JPH0786838B2 - 割り込み処理方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一部の処理時間の長い
ＣＰＵ資源使用処理の実行を、処理のデータ依存関係を
保証しながら命令の実行と非同期化（命令により処理が
開始されるが処理の終了は、命令の終了以降となる。Ｃ
ＰＵは、該当処理を開始した命令を実行後、開始された
処理の終了以前に次の命令の実行を開始する。）したＣ
ＰＵにおいて、割込み発生時の非同期ＣＰＵ処理の終了
方法およびこれら非同期ＣＰＵ処理で発生したＣＰＵ資
源使用処理依存割込み要因の報告方法に関する。特に、
ＯＳの割込みハンドラで使用する基本的な処理を、命令
と非同期的に実行する場合に、本発明は有効となる。

【０００２】

【従来の技術】処理時間の長いＣＰＵ資源使用処理を命
令と同期的に実行するＣＰＵにおいても、後続命令を部
分的に先行実行し前の処理でプログラム割込みが発生し
た場合に先行実行した命令の影響をキャンセルすること
により、処理時間の長い命令の後続命令の部分的な先行
実行を行うことができる。ただし、この場合には、ＣＰ
Ｕの命令パイプラインが複雑となり、また後続命令の先
行実行も限られた範囲でしか実行できない。

【０００３】従って、処理時間の長いＣＰＵ資源使用処
理の実行時に後続する同時実行可能な（前の処理とデー
タ依存関係の無い）ＣＰＵの命令の実行を停止しないこ
とによりＣＰＵ性能を向上させるためには、処理時間の
長いＣＰＵ資源使用処理の実行を命令の実行とは非同期
化することが、１つの有効な方法である。このとき、１
個以上の非同期ＣＰＵ資源使用処理を含む複数のＣＰＵ
資源使用処理が同時に実行されることになる。

【０００４】従来の計算機では、割込み発生時のＣＰＵ
資源使用処理の終了方法として、以下のいずれかが用い
られていた。割込みには、ＣＰＵ資源使用処理依存割込
みと、ＣＰＵ資源使用処理無依存割込みの２種類があ
る。 (1) ＣＰＵ資源使用処理は、全て命令と同期して実行さ
れる処理のみである。命令の実行でＣＰＵ資源使用処理
依存割込み要因が検出されたときには、命令の実行終了
後次の命令の実行開始前に、対応するＣＰＵ資源使用処
理依存割込みが発生する。最後に実行された命令で、Ｃ
ＰＵ資源使用処理依存割込み要因が検出されなかった場
合で、かつＣＰＵ資源使用処理無依存割込み要因が存在
する場合にのみ、対応するＣＰＵ資源使用処理無依存割
込みが発生する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本方式では、割込み発
生時に割込み前に開始されたＣＰＵ資源使用処理は全て
終了しているので、割込みハンドラを作成しやすい。ま
た、必要なＣＰＵ資源使用処理依存割込み要因に対する
割込みでは、割込みハンドラの適当な処理後、元のプロ
グラムを再開することができる。

【０００６】ただし、この処理（命令）実行方式の場合
には、実行時間の長いＣＰＵ資源使用処理の実行中に、
後続ＣＰＵ資源使用処理の実行を終了することができ
ず、このときＣＰＵの性能が低下する。 (2) 一部のＣＰＵ資源に入出力を行い非同期的に動作す
るユニット（例えば浮動小数点演算ユニット）が、命令
により開始され命令の実行とは非同期的に実行される処
理（非同期ＣＰＵ資源使用処理）を実行する。これらの
非同期ＣＰＵ資源使用処理で、ＣＰＵ資源使用処理依存
割込み要因が検出されたときには、次にこのユニットか
らアクセスされるＣＰＵ資源を使用する処理またはこの
ユニットが実行する処理を開始する命令の実行時に、そ
の命令で指定された処理は実行されずに、命令と同期し
てその非同期動作ユニットが保持するＣＰＵ資源使用処
理依存割込みが発生する。

【０００７】非同期動作ユニットで検出されたＣＰＵ資
源使用処理依存割込み以外の割込み要因が検出されたこ
れに対応する割込みが発生したとき、非同期動作ユニッ
トの動作の終了待ちは行われない。また、このとき非同
期動作ユニットが保留しているＣＰＵ資源使用処理依存
割込み要因は、同時には報告されない。

【０００８】ＣＰＵ資源使用処理無依存割込み要因と、
非同期動作ユニットがＣＰＵ資源使用処理依存割込み要
因を同時に保持している場合でも、ＣＰＵ資源使用処理
依存割込みが優先されずその割込み要因は保留されたま
まで、ＣＰＵ資源使用処理無依存割込みが発生する。

【０００９】非同期ＣＰＵ資源使用処理とこの処理の出
力資源が、割込みハンドラの環境退避部分で使用されな
い場合には、この方法は有効な割込み方式である。ただ
し、割込みハンドラで使用する基本的なＣＰＵ資源使用
処理を非同期化した場合には、この割込み方式では次の
問題がある。

【００１０】ある割込み（最初の割込み）の発生後、そ
の割込みを処理する割込みハンドラの動作中に、割込み
発生前に実行していたプログラムが開始した処理で検出
されたＣＰＵ資源使用処理依存割込み要因に対する割込
み（２番目の割込み）が発生する。２番目の割込みに対
する処理で、どのプログラムが割込み要因を発生した処
理を開始したかを判別するのが不可能となるかまたは非
常に困難となる。従って、この場合には、割込みハンド
ラが使用するＣＰＵ資源使用処理で検出されるＣＰＵ資
源使用処理依存割込みに対する処理が不可能となるか、
またはこの割込みに対する割込みハンドラの処理が非常
に複雑となる。 (3) 非同期的に動作するユニットが、命令により開始さ
れ命令の実行とは非同期的に実行される非同期ＣＰＵ資
源使用処理を実行する。非同期ユニットの出力を後続処
理で使用する場合には、規定された手順が必要な場合
と、後続処理を開始する命令の実行開始が遅れる場合の
２種類がある。

【００１１】なんらかの割込み要因が検出されると、Ｃ
ＰＵは以下の割込み動作を行う。 新たな命令の実行を開始しない。 非同期動作ユニットが実行中の処理（非同期ＣＰＵ
資源使用処理）が全て終了するまでＣＰＵ待機する。非
同期動作ユニットは、先行する処理でＣＰＵ資源使用処
理依存割込み要因が検出されたか否かに依存せず実行が
開始された処理を全て実行する。ＣＰＵ資源使用処理依
存割込み要因が検出され、期待された値と異なる値とな
った出力も後続処理でそのまま使用する。この場合に
は、後続処理の実行結果も期待されたものとは異なるよ
うになり、また入力が期待された値を持たなかったため
にこの後続処理でもＣＰＵ資源使用処理依存割込み要因
が検出されることがある。

【００１２】の動作の結果、非同期動作ユニットで２
個以上のＣＰＵ資源使用処理依存割込み要因が検出され
たときには、非同期動作ユニットは最初に検出された割
込み要因を保持するか、検出された全ての割込み要因を
保持するかのいずれかの動作を行う。

【００１３】検出された全ての割込み要因を保持する場
合には、あるＣＰＵ資源使用処理依存割込み要因が引き
金となって、後続処理でのＣＰＵ資源使用処理依存割込
み要因を発生させたとき、元々引き金となった割込み要
因を特定するのが困難となる。

【００１４】 で、ＣＰＵ資源使用処理依存割込み
要因が１個も検出されなかった場合には、割込み動作を
開始したＣＰＵ資源使用処理無依存割込みが発生する。
ＣＰＵ資源使用処理依存割込み要因が検出されたときに
は、割込み動作を開始させた割込み要因の種別に依存せ
ず、ＣＰＵ資源使用処理依存割込みが発生する。

【００１５】この割込み処理方式では、ＣＰＵ資源使用
処理依存割込み要因が検出され出力が期待された値とな
った処理の出力を入力として使用する処理の実行を停止
しないので、入力が異常な場合に破壊する資源が特定で
きないような処理（例えば主記憶へのストアなど、入力
として使用するアドレスが異常な場合には、予測できな
い領域を破壊する）を非同期化するとプログラムのデバ
ックが非常に困難となる。

【００１６】また、この割込み方式では、非同期化処理
でＣＰＵ資源使用処理依存割込み要因が検出された場合
には、元のプログラムを再開することはできない。第１
の発明は、割込みハンドラが使用するような基本的なＣ
ＰＵ資源使用処理の非同期的実行が可能であり、かつ割
込みハンドラの作成が容易な割込み処理方式を目的とす
る。

【００１７】第２の発明は、割込みハンドラが使用する
ような基本的なＣＰＵ資源使用処理の非同期的実行が可
能であり、必要なＣＰＵ資源使用処理依存割込み要因に
対しては、対応する割込みハンドラの処理の終了後、元
のプログラムを再開可能とするための割込み処理方式を
目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明の特徴は
下記の通りである。 ＣＰＵ資源使用処理依存割込み、およびＣＰＵ資源
使用処理無依存割込み要因のどちらかが検出されたとき
に、割込み動作を開始する。 割込み動作中で、データ依存関係を保証しつつ実行
中の全てまたは一部の非同期ＣＰＵ資源使用処理を終了
させる。ＣＰＵ資源使用処理依存割込み要因の検出され
た処理の出力を入力として使用する処理は、未実行で終
了させる。この操作の終了時には、データ依存関係を消
去する。 割込み動作終了時に、ＣＰＵ資源使用処理依存割込
み要因が検出されている場合には、割込み動作を開始し
た割込み要因の種別に依存せず、ＣＰＵ資源使用処理依
存割込みを発生する。そうでない場合には、ＣＰＵ資源
使用処理無依存割込みを発生させる。

【００１９】ＣＰＵ資源使用処理依存割込みの発生時に
は、検出された全てのＣＰＵ資源使用処理依存割込み要
因の全て、および未実行となった処理に関する情報を表
示する。 再開の期待されるＣＰＵ資源使用処理依存割込み要
因および未実行で終了した処理に対して、適当な割込み
ハンドラの処理後、元のプログラムに戻ったときにハー
ドウェアが処理を再実行できるようにするか、割込みハ
ンドラが処理をエミュレーションするのに十分な情報を
表示する。

【００２０】本発明は、(1) レジスタ等のＣＰＵ資源か
らの入力、ＣＰＵ資源への出力、またはその双方を行う
処理（ＣＰＵ資源使用処理）が、同期ＣＰＵ資源使用処
理と非同期ＣＰＵ資源使用処理の２種類に分類され各々
次のように実行する。

【００２１】 同期ＣＰＵ資源使用処理は、処理を指
令する命令により開始され、命令の実行と同期して実行
される処理である。命令の実行終了時には、その命令に
より開始された同期ＣＰＵ資源使用処理は、終了してい
る。

