JP2580072B2 - 割込み処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、複数のレジスタファイルで構成されるマル
チレジスタファイルシステムにおける割込み処理装置に
関するものである。

（従来の技術） 従来、複数のレジスタファイルで構成されるマルチレ
ジスタファイルシステムで割込みが発生した場合、実行
中のタスクの優先度と割込み要因の優先度とを比較し、
実行中のタスクをそのまま実行して該タスクの終了後に
割込み処理を行なうか又は実行中のタスクを即座に中断
して割込み処理を行なうかを、複数のレジスタファイル
が共有する１つのレジスタに設定された割込み受理レベ
ルに基づいて決定していた。つまり、すべての割込み要
因に優先度を付し、どのレベルの優先度であればタスク
を中断して割込み処理を優先的に実行するかを設定する
１つ割込み受理レベルレジスタを設け、発生した割込み
要因の優先度が或る設定レベル以上であれば割込み処理
を優先的に実行するのである。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、前記従来の方法では、タスクが複数存
在する場合、タスク切り替えの度毎に、実行するタスク
の優先度に応じて割込み受理レベル設定レジスタの内容
を変更する必要があるので、コンテキストスイッチの際
にオーバーヘッドが生じるという問題があった。

以上の問題を第７図に基づいて具体的に説明する。

複数のレジスタで構成されるｎ個のレジスタファイル
（ファイル番号:1,2,…,n）R1,R2,…,Rnが１つの割込み
受理レベル設定レジスタＬを共有しており、該割込み受
理レベル設定レジスタＬは発生した割込み要因の優先度
がどのレベル以上であれば割込みを受理するかを任意設
定するレジスタである。従って、レジスタファイルR1で
実行する通常タスクについては、このタスクの優先度に
応じて割込み受理レベル設定レジスタＬを設定する。

以下、レジスタファイルR2,…，レジスタファイルRn
でタスクを実行する際も実行する各タスクの優先度に応
じて割込み受理レベル設定レジスタＬを遂一書き換え
る。そして、この書き換えはレジスタファイルの切り替
えと同時に行われる。従って、レジスタファイルの切り
替えに際して常に割込み受理レベル設定レジスタＬの書
き換え時間を考慮する必要があった。

ところで、割込みの要求は通常タスクとは異なり非同
期に発生するので、従来は、非同期に発生する割込み要
求に即座に応答するように、通常タスクを構成する各命
令の実行の区切り毎に前記の割込み受理・不受理の判断
を行なっていた。このため、割込み応答が速い反面、通
常タスク処理のスループットは悪いという問題があっ
た。つまり、マルチファイルシステムにおける従来の割
込み処理装置では、受理可能な割込みの優先度を設定す
るためのレジスタが全レジスタファイル共用になってい
たために、コンテキストスイッチ毎にオーバーヘッドが
生じ、通常タスク処理の実行速度が犠牲になる問題があ
った。

また、通常タスクを構成する各命令の区切り毎に割込
み受理・不受理の判断を行なっていたことも通常タスク
処理のスループットを悪くする原因となっていた。

前記に鑑み、本発明は、マルチファイルレジスタシス
テムにおける割込み処理に伴ってコンテキストスイッチ
時に発生するオーバーヘッドを抑制して通常タスクの実
行を向上させることを目的とする。

（課題を解決するための手段） 請求項（１）の発明は、割込みを許可する優先度を設
定するレジスタをレジスタファイル毎に設けるものであ
る。

具体的に請求項（１）の発明が講じた解決手段は、複
数のレジスタファイルで構成されるマルチレジスタファ
イルシステムにおける割り込み処理装置を対象とし、前
記複数のレジスタファイル毎に設けられ、割込み要求を
受理するか否かの基準となる割込み受理レベルを当該レ
ジスタファイルで実行されるタスクの優先度に応じて設
定する割込み受理レベル設定レジスタと、割込み要求が
発生したときに、該割込み要求の要因に応じて割込み要
因優先レベルを決定する割込み要因優先レベル決定部
と、実行中のレジスタファイルに設けられた前記割込み
受理レベル設定レジスタにより設定された割込み受理レ
ベルの値と、前記割込み要因優先レベル決定部が決定し
た割込み要因優先レベルの値とを比較し割込み要因優先
レベルの値が割込み受理レベルの値よりも大きいか又は
同じときに実行中のレジストファイルのタスクを中断し
て割込み処理を実行するための割込み受理信号を出力す
る比較部とを備えている構成とするものである。

