JPH0397031A - データ処理装置 - Google Patents

データ処理装置

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JPH0397031A
JPH0397031A JP1233008A JP23300889A JPH0397031A JP H0397031 A JPH0397031 A JP H0397031A JP 1233008 A JP1233008 A JP 1233008A JP 23300889 A JP23300889 A JP 23300889A JP H0397031 A JPH0397031 A JP H0397031A
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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】 〔概 要〕 データ処理装置、特に、複数の命令コードフィールドお
よびアドレッシングフィールドを有する命令列を解読し
て実行するマイクロプロセッサにおいて、命令毎に規定
される未定義アドレッシングをチェックする技術に関し
、 未定義アドレッシングのチェックに要する時間を短くし
、ひいてはデータ処理時間の短縮化を図ることを目的と
し、 命令コードフィールドをデコードし、所定の周期で発生
される制御信号に応答して命令タグ情報を出力する第1
のデコード手段と、アドレッシングフィールドをデコー
ドし、前記制御信号に応答してアドレッシング情報を出
力する第2のデコード手段と、該第2のデコード手段か
ら出力されるアドレッシング情報を保持し、前記制御信
号に応答して保持結果を出力する保持手段と、前記命令
タグ情報、アドレッシング情報および保持結果に基づき
命令の未定義アドレッシングを検出する手段とを具備し
、前記命令タグ情報が前ステージでデコードしたアドレ
ッシングフィールドの未定義アドレッシングをチェック
する命令であることを指示している場合には前記保持結
果に基づき未定義アドレッシングを検出し、前記命令タ
グ情報が現ステージでデコードしたアドレッシングフィ
ールドの未定義アドレッシングをチェックする命令であ
ることを指示している場合には前記アドレッシング情報
に基づき未定義アドレッシングを検出するように構戊す
る。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、データ処理装置に関し、特に、複数の命令コ
ードフィールド(以下、オペコードと称する〉およびア
ドレッシングフィールドを有する命令列を解読(デコー
ド)して実行するマイクロプロセッサにおいて、命令毎
に規定される未定義アドレッシングをチェックする技術
に関する。
〔従来の技術、および発明が解決しようとする課題〕
複数のオペコードおよびアドレッシングフィールドを有
する命令列の一例として、例えば第9図に示すような命
令フォーマットより或る可変長命令列がある。図中、オ
ペランド指定部OPDがアドレッシングフィールドに相
当し、命令コード部OPがオペコードに相当する。オペ
コードは命令種を定義しており、オペコードのデコーダ
によりアドレッシングフィールドが未定義か定義済みか
をチェックする。通常は、オペコードの後に当該アドレ
ッシングフィールドが設定されている。従って、例えば
第9図(a)に示す1オペランドの場合、オベコードO
Pをデコードした時点でその後のアドレッシングフィー
ルドが未定義か定義済みかをチェックすることができ、
定義済みであれば命令の実行を行い、もし未定義アドレ
ッシングであれば命令の実行を中止することができる。
しかしながら、一部の命令列には、オペコードによって
チェックされるべきアドレッシングフィールドが当該オ
ペコードの前に設定されている場合もある。例えば第9
図(b)の2オペランドの場合、命令列をデコードする
過程において、第2オペコードOPをデコードした時点
でその前(第lオペランド)のアドレッシングフィール
ドOPDが未定義か定義済みかのチェックが可能となる
。この場合、定義済みアドレッシングであれば第2オペ
コードOPをデコードした時点で第1オペランドの命令
を実行することができるが、もし未定義アドレッシング
であれば、第1オペランドの命令の実行を中止するため
に適宜処理を実行しなければならない。
これに対処するため、オペランドをチェックするための
サイクルを設けることが考えられるが、マイクロプロセ
ッサがパイプライン処理を行っている場合には、当該チ
ェックを規定のサイクル内で終了できない可能性がある
。つまり、次サイクル以降でないとチェック結果が出な
いおそれがあり、そのために命令の実行が遅れるという
不都合がある。これは、プロセッサ全体としてのデータ
処理時間が長くなることにつながり、好ましくない。
本発明は、かかる従来技術における課題に鑑み創作され
たもので、命令毎に規定される未定義アドレッシングの
