JPH01142943A - レジスタ退避・回復方式 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、サブルーチン呼出しに伴うレジスタ内容の
退避・回復処理に好適なレジスタ退避・回復方式に関す
る。

（従来の技術） 一般にデータ処理装置は第３図に示すように構成されて
いる。第３図において、１１は命令を解読して実行する
演算装置、１２は演算装置１１が命令を実行するときに
利用する複数レジスタから成るレジスタ部、１３は各種
ブＯグラム、データ等を格納する記憶装置である。記憶
装置１３には、レジスタ部１２の内容を退避するだめの
スタック領１４１４が確保される。このスタック領域１
４のトップアドレス、即ち次にレジスタ部１２のレジス
タ内容を退避するのに供されるスタック・フレームの先
頭アドレスは、スタック・ポイント・レジスタ（以下、
ＳＰレジスタと称する）１５に設定されるスタック・ポ
インタ（ＳＰ）によって示される。

さて、第３図のデータ処理装置が第４図に示すようにル
ーチンＡの処理状態にあり、演算装置１１がそのための
命令実行をレジスタ部１２（内のレジスタ）を利用して
行なっている状態で、第４図に示すようにサブルーチン
Ｂが呼出された（コールされた）ものとする。この場合
、演算袋Ｗ１１１は、呼出し元（ルーチンＡ）のサブル
ーチン呼出しの前後でのレジスタ部１２の内容の一致を
保証するために、まず呼出されたサブルーチンＢの入口
において、レジスタ部１２（の内容）を記憶装置１３上
に確保されたスタック領域１４に退避するレジスタ退避
処理（セーブ処理）を行なう。このレジスタ退避処理が
終了すると、演算装置１１は第４図に示すように呼出さ
れたサブルーチン８本来の処理を行なう。そして演算装
置１１は、サブルーチンＢの処理（手続き）を終了する
と、呼出し元（ルーチンＡ）へのリターン直前に、先に
ルーチンＢの入口でスタック領域１４に退避しておいた
レジスタ内容をレジスタ部１２に戻してレジスタ部１２
（の内容）を回復するレジスタ回復処理を行なう。

（発明が解決しようとする問題点） 上記したように従来は、プログラムの命令の実行がサブ
ルーチンの呼出しにより一時的に変化する場合、演算装
置は、サブルーチン本来の処理を行なうことで先のルー
チンで利用されたレジスタ部の内容が変化してしまう前
に、このレジスタ部の内容を記憶装置上に確保されたス
タック領域に退避するレジスタ退避処理を行ない、サブ
ルーチンの手続き終了時には、先にスタック領域に退避
しておいてレジスタ内容をレジスタ部に戻ルジスタ回復
処理を行なっていた。このレジスタ退避・回復方式では
、呼出し元にお【プるサブルーチン呼出し前後でのレジ
スタ部内容の一致は保証されるものの、サブルーチン呼
出しを行なわない場合に比べて、レジスタ退避・回復処
理の分だけ余分に時間を要することから、プログラム全
体の処理速度が著しく低下する問題があった。

この発明は上記事情に鑑みてなされたものでその目的は
、サブルーチン呼出しに伴うレジスタ退避・回復処理が
演算装置の命令実行処理と並行して行なえ、もってプロ
グラム全体の処理速度が著しく向上するレジスタ退避・
回復方式を提供することにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） この発明は、演算装置に接続されることにより同装置の
命令実行に利用可能な複数組のレジスタ部と、この複数
のレジスタ部のうちの１組をサブルーチン呼出し時また
はサブルーチンからのリターン時に演算装置に切替え接
続し、上記複数組のレジスタ部のうちサブルーチン呼出
し元のルーチンで演算装置に利用されていたレジスタ部
の内容を、記憶装置上に確保されたスタック領域との間
で退避・回復するレジスタ退避・回復手段とを設けたこ
とを特徴とする。

（作用） 上記の構成によれば、サブルーチン呼出し元のルーチン
で演算＠置に利用されるレジスタ部と、呼出されたサブ
ルーチンで演算装置に利用されるレジスタ部とは異なり
、した、がってレジスタ退避・回復手段が演算装置から
独立にレジスタ退避・回復処理を行なうことにより、演
算装置はレジスタ退避・回復手段のレジスタ回復／退避
処理を持たずに命令実行を行なうことができる。

（実施例） 第１図はこの発明を適用するデータ処理装置の一実施例
を示すブロック構成図である。同図において、２１は命
令を解読して実行する演算装置、２２ａ　、　２２ｂは
演算袋ｇｉ１２１が命令を実行するときに利用する複数
レジスタ（ここではレジスター１〜レジスターｎのｎレ
ジスタ）から成るレジスタ部、２３は各種プログラム、
データ等を格納する記憶装置である。記憶袋Ｗ！２３に
は、レジスタ部２２ａまたは２２ｂの内容（更には後述
するＳＰレジスタ２５に設定されているＳＰ値）を退避
（セーブ）するためのスタック領域２４が確保される。

