JPH0683640A

JPH0683640A - 割込応答処理方式

Info

Publication number: JPH0683640A
Application number: JP23380292A
Authority: JP
Inventors: Takahide Nishiyama; 隆英西山; Yasuo Yamada; 泰生山田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1992-09-01
Filing date: 1992-09-01
Publication date: 1994-03-25

Abstract

(57)【要約】【目的】この発明は、割込要求受付後、高速な応答処
理が可能で、しかも、各種割込みモード等の設定自由度
が大きい割込応答処理方式である。【構成】割込み要求の発生により読出される割込ハン
ドラの先頭番地に、少なくともバンク切換およびスタッ
ク指定、使用レジスタ指定などのシステム設定コマンド
を含むＥＩＴモードを設けたことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、特にシングルチップ
マイクロコンピュータで有効な割込処理開始までの高速
応答処理が可能な割込応答処理方式に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】シングルチップマイクロコンピュータ等
における処理過程において、例外事象による特定の要求
が発生すると、現在実行中の処理を中断して、他の処理
の実行を開始する。以下に、従来技術による他の処理を
開始するまでのシーケンスを説明する。

【０００３】従来技術では、例外事象による割込要求を
受付けると、現在処理しているルーチンの処理を中断
し、要求のあった割込処理のルーチンに移るが、しか
し、割込みの処理が終了すると、中断していた処理のル
ーチンに復帰し、その処理の続きを実行する必要がある
ので、割込み要求を受付けると、割込み発生直前のステ
ータスレジスタ（ＳＲ）・プログラムカウンタ（ＰＣ）
の退避を自動的に行う。その後に、例外ベクタテーブル
が参照され、例外ベクタテーブルに記載されたアドレス
値へ分岐して、順次的に割込処理を開始する。

【０００４】割込処理は先ず、割込要因に相当するベク
タ値が生成される。生成されたベクタ値を使って、ベク
タテーブルのアドレス計算がなされる。アドレス計算に
よって生成されたアドレスによって、例外ベクタテーブ
ルが参照され、例外ベクタテーブルに記載された、割込
処理のルーチンの先頭アドレスを示すアドレス値が読出
される。

【０００５】そして、割込処理ルーチルで使用する各種
モードの設定は、この割込処理ルーチンの先頭で、プロ
グラムによって各種モードの設定を行っていた。例え
ば、バンクを切り換えたり、システムの切換えなどであ
る。実質的な割込処理の開始は各種モード設定を完了し
てからとなる。例えば、ＭＣ６８０００を一例に説明を
する。例外事象の割込みが発生したことを前提とし、図
５により説明する。

【０００６】各割込要因には、割込み優先順位があり、
７つのレベルで存在する。中央演算処理装置（ＣＰＵ）
への割込み要求は、割込要因の各優先順位を符号化され
て与えられる。

【０００７】図５(a) にステータスレジスタ（ＳＲ）の
ビット割付を示す。ステータスレジスタ（ＳＲ）の中
に、割込みマスク（３ビット）があり、その時点での優
先順位を示している。割込要因の優先順位が、割込みマ
スク（３ビット）の優先順位より高かった場合、割込み
の例外処理シーケンスが開始される。割込要因が受付け
られ、割込みの例外処理シーケンスが開始されたとす
る。

【０００８】まずは、プログラムカウンタ（ＰＣ）の下
位ワードが、スタック（ＳＳＰ）に退避され、ステータ
ス・レジスタ（ＳＲ）の内容は、一時的に格納される。
その後、ステータス・レジスタ（ＳＲ）のＳビットをセ
ットし、特権ステートがスーパバイザステートに設定さ
れる。同時にＴビットがリセットされ、例外処理ルーチ
ンの実行がトレース動作によって、妨害されないように
する。ステータスレジスタ（ＳＲ）を例外処理用に設定
後、各割込要因に割り付けられた同図(b) に示すベクタ
番号を、中央処理装置（ＣＰＵ）が読み込む。

【０００９】このベクタ番号を使って、例外ベクタを格
納している例外ベクタテーブル（２ワード）のアドレス
を同図(c) に示すように生成する。例外ベクタとは、例
外ベクタテーブル（２ワード）に格納されている例外を
処理するルーチンのメモリー・ロケーションのことであ
る。

【００１０】一時的に格納されたステータス・レジスタ
（ＳＲ）とプログラムカウンタ（ＰＣ）の上位が、スタ
ック（ＳＳＰ）に退避される。そして、生成された例外
ベクタテーブル（２ワード）のアドレスを使って、例外
ベクタを参照する。新しいプログラムカウンタ（ＰＣ）
値が、同図(d) に示すように、例外ベクタから読み込ま
れ、実際の割込要因の例外処理が開始される。

【００１１】以上のように、各割込要因に相当するベク
タ値を、中央処理装置（ＣＰＵ）は読み込み、そのベク
タ値を使って、例外ベクタテーブルのアドレス計算をす
る。そして、例外ベクタテーブルの例外ベクタを参照し
て、その例外ベクタの示す値が、実際の割込処理を開始
する先頭アドレスとなる。これでは一度、例外ベクタを
参照することで、割込みを受付けてから、実際の割込処
理を開始するまでの応答時間が遅くなってしまう。また
別の例として、ＴＬＣＳ−９００の割込み発生について
説明する。

