JPH06195229A - パイプラインプロセッサにおける割込み処理のための装置 - Google Patents

パイプラインプロセッサにおける割込み処理のための装置

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JPH06195229A
JPH06195229A JP5233580A JP23358093A JPH06195229A JP H06195229 A JPH06195229 A JP H06195229A JP 5233580 A JP5233580 A JP 5233580A JP 23358093 A JP23358093 A JP 23358093A JP H06195229 A JPH06195229 A JP H06195229A
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    • G06F9/30Arrangements for executing machine instructions, e.g. instruction decode
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 第1アドレス記憶手段72がシフトレジスタ
84の複数段のうちの所定の段にオペランドデータを入
力することにより、第1命令に対応する結果データが命
令実行手段50から出力されるのとほぼ同時に、第1命
令のオペランドアドレスがシフトレジスタから出力され
る。第2命令のオペランドアドレスがシフトレジスタに
記憶されたオペランドアドレスと一致している場合は、
第2命令の発行は禁止される。関数処理が実行された時
に例外が発生しない限り、浮動小数点レジスタ記憶制御
手段が第1命令に対応する結果データを浮動小数点レジ
スタに記憶する。しかし、例外が発生した時には、誤り
である可能性が高い値によって旧のオペランド値が破壊
されてしまわないように、浮動小数点レジスタ記憶制御
手段104が結果データの浮動小数点レジスタへの記憶
を禁止する。 【効果】 例外状態が検出された時にも命令の同時実行
が可能となり、従来より一層処理速度を向上することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、パイプライン制御によ
り命令の実行処理の高速化を図っているパイプラインプ
ロセッサにおいて割込み処理を行うための装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】伝統的なコンピュータアーキテクチャ
は、命令の発行と実行が連続的に行われるシーケンシャ
ルモデルに基礎を置くものであった。即ち、各命令は、
次の命令が開始される前に完了される。このモデルに従
ったエラー回復は非常に容易である。というのは、割込
みが検出された時点におけるプログラムカウンタ、汎用
レジスタ、メインメモリ等の状態は予め決められてお
り、連続的に実行される最後の命令と矛盾が生じないか
らである。従って、連続的に実行される最後の命令のす
ぐ後のプログラム命令を実行することによって処理が容
易に再開される。
【0003】技術の進歩に伴って、複数の命令が同時に
実行段階にあるパイプラインプロセッサが開発された。
パイプライン化された命令の処理状態はシーケンシャル
アーキテクチャモデルの命令とは異なる。つまり、割込
みが検出された時の処理状態は全ての命令が連続的に実
行された時の状態とは一致しない。この結果、処理の再
開は不可能ではないまでも非常に困難である。
【0004】パイプラインプロセッサにおいて割込み処
理を行うための技術は、例えば、James E. Smith達によ
る「パイプラインプロセッサにおける正確な割込み処理
の実行」 EEE TRANSACTIONS on Computers 第37巻N
o.5(1988年5月発行)の第562〜573頁に
開示されている。ここに開示された一つの方法(結果シ
フトレジスタ法)において、ある命令によって処理状態
が変化するのは、その命令の前に発行されたすべての命
令が例外状態(exception conditions)を発生しなかった
場合だけである。これを達成するために、命令の実行を
制御すべくN段の結果シフトレジスタが使用されてい
る。ここでNは一つの命令を実行するのに必要なクロッ
ク数の最大値である。iクロックを必要とする命令は、
発行された時に結果シフトレジスタのi段目に制御情報
を置く。この制御情報は1クロック毎に1段ずつ1段目
の方へシフトダウンされる。制御情報が1段目に達すれ
ば、次のクロック周期でこの情報は、命令によって発生
した結果データがそのとき正しい結果レジスタに記憶さ
れるようにハードウェアを制御するために使用される。
【0005】先に発行された命令の制御情報がj段目
(j>i)に置かれている場合に、命令が処理状態を順
序正しく変化させることを確実にするためには、その命
令の制御情報をi段目に置いてはならない。このよう
に、j段目に制御情報を置く命令が発行されるとj以下
の段が全て確保される。その後、確保された段を指定す
る命令が発行された場合は、指定された段の確保が解除
されるまで、その命令は発行ステージで待機しなければ
ならない。
【0006】上記の方法の主たる問題点は、速い命令
が、他の命令と独立して別個に発行可能であっても、発
行レジスタのところで停止してしまうことにある。更
に、停止した命令が、その後におそらく発行可能な遅い
命令の発行レジスタをも塞いでしまう。
【0007】開示された別の方法(リオーダバッファ
法)は、命令の順番通りでない完了を許容することによ
り問題点を解決するものであるが、結果シフトレジスタ
に加えてリオーダ(reorder) バッファと呼ばれる特殊な
