JPH04229322A - 任意の2個のレジスタの任意の2個のビット間のブール演算を行う方法 - Google Patents

任意の2個のレジスタの任意の2個のビット間のブール演算を行う方法

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JPH04229322A
JPH04229322A JP3125538A JP12553891A JPH04229322A JP H04229322 A JPH04229322 A JP H04229322A JP 3125538 A JP3125538 A JP 3125538A JP 12553891 A JP12553891 A JP 12553891A JP H04229322 A JPH04229322 A JP H04229322A
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JP3125538A
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Flavio Scarra
フラビオ・スカッラ
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STMicroelectronics SRL
Original Assignee
STMicroelectronics SRL
SGS Thomson Microelectronics SRL
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Publication date
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    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
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    • G06F9/06Arrangements for program control, e.g. control units using stored programs, i.e. using an internal store of processing equipment to receive or retain programs
    • G06F9/30Arrangements for executing machine instructions, e.g. instruction decode
    • G06F9/30003Arrangements for executing specific machine instructions
    • G06F9/30007Arrangements for executing specific machine instructions to perform operations on data operands
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロプロセッサの
又はそれとアソシエートする周辺ユニット(ペリフェラ
ル)のセットのレジスタに又は他の物理データ記憶デバ
イスに属する任意の2個のレジスタのそれぞれに記憶さ
れた2個のビット間の論理(ブール)演算を行うための
新規な方法に関する。
【0002】
【従来技術及びその問題点】一般にマイクロプロセッサ
は、形成されるビットが戻りかつそれらが存在する(永
続的に記憶される)それぞれのレジスタからそれらを読
みだすことにより一時的にトランスファーされる「アキ
ュムレータ」として知られる固定されたレジスタを意図
的に利用することにより、該マイクロプロセッサにアソ
シエートする全物理データ記憶リソースのある限定部分
に属するビット間の論理演算を行うことができる。これ
らのマイクロプロセッサシステムの欠点はマイクロプロ
セッサの物理データ記憶リソースから又はそれへの多数
のトランスファーを行う必要性に起因し、この事実は効
果的で迅速に複雑な論理ネットワークをシミュレートす
る可能性を強く制限する。
【0003】
【発明の概要】これらの困難性を解決しかつマイクロプ
ロセッサの任意の2個のレジスタに記憶された任意の2
個のビット間の論理演算を行うことを許容する新規な方
法を見出した。この方法は全レジスタアドレス空間を利
用し、従ってこれらが例えば入力/出力(I/O)処理
マクロセルのレジスタ、外部周辺ユニットの処理用の特
別な専用回路ブロックのレジスタ等のマイクロプロセッ
