JPH086790A - プロセッサ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 パイプラインにおいて、スカラ実行時に割込
みが発生したとき、正確な割込み処理制御を可能とする
プロセッサ制御装置を提供すること。 【構成】 パイプラインでマクロ命令を実行し、複数の
マクロ命令を同時に実行可能であり、命令の例外発生タ
イミングを知る発生タイミング指示部ＩＧＭと、スカラ
実行とシングル実行を制御するスカラシングル実行制御
部を備え、命令アドレス保持部ＩＡ０と、リクエストタ
イプ保持部ＲＱＡと、命令シーケンス保持部ＳＥＱ０
と、シングルスカラ実行保持部ＭＩＥ０と、リードサイ
ズ保持部ＲＢＡと、ライトサイズ保持部ＡＣＡと、リク
エストアドレス保持部ＳＡＲと、リクエスト自動挿入指
示部ＬＳＴ２と、上記命令の例外発生タイミングが、命
令実行途中である場合、例外処理後に再度リクエストを
出し直すことを可能にするリクエスト再出部ＳＡＲＱと
を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプロセッサ制御装置に係
り、特にパイプライン・プロセッサの命令処理の制御に
関するものである。プロセッサの高速化の要求に伴い、
スーパーパイプラインやスーパースカラ技術が提案さ
れ、用いられているが、スーパースカラ実行は、複数の
命令を同時に実行するため、複数の例外が同時に発生す
るが、プロセッサは正確な割込み処理制御を要求され
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のスーパースカラプロセッサでは、
スカラ実行中つまり複数の命令を同時に実行中に例外が
発生すると、正確な割込みを保証するため、割込み先で
その時点の実行命令コード等を解析し、例外処理完了後
にそれらの命令をエミュレーションして完了させ、次の
命令列から実行を再開する処理を行ったり、あるいは演
算命令のオーバーフロー例外をなくし、ソフトでチェッ
クが必要な場合には、演算命令の後ろに挿入して例外を
刈り取る専用命令を設けているものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
エミュレーションでは、リカバリ処理が複雑でかつ時間
がかかるという欠点があり、後者の専用命令を用いる場
合には、従来からのアーキテクチャを資産継承している
場合には、アーキテクチャの変更及び拡張の必要があ
り、適用が難しい。

【０００４】そこで、割込みのタイミング等を従来のま
ま変更することなく、スーパースカラ実行を行い、マイ
クロコードにより割込みを処理するシステムを考えて、
その場合に存在する問題点を考察する。

【０００５】スーパースカラで実行を行わないシステム
では、各マクロ命令は１命令単位で実行を行っていたた
め、命令に関して発生する割込みは命令実行順でかつ１
つに限られていた。ところが、スーパースカラで命令を
実行すると、例外が発生した際、例外の発生した命令よ
りも本来後ろにあるべき命令はキャンセルされ、例外処
理完了後、再度実行する必要がある。

【０００６】このため、再開処理の方法として、割込み
アドレス等からメモリ中の命令列をリードし、分析した
のち再開命令を実行することを考えたが、前記同様に処
理が複雑化し、処理速度の低下は免れない。また分岐命
令が同時に実行されていると、分岐動作が途中で中断さ
れるため分岐先からの継続実行が難しい。

【０００７】本発明ではこれらのことを考慮して、命令
シーケンス分析及びスカラ実行状態等を簡単に判定し、
命令の完了、キャンセル等を簡単に行えるプロセッサ制
御装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の請求項１の発明では、図１に示す如く、パ
イプラインでマクロ命令を実行し、更に複数のマクロ命
令を同時に実行可能な、つまりスーパースカラ実行可能
なプロセッサにおいて、マイクロコードによりリードラ
イト可能な、マクロ命令の命令アドレスを保持する命令
アドレス保持部ＩＡ０と、マイクロコードによりリード
ライト可能な、マクロ命令のリクエストのタイプを保持
するリクエストタイプ保持部ＲＱＡと、マイクロコード
によりリードライト可能な、マクロ命令の命令シーケン
スを保持する命令シーケンス保持部ＳＥＱ０と、マイク
ロコードによりリードライト可能な、マクロ命令がスカ
ラ実行（複数命令実行）かスカラ実行かを保持するシン
グルスカラ実行保持部ＭＩＥ０と、マクロ命令のリクエ
ストのリードサイズを示すリードサイズ保持部ＲＢＡ
と、マイクロコードによりリードライト可能な、マクロ
命令のリクエストのライトサイズを示すライトサイズ指
示部ＡＣＡと、マイクロコードによりリードライト可能
な、上記リクエストのアドレスを保持するリクエストア
ドレス保持部ＳＡＲと、マイクロコードによりリードラ
イト可能な、マクロ命令のリクエストがバウンダリを跨
がる場合にリクエストが２つに分割されたことを示し、
ハードの後半のリクエストを自動的に挿入することを示
すリクエスト自動挿入指示部ＬＳＴ２と、例外発生タイ
ミングが命令実行途中か命令の切れ目かを示す発生タイ
ミング指示部ＩＧＭを有する。

【０００９】そして例外発生タイミングが命令実行途中
の場合、例外処理後に、再度リクエストを出し直すこと
を可能にするリクエスト再出部ＳＡＲＱ及び、例外発生
タイミングが命令の切れ目である場合に再度リクエスト
を出し直すことを可能にするリクエスト再出部ＳＡＤＱ
を設ける。

【００１０】更にパイプＥ１においては、本発明の請求
項２の発明に記載のように、マイクロコードによりリー
ド可能な、マクロ命令の命令のアドレス又はそれを含む
命令列の先頭アドレスを保持する命令アドレス保持部Ｉ
ＡＤと、マイクロコードによりリードライト可能な、マ
クロ命令あるいはそれを含む命令列のリクエストのタイ
プを保持するリクエストタイプ保持部ＲＱＤと、マイク
ロコードによりリードライト可能な、マクロ命令あるい
はそれを含む命令列のリクエストのサイズを保持するサ
イズ保持部ＡＣＤと、マイクロコードによりリードライ
ト可能な、上記リクエストのアドレスを保持するリクエ
ストアドレス保持部ＳＡＤと、マイクロコードによりリ
ードライト可能な、マクロ命令あるいはそれを含む命令
列の命令シーケンスを保持する命令シーケンス保持部Ｓ
ＥＱＤと、マイクロコードによりリードライト可能な、
マクロ命令あるいはそれを含む命令列がスカラ実行かシ
ングル実行かを保持するシングルスカラ実行保持部ＭＩ
ＥＤと、マイクロコードによりリードライト可能な、マ
クロ命令あるいはそれを含む命令列によるゼネラルレジ
スタ書込みがあることを示すゼネラルレジスタ書込指示
部ＧＲＷＤと、マイクロコードによりリードライト可能
な、マクロ命令あるいはそれを含む命令列のうち、演算
命令のゼネラルレジスタ書込み番号を保持する演算命令
用ＧＲ番号保持部Ｒ１ＷＡＤと、マイクロコードにより
リードライト可能な、マクロ命令あるいはそれを含む命
令列のうちロード命令のゼネラルレジスタ書込み番号を
保持するロード命令用ＧＲ番号保持部Ｒ１ＷＬＤを有す
る。

