JP2008191807A - プログラム実行装置及び電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】命令の実行に4つのサイクルが必要であり、命令の処理時間が長く掛かった。
【解決手段】入力データと出力データとの対応関係を規定するルックアップテーブルを記憶しているルックアップテーブル記憶部と、一の入力データ及び前記演算から一の出力データを求めるべき旨を指示する命令を含むプログラムを記憶しているプログラム記憶部と、(1)前記ルックアップテーブル記憶部内の前記ルックアップテーブルに、前記命令中の前記一の入力データを指定する第1のサイクルと、(2)前記ルックアップテーブルから当該一の入力データに対応する前記一の出力データの出力を受ける第2のサイクルとを有するプログラム実行部と、を含む。
【選択図】図1

Description

本発明は、マイクロプロセッサ(MPU:Micro Processing Unit)のようなプログラム実行部を有するプログラム実行装置及び当該プログラム実行装置を含む電子機器に関する。
従来のプログラム実行装置PE10は、図8に示されるように、レジスタreg0、reg1を有するMPU10aと、MPU20aと、前記MPU10aが実行すべきプログラム10cを記憶しているROM10bと、前記MPU20aが実行すべきプログラム20cを記憶しているROM20bと、プログラム10c、20cを実行するための作業領域であるRAM30とを含む。
RAM30は、図9に示されるように、各アドレス毎にデータを記憶しており、例えば、アドレス「0000」にデータ「14」を記憶しており、また、アドレス「0001」にデータ「32」を記憶している。
ROM10bに記憶されているプログラム10c、及び、ROM20bに記憶されているプログラム20cについては、例えば、プログラム10cは、図10に示されるように、命令9を含み、当該命令9は、M(0001)、即ち、RAM30のアドレス「0001」に記憶されているデータと、M(0003)、即ち、RAM30のアドレス(0003)に記憶されているデータとを加算し、その加算結果をM(M0005)、即ち、RAM30のアドレス「0005」に格納すべき旨を規定している。
MPU10aによるプログラム10c中の命令9の実行は、図11に示されるように、(1)フェッチ(fetch)、(2)デコード(decode)、(3)実行(execute)、(4)ライトバック(write back)の4つのサイクルからなる。
(1)フェッチでは、MPU10aは、図11に示されるように、RAM30のアドレス「0001」のデータである「32」をMPU10a内のレジスタreg0に転送し、かつ、RAM30のアドレス「0003」のデータである「54」をMPU10a内のレジスタreg1に転送する。
(2)デコードでは、MPU10aは、「+」(加算演算)をデコードする。
(3)実行では、MPU10aは、レジスタreg0内のデータ「32」及びレジスタreg1内のデータ「54」を加算し、当該加算の結果であるデータ「86」をレジスタreg0に一時的に格納する。
(4)ライトバックでは、MPU10aは、レジスタreg0内の前記データ「86」をRAM30のアドレス「0005」に格納する。
しかしながら、従来のプログラム実行装置PE10では、MPU10aが、上記したように、1つの命令9を実行するのに4つのサイクルを要することから、命令9の処理時間が長く掛かるという問題があった。
また、MPU10aが、図12に示されるように、プログラム10c中の他の命令である命令14、即ち、アドレス「0001」のデータとアドレス「0002」のデータとの乗算(演算1)の結果と、アドレス「0003」のデータとの加算(演算2)の結果をアドレス「0004」に格納する旨を指示する命令14を実行する場合であって、前記演算1を、当該演算1の実行の高速化及びMPU10a及びMPU20a間での負荷調整等を企図してMPU20aに実行させ、かつ、前記演算2をMPU10a自身が実行しようとするとき、図13に示されるように、MPU10aは、MPU20aが前記演算1の実行を終了するまで演算2の実行を待たなければならず、命令14の実行に関し、MPU10a及びMPU20a間で演算1、演算2の実行順序を調整しなければならないという問題があった。
本発明に係るプログラム実行装置は、上記した課題を解決すべく、
複数の入力データと当該複数の入力データについて演算を行った結果である複数の出力データとの間の複数の対応関係を規定するルックアップテーブルを記憶しているルックアップテーブル記憶部と、
一の入力データ及び前記演算から規定される、当該入力データについて前記演算を行った結果である一の出力データを求めるべき旨を指示する命令を含むプログラムを記憶しているプログラム記憶部と、
