JPS59132045A - 命令を先取りする方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は大型でノ・イ・・ぐフオーマンスの汎用型ディ
ノタル・デー多処理シスオムの同期中央処理装置の分野
に関するものである。更に詳細には本発明は当該中央処
理装置の多段型又は中央実行ノやイブライン・ユニッ）
　（ＣＥＰＵ　）に対する命令を先取り（ｐｒｅｆｅｔ
ｃｈ　）する方法とその装置に関するものである。

先行技術の説明 中央処理装置と当該中央処理装置が一部分を成している
データ処理システムのノや一フオーマンスを高めるため
こうした処理装置には多数の改変と改良が導入されて来
ている。こうした一つの改変はオペランドと命令を取出
すのに必要な時間を最低にするため処理装置内に位置付
けられる高速キャッシュユニットを使用することである
。更にデータ処理システムのｉ４−フオーマンスを高め
るため中央処理装置は同期化され、即ち、クロック装置
が中央処理装置のオ被し−ションの各ステップを制御す
るクロック・・ぐルスを発生させる。同期化では各命令
を実行するプロセスを多数の一連のステップに分割させ
、各命令が相互に同じステップシーケンスを経るように
して命令の実行を並行処理、重複処理又はノクイデライ
ンニング処理させることが出来る。パイプ・ラインニン
グ処理の結果、シーケンス又はパイプ・ラインに破断が
無いと仮定すれば、１つの命令は各クロック期間の完了
時にＣＥＰＵの通過を完了することになる。こうした中
央処理装置においては段階又はステップの個数は・ぐイ
ブーラインの深さとして定められる。

・ぞイブ・ライン化された中央処理装置は、こうした能
力を有する最大の利点を達成するため、ノ々イブ・ライ
ンが命令の実行過程を開始出来る前に取出すべき命令を
待たねばならないＣＥＰＵによって生ずる遅延がないよ
うに当該命令を実行し、利用可能とし、又は先取シする
（　ｐｒｅｆｅｔｃｈ　）必要がある。中央実行ノソイ
デ・ライン・ユニットに命令先取りユニットを設けるこ
とは当技術において新規のものではないか、先行技術の
命令先取シュニツトでは成る種の問題がある。こうした
先行技術の命令先取りユニットは所定のシーケンシャル
径路又は命令の流れに沿ってのみ命令を取出す。所定の
７−ケンシヤル径路又は命令の流れにおいては当該流れ
の命令のメモリ・アドレスは当該流れの初期命令から始
まるシーケンシャルである。流れの命令のアドレスはブ
ランチ命令が遭遇する時間迄、所定の量、通常は１又は
２だけ増加される。

ブランチ命令に遭遇すると現在の命令の流れ即ち径路が
破壊又は中断され、新しい命令の流れ又は径路があるア
ドレス、即ちブランチ命令により指定されるターケゝッ
ト・アドレスから始められる。

所定の命令の流れに沿って命令を先取シすることのみが
出来る先行技術の命令先取りユニットの場合、無条件ブ
ランチが生ずる時点に中央実行パイプ・ライン・ユニッ
トに中断が生じ、飛越しく　ｔｒａｎｓｆｅｒ　）命令
のクーグツト命令のアドレスが決定されてＣＥＰＵに対
し利用可能とされる迄、パイプ・ラインのステップを通
るそれらの命令の通過が開始されない。遅延の程度は実
行パイプ・ラインでのステップ又は段階の個数の関数で
、典型的には３ないし１０クロック期間である。こうし
た遅延後にブランチ命令のターケ゛ット命令が呼出され
、中央実行ユニットに供給され、ＣＥＰＵの作動は次の
ブランチ命令が処理装置により実行される迄続行する。

命令の連続した実行での一時的な中断を生じさせること
が出来る他の形式の命令は間接命令と呼ばれている。間
接命令を実行するにあたり、その他ニ命令によシ実行さ
れるべきオシレーションのオ被ランドのアドレスは他の
ワード、間接ワードのアドレスであシ、当該間接ワード
はオ啄ランド又は他の間接ワードのアドレスを形成する
のに使用される。その第２の間接ワードが他のワードの
アドレスを含む場合には、このワードはオペランドのア
ドレス、オペランドのアドレスを形成するのに使用可能
なアドレス又は他の即ち第３の間接ワードのアドレス等
のいずれかであることが出来る。間接命令を先取シした
後、命令先取りユニットが中央実行パイプ・ライン・ユ
ニットのパイプ・ラインを中断することを避ける場合に
はターケ゛ット間接ワードを取出し、次に間接命令が位
置利けである現在の命令の流れにおける後続のシーケン
７ヤルな命令を先取りすることが必要である。

本発明の要約 本発明は汎用ディノタル・データ処理システムの同期中
央処理装置の中央実行パイプ・ライン・ユニット用の命
令を先取りする改善された方法とその装置を提供するも
のである。本装置たる命令取出しユニットには命令カウ
ンタ・レジスタと一対の機械語、命令又はオペランドの
キャッジ−アドレスを格納するバックアップ命令カウン
タ・レジスタが含まれている。中央処理装置には機械語
が書込まれて当該機械語が読出されるカジノ・とレベル
に組織化されたブイレフ）　ＩＪとデータの列を有する
セット・アソシエティブ・キャッシュユニットが含まれ
ている。命令取出しユニットから読まれた命令と間接ワ
ードは命令取出しレジスタに格納され、次に命令取出し
レジスタから命令スタックへ移送される。ディレクトリ
とカラム及びレベルに組織化されたアレイを備えている
飛越しと間接予報（ＴＩＰ　）テーブルはデータ列内に
書込まれるＴＩＰワードを有し、当該列から当該ＴＩＰ
ワードが読まれるよう設計されている。各ＴＩＰワード
にはキャッシュユニット内の対応する命令カニ飛越し命
令、間接命令又はそのいずれでもないことを表わす予報
コードが含まれており、当該命令７５玉飛び越し又は間
接ワードである場合には各当該命令のターケ゛ットワー
ドのキャッシュアドレスカニ提供される。

命令取出しユニットは命令取出し・曙ブ・ラインであり
、当該・ぞイブ・ラインはその第１段１昔において所定
の命令の流れの次の対の命令のキャッシュアドレスを形
成するため命令カウンタ・し・ソスタを増加さｉる。第
２段階においては、先の段階で形成され且つ命令カウン
タ・レジスタに格納すしたキャッシュアドレスがキャッ
シュユニットディレクトリとＴＩＰテーブル・ディレク
ト１ノに分配される。第３段階又はステップにおいて、
キャッシュブイレフ）　ＩＪは命令の対の実際の４−ジ
番号を得るためにアクセスされ、ＴＩＰテーブルのポイ
ンタ）　ＩＪはアドレスされた命令の対の命令に対する
ＴＩＰテーブル・データ列に書込まれたＴＩＰテーブル
・ワードを選択するためアクセスされる。

第４段階において、一対の命令がキャッシュアドレス内
で指定されたキャッシュデータ列のレベルから読出され
、これらの命令に関連したＴＩＰワードの予報コードが
検査され、命令スタックに設けられた命令のいずれか一
方又は両方が飛越し命令又は間接命令であるか否がが決
定される。かくして選択された命令は命令取出しレジス
タ内に格納される。キャッシュディレクトリのアドレス
されたカラムとレベルに格納された命令の対の実際のイ
ーノ番号は命令の実４−ジ番号スタック・レノスタに格
納される。第５サイクルにおいて、命令取出しレジスタ
内の命令は命令スタック内に設定される。

命令の一つが飛越し命令である場合には、ターゲット命
令のキャッシュアドレス又は飛越し命令のターゲットの
アドレスが命令カウンタ内にロードされ、ターゲットの
当該アドレスは新しい又は次の命令の流れの初期命令の
アドレスである。命令が間接命令である場合にはターケ
ゞット間接ワード、オペランド又は他の間接ワードのキ
ャッシュアドレスは命令カウンタ・レジスタ内にのみロ
ードされ、バックアップ命令カウンタ・レジスタ内には
ロードされない。その時の現行の命令の流れにおける次
の命令対のアドレスであるバックアップ命令カウンタ・
レジスタ内のアドレスは次に次のクロック期間中に命令
カウンタ・レジスタ内にロードされる。中央実行パイプ
・ラインに移送される次の命令は命令スタック・リンク
・スタ、りにあるポインタにより識別され、当該ポイン
ターは命令が各飛越し命令又は間接命令を識別又は指示
するＴＩＰテーブル・ワード内に含まれている予報型コ
ードを利用する命令スタック内に設定される際制御論理
にょシ得られる。当該予報は同じ命令が中央実行パイプ
・ライン・ユニットにょシ以前に実行された際発生した
内容に依存している。

