JPH04188229A - 浮動小数点演算処理装置 - 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 本発明はディジタル計算機の中央処理装置等に用いられ
　特に浮動小数点データの演算を行う浮動小数点演算処
理装置　さらには浮動小数点データの演算と整数データ
の演算またはオペランドの読出しとを並列に行う浮動小
数点演算処理装置に関するものであム 従来の技術 従来の浮動小数点演算処理装置としては　例えば特開平
２−４２５３４号公報に示されているものがあム第５図
はこの従来の浮動小数点演算処理装置のブロック図を示
すものであａ　ただし　本発明との相違点を明確にする
ために原典のブロック図の構成を変更して示していも　
同図において、１１は命令コードの読出しを行う読出し
装置　２２は命令解読袋［２３はオペランドの読出しを
行うオペランド読出し装＠　　２４は汎用レジスタを内
部に持ち整数演算と浮動小数点演算とを行う演算装Ｅ　
　２５は演算装置２４の内部の汎用レジスタ以外のオペ
ランドに演算結果の書込みを行うオペランド書込み装［
２６は図示しない外部記憶装置や外部入出力装置等を接
続する入出カバ入　２７は命令読出し装置２１、オペラ
ンド読出し装置２３およびオペランド書込み装置２５か
らの要求を調停し入出力バス２６の制御を行うバス制御
装置であ４　命令解読装置２２ζよ命令読出し装置２１
により読出された命令コードを解読するとともに演算装
置２４の内部の汎用レジスタ以外のオペランドの読出し
が必要と解読された場合にはオペランドのアドレス計算
を行（（オペランドアドレスおよびオペランドの読出し
に関する制御情報ならびに演算実行に関する制御情報を
オペランド読出し装置２３に発行す４　オペランド読出
し装置２３ζよ　命令解読装置２２からのオペランドの
読出しに関する制御情報により演算装置２４の内部の汎
用レジスタ以外のオペランド読出しが必要な場合（よ　
命令解読装置２２から受取ったオペランドアドレスに基
゛づいてオペランドを読出して命令解読装置２２からの
演算実行に関する制御情報とともに演算装置２４に送出
すも　また演算装置２４の内部の汎用レジスタ以外のオ
ペランドの読出しが不要な場合（よ　命令解読装置２２
からの演算実行に関する制御情報のみを演算装置２４に
送出すも　演算装置２４ζよ　オペランド読出し装置２
３から演算実行に関する制御情報に従ってオペランド読
出し装置２３が読出したオペランドまたは内部の汎用レ
ジスタのオペランドを用いて整数演算または浮動小数点
演算を行う。演算結果を汎用レジスタ以外のオペランド
に書き込む必要がある場合はオペランド書込み装置２５
に演算結果を送出すも以上のように構成された従来の浮
動小数点演算処理装置について、以下その動作を説明す
も第１６図は動作フロー図を示すものであａ　同図は命
令読出し装置２１、命令解読装置２＆オペランド読出し
装置２３および演算装置２４で実行されている命令をク
ロック単位（１マイシンサイクルはｌクロックとする）
で示していも　各装置における処理に必要なりロック数
は　命令読出し装置２１が１ワード（３２ビツト）あた
りｌクロッ久　命令解読装置２２が１ハーフワード（１
６ビツト）あたり１クロツ久　オペランド読出し装置２
３が１オペランドあたりｌクロッ久　演算装置２４が整
数演算実行時１クロッ久　浮動小数点演算実行時２クロ
ックとしていも　実行している命令シーケンス１よ　ソ
ースオペランドがメモリでデスティネーションオペラン
ドが汎用レジスタの浮動小数点演算形式の命令１および
同形式の命令２、ソースオペランドとデスティネーショ
ンオペランドがともに汎用レジスタの整数演算形式の命
令３からなム　命令１および命令２は第３図の命令形式
図に示す２ハーフワード長の命令で、第１ハーフワード
はオペコ−ドＯＰＩとソースオペランドのアドレシング
指定ＳＲＣか収　第２ハーフワードはオペコードＯＰ２
とデスティネーションオペランドのアドレシング指定Ｄ
ＥＳＴから構成されも　命令３は１ハーフワード長の命
令であム クロックｔ１： 命令読出し装置２１が命令１を読出す。

クロックｔ２： 命令解読装置２２が命令１の第１　ノｚ−フワードを解
読すも クロックｔ３： 命令ｌの第１ハーフワードの解読結果に基づいて、オペ
ランド読出し装置２３が命令１のソースオペランドをメ
モリから読出す。命令解読装置２２が命令１の第２ハー
フワードを解読す４　命令読出し装置２１が命令２を読
出す。

クロックｔ４： 命令１の第２のハーフワードの解読の結果　デスティネ
ーションオペランドが汎用レジスタであるためオペラン
ド読出し装置２３は制御情報の受渡しのみを行う。命令
解読装置２２が命令２の第１ハーフワードを解読すム クロックｔ５： 演算装置２４が命令形式１の浮動小数点演算の第１ステ
ツプを実行すも　命令２の第１ハーフワードの解読結果
に基づいて、オペランド読出し装置２３が命令２のソー
スオペランドをメモリから読出す。命令解読装置２２が
命令２の第２ハーフワードを解読すム　命令読出し装置
２１が命令３を読出す。

