JPH04205031A - マイクロコンピュータ - 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、割り込み命令及びサブプログラムの呼び出し
命令を実行するマイクロコンピュータに関する。

〔従来の技術〕

第３図は従来の一般的なマイクロコンピュータの構成を
示すブロック図である。

プログラムカウンタ１は次に実行する命令が格納されて
いる番地を指しており、外部のメモリ（図示せず）の指
された番地の命令がデータバス２１を介して取り込まれ
、命令レジスタ２に格納される。命令レジスタ２に格納
された命令は命令デコーダ３により解読され、その命令
に応じた制御を制御回路４で実行する。また論理演算ユ
ニット５は四則演算、判断、シフト等の演算処理を行う
。

このとき演算に用いるデータ及び演算結果はアキュムレ
ータ６、フラグ７、レジスタ８等に一時的に格納される
。

スタックポインタ９はメモリに設定されたスタック領域
の先頭番地を示す値を格納するレジスタであり、サブプ
ログラムの呼び出し時及び他の装置からの割り込み要求
による割り込み処理時に機能する。また割り込み制御回
路１０は他の装置からの割り込み要求信号ｌＮＴＲを受
けて、マイクロコンピュータ内部の処理に対して割り込
みを発生する。

次にこのように構成された従来のマイクロコンピュータ
のプログラム実行手順について説明する。

第４図は従来のマイクロコンピュータでアクセスされる
メモリのマツプ図であり、プログラム実行手順を示して
いる。ここではサブプログラム呼び出し処理の実行によ
り、スタックポインタ９及び２つのスタック領域が状態
変化する様子を示している。メモリ２２のプログラム領
域には夫々メインプログラム、サブプログラム１、サブ
プログラム２が存在するものとする。メインプログラム
中にはサブプログラム１を呼び出すための呼出し命令１
５が、またサブプログラム１中にはサブプログラム２を
呼び出すための呼出し命令１６が夫々含まれる。またメ
モリ２２のメモリ領域にはサブプログラム呼び出し時又
は割り込み処理時の戻り先アドレスを退避する２つのス
タック領域１７ａ、１７ｂ及びデータ保存等に使用する
ワーク領域１８か設けられている。また、スタックポイ
ンタ９の値、つまりサブルーチン呼び出し時の戻り先ア
ドレスを退避するスタック領域の位置の初期値はスタッ
ク領域１７ａのアドレス値である。

プログラム領域内のメインプログラムを実行していく過
程で、呼出し命令１５によりサブプログラム１へ実行が
移る。このとき、サブプログラム１の実行が終了し、再
びメインプログラムへ実行が戻るときの戻り先アドレス
をスタックポインタ９が指す位置に退避する。スタック
ポインタ９の初期状態は前述した如くスタック領域１７
ａのアドレスを指しており、従って戻り先アドレスはス
タック領域１７ａに退避される。

戻り先アドレスが退避されるとスタックポインタ９は次
のスタック領域１７ｂを指すようその値が更新される。

ここではスタックポインタ９はスタック領域１７ａ、１
７ｂのアドレスを差し、スタック領域１．７ａからスタ
ック領域１７ｂへ更新するとはスタックポインタ９が指
すアドレスを更新することを意味する。またスタック領
域１７ａ、１７ｂ及びワーク領域１８は連続したアドレ
ス空間上に存在し、ここではスタック領域１７ａが若い
アドレスとなる。したがってスタックポインタ９がスタ
ック領域を更新するということはスタックポインタ９が
指すスタック領域１７ａのアドレスを＋１することによ
り、スタック領域１７ｂのアドレスを指すことをいう。

戻り先アドレスがスタック領域１７ａに退避され、スタ
ックポインタ９が更新されたときこの状態をネスティン
グレベル１といい、戻り先アドレスが１８Ｍ退避されて
いることを意味する。

サブプログラム１に実行が移り、命令を実行していく過
程で呼出し命令工６によりさらにサブプログラム２に実
行が移る。このときも前述したときと同様にスタックポ
インタ９の指すスタック領域１７ｂにサブプログラム１
への戻り先アドレスを退避し、さらにスタックポインタ
９を更新し、サブプログラム２に実行が移る。スタック
ポインタ９の指すスタック領域はアドレスを＋１するこ
とによりスタック領域１７ｂからワーク領域１８となる
。