【００１２】前例と同様に、各割込要因に対して優先順
位が割り付けられており、優先順位に従って割込要因を
受付ける。図５(e) にステータスレジスタ（ＳＲ）のビ
ット割付を示す。

【００１３】発生した割込みの優先順位と、ステータス
レジスタ（ＳＲ）の割込みマスクの比較により、発生し
た割込みの優先順位の方が、レベルが高いときに、割込
みが許可され、受付けられたことになる。割込みが受付
けられると、中央処理装置（ＣＰＵ）は、割込みコント
ローラから割込みベクタを読み込む。

【００１４】中央処理装置（ＣＰＵ）は、プログラムカ
ウンタ（ＰＣ）とステータスレジスタ（ＳＲ）を、シス
テム側のスタックに退避する。ステータスレジスタ（Ｓ
Ｒ）の割込みマスク（ＩＦＦ２〜０）に、受付けた割込
みの優先順位を、インクリメント「＋１」した値をセッ
トする。ステータスレジスタ（ＳＲ）のシステムモード
（ＳＹＳＭ）を、セットして、システムモードに移行す
る。そして、中央処理装置（ＣＰＵ）は、読み込んだ割
込みベクタ値を使って、割込処理ルーチンの先頭アドレ
スを計算する。先頭アドレスを生成後、割込処理ルーチ
ンの実行を開始する。

【００１５】以上のように、割込みが許可されて、中央
処理装置（ＣＰＵ）が割込みコントローラから割込みベ
クタを読み込んで、プログラムカウンタ（ＰＣ）とステ
ータスレジスタ（ＳＲ）をシステム側のスタックに退避
する。そして、割込みベクタを使って、割込処理ルーチ
ンの先頭アドレスを計算し割込処理ルーチンへ、分岐す
るものである。

【００１６】この構成では、割込みを受付けてから割込
処理ルーチンを開始するまでは、高速な処理であるが、
各種モードを設定して割込要因に対する割込処理を実行
するには、割込処理ルーチルが開始されてから、プログ
ラムによって、バンクを切り換えたり、各種モード設定
を行うことになり、割込みを受付けてから、実際の割込
処理を開始するまでの応答時間が遅くなってしまう。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】前述した例のように、
生成されたベクタ値によって、ベクタテーブルが参照さ
れ、ベクタテーブルに記載されたアドレス値を割込処理
のルーチンの先頭アドレスに読出して、割込処理を開始
するまでに、割込処理で使用するシステムのモードを切
換えたり、カレントバンクを切換える等の処理およびプ
ログラムカウンタ（ＰＣ）、ステータスレジスタ（Ｓ
Ｒ）を退避させる必要がある。

【００１８】従来技術では、これらの処理や退避を行っ
た後で、ベクタ値を使って割込処理のルーチンの先頭ア
ドレスを計算しており、順次的な流れであった。従っ
て、例外事象による割込みの発生から実際の割込処理ル
ーチンを実行するまでの応答時間が遅く、高速な割込応
答が出来ない問題があった。

【００１９】この発明は、このような問題を解決するた
めになされたもので、割込要求受付後、高速な応答処理
が可能で、しかも、各種割込みモード等の設定自由度が
大きい割込応答処理方式を提供することを目的としてい
る。

【００２０】

【課題を解決するための手段】この発明の割込応答処理
方式は、割込み要求の発生により読出される割込ハンド
ラの先頭番地の少なくとも１ワード領域に、割込み処理
のためのシステム設定コマンドを設けたことを特徴とし
ている。

【００２１】

【作用】このように構成することにより、ＰＣ，ＰＳＷ
等のステータス情報を退避させながら、割込み先の番地
を計算して割込み処理の実行に入るので、高速の割込応
答処理が可能になる。

【００２２】

【実施例】以下、図面を参照しながらこの発明の一実施
例を説明する。図１は、この発明の一実施例のシステム
構成を示すブロック構成図であり、図２は、中央処理装
置（ＣＰＵ）の内部構成を示すブロック構成図である。

【００２３】図１において、１は中央処理装置（ＣＰ
Ｕ）で、２はバンク（ＲＡＭ）、３は割込みコントロー
ラ（ＩＲＣ）、４は周辺デバイス（Ｉ／Ｏ）、５はこれ
らを結ぶメインシステムバス（ＭＢＵＳ）である。ま
た、中央処理装置（ＣＰＵ）１とバンク（ＲＡＭ）２は
専用バス６で接続されている。

【００２４】割込みコントローラ（ＩＲＣ）３は同図に
示すように、周辺デバイス４から割込要求信号を受け、
中央処理装置（ＣＰＵ）１に割込発生信号を送るととも
に割込み処理が可能であれば割込受付信号を受けるよう
になっている。

【００２５】また、中央処理装置（ＣＰＵ）１の内部
は、図２に示すように、バスインタフェース部７，算術
論理演算部（ＡＬＵ）８，図４(a) に詳細構造を示すレ
ジスタファイル９，一つ前に使用したレジスタバンクの
番号を示すプレビアスバンクポインタ（ＰＢＰ）１０お
よび現在のレジスタバンクの番号を示すカレントバンク
ポインタ（ＣＢＰ）１１が設けられており、コア内部バ
ス（ＩＢＵＳ）１２により相互に接続されている。