【００１１】なお、本発明の請求項３では、スカラ実行
中の命令のうち、ロード命令用ＧＲ番号保持部Ｒ１ＷＬ
Ｄ及びリクエストタイブ保持部ＲＱＤをクリアした後、
リクエスト再出部ＳＡＤＱを動作させることにより演算
命令のみを完了させることができ、演算命令用ＧＲ番号
保持部Ｒ１ＷＡＤをクリアしてリクエスト再出部ＳＡＤ
Ｑを動作させることによりロードストア命令のみを完了
することを可能にする。

【００１２】本発明の請求項４では、マクロ命令途中の
例外に対して再開処理時、リクエスト再出部ＳＡＤＱ
と、リクエスト再出部ＳＡＲＱを連続して動作させるこ
とにより保留中のリクエスト及びゼネラルレジスタへの
書込みを完了できるようにする。

【００１３】本発明の請求項５では、マクロ命令途中の
例外に対しては、上記シングルスカラ実行保持部ＭＩＥ
０をチェックしてこれが例えば「１」のときその例外が
スカラ実行時に発生し、「０」のときその例外がシング
ル実行時に発生したと判断し、マクロ命令の切れ目の例
外に対しては上記シングルスカラ実行保持部ＭＩＥＤを
チェックしてこれが例えば「１」のとき、その例外がス
カラ実行時に発生し、「０」のときその例外がシングル
実行時に発生したものと判断し、例外処理からの再開処
理を変更できるようにする。

【００１４】本発明の請求項６では、シングルスカラ実
行保持部ＭＩＥ０をチェックしてこれが例えば「１」の
とき上記命令シーケンス保持部ＳＥＱ０をチェックし
て、例外を発生したスカラ実行命令列の命令順序は、こ
の命令シーケンス保持部ＳＥＱ０が「１」のとき演算命
令→ロードストア命令の順であり、これが「０」のとき
ロードストア命令→演算命令の順であることを示し、ま
たシングルスカラ実行保持部ＭＩＥＤをチェックしてこ
れが例えば「１」のとき上記命令シーケンス保持部ＳＥ
ＱＤをチェックして、例外を発生したスカラ実行命令列
の命令順序は、この命令シーケンス保持部ＳＥＱＤが例
えば「１」のとき演算命令→ロードストア命令の順であ
り、これが「０」のときロードストア命令→演算命令の
順であることを示し、これらの情報により例外処理から
の再開処理を変更できるようにする。

【００１５】本発明の請求項７では、演算命令で例外が
発生した場合、同時に実行中のロードストア命令のリク
エストを抑止し、リクエストによる例外は発生しないよ
うにして、リクエストの再投入を可能とする。

【００１６】本発明の請求項８では、演算命令で例外が
発生した場合、同時に実行中のロードストア命令のリク
エストを抑止し、リクエストによる例外は発生しないよ
うにし、スカラ実行中の命令列のうち、ロードストア命
令又は演算命令のいずれかあるいは両方の命令実行完了
をキャンセルすることを可能にする。

【００１７】本発明の請求項９では、命令実行中に例外
を検出した場合、シングル実行ならば命令アドレス保持
部ＩＡ０に保持されたアドレスをもとに例外を発生した
命令の次の命令から再フェッチを行い、スカラ実行でロ
ードストア命令で例外が発生し、スカラ命令列がロード
ストア命令、演算命令、分岐命令の順である場合、ロー
ドストア命令のみ完了させ、演算命令から再フェッチを
行い、スカラ実行でロードストア命令で例外が発生し、
スカラ命令列が演算命令、ロードストア命令、分岐命令
の順である場合、演算命令とロードストア命令を完了さ
せ、分岐命令から再フェッチを行うようにする。

【００１８】本発明の請求項１０では、命令の切れ目に
例外を検出した場合、シングル実行ならば、次命令即ち
命令アドレス保持部ＩＡ０に保持されたアドレスから再
フェッチを行い、スカラ実行でロードストア命令で例外
が発生し、スカラ命令列がロードストア命令、演算命
令、分岐命令の順である場合、ロードストア命令のみ完
了させ、演算命令から再フェッチを行い、スカラ実行で
ロードストア命令で例外が発生し、スカラ命令列が演算
命令、ロードストア命令、分岐命令の順である場合、演
算命令とロードストア命令を完了させ、分岐命令から再
フェッチを行うようにする。

【００１９】本発明の請求項１１では、命令の切れ目に
例外を検出した場合、スカラ実行で演算命令で例外が発
生し、スカラ命令列が演算命令、ロードストア命令、分
岐命令の順である場合、演算命令のみを完了させ、ロー
ドストア命令から再フェッチを行い、スカラ実行で演算
命令で例外が発生し、スカラ命令列がロードストア命
令、演算命令、分岐命令の順である場合、実行モードを
シングルモードにして再度ロードストア命令から再フェ
ッチを行うようにする。

【００２０】本発明の請求項１２では、スカラ実行時
に、アドレス指定例外あるいはオペレーション例外で割
込みが発生した場合には、実行モードをシングルモード
にして次命令から再フェッチを行い割込み時の状態を単
純化した状態で再度割込みを発生させるようにする。

【００２１】本発明の請求項１３では、スカラ実行時
に、命令系の例外が発生した場合にはロードストア命令
及び演算命令は完了させ、実行モードをシングルモード
にして、以降の命令から再フェッチを行い、すべての発
行可能な命令を完了したのち例外処理を行うようにす
る。

【００２２】本発明の請求項１４では、シングルモード
で再度例外が発生し、処理を完了したらその再開処理時
にスカラモードに戻すようにする。

【００２３】

【作用】命令の実行中に割込みが発生したとき、例外検
出部がこれを検知して例外要因を分析する。例えばリク
エスト命令による例外であってＴＬＢ（Ｔｒａｎｓｌａ
ｔｉｏｎ Ｌｏｏｋａｓｉｄ Ｂｕｆｆｅｒ）フォルト
等が分析される。そしてこの割込みの発生が命令の切れ
目か、命令の実行中であるかを発生タイミング指示部Ｉ
ＧＭをみて識別する。例えばＩＧＭ＝「０」のとき命令
実行中と判断し、ＩＧＭ＝「１」のとき命令の切れ目で
割込みが発生したものと判断する。

【００２４】命令の実行中で割込みが発生した場合に
は、シングルスカラ実行保持部ＭＩＥ０が「１」か
「０」かをチェックし、ＭＩＥ０が「０」のとき例えば
シングル実行と判断し、再開アドレスは、図示省略した
パイプＰ１の命令アドレス保持部に再開アドレスが保持
された次命令から実行するため、これを再開アドレスと
して設定する。

【００２５】しかしシングルスカラ実行保持部ＭＩＥ０
が「１」のときスカラ実行であるので、命令シーケンス
保持部ＳＥＱ０をチェックする。このＳＥＱ０が「０」
のとき、スカラ実行している複数の命令の先頭がロード
ストア命令（ＬＳ命令）であるので、命令アドレス保持
部ＩＡ０に保持されたアドレスに命令長のバイト数であ
る４を加算したものを再開アドレスとして設定する。

【００２６】命令シーケンス保持部ＳＥＱ０が「１」の
ときは複数の命令の先頭が演算命令（ＡＬＵ命令）であ
るので、割込みの発生しているロードストア命令の次の
命令から再開させるため、命令アドレス保持部ＩＡ０に
保持されたアドレスに８を加算したものを再開アドレス
として設定する。

【００２７】それから例外処理、例えばＴＬＢフォルト
の場合にはＴＬＢのエントリーの入れ替えの如き例外処
理を行い、実行モードをスカラモードに戻す。そしてリ
クエスト再出部ＳＡＤＱにより、例外を発生したリクエ
ストを再度出し直してこれを完了させる。

