JPH01297727A - 浮動小数点演算の正規化制御方式 - 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ＬＳＩの方式設計に関し、特にマイクロプログ
ラム制御方式を用いて浮動小数点演算を行なうマイクロ
プロセッサに関する。

〔従来の技術〕

浮動小数点演算を行なう場合、そのデータフォーマット
や例外に関する処理を規定したものにはいくつかの種類
があるが、マイクロプロセッサの世界においてほぼ標準
となっているものに工ＥＥＥが定めたＩＥＥＥ　　、Ｐ
７５４浮動小数点規格がある。この規格では、第１０図
Ａに示すように、数値は指数部と仮数部に分けて表現さ
れ、さらに通常はすべて正規化数（仮数部の最上位ビッ
トが１である状態；ＩＥＥＥ　　Ｐ２Ｓ５の規定するデ
ータフォーマットでは仮数部の小数点は仮数部の最上位
ピッＩ・とその１つ下のビットとの間にあるため最上位
ピッＩ・は仮数部の整数ビットとなる）として保持する
ことにしている。

また、第１０図Ｂに示すように、数値として表現できる
範囲は指数部が最大値（指数部のすべての桁が１である
値）より１だけ少ない値から１までの間である。指数部
が最大値であるデータは無限大や否定など数値ではない
特殊な状態を表わす記号として規定しており、また指数
部がゼロのデータは正規化数として表現可能な最小数（
指数部が１、仮数部の整数ビットのみ１で他はすべて０
）とゼロの間を補間するための微小数値として使う（デ
ノーマル数）。（第］、ＯＢ図参照）マイクロプログラ
ム制御方式を用いて浮動小数点演算を行なうマイクロプ
ロセッサを設計する場合、これらの正規化数以外の数値
もしくは記号が入力された場合の処理も考えねばならな
い。無限大などの数値ではない入力の場合は正規の演算
をぜずに例外処理として別のルーチンへ分岐スレばよい
が、テノーマル数のように数値ではあるが正規化されて
いない数が入力された場合にはそのままでは正規の演算
処理ができない場合がある。

この場合、ソースオペランドを入力し、非正規化数であ
る場合には正規化を行なうサブルーチンを用いてソース
オペランドを正規化数に変換した後に演算処理を行なう
のが一般的な方法である。

しかし、この方法ではソースオペランドを入力し、正規
化数であることを判断するまで、演算処理が行なえない
。よって、一般に入力されることが少ないと考えられる
非正規化数のために本来の正規化数に対する演算処理が
遅くなってしまう、マイクロプログラムのステップ数が
増加する、などの欠点が生ずる。この事を従来の浮動小
数点演算マイクロプロセッサにおけるマイクロプログラ
ムを例にとり、以下に説明する。

第１１図が従来の浮動小数点演算マイクコプロセッサに
おける、マイクロシーケンサおよびマイクロ転送命令に
関するハードウェアのブロック図の例である。

１１０１はマイクロプログラムを格納しているマイクロ
プログラムＲＯＭ、］、］、０２はマイクロプ−ロダラ
ムＲＯＭＩ　１０　］から読み出されたマイクロ命令の
制御フィールド（マイクロ命令の各フィールドについて
は後述する）に基づきマイクロプロセッザ各部への制御
信号を生成する制御回路、１１０３は次に実行すべきマ
イクロ命令のアドレスを示すマイクロプログラムポイン
タ、１１０４はマイクロプログラムポインタ１１０３の
内容部インクリメントし、マイクロプログラムを進める
インクリメンタ、１１０５はマイクロプログラムポイン
タ１１０３に入力すべきマイクロアドレスを選択するマ
イクロアドレスセレクタ、１１０６はマイクロプログラ
ムでのザブルーチンコール／リターン命令を可能にする
ためのマイクロアドレススタック、１１０７は制御回路
１１０２からの制御信号によりマイクロプログラムがザ
ブルーチンコール命令の場合にマイクロプログラムポイ
ンタ１１０３の内容をマイクロアドレススタック］、’
　１０６に格納するバッファ、１７０１Ｎ！マイクロプ
ログラムが実行を始める時にのみアクティブになるマイ
クロプログラム開始信号、１１０９はマイクコプログラ
ム開始信号１１０８によりマイクロプログラムの最初に
マイクコプログラムポインタ１１０３をマイクロプログ
ラム開始アドレスに設定する初期化回路、１１１０はプ
ロセッサ外部に対し、ソースオペランド／ディスティネ
ーションオペランドを読み書きするためのオペランドレ
ジスタ、１１１１は通常演算対象となるＡレジスタ、１
１１２はその他の内部レジスタ、１１１３は内部転送に
用いる内部データバス、１１．１４はマイクロ命令の転
送元レジスタ指定フィールドの内容により転送元のレジ
スタを指定する転送元レジスタ指定デコーダ、１１１５
はマイクロ命令の転送先レジスタ指定フィールドの内容
により転送先のレジスタを指定する転送元レジスタ指定
デコーダ、１１１６はＡレジスタが非正規化数であるこ
とを判定し、制御回路１１０２にそのことを伝える判定
回路である。