【００２６】さらに、バスインタフェース部７にはプロ
グラムカウンタ（ＰＣ）７ａが、算術論理演算部（ＡＬ
Ｕ）８にはプロセサステータスワード（ＰＳＷ）８ａが
設けられている。また、レジスタファイル９は専用バス
６によりバンク（ＲＡＭ）２と接続されている。図３
(a) 〜(h) は、この実施例の動作を説明するためのコマ
ンド構成の説明図である。

【００２７】また、図４(a)(b)は、レジスタファイル９
の詳細構造と例外事象に対する割込処理のため処理中の
情報をバンク（ＲＡＭ）２の中に退避させる場合の一例
を説明する説明図である。

【００２８】同図(a) において、レジスタファイル９内
はレジスタ群で構成され、９ａはユーザスタックポイン
タ（ＵＳＰ），９ｂはインタラプトスタックポインタ
（ＩＳＰ），９ｃはエミュレータスタックポインタ（Ｅ
ＳＰ）であり、Ｒ０〜Ｒ１５は汎用レジスタである。こ
のような構成になるシステムにおいて、この実施例の例
外事象に対する割込応答処理方式を図１，図２，図３お
よび図４により説明する。

【００２９】例外事象とは、その発生に応答してシング
ルチップマイクロコンピュータの通常の動作の流れを、
変更するよく知られた方法である。例外事象には内部的
要因により発生するものと、外部的要因により発生する
ものとがある。

【００３０】例えば内部的要因により発生するものに、
プログラム実行中に、正しいビットパターンと異なるビ
ットパターンの命令をフェッチすると、割込みが発生す
る未定義命令違反、システムを保護する目的で各種の命
令が特権化されており、特権命令の１つをユーザモード
で使用したときに割込みが発生する特権命令違反などが
ある。

【００３１】外部的要因により発生するものに、リセッ
ト、周辺デバイスからの割込みなどがある。同時に複数
の例外事象が発生した場合は、各要因に割付けられた優
先順位の関係によって決定され、発生させられる。

【００３２】これから説明する例外事象の例は、外部的
要因により発生する周辺デバイスからの割込みについて
であり、同時に複数の例外事象が発生したときに、その
中で一番割込みの優先順位の高い割込み要因を、受付け
たことを前提とする。これから説明する中で現れる、技
術用語について予め定義しておく。

【００３３】割込発生信号（ＩＮＴ）とは、周辺デバイ
スからの割込要求には、それぞれに割り付けられた優先
順位があり、割込コントローラ（ＩＲＣ）３が優先順位
を認識して、中央演算処理装置（ＣＰＵ）１へ、割込み
が発生したことを知らせる信号のことである。

【００３４】割込受け信号（ＩＮＴＡＣＫ）とは、中央
演算処理装置（ＣＰＵ）１が割込要因の優先順位と割込
みを許可する判別要素の状態によって、割込みを受付け
ることを判断し、割込みが受付けられたことにより、割
込みコントローラ（ＩＲＣ）に割込みを受付けたこと
を、知らせる信号のことである。

【００３５】割込処理応答時間とは、割込要求を受付け
てから（中央演算処理装置（ＣＰＵ）１が割込受付信号
（ＩＮＴＡＣＫ）を割込コントローラ（ＩＲＣ）３に出
力してから）ＥＩＴモードを実行後、実際の割込み要因
に対する処理が開始されるまでの時間のことである。

【００３６】割込応答バスサイクル（ＩＡＢＣ）とは、
中央演算処理装置（ＣＰＵ）１が割込受付信号（ＩＮＴ
ＡＣＫ）を割込コントローラ（ＩＲＣ）３に出力してか
ら中央演算処理装置（ＣＰＵ）１がベクタ値を割込みコ
ントローラ（ＩＲＣ）３から読み込むまでのサイクルの
ことである。割込ハンドラとは、ＥＩＴモードを解釈し
て、割込み要因に対する処理を実行し、完了するまでの
ルーチンのことである。割込ハンドラルーチンとは、Ｅ
ＩＴモードの実行を行い、モード設定がなされた後か
ら、実際の割込要因に対する処理のことである。専用バ
ス６とは、割込みによる情報の退避／復帰時にレジスタ
ファイル９とバンク（ＲＡＭ）２のインタフェースをと
る６４ｂｉｔ幅のバスのことである。

【００３７】ＥＩＴモードとは、割込ハンドラの先頭番
地に、少なくとも１ワード分の領域を設けられた、各種
モード（バンク切換え、使用レジスタ数など）の設定を
行うためのコマンドである。周辺デバイス４からの割込
要求により、所定のシーケンスによる割込処理を開始す
る。これから割込処理の開始までのシーケンスについて
説明する。

