JPH0426734B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、FA（フアクトリーオートメーシヨ
ン）などに用いられるマイクロプロセツサ
（MPU）に係り、特にその演算部の機能テストを
高速に行なうための回路を内蔵したMPUに関す
る。

（従来の技術） 従来のMPUは、その演算部（ALU）の機能テ
ストを行なうためにテストプログラムを作成して
実行する場合、二種類の命令（転送命令と演算命
令）を使用して行なう必要があつた。即ち、先ず
転送命令を実行してMPU外部端子から演算デー
タをALUに転送させ、次に演算命令を実行して
ALUを動作させ、その演算結果を再び転送命令
によりMPUの外部端子に出力させている。そし
て、この出力を期待値と比較してALU機能の良
否判定を行なつている。

上記したようなALU機能テストの命令実行時
間は、命令をデコードするサイクルと、テスト入
力データを入力するサイクルと、テスト出力デー
タを出力するサイクルとの合計３サイクルを必要
とする。

しかし、MPUが大規模になるにつれて、ALU
の機能が多くなると共にワードのビツト数が多く
なるので、ALUの機能テストの項目が増えてい
る。その結果、長大なテストベクトル（Test
Vector）を必要とし、テスト時間が長くなるな
ど問題があつた。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、上記したようにALUの機能テスト
の所要時間が長くなるという問題点を解決すべく
なされたもので、ALUの機能テストのためのテ
ストベクトルが短かくて済み、しかもALUの不
良原因を人力で発見することが容易になる機能テ
ストを行ない得るマイクロプロセツサを提供する
ことを目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明のマイクロプロセツサは、ALU機能テ
ストのためのテスト入力データの一部をプログラ
ムカウンタあるいはスタツクポインタなどの内蔵
カウンタを利用して発生するように構成してなる
ことを特徴とする。

（作用） ALU機能テストに際して、機能テスト制御信
号を入力し、内蔵カウンタの出力データをALU
の一方の入力として入力させることによつて、１
回分のALU機能テストに対して幾つかの命令を
組み合わせて使用する必要がなくなり、従来より
も命令実行時間が短かくて済む。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細
に説明する。

図は、アドレスバス１およびデータバス２とは
独立にプログラム用アドレスバス３およびプログ
ラム用データバス４を有する専用のMPUの一部
を示している。即ち、５はプログラムカウンタ、
６は命令レジスタ、７が命令デコーダ、８は
ALU、９はアキユムレータ、１０は無効命令
（NOP命令）発生部、１１はリセツト信号線であ
り、これらはよく知られているので、その詳細な
説明を省略する。

一方、２１は第１の制御信号線、２２は第２の
制御信号線、３１〜３５は第１乃至第５のデータ
選択回路、２３は上記第２の制御信号線２２に入
力端が接続されたインバータ、２４はトライステ
ートゲートであり、その入力端はALU９の出力
端Ｚに接続され、その制御入力端は上記第１の制
御信号線２１に接続され、その出力端はデータバ
ス２に接続されている。上記第１のデータ選択回
路３１は、命令レジスタ６からの命令コード入力
Ａと無効命令発生部１０からのNOPコード入力
Ｂとを第１の制御信号線２１からの制御入力Ｃの
論理レベルに応じて切換選択し、選択出力Ｙを命
令デコーダ７に入力するものである。第２のデー
タ選択回路３２は、プログラムカウンタ５からの
アドレスデータ入力Ａとプログラム用データバス
４からのデータ入力Ｂとを前記インバータ２３か
らの制御入力Ｃに応じて切換選択するものであ
る。第３のデータ選択回路３３は、プログラムカ
ウンタ５からのアドレスデータ入力Ａとプログラ
ム用データバス４からのデータ入力Ｂとを第２の
制御信号線２２からの制御入力Ｃに応じて切換選
択するものである。第４のデータ選択回路３４
は、データバス２上のデータである入力Ａと前記
第２のデータ選択回路３２の選択出力Ｙである入
力Ｂとを第１の制御信号線２１からの制御入力Ｃ
に応じて選択し、選択出力ＹをALU８の一方の
入力Ｘとするものである。第５のデータ選択回路
３５は、第３のデータ選択回路３３の選択出力Ｙ
である入力Ｂとデータバス２上のデータである入
力Ａとを第１の制御信号線２１からの制御入力Ｃ
に応じて選択し、選択出力ＹをALU８の他方の
入力Ｙとするものである。この場合、各データ選
択回路は、制御入力Ｃが“０”レベルのときに入
力Ａを選択し、制御入力Ｃが“１”レベルのとき
に入力Ｂを選択する。