２５はスタック領域２４のトップアドレス、即ち次にレ
ジスタ部２２ａまたは２２ｂの内容を退避するのに供さ
れるスタック・フレームの先頭アドレスを示すスタック
・ポインタ値（ＳＰ値）が設定されるＳＰレジスタ（ス
タック・ポイント・レジスタ）、２６はサブル−チン呼
出しに伴うレジスタ退避・回復処理を行なうレジスタ退
避・回復装置である。このレジスタ退避・回復装置２６
は、レジスタ部２２ａおよび２２ｂのいずれか一方を演
算装置２１が利用するレジスタ部として演算装置２１に
切替え接続するレジスタ部切替え機能と、レジスタ部２
２ａまたは２２ｂ（ここでは演算装置２１に接続されて
いない側のレジスタ部）とスタック領域２４との間での
レジスタ・　　退避・回復処理を、演算装置２１から独
立に実行するレジスタ退避・回復処理機能とを有してい
る。

次に、第１図の構成の動作を、第２図のサブルーチン呼
出し時の処理の流れを示す図を参照して説明する。なお
、第２図においては、演算装置２１の動作は実線で表わ
され、レジスタ退避・回復装置２６の動作は波線で表わ
されている。

まず、レジスタ部２２ａ　、　２２ｂのうちの例えばレ
ジスタ部２２ａがレジスタ退避・回復装置２６によって
演算装置２１に切替え接続されており、これにより演算
装置２１は、レジスタ部２２ａを利用しながらルーチン
（メインルーチン）Ａの命令を実行しているものとする
。この状態にＪ５いてサブルーチンＢの呼出しが発生す
ると、演算装置２１はレジスタ退避・回復装置２６にサ
ブルーチン呼出しが発生した旨を通知し、レジスタ退避
・回復装置２６から命令実行開始可が通知されるまで待
機状態に入る。

レジスタ退避・回復装置２６は、演算装置２１からのサ
ブルーチン呼出し発生通知を受取ると、演算装置２１に
接続するレジスタ部を、これまで演算装置２１によって
利用されていたレジスタ部２２ａから、これまで演算装
置２１に接続されていなかったレジスタ部２２ｂに切替
え、しかる後に演算装置２１に命令実行開始可を通知す
る。演算装置２１は、レジスタ退避・回復装置２Ｇから
の命令実行開始可通知を受取ると、それまで利用してい
たレジスタ部（ここではレジスタ２２ａ）の内容の退避
処理を行なうことなく、第２図に示すようにサブルーチ
ンＢの命令実行を開始する。

一方、レジスタ退避・回復装置２６は、上記したように
演算装置１ｉ２１への命令実行開始可通知を行なうと、
それまで演口装置２１に接続されていたレジスタ部２２
ａの内容、即ちルーチンＡの処理で演算装置２１に利用
されていたレジスタ部２２ａの内容（およびＳＰレジス
タ２５の示すＳＰ値）を、ＳＰレジスタ２５の指定する
スタック領域２４内位置を＼ら順に退避する退避処理を
、演算装置２１から独立に且つ演算装置２１のサブルー
チン処理（ここではサブルーチンＢの処理）と並行して
実行する。そしてレジスタ退避・回復１ｉ置２６は、以
上の退避処理を終了すると、ＳＰレジスタ２５に設定さ
れているＳＰ値を、次のレジスタ退避先の先頭位置を示
すように更新する。

次に、サブルーチンＢの処理中に、第２図に示すように
サブルーチンＣの呼出しが発生したものとする。この場
合、演算装置２１は前記したサブルーチンＢ呼出し時と
同様に、レジスタ退避・回復装置２６へのサブルーチン
呼出し発生通知を行なって待機状態に入る。演算装置２
１からサブルーチン呼出し発生を通知されたレジスタ退
避・回復装置２６は、演算装置！１２１が利用可能なレ
ジスタをレジスタ部２２ｂからレジスタ部２２ａに切替
え、演算装置２１への命令実行開始可通知を行なった後
、（サブルーチンＢの処理で演算装置２１に利用されて
いた）レジスタ部２２ｂの内容のスタック領域２４への
退避処理を行なう。