命令取出しユニットの命令スタックに格納された命令は
現行の命令の流れの命令と、おそらくは１個以上の予め
格納された交互の命令流れと同様ＴＩＰテーブル内に格
納されたＴＩＰテーブル・ワードによシ予報される間接
ワードを表わす。命令取出しユニットには飛越し命令と
間接命令のターゲット命令とターゲット・オペランドを
中央実行パイプ・ライン・ユニット内での中断の発生を
最低にするか若しくは最低にするのに遅延のない状態で
中央実行・やイブ・ライン・ユニットに供給する能力が
ある。命令先取り中に命令の飛越しが成功するか若しく
は飛越しゴーの状態にあることを命令に対するＴＩＰテ
ーブル・ワードが予報する場合には命令取出しユニット
は飛越し命令のターケ゛ットを取出し、そのターゲット
が最初になっている命令の流れ中の命令を先取シする。

実行される命令が間接命令である場合には命令呼出しユ
ニットは間接命令のターゲットを取出し、その後、命令
取出しユニットが現在の命令の流れの命令の呼出しを再
び始める。飛越しゴー又は間接命令が無い場合には命令
取出しユニットは連続的に現在の命令の流れ“の取出し
命令を続行し、かくして先取りされた命令を一回に２個
命令スタック内に格納する。命令取出しユニットは、予
報された飛越しコゝ−命令が中央実行・やイブ・ライン
・ユニット内で実行される時には、飛越し命令でないか
若しくは飛越しノー・ゴー命令であれば、現行の命令の
流れの命令の先取シを再開する。飛越し命令のタ〜ケ゛
ットと間接命令のターケ゛ットはそれらが先取りされる
と直ちに命令実行パイン０・ライン・ユニットによる処
理のため利用可能となる。従って、ＴＩＰテーブルによ
り正確に予報されない飛越し命令又は間接命令を実行す
る場合の中央実行パイプ・ライン・ユニットの遅れは全
て最低にされる。

与えられた命令の先の実行時に当該命令が飛越しゴー命
令であったか又は間接ワード若しくはオペランドを要求
するか否かを決定するためＴＩＰテーブル・ワードを参
照することに注意すべきである。中央実行・やイブ・ラ
イン・ユニットは各飛越し命令又は間接命令が中央実行
・ぐイブ・ライン・ユニットを通じてその通過を完了さ
せる際実際に起る事柄に基づきＴＩＰテーブルの内容を
更新する。

発明の目的 従って、本発明の目的は、同期中央処理ユニットに対す
る改良された命令取出しユニットを提供することにある
。

本発明の他の目的は、与えられる飛越し命令が飛越しゴ
ーである時点を経緯に基づき予報し、又飛越し命令のタ
ーケ゛ット・アドレスをも予報し、最初の命令が実行飛
越し命令のターケ゛ット命令になっている状態で新しい
命令の流れに沿って命令の先取りを開始し、かくして新
しい命令の流れの命令が中央実行パイプ・ライン・ユニ
ットにおける遅延若しくは中断を回避させるのに充分な
時間、中央実行パイプ・ライン・ユニットに利用可能と
する命令取出しユニットを提供することにある。

本発明の更に他の目的は、飛越し命令と間接命令のター
ケ８ットが中央実行パイプ・ライン・ユニットの中断の
可能性を最低にするため予め取出されるような改良され
た命令取出しユニットを提供することにある。

本発明の更に他の目的は、飛越し命令又は間接命令の予
報ターケ゛ットのアドレスが不正確である場合に命令取
出しユニットが中央実行・々イブ・ライン・ユニットの
ツヤイブ・ラインの付加的な中断の可能性を最低にする
ためその現時点での命令の流れの命令の先取りを再開さ
せるよう々命令取出しユニットを提供することにある。

本発明の他の目的、特徴及び利点については添附図面に
関連して行なわれる本発明の好適実施態様に関する以下
の説明から容易に明らかとなるが本開示内容の新規な技
術思想とその範囲から逸脱せずに改変及び倍変例が実行
可能である。

実施例の説明 ここで第１図を参照すると、命令取出しユニット１０の
機能は中央実行・ぐイブ・ライン・ユニット１２に実行
すべき命令を提供することにある。

命令取出しアドレス作成論理１４は第２図に図解しであ
る命令カウンタ・レノスフ１６に一対の命令ワード又は
命令の対のアドレスを提供し、当該命令ワードはキャッ
シュユニット１８に格納される。キャッシュユニッ）１
８から取出された命令ワードの対は命令スタック２０に
設定され、ここで先取りされた命令は中央実行パイプ・
ライン・ユニット１２による要求がある迄格納さね、る
。命令は一回に一つの命令が命令スタック２０から読出
される。命令ワードのフォーマットを第３図に示す。

第４図に示す如く、実行中の現在の命令の流れ２４には
棲数個の命令２２が含まれており、当該命令の一つは飛
越し命令２６であり、当該飛越し命令は新しい命令の流
れ２８に実行を開始させる。

第４図において、各ドツトは命令２２を表わしている。

命令のシーケンス即ち命令の流れ２４は飛越しゴー命令
たる飛越し命令２６が実行される迄続行する。飛越し命
令には２種類、即ち条件付き飛越し命令と無条件飛越し
命令があることに注意すべきである。無条件飛越し命令
は常時そのターゲット命令に移送し若しくはそのターケ
ゝット命令に行き、当該命令は命令の新しいシーケンス
を開始させ、ターケゝット命令のアドレスは無条件の飛
越し命令２６の好適実施態様におけるＹ即ちアドレス・
フィールドのビット０ないし１７を構成要素として利用
するＣＥＰＵ　１２により形成される。命令の流れ２８
の命令３０といった条件付き飛越し命令が実行される場
合には新しい命令の流れに対する飛越しが発生するか若
しくは行なわれ、又は行表われないかを決定する条件が
インジケータ・レジスフに格納される値となシ得、当該
値は先の命令によりセットされている。条件が真であれ
ば、移送は完了して移送ゴーとなシ、真でない場合は移
送ノー・ゴーとなる。条件付き飛越し試験の共通の型式
はオペランドをメモリから中央処理装置のＡレジスフに
ロードすることである。後続の飛越し命令はＡレジスタ
内のデータが例えばＯであるか否かをチェックする。そ
れが０であシ、真である場合には飛越しに対する条件に
合致し、現在の命令の流れが飛越し命令のターケ゛ット
命令から始まる新しい命令の流れに移送され、中央実行
パイプ・ライン・ユニット１２はその新しい命令の流れ
を実行し始める。

第４図において、飛越し命令２６は無条件移送命令であ
るところから、飛越命令２６を実行すると命令の流れ２
４の後続のシーケンンアルな命令の実行が停止し、命令
の流れ２８の命令がＣＥＰＵ１２内での実行を開始させ
る。実行される命令の流れ２８の命令２２は例えば後続
の飛越し命令に遭遇する迄連続蓋しくは一連の状態にな
っている。

命令シーケンス即ち命令の流れ２８において遭遇する最
初の飛越し命令は条件付き飛越し命令３０である。この
例において、条件付き飛越し命令３０はノー・ゴー命令
とみなす。即ち、チェックされる条件は真ではなく、従
って条件付き飛越し命令３０のターゲットに対する移送
が発生しない。

従って、命令の流れ２８の後続の一連の命令２２の実行
が続行する。命令の流れ２８内の飛越し命令３２はテス
ト時に指定の条件が真であるか又は満たされることがら
ターケ゛ット命令に対する飛越しが発生する条件付き飛
越し命令である。従って、条件付き飛越し命令３２は飛
越しゴーである。飛越し命令３２がＣＥＰＵ　１２によ
シ実行される場合命令の流れ２８内の命令２２の以降の
実行が終了し、命令の流れ３４への移送が生じ、それは
命令の流れ３４の第１命令が飛越し命令３２のターケ８
ットとなった状態で発生する。飛越し命令３２のターゲ
ツトのアドレスは条件付きの飛越し命令３２のＹフィー
ルドを使用し、ＣＥＰＵ　１２により作成される。こう
した飛越しはターケ８ット命令のアドレスを命令カウン
タ・レジスタ１６内にロードすることによシ達成される
。しかる後、命令カウンタ・レノスタ１６の内容が命令
の流れ３４の後続の連続した命令のアドレスを作成する
ため命令取出しアドレス作成論理１４により増加される
。