(1)前記ルックアップテーブル記憶部内の前記ルックアップテーブルに、前記命令中の前記一の入力データを指定する第1のサイクルと、(2)前記ルックアップテーブルから当該一の入力データに対応する前記一の出力データの出力を受ける第2のサイクルとを有するプログラム実行部と、を含む。
当該本発明に係るプログラム実行装置によれば、前記プログラム記憶部が、前記ルックアップテーブルを記憶していることにより、前記プログラム実行部は、前記一のデータに対応する前記一の入力データに対応する前記一の出力データを、前記第1のサイクル及び前記第2のサイクルという2つのサイクルで得ることから、前記一の出力データを4つのサイクルで得ていた従来のプログラム実行装置と比較して、前記命令の処理時間を短縮することが可能となる。
上記した本発明に係るプログラム実行装置では、前記ルックアップテーブル記憶部は、RAMからなる。
当該本発明に係るプログラム実行装置によれば、前記ルックアップテーブル記憶部が、RAMからなることにより、前記ルックアップテーブルの書き換えが可能となることから、当該ルックアップテーブルを経時的に更新することが可能となる。
上記した本発明に係るプログラム実行装置では、前記RAMは、強誘電体メモリからなる。
当該本発明に係るプログラム実行装置によれば、前記RAMが強誘電体メモリからなることにより、当該強誘電体メモリは、当該強誘電体メモリへの電力供給が遮断されても当該遮断の直前における前記ルックアップテーブルを記憶し続けることから、上記したルックアップテーブルの更新を、最初の時点からやり直すことなく、前記遮断の直前の時点から続行することが可能となる。
上記した本発明に係るプログラム実行装置では、前記ルックアップテーブル記憶部を複数持つことで、別々の演算処理を同時並列的に演算実行することができる機能を有する。
上記した本発明に係るプログラム実行装置では、前記ルックアップテーブル記憶部に設置されるテーブル値を、別途直接入力できる機能を別途プログラム実行部以外に備えており、適宜直接前記ルックアップテーブル記憶部のデーブル値を書き換えることができる機能を有する。
上記した本発明に係るプログラム実行装置では、前記ルックアップテーブル記憶部に設置されるテーブル値を、別途演算入力できる機能を別途プログラム実行部以外に備えており、適宜直接前記ルックアップテーブル記憶部のデーブル値を演算結果値に書き換えることができる機能を有する。
本発明に係る電子機器は、前記プログラム実行装置を含む。
本発明に係るプログラム実行装置の実施例について図面を参照して説明する。
《実施例1》
〈構成〉
図1は、実施例1のプログラム実行装置の構成を示す。実施例1のプログラム実行装置PE1は、図1に示されるように、MPU1aと、ROM1bと、記憶部2aと、RAM3とを含む。
MPU1aは、『プログラム実行部』であり、ROM1bに記憶されているプログラム1cを実行する。
ROM1bは、『プログラム記憶部』であり、図10及び図12に示される従来のROM10bと同様に、MPU1aが実行すべき、命令9及び命令14を含むプログラム1cを記憶している。
記憶部2aは、『ルックアップテーブル記憶部』であり、MPU1aが、プログラム1cを実行するときに参照すべきルックアップテーブル2bを記憶している。ルックアップテーブル2bは、図2に示されるように、「入力1」としての入力データの指定を受けるための入力1端、「入力2」としての入力データの指定を受けるための入力2端、「演算」の種類(加算、減算、乗算、除算等)の指定を受けるための演算端、及び、前記「入力1」として指定された入力データ及び「入力2」として指定された入力データに前記「演算」を行った結果である「出力」としての出力データを外部へ与えるための出力端を有する。
記憶部2aは、前記ルックアップテーブル2bの入力1端、入力2端、及び演算端に入力データ及び演算の種類の指定を受けると、当該ルックアップテーブル2b上で当該入力データ及び演算の種類により特定される出力データを出力端から出力する(第1のサイクル)。当該ルックアップテーブル2bの出力端に出力データが現れると、MPU1aは、当該出力データをRAM3に書き込む(第2のサイクル)。
RAM3は、MPU1aがプログラム1cを実行するための作業領域であり、図9に示される従来のRAM30と同様に、各アドレス毎にデータを記憶するために用いられ、より詳しくは、前記入力データ及び前記演算後の出力データを記憶するために用いられる。
〈動作〉
実施例1のプログラム実行装置の動作について説明する。説明及び理解を容易にすべく、RAM3が、図9に図示の各アドレスにデータを記憶しており、MPU1aが、図10に図示の命令9を実行することを想定する。
