JP2003058365A - 命令デコード装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 必要に応じて選択された命令デコードブロッ
クだけを動作させることができ、命令デコード回路全体
が動作することを回避するとともに、回路規模の縮小化
により、装置全体の消費電力を削減することができる命
令デコード装置を提供する。 【解決手段】 命令デコード回路を、特定の規則に従っ
て複数のデコードブロック２０６ａ、２０６ｂ、２０６
ｃに分割したデコードブロック群２０６とし、必要なデ
コードブロックにのみ命令データ２０１を入力し、不必
要なデコードブロックには命令データ２０１を入力しな
いようにして、不必要なデコードブロックの動作を停止
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＰＵ等の演算処
理装置がプログラムに従って各種処理を実行するため
に、その実行プログラムに含まれる命令データをデコー
ドしてその命令に対応する制御信号を出力する命令デコ
ード装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ＣＰＵ等の演算処理装置にお
いては、通常、ＣＰＵ等が命令プログラムに従って各種
処理を実行するために、その実行プログラムに含まれる
命令データをデコードして、命令データ１０１が示す命
令に対応した制御信号を出力する命令デコード装置が組
み込まれている。

【０００３】以上のような従来の命令デコード装置につ
いて、図面を参照しながら以下に説明する。図１は従来
の命令デコード装置の構成例を示すブロック図である。
図１に示すように、従来の命令デコード装置では、命令
データ１０１を一時保存する命令レジスタ１０２と、命
令デコード回路１０３から構成されており、命令レジス
タ１０２に一時保存された命令データ１０１が、命令デ
コード回路１０３に入力され、命令デコード回路１０３
でデコードされ、命令データ１０１が示す命令に対応す
る制御信号群１０４として出力されるようになってい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな従来の命令デコード装置では、各命令データ１０１
をデコードする全ての場合において、常に命令デコード
回路１０３としてその全体が動作するため、デコード対
象の命令データ１０１に対する当該デコードに関係がな
く動作の必要のない回路部分まで動作することになり、
電力を無駄に消費してしまう。

【０００５】そのような無駄な電力消費により、装置全
体としての消費電力が増大してしまうという問題点を有
していた。本発明は、上記従来の問題点を解決するもの
で、必要に応じて選択された命令デコードブロックだけ
を動作させることができ、命令デコード回路全体が動作
することを回避するとともに、回路規模の縮小化によ
り、装置全体の消費電力を削減することができる命令デ
コード装置を提供する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明の命令デコード装置は、各種制御処理を実行
するための実行プログラムに含まれる命令データをデコ
ードしてその命令に対応する制御信号を出力する命令デ
コード装置において、前記命令データを一時保存する命
令レジスタと、前記命令データをデコードする複数のデ
コードブロックと、前記デコードブロックの選択信号を
出力するデコードブロック選択回路と、前記デコードブ
ロック選択回路からの選択信号によって、前記複数のデ
コードブロックとの接続を開閉して、前記命令レジスタ
からの命令データの供給先を切り替えて選択するゲーテ
ィング回路と、前記デコードブロック選択回路からの選
択信号によって、前記デコードブロックからの出力を選
択するデコード出力選択回路とを備え、前記デコードブ
ロック選択回路からの選択信号によって、前記複数のデ
コードブロックのうち選択されないデコードブロックに
対しては前記ゲーティング回路の出力を遮断し、選択さ
れたデコードブロックに対しては、前記ゲーティング回
路を通じて、前記命令レジスタからの命令データを出力
し、前記選択された命令デコードブロックにのみ、前記
命令レジスタからの命令データを入力し、それ以外の命
令デコードブロックに対する前記命令データの入力を止
めて、前記選択により必要なデコードブロックのみ動作
させ、そのデコードブロックから前記デコード出力選択
回路を通じて前記制御信号を出力するよう構成したこと
を特徴とする。

