JP2738443B2 - プロセッサ - Google Patents
プロセッサInfo
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- JP2738443B2 JP2738443B2 JP1140926A JP14092689A JP2738443B2 JP 2738443 B2 JP2738443 B2 JP 2738443B2 JP 1140926 A JP1140926 A JP 1140926A JP 14092689 A JP14092689 A JP 14092689A JP 2738443 B2 JP2738443 B2 JP 2738443B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F7/00—Methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
- G06F7/38—Methods or arrangements for performing computations using exclusively denominational number representation, e.g. using binary, ternary, decimal representation
- G06F7/48—Methods or arrangements for performing computations using exclusively denominational number representation, e.g. using binary, ternary, decimal representation using non-contact-making devices, e.g. tube, solid state device; using unspecified devices
- G06F7/544—Methods or arrangements for performing computations using exclusively denominational number representation, e.g. using binary, ternary, decimal representation using non-contact-making devices, e.g. tube, solid state device; using unspecified devices for evaluating functions by calculation
- G06F7/5443—Sum of products
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H17/00—Networks using digital techniques
- H03H17/02—Frequency selective networks
- H03H17/0223—Computation saving measures; Accelerating measures
Description
ンターにあり、実行されるべきタスクに応じたプログラ
ムシーケンスにしたがってそこに負荷されたデータを処
理するプロセッサを含み、回路素子の発展の可能性が考
慮されなければならない。各プログラムシーケンスは、
ハードワイヤもしくはプログラムメモリ中に設定された
命令として蓄積され、2つの可能性の組合せが一般的に
最も能率的である。プログラムメモリ自体は読出し専用
メモリ、ランダムアクセスメモリ(RAM)またはその2
つの組合せであってもよい。プロセッサが多数製造され
る場合、固定プログラムおよび固定定数または係数がRO
M中にほとんど含まれ、一方関連する種々のデータがRAM
中に蓄積される。
算器およびシフト装置のようないくつかの論理素子を含
む計算/論理ユニット(ALU)において行われる。中央
制御ユニットはほとんどの場合、例えば計算ユニット
内、または後者とアドレス可能なメモリ位置との間にお
けるデータの移動等の限定された機能を実行するために
必要な各制御動作を開始するプログラムメモリである。
蓄積されたプログラムは種々の制御命令を含み、それら
の動作を開始する。動作のシーケンスはプログラムカウ
ンタによって制御されている。
サルな適用性を保証するためにプログラムシーケンスへ
の組合せが可能な非常に多くの異なる命令を含む。ユニ
バーサルな適用性が重要でない場合には、プロセッサは
もっと小さく形成されることができる。
発生するような3つの演算数で所定の論理動作を実行す
るように機能し、統合に適切である簡単なプロセッサを
提供することである。
力は、データメモリから第1のデータワードAおよび第
2のデータワードBをそれぞれ供給され、シフト装置
は、データメモリから第3のデータワードCを供給され
るデータ入力を有し、プログラムメモリからシフト命令
によって決定されるシフト数qを有するバレルシフタで
あり、乗算器の出力およびバレルシフタの出力は、第4
のデータワードD=AB+C2qとしてデータメモリの中に
書込まれる出力を有するだた1つの加算器の1つの入力
にそれぞれ接続されるプロセッサによって達成される。
