JPS6244838A - 命令取出装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高速の情報処理装置における命令取出装置に
関するものである。

〔従来技術〕

近年、高速の情報処理装置に於ては、命令の実行と並行
して、実行中の命令シーケンスの後続の命令シーケンス
をキャッジ−メモリより読出し。

これを一時記憶するだめの命令バッファを持つことが多
い。又命令・ぐソファからの命令の取出、命令のデコー
ド、オペランドの準備演算の各過程に対応した一連の処
理ステージを備え、マシンサイクルの周期で順次命令を
前記一連のステージに流して処理するノ母イブライン処
理が行なわれることが多い。

従来科学技術計算専用の処理装置に於ける命令取出方式
の１つとして、命令バッファの容量を例えば数にバイト
程度に大きくしこれを複数個のブロックに分割し、記憶
装置の命令語エリア内の実行中の命令語をブロック単位
に前記命令パンフチ上のブロックに転記し同時に命令バ
ッファの各ブロック毎に該ブロックに保持されている命
令語の命令アドレスを保持する手段を設け、デコードす
べき命令語の命令アドレスで前記アドレス保持手段のア
ドレスをサーチすることにより、命令・々ソファ上のブ
ロック番号を求め、該ブロックから順次命令をデコード
ステージに取出す方式がある。

なお命令バッファ上のアドレスは主記憶のアドレスとは
異カリ、命令バッファ上のブロック番号とブロック内ロ
ード番号、ときにはワード白話番号等から構成されてい
る。

〔発明が解決すべき問題〕

上記の方式で問題となるのは、主記憶上のアトツクの最
初の命令語に移るとき（以下左記のケースをブロック越
と称する）にブロック画先のブロックをサーチすると、
他のブロックの命令語読出しに遅れが生じる点である。

すなわちブロック画先のブロック番号を引出すには時間
がかかる為。

読出しアドレス・レジスタΩ値からブロック最後の命令
だということを検出してからブロック画先ブロック番号
を求めていたのでは、読出しに遅延が生じるという欠点
がある。

したがって本発明の目的は、上記のブロック越時の命令
取出し遅延を解決した命令取出し装置を提供するにある
。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の命令取出装置は、上記の目的を達成するために
、従来の命令取出方式に加えて、命令／ぐソファのブロ
ック毎にブロック画先のブロック番号を保持する手段を
持つようにしたものである。

すなわち本発明によれば、記憶装置より読出された命令
語をブロック単位に保持する命令バッファと、該命令バ
ッファ上のブロックの一個力いし数個に対応して該ブロ
ック群に保持される命令語のアドレスを保持するアドレ
ス保持手段と、前記命令バッファから読出されている命
令語のアドレスの上位ビットを保持する命令カウンタと
、該命令バッファから読出されている命令語のブロック
番号及びブロック内アドレスを示す命令ポインタとを含
む命令取出装置であって、該命令バッファ上の各ブロッ
クに対応して、記憶装置のアドレスから見て当該ブロッ
クに続くブロックの番号を保持するブロック番号保持手
段と、このブロック番号保持手段中のブロック番号に対
応するブロックが前記命令バッファ中に存在するか否か
を示す指示手段と、前記命令・ぐソファから読出された
命令語がブロック最後の命令語であるということが前記
命令ポインタより検出され、かつ当該ブロックのブロッ
ク番号保持手段中のブロック番号に対応するブロックが
該命令・９ツ７ア中に存在するということを該指示手段
が示している第１の場合においては、その値を該命令ポ
インタに入れ、又該命令・々ソファから読出された命令
語がブロック最後の命令語であるということが該命令ポ
インタより検出されかつ当該ブロックのブロック番号保
持手段中のブロック番号に対応するブロックが該命令バ
ッファ中に存在しないということを該指示手段が示して
いる第２の場合においては、当該ブロック番号保持手段
中のブロック番号に対応するブロックを記憶している記
憶手段に対しリクエストを出し、応答情報が返ってくる
間に、該命令カウンタの値あるいは該命令カウンタの値
を２進加減算した値と前記アドレス保持手段の値とを比
較する手段とを備え、これにより第１の場合は命令語読
出しを引続いて行い、第２の場合は該ブロック番号保持
手段の値を更新するようにしたことを特徴とする命令取
出装置が得られる。

