JP2559924B2 - プログラマブルコントローラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、メインプロセッサとは
別に命令実行専用のコプロセッサを設けたプログラマブ
ルコントローラに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、プログラマブルコントローラ
の処理速度を向上させることなどを目的として、図５に
示すように、従来から用いられている汎用のメインプロ
セッサ１１と並行動作する命令実行専用のコプロセッサ
２１を設けることが提案されている。コプロセッサ２１
としては、処理の高速化を図るために、縮小命令セット
プロセッサ（ＲＩＳＣプロセッサ）が用いられる。この
場合、ユーザ等により設計されてソースプログラムメモ
リ１２に格納されたシーケンスプログラムのソースコー
ドは、コンパイルされて縮小命令に変換された後にオブ
ジェクトプログラムメモリ２２に格納され、基本命令や
応用命令はオブジェクトプログラムメモリ２２に格納さ
れた縮小命令よりなるオブジェクトコードに基づいてコ
プロセッサ２１で実行される。ソースコードのコンパイ
ルは、システムメモリ１３に格納されたコンパイラを用
いてメインプロセッサ１１によって行われる。また、メ
インプロセッサ１１は、シーケンスプログラムの命令の
実行には用いられず、ソースコードのコンパイルのほ
か、インタフェース１４を通して行われる周辺装置の制
御や通信の制御に用いられる。メインプロセッサ１１と
コプロセッサ２１との間の通信はバスコントローラ１５
を介して行われる。ここに、メインプロセッサ１１のデ
ータバスは１６ビットであり、コプロセッサ２１のデー
タバスは、オブジェクトプログラムメモリ２２との間で
は３２ビット、データメモリ２３との間では１６ビット
になっている。バスコントローラ１５は、メインプロセ
ッサ１１の１６ビットのデータバスとコプロセッサ２１
の３２ビットのデータバスとを結合する機能を有してい
る。コプロセッサ２１の内部処理は３２ビットで行われ
るから、ＲＩＳＣプロセッサであることとあいまって命
令をメインプロセッサ１１よりも高速に実行できるので
ある。

【０００３】ソースコードとオブジェクトコードとの関
係は、図６のようになる。たとえば、ソースコードでは
３命令であって、各命令のワード数が２、４、４である
とき、縮小命令を用いたオブジェクトコードのワード数
は、ソースコードの各命令に対して、たとえば、３、
７、５などとなる。オブジェクトコードでは、１ワード
が１命令に対応するのであって、上述した例では、ソー
スコードで２ワードを用いる１命令が、オブジェクトコ
ードでは３命令などとなっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うに、ソースコードの１つの命令のワード数に対応した
オブジェクトコードのブロックを構成する命令コードの
ワード数とは異なるものであるから、次ような場合に問
題が生じるものである。まず、コプロセッサ２１での実
行中にエラーが発生してコプロセッサ２１が実行を中断
してメインプロセッサ１１に制御を受け渡したときや、
ブレーク命令によって実行を中断したときに、メインプ
ロセッサ１１では、ソースコードのどの命令で実行が中
断したのかが把握できないという問題がある。また、デ
バッグなどの際には、１ステップずつ実行して動作状態
を確認したい場合があり、動作状態を把握するという目
的に鑑みれば、ソースコードを１単位ずつ実行すること
が必要であるが、オブジェクトコードの何ワードがソー
スコードの１単位に対応するのかがわからないから、ソ
ースコードの１単位ずつの実行ができないという問題が
ある。

【０００５】上述したような問題があるから、ユーザが
ソースコードを見てデバッグしようとする際には、訂正
の必要な箇所をソースコードのプログラムの中から見つ
けるのが困難であるという問題がある。また、プログラ
ムの開発や編集を行う際であって、ソースコードのプロ
グラム中に命令の挿入や削除をするときに、オブジェク
トコードの対応する箇所がわからないから、ソースコー
ドの全プログラムをコンパイルしなおす必要が生じる。
すなわち、プログラムの修正と実行とを繰り返してプロ
グラムをデバッグする際に、修正から実行までにコンパ
イルに要する時間が多くなるから、デバッグに長時間を
要するという問題がある。

