JP2730087B2 - レジスタファイルアドレス回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はレジスタファイルアドレス回路に関し、特に
ソフト命令（ソフトウェアにおける命令）により示され
るマスク値（マスク値中の各ビットが汎用レジスタに対
応付けられている）に基づいて汎用レジスタの読出し
（汎用レジスタに格納されている値の読出し）が行われ
るレジスタファイルアドレス回路に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種のレジスタファイルアドレス回路では、
マスク値が１ビット毎に検査されて各ビットに汎用レジ
スタの読出しを指示する情報がセットされているか否か
が調べられ、セットされていればセットされているビッ
トに対応する汎用レジスタの識別情報がレジスタファイ
ル（複数の汎用レジスタにより構成されているレジスタ
の集合体）にアドレスとして示されることで汎用レジス
タの読出しが行われていた。

第３図は、従来のレジスタファイルアドレス回路の一
例の構成を示すブロック図である。このレジスタファイ
ルアドレス回路は、マスク値の第１ビット31−1,第２ビ
ット31−2,第３ビット31−３および第４ビット31−４を
格納しているマスク値レジスタ31（マスク値中の各ビッ
トが「１」の場合には対応する汎用レジスタを読み出す
ことを指示し、マスク値中の各ビットが「０」の場合に
は対応する汎用レジスタを読み出さないことを指示して
いる）と、マスク値の第１ビット31−1,第２ビット31−
2,第３ビット31−３および第４ビット31−４に対応する
汎用レジスタR1′,R2′,R3′およびR4′を有して構成さ
れるレジスタファイル32と、読み出したい汎用レジスタ
の番号（識別情報）をレジスタファイル32に示すレジス
タ選択回路33と、レジスタファイル32とレジスタ選択回
路33とを接続しているデータ信号線34とを含んで構成さ
れている。

第４図は、第３図に示すレジスタファイルアドレス回
路が使用されて行われる汎用レジスタの読出し処理を示
す流れ図である（読出し処理の指示はこのレジスタファ
イルアドレス回路を含むCPU（Central Processing Uni
t。図示せず）によって行われる）。

次に、第４図を参照しながら第３図に示す従来のレジ
スタファイルアドレス回路に関する動作について説明す
る。なお、ここではソフト命令により示されるマスク値
の第１ビット31−１が「１」であり、第２ビット31−２
が「０」であり、第３ビット31−３が「１」であり、第
４ビット31−４が「０」である場合（第３図のマスク値
レジスタ31参照）に、各ビットに対応する汎用レジスタ
R1′,R2′,R3′およびR4′が読み出されるときの動作を
説明する。

まず、ソフト命令により示されるマスク値（マスク値
レジスタ31内のマスク値）の総ビット数の「４」がＮ
（正整数）というパラメータに代入される（ステップ4
1）。

次に、マスク値の第Ｎビット、すなわちマスク値の第
４ビット31−４が「１」であるか「０」であるかが検査
（判定）される（ステップ42）。

この検査でマスク値の第４ビット31−４は「０」であ
るので、第４ビット31−４に対応する汎用レジスタR4′
の読出しは行われず、Ｎが「１」であるか否か（マスク
値レジスタ31内のマスク値中の全てのビットの検査が終
了したか否か）が判定される（ステップ45）。

この判定でＮが「１」ではないので、Ｎが「３」に設
定され（ステップ41でＮに代入された「４」から「１」
が減じられる）（ステップ46）、マスク値の第３ビット
31−３が「１」であるか「０」であるかが検査される
（ステップ42）。

この検査でマスク値の第３ビット31−３は「１」であ
るので、レジスタ選択回路33に第３ビット31−３に対応
する汎用レジスタR3′の番号がセットされ（ステップ4
3）、データ信号線34を介してレジスタファイル32に伝
送されるその番号に基づいてレジスタファイル32から汎
用レジスタR3′が選択されて読み出される（ステップ4
4）。

次に、ステップ45および46においてＮが「２」に設定
され、マスク値の第２ビット31−２が「１」であるか
「０」であるかが検査される（ステップ42）。

この検査でマスク値の第２ビット31−２は「０」であ
るので、汎用レジスタR2′の読出しは行われず、ステッ
プ45および46においてＮが「１」に設定され、マスク値
の第１ビット31−１が「１」であるか「０」であるかが
検査される（ステップ42）。

この検査でマスク値の第１ビット31−１は「１」であ
るので、レジスタ選択回路33に第１ビット31−１に対応
する汎用レジスタR1′の番号がセットされ（ステップ4
3）、データ信号線34を介してレジスタファイル32に伝
送されるその番号に基づいてレジスタファイル32から汎
用レジスタR1′が選択されて読み出される（ステップ4
4）。

