JP2800488B2 - パイプライン制御方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はパイプライン制御方式に
関する。

【０００２】

【従来の技術】複数のパイプラインを持ち複数の命令を
同時に実行する情報処理装置の例を図７に示す。図７を
参照すると、この情報処理装置は命令キャッシュ１０
０，命令供給部２００，レジスタ３００，主記憶４０
０，データキャッシュ５００，及び３つのパイプライン
６１０，６２０，６３０よりなる。

【０００３】従来のパイプライン制御方式では、まず主
記憶４００から連続する複数の命令が同時に読み出さ
れ、命令キャッシュ１００を経由して命令供給部２００
に供給される。例えば、一つが４バイトの命令語が４命
令分同時に供給される。この４つの命令は命令供給部２
００でデコードされる。この情報処理装置は命令処理を
行うパイプラインを３本持っており、命令供給部２００
のデコード結果により、命令語は３本のパイプライン６
１０，６２０，６３０に供給される。

【０００４】パイプライン６１０はレジスタ３００の内
容の加減算を行い、その結果をレジスタ３００に格納す
る命令を処理する。すなわち命令が命令供給部２００か
らパイプライン６１０に供給されると、パイプライン６
１０はレジスタ３００の中のデータを入力とし演算を行
い、その結果をレジスタ３００に書き戻す。処理は１サ
イクルで完了する。

【０００５】パイプライン６２０はレジスタ３００の内
容の乗除算を行い、その結果をレジスタ３００に格納す
る命令を処理し、２つのパイプラインステージ６２１，
６２２より構成される。すなわち、命令が命令供給部２
００からパイプライン６２０のパイプラインステージ６
２１に供給されると、パイプラインステージ６２１はレ
ジスタ３００の中のデータを入力とし演算を行い、中間
結果をパイプラインステージ６２２に渡す。パイプライ
ンステージ６２２はパイプラインステージ６２１より受
けた中間結果を基に演算を行い、結果をレジスタ３００
に書き戻す。パイプライン６２０は処理にパイプライン
ステージ６２１，６２２の２サイクルを要する。

【０００６】パイプライン６３０は主記憶４００中のデ
ータをレジスタ３００に格納、あるいはレジスタ３００
中のデータを主記憶４００に格納する命令を処理するパ
イプラインである。

【０００７】すなわち、主記憶４００中のデータをレジ
スタ３００に格納する命令が命令供給部２００からパイ
プライン６３０に供給されると、パイプライン６３０は
データキャッシュ５００中からデータを取り出してレジ
スタ３００に書き込む。データがデータキャッシュ５０
０にないときは主記憶４００から読み出されたデータが
データキャッシュ５００を経由してパイプライン６３０
へ送られる。

【０００８】レジスタ３００中のデータを主記憶４００
に格納する命令が命令供給部２００からパイプライン６
３０に供給されると、パイプライン６３０はレジスタ３
００の中のデータを読み出してデータキャッシュ５００
に書き込む。データキャッシュ５００に書き込まれたデ
ータは主記憶４００にも反映される。

【０００９】命令供給部２００は同時にデコードした４
つの命令を３本のパイプラインに供給するため、パイプ
ラインのうちの少なくともどれか一つには２つ以上の命
令が供給されることになる。これに対しパイプラインは
一度に一つの命令しか処理できないため、各パイプライ
ンの入り口にはＦＩＦＯのスタックが設けられている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このような情報処理装
置で実行するプログラムの一例を図１３に示す。

【００１１】前述のように命令語の種類により供給すべ
きパイプラインは決まってしまう。例えば、命令Ａ，
Ｂ，Ｆ，Ｇ，Ｉ，Ｋはレジスタの内容の加減算を行い結
果をレジスタ３００に格納する命令パイプライン６１０
に供給されなくてはいけない。同様にＣ，Ｊ，Ｌはパイ
プライン６２０に、Ｄ，Ｅ，Ｈはパイプライン６３０に
供給されなくてはいけない。このため、命令供給部２０
０により同時に供給される命令語の間で演算パイプライ
ンの競合が生じる。従来の情報処理装置では、前述のよ
うに各パイプラに命令をスタックすることによりこれを
回避していた。

【００１２】一方、命令間にレジスタの更新参照の依存
関係がある場合、例えばＡ，Ｃ，Ｅ，Ｉが更新するレジ
スタをそれぞれ後続のＦ，Ｆ，Ｇ，Ｊが参照している場
合は先行する命令のレジスタ更新が完了するまで継続の
命令の処理が行えない。このような場合には、たとえパ
イプランインが空いていても、命令スタック中の命令を
保持し続け実行を保留しなくてはいけない。このため、
命令スタックの制御が複雑になるという問題があった。

【００１３】また、命令スタックに登録した順序でしか
命令の処理ができないので、先に登録された命令が別の
命令のレジスタ更新を待ち合わせているために、後から
登録された処理可能な命令の処理が行われずパイプライ
ンが空いてしまい性能が下がる問題があった。

【００１４】また、命令の中には命令アドレスからの相
対アドレスで分岐するものがあるが、従来の情報処理装
置では命令をスタックから取り出す時点では、もうその
命令のアドレスがわからなくなってしまうので、命令を
スタックする時点で命令のあどれすも一緒にスタックし
ておかないといけなかった。このためスタックのハード
ウェア量が増大する問題があった。

【００１５】

【課題を解決するための手段】第１の本発明のパイプラ
イン制御方式は、主記憶から直接あるいは命令キャッシ
ュ経由で複数の命令語を同時に供給する命令データバス
と、前記命令データバスにより供給された命令語を保持
する複数のエントリを持つ命令語レジスタと、前記命令
語レジスタと対になるエントリを持ち、前記命令語レジ
スタ中の命令語に関して実行が完了したかどうかを示す
情報を保持する命令語フラグと、前記命令語テジスタに
保持された複数の命令語または複数の命令語のデコード
結果を選択してパイプラインに供給するパイプライン対
応に設けられるパイプラインセレクタと、前記命令語レ
ジスタに保持された複数の命令語または複数の命令語の
デコード結果と前記命令フラグを入力とし、前記命令レ
ジスタ及び前記命令フラグの更新と、前記パイプライン
セレクタの制御を行い、前記命令フラグの全てが命令の
実行完了を示すときに後続の命令を命令語レジスタに供
給するように制御される命令供給制御部とを有すること
を特徴とする。

【００１６】第２の本発明のパイプライン制御方式は、
主記憶から直接あるいは命令キャッシュ経由で複数の命
令語を同時に供給する命令データバスと、前記命令デー
タバスにより供給された命令語を保持する複数のエント
リを持つ命令語レジスタと、前記命令データバスにより
供給される複数の命令語を選択し命令語レジスタの各エ
ントリに供給する命令語セレクタと、前記命令語レジス
タと対になるエントリを持ち、前記命令語レジスタ中の
命令語に関して実行が完了したかどうかを示す情報を保
持する命令語フラグと、前記命令語レジスタに保持され
た複数の命令語または複数の命令語のデコード結果を選
択してパイプラインに供給するパイプライン対応に設け
られるパイプラインセレクタと、前記命令語レジスタに
保持された複数の命令語または複数の命令語のデコード
結果と前記命令フラグを入力とし、前記命令レジスタ及
び前記命令フラグの更新と、前記命令語セレクタと前記
パイプラインセレクタの制御を行い、前記命令フラグの
後尾が連続して命令の実行完了を示すときに、その命令
フラグと対応する前記命令語レジスタに後続の命令語を
供給するように制御される命令供給制御部とを有するこ
とを特徴とする。