【０００６】本発明は上記問題点の解決を目的とするも
のであり、オブジェクトコードにソースコードの対応す
る箇所に関する情報を持たせることによって、ソースコ
ードとオブジェクトコードとの対応箇所の検出が短時間
で行えるようにしたプログラマブルコントローラを提供
しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明では、上記目的を
達成するために、シーケンスプログラムを実行する命令
実行専用のコプロセッサをメインプロセッサとは別に備
え、シーケンスプログラムのソースコードをソースプロ
グラムメモリに格納するとともに、メインプロセッサに
よってシーケンスプログラムのソースコードをコンパイ
ルして得たコプロセッサ用のオブジェクトコードをオブ
ジェクトプログラムメモリに格納したプログラマブルコ
ントローラにおいて、オブジェクトコードの各命令コー
ドには、ソースコードの各単位のワード数を設定するこ
とができるコード数フィールドと、ソースコードの各単
位に対応したオブジェクトコードのブロックの最後の命
令コードを示す終了位置指定フィールドとが設けられて
いて、ソースコードの各単位に対応するオブジェクトコ
ードのブロック内のコード数フィールドの合計値がその
ブロックに対応するソースコードの単位のワード数にな
るようにコード数フィールドの値が設定され、コプロセ
ッサは、コード数フィールドの値を積算する加算器と、
加算器の出力値を保持する一時レジスタと、終了位置指
定フィールドの値によりブロックの終了が示されると一
時レジスタの出力値を取り込むアドレスレジスタとを備
えているのである。

【０００８】

【作用】上記構成によれば、オブジェクトコードの命令
コードにソースコードの各単位を構成するワード数を格
納するコード数フィールドを設けて、オブジェクトコー
ドの実行時にソースコードの単位ごとのワード数を順次
加算してアドレスレジスタに格納しているので、コプロ
セッサによるオブジェクトコードの実行中に、ソースコ
ードのどの箇所に対応するオブジェクトコードを実行し
ているのかをアドレスレジスタの出力値によって知るこ
とができ、コプロセッサの実行停止時などに、ソースコ
ードのどの位置で実行が停止したのかを容易に知ること
ができるのである。また、逆にソースコードの指定箇所
が、オブジェクトコードのどの位置に対応するのかも容
易に知ることができるのである。その結果、デバッグや
編集などの際にソースコードとオブジェクトコードとの
アドレスの対応関係を容易に知ることができるのであ
る。

【０００９】

【実施例】コプロセッサ２１で用いる命令には、図３に
示すような４種類の形式がある。ここに、src1、src2、
dst1は、コプロセッサ２１の内部レジスタを指定するた
めのフィールドである。図３（ａ）は、オブジェクトプ
ログラムメモリ２２やデータメモリ２３と内部レジスタ
との間のデータの移動命令に対応するＭタイプと称する
形式の命令である。上位６ビットは命令コードフィール
ド（op-code)、次の３ビットは移動元を指定するソース
レジスタ指定フィールド(src1)、次の３ビットは移動先
を指定するディスティネーションレジスタ指定フィール
ド(dst1)、次の４ビットはソースコードとオブジェクト
コードとの対応関係を示すステータスタグコードを格納
するステータスタグフィールド（St) 、下位１６ビット
はメモリアドレスのオフセット値を格納するオフセット
フィールド（offset)になっている。ここに、移動元や
移動先が内部レジスタであれば指定された内部レジスタ
が移動元や移動先になり、移動元や移動先がオブジェク
トプログラムメモリ２２やデータメモリ２３であれば指
定された内部レジスタに格納されたデータが移動元や移
動先のアドレスになる。

【００１０】図３（ｂ）は、２個の内部レジスタに格納
された値の間での論理演算や算術演算の結果を他の内部
レジスタに格納するＲタイプと称する形式の命令であ
る。上位ビットから命令コードフィールド（op-code)に
６ビット、２個の被演算値がそれぞれ格納された２個の
内部レジスタを指定するソースレジスタ指定フィールド
(src1),(src2)に３ビットずつ、ステータスタグフィー
ルド（St) に４ビット、演算結果を格納する内部レジス
タを指定するディスティネーションレジスタ指定フィー
ルド(dst1)に３ビットを用いている。残りの下位１３ビ
ットはファンクションフィールド(function)として高機
能化などの目的で利用される空フィールドになってい
る。

【００１１】図３（ｃ）は、内部レジスタに格納された
値と、設定された値との間での論理演算や算術演算の結
果を他の内部レジスタに格納するＩタイプと称する形式
の命令である。この形式の命令では、Ｍタイプの形式の
命令のオフセットフィールドに代えて即値用フィールド
(immediate) を設けている点が形式上の相違点である。
この命令では、ソースレジスタ指定フィールド(src1)に
格納された値と即値用フィールド(immediate) に設定さ
れた値との間で、論理演算や算術演算が行われるのであ
る。したがって、演算すべき２つの値の一方が即値用フ
ィールド(immediate) に設定に格納される点を除けば、
Ｒタイプの命令と同様の処理を行うことになる。