第４図に図示されている最終的な事例は間接命令３６の
事例である。間接命令は命令ワード２２のアドレス部分
Ｙがメモリー内の間接ワードのアドレスとなるか又は当
該ワードのアドレス部分成するのに使用される命令であ
シ、当該間接ワードは間接命令のオペランドのアドレス
を含むことが出来るか又は他の間接ワードのアドレス等
を定めるのに使用可能である。使用可能な間接レベルの
個数には制限がなく、その個数はシステムにより実行さ
れるプログラムを書込ているプログラマ−の決定による
。間接命令に遭遇した場合には命令取出しユニット１０
が間接命令の第１ターケ゛ツトワードをＣＦ、ＰＵ　１
２に提供する。他の間接レベルがある場合には、ＣＥＰ
Ｕ　１２はターケ８ットの間接ワードを処理し、即ちコ
ンピュータ技術で良く知られている如く間接命令のオ波
ランドが呼出される時間布、ターケ゛ット間接ワードを
データ処理システムのキャッシュユニット１８又はラン
ダム・アクセス・メモリから呼出す。

間接命令は命令取出しユニッ）１０によって飛越し命令
の様式と極めて類似した様式で処理され、間接命令は、
命令カウンタ・レジスタ１６内のキャッシュ・アドレス
を間接命令のターゲットワードのキャッシュアドレスに
対応するキャッシュアドレスに変化させることによシ命
令取出しユニット１０でターダット間接ワー　ドを取出
させる。

ＩＦＵ　１０がキャッシュユニット２８からターゲット
ワードを先取りする過程を開始させると直ちに命令カウ
ンタ・レノスタ１６がノぐツクアップ命令カウンタ・レ
ジスタ３８内のアドレスでロードされ・るところから、
命令の流れ３４の間接命令３６に引続く命令が第４図に
示す如く呼出されることになる。その結果、命令の流れ
３４内の命令２２の実行が開始され、飛越しゴーである
次の飛越し命令又は間接命令に遭遇する迄続く。

第５図を参照すると、好適実施態様における命令取出し
ユニット１０には５つの段階があり、又は尚該ユニット
はＩＦＩ　、　ＩＦＡ　、　ＩＦＰＣ、ＩＦＣ８及びＩ
　ＦＥＴの５つの命令先取りサイクルを有する命令先取
９／′Ｐイデ・ラインである。これら５つのサイクルを
完了した時点で先取り命令は通常命令スタック２０内に
格納される。ＣＥＰＵ　１２には各命令が流れる即ち通
過する５つの段階又はサイクルも備えである。５つの段
階又はサイクルは１．Ａ、Ｐ、Ｃ。

Ｃ６，ＥＴで表わされる。命令取出しユニット１０とＣ
ＥＰＵ　ｉ　２が構成要素となっている中央処理装置に
は完了させるのに１クロック期間以上を要する命令が実
行される複数個の拡張した実行ユニットも備えである。

第５図において、これらのサイクルは中央実行パイプ・
ライン・ユニット１２の最後のサイクル又は段階である
ＥＴを越えて延在する結果パイプ・ライン４ｏにあるが
又はそれを含むものとして示されている。ＣＥＰＵ　１
２において「■」は命令サイクル、「Ａ」はアドレス・
サイクル、１ｍ　Ｐ　Ｃ」ｉ−１？−ソングとキャッシ
ュアクセス・サイクル、ＦＣ８、！＋はキャッシュ選択
サイクル、ＦＥＴＪ、は実行又は飛越しサイクルである
。

命令取出しユニッ）１０において各サイクル識Ｆ：Ｊ子
は「命令取出し」を表わす「ＩＦＪＩが先に付けられて
いる点を除−てＩＦＵ　１０のサイクルの名称と識別略
語はＣＥＰＵ　１２のものと類似している。

ＩＦＵ　１０　（７）　ＩＦＩサイクル中に命令カウン
タ・レジスタ１６は２だけ増加する。ＩＦＡサイクルに
おいては、命令カウンタ・レジスタ１６の内容は第２図
に示されているキャッジ−ユニｙ　）　１８　、！：　
ＴＩＰテーブル４２に分配される。ｒＦｐｃサイクルに
おいてＴＩＰテーブル４２のディレクトリ４４．■キャ
ッジー４８のディレクトリ４６．オペランドキャッシュ
５２の゛ディレクトリ５０がアクセスされる。

■キャッシュ４８とオペランドキャッシュ５２はキャッ
シュユニットｉｓｔ含む。ＩＦＣＳサイクル中に命令の
対がＩキャッシュデルタアレイ５４又はオペランドキャ
ッシュデータアレイ５６の４つのキャッシュレベルの１
つから選択される。この命令の対は命令取出しレジスタ
（ＩＦＲ）　５８に格納され、ＴＩＰテーブル・データ
アレイ６２から２つのＴＩＰテーブル・ワード６０迄の
応答がチェックされ、命令取出しレジスタ５８に設定さ
れた命令のいずれか一方が飛越しゴー又は間接命令とし
てＴＩＰテーブル４２内に記録されたか否かを調べる。

第５番目の命令先取りサイクルであるｌＦＥＴにお−て
命令取出しレジスタ５８内の命令の対は命令スタック２
０内に設定される。フォーマットが第６図に図示され、
■キャッジーデータアレイ５４゜５６のいずれか一方か
ら取出される命令に対するＴＩＰテーブルアレイ６２よ
り読出される各ＴＩＰテーブル・ワード６０のビット４
及び５であるタイプ・コードが、命令のいずれか一方が
飛越しゴー又は間接命令であることを示す場合には、命
令カウンタ・レジスタ１６が対応する命令のＴＩＰテー
ブル・ワード６０のビット６ないし１６を、ターケ８ソ
トのキャン／ニアドレス内にロードする。

ＴＩＰテーブル・ワード６０を得てキャッシュアドレス
を命令カウンタ・レジスタ１６内にロードするため飛越
しコゝ−命令のキャッシュアドレスが命令カウンタ・レ
ジスタ１６内にロードされた後、多数のクロック期間Ｔ
が要求される。その結果、現在の命令の流れの付加的な
、２個又はそれ以上の余分のダブル・ワード対がキャッ
シュユニット１８から読出され、ＩＦＵ　１０が新しめ
命令の流れの命令を取出し始める前に命令スタック２０
内に格納される。

予報された飛越しゴーが中央実行パイプ・ライン・ユニ
ット１２による実行で飛越しノー・ゴー命令になる場合
には現在の命令の流れの余分のダブル・ワード対がＣＥ
ＰＵ　１２による使用に対し命令スタック２０内で利用
可能となる。ニスタック・リンク制御スタック６４内の
Ｉインクは、飛越し命令又は間接命令がＣＥＰＵ　１２
により実行される際には当該命令の予報されたターケゝ
ソトが正しくないものとなっている場合でも命令の適確
な順序を維持するよう、命令スタック２０から読出され
るべき次の命令を指示する。

ｌＦＥＴサイクル中に爺令取出しレジスタ５８内の命令
の一つがＣＥＰＵ　１２のステップ又は段階で実行を開
始するか又はその段階の処理を開始させる次の命令−で
ある場合には、当該命令は命令スフ、り２０をパイノＥ
スするＣＥＰＵ　１２の基本命令レジスタ６６に直接移
送可能となる。命令取出しレジスタ５８内の命令がいず
れもＣＥＰＵ　１．２によυ直ちに必要とされない場合
には、これらの命令は命令スタック２０内に格納される
。

第５図に関連して注目すべき一つの事項は、ｉＦＵ　１
０は一時に２個づつの命令を先取りし、一方、（ＪＰＵ
　１２は命令を一時に１個処理していることである。従
って、命令取出しユニッ）１０はＣＥＰＵ　１２が命令
を実行するよシ早い割合で命令を先取シする。ＣＥＰＵ
　１２が実行するのに利用可能な命令をＩＦＵ　１０が
取出すのを待っている間にＣＥＰＵ　１２が遅延されな
いよう、’ｌ”ＦＵ　１０は新しい命令の流れにおける
命令又は間接ワードと同様現在の命令の流れにおける命
令を含む充分な個数の命令を先取りする時間と能力を持
っている。