〔実施例〕

次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例である命令取出装置のブロッ
ク図である。この実施例では、命令長は４バイト即ち３
２ビツトであり、命令の論理アドレスは３０ビツトのバ
イト・アドレスである。

第１図において、命令バッファ３は３２バイト×６４ワ
ードの構成で、読出書込が同時に可能々記憶素子で実現
され１６ワード毎にブロック０゜１．２．３として使用
する。各ブロックにはキャッジ−・メモリにある命令語
情報の１ブロック即ち５１２バイト境界から始まる５１
２バイトの情報がロードされる。書込データレジスタ２
←吟←≠！“　　　　　　　　　　、　　　　　　、啼
÷−＋→〒→をロード時にキャッシュメモリからの応答
情報を一度受は命令バッファ３に書込むだめのレジスタ
で、３２バイトである。セレクタ４は命令バッファ３の
読出出力８語の内の１つを選択し、その出力は４バイト
の命令レジスタ５にストローブされる。

先頭アドレス・レジスタ１４及び１５は命令バッファ３
のブロック０ないしブロック３に保持されている命令語
のアドレス上位２３ビツトをそれぞれ保持するだめの４
個の先頭アドレスレジスタを一部省略して示したもので
ある。レジスタ８ないし９はブロック毎に設けられてお
り、各々記憶装置のアドレスから見て当該ブロックに続
くブロックノフロック番号を保持しているレジスタであ
る。ここでブロック最後の命令語を読出した後に。

記憶装置のアドレスから見て前記の命令語に続く命令語
を読出す為に、アクセスされるブロックが他のブロック
に移ることをブロック越とよぶことにすると、レジスタ
８，９はブロック対応にブロック画先のブロック番号を
保持しているブロック画先ブロック番号レジスタという
ことになる。１０はセレクタであり、レジスタ２７．２
８はレジスタ８，９の内容の有効性をそれぞれ示すＶビ
ットである。

命令カウンタ１２は、命令バッファ３から読出されてい
る命令語の記憶装置上のアドレス上位２３ビツト及び図
示してないインストラクション・カウンタの初期値（以
下初期ＩＣという）の上位２３ビツトがセットされるレ
ジスタである。この命令カウンタ１２の値をコンノやレ
ータ１６，１７に、ｌｌ）先頭アドレス・レジスタ１４
．１５と比較し、一致出力によりブロック画先の命令語
のあるブロック番号を求める。

第２　図（７Ｄ　（ａ）　Ｉｄ、　命令バッファ３の読
出アドレスカウンタ（以後“命令ポインタ″と呼ぶ）７
の形式を示す図であり、レジスタの形で示しである。ビ
ット０，１はブロック番号で、ビット２〜５はブロック
内のワード番号、ビット６〜８はワード白話番号を夫々
示す。ビット２〜８は通常は＋１される。

第２図の（ｂ）は命令バッファ３の書込アドレスカウン
タ１の形式を示す図であり、（ａ）と同じである。

ビット０，１はブロック番号で、ビット２〜５はワード
番号である。ビット２〜５が＋１されることがある。

ロード先ブロック番号レジスタ１９は先に述べたロード
時にキャッシュ・メモリからの応答情報５１２バイトを
受ける該命令バッファ３上のブロック番号を示すレジス
タであり、リクエスト信号によって＋１される。２１は
セレクタである。

制御回路２２は上記のバッファ３の読出し、書込み、レ
ジスタのストローブ及びレジスタの入出力切替等の信号
を発生する制御回路である。

次に第１図及び第２図を参照して本命令取出装置の動作
を説明する。制御回路２２は、命令取出の開始指示を受
けると、初期ＩＣの上位２３ビツトをセレクタ１１を介
して命令カウンタ１２にセットし、初期ＩＣの下位７　
ｂｉｔを命令ポインタ７のブロック内ワード番号部及び
ワード白話番号部にセットする。

