JPH07182170A - マイクロプロセッサ - Google Patents

マイクロプロセッサ

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JPH07182170A
JPH07182170A JP5327348A JP32734893A JPH07182170A JP H07182170 A JPH07182170 A JP H07182170A JP 5327348 A JP5327348 A JP 5327348A JP 32734893 A JP32734893 A JP 32734893A JP H07182170 A JPH07182170 A JP H07182170A
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JP
Japan
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signal
microprocessor
address value
supplied
interrupt signal
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Application number
JP5327348A
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English (en)
Inventor
Takao Katayama
貴雄 片山
Shinichi Yamaura
慎一 山浦
Keiichi Yoshioka
圭一 吉岡
Kazuhiko Hara
和彦 原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH07182170A publication Critical patent/JPH07182170A/ja
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    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F9/00Arrangements for program control, e.g. control units
    • G06F9/06Arrangements for program control, e.g. control units using stored programs, i.e. using an internal store of processing equipment to receive or retain programs
    • G06F9/30Arrangements for executing machine instructions, e.g. instruction decode
    • G06F9/32Address formation of the next instruction, e.g. by incrementing the instruction counter
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
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    • G06F9/30Arrangements for executing machine instructions, e.g. instruction decode
    • G06F9/38Concurrent instruction execution, e.g. pipeline or look ahead
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  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Advance Control (AREA)
  • Executing Machine-Instructions (AREA)
  • Microcomputers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 プリフェッチ機能を有するマイクロプロセッ
サにおいて、実行されていないアドレスに対して割り込
みが発生せず、又、目的のサイクルにて割り込みが発生
