JPH07306785A - 分岐命令実行機能を持つプロセッサおよび分岐命令制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】分岐成立が判明した段階で、その飛び先の命令
が既に命令バッファに格納されているならば、その飛び
先命令の処理の開始が早められるようにする。 【構成】命令解析機構２４にて条件付き分岐命令を解読
し、その分岐条件が成立した場合に、その分岐命令の示
す分岐先の命令が命令バッファ２３に既に取り込まれて
いるか否かを調べ、取り込まれているならば、命令バッ
ファ２３内の、最も以前に取り込まれた命令が保持され
ているスロットから、分岐命令の１つ前の命令が保持さ
れているスロットまでを無効化すると共に、分岐先アド
レスを命令読み出し機構２２に送らないようにすること
で、分岐命令のフェッチ要求が出されないようにし、取
り込まれていないならば、命令バッファ２３内のすべて
のスロットを無効化すると共に、命令読み出し機構２２
に分岐先アドレスを送り、メモリ管理ユニット２１に対
し分岐命令のフェッチ要求が出されるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、分岐命令の実行機能
を持つプロセッサおよび分岐命令制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種のプロセッサにおいて
は、処理の高速化のために、命令の先読みを行ってい
る。先読みされた命令は命令バッファに一時格納された
後、命令解析機構に順次取り出され、命令解読に供され
る。

【０００３】ここで、解読された命令が分岐命令（条件
付き分岐命令）である場合、従来のプロセッサでは、分
岐条件の成立が判定されて分岐が発生すると分かった段
階で、そのときに命令バッファに読み込まれている命令
をすべてキャンセルして、その分岐命令の指す飛び先命
令（分岐先の命令）をフェッチするためのフェッチ要求
を出すようにしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
プロセッサでは、分岐が発生すると分かった段階で、そ
のときに命令バッファにある命令はすべてキャンセルさ
れるようになっていた。このキャンセル動作により、分
岐不成立を前提として命令バッファに先読みされていた
命令が誤って実行されることが防止できる。

【０００５】しかし、命令バッファの中に、分岐成立と
なった分岐命令の飛び先の命令が含まれている場合に
は、その飛び先の命令、即ち次に実行すべき必要な命令
までもキャンセルすることになる。本発明者は、このよ
うな場合、同じ命令フェッチ動作を２回行うことにな
り、プロセッサの処理性能を低下させるという問題が存
在することを認識するに至った。

【０００６】この発明は上記事情を考慮してなされたも
のでその目的は、分岐命令の分岐成立が判明した段階
で、その飛び先の命令が既に命令バッファに取り込まれ
ているならば、分岐命令に引き続いて実行される命令の
処理の開始を早くすることができるプロセッサを提供す
ることにある。

【０００７】この発明の他の目的は、分岐命令の分岐成
立が判明した段階で、その飛び先の命令のフェッチ要求
が出されているならば、分岐命令に引き続いて実行され
る命令の処理の開始を早くすることができるプロセッサ
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、条件付き分
岐命令の分岐成立が判明した段階で、その分岐先の命令
（分岐先命令）が既に命令格納手段（命令バッファ）に
格納されているならば、その分岐命令の実行により分岐
先の命令のフェッチ要求が出される代わりに、その命令
バッファ内で、その分岐命令と分岐先命令との間にある
命令をキャンセルすることで、命令バッファ内に残され
ている有効な命令列が、現在の分岐命令に続いて、先頭
の分岐先命令から順に解析されて実行されるようにした
ことを特徴とするものである。

【０００９】また、この発明は、条件付き分岐命令の分
岐成立が判明した段階で、その分岐先の命令（分岐先命
令）がフェッチされている最中であるならば、命令バッ
ファ内のすべての命令をキャンセルし、当該分岐先命令
のフェッチが完了するのを待って、そのフェッチされた
分岐先命令の解析処理を行うようにしたことをも特徴と
する。

【００１０】

【作用】上記の構成において、分岐命令に従う条件判定
で分岐成立が判明した場合、その分岐先の命令が命令バ
ッファに格納されているならば、その命令バッファ内に
ある命令列のうち、分岐先命令以降の命令列を残して、
他はすべてキャンセルされる。そして、分岐先命令をフ
ェッチする代わりに、その命令バッファに残されている
命令が分岐先命令から順に取り出されて解析処理が行わ
れ実行される。このため、従来のように、分岐先命令以
降の命令列をすべてフェッチするのに比べて、分岐命令
に続いて実行される分岐先命令以降の命令処理の開始を
早くすることが可能となる。