一方、演算装置２１はレジスタ退避・回復装置２６から
の命令実行開始可通知を受けると、レジスタ退避・回復
装置２６の動作に無関係にサブルーチンＣの命令実行を
開始する。今、このサブルーチンＣの処理中に、しかも
サブルーチンＣ呼出しに伴うレジスタ退避・回復装置２
６のレジスタ退避処理（レジスタ部２２ｂの内容を退避
する処理）が完了しないうちに、第２図に示すようにサ
ブルーチンＤの呼出しが発生したものとする。この場合
、演算袋Ｗ１２１は前記したようにレジスタ退避・回復
装置２６へのサブルーチン呼出し発生通知を行ない、レ
ジスタ退避・回復装置２６から命令実行開始可通知が与
えられるまで待機状態に入る。一方、レジスタ退避・回
復装Ｗ！２６は、サブルーチンＤの処理で利用すべきレ
ジスタ部２２ｂの内容の退避処理中であり、レジスタ部
２２ａからレジスタ部２２ｂへのレジスタ切替を行なう
ことができないことから、レジスタ切替に入らずに、レ
ジスタ部２２ｂの内容の退避処理を継続する。そして、
この退避処理が完了しレジスタ部２２ｂが利用可能状態
になると、レジスタ３１″ｍ・回復装置２６は演算ｖＡ
置２１が利用可能なレジスタをレジスタ部２２ａからレ
ジスタ部２２ｂに切替へ、演ｉ５Ａ置２１への命令実行
開始可通知を行なう。これにより、待機状態にあった演
算装置２１はサブルーチンＤの命令実行を開始し、命令
実行開始可通知を行なったレジスタ退避・回復装置２６
は（サブルーチンＣの処理で演算装置２１に利用されて
いた）レジスタ部２２ａの内容のスタック領域２４への
退避処理を行なう。

サブルーチンＤの処理が終了し、リターン命令が実行さ
れると、演算装置２１はレジスタ退避・回復装置２６に
リターン発生を通知して待機状態に入る。レジスタ退避
・回復装置２６は、演算５Ａｉ１２１からのリターン発
生通知を受取ると、演算波＠２１が利用可能なレジスタ
をレジスタ部２２ｂからレジスタ部２２ａに切替える。

レジスタ退避・回復装置２Ｇは更に、スタック領域２４
の状態を、サブルーチンＤが呼出された際の状ｌ１ｌ（
言替えれば、サブルーチンＤ呼出しに伴うレジスタ退避
処理を開始する直前の状！！１）に戻し、演算装置２１
に命令実行開始可を通知する。なお、スタック領域２４
の状態をサブルーチンＤが呼出された際の状態に戻す処
理（スタック巻戻し処理）は、ＳＰレジスタ２５に設定
されているＳＰ値を更新することで行なわれるため、短
時間で終了する。

レジスタ退避・回復５Ａ置２６から命令実行開始可を通
知された演算波＠２１は、サブルーチンＣの処理を、サ
ブルーチンＤの呼出し命令の次の命令から再開する。こ
のサブルーチンＣの処理ではレジスタ部２２ａが用いら
れる。一方、レジスタ退避・回復装置２６は、演算装置
２１への命令実行開始可通知を行なうと、ＳＩｉ算装置
２１から独立に且つ演算装置２１の命令実行動作と並行
して、スタック領域２４に退避しておいてレジスタ部２
２ｂの内容をレジスタ部２２ｂに戻すレジスタ回復処理
を行なう。

次に、レジスタ退避・回復装置２６によるレジスタ回復
処理の途中で、第２図に示すようにサブルーチンＥの呼
出しが発生したものとする。この場合、演算装置２１は
レジスタ退避・回復袋ｅ２６へのサブルーチン呼出し発
生通知を行なって待機状態に入る。一方、レジスタ回復
処理中に演算装置２１からサブルーチン呼出し発生を通
知されたレジスタ退避・回復装置２６は、第２図に示す
ようにレジスタ回復処理を放棄し、ＳＰレジスタ２５の
ＳＰ値を更新することにより、スタック領域２４の状態
を同レジスタ回復処理（ここではレジスタ部２２ｂの回
復処理）の開始直前の状態に戻す。以降の動作はサブル
ーチンＤを呼出した場合と同様であり、レジスタ退避・
回復袋＠２６によるレジスタ切替え（ここではレジスタ
部２２ｂへの切替え）並びにレジスタ退避処理（ここで
はレジスタ部２２ａの内容の退避）と、演算装置２１に
よるサブルーチンＥの処理とが行なわれる。

次に、レジスタ退避・回復装置２６による上記のレジス
タ退避処理の途中でサブルーチンＥの処理が終了し、第
２図に示すようにリターン命令が実行されたものとする
。この場合、演算装置２１はレジスタ退避・回復装置２
６にリターン発生を通知して待機状態に入る。レジスタ
退避・回復装置２６は、レジスタ退避処理中に演算装置
２１からのリターン発生通知を受取るとレジスタ退避処
理を放棄し、演算装置２１が利用可能なレジスタをレジ
スタ部２２ｂからレジスタ部２２ａに切替えると共に、
ＳＰレジスタ２５のＳＰ値更新処理によりスタック領域
２４の状態をレジスタ退避処理（ここではレジスタ部２
２ａの退避処理）の開始直前の状態に戻す。

