JP2715967B2 - マイクロコンピュータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エミュレーションの実
行中に、所定の命令コードを入力すると割り込みを発生
するマイクロコンピュータに関する。

【０００２】

【従来の技術】マイクロコンピュータ（以下マイコンと
記す）の性能は著しく向上しており、使用されるマイコ
ンも、より上位のマイコンへと移行している。

【０００３】しかし上位のマイコンを使用する場合、従
来使用してきた下位のマイコン用のソフトウェアがその
まま利用できるかどうかという点が１つの問題点となっ
てくる。一般に上位のマイコンは下位のマイコンとはア
ーキテクチャが異なるため、下位のマイコン用に開発さ
れたソフトウェアをそのまま上位のマイコンで動作させ
ることができない。そのため、上位のマイコンに下位の
マイコンの命令を実行する機能（以下エミュレーション
機能と記す）がない場合は、下位のマイコン用のソフト
ウェアを上位のマイコン用に移植する作業が必要となる
が、費用および工数などの制限により、移植すべきソフ
トウェア量が多いほど作業は困難になる。

【０００４】よって、上位のマイコンにエミュレーショ
ン機能をもたせることは、従来のソフトウェア資産の有
効活用およびソフトウェア移植に要する費用、工数の削
減という点で非常に有効である。

【０００５】ところで、エミュレーション機能をもつマ
イコンの中には、ハードウェアの制限のため、エミュレ
ーションを実施しているモード（以下エミュレーション
モードと記す）で実行不可能な命令ができる場合、この
ような命令を処理するためエミュレーションモードで割
り込み（以下トラップと記す）を起こし、マイコン本来
の命令を実行するモード（以下ネィティブモードと記
す）に制御を移し、ネィティブモードのトラップ処理ル
ーチンにおいて、ユーザが適当な処理を行うマイコンが
ある。

【０００６】このような従来のマイコンの一例について
以降に説明する。

【０００７】最初に従来のマイコンの構成、マイコンと
外部メモリとの接続および外部メモリ内のプログラム配
置の一例について図１１から図１３を用いて説明する。

【０００８】図１１は従来のマイコンの構成およびマイ
コンと外部メモリとの接続を示したブロック図である。

【０００９】マイコン１１００は種々の演算処理を行う
演算処理部１１０１、命令キュー１１０３、命令キュー
１１０３から命令コードが出力されるキューバス１１０
８、キューバス１１０８の命令コードを入力解読し種々
の制御信号を演算処理部１１０１、アドレスバス端子１
１０４、データバス端子１１０５および外部メモリ１１
１７に出力したり、演算処理部１１０１からの情報を入
力したりする制御部１１０２、外部アドレスバス１１１
５と内部アドレスバス１１０６とを接続するアドレスバ
ス端子１１０４、外部データバス１１１６と内部データ
バス１１０７とを接続するデータバス端子１１０５から
構成されており、マイコン１１００と外部メモリ１１１
７とは外部アドレスバス１１１５、外部データバス１１
１６を介して接続されている。

【００１０】演算処理部１１０１は演算部１１０９、プ
ログラムの実行状況を示す１６ビットのレジスタである
プログラムステータスワード（以下ＰＳＷと記す）１１
１０、汎用レジスタ群１１１１、スタックエリアのポイ
ンタを指す１６ビットレジスタであるスタックポインタ
（以下ＳＰと記す）１１１２、マイコン１１００が実行
しようとしているプログラムメモリアドレスのオフセッ
ト情報を保持する１６ビットカウンタであるプログラム
カウンタ（以下ＰＣと記す）１１１３で構成されており
それぞれが内部バス１１１４を介して接続されている。

【００１１】なおＰＳＷ１１１０の最上位ビットは、マ
イコン１１００の動作しているモードを表すステータス
フラグ（以下ＭＤフラグと記す）であり、マイコン１１
００はＭＤフラグが「０」のときエミュレーションモー
ド、「１」のときネィティブモードで動作するものとす
る。（図１２参照） ところで、エミュレーション機能を持つマイコンにおい
ては、ハードウェアの増大を防ぐ意味でネィティブモー
ドのレジスタをそのままエミュレーションモードで用い
ることが多い。こうした場合、通常は上位のマイコンの
方が下位のマイコンよりもレジスタ数が多いので、エミ
ュレーションモードにおいては未使用のレジスタができ
る。本マイコンの場合汎用レジスタ群１１１１中のＸＲ
レジスタが未使用レジスタであるとする。

【００１２】なお、マイコン１１００のエミュレーショ
ンモードの命令のうち、１バイト目で動作が決まりかつ
１バイトで構成される命令のうちトラップとなる命令の
コードの１つを「５７Ｈ」、通常に実行される命令（以
下１バイト定義命令と記す）コードの１つを「２０Ｈ」
とする。なお「２０Ｈ」は汎用レンジスタ群１１１１中
のＸレジスタの値をインクリメントする命令のコードと
する。

