JPH01126732A

JPH01126732A - 情報処理装置

Info

Publication number: JPH01126732A
Application number: JP62286065A
Authority: JP
Inventors: Kozo Kimura; 浩三木村; Toshimichi Matsuzaki; 敏道松崎; Tokuzo Kiyohara; 督三清原
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1987-11-12
Filing date: 1987-11-12
Publication date: 1989-05-18
Anticipated expiration: 2010-06-28
Also published as: JPH0760387B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は情報処理装置における分岐命令の高速化に間す
るものである。

従来の技術従来の情報処理装置は、実行中の命令のアドレスを保持
するプログラムカウンタ（以下、ＰＣと省略）を持って
おり、ＰＣで保持されるアドレスより主記憶の命令を読
み込み、命令の実行を行う。

第４図はこの従来の情報処理装置を示すブロック図であ
り、１８は命令およびデータを格納する主記憶部、１９
は主記憶部１８から情報処理装置内部に命令を読みこむ
命令読みこみ部、２０は読みこんだ命令を解読してコマ
ンドを生成する命令解読部、２１は現在実行している命
令のアドレスを示すプログラムカウンタ（ＰＣ）、２２
はコマンドを実行する実行部である。

以上のように構成された従来の装置においては、命令読
みこみ部１９が、指定されたアドレスについて、主記憶
部１８より命令を読みこむ。命令解読部２０は読みこん
だ命令を解読し、実行部２２にコマンドを発行する。実
行部２２は受取ったコマンドを実行し、命令が終了する
とＰＣ２１を更新する。

発明が解決しようとする問題点しかしながら上記のような構成では、分岐命令も実行部
２２で処理させているので、次のような問題点を有して
いた。

（１）命令読みこみ部１９および命令解読部２０内の既
に読みこんだ命令を無効化しなければならない。

（２）分岐命令実行以前に分岐先命令のアドレスおよび
分岐先命令を準備しないので、分岐成立時の命令実行開
始が遅れる。

（３）分岐命令より先に解読された命令の処理が終わる
まで分岐命令が処理できない。

（４）実行部２２で条件付分岐命令の条件判定を処理す
るため、条件付分岐命令の処理時間が増加する。

本発明はかかる点に鑑み、分岐命令を高速に実行する情
報処理装置を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段本発明は分岐命令を処理する命令解読部と、読みだした
命令を格納する命令バッファと、アドレス計算を行う加
算器と、先読み命令のアドレスを格納する命令先読みカ
ウンタと、解読中の命令のアドレスを格納する命令解読
カウンタと、分岐命令処理時に分岐先命令のアドレスを
格納する分岐用命令先読みレジスタと、分岐命令処理時
に分岐先命令のアドレスを格納する分岐用命令解読レジ
スタと、分岐命令処理時に分岐先命令を格納する分岐用
命令バッファを備えた装置である。

作用本発明は前記した構成により、命令解読部が条件付分岐
命令を解読すると、実行部とは独立かつ並列に分岐先命
令のアドレスを算出し、分岐先命令を高速に準備する。

分岐命令より先に解読された命令の終了まで動作を停止
し、分岐成立の有無の確定を待つ。演算結果フラグ確定
と同時に命令解読部は分岐成立の有無を判断し、成立時
には既に準備されている分岐先命令の解読を始め、同時
に既に解読されている分岐命令に後続する命令を無効化
する。不成立時には既に解読されている分岐命令に後続
する命令を引き続いて実行する。

実施例第１図は本発明の一実施例における情報処理装置の構成
を示すブロック図である。第１図において、１は実行す
べき命令が格納されており高速に命令を読みだすことの
可能な命令用のキャッシュ、２は先行的に命令を読み込
むためのアドレスを保持し、先読みした命令のバイト数
分カウントアツプする機能を持つ命令先読みカウンタ、
３は分岐命令の解読後演算される分岐先アドレスを一時
的に保持する分岐用命令先読みレジスタ、４は読みださ
れた命令をキューイングするＦＩＦＯ形式の命令バッフ
ァ、５は分岐命令の解読後読みだされた分岐先命令を一
時的に保持する分岐用命令バッファ、６は読み込んだ命
令を解読し実行部のコマンドを生成する命令解読部、７
は命令解読部６が発行した実行コマンドをキューイング
するＦＴＦＯ形式の実行コマンドバッファ、８は人力さ
れた実行コマンドを処理する実行部、９は次に命令解読
部６で解読する命令のアドレスを保持し、解読した命令
のバイト数分カウントアツプする機能を持つ命令解読カ
ウンタ、１０は分岐命令の解読後演算される分岐先アド
レスを一時的に保持する分岐用命令解読レジスタ、１１
は実行部８および命令解読部６に存在する命令に対応す
るアドレスをキューイングするＦＩＦＯ形式のプログラ
ムカウンタバッファ、１２は命令解読カウンタ９のアド
レスとディスプレースメントを加算する加算器、１３は
命令先読みカウンタ２の入力を選択するセレクタ、１４
はキャシュ１の入力を選択するセレクタ、１５は命令解
読部６の入力を選択するセレクタ、１６は命令解読カウ
ンタ９の入力を選択するセレクタ、１７は加算器１２の
入力を選択するセレクタである。

