JPH03184127A - レジスタ退避制御方法 - 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〕 本発明はベクトルレジスタなど、複数の要素からなるデ
ータ集合を保持するレジスタを有するディジタル計算機
のレジスタの制御方法に関する。

〔従来の技術〕

主に科学技術計算プログラムの高速処理を目的としたベ
クトル・プロセサと呼ばれる高速計算機装置においては
、−次元のデータ配列であるベクトルデータを一時的に
保持するベクトル・レジスタが備わっている。ベクトル
・レジスタはパイプライン処理による高速なベクトルデ
ータの読み出しあるいは書き込みが可能であり、高速の
演算処理を可能としている。また、ベクトル処理の制御
情報に用いるベクトルマスクデータを保持するベクトル
・マスク・レジスタが備わっているベクトル・プロセサ
もある。ベクトル・プロセサの公知例として、日立製作
所のＳ−８２０がある。

ベクトル・プロセサにおいて、実行中であったプログラ
ムを一時中断してタスクスイッチする場合には、実行中
であったプログラムが使用していたベクトル・レジスタ
やベクトル・マスク°レジスタの内容を主記憶上の領域
に格納し、実行が開始されるプログラムで使用するベク
トル・レジスタやベクトル・マスク・レジスタの内容を
保存していた主記憶上の領域からベクトル・レジスタや
ベクトル・マスク・レジスタにロードする、いわゆるベ
クトル・レジスタ、ベクトル・マスク・レジスタの退避
／回復処理が必要である。

ベクトル・レジスタは通常の汎用レジスタなどと異なり
容量が大きい０例えば日立製作所のベクトル・プロセサ
Ｓ−８２０／モデル８０のベクトル・レジスタの容量は
１２８キロバイトである。

従ってその退避／回復にはかなりの時間がかかり、タス
クスイッチするときの大きなオーバヘッド要因となる。

インタナショナル・ビジネスマシン社のシステム／３７
０　ベクトル・ファシリティ（ＶｅｃｔｏｒＦａｃｉｌ
装置ｙ、以下ＶＦと略す）では、次のようにしてタスク
スイッチ時のベクトル・レジスタの退避／回復処理のオ
ーバヘッドを低減している。即ち、１６個あるベクトル
・レジスタに対して計８ビットのＶＩＵビット（Ｖｅｃ
ｔｏｒ　ｒｅｇｉｓｔｅｒ　Ｉｎ−Ｕｓｅ）を設けてい
る。８ビツトのＶＩＵは１６個のベクトル・レジスタの
２個ずつのペアに対応しくベクトル・レジスタの第０番
と第１番で１ビツト、第２番と第３番で１ビツト、とい
うように対応している）、使用中のベクトル・レジスタ
に対応するＶＩＵビットを１にするような機構を備えて
いる。

ＶＩＵビットは対応するベクトル・レジスタがモディフ
ァイされたときに値１にセットされる。

ベクトル・レジスタの退避／回復は、５ＡＶＥＶＲ命令
あルイはＲＥＳＴＯＲＥ　　ＶＲ命令で行われるが、こ
れらの命令では全てのベクトル・レジスタが退避／回復
されるのではなく、値が１であるＶＩＵビットに対応す
るベクトル・レジスタだけが実際の退避／回復処理の対
象となる。　ＶＩＵビットはＶ　Ｓ　Ｒ（Ｖｅｃｔｏｒ
　５ｔａｔｕｓ　Ｒｅｇｉｓｔｅｒ）と呼ばれる特別の
状態レジスタの一部であり、ＲＥＳＴＯＲＥ　　ＶＲ命
令で任意の値を設定することができる。このとき、ＶＩ
ｔＪビットの値Ｏにリセットしたときには対応するベク
トル・レジスタの内容もゼロクリアされる。また、ＣＬ
ＥＡＲＶＲ命令を実行したときには指定されたベクトル
・レジスタの内容がゼロクリアされると共に対応するＶ
ＩＵビットの値も値０にリセットされる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、ベクトル・レジスタ（ペア）対応に退
避／回復の必要性をきめ細かく管理することが可能であ
り、またベクトル・レジスタを参照するたびにハードウ
ェアで退避／回復の必要性が自動的にセットされ、ソフ
トウェアに負担をかけずにベクトル・レジスタの効率よ
い退避／回復を実現できるという利点がある。

しかしながら、以下のような問題点がある。

（１）ベクトル・レジスタがモディファイされるたびに
ＶＩＵの内容を変更する必要があり、そのための複雑な
ハードウェアが必要である。

（２）ベクトル・レジスタの退避／回復処理を行うとき
に、退避／回復の対象となるベクトル・レジスタをＶＩ
Ｕの内容に従って選択し、かつ選択されたベクトル・レ
ジスタのみを退避／回復するための制御ハードウェアが
必要である。

即ち、従来技術ではベクトル・レジスタの退避／回復の
必要性をハードウェアで自動的に管理できるようになっ
ている反面、それを実現するための複雑なハードウェア
を必要としている。

一方、最近のベクトル・プロセサではパイプライン制御
の高速なロード／ストア回路を複数個持っているものが
多い、ベクトル・レジスタ個別に退避／回復の必要性を
示す機構を設けて装置を複雑化するよりも、粗い単位で
ベクトル・レジスタの退避／回復の必要性を示し、高速
のロード／ストア回路を活用して退避／回復処理を行う
ほうが有利である。

