JPS59220844A - 命令再実行制御方式 - 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】 （４）発明の技術分野 本発明は命令再実行制御方式、特に例えばスカラ処理装
置とベクトル処理装置とからなるデータ処理装置であっ
て、パイプライン処理にもとづき命令を処理する装置に
おいて、スカラ命令とベクトル命令とを並列に実行させ
、ベクトル命令の処理において誤動作が起きたときに、
該誤動作した命令から自動的に再実行させるようにした
命令再実行制御方式に関するものである。

■）従来技術と問題点 第１図は一般的なベクトル処理シスデムの例、第２図は
スカラ命令とベクトル命令の命令語の例を示す。

図中、１は主記憶装置、２はチャネル装置、３はスカラ
処理装置、４はベクトル処理装置、５はバッファ記憶装
置、６はスカラーレジスタ、７はスカラ演算器、８はス
カラ命令制御部、９はインタフェース・レジスタ、ｌＯ
はベクトル命令制御部、１１はロード・ストア・パイプ
、１２はベクトル・レジスタ、１３はベクトル加算器、
１４はベクトル乗算器を表わす。

スカラ処理装置３は、主記憶装置１から逐次命令をフェ
ッチして実行する通常の中央処理装置（ＣＰＵ）である
。ベクトル処理装置４は、大景のデータに対して、同一
種類の演算を同時に施すことができる装置である。スカ
ラ処理装置３の補助として用いられる。バッファ記憶装
置５は、主記憶装置１へのアクセスを高速化下るだめの
装置である。スカラ・レジスタ６は、スカラ・データを
処理するためのレジスタ群である。スカラ演算器７は、
スカラ命令制御部８の制御のもとに、命令に応じた演算
処理を行う。

スカラ命令制御部８は、命令のフェッチ、解読、実行を
制御するものである。命令がベクトル命令であることを
検出したならば、インタフェース・レジスタ９を経由し
て、命令および命令処理に必要な情報をベクトル命令制
御部１０に引渡す。すなわち、スカラ命令制御部８は主
命令制御部であり、ベクトル命令制御部１０は従命令制
御部であると考えてよい。ベクトル命令制御部１０は、
ベクトル命令を解読し、解読結果に従って、ベクトル加
算器１３、ベクトル乗算器１４等を起動する。

ロード・ストア・パイプ１１は、主記憶装置１とベクト
ル・レジスタ１２とのインタフェースである。ベクトル
レジスタ１２は、ベクトル演算の対象となるデータ群を
保持するレジスタである。

スカラ命令の命令語は、例えば第２図（イ）図示の如く
、命令コード部ＯＰと第１オペランド部Ｒ１と第２オペ
ランド部Ｒ２とからなる。命令コード部ＯＰの内容によ
シ、例えば第１オペランドＲ１ノテータと第２オペラン
ドＲ２のデータとが演算され、結果が第１オペランドＲ
１に格納される。

ベクトル命令の命令語は、例えは第２図（ロ）図示の如
く、命令コード部ＯＰ１拡張命令コード部ＥＯＰ　。

第１オペランド部Ｒ１、第２オペランド部Ｒ２、第３オ
ペランド部Ｒ３を有し、拡張命令コード部ＥＯＰの内容
によシ、例えは第２オペランド部Ｒ２のデータと第３オ
ペランド部Ｒ３のデータとが演算されて、結果が第１オ
ペランド部ＲＩＩＣ格納される。スカラ命令とベクトル
命令とは、命令コード部ＯＰのコードによって区別され
る。

第１図図示の如き装置においては、主記憶装置ｌからフ
ェッチしてくる命令には、スカラ命令とベクトル命令と
が、混在している。これらの命令をいわゆるパイプライ
ン方式によシ、順次読み出して、逐次処理していく場合
には、命令の処理でエラーが生じた場合、エラーが生じ
た命令から再実行すればよい。しかし、命令を高速に処
理するために、スカラ命令とベクトル命令とを、スカラ
処理装置３とベクトル処理装置４とにおいて、それぞれ
並列に実行させようとすると、従来方式によれば、命令
処理の途中で誤動作を起した命令について、杓実行させ
ることができないという問題がある。才々わち、ベクト
ル命令の処理時間は、通常スカラ命令の処理時間に比べ
て非常に長く、ベクトル命令の処理におい”Ｃ誤動作が
起きた場合、そのベクトル命令以後の命令についてだけ
、再実行させることができない。

