JPH07105001A - 中央演算処理装置 - Google Patents

中央演算処理装置

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Publication number
JPH07105001A
JPH07105001A JP24485493A JP24485493A JPH07105001A JP H07105001 A JPH07105001 A JP H07105001A JP 24485493 A JP24485493 A JP 24485493A JP 24485493 A JP24485493 A JP 24485493A JP H07105001 A JPH07105001 A JP H07105001A
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JP
Japan
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stage
signal
output
valid
input
Prior art date
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Application number
JP24485493A
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English (en)
Inventor
Norio Masui
規雄 桝井
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数のステージからなるパイプライン処理機
構の各ステージが待機状態にある場合には無駄な電力を
消費しない中央演算処理装置を提供する。 【構成】 クロックに同期して動作する5段のステージ
3A, 3B, 3C, 3D, 3Eにて構成され、第1乃至第4段目の
ステージ3A, 3B, 3C, 3Dは自ステージからの信号出力が
有効であることを示す出力有効信号9A, 9B, 9C, 9Dを第
m+1段目のステージ3B, 3C, 3D, 3Eへ出力し、第m+
1段目のステージ3B, 3C, 3D, 3Eは自ステージが信号入
力可能であることを示す入力可能信号10A, 10B, 10C, 1
0Dを第m段目のステージ3A, 3B, 3C, 3Dへ出力する構成
であって、自ステージ3A, 3B, 3C, 3Dが出力する出力有
効信号9A, 9B, 9C, 9Dが有効であり且つ第m+1段目の
ステージ3B, 3C, 3D, 3Eが出力する入力可能信号10A, 1
0B, 10C, 10Dが無効である場合は第m段目のステージ3
A, 3B, 3C, 3Dへのクロックの供給が停止される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は中央演算処理装置に関
し、特にクロックに同期して動作するたとえば命令フェ
ッチステージ, デコードステージ, オペランドアドレス
計算ステージ,オペランドフェッチステージ, 命令実行
ステージ等の複数のステージからなるパイプライン処理
機構及び外部記憶装置をアクセスする外部インターフェ
イス部とをを備えた中央演算処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図6は従来のクロックに同期して動作す
る複数のステージからなるパイプライン処理機構を備え
た中央演算処理装置の一例のブロック図である。図6に
おいて、参照符号1は中央演算処理装置の全体を、2は
中央演算処理装置1内の外部インターフェース部(以
下、 I/F部と言う)を、3Aは中央演算処理装置1内の第
1のステージとしての命令フェッチステージ(以下、IF
ステージと言う)を、3Bは中央演算処理装置1内の第2
のステージとしてのデコードステージ(以下、Dステー
ジと言う)を、3Cは中央演算処理装置1内の第3のステ
ージとしてのオペランドアドレス計算ステージ(以下、
Aステージと言う)を、3Dは中央演算処理装置1内の第
4のステージとしてのオペランドフェッチステージ(以
下、OFステージと言う) を、3Eは中央演算処理装置1内
の第5のステージとしての命令実行ステージ(以下、E
ステージと言う)をそれぞれ示す。
【0003】参照符号4は中央演算処理装置1の外部か
ら I/F部2, IFステージ3A, Dステージ3B, Aステージ
3C, OFステージ3D及びEステージ3Eのそれぞれにクロッ
クCLK を供給する信号線を、5は中央演算処理装置1の
外部の記憶装置(図示せず)と I/F部2とを接続する外
部データバスをそれぞれ示している。
【0004】参照符号6A乃至6Hはいずれも内部データバ
スを示している。内部データバス6Aは I/F部2とIFステ
ージ3Aとを、内部データバス6Bは I/F部2とAステージ
3Cとを、内部データバス6Cは I/F部2とOFステージ3Dと
を、内部データバス6Dは I/F部2とEステージ3Eとを、
内部データバス6EはIFステージ3AとDステージ3Bとを、
内部データバス6FはDステージ3BとAステージ3Cとを、
内部データバス6GはAステージ3CとOFステージ3Dとを、
内部データバス6HはOFステージ3DとEステージ3Eとを、
内部データバス6IはEステージ3EとAステージ3Cとを、
それぞれ接続している。
【0005】7A乃至7Dは外部アクセス要求信号を示して
いる。外部アクセス要求信号7AはIFステージ3Aから、外
部アクセス要求信号7BはAステージ3Cから、外部アクセ
ス要求信号7CはOFステージ3Dから、外部アクセス要求信
号7DはEステージ3Eから、それぞれ出力されて I/F部2
に入力される。これらの外部アクセス要求信号7A乃至7D
は各ステージ3A, 3C, 3D及び3Eから中央演算処理装置1
の外部へのアクセス要求が発生した場合にそれを I/F部
2に対して知らせるための信号である。
【0006】参照符号8A乃至8Dは I/F部2から出力され
る外部アクセス要求受付信号を示している。外部アクセ
ス要求受付信号8AはIFステージ3Aに、外部アクセス要求
受付信号8BはAステージ3Cに、外部アクセス要求受付信
号8CはOFステージ3Dに、外部アクセス要求受付信号8Dは
Eステージ3Eに、それぞれ入力される。これらの外部ア
クセス要求受付信号8A乃至8Dは各ステージ3A, 3C, 3D及
び3Eから出力された上述の外部アクセス要求信号7A乃至
7Dを I/F部2が受け付けたことを知らせる信号である。
【0007】参照符号9A乃至9Dは出力有効信号を示して
いる。出力有効信号9AはIFステージ3Aから出力されてD
ステージ3Bに、出力有効信号9BはDステージ3Bから出力
されてAステージ3Cに、出力有効信号9CはAステージ3C
から出力されてOFステージ3Dに、出力有効信号9DはOFス
テージ3Dから出力されてEステージ3Eに、それぞれ入力
される。これらの出力有効信号9A乃至9DはIFステージ3A
からDステージ3Bへ、Dステージ3BからAステージ3C
え、Aステージ3CからOFステージ3Dへ、OFステージ3Dか
らEステージ3Eへそれぞれデータバス6E, 6F, 6G, 6Hを
介して出力されたデータが有効であることを示す信号で
ある。
【0008】参照符号10A 乃至10D は入力可能信号を示
している。入力可能信号10A はDステージ3Bから出力さ
れてIFステージ3Aに、入力可能信号10B はAステージ3C
から出力されてDステージ3Bに、入力可能信号10C はOF
ステージ3Dから出力されてAステージ3Cに、入力可能信
号10D はEステージ3Eから出力されてOFステージ3Dに、
それぞれ入力される。これらの入力可能信号10A 乃至10
D はDステージ3BからIFステージ3Aへ、Aステージ3Cか
らDステージ3Bへ、OFステージ3DからAステージ3Cへ、
Eステージ3EからOFステージ3Dへ、それぞれデータの入
力が可能な状態であることを示す信号である。
【0009】参照符号11A 乃至11D は例外事象発生信号
を示している。例外事象発生信号11A はIFステージ3Aか
ら出力されてDステージ3Bに、例外事象発生信号11B は
Dステージ3Bから出力されてAステージ3Cに、例外事象
発生信号11C はAステージ3Cから出力されてOFステージ
3Dに、例外事象発生信号11D はOFステージ3Dから出力さ
れてEステージ3Eに、それぞれ入力される。これらの例
外事象発生信号11A 乃至11D はIFステージ3AからDステ
ージ3Bへ、Dステージ3BからAステージ3Cへ、Aステー
ジ3CからOFステージ3Dへ、OFステージ3DからEステージ
3Eへ、それぞれデータのステージにおいて例外事象が発
生したことを示す信号である。
【0010】参照符号12はEステージ3Eから出力される
パイプラインフラッシュ信号であり、IFステージ3A, D
ステージ3B, Aステージ3C及びOFステージ3Dのそれぞれ
に入力される。このパイプラインフラッシュ信号12は、
各ステージ3A, 3B, 3C, 3D及び3Eにおいて例外事象が発
生した場合にそれに対応した処理をEステージ3Eが開始
したことを他の各ステージ3A, 3B, 3C, 3Dに知らせるた
めの信号である。
【0011】参照符号13はレジスタ参照信号であり、A
ステージ3Cから出力されてEステージ3Eに入力される。
このレジスタ参照信号13は、Aステージ3Cがオペランド
アドレスの計算のためにEステージ3Eのレジスタの内容
が必要な場合に参照するための信号である。また、参照
符号14はレジスタコンフリクト信号であり、Eステージ
3Eから出力されてAステージ3Cに入力される。このレジ
スタコンフリクト信号14はパイプライン処理に際して、
Eステージ3Eのレジスタがたとえば後続の命令によい書
き換えられることになっていてAステージ3Cが事前に使
用できない状態であることをAステージ3Cに知らせる信
号である。
【0012】次に、上述のように構成された従来の中央
演算処理装置の動作について説明する。I/F部2, IFス
テージ3A, Dステージ3B, Aステージ3C, OFステージ3D
及びEステージ3Eのそれぞれは信号線4を介して供給さ
れるクロックCLK に同期して独立に動作する。以下、信
号を有効値にすることを「アサートする」と言い、信号
を無効値にすることを「ネゲートする」と言う。
【0013】I/F部2はIFステージ3A, Aステージ3C, O
Fステージ3D及びEステージ3Eそれぞれから出力される
外部アクセス要求信号7A乃至7Dに応じて図示しない外部
記憶装置へのアクセス要求を調停する。但し、外部アク
セス要求信号7A乃至7Dが同時にアサートされた場合の優
先度はEステージ3Eから出力される外部アクセス要求信
号7Dが最も高く、次いでOFステージ3Dから出力される外
部アクセス要求信号7C、Aステージ3Cから出力される外
部アクセス要求信号7B、IFステージ3Aから出力される外
部アクセス要求信号7Aの順に低くなる。
【0014】また、 I/F部2は、図示しない外部記憶装
置へのアクセス実行中でなければ、クロックCLK の各周
期において外部アクセス要求信号7A乃至7Dの状態、即ち
有効であるか (アサートされているか) 、または無効で
あるか (ネゲートされているか) を調べ、アサートされ
ている信号の内で最も優先度が高い信号を選択する。な
おこの際、選択されなかった信号は次回の調停まで待機
する。また、 I/F部2は、外部アクセス要求信号7Aを選
択した場合は外部アクセス要求受付信号8Aを、外部アク
セス要求信号7Bを選択した場合は外部アクセス要求受付
信号8Bを、外部アクセス要求信号7Cを選択した場合は外
部アクセス要求受付信号8Cを、外部アクセス要求信号7D
を選択した場合は外部アクセス要求受付信号8Dを、それ
ぞれのクロックCLK の1周期の期間に亙ってアサートす
ると共に、それぞれに対応する外部アクセスを実行す
る。
【0015】IFステージ3Aは、IFステージ3A内に命令コ
ードが存在しない場合は外部アクセス要求信号7Aをアサ
ートし、 I/F部2からの外部アクセス要求受付信号8Aが
アサートされると外部アクセス要求信号7Aをネゲートす
ると共に図示しない外部記憶装置から外部データバス
5,I/F部2及び内部データバス6Aを介して命令コードを
フェッチする。
【0016】また、IFステージ3Aは、IFステージ3A内に
命令コードが存在する場合は出力有効信号9Aをアサート
すると共に命令コードを内部データバス6Eを介してDス
テージ3Bへ出力し、Dステージ3Bからの入力可能信号10
A がアサートされるとその命令コードを消去すると共に
出力有効信号9Aをネゲートする。
【0017】IFステージ3Aは外部アクセス要求信号7Aを
アサートした後のクロックCLK の1周期内に I/F部2か
らの外部アクセス要求受付信号8Aがアサートされない場
合は、外部アクセス要求受付信号8Aがアサートされるま
でのクロックCLK の各周期において状態遷移を伴わない
動作 (以下、待機状態と言う) を繰り返す。
【0018】また、IFステージ3Aは出力有効信号9Aをア
サートすると共に命令コードを内部データバス6Eを介し
てDステージ3Bへ出力した後のクロックCLK の1周期内
にDステージ3Bからの入力可能信号10A がアサートされ
ない場合には、入力可能信号10A がアサートされるまで
のクロックCLK の各周期において待機状態を繰り返す。
【0019】また、IFステージ3Aは命令フェッチ中に例
外事象が発生した場合、例外事象発生信号11A をアサー
トした後のEステージ3Eからのパイプラインフラッシュ
信号12がアサートされるまでのクロックCLK の各周期に
おいて待機状態を繰り返し、パイプラインフラッシュ信
号12がアサートされると例外事象発生信号11A をネゲー
トする。
【0020】以上のように、IFステージ3Aにおいては、
外部アクセス要求信号7Aが有効で外部アクセス要求受付
信号8Aが無効の場合、出力有効信号9Aが有効で入力可能
信号10A が無効の場合、更に例外事象発生信号11A が有
効でパイプラインフラッシュ信号12が無効の場合の3種
類の状態それぞれにおいて待機状態となる。
【0021】Dステージ3Bは、Dステージ3B内に命令コ
ードをデコードしたコード (以下、Dコードと言う) が
存在していない場合は入力可能信号10A をアサートし、
IFステージ3Aからの出力有効信号9Aがアサートされてい
