JPH04286027A

JPH04286027A - データ処理装置

Info

Publication number: JPH04286027A
Application number: JP5174191A
Authority: JP
Inventors: Eiji Hida; 英二飛田; Taizo Sato; 泰造佐藤; Toshiharu Oshima; 大島　俊春
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1991-03-15
Filing date: 1991-03-15
Publication date: 1992-10-12

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は可変長命令仕様で１命令
が１つ以上のオペレーションコード（以下ＯＰコードと
略記する）よりなる命令セットを処理するデータ処理装
置に係り、特に多数の命令を同時に解読しうるデータ処
理装置に関する。近年のマイクロプロセッサでは、命令
処理速度を向上させるために、その設計に種々の手法が
採られている。その一つにパイプライン命令処理があり
、ＲＩＳＣ（Ｒｅｄｕｃｅｄ　Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ
　Ｓｅｔ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）アーキテクチャの世界で
は、これを更に発展させた複数命令同時実行方式を用い
たマイクロプロセッサも市場に現われている。

【０００２】パイプライン命令処理の場合、１つの命令
処理を命令デコード、オペランドフェッチ等の幾つかの
処理単位（ステージ）に分割し、ステージ単位で命令処
理を進め、各命令の処理をオーバーラップさせることで
命令処理速度の向上を計る。ここで、命令デコードステ
ージに着目した場合、ＲＩＳＣアーキテクチャは大きな
利点を持っている。それは命令長が固定であるため与え
られた命令列の中でどこが先頭であるかということが、
命令デコードを行う前段階で判明しているという点であ
る。そのため、命令デコーダに対する命令コード入力（
命令先頭位置合わせ）を容易に行うことができる。

【０００３】一方、ＣＩＳＣ（Ｃｏｍｐｌｅｘ　Ｉｎｓ
ｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｓｅｔ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）アーキ
テクチャの場合、命令長が可変であるため、与えられた
命令列のどこが命令区切りであるか一度命令デコードを
行わないと決定することができない。このため、一度命
令デコードを行った後、次命令コードのための命令先頭
位置合わせの為に時間をとることになり、この時間が前
述のパイプライン処理に対してネックとなる。命令デコ
ード以降のステージが高速になっても命令デコーダへの
命令入力に時間をとっては命令処理時間を短縮すること
ができないからである。従って、ＣＩＳＣアーキテクチ
ャの場合にも命令デコードステージを実行する前に命令
長を知っておく必要が生じている。

【０００４】

【従来の技術】命令長を知っておく手段の一つとして、
命令フェッチ段階で命令長情報のみを解読する命令プリ
デコーダを設ける手法がある。パイプライン処理での命
令実行の合間を縫って行われる命令フェッチの際に命令
長のみを解読しておき、命令デコーダの入力データを格
納しておく命令バッファに入力データと共に命令長情報
を登録しておこうという考え方である。命令長情報が共
に登録されていれば命令デコードステージの命令解読結
果を待つことなく次命令入力を行え、前述の問題は解消
する。

【０００５】しかしながら、ここで新たに問題となるの
は命令プリデコードに必要とする時間、或いはサイクル
数である。命令長判別のために多くのサイクルを要して
は命令フェッチそのものを遅くしていることになり、結
局命令デコーダに入力する命令がなくパイプラインに待
ち時間を生ずる。従って命令プリデコードを行うに際し
ては、できるだけ多くの命令の命令長解読をできるだけ
少ないサイクル数で行う必要がある。

【０００６】更に例えば、ＴＲＯＮ（Ｔｈｅ　Ｒｅａｌ
ｔｉｍｅ　Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｎｕｃ
ｌｅｕｓ　）コードより構成されている命令を多数同時
に解読を行おうとした場合、入力された命令ビット列の
うち上位単位長命令コードの解読状況に従って、下位単
位長命令コードの解読の仕方が変わってくるため、入力
された命令ビット列をそのまま同時に解読することはで
きない。何故なら、入力される命令ビット列はＯＰコー
ドである単位長命令コードとデータそのものである単位
長命令コードが混在しているからである。データ部分はランダムなビット列であるため解読するこ
とは無駄である。従って解読実行以前に、入力された単
位長命令コードがＯＰコードであるのかデータであるの
か判別されている必要がある。１命令ずつ解読実行する
のであれば、次のＯＰコードがどの単位長命令コードに
なるか指定して命令解読装置に入力すれば済むことであ
るが、多命令を同時に１マシンサイクルで解読しようと
する場合、前述のように、より上位（命令順序でいえば
、前の命令）の単位長命令コードに依存してしまうこと
により何らかの工夫が必要になる。