【００２２】 非同期ＣＰＵ資源使用処理は、処理を
指定する命令により開始され、命令の実行とは非同期的
に実行される処理である。命令の実行終了以降に、その
命令により開始された非同期ＣＰＵ資源使用処理は終了
する。 (2) ＣＰＵ資源に出力を行う非同期ＣＰＵ資源使用処理
（先行処理）が命令により開始されたとき、該当処理を
開始した命令より後で発行される命令で開始されるＣＰ
Ｕ資源使用処理（後行処理）で先行処理の資源への出力
を入力として使用するときは、後行処理での資源の入力
が先行処理での該当資源への出力が終了するまで待たさ
れる。

【００２３】ＣＰＵ資源使用処理（後行処理）がある資
源への出力を行う場合には、該当処理より先に開始され
た全てのＣＰＵ資源使用処理（先行処理）による該当資
源へのアクセス（入力および出力の両者）が終了してか
ら、後行処理は該当資源への出力を行う。

【００２４】後行処理が同期ＣＰＵ資源使用処理の場合
には、先行処理での関係する資源へのアクセスが終了す
るまで後行処理を指定する命令の実行終了を遅らる
（プログラムカウンタは、その後行処理を開始する命令
を指したままとする）。後行処理が非同期ＣＰＵ資源使
用処理の場合には、後行処理を開始する命令の実行終了
を前の処理の該当資源への関係するアクセスが終了する
まで遅らせても良いし、後行処理を開始する命令の実行
は完了し後行処理を開始するが後行処理での該当資源へ
のアクセスを遅らせても良い。

【００２５】非同期ＣＰＵ資源使用処理の実行が開始さ
れると、その入力が終了するまでは、後続ＣＰＵ資源使
用処理での該当資源への出力は待たさる。 (3) 同期ＣＰＵ資源使用処理の一部、および非同期ＣＰ
Ｕ資源使用処理の一部は、ＣＰＵ資源使用処理依存割込
み要因を発生する。ＣＰＵ資源使用処理依存割込み要因
とは、ＣＰＵ資源使用処理の実行中に特定の事象が発生
した場合に検出される割込み要因であり、ＣＰＵ資源使
用処理依存割込み要因が検出された処理の出力が期待さ
れた結果（その出力を後続処理で入力として使用する事
が期待される結果）にならなかった事を示す割込み要因
である。

【００２６】ＣＰＵ資源使用処理依存割込み要因の検出
された処理の出力を、後行処理で入力として使用する
と、後行処理の実行結果も期待された実行結果と異なる
様になる。

【００２７】(4) 実行中のＣＰＵ資源使用処理でＣＰＵ
資源使用処理依存割込み要因が検出されたとき、または
外部割込み等の実行中のＣＰＵ資源使用処理の実行結果
に直接依存せずに発生する割込（ＣＰＵ資源使用処理無
依存割込み）の割込み要因が検出されたときには、ハー
ドウェアは以下の割込み動作を行う。

【００２８】(A) ハードウェアは新たな命令の実行は開
始しないが、実行中の命令およびすでに実行が開始され
ている非同期ＣＰＵ資源使用処理は継続して実行する。
実行可能な非同期ＣＰＵ資源使用処理が終了し非同期Ｃ
ＰＵ資源使用処理の状態が変化しなくなるのを待つ。

【００２９】(B) ステップ(A) のＣＰＵ資源使用処理の
終了待ちを実行後には、割込み動作の開始時に実行中で
あった全ての非同期ＣＰＵ資源使用処理は、以下のいず
れか１つの方法で終了する。

【００３０】非 ＣＰＵ資源使用処理依存割込み要因
を検出せずに完了した。処理の出力は、期待された出力
となった。 非 ＣＰＵ資源使用処理依存割込み要因を検出して実
行が終了した。

【００３１】非 非同期ＣＰＵ資源使用処理が先行す
る処理の資源への出力を使用する処理であり、先行する
処理がＣＰＵ資源使用処理依存割込み要因を検出し期待
された出力を行わなかったときには、そのＣＰＵ資源使
用非同期処理は未実行のまま終了する。未実行で終了し
た処理の出力に対するデータ依存関係は、消去される。

【００３２】非 非または非で未実行となった処
理の出力を入力として使用する非同期ＣＰＵ資源使用処
理は、未実行のまま終了する。未実行で終了した処理の
出力に対するデータ依存関係は、消去される。

【００３３】非 ＣＰＵ資源使用処理依存割込み要因
が１個でも検出されている場合には、すでに命令により
開始されている非同期ＣＰＵ資源使用処理がこの割込み
要因とデータ依存関係が無い場合でも、未実行で終了し
ても良い。

【００３４】同期ＣＰＵ資源使用処理は、その処理を開
始する命令の実行終了時に以下のいずれか１つの方法で
終了している。(A) の操作が終了したときに、実行中で
あった同期ＣＰＵ資源使用処理もこれらのいずれかの方
法で終了している。

【００３５】同 ＣＰＵ資源使用処理依存割込み要因
を検出せずに完了している。 同 ＣＰＵ資源使用処理依存割込み要因を検出して、
処理の実行が終了した。

【００３６】(C) (B) でＣＰＵ資源使用処理依存割込み
要因が１個も検出されなかったとき：割込み動作を開始
させた割込要因は、ＣＰＵ資源使用処理無依存割込み要
因である。ハードウェアは、割込み動作を開始させた割
込み要因に対応した割込みを発生する。

【００３７】(B) でＣＰＵ資源使用処理依存割込み要因
が１個以上検出されたとき：割込み動作を開始させた割
込み要因によらず、(B) の非〜非となったＣＰＵ資
源使用非同期処理および同となったＣＰＵ資源使用同
期処理に関する情報を、１回のＣＰＵ資源使用処理依存
割込みでプログラムに同時に全て通知する（複合ＣＰＵ
資源使用処理依存割込みを行う）。 (5) 一部のＣＰＵ資源使用処理依存割り込み要因処理プ
ログラムによる適当な処理の実行後にその割り込み要因
を発生したプログラムの再開が期待される事があり（ペ
ージ不在等の割り込み要因）（ここでは、この種のＣＰ
Ｕ資源使用処理依存割り込み要因を、再開期待ＣＰＵ資
源使用処理依存割り込み要因と呼ぶ）、ＣＰＵ資源使用
処理依存割り込みが発生したとき、再開期待ＣＰＵ資源
使用処理依存割り込み要因のみが割り込み要因として存
在する場合には、発生した全ての再開期待ＣＰＵ資源使
用処理依存割り込みに対する適当な処理の後、元のプロ
グラムを再開できる可能性があり、ＣＰＵ資源使用処理
依存割り込みの発生時に、再開期待ＣＰＵ資源使用処理
依存割り込みを発生した処理および未実行で終了したＣ
ＰＵ資源使用処理の各々に対して、以下のいずれかが可
能であるようにする 割り込み元のプログラムに復帰するＣＰＵ資源使用
処理を実行すると、指定した再開期待ＣＰＵ資源使用処
理依存割り込み要因を検出した処理、および未実行で終
了した処理が再実行される、かまたは、 割り込み要因処理プログラムが、処理をシュミレー
ションするのに十分な情報を割り込み時にプログラムに
表示する、また、要因発生元のプログラムの再開が期待
されるある種のＣＰＵ資源使用処理依存割り込み要因
で、割込み時に入力データが保存されていることが必要
な場合には、その割込み要因の発生時に、その要因を発
生した処理の入力資源を出力先とする後続処理は、全て
未実行で終了させる再開期待ＣＰＵ資源使用処理割込み
手段を具備し、このことにより、再開期待ＣＰＵ資源使
用処理依存割込み要因の発生時に、割込み要因を発生し
たプログラムを再開できるようにする。

【００３８】

【実施例】まず、本発明が係わる非同期処理のつき離し
法をこれを使わない場合と比較しながら述べる。つき離
し法を使わないパイプライン方式における基本的なタイ
ミングを図１に示し、つき離し法を使う場合のタイミン
グを図２に示す。

【００３９】各時間区域は、１τの時間区域で同期タイ
ミングである。各時間区域の動作を説明するために記号
が使われており各記号の意味は以下に示す。 D ： Decode ： 命令のデコードと実行開
始条件（データ依存関係および資源のぶつかり）の検出 E ： Execute ： 演算の実行，主記憶アク
セス命令では実行アドレスの計算 W ：Write ： 実行結果の書込み P1 ：Priority of load ： 非同期処理キューへのエ
ンキュー及び実行開始条件（データ依存関係および資源
のぶつかり）の検出 C ：Cache ： アドレス変換およびキャ
ッシュからのデータ読込み W1 ：Write of load ： キャッシュ( および主記
憶) から読み込んだデータのレジスタへの書込み Pf ：Priority of floating point operation：非同期
実行キューへのエンキューおよび実行開始条件（データ
依存関係および資源のぶつかり）の検出 Ef1：Execute of floating point operation 1 Ef2：Execute of floating point operation 2 Ef3：Execute of floating point operation 3 浮動小数点加算および浮動小数点乗算の演算結果の書込
みサイクル つき離し法を使わないパイプラインにおいては、図１の
に示すように、レジスタ−レジスタ間演算の場合に
は、Ｄ，Ｅ，Ｗ，の順にパイプライン処理が行われ、Ｅ
サイクルの終わりにおいて、バイパスが可能となる。キ
ャッシュからのロードが必要な場合には、アドレス変換
およびキャッシュからのデータ読み込みのためのＣサイ
クルが必要となり、このサイクルの終わりにバイパスが
可能となる。

【００４０】また、浮動小数点演算の場合には、演算の
実行サイクルが１τから３τに引き延ばされ、Ｅｆ１，
Ｅｆ２，Ｅｆ３が必要となる。バイパスはＥｆ３の後に
なる。

【００４１】一方、本発明のようにつき離し法を使う場
合が図２であり、の場合は、つき離し法を使わない場
合と同じであり、キャッシュからのロードする場合に
は、に示されるように、Ｄサイクルの終わりにおい
て、Ｐ１区間があり、すなわち非同期キューへのエンキ
ュー及び実行開始条件（データ依存関係および資源のぶ
つかり）を検出し、この後に、Ｃサイクルに入る。但
し、これらの動作はつき離し法でできる。浮動小数点の
場合も、つき離し法で行われ、非同期実行キューへのエ
ンキューおよび実行開始条件データ依存関係および資源
のぶつかり）の検出が行われ、この後に、浮動小数点の
演算サイクルとなる。なお、つき離し法では、同期処理
からつき離した形で、平行動作されるが、同期と非同期
の詳細タイミングは図３に示される。 ： 命令実行制御部および同期演算実行部のパイプ
ラインD-Wait ,E-Wait , W-Wait 有り ： 非同期処理：主記憶読込み（load) のパイプラ
イン（キャッシュヒット時），P-Wait有り、Ｃサイクル
が開始されるまで、命令実行制御部のＥサイクルと同期
する（実効アドレスをＥサイクルの出力としてＣサイク
ルで入力するため）。

