JPH05181703A - データ処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スタックに退避した前ルーチンのＰＣ値とサ
ブルーチンコール後のスタックポインタ値を保護する。 【構成】 ＰＣ値を通常のスタックではなくＰＣスタッ
クに退避し、ＰＣスタック用のスタックポインタ（ＰＣ
ＳＰ）の初期値を保持する第一のレジスタと、サブルー
チン用命令実行後のＰＣＳＰの値を保持する第二のレジ
スタとで指定される領域にデータを書き込もうとした場
合、エラーを発生して処理を中断する。 【効果】 前ルーチンのＰＣ値を不用意な上書きから保
護し、またＰＣ値を退避するスタックを通常スタックと
分けることで誤ったＰＣ値を読み込むことによるプログ
ラムの流れの変化や暴走を防ぐことができ、また前ルー
チンのＰＣ値を保護してあることでデバッグが容易にな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はデバッグサポート機能
とスタックポインタとを有するデータ処理装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】通常メモリからデータを読み出したり、
メモリにデータを書き込んだりする場合、読み書きにか
かわるメモリのアドレスを指定してデータの転送を行な
う方法が一般的であるが、アドレスの指定方法が通常の
場合とは異なるスタックと呼ばれるメモリとの間でデー
タの転送を行なうこともある。スタックとは先にいれた
データが後から出て来るような構造を持つデータの入れ
物である。スタックにデータを入れることをプッシュと
呼び、スタックからデータを出すことをポップと呼ぶ。
データをプッシュあるいはポップするアドレスは、スタ
ックポインタ（以下ＳＰとする）で指定する。ＳＰの値
はプッシュ、ポップ操作につれて変化し、常に最も新し
いスタック操作が行なわれたデータのアドレスを指して
いるので、後にプッシュされたデータから先にポップさ
れる。

【０００３】従来よりデータ処理装置の中には、ジャン
プサブルーチン命令（以下ＪＳＲとする）でサブルーチ
ンを呼び出すときに、処理を中断するルーチンのプログ
ラムカウンタ（以下ＰＣとする）値を保存するための記
憶装置としてスタックを利用しているものもある。この
ようなデータ処理装置において、プログラム中で［ＪＳ
Ｒ（ジャンプ先実効アドレス）］を実行すると、ＪＳＲ
の次の命令の先頭アドレスを復帰後ＰＣ値としてスタッ
クにプッシュし、ジャンプ先実効アドレスを新ＰＣ値と
してＰＣにセットする。その後ＰＣの内容を先頭アドレ
スとする命令をメモリから取り込んでサブルーチンの処
理に移る。このときＳＰの値はスタックにプッシュした
前ルーチンの復帰後ＰＣ値を格納したスタックのアドレ
スを指している。またサブルーチンの最後でリターンサ
ブルーチン命令（以下ＲＴＳとする）を実行すると、Ｓ
Ｐの内容の指すスタックから、退避していた復帰後ＰＣ
値をポップしてＰＣにセットし、前ルーチンのＪＳＲの
次命令から処理を再開する。このときＳＰの値はＪＳＲ
を実行する前の値にもどっている。

【０００４】図５は従来のデータ処理装置においてメイ
ンプログラムの途中でＪＳＲを実行してサブルーチン１
を呼び出したときの処理の流れとＪＳＲ実行前後のスタ
ックの状態について示したものである。図５でメインプ
ログラムは命令Ａ０、Ｂ０、ＪＳＲ、およびＣ０からな
り、サブルーチン１は命令Ａ１、Ｂ１およびＲＴＳから
なる。命令Ａ０が格納されているメモリの先頭アドレス
をＰＣ（Ａ０）とし、同様に命令Ｂ０、ＪＳＲ、Ｃ０、
Ａ１、Ｂ１、ＲＴＳが格納されているメモリの先頭アド
レスをそれぞれＰＣ（Ｂ０）、ＰＣ（ＪＳＲ）、ＰＣ
（Ｃ０）、ＰＣ（Ａ１）、ＰＣ（Ｂ１）、ＰＣ（ＲＴ
Ｓ）とする。ＪＳＲのジャンプ先実効アドレスはサブル
ーチン１の先頭命令Ａ１が格納されているメモリの先頭
アドレスＰＣ（Ａ１）であるとする。ＪＳＲが実行され
る前のＳＰの値をＳＰ（０）、ＪＳＲが実行された後の
ＳＰの値をＳＰ（１）とする。以下図３を用いてＪＳＲ
の動作を詳しく説明する。

【０００５】メインプログラム実行中に［ＪＳＲ ＰＣ
（Ａ１）］が読み込まれると、ＳＰの値をＳＰ（０）か
らＳＰ（１）に変化させ、メインプログラムのＪＳＲの
次命令Ｃ０の先頭アドレスＰＣ（Ｃ０）を復帰後ＰＣ値
としてスタックにプッシュする。次にＰＣにＪＳＲで指
定されたジャンプ先実効アドレスＰＣ（Ａ１）をセット
し、サブルーチン１の処理に移る。ＰＣ（Ａ１）を先頭
アドレスとする命令Ａ１から順次命令を読み込んで実行
し、サブルーチン１の最後で［ＲＴＳ］が読み込まれる
と、スタックからＳＰの値ＳＰ（１）を先頭アドレスと
して退避していた復帰後ＰＣ値のＰＣ（Ｃ０）をポップ
し、ＰＣにセットしてメインプログラムの処理に戻る。
ＳＰの値はＳＰ（０）にもどっている。

