JP4086885B2

JP4086885B2 - 命令供給装置

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Publication number: JP4086885B2
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Inventors: 里小椋
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Filing date: 2005-05-09
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Description

本発明は、主記憶装置と中央処理装置との間に介在して主記憶装置から読み出した命令を中央処理装置に供給する命令供給装置に関し、特に、ループにより命令を繰り返し供給する場合において、主記憶装置へのアクセスを省略しても命令を供給することができる命令供給装置に関する。

従来、主記憶装置と中央処理装置との間に介在して主記憶装置から読み出した命令を中央処理装置に供給する命令供給装置がある。

命令供給装置は、主記憶装置から読み出した命令を中央処理装置に効率的に供給するために、ループ用命令バッファと通常用命令バッファとを有する。そして、ループブロックの命令を供給する場合には、主記憶装置へのアクセスを省略して、ループ用命令バッファから中央処理装置に供給する（例えば、特許文献１参照。）。

「ループ用命令バッファ」とは、ループブロックを蓄積するバッファをいう。

「ループブロック」とは、ループにより繰り返し供給される命令列をいう。

「通常用命令バッファ」とは、通常ブロックを蓄積するバッファをいう。

「通常ブロック」とは、ループブロック以外の命令列をいう。
特開昭６３―３１４６４４号公報

しかしながら、前記従来の技術においては、ループブロックの命令をループ用命令バッファだけで供給するため、ループブロックが多数の命令で構成されている場合には、ループ用命令バッファの容量を予め大きめに確保しておく必要がある。結果、ループ用命令バッファの容量が大きければ、ハードウェア量も増大するという問題がある。さらに、複数のループに対応するために、複数のループ用命令バッファを有すれば、より顕著にハードウェア量が増大するという問題がある。

そこで、本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであり、少ないハードウェア量でループを形成する命令列を効率的に供給する命令供給装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明に係る命令供給装置は、（ａ）主記憶装置から読み出した命令を中央処理装置に供給する命令供給装置であって、（ｂ）前記主記憶装置に格納されている命令列のうち、前記中央処理装置に繰り返し供給される第１の命令列を前記中央処理装置に再度供給する前に、前記第１の命令列の先頭部分である第１の部分命令列を蓄積する第１のバッファと、（ｃ）前記第１の命令列を前記中央処理装置に繰り返し供給する際に、前記第１のバッファに蓄積されている前記第１の部分命令列を前記中央処理装置に供給しながら、前記第１の部分命令列に後続する第２の部分命令列を蓄積する第２のバッファと、（ｄ）前記第１の部分命令列の全てを前記中央処理装置に供給すると、前記第２のバッファに蓄積されている第２の部分命令列から、前記第１の部分命令列の後続命令を前記中央処理装置に供給する選択手段とを備え、前記第１の命令列の所在と、前記第１の部分命令列を前記第１のバッファに蓄積することが特定される情報が含まれる第１の命令が前記主記憶装置に格納されており、前記第１の命令を実行した前記中央処理装置から、前記第１の命令に含まれる情報に基づいた指示を受けて、前記第１の部分命令列を前記第１のバッファに蓄積することとする。

これによって、ループブロックの命令列を一つのバッファに蓄積する場合と比べて、二つ以上のバッファに分けて蓄積することができ、これ等のバッファが全て更新されない限り、更新されずにバッファに蓄積されている命令列を再利用することができる。そして、ループの後半部分をループ実行時にバックグラウンドでバッファに格納することによって、ループ全体を常時バッファに保持しなくても、ループ時には全てバッファに保持されている状態と同等となり、効率的な命令を供給することができる。

例えば、８語分の命令を二つのバッファに半分ずつ蓄積して、一つのバッファが更新されても、他のバッファが更新されていなければ、更新されずに他のバッファに蓄積している４語分の命令を再利用することができる。そして、８語分の命令を主記憶装置から再度読み出すことなく、更新された４語の命令を主記憶装置から再度読み出すだけでよく、主記憶装置にアクセスする時間も短くすることができる。

または、（ａ）前記命令供給装置は、さらに、（ｂ）前記主記憶装置に格納されている命令列のうち、前記第１の命令列以外で前記中央処理装置に繰り返し供給される第２の命令列を前記中央処理装置に再度供給する前に、前記第２の命令列の先頭部分である第３の部分命令列を蓄積する第３のバッファを備え、（ｃ）前記第２の命令列を前記中央処理装置に繰り返し供給する際に、前記第３のバッファに蓄積されている前記第３の部分命令列を前記中央処理装置に供給しながら、前記第３の部分命令列に後続する第４の部分命令列を前記第２のバッファに蓄積し、（ｄ）前記選択手段は、前記第３の部分命令列の全てを前記中央処理装置に供給すると、前記第２のバッファに蓄積されている第４の部分命令列から、前記第３の部分命令列の後続命令を前記中央処理装置に供給し、前記第２の命令列の所在と、前記第３の部分命令列を前記第３のバッファに蓄積することが特定される情報が含まれる第２の命令が前記主記憶装置に格納されており、前記第２の命令を実行した前記中央処理装置から、前記第２の命令に含まれる情報に基づいた指示を受けて、前記第３の部分命令列を前記第３のバッファに蓄積することとしてもよい。

これによって、ループを形成する第１の命令列以外の第２の命令列を供給する際に用いられるバッファと、第１の命令列の先頭部分である部分命令列に結合される部分命令列を蓄積するバッファとを共用することができる。この場合において、バッファの追加なしに、より多数の命令を含む命令列を効率的に供給することができる。

なお、本発明は、命令供給装置として実現されるだけではなく、命令供給装置を制御する方法（以下、命令供給方法と呼称する。）等として実現されるとしてもよい。また、命令供給装置によって提供される機能（以下、命令供給機能と呼称する。）が組み込まれたＬＳＩ、命令供給機能をＦＰＧＡ、ＣＰＬＤ等のプログラマブル・ロジック・デバイスに形成するＩＰコア（以下、命令供給コアと呼称する。）、及び命令供給コアを記録した記録媒体等として実現されるとしてもよい。

以上、本発明に係る命令供給装置によれば、ループ用命令バッファの容量以上のループブロックに対しても、主記憶装置へのアクセスを省略し、効率的に命令を供給することができる。そして、複数のループ用命令バッファを有する場合には、ハードウェア量の増加を抑止することができる。さらに、主記憶装置へのアクセスが省略されることによって、主記憶装置に対するアクセス待ちが回避され、中央処理装置における実行処理の性能を向上することができる。また、主記憶装置に対するアクセス頻度が低減され、消費電力の増大を抑制することができる。

（実施の形態１）
以下、本発明に係る実施の形態１について図面を参照しながら説明する。

本発明に係る実施の形態１における命令供給装置は、メモリインターフェースを介して主記憶装置から先行して読み出した命令をバッファに蓄積しつつ、バッファに蓄積している命令列から命令を中央処理装置に供給する。このとき、ループにより繰り返し命令を供給する命令列（以下、ループブロックと呼称する。）以外の命令列（以下、通常ブロックと呼称する。）については、通常用命令バッファに蓄積する。また、ループブロックについては、分割してループ用命令バッファと結合用命令バッファとに蓄積する。そして、ループブロックの命令を中央処理装置に供給する場合には、ループ用命令バッファと結合用命令バッファとに蓄積している命令列を結合した命令列を中央処理装置に供給することを特徴とする。

「通常ブロック」とは、主記憶装置に格納されている命令列のうち、ループブロック以外のブロックをいう。

「ループブロック」とは、主記憶装置に格納されている命令列のうち、繰り返し実行される命令が格納されているブロックをいう。

以上の点を踏まえて本発明に係る実施の形態１における命令供給装置について説明する。

先ず、実施の形態１における命令供給装置の構成について説明する。

図１に示されるように、命令供給装置１０１は、マイクロプロセッサ１００の中に一緒に実装された中央処理装置１０の指示に応じて、マイクロプロセッサ１００と接続されている主記憶装置１から命令を読み出し、中央処理装置１０に供給する。ここでは、一例として、メモリインターフェース１１１、通常用命令バッファ１１２、ループ用命令バッファ１１３、ループ用命令バッファ１１４、結合用命令バッファ１１５、及び選択回路１１６等を備える。