先に指摘したように新しい流れの第１命令のアドレスを
命令カウンタ・レジスタ１６内にロードするのに、飛越
しゴー又は間接命令がＩＦＵ　１０によって取出された
後、通常数クロック期間Ｔかかシ、そのためＩＦＵ　１
０は現在の命令のシーケンス又は流れにおける命令を先
取シし、例えば２個以上の命令の対を引張り、新しい命
令の流れの命令を先取シする処理を開始する前に当該対
を命令スタック２０内にロードし続ける。飛越し命令が
飛越しゴーとして予報され、それが飛越しゴーでない場
合には、その現在の命令の流れの飛越しノー・ゴー径路
に沿って８個迄の命令が命令スタック２０内に格納され
る。これらの命令はＣＥＰＵ　１２に対する飛越しに利
用可能であるところから、　ＣＥＰＵ１２は飛越しゴー
命令に対する決定がＴＩＰテーブル４２内のエントリー
によシ誤った予報がなされなかったならばＩＦＵ　１０
が到るであろう個所までＩＦＵ　１０が達するのを待つ
必要はない。

第２図を参照すると、命令カウンタ・レジスタ１６は現
在の命令の流れにおける次の対の命令のキャッシュ・ア
、ドレスを保持−する。好適実施態様におけるキャッシ
ュ・アドレスはシステム・メモリ内の命令の２６ビツト
・フィジカル・アドレスの下位１１ビツトである。フィ
ジカル・アドレスはシステム・メモリ内の命令又はオペ
ランドの実際のアドレスである。キャッシュ・アドレス
はＣＥＰＵ　１２によシ提供可能であシ、又は当該アド
レスは誤った径路アドレス・バックアップ・スタック６
８から、バックアップ命令カウンタ・レジスタ３８から
又はＴＩＰテーブル・データ・アレイ６２から直接的若
しくはターケ゛ット・キャッシュ・アドレス・スタック
７０から得ることが出来る。

命令の流れが通常続行している場合即ち連続的に続行シ
ている場合には命令カウンタ・レジスタ１６内の命令の
キャッシュ・アドレスが加算回路７２に与えられ、当該
回路で２だけ増力目し、次の対の命令のキャッシュアド
レスを形成スる。この増加したアドレスが次に命令カウ
ンタ・レジスタ１６内にロードされる。一般に、ノぐツ
クアップ命令カウンタ・レジスタ３８の内容は命令カウ
ンタ・レジスタ１６内の内容′と同じである。

■スタック・リンク制御スタック６４は、命令スタック
２０からＣＥＰＵ　１２の基本命令レジスタ６６に転送
されるべき次の命令を識別するため、ＴＩＰテーブル・
ワード６０から得られる情報に基づいたポインタを含む
。命令スタック２０力為ら読出される命令は各クロック
期間に対し１個程度の割合で読出される。

■キャッシュ４８のディレクトリ４６又はオ啄ランドキ
ャッジ、５２のディレクトリ５０から得られるにしろ、
キャッシュアドレスが命令カウンタ・レジスタ１６内に
あった命令の対の実ページ番号（ＲＰＮ　）は第３図に
図解したＩＲＰＮスタック７４内に格納される。■キー
ｖｙシュ４８のディレクトリ４６の各カラムの４つのレ
ベルに対応する４つのレジスタ７６ａ　、７６ｂ　、７
６ｃ　、７６ｄ及びオペランドキャッシュ５２のディレ
クト１ノ５０の各カラムの４つのレベルに対応する４つ
のレジスタ７８ａ　Ｉ　７８ｂ　ｌ　７８ｃ及び７８ｄ
稈命令の実ページ番号を保持する。命令スタック２０の
所定のレベル内にロードされた命令の実ページ番号はＩ
　ＲＰＮスタック７４の対応するレベル内に書込まれる
。同様にして、誤った径路アドレス・・々ツクアップ・
スタック６８と■スタック・リンク制御スタック６４も
レベルが１６個ある。

第７図に図解した回路の機能はＣＥＰＥ　１２により実
行されている時の各命令のアドレスが正しいことを確認
することにある。これは飛越し命令がＣＥＰＵ　１２内
でそのＰＣサイクルを完了する際当該命令に対しＣＥＰ
Ｕ　１２から得られるレジスタ８ｏ内の命令の流れのペ
ージ番号（ＩＳＲＰＮ）を当該命令がＩＦＵ　１０によ
って命令スタック２ｏ内に設定された時点のＩ　ＲＰＮ
スタック７４内に格納された実ページ番号と比較するこ
とにより達成される。従って、ＣＥＰＵ　１２のＣＳサ
イクルにおいて、ＣＥＰＵ　１２のＣＳサイクルでの命
令の実ページ番号（ＲＰＮ）は命令の実ページ番号スタ
ックＩ　ＲＰＮスタック７４がら読出され、命令の流れ
の実ページ番号のレジスタ８０内にある内容と比較器８
２にょシ比較される。

この比較が行なわれると命令は正しいとみなされ、比較
が行なわれない場合には命令はエラーがあると見なされ
る。

命令が間接命令である場合にはＣＥＰＵ　１２により作
成された間接ページ番号のターゲットの実ページ番号が
ＩＮＤＲＰＮレジスタ８４に格納される。

ＩＮＤＲＰＮレジスタ８４内の間接的な実ページ番号は
ＩＲＤＮスタック７４内に格納されたターケゝノドのペ
ージ番号と比較器８６によって比較される。いずれの場
合でも比較器８２．８６のいずれか一方が比較を示さな
い場合には命令は不適当となる。ＣＣＥＰＵ　１２のＣ
Ｓサイクルでの命令が飛越しゴーと予報された場合には
当該命令を実行している際、ＣＥＰＵ　１２がその命令
が飛越しノー・ゴーであることを決定し、ノー・ゴーの
実ページ番号がＥＴサイクル中にＣＥＰＵ　１２からＩ
ＲＰＮ−ＥＴレジスタ８８にロードされる。次のサイク
ル時にこの正確な実ページ番号はレジスタＩＲＰＮ−Ｅ
ｌ　９０にロードされ、当該レジスタからｌ５ＲＰＮレ
ジスタ８０にロードされる。ＩＲＰＮ−ＥＴレジスタ８
８とレジスタＩＲＰＮ−Ｅｌを含む回路の機能はｌ５Ｒ
ＰＮレジスタ８０内の実ページ番号が常時正確であるこ
とを確認することにある。この回路は又ＩＮＤＲＰＮレ
ジスタ８４内の間接的な実ページ番号も常時圧しいこと
を確認する。

与えられた命令に対するＴＩＰテーブル・ワード６０が
飛越しゴーを予報し、実際、飛越しがノー・ゴーである
場合にはノー・ゴー径路又は誤った径路アドレス即ち現
在の命令の流れのアドレスが誤った径路アドレス・バン
クアンプ・スタックたるレジスタ６８から得られ、命令
カウンタ・レジスタ１６にロードされる。与えられた命
令に対する’Ｉ’ＩＰテーブル・ワード６０が飛越しゴ
ーを予報する度に、現在の命令の流れから取出される最
後の命令のキャソノーアドレスは対応する命令が命令ス
タック２０内に格納されたレベルに対応する径路アドレ
ス・バンクアンプ・スタック６８のレベルにおいて誤っ
た径路アドレス・バンクアップ・スタック６８に格納さ
れる。移送ゴー又は間接命令の誤った予報が生じる場合
には命令スタック２０内の誤って予報された命令のレベ
ルに対応する誤った径路アドレス・バックアップ・スタ
ック６８内のレベルからのアドレスが命令カウンタ・レ
ジスタ１６内にロードされ、命令カウンタ・レジスタ１
６内の現在の正しいアドレスを増加させるプロセスが開
始される。以前指摘したように、現在の命令の流れの命
令は８個までの命令スタック２０から利用可能であるた
め、元の又は現在の命令の流れを開始させるだめ命令カ
ウンタ・レジスタ１６内にロードされる前に誤った径路
のアドレスが充−分に数回、増加可能とされる。ＴＩＰ
テーブル・ワード６０によって予報されたターケ８ット
・キャッシュアドレスが正しくない場合には正しいアド
レスがＣＥＰＵ　１２により発生され、キャッシュ・ア
ドレス部分たる下位１１ビツトが直接命令カウンタ・レ
ジスタ１６内にロードされるところから、ＩＦＵ　１０
は新しい命令の流れの命令を取出し、再開始させること
が出来る。これらの回復機構を設ける理由は飛越しがゴ
ーであるか又はノー・コゝ〜であるか、そしてコゞ−で
ある場合にはアドレスが正しく予報されたか否かをＣＥ
ＰＵ　１２のＥＴサイクルまで当該ＣＥＰＵ　１２によ
って決定されないことによる。従って、実行を誤って開
始させた飛越し命令の背後にはＣＥＰＵ　１２内に多数
の命令が存在する可能性がある。ＴＩＰテーブル４２に
よって誤って予報された命令に引続く全ての命令はＣＥ
ＰＵ　１２によって消去され、パイプ・ラインがバック
アンプされ、正しい径路に沿って再開される。

