JPS60120439A - 演算処理装置 - Google Patents

演算処理装置

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JPS60120439A
JPS60120439A JP58229520A JP22952083A JPS60120439A JP S60120439 A JPS60120439 A JP S60120439A JP 58229520 A JP58229520 A JP 58229520A JP 22952083 A JP22952083 A JP 22952083A JP S60120439 A JPS60120439 A JP S60120439A
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instruction
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Koji Saito
康治 斉藤
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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】
発明の属する技術分野 本発明はデータ処理装置におけるオペランドのバイパス
制御とオペランドの確定時制御を行なう演算装置に関す
る。 従来技術 従来、演算実行ステージをパイプライン化した演算装置
では固定段数の演算ステージを持っている。したがって
、演算の種類によっては最終演算ステージよシ前の演算
ステージで演算結果が確定するものもある。しかし、演
算パイプの段数は固定であるため該演算結果は最終演算
ステージまで待たなければ次の演算のオペランドとして
使用することができ彦いという欠点がある。 発明の目的 本発明の目的は上記欠点を解決しスループットの高い演
算装置を提供することにある。 発明の構成 本発明の装置は、パイプライン方式で演算を実行する演
算処理装置において、それぞれがレジスタ番号で特定さ
れる複数のレジスタかう構成されるオペランド用レジス
タ群と、 複数の演算ステージを持つパイプライン化された演算ユ
ニットと、 該演算ユニットの複数の演算ステージからの出力を該演
算ユニットにオペランド入力として与える複数のデータ
バスと、 前記オペランド用レジスタ群の出力と前記演算ユニット
のm力とのどちらか一方を選択する選択回路と、前記演
算ユニットのステージに対応して演算出力がオペランド
用レジスタの書込みデータとして確定したことを示すオ
ペランド確定信号を発生する発生回路と、命令が更新を
指定するレジスタ番号とそのレジスタの更新指示とをス
テージに対応して伝送し持回る回路と、 前記演算ユニットでレジスタの内容をオペランドとする
命令を実行しようとする時該命令にょシ指定されるオペ
ランドレジスフも号、前記演算ステージに対応するオペ
ランド確定信号、更新するレジスタを指定するレジスタ
番号およびレジスタの更新指示からオペランドとして前
記オペランド用レジスタ群と前記データバスとを選択的
に与えるかまたはオペランドが未確定ならば演算の開始
の待合わせをしオペランドが確定したら演算を開始する
よう制御する制御回路とを含むことを特徴とする。 発明の実施例 次に本発明について図面を参照して詳細に説明する。 第1図を参照すると、本発明の一実施例はデータ系と制
御系とから構成されている。前記データ系は、オペラン
ド用レジスタ群Al、複数の演算ステージで構成される
演算ユニッ)A3、複数の演算ステージの演算出力を演
算ユニットA3にオペランドとして与えるデータバスA
4.およびオペランド用レジスタ群A1と演算ユニット
A3の出力データを切9替える選択手段A2から構成さ
れている。 また前記制御系は制御回路5およびメモリ6から構成さ
れている。 前記演算装置の演算パイプの深さくステージの段数)は
特に規定
【7ないが説明の便宜のためにパイプ段数を5
段とし第1のステージかうAx:y−−ジ、Bステージ
、Cステージ、Dステージ、およ5− びEステージとする。演算パイプは並列2本構成とする
。オペランドを格納する複数のレジスタファイルAIO
およびAllのそれぞれは、レジスタファイル状に構成
されており、書込番号および更新指示に応答して任意の
レジスタにオペランドを書込むことができ、また読出し
番号に応答して任意のレジスタを読み吊すことができる
。レジスタファイルAIOに第2図のレジスタA 21
 Kより読出し番号が与えられ、レジスタファイルAl
lには第2図のレジスタA22にょシ読出し番号が与え
られる。レジスタファイルA1oは第1オペランド用、
レジスタファイルAllは第2オペランド用でともにA
ステージのレジスタ群である。 選択器A12はレジスタファイルAIO,第1演算論理
回路32、レジスl;IC1o、レジx*D10゜選択
器Ellの出力信号を切替える演算のための第1オペラ
ンドを選択する。選択器AI2は信号線101,103
,104,105および106を介してレジスタファイ
ルAIO,第1演算論理回路32、v)xりclo、1
)10.Bib、 お6− よび選択器Ellに接続されている。選択器A13はレ
ジスタファイルAll、第1演算論理回路3人レジスタ
CIO、レジスタD10、および選択器Ellの出力信
号を切替え、演算のだめの第2オペランドを選択する。 選択器A13は信号線102゜1.03,104,10
5. および106を介してレジスタファイルAll、
第1演算論理回路32、レジスタC10,I’)10.
