JPS635433A - ブランチ制御方式 - 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】 〔概要〕 パイプライン処理を行う計算機システムにおいて、テス
トアンダマスク（ＴＭ）命令と、ブランチオンコンディ
ションコード（ＢＣ，又はＢＣＲ）命令とが連続して実
行される場合に、該テストアンダマスク（ＴＭ）命令の
条件コード（ＣＣ）のセットと、ブランチオンコンディ
ションコード（ＢＣ，又はＢＣＲ）命令の分岐判定とを
、該パイプラインの同じサイクルで行う手段を設けるこ
とにより、該７Ｍ命令と、ＢＧ（又はＢＣＲ）命令が連
続する場合の処理を高速化するようにしたものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、パイプライン処理を行う計算機システムにお
いて、テストアンダマスク（ＴＭ）命令と。

ブランチオンコンディションコード（ＢＧ、又はＢＣＲ
）命令とが連続して実行される場合のブランチ制御方式
に関する。

最近の計算機技術の進歩に伴って、各種の分野において
、計算機システムによるデータ処理が盛んになっており
、該計算機システムで処理されるデータ量の増大化に伴
って、計算機システムの処理能力に対する要求は益々大
きくなる動向にある。

然して、パイプライン処理を行う計算機システムにおい
ては、各命令当たりの実行ステートの長さくステート数
）が、該計算機システム全体の処理能力に結びついてお
り、より高速な計算機システムとする為には、該命令当
たりの実行ステートの数を少なくすることが必要とされ
る。

所で、−ａのデータ処理においては、テストアンダマス
ク（ＴＭ）命令のダイナミックステ、プ数が比較的に多
いことが知られており、該テストアンダマスク（Ｔｌ’
り命令の次には、殆どブランチオンコンディションコー
ド（ＢＣ）命令が続くので、該テストアンダマスク（Ｔ
Ｍ）命令と、ブランチオンコンディションコード（ＢＣ
）命令とが連続して処理される場合のステート数を削減
するブランチ制御方式が要求される。

第４図はパイプライン処理透けう計算機システムの演算
部の構成例を示した図であり、第５図は従来のＴＭ命令
／ＢＣ命令の処理方式を説明する図であり、第５図（ａ
）は構成例を示し、第５図（ｂｌ）　、　（ｂ２）は該
ＴＭ命令／ＢＣ命令処理動作のタイムチャートを示して
いる。

先ず、第４図によって、本計算機システムにおける加算
命令の動作の概略を説明する。

通常、パイプライン計算機システムにおいては、各命令
が演算パイプラインに投入されると、Ｄ、　Ａ。

Ｅ、Ｃ，Ｗの各ステートの順で動作する。ここで、Ｄス
テート：命令コードのデコード Ａステート：オペランドーアドレスの計算Ｅステート；
命令の実行 Ｃステート：割り込みの有無、パリティ等のチエツク Ｗステート：汎用レジスタ（ＧＲ）、又は浮動小数点レ
ジスタ（ＰＲ）への実行結果の格納を意味している。

従って、加算命令においては、■のＤステートにおいて
、命令バッファ（ＩＢＦ）　２の命令がデコードされ、
加算命令であることが認識されることにより、以後の各
ステートが実行される。

該加算命令が次命令バッファ（ＮｉＢＦ）　３にシフト
されると、次のＡステート■に入り、オペランドアドレ
スが計算され、該アドレスに従ってオペランドアドレス
が行われると共に、該加算命令が指定する汎用レジスタ
（ＧＲ）　９に対するオペランド読み出しが行われる。

該加算命令がカレント命令バッファ（ＣＩＢＦ）　４に
シフトされると、次のＥステート■に入り、ワークレジ
スタＡ（ＷＲ−Ａ）　５にバッツァメモリ（ＢＳ）　１
からオペランドデータがフェッチされると共に、汎用レ
ジスタ（ＧＲ）　９から特定のレジスタの内容がワーク
レジスタＡ（ＷＲ−８）　６に設定■され、次のＥステ
ートにおいて該ワークレジスタＡ（ＷＲ−Ａ）　５の内
容と、ワークレジスタＢ　（ＷＲ−Ｂ）　６の内容とが
、加算器（ＡＤＤＥＲ）　１０で加算■され、ワークレ
ジスタＡ（匈Ｒ−Ｃ）　７に格納■される。