【００１７】第３の本発明のパイプライン制御方式は、
主記憶から直接あるいは命令キャッシュ経由で複数の命
令語を同時に供給する命令データバスと、前記命令デー
タバスにより供給された命令語を保持する複数のエント
リを持ちエントリ単位にその内容をシフト可能な命令語
レジスタと、前記命令データバスにより供給される複数
の命令語を選択し命令語レジスタの各エントリに供給す
る命令語セレクタと、前記命令語レジスタと対になるエ
ントリを持ち、前記命令語レジスタ中の命令語に関して
実行が完了したかどうかを示す情報を保持しエントリ単
位にその内容をシフト可能な命令語フラグと、前記命令
語レジスタに保持された複数の命令語またな複製の命令
語のデコード結果を選択してパイプラインに供給するパ
イプライン対応に設けられるパイプラインセレクタと、
前記命令語レジスタに保持された複数の命令語または複
数の命令語のデコード結果と前記命令フラグを入力と
し、前記命令レジスタ及び前記命令フラグの更新シフト
と、前記命令語セレクタと前記パイプラインセレクタの
制御を行い、前記命令フラグの先頭が連続して命令の実
行完了を示すときに前記命令語レジスタと前記命令フラ
グを実行完了を示す命令語の分だけシフトして後尾の未
完了の命令を保持するエントリを前に詰めて、前記命令
語レジスタの後尾に生じた空きエントリに後続の命令語
を供給するように制御される命令供給制御部とを有する
ことを特徴とする。

【００１８】第４の本発明のパイプライン制御方式は、
主記憶から直接あるいは命令キャッシュ経由で複数の命
令語を同時に供給する命令データバスと、前記命令デー
タバスにより供給された命令語を保持する複数のエント
リを持つ命令語レジスタと、前記命令データバスにより
供給される複数の命令語を選択し命令語レジスタの各エ
ントリに供給する命令語セレクタと、前記命令語レジス
タと対になるエントリを持ち、前記命令語レジスタ中の
命令語に関して実行が完了したかどうかを示す情報を保
持する命令語フラグと、前記命令語レジスタに保持され
た複数の命令語または複数の命令語のデコード結果を選
択してパイプラインに供給するパイプライン対応に設け
られるパイプラインセレクタと、前記命令語レジスタに
保持された複数の命令語または複数の命令語のデコード
結果と前記命令フラグを入力とし、前記命令レジスタ及
び前記命令フラグの更新と、前記命令語セレクタと前記
パイプラインセレクタの制御を行い、命令の実行完了を
示す前記命令フラグに対応する前記命令語レジスタのエ
ントリに後続の命令語を供給するように制御される命令
供給制御部とを有することを特徴とする。

【００１９】第５の本発明のパイプライン制御方式は、
主記憶から直接あるいは命令キャッシュ経由で複数の命
令語を同時に供給する命令データバスと、前記命令デー
タバスにより供給された命令語を保持する複数の列エン
トリを持ち命令語レジスタが複数行集まって構成される
命令語レジスタアレイと、前記命令語レジスタアレイの
うちの一行の各列エントリと対になる複数の列エントリ
を持ち、前記命令語レジスタアレイの１エントリと対応
するエントリが前記命令語レジスタアレイの１エントリ
中の命令語に関して実行が完了したかどうかを示す情報
を保持する命令語フラグが複数行集まって構成される命
令語フラグアレイと、前記命令語レジスタアレイに保持
された複数の命令語または複数の命令語のデコード結果
を選択してパイプラインに供給するパイプラインセレク
タと、前記命令語レジスタアレイに保持された複数の命
令語または複数の命令語のデコード結果と前記命令フラ
グアレイとを入力とし、前記命令語レジスタアレイ及び
前記命令フラグアレイの更新と、前記パイプラインセレ
クタの制御を行い、前記命令フラグアレイの１行につい
て全てのエントリが命令の実行完了を示すときに後続の
命令を対応する前記命令語レジスタの１行に供給するよ
うに制御される命令供給制御部とを有することを特徴と
する。

【００２０】第６の本発明のパイプライン制御方式は、
主記憶から直接あるいは命令キャッシュ経由で複数の命
令語を同時に供給する命令データバスと、前記命令デー
タバスにより供給された命令語を保持する複数のエント
リを持つ命令語レジスタと、前記命令データバスで供給
する複数の命令語のうちの一つの命令アドレスを供給す
る命令アドレスバスと、前記命令アドレスバスにより供
給される命令アドレスを初期値とし、固定値を加算する
ことにより更新され、前記命令語レジスタのあるエント
リに保持される命令語の命令アドレスを常に保持するよ
う制御される命令アドレスベースレジスタと、前記命令
アドレスベースレジスタの内容に固定値を加算すること
により前記命令レジスタの残りのエントリの命令アドレ
スを求める、前記命令レジスタの残りのエントリに対応
して設けられるアドレス加算器とを設け、前記アドレス
加算器の出力を前記命令レジスタの各エントリに保持さ
れる命令語の命令アドレスとしてパイプラインに供給す
る命令供給部を構成することを特徴とする。

【００２１】第７の本発明のパイプライン制御方式は、
主記憶から直接あるいは命令キャッシュ経由で複数の命
令語を同時に供給する命令データバスと、前記命令デー
タバスにより供給された複数の命令語のうちのどれか一
つを選択して保持するエントリを複数持つ命令語レジス
タと、前記命令データバスで供給する複数の命令語のう
ちの一つの命令アドレスを供給する命令アドレスバス
と、前記命令アドレスバスにより供給される命令アドレ
スに固定値を加算することにより初期値が与えられ、固
定値を加算することにより更新されることにより、前記
命令アドレスバスの命令語の一つの命令アドレスを常に
保持するよう制御される命令アドレスベースレジスタ
と、前記命令アドレスベースレジスタの内容または前記
命令アドレスベースレジスタの内容に固定値を加算する
ことにより前記命令アドレスバスの残りの命令語の命令
アドレスを求める、前記命令アドレスバスの残りの命令
語に対応して設けられるアドレス加算器と、前記アドレ
ス加算器の出力を選択して入力とし、前記命令レジスタ
のエントリに対応して命令アドレスを保持するエントリ
を持つ命令アドレスレジスタとを設け、前記命令アドレ
スレジスタの出力を前記命令レジスタの各エントリに保
持される命令語の命令アドレスとしてパイプラインに供
給する命令供給部を構成することを特徴とする。

【００２２】

【実施例】先に説明した図７の情報処理装置に本発明の
それぞれを適用した実施例について以下に順次説明す
る。本発明は図７中の命令供給部２００に改良を加えた
ものである。 （１）第１の本発明の一実施例（第１実施例）の命令供
給部を図１を参照して説明する。

【００２３】本例は命令データバス９９０、命令レジス
タ１、命令供給制御部３、パイプラインセレクタ２１〜
２３より成る。

【００２４】本例では命令データバス９９０は４バイト
幅の命令語を４つ同時に供給できるよう３２ビット幅の
バスが４本で構成される。命令データバス９９０のビッ
ト幅は、命令仕様により決まる命令語の長さと命令レジ
スタ１のエントリ数で決まる。

【００２５】命令レジスタ１は命令語レジスタ１１ａ〜
１４ａ、命令語フラグ１１ｂ〜１４ｂより成る。命令語
レジスタ１１ａ〜１４ａは命令データバス９９０に合わ
せて３２ビット×４エントリとなっている。

【００２６】命令データバス９９０により供給される命
令語はそれぞれ命令語レジスタ１１ａ〜１４ａに入力す
る。命令語フラグ１１ｂ〜１４ｂの４つのエントリは、
命令語レジスタ１１ａ〜１４ａの各エントリに対応して
その中に保持する命令の状態を示す２ビットの情報を保
持する。命令語フラグと命令の状態の対応は、次のとお
りである。

【００２７】 命令語フラグ 命令の状態 ００ 命令はまだパイプラインに供給されていない ０１ 命令はパイプラインに供給されたが レジスタの更新がまだ完了していない １０ その命令に関する処理はレジスタ更新も含めて 全て完了した パイプラインセレクタ２１〜２３は３本のパイプライン
６１０，６２０，６３０に対応していてそれぞれ独立に
命令語レジスタ１１ａ〜１４ａのどれかを選択する。

【００２８】命令供給制御部３は命令語レジスタ１１ａ
〜１４ａ、命令語フラグ１１ｂ〜１４ｂを入力として、
パイプラインセレクタ２１〜２３の選択の制御、命令語
レジスタ１１ａ〜１４ａが保持している内容を保持し続
けさせるか、命令データバス９９０により供給される後
続の命令語を新たに入力するかの制御、命令語フラグ１
１ｂ〜１４ｂの内容を更新の制御を行う。