また、請求項（２）の発明は、割込み要求が発生して
も直ちに割込み処理を行なわずに、コンテキストスイッ
チの際に割込み処理を行なうものである。

具体的に請求項（２）の発明が講じた解決手段は、複
数のレジスタファイルで構成されるマルチレジスタファ
イルシステムにおける割込み処理装置を対象とし、各レ
ジスタファイルで実行されているタスクが処理を終了す
ると、実行タスクの変更を要求するシステムコール信号
を出力するシステムコール信号出力手段と、入力された
割込み要求信号を保持し、保持した割込み要求信号を出
力する割込み要求信号保持手段と、前記システムコール
信号出力手段から出力されるシステムコール信号と、前
記割込み要求信号保持手段から出力される割込み要求信
号とが入力されたときには割込み処理を実行するレジス
トファイルを選択する一方、前記システムコール信号出
力手段から出力されるシステムコール信号のみが入力さ
れたときには次に実行するタスクが使用するレジストフ
ァイルを選択するレジスタファイル選択手段とを備えて
いる構成とするものである。

さらに、請求項（３）の発明は、フラグにより、現在
実行しているタスクの実行を継続しコンテキストスイッ
チの際に割込みを受理するか又は現在実行しているタス
クを中断し即座に割込み処理を行なうかを選択するもの
である。

具体的に請求項（３）の発明が講じた解決手段は、複
数のレジスタファイルで構成されるマルチレジスタファ
イルシステムにおける割込み処理装置を対象とし、各レ
ジスタファイルで実行されているタスクが処理を終了す
ると、実行タスクの変更を要求するシステムコール信号
を出力するシステムコール信号出力手段と、入力された
割込み要求信号を保持し、保持した割込み要求信号を出
力する割込み要求信号保持手段と、現在実行しているタ
スクを継続し前記システムコール信号出力手段からシス
テムコール信号が出力されたときに割込み処理を実行す
るタスク継続フラグと、現在実行しているタスクを中断
して直ちに割込み処理を実行する割込みフラグとを切り
替えて出力するフラグ切り替え手段と、前記フラグ切り
替え手段から出力される割込みフラグと、前記割込み要
求信号保持手段から出力される割込み要求信号とが入力
されたときには割込み処理を実行するレジストファイル
を選択する一方、前記フラグ切り替え手段から出力され
るタスク継続フラグと、前記システムコール信号出力手
段から出力されるシステムコール信号とが入力されたと
きには次に実行するタスクが使用するレジストファイル
を選択するレジスタファイル選択手段とを備えている構
成とするものである。

（作用） 請求項（１）の発明の構成により、複数のレジスタフ
ァイル毎に、割込み要求を受理するか否かの基準となる
割込み受理レベルを当該レジスタファイルで実行される
タスクの優先度に応じて設定する割込み受理レベル設定
レジスタが設けられており、比較部は、実行中のレジス
タファイルに設けられた割込み受理レベル設定レジスタ
により設定された割込み受理レベルの値と、割込み要因
優先レベル決定部が決定した割込み要因優先レベルの値
とを比較し、割込み要因優先レベルの値が割込み受理レ
ベルの値よりも大きいか又は同じときに実行中のレジス
トファイルのタスクを中断して割込み処理を実行する。
このように、割込み要求を受理するか否かの基準となる
割込み受理レベルがレジスタファイル毎に設定されてい
るため、コンテキストスイッチの際に、割込み要求を受
理するか否かの基準となる割込み受理レベルを変更する
必要がない。