開始指示を受けた時点では、命令バッファ３には有効な
命令語はロードされてな゛く、先頭アドレスレジスタ１
４〜１５対応に設けられた有効性表示ビット（Ｖピット
）２７．２８は全てリセット状態である。従ってブロッ
クＯ〜３の内ヒツトするものはなく、命令カウンタ１２
の値をアクセスアドレスとしてキャッジ−メモリにブロ
ックロード要求を送出する。

ロード先のブロック番号はロード先ブロック番号レジス
タ１９の値を選択する。レジスタ１９は該ロード時にキ
ャッジ−・メモリから最初の応答が返ってくるとインク
リメントし９次回のロード先ブロック番号を保持する。

ここでは最初ブロックＯが選ばれることにする。

制御回路２２はキャッジ−メモリから応答信号を受ける
と、データ線２３を通して送られて来る３２バイト×１
６回の情報を命令バッファ３のブロック０の各ワードに
書込む。情報はリクエストアドレスの情報を含む３２バ
イトを先頭にして１６回送られてくる。

制御回路２２は又応答信号を受けると、命令カウンタ１
２の値を先頭アドレスレジスタ１４にセットし、同時に
このレジスタ対応のＶビットをセットする。これにより
コンパレータ１６の出力がＩＩ　Ｉ　ＴＪとなり、エン
コーダ１８からビット信号２５とブロック番号信号２０
が出力される。ここで制御回路２２はブロック番号信号
２０をセレクタ６を介して命令ポインタ７のブロック番
号部にセットシ、以後この命令ポインタ７の下位７ビツ
トを順次インクリメントする。これ、により命令レジス
タ５には所定の命令語が順次読出される。

ここでキャッジ−・メモリにリクエストを出して、応答
情報が返ってくる間の時間を利用してブロック画先ブロ
ック番号レジスタ８〜９の更新を行う。今命令カウンタ
１２には、キャッジ−・メモリからの応答情報がロード
されるブロック、すなわちブロック０のアドレス上位２
３ビツトがセットされている。そこで命令カウンタ１２
を＋１加算器１３で＋１すると、ブロック０のブロック
画先のブロックのアドレスが求められる。命令カウンタ
１２を＋１した値と先頭アドレス・レジスタ１４．１５
の値を比較して、一致出力が得られたらブロック画先の
ブロック番号をブロックＯに対応するブロック画先ブロ
ック番号レジスタ８゜９にセットし、かつこれらレジス
タ８，９の値の有効性を示すＶピットをセットする。一
致出力が得られなかった場合はブロックＯに対応するレ
ジスタ８，９のＶビットをリセットし、ブロック画先が
ブロックＯになるブロックをサーチする。まずブロック
０のアドレス上位２３ビツトを一１加算器２６で−１す
ると、ブロック画先がブロック０に々るべきブロックの
先頭アドレス（アドレス上位２３　ｂｉｔ　）が求めら
れるので、その値を命令カウンタ１２にセットする。次
に命令カウンタ１２の値を先頭アドレス・レジスタ１４
．１５の値ト比較する。一致出力が得られた場合は、ブ
ロック番号信号２０で示されるブロックに対応するレジ
スタ８，９にレジスタ１９の値、すなワチブロックＯの
ブロック番号をセットし、対応するＶビットをセットす
る。一致出力が得られなかった場合はブロック０は命令
バッファ３上の他のどのブロックとも連続していないこ
とになる。

ブロック画先ブロック番号レジスタ８，９０更新が終わ
った後は、命令カウンタ１２にはロードされるブロック
すなわちブロック０のアドレス上位２３ビツトを再びセ
ットしておく。ロード先ブロック番号レジスタ１９が示
すブロックは１次回リクエスト信号が出たときに置換さ
れるブロックである。従ってロード先ブロック信号しゾ
スタ１９と同じブロックを示しているブロック画先ブロ
ック番号レジスタ８，９は９次回のリクエスト信号が出
ると内容が保証されない為対応する■ビット２７，２８
をリセットし々ければならない。