メモリインターフェース１１１は、中央処理装置１０からの指示に応じて、主記憶装置１から命令を読み出し、読み出した命令を通常用命令バッファ１１２、ループ用命令バッファ１１３、ループ用命令バッファ１１４、結合用命令バッファ１１５のいずれかに蓄積する。

通常用命令バッファ１１２は、通常ブロックから読み出された命令を４語分蓄積するバッファである。

ループ用命令バッファ１１３は、ループブロックから読み出された命令を４語分蓄積するバッファである。

ループ用命令バッファ１１４は、ループブロックから読み出された命令を４語分蓄積するバッファである。

結合用命令バッファ１１５は、ループ用命令バッファ１１３及びループ用命令バッファ１１４のいずれかに結合する。ループ用命令バッファ１１３に結合する場合には、ループ用命令バッファ１１３に蓄積している命令列の後続命令を４語分蓄積する。ループ用命令バッファ１１４に結合する場合には、ループ用命令バッファ１１４に蓄積している命令列の後続命令を４語分蓄積するバッファである。

選択回路１１６は、中央処理装置１０からの指示に応じて、通常用命令バッファ１１２、ループ用命令バッファ１１３、ループ用命令バッファ１１４、結合用命令バッファ１１５のいずれかを命令の供給源に選択する。

続いて、実施の形態１における命令供給装置において主記憶装置から命令をフェッチする際の処理について説明する。

図２に示されるように、命令供給装置１０１は、中央処理装置１０から指示を受けた場合において（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、空きサイクルを見計らい（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、通常用命令バッファ１１２、ループ用命令バッファ１１３、１１４、結合用命令バッファ１１５の中から、指示を受けたバッファに空きがある場合には（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、主記憶装置１から命令をフェッチする（ステップＳ１０４）。

なお、指示を受けていないバッファは、指示待ち状態である。

続いて、中央処理装置１０と命令供給装置１０１との動作について説明する。

ここでは、図３に示されるように、主記憶装置１に格納されている命令列として、通常ブロック１２１、１２３、１２５、ループブロック１２２、ループブロック１２４から構成される命令列を一例として説明する。

通常ブロック１２１は、上から下に向かって並んでいる命令列（Ｉ＃１〜Ｉ＃７、ＬＳＩ＃１）から構成されている。

Ｉ＃１〜Ｉ＃７は、ループストア命令、分岐命令以外の命令である。

ＬＳＩ＃１は、Ｉ＃８からループブロック１２２が開始することが示されるループストア命令である。

ループブロック１２２は、上から下に向かって並んでいる命令列（Ｉ＃８〜Ｉ＃１３、ＢＩ＃１）から構成されている。

Ｉ＃８〜Ｉ＃１３は、ループストア命令、分岐命令以外の命令である。

ＢＩ＃１は、Ｉ＃８に分岐する条件付の分岐命令である。

通常ブロック１２３は、上から下に向かって並んでいる命令列（Ｉ＃１４〜Ｉ＃２１、ＬＳＩ＃２）から構成されている。

Ｉ＃１４〜Ｉ＃２１は、ループストア命令、分岐命令以外の命令である。

ＬＳＩ＃２は、Ｉ＃２２からループブロック１２４が開始することが示されるループストア命令である。

ループブロック１２４は、上から下に向かって並んでいる命令列（Ｉ＃２２〜Ｉ＃２６、ＢＩ＃２）から構成されている。

Ｉ＃２２〜Ｉ＃２６は、ループストア命令、分岐命令以外の命令である。

ＢＩ＃２は、Ｉ＃２２に分岐する条件付の分岐命令である。

通常ブロック１２５は、上から下に向かって並んでいる命令列（Ｉ＃２７〜Ｉ＃３２）から構成されている。

Ｉ＃２７〜Ｉ＃３２は、ループストア命令、分岐命令以外の命令である。

「ループストア命令」とは、例えば、下記の命令で示されるように、ｌａｂｅｌによって特定されるアドレスからループブロックが開始することが示される命令である。

［命令］Ｌｏｏｐｓｔｏｒｅｌａｂｅｌ，ｂｕｆｆ

なお、ループブロックから読み出した命令を蓄積するバッファがｂｕｆｆ値によって指定される。ここでは、ｂｕｆｆ値が０の場合には、ループ用命令バッファ１１３に蓄積し、ｂｕｆｆ値が１の場合には、ループ用命令バッファ１１４に蓄積する。

なお、ＬＳＩ＃１については、ｂｕｆｆ値が０の場合として、中央処理装置１０は、ループブロック１２２の先頭部分がループ用命令バッファ１１３に蓄積することを、命令供給装置１０１に指示する。

また、ＬＳＩ＃２については、ｂｕｆｆ値が１の場合として、中央処理装置１０は、ループブロック１２４の先頭部分がループ用命令バッファ１１４に蓄積することを、命令供給装置１０１に指示する。

続いて、中央処理装置１０の動作について説明する。

中央処理装置１０は、一例として挙げた命令列（図３参照。）を実行するにあたり、下記（１）〜（６）の場合に応じて処理を行う。

（１）中央処理装置１０は、通常ブロックの命令を実行する場合には、通常用命令バッファ１１２に蓄積することを、メモリインターフェース１１１に指示する。さらに、命令の供給源に通常用命令バッファ１１２を選択することを、選択回路１１６に指示する。

（２）中央処理装置１０は、ループストア命令を実行した場合には、通常用命令バッファ１１２への蓄積が行われていない時に、ループストア命令によって特定されるループブロックの先頭から一定量の命令をループストア命令によって指示されたループ用命例バッファに蓄積することをメモリインターフェース１１１に指示する。

（３）中央処理装置１０は、繰り返し供給される場合を除き、分岐命令の実行によってループ用命令バッファから供給された命令を実行する場合には、そのループ用命令バッファに蓄積している命令列の後続命令を結合用命令バッファ１１５に蓄積することを、メモリインターフェース１１１に指示する。

（４）中央処理装置１０は、ループ用命令バッファから全ての命令が供給された場合には、後続の命令の供給源に結合用命令バッファ１１５を選択することを、選択回路１１６に指示する。

（５）中央処理装置１０は、繰り返し供給される場合を除き、結合用命令バッファ１１５から供給された命令を実行する場合には、結合用命令バッファ１１５に蓄積している命令列の後続命令を通常用命令バッファ１１２に蓄積することを、メモリインターフェース１１１に指示する。

（６）中央処理装置１０は、分岐命令を実行してその分岐命令によって指定されたアドレスに分岐する場合には、そのアドレスによって特定される命令を蓄積しているループ用命令バッファを選択することを、選択回路１１６に指示する。一方、分岐せずに結合用命令バッファ１１５から全ての命令が供給された場合には、後続の命令の供給源に通常用命令バッファ１１２を選択することを、選択回路１１６に指示する。

続いて、命令供給装置１０１の動作について説明する。

命令供給装置１０１は、中央処理装置１０からの指示に応じて各構成要素が下記の様に振る舞う。

メモリインターフェース１１１は、主記憶装置１から命令を読み出し、通常用命令バッファ１１２、ループ用命令バッファ１１３、ループ用命令バッファ１１４、及び結合用命令バッファ１１５のいずれかに読み出した命令を蓄積する。

選択回路１１６は、通常用命令バッファ１１２、ループ用命令バッファ１１３、ループ用命令バッファ１１４、及び結合用命令バッファ１１５のいずれかを命令の供給源に選択する。