【００４２】このようなつき離し法とつき離し法を使わ
ない場合の基本タイミングを用いて配列の和を求めるプ
ログラムについてのタイミング図を図４の例を使って説
明する。

【００４３】図４のプログラムは 配列 Ａ〔０：１００〕 の各要素の和 Ｘ＝Ａ

〔０〕＋Ａ〔１〕＋・・・＋Ａ〔１００〕を求め
る計算を例に示す。配列の要素はＩＥＥＥＰ７５４の形
式の（Project 754 ）倍精度浮動小数点数（８バイト
長）とする。

【００４４】図５のつき離しを使わない同期系の計算機
において、図４のプログラムを実行した場合のタイムチ
ャートを説明する。プログラムの各命令の番号１〜１０
のタイムチャートの左側に示している番号と対応する。

【００４５】１〜４迄の各命令は同期処理Ｄ，Ｅ，Ｗに
従うパイプラインによって可能となる。番号５におい
て、プログラムはルーピングに入るが、ループの内部に
入った最初の命令、すなわち、５番目の命令において、
キャッシュが使われるため、基本サイクルはＤ，Ｅ，
Ｃ，Ｗとなる。６番目の命令においては浮動小数点演算
の加算が行われるが、そのオペランドは４番目の命令の
実行結果と５番目の命令の実行結果である。ここに、デ
ータ依存関係があり、これらのデータがそろわなけれ
ば、浮動小数点の加算に入ることができない。従ってタ
イムチャート図５の番号６に示すように、１τだけ後れ
てＤ，Ｄ，Ｅｆ１，Ｅｆ２，Ｅｆ３，Ｗｆとなる命令７
においてはＧＲ２と３の加算を行うものであって、これ
は命令６の浮動小数点の結果を使わず、それとデータ依
存関係はないが、つき離し法を用いないこの例では、図
５の７番目に示されるように基本タイミングはＤサイク
ルが２τ分だけ延ばされＤ，Ｄ，Ｄ，Ｅ，Ｗとなる。

【００４６】以下、８番目のcompare と９番目のBranch
命令は、Ｄ，Ｅ，Ｗでパイプラインで行われ、命令９に
おいて命令５にジャンプするときにブランチペナルティ
として１τだけ遅れ、Ｄ，Ｅ，Ｗが始まる。

【００４７】この動作を本発明の計算機のつき離し法を
使って実行する場合が図６である。番号１，２，３につ
いては図５と同じであるが命令５のキャッシュを使うと
ころにおいて、５非に示されるように、キャッシュ動作
は非同期に行われ、Ｐｌ ＣＷｌのサイクルがつき離し
的に行われ、５のＷの真下に５非Ｃサイクルが重なり、
同時に実行される。図５の場合に比べてはやくなる。ま
た、命令６の浮動小数点演算においても、命令６と６非
の２つを使って実行され、デコードした後につき離し法
により６非の状態に進むことができる。図に示されるよ
うに、５非のＣの出力が６非においてＥｆ１の入力とな
っている。そして、命令７の同期処理になるが、このＤ
サイクルは命令６のＥサイクルすなわち６非のＰｆサイ
クルを同様に行うことができる。

【００４８】従って、図５のつき離し法を使わない場合
と比べて２τだけ速くなっている。従って、図５のつき
離しを使う方が使わない方に比べて３ｔだけ高速になっ
ている。

【００４９】命令８，９，１０においては前の場合と同
様である。本発明の非同期処理の割込みに対する再開動
作とデータ依存会計に関する発明はこのようなつき離し
法を用いた計算機上で使われるものである。

【００５０】次に、本発明の第１の実施例を図７を用い
て説明する。まず、図７の各構成要素を説明する。命令
形式は図８は示すように、下記の通りである。ＯＰＣ：
命令コード，ＯＰＣの値により、命令中の他のフィー
ルドの位置部が無視される事がある。また、命令のビッ
ト17〜31がＧＲを示すかＦＲを示すかは、ＯＰＣの値に
より以下のように決定されるとする。 ＯＰＣの最上位ビットが０のとき： 命令のビット17〜31は、ＧＲを示す。 ＯＰＣの最上位ビットが１のとき： 命令のビット17〜31は、ＦＲを示す。 ただし、主記憶とＦＲ間のデータ転送命令では、ＯＰＣ
の最上位ビットは０であるが、ビット17〜26は、ＧＲＮ
１，ＧＲＮ２を示し、ビット27〜31は、ＦＲＮ３を示す
とする。このときＧＲ１＋ＧＲ２＋ＩＭＭが実効アドレ
スを示し、ＦＲＮが主記憶との転送元または転送先ＦＲ
を示すとする。

【００５１】ＩＭＭ： 即値データ（入力） ＧＲＮ１： ＧＲ Number １．入力ＧＲレジスタ番号
その１ ＧＲＮ２： ＧＲ Number ２．入力ＧＲレジスタ番号
その２ ＧＲＮ３： ＧＲ Number ３．出力ＧＲレジスタ番号 ＦＲＮ１： ＦＲ Number １．入力ＦＲレジスタ番号
その１ ＦＲＮ２： ＦＲ Number ２．入力ＦＲレジスタ番号
その２ ＦＲＮ３： ＦＲ Number ３．出力ＦＲレジスタ番号同期処理と非同期処理の種類，割り込みの種類 ２−１同期処理 分岐処理、プログラム呼出し処理（命令の実行順序
を変更する処理） ＳＶＣ（スーパバイザコール）処理 ＣＲ（制御レジスタ）にアクセスする処理（ただ
し、ＰＳＲのＣＣのみを変更する処理を除く） 非同期処理キュー複写レジスタにアクセスする処理 ２−２非同期処理 実行時間の長い演算処理 ＧＲと主記憶間の転送処理およびＦＲと主記憶間の
転送処理 ２−３割込み プログラム割込み ＣＰＵ資源使用処理依存割込み、ＣＰＵ資源使用処理の
出力が期待されたものと異なるものとなったことを示す ＳＶＣ（スーパバイザコール）割込み ＳＶＣ命令の実行時に、割込み要因の生成される割込み
である。ＳＶＣ命令のＩＭＭ部の下位７ビット＋０×８
０の値が呼び出し番号として使用される。 外部割込み 外部からＣＰＵへの入力信号である外部割込み信号が割
込み要因となる割込みである。外部割込みには、レベル
０〜１５があり、ＰＳＲのＥＡＬ以上のレベルの外部割
込み信号のみが受理され、割込み動作を開始させる。

【００５２】非同期処理でアクセスするＣＰＵ資源 非同期処理では、ＣＰＵ資源中ではＧＲ，ＦＲ及びＣＣ
のみをアクセスする。ＣＲおよび非同期処理キュー複写
レジスタをアクセスする処理は、同期処理のみである。

【００５３】 各ハードウェアユニットの説明 ４−１ＣＰＵ資源 ＧＲ（General purpose Register) ：汎用レジスタ 演算の入出力先、および主記憶アクセスのアドレス指定
のベースレジスタやインデックスレジスタとして使用さ
れる汎用レジスタである。

【００５４】ＧＲは、１個３２ビット長であり３２個存
在する。各ＧＲには固有のＧＲ番号０〜３１が割りつけ
られている。ＧＲ０は常に０を保持し、ＧＲ０への書込
みは無視され、ＧＲ０を読み込むと常に０が読まれる。 ＦＲ（Floating point Register)：浮動小数点レジ
スタ 浮動小数点演算の入出力先として使用されるレジスタで
ある。ＦＲは、１個６４ビット長であり３２個存在す
る。各ＦＲには固有のＦＲ番号０〜３１が割りつけられ
ている。ＦＲ０は常に０を保持し、ＦＲ０への書込みは
無視され、ＦＲ０を読み込むと常に０が読まれる。 ＣＲ（Control Register) ：制御レジスタ ＣＰＵの動作を制御するためのパラメータを保持するレ
ジスタである。３２ビット長のＣＲが３２本存在する。
ＣＲ０からＣＲ４には、以下のパラメータが割りつけら
れている。 ＣＲ０：ＰＳＲ（Processor Status Register) プログラムの主な動作環境を規定するパラメータ（スー
パバイザモード／ユーザモード等）を保持するレジスタ
である。ＰＳＲ中に２ビット長のＣＣ （Condition Co
de：条件コード領域）および４ビット長のＥＡＬ（Exte
rnal interruptAccept Level ）が存在する。ＣＣは、
特定の処理で出力の対象となり、また条件分岐処理では
分岐判定のための入力として使用される。

【００５５】ＥＡＬは、受理される外部割込み要因のレ
ベルを規定する。ＥＡＬより大きい値を持つ外部割込み
信号のみが受理され、割込み動作を開始させる。 ＣＲＩ：ＯＰＳＲ（Old PSR) 割込み発生時に、割込み発生前のＰＳＲの値を保持する
レジスタである。

【００５６】ＣＲ２：ＯＩＣ（Old Instruction Counte
r) 割込み発生時に、割込み発生前のＰＣの値（次に実行す
べき命令のアドレスを指す）を保持するレジスタであ
る。

【００５７】ＣＲ３：ＯＬＥＰ（Old Last Entry Point
er) プログラム割込みの発生時に、非同期処理の終了待ち後
の非同期処理実行キューの最終エントリポインタの値を
保持するレジスタである。

【００５８】ＣＲ４：ＩＮＴＤ（INTerrupt Designatio
n) 割込み発生時に、割込み種別を示すコード（INTTYPE)お
よびプログラム割込みの発生時に、最後に実行した同期
処理の終了コード（LSRETC) を図９に示す形式で保持す
るレジスタである。

【００５９】INTTYPE には、例えば以下の値の割りつけ
が成される。 ０×００〜０×０Ｆ：予約されている ０×１０ ：プログラム割込み ０×１１〜０×１Ｆ：予約されている ０×２０〜０×２Ｆ：レベル０〜レベル１５の外部割込
み，（Ｌ＋３２）の値がレベルＬの外部割込みを示す。 ０×３０〜０×７Ｆ：予約されている ０×８０〜０×ＦＦ：呼出し番号０×８０〜０×ＦＦの
スーパバイザ呼び出し割り込み、ＳＶＣ命令のＩＭＭ値
の下位７ビット＋０×80の値がスーパバイザ呼び出し番
号となる。 ＣＲ５：ＩＮＴＢ（INTerrupt Base address) 割込み発生時に、新たにＩＣ（命令カウンタ）に設定さ
れるアドレスのベースアドレスを保持するレジスタであ
る。割込み発生時には、ＩＮＴＢ＋ＩＮＴＴＹＰＥ＊１
６の値がＩＣの新しい値として設定される。 ＣＲ６：ＮＰＳＲ（New PSR) 割込み発生時に、新たにＰＳＲに設定される値を保持す
るレジスタである。 ＣＲ７〜ＣＲ３１ 他のプログラム動作環境を規定するパラメータを保持す
るレジスタとして使用される。 非同期処理キュー複写レジスタ（Asynchronous Pro
cess Copy Register) プログラム割込みの発生時、非同
期動作の終了待ち後の非同期処理キューの内容が複写さ
れるレジスタである。１本６４ビット長で、３２本の非
同期処理キュー複写レジスタがある。ただし、ＡＰＣＲ
Ｏは、常に０を保持する。各ＡＰＣＲは、次の形式を持
つ。