また、実行されるプログラムにおいて、あるポイント以
降にある特定のベクトル・レジスタの内容が必要である
かどうかは、プログラム作成者（ＦＯＲＴＲＡＮなどの
高級言語でプログラミングする場合はそのコンパイラ）
が知っている。従って、退避／回復必要性情報をベクト
ル・レジスタが更新されるたびにハードウェアで更新す
るよりも、プログラム作成者がソフトウェア的に更新す
る法が自然である。この場合、退避／回復の必要性をベ
クトル・レジスタごとにきめ細かく管理することは得策
ではなく、粗い単位でよい。

本発明の目的は、ベクトル・レジスタやベクトル・マス
ク・レジスタを有するベクトル・プロセサにおいて、簡
単なハードウェアで、ソフトウェア主体の管理の元に、
効率良くベクトル・レジスタやベクトル・マスク・レジ
スタの退避／同役処理を実現する手段を提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明のベクトル・プロセ
サにおいては次のような手段を持つ。

（１）ベクトルデータを保持する複数個のベクトル・レ
ジスタ全体に対するｌビットのベクトル・レジスタ使用
中表示ビット（Ｖ　ＲＩ　Ｕ　、　ＶｅｃｔｏｒＲｅｇ
ｉｓｔｅｒ　Ｉｎ−Ｕｓｅ　ｂ装置）（２）ベクトルマ
スクデータを保持する複数個のベクトル・マスク、レジ
スタ全体に対する１ビツトのベクトル・マスク・レジス
タ使用中表示ビット（ＶＭ　ＲＩ　Ｕ、　Ｖｅｃｔｏｒ
　Ｍａｓｋ　Ｒｅｇｉｓｔｅｒ　Ｉｎ−ＩＪｓｅ　ｂ装
置） （３）ＶＲＩＵビットを値１にセットする命令（ＳＶＲ
ＩＵ命令） （４）ＶＲＩＵビットを値０にリセットする命令（ＲＶ
ＲＩＵ命令） （５）ＶＭＲＩＵビットを値１にセットする命令（Ｓ　
ＶＭＲＩ　Ｕ命令） （６）ＶＭＲＩＵビットを値Ｏにリセットする命令（Ｒ
ＶＭＲＩＵ命令） （７）あるまとまった単位のベクトル処理を起動する命
令（ＥＸＶＰ命令、Ｅｘｅｃｕｔｅ　ＶｅｃｔｏｒＰｒ
ｏｃｅｓｓｉｎｇ命令）の実行が完了したときに、ＶＲ
ＩＵビット、ＶＭＲＩＵビットをあらかじめ定められた
値に設定する手段 （８）ベクトル処理装置をリセットする命令（ＣＬＲＶ
Ｐ命令）を実行したときにＶＲＩＵビット、ＶＭＲＩＵ
ビットの値をリセットする手段 ］コテ、ＶＲＩＵビット、ＶＭＲＩＵビットは独立した
レジスタのようなものである必要はなく、例えばプログ
ラム状態語（Ｐ　Ｓ　Ｗ、　Ｐｒｏｇｒａ■５ｔａｔｕ
ｓ　Ｗｏｒｄ）やその他の状態レジスタの一部分であっ
てよい。

〔作用〕

ベクトル処理を行うプログラムの開始に当たっては、オ
ペレーティングシステムあるいはコンパイラなどがＶＲ
ＩＵビット、ＶＭＲＩＵビットをリセットする。このと
きには、ＲＶＲＩＵ命令、ＲＶＭＲＩＵ命令を使用して
もよいし、ＣＬＲＶＰ命令を用いて一括してリセットし
てもよい。

プログラムの中でベクトル処理される部分は、ＥＸＶＰ
命令を発行してベクトル処理を起動する。

これによりベクトル処理が開始される。このとき、ＶＲ
ＩＵビット、ＶＭＲＩＵビットは自動的にあらかじめ定
められた値に設定される。起動されたベクトル処理によ
って使用されるベクトル・レジスタあるいはベクトル・
マスク・レジスタが、それ以降に起動されるベクトル処
理単位で再利用されるかされないかによって、５ＶＲＩ
Ｕ命令。

ＳＶＭＲＩＵ命令、ＲＶＲＩＵ命令、ＲＶＭＲＩ　Ｕ命
令の何れかを使用してＶＲＩＵビット、　ＶＭＲＩＬＩ
ビットを所望の値に設定する。

例えば、ベクトル処理が起動されたときに設定されるＶ
ＲＩＵビット、ＶＭＲＩＵビットの値が１（セット状態
）である時に、後続のベクトル処理ではベクトル・レジ
スタ・ベクトル・マスク・レジスタの何れも再利用され
ないときには、ＲＶＲＩＵ命令、ＲＶＭＲＩＵ命令を発
行してＶＲＩＵビット、ＶＭＲＩＵビットの両方をリセ
ットする。ベクトル・レジスタ、ベクトル・マスク・レ
ジスタのいずれも再利用するときには何もしない、なお
、ベクトル・レジスタあるいはベクトル・マスク・レジ
スタの何れか一方だけを再利用するときには、再利用す
るレジスタの使用中ビットだけがセット状態になるよう
に該当する命令を使い分ける。

