰＵ資源使用処理は、処理
を指定する命令により開始され、命令の実行とは非同期
的に実行される処理である。命令の実行終了以降に、そ
の命令により開始された非同期ＣＰＵ資源使用処理は終
了する。（２）　ＣＰＵ資源に出力を行う非同期ＣＰＵ資源使用
処理（先行処理）が命令により開始されたとき、該当処
理を開始した命令より後で発行される命令で開始される
ＣＰＵ資源使用処理（後行処理）で先行処理の資源への
出力を入力として使用するときは、後行処理での資源の
入力が先行処理での該当資源への出力が終了するまで待
たされる。

【００２３】ＣＰＵ資源使用処理（後行処理）がある資
源への出力を行う場合には、該当処理より先に開始され
た全てのＣＰＵ資源使用処理（先行処理）による該当資
源へのアクセス（入力および出力の両者）が終了してか
ら、後行処理は該当資源への出力を行う。

【００２４】後行処理が同期ＣＰＵ資源使用処理の場合
には、先行処理での関係する資源へのアクセスが終了す
るまで後行処理を指定する命令の実行終了を遅らる　　
（プログラムカウンタは、その後行処理を開始する命令
を指したままとする）。後行処理が非同期ＣＰＵ資源使
用処理の場合には、後行処理を開始する命令の実行終了
を前の処理の該当資源への関係するアクセスが終了する
まで遅らせても良いし、後行処理を開始する命令の実行
は完了し後行処理を開始するが後行処理での該当資源へ
のアクセスを遅らせても良い。

【００２５】非同期ＣＰＵ資源使用処理の実行が開始さ
れると、その入力が終了するまでは、後続ＣＰＵ資源使
用処理での該当資源への出力は待たさる。（３）　同期ＣＰＵ資源使用処理の一部、および非同期
ＣＰＵ資源使用処理の一部は、ＣＰＵ資源使用処理依存
割込み要因を発生する。ＣＰＵ資源使用処理依存割込み
要因とは、ＣＰＵ資源使用処理の実行中に特定の事象が
発生した場合に検出される割込み要因であり、ＣＰＵ資
源使用処理依存割込み要因が検出された処理の出力が期
待された結果（その出力を後続処理で入力として使用す
る事が期待される結果）にならなかった事を示す割込み
要因である。

【００２６】ＣＰＵ資源使用処理依存割込み要因の検出
された処理の出力を、後行処理で入力として使用すると
、後行処理の実行結果も期待された実行結果と異なる様
になる。

【００２７】（４）　実行中のＣＰＵ資源使用処理でＣ
ＰＵ資源使用処理依存割込み要因が検出されたとき、ま
たは外部割込み等の実行中のＣＰＵ資源使用処理の実行
結果に直接依存せずに発生する割込（ＣＰＵ資源使用処
理無依存割込み）の割込み要因が検出されたときには、
ハードウェアは以下の割込み動作を行う。

【００２８】（Ａ）　ハードウェアは新たな命令の実行
は開始しないが、実行中の命令およびすでに実行が開始
されている非同期ＣＰＵ資源使用処理は継続して実行す
る。実行可能な非同期ＣＰＵ資源使用処理が終了し非同期Ｃ
ＰＵ資源使用処理の状態が変化しなくなるのを待つ。

【００２９】（Ｂ）　ステップ（Ａ）　のＣＰＵ資源使
用処理の終了待ちを実行後には、割込み動作の開始時に
実行中であった全ての非同期ＣＰＵ資源使用処理は、以
下のいずれか１つの方法で終了する。

【００３０】非■　　ＣＰＵ資源使用処理依存割込み要
因を検出せずに完了した。処理の出力は、期待された出
力となった。非■　　ＣＰＵ資源使用処理依存割込み要因を検出して
実行が終了した。

【００３１】非■　　非同期ＣＰＵ資源使用処理が先行
する処理の資源への出力を使用する処理であり、先行す
る処理がＣＰＵ資源使用処理依存割込み要因を検出し期
待された出力を行わなかったときには、そのＣＰＵ資源
使用非同期処理は未実行のまま終了する。未実行で終了
した処理の出力に対するデータ依存関係は、消去される
。

【００３２】非■　　非■または非■で未実行となった
処理の出力を入力として使用する非同期ＣＰＵ資源使用
処理は、未実行のまま終了する。未実行で終了した処理
の出力に対するデータ依存関係は、消去される。

【００３３】非■　　ＣＰＵ資源使用処理依存割込み要
因が１個でも検出されている場合には、すでに命令によ
り開始されている非同期ＣＰＵ資源使用処理がこの割込
み要因とデータ依存関係が無い場合でも、未実行で終了
しても良い。

【００３４】同期ＣＰＵ資源使用処理は、その処理を開
始する命令の実行終了時に以下のいずれか１つの方法で
終了している。（Ａ）　の操作が終了したときに、実行
中であった同期ＣＰＵ資源使用処理もこれらのいずれか
の方法で終了している。

【００３５】同■　　ＣＰＵ資源使用処理依存割込み要
因を検出せずに完了している。同■　　ＣＰＵ資源使用処理依存割込み要因を検出して
、処理の実行が終了した。

【００３６】（Ｃ）　（Ｂ）　でＣＰＵ資源使用処理依
存割込み要因が１個も検出されなかったとき：割込み動
作を開始させた割込要因は、ＣＰＵ資源使用処理無依存
割込み要因である。ハードウェアは、割込み動作を開始
させた割込み要因に対応した割込みを発生する。

【００３７】（Ｂ）　でＣＰＵ資源使用処理依存割込み
要因が１個以上検出されたとき：割込み動作を開始させ
た割込み要因によらず、（Ｂ）　の非■〜非■となった
ＣＰＵ資源使用非同期処理および同■となったＣＰＵ資
源使用同期処理に関する情報を、１回のＣＰＵ資源使用
処理依存割込みでプログラムに同時に全て通知する（複
合ＣＰＵ資源使用処理依存割込みを行う）。（５）　一部のＣＰＵ資源使用処理依存割り込み要因処
理プログラムによる適当な処理の実行後にその割り込み
要因を発生したプログラムの再開が期待される事があり
（ページ不在等の割り込み要因）（ここでは、この種の
ＣＰＵ資源使用処理依存割り込み要因を、再開期待ＣＰ
Ｕ資源使用処理依存割り込み要因と呼ぶ）、ＣＰＵ資源
使用処理依存割り込みが発生したとき、再開期待ＣＰＵ
資源使用処理依存割り込み要因のみが割り込み要因とし
て存在する場合には、発生した全ての再開期待ＣＰＵ資
源使用処理依存割り込みに対する適当な処理の後、元の
プログラムを再開できる可能性があり、ＣＰＵ資源使用
処理依存割り込みの発生時に、再開期待ＣＰＵ資源使用
処理依存割り込みを発生した処理および未実行で終了し
たＣＰＵ資源使用処理の各々に対して、以下のいずれか
が可能であるようにする ■　　割り込み元のプログラムに復帰するＣＰＵ資源使
用処理を実行すると、指定した再開期待ＣＰＵ資源使用
処理依存割り込み要因を検出した処理、および未実行で
終了した処理が再実行される、かまたは、■　　割り込
み要因処理プログラムが、処理をシュミレーションする
のに十分な情報を割り込み時にプログラムに表示する、
また、要因発生元のプログラムの再開が期待されるある
種のＣＰＵ資源使用処理依存割り込み要因で、割込み時
に入力データが保存されていることが必要な場合には、
その割込み要因の発生時に、その要因を発生した処理の
入力資源を出力先とする後続処理は、全て未実行で終了
させる再開期待ＣＰＵ資源使用処理割込み手段を具備し
、このことにより、再開期待ＣＰＵ資源使用処理依存割
込み要因の発生時に、割込み要因を発生したプログラム
を再開できるようにする。

【００３８】

【実施例】まず、本発明が係わる非同期処理のつき離し
法をこれを使わない場合と比較しながら述べる。つき離
し法を使わないパイプライン方式における基本的なタイ
ミングを図１に示し、つき離し法を使う場合のタイミン
グを図２に示す。

【００３９】各時間区域は、１τの時間区域で同期タイ
ミングである。各時間区域の動作を説明するために記号
が使われており各記号の意味は以下に示す。Ｄ　　：　Ｄｅｃｏｄｅ　　　　　　　　　　　：　　
命令のデコードと実行開始条件（データ依存関係および
資源のぶつかり）の検出Ｅ　　：　Ｅｘｅｃｕｔｅ　　
　　　　　　　　：　　演算の実行，主記憶アクセス命
令では実行アドレスの計算Ｗ　　：Ｗｒｉｔｅ　　　　　　　　　　　　　：　　
実行結果の書込みＰ１　：Ｐｒｉｏｒｉｔｙ　ｏｆ　ｌ
ｏａｄ　　：　　非同期処理キューへのエンキュー及び
実行開始条件（データ依存関係および資源のぶつかり）
の検出Ｃ　　：Ｃａｃｈｅ　　　　　　　　　　　　　：　　
アドレス変換およびキャッシュからのデータ読込みＷ１　：Ｗｒｉｔｅ　ｏｆ　ｌｏａｄ　　　　　：　　
キャッシュ（　および主記憶）　から読み込んだデータ
のレジスタへの書込みＰｆ　：Ｐｒｉｏｒｉｔｙ　ｏｆ
　ｆｌｏａｔｉｎｇ　ｐｏｉｎｔ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ
：非同期実行キューへのエンキューおよび実行開始条件
（データ依存関係および資源のぶつかり）の検出Ｅｆ１
：Ｅｘｅｃｕｔｅ　ｏｆ　ｆｌｏａｔｉｎｇ　ｐｏｉｎ
ｔ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　１　Ｅｆ２：Ｅｘｅｃｕｔｅ
　ｏｆ　ｆｌｏａｔｉｎｇ　ｐｏｉｎｔ　ｏｐｅｒａｔ
ｉｏｎ　２　Ｅｆ３：Ｅｘｅｃｕｔｅ　ｏｆ　ｆｌｏａ
ｔｉｎｇ　ｐｏｉｎｔ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　３　浮動
小数点加算および浮動小数点乗算の演算結果の書込みサ
イクルつき離し法を使わないパイプラインにおいては、図１の
■に示すように、レジスタ−レジスタ間演算の場合には
、Ｄ，Ｅ，Ｗ，の順にパイプライン処理が行われ、Ｅサ
イクルの終わりにおいて、バイパスが可能となる。キャ
ッシュからのロードが必要な場合には、アドレス変換お
よびキャッシュからのデータ読み込みのためのＣサイク
ルが必要となり、このサイクルの終わりにバイパスが可
能となる。