マイクロプログラムＲＯＭ１．１０１に格納されている
マイクロ命令は第１２図に示すように転送元レジスタ指
定フィールド、転送先レジスタ指定フィールド、演算フ
ィールド、制御フィールド、分岐先アドレス指定フィー
ルドの５フイールドに分れており、転送命令、演算命令
、制御命令の３つを同時に指定することができる。なお
、同一のアドレスにこれらの３命令が存在する場合、制
御命令、演算命令は転送命令が終了した後に実行される
。また、制御命令に記述された命令が条件付き分岐命令
の場合、その条件は１命令前に実行されたマイクロ命令
の結果によって分岐／非分岐が決定される。また、１ス
テツプのマイクロ命令の実行に１クロツク必要である。

次に、このマイクロプロセッサを用いた場合の、非正規
化数入力を正規化・再実行するマイクロプログラムを記
述し、その問題点を明らかにする。

マイクロプログラムのフローチャートを第１３図に示す
。

Ａレジスタ１１１１が演算処理の対象となるため、まず
入力されたソースオペランドをＡレジスタ１１１１に転
送しくステップ■）、次に判定器１１１６がＡレジスタ
１１１１の内容を判断し、非正規化数である場合にはＡ
レジスタ１１１１を正規化するサブルーチンを呼び（ス
テップ■）、Ａレジスタ１１１１に対して演算処理を行
ない（ステップ■）、結果をＡレジスタ１１１１からデ
ィスティネーションオペランドに出力する（ステップ■
）。

このフローチャートを第１４図に示したマイクロ命令セ
ットを使ってマイクロプログラムにしたものが第１５図
である。なお、ステップ■に示した演算処理は０ＰＥＩ
、０ＰＥ２，０ＰＥ３の３演算命令で実現できるものと
する。このように、実際の演算処理は３ステツプである
ため、結果の出力のための１クロツクを考えても正規化
数の演算に必要な実行時間は４クロツクであるにもかか
わらず、入力データが非正規化数である場合にそれを正
規化するまで演算処理を待たなければならないために入
力データが正規化数であった場合にも６クロツクの時間
がかかってしまう。またマイクロプログラム（メインル
ーチン）の大きさも６ステツプと長くなってしまう。

Ｃ発明が解決しようとする課題〕 以上説明したように従来の浮動小数点演算プロセッサで
は、稀にしか入力されない非正規化数のために演算処理
を行なうことができない数ステップをマイクロプログラ
ムの先頭に用意せざるを得なく、このために実行速度が
低下し、マイクロプログラムも長くなってしまう、とい
う問題点があった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の正規化制御方式は、マイクロプログラムの開始
アドレスを保持するアドレスレジスタと、ソースオペラ
ンドを保持するオペランドレジスタと、演算データを一
時的に格納しておくテンポラリレジスタと、マイクロプ
ログラム開始時に前記オペランドレジスタを示すコード
を保持し、内部レジスタ間転送時には転送元レジスタを
示すポインタと、入力されたソースオペランドが非正規
化数である事を判定する判定器とを有している。

〔実施例〕

以下、図面を参照しながら本発明の構成と動作について
説明する。

第１図に本発明の前処理制御方式を用いたマイクロプロ
セッサのブロック図を示ス。

１０１はマイクロプログラムを格納しているマイクロプ
ログラムＲＯＭ、１０２はマイクロプログラムＲＯＭＩ
　０１から読み出されたマイクロ命令の制御フィールド
に基づきマイクロブ四セッサ各部への制御信号を生成す
る制御回路である。マイクロ命令の各フィールドの構成
、命令の種類、実行タイミングなどは〔従来の技術〕の
項で示したマイクロプロセッサの例と同様であるため、
説明は省略する。１０３は次に実行すべきマイクロ命令
のアドレスを示すマイクロプログラムポインタ、１０４
はマイクロプログラムポインタ１０３の内容をインクリ
メントし、マイクロプログラムを進めるインクリメント
である。１０５はマイクロプログラムポインタ１０３に
入力すべきマイクコアドレスを選択するマイクロアドレ
スセレクタ、１．０６はマイクロプログラムでのサブル
ーチンコール／リターン命令を可能にするためのマイク
ロアドレススタックである。

