JPH059814B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はマイクロコンピユータなどの計算機シ
ステムにおける演算処理装置の動作モード表示を
目的とした動作モード表示装置に関するものであ
る。

従来例の構成とその問題点 マイクロコンピユータの発展に伴い、マイクロ
コンピユータシステムも大型化し、処理内容も以
前のミニコンピユータに匹敵する程度のものが要
求・実現されるようになつてきている。システム
の規模が小さい間はすべてを利用者管理にするこ
とが可能であつたが、規模が大型化するに従い利
用者プログラムや周辺機器、主記憶などの資源を
管理し、より効率よく演算処理装置を稼働させる
ように制御する制御プログラムというものを導入
し、利用者管理を大幅に削減していくことが望ま
れる。この場合、利用者プログラムと制御プログ
ラムとはその処理内容の性格上扱える資源という
ものが厳然と区別される。この点を入出力管理と
いう側面を例にとつて説明する。

計算機システムの持つ代表的な入出力装置とし
ては二次記憶装置がある。二次記憶装置上には、
プログラムやデータがフアイルという形で保持さ
れており、それらはシステムで定義された一定の
形式に従つて記録されている。この一定の形式と
いうものは利用者が管理するのではなく制御プロ
グラムが管理し、利用者はフアイルの形式という
ものを知らなくても良いようになつている。した
がつて、二次記憶装置への入出力は、利用者プロ
グラムからは直接には行えず、必ず制御プログラ
ムを仲介するように構成しなければならない。つ
まり、利用者プログラム実行中は入出力装置への
アクセスを禁止または無効にし、制御プログラム
実行中のみ入出力装置へのアクセスが許されるよ
うにハードウエア装置の制御を切換えることが必
要になる。

このように、ハードウエア装置の切換を指示す
るために、動作中のプログラムが特権プログラム
（制御プログラム）が非特権プログラム（利用者
プログラム）かを表示する動作モード表示装置と
いうものが必要になる。この動作モード表示とい
う機能はミニコンピユータ以上においては演算処
理装置自体が持つているが、現存し広範囲で使用
されているマイクロプロセツサには設計上の思想
またはLSI化のためのピン数制限のために、動作
モード表示機能を持つていないので、高機能マイ
クロプロセツサシステムを構築する上での大きな
障害となつている。また、この動作モードの変更
によるハードウエアの切換は、プログラムの特
権、非特権という性格上、プログラムの分岐（動
作モードの変更）と同時にハードウエア的に行な
わなければならない。また特権モードなるものが
複数種類存在する場合もある。

発明の目的 本発明は上記のように、演算処理装置自体に動
作モード表示機能のないシステムにおける、動作
モード表示装置を提供することを目的とする。

発明の構成 本発明は、モードレジスタと、モード切換番地
レジスタと、設定モード値レジスタと、モード退
避レジスタと、モード復帰レジスタとモード復帰
遅延値レジスタを備え演算処理装置がモード切換
番地レジスタに示される内容と同じ番地を命令コ
ード読み込みサイクルとしてアクセスした時にモ
ードレジスタの内容をモード退避レジスタに格納
し、格納後設定モード値レジスタの内容をモード
レジスタに格納して動作モード値を変更し、モー
ド復帰番地レジスタに示される内容と同じ番地を
命令コード読み込みサイクルとしてアクセスして
からモード復帰遅延値レジスタの値に示される動
作サイクル目にモード退避レジスタの内容をモー
ドレジスタに復帰格納することにより、動作モー
ドを表示するものである。

実施例の説明 第１図は本発明における動作モード表示装置の
一実施例を示すものである。第１図において、１
は演算処理装置、２は主記憶装置、１２はデータ
母線、１３はアドレス母線である。３はモード切
換番地レジスタ、４は設定モード値レジスタ、６
はモード復帰番地レジスタ、１４は演算処理装置
１が主記憶装置２を命令コード読み込みサイクル
としてアクセスしていることを示す命令読み込み
状態表示信号線（以下、フエツチ信号と記す）、
１０はモードレジスタ、１１はモード退避レジス
タ、５は第１の制御部である制御部Ａ，３０は第
２の制御部である制御部Ｂ，７はモード復帰遅延
値レジスタ、８は副制御部Ｂ，９はモード復帰遅
延カウンタ部である。ここでは説明上制御部Ａ５
とモード切換番地レジスタ３、設定モード値レジ
スタ４の対および制御部Ｂ３０内に存在する副制
御部Ｂ８、復帰遅延値レジスタ７とモード復帰番
地レジスタ６の対はそれぞれ一組とする。