クロックｔ６： 演算装置２４が命令１の浮動小数点演算の第２ステツプ
を実行すａ　命令２の第２ハーフワードの解読の結果　
デスティネーションオペランドが汎用レジスタであるた
めオペランド読出し装置２３は制御情報の受渡しのみを
行う。命令解読装置２２が命令３を解読すａ クロックｔ７： 演算装置２４が命令２の浮動小数点演算の第１ステツプ
を実行すａ　命令３の解読の結果　ソースオペランドと
デスティネーションオペランドがともに汎用レジスタで
あるためオペランド読出し装置２３は制御情報の受渡し
のみを行う。

クロックｔ８： 演算装置２４が命令２の浮動小数点演算の第２ステツプ
と命令３の整数演算とを並列に実行する。

以上のように命令は１クロツクｔ６で、命令２および命
令３はいずれもクロックｔ８で実行を完了すも 発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成で６よ　オペランド読出
し装置２３を設けて汎用レジスタ以外のオペランドの先
行読出しを行っているた数　例えばメモリオペランドの
読出しを伴う命令の実行を汎用レジスタの読出しのみを
伴う命令の実行と固持速度で実現できる仮眠　メモリオ
ペランドの書込みを伴う命令に同一アドレスのメモリオ
ペランドの読出しを伴う命令が連続する場合における先
行命令のメモリオペランドの書込みが終了する以前の後
続命令のメモリオペランドの読出しを禁止する必要が生
じも　このことに対応するため？＝−，メモリオペラン
ドの書込みが未終了の状態におけるすべてのメモリオペ
ランドの読出しを禁止するか、両オペランドのアドレス
の一致を検出してアドレスが一致した場合のメモリオペ
ランドの読出しを禁止する制御機構を設けている。その
た数　バイブラインの制御の複雑化に伴ってハードウェ
アコストが増大し　そのうえ設計および検証の期間が伸
張するという課題を有してい４　さらく　オペランドの
読出しを行う独立のパイプラインステージが存在するた
めパイプライン段数が長くなり、分岐発生時におけるバ
イブラインフラッシュに伴うペナルティが増大して性能
が劣化するという課題を有していも 本発明はかかる点に鑑へ　オペランドの先行読出しを行
う独立のパイプラインステージを設けずに　汎用レジス
タ以外のオペランドの読出しを必要とする命令の実行を
汎用レジスタ以外のオペランドの続出しを必要としない
命令の実行と同等速度で実現できる浮動小数点演算処理
装置を提供することを目的とすム また従来の構成では　先行する浮動小数点演算形式の命
令と後続する整数演算形式の命令とが並列に実行される
た敢　先行する浮動小数点演算形式の命令において実行
例外によるトラップが発生した場合！ミ　後続する命令
の実行が完了しかっこの後続する命令において読出しオ
ペランドやスタックポインタ等の実行環境を更新してい
ると、例外処理からの復帰後にこの後続命令を再度実行
することができなし−例えば第６図において命令３で読
出す汎用レジスタと書込む汎用レジスタとが同一の場合
ζよ　同時に実行している命令２でオーバフロー等の実
行例外によるトラップが発生すると命令３で読出す汎用
レジスタが書換えられているため命令３からの実行再開
ができな（〜　この課題を解決するために　例えば米国
特許第４．８７９．６７６号に示される技術が公知であ
も　この技術は　浮動小数点演算の初期段階で行う指数
部の処理ステップで実行例外の発生を予測して、実行例
外が発生しないことが保証された場合だけ浮動小数点演
算の残りの処理ステップと後続する命令の整数演算とを
並列に実行するものであム　しかしながらこの技術で（
友　実行例外の発生を予測するハードウェアコストが増
大し　また演算装置の回路段数が増加するためクロック
周波数の上限が低下し性能が劣化するという課題を有し
ていも 本発明はかかる点に鑑へ　ハードウェアコストの増大と
演算装置の回路段数の増加を伴うことなく、先行する浮
動小数点演算形式の命令で実行例外によるトラップが発
生した場合における後続命令での再実行環境の破壊を回
避する浮動小数点演算処理装置を提供することを目的と
すム課題を解決するための手段 第１の発明（よ　命令の読出しを行う命令読出し手段と
、前記命令読出し集団から命令を受取って解読を行い、
　命令形式が内部に持つ汎用レジスタ以外のオペランド
の読出しを必要とする整数演算形式のときは汎用レジス
タ外オペランドの読出しの指示と整数演算の指示とを順
次発行し　命令形式が内部に持つ汎用レジスタ以外のオ
ペランドの読出しを必要としない整数演算形式のときは
整数演算の指示のみを発行し　命令形式が内部に持つ汎
用レジスタ以外のオペランドの読出しを必要とする浮動
小数点演算形式のときは汎用レジスタ外オペランドの読
出しの指示と浮動小数点演算の指示とを順次発行し　命
令形式が内部に持つ汎用レジスタ以外のオペランドの読
出しを必要としない浮動小数点演算形式のときは浮動小
数点演算の指示のみを発行する命令解読手段と、前記命
令解読手段が発行する汎用レジスタ外オペランドの読出
しの指示を受けてオペランドの読出しを行うオペランド
読出し手段と、前記命令解読手段が発行する整数演算の
指示を受けて整数演算を行う少なくとも汎用レジスタと