タスクスイッチなどでベクトル・レジスタ・ベクトル・
マスク・レジスタの退避／回復が必要になったときには
、ＶＲＩＵビット、ＶＭＲＩＵビットの値に従って処理
する。ＶＲＩＵビットがｌ（セット状Ｍ）のときには１
通常のベクトル・レジスタのロード／ストア命令を用い
て退避／回復処理を実行する。ＶＭＲＩＵビットが１（
セット状態）のときには５通常のベクトル・マスク・レ
ジスタのロード／ストア命令を用いて退避／同役処理を
実行する。

タスクスイッチが行われるとき、ＶＲＩＵビット、ＶＭ
ＲＩＵビットの値は他のプログラム状態情報と同様に保
存／回復される。

以上に示したように、本発明のベクトル・プロセサにお
いては、ベクトル処理起動命令が実行されるときにベク
トルデータ等を保持するレジスタ類の使用中表示ビット
を定められた値に設定する手段と、それらのビットをセ
ット９、リセットする単純な命令を設け、他はベクトル
・プロセサに標準的に備わっている機能を使用するだけ
で、効率良いベクトル・レジスタ、ベクトル・マスク・
レジスタの退避／回復処理を可能にする。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を詳細に説明する。

第２図は本発明の一実施例のベクトル・プロセサの全体
構成を示す図である。第２図において。

２００は主記憶装置、２０１はスカラ処理ユニット、３
００はベクトル処理ユニットである。ここで、一連のベ
クトルデータに対する演算処理を一般にベクトル処理と
呼ぶのに対し、通常の汎用計算機が行うような、１個の
データ要素に対して行う演算処理をスカラ処理と呼ぶ、
スカラ処理ユニット２０１はスカラ処理を実行する処理
ユニットであり、通常の汎用計算機と同等の機能を持つ
。

ベクトル処理ユニット３００はベクトル処理を遂行する
処理ユニットである。

スカラ処理ユニット２０１を構成する要素のうち本発明
に関連のあるものだけが第２図に示されており、それら
を説明する。第２図において、キャッシュ記憶２１０は
主記憶上のデータの一部を一時的に保持する高速の記憶
装置である。スカラ命令実行制御部２１１は、キャッシ
ュ記憶２１０より命令（スカラ命令）を読み出して解読
し、命令の実行に必要な信号を送出する機能を持つ、ス
カラ命令用演算制御部２１２は、スカラ命令実行制御部
２１１からの指示に従い、解読されたスカラ命令の実行
処理を行う機能を持つ、必要ならばキャッシュ記憶２１
０との間で入力オペランドや出力オペランドのやり取り
を行う、第２図において、２２１，２２２は信号線であ
り、主記憶２００とキャッシュ記憶２１０との間のデー
タ転送に使用する。

信号線２２３は命令をキャッシュ記憶２１０からスカラ
命令実行制御部２１１に転送するのに使用する。信号線
２２４は、解読されたスカラ命令の実行に必要な情報を
スカラ命令実行制御部２１１とスカラ命令実行用演算制
御部２１２との間でやり取りするのに用いる。信号線２
２５は、キャッシュ記憶２１０とスカラ命令用演算制御
部２１２との間でデータのやり取りを行うのに使用する
。

スカラ命令実行制御部２１１でＥＸＶＰ命令を解読した
ときには、その旨が信号線２５０によりベクトル処理ユ
ニット３００の中のベクトル命令実行制御部３０１に通
知される。ＥＸＶＰ命令については後で詳細に説明する
。

次にベクトル処理ユニット３００を構成する要素を説明
する。

第２図において、ベクトル命令実行制御部３０１はスカ
ラ命令実行制御部２１１からの指示を受けてベクトル処
理の実行を司るものである。

３１０ないし３１７はベクトル・レジスタ群であり１合
計８個のベクトル・レジスタから成る。

３１０はベクトル・レジスタ０番、３１１はベクトル・
レジスタ１番、同様に３１７はベクトル・レジスタ７番
である。３２０ないし３２７はベクトル・マスク・レジ
スタ群であり、合計８個のベクトル・マスク・レジスタ
から成る。３２ｏはベクトル・マスク・レジスタ０番、
３２１はベクトル・マスク・レジスタ１番、同様に３２
７はベクトル・マスク・レジスタ７番である。

３３０ないし３３１は演算パイプであり、指定されたベ
クトル・レジスタあるいはベクトル・マスク・レジスタ
から読み出されたベクトルデータに対し、指定された演
算をパイプライン処理にて高速に施して、演算結果を指
定されたベクトル・レジスタあるいはベクトル・マスク
・レジスタへ格納するものである。３４０ないし３４１
はロード／ストア・パイプであり、主記憶２００とベク
トル・レジスタ３１０ないし３１７、あるいはベクトル
・マスク・レジスタ３２０ないし３２７との間で、ベク
トル・データあるいはベクトルマスクデータをパイプラ
イン処理にて高速に転送するものである。

