JPH0634241B2 - 情報処理装置 - Google Patents

情報処理装置

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JPH0634241B2
JPH0634241B2 JP60294318A JP29431885A JPH0634241B2 JP H0634241 B2 JPH0634241 B2 JP H0634241B2 JP 60294318 A JP60294318 A JP 60294318A JP 29431885 A JP29431885 A JP 29431885A JP H0634241 B2 JPH0634241 B2 JP H0634241B2
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signal
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善英 藤村
幸男 前橋
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、外部機器からの入力信号に対応した周期及び
パルス幅のパルスを出力するパルス出力部を内蔵した情
報処理装置に関する。
〔従来の技術〕
近年はLSI技術の進歩により、マイクロコンピュータ
の分野においても高集積化が図られ、ワンチップに搭載
される機能もより多様化してきている。特に最近ではタ
イマ/カウンタ機能、DMA、シリアルインターフェー
ス、A/D変換器などに加え、パルス出力装置を備えた
マイクロコンピュータも出現している。制御用マイコン
は、VTRビデオディスクなどの民生分野やプリンタな
どのOA(オフィスオートメーション)分野におけるモ
ータなどを制御するためのものとして、その普及には目
ざましいものが、その中でパルス出力装置は、モータ等
の外部機器の制御用信号を生成するものとして重要かつ
不可欠であり、またこれを多チャンネル備えてシングル
チップマイクロコンピュータで、幾つかの外部機器を同
時に制御するという必要性も生じてくる。
一般に、この様なパルス出力装置としては、所定のカウ
ントクロックをカウントするカウンタ(以下フリーラン
ニングカウンタ、“FRC”と略す)と、ダウンカウン
タ及びパルス出力時のパルス幅を制御するレジスタ(以
下Pulse Width Modulationレジスタ、“PWMレジス
タ”と略す)から構成されるパルス幅変調出力装置(以
下“PWM出力装置”と略す)が用いられている。この
PWM出力装置より出力されるパルスは、出力されたパ
ルスにより変化する外部機器の変化量をセンサ等で検出
し、A/D変換器などを介して入力される信号を割込み
機能等を用いて一定時間ごとにサンプリングし、対応し
た演算を行ない、その演算結果をPWMレジスタに設定
することによって、常にセンサからのフィードバック情
報により、モータを制御するので、モータのリアルタイ
ム制御が可能である。
以下第4図及び第5図を参照して従来のPWM出力装置
について述べる。マイクロコンピュータ100は実行部
(以下“CPU”と記す)101、プログラムメモリ1
02、データメモリ103、入力データ処理装置104
及びPWM出力装置105を有し、これらは内部バス1
06を介して相互に接続されている。また外部よりデー
タを入力するための入力端子100−3、PWM出力端
子100−1も有している。プログラムカウンタ(以下
“PC”と記す)100−1、プログラムステータスワ
ード(以下“PSW”と記す)101−2、及び汎用レ
ジスタセット101−3を有するCPU101はプログ
ラムメモリ102から命令コードを読み出して実行し、
処理データはデータメモリ103上に格納される。入力
データ処理装置104は、入力端子100−3の入力デ
ータを一定時間ごとに検出し、割込み処理を用いて演算
するのに必要な周辺ハードウェアを総じて表わしたもの
である。PWM出力部105はFRC105−1と出力
するパルス幅を設定する値を格納するPWMレジスタ1
05−2、ダウンカウンタ105−3、RSフリップフ
ロップ105−4、PWM指令線105−5、ダウンカ
ウンタのボロー線(以下“カウンタボロー線”と記す)
105−6、PWM信号出力線105−7、及びダウン
カウンタをスタートさせるためのカウント許可線105