そして、Ｃステート■を経て、次のＷステートにおいて
、レジスタ（ＬＷＯ）　８から、当該加算命令が指定す
る書き込み汎用レジスタ（ＧＲ）　９に書き込まれる。

このような演算パイプラインを備えた計算機システムで
、テストアンダマスク（ＴＭ）命令（以下、７Ｍ命令と
云う）と、°ブランチオンコンディションコード（ＢＣ
）命令（以下、ＢＣ命令、又はＢＣＲ命令と云う）を実
行する場合の動作を説明する。

先ず、７Ｍ命令は、 で表され、第２オペランド■２部（１バイト）は、第１
オペランドで指定されたアドレスの主記憶の最初の１バ
イトの内容に、ビット対応するマスクデータとして使用
され、該マスクが１“である第１オペランドのビットが
選択され、ビットの状態によってコンディションコード
（条件コード）（ＣＣ）が設定される。即ち、 ＣＣＯ：選択されたビットが全て“Ｑｌ、又はマスク値
が°Ｏ”である。

ＣＣＩ：選択されたビットが°０゛と°ｌ”の混合であ
る。

ＣＣ２：未定義 （：Ｃ３：選択されたビットが全て°１”である。

次に、ＢＣＲ命令は、 で表され、ＢＣ命令は、 で表され、６１部が４ビツトのマスクデータとして使用
され、上記条件コードの４つの状態に対応する。そして
、該条件コードが指定されたマスクデータと一致すると
、第２オペランドで指定されたアドレスの命令に分岐す
る。該マスクデータと一致しない場合には、分岐不成功
ということで次の命令に制御が移るように機能する。

上記マスクデータと条件コードとの対応は次の通りであ
る。

上記において、分岐アドレスは、ＢＣＲ命令のときは、
Ｒ２部で指定される汎用レジスタの、例えば、ビット８
〜３１で示されるアドレスが使用され、ＢＣ命令のとき
は、第２オペランドから求められるアドレスが使用され
る。

このような７Ｍ命令と、　ＢＣ命令（又はＢＣＲ命令）
とが、連続して当該演算パイプラインに投入された場合
、従来方式においては、第５図（ｂｌ）　、　（ｂ２）
のタイムチャートで示した動作となる。即ち、本図にお
いて、（ｂｌ）は分岐成功の場合を示し。

（ｂ２）は分岐不成功の場合を示している。

何れの場合においても、耐命令は、最初のＥステートで
第１オペランドをフェッチし、ワークレジスタＡ（ＷＲ
−Ａ）　５にセット■すると共に、第２オペランド１２
部のマスクデータをワークレジスタＡ（ｗＲ−Ｂ）　６
にセットし、次のＥステートで該第１オペランドと、マ
スクデータとから条件コード（ＣＣ）設定回路１１でコ
ンディションコード（条件コード）　（ＣＣ）を作る。

後続のＢＣ命令（又はＢＣＲ命令）は、上記７Ｍ命令の
Ｅステート終了後、直ぐに該ＢＣ命令（又はＢＣＲ命令
）のＥステートに入り、上記耐命令がセットした条件コ
ード（ＣＣ）と、自命令の門１部が示すマスクデータと
を、分岐条件判定部１２で判定して、−致出力が得られ
ると、分岐成功と云うことで、第２オペランドが指定す
るアドレスに分岐するが、−致出力が得られないときに
は、分岐不成功ということで、次の命令に制御を移すよ
うに機能する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

