JP2563557Y2 - ビット演算処理装置 - Google Patents

ビット演算処理装置

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JP2563557Y2
JP2563557Y2 JP1080692U JP1080692U JP2563557Y2 JP 2563557 Y2 JP2563557 Y2 JP 2563557Y2 JP 1080692 U JP1080692 U JP 1080692U JP 1080692 U JP1080692 U JP 1080692U JP 2563557 Y2 JP2563557 Y2 JP 2563557Y2
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JP1080692U
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泰紀 河田
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Yokogawa Electric Corp
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Yokogawa Electric Corp
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は、ラダー・プログラムを
実行するプログラマブル・コントローラに設けられるビ
ット演算処理装置に関し、詳しくは、ビット演算処理を
高速化してスキャン・タイムを向上するように改善する
ものである。
【0002】
【従来の技術】ファクトリー・オートメーション関連の
制御分野等においては、きめ細かい制御、タクト・タイ
ムの短縮等が要求され、プログラマブル・コントローラ
の動作速度の高速化が進んでいる。特に、プログラマブ
ル・コントローラに設けられ、コンパイルされたラダー
・プログラムについて、ビット演算処理を実行するビッ
ト演算処理装置の処理速度は、処理ビット幅の拡張、ク
ロック周波数の増加、高速メモリの採用、ASIC技術
の利用等により、着実に進歩してきている。
【0003】プログラマブル・コントローラで処理され
る一般的なラダー・プログラムは、例えば図6のような
ものである。このようなラダー・プログラムは、通常、
プログラマブル・コントローラ内に設置されるビット演
算処理装置で実行される。実際には、ラダー・プログラ
ムはコンパイルされ、図7のようなニーモニック表現さ
れた後、ビット演算処理される。更に、この中の各々の
プログラム命令につき、その命令コードは図8のように
構成される。即ち、図7における1行のプログラム命令
は1ワード(16ビット)で構成され、OPコード、オ
プション・コードI、ビット・フィールドAから構成さ
れる。そして、オプション・コードIには、”AND”
命令、”OR”命令等がコードとして設定され、ビット
・フィールドAには、データRAM等に格納されて処理
に必要なリレー・データ(入出力接点データ)1個を読
み出すためのアドレスが設定される。
【0004】
【考案が解決しようとする課題】従来の装置において
は、例えば、図7のようなプログラム命令列は、ステッ
プ数は計16ステップ、その処理速度は計19クロック
(OUT命令は2クロック速度、それ以外の命令は1ク
ロック速度)であり、最近、種々のデバイスは進歩して
きているが、装置全体の処理速度は、結局、プログラム
命令列処理の際のリレー・データ及びプログラム命令列
等を格納するメモリのリード/ライト・サイクルの速度
により制限されることになる。メモリには、きわめて高
速なものも存在するが、価格が高い、消費電流が多い
(プログラマブル・コントローラでは、通常、電池バッ
ク・アップが必要)等のため、プログラマブル・コント
ローラに、このような高速メモリを用いるのは現実的で
はない。
【0005】本考案は、このような問題を解決すること
を課題とし、ビット演算処理を短縮化し、高速なビット
演算処理装置を実現することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
る本考案は、ラダー・プログラムをコンパイルし、その
コンパイル結果についてビット演算処理をするビット演
算処理装置において、使用頻度の高い複数のリレー・デ
ータを一度に読み込むようにプログラム命令に対応する
命令コード内のビット・フィールドにそのアドレス情報
を設定するとともに既に読み込まれている前記リレー・
データを使用する複数のプログラム命令を1個のプログ
ラム命令に圧縮するコンパイル手段と、前記リレー・デ
ータを格納するデータ・レジスタ・アレイと、前記デー
タ・レジスタ・アレイに格納された前記リレー・データ
を選択出力するマルチプレクサと、前記プログラム命令
及び前記マルチプレクサで選択されたリレー・データに
従ってビット演算を行う演算部と、前記プログラム命令