【００３８】周辺デバイス４が、ある要因により割込要
求信号（ＩＮＴＲＥＱ）を発生することで、所定のシー
ケンスが開始され、割込みの制御を行う割込みコントロ
ーラ（ＩＲＣ）３に、周辺デバイス４は割込要求信号
（ＩＮＴＲＥＱ）を送信する。前述したように例外事象
には、各要因に対して優先順位が割付けられている。割
込みコントローラ（ＩＲＣ）３は、周辺デバイスからの
割込要求信号（ＩＮＴＲＥＱ）により、その割込要因の
優先順位を認識する。優先順位を認識後、割込みコント
ローラ（ＩＲＣ）３は、割込みが発生したことを知らせ
る割込発生信号（ＩＮＴ）を、中央演算処理装置（ＣＰ
Ｕ）１へ出力する。

【００３９】割込みコントローラ（ＩＲＣ）３からの割
込発生信号（ＩＮＴ）に対して、中央演算処理装置（Ｃ
ＰＵ）１は、割込要因の優先順位と割込みを許可する判
別要素の状態によって、割込みを受付けることを判断す
る。判別要素として図３(a)に示すような、プロセサス
テータスワード（ＰＳＷ）８ａの割込み許可フラグ（Ｅ
Ｉ）や割込みマスク（ＩＭ）がある。

【００４０】なお同図において、Ｃ，Ｖ，Ｎ，Ｚはコン
ディションコードで、ＴＭはタスクを指定するためのタ
スクモード、ＢＳはバンクサイズ、ＤＩは遅延割込の指
定、ＲＧは特権モード指定、ＳＳはシングルステップ動
作の指定である。

【００４１】ＥＩフラグにより、マスカブルな割込みに
対して、イネーブル状態であれば割込みを許可する。例
外事象には前述したように、各要因に対して優先順位が
割付けられている。ＩＭフラグの状態と比べて、発生し
た割込み要因の優先順位の方が高い時に割込みを受付け
ることができる。

【００４２】優先順位の一例として、ＩＭフラグをＰＳ
Ｗの中で３ビット設け、優先順位数として７段（７レベ
ル）を設けたとする。ＩＭフラグに２をセットした時に
優先順位２を表す。優先順位の示す値が大きい程、優先
順位は高いことになる。発生した割込要因が優先順位５
のときに、ＩＭフラグが２をセットされていたとき、発
生した割込要因の方が優先順位が高いので割込みを受付
けられることになる。そして、ＩＭフラグに受付けた割
込みの優先順位を１レベルあげた値をセットする。ここ
ではＩＭフラグを６にセットする。

【００４３】割込み優先順位が個々に割付けられなくな
る程割込要因数が増えてくると、ＰＳＷのＩＭフラグを
３ビットから４、５ビットに拡張したり、同一優先順位
の中で、さらに優先順位を割り当てるようにすれば、割
込み要因数が増えても対応可能となる。

【００４４】割込許可状態で、割込要因の優先順位が、
ＩＭフラグの示す優先順位より高いことで、割込みが受
付けられると、中央処理装置（ＣＰＵ）１が、割込みコ
ントローラ（ＩＲＣ）３に割込みが発生し受付けられた
ことを知らせる割込受付信号（ＩＮＴＡＣＫ）を出力
し、割込受付信号（ＩＮＴＡＣＫ）により割込応答バス
サイクルを開始する。

【００４５】それと同時に、プログラムカウンタ（Ｐ
Ｃ）７ａ、プロセサステータスワード（ＰＳＷ）８ａ、
ユーザスタックポインタ（ＵＳＰ）９ａ、プレビアスバ
ンクポインタ（ＰＢＰ）１０および汎用レジスタＲ０〜
Ｒ１５内の情報を、メインシステムバス（ＭＢＵＳ）５
を介さずに専用バス６を経由してバンク（ＲＡＭ）２に
退避させる動作を行う。このことについては、後述する
ことにする。

【００４６】割込みコントローラ（ＩＲＣ）３は、割込
受付信号（ＩＮＴＡＣＫ）を受付けると、割込み許可さ
れた要因に割当てられたベクタ値を、メインシステムバ
ス（ＭＢＵＳ）５に出力し、ベクタ値を中央処理装置
（ＣＰＵ）１に転送する。図３(b) に、ベクタ値のフォ
ーマットを示す。

【００４７】但し、この実施例においては、割込みの各
要因に割当てられたベクタ値は、連続なる数値がそれぞ
れの割込要因に割り当てられた場合とする。その他の場
合については後述する。

【００４８】中央処理装置（ＣＰＵ）１に転送されてき
たベクタ値を使って割込ハンドラのある先頭番地をアド
レス計算する。実際にアドレス計算の手順として、中央
処理装置（ＣＰＵ）１のバスインタフェース部（ＢＩ
Ｕ）７を使って計算する。

【００４９】シングルチップマイクロコンピュータの、
内部に存在するメインシステムバス（ＭＢＵＳ）５を経
由して、転送されたベクタ値は、バスインタフェース部
（ＢＩＵ）７内のデータレジスタにラッチされる。

【００５０】中央処理装置（ＣＰＵ）１の内部には、１
６ビット×３本構成のコア内部バス（ＩＢＵＳ）１２が
存在する。８ビットデータとして中央処理装置（ＣＰ
Ｕ）１にリードされてきたベクタ値は、データレジスタ
にラッチされる。次に、ベクタ値は、コア内部バス（Ｉ
ＢＵＳ）１２を経由して、バスインタフェース部（ＢＩ
Ｕ）７内のアドレスレジスタにラッチされる。