サチップに物理的に集積されていようといまいと、マイ
クロプロセッサとアソシエートする周辺ユニットの利用
できるデータ記憶リソースだけでなくレジスタファイル
上でも演算することを許容する。
【0004】本発明の方法は、それが効果的かつ迅速に
複雑な論理ネットワークをシミュレートできる真のブー
ルプロセッサであるかのように考えることを可能にする
ようにマイクロプロセッサの柔軟性を大きくする。本発
明方法は、マイクロプロセッサに属し及び/又はそれと
アソシエートする全ての物理データ記憶リソースの「ア
ドレス空間」中に完全な直交性を有する標準インストラ
クション(アセンブリ言語の)のセットを通してコント
ロールすることのできる限定数のステップにより実施で
きる。
【0005】
【発明方法の説明】本発明方法は次のステップの少なく
とも1種又はそれらの任意の組み合わせから成ることに
より特徴付けられる。 1.第1のソースレジスタ(rs )から第1のビット
(j)を、第2のデスティネーションレジスタ(rd 
)から第2のビット(i)を選択し、前記第1のビット
を前記第2のビットとともに論理XOR中に位置させ、
そして前記デスティネーションレジスタ中に存在する他
のビットを変化させることなく前記第2のデスティネー
ションレジスタ中の前記第2のビットにより占有される
位置に生成するビットを書き込む。このステップは次の
インストラクションにより行うことができる。 BXOR  rd ・i,rs ・j
【0006】2.第1のソースレジスタから第1のビッ
ト(j)を選択し、該第1のビットの相補ビットを発生
させ、第2のデスティネーションレジスタ(rd )に
記憶されたビットから選択された第2のビット(i)と
ともに前記第1のビットの相補ビットを論理XOR中に
位置させ、前記デスティネーションレジスタ中に記憶さ
れている他のビットを変化させることなく前記第2のデ
スティネーションレジスタ中の前記第2のビットにより
占有される位置に生成するビットを書き込む。このステ
ップは次のインストラクションにより行うことができる
。 BXOR  rd ・i,!rs ・j3.第1のソー
スレジスタ(rs )から第1のビット(j)を、第2
のデスティネーションレジスタ(rd )から第2のビ
ット(i)を選択し、前記第1のビットを前記第2のビ
ットとともに論理AND中に位置させ、そして前記デス
ティネーションレジスタ中に記憶された他のビットを変
化させることなく前記第2のデスティネーションレジス
タ中の前記第2のビットにより占有される位置に生成す
るビットを書き込む。このステップは次のインストラク
ションにより行うことができる。 BAND  rd ・i,rs ・j
【0007】4.第1のソースレジスタ(rs )から
第1のビット(j)を、第2のデスティネーションレジ
スタ(rd )から第2のビット(i)を選択し、前記
第1のビットの相補ビットを発生させ、該相補ビットを
前記第2のビットとともに論理ANDに位置させ、そし
て前記デスティネーションレジスタ中に記憶された他の
ビットを変化させることなく前記第2のデスティネーシ
ョンレジスタ中の前記第2のビットにより占有される位
置に生成するビットを書き込む。このステップは次のイ
ンストラクションにより行うことができる。 BAND  rd ・i,!rs ・j5.第1のソー
スレジスタ(rs )から第1のビット(j)を、第2
のデスティネーションレジスタ(rd )から第2のビ
ット(i)を選択し、前記第1のビットを前記第2のビ
ットとともに論理OR中に位置させ、そして前記デステ
ィネーションレジスタ中に記憶された他のビットを変化
させることなく前記第2のデスティネーションレジスタ
中の前記第2のビットにより占有される位置に生成する
ビットを書き込む。この演算は次のインストラクション
により行うことができる。 BOR  rd ・i,rs ・j
【0008】6.第1のソースレジスタ(rs )から
第1のビット(j)を、第2のデスティネーションレジ
スタ(rd )から第2のビット(i)を選択し、前記
第1のビットの相補ビットを発生させ、該相補ビットを
前記第2のビットとともに論理ORに位置させ、そして
前記デスティネーションレジスタ中に記憶された他のビ
ットを変化させることなく前記第2のデスティネーショ
ンレジスタ中の前記第2のビットにより占有される位置
に生成するビットを書き込む。このステップは次のイン
ストラクションにより行うことができる。 BOR  rd ・i,!rs ・j 7.第1のソースレジスタ(rs )から第1のビット
(j)を選択し、そして第2のディスティネーションレ
ジスタ中に記憶された他のビットを変化させることなく
