JPH0756760A - リカバリ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、非順序実行時にリカバリ要因が発
生したときにリカバリするリカバリ装置に関し、リオー
ダバッファおよびフューチャファイルなどのサイズを小
さくし、少ないハードウェア量でリカバリを実現するこ
とを目的とする。 【構成】 命令実行したときのディスティネーションの
レジスタ番号４２に対応づけて一意なリネーム番号４３
を登録するリオーダバッファ４と、その命令および先行
する全ての命令が命令実行結果をレジスタファイル７に
書き込んだ後（コミット後）にリオーダバッファ４から
対応するディスティネーションのレジスタ番号４２およ
びリネーム番号４３をコピーする変換テーブル３とを備
え、レジスタファイル７を参照する際に、リオーダバッ
ファ４から有効な最新のリネーム番号４３のものを検索
あるいは変換テーブル３を参照して行い、一方、リカバ
リ要因が発生した場合、変換テーブル３を参照して行う
ように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、非順序実行時に分岐予
測外れなどのリカバリ要因が発生したときにリカバリす
るリカバリ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般にスーパスカラプロセッサの性能を
向上させるために、命令実行をout-of-order（非順序実
行）で行なうことが広く行われている。そのようなプロ
セッサにおいて、割り込みなどの例外が発生したり、分
岐予測が外れたりした場合、本来実行してはいけない命
令が既に実行済となっている可能性があり、その時はプ
ロセッサの状態をこれらの命令の実行前に戻す必要があ
る。この復元作業をリカバリと呼ぶ。out-of-order実行
のプロセッサではリカバリ機構が必須である。

【０００３】リカバリ方式の代表的なものにリオーダバ
ッファを用いる方式がある。図９にリオーダバッファの
一般的な構成を示す。レジスタをターゲットとする命令
がデコードされると、デコードされた順番に従って、リ
オーダバッファ２１中の１個のエントリがその命令に割
り当てられ、実行が終了すると、その結果をターゲット
レジスタの番号とともにリオーダバッファ２１中の割り
当てられたエントリに格納する。命令のコミット（結果
の書き戻し）は、リオーダバッファ２１のエントリ番号
順に行われるので、後の命令が先行して終了しても、先
行命令が終了するまでは、結果をリオーダバッファ２１
内に保持したままで、コミットしない。即ち、個々の命
令はデコードされた後に、 リオーダバッファ レジスタファイル 状態１：実行が終了していない。 − − 状態２：実行が終了し、結果が リオーダバッファに存在する。 有り − 状態３：コミットして、結果が レジスタファイルに存在する。 − 有り また、後続命令によるレジスタ参照においては、先行命
令が状態１にある間は待となり、状態２にある間はリオ
ーダバッファ２１からの参照となり、状態３にある間は
レジスタファイルからの参照となる。リオーダバッファ
２１からの参照は連想的で、制御が複雑となる。そこ
で、図１０に示すように、常に最新のレジスタ値を格納
したフューチャファイル２６と呼ぶファイルを用いて参
照を行なう方式が提案されている。フューチャファイル
２６の参照は普通のインデックスによるアクセスなので
実現は簡単であり、上述した最新のレジスタ値がフュー
チャファイル２６に格納されているので、リオーダバッ
ファ２１を検索して最新のレジスタ値を見つける手間が
省略できる。

【０００４】これらリオーダバッファ２１を用いたリカ
バリは、ある命令で例外が発生すると、その命令よりも
先行する命令は全てコミットし、後続の命令はコミット
しない状態で、例外処理ルーチンに制御を渡す。この
際、リオーダバッファ２１を用いれば、例外の発生した
命令よりエントリ番号の若い全ての命令の実行の終了を
待って、結果の書き戻しを行い、更にその後に例外処理
を行えばよいから、リカバリ処理を簡単に行なうことが
できる。

【０００５】次に、図９および図１０の構成および動作
を簡単に説明する。図９は、従来のリオーダバッファ例
を示す。リオーダバッファ２１は、図示のように、ＩＤ
に対応づけて有効フラグ２２、レジスタ番号２３、レジ
スタに格納すべき値（レジスタ値）２４を格納したもの
である。ここでは、レジスタ値２４は、通常、データ幅
に対応し、３２ビットあるいは６４ビット幅である。