パイプライン処理を行う計算機システムにおいて、７Ｍ
命令と、　ＢＣ命令（又はＢＣＲ命令）とが連続して、
演算パイプラインに投入されたときの従来のブランチ制
御方式では、第５図（ｂｌ）　、　（ｂ２）から明らか
なように、７Ｍ命令のＥステートからＢＣ命令（又はＢ
ＣＲ命令）のＥステート迄、３サイクルの実行ステート
を必要としていた。

本発明は上記従来の欠点に鑑み、パイプライン処理を行
う計算機システムにおいて、７Ｍ命令と。

ＢＣ命令（又はＢＣＲ命令）とが連続して、演算パイプ
ラインに投入されときのＥステートの処理サイクルの数
を削減する方法を提供することを目的とするものである
。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明のブランチ制御方式の原理ブロック図で
ある。

本発明においては、少なくとも、テストアンダマスク（
ＴＭ）命令と、ブランチオンコンディションコード（Ｂ
Ｃ）命令とを備えたパイプライン処理ヲ行う計算機シス
テムにおいて、 上記テストアンダマスク（ＴＭ）命令のオペランドと、
マスクデータ、及び該テストアンダマスク（Ｔ旧命令に
続くブランチオンコンディションコード（ＢＣ）命令の
マスクデータとを、上記パイプラインの同じサイクルで
、演算レジスタ（５，６，７）にセントし、 該テストアンダマスク（ＴＭ）命令のコンデイシコンコ
ード（ＣＧ）の設定と、次のブランチオンコンディショ
ンコード（ＢＣ）命令での、上記コンディションコード
（ＣＣ）による分岐条件の判定とを、ＴＭ−ＢＣ判定機
構１３において、同時に実行するように構成する。

［作用〕 即ち、本発明によれば、パイプライン処理を行う計算機
システムにおいて、テストアンダマスク（ＴＭ）命令と
、ブランチオンコンディションコード（ＢＣｌ又はＢＣ
Ｒ）命令とが連続して実行される場合に、該テストアン
ダマスク（ＴＭ）命令の条件コード（ＣＧ）のセットと
、ブランチオンコンディションコード（ＢＣ，又はＢＣ
Ｒ）命令の分岐判定とを、該パイプラインの同じサイク
ルで行う手段を設けることにより、該耐命令と、ＢＣ（
又はＢＣＲ）命令が連続する場合の処理を高速化するよ
うにしたものであるので、計算機システムの全体として
の処理能力を向上させる効果がある。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面によって詳述する。

第２図は本発明の一実施例を示した図であり、第３図は
本発明による分岐動作をタイムチャートで示した図であ
り、（ａ）は分岐成功の場合を示し、（ｂ）は分岐不成
功の場合を示している。そして、第１図で示したＢＧ命
令（又はＢＣＲ命令）のマスクデータをワークレジスタ
Ｃ（ＷＲ−Ｃ）　７に設定する機構、及びＴＭ−ＢＣ判
定機構１３が本発明を実施するのに必要な手段である。