れば命令コードをIFステージ3Aから内部データバス6Eを
介して取り込んでデコードし、その結果からDコードを
発生すると共に入力可能信号10A をネゲートする。
【0022】また、Dステージ3Bは、Dステージ3B内に
Dコードが存在する場合は出力有効信号9Bをアサートす
ると共にDコードを内部データバス6Fを介してAステー
ジ3Cへ出力し、Aステージ3Cからの入力可能信号10B が
アサートされるとDステージ3B内のDコードを消去する
と共に出力有効信号9Bをネゲートする。
【0023】Dステージ3Bは、入力可能信号10A をアサ
ートした時点でIFステージ3Aからの出力有効信号9Aがア
サートされていなければ、出力有効信号9Aがアサートさ
れるまでのクロックCLK の各周期において待機状態を繰
り返す。
【0024】また、Dステージ3Bは、出力有効信号9Bを
アサートすると共にDコードを内部データバス6Fを介し
てAステージ3Cへ出力した後のクロックCLK の1周期内
にAステージ3Cからの入力可能信号10B がアサートされ
ない場合には、入力可能信号10B がアサートされるまで
のクロックCLK の各周期において待機状態を繰り返す。
【0025】また、Dステージ3Bは、入力可能信号10A
のアサート時にIFステージ3Aからの例外事象発生信号11
A がアサートされたか、または定義されていない命令コ
ードをデコードする等の例外事象が発生した場合は、例
外事象発生信号11B をアサートしてEステージ3Eからの
パイプラインフラッシュ信号12がアサートされるまでの
クロックCLK の各周期において待機状態を繰り返し、パ
イプラインフラッシュ信号12がアサートされると例外事
象発生信号11B をネゲートする。
【0026】以上のように、Dステージ3Bにおいては、
入力可能信号10A が有効で出力有効信号9Aが無効の場
合、出力有効信号9Bが有効で入力可能信号10B が無効の
場合、例外事象発生信号11B が有効でパイプラインフラ
ッシュ信号12が無効の場合の3種類の状態それぞれにお
いて待機状態となる。
【0027】Aステージ3Cは、Aステージ3C内にDコー
ドとDコードの指示により計算したオペランドアドレス
とを併せたたコード (以下、Aコードと言う) が存在し
ていない場合は入力可能信号10B をアサートし、Dステ
ージ3Bからの出力有効信号9BがアサートされていればD
コードをDステージ3Bから内部データバス6Fを介して取
り込み、Dコードの指示によりオペランドアドレスを計
算してDコードと併せてAコードを発生すると共に入力
可能信号10B をネゲートする。
【0028】また、Aステージ3Cは、Aステージ3C内に
Aコードが存在する場合は出力有効信号9Cをアサートす
ると共にAコードを内部データバス6Gを介してOFステー
ジ3Dに入力し、OFステージ3Dからの入力可能信号10C が
アサートされるとAステージ3C内のAコードを消去する
と共に出力有効信号9Cをネゲートする。
【0029】また、Aステージ3Cは、Dステージ3Bから
取り込んだDコードがEステージ3Eにおける実行時にE
ステージ3E内のレジスタ (図示せず)の内容を書き換え
る操作を示していれば、Eステージ3E内のレジスタ (図
示せず) の内容を書き換える操作があることを図示しな
い経路を介してEステージ3Eに伝える。
【0030】また、Aステージ3Cは、オペランドアドレ
スの計算のために図示しない外部記憶装置へのアクセス
が必要でな場合には外部アクセス要求信号7Bをアサート
し、I/F部2からの外部アクセス要求受付信号8Bがアサ
ートされれば外部アクセス要求信号7Bをネゲートすると
共に図示しない外部記憶装置から外部データバス5,I/F
部2及び内部データバス6Bを介して図示しない外部記憶
装置へのアクセスを行う。
【0031】また、Aステージ3Cは、オペランドアドレ
スの計算のためにEステージ3E内のレジスタ (図示せ
ず)が保持しているデータが必要な場合、レジスタ参照
信号13をアサートし、Eステージ3Eからのレジスタコン
フリクト信号14がアサートされていなければ内部データ
バス6Iを介して必要なレジスタのデータを参照し、その
後にレジスタ参照信号13をネゲートする。
【0032】Aステージ3Cは、入力可能信号10B をアサ
ートした時点でDステージ3Bからの出力有効信号9Bがア
サートされていなければ、出力有効信号9Bがアサートさ
れるまでのクロックCLK の各周期において待機状態を繰
り返す。
【0033】また、Aステージ3Cは、出力有効信号9Cを
アサートすると共にAコードを内部データバス6Gを介し
てOFステージ3Dに入力した後のクロックCLK の1周期内
にOFステージ3Dからの入力可能信号10C がアサートされ
ない場合には、入力可能信号10C がアサートされるまで
のクロックCLK の各周期において待機状態を繰り返す。
【0034】Aステージ3Cは、外部アクセス要求信号7B
をアサートした後のクロックCLK の1周期内に I/F部2
からの外部アクセス要求受付信号8Bがアサートされない
場合は、外部アクセス要求受付信号8Bがアサートされる
までのクロックCLK の各周期において待機状態を繰り返
す。
【0035】また、Aステージ3Cは、入力可能信号10B
のアサート時にDステージ3Bからの例外事象発生信号11
B がアサートされたか、またはオペランドアドレス計算
中に例外事象が発生した場合は例外事象発生信号11C を
アサートしてEステージ3Eからのパイプラインフラッシ
ュ信号12がアサートされるまでのクロックCLK の各周期
において待機状態を繰り返し、パイプラインフラッシュ
信号12がアサートされると例外事象発生信号11C をネゲ
ートする。
【0036】また、Aステージ3Cは、レジスタ参照信号
13をアサートした時にEステージ3Eからのレジスタコン
フリクト信号14がアサートされていれば、レジスタコン
フリクト信号14がネゲートされるまでのクロックCLK の
各周期において待機状態を繰り返す。
【0037】以上のように、Aステージ3Cにおいては、
入力可能信号10B が有効で出力有効信号9Bが無効の場
合、出力有効信号9Cが有効で入力可能信号10C が無効の
場合、外部アクセス要求信号7Bが有効で外部アクセス要
求受付信号8Bが無効の場合、例外事象発生信号11C が有
効でパイプラインフラッシュ信号12が無効の場合、レジ
スタ参照信号13が有効でレジスタコンフリクト信号14が
有効の場合の5種類の状態それぞれにおいて待機状態と
なる。
【0038】OFステージ3Dは、OFステージ3D内にAコー
ドとAコードの指示によりフェッチしたオペランドデー
タとを併せたコード (以下、Eコードと言う) が存在し
ていない場合は入力可能信号10C をアサートし、Aステ
ージ3Cからの出力有効信号9CがアサートされていればA
コードをAステージ3Cから内部データバス6Gを介して取
り込む。
【0039】OFステージ3Dは、Aコードを取り込むとA
コードの指示により外部アクセス要求信号7Cをアサート
し、 I/F部2からの外部アクセス要求受付信号8Cがアサ
ートされると外部アクセス要求信号7Cをネゲートすると
共に図示しない外部記憶装置から外部データバス5,I/F
部2及び内部データバス6Cを介してオペランドデータを
フェッチしてAコードと併せてEコードを発生すると共
に入力可能信号10C をネゲートする。
【0040】また、OFステージ3Dは、OFステージ3D内に
Eコードが存在する場合、出力有効信号9Dをアサートす
ると共にEコードを内部データバス6Hを介してEステー
ジ3Eへ出力し、Eステージ3Eからの入力可能信号10D が
アサートされるとOFステージ3D内のEコードを消去する
と共に出力有効信号9Dをネゲートする。
【0041】OFステージ3Dは、入力可能信号10C をアサ
ートした時点でAステージ3Cからの出力有効信号9Cがア
サートされていなければ、出力有効信号9Cがアサートさ
れるまでのクロックCLK の各周期において待機状態を繰
り返す。
【0042】また、OFステージ3Dは、外部アクセス要求
信号7Cをアサートした後のクロックCLK の1周期内に I
/F部2からの外部アクセス要求受付信号8Cがアサートさ
れない場合は、外部アクセス要求受付信号8Cがアサート
されるまでのクロックCLK の各周期において待機状態を
繰り返す。
【0043】OFステージ3Dは、出力有効信号9Dをアサー
トすると共にEコードを内部データバス6Hを介してEス
テージ3Eに入力した後のクロックCLK の1周期内にEス
テージ3Eからの入力可能信号10D がアサートされない場
合は、入力可能信号10D がアサートされるまでのクロッ
クCLK の各周期において待機状態を繰り返す。
【0044】また、OFステージ3Dは、入力可能信号10C
のアサート時にAステージ3Cからの例外事象発生信号11
C がアサートされたか、またはオペランドフェッチ中に
例外事象が発生した場合は、例外事象発生信号11D をア
サートしてEステージ3Eからのパイプラインフラッシュ
信号12がアサートされるまでのクロックCLK の各周期に
おいて待機状態を繰り返し、パイプラインフラッシュ信
号12がアサートされると例外事象発生信号11D をネゲー
トする。
【0045】以上のように、OFステージ3Dにおいては、
入力可能信号10C が有効で出力有効信号9Cが無効の場
合、外部アクセス要求信号7Cが有効で外部アクセス要求
受付信号8Cが無効の場合、出力有効信号9Dが有効で入力
可能信号10D が無効の場合、例外事象発生信号11D が有
効でパイプラインフラッシュ信号12が無効の場合の4種
類の状態それぞれにおいて待機状態となる。
【0046】Eステージ3Eは、Eコードの指示による命
令実行中でない場合は入力可能信号10D をアサートし、
OFステージ3Dからの出力有効信号9Dがアサートされてい
ればEコードをOFステージ3Dから内部データバス6Hを介
して取り込み、Eコードの指示により命令を実行すると
共に入力可能信号10D をネゲートする。
【0047】Eステージ3Eは、命令実行時に図示しない
外部記憶装置へのアクセスが必要であれば外部アクセス
要求信号7Dをアサートし、 I/F部2からの外部アクセス
要求受付信号8Dがアサートされると外部アクセス要求信
号7Dをネゲートすると共に図示しない外部記憶装置に対
して外部データバス5,I/F部2及び内部データバス6Dを
介して図示しない外部記憶装置へのアクセスを行う。
【0048】また、Eステージ3Eは、入力可能信号10D
のアサート時にOFステージ3Dからの例外事象発生信号11
D がアサートされていれば例外処理の命令を実行するた
めにパイプラインフラッシュ信号12をクロックCLK の1
周期の間に亙ってアサートする。
【0049】Eステージ3Eは、入力可能信号10D をアサ
ートした時点でOFステージ3Dからの出力有効信号9Dがア
サートされていなければ出力有効信号9Dがアサートされ
るまでのクロックCLK の各周期において待機状態を繰り
返す。
【0050】また、Eステージ3Eは、外部アクセス要求
信号7Dをアサートした後のクロックCLK の1周期内に I
/F部2からの外部アクセス要求受付信号8Dがアサートさ
れない場合は、外部アクセス要求受付信号8Dがアサート
されるまでのクロックCLK の各周期において待機状態を
繰り返す。
【0051】なお、Eステージ3Eは、Eステージ3Eでの
命令実行時にEステージ3Eの内部のレジスタ (図示せ
ず) の内容を書き換えるDコードがAステージ3C内にあ
ることがAステージ3Cから図示しない経路を介して伝え
られた場合、このDコードのEステージ3Eでの実行によ
りEステージ3Eの内部のレジスタ (図示せず) の内容が
書き換えられるまでの間はレジスタコンフリクト信号14
をアサートする。
【0052】以上のように、Eステージ3Eにおいては、
入力可能信号10D が有効で出力有効信号9Dが無効の場
合、外部アクセス要求信号7Dが有効で外部アクセス要求
受付信号8Dが無効の場合の2種類の状態それぞれにおい
て待機状態となる。
【0053】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、クロッ
クに同期して各ステージが動作する従来の中央演算処理
装置では、中央演算処理装置内部の各ステージは待機状
態である場合に、状態遷移を行なわないにも拘わらず、
クロックに同期した動作を行なっていたので、その間に
電力を無駄に消費するという問題があった。このため、
従来の中央演算処理装置は発熱を伴い、またバッテリ駆
動タイプではバッテリの寿命が無駄に消費されて短いと
いう問題を有していた。
【0054】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、複数のステージからなるパイプライン処理
機構を備えた中央演算処理装置において、各ステージが
待機状態にある場合には無駄な電力を消費しないように
構成した中央演算処理装置の提供を目的とする。
【0055】
【課題を解決するための手段】本発明に係る中央演算処
理装置の第1の発明は、クロックに同期して動作するn
(nは2以上の自然数)段のステージにて構成され、第
m(mはn未満の自然数)段目のステージは自ステージ
からの信号出力が有効であることを示す出力有効信号を
第m+1段目のステージへ出力し、第m+1段目のステ
ージは自ステージが信号入力可能であることを示す入力
可能信号を第m段目のステージへ出力するパイプライン
処理機構を有し、第m段目のステージに、第m段目のス
テージが出力する出力有効信号が有効であり且つ第m+
1段目のステージが出力する入力可能信号が無効である
場合は第m段目のステージへのクロックの供給を停止
し、第m段目のステージが出力する出力有効信号が無効
であるかまたは第m+1段目のステージが出力する入力
可能信号が有効である場合は第m段目のステージにクロ
ックを供給するクロックゲート手段が備えられているこ
とを特徴とする。
【0056】本発明に係る中央演算処理装置の第2の発
明は、クロックに同期して動作するn(nは2以上の自
然数)段のステージにて構成され、第m+1(mはn未
満の自然数)段目のステージは自ステージが信号入力可
能であることを示す入力可能信号を第m段目のステージ
へ出力し、第m段目のステージは自ステージからの信号
出力が有効であることを示す出力有効信号を第m+1段
目のステージへ出力するパイプライン処理機構を有し、
第m+1段目のステージに、第m段目のステージが出力