なお、演算パイプ、ロード／ストア・パイプ、ベクトル
・レジスタ、ベクトル・マスク・レジスタの個数は本質
的な問題ではなく、何個であってもよい。

３５０および３６０はそれぞれスイッチ回路である。ス
イッチ回路３５０は、実行するベクトル命令の指定に従
い、演算パイプ３３０ないし３３１とベクトル・レジス
タ３１０ないし３１７、あるいはベクトル・マスク・レ
ジスタ３２０ないし３２７との間のベクトルデータある
いはベクトルマスクデータの転送ルートを設定する。ス
イッチ回路３６０は、実行するベクトル命令の指定に従
い、ロード／ストア・パイプ３４０ないし３４１とベク
トル・レジスタ３１０ないし３１７、あるいはベクトル
・マスク・レジスタ３２０ないし３２７との間のベクト
ルデータあるいはベクトルマスクデータの転送ルートを
設定する。

次に、第２図に示したベクトル・プロセサでベクトル処
理が行われる手順を、本発明の詳細な説明するために必
要な項目に重点を置いて説明する。

まずはじめに、通常のベクトル処理に関連する命令の機
能を説明する。

（１）　Ｅ　Ｘ　Ｖ　Ｐ　（Ｅｘｅｃｕｔｅ　Ｖｅｃｔ
ｏｒ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）命令スカラ処理ユニット
２０１で実行される命令である１本命令はベクトル処理
ユニット３００に対しベクトル処理の起動を指示する命
令である。命令のオペランドでは、起動するベクトル処
理の内容を示すベクトル命令の列（以下起動ベクトル命
令列と呼ぶ）が格納されている主記憶のアドレスや処理
されるベクトルデータの要素数などを指定する。

（２）　ＶＬ　（Ｖｅｃｔｏｒ　Ｌｏａｄ）命令ベクト
ル処理ユニット３００で実行される命令である０本命令
は主記憶上のベクトルデータをベクトル・レジスタにロ
ードする機能を持つ。

命令のオペランドでは、主記憶上にあるベクトルデータ
の先頭アドレスや各ベクトルデータ要素間の間隔等、お
よびベクトル・レジスタの番号を指定する。

（３）　Ｖ　Ｓ　Ｔ　（Ｖｅｃｔｏｒ　５ｔｏｒｅ）命
令ベクトル処理ユニット３００で実行される命令である
０本命令はベクトル・レジスタ上にあるベクトルデータ
を主記憶に格納する機能を持つ、命令のオペランドでは
、ベクトルデータが格納されているベクトル・レジスタ
の番号、およびベクトルデータを格納する主記憶の領域
の開始アドレスや各ベクトルデータ要素間の間隔等を指
定する。

（４）　ＶＭ　Ｌ　（Ｖｅｃｔｏｒ　Ｍａｓｋ　Ｌｏａ
ｄ）命令ベクトル処理ユニット３００で実行される命令
である０本命令は主記憶上のベクトル・マスク・データ
をベクトル・マスク・レジスタにロードする機能を持つ
、命令のオペランドでは、主記憶上にあるベクトル・マ
スク・データの先頭アドレス等、およびベクトル・マス
ク・レジスタの番号を指定する。

（５）　Ｖ　Ｍ　Ｓ　Ｔ　（Ｖａｃｔｏｒ　Ｍａｓｋ　
５ｔｏｒｅ）命令ベクトル処理ユニット３００で実行さ
れる命令である０本命令ベクトル・マスク・レジスタ上
にあるベクトル・マスク・データを主記憶に格納する機
能を持つ、命令のオペランドでは。

ベクトル・マスク・データが格納されているベクトル・
マスク・レジスタの番号、およびベクトル・マスク・デ
ータを格納する主記憶の領域の開始アドレス等を指定す
る。

次に、第２図、第３図を用いて、ベクトル処理を含むプ
ログラムが実行される様子を説明する。

第３図は、ベクトル処理を含むプログラムの一例を示す
ものである。第３図においては、本発明の詳細な説明す
るのに必要な部分だけを示し、その他の部分は省略され
ている。ベクトル処理されるプログラムはスカラ命令列
とベクトル命令列とから成る。スカラ命令列は、プログ
ラムの中でベクトル処理できない部分の演算処理、ベク
トル処理の準備処理、ベクトル処理の起動等を行うため
の命令列である。ベクトル命令列は、プログラムの中で
ベクトル処理可能な部分を処理するためのベクトル命令
から成る。スカラ命令列は第２図のスカラ処理ユニット
２０１で実行される。ベクトル命令列は第２図のベクト
ル処理ユニット３００で実行される。

プログラムは最初にスカラ命令列の先頭命令から実行さ
れる。第２図において、スカラ命令実行制御部２↓１は
キャッシュ記憶２１０からスカラ命令を順次読み出して
解読し、実行に移す、解読した命令がスカラ演算命令で
ある場合には、スカラ命令用演算制御部２１２は信号線
２２４より指示を受け、命令を実行する。解読した命令
がＥＸＶＰ命令である場合には、ＥＸＶＰ命令のオペラ
ンドで指定されるベクトル命令列の先頭アドレス等を信
号線２５０を介してベクトル命令実行制御部３０１に与
え、ベクトル処理を起動する。これによりスカラ処理ユ
ニット２０１におけるＥＸＶＰ命令の処理は終了し、次
のスカラ命令の処理に移る。