１０７は制御回路１０２からの制御信号によりマイクロ
プログラムがザブルーチンコール命令の場合にマイクロ
プログラムポインタ１０３の内容をマイクロアドレスス
タック１０６に格納スるバッファ、１０８はマイタフプ
ログラムが実行を始める時にのみアクティブになるマイ
クロプログラム開始信号である。１０９はマイクロプロ
グラム開始信号１０８によりマイクロプログラムの最初
にマイクロプログラムポインタ１０３とマイクロアドレ
ススタック１０６にマイク四プログラム開始アドレスを
設定し、レジスタポインタ］１７にオペランドレジスタ
１１０を示すコードを設定する初期化回路、１．１０は
プロセッサ外部に対し、ソースオペランド／ディスティ
ネーションオペランドを読み書きするためのオペランド
レジスタであり、１１１は通常演算対象となるＡレジス
タ、１１２は一時的にデータを格納しておくＴＭＰレジ
スタである。１１３は内部転送に用いる内部データバス
、１１４はマイクロ命令の転送元レジスタ指定フィール
ドの内容により転送元のレジスタを指定する転送元レジ
スタ指定デコータ、そして１１５はマイクロ命令の転送
先レジスタ指定フィールドの内容により転送先のレジス
タを指定する転送先レジスタ指定デコーダである。１１
６は、マイクロ命令の転送元レジスタ指定フィールドに
基づいて内部転送を直接転送とするか間接転送とするか
を示す直接転送／間接転送選択信号、１１７は転送元レ
ジスタを間接指定する場合にそのレジスタを示すコード
を保持するレジスタポインタである。１１８は転送元レ
ジスタ指定デコーダ１１４へ入力する転送元レジスタ指
定コードをマイクロ命令の中の転送元レジスタ指定フィ
ールドの値とするか、レジスタポインタの値とするかを
直接転送／間接転送選択信号１１６により決定する転送
方法セレクタ、１１９はＡレジスタ１１１の内容が非正
規化数である場合に制御回路にそのことを示す信号を送
る判定器である。

第１１図に示した従来例に対して追加されたものは初期
化回路］０９のレジスタポインタ初期化機能と、レジス
タポインタ１１７、転送方法セレクタ１１８の３つであ
り、これらのハードウェアによってマイクロプログラム
の高速化が実現される。

この動作をフローチャートとマイクロプログラムの例を
示して以下に説明する。

本発明の前処理制御方式を実現するマイクロプログラム
のフローチャートを第２図に示す。

フローチャートのレベルでは第８図に示した従来例とほ
ぼ同じ形になる。Ａレジスタ１１１が演算処理の対象と
なるため、まずレジスタポインタ１１７による間接指定
で指定されたレジスタをＡレジスタ１１１に転送すると
ともに最初の演算処理を行い（ステップ■）、次に２番
目の演算処理を行いながらＡレジスタ１１１の内容を判
断し、非正規化数である場合にはＡレジスタ１１１を正
規化するサブルーチンに分岐し、（ステップ■）、Ａレ
ジスタ１１１に対して最後の演算処理を行なイ（ステッ
プ■）、結果をＡレジスタ１１１がらオペランドレジス
タ１１０に出力する（ステップ■）。

ここで、従来の例である第１３図のフローチャートと異
なるところは４点ある。第１にマイクロプログラムの最
初でＡレジスタ１１１にソースオペランドを転送する際
に間接転送を使って転送元のレジスタを指定している事
、第２にソースオペランドが正規化数であるという判断
を待たずに演算処理を始めている事、第３にステップ■
によって非正規化数と判断された場合に従来例ではサブ
ルーチンコールを使って正規化ルーチンへ分岐している
のに対し、本発明では通常分岐命令によって正規化ルー
チンへ分岐している事、第４に正規化ルーチン内におい
て、Ａレジスタ１１１を正規化した結果をＡレジスタ１
１１に戻さずにＴＭＰレジスタ１１２に待避し、レジス
タポインタ１１７にＴＭＰレジスタ１１２を示す転送コ
ードを設定してリターンとしている事である。これらの
変更点がどの様な効果をもたらすかをマイクロプログラ
ムとともに説明する。