する入力可能信号が有効であり且つ第m+1段目のステ
ージが出力する出力有効信号が無効である場合は第m+
1段目のステージへのクロックの供給を停止し、第m段
目のステージが出力する入力可能信号が無効であるかま
たは第m+1段目のステージが出力する出力有効信号が
有効である場合は第m+1段目のステージにクロックを
供給するクロックゲート手段が備えられていることを特
徴とする。
【0057】本発明に係る中央演算処理装置の第3の発
明は、クロックに同期して外部記憶装置へのアクセスを
実行する外部インターフェイス部と、クロックに同期し
て動作し、外部インターフェイス部に対して外部記憶装
置へのアクセスを要求する場合に外部アクセス要求信号
を外部インターフェイス部へ出力し、外部インターフェ
イス部がアクセス要求を受け付けたことを示す外部アク
セス要求受付信号を入力する少なくとも一つのステージ
を含む複数段のステージにて構成されるパイプライン処
理機構を有し、外部アクセス要求信号を出力するステー
ジに、外部アクセス要求信号が有効であり且つ外部アク
セス要求受付信号が無効である場合は自ステージへのク
ロックの供給を停止し、外部アクセス要求信号が無効で
あるかまたは外部アクセス要求受付信号が有効である場
合は自ステージにクロックを供給するクロックゲート手
段が備えられていることを特徴とする。
【0058】本発明に係る中央演算処理装置の第4の発
明は、クロックに同期して動作し、例外事象を検出した
ことを示す例外事象発生信号を出力するステージを含む
複数段のステージにて構成され、例外事象発生信号に対
応した処理を開始することを示すパイプラインフラッシ
ュ信号を複数段のステージへ出力するパイプライン処理
機構を有し、例外事象発生信号を出力するステージに、
自ステージが出力する例外事象発生信号が有効であり且
つパイプラインフラッシュ信号が無効である場合は自ス
テージへのクロックの供給を停止し、自ステージが出力
する例外事象発生信号が無効であるかまたはパイプライ
ンフラッシュ信号が有効である場合は自ステージにクロ
ックを供給するクロックゲート手段が備えられているこ
とを特徴とする。
【0059】本発明に係る中央演算処理装置の第5の発
明は、クロックに同期して動作し、内部に備えられたレ
ジスタの内容が後続の命令の実行により書き換えられる
ことを示すレジスタコンフリクト信号を出力する命令実
行ステージと、レジスタの内容を参照する場合にレジス
タ参照信号を出力する第2のステージとを含む複数段の
ステージにて構成されるパイプライン処理機構を有し、
第2のステージに、レジスタコンフリクト信号が有効で
あり且つレジスタ参照信号が有効である場合は自ステー
ジへの供給を停止し、レジスタコンフリクト信号が無効
であるかまたはレジスタ参照信号が無効である場合は自
ステージにクロックを供給するクロックゲート手段が備
えられていることを特徴とする。
【0060】
【作用】本発明に係る中央演算処理装置の第1の発明で
は、第m段目のステージが出力する出力有効信号が有効
であり且つ第m+1段目のステージが出力する入力可能
信号が無効である場合は第m段目のステージへのクロッ
クの供給が停止され、第m段目のステージが出力する出
力有効信号が無効であるかまたは第m+1段目のステー
ジが出力する入力可能信号が有効である場合にのみ第m
段目のステージにクロックが供給される。
【0061】本発明に係る中央演算処理装置の第2の発
明では、第m段目のステージが出力する入力可能信号が
有効であり且つ第m+1段目のステージが出力する出力
有効信号が無効である場合は第m+1段目のステージへ
のクロックの供給が停止され、第m段目のステージが出
力する入力可能信号が無効であるかまたは第m+1段目
のステージが出力する出力有効信号が有効である場合に
のみ第m+1段目のステージにクロックが供給される。
【0062】本発明に係る中央演算処理装置の第3の発
明では、外部アクセス要求信号が有効であり且つ外部ア
クセス要求受付信号が無効である場合は外部アクセス要
求信号を出力するステージへのクロックの供給が停止さ
れ、外部アクセス要求信号が無効であるかまたは外部ア
クセス要求受付信号が有効である場合にのみ外部アクセ
ス要求信号を出力するステージにクロックが供給され
る。
【0063】本発明に係る中央演算処理装置の第4の発
明では、例外事象発生信号を出力するステージが出力す
る例外事象発生信号が有効であり且つパイプラインフラ
ッシュ信号が無効である場合は例外事象発生信号を出力
するステージへのクロックの供給が停止され、例外事象
発生信号を出力するステージが出力する例外事象発生信
号が無効であるかまたはパイプラインフラッシュ信号が
有効である場合にのみ例外事象発生信号を出力するステ
ージにクロックが供給される。
【0064】本発明に係る中央演算処理装置の第5の発
明では、レジスタコンフリクト信号が有効であり且つレ
ジスタ参照信号が有効である場合は第2のステージへの
供給が停止され、レジスタコンフリクト信号が無効であ
るかまたはレジスタ参照信号が無効である場合にのみ第
2のステージにクロックが供給される。
【0065】
【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図面に基づ
いて詳述する。但し、以下に図1乃至図5を参照して説
明する本発明の中央演算処理装置の第1乃至第5の各発
明においては、中央演算処理装置としての本来の構成及
び動作は前述の従来例と全く変わるところは無いのでそ
れらに関する説明は省略する。なお、本発明が解決すべ
き課題としている複数のステージからなるパイプライン
処理機構を備えた中央演算処理装置において各ステージ
が無駄に電力を消費する待機状態について再度ここでま
とめておく。
【0066】IFステージ3Aにおいては、外部アクセス要
求信号7Aが有効で外部アクセス要求受付信号8Aが無効の
場合、出力有効信号9Aが有効で入力可能信号10A が無効
の場合、更に例外事象発生信号11A が有効でパイプライ
ンフラッシュ信号12が無効の場合の3種類の状態それぞ
れにおいて待機状態となる。
【0067】Dステージ3Bにおいては、入力可能信号10
A が有効で出力有効信号9Aが無効の場合、出力有効信号
9Bが有効で入力可能信号10B が無効の場合、例外事象発
生信号11B が有効でパイプラインフラッシュ信号12が無
効の場合の3種類の状態それぞれにおいて待機状態とな
る。
【0068】Aステージ3Cにおいては、入力可能信号10
B が有効で出力有効信号9Bが無効の場合、出力有効信号
9Cが有効で入力可能信号10C が無効の場合、外部アクセ
ス要求信号7Bが有効で外部アクセス要求受付信号8Bが無
効の場合、例外事象発生信号11C が有効でパイプライン
フラッシュ信号12が無効の場合、レジスタ参照信号13が
有効でレジスタコンフリクト信号14が有効の場合の5種
類の状態それぞれにおいて待機状態となる。
【0069】OFステージ3Dにおいては、入力可能信号10
C が有効で出力有効信号9Cが無効の場合、外部アクセス
要求信号7Cが有効で外部アクセス要求受付信号8Cが無効
の場合、出力有効信号9Dが有効で入力可能信号10D が無
効の場合、例外事象発生信号11D が有効でパイプライン
フラッシュ信号12が無効の場合の4種類の状態それぞれ
において待機状態となる。
【0070】Eステージ3Eにおいては、入力可能信号10
D が有効で出力有効信号9Dが無効の場合、外部アクセス
要求信号7Dが有効で外部アクセス要求受付信号8Dが無効
の場合の2種類の状態それぞれにおいて待機状態とな
る。
【0071】ところで、上述の各ステージ3A, 3B, 3C,
3D及び3Eが待機状態になる場合を別の観点、具体的には
信号を基準として分類すると以下の5種類に分類出来
る。
【0072】第1の場合 出力有効信号9Aが有効で入力可能信号10A が無効の場
合、IFステージ3Aが待機状態になる。出力有効信号9Bが
有効で入力可能信号10B が無効の場合、Dステージ3Bが
待機状態になる。出力有効信号9Cが有効で入力可能信号
10C が無効の場合、Aステージ3Cが待機状態になる。出
力有効信号9Dが有効で入力可能信号10D が無効の場合、
OFステージ3Dが待機状態になる。
【0073】第2の場合 入力可能信号10A が有効で出力有効信号9Aが無効の場
合、Dステージ3Bが待機状態になる。入力可能信号10B
が有効で出力有効信号9Bが無効の場合、Aステージ3Cが
待機状態になる。入力可能信号10C が有効で出力有効信
号9Cが無効の場合、OFステージ3Dが待機状態になる。入
力可能信号10D が有効で出力有効信号9Dが無効の場合、
Eステージ3Eが待機状態になる。
【0074】第3の場合 外部アクセス要求信号7Aが有効で外部アクセス要求受付
信号8Aが無効の場合、IFステージ3Aが待機状態になる。
外部アクセス要求信号7Bが有効で外部アクセス要求受付
信号8Bが無効の場合、Aステージ3Cが待機状態になる。
外部アクセス要求信号7Cが有効で外部アクセス要求受付
信号8Cが無効の場合、OFステージ3Dが待機状態になる。
外部アクセス要求信号7Dが有効で外部アクセス要求受付
信号8Dが無効の場合、Eステージ3Eが待機状態になる。
【0075】第4の場合 例外事象発生信号11A が有効でパイプラインフラッシュ
信号12が無効の場合、IFステージ3Aが待機状態になる。
例外事象発生信号11B が有効でパイプラインフラッシュ
信号12が無効の場合、Dステージ3Bが待機状態になる。
例外事象発生信号11C が有効でパイプラインフラッシュ
信号12が無効の場合、Aステージ3Cが待機状態になる。
例外事象発生信号11D が有効でパイプラインフラッシュ
信号12が無効の場合、OFステージ3Dが待機状態になる。
【0076】第5の場合 レジスタ参照信号13が有効でレジスタコンフリクト信号
14が有効の場合、Aステージ3Cが待機状態になる。
【0077】本発明の中央演算処理装置においては、上
述の第1乃至第5の場合それぞれに以下に説明する第1
乃至第5の発明により対応する。
【0078】まず、本発明の中央演算処理装置の第1の
発明について説明する。図1は本発明に係る中央演算処
理装置の第1の発明の一実施例の構成を示すブロック図
であり、前述の第1の場合に対応して各ステージ3A, 3
B, 3C及び3Dそれぞれが待機状態である場合にはクロッ
クに同期した動作を行なわないように構成している。な
お、この図1においては、前述の従来例の説明で参照し
た図6と同一の参照符号は同一又は相当部分を示してお
り、それらの構成及び動作については省略する。
【0079】図1において、参照符号15A 乃至15D はク
ロックゲート手段としての論理ゲートを示している。論
理ゲート15A の出力信号16A はIFステージ3Aに、論理ゲ
ート15B の出力信号16B はDステージ3Bに、論理ゲート
15C の出力信号16C はAステージ3Cに、論理ゲート15D
の出力信号16D はOFステージ3Dに、それぞれ入力されて
いる。
【0080】論理ゲート15A にはIFステージ3Aから出力
されてDステージ3Bに入力される出力有効信号9A, Dス
テージ3Bから出力されてIFステージ3Aに入力される入力
可能信号10A 及びクロックCLK が、論理ゲート15B には
Dステージ3Bから出力されてAステージ3Cに入力される
出力有効信号9B, Aステージ3Cから出力されてDステー
ジ3Bに入力される入力可能信号10B 及びクロックCLK
が、論理ゲート15C にはAステージ3Cから出力されてOF
ステージ3Dに入力される出力有効信号9C, OFステージ3D
から出力されてAステージ3Cに入力される入力可能信号
10C 及びクロックCLK が、論理ゲート15D にはOFステー
ジ3Dから出力されてEステージ3Eに入力される出力有効
信号9D, Eステージ3Eから出力されてOFステージ3Dに入
力される入力可能信号10D 及びクロックCLK が、それぞ
れ入力される。
【0081】各論理ゲート15A, 15B, 15C, 15Dは以下の
ような同一の構成を有する。論理ゲート15A(または15B,
15C, 15D)は、出力有効信号9A (または9B, 9C, 9D) が
入力されるインバータ11c(または12c, 13c, 14c)と、こ
のインバータ11c(または12c, 13c, 14c)の出力が一方の
入力端子に入力され、入力可能信号10A(または10A, 10
B, 10C, 10D) が他方の入力端子に入力されるORゲート1
1b(または12b,13b, 14b)と、このORゲート11b(または12
b, 13b, 14b)の出力が一方の入力端子に入力され、他方
の入力端子に信号線4を介してクロックCLK が入力され
る ANDゲート11a(または12a, 13a, 14a)とで構成されて
いる。そして、論理ゲート15A(または15B, 15C, 15D)の
ANDゲート11a(または12a, 13a, 14a)の出力がその論理
ゲート15A(または15B, 15C, 15D)の出力信号16A(または
16B, 16C, 16D)になっている。
【0082】次に、上述のような構成の本発明の中央演
算処理装置の第1の発明の動作について以下に説明す
る。但し、図1に示されている本発明の中央演算処理装
置の基本的な動作は前述の図6に示されている従来の中
央演算処理装置と何ら相違はないので、本発明の特徴と
する動作、即ち各ステージの待機状態における動作につ
いてのみ説明する。なお、以下の説明では各信号の値は
正論理とし、従って有効値は”1”であり、無効値は”
0”である。
【0083】論理ゲート15A は出力有効信号9Aが”0”
または入力可能信号10A が”1”である場合にクロック
CLK をそのまま出力信号16A として出力する。具体的に
は、出力有効信号9Aが”0”であればインバータ11c の
出力が”1”になってORゲート11b の出力も”1”にな
り、これが ANDゲート11a の一方の入力端子に入力され
るため、 ANDゲート11a はその他方の入力端子に信号線
4を介して入力されるクロックCLK をそのまま出力信号
16A として出力する。
【0084】一方、論理ゲート15A は出力有効信号9A
が”1”であり且つ入力可能信号10Aが”0”である場
合には、出力信号16A として”0”を出力する。具体的
には、出力有効信号9Aが”1”であればインバータ11c
の出力が”0”になってORゲート11b の一方の入力端子
に入力される。このORゲート11b の他方の入力端子への