【００４０】また、浮動小数点演算の場合には、演算の
実行サイクルが１τから３τに引き延ばされ、Ｅｆ１，
Ｅｆ２，Ｅｆ３が必要となる。バイパスはＥｆ３の後に
なる。

【００４１】一方、本発明のようにつき離し法を使う場
合が図２であり、■の場合は、つき離し法を使わない場
合と同じであり、キャッシュからのロードする場合には
、■に示されるように、Ｄサイクルの終わりにおいて、
Ｐ１区間があり、すなわち非同期キューへのエンキュー
及び実行開始条件（データ依存関係および資源のぶつか
り）を検出し、この後に、Ｃサイクルに入る。但し、こ
れらの動作はつき離し法でできる。浮動小数点の場合も
、つき離し法で行われ、非同期実行キューへのエンキュ
ーおよび実行開始条件データ依存関係および資源のぶつ
かり）の検出が行われ、この後に、浮動小数点の演算サ
イクルとなる。なお、つき離し法では、同期処理からつ
き離した形で、平行動作されるが、同期と非同期の詳細
タイミングは図３に示される。 ■　　：　　命令実行制御部および同期演算実行部のパ
イプラインＤ−Ｗａｉｔ　，Ｅ−Ｗａｉｔ　，　Ｗ−Ｗ
ａｉｔ　有り■　　：　　非同期処理：主記憶読込み（
ｌｏａｄ）　のパイプライン（キャッシュヒット時），
Ｐ−Ｗａｉｔ有り、Ｃサイクルが開始されるまで、命令
実行制御部のＥサイクルと同期する（実効アドレスをＥ
サイクルの出力としてＣサイクルで入力するため）。

【００４２】このようなつき離し法とつき離し法を使わ
ない場合の基本タイミングを用いて配列の和を求めるプ
ログラムについてのタイミング図を図４の例を使って説
明する。

【００４３】図４のプログラムは配列Ａ〔０：１００〕の各要素の和Ｘ＝Ａ

〔０〕＋Ａ〔１〕＋・・・＋Ａ〔１００〕を求め
る計算を例に示す。配列の要素はＩＥＥＥＰ７５４の形
式の（Ｐｒｏｊｅｃｔ　７５４　）倍精度浮動小数点数
（８バイト長）とする。

【００４４】図５のつき離しを使わない同期系の計算機
において、図４のプログラムを実行した場合のタイムチ
ャートを説明する。プログラムの各命令の番号１〜１０
のタイムチャートの左側に示している番号と対応する。

【００４５】１〜４迄の各命令は同期処理Ｄ，Ｅ，Ｗに
従うパイプラインによって可能となる。番号５において
、プログラムはルーピングに入るが、ループの内部に入
った最初の命令、すなわち、５番目の命令において、キ
ャッシュが使われるため、基本サイクルはＤ，Ｅ，Ｃ，
Ｗとなる。６番目の命令においては浮動小数点演算の加
算が行われるが、そのオペランドは４番目の命令の実行
結果と５番目の命令の実行結果である。ここに、データ
依存関係があり、これらのデータがそろわなければ、浮
動小数点の加算に入ることができない。従ってタイムチ
ャート図５の番号６に示すように、１τだけ後れてＤ，
Ｄ，Ｅｆ１，Ｅｆ２，Ｅｆ３，Ｗｆとなる命令７におい
てはＧＲ２と３の加算を行うものであって、これは命令
６の浮動小数点の結果を使わず、それとデータ依存関係
はないが、つき離し法を用いないこの例では、図５の７
番目に示されるように基本タイミングはＤサイクルが２
τ分だけ延ばされＤ，Ｄ，Ｄ，Ｅ，Ｗとなる。

【００４６】以下、８番目のｃｏｍｐａｒｅ　と９番目
のＢｒａｎｃｈ命令は、Ｄ，Ｅ，Ｗでパイプラインで行
われ、命令９において命令５にジャンプするときにブラ
ンチペナルティとして１τだけ遅れ、Ｄ，Ｅ，Ｗが始ま
る。

【００４７】この動作を本発明の計算機のつき離し法を
使って実行する場合が図６である。番号１，２，３につ
いては図５と同じであるが命令５のキャッシュを使うと
ころにおいて、５非に示されるように、キャッシュ動作
は非同期に行われ、Ｐｌ　　ＣＷｌのサイクルがつき離
し的に行われ、５のＷの真下に５非Ｃサイクルが重なり
、同時に実行される。図５の場合に比べてはやくなる。また、命令６の浮動小数点演算においても、命令６と６
非の２つを使って実行され、デコードした後につき離し
法により６非の状態に進むことができる。図に示される
ように、５非のＣの出力が６非においてＥｆ１の入力と
なっている。そして、命令７の同期処理になるが、この
Ｄサイクルは命令６のＥサイクルすなわち６非のＰｆサ
イクルを同様に行うことができる。

【００４８】従って、図５のつき離し法を使わない場合
と比べて２τだけ速くなっている。従って、図５のつき
離しを使う方が使わない方に比べて３ｔだけ高速になっ
ている。

【００４９】命令８，９，１０においては前の場合と同
様である。本発明の非同期処理の割込みに対する再開動
作とデータ依存会計に関する発明はこのようなつき離し
法を用いた計算機上で使われるものである。

【００５０】次に、本発明の第１の実施例を図７を用い
て説明する。まず、図７の各構成要素を説明する。命令
形式は図８は示すように、下記の通りである。ＯＰＣ：
　　命令コード，ＯＰＣの値により、命令中の他のフィ
ールドの位置部が無視される事がある。また、命令のビ
ット１７〜３１がＧＲを示すかＦＲを示すかは、ＯＰＣ
の値により以下のように決定されるとする。ＯＰＣの最上位ビットが０のとき：命令のビット１７〜３１は、ＧＲを示す。ＯＰＣの最上位ビットが１のとき：命令のビット１７〜３１は、ＦＲを示す。ただし、主記憶とＦＲ間のデータ転送命令では、ＯＰＣ
の最上位ビットは０であるが、ビット１７〜２６は、Ｇ
ＲＮ１，ＧＲＮ２を示し、ビット２７〜３１は、ＦＲＮ
３を示すとする。このときＧＲ１＋ＧＲ２＋ＩＭＭが実
効アドレスを示し、ＦＲＮが主記憶との転送元または転
送先ＦＲを示すとする。

【００５１】ＩＭＭ：　　即値データ（入力）ＧＲＮ１
：　　ＧＲ　Ｎｕｍｂｅｒ　１．入力ＧＲレジスタ番号
　　その１ＧＲＮ２：　　ＧＲ　Ｎｕｍｂｅｒ　２．入力ＧＲレジ
スタ番号　　その２ＧＲＮ３：　　ＧＲ　Ｎｕｍｂｅｒ　３．出力ＧＲレジ
スタ番号ＦＲＮ１：　　ＦＲ　Ｎｕｍｂｅｒ　１．入力
ＦＲレジスタ番号　　その１ＦＲＮ２：　　ＦＲ　Ｎｕｍｂｅｒ　２．入力ＦＲレジ
スタ番号　　その２ＦＲＮ３：　　ＦＲ　Ｎｕｍｂｅｒ　３．出力ＦＲレジ
スタ番号同期処理と非同期処理の種類，割り込みの種類
２−１同期処理 ■　　分岐処理、プログラム呼出し処理（命令の実行順
序を変更する処理） ■　　ＳＶＣ（スーパバイザコール）処理■　　ＣＲ（
制御レジスタ）にアクセスする処理（ただし、ＰＳＲの
ＣＣのみを変更する処理を除く）■　　非同期処理キュ
ー複写レジスタにアクセスする処理２−２非同期処理 ■　　実行時間の長い演算処理 ■　　ＧＲと主記憶間の転送処理およびＦＲと主記憶間
の転送処理２−３割込み ■　　プログラム割込みＣＰＵ資源使用処理依存割込み、ＣＰＵ資源使用処理の
出力が期待されたものと異なるものとなったことを示す
■　　ＳＶＣ（スーパバイザコール）割込みＳＶＣ命令
の実行時に、割込み要因の生成される割込みである。Ｓ
ＶＣ命令のＩＭＭ部の下位７ビット＋０×８０の値が呼
び出し番号として使用される。 ■　　外部割込み外部からＣＰＵへの入力信号である外部割込み信号が割
込み要因となる割込みである。外部割込みには、レベル
０〜１５があり、ＰＳＲのＥＡＬ以上のレベルの外部割
込み信号のみが受理され、割込み動作を開始させる。

【００５２】非同期処理でアクセスするＣＰＵ資源非同
期処理では、ＣＰＵ資源中ではＧＲ，ＦＲ及びＣＣのみ
をアクセスする。ＣＲおよび非同期処理キュー複写レジ
スタをアクセスする処理は、同期処理のみである。

【００５３】　　各ハードウェアユニットの説明４−１
ＣＰＵ資源 ■　　ＧＲ（Ｇｅｎｅｒａｌ　ｐｕｒｐｏｓｅ　Ｒｅｇ
ｉｓｔｅｒ）　：汎用レジスタ演算の入出力先、および
主記憶アクセスのアドレス指定のベースレジスタやイン
デックスレジスタとして使用される汎用レジスタである
。

【００５４】ＧＲは、１個３２ビット長であり３２個存
在する。各ＧＲには固有のＧＲ番号０〜３１が割りつけ
られている。ＧＲ０は常に０を保持し、ＧＲ０への書込
みは無視され、ＧＲ０を読み込むと常に０が読まれる。 ■　　ＦＲ（Ｆｌｏａｔｉｎｇ　ｐｏｉｎｔ　Ｒｅｇｉ
ｓｔｅｒ）：浮動小数点レジスタ浮動小数点演算の入出力先として使用されるレジスタで
ある。ＦＲは、１個６４ビット長であり３２個存在する
。各ＦＲには固有のＦＲ番号０〜３１が割りつけられて
いる。ＦＲ０は常に０を保持し、ＦＲ０への書込みは無
視され、ＦＲ０を読み込むと常に０が読まれる。 ■　　ＣＲ（Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｒｅｇｉｓｔｅｒ）　：
制御レジスタＣＰＵの動作を制御するためのパラメータ
を保持するレジスタである。３２ビット長のＣＲが３２
本存在する。ＣＲ０からＣＲ４には、以下のパラメータが割りつけら
れている。ＣＲ０：ＰＳＲ（Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ　Ｓｔａｔｕｓ　
Ｒｅｇｉｓｔｅｒ）プログラムの主な動作環境を規定す
るパラメータ（スーパバイザモード／ユーザモード等）
を保持するレジスタである。ＰＳＲ中に２ビット長のＣ
Ｃ　　（Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　Ｃｏｄｅ：条件コード領
域）および４ビット長のＥＡＬ（Ｅｘｔｅｒｎａｌ　ｉ
ｎｔｅｒｒｕｐｔＡｃｃｅｐｔ　Ｌｅｖｅｌ　）が存在
する。ＣＣは、特定の処理で出力の対象となり、また条
件分岐処理では分岐判定のための入力として使用される
。

