JPH05210695A - データ処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ベクトル演算を行なうデータ処理装置に関
し、ベクトル演算を行なうデータ処理装置において、ベ
クトル長の変更を、外部ＣＰＵの介在無しに、データ処
理装置のベクトル演算処理性能を低下させることなく行
なうことの可能なデータ処理装置を提供することを目的
とする。 【構成】 コマンドバッファ１１、スカラレジスタ１
５、ベクトルレングスレジスタＶＬＥＮ、及びまたはコ
マンドレングスレジスタＣＬＥＮは、相互にデータ転送
可能であり、スカラレジスタ１５またはコマンドバッフ
ァ１１の内容をベクトルレングスレジスタＶＬＥＮに転
送する命令により、ベクトル命令実行中にベクトル長を
更新することが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はベクトル演算を行なうデ
ータ処理装置に係り、特にベクトル長の変更を、ベクト
ル演算処理性能を低下させることなく、一連のベクトル
演算命令の中で行なうことの可能なデータ処理装置に関
する。

【０００２】近年のデータ処理装置は、演算速度を向上
させるため、その設計に色々な手法が採られている。そ
の１つにパイプライン制御により演算を行なう演算パイ
プラインがある。更に、演算パイプラインを行なう演算
器を複数台備えて、これら演算器を並列動作させること
により、データ処理装置の演算速度は一層向上する。こ
のようなデータ処理装置においては、特に、所定のベク
トル長（ベクトル要素数）を持つベクトルデータに対し
て行なわれるベクトル演算を高速に行なうことができ
る。

【０００３】このベクトル演算を行なう際に、演算しな
くてもよいベクトル要素がある場合には、一般に、それ
ら演算の不要な要素を取り除いたベクトル長の短いベク
トルデータを作り、ベクトル演算の回数を減らし、再び
演算した要素を元のベクトルの該当する位置に戻すとい
う操作を行ない、不要な演算を行なわないようにしてベ
クトル演算処理の効率を上げる手法が頻繁に用いられ
る。この時、元のベクトル長と短いベクトル長の２つ或
いはそれ以上のベクトル長を保持しておく必要がある。

【０００４】

【従来の技術】従来のベクトル演算を行なうデータ処理
装置においては、ベクトル長を変更する場合には、一度
ベクトル演算を終了して、該データ処理装置外部の中央
処理装置（以下ＣＰＵと略記する）が、データ処理装置
内部に備えられ、演算パイプラインが行なうベクトル演
算のベクトル長を保持するベクトルレングスレジスタの
内容を書き換えて、再びベクトル演算を再開するという
手順で行なっていた。

【０００５】ところが、一度ベクトル演算を終了してし
まうと、外部ＣＰＵがバス権獲得の処理を行なって、ベ
クトルレングスレジスタの内容を書き換えて、しかる後
に再起動の処理を行わなければならない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従って、外部ＣＰＵが
データ処理装置のベクトル長を変更する間は、データ処
理装置がベクトル演算処理を行なうことができず、ベク
トル演算の処理性能が著しく低下するという問題があっ
た。

【０００７】本発明は、上記問題点を解決するもので、
ベクトル演算を行なうデータ処理装置において、ベクト
ル長の変更を、外部ＣＰＵの介在無しに、データ処理装
置のベクトル演算処理性能を低下させることなく行なう
ことの可能なデータ処理装置を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の第１の特徴のデータ処理装置は、図１に示
す如く、スカラ演算のデータを保持するスカラレジスタ
１５と、ベクトル長を保持するベクトルレングスレジス
タＶＬＥＮとを備えて、ベクトル命令を処理するデータ
処理装置１０であって、前記スカラレジスタ１５及び前
記ベクトルレングスレジスタＶＬＥＮは、相互にデータ
転送可能である。

【０００９】また本発明の第２の特徴のデータ処理装置
は、図１に示す如く、請求項１に記載のデータ処理装置
において、前記データ処理装置１０は、ベクトル命令を
格納するコマンドバッファ１１を有して構成し、前記コ
マンドバッファ１１は、前記スカラレジスタ１５及び前
記ベクトルレングスレジスタＶＬＥＮとのデータ転送が
可能である。

【００１０】また本発明の第３の特徴のデータ処理装置
は、図１に示す如く、請求項２に記載のデータ処理装置
において、前記データ処理装置１０は、コマンドロード
するコマンド数を保持するコマンドレングスレジスタＣ
ＬＥＮを有して構成し、前記コマンドバッファ１１にコ
マンドをロードするコマンドロード命令を備え、前記コ
マンドバッファ１１、前記スカラレジスタ１５、前記ベ
クトルレングスレジスタＶＬＥＮ、及び前記コマンドレ
ングスレジスタＣＬＥＮは、相互にデータ転送可能であ
る。