第３図にＶピッ）２７．２８の制御回路及びその近い周
辺の詳細を示す。ロード先ブロック番号レジスタ１９と
ブロック画先ブロック番号レジスタ８，９のうちＶビッ
トがセットされているものを比較して、一致するレジス
タ８，９があればリクエスト信号の出るタイミングで対
応するＶビット２７．２８をリセットする。２９と３０
はコン７ぐレータである。

命令ポインタ７の下位７ビツトがオール″１”になると
、すなわちブロック最後の命令語のアドレスがセットさ
れると、読出されているブロックに対応するレジスタ８
，９の値が有効ならば、レジスタ８，９の値が読出しア
ドレス・カウンタ７のブロック番号部にセットされてブ
ロック越が滞りなく行なわれ、ブロック画先のブロック
から引続き命令語が読出される。レジスタ８，９の値が
有効でないならばブロック越の際、キャッシュ・メモリ
に対してリクエストが出される。

〔発明の効果〕

本発明は以上説明したように、ブロック画先の命令語を
命令バッファより速かに取出し、実行ステージに供給す
ることにより該命令取出装置を含む情報処理装置の処理
速度全向上させる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による命令取出装置の全体を示すブロッ
ク図、第２図は第１図に示した命令ポインタ７の形式お
よび書込アドレス・レジスタ１の形式を示す図、第３図
はＶビット２８．２９の制御回路の詳細を示す図である
。 記号の説明：１は書込アドレスカウンタ、２は書込デー
タレジスタ、３は命令バッファ、４はセ算器、１４〜１
５は先頭アドレスレジスタ、１６〜１７は：＋ンｚｅレ
ータ、　１８ハエンコータ、１９はロード先ブロック番
号レジスタ、２１はセレクタ、２２は制御回路、２６は
一１加算器、２７と２８はＶビットをそれぞれあられし
ている。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、記憶装置より読出された命令語をブロック単位に保
   持する命令バッファと、該命令バッファ上のブロックの
   一個ないし数個に対応して該ブロック群に保持される命
   令語のアドレスを保持するアドレス保持手段と、前記命
   令バッファから読出されている命令語のアドレスの上位
   ビットを保持する命令カウンタと、該命令バッファから
   読出されている命令語のブロック番号及びブロック内ア
   ドレスを示す命令ポインタとを含む命令取出装置であっ
   て、前記命令バッファ上の各ブロックに対応して、記憶
   装置のアドレスから見て当該ブロックに続くブロックの
   番号を保持するブロック番号保持手段と、このブロック
   番号保持手段中のブロック番号に対応するブロックが前
   記命令バッファ中に存在するか否かを示す指示手段と、
   前記命令バッファから読出された命令語がブロック最後
   の命令語であるということが前記命令ポインタより検出
   されかつ当該ブロックのブロック番号保持手段中のブロ
   ック番号に対応するブロックが該命令バッファ中に存在
   するということを該指示手段が示している第１の場合に
   おいては、その値を該命令ポインタに入れ、又該命令バ
   ッファから読出された命令語がブロック最後の命令語で
   あるということが該命令ポインタにより検出されかつ当
   該ブロックのブロック番号保持手段中のブロック番号に
   対応するブロックが該命令バッファ中に存在しないとい
   うことを該指示手段が示している第２の場合においては
   、当該ブロック番号保持手段中のブロック番号に対応す
   るブロックを記憶している記憶手段に対しリクエストを
   出し、応答情報が返ってくる間に、該命令カウンタの値
   あるいは該命令カウンタの値を２進加減算した値と前記
   アドレス保持手段の値とを比較する手段とを備え、これ
   により前記第１の場合は命令語読出しを引続いて行ない
   、前記２の場合は該ブロック番号保持手段の値を更新す
   るようにしたことを特徴とする命令取出装置。