【０００６】また図６は従来のデータ処理装置において
ｎ回のサブルーチンジャンプを連続して行ったときの処
理の流れとＪＳＲ前のスタックの状態およびｎ回目のＪ
ＳＲ実行後のスタックの状態について示したものであ
る。メインプログラムは命令Ａ０、・・・、ＪＳＲ、命
令Ｃ０、・・・からなり、サブルーチン１は命令Ａ１、
・・・、ＪＳＲ、命令Ｃ１、・・・、ＲＴＳからなる。
同様にサブルーチンｊは命令Ａｊ、・・・、ＪＳＲ、命
令Ｃｊ、・・・、ＲＴＳからなる。命令Ａ０、命令Ｂ
０、ＪＳＲ、Ｃ０、はそれぞれＰＣ（Ａ０）、ＰＣ（Ｂ
０）、ＰＣ（ＪＳ０）、ＰＣ（Ｃ０）を先頭アドレスと
するメモリに格納されている。メインプログラムのＪＳ
Ｒのジャンプ先実効アドレスはサブルーチン１の先頭命
令Ａ１が格納されているメモリのアドレスＰＣ（Ａ１）
であるとする。同様にサブルーチンｊの命令Ａｊ、Ｂ
ｊ、ＪＳＲ、Ｃｊ、ＲＴＳはそれぞれＰＣ（Ａｊ）、Ｐ
Ｃ（Ｂｊ）、ＰＣ（ＪＳｊ）、ＰＣ（Ｃｊ）、ＰＣ（Ｒ
Ｔｊ）を先頭アドレスとするメモリに格納されており、
サブルーチンｊ中のＪＳＲのジャンプ先実効アドレスは
サブルーチン（ｊ＋１）の先頭命令Ａ（ｊ＋１）が格納
されているメモリのアドレスＰＣ（Ａ（ｊ＋１））であ
るとする。１回目のＪＳＲが実行される前のＳＰの値を
ＳＰ（０）、ｎ回目のＪＳＲが実行された後のＳＰの値
をＳＰ（ｎ）とする。以下図４を用いて詳しく説明を行
なう。

【０００７】メインプログラム実行中に［ＪＳＲ ＰＣ
（Ａ１）］が読み込まれると、ＳＰの値をＳＰ（０）か
らＳＰ（１）に変化させ、メインプログラムのＪＳＲの
次命令Ｃ０の先頭アドレスＰＣ（Ｃ０）を復帰後ＰＣ値
としてスタックにプッシュする。次に、ＰＣにＪＳＲで
指定されたジャンプ先実効アドレスＰＣ（Ａ１）をセッ
トし、サブルーチン１の処理に移る。ＰＣ（Ａ１）を先
頭アドレスとする命令Ａ１から順次命令を読み込んで実
行し、サブルーチン１の途中で［ＪＳＲ ＰＣ（Ａ
２）］が読み込まれると、ＳＰの値をＳＰ（１）からＳ
Ｐ（２）に変化させ、サブルーチン１のＪＳＲの次命令
Ｃ１の先頭アドレスＰＣ（Ｃ１）を復帰後ＰＣ値として
スタックにプッシュする。同様にｎ回のサブルーチンジ
ャンプを実行し、サブルーチンｎの処理に移ったときス
タックにはｎ個のデータがプッシュされておりＳＰの値
はＳＰ（ｎ）になっている。サブルーチンｎの最後で
［ＲＴＳ］が読み込まれると、スタックからＳＰの値Ｓ
Ｐ（ｎ）を先頭アドレスとする退避していたサブルーチ
ン（ｎ−１）への復帰後ＰＣ値のＰＣ（Ｃ（ｎ−１））
をポップし、ＰＣにセットしてサブルーチン（ｎ−１）
の処理に戻る。ＳＰの値はＳＰ（ｎ−１）にもどってい
る。同様にｎ回のＲＴＳ命令によりデータをポップして
ＰＣにセットしながら処理を続けるとメインプログラム
の処理に戻ることができる。

【０００８】また従来のデータ処理装置の中にも高級言
語用のスタックフレームの形成とレジスタの退避処理を
行なう命令としてスタックフレーム生成命令（以下ＥＮ
ＴＥＲとする）、およびレジスタの復帰とスタックフレ
ーム開放、ＰＣ値の復帰処理を行なう命令（以下ＥＸＩ
ＴＤとする）を備えているものがある。