【００１１】また本発明の第４の特徴のデータ処理装置
は、図１に示す如く、請求項１、２、または３に記載の
データ処理装置において、前記データ処理装置１０は、
前記スカラレジスタ１５または前記コマンドバッファ１
１の内容を前記ベクトルレングスレジスタＶＬＥＮに転
送する命令を備え、ベクトル命令実行中にベクトル長を
更新する。

【００１２】更に本発明の第５の特徴のデータ処理装置
は、図１に示す如く、請求項２、３、または４に記載の
データ処理装置において、前記データ処理装置１０は、
前記コマンドバッファ１１の内容を前記スカラレジスタ
１５に転送する命令を備え、ベクトル命令実行中に前記
スカラレジスタ１５を更新する。

【００１３】

【作用】本発明の第１、第２、第３、及び第４の特徴の
データ処理装置では、図１に示す如く、コマンドバッフ
ァ１１、スカラレジスタ１５、ベクトルレングスレジス
タＶＬＥＮ、及びまたはコマンドレングスレジスタＣＬ
ＥＮは、相互にデータ転送可能であり、スカラレジスタ
１５またはコマンドバッファ１１の内容をベクトルレン
グスレジスタＶＬＥＮに転送する命令により、ベクトル
命令実行中にベクトル長を更新することが可能である。

【００１４】従って、ベクトル演算を実行中にベクトル
長を変化させて演算処理を行なう場合に、外部ＣＰＵの
介在無しに、データ処理装置のベクトル演算処理性能を
低下させることなくベクトル長を更新することができ
る。

【００１５】また、本発明の第２、第３、第４及び第５
の特徴のデータ処理装置では、図１に示す如く、コマン
ドバッファ１１、スカラレジスタ１５、ベクトルレング
スレジスタＶＬＥＮ、及びまたはコマンドレングスレジ
スタＣＬＥＮは、相互にデータ転送可能であり、コマン
ドロード命令によりコマンドバッファ１１にコマンドを
ロードし、コマンドバッファ１１の内容をスカラレジス
タ１５に転送する命令によって、ベクトル命令実行中に
スカラレジスタ１５を更新することが可能である。

【００１６】従って、コマンドバッファ１１をスカラデ
ータのバッファとして利用することができ、スカラレジ
スタ１５の数以上のスカラデータを扱うことができる。
またコマンドロード命令によってスカラデータをロード
することにより、データ転送効率を向上することができ
る。

【００１７】

【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１に本発明の一実施例に係るデータ処理装
置の構成図を示す。

【００１８】同図において、本実施例のデータ処理装置
１０は、システムバス４０外部データバスＤ、外部アド
レスバスＡ、読み出し信号Ｒ、及び書き込み信号Ｗを介
して中央処理装置（ＣＰＵ）２０、及びメモリ３０等と
接続されている。

【００１９】また本実施例のデータ処理装置１０は、コ
マンドバッファ１１、命令デコーダ１２、命令実行制御
部１３、ベクトルレジスタ１４、スカラレジスタ１５、
ベクトルレングスレジスタＶＬＥＮ、コマンドレングス
レジスタＣＬＥＮ、演算パイプライン１６、及びスレー
ブ変換部１７から構成されている。

【００２０】コマンドバッファ１１は、ベクトル加算命
令やベクトル乗算命令等のベクトル演算命令、レジスタ
ムーブ命令等のベクトル制御命令からなる一連のベクト
ル命令を蓄えておくバッファで、命令ポインタで示され
る位置から順次読み出して命令デコーダ１２に出力す
る。命令デコーダ１２はコマンドバッファ１１からの命
令を解読して命令実行制御部１３に伝える。命令実行制
御部１３は制御信号を生成して命令実行を制御する。ベ
クトルレジスタ１４にはベクトル演算のデータが、スカ
ラレジスタ１５にはスカラ演算のデータがそれぞれ保持
されている。また、ベクトルレングスレジスタＶＬＥＮ
にはベクトル長が、コマンドレングスレジスタＣＬＥＮ
にはコマンドロードするコマンド数がそれぞれ保持され
ている。

【００２１】また、演算パイプライン１６は、少なくと
もベクトルデータ、スカラデータ、及びベクトル命令等
を外部記憶装置との間で転送するロードストアパイプラ
インを含んでいる。更に、スレーブ変換部１７は、デー
タ処理装置１０内部の内部データバスＤＡＴＡ、内部ア
ドレスバスＡＤＤＲ、リードイネーブル信号ＲＥ＃、及
びライトイネーブル信号ＷＥ＃（信号名に続く記号＃は
その信号が負論理信号であることを示す）と、外部デー
タバスＤ、外部アドレスバスＡ、読み出し信号Ｒ、及び
書き込み信号Ｗとの間のアドレス変換、バス制御等を行
なう。