【００５１】アドレスレジスタにラッチされるときに
は、５ビット左シフトさせてラッチされる。左に５ビッ
トシフトさせることにより、リードされてきたベクタ値
を３２倍にしたことになる。３２倍することで割込ハン
ドラの領域を確保したことになり、１つの割込ハンドラ
あたり１６ワード分に相当する。

【００５２】１６ワード必要ない場合には、５ビットシ
フトしないで４あるいは、３ビットシフトさせれば８あ
るいは４ワードとエリアを削減でき、限られた領域の中
で、１６ワードの場合より、数多くの割込要因に対応可
能になる。ここで理解し易くするため、数式により割込
ハンドラ先頭番地の計算方法を表すことにする。それは
下記の通りとなる。ＩＮＴｈａ＝Ｖｅｃ×３２＋ＶｅｃＢａｓｅＩＮＴｈａ … 割込ハンドラ先頭番地Ｖｅｃ … ベクタ値ＶｅｃＢａｓｅ… ＲＯＭの先頭番地アドレスレジスタにラッチされた値に、ＲＯＭの先頭番
地（ＶｅｃＢａｓｅ）を加えることで割込ハンドラ先頭
番地となる。

【００５３】例えば、ＲＯＭの先頭番地（ＶｅｃＢａｓ
ｅ）を８０００Ｈに割付けたとすると、図３(c) に示す
ように、１５ビット目に１をセットして１４・１３ビッ
ト目は０をセットし、残り１２〜０ビットはベクタ値を
左５ビットシフトした値となる。以上で割込ハンドラの
先頭番地（ＩＮＴｈａ）が生成されたことになる。

【００５４】このように割込みの発生により、割込ハン
ドラ先頭番地（ＩＮＴｈａ）のアドレス計算を実行しな
がら、プログラムカウンタ（ＰＣ）７ａ、プロセサステ
ータスワード（ＰＳＷ）８ａ、ユーザスタックポインタ
（ＵＳＰ）９ａ、プレビアスバンクポインタ（ＰＢＰ）
１０および、汎用レジスタ（Ｒ０〜Ｒ１５）の情報をメ
インシステムバス（ＭＢＵＳ）５介さずに、専用バス６
を経由して退避を行うものである。この割込みの発生に
よる情報の退避について説明をする。

【００５５】中央処理装置（ＣＰＵ）１は、割込受付信
号（ＩＮＴＡＣＫ）を割込みコントローラ（ＩＲＣ）３
に出力すると、割込みコントローラ（ＩＲＣ）３からベ
クタ値を読み込み、割込ハンドラのアドレス計算を実行
しながら、情報の退避の動作を行う。

【００５６】退避の手順について説明をする。退避する
情報として、プログラムカウンタ（ＰＣ）７ａ、プロセ
サステータスワード（ＰＳＷ）８ａ、図４(a) に示す、
ユーザスタックポインタ（ＵＳＰ）９ａ、プレビアスバ
ンクポインタ（ＰＢＰ）１０および汎用レジスタＲ０〜
Ｒ１５の情報の５項目を専用バス６を使用して退避す
る。専用バスの構成は６４ビット幅構成で、論理的に１
６ビット×４レジスタの情報を転送可能である。

【００５７】各レジスタの構成は、汎用レジスタＲ０〜
Ｒ１５の各レジスタが１６ビット、プログラムカウンタ
（ＰＣ）７ａが２４ビット、プロセサステータスワード
（ＰＳＷ）８ａが１６ビット、ユーザスタックポインタ
（ＵＳＰ）９ａが１６ビットで、プレビアスバンクポイ
ンタ（ＰＢＰ）１０が８ビットであり、転送の組み合わ
せとしてプログラムカウンタ（ＰＣ）７ａ、プロセサス
テータスワード（ＰＳＷ）８ａ、ユーザスタックポイン
タ（ＵＳＰ）９ａ、プレビアスバンクポインタ（ＰＢ
Ｐ）１０を１組とし、汎用レジスタＲ０〜Ｒ１５を４レ
ジスタ１組とする４組の固まりとし、計５組の組み合わ
せで情報を退避する。

【００５８】５組の組み合わせの情報は、カレントバン
クポインタ（ＣＢＰ）１１の示す値のバンク番号に退避
させるもので、割込み受付と同時に退避動作が開始され
る。最初に退避されるのが汎用レジスタＲ０〜Ｒ１５の
情報である。

【００５９】レジスタファイル９内にあるレジスタは、
汎用レジスタＲ０〜Ｒ１５、ユーザスタックポインタ
（ＵＳＰ）９ａ、インタラプトスタックポインタ（ＩＳ
Ｐ）９ｂ、エミュレータスタックポインタ（ＥＳＰ）９
ｃであり、退避する必要のある残りの情報であるプログ
ラムカウンタ（ＰＣ）７ａ、プロセサステータスワード
（ＰＳＷ）８ａおよびプレビアスバンクポインタ（ＰＢ
Ｐ）１０の情報については、退避するためにコア内部バ
ス（ＩＢＵＳ）６を使ってレジスタファイル９に転送す
る必要がある。