第1のサイクル:MPU1aは、プログラム10c中の命令9、すなわち、M(0001)+M(0003)→M(0005)について、図3(A)及び(B)に示されるように、RAM3のアドレス「0001」に記憶されているデータ「32」をルックアップテーブル2bの入力1端に指定し、RAM3のアドレス「0003」に記憶されているデータ「54」をルックアップテーブル2bの入力2端に指定し、かつ、加算演算「+」をルックアップテーブル2bの演算端に指定する。入力1端に「32」を指定され、入力2端に「54」を指定され、かつ、演算端に「+」を指定されると、ルックアップテーブル2bは、図3(A)に示されるように、加算の結果「86」を出力端に出力する。
第2のサイクル:MPU1aは、図3(A)、(B)に示されるように、ルックアップテーブル2bの出力端に出力されている加算の結果「86」をアドレス「0005」に転送することにより、加算の結果「86」を当該アドレス「0005」に書き込む。
〈効果〉
上述したように、実施例1のプログラム実行装置PE1では、記憶部2aが、図2に図示されたような、入力1と、入力2と、演算と、当該入力1及び当該入力2に当該演算を施した結果である出力との関係を規定するルックアップテーブル2bを記憶しており、MPU1aが、一の入力1、一の入力2、一の演算を含む命令9を、前記ルックアップテーブル2bを参照して実行することにより、当該命令9の実行を2つのサイクルで完了することから、図11に示されるような、命令9の実行を4つのサイクルで完了していた従来のプログラム実行装置PE10に比して、命令9の処理時間を短縮することが可能となる。
実施例1のプログラム実行装置PE1では、また、1つのMPU1aのみがプログラム1cを実行することにより、従来のような、2つのMPU10a、20aが1つのプログラム10cを協働して実行することを要しないことから、2つのMPU10a、20a間での演算の実行順序の調整等の煩雑さを回避することが可能となる。
《実施例2》
〈構成〉
図4は、実施例2のプログラム実行装置の構成を示す。実施例2のプログラム実行装置PE2は、例えば、変化する撮影の対象物(例えば、景色及び人物)の画像を処理(例えば、彩度及び明度の補正)すべく、図1に図示された実施例1のプログラム実行装置PE1と図4に図示された実施例2のプログラム実行装置PE2との比較から明らかなように、実施例1のプログラム実行装置PE1と同様に、MPU1a、ROM1b、プログラム1c、RAM3を含み、他方で、実施例1のプログラム実行装置PE1と異なり、記憶部2a及びルックアップテーブル2bに代えて、書き換え可能なメモリであるRAM4a及びルックアップテーブル4bを含む。
上記した対象物の変化の内容に対応させて、前記撮影した画像に施すべき処理の内容を変えるべく、即ち、命令9を実行した結果を変えるべく、RAM4aに記憶されているルックアップテーブル4bは、図5に示されるように、テーブルの内容(後述の「重み付け」の値)が相互に異なるルックアップテーブル4b(1)、ルックアップテーブル4b(2)、ルックアップテーブル4b(3)に、任意の順序で、または一定の順序(例えば、巡回的)で変遷する。
ルックアップテーブル4b(1)、(2)、(3)は、いずれも、入力1に重み付け1に施した結果と、入力2に重み付け2を施した結果との加算という「重み付け加算」を規定しており、より正確には、入力1と、入力2と、重み付け1と、重み付け2と、加算結果である出力との対応関係を規定している。ルックアップテーブル4b(1)、(2)、(3)は、相互間で、重み付け1の値及び重み付け2の値を異にし、重み付け1、重み付け2は、ルックアップテーブル4b(1)では、0.5、0.5であり、ルックアップテーブル4b(2)では、1.0、0であり、ルックアップテーブル4b(3)では、0、1.0である。
〈動作〉
実施例2のプログラム実行装置の動作について説明する。説明及び理解を容易にすべく、MPU1aが、加算「3+2」を規定する命令32(図示せず。)を、ルックアップテーブル4bを参照して実行することを想定する。
実施例2のプログラム実行装置PE2では、RAM4aは、例えば、初期時に、図5の(1)に示されるように、ルックアップテーブル4bとして、重み付け1=0.5、重み付け2=0.5であるルックアップテーブル4b(1)を記憶しており、MPU1aは、命令32を、当該ルックアップテーブル4b(1)を参照して実行し、その実行結果「2.5」を、前記対象物に施すべき処理内容として、前記対象物の画像に施す。
