JP2000029695A - Processor and arithmetic processing system - Google Patents

Processor and arithmetic processing system

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JP2000029695A
JP2000029695A JP10193075A JP19307598A JP2000029695A JP 2000029695 A JP2000029695 A JP 2000029695A JP 10193075 A JP10193075 A JP 10193075A JP 19307598 A JP19307598 A JP 19307598A JP 2000029695 A JP2000029695 A JP 2000029695A
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JP
Japan
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instruction
module
processor
clock signal
stage
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JP10193075A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaru Goto
後藤  勝
Masanori Osawa
正紀 大澤
Yukihiro Sakamoto
幸弘 阪本
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a processor capable of achieving a high operation frequency. SOLUTION: In this processor for dividing instruction into (n) (n>=2) pieces of stages, successively performing it, parallelly executing the different stages of continuous plural instructions based on clock signals and performing a pipeline processing, an arithmetic operation module 12a for performing an arithmetic operation and a logical operation module 12b for performing a logical operation are mutually independently designed by using a hardware description language and arranged in different areas on a substrate and the arithmetic operation and the logical operation are respectively executed within one clock cycle of the clock signals.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明が属する技術分野】本発明は、命令パイプライン
処理を行うプロセッサおよび当該プロセッサを備えた演
算処理システムに関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a processor for performing instruction pipeline processing and an arithmetic processing system having the processor.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年のプロセッサでは、RISC(Reduc
ed Instruction Set Computer)型のアーキテクチャが主
流になっている。RISC型のプロセッサは、CISC
(Complex Instruction Set Computer)型のプロセッサが
命令機能レベルを上げて実行命令数を減らして高速化を
図るのに対して、命令パイプラインを駆使して、1命令
当たりの平均所要クロックサイクル数を可能な限り1に
近づけることで高速化を図っている。そのため、RIS
C型のプロセッサでは、命令パイプライン処理に適する
ように命令の機能を単純化すると共に、命令パイプラン
が滞らないようにコンパイラによる静的コードスケジュ
ーリングを行っている。
2. Description of the Related Art In recent processors, RISC (Reduce
(ed Instruction Set Computer) type architecture has become mainstream. RISC type processor is CISC
(Complex Instruction Set Computer) type processors increase the instruction function level to reduce the number of executed instructions and increase the speed, while using the instruction pipeline to enable the average required number of clock cycles per instruction The speed is increased by approaching 1 as much as possible. Therefore, RIS
In a C-type processor, the function of an instruction is simplified so as to be suitable for instruction pipeline processing, and static code scheduling is performed by a compiler so that an instruction pipeline is not delayed.

【0003】命令パイプライン処理は、命令実行を複数
のステージ(段)に分割し、当該複数のステージをオー
バーラップさせて実行することで、全体としてのスルー
プットを上げる手法である。
[0003] Instruction pipeline processing is a technique of increasing the overall throughput by dividing instruction execution into a plurality of stages (stages) and executing the plurality of stages in an overlapping manner.

【0004】図5は、5段命令パイプライン処理を説明
するための図である。図5に示すように、5段命令パイ
プライン処理では、1命令の実行を、IF(Instruction
Fetch) 、RF(Register Fetch)、EX(EXecution) 、
MEM(MEMory access) およびWB(Write Back)の5ス
テージに分割し、各ステージをlクロックサイクルで実
行する。各ステージの処理を簡単に説明すると、IFス
テージでは、プログラムカウンタが指し示す外部メモリ
上のアドレスを更新した後に、当該更新したアドレスか
ら命令を読み込む(フェッチする)。RFステージで
は、読み込んだ命令のデコードを行い、必要に応じて、
汎用レジスタからデータを読み込む。EXステージで
は、必要に応じて、RFステージで読み込んだデータを
用いた演算を行う。MEMステージでは、必要に応じて
外部メモリにアクセスを行う。WBステージでは、RF
/EXステージで演算が行われた場合に、当該演算の結
果をレジスタに書き込む。
FIG. 5 is a diagram for explaining a five-stage instruction pipeline process. As shown in FIG. 5, in the five-stage instruction pipeline processing, execution of one instruction is performed by IF (Instruction).
Fetch), RF (Register Fetch), EX (EXecution),
It is divided into five stages of MEM (MEMory access) and WB (Write Back), and each stage is executed in one clock cycle. Briefly describing the processing of each stage, in the IF stage, after updating the address on the external memory indicated by the program counter, the instruction is read (fetched) from the updated address. In the RF stage, the read instruction is decoded, and if necessary,
Reads data from general-purpose registers. The EX stage performs an operation using the data read by the RF stage, if necessary. In the MEM stage, an external memory is accessed as needed. In the WB stage, RF
When an operation is performed in the / EX stage, the result of the operation is written to a register.

【0005】上述した5段命令パイプライン処理では、
図5に示すようにクロックサイクル「5」では、IF、
RF、EX、MEMおよびWBステージが並列に実行さ
れ、命令パイプライン処理を採用しない場合に比べて、
見かけ上の演算速度を5倍にできる。
In the above-described five-stage instruction pipeline processing,
As shown in FIG. 5, in clock cycle “5”, IF,
The RF, EX, MEM, and WB stages are executed in parallel, compared with the case where instruction pipeline processing is not adopted.
The apparent calculation speed can be increased five times.

【0006】ところで、命令パイプライン処理では、動
作周波数を決める1クロックサイクルの時間は、複数の
ステージのうち最長の実行時間を要する(クリティカル
パスとなる)ステージの実行時問に応じて決定される。
従って、動作周渡数を上げるためには、クリティカルパ
スとなるステージの実行時間を短縮する必要がある。図
5に示す5段命令パイプライン方式では、演算処理を行
うEXステージが、1クロックサイクルの時間を決定す
る上でのクリティカルパスとなり、動作速度の向上を図
る場合のボトルネックとなっていた。
In the instruction pipeline processing, the time of one clock cycle that determines the operating frequency is determined according to the execution time of the stage requiring the longest execution time (a critical path) among a plurality of stages. .
Therefore, in order to increase the number of operation rounds, it is necessary to reduce the execution time of a stage that becomes a critical path. In the five-stage instruction pipeline system shown in FIG. 5, the EX stage performing the arithmetic processing is a critical path for determining the time of one clock cycle, and has been a bottleneck in improving the operation speed.