第２図は本発明における条件付分岐命令の分岐成立時の
動作を示すタイミングチャート図である。

第３図は本発明における条件付分岐命令の分岐不成立時
の動作を示すタイミングチャート図である。

第２図、第３図においてＡＯは条件付分岐命令（Ｂｃｃ
）より先に解読された命令、Ｂｃｃは条件付分岐命令、
ＡＩは条件付分岐命令（Ｂｃｃ）に後続する命令、Ａ２
はＡ１に後続する命令、ＢＯは分岐先の命令である。

以上のように構成されたこの実施例の情報処理装置につ
いて、最初に分岐をしない通常動作を説明する。

（１）命令先読みカウンタ２に格納されているアドレス
によりキャッシュ１から命令を読出し、命令バッファ４
に格納する。　（以後、命令先読み動作と呼ぶ。）（２）命令先読みカウンタ２は命令バッファ４に格納し
た命令のバイト数分だけアドレスをカウントアツプした
後、そのアドレスを保持する。

（３）命令解読部６は命令バッファ４の底の命令をセレ
クタ１５を通して取り出し、解読する。

（４）命令解読部６は解読後、実行コマンドバッファ７
にコマンドを格納すると同時に、命令解読カウンタ９は
命令解読部６で解読した命令のバイト数分だけアドレス
をカウントアツプした後、そのアドレスを保持する。

（５）命令解読部６が命令の最終語を解読中には、命令
解読カウンタ９は次に解読すべき命令の先頭アドレスに
セットされる。

（６）命令解読部６はｌ命令解読後、命令解読カウンタ
９に準備された次に解読すべき命令の先頭アドレスをセ
レクタ１７を通してプログラムカウンタバッファ１１に
格納する。

（７）実行部８は、前実行コマンドの処理が終了すると
、実行コマンドバッファ７の底のコマンドを取り出し、
実行する。現在実行中の命令のアドレスはプログラムカ
ウンタバッファ１１の底に格納されている。

（８）実行部８は読みこんだコマンドを実行し、１命令
が実行終了するとプログラムカウンタバッファ１１の底
のアドレスを廃棄する。

次に条件付分岐命令の分岐成立時の動作を第２図を用い
て説明する。

（１）〜（３）は分岐をしない通常動作と同じである。

（４）命令解読部６はサイクルＣ２で、条件付分岐命令
Ｂｃｃを解読すると命令先読み動作を停止させる。命令
バッファ４の底にはＡ２が準備された状態で停止する。

（５）命令解読部６はサイクルＣ３で、条件付分岐命令
Ｂｃｃに後続する命令ＡＩを読みこみ解読を始め（６）
加算器１２はサイクルＣ３で、命令バッファ４内に格納
されている分岐命令に付属するディスプレースメントと
命令解読カウンタ９に格納された分岐命令のアドレスと
をセレクタ１５とセレクタ１７とを通して加算し、分岐
先アドレスを生成する。

その後、命令解読カウンタ９は解読した命令のバイト数
分だけアドレスをカウントアツプした後、そのアドレス
を保持する。

（７）同サイクルで生成された分岐先アドレスは゛　分
岐用命令先読みレジスタ３に格納されると同時に、分岐
用命令解読レジスタＩＯにも格納される。

命令先読みカウンタ２および命令解読カウンタ９には分
岐先命令８０のアドレスは格納されない。

（８）サイクルＣ４で、命令解読部６は分岐用命令先読
みレジスタ３の分岐先命令ＢＯのアドレスをセレクタ１
４を通して出力し、キャッシュ１から分岐先命令ＢＯを
読出して、分岐用命令バッファ５に格納する。命令バッ
ファ４には分岐先命令ＢＯを格納しない。