【００１３】次に、外部メモリ１１１７内のプログラム
配置の一例を示す。

【００１４】外部メモリ１１１７のプログラム配置例を
図１３に示す。

【００１５】外部メモリ１１７内はベクタ領域 プ
ログラムエリア スタックエリア命令コード解析ル
ーチン 命令別処理ルーチンで構成されている。

【００１６】以下に各領域について説明する。

【００１７】 ベクタ領域はエミュレーション中のト
ラップなどによる割り込み処理リーチンの開始アドレス
が格納されているエリアで、１ベクタは２バイト（１ワ
ード）で構成され、エミュレーション中のトラップなど
の割り込みが発生すると、制御部１１０２の制御によ
り、割り込み要因に対応したベクタの内容がＰＣ１１１
３にロードされる。エミュレーション中のトラップのベ
クタ番号は１６（ベクタアドレスは「００２０Ｈ」番
地）に設定されているものとする。

【００１８】なおベクタ領域は「００００Ｈ」〜「００
ＦＦＨ」番地に配置してある。

【００１９】 プログラムエリアはネィティブモード
のプログラムエリアとエミュレーションモードのプログ
ラムエリアとに分かれている。ネィティブモードのプロ
グラムエリアはエミュレーションモードのプログラムを
実行するために必要な、レジスタ等の初期化を行うため
のプログラムを、エミュレーションモードのプログラム
エリアはマイコン１１００がエミュレーションを行う下
位のマイコンのプログラムをそれぞれ格納してある領域
である。なお、プログラムエリアは「０２００Ｈ」〜
「０５ＦＦＨ」番地に配置してあり、ネィティブモード
のプログラムエリアを「０２００Ｈ」〜「０３ＦＦＨ」
番地に、エミュレーションモードのプログラムエリアを
「０４００Ｈ」〜「０４ＦＦＨ」番地にそれぞれ配置し
てある。

【００２０】 スタックエリアは、エミュレーション
中にトラップが発生した場合にプログラム実行中のＰＳ
ＷおよびＰＣの情報をセーブすることなどに使用され
る。スタックエリアは「２０００Ｈ」〜「２ＦＦＥＨ」
番地に配置してある。

【００２１】 マイコン１１００がトラップを起こし
た後に実行される命令コード解析ルーチンでは、トラッ
プを起こした命令コード部を認識しその命令コード値を
利用して命令別処理ルーチンに分岐する処理が行われ
る。命令コード解析ルーチンは「３２００Ｈ」〜「３２
ＦＦＨ」番地に配置してある。

【００２２】 命令別処理ルーチンでは、トラップを
起こした命令に対してユーザが行う適当なソフトウェア
処理、トラップから復帰するために必要なＰＣ補正およ
びトラップからの復帰命令（以下リターン命令と記す）
による処理が行われる。リターン命令はこのルーチンの
最後の処理になるように配置してある。命令別処理ルー
チンは「５７００Ｈ」番地〜「５７ＦＦＨ」番地に配置
してある。

【００２３】またエミュレーションモードのプログラム
エリア内には１バイト定義命令のコード「２０Ｈ」が
「０４００Ｈ」番地に、１バイト目で動作が決まりかつ
１バイトで構成される命令でトラップとなる命令コード
「５７Ｈ」が「０４２５Ｈ」番地にそれぞれ配置してあ
る。

【００２４】以降にマイコン１１００の動作について図
１４、図１５を用いて説明する。

【００２５】まずリセットにより、マイコン１１００の
ＰＣ１１１２は「０２００Ｈ」に、ＰＳＷ１１１０中の
ＭＤフラグは「１」に初期化され、マイコン１１００は
「０２００Ｈ」番地以降のネィティブモードのプログラ
ムを実行していくものとする。

【００２６】ネィティブモードのプログラムにおいては
エミュレーションモードのプログラムで使用されるスタ
ックポインタＳＰ１１１２の値を「２ＦＦＥＨ」に初期
化する処理等が行われた後、ＭＤフラグを「０」にし、
ＰＣ１１１３に「０４００Ｈ」を格納し、エミュレーシ
ョンモードのプログラムの先頭アドレスの命令コードを
フェッチするための処理が行われる。

【００２７】以降にエミュレーションモードにおける１
バイト定義命令のコード「２０Ｈ」、１バイト目で命令
の動作が決まりかつ１バイトで構成されトラップとなる
命令のコード「５７Ｈ」が入力された場合におけるマイ
コン１１００の動作についてそれぞれ説明する。

【００２８】〔１〕最初に１バイト定義命令コード「２
０Ｈ」を処理する場合の本マイコンの動作について説明
する。

【００２９】まず制御部１１０２は、外部メモリ１１１
７からＰＣ１１１３の指すアドレス「０４００Ｈ」番地
の命令コード「２０Ｈ」を命令キュー１１０３に取り込
み、ＰＣ１１１３の値をインクリメントする制御信号を
発生する。

【００３０】次に命令キュー１１０３から「２０Ｈ」が
キューバス１１０８に出力されて、制御部１１０２に入
力された場合、制御部１１０２は演算処理部１１０１
に、Ｘレジスタの値を内部バス１１１４に出力し、演算
処理部１１０１に入力後、演算部１１０９において１を
加え、そして演算結果を内部バス１１１５に出力して再
度Ｘレジスタに、命令実行状況の情報をＰＳＷ１１１０
にそれぞれ格納するという一連の処理を行う制御信号を
出力する。