【0007】プロセッサでは、EXステージで、ALU
(Arithmetic Logic Unit) において算術論理演算処理を
行う。従来のプロセッサのALUは、数値データに対す
る加算、減算、乗算および除算、算術シフト、比較演算
などの算術演算を行う算術演算器と、非数値データに対
する論理演算、論理シフトなどの論理演算を行う論理演
算器とを有し、これらの演算器を、例えぱVerilo
g−HDL(Hardware Description Language)などのハ
ードウェア記述言語および当該言語のコンパイラを用い
て一体的に自動設計している。従来のプロセッサでは、
例えば、動作周波数が45(MHz)であり、1クロッ
クサイクルの時間は22(sec)である。
In the processor, in the EX stage, the ALU
(Arithmetic Logic Unit) performs arithmetic logic operation processing. The ALU of the conventional processor includes an arithmetic operation unit that performs arithmetic operations such as addition, subtraction, multiplication and division, arithmetic shift, and comparison operation on numerical data, and a logic that performs logical operations such as logical operation and logical shift on non-numeric data. Computing units, and these computing units are referred to as Verilo, for example.
g-HDL (Hardware Description Language) or other hardware description language and a compiler of the language are used to automatically and integrally design. In conventional processors,
For example, the operating frequency is 45 (MHz), and the time of one clock cycle is 22 (sec).

【0008】ところで、プロセッサの内部状態として
は、命令を順次に実行している通常の動作状態と、割り
込み信号が外部から入力されるのを待つ待機状態とがあ
るが、従来のプロセッサでは、待機状態においても、ク
ロック信号に基づいて動作するプロセッサ内の全てのモ
ジュールにクロック信号を供給し、これらのモジュール
を通常動作時と同様に動作させている。
The internal states of the processor include a normal operating state in which instructions are sequentially executed and a standby state in which an interrupt signal is externally input. Also in the state, the clock signal is supplied to all the modules in the processor that operate based on the clock signal, and these modules are operated as in the normal operation.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のプロセッサでは、ALU全体が一体的にハード
ウェア記述言語および当該言語のコンパイラを用いて自
動設計されているため、各演算器の構成要素が広い範囲
に分散して配置され、演算速度の向上を図ることが困難
であった。
However, in the above-mentioned conventional processor, since the entire ALU is automatically designed integrally using a hardware description language and a compiler of the language, the components of each arithmetic unit are required. It is distributed over a wide range, and it is difficult to improve the calculation speed.

【0010】また、上述した従来のプロセッサでは、待
機状態でも通常動作時と同じように、クロック信号に基
づいて動作するプロセッサ内の全てのモジュールにクロ
ック信号を供給し、これらのモジュールを動作させてい
るため、消費電力が大きくなるという問題がある。
In the conventional processor described above, a clock signal is supplied to all the modules in the processor that operate based on the clock signal in the standby state, as in the normal operation, and these modules are operated. Therefore, there is a problem that power consumption increases.

【0011】本発明は上述した従来技術の問題点に鑑み
てなされ、高い動作周波数を達成できるプロセッサを提
供することを目的とする。また、本発明は、低消費電力
化が図れる演算処理システムを提供することを目的とす
る。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and has as its object to provide a processor capable of achieving a high operating frequency. Another object of the present invention is to provide an arithmetic processing system capable of reducing power consumption.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上述した従来技術の問題
点を解決し、上述した目的を達成するために、本発明の
プロセッサは、命令実行をn(n≧2)個のステージに
分割して順次に行い、連続した複数の命令の異なるステ
ージをクロック信号に基づいて並列に実行してパイプラ
イン処理を行うプロセッサであって、算術演算を行う算
術演算モジュールと、論理演算を行う論理演算モジュー
ルとが基板上の異なる領域に配置してあり、前記算術演
算および前記論理演算をそれぞれ前記クロック信号の1
クロックサイクル内に実行する。
SUMMARY OF THE INVENTION To solve the above-mentioned problems of the prior art and achieve the above-mentioned object, the processor of the present invention divides instruction execution into n (n ≧ 2) stages. A processor for performing pipeline processing by sequentially executing different stages of a plurality of continuous instructions based on a clock signal, and performing an arithmetic operation, and a logical operation module for performing a logical operation Are arranged in different regions on the substrate, and the arithmetic operation and the logical operation are each performed by one of the clock signals.
Execute within a clock cycle.

【0013】本発明のプロセッサでは、算術演算モジュ
ールと論理演算モジュールとが、基板上の異なる領域に
配置してあるため、算術演算モジュールおよび論理演算
モジュールの構成要素を同一の領域に混在させた場合に
比べて、各モジュール内の構成要素を相互に近接して配
置することができる。その結果、算術演算モジュールに
おける算術演算と、論理演算モジュールにおける論理演
算との各々を高速に実行でき、パイプライン処理の1ク
ロックサイクルの時間を短縮できる。
In the processor of the present invention, since the arithmetic operation module and the logical operation module are arranged in different areas on the substrate, when the components of the arithmetic operation module and the logical operation module are mixed in the same area. The components in each module can be arranged closer to each other. As a result, each of the arithmetic operation in the arithmetic operation module and the logical operation in the logical operation module can be executed at high speed, and the time of one clock cycle of the pipeline processing can be reduced.

【0014】また、本発明のプロセッサは、特定的に
は、前記算術演算モジュールおよび論理演算モジュール
は、ハードウェア記述言語を用いて記述された回路設計
プログラムをコンパイラでコンパイルして行う設計を相
互に独立して行なって配置されている。
In the processor according to the present invention, specifically, the arithmetic operation module and the logical operation module mutually execute a design performed by compiling a circuit design program described using a hardware description language with a compiler. They are arranged independently.