次に、ステップ45の判定が行われ、Ｎが「１」となっ
ている（マスク値レジスタ31内のマスク値中の全てのビ
ットの検査が終了している）ので、この場合の読出し処
理が終了する。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来のレジスタファイルアドレス回路では、
レジスタファイル内の汎用レジスタの読出し処理におい
て、ソフト命令により示されるマスク値を１ビット毎に
全て検査しなければならないので、多くの処理時間が必
要になるという欠点がある。

本発明の目的は、上述の点に鑑み、レジスタファイル
内の汎用レジスタの読出し処理を高速に行うことを可能
にするレジスタファイルアドレス回路を提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のレジスタファイルアドレス回路は、ソフト命
令により示され各ビットが汎用レジスタに対応付けられ
ているマスク値を格納するマスク値レジスタと、このマ
スク値レジスタ内のマスク値中で汎用レジスタの読出し
を指示する情報がセットされているビットの個数を示す
マスク値ビット数フィールドとその情報がセットされて
いるビットに対応する汎用レジスタの識別情報を示す複
数のレジスタ番号フィールドとをマスク値に対応させて
記憶しているレジスタ番号メモリと、前記マスク値レジ
スタ内のマスク値に対応するマスク値ビット数フィール
ドとレジスタ番号フィールドとを前記レジスタ番号メモ
リから受け取りレジスタ番号フィールドをマスク値ビッ
ト数フィールドが示す回数だけ１つずつ出力するフィー
ルドシフト回路と、このフィールドシフト回路により出
力されるレジスタ番号フィールドに対応する汎用レジス
タが読み出されるレジスタファイルとを有する。

〔作用〕

本発明のレジスタファイルアドレス回路では、マスク
値レジスタがソフト命令により示され各ビットが汎用レ
ジスタに対応付けられているマスク値を格納し、レジス
タ番号メモリがマスク値レジスタ内のマスク値中で汎用
レジスタの読出しを指示する情報がセットされているビ
ットの個数を示すマスク値ビット数フィールドとその情
報がセットされているビットに対応する汎用レジスタの
識別情報を示す複数のレジスタ番号フィールドとをマス
ク値に対応させて記憶し、フィールドシフト回路がマス
ク値レジスタ内のマスク値に対応するマスク値ビット数
フィールドとレジスタ番号フィールドとをレジスタ番号
メモリから受け取りレジスタ番号フィールドをマスク値
ビット数フィールドが示す回数だけ１つずつ出力し、レ
ジスタファイルからフィールドシフト回路により出力さ
れるレジスタ番号フィールドに対応する汎用レジスタが
読み出される。

〔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（ａ）は、本発明のレジスタファイルアドレス
回路の一実施例の構成を示すブロック図である。本実施
例のレジスタファイルアドレス回路は、ソフト命令によ
り示されるマスク値の第１ビット１−1,第２ビット１−
2,第３ビット１−３および第４ビット１−４を格納して
いるマスク値レジスタ１と、マスク値中で「１」（汎用
レジスタの読出しを指示する情報）がセットされている
ビットの個数（フィールドシフト回路３内のマスク値ビ
ット数フィールド３−10に該当する）と「１」がセット
されているビットに対応する汎用レジスタの番号（識別
情報）を示す情報（フィールドシフト回路３内のレジス
タ番号フィールド３−11〜３−15に該当する）とをマス
ク値に対応させて記憶しているレジスタ番号メモリ２
と、マスク値ビット数フィールド３−10およびレジスタ
番号フィールド３−11〜３−15を有しているフィールド
シフト回路３と、マスク値の第１ビット１−1,第２ビッ
ト１−2,第３ビット１−３および第４ビット１−４に対
応する汎用レジスタR1,R2,R3およびR4を有して構成され
るレジスタファイル４と、マスク値レジスタ１とレジス
タ番号メモリ２とを接続しているデータ信号線10と、レ
ジスタ番号メモリ２とフィールドシフト回路３とを接続
しているデータ信号線11と、フィールドシフト回路３内
のマスク値ビット数フィールド３−10に接続されている
データ信号線12と、フィールドシフト回路３内のレジス
タ番号フィールド３−15とレジスタファイル４とを接続
しているデータ信号線13とを含んで構成されている。

第１図（ｂ）は、レジスタ番号メモリ２から出力され
る出力内容（フィールドシフト回路３に格納される内
容）の３つの例を示す図である（この出力内容は、後述
するようにフィールドシフト回路３に対応してマスク値
ビット数フィールドおよびレジスタ番号フィールドを有
している）。