また、請求項（２）の発明の構成により、レジスタフ
ァイル選択手段は、システムコール信号出力手段から出
力されるシステムコール信号と、割込み要求信号保持手
段から出力される割込み要求信号とが入力されたときき
には割込み処理を実行するレジストファイルを選択する
一方、システムコール信号出力手段から出力されるシス
テムコール信号のみが入力されたときには次に実行する
タスクが使用するレジストファイルを選択するため、割
込み要求信号が入力されても、システムコール信号出力
手段からシステムコール信号が出力されるまでは、割込
み処理は行なわれず、システムコール信号が出力される
ときつまりコンテキストスイッチの際に割込み処理が行
なわれる。すなわち、割込み要求信号の受理をコンテキ
ストスイッチのときまで待たせることができるので、割
込み処理を通常タスクと同列に扱うことができる。

さらに、請求項（３）の発明の構成により、フラグ切
り替え手段は、現在実行しているタスクを継続しシステ
ムコール信号出力手段からシステムコール信号が出力さ
れたときに割込み処理を実行するタスク継続フラグと、
現在実行しているタスクを中断して直ちに割込み処理を
実行する割込みフラグとを切り替えて出力し、レジスタ
ファイル選択手段は、フラグ切り替え手段から出力され
る割込みフラグと割込み要求信号保持手段から出力され
る割込み要求手段とが入力されたときには割込み処理を
実行するレジストファイルを選択する一方、フラグ切り
替え手段から出力されるタスク継続フラグと、システム
コール信号出力手段から出力されるシステムコール信号
とが入力されたときには次に実行するタスクが使用する
レジストファイルを選択するため、つまり、レジスタフ
ァイル選択手段はフラグ切り替え手段から出力されるフ
ラグに基づき、現在実行しているタスクを継続しておき
システムコール信号が出力されたときに割込み処理を実
行したり、現在実行しているタスクを中断して直ちに割
込み処理を実行したりするため、フラグを切り替えるこ
とにより、通常タスク列に割込み処理を組み入れるか、
又は従来と同様に割込み要求を直ちに受理するかの選択
をすることができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明に係る割込み処理装置の第１実施例を
示す構成図であって、第７図の場合と同様にｎ個のレジ
スタファイル（ファイル番号:1,2,…,n）R1,R2,…,Rnを
備えるマルチレジスタファイルシステムが構築されてい
る。

レジスタファイルR1でタスク（プラグラム）を実行中
に割込みが発生した場合、その発生した割込みの優先度
がどのレベルであれば割込みを受理するかを指定する割
込み受理レベル設定レシスタL1が設定され、以下レジス
タファイルR2は割込み受理レベル設定レジスタL2と、…
…、レジスタファイルRnは割込み受理レベル設定レジス
タLnと各々対になっている。割込み受理レベル設定レジ
スタL1,L2,…,Lnは各々対応するレジスタファイルR1,R
2,…,Rnで実行するタスクの優先度に応じて任意設定で
き、タスクの処理内容がリアルタイム性の高い場合やシ
ステムのスループットを左右する場合に設定値を高く
し、緊急の度合が高い割込み要求のみをタスクを中断し
て受理するようにする。

実行すべきレジスタファイルR1,R2,…,Rnはレジスタ
ファイル選択部11で選択される。レジスタファイル選択
部11からレジスタファイル選択信号は割込み受理レベル
設定レジスタ選択部15にも入力され、実行中のレジスタ
ファイルの割込み受理レベル設定レジスタL1,L2,…,Ln
の値は比較部16に入力される。

一方、割込み要求が発生すると割込み要求信号12が割
込み受理部13に入力され、発生した割込み要因に対応す
る割込み要因優先度が割込み要因優先レベル決定部14で
設定される。そして、発生した割込み要因に対応する割
込み要因優先度と実行中のレジスタファイルの割込み受
理レベル設定レジスタの値とが比較部16で比較され、割
込み要因優先度の値が受理レベル設定レジスタの値より
も大きいか又は同じであれば、割込み受理信号17を出力
し、実行中のタスクを中断して割込み処理を実行する。