質的な部分だけを示す。例えば、パワー供給、システム
クロックc1の発生、および入出力ステージ等は示されて
いない。第1および第2のデータワードA,BはALU中のた
だ1つの乗算器mpに供給される。ALUに送られた第3の
データワードCは、バレルシフタb1によって形成され、
プログラムメモリprからそのシフト命令iqを受信するシ
フト装置のデータ入力に供給される。バレルシフタb1の
出力は乗算器mpの出力に接続されている入力を有する加
算器adの別の入力に結合されている。乗算器mpからの出
力信号が通過される付加的なバレルシフタb2が本発明の
好ましい実施例において設けられてもよく、したがって
破線で示されている。関連する付加的なシフト命令ipは
またプログラムメモリpmから入来する。
シフタb1,b2は2個の累乗によって供給された数値を乗
算し、べき指数はシフト命令iqによってシフト数qとし
て第1のバレルシフタb1に、またシフト命令iqによって
シフト数pとして第2のバレルシフタb2に送信される正
または負の整数である。
のデータワードDを供給する。第1図は、第4のデータ
ワードDがデータリミタdbを通ってALU内を通過し、プ
ログラムメモリprからの限定命令ibによって付勢された
後、第4のデータワードDの値を限定し、したがってデ
ータがエラーをオーバーフローする好ましい実施例を示
す。
る読出し専用メモリr2、および外から入れられたデータ
diおよびALUによって送信された第4のデータワードD
を蓄積するランダムアクセスメモリr1を含む。
る4個のバッファz1…z4は、RAMr1またはROMr2およびAL
Uがデータを処理することができる異なる速度を補償す
るように機能する。第1図の実施例において、RAMr1ま
たはROMr2のアクセス時間はALUの実行時間uよりもかな
り短く、このためにデータは時分割マルチプレクスを使
用してバッファz1,z2,z3,z4を介して再度負荷される。
第1、第2および第3のバッファz1,z2およびz3にそれ
ぞれ負荷された第1の3つのデータワードA,BおよびC
はROMr2からの内部データまたはRAMr1からの外部データ
diのいずれかである。それぞれのデータラインが示され
ている。第4のバッファz4は、出力データdoとして外部
装置に読出されることができるRAMr1中にその出力デー
タを書込む。メモリにおけるアドレス選択はプログラム
メモリprからの制御信号によって行われる。
i′によってプログラムメモリprから呼出される。プロ
グラムシーケンスは、プログラムメモリpr中に連続的に
蓄積されるプロセッサ用のプログラム命令によって限定
される。プログラムシーケンスは、制御ユニットstおよ
びプログラムメモリprの両方に接続されているプログラ
ムカウンタpcによって制御されている。制御ユニットst
は、プログラムカウンタpc用のクロック信号ptおよび例
えばシステムクロックc1からのサンプリングクロックct
等の別のクロック信号(ここでは説明しない)を出力す
る。
下の計算動作を実行する: D=AB+C2q プログラムメモリprに蓄積されたプログラム命令piは例
えば“D′,A′,B′,C′,q"であり、ここでD′,A′,
B′,C′はデータメモリdr中の4つの関連するデータワ
ードD,A,B,Cの各アドレスであり、qはバレルシフタb1
の関連するシフト数である。この命令は、単一命令とし
てのみ利用できる場合でも特定の適用に理想的に適切で
あるプロセッサの構成を可能にする。
た付加的なバレルシフタb2によって、積ABは2つの累乗
によって再度乗算されることができる。これは上記に説
明された基本動作を拡大する。例えばデータがオーバー
フローする場合にオーバーフロー数を最大/最小の可能
な数と置換する限定機能が、別のオプションとしてプロ
セッサ中に含まれるデータリミタdbの効果である。
な使用を示す。第2図に示されている3次のフィルタ構
造において、時間的に変化する入力はサンプリングクロ
ックctによって形成されるデジタル値Uである。このデ
ジタル値Uは第1の定数co、第2の定数c1、第3の定数
c2および第4の定数c3によって乗算され、積はそれぞれ
第1の加算器a1、第2の加算器a2、第3の加算器a3およ
び第4の加算器a4の第1の入力に供給される。
値Yである。それは第5の定数do、第6の定数d1および
第7の定数d2によって乗算され、積はそれぞれ第1のデ
ジタル状態変数X1,第2のデジタル状態変数X2,第3のデ
ジタル状態変数X3である出力を有する第1の加算器a1、
第2の加算器a2、第3の加算器a3および第4の加算器a4
の第2の入力にそれぞれ供給される。これらの状態変数
はそれぞれ第1の状態メモリdt1,第2の状態メモリdt2
および第3の状態メモリdt3によって遅延され、第2の
加算器a2、第3の加算器a3および第4の加算器具a4の第
3の入力にそれぞれ供給される。3つの状態メモリによ
って与えられた遅延は等しい。
現するために、状態変数X1,X2,X3がデータメモリdr中に
蓄積され、対応したプログラム命令piによって呼出され
る。
たフィルタ構造は段々に形成されることができる。第2
の加算器a2および第3の加算器a3において必要な3つの
量の加算は、2つの量が中間値を得るために加算される
第1の中間ステップにおいて実行され、その後第3の量