今、演算処理装置１はモードＭ１での実行が許
されているプログラムＰ１を実行中であり、モー
ドＭ２での実行が許されているプログラムＰ２に
分岐し、プログラムＰ２の処理終了後再びプログ
ラムＰ１に復帰しモードＭ１での処理を続行する
場合を考える。

現実行中のプログラムＰ１はモードＭ１での実
行が許されているので、プログラムＰ１の実行が
開始されると同時にモードレジスタ１０には動作
モードがＭ１であることを表示するためにモード
Ｍ１という値が格納されている。モード切換番地
レジスタ３にはプログラムＰ２の実行開始番地
を、設定モード値レジスタ４にはプログラムＰ２
の実行が許されているモード値Ｍ２を、モード復
帰番地レジスタ６にはプログラムＰ２の処理終了
後元のプログラムに復帰する命令の格納されてい
る番地を、モード復帰遅延値レジスタ７にはプロ
グラムＰ２からの復帰命令実行後のＮ回目の命令
コード読み込みサイクルで動作モードを復帰する
ことを指示するためにＮという値が、それぞれに
図示されていない手段で予め設定されている。ま
た演算処理装置１は図示されていない手段でモー
ド退避レジスタ１１の内容を読み書きできるもの
とする。

モード復帰遅延値レジスタ７に設定される値Ｎ
は、演算処理装置１が復帰命令を実行する際に出
力するフエツチ信号の数に等しくすればよい。復
帰命令がオペランドを持たないときは、１度だけ
フエツチ信号を出すので、Ｎ＝１とする。オペラ
ンドを持つときは、フエツチ信号を複数回出すの
で、Ｎはその数に等しくする。

制御部Ａ５はフエツチ信号線１４が“１”の時
にアドレス母線１３の値とモード切換番地レジス
タ３の内容を比較し一致していれば一致検出信号
をモード切換信号線１５に出力し、モードレジス
タ１０の内容をモード表示信号線２１を介してモ
ード退避レジスタ１１に転送し設定モード値レジ
スタ４の内容を設定モードデータ線２０を介して
モードレジスタ１０に転送する。

副制御部Ｂ８はフエツチ信号線１４が“１”の
時にアドレス母線１３の値とモード復帰番地レジ
スタ６の内容を比較し一致していれば一致検出信
号をモード復帰検出信号線１６に出力し、モード
復帰遅延値レジスタ７の内容を復帰遅延データ線
２３を介してモード復帰遅延カウンタ部９に転送
する。

モード復帰遅延カウンタ部９はモード復帰検出
信号線１６の値が“１”から“０”に変わる時
（立下がり時）に同期して復帰遅延データ線２３
の示す値に初期設定され、フエツチ信号線１４の
立下がり時に同期して値が１ずつ減ぜられ、カウ
ンタの値が１の期間に生じるフエツチ信号１４の
値をモード復帰信号線１７に伝え、モード復帰信
号線１７の値が“１”となる時に同期してモード
退避レジスタ１１の内容をモード復帰データ線２
２を介してモードレジスタ１０に転送する。また
カウンタの値が０になるとモード復帰遅延カウン
タ部９の動作は停止する。

第２図は、モード復帰遅延カウンタ部９の動作
を示すタイミング図である。副制御部Ｂ８は、復
帰命令が実行されることを検出し、モード復帰検
出信号線１６に“１”を出すともに、モード復帰
遅延値レジスタ７の値Ｎを復帰遅延データ線２３
に出力する。モード復帰遅延カウンタ部９は、モ
ード復帰検出信号線１６の立下がりで復帰遅延デ
ータ線２３の値をカウンタに取り込み、カウンタ
の値はＮを示す。このカウンタは、フエツチ信号
線１４の立ち下がりに同期して、１ずつ減じら
れ、値が０になつたとき減数動作を停止する。モ
ード復帰遅延カウンタ部９は、カウンタの値が１
になると、復帰命令の動作完了を予測し、カウン
タの値が１を示している期間に入力されたフエツ
チ信号つまり復帰命令の次の命令の読み込みに同
期してモード復帰信号線１７に“１”を出力す
る。