そして、命令の供給源に選択されたバッファは、選択回路１１６を介して中央処理装置１０に、そのバッファに蓄積している命令を供給する。

ここでは、一例としてあげた命令列（図３参照。）を用いながら、中央処理装置１０と命令供給装置１０１との動作について説明する。

図４Ａ〜図７Ｂに示されるように、命令供給装置１０１は、下記（１）〜（１２）の場合に応じた処理を行う。

（１）中央処理装置１０は、通常ブロック１２１の命令を実行する場合には、通常ブロック１２１の命令列（Ｉ＃１〜Ｉ＃７、ＬＳＩ＃１）を通常用命令バッファ１１２に蓄積することを、メモリインターフェース１１１に指示する。それから、命令の供給源に通常用命令バッファ１１２を選択することを、選択回路１１６に指示する。

これに応じて、メモリインターフェース１１１は、主記憶装置１にアクセスし、主記憶装置１から命令列（Ｉ＃１〜Ｉ＃７、ＬＳＩ＃１）を読み出して通常用命令バッファ１１２に蓄積する。さらに、選択回路１１６は、命令の供給源に通常用命令バッファ１１２を選択する。そして、通常用命令バッファ１１２は、選択回路１１６を介して中央処理装置１０に命令列（Ｉ＃１〜Ｉ＃７、ＬＳＩ＃１）を供給する（図４Ａ参照。）。

（２）中央処理装置１０は、分岐命令により繰り返し供給される場合を除き、ループブロック１２２の命令を実行する場合には、命令列（Ｉ＃８〜Ｉ＃１４）を通常用命令バッファ１１２に蓄積することを、メモリインターフェース１１１に指示する。それから、命令の供給源に通常用命令バッファ１１２を選択することを、選択回路１１６に指示する。また、ループストア命令（ＬＳＩ＃１）を実行した場合には、ループストア命令（ＬＳＩ＃１）のｂｕｆｆ値が０により、ループストア命令（ＬＳＩ＃１）によって特定されるループブロック１２２の先頭部分の命令列（Ｉ＃８〜Ｉ＃１１）をループ用命令バッファ１１３に蓄積することを、メモリインターフェース１１１に指示する。

これに応じて、メモリインターフェース１１１は、主記憶装置１にアクセスし、主記憶装置１から命令列（Ｉ＃８〜Ｉ＃１４）を読み出して通常用命令バッファ１１２に蓄積する。さらに、選択回路１１６は、命令の供給源に通常用命令バッファ１１２を選択する。そして、通常用命令バッファ１１２は、選択回路１１６を介して中央処理装置１０に命令列（Ｉ＃８〜ＢＩ＃１）を供給する。これと同時にバックグランドで、ループストア命令（ＬＳＩ＃１）によって特定されるループブロック１２２の先頭部分の命令列（Ｉ＃８〜Ｉ＃１１）を読み出し、読み出した命令列（Ｉ＃８〜Ｉ＃１１）をループ用命令バッファ１１３に蓄積する（図４Ｂ、図４Ｃ参照。）。

（３）中央処理装置１０は、分岐命令（ＢＩ＃１）を実行してループブロック１２２の開始アドレスに分岐する場合には、ループ用命令バッファ１１３に蓄積している命令列（Ｉ＃８〜Ｉ＃１１）の後続命令（Ｉ＃１２〜Ｉ＃１４）を結合用命令バッファ１１５に蓄積することを、メモリインターフェース１１１に指示する。それから、命令の供給源にループ用命令バッファ１１３を選択することを、選択回路１１６に指示する。

これに応じて、メモリインターフェース１１１は、主記憶装置１にアクセスし、主記憶装置１から命令列（Ｉ＃１２〜Ｉ＃１４）を読み出して結合用命令バッファ１１５に蓄積する。さらに、選択回路１１６は、命令の供給源にループ用命令バッファ１１３を選択する。そして、ループ用命令バッファ１１３は、選択回路１１６を介して中央処理装置１０に命令列（Ｉ＃８〜Ｉ＃１１）を供給する（図４Ｄ参照。）。

（４）中央処理装置１０は、ループ用命令バッファ１１３から全ての命令が供給された場合には、後続の命令の供給源に結合用命令バッファ１１５を選択することを、選択回路１１６に指示する。

これに応じて、選択回路１１６は、命令の供給源に結合用命令バッファ１１５を選択する。結合用命令バッファ１１５は、選択回路１１６を介して中央処理装置１０に命令列（Ｉ＃１２〜Ｉ＃１４）を供給する（図５Ａ参照。）。

（５）中央処理装置１０は、結合用命令バッファ１１５への命令の蓄積が完了した場合には、結合用命令バッファ１１５に蓄積している命令列（Ｉ＃１２〜Ｉ＃１４）の後続命令（Ｉ＃１５〜Ｉ＃１７）を通常用命令バッファ１１２に蓄積することを、メモリインターフェース１１１に指示する。

これに応じて、メモリインターフェース１１１は、主記憶装置１にアクセスし、主記憶装置１から命令列（Ｉ＃１５〜Ｉ＃１８）を読み出して通常用命令バッファ１１２に蓄積する（図５Ｂ参照。）。

（６）中央処理装置１０は、分岐命令（ＢＩ＃１）を実行してループブロック１２２の開始アドレスに分岐せずに、結合用命令バッファ１１５から全ての命令（Ｉ＃１２〜Ｉ＃１４）が供給された場合には、後続の命令の供給源に通常用命令バッファ１１２を選択することを、選択回路１１６に指示する。

これに応じて、選択回路１１６は、命令の供給源に通常用命令バッファ１１２を選択する。そして、通常用命令バッファ１１２は、選択回路１１６を介して中央処理装置１０に命令列（Ｉ＃１５〜Ｉ＃１８）を供給する（図５Ｃ参照。）。

（７）中央処理装置１０は、通常ブロック１２３の命令を実行する場合には、通常ブロック１２３の命令列（Ｉ＃１９〜Ｉ＃２１、ＬＳＩ＃２）を通常用命令バッファ１１２に蓄積することを、メモリインターフェース１１１に指示する。それから、命令の供給源に通常用命令バッファ１１２を選択することを、選択回路１１６に指示する。

これに応じて、メモリインターフェース１１１は、主記憶装置１にアクセスし、主記憶装置１から命令列（Ｉ＃１９〜Ｉ＃２１、ＬＳＩ＃２）を読み出して通常用命令バッファ１１２に蓄積する。さらに、選択回路１１６は、命令の供給源に通常用命令バッファ１１２を選択する。そして、通常用命令バッファ１１２は、選択回路１１６を介して中央処理装置１０に命令列（Ｉ＃１９〜Ｉ＃２１、ＬＳＩ＃２）を供給する（図５Ｄ参照。）。

（８）中央処理装置１０は、分岐命令により繰り返し供給される場合を除き、ループブロック１２４の命令を実行する場合には、命令列（Ｉ＃２２〜Ｉ＃２８）を通常用命令バッファ１１２に蓄積することを、メモリインターフェース１１１に指示する。それから、命令の供給源に通常用命令バッファ１１２を選択することを、選択回路１１６に指示する。さらに、中央処理装置１０は、ループストア命令（ＬＳＩ＃２）を実行した場合には、ループストア命令（ＬＳＩ＃２）のｂｕｆｆ値が１により、ループストア命令（ＬＳＩ＃２）によって特定されるループブロック１２４の先頭部分の命令列（Ｉ＃２２〜Ｉ＃２５）をループ用命令バッファ１１４に蓄積することを、メモリインターフェース１１１に指示する。