【０００６】図１０は、従来のフューチャファイルの位
置付け例を示す。フューチャファイル２６は、上述した
ようにリオーダバッファ２１に格納した最新のレコード
の値（レジスタ番号、レジスタ値）を持つものである。
このフューチャファイル２６を持つことにより、最新の
レジスタ値を見つける場合、リオーダバッファ２１中か
ら同じレジスタ番号のうちの最新のレジスタ値を探す手
間が省け、高速化できる。このフューチャファイル２６
は、レジスタ数分のエントリを持つ必要がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来のリオーダバッフ
ァ２１およびフューチャファイル２６を用いたリカバリ
方式をコンピュータシステムに実装すると、高い性能を
得るためにはリオーダバッファ２１のエントリ数をある
程度以上確保する必要がある。また、フューチャファイ
ル２６もアーキテクチャで与えられたレジスタ数分のエ
ントリが必要である。これら２つのリオーダバッファ２
１およびフューチャファイル２６は、レジスタフィアル
２５と同程度のサイズにもなってしまい、ＬＳＩで作成
するときにチップレイアウト上の大きな制約となってし
まうという問題があった。

【０００８】本発明は、これらの問題を解決するため、
リオーダバッファおよびフューチャファイルのサイズを
小さくし、少ないハードウェア量でリカバリを実現する
ことを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】図１は、本発明の原理構
成図を示す。図１において、変換テーブル３は、コミッ
ト後のレジスタ番号４２およびリネーム番号４３をコピ
ーして格納するものである。

【００１０】リオーダバッファ４は、命令のＩＤに対応
づけてレジスタ番号４２および一意なリネーム番号４３
などを登録するものである。セレクト信号生成回路６
は、リオーダバッファ４あるいは変換テーブル３のいず
れからのリネーム番号を選択するを決定するものであ
る。

【００１１】フューチャファイル１０は、レジスタ番号
４２に対応づけて最新のリネーム番号４３を格納するも
のである。

【００１２】

【作用】本発明は、図１などに示すように、命令実行し
たときのデスティネーションのレジスタ番号４２および
一意なリネーム番号４３を命令のＩＤに対応づけてリオ
ーダバッファ４に登録すると共に、命令実行結果をレジ
スタファイル７に書き込んだ後（コミット後）にリオー
ダバッファ４から対応するディスティネーションのレジ
スタ番号４２およびリネーム番号４３を変換テーブル４
にコピーして格納しておき、レジスタファイル７を参照
する際に、リオーダバッファ４から最新のリネーム番号
４３のものを検索あるいは変換テーブル３を参照して行
い、一方、リカバリ要因（例えば分岐外れなど）が発生
した場合には変換テーブル３を参照して行うようにして
いる。

【００１３】この際、リオーダバッファ４のディスティ
ネーションのレジスタ番号４２および最新のリネーム番
号４３をフューチャファイル１０に格納しておき、レジ
スタファイル７を参照する際に、フューチャファイル１
０あるいは変換テーブル３を参照して行い、一方、リカ
バリ要因が発生した場合には変換テーブル３を参照して
行うようにしている。

【００１４】また、リオーダバッファ４に命令に対応づ
けてエントリを格納する際のＩＤとして、命令に一意に
割り当てたＩＤ、あるいは命令自身のプログラムカウン
タに格納されたアドレスのうちの任意のｍビット（ｍは
整数）とするようにしている。

【００１５】また、レジスタファイル７のレジスタ番号
に対応づけてリオーダバッファ４あるいは変換テーブル
３のいずれを選択するかのビットを持つセレクト信号生
成回路６を設け、セレクト信号生成回路６からのセクク
ト信号に従って、変換テーブル３からのリネーム番号あ
るいはリオーダバッファ４からの最新のリネーム番号
（あるいはフューチャファイル１０からのリネーム番
号）のいずれかを選択するようにしている。

【００１６】また、リオーダバッファ４中に当該リオー
ダバッファ４あるいは変換テーブル３のいずれを選択す
るかのセレクト情報４４を設け、当該セレクト情報４４
に従って、リオーダバッファ４あるいは変換テーブル３
を選択するようにしている。