【0015】さらに、本発明の演算処理システムは、ク
ロック信号を供給するクロック信号供給装置と、命令実
行をn(n≧2)個のステージに分割して順次に行い、
連続した複数の命令の異なるステージを、前記クロック
信号供給装置からのクロック信号に基づいて並列に実行
してパイプライン処理を行うプロセッサとを有する演算
処理システムであって、前記プロセッサは、外部メモリ
から読み込もうとする命令が記憶されている前記外部メ
モリのアドレスを指し示すプログラムカウンタと、前記
読み込んだ命令をデコードし、低消費電力モード指示命
令をデコードしたときに、低消費電力モード指示信号を
前記クロック信号供給装置に出力するデコード手段と、
基板上の異なる領域に配置された算術演算を行う算術演
算モジュールおよび論理演算を行う論理演算モジュール
を用いて、前記デコードの結果に応じて演算を行う演算
手段と割り込み信号を入力すると、前記クロック信号供
給装置に低消費電力モード解除信号を出力する割り込み
制御手段とを有する。また、前記クロック信号供給装置
は、前記プロセッサの前記割り込み制御手段にクロック
信号を常時供給し、前記低消費電力モード指示信号を入
カすると、前記プログラムカウンタ、前記デコード手段
および前記演算手段へのクロック信号の供給を停止し、
低消費電力モード解除信号を入力すると、前記プログラ
ムカウンタ、前記デコード手段および前記演算手段への
クロック信号の供給を開始する。
Further, the arithmetic processing system of the present invention includes a clock signal supply device for supplying a clock signal, and an instruction execution divided into n (n ≧ 2) stages and sequentially performed.
An arithmetic processing system comprising: a processor that executes different stages of a plurality of continuous instructions in parallel based on a clock signal from the clock signal supply device to perform a pipeline process, wherein the processor includes A program counter that indicates an address of the external memory in which an instruction to be read is stored; and a decoder that decodes the read instruction and decodes the low power consumption mode instruction instruction to output the low power consumption mode instruction signal to the clock signal. Decoding means for outputting to the supply device;
When using an arithmetic operation module for performing an arithmetic operation and a logical operation module for performing a logical operation arranged in different regions on the substrate, an operation means for performing an operation in accordance with the result of the decoding and an interrupt signal are input, the clock signal Interrupt control means for outputting a low power consumption mode release signal to the supply device. Further, the clock signal supply device constantly supplies a clock signal to the interrupt control means of the processor, and when the low power consumption mode instruction signal is input, a clock signal to the program counter, the decode means, and the arithmetic means. Stop supplying the signal,
When the low power consumption mode release signal is input, supply of a clock signal to the program counter, the decoding means, and the arithmetic means is started.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態に係わる
プロセッサおよび演算処理システムについて説明する。
図1は、本実施形態のプロセッサ1および外部メモリ2
との接続関係を説明するための図である。図1に示すよ
うに、プロセッサ1は、命令バス3およびデータバス4
を介して外部メモリ2と接続されている。外部メモリ2
は、プロセッサ1で処理される命令およびデータを記憶
し、当該命令およびデータをそれぞれ命令バス3および
データバス4を介してプロセッサ1に供給する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a processor and an arithmetic processing system according to an embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 shows a processor 1 and an external memory 2 according to this embodiment.
FIG. 4 is a diagram for explaining a connection relationship with the STA. As shown in FIG. 1, the processor 1 includes an instruction bus 3 and a data bus 4
Is connected to the external memory 2 via the. External memory 2
Stores instructions and data processed by the processor 1 and supplies the instructions and data to the processor 1 via the instruction bus 3 and the data bus 4, respectively.

【0017】図2は、本実施形態の演算処理システムを
構成するプロセッサ1およびクロック信号供給装置とし
てのクロック信号供給回路40の構成図である。図2に
示すように、プロセッサ1は、汎用レジスタ群10、バ
イパスロジックモジュール11、ALUモジュール1
2、乗算モジュール13、除算モジュール14、プログ
ラムカウンタ15、アドレス演算モジュール16、命令
デコーダ17、制御レジスタ群18および割り込みコン
トローラ19を有する。ここで、割り込みコントローラ
19が、本発明の割り込み制御手段に対応している。
FIG. 2 is a configuration diagram of a processor 1 and a clock signal supply circuit 40 as a clock signal supply device that constitute the arithmetic processing system of the present embodiment. As shown in FIG. 2, the processor 1 includes a general-purpose register group 10, a bypass logic module 11, an ALU module 1
2, a multiplication module 13, a division module 14, a program counter 15, an address operation module 16, an instruction decoder 17, a control register group 18, and an interrupt controller 19. Here, the interrupt controller 19 corresponds to the interrupt control means of the present invention.

【0018】また、プロセッサ1は、後述するように、
常に動作しているクロック信号S53とスリープ命令の
実行の有無に応じて動作/停止が行われるクロック信号
S52の2つのクロック信号に基づいて動作する。クロ
ック信号S53,S52はクロック信号供給回路40か
ら入力される。プロセッサ1は、クロック信号S52を
入力すると、クロック信号に基づいて動作する割り込み
コントローラ19以外の全ての構成要素に当該入力した
クロック信号S52を供給する。一方、プロセッサ1
は、クロック信号S53を入力すると、当該クロック信
号S53を割り込みコントローラ19に対してのみ供給
し、割り込みコントローラ19のみを動作させる。
Further, as described later, the processor 1
It operates based on two clock signals, a clock signal S53 which is always operating and a clock signal S52 which is operated / stopped according to the execution of the sleep command. The clock signals S53 and S52 are input from the clock signal supply circuit 40. When receiving the clock signal S52, the processor 1 supplies the input clock signal S52 to all components other than the interrupt controller 19 that operates based on the clock signal. On the other hand, processor 1
Receives the clock signal S53, supplies the clock signal S53 only to the interrupt controller 19, and operates only the interrupt controller 19.

【0019】プロセッサ1は、動作周波数が54(MH
z)であり、1クロックサイクルの時間は、1/(54
×106 )(sec)である。プロセッサ1は、RIS
C型のプロセッサであり、16ビットの固定長命令を実
行し、汎用レジスタ群10の汎用レジスタに対してのロ
ード(読み出し)命令およびストア(書き込み)命令を
基本とするスタックマシーンアーキテクチャを採用して
いる。また、CISC型のプロセッサと同程度の多様な
分岐条件を持つ分岐命令を備えている。
The processor 1 has an operating frequency of 54 (MH)
z), and the time of one clock cycle is 1 / (54
× 10 6 ) (sec). Processor 1 is a RIS
A C-type processor that executes a 16-bit fixed-length instruction and employs a stack machine architecture based on a load (read) instruction and a store (write) instruction for a general-purpose register of the general-purpose register group 10. I have. It also has a branch instruction having various branch conditions similar to those of the CISC type processor.

【0020】汎用レジスタ群10には、32ビットの汎
用レジスタを32本備えている。バイパスロジックモジ
ュール11は、図3に示すように、命令実行が、IFス
テージ30、RFステージ31、EXステージ32、M
EMステージ33およびWBステージ34の順で命令パ
イプライン方式で行われる場合に、EXステージ32の
結果をMEMステージ33およびWBステージ34を介
さずに再びEXステージ32およびRFステージ31に
供給するバイパスと、MEMステージ33を終了したデ
ータをWBステージ34を介さずに再びRFステージ3
1に供給するバイパスとを提供する。バイパスロジック
モジュール11によれば、先の命令のEXステージの演
算結果を、後の命令のEXステージで使用する場合に
は、例えば、先の命令のEXステージで得られた演算結
果をWBステージでレジスタに書き込んでから後の命令
のRFステージでレジスタから読み出すのではなく、先
の命令のEXステージおよびMEMステージを終えた段
階の演算結果を、バイパスを使って、図1に示すALU
モジュール12、乗算モジュール13および除算モジュ
ール14に供給することで、後の命令のEXステージを
早いタイミングで実行できる。
The general-purpose register group 10 has 32 32-bit general-purpose registers. As shown in FIG. 3, the bypass logic module 11 executes the instruction execution in the IF stage 30, the RF stage 31, the EX stage 32, the M
When the instruction pipeline is performed in the order of the EM stage 33 and the WB stage 34, a bypass that supplies the result of the EX stage 32 to the EX stage 32 and the RF stage 31 again without passing through the MEM stage 33 and the WB stage 34; , The data that has passed through the MEM stage 33 is transferred to the RF stage 3 again without passing through the WB stage 34.
1 to provide a bypass. According to the bypass logic module 11, when the operation result of the EX stage of the previous instruction is used in the EX stage of the subsequent instruction, for example, the operation result obtained in the EX stage of the previous instruction is used in the WB stage. Instead of writing to the register and then reading from the register at the RF stage of the subsequent instruction, the ALU shown in FIG.
By supplying the module 12, the multiplication module 13, and the division module 14, the EX stage of the subsequent instruction can be executed at an early timing.