チェックに要する時間を短くし、ひいてはデータ処理時
間の短縮化を図ることができるデータ処理装置を提供す
ることを目的としている。
〔課題を解決するための手段〕 第1図の原理ブロック図に示されるように、本発明によ
るデータ処理装置は、複数の命令コードフィールドaお
よびアドレッシングフィールドbを有する命令列を解読
して実行することを前提とし、前記命令コードフィール
ドをデコードし、所定の周期で発生される制御信号Cに
応答して命令タグ情報八を出力する第1のデコード手段
1と、前記アドレッシングフィールドをデコードし、前
記制御信号に応答してアドレッシング情報B1を出力す
る第2のデコード手段2と、該第2のデコード手段から
出力されるアドレッシング情報を保持し、前記制御信号
に応答して保持結果62を出力する保持手段3と、前記
命令タグ情報、アドレッシング情報および保持結果に基
づき命令の未定義アドレッシングを検出する手段4とを
具備し、前記命令タグ情報が前ステージでデコードした
アドレッシングフィールドの未定義アドレッシングをチ
ェックする命令であることを指示している場合には前記
保持結果B2に基づき未定義アドレッシングを検出し、
前記命令タグ情報が現ステージでデコードしたアドレッ
シングフィールドの未定義アドレッシングをチェックす
る命令であることを指示している場合には前記アドレッ
シング情報Blに基づき未定義アドレッシングを検出す
ることを特徴とする。
〔作 用〕
上述した構或によれば、第2のデコード手段2と保持手
段3は共に共通の制御信号Cに応答するので、第2のデ
コード手段2からのアドレッシング情報Blが現ステー
ジでデコードした情報であるとするならば、保持手段3
の保持結果B2は前ステージでデコードした情報を表し
ている。
従って、オペコード(命令コードフィールド〉によって
チェックされるべきアドレッシングフィールドが当該オ
ペコードの前に設定されているような命令列をデコード
して実行する際に、検出手段4により、アドレッシング
情報B1または保持結果B2に基づき未定義アドレッシ
ングをチェックすることができる。つまり、従来形に見
られたようなオペランド・チェックのためのサイクルを
設けることなく、現ステージのオペコードをデコードす
ることで前ステージの定義済みアドレッシングの禁止則
をチェックすることが可能となる。そのため、命令の実
行が遅れるという不都合を回避することができ、ひいて
はデータ処理時間を短縮することが可能となる。
なお、本発明の他の構或上の特徴および作用の詳細につ
いては、添付図面を参照しつつ以下に記述される実施例
を用いて説明する。
〔実施例〕
第2図には本発明の一実施例としてのマイクロプロセッ
サの全体a或が機能ブロック図の形態で示される。
本実施例によるマイクロプロセッサは、例外制御部10
、命令バッファ1l、デコーダ12、パイプライン制御
部13およびマイクロプログラム14を備えた命令制御
部ICと、アドレス発生部15、演算部16およびレジ
スタファイル17を備えた命令実行部IEと、命令アク
セス制御部18およびオペランドアクセス制御部19を
備えたメモリ制御部MCと、アドレス制御部2θ、バス
監視制御部21およびデータ送受部22を備えたバス制
御部BCとから構成されている。
命令制御BIcは、命令を読み取り、解読し、そして実
行するための各種制御を行っている。命令実行部IF,
メモリ制御部MCおよびバス制御部B(1’の構或およ
び作用については、本発明とは直接関係が無いので、そ
の説明は省略する。
次に、命令制御部ICのデコーダ12の構或について第
3図を参照しながら説明する。
図示のデコーダ12は、第■命令デコード部3lと、第
2命令デコード832と、命令種に関係なくアドレッシ
ングフィールド(第9図のオペランド指定部OPDに相
当)をデコードするアドレッシングデコード部33と、
次ステージ遷移要求デコード部34と、付加モードデコ
ード部35と、上記各デコード部の出力を順次選択する
ため命令ステージを制御しているデコード・シーケンサ
36と、該デコード・シーケンサからの制御の下で第1
命令デコード部31または第2命令デコード部32の出
力のいずれか一方を選択出力するセレクタ37と、IQ
バスQB上のデータを入力するレジスタ入力部38と、
該レジスタ入力部の出力をデコード・シーケンサ36か
らの制御信号φ3に応答して通過させるレジスタ出力部
39と、上記各デコード部の人力側に設けられてデコー
ド・シーケンサ36からの制御信号φ1に応答するラッ
チ41〜46と、同じく各デコード部の出力側に設けら
れてデコード・シーケンサ36からの制御信号φ3に応
答するラッチ47〜50を備えている。
さらに本発明の特徴として、デコーダ12は、アドレッ
シングデコード部33からラッチ49を介して送られて
くるアドレッシング情報ADGを制御信号φ3に応答し
て保持する保持回路60と、該保持回路の出力ADGI
、命令デコード部31.32からそれぞれラッチ47.