【００１７】従って、リオーダバッファ４、変換テーブ
ル３およびフューチャファイル１０のサイズを小さく
し、少ないハードウェア量でリカバリを実現することが
可能となる。例えば従来のリオーダバッファ４、フュー
チャファイル１０および変換テーブル３はレジスタ番号
およびレジスタ値（例えば３２ビット幅や６４ビット
幅）であったものを、本発明ではレジスタ番号およびリ
ネーム番号（例えば６ビット幅）となり、ビット容量を
大幅に削減できる。

【００１８】

【実施例】まず、図１の構成および動作を詳細に説明す
る。図１の（ａ）は、構成図を示す。

【００１９】図１の（ａ）において、デコード回路１
は、ａから与えられた命令をデコードし、デスティネー
ションレジスタ番号およびソースレジスタ番号をｂとｃ
に出力すると共に、同時に個々の命令を識別するＩＤを
生成してｄに出力するものである。

【００２０】新規番号割当回路２は、ｂから入力された
デスティネーションレジスタ番号に、一意なリネーム番
号を割り当ててｅに出力するものである。命令実行パイ
プライン８は、ｅからリネーム番号を入力し、演算を行
った結果をｋに出力すると共に演算に要したサイクルだ
け保持してｊに書き込みアドレスを出力するものであ
る。

【００２１】レジスタファイル７は、ｋから入力された
演算結果を、ｊからライトアドレスポート７−２に入力
されたライトアドレスの位置に書き込んだり、ｈからリ
ードアドレスポート７−１に入力されたアドレスからデ
ータをｉに読み出して命令実行パイプライン８に入力し
たりするものである。

【００２２】リオーダバッファ４は、ｂからのデスティ
ネーションレジスタ番号およびｅからのリネーム番号
を、ｄからの命令に割り当てられたＩＤのエントリに格
納して保持したりなどするものである。リオーダバッフ
ァ４は、図１の（ｂ）に示すように、有効フラグ４１、
レジスタ番号（ｂの値）４２、リネーム番号（ｅの値）
４３、セレクト情報４４から構成されている。このよう
に、リオーダバッファ５には、従来のレジスタ番号とそ
の値ではなく、リネーミング前後の値（正確にはデステ
ィネーションレジスタ番号および一意に割り当てたリネ
ーム番号）を格納するので、必要なビット容量が少なく
なる。

【００２３】セレクタ７は、変換テーブル３からｆに出
力されたコミットしたリネーム番号と、リオーダバッフ
ァ４からｇに出力された最新のリネーム番号とのうちの
１つを選択したものをｈに出力するものである。このｈ
に出力したリネーム番号をレジスタファイル７のリード
アドレスポート７−１に入力し、ｉから出力されたオペ
ランドを命令実行パイプライン８に入力する。ｇは、ｃ
（ソースレジスタ番号）をキーにリオーダバッファ４を
検索して、レジスタ番号が当該ｃと等しいエントリのう
ち、最も新しく登録されているエントリのリネーム番号
４３の値を出力する。

【００２４】変換テーブル３は、レジスタ番号につい
て、命令のコミットした最新のリネーム番号４３をそれ
ぞれ格納したものである。これは、リオーダバッファ４
の各エントリに割り当てられた命令がコミットしたこと
を契機に、リオーダバッファ４のレジスタ番号４２に対
応するエントリに、リネーム番号４３の値をコピーす
る。判り易く言えば、リオーダバッファ４はデコードさ
れたがコミットされていない命令に対応するレジスタ番
号４２およびリネーム番号４３を格納し、変換テーブル
３はコミットしたリネーム番号をレジスタ番号２のエン
トリに格納する。

【００２５】セレクト信号生成回路６は、内部にレジス
タの個数分の１ビットのテーブルを有し、ｃからの入力
に対応した値が“０”ならば変換テーブル３の値をセレ
クタ５に選択させ、値が“１”ならばリオーダバッファ
４の値をセレクタ５に選択させる信号をｍに出力するも
のである。

