JPH01142942A - レジスタ退避方式 - Google Patents

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中央処理装置の動作に
関するものである。より詳細には、中央処理装置の特定
の動作において、レジスタの内容□を主記憶装置へ退避
動作を実行する際の新規な方式に関するものである。

従来の技術 一般に、情報処理装置における中央処理装置に右いては
、サブルーチンコールを実行するに先立って、そのサブ
ルーチン上で使用するレジスタの値をメインルーチンへ
の復帰時に再現するために、そのレジスタの内容を主記
憶装置へ退避して保存していた。

このような動作を指示する典型的なプログラムリストと
しては、以下のようなものがある。

ｐｕｓｈｍ　　　ｒｅｇ−１ｉｓｔ ｃａｌｌ　　　　Ａｄｄｒｅｓｓ ここで、ｐｕｓｈｍは、所定のレジスタのリスト（以下
、ｒｅｇ−１ｉｓｔと記載する）によって指示された複
数のレジスタの内容を、スタックポインタから読み出さ
れた主記憶装置内のアドレスに退避する命令である（以
下、レジスタ退避命令と記載する）。

第６図は、上述のような動作を説明するブロック図であ
る。

第６図を参照して、レジスタ退避命令を実行する際に実
行される汎用レジスタ　（以下、ＲＥＧＳと記す）６０
５から主記憶装置（以下、ＭＳと記す）６０４への退避
動作を説明する。

まず、ＲＥＧＳ６０５に格納された退避命令が、命令解
読部（以下、ＩＤＵと記載する）６０１によりデコード
される。尚、この場合、ＩＤＵ６０１は次の命令を先取
りは行わない。

命令実行部（以下、ＥＸＵと記載する）６０２は、Ｉ　
Ｄ　Ｕ２Ｏ５のからの情報により、命令がレジスタ退避
命令であることを認知し、スタックポインタで示されて
いるアドレスにＲＥＧＳ６０５の内容を書込むように主
記憶装置制御部（以下、ＢＣＵと記載する）６０３に指
示する。そして、Ｂ　ＣＵ２Ｏ５はＲＥＧＳ６０５の内
容をＭＳ６０４へ書込む。

更に、実際には、これらのレジスタ退避命令の実行終了
後に、次のサブルーチンコール命令をデコードしその実
行を開始する。

発明が解決使用とする問題点 ところで、第７図（Ｉ）、（ｎ）、（ＩＩＩ）は、上述
のような情報処理装置の動作を模式的に示す図である。

第７図（Ｉ）は、レジスタ退避命令の実行を表しており
、第６図において示したように、情報処理装置の各要素
（ＩＤＵ、ＥＸＵＸＢＣＵＳＭＳ）の処理実行への関与
を表している。

また、第７図（ＩＩ）は、サブルーチンコール命令の実
行についての各要素の関与を表している。

更に、第７図、（■）は、異なるサブルーチンコール命
令の実行についての各要素の関与を表している。

即ち、ザブルーチンの処理内容によって、情報処理装置
の各要素は使用される場合とされない場合とがある。こ
の点、前述した従来の退避方式では、レジスタ退避命令
とサブルーチンコール命令とが組合わさった場合、レジ
スタ退避命令と次のサブルーチンコール命令とは有機的
に連携していないことがわかる。

即ち、レジスタ退避命令が実行されると、主記憶装置に
レジスタの退避が完全に終了するまでは次のサブルーチ
ンコール命令が実行できないが、従来の退避方式では、
サブルーチンにおけるレジスタの使用の有無に関わらず
、常にレジスタの全内容を退避してからサブルーチンの
実行が開始されている。従って、メインルーチンへの復
帰の際は、全てのレジスタの内容をも復帰する必要があ
る。このために、サブルーチンを使用したプログラムで
は、必要以上に実行時間が非常に長くなるという欠点が
あった。