【００６０】また、ＲＴＮ（ReturN) 命令の実行時に、
OLEPが0 でない時には、APCR1 〜APCR(OLEP)の内容が非
同期処理キューに書き込まれる。４−２ 命令バッファ 通常のＣＰＵの命令バッファと同じ、実行する命令は、
この命令バッファにいったん取り込まれる。主記憶から
命令バッファへの命令の読み込みは、通常の計算機と同
じ。４−３ 命令実行制御部 命令の実行および割込みの制御を行うユニットである。
分岐を含む命令フェッチの制御、命令のデコード、処理
の実行制御、割込み動作の制御、割込み動作を行う。命
令実行制御部の動作については、／５／を参照。

【００６１】命令実行制御部は、以下のレジスタを内蔵
する。 IC(Instrcution Counter) ：命令カウンタ 次に実行すべき命令のアドレスを示すカウンタである。 SRETC(Synchronous process RETurn code) 同期処理の終了コードを保持するレジスタである。 SVCC(SVC Code) 直前に実行されたSVC 命令のSVC コードを保持するレジ
スタである。４−４ 同期処理実行部 命令実行制御部の指示により同期処理を実行する部分で
ある。処理の実行結果に応じて、CR中のSRETC （Synchr
onous process RETurn code ）を設定する。４−５ 非同期処理キュー 実行中の非同期処理、および命令により開始され実行待
ちの非同期処理が保持されるキューである。APQE1 〜AP
QE31の31個のエントリが存在する。各エントリは、命令
コード、終了コード( RETC：8ビット長) 、実行ID(EXID
：EXecutionID)から構成される。

【００６２】APQE1〜APQE(SEP-1) の範囲のエントリが
実行中である。 APQE(SEP)が次に実行が開始されるエントリである。 APQE(SEP+1)〜 APQE(LEP)が命令により開始されたが実
行待ち状態にあるエントリである。

【００６３】APQE(LEP+1)が次にエンキューされるエン
トリを示す。 命令バッファ、および開始点ポインタの指すエントリに
対する以下のレジスタ干渉検出機構がある。以下のレジ
スタ干渉検出機構で、命令バッファ中のCR番号が０のと
き、または開始点ポインタの指すエントリ中のGR番号が
０のときは、その領域は比較対象の領域中に含まれない
と判定される。 命令バッファ（ＩＢ） ・IB.GRN1 がAPQE1 〜APQE(LEP) のGRN3領域に含まれて
いるか否かの判定機構 ・IB.GRN2 がAPQE1 〜APQE(LEP) のGRN3領域に含まれて
いるか否かの判定機構 ・IB.GRN3 がAPQE1 〜APQE(LEP) のGRN1,GRN2 またはGR
N3領域に含まれているか否かの判定機構 ・IB中の命令がFRを指定する命令の場合も上記3 項目と
同様の判定機構。 ・IB.OPCがCCを変更するか参照する処理のとき、APQE1
〜APQE(LEP) に、CCを変更する処理(OPC) が含まれてい
るか否かの判定機構、IB.OPCがCCをアクセスしない処理
のときには、CCの干渉がないと判定される。 これらの干渉のいずれかが存在する時には、命令実行制
御部へのデータ干渉信号線の値は１となる。 開始点ポインタの指すエントリ（Start Entry)・S
E.GRN1 が APQE1〜APQE(SEP-1) のGRN3領域に含まれて
いるか否かの判定機構、 ・SE.GRN2 が APQE1〜APQE(SEP-1) のGRN3領域に含まれ
ているか否かの判定機構、 ・SE.GRN3 が APQE1〜APQE(SEP-1) のGRN1、GRN2または
GRN3領域に含まれているか否かの判定機構、 ・SE中の命令がFRを指定する命令の場合も上記３項目と
同様の判定機構 ・SE OPCがCCを変更する処理のとき、APQE1 〜APQE(SEP
-1) にCCを変更する処理(OPC) が含まれているか否かの
判定機構、SE.OPCがCCを変更しない処理のときには、CC
の干渉がないと判定される。

【００６４】非同期処理キューへのエンキュー及びデキ
ューは、エンキューデキュー制御部により次の様に実行
される。 エンキュー 命令実行制御部が、命令バッファ中の命令が非同期処理
を示すことを検出したとき、命令実行制御部が、エンキ
ューデキュ制御部に、非同期処理のエンキュー要求を発
行する。LEP が31未満のときにはエンキューデキュー制
御部は、LEP に１を加算し、LEP の新しい値の指すエン
トリに命令バッファの内容をコピーする。該当エントリ
のRETCおよびEXIDは０に初期化される。

【００６５】LEP が31のときは、非同期処理キューが1
杯であり、新しいエントリをエンキューすることはでき
ない。このときには、キューのエントリかデキューされ
るまで命令の実行が遅らされる。 デキュー 開始点ポインタ(SEP) より小さいエントリ番号を持つ処
理が、プログラム割込み要因無しに終了したとき、非同
期処理実行制御部はEXIDを指定してエントリのデキュー
をエンキューデキュー制御部に指示する。エンキューデ
キュー制御部は、指定されたEXIDを持つエントリの以降
の全てのエントリを1 つづつ前のエントリにずらし、SE
P とLEP の値をそれぞれ1 ずつ減少させる。４−６ エンキューデキュー制御部 エンキューデキュー制御部は、開始エントリポインタ
（SEP)および最終エントリポインタ(LEP) を保持し、次
の動作を行うハードウェアユニットである。 命令実行制御部からの指示により、命令バッファの
内容をキューの最後尾にエンキューする。 プログラム割込み要因の発生時に、非同期動作の終
了待ちが行われた後、命令実行制御部の指示により、AP
QE1 〜APQE(LEP) の内容をAPCR1 〜APCR(LEP）に複写
し、OLEPにはLEP の値を複写する。その後、LEP に0 、
SEPに1 を設定する。 非同期処理実行制御部が指定したEXIDを、SEP の指
すエントリに書込み、SEP を1 増加させる。 非同期処理実行制御部が指定したEXIDを持つエント
リを、デキューする。 非同期処理実行制御部が指定したEXIDを持つエント
リのRETCに、指定された値を設定する。４−７ 非同期処理実行制御部 非同期処理実行制御部は、SEP の指すエントリの開始判
定、開始した処理に対する命令コードとEXIDの処理実行
ユニットへの送付および処理の実行開始の制御、および
非同期処理の終了時の制御を行う。非同期処理実行制御
部の動作については、/5/ を参照。

【００６６】非同期処理実行制御部は、以下の2 つの31
ビット長レジスタを保持する。 EXIDB(EXID Busy flag) 各1 ビット長であるEXIDB#1 〜EXIDB#31の31ビットのフ
ラグから成るレジスタである。EXIDB#(X) は、X の値を
EXIDとして持つ非同期処理が使用されているか否かを,
次のように表示する。 ０：X の値のEXIDは使用されていない。 １：X の値がEXIDとして使用されている。X の値をEXID
として持つ非同期処理は、実行中であるか、プログラム
割込み要因を検出して終了しているかのいずれかの状態
にある。 EXIDR(EXID interRupt flag) 各1 ビット長であるEXIDR#1 〜EXIDR#31の31ビットのフ
ラグから成るレジスタである。EXIDR#(X) は、X の値を
EXIDとして持つ非同期処理がプログラム割込み要因を検
出して終了しているか否かを次のように表示する。 ０：X の値のEXIDを持つ処理は、存在しないか実行中で
ある。 １：X の値がEXIDとして持つ処理は、プログラム割込み
要因を検出して終了している。

【００６７】非同期処理実行制御部は、命令実行制御部
からの次の信号を入力し、その信号が１のとき規定され
た動作を行う。 非同期処理リセット信号 この信号が入力されると、規定されたタイミングで非同
期処理実行制御部は、次の動作を行う。 ・ EXIDBに0 を設定する。 ・ EXIDBに0 を設定する。

【００６８】また、非同期処理実行制御部は、命令実行
制御部に次の２種類の信号を送出する。 非同期処理プログラム割込み信号 EXIDR#1 〜 EXIDR#31 の全てのビットの論理和の値をと
る信号である。プログラム割込み要因を検出して終了し
た非同期処理が存在するか否かを次のように表示する。 ０：プログラム割込み要因を検出して終了している非同
期処理は無い。 １：プログラム割込み要因を検出して終了している非同
期処理が存在する。 非同期処理停止信号 実行中の非同期処理が存在せず、また非同期処理実行制
御部が非同期処理キュー中の処理を新たに開始しない状
態となったときに1 となる信号である。この信号は、次
の条件で1 となる。

【００６９】(LEP が0)または(EXIDBが全て0 でなくか
つ EXIDBとEXIDR が等しい) ４−８ 非同期処理実行ユニット 非同期処理実行制御部の指示により、特定の非同期処理
を実行するユニット群である。以下の動作を行う。 非同期処理実行制御部から、命令コードとESIDが送
られ処理の実行を開始する。 処理の終了時に、EXIDとRETCを非同期処理実行制御
部に通知する。

【００７０】次に図１１，図１２を用いて第１の実施例
の命令実行制御用の動作を説明する。まず、図において
［Ａ］から開始し、ＩＣの指すアドレスから４バイトを
命令バッファに読み込む。次に命令読み込みに関するプ
ログラム割り込み要因が発生したかを判断し、ＹＥＳな
らＳＲＥＴＣに発生したプログラム割り込み要因に対応
する値を出力する。ＮＯなら割り込み動作の開始要因が
無いときは［Ｂ］へ移る。割り込み動作の開始要因と
は、 ＳＲＥＴＣが０でない。 非同期処理プログラム割り込み信号が１ ＳＶＣＣが０でない。 ＥＡＬより大きいレベルの外部割り込み信号が存在
する。である。

【００７１】次に割り込み動作の開始要因が有りるとき
は、命令バッファ中のＯＰＣが非同期処理を指定してい
るかを判断し、ＹＥＳのときは命令バッファ中のＯＰＣ
が定義されない処理を指定する。

【００７２】この指定がＮＯであれば命令バッファ中の
命令と非同期処理キュー中のＬＥＰより前のエントリ間
にデータ依存関係があるかを見て、ＮＯであれば同期処
理実行部に処理の実行を指示し、同期処理部が処理の終
了時にＳＲＥＴＣに実行結果を出力し、ＳＶＣ処理では
ＳＶＣＣを設定し、実行した処理がＩＣを変更する処理
でないときＩＣに４を加算し、ＳＲＥＴＣが０か（同期
処理でプログラム割り込み要因が無かどうか）どうかを
みる。

