JPH041821A - Pipeline type microinstruction control system - Google Patents

Pipeline type microinstruction control system

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JPH041821A
JPH041821A JP10356390A JP10356390A JPH041821A JP H041821 A JPH041821 A JP H041821A JP 10356390 A JP10356390 A JP 10356390A JP 10356390 A JP10356390 A JP 10356390A JP H041821 A JPH041821 A JP H041821A
Authority
JP
Japan
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stage
pipeline
microcode
field
fields
Prior art date
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Pending
Application number
JP10356390A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshiyuki Uehara
植原 良幸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP10356390A priority Critical patent/JPH041821A/en
Publication of JPH041821A publication Critical patent/JPH041821A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To reduce the hardware quantity by simplifying the field constitution of a microinstruction and furthermore reducing the bit width of a microcode register at each stage of a pipeline. CONSTITUTION:A microcode 10 corresponding to each microinstruction is divided into plural fields 1 corresponding to the stages A - W of a pipeline. Then a certain stage of the pipeline is controlled by a bit pattern of the specific one of fields 1 of the microcode 10. The microcode registers 3A - 3W set at the stages A - W of the pipeline respectively hold the number of fields 1 corresponding to a relevant stage and its subsequent ones. In such a constitution, the bit widths of the registers 3A - 3W can be reduced in accordance with progress of the stages of the pipeline. As a result, the hardware quantity can be reduced.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 パイプラインで構成され、マイクロプログラムで制御さ
れる中央処理装置(CPU)におけるマイクロ命令制御
方式に関し、 マイクロ命令のフィールド構成を単純化し、パイプライ
ンの各ステージにおけるマイクロコードレジスタのビッ
ト幅を削減してハードウェア量を節約することを目的と
し、 マイクロコードをパイプラインの各ステージに対応させ
た複数のフィールド■に分割し、該パイプラインの各ス
テージの制御を、上記の各ステージに対応したフィール
ド■のデータによって行うと共に、各ステージに存在す
るマイクロコードレジスタは、そのステージ、及び、そ
れ以降のステージを制御するフィールド■のビット数を
保持するように構成する。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] Regarding a microinstruction control method in a central processing unit (CPU) configured with a pipeline and controlled by a microprogram, the field structure of the microinstruction is simplified and the The aim is to reduce the bit width of the microcode register and save the amount of hardware.The microcode is divided into multiple fields corresponding to each stage of the pipeline, and the control of each stage of the pipeline is , is performed using the data in field ■ corresponding to each stage above, and the microcode register present in each stage is configured to hold the number of bits in field ■ that controls that stage and subsequent stages. .

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は、パイプラインで構成され、マイクロプログラ
ムで制御される中央処理装置(CPU)におけるマイク
ロ命令制御方式に関する。
The present invention relates to a microinstruction control system in a central processing unit (CPU) configured with a pipeline and controlled by a microprogram.

最近のデータ処理の多様化に伴い、マイクロ命令の各フ
ィールドの構成が複雑化し、パイプラインで制御される
中央処理装置(CPU)においては、該パイプラインの
各ステージでのマイクロコードレジスタのビット幅が増
大する動向にある。
With the recent diversification of data processing, the configuration of each field of a microinstruction has become more complex, and in a central processing unit (CPU) controlled by a pipeline, the bit width of the microcode register at each stage of the pipeline has become more complex. is on the rise.

又、マイクロ命令の上記フィールドの構成の複雑化に伴
い、マイク命令のプログラミングが難しくなり、そのコ
ーディングに工数がかかるようになってきたことから、
パイプラインの各ステージでのマイクロコードレジスタ
のハードウェア量を削減でき、且つ、マイクロプログラ
ミングを容易にすることができるマイクロ命令の構成法
が必要とされるようになってきた。
Additionally, as the configuration of the above-mentioned fields of microinstructions has become more complex, programming of microinstructions has become more difficult, and coding has become more man-hour-consuming.
There is a need for a method of structuring microinstructions that can reduce the amount of hardware for microcode registers at each stage of the pipeline and that can facilitate microprogramming.

〔従来の技術と発明が解決しようとする課題]第3図は
パイプライン制御方式を説明する図であり、第4図は従
来のパイプライン型マイクロ命令制御方式を説明する図
である。
[Prior Art and Problems to be Solved by the Invention] FIG. 3 is a diagram for explaining a pipeline control system, and FIG. 4 is a diagram for explaining a conventional pipeline type microinstruction control system.

