JP3341847B2 - データ処理装置 - Google Patents

データ処理装置

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JP3341847B2
JP3341847B2 JP01692792A JP1692792A JP3341847B2 JP 3341847 B2 JP3341847 B2 JP 3341847B2 JP 01692792 A JP01692792 A JP 01692792A JP 1692792 A JP1692792 A JP 1692792A JP 3341847 B2 JP3341847 B2 JP 3341847B2
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秀之 飯野
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はベクトル演算を行なうデ
ータ処理装置に係り、特にベクトル長の変更を、ベクト
ル演算処理性能を低下させることなく、一連のベクトル
演算命令の中で行なうことの可能なデータ処理装置に関
する。
【0002】近年のデータ処理装置は、演算速度を向上
させるため、その設計に色々な手法が採られている。そ
の1つにパイプライン制御により演算を行なう演算パイ
プラインがある。更に、演算パイプラインを行なう演算
器を複数台備えて、これら演算器を並列動作させること
により、データ処理装置の演算速度は一層向上する。こ
のようなデータ処理装置においては、特に、所定のベク
トル長(ベクトル要素数)を持つベクトルデータに対し
て行なわれるベクトル演算を高速に行なうことができ
る。
【0003】このベクトル演算を行なう際に、演算しな
くてもよいベクトル要素がある場合には、一般に、それ
ら演算の不要な要素を取り除いたベクトル長の短いベク
トルデータを作り、ベクトル演算の回数を減らし、再び
演算した要素を元のベクトルの該当する位置に戻すとい
う操作を行ない、不要な演算を行なわないようにしてベ
クトル演算処理の効率を上げる手法が頻繁に用いられ
る。この時、元のベクトル長と短いベクトル長の2つ或
いはそれ以上のベクトル長を保持しておく必要がある。
【0004】
【従来の技術】従来のベクトル演算を行なうデータ処理
装置においては、ベクトル長を変更する場合には、一度
ベクトル演算を終了して、該データ処理装置外部の中央
処理装置(以下CPUと略記する)が、データ処理装置
内部に備えられ、演算パイプラインが行なうベクトル演
算のベクトル長を保持するベクトルレングスレジスタの
内容を書き換えて、再びベクトル演算を再開するという
手順で行なっていた。
【0005】ところが、一度ベクトル演算を終了してし
まうと、外部CPUがバス権獲得の処理を行なって、ベ
クトルレングスレジスタの内容を書き換えて、しかる後
に再起動の処理を行わなければならない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】また、スカラデータ
は、通常スカラロード命令及びスカラストア命令によっ
て、外部記憶装置とのデータ転送を行なうが、スカラデ
ータ1つ毎にロードストアパイプラインのオーバヘッド
がかかり、また、外部記憶装置は一般に遅く、ウェイト
がかかってしまうので、データ転送の効率が悪いという
問題があった。
【0007】本発明は、上記問題点を解決するもので、
コマンドバッファをスカラデータのバッファとして利用
することができ、また、スカラデータのデータ転送効率
を向上することが可能なデータ処理装置を提供すること
を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のデータ処理装置は、スカラ演算のデータを
保持するスカラレジスタ(15)と、ベクトル長を保持
するベクトルレングスレジスタ(VLEN)と、ベクト
ル命令を格納するコマンドバッファ(11)と、該コマ
ンドバッファ(11)へ連続してロードする命令数を保
持するコマンドレングスレジスタ(CLEN)と、前記
コマンドレングスレジスタ(CLEN)に設定された命
令数のベクトル命令を、外部記憶装置から連続して前記
コマンドバッファ(11)へロードするコマンドロード
命令を行なうコマンドロード機構と、を備え、前記コマ
ンドバッファ(11)、前記スカラレジスタ(15)、
前記ベクトルレングスレジスタ(VLEN)、および前
記コマンドレングスレジスタ(CLEN)は、相互にデ
ータ転送可能であり、前記コマンドロード命令により
前記コマンドレングスレジスタ(CLEN)に設定され
た命令数のスカラデータを、外部記憶装置から連続して
前記コマンドバッファ(11)へロードし、更に、該コ
マンドバッファ(11)へロードされたスカラデータを
前記スカラレジスタ(15)に転送することにより、
クトル命令実行中にスカラレジスタ(15)を更新する
ように構成する。
【0009】
【0010】
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】
【0015】
【作用】また、本発明のデータ処理装置では、図1に示
す如く、コマンドバッファ11、スカラレジスタ15、
ベクトルレングスレジスタVLEN、及びコマンドレン
グスレジスタCLENは、相互にデータ転送可能であ
り、コマンドロード命令により、コマンドレングスレジ
スタ(CLEN)に設定された命令数のスカラデータ
を、外部記憶装置から連続してコマンドバッファ(1