【００７３】そしてＹＥＳのときは最初にもどる。命令
バッファ中のＯＰＣが定義されない処理を指定するとき
ＳＲＥＴＣにＯＰＣの異常を示すコードを設定する。命
令バッファ中のＯＰＣが非同期を指定していないとき、
エンキューデキュー制御部に命令バッファの処理のエン
キューを指令し、非同期処理キューが１バイトかをみ
て、ＮＯならＩＣに４を加えて、最初にもどる。

【００７４】次に図１２に示すように、［Ｂ］の処理
は、非同期処理停止信号が０かどうかを判断し、ＹＥＳ
のときＳＲＥＴＣが０でない、または非同期処理プログ
ラム割り込み信号が１であるかを判断し、ＮＯであるな
らＳＶＣＣが０かを見て、ＮＯであるならＩＮＴＴＹＰ
ＥにＳＶＣＣを複写し、ＳＶＣＣに０を設定し、ＯＰＳ
Ｒ←ＰＳＲ，ＰＳＲ←ＮＰＳＲ（但し、ＥＡＬの値は無
変更）とする。

【００７５】ＳＶＣＣが０のとき、最もレベルの高い存
在する外部割り込み信号を選択し、選択したレベルをＬ
とする。そして、ＯＰＳＲ←ＰＳＲ，ＩＮＴＴＹＰＥ←
Ｌ＋０×20，ＰＳＲ←ＮＰＳＲ（但し、ＥＡＬにはＬを
設定）とし、ＯＩＣ←ＩＣ，ＩＣ←ＩＮＴＢ＋ＩＮＴＴ
ＹＰＥ＊16として、［Ａ］へもどる。

【００７６】ＳＲＥＴＣが０でないかまたは非同期処理
プログラム割り込み信号が１であるときＳＶＣＣが０で
ないとき、ＩＣを４減算し、ＳＶＣＣを０にする。そし
て、エンキューデキュー制御部に非同期処理キューの非
同期処理キュー複写レジスタへの複写および初期化を指
示し、エンキューデキュー制御部はAPQE#1〜APQE#(LEP)
を、APCR#1〜APCE#(LEP)に複写する。また、OLEPにLEP
を複写後、LEP に０，SEP に１を設定する。非同期処理
リセット信号に一定時間１を出力し、この間に、非同期
処理実行制御部は、EXIDB およびEXIDR を共に０にす
る。SRETC をLSRETCに複写し、また、INTTYPE に０×10
を設定する。

【００７７】そして、OPSR←PSR ,PSR←NPSR但し、EAL
の値は無変更とする。次に図１３を用いて非同期処理実
行制御部の動作を説明する。SEP ＜＝LEP かつEXIDR ＝
０のとき、SEP の指すエントリ中の命令と非同期処理キ
ューのSEP より前のエントリ間にデータ依存関係が無
く、該当処理を実行する非同期処理ユニットが処理を開
始できる状態にあるかを判断する。ＹＥＳならば、EXID
B ＃1 〜EXIDB ＃31のうち、０を保持する最も番号の低
いフラグを認識する。この番号ＸをSEP の指すエントリ
のEXIDとして割り当てる。

【００７８】EXIDB ＃X に１を設定する。 SEP の指すエントリの内容に、EXIDとしてX を付加し
て、その処理を実行する非同期処理実行ユニットに送付
する。対応する非同期処理実行ユニットは処理を開始す
る。

【００７９】X を付加して、SEP の変更指示をエンキュ
ーデキュー制御部に送信する。エンキューデキュー制御
部は、SEP の指すエントリのEXIDにX を設定後、SEP に
1 を加える。

【００８０】次に、各非同期処理実行ユニットが送信す
る実行終了処理のEXIDとRECT（終了コード）を受理す
る。受理した全てのEXID−X とRETC−Y の組に対して以
下の処理を行う。

【００８１】Ｙが０である（プログラム割込み要因無で
処理が終了）のとき、エンキューデキュー制御部にEXID
−X を持つエントリのデキューを指示する。エンキュー
デキュー制御部は、EXID−X を持つエントリ以降のエン
トリを１つ前のエントリの移動する。SEP およびLEPの
値を１減算する。EXIDB ＃（X ）に０を設定する。

【００８２】Ｙが０でないとき、エンキューデキュー制
御部にEXID−X を持つエントリのRETCにRETC−Y を設定
する事を指示する。エンキューデキュー制御部はこれを
実行する。EXIDR ＃（X ）に１を設定する。

【００８３】図１１で示したフローの中の［Ｃ］におけ
るRTN 命令の処理フローを図１４に示す。LEP が０（SE
P は１である）ならPSR ←OPSR，IC←OIC を設定し、エ
ンキューデキュー制御部に非同期キュー複写レジスタの
内容の非同期処理キューへの転送を指示し、エンキュー
デキュー制御部は、APCR#1〜APCR#(OLEP) の内容をAPQE
#1〜APQE#(OLEP) に複写後、LEP ← OLEP を設定する。
そして、［Ｃ］の部分の終わりとなり、LEP が０でない
なら、NOP として扱われる。

【００８４】次に、本発明に用いられるデータ依存関係
を調べる回路について、図１５を参照して説明する。図
１５において、全ての非同期キューエントリに対するQB
#X Conflicts IB N1信号をＯＲする事で、ＩＢ中のＮ
１領域に対するデータ依存関係の有無が検出できる。

【００８５】ＩＢのＮ２領域についても同様 ＩＢのＮ３領域については、各キューエントリのＮ１，
Ｎ２，Ｎ３領域の全てとの比較が行われる。

【００８６】ＳＢＰ（開始エントリポインタ）が指すエ
ントリのデータ依存関係の検出については、以下の２種
類の方法が考えられる。 (1) 図１５のＩＢの位置にQB#X（キューエントリ＃
Ｘ）を置き、QB#XとQB#X1 〜QB#( X−1 ）間のデータ依
存関係の検出回路を、各ＱＢに対して設ける方法。 (2) 非同期処理実行開始バッファ（ＡＰＳＢ：Asynchro
nous process Start Buffer)を設け、ＳＥＰの指すエン
トリをこのＡＰＳＢバッファにコピーする。ＡＰＳＢバ
ッファと各ＱＢ間に図１５に示すようなデータ依存関係
検出回路を設ける。

【００８７】図１５において、ＩＢをＡＰＳＢに置き換
える。また、ＬＥＰおよびそのデコーダをＳＥＰとその
デコーダに置き換える。図７の命令バッファと非同期キ
ューエントリ３２個のうちの第＃番目の非同期キューエ
ントリとの間の依存関係を調べ、依存関係があればＱＥ
＃λ Conflicts ＩＢＮ１を１とする。

【００８８】命令バッファに入ってきたものは、もっと
も新しい命令であり、それが過去に入った非同期命令と
の依存関係を調べることとなる。まず命令バッファのＯ
ＰＣすなち命令の種類をdecodeして調べる。命令はＧＲ
を指定するものとＦＲを指定するものに分類されてい
る。命令バッファに示されているＮ１，Ｎ２，Ｎ３は、
ＧＲのＮ１，Ｎ２，Ｎ３またはＦＲのＮ１，Ｎ２，Ｎ３
に対応し、それらはＯＰＣの解読によって明らかにな
る。

【００８９】ＧＲかＦＲかはＯＰＣの最上位以下をみ
て、ＯであればＧＲ、１であればＦＲである。デコード
した出力、例えばＩＢ Ｎ１ ＧＲｂｙＯＰＣは、ＯＰ
Ｃによって解読した結果、Ｎ１がＧＲである場合に１と
なる信号である。Ｎ２，Ｎ３に対しても同様である。同
様に非同期キューエントリーに入っている命令のＯＰＣ
を解読することにより、Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３の各フィール
ドがＧＲであるかＦＲであるかを判定することができ、
例えばＱＥ＃× Ｎ３ ＧＲ ｂｙ ＯＰＣは非同期キ
ューに入っている×番目の非同期命令はＮ３フィールド
ＧＲである場合に１となる信号である。以下、同様であ
る。

【００９０】命令バッファ１Ｂ中のＮ１フィールドをデ
コードし、オール０の検出を行って、０でなければ１Ｂ
Ｎ１ ＮＯＴ ０が１となる。Ｎ１領域が０の場合に
は、指定された命令はキューイングされている命令とco
nflicts （データ依存関係）はないＮ１が０のときに
は、Ｎ１によって指定されるＧＲＯやＦＲＯの内容は０
固定だから、データ依存関係はない。逆にいうと、１Ｂ
Ｎ１ ＮＯＴ ０が１である場合にはコンフクリトの
可能性があることになる。

【００９１】ＡＮＤ１はＮ１領域がＧＲであって、Ｎ１
の領域が０でないときに１を出力する。同様に、Ｎ１領
域がＦＲであって、かつＮ１が０でないときにＡＮＤ２
の出力で１が１となる。

【００９２】同じことをＮ３について行う。ＡＮＤ５は
Ｎ３領域がＧＲであって、Ｎ３の領域が０でないときに
１を出力する。

【００９３】ＡＮＤ６はＮ３領域がＦＲであって、Ｎ３
の領域が０でないときに１を出力する。ただし、ＡＮＤ
５，６には、ともにＡＱＥ＃Ｘ ＬＥＰ Validが入力さ
れ、これはキューの最終エントリポインタLEP をデコー
ドした信号であり、非同期処理がまだ実行されていない
＃X 番目のエントリが最終エントリポインタよりも、前
にあるまた実行結果がでていないときに、1 となる信号
である。その有効信号をＡＮＤ５，６の出力は、Ｎ３が
ＧＲであってコンフリクトとの可能性のある信号であ
る。

【００９４】ＡＮＤ３，４は、命令バッファ中にＮ１が
ＧＲであって、その内容が０でない場合であり、かつま
たそれと同じＧＲＮ１がキューイングのＮ３によって示
されている同じＧＲであるかどうかを見る。

【００９５】ＯＰＣのＮ１がＧＲであって、そのＧＲが
キューイングされた命令のＮ３になっているかどうか、
すなわち、Ｎ３が非同期キュー処理の結果を入れるＧＲ
命令バッファのＮ３が非同期キューのＮ３と同じになっ
ているかを見るただし、ＡＮＤ５，６には、ともにＡＱ
Ｅ＃Ｘ ＬＥＰ Validが入力され、これはキューの最終
エントリポインタLEP をデコードした信号であり、非同
期処理がまだ実行されていない＃X 番目のエントリが最
終エントリポインタよりも、前にあるまた実行結果がで
ていないときに、1 となる信号である。その有効信号を
ＡＮＤ５，６の出力は、Ｎ３がＦＲであってコンフリク
トとの可能性のある信号である。

【００９６】ＡＮＤ３，４は、命令バッファ中にＮ１が
ＦＲであって、その内容が０でない場合であり、かつま
たそれと同じＧＲＮ１がキューイングのＮ３によって示
されている同じＦＲであるかどうかを見る。