第3図は、一般のパイプライン制御によるデータ処理の
概念を示した図である。
FIG. 3 is a diagram showing the concept of data processing using general pipeline control.

本例においては、例えば、D−Wステージの6ステージ
で、一つのマクロ命令の実行が完了する。
In this example, execution of one macroinstruction is completed in six stages of the DW stage, for example.

先ず、Dステージでは、第4図に示した制御記憶(C5
) 1からマイクロコード10が読み出され、その操作
部(OPC)が解析される。
First, in the D stage, the control memory (C5
) The microcode 10 is read from 1 and its operating section (OPC) is analyzed.

次のAステージでは、オペランドのアドレスが計算され
、次のTステージにおいて図示されていないアドレス変
換バッファ(TLB)により、上記Aステージで算出さ
れた論理アドレスを実アドレスに変換する。
In the next A stage, the address of the operand is calculated, and in the next T stage, an address translation buffer (TLB) (not shown) converts the logical address calculated in the above A stage into a real address.

そして、次のBステージで、該実アドレスに基づいて、
例えば、緩衝記憶(BS)をアクセスして、オペランド
をフェッチし、Eステージで上記フェッチしたオペラン
ドデータを使用して演算を実行し、Wステージで該演算
結果を、図示していな汎用レジスタ(GR)に格納して
、一連のマイクロ命令の実行を完了する。
Then, in the next B stage, based on the real address,
For example, the buffer memory (BS) is accessed to fetch an operand, the E stage performs an operation using the fetched operand data, and the W stage stores the result of the operation in a general register (GR) (not shown). ) to complete the execution of a series of microinstructions.

上記従来方式においては、パイプラインの各ステージを
制御するマイクロ命令は複合形式、例えば、演算制御フ
ィールド(ALU) 、レジスタ制御フィールド(GR
)、分岐命令制御フィールド(BRN)等の形式をとっ
ており、上記演算制御フィールド(ALU)は、例えば
、上記のAステージとEステージで使用する必要があり
、レジスタ制御フィールド(GR)も、AステージとE
ステージで使用する必要がある等、制御記憶(C5) 
1から読み出されたマイクロコードは、第4図に示した
ように、そのビット幅を、そのまま、該パイプラインの
各ステージA〜Wに流す必要があった。
In the conventional method described above, the microinstructions that control each stage of the pipeline are in a complex format, such as an arithmetic control field (ALU), a register control field (GR), etc.
), branch instruction control field (BRN), etc. The arithmetic control field (ALU) needs to be used, for example, in the A stage and E stage, and the register control field (GR) also takes the form of A stage and E
Control memory (C5) for use on stage, etc.
As shown in FIG. 4, the microcode read from 1 had to be passed to each stage A to W of the pipeline with its bit width unchanged.

このため、前述のように、データ処理の多様化に伴い、
マイクロ命令が複雑化すると共に、パイプラインの各ス
テージにおけるマイクロコードレジスタ3A〜3−のビ
ット幅も長くなり、該マイクロコードレジスタ3A〜3
−のハードウェア量が増大するという問題を生じていた
For this reason, as mentioned above, with the diversification of data processing,
As microinstructions become more complex, the bit width of microcode registers 3A to 3- at each stage of the pipeline also increases.
- This has caused a problem in that the amount of hardware increases.

本発明は上記従来の欠点に鑑み、パイプラインで構成さ
れ、マイクロプログラムで制御される中央処理装置(C
PU)において、マイクロ命令のフィールド構成を単純
化し、然も、パイプラインの各ステージでのマイクロコ
ードレジスタのビット幅を削減することによりハードウ
ェア量を節約できる方式を提供することを目的とするも
のである。
In view of the above-mentioned drawbacks of the conventional art, the present invention has been developed by a central processing unit (CPU) configured with a pipeline and controlled by a microprogram.
The purpose of this project is to provide a method that can save hardware by simplifying the field configuration of microinstructions in CPUs (PUs) and reducing the bit width of microcode registers at each stage of the pipeline. It is.