（０発明の目的と構成 本発明は上記問題点の解決を図シ、命令を高速処理する
ために、スカラ命令とベクトル命令とを並列処理した場
合にも、実行未完了のベクトル命令を保持し、誤動作が
起きた命令のりトライを可能とする方式を提供すること
を目的としている。

そのため、本発明の命令再実行制御方式は、主命令制御
部と従命令利°御部とを有し、上、肥土命令制御部は上
記従命令制御部に命令の種別に応じて命令に関する情報
を渡し、命令を実行するデータ処理装置において、上記
主命令制御部から上記従命令制御部へ渡された上記命令
に関する情報を順次複数個保持す２）命令保持レジスタ
と、該命令保持レジスタに杷納された命令のうち実行が
未完了の命令をポイントするスタックアドレス争レジス
タとを少なくともそなえ、誤動作が生じた命令について
上記命令保持しｉノスタから上記スタックアドレス・レ
ジスタに基づいて命令を取シ出して再実行−するように
したことを特徴としている。以下図面を参照しつつ説明
する。

（２）発明の実施例 第３図は本発明の一笑施例構成、第４図はスカラ命令と
ベクトル命令とを逐次処理するときのりイムチャート、
第５図はスカラ命令とベクトル命令とを並列処理すると
きの本発明の詳細な説明するためのタイムチャートを示
す。

図中、符号６．８．９、ｌＯは第１図に対応し、２０は
命令取出部、２１は命令解読部、２２はアドレス演算部
、２３はオペランド・フェッチ部、２４は命令実行部、
２５は命令フェッチ・レジスタ、２６は命令再実行ポイ
ンタ・レジスタ、２７はベクトル命令取出部、２８は書
き込みアドレス拳レジスタ、２９は命令語スタック、３
０は選択回路、３１はベクトル命令解読部、３２は加算
命令制御レジスタ、３３は乗算命令制御レジスタ、３４
はロード命令制御レジスタ、３５は読み出しアドレス拳
レジスタを表わす。

スカラ命令とベクトル命令とは、混在して予め主記憶装
置に用意される。命令取出部２０は、命令フェンｙ−−
レジスタ２５の示す主記憶装置上の位置から命令をフェ
ッチする回路である。命令取出部２０がフェッチした命
令は、次のサイクルに命令解読部２１へ渡される。命令
解読部２１は、命令コードをデコードする。デコードし
た結果、ベクトル命令であることが判別した場合には、
命令情報をインタフェース・レジスタ９に格納する。

また、そのベクトル命令が、例えばスカラ囃レジスタ６
の内容を必要としているときには、インタフェース−レ
ジスタ９のデータ部にその内容を格納する。

アドレス演算部２２は、オペランドの実アドレスを求め
るものである。求められたアドレスに従って、オペラン
ド・フェッチ部２３は、命令の実行に必要なオペランド
のデータをフェッチする。

命令実行部２４によって、命令が実行され、１命令の処
理が終了することになる。命令再実行ポインタ・レジス
タ２６は、実行が完了した命令の次の命令のアドレスを
保持するレジスタである。このレジスタ２６によっ℃、
パイプラインで処理する命令が、スカラ命令だけの場合
、またはスカラ命令とベクトル命令が混在していても逐
次処理し　゛ている場合に、誤動作時にリトライすべき
命令についてのアドレスを管理することができる。該ス
カラ命令制御部８の構成は、従来と同様と考えてよい。

フェッチした命令がベクトル命令である場合にだけ、ベ
クトル命令制御部１０を起動するので、スカラ命令制御
部８は主命令制御部、ベクトル命令制御部１０は従命令
制御部とみることができる。