【００５５】ＥＡＬは、受理される外部割込み要因のレ
ベルを規定する。ＥＡＬより大きい値を持つ外部割込み
信号のみが受理され、割込み動作を開始させる。ＣＲＩ：ＯＰＳＲ（Ｏｌｄ　ＰＳＲ）割込み発生時に、割込み発生前のＰＳＲの値を保持する
レジスタである。

【００５６】ＣＲ２：ＯＩＣ（Ｏｌｄ　Ｉｎｓｔｒｕｃ
ｔｉｏｎ　Ｃｏｕｎｔｅｒ）割込み発生時に、割込み発生前のＰＣの値（次に実行す
べき命令のアドレスを指す）を保持するレジスタである
。

【００５７】ＣＲ３：ＯＬＥＰ（Ｏｌｄ　Ｌａｓｔ　Ｅ
ｎｔｒｙ　Ｐｏｉｎｔｅｒ）　プログラム割込みの発生時に、非同期処理の終了待ち後
の非同期処理実行キューの最終エントリポインタの値を
保持するレジスタである。

【００５８】ＣＲ４：ＩＮＴＤ（ＩＮＴｅｒｒｕｐｔ　
Ｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎ）割込み発生時に、割込み種別を示すコード（ＩＮＴＴＹ
ＰＥ）およびプログラム割込みの発生時に、最後に実行
した同期処理の終了コード（ＬＳＲＥＴＣ）　を図９に
示す形式で保持するレジスタである。

【００５９】ＩＮＴＴＹＰＥ　には、例えば以下の値の
割りつけが成される。０×００〜０×０Ｆ：予約されている０×１０　　　　　　　　　　：プログラム割込み０×
１１〜０×１Ｆ：予約されている０×２０〜０×２Ｆ：レベル０〜レベル１５の外部割込
み，（Ｌ＋３２）の値がレベルＬの外部割込みを示す。０×３０〜０×７Ｆ：予約されている０×８０〜０×ＦＦ：呼出し番号０×８０〜０×ＦＦの
スーパバイザ呼び出し割り込み、ＳＶＣ命令のＩＭＭ値
の下位７ビット＋０×８０の値がスーパバイザ呼び出し
番号となる。ＣＲ５：ＩＮＴＢ（ＩＮＴｅｒｒｕｐｔ　Ｂａｓｅ　ａ
ｄｄｒｅｓｓ）　割込み発生時に、新たにＩＣ（命令カ
ウンタ）に設定されるアドレスのベースアドレスを保持
するレジスタである。割込み発生時には、ＩＮＴＢ＋Ｉ
ＮＴＴＹＰＥ＊１６の値がＩＣの新しい値として設定さ
れる。ＣＲ６：ＮＰＳＲ（Ｎｅｗ　ＰＳＲ）割込み発生時に、新たにＰＳＲに設定される値を保持す
るレジスタである。ＣＲ７〜ＣＲ３１他のプログラム動作環境を規定するパラメータを保持す
るレジスタとして使用される。 ■　　非同期処理キュー複写レジスタ（Ａｓｙｎｃｈｒ
ｏｎｏｕｓ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　Ｃｏｐｙ　Ｒｅｇｉｓｔ
ｅｒ）　プログラム割込みの発生時、非同期動作の終了
待ち後の非同期処理キューの内容が複写されるレジスタ
である。１本６４ビット長で、３２本の非同期処理キュ
ー複写レジスタがある。ただし、ＡＰＣＲＯは、常に０
を保持する。各ＡＰＣＲは、次の形式を持つ。

【００６０】また、ＲＴＮ（ＲｅｔｕｒＮ）　命令の実
行時に、ＯＬＥＰが０　でない時には、ＡＰＣＲ１　〜
ＡＰＣＲ（ＯＬＥＰ）の内容が非同期処理キューに書き
込まれる。４−２　　命令バッファ通常のＣＰＵの命令バッファと同じ、実行する命令は、
この命令バッファにいったん取り込まれる。主記憶から
命令バッファへの命令の読み込みは、通常の計算機と同
じ。４−３　　命令実行制御部命令の実行および割込みの制御を行うユニットである。分岐を含む命令フェッチの制御、命令のデコード、処理
の実行制御、割込み動作の制御、割込み動作を行う。命
令実行制御部の動作については、／５／を参照。

【００６１】命令実行制御部は、以下のレジスタを内蔵
する。 ■　　ＩＣ（Ｉｎｓｔｒｃｕｔｉｏｎ　Ｃｏｕｎｔｅｒ
）　：命令カウンタ次に実行すべき命令のアドレスを示
すカウンタである。 ■　　ＳＲＥＴＣ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　ｐｒｏｃ
ｅｓｓ　ＲＥＴｕｒｎ　ｃｏｄｅ）同期処理の終了コー
ドを保持するレジスタである。 ■　　ＳＶＣＣ（ＳＶＣ　Ｃｏｄｅ）直前に実行されたＳＶＣ　命令のＳＶＣ　コードを保持
するレジスタである。４−４　　同期処理実行部命令実行制御部の指示により同期処理を実行する部分で
ある。処理の実行結果に応じて、ＣＲ中のＳＲＥＴＣ　
（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ＲＥＴｕ
ｒｎ　ｃｏｄｅ　）を設定する。４−５　　非同期処理キュー実行中の非同期処理、および命令により開始され実行待
ちの非同期処理が保持されるキューである。ＡＰＱＥ１
　〜ＡＰＱＥ３１の３１個のエントリが存在する。各エ
ントリは、命令コード、終了コード（　ＲＥＴＣ：８ビ
ット長）　、実行ＩＤ（ＥＸＩＤ　：ＥＸｅｃｕｔｉｏ
ｎＩＤ）から構成される。

【００６２】ＡＰＱＥ１〜ＡＰＱＥ（ＳＥＰ−１）　の
範囲のエントリが実行中である。ＡＰＱＥ（ＳＥＰ）が次に実行が開始されるエントリで
ある。ＡＰＱＥ（ＳＥＰ＋１）〜　ＡＰＱＥ（ＬＥＰ）が命令
により開始されたが実行待ち状態にあるエントリである
。

【００６３】ＡＰＱＥ（ＬＥＰ＋１）が次にエンキュー
されるエントリを示す。命令バッファ、および開始点ポインタの指すエントリに
対する以下のレジスタ干渉検出機構がある。以下のレジ
スタ干渉検出機構で、命令バッファ中のＣＲ番号が０の
とき、または開始点ポインタの指すエントリ中のＧＲ番
号が０のときは、その領域は比較対象の領域中に含まれ
ないと判定される。 ■　　命令バッファ（ＩＢ）・ＩＢ．ＧＲＮ１　がＡＰＱＥ１　〜ＡＰＱＥ（ＬＥＰ
）　のＧＲＮ３領域に含まれているか否かの判定機構・ＩＢ．ＧＲＮ２　がＡＰＱＥ１　〜ＡＰＱＥ（ＬＥＰ
）　のＧＲＮ３領域に含まれているか否かの判定機構・ＩＢ．ＧＲＮ３　がＡＰＱＥ１　〜ＡＰＱＥ（ＬＥＰ
）　のＧＲＮ１，ＧＲＮ２　またはＧＲＮ３領域に含ま
れているか否かの判定機構・ＩＢ中の命令がＦＲを指定
する命令の場合も上記３　項目と同様の判定機構。・ＩＢ．ＯＰＣがＣＣを変更するか参照する処理のとき
、ＡＰＱＥ１〜ＡＰＱＥ（ＬＥＰ）　に、ＣＣを変更す
る処理（ＯＰＣ）　が含まれているか否かの判定機構、
ＩＢ．ＯＰＣがＣＣをアクセスしない処理のときには、
ＣＣの干渉がないと判定される。これらの干渉のいずれかが存在する時には、命令実行制
御部へのデータ干渉信号線の値は１となる。 ■　　開始点ポインタの指すエントリ（Ｓｔａｒｔ　Ｅ
ｎｔｒｙ）・ＳＥ．ＧＲＮ１　が　ＡＰＱＥ１〜ＡＰＱ
Ｅ（ＳＥＰ−１）　のＧＲＮ３領域に含まれているか否
かの判定機構、・ＳＥ．ＧＲＮ２　が　ＡＰＱＥ１〜ＡＰＱＥ（ＳＥＰ
−１）　のＧＲＮ３領域に含まれているか否かの判定機
構、・ＳＥ．ＧＲＮ３　が　ＡＰＱＥ１〜ＡＰＱＥ（ＳＥＰ
−１）　のＧＲＮ１、ＧＲＮ２またはＧＲＮ３領域に含
まれているか否かの判定機構、・ＳＥ中の命令がＦＲを
指定する命令の場合も上記３項目と同様の判定機構・ＳＥ　ＯＰＣがＣＣを変更する処理のとき、ＡＰＱＥ
１　〜ＡＰＱＥ（ＳＥＰ−１）　にＣＣを変更する処理
（ＯＰＣ）　が含まれているか否かの判定機構、ＳＥ．
ＯＰＣがＣＣを変更しない処理のときには、ＣＣの干渉
がないと判定される。

【００６４】非同期処理キューへのエンキュー及びデキ
ューは、エンキューデキュー制御部により次の様に実行
される。 ■　　エンキュー命令実行制御部が、命令バッファ中の命令が非同期処理
を示すことを検出したとき、命令実行制御部が、エンキ
ューデキュ制御部に、非同期処理のエンキュー要求を発
行する。ＬＥＰ　が３１未満のときにはエンキューデキ
ュー制御部は、ＬＥＰ　に１を加算し、ＬＥＰ　の新し
い値の指すエントリに命令バッファの内容をコピーする
。該当エントリのＲＥＴＣおよびＥＸＩＤは０に初期化
される。