【００２９】以下命令供給制御部３による制御を図８と
図１３を用いて詳細に説明する。図８は、本発明により
図１３に示すプログラムを実行した場合の命令語レジス
タ１１ａ〜１４ｂ、命令語フラグ１１ｂ〜１４ｂの内容
及びパイプラインの実行の様子を表すタイムチャートで
ある。命令間のレジスタ更新、参照の関係、命令の供給
されるべきパイプラインについての仮定は前述の通りで
ある。

【００３０】パイプラインセレクタ２１〜２３の選択の
制御は、命令語レジスタ１１ａ〜１４ａが保持している
内容を比較し、レジスタの更新参照関係と、供給すべき
パイプラインの競合により行う。先行する命令で更新す
るレジスタ３００を後続の命令が参照する場合には、先
行する命令に対応する命令フラグが更新完了になるまで
後続の命令をパイプラインに供給しない。

【００３１】図１３で命令Ｃは命令Ａの更新したレジス
タを使用するため命令Ａの完了を待ち合わせなくてはい
けない。このため、パイプライン６２０は時刻１で既に
空いているが、命令Ｃの供給は命令Ａの命令語フラグ１
１ｂが１０になり命令Ａの実行が完了したことを示す時
刻３まではパイプライン６２０に供給されない。

【００３２】また供給すべきパイプラインが競合した場
合には、先行する命令を優先して供給するが先行する命
令が別の命令のレジスタ更新のため待たされている場合
には後続の命令を先にパイプラインに供給する。時刻１
３でパイプライン６２０に供給する命令の候補としては
命令Ｌと命令Ｊがあるが、命令Ｊは命令Ｉの完了を待ち
合わせているため、出現順序としては後ろの命令Ｌが先
にパイプライン６２０に供給される。

【００３３】次に後続の命令語の命令語レジスタ１１ａ
〜１４ａへの供給の制御について説明する。命令語フラ
グ１１ｂ〜１４ｂの内容が全て１０（レジスタ更新完
了）を示す場合に、命令データバス９９０により供給さ
れる後続の命令を命令語レジスタ１１ａ〜１４ａに一斉
にセットする。時刻７，１２がそれに該当する。

【００３４】最後に命令語フラグ１１ｂ〜１４ｂの更新
について説明する。まず命令データバス９９０により供
給される後続の命令が命令語レジスタ１１ａ〜１４ａに
一斉にセットされた場合は、命令語フラグ１１ｂ〜１４
ｂの内容を全て００（パイプライン未供給）に設定す
る。時刻７，１２がそれに該当する。

【００３５】次に命令語レジスタ１１ａ〜１４ａ内の命
令語をパイプラインに供給したときは、命令語フラグ１
１ｂ〜１４ｂの内容を００（パイプライン未供給）から
０１（供給済みレジスタ未更新）に更新する。命令を供
給するパイプラインにより何サイクルでレジスタの更新
が完了するかは判断できるため、レジスタ更新が行われ
るときに命令語フラグ１１ｂ〜１４ｂの内容を最終的に
１０（レジスタ更新完了）に更新する。あるいはレジス
タ更新信号をパイプラインより受取り、レジスタ更新の
完了を検出することもできる。

【００３６】命令Ａとその更新レジスタを使用する命令
Ｃの実行による命令語フラグ１１ｂ，１３ｂの更新の様
子を追ってみると次のようになる。まず時刻２で命令Ａ
がパイプライン６１０に供給されるのと同時に命令語フ
ラグ１１ｂは００から０１に更新される。時刻３で命令
Ａの結果によりレジスタ３００が更新されるため命令語
フラグ１１ｂは０１から１０に更新される。命令語フラ
グ１１ｂが１０になるのを待ち合わせてから、命令Ｃは
時刻４でパイプライン６２０に供給され、それと同時に
１３ｂが００から０１に更新される。命令Ｃの処理は２
サイクル必要とするため時刻６に命令Ｃの結果によりレ
ジスタ３００が更新され、それと同時に１３ｂは０１か
ら１０に更新される。 （２）第２の本発明の一実施例（第２実施例）の命令供
給部を図２を参照して説明する。

【００３７】本例は命令データバス９９０，命令レジス
タ１，命令供給制御部３，パイプラインセレクタ２１〜
２３，命令語セレクタ４１〜４３より成る。

【００３８】本例でも命令データバス９９０は９９１〜
９９４の４本の３２ビット幅のバスで構成される。

【００３９】命令レジスタ１は命令語レジスタ１１ａ〜
１４ａ、命令語フラグ１１ｂ〜１４ｂより成る。命令語
レジスタ１１ａ〜１４ａは命令データバス９９０に合わ
せて３２ビット×４エントリとなっている。命令データ
バス９９０の４本のバスはそれぞれバス９９１が命令語
レジスタ１１ａと命令語セレクタ４１〜４３に、バス９
９２が命令語セレクタ４１〜４３にバス９９３が命令語
セレクタ４２，４３に、バス９９４が命令語セレクタ４
３に入力する。

【００４０】命令語セレクタ４１はバス９９１とバス９
９２を選択した出力を命令語レジスタ１３ａに、命令語
セレクタ４３はバス９９１〜バス９９３を選択した出力
を命令語レジスタ１３ａに、命令語セレクタ４３はバス
９９１〜バス９９４を選択した出力を命令語レジスタ１
４ａにそれぞれ入力する。

【００４１】命令語フラグ１１ｂ〜１４ｂの４つのエン
トリは、命令語レジスタ１１ａ〜１４ａの各エントリに
対応してその中に保持する命令の状態を示す２ビットの
情報を保持する。命令語フラグと命令の状態の対応は第
１実施例と同じである。

【００４２】パイプラインセレクタ２１〜２３は、３本
のパイプラインに対応していてそれぞれ独立に命令語レ
ジスタ１１ａ〜１４ａのどれかを選択する。

【００４３】命令供給制御部３は命令語レジスタ１１ａ
〜１４ａ、命令語フラグ１１ｂ〜１４ｂを入力としてパ
イプラインセレクタ２１〜２３及び命令語セレクタ４１
〜４３の選択の制御、命令語レジスタ１１ａ〜１４ａが
保持している内容を保持し続けさせるか、命令データバ
ス９９０により直接あるいは命令語セレクタ４１〜４３
を経由して供給される後続の命令語を新たに入力するか
の制御、命令語フラグ１１ｂ〜１４ｂの内容の更新の制
御を行う。

【００４４】以下命令供給制御部３による制御を図９と
図１３を用いて詳細に説明する。

【００４５】図９は本例により図１３に示すプログラム
を実行した場合の命令語レジスタ１１ａ〜１４ａ、命令
語フラグ１１ｂ〜１４ｂの内容及びパイプラインの実行
の様子を表すタイムチャートである。命令間のレジスタ
更新、参照の関係、命令の供給されるべきパイプライン
についての仮定は前述の通りである。

【００４６】パイプラインセレクタ２１〜２３の選択の
制御は、命令語レジスタ１１ａ〜１４ａが保持している
内容を比較し、レジスタの更新参照関係と、供給すべき
パイプラインの競合により行う。先行する命令で更新す
るレジスタを後続の命令が参照する場合には、先行する
命令に対応する命令フラグが更新完了になるまで後続の
命令をパイプラインに供給しない。

【００４７】図１３で命令Ｃは命令Ａの更新したレジス
タを使用するため命令Ａの完了を待ち合わせなくてはい
けない。このため、パイプライン６２０は時刻１で既に
空いているが、命令Ｃの供給は命令Ａの命令語フラグ１
１ｂが１０になり命令Ａの実行が完了したことを示す時
刻３まではパイプライン６２０に供給されない。

【００４８】また供給すべきパイプラインが競合した場
合には、先行する命令を優先して供給するが先行する命
令が別の命令レジスタ更新のため待たされている場合に
は後続の命令を先にパイプラインに供給する。図９では
そのようなタイミングは発生していない。