を読み出し前記マルチプレクサを制御するとともに前記
プログラム命令の読み出し速度及び前記リレー・データ
の読み書き速度の整数倍の動作速度を前記演算部に指定
するコントローラとを備えるビット演算処理装置であ
る。
【0007】
【作用】本考案のビット演算処理装置は、使用頻度の高
いリレー・データを一度に読み込むように命令コード内
のビット・フィールドにそのアドレス情報を設定すると
ともに、既に読み込まれているリレー・データを使用す
る複数のプログラム命令を1個のプログラム命令に圧縮
したものを使用し、プログラム命令の読み出し速度及び
リレー・データの読み書き速度の整数倍の動作速度によ
り、演算を実行する。
【0008】
【実施例】以下、図面を用いて本考案を詳細に説明す
る。ここで、本願出願人は、先に、特願平3−1146
65号「ビット演算処理装置」を出願しており、本考案
は当該出願に関連するものであるので、本考案実施例の
説明に移る前に当該出願にかかる発明について簡単に説
明する。当該出願にかかる発明は、一連のリレー・デー
タを後述するデータ・レジスタ・アレイに一度に取り込
み、複数の命令を一つにまとめた圧縮命令により、この
データ・レジスタ・アレイを直接読み出してビット演算
処理する方式であり、本考案も同様の方式を採用したも
のである。当該方式を図3、図4を用いて説明する。は
じめに、図6のようなラダー・プログラムをコンパイル
する際、図3に示すようなプログラム命令列にコンパイ
ルする。即ち、複数の命令を一つの命令とする圧縮命令
を新たな命令コード”MUL”として定義し、第5行目
のプログラム命令”MUL (AND I02)(LD
Y01)(AND X03)(ORLD)(AND
I04)”、第7行目のプログラム命令”MUL (L
D X01)(OR I06)(OR I07)(OR
I08)(OR I09)”を設定する。そして、通
常のプログラム命令については、図4のように、オプシ
ョン・コードI部にデスティネーション・アドレスD
(d1,d2;2ビット)を設定する。ビット・フィー
ルドA’はデータRAMに格納されるリレー・データの
アドレス領域である一方、デスティネーション・アドレ
スDはデータ・レジスタ・アレイにおける、複数の一連
のリレー・データの格納先アドレスである。第5行目の
命令コードは図5のように3ワード構成で、OPコー
ド、オプション・コードの後に、第1命令”AND I
02”,第2命令”LD Y01”,第3命令”AND
X03”,第4命令”ORLD”,第5命令”AND
I04”が、データ・レジスタ・アレイに対するレジ
スタ・アドレスraを含んで設定される。この例では、
第3ワード目は空きとする。圧縮命令が設定される第7
行目の命令コードについても同様の構成である。
【0009】以上のような命令コードを受ける本考案の
ビット演算処理装置の構成ブロック図を図1に表す。こ
の図において、本考案のビット演算処理装置100は、
リレー・データを記憶するデータRAMmから外部デー
タ・バスDBを介して複数のリレー・データを格納する
データ・レジスタ・アレイ1、このデータ・レジスタ・
アレイ1に格納されたリレー・データ(ビット・デー
タ)を選択出力するマルチプレクサ2、このマルチプレ
クサ2から出力されたビット・データを演算処理する演
算部ALU3、ラダー・プログラムを上記のような圧縮
命令を含むプログラム命令列に変換するコンパイル手段
4、プログラム命令列からの命令コードを一旦格納する
命令レジスタ5、命令レジスタ5から命令コードを受け
てパイプライン・レジスタprを介してマルチプレクサ
2及びALU3を制御するコントローラ6、ALU3の
ビット演算処理を補助するスタック7、ACC8から構
成される。更に、コントローラ6には、演算部ALU3
の処理速度を変更する処理速度変更部61を設ける。
【0010】次に、このような構成の本考案装置の動作
を説明する。尚、図6のラダー・プログラムをコンパイ
ルした、図3のようなプログラム列を処理対象とする。
ステップ番号1の命令”LD Y10”を読み出すと、
命令レジスタ5に図4に示すような命令コードが設定さ
れる。この命令コード内のビット・フィールドに書かれ
るアドレスA’によりデータRAMmからリレー・デー
タY1〜Y16が読み出され、命令コード内のオプショ
ン・コードに設定されるデスティネーション・アドレス
Dに従って、データ・レジスタ・アレイ1の指定位置に
格納される。そして、コントローラ6によりマルチプレ
クサ2が制御され、命令コード内のビット・フィールド
A’の指定により、データ・レジスタ・アレイ1からビ
ット・データY10がマルチプレクサ2を介してALU
3に選択出力される。ALU3は、オプション・コード
I内にある命令コード”LD”に従い、この命令を実行
する。続く命令”AND X10”も同様の手順で処理
される。
【0011】さて、同様にしてステップ番号4からは図
2のタイムチャートに基づいて動作を説明する。尚、コ
ントローラ6にはパイプライン・レジスタprが設置さ