【００２８】また例外を発生したリクエストの次のサイ
クルで出しているリクエストが存在するとき、これをリ
クエスト再出部ＳＡＲＱにより実行させる。ところで、
前記発生タイミング指示部ＩＧＭ＝「１」のときは、命
令の切れ目で割込みが発生した場合であるので、例外処
理を行い、シングルスカラ実行保持部ＭＩＥＤが「０」
のときシングル実行と判断し、パイプＰ０の命令アドレ
ス保持部ＩＡ０に保持されている命令のアドレスを再開
アドレスとしてセットし、リクエスト再出部ＳＡＤＱに
より、例外を発生したリクエストを再度出し直す。

【００２９】しかしシングルスカラ実行保持部ＭＩＥＤ
が「１」のとき、スカラ実行と判断し、次に命令シーケ
ンス保持部ＳＥＱＤをチェックする。このＳＥＱＤが
「０」のとき、スカラ実行している複数の命令の先頭が
ロードストア命令（ＬＳ命令）であるので、命令アドレ
ス保持部ＩＡＤに保持されたアドレスに命令のバイト数
である４を加算したものを再開アドレスとして設定す
る。

【００３０】命令シーケンス保持部ＳＥＱＤが「１」の
ときは複数の命令の先頭が演算命令（ＡＬＵ命令）であ
るので、割込みの発生しているロードストア命令の次の
命令から再開させるため、命令アドレス保持部ＩＡＤに
保持されたアドレスに８を加算したものを再開アドレス
として設定する。

【００３１】それからリクエスト再出部ＳＡＤＱによ
り、例外を発生したリクエストを再度出し直してこれを
完了させる。このように、複数命令を実行している場合
でも、例外が発生したとき、これに対する例外処理を行
い、例外の発生した命令を再度実行するとともに、それ
以外の命令も実行させることができる。

【００３２】

【実施例】本発明の一実施例を図２〜図１１に基づき説
明する。図２はパイプラインにおいて同時実行の命令シ
ーケンスのパターン説明図、図３はパイプラインと割込
みタイミング説明図、図４は本発明を実施したデータ処
理装置の概略図、図５は本発明の一実施例構成図、図６
はリクエスト制御回路構成図、図７は命令の実行中に割
込みが発生した場合（リクエスト命令による例外）の動
作説明図、図８は命令の切れ目で割込みが発生した場合
（リクエストＴＬＢフォルト以外）の動作説明図、図９
は命令の切れ目で割込みが発生した場合（ＬＳ命令で例
外が発生）の動作説明図、図１０はアドレス指定の例外
（ＡＤＥＸ例外）あるいはオペレーション例外（ＯＰＥ
Ｘ例外）の発生した場合の動作説明図、図１１は命令系
の例外が発生した場合の動作説明図である。

【００３３】まず図２により、スーパースカラ実行を行
った場合の命令シーケンスパターンを示す。図２におい
てＬＳはロードストア命令、ＡＬＵは演算命令、ＢＲは
分岐命令をそれぞれ示す。従って図２のａは命令列が演
算命令→ロードストア命令→分岐命令の順に並んでいた
場合でこれら３命令を同時に投入した場合を示し、ｂは
演算命令→ロードストア命令の２命令を同時実行した場
合を、ｃは演算命令→分岐命令の２命令を同時実行した
場合を、ｄはロードストア命令→演算命令→分岐命令の
３命令を同時実行した場合を、ｅはロードストア命令→
演算命令の２命令を同時実行した場合を、ｆはロードス
トア命令→分岐命令の２命令を同時実行した場合をそれ
ぞれ示す。

【００３４】図３はパイプラインの構造と当パイプライ
ンにおける割込みタイミングの一例を示す。本発明の各
部の制御及び実施例の場合のパイプラインの構造はこの
図３の制御を用いているものとする。またスカラ実行す
る命令の命令長は、例えば４バイトの固定長とする。

【００３５】図３においてＰ３〜Ｐ０、Ｅ１はそれぞれ
各パイプのステージを示しており、Ｐ３はフェッチステ
ージ、Ｐ２はデコードステージ、Ｐ１は演算ステージ、
Ｐ０はメモリアクセスステージ、Ｅ１はゼネラルレジス
タ（ＧＲ）ライトバックステージである。そして、
は図２のａ〜ｆで示した同時実行の命令が一度に入って
いることを示す。

【００３６】また、図３においてＥＩは命令が完了でき
る状態になったことを示す信号Ｅｎｄ Ｉｎｓｔｒｕｃ
ｔｉｏｎである。この信号がオンのとき例外要因があれ
ば、割込みが発生する。ＲＥＱはリクエストであり、ロ
ード命令のときはリードせよというリクエストが出力さ
れ、ライト命令のときはストアせよというリクエストが
出力される。そしてＳＴ０、ＳＴ１はリクエストに制御
を移すためのステージ信号を示す。

【００３７】ＩＮＴ０、ＩＮＴ１は割込みに制御を移す
ためのステージ信号である。割込みの発生するタイミン
グには、図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）で示すパターンが
ある。

【００３８】図３（Ａ）は命令の切れ目で割込む場合を
示している。これはの命令のパイプＰ０のＥＩで割込
む。例外を発生したのはの命令であり、の命令のリ
クエストが例外要因ならそのリクエストは抑止され、ス
テージＳＴ１がでない。したがって命令は未完了であ
る。更にに入っている命令も実行の途中で止まる。×
印はこれらの状態を示す。なお☆印は割込み要因の発生
を示す。

【００３９】図３（Ｂ）も命令の切れ目で割込む場合を
示すが、この場合割込みを発生したのは命令であり、
未定義の命令とかアドレス指定例外の命令のように実行
してはいけない命令を実行しようとしたことによる割込
みが発生した場合である。この場合は、割込みは１つ先
のタイミングで検出する。図３（Ａ）と同じタイミング
で検出すると、実行終了の可能性があるので、１つ前の
タイミングで割込む。このため、図３（Ｂ）に示す如
く、割込むタイミングはの命令のＥＩであり、（Ａ）
と同じタイミングとなる。この場合の命令のリクエス
トは例外を発生していないので、リクエストＲＥＱに対
するステージＳＴ０、ＳＴ１は実行され、リクエストは
完了しているものとなる。しかしによるリクエストＲ
ＥＱに対してはステージＳＴ０は実行されない。

【００４０】図３（Ｃ）は、命令の途中で割込む場合を
示す。例えばメモリに連続的に複数回にわたってライト
している途中でページフォルトの如き例外が発生した場
合である。この場合には割込みのトリガはリクエストＲ
ＥＱのステージ信号ＳＴ０である。このステージ信号Ｓ
Ｔ０がＯＮのとき、例外要因があると割込みが引き起こ
される。

【００４１】図４は本発明を実施したデータ処理装置を
示す。１はメモリ制御回路であり、データ用キャッシュ
２と、命令用キャッシュ３を有し、中央処理装置ＣＰＵ
からのアクセス要求に基づきデータや命令をリード、ラ
イトするものである。

【００４２】データ用キャッシュ２には１次キャッシュ
４とＴＬＢ５が設けられ、ＴＬＢ５はＣＰＵからアクセ
ス先のデータが１次キャッシュ４に存在するか否かチェ
ックし、存在すればこれを読み出してＣＰＵに渡し、存
在しなければ、これをＣＰＵに通知する。