出力内容５は、マスク値の第１ビット１−1,第２ビッ
ト１−2,第３ビット１−３および第４ビット１−４が
「１」，「０」，「１」および「０」である場合にレジ
スタ番号メモリ２から出力される内容であり、マスク値
ビット数フィールド５−10およびレジスタ番号フィール
ド５−11〜５−15を有している。マスク値の第１ビット
１−１および第３ビット１−３が「１」にセットされて
いることに基づいて、マスク値ビット数フィールド５−
10には「２」（マスク値レジスタ１内のマスク値中で
「１」がセットされているビットの個数を示している）
がセットされ、レジスタ番号フィールド５−13には
「１」（マスク値の第１ビット１−１に「１」がセット
されていることを示している）がセットされ、レジスタ
番号フィールド５−14には「３」（マスク値の第３ビッ
ト１−３に「１」がセットされていることを示してい
る）がセットされている。

出力内容６は、マスク値の第１ビット１−1,第２ビッ
ト１−2,第３ビット１−３および第４ビット１−４が
「１」，「１」，「１」および「１」である場合にレジ
スタ番号メモリ２から出力される内容であり、マスク値
ビット数フィールド６−10およびレジスタ番号フィール
ド６−11〜６−15を有している。マスク値の第１ビット
１−１〜第４ビット１−４が「１」にセットされている
ことに基づいて、マスク値ビット数フィールド６−10に
は「４」がセットされ、レジスタ番号フィールド６−11
には「１」がセットされ、レジスタ番号フィールド６−
12には「２」がセットされ、レジスタ番号フィールド６
−13には「３」がセットされ、レジスタ番号フィールド
６−14には「４」がセットされている。

出力内容７は、マスク値の第１ビット１−1,第２ビッ
ト１−2,第３ビット１−３および第４ビット１−４が
「０」，「１」，「０」および「０」である場合にレジ
スタ番号メモリ２から出力される内容であり、マスク値
ビット数フィールド７−10およびレジスタ番号フィール
ド７−11〜７−15を有している。マスク値の第２ビット
１−２が「１」にセットされていることに基づいて、マ
スク値ビット数フィールド７−10には「１」がセットさ
れ、レジスタ番号フィールド７−14には「２」がセット
されている。

第２図は、第１図（ａ）に示すレジスタファイルアド
レス回路が使用されて行われる汎用レジスタ（レジスタ
ファイル２内の汎用レジスタR1〜R4）の読出し処理を示
す流れ図である（読出し処理の指示は本実施例のレジス
タファイルアドレス回路を含むCPU（図示せず）によっ
て行われる）。この図を参照すると、この場合の処理
は、マスク値ビット数フィールド読出しステップ21と、
「Ｎ＝０」判定ステップ22と、レジスタ番号フィールド
シフト出力ステップ23と、汎用レジスタ読出しステップ
24と、「Ｎ＝１」判定ステップ25と、Ｎ減算ステップ26
とからなる。

次に、本実施例のレジスタファイルアドレス回路に関
する動作について説明する。なお、ここではソフト命令
により示されるマスク値（マスク値レジスタ１内のマス
ク値）の第１ビット１−１が「１」であり、第２ビット
１−２が「０」であり、第３ビット１−３が「１」であ
り、第４ビット１−４が「０」である場合（第１図
（ａ）のマスク値レジスタ１参照）に、各ビットに対応
する汎用レジスタR1,R2,R3およびR4の読出しが行われる
ときの動作を説明する。

まず、データ信号線10により伝送されるマスク値レジ
スタ１内のマスク値に基づいて、レジスタ番号メモリ２
からそのマスク値に対応する出力内容５（第１図（ｂ）
参照）が出力され、データ信号線11を介してフィールド
シフト回路３に取り込まれる。

このようにして取り込まれたフィールドシフト回路３
内のマスク値ビット数フィールド３−10（この場合には
「２」）がデータ信号線12を介して読み出されてＮとい
うパラメータに代入される（この読出しによりレジスタ
ファイル４から汎用レジスタを２回読み出せばよいこと
が検出される）（ステップ21）。

次に、Ｎが「０」であるか否か（読出し対象の汎用レ
ジスタが存在しないか存在するか）が判定される（ステ
ップ22）。

この判定でＮが「０」ではないので、フィールドシフ
ト回路３に対してレジスタ番号フィールド３−11〜３−
15を１つ分右にシフトすることが指示され（この指示に
より、レジスタ番号フィールド３−14の値の「３」がレ
ジスタ番号フィールド３−15にセットされ、レジスタ番
号フィールド３−13の値の「１」がレジスタ番号フィー
ルド３−14にセットされる（レジスタ番号フィールド３
−15の値は消滅する））、レジスタ番号フィールド３−
15をデータ信号線13を介してレジスタファイル４に出力
することが指示される（ステップ24）。