【0021】ALUモジュール12は、算術演算モジュ
ール12a、論埋演算モジュール12bおよびシフト演
算モジュール12cを有する。算術演算モジュール12
aは、数値データに対する加算を行う加算器、減算を行
う減算器、比較演算を行う比較演算器などを備えてい
る。論理演算モジュール12bは、非数値データに対す
る論理演算を行う論理演算器、ビット・フィールド操作
を行うビット・フィールド操作器、データ変換を行うデ
ータ変換器などを備えている。シフト演算モジュール1
2cは、算術シフト器および論理シフト器などを備えて
いる。乗算モジュール13は、乗算器を備えている。除
算モジュール14は、除算器を備えている。
The ALU module 12 has an arithmetic operation module 12a, a logical operation module 12b, and a shift operation module 12c. Arithmetic operation module 12
“a” includes an adder that performs addition to numerical data, a subtractor that performs subtraction, a comparison operation unit that performs a comparison operation, and the like. The logical operation module 12b includes a logical operation unit that performs a logical operation on non-numeric data, a bit field operation unit that performs a bit field operation, a data converter that performs data conversion, and the like. Shift operation module 1
2c includes an arithmetic shifter and a logical shifter. The multiplication module 13 includes a multiplier. The division module 14 includes a divider.

【0022】プロセッサ1では、算術演算モジュール1
2a、論理演算モジュール12b、シフト演算モジュー
ル12c、乗算モジュール13および除算モジュール1
4は、それぞれ個別に、例えばVeri1og−HDL
(Hardware Descpiption Language) などのハードウェア
記述言語を用いて設計プログラムを記述し、当該設計プ
ログラムをコンパイラを用いてコンパイルすることで自
動設計されている。従って、算術演算モジュール12
a、論理演算モジュール12b、シフト演算モジュール
12c、乗算モジュール13および除算モジュール14
は、基板上の異なる領域に相互に独立して配置されてい
る。このように、ハードウェア記述言語を用いて各モジ
ュールを個別に設計することで、各モジュール内の構成
要素を基板上に近接して配置でき、信号処理の高速化を
図ることができる。その結果、図3に示すEXステージ
に必要とされる時間を短縮し、1クロックサイクルの時
間を前述したように短縮することが可能になった。
In the processor 1, the arithmetic operation module 1
2a, logical operation module 12b, shift operation module 12c, multiplication module 13, and division module 1
4 are individually, for example, Verilog-HDL
(Hardware Description Language) or the like, a design program is described using a hardware description language, and the design program is automatically designed by compiling the program using a compiler. Therefore, the arithmetic operation module 12
a, logical operation module 12b, shift operation module 12c, multiplication module 13, and division module 14
Are arranged independently of each other in different regions on the substrate. In this way, by designing each module individually using the hardware description language, the components in each module can be arranged close to each other on the board, and the speed of signal processing can be increased. As a result, the time required for the EX stage shown in FIG. 3 can be reduced, and the time for one clock cycle can be reduced as described above.

【0023】プログラムカウンタ15は、次にフェッチ
する命令の図1に示す外部メモリ2上のアドレスを指し
示す。プログラムカウンタ15が指し示す外部メモリ2
のアドレスは、原則として、1クロックサイクル毎に、
所定の間隔で自動的にインクリメントされる。なお、プ
ログラムカウンタ15が指し示すアドレスの更新は、I
Fステージにおいて命令の読み出しを行う前に行われ
る。
The program counter 15 indicates the address of the next fetched instruction on the external memory 2 shown in FIG. External memory 2 pointed to by program counter 15
Address is, in principle, every clock cycle,
It is automatically incremented at predetermined intervals. The update of the address indicated by the program counter 15 is based on the I
This is performed before the instruction is read in the F stage.

【0024】アドレス演算モジュール16は、外部メモ
リ2上のアクセスを行うデータのアドレスを算出する。
当該アドレスは、アドレスのバイト境界に応じて、自動
インクリメント機能によって生成される。
The address operation module 16 calculates an address of data to be accessed on the external memory 2.
The address is generated by an automatic increment function according to a byte boundary of the address.

【0025】命令デコーダ17は、外部メモリ2から読
み出され命令バス上を伝送する命令をデコードして制御
信号を生成すると共に、命令パイプライン処理の制御を
統括して行う。なお、プロセッサ1は、図3に示すよう
に、IFステージ30、RFステージ31、EXステー
ジ32、MEMステージ33およびWBステージ34か
らなる5段命令パイプライン方式を採用している。ここ
で、IFステージ30、RFステージ31、EXステー
ジ32、MEMステージ33およびWBステージ34
が、それぞれ本発明の命令フェッチステージ、デコード
ステージ、演算ステージ、メモリアクセスステージおよ
びライトバックステージに対応している。
The instruction decoder 17 decodes an instruction read from the external memory 2 and transmitted on the instruction bus to generate a control signal, and controls the instruction pipeline processing. The processor 1 employs a five-stage instruction pipeline system including an IF stage 30, an RF stage 31, an EX stage 32, a MEM stage 33, and a WB stage 34, as shown in FIG. Here, IF stage 30, RF stage 31, EX stage 32, MEM stage 33 and WB stage 34
Correspond to the instruction fetch stage, the decode stage, the operation stage, the memory access stage, and the write back stage of the present invention, respectively.