【０００７】また、２つのＯＰコード（ＯＰ１、ＯＰ２
）よりなる命令を含むということは、解読実行以前にＯ
Ｐコードとデータの区別だけでなくて、ＯＰ１であるか
、ＯＰ２であるかが判別されていなければならないこと
を意味する。前述のＴＲＯＮ仕様の例と同様にＯＰ１と
ＯＰ２とで解読の仕方が違うからである。ＯＰ２の単位
長命令コードをＯＰ１であるとして解読を行うと本来の
命令コードとは全く異なる解読結果を生じてしまう。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来のマイクロプロセ
ッサにおいては、命令プリデコーダは設けていないか、
また設けていたとしても命令長を判別するものではなく
、分岐命令等を先に解読しておく目的のものであった。従って、命令長がわからないままパイプラインステージ
の命令デコードステージに入るため、次命令先頭判別を
行うのに時間を要するという制約が生じ、命令処理速度
を上げることができないという問題があった。

【０００９】更に、よしんば命令長を判別する命令プリ
デコーダを設けても、１マシンサイクルで１命令しか命
令長を解読しなかった。このため命令フェッチが遅くな
り、後続の実際の命令処理を行うパイプラインが命令フ
ェッチと比較して高速に処理を終えてしまうのでパイプ
ラインに空き時間が生じ、全体としての命令処理速度を
上げることができないという問題があった。

【００１０】本発明は、可変長命令仕様で１命令が１つ
以上のＯＰコードよりなる命令セットにおいて、命令長
を先に解読することにより、同時に多数の命令を解読で
き、パイプラインに空き時間を生じることなく高速に命
令処理の行えるデータ処理装置を提供することを目的と
する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理説明
図である。上記課題を解決するために、本発明は、命令
長が命令毎に異なり１命令が１つ以上のオペレーション
コード（ＯＰコードと略記する）よりなる命令セットを
処理するデータ処理装置であって、連続するＮ個の単位
長命令ビット列Ｃ１、Ｃ２、…、ＣＮを単位長毎に割り
当てられて入力し第１、第２、及び第３の解読信号群を
出力する命令解読器群Ｄ１、Ｄ２、…、ＤＮと、命令解
読処理開始時或いは命令分岐時に前記単位長命令ビット
列Ｃ１、Ｃ２、…、ＣＮのどれが最初の第１ＯＰコード
であるかを命令処理の開始命令或いは分岐先の命令の命
令アドレスに従って指定する指定信号を出力する指定手
段ＶＬＴと、前記命令解読器Ｄｉ（０＜ｉ≦Ｎ）が出力
する第１及び第２の解読信号群を該命令解読器Ｄｉの上
位の命令解読器群Ｄｊ（０＜ｊ≦ｉ）それぞれが出力す
る第１或いは第３の解読信号群若しくは前記指定信号に
よって有効化し、第３の解読信号群を該命令解読器Ｄｉ
）の上位の命令解読器群Ｄｊそれぞれが出力する第２の
解読信号群若しくは前記指定信号によって有効化する有
効化手段群Ｓ１、Ｓ２、…、ＳＮと、前記有効化手段群
Ｓ１、Ｓ２、…、ＳＮにより有効化された第１、第２、
及び第３の解読信号群及び前記単位長命令ビット列Ｃ１
、Ｃ２、…、ＣＮを入力して保持する命令キャッシュ１
４と、前記有効化手段群Ｓ１、Ｓ２、…、ＳＮにより有
効化された第１、第２、及び第３の解読信号群に応じて
前記単位長命令ビット列Ｃ１、Ｃ２、…、ＣＮの命令先
頭位置合わせを行って命令ビット列Ｂ１、Ｂ２、…、Ｂ
Ｎを出力する命令バッファ１２と、前記命令先頭位置合
わせ後の命令ビット列Ｂ１、Ｂ２、…、ＢＮを入力して
命令解読を行う命令デコーダ１３とを有して構成する。

【００１２】尚、前記命令解読器Ｄｉ（０＜ｉ≦Ｎ）は
、入力された単位長命令ビット列Ｃｉ（０＜ｉ≦Ｎ）を
第１ＯＰコードであると仮定した場合には、後続の最初
のＯＰコードが第１ＯＰコードであることを示す第１の
信号群或いは後続の最初のＯＰコードが第２ＯＰコード
であることを示す第２の信号群の何れかを、単位長命令
ビット列Ｃｉ（０＜ｉ≦Ｎ）を第２ＯＰコードであると
仮定した場合には、後続の最初のＯＰコードが第１ＯＰ
コードであることを示す第３の信号群を出力する。