【０００９】図７はメインプログラムの途中でＪＳＲに
よりサブルーチン１を呼び出した後ＥＮＴＥＲを実行す
るときの処理の流れと、ＥＮＴＥＲを実行する前のスタ
ックの状態、およびＥＮＴＥＲを実行した後のスタック
の状態について説明したものである。図７でメインプロ
グラムは命令Ａ０、Ｂ０、ＪＳＲ、およびＣ０からな
り、サブルーチン１はＥＮＴＥＲ、・・・、ＥＸＩＴＤ
からなる。命令Ａ０が格納されているメモリの先頭アド
レスをＰＣ（Ａ０）、同様に命令Ｂ０、ＪＳＲ、Ｃ０、
ＥＮＴＥＲ、ＥＸＩＴＤが格納されているメモリの先頭
アドレスをそれぞれＰＣ（Ｂ０）、ＰＣ（ＪＳＲ）、Ｐ
Ｃ（Ｃ０）、ＰＣ（ＥＮ）、ＰＣ（ＥＸ）とする。ＪＳ
Ｒのジャンプ先実効アドレスはサブルーチン１の先頭命
令ＥＮＴＥＲが格納されているメモリの先頭アドレスＰ
Ｃ（ＥＮ）であるとする。ＪＳＲが実行される前のＳ
Ｐ、ＦＰの値をそれぞれＳＰ（０）、ＦＰ（０）、ＪＳ
Ｒが実行された後のＳＰの値をＳＰ（１）、ＥＮＴＥＲ
が実行された後のＳＰ、ＦＰの値をそれぞれＳＰ
（３）、ＳＰ（２）とする。以下図７を用いて詳しく説
明を行なう。

【００１０】メインプログラムの途中で［ＪＳＲ ＰＣ
（ＥＮ）］が読み込まれると、ＳＰの値をＳＰ（０）か
らＳＰ（１）に変化させ、メインプログラムのＪＳＲの
次命令Ｃ０の先頭アドレスＰＣ（Ｃ０）を復帰後ＰＣ値
としてスタックにプッシュする。その後ＰＣにＪＳＲで
指定されたジャンプ先実効アドレスＰＣ（ＥＮ）をセッ
トし、サブルーチン１の処理に移る。ＰＣ（ＥＮ）を先
頭アドレスとする命令ＥＮＴＥＲを読み込んで実行する
と、まずＥＮＴＥＲ実行前のＦＰの値ＦＰ（０）をスタ
ックにプッシュし、ＦＰにはＳＰの値ＳＰ（２）を新Ｆ
Ｐ値として格納する。その後スタックにローカル変数領
域を確保してから汎用レジスタ群をプッシュする。ＥＮ
ＴＥＲの全てのスタックプッシュが終わったときＳＰの
値はＳＰ（３）となっている。ＥＮＴＥＲ処理後サブル
ーチン１の処理を実行し、サブルーチン１の最後で［Ｅ
ＸＩＴＤ］が読み込まれると、スタックからＳＰの値Ｓ
Ｐ（３）を先頭アドレスとしてまず汎用レジスタ群の値
をポップし、ＦＰの値ＳＰ（２）をＳＰに格納してロー
カル変数領域を開放し、ＳＰの示すスタックからＦＰ値
としてＦＰ（０）、復帰後ＰＣ値としてＰＣ（Ｃ０）を
ポップしてそれぞれＦＰ、ＰＣにセットしメインプログ
ラムの処理に戻る。ＳＰの値はＳＰ（０）にもどってい
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】通常上記のようなスタ
ックはメモリの一部に置かれるため、上記のようにサブ
ルーチンジャンプが行われたときに前ルーチンの次命令
の先頭アドレスををスタックに退避する方法では、サブ
ルーチン実行中にＰＣ値を退避してある場所へ不用意に
データを書き込んでしまったり、プッシュ操作やポップ
操作を行なってＪＳＲ後のＳＰと値が変わったままＲＴ
Ｓを実行すると、サブルーチンを呼び出した前ルーチン
の復帰後ＰＣ値をポップすることができず、誤ったデー
タをＰＣにセットしてプログラムの流れが変わったり、
暴走したりして、プログラムそのものを傷つけたり、デ
ータを破壊してしまい、デバッグも困難になるという問
題点があった。

【００１２】また、サブルーチン実行中にＦＰへ不用意
にデータを書き込んでしまい、ＦＰの値が変わったまま
ＥＮＴＥＲを実行すると、誤ったＳＰ値を読み込むこと
になるので前ルーチンでのＦＰ値を復帰することができ
なくなるという問題点があった。

【００１３】さらに従来例のようにスタックフレームを
形成した後で、サブルーチン実行中にプッシュ操作やポ
ップ操作を行なってＥＮＴＥＲ後のＳＰと値が変わった
ままＥＸＩＴを実行すると、誤ったレジスタ値をポップ
してしまい、正しい結果が得られないという問題点もあ
った。

【００１４】この発明はかかる問題点を解決するために
なされたもので、スタックに退避した前ルーチンのＰＣ
値とＦＰ値等のデータが保護でき、ＰＣ値とＦＰ値を格
納しているスタックのスタックポインタ値およびスタッ
クフレーム形成直後の通常スタックのＳＰ値の正常性が
チェックできるデータ処理装置を得ることを目的とす
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係るデータ
処理装置は以下の要素を有するものである。 （ａ）所定の種類のデータを記憶する第１のスタック、
（ｂ）上記第１のスタックに記憶されるデータ以外のデ
ータを記憶する第２のスタック、（ｃ）データをスタッ
クに記憶する場合、そのデータの種類により上記第１と
第２のスタックのいずれかを選択する選択手段。