前記第2のデスティネーションレジスタ(rd )中で
選択された第2のビット(i)により占有される位置に
前記第1のビットを書き込む。この演算は次のインスト
ラクションにより行うことができる。 BLD  rd ・i,rs ・j
【0009】8.第1のソースレジスタ(rs )から
第1のビット(j)を選択し、前記第1の選択されたビ
ットの相補ビットを発生させ、そして前記ディスティネ
ーションレジスタ中に記憶された他のビットを変化させ
ることなく前記第2のデスティネーションレジスタ(r
d )中で選択された第2のビット(i)により占有さ
れる位置に前記相補ビットを書き込む。このステップは
次のインストラクションにより行うことができる。 BLD  rd ・i,!rs ・j 上記ステップの許容された論理演算は基本的には次の通
りである。
【0010】
【数1】
【0011】ソース及びデスティネーションレジスタを
アドレスするために使用されるレジスタ指向テクニック
はもちろん、従来のマイクロプロセッサでこの目的で通
常使用される任意の既知のテクニックとすることができ
る。本発明方法は、任意の選択されたビットのセット/
リセット動作を行うためのハードウェアが一般に装着さ
れた従来の任意のマイクロプロセッサ中に存在するハー
ドウェアで実施することができる。実際には本発明は、
論理演算子(OR、AND又はXOR)のタイプの関数
として及びソースレジスタの選択されたビットの値の関
数としてデスティネーションレジスタの選択されたビッ
トに対しセット/リセット演算を行うことにより実施さ
れる。換言すると、上述のそれぞれソースレジスタとデ
スティネーションレジスタに属する任意の2個のビット
間の論理演算は論理演算子のタイプによりそしてソース
レジスタの選択されたビットの値により決定されるパラ
メータの関数としてデスティネーションレジスタ中の選
択されたビットを扱うことにより行われる。
【0012】ビット演算 本発明方法によると、基本的な6種の標準インストラク
ションBSET、BRES、BCPL、BOR、BAN
D及びBXORは、最後の3種のインストラクションが
単一の演算子に関連する最初の3種のインストラクショ
ンと対照的に2種の演算子間のブール演算の実施を暗示
するにもかかわらず、次の幾分類似したフローにより全
てが実施される。最初の3種のインストラクションBS
ET、BRES及びBCPLは、対応するOPCODE
の第2のバイトの第4のビットが「0」に等しいため、
他の3種のインストラクションから区別できる。これら
最初の3種の演算(BSET、BRES及びBCPL)
は、それにより修正されるべきビットを含むバイトと適
切な定数間の論理OR、AND又はXOR演算が行われ
る一般に使用されるバラメータ的なテクニックを通して
行われる。インストラクションのOPCODEの第2の
バイトのビット5、6及び7を解読することにより、前
記定数は自動的に生ずる。選択された定数は常に7個の
「1」と1個の「0」により構成され、行われるべき演
算のタイプに応じて、例えばリセットが行われる場合は
その直接の形態で、又セットが行われる場合はその相補
形態で、ロードされる。
【0013】第1の3種のインストラクションを実行す
る前記方法は、通常特別の困難性はなく、又それを暗示
するものでもない。対照的にいわゆるビットロード演算
(BLD)だけでなく選択されたビット間の他の3種(
BOR、BAND及びBXOR)のブール演算を行うた
めの既知の方法は、本明細書の従来技術の項で述べた欠
点を有している。任意の2種の選択されたビット(2種
の演算子)間の上述の3種のブール演算を実施するため
のインストラクションは、同じOPCODEで表された
これらのインストラクションの第2のバイトの第4のビ
ットが「1」に等しく、最初の3種の演算は「0」に等
しいため、容易に認識できる。
【0014】任意のソースレジスタの任意の選択された
ビットと任意のデスティネーションレジスタの任意の選
択されたビット間のOR、AND及びXOR論理演算子
間から選択された演算子を含む総括演算子を実行するた
めの本発明方法によると、次の操作が次いで行われる。 第1に、上述の最初の3種の基本的なインストラクショ
ンBSET、BRES及びBCPLを行うフローに類似
するフローに従うことにより、デスティネーションビッ
トとして選択されたビットへのセット/リセット演算が
行われ、生成する修正されたデータが次のスキームに従
って一時記憶レジスタにセーブされる。 −OR演算用セット演算 −AND演算用リセット演算 −XOR演算用相補発生演算
【0015】続いてソースレジスタでソースビットとし