【００４９】次に後続の命令語の命令語レジスタ１１ａ
〜１４ａへの供給の制御について説明する。命令語レジ
スタ１１ａ〜１４ａと命令語セレクタ４１〜４３は協調
して制御され、次の５通りの制御を行う。

【００５０】 １１ａ １２ａ １３ａ １４ａ (1) ９０１ ９０２ ９０３ ９０４ (2) 保持 ９０１ ９０２ ９０３ (3) 保持 保持 ９０１ ９０２ (4) 保持 保持 保持 ９０１ (5) 保持 保持 保持 保持 命令語フラグ１１ｂ〜１４ｂの内容により上記(1) 〜
(5) の制御が行われる。下記にその対応を示す。

【００５１】 １１ｂ〜１４ｂが全て１０ ： (1) １２ｂ〜１４ｂは全て１０だが１１ｂは１０ではない ： (2) １３ｂと１４ｂは両方１０だが１２ｂは１０でない ： (3) １４ｂは１０だが１３ｂは１０でない ： (4) １３ｂが１０でない ： (5) 時刻４は(4) の制御，７，１２は(1) の制御が行われて
いる。

【００５２】最後に命令語フラグ１１ｂ〜１４ｂの更新
について説明する。まず命令データバス９９０により供
給される後続の命令が命令語レジスタ１１ａ〜１４ａに
セットされた場合は該当する命令語フラグ１１ｂ〜１４
ｂの内容を全て００（パイプライン未供給）に設定す
る。時刻４の命令語フラグ１４ｂ，時刻７，１２の命令
語フラグ１１ｂ〜１４ｂがそれに該当する。

【００５３】次に命令語レジスタ１１ａ〜１４ａ内の命
令語をパイプラインに供給したときは命令語フラグ１１
ｂ〜１４ｂの内容を００（パイプライン未供給）から０
１（未供給済みレジスタ未更新）に更新する。第１実施
例と同様の方法でレジスタ更新を検出し、レジスタ更新
が行われるときに命令語フラグ１１ｂ〜１４ｂの内容を
最終的に１０（レジスタ更新完了）に更新する。

【００５４】命令Ａとその更新レジスタを使用する命令
Ｃの実行による命令語フラグ１１ｂ，１３ｂの更新の様
子を追ってみると次のようになる。まず時刻２で命令Ａ
がパイプライン６１０に供給されるのと同時に命令語フ
ラグ１１ｂは００から０１に更新される。時刻３で命令
Ａの結果によりレジスタ３００が更新されるため命令語
フラグ１１ｂは０１から１０に更新される。命令語フラ
グ１１ｂが１０になるのを待ち合わせてから、命令Ｃは
時刻４でパイプライン６２０に供給され、それと同時に
命令語フラグ１３ｂが００から０１に更新される。命令
Ｃの処理は２サイクル必要とするため時刻６に命令Ｃの
結果によりレジスタ３００が更新され、それと同時に命
令語フラグ１３ｂは０１から１０に更新される。 （３）第３の本発明の一実施例（第３実施例）の命令供
給部を図２を参照して説明する。本例の構成は第２実施
例とは以下の点を除き同じである。

【００５５】すなわち、図示されないが、命令供給制御
部３の指示により、命令語レジスタ１１ａ、命令語フラ
グ１１ｂにはそれぞれ命令語レジスタ１２ａ〜１４ａ、
命令語フラグ１２ｂ〜１４ｂの内容を選択したもの、命
令語レジスタ１２ａ、命令語フラグ１２ｂにはそれぞれ
命令語レジスタ１３ａまたは１４ａ、命令語フラグ１３
ｂまたは１４ｂの内容を選択したもの、命令語レジスタ
１３ａ、命令語フラグ１３ｂにはそれぞれ命令語レジス
タ１４ａと命令語フラグ１４ｂの内容を移すことができ
る。これにより命令語レジスタ１１ａ〜１４ａ、命令語
フラグ１１ｂ〜１４ｂはその内容をエントリ間でシフト
する事ができる。

【００５６】命令供給制御部３は命令語レジスタ１１ａ
〜１４ａ、命令語フラグ１１ｂ〜１４ｂを入力としてパ
イプラインセレクタ２１〜２３及び命令語セレクタ４１
〜４３の選択の制御、命令語レジスタ１１ａ〜１４ａが
保持している内容を保持し続けさせるか、内容をエント
リ間でシフトするか、命令データバス９９０により直接
あるいは命令語セレクタ４１〜４３を経由して供給され
る後続の命令語を新たに入力するかの制御、命令語フラ
グ１１ｂ〜１４ｂの内容の更新の制御を行う。

【００５７】以下命令供給制御部３による制御を図１０
と図１３を用いて詳細に説明する。

【００５８】図１０は本例により図１３に示すプログラ
ムを実行した場合の命令語レジスタ１１ａ〜１４ａ、命
令語フラグ１１ｂ〜１４ｂの内容及びパイプラインの実
行の様子を表すタイムチャートである。命令間のレジス
タ更新、参照の関係、命令の供給されるべきパイプライ
ンについての仮定は前述の通りである。

【００５９】パイプラインセレクタ２１〜２３の選択の
制御は命令語レジスタ１１ａ〜１４ａが保持している内
容を比較し、レジスタの更新参照関係と、供給すべきパ
イプラインの競合により行う。先行する命令で更新する
レジスタを後続の命令が参照する場合には先行する命令
に対応する命令フラグが更新完了になるまで後続の命令
をパイプラインに供給しない。

【００６０】図１３で命令Ｃは命令Ａの更新したレジス
タを使用するため命令Ａの完了を待ち合わせなくてはい
けない。このためパイプライン６２０は時刻１で既に空
いているが、命令Ｃの供給は命令Ａの命令語フラグ１１
ｂが１０になり命令Ａの実行が完了したことを示す時刻
３まではパイプライン６２０に供給されない。

【００６１】また供給すべきパイプラインが競合した場
合には先行する命令を優先して供給するが先行する命令
が別の命令のレジスタ更新のため待たされている場合に
は後続の命令を先のパイプラインに供給する。図１０で
はそのようなタイミングは発生していない。

【００６２】次に後続の命令語の命令語レジスタ１１ａ
〜１４ａへの供給の制御について説明する。命令語レジ
スタ１１ａ〜１４ａと命令語セレクタ４１〜４３は協調
して制御され、次の４通りの制御を行う。

【００６３】 １１ａ １２ａ １３ａ １４ａ (1) ９０１ ９０２ ９０３ ９０４ (2) １４ａ ９０１ ９０２ ９０３ (3) １３ａ １４ａ ９０１ ９０２ (4) １２ａ １３ａ １４ａ ９０１ (5) 保持 保持 保持 保持 命令語フラグ１１ｂ〜１４ｂの内容により上記(1) 〜
(5) の制御が行われる。下記にその対応を示す。

【００６４】 １１ｂ〜１４ｂが全て１０ (1) １１ｂ〜１３ｂは全て１０だが１４ｂは１０でない (2) １１ｂと１２ｂは両方１０だが１３ｂは１０でない (3) １１ｂは１０だが１２ｂは１０でない (4) １１ｂが１０でない (5) 時刻４，５，９，１１は(4) の制御、７は(2) 、１０，
１４は(3) 、他は(5)の制御が行われている。

【００６５】最後に命令語フラグ１１ｂ〜１４ｂの更新
について説明する。まず命令データバス９９０により供
給される後続の命令が命令語レジスタ１１ａ〜１４ａに
セットされた場合は該当する命令語フラグ１１ｂ〜１４
ｂの内容を全て００（パイプライン未供給）に設定す
る。

【００６６】時刻４，５，９の命令語フラグ１４ｂ、時
刻７の命令語フラグ１２ｂ〜１４ｂ、時刻１０の命令語
フラグ１３ｂ〜１４ｂがそれに該当する。次に命令語レ
ジスタ１１ａ〜１４ａ内の命令語をパイプラインに供給
したときは命令語フラグ１１ｂ〜１４ｂの内容を００
（パイプライン未供給）から０１（供給済みレジスタ未
更新）に更新する。実施例（１）と同様の方法でレジス
タ更新を検出し、レジスタ更新が行われるときに命令語
フラグ１１ｂ〜１４ｂの内容を最終的に１０（レジスタ
更新完了）に更新する。