【００２６】以上が通常時のシステムの構成および動作
である。実際にはスーパスカラの多重度に応じて、図中
の信号も幅を持つことになるが、それによって回路の本
質的な動作に影響を与えない。次に、リカバリ時の構成
および動作を説明する。

【００２７】割り込みや分岐予測外れなどのリカバリ要
因が発生すると、リカバリ処理が必要になる。リカバリ
において、該当する命令のＩＤよりも若いＩＤを持つ命
令がコミットされると共に、それ以外の命令は例え実行
が終わっていても、プロセッサ内部に影響を残さないよ
うにする必要がある。制御回路９は、コミットされる命
令を識別するための回路を有し、それらの命令につい
て、通常動作時と同様に、命令がコミットする毎にリオ
ーダバッファ４の内容を変換バッファ３にコピーする。
この制御は、ｏ、ｐによって行なう。

【００２８】コミットさせる命令が全てコミットし終わ
ると、ｎによってセレクト信号生成回路６内のテーブル
を全てクリアする。これによって、全てのレジスタの参
照は、変換テーブル３に格納された情報に基づいてリネ
ームされることとなり、コミットされていない命令の影
響を排除することができる。

【００２９】その後、新たなリネームが発生する毎に、
セレクト信号生成回路６中の該当するレジスタ番号のビ
ットを“０”から“１”に変更すれば、リオーダバッフ
ァ４中のリネーム番号の値を参照することができるよう
になる。以下順次詳細に説明する。

【００３０】図２は、本発明の命令実行の流れ図（フュ
ーチャファイルが無い場合）を示す。図２において、Ｓ
１は、 ・ 命令デコードする。

【００３１】・ ソースレジスタのリネーミング（変
換テーブルまたはリオーダバッファの最新値を見る） ・ デスティネーションレジスタのリネーミングをし
てリオーダバッファに格納する。

【００３２】ここで、は、既述したように、図１のａ
から入力された命令をデコード回路１がデコードし、デ
スティネーションレジスタ番号およびソースレジスタ番
号を出力する。は、既述したように、変換テーブル３
からコミット済のリネーム番号あるいはリオーダバッフ
ァ４からの最新のリネーム番号のいずれかを選択する。
は、既述したように、デスティネーションレジスタ番
号に割り当てた一意のリネーム番号をリオーダバッファ
４に格納する。

【００３３】Ｓ２は、リネーム後のソースレジスタ番号
に従ってオペランドリードする。これは、Ｓ１ので選
択したソースレジスタ番号（リネーム番号）をレジスタ
ファイル７のリードアドレスポート７−１に入力し、出
力したオペランドを命令実行パイプライン８に入力す
る。

【００３４】Ｓ３は、演算実行する。これは、Ｓ２で入
力されたオペランドをもとに演算実行する。Ｓ４は、リ
ネーム後のデスティネーションレジスタ番号に従って、
オペランドライトする。これは、Ｓ３で命令実行パイプ
ラインで演算実行した演算結果を、デスティネーション
レジスタ番号に従ってレジスタファイル７に書き込む。

【００３５】Ｓ５は、リネーム後のデスティネーション
レジスタ番号をリオーダバッファ４から読んで変換テー
ブルに格納する。これにより、コミット済の命令のリネ
ーム番号が変換テーブル３にコピーされたこととなる。

【００３６】以上のＳ１からＳ５によって１命令の実行
を終了し、同様にして次の命令を実行する。これによ
り、リオーダバッファ４および変換テーブル３には、レ
ジスタ番号とリネーム番号、およびリネーム番号を格納
することとなり、従来のレジスタ値（例えば３２ビット
幅、６４ビット幅）に比較し、本発明はリネーム番号
（例えば６ビット幅）と非常にビット容量が少なくて済
み、ＬＳＩに実装する際にチップ面積を少なくすること
が可能となる。

【００３７】図３は、本発明の具体例説明図（図２）を
示す。これは、図１の流れ図に従ったときの図１の構成
におけるリオーダバッファ４および変換テーブル３に格
納されるレジスタ番号、リネーム番号の値の変化の様子
を示す。