【0026】各ステージの処理を簡単に説明すると、I
Fステージ30では、プログラムカウンタ15が指し示
す外部メモリ2上のアドレスを更新し、当該更新したア
ドレスから命令を読み込む(フェッチする)。RFステ
ージ31では、IFステージ30で読み込んだ命令のデ
コードを行い、必要に応じて、汎用レジスタ群10の汎
用(データ)レジスタからデータを読み出す。また、E
Xステージ32では、必要に応じて、RFステージ31
で汎用レジスタから読み出したデータを用いて、算術演
算モジュール12a、論理演算モジュール12bおよび
シフト演算モジュール12c、乗算モジュール13およ
び除算モジュール14の何れかにおいて演算を行う。M
EMステージ33では、必要に応じて外部メモリ2にア
クセスを行う。WBステージ34では、EXステージ3
2で演算が行われた場合に、当該演算の結果を汎用レジ
スタに書き込む。
The processing of each stage will be briefly described.
In the F stage 30, the address on the external memory 2 indicated by the program counter 15 is updated, and the instruction is read (fetched) from the updated address. The RF stage 31 decodes the instruction read by the IF stage 30, and reads data from the general-purpose (data) registers of the general-purpose register group 10 as necessary. Also, E
In the X stage 32, if necessary, the RF stage 31
The arithmetic operation module 12a, the logical operation module 12b, the shift operation module 12c, the multiplication module 13, and the division module 14 perform the operation using the data read from the general-purpose register. M
In the EM stage 33, the external memory 2 is accessed as needed. In the WB stage 34, the EX stage 3
When the operation is performed in step 2, the result of the operation is written to a general-purpose register.

【0027】また、命令デコーダ17は、スリープ命令
をデコードすると、スリープ信号S51をクロック信号
供給回路40に出力する。ここで、スリープ命令が本発
明の低消費電力指示命令に対応し、スリープ信号S51
が本発明の低消費電力モード指示信号に対応している。
Upon decoding the sleep command, the command decoder 17 outputs a sleep signal S51 to the clock signal supply circuit 40. Here, the sleep instruction corresponds to the low power consumption instruction instruction of the present invention, and the sleep signal S51
Corresponds to the low power consumption mode instruction signal of the present invention.

【0028】制御レジスタ群18は、割り込み制御およ
びデバック処理などに用いられる32ビットの10本の
制御レジスタを備えている。割り込みコントローラ19
は、プログラムカウンタ15が割り込み時に指し示すア
ドレスの外部メモリ2への退避や、スタックポインタの
操作などの割り込み制御を統括して行う。また、割り込
みコントローラ19は、割り込み信号S50を外部から
入力すると、当該割り込み信号S50の内容に応じて予
め決められた割り込み処理を行う。割り込みコントロー
ラ19は、割り込み信号S50が、スリープ命令の実行
による待機状態を解除するものである場合には、ウェイ
クアップ信号S54をクロック信号供給回路40に出力
する。ここで、ウェイクアップ信号S54が、本発明の
低消費電力モード解除信号に対応している。
The control register group 18 includes ten 32-bit control registers used for interrupt control and debugging. Interrupt controller 19
Performs overall control of interrupt control such as saving the address indicated by the program counter 15 at the time of an interrupt to the external memory 2 and operating a stack pointer. When the interrupt signal S50 is input from outside, the interrupt controller 19 performs a predetermined interrupt process according to the content of the interrupt signal S50. The interrupt controller 19 outputs the wake-up signal S54 to the clock signal supply circuit 40 when the interrupt signal S50 is to release the standby state by executing the sleep command. Here, the wake-up signal S54 corresponds to the low power consumption mode release signal of the present invention.

【0029】クロック信号供給回路40は、プロセッサ
1の命令デコーダ17からスリープ信号S51を入力し
ていない通常状態では、クロック信号S52およびS5
3の双方をプロセッサ1に供給する。また、クロック信
号供給回路40は、プロセッサ1の命令デコーダ17か
らスリープ信号S51を入力すると、割り込みコントロ
ーラ19からウェイクアップ信号S54を入力するま
で、クロック信号S52の供給を停止する。また、クロ
ック信号供給回路40は、割り込みコントローラ19か
ら、ウェイクアップ信号S54を入力すると、プロセッ
サ1にクロック信号S52の供給を再開する。
In a normal state in which the sleep signal S51 is not input from the instruction decoder 17 of the processor 1, the clock signal supply circuit 40 supplies clock signals S52 and S5.
3 are supplied to the processor 1. When the clock signal supply circuit 40 receives the sleep signal S51 from the instruction decoder 17 of the processor 1, the clock signal supply circuit 40 stops supplying the clock signal S52 until a wake-up signal S54 is input from the interrupt controller 19. When the clock signal supply circuit 40 receives the wake-up signal S54 from the interrupt controller 19, the clock signal supply circuit 40 restarts the supply of the clock signal S52 to the processor 1.

【0030】以下、プロセッサ1の動作について説明す
る。命令パイプライン処理の動作 図4は、プロセッサ1の命令パイプライン処理を説明す
るための図である。なお、IF、RF、EX、MEMお
よびWBステージにおける処理内容は、前述した通りで
ある。 クロックサイクル「1」:命令60のIFステージが行
われ、図2に示すプログラムカウンタ15によって指し
示される図1に示す外部メモリ2のアドレスがアドレス
「PC」に固定長「2」だけインクリメントされ、当該
アドレス「PC」から読み込まれた命令60が命令バス
に伝送される(フェッチされる)。
Hereinafter, the operation of the processor 1 will be described. Operation of Instruction Pipeline Processing FIG. 4 is a diagram for explaining instruction pipeline processing of the processor 1. The processing contents in the IF, RF, EX, MEM, and WB stages are as described above. Clock cycle "1": The IF stage of the instruction 60 is performed, and the address of the external memory 2 shown in FIG. 1 indicated by the program counter 15 shown in FIG. 2 is incremented by the fixed length "2" to the address "PC". The instruction 60 read from the address “PC” is transmitted (fetched) to the instruction bus.

【0031】クロックサイクル「2」:クロックサイク
ル「1」でフェッチされた命令60のRFステージが行
われ、当該命令60が命令デコーダ17でデコードされ
る。また、命令61のIFステージが行われ、プログラ
ムカウンタ15が指し示す外部メモリ2のアドレスがア
ドレス「PC+2」にインクリメントされ、当該アドレ
ス「PC+2」に記憶されている命令61がフェッチさ
れる。
Clock cycle “2”: The RF stage of the instruction 60 fetched in the clock cycle “1” is performed, and the instruction 60 is decoded by the instruction decoder 17. Further, the IF stage of the instruction 61 is performed, the address of the external memory 2 indicated by the program counter 15 is incremented to the address “PC + 2”, and the instruction 61 stored at the address “PC + 2” is fetched.