【００１３】

【作用】本発明では、図１の如く、連続するＮ個の単位
長命令ビット列Ｃ１、Ｃ２、…、ＣＮをそれぞれに命令
解読器群Ｄ１、Ｄ２、…、ＤＮを割り当て、それぞれの
命令解読器群Ｄ１、Ｄ２、…、ＤＮが、入力された単位
長命令ビット列Ｃｉ（０＜ｉ≦Ｎ）を第１ＯＰコードで
あると仮定した場合には、後続の最初のＯＰコードが第
１ＯＰコードであることを示す第１の信号群或いは後続
の最初のＯＰコードが第２ＯＰコードであることを示す
第２の信号群の何れかを、また単位長命令ビット列Ｃｉ
（０＜ｉ≦Ｎ）を第２ＯＰコードであると仮定した場合
に後続の最初のＯＰコードが第１ＯＰコードであること
を示す第３の信号群を出力する。また、たとえ非命令先
頭部分を解読して不定信号を出力したとしても、有効化
手段群Ｓ１、Ｓ２、…、ＳＮが、命令解読器Ｄｉ（０＜
ｉ≦Ｎ）が出力する第１及び第２の解読信号群を該命令
解読器Ｄｉの上位の命令解読器群Ｄｊ（０＜ｊ≦ｉ）そ
れぞれが出力する第１或いは第３の解読信号群若しくは
前記指定信号によって有効化し、第３の解読信号群を該
命令解読器Ｄｉの上位の命令解読器群Ｄｊそれぞれが出
力する第２の解読信号群若しくは前記指定信号によって
有効化することにより、有効な解読信号のみを選択する
ようにしている。

【００１４】従って、１サイクルで１命令中に複数のＯ
Ｐコードを持つ命令の多数命令同時解読が可能となる。

【００１５】

【実施例】次に、本発明に係る実施例を図面に基づいて
説明する。図２及び図３に本発明の実施例を示す。図２
は本発明の実施例に係るデータ処理装置の全体構成図を
、図３は本発明の実施例に係るデータ処理装置の命令プ
リデコーダの回路構成図を示したものである。

【００１６】図２において、本実施例のデータ処理装置
は、連続する４個の単位長命令ビット列Ｃ１、Ｃ２、Ｃ
３、及びＣ４をデータバスＥ１〜Ｅ４より入力して、同
時に解読し単位長毎に有効化された第１、第２、及び第
３の解読信号群を出力する命令プリデコーダ１１と、有
効化された第１、第２、及び第３の解読信号群及び単位
長命令ビット列Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、及びＣ４を入力して
保持する命令キャッシュ１４と、有効化された第１、第
２、及び第３の解読信号群に応じて単位長命令ビット列
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、及びＣ４の命令先頭位置合わせを行
って命令ビット列Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、及びＢ４を出力す
る命令バッファ１２と、命令先頭位置合わせ後の命令ビ
ット列Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、及びＢ４を入力して命令解読
を行う命令デコーダ１３とから構成されている。

【００１７】ここで先ず図４を用いて、本実施例のデー
タ処理装置が処理する可変長命令仕様の命令セットの命
令フォーマットを説明する。図中、ＯＰコード（オペレ
ーションコード）とは命令機能情報を含んだビット列を
意味し、ＯＰ１は第１のＯＰコード、ＯＰ２は第２のＯ
Ｐコードである。また、ＥＸＴとは拡張部のことであり
、ＯＰコードにより規定される命令機能を実行する上で
必要な定数ビット列データを意味する。拡張部ＥＸＴの
例としては、アドレス計算に使用するディスプレースメ
ントや、即値（イミディエート）オペランドがある。

【００１８】命令の先頭は常に第１ＯＰコードＯＰ１で
あり、拡張部ＥＸＴが命令先頭になることはない。また
１命令中１ＯＰコードが基本であり、ＯＰコード中のサ
イズフィールドで指定される定数サイズにより拡張部Ｅ
ＸＴが何単位長になるかが決定される。この拡張部ＥＸ
Ｔが可変であるので命令全体が可変長となっている。命
令解読長１の命令は第１ＯＰコードＯＰ１のみよりなっ
ている。また、命令解読長２の命令はＯＰコードと１つ
の拡張部ＥＸＴよりなり、第１ＯＰコードＯＰ１、第２
ＯＰコードＯＰ２の２つのケースがある。但し、ＯＰ１
＋ＥＸＴはそれのみで１命令となりうるが、ＯＰ２＋Ｅ
ＸＴはそれのみでは１命令とはなり得ず、あくまでも命
令解読単位である。つまり、第１ＯＰコードＯＰ１を含
む命令解読単位のみか、或いはそれと第２ＯＰコードＯ
Ｐ２を含む命令解読単位がペアとなって１命令が構成さ
れるのが基本である。以下同様に、命令解読長３、命令
解読長４、命令解読長５、及び命令解読長６が図４のよ
うに定義されている。