【００３８】図３の（ａ）は、プログラム例を示す。こ
こに記載した図示の下記のプログラム例 デスティネーション リネーム番号 命令１ ＊＊＊ → ｒ３ ３ → １３ ・ ・ ・ 命令２ ＊＊＊ → ｒ３ ３ → ２３ は、命令１で演算結果をｒ３（デスティネーションレジ
スタ３）に書き込み、このときのレジスタ３に一意のリ
ネーム番号“１３”を割り当てたものである。同様に、
命令２で演算結果をｒ３に書き込み、このときのレジス
タ３に一意のリネーム番号“２３”を割り当てたもので
ある。

【００３９】次に、命令１、命令２実行時の動作を説明
する。図３の（ｂ）は、命令１のデコード後の様子を示
す。命令１をデコードしてデスティネーションレジスタ
番号“３”に一意のリネーム番号“１３”を割り当てた
ので、 有効フラグ４１ レジスタ番号４２ リネーム番号４３ Ｖ（有効） ３ １３ をリオーダバッファ４に格納する。

【００４０】図３の（ｃ）は、命令１のコミット後の様
子を示す。命令１を演算実行したその演算結果をレジス
タファイル７に書き込んだので、図３の（ｂ）のリオー
ダバッファ４の命令１のエントリの内容を変換テーブル
３にコピーする（レジスタ番号“３”のエントリにリネ
ーム番号“１３”をコピーする）。

【００４１】図３の（ｄ）は、命令５のデコード後の様
子を示す。命令５をデコードしてデスティネーションレ
ジスタ番号“３”に一意のリネーム番号“２３”を割り
当てたので、 有効フラグ４１ レジスタ番号４２ リネーム番号４３ Ｖ（有効） ３ ２３ をリネーダバッファ４に格納する。

【００４２】図３の（ｅ）は、命令５のコミット後の様
子を示す。命令５を演算実行したその演算結果をレジス
タファイル７に書き込んだので、図３の（ｄ）のリオー
ダバッファ４の命令５のエントリの内容を変換バッファ
３にコピーする（レジスタ番号“３”のエントリにリネ
ーム番号“２３”をコピーして上書きする）。

【００４３】以上によって、リオーダバッファ４には命
令デコード時のレジスタ番号４２およびリネーム番号４
３を格納し、変換バッファ３にはコミット後にリオーダ
バッファ４からコピーして格納する。これらにより、リ
カバリするための情報が記憶されたこととなる。

【００４４】次に、図４を用いて図１の構成における動
作を詳細に説明する。ここでは、図３の例を用いて説明
する。図４において、Ｓ１１は、デコードする。これ
は、既述した図２のＳ１の命令のデコードを行なう。

【００４５】Ｓ１２は、デスティネーション番号（例え
ば３）を出力する（図２のＳ１の参照）。Ｓ１３は、
新規番号割当回路２がＳ１２で通知を受けたデスティネ
ーション番号（例えば３）に一意のリネーム番号（例え
ば１３）を割り当て、リオーダバッファ４およびパイプ
ライン８を経由して演算に要するサイクルだけ遅延させ
てレジスタファイル７にライトアドレスポートに入力す
る。

【００４６】Ｓ１４は、Ｓ１２からのデスティネーショ
ン番号（例えば３）および新規番号割当回路２からのリ
ネーム番号（例えば１３）を命令に対応するＩＤのリオ
ーダバッファ４のエントリに書き込む。

【００４７】Ｓ１５は、Ｓ２５で演算結果をレジスタフ
ァイル７に書き込んで命令のコミッドが終了した後、リ
オーダバッファ４の該当するエントリ（ここでは図示の
３と１３）を変換テーブル４にコピーする（エントリ３
に１３を格納する、ｉｎ−ｏｒｄｅｒ）。

【００４８】Ｓ１６は、セレクト信号生成回路６内のテ
ーブルのビット３を１にセットする。これは、レジスタ
番号に対応づけて設けたテーブルのビット３を１（リオ
ーダバッファ４からのリネーム番号を選択）にセットす
る。

【００４９】Ｓ１７は、ソース番号を出力する（図２の
Ｓ１の参照）。Ｓ１８は、セレクト信号生成回路６が
ソース番号に対応するビット値をセレクト信号として出
力する。そして、Ｓ２１でこのセレクト信号によってセ
レクタ５を動作させ、“０”のときに変換テーブル３か
らのリネーム番号をリードアドレスとして出力し、
“１”のときにリオーダバッファ４からのリネーム番号
をリードアドレスとして出力する。