ぞしてレジスタ退避・回復装置２６は、演算装置２１に
命令実行開始可を通知し、しかる後に一度放棄したレジ
スタ部２２ｂの回復処理を改めて開始する。

一方、演算波Ｗ１２１は、レジスタ退避・回復装置２６
からの命令実行開始可通知を受取ると、サブルーチンＣ
の処理を、サブルーチンＥの呼出し命令の次の命令から
再開する。

次に、レジスタ退避・回復装置２６によるレジスタ部２
２ｂの回復処理の途中でサブルーチンＣの処理が終了し
、第２図に示すようにリターン命令が実行されたものと
する。この場合、演算装置２１はレジスタ退避・回復装
置２６にリターン発生を通知して待機状態に入る。レジ
スタ退避・回復装置２６は、レジスタ回復処理途中で演
算装置２１からのリターン発生通知を受取るとレジスタ
回復処理を続け、この処理が終了した後に、演Ｒ＠ｒＩ
Ｉ２１が利用可能なレジスタをレジスタ部２２ａからレ
ジスタ部２２ｂに切替え、演算装置２１に命令実行開始
可を通知する。これにより演算袋＠２１は、サブルーチ
ンＢの処理を、サブルーチンＣの呼出し命令の次の命令
から再開する。一方、レジスタ退避・回復装置２６は、
演算装置２１に命令実行開始可を通知するとレジスタ部
２２ａの回復処理を開始する。この回復処理の完了後に
サブルーチンへＢの処理が終了しリターン命令が実行さ
れると、演痒装置２１はレジスタ退避・回復装置２６に
リターン発生を通知し、このリターン発生通知に応じて
レジスタ退避・回復装置２６がレジスタ切替え（ここで
はレジスタ部２２ｂからレジスタ部２２ａへの切替え）
を行なって命令実行開始可を通知するまで待機状態に入
る。そして演算装置２１は、レジスタ退避・回復装置２
６から命令実行開始可を通知されると、ルーチンＡの処
理を、サブルーチンＢの呼出し命令の次の命令から再開
する。

なお、前記実施例では、レジスタ部をレジスタ部２２ａ
　、　２２ｂの２組用意した場合について説明したが、
３組以上用息することも可能である。例えばレジスタ部
２２ａ　、　２２ｂの他にレジスタ部２２ｃを用意した
場合には、次のような効果を有する。

即ち前記実施例では、レジスタ２２ｂの回復処理の途中
でサブルーチンＥが呼出されると、この回復処理は放棄
されなければならなかったが、サブルーチンＥで利用可
能なレジスタ部を（レジスタ部２２ａでなくて）レジス
タ部２２ｃとすることで、上記の回復処理を中断し、サ
ブルーチンＥからのリターン時にこの回復処理を再開す
ることが可能となる。

［発明の効果］ 以上詳述したようにこの発明によれば、サブルーチン呼
出しに伴うレジスタ退避・回復処理が演算袋・置での命
令実行処理と並行して行なえるので、プログラム全体の
処理速度が著しく向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を適用するデータ処理装置の一実施例
を示すブロック構成図、第２図は第１図の構成における
サブルーチン呼出し時の処理の流れを説明する図、第３
図は従来例を示すブロック構成図、第４図はサブルーチ
ン呼出し時の従来の処理の流れを説明する図である。 ２１・・・演算装置、２２ａ　、　２２ｂ・・・レジス
タ部、２３・・・記憶装置、２４・・・スタックｗＡ域
、２５・・・ＳＰレジスタ（スタック・ポイント・レジ
スタ）、２６・・・レジスタ退避・回復装置。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 命令を解読して実行する演算装置を備えたデータ処理装
   置において、上記演算装置に切替え接続可能な複数組の
   レジスタ部であつて、上記演算装置に接続されることに
   より同装置の命令実行に利用される複数組のレジスタ部
   と、この複数のレジスタ部のうちの１組をサブルーチン
   呼出し時またはサブルーチンからのリターン時に上記演
   算装置に切替え接続し、上記複数組のレジスタ部のうち
   サブルーチン呼出し元のルーチンで上記演算装置に利用
   されていたレジスタ部の内容を、記憶装置上に確保され
   たスタック領域との間で退避・回復するレジスタ退避・
   回復手段とを具備し、上記レジスタ退避・回復手段によ
   るレジスタ回復／退避処理を上記演算装置から独立に行
   なうようにしたことを特徴とするレジスタ退避・回復方
   式。