JPH0656588B2 - データ処理装置の試験方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、データ処理装置の試験方法に関し、特に複数
ストリームからなる先行制御機能に対して、分岐不成功
側の試験命令も実行することにより、全ての環境の下で
最大の能力を発揮させることが可能なデータ処理装置の
試験方法に関する。

〔従来の技術〕

データ処理装置の処理速度は、仕様要求から益々高速化
の傾向にある。この処理速度の高速化を実現するための
１つの要素として、従来、単一ストリームの先行制御か
ら複数ストリームの先行制御に移行し、さらに今後はス
トリーム数が増加する傾向にある。ここで、単一ストリ
ームとは分岐命令のないプログラムのルーチンであり、
２つの命令に分岐する場合は２ストリーム、３つの命令
に分岐する場合には３ストリームのプログラムルーチン
ということになる。

例えば、特開昭６２−６６３３８号公報に記載された
『パイプライン機構の試験方法』においては、複数スト
リームを有する先行制御機能試験を行っている。いま、
試験命令生成時に、条件付き分岐命令を選択した場合、
この条件付き分岐命令で分岐することが確定していると
きには、分岐不成功側は実行されない無効な命令である
ため、データは特に意識していない。そこで、上記方法
では、分岐不成功側に例外発生命令等を設定しておき、
先行制御機能が誤動作して条件通り分岐しなかった時
に、例外が発生するようにして誤動作を検出していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように、従来の方法では、複数ストリームを有する
先行制御機能の動作試験において、動作試験を行う試験
命令の生成時に、分岐命令、特に条件付き分岐命令が選
択された場合には、分岐動作で正常動作すれば実行され
ない側に無効な命令、例えば例外発生命令を設けてい
る。その結果、分岐が確定するまでの間に、暗に実行さ
れる分岐不成功側ストリームは例外検出により先行演算
が中断されてしまい、先行制御機能への負荷が軽減され
た状態で動作試験が行われることになり、つまり有効な
先行制御機能試験が行われないことになる。このよう
に、分岐不成功側に処理を中断させる命令を設定するな
らば、分岐不成功の場合を含めた全ての環境の下で試験
を行ったということにはならない。従って、有効な先行
制御試験を行うためには、全ての環境の下で、最大能力
を発揮させることが必要である。

本発明の目的は、このような従来の課題を解決し、複数
ストリームを有する先行制御機能の動作試験を行う際
に、複数ストリームの全てに先行制御が働いた状態で、
先行制御試験を行うことが可能なデータ処理装置の試験
方法を提供することにある。

〔課題を解決するたるの手段〕

上記目的を達成するため、本発明によるデータ処理装置
の試験方法は、乱数データを入力として試験命令を生成
し、該試験命令の実行結果の期待値をシミュレーション
により求めて、上記試験命令を複数ストリームを有する
先行制御の被試験データ処理装置に実行させ、実行結果
と上記期待値とを比較するデータ処理装置の試験方法に
おいて、乱数データを入力として試験命令を生成する際
に、条件コードを設定する命令を生成した後、該命令に
後続する命令として分岐命令の生成頻度を高くする処理
を行い、かつ該分岐命令の分岐成功側および分岐不成功
側ともに有意な試験命令を生成して、複数ストリームに
対して先行制御が働くようにすることに特徴がある。

〔作用〕

本発明においては、乱数データを入力として生成した試
験命令が、条件コードを設定する命令であれば、後続命
令として分岐命令、特に条件付き分岐命令の生成頻度を
高くする。つまり命令パラメータテーブル内の情報を利
用して、分岐命令を優先的に生成し、複数ストリームに
先行制御が働く条件を整え、条件コードにより分岐する
ことが確定している場合、複数ストリームに先行制御が
働く命令列を生成するため、分岐成功側ストリームには
本来の試験命令生成を続行し、分岐不成功側ストリーム
には先行制御が働く範囲に実行されない命令、つまり暗
に先行演算が行われる命令を生成する。