モード復帰遅延カウンタ部９の作用について説
明を加える。第３図に動作モードＭ１での実行が
許されているプログラムＰ１から動作モードＭ２
での実行が許されているプログラムＰ２に分岐し
プログラムＰ２での処理終了後プログラムＰ１に
復帰する場合の模式図を示す。ここで動作モード
値とプログラムの実行許可モードとの関係につい
て考えると、プログラムPiが動作モード値Miで
の実行が許されるということは、プログラムPiが
動作中は動作モード値Miの値が保証されなけれ
ばならない（ｉ＝1.2）。プログラムＰ１からプロ
グラムＰ２に分岐時は前述の制御部Ａの働きによ
り、プログラムＰ１と動作モード値Ｍ１、プログ
ラムＰ２と動作モード値Ｍ２の対応が保証され
る。プログラムＰ２からプログラムＰ１への復帰
は、プログラムＰ１からプログラムＰ２への分岐
時以上に工夫が必要である。つまり、プログラム
Ｐ１からプログラムＰ２への分岐時と同様に、プ
ログラムＰ２が復帰命令をフエツチした時に動作
モード値をＭ１にもどすと、プログラムＰ２が復
帰命令実行中であるにもかかわらず動作モード値
がＭ１となり、プログラムＰ２と動作モード値Ｍ
２の対応が保証できなくなる。従つて、プログラ
ムＰ２が復帰命令をフエツチした後、一連の復帰
手順が終了しプログラムＰ１を再開する直前まで
の期間の動作モード値がＭ２であるように制御す
る必要があり、モード復帰遅延カウンタ部９がこ
の機能を果たす。

モードＭ１で実行中のプログラムＰ１がモード
Ｍ２で実行可能なプログラムＰ２を呼び出すと、
演算処理装置１はプログラムＰ２の実行開始番地
をアドレス母線１３に出し同時にフエツチ信号線
１４に“１”を出力する。この時、制御部Ａ５は
モード切換番地レジスタ３の内容と同じ値がアド
レス母線１３に命令のフエツチサイクルで出力さ
れたことを検出し、前述の機能により、モード退
避レジスタ１１にはモードレジスタ１０の内容Ｍ
１が格納され、モードレジスタ１０には設定モー
ド値レジスタ４の内容Ｍ２が格納される。これに
より、プログラム制御がプログラムＰ１からプロ
グラムＰ２に分岐したのと同時に演算処理装置１
の動作モード表示値もＭ１からＭ２に変更するこ
とができる。次にプログラムＰ２の処理が終了し
プログラムＰ１に復帰する時は、副制御部Ｂ８が
モード復帰番地レジスタ６の内容と同じ値がアド
レス母線１３に命令のフエツチサイクルで出力さ
れたことを検出し、前述の機能により、モード復
帰遅延値レジスタ７の内容Ｎをモード復帰遅延カ
ウンタ部９に転送し、その後に続くＮ回目のフエ
ツチ信号出力時にモード退避レジスタ１１の内容
Ｍ１がモードレジスタ１０に格納され、動作モー
ド値をＭ１にもどすことができる。

以上のように本実施例によれば、演算処理装置
自体に動作モード表示機能のないものを使用した
計算機システムにおいても、動作モードというも
のによつて定義づけられるところのプログラムお
よびハードウエアの切換が同時に行なえ、モード
の異なるプログラムへの分岐をせずに不当にモー
ドを変更してアクセスの許されていない資源への
アクセス権を得ることを防止できる。本実施例で
は、モード切換番地レジスタ、設定モード値レジ
スタ、モード復帰番地レジスタ、モード復帰遅延
値レジスタ、制御部Ａ、副制御部Ｂは一組とした
が複数組持つ構成にすることも可能であり、モー
ド復帰遅延値が一定の場合はモード復帰遅延値レ
ジスタは一個で済ますことができる。

