JPH059815B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はマイクロコンピユータなどの計算機シ
ステムにおける演算処理装置の動作モード表示を
目的とした動作モード表示装置に関するものであ
る。

従来例の構成とその問題点 マイクロコンピユータの発展に伴い、マイクロ
コンピユータシステムも大型化し、処理内容も小
型ミニコンピユータに匹敵する程度のものが要求
実現されるようになつてきている。システムの規
模が小さい間はすべてを利用者管理にすることが
可能であつたが、規模が大型化するに従い利用者
プログラムや周辺機器、主記憶などの資源を管理
し、より効率良く演算処理装置を稼働させるよう
に制御する制御プログラムというものを導入し、
利用者管理を大幅に削減していくことが望まれ
る。この場合、利用者プログラムと制御プログラ
ムとはその処理内容の性格上扱える資源というも
のが厳然と区別される。この点を入出力管理とい
う側面を例にとつて説明する。

計算機システムの持つ代表的な入出力装置とし
ては二次記憶装置がある。二次記憶装置上には、
プログラムやデータがフアイルという形で保持さ
れており、それらはシステムで定義された一定の
形式に従つて記録されている。この一定の形式と
いうものは利用者が管理するのではなく制御プロ
グラムが管理し、利用者はフアイルの形式という
ものを知らなくても良いようになつている。した
がつて、二次記憶装置への入出力は、利用者プロ
グラムからは直接には行えず、必ず制御プログラ
ムを仲介するように構成しなければならない。つ
まり、利用者プログラム実行中は入出力装置への
アクセスを禁止または無効にし、制御プログラム
実行中のみ入出力装置へのアクセスが許されるよ
うにハードウエア装置の制御を切換えることが必
要になる。

このように、ハードウエア装置の切換を指示す
るために、動作中のプログラムが特権プログラム
（制御プログラム）か非特権プログラム（利用者
プログラム）かを表示する動作モード表示装置と
いうものが必要となる。この動作モード表示とい
う機能はミニコンピユータ以上においては演算処
理装置自体が持つているが、現存し広範囲で使用
されているマイクロプロセツサはこの機能を持つ
ていないので、高機能マイクロプロセツサシステ
ムを構築する上での大きな障害となつている。ま
た、この動作モードの変更によるハードウエアの
切換は、プログラムの特権、非特権という性格上
プログラムの分岐（動作モードの変更）と同時に
ハードウエア的に行なわなければならない。また
特権モードなるものが複数種類存在する場合もあ
る。

発明の目的 本発明は上記のように、演算処理装置自体に動
作モード表示機能のないシステムにおける、動作
モード表示装置を提供することを目的とする。

発明の構成 本発明は、モードレジスタと、モード切換番地
レジスタと、設定モード値レジスタと、モード退
避レジスタと、モード復帰レジスタとモード復帰
遅延値レジスタを備え演算処理装置がモード切換
番地レジスタに示される内容と同じ番地を命令コ
ード読み込みサイクルとしてアクセスした時にモ
ードレジスタの内容をモード退避レジスタに格納
し、格納後設定モード値レジスタの内容をモード
レジスタに格納して動作モード値を変更し、演算
処理装置がモード復帰レジスタに示される内容と
同じ命令を読み込んでからモード復帰遅延値レジ
スタの値に示される動作サイクル目にモード退避
レジスタの内容をモードレジスタに復帰格納する
ことにより、動作モードを表示するものである。

実施例の説明 第１図は本発明における動作モード表示装置の
一実施例を示すものである。第１図において、１
は演算処理装置、２は主記憶装置、１２はデータ
母線、１３はアドレス母線である。３はモード切
換番地レジスタ、４は設定モード値レジスタ、６
はモード復帰命令レジスタ、１４は演算処理装置
１が主記憶装置２を命令コード読み込みサイクル
としてアクセスしていることを示す命令読み込み
状態表示信号線（以下、フエツチ信号と記す）、
１０はモードレジスタ、１１はモード退避レジス
タ、５は第１の制御部である制御部Ａ，３０は第
２の制御部である制御部Ｂ，７はモード復帰遅延
値レジスタ、８は副制御部Ｂ，９はモード復帰遅
延カウンタ部である。ここでは説明上、制御部Ａ
とモード切換番地レジスタ、設定モード値レジス
タの対および制御部Ｂ内に存在する副制御部Ｂ、
モード復帰遅延値レジスタとモード復帰命令レジ
スタの対はそれぞれ一組とする。