【００１６】第２の発明に係るデータ処理装置は以下の
要素を有するものである。 （ａ）所定のデータを記憶するスタック、（ｂ）上記ス
タックの使用されている領域への書き込みを禁止する禁
止手段。

【００１７】第３の発明に係るデータ処理装置は以下の
要素を有するものである。 （ａ）所定のデータを記憶するスタック、（ｂ）上記ス
タックの先頭を示すスタックポインタ、（ｃ）上記スタ
ックポインタの値を保持する保持手段、（ｄ）上記スタ
ックポインタの値と保持手段の値を比較してスタックポ
インタの破壊を検査する検査手段。

【００１８】第４の発明に係るデータ処理装置は第１〜
第３の発明における選択手段、禁止手段、検査手段を選
択的に動作させることを指定する指定手段を備えたもの
である。

【００１９】

【作用】第１の発明によれば、選択手段が第１のスタッ
クにＰＣ値やＦＴ値の所定の種類のデータを記憶するよ
うにし、第２のスタックに、ＰＣ値やＦＰ値以外の通常
のデータを記憶するようにしたので、第２のスタックが
破壊されるようなことがあっても第１のスタックにある
ＰＣ値やＦＰ値等の所定の種類のデータは保護される。

【００２０】第２の発明によれば、禁止手段がスタック
の使用されている領域への書き込みを禁止するので、ス
タックに退避されたＰＣ値やＦＰ値やその他のデータが
保護される。

【００２１】第３の発明によれは、保持手段で保持した
値と比較してからスタックポインタの値を変更するの
で、スタックポインタの値が正常であることが確認され
てからスタックポインタの値が変更される。

【００２２】第４の発明によれば、指定手段が、選択手
段、禁止手段、検査手段を選択実行を指定するので、デ
バッグ作業が容易に行える。

【００２３】

【実施例】

実施例１．以下この発明の一実施例として、通常のＳＰ
とは別にＰＣ値を退避するスタック（以下ＰＣスタック
とする）を指すスタックポインタとしてＰＣスタックポ
インタ（以下ＰＣＳＰとする）を持ち、またＰＣＳＰの
初期値を保持するレジスタＳＲ０と、ＰＣＳＰとともに
変化するレジスタＳＲ１を持ち、デバッグ環境を制御す
るレジスタ中にＰＣ値を退避するのに通常のスタックと
ＰＣスタックのどちらを選択するかを指定するビット
と、ＰＣスタックが選択された場合ＰＣスタックに対す
る書き込みを禁止するかどうかを指定するビットを備え
たデータ処理装置の動作について図１、図２を用いて説
明する。

【００２４】図１は本発明のデータ処理装置において、
ｎ回のサブルーチンジャンプを連続して行ったときの処
理の流れとＪＳＲ前のＰＣスタックの状態およびｎ回目
のＪＳＲ実行後のＰＣスタックの状態について示したも
のである。メインプログラムは命令Ａ０、・・・、ＪＳ
Ｒ、命令Ｃ０、・・・からなり、サブルーチン１は命令
Ａ１、・・・、ＪＳＲ、命令Ｃ１、・・・、ＲＴＳから
なり、同様にサブルーチンｊは命令Ａｊ、・・・、ＪＳ
Ｒ、命令Ｃｊ、・・・、ＲＴＳからなる。命令Ａ０、命
令Ｂ０、ＪＳＲ、Ｃ０、はそれぞれＰＣ（Ａ０）、ＰＣ
（Ｂ０）、ＰＣ（ＪＳ０）、ＰＣ（Ｃ０）を先頭アドレ
スとするメモリに格納されている。メインプログラムの
ＪＳＲのジャンプ先実効アドレスはサブルーチン１の先
頭命令Ａ１が格納されているメモリのアドレスＰＣ（Ａ
１）であるとする。同様にサブルーチンｊの命令Ａｊ、
Ｂｊ、ＪＳＲ、Ｃｊ、ＲＴＳはそれぞれＰＣ（Ａｊ）、
ＰＣ（Ｂｊ）、ＰＣ（ＪＳｊ）、ＰＣ（Ｃｊ）、ＰＣ
（ＲＴｊ）を先頭アドレスとするメモリに格納されてお
り、サブルーチンｊ中のＪＳＲのジャンプ先実効アドレ
スはサブルーチンｊの先頭命令Ａ（ｊ＋１）が格納され
ているメモリのアドレスＰＣ（Ａ（ｊ＋１））であると
する。１回目のＪＳＲが実行される前のＰＣＳＰの値を
ＰＣＳＰ（０）、ｎ回目のＪＳＲが実行された後のＰＣ
ＳＰの値をＰＣＳＰ（ｎ）とする。

