JPH053015B2 - - Google Patents

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JPH053015B2
JPH053015B2 JP57048888A JP4888882A JPH053015B2 JP H053015 B2 JPH053015 B2 JP H053015B2 JP 57048888 A JP57048888 A JP 57048888A JP 4888882 A JP4888882 A JP 4888882A JP H053015 B2 JPH053015 B2 JP H053015B2
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JP
Japan
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address
cpu
alu
data
circuit
Prior art date
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JP57048888A
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JPS58166419A (ja
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Atsushi Oochi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Microcomputer System Ltd
Hitachi Ltd
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Hitachi Microcomputer System Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Microcomputer System Ltd, Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Microcomputer System Ltd
Priority to JP57048888A priority Critical patent/JPS58166419A/ja
Publication of JPS58166419A publication Critical patent/JPS58166419A/ja
Publication of JPH053015B2 publication Critical patent/JPH053015B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/04Generating or distributing clock signals or signals derived directly therefrom

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Executing Machine-Instructions (AREA)
  • Microcomputers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、一つの半導体チツプ上に、CPU、
ROM、RAM、I/Oポート等が組み込まれて
いるワンチツプマイクロコンピユータに関する。
従来、ワンタツチマイクロコンピユータとして
は、4ビツト、8ビツト、12ビツト、16ビツトの
ようなビツト数の異なるものが提供されている。
このうち、例えば、8ビツトマイクロコンピユー
タでは、8ビツトのデータを並列処理することが
できる。ところが、8ビツトマイクロコンピユー
タにおいても、アドレス変更等の際には、並列処
理可能なビツト数よりも大きな12ビツトや16ビツ
トのような演算が必要とされる場合がある。
そこで、8ビツト系のCPUが16ビツトの演算
を行なえるようにするため、演算論理ユニツト
(以下ALUと称する)を16ビツト系に構成してお
くことが考えられる。しかし、ALUを16ビツト
系にすると、回路構成が複雑になつてしまう欠点
がある。
従来、このような場合には、CPU内部の8ビ
ツトのレジスタに、演算すべきデータを上位と下
位とに分けて別々に取り込んでから、8ビツト系
のALUによつて、下位の演算と上位の演算に分
けて行なつていた。第1図はこの場合の演算の手
順を示している。
ところが、従来のワンチツプマイクロコンピユ
ータでは、CPUとその周辺のROM、RAM、
I/Oポート等の回路の動作クロツクとしては、
全く同一の周波数の信号が使用されていた。その
ため、上記のようにビツト数の大きな演算を、上
位と下位に分けて行なうと、サイクル数が増加し
てしまうという不都合があつた。
ところが、ワンチツプマイクロコンピユータで
は、回路のレイアウト等の都合から、CPUとそ
の周辺のROM、RAM、I/Oポート等を結ぶ
データバスやアドレスバスの配線が比較的長くな