これに応じて、メモリインターフェース１１１は、主記憶装置１にアクセスし、主記憶装置１から命令列（Ｉ＃２２〜Ｉ＃２５）を読み出して通常用命令バッファ１１２に蓄積する。さらに、選択回路１１６は、命令の供給源に通常用命令バッファ１１２を選択する。そして、通常用命令バッファ１１２は、選択回路１１６を介して中央処理装置１０に命令列（Ｉ＃２２〜Ｉ＃２５）を供給する。これと同時にバックグランドで、ループストア命令（ＬＳＩ＃２）によって特定されるループブロック１２４の先頭部分の命令列（Ｉ＃２２〜Ｉ＃２５）を読み出し、読み出した命令列（Ｉ＃２２〜Ｉ＃２５）をループ用命令バッファ１１４に蓄積する（図６Ａ、図６Ｂ参照。）。

（９）中央処理装置１０は、分岐命令（ＢＩ＃２）を実行してループブロック１２４の開始アドレスに分岐する場合には、ループ用命令バッファ１１４に蓄積している命令列（Ｉ＃２２〜Ｉ＃２５）の後続命令（Ｉ＃２６〜Ｉ＃２８）を結合用命令バッファ１１５に蓄積することを、メモリインターフェース１１１に指示する。それから、命令の供給源にループ用命令バッファ１１３を選択することを、選択回路１１６に指示する。

これに応じて、メモリインターフェース１１１は、主記憶装置１にアクセスし、主記憶装置１から命令列（Ｉ＃２６〜Ｉ＃２８）を読み出して結合用命令バッファ１１５に蓄積する。さらに、選択回路１１６は、命令の供給源にループ用命令バッファ１１３を選択する。そして、ループ用命令バッファ１１４は、選択回路１１６を介して中央処理装置１０に命令列（Ｉ＃２２〜Ｉ＃２５）を供給する（図６Ｃ参照。）。

（１０）中央処理装置１０は、ループ用命令バッファ１１４から全ての命令が供給された場合には、後続の命令の供給源に結合用命令バッファ１１５を選択することを、選択回路１１６に指示する。

これに応じて、選択回路１１６は、命令の供給源に結合用命令バッファ１１５を選択する。結合用命令バッファ１１５は、選択回路１１６を介して中央処理装置１０に命令列（Ｉ＃２６〜Ｉ＃２８）を供給する（図６Ｄ参照。）。

（１１）中央処理装置１０は、結合用命令バッファ１１５への命令の蓄積が完了した場合には、結合用命令バッファ１１５に蓄積している命令列（Ｉ＃２６〜Ｉ＃２８）の後続命令（Ｉ＃２９〜Ｉ＃３２）を通常用命令バッファ１１２に蓄積することを、メモリインターフェース１１１に指示する。

これに応じて、メモリインターフェース１１１は、主記憶装置１にアクセスし、主記憶装置１から命令列（Ｉ＃２９〜Ｉ＃３２）を読み出して通常用命令バッファ１１２に蓄積する（図７Ａ参照。）。

（１２）中央処理装置１０は、分岐命令（ＢＩ＃２）を実行してループブロック１２４の開始アドレスに分岐せずに、結合用命令バッファ１１５から全ての命令（Ｉ＃２６〜Ｉ＃２８）が供給された場合には、後続の命令の供給源に通常用命令バッファ１１２を選択することを、選択回路１１６に指示する。

これに応じて、選択回路１１６は、命令の供給源に通常用命令バッファ１１２を選択する。そして、通常用命令バッファ１１２は、選択回路１１６を介して中央処理装置１０に命令列（Ｉ＃２９〜Ｉ＃３２）を供給する（図７Ｂ参照。）。

以上、説明したように本発明の実施の形態１における命令供給装置によれば、ループブロックの命令列を一つのバッファに蓄積する場合と比べて、二つ以上のバッファに分けて蓄積することができ、これ等のバッファが全て更新されない限り、更新されずにバッファに蓄積されている命令列を再利用することができる。そして、ループの後半部分をループ実行時にバックグラウンドでバッファに格納することによって、ループ全体を常時バッファに保持しなくても、ループ時には全てバッファに保持されている状態と同等となり、効率的な命令を供給することができる。

例えば、８語分の命令を二つのバッファに半分ずつ蓄積し、そのうちの一つのバッファが更新されても、他のバッファが更新されていなければ、更新されずに他のバッファに蓄積している４語分の命令を再利用することができる。そして、８語分の命令を主記憶装置から再度読み出すことなく、更新された４語の命令を主記憶装置から再度読み出すだけでよく、主記憶装置にアクセスする時間も短くすることができる。そして、ループ用命令バッファおよび結合用命令バッファの合計語数である８語までのループブロックに対して、繰り返し供給する際には、主記憶装置にアクセスせずにループブロックの命令を供給することができる。

同様に、結合用命令バッファの代わりに、もう一つのループ用命令バッファを用いた場合においても、８語までのループブロックに対して、繰り返し供給する際には、主記憶装置にアクセスせずにループブロックの命令を供給することができる。

なお、８語のループブロック二つに対して、ループ中に主記憶装置にアクセスせずに供給するには、従来の構成においては、８語分のループ用命令バッファを２つ設ける必要があり、計１６語分の命令バッファが必要となる。これに対して、本発明の実施の形態１においては、ループ用命令バッファ１１３、ループ用命令バッファ１１４、及び結合用命令バッファ１１５の計１２語分の命令バッファを用いて、同等の機能を実現することができ、より少ないハードウェア量でループブロックに対して効率的に命令を供給することができる。

（実施の形態２）
次に、本発明に係る実施の形態２について図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態１と同一の構成については説明を省略する。

本発明に係る実施の形態２における命令供給装置は、命令供給装置１０１（図１参照。）と比べて、結合用命令バッファ１１５を備えない代わりに、通常用命令バッファ１１２と結合用命令バッファ１１５とを兼用する通常用命令バッファを備える点が異なる。

具体的には、実施の形態２における通常命令バッファは、通常ブロックの命令を供給する場合には、通常用命令バッファ１１２のように機能し、ループブロックの命令を供給する場合には、結合用命令バッファ１１５のように機能する。

以上の点を踏まえて本発明に係る実施の形態２における命令供給装置について説明する。

先ず、本発明に係る実施の形態２における命令供給装置の構成について説明する。

図８に示されるように、命令供給装置２０１は、命令供給装置１０１（図１参照。）と比べて、下記（１）〜（５）の点が異なる。

（１）メモリインターフェース１１１の代わりにメモリインターフェース２１１を備える。

メモリインターフェース２１１は、中央処理装置２０からの指示に応じて、主記憶装置１から命令を読み出し、読み出した命令を通常用命令バッファ２１２、ループ用命令バッファ１１３のいずれかに蓄積する。

（２）通常用命令バッファ１１２の代わりに通常用命令バッファ２１２を備える。

通常用命令バッファ２１２は、通常ブロックの命令を供給する場合には、通常用命令バッファ１１２のように、通常ブロックから読み出された命令を４語分蓄積する。また、ループブロックの命令を供給する場合には、結合用命令バッファ１１５のように、ループ用命令バッファ１１３に蓄積している命令列の後続命令を４語分蓄積する。

（３）選択回路１１６の代わりに選択回路２１６を備える。

選択回路２１６は、中央処理装置１０からの指示に応じて、通常用命令バッファ２１２、ループ用命令バッファ１１３のいずれかを命令の供給源に選択する。

（４）新たに閾値レジスタ２１３を備える。

閾値レジスタ２１３は、通常用命令バッファ２１２がループブロックの命令を供給中に、通常用命令バッファ２１２の空き領域の容量が所定の容量に至ったか否かを判断する際に参照される閾値を保持する。