以上の場合において、割込み受理レベル設定レジスタ
L1,L2,…,Lnの値をタスク実行前にあらかじめ設定して
おくことにより、コンテキストスイッチの際に、割込受
理レベルを操作する必要がなくなり、オーバーヘッドを
極力押さえることができる。つまり、コンテキストスイ
ッチの高速化を実現できる。

第２図は各レジスタファイルR1,R2,…,Rn毎に割込み
受理レベル設定レジスタL1,L2,…,Lnが設けられた前記
割込み処理装置の割込み受理タイミングを示す図であ
る。

レジスタファイルRnに設定された割り込み受理レベル
は（110:2進数、以下同様）であり、レジスタファイルR
1に設定された割込み受理レベルは（111）であり、レジ
スタファイルR2に設定された割込み受理レベルは（00
1）であって、レジスタファイルRnの実行中に発生した
割込み要因の優先度が（001）であるとすると、割込み
優先度（001）がレジスタファイルRnに設定された割込
み受理レベル（110）より低いので、レジスタファイルR
nのタスクが継続して実行される。

レジスタファイルがRnからR1にコンテキストスイッチ
されると、割込み受理レベルは（111）に変更される
が、依然として割込み優先度（001）の方が低いので、
レジスタファイルR1のタスクがそのまま実行される。

一方、レジスタファイルがR1からR2にコンテキストス
イッチされると、割込み優先度（001）がレジスタファ
イルR2に設定された割込み受理レベル（001）以上にな
るため、割込みが受理されるので、レジスタファイルR2
のタスクが中断されて割込み処理が開始される。

このように第１実施例によると、レジスタファイルRn
からR1へのコンテキストスイッチ及びレジスタファイル
のR1からR2へのコンキストスイッチの際に割込み受理レ
ベルを操作する必要がなく、オーバーヘッドを抑制する
ことができる。

第３図は本発明に係る割込み処理装置の第２実施例を
示す構成図である。

レジスタファイル選択部26からの選択信号24はレジス
タファイル群22の中から実行すべき１つのレジスタファ
イル1,……を選択する。

各タスクは処理が終了すると実行タスクの変更（コン
テキストスイッチ）のシステムコール23を実行し、レジ
スタファイル選択部26にタスク終了を知らせる。する
と、レジスタファイル選択部26は選択されたレジスタフ
ァイルを解放するとともに、次に実行するタスクが使用
するレジスタファイルを選択する。

各タスクの実行中に割込み要求信号25が発生すると、
レジスタファイル選択部26は従来とは異なり、直ちに割
込み処理用のレジスタファイルの選択を行なうことなく
システムコール23の発生を待つ。そして、システムコー
ル23をトリガとして割込み処理を実行するのである。

第４図はコンテキストスイッチの際に割込みを受理す
る第２実施例の割込み処理装置のシーケンスを示した図
である。

タスクの切り替えはシステムコール27,28,29によって
行われる。本第２実施例では割込み処理を１つのタスク
として取扱い、割込み要求30によって直ちに割込み処理
を行わずに、レジスタファイル２による通常タスクのシ
ステムコール28によって割込みが受理される。システム
コールの発生はタスクの終了、IOハンドラの起動、新た
なタスクの起動、実行タスクの変更等が考えられるが、
ここにおけるシステムコール28は実行タスクの変更（コ
ンテキストスイッチ）に基づくものであり、コンテキス
トスイッチ時に割込み受理を許可することによっ通常タ
スク及び割込み処理の双方に一定の応答性が得られる。
システムコール28によりレジスタファイルｋに割込み処
理が当てられて実行される。つまり、通常タスクと割込
み処理とがシステムコールというトリガにより対等に扱
われる。

第５図は第２実施例におけるレジスタファイル選択部
26の詳細を示す回路図である。割込み要求信号35はフリ
ップフロップ36で一旦保持される。そしてフリップフロ
ップ36の出力と実行タスクの変更（コンテキストスイッ
チ）のシステムコール信号37とはANDゲート38に入力さ
れ、ANDゲート38の出力は割込み受理信号40になる。従
って、割込み要求信号35が発生してから割込み受理に至
るにはシステムコール信号37の発行が必要条件になる。