EIOlおよび選択器E】1に接続されている。 レジスタ1310はBステージ上にあシ選択器A、12
で選択された第1オペランドを受け演算パイプにオペラ
ンドを供給する。このレジスタBIOば、選択器A12
と信号線107で接続されている。 レジスタBllはBステージ上にあり選択器A13で選
択さ詑た第2オペランドを受け演算パイプにオペランド
を供給する。このレジスタB1.1は、選択器A13と
信号線108で接続されている。 第1演算パイプ301はBステージのみで演算結果の確
定する演算論理回路32とCステージのレジスタC10
、DステージのレジスタTI)No、Eステージのレジ
スタE10とから構成されている。第1演算論理回P8
32はイ3号庫109および110を介して1/ジスタ
BIO:Th工びBllからオペランドを供給される。 第1演算パイプ301にはB、C,D、Eの4ステージ
が存在し演算結果は各ステージから信号線103,10
4,105および106を介してバイパスできるよう構
成されている。このパイプの深さは第2演算パイプの深
さに合わせたものである。 第2演算パイプ311は演算論理回路33から構成され
、Bステージ、Cステージ、Dステージ、Eステージの
4ステージを山崩する。第2S算論理回路33は信号線
109および110を介してレジスタBIOおよびBl
lからオペランドを供給され演算結−Fl:はEステー
ジに確定する。 選択器Ellは信号線111および112を介して第1
演算パイプ301と第2演算パイプ3]1に接続されこ
れらパイプ301および311の演算結果を切υ替える
。選択器E11の出力信号は信号線106を介してレジ
スタファイルAIOおよびAllに接続されている。レ
ジスタファイルAIOおよびAllの書込番号はEステ
ージの第2図のレジスタS21から共通に与えられてE
ステージの第2図のレジスタE20のビット1の中断指
示によシレジスタファイルAIOおよヒ、A11に演算
結果が格納される。 第3図を参照して、オペランドのバイパス制御とオペラ
ンド確定行制御を行う制御回路?以下詳細に説明する。 前記制御回路5は、命令レジスフ50.デコーダ51.
レジx夕に20. A21. A22. B20゜B2
1. B24. C2′0. C21,D、20. B
21゜B20.およびE212選択器A23およびA2
4゜フリップフロップB25およびB26.比較器B2
2. C22,B22. :l;22. B23. C
23゜B23.B23および制御論理回路77から構成
されている。 レジスタA20にはAステージにあり、演算実9− 行命令のバイパス制御情報、オペランド確定待情報が格
納される。 レジスタA21には第1オペランド用レジスタ番号が格
納されるとともに更新レジスタ番号が格納される。 レジスタA22には第2オペランド用レジスタ番号が格
納される。 レジスタA21およびA22にはともにAステージにあ
シ、各レジスタ番号はデコーダ51がら供給される。 レジスタB20. C20,B20オjびB2゜はレジ
スタA20の制御情報の一部をパイプの各ステージごと
に持回るためBステージ、Cステージ、Dステージ、E
ステージの順に配置されている。 レジスタB21.C21,B21およびB21はレジス
タA21の内容(更新レジスタ番号)を演算パイプの各
ステージごとに持回るためBステージ、Cステージ、D
ステージ、Eステージの順に配置されている。 10− 選択器A23は第1オペランドのオペランド確定待の発
生時にレジスタA21の第1オペランド用レジスタ番号
がレジスタB21に格納されているためこれを切替える
ために用いられる。この時レジスタB21はレジスタA
21のすべりバッファとなっている。 選択器A24は第2オペランドのオペランド確定待の発
生時にレジスタA22の第2オペランド用レジスタ番号
がレジスタB24に格納されているためこれを切り替え
るために用いられる。レジスタB24はレジスタA22
のすベシバッファである。 比較器B22.C22,D22およびB22は第1オペ
ランドのバイパス制御情報、オペランド確定時制御情報
を作成するだめの比較器である。 比較器B22は選択器A23の出力とレジスタB21の
出力とを、比較器C22は選択的A23の出力とレジス
タC21の出力とを、比較器D22は選択器A23の出
力とレジスタD21の出力とを、比較器E22は選択器
A23の出力とレジスタB21の出力とをそれぞれ比較
しその値の一致を検出できるように結合しである。 比較器B23.C23,D23およびB23は第2オペ
ランドのバイパス制御情報、オペランド確定時制御情報