【００６７】第１実施例との違いは、命令語レジスタ１
１ａ〜１４ａの内容が上述の制御によりシフトしていく
ため、それにつれて命令語フラグ１１ｂ〜１４ｂの内容
も更新されながらシフトしていくことである。

【００６８】命令語フラグ１１ｂ〜１４ｂの更新とシフ
トの制御について以下に示す。表中１１ｂ’〜１４ｂ’
は命令語フラグ１１ｂ〜１４ｂを上述の制御により更新
した結果である。

【００６９】 １１ｂ １２ｂ １３ｂ １４ｂ (1) ００ ００ ００ ００ (2) １４ｂ’ ００ ００ ００ (3) １３ｂ’ １４ｂ’ ００ ００ (4) １２ｂ’ １３ｂ’ １４ｂ’ ００ (5) １１ｂ’ １２ｂ’ １３ｂ’ １４ｂ’ 命令Ａとその更新レジスタを使用する命令Ｃの実行によ
る命令語フラグ１１ｂ，１３ｂの更新の様子を追ってみ
ると次のようになる。まず時刻２で命令Ａがパイプライ
ン６１０に供給されるのと同時に命令語フラグ１１ｂは
００から０１に更新される。時刻３で命令Ａの結果によ
りレジスタが更新されるため命令語フラグ１１ｂは０１
から１０に更新される。

【００７０】命令語フラグ１１ｂが１０になるのを待ち
合わせてから、命令Ｃは時刻４でパイプライン６２０に
供給され、それと同時に命令語フラグ１３ｂの００が０
１に更新されて命令語フラグ１２ｂに格納される。命令
Ｃの処理は２サイクル必要とするため時刻６に命令Ｃの
結果によりレジスタ３００が更新され、それと同時に命
令語フラグ１２ｂは０１から１０に更新されて命令語フ
ラグ１１ｂに格納される。 （４）第４の本発明の一実施例（第４実施例）の命令供
給部を図３を参照して説明する。

【００７１】本例は命令データバス９９０、命令レジス
タ１、命令供給制御部３、パイプラインセレクタ２１〜
２３、命令語セレクタ４１〜４４より成る。

【００７２】本例でも命令データバス９９０は９９１〜
９９４の４本の３２ビット幅のバスで構成される。

【００７３】命令レジスタ１は命令語レジスタ１１ａ〜
１４ａ、命令語フラグ１１ｂ〜１４ｂより成る。命令語
レジスタ１１ａ〜１４ａは命令データバス９９０に合わ
せて３２ビット×４エントリとなっている。命令データ
バス９９０の４本のバスはそれぞれ命令語セレクタ４１
〜４４に入力し、命令語セレクタ４１〜４４で選択した
結果がそれぞれ命令語レジスタ１１ａ〜１４ａに入力す
る。

【００７４】命令語フラグ１１ｂ〜１４ｂの４つのエン
トリは命令語レジスタ１１ａ〜１４ａの各エントリに対
応してその中に保持する命令の状態を示す２ビットの情
報を保持する。命令語フラグと命令の状態の対応は、第
１実施例と同じである。

【００７５】パイプラインセレクタ２１〜２３は３本の
パイプラインに対応していてそれぞれ独立に命令語レジ
スタ１１ａ〜１４ａのどれかを選択する。

【００７６】命令供給制御部３は命令語レジスタ１１ａ
〜１４ａ、命令語フラグ１１ｂ〜１４ｂを入力としてパ
イプラインセレクタ２１〜２３及び命令語セレクタ４１
〜４３の選択の制御、命令語レジスタ１１ａ〜１４ａが
保持している内容を保持し続けさせるか、命令データバ
ス９９０から命令語セレクタ４１〜４４を経由して供給
される後続の命令語を新たに入力するかの制御、命令語
フラグ１１ｂ〜１４ｂの内容の更新の制御を行う。

【００７７】以下命令供給制御部３による制御を図１１
と図１３を用いて詳細に説明する。

【００７８】図１１は例により図１３に示すプラグラム
を実行した場合の命令語レジスタ１１ａ〜１４ａ、命令
語フラグ１１ｂ〜１４ｂの内容及びパイプラインの実行
の様子を表すタイムチャートである。命令間のレジスタ
更新、参照の関係、命令の供給されるべきパイプライン
についての仮定は前述の通りである。

【００７９】パイプラインセレクタ２１〜２３の選択の
制御は、命令語レジスタ１１ａ〜１４ａが保持している
内容を比較し、レジスタの更新参照関係と、供給すべき
パイプラインの競合により行う。先行する命令で更新す
るレジスタを後続の命令が参照する場合には先行する命
令に対応する命令フラグが更新完了になるまで後続の命
令をパイプラインに供給しない。

【００８０】図１３で命令Ｃは命令Ａの更新したレジス
タを使用するため命令Ａの完了を待ち合わせなくてはい
けない。このためパイプライン６２０は時刻１で既に空
いているが命令Ｃの供給は命令Ａの命令語フラグ１１ｂ
が１０になり命令Ａの実行が完了したことを示す時刻３
まではパイプライン６２０に供給されない。

【００８１】また供給すべきパイプラインが競合した場
合には先行する命令を優先して供給するが先行する命令
が別の命令のレジスタ更新のため待たされている場合に
は後続の命令を先にパイプラインに供給する。図９では
そのようなタイミングは発生していない。

【００８２】次に後続の命令語の命令語レジスタ１１ａ
〜１４ａへの供給の制御について説明する。命令語レジ
スタ１１ａ〜１４ａと命令語セレクタ４１〜４３は、命
令語フラグ１１ｂ〜１４ｂのうちで１０のエントリに対
応する命令語レジスタ１１ａ〜１４ａに後続の命令を順
番に供給するように協調して制御される。例えば時刻３
で命令語フラグ１１ｂと１４ｂが１０になっているた
め、時刻４で命令語セレクタ４１、４４をそれぞれ９９
１と９９２をセレクトするように制御し命令語レジスタ
１１ａと１４ａにそれぞれ後続の命令ＥとＦを供給す
る。同様に時刻５で１２ａに命令Ｇ、時刻７で命令語レ
ジスタ１１ａ、１３ａに命令Ｈ，Ｉが供給される。

【００８３】最後に命令語フラグ１１ｂ〜１４ｂの更新
について説明する。まず命令データバス９９０により供
給される後続の命令が命令語レジスタ１１ａ〜１４ａに
セットされた場合は、該当する命令語フラグ１１ｂ〜１
４ｂの内容を全て００（パイプライン未供給）に設定す
る。時刻４の命令語フラグ１１ｂ，１４ｂ、時刻５の命
令語フラグ１２ｂ，時刻７の命令語フラグ１１ｂ，１３
ｂ、等がそれに該当する。

【００８４】次に命令語レジスタ１１ａ〜１４ａ内の命
令語をパイプラインに供給したときは命令語フラグ１１
ｂ〜１４ｂの内容を００（パイプライン未供給）から０
１（供給済みレジスタ未更新）に更新する。第１実施例
と同様の方法でレジスタ更新を検出し、レジスタ更新が
行われるときに命令語フラグ１１ｂ〜１４ｂの内容を最
終的に１０（レジスタ更新完了）に更新する。

【００８５】命令Ａとその更新レジスタを使用する命令
Ｃの実行による命令語フラグ１１ｂ，１３ｂの更新の様
子を追ってみるとつぎのようになる。まず時刻２で命令
Ａがパイプライン６１０に供給されるのと同時に命令語
フラグ１１ｂは００から０１に更新される。時刻３で命
令Ａの結果によりレジスタ３００が更新されるため命令
語フラグ１１ｂは０１から１０に更新される。命令語フ
ラグ１１ｂが１０になるのを待ち合わせてから、命令Ｃ
は時刻４でパイプライン６２０に供給され、それと同時
に命令語フラグ１３ｂが００から０１に更新される。命
令Ｃの処理は２サイクル必要とするため時刻６に命令Ｃ
の結果によりレジスタ３００が更新され、それと同時に
命令語フラグ１３ｂは０１から１０に更新される。 （５）第５の本発明の一実施例（第５実施例）の命令供
給部を図３を参照して説明する。