このフローチャートを第９図に示したマイクロ命令セッ
トを使ってマイクロプログラムにしたものが第３図であ
る。なお目的の演算処理は従来例と同様、０ＰＥＩ、０
ＰＥ２，０ＰＥ３の３演算命令で実現できるものとする
。

まず、メインルーチンの第１行でレジスタポインタ１１
７による間接指定によりＡレジスタ１１１に転送が行な
われる。レジスタポインタ１１７には初期化回路１０９
によりオペランドレジスタ１１０を指定するコードが設
定されているため、Ａレジスタ１１１にはオペランドレ
ジスタ１１０の内容が転送される。同時に演算命令“０
ＰＥ１′を実行し、演算処理を開始する。ただし、この
場合の演算処理は正規化数でなければ正しい結果を返さ
ないため、入力オペランドが非正規化数である場合には
この演算は無効となる。

メインルーチンの第２行で判定器１１９によりＡレジス
タ１１１に入力された値が判断され、非正規化数であっ
た場合にはジャンプ命令で正規化ザブルーチンに分岐す
る。この行でも演算命令’０ＰＥ２’により演算処理を
続行する。

第２行以降は入力オペランドにより処理が分れるため、
まず非正規化数の場合を説明する。

入力が非正規化数であるためにメインルーチンの第２行
から正規化ザブルーチンの第１行に分岐し、その行の転
送命令でレジスタポインタ１１７にＴＭＰレジスタ］１
２を示す転送元レジスタ指定コードを設定する。同時に
演算命令で“ＮＯＲＭ′を実行し、Ａレジスタ１１１の
正規化を行なう。本来の演算処理のための“０ＰＥＩ’
〜゛０ＰＥ３’は３命令すべてを実行しなければ完了し
ないため、ここで“０ＰＥ３”を行わずに“ＮＯＲＭ’
を行うことにより無効であった非正規化数に対する演算
処理は中断される。

正規化サブルーチンの第２行で正規化されたＡレジスタ
１１１をＴＭＰレジスタ１１２に保存し、リターン命令
を実行する。

このサブルーチンにはメインルーチンの第２行からサブ
ルーチンコール命令ではなくジャンプ命令で分岐してき
たために、従来のマイクロプロセッサでは戻り番地が分
からずリターン命令が不可能であるが、本発明の場合は
初期化回路１０９によりマイクロプログラム開始時にマ
イクロアドレススタック１０６にマイクロプログラムの
開始番地が積まれているため、このリターン命令でマイ
クロプログラムの開始番地に戻ることができる。

ここで、マイクロプログラムの開始アドレスに戻るため
に通常の分岐命令ではなく、このように初期化ハードウ
ェアを追加してリターン命令で戻る形にしている理由を
述べておく。一般的に浮動小数点演算プロセッサでは、
１つの正規化ザブルーチンを多数のメインルーチンが演
算前の正規化のために呼ぶことになり、正規化サブルー
チンにとっては戻るべき番地は各マイクロプログラムの
開始アドレスというだけで絶対アドレスはわがらないた
めである。

メインルーチンの第１行から再び実行が開始され、もう
−度しジスタボインタ１１γによる間接指定によりＡレ
ジスタ１１１に転送が行なわれる。

今度はレジスタポインタ１１７には正規化ザブルーチン
の第１行によりＴＭＰレジスタ１１２を指定するコード
が設定されているため、Ａレジスタ１１１にはＴＭＰレ
ジスタ１１２の内容が転送される。この内容は入力され
たソースオペランドを正規化したものであるため、以降
は通常の正規化数に対する処理と同様になる。

次に、入力されたソースオペランドが正規化数である場
合のメインルーチン第２行以降の動作を説明する。

入力が正規化数であるためにメインルーチン第２行の条
件ジャンプ命令では分岐せず、メインルーチンの第３行
を実行する。この行で演算命令’０ＰＥ３’が実行され
、演算処理が完了する。

第４行でＡレジスタ１１１からオペランドレジスタ１１
０に演算処理の結果が転送され、制御命令’ＥＮＤ’　
でマイクロプログラムが終了する。

このように、入力オペランドが正規化数であるか非正規
化数であるかにかかわらず、マイクロプログラムの最初
から演算処理を行い、途中で入力オペランドが非正規化
数であると判明した場合には入力オペランドを正規化し
直して再び最初から実行する、という制御を行うことに
より、入カオペランドが非正規化数でなかった場合には
必要最小限の実行時間（この場合は演算処理に３クロツ
ク、結果の出力に１クロツクの計４クロック）でマイク
ロプログラムの実行を完了することができる。