【００１９】命令解読長４、及び命令解読長６のように
、１つの命令解読単位中に第１ＯＰコードＯＰ１と第２
ＯＰコードＯＰ２の２つのＯＰコードを持つ命令がある
が、これは第１ＯＰコードＯＰ１で使用するオペランド
がメモリフェッチ不要であるといった場合に第２ＯＰコ
ードＯＰ２まで同時に演算処理可能であるので、命令解
読も第２ＯＰコードＯＰ２まで同時に行おうというもの
である。

【００２０】本実施例で使用する命令セットは、元々６
４ビットマイクロプロセッサで１６ビットの命令長を基
本とする場合を考慮した命令フォーマットとなっており
、ＴＲＯＮアーキテクチャを参考にしている。図４の命
令フォーマットの場合、拡張部ＥＸＴ（定数）の最大長
は６４ビットであるので、最大命令解読単位長は６単位
長（９６ビット）となる。この最大命令解読単位長は、
パイプライン的に命令処理を行う１つの単位としての処
理可能な最大の単位長命令コード数を意味し、１命令の
最大の命令コード長とは異なる。例えば、ＴＲＯＮアー
キテクチャの場合、アドレッシングモードによっては、
１命令で最大４７単位長命令コードになるケースがある
。この場合には、もちろん一度に解読することは事実上
不可能であるから、命令をパイプライン的にある処理単
位毎に分割して解読を行う。その処理単位毎の最大値が
最大命令解読単位長となる。

【００２１】次に、図３に示すデータ処理装置の命令プ
リデコーダの回路構成図に基づいて説明する。本実施例
は、命令入力ビット数が外部データバスＥ１〜Ｅ４から
の６４ビットで、命令単位長が１６ビットである場合の
例であり、４単位長命令入力に対し４個の命令解読器Ｄ
１〜Ｄ４で命令プリデコードを行う。図３において、Ｌ
１〜Ｌ４は命令プリデコーダ１１に入力するビット列を
一時的に格納する命令ラッチで、各々の命令ラッチＬ１
〜Ｌ４は単位長分のビット数（１６ビット）を格納する
。命令ラッチＬ１〜Ｌ４への命令ビットの入力は例えば
外部命令メモリ（図示せず）より行われる。

【００２２】Ｄ１〜Ｄ４は命令解読器であり、各々命令
ラッチＬ１〜Ｌ４より命令コード（１６ビット）を入力
して命令解読を行い、それぞれが６本の信号線よりなる
第１の解読信号群ｔｎ１１〜ｔｎ１６（１≦ｎ≦４）、
第２の解読信号群ｔｎ２１〜ｔｎ２６、及び第３の解読
信号群ｔｎ３１〜ｔｎ３６を出力する。ここで各信号群
が６本の信号線で構成されているのは、最大命令解読長
が６であるので、命令解読長１から命令解読長６までの
６本で命令長に従ったＯＰコードの位置を特定するため
である。この解読段階では、各々の命令解読装置Ｄ１〜
Ｄ４は入力された命令コード（単位長）を第１ＯＰコー
ドＯＰ１（命令先頭である）と仮定して命令解読を行い
、第１の解読信号群ｔｎ１１〜ｔｎ１６或いは第２の解
読信号群ｔｎ２１〜ｔｎ２６の何れか１本を出力すると
共に、第２ＯＰコードＯＰ２（命令先頭ではないが命令
解読の切れ目である）と仮定して命令解読を行い第３の
解読信号群ｔｎ３１〜ｔｎ３６の何れか１本を出力する
。ここで入力された命令コ−ドが第１ＯＰコードＯＰ１
か第２ＯＰコードＯＰ２であれば命令コードに応じた適
当な解読信号が出力されるが、データが入力された場合
にはでたらめな解読信号が出力されており、この時点で
出力された解読信号はまだ意味を持たない。尚、第１の
解読信号群ｔｎ１１〜ｔｎ１６は後続の最初のＯＰコー
ドは第１ＯＰコードＯＰ１であることを意味し、第２の
解読信号群ｔｎ２１〜ｔｎ２６は後続の最初のＯＰコー
ドは第２ＯＰコードＯＰ２であることを意味する。また
、第３の解読信号群ｔｎ３１〜ｔｎ３６は後続の最初の
ＯＰコードは第１ＯＰコードＯＰ１であることを意味す
る。第３の解読信号群ｔｎ３１〜ｔｎ３６は第２ＯＰコ
ードＯＰ２を解読したものであるから、この場合後続の
最初のＯＰコードが第２ＯＰコードＯＰ２になることは
ない。これら解読信号群ｔｎｇ１〜ｔｎｇ６（１≦ｎ≦
４、１≦ｇ≦３）の解読出力パターンは図５に示される
ものとなる。例えば、入力された命令コードを第１ＯＰ
コードＯＰ１と仮定して解読した結果、後続の最初のＯ
Ｐコードが第２ＯＰコードＯＰ２で、命令解読長が４で
あると判明した場合には、解読信号ｔｎ２４を出力する
。