（５）ループ用命令バッファ１１４、結合用命令バッファ１１５を備えない。

命令供給装置２０１には、ループ用命令バッファが１つしか存在しないために、ループストア命令のｂｕｆｆ値、すなわち、バッファを選択する情報については無視する。

続いて、実施の形態２における命令供給装置において主記憶装置から命令をフェッチする際の処理について説明する。

図９に示されるように、通常用命令バッファ２１２は、ループ用命令バッファ１１３に蓄積されている命令列の後続命令を供給中の場合には（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）、命令供給に伴うバッファの空き領域が所定の閾値（ここでは、２語とする。）を超えるまでは（ステップＳ２０２）、新たな命令を蓄積しない。

続いて、中央処理装置２０の動作について説明する。

中央処理装置２０は、実施の形態１において一例として挙げた命令列（図３参照。）を実行するにあたり、下記（１）〜（５）の場合に応じて処理を行う。

（１）中央処理装置２０は、通常ブロックの命令を実行する場合には、通常用命令バッファ２１２に蓄積することを、メモリインターフェース２１１に指示する。さらに、命令の供給源に通常用命令バッファ２１２を選択することを、選択回路２１６に指示する。

（２）中央処理装置２０は、ループストア命令を実行した場合には、通常用命令バッファ２１２への蓄積が行われていない時に、ループストア命令によって特定されるループブロックの先頭から一定量の命令をループ用命例バッファ１１３に蓄積することをメモリインターフェース２１１に指示する。

（３）中央処理装置２０は、分岐命令の実行により、ループ用命令バッファ１１３から供給された命令を実行する場合には、ループ用命令バッファ１１３に蓄積している命令列の後続命令を通常用命令バッファ２１２に蓄積することを、メモリインターフェース２１１に指示する。

（４）中央処理装置２０は、ループ用命令バッファから全ての命令が供給された場合には、後続の命令の供給源に通常用命令バッファ２１２を選択することを、選択回路２１６に指示する。

（５）中央処理装置２０は、分岐命令を実行してその分岐命令によって指定されたアドレスに分岐する場合には、ループ用命令バッファ１１３を選択することを、選択回路２１６に指示する。一方、分岐せずに通常用命令バッファ１１２から残りの命令が供給された場合には、通常用命令バッファ２１２に蓄積している命令列の後続命令を通常用命令バッファ２１２に蓄積することを、メモリインターフェース２１１に指示する。

続いて、命令供給装置２０１の動作について説明する。

命令供給装置２０１は、中央処理装置２０からの指示を受けたメモリインターフェース２１１によって、主記憶装置１から命令を先行して読み出し、通常用命令バッファ２１２とループ用命令バッファ１１３のいずれかに読み出した命令を蓄積する。また、選択回路２１６において、通常用命令バッファ２１２とループ用命令バッファ１１３のいずれかを命令の供給源に選択する。そして、命令の供給源に選択されたバッファは、選択回路２１６を介して中央処理装置２０に、そのバッファに蓄積している命令を供給する。

なお、通常用命令バッファ２１２は、ループブロックの命令を供給中に、命令を供給することによって生じた空き容量が閾値レジスタ２１３において保持されている閾値を超えると、主記憶装置１から後続の命令を読み出して蓄積する処理を再開する。

そして、通常用命令バッファ２１２は、ループブロックの命令を供給する場合、すなわち、ループ用命令バッファ１１３に後続命令を供給する場合には、命令の供給に伴い自身のバッファに空き領域ができても、その空き領域がこの閾値（例えば、２語とする。）を超えるまでは、新たな命令を主記憶装置１から読み出して蓄積しない。このことにより、ループ用命令バッファ１１３に後続命令を保持し続ける。

ここでは、一例として挙げた命令列（図３参照。）を用いながら、中央処理装置２０と命令供給装置２０１との動作について説明する。

図１０Ａ〜図１２Ｂに示されるように、命令供給装置２０１は、下記（１）〜（１２）の場合に応じた処理を行う。

（１）中央処理装置２０は、通常ブロック１２１の命令を実行する場合には、通常ブロック１２１の命令列（Ｉ＃１〜Ｉ＃７、ＬＳＩ＃１）を通常用命令バッファ２１２に蓄積することを、メモリインターフェース２１１に指示する。それから、命令の供給源に通常用命令バッファ２１２を選択することを、選択回路２１６に指示する。

これに応じて、メモリインターフェース２１１は、主記憶装置１にアクセスし、主記憶装置１から命令列（Ｉ＃１〜Ｉ＃７、ＬＳＩ＃１）を読み出して通常用命令バッファ２１２に蓄積する。さらに、選択回路２１６は、命令の供給源に通常用命令バッファ２１２を選択する。そして、通常用命令バッファ２１２は、選択回路２１６を介して中央処理装置２０に命令列（Ｉ＃１〜Ｉ＃７、ＬＳＩ＃１）を供給する（図１０Ａ参照。）。

（２）中央処理装置２０は、分岐命令により繰り返し供給される場合を除き、ループブロック１２２の命令を実行する場合には、命令列（Ｉ＃８〜Ｉ＃１４）を通常用命令バッファ２１２に蓄積することを、メモリインターフェース２１１に指示する。それから、命令の供給源に通常用命令バッファ２１２を選択することを、選択回路２１６に指示する。また、ループストア命令（ＬＳＩ＃１）を実行した場合には、ループストア命令（ＬＳＩ＃１）によって特定されるループブロック１２２の先頭部分の命令列（Ｉ＃８〜Ｉ＃１１）をループ用命令バッファ１１３に蓄積することを、メモリインターフェース２１１に指示する。

これに応じて、メモリインターフェース２１１は、主記憶装置１にアクセスし、主記憶装置１から命令列（Ｉ＃８〜Ｉ＃１４）を読み出して通常用命令バッファ２１２に蓄積する。さらに、選択回路２１６は、命令の供給源に通常用命令バッファ２１２を選択する。そして、通常用命令バッファ２１２は、選択回路２１６を介して中央処理装置２０に命令列（Ｉ＃８〜Ｉ＃１１）を供給する。これと同時にバックグラウンドで、ループストア命令（ＬＳＩ＃１）によって特定されるループブロック１２２の先頭部分の命令列（Ｉ＃８〜Ｉ＃１１）を読み出し、読み出した命令列（Ｉ＃８〜Ｉ＃１１）をループ用命令バッファ１１３に蓄積する（図１０Ｂ、図１０Ｃ参照。）。

（３）中央処理装置２０は、分岐命令（ＢＩ＃１）を実行してループブロック１２２の開始アドレスに分岐する場合には、ループ用命令バッファ１１３に蓄積している命令列（Ｉ＃８〜Ｉ＃１１）の後続命令（Ｉ＃１２〜Ｉ＃１４）を通常用命令バッファ２１２に蓄積することを、メモリインターフェース２１１に指示する。それから、命令の供給源にループ用命令バッファ１１３を選択することを、選択回路２１６に指示する。

これに応じて、メモリインターフェース２１１は、主記憶装置１にアクセスし、主記憶装置１から命令列（Ｉ＃１２〜Ｉ＃１４）を読み出して通常用命令バッファ２１２に蓄積する。さらに、選択回路２１６は、命令の供給源にループ用命令バッファ１１３を選択する。そして、ループ用命令バッファ１１３は、選択回路２１６を介して中央処理装置２０に命令列（Ｉ＃８〜Ｉ＃１１）を供給する（図１０Ｄ参照。）。

（４）中央処理装置２０は、ループ用命令バッファ１１３から全ての命令が供給された場合には、後続の命令の供給源に通常用命令バッファ２１２を選択することを、選択回路２１６に指示する。

これに応じて、選択回路２１６は、命令の供給源に通常用命令バッファ２１２を選択する。通常用命令バッファ２１２は、選択回路２１６を介して中央処理装置２０に命令（Ｉ＃１２、Ｉ＃１３）を供給する（図１０Ｅ参照。）。