【００３１】〔２〕次に１バイト目でトラップとなる命
令コード「５７Ｈ」に対する本マイコンの動作について
説明する。

【００３２】まず制御部１１０２は、外部メモリ１１１
７からＰＣ１１１３の指すアドレス「０４２５Ｈ」番地
の命令コード「５７Ｈ」を命令キュー１１０３に取り込
み、ＰＣ１１１３の値をインクリメントする制御信号を
発生する。

【００３３】次に命令キュー１１０３から「５７Ｈ」が
キューバス１１０８に出力され、制御部１１０２に入力
された場合、制御部１１０２は、１バイト目でトラップ
となる命令コードが入力されたときの同制御部１１０２
の制御フローすなわち図１４に示した処理を行う制御信
号を演算処理部１１０１に対して出力する。

【００３４】 すなわち、制御部１１０２はＳＰ１１
１２の値「２ＦＦＥＨ」を内部バス１１１４に出力し
て、演算部１１０９に入力後、２を減じ、演算結果の
「２ＦＦＣＨ」を内部バス１１１４に出力し、ＳＰ１１
１２に格納するよう制御する。

【００３５】 制御部１１０２は、ＳＰ１１１２の値
を内部バス１１１４、内部アドレスバス１１０６、アド
レス端子１１０４を通して外部アドレスバス１１１５
に、またＳＰＷ１１１０の値を内部バス１１１４、内部
データバス１１０７、データバス端子１１０５を通して
外部データバス１１１６にそれぞれ出力し、外部メモリ
１１１７のアドレス「２ＦＦＣＨ」にＰＳＷ１１１０の
値を書き込むよう制御する。

【００３６】 の処理で更新されたＰＳ１１１２の
値「２ＦＦＣＨ」を内部バス１１１４に出力して、演算
部１１０９に入力後、２を減じ演算結果の「２ＦＦＡ
Ｈ」を内部バス１１１４に出力し、ＳＰ１１１２に格納
するよう制御する。

【００３７】 ＳＰ１１１２の値を内部バス１１１
４、内部アドレスバス１１０６、アドレスバス端子１１
０４を通して外部アドレスバス１１１５に出力する。ま
た同時に「０４２５Ｈ」番地の次の番地の命令コードを
フェッチするため「０４２６Ｈ」に更新されていたＰＣ
１１１３の値をデクリメントして、トラップを起こす命
令の先頭アドレス「０４２５Ｈ」を内部バス１１１４、
内部データバス１１０７、データバス端子１１０５を通
して外部データバス１１１６に出力し、外部メモリ１１
１７のアドレス「２ＦＦＡＨ」にＰＣ１１１３の値を書
き込むよう制御する。

【００３８】（〜の処理で外部メモリ１１１７のス
タックエリアは、図５の状態になる。） ＰＳＷ１１１０中のＭＤフラグを「１」にしてネィ
ティブモードの遷移する。

【００３９】 ベクタ１６（１０Ｈ）を参照し分岐す
る。すなわち外部メモリ１１１７のアドレス「００２０
Ｈ」番地の値「３２００Ｈ」を外部データバス１１１
６、データバス端子１１０５、内部データバス１１０
７、内部バス１１１４を通してＰＣ１１１３に書き込
み、ＰＣ１１１３の指す外部メモリ１１１７のアドレス
「３２００Ｈ」番地の命令コードをフェッチするよう制
御する。

【００４０】以上に示した処理により命令コード解析ル
ーチンの先頭アドレスに分岐する。

【００４１】次に、図１５に処理フローを示した命令コ
ード解析ルーチンおよび命令別処理ルーチン、すなわち
トラップ動作の次にマイコン１１００が実行するプログ
ラム処理について説明する。

【００４２】そのうちの（ａ）〜（ｄ）の命令コード解
析ルーチンにおいては （１）前記の制御によって更新されたＳＰ１１２が指
す外部メモリ１１１７のアドレス「２ＦＦＡＨ」の内容
（トラップを起こした命令の先頭アドレス「０４２５
Ｈ」）をＸＲレジスタに転送する。（メモリリード１回
目） そして、ＸＲレジスタの値が指す外部メモリ１１１７の
アドレス「０４２５Ｈ」のデータ「５７Ｈ」をＸＲレジ
スタに転送する。（メモリリード２回目） （２）ＸＲレジスタの値を８ビット左シフトし、これを
命令別処理ルーチンの先頭アドレスとして分岐する。

【００４３】処理が行われる。続いて図１５（ｅ）〜
（ｇ）の命令別処理ルーチンでは、 （３）トラップを起こした命令に対応したユーザによる
適当なソフトウェア処理を行う。

【００４４】（４）命令別処理ルーチンの最後の処理で
あるリターン命令の実行によりトラップを起こした命令
の次のアドレスの命令を実行するために、ＳＰ１１１２
が指す外部メモリ１１１７のアドレス値「２ＦＦＡＨ」
の内容すなわちトラップを起こした命令の先頭アドレス
値「０４２５Ｈ」をインクリメントする。