【００２３】次にＳ１〜Ｓ４は、解読出力有効化部であ
り、命令解読器Ｄ１〜Ｄ４の出力である第１の解読信号
群ｔｎ１１〜ｔｎ１６（１≦ｎ≦４）、第２の解読信号
群ｔｎ２１〜ｔｎ２６、及び第３の解読信号群ｔｎ３１
〜ｔｎ３６を入力し、有効な解読信号のみを選択して有
効化された解読信号群ｌｎｇ１〜ｌｎｇ６（１≦ｎ≦４
、１≦ｇ≦３）を出力する。つまり、解読出力有効化部
Ｓｎは、第１の解読信号群ｔ１１〜ｔｎ１６及び第２の
解読信号群ｔｎ２１〜ｔｎ２６を上位の解読出力有効化
部Ｓｊ（０＜ｊ≦ｎ）それぞれが出力する第１或いは第
３の解読信号群を有効化した解読信号群ｌｊ１１〜ｌｊ
１６或いはｌｊ３１〜ｌｊ３６、若しくは有効長保持回
路ＶＬＴからの指定信号ｗ１ｎ（の論理和）によって有
効化し、また第３の解読信号群ｔｎ３１〜ｔｎ３６を上
位の解読出力有効化部Ｓｊ（０＜ｊ≦ｉ）それぞれが出
力する第２の解読信号群を有効化した解読信号群ｌｊ２
１〜ｌｊ２６、若しくは有効長保持回路ＶＬＴからの指
定信号ｗ２ｎ（の論理和）によって有効化し、新たに有
効化した解読信号群ｌｎ１１〜ｌｎ１６、ｌｎ２１〜ｌ
ｎ２６、及びｌｎ３１〜ｌｎ３６を出力する。解読出力
有効化部Ｓの詳細回路図を図６に示す。

【００２４】例えば、解読出力有効化部Ｓ１において有
効化した解読信号ｌ１１２が出力されたとすると、これ
は今、命令解読器Ｄ１で解読された命令コードが第１Ｏ
ＰコードＯＰ１で、命令解読長は命令解読器Ｄ１及びＤ
２に入力された２単位長であり、後続のＯＰコードは命
令解読器Ｄ３に第１ＯＰコードＯＰ１として入力されて
いることを意味している。つまり、命令解読器Ｄ３で解
読して出力された信号は意味のある信号であるから、有
効化した解読信号ｌ１１２により命令解読器Ｄ３から出
力される第１の解読信号群ｔ３１１〜ｔ３１６を有効化
する。

【００２５】また、ＶＬＴは有効長保持回路であり、命
令解読処理開始（ＲＥＳＥＴ）時或いは命令分岐時に、
単位長命令ビット列Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、及びＣ４のどれ
が最初の第１ＯＰコードＯＰ１であるかを命令処理の開
始命令或いは分岐先の命令の命令アドレスに従って指定
する指定信号ｗ１１〜ｗ１４及びｗ２１〜ｗ２４を出力
する。つまり、有効な命令解読を開始する位置を指定す
る働きをする。また、前マシンサイクルより繰り越され
た有効位置指定信号Ｖ１１〜Ｖ１６及びＶ２１〜Ｖ２６
を必要なマシンサイクルの間保持し、指定信号ｗ１１〜
ｗ１４及びｗ２１〜ｗ２４を出力して、後続のマシンサ
イクルでどこが切れ目になるかを指定する。