またマイクロプログラムの大きさも入力オペランドを判
断するまで演算せずに待つためのステップが不要となる
ため、従来のマイクロプログラムより短くすることがで
きる。

前述の実施例では単項演算の場合の例を示したが、２項
演算においても本発明を用いることにより単項演算の場
合と同様、高速化とマイクロプログラムの短縮を図るこ
とができる。

第４図に２項演算を行うマイクロプロセッサに本発明を
施した例を他の実施例として示す。４０１はマイクロプ
ログラムＲＯＭ、４０２はマイクロシーケンスである。

４０３はマイクロアドレススタックである。マイクロシ
ーケンサ４０２は第１図と同様にマイクコプログラムポ
インタ、インクリメンタ、マイクロアドレスセレクタ、
判定器から成っているがここでは省略して記述した。４
０４はマイクロプログラム開始信号、４０５はマイクロ
プログラム開始時にマイクロプログラム開始番地をマイ
クロアドレススタック４０３のスタックトップに、オペ
ランドレジスタ５４０６を示す転送コードをレジスタポ
インタ５４０８に、オペランドレジスタＤ４０７を示す
転送コードをレジスタポインタＤ４１２にそれぞれ設定
する初期化回路である。４０６は入力された第１のソー
スオペランドを保持するオペランドレジスタＳ、４０７
は入力された第２のソースオペランドを保持し、演算処
理後にディスティネーションオペランドを出力するオペ
ランドレジスタＤである。４０８はレジスタポインタＳ
、４０９は転送元レジスタ指定コードから転送元レジス
タを決定する転送元レジスタ指定デコーダである。４１
０は転送命令の転送元レジスタを直接指定とするか、レ
ジスタポインタ５４０８を使った間接指定とするが、も
しくはレジスタポインタＤ４１２を使った間接指定とす
るかをマイクロ命令の転送元レジスタ指定フィールドか
ら出力するレジスタ転送方法選択信号である。４１１は
レジスタ転送方法選択信号４１０により転送元レジスタ
指定デコーダ４０９に入力する転送元レジスタ指定コー
ドを選択するレジスタ転送方法セレクタ、４１２はレジ
スタポインタＤ、４１３は転送先レジスタ指定コードか
ら転送先レジスタを決定する転送先レジスタ指定デコー
ダである。４１４は演算処理の第１対象となるＡレジス
タ、４１５は演算処理の第２対象となるＢレジスタ、４
１６はＣレジスタ、そして４１７はＤレジスタである。

４１８はＡレジスタ４］、４．Ｂレジスタ４１５に対し
、マイク四命令の演算フィールドで指定された正規化処
理、演算処理などを行う演算器、４１９は演算処理の結
果、正規化結果などが出力されるＲレジスタ、４２０は
Ａレジスタ４１４、Ｂレジスタ４１５の内容が非正規化
数である場合にマイクロシーケンサ４０２に通知する非
正規化数判定器である。

第５図に本発明の間接転送と初期化回路を使わすに従来
の方法で２項演算を行う場合のフローチャートを示す。

Ａレジスタ４１４に第１ソースオペランドを入力しくス
テップ■）、 Ｂレジスタ４１５に第２ソースオペランドを入力しくス
テップ■）、 Ａレジスタ４１４が非正規化数であった場合にはＡレジ
スタ４１４を正規化するザブルーチンを呼んでＡレジス
タ４１４を正規化数としくステップ■）、 Ｂレジスタ４１５が非正規化数であった場合にはＢレジ
スタ４］５を正規化するザブルーチンを呼んでＢレジス
タ４１５を正規化数としくステップ■）、 正規化数となったＡレジスタ４１４とＢ　Ｉ／レジスタ
４１５対し、演算処理を行い、（ステップ■）、 演算結果をディスティネーションオペランドに出力する
（ステップ■）。

このフローチャートをマイクロプログラム化し＝２２− たものを第７図に示す。なお、使用したマイクロ命令の
内容を第６図に示しておく。

メインルーチンの第１行でオペランドレジスタＤ４０７
からＡレジスタ４１４に第１ソースオペランドを転送し
、 第２行でオペランドレジスタ５４０６からＢレジスタ４
１５に第２ソースオペランドを転送する。