さらに、通常用命令バッファ２１２は、選択回路２１６を介して中央処理装置２０に命令を供給する。このとき、中央処理装置２０に命令を供給することによって生じた通常用命令バッファ２１２の空き領域が閾値を超えているため、通常用命令バッファ２１２に蓄積している命令列（Ｉ＃１２〜Ｉ＃１４）の後続命令（Ｉ＃１５、Ｉ＃１６）を通常用命令バッファ２１２に蓄積することを、メモリインターフェース２１１に指示する。

これに応じて、メモリインターフェース２１１は、主記憶装置１にアクセスし、主記憶装置１から命令列（Ｉ＃１５、Ｉ＃１６）を読み出して通常用命令バッファ２１２に蓄積する（図１０Ｆ参照。）。

（５）中央処理装置２０は、分岐命令（ＢＩ＃１）を実行してループブロック１２２の開始アドレスに分岐する場合には、命令の供給源にループ用命令バッファ１１３を選択することを、選択回路２１６に指示する。それから、ループ用命令バッファ１１３に蓄積している命令列（Ｉ＃８〜Ｉ＃１１）の後続命令（Ｉ＃１２、Ｉ＃１３）を通常用命令バッファ２１２に蓄積することを、メモリインターフェース２１１に指示する。

これに応じて、選択回路２１６は、命令の供給源にループ用命令バッファ１１３を選択する。さらに、ループ用命令バッファ１１３は、選択回路２１６を介して中央処理装置２０に命令列（Ｉ＃８〜Ｉ＃１１）を供給する。そして、メモリインターフェース２１１は、主記憶装置１にアクセスし、主記憶装置１から命令列（Ｉ＃１２、Ｉ＃１３）を読み出して通常用命令バッファ２１２に蓄積する（図１０Ｇ参照。）。

（６）中央処理装置２０は、分岐命令（ＢＩ＃１）を実行してループブロック１２２の開始アドレスに分岐せずに、通常用命令バッファ２１２から全ての命令（Ｉ＃１２〜Ｉ＃１４）が供給された場合には、通常用命令バッファ２１２に蓄積している命令列（Ｉ＃１２〜Ｉ＃１４）の後続命令（Ｉ＃１５〜Ｉ＃１８）を通常用命令バッファ２１２に蓄積することを、メモリインターフェース２１１に指示する。

これに応じて、メモリインターフェース２１１は、主記憶装置１にアクセスし、主記憶装置１から命令列（Ｉ＃１５〜Ｉ＃１８）を読み出して通常用命令バッファ２１２に蓄積する。そして、通常用命令バッファ２１２は、選択回路２１６を介して中央処理装置２０に命令列（Ｉ＃１５〜Ｉ＃１８）を供給する（図１０Ｈ、図１１Ａ参照。）。

（７）中央処理装置２０は、通常ブロック１２１の命令を実行する場合には、通常ブロック１２１の命令列（Ｉ＃１９〜Ｉ＃２１、ＬＳＩ＃２）を通常用命令バッファ２１２に蓄積することを、メモリインターフェース２１１に指示する。それから、命令の供給源に通常用命令バッファ２１２を選択することを、選択回路２１６に指示する。

これに応じて、メモリインターフェース２１１は、主記憶装置１にアクセスし、主記憶装置１から命令列（Ｉ＃１９〜Ｉ＃２１、ＬＳＩ＃２）を読み出して通常用命令バッファ２１２に蓄積する。さらに、選択回路２１６は、命令の供給源に通常用命令バッファ２１２を選択する。そして、通常用命令バッファ２１２は、選択回路２１６を介して中央処理装置２０に命令列（Ｉ＃１９〜Ｉ＃２１、ＬＳＩ＃２）を供給する（図１１Ｂ参照。）。

（８）中央処理装置２０は、分岐命令により繰り返し供給される場合を除き、ループブロック１２４の命令を実行する場合には、命令列（Ｉ＃２２〜Ｉ＃２５）を通常用命令バッファ２１２に蓄積することを、メモリインターフェース２１１に指示する。それから、命令の供給源に通常用命令バッファ２１２を選択することを、選択回路２１６に指示する。また、ループストア命令（ＬＳＩ＃２）を実行した場合には、ループストア命令（ＬＳＩ＃２）によって特定されるループブロック１２４の先頭部分の命令列（Ｉ＃２２〜Ｉ＃２５）をループ用命令バッファ１１３に蓄積することを、メモリインターフェース２１１に指示する。

これに応じて、メモリインターフェース２１１は、主記憶装置１にアクセスし、主記憶装置１から命令列（Ｉ＃２２〜Ｉ＃２５）を読み出して通常用命令バッファ２１２に蓄積する。さらに、選択回路２１６は、命令の供給源に通常用命令バッファ２１２を選択する。そして、通常用命令バッファ２１２は、選択回路２１６を介して中央処理装置２０に命令列（Ｉ＃２２〜ＢＩ＃２）を供給する。これと同時にバックグランドで、ループストア命令（ＬＳＩ＃２）によって特定されるループブロック１２４の先頭部分の命令列（Ｉ＃２２〜Ｉ＃２５）を読み出し、読み出し命令列（Ｉ＃２２〜Ｉ＃２５）をループ用命令バッファ１１３に蓄積する（図１１Ｃ、図１１Ｄ参照。）。

（９）中央処理装置２０は、分岐命令（ＢＩ＃２）を実行してループブロック１２４の開始アドレスに分岐する場合には、ループ用命令バッファ１１３に蓄積している命令列（Ｉ＃２２〜Ｉ＃２５）の後続命令（Ｉ＃２６〜Ｉ＃２８）を通常用命令バッファ２１２に蓄積することを、メモリインターフェース２１１に指示する。それから、命令の供給源にループ用命令バッファ１１３を選択することを、選択回路２１６に指示する。

これに応じて、メモリインターフェース２１１は、主記憶装置１にアクセスし、主記憶装置１から命令列（Ｉ＃２６〜Ｉ＃２８）を読み出して通常用命令バッファ２１２に蓄積する。さらに、選択回路２１６は、命令の供給源にループ用命令バッファ１１３を選択する。そして、ループ用命令バッファ１１３は、選択回路２１６を介して中央処理装置２０に命令列（Ｉ＃２２〜Ｉ＃２５）を供給する（図１１Ｅ参照。）。

（１０）中央処理装置２０は、ループ用命令バッファ１１３から全ての命令が供給された場合には、後続の命令の供給源に通常用命令バッファ２１２を選択することを、選択回路２１６に指示する。

これに応じて、選択回路２１６は、命令の供給源に通常用命令バッファ２１２を選択する。通常用命令バッファ２１２は、選択回路２１６を介して中央処理装置２０に命令（Ｉ＃２６、ＢＩ＃２）を供給する（図１１Ｆ参照。）

さらに、通常用命令バッファ２１２は、選択回路２１６を介して中央処理装置２０に命令を供給する。このとき、中央処理装置２０に命令を供給することによって生じた通常用命令バッファ２１２の空き領域が閾値を超えていないため、通常用命令バッファ２１２に蓄積している命令列（Ｉ＃２６〜Ｉ＃２８）の後続命令（Ｉ＃２９、Ｉ＃３０）を通常用命令バッファ２１２に生じた空き領域に蓄積することを、メモリインターフェース２１１に指示しない（図１１Ｇ参照。）。

（１１）中央処理装置２０は、分岐命令（ＢＩ＃２）を実行してループブロック１２４の開始アドレスに分岐する場合には、命令の供給源にループ用命令バッファ１１３を選択することを、選択回路２１６に指示する。

これに応じて、選択回路２１６は、命令の供給源にループ用命令バッファ１１３を選択する。さらに、ループ用命令バッファ１１３は、選択回路２１６を介して中央処理装置２０に命令列（Ｉ＃２２〜Ｉ＃２５）を供給する（図１１Ｈ参照。）