を作成するだめの比較器で比較器B23は選択器A24
の出力とレジスタB21の出力とを、比較器C23は選
択器A24の出力とレジスタC21の出力とを、比較器
D23は選択器A24の出力とレジスタD21の出力と
を、比較器B23は選択器A24の出力とレジスタE2
1の出力とをそれぞれ比較しその値の一致を検出できる
ように結合しである。 フリップフロップB25の出力は第1オペランドの確定
待状態を示す。フリップフロッグB26の出力は第2オ
ペランドの確定待状態を示す。該フリップフロップB2
5お上びB26の出力信号はオペランド確定時制御およ
びAステージ、Bステージのレジスタのホールド制御に
用いる。 制御論理回路77はバイパス制御、オペランド確定時制
御の各種論理をまとめて示すものであシその論理は以下
類に論理式で示す。 次に命令の実行の動作にともなうバイパス制御およびオ
ペランド確定時制御の説明をする。 外部ユニットから実行すべき命令がレジスタ50に格納
されデコーダ51で解読され、その解読結果がAステー
ジの各レジスタに準備されたとする。 該命令が人スデージからBステージに移行しLうとする
時、該命令が使用する第1オペランド用レジスタまたは
第2オペランド用レジスタを更新する命令が該命令より
先行するパイプ(Bステージ、Cステージ、Dステージ
あるいはEステージ)に存在し、演算結果がバイパス可
能すなわち第1演算パイプを占有または第2演算パイプ
のEステージ上に存在するならば選択器A12およびA
 13を切替えてバイパス制御を行う。また、演算結果
のバイパスが不可能、すなわち、第2演算パイプを占有
しかつEステージ上に存在しないならばオペランド確定
時フラグをフリップフロップB25およびB26にセッ
ト(第1オペランドおよび第2オペランドについて独立
にセラ) ) L、Aステー13− 一ジ、B:Xf−ジのレジスタをホールド状態にする。 オペランド確定待状態で演算結果が第2演算パイプのE
ステージで確定すると、この演算結果、すなわちオペラ
ンド確定待状態となっている命令のオペランドがレジス
タBIOまたはレジスタBllに供給されると同時にオ
ペランド確定時フラグのフリップフロップB25および
B26に対するリセットよシオベランド確定待状態を解
除する。 次ニバイパス制御およびオペランド確定時制御を論理式
によって示す。制御レジスタの各ビットの信号に順に名
前を付与する。 Aステージ Bステージ Cステージ Dステージ Eステージ B20 ビット0→VPIK(選択器E11の選択指示
)B20 ピッ)1−RWE(Eステージレジスタ更新
指示 )選択器A23の出力信号をRNXI、選択器A
24の出力信号をRNX2とすると RNX l =RI31・RNIA+RB1・RNIB
RNX2=RN2・RN2ム+RB2・RN2Bとなる
。 比較器の一致信号を次のように示す。 比較器B 22 (RNX1=RNIB)→BCI比較
器C22(RNX1=RNC)→CC1比較器D22 
(RNX1=RND )、DC1比較器E22 (RN
X1=RNE )→EC1比較器B 23 (RNX2
=R,NIB)→BC2比較器C23(RNX2=RN
C)→CC2比較器D23 (RNX2=RND )→
DC2比較器E23 (RNX2=RNE )fE’C
2実行命令がAステージからBステージに移行しようと
する時の該命令よシ先行するパイプに存在17− CH1=CC1・RWc DH1=DC1・RWD EHl−EC1拳RWE CH2=CC2・RWc DH2=DC2・RWD EH2=EC2・RWE 18− * : R,B1 :R132の論理積はオペランド確
定待の発生時命令自身はBステージ上で待合わせを行な
うためBHlまたは13H2が1“とならないようにす
るためにとられる。 次にレジスタのホールド条件、選択器の選択論理、フリ
ップフロップのセット/リセット条件を示す。 ○レジスタファイルAIO,Allの更新指示=RWE
○ 更新番号=RN1 〃 ○レジスタファイルA10の読出し番号 =RN I 
A○レジスタファイルAllの読出し番号 =RN2A
○選択器A12の選択信号をS。Or 801+ 80
2 とし次の組合せで選択すれば So。So、 so。 000→A10(第1オペランド用レジスタフアイル)
001−Elo(Eステージ演算結沫 )010−DI
O(Dステージ演算結果 )011−CIO(Cステー
ジ演算結果 )100−LX (Bステージ演算結果 
)Soo=■PIB・BHI So1=’VP1cmBHI−CH1+VP]、D−B
HI ・CHI・1)Hl so ! =VP1c 、B)(1、C)T1+VPI