【００８６】本例は命令データバス９９０、命令レジス
タアレイ１０００、命令供給部３、パイプラインセレク
タ２１〜２７より成る。

【００８７】本例でも命令データバス９９０は４バイト
幅の命令語を４つ同時に供給できるように３２ビット幅
のバスが４本で構成される。

【００８８】命令レジスタアレイ１０００は命令語レジ
スタアレイ１１１ａ〜１２４ａ及び命令語フラグアレイ
１１１ｂ〜１２４ｂより成る。命令語レジスタアレイ１
１１ａ〜１１４ａ、１２１ａ〜１２４ａはそれぞれ命令
データバス９９０に合わせて３２ビット×４エントリと
なっている。命令データバス９９０により供給される命
令語はそれぞれ命令語レジスタアレイ１１１ａ〜１１４
ａ、１２１ａ〜１２４ａに入力する。命令語フラグアレ
イ１１１ｂ〜１１４ｂ、１２１ｂ〜１２４ｂの８つのエ
ントリは命令語レジスタアレイ１１１ａ〜１１４ａ、１
２１ａ〜１２４ａの各エントリに対応してその中に保持
する命令の状態を示す２ビットの情報を保持する。命令
語フラグと命令の状態の対応は第２実施例と同じであ
る。

【００８９】パイプラインセレクタ２４〜２７はそれぞ
れ独立に命令語レジスタアレイ１１１ａ〜１１４ａまた
は１２１ａ〜１２４ａのいずれかを選択する。パイプラ
インセレクタ２１〜２３は３本のパイプラインに対応し
ていてそれぞれ独立にパイプラインセレクタ２４〜２７
の出力のどれかを選択する。

【００９０】命令供給制御部３は命令語レジスタアレイ
１１１ａ〜１２４ａ、命令語フラグアレイ１１１ｂ〜１
２４ｂを入力としてパイプラインセレクタ２１〜２７の
選択の制御、命令語レジスタアレイ１１１ａ〜１２４ａ
が保持している内容を保持し続けさせるか、命令データ
バス９９０により供給される後続の命令語を新たに入力
するかの制御、命令語フラグアレイ１１１ｂ〜１２４ｂ
の内容の更新の制御を行う。

【００９１】以下命令供給制御部３による制御を図１２
と図１３を用いて詳細に説明する。

【００９２】図１２は本例により図１３に示すプログラ
ムを実行した場合の命令語レジスタアレイ１１１ａ〜１
２４ａ、命令語フラグアレイ１１１ｂ〜１２４ｂの内容
及びパイプラインの実行の様子を表すタイムチャートで
ある。命令間のレジスタ更新、参照の関係、命令の供給
されるべきパイプラインについての仮定は前述の通りで
ある。

【００９３】パイプラインセレクタ２１〜２７の選択の
制御は命令語レジスタアレイ１１１ａ〜１２４ａが保持
している内容を比較し、レジスタの更新参照関係と、供
給すべきパイプラインの競合により行う。先行する命令
で更新するレジスタを後続の命令が参照する場合には先
行する命令に対応する命令フラグが更新完了になるまで
後続の命令をパイプラインに供給しない。図１３で命令
Ｃは命令Ａの更新したレジスタを使用するため命令Ａの
完了を待ち合わせなくてはいけない。このためパイプラ
イン６２０は時刻１で既に空いているが命令Ｃの供給は
命令Ａの命令語フラグ１１１ｂが１０になり命令Ａの実
行が完了したことを示す時刻３まではパイプライン６２
０に供給されない。

【００９４】また供給すべきパイプラインが競合した場
合には先行する命令を優先して供給するが先行する命令
が別の命令のレジスタ更新のため待たされている場合に
は後続の命令を先にパイプラインに供給する。時刻５で
パイプライン６１０に供給する命令の候補としては命令
Ｆと命令Ｃがあるが命令Ｆは命令Ｃの完了を待ち合わせ
ているため出現順序としては後ろの命令Ｇが先にパイプ
ライン６１０に供給される。

【００９５】次に後続の命令語の命令語レジスタアレイ
１１１ａ〜１２４ａへの供給の制御について説明する。
命令語フラグアレイ１１１ｂ〜１１４ｂまたは命令語フ
ラグアレイ１１１ｂ〜１１４ｂの内容のいずれか一方が
全て１０（レジスタ更新完了）を示す場合に命令データ
バス９９０により供給される後続の命令を命令語レジス
タアレイ１１１ａ〜１１４ａまたは１２１ａ〜１２４ａ
に一斉にセットする。時刻７がそれに該当する。また命
令語フラグアレイ１１１ｂ〜１２４ｂの内容が全て１０
（レジスタ更新完了）を示す場合には命令データバス９
９０により供給される後続の命令をまず命令語レジスタ
アレイ１１１ａ〜１１４ａに一斉にセットし、続いてつ
ぎのサイクルで命令語レジスタアレイ１２１ａ〜１２４
ａに一斉にセットする。

【００９６】最後に命令語フラグアレイ１１１ｂ〜１２
４ｂの更新について説明する。まず命令データバス９９
０により供給される後続の命令が命令語レジスタアレイ
１１１ａ〜１２４ａに一斉にセットされた場合は命令語
フラグアレイ１１１ｂ〜１２４ｂの内容を全て００（パ
イプライン未供給）に設定する。時刻７がそれに該当す
る。

【００９７】次に命令語レジスタアレイ１１１ａ〜１２
４ａ内の命令語をパイプラインに供給したときは命令語
フラグアレイ１１１ｂ〜１２４ｂの内容を００（パイプ
ライン未供給）から０１（供給済みレジスタ未更新）に
更新する。命令を供給するパイプラインにより何サイク
ルでレジスタの更新が完了するかは判断できるため、レ
ジスタ更新が行われるときに命令語フラグアレイ１１１
ｂ〜１２４ｂの内容を最終的に１０（レジスタ更新完
了）に更新する。あるいはレジスタ更新信号をパイプラ
インより受取り、レジスタ更新の完了を検出することも
できる。

【００９８】命令Ａとその更新レジスタを使用する命令
Ｃの実行による命令語フラグ１１１ｂ，１１３ｂの更新
の様子を追ってみると次のようになる。まず時刻２で命
令Ａがパイプライン６１０に供給されるのと同時に命令
語フラグ１１１ｂは００から０１に更新される。時刻３
で命令Ａの結果によりレジスタが更新されるため命令語
フラグ１１１ｂは０１から１０に更新される。命令語フ
ラグ１１１ｂが１０になるのを待ち合わせてから、命令
Ｃは時刻４でパイプライン６２０に供給され、それと同
時に命令語フラグ１１３ｂが００から０１に更新され
る。命令Ｃの処理は２サイクル必要とするため時刻６に
命令Ｃの結果によりレジスタが更新され、それと同時に
命令語フラグ１１３ｂは０１から１０に更新される。 （６）第６の本発明の一実施例（第６実施例）の命令供
給部を図５を参照して説明する。

【００９９】図５を参照すると本例は命令データバス９
９０，命令アドレスバス９８０，命令レジスタ１，命令
アドレスレジスタ５，加算器６１〜６４より成る。

【０１００】本例では命令データバス９９０は４バイト
幅の命令語を４つ同時に供給できるよう４本の３２ビッ
ト幅の命令バス９９０〜９９４で構成される。

【０１０１】命令レジスタ１は命令語レジスタ１１ａ〜
１４ａより成る。命令語レジスタ１１ａ〜１４ａは命令
データバス９９０に合わせて３２ビット×４エントリと
なっている。命令データバス９９０により供給される命
令語はそれぞれ命令語レジスタ１１ａ〜１４ａに入力す
る。命令データバス９９０により供給される命令語は主
記憶上で連続しているため、命令語レジスタ１２ａ〜１
４ａの保持する命令語の命令アドレスは命令語レジスタ
１１ａの保持する命令アドレスに命令語長の１倍、２
倍、３倍を加算したものになっている。

