JPS6177936A - 情報処理装置 - 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】 （技術分野） 本発明に情報処理装置に関し９％に汎用レジスタの有効
利用全可能とする情報処理ｆｃ寛に関する。

（従来技術） 一般に情報処理装置においてに、汎用レジスタと工ばれ
るレジスタをプロセッサ内に設け、これを機械語命令で
データの格納場所として使用することが行われている。

汎用レジスタ全使用することに＝９、主記憶上にデータ
全格納する場合に比べて高速にアクセスできるので、頻
繁に使用するデータを汎用レジスタに割当てることにエ
ム処理速度を速くできるという長所がらる。

後に示すエラなタスク切換えに↓る影響を無視して、−
個のタスクだけについて考え几場合、多数の汎用レジス
タ七使用できれば、処理速度の向上が著しい応用も存在
する反面、性能向上の度合が低い応用も存在する。

−１、汎用レジスタで備える情報処理装置においてに、
タスクの切換えに際して、使用している汎用レジスタの
内容の主記憶へのセーブ、あるいは、主記憶からのりス
トアを行う必要がろり、この友めのデータ転送の処理時
間が汎用レジスタの効果を削減する要因となっている。

このタスク切換えの頻度についても、単一のタスクが長
時間プロセッサを使用し、タスク切換えがほとんど発生
しないような環境も存在する−１、多数のタスクが頻繁
に切換わりながら処理ｔ−実行し、−個のタスクが連続
してプロセッサで走行する時間が極めて短いよりな環境
も存在する。

従って、前者のような場合には汎用レジスタの内容セー
ブ／リストアのｆｉｌｌが低いｔめに、多数の汎用レジ
スタ七使用することＶｃよる効果が顕著に現れるのに対
し、後者のＬ５な場合には、汎用レジスタの内容のセー
ブ／リストアのオーバヘッドを少なくすることが性能向
上の面から重要な問題となる。

この几め、特に高速なタスクの切換え重要するような応
用のために特に設計され窺プロセッサにおいては、汎用
レジスタやプログラムカウンタのような内部レジスタを
複数セット用意しこれを切換えることにエラ、レジスタ
内部の主記憶へのセーブ／リストア上行りことなくタス
クを直ちに切換えるような方法が採用されているものが
ろる。

しかしながらこのＬうな従来の情報処理装置ではプロセ
ッサ全特に高速なタスク切換え全必要としない応用に利
用し九場合には、複数セットの内部レジス°りのｔめの
ハードウェアが無駄となってしまうという欠点がるる。

ｔｅ、汎用レジスタの内容のセーブ／リストアを節約す
るｔめにあらかじめ各モードで使用できる汎用レジスタ
を定めておきそれ以外は使用しないようにすることＶＣ
工９、汎用レジスタがいくつかのモードに重なって使わ
れないようにする方法も行われている。しかしながらこ
のＬつな従来の情報処理装置では、プログラムの作放り
時点からそのプログラムで使用可能な汎用レジスタを決
定しておく必要がわり、更に使用を許され比況用レジス
タのみを使用する工うにプログラム七作底する必要がわ
り、一度作放され友プログラムはそのタスクでしか使用
できないｔめ、プログラムの自由度が限定されるという
欠点がるる。特にスタックポインタ、アーギエメントポ
インタ等’に％定の汎用レジスタに割当てているような
システムにおいては、すべてのプログラムが同一の汎用
レジスタを指定せざるを得ない九めにこれらについては
必ずセーブ／リストアが必要となり各タスクに割当てる
効果が減じられる欠点がある。

（発明の目的） 本発明の第１の目的は、プロセッサにサブセットアドレ
ス変換機構を設けることにより汎用レジスタを一個のプ
ログラムから全レジスタ使用することもでき、ま比況用
レジスタの一部のみ全使用して複数のタスクで汎用レジ
スタの内容のセーブ／リストアを行うことなく高速にタ
スク切換えを行い処理速度で向上できる情報処理装置を
提供することＫある。

本発明の第２の目的に、プロセッサに設けたサブセット
アドレス変換機構ｌＣＬ力、プログラムの機械語命令で
指定する汎用レジスタをそのプログラムの実行されてい
る時点でのサブセット選択モードに応じてハードウェア
的にプロセッサ上の汎用レジスタに割当てることに＝９
、プログラムを作置する時点では各プログラムは、実行
時に実際に割当てられるサブセットを意識する必要がな
く、プログラムの融通性を高めるとともに、汎用レジス
タの一部として固定的に割当てられている特殊レジスタ
についても、プログラムでは同一の汎用レジスタのアド
レス全指定しても実際のプロセッサ上の汎用レジスタア
ドレスに対するサブセット単位での変換紮行ないセーブ
／リストアを不要として汎用レジスタの有効利用上向上
できる情報処理装置を提供すること［６る。