−8を有し、このPWM信号出力線105−7はPWM
出力端子100−1に接続されている。以下、第5図を
参照してPWM出力の動作について述べる。なおFRC
105−1は16ビット長であるとし、そのオーバーフ
ローでPWM指令線105−5がアクティブとなるよう
に設定しておく。まずFRC105−1がアップカウン
トを繰り返し、オーバーフローが発生すると、PWM指
令線105−5はアクティブとなり、RSフリップフロ
ップ105−4、PWM信号出力線105−7を介して
PWM出力端子100−1よりハイレベルの信号が出力
される。また、この時同時にPWMレジスタ105−2
に格納されていた値をダウンカウンタ105−3にプリ
セットする。ダウンカウンタ105−3がダウンカウン
トしてアンダーフローを発生すると、カウンタボロー線
105−6がアクティブとなり、それまで保持していた
PWM信号出力線105−7の出力を反転させ、PWM
出力端子100−1よりロウレベルの信号が出力され
る。そして再びFRC105−1のオーバフローが発生
すると、前記の如くPWM出力端子100−1からはハ
イレベルの信号が出力させる。そして以上の様なシーケ
ンスを繰り返すことにより、PWM出力端子100−1
からは連続的なパルス信号を出力することになるが、こ
のPWM出力のパルスの周期TはFRC105−1のビ
ット長で決まり、またPWMレジスタ105−2に格納
される値により、PWM出力のハイレベルの期間t1,t2,
t3(以下“デューティ”と記す)が決定される。
次に外部機器からの入力データに応じたPWM出力を行
なう処理手順について述べる。本処理ではデータメモリ
103内にPWMレジスタ出力値格納領域103−1を
設定し、これを指定するアドレス情報は、データメモリ
103内のPWM出力パラメータ領域103−2に設定
されている。まず、入力データ処理装置104に備えて
いるインターバルタイマなどにより、一定時間ごとに割
込み処理要求を発生させ、割込み処理プログラムを実行
させることにより、外部機器の信号を入力端子100−
3より取り込んで、CPU101で制御機器の状態に対
応した演算処理を行ない、その結果を出力したいパルス
幅の値としてPWM出力パラメータ領域103−2が指
定するPWMレジスタ出力値格納領域103−1に格納
する。そしてこのPWMレジスタ出力値格納領域103
−1に格納されたデータを、格納とは異なるPWMレジ
スタ更新タイミングで、PWM出力パラメータ領域10
3−2の内容をPWMレジスタ105−2に書込むこと
により、所定のハイレベル幅(t1,t2,t3等)PWM出
力がPWM出力端子100−1より出力できる。
以上の動作により、外部入力機器の状態を反したPWM
出力が連続的に得られ、モータなどの外部機器を制御す
ることが可能となる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述した従来のマイクロコンピュータにおけるPWM出
力装置はFRCとダウンカウンタ及びダウンカウンタに
値をプリセットするためのPWMレジスタ、それからR
Sフリップフロップなどの出力制御装置から構成され
る。ところが多くの外部機器を制御しようとすると、多
チャンネルのPWM出力装置が必要で、その結果、FR
C、ダウンカウンタ、PWMレジスタ、その他の制御線
なども、そのチャンネル数の分だけ備える必要がある。
従って、内蔵するハードウェアの量は膨大なものとな
り、マイクロコンピュータチップが高価となる欠点があ
る。従って本発明は、従来の様なPWM出力装置の多チ
ャンネル化におけるハードウェア増大を軽減するばかり
でなく、さらに他の応用にも適する汎用性のあるパルス
出力装置を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の情報処理装置はプログラム及び各種データを記
憶するメモリ部と、プログラムの内容を解釈し、実行す
る中央処理装置(以下“CPU”と記す)と、フリーラ
ンニングカウンタ、比較されるデータを格納するレジス
タ、フリーランニングカウンタと前記レジスタの内容を
比較する比較器、及び比較器の出力により制御される出
力制御部を備えたパルス出力部と、外部信号を入力して
CPUに入力データの処理要求を出力する入力データ処