【００４５】（５）リターン命令を実行する。

【００４６】処理が行われる。

【００４７】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来のマイコ
ンでは、命令別処理ルーチンの中で、トラップを起こす
個々の命令に対してユーザが行う適当なソフトウェア処
理に分岐するために、命令コード解析ルーチンでトラッ
プを起こした命令コード部を認識するソフトウェア処理
には、２回のメモリアクセントが必要であった。また、
従来例に示したようなマイコンでは、トラップを起こす
バイト長の異なる命令が混在していることが多い。よっ
て、トラップとなる命令コード中のトラップを起こした
コード部の認識のためには、図１５（ａ),（ｂ）に示し
た処理の他に、作業用のＸＲレジスタに格納された命令
コードが、トラップとなる命令コード部と一致するかを
判断するソフトウェア処理が必要となる。このときトラ
ップとなる命令コード群をメモリに配置している場合
は、１バイト目でトラップとなる命令では上記２回のメ
モリアクセスに加えて、ＸＲレジスタに読み込んだ１バ
イト目の命令コードとトラップとなる命令コードとを比
較するために命令コードのテーブル（図１３には示して
ない。）を参照する回数と同じ回数（最初の比較で一致
する場合もあるので最低１回）、合計すると最低３回の
メモリアクセスが必要となる。

【００４８】また１バイト目で一致する命令コードが存
在しなかった場合は２バイト目の命令コードを外部メモ
リから読み込むためにメモリアクセスが１回必要となる
うえ、読み込んだ命令コードが２バイト目でトラップと
なる命令コードかどうか比較するため、トラップを起こ
す命令コードのテーブルを参照するときにメモリアクセ
スが最低１回必要となり、前記の“最低３回”を加える
と、合計して最低５回のメモリアクセスが必要となる。

【００４９】このようにトラップとなる命令のバイト長
が異なる命令コードが増えるほど、命令コード解析ルー
チンでのメモリアクセスが増加するという問題点を有し
ていた。

【００５０】

【課題を解決するための手段】本発明のマイコンは、エ
ミュレーション機能を有し、エミュレーションの実行中
に所定の命令コードを入力すると、所定の命令コードま
たはその一部を所定のレジスタに格納し、割り込みを発
生する制御手段を有している。

【００５１】さらに、本発明のマイコンは、エミュレー
ション機能を有し、エミュレーションの実行中に所定の
命令コードを入力すると、所定の命令コードの第１バイ
トから割り込み動作命令と認識できる命令コード部まで
のコード長を示す値を所定のレジスタに格納し、割り込
みを発生する制御手段を有している。

【００５２】

【実施例】従来例の項でも述べたように、エミュレーシ
ョンを行うマイコンにおいては、ハードウェアの増大を
防ぐ意味でネィティブモードのレジスタをそのままエミ
ュレーションモードで用いることが多い。この場合、通
常は上位のマイコンの方が下位のマイコンよりもレジス
タ数が多いので、エミュレーションモードにおいては未
使用のレジスタができることが多い。

【００５３】本実施例では、トラップを起こした命令コ
ードを未使用の汎用レジスタに格納するマイコンについ
て説明する。

【００５４】まず本実施例のマイコンの構成、マイコン
とメモリの接続および外部メモリ内のプログラム配置に
ついて図１から図３までを用いて説明する。

【００５５】図１は本発明のマイコンの構成およびマイ
コンと外部メモリとの接続を示すブロック図である。

【００５６】マイコン１００は種々の演算処理を行う演
算処理部１０１、命令キュー１０３、命令キュー１０３
から命令コードが出力されるキューバス１０８、キュー
バス１０８上の命令コードを入力解読し種々の制御信号
を演算処理部１０１、アドレスバス端子１０４、データ
バス端子１０５および外部メモリ１１７に対して出力し
たり演算処理部１０１からの情報を入力したりする制御
部１０２、外部アドレスバス１１６と内部アドレスバス
１０６とを接続するアドレスバス端子１０４、外部デー
タバス１１７と内部データバス１０７とを接続するデー
タバス端子１０５から構成されている。

【００５７】演算処理部１０１は演算部１０９、ＰＳＷ
１１０、汎用レジスタ群１１１、スタックポインタＳＰ
１１２、プログラムカウンタＰＣ１１３がそれぞれ内部
バス１１４を介して接続されている。またマイコン１０
０と外部メモリ１１７とは外部アドレスバス１１５、外
部データバス１１６を介して接続されている。

【００５８】なおＰＳＷ１１０の最上位ビットは、マイ
コン１００の動作しているモードを表すステータスフラ
グ（以下ＭＤフラグと記す）であり、マイコン１００は
ＭＤフラグが「０」のときエミュレーションモード、
「１」のときネィティブモードで動作するものとする。
（図２参照） また本マイコンの場合汎用レジスタ１１１中のＸＲレジ
スタが未使用レジスタであるとする。

【００５９】なお、マイコン１００のエミュレーション
モードの命令のうち、１バイト目で動作が決まりかつ１
バイトで構成される命令のうちトラップとなる命令のコ
ードの１つを「５７Ｈ」、１バイト定義命令のコードの
１つを「２０Ｈ」とする。なお「２０Ｈ」は汎用レジス
タ群１１１中のＸレジスタの値をインクリメントする命
令のコードとする。