今、演算処理装置１はモードＭ１での実行が許
されているプログラムＰ１を実行中であり、モー
ドＭ２での実行が許されているプログラムＰ２に
分岐し、プログラムＰ２の処理終了後再びプログ
ラムＰ１に復帰しモードＭ１での処理を続行する
場合を考える。現実行中のプログラムＰ１はモー
ドＭ１での実行が許されているので、プログラム
Ｐ１の実行が開始されると同時にモードレジスタ
１０には動作モードがＭ１であることを表示する
ためにモードＭ１という値が格納されている。モ
ード切換番地レジスタ３にはプログラムＰ２の実
行開始番地を、設定モード値レジスタ４にはプロ
グラムＰ２の実行が許されているモード値Ｍ２
を、モード復帰命令レジスタ６にはプログラムＰ
２の処理終了後元のプログラムに復帰する命令コ
ード（例えばLPSW，RETなど）を、モード復
帰遅延値レジスタ７にはプログラムＰ２からの復
帰命令実行後のＮ回目の命令コード読み込みサイ
クルで動作モードを復帰することを指示するため
にＮという値が、それぞれに図示されていない手
段で予め設定されている。また演算処理装置１は
図示されていない手段でモード退避レジスタ１１
の内容を読み書きできるものとする。

モード復帰遅延値レジスタ７に設定される値Ｎ
は、演算処理装置１が復帰命令を実行する際に出
力するフエツチ信号の数に等しくすればよい。復
帰命令がオペランドを持たないときは、１度だけ
フエツチ信号を出すので、Ｎ＝１とする。オペラ
ンドを持つときは、フエツチ信号を複数回出すの
で、Ｎはその数に等しくする。

制御部Ａ５はフエツチ信号線１４が“１”の時
にアドレス母線１３の値とモード切換番地レジス
タ内容を比較し一致していれば一致検出信号をモ
ード切換信号線１５に出力しモードレジスタ１０
の内容をモード表示信号線２１を介してモード退
避しレジスタ１１に転送し設定モード値レジスタ
４の内容を設定モードデータ線２０を介してモー
ドレジスタ１０に転送する機能を持つ。副制御部
Ｂ８はフエツチ信号線１４が“１”の時にデータ
母線１２の値（演算処理装置が読み込んでいる命
令コードを表わす）とモード復帰命令レジスタ６
の内容を比較し一致していれば一致検出信号をモ
ード復帰検出信号線１６に出力しモード復帰遅延
値レジスタ７の内容を復帰遅延データ線２３を介
してモード復帰遅延カウンタ部９に転送する。

モード復帰遅延カウンタ部９は、モード復帰検
出信号線１６の値が“１”から“０”に変わる時
（立下がり時）に同期して復帰遅延データ線２３
の示す値に初期設定され、フエツチ信号線１４の
立下がり時に同期して値が１ずつ減ぜられ、カウ
ンタの値が１の期間に生じるフエツチ信号１４の
値をモード復帰信号線１７に伝え、モード復帰信
号線１７の値が“１”となる時モードレジスタ１
０に転送する機能を持つ、またカウンタの値が０
になるとモード復帰遅延カウンタ部９の動作は停
止する。