このように、本発明では、乱数データと命令パラメータ
テーブル内の情報により、条件コードを設定する命令の
後続命令として、条件付き分岐命令を優先的に生成する
とともに、条件コードにより分岐が確定している場合
に、分岐不成功側にも試験命令を生成することにより、
複数ストリームが働く状態に生成する。これらを試験実
行することにより、データ処理装置のハードウェアは、
分岐が確定した時点で、複数ストリームのうちの分岐不
成功側ストリームにおいて暗に先行演算されたときのデ
コードストレージ動作、アソシエーション動作、ロード
動作、エクゼキューション動作等のキャンセル処理を実
行するため、先行制御機能とハードウェア内部の各種バ
ッファメモリ類、レジスタ類の状態、先行演算の各ステ
ージ動作を組み合わせた試験を、先行制御機能の最大能
力を発揮された環境の下で行うことができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を、図面により詳細に説明す
る。

第１図は、本発明の一実施例を示す試験を行うデータ処
理装置のブロック図である。

第１図において、１は試験を実行するデータ処理装置、
２はデータ処理装置のパイフライン制御等を行う先行制
御機能部、３は論理アドレスを実アドレスに変換するた
めのアドレス変換機構部、４は主記憶装置の写しの一部
を格納し、高速アクセスで書き込み、読み出しが行われ
るバッファ・メモリ、５は各種レジスタ、６は主記憶装
置、７は主記憶装置６に格納された乱数プログラム、８
は試験プログラムライブラリを格納した外部記憶装置で
ある。

第１図に示すように、本発明の試験方法は、データ処理
装置１により試験が実行される。このデータ処理装置１
は、先行制御機能部２とアドレス変換部３とハードウェ
ア内部のバッファ・メモリ４，レジスタ５と主記憶装置
６とから構成されている。

本発明の試験方法は、このデータ処理装置１を試験対象
として、外部記憶装置８内の試験プログラムライブラリ
より乱数プログラム７を主記憶装置６にロードし、この
乱数プログラム７により試験命令列を発生させて、先行
制御機能部２を試験するものである。

第２図(a)(b)は、複数ストリームを有する先行制御機能
の命令を実行する場合の説明図である。

先行制御機能部２は、第２図(a)に示すように、生成試
験命令列９に対して、命令の解読Ｄ、アドレス変換Ａ、
オペランドデータの読み出しＯＦ、実行Ｅの順序で、マ
シンサイクル１０に従って各ステージを動作させ、生成
試験命令列の各命令を順次処理していく。条件コード設
定命令の次に条件付き分岐命令が設けられ、ここで
分岐成功により命令に分岐するので、第２図(b)に示
すように、命令以降の命令は斜線で示すように通常は
実行されなない。

第３図は、本発明の一実施例を示す試験方法の全体動作
フローチャートである。

本発明では、乱数プログラム７により生成された試験命
令列を前述のように処理することにより、先行制御機能
部２に対する試験を行う。

（ｉ）乱数プログラム７により乱数が発生され、この乱
数を入力として試験命令が生成される（ステップ１３，
１４）。

主記憶装置６には、試験命令生成情報テーブルおよび命
令パラメータテーブルが格納されている。

第１１図は、試験命令生成情報テーブルの内容説明図で
あり、第６図は第１１図におけるテーブル内の命令情報
の詳細内容を示す図であり、第５図は同じく主記憶装置
６に格納されている命令パラメータテーブルの内容説明
図である。

（ii）主記憶装置６内に備えられている試験命令生成情
報テーブル４０（第１１図参照）を読み出し、生成され
た試験命令の命令情報４００から種類形式をチェックし
て、試験命令が複数ストリームを有する先行制御機能を
有効に試験できるように、命令パラメータテーブル５０
（第５図参照）を参照することにより、試験命令の再作
成または追加作成による調整を行う。そして、生成され
た試験命令に対応して、試験命令生成情報テーブル４０
に前記生成された試験命令に関する情報を格納する（ス
テップ１５〜１８）。第１１図に示す試験命令生成情報
テーブル４０内の命令情報４００の内容は、第６図に示
すように、命令形式７０とＯＰ１情報７２とＯＰ２情報
７４の各情報が格納される。