【００６０】このプログラムカウンタ（ＰＣ）７ａ、プ
ロセサステータスワード（ＰＳＷ）８ａ、プレビアスバ
ンクポインタ（ＰＢＰ）１０が転送されてくる間に、汎
用レジスタＲ０〜Ｒ１５の情報をバンク（ＲＡＭ）２に
退避させる。転送されてきたプログラムカウンタ（Ｐ
Ｃ）７ａ、プロセサステータスワード（ＰＳＷ）８ａ、
プレビアスバンクポインタ（ＰＢＰ）１０の情報は、と
りあえず、汎用レジスタＲ０〜Ｒ１５のすでに退避済み
のレジスタ群に一時記憶させる。

【００６１】一例として、汎用レジスタのレジスタ番号
の大きい方から退避したとする。最初に退避されるレジ
スタ群は、Ｒ１５〜Ｒ１２となり、転送されてきたプロ
グラムカウンタ（ＰＣ）７ａ、プロセサステータスワー
ド（ＰＳＷ）８ａ、プレビアスバンクポインタ（ＰＢ
Ｐ）１０の情報を、このレジスタ群Ｒ１５〜Ｒ１２に退
避させる。

【００６２】汎用レジスタＲ１２にはプログラムカウン
タ（ＰＣ）７ａの下位１６ビットを転送し、Ｒ１３の上
位８ビットにプレビアスバンクポインタ（ＰＢＰ）１
０、下位８ビットにプログラムカウンタ（ＰＣ）７ａの
上位８ビットを転送する。またＲ１４にはユーザスタッ
クポインタ（ＵＳＰ）９ａを転送し、Ｒ１５にはプロセ
サステータワード（ＰＳＷ）８ａを転送する。

【００６３】１バンクの大きさは、４ワード分に相当す
る。カレントバンクポインタ（ＣＢＰ）１１の示す値の
バンク番号は、プログラムカウンタ（ＰＣ）７ａ、プロ
セサステータスワード（ＰＳＷ）８ａ、ユーザスタック
ポインタ（ＵＳＰ）９ａ、プレビアスバンクポインタ
（ＰＢＰ）１０を退避させるバンクとして使い、汎用レ
ジスタＲ０〜Ｒ１５はカレントポインタ（ＣＢＰ）１１
の示す値に＋１〜＋４を加えたバンク番号のバンク（Ｒ
ＡＭ）２の中のバンクに退避させる。

【００６４】一例として、カレントバンクポインタ（Ｃ
ＢＰ）１１の値が１５のときに、退避する情報が、バン
ク（ＲＡＭ）２の中のどこのバンクに退避させるかを、
図４(b) に示す。

【００６５】バンク（ＲＡＭ）２のバンク１５に、プロ
グラムカウンタ（ＰＣ）７ａ、プロセサステータスワー
ド（ＰＳＷ）８ａ、ユーザスタックポインタ（ＵＳＰ）
９ａおよびプレビアスバンクポインタ（ＰＢＰ）１０を
退避させ、汎用レジスタＲ０〜Ｒ３はバンク１６に、汎
用レジスタＲ４〜Ｒ７はバンク１７に、汎用レジスタＲ
８〜Ｒ１１はバンク１８に、汎用レジスタＲ１２〜Ｒ１
５はバンク１９に退避させ、合計で情報を退避させるの
に５バンクを使用することになる。退避させていく順序
は前述したように、この例で述べると、図示したように
１〜５の順序でバンク１９から小さいバンク番号の方
へ、と退避させていく。

【００６６】バンク（ＲＡＭ）２への情報の退避も終わ
り、割込ハンドラ先頭番地も生成されると割込ハンドン
先頭番地に分岐していく。割込ハンドラ先頭番地には、
ＥＩＴモードと呼ばれるモード設定コマンドが１ワード
分設けられている。これからＥＩＴモードについて説明
をする。割込ハンドラ先頭番地に設けられたＥＩＴモー
ドの各モードをセットすることで、割込ハンドラルーチ
ンで使用するモードを設定できる。

【００６７】ＥＩＴモードの中で、バンクを切り換える
ことができるビット割付がされている（バンク切換モー
ド）。バンク数が全部で２５６バンク存在すると図３
(d) に示すように、ＥＩＴモードの下位８ビットを使っ
て表すことが出来る。バンク番号が、０以外の値がセッ
トされていたとすると、それはバンクを切り換えること
を意味するものである。

【００６８】このバンク番号に基づいて戻り情報の保存
を行う動作を開始する。先ずカレントバンクポインタ
（ＣＢＰ）１１の示す値を、プレビアスバンクポインタ
（ＰＢＰ）１０に転送する。これで前に使っていたバン
ク番号を記憶できる。これから割込みで使うバンク番号
をカレントバンクポインタ（ＣＢＰ）１１に転送する。
指定されたバンクから汎用レジスタＲ０〜Ｒ１５の情報
をレジスタファイル９に転送してくる。

【００６９】バンク番号が、０の値がセットされていた
とすと、それはバンクを切り換えないことを意味する。
バンクを切り換えない動作は、バンクに退避したプログ
ラムカウンタ（ＰＣ）７ａ、プロセサステータスワード
（ＰＳＷ）８ａ、ユーザスタックポインタ（ＵＳＰ）９
ａ、プレビアスバンクポインタ（ＰＢＰ）１０は無効と
なり、新たに別の場所に退避させることになる。スタッ
クポインタの示す値の領域に退避することになる。