次に、MPU1aは、図5の(2)に示されるように、前記対象物の変化に合わせて、重み付け1を0.5から1.0に書き換え、かつ、重み付け2を0.5から0に書き換えることにより、ルックアップテーブル4b(1)をルックアップテーブル4b(2)に書き換え、その後で、上記したと同様に、命令32を、ルックアップテーブル4b(2)を参照して実行し、その実行結果「3」を前記対象物の画像に施す。
更に、MPU1aは、図5の(3)に示されるように、前記対象物の変化に合わせて、重み付け1を1から0に書き換え、かつ、重み付け2を0から1.0に書き換えることにより、ルックアップテーブル4b(2)をルックアップテーブル4b(3)に書き換えた後、上記したと同様に、命令32をルックアップテーブル4b(3)を参照して実行することにより、その実行結果「2」を前記対象物の画像に施す。
〈効果〉
上述したように、実施例2のプログラム実行装置PE2では、ルックアップテーブル4bが、撮影する対象物の変化に合わせて、ルックアップテーブル4b(1)、ルックアップテーブル4b(2)、及びルックアップテーブル4b(3)のいずれかに順次変遷することから、換言すれば、ルックアップテーブル4bが更新されることから、前記対象物の画像に施す処理の内容である、命令32の実行結果を、当該対象物の変化に対応させて変えることが可能となる。
《実施例3》
〈構成〉
図6は、実施例3のプログラム実行装置の構成を示す。実施例3のプログラム実行装置PE3は、図6に示されるように、実施例1、実施例2のプログラム実行装置PE1、PE2と同様に、MPU1a、ROM1b、プログラム1c、RAM3を含み、他方で、実施例1、実施例2のプログラム実行装置PE1、PE2と異なり、記憶部2a及びルックアップテーブル2b、並びに、RAM4a及びルックアップテーブル4bに代えて、不揮発性を有する強誘電体メモリであるFeRAM5a及びルックアップテーブル5bを含む。
FeRAM5aに記憶されているルックアップテーブル5bは、図7に示されるように、実施例2のルックアップテーブル4bと同様な重み付け加算であり、また、撮影する対象物の変化に合わせて、ルックアップテーブル5b(1)、ルックアップテーブル5b(2)、ルックアップテーブル5b(3)、ルックアップテーブル5b(4)、...と順次変遷する。これにより、MPU1aは、実施例2と同様に、同一の命令であっても、前記対象物の画像に施す処理内容である、当該命令の実行結果を変えることになる。
〈動作〉
実施例3のプログラム実行装置の動作について説明する。説明及び理解を容易にすべく、実施例2と同様に、MPU1aが、加算「3+2」を規定する命令32(図示せず。)を、ルックアップテーブル5bを参照して実行することを想定する。
実施例3のプログラム実行装置PE3では、FeRAM5aは、図7の(1)に示されるように、初期時には、ルックアップテーブル5bとして、重み付け1=0.5、重み付け2=0.5であるルックアップテーブル5b(1)を記憶しており、MPU1aは、命令32を、当該ルックアップテーブル5b(1)を参照して実行することにより、実行結果「2.5」を前記対象物の画像に施す。
次に、図7の(2)に示されるように、前記対象物の変化に合わせて、MPU1aは、重み付け1を0.5から0.6に書き換え、かつ、重み付け2を0.5から0.4に書き換えることにより、ルックアップテーブル5b(1)をルックアップテーブル5b(2)に書き換えた後、命令32を、当該ルックアップテーブル5b(2)を参照して実行することにより、実行結果「2.6」を前記対象物の画像に施す。
更に、図7の(3)に示されるように、前記対象物の変化に合わせて、MPU1aは、ルックアップテーブル5b(2)をルックアップテーブル5b(3)に書き換えた後、命令32を、当該ルックアップテーブル5b(3)を参照して実行することにより、実行結果「2.7」を前記対象物の画像に施す。
ここで、命令32をルックアップテーブル5b(3)の参照により実行することが完了した時点で、プログラム実行装置PE3の電源(電力供給)が不慮に遮断されたことを仮定すると、不揮発性を備えるFeRAM5aは、当該電源が遮断された直前に記憶していたルックアップテーブル5b(3)を記憶し続ける。この結果、図7の(4)に示されるように、再開時には、即ち、電源が復旧した後には、MPU1aは、命令32を、初期時のルックアップテーブル5b(1)を参照するのではなく、電源遮断直前のルックアップテーブル5b(3)を参照して実行することができる。
更に、MPU1aは、再開時のルックアップテーブル5b(3)に基づき、かつ、その後の前記撮影する対象物の変化に応じて、ルックアップアップテーブル5b(4)へと更新することができる。
また、複数のルックアップテーブルを用意しておくことで、対象物の変化に応じて、適切なルックアップアップテーブル自体を選択できるので、一度の複数の参照が可能となり、複数演算を同時に処理することも可能となる。