【００１２】図３（ｄ）は、２個の内部レジスタに格納
された値の大小関係に応じてプログラムカウンタで設定
されたアドレスにジャンプしたり、１個の内部レジスタ
に格納されたアドレスにジャンプしたりするＪタイプと
称する形式の命令である。形式的には、Ｍタイプの形式
の命令のディスティネーションレジスタ指定フィールド
(dst1)に代えて、ソースレジスタ指定フィールド(src2)
を設けた形式になっている。すなわち、２個の内部レジ
スタを指定するソースレジスタ指定フィールド(src1),
(src2)に格納された値の大小関係を比較してプログムカ
ウンタで指定されたアドレスにジャンプしたり、いずれ
か一方のソースレジスタ指定フィールド(src1),(src2)
に格納された値をジャンプ先のアドレスとしてジャンプ
したりするのである。また、この形式の命令には無演算
命令も含まれる。

【００１３】上述したステータスタグフィールド（St)
は４ビットであって、図４に示すように、ソースコード
の１単位を構成するワード数を格納するための３ビット
のコード数フィールド(code)と、ソースコードの各単位
に対応したオブジェクトコードのブロックの最後の命令
コードの位置を示す１ビットの終了位置指定フィールド
(end) とを備えている。ソースコードの１単位が複数ワ
ードであって対応するオブジェクトコードのブロックが
複数ワードである場合に、コンパイラはソースコードの
１単位に対応するオブジェクトコードのブロックの先頭
の命令コードのコード数フィールド(code)に、ソースコ
ードの１単位のワード数を設定する。また、同一ブロッ
ク内の他の命令コードについてはコード数フィールド(c
ode)を０に設定する。ここに、コード数フィールド(cod
e)は、３ビットであるから最大数は７になるが、ソース
コードの１単位が８ワード以上である場合もある。この
場合には、ソースコードの１単位に対応したオブジェク
トコードのブロックの先頭の命令コードから順にコード
数フィールド(code)にワード数を設定し、同一ブロック
内の合計のワード数が、ソースコードの１単位のワード
数になるようにすればよい。たとえば、ソースコードの
１単位が１５ワードであれば、オブジェクトコードの対
応するブロックの命令コードのコード数フィールド(cod
e)は、ブロックの先頭の命令コードから順に、７、７、
１となる。

【００１４】一方、ソースコードの１単位に対応するブ
ロックの終了位置は、終了位置指定フィールド(end) の
内容により指定される。すなわち、終了位置指定フィー
ルド(end) が、「０」のときにはブロックの途中の命令
コードを示し、「１」のときには最終位置の命令コード
を示すのである。以上をまとめて、ソースコードとオブ
ジェクトコードの命令コードのステータスタグフィール
ド(St)の設定内容との対応関係の一例を示すと、表１の
ようになる。

【００１５】

【表１】

【００１６】オブジェクトコードの各命令コードに上述
のようなステータスタグフィールド(St)を設けたことに
より、コプロセッサ２１の内部に、図１のような構成を
設けてオブジェクトコードに対応するソースコードのア
ドレスを簡単に求めることができる。すなわち、命令の
実行が開始されると、各命令コードにおけるコード数フ
ィールド(code)に設定された値が加算器３１の前の出力
結果と順次積算される。加算器３１の出力結果は一時レ
ジスタ３２に格納され、次のコード数フィールド(code)
に設定された値に加算される。また、終了位置指定フィ
ールド(end) に対応する信号endはアンド回路３３にク
ロック信号clk とともに入力され、図２（ａ）のように
終了位置指定フィールド(end) が１になるとアンド回路
３３への入力はＨレベルになり、図２（ｃ）に示すよう
にアンド回路３３の出力はクロック信号clk （図２
（ｂ）参照）の立ち上がりに同期して立ち上がる。アン
ド回路３３の出力が立ち上がると、アドレスレジスタ３
４は一時レジスタ３２の出力値を読み込んで保持する。
すなわち、アドレスレジスタ３４は、ソースコードの命
令の１単位に対応したオブジェクトコードのブロックの
実行が終了した時点で、それまでに実行されたソースコ
ードの全ワード数を格納するのである。このようにし
て、ソースコードの１単位に対応するオブジェクトコー
ドのブロックの実行が終了すると、アドレスレジスタ３
４にはソースコードの対応するアドレスが格納されるこ
とになる。ここに、アドレスにオフセット値が設定され
ている場合には、アドレスレジスタ３４の出力値にオフ
セット値を加算すればよい。また、ソースコードは順次
実行されるのであって、分岐等は含まないものと仮定し
ている。

【００１７】以上のような手順で処理が進むと、オブジ
ェクトコードのアドレスと、ステータスタグフィールド
の内容と、一時レジスタ３２の出力値と、アドレスレジ
スタ３４の出力値とは、表２のような関係になる。した
がって、たとえば、オブジェクトコードの実行中にアド
レス１３で演算エラーが生じて実行が停止したり、ブレ
ーク命令によって実行が停止したりしたときには、アド
レスレジスタ３４の出力値は２２になるから、この出力
値によってソースコードのどの命令が実行されたときに
実行が停止したのかを知ることができるのである。