【００１１】また、分岐命令に従う条件判定で分岐成立
が判明した場合に、その分岐先の命令のフェッチ中であ
るならば、命令バッファ内の命令はすべてキャンセルさ
れるものの、そのフェッチ中の命令である分岐先命令は
有効な命令として扱われ、命令バッファに取り込まれた
段階で、当該バッファから取り出されて解析処理が行わ
れ実行される。このため、従来のように、分岐成立が判
明した段階で、改めて分岐先の命令のフェッチ要求が出
され、既にフェッチ中の命令は、実際にフェッチされた
時点で無効化されるのに比べ、分岐命令に続いて実行さ
れる分岐先命令の処理の開始を早くすることが可能とな
る。

【００１２】

【実施例】

［第１の実施例］まず、この発明の第１の実施例につき
図面を参照して説明する。図１はこの発明の第１の実施
例を示すプロセッサのブロック構成図である。

【００１３】図中、１は命令群からなる各種プログラ
ム、データが記憶される主メモリ、２は主メモリ１から
フェッチした命令を実行するプロセッサ、３はプロセッ
サ２と主メモリ１の間の命令、データの授受に用いられ
るメモリバスである。

【００１４】プロセッサ２は、メモリ管理ユニット２
１、命令読み出し機構２２、命令バッファ２３、命令解
析機構２４および命令実行機構２５を有する。メモリ管
理ユニット２１は、命令読み出し機構２２からの命令フ
ェッチ要求に従い、当該命令読み出し機構２２から与え
られる命令アドレスで指定される命令を主メモリ１から
取り込むように構成されている。

【００１５】命令読み出し機構２２は、メモリ管理ユニ
ット２１に対して命令フェッチ要求とフェッチ先を示す
命令アドレスを発するように構成されている。命令読み
出し機構２２は、メモリ管理ユニット２１により取り込
まれた命令を受け取ると、当該命令およびその命令アド
レスを命令バッファ２３に渡すようになっている。

【００１６】命令読み出し機構２２とメモリ管理ユニッ
ト２１との間には、命令読み出し機構２２からメモリ管
理ユニット２１に対して命令フェッチ要求を伝達するた
めの命令フェッチ要求ライン４０１、同じく命令アドレ
スを伝達するための命令アドレスライン４０２が設けら
れている。また、命令読み出し機構２２とメモリ管理ユ
ニット２１との間には、メモリ管理ユニット２１が主メ
モリ１から取り込んだた命令を命令読み出し機構２２に
伝達するための命令ライン４０３が設けられている。

【００１７】命令バッファ２３は、命令読み出し機構２
２から受け取った命令とその命令アドレスを対にして保
持するための命令フィールドとアドレスフィールドの対
を含むスロットを複数有する。各スロットには、そのス
ロットの内容が有効（バリッド）であるか否かを示すバ
リッドビット（Ｖビット）が付されている。この命令バ
ッファ２３には、命令読み出し機構２２によって取り込
まれた命令およびその命令アドレスの対が先頭スロット
（ここでは、最下段のスロット）から順に保持されるよ
うになっている。この命令バッファ２３の最下段スロッ
トに続く（バリッドビットがＯＮ状態にある）有効な各
スロットの内容は、当該最下段スロットから命令および
アドレスの対が命令解析機構２４に取り出される毎に、
次（１段下）のスロットに移される。また、命令バッフ
ァ２３内の新たな命令の格納先スロットを指すライトポ
インタ（図示せず）は、その最下段スロットから命令お
よびアドレスの対が命令解析機構２４に取り出される毎
に、１段下のスロットを指すように更新され、新たな命
令およびアドレスの対が格納される毎に、１段上のスロ
ットを指すように更新される。

【００１８】命令バッファ２３と命令読み出し機構２２
との間には、命令読み出し機構２２から命令バッファ２
３に対して命令アドレスを伝達するための命令アドレス
ライン４０４、同じく命令を伝達するための命令ライン
４０５が設けられている。

【００１９】命令解析機構２４は、命令バッファ２３
（の最下段）から受け取った命令の処理内容を解読し、
必要なオペランド・データをレジスタファイル（図示せ
ず）等から読み出すように構成されている。命令解析機
構２４はまた、分岐命令（条件付き分岐命令）の場合に
は分岐先アドレス（飛び先アドレス）を計算して命令読
み出し機構２２に通知するようにも構成されている。こ
の命令解析機構２４は、解読中の命令のアドレスを内部
に保持するようになっている。

【００２０】命令解析機構２４と命令バッファ２３との
間には、命令バッファ２３から命令解析機構２４に対し
て次の解読対象命令のアドレスを伝達するための命令ア
ドレスライン４０６、同じく当該解読対象命令を伝達す
るための命令ライン４０７が設けられている。また、命
令解析機構２４と命令バッファ２３との間には、命令バ
ッファ２３の各スロット中のバリッドビットの状態を命
令解析機構２４に伝達する他、このバリッドビットを命
令解析機構２４からＯＮ／ＯＦＦ（バリデート／インバ
リデート）操作可能とする、スロット数分のバリッドビ
ットライン４０８が設けられている。また、命令解析機
構２４と命令読み出し機構２２との間には、命令解析機
構２４が計算した分岐先アドレスを命令読み出し機構２
２に伝達するための分岐先アドレスライン４０９が設け
られている。