【００２５】図２の１０は本発明のデータ処理装置のデ
バッグ環境制御レジスタを示す。１１はＰＣＤビット
で、ＰＣ値を通常のスタックに退避するかＰＣスタック
に退避するかを指定する。１２はＰＣＷビットでＰＣス
タックでＳＲ０からＳＲ１の範囲のメモリを書き込み禁
止にするかどうかを指定する。

【００２６】図２のＰＣＤビット１１とＰＣＷビット１
２がセットされているとき、メインプログラムを実行す
る前にまずリセット後の初期ＰＣＳＰの値がＳＲ０とＳ
Ｒ１に転送される。以後ＳＲ０の値はリセットがかかる
まで変化しない。メインプログラムの途中で［ＪＳＲ
ＰＣ（Ａ１）］が読み込まれると、ＰＣＳＰの値をＰＣ
ＳＰ（０）からＰＣＳＰ（１）に変化させ、メインプロ
グラムのＪＳＲの次命令Ｃ０の先頭アドレスＰＣ（Ｃ
０）を復帰後ＰＣ値としてＰＣスタックにプッシュす
る。ＰＣＳＰの値が変化すると同時にＳＲ１の値もＰＣ
ＳＰ（１）に変化し、常にＰＣＳＰとＳＲ１の内容は同
じになる。次にＰＣにＪＳＲで指定されたジャンプ先実
効アドレスＰＣ（Ａ１）をセットし、サブルーチン１の
処理に移る。ＰＣ（Ａ１）を先頭アドレスとする命令Ａ
１から順次命令を読み込んで実行し、サブルーチン１の
途中で［ＪＳＲ ＰＣ（Ａ２）］が読み込まれると、Ｐ
ＣＳＰをの値はＰＣＳＰ（１）からＰＣＳＰ（２）に変
化させ、サブルーチン１のＪＳＲの次命令Ｃ１の先頭ア
ドレスＰＣ（Ｃ１）をＰＣスタックにプッシュする。こ
のときＳＲ１の値もＰＣＳＰ（２）となる。同様に、ｎ
回のサブルーチンジャンプを実行し、サブルーチンｎの
処理に移ったときのＰＣＳＰの値はＰＣＳＰ（ｎ）とな
り、ＳＲ１の値もＰＣＳＰ（ｎ）になっている。サブル
ーチンｎの最後で［ＲＴＳ］が読み込まれると、ＰＣス
タックからＰＣＳＰの値ＰＣＳＰ（ｎ）を先頭アドレス
として退避していたサブルーチン（ｎ−１）への復帰後
ＰＣ値のＰＣ（Ｃ（ｎ−１））をポップし、ＰＣにセッ
トしてサブルーチン（ｎ−１）の処理に戻る。ＰＣＳＰ
の値およびＳＲ１の値はＰＣＳＰ（ｎ−１）になる。同
様にｎ回のＲＴＳ命令によりＰＣスタックからＰＣ値の
ポップを行うとメインプログラムの処理に戻ることがで
きる。

【００２７】サブルーチン中での、全てのメモリへの書
き込み動作に対しては、書き込みを行なうメモリのアド
レスとＳＲ０およびＳＲ１の値を比較し、書き込み動作
を行なうメモリのアドレスがＳＲ０からＳＲ１の範囲内
にあるとき書き込み禁止エラーを発生する。ＳＲ０から
ＳＲ１の範囲にない場合には書き込みを許可して処理を
続行する。

【００２８】サブルーチン中でのスタックプッシュとポ
ップは通常のＳＰを使って行い、ＰＣスタックはＪＳＲ
のようにＰＣ値をプッシュするような場合にしか使用し
ないこととする。

【００２９】上記の実施例では図２のＰＣＤビット１１
とＰＣＷビット１２をセットしてＰＣ値のプッシュはＰ
Ｃスタックへ行い、ＰＣスタックへの書き込みを禁止す
ることとしたがＰＣＤビット１１をクリアすればＰＣ値
も通常のスタックへ退避し、ＰＣＤビット１２は無視さ
れる。ＰＣＤビット１１がセットされていてもＰＣＷビ
ット１２がクリアされていれば、ＰＣ値はＰＣスタック
へ退避するが、ＰＣスタックへの書き込み動作チェック
は行わない。

【００３０】以上のように、この実施例にかかるデータ
処理装置は、通常のスタックを記憶する第二のスタック
とそのスタックポインタである第二のスタックポインタ
と、プログラムカウンタ値退避用のスタックを記憶する
第一のスタックとそのスタックポインタである第一のス
タックポインタと、前記第一のスタックポインタの初期
値を保持する第一の保持手段と、前記第一のスタックポ
インタの値の変化にともなって前記第一のスタックポイ
ンタ値と同じ値を保持する第二の保持手段と、プログラ
ムカウンタ値を第一のスタックに退避するかどうか選択
する選択手段と、前記第一の保持手段と前記第二の保持
手段とで指定される第一のスタックの領域に対する書き
込みを禁止する禁止手段を備えるものである。