【００５０】Ｓ１９は、Ｓ１７で出力されたソース番号
の入力に対応する最新のリネーム後番号をリオーダバッ
ファ４から検索して出力する。Ｓ２０は、Ｓ１７で出力
されたソース番号の入力に対応するリネーム後番号を変
換バッファ３から出力する。

【００５１】Ｓ２２は、Ｓ２１で選択されたリードアド
レスを入力し、レジスタファイル７から値（オペラン
ド）を出力し、パイプライン８に入力する。Ｓ２３は、
Ｓ２２で入力されたオペランドをもとに演算実行する。

【００５２】Ｓ２４は、Ｓ２３の演算実行中にリカバリ
要因（例えば割り込み、分岐予測外れなど）が発生か判
別する。ＹＥＳの場合には、Ｓ２６でリオーダバッファ
４の無効化（有効フラグ４１を無効）し、Ｓ２７でセレ
クト信号生成回路６の内部のテーブルの全てのビットを
０クリアし、コミット済の変換テーブル３からのリネー
ム番号を選択するようにしておく（コミットの未を含む
リオーダバッファ４からのリネーム番号を選択しないよ
うにしておく）。

【００５３】Ｓ２５は、Ｓ２４のＮＯでリカバリ要因が
発生しなかったので、ライトアドレスに演算結果を書き
込む。この書き込んだ後、既述したＳ１５で演算結果の
終了した命令のエントリのリオーダバッファ４の内容を
変換テーブル３にコピーする。

【００５４】以上によって、フューチャファイルが無い
場合の正常時の動作の説明、およびリカバリ要因が発生
したときにリオーダバッファ４の無効化およびセレクト
信号生成回路６の全ビットを０クリアしたリカバリ処理
の説明を終了したこととなる。

【００５５】次に、図５ないし図８を用いてフューチャ
ファイル１０を設けた場合の構成および動作を詳細に説
明する。ここで、図５ないし図８のフューチャファイル
有りの場合は、図１ないし図４のフューチャファイル無
しの場合にそれぞれ対応するものである。

【００５６】図５は、本発明の他の構成図を示す。図５
の（ａ）は、構成図を示す。図中の１から９は、図１の
１から９にほぼ同じであるので、説明を省略する。

【００５７】図５の（ａ）において、フューチャファイ
ル１０は、レジスタ番号のエントリに最新のリネーム番
号を登録したものである。これは、リオーダバッファ４
に同じレジスタ番号４２の複数のリネーム番号４３が登
録されていた場合、これらを全部検索して最新のリネー
ム番号４３のものを見つけて出力するという煩雑は制御
が必要となってしまっていたものを、本発明のフューチ
ャファイル１０を設けてこれにレジスタ番号の最新のリ
ネーム番号を常に登録し、即時に最新のリネーム番号の
ものを読み出し可能としたものである。

【００５８】図５の（ｂ）は、フューチャファイル例を
示す。ここでは、フューチャファイル１０は、リネーム
前のレジスタ番号のエントリに、最新のリネーム番号を
登録したものである。

【００５９】図６は、本発明の命令実行の流れ図（フュ
ーチャファイルが有る場合）を示す。図６において、Ｓ
３１は、 ・ 命令デコードする。

【００６０】・ ソースレジスタのリネーミング（変
換テーブルまたはリオーダバッファの最新値を見る） ・ デスティネーションレジスタのリネーミングをし
てリオーダバッファとフューチャファイル１０に格納す
る。

【００６１】ここで、は、既述したように、図１のａ
から入力された命令をデコード回路１がデコードし、デ
スティネーションレジスタ番号およびソースレジスタ番
号を出力する。は、既述したように、変換テーブル３
からコミット済のリネーム番号あるいはリオーダバッフ
ァ４からのリネーム番号のいずれかを選択する。は、
既述したように、デスティネーションレジスタ番号に割
り当てた一意のリネーム番号をリオーダバッファ４に格
納すると共に、新たに設けたフューチャファイル１０の
レジスタ番号のエントリにリネーム番号を上書きして常
に最新のものを保持する。