さらに、動作モードが複数定義されている場
合、プログラムが呼び出された時にモード退避レ
ジスタの内容を読み出し作業領域に退避し、復帰
前に退避された作業領域の内容を再びモード退避
レジスタに格納することにより、プログラム自体
のネステイングと同様に動作モード自体もネステ
イングさせることも可能である。モード退避レジ
スタの内容を参照することにより呼び出し元プロ
グラムのモードを確認することができるので、動
作モードが階層構造を形成している場合の不当な
呼び出し、例えば下位レベルからＭ１−Ｍ２−Ｍ
３とあつた場合でのＭ１プログラムからのＭ３プ
ログラムの跳越し呼び出しなどを検出することが
できる。

なお、復帰遅延カウンタ部の値を減ずる入力信
号はフエツチ信号に限るものではなく、マシンサ
イクル信号など、動作完了タイミングを検出でき
る信号線ならば何であつてもよい。また動作モー
ド値によつて定義されるところの、その動作モー
ドでアクセスできる計算機資源の範囲の包含関係
が、例えば（モードＭ１でアクセスできる範囲）
⊃（モードＭ２でアクセスできる範囲）であるよ
うな状況下では、プログラムＰ２での復帰命令実
行中にモードがＭ１に復帰していても支障がない
ので、復帰遅延カウンタ部および復帰遅延値レジ
スタを省略して、副制御部Ｂのモード復帰検出信
号をモード復帰信号として使用することもでき
る。

発明の効果 本発明の動作モード表示装置は、演算処理装置
が予め設定されたアドレスを命令コード読み込み
サイクルとしてアクセスしたことを検出し、その
場合に定義づけられた動作モード値をモードレジ
スタに格納する第１の制御部、退避された動作モ
ード値をモードレジスタに復帰する第２の制御部
を具備することにより、動作モード表示機能を持
たない演算処理装置を用いた計算機システムにお
いても、動作モードの異なるプログラムに処理が
移ると同時に動作モード表示値を変更することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における動作モード
表示装置のブロツク図、第２図は第１図における
モード復帰遅延カウンタ部の動作を示すタイミン
グ図、第３図は動作モード値とプログラムの関係
を示す模式図である。 １……演算処理装置、２……主記憶装置、３…
…モード切換番地レジスタ、４……設定モード値
レジスタ、５……制御部Ａ（第１の制御部）、６…
…モード復帰番地レジスタ、７……モード復帰遅
延値レジスタ、８……副制御部Ｂ、９……モード
復帰遅延カウンタ部、１０……モードレジスタ、
１１……モード退避レジスタ、３０……制御部Ｂ
（第２の制御部）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 演算処理を行なう演算処理装置と、前記演算
   処理装置が実行するプログラムを保持する主記憶
   装置を備えた計算機システムの前記演算処理装置
   の動作モードを表示するモードレジスタと、モー
   ドの切換えられる番地の値が格納されているモー
   ド切換番地レジスタと、切換えられるモードの値
   が格納されている設定モード値レジスタと、モー
   ド復帰番地レジスタと、モード退避レジスタと、
   前記演算処理装置が前記主記憶装置を命令コード
   読み込みサイクルとして出力したアドレス値と前
   記モード切換番地レジスタの内容とを比較し、一
   致検出時に前記設定モード値レジスタの内容を前
   記モード退避レジスタに格納し、格納後前記設定
   モード値レジスタの内容を前記モードレジスタに
   格納する第１の制御部と、前記演算処理装置が前
   記主記憶装置を命令モード読み込みサイクルとし
   て出力したアドレス値と前記モード復帰番地レジ
   スタの内容とを比較し、一致検出後に生じる前記
   運算処理装置のモード復帰遅延値レジスタに設定
   されている値に示される動作サイクル目に前記モ
   ード退避レジスタの内容を前記モードレジスタに
   格納する第２の制御部とを有することを特徴とす
   る動作モード表示装置。 ２ モード切換番地レジスタ、設定モード値レジ
   スタ、モード復帰番地レジスタ、モード復帰遅延
   値レジスタ、第１の制御部および第２の制御部を
   複数組有することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の動作モード表示装置。 ３ 動作サイクルの単位が演算処理装置の命令コ
   ード読み込みサイクルであることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項または第２項記載の動作モー
   ド表示装置。 ４ 動作サイクルの単位が演算処理装の持つマシ
   ンサイクルであることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項または第２項記載の動作モード表示装
   置。