このとき、同時にＡレジスタ４１４が正規化数であるか
非正規化数であるかを判定し、必要なら正規化ザブルー
チン’ｎｏｒｍＡ’をサブルーチンコールする。Ａレジ
スタ４１４が非正規化数であった場合にはザブルーチン
内において正規化してからＡレジスタ４１４に戻し、メ
インルーチンの第３行に実行を戻す。ここまでで、Ａレ
ジスタ４１４には必ず正規化数となった第１ソースオペ
ランドが入っていることになる。

第３行では第２行で転送されたＢレジスタ４１５が判定
され、非正規化数の場合は正規化ザブルーチン“ｎｏｒ
ｍＢ’をザブルーチンコールする。

Ｂレジスタ４１５が非正規化数であった場合にはサブル
ーチン内において正規化してからＢレジスタ４１５に戻
し、メインルーチンの第４行に実行を戻す。

マイクロプログラムがこの行まで実行すると、Ａレジス
タ４１４、Ｂレジスタ４１５ともに必ず正規化数となっ
ていることになるため、ここで始めて演算処理が開始で
きる。

第４行から第６行までの３ステツプで演算命令″ＤＯＰ
Ｉ’〜’ＤＯＰ３’を実行しくこの例では実施例１と同
様、演算処理に３ステツプ費やすものとする）、その結
果をＲレジスタ４１９からオペランドレジスタＤ４０７
に転送し、ディスティネーションオペランドに出力する
。

このように従来の方法では両ソースオペランドが正規化
数であると保証されるまで演算処理が開始できないため
、マイクロプログラムの最初の部分に余計な３ステツプ
が費やされてしまう。

次に本発明を用いた場合のフローチャートを第８図に示
す。

Ａレジスタ４１４に第１ソースオペランドを入力しくス
テップ■）、 Ｂレジスタ４１５に第２ソースオペランドを入力しくス
テップ■）、 演算処理の１ステツプ目を行い（ステップ■）、Ａレジ
スタ４１４が非正規化数であった場合にはＡレジスタ４
１４を正規化するサブルーチンに分岐する（ステップ■
）。

このサブルーチンではレジスタポインタＤ４１２にＣレ
ジスタ４１６を示す転送元レジスタ指定コードを設定し
、Ａレジスタ４１４を正規化してＣレジスタ４１６に転
送した後、さらにレジスタポインタ５４０８にＤレジス
タ４１７を示す転送元レジスタ指定コードを設定し、Ｂ
レジスタ４１５を正規化した値をＤレジスタ４１７に転
送してからマイクロプログラムの先頭に戻る。

Ａレジスタ４１４が正規化数であった場合には続いて演
算処理の２ステツプ目を行い（ステップ■）、 Ｂレジスタ４１５が非正規化数であった場合にはＢレジ
スタ４１５を正規化するサブルーチンに一２５＝ 分岐する（ステップ■）。

このサブルーチンではレジスタポインタ８４０８にＤレ
ジスタ４１７を示す転送元レジスタ指定コードを設定し
、Ｂレジスタ４１５を正規化した値をＤレジスタ４１７
に転送してからマイクロプログラムの先頭に戻る。

Ｂレジスタ４１５が正規化数であった場合には続いて演
算処理の最後のステップを行い（ステップ■）、 演算結果をディスティネーションオペランドに出力する
（ステップ■）。

このフローチャートをマイクロプログラム化したものを
第９図に示す。

Ａレジスタ４１４、Ｂレジスタ４１５がそれぞれ正規化
数であるか非正規化数であるかによって処理の流れが変
わるため、まずＡレジスタ４１４、Ｂレジスタ４１５が
ともに正規化数である場合の説明を述べる。

メインルーチン第１行でレジスタポインタＤ４１２によ
る間接指定によりＡレジスタ４１４へ２６一 転送を行う。マイクロプログラムの開始時には初期化回
路４０５がレジスタポインタＤ４１２にオペランドレジ
スタＤ４０７を示すコードを設定しているため、オペラ
ンドレジスタＤ４０７がら第１ソースオペランドが転送
される。

メインルーチン第２行でレジスタポインタ５４０８によ
る間接指定によりＢレジスタ４１５へ転送を行う。メイ
ンルーチン第１行と同様にマイクロプログラムの開始時
には初期化回路４０５がレジスタポインタ５４０８にオ
ペランドレジスタ８４０６を示すコードを設定している
ため、オペランドレジスタ５４０６から第２ソースオペ
ランドが転送される。

