JPH0540621A - マイクロプロセツサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マイクロプロセッサにおいて、種類や動作周
波数および命令ＣＡＣＨＥの有無等に依存せず、容易に
かつ正確にリカバリタイムを確保する。 【構成】 フリーズ命令が実行されると、即値レジスタ
１に格納されているフリーズ命令中の即値がカウンタ値
レジスタ３に転送される。そして、フリーズ命令の実行
サイクルにおいて即値を初期値とした減算カウンタ６の
カウントダウンが開始すると共に、０判定ブロック７は
減算カウンタ６の値が０でなくなったことを判定し、制
御ブロック８，９に対しフリーズ信号を出力する。制御
ブロック８，９は、動作をフリーズさせ、内部動作をホ
ールドの状態にすると共に、新規バスアクセスの開始を
禁止するための信号を出力する。 【効果】 容易にかつ正確にリカバリタイムを確保する
ことができる。

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に
関し、特に、容易かつ正確にリカバリタイムを確保する
ことができるようにしたマイクロプロセッサに関する。

【０００２】

【従来の技術】マイクロプロセッサを使用したシステム
では、連続してＩ／Ｏアクセスを行なう場合、アクセス
とアクセスの間にリカバリタイムと呼ばれる一定の時間
を確保する必要があるが、従来はＮＯＰ命令やＪＵＭＰ
命令等を必要数挿入するという手段で対応しており、ま
たその他にも性能調整等様々な理由のために、一定の時
間稼ぎを行なわせる必要がある場合、同様の手段で対応
している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のマイク
ロプロセッサを使用したシステムにあっては、一定時間
のリカバリタイムの確保のためＮＯＰ命令やＪＵＭＰ命
令等を必要数実行させているが、これらの命令はマイク
ロプロセッサの種類や動作周波数、命令ＣＡＣＨＥの有
無等により実行時間が異なり、どの程度実行させればよ
いか正確に把握するのがかなり困難であると共に、シス
テムが変るとプログラムも変更しなければならないとい
う問題があった。

【０００４】本発明は、上記問題点にかんがみてなされ
たもので、種類や動作周波数および命令ＣＡＣＨＥの有
無等に依存せず、容易にかつ正確にリカバリタイムを確
保することができるマイクロプロセッサの提供を目的と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のマイクロプロセッサは、外部から与えられる
命令を解釈・実行することにより動作するマイクロプロ
セッサにおいて、指定した時間だけ動作の凍結を指示す
るフリーズ命令と、該フリーズ命令に含まれる即値を格
納する即値レジスタと、外部から与えられる基本クロッ
クにより動作するタイマと、該タイマに与える値を格納
するタイマ値レジスタと、前記タイマから一定時間ごと
に与えられる信号をクロックとして前記フリーズ命令が
出されたときに動作する減算カウンタと、前記即値レジ
スタに読み込まれた値を該減算カウンタに与えるカウン
ト値として格納するカウンタ値レジスタと、前記減算カ
ウンタの値が０かどうかを判定する０判定ブロックと、
該０判定ブロックが０でないと判断している間は内部動
作をホールドすると共にバスアクセスを禁止する制御ブ
ロックを有する。