（iii）次に、試験命令の実行結果に対する期待値をシ
ミュレートすることにより求める（ステップ１９）。シ
ミュレートは先行制御の影響を受けないように、１試験
命令ずつ独立して行い、生成した試験命令の実行に対し
て、ハードウェア内のバッファ・メモリ３内に存在する
試験命令、データを追い出して、バッファ・メモリ３を
クリアする。

（iv）前述のシミュレートにより求められた期待値と生
成された試験命令の実行による結果値とが一致したか否
かをチェックし、もし不一致であればエラーメッセージ
を出力する（ステップ２０，２１）。

（ｖ）ステップ２０で、期待値と結果値とが一致してい
る場合、およびステップ２１でエラーメッセージを出力
した場合には、いずれも同一の試験命令がｎ回続けて実
行されたか否かをチェックする（ステップ２２）。

（vi）その試験命令の実行回数がｎ回に達していない場
合には、ステップ１９に戻って、同一命令が実行され
る。このとき、バッファ・メモリ３内には、前回の試験
命令実行時の命令、データが残ったままの状態となって
いるため、この回の試験命令の実行により、第１回目の
実行時とは異なる環境条件でハードウェア内のバッファ
・メモリ４、レジスタ５の状態、および複数ストリーム
での先行演算の状態に対する先行制御機能部２の試験を
行う（ステップ１９，２０，２１）。

（vii）ステップ２２で、同一試験命令がｎ回実行され
ている場合には、試験命令が先行制御機能部２の全機能
を完全に試験し得る規定の回数だけ実行されたか否かを
チェックする（ステップ２３）。規定回数に達していな
い場合には、前述の全フローを繰り返して実行し、規定
回数に達している場合には、乱数プログラム７による一
連の試験命令を終了する。

第４図は、第３図における試験命令生成の詳細動作フロ
ーチャートである。

第３図の試験命令の実行処理において、ステップ１４〜
１７で、複数ストリームを有する先行制御機能の試験を
有効に行うための試験命令の生成が行われるが、それら
の詳細について、第４図により詳述する。おな、複数ス
トリームを有する先行制御機能を有効に試験するための
試験命令再作成、および追加作成は、試験命令生成の都
度行う必要はなく、第４図の例では、先行する試験命令
が条件コードを設定する命令である場合にのみ実行され
る。

第７図は、第６図に示す命令パラメータテーブルの命令
形式の情報の一例を示す図である。

（イ）第３図に示すフローにおいて、試験命令が生成さ
れると、分岐命令作成モードであるか否かをチェックし
（ステップ２４）、作成モードでない場合には、第１１
図に示す試験命令生成情報テーブル４０内の先行する試
験命令の種類、形式等の情報を取り出して（ステップ２
５）、先行する命令が条件コードを設定する命令である
か否かをチェックする（ステップ２６）。このチェック
は、第７図に示す条件コード設定フラグ７０１の情報に
より行い、このフラグ７０１が１であれば条件コードを
設定する命令であることを示し、また０であれば設定す
る命令でないことを示している。先行する試験命令が条
件コードを設定する命令でない場合には、第３図のステ
ップ１８に移る。

（ロ）ステップ２６で先行する試験命令が条件コードを
設定する命令である場合には、第３図に示す全フローで
の一連の試験回数がｍの倍数であるか否かをチェックし
（ステップ２７）、試験回数がｍの倍数でない場合に
は、第３図のフローのステップ１８に移る。ステップ２
７の処理は、先行する命令が条件コードを設定する試験
命令の場合、後続する試験命令の全てが分岐命令になる
ことを避けるための処理であり、第４図の例では、試験
命令の実行回数がｍの倍数となる場合にのみ、次の処理
に進むことを許可している。