 48を介して送られてくる命令タグ情報IC,および
上記アドレッシング情報ADGに基づいて命令の未定義
アドレッシングを検出する例外検出部61とを有してい
る。
デコーダ12は全体として、第9図(a)〜(e)に示
すような命令フォーマットより戒る可変長命令列を16
ビット単位でデコードするためのもので、その可変長命
令列は、命令バッファ1lからIQバスQBを介して供
給される。デコーダ12は、各命令を構或要素に分解し
、デコード・シーケンサ36のステージに従い制御信号
φ1に応答してiQバスQB上のデータく可変長命令列
)をラッチし、次いで制御信号φ3に応答してデコード
結果を出力する。つまりデコーダl2は、供給された命
令の形式やアドレッシングモード等をデコードし、デー
タ処理に必要なパイプライン制御、オペランドアドレス
計算、マイクロプログラムアドレス等の制御情報を生或
する。
さらに、デコーダ12(特に保持回路60および例外検
出部61)は以下の機能を有している。
アドレッシングデコード部33に対応するラッチ49と
保持回路60は共に共通の制御信号φ3に応答するので
、アドレッシング情報ADGが現ステージでデコードし
た情報であるとするならば、保持回路60の出力ADG
Iは前ステージでデコードした情報に相当する。例えば
第9図(b)に示される2オペランドの命令列をデコー
ドする場合、保持回路60の出力ADGIが第lオペラ
ンドのアドレッシングフィールドのデコード情報を含ん
でいる時、命令タグ情報ICは第2オペランドのオペコ
ードのデコード情報を含み、アドレッシング情報ADG
は第2オペランドのアドレッシングフィールドのデコー
ド情報を含んでいる。
従って、例外検出部61は、上記命令タグ情報ICが前
ステージでデコードしたアドレッシングフィールドの未
定義アドレッシングをチェックする命令であることを指
示している場合には、保持回路60の出力ADGIに基
づき未定義アドレッシングを検出することができる。ま
た、命令タグ情報ICが現ステージでデコードしたアド
レッシングフィールドの未定義アドレッシングをチェッ
クする命令であることを指示している場合には、アドレ
ッシングデコード部33からのアドレッシング情報AD
Gに基づいて未定義アドレッシングが検出される。
次に、第3図に示すデコーダの主要部、すなわちアドレ
ッシングデコード部の周辺部tよび例外検出部の回路構
或についてそれぞれ第4図、第5図を参照しながら説明
する。
まず第4図において、REGはレジスタダイレクト指示
信号、ADOMは付加モード指示信号、IMMはイミー
ディエイト(即値)信号、SPはスタックポインタ指示
信号、MEMはメモリ間接指示信号を表し、それぞれア
ドレッシングデコード部33においてデコードされた情
報の一部である。また、DPILは第1オペコード(例
えば第9図(b)の1番目の命令コード部OPに相当)
のデコード後を示すラッチ信号、EAV2は2番目の有
効アドレッシングも同時にデコードする場合に印加され
る制御信号を示す。
第4図の回路は、制御信号φlおよびラッチ信号OPI
Lに応答するナンドゲート401と、該ナンドゲートの
出力に応答するインバータ402と、制御信号φ3に応
答するインバータ403 と、該インバータの出力に応
答するインバータ404と、制御信号EAV2に応答す
るインバータ405 と、レジスタダイレクト指示信号
REGに応答するインバータ411と、該インバータの
出力をナンドゲート401の出力(および反転信号)に
応答してラッチするラッチ回路412と、該ラッチ回路
の出力を制御信号φ3(および反転信号〉に応答してラ
ッチするラッチ回路413と、該ラッチ回路の出力およ
び制御信号EAV2に応答する入力反転型のアンドゲー
ト4■4と、インバータ405. 411の出力に応答
する入力反転型のアンドゲート415と、アンドゲー}
 414. 415の出力に応答するオアゲート416
と、該オアゲートの出力に応答するインバータ417 
と、該インバータの出力に応答してアドレッシング情報
REGSLIを出力するインバータ418と、付加モー
ド指示信号A D D !Jに応答するインバータ42
1 と、該インバータの出力に応答してアドレッシング
情報ADDMSL2を出力するインバータ422と、イ
ンバータ421の出力をナンドゲート401の出力(お
よび反転信号)に応答してラッチするラッチ回路423
 と、該ラッチ回路の出力を制御信号φ3(および反転
信号〉に応答してラッチするラッチ回路424と、即位
信号I M Mをナンドゲート401の出力(および反
転信号)に応答してラッチするラッチ回路425 と、
該ラッチ回路の出力を制御信号φ3(および反転信号〉
に応答してラッチするラッチ回路426 と、ラッチ回
路424, 426の出力に応答するオアゲート427