戻り先アドレスがスタック領域１７ｂに退避されスタッ
クポインタ９が更新されたとき、この状態をネスティン
グレベル２といい、戻り先アドレスが２種類退避されて
いることを意味する。

ここでは、スタック領域１７ａ、　１７ｂが２領域しか
確保されていないことからネスティングレベルは２まで
ということになる。

サブプログラム２の実行が終了すると、サブプログラム
１に実行が戻るわけであるが、このときスタックポイン
タ９の指すアドレスはワーク領域１８を示しているので
、このアドレスを−１してスタック領域１７ｂに戻し、
このスタック領域１７ｂに退避されている戻り先アドレ
スを参照してサブプログラム１に実行を戻す。さらにサ
ブプログラム１の実行が終了すると、前述したときと同
様にスタックポインタ９の示すアドレスを−１してスタ
ック領域１７ａに戻し、このスタック領域１７ａに退避
されている戻り先アドレスを参照しメインプログラムに
実行を戻す。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のマイクロコンピュータにおいてサブプログラム２
中にさらに呼出し命令が存在した場合、サブプログラム
２の戻り先アドレスを退避する領域がワーク領域になり
スタック領域を超えてしまう。ワーク領域は通常、各種
データの記憶又は制御データの保存等に使用しているた
め、この領域に戻り先アドレスを退避すると、記憶又は
保存しているデータを破壊し、最悪、マイクロコンピュ
ータの暴走を引き起こす可能性がある。このように、メ
モリ領域に確保されたスタック領域を超えては戻り先ア
ドレスを保存することは出来ないが、従来のマイクロコ
ンピュータではそれを未然に防（ことができないという
問題があった。

また、プログラム開発時においても、プログラムの複雑
化（大容量化）、複数の設計者乙こよる共同開発などに
より、プログラムのネスティングレベルを厳密に把握す
ることが不可能となり、これを把握すると、プログラム
開発効率が悪くなるという問題があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たものであり、スタックのネスティングレベルを自動的
にカウントし、このカウント値が予めプログラムにより
設定された値と同値になった時、現在実行している処理
から予め指定されている処理に強制的に移行することに
より、ネスティングレベルがスタック領域を超えること
によるマイクロコンピュータの暴走又は他のワーク領域
の破壊を防ぐことができると共に、ネスティングレベル
の把握を不要となし、プログラム開発効率を上げること
ができるマイクロコンピュータを提供することを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係るマイクロコンピュータは、メモリ上のスタ
ックのネスティングレベルを計数手段で計数し、それと
格納手段に格納された格納値とを比較し、比較結果に基
づき所定の処理を実行するようにしたものである。

〔作用〕

本発明においてはプログラムが実行され、割り込み命令
又はサブプログラムの呼出し命令が実行される都度、ネ
スティングレベルが計数され、それと格納手段に格納さ
れた所定値とが比較される。

この格納値は最大ネスティングレベルにｌ５ｆｆｌＪし
て定められており、比較結果が一致していることを示し
ている場合、例えば異常処理等の所定の処理が実行され
、ネスティングレベルがスタックの数を超えることがな
くなる。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて詳述する
。

第１図は本発明に係るマイクロコンピュータの構成を示
すブロック図である。プログラムカウンタ１は次に実行
する命令が格納されている番地を指しており、外部のメ
モリ（図示せず）の指された番地の命令がデータバス２
１を介して取り込まれ、命令レジスタ２に格納される。

命令レジスタ２に格納された命令は命令デコーダ３によ
り解読され、その命令に応じた制御を制御回路４で実行
する。

また、論理演算ユニット５は四則演算、判断、シフト等
の演算処理を行う。このとき演算に用いるデータ及び演
算結果はアキュムレータ６、フラグ７、レジスタ８等に
一時的に格納される。

スタックポインタ９はメモリに設定されたスタック領域
の先頭番地を示す値を格納するレジスタであり、サブプ
ログラムの呼び出し時及び他の装置からの割り込み要求
による割り込み処理時に機能する。また割り込み制御回
路１０は他の装置からの割り込み要求信号ｌＮＴＲ又は
後述する割り込み要求回路１４からの割り込み要求信号
を受けて、マイクロコンピュータ内部の処理に対して割
り込み又は所定の処理の実行要求を発生する。