ベクトル命令取出部２７は、インタフェース−レジスタ
９からベクトル命令を取シ出す回路である。取υ出した
命令は、命令語スタック２９および選択回路３０に送ら
れる。命令語スタック２９は、ベクトル命令を保持する
複数個のレジスタで構成され、スカラ命令制御部８との
インタフェースにおけるバッファとしての働きと、後述
する命令リトライのための命令記憶部としての働きを有
している。書き込みアドレス拳レジスタ２８な、命令語
スタック２９の次に書き込むべきアドレスを保持するレ
ジスタである。ベクトル命令取出部２７が取シ出したベ
クトル命令情報は、曹き込みアドレス・レジスタ２８に
従って、命令語スタック２９にスタックされ、書き込み
アドレス・レジースタ２８は次のアドレスをさすよう更
新される。

選択回路３０は、ベクトル命令取出部２７または命令語
スタック２９のいずれかを選択して、ベクトル命令解読
部３１ヘベクトル命令を供給する回路である。

ベクトル命令解読部３１は、ベクトル命令のコード、特
に第２図←）図示の拡張命令コードをデコードする回路
である。解読した結果、命令がベクトル加算命令であれ
ば、加算命令制御レジスタ３２に、ベクトル乗算命令で
あれば乗算命令制御レジスタ３３に、ベクトル・データ
のロード命令であれば、ロード命令制御レジスタ３４等
に、各命令実行部（図示省略）を起動する情報をセット
する。オペランドが一致しない場合、例えばベクトル加
算、ベクトル乗算、ベクトル・データのロードは、それ
ぞれ並列に実行可能である。読み出しアドレス・レジス
タ３５は、命令語スタック２９上の実行未完了の命令を
ポイントする。ベクトル命令実行部からの実行完了信号
によって、次の命令をポイントするよう更新される。も
し、べクトル命令の処理時にハード・エラーが起きると
、読み出しアドレスｅレジスタ３５のポイントする命令
が、命令語スタック２９から読み出され、選択回路３０
を経てベクトル命令解読部３１へ供給され、その命令か
ら以後の命令について再実行されることとなる。なお、
言うまでもなく、スカシ命令とベクトル命令との並列処
理には、それらのオペランド、特に書き込み対象となっ
ている主記憶のオペランドが一致しないことが条件とな
るので、ベクトル命令制御部１０においてのみ、スカシ
命令制御部８と独立にリトライしても問題が生じること
はない。ベクトル命令の処理が遅れ、命令語スタック２
９が満杯になったときには、スカシ命令制御部８に対し
て、待ち合わせの制御がなされる。これは通常のバッフ
ァ制御と同様に行われると考えてよい。

第４図において、ＳＯないしＳ３はスカシ命令、ｖＯな
いしｖ２はベクトル命令を表わしている。

各命令は、命令取出サイクルＩＦ、命令解読すイクルＤ
１アドレス演算サイクルＡ１オペランド・フェッチ・サ
イクルＯＦ、命令実行ザイクルＥを経て実行を終了する
。ベクトル命令の場合、アドレス演算サイクルＡに続い
て、ベクトル命令取出サイクルＶＦ、ベクトル命令解読
サイクルＶＤ。

および各ベクトル命令の処理サイクルＶＡ、ＶＭ。

ＶＬ等が必要となる。ベクトル命令の処理においても、
形式的にスカシ命令の処理におけるオペランド惨フエッ
プ・・サイクルＯＦ、命令実行ヅ・イクルＥが用意され
る。スカシ命令とベクトル命令とを逐次処理する場合、
第４図図示の如く、前の命令の実行が終了するまで、次
の命令の実行が待たされる。命令フェッチ・レジスタ（
ＩＦＲ）は、パイプライン処理にあたって、フェッチす
る命令のアドレスを保持する。命令再実行ポインタ・レ
ジスタ（ＩＲＰ）は、命令の実行が終了するまで、最も
先にフェッチした命令のアドレスを保持する。

従って、例えば１０４０４番地クトル命令ｖｏの実行処
理時にエラーが生じた場合、命令再実行ポインタ・レジ
スタの内容が参照され、１０４０４番地令ｖＯから再実
行され、回復が試みられる。第４図に示した処理は、従
来と同様である。