【００２１】命令実行機構２５は、命令解析機構２４で
解読された命令をその内容に従って実行するように構成
されている。命令実行機構２５と命令解析機構２４との
間には、命令解析機構２４で解読された命令に従う指示
を命令実行機構２５に伝達するための命令実行指示ライ
ン４１１、および命令実行機構２５で比較命令を実行し
た場合に、その実行結果（比較結果）を命令解析機構２
４に伝達するための比較結果通知ライン４１２が設けら
れている。

【００２２】次に、この発明の第１の実施例の動作を図
２のフローチャートを参照して説明する。今、命令解析
機構２４が条件付き分岐命令を解読している状態にある
ものとする。このとき、命令バッファ２３には、上記分
岐命令に後続する１つ以上の命令がその命令アドレスと
対をなして保持されているものとする。更に、命令読み
出し機構２２からメモリ管理ユニット２１に対し、命令
バッファ２３に格納されている命令に後続する命令のフ
ェッチ要求が命令フェッチ要求ライン４０１を介して出
力され、その命令アドレスが命令アドレスライン４０２
を介して出力されているものとする。

【００２３】この場合、従来のプロセッサであれば、次
のような動作が行われる。まず、命令解析機構２４は、
分岐命令を解読した後、分岐条件が確定し、分岐成立を
判定した場合には、命令バッファ２３内に保持されてい
る有効な命令をすべて（分岐命令に後続する遅延命令が
ある場合にはそれを残して）クリアする。即ち命令解析
機構２４は、命令バッファ２３内のすべてのスロット
（遅延命令がある場合には遅延命令以外が保持されてい
るすべてのスロット）をインバリデート（無効化）す
る。なお、条件付き分岐命令に後続する遅延命令は、分
岐命令を含む命令列の処理効率の向上を図るために用意
されるものである。そのため、当該遅延命令には、先行
する分岐命令の条件が成立した場合に実行されても何ら
影響を及ぼさない命令が用いられる。また、条件付き分
岐命令に後続する遅延命令があるか否かは当該分岐命令
で示されており、当該分岐命令を解読することにより判
別される。

【００２４】命令解析機構２４は、命令バッファ２３内
の（遅延命令以外の）すべてのスロットをインバリデー
トすると同時に、分岐が成立した分岐命令の分岐先とな
る命令のアドレス（分岐先アドレス）を命令読み出し機
構２２に渡す。

【００２５】命令読み出し機構２２は、この命令アドレ
ス（分岐先アドレス）を用いて命令フェッチを行う。こ
のとき、命令読み出し機構２２が既にメモリ管理ユニッ
ト２１に命令フェッチ要求を出していたならば、その要
求を中断させることはできないため、当該命令読み出し
機構２２は、その命令フェッチが完了し、対応する命令
を取り込んだ後に、その命令を無視する。

【００２６】これに対し、命令解析機構２４により条件
付き分岐命令が解読されている場合の本実施例の動作
は、次の通りとなる。まず、命令解析機構２４が分岐命
令を解読し、例えば命令実行機構２５での比較命令の実
行により比較結果通知ライン４１２を介して送られる比
較結果をもとに条件判定を行い、分岐成立を判定したも
のとする。

【００２７】この場合、命令解析機構２４は、命令バッ
ファ２３内にその分岐命令の分岐先の命令が存在するか
否かを調べる（ステップＳ１）。この分岐先命令が命令
バッファ２３内に存在する条件は、Ａ，ｎ，Ｌを Ａ：その分岐命令の分岐先の命令の分岐命令を基準とす
る相対アドレス ｎ：そのとき命令バッファ２３に保持されている命令数 Ｌ：命令長（単位はバイト） とした場合に、０＜Ａ≦ｎ＊Ｌを満足することである。

【００２８】ここで、上記Ａは、命令解析機構２４が解
読した分岐命令の示す分岐先アドレスと当該分岐命令の
アドレスとの差から求められる。また、上記ｎは、命令
解析機構２４が、命令バッファ２３内の各スロットのバ
リッドビット（Ｖビット）を例えば最下段のスロットか
ら順に対応するバリッドビットライン４０８を通して参
照し、ＯＮ状態にあるバリッドビットの数をカウントす
ることにより求められる。

【００２９】命令解析機構２４は、上記Ａおよびｎを求
めると、０＜Ａ≦ｎ＊Ｌの条件を満たすか否かを判定す
る。なお、この判定方法以外に、命令バッファ２３内の
バリッドビットがＯＮ状態にある有効な各スロットの命
令アドレスを例えば最下段のスロットから順に参照して
分岐先アドレスと比較し、分岐先アドレスに一致する命
令アドレスが存在するか否かにより、上記分岐命令の分
岐先の命令が存在するかを判定することも可能である。