（ハ）ステップ２７において、試験の実行回数がｍの倍
数である場合には、分岐命令作成モードをセットし、第
５図の命令パラメータテーブル５０内で、第７図の分岐
命令７０２の情報で規定されている第５図の分岐命令パ
ラメータ群５００のポインタを読み出す（ステップ２
８）。

（ニ）ステップ２４において分岐命令作成モードである
場合、および前記（ハ）のステップ２８の処理が終了し
た場合には、乱数データを利用して、第５図の分岐命令
パラメータ群５００内から分岐命令、特に条件付き分岐
命令を試験命令として選択し（ステップ２９）、その試
験命令が分岐成功命令であるか否かを、第７図の分岐成
功命令７０３の情報によりチェックする（ステップ３
０）。試験命令が分岐成功命令でない場合には、分岐命
令作成モードをリセットして、第３図のフローのステッ
プ１８に移る（ステップ３１）。

（ホ）ステップ３０において、試験命令が分岐成功命令
の場合には、複数ストリームが働く試験命令を生成する
目的で、乱数データと分岐不成功側命令パラメータテー
ブルより、分岐不成功側の試験命令を求める（ステップ
３２）。

第１０図は、本発明における分岐命令の分岐不成功側後
続命令の作成方法を示す説明図であり、第９図は、試験
命令生成中に、ベースレジスタとして有効な汎用レジス
タの番号を示すテーブルの内容を示す図であり、また第
８図は第６図の命令パラメータテーブルのＯＰ１情報の
一例を示す図である。

第１０図において、３６はレジスタ、６は主記憶装置、
３７はベースレジスタ番号が格納されたレジスタ、５０
は命令パラメータテーブルである。

先ず、分岐不成功側アドレスにある命令格納位置３８に
レジスタ３６の乱数データをセットし、さらに乱数デー
タを入力として、第６図に示す命令パラメータテーブル
５０から分岐不成功側に設定する命令パラメータを選択
し、命令パラメータテーブル５０内の命令形式７０、Ｏ
Ｐ１情報７２、およびＯＰ２情報７４の各情報を制御情
報として、分岐不成功側試験命令を生成する。そのため
には、先ず、第７図に示す命令形式７０の制御命令７０
４の情報が参照され、フラグが“１”であった場合に
は、選択された命令が制御命令であることから、命令生
成を行わずに再度乱数データを設定し、命令パラメータ
を選択して、制御フラグ７０４の情報が“０”である命
令パラメータが選択されるまでこれを繰り返す。

制御命令フラグ７０４が“０”である命令パラメータが
選択されると、選択された命令パラメータテーブル５０
から命令コード７１を、第１０図の命令格納位置３８に
セットし、さらにＯＰ１情報７２、ＯＰ２情報７４を参
照して、例えば選択された命令のオペランドがメモリタ
イプであった場合には、第８図に示すオペランド情報７
２のレジスタセット７２６が“０”となっていることに
よりこれを認識し、オペランドで例外が発生しないよう
に、第９図の有効ベースレジスタ８０の情報を利用し
て、レジスタ３７からベースレジスタとして使用可能な
汎用レジスタ番号を命令格納位置３８にセットする。こ
れにより、先行演算用として有意な試験命令が生成され
た。なお、この例外発生を防ぐ命令生成方法は、第６図
の命令パラメータテーブル５０に予め格納されているコ
ード化された規則により実現される。すなわち、命令パ
ラメータテーブル５０の情報は、仕様書に記載されてい
る命令仕様をコード化した規則に集約したものである。