1)へロードし、更に、該コマンドバッファ(11)へ
ロードされたスカラデータをスカラレジスタ(15)に
転送することにより、ベクトル命令実行中にスカラレジ
スタ(15)を更新することが可能である。
【0016】従って、コマンドバッファ11をスカラデ
ータのバッファとして利用することができ、スカラレジ
スタ15の数以上のスカラデータを扱うことができる。
またコマンドロード命令によってスカラデータをロード
することにより、データ転送効率を向上することができ
る。
【0017】
【実施例】次に、本発明に係る実施例を図面に基づいて
説明する。図1に本発明の一実施例に係るデータ処理装
置の構成図を示す。
【0018】同図において、本実施例のデータ処理装置
10は、システムバス40外部データバスD、外部アド
レスバスA、読み出し信号R、及び書き込み信号Wを介
して中央処理装置(CPU)20、及びメモリ30等と
接続されている。
【0019】また本実施例のデータ処理装置10は、コ
マンドバッファ11、命令デコーダ12、命令実行制御
部13、ベクトルレジスタ14、スカラレジスタ15、
ベクトルレングスレジスタVLEN、コマンドレングス
レジスタCLEN、演算パイプライン16、及びスレー
ブ変換部17から構成されている。
【0020】コマンドバッファ11は、ベクトル加算命
令やベクトル乗算命令等のベクトル演算命令、レジスタ
ムーブ命令等のベクトル制御命令からなる一連のベクト
ル命令を蓄えておくバッファで、命令ポインタで示され
る位置から順次読み出して命令デコーダ12に出力す
る。命令デコーダ12はコマンドバッファ11からの命
令を解読して命令実行制御部13に伝える。命令実行制
御部13は制御信号を生成して命令実行を制御する。ベ
クトルレジスタ14にはベクトル演算のデータが、スカ
ラレジスタ15にはスカラ演算のデータがそれぞれ保持
されている。また、ベクトルレングスレジスタVLEN
にはベクトル長が、コマンドレングスレジスタCLEN
にはコマンドロードするコマンド数がそれぞれ保持され
ている。
【0021】また、演算パイプライン16は、少なくと
もベクトルデータ、スカラデータ、及びベクトル命令等
を外部記憶装置との間で転送するロードストアパイプラ
インを含んでいる。更に、スレーブ変換部17は、デー
タ処理装置10内部の内部データバスDATA、内部ア
ドレスバスADDR、リードイネーブル信号RE#、及
びライトイネーブル信号WE#(信号名に続く記号#は
その信号が負論理信号であることを示す)と、外部デー
タバスD、外部アドレスバスA、読み出し信号R、及び
書き込み信号Wとの間のアドレス変換、バス制御等を行
なう。
【0022】尚、コマンドバッファ11、ベクトルレジ
スタ14、スカラレジスタ15、ベクトルレングスレジ
スタVLEN、及びコマンドレングスレジスタCLEN
は、それぞれアドレスが割り振られていて、外部CPU
20からの書き込み或いは読み出しが可能である。
【0023】図2にこれらレジスタに対する読み出し及
び書き込みの動作を説明するタイミングチャートを示
す。図中は読み出しサイクルで、読み出すレジスタの
アドレス“read”を内部アドレスバスADDRに出力す
ると同時に、リードイネーブル信号RE#をアサートに
すると、次のクロックで該当するレジスタからデータ
“data”が出力される。また、図中は書き込みサイク
ルで、書き込むレジスタのアドレス“write ”とデー
タ”data”をそれぞれ内部アドレスバスADDR及び内
部データバスDATAに出力すると同時に、ライトイネ
ーブル信号WE#をアサートにすると、該当するレジス
タに書き込まれる。
【0024】更に、図中及びはレジスタ転送サイク
ルを説明するもので、コマンドバッファ11からの命令
を命令デコーダ12が解読して、その命令がレジスタ転
送(Register Move )命令である時、次のようにして行
なう。尚、レジスタ転送命令の命令形式は、図3に示す
ように転送元レジスタアドレス及び転送先レジスタアド
レスの2つのオペランドを有する形式を持ち、転送元レ
ジスタ及び転送先レジスタとして、コマンドバッファ1
1、ベクトルレジスタ14、スカラレジスタ15、ベク
トルレングスレジスタVLEN、及びコマンドレングス
レジスタCLENを選ぶことができる。
【0025】命令実行制御部13は、先ず転送元のレジ
スタアドレス“read”を内部アドレスバスADDRに出
力すると同時に、リードイネーブル信号RE#をアサー
トにする(のサイクル)。次のクロックサイクルで転
送元のレジスタのデータ“data”が内部データバスDA
TAに出力されるので、命令実行制御部13は転送先の
レジスタアドレス“write ”を内部アドレスバスADD
Rに出力すると同時に、ライトイネーブル信号WE#を
アサートにすると、転送先のレジスタにデータ“data”
が書き込まれる(のサイクル)。
【0026】このレジスタ転送命令において、転送元を
スカラレジスタ15とし、転送先をベクトルレングスレ
ジスタVLENとすることにより、ベクトル演算におけ
るベクトル長の変更を行なうことができる。例えば、ベ
クトル演算を実行中に、ベクトル圧縮・伸長命令を使っ
て、一度ベクトル長を短くしてベクトル処理を行なった
後、再びベクトル長を元に戻すような処理がよく行なわ
れるが、このようなベクトル長を変化させて演算処理を
行なう場合に有効である。
【0027】また、データ処理装置10がコマンドバッ
ファ11に命令をロードしてくるコマンドロード機構
と、コマンドロード命令を備えている場合には、コマン
ドバッファ11をスカラデータのバッファとして利用す