【００４３】命令用キャッシュ３にも１次キャッシュ６
とＴＬＢ７が設けられる。ＴＬＢ７はＣＰＵからアクセ
ス先の命令が１次キャッシュ６に存在するか否かチェッ
クし、存在すればこれを読み出してＣＰＵに渡し、存在
しなければ、これをＣＰＵに通知する。

【００４４】ＣＰＵには読出部８、解読部９、演算部１
０、メモリアクセス部１１、ライトバック部１２、イン
ストラクション・バッファ１３、リード・バッファ１
４、ゼネラル・レジスタ１５、例外検出部１６、リクエ
スト制御回路１７、ロジック及びマイクロプログラム保
持部１８、偏位値加算部１９、リクエストアドレス保持
部ＳＡＲ、スカラシングル実行制御部ＳＳＭＳ等が設け
られる。なおＰ３〜Ｐ０、Ｅ１はパイプのステージを示
す。

【００４５】例外検出部１６は、例えばＴＬＢフォルト
とか、アドレス指定例外とかの如き例外の発生及びその
要因を検出するものである。リクエスト制御回路１７
は、演算部１０でオーバーフローが生じたときそのあと
のリクエストの実行を阻止するものであり、図６に示す
如く、演算部１０から例えばオーバーフローが生じて例
外が発生したとき例外発生信号「１」が出力され、論理
回路２３がオフになる。これに続き、リクエスト生成回
路２１からリクエストＲＥＱが出力されたとき、前記論
理回路２３がオフになっているので、これを抑止するこ
とができる。

【００４６】この図６はリクエストのステージ回路を示
し、リクエスト生成回路２１はリクエスト生成の制御ロ
ジックで構成され、２２、２４はリクエストのステージ
を生成するフリップ・フロップである。演算部１０で演
算された結果、例外が発生したとき、例外発生信号
「１」が出力され、論理回路２３がオフになり、リクエ
ストＲＥＱのステージ信号ＳＴ０を抑止される。

【００４７】このように、演算命令、ロード命令が同時
に実行されているとき、演算命令が例外を引き起こすと
ロード命令のリクエストＲＥＱが抑止されるため、割込
み発生後にシングル実行に切り換えて、先頭の命令から
再度実行させることが可能となる。もし、このリクエス
ト制御回路１７がなければ、スカラ実行により演算命令
の後にあるロード命令を同時実行している場合には、先
にロード命令が完了しているため正確な割込みを実現す
るのが難しい。

【００４８】ロジック及びマイクロプログラム保持部１
８は、本発明における割込み制御を行うためのロジック
回路及びマイクロプログラムを保持するものであり、マ
イクロ命令で構成される前記ＳＡＲＱやＳＡＤＱの外
に、割込みが発生したとき、その例外要因に応じて動作
するマイクロプログラム等を保持する。例えばＴＬＢフ
ォルトが発生したとき、これに対応するマイクロプログ
ラムが格納され、また演算部にオーバーフローが発生し
たとき、これに対応するマイクロプログラムが格納され
ている。

【００４９】偏位値加算部１９は、命令の読み出しのた
めにアドレスを計算するものであって、ベース値にオフ
セット値を加算するものである。そしてその加算結果に
より得られたアドレスを、リクエストアドレス保持部Ｓ
ＡＲにより保持する。

【００５０】またスカラ実行とシングル実行を制御する
スカラシングル実行制御部ＳＳＭＳが設けられる。図５
は本発明の一実施例構成図であり、前記命令アドレス保
持部ＩＡ０、リクエストタイプ保持部ＲＱＡ、命令シー
ケンス保持部ＳＥＱ０、シングルスカラ実行保持部ＭＩ
Ｅ０、リードサイズ保持部ＲＢＡ、ライトサイズ指示部
ＡＣＡ、リクエストアドレス保持部ＳＡＲ、リクエスト
自動挿入指示部ＬＳＴ２、発生タイミング指示部ＩＧ
Ｍ、リクエスト再出部ＳＡＲＱ、ＳＡＤＱ、命令アドレ
ス保持部ＩＡＤ、リクエストタイプ保持部ＲＱＤ、サイ
ズ保持部ＡＣＤ、リクエストアドレス保持部ＳＡＤ、命
令シーケンス保持部ＳＥＱＤ、シングルスカラ実行保持
部ＭＩＥＤ、ゼネラルレジスタ書込指示部ＧＲＷＤ、演
算命令用ＧＲ番号保持部Ｒ１ＷＡＤ、ロード命令用ＧＲ
番号保持部Ｒ１ＷＬＤ等を有する。

【００５１】この外、演算命令用ＧＲ番号保持部Ｒ１Ｗ
Ａ、ロード命令用ＧＲ番号保持部Ｒ１ＷＬ、命令の例外
発生タイミングが命令実行途中か命令の切れ目かを示す
発生タイミング指示部ＩＧＭ、レジスタライト用のデー
タが記入されるレジスタＴＢＢ、各コマンドレジスタに
設けられたライトパスＡ、書き込みデータをライトパス
経由のデータかパイプ前段からのデータかを選択するマ
ルチプレクサ、パイプライン制御回路ＰＣ等が設けられ
る。

【００５２】実際では、パイプＰ０の横に並んでいる命
令アドレス保持部ＩＡ０、リクエスト自動挿入指示部Ｌ
ＳＴ２、ライトサイズ指示部ＡＣＡ、リードサイズ保持
部ＲＢＡ、リクエストタイプ保持部ＲＱＡ、リクエスト
アドレス保持部ＳＡＲ、シングルスカラ実行保持部ＭＩ
Ｅ０、命令シーケンス保持部ＳＥＱ０、演算命令用ＧＲ
番号保持部Ｒ１ＷＡ、ロード命令用ＧＲ番号保持部Ｒ１
ＷＬ、及びパイプＥ１の横に並んでいる命令アドレス保
持部ＩＡＤ、サイズ保持部ＡＣＤ、リクエストタイプ保
持部ＲＱＤ、リクエストアドレス保持部ＳＡＤ、シング
ルスカラ実行保持部ＭＩＥＤ、命令シーケンス保持部Ｓ
ＥＱＤ、ロード命令用ＧＲ番号保持部Ｒ１ＷＬＤ、演算
命令用ＧＲ番号保持部Ｒ１ＷＡＤ等はレジスタで構成さ
れる。

【００５３】これらのレジスタは、通常動作時には毎ク
ロックごとに上のパイプ（Ｐ１又はＰ０）からの命令実
行に関するコマンド情報（割込みが発生した場合に命令
を継続実行できる）がセットされる。ひとたび割込みが
発生すると制御は、例えばマイクロコードＲＡＭで構成
される割込処理用マイクロ命令保持部１８−１に渡さ
れ、割込みに対応したマイクロプログラムが選択的に動
作する。

【００５４】このマイクロプログラムは、割込みが発生
した時点のマクロ命令の実行状態を分析し、例外処理後
完了させる命令ＳＡＲＱと、再開時再実行させる命令Ｓ
ＡＤＱを切り分け、再実行させる命令のコマンド情報を
クリアする。このクリアは、図中の各コマンドレジスタ
に設けられたライトパスＡから行われる。またライトす
るデータはレジスタＴＢＢに予めセットする。

