JP2501611B2 - マイクロ制御システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はマイクロ制御システムに係り、特に複数の処
理モジュールを並列的に制御するマイクロ制御システム
に関する。

〔従来の技術〕

複数の処理モジュールをマイクロ制御回路で制御する
従来の構成例を第４図及び第５図に示す。

第４図は水平形マイクロ制御システムを示し、1,2,3
は並列に配置された処理モジュール、４はマイクロ命令
バス（各モジュール専用パス）、５はパイプラインレジ
スタ、６はマイクロ命令格納メモリ、７はシーケンサ、
８はステータス入力である。こゝで、パイプラインレジ
スタ５、マイクロ命令格納メモリ６およびシーケンサ７
でマイクロ制御回路10を構成する。

ステータス入力８より動作開始が指定されると、シー
ケンサ７は実行すべきマイクロ命令のアドレスをマイク
ロ命令格納メモリ６に出力する。マイクロ命令格納メモ
リ６は指定されたアドレスに記憶されたマイクロ命令を
読出し、パイプラインレジスタ５に出力する。このマイ
クロ命令は各モジュール1,2,3ごとのフィールドに分か
れており、パイプラインレジスタ５上にはすべてのモジ
ュールの次クロックサイクルで実行すべきコマンドが並
列に設定される。この結果、パイプラインレジスタ５か
らは各処理モジュール1,2,3に対し、それぞれの動作条
件が専用パス４を介して通知され、各モジュール1,2,3
は通知されたコマンドに従って処理を実行する。一方、
パイプラインレジスタ５からシーケンサ７には、アドレ
ス更新条件のコマンドが通知され、シーケンサ７は通知
されたコマンドに従い、次のマイクロ命令アドレスを生
成する。

次に、第５図は逐次形マイクロ制御システムを示す。
第４図と異なる点は、マイクロ命令格納メモリ６から読
出されてパイプラインレジスタ５に設定される一つのマ
イクロ命令は、当該命令の行先を示すフィールドと実行
すべきコマンドのフィールドからなり、この種マイクロ
命令がバス４を介して各モジュール1,2,3に一つずつ送
られることである。即ち、第５図では、一つのマイクロ
命令が一つのモジュールの動作を指示し、従って、モジ
ュール数に等しい回数、マイクロ命令を送出する事によ
ってすべてのモジュールの動作を指示する事になる。

〔発明が解決しようとする課題〕

第４図の方式は、一つのマイクロ命令によってすべて
のモジュールの動作を同時に制御出来る利点があるが、
処理モジュールの数が増加するに従い、マイクロ命令の
ビット幅が大きくなってしまうことや、一つのモジュー
ルの動作を変更する場合にも他のモジュールに相当する
命令フィールドを消費してしまう問題がある。また、第
５図の方式は、マイクロ命令のビット幅が少なく、マイ
クロ命令格納メモリの利用効率が高い利点を有するが、
複数のモジュールを同時に制御出来ない問題がある。

本発明の目的は、複数のモジュールの動作を同時的に
制御出来、かつマイクロ命令のビット幅が小さく、マイ
クロ命令格納メモリの利用効率が高いマイクロ制御シス
テムを提供する事にある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明のマイクロ制御シス
テムにおいては、マイクロ制御回路と複数の各処理モジ
ュールとの間をマイクロ命令バスで共通接続すると共
に、マイクロ制御回路は、行先モジュールアドレス、当
該モジュール内の格納命令レジスタアドレス、及び当該
モジュールに設定すべきコマンドパラメータを含む第１
種のマイクロ命令と、コマンドの起動停止、命令レジス
タアドレス、及び当該マイクロ命令の対象となるモジュ
ール群を指定するパラメータを含む第２種のマイクロ命
令とを格納するメモリ手段と、該メモリ手段から、まず
第１種のマイクロ命令を対象となる処理モジュール毎に
順次読出し、マイクロ命令バスを介して各処理モジュー
ルに送信し、次に第２種のマイクロ命令を読出し、同じ
くマイクロ命令バスを介して各処理モジュールに送信す
る動作を繰返す制御手段とを備え、各処理モジュール
は、複数のマイクロ命令レジスタと、第１種のマイクロ
命令を受信した時、その行先モジュールアドレスが自身
のアドレスと一致すると、当該マイクロ命令の格納命令
レジスタアドレスで示されるマイクロ命令レジスタに当
該マイクロ命令のコマンドパラメータを書込む手段と、
第２種のマイクロ命令を受信した時、そのモジュール群
を指定するパラメータに自身が含まれていると、当該マ
イクロ命令の命令レジスタアドレスで示されるマイクロ
命令レジスタのコマンドパラメータを、当該マイクロ命
令の起動停止の指示に従って動作せしめる手段とを備え
ている。