入力信号である入力可能信号10A は”0”であるので、
ORゲート11b の出力は”0”になる。これが ANDゲート
11a の一方の入力端子に入力されるため、 ANDゲート11
a はその他方の入力端子に信号線4を介して入力された
るロックCLK には拘わらず、出力信号16A として”0”
を出力する。
【0085】従って、出力有効信号9Aが無効であるか、
または入力可能信号10A が有効である場合には、クロッ
クCLK が論理ゲート15A をそのまま通過して出力信号16
A としてIFステージ3Aに供給される。また、出力有効信
号9Aが有効且つ入力可能信号10A が無効であるである場
合には、クロックCLK は論理ゲート15A を通過すること
が出来ない。換言すれば、IFステージ3AにはクロックCL
K は供給されない。
【0086】出力有効信号9Aが有効且つ入力可能信号10
A が無効である場合には、前述の図6に示されている従
来例ではIFステージ3AはクロックCLK の各周期において
状態遷移を伴わない待機状態になっていたが、本第1の
発明ではそのような状態においてはIFステージ3Aにはク
ロックCLK が供給されずに動作を停止する。このためIF
ステージ3Aは自身が待機状態である間は無駄な電力を消
費することがない。
【0087】論理ゲート15B は出力有効信号9Bが”0”
または入力可能信号10B が”1”である場合にクロック
CLK をそのまま出力信号16B として出力する。具体的に
は、出力有効信号9Bが”0”であればインバータ12c の
出力が”1”になってORゲート12b の出力も”1”にな
り、これが ANDゲート12a の一方の入力端子に入力され
るため、 ANDゲート12a はその他方の入力端子に信号線
4を介して入力されるクロックCLK をそのまま出力信号
16B として出力する。
【0088】一方、論理ゲート15B は出力有効信号9B
が”1”であり且つ入力可能信号10Bが”0”である場
合には、出力信号16B として”0”を出力する。具体的
には、出力有効信号9Bが”1”であればインバータ12c
の出力が”0”になってORゲート12b の一方の入力端子
に入力される。このORゲート12b の他方の入力端子への
入力信号である入力可能信号10B は”0”であるので、
ORゲート12b の出力は”0”になる。これが ANDゲート
12a の一方の入力端子に入力されるため、 ANDゲート12
a はその他方の入力端子に信号線4を介して入力された
るロックCLK には拘わらず、出力信号16B として”0”
を出力する。
【0089】従って、出力有効信号9Bが無効であるか、
または入力可能信号10B が有効である場合には、クロッ
クCLK が論理ゲート15B をそのまま通過して出力信号16
B としてDステージ3Bに供給される。また、出力有効信
号9Bが有効且つ入力可能信号10B が無効であるである場
合には、クロックCLK は論理ゲート15B を通過すること
が出来ない。換言すれば、Dステージ3BにはクロックCL
K は供給されない。
【0090】出力有効信号9Bが有効且つ入力可能信号10
B が無効である場合には、前述の図6に示されている従
来例ではDステージ3BはクロックCLK の各周期において
状態遷移を伴わない待機状態になっていたが、本第1の
発明ではそのような状態においてはDステージ3Bにはク
ロックCLK が供給されずに動作を停止する。このためD
ステージ3Bは自身が待機状態である間は無駄な電力を消
費することがない。
【0091】論理ゲート15C は出力有効信号9Cが”0”
または入力可能信号10C が”1”である場合にクロック
CLK をそのまま出力信号16C として出力する。具体的に
は、出力有効信号9Cが”0”であればインバータ13c の
出力が”1”になってORゲート13b の出力も”1”にな
り、これが ANDゲート13a の一方の入力端子に入力され
るため、 ANDゲート13a はその他方の入力端子に信号線
4を介して入力されるクロックCLK をそのまま出力信号
16C として出力する。
【0092】一方、論理ゲート15C は出力有効信号9C
が”1”であり且つ入力可能信号10Cが”0”である場
合には、出力信号16C として”0”を出力する。具体的
には、出力有効信号9Cが”1”であればインバータ13c
の出力が”0”になってORゲート13b の一方の入力端子
に入力される。このORゲート13b の他方の入力端子への
入力信号である入力可能信号10C は”0”であるので、
ORゲート13b の出力は”0”になる。これが ANDゲート
13a の一方の入力端子に入力されるため、 ANDゲート13
a はその他方の入力端子に信号線4を介して入力された
るロックCLK には拘わらず、出力信号16C として”0”
を出力する。
【0093】従って、出力有効信号9Cが無効であるか、
または入力可能信号10C が有効である場合には、クロッ
クCLK が論理ゲート15C をそのまま通過して出力信号16
C としてAステージ3Cに供給される。また、出力有効信
号9Cが有効且つ入力可能信号10C が無効であるである場
合には、クロックCLK は論理ゲート15C を通過すること
が出来ない。換言すれば、Aステージ3CにはクロックCL
K は供給されない。
【0094】出力有効信号9Cが有効且つ入力可能信号10
C が無効である場合には、前述の図6に示されている従
来例ではAステージ3CはクロックCLK の各周期において
状態遷移を伴わない待機状態になっていたが、本第1の
発明ではそのような状態においてはAステージ3Cにはク
ロックCLK が供給されずに動作を停止する。このためA
ステージ3Cは自身が待機状態である間は無駄な電力を消
費することがない。
【0095】論理ゲート15D は出力有効信号9Dが”0”
または入力可能信号10D が”1”である場合にクロック
CLK をそのまま出力信号16D として出力する。具体的に
は、出力有効信号9Dが”0”であればインバータ14c の
出力が”1”になってORゲート14b の出力も”1”にな
り、これが ANDゲート14a の一方の入力端子に入力され
るため、 ANDゲート14a はその他方の入力端子に信号線
4を介して入力されるクロックCLK をそのまま出力信号
16D として出力する。
【0096】一方、論理ゲート15D は出力有効信号9D
が”1”であり且つ入力可能信号10Dが”0”である場
合には、出力信号16D として”0”を出力する。具体的
には、出力有効信号9Dが”1”であればインバータ14c
の出力が”0”になってORゲート14b の一方の入力端子
に入力される。このORゲート14b の他方の入力端子への
入力信号である入力可能信号10D は”0”であるので、
ORゲート14b の出力は”0”になる。これが ANDゲート
14a の一方の入力端子に入力されるため、 ANDゲート14
a はその他方の入力端子に信号線4を介して入力された
るロックCLK には拘わらず、出力信号16D として”0”
を出力する。
【0097】従って、出力有効信号9Dが無効であるか、
または入力可能信号10D が有効である場合には、クロッ
クCLK が論理ゲート15D をそのまま通過して出力信号16
D としてOFステージ3Dに供給される。また、出力有効信
号9Dが有効且つ入力可能信号10D が無効であるである場
合には、クロックCLK は論理ゲート15D を通過すること
が出来ない。換言すれば、OFステージ3DにはクロックCL
K は供給されない。
【0098】出力有効信号9Dが有効且つ入力可能信号10
D が無効である場合には、前述の図6に示されている従
来例ではOFステージ3DはクロックCLK の各周期において
状態遷移を伴わない待機状態になっていたが、本第1の
発明ではそのような状態においてはOFステージ3Dにはク
ロックCLK が供給されずに動作を停止する。このためOF
ステージ3Dは自身が待機状態である間は無駄な電力を消
費することがない。
【0099】次に本発明の中央演算処理装置の第2の発
明について説明する。図2は本発明に係る中央演算処理
装置の第2の発明の一実施例の構成を示すブロック図で
あり、前述の第2の場合に対応して各ステージ3B, 3C,
3D及び3Eそれぞれが待機状態である場合にはクロックに
同期した動作を行なわないように構成している。なお、
この図2においては、前述の従来例及び第1の発明の実
施例の説明で参照した図6及び図1と同一の参照符号は
同一又は相当部分を示している。また、この第2の発明
では、図1に示されている第1の発明の実施例と共通の
構成及び動作については説明を省略する。
【0100】図2において、参照符号17A 乃至17D はク
ロックゲート手段としての論理ゲートを示している。論
理ゲート17A の出力信号18A はDステージ3Bに、論理ゲ
ート17B の出力信号18B はAステージ3Cに、論理ゲート
17C の出力信号18C はOFステージ3Dに、論理ゲート17D
の出力信号18D はEステージ3Eに、それぞれ入力されて
いる。
【0101】論理ゲート17A にはIFステージ3Aから出力
されるてDステージ3Bに入力される出力有効信号9A, D
ステージ3Bから出力されてIFステージ3Aに入力される入
力可能信号10A 及びクロックCLK が、論理ゲート17B に
はDステージ3Bから出力されてAステージ3Cに入力され
る出力有効信号9B, Aステージ3Cから出力されてDステ
ージ3Bに入力される入力可能信号10B 及びクロックCLK
が、論理ゲート17C にはAステージ3Cから出力されてOF
ステージ3Dに入力される出力有効信号9C, OFステージ3D
から出力されてAステージ3Cに入力される入力可能信号
10C 及びクロックCLK が、論理ゲート17D にはOFステー
ジ3Dから出力されてEステージ3Eに入力される出力有効
信号9D, Eステージ3Eから出力されてOFステージ3Dに入
力される入力可能信号10D 及びクロックCLK が、それぞ
れ入力される。
【0102】各論理ゲート17A, 17B, 17C, 17Dは以下の
ような同一の構成を有する。論理ゲート17A(または17B,
17C, 17D)は、入力可能信号10A(または10B, 10C,10D)
が入力されるインバータ21c(または22c, 23c, 24c)と、
このインバータ21c(または22c, 23c, 24c)の出力が一方
の入力端子に入力され、出力有効信号9A (または9A, 9
B, 9C, 9D) が他方の入力端子に入力されるORゲート21b
(または22b, 23b, 24b)と、このORゲート21b(または22
b, 23b, 24b)の出力が一方の入力端子に入力され、他方
の入力端子に信号線4を介してクロックCLK が入力され
る ANDゲート21a(または22a, 23a, 24a)とで構成されて
いる。そして、論理ゲート17A(または17B, 17C, 17D)の
ANDゲート21a(または22a, 23a, 24a)の出力がその論理
ゲート17A(または17B, 17C, 17D)の出力信号18A(または
18B, 18C, 18D)になっている。
【0103】次に、上述のような構成の本発明の中央演
算処理装置の第2の発明の動作について以下に説明す
る。但し、図2に示されている本発明の中央演算処理装
置の基本的な動作は前述の図1に示されている第1の発
明の中央演算処理装置と何ら相違はないので、本発明の
特徴とする動作、即ち各ステージの待機状態における動
作についてのみ説明する。なお、以下の説明では各信号
の値は正論理とし、従って有効値は”1”であり、無効
値は”0”である。
【0104】論理ゲート17A は入力可能信号10A が”
0”または出力有効信号9Aが”1”である場合にクロッ
クCLK をそのまま出力信号18A として出力する。具体的
には、入力可能信号10A が”0”であればインバータ21
c の出力が”1”になってORゲート21b の出力も”1”
になり、これが ANDゲート21a の一方の入力端子に入力
されるため、 ANDゲート21a はその他方の入力端子に信
号線4を介して入力されるクロックCLK をそのまま出力
信号18A として出力する。
【0105】一方、論理ゲート17A は入力可能信号10A
が”1”であり且つ出力有効信号9Aが”0”である場合
には、出力信号18A として”0”を出力する。具体的に
は、入力可能信号10A が”1”であればインバータ21c
の出力が”0”になってORゲート21b の一方の入力端子
に入力される。このORゲート21b の他方の入力端子への
入力信号である出力有効信号9Aは”0”であるので、OR
ゲート21b の出力は”0”になる。これが ANDゲート21
a の一方の入力端子に入力されるため、 ANDゲート21a
はその他方の入力端子に入力されたクロックCLK には拘
わらず、出力信号18A として”0”を出力する。
【0106】従って、入力可能信号10A が無効である
か、または出力有効信号9Aが有効である場合には、クロ
ックCLK が論理ゲート17A をそのまま通過して出力信号
18A としてDステージ3Bに供給される。また、入力可能
信号10A が有効且つ出力有効信号9Aが無効であるである
場合には、クロックCLK は論理ゲート17A を通過するこ
とが出来ない。換言すれば、Dステージ3Bにはクロック
CLK は供給されない。
【0107】入力可能信号10A が有効且つ出力有効信号
9Aが無効である場合には、前述の図6に示されている従
来例ではDステージ3BはクロックCLK の各周期において
状態遷移を伴わない待機状態になっていたが、本第2の
発明ではそのような状態においてはDステージ3Bにはク
ロックCLK が供給されずに動作を停止する。このためD
ステージ3Bは自身が待機状態である間は無駄な電力を消
費することがない。
【0108】論理ゲート17B は入力可能信号10B が”
0”または出力有効信号9Bが”1”である場合にクロッ
クCLK をそのまま出力信号18B として出力する。具体的
には、入力可能信号10B が”0”であればインバータ22
c の出力が”1”になってORゲート22b の出力も”1”
になり、これが ANDゲート22a の一方の入力端子に入力
されるため、 ANDゲート22a はその他方の入力端子に信
号線4を介して入力されるクロックCLK をそのまま出力
信号18B として出力する。
【0109】一方、論理ゲート17B は入力可能信号10B