[課題を解決するための手段〕 第1図は本発明の詳細な説明する図であり、(a)図は
、マイクロコードの分割例を示し、(b)はマイクロコ
ードレジスタの各ステージでの構成例を示している。
[Means for Solving the Problems] Fig. 1 is a diagram for explaining the present invention in detail, in which (a) shows an example of microcode division, and (b) shows an example of how microcode registers are divided at each stage. A configuration example is shown.

上記の問題点は下記の如くに構成したパイプライン型マ
イクロ命令制御方式によって解決される。
The above problems are solved by a pipelined microinstruction control system configured as follows.

パイプラインで構成され、マイクロプログラムで制御さ
れる中央処理装置(CPU)において、マイクロコード
10をパイプラインの各ステージに対応させた複数のフ
ィールド■に分割し、該パイプラインの各ステージの制
御を、上記の各ステージに対応したフィールド■のデー
タによって行うと共に、各ステージに存在するマイクロ
コードレジスタ3は、そのステージ1及び、それ以降の
ステージを制御するフィールド■のビット数を保持する
ように構成する。
In a central processing unit (CPU) configured with a pipeline and controlled by a microprogram, the microcode 10 is divided into a plurality of fields corresponding to each stage of the pipeline, and the control of each stage of the pipeline is controlled. The microcode register 3 present in each stage is configured to hold the number of bits in the field ■ that controls stage 1 and subsequent stages. do.

〔作用〕[Effect]

即ち、本発明によれば、パイプラインで構成され、マイ
クロプログラムで制御される中央処理装置(CPU)で
実行される各マクロ命令に対応したマイクロコード10
を、第1図(a)に示したように、パイプラインの各ス
テージ(Aステージ〜Wステージ)に対応した複数のフ
ィールド■に分割する。
That is, according to the present invention, the microcode 10 is structured in a pipeline and corresponds to each macro instruction executed by a central processing unit (CPU) controlled by a microprogram.
is divided into a plurality of fields (2) corresponding to each stage (A stage to W stage) of the pipeline, as shown in FIG. 1(a).

そして、パイプラインのあるステージは、マイクロコー
ド10のある特定の1つのフィールド■のビットパター
ンで制御されるようにする。
A certain stage of the pipeline is controlled by the bit pattern of one particular field (2) of the microcode 10.

パイプラインの各ステージA−Wにおけるマイクロコー
ドレジスタ3A〜3−は、第1図(b)に示したように
、そのステージ、及び、それ以降のステージに対応する
フィールド0分のみを保持するように構成する。
The microcode registers 3A to 3- in each stage A to W of the pipeline are configured to hold only the field 0 corresponding to that stage and subsequent stages, as shown in FIG. 1(b). Configure.

従って、マイクロプログラムのプログラミングにおいて
は、フィールド■を単位に、独立でコーディングできる
ようになり、マイクロ命令の柔軟性が増すと共に、分か
り易くなって、コーディングが容易化される。又、マイ
クロコードレジスタ3A〜3−のビット幅が、パイプラ
インのステージが進むに従って縮小でき、ハードウェア
量が削減できる効果がある。
Therefore, in programming a microprogram, each field can be independently coded, which increases the flexibility of the microinstruction and makes it easier to understand and code. Further, the bit width of the microcode registers 3A to 3- can be reduced as the stages of the pipeline progress, which has the effect of reducing the amount of hardware.

〔実施例〕〔Example〕

以下本発明の実施例を図面によって詳述する。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

前述の第1図は本発明の詳細な説明する図であり、第2
図は本発明の一実施例を示した図であって、マイクロコ
ードlOをパイプラインの各ステージに対応させた複数
のフィールド■に分割し、該パイプラインの各ステージ
の制御を、上記の各ステージに対応したフィールド■の
データによって行うと共に、各ステージに存在するマイ
クロコードレジスタ3^〜3−は、そのステージ、及び
、それ以降のステージを制御するフィールド■のビット
数のみを保持する手段が本発明を実施するのに必要な手
段である。
The above-mentioned FIG. 1 is a diagram for explaining the present invention in detail, and FIG.
The figure shows an embodiment of the present invention, in which the microcode IO is divided into a plurality of fields corresponding to each stage of the pipeline, and the control of each stage of the pipeline is controlled by each of the above fields. This is done using the data in the field ■ corresponding to the stage, and the microcode registers 3^ to 3- present in each stage have means for holding only the number of bits in the field ■ that controls that stage and subsequent stages. These are the means necessary to carry out the present invention.

