JPH05173786A - 自己変更コード実行方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】自己変更コードを含むソフトウェアを実行する
場合に、どんなに多くの命令を前もってフェッチして
も、期待通りに処理されるようにする。 【構成】プログラムカウンタ１１の示すアドレスをもと
に命令フェッチャ１２によりフェッチされた命令は命令
バッファ１３ａに、そのアドレスはアドレスバッファ１
３ｂの対応する位置に、それぞれ格納される。命令バッ
ファ１３ａに格納された命令は命令デコーダ１４に渡さ
れて解読処理に供される。命令デコーダ１４は、解読し
た命令が主記憶書込みを伴う特定命令の場合には、その
命令の書込み先アドレスをアドレスバッファ１３ｂから
探し、見つかったならば、そのアドレスに対応する命令
バッファ１３ａ内の書換え対象命令より後の命令を全て
無効とした後、その特定命令（自己変更コード）を実行
させ、命令バッファ１３ａ内の書換え対象命令に対して
も同一の書換えを行わせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、命令の先取りを行う
情報処理装置に係り、特に先取りされた命令列中に自己
変更コードが含まれている場合に好適な自己変更コード
実行方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の情報処理装置には、処理の高速化
のために、実行すべき命令の先取りを行う命令フェッチ
機構（命令フェッチ手段）と、この命令フェッチ機構に
よってフェッチされた命令をデコード回路によりデコー
ドされるまで格納しておくバッファとがＣＰＵ内に設け
られているものが多い。

【０００３】従来、この種の情報処理装置では、自己変
更コードを含むソフトウェア、即ちソフトウェア自身
（ソフトウェア内の命令）を変更する（書換える）特定
命令（主記憶上の命令書換えを行う命令）を含むソフト
ウェアの実行において、自己変更コードが実行される前
に、それによって変更される命令が既にＣＰＵ内のバッ
ファにフェッチされている場合には、その変更されるべ
き命令は書換えられないまま実行されてしまい、期待通
りの処理をしないという危険性があった。

【０００４】このため従来は、あまり多くの命令を命令
を前もってフェッチしないとか、自己変更コードを含む
ソフトウェアを実行させないという制限をつける必要が
あった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、命令
先取り制御方式を適用する従来の情報処理装置では、自
己変更コードを含むソフトウェアの実行において、自己
変更コードが実行される前に、それによって変更される
命令が既にＣＰＵ内のバッファにフェッチされている場
合には、その変更されるべき命令は書換えられないまま
実行されてしまうため、期待通りの処理をしない虞があ
った。このため従来は、先取りされた命令を格納するバ
ッファのサイズを小さく設定して、あまり多くの命令を
先取りしないようにせざるを得ず、命令先取り制御によ
る処理の高速化を十分に発揮することができなかった。

【０００６】この発明は上記事情に鑑みてなされたもの
でその目的は、自己変更コードを含むソフトウェアを情
報処理装置内のＣＰＵにて実行する場合に、どんなに多
くの命令を前もってフェッチしても、期待通りに処理さ
れ、命令先取りに制御による処理の高速化が十分に図れ
る自己変更コード実行方式を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、命令フェッ
チ手段によって主記憶もしくはキャッシュメモリからフ
ェッチされた命令を、その命令アドレスと組にしてフェ
ッチ順に格納するためのバッファ手段を設けると共に、
このバッファ手段に格納された命令を順にデコードする
デコード手段であって、主記憶への書込みを行う特定命
令をデコードした場合には、この特定命令が自己変更コ
ードであり得るものとして、上記バッファ手段からその
書込み先アドレスに一致する命令アドレスと組になって
いる書換え対象命令を探し、その書換え対象命令より後
の命令を全て無効とする命令デコード手段を設け、上記
の特定命令の実行に際しては、バッファ手段内で検出さ
れた書換え対象命令に対しても同一の書換えを施すよう
にしたことを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】上記の構成においてデコード手段は、バッファ
手段に格納された命令をデコードした際に、その命令が
主記憶への書込みを行う特定命令であったならば、その
特定命令が自己変更コードであり得るものと判断する。
バッファ手段には、主記憶またはキャッシュメモリから
先取りされた命令だけでなく、その命令のアドレス（命
令アドレス）がその命令と組にして格納されている。し
たがってデコード手段は、上記の特定命令の書込み先ア
ドレスをキーとしてバッファ手段内を検索することによ
り、その書込み先アドレスと一致する命令アドレスと組
になっている命令、即ち書換え対象命令を探すことがで
きる。

【０００９】デコード手段は、バッファ手段内から書換
え対象命令を検出できた場合には上記の特定命令が自己
変更コードであるものと判断し、バッファ手段内で、そ
の書換え対象命令より後にある命令を全て無効とし、更
に上記の特定命令を実行させる際には、バッファ手段内
で検出された書換え対象命令に対しても同一の書換えが
施されるように制御する。