【００５５】次に本発明の動作を、Ａ、命令の実行中に
割込みが発生した場合（リクエスト命令による例外）、
Ｂ、命令の切れ目で割込みが発生した場合、Ｃ、命令の
切れ目で割込みが発生した場合（ＬＳ命令で例外が発生
した場合）、Ｄ、アドレス指定の例外（ＡＤＥＸ）／オ
ペレーション例外（ＯＰＥＸ）の発生した場合、Ｅ、命
令系の例外が発生した場合等について説明する。なお、
これらの説明に示す各フローチャートの制御は、図５等
に示すロジック及びマイクロプログラム保持部１８によ
り行われる。

【００５６】Ａ．命令の実行中に割込みが発生した場合
（リクエスト命令による例外） 命令の実行中に割込みが発生した場合を図７及び図９に
基づき説明する。この場合は、図２（Ｃ）の例であり、
例外を発生した命令はパイプＰ０にある。また例えばＴ
ＬＢフォルトが発生したものとして説明する。

【００５７】（１）命令の実行中に割込みが発生したと
き、図４に示す例外検出部１６がこれを検出して例外要
因を分析する。そしてリクエスト命令ＲＥＱによる例外
であり、データ用キャッシュ２において、ＴＬＢフォル
トの発生したことが分析される。そしてこれがロジック
及びマイクロプログラム保持部１８に通知され、これに
基づきＴＬＢフォルトに対処するマイクロプログラムが
選択動作される。

【００５８】（２）先ず発生タイミング指示部ＩＧＭを
みて割込みの発生が命令の切れ目か命令の実行中かを判
別する。例えばＩＧＭ＝「０」のとき命令実行中と判別
され、ＩＧＭ＝「１」のとき命令の切れ目で割込みが発
生したものと判断する。

【００５９】（３）ＩＧＭ＝「０」の場合は、図２
（Ｃ）に示す如く、命令実行中と判別される。そしてシ
ングルスカラ実行保持部ＭＩＥ０が読み取られ、「０」
の場合は例えばシングル実行と判別され「１」の場合は
スカラ実行と判別される。そしてシングル実行の場合に
は再開アドレスは、パイプＰ１の命令アドレス保持部Ｉ
Ａ１（図示省略）に保持された次命令のアドレスを再開
アドレスとして設定する。

【００６０】（４）スカラ実行の場合には、命令シーケ
ンス保持部ＳＥＱ０をチェックし、「０」の場合は例え
ばスカラ実行している複数の命令の先頭がロードストア
命令（ＬＳ命令）であるので、割込みの発生しているロ
ードストア命令の次の命令から再開させるため、命令ア
ドレス保持部ＩＡ０に保持されたアドレスに命令長のバ
イト数である４を加算したものを再開アドレスとして設
定する。

【００６１】（５）命令シーケンス保持部ＳＥＱ０が
「１」のときは、複数の命令の先頭が演算命令（ＡＬＵ
命令）であるので、割込みの発生しているロードストア
命令の次の命令から再開させるため、命令アドレス保持
部ＩＡ０に保持されたアドレスに８を加算したものを再
開アドレスとして設定する。

【００６２】（６）それから例外処理を行う。例えばＴ
ＬＢフォルトの場合には、ＴＬＢのエントリーの入れ替
えを行ない、実行モードをスカラモードにする。これは
シングルモードになっている場合もあり、シングルモー
ドのまま走行したのでは性能が悪いのでスカラモードに
する。

【００６３】（７）マイクロ命令で構成されるリクエス
ト再出部ＳＡＤＱは、例外を発生したリクエストＲＥＱ
を出し直してこれを完了させる。 （８）マイクロ命令で構成されるリクエスト再出部ＳＡ
ＲＱは、例外を発生したリクエストＲＥＱの次のサイク
ルで出しているリクエストがあった場合にこれを実行さ
せる。

【００６４】（９）それから再開アドレスから実行が行
われ、復帰完了となる。ところで前記（２）において発
生タイミング指示部ＩＧＭ＝「１」のときは、命令の切
れ目で割込みが発生した場合であり、図９に示す如き制
御が行われる。

【００６５】（１）′その例外要因に基づく例外処理が
行われ、例えばＴＬＢのエントリーの書き替えが行われ
る。 （２）′そしてシングルスカラ実行保持部ＭＩＥＤをチ
ェックして、ＭＩＥＤ＝「０」のときシングル実行と判
断し、パイプＰ０の命令アドレス保持部ＩＡ０に保持さ
れている命令のアドレスを再開アドレスとしてセット
し、それからマイクロ命令で構成されているリクエスト
再出部ＳＡＤＱにより、例外を発生したリクエストを再
度実行する。

【００６６】（３）′しかしシングルスカラ実行保持部
ＭＩＥＤ＝「１」のとき、スカラ実行と判断し、それか
ら命令シーケンス保持部ＳＥＱＤをチェックする。この
ＳＥＱＤが「０」のとき、スカラ実行している複数の命
令の先頭がロードストア命令（ＬＳ命令）であるので、
命令アドレス保持部ＩＡＤに保持されたアドレスに命令
長バイト数である４を加算したものを再開アドレスとし
て設定する。

【００６７】命令シーケンス保持部ＳＥＱＤが「１」の
ときは複数の命令の先頭が演算命令（ＡＬＵ命令）であ
るので、割込みの発生しているロードストア命令から再
開させるため、命令アドレス保持部ＩＡＤに保持された
アドレスに８を加算したものを再開アドレスとして設定
する。

【００６８】それからリクエスト再出部ＳＡＤＱにより
例外を発生したリクエストを再度出し直してこれを完了
させる。そして再開アドレスから実行を行い復帰する。 Ｂ．命令の切れ目で割込みが発生した場合 命令の切れ目で割込みが発生した場合を図８に基づき説
明する。この場合は図３（Ａ）、（Ｂ）の例であり、リ
クエストやＴＬＢフォルト以外のケースである。

【００６９】（１）命令の切れ目で割込みが発生したと
き、図４に示す例外検出部１６がこれを検出して、割込
み要因をリードし、オペレーション例外（ＯＰＥＸ）又
はアドレス指定例外（ＡＤＥＸ）か、それ以外かを判断
する。オペレーション例外は例えば未定義の命令がパイ
プに入ってきた場合であり、図３（Ｂ）に相当するもの
である。アドレス指定例外は、例えばメモリのアドレス
アライメント例外である。いずれも抑止することが必要
である。

【００７０】（２）オペレーション例外又はアドレス指
定例外の場合、（Ｂ）のルートに移り後述する図１０に
移行する。この場合、例外を起こした命令は、現在実行
中の命令の次のパイプに入っている命令である。

【００７１】（３）しかしオペレーション例外でもなく
またアドレス指定例外でもなければ、命令系例外か否か
を判断する。命令系例外は、例えば命令を読みに行った
ときＴＬＢフォルトを生じた場合であり、これも割込み
要因をチェックして行う。命令系例外の場合は、（Ｃ）
のルートに移り、後述する図１１に移行する。

【００７２】（４）命令系例外でなければ、例外命令つ
まり例外を発生した命令がロードストア命令（ＬＳ命
令）か、演算命令（ＡＬＵ）かを割込み要因をチェック
して判定する。この場合演算命令の例外とロードストア
命令の例外が同時に発生することはない。そしてロード
ストア命令の例外の場合には（Ａ）のルート、即ち前記
図９について説明した（１）′、（２）′、（３）′等
の制御が行われる。

