JP3129227B2 - マイクロプロセッサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロプロセッ
サに関し、特に、命令実行前中断する特権割り込み信号
による１命令毎のステップ実行手段を有するマイクロプ
ロセッサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のマイクロプロセッサは、
たとえば特開昭６０−２２５２５７号公報等にも記載さ
れているように、ユーザの作成した応用プログラムのデ
バッグを効率よく行うために用いられている。なお上記
特開昭６０−２２５２５７号公報には、専用の複雑な付
加回路や専用のツールを用いずに、任意の指定した範囲
のみのステップ実行が行えるようにしたマイクロプロセ
ッサとして、特定の許可フラグをオンすることで１命令
実行毎に内部割り込みを発生するステップ実行手段を有
するマイクロプロセッサにおいて、該許可フラグの機能
を無効にするマスクフラグをオンすることで前記許可フ
ラグの有効範囲を規定するステップ実行手段を付加した
構成のマイクロプロセッサが提案されている。

【０００３】図５は、特権割り込み手段を有する従来の
マイクロプロセッサの要部を示す図である。図５を参照
すると、このマイクロプロセッサ１１は、応用プログラ
ム実行中（以下、この状態を「ユーザモード」という）
に、特権割り込み信号ｂｒｋｉｎｔ１００により応用プ
ログラムの命令実行前に、中断（以下、この状態を「特
権モード」という）する。なお、図５において、１０３
はＣＰＵコア２に対するユーザ割り込み信号ｉｎｔ、１
０４はＣＰＵコア２からのユーザ割り込み受け付け信号
ＩＮＴＯＫ、１０２はＣＰＵコア２からの１命令実行信
号ＩＮＳＴ１ＯＫである。なお、図５において、特権割
り込み信号ｂｒｋｉｎｔ（−）、特権割り込み信号ＢＲ
ＫＩＮＴ（−）等における記号（−）はＬｏｗレベル
（“０”）でアクティブであることを示すものである。

【０００４】特権モードでは、ユーザの応用プログラム
をデバッグするためのデバッグ・プログラムが実行され
る。このデバッグ・プログラムは、応用プログラムを中
断した時点でのメモリやレジストの内容の参照や書き換
えなどを行うことで、応用プログラムをデバッグする機
能が実装されている。

【０００５】このようなデバッグ機能の１つとして、応
用プログラムの命令をユーザモードで１命令実行する毎
に、特権割り込み信号により、特権モードに遷移しなが
らデバッグする機能（以下、この機能を「ステップ実行
機能」という）がある。

【０００６】図６は、図５のマイクロプロセッサの特権
割り込みの動作及び状態遷移を説明するための図であ
る。図６において、「ＩＦ」、「ＩＤ」、「ＥＸ」は、
命令の実行状況を示し、このうち「ＩＦ」は命令フェッ
チ・ステージ、「ＩＤ」は命令デコード・ステージ、
「ＥＸ」は命令実行ステージをそれぞれ示している。

【０００７】図５に示したような、命令実行前中断方式
の特権割り込み信号を備えたマイクロプロセッサ１１に
おいて、特権割り込み信号ｂｒｋｉｎｔ１００をアクテ
ィブレベル（この場合、“０”レベル）にしたまま、特
権モードからの復帰命令を実行すると（図６（Ａ）の復
帰命令の命令実行ステージＥＸ参照）、復帰先の命令の
実行（図６（Ｂ）の命令実行ステージＥＸ参照）前に、
再び中断してしまい、すなわち、特権割り込みｂｒｋｉ
ｎｔ１００により、再び特権モードの最初の命令から実
行されることになり、無限ループしてしまう、ことにな
る。すなわち図６（ｂ）を参照して、ユーザモードから
特権モードに入り（図６（ｂ）の特権モード最初の命令
Ｃ）に入り、特権モードから復帰命令（図６（ｂ）の復
帰命令Ａ）を実行した場合、復帰先命令（図６（ｂ）の
Ｂ）を実行する前に、再び特権モードに入ってしまう、
という無限ループに入ってしまうことになる。

【０００８】このため、図５に示したマイクロプロセッ
サ１１のように、命令実行前中断の特権割り込み信号を
持つマイクロプロセッサにおいて、ステップ実行機能を
実現するには、特権モードからの復帰先の命令の実行後
に、特権割り込み信号をアクティブレベルにするような
ステップ実行手段が必要になる。

【０００９】図７は、従来のステップ実行手段を有する
マイクロプロセッサの要部構成を示す図である。図７を
参照して、マイクロプロセッサ１２は、特権モードから
の復帰から復帰後一命令の実行が終了するまでアクティ
ブになる一命令実行信号ＩＮＳＴ１ＯＫ１０２を出力す
るＣＰＵコア２と、ステップ実行機能が有効または無効
であることを示す１ステップ割り込み許可フラグ１０５
と、一命令実行信号ＩＮＳＴ１ＯＫ１０２と、を入力す
るステップ許可回路１４と、ステップ許可回路１４の出
力により特権割り込み信号ｂｒｋｉｎｔ１００をマスク
または解除する特権割り込みマスク回路１３と、を備え
て構成されている。

【００１０】図８は、図７に示したマイクロプロセッサ
においてステップ実行機能を使用したときの遷移を示す
図である。

【００１１】１ステップ割り込み許可フラグ１０５が
“０”レベルのとき、ステップ実行機能は無効になり、
１ステップ割り込み許可フラグ１０５が“１”レベルの
とき、ステップ実行機能が有効になる。