【００６２】Ｓ３２は、リネーム後のソースレジスタ番
号に従ってオペランドリードする。これは、Ｓ３１の
で選択したソースレジスタ番号（リネーム番号）をレジ
スタファイル７のリードアドレスポート７−１に入力
し、出力したオペランドを命令実行パイプライン８に入
力する。

【００６３】Ｓ３３は、演算実行する。これは、Ｓ３２
で入力されたオペランドをもとに演算実行する。Ｓ３４
は、リネーム後のデスティネーションレジスタ番号に従
って、オペランドライトする。これは、Ｓ３３で命令実
行パイプラインで演算実行した演算結果を、デスティネ
ーションレジスタ番号に従ってレジスタファイル７に書
き込む。

【００６４】Ｓ３５は、リネーム後のデスティネーショ
ンレジスタ番号をリオーダバッファ４から読んで変換テ
ーブルに格納する。これにより、コミット済の命令のリ
ネーム番号が変換テーブル３にコピーされたこととな
る。

【００６５】以上のＳ３１からＳ３５によって１命令の
実行を終了し、同様にして次の命令を実行する。これに
より、リオーダバッファ４および変換テーブル３には、
レジスタ番号とリネーム番号、およびリネーム番号を格
納、更にフューチャファイル１０には最新のリネーム番
号を常に保持することとなり、従来のレジスタ値（３２
ビット幅や６４ビット幅）に比較し、本発明はリネーム
番号（例えば６ビット幅）と非常にビット容量が少なく
て済み、ＬＳＩに実装する際にチップ面積を少なくする
ことが可能となる。

【００６６】図７は、本発明の具体例説明図（図６）を
示す。これは、図６の流れ図に従ったときの図５の構成
におけるリオーダバッファ４、変換テーブル３およびフ
ューチャファイル１０に格納されるレジスタ番号、リネ
ーム番号の値の変化の様子を示す。

【００６７】図７の（ａ）は、プログラム例を示す。図
３の（ａ）と同一であるので説明を省略する。次に、命
令１、命令２実行時の動作を説明する。

【００６８】図７の（ｂ）は、命令１のデコード後の様
子を示す。命令１をデコードしてデスティネーションレ
ジスタ番号“３”に一意のリネーム番号“１３”を割り
当てたので、 有効フラグ４１ レジスタ番号４２ リネーム番号４３ Ｖ（有効） ３ １３ をリオーダバッファ４に格納する。併せて、フューチャ
ファイルに図示のようにレジスタ番号“３”のエントリ
にリネーム番号“１３”を上書きし、最新のリネーム番
号“１３”を保持する。

【００６９】図７の（ｃ）は、命令１のコミット後の様
子を示す。これは、図３の（ｃ）と同様であるので、説
明を省略する。図７の（ｅ）は、命令５のコミット後の
様子を示す。命令５を演算実行したその演算結果をレジ
スタファイル７に書き込んだので、図７の（ｄ）のリオ
ーダバッファ４の命令５のエントリの内容を変換バッフ
ァ３にコピーする（レジスタ番号“３”のエントリにリ
ネーム番号“２３”をコピーして上書きする）。併せ
て、フューチャファイルに図示のようにレジスタ番号
“３”のエントリにリネーム番号“２３”を上書きし、
最新のリネーム番号“２３”を保持する。

【００７０】以上によって、リオーダバッファ４には命
令デコード時のレジスタ番号４２およびリネーム番号４
３を格納すると共に、フューチャファイル１０にレジス
タ番号４２のエントリに最新のリネーム番号を上書きし
て保持する。そして、変換バッファ３にはコミット後に
リオーダバッファ４からリネーム番号をコピーして格納
する。これらにより、リカバリするための情報が記憶さ
れたこととなる。

【００７１】次に、図８を用いて図５の構成における動
作を詳細に説明する。ここでは、図７の例を用いて説明
する。図中のＳ４１からＳ５７は、図４のＳ１１からＳ
２７にそれぞれ対応し、Ｓ４９を除き同一であるのでそ
れらの説明を省略する。