ベクトル命令実行制御部３０１は、信号線２５０を介し
て通知されたベクトル命令列の先頭アドレスを元に、信
号線３７０を介して主記憶２００よりベクトル処理を順
次読み出して実行する。

ＶＥＮＤ命令（Ｅｎｄ　ｏｆ　Ｖｅｃｔｏｒ　Ｐｒｏｃ
ｅｓｓｉｎｇ）は。

一つのベクトル命令列の終点を指示する命令である。ベ
クトル命令実行制御部３０１がＶＥＮＤ命令を読み出し
て解読すると、それ以降のベクトル命令の読み出しおよ
び解読処理を中止し、ベクトル命令列の実行を終了する
。

次に、本発明の本質である、ベクトル・レジスタ、ベク
トル・マスク・レジスタの退避／回復を効率よく処理す
るための手段について、実施例を詳細に説明する。

はじめに、各手段の機能を説明する。

（１）ＶＲＩＵビット ベクトル・レジスタの退避／回復の必要性の有無を表示
するビットである。値がｌ（セット状態）のときは退避
／回復が必要であることを示し、値が０（リセット状態
）のときは不要であることを示す０本実施例においては
、ＶＲＩＵビットはプログラム状態語（Ｐｒｏｇｒａ＋
ｍ　５ｔａｔｕｓＷｏｒｄ、以下ＰＳＷと略す）を構成
する情報の一つとする。

（２）ＶＭＲＩＵビット ベクトル・マスク・レジスタの退避／回復の必要性の有
無を表示するビットである。値が１（セット状態）のと
きは退避／回復が必要であることを示し、値がＯ（リセ
ット状態）のときは不要であることを示す０本実施例に
おいては、ＶＭＲＩＵビットはプログラム状態語（Ｐｒ
ｏｇｒａｍＳｔａｔｕｓ　Ｗｏｒｄ、以下ｐｓｗと略す
）を構成する情報の一つとする。

（３）ＥＸＶＰ命令の機能 本命令は、前述のように、ベクトル処理を起動する命令
であるが、ベクトル・レジスタ、ベクトル・マスク・レ
ジスタの効率よい退避／回復を実現するために、次のよ
うな機能を持つ。

すなわち１本命令を実行してベクトル処理を起動した時
に、あわせてｐｓｗ内のＶＲＩＵビット、ＶＭＲＩＵビ
ットの値を１にする。

（４）ＳＶＲＩＵ命令 スカラ命令の一つであり、ｐｓｗ内のＶＲＩＵビットを
セットする命令である。

（５）ＳＶＭＲＩＵ命令 スカラ命令の一つであり、ｐｓｗ内のＶＭＲＩＵビット
をセットする命令である。

（６）ＲＶＲＩＵ命令 スカラ命令の一つであり、ｐｓｗ内のＶＲＩυビットを
リセットする命令である。

（７）ＲＶＭＲＩＵ命令 スカラ命令の一つであり、ＰＳＷ内のＶＭＲＩＵビット
をリセットする命令である。

次に、上記に説明した各手段がどのように動作するかを
、第１図の実施例を用いて詳細に説明する。

まず、第１図を説明する。第１図は、第２図に示したス
カラ命令実行制御部２１１の内部を詳細に示したもので
ある。第１図において、１０１は命令レジスタであり、
信号線１５０を介して読み出されたスカラ命令を保持す
るレジスタである。

１０２は命令解読部であり、命令レジスタ１０１に格納
されているスカラ命令を解読してその実行に必要な情報
を各所に送出する機能を持つ。解読された命令が、５Ｖ
ＲＩＵ命令、ＳＶＭＲＩＵ命令、ＲＶＲＩＵ命令、ＲＶ
ＭＲＩＵ命令以外ノスカラ命令の場合は、命令の実行に
必要な情報が信号線２２４より送出される。解読した命
令がＥＸＶＰ命令の場合は、ベクトル処理の起動に必要
な情報が信号線２５０より送出される。

第１図において、１０３はプログラム状態語ｐｓｗであ
り、その中にＶＲＩＵビット１０７゜ＶＭＲＩＵビット
１０８がある。１０４はＶＲＩＵビット・セット／リセ
ット制御部である。１０５はＶＭＲＩＵビット・セット
／リセット制御部である。

命令解読部１０２で解読された命令がＥＸＶＰ命令の場
合は、信号線１５２．信号線１５３よりそれぞれＶＲＩ
Ｕビット、ＶＭＲＩＵビットのセット指示が出される。

ＶＲＩＵビット・セット／リセット制御部１０４は信号
線１５２よりセット指示を受けると、信号線１５４を介
してＶＲＩＵビットをセットする。ＶＭＲＩＵビット・
セット／リセット制御部１０５は信号線１５３よりセッ
ト指示を受けると、信号線１５５を介してＶＭＲＩＵビ
ットをセットする。

解読された命令が５ＶＲＩＵ命令である時は。

信号線１５２よりＶＲＩＵビットのセット指示が出され
る。セット指示を受けたＶＲＩＵビット・セット／リセ
ット制御部１０４は信号線１５４を介してＶＲＩＵビッ
トをセットする。