また、システムコール信号37と割込み受理信号40の反
転信号とはANDゲート39に入力されてレジスタファイル
選択許可信号41になる。従って、システムコール信号37
によりレジスタファイルが切り替えられて割込み要求が
受理されると割込み受理信号40が発生しない限り、通常
タスク実行の為のコンテキストスイッチは禁止される。

第６図は前記第２実施例におけるレジスタファイル選
択部26の変形例を示す回路図である。この変形例におい
ては、割込み要求信号42はフリップフロップ43で一旦保
持される。そして、即座に割込みを受理せずに現在実行
しているタスクの実行を継続しコンテキストスイッチの
際に割込み要求を受理するか、又は現在実行しているタ
スクを中断して即座に割込み処理を実行するかを、指定
する切り替えフラグ44により行なうものであって、切り
替えフラグ44によってマルチプレクサ45の出力を切り替
えるものである。

マルチプレクサ45はANDゲートとORゲートからなり、
切り替えフラグ44が“1"のとき、フリップフロップ43の
出力がそのまま有効となり、現在実行しているタスクを
中断して即座に割込み処理を実行する。

一方、切り替えフラグ44が“0"のときは、割込み要求
を受理せずに現在実行しているタスクを継続して実行
し、コンテキストスイッチの際に割込みを受理するた
め、フリップフロップ43の出力がそのまま有効にはなら
ず、システムコール信号47が発行されて初めてマルチプ
レクサ45は割込み受理信号48を出力する。

システムコール信号47と割込み受理信号48の反転信号
とはANDゲート46に入力され、レジスタファイル選択許
可信号49となる。従って、システムコール信号47により
レジスタファイルが切り替えられて割込み要求が受理さ
れると割込み受理信号48が発生しない限り、通常タスク
実行のためのコンテキストスイッチは停止される。

以上のように、割込み要求があると即座に割込みを受
理するか、又は通常タスク列に割込み処理を組み入れる
かの切り替えをフラグ操作のみで実現でき、より柔軟性
の高いシステムを構築できる。

（発明の効果） 請求項（１）の発明に係る割込み処理装置によると、
割込み要求を受理するか否かの基準となる割込み受理レ
ベルがレジスタファイル毎に設定されているため、コン
テキストスイッチの際に、割込み要求を受理するか否か
の基準となる割込み受理レベルを変更する必要がないの
で、コンテキストスイッチの高速化が実現でき、通常タ
スク処理の実行速度が向上する。

また、請求項（２）の発明に係る割込み処理装置によ
ると、割込み要求信号の受理をコンテキストスイッチの
ときまで待たせることができるため、割込み処理を通常
タスクと同列に扱うことができるので、通常タスク処理
の実行速度が向上する。

さらに、請求項（３）の発明に係る割込み処理装置に
よると、レジスタファイル選択手段はフラグ切り替え手
段から出力されるフラグに基づき、現在実行しているタ
スクを継続しておきシステムコール信号が出力されたと
きに割込み処理を実行したり、現在実行しているタスク
を中断して直ちに割込み処理を実行したりするため、切
り替えフラグを操作するだけで、割込み受理をコンテキ
ストスイッチの時点まで待たせて通常タスク処理の実行
速度を向上させる動作と、割込みを直ちに受理する動作
との切り替えができるので、より柔軟性の高い割込み処
理操作を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る割込み処理装置の第１実施例の構
成を示すブロック図、第２図は前記第１実施例に係る割
込み処理装置の動作を示すタイミングチャート図、第３
図は本発明に係る割込み処理装置の第２実施例の構成を
示すブロック図、第４図は前記第２実施例に係る割込み
処理装置の動作を示すシーケンス図、第５図は前記第２
実施例におけるレジスタファイル選択部の詳細を示す回
路図、第６図は前記第２実施例におけるレジスタファイ
ル選択部の変形例の詳細を示す回路図、第７図は従来の
割込み処理装置の構成を示すブロック図である。 R1,R2,Rn……レジスタファイル L1,L2,Ln……割込み受理レベル設定レジスタ 11……レジスタファイル選択部 12……割込み要求信号 13……割込み受理部 14……割込み要因優先レベル決定部 15……割込み受理レベル設定レジスタ選択部 16……比較部 17……割込み受理信号 22……レジスタファイル群 23……システムコール 24……選択信号 25……割込み要求信号 26……レジスタファイル選択部 27,28,29……システムコール 30……割込み要求 35……割込み要求信号 36,43……フリップフロップ 37,47……システムコール信号 38,39,46……ANDゲート 40,48……割込み受理信号 41,49……レジスタファイル選択許可信号 44……切り替えフラグ 45……マルチプレクサ