理部と、前記パルス出力部の比較器の一致信号により、
CPUの実行をプログラム実行にかかわる状態を保持し
たまま中断し、CPUにより処理された入力データに基
づく演算及び前記パルス出力部のレジスタへのデータ格
納をする動作を挿入する出力パルス制御部を有してい
る。
〔実施例〕
次に本発明について第1図、第2図及び第3図を用いて
説明する。第1図は本発明の一実施例のパルス出力装置
のブロック構成図、第2図はその中のパルス出力部の詳
細図である。本発明におけるパルス出力装置のパルス出
力部500はパルス出力端子を2チャンネル設定し、F
RC503と比較器502、比較されるデータを格納す
る比較データ格納レジスタ501−1,501−2(以
下“TD1レジスタ”“TD2レジスタ”と略す)、出
力制御装置504−1,504−2及びパルス出力制御
フラグ505を有している。このパルス出力部500に
おいて、カウント許可線508−1をアクティブにする
ことにより、FRC503はカウントアップを開始す
る。比較器502はこのFRC503とTD1レジスタ
501−1及びTD2レジスタ501−2の値を異なる
タイミングで、時分割に比較する。比較器502がFR
C503とTD1レジスタ501−1の値の一致を検出
すると、チャンネル選択フラグ505−1を“0”に
し、さらに出力指令線506−1をアクティブにして、
出力制御装置504−1、信号出力線507−1(以下
これらを総じて“チャンネル1”と記す)を制御する。
また同様に比較器502が、FRC503とTD2レジ
スタ502−2の値の一致を検出した場合には、チャン
ネル選択フラグ505−1を“1”にすると共に、出力
指令線506−1をアクティブにして、出力制御装置5
04−2、信号出力線507−2(以後これらを総じて
“チャンネル2”と記す)を制御する。さらに出力制御
フラグ505内には、パルス出力端子100−1、10
0−2の出力と逆の状態を記憶するチャンネル1、チャ
ンネル2用の出力レベルフラグ505−2,505−3
が備えられており、CPUにより、この内容が書き換え
られる。さて、パルス出力部500は、前記一致のタイ
ミングで信号出力線507−1又は507−2より信号
を出力すると共に一致信号指令線500−1に一致信号
を出力する。出力パルス制御部400はパルス出力部5
00からの一致信号を一致信号指令線500−1を介し
て受け取ると、次のデータをTD1レジスタ501−1
又はTD2レジスタ501−2に格納する動作を、プロ
グラム処理を介入することなく自動的に行なったり(以
後、この動作を“マクロサービス”と称する)、一般の
割込み処理を行なったりする動作をつかさどるもので、
(以後、マクロ・サービス要求と、一般の割込み処理要
求を合わせて“I/O要求”と称する)、I/O要求制
御部401,I/O要求処理実行線403−1、I/O
要求処理実行形態指定線403−2、及びCPU101
の動作を制御するI/O要求受け付け部402より構成
される。CPU101は次に実行する命令コードが格納
されているプログラムメモリ102のアドレスを指すP
C101−1、CPU全体の動作状態を示すPSW10
1−2、処理中のデータを保持する汎用レジスタセット
101−3、算術論理演算機能を持つ算術論理演算ユニ
ット(以下ALUと記す)201、次に実行すべき命令
を保持する命令レジスタ202、命令レジスタ202の
内容を解読し、各種制御信号を発生する命令デコーダ2
03、命令デコーダ203の出力により、CPU101
全体の動作を制御する実行制御部204により構成され
ている。また、データメモリ103内にはパルス出力部
500からの一致信号指令により、マクロサービスを実
現させるためにマクロサービスレジスタ群300を備え
ている。このマクロサービスレジスタ群300は、チャ
ンネル1用の出力するパルスのハイレベルの時間を格納
するハイレベル時間格納領域301−1、同じくロウレ
ベルの時間を格納するロウレベル時間格納領域301−
2で1チャンネル分のマクロサービスチャンネルを構成
し、これと同一のものがチャンネル2用として302−
1と302−2に設定されている。入力データ処理装置
104は従来の技術で述べたのと同様に、外部機器より
入力される信号を割込みにより処理するものであるが、
図中では、割込み信号線は省略してある。
上記各部はすべて内部バス106で相互に接続されてい