循環バッファを使用して、命令が処理状態を変化させる
前に命令の順番を再編成する。命令が発行される毎に、
この命令によって発生する結果データのために確保され
た領域を含む次の連続するリオーダバッファ段に制御情
報がロードされる。このようにリオーダバッファへのエ
ントリによって発行シーケンスが保存される。命令に対
応するリオーダバッファのエントリを識別するために、
適当な結果シフトレジスタ段にタグが置かれる。
【0008】一つの命令が完了すると、結果データと例
外状態とがリオーダバッファに記憶される。リオーダバ
ッファの先頭のエントリに有効な結果がある(それに対
応する命令が完了している)場合は、例外データがチェ
ックされる。例外データが無い場合は、結果データがレ
ジスタに書き込まれる。例外データがある場合は、命令
の発行が停止され、以降のレジスタファイルへの書き込
みがすべて禁止される。
【0009】この方法は前述の結果レジスタ法の改良で
はあるが、この方法においても性能の低下は免れない。
例えば、互いに独立した命令であるにもかかわらず、後
に完了する前の命令によってレジスタファイルが更新さ
れるまで、順番から外れて発生した計算結果がリオーダ
バッファに保持される。更に、リオーダバッファに保持
されている結果の影響を受ける命令は、結果がレジスタ
ファイルに書き込まれるまで発行することができない。
【0010】開示された第3の方法(履歴バッファ法)
は、上述の結果レジスタ法と記録バッファ法との両方の
問題点を解決しようとするものである。この方法によれ
ば、計算結果は作業レジスタファイルに置かれるが、例
外状態が発生したときに正確な状態を回復するのに十分
な情報は履歴(history) バッファに記憶される。この履
歴バッファは前述のリオーダバッファとよく似た構造及
び機能を有する。命令が発行されると、履歴バッファの
エントリに制御情報がロードされ、目的地レジスタの現
在値(発行命令によってオーバーライトされる)がレジ
スタファイルから読み出されてバッファエントリに書き
込まれる。命令によって発生した結果は命令が完了する
時にレジスタファイルに直接書き込まれる。例外データ
は履歴バッファに書き込まれる。履歴バッファの先頭の
エントリから、例外状態を発生せずに完了したことがわ
かる場合は、それ以降の履歴バッファエントリは不要で
あり、そのバッファ位置は他に使用できる。
【0011】バッファの先頭エントリに例外状態が検出
された場合は、バッファはホールドされ、命令の発行は
すぐに中断され、パイプラインにある命令はキャンセル
される。次に、能動状態のバッファエントリが最後から
先頭へ順に空にされ、履歴値(history values)はそれぞ
れの対応するレジスタへ戻される。その後、例外状態を
発生させた命令とそれに続くすべての命令とを再発行す
ることによってプログラムが再開される。この方法の主
な欠点は、例外状態が検出された時にパイプラインレジ
スタにある命令がキャンセルされることである。つま
り、キャンセルされた命令は、例外状態が検出された時
に正常に完了していたとしても、システムが再開する時
に再実行されることになる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
各種の方法は解決すべきそれぞれの欠点を有するもので
あった。そこで本発明の目的は、従来の方法をさらに改
良して、命令がシーケンスを外れて完了すことを可能に
すると共に、例外状態が検出された時にも命令の同時実
行を可能にするパイプラインプロセッサにおける割込み
処理のための装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明によるパイプライ
ンプロセッサにおける割込み処理のための装置の主な特
徴は、第1メモリと第2メモリと第3メモリとを備え、
第1メモリは、アドレス指定可能な複数の第1メモリ記
憶素子と、その複数の第1メモリ記憶素子の一つをアド
レス指定するのに用いられる第1アドレスを第1命令か
ら受け取るための第1アドレス入力手段と、前記複数の
第1メモリ記憶素子の一つをアドレス指定するのに使用
される第2アドレスを前記第1命令から受け取るための
第2アドレス入力手段と、複数の第1メモリ配列の一つ
をアドレス指定するのに使用される第3アドレスを受け
取るための第3アドレス入力手段と、前記第1及び第2
アドレスによってアドレス指定された前記第1メモリ記
憶素子に記憶されたデータを出力するための第1メモリ
出力手段と、その第1メモリ出力手段に接続され第1メ
モリ出力手段から出力されたデータに関数処理を行い結
果データを生成する命令実行手段とを有し、第2メモリ
は、複数の第2メモリ記憶素子と、前記第1アドレス入
力手段と前記第2メモリとに接続され前記第1アドレス
を前記複数の第2メモリ記憶素子のうちの選択された一
つに記憶する第1アドレス記憶手段と、前記第2メモリ
に接続され記憶された前記第1アドレスを第3アドレス
として出力する第2メモリ出力手段と、その第2メモリ
出力手段と前記第3アドレス入力手段とに接続され前記
結果データを前記第3アドレスによってアドレス指定さ
れた前記第1メモリ記憶素子に選択的に記憶する第1メ
モリ記憶制御手段とを有し、第3メモリは、アドレス指
定可能な複数の第3メモリ記憶素子と、前記複数の第3
メモリ記憶素子の一つをアドレス指定するのに用いられ
る第4アドレスを受け取るための第4アドレス入力手段
と、前記第1メモリ出力手段と前記第4アドレス入力手
段とに接続され前記第2アドレスによってアドレス指定
された前記1メモリ記憶素子からの出力データを前記第
4アドレスによってアドレス指定された前記第3メモリ
記憶素子に記憶する第3メモリデータ記憶手段とを有し
ている点にある。
【0014】又、前記関数処理が実行された時に例外が