【００６０】次に、外部メモリ１１７内のプログラム配
置の一例を示す。

【００６１】外部メモリ１１７のプログラム配置例を図
３に示す。

【００６２】外部メモリ１１７内は ベクタ領域
プログラムエリア スタックエリア 命令コード解
析ルーチン 命令別処理ルーチンで構成されている。

【００６３】以下に各領域について説明する。

【００６４】 ベクタ領域はエミュレーション中のト
ラップなどによる割り込み処理ルーチン開始アドレスが
格納されているエリアで、１ベクタは２バイト（１ワー
ド）で構成され、エミュレーション中のトラップなどの
割り込みが発生すると、制御部１２０２の制御により、
割り込み要因に対応したベクタの内容がＰＣ１１３にロ
ードされる。エミュレーション中のトラップのベクタ番
号は１６（ベクタアドレスは「００２０Ｈ」番地）に設
定されているものとする。

【００６５】なお、ベクタ領域は「００００Ｈ」〜「０
０ＦＦＨ」番地に配置してある。

【００６６】 プログラムエリアはネィティブモード
のプログラムエリアとエミュレーションモードのプログ
ラムエリアとに分かれている。ネィティブモードのプロ
グラムエリアはエミュレーションモードのプログラムを
実行するために必要な、レジスタ等の初期化を行うため
のプログラムを、エミュレーションモードのプログラム
エリアはマイコン１００がエミュレーションを行う下位
のマイコンのプログラムをそれぞれ格納してある領域で
ある。なお、プログラムエリアは「０２００Ｈ」〜「０
３ＦＦＨ」番地に、エミュレーションモードのプログラ
ムエリアを「０４００Ｈ」〜「０５ＦＦＨ」番地にそれ
ぞれ配置してある。

【００６７】 スタックエリアは、エミュレーション
中にトラップが発生した場合にプログラム実行中のＰＣ
ＷおよびＰＣの情報をセーブすることなどに使用され
る。スタックエリアは「２０００Ｈ」〜「２ＦＦＥＨ」
番地に配置してある。

【００６８】 マイコン１００がトラップを起こした
後に実行される命令コード解析ルーチンでは、トラップ
を起こした命令コード部を認識しその命令コード値を利
用して命令別処理ルーチンに分岐する処理が行われる。
命令コード解析ルーチンは「３２００Ｈ」〜「３２ＦＦ
Ｈ」番地に配置してある。

【００６９】 命令別処理ルーチンでは、トラップを
起こした命令に対してユーザが行う適当なソフトウェア
処理、トラップから復帰するために必要なＰＣ補正およ
びトラップからの復帰命令（以下リターン命令と記す）
による処理が行われる。リターン命令はこのルーチンの
最後の処理になるように配置してある。命令別処理ルー
チンは「５７００Ｈ」番地〜「５７ＦＦＨ」番地に配置
してある。

【００７０】またエミュレーションモードのプログラム
エリア内には１バイト定義命令のコード「２０Ｈ」が
「０４００Ｈ」番地に、１バイト目で動作が決まりかつ
１バイトで構成される命令でトラップとなる命令のコー
ド「５７Ｈ」が「０４２５Ｈ」番地にそれぞれ配置して
ある。

【００７１】次にマイコン１００の動作について図４か
ら図７を用いて説明する。

【００７２】まずリセットにより、マイコン１００のＰ
Ｃ１１３は「０２００Ｈ」に、ＰＳＷ１１０中のＭＤフ
ラグは「１」に初期化され、マイコン１００は「０２０
０Ｈ」番地以降のネィティブモードのプログラムを実行
していくものとする。

【００７３】ネィティブモードのプログラムにおいては
エミュレーションモードのプログラムで使用されるスタ
ックポインタＳＰ１１２の値を「２ＦＦＥＨ」に初期化
する処理等が行われた後、ＭＤフラグを「０」にし、Ｐ
Ｃ１１３に「０４００Ｈ」を格納し、エミュレーション
モードのプログラムの先頭アドレスの命令コードをフェ
ッチするための処理が行われる。

【００７４】１バイト目で命令の動作が決まりかつ１バ
イトで構成される命令のうちトラップとなる命令のコー
ドが入力された場合におけるマイコン１００の動作につ
いてそれぞれ説明する。

【００７５】〔１〕最初に１バイト定義命令コード「２
０Ｈ」を処理する場合の本マイコンの動作について説明
する。

【００７６】まず制御部１０２は、外部メモリ１１７か
らＰＣ１１３の指すアドレス「０４００Ｈ」番地の命令
コード「２０Ｈ」を命令キュー１０３に取り込み、ＰＣ
１１３の値をインクリメントする制御信号を発生する。

【００７７】次に命令キュー１０３から「２０Ｈ」がキ
ューバス１０８に出力されて、制御部１０２に入力され
た場合、制御部１０２は演算処理部１０１に対して、Ｘ
レジスタを選択してその値を内部バス１１４に出力し演
算処理部１０１に入力後、演算部１０９において１加え
る。そして演算結果を内部バス１１４に出力して再度Ｘ
レジスタに、命令実行状況の情報をＰＳＷ１１０にそれ
ぞれ格納する。