【００３１】また、この実施例によれば、デバッグ環境
を制御するレジスタ中にＰＣ値を通常のスタックとは別
のスタックに退避するかどうか指定するビットがセット
されているときＰＣ値を通常のスタックとは別のスタッ
クに退避し、デバッグ環境を制御するレジスタ中に通常
のスタックとは別のスタックに対する書き込みを禁止す
るかどうか指定するビットがセットされているとき、通
常のスタックとは別のスタック用のスタックポインタの
初期値を保持する第一の保持手段と、サブルーチン用命
令実行後の通常のスタックとは別のスタックのスタック
ポインタ値を保持する第二の保持手段とで指定される領
域に対する書き込みを禁止し、この領域にデータを書き
込もうとした場合、エラーを発生して処理を中断する。

【００３２】以上説明したように、この実施例によれ
ば、スタックに退避したＰＣ値を不用意なデータの上書
きから保護し、またＰＣ値を退避するスタックを通常の
データのプッシュポップを行なうスタックと分けること
でＰＣ値を退避しているスタックのスタックポインタ値
を変化させないので、誤ったＰＣ値を読み込むことによ
るプログラムの流れの変化や暴走を防ぐことができ、プ
ログラムそのものやデータを守ることができるという効
果がある。また前ルーチンのＰＣ値を保護してあること
でデバッグが容易になるという効果がある。

【００３３】実施例２．以下この発明の一実施例とし
て、通常のＳＰとは別にＰＣ値を退避するスタック（以
下ＰＣスタックとする）を指すスタックポインタとして
ＰＣスタックポインタ（以下ＰＣＳＰとする）を持ち、
またＰＣＳＰの初期値を保持するレジスタＳＲ０とＪＳ
Ｒ実行後のＰＣＳＰの値を保持するレジスタＳＲ１を持
ち、ＥＮＴＥＲ実行後のＳＰの値を保持するレジスタＳ
Ｒ２を持ち、デバッグ環境を制御するレジスタ中にＰＣ
値を退避するのに通常のスタックとＰＣスタックのどち
らを選択するかを指定するビットと、ＦＰ値を退避する
のに通常のスタックとＰＣスタックのどちらを選択する
かを指定するビットと、ＰＣ値またはＦＰ値の退避にＰ
Ｃスタックが選択された場合ＰＣスタックに対する書き
込みを禁止するかどうかを指定するビットを備えたデー
タ処理装置の動作について図３、図４を用いて説明す
る。

【００３４】図３は本発明のデータ処理装置において、
メインプログラムの途中でＪＳＲによりサブルーチン１
を呼び出した後ＥＮＴＥＲを実行するときの処理の流れ
と、ＥＮＴＥＲを実行する前のスタックの状態、および
ＥＮＴＥＲを実行した後のスタックの状態について説明
したものである。図３でメインプログラムは命令Ａ０、
Ｂ０、ＪＳＲ、およびＣ０からなり、サブルーチン１は
ＥＮＴＥＲ、・・・、ＥＸＩＴＤからなる。命令Ａ０が
格納されているメモリの先頭アドレスを、ＰＣ（Ａ
０）、同様に命令Ｂ０、ＪＳＲ、Ｃ０、ＥＮＴＥＲ、Ｅ
ＸＩＴＤが格納されているメモリの先頭アドレスを、そ
れぞれＰＣ（Ｂ０）、ＰＣ（ＪＳＲ）、ＰＣ（Ｃ０）、
ＰＣ（ＥＮ）、ＰＣ（ＥＸ）とする。ＪＳＲのジャンプ
先実効アドレスはサブルーチン１の先頭命令ＥＮＴＥＲ
が格納されているメモリの先頭アドレスＰＣ（ＥＮ）で
あるとする。ＪＳＲが実行される前のＳＰ、ＦＰ、ＰＣ
ＳＰの値をそれぞれＳＰ（０）、ＦＰ（０）、ＰＣＳＰ
（０）、ＪＳＲが実行された後のＰＣＳＰの値をＰＣＳ
Ｐ（１）、ＥＮＴＥＲが実行された後のＳＰ、ＰＣＳＰ
の値をそれぞれＳＰ（１）、ＰＣＳＰ（２）とする。

【００３５】図４の１０はデバッグ環境制御レジスタを
示す。１１はＰＣＤビットで、ＰＣ値を通常のスタック
に退避するかＰＣスタックに退避するかを指定する。１
２はＦＰＤビットで、ＦＰ値を通常のスタックに退避す
るかＰＣスタックに退避するかを指定する。１３はＰＣ
Ｗビット（１ビット）でＰＣスタックでＳＲ０からＳ