【００６５】ＬＥＰ　が３１のときは、非同期処理キュ
ーが１　杯であり、新しいエントリをエンキューするこ
とはできない。このときには、キューのエントリかデキ
ューされるまで命令の実行が遅らされる。 ■　　デキュー開始点ポインタ（ＳＥＰ）　より小さいエントリ番号を
持つ処理が、プログラム割込み要因無しに終了したとき
、非同期処理実行制御部はＥＸＩＤを指定してエントリ
のデキューをエンキューデキュー制御部に指示する。エ
ンキューデキュー制御部は、指定されたＥＸＩＤを持つ
エントリの以降の全てのエントリを１　つづつ前のエン
トリにずらし、ＳＥＰ　とＬＥＰ　の値をそれぞれ１　
ずつ減少させる。４−６　　エンキューデキュー制御部エンキューデキュー制御部は、開始エントリポインタ（
ＳＥＰ）および最終エントリポインタ（ＬＥＰ）　を保
持し、次の動作を行うハードウェアユニットである。 ■　　命令実行制御部からの指示により、命令バッファ
の内容をキューの最後尾にエンキューする。 ■　　プログラム割込み要因の発生時に、非同期動作の
終了待ちが行われた後、命令実行制御部の指示により、
ＡＰＱＥ１　〜ＡＰＱＥ（ＬＥＰ）　の内容をＡＰＣＲ
１　〜ＡＰＣＲ（ＬＥＰ）に複写し、ＯＬＥＰにはＬＥ
Ｐ　の値を複写する。その後、ＬＥＰ　に０　、ＳＥＰ
に１　を設定する。 ■　　非同期処理実行制御部が指定したＥＸＩＤを、Ｓ
ＥＰ　の指すエントリに書込み、ＳＥＰ　を１　増加さ
せる。 ■　　非同期処理実行制御部が指定したＥＸＩＤを持つ
エントリを、デキューする。 ■　　非同期処理実行制御部が指定したＥＸＩＤを持つ
エントリのＲＥＴＣに、指定された値を設定する。４−７　　非同期処理実行制御部非同期処理実行制御部は、ＳＥＰ　の指すエントリの開
始判定、開始した処理に対する命令コードとＥＸＩＤの
処理実行ユニットへの送付および処理の実行開始の制御
、および非同期処理の終了時の制御を行う。非同期処理
実行制御部の動作については、／５／　を参照。

【００６６】非同期処理実行制御部は、以下の２　つの
３１ビット長レジスタを保持する。 ■　ＥＸＩＤＢ（ＥＸＩＤ　Ｂｕｓｙ　ｆｌａｇ）各１
　ビット長であるＥＸＩＤＢ＃１　〜ＥＸＩＤＢ＃３１
の３１ビットのフラグから成るレジスタである。ＥＸＩ
ＤＢ＃（Ｘ）　は、Ｘ　の値をＥＸＩＤとして持つ非同
期処理が使用されているか否かを，　次のように表示す
る。０：Ｘ　の値のＥＸＩＤは使用されていない。１：Ｘ　の値がＥＸＩＤとして使用されている。Ｘ　の
値をＥＸＩＤとして持つ非同期処理は、実行中であるか
、プログラム割込み要因を検出して終了しているかのい
ずれかの状態にある。 ■　ＥＸＩＤＲ（ＥＸＩＤ　ｉｎｔｅｒＲｕｐｔ　ｆｌ
ａｇ）　各１　ビット長であるＥＸＩＤＲ＃１　〜ＥＸ
ＩＤＲ＃３１の３１ビットのフラグから成るレジスタで
ある。ＥＸＩＤＲ＃（Ｘ）　は、Ｘ　の値をＥＸＩＤと
して持つ非同期処理がプログラム割込み要因を検出して
終了しているか否かを次のように表示する。０：Ｘ　の値のＥＸＩＤを持つ処理は、存在しないか実
行中である。１：Ｘ　の値がＥＸＩＤとして持つ処理は、プログラム
割込み要因を検出して終了している。

【００６７】非同期処理実行制御部は、命令実行制御部
からの次の信号を入力し、その信号が１のとき規定され
た動作を行う。 ■　　非同期処理リセット信号この信号が入力されると、規定されたタイミングで非同
期処理実行制御部は、次の動作を行う。・　ＥＸＩＤＢに０　を設定する。・　ＥＸＩＤＢに０　を設定する。

【００６８】また、非同期処理実行制御部は、命令実行
制御部に次の２種類の信号を送出する。 ■　　非同期処理プログラム割込み信号ＥＸＩＤＲ＃１
　〜　ＥＸＩＤＲ＃３１　の全てのビットの論理和の値
をとる信号である。プログラム割込み要因を検出して終
了した非同期処理が存在するか否かを次のように表示す
る。０：プログラム割込み要因を検出して終了している非同
期処理は無い。１：プログラム割込み要因を検出して終了している非同
期処理が存在する。 ■　　非同期処理停止信号実行中の非同期処理が存在せず、また非同期処理実行制
御部が非同期処理キュー中の処理を新たに開始しない状
態となったときに１　となる信号である。この信号は、
次の条件で１　となる。

【００６９】（ＬＥＰ　が０）または（ＥＸＩＤＢが全
て０　でなくかつ　ＥＸＩＤＢとＥＸＩＤＲ　が等しい
）　４−８　　非同期処理実行ユニット非同期処理実行制御部の指示により、特定の非同期処理
を実行するユニット群である。以下の動作を行う。 ■　　非同期処理実行制御部から、命令コードとＥＳＩ
Ｄが送られ処理の実行を開始する。 ■　　処理の終了時に、ＥＸＩＤとＲＥＴＣを非同期処
理実行制御部に通知する。

【００７０】次に図１１，図１２を用いて第１の実施例
の命令実行制御用の動作を説明する。まず、図において
［Ａ］から開始し、ＩＣの指すアドレスから４バイトを
命令バッファに読み込む。次に命令読み込みに関するプ
ログラム割り込み要因が発生したかを判断し、ＹＥＳな
らＳＲＥＴＣに発生したプログラム割り込み要因に対応
する値を出力する。ＮＯなら割り込み動作の開始要因が
無いときは［Ｂ］へ移る。割り込み動作の開始要因とは
、 ■　　ＳＲＥＴＣが０でない。 ■　　非同期処理プログラム割り込み信号が１■　　Ｓ
ＶＣＣが０でない。 ■　　ＥＡＬより大きいレベルの外部割り込み信号が存
在する。である。

【００７１】次に割り込み動作の開始要因が有りるとき
は、命令バッファ中のＯＰＣが非同期処理を指定してい
るかを判断し、ＹＥＳのときは命令バッファ中のＯＰＣ
が定義されない処理を指定する。

【００７２】この指定がＮＯであれば命令バッファ中の
命令と非同期処理キュー中のＬＥＰより前のエントリ間
にデータ依存関係があるかを見て、ＮＯであれば同期処
理実行部に処理の実行を指示し、同期処理部が処理の終
了時にＳＲＥＴＣに実行結果を出力し、ＳＶＣ処理では
ＳＶＣＣを設定し、実行した処理がＩＣを変更する処理
でないときＩＣに４を加算し、ＳＲＥＴＣが０か（同期
処理でプログラム割り込み要因が無かどうか）どうかを
みる。

【００７３】そしてＹＥＳのときは最初にもどる。命令
バッファ中のＯＰＣが定義されない処理を指定するとき
ＳＲＥＴＣにＯＰＣの異常を示すコードを設定する。命
令バッファ中のＯＰＣが非同期を指定していないとき、
エンキューデキュー制御部に命令バッファの処理のエン
キューを指令し、非同期処理キューが１バイトかをみて
、ＮＯならＩＣに４を加えて、最初にもどる。

【００７４】次に図１２に示すように、［Ｂ］の処理は
、非同期処理停止信号が０かどうかを判断し、ＹＥＳの
ときＳＲＥＴＣが０でない、または非同期処理プログラ
ム割り込み信号が１であるかを判断し、ＮＯであるなら
ＳＶＣＣが０かを見て、ＮＯであるならＩＮＴＴＹＰＥ
にＳＶＣＣを複写し、ＳＶＣＣに０を設定し、ＯＰＳＲ
←ＰＳＲ，ＰＳＲ←ＮＰＳＲ（但し、ＥＡＬの値は無変
更）とする。

【００７５】ＳＶＣＣが０のとき、最もレベルの高い存
在する外部割り込み信号を選択し、選択したレベルをＬ
とする。そして、ＯＰＳＲ←ＰＳＲ，ＩＮＴＴＹＰＥ←
Ｌ＋０×２０，ＰＳＲ←ＮＰＳＲ（但し、ＥＡＬにはＬ
を設定）とし、ＯＩＣ←ＩＣ，ＩＣ←ＩＮＴＢ＋ＩＮＴ
ＴＹＰＥ＊１６として、［Ａ］へもどる。

【００７６】ＳＲＥＴＣが０でないかまたは非同期処理
プログラム割り込み信号が１であるときＳＶＣＣが０で
ないとき、ＩＣを４減算し、ＳＶＣＣを０にする。そし
て、エンキューデキュー制御部に非同期処理キューの非
同期処理キュー複写レジスタへの複写および初期化を指
示し、エンキューデキュー制御部はＡＰＱＥ＃１〜ＡＰ
ＱＥ＃（ＬＥＰ）を、ＡＰＣＲ＃１〜ＡＰＣＥ＃（ＬＥ
Ｐ）に複写する。また、ＯＬＥＰにＬＥＰ　を複写後、
ＬＥＰ　に０，ＳＥＰ　に１を設定する。非同期処理リ
セット信号に一定時間１を出力し、この間に、非同期処
理実行制御部は、ＥＸＩＤＢ　およびＥＸＩＤＲ　を共
に０にする。ＳＲＥＴＣ　をＬＳＲＥＴＣに複写し、ま
た、ＩＮＴＴＹＰＥ　に０×１０を設定する。

【００７７】そして、ＯＰＳＲ←ＰＳＲ　，ＰＳＲ←Ｎ
ＰＳＲ但し、ＥＡＬ　の値は無変更とする。次に図１３
を用いて非同期処理実行制御部の動作を説明する。ＳＥ
Ｐ　＜＝ＬＥＰ　かつＥＸＩＤＲ　＝０のとき、ＳＥＰ
　の指すエントリ中の命令と非同期処理キューのＳＥＰ
　より前のエントリ間にデータ依存関係が無く、該当処
理を実行する非同期処理ユニットが処理を開始できる状
態にあるかを判断する。ＹＥＳならば、ＥＸＩＤＢ　＃
１　〜ＥＸＩＤＢ　＃３１のうち、０を保持する最も番
号の低いフラグを認識する。この番号ＸをＳＥＰ　の指
すエントリのＥＸＩＤとして割り当てる。