発生したか否かを示す例外データを生成する例外手段を
前記命令実行手段が有し、前記第1メモリ記憶制御手段
は、前記第1メモリと前記例外手段とに接続された禁止
手段を有し、この禁止手段は、前記関数処理が実行され
た時に例外が発生したことを前記例外データが示してい
る場合に、前記第3アドレスによってアドレス指定され
た前記第1メモリ記憶素子に前記結果データを記憶する
ことを禁止するように構成されていることが好ましい。
【0015】さらに、前記第1アドレス入力手段と前記
第2アドレス入力手段とに接続され、各命令の第1アド
レスを前記第1アドレス入力手段に伝送することによ
り、かつ、各命令の第2アドレスを前記第2アドレス入
力手段に伝送することにより、命令を発行するための命
令発行手段や、前記命令発行手段と前記第2メモリとに
接続され、第2命令の第1アドレスが前記第2メモリに
記憶された第1アドレスに一致した場合に、前記第2命
令の発行を禁止する発行制御手段を備えていることが好
ましい。その他の好ましい具体構成については後述す
る。
【0016】
【作用】第1アドレス入力手段が第1命令からBオペラ
ンドアドレスを受け取り、第2アドレス入力手段が第1
命令からAオペランドアドレスを受け取る。A及びBオ
ペランドアドレスは、複数の第1メモリ記憶素子である
浮動小数点レジスタ記憶素子の一つをアドレス指定する
のに使用される。第1メモリ出力手段である浮動小数点
レジスタ出力手段がA及びBオペランドアドレスによっ
てアドレス指定されたオペランドデータを出力する。
【0017】命令実行手段が、浮動小数点レジスタから
出力されたオペランドデータに基づいて、第1命令によ
って指定された関数処理を実行して結果データを生成す
る。命令実行手段が有する例外手段は、関数処理が実行
された時に例外が発生したか否かを示す例外データを生
成する。
【0018】第2メモリであるシフトレジスタが有する
複数の記憶素子が、アドレスと制御情報とを記憶する。
第1アドレス記憶手段が複数のシフトレジスタ記憶素子
のうちの選択された一つの素子にBオペランドデータを
入力することにより、第1命令に対応する結果データが
命令実行手段から出力されるのとほぼ同時に、記憶され
た第1命令のBオペランドアドレスがシフトレジスタ出
力手段から出力される。第2命令のAオペランドアドレ
ス又はBオペランドアドレスがシフトレジスタに記憶さ
れたBオペランドアドレスと一致している場合は、この
第2命令の発行は禁止される。この状況では第1命令に
対する依存性が存在するからである。
【0019】浮動小数点レジスタが有するアドレス入力
手段は、シフトレジスタ出力手段から出力されたBオペ
ランドアドレスを受け取る。関数処理が実行された時に
例外が発生しない限り、第1メモリ記憶制御手段である
浮動小数点レジスタ記憶制御手段が第1命令に対応する
結果データを前述の記憶された第1命令Bオペランドア
ドレスによってアドレス指定された浮動小数点レジスタ
記憶素子に記憶する。しかし、例外が発生した時には、
誤りである可能性が高い値によって旧のBオペランド値
が破壊されてしまわないように、浮動小数点レジスタ記
憶制御手段は結果データの浮動小数点レジスタへの記憶
を禁止する。
【0020】第3メモリであるオペランドキュー(待ち
行列)が、オペランドデータを記憶するための複数の記
憶素子を有している。第4アドレス入力手段がオペラン
ドキューのためのライトアドレスを受け取り、第5アド
レス入力手段がオペランドキューのためのリードアドレ
スを受け取る。ライトアドレス及びリードアドレスは、
複数の第3メモリ記憶素子であるオペランドキュー記憶
素子の一つをアドレス指定するのに使用される。オペラ
ンドキューデータ記憶手段が、浮動小数点レジスタから
出力されたAオペランドデータをライトアドレスによっ
てアドレス指定されたオペランドキュー記憶素子に記憶
し、オペランドキュー出力手段が、リードアドレスによ
ってアドレス指定されたAオペランド記憶データを出力
する。
【0021】第4メモリであるトラップキューが備えら
れ、例外データを出力した命令に対応するAオペランド
データを記憶するための複数の記憶素子を有している。
第6アドレス入力手段がトラップキューのためのライト
アドレスを受け取り、第7アドレス入力手段がトラップ
キューのためのリードアドレスを受け取る。ライトアド
レス及びリードアドレスは、複数の第4メモリ記憶素子
であるトラップキュー記憶素子の一つをアドレス指定す
るのに使用される。例外状態が検出された場合は常に、
トラップキュー記憶手段がオペランドキューから出力さ
れたAオペランドデータをライトアドレスによってアド
レス指定されたトラップキュー記憶素子に記憶し、トラ
ップキュー出力手段がリードアドレスによってアドレス
指定されたデータを出力する。
【0022】例外が検出されたときは常に浮動小数点レ
ジスタへの書き込みが禁止されるので、対応する命令の
Bオペランドの元の値が依然有効である。更に、Aオペ
ランドの元の値がオペランドキューに記憶される。例外
が検出されたとき、オペランドキューに記憶されたAオ
ペランドはトラップキューに移される。命令の発行が停
止され、パイプライン内の残りの命令の実行は継続さ
れ、以降の例外も同様に取り扱われる。パイプラインが
クリアされた後、トラップされた命令のA及びBオペラ
ンドの元の値がトラップキューと浮動小数点レジスタと
にそれぞれ記憶される。トラップされた命令は、処理状
態をシーケンシャルアーキテクチャモデルに対応するよ
うに更新すべく記憶された値を使用して再実行(又はシ
ミュレート)される。その後、第1の例外的状態を発生
させた命令からではなく、例外が検出された時に発行さ
れる直前であったプログラム命令から処理が再開され
る。
【0023】