【００３６】図４のＰＣＤビット１１とＦＰＤビット１
２、ＰＣＷビット１３がセットされているとき、メイン
プログラムを実行する前にまずリセット後の初期ＰＣＳ
Ｐの値がＳＲ０とＳＲ１に転送される。以後ＳＲ０の値
はリセットがかかるまで変化しない。メインプログラム
の途中で［ＪＳＲ ＰＣ（ＥＮ）］が読み込まれると、
ＰＣＳＰの値をＰＣＳＰ（０）からＰＣＳＰ（１）に変
化させ、メインプログラムのＪＳＲの次命令Ｃ０の先頭
アドレスＰＣ（Ｃ０）を復帰後ＰＣ値としてスタックに
プッシュする。ＰＣＳＰの値が変化すると同時にＳＲ１
の値もＰＣＳＰ（１）に変化し、常にＰＣＳＰとＳＲ１
の内容は同じになる。次にＰＣにＪＳＲで指定されたジ
ャンプ先実効アドレスＰＣ（ＥＮ）をセットし、サブル
ーチン１の処理に移る。サブルーチン１の先頭命令ＥＮ
ＴＥＲを読み込んで実行すると、まずＰＣＳＰとＳＲ１
の値をＰＣＳＰ（１）からＰＣＳＰ（２）に変化させて
ＥＮＴＥＲ実行前のＦＰの値ＦＰ（０）をＰＣスタック
にプッシュし、ＦＰにはＳＰの値ＳＰ（０）を新ＦＰ値
として格納する。その後スタックにローカル変数領域を
確保してから汎用レジスタ群をプッシュする。ＥＮＲＥ
Ｒの全てのスタックプッシュが終わったときＳＰの値は
ＳＰ（２）となり、同時にＳＲ２の値もＳＰ（２）とな
っている。ＥＮＴＥＲ処理後サブルーチン１の処理を実
行し、サブルーチン１の最後で［ＥＸＩＴＤ］が読み込
まれると、ＳＰの値とＳＲ２の値を比較し、一致した場
合スタックからＳＰの値ＳＰ（２）を先頭アドレスとし
てまず汎用レジスタ群の値をポップし、ＦＰの値ＳＰ
（０）をＳＰに格納してローカル変数領域を開放する。
次に、ＰＣスタックから退避していた前ルーチンＦＰ値
ＦＰ（０）をポップしてＦＰに格納する。ＰＣＳＰはＰ
ＣＳＰ（２）からＰＣＳＰ（１）に変化する。その後Ｐ
Ｃスタックから復帰後ＰＣ値をポップしてＰＣにセット
し、メインプログラムの処理に戻る。ＰＣＳＰの値はＰ
ＣＳＰ（０）にもどっている。

【００３７】上記の実施例ではＥＸＩＴが読み込まれた
ときのＳＰとＳＲ２が一致した場合について説明した
が、ＳＰとＳＲ２が一致しない場合にはエラーを発生す
る。

【００３８】サブルーチン中での、全てのメモリへの書
き込み動作に対しては、書き込みを行なうメモリのアド
レスとＳＲ０およびＳＲ１の値を比較し、書き込み動作
を行なうアドレスがＳＲ０からＳＲ１の範囲内にあると
き書き込み禁止エラーを発生する。ＳＲ０からＳＲ１の
範囲にない場合には書き込みを許可して処理を続行す
る。

【００３９】サブルーチン中でのスタックプッシュとポ
ップは通常のＳＰを使って行い、ＰＣスタックはＰＣ値
とＦＰ値をプッシュするような場合にしか使用しないこ
ととする。

【００４０】上記の実施例では図４のＰＣＤビット１１
とＦＰＤビット１２、ＰＣＷビット１３をセットしてＰ
Ｃ値とＦＰ値のプッシュはＰＣスタックへ行い、ＰＣス
タックへの書き込みを禁止することとしたが、ＰＣＤビ
ット１１とＦＰＤビット１２をクリアすればＰＣ値とＦ
Ｐ値も通常のスタックへ退避し、ＰＣＤビット１３は無
視される。ＰＣＤビット１１とＦＰＤビットがセットさ
れていてもＰＣＷビット１２がクリアされていれば、Ｐ
Ｃ値とＦＰ値はＰＣスタックへ退避するが、ＰＣスタッ
クへの書き込み動作チェックは行わない。

【００４１】以上のように、この発明にかかるデータ処
理装置は、通常の第二のスタックを指す第二のスタック
ポインタと、プログラムカウンタ値退避用の第一のスタ
ックを指す第一のスタックポインタと、スタックフレー
ムを指すフレームポインタと、前記第一のスタックポイ
ンタの初期値を保持する第一の保持手段と、前記第一の
スタックポインタの値の変化にともなって前記第一のス
タックポインタ値と同じ値を保持する第二の保持手段
と、スタックフレーム形成直後の直後の前記第二のスタ
ックポインタの値を保持する第三の保持手段と、プログ
ラムカウンタ値を通常のスタックに退避するかプログラ
ムカウンタ値退避用のスタックに退避するかを選択する
選択手段と、前記第一の保持手段と前記第二の保持手段
とで指定されるプログラムカウンタ値退避用のスタック
に対する書き込みを禁止する禁止手段を備えるものであ
る。