問題点を解決するための手段 即ち、本発明に従い、サブルーチンの実行時にレジスタ
の内容を主記憶装置内の所定のアドレスに退避する動作
を行う情報処理装置のレジスタ退避方式において、サブ
ルーチンの実行時に内容を退避すべきレジスタであるこ
とを表示する第１のフラグと、該レジスタの内容が既に
退避されているか否かを表示する第２のフラグとを前記
レジスタの各々が備え、サブルーチンへの動作移行を含
む命令が入力された際に、まず前記第１フラグにそのレ
ジスタが内容を退避すべきものであることをセットし、
サブルーチン内であるレジスタを使用する際に前記第２
フラグを参照して、該レジスタの内容がまだ退避されて
いない場合に該レジスタの内容の退避動作を実行するこ
とを特徴とするレジスタ退避方式が提供される。

作用 本発明のレジスタ退避方式は、転送装置により主記憶装
置に転送すべきレジスタであることを示す第１のフラグ
と、主記憶装置に転送が済んだレジスタであることを示
す第２のフラグとを備え、前記転送装置を起動するレジ
スタ退避命令が、退避すべきレジスタを指示したときに
、前記転送装置により前記第１のフラグおよび、前記第
２のフラグの該当するｂｉｔをセットし、以降の命令に
おいて前記レジスタを参照する場合に、前記第１のフラ
グの該当するレジスタ番号の部分を参照して、前記主記
憶装置に退避するべきかどうかを判定し、前記第２のフ
ラグの該当するレジスタ番号の部分を参照して、まだ前
記主記憶装置に退避されていないときに初めてレジスタ
を前記主記憶装置に退避するために転送装置を起動する
ことを主要な特徴としている。

即ち、従来のレジスタ退避命令とサブルーチンコール命
令の組合わせでは、汎用レジスタの退避が終了しなけれ
ば次のサブルーチンコール命令の実行ができなかった。

これに対して、本発明では、サブルーチンコール命令に
対して退避するレジスタのリストをあたえ、サブルーチ
ン内の命令が、レジスタを更新しない場合や、退避レジ
スタのリストにないレジスタを用いる場合は、レジスタ
の退避を行わず、退避レジスタのリストにあるレジスタ
を更新する場合で、かつまだ退避していないレジスタの
場合は、その命令を実行する前にレジスタの退避を行う
。

以下に図面を参照して本発明をより具体的に詳述するが
、以下に開示するものは本発明の一実施例に過ぎず、本
発明の技術的範囲を何ら限定するものではない。

実施例 第１図は、本発明のレジスタ退避方式を実現する際の情
報処理装置の構成を模式的に示すブロック図である。

第１図に示す情報処理装置は、人力された命令を解読す
る命令解読部（以下、ＩＤＵと記す）１０１と、バス１
０３を介してこのＩＤＵＩＯＩ　と接続された命令解読
部から得られた情報により命令を実行に移す命令実行部
（以下、ＥＸＵと記す）１０２とを中心に構成されてい
る。

Ｅ　Ｘ　Ｕ２Ｏ５には、実行結果を主記憶装置（以下、
ＭＳと記す）１０６に格納するための主記憶装置制御部
（以下、ＢＣＵと記す）に接続されている。

また、この情報処理装置は、汎用のレジスタ群（以下、
ＲＥＧＳと記す）１０８を備えており、これらの構成は
、基本的には第６図に示した従来の装置と同じ構成であ
る。

更に、本実施例の情報処理装置は、レジスタの退避を制
御するレジスタ退避制御装置（以下、５ＴＣＵと記す）
１０９と、レジスタが内容を退避すべきものであるか否
かを表示する退避指示フラグ（以下、５ＴＣＲと記す）
１１１と、レジスタの内容が既に退避しているか否かを
表示する退避済み表示レジスタ（以下、５ＴＥＲと記す
）１１２とを備えている。

第２図は、本発明の実施例における汎用レジスタの構成
を示す図である。

第２図に示すように、この情報処理装置における汎用レ
ジスタ２０１は、そのレジスタが退避するか否かを示す
、５ＴＣＲの１ｂｉｔを構成しているフラグ２０２と、
そのレジスタが退避済みか否かを示す、５ＴＥＲの１ｂ
ｉｔを構成しているフラグ２０３とを備えている。