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のレジスタファイルで構成されるマル
   チレジスタファイルシステムにおける割り込み処理装置
   であって、 前記複数のレジスタファイル毎に設けられ、割込み要求
   を受理するか否かの基準となる割込み受理レベルを当該
   レジスタファイルで実行されるタスクの優先度に応じて
   設定する割込み受理レベル設定レジスタと、 割込み要求が発生したときに、該割込み要求の要因に応
   じて割込み要因優先レベルを決定する割込み要因優先レ
   ベル決定部と、 実行中のレジスタファイルに設けられた前記割込み受理
   レベル設定レジスタにより設定された割込み受理レベル
   の値と、前記割込み要因優先レベル決定部が決定した割
   込み要因優先レベルの値とを比較し、割込み要因優先レ
   ベルの値が割込み受理レベルの値よりも大きいか又は同
   じときに実行中のレジストファイルのタスクを中断して
   割込み処理を実行するための割込み受理信号を出力する
   比較部とを備えていることを特徴とする割込み処理装
   置。
2. 【請求項２】複数のレジスタファイルで構成されるマル
   チレジスタファイルシステムにおける割込み処理装置で
   あって、 各レジスタファイルで実行されているタスクが処理を終
   了すると、実行タスクの変更を要求するシステムコール
   信号を出力するシステムコール信号出力手段と、 入力された割込み要求信号を保持し、保持した割込み要
   求信号を出力する割込み要求信号保持手段と、 前記システムコール信号出力手段から出力されるシステ
   ムコール信号と、前記割込み要求信号保持手段から出力
   される割込み要求信号とが入力されたときには割込み処
   理を実行するレジストファイルを選択する一方、前記シ
   ステムコール信号出力手段から出力されるシステムコー
   ル信号のみが入力されたときには次に実行するタスクが
   使用するレジストファイルを選択するレジスタファイル
   選択手段とを備えていることを特徴とする割込み処理装
   置。
3. 【請求項３】複数のレジスタファイルで構成されるマル
   チレジスタファイルシステムにおける割込み処理装置で
   あって、 各レジスタファイルで実行されているタスクが処理を終
   了すると、実行タスクの変更を要求するシステムコール
   信号を出力するシステムコール信号出力手段と、 入力された割込み要求信号を保持し、保持した割込み要
   求信号を出力する割込み要求信号保持手段と、 現在実行しているタスクを継続し前記システムコール信
   号出力手段からシステムコール信号が出力されたときに
   割込み処理を実行するタスク継続フラグと、現在実行し
   ているタスクを中断して直ちに割込み処理を実行する割
   込みフラグとを切り替えて出力するフラグ切り替え手段
   と、 前記フラグ切り替え手段から出力される割込みフラグ
   と、前記割込み要求信号保持手段から出力される割込み
   要求信号とが入力されたときには割込み処理を実行する
   レジストファイルを選択する一方、前記フラグ切り替え
   手段から出力されるタスク継続フラグと、前記システム
   コール信号出力手段から出力されるシステムコール信号
   とが入力されたときには次に実行するタスクが使用する
   レジストファイルを選択するレジスタファイル選択手段
   とを備えていることを特徴とする割込み処理装置。