以下、第1図を参照しながら、第2図によって本発明の
パイプライン型マイクロ命令制御方式を説明する。
Hereinafter, the pipeline type microinstruction control system of the present invention will be explained with reference to FIG. 2 while referring to FIG.

先ず、Dステージで、必要なマイクロコード10が制御
記憶(CS) 1から読み出され条。読み出されたマイ
クロコードのうち、NAフィールドは、次のマイクロコ
ードの読み出しのため、分岐制御等の加工を受けてから
制御記憶アドレスレジスタ(CSA) 2に送られる。
First, in the D stage, the necessary microcode 10 is read out from the control memory (CS) 1. Among the read microcodes, the NA field is sent to the control storage address register (CSA) 2 after undergoing processing such as branch control in order to read the next microcode.

NAフィールド(NA)以外のフィールドは、Aステー
ジのマイクロコードレジスタ3Aに格納され、このうち
のAステージ制御フィールド(^)■は、マクロ命令の
オペランドフィールドが示す汎用レジスタ(GR)指示
情報に基づいて、オペランドアドレス生成回路(ADD
) 4を制御し、アドレス生成を行う。
Fields other than the NA field (NA) are stored in the A stage microcode register 3A, and of these, the A stage control field (^) ■ is based on the general register (GR) instruction information indicated by the operand field of the macro instruction. The operand address generation circuit (ADD)
) 4 and generates addresses.

Aステージ制御フィールド(A)■以外のフィールドは
Tステージのマイクロコードレジスタ3Tに送られる。
Fields other than the A stage control field (A) ■ are sent to the T stage microcode register 3T.

Tステージ制御フィールド(T)■は、アドレス変換バ
ッファ(TLB) 5を制御し、アドレス変換の有無や
方式を決定する。アドレス変換を必要とする場合には、
上記Aステージで算出されたオペランドの実効アドレス
(EA)から実アドレス(RA)を求める。
The T stage control field (T) (2) controls the address translation buffer (TLB) 5 and determines whether or not to perform address translation and the method. If address translation is required,
The real address (RA) is obtained from the effective address (EA) of the operand calculated in the A stage.

Tステージ制御フィールド(T)■以外のフィールドは
Bステージのマイクロコードレジスタ3Bに送られる。
Fields other than the T stage control field (T) ■ are sent to the B stage microcode register 3B.

Bステージ制御フィールド(B)■は緩衝記憶(BS)
 6に対するアクセスを制御し、アクセス先やデータの
格納先を制御する。
B stage control field (B) ■ is buffer memory (BS)
6, and controls access destinations and data storage destinations.

Bステージ制御フィールド(B)■以外のフィールドは
Eステージのマイクロコードレジスタ3Eに送られる。
Fields other than the B stage control field (B) ■ are sent to the E stage microcode register 3E.

Eステージ制御フィールド(E)■は演算器(ALU)
 7aやシフタ(SFT) 7bを制御し、各種の演算
を決定、実行する。
E stage control field (E)■ is the arithmetic unit (ALU)
7a and shifter (SFT) 7b, and determines and executes various calculations.

Eステージ制御フィールド(E)■以外のフィールドは
Wステージのマイクロコードレジスタ3−に送られる。
Fields other than the E stage control field (E) ■ are sent to the microcode register 3- of the W stage.

Wステージ制御フィールド(す■は、上記Eステージで
の演算結果の格納先を制御する。
The W stage control field (S) controls the storage location of the calculation results at the E stage.

このように、本発明は、パイプラインで構成され、マイ
クロプログラムで制御される中央処理装置(CPU)に
おいて、マイクロコード10をパイプラインの各ステー
ジに対応させた複数のフィール)’(A−W)■に分割
し、該パイプラインの各ステージA−Wの制御を、上記
の各ステージに対応したフィールド(八〜W)■のデー
タによって行うと共に、各ステージに存在するマイクロ
コードレジスタ3は、そのステージ、及び、それ以降の
ステージを制御するフィールド■のビット数のみを保持
するようにした所に特徴がある。
As described above, the present invention provides a central processing unit (CPU) configured with a pipeline and controlled by a microprogram, in which the microcode 10 is made to correspond to each stage of the pipeline. ) ■, and each stage A to W of the pipeline is controlled by the data in the field (8 to W) ■ corresponding to each stage, and the microcode register 3 present in each stage is The feature is that only the number of bits in the field (2) that controls that stage and subsequent stages is held.