〔作 用〕

第１種のマイクロ命令は各処理モジュール対応に個別
に用意され、第２種のマイクロ命令は各処理モジュール
に共通に用意される。マイクロ制御回路が第１種のマイ
クロ命令を順次送信することにより、各処理モジュール
に、当該モジュールに対応したコマンドパラメータが順
次設定される。制御対象の全ての処理モジュールにコマ
ンドが設定されると、マイクロ制御回路は第２種のマイ
クロ命令を送信する。この結果、各処理モジュールで
は、設定されているコマンドについて起動停止を一斉に
実行する。こゝで、起動を指示されると、処理モジュー
ルでのコマンドの実行は、次の第２種のマイクロ命令で
停止を指示されるまで継続する。この期間を利用し、マ
イクロ制御回路では、次の並列制御のため、再び第１種
のマイクロ命令を順次送信する。各処理モジュールは、
このマイクロ命令のコマンドパラメータを、現在実行中
のマイクロ命令レジスタとは別のレジスタに設定する。
これにより、マイクロ命令の設定と起動停止を並列に行
うことができ、マイクロ命令のビット幅が少ないにも関
わらず、第４図の水平形マイクロ制御方式に近い制御特
性を得ることが出来る。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例について図面により説明す
る。

第１図は本発明のマイクロ制御システムの一実施例の
ブロック図を示す。第１図中、1,2,3は並列に配置され
た処理モジュール、４は各モジュールと共通に接続され
たマイクロ命令バス、10は各モジュールを制御するマイ
クロ制御回路である。マイクロ制御回路10はパイプライ
ンレジスタ５、マイクロ命令格納メモリ６及びシーケン
サ７を具備する。８はステータス入力である。処理モジ
ュール１はマイクロ命令デコーダ11、二つのマイクロ命
令レジスタ12、演算ユニット13を具備する。14はモジュ
ールのデータ入出力端子である。なお、処理モジュール
2,3の構成も同様である。

第２図はマイクロ命令格納メモリ６に格納されるマイ
クロ命令の構成例を示す。メモリ６内のマイクロ命令群
は、マイクロ命令を各モジュールに設定するロード形の
マイクロ命令（第１種のマイクロ命令）Liと、各モジュ
ールに設定されたマイクロ命令の選択・起動・停止を指
示する実行形のマイクロ命令（第２種のマイクロ命令）
Eiとに大別される。ロード形マイクロ命令Liは各モジュ
ール毎に個別に用意され、実行形マイクロ命令Eiは各モ
ジュールに共通に用意される。

ロード形マイクロ命令Liは、ロード形という命令タイ
プを示すフィールドＴ、命令の行先モジュール（行先モ
ジュールアドレス）を示すフィールドＤ、命令を格納す
べきレジスタアドレスを示すフィールドＲ、モジュール
の処理条件を示すフィールドＰから構成されている。例
えばＴに１ビット、並列モジュール数が24であればＤに
５ビット、各モジュールのマイクロ命令レジスタ数が２
（第１図はこの実施例）であればＲに１ビットを付与
し、残りのフィールドをＰに割当てる。これにより、多
数のモジュールのマイクロ命令レジスタに限られたビッ
ト幅でマイクロ命令を設定する事が出来る。