この指示により、レジスタ番号フィールド３−15にセ
ットされた値の「３」に基づいて、レジスタファイル４
から識別情報（レジスタの番号。アドレス）「３」の汎
用レジスタR3が読み出される（ステップ24）。

次に、Ｎが「１」であるか否か（マスク値レジスタ１
内のマスク値中で「１」がセットされているビットに対
応する汎用レジスタの読出しが全て終了しているか否
か）が判定される（ステップ25）。

この判定でＮが「１」ではないので、Ｎが「１」に設
定され（ステップ21でＮに代入された「２」から「１」
が減じられる）（ステップ26）、再びフィールドシフト
回路３に対してレジスタ番号フィールド３−11〜３〜15
を１つ分右にシフトすることが指示され（この指示によ
り、レジスタ番号フィールド３−14の値の「１」がレジ
スタ番号フィールド３−15にセットされる）、レジスタ
番号フィールド３−15をデータ信号線13を介してレジス
タファイル４に出力することが指示される（ステップ2
4）。

この指示により、レジスタ番号フィールド３−15にセ
ットされた値の「１」に基づいて、レジスタファイル４
から識別情報「１」の汎用レジスタR1が読み出される
（ステップ24）。

この時点でＮは「１」に設定されている（マスク値レ
ジスタ１内のマスク値中で「１」がセットされているビ
ットに対応する汎用レジスタの読出しが全て終了してい
る）ので、ステップ25の判定によりこの場合の読出し処
理が終了する。

なお、本実施例ではマスク値レジスタ１が４ビット構
成でありレジスタファイル４内の読出し対象の汎用レジ
スタが汎用レジスタR1〜R4の４つである場合について述
べたが、これらの数が「４」に限定されないことはいう
までもない。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、レジスタ番号メモリお
よびフィールドシフト回路等を設けることにより、レジ
スタファイル内の汎用レジスタの読出し処理においてソ
フト命令により示されるマスク値を１ビット毎に全て検
査する必要がなくなり、レジスタファイル内の汎用レジ
スタの読出し処理を高速に行うことが可能になるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の一実施例の構成を示すブロック
図、 第１図（ｂ）は第１図（ａ）中のレジスタ番号メモリか
ら出力される出力内容の例を示す図、 第２図は第１図（ａ）に示すレジスタファイルアドレス
回路が使用されて行われる汎用レジスタの読出し処理を
示す流れ図、 第３図は従来のレジスタファイルアドレス回路の一例の
構成を示すブロック図、 第４図は第３図に示すレジスタファイルアドレス回路が
使用されて行われる汎用レジスタの読出し処理を示す流
れ図である。 図において、 １……マスク値レジスタ、 １−１……第１ビット、 １−２……第２ビット、 １−３……第３ビット、 １−４……第４ビット、 ２……レジスタ番号メモリ、 ３……フィールドシフト回路、 ３−10,5−10,6−10,7−10……マスク値ビット数フィー
ルド、 ３−11,3−12,3−13,3−14,3−15,5−11,5−12,5−13,5
−14,5−15,6−11,6−12,6−13,6−14,6−15,7−11,7−
12,7−13,7−14,7−15……レジスタ番号フィールド、 ４……レジスタファイル、 ５〜７……出力内容、 10〜13……データ信号線である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ソフト命令により示され各ビットが汎用レ
   ジスタに対応付けられているマスク値を格納するマスク
   値レジスタと、 このマスク値レジスタ内のマスク値中で汎用レジスタの
   読出しを指示する情報がセットされているビットの個数
   を示すマスク値ビット数フィールドとその情報がセット
   されているビットに対応する汎用レジスタの識別情報を
   示す複数のレジスタ番号フィールドとをマスク値に対応
   させて記憶しているレジスタ番号メモリと、 前記マスク値レジスタ内のマスク値に対応するマスク値
   ビット数フィールドとレジスタ番号フィールドとを前記
   レジスタ番号メモリから受け取りレジスタ番号フィール
   ドをマスク値ビット数フィールドが示す回数だけ１つず
   つ出力するフィールドシフト回路と、 このフィールドシフト回路により出力されるレジスタ番
   号フィールドに対応する汎用レジスタが読み出されるレ
   ジスタファイルと を有することを特徴とするレジスタファイルアドレス回
   路。