が”1”であり且つ出力有効信号9Bが”0”である場合
には、出力信号18B として”0”を出力する。具体的に
は、入力可能信号10B が”1”であればインバータ22c
の出力が”0”になってORゲート22b の一方の入力端子
に入力される。このORゲート22b の他方の入力端子への
入力信号である出力有効信号9Bは”0”であるので、OR
ゲート22b の出力は”0”になる。これが ANDゲート22
a の一方の入力端子に入力されるため、 ANDゲート22a
はその他方の入力端子に入力されたクロックCLK には拘
わらず、出力信号18B として”0”を出力する。
【0110】従って、入力可能信号10B が無効である
か、または出力有効信号9Bが有効である場合には、クロ
ックCLK が論理ゲート17B をそのまま通過して出力信号
18B としてAステージ3Cに供給される。また、入力可能
信号10B が有効且つ出力有効信号9Bが無効であるである
場合には、クロックCLK は論理ゲート17B を通過するこ
とが出来ない。換言すれば、Aステージ3Cにはクロック
CLK は供給されない。
【0111】入力可能信号10B が有効且つ出力有効信号
9Bが無効である場合には、前述の図6に示されている従
来例ではAステージ3CはクロックCLK の各周期において
状態遷移を伴わない待機状態になっていたが、本第2の
発明ではそのような状態においてはAステージ3Cにはク
ロックCLK が供給されずに動作を停止する。このためA
ステージ3Cは自身が待機状態である間は無駄な電力を消
費することがない。
【0112】論理ゲート17C は入力可能信号10C が”
0”または出力有効信号9Cが”1”である場合にクロッ
クCLK をそのまま出力信号18C として出力する。具体的
には、入力可能信号10C が”0”であればインバータ23
c の出力が”1”になってORゲート23b の出力も”1”
になり、これが ANDゲート23a の一方の入力端子に入力
されるため、 ANDゲート23a はその他方の入力端子に信
号線4を介して入力されるクロックCLK をそのまま出力
信号18C として出力する。
【0113】一方、論理ゲート17C は入力可能信号10C
が”1”であり且つ出力有効信号9Cが”0”である場合
には、出力信号18C として”0”を出力する。具体的に
は、入力可能信号10C が”1”であればインバータ23c
の出力が”0”になってORゲート23b の一方の入力端子
に入力される。このORゲート23b の他方の入力端子への
入力信号である出力有効信号9Cは”0”であるので、OR
ゲート23b の出力は”0”になる。これが ANDゲート23
a の一方の入力端子に入力されるため、 ANDゲート23a
はその他方の入力端子に入力されたクロックCLK には拘
わらず、出力信号18C として”0”を出力する。
【0114】従って、入力可能信号10C が無効である
か、または出力有効信号9Cが有効である場合には、クロ
ックCLK が論理ゲート17C をそのまま通過して出力信号
18C としてOFステージ3Dに供給される。また、入力可能
信号10C が有効且つ出力有効信号9Cが無効であるである
場合には、クロックCLK は論理ゲート17C を通過するこ
とが出来ない。換言すれば、OFステージ3Dにはクロック
CLK は供給されない。
【0115】入力可能信号10C が有効且つ出力有効信号
9Cが無効である場合には、前述の図6に示されている従
来例ではOFステージ3DはクロックCLK の各周期において
状態遷移を伴わない待機状態になっていたが、本第2の
発明ではそのような状態においてはOFステージ3Dにはク
ロックCLK が供給されずに動作を停止する。このためOF
ステージ3Dは自身が待機状態である間は無駄な電力を消
費することがない。
【0116】論理ゲート17D は入力可能信号10D が”
0”または出力有効信号9Dが”1”である場合にクロッ
クCLK をそのまま出力信号18D として出力する。具体的
には、入力可能信号10D が”0”であればインバータ24
c の出力が”1”になってORゲート24b の出力も”1”
になり、これが ANDゲート24a の一方の入力端子に入力
されるため、 ANDゲート24a はその他方の入力端子に信
号線4を介して入力されるクロックCLK をそのまま出力
信号18D として出力する。
【0117】一方、論理ゲート17D は入力可能信号10D
が”1”であり且つ出力有効信号9Dが”0”である場合
には、出力信号18D として”0”を出力する。具体的に
は、入力可能信号10D が”1”であればインバータ24c
の出力が”0”になってORゲート24b の一方の入力端子
に入力される。このORゲート24b の他方の入力端子への
入力信号である出力有効信号9Dは”0”であるので、OR
ゲート24b の出力は”0”になる。これが ANDゲート24
a の一方の入力端子に入力されるため、 ANDゲート24a
はその他方の入力端子に入力されたクロックCLK には拘
わらず、出力信号18D として”0”を出力する。
【0118】従って、入力可能信号10D が無効である
か、または出力有効信号9Dが有効である場合には、クロ
ックCLK が論理ゲート17D をそのまま通過して出力信号
18D としてEステージ3Eに供給される。また、入力可能
信号10D が有効且つ出力有効信号9Dが無効であるである
場合には、クロックCLK は論理ゲート17D を通過するこ
とが出来ない。換言すれば、Eステージ3Eにはクロック
CLK は供給されない。
【0119】入力可能信号10D が有効且つ出力有効信号
9Dが無効である場合には、前述の図6に示されている従
来例ではEステージ3EはクロックCLK の各周期において
状態遷移を伴わない待機状態になっていたが、本第2の
発明ではそのような状態においてはEステージ3Eにはク
ロックCLK が供給されずに動作を停止する。このためE
ステージ3Eは自身が待機状態である間は無駄な電力を消
費することがない。
【0120】次に本発明の中央演算処理装置の第3の発
明について説明する。図3は本発明に係る中央演算処理
装置の第3の発明の一実施例の構成を示すブロック図で
あり、前述の第3の場合に対応して各ステージ3A, 3C,
3D及び3Eそれぞれが待機状態である場合にはクロックに
同期した動作を行なわないように構成している。なお、
この図3においては、前述の従来例, 第1及び第2の発
明の実施例の説明で参照した図6, 図1及び図2と同一
の参照符号は同一又は相当部分を示している。また、こ
の第3の発明では、図1及び図2に示されている第1及
び第2の発明の実施例と共通の構成及び動作については
説明を省略する。
【0121】図3において、参照符号19A 乃至19D はク
ロックゲート手段としての論理ゲートを示している。論
理ゲート19A の出力信号20A はIFステージ3Aに、論理ゲ
ート19B の出力信号20B はAステージ3Cに、論理ゲート
19C の出力信号20C はOFステージ3Dに、論理ゲート19D
の出力信号20D はEステージ3Eに、それぞれ入力されて
いる。
【0122】論理ゲート19A にはIFステージ3Aから出力
されて I/F部2に入力される外部アクセス要求信号7A,I
/F部2から出力されてIFステージ3Aに入力される外部ア
クセス要求受付信号8A及びクロックCLK が、論理ゲート
19B にはAステージ3Cから出力されて I/F部2に入力さ
れる外部アクセス要求信号7B,I/F部2から出力されてA
ステージ3Cに入力される外部アクセス要求受付信号8B及
びクロックCLK が、論理ゲート19C にはOFステージ3Dか
ら出力されて I/F部2に入力される外部アクセス要求信
号7C,I/F部2から出力されてOFステージ3Dに入力される
外部アクセス要求受付信号8C及びクロックCLK が、論理
ゲート19D にはEステージ3Eから出力されて I/F部2に
入力される外部アクセス要求信号7D,I/F部2から出力さ
れてEステージ3Eに入力される外部アクセス要求受付信
号8D及びクロックCLK が、それぞれ入力される。
【0123】各論理ゲート19A, 19B, 19C, 19Dは以下の
ような同一の構成を有する。論理ゲート19A(または19B,
19C, 19D)は、外部アクセス要求信号7A (または7B, 7
C, 7D) が入力されるインバータ31c(または32c, 33c, 3
4c)と、このインバータ31c(または32c, 33c, 34c)の出
力が一方の入力端子に入力され、外部アクセス要求受付
信号8A (または8A, 8B, 8C, 8D) が他方の入力端子に入
力されるORゲート31b(または32b, 33b, 34b)と、このOR
ゲート31b(または32b, 33b, 34b)の出力が一方の入力端
子に入力され、他方の入力端子に信号線4を介してクロ
ックCLKが入力される ANDゲート31a(または32a, 33a, 3
4a)とで構成されている。そして、論理ゲート19A(また
は19B, 19C, 19D)の ANDゲート31a(または32a, 33a, 34
a)の出力がその論理ゲート19A(または19B, 19C, 19D)の
出力信号20A(または20B, 20C, 20D)になっている。
【0124】次に、上述のような構成の本発明の中央演
算処理装置の第3の発明の動作について以下に説明す
る。但し、図3に示されている本発明の中央演算処理装
置の基本的な動作は前述の図1及び図2に示されている
第1及び第2の発明の中央演算処理装置と何ら相違はな
いので、本発明の特徴とする動作、即ち各ステージの待
機状態における動作についてのみ説明する。なお、以下
の説明では各信号の値は正論理とし、従って有効値は”
1”であり、無効値は”0”である。
【0125】論理ゲート19A は外部アクセス要求信号7A
が”0”または外部アクセス要求受付信号8Aが”1”で
ある場合にクロックCLK をそのまま出力信号20A として
出力する。具体的には、外部アクセス要求信号7Aが”
0”であればインバータ31c の出力が”1”になってOR
ゲート31b の出力も”1”になり、これが ANDゲート31
a の一方の入力端子に入力されるため、 ANDゲート31a
はその他方の入力端子に信号線4を介して入力されるク
ロックCLK をそのまま出力信号20A として出力する。
【0126】一方、論理ゲート19A は外部アクセス要求
信号7Aが”1”であり且つ外部アクセス要求受付信号8A
が”0”である場合には、出力信号20A として”0”を
出力する。具体的には、外部アクセス要求信号7Aが”
1”であればインバータ31c の出力が”0”になってOR
ゲート31b の一方の入力端子に入力される。このORゲー
ト31b の他方の入力端子への入力信号である外部アクセ
ス要求受付信号8Aは”0”であるので、ORゲート31b の
出力は”0”になる。これが ANDゲート31a の一方の入
力端子に入力されるため、 ANDゲート31a はその他方の
入力端子に入力されたクロックCLK には拘わらず、出力
信号20A として”0”を出力する。
【0127】従って、外部アクセス要求信号7Aが無効で
あるか、または外部アクセス要求受付信号8Aが有効であ
る場合には、クロックCLK が論理ゲート19A をそのまま
通過して出力信号20A としてIFステージ3Aに供給され
る。また、外部アクセス要求信号7Aが有効且つ外部アク
セス要求受付信号8Aが無効であるである場合には、クロ
ックCLK は論理ゲート19A を通過することが出来ない。
換言すれば、IFステージ3AにはクロックCLK は供給され
ない。
【0128】外部アクセス要求信号7Aが有効且つ外部ア
クセス要求受付信号8Aが無効である場合には、前述の図
6に示されている従来例ではIFステージ3AはクロックCL
K の各周期において状態遷移を伴わない待機状態になっ
ていたが、本第3の発明ではそのような状態においては
IFステージ3AにはクロックCLK が供給されずに動作を停
止する。このためIFステージ3Aは自身が待機状態である
間は無駄な電力を消費することがない。
【0129】論理ゲート19B は外部アクセス要求信号7B
が”0”または外部アクセス要求受付信号8Bが”1”で
ある場合にクロックCLK をそのまま出力信号20B として
出力する。具体的には、外部アクセス要求信号7Bが”
0”であればインバータ32c の出力が”1”になってOR
ゲート32b の出力も”1”になり、これが ANDゲート32
a の一方の入力端子に入力されるため、 ANDゲート32a
はその他方の入力端子に信号線4を介して入力されるク
ロックCLK をそのまま出力信号20B として出力する。
【0130】一方、論理ゲート19B は外部アクセス要求
信号7Bが”1”であり且つ外部アクセス要求受付信号8B
が”0”である場合には、出力信号20B として”0”を
出力する。具体的には、外部アクセス要求信号7Bが”
1”であればインバータ32c の出力が”0”になってOR
ゲート32b の一方の入力端子に入力される。このORゲー
ト32b の他方の入力端子への入力信号である外部アクセ
ス要求受付信号8Bは”0”であるので、ORゲート32b の
出力は”0”になる。これが ANDゲート32a の一方の入
力端子に入力されるため、 ANDゲート32a はその他方の
入力端子に入力されたクロックCLK には拘わらず、出力
信号20B として”0”を出力する。
【0131】従って、外部アクセス要求信号7Bが無効で
あるか、または外部アクセス要求受付信号8Bが有効であ
る場合には、クロックCLK が論理ゲート19B をそのまま
通過して出力信号20B としてAステージ3Cに供給され
る。また、外部アクセス要求信号7Bが有効且つ外部アク
セス要求受付信号8Bが無効であるである場合には、クロ
ックCLK は論理ゲート19B を通過することが出来ない。
換言すれば、Aステージ3CにはクロックCLK は供給され
ない。
【0132】外部アクセス要求信号7Bが有効且つ外部ア
クセス要求受付信号8Bが無効である場合には、前述の図
6に示されている従来例ではAステージ3CはクロックCL
K の各周期において状態遷移を伴わない待機状態になっ
ていたが、本第3の発明ではそのような状態においては
Aステージ3CにはクロックCLK が供給されずに動作を停
止する。このためAステージ3Cは自身が待機状態である
間は無駄な電力を消費することがない。
【0133】論理ゲート19C は外部アクセス要求信号7C