【００１２】ステップ実行機能が有効であるとき、特権
割り込み信号ｂｒｋｉｎｔ１００をアクティブレベル
（この場合“０”レベル）にしたまま、特権モードから
の復帰命令を実行すると、特権モードからの復帰によ
り、一命令実行信号ＩＮＳＴ１ＯＫ１０２はアクティブ
レベル（この場合“１”レベル）に変化し、復帰先の命
令の実行後まで保持し、復帰先の命令の実行後（図８
（Ｂ）の復帰先命令の命令実行ステージＥＸ後）に、１
命令実行信号ＩＮＳＴ１ＯＫ１０２はインアクティブレ
ベル（この場合“０”レベル）に変化する（図８（Ｆ）
参照）。

【００１３】これにより、ＣＰＵコア２への特権割り込
み信号ＢＲＫＩＮＴ１０１の入力は、特権モードからの
復帰後、復帰先の命令が実行されるまでインアクティブ
レベル（この場合“１”レベル）になり（図８（Ｅ）参
照）、復帰先の命令の実行後にアクティブレベル（この
場合“０”レベル）になるため、復帰先の命令の次の命
令の実行前に、中断して、ステップ実行機能を実現す
る。すなわち、図８（Ｃ）の復帰先の次の命令の命令実
行ステージＥＸの前にＣＰＵコア２への特権割り込み信
号ＢＲＫＩＮＴ１０１の入力がアクティブ（“０”レベ
ル）となり、図８（Ｄ）の特権モードの最初の命令が実
行される。

【００１４】図８（ｂ）を参照して、ユーザモードから
特権モードに入り、特権モードから復帰先の命令（Ｂ）
を実行した後に、且つ、復帰先の命令の次の命令の実行
前に再び特権モードに入るという具合に、状態が遷移す
る。

【００１５】図９は、図７に示したマイクロプロセッサ
において、ステップ実行中にユーザ割り込みが発生した
ときの遷移図である。

【００１６】図７及び図９を参照すると、１ステップ割
り込み許可フラグ１０５を“１”レベルにしてステップ
実行機能を有効にしているとき、特権モードから復帰に
より復帰先の命令（Ｂ）の実行中、ＣＰＵコア２への特
権割り込み信号ＢＲＫＩＮＴ１０１の入力は一命令実行
信号ＩＮＳＴ１ＯＫ１０２によりインアクティブレベル
（この場合“１”レベル）になっている。このときに、
ユーザ割り込み信号ｉｎｔ１０３がアクティブレベル
（この場合“０”レベル）であると、ユーザ割り込みは
受け付けられ、特権モードからの復帰先の命令（Ｂ）を
実行後、ユーザ割り込み処理ルーチンに遷移する。

【００１７】特権モードからの復帰先の命令（Ｂ）の実
行後、ＣＰＵコア２への特権割り込み信号ＢＲＫＩＮＴ
１０１の入力はアクティブレベル（この場合“０”レベ
ル）になるため、ユーザ割り込み処理ルーチンの最初の
命令（Ｄ）の実行前に中断して、特権モードに遷移す
る。

【００１８】再び、特権モードからの復帰命令を実行す
ると、ユーザ割り込み処理ルーチンの最初の命令に復帰
し、ユーザ割り込み処理ルーチンの最初の命令実行後、
ユーザ割り込み処理ルーチンの二番目の命令の実行前に
中断して特権モードに遷移する。ステップ実行機能が有
効になっているときは、ステップ実行中に発生したユー
ザ割り込みのユーザ割り込み処理ルーチンにおいても、
ステップ実行することになる。

【００１９】このように、図７に示したような、ステッ
プ実行手段を有するマイクロプロセッサでは、１ステッ
プ割り込み許可フラグ１０５を“１”レベルにしてステ
ップ実行機能を有効にすると、再び“０”レベルにして
ステップ実行機能を解除するまで、応用プログラムの全
ての処理ルーチンをステップ実行するため、ステップ実
行中に発生したユーザ割り込みによるユーザ割り込み処
理ルーチンなどの意図していない処理ルーチンにおいて
も、ステップ実行してしまうことになる、という問題点
がある。

【００２０】このステップ実行機能が有効であるとき
に、意図していない処理ルーチンもステップ実行してし
まうというマイクロプロセッサの問題を解決するための
一例が、上記特開昭６０−２２５２５７号公報に提案さ
れている。

【００２１】図１０（ａ）は、上記公報に提案されるマ
イクロプロセッサの要部構成を示す図である。１ステッ
プ割り込み許可フラグ１０５を有効にすることで１命令
毎に１ステップ割り込み１１６を発生するステップ実行
手段を有するマイクロプロセッサにおいて、１ステップ
割り込み許可フラグ１０５の機能を無効にする１ステッ
プ割り込みマスクフラグ１１５を有効にすること、１ス
テップ割り込み許可フラグ１０５の有効範囲を規定する
ステップ実行手段としてのマスクフラグ回路１５を付加
して構成されている。ここで、マスクフラグ回路１５は
１ステップ割り込み許可フラグ１０５と、１ステップ割
り込みマスクフラグ１１５を入力とし、図１０（ｂ）に
示すレベル関係において、１ステップ割り込み１１６が
発生する。