第８図にはニスタック・リンク制御スタック６４の詳細
が開示しである。ニスタック・リンク制御スタック６４
は２つの部分即ちリンク・リスト・スタック６２とＴＩ
Ｐテーブル・ヒストリー・スタック９４に分割されたも
のとして考えることが出来る。これらのスタックの各ス
タックもレベルは１６個ある。リンク・リスト・スタッ
ク９２は３つのカラム即ちノー・コゝ−・ポインタ・カ
ラム９６　、偶ｎターゲット・ポインタ・カラム９８及
ヒ奇数ターゲツト・ポインタ・カラム１００Ｋ分割され
る。好適実施態様における各ポインタは５ビツトで構成
されている。ＴＩＰテーブル・ヒストリー・スタック９
４のヒツト・ヒストリー・カラム１０２は幅が４ビツト
あシ、２個のビットでヒツト・ヒストリー偶数列１０４
を形成し、残シの２ビツトでヒツト・ヒストリー奇数列
１０６を形成する。従って、命令スタック２ｏの所定の
レベル内での各命令に対し、ヒツト・ヒストリー・ビッ
ト又はタイプ・コードは２個存在する。第９図は、各タ
イプ・コードの重要性即ち意味を定めるテーブルである
。イニシャライズされた有効ビット・カラム１０８は真
の値即ち論理１の場合ノー・ゴー・ポインタ・カラム９
６．偶数ターゲット・ポインタ・カラム９８．奇数ター
ゲット・ポインタ・カラム１００及びヒツト・ヒストリ
ー・カラム１０２の当該レベル内の全てのデータが有効
であることを意味する１ビツトを有している。

命令スタック２０内の命令のアドレス、特にそのレベル
と当該命令が奇数又は偶数であれ、そのアドレスはノー
・ゴー・ポインタ・カラム９６、偶数ターケ゛ソト・ポ
インタ・カラム９８及び奇数ターケ９ット・ポインタ・
カラム１００内のポインタを構成する５ビツトの２進数
である。命令スタック２０内に書込む次の命令に対する
ニスタック書込みアドレスは命令スタック書込みアドレ
ス（ｌ５ＷＡ　）　＋−７シフタ１１０内に格納され当
該アドレスは加算器１１２によって各命令の対ごとに一
回増加される。命令スタック２ｏ内への命令の書込みは
ラウンド・ロビン規準で行なわれる。

ニスタック・リンク制御スタック６４の機能はＣＥＰＵ
　１２からの要求に応答して命令スタック２゜から読出
されたシ、ｃＥＰＵ１２の基本命令レジスタ６６内に読
込まれる命令スタック２ｏ内の次の命令を定めることで
ある。命令スタック２ｏの所定のレベル内での命令に対
してはリンク・リスト・スタック９２のノー・ゴー・ポ
インタ・カラム９６、偶数ターゲット・ポインタ・カラ
ム９８゜奇数ターゲット・ポインタ・カラムｌｏｏの少
なくとも１つにエントリ又はポインタがあり、当該ポイ
ンタは命令スタック２ｏがら読出される次の命令の奇数
若しくは偶数にしろ、そのアドレスとレベルを指示し又
は識別する。現在の命令の流れが続行しているか又は飛
越しゴーとして予報される条件付き飛越し命令が飛越し
ノー・ゴーとなる場合にはノー・ゴー・ポインタ・カラ
ム９６の与えられたレベルによるポインタは命令スタッ
ク２０から読出される次の命令の対のレベルを指す。

偶数ターゲット・ポインタ・カラム９８の所定のレベル
にある有効なポインタは偶数番号の命令のターゲットが
格納される命令スタック２０内のレベルとカラムを指す
か又は識別する。奇数ターケ゛ノド・ポインタ・カラム
１００内のポインタは奇数番号の゛ｒ／Ｉ命令の目標値
が命令スタック２０内に格納される命令スタック２０内
のレベルトカラムを識別する。条件付き飛越し命令が実
行される場合、前記指摘の如く当該命令は移送ノー・ゴ
ー命令となり得、その前の実行の場合でも当該命令は飛
越しコ８−命令であった。この様な場合、次の命令はノ
ー　・ゴー・ポインタ・カラム９６の対応するレベルの
ノー・ゴー・ポインタにより表わされるか又は示される
現在の命令の流れ内の次の連続した命令である。こうし
た状況においては、命令スタック２０内の現在の命令の
流れの次の連続的な命令の位置を示すか又は表わすため
ノー・ゴー・ポインタのみが使用される。

ＴＩＰテーブルのヒツト・ヒストリー・カラム１０２、
特にヒツト・ヒストリー偶数列１０４とヒツト・ヒスト
リー奇数列１０６は先のヒストリーに基づく情報を提供
し、即ち命令スタック２０に格納された各Ｔ　／　Ｉ命
令に対するＴＩＰテーブル・ワード６０のビット４及び
５はリンク・リスト・スタック９２からの適当なポイン
タが■スタック読取リアドレス　レジスタ１１８に転送
されるよう制御回路１１４にスイッチ１１６のどの組が
可能化されるかを選択可能にする。ＴＩＰテーブルのヒ
ント・ヒストリー・カラム］０２は命令スタック２０と
同様にレベルが１６種類あり命令スタック２０の対応す
るレベルにある各対の命令の各ワードに対し２ビツトの
エントリーがある。これら２個のビット即ちクイズ　コ
ードばそれらの対応する命令が飛越し命令か又は間接命
令であるかを表わす。

ＴＩＰテーブル・ワード６０は命令がＣＥＰＵ　１２に
よシ実行される際そのＴＩＰテーブル・ワード６０によ
って命令が正しくなく予報されていたことが判明した場
合ＣＥＰＵ　］、　２によシ準備される。命令は全て最
初にキャッジ−ユニット１８内に格納された際ノー・ゴ
ーとして予報され即ち現在の命令の流れが続行する。好
適実施態様において８個の命令の新シいブロックがキャ
ッシュ・ユニット１８内に格納されるとキャッシユ、・
ユニット１８からクリアされた命令のグロックに組合っ
ているＴＩＰテーブル・ワード６０がＴＩＰテーブル４
２からクリアされる。ＣＥＰＵ　１２はＴＩＰテーブル
・ワード６０を準備し、命令がノー・ゴーであるという
仮定又はＴＩＰテーブル４２内にＴＩＰテーブル・ワー
ド６０が存在することにより表わされる命令のだめのＴ
ＩＰテーブル予報が、当該命令がＣＥＰＵ　１２により
実行されるときに、不正確であると判った場合にのみ当
該ＴＩＰテーブル・ワードをＴＩＰテーブル４２に格納
する。これは例えば飛越しゴー命令がキャラ／−・ユニ
ット１８内に格納されて、引続き最初に当該命令が実行
されている場合又はその対応する又は組合っているＴＩ
Ｐテーブル・ワード６０により飛越しコ゛−と予報され
た命令がそのＣＥＰＵ１２内での実行を完了した時点で
ノー・コ゛−であると判明した場合に発生する。

命令スタック２０の所定のレベルにある命令のいずれも
飛越しゴー命令又は間接命令であると予報されない場合
には、これらの命令に対するＴＩＰテーブル・ワード６
０はＴＩＰテーブル４２内に書込まれる。更にこれらの
命令がキャッシュ・ユニット］８から読出されるときヒ
ツト・ヒストリーカラム１０２内に設置された対応する
エントリー即ちそのレベルに対するヒント・ヒストリー
偶数アレイ１０４とヒツト・ヒストリー奇数アレイ１０
６内の２ビツトのコードが２進数１１となる。