スタックポインタ９の状態はネスティングレベルカウン
タ１１で把握され、その状態からネスティングレベルが
カウントされる。ネスティングレベルカウンタ１１のカ
ウント値は比較回路１３に与えられ、そこでプログラム
上で任意の値に設定可能な比較レジスタ１２の格納値と
比較される。比較結果は割り込み要求回路１４に与えら
れ、割り込み要求回路Ｉ４は比較回路１３の出力に基づ
き、割り込み制御回路１０に割り込みを要求する。この
実施例では比較レジスタ１２の格納値とネスティングレ
へルカウンタ１１の値とが同しであれば割り込み要求回
路１４が機能して割り込み制御回路１０に割り込みを要
求する。

次にこのように構成された本発明のマイクロコンピュー
タのプログラム実行手順について説明する。第４図は本
発明のマイクロコンピュータでアクセスされるメモリの
マンブ図であり、プログラム実行手順を示している。こ
こではサブプログラム呼出し処理の実行によりスタック
ポインタ９及び３つのスタック領域が状態変化する様子
を示す。

メモリ２２のプログラム領域には夫々メインプログラム
、サブプログラム１、サブプログラム２、サブプログラ
ム３が存在するものとする。メインプログラム中には比
較レジスタ１２に任意の値を設定する設定命令１９及び
サブプログラム１を呼び出すための呼出し命令１５が、
またサブプログラム１中にはサブプログラム２を呼び出
すための呼出し命令１６が、またサブプログラム２中Ｇ
こはサブプログラム３を呼び出すための呼出し命令２０
が夫々含まれる。またメモリ２２のメモリ領域には→ｔ
ブプログラム呼び出し時又は割り込み処理時の戻り先ア
ドレスを退避する３つのスタック領域１７ａ、　１７ｂ
、　１７ｃ及びデータ保存時に使用するワーク領域１８
が設けられている。また、スタックポインタ９の値、つ
まりサブルーチン呼び出し時の戻り先アドレスを退避す
るスタック領域の位置の初期値はスタック領域１７ａの
アドレス値である。

プログラム領域内のメインプログラムを実行していく過
程で設定命令１９により比較レジスタ１２に任意の値が
設定される。この例では値“３”が設定されたものとす
る。引き続き呼出し命令１５によりサブプログラム１へ
実行が移る。このとき、サブプログラム１の実行が終了
し、再びメインプログラムへ実行が戻るときの戻り先ア
ドレスをスタ、７クポインタ９が指す位置に退避する。

スタックポインタ９の初期状態は前述した如くスタック
領域１７ａのアドレスを指しており、従って戻り先アド
レスはスタック領域１７ａに退避し、スタックポインタ
９の値を更新する。

ネスティングレベルカウンタＩＩは初期値が“０”であ
り、スタックポインタ９が更新されるたびに＋１カウン
トされる。したがってサブプログラム１に実行が移った
時点でネスティングレベルカウンタ１１の値は“１”と
なる。さらに比較回路１３によりネスティングレベルカ
ウンタ１１の値と比較レジスタ１２の値とを比較し、そ
の比較結果を割り込み要求回路１４に送る。割り込み要
求回路１４では比較の結果、ネスティングレベルカウン
タ１１の値と比較レジスタ１２の値とが同じであれば割
り込み制御回路１０に対し割り込み要求信号を発する。

この時点ではネスティングレベルカウンタ１１の値が“
１″、比較レジスタ１２の値が“３２であるので割り込
み要求信号は発しない。同様に呼出し命令１６により実
行がサブプログラム２に移る。このとき、サブプログラ
ム１への戻り先アドレスをスタックポインタ９が示すア
ドレスのスタック領域１７ｂに退避し、スタックポイン
タ９の値を更新する。

ネスティングレベルカウンタ１１の（直は＋１され“２
”となるが、ネスティングレベルカウンタ１１と仕較レ
ジスタ１２とが同値でないため割り込み要求回路１４は
割り込み要求を発生しない。さらに呼出し命令２０によ
りサブプログラム３に実行が移る。