が”0”または外部アクセス要求受付信号8Cが”1”で
ある場合にクロックCLK をそのまま出力信号20C として
出力する。具体的には、外部アクセス要求信号7Cが”
0”であればインバータ33c の出力が”1”になってOR
ゲート33b の出力も”1”になり、これが ANDゲート33
a の一方の入力端子に入力されるため、 ANDゲート33a
はその他方の入力端子に信号線4を介して入力されるク
ロックCLK をそのまま出力信号20C として出力する。
【0134】一方、論理ゲート19C は外部アクセス要求
信号7Cが”1”であり且つ外部アクセス要求受付信号8C
が”0”である場合には、出力信号20C として”0”を
出力する。具体的には、外部アクセス要求信号7Cが”
1”であればインバータ33c の出力が”0”になってOR
ゲート33b の一方の入力端子に入力される。このORゲー
ト33b の他方の入力端子への入力信号である外部アクセ
ス要求受付信号8Cは”0”であるので、ORゲート33b の
出力は”0”になる。これが ANDゲート33a の一方の入
力端子に入力されるため、 ANDゲート33a はその他方の
入力端子に入力されたクロックCLK には拘わらず、出力
信号20C として”0”を出力する。
【0135】従って、外部アクセス要求信号7Cが無効で
あるか、または外部アクセス要求受付信号8Cが有効であ
る場合には、クロックCLK が論理ゲート19C をそのまま
通過して出力信号20C としてOFステージ3Dに供給され
る。また、外部アクセス要求信号7Cが有効且つ外部アク
セス要求受付信号8Cが無効であるである場合には、クロ
ックCLK は論理ゲート19C を通過することが出来ない。
換言すれば、OFステージ3DにはクロックCLK は供給され
ない。
【0136】外部アクセス要求信号7Cが有効且つ外部ア
クセス要求受付信号8Cが無効である場合には、前述の図
6に示されている従来例ではOFステージ3DはクロックCL
K の各周期において状態遷移を伴わない待機状態になっ
ていたが、本第3の発明ではそのような状態においては
OFステージ3DにはクロックCLK が供給されずに動作を停
止する。このためOFステージ3Dは自身が待機状態である
間は無駄な電力を消費することがない。
【0137】論理ゲート19D は外部アクセス要求信号7D
が”0”または外部アクセス要求受付信号8Dが”1”で
ある場合にクロックCLK をそのまま出力信号20D として
出力する。具体的には、外部アクセス要求信号7Dが”
0”であればインバータ34c の出力が”1”になってOR
ゲート34b の出力も”1”になり、これが ANDゲート34
a の一方の入力端子に入力されるため、 ANDゲート34a
はその他方の入力端子に信号線4を介して入力されるク
ロックCLK をそのまま出力信号20D として出力する。
【0138】一方、論理ゲート19D は外部アクセス要求
信号7Dが”1”であり且つ外部アクセス要求受付信号8D
が”0”である場合には、出力信号20D として”0”を
出力する。具体的には、外部アクセス要求信号7Dが”
1”であればインバータ34c の出力が”0”になってOR
ゲート34b の一方の入力端子に入力される。このORゲー
ト34b の他方の入力端子への入力信号である外部アクセ
ス要求受付信号8Dは”0”であるので、ORゲート34b の
出力は”0”になる。これが ANDゲート34a の一方の入
力端子に入力されるため、 ANDゲート34a はその他方の
入力端子に入力されたクロックCLK には拘わらず、出力
信号20D として”0”を出力する。
【0139】従って、外部アクセス要求信号7Dが無効で
あるか、または外部アクセス要求受付信号8Dが有効であ
る場合には、クロックCLK が論理ゲート19D をそのまま
通過して出力信号20D としてEステージ3Eに供給され
る。また、外部アクセス要求信号7Dが有効且つ外部アク
セス要求受付信号8Dが無効であるである場合には、クロ
ックCLK は論理ゲート19D を通過することが出来ない。
換言すれば、Eステージ3EにはクロックCLK は供給され
ない。
【0140】外部アクセス要求信号7Dが有効且つ外部ア
クセス要求受付信号8Dが無効である場合には、前述の図
6に示されている従来例ではEステージ3EはクロックCL
K の各周期において状態遷移を伴わない待機状態になっ
ていたが、本第3の発明ではそのような状態においては
Eステージ3EにはクロックCLK が供給されずに動作を停
止する。このためEステージ3Eは自身が待機状態である
間は無駄な電力を消費することがない。
【0141】次に本発明の中央演算処理装置の第4の発
明について説明する。図4は本発明に係る中央演算処理
装置の第4の発明の一実施例の構成を示すブロック図で
あり、前述の第4の場合に対応して各ステージ3A, 3B,
3C及び3Dそれぞれが待機状態である場合にはクロックに
同期した動作を行なわないように構成している。なお、
この図4においては、前述の従来例, 第1, 第2及び第
3の発明の実施例の説明で参照した図6, 図1, 図2及
び図3と同一の参照符号は同一又は相当部分を示してい
る。また、この第4の発明では、図1, 図2及び図3に
示されている第1, 第2及び第3の発明の実施例と共通
の構成及び動作については説明を省略する。
【0142】図4において、参照符号21A 乃至21D はク
ロックゲート手段としての論理ゲートを示している。論
理ゲート21A の出力信号22A はIFステージ3Aに、論理ゲ
ート21B の出力信号22B はDステージ3Bに、論理ゲート
21C の出力信号22C はAステージ3Cに、論理ゲート21D
の出力信号22D はOFステージ3Dに、それぞれ入力されて
いる。
【0143】論理ゲート21A にはIFステージ3Aから出力
されてDステージ3Bに入力される例外事象発生信号11A,
Eステージ3Eから出力されて各ステージに入力されるパ
イプラインフラッシュ信号12及びクロックCLK が、論理
ゲート21B にはDステージ3Bから出力されてAステージ
3Cに入力される例外事象発生信号11B,Eステージ3Eから
出力されて各ステージに入力されるパイプラインフラッ
シュ信号12及びクロックCLK が、論理ゲート21C にはA
ステージ3Cから出力されてOFステージ3Dに入力される例
外事象発生信号11C,Eステージ3Eから出力されて各ステ
ージに入力されるパイプラインフラッシュ信号12及びク
ロックCLK が、論理ゲート21D にはOFステージ3Dから出
力されてEステージ3Eに入力される例外事象発生信号11
D,Eステージ3Eから出力されて各ステージに入力される
パイプラインフラッシュ信号12及びクロックCLK が、そ
れぞれ入力される。
【0144】各論理ゲート21A, 21B, 21C, 21Dは以下の
ような同一の構成を有する。論理ゲート21A(または21B,
21C, 21D)は、例外事象発生信号11A(または11B, 11C,
11D)が入力されるインバータ41c(または42c, 43c, 44c)
と、このインバータ41c(または42c, 43c, 44c)の出力が
一方の入力端子に入力され、パイプラインフラッシュ信
号12が他方の入力端子に入力されるORゲート41b(または
42b, 43b, 44b)と、このORゲート41b(または42b, 43b,
44b)の出力が一方の入力端子に入力され、他方の入力端
子に信号線4を介してクロックCLK が入力される ANDゲ
ート41a(または42a, 43a, 44a)とで構成されている。そ
して、論理ゲート21A(または21B, 21C, 21D)の ANDゲー
ト41a(または42a, 43a, 44a)の出力がその論理ゲート21
A(または21B, 21C, 21D)の出力信号22A(または22B, 22
C, 22D)になっている。
【0145】次に、上述のような構成の本発明の中央演
算処理装置の第4の発明の動作について以下に説明す
る。但し、図4に示されている本発明の中央演算処理装
置の基本的な動作は前述の図1, 図2及び図3に示され
ている第1, 第2及び第3の発明の中央演算処理装置と
何ら相違はないので、本発明の特徴とする動作、即ち各
ステージの待機状態における動作についてのみ説明す
る。なお、以下の説明では各信号の値は正論理とし、従
って有効値は”1”であり、無効値は”0”である。
【0146】論理ゲート21A は例外事象発生信号11A
が”0”またはパイプラインフラッシュ信号12が”1”
である場合にクロックCLK をそのまま出力信号22A とし
て出力する。具体的には、例外事象発生信号11A が”
0”であればインバータ41c の出力が”1”になってOR
ゲート41b の出力も”1”になり、これが ANDゲート41
aの一方の入力端子に入力されるため、 ANDゲート41a
はその他方の入力端子に信号線4を介して入力されるク
ロックCLK をそのまま出力信号22A として出力する。
【0147】一方、論理ゲート21A は例外事象発生信号
11A が”1”であり且つパイプラインフラッシュ信号12
が”0”である場合には、出力信号22A として”0”を
出力する。具体的には、例外事象発生信号11A が”1”
であればインバータ41c の出力が”0”になってORゲー
ト41b の一方の入力端子に入力される。このORゲート41
b の他方の入力端子への入力信号であるパイプラインフ
ラッシュ信号12は”0”であるので、ORゲート41b の出
力は”0”になる。これが ANDゲート41a の一方の入力
端子に入力されるため、 ANDゲート41a はその他方の入
力端子に入力されたクロックCLK には拘わらず、出力信
号22A として”0”を出力する。
【0148】従って、例外事象発生信号11A が無効であ
るか、またはパイプラインフラッシュ信号12が有効であ
る場合には、クロックCLK が論理ゲート21A をそのまま
通過して出力信号22A としてIFステージ3Aに供給され
る。また、例外事象発生信号11A が有効且つパイプライ
ンフラッシュ信号12が無効であるである場合には、クロ
ックCLK は論理ゲート21A を通過することが出来ない。
換言すれば、IFステージ3AにはクロックCLK は供給され
ない。
【0149】例外事象発生信号11A が有効且つパイプラ
インフラッシュ信号12が無効である場合には、前述の図
6に示されている従来例ではIFステージ3AはクロックCL
K の各周期において状態遷移を伴わない待機状態になっ
ていたが、本第4の発明ではそのような状態においては
IFステージ3AにはクロックCLK が供給されずに動作を停
止する。このためIFステージ3Aは自身が待機状態である
間は無駄な電力を消費することがない。
【0150】論理ゲート21B は例外事象発生信号11B
が”0”またはパイプラインフラッシュ信号12が”1”
である場合にクロックCLK をそのまま出力信号22B とし
て出力する。具体的には、例外事象発生信号11B が”
0”であればインバータ42c の出力が”1”になってOR
ゲート42b の出力も”1”になり、これが ANDゲート42
aの一方の入力端子に入力されるため、 ANDゲート42a
はその他方の入力端子に信号線4を介して入力されるク
ロックCLK をそのまま出力信号22B として出力する。
【0151】一方、論理ゲート21B は例外事象発生信号
11B が”1”であり且つパイプラインフラッシュ信号12
が”0”である場合には、出力信号22B として”0”を
出力する。具体的には、例外事象発生信号11B が”1”
であればインバータ42c の出力が”0”になってORゲー
ト42b の一方の入力端子に入力される。このORゲート42
b の他方の入力端子への入力信号であるパイプラインフ
ラッシュ信号12は”0”であるので、ORゲート42b の出
力は”0”になる。これが ANDゲート42a の一方の入力
端子に入力されるため、 ANDゲート42a はその他方の入
力端子に入力されたクロックCLK には拘わらず、出力信
号22B として”0”を出力する。
【0152】従って、例外事象発生信号11B が無効であ
るか、またはパイプラインフラッシュ信号12が有効であ
る場合には、クロックCLK が論理ゲート21B をそのまま
通過して出力信号22B としてDステージ3Bに供給され
る。また、例外事象発生信号11B が有効且つパイプライ
ンフラッシュ信号12が無効であるである場合には、クロ
ックCLK は論理ゲート21B を通過することが出来ない。
換言すれば、Dステージ3BにはクロックCLK は供給され
ない。
【0153】例外事象発生信号11B が有効且つパイプラ
インフラッシュ信号12が無効である場合には、前述の図
6に示されている従来例ではDステージ3BはクロックCL
K の各周期において状態遷移を伴わない待機状態になっ
ていたが、本第4の発明ではそのような状態においては
Dステージ3BにはクロックCLK が供給されずに動作を停
止する。このためDステージ3Bは自身が待機状態である
間は無駄な電力を消費することがない。
【0154】論理ゲート21C は例外事象発生信号11C
が”0”またはパイプラインフラッシュ信号12が”1”
である場合にクロックCLK をそのまま出力信号22C とし
て出力する。具体的には、例外事象発生信号11C が”
0”であればインバータ43c の出力が”1”になってOR
ゲート43b の出力も”1”になり、これが ANDゲート43
aの一方の入力端子に入力されるため、 ANDゲート43a
はその他方の入力端子に信号線4を介して入力されるク
ロックCLK をそのまま出力信号22C として出力する。
【0155】一方、論理ゲート21C は例外事象発生信号
11C が”1”であり且つパイプラインフラッシュ信号12
が”0”である場合には、出力信号22C として”0”を
出力する。具体的には、例外事象発生信号11C が”1”
であればインバータ43c の出力が”0”になってORゲー
ト43b の一方の入力端子に入力される。このORゲート43
b の他方の入力端子への入力信号であるパイプラインフ
ラッシュ信号12は”0”であるので、ORゲート43b の出
力は”0”になる。これが ANDゲート43a の一方の入力
端子に入力されるため、 ANDゲート43a はその他方の入
力端子に入力されたクロックCLK には拘わらず、出力信
号22C として”0”を出力する。
【0156】従って、例外事象発生信号11C が無効であ
るか、またはパイプラインフラッシュ信号12が有効であ