【００２２】尚、コマンドバッファ１１、ベクトルレジ
スタ１４、スカラレジスタ１５、ベクトルレングスレジ
スタＶＬＥＮ、及びコマンドレングスレジスタＣＬＥＮ
は、それぞれアドレスが割り振られていて、外部ＣＰＵ
２０からの書き込み或いは読み出しが可能である。

【００２３】図２にこれらレジスタに対する読み出し及
び書き込みの動作を説明するタイミングチャートを示
す。図中は読み出しサイクルで、読み出すレジスタの
アドレス“read”を内部アドレスバスＡＤＤＲに出力す
ると同時に、リードイネーブル信号ＲＥ＃をアサートに
すると、次のクロックで該当するレジスタからデータ
“data”が出力される。また、図中は書き込みサイク
ルで、書き込むレジスタのアドレス“write ”とデー
タ”data”をそれぞれ内部アドレスバスＡＤＤＲ及び内
部データバスＤＡＴＡに出力すると同時に、ライトイネ
ーブル信号ＷＥ＃をアサートにすると、該当するレジス
タに書き込まれる。

【００２４】更に、図中及びはレジスタ転送サイク
ルを説明するもので、コマンドバッファ１１からの命令
を命令デコーダ１２が解読して、その命令がレジスタ転
送（Register Move ）命令である時、次のようにして行
なう。尚、レジスタ転送命令の命令形式は、図３に示す
ように転送元レジスタアドレス及び転送先レジスタアド
レスの２つのオペランドを有する形式を持ち、転送元レ
ジスタ及び転送先レジスタとして、コマンドバッファ１
１、ベクトルレジスタ１４、スカラレジスタ１５、ベク
トルレングスレジスタＶＬＥＮ、及びコマンドレングス
レジスタＣＬＥＮを選ぶことができる。

【００２５】命令実行制御部１３は、先ず転送元のレジ
スタアドレス“read”を内部アドレスバスＡＤＤＲに出
力すると同時に、リードイネーブル信号ＲＥ＃をアサー
トにする（のサイクル）。次のクロックサイクルで転
送元のレジスタのデータ“data”が内部データバスＤＡ
ＴＡに出力されるので、命令実行制御部１３は転送先の
レジスタアドレス“write ”を内部アドレスバスＡＤＤ
Ｒに出力すると同時に、ライトイネーブル信号ＷＥ＃を
アサートにすると、転送先のレジスタにデータ“data”
が書き込まれる（のサイクル）。

【００２６】このレジスタ転送命令において、転送元を
スカラレジスタ１５とし、転送先をベクトルレングスレ
ジスタＶＬＥＮとすることにより、ベクトル演算におけ
るベクトル長の変更を行なうことができる。例えば、ベ
クトル演算を実行中に、ベクトル圧縮・伸長命令を使っ
て、一度ベクトル長を短くしてベクトル処理を行なった
後、再びベクトル長を元に戻すような処理がよく行なわ
れるが、このようなベクトル長を変化させて演算処理を
行なう場合に有効である。

【００２７】また、データ処理装置１０がコマンドバッ
ファ１１に命令をロードしてくるコマンドロード機構
と、コマンドロード命令を備えている場合には、コマン
ドバッファ１１をスカラデータのバッファとして利用す
ることができる。

【００２８】例えば、スカラレジスタ１５の数が使用す
るスカラデータより少ない場合には、予め命令群と一緒
にスカラデータをコマンドバッファ１１に格納してお
き、レジスタ転送命令で転送元をコマンドバッファ１１
とし、転送先をスカラレジスタ１５とすることで、スカ
ラレジスタ１５の数以上のスカラデータを扱うことがで
きる。

【００２９】スカラデータは、通常スカラロード命令及
びスカラストア命令によって、外部記憶装置とのデータ
転送を行なうが、スカラデータ１つ毎にロードストアパ
イプラインのオーバヘッドがかかり、また外部記憶装置
は一般に遅く、ウェイトがかかってしまうので、データ
転送の効率が悪い。

【００３０】一方コマンドロード命令は、コマンドレン
グスレジスタＣＬＥＮに設定された個数分だけ外部記憶
装置から連続してロードする。コマンドロード命令によ
ってスカラデータをロードすることにより、ロードスト
アパイプラインのオーバヘッドをコマンドレングス分で
分割することとなり、スカラデータ１つ当たりのオーバ
ヘッドが減少することになる。