【００７８】ＥＸＩＤＢ　＃Ｘ　に１を設定する。ＳＥＰ　の指すエントリの内容に、ＥＸＩＤとしてＸ　
を付加して、その処理を実行する非同期処理実行ユニッ
トに送付する。対応する非同期処理実行ユニットは処理
を開始する。

【００７９】Ｘ　を付加して、ＳＥＰ　の変更指示をエ
ンキューデキュー制御部に送信する。エンキューデキュ
ー制御部は、ＳＥＰ　の指すエントリのＥＸＩＤにＸ　
を設定後、ＳＥＰ　に１　を加える。

【００８０】次に、各非同期処理実行ユニットが送信す
る実行終了処理のＥＸＩＤとＲＥＣＴ（終了コード）を
受理する。受理した全てのＥＸＩＤ−Ｘ　とＲＥＴＣ−
Ｙ　の組に対して以下の処理を行う。

【００８１】Ｙが０である（プログラム割込み要因無で
処理が終了）のとき、エンキューデキュー制御部にＥＸ
ＩＤ−Ｘ　を持つエントリのデキューを指示する。エン
キューデキュー制御部は、ＥＸＩＤ−Ｘ　を持つエント
リ以降のエントリを１つ前のエントリの移動する。ＳＥ
Ｐ　およびＬＥＰの値を１減算する。ＥＸＩＤＢ　＃（
Ｘ　）に０を設定する。

【００８２】Ｙが０でないとき、エンキューデキュー制
御部にＥＸＩＤ−Ｘ　を持つエントリのＲＥＴＣにＲＥ
ＴＣ−Ｙ　を設定する事を指示する。エンキューデキュ
ー制御部はこれを実行する。ＥＸＩＤＲ　＃（Ｘ　）に
１を設定する。

【００８３】図１１で示したフローの中の［Ｃ］におけ
るＲＴＮ　命令の処理フローを図１４に示す。ＬＥＰ　
が０（ＳＥＰ　は１である）ならＰＳＲ　←ＯＰＳＲ，
ＩＣ←ＯＩＣ　を設定し、エンキューデキュー制御部に
非同期キュー複写レジスタの内容の非同期処理キューへ
の転送を指示し、エンキューデキュー制御部は、ＡＰＣ
Ｒ＃１〜ＡＰＣＲ＃（ＯＬＥＰ）　の内容をＡＰＱＥ＃
１〜ＡＰＱＥ＃（ＯＬＥＰ）　に複写後、ＬＥＰ　←　
ＯＬＥＰ　を設定する。そして、［Ｃ］の部分の終わりとなり、ＬＥＰ　が０で
ないなら、ＮＯＰ　として扱われる。

【００８４】次に、本発明に用いられるデータ依存関係
を調べる回路について、図１５を参照して説明する。図
１５において、全ての非同期キューエントリに対するＱ
Ｂ＃Ｘ　　Ｃｏｎｆｌｉｃｔｓ　　　ＩＢＮ１信号をＯ
Ｒする事で、ＩＢ中のＮ１領域に対するデータ依存関係
の有無が検出できる。

【００８５】ＩＢのＮ２領域についても同様ＩＢのＮ３
領域については、各キューエントリのＮ１，Ｎ２，Ｎ３
領域の全てとの比較が行われる。

【００８６】ＳＢＰ（開始エントリポインタ）が指すエ
ントリのデータ依存関係の検出については、以下の２種
類の方法が考えられる。（１）　　　図１５のＩＢの位置にＱＢ＃Ｘ（キューエ
ントリ＃Ｘ）を置き、ＱＢ＃ＸとＱＢ＃Ｘ１　〜ＱＢ＃
（　Ｘ−１　）間のデータ依存関係の検出回路を、各Ｑ
Ｂに対して設ける方法。（２）　非同期処理実行開始バッファ（ＡＰＳＢ：Ａｓ
ｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　ｐｒｏｃｅｓｓ　Ｓｔａｒｔ　
Ｂｕｆｆｅｒ）を設け、ＳＥＰの指すエントリをこのＡ
ＰＳＢバッファにコピーする。ＡＰＳＢバッファと各Ｑ
Ｂ間に図１５に示すようなデータ依存関係検出回路を設
ける。

【００８７】図１５において、ＩＢをＡＰＳＢに置き換
える。また、ＬＥＰおよびそのデコーダをＳＥＰとその
デコーダに置き換える。図７の命令バッファと非同期キ
ューエントリ３２個のうちの第＃番目の非同期キューエ
ントリとの間の依存関係を調べ、依存関係があればＱＥ
＃λ　　Ｃｏｎｆｌｉｃｔｓ　ＩＢＮ１を１とする。

【００８８】命令バッファに入ってきたものは、もっと
も新しい命令であり、それが過去に入った非同期命令と
の依存関係を調べることとなる。まず命令バッファのＯ
ＰＣすなち命令の種類をｄｅｃｏｄｅして調べる。命令
はＧＲを指定するものとＦＲを指定するものに分類され
ている。命令バッファに示されているＮ１，Ｎ２，Ｎ３
は、ＧＲのＮ１，Ｎ２，Ｎ３またはＦＲのＮ１，Ｎ２，
Ｎ３に対応し、それらはＯＰＣの解読によって明らかに
なる。

【００８９】ＧＲかＦＲかはＯＰＣの最上位以下をみて
、ＯであればＧＲ、１であればＦＲである。デコードし
た出力、例えばＩＢ　　Ｎ１　　ＧＲｂｙＯＰＣは、Ｏ
ＰＣによって解読した結果、Ｎ１がＧＲである場合に１
となる信号である。Ｎ２，Ｎ３に対しても同様である。同様に非同期キューエントリーに入っている命令のＯＰ
Ｃを解読することにより、Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３の各フィー
ルドがＧＲであるかＦＲであるかを判定することができ
、例えばＱＥ＃×　　Ｎ３　　ＧＲ　　ｂｙ　　ＯＰＣ
は非同期キューに入っている×番目の非同期命令はＮ３
フィールドＧＲである場合に１となる信号である。以下
、同様である。

【００９０】命令バッファ１Ｂ中のＮ１フィールドをデ
コードし、オール０の検出を行って、０でなければ１Ｂ
　　Ｎ１　　ＮＯＴ　　０が１となる。Ｎ１領域が０の
場合には、指定された命令はキューイングされている命
令とｃｏｎｆｌｉｃｔｓ　（データ依存関係）はないＮ
１が０のときには、Ｎ１によって指定されるＧＲＯやＦ
ＲＯの内容は０固定だから、データ依存関係はない。逆
にいうと、１Ｂ　　Ｎ１　　ＮＯＴ　　０が１である場
合にはコンフクリトの可能性があることになる。

【００９１】ＡＮＤ１はＮ１領域がＧＲであって、Ｎ１
の領域が０でないときに１を出力する。同様に、Ｎ１領
域がＦＲであって、かつＮ１が０でないときにＡＮＤ２
の出力で１が１となる。

【００９２】同じことをＮ３について行う。ＡＮＤ５は
Ｎ３領域がＧＲであって、Ｎ３の領域が０でないときに
１を出力する。

【００９３】ＡＮＤ６はＮ３領域がＦＲであって、Ｎ３
の領域が０でないときに１を出力する。ただし、ＡＮＤ
５，６には、ともにＡＱＥ＃Ｘ　　ＬＥＰ　Ｖａｌｉｄ
が入力され、これはキューの最終エントリポインタＬＥ
Ｐ　をデコードした信号であり、非同期処理がまだ実行
されていない＃Ｘ　番目のエントリが最終エントリポイ
ンタよりも、前にあるまた実行結果がでていないときに
、１　となる信号である。その有効信号をＡＮＤ５，６
の出力は、Ｎ３がＧＲであってコンフリクトとの可能性
のある信号である。

【００９４】ＡＮＤ３，４は、命令バッファ中にＮ１が
ＧＲであって、その内容が０でない場合であり、かつま
たそれと同じＧＲＮ１がキューイングのＮ３によって示
されている同じＧＲであるかどうかを見る。

【００９５】ＯＰＣのＮ１がＧＲであって、そのＧＲが
キューイングされた命令のＮ３になっているかどうか、
すなわち、Ｎ３が非同期キュー処理の結果を入れるＧＲ
命令バッファのＮ３が非同期キューのＮ３と同じになっ
ているかを見るただし、ＡＮＤ５，６には、ともにＡＱ
Ｅ＃Ｘ　　ＬＥＰ　Ｖａｌｉｄが入力され、これはキュ
ーの最終エントリポインタＬＥＰ　をデコードした信号
であり、非同期処理がまだ実行されていない＃Ｘ　番目
のエントリが最終エントリポインタよりも、前にあるま
た実行結果がでていないときに、１　となる信号である
。その有効信号をＡＮＤ５，６の出力は、Ｎ３がＦＲで
あってコンフリクトとの可能性のある信号である。

【００９６】ＡＮＤ３，４は、命令バッファ中にＮ１が
ＦＲであって、その内容が０でない場合であり、かつま
たそれと同じＧＲＮ１がキューイングのＮ３によって示
されている同じＦＲであるかどうかを見る。

【００９７】ＯＰＣのＮ１がＦＲであって、そのＦＲが
キューイングされた命令のＮ３になっているかどうか、
すなわち、Ｎ３が非同期キュー処理の結果を入れるＦＲ
命令バッファのＮ３が非同期キューのＮ３と同じになっ
ているかを見るＡＮＤ３と４との出力のＯＲをとること
によはって全体の依存関係有無の信号をつくっている。ただし、前記ＡＮＤ３，４には、非同期キューエントリ
のＮ３の内容と命令バッファのＮ１の内容それぞれ５ビ
ットを比較し、一致していれば、それぞれ１となる信号
がとれる。ＱＥ＃１Ｎ３ｅｑｎ１１３Ｎ１を条件として
入力している。すなわち、指定されたＧＲのＮ１と非同
期キューのＧＲのＮ３（結果として使うＮ３）が一致し
ていれば、データ依存関係がある。

