JPH01220042A - 中央処理装置 - 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］ 本発明は一連の命令をパイプライン制御により処理して
いく中央処理装置に関し、特に、解析やデバッグを容易
に行えるようにした中央処理装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来より、パイプライン制御方式による中央処理装置が
知られている。この中央処理装置は、一つの命令の処理
を複数の処理単位に分け、各処理単位を、パイプライン
を構成する各ステージで順次処理することにより、一つ
の命令の処理時間を一つの処理単位の処理時間にまで実
質的に短縮させたものである０例えば、中央処理装置を
構成するユニットとして主記憶制御部、命令解読部、命
令実行部及びアドレス計算部が備えられているとすると
、これら各ユニットは、主記憶部に格納された一連の命
令に対し、命令フェッチ、命令の解読、命令の実行及び
アドレス計算の各処理を実行するパイプライン上のステ
ージとなる。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、従来のこの種の中央処理装置では、主記憶制
御部、命令解読部、命令実行部及びアドレス計算部とい
ったパイプラインを構成する各ステージの動作を中央処
理装置の外部から把握することはできなかった。このた
め、中央処理装置の実行状態をより詳細に監視すること
ができず、内部解析及びデバッグを行う上での大きな障
害となっていた。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
中央処理装置の内部状態の解析及びデバッグを容易に行
うことができる中央処理装置を提供することを目的とす
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る中央処理装置は、パイプラインの各ステー
ジを構成する各ユニットが、パイプラインの各ステージ
の開始時に、当該ステージの開始を知らせる第１の信号
を外部に出力すると共に、パイプラインの各ステージの
終了時に、当該ステージの終了を知らせる第２の信号を
外部に出力するように構成されていることを特徴とする
。

［作用コ 本発明によれば、パイプラインの各ステージの開始時と
終了時に各ユニットから第１及び第２の信号が外部に出
力されるので、中央処理装置が現在どのステージを実行
中かを知ることができる。

このため、各ステージレベルでの動作解析が可能となり
、内部解析及びデバッグの容易化に大いに寄与すること
ができる。

［実施例コ 以下、本発明の実施例について添付の図面を参照して説
明する。

第１図は本発明の実施例に係るパイプライン制御方式に
よる中央処理装置の構成図である。

即ち、中央処理装置は、主記憶装置制御部（以下、ＢＣ
Ｕという）１０１、命令解読部（以下、ＩＤＵという）
１０２、命令実行部（以下、ＥＸＵという）１０３及び
アドレス計算部（以下、ＥＡＧという）１０４の４つの
ユニットを備えて構成されている。ＢＣＵＩＯＩは主記
憶装置（以下、ＭＳという）１０５から命令をフェッチ
し、その命令のうち、オペコードをＩＤＵ１０２に、ま
た、オペランドをＥＡＧ１０４に出力する。ＩＤＵＩ０
２はフェッチされた命令のオペコードを解読する。ＥＸ
Ｕ１０３はＩＤＵ１０２で解読された命令を実行する。

ＥＡＧ１０４は、ＥＸＵ１０３での実行結果や内部に保
持されたオペランド、更にはプログラムカウンタ（図示
せず）の内容等からＥＸＵ　１０３の実行結果を格納す
るアドレスを計算する。

以上の各ユニットの機能から明らかなように、コレラ各
ユニットハ、ＢＣＵＩＯＩ　→ＩＤＵＩＯ２→ＥＸＵ１
０３→ＥＡＧ１０４の順に処理が進められ、これら各ユ
ニットがパイプラインの各ステージを構成する。

また、これら４つのユニットからは、各ステージの開始
と終了とを知らせる信号が中央処理装置の外部に取出せ
るようになっている。即ち、ＢＣＵｌｏｌからは、その
実行の開始を外部に通知する信号線（以下、ＢＣＵＳと
いう）１０６と、実行の終了を外部に通知する信号線（
以下、ＢＣＵＥという）１０７とが外部に引き出され、
ＩＤＵ１０２からはその実行の開始を外部に通知する信
号線（以下、ＩＤＵＳという）１０８と、実行の終了を
外部に通知する信号線（以下、ＩＤＵＥという）１０９
とが外部に引き出され、ＥＸＵＩＯ３からは、その実行
の開始を外部に通知する信号線（以下、ＥＸＵＳと略す
）１１０と、実行の終了を外部に通知する信号線（以下
、ＥＸＵＥと略す）１１１とが外部に引き出され、ＥＡ
Ｇ１０４からは、その実行の開始を外部に通知する信号
線（以下、ＥＡＧＳという）１１２と、実行の終了を外
部に通知する信号線（以下、ＥＡＧＥという）１１３と
が中央処理装置から外部に引き出されている。