【００２２】上記公報に提案されるマイクロプロセッサ
は、１ステップ割り込みマスクフラグ１１５を有効また
は無効にするステップ実行のための特別な命令を有し、
ステップ実行を行いたくない処理ルーチンの先頭に１ス
テップ割り込みマスクフラグ１１５を有効にする命令
を、その最後に１ステップ割り込みマスクフラグ１１５
を無効にする命令を付加した応用プログラムを作成す
る。そして、ステップ実行を行いたい場合には、実行前
に１ステップ割り込み許可フラグ１０５を有効にして実
行することにより、ステップ実行を行いたい処理ルーチ
ンのみ１ステップ実行機能を使用することができる。ま
た、全体についてステップ実行を行わないという非ステ
ップ実行の場合、すなわち通常の実行を行いたい場合に
は、実行前に１ステップ割り込み許可フラグ１０５を無
効にして実行する。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来のステッ
プ実行手段を有するマイクロプロセッサでは、ステップ
実行機能の許可フラグによりステップ実行機能を有効に
すると、再びステップ実行機能を無効にするまで、応用
プログラムの全ての処理ルーチンをステップ実行するた
め、ステップ実行中に発生したユーザ割り込みによるユ
ーザ割り込み処理ルーチンなどの意図していない処理ル
ーチンにおいてもステップ実行してしまう、という問題
点を有している。

【００２４】また、上記特開昭６０−２２５２５７号公
報に示されるマイクロプロセッサでは、ステップ実行機
能の許可フラグをマスクするマスクフラグを有効、無効
に設定するステップ実行のための特別な命令をユーザの
応用プログラムに付加する必要があるため、ユーザが開
発しようとしている応用プログラムと異なってしまう、
という問題点を有している。

【００２５】したがって、本発明は、上記従来技術の問
題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、１命
令毎のステップ実行中であってもユーザ割込処理などの
意図しない処理ルーチンでのステップ実行の禁止をユー
ザの応用プログラムの変更を招くことなく実現する、マ
イクロプロセッサを提供することにある。

【００２６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明のマイクロプロセッサは、特権割り込み信号
とユーザ割り込み信号を入力するマイクロプロセッサに
おいて、１ステップマスク許可フラグによりユーザ割り
込み受付信号をマスクする第１のマスク手段と、一命令
実行信号と前記第１のマスク手段からの出力信号を統合
する統合手段と、１ステップ割り込み許可フラグにより
前記統合手段からの出力信号をマスクする第２のマスク
手段と、前記第２のマスク手段からの出力信号により特
権割り込み信号をマスクする第３のマスク手段と、を備
えたことを特徴とする。

【００２７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について以下
に説明する。本発明のマイクロプロセッサは、その好ま
しい実施の形態において、ステップ実行中のユーザ割り
込み処理ルーチンでのステップ実行をマスクする１ステ
ップマスク許可フラグ（図１の１０６）により、ユーザ
割り込みの受け付けからユーザ割り込み処理からの復帰
するまでアクティブレベルになるユーザ割り込み受付信
号（図１の１０４）をマスクまたは解除するステップマ
スク手段（図１の６）と、ステップマスク手段（図１の
６）からの出力信号と、特権モードからの復帰から復帰
後最初の命令が実行されるまでの間アクティブレベルに
なる一命令実行信号（図１のＩＮＳＴ１ＯＫ１０２）を
入力するマスク統合手段（図１の５）と、ステップ実行
機能を許可する１ステップ割り込み許可フラグ（図１の
１０５）によりマスク統合手段（図１の５）から入力さ
れる信号を有効または無効にするステップ許可手段（図
１の４）と、ステップ許可手段（図１の４）からの出力
信号にて特権割り込み信号（図１の１００）をマスクま
たは解除する特権割り込みマスク手段（図１の３）と、
を有する。

【００２８】１ステップ割り込み許可フラグ（図１の１
０５）を“１”レベル、１ステップマスク許可フラグ
（図１の１０６）を“１”レベルに設定すると、ステッ
プ実行機能が有効になり、ステップ実行中のユーザ割り
込み処理ルーチンでのステップ実行が禁止になる。

【００２９】特権モードからの復帰から復帰先の命令の
実行後までアクティブレベルになる一命令実行信号（図
１のＩＮＳＴ１ＯＫ１０２）により、特権割り込み信号
（図１のｂｒｋｉｎｔ１００）をマスクしてステップ実
行する。

【００３０】ステップ実行中に発生したユーザ割り込み
は、ユーザ割り込み処理中アクティブになるユーザ割り
込み受付信号（図１のＩＮＴＯＫ１０４）により、特権
割り込み（図１のｂｒｋｉｎｔ１００）をマスクして、
ユーザ割り込み処理ルーチンでのステップ実行を禁止す
る。

【００３１】

【実施例】上記した本発明の実施の形態について更に詳
細に説明すべく、本発明の実施例を図面を参照して以下
に説明する。

【００３２】

【実施例１】図１は、本発明の第１の実施例の要部構成
を示す図である。図１を参照して、本実施例において、
ＣＰＵコア２は、ユーザ割り込み信号ＩＮＴ１０３また
はユーザ割り込み信号ＩＮＴ１０３よりも優先度の高い
特権割り込み信号ＢＲＫＩＮＴ１０１を受け付けると、
割り込み処理を開始し、ユーザ割り込み復帰命令または
特権割り込み復帰命令の実行により、割り込み処理から
復帰し、ユーザ割り込みの受け付けてから、ユーザ割り
込み処理から復帰するまでの間アクティブレベルになる
ユーザ割り込み受付信号ＩＮＴＯＫ１０４を出力し、特
権モードからの復帰から復帰後最初の命令が実行される
までの間アクティブレベルになる一命令実行信号ＩＮＳ
Ｔ１ＯＫ１０２を出力する。