【０００７】以上により、命令デコード回路を、プログ
ラムの特定の規則に従って分割したデコードブロック群
とすることにより、動作が必要なデコードブロックだけ
を選択して、動作の必要のないデコードブロックに対し
ては、データを入力せずに動作させないようにすること
ができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の命令デ
コード装置は、各種制御処理を実行するための実行プロ
グラムに含まれる命令データをデコードしてその命令に
対応する制御信号を出力する命令デコード装置におい
て、前記命令データを一時保存する命令レジスタと、前
記命令データをデコードする複数のデコードブロック
と、前記デコードブロックの選択信号を出力するデコー
ドブロック選択回路と、前記デコードブロック選択回路
からの選択信号によって、前記複数のデコードブロック
との接続を開閉して、前記命令レジスタからの命令デー
タの供給先を切り替えて選択するゲーティング回路と、
前記デコードブロック選択回路からの選択信号によっ
て、前記デコードブロックからの出力を選択するデコー
ド出力選択回路とを備え、前記デコードブロック選択回
路からの選択信号によって、前記複数のデコードブロッ
クのうち選択されないデコードブロックに対しては前記
ゲーティング回路の出力を遮断し、選択されたデコード
ブロックに対しては、前記ゲーティング回路を通じて、
前記命令レジスタからの命令データを出力し、前記選択
された命令デコードブロックにのみ、前記命令レジスタ
からの命令データを入力し、それ以外の命令デコードブ
ロックに対する前記命令データの入力を止めて、前記選
択により必要なデコードブロックのみ動作させ、そのデ
コードブロックから前記デコード出力選択回路を通じて
前記制御信号を出力するよう構成する。

【０００９】請求項２に記載の命令デコード装置は、請
求項１に記載の複数のデコードブロックを、実行プログ
ラムの命令データに対応する物理アドレスに従って分割
し、デコードする前記命令データの物理アドレスを指示
するプログラムカウンタによって、前記複数のデコード
ブロックから動作させるデコードブロックを選択するよ
う構成する。

【００１０】これらの構成によると、命令デコード回路
を、プログラムの物理アドレスに従って分割したデコー
ドブロック群とすることにより、動作が必要なデコード
ブロックだけを選択して、動作の必要のないデコードブ
ロックに対しては、データを入力せずに動作させないよ
うにする。

【００１１】請求項３に記載の命令デコード装置は、請
求項１に記載の複数のデコードブロックを、実行プログ
ラムの命令データによる機能に従って分割し、デコード
する前記命令データの機能によって、前記複数のデコー
ドブロックから動作させるデコードブロックを選択する
よう構成する。

【００１２】この構成によると、命令デコード回路を、
命令の機能ごとに分割したデコードブロック群とするこ
とにより、動作が必要な命令デコードブロックだけを選
択して、動作の必要のない命令デコードブロックに対し
ては、データを入力せずに動作させないようにするとと
もに、同一機能に利用される命令デコード回路を共通化
して、回路規模を縮小化する。

【００１３】以下、本発明の実施の形態を示す命令デコ
ード装置について、図面を参照しながら具体的に説明す
る。 （実施の形態１）本発明の実施の形態１の命令デコード
装置を説明する。

【００１４】図２は本実施の形態１の命令デコード装置
の構成を示すブロック図である。本実施の形態１の命令
デコード装置は、図２に示すように、命令レジスタ２０
３と、デコードブロック選択回路２０４と、ゲーティン
グ回路群２０５と、デコードブロック群２０６と、デコ
ードブロック出力選択回路２０８とから構成されてい
る。

【００１５】以上のように構成された命令デコード装置
について、その動作を図面を参照しながら以下に説明す
る。図３は本実施の形態１の命令デコード装置の動作を
説明するための命令一覧を示す概念図であり、デコード
されるすべての命令の一覧である。また、図４は本実施
の形態１の命令デコード装置の動作を示すデコードブロ
ックの領域分割の概念図である。

【００１６】デコードブロック群２０６は、実行される
プログラム中の物理アドレス領域ごとに、図４の分類に
したがって分割されている。命令レジスタ２０３には命
令データ２０１が一時保存される。デコードブロック選
択回路２０４には、実行プログラム中でデコードしよう
とする当該命令データに対応してプログラムカウンタに
格納されているアドレス値２０２が入力され、そのアド
レス値２０２によって、デコードブロック選択回路２０
４は、図４の分類に従って、領域Ａに含まれるアドレス
の命令を実行する場合は、動作させる第１デコードブロ
ック２０６ａを選択するための第１デコードブロック選
択信号２０４ａを出力し、領域Ｂに含まれるアドレスの
命令を実行する場合は、動作させる第２デコードブロッ
ク２０６ｂを選択するための第２デコードブロック選択
信号２０４ｂを出力し、領域Ｃに含まれるアドレスの命
令を実行する場合は、動作させる第３デコードブロック
２０６ｃを選択するための第３デコードブロック選択信
号２０４ｃを出力する。

