JP2687476B2 - ベクトルデータ処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はベクトルデータ処理装置に関し、特にベクト
ルレジスタに書込まれたベクトル要素を読出す場合に、
読出されるベクトル要素が書込まれた有効なベクトル要
素であるかどうかをチェックする方式に関する。

［従来の技術］ 従来、この種のチェックはソフトウェアにより行なわ
れていた。例えば、各ベクトルレジスタに対応してベク
トルの書込み要素数を格納するメモリ領域を設け、ベク
トルレジスタに書込みが行なわれる命令に伴なって、そ
の命令のベクトル要素数をそのメモリ領域にストアする
命令を追加し、ベクトルレジスタから読出しが行なわれ
る命令に伴なってその命令のベクトル要素数とメモリ領
域のベクトル要素数をロード、比較する命令を追加し、
チェックを行っていた。

［発明が解決しようとする課題］ そのため、従来のチェック方式では、ベクトルレジス
タに書込み読出しを行う命令に付随してベクトル要素数
のストア、ロード、比較を行う命令を追加せねばなら
ず、処理時間が増大するという欠点がある。

［課題を解決するための手段］ 本発明によるベクトルデータ処理装置の１つは、複数
のベクトルレジスタと、それぞれのベクトルレジスタに
対応して読出しアドレスを与える第１アドレス手段と、
それぞれのベクトルレジスタに対応して書込みアドレス
を与える第２アドレス手段とを含み、第２アドレス手段
の出力する書込みアドレスを格納保持するアドレス格納
手段と、そのアドレス格納手段の出力するアドレスと第
１アドレス手段の出力する読出しアドレスとをベクトル
の読出し時に比較し、第１アドレス手段の出力する読出
しアドレスがアドレス格納手段の出力するアドレスより
大なることを検出出力するアドレス比較器とを有し、第
２アドレス手段は書込み終了で最後のベクトル要素の書
込みアドレスを次の書込み開始まで保持するよう構成さ
れている。

本発明によるベクトルデータ処理装置の他の１つは、
複数のベクトルレジスタと、それぞれのベクトルレジス
タに対応して読出しベクトルの要素を格納し、カウント
ダウンを行い、読出しの終了を判定する第１要素数カウ
ント手段と、それぞれのベクトルレジスタに対応して書
込みベクトルの要素数を格納し、カウントダウンを行
い、書込みの終了を判定する第２要素数カウント手段と
を含み、ベクトルレジスタに対する書込み開始時に、第
２要素数カウント手段より書込みベクトルの要素数を受
け、格納保持する要素数格納手段と、ベクトルレジスタ
に対する読出し開始時に、第１要素数カウント手段に格
納された読出しベクトルの要素数と要素数格納手段の書
込みベクトルの要素数と比較して、読出しベクトルの要
素数が要素数格納手段の書込みベクトルの要素数より大
であることを検出する要素数比較器とを有している。

［実施例］ 次に本発明について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の第１の実施例のブロック図であり、
第２図は、本発明の第１の実施例を含むベクトルデータ
処理装置のブロック図である。

第１図において、第１アドレス手段は、レジスタ11
と、レジスタ11の値に“1"を加えてレジスタ11に返す演
算器12とから構成される。ここで、このレジスタ11は、
読出し開始信号によりリセットされ、フリップフロップ
（F/F）10の出力により演算器12の出力をセットする。
このフリップフロップ10は、制御用フリップフロップで
あり、外部から与えられる読出し開始信号でセットさ
れ、外部から与えられる読出し終了信号でリセットされ
る。

また、第２アドレス手段も、第１アドレス手段と同様
に、レジスタ21と演算器22とから構成され、外部から与
えられる書込み開始信号、書込み終了信号と、フリップ
フロップ20により第１アドレス手段と同様に制御され
る。

次に、アドレス格納手段は、レジスタ31とフリップフ
ロップ30とオアゲート32から構成される。このレジスタ
31は、レジスタ21の出力を受けて、読出し開始信号とフ
リップフロップ30の出力の論理和をとるオアゲート32の
出力によりセットされる。ここで、このフリップフロッ
プ30は、読出し開始信号でセットされ、書込み開始信号
でリセットされるリセット優先のフリップフロップであ
る。