【０１０２】命令供給開始時に命令アドレスバス９８０
は命令データバス９９０により供給される４つの命令語
のうちの命令バス９９１の命令アドレスを示す。命令ア
ドレスバス９８０は命令アドレスレジスタ５に供給され
保持される。命令アドレスレジスタ５は命令語レジスタ
１１ａ内の命令語の命令アドレスを保持し、命令語レジ
スタ１１ａの内容と合わせてパイプラインに供給され
る。加算器６１〜６３はそれぞれ固定値を命令アドレス
レジスタ５の内容に加算してその結果を１２ａ〜１４ａ
の内容と合わせてパイプラインに供給する。加算器６１
〜６３が加算する固定地は命令語長の１倍、２倍、３倍
が設定され、本例ではその値はそれぞれ８，１６，３２
である。

【０１０３】また加算器６４は命令アドレスレジスタ５
に固定値を加算し、その結果を命令アドレスレジスタ５
に書き戻すよう構成されている。主記憶上の連続した命
令を実行している間は命令データバス９９０により命令
語レジスタ１１ａに供給される命令語の命令アドレスは
命令語長×命令レジスタ１のエントリ数を命令アドレス
レジスタ５に足し込んだものとなるため、加算器６４で
加算する固定値を命令語調×命令レジスタ１のエントリ
数に設定することにより、命令アドレスバス９８０によ
り命令語アドレスを供給するのは分岐命令等で命令アド
レスが非連続となった場合だけでよくなる。加算器６４
で加算する固定値は本例においては３２である。

【０１０４】本例は例えば第１実施例のような構成と組
み合わせることによりその効果を最大限に発揮する。 （７）第７の本発明の一実施例（第７実施例）の命令供
給部を図６を参照して説明する。

【０１０５】図６を参照すると本例は命令データバス９
９０、命令アドレスバス９８０、命令レジスタ１、命令
語セレクタ４１〜４４、命令アドレスレジスタ群５０、
加算器６１〜６４、命令アドレスセレクタ７１〜７５、
命令アドレスベースレジスタ８より成る。

【０１０６】本例では命令データバス９９０は４バイト
幅の命令語を４つ同時に供給できるよう３２ビット幅の
命令バス９９１〜９９４で構成される。

【０１０７】命令レジスタ１は命令語レジスタ１１ａ〜
１４ａより成る。命令アドレスレジスタ５０は命令アド
レスレジスタエントリ５１〜５４の４つのエントリから
成りそのそれぞれのエントリは命令語レジスタ１１ａ〜
１４ａが保持する命令語の命令アドレスを保持する。命
令語レジスタ１１ａ〜１４ａは命令データバス９９０に
合わせて３２ビット×４エントリとなっている。命令デ
ータバス９９０により供給される命令語は命令語セレク
タ４１〜４４に入力し、選択結果が命令語レジスタ１１
ａ〜１４ａに入力する。命令データバス９９０により供
給される命令語は主記憶上で連続しているため、９９１
〜９９４に対応する命令アドレスは命令語長間隔で等間
隔になっている。

【０１０８】命令供給開始時に命令アドレスバス９８０
は命令データバス９９０により供給される４つの命令語
のうちの命令バス９９１の命令アドレスを示すととも
に、セレクタ７５は命令アドレスバス９８０を選択し命
令アドレスバス９８０を加算器６１〜６３に入力する。
加算器６１〜６３はそれぞれ固定値を７５の出力に加算
してその結果をセレクタ７１〜７４に供給する。加算器
６１〜６３が加算する固定値は命令語長の１倍、２倍、
３倍設定され、本例ではその値はそれぞれ８，１６，３
２である。

【０１０９】セレクタ７１〜７４の選択制御は命令語セ
レクタ４１〜４４と対称に行われるため、例えば命令語
セレクタ４１により命令語レジスタ１１ａに９９３の命
令語が供給される場合には７１は６３の出力を選択し９
９３の命令アドレスが命令アドレスレジスタエントリ５
１にセットされる。このようにして命令アドレスレジス
タエントリ５１〜５４に保持される、命令語レジスタ１
１ａ〜１４ａと対応する命令アドレスは、命令語と対に
なってパイプラインに供給される。

【０１１０】また加算器６４により命令アドレスセレク
タ７５の出力に固定値を加算し、その結果を命令アドレ
スベースレジスタ８に格納するよう構成されている。主
記憶上の連続した命令を実行している間は命令バス９９
１の命令アドレスは命令語長×命令レジスタ１のエント
リ数を命令アドレスベースレジスタに足し込んだものと
なるため、加算器６４で加算する固定値を命令語調×命
令レジスタ１のエントリ数に設定することにより、命令
アドレスバス９８０により命令語アドレスを供給するの
は分岐命令等で命令アドレスが非連続となった場合だけ
でよくなる。その固定値は本例において３２である。

【０１１１】本例は例えば第２実施例、第３実施例及び
第４実施例のような構成と組み合わせることによりその
効果を最大限に発揮する。

【０１１２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、実
行未完了の命令を命令レジスタに保持し続けることによ
り命令処理パイプラインの受付バッファが不要になり、
命令語間の競合が命令レジスタのみの参照で容易に検出
でき、命令語及び命令アドレスの命令処理パイプライン
への供給制御が少量のハードウェアと比較的単純な制御
論理により実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の本発明の一実施例の命令供給部を示すブ
ロック図である。

【図２】第２の本発明及び第３の本発明の一実施例の命
令供給部を示すブロック図である。

【図３】第４の本発明の一実施例の命令供給部を示すブ
ロック図である。

【図４】第５の本発明の一実施例の命令供給部を示すブ
ロック図である。

【図５】第６の本発明の一実施例の命令供給部を示すブ
ロック図である。

【図６】第７の本発明の一実施例の命令供給部を示すブ
ロック図である。

【図７】本発明が適用されるパイプラインを複数持つ一
般的な情報処理装置の構成の一例を示すブロック図であ
る。

【図８】図１に示した第１実施例の動作を示すタイミン
グチャートである。

【図９】図２に示した第２実施例の動作を示すタイミン
グチャートである。

【図１０】図２に示した第３実施例の動作を示すタイミ
ングチャートである。

【図１１】図３に示した第４実施例の動作を示すタイミ
ングチャートである。

【図１２】図４に示した第５実施例の動作を示すタイミ
ングチャートである。

【図１３】本発明の動作を説明するためのプログラム例
を示す。

【符号の説明】

１：命令レジスタ １１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ：命令語レジスタ １１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ：命令語フラグ １０００：命令レジスタアレイ １１１ａ〜１５４ａ：命令語レジスタアレイ １１１ｂ〜１５４ｂ：命令フラグアレイ ２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７：パイプラ
インセレクタ ３：命令供給制御部 ４１，４２，４３，４４：命令語セレクタ ５：命令アドレスレジスタ ５０：命令アドレスレジスタ群 ５１，５２，５３，５４：命令アドレスレジスタエント
リ ６１，６２，６３，６４：加算器 ７１，７２，７３，７４，７５：命令アドレスセレクタ ８：命令アドレスベースレジスタ ９９０：命令データバス ９９１〜９９４：命令バス ９７０：命令レジスタアレイ、命令フラグアレイの出力 ９８０：命令アドレスバス １００：命令キャッシュ ２００：命令供給部 ３００：レジスタ ４００：主記憶 ５００：データキャッシュ ６１０，６２０，６３０：パイプライン