このときサブプログラム２への戻り先アドレスをスタッ
クポインタ９が示すアドレスのスタック領域１７ｃに退
避し、スタックポインタ９を更新する。

ネスティングレベルカウンタ１１は＋１され“３″とな
り、予め比較レジスタ１２に設定した値と同値になる。

比較回路１３はこの比較結果を割り込み要求回路１４に
送り、割り込み要求回路１４は比較結果が同値であるこ
とから割り込み制御回路１０に対し割り込み要求信号を
発する。割り込み制御回路１０は割り込み要求信号を受
けとると、実行は強制的に異常処理プログラムに移され
、それを実行する。

このことにより、ワーク領域１８の内容を破壊すること
によるマイクロコンピュータの暴走を未然に防ぎ、予め
指定された異常処理プログラムの処理内容により通常処
理への復帰が可能となる。このように戻り先アドレスを
退避できるスタック領域の大きさに対応した値を比較レ
ジスタ］２ムこ設定しておくことにより、この領域を超
えて他のワーク領域に戻り先アドレスを退避することが
防止できる。この例では退避可能な領域はスタック領域
１７ａ、　１７ｂ、　１７ｃの３種類であり、誤ってワ
ーク領域１８に退避する状態はネスティングレベル４と
なる。

従って比較レジスタ１２に値“３”を設定しておくこと
により、ネスティングレベル３で割り込み要求回路１４
より割り込み要求が発生し、異常処理プログラムを実行
することになる。

なお、本実施例では比較レジスタの値とネスティングレ
ベルカウンタの値との一致により割り込み要求を発生し
、所定の処理を実行したが、本発明はこれに限るもので
はなく、比較結果に基づき所定の処理を実行するのであ
ればどのような手段を用いてもよいことは言うまでもな
い。

〔発明の効果〕

以上説明したとおり、本発明においてはスタックのネス
ティングレベルをカウントし、そのカウンタ値と、別に
設定した値とを比較し、その結果により現在の実行処理
を中断して別処理に強制移行するようにしたので多重の
割り込み、又：よりブプログラム呼び出じの発生による
スタック領域以外への戻り先アドレスの退避、さらにそ
れによりデータ破壊、暴走を未然に防くことができると
共にネスティングレベルの把握を不要となし、プログラ
ムの開発効率を向上させることができる等優れた効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るマイクロコンピュータの構成を示
すブロック図、第２図は本発明のマイクロコンピュータ
でアクセスされるメモリのマツプ図、第３図は従来のマ
イクロコンピュータの構成を示すブロック図、第４図は
従来のマイクロコンピュータでアクセスされるメモリの
マツプ図である。 ９・・・スタックポインタ　１０・・・割り込み制御回
路１１・・・ネスティングレへルカウンタ　１２・・・
比較レジスタ　１３・・・比較回路　１４・・・割り込
み要求回路１５．１６．２０・・・呼出し命令　１７ａ
、１７ｂ、１７ｃｍスタック領域　１９・・・設定命令
　２２・・・メモリなお、図中、同一符号は同一、又は
相当部分を示す。 代理人　　　大　　　岩　　　増　　　雄ニブログラム
禦域 １９・設定命令 １７ａｊ　’７ｂ、１　”７ｃ・スタック領域２２・メ
玉ソ 第　　　　２　　　　図 ニブログラム葉板　−一一−−−−−−−−−第　　　
４　　　図 手続補正書（自発） 平成３年８月５日 １、事件の表示　　特願！　　２−３２６９１２号　　
　　　μ″６ ２、発明の名称 マイクロコンピュータ ３、補正をする者 ５、　補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄及び図面６、補正の
内容 ６−１明細書の「発明の詳細な説明」の欄明細書の第１
１頁７行目に「第４図」とあるのを「第２図］と訂正す
る。 ６−２図面 第２図及び第４図を添付図面の如くに訂正する。 ７、添付書類の目録 （１）訂正図面　　　　　　　　　　　　１通ｊプログ
ラム蒙域 第　　　４　　　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）他の装置からの割り込み命令又はサブプログラム
   の呼出し命令の入力時にメモリ上のスタックに戻り先ア
   ドレスを退避させ、前記割り込み命令又は呼出し命令を
   実行するマイクロコンピュータにおいて、 前記スタックのネスティングレベルを計数 する計数手段と、 任意の値を設定できる格納手段と、 前記計数手段の計数値と、前記格納手段の 格納値とを比較する手段と、 この比較結果に基づき、現在実行中の命令 に従う処理を中断し、所定の処理を実行する手段と を備えることを特徴とするマイクロコンピ ュータ。