これらの信号は当該レベルに対するノー・コ゛−・ポイ
ンタ・カラム９６からのノー・ゴー・ポインタが１スタ
ック読取りアドレス・レジスタ１１８に書込まれるよう
制御論理たる制御回路１１４にスイッチ１１６をケ゛−
１・化即ち可能化させ、当該し／スタは命令スタック２
０から読出される及びＣＥＩ）Ｕ　１２の基本命令レジ
スタ６６に書込まれる次の連続した命令を選択する。命
令スタック２０の同じレベルとカラムにある命令が飛越
しゴー又は間接命令であることをＴＩＰデープルのヒン
ト・ヒストリー　カラム１０２が予報する場合には、ポ
インタ論理１２０は汐−グソトが命令スタック２゜の偶
数カラム１２２又は奇数カラム１２４にあるか否かを識
別するとともに、ターケ゛ソトの命令スタック２０内の
レベルを識別して、偶数ターケゞノド・ポインタ・カラ
ム９８又は奇数ターグット・ポインタ・カラム１００に
ポインタを書込む。ターケ゛ットに対するポインタは命
令がその命令の流れ又はシーケンスで偶数番号の命令で
ある場合にｉｄＩスタック・リンク制御のポインタ論理
１２０により偶数カラム１２２内に書込まれ、命令が奇
数番号の命令である場合には奇数カラム１２４内にｔ込
まれる。各ポインタの４つのピントは１６個のレベルの
１つを特異に表わし、５番目のビットはターケ゛ノドが
偶数カラム１２２又は奇数カラム１２４内にあるか否か
を表わす。

好適実施態様におけるタイミングはリンク・リスト・ス
タック９２とＴＩＰテーブル・ヒストリー・スタック９
４の所定のレベルの全てのビットをイニシャライズする
時間がないようになっでいるところから、Ｔ工Ｐテーブ
ル・ヒストリー・スタック９４の有効ビット・カラム１
−０８の各レベルにおけるイニシャライズされた有効ビ
ットは実行するビットであり、その理由は当該全てのビ
ットが同時に読取られ且つ書込まれることによる。エラ
ーを防止するため、イニシャライズされたビットはＩス
タック・リンク制御スタック６４の所定レベルにおける
ポインタがどれも有効でないことを表わす本実施態様に
おけるＯにポインタ論理１２０によシリセットされ、当
該レベルに対するポインタとヒツト・ヒストリー・スタ
ック・エントリが有効で、従って使用可能となる際論理
１にセットされる。命令又は間接ワードはタイミングが
ＣＥＰＵ　１２によって制御され−る状態で１回に１ワ
ードが命令スタック２０から読出される。然し乍ら、Ｉ
ＦＵ・１０はＣＥＰＵ　１２からの要求に応じてどの命
令が命令スタック２０から読出されるかを決定する。

第１０図には命令又は命令の流れの多数のノーケンスが
図解されている。第１１図には第１０図の命令の流れの
命令の命令スタック２０内の位置、ＴＩＰテーブルのヒ
ント・ヒストリー・カラム１０２とリンク・リスト・ス
タック９２０ノー・ゴー・ポインタ・カラム９６、偶数
ターゲット・ポインタ・カラム９８及び奇数ターゲット
・ポインタ・カラム１（）０内の対応するポインタの内
容が図解され゛ている。命令の流れ１２６．１２８．１
３０及び１３２には本発明の機能特にＩスタック・リン
ク制御スタック６４の機能の説明を容易にするため移送
命令と間接命令の語例が含まれている。

命令の流れ１２６の命令は命令１，２，３，４゜５．６
として表わされている。命令２は奇数番号の命令であり
、移送ゴー命令である。命令の流れ１２６の命令２のタ
ーゲットは命令の流れ１２８の命令Ａである。これは命
令の流れ１２６の命令２の先の実行時にターゲットが命
令の流れ１２８の命令Ａであった飛越しゴー命令であっ
たことから知られている。命令２は、命令スタック２０
の奇数カラム１２４のレベル０に書込まれる。ターケ゛
ソトの命令Ａはそれが奇数番号の命令として識別され又
は奇数番号の命令となっているので命令スタック２０の
奇数カラム１２４内のレベル３に書込まれる。リンク制
御論理たるポインタ論理１２０は奇数ターゲット・ポイ
ンタ・カラム１００のレベルＯに、命令２のターダッＩ
−Ａが書込まれている命令スタック２０内のレベルを指
すポインタ「３０」を書込む。奇数ターゲット・ポイン
タカラム１００内の文字「０」は命令スタック２０内の
命令２のターゲットＡの位置、即ち奇数カラム１２４の
レベル３、を正確に識別するため、奇数を意味している
。命令２は奇数番号の命令として表わされるので、「レ
ベル３」「奇数」を表わす「３０」のポインタが奇数タ
ーゲット・ポインタ・カラム１００内に書込まれる。ヒ
ツト・ヒストリー・カラム１０２内のヒツト・ヒストリ
ー奇数列１０６において、タイプ・コード０１は命令２
がその実行前の時に移送ゴーであったことを表わす。命
令２に対するＴＩＰテーブル・ワード６０のビット６な
いし１９はターゲット命令Ａのキャッシュアドレスを提
供する。ヒツト・ヒストリーカラム１０２のヒント・ヒ
ストリー偶数列１０４のＯレベルに書込まれているタイ
プ・コード１１は、命令の流れ１２６の命令ｌが移送命
令又は間接命令として予報されず、そのだめノー・ゴー
・ポインタ・カラム９６内のレベル０にあるポインタが
現在の命令の流れの命令の次の対が格納されている命令
スタック２０内の位置として命令スタック２００レベル
ｌを指示していることを、表わしている。最初の命令の
流れ１２６の命令３，４゜５．６は命令スタック２０の
レベル１及び２に格納されることに注意すべきである。

これらの命令は命令２がＣＥＰＵ　１２によシ実行され
る際ノー・ゴーとして決定された場合使用される。従っ
て、命令１及び２が命令スタック２０から読出された後
、命令スタック２０から読出される次の命令は命令の流
れ１２８の命令Ａであシ、その命令Ａはリンク・リスト
・スタック９２の奇数ターケ８ソト・ポインタ・カラム
１００のレベル１００のレベルＯに位置するポインタに
よシ予報される奇数カラム１２４のレベル３に格納され
ている。

命令Ａに対するヒツト・ヒストリー・カラム１０２のヒ
ツト・ヒストリー奇数列１０６のレベル３におけるヒツ
ト・ヒストリー・テーブル・工ントリはタイプ・コード
１１、ノー・コゝ−・コードであるところから命令Ａは
飛越しゴー命令又は間接命令として予報され々い。従っ
て、命令の流れ１２８にお（噴る命令の順次的な実行が
進められ、命令スタック２ｏから読出される次の命令は
命令Ｂである。命令Ｂはノー・ゴー・ポインタ・カラム
９６のレベル３におけるノー・ゴー・ポインタ４により
示される如く、命令スタック２ｏの偶数カラム１２２の
レベル４に格納される。偶数カラム１２２においてレベ
ル４に格納される命令の流れ１２８の命令Ｂはヒツト・
ヒストリー・カラム１０２のヒツト・ヒストリー偶数列
１０４のレベル４に書込まれたタイプ・コード０］にょ
シ飛越しゴー命令として予報される。命令Ｂのターケ゛
ットは命令の流れ１３０の命令Ｉとして予報される。