【００３０】さて、命令解析機構２４の処理は、（１−
１）分岐先の命令が命令バッファ２３内に存在する場合
と、（１−２）分岐先の命令が命令バッファ２３内に存
在しない場合とで、以下に述べるように異なる。

【００３１】（１−１）分岐先の命令が命令バッファ２
３内に存在する場合 命令解析機構２４は、０＜Ａ≦ｎ＊Ｌの条件が満たされ
ていたならば、分岐が成立した分岐命令の分岐先の命令
が命令バッファ２３内に存在するものと判断する。

【００３２】この場合、命令解析機構２４はまず、命令
バッファ２３内の最下段のスロット（先頭スロット）か
ら、上記分岐命令の分岐先命令の１つ前の命令が保持さ
れているスロットまでの各スロット、即ち分岐命令とそ
の分岐先の命令の間にある命令がそれぞれ保持されてい
る命令バッファ２３内スロットを、対応するバリッドビ
ットライン４０８を通して選択的にインバリデートする
（ステップＳ２）。

【００３３】次に命令解析機構２４は、命令バッファ２
３内の上記分岐先命令が保持されているスロットおよび
当該スロットに後続する（バリッドビットがＯＮ状態に
ある）有効なスロットの内容を、上記分岐先命令が命令
バッファ２３内の最下段のスロットに保持されるよう
に、この最下段スロットから始まる連続するスロット群
に順に移す（ステップＳ３）。

【００３４】なお、命令バッファ２３から次に取り出す
べき命令が格納されているスロットを指すリードポイン
タを用意し、命令バッファ２３から命令解析機構２４に
命令を取り出す毎に当該リードポインタを更新して次の
スロットを指すようにするならば、ステップＳ３の移動
処理は不要となる。但し、ステップＳ３に代えて、分岐
先命令が保持されているスロットを指すようにリードポ
インタを書き換える必要がある。

【００３５】命令解析機構２４は、ステップＳ３を実行
すると、命令バッファ２３内最下段のスロットから命令
ライン４０７を介して命令（ここでは分岐先命令）を、
命令アドレスライン４０６を介して命令アドレスを、そ
れぞれ取り込み、その取り込んだ命令の解読処理を上記
の分岐命令に続いて実行する（ステップＳ４）。

【００３６】以上のように、命令バッファ２３内に分岐
命令の分岐先の命令が存在し、その分岐先命令を利用す
る場合には、命令解析機構２４で求めた分岐先アドレス
は命令読み出し機構２２に送られない。この場合、命令
読み出し機構２２は、メモリ管理ユニット２１に命令フ
ェッチ要求を出していたならば、その要求に従ってメモ
リ管理ユニット２１により取り込まれる命令（とそのア
ドレスの対）を命令バッファ２３に格納する。

【００３７】（１−２）分岐先の命令が命令バッファ２
３内に存在しない場合 一方、上記０＜Ａ≦ｎ＊Ｌの条件が満たされていないな
らば、命令解析機構２４は、分岐が成立した分岐命令の
分岐先の命令が命令バッファ２３内に存在しないものと
判断する。

【００３８】この場合、命令解析機構２４は、従来と同
様に、命令バッファ２３内に保持されている有効な命令
をすべて（分岐命令に後続する遅延命令がある場合には
それを残して）クリアする。即ち命令解析機構２４は、
命令バッファ２３内のすべてのスロット（遅延命令があ
る場合には遅延命令以外が保持されているすべてのスロ
ット）をインバリデートする（ステップＳ４）。

【００３９】また命令解析機構２４は、分岐が成立した
分岐命令の分岐先となる命令のアドレス（分岐先アドレ
ス）を分岐先アドレスライン４０９を介して命令読み出
し機構２２に渡す（ステップＳ５）。

【００４０】命令読み出し機構２２は、この命令解析機
構２４から渡された命令アドレス（分岐先アドレス）を
命令アドレスライン４０２に送出すると共に、命令フェ
ッチ要求を命令フェッチ要求ライン４０１に送出するこ
とにより、メモリ管理ユニット２１を用いて命令（分岐
先の命令）のフェッチを行う。

【００４１】このとき、即ち命令解析機構２４から命令
読み出し機構２２に分岐アドレスが渡された場合に、命
令読み出し機構２２が既にメモリ管理ユニット２１に命
令フェッチ要求を出していたならば、その要求を中断さ
せることはできないため、当該命令読み出し機構２２
は、その命令フェッチが完了し、対応する命令を取り込
んだ後に、その命令を無視する。