【0032】クロックサイクル「3」:命令60のEX
ステージおよび命令61のRFステージが行われる。ま
た、命令62のIFステージが行われ、プログラムカウ
ンタ15が指し示す外部メモリ2のアドレスがアドレス
「PC+4」にインクリメントされ、当該アドレス「P
C+4」に記憶されている命令62がフェッチされる。
Clock cycle "3": EX of instruction 60
The stage and the RF stage of instruction 61 are performed. Further, the IF stage of the instruction 62 is performed, the address of the external memory 2 indicated by the program counter 15 is incremented to the address “PC + 4”, and the address “P + 4” is set.
The instruction 62 stored in "C + 4" is fetched.

【0033】クロックサイクル「4」:命令60のME
Mステージ、命令61のEXステージおよび命令62の
RFステージが行われる。また、命令63のIFステー
ジが行われ、プログラムカウンタ15が指し示す外部メ
モリ2のアドレスがアドレス「PC+6」にインクリメ
ントされ、当該アドレス「PC+6」に記憶されている
命令63がフェッチされる。
Clock cycle "4": ME of instruction 60
The M stage, the EX stage of the instruction 61 and the RF stage of the instruction 62 are performed. Further, the IF stage of the instruction 63 is performed, the address of the external memory 2 indicated by the program counter 15 is incremented to the address “PC + 6”, and the instruction 63 stored at the address “PC + 6” is fetched.

【0034】クロックサイクル「5」:命令60のWB
ステージ、命令61のMEMステージ、命令62のEX
ステージおよび命令63のRFステージが行われる。ま
た、命令64のIFステージが行われ、プログラムカウ
ンタ15が指し示す外部メモリ2のアドレスがアドレス
「PC+8」にインクリメントされ、当該アドレス「P
C+8」に記憶されている命令64がフェッチされる。
Clock cycle "5": WB of instruction 60
Stage, MEM stage of instruction 61, EX of instruction 62
The stage and the RF stage of instruction 63 are performed. Further, the IF stage of the instruction 64 is performed, the address of the external memory 2 indicated by the program counter 15 is incremented to the address “PC + 8”, and the address “P + 8” is set.
The instruction 64 stored in "C + 8" is fetched.

【0035】クロックサイクル「6」:命令61のWB
ステージ、命令62のMEMステージ、命令63のEX
ステージおよび命令64のIFステージが行われる。
Clock cycle “6”: WB of instruction 61
Stage, MEM stage of instruction 62, EX of instruction 63
The stage and the IF stage of instruction 64 are performed.

【0036】クロックサイクル「7」:命令62のWB
ステージ、命令63のMEMステージおよび命令64の
EXステージが行われる。
Clock cycle "7": WB of instruction 62
The stage, the MEM stage of the instruction 63 and the EX stage of the instruction 64 are performed.

【0037】クロックサイクル「8」:命令63のWB
ステージおよび命令64のMEMステージが行われる。
Clock cycle "8": WB of instruction 63
The stage and the MEM stage of instruction 64 are performed.

【0038】クロックサイクル「9」:命令64のWB
ステージが行われる。
Clock cycle "9": WB of instruction 64
The stage takes place.

【0039】以上説明したように、プロセッサ1の5段
命令パイプライン処理では、クロックサイクル「5」で
命令60の実行が終了し、クロックサイクル「6」で命
令61の実行が終了し、クロックサイクル「7」で命令
62の実行が終了し、クロックサイクル「8」で命令6
3の実行が終了し、クロックサイクル「9」で命令64
の実行が終了する。従って、プロセッサ1によれば、1
命令の実行が、見かけ上1クロックサイクルで終了す
る。また、プロセッサ1によれば、前述したように、算
術演算モジュール12a、論理演算モジュール12b、
シフト演算モジュール12c、乗算モジュール13およ
び除算モジュール14を、ハードウェア記述言語および
当該言語のコンパイラを用いて各モジュール毎に個別設
計しているため、これらのモジュールを図2に示すよう
に、基板上の異なる領域に集積して配置できる。その結
果、各モジュールの実行時間を短縮でき、クロックサイ
クルを決定する上でのクリティカルパスとなる図3に示
すEXステージに必要とされる時間を短縮し、1クロッ
クサイクルの時間を、1/(54×106 )(sec)
に短縮できる。
As described above, in the five-stage instruction pipeline processing of the processor 1, the execution of the instruction 60 ends at the clock cycle "5", the execution of the instruction 61 ends at the clock cycle "6", and the clock cycle The execution of the instruction 62 is completed at “7”, and the instruction 6 is executed at the clock cycle “8”.
3 is completed, and in the clock cycle “9”, the instruction 64 is executed.
Execution is terminated. Therefore, according to the processor 1, 1
Execution of the instruction apparently ends in one clock cycle. Further, according to the processor 1, as described above, the arithmetic operation module 12a, the logical operation module 12b,
Since the shift operation module 12c, the multiplication module 13 and the division module 14 are individually designed for each module using a hardware description language and a compiler of the language, these modules are mounted on a board as shown in FIG. In different regions. As a result, the execution time of each module can be reduced, the time required for the EX stage shown in FIG. 3, which is a critical path for determining a clock cycle, is reduced, and the time of one clock cycle is reduced to 1 / ( 54 × 10 6 ) (sec)
Can be shortened to

【0040】スリープ命令を実行したときの動作 当該動作を説明する前提としては、プロセッサ1で実行
するプログラム中に、割り込み信号S50の入力待ちを
行う命令に続いてスリープ命令が記述されている。先
ず、割り込み信号S50の入力待ちを行う命令が、IF
ステージでフェッチされる。このとき、クロック信号供
給回路40からプロセッサ1にクロック信号S52,S
53が供給されている。
Operation When Executing Sleep Command As a premise for explaining the operation, a sleep instruction is described in a program executed by processor 1 after an instruction for waiting for input of interrupt signal S50. First, the instruction for waiting for the input of the interrupt signal S50 is issued by the IF
Fetched on stage. At this time, the clock signals S52 and S
53 are supplied.

【0041】次に、割り込み信号S50の入力待ちを行
う命令のRFステージが行われ、当該命令が命令デコー
ダ17によってデコードされる。これにより、プロセッ
サ1は、割り込み信号S50の入力待ち状態となる。ま
た、スリープ命令がIFステージでフェッチされる。次
に、命令デコーダ17において、スリープ命令のRFス
テージが行われ、命令デコーダ17からクロック信号供
給回路40にスリープ信号S51が出力される。これに
より、クロック信号供給回路40からプロセッサ1への
クロック信号S52の供給が停止され、クロック信号供
給回路40から割り込みコントローラ19に対してのみ
クロック信号S53が供給される。そのため、割り込み
コントローラ19のみが動作状態となり、プロセッサ1
内の割り込みコントローラ19以外の構成要素が停止状
態となる。
Next, the RF stage of the instruction for waiting for the input of the interrupt signal S50 is performed, and the instruction is decoded by the instruction decoder 17. As a result, the processor 1 enters a state of waiting for the input of the interrupt signal S50. Also, a sleep instruction is fetched in the IF stage. Next, the instruction decoder 17 performs an RF stage of a sleep instruction, and the instruction decoder 17 outputs a sleep signal S51 to the clock signal supply circuit 40. As a result, the supply of the clock signal S52 from the clock signal supply circuit 40 to the processor 1 is stopped, and the clock signal S53 is supplied only from the clock signal supply circuit 40 to the interrupt controller 19. Therefore, only the interrupt controller 19 is in the operating state, and the processor 1
The components other than the interrupt controller 19 are stopped.