【発明の効果】従って本発明によれば、例外状態が検出
された時にも命令の同時実行が可能となり、従来より一
層処理速度を向上することができる。
【0024】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1は、パイプラインコンピュータシステムにお
いて割込み処理を実行するための装置10の概念を示す
ブロック図である。装置10は、「A op B =
B」なる形式の命令を発行する命令発行器14を有して
いる。命令発行器14は、通信線24,26を通してA
アドレスレジスタ18にAオペランドアドレスを、Bア
ドレスレジスタ22にBオペランドアドレスをそれぞれ
与える。そして、各アドレスレジスタ18,24から通
信線34,38を通して浮動小数点レジスタ30のAI
N端子とBIN端子とにA及びBのオペランドアドレス
がそれぞれ与えられる。命令発行器14はロード/スト
ア命令をも発行し、ロード/ストアアドレスは通信線9
0を通してロード/ストアアドレスレジスタ92へ伝送
される。ロード/ストアアドレスは通信線94を通して
ロード/ストアアドレスレジスタ92から浮動小数点レ
ジスタ30のLSIN端子に入力される。
【0025】浮動小数点レジスタ30は、キャッシュメ
モリ等から通信線42を通してメモリデータが入力され
るとともに通信線46を通して他のデータ処理手段へデ
ータを出力する汎用レジスタのスタックを備えている。
A及びBのオペランドアドレスによってアドレス指定さ
れたオペランドは単一エレメントによって代表されてい
る複数の関数ユニット50に通信線54,58を通して
伝送される。関数ユニット50は、A及びBのオペラン
ドの関数を実行し、その結果データを浮動小数点レジス
タ30のRIN端子に通信線62を通して伝送する。
又、関数ユニット50は、その関数を実行中に例外(ト
ラップ)が発生した場合に、例外データを通信線66に
出力する。
【0026】Bアドレスレジスタ22に記憶されたBオ
ペランドアドレスをシフトレジスタ84の複数の段80
A〜80Hの一つに通信線88を通して伝送すべく、シ
フトレジスタロード回路72が通信線38に接続されて
いる。シフトレジスタ段80Hには後述の理由で遅延素
子81が接続されている。又、後述の理由により、制御
情報(通信線66を通して伝送される例外データを含
む)が通信線103を通してロードされる制御シフトレ
ジスタ段98A〜98Hが各シフトレジスタ段80A〜
80Hに接続されている。
【0027】ロード/ストアアドレスレジスタ92に記
憶されたロード/ストアアドレスを複数のシフトレジス
タ段96A〜96Hの一つに通信線97を通して伝送す
べく、別のシフトレジスタロード回路73が通信線94
に接続されている。後述の理由により、シフトレジスタ
段96A,96Bには、制御情報が通信線101を通し
てロードされる制御シフトレジスタ段99A,99Bが
接続されている。
【0028】シフトレジスタ84にはクロック信号線1
00を通してクロック信号が供給される。後述の理由に
より、シフトレジスタ段80A〜80H,96A,96
B,98A〜98Hは記憶されたデータを各クロック信
号毎に1シフトレジスタ段ずつシフトする。
【0029】シフトレジスタ段80A,98A,99
A,96Aは記憶されたデータをそれぞれの通信線10
5〜108を通して記憶制御回路104に伝送する。記
憶制御回路104はシフトレジスタ段80A,98A,
99A,96Aからのデータを、通信線111,11
2,113,115を通して、浮動小数点レジスタ30
のSBIN,SCTL,SLSCTL,SLSINの各
端子にそれぞれ伝送する。
【0030】装置10は、更に、オペランドキュー(オ
ペランド待ち行列)114とトラップキュー(トラップ
待ち行列)118とからなるトラップレジスタ110を
有している。オペランドキュー114は、通信線54に
接続された通信線128を通して受け取ったAオペラン
ド値を記憶するための複数の記憶手段を有している。最
初の命令に対応するプログラムカウンタ値を、Aオペラ
ンド値と共にオペランドキュー114に記憶させてもよ
く、あるいはCPUに別個に記憶させてもよい。オペラ
ンドキュー114用のライトアドレスとして使用される
カウント値はLカウンタ122が発生し、発生したアド
レスは通信線124を通してオペランドキュー114
へ、そして通信線132を通してシフトレジスタ段98
A〜98Hへ伝送される。伝送されたライトアドレス
は、シフトレジスタ段98Aまでシフトされると、記憶
制御回路104から通信線136を通ってオペランドキ
ュー114へ戻される。通信線136上のアドレスはオ
ペランドキュー114のリードアドレスとして機能す
る。
【0031】オペランドキュー114から読み取られた
オペランド(及びオプションのプログラムカウンタ値)
は通信線150を通してトラップキュー118に伝送さ
れる。トラップキュー118用のアドレスとして使用さ
れるカウント値はMカウンタ138が発生し、発生した
アドレスは通信線136を通してトラップキュー118
に伝送される。Mカウンタ138には通信線146を介
してMカウンタ初期化回路142が接続されている。M
カウンタ初期化回路142は通信線66に接続され、例
外状態の最初の発生に対応してMカウンタ138を初期
化する。トラップキュー118用のアドレスとして使用
されるカウント値はKカウンタ151が発生し、発生し
たアドレスは通信線146を通してトラップキュー11
8に伝送される。Kカウンタ151には通信線158を
介してKカウント初期化回路154が接続されている。
【0032】トラップキュー118から読み出されたオ
ペランドは通信線184を通して特殊関数回路180に
伝送される。特殊関数回路180は、命令発行器14か