ここで、前述した動作を行わないときには、分岐不成功
側で先行演算が中断されてしまうので、本発明による効
果は期待できなくなる。すなわち、分岐不成功側命令の
生成において、命令パラメータテーブル５０の命令形式
７０の制御命令７０４が“１”である命令を生成してし
まうと、制御命令はシステムの制御する命令であって、
例えば、２４ビットと３１ビットを切替える命令では、
当該制御命令をデコードした時点で後続する先行演算を
ストップさせる。これは、制御命令の実行が完了するま
でシステムの状態が決定されないため、先行演算を実行
することが不可能であることに基づいている。従って、
制御命令は、先行演算されない命令として、分岐不成功
側命令としては有効でないため、生成から除外する。

このようにして、分岐不成功側命令の生成後、次の乱数
データの設定を行う（ステップ３３）。

（ヘ）分岐不成功側において、分岐命令実行時、先行演
算される最大命令数が選択されたか否かをチェックして
（ステップ３４）、規定数に達していなければ、ステッ
プ３２以降の処理を繰り返し、規定数に達していれば、
通常の分岐成功側試験命令を生成するために、分岐先ア
ドレスを次の命令アドレスにセットし（ステップ３
５）、第３図のステップ１８に移って、第４図のフロー
を終了する。

次に、本発明と従来の方法の動作の相違を、詳述する。
すなわち、本発明における複数ストリームを有する先行
制御機能で、先行制御機能を乱す要因を増大させる条件
付き分岐命令での分岐不成功側の試験命令を生成した場
合の先行演算（第２図（ａ）参照）と、従来における条
件付き分岐命令で分岐不成功側の命令が有効な命令とし
て生成されていない場合の先行演算（第２図（ｂ）参
照）とを比較する。

第２図（ａ）では、本発明による試験命令９の生成で、
条件コード設定命令の後続命令として条件付き分岐命
令を設定している。この場合、前記条件付き分岐命令
は分岐成功命令であって、次に実行される命令はで
ある。

試験命令９を複数ストリーム先行制御機能を有するデー
タ処理装置１で実行させると、マシンサイクル１０の１
ステージ目で命令の命令解読Ｄが行われ、２ステージ
目では命令のアドレス変換Ａと条件コード設定命令
の命令の解読Ｄが行われ、３ステージ目では命令のオ
ペランド読み出しＯＦと条件コード設定命令のアドレ
ス変換Ａと条件付き分岐命令の命令の解読Ｄが行わ
れ、４ステージ目では、まだ条件コード設定命令の条
件ードが設定されておらず、従って条件付き分岐命令
の分岐条件は確定していないので、分岐不成功側の命令
の命令の解読Ｄから始まる先行演算が６ステージ目の
命令の解読Ｄまで行われる。しかし、この時点（７ステ
ージ目）に、５ステージ目で決定された条件コード設定
命令による条件コードで条件付き分岐命令の分岐が確
定し、ストリームの切替えが行われて、分岐先の命令
の命令の解読Ｄが実行される。

ここで、命令〜に対して行われた先行演算において
実行されたアドレス変換、およびオペランドデータ読み
出しにより、既に変更されたレジスタ、バッファ・メモ
リのキャンセル動作が行われて、先行制御機能が乱され
る原因となる。この機能の乱れに対しても、本発明は試
験を行うことができる。

これに対して、従来の動作、つまり本発明による試験命
令の生成を行わない場合の先行制御機能の動作は、第２
図（ｂ）に示すようになる。すなわち、試験命令１１を
データ処理装置１に実行させた場合の順序は第２図
（ａ）と同じであるが、分岐不成功側の命令実行が中断
されてしまうことが異なる。つまり、条件付き分岐命令
の分岐不成功側の命令が実行されない無効な命令であ
るため、通常、特に意識しない任意のデータが設定され
ており、試験命令１１の実行結果は第２図（ａ）の試験
命令９の実行結果と同じである。この時、マシンサイク
ル１２の４ステージ目では、条件コード設定命令の条
件コードが決定されていないため、条件付き分岐命令
の分岐条件も確定せず、分岐不成功側の例外発生命令
の命令の解読Ｄを行うが、４ステージ目の例外発生命令
の命令解読Ｄにより例外を検出した場合、例外発生命
令以降の５ステージ目からの先行演算がストップし
て、先行制御機能を乱す原因がないまま、分岐先命令
の命令の解読Ｄを待つので、複数ストリームを有する先
行制御機能の試験としては負荷が軽減された試験となっ
てしまう。