が第2の中間段階で加えられる。プロセッサの速度は信
号周波数に比べて非常に速く、実行される動作が非常に
能率的であるため、述べられた中間ステップの問題にも
かかわらず、極めて短いプログラムシーケンスが得られ
る。プログラムカウンタpcによって制御されるプログラ
ム実行サイクルは、少なくともサンプリングクロックct
により形成されるサンプリング期間内に終了されなけれ
ばならない。
ける信号の流れを示す。伝達関数は: H(z)=(z3a3+z2a2+za1+aC)/ (z3+z2b2+zb1+b0) 説明したプロセッサにより適した同様の伝達関数は: H(z)=v(z3c3+z2c2+zc1+c0)/ (z3−z2d2−zd1−d0) ここで、 c0=2q、v=a0/c0、c3=a3/v、c2=a2/v、c1=a1/v、d
2=−b2、d1=−b1、d0=−b0である。
ように伝達関数の分子から因数分解される。計算から係
数vを除くと、本質的な乗算がさらに簡単な2の累乗の
乗算に変えられる。多くの適用において、フィルタのカ
スケードが実現されなければならないので、係数vの全
ての積は例えばカスケードの始めまたは終りに本当の乗
算によって一度に形成される必要がある。カスケード
が、よくあることであるが、第1および/または第2番
目のフィルタサブ回路から成る場合にこの方法が特に能
率的である。
は第2図に例示されているフィルタの構造から得られ
る。表の左側には、3次のフィルタが実行することがで
きる式が係数vを除いて示されている。
る。2つの式はそれぞれ2つのプログラムステップで実
現されなければならない。右側に与えられたプログラム
シーケンスは、フィルタが6つの連続する命令により実
行されることを示す。N次のフィルタは2N個の命令によ
り実行されることができる。これは、基本動作として使
用される命令が非常に能率的であることを示す。
ALUとは累算器を含まないことが異なる。これは、ALUが
パイプライン原理で動作される場合に有効である。その
場合、動作の結果Dはまだ次の命令サイクルで利用され
ることはできないが、しかしずっと後になるとパイプラ
イン処理の深さに依存する。その待機時間にかかわらず
プロセッサ時間を損失しないために、複数の処理の連続
命令は重複されることができる。結果Dが例えば3つの
プログラムステップの後にだけ利用可能な場合、能率的
なプログラムは以下の構造を有する: 処理1の動作1 処理2の動作1 処理3の動作1 処理1の動作2 処理2の動作2 処理3の動作2 処理1の動作3 等。
図である。 第2図は、3次の帰納フィルタがプロセッサによりどの
ように実行されるかを示す回路図である。 b1,b2……バレルシフタ、ad……加算器、pr……プログ
ラムメモリ、dr……データメモリ、ab……データリミ
タ、r1……RAM、r2……ROM、z1,z2,z3,z4……バッフ
ァ。
Claims (8)
- 【請求項1】制御ユニット、プログラムメモリ、データ
メモリ、および加算器、乗算器およびシフト装置を含む
計算/論理ユニットを有するプロセッサにおいて、 ただ1つの乗算器の第1および第2の入力は、データメ
モリから第1のデータワードAおよび第2のデータワー
ドBをそれぞれ供給され、 シフト装置は、データメモリから第3のデータワードC
を供給されるデータ入力を有し、プログラムメモリから
シフト命令によって決定されるシフト数qを有するバレ
ルシフタであり、 乗算器の出力およびバレルシフタの出力は、第4のデー
タワードD=AB+C2qとしてデータメモリの中に書込ま
れる出力を有するただ1つの加算器の1つの入力にそれ
ぞれ接続されることを特徴とするプロセッサ。 - 【請求項2】プログラムメモリに蓄積されたプログラム
命令に応答して、ALU装置がデータワードA,B,Cから第4
のデータワードDを生成することを特徴とする請求項1
記載のプロセッサ。 - 【請求項3】プログラム命令は、4つのデータワードA,
B,C,Dの読出しおよび書込みアドレスおよびシフト数q
を含むことを特徴とする請求項2記載のプロセッサ。 - 【請求項4】付加的なバレルシフタは乗算器の出力と加
算器の関連した入力との間に挿入され、そのシフト数p
はプログラム命令に含まれているプログラムメモリから
の付加的なシフト命令によって決定されることを特徴と
する請求項3記載のプロセッサ。 - 【請求項5】加算器の出力はその値の中のデータワード
Dを限定するデータリミタによって直接に後続され、プ
ログラムメモリはプログラム命令に含まれる限定命令に
よってデータリミタを付勢することを特徴とする請求項
4記載のプロセッサ。 - 【請求項6】4つのデータワードA,B,C,Dに対する少な
くとも4個のバッファがALU装置とデータメモリとの間
に挿入されることを特徴とする請求項1乃至5のいずれ
か1項記載のプロセッサ。 - 【請求項7】デジタルフィルタはプログラム命令から形
成された命令シーケンスによって実現されることを特徴
とする請求項2乃至6のいずれか1項記載のプロセッ
サ。 - 【請求項8】プロセッサによって処理された命令だけ
が、付加的シフト数pおよび限定命令により拡大されて
もよいプログラム命令であることを特徴とする請求項4
乃至7のいずれか1項記載のプロセッサ。
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