【００７８】〔２〕次に１バイト目でトラップとなる命
令のコード「５７Ｈ」に対する本マイコンの動作につい
て説明する。

【００７９】まず制御部１０２は、外部メモリ１１７か
らＰＣ１１３の指すアドレス「０４２５Ｈ」番地の命令
コード「５７Ｈ」を命令キュー１０３に取り込み、ＰＣ
１１３の値をインクリメントする制御信号を発生する。

【００８０】次に命令キュー１０３から「５７Ｈ」がキ
ューバス１０８に出力され、制御部１０２に入力される
と、制御部１０２はまず図４に示した処理を行う制御信
号を演算処理部１０１に対して出力する。

【００８１】 制御部１０２はＳＰ１１２の値「２Ｆ
ＦＥＨ」を内部バス１１４に出力して、演算部１０９に
入力後、２を減じ演算結果の「２ＦＦＣＨ」を内部バス
１１４に出力し、ＳＰ１１２に格納するよう制御する。

【００８２】 制御部１０２は、ＳＰ１１２の値を内
部バス１１４、内部アドレスバス１０６、アドレスバス
端子１０４を通して外部アドレスバス１１５に、またＰ
ＳＷ１１０の値を内部バス１１４、内部データバス１０
７、データバス端子１０５を通して外部データバス１１
６にそれぞれ出力し、内部データバス１０７、データバ
ス端子１０５を通して外部データバス１１６にそれぞれ
出力し、外部メモリ１１７のアドレス「２ＦＦＣＨ」に
ＰＳＷ１１０の値を書き込むよう制御する。

【００８３】 の処理で更新されたＳＰ１１２の値
「２ＦＦＣＨ」を内部バス１１４に出力して、演算部１
０９に入力後、２を減じ演算結果の「２ＦＦＡＨ」を内
部バス１１４に出力し、ＳＰ１１２に格納するよう制御
する。

【００８４】 ＳＰ１１２の値を内部バス１１４、内
部アドレスバス１０６、アドレスバス端子１０４を通し
て外部アドレスバス１１５に出力する。次に、「０４２
５Ｈ」番地の次の番地の命令コードをフェッチするため
「０４２６Ｈ」に更新されていたＰＣ１１３の値をデク
リメントし、トラップ命令の先頭アドレス「０４２５
Ｈ」を内部バス１１５、内部データバス１０７、データ
バス端子１０５を通して外部データバス１１６にそれぞ
れ出力し、外部メモリ１１８のアドレス「２ＦＦＡＨ」
にＰＣ１１３の値を書き込むよう制御する。

【００８５】 キューバス１０８上のコード「５７
Ｈ」を内部バス１１４に出力してＸＲレジスタの下位側
に書き込む。

【００８６】（〜までの処理で外部メモリ１１７の
スタックエリアは図５に示した状態になる。） ＭＤフラグを「１」にしてネィティブモードに遷移
する。

【００８７】 ベクタ１６（１０Ｈ）を参照し分岐す
る。すなわち外部メモリ１１７のアドレス「００２０
Ｈ」番地の値「３２００Ｈ」を外部データバス１１６、
データバス端子１０５、内部データバス１０７、内部バ
ス１１４を通してＰＣ１１３に格納し、ＰＣ１１３の指
す外部メモリ１１７のアドレス「３２００Ｈ」番地の命
令コードをフェッチするよう制御する。

【００８８】以上に示した処理により命令コード解析ル
ーチンの先頭アドレスに分岐する。

【００８９】次に、図６（ａ）〜（ｅ）に示した命令コ
ード解析ルーチンおよび命令別処理ルーチン、すなわち
トラップ動作の次にマイコン１００が実行するプログラ
ム処理について説明する。

【００９０】まず、命令コード解析ルーチンにおいては
図６（ａ),（ｂ）のソフトウェア処理すなわち （１）ＸＲレジスタの値を８ビット左シフトし、これを
命令別処理ルーチンの先頭アドレスとして分離する処理
を行う。

【００９１】次に図６（ｃ）〜（ｅ）に示した命令別処
理ルーチンの処理すなわち、 （２）トラップを起こした命令に対応したユーザによる
適当なソフトウェア処理を行う。

【００９２】（３）命令別処理ルーチンの最後の処理で
あるリターン命令の実行によりトラップを起こした命令
の次のアドレスの命令を実行するために、ＳＰ１１２が
指す外部メモリ１１７のアドレス値「２ＦＦＡＨ」の内
容すなわちトラップを起こした命令の先頭アドレス値
「０４２５Ｈ」をインクリメントする。

【００９３】（４）リターン命令を実行する。

【００９４】２バイト目で命令の動作が決まりかつ２バ
イトで構成される命令において２バイト目でトラップと
なる命令については、１バイト目では命令の動作は決ま
らないので、マイコン１００は２バイト目を読み込み、
２バイト目の命令コードが制御部１０２に入力されると
トラップとなり、以降は１バイト目でトラップとなる命
令と同様の処理が行われる。

【００９５】つまりＸＲレジスタには、命令コードの２
バイト目が格納される。

【００９６】本実施例では未使用の汎用レジスタに命令
コードを格納したが、エミュレーションの時に未使用レ
ジスタができない場合は専用のレジスタを増設する手段
も考えられる。