本発明の第３の目的は、汎用レジスタの基本モードに属
するサブセットしか使用しないプログラムと、基本モー
ド以外のサブセットも使用するプログラムの混用を可能
とするとともに最小限のレジスタの内容のセーブ、リス
トアでこれらのタスク間の切換えを可能とする情報処理
装置全提供することにろる。

（発明の溝底） 本発明の装置に、プロセッサに設けられた複数のサブセ
ットからなる汎用レジスタと１機械語命令で指定され比
況用レジスタのサブセット指定全保持するサブセット指
定保持手段と、サブセット週折モード會指定するデータ
金弊込み保持するモードデータ書込み保持手段と、前記
保持されているモードデータに対応して前記保持されて
いるサブセット指定全前記プロセッサに設けられｔ汎用
レジスタのサブセットのアドレス全指定に変換するサブ
セットアドレス変換手段と、前記サブセットが基本モー
ド以外で使用され次ときに基本モードにおける前記サブ
セットに属するレジスタの内容全保存する基本モードデ
ータ格納手段と、実行中のタスク全識別するタスク識別
子をサブセット選択モード毎に保持するタスク識別子保
持手段と。

前記サブセットが基本モード以外で使用されたか否か？
示す情報全サブセット選択モード毎に保持するサブセッ
ト使用状況情報保持手段と、前記タスク識別子保持手段
ＶＣより指定され基本モード以外にも使用するサブセッ
トに指定するサグセット指定情報を保持するタスク制御
ブロックと、サブセット選択モードの切換えに際して前
記サブセット使用状況情報保持手段に保持されている情
臀が新几に切換えるべきサブセット選択モードの基本モ
ードのサブセットが他のサブセット選択モードで基本モ
ード以外のモードで使用されていることを示していると
きに汀前記新たに切換えるべきサブセット選択モードの
基本モードのサブセットに属するレジスタの内容全前記
基本モードデータ格納手段から読出し対応するレジスタ
ｖｃ復元するサブセット選択モード切換手段と、同一の
サブセット選択モード内におけるタスクの切換えに際し
て！Ｆｉ几に実行丁べさタスクに対応する前記タスク制
御ブロックのサグセット指定情報が基本モード以外にも
使用するサブセットを指定してかつ前記サブセット使用
状況情報保持手段に保持されている情報が＠記基本モー
ド以外にも使用するサブセットが１だ基本モード以外で
使用されてい乃：いこと金示すとぎＶＣに前記基本モー
ドデータ格珀手段の対応するサブセットに前記基本モー
ド以外にも使用するサブセノＩｎて属するレジスタの内
容ＮＩ存し前記サブセット使用状況情報保持手段の情報
ｔ更新してタスクの切換えを行なうタスク切換手段とｔ
含んで構成される。

（実施例） 次に本発明の実施例について１面を参照して詳細に説明
する。

ＷＪ１図に本発明の一実施例を示すブロック図である。

本実施例において、プロセッサは３２個の汎用レジスタ
ｌ　（ｒ６．　　ｒｌ、・・・・・・ｒ３１Ｖｔ有しこ
れが各１６個からなる２つのサプセッ）Ｋ分割されてい
る。

ま九本実施例においては機械語命令の少なくとも一部は
３２本の汎用レジスタ（Ｒｏ、Ｒ＋、・・・Ｒ３１）を
オペ２ンドとして指定できる。そして機械語命令で指定
される３２本の汎用レジスタのアドレス七保持する几め
［５ビツトのアドレスレジスター２が設けられる。その
最上位ビットは機械語命令で指定され比況用レジスタの
サブセット指定でろ９″″０＃のと！ＨＲｏ−Ｒｔｓｔ
”、　　−１”ノドきＩｃＵＲ１６〜Ｒｓｔｔ−指定す
る。この最上位ビットニサブセット選択モード七保持す
るために設けられ之モード７リツプフロブグ３の出力と
ともに排他的論理和回路４に印加され、その出力がアド
レスレジスタ２の下位４ビツトとともに汎用レジスタ１
のアドレス指定のために印加されている。すなわち排他
的論理和回路４が機械語命令で指定され比況用レジスタ
のサブセラトメ指定音プロセッサの汎用レジスタのサブ
セットアドレスに変換するサブセットアドレス変換機構
となる。