【００４２】以上に述べた第１の実施例では、命令解析
機構２４にて解読されて分岐成立が判定された分岐命令
の分岐先の命令が、命令バッファ２３に既に存在する場
合には、その分岐命令を実行して分岐先命令のフェッチ
要求を出す代わりに、その分岐命令と分岐先命令との間
にある命令バッファ２３内の命令をキャンセルするよう
にしているため、分岐命令に続いて命令バッファ２３内
の分岐先命令から直ちに命令処理を開始することができ
る。

【００４３】ところで、命令解析機構２４にて分岐成立
が判定されたときに、その分岐先の命令のフェッチ要求
が命令読み出し機構２２からメモリ管理ユニット２１に
出されていることがあり得る。上記第１の実施例では、
このフェッチ要求に対するフェッチ動作が行われて対応
する命令が命令読み出し機構２２に読み込まれた時点
で、その命令が無視される（捨てられる）ようになって
いる。しかし、この命令が分岐先命令であるならば、当
該命令を捨てずに利用することにより、分岐命令に続く
分岐先命令の処理開始を早くすることができる。 ［第２の実施例］そこで、分岐成立が判定されたとき
に、その分岐先の命令のフェッチ要求が出されている場
合に、そのフェッチ要求に従って取り込まれる分岐先命
令を利用可能とする第２の実施例につき、図面を参照し
て説明する。なお、図１と同一部分には同一符号を付し
て詳細な説明は省略する。

【００４４】図３はこの発明の第２の実施例を示すプロ
セッサのブロック構成図である。この図３に示すプロセ
ッサ２０は、メモリ管理ユニット２１、（図１中の命令
読み出し機構２２に相当する）命令読み出し機構２２
０、命令バッファ２３、（図１中の命令解析機構２４に
相当する）命令解析機構２４０、および命令実行機構２
５を有している。

【００４５】命令読み出し機構２２０が図１中の命令読
み出し機構２２と異なる点は、命令読み出し機構２２０
がメモリ管理ユニット２１に対して命令フェッチの要求
中である場合に、その要求している命令のアドレスを命
令解析機構２４０に通知するようになっていることであ
る。

【００４６】また、命令解析機構２４０が図１中の命令
解析機構２４と異なる点は、命令バッファ２３内に分岐
先の命令が存在しない場合に、その分岐先の命令に対す
るフェッチ要求が（命令読み出し機構２２０から）出さ
れているか否かを調べ、出されているならば、その分岐
先命令が（命令読み出し機構２２０により）命令バッフ
ァ２３に取り込まれた時点で、その命令バッファ２３内
の分岐先命令を解読するようになっていることである。

【００４７】図３において、命令解析機構２４０と命令
読み出し機構２２０との間には、命令解析機構２４０が
計算した分岐先アドレスを命令読み出し機構２２０に伝
達するための分岐先アドレスライン４０９の他に、新た
に、命令読み出し機構２２０がメモリ管理ユニット２１
に対して命令フェッチの要求中である場合に、その要求
している命令のアドレスを命令読み出し機構２２０から
命令解析機構２４０に伝達するための命令フェッチ要求
アドレスライン４１０が設けられている。

【００４８】次に、この発明の第２の実施例の動作を図
４のフローチャートを参照して説明する。今、前記第１
の実施例の場合と同様に、（図１中の命令解析機構２４
に相当する）命令解析機構２４０が分岐命令を解読して
いる状態にあり、命令バッファ２３には上記分岐命令に
後続する１つ以上の命令がその命令アドレスと対をなし
て保持されているものとする。更に、（命令読み出し機
構２２に相当する）命令読み出し機構２２０からメモリ
管理ユニット２１に対し、命令バッファ２３に格納され
ている命令に後続する命令の命令フェッチ要求が命令フ
ェッチ要求ライン４０１を介して出力され、その命令ア
ドレスが命令アドレスライン４０２を介して出力されて
いるものとする。

【００４９】このとき、命令読み出し機構２２０から命
令解析機構２４０に対しても、当該命令読み出し機構２
２０が要求している命令のアドレスが、命令フェッチ要
求アドレスライン４１０を介して出力されている。

【００５０】この状態において命令解析機構２４０は、
分岐命令を解読した後、分岐条件が確定し、分岐成立を
判定した場合には、例えば前記第１の実施例の場合と同
様の方法でＡ，ｎを求めて、０＜Ａ≦ｎ＊Ｌを満足する
か否かを調べることにより、命令バッファ２３内にその
分岐命令の分岐先の命令が存在するか否かを判定する
（ステップＳ１１）。

【００５１】また命令解析機構２４０は、命令バッファ
２３内に分岐命令の分岐先の命令が存在しない場合に
は、命令読み出し機構２２０が現在フェッチ中の命令
が、その分岐先の命令と一致しているか否かを調べる
（ステップＳ１２）。このステップＳ１２の判定は、命
令解析機構２４０が解読した分岐命令の示す分岐先アド
レスと命令読み出し機構２２０から命令フェッチ要求ア
ドレスライン４１０を介して通知されている命令アドレ
スとが一致しているか否かを調べることにより実現され
る。