【００９７】ＯＰＣのＮ１がＦＲであって、そのＦＲが
キューイングされた命令のＮ３になっているかどうか、
すなわち、Ｎ３が非同期キュー処理の結果を入れるＦＲ
命令バッファのＮ３が非同期キューのＮ３と同じになっ
ているかを見るＡＮＤ３と４との出力のＯＲをとること
によはって全体の依存関係有無の信号をつくっている。
ただし、前記ＡＮＤ３，４には、非同期キューエントリ
のＮ３の内容と命令バッファのＮ１の内容それぞれ５ビ
ットを比較し、一致していれば、それぞれ１となる信号
がとれる。ＱＥ＃１Ｎ３ｅｑｎ１１３Ｎ１を条件として
入力している。すなわち、指定されたＧＲのＮ１と非同
期キューのＧＲのＮ３（結果として使うＮ３）が一致し
ていれば、データ依存関係がある。

【００９８】Ｆ１に関しても同じである。ＩＢのＦ１と
キューイングのＦ３ 同じであれば、データ依存関係に
あることになる。命令バッファは１個であり、非同期キ
ューは32個であるから図１５と同じ回路が３２個である
ことになる。

【００９９】図１６は本発明の第２の実施例を示し、こ
の第２の実施例が図７に示した第１の実施例と異なる点
は、非同期処理キュー複写レジスタを用いるかわりに、
非同期処理キューに非同期処理フリーズ信号を加えて、
非同期処理キューの内容を固定したものである。さら
に、この第２の実施例は、第１の実施例と、FEP ，LEP,
FXIDB ，FXIDR がCRとしてアクセス可能とし、 非
同期処理リセット信号を非同期処理フリーズ信号とし
た点で異なる。

【０１００】図１７は第２の実施例における命令実行制
御部の動作を示すフローチャートであり、図１２に示し
た第１の実施例のフローチャートと対応するものであ
る。まず、図１１の［Ｂ］につづいて、非同期処理停止
信号が０かを判断し、ＹＥＳのときSRETC が０でない、
または非同期処理プログラム割り込み信号が１であるか
を判断し、ＮＯであれば、SVCCが０であるかを判断す
る。ＳＶＣＣが０でないとき、INTTYPE にSVCCを複写、
SVCCに０を設定し、OPRS←PSR 、PSR ←NPSR但し、EAL
の値は無変更、また、非同期処理プログラム割込みが存
在する場合にはPRS ，FASPには１が設定される。

【０１０１】SVCCが０のとき、最もレベルの高い存在す
る外部割込み信号を選択する。選択したレベルをＬとす
る。OPSR←PSR 、INTTYPE ←L ＋０×２０、PSR ←NPS
R、但しEAL にはL を設定し、OIC ←IC、IC←INTB＋INT
TYPE ＊１６として、Ａへ戻る。

【０１０２】SRETC が０でない、または非同期処理プロ
グラム割込み信号が１であるときにＳＶＣＣが０でなけ
ればICを４減算し、SVCCを０にする。次に、非同期処理
プログラム割込み信号が１であるかを判断し、ＹＥＳの
とき、非同期処理フリーズ信号を１とし、SRETC をLSRE
TCに複写する。また、INTTYPE に０×１０を設定し、OP
SR←PSR 、PSR ←NPSR但し、EAL の値は無変更、また、
非同期処理プログラム割込みが存在する場合には、PSR,
FASPには１が設定される。非同期処理プログラム割り込
み信号が１でないときは、非同期処理フリーズ信号を１
とすることなく、SRETC をLSRBTCに複写する。

【０１０３】図１８は図１１の［Ｃ］に示したRTN 命令
の処理フローを第２の実施例に沿って示したもので、第
１の実施例の図１４に対応するものである。LEP が０
（SEP は１である）とき、PSR ←OPSR,IC ←OIC を設定
し、LEP が０でないときNOPとして扱われ、［Ｃ］の部
分の終わりとなる。

【０１０４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、非
同期ＣＰＵ資源使用処理の高速化を図ることができると
ともに、割込みハンドラが使用するような基本的なＣＰ
Ｕ資源使用処理の非同期的実行が可能であり、かつ割込
みハンドラの作成が容易な割込み処理方式を提供でき、
更に割込みハンドラが使用するような基本的なＣＰＵ資
源使用処理の非同期的実行が可能であり、必要なＣＰＵ
資源使用処理依存割込み要因に対しては、対応する割込
みハンドラの処理の終了後、元のプログラムを再開可能
とするための割込み処理方式が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の計算機のパイプラインを示すタイミング
図である。

【図２】本発明の対象となる非同期ＣＰＵ資源処理の存
在する計算機のパイプラインを示すタイミング図であ
る。

【図３】図２において命令実行制御部と主記憶読み込み
のパイプラインの同期を示すタイミング図である。

【図４】プログラムの一例を示す図である。

【図５】従来の計算機における図４のプログラムのタイ
ミング図である。

【図６】本発明の計算機における図４のプログラムのタ
イミング図である。

【図７】本発明の第１の実施例のハードウェア構成図で
ある。

【図８】命令形式を示す図である。

【図９】同期処理の終了コードを示す図である。

【図１０】非同期キュー複写レジスタの形式を示す図で
ある。

【図１１】第１の実施例における命令実行制御部の動作
を示すフローチャートである。

【図１２】第１の実施例における命令実行制御部の動作
を示すフローチャートである。

【図１３】第１の実施例における非同期処理実行制御部
の動作を示すフローチャートである。

【図１４】第１の実施例におけるRTN 命令の処理を示す
フローチャートである。

【図１５】データ依存関係の検出ハード構成図である。

【図１６】本発明の第２の実施例のハードウェア構成図
である。

【図１７】第２の実施例における命令実行制御部の一部
を示す図である。

【図１８】第２の実施例におけるRTN 命令の処理を示す
フローチャートである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−163144（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−854（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−101346（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−162035（ＪＰ，Ａ)