【００４２】また、この実施例によれば、デバッグ環境
を制御するレジスタ中にＰＣ値を通常のスタックとは別
のスタックに退避するかどうか指定するビットがセット
されているときＰＣ値を通常のスタックとは別のスタッ
クに退避し、デバッグ環境を制御するレジスタ中にＦＰ
値を通常のスタックとは別のスタックに退避するかどう
か指定するビットがセットされているときＦＰ値を通常
のスタックとは別のスタックに退避し、デバッグ環境を
制御するレジスタ中に通常のスタックとは別のスタック
に対する書き込みを禁止するかどうか指定するビットが
セットされているとき、通常のスタックとは別のスタッ
ク用のスタックポインタの初期値を保持する第一の保持
手段と、サブルーチン用命令実行後の通常のスタックと
は別のスタックのスタックポインタ値を保持する第二の
保持手段とで指定される領域に対する書き込みを禁止
し、この領域にデータを書き込もうとした場合、エラー
を発生して処理を中断しする。またスタックフレーム開
放命令を実行するときに通常のスタックを指すスタック
ポインタの値とスタックフレーム形成命令実行後の通常
のスタックのスタックポインタ値を保持する第三の保持
手段とが一致しない場合もエラーを発生して処理を中断
する。

【００４３】以上説明したようにこの実施例によれば、
スタックに退避した前ルーチンのＰＣ値やＦＰ値を不用
意なデータの上書きから保護し、またＰＣ値やＦＰ値を
退避するスタックを通常のデータのプッシュポップを行
なうスタックと分けることでサブルーチンコール後のＰ
Ｃ値やＦＰ値を退避しているスタックのスタックポイン
タ値を変化させないので、誤ったＦＰ値やＰＣ値を読み
込むことによるプログラムの流れの変化や暴走を防ぐこ
とができ、プログラムそのものやデータを守ることがで
きるという効果がある。また前ルーチンのＰＣ値を保護
してあることでデバッグが容易になるという効果があ
る。さらにスタックフレームを形成直後のＳＰ値を保持
し、ＥＸＩＴ実行時にＳＰ値と比較するので、誤ったレ
ジスタ値をポップしてしまうことを防ぐという効果があ
る。

【００４４】

【発明の効果】以上のように、第１の発明によれば、ス
タックを２つに分けたので一方のスタックが破壊される
場合でも他方のデータは保護される。

【００４５】また、第２の発明によれば、スタックへの
書き込みを禁止したので、スタックのデータが保護され
る。

【００４６】また、第３の発明によれば、スタックポイ
ンタの値を別個に保持しているので、スタックポインタ
の値の正常性が検査できる。

【００４７】また、第４の発明によれば、上記第１〜３
の発明を選択的に動作させることができるので、デバッ
グ時に用いることでデバッグ作業が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のデータ処理装置でｎ回のサブルーチン
ジャンプを連続して行ったときの処理の流れと１回目の
ＪＳＲ前のスタック領域の状態およびｎ回目のＪＳＲ実
行後のスタック領域の状態について示した図である。

【図２】本発明のデータ処理装置のデバッグ環境を制御
するレジスタを示した図である。

【図３】本発明のデータ処理装置でＥＮＴＥＲ命令を実
行したときの処理の流れとＥＮＴＥＲ実行後のＰＣスタ
ックおよびスタックの状態について示した図である。

【図４】本発明のデータ処理装置のデバッグ環境を制御
するレジスタを示した図である。

【図５】従来のデータ処理装置でメインプログラムを実
行途中にＪＳＲによりサブルーチン１を呼び出したとき
の処理の流れとＪＳＲ実行前後のスタック領域の状態に
ついて示した図である。

【図６】従来のデータ処理装置でｎ回のサブルーチンジ
ャンプを連続して行ったときの処理の流れと１回目のＪ
ＳＲ前のスタック領域の状態およびｎ回目のＪＳＲ実行
後のスタック領域の状態について示した図である。

【図７】従来のデータ処理装置でメインプログラムを実
行途中にＪＳＲによりサブルーチン１を呼び出した後Ｅ
ＮＴＥＲを実行するときの処理の流れと、ＥＮＴＥＲを
実行する前のスタックの状態、およびＥＮＴＥＲを実行
した後のスタックの状態について説明した図である。

【符号の説明】

１０ 本発明のデバッグ環境を制御するレジスタ １１ ＰＣＤビット １２ ＦＰＤビット １３ ＰＣＷビット

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 以下の要素を有するデータ処理装置
   （ａ）所定の種類のデータを記憶する第１のスタック、
   （ｂ）上記第１のスタックに記憶されるデータ以外のデ
   ータを記憶する第２のスタック、（ｃ）データをスタッ
   クに記憶する場合、そのデータの種類により上記第１と
   第２のスタックのいずれかを選択する選択手段。
2. 【請求項２】 以下の要素を備えたデータ処理装置
   （ａ）所定のデータを記憶するスタック、（ｂ）上記ス
   タックの使用されている領域への書き込みを禁止する禁
   止手段。
3. 【請求項３】 以下の要素を備えたデータ処理装置
   （ａ）所定のデータを記憶するスタック、（ｂ）上記ス
   タックの先頭を示すスタックポインタ、（ｃ）上記スタ
   ックポインタの値を保持する保持手段、（ｄ）上記スタ
   ックポインタの値と保持手段の値を比較してスタックポ
   インタの破壊を検査する検査手段。
4. 【請求項４】 請求項１，２または３記載のデータ処理
   装置において、選択手段、禁止手段、あるいは、検査手
   段を選択的に動作させることを指定する指定手段を有す
   ることを特徴とする請求項１，２または３記載のデータ
   処理装置。