【００５２】なお、前記第１の実施例では、上記ｎ（命
令バッファ２３に保持されている命令数）を、命令バッ
ファ２３内の各スロットのバリッドビット（Ｖビット）
を最下段のスロットから順に対応するバリッドビットラ
イン４０８を通して参照し、ＯＮ状態にあるバリッドビ
ットの数をカウントすることにより求めるようにしてい
るが、これに限るものではない。

【００５３】例えば、命令読み出し機構２２０から命令
解析機構２４０に対し命令フェッチ要求アドレスライン
４１０を介して送られている命令フェッチ要求中のアド
レスをＣ、命令解析機構２４０が内部に保持している解
読中の命令（ここでは分岐命令）のアドレスをＢとする
と、ｎ＝（Ｃ−Ｂ）／Ｌの演算を行うことにより、上記
ｎを求めることも可能である。また、このｎの値によ
り、命令バッファ２３内の有効なスロットも判断できる
ことから、命令バッファ２３の各スロットにバリッドビ
ットを付加する必要もない。

【００５４】更に、命令解析機構２４０が内部に保持す
るアドレス（Ｂ）を、命令バッファ２３から命令を取り
込む毎にＬだけインクリメントすることにより、命令バ
ッファ２３の各スロットに、命令と対をなして命令アド
レスを格納しておく必要もなくなる。但し、分岐が成立
した場合には、命令解析機構２４０内部に保持するアド
レス（Ｂ）を分岐先のアドレスに書き換える必要があ
る。

【００５５】さて、命令解析機構２４の処理は、（２−
１）分岐先の命令が命令バッファ２３内に存在する場合
と、（２−２）分岐先の命令が命令バッファ２３内に存
在せず、且つ命令読み出し機構２２０が現在フェッチ中
の命令が上記分岐先の命令に一致している場合と、（２
−３）上記（２−１），（２−２）のいずれの条件も満
たさない場合とで、以下に述べるように異なる。なお、
命令バッファ２３内に分岐命令の分岐先の命令があり、
且つ命令読み出し機構２２０が現在フェッチ中の命令が
その分岐命令の分岐先の命令に一致しているという組み
合わせは、有り得ない。その理由は、命令読み出し機構
２２０がフェッチ中の命令は、命令バッファ２３に最も
最近に取り込まれた命令の後続命令だからである。

【００５６】（２−１）分岐先の命令が命令バッファ２
３内に存在する場合 命令解析機構２４０は、上記ステップＳ１１において、
分岐が成立した分岐命令の分岐先の命令が命令バッファ
２３内に存在するものと判断した場合、前記第１の実施
例における（１−１）の場合と同様の処理、即ち図２中
のステップＳ２〜Ｓ４と同様の処理ステップＳ１３〜Ｓ
１５により、命令バッファ２３内の、分岐命令に続く命
令から分岐先命令の１つ前の命令までをすべてキャンセ
ルして、次の分岐先命令から順に解読処理を行う。

【００５７】（２−２）分岐先の命令が命令バッファ２
３内に存在せず、且つ命令読み出し機構２２０が現在フ
ェッチ中の命令が上記分岐先の命令に一致している場合 命令解析機構２４０は、ステップＳ１１，Ｓ１２によ
り、分岐が成立した分岐命令の分岐先の命令が命令バッ
ファ２３内に存在せず、且つ命令読み出し機構２２０が
現在フェッチ中の命令が上記分岐先の命令に一致してい
るものと判断した場合、命令バッファ２３内に保持され
ている有効な命令をすべて（分岐命令に後続する遅延命
令がある場合にはそれを残して）クリアする。即ち命令
解析機構２４０は、命令バッファ２３内のすべてのスロ
ット（遅延命令がある場合には遅延命令以外が保持され
ているすべてのスロット）をインバリデートする（ステ
ップＳ１６）。

【００５８】そして命令解析機構２４０は、命令読み出
し機構２２０においてフェッチ中の命令、即ち分岐先命
令が、メモリ管理ユニット２１によりフェッチされて当
該命令読み出し機構２２０に渡され、命令バッファ２３
の最下段スロットに格納される（遅延命令がない場合）
フェッチ完了時点で、その分岐先命令（およびその命令
アドレス）を命令バッファ２３から取り込んで解読処理
を行う（ステップＳ１７）。なお、命令バッファ２３の
最下段スロットに遅延命令がある場合には、分岐先命令
は１段上のスロットに格納され、遅延命令、分岐先命令
の順で解読処理が行われる。