（１２）中央処理装置２０は、分岐命令（ＢＩ＃２）を実行してループブロック１２２の開始アドレスに分岐せずに、通常用命令バッファ２１２から全ての命令（Ｉ＃２６〜Ｉ＃２８）が供給された場合には、通常用命令バッファ２１２に蓄積している命令列（Ｉ＃２６〜Ｉ＃２８）の後続命令（Ｉ＃２９〜Ｉ＃３２）を通常用命令バッファ２１２に蓄積することを、メモリインターフェース２１１に指示する。

これに応じて、メモリインターフェース２１１は、主記憶装置１にアクセスし、主記憶装置１から命令列（Ｉ＃２９〜Ｉ＃３２）を読み出して通常用命令バッファ２１２に蓄積する。そして、通常用命令バッファ２１２は、選択回路２１６を介して中央処理装置２０に命令列（Ｉ＃２９〜Ｉ＃３２）を供給する（図１２Ａ、図１２Ｂ参照。）。

以上、説明したように命令供給装置２０１によれば、６語までのループブロックに対しては、主記憶装置１にアクセスせずとも、繰り返し命令を供給することができる。

例えば、従来の構成で同等の結果を実現する場合には、４語分の命令を蓄積する通常用命令バッファとは別に、６語分の命令を蓄積するループ用命令バッファが必要である。すなわち、合計して１０語分の命令を蓄積するバッファが必要である。

しかし、命令供給装置２０１によれば、４語分の命令を蓄積する通常用命令バッファ２１２を有効に活用することによって、６語分のループブロックのうち４語分の命令をループ用命令バッファ１１３に蓄積し、残り２語分の命令を通常用命令バッファ２１２に蓄積することができる。すなわち、６語分のループブロックを一括して蓄積するループ用命令バッファを設ける必要がなく、４語分の命令を蓄積する通常用命令バッファ２１２と、４語分の命令を蓄積するループ用命令バッファ１１３だけが必要であり、合計して８語分の命令を蓄積するバッファが必要である。そして、従来の構成と比べると、２語分のバッファが削減されている。

（その他）
なお、閾値レジスタ２１３において保持されている閾値は、プログラムによって設定できるとしてもよい。また、通常用命令バッファ２１２の容量内で設定できるとしてもよい。これに伴い、プログラムの特定に合わせた命令を供給することができる。そして、この閾値を大きくすることによって、ループブロックの命令に対しては、割り当てられる容量が大きくなり、効率的に供給することができる。その反面、そのループブロックに後続する命令列に対しては、割り当てられる容量が小さくなり、そのループブロックと一緒に通常用命令バッファ２１２に蓄積できる命令数が少なくなるというトレードオフがある。

なお、命令供給装置は、フルカスタムＬＳＩ（Large Scale Integration）によって実現されるとしてもよい。また、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のようなセミカスタムＬＳＩによって実現されるとしてもよい。また、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＣＰＬＤ（Complex Programmable Logic Device）等のようなプログラマブル・ロジック・デバイスによって実現されるとしてもよい。また、動的に回路構成が書き換え可能なダイナミック・リコンフィギュラブル・デバイスとして実現されるとしてもよい。

さらに、命令供給装置を構成する１乃至２以上の機能を、これ等のＬＳＩに形成する設計データは、ＶＨＤＬ（Very high speed integrated circuit Hardware Description Language）、Ｖｅｒｉｌｏｇ−ＨＤＬ、ＳｙｓｔｅｍＣ等のようなハードウェア記述言語によって記述されたプログラム（以下、ＨＤＬプログラムと呼称する。）としてもよい。また、ＨＤＬプログラムを論理合成して得られるゲート・レベルのネットリストとしてもよい。また、ゲート・レベルのネットリストに、配置情報、プロセス条件等を付加したマクロセル情報としてもよい。また、寸法、タイミング等が規定されたマスクデータとしてもよい。

さらに、設計データは、コンピュータシステム、組み込みシステム等のようなハードウェアシステムに読み出され得るように、光学記録媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ等。）、磁気記録媒体（例えば、ハードディスク等。）、光磁気記録媒体（例えば、ＭＯ等。）、半導体メモリ（例えば、ＲＡＭ等。）等のようなコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録しておくとしてもよい。そして、記録媒体を介して他のハードウェアタシステムに読み取られた設計データは、ダウンロードケーブルを介して、プログラマブル・ロジック・デバイスにダウンロードされるとしてもよい。

または、設計データは、ネットワーク等のような伝送路を経由して他のハードウェアシステムに取得され得るように、伝送路上のハードウェアシステムに保持しておくとしてもよい。さらに、ハードウェアシステムから伝送路を介して他のハードウェアタシステムに取得された設計データは、ダウンロードケーブルを介して、プログラマブル・ロジック・デバイスにダウンロードされるとしてよい。

または、論理合成、配置、配線された設計データは、通電時にＦＰＧＡに転送され得るように、シリアルＲＯＭに記録しておくとしてもよい。そして、シリアルＲＯＭに記録された設計データは、通電時に、直接、ＦＰＧＡにダウンロードされるとしてもよい。

本発明は、主記憶装置から読み出した命令を中央処理装置に供給する命令供給装置等として、特に、ループ用命令バッファの容量を増加させることなく、より多数の命令によるループについて主記憶装置へのアクセスを行うことなく命令供給を行う命令供給装置等として、利用することができる。

図１は、実施の形態１における命令供給装置の構成を示す図である。図２は、実施の形態１における命令供給装置において主記憶装置から命令をフェッチする際の処理を示す図である。図３は、主記憶装置に格納されている命令列の一例を示す図である。図４Ａは、実施の形態１における命令供給装置の動作例を示す第１の図である。図４Ｂは、実施の形態１における命令供給装置の動作例を示す第２の図である。図４Ｃは、実施の形態１における命令供給装置の動作例を示す第３の図である。図４Ｄは、実施の形態１における命令供給装置の動作例を示す第４の図である。図５Ａは、実施の形態１における命令供給装置の動作例を示す第５の図である。図５Ｂは、実施の形態１における命令供給装置の動作例を示す第６の図である。図５Ｃは、実施の形態１における命令供給装置の動作例を示す第７の図である。図５Ｄは、実施の形態１における命令供給装置の動作例を示す第８の図である。図６Ａは、実施の形態１における命令供給装置の動作例を示す第９の図である。図６Ｂは、実施の形態１における命令供給装置の動作例を示す第１０の図である。図６Ｃは、実施の形態１における命令供給装置の動作例を示す第１１の図である。図６Ｄは、実施の形態１における命令供給装置の動作例を示す第１２の図である。図７Ａは、実施の形態１における命令供給装置の動作例を示す第１３の図である。図７Ｂは、実施の形態１における命令供給装置の動作例を示す第１４の図である。図８は、実施の形態２における命令供給装置の構成を示す図である。図９は、実施の形態２における命令供給装置において主記憶装置から命令をフェッチする際の処理を示す図である。図１０Ａは、実施の形態２における命令供給装置の動作例を示す第１の図である。図１０Ｂは、実施の形態２における命令供給装置の動作例を示す第２の図である。図１０Ｃは、実施の形態２における命令供給装置の動作例を示す第３の図である。図１０Ｄは、実施の形態２における命令供給装置の動作例を示す第４の図である。図１０Ｅは、実施の形態２における命令供給装置の動作例を示す第５の図である。図１０Ｆは、実施の形態２における命令供給装置の動作例を示す第６の図である。図１０Ｇは、実施の形態２における命令供給装置の動作例を示す第７の図である。図１０Ｈは、実施の形態２における命令供給装置の動作例を示す第８の図である。図１１Ａは、実施の形態２における命令供給装置の動作例を示す第９の図である。図１１Ｂは、実施の形態２における命令供給装置の動作例を示す第１０の図である。図１１Ｃは、実施の形態２における命令供給装置の動作例を示す第１１の図である。図１１Ｄは、実施の形態２における命令供給装置の動作例を示す第１２の図である。図１１Ｅは、実施の形態２における命令供給装置の動作例を示す第１３の図である。図１１Ｆは、実施の形態２における命令供給装置の動作例を示す第１４の図である。図１１Ｇは、実施の形態２における命令供給装置の動作例を示す第１５の図である。図１１Ｈは、実施の形態２における命令供給装置の動作例を示す第１６の図である。図１２Ａは、実施の形態２における命令供給装置の動作例を示す第１７の図である。図１２Ｂは、実施の形態２における命令供給装置の動作例を示す第１８の図である。