また、アドレス比較器は、比較器33とアンドゲート34
から構成される。比較器33はレジスタ31とレジスタ11の
出力を受けて、レジスタ11の値がレジスタ31の値よりも
大ならば、論理１を出力する。アンドゲート34は、その
出力とフリップフロップ10の出力の論理積をとることに
より、ベクトルの読出し時のみ比較器33の出力を有効と
した読出されるベクトル要素がそれに先立って書込まれ
た有効なベクトル要素でないことを示すベクトル要素無
効信号を出力する。

この第１図のブロックは、第２図においては各ベクト
ルレジスタ43,44,及び45のそれぞれに対応してアドレス
制御部40,41及び42として表わされる。ここで、各アド
レス制御部40,41及び42は、それぞれに個有の書込み開
始信号、書込み停止信号、読出し開始信号、読出し停止
信号により制御され、対応するベクトルレジスタ43,44
及び45に読出しまたは書込みアドレスを与える。また、
ベクトルレジスタ43,44及び45から読出されたベクトル
要素は、出力クロスバ48により選択され、演算器49,50
またはメモリ（図示せず）に送られる。演算器49,50か
ら出力される演算結果のベクトル要素またはメモリから
のベクトル要素は、入力クロスバ47に送られ選択され
て、ベクトルレジスタ43,44及び45に書込まれる。ここ
で、割込み制御手段46は、各演算器から出力される演算
例外などの割り込み要因を受け、割り込み制御を行う
が、本実施例では本発明に関わるベクトル要素が有効で
あるかどうかの検出結果であるベクトル要素無効信号を
も受け、それをも割り込み要因とする。

次に第１の実施例の動作について説明する。以下、各
アドレス制御部40,41,42の第１図の各ブロックを区別す
るため、たとえばアドレス制御部40のレジスタ21ならば
レジスタ21（40）と記述する。

今、ベクトルレジスタ43とベクトルレジスタ44にメモ
リから２つのベクトルデータを書込み、次にその２つの
ベクトルデータを読出して演算器49で演算を行い、ベク
トルレジスタ43に演算結果のベクトルデータを書込む場
合を考える。

このとき、また、アドレス制御部40に書込み開始信号
が与えられフリップフロップ20（40）が“1"にセットさ
れ、フリップフロップ30（40）が“0"にリセットされ
る。また、レジスタ21は、“0"にリセットされ、最初の
書込みアドレスとして出力される。次のサイクルで、こ
の書込みアドレスによりメモリから出力された最初のベ
クトル要素が入力クロスバ47で選択され、ベクトルレジ
スタ43に書込まれ、フリップフロップ20（40）の出力に
よりレジスタ21（40）は演算器22（40）の出力を受けて
インクリメントされ、次の書込みアドレスが出力され
る。このサイクル以降、書込み停止信号が与えられフリ
ップフロップ20（40）が“0"にリセットされた次のサイ
クルまでレジスタ21（40）の書込みアドレスはインクリ
メントされ、メモリから出力されたベクトルデータが入
力クロスバ47で選択され、ベクトルレジスタ43に書込ま
れる。この最後のサイクルに書込まれたベクトル要素に
対応する書込みアドレスがレジスタ21（40）に保持され
る。

続いてアドレス制御部41が同様に制御され、ベクトル
レジスタ44にベクトルデータが書込まれ、レジスタ21
（41）に最後のサイクルに書込まれたベクトル要素に対
応する書込みアドレスが保持される。

続いてアドレス制御部40と41に同時に読出し開始信号
が与えられ、フリップフロップ10（40）,10（41）,30
（40）,30（41）が“1"にセットされ、レジスタ11（4
0）,11（41）は“0"にリセットされ、最初の読出しアド
レスが出力される。また、読出し開始信号を受けたゲー
ト32の出力により、レジスタ31（40）,31（41）に最終
書込みアドレスがセットされる。