第２図は、モード復帰遅延カウンタ部９の動作
を示すタイミング図である。副制御部Ｂ８は、復
帰命令が実行されることを検出し、モード復帰検
出信号線１６に“１”を出すとともに、モード復
帰遅延値レジスタ７の値Ｎを復帰遅延データ線２
３に出力する。モード復帰遅延カウンタ部９は、
モード復帰検出信号線１６の立下がりで復帰遅延
データ線２３の値をカウンタに取り込み、カウン
タの値はＮを示す。このカウンタは、フエツチ信
号線１４の立ち下がりに同期して、１ずつ減じら
れ、値が０になつたとき減数動作を停止する。モ
ード復帰遅延カウンタ部９は、カウンタの値が１
になると、復帰命令の動作完了を予測し、カウン
タの値が１を示している期間に入力されたフエツ
チ信号つまり復帰命令の次の命令の読み込みに同
期してモード復帰信号線１７に“１”を出力す
る。

モード復帰遅延カウンタ部９の作用について説
明を加える。第３図に動作モードＭ１での実行が
許されているプログラムＰ１から動作モードＭ２
での実行が許されているプログラムＰ２に分岐し
プログラムＰ２での処理終了後プログラムＰ１に
復帰する場合の模式図を示す。ここで動作モード
値とプログラムの実行許可モードとの関係につい
て考えると、プログラムPiが動作モード値Miで
の実行が許されるということは、プログラムPiが
動作中は動作モード値Miの値が保証されなけれ
ばならない（ｉ＝１，２）。プログラムＰ１から
プログラムＰ２に分岐時は前述の制御部Ａの働き
により、プログラムＰ１と動作モード値Ｍ１、プ
ログラムＰ２と動作モード値Ｍ２の対応が保証さ
れる。プログラムＰ２からプログラムＰ１への復
帰は、プログラムＰ１からプログラムＰ２への分
岐時以上に工夫が必要である。つまり、プログラ
ムＰ１からプログラムＰ２への分岐時と同様に、
プログラムＰ２が復帰命令をフエツチした時に動
作モード値をＭ１にもどすと、プログラムＰ２が
復帰命令実行中であるにもかかわらず動作モード
値がＭ１となり、プログラムＰ２と動作モード値
Ｍ２の対応が保証できなくなる。従つて、プログ
ラムＰ２が復帰命令をフエツチした後、一連の復
帰手順が終了しプログラムＰ１を再開する直前ま
での期間の動作モード値がＭ２であるように制御
する必要があり、モード復帰遅延カウンタ部がこ
の機能を果たす。

モードＭ１で実行中でのプログラムＰ１がモー
ドＭ２で実行可能なプログラムＰ２を呼び出す
と、演算処理装置１はプログラムＰ２の実行開始
番地をアドレス母線１３に出し同時にフエツチ信
号線１４に“１”を出力する。この時、制御部Ａ
５はモード切換番地レジスタ３の内容と同じ値が
アドレス母線１３に命令のフエツチサイクルで出
力されたことを検出し、前述の機能により、モー
ド退避レジスタ１１にはモードレジスタ１０の内
容Ｍ１が格納され、モードレジスタ１０には設定
モード値レジスタ４の内容Ｍ２が格納される。こ
れにより、プログラム制御がプログラムＰ１から
プログラムＰ２に分岐したのと同時に演算処理装
置１の動作モード表示値もＭ１からＭ２に変更す
ることができる。次にプログラムＰ２の処理が終
了しプログラムＰ１に復帰する時は、副制御部Ｂ
８がモード復帰命令レジスタ６の内容と同じ値が
主記憶装置２よりデータ母線１２に命令のフエツ
チサイクルで出力されたことを検出し、前述の機
能により、モード復帰遅延値レジスタ７の内容Ｎ
をモード復帰遅延カウンタ部９に転送し、その後
に続くＮ回目のフエツチ信号出力時にモード退避
レジスタ１１の内容Ｍ１がモードレジスタ１０に
格納され、動作モード値をＭ１にもどすことがで
きる。

以上のように本実施例によれば、演算処理装置
自体に動作モード表示機能のないものを使用した
計算機システムにおいても、動作モードというも
のによつて定義づけられるところのプログラムお
よびハードウエアの切換が同時に行なえ、モード
の異なるプログラムへの分岐をせずに不当にモー
ドを変更してアクセスの許されていない資源への
アクセス権を得ることを防止できる。本実施例で
は、モード切換番地レジスタ、設定モード値レジ
スタ、制御部Ａは一組としたが複数組持つ構成に
することも可能である。