解読された命令がＳ　ＶＭＲＩ　Ｕ命令である時は、ｍ
号ｔｉＡ　１５３よりＶＭＲＩＵビットのセット指示が
出される。セット指示を受けたＶＭＲＩＵビット・セッ
ト／リセット制御部１０５は信号線１５５を介してＶＭ
ＲＩＵビットをセットする。

解読された命令がＲＶＲＩＵ命令である時は、信号線１
５２よりＶＲＩＵビットのリセット指示が出される。リ
セット指示を受けたＶＲＩＵビット・セット／リセット
制御部１０４は信号線１５４を介してＶＲＩＵビットを
リセットする。

解読された命令がＲＶＭＲＩＵ命令である時は。

信号線１５３よりＶＭＲＩＵビットのリセット指示が出
される。リセット指示を受けたＶＭＲＩ　Ｕビット・セ
ット／リセット制御部１０５は信号線１５５を介してＶ
ＭＲＩＵビットをリセットする。

次に、第３図の実施例により、ＲＶＲＩＵ命令。

ＲＶＭＲＩＵ命令の使用例を説明する。

第３図のプログラム例において、ベクトル命令列！で使
用されるベクトル・レジスタおよびベクトル・マスク・
レジスタの中にはベクトル命令列■でも再利用されるも
のがあるとする。従って、第３図のスカラ命令列中の■
のＥＸＶＰ命令の後ではＶＲＩＵビット、ＶＭＲＩＵビ
ットの値を変更する命令は使用されない。■のＥＸＶＰ
命令によりＶＲＩＵビット、ＶＭＲＩＵビット共にセッ
ト状態になっているので、退避／回復が必要であること
になる。

また、第３図のプログラム例において、ベクトル命令列
■で使用されるベクトル・レジスタ・ベクトル・マスク
・レジスタがそれ以降のベクトル処理で再利用されない
ものとする。この場合、■のＥＸＶＰ命令でベクトル命
令列■を起動した後。

ＶＲＩＵビット、ＶＭＲＩＵビット共にセット状態にな
っているので、ＲＶＲＩＵ命令（第３図の■）、ＲＶＭ
ＲＩＵ命令（第３図の■）を実行して、ＶＲＩＵビット
およびＶＭＲＩＵビットをリセットして、退避／回復の
必要がない状態にする。

この場合、もしベクトル・マスク・レジスタだけが後続
のベクトル処理で再利用されるならば、ＲＶＲＩＵ命令
だけ発行して、ＲＶＭＲＩＵ命令は発行しなければよい
。

次に、タスクスイッチが発生したときに、ＶＲＩＵビッ
ト、ＶＭＲＩＵビットを参照して効率よくベクトル・レ
ジスタ、ベクトル・マスク・レジスタを退避／回復する
手順を説明する。なお、本実施例においては、ベクトル
・レジスタ、ベクトル・マスク・レジスタの退避／回復
処理を遂行するのはオペレーティングシステム（ＯＳ）
である。

第４図は、タスクスイッチが発生したときのベクトル・
レジスタ、ベクトル・マスク・レジスタの退避処理の手
順を示す流れ図である。

タスクスイッチが発生したときに実行中であったプログ
ラムのＰＳＷは旧ＰＳＷとして主記憶の特定の領域に格
納されている。旧ＰＳＷのＶＲＩＵビットを調べ、値が
ｌであるときにはベクトル・レジスタの退避処理を実行
する。ＶＲＩＵビットの値がＯのときには何もせずに次
の処理に移る１次に、旧ｐｓｗのＶＭＲＩＵビットを調
べ、値が１であるときにはベクトル・マスク・レジスタ
の退避処理を実行する。ＶＭＲＩＵビットの値が０のと
きには何もせずに次の処理に移る。

ベクトル・レジスタの退避処理は、前述した通常のベク
トル命令であるＶＳＴ命令を用いてすべての（本実施例
のベクトル・プロセサでは８個）ベクトル・レジスタの
内容を主記憶に格納するベクトル命令列を用意し、その
ベクトル命令列をＥＸＶＰ命令により起動することに゛
より実現される。

同様に、ベクトル・マスク・レジスタの退避処理は、前
述した通常のベクトル命令であるＶＭＳＴ命令を用いて
すべての（本実施例のベクトル・プロセサでは８個）ベ
クトル・マスク・レジスタの内容を主記憶に格納するベ
クトル命令列を用意し。

そのベクトル命令列をＥＸＶＰ命令により起動すること
により実現される。

第５図は、タスクスイッチが発生したときのベクトル・
レジスタ、ベクトル・マスク・レジスタの回復処理の手
順を示す流れ図である。

タスクスイッチの後、新たに実行が開始されるプログラ
ムのＰＳＷは新ＰＳＷとして主記憶の特定の領域に格納
されている。新ＰＳＷのＶＲＩＵビットを調べ、値が１
であるときにはベクトル・レジスタの回復処理を実行す
る。ＶＲＩＵビットの値がＯのときには何もせずに次の
処理に移る。