【００２６】例えば、指定信号ｗ１１は命令解読器Ｄ１
の出力である第１の解読信号群ｔ１１１〜ｔ１１６及び
第２の解読信号群ｔ１２１〜ｔ１２６を有効化する指示
を行う信号であり、指定信号ｗ２３は命令解読器Ｄ３の
出力である第３の解読信号群ｔ３３１〜ｔ３３６を有効
化する指示を行う信号である。またここで、有効位置指
定信号Ｖ１１〜Ｖ１６及びＶ２１〜Ｖ２６は、次のマシ
ンサイクル或いは次々マシンサイクルで各命令解読器Ｄ
１〜Ｄ４へ第１ＯＰコードＯＰ１或いは第２ＯＰコード
ＯＰ２が入力されるべきことを示す信号で、例えば、有
効位置指定信号Ｖ１４は、次のマシンサイクルで命令解
読器Ｄ４へ第１ＯＰコードＯＰ１が入力されるべきこと
を示す信号であり、有効化した解読信号ｌ２１６とｌ２
３６との論理和（命令解読長が６で後続の最初のＯＰコ
ードが第１ＯＰコードＯＰ１であること、即ち、現在解
読している命令は現在のマシンサイクルの命令解読器Ｄ
２、Ｄ３、及びＤ４と、次のマシンサイクルの命令解読
器Ｄ１、Ｄ２、及びＤ３にわたり、後続のＯＰコードは
命令解読器Ｄ４に第１ＯＰコードＯＰ１として入力され
ることを示す）、有効化した解読信号ｌ３１５とｌ３３
５との論理和、及び有効化した解読信号ｌ４１４とｌ４
３４との論理和を取り、これら３つを更に論理和したも
のとして生成される。また、有効位置指定信号Ｖ２５は
、次々マシンサイクルで命令解読器Ｄ１へ第２ＯＰコー
ドＯＰ２が入力されるべきことを示す信号であり、有効
化した解読信号ｌ３２６とｌ４２５との論理和により生
成される。

【００２７】例えば、有効化した解読信号ｌ３２４が出
力された場合、命令解読器Ｄ３で解読した命令コ−ドが
第１ＯＰコードＯＰ１で命令解読単位長が４であること
を意味し、また有効位置指定信号Ｖ２３がアサートにな
るからこれを保持しておき、命令解読器Ｄ３より４単位
長分（Ｄ３及びＤ４、並びに次のマシンサイクルのＤ１
及びＤ２）飛ばした次のマシンサイクルの命令解読器Ｄ
３の第３の解読信号群ｔ３３１〜ｔ３３６を有効化する
ように信号出力する。

【００２８】このように本実施例によれば、命令入力の
それぞれの単位長入力の全てに各命令解読器を割り当て
、全ての命令解読器Ｄ１〜Ｄ４がその入力信号を第１Ｏ
ＰコードＯＰ１と仮定して命令解読を行うと共に、第２
ＯＰコードＯＰ２と仮定して命令解読を行い、それぞれ
に応じた第１、第２及び第３の信号群を出力し、たとえ
非命令先頭部分を解読して不定信号を出力したとしても
、上位段の解読出力有効化部Ｓｊが有効な解読信号のみ
を選択し、また有効であった解読出力信号はそのまま命
令長を出力しているとして後続処理で使用するようにし
ているので、１命令中に複数のＯＰコードを持つ命令の
多数命令同時解読を行うことができる。尚、本実施例で
は、命令解読長１の命令コードが連続して４つ入力され
た場合には、最大４命令の同時解読が可能である。

【００２９】ここで、単位長入力の全てに命令解読器を
割り当てることによるハードウェア量の増加が問題とな
るが、各命令解読器の出力信号は命令長情報のみであり
、通常、多数の情報出力を強制される命令解読器と比較
してその規模はかなり小さくなるので、十分実現可能で
あるといえる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
可変長命令仕様で１命令が１つ以上のＯＰコードよりな
る命令セットを処理するに当たって、命令入力のそれぞ
れの単位長入力の全てに各命令解読器を割り当て、全て
の命令解読器がその入力信号を第１ＯＰコードと仮定し
て命令解読を行うと共に第２ＯＰコードと仮定して命令
解読を行い、それぞれに応じた第１、第２及び第３の信
号群を出力し、たとえ非命令先頭部分を解読して不定信
号を出力したとしても、上位段の解読出力有効化部が有
効な解読信号のみを選択し、また有効であった解読出力
信号はそのまま命令長を出力しているとして後続処理で
使用するようしたことにより、１マシンサイクルで１命
令中に複数のＯＰコードを持つ命令の多数命令同時解読
が可能なデータ処理装置を提供することができる。

【００３１】また多数の命令の命令長を先に解読するこ
とにより、後段のパイプラインに余計な空きステージを
生じさせることなく、且つその命令デコードステージの
実行を待つことなく次命令先頭位置合わせを行えるので
、高速に命令処理の行えるデータ処理装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図である。