【００１０】この結果、バッファ手段のサイズを大きく
とり、同バッファ手段に大量の命令を前もってフェッチ
するようにしても、自己変更コードであり得る特定命令
の実行に際し、バッファ手段内にその特定命令で書換え
られる命令（書換え対象命令）が存在していると、その
書換え対象命令より後にあるバッファ手段内の命令が全
て無効にされ、しかも特定命令の実行により、バッファ
手段にフェッチされている書換え対象命令も書換えられ
るので、自己変更コードを含むソフトウェアの処理が期
待通りに行われる。

【００１１】

【実施例】図１はこの発明を適用する命令の先取りを行
う情報処理装置の一実施例を示すブロック構成図であ
る。なお、図１の情報処理装置は、仮想記憶方式を適用
しているものとする。図１において、１０は装置の中枢
をなし命令実行を司るＣＰＵ、２０は命令群からなる各
種プログラム、データが格納される主記憶装置である。

【００１２】ＣＰＵ１０は、主記憶装置２０からフェッ
チする命令の仮想アドレスを保持するためのプログラム
カウンタ１１と、プログラムカウンタ１１の示す仮想ア
ドレスの命令を主記憶装置２０からフェッチする命令フ
ェッチャ１２とを有する。命令フェッチャ１２は、フェ
ッチした命令およびその仮想アドレスを次に述べるバッ
ファ部１３に送る。

【００１３】ＣＰＵ１０はまた、命令フェッチャ１２に
よってフェッチされた命令およびその仮想アドレスを保
持するためのバッファ部１３を有する。バッファ部１３
は、命令フェッチャ１２から送られた命令を後述する命
令デコーダ１４に渡すまで保持するための、キュー構造
を持つ命令バッファ１３ａと、命令フェッチャ１２から
送られた仮想アドレスを命令バッファ１３ａ内の該当命
令に対応して保持するための、命令バッファ１３ａと同
一段数のキュー構造を持つアドレスバッファ１３ｂとか
ら構成される。

【００１４】ＣＰＵ１０は更に、命令バッファ１３ａか
ら受取った命令を解読する命令デコーダ１４を有してい
る。命令デコーダ１４は、同時に２つ以上の命令の解読
は行わないようになっている。命令デコーダ１４は、主
記憶装置２０への書込みを行う特定命令をデコードした
場合には、その書込み先アドレスに一致する仮想アドレ
スと対応してバッファ部１３（内の命令バッファ１３
ａ）に保持されているする命令（書換え対象命令）を探
し、その書換え対象命令より後のバッファ部１３内の命
令を全て無効とするようになっている。また命令デコー
ダ１４は、上記の特定命令の実行に際しては、バッファ
部１３内の書換え対象命令に対しても同一の書換えが施
されるように制御する。

【００１５】次に、図１の構成の動作を、図２のフロー
チャートを参照して説明する。まず、通常の命令を実行
する場合の動作を説明する。命令フェッチャ１２は、プ
ログラムカウンタ１１によって示される仮想アドレスに
より、主記憶装置２０から対応する命令をフェッチす
る。このとき命令フェッチャ１２は、命令フェッチに用
いた仮想アドレスを、その命令フェッチが終了するまで
内部保持し、主記憶装置２０から命令をフェッチする
と、その命令と対応する仮想アドレスを同時にバッファ
部１３に送る。これにより、フェッチされた命令は命令
バッファ１３ａの、対応する仮想アドレスはアドレスバ
ッファ１３ｂの、それぞれ同一段に格納される。

【００１６】なお、主記憶装置２０をアクセスするには
仮想アドレスを物理アドレスに変換する必要があるが、
本発明には直接関係しないため、説明を省略する。ま
た、主記憶装置２０と命令フェッチャ１２との間にキャ
ッシュメモリを有する装置では、命令はキャッシュメモ
リからフェッチされる。

【００１７】命令デコーダ１４は、命令バッファ１３ａ
からその格納順に命令を受取って解読し（ステップＳ
１）、その命令が主記憶装置２０への書込みを伴う命令
（例えばストア命令）でなければ、即ち自己変更コード
であり得ない命令であれば（ステップＳ２）、従来と同
様に、解読した命令を図示せぬ命令実行部で実行させる
（ステップＳ３）。

【００１８】次に、本発明に直接関係する自己変更コー
ド処理について説明する。まず、命令デコーダ１４がス
テップＳ１で解読した命令が主記憶装置２０への書込み
を伴う命令、例えばストア命令の場合には、その命令は
自己変更コードである可能性がある。そこで本実施例で
は、解読した命令が自己変更コードであり得る命令の場
合には（ステップＳ２）、上記の通常の命令の場合と異
なる処理を行うようにしている。

【００１９】今、命令デコーダ１４が解読した命令が自
己変更コードであり得る命令Ａであるものとする。この
場合、命令デコーダ１４は、その命令Ａの指定する書込
み先アドレス（オペランドアドレス）に一致するアドレ
スをアドレスバッファ１３ｂから探す（ステップＳ
４）。