【００１７】ゲーティング回路２０５ａには、命令レジ
スタ２０３からの命令データと第１デコードブロック選
択信号２０４ａが入力され、このゲーティング回路２０
５ａは、第１デコードブロック選択信号２０４ａがアク
ティブな場合のみ命令レジスタ２０３からの命令データ
を出力し、アクティブでない場合は出力しない。また、
ゲーティング回路２０５ｂには、命令レジスタ２０３か
らの命令データと第２デコードブロック選択信号２０４
ｂが入力され、このゲーティング回路２０５ｂは、第２
デコードブロック選択信号２０４ｂがアクティブな場合
のみ命令レジスタ２０３からの命令データを出力し、ア
クティブでない場合は出力しない。また、ゲーティング
回路２０５ｃには、命令レジスタ２０３からの命令デー
タと第３デコードブロック選択信号２０４ｃが入力さ
れ、このゲーティング回路２０５ｃは、第３デコードブ
ロック選択信号２０４ｃがアクティブな場合のみ命令レ
ジスタ２０３からの命令データを出力し、アクティブで
ない場合は出力しない。

【００１８】第１デコードブロック２０６ａには、ゲー
ティング回路２０５ａからの出力信号が入力され、第１
デコードブロック２０６ａから、デコードされた結果が
第１デコードブロック出力信号２０７ａとして出力され
る。また、第２デコードブロック２０６ｂには、ゲーテ
ィング回路２０５ｂからの出力信号が入力され、第２デ
コードブロック２０６ｂから、デコードされた結果が第
２デコードブロック出力信号２０７ｂとして出力され
る。また、第３デコードブロック２０６ｃには、ゲーテ
ィング回路２０５ｃからの出力信号が入力され、第３デ
コードブロック２０６ｃから、デコードされた結果が第
３デコードブロック出力信号２０７ｃとして出力され
る。

【００１９】デコードブロック出力選択回路２０８に
は、第１デコードブロック選択信号２０４ａ、第２デコ
ードブロック選択信号２０４ｂ、第３デコードブロック
選択２０４ｃと、第１デコードブロック出力信号２０７
ａ、第２デコードブロック出力信号２０７ｂ、第３デコ
ードブロック出力信号２０７ｃとが入力され、このデコ
ードブロック出力選択回路２０８は、第１デコードブロ
ック選択信号２０４ａがアクティブならば第１デコード
ブロック出力信号２０７ａを、第２デコードブロック選
択信号２０４ｂがアクティブならば第２デコードブロッ
ク出力信号２０７ｂを、第３デコードブロック選択信号
２０４ｃがアクティブならば第３デコードブロック出力
信号２０７ｃを、デコード結果として制御信号２０９を
出力する。

【００２０】以上のように、この実施の形態によれば、
デコードする命令データの物理アドレスによって命令デ
コードブロックを分割し、必要なデコードブロックのみ
に命令データを入力することによって、命令デコード回
路全体が動作することを回避することができ、装置全体
の消費電力を削減することができる。

【００２１】また、物理アドレスごとにデコードブロッ
クを分割することによって、使用されるデコードブロッ
クが頻繁に変わることによる無駄な回路の動作を避ける
ことができる。 （実施の形態２）本発明の実施の形態２の命令デコード
装置を説明する。

【００２２】図５は本実施の形態２の命令デコード装置
の構成を示すブロック図である。前述の実施の形態１に
おいては、命令の物理アドレスごとに命令デコード回路
を分割することから、複数のデコードブロックにデコー
ドする命令として同一の命令が重複することが起こり、
命令デコード装置全体としての回路規模が大きくなって
しまうことが起こる場合がある。