ま九、サブセット選択モード全標準モードお工び裏モー
ドに設定するために２個の機械語命令が用意されている
。この機械語命令により前記モード７リツプ７０ツブ３
のモード設定が行なわれる。

なお、ここで灯スタックレジスタとして、Ｒ１５゜呼ば
れ几手続のローカル変数の領域を示すためのフレームポ
インタ紮保持するｔめのレジスタとして、Ｒ１４，呼ば
れ九手続きに引渡す几めの実引数の領域金示すためのア
ーキュメントポインタを保持するためのレジスタとして
Ｒ１３が固定的に割当てられているものとする。

また機械語命令での汎用レジスタの指定範囲がＲＯ””
Ｒ１５内の場合は基本モードのサブセットの使用、指定
範囲がＲ１６以上に及ぶときには拡張モードのサブセッ
トの使用と呼称する。

ま几、標準モードお工び裏モードにおける制御情報を保
持するために、モード制御テーブル５が用意される。こ
のモード制御テーブル５は、慨準モードおよび裏モード
に対応して、２つのエントリをもつ。各エントリは、対
応するモードで現在実行中のタスクの識別子を保持する
九めのフィールドＰ　Ｔ　Ｒ，お工び、対応するモード
における基本モードのサブセット即ちＲＩｏ〜Ｒ１５が
他のモードの拡張モードで使用されたかどうかｔ示す定
めのフラグフィールドＦｉもつ。

さらに、各サブセントが、拡張モードで使用される場合
に本来の基本モードにおけるサブセットに践する汎用レ
ジスタの内容を退避するｔめの退避エリア６が用意され
る。

各タスク（Ｔｈ）に対応して設けられるタスク制御ブロ
ック’Ｉ”ＣＢｈｉｊ、現在の命令カウンタ等の従来の
タスクの状態情報に加えてこのタスクが、基本モード以
外のレジスタ即ちＲＩ６〜ＦＬｓｘｋ使用するか否か七
示すサブセット指定情報として、拡張モードビットＥ２
もつ。拡張モードビットＥの値″″０”は、タスクが基
本モードのサブセットしか使用しないこと金示し、値″
１＃は凡１６以後金使うこと金示す。

次に本実施例における動作を説明する。

サブセット選択モードが標準モードのとき即ち、モード
設定機械語命令に工９モードフリッグ７０ツブ３が値′
ｂ する機械語命令で指定されたレジスタアドレスはそのま
ま汎用レジスタ１に印加される。従って、機械語命令で
指定され７ｔＲ◇、Ｒ１，・・・Ｒ３１Ｔ’Ｓ、そのま
ま、プロセッサ上の汎用レジスタｒｏ、　　ｒｒ＋　　
・・・ｒｌ１　ＶＣ対応づけされアクセスが行われる。

サブセット選択モードが裏モードのとさ、即ちモード設
定用の機械語命令に１ｐモード７リツグ７ｏツ７”　３
７ｂＬ値’″１１にもつときにはレジスタを指定する機
械語命令で指定されたレジスタアドレスの最上位ビット
が反転して汎用レジスタ１にアドレスとして印加される
。即ち、ＲｏからＲＩＳの指定に対してはプロセッサの
ｒ１６からｒｓｓ　ｔでのレジスタが、Ｒ１６からＲ３
１の指定に対してはプロセッサの「０からｒ１５までの
レジスタが割洛てられることＶＣ７する。従って、各サ
ブセット選択モードで実行されるタスクが基本モードの
場合、即ち、プログラムでＲｏからＲＩＳまでしか使用
しない場合には、標準モードではプロセッサの汎用レジ
スタのｒＱからｒｔｓｔでか使用され裏モードでｔ’Ｘ
ｒ１＠からｒｓｔまでのレジスタが使用されることにな
る。

次に、本実施例におけるサブセットの切換え。

タスクの切換えを第２■により説明する。

なお、本実施例においては、通常のユーザのプログラム
は、標準モードで実行され、特別な入出力割込み処理だ
けが裏モードで実行されるものとする。標準モードにお
いて実行されるタスクは基本モードのサブセットしか使
用しないものも拡張モードも使用するものも存在する。