E −BHI −CHl・DHl・E H1 0選択器A】、3の選択信号をSI Or 811 r
 ”1 !とじ次の組合せで選択すれば 810811 St t 000→A、1]、(第2オペランド用レジスタフアイ
ル)001→gto (Eステージ演算結果 )010
→DIO(Dステージ演算結果 )011−→CIQ(
Cステージ演算結果)100−Ll (Bステージ演算
結果)st o =VP I B @BH2 8、1=Vp1cmBH2−CH2−1−Vpln−B
H2−CH2・DH2 CH2−DH2−PM(2 01/ジスタBIOのホールド論理をHoとすると■(
o−R)31・RB2 0レジス、りB ]、 1のボールド論理をHlとする
とH,=RB1・RJ32 0レジスタCIO,I)10.EIOのホールド信号は
常にゝゝ0“ 0選択器Ellの選択・信号をS20とすね、ば20 0 →P1(第1演クバイプ) 1−P2(第2r St o =V ’、P I B ○レジスタA20.A21.A22.B20゜B21.
B24のホールド信号をB2とすると=721− H,=RB 1 +’RB 2 0第1オペランド確定待状態を示すフリップフロップB
25のセット信号をST1、 第1オペランド確定待状態を示すフリップフロッグB2
5のりセット信号をRT、、 第2オペランド確定待状態を示すフリップフロップB2
6のセット信号を8T2、 第2オペランド確定待状態を示すフリップフロ○レジス
タC20,C2:t、1)2 (1,B21゜B20.
B21のボールド信号は常に110“第4図は第2図お
よび第3図で示すデータの動−22−、 きをタイムチャートで示すものである。との図では第1
オペランドまたは第2オペランドに着目し命令シーケン
スとして外部ユニットからal b。 CT dl el fl g + 11の順で供給され
たとする。 命令aのオペランドをa′とし第1演算パイプ301を
使用するとする。命令すのオペランドをb′とし第2演
算パイプを使用するとする。命令Cは命令aの演算結果
を使用し、命令dは命令すの演算結果を使用するとする
。 Aステージから順次命令a、b、cと実行を開始する。 命令CがAステージからBスラ゛−ジに移行しようとす
る時命令Cが使用するオペランドは第1演算パイプのC
ステージに存在する。 このオペランド(命令aの演算結果)はバイパス可能な
のでAステージ上でバイパスし命令Cは遅滞なく実行さ
れでいく。第3囚でこのバイパスされた命令aの演算結
果a/ 2命令Cのオペランドa″として示す。 次に命令dがAステージからBステージに移行しようと
する時命令dが使用するメベランドは第2演算パイプの
Cステージに存在する。このオペランド(命令すの演算
中データ)はバイパスは不可能なのでオペランド確定待
状態を示すフリップフロップB25またばB26をセッ
トし命令dはBステージ上でオペランド確定待状態とな
る。第2演算パイプの命令すの演算データb′はDステ
ージおよびEステージと進み演算結果が確定したら、B
ステージ上でオペランド確定待状態になっている命令d
にオペランドを供給すると同時に、オペランド確定待状
態を示すフリップフロップB25またはB26をリセッ
トする。命令dは命令すの演算結果b′を受け取υ演算
の実行を再開する。 発明の効果 本発明には並行に構成てれた演算パイプのバイパス制御
とオペランド確定行制御を行うことにL)、効果的な演
算ができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す図、飢2図は本発明の
一実施例のデータ系を示す図、第3図は本発明の一実施
例のバイパス制御、オペランド確定行制御を行うための
制御系を示す図、および第4図は第2図および第3図に
示される構成の関係を示すタイムチャートである。 第1図から第4図において、AIO,All・・・・・
・レジスタファイル、A20.A21.A22゜BIO
,Bll、B20.B21.B24.CIO。 C20,C21,DIO,B20.B21.EIO。 B20.B21・・・・・・レジスタ、A12.A13
゜A23.A24.Ell・・・・・・選択器、B25
.’B26・・・・・・フリップフロップ、32,33
,77・・・・・・論理回路、301,311・・・・
・・演算パイプ、B22.B23.C22,C23,B
22.D23E 22. E 23・・−・・・比較器
、101,102゜103.104,105,106,
107,108j109.110,111,112・・
・・・・信号線。 25− 27 図 手続補正書輸発) GO3、4 1、事件の表示 昭和58年 特許 願第229520