（９）サイクルＣ４の最終では、命令先読みカウンタ２
には、命令バッファ４に格納されている命令の次に読み
こむ命令のアドレスが格納されている。

分岐用命令先読みレジスタ３には、分岐先命令ＢＯのア
ドレスが格納されている。命令解読カウンタ９には、分
岐命令に後続する命令ＡＩのアドレスが格納されている
。分岐用命令解読レジスタ１０には、分岐先命令ＢＯの
アドレスが格納されている。

命令バッファ４の底には、分岐命令に後続する命令Ａ２
が格納されている。分岐用命令バッファ５には、分岐先
命令ＢＯが格納されている。

（１０）分岐成立、不成立それぞれ確定後に実行される
べき命令（Ａ２．ＢＯ）およびアドレスを準備した後、
分岐命令より先に解読された命令ＡＯの実行部８におけ
る条件フラグの確定を待ち、実行部８以外の動作を停止
する。

（１１）サイクルＣ５で、実行部８においてフラグ確定
後、命令解読部６は条件付分岐命令Ｒｃｃの条件が成立
したかどうかを判断する。

（１２）分岐が成立の場合、同サイクルで命令解読部６
はセレクタ１５を分岐用命令バッファ５側に切り換え、
バッファ５に格納されている分岐先命令ＢＯをセレクタ
１５を通して読みこむ。

（１３）命令解読部６は命令バッファ４を初期化する。

（１４）命令解読部６はセレクタ１３を分岐用命令先読
みレジスタ３側に切り換え、レジスタ３に格納されてい
る分岐先命令ＢＯの先頭アドレスをセレクタ１３を通し
て命令先読みカウンタ２に書き込む。

（１５）命令解読部６はセレクタ１６およびセレクタ１
７を分岐用命令解読レジスタ３側に切り換え、レジスタ
１０に格納されている分岐先命令ＢＯの先頭アドレスを
セレクタ１６を通して命令解読カウンタ９に書き込むと
同時に、セレクタ１７を通してプログラムカウンタバッ
ファ１１内の分岐命令のアドレスにオーバーライドする
。

（１６）命令解読部６は命令先読み動作を再開し、分岐
先命令ＢＯを解読する。

（１７）命令解読部６は解読済の命令Ａ１を無効化する
。

（１８）命令解読部６は解読後、実行コマンドバッファ
７にコマンドを格納する。

（１９）実行部８は、実行コマンドバッファ７の底のコ
マンドを取り出し、実行する。現在実行中の命令のアド
レスはプログラムカウンタバッファ１１の底に格納され
ている。

（２０）実行部８は読みこんだコマンドを実行し、１命
令が実行終了するとプログラムカウンタバッファ１１の
底のアドレスを廃棄する。

次に条件付分岐命令の分岐不成立時の動作を第３図を用
いて説明する。

（１）〜（１１）は条件付分岐命令の条件成立時の動作
と同じである。

（１２）分岐が不成立の場合、サイクルＣ５で命令解読
部６はセレクタ１５を命令バッファ４側に切り換え、バ
ッファ４に格納されている分岐命令に後続する命令Ａ２
をセレクタ１５を通して読みこむ。

（１３）命令解読部６はセレクタ１３、セレクタ１４、
セレクタ１５、セレクタ１６およびセレクタ１７を分岐
をしない通常動作と同じように切り換える。

（１４）命令解読カウンタ９に格納されている分岐命令
に後続する命令Ａ２の先頭アドレスをセレクタ１７を通
してプログラムカウンタバッファ１１内に既に格納され
ている分岐命令のアドレスにオーバーライドする。

（１５）命令解読部６は分岐命令に後続する命令Ａ２を
解読する。

（１６）命令解読部６は解読済の命令ＡＩを次のステー
ジに流す。

（１７）命令解読部６は解読後、実行コマンドバッファ
７にコマンドを格納する。

（１８）実行部８は、実行コマンドバッファ７の底のコ
マンドを取り出し、実行する。現在実行中の命令のアド
レスはプログラムカウンタバッファ１１の底に格納され
ている。

（１９）実行部６は読みこんだコマンドを実行し、１命
令が実行終了するとプログラムカウンタバッファ１１の
底のアドレスを廃棄する。

第２図について以下補足説明する。命令解読部は分岐命
令（Ｂｃｃ）を解読後、実効アドレス計算を行うと、直
ちに分岐先の命令の読みこみを行い分岐先命令ＢＯを準
備し、現在実行中の命令ＡＯの終了を待つ。命令ＡＯが
終了しフラグが確定すると分岐が成立し、分岐先命令Ｂ
Ｏが直ちに解読ステージに流される。解読ステージにて
待ち状態に置かれていた分岐命令に後続する命令Ａ１は
無効化される。　（斜線は無効化された命令およびコマ
ンド）第３図について以下補足説明する。命令解読部は
分岐命令（Ｂｃｃ）を解読後、実効アドレス計算を行う
と、直ちに分岐先の命令の読みこみを行い分岐先命令Ｂ
Ｏを準備し、現在実行中の命令ＡＯの終了を待つ。命令
ＡＯが終了しフラグが確定すると分岐が不成立となり、
既に準備されている分岐命令に後続する命令Ａ２が直ち
に解読ステージに流される。当然命令ＡＩは次のステー
ジへ流される。