【００２３】一方、本実施の形態２の命令デコード装置
は、図５に示すように、命令レジスタ３０３と、デコー
ドブロック選択回路３０４と、ゲーティング回路群３０
５と、デコードブロック群３０６と、デコードブロック
出力選択回路３０８とから構成されている。

【００２４】以上のように構成された命令デコード装置
について、その動作を図面を参照しながら以下に説明す
る。図６は本実施の形態２の命令デコード装置の動作を
示すデコードブロックの命令群分割の概念図である。

【００２５】デコードブロック群３０６は、実行プログ
ラムの命令データ３０１による機能ごとに、図６の分類
にしたがって分割されている。命令レジスタ３０３には
実行される命令データ３０１が一時保存される。デコー
ドブロック選択回路３０４には、実行プログラム中でデ
コードするために命令レジスタ３０３に入力される命令
データ３０１と同一の命令データが入力され、その命令
データ３０１による機能の種類を示す値によって、デコ
ードブロック選択回路３０４は、図６の分類に従って、
命令群１に含まれる機能を有する命令内容を実行する場
合は、動作させる第１デコードブロック３０６ａを選択
するための第１デコードブロック選択信号３０４ａを出
力し、命令群２に含まれる機能を有する命令内容を実行
する場合は、動作させる第２デコードブロック３０６ｂ
を選択するための第２デコードブロック選択信号３０４
ｂを出力し、命令群３に含まれる機能を有する命令内容
を実行する場合は、動作させる第２デコードブロック３
０６ｃを選択するための第３デコードブロック選択信号
３０４ｃを出力する。

【００２６】ゲーティング回路３０５ａには、命令レジ
スタ３０３からの命令データと第１デコードブロック選
択信号３０４ａが入力され、このゲーティング回路３０
５ａは、第１デコードブロック選択信号３０４ａがアク
ティブな場合のみ命令レジスタ３０３からの命令データ
を出力し、アクティブでない場合は出力しない。また、
ゲーティング回路３０５ｂには、命令レジスタ３０３か
らの命令データと第２デコードブロック選択信号３０４
ｂが入力され、このゲーティング回路３０５ｂは、第２
デコードブロック選択信号３０４ｂがアクティブな場合
のみ命令レジスタ３０３からの命令データを出力し、ア
クティブでない場合は出力しない。また、ゲーティング
回路３０５ｃには、命令レジスタ３０３からの命令デー
タと第３デコードブロック選択信号３０４ｃが入力さ
れ、このゲーティング回路３０５ｃは、第３デコードブ
ロック選択信号３０４ｃがアクティブな場合のみ命令レ
ジスタ３０３からの命令データを出力し、アクティブで
ない場合は出力しない。

【００２７】第１デコードブロック３０６ａには、ゲー
ティング回路３０５ａからの出力信号が入力され、第１
デコードブロック３０６ａから、デコードされた結果が
第１デコードブロック出力信号３０７ａとして出力され
る。また、第２デコードブロック３０６ｂには、ゲーテ
ィング回路３０５ｂからの出力信号が入力され、第２デ
コードブロック３０６ｂから、デコードされた結果が第
２デコードブロック出力信号３０７ｂとして出力され
る。また、第３デコードブロック３０６ｃには、ゲーテ
ィング回路３０５ｃからの出力信号が入力され、第３デ
コードブロック３０６ｃから、デコードされた結果が第
３デコードブロック出力信号３０７ｃとして出力され
る。

【００２８】デコードブロック出力選択回路３０８に
は、第１デコードブロック選択信号３０４ａ、第２デコ
ードブロック選択信号３０４ｂ、第３デコードブロック
選択３０４ｃと、第１デコードブロック出力信号３０７
ａ、第２デコードブロック出力信号３０７ｂ、第３デコ
ードブロック出力信号３０７ｃとが入力され、このデコ
ードブロック出力選択回路３０８は、第１デコードブロ
ック選択信号３０４ａがアクティブならば第１デコード
ブロック出力信号３０７ａを、第２デコードブロック選
択信号３０４ｂがアクティブならば第２デコードブロッ
ク出力信号３０７ｂを、第３デコードブロック選択信号
３０４ｃがアクティブならば第３デコードブロック出力
信号３０７ｃを、デコード結果として制御信号３０９を
出力する。