実行形マイクロ命令Eiは、実行形という命令タイプを
示すフィールドＴ、マイクロレジスタアドレスを示すフ
ィールドＲ、マイクロ命令の起動停止を指示するフィー
ルドＥ、当該マイクロ命令が各モジュールの対象となる
か否かを示すビット列よりなるフィールドＭから構成さ
れている。例えばＴに１ビットを付与し、各モジュール
のマイクロ命令レジスタ数が２であればＲに１ビット、
Ｅに１ビットを付与し、並列モジュール数が24であれ
ば、残りのフィールドＭに各モジュール毎に１ビットの
24ビットを割当てる。これにより、すべてのモジュール
に設定されたマイクロ命令の起動停止又は命令レジスタ
の切替えを、限られたビット幅のマイクロ命令で同時に
制御する事が可能になる。

さて、ステータス入力８より動作開始が指示される
と、シーケンサ７はマイクロ命令アドレスをマイクロ命
令格納メモリ６に出力する。マイクロ命令格納メモリ６
は、シーケンサ７で指定されたアドレスに記憶されたマ
イクロ命令を読出し、パイプラインレジスタ５に格納す
る。このパイプラインレジスタ５のマイクロ命令はマイ
クロ命令バス４を介して全モジュール1,2,3に通知され
る。

マイクロ命令を受信した各モジュール1,2,3は次の様
に動作する。こゝでは、モジュール１を用いて説明す
る。マイクロ命令バス４より入力されたマイクロ命令は
デコーダ11によって解読される。デコーダ11内には自モ
ジュールのアドレス、例えばモジュール１であればアド
レスA1を保持している。もしマイクロ命令がロード形命
令Liであり、その行先モジュールを示すフィールドＤす
なわち行先モジュールアドレスが当該モジュール１のア
ドレスA1に一致する場合、当該マイクロ命令のコマンド
パラメータ（モジュール処理条件）Ｐを、当該マイクロ
命令のフィールドＲが示すマイクロ命令レジスタ12のい
ずれかのレジスタに書込む。もしマイクロ命令が実行形
命令Eiであり、当該マイクロ命令が各モジュールの対象
となるか否かを示すビット列フィールドＭの当該モジュ
ールビットがアクティブであれば、当該マイクロ命令の
フィールドＲが示すマイクロ命令レジスタ12の該当レジ
スタに設定されているコマンドに対し、当該マイクロ命
令の起動停止を指示するフィールドＥに従い、動作の起
動又は停止を指示する。起動の場合、マイクロ命令レジ
スタ12の該当レジスタよりコマンドが出力され、それが
演算ユニット13に供給され、演算種別の選択やデータ入
出力端子14の制御に利用される。

第３図は各クロックサイクルにおけるマイクロ命令バ
ス４上のマイクロ命令の変化と、各モジュールの実行状
態を示したものである。

まず最初にクロックサイクル０〜３でロード形のマイ
クロ命令Ｌがマイクロ命令バス４上に次々に出る。この
マイクロ命令のフィールドＰが指定されたモジュールの
指定されたマイクロ命令レジスタに順次格納される。第
３図では、各モジュールのレジスタ（０）側に格納され
るとしている。必要な全てのモジュールにマイクロ命令
のフィールドＰが設定されると、次にクロックサイクル
４で、実行形のマイクロ命令Ｅが出る。このマイクロ命
令Ｅは動作が必要となる全モジュールに対し、レジスタ
アドレスと起動を指示する。この結果、指定された全モ
ジュールは、指定されたマイクロ命令レジスタからフィ
ールドＰを出力して実行状態に遷移し、次の実行形のマ
イクロ命令が入力されるまで実行を継続する。通常の情
報処理の分野では、このような同種の処理を一定期間継
続するベクトル形の処理が多い。