て選択されたビットが、1対の標準インストラクション
FORCE  TEST及びSET  ALU  Cに
よりテストされ、これらは7個の「0」と1個の「1」
により形成される定数でALUがAND演算を行いかつ
結果へのZERO  TESTを実行することを許容す
る。このテストの結果はマイクロプロセッサのパラメー
タ評価回路により評価され、CPUが2個の可能なフロ
ー経路の1個を選択することに利用される。1個の経路
はデスティネーションレジスタに修正されたデータを記
憶し、他の経路はアクションを起こさないように導かれ
る。
【0016】本発明方法を一連の特別な例を通して説明
する。 BOR:データF0hの第3のビット(デスティネーシ
ョンバイト)とデータ0Fhの第1のビット(ソースバ
イト)間で、 −デスティネーションデータF0hの第3のビットにセ
ット演算を行い、生成するデータを一時記憶レジスタに
F8Hとして記憶し、 −ソースデータ0Fhのソースビット1にZERO  
TESTを行い、−ソースビットへのZERO  TE
STの結果が「1」に等しい場合は、修正されたデータ
F8hがデスティネーションレジスタにセーブされてB
OR演算が完了する。
【0017】BAND:データFFhの第3のビット(
デスティネーションバイト)とデータ00hの第1のビ
ット(ソースバイト)間で、 −デスティネーションデータFFhの第3のビットにリ
セット演算を行い、生成するデータを一時記憶レジスタ
にF7hとして記憶し、−ソースデータ00hのソース
ビット1にZERO  TESTを行い、−ソースビッ
トへのZERO  TESTの結果が「0」に等しい場
合は、修正されたデータF7hがデスティネーションレ
ジスタにセーブされてBAND演算が完了する。
【0018】BXOR:データF0hの第3のビット(
デスティネーションバイト)とデータ0Fhの第1のビ
ット(ソースバイト)間で、 −デスティネーションデータF0hの第3のビットの相
補ビットを発生させ、生成するデータを一時記憶レジス
タにF8hとして記憶し、 −ソースデータ0Fhのソースビット1へのZERO 
 TESTを行い、 −ソースビットへのZERO  TESTの結果が「1
」に等しい場合は、一時的に記憶され修正されたデータ
F8hがデスティネーションレジスタにセーブされてB
XOR演算が完了する。 上記例から、一時記憶レジスタに位置する修正されたデ
ータのデスティネーションレジスタへのセーブは異なっ
た場合に起こらなければならないことが判り、つまりB
OR演算の及びBXOR演算の実施でテストビット1が
「1」に等しい場合、及びBAND演算の実行でテスト
ビット1が「0」に等しい場合である。
【0019】フローの複製、インストラクションの実行
の結果的な複雑さ及び実行時間の増加を回避するために
、ソースビットへのZERO  TESTの結果はイン
ストラクションのOPCODEの第3のバイトの第4の
ビットの関数として「逆転」してもよい。従ってBOR
又はBXORインストラクションの実行では第3のバイ
トは「0」に等しい第4のビットを有することになり、
一方BANDインストラクションの実行ではOPCOD
Eの第3のバイトの第4のビットは「1」に等しくなる
。OPCODEの第3のバイトの第4のビットはインス
トラクションSET  ALU  Cが与えられるとき
は常にサンプルされる。この標準コマンドの特殊なコン
ストラクションは相補化されたソースビットとともにそ
れを実行する可能性を大きくし、実際にコードの第3の
バイトの第4のビットの相補ビットを発生させることで
十分である。
【0020】ビットロード 本発明方法によると、第1にソースビットへのZERO
  TESTが実行され続いてソースビットへ前もって
行われたZERO  TESTの結果の関数として結果
を最終的にセーブする前にデスティネーションビットへ
のセット及びリセット演算が行われるときは、ソースビ
ットとデスティネーションビット間のこの演算は、ビッ
ト間の他の3種の演算用として続くアプローチと異なっ
たアプローチを通して都合良く行われることができる。 このテストは通常の標準インストラクション対FORC
E  TEST及びSET  ALU  Cによりソー
スビットに行われる。該テストは、フローの条件設定を
行う結果を利用できるようにする前に2種のマイクロイ
ンストラクションが必要となるため、第1に行われる。
【0021】この修正されたパラメータ的なテクニック
は、ZERO  TESTのすぐ後に実際に行われるデ
スティネーションビットへのセット演算を直接行うこと
を許容する。セット演算の結果は一時記憶レジスタにセ