【０００６】

【作用】フリーズ命令が実行されると、即値レジスタに
格納されているフリーズ命令中の即値がカウンタ値レジ
スタに転送される。そして、フリーズ命令の実行サイク
ルにおいて即値を初期値とした減算カウンタのカウント
ダウンが開始すると共に、０判定ブロックは減算カウン
タの値が０でなくなったことを判定し、制御ブロックに
対しフリーズ信号を出力する。その信号を受け取った制
御ブロックでは、動作をフリーズさせ、内部動作をホー
ルドの状態にすると共に、新規バスアクセスの開始を禁
止するための信号を出力する。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。図１は本発明の一実施例によるマイクロ
プロセッサのブロック図である。図中、１は命令中に含
まれる即値を格納する即値レジスタ、２はタイマにセッ
トする値を格納するタイマレジスタ、３は即値レジスタ
１に格納されたカウント値を格納するカウント値レジス
タ、４は基本クロックにより減算を行なう減算カウン
タ、５は減算カウンタ４の値が０かどうかを判定すると
共に、０と判定された場合は減算カウンタ４に初期化
（タイマ値レジスタ２の内容をカウンタにセット）の指
示を出す０判定ブロック、６はフリーズ命令が出された
時０判定ブロック５から一定時間ごとに出される０判定
信号をクロックとして減算を行なう減算カウンタ、７は
減算カウンタ６の値が０かどうかを判定する０判定ブロ
ック、８は本マイクロプロセッサのパイプライン実行制
御を行うブロックであって、０判定ブロック７から０で
ある旨の信号を受け取っている間は通常の制御を行な
い、０でないとの信号を受け取ると０になるまでパイプ
ラインをフリーズし、マイクロプロセッサの内部動作を
一時的にホールド状態にする機能を有するパイプライン
制御ブロック、９は本マイクロプロセッサのバスアクセ
ス制御を行なうブロックであって、パイプライン制御ブ
ロック８からのバスアクセスフリーズ信号により新たな
バスアクセスの開始を禁止する働きを有するバスアクセ
ス制御ブロックである。

【０００８】図２は本実施例における命令の流れを示す
フローチャートであり、命令１はＡ０Ｆ０番地に対する
ＩＮ命令、命令２は本発明の特徴であるフリーズ命令で
あり３ｍｓｅｃのフリーズを指定している。また、命令
３はＡ０Ｆ２番地に対してＤＤというデータを出力する
ＯＵＴ命令である。図３は本実施例におけるパイプライ
ン動作およびバスアクセス信号、パイプラインフリーズ
信号を示したタイミングチャートである。パイプライン
動作は、ｆ（命令フェッチ）、ｄ（命令デコーダ）、Ａ
（アドレス計算）、Ｂ（バスアクセス）、Ｅ（命令実
行）の５段パイプラインの状態を示している。

【０００９】次に、本実施例の作用について説明する。
なお、図３に示すように本マイクロプロセッサの動作周
波数は２ＭＨｚとし、周期５００ｎｓｅｃの基本クロッ
クを与えることにする。初めに、本マイクロプロセッサ
を使用したシステムの立ち上がり時、内部タイマを１ｍ
ｓｅｃのタイマとして設定するためにタイマ値レジスタ
２、減算カウンタ４、０判定ブロック５の初期化を行な
う。すなわち、５００ｎｓｅｃの基本クロックを使用し
て１ｍｓｅｃのタイマを構成するために、タイマ値とし
て”２”（５００ｎｓｅｃ×２＝１ｍｓｅｃ）をセット
すればよいため、即値転送命令により即値レジスタ１を
経由しタイマ値レジスタ２に”２”の値をセットする。
これにより、０判定ブロック５からは基本クロックの２
周期すなわち１ｍｓｅｃごとに信号が出力され、減算カ
ウンタ６は１ｍｓｅｃごとにカウントダウンする動作が
可能となる。また、カウンタ値レジスタ３、０判定ブロ
ック５は、”０”になるように初期化しておき、フリー
ズ命令が指示されるのを待つ。

【００１０】次に、システム立ち上がり後の動作につい
て説明する。ある時点で、図２に示す命令１・命令２・
命令３の実行が指示されたとする。これはＩ／Ｏ命令を
連続して出す時は、リカバリタイマとして３ｍｓｅｃ以
上間をあけることという仕様に基づくためとし、命令１
と命令３の間に３ｍｓｅｃのバスアクセス禁止時間を設
定する命令２を挿入したものである。

【００１１】図３に示すように、まず命令１（ＩＮ命
令）を実行するためｆ１−ｄ１−ａ１とパイプラインの
処理を進め、Ｂ１サイクルでバスアクセスすなわちＩ／
Ｏリードを実行する。そして、得られたデータをｅ１サ
イクルで指定された格納場所にセットする。

