JPH07120266B2

JPH07120266B2 - 例外処理装置

Info

Publication number: JPH07120266B2
Application number: JP62244933A
Authority: JP
Inventors: 伸吾小嶋
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1987-09-29
Filing date: 1987-09-29
Publication date: 1995-12-20
Anticipated expiration: 2010-12-20
Also published as: JPS6488628A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は例外処理装置に関し、特に、マイクロプロセッ
サにおける演算の前処理に使用する例外処理装置に関す
る。

［従来の技術］マイクロプロセッサは近時著しい発展を遂げたが、その
処理の内容が複雑になるにつれて、各種例外事項の検出
及び処理が必要になってきた。

特に、数値演算プロセッサにおいては、オーバーフロー
及びアンダーフロー等の計算途中での異常事態並びに負
数の平方根演算及びゼロによる除算のような数学的な約
束事に起因する不可能な演算等が発生した場合、その例
外の発生を使用者に通達すると共に必要に応じてデフォ
ルト値を返す等の例外処理をする必要がある場合が頻繁
に発生する。

このような例外事項については、全体の平均実行時間を
短縮するため、計算処理の前にこの例外事項を検出して
処理する。従来の数値演算プロセッサにおいては例外事
項は全てマイクロプログラムにより検出され、処理され
ている。

以下、数値演算プロセッサにおいて、データＡをデータ
Ｂで除算する場合について説明する。データＡ及びデー
タＢには夫々タグと呼ばれるデータの属性を示す情報が
付加されている。下記第１表はデータの属性とタグとの
対応を示すが、この第１表に示すように、タグによりそ
のデータがどのような値を示しているかをデータ自身を
調べずとも判断することができるようになっている。な
お、タグは８ビットデータとし、タグのLSB（最下位ビ
ット）は符号を示すものとする（0:正,1:負）。

除算をマイクロプログラムにより記述する場合、データ
Ａ及びＢの値によってはこのタグを判断するだけで、実
際に計算処理しなくても、発生する例外と判定結果とし
て返すべきデフォルト値を決定することができる場合が
ある。第２表はこのデータＡをデータＢで除算する場合
に発生する例外とその結果を示す。なお、第２表におい
て、各事項の上段は例外の種類、下段は除算結果とし、
“一”は不正演算又はゼロ除算が発生しないことを示
す。また、例外の発生と結果の決定はIEEE（Institute
of Electrical and Electronics Engineers）の浮動小
数点演算規格における例外マスク時の規定に準ずる。

そこで、通常、全体の平均実行時間を短縮するため、計
算処理の前にタグにより各例外処理ルーチンへ分岐さ
せ、各処理ルーチンにて例外発生の処理及びデフォルト
値の出力を行う。

第５図はデータＡとデータＢとの除算におけるマイクロ
プログラムを示すフローチャート図である。先ず判断31
によって被除数Ａのタグを調べ、無限大を示している場
合には判断32へ分岐する。この分岐以降の処理は、第２
表において上部２行に示されている例外処理である。判
断32への分岐後、除数Ｂが無限大であると判断された場
合には処理33及び処理34により不正演算例外を発生して
不定記号を出力し、処理を終了する。これは、第２表に
おける項目１−1,1−2,2−1,2−２に該当する処理であ
る。

一方、判断32によって除数Ｂが無限大でないと判断され
た場合には、更に、判断35によって除数Ｂがゼロである
か否かを調べる。ゼロの場合にはラベルに分岐し、処
理44によって被除数Ａの符号を結果の符号とし、ラベル
によって処理37に戻り、結果の絶対値部分を無限大記
号にして処理を終了する。これは第２表における項目１
−3,2−３に該当する処理である。一方、判断35の結果
がゼロでない場合は、処理36によって被除数Ａの符号と
除数Ｂの符号の排他的論理和をとり、結果の符号とす
る。つまり、被除数Ａと除数Ｂとが同符号である場合に
は結果の符号を正とし、異符号である場合には負とす
る。いずれの場合にも処理37によって結果の絶対値部分
を無限大記号とし、処理を終了する。第２表における項
目１−4,1−5,2−4,2−５に該当する処理である。

また、判断31による結果が被除数Ａは無限大ではないと
示していた場合には、続いて判断38により除数Ｂは無限
大であるか否かが判断される。無限大であった場合には
処理39に分岐し、結果としてゼロを返し、処理を終了す
る。これは第２表における項目３−1,3−2,4−1,4−2,5
−1,5−２に該当する処理である。

一方、判断38の結果が無限大ではない場合には、被除数
Ａ及び除数Ｂはいずれも無限大以外の値であるというこ
とになるので、第２表において項目３−３乃至３−5,4
−３乃至４−5,5−３乃至５−５に示される処理をする
ことになる。

次に、判断40と判断41とにより被除数Ａ及び除数Ｂが共
にゼロであることが検出された場合は、ラベルへ分岐
し処理33及び34によって不正演算例外を発生して不定結
果を出力し、処理を終了する。これは第２表の項目３−
３に該当する処理である。一方、判断41により除数Ｂの
みがゼロでないと判断された場合はラベルへ分岐し、
処理39によりゼロを結果として出力し、処理を終了す
る。これは第２表の項目３−4,3−５に該当する処理で
ある。