ーブされる。ソースビットへのZERO  TESTが
「1」に等しい結果を与えたときは、デスティネーショ
ンビットへのリセット演算は不要で、その後一時記憶レ
ジスタに含まれる修正されたデータがデスティネーショ
ンレジスタにセーブされる。
【0022】逆の場合、デスティネーションビットへの
リセット演算続いて適切な定数でAND演算を行わなけ
ればならない。定数の選択とパラメータの予備設定は通
常の2種のインストラクションFORCE  TEST
及びSET  ALUCを通して都合良く行うことがで
き、これはZERO  TESTを、つまり意図的に反
転された定数(7個の「0」と1個の「1」)でAND
演算を行う。この方法ではデスティネーションビットへ
のリセットを実行する前に定数を反転させることで十分
であり、これは1対の標準インストラクションFORC
E  TEST及びFORCE  ALU  SUBに
より行われることができ、同時に与えられるとこれらは
直送形態(非反転)の定数の使用を許容する。生成する
データは最終的にはデスティネーションレジスタにセー
ブされてビットロード演算が完結する。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  マイクロプロセッサの又は該マイクロ
    プロセッサとアソシエートする内部及び/又は外部周辺
    ユニットのレジスタファイル又は他の任意のデータ記憶
    物理デバイスに属する任意の別個の2個のレジスタに記
    憶されたビットからそれぞれ選択された第1及び第2の
    ビット間の論理演算を行う方法において、該方法が、(
    a)第1のソースレジスタ(rs )から第1のビット
    (j)を、第2のデスティネーションレジスタ(rd 
    )から第2のビット(i)を選択し、前記第1のビット
    を前記第2のビットとともに論理XOR中に位置させ、
    そして前記デスティネーションレジスタ中に存在する他
    のビットを変化させることなく前記第2のデスティネー
    ションレジスタ中の前記第2のビットにより占有される
    位置に生成するビットを書き込む、 (b)  第1のソースレジスタから第1のビット(j
    )を選択し、該第1のビットの相補ビットを発生させ、
    第2のデスティネーションレジスタ(rd )に記憶さ
    れたビットから選択された第2のビット(i)とともに
    前記第1のビットの相補ビットを論理XOR中に位置さ
    せ、前記デスティネーションレジスタ中に記憶されてい
    る他のビットを変化させることなく前記第2のデスティ
    ネーションレジスタ中の前記第2のビットにより占有さ
    れる位置に生成するビットを書き込む 、(c)  第1のソースレジスタ(rs )から第1
    のビット(j)を、第2のデスティネーションレジスタ
    (rd )から第2のビット(i)を選択し、前記第1
    のビットを前記第2のビットとともに論理AND中に位
    置させ、そして前記デスティネーションレジスタ中に記
    憶された他のビットを変化させることなく前記第2のデ
    スティネーションレジスタ中の前記第2のビットにより
    占有される位置に生成するビットを書き込む、(d) 
     第1のソースレジスタ(rs )から第1のビット(
    j)を、第2のデスティネーションレジスタ(rd )
    から第2のビット(i)を選択し、前記第1のビットの
    相補ビットを発生させ、該相補ビットを前記第2のビッ
    トとともに論理ANDに位置させ、そして前記デスティ
    ネーションレジスタ中に記憶された他のビットを変化さ
    せることなく前記第2のデスティネーションレジスタ中
    の前記第2のビットにより占有される位置に生成するビ
    ットを書き込む、 (e)  第1のソースレジスタ(rs )から第1の
    ビット(j)を、第2のデスティネーションレジスタ(
    rd )から第2のビット(i)を選択し、前記第1の
    ビットを前記第2のビットとともに論理OR中に位置さ
    せ、そして前記デスティネーションレジスタ中に記憶さ
    れた他のビットを変化させることなく前記第2のデステ
    ィネーションレジスタ中の前記第2のビットにより占有
    される位置に生成するビットを書き込む、(f)  第
    1のソースレジスタ(rs )から第1のビット(j)
    を、第2のデスティネーションレジスタ(rd )から
    第2のビット(i)を選択し、前記第1のビットの相補
    ビットを発生させ、該相補ビットを前記第2のビットと