る場合には、クロックCLK が論理ゲート21C をそのまま
通過して出力信号22C としてAステージ3Cに供給され
る。また、例外事象発生信号11C が有効且つパイプライ
ンフラッシュ信号12が無効であるである場合には、クロ
ックCLK は論理ゲート21C を通過することが出来ない。
換言すれば、Aステージ3CにはクロックCLK は供給され
ない。
【0157】例外事象発生信号11C が有効且つパイプラ
インフラッシュ信号12が無効である場合には、前述の図
6に示されている従来例ではAステージ3CはクロックCL
K の各周期において状態遷移を伴わない待機状態になっ
ていたが、本第4の発明ではそのような状態においては
Aステージ3CにはクロックCLK が供給されずに動作を停
止する。このためAステージ3Cは自身が待機状態である
間は無駄な電力を消費することがない。
【0158】論理ゲート21D は例外事象発生信号11D
が”0”またはパイプラインフラッシュ信号12が”1”
である場合にクロックCLK をそのまま出力信号22D とし
て出力する。具体的には、例外事象発生信号11D が”
0”であればインバータ44c の出力が”1”になってOR
ゲート44b の出力も”1”になり、これが ANDゲート44
aの一方の入力端子に入力されるため、 ANDゲート44a
はその他方の入力端子に信号線4を介して入力されるク
ロックCLK をそのまま出力信号22D として出力する。
【0159】一方、論理ゲート21D は例外事象発生信号
11D が”1”であり且つパイプラインフラッシュ信号12
が”0”である場合には、出力信号22D として”0”を
出力する。具体的には、例外事象発生信号11D が”1”
であればインバータ44c の出力が”0”になってORゲー
ト44b の一方の入力端子に入力される。このORゲート44
b の他方の入力端子への入力信号であるパイプラインフ
ラッシュ信号12は”0”であるので、ORゲート44b の出
力は”0”になる。これが ANDゲート44a の一方の入力
端子に入力されるため、 ANDゲート44a はその他方の入
力端子に入力されたクロックCLK には拘わらず、出力信
号22D として”0”を出力する。
【0160】従って、例外事象発生信号11D が無効であ
るか、またはパイプラインフラッシュ信号12が有効であ
る場合には、クロックCLK が論理ゲート21D をそのまま
通過して出力信号22D としてOFステージ3Dに供給され
る。また、例外事象発生信号11D が有効且つパイプライ
ンフラッシュ信号12が無効であるである場合には、クロ
ックCLK は論理ゲート21D を通過することが出来ない。
換言すれば、OFステージ3DにはクロックCLK は供給され
ない。
【0161】例外事象発生信号11D が有効且つパイプラ
インフラッシュ信号12が無効である場合には、前述の図
6に示されている従来例ではOFステージ3DはクロックCL
K の各周期において状態遷移を伴わない待機状態になっ
ていたが、本第4の発明ではそのような状態においては
OFステージ3DにはクロックCLK が供給されずに動作を停
止する。このためOFステージ3Dは自身が待機状態である
間は無駄な電力を消費することがない。
【0162】次に本発明の中央演算処理装置の第5の発
明について説明する。図5は本発明に係る中央演算処理
装置の第5の発明の一実施例の構成を示すブロック図で
あり、前述の第5の場合に対応してAステージ3Cが待機
状態である場合にはクロックに同期した動作を行なわな
いように構成している。なお、この図5においては、前
述の従来例, 第1, 第2, 第3及び第4の発明の実施例
の説明で参照した図6, 図1, 図2, 図3及び図4と同
一の参照符号は同一又は相当部分を示している。また、
この第5の発明では、図1, 図2, 図3及び図4に示さ
れている第1,第2, 第3及び第4の発明の実施例と共
通の構成及び動作については説明を省略する。
【0163】図5において、参照符号23はクロックゲー
ト手段としての論理ゲートを示している。論理ゲート23
の出力信号24はAステージ3Cに入力されている。論理ゲ
ート23にはEステージ3EからAステージ3Cへ出力される
レジスタコンフリクト信号14と、Aステージ3CからEス
テージ3Eへ出力されるレジスタ参照信号13と、クロック
CLK とが入力される。
【0164】論理ゲート23は以下のような構成を有す
る。論理ゲート23は、レジスタ参照信号13及びレジスタ
コンフリクト信号14がいずれも負論理の第1及び第2の
入力端子に入力されるORゲート5bと、このORゲート5bの
出力が第1の入力端子に入力され、クロックCLK が第2
の入力端子に入力される ANDゲート5aとで構成されてい
る。そして、 ANDゲート5aの出力が論理ゲート23の出力
信号24になっている。
【0165】次に、上述のような構成の本発明の中央演
算処理装置の第5の発明の動作について以下に説明す
る。但し、図5に示されている本発明の中央演算処理装
置の基本的な動作は前述の図1, 図2及び図3に示され
ている第1, 第2及び第3の発明の中央演算処理装置と
何ら相違はないので、本発明の特徴とする動作、即ちA
ステージ3Cの待機状態における動作についてのみ説明す
る。なお、以下の説明では各信号の値は正論理とし、従
って有効値は”1”であり、無効値は”0”である。
【0166】論理ゲート23はレジスタ参照信号13が”
0”またはレジスタコンフリクト信号14が”0”である
場合にクロックCLK をそのまま出力信号24として出力す
る。具体的には、レジスタ参照信号13またはレジスタコ
ンフリクト信号14のいずれかが”0”であればORゲート
5bの出力が”1”になり、これが ANDゲート5aの一方の
入力端子に入力されるため、 ANDゲート5aはその他方の
入力端子に信号線4を介して入力されるクロックCLK を
そのまま出力信号24として出力する。
【0167】一方、論理ゲート23はレジスタ参照信号13
が”1”であり且つレジスタコンフリクト信号14が”
1”である場合には、出力信号24として”0”を出力す
る。具体的には、レジスタ参照信号13及びレジスタコン
フリクト信号14がいずれも”1”であればORゲート5bの
出力が”0”になり、これが ANDゲート5aの一方の入力
端子に入力されるため、 ANDゲート5aはその他方の入力
端子に入力されたクロックCLK には拘わらず、出力信号
24として”0”を出力する。
【0168】従って、レジスタ参照信号13が無効である
か、またはレジスタコンフリクト信号14が無効である場
合には、クロックCLK が論理ゲート23をそのまま通過し
て出力信号24としてAステージ3Cに供給される。また、
レジスタ参照信号13が有効且つレジスタコンフリクト信
号14が有効であるである場合には、クロックCLK は論理
ゲート23を通過することが出来ない。換言すれば、Aス
テージ3CにはクロックCLK は供給されない。
【0169】レジスタ参照信号13が有効且つレジスタコ
ンフリクト信号14が有効である場合には、前述の図6に
示されている従来例ではAステージ3CはクロックCLK の
各周期において状態遷移を伴わない待機状態になってい
たが、本第5の発明ではそのような状態においてはAス
テージ3CにはクロックCLK が供給されずに動作を停止す
る。このためAステージ3Cは自身が待機状態である間は
無駄な電力を消費することがない。
【0170】なお、上述の第1乃至第5の発明の各実施
例では、命令フェッチ(IF)ステージ3A, デコード(D) ス
テージ3B, オペランドアドレス計算(A) ステージ3C, オ
ペランドフェッチ(OF)ステージ3D, 命令実行(E) ステー
ジ3Eの5段のステージからなるパイプライン処理機構及
び外部記憶装置を備えた中央演算処理装置の例を示した
が、ステージの機能及び数はそれらの限定されるのもで
はない。
【0171】また、上述の各実施例では各信号を正論理
として説明したが、負論理であってもよいことは言うま
でもない。更に、上述の各実施例では第1乃至第5の発
明をそれぞれ独立した構成例として示したが、二つある
いはそれ以上組み合わせて適用することも可能であるこ
とは言うまでもない。
【0172】
【発明の効果】以上に詳述したように本発明の中央演算
処理装置の第1の発明によれば、第m段目のステージが
出力する出力有効信号が有効であり且つ第m+1段目の
ステージが出力する入力可能信号が無効である場合は第
m段目のステージへのクロックの供給が停止され、第m
段目のステージが出力する出力有効信号が無効であるか
または第m+1段目のステージが出力する入力可能信号
が有効である場合にのみ第m段目のステージにクロック
が供給されるので、第m+1段目のステージが信号入力
可能な状態になるまでの間は、第m段目のステージの動
作が停止して無駄な電力消費が回避される。
【0173】第2の発明によれば、第m段目のステージ
が出力する入力可能信号が有効であり且つ第m+1段目
のステージが出力する出力有効信号が無効である場合は
第m+1段目のステージへのクロックの供給が停止さ
れ、第m段目のステージが出力する入力可能信号が無効
であるかまたは第m+1段目のステージが出力する出力
有効信号が有効である場合にのみ第m+1段目のステー
ジにクロックが供給されるので、第m段目のステージか
らの出力信号が有効になるまでの間は、第m+1段目の
ステージの動作が停止して無駄な電力消費が回避され
る。
【0174】第3の発明によれば、外部アクセス要求信
号が有効であり且つ外部アクセス要求受付信号が無効で
ある場合は外部アクセス要求信号を出力するステージへ
のクロックの供給が停止され、外部アクセス要求信号が
無効であるかまたは外部アクセス要求受付信号が有効で
ある場合にのみ外部アクセス要求信号を出力するステー
ジにクロックが供給されるので、外部アクセス要求信号
が受け付けられるまでの間は、外部アクセス要求信号を
出力しているステージの動作が停止して無駄な電力消費
が回避される。
【0175】第4の発明によれば、例外事象発生信号を
出力するステージが出力する例外事象発生信号が有効で
あり且つパイプラインフラッシュ信号が無効である場合
は例外事象発生信号を出力するステージへのクロックの
供給が停止され、例外事象発生信号を出力するステージ
が出力する例外事象発生信号が無効であるかまたはパイ
プラインフラッシュ信号が有効である場合にのみ例外事
象発生信号を出力するステージにクロックが供給される
ので、例外事象に対応する処理が開始されるまでの間
は、例外事象発生信号を出力したステージの動作が停止
して無駄な電力消費が回避される。
【0176】第5の発明によれば、レジスタコンフリク
ト信号が有効であり且つレジスタ参照信号が有効である
場合は第2のステージへの供給が停止され、レジスタコ
ンフリクト信号が無効であるかまたはレジスタ参照信号
が無効である場合にのみ第2のステージにクロックが供
給されるので、命令実行ステージ内のレジスタの内容が
書き換えられるまでの間は、そのレジスタを参照するス
テージの動作が停止して無駄な電力消費が回避される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の中央演算処理装置の第1の発明の一実
施例の構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の中央演算処理装置の第2の発明の一実
施例の構成を示すブロック図である。
【図3】本発明の中央演算処理装置の第3の発明の一実
施例の構成を示すブロック図である。
【図4】本発明の中央演算処理装置の第4の発明の一実
施例の構成を示すブロック図である。
【図5】本発明の中央演算処理装置の第5の発明の一実
施例の構成を示すブロック図である。
【図6】従来の中央演算処理装置の一構成例を示すブロ
ック図である。
【符号の説明】
1 中央演算処理装置 2 I/F部 3A IFステージ 3B Dステージ 3C Aステージ 3D OFステージ 3E Eステージ 15A 〜15D 論理ゲート 17A 〜17D 論理ゲート 19A 〜19D 論理ゲート 21A 〜21D 論理ゲート 23A 〜23D 論理ゲート 7A〜7D 外部アクセス要求信号 8A〜8D 外部アクセス要求受付信号 9A〜9D 出力有効信号 10A 〜10D 入力可能信号 11A 〜11D 例外事象発生信号 12 パイプラインフラッシュ信号 13 レジスタ参照信号 14 レジスタコンフリクト信号
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年2月15日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項2
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項3
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0001
【補正方法】変更
【補正内容】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は中央演算処理装置に関
し、特にクロックに同期して動作するたとえば命令フェ
ッチステージ, デコードステージ, オペランドアドレス
計算ステージ,オペランドフェッチステージ, 命令実行
ステージ等の複数のステージからなるパイプライン処理
機構及び外部記憶装置のアクセスを仲介する外部インタ
ーフェイス部とを備えた中央演算処理装置に関する。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0004
【補正方法】変更
【補正内容】
【0004】参照符号6A乃至6Iはいずれも内部データバ
スを示している。内部データバス6Aは I/F部2とIFステ
ージ3Aとを、内部データバス6Bは I/F部2とAステージ
3Cとを、内部データバス6Cは I/F部2とOFステージ3Dと
を、内部データバス6Dは I/F部2とEステージ3Eとを、
内部データバス6EはIFステージ3AとDステージ3Bとを、
内部データバス6FはDステージ3BとAステージ3Cとを、
内部データバス6GはAステージ3CとOFステージ3Dとを、
内部データバス6HはOFステージ3DとEステージ3Eとを、
内部データバス6IはEステージ3EとAステージ3Cとを、
それぞれ接続している。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0009