演算器とからなる整数演算手段と、前記命令解読手段が
発行する浮動小数点演算の指示を受けて浮動小数点演算
を２サイクル以上のマシンサイクルを消費して行う少な
くとも汎用レジスタと演算器とからなる浮動小数点演算
手段とを備えた浮動小数点演算処理装置であも第２の発
明ζよ　浮動小数点演算を２サイクル以上のマシンサイ
クルを消費して行う浮動小数点演算手段と、オペランド
の読出しまたは整数演算を行う整数演算手段と、前記浮
動小数点演算手段において演算例外が発生した場合のト
ラップの起動の有無を指示するトラップマスク手段と、
前記トラップマスク手段がトラップの起動の禁止を指示
する場合には前記浮動小数点演算手段が浮動小数点演算
形式の命令に係る浮動小数点演算を実行中であっても前
記整数演算手段が後続する命令に係るオペランドの読出
しもしくは整数演算を並列に行（入　前記トラップマス
ク手段がトラップの起動の許可を指示する場合には前記
浮動小数点演算手段が浮動小数点演算形式の命令に係る
浮動小数点演算の実行を終了するまで前記整数演算手段
が後続する命令に係るオペランドの読出しもしくは整数
演算の実行を待機するように制御する制御手段とを備え
た浮動小数点演算処理装置であも作用 第１の発明は前記した構成により、前記浮動小数点演算
手段が浮動小数点演算形式の命令に係る浮動小数点演算
を実行中であって杖　前記命令解読手段が後続する汎用
レジスタ外オペランドの読出しを必要とする整数形式も
しくは浮動小数点形式の命令を解読した場合は汎用レジ
スタ外オペランドの読出しの指示を発行し　前記オペラ
ンド読出し手段がオペランドの読出しを並列に行うこと
により、オペランドの先行読出しを行う独立のバイブラ
インステージを設けることなく、汎用レジスタ以外のオ
ペランドの読出しを必要とする命令の実行を汎用レジス
タ以外のオペランドの読出しを必要としない命令の実行
と同等速度で実現することができも 第２の発明は前記した構成により、前記制御手段が前記
トラップマスク手段でトラップの起動の許可を指示する
場合は前記浮動小数点演算手段と前記整数演算手段との
並列実行を停止するように制御することにより、ハード
ウェアコストの増大と演算装置の回路段数の増加を伴う
ことなく、先行する浮動小数点演算形式の命令で実行例
外によるトラップが発生した場合における後続命令での
再実行環境の破壊を回避することができも　また前記ト
ラップマスク手段がトラップの起動の禁止を指示する場
合は　前記浮動小数点演算手段において演算例外が発生
しても例外処理を行うトラップを起動せずにあらかじめ
定められた処理を行ったのちに後続する命令を実行する
た八　前記制御手段が前記浮動小数点演算手段と前記整
数演算手段とが並列に実行するように制御を行っても前
記した課題は発生しな（− 実施例 第１図は本発明の実施例における浮動小数点演算処理装
置の構成図を示すものであも　第１図において、　１は
命令コードの読出しを行う命令読出し装ｆｉＬ２は命令
解読装置ｆ、３はオペランドの読出しおよび、汎用レジ
スタを内部に持ち整数演算と浮動小数点演算とを行う演
算装置　４は演算装置３の内部の汎用レジスタ以外のオ
ペランドに演算結果の書込みを行うオペランド書込み装
置　５は図示しない外部記憶装置や外部入出力装置等を
接続する入出カバ入　６は命令読出し装置１からの命令
読出し要求と演算装置３からオペランド読出し要求とオ
ペランド書込み装置４からのオペランド書込み要求とを
調停し人出力バス５の制御を行うバス制御装置であム　
命令解読装置２（よ　命令読出し装置１から受取った命
令コードを解読するとともに　解読の結果　命令コード
が演算装置３の内部の汎用レジスタ以外のオペランドの
読出しを必要とする整数演算形式であると判定した場合
にはオペランドのアドレス計算を行ってオペランドアド
レスを含むオペランドの読出しに関する制御情報と整数
演算実行に関する制御情報とを順次演算装置３に発行し
　命令コードが演算装置３の内部の汎用レジスタ以外の
オペランドの読出しを必要としない整数演算形式である
と判定した場合には整数演算実行に関する制御情報のみ
を演算装置３に発行し　命令コードが演算装置３の内部
の汎用レジスタ以外のオペランドの読出しを必要とする
浮動小数点演算形式であると判定した場合にはオペラン
ドのアドレス計算を行ってオペランドアドレスを含むオ
ペランドの読出しに関する制御情報と浮動小数点演算実
行に関する制御情報とを順次演算装置３に発行し　命令
コードが演算装置３の内部の汎用レジスタ以外のオペラ
ンドの読出しを必要としない浮動小数点演算形式である
と判定した場合には浮動小数点演算実行に関する制御情
報のみを演算装置３に発行すム　演算装置３＆戴　命令
解読装置２からオペランドの読出しに関する制御情報を
受取った場合は受取ったオペランドアドレスに基づいて
オペランドを読出Ｌ　命令解読装置２から整数演算実行
に関する制御情報を受取った場合は読出した汎用レジス
タ以外のオペランドまたは内部の汎用レジスタのオペラ
ンドを用いて整数演算を行しく　命令解読装置２から浮
動小数点演算実行に関する制御情報を受取った場合は読
出した汎用レジスタ以外のオペランドまたは内部の汎用
レジスタのオペランドを用いて浮動小数点演算を行う。