る。第1図、第2図のブロック図、及び第3図のタイミ
ングチャートを参照しながら、パルス出力部500よ
り、パルス出力が得られるまでの動作について述べる。
なお、本実施例ではチャンネル1の動作(チャンネル選
択フラグ505−1が“0”)について記述することと
し、出力制御装置504−1はT型フリップフロップ、
その信号出力線507−1の出力は初期状態では“0”
とする。まず、CPU101はプログラムメモリ102
に格納されているメインプログラム及びインターバルタ
イマなどによる割込み処理プログラムを実行し、データ
入力端子100−3より得られる信号を入力データ処理
装置104によって処理し、さらにCPU101で演算
を行ない、その結果を出力すべきパルス幅のハイレベル
の時間、ロウレベルの時間として、前者をハイレベル時
間格納領域301−1、後者をロウレベル時間格納領域
301−2及びTD1レジスタ501−1に書き込む。
また出力レベルフラグ505−2,505−3には、ハ
イレベルの状態を記憶させる。以上により、パルス出力
の初期設定が完了したことになる。以後、インターバル
タイマなどにより、この入力データ割込処理は一定時間
ごとに行なわれるが、2回目以降の割込処理において
は、割込み処理で、演算された結果は、ハイレベル時間
格納領域103−1とロウレベル時間格納領域103−
2に設定させる様にし、TD1レジスタ501−1への
書き込みは行なわない。さて、既にTD1レジスタに初
期値が格納されているパルス出力部500において、カ
ウント許可線508−1をアクティブにしてFRC50
3をスタートさせ、FRC503の値とTD1レジスタ
501−1に格納されている値を比較器402で比較し
て一致がとれると、出力指令線506−1がアクティブ
となり、T型フリップフロップの出力が反転し、信号出
力線507−1を介して、パルス出力端子100−1よ
り、ハイレベルの信号が出力される。また前記の一致と
同じタイミングで一致信号指令線500−1をアクティ
ブにし、出力パルス制御部400に一致信号を送る。そ
してI/O要求制御部401はこの一致信号をマクロサ
ービス要求として認知し、I/O要求処理実行線403
−1をアクティブにし、I/O要求処理実行形態指定線
403−2にマクロサービス要求信号を出力する。I/
O要求受け付け部402は、これらの信号を受け取り、
命令レジスタ202に強制的にマクロ・サービスコード
を設定する。実行制御部204は、マクロサービスコー
ドに基づきPC101−1のアドレス更新を禁止して、
さらにPC101−1、PSW101−2、汎用レジス
タセット101−3の値を保持したまま以下の処理を開
始する。
実行制御部204は、チャンネル選択フラグ505
−1及びチャンネル1出力レベルフラグ505−2とを
判定し、チャンネル1のTD1レジスタ501−1の内
容を読み出し、チャンネル1のハイレベル格納領域30
1−1の内容とを、ALU201を用いて加算する。
加算した結果を再び、チャネル選択フラグ505−
1によって選択されているチャンネル1のTD1レジス
タ501−1に書き込む。
チャネル1出力レベルフラグ505−2を反転さ
せ、ロウレベルの状態を指示する様にする。
以上の一連の処理で、TD1レジスタ501−1にデー
タが再設定され、再びFRC503との一致を待つ。次
にTD1レジスタ501−1とFRC503の値が一致
すれば、出力指令線506−1をアクティブにして、今
まで出力していたハイレベルの信号を反転して、ロウレ
ベルの信号をパルス出力端子100−1より出力すると
共に再び、一致指令線500−1をアクティブにしてマ
クロサービス処理を起動させる。しかし前記マクロサー
ビス処理におけるのところで、今度はチャンネル1の
ロウレベル格納領域301−1の内容を加算し、のと
ころでハイレベルの状態を指示する様にする。
以後、マクロサービス処理においてはこの様にハイレ
ベルとロウレベルを交互に指示する様にし、加算される
データをハイレベル時間格納領域301−1、ロウレベ
ル時間格納領域301−2の間で順次切り換える。以上
述べた様に、入力データ割込処理により、マクロサービ
スチャネル300内のハイレベル時間格納領域301−
1及びロウレベル時間格納領域301−2に値を逐次設
定し、そしてマクロサービス処理により、交互にこのデ