このとき、同時に演算命令’ＤＯＰ１′を実行し、演算
処理を開始する。が、この演算処理は実施例１と同様に
入力オペランドが両方とも正規化数でなげれば正しく動
作しないため、どちらかのオペランドが非正規化数であ
った場合にはこの演算処理は無効であるが、この場合、
Ａレジスタ４１４、Ｂレジスタ４１５ともに正規化数で
あるため問題ない。

また、メインルーチン第２行ではＡレジスタ４１４が正
規化数であるか非正規化数であるかの判定も行い、必要
なら正規化サブルーチン゛ｎｏｒｍＡＢ’に分岐するが
、この場合、Ａレジスタ４１４は正規化数であるため分
岐しない。

メインルーチン第３行では演算命令’ＤＯＰ２″が実行
され演算処理を続行すると同時に第２行で転送されたＢ
レジスタ４１５が判定され、非正規化数の場合は正規化
ザブルーチン゛ｎｏ　ｒｍＢ′に分岐する。Ｂレジスタ
４１５は正規化数であるため分岐しない。

メインルーチン第４行において演算命令’Ｄ。

Ｐ３’を実行し、演算処理を完了する。その結果を第５
行でＲレジスタ４１９からオペランドレジスタＤ４０γ
に転送し、ディスティネーションオペランドに出力して
マイクコプログラムを終了する。

つぎにＡレジスタ４１４が非正規化数である場合の説明
を述べる。なお、この場合はＢレジスタ４１５は正規化
数であっても非正規化数であっても同じ動作になる。

メインルーチン第１行でレジスタポインタＤ４１２によ
る間接指定によりオペランドレジスタＤ４０７からＡレ
ジスタ４１４へ転送を行う。

メインルーチン第２行でレジスタポインタ８４、０８に
よる間接指定によりオペランドレジスタ５４０６からＢ
レジスタ４１５へ転送を行う。

このとき、同時に演算命令’ＤＯＰ１’を実行し、演算
処理を開始する。が、Ａレジスタ４１４が非正規化数で
あるためこの演算処理は無効である。

また、メインルーチン第２行ではＡレジスタ４１４が正
規化数であるか非正規化数であるかの判定も行っている
ため、正規化ザブルーチン’ｎｏｒｍＡＢ’に（ザブル
ーチンコールではなく）ジャンプ命令により分岐する。

正規化サブルーチンの第１行においてレジスタポインタ
Ｄ４１２にＣレジスタ４１６を示すコードを設定し、Ａ
レジスタ４１４を正規化してから−２・９− 第２行でＣレジスタ４１６に正規化結果を転送する。

さらに、ザブルーチンの第３行でレジスタポインタ５４
０８にＤレジスタ４１７を示すコードを設定し、Ｂレジ
スタ４１５を正規化して第４行でその結果なりレジスタ
４１７に転送してがらりターン命令を実行する。（ただ
し、Ｂレジスタ４１５が正規化数である場合には正規化
処理を行っても変化せずに出力される。）このリターン
命令により、マイクロアドレススタック４０３に積まれ
ていたマイク四プログラム開始アドレスが読み出され、
メインルーチンの第１行に実行を戻す。レジスタポイン
タＤ４１２がＣレジスタ４１６を示すよう、またレジス
タポインタＳ４０’８がＤレジスタ４１７を示すよう書
き換えられているため、今度は新しい第１ソースオペラ
ンドとして最初の第１ソースオペランドを正規化したデ
ータが、新しい第２ソースオペランドとして最初の第２
ソースオペランドを正規化したデータがそれぞれ入力さ
れ、改めてマイクロプログラムを最初からやり直すこと
になる。

なお、ここでＡレジスタ４１４が非正規化数であった場
合に、Ｂレジスタ４１５によって処理を分けずに無条件
にＢレジスタ４１５を正規化している理由を述べておく
。

本発明ではソースオペランドが非正規化数であった場合
に、スタックにあらかじめ積んでおいたマイクロプログ
ラムの開始アドレスを使って再スタートさせているため
、Ａレジスタ４１４を正規化・再スタートさせたあと、
同じ方法でＢレジスタ４１５を正規化・再スタートさせ
ようとしてもすでにスタックに積んでおいたマイクロプ
ログラムの開始アドレスはなくなっている。よって、正
規化・再スタートは１回に限られるためである。