【００３３】本実施例は、ステップ実行中のユーザ割り
込み処理ルーチンでのステップ実行のマスクを許可する
１ステップマスク許可フラグ１０６によりユーザ割り込
み受付信号ＩＮＴＯＫ１０４をマスクまたは解除するス
テップマスク回路６と、ステップマスク回路６からの出
力信号１０７と一命令実行信号ＩＮＳＴ１ＯＫ１０２と
を入力するマスク統合回路５と、ステップ実行機能を許
可する１ステップ割り込み許可フラグ１０５によりマス
ク統合回路５からの出力信号１０８を有効または無効に
するステップ許可回路４と、ステップ許可回路４からの
出力信号１０９により特権割り込み信号ｂｒｋｉｎｔ１
００をマスクまたは解除し、その出力信号をＣＰＵコア
２の特権割り込み信号ＢＲＫＩＮＴ１０１に出力する特
権割り込みマスク回路３と、を備えて構成されている。

【００３４】本実施例の動作の説明として、まず、１ス
テップ割り込み許可フラグ１０５を、“０”レベルに設
定した場合、すなわち、ステップ実行機能を使用しない
場合の動作について説明する。

【００３５】この設定では、ＡＮＤゲートで構成される
ステップ許可回路４からの出力信号１０９は、１ステッ
プマスク許可フラグ１０６の設定が“０”レベルか
“１”レベルかにかかわらず、必ず、“０”レベルとな
るため、ＯＲゲートから構成される特権割り込みマスク
回路３において、特権割り込みｂｒｋｉｎｔ１００はマ
スクされず、ＣＰＵコア２の特権割り込みＢＲＫＩＮＴ
１０１（“０”の時アクティブ）への入力は、特権割り
込みｂｒｋｉｎｔ１００の信号値と同じ値となる。

【００３６】このとき、ユーザモードでユーザの応用プ
ログラムを実行中の任意の時間において、特権割り込み
ｂｒｋｉｎｔ１００をアクティブレベル（この場合
“０”レベル）にすることで、応用プログラムの実行を
中断し、特権モードに遷移し、デバッグを行う。

【００３７】すなわち、この設定では、図５に示した従
来技術の特権割り込み手段を有するマイクロプロセッサ
と同じ動作となる。

【００３８】次に、１ステップ割り込み許可フラグ１０
５を“１”レベル、１ステップマスク許可フラグ１０６
を“０”レベルに設定した場合、すなわちステップ実行
機能を使用し、且つ、ステップ実行中に受け付けたユー
ザ割り込み処理ルーチンにおいても、ステップ実行する
場合の動作について説明する。

【００３９】この設定では、ＡＮＤゲートで構成される
ステップマスク回路６からの出力信号１０７は、ユーザ
割り込み受付信号ＩＮＴＯＫ１０４が“０”レベルか
“１”レベルかにかかわらず、必ず、“０”レベルとな
るため、マスク統合回路５の出力信号１０８は一命令実
行信号ＩＮＳＴ１ＯＫ１０２の信号値と同じ値となり、
ＡＮＤゲートであるステップ許可回路４の出力信号１０
９も信号１０５が“１”であることから信号１０８と同
じとなり、ＯＲゲートからなるステップ許可回路３の出
力信号１０１は、特権割り込み信号ｂｒｋｉｎｔ１００
が“０”であることから信号１０９の値と同じ値とな
り、結局、ステップ許可回路３からの出力信号１０１
と、マスク統合回路５からの出力信号１０８は、一命令
実行信号ＩＮＳＴ１ＯＫ１０２の信号値と同じとなる。

【００４０】すなわち、この設定では、図７に示した従
来技術のステップ実行手段を有するマイクロプロセッサ
と同じ動作となる。

【００４１】最後に、１ステップ割り込み許可フラグ１
０５を“１”レベル、１ステップマスク許可フラグ１０
６を“１”レベルに設定した場合、すなわちステップ実
行機能を使用し、且つ、ステップ実行中に受け付けたユ
ーザ割り込み処理ルーチンでは、ステップ実行しない場
合の動作について説明する。

【００４２】この設定では、ＡＮＤゲートからなるステ
ップマスク回路６からの出力信号１０７は、ユーザ割り
込み受付信号ＩＮＴＯＫ１０４の信号値と同じとなり、
ステップ許可回路３からの出力信号１０１は、マスク統
合回路５からの出力信号１０８の信号値と同じになる。

【００４３】すなわち、特権割り込み信号ｂｒｋｉｎｔ
１００は、ステップ許可回路３に入力される信号１０９
が“１”の時、すなわち一命令実行信号ＩＮＳＴ１ＯＫ
１０２またはユーザ割り込み受付信号ＩＮＴＯＫ１０４
がアクティブレベルのときにマスクされ、ステップ許可
回路３に入力される信号１０９が“０”の時、すなわ
ち、一命令実行信号ＩＮＳＴ１ＯＫ１０２とユーザ割り
込み受付信号ＩＮＴＯＫ１０４の双方がともにインアク
ティブレベルのときに、マスクが解除される。