以下に、上述のような構成の装置における本発明に従う
レジスタ退避方式の実行を、パイプライン方式による先
行制御方式を採用した場合について説明する。尚、この
動作方式においては、ＩＤＵＩＯＩ　、ＥＸＵ１０２並
びにＢＣＵ１０４の３つのステージからなり、それぞれ
が並行処理を行うことができるものとする。また、また
汎用レジスタは、レジスタ０　（以下、ＲＯと記す）か
らレジスタ３１（以下、Ｒ３１と記す）の３２本の汎用
レジスタから構成され、更に、前述のように、１つの汎
用レジスタに対して、第１並びに第２のフラグ２０２．
２０３が、それぞれ５ＴＣＲと５ＴＥＲの１ビツトを構
成している。即ち、５ＴＣＲと５ＴＥＲは３２ビツトの
大きさからなるレジスタで、３２本の汎用レジスタに対
しては、汎用レジスタＲＯに対して５ＴＣＲＳＳＴＥＲ
のｂｉｔＱ、Ｒ１に対してＳＴＣＲと５ＴＥＲのｂｉｔ
ｌと対応している。

第３図は、本実施例における主記憶装置に退避されたレ
ジスタの構成図である。

本実施例では、サブルーチンコール命令の実行と複数の
レジスタの主記憶装置上への退避がともなうときに、サ
ブルーチンコール命令に退避するレジスタのリストを与
え、サブルーチン内の命令がレジスタを更新しない場合
は、レジスタの退避を行わず、レジスタの更新される場
合で、そのレジスタが退避するレジスタのリストにある
場合で、かつまだ退避していないレジスタの場合は、そ
の命令を実行する前にレジスタの退避を行う命令につい
て説明する。以下、この命令をレジスタ退避付きサブル
ーチンコール命令とする。

第４図は、本発明の実施例における命令の形式レジスタ
退避付きサブルーチンコール命令は、第４図に示すよう
に命令コード４０１　と退避レジスタのリスト４０２と
オペランド４０３に分離する。

まず第１図において、レジスタ退避付きサブルーチンコ
ール命令の過程を説明する。

ＩＤＵＩＯＩは、レジスタ退避付きサブルーチンコール
命令を、デコードするＳ　Ｔ　ＣＵ２Ｏ５に退避レジス
タのリストを送り、ＥＸＵ１０２にサブルーチンコール
の実行を指示する。

サブルーチンコール命令では、まず始めに戻り番地をス
タックに退避し、汎用レジスタと５ＴＣＲと５ＴＥＲの
、退避する領域を確保するためにスタックを進める。次
に、フレームポインタをスタックに退避し、現在のスタ
ックの値をフレームポインタに転送する。以後フレーム
ポインタを基準とし、汎用レジスタの退避を行う。

次にＩＤＵは、次の命令デコードを先取りする。

退避レジスタのリストを受は取ったＳ　Ｔ　Ｃ０１０９
は、５ＴＣＲＩＩＩ　とＳ　Ｔ　Ｅ　Ｒ１１２に、退避
レジスタのリストをセットする。すなわち、退避するレ
ジスタに対応するｂｉｔを”　１”にセットする。

次にＩＤＵＩＯＩに解読された命令が、レジスタを使用
しない場合や、レジスタの更新を行わない場合は、ＩＤ
ＵＩＯＩは、Ｓ　Ｔ　ＣＵ２Ｏ５に対して何も行わない
。ＩＤＵＩＯＩが命令を解読した結果が、レジスタの更
新をともなう場合は、ＩＤＵＩＯＩは５ＴＣＵ１０９に
対して更新するレジスタ番号を知らせる。５ＴＣＵ１０
９は、ＩＤＵＩＯＩから受は取ったレジスタ番号から、
退避を行わなければならないレジスタかどうかを、フラ
グを参照して判定する。すなわち、汎用レジスタ番号に
対応する５ＴＣＲＩＩＩのｂｉｔが”１”のとき退避を
行うレジスタと判定し、ＩＩ　Ｏ１１のときは何も行わ
ない。

次にＳ　Ｔ　ＣＵ２Ｏ５は、退避を行うレジスタと判定
したレジスタ番号に対して、５ＴＥＲ１１２を参照して
すでにレジスタが、退避されているかを調べる。すなわ
ち、汎用レジスタ番号に対応するＳＴ　Ｅ　Ｒ１１２の
ｂｉｔが＃１”のときレジスタの退避をフレームポイン
タを参照して行う、パ０”のときは何も行わない。

