JPH01183737A - 情報処理装置 - Google Patents

情報処理装置

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JPH01183737A
JPH01183737A JP63007035A JP703588A JPH01183737A JP H01183737 A JPH01183737 A JP H01183737A JP 63007035 A JP63007035 A JP 63007035A JP 703588 A JP703588 A JP 703588A JP H01183737 A JPH01183737 A JP H01183737A
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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、パイプライン処理にお1ノる分岐命令の処
理効率を高め、処理能力の向上を図った情報処理装置に
関する。
(従来の技術) 最近の情報処理装置にあっては、処理速度の向上を図る
ために、パイプライン制御方式が用いられている。この
パイプライン1.1111方式は、命令を実行するまで
の一連の処理をいくつかのステージに分割し、それぞれ
のステージの処理を受は持つ複数の処理回路を並列動作
させることにより、処理速度の高速化を行なう方式であ
る。
第6図は、パイプライン制御方式により命令の実行処理
を行なう情報処1!!!装置の構成を示すブロック図で
ある。
第6図において、情報処理装置は、命令の7エツチ(I
Fステージ)、命令のデコード(IDステージ)、実行
処理(EXステージ)をそれぞれ独立して行なう010
部1と、実行処理しようとする命令を格納するメモリ3
とを有している。
010部1は、命令フェッチユニット(I FU)5、
命令デコードユニット(IDLI)7、実行ユニット(
EXtJ)9を備えている。
IFLI5は、メモリ3から読出された命令コードをフ
ェッチして格納し、格納された命令コードをIDU7に
与えるものであり、フェッチされた複数の命令コードを
格納する命令バッフ?(図示せず)を有している。IF
U5は、このフェッチ動作を1サイクルで行なうものと
する。
IDtJ7はIFLI5から与えられる命令コードをデ
コードし、デコードされた命令コードをEXU9に与え
るものである。IDU7は、このデコード動作を1サイ
クルで行なうものとする。    −EXU9はIDU
7から与えられるデコードされた命令コードを実行処理
するものであり、条件分岐命令(BCC)にあっては、
条件成立あるいは不成立の判定(状態フラグの確認)及
び条件成立時の分岐先アドレスの算出等が含まれる。
このような構成において、条件分岐命令以外の命令(A
1)の実行処理に続いて、条件分岐命令(BCC)が処
理される場合を、第7図に示すタイミング図を参照して
説明する。
まず、分岐命令以外の命令(A1)は、サイクルT1で
フェッチされ、サイクルT2でデコードされた後、サイ
クルT3〜T5の期間で実行処理される。
命令(A1)に後続する条件分岐命令(BCC)は、サ
イクルT1で命令(A1)がフェッチされた後、サイク
ルT2でフェッチされ、サイクルT3でデコードされる
デコードされた条件分岐命令(BCC)は、先にデコー
ドされた命令(A1)がサイクルT2〜T5の期間で実
行処理されているため、サイクルT6で実行処理される
ことになる。
命令(A1)の実行処理が終了して、条件分岐命令(B
CC)の実行処理が開始され、条件が成立した場合には
、分岐先アドレスが算出される。分岐先アドレスが算出
されて、サイクルT7で条件分岐命令の実行処理が終了
すると、算出された分岐先アドレスにしたがって分岐先
命令(C1)のブリフェッチがサイクルT8で行なわれ
る。ブリフェッチされた分岐先命令(C1)は、次のサ
イクルT9でデコードされ、サイクルT10で実行処理
される。
(発明が解決しようとする課題) 以上説明したように、第6図に示した構成にあっては、
条件分岐命令(Bcc)は、EXステージで分岐先アド
レスが算出され、条件分岐命令(Bcc)の実行処理が
終了した後、分岐先命令(C1)のプリフェッチが開始
されるようになっていた。
このため、EXU9は、分岐先命令がフェッチされて(
サイクルT8)、フェッチされた分岐先命令がデコード
される(サイクルT9)期間、分岐先命令の実行処理が
持たされることになる。これにより、EXU9ではサイ
クルT8.T9の期間で処理が行なわれないことになり
、バイブライン処理におけるEXステージに中断期間が
生じることになる。
したがって、条件分岐命令の実行処理のために、装置全
体としての処理速度が遅くなり、処理能力が低下すると
いう問題が生じていた。
そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたちのであり
、その目的とするところは、構成を著しく増大させるこ
となく、分岐命令の実行効率を高めて、装置全体として
の処理能力を向上させることができる情報処理装置を提