また、判断40の結果がゼロではない場合、判断42により
除数Ｂはゼロか否かが判断され、ゼロである場合には有
限値をゼロで割ることになるので、処理43によりゼロ除
算例外を発生し、処理44によって結果の符号を被除数Ａ
の符号と同一にする。その後、ラベルへ分岐し、処理
37により結果の絶対値部分を無限大記号とし、処理を終
了する。これは第２表の項目４−3,5−３に該当する処
理である。

一方、判断42により除数Ｂもゼロでないと判断される
と、被除数Ａ、除数Ｂともに正又は負の有限数というこ
とになるので、前処理における例外検出及び結果の決定
は不可能となる。よって、処理を本処理に移し、前処理
ルーチンを終了する。このようにして、例外事項が検
出、処理される。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、上述した数値演算プロセッサの除算にお
いては、数値演算プロセッサのプログラムによる前処理
によって例外事項が検出され、処理されており、本来の
演算処理以外にも複雑な処理ルーチンを用意する必要が
ある。

また、加減算、乗算、除算及び各種超越関数等、演算の
種類に応じて前処理による例外の発生及び結果の決定の
パターンが異なるので、全ての演算命令に対して専用の
複雑な前処理ルーチンを記述しておく必要がある。

このため、マイクロプログラムのための記憶領域を本来
の演算以外にも多量に使用してしまい、また、実行時間
も演算処理のみを行う場合に比して長くなるという問題
点がある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
例外事項を処理する前処理のマイクロプログラムを簡素
化すると共に、処理時間を短縮することができる例外処
理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］本発明に係る例外処理装置は、被演算データの属性を示
すタグと命令の種類を示す命令レジスタとが入力され演
算処理が不要な場合に演算処理不要フラグ及び所定の演
算出力を選択する選択信号を出力する例外デコーダと、
複数種類の演算出力がストアされており前記選択記号に
より指示された演算出力を出力する手段と、を有するこ
とを特徴とする。

［作用］本発明においては、数値演算プロセッサの演算の前処理
の際に、演算の種類によってそのデコードパターンを決
定する例外デコーダに、演算データの属性を示すタグを
入力する。例外デコーダにこのタグ及び命令の種類を示
す命令レジスタが入力されると、例外デコーダは演算処
理が不要の場合には演算処理不要フラグを出力し、同時
に入力されたタグ及び命令レジスタに応じた選択信号を
出力手段に出力する。

出力手段には演算出力となる各種定数及び被演算データ
がストアされている。出力手段は演算処理不要フラグに
より演算処理不要が示された場合には、選択信号の指示
によりストアされている演算出力のうち１つを選択して
出力する。

［実施例］以下、添付の図面を参照して本発明の実施例について説
明する。第１図は本発明の第１の実施例に係る例外処理
装置を示すブロック図である。

本実施例は例外処理装置を数値演算プロセッサの除算に
ついて適用したものである。被除数をＡ、除数をＢと
し、データＡ及びデータＢには夫々数値の符号、ゼロか
否か及び無限大は否かの属性を示すタグ（タグＡ及びタ
グＢ）が付与されている。例外デコーダ（以下、EXDと
もいう）11にはタグA12、タグB13及び命令レジスタ14が
入力される。命令レジスタ14は命令の種類を示すもので
あり、例外デコーダ11はこの命令の種類によりそのデコ
ードパターンを決定される。EXD11からはEXDフラグ（EX
DF）15、IEフラグ（IEF）16、ZEフラグ（ZEF）17、Ｓレ
ジスタ（SF）18及び選択信号19が出力される。EXDF15は
例外デコーダによる分岐を行うことを示すフラグであ
る。IEF16はデコード結果により不正演算例外が発生し
たことを示すフラグであり、ZEF17は同様にゼロ除算例
外が発生したことを示すフラグである。SF18は結果の符
号を示す１ビットのレジスタであり、選択信号19は結果
として返すイミディエート値等がストアされているレジ
スタ20乃至25のうち一つを選択するための７ビットの指
示信号である。EXDF15、IEF16、ZEF17、SF18及び選択信
号19はEXD11に入力されるタグA12、タグB13及び命令レ
ジスタ14により一意に決定される。

オペランドレジスタA20及びオペランドレジスタB21には
夫々演算数Ａ及びＢが保持されている。イミディエート
レジスタ22,23,24,25は夫々不定を示すコード、無限大
を示すコード、数値“1"、数値“0"が保持されている。

これらのレジスタは全てマルチプレクサ26に入力されて
おり、マルチプレクサ26は選択信号19によって、レジス
タ20乃至25のうち１つを選択して出力する。

下記第３表は選択信号19の内容とイミディエート値又は
レジスタとの対応を示し、下記第４表は除算の場合の例
外デコーダのデコード内容を示したものである。なお、
第４表のデコード表の内容は第２表の内容と同様であ
る。また、第４表において、EXDPは選択信号を示す。