ータをTD1レジスタ501−1に加算してその値を再
びTD1レジスタ501−1に転送することを繰り返す
ことにより、パルス出力端子100−1から連続的なパ
ルス出力が得られることになる。
以下第3図のタイミングチャートを対応させて具体的な
数値を用いながらこの連続的なパルスを出力する動作に
ついてさらに説明を加える。
入力データ割込み処理により、TD1レジスタ50
1−1に30、ハイレベル時間格納領域301−1に5
0という値が初期設定されたとする。
FRC503の値が30になるとTD1レジスタ5
01−1の値との一致がとれ、出力端子100−1よ
り、ハイレベルの信号が出力される。
前記のタイミングと同時にマクロサービス処理が
起動され、出力レベルフラグ505−2が示すハイレベ
ル時間格納領域301−1の値50とTD1レジスタ5
01−1の値30が加算され、80という値がTD1レ
ジスタに書き込まれる。そして出力レベルフラグ505
−2は反転し、ロウレベルを指定する。
FRC503の値が80になるまでに、入力データ
割込み処理により、ハイレベル時間格納領域301−1
に60、ロウレベル時間格納領域301−2に20とい
う値が格納されたとする。
FRC503の値が80になるとTD1レジスタ5
01−1の値との一致がとれ、出力端子100−1の出
力信号のレベルは反転し、ロウレベルとなる。
前記のタイミングと同時にマクロサービス処理が
起動され、出力レベルフラグ505−2が示すロウレベ
ル時間格納領域301−2の値20とTD1レジスタ5
01−1の値80が加算され、100という値がTD1
レジスタに書き込まれる。そして出力レベルフラグ50
5−2は反転し、ハイレベルを指定する。
FRC503の値が100になるとTD1レジスタ
501−1の値との一致がとれ、出力端子100−1の
出力信号のレベルは反転し、ハイレベルとなる。
前記のタイミングと同時にマクロサービス処理が
起動され、出力レベルフラグ505−2が示すハイレベ
ル時間格納領域301−1の値60とTD1レジスタ5
01−1の値100が加算され、160という値がTD
1レジスタに書き込まれる。そして出力レベルフラグ5
05−2は反転し、ロウレベルを指定する。
FRC503が160になるまでに入力データ割込
み処理により、ハイレベル時間格納領域301−1、ロ
ウレベル時間格納領域301−2にまた新しいデータが
格納される。
FRC503の値が160になるとTD1レジスタ
501の値と一致がとれ、出力端子100−1の出力信
号のレベルは反転し、ロウレベルとなる以上、パルス出
力部500のチャンネル1を用いて、そのパルス出力動
作について説明してきたがチャンネル2についても、チ
ャンネル2出力レベルフラグ505−3を用いて、全く
チャンネル1と同様の動作を行なうことができる。そし
て、前記の如く、比較器502の各チャンネルの一致信
号により、チャンネル選択フラグ505−1が切り換わ
ることにより、各チャンネルを同時に動作させることが
できる。また、本実施例のマクロサービスにおいては、
マクロ・サービスレジスタ群300の中にハイレベル時
間格納領域とロウレベル時間格納領域の2つのレジスタ
を設定して、1つのマクロサービスチャネルを形成して
いる。ところがこれにもう1つ、バッファレジスタを追
加して、常にそこにTD1レジスタ501−1にロード
するべきデータを格納しておき、マクロサービス起動と
同時に、最初にこのデータをTD1レジスタ501−1
に書き込む処理を行なえば、データ転送を効率よく高速
に行なうことが可能となる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、パルス出力装置のパルス
出力部をフリーランニングカウンタ(FRC)と比較器及び
比較データ格納レジスタで構成することにより、パルス
出力部を多チャンネル設定したい時には、比較データ格
納レジスタのみを増設するだけで済むので、従来のPW
M装置の多チャンネル化におけるハードウェアの増大を
低減することができる為、マイクロコンピュータが低コ
ストで実現できるという大きな効果がある。また本発明
におけるマクロサービスレジスタ群内のハイレベル及び
ロウレベル時間格納領域に、所定の値をセットすること
により、このハードウェアをタイマ等としても利用する
ことができ、このハードウェアがさらに汎用性を持つと