するマイクロプロセッサを提供する。 【構成】 命令が書き込まれたキュー10のアドレス値
をマイクロプロセッサへ供給される外部割込信号にてラ
ッチする第1ラッチ手段26と、上記キューから読み出
された命令のアドレス値と上記第1ラッチ手段にラッチ
されたアドレス値とを比較しこれらか一致する場合にの
み内部割込信号を送出する内部信号送出手段27とを備
えた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロプロセッサに
関し、特に命令のプリフェッチを行うマイクロプロセッ
サにおいてプリフェッチした命令に影響されないマイク
ロプロセッサに関する。
【0002】
【従来の技術】マイクロプロセッサにおいて、あるアド
レスを実行したときに割り込み処理を発生させたい場
合、そのアドレスをマイクロプロセッサの外部で検出し
割り込み指示をマイクロプロセッサへ供給するような制
御を行うが、命令の先読み機能、即ちプリフェッチ機能
を有するマイクロプロセッサにおいては、割り込み処理
を発生するアドレスが必ずしも実行されるとは限らない
ので、実際に実行されていないアドレスで割り込みが発
生する。例えば下記の表1では、1006番地の命令は
その直前のアドレスにおけるbeq(branch e
qual)条件分岐命令により、1004番地から12
00番地へ分岐するので、上記1006番地は実行され
ない場合がある。
【0003】
【表1】
【0004】しかし、プリフェッチを行うマイクロプロ
セッサでは実際には実行されない上記1006番地の命
令を先に読み込むため外部のアドレス検出から割り込み
指示が供給され、実行していないアドレスに対して割り
込み処理が発生してしまうという問題点がある。又、図
8に示すように外部の割り込み発生装置がアドレス等の
検出により割り込み信号を検出したサイクルで割り込み
が発生せずに検出回路のディレイ等により1サイクル遅
れて割り込みが発生する場合がある。本発明はこのよう
な問題点を解決するためになされたもので、実行されて
いないアドレスに対して割り込みが発生せず、又、目的
のサイクルにて割り込みが発生するマイクロプロセッサ
を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段とその作用】本発明は、命
令のプリフェッチ機能を有するマイクロプロセッサであ
って、外部インタフェースを介して供給された命令が書
き込まれる第1記憶手段のアドレス値であるライトアド
レス値を外部からマイクロプロセッサへ供給される割込
信号にてラッチする第1ラッチ手段と、上記第1記憶手
段から読み出される命令を記憶しているアドレス値であ
るリードアドレス値が供給され、該リードアドレス値と
上記第1ラッチ手段から供給される上記ライトアドレス
値とを比較し上記リードアドレス値と上記ライトアドレ
ス値とが一致する場合にのみ内部割込信号を送出する内
部割込信号送出手段とを備えたことを特徴とする。
【0006】このように構成することで、内部割込信号
送出手段は、ライトアドレス値とリードアドレス値とが
一致した場合、即ち記憶手段に命令が記憶されていない
場合、即ち実際にマイクロプロセッサにて実行されるべ
き命令のアドレスが供給された場合にのみその命令が実
行される。このように内部割込信号送出手段は、割り込
みを実行したい命令以後の命令にて割り込みが実行され
ないように作用する。尚、第1ラッチ手段は、実施例に
示す、NAND回路51、第1フリップフロップ回路5
2、第2フリップフロップ回路53、NAND回路5
6、ラッチ回路26を指し、内部割込信号送出手段は第
2コンパレータ27、NAND回路58、ラッチ回路5
7、インバータ60を指す。
【0007】又、本発明は、マイクロプロセッサにて実
行中のサイクルが外部装置のデータ領域もしくはプログ
ラム領域のいずれにアクセスしているかを示すアクセス
領域表示信号が供給され所定の出力信号を上記内部割込
信号送出手段へ送出するアクセス領域表示信号送出手段
を備え、上記内部割込信号送出手段は上記リードアドレ
ス値と上記ライトアドレス値との一致、不一致にかかわ
らず上記出力信号の供給に基づき上記内部割込信号を送
出するように構成してもよい。
【0008】又、上記外部インタフェースは入力データ
を該外部インタフェースに供給されるクロック信号に基
づきラッチしラッチした入力データを上記第1記憶手段
へ送出する第2ラッチ手段を備え、外部からアクセス領
域表示信号が供給され上記クロック信号に基づき上記ア