【００７３】（５）演算命令の場合は、命令実行モード
がシングル実行かスカラ実行かをシングルスカラ実行保
持部ＭＩＥＤにより判別する。演算命令の例外信号によ
りロードストア命令のリクエストが抑止されるため、こ
の命令実行モードの判定は、図５に示されるシングルス
カラ実行保持部ＭＩＥＤをチェックして行う。このシン
グルスカラ実行保持部ＭＩＥＤが例えば「１」のときス
カラ実行、「０」のときシングル実行である。シングル
実行のときは、割込みを起こした命令と同時に実行して
いる命令はないので、例外処理後の再開アドレスは、パ
イプＰ０の命令アドレス保持部ＩＡ０に入っている命令
でよい。このとき、パイプＥ１の命令アドレス保持部Ｉ
ＡＤには例外を発生した命令を含む命令列の先頭アドレ
スが入っている。

【００７４】（６）またスカラ実行のときは、割込みを
起こした命令と同時に実行している命令があるので、命
令シーケンスを調べる必要がある。このため、命令シー
ケンスの判定を、図５に示す命令シーケンス保持部ＳＥ
ＱＤをチェックして行う。この命令シーケンス保持部Ｓ
ＥＱＤが例えば「１」のとき演算命令ＡＬＵが先頭であ
り、「０」のときはロードストア命令ＬＳが先頭であ
る。このとき、例外を発生しているのは演算命令なの
で、演算命令まで完了させ、演算命令の次から実行させ
る。即ち、再開アドレスは、命令シーケンス保持部ＳＥ
ＱＤが「１」のときＩＡＤ＋４、命令シーケンス保持部
ＳＥＱＤが「０」のときＩＡＤに保持されたアドレスと
なる。

【００７５】（７）ここで命令アドレス保持部ＩＡＤに
保持されたアドレスから再実行するということは、ロー
ドストア命令から実行をやり直し、実行モードをシング
ル実行モードに変更し再実行することによりロードスト
ア命令を先に単独で実行し、次に演算命令を実行するこ
とにより演算命令単独で再度例外を発生し割込む。これ
により正確な割込みを保証し、さらに処理を単純化する
ことが可能となる。

【００７６】（８）先頭が演算命令の場合は、再開アド
レスはＩＡＤ＋４として設定され、演算命令に対する例
外処理例えばオーバーフロー処理が行われる。それから
実行モードをスカラモードに設定し、マイクロ命令によ
り構成されるリクエスト再出部ＳＡＤＱにより例外を発
生した命令つまり演算命令を再度とり出して完了させ、
復帰する。

【００７７】Ｃ．命令の切れ目で割込みが発生した場合
（ＬＳ命令で例外が発生した場合）は、前記（１）′、
（２）′、（３）′により説明したように図９に基づく
制御が行われる。

【００７８】Ｄ．アドレス指定の例外（ＡＤＥＸ）／オ
ペレーション例外（ＯＰＥＸ）の発生した場合 アドレス指定の例外（ＡＤＥＸ）又はオペレーション例
外（ＯＰＥＸ）の発生した場合について、図１０に基づ
き説明する。この場合は、前記図８の（２）の（Ｂ）に
対するものである。

【００７９】この場合は命令の実行を抑止する必要のあ
る例外が発生した場合の処理フローであり、割込みを受
け付けるのは１サイクル早いタイミングである。従って
１つ上のパイプの情報をみることが必要である。

【００８０】（１）シングルスカラ実行保持部ＭＩＥ０
をチェックし、命令実行モードがシングル実行かスカラ
実行かを判別する。 （２）シングル実行の場合は、この状態の場合、命令自
体は打ち切りとなり、ＯＳに処理を渡すことになる。そ
のため、実行モードをスカラモードとし、例外処理とし
てＯＳに制御を渡して中断処理を行う。これ以上この命
令を継続実行することはない。

【００８１】（３）スカラ実行の場合は、再開アドレス
を命令アドレス保持部ＩＡ０に記入されているもので設
定する。そして実行モードをシングルモードにして、例
外の発生した命令を検出する。そしてリクエスト再出部
ＳＡＤＱにより、図３（Ｂ）のの命令を正常に終ら
せ、復帰する。

【００８２】即ち、図８において、例外を引き起こして
いる命令は、図３（Ｂ）のに入っている。従って図３
（Ｂ）のに入っている命令は、無条件に完了してよ
い。またこの図３（Ｂ）のもスカラ実行している可能
性があるため、どの命令が例外を引き起こしたのかを判
定するのが難しい。そこで図３（Ｂ）のの命令列を全
て完了して、の命令列の先頭からシングル実行モード
で１命令ずつ実行させる。これにより例外を発生したと
ころでシングル実行で割込むので、そのとき例外を処理
することになる。

【００８３】Ｅ．命令系の例外が発生した場合 命令系の例外が発生した場合について、図１１に基づき
説明する。この場合は前記図８の（３）の（Ｃ）に対す
るものである。この場合の例外は命令系の例外、例えば
命令を読み出したときＴＬＢフォルトが発生したような
ケースであるので、実行できる命令まですべて完了させ
たのち、当例外処理を実行する。割込みが発生したとき
スカラ実行であればロードストア命令まで完了させ、シ
ングル実行モードにしてロードストア命令の次から再実
行させる。やがてパイプに実行中の命令がなくなるとシ
ングルモードで割込むので、このとき例外処理を実行す
る。

【００８４】（１）割込みが発生したときシングルスカ
ラ実行保持部ＭＩＥＤをチェックし、命令実行モードが
シングル実行か、スカラ実行か判別する。このシングル
スカラ実行保持部ＭＩＥＤが例えば「０」のときシング
ル実行と判別する。シングル実行の場合は、その例外発
生に対する例外処理を行い、例外発生要因を解消してか
ら実行モードをスカラモードにし、この例外発生した命
令を再度実行し、復帰する。

【００８５】（２）スカラ実行の場合には、命令シーケ
ンス保持部ＳＥＱＤをチェックし、例えばこれが「０」
のとき先頭の命令がロードストア命令であると判断され
る。このロードストア命令についてはこれを終了させ、
その次の命令から再開させるため、命令アドレス保持部
ＩＡＤに記入されたアドレスに命令長のバイト数４を加
算したものを再開アドレスとして設定する。

【００８６】（３）また命令シーケンス保持部ＳＥＱＤ
が「１」のとき、先頭の命令が演算命令ＡＬＵであると
判断される。このときリクエスト命令がないかをみて、
なければ前記（２）の命令アドレス保持部ＩＡＤに記入
されたアドレスに命令長のバイト数４を加算したものを
再開アドレスとして設定する。またリクエスト命令があ
れば、リクエスト命令を終わらせ、再開アドレスを命令
アドレス保持部ＩＡＤに記入されたアドレスに８を加算
したものを再開アドレスとして設定する。

【００８７】（４）それから実行モードをシングルモー
ドとし、命令を１つ１つ順次実行させ、例外発生中の命
令を検出する。そしてそれに対応する処理を行い、リク
エスト再出部ＳＡＤＱによりこの例外の発生した命令を
再実行し、復帰する。

【００８８】なお上記説明は命令長が４バイトの例につ
いて説明したが、本発明は勿論これのみに限定されるも
のではない。

【００８９】

【発明の効果】請求項１及び請求項２に記載された本発
明によれば、スーパースカラ制御における命令列中に各
種の割込みが発生した場合、複雑な命令コードを解析す
ることなく、高速に割込み処理を実行することが可能と
なる。

【００９０】請求項３に記載された本発明によれば演算
命令のみを完了させたり、ロードストア命令のみを完了
させることができる。請求項４に記載された本発明によ
れば、保留中のリクエスト及びゼネラルレジスタへの書
込みを完了させることができる。