【００３１】また、レジスタ転送命令で転送することに
よるオーバヘッドはかかってしまうが、ロードストアパ
イプラインのオーバヘッドよりは少なく、且つ、ベクト
ル命令実行中の外部バスに対するアクセスの回数が減る
ので、全体としてのデータ転送の効率は向上することに
なる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
コマンドバッファ、スカラレジスタ、ベクトルレングス
レジスタ、及びまたはコマンドレングスレジスタを相互
にデータ転送可能とし、スカラレジスタまたはコマンド
バッファの内容をベクトルレングスレジスタに転送する
命令により、ベクトル命令実行中にベクトル長を更新す
ることとしたので、データ処理装置のベクトル演算処理
性能を低下させることなくベクトル長を更新可能なデー
タ処理装置を提供することができる。

【００３３】また、本発明によれば、コマンドバッフ
ァ、スカラレジスタ、ベクトルレングスレジスタ、及び
またはコマンドレングスレジスタは、相互にデータ転送
可能であり、コマンドロード命令によりコマンドバッフ
ァにコマンドをロードし、コマンドバッファの内容をス
カラレジスタに転送する命令によって、ベクトル命令実
行中にスカラレジスタを更新することとしたので、コマ
ンドバッファをスカラデータのバッファとして利用する
ことができ、スカラレジスタの数以上のスカラデータを
扱うことの可能な、また、コマンドロード命令によって
スカラデータをロードすることにより、スカラデータの
データ転送効率を向上し得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】本発明の一実施例に係るデータ処理装置の構成
図である。

【図２】本発明のデータ処理装置の動作を説明するタイ
ミングチャートである。

【図３】レジスタ転送命令の命令仕様の説明図である。

【符号の説明】

１０…データ処理装置 １１…コマンドバッファ １２…命令デコーダ １３…命令実行制御部 １４…ベクトルレジスタ １５…スカラレジスタ １６…演算パイプライン １７…スレーブ変換部 ＶＬＥＮ…ベクトルレングスレジスタ ＣＬＥＮ…コマンドレングスレジスタ ２０…中央処理装置（ＣＰＵ） Ｄ…外部データバス Ａ…外部アドレスバス Ｒ…読み出し信号 Ｗ…書き込み信号 ＤＡＴＡ…内部データバス ＡＤＤＲ…内部アドレスバス ＲＥ＃…リードイネーブル信号 ＷＥ＃…ライトイネーブル信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長沢 達也 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スカラ演算のデータを保持するスカラレ
   ジスタ（１５）と、ベクトル長を保持するベクトルレン
   グスレジスタ（ＶＬＥＮ）とを備えて、ベクトル命令を
   処理するデータ処理装置であって、 前記スカラレジスタ（１５）及び前記ベクトルレングス
   レジスタ（ＶＬＥＮ）は、相互にデータ転送可能である
   ことを特徴とするデータ処理装置。
2. 【請求項２】 前記データ処理装置は、ベクトル命令を
   格納するコマンドバッファ（１１）を有し、 前記コマンドバッファ（１１）は、前記スカラレジスタ
   （１５）及び前記ベクトルレングスレジスタ（ＶＬＥ
   Ｎ）とのデータ転送が可能であることを特徴とする請求
   項１に記載のデータ処理装置。
3. 【請求項３】 前記データ処理装置は、コマンドロード
   するコマンド数を保持するコマンドレングスレジスタ
   （ＣＬＥＮ）を有し、 前記コマンドバッファ（１１）にコマンドをロードする
   コマンドロード命令を備え、 前記コマンドバッファ（１１）、前記スカラレジスタ
   （１５）、前記ベクトルレングスレジスタ（ＶＬＥ
   Ｎ）、及び前記コマンドレングスレジスタ（ＣＬＥＮ）
   は、相互にデータ転送可能であることを特徴とする請求
   項２に記載のデータ処理装置。
4. 【請求項４】 前記データ処理装置は、前記スカラレジ
   スタ（１５）または前記コマンドバッファ（１１）の内
   容を前記ベクトルレングスレジスタ（ＶＬＥＮ）に転送
   する命令を備え、ベクトル命令実行と次のベクトル命令
   の実行との間にベクトル長を更新することを特徴とする
   請求項１、２、または３に記載のデータ処理装置。
5. 【請求項５】 前記データ処理装置は、前記コマンドバ
   ッファ（１１）の内容を前記スカラレジスタ（１５）に
   転送する命令を備え、ベクトル命令実行中に前記スカラ
   レジスタ（１５）を更新することを特徴とする請求項
   ２、３、または４に記載のデータ処理装置。