クセス領域表示信号を上記アクセス領域表示信号送出手
段へ送出する第3ラッチ手段を備え、該第3ラッチ手段
の出力信号のみが上記アクセス領域表示信号送出手段へ
送出するようにしてもよい。
【0009】このように構成することで、アクセス領域
表示信号送出手段は、上記リードアドレス値と上記ライ
トアドレス値との一致、不一致にかかわらず、アクセス
領域表示信号に基づき内部割込信号を発生するように作
用する。
【0010】又、第2ラッチ手段及び第3ラッチ手段
は、ともに同じクロック信号にて動作するので目的のサ
イクルにて内部割込信号が発生するように作用する。
【0011】
【実施例】本発明のマイクロプロセッサの一実施例を図
を参照し以下に説明する。本実施例におけるマイクロプ
ロセッサはプリフェッチ機能を有するものであり、図1
に示すようにキュー10、出力側がキュー10に接続さ
れキュー10の動作制御を行うキューコントロール2
0、キュー10の出力側に接続されるインストラクショ
ンレジスタ30及び外部信号の入力部である外部インタ
フェース40から構成される。尚、命令は、外部インタ
フェース40を介してキュー10へ順に供給され、キュ
ーコントロール20にて制御されながら例えば図2に示
すように命令が書き込まれる順にアドレス0からアドレ
ス7まで順番に命令が書き込まれる。尚、キュー10に
書き込まれる命令のキューアドレスはライトポインタ
に、キュー10から読み出される命令のキューアドレス
はリードポインタによって示されている。又、キューコ
ントロール20には、後述する図3及び図4に示す構成
を有する回路が設けられており、キューコントロール2
0には外部割込信号NMI、リセット信号QFLUS
H、クロック信号CK、マシンサイクルMS1、UEN
MI信号及びアクセス領域表示信号PDBが供給され
る。そしてキューコントロール20は最終的に内部割込
信号ENMIを送出する。尚、上記外部割込信号NMI
は、上述したように、アドレスを検出し割り込み要求命
令のアドレスを検出したときにマイクロプロセッサへ供
給される割込要求信号をいう。又、内部割込信号とは、
マイクロプロセッサのシーケンスコントロールに対して
NMIの処理を要求する信号をいう。
【0012】上述したようにキューコントロール20
は、図3及び図4に示す回路を有する。図3に示すよう
に、キューコントロール20は、キュー10に供給され
た命令が書き込まれるアドレスであるライトアドレスを
示すライトポインタを格納するライトカウンタ21と、
キュー10から読み出された命令のアドレスであるリー
ドアドレスを示すリードポインタを格納するリードカウ
ンタ22と、ライトカウンタ21の出力側に接続されラ
イトポインタをデコードしたものであるライトコントロ
ール信号として送出するデコーダ23と、リードカウン
タ22の出力側に接続されリードポインタをデコードし
たものでありリードコントロール信号として送出するデ
コーダ24と、ライトカウンタ21及びリードカウンタ
22の出力側に接続されライトポインタ値とリードポイ
ンタ値との比較を行いこれらが同値であればNULL信
号を送出する第1コンパレータ25と、ライトカウンタ
21の出力側に接続され詳細後述の割込信号QCPLT
Nにてライトポインタ値(ライトアドレスと記す場合も
ある)をラッチするラッチ回路26と、ラッチ回路26
の出力側及びリードカウンタ22の出力側に接続されラ
ッチされたライトポインタ値とリードポインタ値(リー
ドアドレスと記す場合もある)との比較を行いこれらが
同値であれば割込信号QPFENを送出する第2コンパ
レータ27とを設けている。
【0013】さらに、キューコントロール20は図4に
示す割り込みコントロール回路50を備えている。割り
込みコントロール回路50は、主に第1なしい第4のフ
リップフロップ回路52ないし55及び種々の論理ゲー
トを備え、外部から供給される外部割込信号NMI、リ
セット信号QFLUSH、クロック信号CK、マシンサ
イクル信号MS1、UENMI信号及びアクセス領域表
示信号PDBによって、上述したラッチ回路26にてラ
イトカウンタ21のカウント値をラッチさせるための割
込信号QCPLTNを発生し、最終的に、内部への割込
信号である内部割込信号ENMIを送出する。
【0014】第1フリップフロップ回路52のデータ出
力端子は第2フリップフロップ回路53のデータ入力端
子に接続され、第1フリップフロップ回路52にはNA
ND回路51を介して外部割込信号NMIが供給され第