【００９１】請求項５に記載された本発明によれば例外
がスカラ実行時に発生したのか、シングル実行時に発生
したのか判断し、また例外処理からの再開処理を変更で
きる。

【００９２】請求項６に記載された本発明によれば、ス
カラ実行のときの命令列の順序が演算命令→ロードスト
ア命令の順か、この逆のロードストア命令→演算命令の
順か判断でき、例外処理からの再開処理を変更すること
ができる。

【００９３】請求項７に記載された本発明によれば、演
算命令でオーバーフローの如き例外が発生したとき同時
に実行中のロードストア命令のリクエストを抑制し、リ
クエストによる例外を防止し、リクエストの再投入が可
能となる。

【００９４】請求項８に記載された本発明によれば、ス
ーパースカラ実行中の命令列のうちからロードストア命
令または演算命令のいずれかあるいは両方の命令実行完
了をキャンセルすることができる。

【００９５】請求項９に記載された本発明によれば命令
実行中に例外を検出した場合に、どの命令から再フェッ
チできるか判別し、正しい再開処理ができる。請求項１
０に記載された本発明によれば、命令の切れ目に例外を
検出した場合に、どの命令から再フェッチできるのか判
別し、正しい再開処理ができる。

【００９６】請求項１１に記載された本発明によれば、
命令の切れ目に例外を検出した場合に、ロードストア命
令より再フェッチすることができる。請求項１２に記載
された本発明によれば、割込み時の状態を単純化した状
態で再度割込みを発生させることができる。

【００９７】請求項１３に記載された本発明によればす
べて発行可能な命令を完了したのちに例外処理を行うこ
とができる。請求項１４に記載された本発明によれば、
シングルモードで再度例外を発生させてその例外処理を
行ってから、スカラモードに戻して再開処理を効率的に
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理図である。

【図２】パイプラインにおいて同時実行の命令シーケン
スのパターン説明図である。

【図３】パイプラインのステージと割込みタイミング説
明図である。

【図４】本発明を実施したデータ処理装置の概略図であ
る。

【図５】本発明の一実施例構成図である。

【図６】本発明のリクエスト制御回路構成図である。

【図７】命令の実行中に割込みが発生した場合（リクエ
スト命令による例外）の本発明の動作説明図である。

【図８】命令の切れ目で割込みが発生した場合（リクエ
ストＴＬＢフォルト以外）の本発明の動作説明図であ
る。

【図９】命令切れ目で割込みが発生した場合（ＬＳ命令
で例外が発生）の本発明の動作説明図である。

【図１０】アドレス指定の例外（ＡＤＥＸ例外）あるい
はオペレーション例外（ＯＰＥＸ例外）の発生した場合
の本発明の動作説明図である。

【図１１】命令系の例外が発生した場合の本発明の動作
説明図である。

【符号の説明】

ＩＧＭ 発生タイミング指示部 ＩＢＢ レジスタライト用のデータが記入されるレジス
タ Ａ ライトパス ＩＡ０ 命令アドレス保持部 ＲＱＡ リクエストタイプ保持部 ＳＥＱ０ 命令シーケンス保持部 ＭＩＥ０ シングルスカラ実行保持部 ＲＢＡ リードサイズ保持部 ＡＣＡ ライトサイズ指示部 ＳＡＲ リクエストアドレス保持部 ＬＳＴ２ リクエスト自動挿入指示部 ＳＡＲＱ リクエスト再出部 ＳＡＤＱ リクエスト再出部 ＩＡＤ 命令アドレス保持部 ＲＱＤ リクエストタイプ保持部 ＡＣＤ サイズ保持部 ＳＡＤ リクエストアドレス保持部 ＳＥＱＤ 命令シーケンス保持部 ＭＩＥＤ シングルスカラ実行保持部 ＧＲＷＤ ゼネラルレジスタ書込指示部 Ｒ１ＷＡＤ 演算命令用ＧＲ番号保持部 Ｒ１ＷＬＤ ロード命令用ＧＲ番号保持部 ＰＣ パイプライン制御回路 ＬＭＣ ロジック・マイクロプログラム保持部 ＳＳＭＳ スカラシングル実行制御部

フロントページの続き (72)発明者 渡部 徹 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 丸山 拓巳 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 加藤 慎哉 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 ポーンチャイ・チョンスワンナパイサーン 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 竹下 克典 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 野中 巧 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 石塚 孝治 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 惣川 淳 石川県金沢市増泉３丁目４番30号 株式会 社富士通北陸システムズ内