演算結果を汎用レジスタ以外のオペランドに書込む必要
がある場合はオペランド書込み装置４に演算結果を送出
すも 第２図は命令解読装置２および演算装置３に内蔵される
並列実行制御回路の構成図を示すものであも　第２図に
おいて、　７は浮動小数点演算中に演算例外が発生した
場合のトラップの起動の有無を指示するトラップマスク
レジスタで、　７ａ、、　　７ｈ。

７ｃ、　　７ｃＬ　　７ｅはそれぞれ無効演算例外　零
除算例九　オーバフロー例外　アンダーフロー例へ結果
不正確例外に関するトラップ起動を示すトラップイネー
ブルビットで、いずれも論理１のときにトラップ起動を
許可し　論理０のときにトラップ起動を禁止すも　８は
演算装置３における浮動小数点演算が無効演算のときに
論理１を出力する無効演算検出回路　９は演算装置３に
おける浮動小数点演算が零除算のときに論理１を出力す
る零除算検出回廠１０および１１は論理積回路１２は論
理和回路１３は論理和回路１２の出力で演算装置３にお
けるオペランドの読出しまたは整数演算と浮動小数点演
算との並列実行を禁止する並列実行禁止信号であも 以上のように構成された本実施例の浮動小数点演算処理
装置について、以下その動作を説明すもソースオペラン
ドがメモリでデスティネーションオペランドが汎用レジ
スタの浮動小数点演算形式の命令１および同形式の命令
２、ソースオペランドとデスティネーションオペランド
がともに汎用レジスタの整数演算形式の命令３からなる
命令シーケンスを実行する場合を例にあげも　命令１お
よび命令２は第３図の命令形式図に示す２ノ１−フワー
ド長（３２ビツト）の命令で、第１ハーフワードはオペ
コードＯＰＩとソースオペランドのアドレシング指定Ｓ
ＲＣか社　第２ハーフワードはオペコードＯＰ２とデス
ティネーションオペランドのアドレシング指定ＤＥＳＴ
から構成されも　命令３はｌハーフワード長（１６ビツ
ト）の命令であａ 最初ニドラップマスクレジスタ７における無効演算例外
トラップイネーブルビット７戊零除算例外トラップイネ
ーブルビット７ｈ、　　オーバフロー例外トラップイネ
ーブルビット７ｑ　アンダフロー例外トラップイネーブ
ルピッ）７（Ｌ　結果不正確例外トラップイネーブルビ
ット７ｅのすべてのビットが論理Ｏの場合を説明すも　
この場合は　命令１又は命令２で演算例外が発生しても
例外処理を行うトラップは起動されず、あらかじめ定め
られた処理（例えばオーバフロー例外発生時には無限大
を出力するなど）が行われ引き続いて次の命令が実行さ
れる。

第４図（ａ）はこのときの動作フロー図を示すものであ
４　同図は命令読出し装置１、命令解読装置２および演
算装置３で実行されている命令をクロック単位（ｌマシ
ンサイクルは１クロ・ツクとする）で示すとともへ　無
効演算検出回路８と零除算検出回路９での動作と並列実
行禁止信号１３の状態を示していも　各装置における処
理に必要なり口・ツク数は　命令読出し装置１が１ワー
ド（３２ビ・ント）あたり１クロツ久　命令解読装置２
が１ハーフワード（１６ビツト）あたり１クロツ久　演
算装置３がオペランド読出し時１クロ・ν久　整数演算
実行時１クロック、浮動小数点演算実行時２クロ・ツク
としていも　各クロックにおける動作は次のようになも
　なお並列実行禁止信号１３は論理Ｏであムクロックｔ
１： 命令読出し装置ｌが命令１を読出す。

クロックｔ２・ 命令解読装置２が命令１の第１ハーフワードを解読すａ クロックｔ３ 命令１の第１ハーフワードの解読結果に基づいて、演算
装置３が命令ｌソースオペランドをメモリから読出す。