1フリップフロップ回路52はクロック信号に基づき所
定の出力信号を第2フリップフロップ回路53へ送出す
る。又、第1フリップフロップ回路52はリセット信号
QFLUSHにてリセットされる。第2フリップフロッ
プ回路53のデータ出力端子はNAND回路56へ接続
され、NAND回路56は割込信号QCPLTNを送出
する。このように割込信号QCPLTNは、主に、外部
割込信号NMI、クロック信号CK、リセット信号QF
LUSHによって制御される。
【0015】第3フリップフロップ回路54のデータ入
力端子には外部割込信号NMIが供給され第3フリップ
フロップ回路54はクロック信号に基づき所定の出力信
号をNAND回路59を介してラッチ回路57へ送出す
る。又、第4フリップフロップ回路55のデータ入力端
子にはアクセス領域表示信号PDBが供給され第4フリ
ップフロップ回路55はマシンサイクルMS1をクロッ
クとして所定の出力信号をNAND回路59を介してラ
ッチ回路57へ送出する。尚、上記アクセス領域表示信
号PDBは、マイクロプロセッサの外部インタフェース
より発生する。ラッチ回路57には、割込信号QPFE
Nが供給されるNAND回路58が接続され、又、UE
NMI信号が供給され、ラッチ回路57はインバータ6
0を介して内部割込信号ENMIを送出する。
【0016】尚、図5に示すように、外部インタフェー
ス40は、入力データをバスサイクルのクロック信号に
てラッチするフリップフロップ回路70にて構成しても
よい。さらに、上述した構成ではアクセス領域表示信号
PDBは第4フリップフロップ回路55の入力端子へ直
接供給したが、図5に示すように上記バスサイクルのク
ロック信号が供給されるフリップフロップ回路70を設
け、該フリップフロップ回路70の入力端子へアクセス
領域表示信号を供給するようにしてもよい。このような
フリップフロップ回路70の出力端子は上記第4フリッ
プフロップ回路55の入力端子に接続される。
【0017】このように構成される本実施例におけるマ
イクロプロセッサの動作を以下に説明する。図6の
(b)に示すように外部回路から当該マイクロプロセッ
サへ供給されている外部割込信号NMIについて、クロ
ック信号CKの立上りにてロー(L)が検出された場
合、NAND回路51、第1フリップフロップ回路5
2、第2フリップフロップ回路53及びNAND回路5
6によって、図6の(c)に示すように割込信号QCP
LTNは、クロック信号CKの次の立上りまでの間、L
レベルとなる。このような割込信号QCPLTNは、図
3に示すラッチ回路26へ送出され、ラッチ回路26は
割込信号QCPLTNのLレベル出力によってライトカ
ウンタ21のカウント値をラッチする。このようにラッ
チ回路26は、外部割込信号NMIがLレベルに変化し
た時点のライトポインタをラッチする。そして第2コン
パレータ27は、ラッチ26にてラッチされたライトポ
インタ値とリードカウンタ22のリードポインタ値とを
比較し、その結果上記ライトポインタ値と上記リードポ
インタ値とが一致した場合、即ち、割込要求がある命令
のアドレス値とキュー10からインストラクションレジ
スタ30へ供給される命令のアドレス値とが一致してい
る場合には、図6の(d)に示すようにハイ(H)レベ
ルの割込信号QPFENを送出する。この割込信号QP
FENは、割り込みコントロール回路50のNAND回
路58に供給される。
【0018】又、第1フリップフロップ回路52へ供給
されるリセット信号QFLUSHは、分岐命令が実行さ
れるとLレベルとなり、該第1フリップフロップ回路5
2の反転出力端子(Qバー)から送出する反転信号のフ
ィードバックにより外部割込信号NMIを維持している
第1フリップフロップ回路52をリセットし、外部割込
信号NMIをキャンセルする。又、リセット信号QFL
USHは、ライトカウンタ21とリードカウンタ22と
をリセットし、キュー10にプリフェッチされている命
令を初期化して全くプリフェッチしていない状態にする
(NULLにすると記す場合もある)。
【0019】このように、本実施例のマイクロプロセッ
サは、外部から割り込み要求があった場合、割り込みコ
ントロール回路50から送出する割込信号QCPLTN
によってラッチ回路26にてライトカウンタ21のカウ
ント値をラッチし、ラッチした値を第2コンパレータ2
7にてリードカウンタ22のリードポインタ値と比較し
一致した場合のみ割り込み処理を実行するようにした。