【補正方法】変更
【補正内容】
【0009】参照符号11A 乃至11D は例外事象発生信号
を示している。例外事象発生信号11A はIFステージ3Aか
ら出力されてDステージ3Bに、例外事象発生信号11B は
Dステージ3Bから出力されてAステージ3Cに、例外事象
発生信号11C はAステージ3Cから出力されてOFステージ
3Dに、例外事象発生信号11D はOFステージ3Dから出力さ
れてEステージ3Eに、それぞれ入力される。これらの例
外事象発生信号11A 乃至11D はIFステージ3AからDステ
ージ3Bへ、Dステージ3BからAステージ3Cへ、Aステー
ジ3CからOFステージ3Dへ、OFステージ3DからEステージ
3Eへ、それぞれのステージにおいて例外事象が発生した
ことを示す信号である。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正内容】
【0011】参照符号13はレジスタ参照信号であり、A
ステージ3Cから出力されてEステージ3Eに入力される。
このレジスタ参照信号13は、Aステージ3Cがオペランド
アドレスの計算のためにEステージ3Eのレジスタの内容
が必要な場合に参照するための信号である。また、参照
符号14はレジスタコンフリクト信号であり、Eステージ
3Eから出力されてAステージ3Cに入力される。このレジ
スタコンフリクト信号14はパイプライン処理に際して、
Eステージ3Eのレジスタがたとえば後続の命令により
き換えられることになっていてAステージ3Cが事前に使
用できない状態であることをAステージ3Cに知らせる信
号である。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0014
【補正方法】変更
【補正内容】
【0014】また、 I/F部2は、図示しない外部記憶装
置へのアクセス実行中でなければ、クロックCLK の各周
期において外部アクセス要求信号7A乃至7Dの状態、即ち
有効であるか (アサートされているか) 、または無効で
あるか (ネゲートされているか) を調べ、アサートされ
ている信号の内で最も優先度が高い信号を選択する。な
おこの際、選択されなかった信号は次回の調停まで待機
する。また、 I/F部2は、外部アクセス要求信号7Aを選
択した場合は外部アクセス要求受付信号8Aを、外部アク
セス要求信号7Bを選択した場合は外部アクセス要求受付
信号8Bを、外部アクセス要求信号7Cを選択した場合は外
部アクセス要求受付信号8Cを、外部アクセス要求信号7D
を選択した場合は外部アクセス要求受付信号8Dを、それ
ぞれのクロックCLK の1周期の期間に亙ってアサートす
ると共に、それぞれに対応する外部アクセスの実行を仲
介する。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0030
【補正方法】変更
【補正内容】
【0030】また、Aステージ3Cは、オペランドアドレ
スの計算のために図示しない外部記憶装置へのアクセス
必要な場合には外部アクセス要求信号7Bをアサート
し、 I/F部2からの外部アクセス要求受付信号8Bがアサ
ートされれば外部アクセス要求信号7Bをネゲートすると
共に図示しない外部記憶装置から外部データバス5,I/F
部2及び内部データバス6Bを介して図示しない外部記憶
装置へのアクセスを行う。
【手続補正9】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0039
【補正方法】変更
【補正内容】
【0039】OFステージ3Dは、Aコードを取り込むとA
コードの指示があれば外部アクセス要求信号7Cをアサー
トし、 I/F部2からの外部アクセス要求受付信号8Cがア
サートされると外部アクセス要求信号7Cをネゲートする
と共に図示しない外部記憶装置から外部データバス5,I
/F部2及び内部データバス6Cを介してオペランドデータ
をフェッチしてAコードと併せてEコードを発生すると
共に入力可能信号10Cをネゲートする。
【手続補正10】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0048
【補正方法】変更
【補正内容】
【0048】また、Eステージ3Eは、入力可能信号10D
のアサート時にOFステージ3Dからの例外事象発生信号11
D がアサートされていれば例外処理の命令を実行するた
めに前処理終了後にパイプラインフラッシュ信号12をク
ロックCLK の1周期の間に亙ってアサートする。
【手続補正11】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0056
【補正方法】変更
【補正内容】
【0056】本発明に係る中央演算処理装置の第2の発
明は、クロックに同期して動作するn(nは2以上の自
然数)段のステージにて構成され、第m+1(mはn未
満の自然数)段目のステージは自ステージが信号入力可
能であることを示す入力可能信号を第m段目のステージ
へ出力し、第m段目のステージは自ステージからの信号
出力が有効であることを示す出力有効信号を第m+1段
目のステージへ出力するパイプライン処理機構を有し、
第m+1段目のステージに、第m+1段目のステージが
出力する入力可能信号が有効であり且つ第m段目のステ
ージが出力する出力有効信号が無効である場合は第m+
1段目のステージへのクロックの供給を停止し、第m+
1段目のステージが出力する入力可能信号が無効である
かまたは第m段目のステージが出力する出力有効信号が
有効である場合は第m+1段目のステージにクロックを
供給するクロックゲート手段が備えられていることを特
徴とする。
【手続補正12】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0057
【補正方法】変更
【補正内容】
【0057】本発明に係る中央演算処理装置の第3の発
明は、クロックに同期して外部記憶装置へのアクセスを
仲介する外部インターフェイス部と、クロックに同期し
て動作し、外部インターフェイス部に対して外部記憶装
置へのアクセスを要求する場合に外部アクセス要求信号
を外部インターフェイス部へ出力し、外部インターフェ
イス部がアクセス要求を受け付けたことを示す外部アク
セス要求受付信号を入力する少なくとも一つのステージ
を含む複数段のステージにて構成されるパイプライン処
理機構を有し、外部アクセス要求信号を出力するステー
ジに、外部アクセス要求信号が有効であり且つ外部アク
セス要求受付信号が無効である場合は自ステージへのク
ロックの供給を停止し、外部アクセス要求信号が無効で
あるかまたは外部アクセス要求受付信号が有効である場
合は自ステージにクロックを供給するクロックゲート手
段が備えられていることを特徴とする。
【手続補正13】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0061
【補正方法】変更
【補正内容】
【0061】本発明に係る中央演算処理装置の第2の発
明では、第m+1段目のステージが出力する入力可能信
号が有効であり且つ第m段目のステージが出力する出力
有効信号が無効である場合は第m+1段目のステージへ
のクロックの供給が停止され、第m+1段目のステージ
が出力する入力可能信号が無効であるかまたは第m段目
のステージが出力する出力有効信号が有効である場合に
のみ第m+1段目のステージにクロックが供給される。
【手続補正14】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0173
【補正方法】変更
【補正内容】
【0173】第2の発明によれば、第m+1段目のステ
ージが出力する入力可能信号が有効であり且つ第m段目
のステージが出力する出力有効信号が無効である場合は
第m+1段目のステージへのクロックの供給が停止さ
れ、第m+1段目のステージが出力する入力可能信号が
無効であるかまたは第m段目のステージが出力する出力
有効信号が有効である場合にのみ第m+1段目のステー
ジにクロックが供給されるので、第m段目のステージか
らの出力信号が有効になるまでの間は、第m+1段目の
ステージの動作が停止して無駄な電力消費が回避され
る。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 クロックに同期して動作するn(nは2
    以上の自然数)段のステージにて構成され、第m(mは
    n未満の自然数)段目のステージは自ステージからの信
    号出力が有効であることを示す出力有効信号を第m+1
    段目のステージへ出力し、第m+1段目のステージは自
    ステージが信号入力可能であることを示す入力可能信号
    を第m段目のステージへ出力するパイプライン処理機構
    を有する中央演算処理装置において、 第m段目のステージに、第m段目のステージが出力する
    出力有効信号が有効であり且つ第m+1段目のステージ
    が出力する入力可能信号が無効である場合は第m段目の
    ステージへの前記クロックの供給を停止し、第m段目の
    ステージが出力する出力有効信号が無効であるかまたは
    第m+1段目のステージが出力する入力可能信号が有効
    である場合は第m段目のステージに前記クロックを供給
    するクロックゲート手段が備えられていることを特徴と
    する中央演算処理装置。
  2. 【請求項2】 クロックに同期して動作するn(nは2
    以上の自然数)段のステージにて構成され、第m+1
    (mはn未満の自然数)段目のステージは自ステージが
    信号入力可能であることを示す入力可能信号を第m段目
    のステージへ出力し、第m段目のステージは自ステージ
    からの信号出力が有効であることを示す出力有効信号を
    第m+1段目のステージへ出力するパイプライン処理機
    構を有する中央演算処理装置において、 第m+1段目のステージに、第m段目のステージが出力
    する入力可能信号が有効であり且つ第m+1段目のステ
    ージが出力する出力有効信号が無効である場合は第m+
    1段目のステージへの前記クロックの供給を停止し、第
    m段目のステージが出力する入力可能信号が無効である
    かまたは第m+1段目のステージが出力する出力有効信
    号が有効である場合は第m+1段目のステージに前記ク
    ロックを供給するクロックゲート手段が備えられている
    ことを特徴とする中央演算処理装置。
  3. 【請求項3】 クロックに同期して外部記憶装置へのア
    クセスを実行する外部インターフェイス部と、クロック
    に同期して動作し、前記外部インターフェイス部に対し
    て外部記憶装置へのアクセスを要求する場合に外部アク
    セス要求信号を前記外部インターフェイス部へ出力し、
    前記外部インターフェイス部がアクセス要求を受け付け
    たことを示す外部アクセス要求受付信号を入力する少な
    くとも一つのステージを含む複数段のステージにて構成
    されるパイプライン処理機構を有する中央演算処理装置
    において、 前記外部アクセス要求信号を出力するステージに、前記
    外部アクセス要求信号が有効であり且つ前記外部アクセ
    ス要求受付信号が無効である場合は自ステージへのクロ
    ックの供給を停止し、前記外部アクセス要求信号が無効
    であるかまたは前記外部アクセス要求受付信号が有効で
    ある場合は自ステージに前記クロックを供給するクロッ
    クゲート手段が備えられていることを特徴とする中央演
    算処理装置。
  4. 【請求項4】 クロックに同期して動作し、例外事象を
    検出したことを示す例外事象発生信号を出力するステー
    ジを含む複数段のステージにて構成され、前記例外事象
    発生信号に対応した処理を開始することを示すパイプラ
    インフラッシュ信号を前記複数段のステージへ出力する
    パイプライン処理機構を有する中央演算処理装置におい
    て、 前記例外事象発生信号を出力するステージに、自ステー
    ジが出力する前記例外事象発生信号が有効であり且つ前
    記パイプラインフラッシュ信号が無効である場合は自ス
    テージへの前記クロックの供給を停止し、自ステージが
    出力する前記例外事象発生信号が無効であるかまたは前
    記パイプラインフラッシュ信号が有効である場合は自ス
    テージに前記クロックを供給するクロックゲート手段が
    備えられていることを特徴とする中央演算処理装置。
  5. 【請求項5】 クロックに同期して動作し、内部に備え
    られたレジスタの内容が後続の命令の実行により書き換
    えられることを示すレジスタコンフリクト信号を出力す
    る命令実行ステージと、前記レジスタの内容を参照する
    場合にレジスタ参照信号を出力する第2のステージとを
    含む複数段のステージにて構成されるパイプライン処理
    機構を有する中央演算処理装置において、 前記第2のステージに、前記レジスタコンフリクト信号
    が有効であり且つ前記レジスタ参照信号が有効である場
    合は自ステージへの供給を停止し、前記レジスタコンフ
    リクト信号が無効であるかまたは前記レジスタ参照信号
    が無効である場合は自ステージにクロックを供給するク
    ロックゲート手段が備えられていることを特徴とする中
    央演算処理装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5771376A (en) * 1995-10-06 1998-06-23 Nippondenso Co., Ltd Pipeline arithmetic and logic system with clock control function for selectively supplying clock to a given unit
WO2001033351A1 (fr) * 1999-10-29 2001-05-10 Fujitsu Limited Architecture de processeur
JP2012128738A (ja) * 2010-12-16 2012-07-05 Canon Inc データ処理装置、データ処理方法及びプログラム

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