供することにある。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 上記目的を達成するために、この発明は、パイプライン
制御方式により命令の実行処理が制御される情報処理装
置にして、実行処理しようとする命令をフェッチして格
納する格納手段と、前記格納手段に格納された命令をデ
コードし、デコード結果にしたがって実効アドレスの算
出を指令するデコード手段と、前記デコード手段から与
えられる指令を受けて、デコードされた命令の実効アド
レスを算出し、デコードされた命令が分岐命令である場
合には分岐命令の分岐先アドレスを少なくとも分岐命令
の実行処理が終了する前に分岐先命令をプリフェッチす
るために算出する実効アドレス算出手段と、前記デコー
ド手段によってデコードされた命令を実行処理する実行
手段とから構成される。
(作用) 上記構成において、この発明は、分岐命令がデコードさ
れた時に分岐先アドレスを算出して、少なくとも分岐命
令の実行処理が終了する前に算出された分岐先アドレス
にしたがって分岐先命令をプリフェッチするようにして
いる。
(実施例) 以下、図面を用いてこの発明の詳細な説明する。
第1図はこの発明の一実施例に係る情報処理装置の構成
を示すブロック図である。同図に示す情報処理装置は、
命令のフェッチ(IFステージ)、命令のデコード(I
Dステージ)、命令の実行処理(EXステージ)をパイ
プライン制御方式によりそれぞれ別々に行なう080部
11を備えており、条件分岐命令の処理において、条件
分岐命令の処理が終了する前に、条件分岐命令の分岐先
アドレスを算出するようにしたものである。
第1図において、080部11は命令フェッチユニット
(IFU)13、命令デコードユニット(IDU)15
、実効アドレス生成ユニット(AGU)17、実行ユニ
ット(EXU)19を備えている。
IFu13は、命令バッファ21と命令プリフェッチ用
のラッチ回路(Pct)23を有している。
命令バッファ21は、メモリ3から読出されてフェッチ
された命令コードを格納し、格納された命令コードを読
出して、その一部をIDU15に与え、その他の部分を
AGL117に与えるものである。
フェッチされる命令コードは、第2図に示すように、1
6ビツトを1語単位として構成されており、アドレシン
グモードに関する情報を含む16ビツトのオペレーショ
ンコード(オペコード)に加えて、アドレシングの際の
変位を示す16ビツトあるいは32ビツトのディスプレ
ースメントが付加されて構成されている。したがって、
命令バッフ?21は、命令コードを16ビツト単位で格
納している。
また、命令バッファ21は、次に読出される1語の命令
コードの位置(アドレス)を示すポインタ(図示せず)
を備えている。このポインタは、I Hの命令コードが
順次読出される毎に、読出された命令コードの次に格納
されている19の命令コードの位置を示すものである。
したがって、命令バッファ21は、このポインタの示す
位置にしたがって命令バッファ21から読出された命令
コードにあって、オペコードをIDLJ15に与え、デ
ィスプレースメントをAGU17から与えられるディス
プレースメントの送出を要求するDIS信号にしたがっ
てAGtJ17に与える。
PCI 23は、AGL117から与えられる実効アド
レスを格納するものであり、格納された実効アドレスは
、メモリ3から読出される命令の命令アドレスとしてメ
モリ3に与えられる。
IDL115は、命令バッファ21から16ビツト単位
で与えられるオペコードを受Cノでこれをデコードして
、デコード結果の命令コードをEXLJ19に与える。
また、IDU15は、オペコードのデコード結果として
得られるアドレッシングモードに関する情報とともに、
この情報にしたがって実効アドレスを算出する旨の要求
信@(AR信号)をAGU17に与える。このAR信号
は、IDLj15でデコードされた命令コードが条件分
岐命令を示している場合には、条件分岐命令における分
岐先アドレスの算出を要求する信号となる。
さらに、IDU15は、デコードされた命令コードが条
件分岐命令である場合には、条件分岐命令の直前の命令
がEXU 19で実行処理された時点で確定する状態フ
ラグを検出して、条件分岐命令が成立するか否かを判断
し、判断結果をAGU 17に与える。
AGU17は、IDU15から与えられるアドレッシン
グモードに関する情報にしたがって、デコードされた命
令コードにディスプレースメントが付加されている場合
には、ディスプレースメントの送出を要求するDIS信
号をIFU13の命令バッファ21に与える。これによ
り、命令バッファ21からディスプレースメントがAG
U17に与えられると、AGL117はIDU15から
与えられるAR信号にしたがって、命令バッファ21か
ら与えられるディスプレースメントを用いてアドレッシ
ングモードに対応した実効アドレスを算出し、算出した
実効アドレスをPCI23に与える。
また、AGL117は、IDU15でデコードされた命
令コードが条件分岐命令である場合には、IDL115
から与えられるアドレッシングモード  −及び△R倍
信号したがって、命令バッファ21から対応するディス