レジスタ退避付きサブルーチンコール命令により、サブ
ルーチンに実行を移したのちに、そのサブルーチン内に
レジスタ退避付きサブルーチンコール命令が、ある場合
は５ＴＥＲに示されたまだ退避していないレジスタと５
ＴＣＲと５ＴＥＲとを退避する。

第５図は、本発明の実施例におけるタイミング図である
。

第５図は、本実施例のタイミングチャートである。■は
、レジスタ退避付きサブルーチンコール命令の実行を表
して“いる。■は、レジスタの退避を必要としない命令
の実行を表している。■は、レジスタの退避を必要な命
令の実行を、表している。この図かられかるように命令
の実行を高速に行うことが出来ることがわかる。

実施例２ 次に、本発明の他の態様について具体的に説明する。

前述の第一実施例では、複数のレジスタの退避を伴うレ
ジスタ退避付きサブルーチンコール命令について説明を
行ったが、この方法は、並行動作可能なプログラムの単
位（以下、タスクと記す）の、並行副動作のためのタス
ク切り換えの場合にも用いることが出来る。

即ち、タスク切り換えでは、現在実行中のタスクの中断
を行う場合、中断したときの状態を保持するためにその
ときのレジスタの値を主記憶装置に退避する。従って、
この場合のレジスタの退避にも、切り換え後のタスクを
サブルーチンと見做すことによって、前述の第一実施例
の方式を適用することができる。

発明の効果 以上の説明のように、本発明に従うレジスタ退避方式に
よれば、複数のレジスタを有する中央処理装置において
、複数のレジスタの退避をともなうサブルーチンコール
命令のレジスタの退避を遅らせ、次の命令を先に実行し
、退避するレジスタの値が更新する必要が生じた場合に
、そのレジスタの値を主記憶装置へ退避を行い、サブル
ーチンの実行時間を短縮できることが出来る。また、退
避が不用なレジスタの主記憶への退避を抑制し、サブル
ーチン実行時間を短縮できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のレジスタ退避方式を実現する中央処
理装置の構成を模式的に示すブロック図であり、 第２図は、第１図に示す中央処理装置内の汎用レジスタ
の構成を示す図であり、 第３図は、第１図に示した装置において、主記憶装置に
退避されたレジスタの構成を説明する図であり、 第４図は、本発明の実施例における命令の形式％式％ 第５図は、本発明の実施例におけるタイミング図であり
、 第６図は、従来のレジスタ退避方式における中央処理装
置の構成を示すブロック図であり、第７図（Ｉ）、（ｎ
）、（ＩＩＩ）は、第６図に示した従来の方式における
レジスタ退避時の動作をそれぞれ模式的に示す図である
。 〔主な参照番号〕 １０１．６０１　　・・・命令解読部（ＩＤＵ）、１０
２．６０２　−−−命令実行部（ＥＸＵ）、１０４．６
０３　　・・・主記憶装置制御部（ＢＣＵ）、１０６．
６０４　　・・・主記憶装置（ＭＳ）、１０８．６０５
　　・・・汎用レジスタ　（ＲＥＧＳ）、１０９　　・
・・レジスタ退避制御装置（ＳＴＣＵ）、１１１　　・
・・退避指示フラグ（ＳＴＣＲ）、１１２　　・・・退
避済み表示レジスタ（ＳＴＥＲ）、２０１　　・・・汎
用レジスタ、 ２０２　　・・・、２０３　フラグ、 ４０１　　・　・　・命令コード、 ４０２　　・　・　・リスト、 ４０３　　・・・オペランド

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. サブルーチンの実行時にレジスタの内容を主記憶装置内
   の所定のアドレスに退避する動作を行う情報処理装置の
   レジスタ退避方式において、サブルーチンの実行時に内
   容を退避すべきレジスタであることを表示する第１のフ
   ラグと、該レジスタの内容が既に退避されているか否か
   を表示する第２のフラグとを前記レジスタの各々が備え
   、サブルーチンへの動作移行を含む命令が入力された際
   に、まず前記第１フラグにそのレジスタが内容を退避す
   べきものであることをセットし、サブルーチン内である
   レジスタを使用する際に前記第２フラグを参照して、該
   レジスタの内容がまだ退避されていない場合に該レジス
   タの内容の退避動作を実行することを特徴とするレジス
   タ退避方式。