尚、企図を通して同じ符号は同じ対象物を示している。

以下、第１図を参照しながら、第２図、第３図によって
、本発明のブランチ制御方式を説明する。

先ず、第１図、第３図によって、本発明によるブランチ
制御の動作を説明する。

耐命令の最初のＣステートにおいて、第１オペランドを
ワークレジスタＡ（ＷＲ−Ａ）　５にセットし、マスク
データ（Ｉ２）をワークレジスタＢ（ＷＲ−Ｂ）　６に
セントすると同時に、後続のＢＣ命令（又はＢＣＲ命令
）のマスクデータ（Ｍ２）を、次命令バッファ（ＮＩＢ
Ｆ）　３からワークレジスタＣ（ＷＲ−Ｃ）　７にセッ
ト■する。（第３図■参照） そして、７Ｍ命令は次のＣステートで、条件コード（Ｃ
Ｃ）をセット■すると同時に、ＢＣ命令（又は、ＢＣＲ
命令）のＣステートにおいて、上記耐命令の条件コード
（ＣＣ）を設定する論理条件と、ＢＣ命令（又は、ＯＣ
Ｒ命令）のマスクデータとの分岐論理をＴＭ−ＢＣ判定
機構１３でとることにより、上記条件コード（ＣＣ）の
設定と、ＱＣ命令（又は、ＢＣＩ？命令）の分岐条件の
判定とを同時に行うことができる。（第３図■参照） 一般に、パイプライン制御はオートマトンで動作してい
るので、先行命令（本実施例においては、７Ｍ命令）の
Ｃステートが終了しないと、後続命令（本実施例におい
ては、ＢＣ命令（又はＢＣＲ命令））はＣステートに入
ることができない為、本発明のブランチ制御方式におい
ては、次命令バッファ（ＮＩＢＦ）　３に設定されてい
るＢＣ命令（又はＢＣＲ命令）と、カレント命令バッフ
ァ（ＣＩＢＦ）　４にシフトされている７Ｍ命令とを、
該耐命令の最初のＣステートで認識■して、第３図のＴ
Ｍ−ＢＣ−ＴＭＧ信号を生成し、該７Ｍ命令の次のステ
ートをＣステート　（アンダーラインで示す）とする変
換を行うことにより、そのサイクルにおいて、該ＢＣ命
令（又はＢＣＲ命令）がＣステートに入ることができる
ようにしている。

このようなステートの変換を行っても、Ｃステートは、
パリティチエツク等のチエツク動作が主体であって、該
命令の特定の処理を行わせる機能を持っていない為、該
７Ｍ命令においては、該Ｃステートにおいても、従来の
Ｃステートと同じ処理を実行させることができる。

このようにして、７Ｍ命令と、ＢＣ命令（又はＢＣＲ命
令）とが連続している場合には、耐命令の最後のＥステ
ート（実際には、Ｃステート）とＢＣ命令（又はＢＣＲ
命令）の最初のＥステートとを同じサイクルで実行させ
ることにより、７Ｍ命令のＥステートと、次のＢＣ命令
（又はＢＣＲ命令）のＥステートの２サイクルで、条件
コード（ＣＣ）の設定と１分岐条件の判定とを実行する
ことができ、従来の３サイクル処理と比較して、１サイ
クルの処理時間の短縮を図ることができる。

第２図は、第１図で示したＴＭ−ＢＣ判定機構１３の具
体例を示した図であって、ワークレジスタＡ（ＷＲ−Ａ
）　５に設定されている７Ｍ命令の第１オペランド（Ｔ
Ｍ　０ＰＩ（０）〜（７））　と、ワークレジスタＢ（
ＷＲ−Ｂ）　６に設定されている耐命令のオペランド１
２部（ＴＭ　１２（０）〜（７））とから、図示の論理
によって、条件コード（ＣＣ）　Ｏ〜３を生成し、同時
に、該条件コード（ＣＣ）の出力と、ＢＣ命令（又はＢ
ＣＲ命令）のマスクデータ（ＢＧ　ＭＡＳＫ（０）〜（
３））とを、ビット対応の論理積をとることにより、当
該ＢＣ命令（又はＢＣＲ命令）の分岐条件をも判定して
いる。

このように、本発明は、パイプライン処理を行う計算機
システムにおいて、演算パイプラインにワークレジスタ
が３個備えられていることに着目し、耐命令と、　ＢＣ
命令（又はＢＣＲ命令）とが連続して、演算パイプライ
ンに投入されたことを認識したときには、什命令の最初
のＥステートにおいて、該耐命令のオペランドとマスク
データ、及び後続のＢＣ命令（又はＢＣＲ命令）のマス
クデータとを、上記３個のワークレジスタに同時に設定
し、該後続のＢＣ命令（又はＢＣＲ命令）のＥステート
と、先行の耐命令の最後のＥステートをＣステートに変
換したステートとを、同時に実行させるようにして、７
Ｍ命令の条件コードの設定と、該条件コードとＢＣ命令
（又はＢＣＲ命令）のマスクデータとによる分岐条件の
判定とを、３８Ｃ命令（又はＢＣＲ命令）のＥステート
で行うようにした所に特徴がある。