    ともに論理ORに位置させ、そして前記デスティネーシ
    ョンレジスタ中に記憶された他のビットを変化させるこ
    となく前記第2のデスティネーションレジスタ中の前記
    第2のビットにより占有される位置に生成するビットを
    書き込む、 (g)  第1のソースレジスタ(rs )から第1の
    ビット(j)を選択し、そして第2のディスティネーシ
    ョンレジスタ中に記憶された他のビットを変化させるこ
    となく前記第2のデスティネーションレジスタ(rd 
    )中で選択された第2のビット(i)により占有される
    位置に前記第1のビットを書き込む、 (h)  第1のソースレジスタ(rs )から第1の
    ビット(j)を選択し、前記第1の選択されたビットの
    相補ビットを発生させ、そして第2のディスティネーシ
    ョンレジスタ中に記憶された他のビットを変化させるこ
    となく前記デスティネーションレジスタ(rd )中で
    選択された第2のビット(i)により占有される位置に
    前記相補ビットを書き込む、 上記各ステップの少なくとも1種又はそれらの組み合わ
    せを含んで成ることを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】  前記ステップ(a)(b)(c)(d
    )(e)及び(f)が、 −論理演算の演算子のタイプの関数して前記デスティネ
    ーションレジスタに記憶されたデータの選択されたビッ
    トへのセット又はリセット演算を行い、かつ生成する修
    正されたデータを一時記憶レジスタに記憶し、−ソース
    レジスタの選択されたビットへZERO  TESTを
    行い、 −前記一時記憶レジスタに記憶された前記修正データを
    前記ZERO  TESTの結果の関数として前記デス
    ティネーションレジスタにセーブし、これにより前記ソ
    ース及びデスティネーションレジスタのいずれかにある
    任意の他のビットを変化させることなく選択されたビッ
    ト間の論理演算を完結する、ことを含んで成る請求項1
    に記載の方法。
  3. 【請求項3】  前記ステップ(g)及び(h)のそれ
    ぞれが、 −前記ソースレジスタの前記選択されたビットへのZE
    RO  TESTを実行し、 −前記デスティネーションレジスタに記憶されたデータ
    の選択されたビットへセット演算を行い、一時記憶レジ
    スタ中に修正されたデータを記憶し、 −ソースレジスタの選択されたビットへ行われるZER
    O  TESTの結果の関数として、前記一時記憶レジ
    スタにセーブされた前記修正データの同じ選択されたビ
    ットへリセット演算を行い、 −最後に前記ソース及びデスティネーションレジスタに
    記憶された他の任意のビットに影響を与えることなく、
    ビットロード演算を完結するために前記デスティネーシ
    ョンレジスタに前記一時記憶レジスタに記憶された操作
    されたデータをセーブする、ことを含んで成る請求項1
    に記載の方法。
  4. 【請求項4】  ソースレジスタに記憶されたビットか
    ら選択される第1のビットと前記ソースレジスタと異な
    ったデスティネーションレジスタに記憶されたビットか
    ら選択された第2のビット間に論理演算を行うための、
    マイクロプロセッサとアソシエートする複数のレジスタ
    を有する該マイクロプロセッサのデータを操作する方法
    であって、デスティネーションレジスタの選択されたビ
    ットへセット/リセット演算を行い、一時記憶レジスタ
    中の前記デスティネーションレジスタの修正されたデー
    タを記憶し、最後に前記レジスタ中に一時的に記憶され
    た修正されたデータを前記デスティネーションレジスタ
    にセーブする、各ステップを含んで成り、各ステップが
    、いずれかのレジスタの他の任意のビットに影響を与え
    ることなく、前記選択されたビット間の前記論理演算に
    含まれる論理演算子のタイプによりそしてソースレジス
    タの前記選択されたビットの値により決定されるパラメ
    ータの関数を使用して行われる方法。
JP3125538A 1990-04-26 1991-04-26 任意の2個のレジスタの任意の2個のビット間のブール演算を行う方法 Pending JPH04229322A (ja)

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