【００２０】もし、一致するアドレスが見つからない場
合には（ステップＳ５）、命令デコーダ１４は、命令Ａ
がたとえ自己変更コードであったとしても、変更対象と
なる命令（書換え対象命令）は命令バッファ１３ａ内に
は先取りされていないものと判断し、上記した通常の命
令と同様に、解読した命令を命令実行部で実行させる
（ステップＳ３）。

【００２１】これに対し、命令Ａの指定する書込み先ア
ドレス（オペランドアドレス）に一致するアドレスが見
つかった場合には（ステップＳ５）、命令デコーダ１４
は、命令Ａが自己変更コードであり、しかも同命令Ａの
変更対象となる命令（この命令を命令Ｂと呼ぶ）が命令
バッファ１３ａに先取りされているものと判断し、以下
の動作を行う。

【００２２】即ち命令デコーダ１４は、まず命令フェッ
チャ１２の動作を止める（ステップＳ６）。また命令デ
コーダ１４は、命令バッファ１３ａの内容のうち、変更
対象となる命令Ｂと、それより以前に命令バッファ１３
ａに格納された命令とを残して、全て無効にする（ステ
ップＳ７）。この命令バッファ１３ａ内の命令Ｂは、ス
テップＳ４で探したアドレスのアドレスバッファ１３ｂ
内格納位置から容易に検出できる。命令デコーダ１４
は、上記のステップＳ７で、アドレスバッファ１３ｂの
内容のうち、上記の命令Ｂに対応するアドレスと、命令
Ｂより以前に命令バッファ１３ａに格納された命令に対
応するアドレスとを残して、全て無効にする。

【００２３】次に命令デコーダ１４は、自己変更コード
である命令Ａを命令実行部で実行させる（ステップＳ
８）。これにより、主記憶装置２０への書込み、即ち主
記憶装置２０に記憶されている命令Ｂの書換えが行われ
る。命令Ａのタイプによっては、その前に何等かの演算
が行われる。同時に命令デコーダ１４は、上記のステッ
プＳ８において、命令バッファ１３ａ内に残されている
命令Ｂに対しても、同一の書換えを行わせる。この間、
命令バッファ１３ａから命令デコーダ１４への命令送出
は禁止される。なお、主記憶装置２０と命令フェッチャ
１２との間にキャッシュメモリを設けた場合には、同キ
ャッシュメモリにも命令Ｂが存在するならば、そのキャ
ッシュメモリ内の命令Ｂに対しても同一の書換えを行
う。

【００２４】次に命令デコーダ１４は、プログラムカウ
ンタ１１に命令Ｂの次の仮想アドレス（命令Ｂの仮想ア
ドレスに命令Ｂ自身の命令長を加えたもの）をセット
し、命令フェッチャ１２の処理を再開させる。なお、前
記実施例では、仮想記憶方式を適用する情報処理装置に
実施した場合について説明したが、これに限るものでは
ないことは勿論である。

【００２５】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
自己変更コードであり得る特定命令の実行に際し、バッ
ファ手段内にその特定命令で書換えられる命令（書換え
対象命令）が存在していると、その書換え対象命令より
後にあるバッファ手段内の命令が全て無効にされ、しか
も特定命令の実行により、バッファ手段にフェッチされ
ている書換え対象命令も書換えられるので、バッファ手
段のサイズを大きくとり、同バッファ手段に大量の命令
を前もってフェッチするようにしても、自己変更コード
を含むソフトウェアの処理が期待通りに行われ、命令先
取り制御による処理の高速化が十分に図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を適用する命令の先取りを行う情報処
理装置の一実施例を示すブロック構成図。

【図２】図１の命令デコーダ１４の動作を説明するため
のフローチャート。

【符号の説明】

１０…ＣＰＵ、１１…プログラムカウンタ、１２…命令
フェッチャ、１３…バッファ部、１３ａ…命令バッフ
ァ、１３ｂ…アドレスバッファ、１４…命令デコーダ、
２０…主記憶装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 命令の先取りを行う命令フェッチ手段
   と、 この命令フェッチ手段によってフェッチされた命令をそ
   の命令アドレスと組にしてフェッチ順に格納するための
   バッファ手段と、 このバッファ手段に格納された命令を順にデコードする
   命令デコード手段であって、主記憶への書込みを行う特
   定命令をデコードした場合には、この特定命令が自己変
   更コードであり得るものと判断して、前記バッファ手段
   からその書込み先アドレスに一致する命令アドレスと組
   になっている書換え対象命令を探し、その書換え対象命
   令より後の命令を全て無効とする命令デコード手段とを
   具備し、 前記特定命令の実行に際しては、前記バッファ手段内の
   前記書換え対象命令に対しても同一の書換えを施すよう
   にしたことを特徴とする自己変更コード実行方式。