次に、このように構成された例外処理装置の動作につい
て説明する。第２図は本発明の実施例に係る例外デコー
ダを使用した前処理ルーチンを示すフローチャート図で
ある。第２図に示すように、前処理ルーチンの開始後、
処理27によりEXD11は起動される。EXD11にタグA12、タ
グB13及び命令レジスタ14が入力されると、EXD11により
EXDF15、IEF16、ZEF17、SF18及び選択信号19が決定され
る。そして、判断28においては、EXDF15を判断して、例
外処理に分岐するか否か、つまり本処理を必要としない
か必要とするかが決定される。例外処理に分岐する場合
には処理29へ移る。この処理29においては、マルチプレ
クサ26は、レジスタ20乃至25にストアされている演算結
果の一つを選択信号19に基いて選択し、この選択結果を
演算結果用のレジスタ50に出力する。判断28において本
処理が必要であると判断された場合には、データA,Bが
本処理のプログラムに与えられる。

本実施例においては、例外の発生を伴う場合に、例外処
理が例外デコーダEXD11により直接なされるので、マイ
クロプログラムはその出力される結果の転送のみを行え
ばよい。従って、前処理に要するプログラムを著しく簡
素化することができる。

次に、具体的なデータを使用して第１の実施例を説明す
る。いま、被除数として正の数ａがレジスタＡに、除数
としてゼロがレジスタＢに入っているものとする。この
場合、タグＡ及びＢは第１表より“01000100",“010010
10"である。処理27によりEXD11を起動すると、EXD11は
前記第４表に示すように EXDF15＝１（分岐し、本処理しない） IEF16＝０（不正演算例外なし） ZEF17＝１（ゼロ除算例外発生） SF18＝０（正）選択信号EXDP19＝1100010（無限大）という情報を出力
する。この出力によりゼロ除算例外発生となり、マルチ
プレクサ26は選択信号19により正の無限大を出力し、こ
れが結果として転送される。この演算は（正の有限数）
÷（ゼロ）＝（正の無限大）であるので、本実施例装置
を使用した前処理は正しい結果を得ていることが解る。

第３図は本発明の第２の実施例に係る例外処理装置を示
すブロック図である。第３図において第１図と同一物に
は同一符号を付して説明を省略する。第２の実施例は単
項演算における例外処理装置による例外事項の処理を示
したものである。具体例として第４図に示す指数関数ｙ
＝e^xについて説明する。この関数は第４図に示すグラフ
図からわかるように、入力値ｘが負の無限大、ゼロ及び
正の無限大の場合には夫々ゼロ、“1"及び正の無限大に
なり、下記第５表に示すように、演算処理せずに結果を
得ることができる。第３図に示すEXD30には下記第６表
に示すデコードパターンが設定してある。本実施例にお
いても、第１の実施例と同様に第２図に示す前処理ルー
チンを使用する。

いま、入力データｘがゼロであるとすると、タグA12は
“01001010"である。処理27によってEXD30を起動する。
EXD30は第６表からわかるように EXDF15＝１（分岐し、本処理しない） IEF16＝０（不正演算例外なし） ZEF17＝０（ゼロ除算例外なし） SF18＝０（正）選択信号EXDP19＝1101000（“1"）という情報を出力す
る。この出力により、不正演算例外及びゼロ除算例外発
生はなしとなり、正の値“1"が結果として転送される。
この演算はｙ＝e⁰であるので、転送された結果が正しい
ことが解る。

［発明の効果］以上、説明したように、本発明によれば、数値演算プロ
セッサの前処理における例外事項の検出及び処理（演算
結果の決定）を例外デコーダによりハードウエア的に行
うので、前処理に必要なマイクロプログラムを簡素にす
ることができ、演算の種類に拘らず前処理を共通化する
ことができる。また、前処理ルーチンに必要なマイクロ
プログラム用の記憶領域の割り当てが減少し、例外の処
理は複雑な処理ルーチンを介することなく、ハードウエ
アによりなされるので、処理時間を短縮することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係る例外処理装置を示
すブロック図、第２図はこの実施例による例外処理を示
すフローチャート図、第３図は本発明の第２の実施例に
係る例外処理装置を示すブロック図、第４図は指数関数
ｙ＝e^xを示すグラフ図、第５図は従来のマイクロプログ
ラムによる例外処理を示すフローチャート図である。 11,30;例外デコーダ、12;タグＡ、13;タグＢ、14;命令
レジスタ、15;EXDフラグ、16;IEフラグ、17;ZEフラグ、
18;Sレジスタ、19;選択信号、20;オペランドレジスタ
Ａ、21;オペランドレジスタＢ、22〜25;イミディエート
レジスタ、27,29;処理、28;判断

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被演算データの属性を示すタグと命令の種
類を示す命令レジスタとが入力され演算処理が不要の場
合に演算処理不要フラグ及び所定の演算出力を選択する
選択信号を出力する例外デコーダと、複数種類の演算出
力がストアされており前記選択信号により指示された演
算出力を出力する手段と、を有することを特徴とする例
外処理装置。