【図２】本発明の実施例に係るデータ処理装置の全体構
成図である。

【図３】本発明の実施例に係るデータ処理装置の命令プ
リデコーダの回路構成図である。

【図４】本実施例のデータ処理装置が処理する可変長命
令仕様の命令セットの命令フォーマットを説明する図で
ある。

【図５】本実施例の命令解読器の解読信号群ｔｎｇ１〜
ｔｎｇ６（１≦ｎ≦４、１≦ｇ≦３）の解読出力パター
ンである。

【図６】本実施例の解読出力有効化部の詳細回路図であ
る。

【符号の説明】

１１…命令プリデコーダ１２…命令バッファ１３…命令デコーダ１４…命令キャッシュＣ１〜Ｃ４…単位長命令ビット列Ｌ１〜Ｌ４…命令ラッチＤ１〜Ｄ４…命令解読器Ｅ１〜Ｅ４…データバスＳ１〜Ｓ４…解読出力有効化部ＶＬＴ…有効長保持回路ｔｎ１１〜ｔｎ１６（１≦ｎ≦４）…第１の解読信号群
ｔｎ２１〜ｔｎ２６（１≦ｎ≦４）…第２の解読信号群
ｔｎ３１〜ｔｎ３６（１≦ｎ≦４）…第３の解読信号群
ｌｎ１１〜ｌｎ１６（１≦ｎ≦４）…第１の有効化され
た解読信号群ｌｎ２１〜ｌｎ２６（１≦ｎ≦４）…第２の有効化され
た解読信号群ｌｎ３１〜ｌｎ３６（１≦ｎ≦４）…第３の有効化され
た解読信号群