【００２９】以上のようにこの実施の形態２によれば、
機能ごとに命令デコードを分割することによって、命令
デコード回路を共通化することができ、実施の形態１で
あげられている命令デコード装置よりも回路規模を削減
することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、命令デコ
ード回路を、プログラムの物理アドレスに従って分割し
たデコードブロック群とすることにより、動作が必要な
デコードブロックだけを選択して、動作の必要のないデ
コードブロックに対しては、データを入力せずに動作さ
せないようにすることができる。

【００３１】また、命令デコード回路を、命令の機能ご
とに分割したデコードブロック群とすることにより、動
作が必要な命令デコードブロックだけを選択して、動作
の必要のない命令デコードブロックに対しては、データ
を入力せずに動作させないようにするとともに、同一機
能に利用される命令デコード回路を共通化して、回路規
模を縮小化することができる。

【００３２】以上のため、必要に応じて選択された命令
デコードブロックだけを動作させることができ、命令デ
コード回路全体が動作することを回避するとともに、回
路規模の縮小化により、装置全体の消費電力を削減する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の命令デコード装置の構成を示すブロック
図

【図２】本発明の実施の形態１の命令デコード装置の構
成を示すブロック図

【図３】同実施の形態１の命令デコード装置の動作を説
明するための命令一覧を示す概念図

【図４】同実施の形態１の命令デコード装置の動作を示
すデコードブロックの領域分割の概念図

【図５】本発明の実施の形態２の命令デコード装置の構
成を示すブロック図

【図６】同実施の形態２の命令デコード装置の動作を示
すデコードブロックの命令群分割の概念図

【符号の説明】

２０１、３０１ 命令データ ２０２ （プログラムカウンタの）アドレス値 ２０３、３０３ 命令レジスタ ２０４、３０４ デコードブロック選択回路 ２０５、３０５ ゲーティング回路群 ２０６、３０６ デコードブロック群 ２０７、３０７ デコードブロック出力信号 ２０８、３０８ デコードブロック出力選択回路 ２０９、３０９ 制御信号

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各種制御処理を実行するための実行プロ
   グラムに含まれる命令データをデコードしてその命令に
   対応する制御信号を出力する命令デコード装置におい
   て、前記命令データを一時保存する命令レジスタと、前
   記命令データをデコードする複数のデコードブロック
   と、前記デコードブロックの選択信号を出力するデコー
   ドブロック選択回路と、前記デコードブロック選択回路
   からの選択信号によって、前記複数のデコードブロック
   との接続を開閉して、前記命令レジスタからの命令デー
   タの供給先を切り替えて選択するゲーティング回路と、
   前記デコードブロック選択回路からの選択信号によっ
   て、前記デコードブロックからの出力を選択するデコー
   ド出力選択回路とを備え、前記デコードブロック選択回
   路からの選択信号によって、前記複数のデコードブロッ
   クのうち選択されないデコードブロックに対しては前記
   ゲーティング回路の出力を遮断し、選択されたデコード
   ブロックに対しては、前記ゲーティング回路を通じて、
   前記命令レジスタからの命令データを出力し、前記選択
   された命令デコードブロックにのみ、前記命令レジスタ
   からの命令データを入力し、それ以外の命令デコードブ
   ロックに対する前記命令データの入力を止めて、前記選
   択により必要なデコードブロックのみ動作させ、そのデ
   コードブロックから前記デコード出力選択回路を通じて
   前記制御信号を出力するよう構成したことを特徴とする
   命令デコード装置。
2. 【請求項２】 複数のデコードブロックを、実行プログ
   ラムの命令データに対応する物理アドレスに従って分割
   し、デコードする前記命令データの物理アドレスを指示
   するプログラムカウンタによって、前記複数のデコード
   ブロックから動作させるデコードブロックを選択するよ
   う構成したことを特徴とする請求項１に記載の命令デコ
   ード装置。
3. 【請求項３】 複数のデコードブロックを、実行プログ
   ラムの命令データによる機能に従って分割し、デコード
   する前記命令データの機能によって、前記複数のデコー
   ドブロックから動作させるデコードブロックを選択する
   よう構成したことを特徴とする請求項１に記載の命令デ
   コード装置。