【００４４】このときのステップ実行の動作の遷移を示
したのが、図２である。

【００４５】図１及び図２を参照すると、１ステップ割
り込み許可フラグ１０５を“１”レベル、１ステップマ
スク許可フラグ１０６を“１”レベルに設定して、ステ
ップ実行機能を有効にしているとき、特権モードからの
復帰により復帰先の命令の実行中（図２（Ａ）の復帰命
令の命令実行ステージＥＸ参照）、ＣＰＵコア２への特
権割り込みＢＲＫＩＮＴ１０１の入力は、一命令実行信
号ＩＮＳＴ１ＯＫ１０２によりインアクティブレベル
（この場合“１”レベル）になっている。

【００４６】このときに、ユーザ割り込み信号ｉｎｔ１
０３がアクティブレベル（この場合“０”レベル）とな
ると、ユーザ割り込みは受け付けられ、特権モードから
の復帰先の命令を実行後（図２（Ｂ）の復帰先命令の命
令実行ステージＥＸ参照）、ユーザ割り込み処理ルーチ
ンに遷移し、ユーザ割り込み受付信号ＩＮＴＯＫ１０４
がアクティブレベル（この場合“１”レベル）になる。

【００４７】特権モードからの復帰先の命令の実行後、
一命令実行信号ＩＮＳＴ１ＯＫ１０２はインアクティブ
レベルになるが（図２（Ｊ）参照）、ユーザ割り込み受
付信号ＩＮＴＯＫ１０４がアクティブレベル（この場合
“１”レベル）になっているため（図２（Ｌ）参照）、
ＣＰＵコア２への特権割り込みＢＲＫＩＮＴ１０１の入
力はインアクティブレベル（この場合“１”レベル）の
ままである（図２（Ｍ）参照）。

【００４８】このように、ユーザ割り込み処理ルーチン
に遷移後に、命令の実行を中断して特権モードに遷移し
ないため、ユーザ割り込み処理ルーチンの命令を実行す
る（図２（Ｅ）参照）。

【００４９】ユーザ割り込み処理ルーチンにおいて、ユ
ーザ割り込みからの復帰命令が実行されると（図２
（Ｆ）参照）、ユーザ割り込み受付信号ＩＮＴＯＫ１０
４はインアクティブレベル（この場合“０”レベル）に
なり（図２（Ｌ）参照）、特権割り込みｂｒｋｉｎｔ１
００のマスクは解除される。

【００５０】ＣＰＵコア２への特権割り込みＢＲＫＩＮ
Ｔ１０１の入力はアクティブレベル（この場合“０”レ
ベル）になるため、ユーザ割り込み処理ルーチンからの
復帰先の命令、すなわち、特権モードからの復帰先の命
令の次の命令の実行前に中断され特権モードに遷移す
る。

【００５１】このように、ユーザ割り込み処理ルーチン
において、ステップ実行されないため、特権モードから
の復帰後、一命令実行して、再び、特権モードに遷移し
たような動作になる。

【００５２】以上、説明したように、１ステップ割り込
み許可フラグ１０５を“１”レベル、１ステップマスク
許可フラグ１０６を“１”レベルに設定した場合、ステ
ップ実行中に受け付けたユーザ割り込み処理ルーチンで
はステップ実行しないようにすることができる。

【００５３】

【実施例２】次に、図３は、本発明の第２の実施例２の
要部構成を示す図である。

【００５４】図３を参照して、本実施例が、図１に示し
た前記第１の実施例と相違する点は、図１に示したＣＰ
Ｕコア２に対し、本実施例では、ユーザ割り込み信号Ｉ
ＮＴ１０３の優先度を示すユーザ割り込みレベルＩＮＴ
Ｖ［ｎ：０］（ビットｎ〜ビット０：ｎ≧０、正整数）
１１０と、現在受け付けているユーザ割り込みのレベル
を出力するユーザ割り込み受付レベルＩＮＴＯＫＶ
［ｎ：０］（ビットｎ〜ビット０：ｎ≧０、正整数）１
１１と、が付加された優先度付き割り込み手段を有する
ＣＰＵコア８とされており、ユーザ割り込み受付レベル
ＩＮＴＯＫＶ［ｎ：０］１１１とステップ実行を許可す
るユーザ割り込みのレベルを示すステップ許可レベルｓ
ｔｅｐｖ［ｎ：０］（ビットｎ〜ビット０：ｎ≧０、正
整数）１１２との大小比較を行うレベル比較器１０と、
レベル比較器１０からの出力信号によりユーザ割り込み
受付信号ＩＮＴＯＫ１０４をマスクまたは解除するレベ
ルマスク回路９が追加されていることである。

【００５５】ＣＰＵコア８は、現在処理中のユーザ割り
込みよりも優先度の高いユーザ割り込みが発生した場合
には、現在処理中の優先度の低いユーザ割り込み処理を
中断して、優先度の高いユーザ割り込みを受け付け、優
先度の高いユーザ割り込み処理からの復帰により中断さ
れたユーザ割り込み処理が再開される。

【００５６】現在処理中のユーザ割り込みよりも優先度
の低いユーザ割り込みが発生した場合には、現在処理中
の優先度の高いユーザ割り込み処理を継続する。

【００５７】１ステップ割り込み許可フラグ１０５を
“０”レベルに設定した場合、すなわちステップ実行機
能を使用しない場合の動作は、前記第１の実施例と同様
の動作となる。