次に、新ＰＳＷのＶＭＲＩＵビットを調べ、値が１であ
るときにはベクトル・マスク・レジスタの回復処理を実
行する。ＶＭＲＩＵビットの値がＯのときには何もせず
に次の処理に移る。

ベクトル・レジスタの回復処理は、前述した通常のベク
トル命令であるＶＬ命令を用いて、主記憶に格納されて
いる退避されていたベクトルデータを、すべての（本実
施例のベクトル・プロセサでは８個）ベクトル・レジス
タにロードするベクトル命令列を用意し、そのベクトル
命令列をＥＸＶＰ命令により起動することにより実現さ
れる。

同様に、ベクトル・マスク・レジスタの回復処理は、前
述した通常のベクトル命令であるＶＭＬ命令を用いて、
主記憶に格納されている退避されていたベクトルマスク
データを、すべての（本実施例のベクトル・プロセサで
は８個）ベクトル・マスク・レジスタにロードするベク
トル命令列を用意し、そのベクトル命令列をＥＸＶＰ命
令により起動することにより実現される。

第３図のプログラム例において、スカラ命令列の（Ａ）
で示されているポイントでタスクスイッチが発生し、プ
ログラムの処理が中断された場合のベクトル・レジスタ
、ベクトル・マスク・レジスタの退避／回復処理の流れ
を説明する。なお、前述のように、第３図のプログラム
例では、ベクトル命令列Ｉで使用したベクトル・レジス
タ、ベクトル・マスク・レジスタの内容は、ベクトル命
令列■でも再利用するが、ベクトル命令列■で使用した
ベクトル・レジスタ、ベクトル・マスク・レジスタの内
容はその後のベクトル命令列で再利用されない。

第３図のプログラム例がポイント（Ａ）に到達したとき
のＶＲＩＵビット、ＶＭＲＩＵビットの値は共に１にな
っている。これは、第３図の■のＥＸＶＰ命令でＶＲＩ
Ｕビット、ＶＭＲＩＵビット共にセットされた後、これ
らのビットの値を変更する命令が実行されていないため
である。ポイント（Ａ）でタスクスイッチが発生すると
、現ＰＳＷが旧ＰＳＷとして主記憶の特定の領域に格納
された後、オペレーティングシステムに制御が移る。オ
ペレーティングシステムはタスクスイッチに必要な種々
の処理を遂行するが、この中でベクトル・レジスタ、ベ
クトル・マスク・レジスタの退避を行う部分では、第４
図に示した処理手前に従って退避処理が遂行される。こ
のとき、ＶＲＩυビット、ＶＭＲＩＵビットの値は共に
１であるので、ベクトル・レジスタ、ベクトル・マスク
・レジスタ共に退避処理が行われる。

次に、ポイント（Ａ）で中断された第３図のプログラム
例が再開されるときのベクトル・レジスタ、ベクトル・
マスク・レジスタの回復処理の流れを説明する。

プログラムが中断されたときに旧ＰＳＷとして保存され
ていたＰＳＷ情報は、このプログラムが再開されるとき
には新ＰＳＷとして扱われる。オペレーティングシステ
ムはプログラムの再開に必要な種々の処理を行うが、こ
の中でベクトル・レジスタ、ベクトル・マスク・レジス
タの回復処理を行う部分では、第５図に示した処理手順
に従って回復処理が遂行される。このとき、新ＰＳＷ内
のＶＲＩＵビット、ＶＭＲＩＵビットの値は共に１であ
るので、ベクトル・レジスタ、ベクトル・マスク・レジ
スタの回復処理が行われる。オペレーティングシステム
はその他の必要な処理を行った後、新ｐｓｗを第１図の
現Ｐ　ＳＷＩ　Ｏ３にロードして中断されていたプログ
ラムを再開する。ベクトル・レジスタ、ベクトル・マス
ク・レジスタの回復処理が行われているので、プログラ
ムの実行が進んで、第３図の■のＥＸＶＰ命令でベクト
ル処理が起動されて、ベクトル命令列■が実行されると
き、ベクトル・レジスタおよびベクトル・マスク・レジ
スタの情報が正しく再利用される。

次に、第３図のプログラム例において、スカラ命令列の
（Ｂ）で示されているポイントでタスクスイッチが発生
し、プログラムの処理が中断された場合のベクトル・レ
ジスタ、ベクトル・マスク・レジスタの退避／回復処理
の流れを説明する。

第３図のプログラム例がポイント（Ｂ）に到達したとき
のＶＲＩＵビット、ＶＭＲＩＵビットの値は共にＯにな
っている。これは、第３図の■のＲＶＲＩＵ命令、■（
７）ＲＶＭＲＩＵ命令カ実行すれているためである。ポ
イント（Ｂ）でタスクスイッチが発生すると、現ＰＳＷ
が旧ＰＳＷとして主記憶の特定の領域に格納された後、
オペレーティングシステムに制御が移る。

オペレーティングシステムはタスクスイッチに必要な種
々の処理を遂行するが、この中でベクトル・レジスタ、
ベクトル・マスク・レジスタの退避を行う部分では、第
４図に示した処理手順に従って退避処理が遂行される。