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 命令バッファに格納された命令が同期処
   理か非同期処理かを判断し、非同期処理である場合に
   は、前記命令をキューイングするキューイング手段と、 前記キューイングされている命令が指定するレジスタ
   と、前記入力された命令が指定するレジスタとが同じレ
   ジスタであるかをチェックすることにより、データの依
   存関係をチェックするデータ依存関係チェック手段と、 該データ依存関係を調べながら同期と非同期処理を行う
   制御手段とからなることを特徴とする命令処理装置。
2. 【請求項２】 命令バッファに格納された命令が同期処
   理か非同期処理かを判断し、非同期処理である場合に
   は、前記命令をキューイングするキューイング手段と、 同期処理部または非同期処理部で割り込みが発生した場
   合、またはＣＰＵ外部からの割り込みが検出された場合
   に、キューイング済みの１個以上の非同期処理が未処理
   のまま終了または例外を発生して終了することがあり、
   このとき割り込み発生前のプログラムを再開できるよう
   に、未処理または例外を発生した全ての非同期処理の内
   容および終了方法（未実行または例外の種類）を割り込
   み発生時にプログラムに表示する手段とからなることを
   特徴とする割り込み処理方式。
3. 【請求項３】 前記表示する手段は前記キューイング手
   段とは別のレジスタにキューイング内容を退避させる手
   段を含むことを特徴とする請求項２に記載の割り込み処
   理方式。
4. 【請求項４】 前記表示する手段は前記キューイング手
   段の内容をフリージング（固定）する手段を含むことを
   特徴とする請求項２記載の割り込み処理方式。
5. 【請求項５】 命令バッファに格納された命令が同期処
   理か非同期処理かを判断し、非同期処理である場合に
   は、前記命令をキューイングするキューイング手段と、 同期処理部または非同期処理部で割り込みが発生した場
   合、またはＣＰＵ外部からの割り込みが検出された場合
   に、キューイング済みの１個以上の非同期処理が未処理
   のまま終了または例外を発生して終了することがあり、
   このとき割り込み発生前のプログラムを再開できるよう
   に、未処理または例外を発生した全ての非同期処理の内
   容および終了方法（未実行または例外の種類）を割り込
   み発生時にプログラムに表示する手段と、 割り込み発生時に示された未処理および例外を発生して
   終了した非同期処理の再開制御手順を有することを特徴
   とする割り込み処理方式。
6. 【請求項６】 命令バッファに格納された命令が同期処
   理か非同期処理かを判断し、非同期処理である場合に
   は、前記命令をキューイングするキューイング手段と、 前記キューイングされている命令が指定するレジスタ
   と、前記入力された命令が指定するレジスタとが同じレ
   ジスタであるかをチェックすることにより、データの依
   存関係をチェックするデータ依存関係チェック手段と、 非同期処理キュー内の処理と、その処理より先に非同期
   処理キューにキューイングされた処理との間のデータの
   依存関係をチェックする手段を備えることにより、入力
   された命令列のデータ依存関係を保ちつつ命令で指定さ
   れた処理を実行する処理装置であって、かつ同期処理部
   または非同期処理部で割り込みが発生した場合、または
   ＣＰＵ外部からの割り込みが検出された場合に、キュー
   イング済みの１個以上の非同期処理が未処理のまま終了
   または例外を発生して終了することがあり、このとき割
   り込み発生前のプログラムを再開できるように、未処理
   または例外を発生した全ての非同期処理の内容および終
   了方法（未実行または例外の種類）を割り込み発生時に
   プログラムに表示する非同期処理キューイング内容保存
   手段とからなることを特徴とする割り込み処理方式。
7. 【請求項７】 命令バッファに格納された命令が同期処
   理か非同期処理かを判断し、非同期処理である場合に
   は、前記命令をキューイングするキューイング手段と、 前記キューイングされている命令が指定するレジスタ
   と、前記入力された命令が指定するレジスタとが同じレ
   ジスタであるかをチェックすることにより、データの依
   存関係をチェックするデータ依存関係チェック手段と、 非同期処理キュー内の処理と、その処理より先に非同期
   処理キューにキューイングされた処理との間のデータの
   依存関係をチェックする手段を備えることにより、入力
   された命令列のデータ依存関係を保ちつつ命令で指定さ
   れた処理を実行する処理装置であって、かつ同期処理部
   または非同期処理部で割り込みが発生した場合、または
   ＣＰＵ外部からの割り込みが検出された場合に、キュー
   イング済みの１個以上の非同期処理が未処理のまま終了
   または例外を発生して終了することがあり、このとき割
   り込み発生前のプログラムを再開できるように、未処理
   または例外を発生した全ての非同期処理の内容および終
   了方法（未実行または例外の種類）を保存し割り込み発
   生時にプログラムに表示する非同期処理キューイング内
   容保持手段と、 割り込み発生時に未処理および例外を発生して終了した
   非同期処理の再開制御手順を有することを特徴とする割
   り込み処理方式。
8. 【請求項８】（１）レジスタ等のＣＰＵ資源からの入
   力、ＣＰＵ資源への出力、またはその双方を行う処理
   （ＣＰＵ資源使用処理）が同期ＣＰＵ資源使用処理と非
   同期ＣＰＵ資源使用処理の２種類に分類され、その各々
   の実行は、 同期ＣＰＵ資源使用処理を、処理を指令する命令に
   より開始し、命令の実行と同期して実行し、命令の実行
   終了時には、その命令により開始した同期ＣＰＵ資源使
   用処理を、終了して、 非同期ＣＰＵ資源使用処理を、処理を指定する命令
   により開始し、命令の実行とは非同期的に実行し、命令
   の実行終了以降に、その命令により開始した非同期ＣＰ
   Ｕ資源使用処理を終了する、同期命令・非同期命令の処
   理手段と、 （２）該処理手段がＣＰＵ資源に出力を行う非同期ＣＰ
   Ｕ資源使用処理（先行処理）を命令により開始したと
   き、該処理を開始した命令より後で発行する命令で開始
   するＣＰＵ資源使用処理（後行処理）で先行処理の資源
   への出力を入力として使用するとき、すなわち、データ
   依存関係があるときは、後行処理での資源の入力が先行
   処理での該資源への出力が終了するまで待たされ、 ＣＰＵ資源使用処理（後行処理）がある資源への出力を
   行う場合には、該処理より先に開始された全てのＣＰＵ
   資源使用処理（先行処理）による該資源へのアクセス
   （入力および出力の両者）が終了してから、後行処理は
   該資源への出力を行い、 後行処理が同期ＣＰＵ資源使用処理の場合には、先行処
   理での関係する資源へのアクセスが終了するまで後行処
   理を指定する命令の実行終了を遅らせ、すなわち、プロ
   グラムカウンタを、その後行処理を開始する命令を指し
   たままとし、 後行処理が非同期ＣＰＵ資源使用処理の場合には、後行
   処理を開始する命令の実行終了を前の処理の該資源への
   関係するアクセスが終了するまで遅らせても良いし、後
   行処理を開始する命令の実行は完了し後行処理を開始す
   るが、後行処理での該資源へのアクセスを遅らせても良
   く、 非同期ＣＰＵ資源使用処理の実行が開始すると、その入
   力が終了するまでは、後続ＣＰＵ資源使用処理での該資
   源への出力を待たせるデータ依存関係処理手段と、 （３）さらに前記処理手段が実行中のＣＰＵ資源使用処
   理で前記ＣＰＵ資源使用処理依存割り込み要因が検出さ
   れたとき、または外部割り込み等の実行中のＣＰＵ資源
   使用処理の実行結果に直接依存せずに発生する割込（Ｃ
   ＰＵ資源使用処理無依存割り込み）の割り込み要因が検
   出されたときには、 （Ａ）新 たな命令の実行は開始しないが、実行中の命令
   およびすでに実行が開始されている非同期ＣＰＵ資源使
   用処理は継続して実行し、実行可能な非同期ＣＰＵ資源
   使用処理が終了し非同期ＣＰＵ資源使用処理の状態が変
   化しなくなるのを待たせるよう指示する状態待ち手段
   と、 （Ｂ）該状態待ち手段によるＣＰＵ資源使用処理の終了
   待ちを実行後には、割り込み動作の開始時に実行中であ
   った全ての非同期ＣＰＵ資源使用処理を終了するよう前
   記処理手段に指示する非同期ＣＰＵ資源使用処理終了手
   段と、 同期ＣＰＵ資源使用処理の場合は、その処理を開始する
   命令の実行終了時に終了し、前記状態待ち手段から指示
   があったとき実行中であった同期ＣＰＵ資源使用処理も
   終了する同期ＣＰＵ資源使用処理終了手段とからなる割
   り込み処理方式。
9. 【請求項９】（４）同期ＣＰＵ資源使用処理の一部、お
   よび非同期ＣＰＵ資源使用処理の一部が、ＣＰＵ資源使
   用処理依存割り込み要因を発生したことを検出するとき
   この処理の出力を、後行処理で入力として使用すると、
   後行処理の実行結果も期待された実行結果と異なる様に
   するＣＰＵ資源使用処理依存割り込み制御手段をさらに
   具備することを特徴とする請求項８記載の割り込み処理
   方式。
10. 【請求項１０】 前記ＣＰＵ資源使用処理依存割り込み
    要因とは、ＣＰＵ資源使用処理の実行中に特定の事象が
    発生した場合に検出される割り込み要因であり、ＣＰＵ
    資源使用処理依存割り込み要因が検出された処理の出力
    が期待された結果であってその出力を後続処理で入力と
    して使用する事が期待される結果にならなかった事を示
    す割り込み要因であることを特徴とする請求項９記載の
    割り込み処理方式。
11. 【請求項１１】 前記非同期ＣＰＵ資源使用処理終了手
    段は、ＣＰＵ資源使用処理依存割り込み要因を検出せず
    に完了し、処理の出力は、期待された出力とする請求項
    ８記載の割り込み処理方式。
12. 【請求項１２】 前記非同期ＣＰＵ資源使用処理終了手
    段は、ＣＰＵ資源使用処理依存割り込み要因を検出して
    実行を終了する請求項８記載の割り込み処理方式。
13. 【請求項１３】 前記非同期ＣＰＵ資源使用処理終了手
    段は、非同期ＣＰＵ資源使用処理が先行する処理の資源
    への出力を使用する処理であり、先行する処理がＣＰＵ
    資源使用処理依存割り込み要因を検出し期待された出力
    を行わなかったときには、そのＣＰＵ資源使用非同期処
    理は未実行のまま終了し、未実行で終了した処理の出力
    に対するデータ依存関係は、消去される請求項８記載の
    記載の割り込み処理方式。
14. 【請求項１４】 前記非同期ＣＰＵ資源使用処理終了手
    段は、請求項１３で未実行となった処理の出力を入力と
    して使用する非同期ＣＰＵ資源使用処理を、未実行のま
    ま終了し、未実行で終了した処理の出力に対するデータ
    依存関係を、消去する請求項８記載の割り込み処理方
    式。
15. 【請求項１５】 前記非同期ＣＰＵ資源使用処理終了手
    段は、ＣＰＵ資源使用処理依存割り込み要因が１個でも
    検出されている場合には、すでに命令により開始されて
    いる非同期ＣＰＵ資源使用処理がこの割り込み要因とデ
    ータ依存関係が無い場合でも、未実行で終了しても良い
    請求項８記載の割り込み処理方式。
16. 【請求項１６】 前記同期ＣＰＵ終了手段は、ＣＰＵ資
    源使用処理依存割り込み要因を検出せずに完了した請求
    項８記載の割り込み処理方式。
17. 【請求項１７】 前記同期ＣＰＵ終了手段は、ＣＰＵ資
    源使用処理依存割り込み要因を検出して、処理の実行が
    終了する請求項８記載の割り込み処理方式。
18. 【請求項１８】（Ｃ）前記非同期ＣＰＵ資源使用処理終
    了手段から終了の指示があったときに資源使用処理依存
    割り込み要因が１個も検出されなかったとき： 割り込み動作を開始させた割込要因は、ＣＰＵ資源使用
    処理無依存割り込み要因であり、割り込み動作を開始さ
    せた割り込み要因に対応した割り込みを発生する割り込
    み発生手段、前記非同期ＣＰＵ資源使用処理終了手段から終了の指示
    があったときに ＣＰＵ資源使用処理依存割り込み要因が
    １個以上検出されたとき： 割り込み動作を開始させた割り込み要因によらず、ＣＰ
    Ｕ資源使用非同期処理およびＣＰＵ資源使用同期処理に
    関する情報を、１回のＣＰＵ資源使用処理依存割り込み
    でプログラムに同時に全て通知する割り込み通知手段を
    有し、複合ＣＰＵ資源使用処理依存割り込みを行い、 （３）の割り込み動作を行うことにより、割り込み発生
    後には、割り込み発生前に実行していたプログラムで実
    行が開始された非同期ＣＰＵ資源使用処理が原因となっ
    たＣＰＵ資源使用処理依存割り込み要因が新たに検出さ
    れない事が保証され、また、割り込み発生後には、ＣＰ