〔発明の効果〕

以上、詳細に説明したように、本発明のブランチ制御方
式は、パイプライン処理を行う計算機システムにおいて
、テストアンダマスク（ＴＭ）命令と。

ブランチオンコンディションコード（ＢＣ，又はＢＣＲ
）命令とが連続して実行される場合に、該テストアンダ
マスク（ＴＭ）命令の条件コード（ＣＧ）のセットと、
ブランチオンコンディションコード（ＢＣ，又はＢＣＲ
）命令の分岐判定とを、該パイプラインの同じサイクル
で行う手段を設けることにより、該耐命令と。

ＢＣ（又はＢＣＲ）命令が連続する場合の処理を高速化
するようにしたものであるので、計算機システムの全体
としての処理能力を向上させる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のブランチ制御方式の原理ブロック図。 第２図は本発明の一実施例を示した図。 第３図は本発明による分岐動作をタイムチャートで示し
た図。 第４図はパイプライン処理を行う計算機システムの演算
部の構成例を示した図。 第５図は従来の耐命令−〇Ｃ命令の処理方式を説明する
図。 である。 図面において、 １はバッツァメモリ（ＢＳ）。 ２は命令バッファ（ＩＢＦ）。 ３は次命令バッファ（ＮＩＢＦ）。 ４はカレント命令バッファ（ＣＩＢＦ）　。 ５〜７はワークレジスタ（ＷＲ−Ａ、　Ｂ、　Ｃ）　。 ９は汎用レジスタ等（ＧＲ，及びＰＲ）　。 １０は加算器（ＡＤＤＥＲ）　。 １１は条件コード（ＣＣ）設定回路。 １２は分岐条件判定部、１３はＴＭ−ＢＣ判定機構。 Ｄ、Ａ４．Ｃ，Ｗは演算パイプラインの各ステート。 ■〜■は動作順序。 丁Ｍ脅今　　ＤＡＥ　　　全　７ ＢＣＣ冷冷　　　　ＤＡＥＥＥＣＷ Ａｆ　　ｇ目　１ｔ　よう扮山支垂カイＹをタイム今〜
−ト了゛示した２第３図（（２） １　　１　　１　　１　　１　　　Ｉ　　　１丁ＭＭ今
　　　ＤＡ　　Ｔ：　　ｃｗ ＢＣ４今　　　　　ｐＡＥ（、Ｗ Ａ全９月によう４山多會〃イ￥ｄイム今マートで示した
図下　３　　図　（ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）少なくとも、テストアンダマスク（ＴＭ）命令と、
   ブランチオンコンディションコード（ＢＣ）命令とを備
   えたパイプライン処理を行う計算機システムにおいて、 上記テストアンダマスク（ＴＭ）命令のオペランドと、
   マスクデータ、及び該テストアンダマスク（ＴＭ）命令
   に続くブランチオンコンディションコード（ＢＣ）命令
   のマスクデータとを、上記パイプラインの同じサイクル
   で、演算レジスタ（５、６、７）にセットし、 該テストアンダマスク（ＴＭ）命令のコンディションコ
   ード（ＣＣ）の設定と、次のブランチオンコンディショ
   ンコード（ＢＣ）命令での、上記コンディションコード
   （ＣＣ）による分岐条件の判定とを、同時に実行するこ
   とを特徴とするブランチ制御方式。 （２）上記テストアンダマスク（ＴＭ）命令のコンディ
   ションコード（ＣＣ）の設定と、次のブランチオンコン
   ディションコード（ＢＣ）命令での、上記コンディショ
   ンコード（ＣＣ）による分岐条件の判定とを、同時に実
   行するに際して、該テストアンダマスク（ＴＭ）命令の
   最後の実行ステートを、次のチェックステートに変換す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のブラ
   ンチ制御方式。