次に、上記MPUの通常動作、ALU機能テスト
動作についてそれぞれ説明する。通常動作に際し
て、第１の制御信号線２１は“０”レベル、第２
の制御信号線２２は“１”レベルに設定される。
これによつて、トライステートゲート２４は出力
がハイインピーダンス状態になつており、第１，
第２、第４，第５のデータ選択回路３１，３２，
３４，３５はそれぞれ入力Ａを選択する状態、第
３のデータ選択回路３３は入力Ｂを選択する状態
になつている。この状態で、リセツト信号線１１
にリセツト信号が印加されると、プログラムカウ
ンタ５は「０」にリセツトされ、あるいは別途用
意されたスタートベクトルアドレスがセツトさ
れ、このプログラムカウンタ５の内容がプログラ
ム用アドレスバス３上に出力される。これと共に
プログラム用データバス４上には、上記プログラ
ムカウンタ５の出力アドレスに対応した命令コー
ドが図示しないメモリから入力され、この命令コ
ードは命令レジスタ６に転送され、この命令レジ
スタ６の内容は第１のデータ選択回路３１を経て
命令デコーダ７に取り込まれて解読され、上記命
令コードの命令内容が実行されてゆく。このとき
の命令が転送命令ならば、アドレスバス１上に命
令で示されるアドレスを出力し、図示しないメモ
リとアキユムレータ９との間でデータバス２と通
じてデータのやりとりを行なう。また、上記命令
が演算命令ならば、アキユムレータ９とメモリか
らのデータをALU８で演算し、演算結果をアキ
ユムレータ９に残す。

一方、ALU機能テストに際して、第１の制御
信号線２１が“１”レベル（ALU機能テストモ
ード）に設定されると、トライステートゲート２
４は動作状態になり、第１，第４，第５のデータ
選択回路３１，３４，３５はそれぞれ入力Ｂを選
択する状態になる。この状態で、無効命令発生部
１０からのNOP命令コード出力が第１のデータ
選択回路３１を経て命令デコーダ７に取り込まれ
て解読されると、プログラムカウンタ５はインク
リメント（＋１）動作を行ない。この動作が繰り
返し行なわれる。このとき、ALU８の一方の入
力Ｘは第２のデータ選択回路３２の選択出力Ｙが
第４のデータ選択回路３４を経て入力し、ALU
８の他方の入力Ｙは第３のデータ選択回路３３の
選択出力Ｙが第５のデータ選択回路３５を経て入
力する。この場合、第２の制御信号線２２を予め
“０”レベルに設定しておくと、第２のデータ選
択回路３２はインバータ２３の出力“１”レベル
によつてプログラム用データバス４上のデータを
選択してALU８の入力Ｘとし、第３のデータ選
択回路３３はプログラムカウンタ５の出力データ
を選択してALU８の入力Ｙとする。したがつて、
ALU８は、プログラム用データバス４からの入
力データ（係数）に対して０〜ｎ（ｎはプログラ
ムカウンタ５の最大出力データ）の変数に対応す
る演算結果を出力し、この出力データはトライス
テートゲート２４を経てデータバス２上に送り出
される。なお、上記第２の制御信号線２２を予め
“１”レベルに設定しておくと、第２のデータ選
択回路３２がプログラムカウンタ５の出力データ
を選択して、第３のデータ選択回路３３がプログ
ラム用データバス４上のデータを選択するので、
ALU８の入力Ｘとしてプログラムカウンタ５の
作る変数、ALU８の入力Ｙとしてプログラム用
データバス４からの係数を入力させることが可能
である。