命令解読装置２が命令１の第２ノ飄−フワードを解読す
４　命令し読出し装置１が命令２を読出す。

クロックｔ４： 演算装置３が命令１の浮動小数点演算の第１ステツプを
実行すも　同時に無効演算検出回路８と零除算検出回路
９がそれぞれ命令１の無効演算例外と零除算例外とを検
査すム　命令１無効演算例外または零除算例外の発生が
検出されても論理積回路ｌＯおよび論理積回路１１によ
り並列実行禁止信号１３は論理Ｏの状態を保つ。命令解
読装置２が命令２の第１ハーフワードを解読すム クロックｔ５： 演算装置３が命令１の浮動小数点演算の第２スチップを
実行すム　演算装置３が浮動小数点演算を実行中である
が、　並列実行禁止信号１３の論理０の状態により命令
解読装置２がオペランドの読出しに関する制御情報を演
算装置３に発行する。演算装置３は命令ｌの浮動小数点
演算の第２ステツプの実行と並列に命令２のソースオペ
ランドをメモリから読出す。命令解読装置２が命令２の
第２ハーフワードを解読すム　命令読出し装置１が命令
３を読出す。

クロックｔ６： 演算装置３が命令２の浮動小数点演算の第１ステツプを
実行すム　同時に無効演算検出回路８と零除算検出回路
９がそれぞれ命令２の無効演算例外と零除算例外とを検
査す４　命令２の無効演算例外または零除算例外の発生
が検出されても論理積回路１０および論理積回路１１に
より並列実行禁止信号１３は論理０の状態を保つ。命令
解読装置２が命令３を解読すム クロックｔ７： 演算装置３が命令２の浮動小数点演算の第２スチツプを
実行す４　演算装置３が浮動小数点演算を実行中である
が、　並列実行禁止信号１３の論理０の状態により命令
解読装置２が整数演算実行に関する制御情報を演算装置
３に発行す４　演算装置３は命令２の浮動小数点演算の
第２ステツプの実行と並列に命令３の整数演算を実行す
ム以上のように命令１はクロックｔ５で、命令２および
命令３はいずれもクロックｔ７で実行を完了すも 次く　トラップマスクレジスタ７における無効演算例外
トラップイネーブルビット７ａおよび零除算例外トラッ
プイネーブルピッ）７ｂが論理０てオーバフロー例外ト
ラップイネーブルビット７ｃ。

アンダフロー例外トラップイネーブルビット７山結果不
正確例外トラップイネーブルビット７ｅの少なくとも１
つのビットが論理ｌの場合を説明すもこの場合、命令１
または命令２におけるトラップイネーブルビットが論理
ｌを示している演算例外の発生の有無によって動作が異
なム 先に　いずれの演算例外も発生しない力＼　もしくは発
生しても対応するトラップイネーブルビットが論理Ｏの
場合を説明すも　後者の場合は　例外処理を行うトラッ
プは起動されず、あらかじめ定められた処理（例えばオ
ーバフロー例外発生時には無限大を出力するなど）が行
われ引き続いて次の命令が実行されも　第４図（ｂ）は
このときの動作フロー図を示すものであム　同図におけ
る各装置に必要なりロック数は第４図（ａ）に示すもの
と同じであム　各クロックにおける動作は次のようにな
ａ　なお並列実行禁止信号１３は論理ｌである。

クロックｔ１： 命令読出し装置１が命令１を読出す。

クロックｔ２： 命令解読装置２が命令ｌの第１ハーフワードを解読すも クロックｔ３： 命令１の第１ハーフワードの解読結果に基づいて、演算
装置３が命令１のソースオペランドをメモリから読出す
。命令解読装置２が命令１の第２ハーフワードを解読す
ａ　命令読出し装置ｌが命令２を読出す。

クロックｔ４： 演算装置３が命令、ｌの浮動小数点演算の第１ステツプ
を実行すも　同時に無効演算検出回路８と零除算検出回
路９がそれぞれ命令１の無効演算例外と零除算例外とを
検査する。命令１の無効演算例外または零除算例外の発
生が検出されても無効演算例外トラップイネーブルピッ
）７ａと零除算例外トラップイネーブルビット７ｂがと
もに論理０であるからトラップは起動されなし−命令１
の無効演算例外または零除算例外の発生の有無にかかわ
らず並列実行禁止信号１３は論理１の状態を保つ。

命令解読装置２が命令２の第１ハーフワードを解読すム クロックｔ５： 演算装置３が命令ｌの浮動小数点演算の第２ステツプを
実行すも　並列実行禁止信号１３の論理ｌの状態により
命令解読装置２は命令２のオペランドの読出しに関する
制御情報の演算装置３への発行を待機すも クロックｔ６： 演算装置３での命令１の浮動小数点演算の第２ステツプ
の実行の終了と同時に命令解読装置２がオペランドの読
出しに関する制御情報を演算装置３へ発行し　演算装置
３が命令２のソースオペランドをメモリから読出す。命
令解読装置２が命令２の第２ハーフワードを解読すａ　
命令読出し装置１が命令３を読出す。

クロックｔ７゜ 演算装置３が命令２の浮動小数点演算の第１ステツプを
実行すム　同時に無効演算検出回路８と零除算検出回路
９がそれぞれ命令２の無効演算例外と零除算例外とを検
査すム　命令２の無効演算例外または零除算例外の発生
が検出されても無効演算例外トラップイネーブルビット
７ａと零除算例外トラップイネーブルビット７ｂがとも
に論理０であるからトラップは起動されなｔ〜　命令２
の無効演算例外または零除算例外の発生の有無にかかわ
らず並列実行禁止信号１３は論理１の状態を保つ。