−万、裏モードで実行されるプログラムは、基本モード
のサブセットしか使用しないものとする◇ 標準モードにおいてプログラムの実行中に前記特別な入
出力割込みが発生したと＠、めるいは前記特別な入出力
割込みに対する処理が完了したときに、サブセット選択
モード切換え機構が起動され、次の動作が行われる。

まず、タスク切換え機構を起動し、次のロールアウト動
作を行う。

すなわち、現在実行中のタスクが拡張モードのサブセラ
）ｋ使用しているかどうかｔ現在実行中のサブセット選
択モードに対応するモード制御テーブル５のエントリの
ＰＴ几スフイールド指定されるタスク制御ブロックのＥ
ビｙトｖｃＬｒ）調べこれが″１“の場合即ち、使用し
て−る場合には、対応するレジスタの内容をタスク制御
ブロックのレジスタセーブエリアに格納する。Ｅビット
がＯの場合ＶＣニ、Ｃの処理に行わない。

次に、プロセッサ上の１０グラム状態語（この中には、
命令実行後のオーパフロウ、キャリイの発生等？示すフ
ラグ類１等が含まれている）お工びプログラムカウンタ
の内容を同じくタスク制御ブロックの対応するセーブエ
リアに格納する。

以上のロール７クト処理が終り７ｔ６とで次の処理全行
う。

新７ｔ＋に切換わるべきモードに対応するモード制御テ
ーブル５のフラグフィールドＦ＝２調べこれが１１＃の
とき、即ちサブセット選択モードにおける基本モードの
サブセットが他のモードのサブセットで使用されている
場合には、退避エリア６の対応するサブセットの内容ｔ
−ａ出し、汎用レジスタＩに格納し、このサブセット選
択モードにおける基本モードのサブセットの内容全復元
するとともに、フラグフィールドＦ’ｋＯにリセットす
る。

ＦがＯの場合には、基本モードのサブセットの内容は保
持されｔままなので直ちに上の処理は行わない。

次に、サブセット選択モードを他のモードに切換えるた
めの機械語命令を実行し几後、タスク切換え機構を起動
する。タスク切換え機構に、サブセット切換え機構から
の起動に際して次に示すタスクのロールイン処理を行う
。即ち、現在のサブ１′− セット選択モー各店するモード制御テーブル５のＰＴＲ
フィールドで示されるタスク制御ブロックの拡張モード
ピットＥを調べこれが１の場合には、現在のサブセット
選択モードとに異なる前のサブセット選択モードに対応
するモード制御テーブル５の７ラグＦ’ｋｌべこれがＯ
ならば　まだ前記の前のサブセット選択モードの基本モ
ードのサブセット（現在のサブセット選択モードの拡張
モードのサブセツ１ｍ対応する）のセーブが行われてい
ないので、退避エリア６０対応するサブセットに退避し
次うえで、タスク制御ブロック上に退避されている現在
のサブセット選択モードの拡張モードのサブセットに対
応するサブセットの内容ｔ−汎用レジスタ１のサブセッ
トに復元するとともに前のサブセット選択モードの７ラ
グｐｉｃ−ｉ”七セットする。

フラグＦが′１″の場合ＶＣは、既に退避が行われてい
るので上の処理は不要である。

拡張モードビットＥが′０”の場合には拡張モードに対
応するサブセットの復元は不要である。

同−のサブセット選択モード内でのタスクの切換えは次
のＬうに行われる。

即ち、まず次に実行すべきタスク全決定する。

これが現在実行中のタスクと異なる場合ＶＣは、現在実
行中のタスクの状態を対応するタスク制御ブロックのセ
ーブエリアに退避する。この処理は、前述のサブセット
切換え時のロールアウト処理と、基本モードのサブセッ
トの汎用レジスタのセーブも行う点を除いて同様の処理
である。即ち、この場合には、プログラム状態語、プロ
グラムカウンタとともに、基本モードのサブセラ１ｃｉ
ｉｉする汎用レジスタの内容もセーブする。更にこのと
き、タスク制御ブロックの拡張ビットＥｔ−調べこれが
１＃の場合には、拡張モードに対応するサブセットの内
容もタスク制御ブロックにセーブする。

以上のロールアウト処理が終了し几後、現在のサブセッ
ト選択モードに対応するモード制御テーブル５のエント
リのＰＴＲフィールドに新几に実行すべきタスクのタス
ク制御ブロックへのポインタ全セットし次うえで、次の
ロールイン処理上行う。

即ち、まず、基本モードのサブセットに属する汎用レジ
スタの内容のりストアを行り九後、前述のサブセット切
換え時でのロールイン処理と全く同じ処理を行５゜これ
を第２図（ｂ）に示す。