【００５８】次に、１ステップ割り込み許可フラグ１０
５を“１”レベル、１ステップマスク許可フラグ１０６
を“０”レベルに設定した場合、すなわちステップ実行
機能を使用し、且つ、ステップ実行中に受け付けたユー
ザ割り込み処理ルーチンにおいてもステップ実行する場
合の動作も、前記第１の実施例と同様の動作になる。

【００５９】最後に、１ステップ割り込み許可フラグ１
０５を“１”レベル、１ステップマスク許可フラグ１０
６を“１”レベル、ステップ許可レベルｓｔｅｐｖ
［ｎ：０］１１２の値を“ｙ”（ｙ≧０、正整数）に設
定した場合、すなわちステップ実行機能を使用し、且
つ、ステップ実行中に受け付けたユーザ割り込みレベル
の値が“ｙ”より小さいユーザ割り込み処理ルーチンで
はステップ実行せず、ユーザ割り込みレベルの値が
“ｙ”以上のユーザ割り込み処理ルーチンではステップ
実行する場合の動作について説明する。

【００６０】この設定では、ステップマスク回路６から
の出力信号１０７はレベルマスク回路９からの出力信号
１１４の信号値と同じとなり、ステップ許可回路３から
の出力信号１０１はマスク統合回路５からの出力信号１
０８の信号値と同じになる。また、レベル比較器１０か
らの出力信号１１３は、ユーザ割り込み受付レベルＩＮ
ＴＯＫＶ［ｎ：０］１１１の値がステップ許可レベルｓ
ｔｅｐｖ［ｎ：０］１１２の値よりも小さいときアクテ
ィブレベルになり、ユーザ割り込み受付レベルＩＮＴＯ
ＫＶ［ｎ：０］１１１の値がステップ許可レベルｓｔｅ
ｐｖ［ｎ：０］１１２の値以上のときインアクティブレ
ベルになる。

【００６１】すなわち、特権割り込み信号ｂｒｋｉｎｔ
１００は、一命令実行信号ＩＮＳＴ１ＯＫ１０２がアク
ティブレベル、またはユーザ割り込み受付信号ＩＮＴＯ
Ｋ１０４がアクティブレベルであり、且つユーザ割り込
み受付レベルＩＮＴＯＫＶ［ｎ：０］１１１の値がステ
ップ許可レベルｓｔｅｐｖ［ｎ：０］１１２の値よりも
小さいときにマスクされ、一命令実行信号ＩＮＳＴ１Ｏ
Ｋ１０２がインアクティブレベルで、且つ、ユーザ割り
込み受付信号ＩＮＴＯＫ１０４がインアクティブレベル
であるか、または、ユーザ割り込み受付レベルＩＮＴＯ
ＫＶ［ｎ：０］１１１の値がステップ許可レベルｓｔｅ
ｐｖ［ｎ：０］１１２の値以上であるときにマスクが解
除される。

【００６２】このときのステップ実行の動作の遷移を示
したのが、図４である。

【００６３】図３及び図４を参照すると、１ステップ割
り込み許可フラグ１０５を“１”レベル、１ステップマ
スク許可フラグ１０６を“１”レベル、ステップ許可レ
ベルｓｔｅｐｖ［ｎ：０］１１２の値を“ｙ”に設定し
てステップ実行機能を有効にしているとき、特権モード
からの復帰（図４（Ａ）参照）により復帰先の命令（図
４（Ｂ）参照）の実行中、ＣＰＵコア８への特権割り込
みＢＲＫＩＮＴ１０１の入力（図４（Ｉ）参照）は、一
命令実行信号ＩＮＳＴ１ＯＫ１０２により、インアクテ
ィブレベル（この場合“１”レベル）になっている。

【００６４】このときに、ユーザ割り込み信号ｉｎｔ１
０３（図４（Ｐ）参照）がアクティブレベル（この場合
“０”レベル）で、且つ、ユーザ割り込みレベルＩＮＴ
Ｖ［ｎ：０］１１０（図４（Ｑ）参照）の値が、“ｘ”
（ｘ≧０ｎ、ｘ＜ｙ、正整数）あると、ユーザ割り込み
レベル“ｘ”のユーザ割り込みは受け付けられ、特権モ
ードからの復帰先の命令を実行後、ユーザ割り込み処理
ルーチンに遷移し（図４（Ｄ）参照）、ユーザ割り込み
受付信号ＩＮＴＯＫ１０４がアクティブレベル（この場
合“１”レベル）で、且つ、ユーザ割り込み受付レベル
ＩＮＴＶ［ｎ：０］１１１の値“ｘ”になる（図４
（Ｏ）参照）。

【００６５】特権モードからの復帰先の命令の実行後、
一命令実行信号ＩＮＳＴ１ＯＫ１０２はインアクティブ
レベルになるが、ユーザ割り込み受付信号ＩＮＴＯＫ１
０４がアクティブレベル（この場合“１”レベル）で、
且つ、ユーザ割り込み受付レベルＩＮＴＶ［ｎ：０］１
１１の値“ｘ”（ｘ＜ｙ）であるため、レベルマスク回
路９の出力信号１１４はアクティブレベルになり、ＣＰ
Ｕコア８への特権割り込みＢＲＫＩＮＴ１０１の入力は
インアクティブレベル（この場合“１”レベル）のまま
である。

【００６６】よって、ユーザ割り込みレベル“ｘ”のユ
ーザ割り込み処理ルーチンに遷移後に、命令の実行を中
断して特権モードに遷移しないため、ユーザ割り込みレ
ベル“ｘ”のユーザ割り込み処理ルーチンの命令を実行
する。