【００９８】Ｆ１に関しても同じである。ＩＢのＦ１と
キューイングのＦ３　　同じであれば、データ依存関係
にあることになる。命令バッファは１個であり、非同期
キューは３２個であるから図１５と同じ回路が３２個で
あることになる。

【００９９】図１６は本発明の第２の実施例を示し、こ
の第２の実施例が図７に示した第１の実施例と異なる点
は、非同期処理キュー複写レジスタを用いるかわりに、
非同期処理キューに非同期処理フリーズ信号を加えて、
非同期処理キューの内容を固定したものである。さらに
、この第２の実施例は、第１の実施例と、ＦＥＰ　，Ｌ
ＥＰ，　ＦＸＩＤＢ　，ＦＸＩＤＲ　がＣＲとしてアク
セス可能とし、■　　非同期処理リセット信号を■非同
期処理フリーズ信号とした点で異なる。

【０１００】図１７は第２の実施例における命令実行制
御部の動作を示すフローチャートであり、図１２に示し
た第１の実施例のフローチャートと対応するものである
。まず、図１１の［Ｂ］につづいて、非同期処理停止信
号が０かを判断し、ＹＥＳのときＳＲＥＴＣ　が０でな
い、または非同期処理プログラム割り込み信号が１であ
るかを判断し、ＮＯであれば、ＳＶＣＣが０であるかを
判断する。ＳＶＣＣが０でないとき、ＩＮＴＴＹＰＥ　
にＳＶＣＣを複写、ＳＶＣＣに０を設定し、ＯＰＲＳ←
ＰＳＲ　、ＰＳＲ　←ＮＰＳＲ但し、ＥＡＬ　の値は無
変更、また、非同期処理プログラム割込みが存在する場
合にはＰＲＳ　，ＦＡＳＰには１が設定される。

【０１０１】ＳＶＣＣが０のとき、最もレベルの高い存
在する外部割込み信号を選択する。選択したレベルをＬ
とする。ＯＰＳＲ←ＰＳＲ　、ＩＮＴＴＹＰＥ　←Ｌ　
＋０×２０、ＰＳＲ　←ＮＰＳＲ、但しＥＡＬ　にはＬ
　を設定し、ＯＩＣ　←ＩＣ、ＩＣ←ＩＮＴＢ＋ＩＮＴ
ＴＹＰＥ　＊１６として、Ａへ戻る。

【０１０２】ＳＲＥＴＣ　が０でない、または非同期処
理プログラム割込み信号が１であるときにＳＶＣＣが０
でなければＩＣを４減算し、ＳＶＣＣを０にする。次に
、非同期処理プログラム割込み信号が１であるかを判断
し、ＹＥＳのとき、非同期処理フリーズ信号を１とし、
ＳＲＥＴＣ　をＬＳＲＥＴＣに複写する。また、ＩＮＴ
ＴＹＰＥ　に０×１０を設定し、ＯＰＳＲ←ＰＳＲ　、
ＰＳＲ　←ＮＰＳＲ但し、ＥＡＬ　の値は無変更、また
、非同期処理プログラム割込みが存在する場合には、Ｐ
ＳＲ，ＦＡＳＰには１が設定される。非同期処理プログ
ラム割り込み信号が１でないときは、非同期処理フリー
ズ信号を１とすることなく、ＳＲＥＴＣ　をＬＳＲＢＴ
Ｃに複写する。

【０１０３】図１８は図１１の［Ｃ］に示したＲＴＮ　
命令の処理フローを第２の実施例に沿って示したもので
、第１の実施例の図１４に対応するものである。ＬＥＰ
　が０（ＳＥＰ　は１である）とき、ＰＳＲ　←ＯＰＳ
Ｒ，ＩＣ　←ＯＩＣ　を設定し、ＬＥＰ　が０でないと
きＮＯＰとして扱われ、［Ｃ］の部分の終わりとなる。

【０１０４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、非
同期ＣＰＵ資源使用処理の高速化を図ることができると
ともに、割込みハンドラが使用するような基本的なＣＰ
Ｕ資源使用処理の非同期的実行が可能であり、かつ割込
みハンドラの作成が容易な割込み処理方式を提供でき、
更に割込みハンドラが使用するような基本的なＣＰＵ資
源使用処理の非同期的実行が可能であり、必要なＣＰＵ
資源使用処理依存割込み要因に対しては、対応する割込
みハンドラの処理の終了後、元のプログラムを再開可能
とするための割込み処理方式が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の計算機のパイプラインを示すタイミング
図である。