ら通信線188を通して受け取られる信号によって制御
され、記憶されたオペランドを通信線192を通して通
信線62に与える。又、特殊関数回路180は制御信号
を通信線196を通してトラップレジスタ110に与え
る。
【0033】特殊関数回路180は、MOVE命令のよ
うにソースオペランドを通常一つだけ含み(例えばAオ
ペランド)例外状態を発生させない単純な命令のため
に、関数ユニット50の代わりに用いられる。命令発行
器14は、関数ユニット50がバイパスされることを特
殊関数回路180に知らせる信号を通信線188に与え
る。これに応じて特殊関数回路180は、オペランドキ
ュー114のLカウンタ122にて指示されたアドレス
に記憶されたAオペランドをトラップキュー118のK
カウンタ151にて指示されたアドレスへ直ちに転送す
るための信号を、通信線196を通してトラップレジス
タ110に与える。トラップレジスタ110はオペラン
ドを特殊関数回路180に伝送し、特殊関数回路180
にて所定の処理がオペランドに施される。その結果が
(あれば)、通信線192及び62を通して浮動小数点
レジスタ30のRIN端子に伝送される。
【0034】装置10の全体処理は次の通りである。命
令発行器14が、通信線24,26を通してAオペラン
ドアドレスをAアドレスレジスタ18に、Bオペランド
アドレスをBアドレスレジスタ22にそれぞれ与えるこ
とにより命令を発行する。A及びBのオペランドアドレ
スは次に浮動小数点レジスタ30に送られ、記憶された
オペランドのアドレス指定に用いられる。指定されたオ
ペランドは通信線54,58を通して関数ユニット50
に送られる。これと同時に、シフトレジスタロード回路
72がBオペランドアドレスをシフトレジスタ段80A
〜80Hの一つにストアし、これによってBオペランド
アドレスは、対応する命令の結果データが関数ユニット
50によって通信線62に与えられるのとほぼ同時にシ
フトレジスタ段80Aにシフトされる。例えば、3クロ
ック周期を必要とする命令に対応するBオペランドアド
レスであればシフトレジスタ段80Cにストアされる。
【0035】本実施例において、浮動小数点除算命令以
外のすべての命令は7クロック周期以下で実行される
が、浮動小数点除算命令の実行には例えば30クロック
周期が必要である。そこで、シフトレジスタ84を30
段にする代わりに、浮動小数点除算命令用のBオペラン
ドアドレスをシフトレジスタ段80Hにストアし、遅延
素子81によって時間を稼いで7クロック周期が残るよ
うにする。その後、Bオペランドアドレスはシフトレジ
スタ段80Gへとシフトされ、以後は他の命令のBオペ
ランドアドレスと同様に処理される。
【0036】ロード/ストア命令の場合は、ロード/ス
トアアドレスがロード/ストアアドレスレジスタ92に
置かれたのち浮動小数点レジスタ30とシフトレジスタ
段96A,96Bとに伝送される。本実施例において、
ロード/ストア命令は2クロック周期を要するので、ロ
ード/ストアアドレスはシフトレジスタ段96Bに入力
される。
【0037】Aオペランドが通信線54に与えられる
と、オペランドキュー114にも伝送され、Lカウンタ
122によって生成された値によって指定された位置に
(場合によっては対応するプログラムカウンタ値と共
に)記憶される。Lカウンタ値はシフトレジスタ段98
A〜98Hにも送られ、Bオペランドアドレスを記憶し
ているシフトレジスタ段80A〜80Hのいずれかに対
応するシフトレジスタ段に記憶される。例えば、Bオペ
ランドアドレスがシフトレジスタ段80Eに記憶されて
いた場合はLカウンタ値がシフトレジスタ段98Eに記
憶される。
【0038】命令のBオペランドアドレスは、対応する
制御情報と共に、各クロック毎に1レジスタ段ずつシフ
トレジスタ段80A及び98Aまでシフトされる。その
時、記憶制御回路104が制御情報を調べてBオペラン
ドアドレスを浮動小数点レジスタ30のSBIN端子へ
伝送する。更に、最初の命令の結果データが通信線62
を通して浮動小数点レジスタのRIN端子に伝送されな
ければならない。次に、通信線111上のBオペランド
アドレスによって指定された位置に結果データを記憶す
るための信号が通信路112を通して浮動小数点レジス
タ30のSCTL端子に伝送される。
【0039】オペランドデータに関数処理が実行されて
いる間に例外状態が発生すれば、例外データが通信線6
6に出力され、命令のBオペランドアドレスに対応する
シフトレジスタ段と記憶制御回路104とに伝送され
る。例外データがシフトレジスタ段98Aまでシフトさ
れると、記憶制御回路104が結果データの浮動小数点
レジスタ30への記憶を禁止する信号を通信線112に
出力して浮動小数点レジスタ30のSCTL端子に伝送
する。更に、シフトレジスタ段98Aに記憶されたオペ
ランドキューアドレスが通信線136を通してオペラン
ドキュー114に送られ、例外(exception) を発生した
命令に対応するAオペランドをアドレス指定する。アド
レス指定されたAオペランド(及びオプションのプログ
ラムカウンタ値)は通信線150を通してトラップキュ
ー118へ伝送され、Mカウンタ138が発生したアド
レスに記憶される。初めて例外が発生したのであれば、
Aオペランドがトラップキュー118に記憶される前に
Mカウンタ初期化回路142がMカウンタ138を初期
化する。そうでない場合は、Aオペランドがトラップキ
ュー118に記憶される前にMカウンタがインクレメン
トされる。
【0040】ロード/ストア命令が発行されていた場合
は、命令のロード/ストアアドレスが、対応する制御情
報と共に、各クロック毎に1レジスタ段ずつシフトレジ
スタ段98A,99Aまでシフトされる。その時、記憶
制御回路104が制御情報を調べてロード/ストアアド