つてしまう。そのため、CPUの内部のバスライ
ンのドライブ能力に比べて、CPUと周辺回路と
の間のバスラインのドライブ能力を大きくする必
要がある。従つて、従来のワンチツプマイクロコ
ンピユータでは、システムクロツクの周波数は周
辺回路のバスラインのドライブ能力によつて決定
されていた。
つまり、CPU内部ではバスラインのドライブ
能力が小さくて済むため、クロツクの周波数を大
きくして素早くドライブすることができるにもか
かわらず、従来は、マイクロコンピユータ全体が
同一の遅いシステムクロツクによつて動作されて
いた。
そこで、この発明は、CPU内部のクロツクの
周波数が、周辺回路のクロツクの周波数の整数倍
になるように回路を構成することによつて、
ALUにおける演算がシステムクロツクの1サイ
クル中に数回行なえるようにし、これによつて、
サイクル数を増加させることなくシステムのビツ
ト数よりも大きなビツトの演算を行なえるように
することを目的とする。
以下図面に基づいてこの発明を説明する。
第2図は本発明に係るワンタツチマイクロコン
ピユータの一実施例を示す。
CPUは、内部に適当な順序回路を有するコン
トローラ1と、命令レジスタ2、ALU(演算論理
ユニツト)3、一群のレジスタ4a,4b,4
c,……4i等から構成される。上記CPUとそ
の周辺回路たるROM(リードオンリメモリ)5、
RAM(ランダムアクセスメモリ)6、I/Oポ
ート7および信号発生回路8は、一つの半導体チ
ツプ上に形成されている。
そして、上記CPUとROM5、RAM6および
I/Oポート7との間は、データバス9およびア
ドレスバス10を介して接続されている。
CPU内部のバスライン11a,11bと上記
データバス9とはデータバツフア12を介して接
続され、またバスライン11a,11bと上記ア
ドレスバス10とはアドレスバツフア14a,1
4bを介して接続されている。
メモリ5,6に格納されているプログラム中の
命令は、データバス9を介して命令レジスタ2に
取り込まれ、一時的にこの命令レジスタ2内に保
持される。コントローラ1は、内部の順序回路に
従つて、上記命令レジスタ2に保持されている命
令を一ずつ読み出し、命令に応じた制御信号を出
力するようにされている。
例えば、コントローラ1よりアドレスバツフア
14a,14bに制御信号が出力されると、アド
レスバツフア14a,14bはアドレス10をド
ライブして、ROM5、RAM6あるいはI/O
ポート7の所定のアドレスを指定する。また、コ
ントローラ1よりデータバツフア12に制御信号
が出力されると、データバツフア12はデータバ
ス9をドライブする。すると、上記アドレスバツ
フア14a,14bによつて指定されたROM
5、RAM6、I/Oポート7のアドレスに格納
されているデータが、データバス9を介して読み
出される。読み出されたデータは、例えばデータ
バツフア12を介してCPU内部のレジスタ4a
〜4iの中の一つに保持される。
ALU3は、コントローラ1からの制御信号に
よつて動作され、上記レジスタ4a〜4iに保持
されているデータとメモリ5,6から読み出され
たデータとの演算を行なう。
一般に、ALU3は、上記ワンチツプマイクロ
コンピユータが8ビツト系ならば、8ビツトのデ
ータの演算を行なえるように構成される。
しかし、このような8ビツト系のALUにおい
ても、システムのアドレスバスが12ビツトあるい
は16ビツトで構成されているような場合には、例
えばアドレス変更の際に行なわれるアドレス計算
では、12ビツトや16ビツトのようなビツト数の多
い演算が要求される。
このような場合には、CPU内部の16ビツトの
インデツクスレジスタ4iに予めインデツクスと
なるアドレスがメモリ内部から読み出されて格納
されている。そして、所望のデータの読出しの直
前にインデツクスレジスタ4iの内容が、命令語
のアドレス部に加えられて、その演算値が実効ア
ドレスとして用いられる。つまり、ALU3によ
るアドレス計算の結果得られたアドレスに従つ
て、メモリ5,6あるいはI/Oポート7内部か
らの所望のデータが読み出される。そのデータに
基づいて、ALU3において実際の演算が行なわ
れることになる。
上記の実施例においては、上記ALU3におけ
る演算が、信号発生回路8からコントローラ1に
供給される動作クロツク信号φCに基づいて作ら
れる制御信号によつて行なわれる。
信号発生回路8からコントローラ1に供給され
る動作クロツク信号となるコントロール信号φC
の周波数は、信号発生回路8から前記ROM5、
RAM6、I/Oポート7等のCPUの周辺回路に
供給されるシステムクロツク信号たるコントロー
ル信号PC1、PC2、PC3の周波数の2倍になるよう
にされている。
すなわち、信号発生回路8は、例えば第2図に
示すように、発振器21と、この発振器の出力を
1/2に分周する分周回路22と、発振器21の出
力および分周回路22の出力に基づいてそれぞれ
適当なコントロール信号φCおよびPC1〜PC3を出力
する信号制御回路23a,23bとから構成され
ている。その結果、上記制御信号回路23aから