次のサイクルでは、この最初の読出しアドレスにより
ベクトルレジスタ43,44から最初のベクトル要素が読出
され、出力クロスバ48により選択され、演算器49に入力
される。また、フリップフロップ10（40）,10（41）の
出力により、レジスタ11（40）,11（41）は演算器12（4
0）,12（41）の出力を受けて１インクリメントされ、次
の読出しアドレスが準備されると共に、レジスタ11（4
0）,11（41）から出力されている最初の読出しアドレス
は、レジスタ31（40）,31（41）から出力されている最
終書込みアドレスとそれぞれ比較器33（40）,33（41）
で比較され、読出しアドレスが最終書込みアドレスを越
えていないことがチェックされ、フリップフロップ10
（40）,10（41）の出力を受けたゲート34（40）,34（4
1）により有効とされ、割込み制御手段46に出力され
る。

このサイクル以降、読出し停止信号が与えられ、フリ
ップフロップ10（40）,10（41）がリセットされた次の
サイクルまで、レジスタ11（40）,11（41）の読出しア
ドレスはインクリメントされ、ベクトルレジスタ43,44
はベクトルデータの読出しを行い、その読出しアドレス
は、比較器33（40）,33（41）で最終書込みアドレスを
越えて読出しが行なわれないか、レジスタ31（40）,31
（41）の出力と比較される。

ここで、レジスタ31（40）,31（41）の値は、最初は
フリップフロップ30（40）,30（41）の出力を受けたゲ
ート32の出力により、読出し開始信号が与えられたサイ
クル以降、レジスタ31（40）,31（41）の出力する最終
書込みアドレスをセットしているが、演算器49より最初
の演算結果が出力され、入力クロスバ47により選択さ
れ、ベクトルレジスタ43に書込みを開始するタイミング
になると、アドレス制御部40に書込み開始信号が与えら
れ、先のメモリからの書込みの場合と同様、フリップフ
ロップ20（40）,30（40）が“0"にリセット、レジスタ2
1（40）は“0"にリセットされる。

このフリップフロップ30（40）が“0"にリセットされ
ることにより、レジスタ31（40）のセットが中止され、
レジスタ21（40）の最終書込みアドレスが演算結果の書
込みのために“0"にリセットされ、続いてインクリメン
トが開始された場合も、レジスタ31（40）に最終書込み
アドレスが保持されるので、ベクトルレジスタ43のベク
トル要素の読出しが終了するまで読出アドレスが最終書
込みアドレスを越えないかチェックが行なわれる。

また、ここでベクトルレジスタ43への演算結果の書込
みを開始する書込み開始信号が与えられ、それによりフ
リップフロップ30（40）がリセットされ、レジスタ31
（40）のセットが中止されるまで、レジスタ31（40）の
セットが行なわれるのは、メモリからベクトルレジスタ
43へのベクトルデータの書込みと次のベクトルレジスタ
43から演算器49へのベクトルデータの読出しがチェイニ
ングして行なわれる場合に、レジスタ31（40）にレジス
タ21（40）よりベクトルレジスタ43の読出しが開始され
ると、書込み途中の書込みアドレスをセットし、その書
込みアドレスをその時点における最終書込みアドレスと
して読出しアドレスとチェックを行うためであり、それ
により先の命令で書込れた有効なベクトル要素を読出し
ているかどうかのチェックが行なわれる。また、このと
き、書込み途中に読出しアドレスが書込みアドレスを追
い越すことがないことは明らかである。また、このよう
に書込みから読出しがチェイニングされる場合、書込み
途中に次の書込み（この場合、演算結果の書込み）が行
なうことができないため、そのようなタイミングでのチ
ェイニングは行なわれず、次の書込みによりチェックの
ための書込み途中、または最終の書込みアドレスが破壊
されないのも明らかである。

そして、上記の動作のいずれかにおいてベクトルデー
タの書込みが終了し、その最終書込みアドレスを越えて
ベクトル要素の読出しが行なわれると、比較器33により
行なわれているチェックにより無効なベクトル要素が読
出されたことが割込み制御手段46に知らされる。

以下、この割り込みにより、いかなる割り込み処理が
起動されるか、またこの割り込みをマスク可の割り込み
とするか、マスク不可の割り込みとするか、などの点に
ついてはシステムまたはプログラムの設計に関わるもの
であり、ここでは省略する。