【００９７】なお、本実施例のマイコンはトラップを起
こすと判別できる命令コード部がすべて異なる値の場合
に有効であるが、これが一致した場合においても、トラ
ップを起こすバイト位置の種類により割り込みベクタを
別に設定して、異なる命令コード解析ルーチンを設定す
ることなどにより容易に実施できる。

【００９８】第二の実施例として、トラップを起こした
命令の第１バイトからトラップを起こすと認識できる命
令コード部までのコード長を表す値を未使用の汎用レジ
スタに格納するマイコンについて説明する。

【００９９】図７は本発明の第二の実施例のマイコンの
ブロック図およびマイコンと外部メモリとの接続図であ
る。マイコン７００が実施例１のマイコンと異なる点
は、制御部７０１が定数発生回路７０２（実施例１のマ
イコンでは明示していない）にトラップを起こした命令
の第１バイトからトラップを起こすと認識できる命令コ
ード部までのコード長を表す値を発生させ、その値を内
部バス１１４に出力する制御を行うことである。

【０１００】マイコン７００において、１バイト定義命
令のコードの１つが「２０Ｈ」、１バイト目でトラップ
となる命令コードの１つが「５７Ｈ」であることは実施
例１と同じであるが、それ以外にｎバイト目（ｎは２以
上の整数）で命令の動作が決まりかつｎバイトで構成さ
れる命令でトラップとなる命令の１つとして３バイトで
構成されている命令のコード「９ＦＨ」「４０Ｈ」「７
５Ｈ」があるものとする。

【０１０１】図８は本実施例における外部メモリ１１７
内のプログラム配置図であり、「７５００Ｈ」番地〜
「７５ＦＦＨ」番地の命令別処理ルーチン２を命令コー
ド「９ＦＨ」「４０Ｈ」「７５Ｈ」の命令別処理ルーチ
ンに設定していることと、命令のコード「９ＦＨ」「４
０Ｈ」「７５Ｈ」を「０５８０Ｈ」番地〜「０５８２
Ｈ」番地に配置していること以外は実施例１における外
部メモリ１１７のプログラム配置図と同じである。

【０１０２】以降に本実施例のマイコンの動作について
説明する。

【０１０３】ネィティブモードのプログラムおよび１バ
イト定義命令のコード「２０Ｈ」をマイコン７００が処
理する場合の制御部７０１の制御は実施例１と同じであ
る。

【０１０４】次に、１バイト目でトラップとなる命令コ
ード「５７Ｈ」をマイコン７００が外部メモリ１１７か
ら命令キュー１０３に取り込み、命令コード「５７Ｈ」
が命令キュー１０３からキューバス１０８に出力されて
制御部７０１に入力されると、まず図９（ａ）の処理す
なわち図４（ａ),（ｂ）と同様の処理を行う制御信号を
演算処理部１０１に対して出力する。

【０１０５】次に、制御部７０１は図９（ｂ）に示す処
理を行う制御信号を出力する。すなわち、 定数発生回路７０２にトラップを起こす命令の第１
バイトからトラップを起こすと認識できる命令コード部
までのコード長を表す値「００００Ｈ」を内部バス１１
４に出力するよう制御する。

【０１０６】 汎用レジスタ群１１１中のＸＲレジス
タに、内部バス１１４上の値「００００Ｈ」を格納する
よう制御する。

【０１０７】次に図９（ｃ）に示した処理すなわち図４
（ｄ),（ｃ）と同様の処理を実施して、命令コード解析
ルーチンの先頭アドレスに分岐する。

【０１０８】続いて、図１０に示した命令コード解析ル
ーチンおよび命令別処理ルーチン、すなわちトラップ動
作の次にマイコン７００が実行するプログラム処理につ
いて説明する。

【０１０９】命令コード解析ルーチンにおいては （１）図４（ｂ）に示した処理によって更新されたＳＰ
１１２の値「２ＦＦＡＨ」で示される外部メモリ１１７
のアドレスの内容「０４２５Ｈ」とＸＲレジスタの値
「００００Ｈ」を加算して結果をＸＲレジスタに格納す
る。（メモリリード１回目） （２）ＸＲレジスタの値「０４２５Ｈ」で指し示される
外部メモリ１１７のアドレスの内容「５７Ｈ」をＸＲレ
ジスタに格納する。（メモリリード２回目） （３）ＸＲの値を８ビット左シフトして、これを命令別
処理ルーチン１の先頭アドレスとして分岐する。

【０１１０】図９（ｃ）は命令別処理ルーチン１での処
理であり、実施例１のマイコンにおける命令別処理ルー
チンと同じソフトウェア処理を行う。

【０１１１】３バイト目でトラップとなる命令コード
「９ＦＨ」「４０Ｈ」「７５Ｈ」をマイコン８００が処
理する場合、以下に示す点が異なるだけであとは命令コ
ード「５７Ｈ」の場合と同様な処理を行う。

【０１１２】 ＸＲレジスタには「０００２Ｈ」が格
納される。

【０１１３】 命令別処理ルーチン２において、「０
００２Ｈ」をＳＰの指すメモリの内容に加算する。

【０１１４】なお、本実施例のマイコンもトラップを起
こすと認識できる命令コード部の値が一致しないマイコ
ンの場合に有効であるが、これが一致する場合において
も、トラップを起こす命令コードの第１バイトからトラ
ップを起こすと認識できる命令コード部までのバイト長
の種類によって割り込みベクタを別に設定して、異なる
命令コード解析ルーチンを設定することなどにより容易
に実施できる。