【００５９】（２−３）上記（２−１），（２−２）の
いずれの条件も満たさない場合 命令解析機構２４０は、ステップＳ１１，Ｓ１２によ
り、分岐が成立した分岐命令の分岐先の命令が命令バッ
ファ２３内に存在せず、且つ命令読み出し機構２２０が
現在フェッチ中の命令が上記分岐先の命令に一致してい
ないものと判断した場合、前記第１の実施例における
（１−２）の場合と同様の処理、即ち図２中のステップ
Ｓ５，Ｓ６と同様の処理ステップＳ１８，Ｓ１９によ
り、命令バッファ２３内のすべてのスロット（遅延命令
がある場合には遅延命令以外が保持されているすべての
スロット）をインバリデートし、更に分岐が成立した分
岐命令の分岐先となる命令のアドレス（分岐先アドレ
ス）を分岐先アドレスライン４０９を介して命令読み出
し機構２２０に渡す。

【００６０】命令読み出し機構２２０は、この命令解析
機構２４から渡された命令アドレス（分岐先アドレス）
を命令アドレスライン４０２に送出すると共に、命令フ
ェッチ要求を命令フェッチ要求ライン４０１に送出する
ことにより、メモリ管理ユニット２１を用いて命令（分
岐先の命令）のフェッチを行う。

【００６１】このとき、即ち命令解析機構２４０から命
令読み出し機構２２０に分岐アドレスが渡された場合
に、当該命令読み出し機構２２０が既にメモリ管理ユニ
ット２１に命令フェッチ要求を出していたならば、その
要求を中断させることはできないため、当該命令読み出
し機構２２０は、その命令フェッチが完了し、対応する
命令を取り込んだ後に、その命令を無視する（捨て
る）。

【００６２】以上の第２の実施例による効果が現れるの
は、命令解析機構２４０で分岐成立が判定されたとき
に、その分岐先の命令が命令バッファ２３に存在する
（前記第１の実施例と同様の）場合の他、命令読み出し
機構２２が現在フェッチ中の命令が分岐先命令と一致し
ている場合である。前記第１の実施例では、分岐先命令
が命令バッファ２３に存在しないならば、命令読み出し
機構２２がフェッチ中の命令は当該命令読み出し機構２
２に取り込まれた時点で捨てられる。このため第１の実
施例では、フェッチ中の命令が分岐先命令と一致してい
る場合には、従来と同様に、結果的には同じアドレスの
命令（分岐先命令）のフェッチが２回起こることにな
る。

【００６３】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
分岐命令の分岐成立が判明した段階で、その飛び先の命
令が既に命令格納手段（命令バッファ）に取り込まれて
いるならば、その命令バッファ内にある命令列のうち、
分岐先命令以降の命令列を残して、他はすべてキャンセ
ルされ、分岐先命令をフェッチする代わりに、その命令
バッファに残されている命令が分岐先命令から順に取り
出されて解析処理が行われる構成とすることにより、分
岐命令に引き続いて実行される命令の処理の開始を早く
することができる。

【００６４】また、この発明によれば、分岐命令の分岐
成立が判明した段階でその分岐先の命令のフェッチ中で
あるならば、命令バッファ内の命令はすべてキャンセル
されるものの、そのフェッチ中の命令である分岐先命令
は有効な命令として扱われ、命令バッファに取り込まれ
た段階で、当該バッファから取り出されて解析処理が行
われる構成とすることにより、分岐命令に引き続いて実
行される命令の処理の開始を早くすることができる。こ
のように、この発明によれば、分岐命令による命令処理
の乱れを軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例を示すプロセッサのブ
ロック構成図。