なお、この実施例において命令バッファ３、実行コマン
ドバッファ５、プログラムカウンタバッファ８は複数段
としたが、１段でも実行可能である。

また、この実施例においてキャツシュヒツトの場合を説
明したが、キャッシュミスヒツトの場合、キャッシュ１
がない場合においても主記憶に対して命令の読みこみ動
作が行なわれるだけで、効果には影響しない。

発明の効果本発明によれば、条件付分岐命令が発生した場合、分岐
命令を実行部へ発行せず命令解読部で処理すること、分
岐先の命令および分岐命令に後続する命令の両方を高速
に実行と独立かつ並列に準備すること、分岐条件が確定
するまで解読動作やコマンド発行を停止することにより
、以下の効果が生まれる。

（１）既に読みこんだ命令のうち、無効化しなければな
らない命令が少ない。

（２）分岐先命令のアドレス計算および分岐先命令の読
みこみを実行部の動作と独立かつ並列に行えるため、高
速に分岐先命令を準備できる。

（３）分岐命令に後続する命令は命令バッファに準備さ
れており、かつ解読済の命令も準備されているため、後
続する命令を高速に実行できる。

（４）実行部のフラグ確定より以前に、分岐先命令およ
び分岐命令に後続する命令が準備されているため、分岐
成立後、直ちに分岐先命令を解読できる。

（５）分岐先命令および分岐命令に後続する命令を準備
後、実行部のフラグ確定まで動作を停止し、また無効化
機構により命令およびコマンドを無効化することにより
、実行コマンドバッファ内および実行部内でのコマンド
キャンセル機構、状態回復機構およびコマンド再実行機
構などを必要としない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における情報処理装置の構成を
示すブロック図、第２図は本発明における条件付分岐命
令の分岐成立時の動作を示すタイミングチャート図、第
３図は本発明における条件付分岐命令の分岐不成立時の
動作を示すタイミングチャート図、第４図は従来の情報
処理装置を示すブロック図である。２・・・命令先読みカウンタ、３・・・分岐用命令先読みレジスタ、４・・−命令バッファ、５・・・分岐用命令バッファ、
６・・・命令解読部、９・・・命令解読カウンタ、ＩＯ
・・・分岐用命令解読レジスタ、１２・・・加算器。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）先読み命令のアドレスを格納する命令先読みカウ
ンタと、先読みする分岐先命令のアドレスを格納する分
岐用命令先読みレジスタと、解読する命令のアドレスを
格納する命令解読カウンタと、解読する分岐先命令のア
ドレスを格納する分岐用命令解読レジスタと、前記命令
先読みカウンタのアドレスにより読み込んだ命令を格納
する命令バッファと、前記分岐用命令先読みレジスタの
分岐先命令のアドレスにより読み込んだ分岐先命令を格
納する分岐用命令バッファと、前記命令解読カウンタに
格納された解読中の命令のアドレスと前記命令バッファ
内のデータとを加算する加算器と、前記命令バッファよ
り条件付分岐命令を取り出して解読後この分岐命令より
先に解読された命令の実行と独立かつ並列して前記加算
器により分岐先アドレスを計算し、結果を前記分岐用命
令先読みレジスタおよび前記分岐用命令解読レジスタに
格納させ、格納した分岐先アドレスにより読みこんだ分
岐先命令を前記分岐用命令バッファに格納し、分岐命令
より先に解読された命令の実行完了まで動作を停止して
演算結果の確定を待つ命令解読部とを備えたことを特徴
とする情報処理装置。
（２）演算結果の確定後分岐成立の有無を判断し、分岐
成立の場合は分岐命令に後続する解読済の命令を無効化
すると同時に分岐用命令バッファに格納された分岐先命
令を解読し、分岐不成立の場合は分岐命令に後続する解
読済の命令を引き続き実行させると同時に命令バッファ
に格納された命令を解読する命令解読部を有することを
特徴とする特許請求の範囲第一項記載の情報処理装置。