【００７０】バンクを切り換えないので、プレビアスバ
ンクポインタ（ＰＢＰ）１０には０をセットし、カレン
トバンクポインタ（ＣＢＰ）は変更の必要はない。ま
た、バンクを切り換えないので、レジスタファイル９に
存在する汎用レジスタＲ０〜Ｒ１５を使用する。

【００７１】しかし、プログラムカウンタ（ＰＣ）７
ａ、プロセサステータスワード（ＰＳＷ）８ａ、ユーザ
スタックポインタ（ＵＳＰ）９ａ、プレビアスバンクポ
インタ（ＰＢＰ）１０を退避させるために一時的記憶レ
ジスタとして汎用レジスタＲ１２〜Ｒ１５を前に使用し
たので、バンク（ＲＡＭ）２からレジスタファイル９の
汎用レジスタＲ１２〜Ｒ１５を書き戻す必要がある。汎
用レジスタＲ１２〜Ｒ１５の保存が必要な場合は、プロ
グラムでスタックなどに退避するか、プログラムでバン
クを切り換える。

【００７２】ＥＩＴモードの中に、図３(e) に示すよう
に、割込ハンドラルーチンの中で使用するレジスタの数
をセットできるビットを割り付けたとすることができる
（使用レジスタ数モード）。

【００７３】バンク（ＲＡＭ）２に退避している情報を
レジスタファイル９に転送するのに専用バス６を使っ
て、１度に４つのレジスタの内容を転送することにな
り、使用レジスタ数は４の倍数に相当することになるの
で、４、８、１２、１６の４ケースが存在し、２ビット
で表現可能である。

【００７４】割込ハンドラルーチンでレジスタの数はあ
まり多く使用しないときに、使用レジスタ数を４あるい
は８レジスタ数にすれば、不必要なレジスタを転送する
時間が省略できて速く割込ハンドラルーチンの実行開始
ができる。

【００７５】割込ハンドラルーチン実行中に別の現在実
行中の割込みより優先順位が高い割込みが発生し、受付
けられたとする。この場合も前述した退避動作を開始す
る。最初の割込みを割込み１とし、後からの割込みを割
込み２とする。割込み２の場合もプログラムカウンタ
（ＰＣ）７ａ、プロセサステータスワード（ＰＳＷ）８
ａ、ユーザスタックポインタ（ＵＳＰ）９ａ、プレビア
スバンクポインタ（ＰＢＰ）１０、汎用レジスタＲ０〜
Ｒ１５の情報を退避させる。

【００７６】ここでＥＩＴモードの使用レジスタ数モー
ドが有効的になる。割込み１で例えば使用レジスタ数が
４レジスタだとすると、バンク（ＲＡＭ）２に転送する
回数は、プログラムカウンタ（ＰＣ）７ａ、プロセサス
テータスワード（ＰＳＷ）８ａ、ユーザスタックポイン
タ（ＵＳＰ）９ａ、プレビアスバンクポインタ（ＰＢ
Ｐ）１０の組と汎用レジスタＲ０〜Ｒ３の組の２回の転
送で済むことになる。

【００７７】つまり、汎用レジスタＲ０〜Ｒ１５を全て
転送しないでよく、処理スピードの向上につながる。復
帰も、前述したことが当てはまり、割込み２が割込処理
終了後、割込ハンドラを抜けるときに、汎用レジスタＲ
０〜Ｒ３の退避が必要であれば、使用したレジスタ分の
み退避すればよいことになる。

【００７８】この他に、図３(f) に示すように、スタッ
ク指定モードを割付けると割込ハンドラルーチンで使用
するスタックを指定することができる。（スタック指定
モード）

【００７９】また、前述した３種のモードを１ワードに
割り当てることもできる。例として図３(g) に示すよう
に、バンク番号指定モードに下位８ビット、スタック指
定モードに上位８ビットの内の２ビットにユーザスタッ
クポインタ（ＵＳＰ）９ａ、インタラプトスタックポイ
ンタ（ＩＳＰ）９ａ、エミュレータスタックポインタ
（ＥＳＰ）９ｃを、使用レジスタ数モードに上位８ビッ
トの内の別の２ビットを割り付け、残り４ビットは未定
義とすることもできる。またその他に、図３(h) に示す
ように、割込優先順位指定モードを割付けると割込ハン
ドラルーチンで使用する割込みレベルを指定できる。

【００８０】この割込みレベル指定モードを割り付ける
ことによりユーザ定義の割込みレベルが指定可能にな
る。例えばＥＩＴモードの中に、この割込優先順位指定
モードが存在しなかったとする。ＩＭフラグに２にセッ
トされている時、割込優先順位２を表す。優先順位の示
す値が大きい程、優先順位は高いことになる。発生した
割込要因の優先順位５のときに、ＩＭフラグが２をセッ
トされていたとき、発生した割込要因の方が、優先順位
が高いので、割込みを受付つけることになる。そして、
ＩＭフラグに受付けた割込み優先順位を１レベルあげた
値をセットし、この例ではＩＭフラグを６にセットす
る。