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パイプラインでマクロ命令を実行し、更
   に複数のマクロ命令を同時に実行可能であり、命令の例
   外発生タイミングを知る発生タイミング指示部ＩＧＭ
   と、スカラ実行とシングル実行を制御するスカラシング
   ル実行制御部を備え、分岐命令と後続の命令の間では割
   込みを受けつけないプロセッサにおいて、 マイクロコードによりリードライト可能な、マクロ命令
   の命令アドレスを保持する命令アドレス保持部ＩＡ０
   と、 マイクロコードによるリードライト可能な、マクロ命令
   のリクエストのタイプを保持するリクエストタイプ保持
   部ＲＱＡと、 マイクロコードによりリードライト可能な、マクロ命令
   の命令シーケンスを保持する命令シーケンス保持部ＳＥ
   Ｑ０と、 マイクロコードによりリードライト可能な、マクロ命令
   がスカラ実行かシングル実行かを保持するシングルスカ
   ラ実行保持部ＭＩＥ０と、 マイクロコードによりリードライト可能な、マクロ命令
   のリクエストのリードサイズを示すリードサイズ保持部
   ＲＢＡと、 マイクロコードによりリードライト可能な、マクロ命令
   のリクエストのライトサイズを示すライトサイズ保持部
   ＡＣＡと、 マイクロコードによりリードライト可能な、上記リクエ
   ストのアドレスを保持するリクエストアドレス保持部Ｓ
   ＡＲと、 マイクロコードによりリードライト可能な、マクロ命令
   のリクエストがバウンダリを跨がる場合にリクエストが
   ２つに分割されたことを示し、ハードで後半のリクエス
   トを自動的に挿入することを示すリクエスト自動挿入指
   示部ＬＳＴ２と、 上記命令の例外発生タイミングが、命令実行途中である
   場合、例外処理後に再度リクエストを出し直すことを可
   能にするリクエスト再出部ＳＡＲＱとを具備したことを
   特徴とするプロセッサ制御装置。
2. 【請求項２】 マイクロコードによりリード可能な、マ
   クロ命令の命令アドレス又はそれを含む命令列の先頭ア
   ドレスを保持する命令アドレス保持部ＩＡＤと、 マイクロコードによりリードライト可能な、マクロ命令
   あるいはそれを含む命令列のリクエストのタイプを保持
   するリクエストタイプ保持部ＲＱＤと、 マイクロコードによりリードライト可能な、マクロ命令
   あるいはそれを含む命令列のリクエストのサイズを保持
   するサイズ保持部ＡＣＤと、 マイクロコードによりリードライト可能な、上記リクエ
   ストのアドレスを保持するリクエストアドレス保持部Ｓ
   ＡＤと、 マイクロコードによりリードライト可能な、マクロ命令
   あるいはそれを含む命令列の命令シーケンスを保持する
   命令シーケンス保持部ＳＥＱＤと、 マイクロコードによりリードライト可能な、マクロ命令
   あるいはそれを含む命令列がスカラ実行かシングル実行
   かを保持するシングルスカラ実行保持部ＭＩＥＤと、 マイクロコードによりリードライト可能な、マクロ命令
   あるいはそれを含む命令列によるゼネラルレジスタ書込
   みがあることを示すゼネラルレジスタ書込指示部ＧＲＷ
   Ｄと、 マイクロコードによりリードライト可能な、マクロ命令
   あるいはそれを含む命令列のうち演算命令のゼネラルレ
   ジスタ書込み番号を保持する演算命令用ＧＲ番号保持部
   Ｒ１ＷＡＤと、 マイクロコードによりリードライト可能な、マクロ命令
   あるいはそれを含む命令列のうちロード命令のゼネラル
   レジスタ書込み番号を保持するロード命令用ＧＲ番号保
   持部Ｒ１ＷＬＤと、 上記命令の例外発生タイミングが命令の切れ目である場
   合、例外処理後に再度リクエストを出し直すことを可能
   とするリクエスト再出部ＳＡＤＱとを具備したことを特
   徴とする請求項１記載のプロセッサ制御装置。
3. 【請求項３】 スカラ実行中の命令のうち、ロード命令
   用ＧＲ番号保持部Ｒ１ＷＬＤ及びリクエストタイプ保持
   部ＲＱＤをクリアした後、リクエスト再出部ＳＡＤＱを
   動作させることにより演算命令のみを完了させることが
   でき、演算命令用ＧＲ番号保持部Ｒ１ＷＡＤをクリアし
   てリクエスト再出部ＳＡＤＱを動作させることによりロ
   ードストア命令のみを完了することを可能にした請求項
   ２記載のプロセッサ制御装置。
4. 【請求項４】 マクロ命令途中の例外に対して再開処理
   時、リクエスト再出部ＳＡＤＱと、リクエスト再出部Ｓ
   ＡＲＱを連続して動作させることにより保留中のリクエ
   スト及びゼネラルレジスタへの書込みを完了できるよう
   に構成したことを特徴とする請求項２記載のプロセッサ
   制御装置。
5. 【請求項５】 マクロ命令途中の例外に対しては、上記
   シングルスカラ実行保持部ＭＩＥ０をチェックしてこれ
   が例えば「１」のときその例外がスカラ実行時に発生
   し、「０」のときその例外がシングル実行時に発生した
   と判断し、マクロ命令の切れ目の例外に対しては上記シ
   ングルスカラ実行保持部ＭＩＥＤをチェックしてこれが
   例えば「１」のとき、その例外がスカラ実行時に発生
   し、「０」のときその例外がシングル実行時に発生した
   ものと判断し、例外処理からの再開処理を変更できるよ
   うにしたことを特徴とする請求項２記載のプロセッサ制
   御装置。
6. 【請求項６】 シングルスカラ実行保持部ＭＩＥ０をチ
   ェックしてこれが例えば「１」のとき上記命令シーケン
   ス保持部ＳＥＱ０をチェックして、例外を発生したスカ
   ラ実行命令列の命令順序は、この命令シーケンス保持部
   ＳＥＱ０が例えば「１」のとき演算命令→ロードストア
   命令の順であり、これが「０」のときロードストア命令
   →演算命令の順であることを示し、またシングルスカラ
   実行保持部ＭＩＥＤをチェックしてこれが例えば「１」
   のとき上記命令シーケンス保持部ＳＥＱＤをチェックし
   て、例外を発生したスカラ実行命令列の命令順序は、こ
   の命令シーケンス保持部ＳＥＱＤが例えば「１」のとき
   演算命令→ロードストア命令の順であり、これが「０」
   のときロードストア命令→演算命令の順であることを示
   し、これらの情報により例外処理からの再開処理を変更
   できるようにしたことを特徴とする請求項２記載のプロ
   セッサ制御装置。
7. 【請求項７】 演算命令で例外が発生した場合、同時に
   実行中のロードストア命令のリクエストを抑止し、リク
   エストによる例外は発生しないようにして、リクエスト
   の再投入を可能としたことを特徴とする請求項２記載の
   プロセッサ制御装置。
8. 【請求項８】 演算命令で例外が発生した場合、同時に
   実行中のロードストア命令のリクエストを抑止し、リク
   エストによる例外は発生しないようにし、スカラ実行中
   の命令列のうち、ロードストア命令又は演算命令のいず
   れかあるいは両方の命令実行完了をキャンセルすること
   を可能にしたことを特徴とする請求項２記載のプロセッ
   サ制御装置。
9. 【請求項９】 命令実行中に例外を検出した場合、 シングル実行ならば命令アドレス保持部ＩＡ０に保持さ
   れたアドレスをもとに例外を発生した命令の次の命令か
   ら再フェッチを行い、 スカラ実行でロードストア命令で例外が発生し、スカラ
   命令列がロードストア命令、演算命令、分岐命令の順で
   ある場合、ロードストア命令のみ完了させ、演算命令か
   ら再フェッチを行い、 スカラ実行でロードストア命令で例外が発生し、スカラ
   命令列が演算命令、ロードストア命令、分岐命令の順で
   ある場合演算命令とロードストア命令を完了させ、分岐
   命令から再フェッチを行うようにしたことを特徴とする
   請求項２記載のプロセッサ制御装置。
10. 【請求項１０】 命令の切れ目に例外を検出した場合、 シングル実行ならば、次命令即ち命令アドレス保持部Ｉ
    Ａ０に保持されたアドレスから再フェッチを行い、 スカラ実行でロードストア命令で例外が発生し、スカラ
    命令列がロードストア命令、演算命令、分岐命令の順で
    ある場合、ロードストア命令のみ完了させ、演算命令か
    ら再フェッチを行いスカラ実行でロードストア命令で例
    外が発生し、スカラ命令列が演算命令、ロードストア命
    令、分岐命令の順である場合、演算命令とロードストア
    命令を完了させ、分岐命令から再フェッチを行うように
    したことを特徴とする請求項２記載のプロセッサ制御装
    置。
11. 【請求項１１】 命令の切れ目に例外を検出した場合、 スカラ実行で演算命令で例外が発生し、スカラ命令列が
    演算命令、ロードストア命令、分岐命令の順である場
    合、演算命令のみを完了させ、ロードストア命令から再
    フェッチを行い、 スカラ実行で演算命令で例外が発生し、スカラ命令列が
    ロードストア命令、演算命令、分岐命令の順である場
    合、実行モードをシングルモードにして再度ロードスト
    ア命令から再フェッチを行うようにしたことを特徴とす
    る請求項２記載のプロセッサ制御装置。
12. 【請求項１２】 スカラ実行時に、アドレス指定例外あ
    るいはオペレーション例外で割込みが発生した場合に
    は、実行モードをシングルモードにして次命令から再フ
    ェッチを行い割込み時の状態を単純化した状態で再度割
    込みを発生させるようにしたことを特徴とする請求項２
    記載のプロセッサ制御装置。
13. 【請求項１３】 スカラ実行時に、命令系の例外が発生
    した場合には、ロードストア命令及び演算命令は完了さ
    せ、実行モードをシングルモードにして、以降の命令か
    ら再フェッチを行い、すべての発行可能な命令を完了し
    たのち例外処理を行うようにしたことを特徴とする請求
    項２記載のプロセッサ制御装置。
14. 【請求項１４】 シングルモードで再度例外が発生し、
    処理を完了したらその再開処理時にスカラモードに戻す
    ことを特徴とする請求項２記載のプロセッサ制御装置。