符号の説明

１主記憶装置
１０，２０中央処理装置
１００，２００マイクロプロセッサ
１０１，２０１命令供給装置
１１１，２１１メモリインターフェース
１１２，２１２通常用命令バッファ
１１３ループ用命令バッファ
１１４ループ用命令バッファ
１１５結合用命令バッファ
１１６，２１６選択回路
２１３閾値レジスタ

Claims

主記憶装置から読み出した命令を中央処理装置に供給する命令供給装置であって、
前記主記憶装置に格納されている命令列のうち、前記中央処理装置に繰り返し供給される第１の命令列を前記中央処理装置に再度供給する前に、前記第１の命令列の先頭部分である第１の部分命令列を蓄積する第１のバッファと、
前記中央処理装置に繰り返し供給される第２の命令列を前記中央処理装置に再度供給する前に、前記第２の命令列の先頭部分である第３の部分命令列を蓄積する第３のバッファと、
前記第１の命令列を前記中央処理装置に繰り返し供給する際に、前記第１のバッファに蓄積されている前記第１の部分命令列を前記中央処理装置に供給しながら、前記第１の部分命令列に後続する第２の部分命令列を蓄積し、前記第２の命令列を前記中央処理装置に繰り返し供給する際に、前記第３のバッファに蓄積されている前記第３の部分命令列を前記中央処理装置に供給しながら、前記第３の部分命令列に後続する第４の部分命令列を蓄積する第２のバッファと、
前記第１の部分命令列の全てを前記中央処理装置に供給すると、前記第２のバッファに蓄積されている第２の部分命令列から、前記第１の部分命令列の後続命令を前記中央処理装置に供給し、前記第３の部分命令列の全てを前記中央処理装置に供給すると、前記第２のバッファに蓄積されている第４の部分命令列から、前記第３の部分命令列の後続命令を前記中央処理装置に供給する選択手段と
を備え、
前記第１の命令列の所在と、前記第１の部分命令列を前記第１のバッファに蓄積することが特定される情報が含まれる第１の命令が前記主記憶装置に格納されており、前記第１の命令を実行した前記中央処理装置から、前記第１の命令に含まれる情報に基づいた指示を受けて、前記第１の部分命令列を前記第１のバッファに蓄積し、前記第２の命令列の所在と、前記第３の部分命令列を前記第３のバッファに蓄積することが特定される情報が含まれる第２の命令が前記主記憶装置に格納されており、前記第２の命令を実行した前記中央処理装置から、前記第２の命令に含まれる情報に基づいた指示を受けて、前記第３の部分命令列を前記第３のバッファに蓄積する
ことを特徴とする命令供給装置。
前記命令供給装置は、さらに、
前記主記憶装置に格納されている命令列を前記中央処理装置に供給する際に、
順次蓄積する第４のバッファを備え、
前記選択手段は、
前記中央処理装置に繰り返し供給する場合を除いて、前記第４のバッファに蓄積されている命令列を、順次、前記中央処理装置に供給する
ことを特徴とする請求項１に記載の命令供給装置。
前記命令供給装置は、
前記第１の命令列および前記第２の命令列を前記中央処理装置に繰り返し供給する場合を除いて、前記主記憶装置に格納されている命令列を前記中央処理装置に供給する場合には、順次、前記第２のバッファに蓄積する
ことを特徴とする請求項１に記載の命令供給装置。
主記憶装置から読み出した命令を中央処理装置に供給する命令供給装置であって、
前記主記憶装置に格納されている命令列のうち、前記中央処理装置に繰り返し供給される第１の命令列を前記中央処理装置に再度供給する前に、前記第１の命令列の先頭部分である第１の部分命令列を蓄積する第１のバッファと、
前記第１の命令列を前記中央処理装置に繰り返し供給する際に、前記第１のバッファに蓄積されている前記第１の部分命令列を前記中央処理装置に供給しながら、前記第１の部分命令列に後続する第２の部分命令列を蓄積する第２のバッファと、
前記第１の部分命令列の全てを前記中央処理装置に供給すると、前記第２のバッファに蓄積されている第２の部分命令列から、前記第１の部分命令列の後続命令を前記中央処理装置に供給する選択手段と
を備え、
前記第１の命令列を前記中央処理装置に繰り返し供給する場合を除いて、前記主記憶装置に格納されている命令列を前記中央処理装置に供給する場合には、順次、前記第２のバッファに蓄積し、
前記第２のバッファに蓄積されている第２の部分命令列を前記中央処理装置に供給している間は、前記第２の部分命令列を前記中央処理装置に供給することによって前記第２のバッファに生じた空き容量が所定の容量を超えるまでは、前記第２の部分命令列の後続命令を前記第２のバッファに蓄積しない
ことを特徴とする命令供給装置。
前記命令供給装置は、さらに、
前記所定の容量を保持するレジスタを備え、
前記中央処理装置からの指示に応じて、前記所定の容量が設定されて前記レジスタに保持される
ことを特徴とする請求項４に記載の命令供給装置。
第１のバッファと第２のバッファと第３のバッファとを備えて主記憶装置から読み出した命令を中央処理装置に供給する命令供給装置を制御する命令供給制御方法であって、
前記主記憶装置に格納されている命令列のうち、前記中央処理装置に繰り返し供給される第１の命令列を前記中央処理装置に再度供給する前に、前記第１の命令列の先頭部分である第１の部分命令列を前記第１のバッファに蓄積し、
前記中央処理装置に繰り返し供給される第２の命令列を前記中央処理装置に再度供給する前に、前記第２の命令列の先頭部分である第３の部分命令列を前記第３のバッファに蓄積し、
前記第１の命令列を前記中央処理装置に繰り返し供給する際に、前記第１のバッファに蓄積されている前記第１の部分命令列を前記中央処理装置に供給しながら、前記第１の部分命令列に後続する第２の部分命令列を前記第２のバッファに蓄積し、
前記第１の部分命令列の全てを前記中央処理装置に供給すると、前記第２のバッファに蓄積されている第２の部分命令列から、前記第１の部分命令列の後続命令を前記中央処理装置に供給し、
前記第２の命令列を前記中央処理装置に繰り返し供給する際に、前記第３のバッファに蓄積されている前記第３の部分命令列を前記中央処理装置に供給しながら、前記第３の部分命令列に後続する第４の部分命令列を前記第２のバッファに蓄積し、
前記第３の部分命令列の全てを前記中央処理装置に供給すると、前記第２のバッファに蓄積されている第４の部分命令列から、前記第３の部分命令列の後続命令を前記中央処理装置に供給し、
前記第１の命令列の所在と、前記第１の部分命令列を前記第１のバッファに蓄積することが特定される情報が含まれる第１の命令が前記主記憶装置に格納されており、前記第１の命令を実行した前記中央処理装置から、前記第１の命令に含まれる情報に基づいた指示を受けて、前記第１の部分命令列を前記第１のバッファに蓄積し、
前記第２の命令列の所在と、前記第３の部分命令列を前記第３のバッファに蓄積することが特定される情報が含まれる第２の命令が前記主記憶装置に格納されており、前記第２の命令を実行した前記中央処理装置から、前記第２の命令に含まれる情報に基づいた指示を受けて、前記第３の部分命令列を前記第３のバッファに蓄積する
ことを特徴とする命令供給制御方法。