さらに動作モードが複数定義されている場合、
プログラムが呼び出された時にモード退避レジス
タの内容を読み出し作業領域に退避し、復帰前に
退避された作業領域の内容を再びモード退避レジ
スタに格納することにより、プログラム自体のネ
ステイングと同様に動作モード自体もネステイン
グさせることも可能である。モード退避レジスタ
の内容を参照することにより呼び出し元プログラ
ムのモードを確認することができるので、動作モ
ードが階層構造を形成している場合の不当な呼び
出し、例えば下位レベルからＭ１−Ｍ２−Ｍ３と
あつた場合でのＭ１プログラムからのＭ３プログ
ラムの跳越し呼び出しなどを検出することができ
る。

復帰遅延カウンタ部の値を減ずる入力信号はフ
エツチ信号に限るものではなく、マシンサイクル
信号など、動作完了タイミングを検出できる信号
線ならば何であつてもよい。

発明の効果 本発明の動作モード表示装置は、演算処理装置
が予め設定されたアドレスを命令コード読み込み
サイクルとしてアクセスしたことを検出し、その
場合に定義づけられた動作モード値をモードレジ
スタに格納する第１の制御部と、復帰命令を読み
込んだことを検出し退避された動作モード値をモ
ードレジスタに復帰する第２の制御部を具備する
ことにより、動作モード表示機能を持たない演算
処理装置を用いた計算機システムにおいても、動
作モードの異なるプログラムに処理が移ると同時
に動作モード表示値を変更することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における動作モード
表示装置のブロツク図、第２図は第１図における
モード復帰遅延カウンタ部の動作を示すタイミン
グ図、第３図は動作モード値とプログラムの関係
を示す模式図である。 １……演算処理装置、２……主記憶装置、３…
…モード切換番地レジスタ、４……設定モード値
レジスタ、５……制御部Ａ（第１の制御部）、６…
…モード復帰命令レジスタ、７……モード復帰遅
延値レジスタ、８……副制御部Ｂ、９……モード
復帰遅延カウンタ部、１０……モードレジスタ、
１１……モード退避レジスタ、３０……制御部Ｂ
（第２の制御部）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 演算処理装置および前記演算処理装置が実行
   するプログラムを保持する主記憶装置を備えた計
   算機システムの前記演算処理装置の動作モードを
   表示するモードレジスタと、モード切換番地レジ
   スタと、設定モード値レジスタと、モード退避レ
   ジスタと、前記演算処理装置が前記主記憶装置を
   命令コードを読み込みサイクルとして出力したア
   ドレス値と前記モード切換番地レジスタの内容と
   を比較し一致していれば前記設定モード値レジス
   タの内容を前記モード退避レジスタに格納し、格
   納後前記設定モード値レジスタの内容を前記モー
   ドレジスタに格納する第１の制御部と、前記演算
   処理装置が前記主記憶装置を命令コード読み込み
   サイクルとしてアクセスした時のデータ（命令コ
   ード）を復帰命令コードと比較し、一致検出後に
   生じる前記運算処理装置のモード復帰遅延値レジ
   スタに設定されている値に示される動作サイクル
   目に、前記モード退避レジスタの内容を前記モー
   ドレジスタに格納する第２の制御部とを有するこ
   とを特徴とする動作モード表示装置。 ２ モード切換番地レジスタ、設定モード値レジ
   スタ、第１の制御部を複数組有することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の動作モード表示
   装置。 ３ 動作サイクルの単位が演算処理装置の命令コ
   ード読み込みサイクルであることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項または第２項記載の動作モー
   ド表示装置。 ４ 動作サイクルの単位が演算処理装置の持つマ
   シンサイクルであることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項または第２項記載の動作モード表示装
   置。