独立でコーディングできるようになり、マイクロ命令の
柔軟性が増すと共に分かり易くなって、コーディングが
容易化される。又、マイクロコードレジスタのビット幅
が、パイプラインのステージが進むに従って縮小でき、
ハードウェア量を削減できる効果がある。
Since they can be coded independently, the microinstructions are more flexible and easier to understand, making them easier to code. Also, the bit width of the microcode register can be reduced as the pipeline stages progress.
This has the effect of reducing the amount of hardware.

〔発明の効果] 以上、詳細に説明したように、本発明のパイプライン型
マイクロ命令制御方式は、バイブラインで構成され、マ
イクロプログラムで制御される中央処理装置(CPU)
において、マイクロコードをバイブラインの各ステージ
に対応させた複数のフィールド■に分割し、該バイブラ
インの各ステージの制御を、上記の各ステージに対応し
たフィールド■のデータによって行うと共に、各ステー
ジに存在するマイクロコードレジスタは、そのステージ
、及び、それ以降のステージを制御するフィールド■の
ビット数を保持するようにしたものであるので、マイク
ロコードがフィールド■を単位に、
[Effects of the Invention] As explained above in detail, the pipeline type microinstruction control method of the present invention is configured by a central processing unit (CPU) that is configured with a vibe line and is controlled by a microprogram.
In this step, the microcode is divided into a plurality of fields (■) corresponding to each stage of the vibration line, and each stage of the vibration line is controlled by the data in the field (■) corresponding to each stage. The existing microcode register is designed to hold the number of bits of the field ■ that controls that stage and subsequent stages, so the microcode registers the field ■ in units of fields.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の詳細な説明する図 第2図は本発明の一実施例を示した図。 第3図はパイプライン制御方式を説明する図。 第4図は従来のパイプライン型マイクロ命令制御方式を
説明する図。 である。 図面において、 1は制御記憶(C5) 。 10はマイクロコード。 3はマイクロコードレジスタ。 3A−3Wはバイブラインのステージに対応したマイク
ロコードレジスタ。 4はオペランドアドレス生成回路(ADD) 。 5はアドレス変換バッファ(TLB) 。 6は緩衝記憶(BS)、   7aは演算器(ALU)
7bはシフタ(SFT) 。 ■はマイクロコードのステージ対応のフィールド(A)
〜(−)。 をそれぞれ示す。 第1図
FIG. 1 is a diagram explaining the present invention in detail, and FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram explaining the pipeline control method. FIG. 4 is a diagram illustrating a conventional pipeline-type microinstruction control system. It is. In the drawing, 1 is control memory (C5). 10 is the microcode. 3 is a microcode register. 3A-3W are microcode registers corresponding to the vibration line stages. 4 is an operand address generation circuit (ADD). 5 is an address translation buffer (TLB). 6 is buffer memory (BS), 7a is arithmetic unit (ALU)
7b is shifter (SFT). ■ is a field corresponding to the microcode stage (A)
~(-). are shown respectively. Figure 1

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] パイプラインで構成され、マイクロプログラムで制御さ
れる中央処理装置(CPU)において、マイクロコード
(10)をパイプラインの各ステージに対応させた複数
のフィールド([1])に分割し、該パイプラインの各
ステージの制御を、上記の各ステージに対応したフィー
ルド([1])のデータによって行うと共に、各ステー
ジに存在するマイクロコードレジスタ(3)は、そのス
テージ、及び、それ以降のステージを制御するフィール
ド([1])のビット数を保持することを特徴とするパ
イプライン型マイクロ命令制御方式。
In a central processing unit (CPU) configured with a pipeline and controlled by a microprogram, the microcode (10) is divided into a plurality of fields ([1]) corresponding to each stage of the pipeline, and Each stage of is controlled by the data in the field ([1]) corresponding to each stage, and the microcode register (3) present in each stage controls that stage and subsequent stages. A pipelined microinstruction control system characterized by holding the number of bits of a field ([1]) to be processed.
JP10356390A 1990-04-19 1990-04-19 Pipeline type microinstruction control system Pending JPH041821A (en)

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