【００８１】ここで問題になるのが、優先順位５の割込
みを受付けたときＩＭフラグは６を示す。受付けた割込
要因より優先順位の高い優先順位７の割込みが存在する
ことである。

【００８２】つまり、優先順位５の割込処理を実行中
に、二重割込みが発生する可能性がある。この時、ユー
ザとしては現在割込処理中の割込要因に関しては、ノン
マスカブルな割込以外は、受付けたくないと言う要望が
出てくる。そこで、この割込優先順位指定モードの存在
により、このような例に対しての要望であれば通常を６
でセットされているＩＭフラグを割込優位指定モードで
最高優先順位７にセットすればノンマスカプルな割込み
以外は、受付けないことになる。但し、割込優先順位の
変更をしないで、ＩＭフラグに従った優先順位６を希望
するならば、割込優先順位指定モードに０をセットする
ことで、割込優先順位の変更をしないようにする。

【００８３】前述してきたことの中で、ベクタ値が連続
なる値で割付けられたことにより、必要とされる動作で
あった。あらかじめベクタ値を連続なる値にしないで、
ある程度の間隔を持たせて尚且つ、間隔、等間隔に割当
てないで各割込み要因にあった割付けをする。

【００８４】例えば、割込ハンドラのエリアを多く必要
とする場合、次のベクタ値との間隔は多くとったり、割
込ハンドラのエリアとしては２ワードあれば十分という
時には、ベクタ値の間隔を４でセットすればよいことに
なる。

【００８５】このベクタ値の割付方法をとれば、ハード
ウェア構成はベクタ値をシフトさせないでアドレスラッ
チさせる構成になる。前者と後者の組み合わせによるベ
クタ値の割り付けで、割込要因数を増やすことも考えら
れる。

【００８６】また、前述したＥＩＴモードは、割込ハン
ドラの中の１ワード分程設けられていることで説明した
が、バンク切換え、スタック指定、使用レジスタなど
の、それ以外のモード設定が必要となる場合は、図３
(h) に示す拡張モードのように、ＥＩＴモードの１ワー
ドを２、３ワードと拡張することで、モード設定コマン
ド（ＥＩＴモード）で多くのモードを設定できる。な
お、この発明は上記実施例に限定されるものではなく、
要旨を変更しない範囲で変形して実施できる。

【００８７】上記実施例では、レジスタバンク構成をも
つシングルチップマイクロコンピュータについて説明し
てきた。しかし、本発明の主旨である、ＥＩＴモードを
マイクロプログラムで解釈し、割込ハンドラルーチン開
始前に、様々なモード設定を完了する方式は、レジスタ
バンク構成を採らないシングルチップマイクロコンピュ
ータでも十分に有効であることは言うまでもない。

【００８８】

【発明の効果】従来の技術では、バンク切換え、システ
ムモードの切換えなど割込処理ルーチンの実行が開始さ
れてからプログラムの記述によって切換える必要があ
り、実際の割込処理ルーチンを実行するまでに割込みを
受付けてから、著しく割込応答処理時間が必要とされて
きた。

【００８９】この発明によれば、同じ条件のモード設定
をして実際の割込処理ルーチンを開始するまでの応答時
間はＥＩＴモードの存在により、ＥＩＴモードはマイク
ロプログラム制御できるので従来の割込応答処理時間よ
り著しく短縮できるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を説明するためのシステム構成を示す
ブロック構成図。

【図２】同システムのＣＰＵの内部構成を示すブロック
構成図。

【図３】この発明の一実施例の構成と動作を説明するた
めのＥＩＴモードの構成と他の情報配列の説明図。

【図４】同実施例の退避動作を説明するためのＣＰＵの
レジスタファイルを中心としたブロック構成図。

【図５】従来の割込応答処理の説明図。

【符号の説明】

１…中央処理装置（ＣＰＵ）、２…バンク（ＲＡＭ）、
３…割込みコントローラ（ＩＲＣ）、４…周辺デバイ
ス、５…メインシステムバス（ＭＢＵＳ）、６…専用バ
ス、７…バスインターフェース部（ＢＩＵ）、７ａ…プ
ログラムカウンタ（ＰＣ）８…算術論理演算部（ＡＬＵ）、８ａ…プロセサステー
タスワード（ＰＳＷ）９…レジスタファイル、９ａ…ユーザスタックポインタ
（ＵＳＰ）、９ｂ…インタラプトスタックポインタ（Ｉ
ＳＰ）、９ｃ…エミレータスタックポインタ（ＥＳ
Ｐ）、１０…プレビアスバンクポインタ（ＰＢＰ）、１
１…カレントバンクポインタ（ＣＢＰ）、１２…コア内
部バス（ＩＢＵＳ）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】割込み要求の発生により読出される割込ハ
ンドラの先頭番地の少なくとも１ワード領域に、割込み
処理のためのシステム設定コマンドを設けたことを特徴
とする割込応答処理方式。
【請求項２】上記システム設定コマンドは情報を退避さ
せるバンクを指定するバンク切換，割込み処理で使用す
るレジスタ数を指定する使用レジスタ数，使用するスタ
ックを指定するスタック指定，の各コマンドを含むこと
を特徴とする請求項１記載の割込応答処理方式。