【図２】本発明の対象となる非同期ＣＰＵ資源処理の存
在する計算機のパイプラインを示すタイミング図である
。

【図３】図２において命令実行制御部と主記憶読み込み
のパイプラインの同期を示すタイミング図である。

【図４】プログラムの一例を示す図である。

【図５】従来の計算機における図４のプログラムのタイ
ミング図である。

【図６】本発明の計算機における図４のプログラムのタ
イミング図である。

【図７】本発明の第１の実施例のハードウェア構成図で
ある。

【図８】命令形式を示す図である。

【図９】同期処理の終了コードを示す図である。

【図１０】非同期キュー複写レジスタの形式を示す図で
ある。

【図１１】第１の実施例における命令実行制御部の動作
を示すフローチャートである。

【図１２】第１の実施例における命令実行制御部の動作
を示すフローチャートである。

【図１３】第１の実施例における非同期処理実行制御部
の動作を示すフローチャートである。

【図１４】第１の実施例におけるＲＴＮ　命令の処理を
示すフローチャートである。

【図１５】データ依存関係の検出ハード構成図である。

【図１６】本発明の第２の実施例のハードウェア構成図
である。

【図１７】第２の実施例における命令実行制御部の一部
を示す図である。

【図１８】第２の実施例におけるＲＴＮ　命令の処理を
示すフローチャートである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　命令バッファに格納された命令が同期
処理か非同期処理かを判断し、非同期処理である場合に
は、前記命令をキューイングするキューイング手段と、
前記キューイングされている命令が指定するレジスタと
、前記入力された命令が指定するレジスタとが同じレジ
スタであるかをチェックすることにより、データの依存
関係をチェックするデータ依存関係チェック手段と、該
データ依存関係を調べながら同期と非同期処理を行う制
御手段とからなることを特徴とする命令処理装置。
【請求項２】　　命令バッファに格納された命令が同期
処理か非同期処理かを判断し、非同期処理である場合に
は、前記命令をキューイングするキューイング手段と、
同期処理部または非同期処理部で割り込みが発生した場
合、またはＣＰＵ外部からの割り込みが検出された場合
に、キューイング済みの１個以上の非同期処理が未処理
のまま終了または例外を発生して終了することがあり、
このとき割り込み発生前のプログラムを再開できるよう
に、未処理または例外を発生した全ての非同期処理の内
容および終了方法（未実行または例外の種類）を割り込
み発生時にプログラムに表示する手段とからなることを
特徴とする割り込み処理方式。
【請求項３】　　前記表示する手段は前記キューイング
手段とは別のレジスタにキューイング内容を退避させる
手段を含むことを特徴とする請求項２に記載の割り込み
処理方式。
【請求項４】　　前記表示する手段は前記キューイング
手段の内容をフリージング（固定）する手段を含むこと
を特徴とする請求項２記載の割り込み処理方式。
【請求項５】　　命令バッファに格納された命令が同期
処理か非同期処理かを判断し、非同期処理である場合に
は、前記命令をキューイングするキューイング手段と、
同期処理部または非同期処理部で割り込みが発生した場
合、またはＣＰＵ外部からの割り込みが検出された場合
に、キューイング済みの１個以上の非同期処理が未処理
のまま終了または例外を発生して終了することがあり、
このとき割り込み発生前のプログラムを再開できるよう
に、未処理または例外を発生した全ての非同期処理の内
容および終了方法（未実行または例外の種類）を割り込
み発生時にプログラムに表示する手段と、割り込み発生
時に示された未処理および例外を発生して終了した非同
期処理の再開制御手順を有することを特徴とする割り込
み処理方式。
【請求項６】　　命令バッファに格納された命令が同期
処理か非同期処理かを判断し、非同期処理である場合に
は、前記命令をキューイングするキューイング手段と、
前記キューイングされている命令が指定するレジスタと
、前記入力された命令が指定するレジスタとが同じレジ
スタであるかをチェックすることにより、データの依存
関係をチェックするデータ依存関係チェック手段と、非
同期処理キュー内の処理と、その処理より先に非同期処
理キューにキューイングされた処理との間のデータの依
存関係をチェックする手段を備えることにより、入力さ
れた命令列のデータ依存関係を保ちつつ命令で指定され
た処理を実行する処理装置であって、かつ同期処理部ま
たは非同期処理部で割り込みが発生した場合、またはＣ
ＰＵ外部からの割り込みが検出された場合に、キューイ
ング済みの１個以上の非同期処理が未処理のまま終了ま
たは例外を発生して終了することがあり、このとき割り
込み発生前のプログラムを再開できるように、未処理ま
たは例外を発生した全ての非同期処理の内容および終了
方法（未実行または例外の種類）を割り込み発生時にプ
ログラムに表示する非同期処理キューイング内容保存手
段とからなることを特徴とする割り込み処理方式。
【請求項７】　　命令バッファに格納された命令が同期
処理か非同期処理かを判断し、非同期処理である場合に
は、前記命令をキューイングするキューイング手段と、
前記キューイングされている命令が指定するレジスタと
、前記入力された命令が指定するレジスタとが同じレジ
スタであるかをチェックすることにより、データの依存
関係をチェックするデータ依存関係チェック手段と、非
同期処理キュー内の処理と、その処理より先に非同期処
理キューにキューイングされた処理との間のデータの依
存関係をチェックする手段を備えることにより、入力さ
れた命令列のデータ依存関係を保ちつつ命令で指定され
た処理を実行する処理装置であって、かつ同期処理部ま
たは非同期処理部で割り込みが発生した場合、またはＣ
ＰＵ外部からの割り込みが検出された場合に、キューイ
ング済みの１個以上の非同期処理が未処理のまま終了ま
たは例外を発生して終了することがあり、このとき割り
込み発生前のプログラムを再開できるように、未処理ま
たは例外を発生した全ての非同期処理の内容および終了
方法（未実行または例外の種類）を保存し割り込み発生
時にプログラムに表示する非同期処理キューイング内容
保持手段と、割り込み発生時に未処理および例外を発生
して終了した非同期処理の再開制御手順を有することを
特徴とする割り込み処理方式。
【請求項８】（１）　レジスタ等のＣＰＵ資源からの入
力、ＣＰＵ資源への出力、またはその双方を行う処理（
ＣＰＵ資源使用処理）が同期ＣＰＵ資源使用処理と非同
期ＣＰＵ資源使用処理の２種類に分類され、その各々の
実行は、 ■　　同期ＣＰＵ資源使用処理を、処理を指令する命令
により開始し、命令の実行と同期して実行し、命令の実
行終了時には、その命令により開始した同期ＣＰＵ資源
使用処理を、終了して、 ■　　非同期ＣＰＵ資源使用処理を、処理を指定する命
令により開始し、命令の実行とは非同期的に実行し、命
令の実行終了以降に、その命令により開始した非同期Ｃ
ＰＵ資源使用処理を終了する、同期命令・非同期命令の
処理手段と、（２）　ＣＰＵ資源に出力を行う非同期ＣＰＵ資源使用
処理（先行処理）を命令により開始したとき、該処理を
開始した命令より後で発行する命令で開始するＣＰＵ資
源使用処理（後行処理）で先行処理の資源への出力を入
力として使用するとき、すなわち、データ依存関係があ
るときは、後行処理での資源の入力が先行処理での該資
源への出力が終了するまで待たされ、ＣＰＵ資源使用処
理（後行処理）がある資源への出力を行う場合には、該
処理より先に開始された全てのＣＰＵ資源使用処理（先
行処理）による該資源へのアクセス（入力および出力の
両者）が終了してから、後行処理は該資源への出力を行
い、後行処理が同期ＣＰＵ資源使用処理の場合には、先
行処理での関係する資源へのアクセスが終了するまで後
行処理を指定する命令の実行終了を遅らせ、すなわち、
プログラムカウンタを、その後行処理を開始する命令を
指したままとし、後行処理が非同期ＣＰＵ資源使用処理
の場合には、後行処理を開始する命令の実行終了を前の
処理の該資源への関係するアクセスが終了するまで遅ら
せても良いし、後行処理を開始する命令の実行は完了し
後行処理を開始するが、後行処理での該資源へのアクセ
スを遅らせても良く、非同期ＣＰＵ資源使用処理の実行
が開始すると、その入力が終了するまでは、後続ＣＰＵ
資源使用処理での該資源への出力を待たせるデータ依存
関係処理手段と、（３）　さらに実行中のＣＰＵ資源使用処理で前記ＣＰ
Ｕ資源使用処理依存割り込み要因が検出されたとき、ま
たは外部割り込み等の実行中のＣＰＵ資源使用処理の実
行結果に直接依存せずに発生する割込（ＣＰＵ資源使用
処理無依存割り込み）の割り込み要因が検出されたとき
には、ハードウェアは以下の割り込み動作を行い、（Ａ
）　ハードウェアは新たな命令の実行は開始しないが、
実行中の命令およびすでに実行が開始されている非同期
ＣＰＵ資源使用処理は継続して実行する、実行可能な非
同期ＣＰＵ資源使用処理が終了し非同期ＣＰＵ資源使用
処理の状態が変化しなくなるのを待つ状態待ち手段と、
（Ｂ）　ステップ（Ａ）　のＣＰＵ資源使用処理の終了
待ちを実行後には、割り込み動作の開始時に実行中であ
った全ての非同期ＣＰＵ資源使用処理を終了する非同期
ＣＰＵ資源使用処理終了手段と、同期ＣＰＵ資源使用処理は、その処理を開始する命令の
実行終了時に終了し、（Ａ）　の操作が終了したとき実
行中であった同期ＣＰＵ資源使用処理も終了する同期Ｃ
ＰＵ資源使用処理終了手段とからなる割り込み処理方式
。
【請求項９】（４）　同期ＣＰＵ資源使用処理の一部、
および非同期ＣＰＵ資源使用処理の一部が、ＣＰＵ資源
使用処理依存割り込み要因を発生したことを検出すると
きこの処理の出力を、後行処理で入力として使用すると
、後行処理の実行結果も期待された実行結果と異なる様
にするＣＰＵ資源使用処理依存割り込み制御手段をさら
に具備することを特徴とする請求項８記載の割り込み処
理方式。
【請求項１０】　　前記ＣＰＵ資源使用処理依存割り込
み要因とは、ＣＰＵ資源使用処理の実行中に特定の事象
が発生した場合に検出される割り込み要因であり、ＣＰ
Ｕ資源使用処理依存割り込み要因が検出された処理の出
力が期待された結果であってその出力を後続処理で入力
として使用する事が期待される結果にならなかった事を
示す割り込み要因であることを特徴とする請求項９記載
の割り込み処理方式。
【請求項１１】　　前記非同期ＣＰＵ資源使用処理終了
手段は、ＣＰＵ資源使用処理依存割り込み要因を検出せ
ずに完了し、処理の出力は、期待された出力とする請求
項８記載の割り込み処理方式。
【請求項１２】　　前記非同期ＣＰＵ資源使用処理終了
手段は、ＣＰＵ資源使用処理依存割り込み要因を検出し
て実行を終了する請求項８記載の割り込み処理方式。
【請求項１３】　　前記非同期ＣＰＵ資源使用処理終了
手段は、非同期ＣＰＵ資源使用処理が先行する処理の資
源への出力を使用する処理であり、先行する処理がＣＰ
Ｕ資源使用処理依存割り込み要因を検出し期待された出
力を行わなかったときには、そのＣＰＵ資源使用非同期
処理は未実行のまま終了し、未実行で終了した処理の出
力に対するデータ依存関係は、消去される請求項８記載
の記載の割り込み処理方式。
【請求項１４】　　前記非同期ＣＰＵ資源使用処理終了
手段は、請求項１３で未実行となった処理の出力を入力
として使用する非同期ＣＰＵ資源使用処理を、未実行の
まま終了し、未実行で終了した処理の出力に対するデー
タ依存関係を、消去する請求項８記載の割り込み処理方
式。
【請求項１５】　　前記非同期ＣＰＵ資源使用処理終了
手段は、ＣＰＵ資源使用処理依存割り込み要因が１個で
も検出されている場合には、すでに命令により開始され
ている非同期ＣＰＵ資源使用処理がこの割り込み要因と
データ依存関係が無い場合でも、未実行で終了しても良
い請求項８記載の割り込み処理方式。
【請求項１６】　　前記同期ＣＰＵ終了手段は、ＣＰＵ
資源使用処理依存割り込み要因を検出せずに完了した請
求項８記載の割り込み処理方式。
【請求項１７】　　前記同期ＣＰＵ終了手段は、ＣＰＵ
資源使用処理依存割り込み要因を検出して、処理の実行
が終了する請求項８記載の割り込み処理方式。
【請求項１８】（Ｃ）　　（Ｂ）で資源使用処理依存割
り込み要因が１個も検出されなかったとき：割り込み動
作を開始させた割込要因は、ＣＰＵ資源使用処理無依存