【図２】図１中の命令解析機構２４の分岐成立判定時の
処理手順を示すフローチャート。

【図３】この発明の第２の実施例を示すプロセッサのブ
ロック構成図。

【図４】図３中の命令解析機構２４０の分岐成立判定時
の処理手順を示すフローチャート。

【符号の説明】

１…主メモリ、２，２０…プロセッサ、３…メモリバ
ス、２１…メモリ管理ユニット、２２，２２０…命令読
み出し機構、２３…命令バッファ、２４，２４０…命令
解析機構、２５…命令実行機構、４０１…命令フェッチ
要求ライン、４０９…分岐先アドレスライン、４１０…
命令フェッチ要求アドレスライン。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 命令の先読みを実行する命令読み出し手
   段と、 この命令読み出し手段によって読み込まれた命令が、そ
   の読み込み順に一時格納される命令格納手段と、 この命令格納手段から命令をその格納順に取り込んで命
   令解析処理を行う命令解析手段であって、条件付き分岐
   命令の分岐成立を判定した場合に、その分岐先の命令が
   前記命令格納手段に格納されているならば、前記命令読
   み出し手段による前記分岐先命令の読み込みが行われな
   いようにすると共に、前記命令格納手段内の、前記分岐
   命令とその分岐先の命令の間にある命令をキャンセル
   し、前記命令格納手段内の前記分岐先命令を取り込んで
   命令解析処理を行い、前記分岐先命令が前記命令格納手
   段に格納されていないならば、前記命令格納手段内のす
   べての命令をキャンセルすると共に、前記命令読み出し
   手段による前記分岐先命令の読み込みが行われるように
   する命令解析手段とを具備することを特徴とする分岐命
   令実行機能を持つプロセッサ。
2. 【請求項２】 命令の先読みを実行する命令読み出し手
   段と、 この命令読み出し手段によって読み込まれた命令が、そ
   の読み込み順に一時格納される命令格納手段と、 この命令格納手段から命令をその格納順に取り込んで命
   令解析処理を行う命令解析手段であって、条件付き分岐
   命令の分岐成立を判定した場合に、その分岐先の命令が
   前記命令格納手段に格納されているならば、前記命令読
   み出し手段による前記分岐先命令の読み込みが行われな
   いようにすると共に、前記命令格納手段内の、前記分岐
   命令とその分岐先の命令の間にある命令をキャンセル
   し、前記命令格納手段内の前記分岐先命令を取り込んで
   命令解析処理を行い、前記命令読み出し手段により前記
   分岐先命令の読み込みが行われている最中であるなら
   ば、前記命令格納手段内のすべての命令をキャンセルす
   ると共に、前記分岐先命令の読み込みが完了するのを待
   って、その読み込まれた前記分岐先命令の命令解析処理
   を行い、そのいずれでもないならば、前記命令格納手段
   内のすべての命令をキャンセルすると共に、前記命令読
   み出し手段による前記分岐先命令の読み込みが行われる
   ようにする命令解析手段とを具備することを特徴とする
   分岐命令実行機能を持つプロセッサ。
3. 【請求項３】 命令の先読みを実行する命令読み出し手
   段と、この命令読み出し手段によって読み込まれた命令
   が、その読み込み順に一時格納される命令格納手段と、
   この命令格納手段から命令をその格納順に取り込んで命
   令解析処理を行う命令解析手段とを備えたプロセッサに
   用いられる分岐命令制御方法において、 前記命令解析手段にて条件付き分岐命令の分岐成立を判
   定した場合、その分岐先の命令が前記命令格納手段に格
   納されているか否かを調べる第１の工程と、 前記第１の工程で前記分岐先命令が前記命令格納手段に
   格納されていると判断された場合、前記命令読み出し手
   段による前記分岐先命令の読み込みが行われないように
   すると共に、前記命令格納手段内の、前記分岐命令とそ
   の分岐先の命令の間にある命令をキャンセルして、前記
   命令格納手段内の前記分岐先命令の命令解析処理を行う
   第２の工程と、 前記第１の工程で前記分岐先命令が前記命令格納手段に
   格納されていないと判断された場合、前記命令格納手段
   内のすべての命令をキャンセルすると共に、前記命令読
   み出し手段による前記分岐先命令の読み込みが行われる
   ようにする第３の工程とを具備することを特徴とする分
   岐命令制御方法。
4. 【請求項４】 命令の先読みを実行する命令読み出し手
   段と、この命令読み出し手段によって読み込まれた命令
   が、その読み込み順に一時格納される命令格納手段と、
   この命令格納手段から命令をその格納順に取り込んで命
   令解析処理を行う命令解析手段とを備えたプロセッサに
   用いられる分岐命令制御方法において、 前記命令解析手段にて条件付き分岐命令の分岐成立を判
   定した場合、その分岐先の命令が前記命令格納手段に格
   納されているか否かを調べる第１の工程と、 前記第１の工程で前記分岐先命令が前記命令格納手段に
   格納されていると判断された場合、前記命令読み出し手
   段による前記分岐先命令の読み込みが行われないように
   すると共に、前記命令格納手段内の、前記分岐命令とそ
   の分岐先の命令の間にある命令をキャンセルし、前記命
   令格納手段内の前記分岐先命令の解析処理を行う第２の
   工程と、 前記第１の工程で前記分岐先命令が前記命令格納手段に
   格納されていないと判断された場合、前記命令読み出し
   手段が読み込み中の命令が前記分岐先命令に一致するか
   否かを調べる第３の工程と、 前記第３の工程で前記命令読み出し手段が読み込み中の
   命令が前記分岐先命令に一致すると判断された場合、前
   記命令格納手段内のすべての命令をキャンセルすると共
   に、前記分岐先命令の読み込みが完了するのを待って、
   その読み込まれた前記分岐先命令の命令解析処理を行う
   第４の工程と、 前記第３の工程で前記命令読み出し手段が読み込み中の
   命令が前記分岐先命令に一致しないと判断された場合、
   前記命令格納手段内のすべての命令をキャンセルすると
   共に、前記命令読み出し手段による前記分岐先命令の読
   み込みが行われるようにする第５の工程とを具備するこ
   とを特徴とする分岐命令制御方法。