プレースメントを受け、分岐先アドレスを算出し、算出
した分岐先アドレスを保持する。そして、分岐条件が成
立した場合には、算出した分岐先アドレスをPCI23
に与えてセットし、分岐条件が不成立の場合には、算出
した分岐先アドレスをPCI 23に与えず、PCI2
3へのセットは行なわない。
ずなわち、分岐先アドレスの算出は、分岐条件の成立及
び不成立にかかわらず行なわれ、分岐条−件が成立した
場合にのみ算出された分岐先アドレスがPCI23にセ
ットされる。
EXU19は、IDU15から与えられる命令コードを
実行処理するとともに、実行処理後の状態フラグの情報
を1DtJ15に与える。
以上説明したように、この発明の一実施例は構成されて
おり、次にこの実施例の作用を第3図に示すタイミング
チャート図を参照して説明する。
なお、命令の7エツチ(IFステージ)と命令のデコー
ド(IDステージ)は、ともに1サイクルで終了するも
のとする。
まず、分岐命令以外の命令(A1)が、メモリ3から読
出されてサイクルT1でプリフェッチされ、命令バッフ
ァ21に格納された後サイクルT2でIDU15に与え
られてデコードされると、デコードされた命令(A1)
の実効アドレスが、サイクルT3でデコード結果のアド
レッシングモード及びAR信号にしたがって、命令バッ
ファ21から与えられるディスプレースメントを用いて
AGLJ17で算出されるとともに、命令(A1)の実
行処理がE)lJ19で同時に開始され、サイクルT5
で実行処理が終了する。
一方、命令(A1)に後続する命令がメモリ3から読出
されて、サイクルT2でフェッチされて命令バッファ2
1に格納されると、格納された命令のオペコードは、第
4図(A)に示すように命令バッファ21のポインタの
指示によりサイクルT3でIDU15に与えられてデコ
ードされる。
デコード結果において、この命令が条件分岐命令(BO
O)であるとすると、この条件分岐命令(BCC)の分
岐先アドレスを算出する旨のAR信号がACtU17に
与えられる。AGU17はこのAR信号を受けて、条件
分岐命令(BoC)のデコード結果として得られIDU
15から与えられるアドレッシングモードを参照して、
条件分岐命令(BOC)にディスプレースメントが付加
されているか否かを判別する。ここで、条件分岐命令(
BCC)のオペコードに32ビツトのディスプレースメ
ントが付加されているものとすると、命令バッファ21
に対して条件分岐命令(BCO)のオペコードに対応し
たディスプレースメントを要求するために、DIS信号
がAGU17から命令バッファ21に与えられる。
DKS信号が命令バッファ21に与えられると、条件分
岐命令(BCC)が命令バッファ21からIDL115
に与えられた後、命令バッファ21のポインタは第4図
(B)に示すように、条件分岐命令(BCO)のディス
プレースメントの位置を指示しているため、16ビツト
のディスプレースメントが順次読出されてAGU17に
与えられる。32ビツトのディスプレースメントが読出
されると、第4図(C)に示すようにポインタはディス
プレースメントの次に命令バッファ21にフェッチされ
て格納されている命令(A3)のオペコードの位置を指
示する。
32ビツトのディスプレースメントがAGU 17に与
えられると、このディスプレースメントを用いて条件分
岐命令(BCC)の分岐先アドレスが、条件分岐命令(
BCC)のデコード結果として得られるアドレッシング
モードにしたがってサイクルT4で算出される。
分岐先アドレスはサイクルT4で算出されることになる
が、条件分岐命令(BCC)の前にデコードされた命令
(A1)の実行処理がサイクルT5まで終了せず、サイ
クルT4の時点では分岐条件の成立あるいは不成立を示
す状態フラグの値が確定しないため、算出された分岐先
アドレスはサイクルT5の間AGL117に保持され、
実効アドレス算出(AG)ステージはウェイト状態とな
る。
命令(A1)の実行処理がサイクル■5で終了  −し
て状態フラグが確定すると、分岐条件の成立/不成立が
決定される。
分岐条件が成立した場合には、算出された分岐先アドレ
スがAGL117からPCI23に与えられてセットさ
れる。これにより、サイクルT6で条件分岐命令(BC
C)の実行が開始されると同時に、PCI23にセット
された分岐先アドレスにしたがってメモリ3から分岐先
命令(C1)が読出されてプリフェッチされ、命令バッ
ファ21に格納される。この侵、分岐先命令はサイクル
T7でデコードされ、条件分岐命令(BCC)の実行処
理が終了した直後のサイクルT8で実効アドレスの算出
と同時に実行処理が行なわれる。寸なわら、分岐先命令
(C1)は、第3図に示すように、条件分岐命令(BC
C)の処理が終了した次のサイクルで実行処理されるこ
とになる。
このように、予め条件分岐命令(Bee)の分岐先アド
レスを算出しておき、条件分岐命令(BCO)の実行が
終了する以前に分岐先命令(C1)のブリフェッチを開
始するようにしているので、条件分岐命令(BCC)の
実行サイクル数分だけ分岐先命令の7エツチを早めるこ
とができるようになる。
これにより、条件分岐命令の実行処理によるバイブライ