本実施例においてに、３２本の汎用レジスタのセットｔ
−６１６本の２つのサブセットに分割しているが、本発
明はこれらの１セツト中のレジスタ数、？プセットの数
に限定されるものではない。

ま几５本実施例においては、特定のスタックレジスタ等
の特定のレジスタが汎用レジスタ上に割当てられている
としているが必ずしもこのＬ５な１式でｂる必要はない
。但し、その場合にはレジスタ選択モードの切換えの九
びにこれらの特定のレジスタの内容のセーブ／リストア
が必要となる。

ま几、本実施例の説明において、説明の簡単の几めにタ
スク切換え機構、サブセット切換え機構の詳細の実施方
法、タスク制御ブロックの詳細の構造等の説明に省略し
てらるがこれらについては従来の１式と同様に実現でき
る。

（発明の効果） 、本発明Ｔ／ｃにプロセッサにサブセットアドレス変換
機構を設けることＶｃ工９１個のプログラムから汎用レ
ジスタを全部使用することも出来、ま比況用レジスタの
一部のみ全使用して複数のタスクで汎用レジスタの内容
のセーブ／リストア上行なうことなく高速にタスク切換
全行なうことができ汎用レジスタの有効利用の向上、処
理速度の向上ができるという効果がろる。

さらに汎用レジスタの基本モード＃／ｃｊＪするサブセ
ットしか使用しないグログラムと基本モード以外のサブ
セットも使用するプログラムの混用を可能とし最少限の
レジスタの内容のセーブリストアでこれらのタスク間の
切換を行ない処理速度の向上ができるという効果がろる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明片冒施例を示すブロック図、第２図（ａ
）、　（ｂ）は第１ａの動作上＊すフローチャートでる
る。 １・・・汎用レジスタ、２・・・アドレスレジスタ、３
・・・モード７リツグフロツグ、４・・・排他的論理和
回路、５・・・モード制御テーブル、６・・・退避エリ
ヤ。 Ｔ　ＣＢｉ　、　Ｔ　ＣＢｊ・・・タスク制御ブロック
。 乃１凹

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 プロセッサに設けられた複数のサブセットからなる汎用
   レジスタと、 機械語命令で指定された汎用レジスタのサブセット指定
   を保持するサブセット指定保持手段と、サブセット選択
   モードを指定するデータを書込み保持するモードデータ
   書込み保持手段と、前記保持されているモードデータに
   対応して前記保持されているサブセット指定を前記プロ
   セッサに設けられた汎用レジスタのサブセットのアドレ
   スデータに変換するサブセットアドレス変換手段と、 前記サブセットが基本モード以外で使用されたときに基
   本モードにおける前記サブセットに属するレジスタの内
   容を保存する基本モードデータ格納手段と、 実行中のタスクを識別するタスク識別子をサブセット選
   択モード毎に保持するタスク識別子保持手段と、 前記サブセットが基本モード以外で使用されたか否かを
   示す情報をサブセット選択モード毎に保持するサブセッ
   ト使用状況情報保持手段と、前記タスク識別子保持手段
   により指定され基本モード以外にも使用するサブセット
   を指定するサブセット指定情報を保持するタスク制御ブ
   ロックと、 サブセット選択モードの切換えに際して前記サブセット
   使用状況情報保持手段に保持されている情報が新たに切
   換えるべきサブセット選択モードの基本モードのサブセ
   ットが他のサブセット選択モードで基本モード以外のモ
   ードで使用されていることを示しているときには前記新
   たに切換えるべきサブセット選択モードの基本モードの
   サブセットに属するレジスタの内容を前記基本モードデ
   ータ格納手段から読出し対応するレジスタに復元するサ
   ブセット選択モード切換手段と、 同一のサブセット選択モード内におけるタスクの切換え
   に際して新たに実行すべきタスクに対応する前記タスク
   制御ブロックのサブセット指定情報が基本モード以外に
   も使用するサブセットを指定してかつ前記サブセット使
   用状況情報保持手段に保持されている情報が前記基本モ
   ード以外にも使用するサブセットがまだ基本モード以外
   で使用されていないことを示すときには前記基本モード
   データ格納手段の対応するサブセットに前記基本モード
   以外にも使用するサブセットに属するレジスタの内容を
   保存し前記サブセット使用状況情報保持手段の情報を更
   新してタスクの切換えを行なうタスク切換手段とを含む
   ことを特徴とする情報処理装置。