【0042】次に、割り込みコントローラ19に割り込
み信号S50が入力されると、割り込みコントローラ1
9からクロック信号供給回路40にウェイクアップ信号
S54が出力される。ウェイクアップ信号S54がクロ
ック信号供給回路40に入力されると、クロック信号供
給回路40からプロセッサ1へクロック信号S52の供
給が開始される。これにより、クロック信号S52に基
づいて、プロセッサ1内の全ての構成要素が動作状態に
なる。
Next, when the interrupt signal S50 is input to the interrupt controller 19, the interrupt controller 1
9 outputs a wake-up signal S54 to the clock signal supply circuit 40. When the wake-up signal S54 is input to the clock signal supply circuit 40, the clock signal supply circuit 40 starts supplying the clock signal S52 to the processor 1. Thus, all the components in the processor 1 are activated based on the clock signal S52.

【0043】このように、プロセッサ1によれば、スリ
ープ命令を用いることで、割り込み信号S50の入力待
ちを行う待機状態になったときに、割り込みコントロー
ラ19以外の構成要素に対してのクロック信号の供給を
停止し、これらの構成要素の動作を停止させることがで
きる。その結果、プロセッサ1が割り込み信号S50の
入力待ち状態となったときの低消費電力化が図れる。電
力消費の削減量はプログラムの実行に応じた待機状態の
時間にもよるが、プロセッサ1によれば、従来のスリー
プ命令を用いない場合に比べて、消費電力を1/4程度
にすることができる。また、割り込みコントローラ19
に対しては、常にクロック信号S53が供給されるた
め、割り込み信号S50の入力に応じた処理を適切に実
行できる。
As described above, according to the processor 1, by using the sleep command, when the CPU 1 enters the standby state for waiting for the input of the interrupt signal S 50, the processor 1 outputs the clock signal to the components other than the interrupt controller 19. The supply can be stopped and the operation of these components can be stopped. As a result, low power consumption can be achieved when the processor 1 is in a state of waiting for the input of the interrupt signal S50. Although the amount of reduction in power consumption depends on the time of the standby state according to the execution of the program, the processor 1 can reduce the power consumption to about 1/4 as compared with the case where the conventional sleep instruction is not used. it can. Also, the interrupt controller 19
, The clock signal S53 is always supplied, so that the processing according to the input of the interrupt signal S50 can be appropriately performed.

【0044】本発明は上述した実施形態には限定されな
い。例えば、上述した実施形態では、本発明における
「n」が「5」の場合を例示したが、「n」は2以上で
あれば「5」以外であってもよい。すなわち、命令パイ
プライン処理の段数が5段には限定されない。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the embodiment described above, the case where “n” in the present invention is “5” is exemplified, but “n” may be other than “5” as long as “n” is 2 or more. That is, the number of stages of instruction pipeline processing is not limited to five.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のプロセッ
サによれば、命令パイプライン処理の演算ステージに必
要とされる時間を短縮でき、1クロックサイクルの時問
を短縮し、動作周波教の向上を図れる。また、本発明の
演算処理システムによれば、低消費電力化が図れる。
As described above, according to the processor of the present invention, the time required for the operation stage of the instruction pipeline processing can be shortened, the time of one clock cycle can be shortened, and the operating frequency can be reduced. Can be improved. Further, according to the arithmetic processing system of the present invention, low power consumption can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は、本発明の実施形態のプロセッサおよび
外部メモリとの接続関係を説明するための図である。
FIG. 1 is a diagram for explaining a connection relationship between a processor and an external memory according to an embodiment of the present invention;

【図2】図2は、図1に示すプロセッサの構成図であ
る。
FIG. 2 is a configuration diagram of a processor shown in FIG. 1;

【図3】図3は、図2に示すプロセッサの5段命令パイ
プライン処理およびバイパスロジックモジュールを説明
するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining a five-stage instruction pipeline processing and a bypass logic module of the processor shown in FIG. 2;

【図4】図4は、図2に示す5段命令パイプライン処理
の実行状態を説明するための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining an execution state of the five-stage instruction pipeline processing shown in FIG. 2;

【図5】図5は、一般的な5段命令パイプライン処理を
説明するための図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining general five-stage instruction pipeline processing;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…プロセッサ、2…外部メモリ、10…汎用レジスタ
群、11…バイパスロジックモジュール、12…ALU
モジュール、12a…算術演算モジュール、12b…論
理演算モジュール、12c…シフト演算モジュール、1
3…乗算モジュール、14…除算モジュール、15…プ
ログラムカウンタ、16…アドレス演算モジュール、1
7…命令デコーダ、18…制御レジスタ群、19…割り
込みコントローラ、40…クロック信号供給回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Processor, 2 ... External memory, 10 ... General-purpose register group, 11 ... Bypass logic module, 12 ... ALU
Module, 12a: arithmetic operation module, 12b: logical operation module, 12c: shift operation module, 1
3 Multiplication module, 14 Division module, 15 Program counter, 16 Address calculation module, 1
7 Instruction decoder, 18 Control register group, 19 Interrupt controller, 40 Clock signal supply circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阪本 幸弘 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 Fターム(参考) 5B013 AA11  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Yukihiro Sakamoto 6-35 Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo F-term in Sony Corporation (reference) 5B013 AA11