次にＡレジスタ４１４が正規化数であり、Ｂレジスタ４
１５が非正規化数である場合の動作を述べる。

メインルーチン第１行と第２行の転送まではＡレジスタ
４１４が正規化数であった場合と同様である。第２行で
の演算命令’ＤＯＰＩ’はＢレジスタ４１５が非正規化
数であるため無効である。

また、Ａレジスタ４１４が正規化数であるため、分岐は
しない。

メインルーチン第３行では演算命令’ＤＯＰ２′が実行
され演算処理を続行すると同時に第２行で転送されたＢ
レジスタ４１５が判定され、非正規化数であるため正規
化サブルーチン’ｎｏｒｍＢ’に（コール命令ではなく
ジャンプ命令により）分岐する。

正規化サブルーチン゛ｎｏｒｍＢ’は実際には正規化サ
ブルーチン“ｎｏｒｍＡＢ’の後半の部分であり、第９
図における正規化サブルーチン第３行からとなる。

そのサブルーチン第３行においてレジスタポインタ５４
０８にＤレジスタ４１７を示すコードを設定し、Ｂレジ
スタ４１５を正規化してＤレジスタ４１７に戻してから
リターン命令を実行する。

このリターン命令により、メインルーチンの第１行に実
行を戻す。レジスタポインタ５４０８がＤレジスタ４１
７を示すよう書き換えられているため、今度は新しい第
２ソースオペランドとして最初の第２ソースオペランド
を正規化したデータが入力され、改めてマイクロプログ
ラムを最初からやり直すことになる。

このマイクロプログラムを実行させた場合、入力ソース
オペランドのいずれか一方でも非正規化数だった場合は
正規化処理を施してから再びマイクロプログラムを最初
からやり直さなければいけないため、実行時間がかかる
が、両方とも正規化数である場合には必要最小限の５ス
テツプ（２オペランド揃うために１ステツプ、演算処理
に３ステツプ、結果の出力に１ステツプ、の計５ステッ
プ）でマイクロプログラムの処理を終了することができ
る。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明の正規化制御方式は、マイク
ロプログラム開始時にその開始アドレスをマイクロアド
レススタックに積み、レジスタポインタにオペランドレ
ジスタを示すコードを設定する初期化回路と、内部転送
レジスタの間接指定を可能にするハードウェアを用いる
ことにより、ｒｚイクロプログラムの実行時間を短縮し
、記述量を減少させる効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるマイクロプロセッサの
ブロック図、第２図は本発明を用いた単項演算の場合の
演算前正規化処理のフローチャート、第３図は第２図の
フローチャートのマイクロプログラム図、第４図は本発
明の他の実施例によるマイクロプログラムのブロック図
、第５図は従来の２項演算の場合の演算前正規化処理の
フローチャート、第６図は第７図、第９図のマイクロプ
ログラムにおいて使用したマイクロ命令セット図、第７
図は第５図のフローチャートをマイクロプログラム図、
第８図は本発明を用いた２項演算の場合の演算前正規化
処理のフローチャート、第９図は第８図のフローチャー
トをマイクロプログラム図、第１０図Ａは浮動小数点表
現の説明図、第１Ｏ図Ｂは非正規化数の説明図、第１１
図は従来のマイクロプロセッサのブロック図、第１２図
はマイクコ命令のフィールド区分の説明図、第１３図は
従来の単項演算の場合の演算部正規化処理のフローチャ
ート、第１４図は第３図、第１５図のマイクロプログラ
ムにおいて使用したマイクロ命令セット図、第１５図は
第１３図のフコ−チャートをマイクロプログラム図であ
る。 代理人　弁理士　　内　原　　　音 間

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. マイクロプログラムの開始アドレスを保持するアドレス
   レジスタと、ソースオペランドを保持するオペランドレ
   ジスタと、演算データを一時的に格納しておくテンポラ
   リレジスタと、マイクロプログラム開始時に前記オペラ
   ンドレジスタを示すコードに初期化され、内部レジスタ
   間転送時には転送元レジスタを示すポインタと、入力さ
   れたソースオペランドが非正規化数である事を判定する
   判定器とを有し、ソースオペランドが非正規化数である
   場合には前記判定器によりマイクロプログラムの実行を
   分岐することで、前記テンポラリレジスタに正規化した
   オペランドデータを格納し、前記ポインタに前記テンポ
   ラリレジスタを示すコードを設定した後、前記アドレス
   レジスタで指定されるアドレスよりマイクロプログラム
   を再び始めから実行することを特徴とする浮動小数点演
   算の正規化制御方式。