このとき、ＶＲＩＵビット、ＶＭＲＩＵビットの値は共
にＯであるので、ベクトル・レジスタ、ベクトル・マス
ク・レジスタのいずれも退避処理が行われない。

次に、ポイント（Ｂ）で中断された第３図のプログラム
例が再開されるときのベクトル・レジスタ、ベクトル・
マスク・レジスタの回復処理の流れを説明する。

プログラムが中断されたときに旧ＰＳＷとして保存され
ていたＰＳＷ情報は、このプログラムが再開されるとき
には新ＰＳＷとして扱われる。

オペレーティングシステムはプログラムの再開に必要な
種々の処理を行うが、この中でベクトル・レジスタ、ベ
クトル・マスク・レジスタの回復処理を行う部分では、
第５図に示した処理手順に従って回復処理が遂行される
。このとき、新ＰＳｖ内のＶＲＩＵビット、ＶＭＲＩＵ
ビットの値は共にＯであるので、ベクトル・レジスタ、
ベクトル・マスク・レジスタの回復処理は行われない。

オペレーティングシステムはその他の必要な処理を行っ
た後、新ｐｓｗを第１図の現ＰＳＷ１０３にロードして
中断されていたプログラムを再開する。

すなわち、ポイントＣＢ）でプログラムの実行が再開さ
れるときには、中断時のベクトル・レジスタやベクトル
・マスク・レジスタの内容は再利用されないので、無駄
な退避／回復処理が行われずに済んでいる。

以上のように、本実施例によれば、第３図のプログラム
例のベクトル命令列Ｉで値が設定され、ベクトル命令列
■で再利用されるベクトル・レジスタ、ベクトル・マス
ク・レジスタの内容は、ベクトル命令列■が起動される
前の任意の時点でタスクスイッチが発生した場合に、正
しく退避／回復処理が行われる。また、ベクトル命令列
■で値が設定され、後続のベクトル命令列で再利用され
ないベクトル・レジスタ、ベクトル・マスク・レジスタ
の内容は、ベクトル命令列■の実行後タスクスイッチが
発生しても退避／回復処理は行われず、無駄な退避／回
復を省かれ、処理の高速化に繋がる。さらに、これら一
連の処理は、ＰＳＷ内にＶＲＩＵビット、ＶＭＲＩＵビ
ットの２ビツトを追加することと、それら２ビツトを操
作する簡単な命令を追加するだけで、その他は通常のベ
クトル処理にも用いる命令を使用するだけで簡便に実現
されているという特長をもつ。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明においては、ベクトル・
レジスタ等を再使用するかどうかを示すビット（レジス
タの種類ごとに１ビツト設ければよい）、上記のビット
をセットする命令、上記のビットをリセットする命令、
ベクトル処理の開始を示す命令が実行されるときに上記
のビットをあらかじめ定められた値に設定する手段、と
いう非常に簡単な手段だけを設け、かつ、ベクトル・レ
ジスタ等のレジスタ類が再使用されるかどうかを把握し
ているプログラム作成者（あるいはコンパイラ）が上記
ビットを操作し、また、タスクスイッチ時にベクトル・
レジスタ等を退避／回復する場合は、上記ビットを参照
して退避／回復の必要性を判断するという非常に簡単な
手順だけで、ベクトル・レジスタ等複数の要素から成る
データを保持する容量の大きいレジスタ類を効率よくか
つ簡便に退避／回復できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のベクトル・プロセサにおけ
る命令実行制御部とレジスタ再使用表示ビットの構成を
示すブロック図、第２図は本発明の一実施例のベクトル
・プロセサの全体構成を示すブロック図、第３図は本発
明の一実施例のベクトル・プロセサの動作およびベクト
ル・レジスタ等の退避／回復処理のプログラム例を示す
図、第４図は本発明の一実施例のベクトル・レジスタ等
の退避処理の手順を説明する流れ図、第５図は本発明の
一実施例のベクトル・レジスタ等の回復処理の手順を説
明する流れ図である。 １０４・・・ＶＲＩＵビット・セット／リセット制御部
、１０５・・・ＶＭＲＩＵビット・セット／リセット制
御部、１０７・・・ベクトル・レジスタ再使用表示ビッ
ト（ＶＲＩＵビット）、１０８・・・ベクトル・マスク
・レジスタ再使用表示ビット（ＶＭＲＩＵビ口 ２ 目 囁 目 入力う＊　＋ｆ’　１ ベクトル４仝ｆ’１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、主記憶の他に、ベクトルデータなど、複数の要素デ
   ータからなるデータ集合を保持することができる複数個
   のレジスタを有し、タスクスイッチ時に中断されるタス
   クのために、該レジスタの内容を主記憶に退避し、実行
   開始されるタスクのため退避されていた該レジスタの内
   容を主記憶から該レジスタに回復するベクトル処理装置
   において、実行中の該タスクについて該レジスタの内容
   の退避が必要かどうかを予め判定し、タスクスイッチに
   より該実行中タスクが中断されるとき、該判定結果によ
   り該レジスタの退避を行なうか否かを制御することを特
   徴とするレジスタ退避制御方法。 ２、ベクトル処理の開始を示す命令が実行されるときに
   、タスクスイッチ時に該レジスタの退避／回復が必要で
   あるか否かを表示する手段を、予め定められた値に設定
   する請求項１記載のレジスタ退避制御方法。