また、上記チェイニング中に起こり得ない読出しアド
レスが書込みアドレスを追い越すような異常動作が起っ
た場合にも、本発明により検出が可能である。

第３図は本発明の第２の実施例のブロック図であり、
第４図は本発明の第２の実施例を含むベクトルデータ処
理装置のブロック図である。

第３図において、第１要素数カウント手段は、レジス
タ61と、レジスタ61の値から“1"を引いてレジスタ61に
返す演算器62と、レジスタ61の値が“1"であれば論理１
を読出し終了信号としてフリップフロップ60に送る比較
器63から構成される。ここで、このレジスタ61は読出し
開始信号により外部から与えられる読出しベクトル要素
数をセットし、フリップフロップ60の出力により演算器
62の出力をセットする。このフリップフロップ60は、制
御用フリップフロップであり、外部から与えられる読出
し開始信号でセットされ、比較器63から与えられる読出
し終了信号でリセットされる。

また、第２要素数カウント手段も、第１要素数カウン
ト手段と同様に、レジスタ71、演算器72、比較器73から
構成され、外部から与えられる書込み開始信号とフリッ
プフロップ70により第１要素数カウント手段と同様に制
御される。

次に要素数格納手段は、レジスタ80とフリップフロッ
プ83から構成され、レジスタ80はレジスタ71の出力を受
けて、フリップフロップ83の出力によりセットを行う。

また、要素数比較器は、比較器81とフリップフロップ
84とアンドゲート82から構成され、比較器81はレジスタ
80とレジスタ61の出力を受けて、レジスタ61の値がレジ
スタ80の値よりも大ならば論理１を出力する。アンドゲ
ート82はその出力とフリップフロップ84の出力の論理積
をとり、読出されるベクトル要素がそれに先立って書込
まれた有効なベクトル要素でないことを示すベクトル要
素無効信号を出力する。ここで、フリップフロップ83と
84は、それぞれその入力として書込み開始信号と読出し
開始信号とを受ける。

この第３図のブロックは第４図においては各ベクトル
レジスタ96,97及び98のそれぞれに対応して要素数制御
部90,91及び92として表わされている。ここで、各要素
数制御部90,91及び92は、読出しまたは書込みのベクト
ル要素数のカウントに同期して読出しまたは書込みのア
ドレスを発生するため、アドレス制御部93,94及び95に
読出しアドレスリセット信号、書込みアドレスリセット
信号、読出しアドレスインクリメント信号、及び書込み
アドレスインクリメント信号の４本の信号を送ってい
る。

第３図に示すように、これら４本の信号の中で、読出
しアドレスリセット信号、書込みアドレスリセット信号
は、それぞれ読出し開始信号、書込み開始信号であり、
アドレス制御部の初期設定を行い、又、読出しアドレス
インクリメント信号、書込みアドレスインクリメント信
号は、それぞれフリップフロップ60,70の出力であり、
読出しまたは書込みの要素数のディクリメントに同期し
て読出しまたは書込みのアドレスのインクリメントを指
示する。

これら４本の信号の制御により、アドレス制御部93,9
4及び95はそれぞれベクトルレジスタ96,97及び98に読出
しまたは書込みアドレスを与える。また、ベクトルレジ
スタ96,97及び98から読出されたベクトル要素は、出力
クロスバ101により選択され、演算器102,103またはメモ
リ（図示せず）に送られる。演算器102,103から出力さ
れる演算結果のベクトル要素またはメモリからのベクト
ル要素は、共に入力クロスバ100に送られ、ここで選択
されて、ベクトルレジスタ96,97及び98に書込まれる。
ここで、割込み制御手段99は、各演算器から出力される
演算例外などの割り込み要因を受け、割り込み制御を行
うが、本実施例では、本発明に関わる、ベクトル要素が
有効であるかどうかの検出結果であるベクトル要素無効
信号をも受け、それをも割り込み要因とする。

次に第２の実施例の動作について説明する。以下、各
要素数制御部90,91,92の第３図の各ブロックを区別する
ため、たとえば要素数制御部90のレジスタ71ならばレジ
スタ71（90）と記述する。