命令Ｂの予報ターケラトたる命令Ｉは偶数カラム１２２
のレベル６内に格納される。その命令Ｉに対するポイン
タは偶数ターケ゛ノド・ポインタ・カラム９８のレベル
４に書込まれる。即ち該ポインタｉ’ｊ：　命令スタッ
ク２ｏの偶数カラム１２２のレベル６を識別する６Ｅで
ある。命令取出しユニット１０は命令の流れ１３０の命
令■及び■を取出し、命令スタック２００レベル６にそ
れらを格納する前に命令の流れ１２８の命令り及びＥを
取出して、それらを命令スタック２００レベル６に格納
していることに注意すべ”きである。ヒツト・ヒストリ
ー偶数列１０４０レベル６における命令■に対するタイ
プ・コードは命令Ｉが間接命令として予報されることを
表わすタイプ・コード１０である。命令Ｉのターゲット
は命令の流れ１３２における機械語命令ａである。命令
ａは偶数番号の命令として表わされるのでワードａは命
令スタック２０の偶数カラム１２２のレベル８内に格納
される。命令Ｉは偶数番号の命令であるのでポインタ８
Ｅは偶数ターデッド・ポインタ・カラム９８のレベル６
に書込まれる。命令の流れ１３０のＩの如き間接命令が
呼出され、そのターケ゛ットが取出されて命令スタック
２０内に書込まれ、引続き基本命令レジスタ６６内に書
込まれると命令スタック２０の読出される次の命令は命
令■である現在の命令の流れ１３０の次の連続した命令
である。■の如き間接命令が命令スタック２０から読出
されると、制御回路たるポインタ論理１２０は、スタッ
ク読取りアドレス・レジスタ１１８内への間接命令ター
ケ゛ソト・ワード「ａ」のニスタック・リンク・アドレ
スのローディング時に、当該アドレスが１スタツク・リ
ンク・アドレス・レジスタ１３４内にロードされるのを
阻止するので、ニスタック・リンク・アドレス・レジス
タ１３４は命令の流れ１３０の間接命令Ｉのニスタック
・アドレスを保持する。ノー・ゴー・ポインタ・カラム
９６のレベル７においてポインタ論理１２０は命令の流
れ１３０の命令の次の対即ち命令Ｖと■を位置付けるレ
ベル９を指すポインタを設置することに注意すべきであ
る。