割り込み要因であり、ハードウェアは、割り込み動作を
開始させた割り込み要因に対応した割り込みを発生する
割り込み発生手段、（Ｂ）　でＣＰＵ資源使用処理依存割り込み要因が１個
以上検出されたとき：割り込み動作を開始させた割り込
み要因によらず、ＣＰＵ資源使用非同期処理およびＣＰ
Ｕ資源使用同期処理に関する情報を、１回のＣＰＵ資源
使用処理依存割り込みでプログラムに同時に全て通知す
る割り込み通知手段を有し、複合ＣＰＵ資源使用処理依
存割り込みを行い、（３）　の割り込み動作を行うこと
により、割り込み発生後には、割り込み発生前に実行し
ていたプログラムで実行が開始された非同期ＣＰＵ資源
使用処理が原因となったＣＰＵ資源使用処理依存割り込
み要因が新たに検出されない事が保証され、また、割り
込み発生後には、ＣＰＵの全資源が解放されている事が
保証される（割り込み発生前に開始された非同期ＣＰＵ
資源使用処理の出力となっている為に、ＣＰＵ資源とし
て使用するＣＰＵ資源使用処理の実行開始が送らされる
事がない事が保証される）ことを特徴とする請求項８記
載の割り込み処理方式。
【請求項１９】（５）　さらに、ＣＰＵ資源使用処理依
存割り込みが発生したとき、再開期待ＣＰＵ資源使用処
理依存割り込み要因のみが割り込み要因として依存する
場合には、発生した全ての再開期待ＣＰＵ資源使用処理
依存割り込みに対する適当な処理の後、元のプログラム
を再開できる可能性があり、ＣＰＵ資源使用処理依存割
り込みの発生時に、再開期待ＣＰＵ資源使用処理依存割
り込みを発生した処理および未実行で終了したＣＰＵ資
源使用処理の各々に対して、 ■　　割り込み元のプログラムに復帰するＣＰＵ資源使
用処理を実行すると、指定した再開期待ＣＰＵ資源使用
処理依存割り込み要因を検出した処理、および未実行で
終了した処理が再実行されるか ■　　割り込み要因処理プログラムが、処理をシミュレ
ーションするのに十分な情報を割り込み時にプログラム
に表示し、要因発生元のプログラムの再開が期待される
ある種のＣＰＵ資源使用処理依存割り込み要因で、割り
込み時に入力データか保存されていることが必要な場合
には、その割り込み要因の発生時に、その要因を発生し
た処理の入力資源を出力先とする後続処理は、全て未実
行で終了させる再開期待ＣＰＵ資源使用処理割り込み手
段を具備し、このことにより、再開期待ＣＰＵ資源使用
処理依存割り込み要因の発生時に、割り込み要因を発生
したプログラムを再開できるようにすることを特徴とす
る請求項８記載の割り込み処理方式。
【請求項２０】　　一部のＣＰＵ資源使用処理保存割り
込み要因は、対応する割り込み要因処理プログラムによ
る適当な処理の実行後にその割り込み要因を発生したプ
ログラムの再開が期待されることがあり、ページ不在等
の割り込み要因となり、この種のＣＰＵ資源使用処理依
存割り込み要因を、再開期待ＣＰＵ資源使用処理依存割
り込み要因と呼ぶ請求項１９記載の割り込み処理方式。
【請求項２１】（１）　レジスタ等のＣＰＵ資源からの
入力資源への出力、またはその双方向を行うＣＰＵ資源
使用処理を、同期ＣＰＵ資源使用処理と非同期ＣＰＵ資
源使用処理の２種類に分類し、 ■　　同期ＣＰＵ資源使用処理は、処理を指令する命令
により開始され、命令の実行と同期して実行され、命令
の実行終了時には、その命令により開始された同期ＣＰ
Ｕ資源使用処理を、終了しており、 ■　　非同期ＣＰＵ資源使用処理は、処理を指定する命
令により開始し、命令の実行とは非同期的に実行し、命
令の実行終了以降に、その命令により開始した非同期Ｃ
ＰＵ資源使用処理を終了し、（２）　ＣＰＵ資源に出力を行う非同期ＣＰＵ資源使用
処理（先行処理）が命令により開始されたとき、該当処
理を開始した命令より後で発行される命令で開始される
ＣＰＵ資源使用処理（後行処理）で先行処理の資源への
出力を入力として使用するときは，後行処理での資源の
入力が先行処理での該当資源への出力が終了するまで待
たされ、ＣＰＵ資源使用処理（後行処理）がある資源へ
の出力を行う場合には、該当処理より先に開始された全
てのＣＰＵ資源使用処理（先行処理）による該当資源へ
のアクセス（入力および出力の両者）が終了してから、
後行処理は該資源への出力を行い、後行処理が同期ＣＰ
Ｕ資源使用処理の場合には、先行処理での関係する資源
へのアクセスが終了するまで後行処理を指定する命令の
実行終了を遅らせ、プログラムカウンタは、その後行処
理を開始する命令を指したままとし、後行処理が非同期
ＣＰＵ資源使用処理の場合には、後行処理を開始する命
令の実行終了を前の処理の該当資源への関係するアクセ
スが終了するまで遅らせても良いし、後行処理を開始す
る命令の実行は完了し後行処理を開始するのが後行処理
での該当資源へのアクセスを遅らせても良く、非同期Ｃ
ＰＵ資源使用処理の実行が開始されると、その実行が終
了するまでは、後続ＣＰＵ資源使用処理での該当資源へ
の出力は待たされ、（３）　同期ＣＰＵ資源使用処理の一部、および非同期
ＣＰＵ資源使用処理の一部は、ＣＰＵ資源使用処理依存
割り込み要因を発生し、ＣＰＵ資源使用処理依存割り込
み要因とは、ＣＰＵ資源使用処理の実行中に特定の事象
が発生した場合に検出される割り込み要因であり、ＣＰ
Ｕ資源使用処理依存割り込み要因が検出された処理の出
力が期待された結果であってその出力を後続処理で入力
として使用する事が期待される結果とならなかった事を
示す割り込み要因であり、ＣＰＵ資源使用処理依存割り
込み要因の検出された処理の出力を、後行処理で入力と
して使用すると、後行処理の実行結果も期待された実行
結果と異なる様になし、（４）　実行中ＣＰＵ資源使用処理でＣＰＵ資源使用処
理依存割り込み要因が検出されたとき、または外部割り
込み等の実行中のＣＰＵ資源使用処理の実行結果に直接
依存せずに発生する割込（ＣＰＵ資源使用処理無依存割
り込み）の割り込み要因が検出されたときには、ハード
ウェアは以下の割り込み動作を行い、（Ａ）　ハードウェアは新たな命令の実行は開始しない
が、実行中の命令およびすでに実行が開始されている非
同期ＣＰＵ資源使用処理は継続して実行し、実行可能な
全ての非同期ＣＰＵ資源使用処理が終了し非同期ＣＰＵ
資源使用処理の状態が変化しなくなるのを待ち、（Ｂ）
　ステップ（Ａ）　のＣＰＵ資源使用処理の終了待ちを
実行後には、割り込み動作の開始時に実行中であった全
ての非同期ＣＰＵ資源使用処理は、以下のいずれか１つ
の方法で終了し、非■　　ＣＰＵ資源使用処理依存割り込み要因を検出せ
ずに完了し、処理の出力は、期待された出力とし、非■
　　ＣＰＵ資源使用処理依存割り込み要因を検出して実
行が終了し、非■　　非同期ＣＰＵ資源使用処理が先行する処理の資
源への出力を使用する処理であり、先行する処理がＣＰ
Ｕ資源使用処理依存割り込み要因を検出し期待された出
力を行わなかったときには、そのＣＰＵ資源使用非同期
処理は未実行のまま終了し、未実行で終了した処理の出
力に対するデータ依存関係は、消去され、非■　　非■
または非■で未実行となった処理の出力を入力として使
用する非同期ＣＰＵ資源使用処理は、未実行のまま終了
し、未実行で終了した処理の出力に対するデータ依存関
係は、消去され、非■　　ＣＰＵ資源使用処理依存割り込み要因が１個で
も検出されている場合には、すでに命令により開始され
ている非同期ＣＰＵ資源使用処理がこの割り込み要因と
データ依存関係が無い場合でも、未実行で終了しても良
く。同期ＣＰＵ資源使用処理は、その処理を開始する命令の
実行終了時に以下のいずれか１つの方法で終了し、（Ａ
）　の操作が終了したときに、実行中であった同期ＣＰ
Ｕ資源使用処理もこれらのいずれかの方法で終了し、同
■　　ＣＰＵ資源使用処理依存割り込み要因を検出せず
に完了した。同■　　ＣＰＵ資源使用処理依存割り込み要因を検出し
て、処理の実行が終了し、（Ｃ）　（Ｂ）　でＣＰＵ資源使用処理依存割り込み要
因が１個も検出されなかったとき：割り込み動作を開始
させた割り込み要因は、ＣＰＵ資源使用処理無依存割り
込み要因であり、ハードウェアは、割り込み動作え開始
させた割り込み要因に対応した割り込みを発生し、（Ｂ
）　で（ｃ）　資源使用処理依存割り込み要因が１個以
上検出されたとき：割り込み動作を開始させた割り込み
要因によらず、（Ｂ）　の非■〜非■となったＣＰＵ資
源使用非同期処理および同■となったＣＰＵ資源使用同
期処理に関する情報を、１回のＣＰＵ資源使用処理依存
割り込みでプログラムに同時に全て通知し（複合ＣＰＵ
資源使用処理依存割り込み）、（４）　の割り込み動作
を行うことにより、割り込み発生後には、割り込み発生
前に実行していたプログラムで実行が開始された非同期
ＣＰＵ資源使用処理が原因となったＣＰＵ資源使用処理
依存割り込み要因が新たに検出されない事が保証され、
また、割り込み発生後には、ＣＰＵの全資源が解放され
ている事が保証され（割り込み発生前に開始された非同
期ＣＰＵ資源使用処理の出力となっている為に、ＣＰＵ
資源として使用するＣＰＵ資源使用処理の実行開始が送
らされる事がない事が保証される）、（５）　一部のＣＰＵ資源使用処理依存割り込み要因処
理プログラムによる適当な処理の実行後にその割り込み
要因を発生したプログラムの再開が期待される事があり
（ページ不在等の割り込み要因）（ここでは、この種の
ＣＰＵ資源使用処理依存割り込み要因を、再開期待ＣＰ
Ｕ資源使用処理依存割り込み要因と呼ぶ）、ＣＰＵ資源
使用処理依存割り込みが発生したとき、再開期待ＣＰＵ
資源使用処理依存割り込み要因のみが割り込み要因とし
て存在する場合には、発生した全ての再開期待ＣＰＵ資
源使用処理依存割り込みに対する適当な処理の後、元の
プログラムを再開できる可能性があり、ＣＰＵ資源使用
処理依存割り込みの発生時に、再開期待ＣＰＵ資源使用
処理依存割り込みを発生した処理および未実行で終了し
たＣＰＵ資源使用処理の各々に対して、以下のいずれか
が可能であるようにする ■　　割り込み元のプログラムに復帰するＣＰＵ資源使
用処理を実行すると、指定した再開期待ＣＰＵ資源使用
処理依存割り込み要因を検出した処理、および未実行で
終了した処理が再実行される、かまたは、■　　割り込
み要因処理プログラムが、処理をシュミレーションする
のに十分な情報を割り込み時にプログラムに表示する、また、要因発生元のプログラムの再開が期待されるある
種のＣＰＵ資源使用処理依存割り込み要因で、割り込み
時に入力データが保存されていることが必要な場合には
、その割り込み要因の発生時に、その要因を発生した処
理の入力資源を出力先とする後続処理は、全て未実行で
終了させる再開期待ＣＰＵ資源使用処理割り込み手段を
具備し、このことにより、再開期待ＣＰＵ資源使用処理
依存割り込み要因の発生時に、割り込み要因を発生した
プログラムを再開できるようにすることを特徴とする命
令処理装置。
【請求項２２】　　少なくとも、レジスタ等、中央処理
装置（ＣＰＵ）の資源を使用する処理を指定する命令に
より開始され、該命令の実行と同期して実行される同期
ＣＰＵ資源使用処理と、該中央処理装置（ＣＰＵ）の資
源を使用する処理を指定する命令により開始され、該命
令の実行とは非同期的に実行される非同期ＣＰＵ資源使
用処理とがあって、該同期ＣＰＵ資源使用処理と、非同
期ＣＰＵ資源使用処理との間、又は非同期ＣＰＵ資源使
用処理間に、データ依存関係が保たれるように制御され
、上記同期ＣＰＵ資源使用処理、または、非同期ＣＰＵ
資源使用処理の実行中に発生する割り込み処理は：プロ
グラム割り込み等、上記中央処理装置（ＣＰＵ）の資源
使用処理に依存する割り込み要因と、入出力割り込み等
、該中央処理装置（ＣＰＵ）の資源使用処理に依存しな
い割り込み要因による割り込み処理が行われるデータ処
理装置において、上記割り込み要因の何れかが検出され
たとき、そのとき、中央処理装置（ＣＰＵ）で実行中の
上記同期ＣＰＵ資源使用処理／非同期ＣＰＵ資源使用処
理を指示する命令の終了時点で、次の命令の実行の開始
を抑止し、既に、実行中の複数個の上記非同期ＣＰＵ資
源使用処理の実行終了を待つと共に、該非同期ＣＰＵ資
源使用処理の終了条件を特定の記憶手段に記憶しておき
、上記全ての非同期ＣＰＵ資源使用処理の実行終了時点
で上記非同期ＣＰＵ資源使用依存の割り込み要因を発生
させ、該発生した用意の割り込み処理の終了した時点で
、上記特定の記憶手段で記憶しておいた、該非同期ＣＰ
Ｕ資源使用処理終了条件に基づいて、該中央処理装置（
ＣＰＵ）のハードウェア状態を復元することを特徴とす
る割り込み処理方式。