【0020】又、第3フリップフロップ回路54、アク
セス領域表示信号PDBが供給される第4フリップフロ
ップ回路55及びNAND回路59を設けることで、内
部への割込信号ENMIは、上述した、割込信号QCP
LTN、割込信号QPFEN、割込信号ENMIをLレ
ベルに戻すUENMI信号によって制御され、アクセス
領域表示信号PDBによって割込の条件を変化させるこ
とができる。アクセス領域表示信号PDBは、マイクロ
プロセッサが現在実行中のサイクルがメモリのデータ領
域であるのか、プログラム領域であるのかを示し、図7
の(b)に示すようにマシンサイクルMS1の立上りに
て変化する。尚、アクセス領域表示信号PDBがLレベ
ルのときマイクロプロセッサはデータ領域にアクセス
し、Hレベルのときにはプログラム領域にアクセスす
る。
【0021】よって、上述したようにNAND回路58
にHレベルの割込信号QPFENが供給され、図6の
(e)に示すようにクロック信号の立上りにてこのHレ
ベルが検出されると、内部への割込信号ENMIがLか
らHレベルへ変化し、内部への割り込みが発生する。
尚、内部割込信号ENMIは、LレベルのUENMI信
号がクロック信号の立上りにて検出されるとHレベルか
らLレベルへ戻る。
【0022】外部割込信号NMIはマイクロプロセッサ
外部の装置からアドレス等のマイクロプロセッサの状態
を検出して発生する。従ってこの場合図7の(c)に示
すアドレスを検出して外部割込信号NMIのLレベル
がマイクロプロセッサに入力される。このとき図4に示
すフリップフロップ回路55は、マシンサイクルMS1
の立上がりでアクセス領域表示信号PDBをラッチしN
AND回路59により内部割込信号ENMIの発生をフ
リップフロップ回路54の出力データに対して許可す
る。つまりアクセス領域表示信号PDBがLレベル、外
部割込信号NMIがLレベルのとき、フリップフロップ
回路54の出力Qバーは1、フリップフロップ回路55
の出力Qバーは1となりNAND回路59の出力は0と
なり、ラッチ回路57の出力は0、内部割込信号ENM
IはHレベルとなりENMI信号が発生する。逆にアク
セス領域表示信号PDBがHレベルのとき、NAND回
路59により外部割込信号NMIによる内部割込信号E
NMIの発生が禁止され、プリフェッチでの外部割込信
号NMI検出、つまりNAND回路58による内部割込
信号ENMI発生のみが有効となる。
【0023】このように、第3フリップフロップ回路5
4、第4フリップフロップ回路55及びNAND回路5
9を設けることで、図7の(e),(f)に示すよう
に、当該マイクロプロセッサがデータ領域を実行中の場
合、即ち、アクセス領域表示信号PDBがLレベルの場
合には、内部割込信号ENMIは、外部割込信号NMI
がLになるとHレベルとなり、外部割込信号NMIによ
ってのみ決定される。
【0024】このように、割り込みコントロール回路5
0に割り込み要求があった場合に割り込み処理を実行す
るための第3フリップフロップ回路54及び第4フリッ
プフロップ回路55等を設けたことで、マイクロプロセ
ッサが実行中のサイクルがメモリのデータ領域をアクセ
スしている状態のときには、キュー10には関係がない
ため割り込み処理を実行することができる。
【0025】又、図5に示すように構成することで、マ
イクロプロセッサに外部から供給された命令は、外部イ
ンタフェース40にてバスサイクルのクロック信号でラ
ッチされて、キュー10へ送出される。キュー10で
は、供給された上記データが上記バスサイクルの次のク
ロック信号の立上りにてラッチされる。又、割り込みコ
ントロール回路40へ供給されるアクセス領域表示信号
PDBは、上記データをラッチするバスサイクルのクロ
ック信号にてラッチされる。
【0026】このように外部からキュー10に供給され
る入力データを割り込みコントロール回路50へ送出さ
れるアクセス領域表示信号PDBを同じバスサイクルの
クロック信号にてラッチし、キュー10へ送出されるデ
ータを次のバスサイクルの立上りでラッチするようにし
たので、割り込み信号が1マシンサイクル遅れた場合で
も上述した割り込みコントロールを行うことができる。
【0027】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、ラ
イトアドレス値とリードアドレス値とが一致した場合、
即ち記憶手段に命令が記憶されていない場合、即ち実際
にマイクロプロセッサにて実行されるべき命令のアドレ