号2、発明の名称 演算処理装置 3、補正をする者 事件との関係 出 願 人 東京都港区芝五丁目33番1号 (423) 日本電気株式会社 代表者 関本忠弘 4、代理人 5、補正の対象 明細書の1発明の詳細な説明」の欄 6 補正の内容 (1) 第3頁第17行目の記載「特定」を「%定」と
訂正します。 (2)第6頁第16行目の記載「切替える」を「切替え
、」と訂正します。 (3)第9頁第20行目の記載「20には」を1と訂正
します。 (5)第17頁第6行目の記載「RN2」を「RB2」
と訂正します。 (6)第20頁第6行目および同頁第19行目の記載1
−BloJをrEttJと訂正します。 (7)第22頁第13行目の記載rsTrJをrRTt
Jと訂正し捷す。  1− 一〇り7

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 パイプライン制御方式で演算を実行する演算処理装置に
    おいて、 それぞれがレジスタ番号で特定される複数のレジスタか
    ら構成されるオペランド用レジスタ群と、複数の演算ス
    テージを持つパイプライン化された演算ユニットと、 該演算ユニットの複数の演算ステージからの出力を該演
    算ユニットにオペランド入力として与えユニットの出力
    のどちらか一方を選択する選択回路と前記演算ユニット
    のステージに対して演算出力がオペランド用レジスタの
    書込みデータとして確定したことを示すオペランド確定
    信号を発生する発生回路と、 命令が更新を指定するレジスタ番号とそのレジスタの更
    新指示とをステージに対応して伝送し保持する回路と、 前記演算ユニットでレジスタの内容をオペランドとする
    命令を実行しようとする時該命令によシ指定されるオペ
    ランドレジスタ奇骨、前記演算ステージに対応するオペ
    ランド確定信号、更新するレジスタを指定するレジスタ
    番号およびレジスタの更新指示からオペランドとして前
    記オペランド用レジスタ群と前記データパスとを選択的
    に与えるかまたはオペランドが未確定ならば演算の開始
    の待合わせをしオペランドが確定したら演算を開始する
    よう制御する制御回路とを含むことを特徴とする演算処
    理装置。
JP58229520A 1983-12-05 1983-12-05 演算処理装置 Granted JPS60120439A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58229520A JPS60120439A (ja) 1983-12-05 1983-12-05 演算処理装置
US06/678,039 US4644466A (en) 1983-12-05 1984-12-04 Pipeline processor
EP84114743A EP0147684B1 (en) 1983-12-05 1984-12-04 Processor
DE8484114743T DE3482827D1 (de) 1983-12-05 1984-12-04 Prozessor.

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58229520A JPS60120439A (ja) 1983-12-05 1983-12-05 演算処理装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS60120439A true JPS60120439A (ja) 1985-06-27
JPS6215891B2 JPS6215891B2 (ja) 1987-04-09

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ID=16893454

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58229520A Granted JPS60120439A (ja) 1983-12-05 1983-12-05 演算処理装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4644466A (ja)
EP (1) EP0147684B1 (ja)
JP (1) JPS60120439A (ja)
DE (1) DE3482827D1 (ja)

Cited By (2)

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