本発明の利点、即ち分岐命令のクーケ゛ノドと間接命令
のターケ゛ノド・ワードを先取りすることが達成され、
その結果、ソヌテムの中央実行ハイプライン・ユニット
が新しい命令の流れに沿った命令又は間接命令のターゲ
ットが取出される迄強制的に待たされず、当該分岐は名
目上クロック期間Ｔにつき１つの命令の１サイクル・・
やイブ・ライン割合にて実行可能であり、このため／ス
テムのスループットが全体的に著しく高まること、が前
掲の説明から明らかになると思われる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、中央実行パイプ・ライン・ユニットに対する
命令取出しユニットの相対的な機能を説明するブロック
図。 第２図は、命令取り出しユニットの模式ブロック図。 第３図は、命令ワードのフォーマットを示す図。 第４図は、典型的な命令の流れの模式図。 第５図は、命令取出しパイプ・ラインの段階と中央実行
パイプ・ライン・ユニットの段階を示す図。 第６図は、Ｔ工Ｐチーグル・ワードのフォーマットを示
す図。 第７図は、命令取出しユニットの付加的な詳細部分と特
に正確な命令が中央実行パイプ・ライン・ユニットに移
送されたことを示すことに関連した詳細を示すブロック
図。 第８図は、命令スタック・リンク制御スタックの模式ブ
ロック図。 第９図は、ＴＩＰテーブル・ワードのタイプ・コードを
定めるテーブル。 第１０図は、−組の命令の流れの他の模式的に図。 第１１図は、命令のスタックと第１０図の命令の流れの
命令に対するリンク・リスト・スタックの内容を示す。 １０、命令取出しユニット、１２：中央実行・ぐイブ・
ライン・ユニット、１４．命令取出しアドレス作成論理
、１６；命令カウンタ・レジスタ、１８、キャッシュ・
ユニット、２０：命令スタック、４２：飛越し／間接・
予報テーブル（ＴＩＰテーブル）。 第１頁の続き ０発　明　者　ウィリアム・エイ・シェリーアメリカ合
衆国８５０１８アリシナ 州フイーニクス・イースト・オ スポーフ・ロード４９００ 手続補正書（方式） ％式％ １、事件の表示　　特願昭５８−１９＋６４２　　号２
発　明　の名称 命令を先取ジする方法とその装置 ３　補正をする者 事件との関係　　出願人 代表者　　ウィリアム・タブリュー　ホロウェイ　ジュ
ニア４　代理人 住所　東京都港区西新橋３丁目３番３号５　手続補正指
令１の日付 昭和５９年　１月　１１日（発送日昭和５９年　１月　
３］Ｂ）以　　上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）中央実行ニーニット用の命令取出しユニットであっ
   て、 一対の命令のアドレスを格納する命令カウンタ・レジス
   タ装置と、 命令のオペランドが書き込まれ命令とオペランドが読出
   されるキャッジ−装置と、 実行を待っている命令を格納する命令スタック装置と、 移送命令と間接命令のターゲット・アドレスを含むＴＩ
   Ｐテーブル・ワードが記録される侭爪し９間接予報テー
   ブル装置と、 （１）命令の次の対のアドレスを形成するだめ命令カウ
   ンタ・レジスタ装置を増加させ、（２）命令の対のアド
   レスをキャッシュ装置と電数し１間接予報テーブル装置
   に分配し、（３）命令の対がキャッシュ装置内にあるか
   否か及びアドレスされた命令のＴＩＰテーブル・ワード
   が偽承し、アドレスされた予報テーブル装置に格納され
   ているかを決定するためキャッジ−装置と先へい間接′
   予報テーブル装置にアクセスし、（４）アドレスされた
   命令の対をキャッシュ装置から選択し、選択されアドレ
   スされた命令を命令取出レジスタ内に格納し、アドレス
   された命令が船計命令か又は間接命令及びその命令のタ
   ーゲットアドレスであるか否かを決定するため＋を愚′
   シ２間接予報テーブルからのアドレスされた命令に対し
   ＴＩＰテーブル・ワードをチェックし、（５）命令の対
   を命令スタック装置に設定し、亀へし又は間接命令とし
   てＴＩＰテーブル・ワード内に記録された命令に対しＴ
   ＩＰテーブル・ワード内のアドレスを命令カウンタ装置
   にロードする命令取出パイプ・ライン装置と、 命令スタック内のどの命令が中央実行ユニットによって
   実行すべき次の命令であるかを予報する各命令のＴＩＰ
   テーブル・ワード内のデータに応答する装置とを備えた
   中央実行ユニット用命令取出しユニット。 ２）命令カウンタ・レジスタ内に格納されたアドレスが
   キャッシュ・アドレスである特許請求の範囲１）項に記
   載の命令取出しユニット。 ３）キャッシュ装置が命令格納のだめの命令キャッシュ
   装置を含む特許請求の範囲２）項に記載の命令取出しユ
   ニット。 ４）　　各ＴＩＰテーブル・ワードがタイプ・コードを
   含む特許請求の範囲３）項に記載の命令取出しユニット
   ０ ５）所定長さの時間のクロック期間を有する同期中央処
   理装置と中央実行パイプライン・ユニットのだめの命令
   取出しユニットであって、一対のワードのキャッシュ・
   アドレスを格納スる命令カウンタ・レジスタ装置とバン
   クアップ命令カウンタ・レジスタ装置と、 ワードが書き込まれワードが読み出されるカラムとレベ
   ルに組織化されたディレクトリ装置とデータ・アレイ装
   置とを有するセット・アソシエティブ・キャッジ−装置
   と、 命令を格納する命令取出しレジスタ装置と、命令と間接
   ワードを格納する命令スタック装置と、 キャッシュ・ディレクトリ装置から読出されるアドレス
   された命令の実ページ番号を格納する命令ノ実−＜−ジ
   番号スタック装置と、 ＴＩＰワードが書込まれＴＩＰワードが読出されるカラ
   ムとレベルに組織化されたディレクトリ装置とデータ・
   アレイ装置を有する飛越し間接予報（ＴＩＰ）テーブル
   装置であって、各ＴＩＰワード９力玉対応する命令ワー
   ドが飛越し命令１間接命令、又はいずれでもなく且つ当
   該各命令のターケ゛ット・１フードのキャッシュ・アド
   レスであることを表わす予報コードを含むものである前
   記飛越し・間接予報テーブル装置と、 （１）与えられた命令の流れの次の対の命令のキャッシ
   ュ・アドレスを形成するだめ第１段階で命令カウンタ・
   レジスタ装置を増加させ、（２）　　第１段階での命令
   カウンタ内のキーｙツシュ・アドレスを第２段階でキャ
   ッシュ装置とＴＩＰテーブル・ディレクトリ装置に分配
   し、 （３）命令の対の実ページ番号（ＲＰＮ）を得るため第
   ３段階でキャッシュ・ディレクトリ装置にアクセスし、
   そして命令の対のいずれか一方の命令若しくは両方の命
   令に対してＴＩＰテーブル・データ・アレイ装置内にＴ
   ＩＰワードが書込まれたか否かを決定するだめＴＩＰテ
   ーブル装置のディレクトリ装置にアクセスし、 （４）第４段階中にキャッシュ・データ・アレイ装置か
   らの一対の命令と前記命令の対のＲＰＮを選択し、ＲＰ
   Ｎを命令実技−ジ番号スタック装置に格納し命令を命令
   取出しレジスタ・アドレス装置に格納し、 （５）第５段階中、命令スタック装置内に第４段階中の
   命令取出しレジスタ内に設けた命令をロードし、命令が
   飛越し又は間接命令であるか否かを決定するため命令ス
   タック内にロードされた命令に対しＴＩＰテーブルから
   読出されたＴＩＰワードの予報コードを調べ、ＴＩＰワ
   ードのターゲットワードのキャッジ−・アドレスを命令
   カウンタ・レジスタ装置とバックアップ命令カウンタ装
   置にロードするも、命令が間接命令である場合にはター
   ゲット・ワードのキャッシュ・アドレスが命令カウンタ
   ・レジスタ装置内にのみロードされてノ々ツクアップ命
   令カウンタ・レジスタ装置内にはロードされずバックア
   ップ命令カウンタ装置内のキャッシュアドレスが次のク
   ロック期間中に命令カウンタ・レジスタ装置にロードさ
   れるようにした５段階命令取出し・やイブライン装置と
   、 中央パイプライン・ユニットから命令スタック６）キャ
   ッシュ・アドレスがキャッシュ装置内のレベルを含むよ
   うにした特許請求の範囲５）項に記載の命令取出しユニ
   ット。 ７）キャッジ−装置がオペランド・キャッシュ装置と命
   令キャッシュ装置に組織化され、キャッシュ・アドレス
   が前記２個のキャラ、シュ装置の一方を指定するように
   した特許請求の範囲６）項に記載の命令取出しユニット
   。 ８）命令スタックから読出す次の命令を決定する装置が
   命令スタック・リンク制御スタック装置を含むよ・うに
   した特許請求の範囲７）項に記載の命令取出しユニット
   。 ９）命令スタック・リンク制御スタック装置がノー・ゴ
   ー・ポインタ・スタック装置、ターケゞットポインタ・
   スタック装置及び命令スタック装置に格納された各命令
   に対する奇数クーケ゛ット・スタック装置も含むように
   してなる特許請求の範囲８）項に記載の命令取出しユニ
   ット。 １０）　　命令スタック・リンク制御スタック装置が更
   に命令スタック装置内に格納された各命令に対するタイ
   プ・コードを記録するＴＩＰテーブル・ヒツト・スタッ
   ク装置を含むようにしてなる特許請求の範囲９）項に記
   載の命令取出しユニット。 １１）中央実行ユニットから命令を取出す方法であって
   、 一対の命令のアドレスを命令カウンタ・レジスタに格納
   する段階と、 次の対の命令のアドレスを形成すべく命令カウンタ・レ
   ジスタ装置を増加させる段階と、対になった命令のアド
   レスをキャッシュ装置および飛越し・間接予報テーブル
   に分配する段階と、一対の命令がキャッシュ装置内にあ
   るか否かおよびアドレスされた命令のＴＩＰテーブル・
   ワードが飛越し・間接予報テーブル内にあるか否かを決
   定するためキャッシュ装置および飛越し・間接予報テー
   ブルにアクセスする段階と、 アドレスされた命令の対をキャッシュ装置から選択し、
   その選択された命令を命令取出しレジスタ内に格納し、
   命令が飛越し命令であるか間接命令であるか及びそれら
   のターケ゛ットアドレスであるか否かを決定するだめ飛
   越し・間接予報テーブルから選択せる命令に対するＴＩ
   Ｐテーブル・ワードをチェックすＺ段階と、 命令の対を命令スタックに設定する段階と、飛越し又は
   間接命令としてＴＩＰテーブル・ワード内部に記録され
   た飛越し命令用のＴＩＰテーブル・ワードに格納された
   アドレスを命令カウンタにロードする段階と、 命令スタック内のどの命令が中央実行ユニットに転送さ
   れる次の命令であるかを予報する段階とを有する中央実
   行ユニットから命令を取出す方法。 １２）ターゲット間接ワードのアドレスが分配された直
   後に間接命令のアドレスが命令レジスタ内にロードされ
   る特許請求の範囲第１１）項に記載の方法０ １３）飛越し又は間接命令がＴＩＰテーブル・ワードに
   よシ誤って予報された場合現行の命令流れの次ノシーケ
   ンンヤル命令のアドレスを命令カウンタ・レジスタ内に
   ロードする特許請求の範囲第１２）項に記載の方法。 １４）　　ＴＩＰテーブル内にＴＩＰテーブル・ワード
   が無い場合アドレスされた命令の両者共飛越し又は間接
   命令でないと判定する段階を含む特許請求の範囲第３）
   項記載の方法。 １５）所定長さの時間のクロック期間を有する同期中央
   処理装置と中央実行パイプライン・ユニットのだめの命
   令を先取シする方法であって、（１）第１段階では所定
   の命令の流れの次の対の命令のキャッジ−・アドレスを
   形成するため命令カウンタ・レジスタとバックアップ命
   令カウンタ・レジスタの内容を増加させる段階と、 り２）第２段階で第１段階での命令カウンタに格納され
   たキャッシュ・アドレスをキャッシュ装置とＴＩＰテー
   ブル・ディレクトリに分配する段階と、（３）−第３段
   階では命令の対の実ページ番号に対しキャッシュ・ユニ
   ットのディレクトリにアクセスし、命令の対の命令のい
   ずれか一方に対するＴＩＰテーブル・データ・アレイ内
   にＴＩＰワードが書込まれたか否かを決定するためＴＩ
   Ｐテーブルのテ゛イレクトリ装置にアクセスする段階と
   、（４）第４段階中、キャッシュ・アドレスに指定され
   たキャッシュ・ディレクトリのレベルに対応するキャッ
   シュ・データ・アレイのレベルカラ一対の命令を選択し
   、各選択された命令を命令取出しレジスタに格納し、命
   令実ページ番号スタックに実ページ番号を格納する段階
   と、 （５）　　第４段階中に命令取出しレジスタ内に設定さ
   れた命令を第５段階中に命令スタック内にロードし、命
   令が飛越し又は間接命令であるか否かを決定するため命
   令スタック内にロードされた命令に対するＴＩＰテーブ
   ルから読出されたＴＩＰワードの予報コードを調べ、Ｔ
   ＩＰワードのターケ８ット・ワードのキャッジ−アドレ
   スを命令カウンタ・レジスタ内にロードし；しかしもし
   命令か間接命令である場合にはターケ゛ットヮードのキ
   ャッジ−・アドレスが命令カウンタ・レジスタ内にのみ
   ロードされてバックアップ・レジスタ内にはロードされ
   ず、バックアップ命令カウンタ・レジスタ内のアドレス
   が次のクロック期間中に命令カウンタ・レジスタ内にロ
   ードされるようにする段階と、次のどの命令を中央パイ
   プライン・ユニットにより命令スタックから読出すかを
   決定する段階とを有する命令を予め取出す方法。 １６）更に命令スタック内にロードされた各命令の実ぜ
   −ジ番号を各命令が中央実行・やイブライン・ユニット
   によシ実行される際中央実行パイプライン・ユニットに
   よシ決定される各命令の実被−シ番号と比較する段階を
   含むようにした特許請求の範囲第１５）項に記載の方法
   。 １７）更に実ページ番号が比較しない命令に引続いて取
   出された全ての命令を消去する段階を含む特許請求の範
   囲第１６）項に記載の方法。 １８）飛越し又は間接命令がそのＴＩＰテーブル・ワー
   ドにより誤って予報された場合次のシーケンシャルの命
   令の対のアドレスを命令カウンタ・レジスタ内にロード
   する段階を含むよう例した特許請求の範囲第１７）項に
   記載の方法。 １９）　　ＴＩＰナーブル内にＴＩＰテーブル・ワード
   が無いことによって、アドレスされた命令がいずれも飛
   越し又は間接命令でないことを確認する段階を含む特許
   請求の範囲第１８）項に記載の方法。 ２０）飛越し又は間接命令のターケ゛ットが先取りされ
   る前に当該命令が取出された後に現在の命令の流れの複
   数個の命令が先取りされる特許請求の範囲第１９）項に
   記載の方法。