コントロール1に供給されるコントロール信号
φCは、その周期が、信号制御回路23bから
ROM5、RAM6、I/Oポート7等に供給され
るコントロール信号PC1〜PC3の周期の1/2になる
ようにされている。
従つて、第2図に示すワンチツプマイクロコン
ピユータにおいては、ALU3が8ビツト系であ
つても、例えばアドレス計算のような16ビツトの
演算が、第3図に示すような手順に従つて行なわ
れることにより、システムクロツクの1サイクル
内に2回実行されるようになる。
つまり、コントローラ1によつてROM5から
命令レジスタ2に読み込まれた命令が、先ずステ
ツプS1において、コントローラ内部の順序回路
に従つて命令レジスタ2からコントローラ1内に
取り込まれる。次にステツプS2においては、取
り込まれた命令に基づいて、16ビツトの相対アド
レスの上位の8ビツトが取り込まれて、レジスタ
4a,4b,4c……の中の一つに保持される。
続いて、ステツプS3では、同様にして相対アド
レスの下位の8ビツトの取り込みが実行される。
しかる後、ステツプS4では、インデツクスアド
レスの下位ビツトと、上記ステツプS3で取り込
まれた下位ビツトとのたし算が行なわれ、かつ、
引き続いて、インデツクスアドレスの上位ビツト
と、ステツプS2で取り込まれた上位ビツトとの
たし算が行なわれる。
このような演算によつて得られたアドレスは、
実効アドレスとなつて8ビツトのアドレスバツフ
ア14a,14bに保持され、次のステツプS5
において、コントローラ1からの制御信号によつ
てアドレスバツフアがドライブされて、ROM5
またはRAM6の所定のアドレスが指定され、所
望のデータが読み出されることになる。
以上説明したように、上記実施例においては、
CPUの内部が、CPU外部の周辺回路のシステム
クロツク(PC1…PC3)の2倍の周波数のクロツク
(φC)によつて動作される。そのため、システム
クロツクの1サイクル中に2回の演算が行なわれ
るようになる。これによつて、実行サイクル数を
増やすことなく、ビツト数の大きな演算が可能と
なる。また、演算可能なビツト数を大きくするた
めにALUのビツト数を大きくする必要がなく、
回路構成も簡単になる。
なお、実施例では、CPU内部の動作クロツク
が周辺回路のシステムクロツクに比べて周波数が
2倍になるようにしたものを説明したが、信号発
生回路8内の分周回路22の構成に変えて、発振
器21の出力を1/n(n:整数)に分周して、
CPU内部の動作クロツクの周波数がシステムク
ロツクの周波数の整数倍になるようにさせること
も可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のワンチツプマイクロコンピユー
タにおけるアドレス計算の手順を示すフローチヤ
ート、第2図は本発明に係るワンチツプマイクロ
コンピユータの一実施例を示すブロツク構成図、
第3図は本発明のマイクロコンピユータにおける
演算の一例としてのアドレス計算の手順を示すフ
ローチヤートである。 1……コントローラ、8……信号発生回路、9
……データバス、10……アドレスバス。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 CPUと周辺回路が一つの半導体チツプ上に
    形成されてなるワンチツプマイクロコンピユータ
    において、上記CPUは内部に適当な順序回路を
    有するコントローラと、命令レジスタと、ALU
    と、複数のレジスタと、複数のアドレスバツフア
    と、データバツフアとを含み、上記周辺回路は
    ROMと、RAMと、I/Oポートとを含み、上
    記命令レジスタと上記データバツフアはデータバ
    スを介して上記周辺回路に電気的に接続され、上
    記複数のアドレスバツフアはアドレスバスを介し
    て上記周辺回路に電気的に接続されてなり、上記
    周辺回路にシステムクロツク信号を供給し、上記
    CPUに上記システムクロツク信号の周波数の整
    数倍の周波数の動作クロツク信号を供給する信号
    発生回路を有し、上記ALUは上記システムクロ
    ツク信号の1サイクル中に複数回の演算を行い、
    該演算結果を上記複数のアドレスバツフアに保持
    し、上記コントローラからの制御信号により上記
    複数のアドレスバツフアがドライブされて上記
    ROM又は上記RAMの所定のアドレスが指定さ
    れ、所望のデータが読み出されることを特徴とす
    るワンチツプマイクロコンピユータ。
JP57048888A 1982-03-29 1982-03-29 ワンチツプマイクロコンピユ−タ Granted JPS58166419A (ja)

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JPS58166419A JPS58166419A (ja) 1983-10-01
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