【００６７】ユーザ割り込みレベル“ｘ”のユーザ割り
込み処理中に、ユーザ割り込み信号ｉｎｔ１０３がアク
ティブレベル（この場合“０”レベル）で且つユーザ割
り込みレベルＩＮＴＶ［ｎ：０］１１０の値が“ｚ”
（ｚ≧０、ｘ＜ｙ≦ｚ、正整数）になると、優先度の低
いユーザ割り込みレベル“ｘ”のユーザ割り込み処理は
中断され（図４（Ｆ）の実行前ブレーク参照）、優先度
高いユーザ割り込みレベル“ｚ”のユーザ割り込みが受
け付けられる。

【００６８】ユーザ割り込みレベル“ｚ”のユーザ割り
込み処理ルーチンに遷移すると、ユーザ割り込み受付信
号ＩＮＴＯＫ１０４がアクティブレベル（この場合
“１”レベル）で、且つ、ユーザ割り込み受付レベルＩ
ＮＴＶ［ｎ：０］１１１の値は“ｚ”になる（図４
（Ｑ）参照）。

【００６９】ユーザ割り込み受付レベルＩＮＴＶ［ｎ：
０］１１１の値“ｚ”がステップ許可レベルｓｔｅｐｖ
［ｎ：０］１１２の値“ｙ”以上になるので、レベル比
較器１０からの出力信号１１３（図４（Ｍ）参照）は、
インアクティブレベル（この場合“０”レベル）にな
り、特権割り込みｂｒｋｉｎｔ１００のマスクは解除さ
れる。

【００７０】ＣＰＵコア８への特権割り込みＢＲＫＩＮ
Ｔ１０１の入力は、アクティブレベル（この場合“０”
レベル）になるため、ユーザ割り込みレベル“ｚ”のユ
ーザ割り込み処理ルーチンの最初の命令（図４（Ｇ）参
照）の実行前に中断され、特権モードに遷移する（図４
（Ｈ）参照）。

【００７１】以下、ユーザ割り込みレベル“ｚ”のユー
ザ割り込み処理ルーチンではステップ実行する。

【００７２】ユーザ割り込みレベル“ｚ”のユーザ割り
込み処理ルーチンからの復帰命令によりユーザ割り込み
レベル“ｘ”のユーザ割り込み処理に復帰すると、ユー
ザ割り込み受付レベルＩＮＴＯＫＶ［ｎ：０］の値は
“ｘ”になるため、レベル比較器１０からの出力信号１
１３はアクティブレベル（この場合“１”レベル）な
り、ＣＰＵコア８への特権割り込みＢＲＫＩＮＴ１０１
の入力はインアクティブレベル（この場合“１”レベ
ル）になり、ステップ実行しない。

【００７３】以下、ユーザ割り込みレベル“ｘ”のユー
ザ割り込み処理ルーチンから復帰するまでステップ実行
しない。

【００７４】以上、説明したように、１ステップ割り込
み許可フラグ１０５を“１”レベル、１ステップマスク
許可フラグ１０６を“１”レベルに設定した場合、ステ
ップ許可レベルｓｔｅｐ［ｎ：０］１１２の値により、
ステップ実行中に受け付けたユーザ割り込み処理ルーチ
ンでのステップ実行の可否をユーザ割り込みレベルを特
定して設定できる。

【００７５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のマイクロ
プロセッサによれば、ステップ実行中であっても、ユー
ザ割り込み処理ルーチンでのステップ実行を禁止するモ
ードに設定していると、ユーザ割り込み処理ルーチンな
どの意図していない処理ルーチンにおいてはステップ実
行しないため、ユーザの応用プログラムのデバッグ効率
が向上しデバッグ時間を短縮できる、という効果を奏す
る。

【００７６】その理由は、本発明においては、ユーザ割
り込み処理中にアクティブレベルになり、ユーザ割り込
み処理からの復帰によりインアクティブレベルになるユ
ーザ割り込み受付信号を、ステップ実行中のユーザ割り
込み処理ルーチンでもステップ実行するモードにするか
禁止するモードにするかを設定するマスク許可フラグに
よりマスクするマスク手段と、マスク手段からの出力
と、特権モードの復帰後から一命令実行されるまでアク
ティブレベルになり、それ以外インアクティブレベルに
なる一命令実行信号とを統合する統合手段を備えて構成
したことによる。

【００７７】また、本発明によれば、ステップ実行を禁
止するユーザ割り込み処理ルーチンをユーザ割り込み受
付信号により検出しているため、ユーザの応用プログラ
ムにステップ実行のための特別な命令を付加する必要が
ないという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のマイクロプロセッサの第１の実施例の
要部の構成を示す図である。

【図２】本発明の第１の実施例においてステップ実行中
にユーザ割り込みが発生した場合の動作及び状態遷移を
説明するための図である。

【図３】本発明のマイクロプロセッサの第１の実施例の
要部の構成を示す図である。

【図４】本発明の第２の実施例においてステップ実行中
にステップ許可レベルより低位・高位のユーザ割り込み
が発生した場合の動作及び状態遷移を説明するための図
である。