命令解読装置２が命令３を解読すも クロックｔ８： 演算装置３が命令２の浮動小数点演算の第２ステツプを
実行すａ　並列実行禁止信号１３の論理１の状態により
命令解読装置２は命令３の整数演算実行に関する制御情
報の演算装置３への発行を待機すム クロックｔ９： 演算装置３での命令２の浮動小数点演算の第２ステツプ
の実行の終了と同時に命令解読装置２がオペランドの整
数演算実行に関する制御情報を演算装置３への発行し　
演算装置３が命令３の整数演算を実行すも 以上のように命令１はクロックｔ５で、命令２はクロッ
クｔ８で、命令３はクロックｔ９で実行を完了すム 続いて、　トラップイネーブルビットが論理１を示して
いる演算例外が発生する場合を同じく第４図（ｂ）を用
いて説明すム　オーバフロー例外トラップイネーブルビ
ット７ｃが論理ｌで、命令２におけるオーバフロー例外
の発生を想定すると、クロックｔ８において例外の発生
が検出されてトラップが起動されも　クロックｔ９以降
において例外処理が行われた後、命令３から実行が再開
される（命令３の演算実行はクロックｔ９ではない）。

このとき、命令３は初めて演算が実行されるた数　続出
しオペランドが書換えられていることはな（〜最後低　
トラップマスクレジスタ７における無効演算例外トラッ
プイネーブルビット７ａおよび零除算例外トラップイネ
ーブルビット７ｂの少なくとも一方が論理１で、オーバ
フロー例外トラップイネーブルビット７ｃ、　　アンダ
フロー例外トラップイネーブルビット７山結果不正確例
外トラップイネーブルビット７ｅのすべてのビットが論
理０の場合を説明すも 無効演算例外トラップイネーブルピッ）７ａが論理１で
無効演算例外が発生しない（無効演算検出回路８が論理
Ｏを出力する）場合あるいは零除算例外トラップイネー
ブルビット７ｂが論理１で零除算例外が発生しない（零
除算検出回路９が論理０を出力する）場合（上　例外処
理を行うトラップは起動されず、あらかじめ定められた
処理（例えば零除算例外発生時には無限大を出力するな
ど）が行われ引き続いて次の命令が実行されも　いずれ
も論理積回路１０または論理積回路１１により並列実行
禁止信号１３が論理Ｏの状態を保った嵌　命令シーケン
スの動作フローは第４図（ａ）と同一になム無効演算例
外トラップイネーブルビット７ａが論理１で無効演算例
外が発生する（無効演算検出回路８が論理１を出力する
）場合あるいは零除算例外トラップイネーブルビット７
ｂが論理１で零除算例外が発生する（零除算検出回路９
が論理１を出力する）場合は　トラップが起動されも　
無効演算例外トラップイネーブルピッ）７ａが論理ｌで
、命令２における無効演算例外の発生を想定すると、命
令シーケンスの動作フローは次のようになもクロックｔ
５までの動作は第４図（ａ）と同様であムクロックｔ６
： 演算装置３が命令２の浮動小数点演算の第１ステツプを
実行すム　同時に無効演算検出回路８と零除算検出回路
９がそれぞれ命令１の無効演算例外と零除算例外とを検
査すム　命令２の無効演算例外の発生が検出され　無効
演算例外トラップイネーブルピッ）７ａが論理１である
から論理積回路ｌＯおよび論理和回路１２の出力は論理
１になり、並列実行禁止信号１３は論理１の状態に変わ
る。命令解読装置２が命令３を解読する。

クロックｔ７： 並列実行禁止信号１３の論理１の状態により命令解読装
置２は命令３の整数演算実行に関する制御情報の演算装
置３への発行を待機していも　無効演算例外の発生によ
りトラップを起動すもクロック上８以降： 例外処理が行われ　終了丸　命令３から実行が再開され
る（命令３の演算実行はクロックｔ７ではない）。この
とき、命令３は初めて演算が実行されるた敢　続出しオ
ペランドが書換えられていることはな（− 以上のように本実施例によれば　演算装置３が浮動小数
点演算の第１ステツプの実行を終了した時点で命令解読
装置２が後続する命令のオペランドの読出しに関する制
御情報を演算装置３に発行し　演算装置３が浮動小数点
演算の第２ステツプの実行と並列にオペランドの読出し
を実行することにより、オペランドの先行読出しを行う
独立のパイプラインステージを設けることなく、汎用レ
ジスタ以外のオペランドの読出しを必要とする命令の実
行を汎用レジスタ以外のオペランドの読出しを必要とし
ない命令の実行と同等速度で実現することができも また本実施例によれば　トラップマスクレジスタ７にお
いてオーバフロー例外発生時のトラップ起動の許可　ア
ンダフロー例外発生時のトラップ起動の許可　結果不正
確例外発生時のトラップ起動の許可のいずれかが指示さ
れている場合　またはトラップマスクレジスタ７におい
て無効演算例外発生時のトラップ起動の許可が指示され
かつ無効演算検出回路８が無効演算例外の発生を検出す
る場合　またはトラップマスクレジスタ７において零除
算例外発生時のトラップ起動の許可が指示されかつ零除
算検出回路９が零除算例外の発生を検出する場合は　演
算装置３が実行している浮動小数点演算が終了するまで
命令解読装置２からの後続する命令の整数演算実行に関
する制御情報またはオペランド読出しに関する制御情報
の発行を待機し　演算装置３における浮動小数点演算と
整数演算またはオペランド読出しとの並列実行を停止す
ることにより、ハードウェアコストの増大と演算装置の
回路段数の増加を伴うことなく、先行する浮動小数点演
算形式の命令で実行例外によるトラップが発生した場合
における後続命令での再実行環境の破壊を回避すること
ができもな耘　本実施例は無効演算検出回路８および零
除算検出回路９を設けて、それぞれの出力を論理積回路
１０および論理積回路１１において無効演算例外トラッ
プイネーブルビット７ａおよび零除算例外トラップイネ
ーブルビット７ｂと論理積をとることによって、実際に
トラップが起動されるときだけ並列実行を停止している
力（無効演算例外と零除算例外についてもオーバフロー
例外　アンダフロー例外や結果不正確例外と同様にトラ
ップマスクレジスタ７においてトラップの起動の許可が
指示されているときは無条件に並列実行を停止するよう
にしてもよ（℃　その際６表　無効演算検出回路８、零
除算検出回路９、論理積回路１０および論理積回路１１
が不要になって、なお−層ハードウェアコストが削減さ
れる。