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　命令長が命令毎に異なり１命令が１つ
以上のオペレーションコード（ＯＰコードと略記する）
よりなる命令セットを処理するデータ処理装置であって
、連続するＮ個の単位長命令ビット列（Ｃ１、Ｃ２、…
、ＣＮ）を単位長毎に割り当てられて入力し第１、第２
、及び第３の解読信号群を出力する命令解読器群（Ｄ１
、Ｄ２、…、ＤＮ）と、前記命令解読器（Ｄｉ：０＜ｉ
≦Ｎ）が出力する第１及び第２の解読信号群を該命令解
読器（Ｄｉ）の上位の命令解読器群（Ｄｊ：０＜ｊ≦ｉ
）それぞれが出力する第１或いは第３の解読信号群によ
って有効化し、第３の解読信号群を該命令解読器（Ｄｉ
）の上位の命令解読器群（Ｄｊ）それぞれが出力する第
２の解読信号群によって有効化する有効化手段群（Ｓ１
、Ｓ２、…、ＳＮ）とを有し、前記命令解読器（Ｄｉ：
０＜ｉ≦Ｎ）は、入力された単位長命令ビット列（Ｃｉ
：０＜ｉ≦Ｎ）を第１ＯＰコードであると仮定した場合
には、後続の最初のＯＰコードが第１ＯＰコードである
ことを示す第１の信号群或いは後続の最初のＯＰコード
が第２ＯＰコードであることを示す第２の信号群の何れ
かを、単位長命令ビット列（Ｃｉ）を第２ＯＰコードで
あると仮定した場合には、後続の最初のＯＰコードが第
１ＯＰコードであることを示す第３の信号群を出力する
ことを特徴とするデータ処理装置。
【請求項２】　　命令長が命令毎に異なり１命令が１つ
以上のＯＰコードよりなる命令セットを処理するデータ
処理装置であって、連続するＮ個の単位長命令ビット列
（Ｃ１、Ｃ２、…、ＣＮ）を単位長毎に割り当てられて
入力し第１、第２、及び第３の解読信号群を出力する命
令解読器群（Ｄ１、Ｄ２、…、ＤＮ）と、命令解読処理
開始時或いは命令分岐時に前記単位長命令ビット列（Ｃ
１、Ｃ２、…、ＣＮ）のどれが最初の第１ＯＰコードで
あるかを命令処理の開始命令或いは分岐先の命令の命令
アドレスに従って指定する指定信号を出力する指定手段
（ＶＬＴ）と、前記命令解読器（Ｄｉ：０＜ｉ≦Ｎ）が
出力する第１及び第２の解読信号群を該命令解読器（Ｄ
ｉ）の上位の命令解読器群（Ｄｊ：０＜ｊ≦ｉ）それぞ
れが出力する第１或いは第３の解読信号群若しくは前記
指定信号によって有効化し、第３の解読信号群を該命令
解読器（Ｄｉ）の上位の命令解読器群（Ｄｊ）それぞれ
が出力する第２の解読信号群若しくは前記指定信号によ
って有効化する有効化手段群（Ｓ１、Ｓ２、…、ＳＮ）
とを有し、前記命令解読器（Ｄｉ：０＜ｉ≦Ｎ）は、入
力された単位長命令ビット列（Ｃｉ：０＜ｉ≦Ｎ）を第
１ＯＰコードであると仮定した場合には、後続の最初の
ＯＰコードが第１ＯＰコードであることを示す第１の信
号群或いは後続の最初のＯＰコードが第２ＯＰコードで
あることを示す第２の信号群の何れかを、単位長命令ビ
ット列（Ｃｉ）を第２ＯＰコードであると仮定した場合
には、後続の最初のＯＰコードが第１ＯＰコードである
ことを示す第３の信号群を出力することを特徴とするデ
ータ処理装置。
【請求項３】　　命令長が命令毎に異なり１命令が１つ
以上のＯＰコードよりなる命令セットを処理するデータ
処理装置であって、連続するＮ個の単位長命令ビット列
（Ｃ１、Ｃ２、…、ＣＮ）を単位長毎に割り当てられて
入力し第１、第２、及び第３の解読信号群を出力する命
令解読器群（Ｄ１、Ｄ２、…、ＤＮ）と、前記命令解読
器（Ｄｉ：０＜ｉ≦Ｎ）が出力する第１及び第２の解読
信号群を該命令解読器（Ｄｉ）の上位の命令解読器群（
Ｄｊ：０＜ｊ≦ｉ）それぞれが出力する第１或いは第３
の解読信号群によって有効化し、第３の解読信号群を該
命令解読器（Ｄｉ）の上位の命令解読器群（Ｄｊ）それ
ぞれが出力する第２の解読信号群によって有効化する有
効化手段群（Ｓ１、Ｓ２、…、ＳＮ）と前記有効化手段
群（Ｓ１、Ｓ２、…、ＳＮ）により有効化された第１、
第２、及び第３の解読信号群に応じて前記単位長命令ビ
ット列（Ｃ１、Ｃ２、…、ＣＮ）の命令先頭位置合わせ
を行って命令ビット列（Ｂ１、Ｂ２、…、ＢＮ）を出力
する命令バッファ（１２）と、前記命令先頭位置合わせ
後の命令ビット列（Ｂ１、Ｂ２、…、ＢＮ）を入力して
命令解読を行う命令デコーダ（１３）とを有し、前記命
令解読器（Ｄｉ：０＜ｉ≦Ｎ）は、入力された単位長命
令ビット列（Ｃｉ：０＜ｉ≦Ｎ）を第１ＯＰコードであ
ると仮定した場合には、後続の最初のＯＰコードが第１
ＯＰコードであることを示す第１の信号群或いは後続の
最初のＯＰコードが第２ＯＰコードであることを示す第
２の信号群の何れかを、単位長命令ビット列（Ｃｉ）を
第２ＯＰコードであると仮定した場合には、後続の最初
のＯＰコードが第１ＯＰコードであることを示す第３の
信号群を出力することを特徴とするデータ処理装置。
【請求項４】　　命令長が命令毎に異なり１命令が１つ
以上のＯＰコードよりなる命令セットを処理するデータ
処理装置であって、連続するＮ個の単位長命令ビット列
（Ｃ１、Ｃ２、…、ＣＮ）を単位長毎に割り当てられて
入力し第１、第２、及び第３の解読信号群を出力する命
令解読器群（Ｄ１、Ｄ２、…、ＤＮ）と、前記命令解読
器（Ｄｉ：０＜ｉ≦Ｎ）が出力する第１及び第２の解読
信号群を該命令解読器（Ｄｉ）の上位の命令解読器群（
Ｄｊ：０＜ｊ≦ｉ）それぞれが出力する第１或いは第３
の解読信号群によって有効化し、第３の解読信号群を該
命令解読器（Ｄｉ）の上位の命令解読器群（Ｄｊ）それ
ぞれが出力する第２の解読信号群によって有効化する有
効化手段群（Ｓ１、Ｓ２、…、ＳＮ）と、前記有効化手
段群（Ｓ１、Ｓ２、…、ＳＮ）により有効化された第１
、第２、及び第３の解読信号群及び前記単位長命令ビッ
ト列（Ｃ１、Ｃ２、…、ＣＮ）を入力して保持する命令
キャッシュ（１４）とを有し、前記命令解読器（Ｄｉ：
０＜ｉ≦Ｎ）は、入力された単位長命令ビット列（Ｃｉ
：０＜ｉ≦Ｎ）を第１ＯＰコードであると仮定した場合
には、後続の最初のＯＰコードが第１ＯＰコードである
ことを示す第１の信号群或いは後続の最初のＯＰコード
が第２ＯＰコードであることを示す第２の信号群の何れ
かを、単位長命令ビット列（Ｃｉ）を第２ＯＰコードで
あると仮定した場合には、後続の最初のＯＰコードが第
１ＯＰコードであることを示す第３の信号群を出力する
ことを特徴とするデータ処理装置。
【請求項５】　　前記第１、第２、及び第３の解読信号
群は、それぞれ命令長情報を含むことを特徴とする請求
項１、２、３、及び４に記載のデータ処理装置。