いう効果がある。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の一実施例のパルス出力装置を有したマ
イクロコンピューターのブロック構成図、第2図は第1
図におけるパルス出力部の詳細図、第3図はパルス出力
動作のタイミングチャト図、第4図は従来のPWM出力
装置を有したマイクロコンピュータのブロック構成図、
第5図はPWM出力動作のタイミングチャート図であ
る。 100……マイクロコンピュータ、100−1……パル
ス出力端子1(PWM出力端子)100−2……パルス
出力端子2、100−3……入力端子、101……実行
部(CPU)、101−1……プログラムカウンタ(P
C)、101−2……プログラムステータスワード(P
SW)、101−3……汎用レジスタセット、102…
…プログラムメモリ、103……データメモリ、103
−1……PWMレジスタ出力値格納領域(演算結果格納
領域)、103−2……PWMレジスタ出力パラメータ
領域、104……入力データ処理装置、105……PW
M出力装置、105−1……フリーランニングカウンタ
(FRC)105−2……PWMレジスタ、105−3
……ダウンカウンタ、105−4……RSフリップフロ
ップ、105−5……PWM指令線、105−6……カ
ウンタボロー線、105−7……PWM信号出力線、1
05−8……カウント許可線、106……内部バス、2
01……算術論理演算ユニット(ALU)、202……
命令レジスタ、203……命令デコーダ、204……実
行制御部、300……マクロサービスレジスタ群、30
1−1……ハイレベル時間格納領域(チャンネル1)、
301−2……ロウレベル時間格納領域(チャンネル
1)、302−1……ハイレベル時間格納領域(チャン
ネル2)、302−2……ロウレベル時間格納領域(チ
ャネル2)、400……出力パルス制御部、401……
I/O要求制御部、402……I/O要求受け付け部、
403−1……I/O要求処理実行線、403−2……
I/O要求処理実行形態指定線、500……パルス出力
部、500−1……一致信号指令線、501−2……比
較データ格納レジスタ1(TD1レジスタ)、502…
…比較器、503……フリーランニング・カウンタ(F
RC)、504−1……出力制御装置1、504−2…
…出力制御装置2、505……パルス出力制御フラグ、
505−1……チャンネル選択フラグ、505−2……
チャンネル1出力レベルフラグ、505−3……チャン
ネル2出力レベルフラグ、506−1……出力指令線
(チャンネル1)、506−2……出力指令線(チャン
ネル2)、507−1……信号出力線(チャンネル
1)、507−2……信号出力線(チャンネル2)、5
08−1……カウント許可線。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】プログラム及び各種データを記憶するメモ
    リ部と、プログラムの内容を解釈し、実行する中央処理
    部と、フリーランニングカウンタ、比較されるデータを
    格納するレジスタ、フリーランニングカウンタと前記レ
    ジスタの内容を比較する比較器、及び比較器の出力によ
    り制御される出力制御部を備えたパルス出力部と、外部
    信号を入力して中央処理部に入力データの処理要求を出
    力する入力データ処理部と、前記パルス出力部の比較器
    の一致信号により、中央処理部の実行をプログラム実行
    にかかわる状態を保持したまま中断し、中央処理部によ
    り処理された入力データに基づく演算及び前記パルス出
    力部のレジスタへのデータ格納をする動作を挿入する出
    力パルス制御部を有することを特徴とする情報処理装
    置。
JP60294318A 1985-12-25 1985-12-25 情報処理装置 Expired - Lifetime JPH0634241B2 (ja)

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JP60294318A JPH0634241B2 (ja) 1985-12-25 1985-12-25 情報処理装置

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