スカシ命令とベクトル命令の扱うデータが、異なってい
るときには、例えば第５図図示の如く、スカシ命令とベ
クトル命令とを、並列して実行することができる。すな
わち、例えＭｔｌｅ番地のスカシ命令Ｓ２は、１０４Ｉ
Ｉ地のベクトル命令ｖＯおよび１１０番地のベクトル命
令Ｖ１の実行終了を待たすに１実行を開始する。なお、
例えばベクトル命令■０が、スカシ・レジスタのデータ
とベクトル拳データとを加算するＶＡＳ　（Ｖｉｃｔ、
ｏｒ　Ａｄｄ　５ｃａｌｏｒ）命令であって、スカシ命
令Ｓ２がそのスカシ・レジスタを更新する命令であって
も、そのスカシ・レジスタのデータは、第３図図示イン
タフェース・レジスタ９のゲータ部を経由して、命令語
スタック２９に保持されるため、命令Ｓ２の先行実行に
よる影響は受けない。

例えば、１０４０４番地クトル命令ｖＯの実行処理中に
、誤動作が起きたとする。このとき、従来方式によれば
、命令再実行ポインタ・レジスタ（ＩＲＰ）は、既に１
２６９ｉ地をポイントしているので、ＩＲＰを利用して
も、命令をリトライできないこととなる。ＩＲＰが、仮
にこの場合に、１０４０４番地イントするように制御し
たとしても、命令のりトライによって、スカシ命令Ｓ２
、Ｓ３は、２回実行されてしまうこととなるので、一般
に入力オペランドと出力オペランドが同じになることの
ある第２図（イ）図示の如きスカシ命令では、データに
矛盾が生じてしまうこととなる。

本発明の場合、ベクトル命令ｖＯの実行時にエラーが起
きると、ベクトル命令群ｖＯ１ｖ１、ｖ２についてだけ
の命令再実行がなされる。すなわち、少なくとも実行が
完了するまでは、ベクトル命令ＶＯ，Ｖｌ、Ｖ２とその
処理に必要なデータとは、第３図図示命令語スタック２
９に保持され、書き込みアドレス中レジスタ（ＷＡ）　
２８は、ベクトル命令■２の次のアドレスＳＴ３をポイ
ントする。一方、読み出しアドレス・レジスタ（ＲＡ）
３５は、ベクトル命令ｖＯの実行が完了するまでは、そ
の命令のスタックΦアドレスＳＴＯをポイントしている
ので、ベクトル命令■０の実行エラ一時には、読み出し
アドレス拳レジスタ（ＲＡ）が参照され、そこから再実
行による回復が試みられることになる。

以上、主命令制御部としてスカラ命令制御部、また従命
令制御部としてベクトル命令制御部を例にして説明した
が、このようなベクトル処理装置に限らず、他の特定な
専用処理を行う装置に対しても、同様に適用することが
できる。

（ト）発明の詳細 な説明した如く、本発明によれば、並列処理により高速
に命令を処理しつつ、例えばノイズによる間欠的なハー
ド障害に対し、誤動作の起きた命令を再実行させ、シス
テムの信頼性を向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的なベクトル処理システムの例、第２図は
スカラ命令とベクトル命令の命令語の例、第３図は本発
明の一実施例構成、第４図はスカラ命令とベクトル命令
とを逐次処理するときのタイムチャート、第５図はスカ
ラ命令とベクトル命令とを並列処理するときの本発明の
詳細な説明するためのタイムチャートを示す。 図中、８はスカラ命令制御部、９はインタフェース・レ
ジスタ、１０はベクトル命令制御部、２８は書き込みア
ドレス・レジスタ、２９は命令語スタック、３５は読み
出しアドレス拳レジスタを表わす。 特許出願人　　　富士通株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 主命令制御部と従命令制御部とをＭし、上記主命令制御
   部は上記従命令制御部に命令の種別に応じて命令に関す
   る情報を渡し、命令を実行するデータ処理装置において
   、上記主命令制御部から上記従命令制御部へ渡された上
   記命令に関する情報を順次複数個保持する命令保持レジ
   スタと、該命令保持レジスタに格納された命令のうち実
   行が未完了の命令をポイントするスタックアドレス・レ
   ジスタとを少なくともそなえ、誤動作が生じた命令につ
   いて上記命令保持レジスタから上記スタックアドレス・
   レジスタに基づいて命令な収シ出して再実行するように
   したことを特徴とする命令再実行制御方式。