第２図に各ステージの実行状態と各ステージの実行の開
始を通知する信号線と各ステージの実行の終了を通知す
る信号線の状態をタイミングチャート図として示す。第
２図において、ＢＣＵＩＯｌが命令工のフェッチを終了
したら次の命令■のフェッチが開始され、これと同時に
ＩＤＵ１０２での命令Ｉの解読処理が行われる。ＩＤＵ
１０２が命令■の解読を終了したら、既にフェッチされ
ている命令■の解読が実行される。これと同時にＥＸＵ
１０３による命令Ｉの実行がなされる。このように、中
央処理装置では命令Ｉと命令■がバイブライン制御によ
って処理されている。

そして、この装置によれば各ステージの実行の開始を通
知する信号線ＢＣＵＳ、ＩＤＵＳ、ＥＸＵＳ、ＥＡＧＳ
と各ステージの実行の終了を通知する信号線ＢＣＵＥ、
ＩＤＵＥ、ＥＸＵＥ、ＥＡＧＥとを介して、各ステージ
の開始と終了とを知らせる信号が外部に出力されている
ので、中央処理装置の内部の各ステージの実行状態を外
部から知ることができる。このため、各ステージの処理
が正常に行われているかどうかといったステージレベル
での解析が可能になる。

第３図は本発明の他の実施例に係るパイプライン制御方
式による中央処理装置の構成図である。

この実施例では、各ステージの実行開始を通知する信号
線と各ステージの実行の終了を通知する信号線以外に、
ＢＣＵ３０１の実行が停止していることを外部に通知す
る信号線（以下、ＢＣＵ　Ｉという）３０７、ＩＤＵ３
０２の実行が停止していることを外部に通知する信号線
（以下、ＩＤＵＩという）３１０、ＢＸＵ３０３の実行
が停止していることを外部に通知する信号線（以下、Ｅ
ＸＵＩという）３１３、Ｆ、ＡＧ３０４の実行が停止し
ていることを外部に通知する信号線（以下、ＥＡＧＩと
いう）３１６が各ステージから中央処理装置の外部に出
力されている。

この実施例における各ステージの実行状態と信号線の状
態とを第４図に示す、この実施例では実行中のステージ
が停止していることを示す信号が外部に出力されている
のでどのステージが停止しているかが分かり、より詳し
く中央処理装置の内部の各ステージの実行状態を知るこ
とができる。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば中央処理装置の外部
に各ステージの開始と終了とを知らせる信号が出力され
るので、中央処理装置の各ステージの実行状態が外部か
ら監視でき、中央処理装置に対してのデバッグが容易に
できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係るパイプライン制御
方式による中央処理装置の構成を示すブロック図、第２
図は同実施例の動作を示すタイミングチャート図、第３
図は本発明の第２の実施例に係るパイプライン制御方式
による中央処理装置の構成を示すブロック図、第４図は
同実施例の動作を示すタイミングチャート図である。 １０１．３０１；主記憶制御部（ＢＣＵ）、１０２．３
０２．命令解読部（ＩＤＵ）、１０３゜３０３；命令実
行部（ＥＸＵ）、１０４．３０４；アドレス計算部（Ｂ
ＡＧ）、１０５，３０５　；主記憶装置（ＭＳ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）一つの命令を段階的に処理していく複数のユニッ
   トを備え、これら各ユニットがパイプラインの各ステー
   ジを構成するパイプライン制御による中央処理装置にお
   いて、前記各ユニットは、パイプラインの各ステージの
   開始時に、当該ステージが開始したことを知らせる第１
   の信号を外部に出力すると共に、パイプラインの各ステ
   ージの終了時に、当該ステージが終了したことを知らせ
   る第２の信号を外部に出力するものであることを特徴と
   する中央処理装置。