このように、本実施例においては、複数ストリームを有
する先行制御機能試験で、乱数データと命令パラメータ
テーブル内の情報により、条件コードを設定する命令の
後続命令として分岐命令、特に条件付き分岐命令を生成
し、さらに条件コードにより分岐が確定している場合に
は、分岐不成功側にも試験命令を生成するので、複数ス
トリームが働く試験命令を生成できる。その結果、これ
らの試験命令を被試験データ処理装置に実行させること
により、分岐不成功側ストリームの先取り実行結果のキ
ャンセル処理を行うので、先行制御機能とハードウェア
内部の各種バッファ・メモリ類とレジスタ類の状態、先
行演算の各ステージ動作を組み合わせた試験を先行制御
機能の最大能力を発揮させた環境の下で実行できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、複数ストリーム
を有する先行制御機能試験において、ハードウェア内部
の各種バッファ・メモリ類、レジスタ類の状態や、先行
演算の各ステージ動作を組み合わせた試験を、条件付き
分岐の不成功側命令も実行するので、試験を先行制御機
能の最大能力まで発揮させた環境の下で実行できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すデータ処理装置のブロ
ック図、第２図は本発明と従来における複数ストリーム
を有する先行制御機能の命令の実行を示すシーケンスチ
ャート、第３図は本発明の一実施例を示す試験命令の実
行動作のフローチャート、第４図は第３図における試験
命令生成処理の詳細動作フローチャート、第５図は試験
命令を生成するためのパラメータ群を示す図、第６図は
第５図の命令パラメータテーブルのエントリ項目を示す
図、第７図は第６図の命令パラメータテーブルの命令形
式の情報の一例を示す図、第８図は第６図の命令パラメ
ータテーブルのＯＰ１情報の一例を示す図、第９図は試
験命令生成中にベースレジスタとして有効な汎用レジス
タの番号を示すテーブルの図、第１０図は本発明におけ
る分岐命令の分岐不成功側後続命令の作成方法を示す
図、第１１図は試験命令生成情報テーブルを示す図であ
る。 １：データ処理装置、２：先行制御機能部、３：アドレ
ス変換機構部、４：バッファ・メモリ、５：レジスタ、
６：主記憶装置、７：乱数プログラム、８：外部記憶装
置、９，１１：試験命令、１０：１２：マシンサイク
ル、５０：命令パラメータテーブル、５００：分岐命令
パラメータ群、５０１：その他の命令パラメータ群、７
０：命令形式、７１：命令コード、７２：ＯＰ１情報、
７４：ＯＰ２情報、３６：乱数データの格納されたレジ
スタ、３８：分岐不成功側命令が格納されたアドレス、
３７：ベースレジスタ番号が格納されたレジスタ、４
０：命令情報テーブル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉山 厚 神奈川県秦野市堀山下１番地 株式会社日 立製作所神奈川工場内 (56)参考文献 特開 昭62−100847（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】乱数データを入力として試験命令を生成
   し、該試験命令の実行結果の期待値をシミュレーション
   により求めて、上記試験命令を複数ストリームを有する
   先行制御の被試験データ処理装置に実行させ、実行結果
   と上記期待値とを比較するデータ処理装置の試験方法に
   おいて、乱数データを入力として試験命令を生成する際
   に、条件コードを設定する命令を生成した後、該命令に
   後続する命令として分岐命令の生成頻度を高くする処理
   を行い、かつ該分岐命令の分岐成功側および分岐不成功
   側ともに有意な試験命令を生成して、複数ストリームに
   対して先行制御が働くようにすることを特徴とするデー
   タ処理装置の試験方法。