れており、命令読み出し、データ読み書き、演算処理を
並列に行うように構成してある。さて、マシン・サイク
ルT1にてステップ番号4の命令”LD I01”が読
み出され、次のマシン・サイクルT2にあって、命令レ
ジスタ5にはステップ番号5の第1ワード目に格納され
る命令(第1命令”AND I02”,第2命令”LD
Y01”)が設定される。一方、データRAMmから
はステップ番号4の命令で指定されるデータが読み出さ
れている。続いてのサイクルT3では、ステップ番号5
の2ワード目に格納される命令(第3命令”AND X
03”,第4命令”ORLD”,第5命令”AND I
04”)が読み出され、ALU3では2サイクル前に読
み出したLD命令を処理する。サイクルT4では、ステ
ップ番号6の”OUT Y02”を命令レジスタ5に格
納する一方、コントローラ6内の処理速度変更部61はA
LU3の処理速度を通常の3倍に指定する。これによ
り、サイクルT4にあっては、ALU3はサイクルT2
で読み出した命令”AND I02”,”LD Y0
1”をこのサイクル内で続けて実行する。次に、サイク
ルT5では命令レジスタ5には命令”OUT Y02”
が格納され、ALU3は、サイクルT3で読み出した3
個の命令”AND X03”,”ORLD”,”AND
I04”をサイクルT5内にてシーケンシャルに実行
する。尚、この図に示す1マシン・サイクルは、データ
RAMmからのデータ読み出し速度を基準にしたもので
あり、ALU3はこのデータ読み出し速度の数倍の速度
でビット演算処理が可能である。このようにして、コン
トローラ6における処理速度変更部61は命令の種類を判
別し、圧縮命令を処理する場合には、通常の命令におけ
る処理速度の数倍にALU3の処理速度を上げるように
指定するので、その分高速処理が可能となる。
【0012】
【考案の効果】以上説明したように、本考案によれば、
メモリ・アクセス速度に依存するマシン・サイクルにて
複数の命令を処理するので、処理速度が格段に向上す
る。また、処理速度変更部はコントローラ内に組み込む
ことができるので、ハードウェア規模をそれほど大型に
しなくても良い。更に、速度がそれほど早くない安価な
メモリを用いても、高速処理を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案を実施したビット演算処理装置の一例で
ある。
【図2】本考案装置の動作を表すタイムチャートであ
る。
【図3】本考案装置が処理対象とするプログラム命令列
である。
【図4】プログラム命令列における1命令の構成図であ
る。
【図5】プログラム命令列における圧縮命令の構成図で
ある。
【図6】一般的なラダー・プログラムの構成図である。
【図7】図6に示したラダー・プログラムをニーモニッ
ク表現した際の図である。
【図8】従来のプログラム命令一ワードの構成を表す図
である。
【符号の説明】
100 ビット演算処理装置 1 データ・レジスタ・アレイ 2 マルチプレクサ 3 演算部ALU 4 コンパイル手段 5 命令レジスタ 6 コントローラ 7 スタック 8 ACC 61 処理速度変更部 pr パイプライン・レジスタ m データRAM DB 外部データ・バス

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ラダー・プログラムをコンパイルし、そ
    のコンパイル結果についてビット演算処理をするビット
    演算処理装置において、使用頻度の高い複数のリレー・
    データを一度に読み込むようにプログラム命令に対応す
    る命令コード内のビット・フィールドにそのアドレス情
    報を設定するとともに既に読み込まれている前記リレー
    ・データを使用する複数のプログラム命令を1個のプロ
    グラム命令に圧縮するコンパイル手段と、前記リレー・
    データを格納するデータ・レジスタ・アレイと、前記デ
    ータ・レジスタ・アレイに格納された前記リレー・デー
    タを選択出力するマルチプレクサと、前記プログラム命
    令及び前記マルチプレクサで選択されたリレー・データ
    に従ってビット演算を行う演算部と、前記プログラム命
    令を読み出し前記マルチプレクサを制御するとともに前
    記プログラム命令の読み出し速度及び前記リレー・デー
    タの読み書き速度の整数倍の動作速度を前記演算部に指
    定するコントローラとを備えるビット演算処理装置。
JP1080692U 1992-03-04 1992-03-04 ビット演算処理装置 Expired - Lifetime JP2563557Y2 (ja)

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JPH0571902U JPH0571902U (ja) 1993-09-28
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