【図５】特権割り込みを有する従来のマイクロプロセッ
サの要部構成を示す図である。

【図６】図５の従来のマイクロプロセッサにおける特権
割り込みの動作及び状態遷移を説明するための図であ
る。

【図７】ステップ実行機能を有する従来のマイクロプロ
セッサの要部構成を示す図である。

【図８】図７の従来のマイクロプロセッサにおけるステ
ップ実行の動作及び状態遷移を説明するための図であ
る。

【図９】図７の従来のマイクロプロセッサにおけるステ
ップ実行中にユーザ割り込みが発生した場合の動作及び
状態遷移を説明するための図である。

【図１０】特開昭６０−２２５２５７号公報に記載のマ
イクロプロセッサの要部構成を示す図である。

【符号の説明】

１ マイクロプロセッサ ２ ＣＰＵコア ３ 特権割り込みマスク回路（ＯＲゲート） ４ ステップ許可回路（ＡＮＤゲート） ５ マスク統合回路（ＯＲゲート） ６ ステップマスク回路（ＡＮＤゲート） ７ マイクロプロセッサ ８ 優先度付き割り込み手段を有するＣＰＵコア ９ レベルマスク回路（ＡＮＤゲート） １０ レベル比較器 １１ マイクロプロセッサ １２ ステップ実行手段を有するマイクロプロセッサ １３ 特権割り込みマスク回路 １４ ステップ許可回路 １５ マスクフラグ回路 １００ 特権割り込み信号 １０１ 特権割り込みマスク回路からの出力信号 １０２ １命令実行信号ＩＮＳＴ１ＯＫ １０３ ユーザ割り込み信号ｉｎｔ １０４ ユーザ割り込み受付信号ＩＮＴＯＫ １０５ １ステップ割り込み許可フラグ １０６ １ステップマスク許可フラグ １０７ ステップマスク回路６からの出力信号 １０８ マスク統合回路５からの出力信号 １０９ ステップ許可回路４からの出力信号 １１０ ユーザ割り込みレベルｉｎｔｖ［ｎ：０］ １１１ ユーザ割り込み受付レベルＩＮＴＯＫＶ［ｎ：
０］ １１２ ステップ許可レベルｓｔｅｐｖ［ｎ：０］ １１３ レベル比較器１０からの出力信号 １１４ レベルマスク回路９からの出力信号 １１５ １ステップ割り込みマスクフラグ １１６ １ステップ割り込み

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】特権割り込み信号とユーザ割り込み信号を
   入力するマイクロプロセッサにおいて、 １ステップマスク許可フラグによりユーザ割り込み受付
   信号をマスクする第１のマスク手段と、一命令実行信号と前記第１のマスク手段からの出力信号
   を統合する統合手段と、 １ステップ割り込み許可フラグにより前記統合手段から
   の出力信号をマスクする第２のマスク手段と、 前記第２のマスク手段からの出力信号により特権割り込
   み信号をマスクする第３のマスク手段と、 を備えたことを特徴とするマイクロプロセッサ。
2. 【請求項２】ユーザ割り込み信号（INT）または前記ユ
   ーザ割り込み信号よりも優先度の高い特権割り込み信号
   （BRKINT）を受け付けると、ユーザ割り込み処理または
   特権モードに遷移して割り込み処理を開始し、ユーザ割
   り込み復帰命令または特権割り込み復帰命令の実行によ
   り割り込み処理から復帰し、ユーザ割り込みを受け付け
   ユーザ割り込み処理から復帰するまでの間アクティブ状
   態に設定されるユーザ割り込み受付信号（INTOK）を出
   力し、特権モードからの復帰から復帰後最初の命令が実
   行されるまでの間アクティブ状態に設定される一命令実
   行信号（INST1OK）を出力するＣＰＵを備えたマイクロ
   プロセッサであって、 ステップ実行中のユーザ割り込み処理ルーチンでのステ
   ップ実行のマスクを許可する１ステップマスク許可フラ
   グ信号と前記ユーザ割り込み受付信号（INTOK）を入力
   し、前記該１ステップマスク許可フラグの値に基づき、
   前記ユーザ割り込み受付信号（INTOK）を出力するかマ
   スクするステップマスク回路と、 前記ステップマスク回路からの出力信号と前記一命令実
   行信号（INST1OK）とを入力し少なくとも一方がアクテ
   ィブのとき出力をアクティブ状態とするマスク統合回路
   と、 ステップ実行機能を許可する１ステップ割り込み許可フ
   ラグ信号と前記マスク統合回路からの出力信号とを入力
   し、前記マスク統合回路からの出力信号に基づき、前記
   １ステップ割り込み許可フラグ信号を出力するかマスク
   するステップ許可回路と、 前記ステップ許可回路からの出力信号と特権割り込み信
   号（brkint）とを入力し、前記ステップ許可回路からの
   出力信号に基づき、前記特権割り込み信号（brkint）
   を、前記ＣＰＵの特権割り込み信号（BRKINT）入力端に
   出力するか、マスクする特権割り込みマスク回路と、 を備えたことを特徴とするマイクロプロセッサ。
3. 【請求項３】優先度を示すレベルが付された複数のユー
   ザ割り込みを入力とし、ステップ実行機能を使用してス
   テップ実行中に受け付けたユーザ割り込みの優先度レベ
   ルの値が予め設定した値よりも小さいユーザ割り込み処
   理では前記特権割り込み入力がマスクされてステップ実
   行せず、ユーザ割り込みの優先度レベルが前記設定値以
   上のユーザ割り込み処理では前記特権割り込み入力のマ
   スクが解除されてステップ実行される、よう構成したこ
   とを特徴とする請求項１又は２記載のマイクロプロセッ
   サ。