今、ベクトルレジスタ96とベクトルレジスタ97にメモ
リから２つのベクトルデータを書込み、次にその２つの
ベクトルデータを読出して演算器102で演算を行い、ベ
クトルレジスタ97に演算結果のベクトルデータを書込む
場合を考える。

このとき、まず、要素数制御部90に書込み開始信号と
書込みベクトルの要素数が送られ、レジスタ71（90）に
書込みベクトルの要素数がセットされ、フリップフロッ
プ70（90）,83（90）が“1"にセットされ、またアドレ
ス制御部から出力される書込みアドレスが“0"にリセッ
トされる。

次のサイクルで、フリップフロップ83（90）の出力に
よりレジスタ71（90）にセットされた書込みベクトルの
要素数がレジスタ80（90）にセット保持され、フリップ
フロップ83（90）は“0"に戻る。またメモリから出力さ
れた最初のベクトル要素が入力クロスバ100で選択さ
れ、ベクトルレジスタ96に書込まれ、フリップフロップ
70（90）の出力によりレジスタ71（90）の値は１ディク
リメントされ、アドレス制御部93の書込みアドレスは１
インクリメントされる。

このサイクル以降、レジスタ71（90）の値は、“0"に
なるまでディクリメントされ、書込みアドレスはインク
リメントされ、メモリから出力されたベクトルデータが
入力クロスバ100で選択され、ベクトルレジスタ96に書
込まれる。

続いて、要素数制御部91、アドレス制御部94が同様に
制御され、ベクトルレジスタ97にベクトルデータが書込
まれ、レジスタ80（91）にその書込みベクトルの要素数
がセットされる。

続いて、要素数制御部90と91に同時に読出し開始信号
と読出しベクトルの要素数が送られ、レジスタ61（90）
と61（91）に読出しベクトルの要素数がセットされ、フ
リップフロップ60（90）,60（91）,84（90）,84（91）
が“1"にセットされ、またアドレス制御部から出力され
る読出しアドレスが“0"にリセットされる。

次のサイクルで、フリップフロップ60（90）,60（9
1）の出力によりレジスタ61（90）と61（91）の値がデ
ィクリメントされ、またアドレス制御部93と94の読出し
アドレスは１インクリメントされ、ベクトルレジスタ96
と97に格納されたベクトルデータが読出され、出力クロ
スバ101で選択され、演算器102に入力される。また、こ
のサイクルで、フリップフロップ84（90）と84（91）の
出力により比較器81（90）と81（91）の出力が有効とな
り、割込み制御手段99に入力される。このとき、レジス
タ80（90）の値よりレジスタ61（90）の値が大、または
レジスタ80（91）の値よりレジスタ61（91）の値が大で
あるならば、比較器81（90）または比較器81（91）の出
力が論理１となり、割り込みが発生され、ベクトルレジ
スタ96またはベクトルレジスタ97に格納されたベクトル
要素数のいずれかより長いベクトル要素数でベクトルレ
ジスタ96と97が読出されようとしていることが割込み制
御手段99に知らされる。

以下、この割込みにより、いかなる割込み処理が起動
されるか、またこの割込みをマスク可の割込みとする
が、マスク不可の割込みとするかなどの点については、
システムまたはプログラム設計に関わるものであり、こ
こでは省略する。

また、ここでの演算処理が続行されるとすると、最初
のベクトル要素の演算結果が演算器102から出力される
と、要素数制御手段91に書込み開始信号と書込みベクト
ルの要素数が入力され、先のメモリからのベクトルデー
タの書込みの場合と同様に、入力クロスバ100で選択さ
れた演算器102から出力される演算結果のベクトルデー
タの書込みが開始される。このとき、また、書込みベク
トルの要素数が、レジスタ71（91）にセット保持され、
次に、ベクトルレジスタ97が読出される場合、チェック
に用いられる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、読出し開始時
より、第２アドレス手段の出力する書込みアドレスを格
納し、第２アドレス手段の次の書込み開始時より保持す
るアドレス格納手段と、このアドレス格納手段の出力す
るアドレスと第１アドレス手段の出力する読出しアドレ
スを読出し中に比較することにより、第１アドレス手段
の読出しアドレスにより読み出されるベクトル要素がそ
れに先立って第１アドレス手段の書込みアドレスにより
書込まれた有効なベクトル要素であるかどうかのチェッ
クを、性能の低下を招来せずに行うことができるという
効果がある。