レスを通信線115を通して浮動小数点レジスタ30の
SLSIN端子に伝送する。ロード命令である場合は、
メモリデータが通信線42を通して浮動小数点レジスタ
30のMDIN端子に送られなければならない。その
後、通信線113上のロード/ストアアドレスによって
アドレス指定された位置にメモリデータを記憶するため
の信号が通信線113を通して浮動小数点レジスタ30
のSLSCTL端子に与えられる。ストア命令である場
合は、アドレス指定されたメモリデータを通信線46に
出力するための信号が通信線113に出力され浮動小数
点レジスタ30のSLSCTL端子に伝送される。
【0041】通常、ロード/ストア命令では指定された
旧値を記憶しておく必要はない。従ってこれらの命令
は、関数ユニット50を使用する命令と同時に実行され
ることが許容される。しかしながら、何らかの理由によ
りロード/ストア命令が中断されるべき場合は、その影
響に関する制御情報が通信路101を通してシフトレジ
スタ段99A又は99Bに記憶される。制御情報がシフ
トレジスタ段99Aまでシフトされると、記憶制御回路
104はロード/ストア命令を禁止する信号を通信路1
13を通して浮動小数点レジスタ30のSLSCTL端
子に伝送する。
【0042】パイプラインプロセッサにおける割込処理
のための公知の装置とは異なり、既に発行された命令
は、前の命令において例外状態が発生した場合であって
も継続実行が許容される。トラップされた命令に続く命
令が自らは例外状態を発生することなく完了した場合
は、結果データは通常の場合と同様に記憶される。他の
命令が例外状態を発生させた場合は、結果データの記憶
は禁止され、オペランドキュー114に記憶された関連
するAオペランドがトラップキュー118のMカウンタ
138(例外状態が発生する毎にインクレメントされ
る)によって指定されるアドレスに転送される。シフト
レジスタ84が空になった後、Kカウント初期化回路1
54がKカウンタ151を初期化し、Aオペランドがト
ラップレジスタ118から読み出され、通信線184,
192を通して浮動小数点レジスタ30のRIN端子に
伝送され記憶される。例外状態を発生させた命令は、そ
の後トラップレジスタ118又はCPUに記憶されたプ
ログラムカウンタ値を用いて再実行され、或はシーケン
シャルアーキテクチャモデルに対応するように浮動小数
点レジスタ30を更新すべく適当なソフトウェアにてシ
ミュレートされる。
【0043】以上説明した本発明の実施例に種々の変更
を施して実施してもよい。例えば、Bオペランド値を記
憶する別のトラップレジスタを追加することによって、
「Aop B = C」なる形式の命令を発行する命令
発行器と共に使用できるように改造することも可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるパイプラインプロセッサにおける
割込処理のための装置の一実施例を示すブロック図
【符号の説明】
14 命令発行手段 18 第2アドレス入力手段 22 第1アドレス入力手段 30 第1メモリ 50 命令実行手段 72 第1アドレス記憶手段 84 第2メモリ 92 第3アドレス入力手段 104 第1メモリ記憶制御手段 118 第4メモリ

Claims (25)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コンピュータシステムにおいて命令の実
    行処理を行うための装置であって、 第1メモリ(30)と第2メモリ(84)と第3メモリ
    (114)とを備え、 第1メモリ(30)は、アドレス指定可能な複数の第1
    メモリ記憶素子と、その複数の第1メモリ記憶素子の一
    つをアドレス指定するのに用いられる第1アドレスを第
    1命令から受け取るための第1アドレス入力手段(2
    2)と、前記複数の第1メモリ記憶素子の一つをアドレ
    ス指定するのに使用される第2アドレスを前記第1命令
    から受け取るための第2アドレス入力手段(18)と、
    複数の第1メモリ配列の一つをアドレス指定するのに使
    用される第3アドレスを受け取るための第3アドレス入
    力手段(92)と、前記第1及び第2アドレスによって
    アドレス指定された前記第1メモリ記憶素子に記憶され
    たデータを出力するための第1メモリ出力手段と、その
    第1メモリ出力手段に接続され第1メモリ出力手段から
    出力されたデータに関数処理を行い結果データを生成す
    る命令実行手段(50)とを有し、 第2メモリ(84)は、複数の第2メモリ記憶素子と、
    前記第1アドレス入力手段(22)と前記第2メモリ
    (84)とに接続され前記第1アドレスを前記複数の第
    2メモリ記憶素子のうちの選択された一つに記憶する第
    1アドレス記憶手段(72)と、前記第2メモリに接続
    され記憶された前記第1アドレスを第3アドレスとして
    出力する第2メモリ出力手段と、その第2メモリ出力手
    段と前記第3アドレス入力手段とに接続され前記結果デ
    ータを前記第3アドレスによってアドレス指定された前
    記第1メモリ記憶素子に選択的に記憶する第1メモリ記
    憶制御手段(104)とを有し、 第3メモリは、アドレス指定可能な複数の第3メモリ記
    憶素子と、前記複数の第3メモリ記憶素子の一つをアド
    レス指定するのに用いられる第4アドレスを受け取るた
    めの第4アドレス入力手段と、前記第1メモリ出力手段
    と前記第4アドレス入力手段とに接続され前記第2アド
    レスによってアドレス指定された前記第1メモリ記憶素
    子からの出力データを前記第4アドレスによってアドレ
    ス指定された前記第3メモリ記憶素子に記憶する第3メ