【００１２】続いて指示された命令２（フリーズ命令）
を実行するために、ｆ２−ｄ２−ａ２−Ｂ２（ただし、
命令２ではバスアクセスは行なわないため、Ｂ２サイク
ルはｎｏ−ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）と進めるが、即値レジ
スタ１に格納されている命令２中の即値”３”がａ２サ
イクルにてカウンタ値レジスタ３に転送される。そし
て、ｅ２サイクル、すなわちフリーズ命令の実行サイク
ルにおいて”３”を初期値とした減算カウンタ６のカウ
ントダウンが開始すると共に、０判定ブロック７は減算
カウンタ６の値が０でなくなったことを判定し、パイプ
ライン制御ブロック８に対しパイプラインフリーズ信号
を出力する。

【００１３】その信号を受け取ったパイプライン制御ブ
ロック８では、パイプラインの動作をフリーズさせ、内
部動作をホールドの状態にすると共に、バスアクセス制
御ブロック９に対し新規バスアクセスの開始を禁止する
ための信号を出力する。減算カウンタ６は、１ｍｓｅｃ
ごとにデクリメントされるため、減算カウンタ６の初期
値”３”が”０”になるまでの時間は３ｍｓｅｃであ
り、その間パイプライン動作はフリーズされる。

【００１４】引き続いて指示されている命令３（ＯＵＴ
命令）の実行のためｆ３−ｄ３−ａ３と処理を進めた直
後にＢ３サイクルを実行しようとするが、そのとき既に
ｅ２サイクルが始まっておりパイプラインがフリーズさ
れていると共にバスアクセスの開始が禁止されているた
め、Ｂ３サイクルすなわちＩ／Ｏライト動作（ＯＵＴ）
の実行が保留される。そして、３ｍｓｅｃ後にパイプラ
インのフリーズが解除されると、初めてＢ３サイクルの
バスアクセスが開始される。

【００１５】すなわち、命令１のＩＮ命令と命令３のＯ
ＵＴ命令の間が３ｍｓｅｃ以上開いたことになり、仕様
のリカバリタイムを確保できたことになる。また、フリ
ーズ命令の実行サイクル（ｅ２サイクル）自体が指定さ
れた時間を費やすため、バスアクセスの時間調整だけで
なく、性能調整時など一定の時間稼ぎが必要な場合で
も、高い精度で時間間隔を確保することができ、かつ命
令ＣＡＣＨＥの有無による差もない。さらに、動作周波
数の異なるマイクロプロセッサを使用した場合、立ち上
がり時に行なうタイマ値の値を変えて０判定ブロック５
からの出力が１ｍｓｅｃになるように調整すれば、図２
に示したようなプログラムは全く変更することなしにそ
のまま使用することができる。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のマイクロ
プロセッサは、パイプラインをフリーズさせる命令およ
び機能を持たせることにより、命令ＣＡＣＨＥの有無や
動作周波数に依存せず、かつプログラムの変更を行なう
ことなく容易かつ正確にリカバリタイムを確保すること
ができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるマイクロプロセッサの
構成を示すブロック図である。

【図２】本実施例における命令の流れを示すフローチャ
ートである。

【図３】本実施例におけるパイプライン動作およびバス
アクセス信号、パイプラインフリーズ信号を示したタイ
ミングチャートである。

【符号の説明】

１…即値レジスタ ２…タイマ値レジスタ ３…カウンタ値レジスタ ４…減算カウンタ ５…０判定ブロック ６…減算カウンタ ７…０判定ブロック ８…パイプライン制御ブロック ９…バスアクセス制御ブロック

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部から与えられる命令を解釈・実行す
   ることにより動作するマイクロプロセッサにおいて、 指定した時間だけ動作の凍結を指示するフリーズ命令
   と、該フリーズ命令に含まれる即値を格納する即値レジ
   スタと、 外部から与えられる基本クロックにより動作するタイマ
   と、該タイマに与える値を格納するタイマ値レジスタ
   と、 前記タイマから一定時間ごとに与えられる信号をクロッ
   クとして前記フリーズ命令が出されたときに動作する減
   算カウンタと、 前記即値レジスタに読み込まれた値を該減算カウンタに
   与えるカウント値として格納するカウンタ値レジスタ
   と、 前記減算カウンタの値が０かどうかを判定する０判定ブ
   ロックと、 該０判定ブロックが０でないと判断している間は内部動
   作をホールドすると共にバスアクセスを禁止する制御ブ
   ロックを有することを特徴とするマイクロプロセッサ。