この様な場合、一旦処理が開始されると、次の処理が
開始されるまでの間に一定期間のクロックサイクルを確
保する事ができる。このクロックサイクルを利用して次
の処理の為のマイクロ命令を、使用していない方のマイ
クロ命令レジスタに設定しておく事が出来る。第３図の
クロックサイクル7,8がこのケースに相当する。即ち、
クロックサイクル7,8では、モジュールn,2のレジスタ
（１）側に、マイクロ命令のフィールドＰが設定され
る。

最初の処理から次の処理に切替える場合には、実行形
のマイクロ命令によってマイクロ命令レジスタの切替え
を行えば良い。第３図のクロックサイクル９がこのケー
スに相当する。即ち、クロックサイクル９では、モジュ
ール2,nにおいてはレジスタ（１）側のマイクロ命令が
動作を開始する。

以下同様にして、マイクロ命令の設定と起動停止を並
列的に行う事が出来る。すなわち、マイクロ命令を各モ
ジュールにロードするオーバヘッドが命令実行と時間的
にオーバーラップできるので、マイクロ命令のビット幅
が少ないにも関わらず、水平形マイクロ制御方式に近い
制御特性を得ることが出来る。

〔発明の効果〕

以上説明したごとく、本発明によれば、複数モジュー
ルの効率的な実行制御を限られたマイクロ命令のビット
幅で行う事が出来、パラレルプロセッシングを用いる高
速信号処理装置の制御機構として最適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるマイクロ制御システムの一実施例
を示すブロック図、第２図はマイクロ命令格納メモリの
構成例を示す図、第３図は本発明によるマイクロ命令の
設定／実行シーケンスを説明する図、第４図及び第５図
は従来の構成例を示す図である。 1,2,3……処理モジュール、 ４……マイクロ命令、 ５……パイプラインレジスタ、 ６……マイクロ命令格納メモリ、 ７……マイクロ命令シーケンサ、 ８……ステータス入力、 10……マイクロ制御回路、 11……マイクロ命令デコーダ、 12……マイクロ命令レジスタ、 13……演算ユニット、 14……データ入出力端子。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の処理モジュールと、該処理モジュー
   ルを並列制御するマイクロ制御回路とからなるマイクロ
   制御システムにおいて、 マイクロ制御回路と各処理モジュールとの間を共通接続
   するマイクロ命令バスと、 マイクロ制御回路は、行先モジュールアドレス、当該モ
   ジュール内の格納命令レジスタアドレス、及び当該モジ
   ュールに設定すべきコマンドパラメータを含む第１種の
   マイクロ命令と、コマンドの起動停止、命令レジスタア
   ドレス、及び当該マイクロ命令の対象となるモジュール
   群を指定するパラメータを含む第２種のマイクロ命令と
   を格納するメモリ手段と、該メモリ手段から、まず第１
   種のマイクロ命令を対象となる処理モジュール毎に順次
   読出し、マイクロ命令バスを介して各処理モジュールに
   送信し、次に第２種のマイクロ命令を読出し、同じくマ
   イクロ命令バスを介して各処理モジュールに送信する動
   作を繰返す制御手段とを有し、 各処理モジュールは、複数のマイクロ命令レジスタと、
   第１種のマイクロ命令を受信した時、その行先モジュー
   ルアドレスが自身のアドレスに一致すると、当該マイク
   ロ命令の格納命令レジスタアドレスで示されるマイクロ
   命令レジスタに当該マイクロ命令のコマンドパラメータ
   を書込む手段と、第２種のマイクロ命令を受信した時、
   そのモジュール群を指定するパラメータに自身が含まれ
   ていると、当該マイクロ命令の命令レジスタアドレスで
   示されるマイクロ命令レジスタのコマンドパラメータ
   を、当該マイクロ命令の起動停止の指示に従って動作せ
   しめる手段とを有することを特徴とするマイクロ制御シ
   ステム。