スが供給された場合にのみ内部割込信号を送出するよう
にしたことから、割り込みを実行したい命令以後の命令
にて割り込みが実行されることはなく、プリフェッチの
影響を全く受けずに割り込み処理を実行することができ
る。
【0028】又、アクセス領域表示信号送出手段を備え
たことで、上記リードアドレス値と上記ライトアドレス
値との一致、不一致にかかわらず、アクセス領域表示信
号に基づき内部割込信号を発生することができる。
【0029】又、第2ラッチ手段及び第3ラッチ手段を
備えともに同じクロック信号にて動作させるようにした
ので、目的のサイクルにて内部割込信号が発生させるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のマイクロプロセッサの一実施例にお
ける構成を示すブロック図である。
【図2】 図1に示すキューへのデータの記憶状態を説
明するための図である。
【図3】 図1に示すキューコントロールの構成を示す
ブロック図である。
【図4】 図1に示すキューコントロールに含まれる割
り込みコントロール回路の構成例を示すブロック図であ
る。
【図5】 図1に示すフリップフロップ回路の詳しい接
続関係を示す図である。
【図6】 図1に示すマイクロプロセッサの動作を説明
するためのタイミングチャートである。
【図7】 図1に示すマイクロプロセッサの動作を説明
するためのタイミングチャートである。
【図8】 従来のマイクロプロセッサにおける動作を示
すタイミングチャートである。
【符号の説明】
10…キュー、20…キューコントロール、21…ライ
トカウンタ、22…リードカウンタ、23,24…デコ
ーダ、25…第1コンパレータ、26…ラッチ回路、2
7…第2コンパレータ、30…インストラクションレジ
スタ、40…外部インタフェース、50…割り込みコン
トロール回路、52…第1フリップフロップ回路、53
…第2フリップフロップ回路、54…第3フリップフロ
ップ回路、55…第4フリップフロップ回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原 和彦 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 命令のプリフェッチ機能を有するマイク
    ロプロセッサであって、外部インタフェースを介して供
    給された命令が書き込まれる第1記憶手段のアドレス値
    であるライトアドレス値を外部からマイクロプロセッサ
    へ供給される割込信号にてラッチする第1ラッチ手段
    と、 上記第1記憶手段から読み出される命令を記憶している
    アドレス値であるリードアドレス値が供給され、該リー
    ドアドレス値と上記第1ラッチ手段から供給される上記
    ライトアドレス値とを比較し上記リードアドレス値と上
    記ライトアドレス値とが一致する場合にのみ内部割込信
    号を送出する内部割込信号送出手段と、を備えたことを
    特徴とするマイクロプロセッサ。
  2. 【請求項2】 マイクロプロセッサにて実行中のサイク
    ルが外部装置のデータ領域もしくはプログラム領域のい
    ずれにアクセスしているかを示すアクセス領域表示信号
    が供給され所定の出力信号を上記内部割込信号送出手段
    へ送出するアクセス領域表示信号送出手段を備え、上記
    内部割込信号送出手段は上記リードアドレス値と上記ラ
    イトアドレス値との一致、不一致にかかわらず上記出力
    信号の供給に基づき上記内部割込信号を送出する、請求
    項1記載のマイクロプロセッサ。
  3. 【請求項3】 上記外部インタフェースは入力データを
    該外部インタフェースに供給されるクロック信号に基づ
    きラッチしラッチした入力データを上記第1記憶手段へ
    送出する第2ラッチ手段を備え、 外部からアクセス領域表示信号が供給され上記クロック
    信号に基づき上記アクセス領域表示信号を上記アクセス
    領域表示信号送出手段へ送出する第3ラッチ手段を備
    え、該第3ラッチ手段の出力信号のみが上記アクセス領
    域表示信号送出手段へ送出される請求項2記載のマイク
    ロプロセッサ。
JP5327348A 1993-12-24 1993-12-24 マイクロプロセッサ Pending JPH07182170A (ja)

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