    モリデータ記憶手段とを有することを特徴とするパイプ
    ラインプロセッサにおける割込み処理のための装置。
  2. 【請求項2】 前記関数処理が実行された時に例外(exc
    eption) が発生したか否かを示す例外データを生成する
    例外手段を前記命令実行手段(50)が有し、前記第1
    メモリ記憶制御手段(104)は、前記第1メモリと前
    記例外手段とに接続された禁止手段を有し、この禁止手
    段は、前記関数処理が実行された時に例外が発生したこ
    とを前記例外データが示している場合に、前記第3アド
    レスによってアドレス指定された前記第1メモリ記憶素
    子に前記結果データを記憶することを禁止する請求項1
    記載のパイプラインプロセッサにおける割込み処理のた
    めの装置。
  3. 【請求項3】 前記第1アドレス入力手段と前記第2ア
    ドレス入力手段とに接続され、各命令の第1アドレスを
    前記第1アドレス入力手段に伝送することにより、か
    つ、各命令の第2アドレスを前記第2アドレス入力手段
    に伝送することにより、命令を発行するための命令発行
    手段(14)を備えている請求項2記載のパイプライン
    プロセッサにおける割込み処理のための装置。
  4. 【請求項4】 前記命令発行手段と前記第2メモリとに
    接続され、第2命令の第1アドレスが前記第2メモリに
    記憶された第1アドレスに一致した場合に、前記第2命
    令の発行を禁止する発行制御手段を備えている請求項3
    記載のパイプラインプロセッサにおける割込み処理のた
    めの装置。
  5. 【請求項5】 前記命令実行手段は、前記関数処理が実
    行された時に例外が発生したか否かを示す例外データを
    生成する例外手段を有している請求項1記載のパイプラ
    インプロセッサにおける割込み処理のための装置。
  6. 【請求項6】 前記第2メモリと前記例外手段とに接続
    され、前記例外データが前記第2メモリ出力手段によっ
    て前記第3アドレスとほぼ同時に出力されるように、選
    択された前記第2メモリ記憶素子に対応する第2メモリ
    記憶素子に前記例外データを記憶するための例外データ
    記憶手段を有している請求項5記載のパイプラインプロ
    セッサにおける割込み処理のための装置。
  7. 【請求項7】 前記第3メモリは、前記複数の第3メモ
    リ記憶素子のうちの一つをアドレス指定するのに用いら
    れる第5アドレスを受け取るための第5アドレス入力手
    段と、前記第5アドレスによってアドレス指定された前
    記第3メモリ記憶素子に記憶されたデータを出力するた
    めの第3メモリ出力手段とを有している請求項5記載の
    パイプラインプロセッサにおける割込み処理のための装
    置。
  8. 【請求項8】 アドレス指定可能な複数の第4メモリ記
    憶素子と、前記複数の第4メモリ記憶素子の選択された
    素子をアドレス指定するのに使用される第6アドレスを
    受け取る第6アドレス入力手段と、前記第3メモリ出力
    手段と前記第6アドレス入力手段とに接続され前記第5
    アドレスによってアドレス指定された前記第3メモリ記
    憶素子からの出力データを前記第6アドレスによってア
    ドレス指定された前記第4メモリ記憶素子に記憶する第
    4メモリデータ記憶手段とを有する第4メモリ(11
    8)を備えている請求項7記載のパイプラインプロセッ
    サにおける割込み処理のための装置。
  9. 【請求項9】 前記第4メモリは、前記複数の第4メモ
    リ記憶素子の一つをアドレス指定するのに使用される第
    7アドレスを受け取る第7アドレス入力手段と、前記第
    7アドレスによってアドレス指定された前記第4メモリ
    記憶素子に記憶されたデータを出力する第4メモリ出力
    手段とを備えている請求項8記載のパイプラインプロセ
    ッサにおける割込み処理のための装置。
  10. 【請求項10】 前記第3メモリと前記4メモリとに接
    続され、前記第4アドレスによってアドレス指定された
    前記第3メモリ記憶素子に記憶されたデータを前記第7
    アドレスによってアドレス指定された前記第4メモリ記
    憶素子に直接伝送するためのバイパス手段を有している
    請求項9記載のパイプラインプロセッサにおける割込み
    処理のための装置。
  11. 【請求項11】 前記第4メモリデータ記憶手段は、前
    記例外手段に接続され、前記関数処理が実行された時に
    例外が発生したことを前記例外データが示している場合
    に、前記第5アドレスによってアドレス指定された前記
    第3メモリ記憶素子からの出力データを前記第6アドレ
    スによってアドレス指定された前記第4メモリ記憶素子
    に記憶する請求項8記載のパイプラインプロセッサにお
    ける割込み処理のための装置。
  12. 【請求項12】 前記第1メモリ記憶制御手段(10
    4)が前記第1メモリと前記例外手段とに接続された禁
    止手段を有し、この禁止手段は、前記関数処理が実行さ
    れた時に例外が発生したことを前記例外データが示して
    いる場合に、前記第3アドレスによってアドレス指定さ
    れた前記第1メモリ記憶素子に前記結果データを記憶す
    ることを禁止する請求項11記載のパイプラインプロセ
    ッサにおける割込み処理のための装置。
  13. 【請求項13】 前記第1アドレス入力手段と前記第2
    アドレス入力手段とに接続され、各命令の第1アドレス