と、該オアゲートの出力に応答するナンドゲート428
と、該ナンドゲートの出力に応答してアドレッシング情
報ADDiMM1を出力するインバータ429 と、ス
タックポインタ指示信号SPに応答するインバータ43
1と、該インバータ431の出力をナンドゲート40l
の出力(および反転信号)に応答してラッチするラッチ
回路432と、該ラッチ回路の出力を制御信号φ3(お
よび反転信号〉に応答してラッチするラッチ回路433
と、該ラッチ回路の出力およびインバータ405の出力
に応答するナンドゲート434と、該ナンドゲートの出
力に応答してアドレッシング情報ASPSLIを出力す
るインバータ435 と、メモリ間接指示信号MEMに
応答するインバータ441 と、該インバータの出力に
応答してアドレッシング情報MBMSL2を出力するイ
ンバータ442 と、インバータ441の出力をナンド
ゲート40lの出力(および反転信号)に応答してラッ
チするラッチ回路443と、該ラッチ回路の出力を制御
信号φ3(および反転信号〉に応答してラッチするラッ
チ回路444と、該ラッチ回路の出力およびインバータ
405の出力に応答するナンドゲート445と、該ナン
ドゲートの出力に応答してアドレッシング情報!.( 
E M S L 1を出力するインバータ446 とか
ら構或されている。
次に第5図を参照すると、例外検出部61は、命令タグ
情報IC3〜ICOにそれぞれ応答するインバータ50
1〜504と、該インバータの各出力にそれぞれ応答す
るインバータ505〜508と、インバータ502, 
505の出力に応答するナンドゲート511と、インバ
ータ507. 508の出力に応答するオアゲート51
2と、該オアゲート512の出力およびインバータ50
1. 502の出力に応答するナンドゲート513と、
インバータ506, 507の出力に応答するナン,ド
ゲート514と、インバータ501, 504, 50
7の出力に応答するナンドゲート5l5と、ナンドゲー
ト511.513の出力に応答する入力反転型のオアゲ
ート516と、ナンドゲート511, 513. 51
4の出力に応答する入力反転型のオアゲート517と、
インバータ501. 504の出力に応答する入力反転
型のオアゲート5l8 と、該オアゲートの出力および
ナンドゲート514の出力(入力反転)に応答するアン
ドゲート519と、ナンドゲー} 511, 513.
 515の出力に応答する入力反転型のオアゲート52
0と、ナンドゲート515の出力およびインバータ50
2の出力に応答する入力反転型のオアゲート521と、
インバータ502. 503の出力に応答する入力反転
型のオアゲート522と、オアゲート516, 517
,アンドゲー}519.オアゲート520, 521.
 522の各出力およびアドレッシング情報MEMSL
I, ADDiMM1, RεGSLI, ASPSL
I. MEMSL2, ADDMSL2のそれぞれに応
答するアンドゲート531〜536と、アンドゲート5
31〜534の出力に応答するノアゲー}537と、ア
ンドゲート535. 536の出力に応答するノアゲー
ト538 と、ノアゲート537. 538の出力に応
答する入力反転型のオアゲート539と、該オアゲート
の出力を制御信号Tl (第6図の例示では制御信号φ
1)に応答してラッチし予約命令例外指示信号RAMP
を生戊するラッチ回路540 とから構威されている。
本実施例で用いられる命令列では、例えば第9図(b)
に示されるような一部の命令において、命令毎に規定さ
れるソースオペランドのアドレッシングモードの未定義
アドレッシングの規定は、後でデコードされるオペコー
ドにより決定される。
この場合の命令コードの種類(命令種〉が第7図に示さ
れる。図中、CUP−CTL, COP−BCC,・・
・・・・はプロセッサ命令、EAは有効アドレッシング
、HWはハーフワード(1ハーフワードは16ビット)
を示す。
このため、第゛7図の命令種に対して未定義アドレッシ
ングのチェック則が異なる命令毎に命令タグ情報IC3
〜ICOを割り当て、命令種が判別した時点で第1およ
び第2の命令デコード部31.32より出力する。第8
図に、本実施例で用いられる命令の禁止パターンが示さ
れる。
一方、前述したようにアドレッシングデコード部33は
、命令種に関係なくアドレッシングフィールドをデコー
ドし、レジスクダイレクト指示信号REG ,付加モー
ド指示信号A D D’A、スタックポインタ指示信号
SPおよびメモリ間接指示信号MEMを出力する。これ
らの各信号は、第4図に示す回路においてソースアドレ
ッシングのデコードを行うステージで制御信号φ1によ
りラッチされ、保持される。次いで第2オベコードがデ
コードされ、命令タグ情報IC3〜ICOが出力された