ンのステージに中断を生じることは防止され、処理効率
を高めることができる。
次に、分岐条件が不成立の場合について説明する。分岐
先アドレスが算出された後、分岐条件の不成立が判明し
た場合には、算出された分岐先アドレスはP(123に
セットされず、分岐先命令のフェッチは行なわれない。
したがって、条件分岐命令の次の命令(A3)がすでに
命令バッファ21に格納されている場合には、この命令
(A3)がポインタの指示により読出されてデコードが
開始される。
一方、分岐先アドレスの算出が終了する前に、分岐条件
の不成立が判明した場合には、分岐先アドレスの算出を
行なうが、算出された分岐先アドレスのPCI23への
セットは行なわない。すなわら、分岐先アドレスの算出
が終了する前に、分岐条件の不成立が判明した場合であ
っても、分岐先アドレスを算出することにより、命令バ
ッファ21から条件分岐命令(BCC)のディスプレー
スメントを読出して、命令バッファ21のポインタを第
4図(C)に示すように、条件分岐命令(BCC)の次
の命令(A3)のオペコードを指示するようにさせる。
これにより、分岐条件が不成立の場合にあっても、条件
分岐命令(BOC)の次に命令(A3)のオペコードが
命令バッファ21から読出されて、正常な読出動作が行
なわれることになる。
ここで、分岐条件が不成立の場合に、分岐先アドレスの
算出を行なうことなく、条件分岐命令(BOO)のディ
スプレースメントの語数弁だけポインタを進めて、条件
分岐命令(BCC)の次に命令(A3)のオペコードを
読出すようにポインタを制御する方法が考えられる。し
かしながら、このようなIIJwJ方法では、分岐条件
が成立した時と成立しない時とでポインタの制御を変え
なければならない。このため、命令バッフ?21の制御
論理が複雑となる。これに対して、この発明の実施例で
は、分岐条件の成立、不成立にかかわらず、命令バッフ
ァ21は通常の動作を行なえばよいので、余分な構成を
設ける必要がなくなるとともに命令バッファ21の制御
論理を簡単化することができるようになる。
なお、この発明は上記に限るものではなく、例えば、第
5図に示すように、命令バッフ?21へのディスプレー
スメントの要求を示すDIS信号を、命令コードのオペ
コードがIDU15でデコードされて、アドレッシング
モードが判明した後、IDLJ15から命令バッファ2
1に与えるようにしてもよい。
[発明の効果] 以上説明したように、この発明によれば、分岐命令がデ
コードされた時に分岐先アドレスを算出して、少なくと
も分岐命令の実行処理が終了する前に算出された分岐先
アドレスにしたがって分岐先命令をプリフェッチするよ
うにしたので、構成を著しく増大させることなく、分岐
命令の実行処理効率を高め、装置全体としての処理能力
を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例に係る情報処理袋dの構成
を示すブロック図、第2図は第1図に示す情報処理装置
で処理される命令の構成を示す図、第3図は第1図に示
す情報処理装置のタイミングチャート図、第4図(A)
乃至同図(C)は第1図における命令バッファの格納状
態を示す図、第5図はこの発明の他の実施例に係る情報
処理の構成を示すブロック図、第6図は従来の情報処理
装置の構成を示すブロック図、第7図は第6図に示す情
報処理装置のタイミングチャート図である。 11・・・CPU部 13・・・命令フェッチユニット 15・・・命令デコードユニット 17・・・実効アドレス生成ユニット 19・・・実行ユニット 21・・・命令バッファ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)パイプライン制御方式により命令の実行処理が制
    御される情報処理装置にして、 実行処理しようとする命令をフェッチして格納する格納
    手段と、 前記格納手段に格納された命令をデコードし、デコード
    結果にしたがつて実効アドレスの算出を指令するデコー
    ド手段と、 前記デコード手段から与えられる指令を受けて、デコー
    ドされた命令の実効アドレスを算出し、デコードされた
    命令が分岐命令である場合には分岐命令の分岐先アドレ
    スを少なくとも分岐命令の実行処理が終了する前に分岐
    先命令をプリフエツチするために算出する実効アドレス
    算出手段と、前記デコード手段によつてデコードされた
    命令を実行処理する実行手段と を有することを特徴とする情報処理装置。
  2. (2)前記実効アドレス算出手段は、分岐命令における
    分岐条件が不成立の場合であつても、分岐命令の次に実
    行処理される命令が前記格納手段から読出されるように
    、分岐条件の成立、不成立にかかわらず分岐先アドレス
    を算出することを特徴とする請求項1記載の情報処理装
    置。
JP63007035A 1988-01-18 1988-01-18 情報処理装置 Expired - Lifetime JP2723238B2 (ja)

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