    を前記第1アドレス入力手段に伝送することにより、か
    つ、各命令の第2アドレスを前記第2アドレス入力手段
    に伝送することにより命令を発行する命令発行手段(1
    4)を有している請求項12記載のパイプラインプロセ
    ッサにおける割込み処理のための装置。
  14. 【請求項14】 前記命令発行手段と前記第2メモリと
    に接続され、第2命令の第1アドレスが前記第2メモリ
    に記憶された第1アドレスに一致した場合に、前記第2
    命令の発行を禁止する発行制御手段を有している請求項
    13記載のパイプラインプロセッサにおける割込み処理
    のための装置。
  15. 【請求項15】 前記制御手段は、前記第2メモリと前
    記第4アドレス入力手段とに接続された第4アドレス記
    憶手段を有し、この第4アドレス記憶手段は、前記第4
    アドレスが前記第3アドレスとほぼ同時に前記第2メモ
    リ出力手段によって出力されるように、選択された前記
    第2メモリ記憶素子に対応する第2メモリ記憶素子に前
    記第4アドレスを記憶する請求項11記載のパイプライ
    ンプロセッサにおける割込み処理のための装置。
  16. 【請求項16】 前記第5アドレス入力手段は、前記第
    2メモリ出力手段に接続され、前記関数処理が実行され
    た時に例外が発生したことを前記例外データが示してい
    る場合は前記第5アドレスからなる前記第4アドレスを
    受け取る請求項15記載のパイプラインプロセッサにお
    ける割込み処理のための装置。
  17. 【請求項17】 前記第1メモリ記憶制御手段(10
    4)は、前記第1メモリと前記例外手段とに接続された
    禁止手段を有し、この禁止手段は、前記関数処理が実行
    された時に例外が発生したことを前記例外データが示し
    ている場合に、前記第3アドレスによってアドレス指定
    された前記第1記メモリ記憶素子に前記結果データを記
    憶することを禁止する請求項16記載のパイプラインプ
    ロセッサにおける割込み処理のための装置。
  18. 【請求項18】 前記第2メモリと前記例外手段とに接
    続され、前記例外データが前記第2メモリ出力手段によ
    って前記第3アドレスとほぼ同時に出力されるように、
    選択された前記第2メモリ記憶素子に対応する第2メモ
    リ記憶素子に前記例外データを記憶する例外データ記憶
    手段を有している請求項17記載のパイプラインプロセ
    ッサにおける割込み処理のための装置。
  19. 【請求項19】 前記第1アドレス入力手段と前記第2
    アドレス入力手段とに接続され、各命令の第1アドレス
    を前記第1アドレス入力手段に伝送することにより、か
    つ、各命令の第2アドレスを前記第2アドレス入力手段
    に伝送することにより命令を発行する命令発行手段を有
    している請求項17記載のパイプラインプロセッサにお
    ける割込み処理のための装置。
  20. 【請求項20】 前記命令発行手段と前記第2メモリと
    に接続され、第2命令の第1アドレスが前記第2メモリ
    に記憶された第1アドレスに一致した場合に、前記第2
    命令の発行を禁止する発行制御手段を備えている請求項
    19記載のパイプラインプロセッサにおける割込み処理
    のための装置。
  21. 【請求項21】 前記複数の第4メモリ記憶素子の一つ
    をアドレス指定するのに使用される第7アドレスを受け
    取る第7アドレス入力手段と、前記第7アドレスによっ
    てアドレス指定された前記第4メモリ記憶素子に記憶さ
    れたデータを出力する第4メモリ出力主段とを備えてい
    る請求項ム17記載のパイプラインプロセッサにおける
    割込み処理のための装置。
  22. 【請求項22】 前記第3メモリと前記4メモリとに接
    続され、前記第4アドレスによってアドレス指定された
    前記第3メモリ記憶素子に記憶されたデータを前記第7
    アドレスによってアドレス指定された前記第4メモリ記
    憶素子に直接伝送するためのバイパス手段を備えている
    請求項21記載のパイプラインプロセッサにおける割込
    み処理のための装置。
  23. 【請求項23】 前記第1アドレス入力手段と前記第2
    アドレス入力手段とに接続され、各命令の第1アドレス
    を前記第1アドレス入力手段に伝送することにより、か
    つ、各命令の第2アドレスを前記第2アドレス入力手段
    に送ることにより命令を発行する命令発行手段を備えて
    いる請求項22記載のパイプラインプロセッサにおける
    割込み処理のための装置。
  24. 【請求項24】 前記命令発行手段と前記第2メモリと
    に接続され、第2命令の第1アドレスが前記第2メモリ
    に記憶された第1アドレスに一致した場合に、前記第2
    命令の発行を禁止する発行制御手段を備えている請求項
    23記載のパイプラインプロセッサにおける割込み処理
    のための装置。
  25. 【請求項25】 前記第2メモリと前記例外手段とに接
    続され、前記例外データが前記第2メモリ出力手段によ
    って前記第3アドレスとほぼ同時に出力されるように、
    選択された前記第2メモリ記憶素子に対応する第2メモ
    リ記憶素子に前記例外データを記憶する例外データ記憶
    手段を備えている請求項24記載のパイプラインプロセ
    ッサにおける割込み処理のための装置。
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