上記したようなALU機能テスト動作によれば、
データバス２上のALU演算結果を期待値と比較
してALU機能の良否を判定することができるも
のである。そして、テスト動作に際して、命令デ
コーダ７にNOP命令を入力して命令デコード機
能を停止させているので、１命令実行分の時間で
ALU演算結果を出力することが可能である。ま
た、ALU８のＸ入力またはＹ入力となるアドレ
スカウンタ５の出力は＋１づつ変化しており、テ
ストプログラムにおける行番号とアドレスカウン
タ５の出力内容とをほぼ対応させておけば、
ALU演算結果にビツト不良やキヤリの転送不良、
ボローの転送不良等が発生した場合にテストプロ
グラム上の該当個所（行番号）を推測し易い（た
とえばキヤリの転送不良はプログラムカウンタ５
の出力内容が2ⁿのときに生じるから、テストプロ
グラム上の該当する行番号は2ⁿ付近であると推測
できる）ので、ALU８の不良原因を人力で発見
することが容易である。

なお、本発明は上記実施例に限らず、プログラ
ムカウンタ以外の内蔵カウンタ、たとえばスタツ
クポインタを使用して変数を発生させるようにし
てもよい。この場合には、前記第２のデータ選択
回路３２の入力Ａおよび第３のデータ選択回路３
３の入力Ａとしてスタツクポインタの出力データ
を入力させるようにし、ALU機能テストモード
のときに前記NOP命令に代えてスタツクポイン
タを動作させる命令（たとえばPUSH命令）を第
１のデータ選択回路３１の入力Ｂに入力させるよ
うにすればよい。また、上記実施例の専用MPU
は、内部データバスがプログラム用データ４とデ
ータバス２とに分離しているが、一般に汎用の
MPUは、プログラム用データバスとデータバス
とが共通となつた内部データバスでプログラム用
データとデータとを時分割で取り扱うようになつ
ている。本発明は、上記汎用のMPUに適用して
もALU機能テストに際して命令デコード時間を
省略できるので、前記実施例とほぼ同様な効果が
得られる。

［発明の効果］ 上述したように本発明のマイクロプロセツサに
よれば、１回分のALU機能テストを行なうため
に幾つかの命令を組み合わせて使用する必要がな
く、１回分のALU演算を従来例よりも短かい命
令実行時間で実行させることができ、テストベク
トルの長さが従来例における長さの1/2〜1/3に短
かくなり、テスト所要時間を著しく短縮すること
ができる。しかも、このようにALU機能テスト
を高速化するために必要とする付加回路部分は少
なくて済み、チツプコストを殆んど上昇させない
で済む。また、ALUの変数入力を一定量づつ変
化させることができ、ALU不良があつた場合に
その不良内容を人力で容易に発見することが可能
になる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明のMPUの一実施例の要部を示す
構成説明図である。 ２……データバス、３……プログラムアドレス
バス、４……プログラムデータバス、５……プロ
グラムカウンタ、７……命令デコーダ、８……
ALU、１０……NOP命令発生部、２１……第１
の制御信号線、２２……第２の制御信号線、３１
〜３５……データ選択回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 演算部の機能テストに際して機能テスト制御
   信号を入力することによつて、演算部の一方の入
   力として内部データバスから係数データを入力さ
   せると共に演算部の他方の入力としてマイクロプ
   ロセツサ内蔵カウンタの出力を変数データとして
   入力させ、演算部の出力を内部データバス上に取
   り出すように制御する回路を有することを特徴と
   するマイクロプロセツサ。 ２ 前記内蔵カウンタはプログラムカウンタであ
   り、前記機能テスト制御信号を入力することによ
   つて命令デコーダの入力として無効命令を入力さ
   せるように切り換えるように制御することを特徴
   とする前記特許請求の範囲第１項記載のマイクロ
   プロセツサ。 ３ 前記内蔵カウンタはスタツクポインタであ
   り、前記機能テスト制御信号を入力することによ
   つて命令デコーダの入力としてスタツクポインタ
   動作命令を入力させるように制御することを特徴
   とする前記特許請求の範囲第１項記載のマイクロ
   プロセツサ。 ４ 前記機能テストのときに演算部の出力を内部
   データバス上に取り出す手段は、演算部の出力信
   号線と内部データバスとの間に挿入され、制御入
   力として前記機能テスト制御信号が入力するトラ
   イステートゲートであることを特徴とする前記特
   許請求の範囲第１項記載のマイクロプロセツサ。 ５ 前記演算部の２つの入力Ｘ，Ｙは、それぞれ
   通常動作のためのデータと機能テスト動作のため
   のデータとを機能テスト制御信号入力線の論理レ
   ベルに応じて選択するデータ選択回路の選択出力
   が入力することを特徴とする前記特許請求の範囲
   第１項記載のマイクロプロセツサ。