時点で、第5図の回路により未定義アドレッシングであ
るか否かがチェックされる。
第6図は、C O P − V O P (Coope
ration Pro−cessor operati
on−Vector OPeration)命令でソー
スオベランドに即値# i MM (i !JM2, 
i !,lM3)が指示された場合の動作タイミングチ
ャートを示す。
同図に示されるように、ステージDPIで出力されたア
ドレッシング情報はラッチ信号OPILにより保持され
、終了のステージOP2でデコードされ、命令デコード
部31.32から出力された命令タグ情報IC3〜IC
Oによりチェックされ、そして、ステージOP3におい
て制御信号φlのタイミングで予約命令例外指示信号R
AM8が生戊され、例外制御部10に通知される。
このように本実施例によれば、オベコードによってチェ
ックされるべきアドレッシングフィールドが当該オペコ
ードの前に設定されているような命令列をデコードする
場合、すなわち、命令タグ情報ICが前ステージでデコ
ードしたアドレッシングフィールドの未定義アドレッシ
ングをチェックする命令であることを指示している場合
に、例外検出部61において保持回路60の出力ADG
Iに基づき未定義アドレッシングを検出することができ
る。
従って、従来形に見られたようなオペランド・チェック
のためのサイクルを設けることなく、現ステージのオベ
コードをデコードすることで前ステージの定義済みアド
レッシングの禁止則をチェックすることが可能となるた
め、命令の実行が遅れるという不都合を回避することが
できる。これはデータ処理時間の短縮化に寄与する。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明のデータ処理装置によれば、
命令毎に規定される未定義アドレッシングのチェックに
要する時間を短くし、ひいては全体としてのデータ処理
時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるデータ処理装置の原理ブロック図
、 第2図は本発明の一実施例としてのマイクロプロセッサ
の全体構戊を示す機能ブロック図、第3図は第2図にお
けるデコーダの構或を示すブロック図、 第4図は第3図におけるアドレッシングデコード部の周
辺部の構或を示す回路図、 第5図は第3図における例外検出部の構戊を示す回路図
、 第6図は第2図実施例の動作の一例を示すタイミングチ
ャート、 第7図は第2図実施例において用いられる命令コードの
種類を示す図、 第8図は第2図実施例において用いられる命令の禁止則
を表した図、 第9図(a)〜(e)は第2図実施例において用いられ
る命令フォーマットを示す図、 である。 (符号の説明) 1・・・第1のデコード手段、 2・・・第2のデコード手段、 3・・・(アドレッシング情報の)保持手段、4・・・
(未定義アドレッシングの)検出手段、a・・・命令コ
ードフィールド、 b・・・アドレッシングフィールド、 A・・・命令タグ情報、 B1・・・アドレッシング情報、 B2・・・保持結果(保持手段の出力)、C・・・制御
信号。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 複数の命令コードフィールド(a)およびアドレッシン
    グフィールド(b)を有する命令列を解読して実行する
    データ処理装置であって、 前記命令コードフィールドをデコードし、所定の周期で
    発生される制御信号(C)に応答して命令タグ情報(A
    )を出力する第1のデコード手段(1)と、 前記アドレッシングフィールドをデコードし、前記制御
    信号に応答してアドレッシング情報(B1)を出力する
    第2のデコード手段(2)と、 該第2のデコード手段から出力されるアドレッシング情
    報を保持し、前記制御信号に応答して保持結果(B2)
    を出力する保持手段(3)と、前記命令タグ情報、アド
    レッシング情報および保持結果に基づき命令の未定義ア
    ドレッシングを検出する手段(4)とを具備し、 前記命令タグ情報が前ステージでデコードしたアドレッ
    シングフィールドの未定義アドレッシングをチェックす
    る命令であることを指示している場合には前記保持結果
    (B2)に基づき未定義アドレッシングを検出し、前記
    命令タグ情報が現ステージでデコードしたアドレッシン
    グフィールドの未定義アドレッシングをチェックする命
    令であることを指示している場合には前記アドレッシン
    グ情報(B1)に基づき未定義アドレッシングを検出す
    ることを特徴とするデータ処理装置。
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