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主記憶から直接あるいは命令キャッシュ
   経由で複数の命令語を同時に供給する命令データバス
   と、 前記命令データバスにより供給された命令語を保持する
   複数のエントリを持つ命令語レジスタと、 前記命令語レジスタと対になるエントリを持ち、前記命
   令語レジスタ中の命令語に関して実行が完了したかどう
   かを示す情報を保持する命令語フラグと、 前記命令語テジスタに保持された複数の命令語または複
   数の命令語のデコード結果を選択してパイプラインに供
   給するパイプライン対応に設けられるパイプラインセレ
   クタと、 前記命令語レジスタに保持された複数の命令語または複
   数の命令語のデコード結果と前記命令フラグを入力と
   し、前記命令レジスタ及び前記命令フラグの更新と、前
   記パイプラインセレクタの制御を行い、前記命令フラグ
   の全てが命令の実行完了を示すときに後続の命令を命令
   語レジスタに供給するように制御される命令供給制御部
   とを有することを特徴としたパイプライン制御方式。
2. 【請求項２】 主記憶から直接あるいは命令キャッシュ
   経由で複数の命令語を同時に供給する命令データバス
   と、 前記命令データバスにより供給された命令語を保持する
   複数のエントリを持つ命令語レジスタと、 前記命令データバスにより供給される複数の命令語を選
   択し命令語レジスタの各エントリに供給する命令語セレ
   クタと、 前記命令語レジスタと対になるエントリを持ち、前記命
   令語レジスタ中の命令語に関して実行が完了したかどう
   かを示す情報を保持する命令語フラグと、 前記命令語レジスタに保持された複数の命令語または複
   数の命令語のデコード結果を選択してパイプラインに供
   給するパイプライン対応に設けられるパイプラインセレ
   クタと、 前記命令語レジスタに保持された複数の命令語または複
   数の命令語のデコード結果と前記命令フラグを入力と
   し、前記命令レジスタ及び前記命令フラグの更新と、前
   記命令語セレクタと前記パイプラインセレクタの制御を
   行い、前記命令フラグの後尾が連続して命令の実行完了
   を示すときに、その命令フラグと対応する前記命令語レ
   ジスタに後続の命令語を供給するように制御される命令
   供給制御部とを有することを特徴としたパイプライン制
   御方式。
3. 【請求項３】 主記憶から直接あるいは命令キャッシュ
   経由で複数の命令語を同時に供給する命令データバス
   と、 前記命令データバスにより供給された命令語を保持する
   複数のエントリを持ちエントリ単位にその内容をシフト
   可能な命令語レジスタと、 前記命令データバスにより供給される複数の命令語を選
   択し命令語レジスタの各エントリに供給する命令語セレ
   クタと、 前記命令語レジスタと対になるエントリを持ち、前記命
   令語レジスタ中の命令語に関して実行が完了したかどう
   かを示す情報を保持しエントリ単位にその内容をシフト
   可能な命令語フラグと、 前記命令語レジスタに保持された複数の命令語またな複
   製の命令語のデコード結果を選択してパイプラインに供
   給するパイプライン対応に設けられるパイプラインセレ
   クタと、 前記命令語レジスタに保持された複数の命令語または複
   数の命令語のデコード結果と前記命令フラグを入力と
   し、前記命令レジスタ及び前記命令フラグの更新シフト
   と、前記命令語セレクタと前記パイプラインセレクタの
   制御を行い、前記命令フラグの先頭が連続して命令の実
   行完了を示すときに前記命令語レジスタと前記命令フラ
   グを実行完了を示す命令語の分だけシフトして後尾の未
   完了の命令を保持するエントリを前に詰めて、前記命令
   語レジスタの後尾に生じた空きエントリに後続の命令語
   を供給するように制御される命令供給制御部とを有する
   ことを特徴としたパイプライン制御方式。
4. 【請求項４】 主記憶から直接あるいは命令キャッシュ
   経由で複数の命令語を同時に供給する命令データバス
   と、 前記命令データバスにより供給された命令語を保持する
   複数のエントリを持つ命令語レジスタと、 前記命令データバスにより供給される複数の命令語を選
   択し命令語レジスタの各エントリに供給する命令語セレ
   クタと、 前記命令語レジスタと対になるエントリを持ち、前記命
   令語レジスタ中の命令語に関して実行が完了したかどう
   かを示す情報を保持する命令語フラグと、 前記命令語レジスタに保持された複数の命令語または複
   数の命令語のデコード結果を選択してパイプラインに供
   給するパイプライン対応に設けられるパイプラインセレ
   クタと、 前記命令語レジスタに保持された複数の命令語または複
   数の命令語のデコード結果と前記命令フラグを入力と
   し、前記命令レジスタ及び前記命令フラグの更新と、前
   記命令語セレクタと前記パイプラインセレクタの制御を
   行い、命令の実行完了を示す前記命令フラグに対応する
   前記命令語レジスタのエントリに後続の命令語を供給す
   るように制御される命令供給制御部とを有することを特
   徴としたパイプライン制御方式。
5. 【請求項５】 主記憶から直接あるいは命令キャッシュ
   経由で複数の命令語を同時に供給する命令データバス
   と、 前記命令データバスにより供給された命令語を保持する
   複数の列エントリを持ち命令語レジスタが複数行集まっ
   て構成される命令語レジスタアレイと、 前記命令語レジスタアレイのうちの一行の各列エントリ
   と対になる複数の列エントリを持ち、前記命令語レジス
   タアレイの１エントリと対応するエントリが前記命令語
   レジスタアレイの１エントリ中の命令語に関して実行が
   完了したかどうかを示す情報を保持する命令語フラグが
   複数行集まって構成される命令語フラグアレイと、 前記命令語レジスタアレイに保持された複数の命令語ま
   たは複数の命令語のデコード結果を選択してパイプライ
   ンに供給するパイプラインセレクタと、 前記命令語レジスタアレイに保持された複数の命令語ま
   たは複数の命令語のデコード結果と前記命令フラグアレ
   イとを入力とし、前記命令語レジスタアレイ及び前記命
   令フラグアレイの更新と、前記パイプラインセレクタの
   制御を行い、前記命令フラグアレイの１行について全て
   のエントリが命令の実行完了を示すときに後続の命令を
   対応する前記命令語レジスタの１行に供給するように制
   御される命令供給制御部とを有することを特徴としたパ
   イプライン制御方式。
6. 【請求項６】 主記憶から直接あるいは命令キャッシュ
   経由で複数の命令語を同時に供給する命令データバス
   と、 前記命令データバスにより供給された命令語を保持する
   複数のエントリを持つ命令語レジスタと、 前記命令データバスで供給する複数の命令語のうちの一
   つの命令アドレスを供給する命令アドレスバスと、 前記命令アドレスバスにより供給される命令アドレスを
   初期値とし、固定値を加算することにより更新され、前
   記命令語レジスタのあるエントリに保持される命令語の
   命令アドレスを常に保持するよう制御される命令アドレ
   スベースレジスタと、 前記命令アドレスベースレジスタの内容に固定値を加算
   することにより前記命令レジスタの残りのエントリの命
   令アドレスを求める、前記命令レジスタの残りのエント
   リに対応して設けられるアドレス加算器とを設け、 前記アドレス加算器の出力を前記命令レジスタの各エン
   トリに保持される命令語の命令アドレスとしてパイプラ
   インに供給する命令供給部を構成することを特徴とする
   パイプライン制御方式。
7. 【請求項７】 主記憶から直接あるいは命令キャッシュ
   経由で複数の命令語を同時に供給する命令データバス
   と、 前記命令データバスにより供給された複数の命令語のう
   ちのどれか一つを選択して保持するエントリを複数持つ
   命令語レジスタと、 前記命令データバスで供給する複数の命令語のうちの一
   つの命令アドレスを供給する命令アドレスバスと、 前記命令アドレスバスにより供給される命令アドレスに
   固定値を加算することにより初期値が与えられ、固定値
   を加算することにより更新されることにより、前記命令
   アドレスバスの命令語の一つの命令アドレスを常に保持
   するよう制御される命令アドレスベースレジスタと、 前記命令アドレスベースレジスタの内容または前記命令
   アドレスベースレジスタの内容に固定値を加算すること
   により前記命令アドレスバスの残りの命令語の命令アド
   レスを求める、前記命令アドレスバスの残りの命令語に
   対応して設けられるアドレス加算器と、 前記アドレス加算器の出力を選択して入力とし、前記命
   令レジスタのエントリに対応して命令アドレスを保持す
   るエントリを持つ命令アドレスレジスタとを設け、 前記命令アドレスレジスタの出力を前記命令レジスタの
   各エントリに保持される命令語の命令アドレスとしてパ
   イプラインに供給する命令供給部を構成することを特徴
   とするパイプライン制御方式。