また　本発明実施例は実記憶対応としてアドレス変換機
構を考慮しなかった力交　仮想記憶対応の場合は命令読
出し装置１と演算装置３内のオペランド読出しを行う部
分、またはバス制御装置６にアドレス変換機構を組込ん
でもよＬ％ 発明の詳細 な説明したようく　第１の発明によれは　オペランドの
先行読出しを行う独立のパイプラインステージを設ける
ことなく、汎用レジスタ以外のオペランドの読出しを必
要とする命令の実行を汎用レジスタ以外のオペランドの
読出しを必要としない命令の実行と同等速度で実現する
ことができ、その実用的効果は太き（〜 また第２の発明によれは　ハードウエアコストの増大と
演算装置の回路段数の増加を伴うことなく、先行する浮
動小数点演算形式の命令で実行例外によるトラップが発
生した場合における後続命令での再実行環境の破壊を回
避することができ、その実用的効果は大きしも

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における浮動小数点演算処理装
置のブロック医　第２図は同実施例における命令解読装
置２および演算装置３に内蔵される並列実行制御回路の
構成＠　第３図は浮動小数点演算形式の命令形式＆　第
４ＦＩＡは同実施例における動作フロー図＊≠ｔＡ第５
図は従来の浮動小数点演算処理装置のブロック医　第６
図は同従来例における動作フロー図であム ト・・・命令読出し装置　２・・・・命令解読装置３・
・・・演算装置　４・・・・オペランド書込み装置５・
・・・入出カバ入　６・・・・バス制御族ｆｉ７・・・
・トラップマスフレジス久　８・・・・無効演算検出同
区　９・・・・零除算検出同区１０．１１・・・・論理
積同区１２・・・・論理和回路１３・・・・並列実行禁
止信号。 第１図 第５図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）命令の読出しを行う命令読出し手段と、前記命令
   読出し手段から命令を受取って解読を行い、命令形式が
   内部に持つ汎用レジスタ以外のオペランドの読出しを必
   要とする整数演算形式のときは汎用レジスタ外オペラン
   ドの読出しの指示と整数演算の指示をを順次発行し、命
   令形式が内部に持つ汎用レジスタ以外のオペランドの読
   出しを必要としない整数演算形式のときは整数演算の指
   示のみを発行し、命令形式が内部に持つ汎用レジスタ以
   外のオペランドの読出しを必要とする浮動小数点演算形
   式のときは汎用レジスタ外オペランドの読出しの指示と
   浮動小数点演算の指示とを順次発行し、命令形式が内部
   に持つ汎用レジスタ以外のオペランドの読出しを必要と
   しない浮動小数点演算形式のときは浮動小数点演算の指
   示のみを発行する命令解読手段と、前記命令解読手段が
   発行する汎用レジスタ外オペランドの読出しの指示を受
   けてオペランドの読出しを行うオペランド読出し手段と
   、前記命令解読手段が発行する整数演算の指示を受けて
   整数演算を行う少なくとも汎用レジスタと演算器とから
   なる整数演算手段と、前記命令解読手段が発行する浮動
   小数点演算の指示を受けて浮動小数点演算を２サイクル
   以上のマシンサイクルを消費して行う少なくとも汎用レ
   ジスタと演算器とからなる浮動小数点演算手段とを備え
   、前記浮動小数点演算手段が浮動小数点演算形式の命令
   に係る浮動小数点演算を実行中であっても、前記命令解
   読手段が後続する汎用レジスタ外オペランドの読出しを
   必要とする整数形式もしくは浮動小数点形式の命令を解
   読した場合は汎用レジスタ外オペランドの読出しの指示
   を発行するとともに前記オペランド読出し手段がオペラ
   ンドの読出しを並列に行うことを特徴とする浮動小数点
   演算処理装置。
2. （２）浮動小数点演算を２サイクル以上のマシンサイク
   ルを消費して行う浮動小数点演算手段と、オペランドの
   読出しまたは整数演算を行う整数演算手段と、前記浮動
   小数点演算手段において演算例外が発生した場合のトラ
   ップの起動の有無を指示するトラップマスク手段と、前
   記トラップマスク手段がトラップの起動の禁止を指示す
   る場合には前記浮動小数点演算手段が浮動小数点演算形
   式の命令に係る浮動小数点演算を実行中であっても前記
   整数演算手段が後続する命令に係るオペランドの読出し
   もしくは整数演算を並列に行い、前記トラップマスク手