又、本発明によれば、書込み開始時に要素数格納手段
に格納保持した書込みベクトルの要素数と読出し開始時
に要素数カウント手段に格納された読出しベクトルの要
素数とを比較することにより、読出すベクトル要素が書
込まれた有効なベクトル要素であるかどうかを性能の低
下を招来せずに行うことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例のブロック図、第２図は
第１図の第１の実施例を含むベクトルデータ処理装置の
ブロック図、第３図は本発明の第２の実施例のブロック
図、第４図は第３図の第２の実施例を含むベクトルデー
タ処理装置のブロック図である。 10,20,30……フリップフロップ、11,21,31……レジス
タ、12,22……演算器、33……比較器,32……オアゲー
ト、34……アンドゲート、40,41,42……アドレス制御
部、43,44,45……ベクトルレジスタ、46……割込み制御
部、47……入力クロスバ、48……出力クロスバ、49,50
……ベクトル演算器、60,70,83,84……フリップフロッ
プ、61,71,80……レジスタ、62,72……演算器、63,73,8
1……比較器,82……アンドゲート、90,91,92……要素数
制御部、93,94,95……アドレス制御部、96,97,98……ベ
クトルレジスタ、99……割込み制御部、100……入力ク
ロスバ、101……出力クロスバ、102,103……ベクトル演
算器。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のベクトルレジスタと、該ベクトルレ
   ジスタそれぞれに対応して読出しアドレスを与える第１
   アドレス手段と、前記ベクトルレジスタそれぞれに対応
   して書込みアドレスを与える第２アドレス手段とを含む
   ベクトルデータ処理装置であって、前記第２アドレス手
   段の出力する書込みアドレスを格納保持するアドレス格
   納手段と、該アドレス格納手段の出力するアドレスと前
   記第１アドレス手段の出力する読出しアドレスとを比較
   し、ベクトル読出し時に前記第１アドレス手段の出力す
   る読出しアドレスが前記アドレス格納手段の出力するア
   ドレスより大なることを検出、出力するアドレス比較器
   とを有し、前記第２アドレス手段は書込み終了で最後の
   ベクトル要素の書込みアドレスを次の書込み開始まで保
   持するよう構成され、前記ベクトルレジスタに対するベ
   クトルの読出し時の読出しアドレスを該ベクトルの書込
   み時に有効な書込みアドレスと比較することにより、読
   出されるベクトル要素が読出しに先立って書込まれた有
   効なベクトル要素であるか否かを検出可能とすることを
   特徴とするベクトルデータ処理装置。
2. 【請求項２】複数のベクトルレジスタと、該ベクトルレ
   ジスタそれぞれに対応して読出しベクトルの要素を格納
   し、カウントダウンを行い、読出しの終了を判定する第
   １要素数カウント手段と、前記ベクトルレジスタそれぞ
   れに対応して書込みベクトルの要素数を格納し、カウン
   トダウンを行い、書込みの終了を判定する第２要素数カ
   ウント手段とを含むベクトルデータ処理装置であって、
   前記ベクトルレジスタに対する書込み開始時に、前記第
   ２要素数カウント手段より書込みベクトルの要素数を受
   け、格納保持する要素数格納手段と、前記ベクトルレジ
   スタに対する読出し開始時に、前記第１要素数カウント
   手段に格納された読出しベクトルの要素数と該要素数格
   納手段の書込みベクトルの要素数とを比較して、該読出
   しベクトルの要素数が前記要素数格納手段の書込みベク
   トルの要素数より大であることを検出する要素数比較器
   とを有し、読出されるベクトル要素がそれに先立って書
   込まれた有効なベクトル要素であるかどうか検出可能で
   あることを特徴とするベクトルデータ処理装置。