〈効果〉
上記したように、実施例3のプログラム実行装置PE3では、MPU1aが命令32を実行するときに参照すべきルックアップテーブル5bが、不揮発性を有するFeRAM5aに記憶されていることから、プログラム実行装置PE3の電源が不測に遮断される等の、FeRAM5aへの電力供給が途絶えても、電源遮断直前のルックアップテーブル5b(3)が記憶され続けられることから、電源が復旧した再開時には、MPU1aは、初期時に後戻りして当該初期時のルックアップテーブル5b(1)ではなく、書き換えの更新が進んでいるルックアップテーブル5b(3)を参照してプログラム1cを実行することが可能となり、更には、当該ルックアップテーブル5b(3)及びその後の前記対象物の変化に合わせて、ルックアップテーブル5b(4)へとルックアップテーブル5bの更新を迅速に進めることが可能となる。また、複数のルックアップテーブル参照を組み合わせて更新することもできるため、同時に複数実行することで、異なる複数の同様な効果を得る事もできる。
《実施例4》
本発明に係るプログラム実行装置を含む電子機器について説明する。実施例の電子機器は、実施例1〜3のプログラム実行装置PE1〜PE3のうちの一つを含み、例えば、コンピュータ、携帯電話、デジタルカメラ、デジタルTV機器、自動車、ロボット、制御機器等である。当該電子機器では、上記したMPU1aが、当該電子機器が行うべき処理(例えば、情報処理、通信処理、画像処理)を規定するプログラム1c中の命令を、上記したと同様にして、記憶部2aに記憶されているルックアップテーブル2b、RAM4aに記憶されているルックアップテーブル4b、又はFeRAM5aに記憶されているルックアップテーブル5bを参照して実行することにより、上記したと同様な効果を得ることができる。
実施例1のプログラム実行装置の構成を示す図。 実施例1のルックアップテーブルの内容を示す図。 実施例1のプログラム実行装置の動作を示す図。 実施例2のプログラム実行装置の構成を示す図。 実施例2のルックアップテーブルの変遷を示す図。 実施例3のプログラム実行装置の構成を示す図。 実施例3のルックアップテーブルの更新を示す図。 従来のプログラム実行装置の構成を示す図。 従来のRAMの内容を示す図。 従来のプログラムの内容を示す図。 従来のプログラムを実行するサイクルを示す図。 従来の他のプログラムの内容を示す図。 従来の他のプログラムの実行を示す図。
符号の説明
PE1…プログラム実行装置、1a…MPU、1b…ROM、1c…プログラム、2a…記憶部、2b…ルックアップテーブル、3…RAM。

Claims (7)

  1. 複数の入力データと当該複数の入力データについて演算を行った結果である複数の出力データとの間の複数の対応関係を規定するルックアップテーブルを記憶しているルックアップテーブル記憶部と、
    一の入力データ及び前記演算から規定される、当該入力データについて前記演算を行った結果である一の出力データを求めるべき旨を指示する命令を含むプログラムを記憶しているプログラム記憶部と、
    (1)前記ルックアップテーブル記憶部内の前記ルックアップテーブルに、前記命令中の前記一の入力データを指定する第1のサイクルと、(2)前記ルックアップテーブルから当該一の入力データに対応する前記一の出力データの出力を受ける第2のサイクルとを有するプログラム実行部と、を含むことを特徴とするプログラム実行装置。
  2. 前記ルックアップテーブル記憶部は、RAMからなることを特徴とする請求項1記載のプログラム実行装置。
  3. 前記RAMは、強誘電体メモリからなることを特徴とする請求項2記載のプログラム実行装置。
  4. 前記ルックアップテーブル記憶部を複数持つことで、別々の演算処理を同時並列的に演算実行することができる機能を有することを特徴とする請求項1記載のプログラム実行装置。
  5. 前記ルックアップテーブル記憶部に設置されるテーブル値を、別途直接入力できる機能を別途プログラム実行部以外に備えており、適宜直接前記ルックアップテーブル記憶部のデーブル値を書き換えることができる機能を有することを特徴とする請求項1記載のプログラム実行装置。
  6. 前記ルックアップテーブル記憶部に設置されるテーブル値を、別途演算入力できる機能を別途プログラム実行部以外に備えており、適宜直接前記ルックアップテーブル記憶部のデーブル値を演算結果値に書き換えることができる機能を有することを特徴とする請求項1記載のプログラム実行装置。
  7. 請求項1〜請求項6記載のプログラム実行装置を含むことを特徴とする電子機器。
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