   段がトラップの起動の許可を指示する場合には前記浮動
   小数点演算手段が浮動小数点演算形式の命令に係る浮動
   小数点演算の実行を終了するまで前記整数演算手段が後
   続する命令に係るオペランドの読出しもしくは整数演算
   の実行を待機するように制御する制御手段とを備えた浮
   動小数点演算処理装置。
3. （３）トラップマスク手段が、浮動小数点演算手段にお
   いて無効演算例外が発生した場合のトラップの起動の有
   無を指示する第一のトラップマスク手段と、前記浮動小
   数点演算手段において零除算例外が発生した場合のトラ
   ップの起動の有無を指示する第二のトラップマスク手段
   と、前記浮動小数点演算手段においてオーバフロー例外
   が発生した場合のトラップの起動の有無を指示する第三
   のトラップマスク手段と、前記浮動小数点演算手段にお
   いてアンダフロー例外が発生した場合のトラップの起動
   の有無を指示する第四のトラップマスク手段と、前記浮
   動小数点演算手段において結果不正確例外が発生した場
   合のトラップの起動の有無を指示する第五のトラップマ
   スク手段とを含み、制御手段が前記第一から第五のトラ
   ップマスク手段のすべてがトラップの起動の禁止を指示
   する場合には前記浮動小数点演算手段が浮動小数点演算
   形式の命令に係る浮動小数点演算を実行中であっても整
   数演算手段が後続する命令に係るオペランドの読出しも
   しくは整数演算を並列に行い、第一から第五の少なくと
   も１つのトラップマスク手段がトラップの起動の許可を
   指示する場合には前記浮動小数点演算手段が浮動小数点
   演算形式の命令に係る浮動小数点演算の実行を終了する
   まで前記整数演算手段が後続する命令に係るオペランド
   読出しもしくは整数演算の実行を待機するように制御す
   る請求項２記載の浮動小数点演算処理装置。
4. （４）浮動小数点演算を２サイクル以上のマシンサイク
   ルを消費して行う浮動小数点演算手段と、オペランドの
   読出しまたは整数演算を行う整数演算手段と、前記浮動
   小数点演算手段において無効演算例外が発生した場合の
   トラップの起動の有無を指示する第一のトラップマスク
   手段と、前記浮動小数点演算手段において零除算例外が
   発生した場合のトラップの起動の有無を指示する第二の
   トラップマスク手段と、前記浮動小数点演算手段におい
   てオーバフロー例外が発生した場合のトラップの起動の
   有無を指示する第三のトラップマスク手段と、前記浮動
   小数点演算手段においてアンダフロー例外が発生した場
   合のトラップの起動の有無を指示する第四のトラップマ
   スク手段と、前記浮動小数点演算手段において結果不正
   確例外が発生した場合のトラップの起動の有無を指示す
   る第五のトラップマスク手段と、前記浮動小数点演算手
   段における無効演算例外の発生を検出する無効演算検出
   手段と、前記浮動小数点演算手段における零除算例外の
   発生を検出する零除算検出手段と、前記第一のトラップ
   マスク手段がトラップの起動の禁止を指示するかまたは
   前記無効演算検出手段が無効演算例外の発生を検出しな
   い場合でかつ、前記第二のトラップマスク手段がトラッ
   プの起動の禁止を指示するかまたは前記零除算検出手段
   が零除算例外の発生を検出しない場合でかつ、第三から
   第五のいずれのトラップマスク手段もトラップの起動の
   禁止を指示する場合には前記浮動小数点演算手段が浮動
   小数点演算形式の命令に係る浮動小数点演算を実行中で
   あっても前記整数演算手段が後続する命令に係るオペラ
   ンドの読出しもしくは整数演算を並列に行い、前記第一
   のトラップマスク手段がトラップの起動の許可を指示し
   てかつ前記無効演算検出手段が無効演算例外の発生を検
   出するか、前記第二のトラップマスク手段がトラップの
   起動の許可を指示してかつ前記零除算検出手段が零除算
   例外の発生を検出するかもしくは、第三から第五の少な
   くとも１つのトラップマスク手段がトラップの起動の許
   可を指示する場合には前記浮動小数点演算手段が浮動小
   数点演算形式の命令に係る浮動小数点演算の実行を終了
   するまで前記整数演算手段が後続する命令に係るオペラ
   ンドの読出しもしくは整数演算の実行を待機するように
   制御する制御手段とを備えた浮動小数点演算処理装置。