【００１８】

【表２】

【００１９】ところで、ユーザがソースコードの編集を
行う場合であって、挿入や削除を行うために、ソースコ
ードのアドレスによって挿入や削除の箇所を指定する場
合には次のような処理を行う。この場合には、ソースコ
ードにおいて挿入や削除を行う箇所のアドレスをターゲ
ットアドレスレジスタ３５に設定する。次に、オブジェ
クトコードの命令コードを先頭から順次読み込んで実行
時と同様に加算器３１によってコード数フィールド(cod
e)の設定値を順次積算する。また、オブジェクトコード
の命令コードの終了位置指定フィールド(end) が１にな
れば、アドレスレジスタ３４に一時レジスタ３２の出力
値を読み込む。ここまでは、オブジェクトコードの実行
時と同じである。アドレスレジスタ３４の出力値は、一
致検出回路３６においてターゲットアドレスレジスタ３
５に設定されたソースコードのアドレスと比較され、両
者が一致すると一致検出回路３６から一致信号が出力さ
れる。また、一致信号が出力された時点のオブジェクト
コードのアドレスに１を加えた値が、ソースコードに対
応したオブジェクトコードの求めるアドレスになる。た
とえば、表２において、ソースコードのターゲットアド
レスが２２であるとすれば、オブジェクトコードの対応
するアドレスが１２になった時点で一致信号が出力され
ることになる。そこで、１２に１を加えて１３とすれ
ば、ソースコードのターゲットアドレスに対応したオブ
ジェクトコードのアドレスになるのである。

【００２０】

【発明の効果】本発明は上述のように、オブジェクトコ
ードの命令コードにソースコードの各単位を構成するワ
ード数を格納するコード数フィールドを設けて、オブジ
ェクトコードの実行時にソースコードの単位ごとのワー
ド数を順次加算してアドレスレジスタに格納しているの
で、コプロセッサによるオブジェクトコードの実行中
に、ソースコードのどの箇所に対応するオブジェクトコ
ードを実行しているのかをアドレスレジスタの出力値に
よって知ることができ、コプロセッサの実行停止時など
に、ソースコードのどの位置で実行が停止したのかを容
易に知ることができるという利点を有するのである。ま
た、逆にソースコードの指定箇所が、オブジェクトコー
ドのどの位置に対応するのかも容易に知ることができる
とう効果がある。その結果、デバッグや編集などの際に
ソースコードとオブジェクトコードとのアドレスの対応
関係を容易に知ることができるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例を示す要部ブロック図である。

【図２】実施例の動作説明図である。

【図３】実施例に用いる命令コードの形式を示す説明図
である。

【図４】実施例に用いる命令コード中のステータスタグ
フィールドの構成例を示す説明図である。

【図５】本発明に係るプログラマブルコントローラのブ
ロック図である。

【図６】本発明に係るプログラマブルコントローラでの
ソースコードとオブジェクトコードとの関係の例を示す
説明図である。

【符号の説明】

３１ 加算器 ３２ 一時レジスタ ３３ アンド回路 ３４ アドレスレジスタ ３５ ターゲットアドレスレジスタ ３６ 一致検出回路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シーケンスプログラムを実行する命令実
   行専用のコプロセッサをメインプロセッサとは別に備
   え、シーケンスプログラムのソースコードをソースプロ
   グラムメモリに格納するとともに、メインプロセッサに
   よってシーケンスプログラムのソースコードをコンパイ
   ルして得たコプロセッサ用のオブジェクトコードをオブ
   ジェクトプログラムメモリに格納したプログラマブルコ
   ントローラにおいて、オブジェクトコードの各命令コー
   ドには、ソースコードの各単位のワード数を設定するこ
   とができるコード数フィールドと、ソースコードの各単
   位に対応したオブジェクトコードのブロックの最後の命
   令コードを示す終了位置指定フィールドとが設けられて
   いて、ソースコードの各単位に対応するオブジェクトコ
   ードのブロック内のコード数フィールドの合計値がその
   ブロックに対応するソースコードの単位のワード数にな
   るようにコード数フィールドの値が設定され、コプロセ
   ッサは、コード数フィールドの値を積算する加算器と、
   加算器の出力値を保持する一時レジスタと、終了位置指
   定フィールドの値によりブロックの終了が示されると一
   時レジスタの出力値を取り込むアドレスレジスタとを備
   えて成ることを特徴とするプログラマブルコントロー
   ラ。