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】命令実行をn(n≧2)個のステージに分
割して順次に行い、連続した複数の命令の異なるステー
ジをクロック信号に基づいて並列に実行してパイプライ
ン処理を行うプロセッサにおいて、 算術演算を行う算術演算モジュールと、 論理演算を行う論理演算モジュールと が基板上の異なる領域に配置してあり、 前記算術演算および前記論理演算をそれぞれ前記クロッ
ク信号の1クロックサイクル内に実行するプロセッサ。
1. A processor for executing pipeline processing by dividing an instruction execution into n (n.gtoreq.2) stages and sequentially performing different stages of a plurality of continuous instructions in parallel based on a clock signal. Wherein an arithmetic operation module for performing an arithmetic operation and a logical operation module for performing a logical operation are arranged in different areas on a substrate, and the arithmetic operation and the logical operation are respectively performed within one clock cycle of the clock signal. Processor.
【請求項2】前記算術演算モジュールおよび論理演算モ
ジュールは、ハードウェア記述言語を用いて記述された
回路設計プログラムをコンパイラでコンパイルして行う
設計を相互に独立して行って配置されている請求項1に
記載のプロセッサ。
2. The arithmetic operation module and the logical operation module are arranged independently of each other by performing a design by compiling a circuit design program described using a hardware description language with a compiler. The processor according to claim 1.
【請求項3】乗算を行う乗算モジュールと、 除算を行う除算モジュールと、 シフト演算を行うシフト演算モジュールとをさらに有
し、 前記算術演算モジュールは、乗算、除算およびシフト演
算を除く算術演算を行い、 前記算術演算モジュールと、論理演算モジュールと、乗
算モジュールと、除算モジュールと、シフト演算モジュ
ールとが基板上の異なる領域に配置してあり、 前記算術演算、前記論理演算、前記乗算、前記除算およ
び前記シフト演算をそれぞれ前記クロック信号の1クロ
ックサイクル内に実行する請求項1に記載のプロセッ
サ。
3. A multiplication module for performing a multiplication, a division module for performing a division, and a shift operation module for performing a shift operation, wherein the arithmetic operation module performs an arithmetic operation excluding multiplication, division, and a shift operation. The arithmetic operation module, the logical operation module, the multiplication module, the division module, and the shift operation module are arranged in different areas on a substrate, and the arithmetic operation, the logical operation, the multiplication, the division, 2. The processor of claim 1, wherein each of the shift operations is performed within one clock cycle of the clock signal.
【請求項4】前記算術演算モジュール、論理演算モジュ
ール、乗算モジュール、除算モジュールおよびシフト演
算モジュールは、ハードウェア記述言語を用いて記述さ
れた回路設計プログラムをコンパイラでコンパイルして
行う設計を相互に独立して行って配置されている請求項
3に記載のプロセッサ。
4. The arithmetic operation module, the logical operation module, the multiplication module, the division module, and the shift operation module are independent from each other in design performed by compiling a circuit design program described using a hardware description language with a compiler. 4. The processor according to claim 3, wherein the processor is arranged to operate.
【請求項5】外部メモリから読み込もうとする命令が記
憶されている前記外部メモリのアドレスを指し示すプロ
グラムカウンタと、 前記読み込んだ命令をデコードするデコード手段と、 前記デコード手段のデコード結果に応じて、前記算術演
算モジュールおよび前記論理演算モジュールのうち一方
を選択して用いて演算を行う演算手段と、 データを記憶する複数のデータレジスタとを有し、 前記n個のステージは、 前記プログラムカウンタが指し示す前記外部メモリのア
ドレスから命令を読み込む命令フェッチステージと、 前記読み込んだ命令を前記デコード手段でデコードする
デコードステージと、 前記デコード手段のデコード結果に基づいて、必要に応
じて前記演算手段で演算を行う演算ステージと、 必要に応じて前記外部メモリにアクセスを行うメモリア
クセスステージと、 必要に応じて前記演算の結果を前記データレジスタに書
き込むライトバックステージとを少なくとも有するプロ
セッサ。
5. A program counter for indicating an address of the external memory in which an instruction to be read from an external memory is stored; a decoding unit for decoding the read instruction; An arithmetic unit for performing an arithmetic operation by selecting and using one of an arithmetic operation module and the logical operation module; and a plurality of data registers for storing data, wherein the n stages are configured such that: An instruction fetch stage for reading an instruction from an address in an external memory; a decode stage for decoding the read instruction by the decoding unit; and an operation for performing an operation by the operation unit as necessary based on a decoding result of the decoding unit. Stage and, if necessary, the external memory A memory access stage to be accessed, at least a processor and a write back stage for writing the result of the arithmetic operation as required to the data register.
【請求項6】クロック信号を供給するクロック信号供給
装置と、命令実行をn(n≧2)個のステージに分割し
て順次に行い、連続した複数の命令の異なるステージ
を、前記クロック信号供給装置からのクロック信号に基
づいて並列に実行してパイプライン処埋を行うプロセッ
サとを有する演算処理システムにおいて、 前記プロセッサは、 外部メモリから読み込もうとする命令が記憶されている
前記外部メモリのアドレスを指し示すプログラムカウン
タと、 前記読み込んだ命令をデコードし、低消費電力モード指
示命令をデコードしたときに、低消費電力モード指示信
号を前記クロック信号供給装置に出力するデコード手段
と、 基板上の異なる領域に配置された算術演算を行う算術演
算モジュールおよび論理演算を行う論理演算モジュール
を用いて、前記デコードの結果に応じて演算を行う演算
手段と割り込み信号を入力すると、前記クロック信号供
給装置に低消費電力モード解除信号を出力する割り込み
制御手段とを有し、 前記クロック信号供給装置は、 前記プロセッサの前記割り込み制御手段にクロック信号
を常時供給し、前記低消費電力モード指示信号を入力す
ると、前記プログラムカウンタ、前記デコード手段およ
び前記演算手段へのクロック信号の供給を停止し、低消
費電力モード解除信号を入力すると、前記プログラムカ
ウンタ、前記デコード手段および前記演算手段へのクロ
ック信号の供給を開始する演算処理システム。
6. A clock signal supply device for supplying a clock signal, and an instruction is divided into n (n.gtoreq.2) stages and sequentially executed, and different stages of a plurality of continuous instructions are supplied to the clock signal supply device. A processor for executing pipeline processing in parallel based on a clock signal from the device, wherein the processor reads an address of the external memory in which an instruction to be read from the external memory is stored. A program counter for pointing; a decoding means for decoding the read instruction and outputting a low power consumption mode instruction signal to the clock signal supply device when decoding the low power consumption mode instruction instruction; Arithmetic operation module for performing the arranged arithmetic operation and logical operation module for performing the logical operation And an interrupt control unit that outputs a low power consumption mode release signal to the clock signal supply device when an interrupt signal is input to the clock signal supply device. The apparatus, when constantly supplying a clock signal to the interrupt control unit of the processor and inputting the low power consumption mode instruction signal, stops supplying the clock signal to the program counter, the decoding unit and the arithmetic unit, An arithmetic processing system which starts supplying a clock signal to the program counter, the decoding means and the arithmetic means when a low power consumption mode release signal is input.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112835553A (en) * 2021-01-20 2021-05-25 深圳安捷丽新技术有限公司 Operation acceleration method and circuit of SSD (solid State drive) main control chip with high flexibility and low bandwidth

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