    Ｕの全資源が解放されている事が保証される（割り込み
    発生前に開始された非同期ＣＰＵ資源使用処理の出力と
    なっている為に、ＣＰＵ資源として使用するＣＰＵ資源
    使用処理の実行開始が送らされる事がない事が保証され
    る）ことを特徴とする請求項８記載の割り込み処理方
    式。
19. 【請求項１９】（５）さらに、ＣＰＵ資源使用処理依存
    割り込みが発生したとき、再開期待ＣＰＵ資源使用処理
    依存割り込み要因のみが割り込み要因として依存する場
    合には、発生した全ての再開期待ＣＰＵ資源使用処理依
    存割り込みに対する適当な処理の後、元のプログラムを
    再開できる可能性があり、 ＣＰＵ資源使用処理依存割り込みの発生時に、再開期待
    ＣＰＵ資源使用処理依存割り込みを発生した処理および
    未実行で終了したＣＰＵ資源使用処理の各々に対して、 割り込み元のプログラムに復帰するＣＰＵ資源使用
    処理を実行すると、指定した再開期待ＣＰＵ資源使用処
    理依存割り込み要因を検出した処理、および未実行で終
    了した処理が再実行されるか 割り込み要因処理プログラムが、処理をシミュレー
    ションするのに十分な情報を割り込み時にプログラムに
    表示し、要因発生元のプログラムの再開が期待されるあ
    る種のＣＰＵ資源使用処理依存割り込み要因で、割り込
    み時に入力データか保存されていることが必要な場合に
    は、その割り込み要因の発生時に、その要因を発生した
    処理の入力資源を出力先とする後続処理は、全て未実行
    で終了させる再開期待ＣＰＵ資源使用処理割り込み手段
    を具備し、 このことにより、再開期待ＣＰＵ資源使用処理依存割り
    込み要因の発生時に、割り込み要因を発生したプログラ
    ムを再開できるようにすることを特徴とする請求項８記
    載の割り込み処理方式。
20. 【請求項２０】 一部のＣＰＵ資源使用処理保存割り込
    み要因は、対応する割り込み要因処理プログラムによる
    適当な処理の実行後にその割り込み要因を発生したプロ
    グラムの再開が期待されることがあり、ページ不在等の
    割り込み要因となり、この種のＣＰＵ資源使用処理依存
    割り込み要因を、再開期待ＣＰＵ資源使用処理依存割り
    込み要因と呼ぶ請求項１９記載の割り込み処理方式。
21. 【請求項２１】（１）レジスタ等のＣＰＵ資源からの入
    力資源への出力、またはその双方向を行うＣＰＵ資源使
    用処理を、同期ＣＰＵ資源使用処理と非同期ＣＰＵ資源
    使用処理の２種類に分類し、 同期ＣＰＵ資源使用処理は、処理を指令する命令に
    より開始され、命令の実行と同期して実行され、命令の
    実行終了時には、その命令により開始された同期ＣＰＵ
    資源使用処理を、終了しており、 非同期ＣＰＵ資源使用処理は、処理を指定する命令
    により開始し、命令の実行とは非同期的に実行し、命令
    の実行終了以降に、その命令により開始した非同期ＣＰ
    Ｕ資源使用処理を終了する同期命令−非同期命令の処理
    手段と、 （２）該処理手段がＣＰＵ資源に出力を行う非同期ＣＰ
    Ｕ資源使用処理（先行処理）が命令により開始されたと
    き、該当処理を開始した命令より後で発行される命令で
    開始されるＣＰＵ資源使用処理（後行処理）で先行処理
    の資源への出力を入力として使用するときは，後行処理
    での資源の入力が先行処理での該当資源への出力が終了
    するまで待たされ、 ＣＰＵ資源使用処理（後行処理）がある資源への出力を
    行う場合には、該当処理より先に開始された全てのＣＰ
    Ｕ資源使用処理（先行処理）による該当資源へのアクセ
    ス（入力および出力の両者）が終了してから、後行処理
    は該資源への出力を行い、 後行処理が同期ＣＰＵ資源使用処理の場合には、先行処
    理での関係する資源へのアクセスが終了するまで後行処
    理を指定する命令の実行終了を遅らせ、プログラムカウ
    ンタは、その後行処理を開始する命令を指したままと
    し、後行処理が非同期ＣＰＵ資源使用処理の場合には、
    後行処理を開始する命令の実行終了を前の処理の該当資
    源への関係するアクセスが終了するまで遅らせても良い
    し、後行処理を開始する命令の実行は完了し後行処理を
    開始するのが後行処理での該当資源へのアクセスを遅ら
    せても良く、 非同期ＣＰＵ資源使用処理の実行が開始されると、その
    実行が終了するまでは、後続ＣＰＵ資源使用処理での該
    当資源への出力を待たせるデータ依存関係処理手段と、 （３）同期ＣＰＵ資源使用処理の一部、および非同期Ｃ
    ＰＵ資源使用処理の一部は、ＣＰＵ資源使用処理依存割
    り込み要因を発生し、ＣＰＵ資源使用処理依存割り込み
    要因とは、ＣＰＵ資源使用処理の実行中に特定の事象が
    発生した場合に検出される割り込み要因であり、ＣＰＵ
    資源使用処理依存割り込み要因が検出された処理の出力
    が期待された結果であってその出力を後続処理で入力と
    して使用する事が期待される結果とならなかった事を示
    す割り込み要因であり、 ＣＰＵ資源使用処理依存割り込み要因の検出された処理
    の出力を、後行処理で入力として使用すると、後行処理
    の実行結果も期待された実行結果と異なる様になし、 （４）実行中ＣＰＵ資源使用処理でＣＰＵ資源使用処理
    依存割り込み要因が検出されたとき、または外部割り込
    み等の実行中のＣＰＵ資源使用処理の実行結果に直接依
    存せずに発生する割込（ＣＰＵ資源使用処理無依存割り
    込み）の割り込み要因が検出されたときには、ハードウ
    ェアは以下の割り込み動作を行い、（Ａ）新 たな命令の実行は開始しないが、実行中の命令
    およびすでに実行が開始されている非同期ＣＰＵ資源使
    用処理は継続して実行し、実行可能な全ての非同期ＣＰ
    Ｕ資源使用処理が終了し非同期ＣＰＵ資源使用処理の状
    態が変化しなくなるのを待たせるよう指示する状態待ち
    手段と、 （Ｂ）該状態待ち手段によるＣＰＵ資源使用処理の終了
    待ちを実行後には、割り込み動作の開始時に実行中であ
    った全ての非同期ＣＰＵ資源使用処理は、以下のいずれ
    か１つの方法で終了し、 非 ＣＰＵ資源使用処理依存割り込み要因を検出せず
    に完了し、処理の出力は、期待された出力とし、 非 ＣＰＵ資源使用処理依存割り込み要因を検出して
    実行が終了し、 非 非同期ＣＰＵ資源使用処理が先行する処理の資源
    への出力を使用する処理であり、先行する処理がＣＰＵ
    資源使用処理依存割り込み要因を検出し期待された出力
    を行わなかったときには、そのＣＰＵ資源使用非同期処
    理は未実行のまま終了し、未実行で終了した処理の出力
    に対するデータ依存関係は、消去され、 非 非または非で未実行となった処理の出力を入
    力として使用する非同期ＣＰＵ資源使用処理は、未実行
    のまま終了し、未実行で終了した処理の出力に対するデ
    ータ依存関係は、消去され、 非 ＣＰＵ資源使用処理依存割り込み要因が１個でも
    検出されている場合には、すでに命令により開始されて
    いる非同期ＣＰＵ資源使用処理がこの割り込み要因とデ
    ータ依存関係が無い場合でも、未実行で終了するよう前
    記処理手段に指示する非同期ＣＰＵ資源使用処理終了手
    段と、 同期ＣＰＵ資源使用処理の場合は、その処理を開始する
    命令の実行終了時に以下のいずれか１つの方法で終了
    し、（Ａ）の操作が終了したときに、実行中であった同
    期ＣＰＵ資源使用処理もこれらのいずれかの方法で終了
    し、 同 ＣＰＵ資源使用処理依存割り込み要因を検出せず
    に完了し、 同 ＣＰＵ資源使用処理依存割り込み要因を検出し
    て、処理の実行が終了す る同期ＣＰＵ資源使用処理終了
    手段と、 （Ｃ）（Ｂ）でＣＰＵ資源使用処理依存割り込み要因が
    １個も検出されなかったとき： 割り込み動作を開始させた割り込み要因は、ＣＰＵ資源
    使用処理無依存割り込み要因であり、ハードウェアは、
    割り込み動作え開始させた割り込み要因に対応した割り
    込みを発生する割り込み発生手段と、 （Ｄ）（Ｂ）で 資源使用処理依存割り込み要因が１個以
    上検出されたとき： 割り込み動作を開始させた割り込み要因によらず、
    （Ｂ）の非〜非となったＣＰＵ資源使用非同期処理
    および同となったＣＰＵ資源使用同期処理に関する情
    報を、１回のＣＰＵ資源使用処理依存割り込みでプログ
    ラムに同時に全て通知する割り込み通知手段と、 （４）の割り込み動作を行うことにより、割り込み発生
    後には、割り込み発生前に実行していたプログラムで実
    行が開始された非同期ＣＰＵ資源使用処理が原因となっ
    たＣＰＵ資源使用処理依存割り込み要因が新たに検出さ
    れない事が保証され、また、割り込み発生後には、ＣＰ
    Ｕの全資源が解放されている事が保証され（割り込み発
    生前に開始された非同期ＣＰＵ資源使用処理の出力とな
    っている為に、ＣＰＵ資源として使用するＣＰＵ資源使
    用処理の実行開始が送らされる事がない事が保証され
    る）、 （５）一部のＣＰＵ資源使用処理依存割り込み要因処理
    プログラムによる適当な処理の実行後にその割り込み要
    因を発生したプログラムの再開が期待される事があり
    （ページ不在等の割り込み要因）（ここでは、この種の
    ＣＰＵ資源使用処理依存割り込み要因を、再開期待ＣＰ
    Ｕ資源使用処理依存割り込み要因と呼ぶ）、 ＣＰＵ資源使用処理依存割り込みが発生したとき、再開
    期待ＣＰＵ資源使用処理依存割り込み要因のみが割り込
    み要因として存在する場合には、発生した全ての再開期
    待ＣＰＵ資源使用処理依存割り込みに対する適当な処理
    の後、元のプログラムを再開できる可能性があり、 ＣＰＵ資源使用処理依存割り込みの発生時に、再開期待
    ＣＰＵ資源使用処理依存割り込みを発生した処理および
    未実行で終了したＣＰＵ資源使用処理の各々に対して、
    以下のいずれかが可能であるようにする 割り込み元のプログラムに復帰するＣＰＵ資源使用
    処理を実行すると、指定した再開期待ＣＰＵ資源使用処
    理依存割り込み要因を検出した処理、および未実行で終
    了した処理が再実行される、かまたは、 割り込み要因処理プログラムが、処理をシュミレー
    ションするのに十分な情報を割り込み時にプログラムに
    表示する表示手段と、 要 因発生元のプログラムの再開が期待されるある種のＣ
    ＰＵ資源使用処理依存割り込み要因で、割り込み時に入
    力データが保存されていることが必要な場合には、その
    割り込み要因の発生時に、その要因を発生した処理の入
    力資源を出力先とする後続処理は、全て未実行で終了さ
    せる再開期待ＣＰＵ資源使用処理割り込み手段を具備
    し、 このことにより、再開期待ＣＰＵ資源使用処理依存割り
    込み要因の発生時に、割り込み要因を発生したプログラ
    ムを再開できるようにすることを特徴とする命令処理装
    置。
22. 【請求項２２】 少なくとも、レジスタ等、中央処理装
    置（ＣＰＵ）の資源を使用する処理を指定する命令によ
    り開始され、該命令の実行と同期して実行される同期Ｃ
    ＰＵ資源使用処理と、該中央処理装置（ＣＰＵ）の資源
    を使用する処理を指定する命令により開始され、該命令
    の実行とは非同期的に実行される非同期ＣＰＵ資源使用
    処理とがあって、 該同期ＣＰＵ資源使用処理と、非同期ＣＰＵ資源使用処
    理との間、又は非同期ＣＰＵ資源使用処理間に、データ
    依存関係が保たれるように制御され、 上記同期ＣＰＵ資源使用処理、または、非同期ＣＰＵ資
    源使用処理の実行中に発生する割り込み処理は：プログ
    ラム割り込み等、上記中央処理装置（ＣＰＵ）の資源使
    用処理に依存する割り込み要因と、入出力割り込み等、
    該中央処理装置（ＣＰＵ）の資源使用処理に依存しない
    割り込み要因による割り込み処理が行われるデータ処理
    装置において、 上記割り込み要因の何れかが検出されたとき、そのと
    き、中央処理装置（ＣＰＵ）で実行中の上記同期ＣＰＵ
    資源使用処理／非同期ＣＰＵ資源使用処理を指示する命
    令の終了時点で、次の命令の実行の開始を抑止し、既
    に、実行中の複数個の上記非同期ＣＰＵ資源使用処理の
    実行終了を待つと共に、該非同期ＣＰＵ資源使用処理の
    終了条件を記憶しておき、 上記全ての非同期ＣＰＵ資源使用処理の実行終了時点で
    上記非同期ＣＰＵ資源使用依存の割り込み要因を発生さ
    せ、該発生した用意の割り込み処理の終了した時点で、
    上記記憶しておいた、該非同期ＣＰＵ資源使用処理終了
    条件に基づいて、該中央処理装置（ＣＰＵ）のハードウ
    ェア状態を復元することを特徴とする割り込み処理方
    法。