ることができる。
【0028】例えば、スカラレジスタ15の数が使用す
るスカラデータより少ない場合には、予め命令群と一緒
にスカラデータをコマンドバッファ11に格納してお
き、レジスタ転送命令で転送元をコマンドバッファ11
とし、転送先をスカラレジスタ15とすることで、スカ
ラレジスタ15の数以上のスカラデータを扱うことがで
きる。
【0029】スカラデータは、通常スカラロード命令及
びスカラストア命令によって、外部記憶装置とのデータ
転送を行なうが、スカラデータ1つ毎にロードストアパ
イプラインのオーバヘッドがかかり、また外部記憶装置
は一般に遅く、ウェイトがかかってしまうので、データ
転送の効率が悪い。
【0030】一方コマンドロード命令は、コマンドレン
グスレジスタCLENに設定された個数分だけ外部記憶
装置から連続してロードする。コマンドロード命令によ
ってスカラデータをロードすることにより、ロードスト
アパイプラインのオーバヘッドをコマンドレングス分で
分割することとなり、スカラデータ1つ当たりのオーバ
ヘッドが減少することになる。
【0031】また、レジスタ転送命令で転送することに
よるオーバヘッドはかかってしまうが、ロードストアパ
イプラインのオーバヘッドよりは少なく、且つ、ベクト
ル命令実行中の外部バスに対するアクセスの回数が減る
ので、全体としてのデータ転送の効率は向上することに
なる。
【0032】
【発明の効果】本発明によれば、コマンドロード命令に
より、コマンドレングスレジスタ(CLEN)に設定さ
れた命令数のスカラデータを、外部記憶装置から連続し
てコマンドバッファ(11)へロードし、更に、該コマ
ンドバッファ(11)へロードされたスカラデータをス
カラレジスタ(15)に転送することにより、ベクトル
命令実行中にスカラレジスタ(15)を更新することと
したので、コマンドバッファをスカラデータのバッファ
として利用することができ、スカラレジスタの数以上の
スカラデータを扱うことが可能な、また、コマンドロー
ド命令によってスカラデータをロードすることにより、
スカラデータのデータ転送効率を向上し得るデータ処理
装置を提供することができる。
【0033】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るデータ処理装置の構成
図である。
【図2】本発明のデータ処理装置の動作を説明するタイ
ミングチャートである。
【図3】レジスタ転送命令の命令仕様の説明図である。
【符号の説明】
10…データ処理装置 11…コマンドバッファ 12…命令デコーダ 13…命令実行制御部 14…ベクトルレジスタ 15…スカラレジスタ 16…演算パイプライン 17…スレーブ変換部 VLEN…ベクトルレングスレジスタ CLEN…コマンドレングスレジスタ 20…中央処理装置(CPU) D…外部データバス A…外部アドレスバス R…読み出し信号 W…書き込み信号 DATA…内部データバス ADDR…内部アドレスバス RE#…リードイネーブル信号 WE#…ライトイネーブル信号
フロントページの続き (72)発明者 八田 浩一 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 長沢 達也 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−250174(JP,A) 特開 平2−157938(JP,A) 特開 平3−194621(JP,A) FACOM VPシリーズ ハードウ ェア機能説明書(79HS−1010−1)富 士通株式会社 p3−7,p45−50

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ベクトル命令を処理するデータ処理装置
    であって、 スカラ演算のデータを保持するスカラレジスタ(15)
    と、ベクトル長を保持するベクトルレングスレジスタ
    (VLEN)と、ベクトル命令を格納するコマンドバッ
    ファ(11)と、該コマンドバッファ(11)へ連続し
    てロードする命令数を保持するコマンドレングスレジス
    タ(CLEN)と、前記コマンドレングスレジスタ(C
    LEN)に設定された命令数のベクトル命令を、外部記
    憶装置から連続して前記コマンドバッファ(11)へロ
    ードするコマンドロード命令を行なうコマンドロード機
    構と、を備え、 前記コマンドバッファ(11)、前記スカラレジスタ
    (15)、前記ベクトルレングスレジスタ(VLE
    N)、および前記コマンドレングスレジスタ(CLE
    N)は、相互にデータ転送可能であり、前記 コマンドロード命令により、前記コマンドレングス
    レジスタ(CLEN)に設定された命令数のスカラデー
    タを、外部記憶装置から連続して前記コマンドバッファ
    (11)へロードし、更に、該コマンドバッファ(1
    1)へロードされたスカラデータを前記スカラレジスタ
    (15)に転送することにより、ベクトル命令実行中に
    スカラレジスタ(15)を更新することを特徴とするデ
    ータ処理装置。
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FACOM VPシリーズ ハードウェア機能説明書(79HS−1010−1)富士通株式会社 p3−7,p45−50

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