【０１１５】

【発明の効果】以上の説明のようにトラップを起こした
命令コードを格納するマイクロコンピュータの場合、従
来のマイクロコンピュータのように、トラップを起こし
た命令コード部を認識するために１バイト目でトラップ
となる命令の場合は最低３回、２バイト目でトラップと
なる命令の場合は最低５回のメモリアクセスを必要とし
ていた場合と比較すると、所定のレジスタに命令コード
を格納するため、命令コード部を認識するためのメモリ
アクセスを全く必要としない。またトラップを起こした
命令の先頭からトラップとなった命令コード部までのコ
ード長の値を格納するマイクロコンピュータの場合、ト
ラップを起こす命令コードのバイト位置に関係なく命令
コード部を認識するためのメモリアクセスは２回のみで
ある。そのため命令コード解析ルーチンでの処理を高速
にできるという効果を有する。

【０１１６】なお、トラップを起こす命令コード部の値
を所定のレジスタに格納する方法とトラップを起こす命
令の第１バイトからトラップを起こすと認識できる命令
コード部までのコード長を表す値を所定のレジスタに格
納する方法を混在させることも可能である。例えば１バ
イト目でトラップとなる命令、２バイト目でトラップと
なる命令の場合はトラップを起こす命令コード部の値
を、未定義命令の場合はトラップを起こす命令の第１バ
イトからトラップを起こすと認識できる命令コード部ま
でのコード長を表す値を所定のレジスタに格納するとい
う制御を行う。この場合、トラップを起こす命令の第１
バイトからトラップを起こすと認識できる命令コード部
までのコード長を表す値が１バイト目および２バイト目
でトラップとなる命令コードと一致してしまって、命令
コード解析ルーチンで両者のどちらであるかが認識不可
となるときは、トラップのベクタを、１バイト目でトラ
ップとなる命令および２バイト目でトラップとなる命令
の場合と未定義命令の場合で別に設定すること等の簡単
な対応を施せばよい。このように本発明による応用効果
も大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例におけるマイコンの構成
およびマイコンと外部メモリとの接続を示すブロック図
である。

【図２】同実施例におけるＰＳＷのビット構成図であ
る。

【図３】同実施例における外部メモリのプログラム配置
図である。

【図４】同実施例のマイコンにおいて命令コード「５７
Ｈ」が入力された場合の制御部の制御フローである。

【図５】図４に示した処理によるスタックエリアの状態
図である。

【図６】同実施例のマイコンの命令コード解析ルーチン
と命令別処理ルーチンの処理フローである。

【図７】本発明の第二の実施例のマイコンの構成および
マイコンと外部メモリとの接続を示したブロック図であ
る。

【図８】同実施例における外部メモリのプログラム配置
図である。

【図９】同実施例のマイコンが命令コード「５７Ｈ」を
処理する場合の制御部の制御フローである。

【図１０】同実施例のマイコンの命令コード解析ルーチ
ンと命令別処理ルーチン１の処理フローである。

【図１１】従来のマイコンの構成およびマイコンと外部
メモリの接続を示したブロック図である。

【図１２】ＰＳＷのビット構成図である。

【図１３】外部メモリのプログラム配置図である。

【図１４】従来のマイコンが命令コード「５７Ｈ」を処
理する場合の制御部の制御フローである。

【図１５】従来のマイコンの命令コード解析ルーチンと
命令別処理ルーチンの処理フローである。

【符号の説明】

１００ マイコン １０１ 演算処理部 １０２ 制御部 １０３ 命令キュー １０４ アドレスバス端子 １０５ データバス端子 １０６ 内部アドレスバス １０７ 内部データバス １０８ キューバス １０９ 演算部 １１０ ＰＳＷ １１１ 汎用レジスタ群 １１２ ＳＰ １１３ ＰＣ １１４ 内部バス １１５ 外部アドレスバス １１６ 外部データバス １１７ 外部メモリ ７００ マイコン ７０１ 制御部 ７０２ 定数発生回路 １１００ マイコン １１０１ 演算処理部 １１０２ 制御部 １１０３ 命令キュー １１０４ アドレスバス端子 １１０５ データバス端子 １１０６ 内部アドレスバス １１０７ 内部データバス １１０８ キューバス １１０９ 演算部 １１１０ ＰＳＷ １１１１ 汎用レジスタ群 １１１２ ＳＰ １１１３ ＰＣ １１１４ 内部バス １１１５ 外部アドレスバス １１１６ 外部データバス １１１７ 外部メモリ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エミュレーション機能を有するマイクロ
   コンピュータにおいて、前記エミュレーションの実行中
   に所定の命令コードを入力すると、前記所定の命令コー
   ドの第１バイトから割り込み動作命令と認識できる命令
   コードまでのコード長を示す値を汎用レジスタ群の中の
   前記エミュレーションモードでは使用されない未使用レ
   ジスタに格納し、割り込みを発生する制御手段を含むこ
   とを特徴とするマイクロコンピュータ。