【００７２】図８において、Ｓ４４’は、フューチャフ
ァイル１０のＳ４２で出力されたレジスタ番号のエント
リに、Ｓ４３で出力されたリネーム番号を上書きし、最
新のリネーム番号（例えば３）を保持する。

【００７３】Ｓ４９は、Ｓ４７でソース番号の出力に対
応して、フューチャファイル１０の当該ソース番号（レ
ジスタ番号）のエントリに保持されている最新のリネー
ム番号を出力する。これにより、図４のＳ１９でリオー
ダバッファ４から同一のレジスタ番号を持つ複数のリネ
ーム番号のうちから最新のものを検索して出力するとい
う煩雑は制御が不要となる。

【００７４】以上によって、フューチャファイル１０が
有りの場合、当該フューチャファイル１０に最新のリネ
ーム番号を常に保持しているので、最新のリネーム番号
を取り出すときに即時に当該フューチャファイル１０か
ら簡単な制御かつ迅速に取り出し、レジスタファイル７
にリードアドレスとして供給し、データ（オペランド）
を読み出してパイプライン８に入力し、演算実行するこ
とが可能となる。そして、リカバリ要因が発生したとき
には、リオーダバッファ４の無効化およびセレクト信号
生成回路６の全ビットを０クリアしてリカバリ処理を終
了する。

【００７５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
リオーダバッファ４、変換テーブル３およびフューチャ
ファイル１０にリネーム番号を格納する構成を採用して
いるため、従来のレジスタ値を格納する場合に比し、ビ
ット容量を削減でき、小さいハードウェア量でリカバリ
処理を実現できる。従来のレジスタ値（例えば３２ビッ
ト幅、６４ビット幅）を本発明ではリネーム番号（例え
ば６ビット幅）に狭くすることができ、大幅にビット容
量を削減することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理構成図である。

【図２】本発明の命令実行の流れ図（フューチャファイ
ルが無い場合）である。

【図３】本発明の具体例説明図（図２）である。

【図４】本発明の各ブロックの動作説明図（フューチャ
ファイルが無い場合）である。

【図５】本発明の他の構成図である。

【図６】本発明の命令実行の流れ図（フューチャファイ
ルが有る場合）である。

【図７】本発明の具体例説明図（図６）である。

【図８】本発明の各ブロックの動作説明図（フューチャ
ファイルが有る場合）である。

【図９】従来のリオーダバッファ例である。

【図１０】従来のフューチャファイルの位置付け図であ
る。

【符号の説明】

１：デコード回路 ２：新規番号割当回路 ３：変換テーブル ４：リオーダバッファ ５：セレクタ ６：セレクト信号生成回路 ７：レジスタファイル ８：命令実行パイプライン（パイプライン） ９：制御回路 １０：フューチャファイル

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】命令実行したときのディスティネーション
   のレジスタ番号（４２）に対応づけて一意なリネーム番
   号（４３）を登録するリオーダバッファ（４）と、 命令実行結果をレジスタファイル（７）に書き込んだ後
   （コミット後）に上記リオーダバッファ（４）から対応
   するディスティネーションのレジスタ番号（４２）およ
   びリネーム番号（４３）をコピーする変換テーブル
   （３）とを備え、 レジスタファイル（７）を参照する際に、上記リオーダ
   バッファ（４）から最新のリネーム番号（４３）のもの
   を検索あるいは変換テーブル（３）を参照して行い、一
   方、リカバリ要因が発生した場合、上記変換テーブル
   （３）を参照して行うように構成したことを特徴とする
   リカバリ装置。
2. 【請求項２】上記リオーダバッファ（４）の最新のディ
   スティネーションのレジスタ番号（４２）および一意な
   リネーム番号（４３）を上書きして格納するフューチャ
   ファイル（１０）を備え、 レジスタファイル（７）を参照する際に、上記フューチ
   ャファイル（１０）あるいは変換テーブル（３）を参照
   して行い、一方、リカバリ要因が発生した場合には上記
   変換テーブル（３）を参照して行うように構成したこと
   を特徴とする請求項１のリカバリ装置。
3. 【請求項３】上記リオーダバッファ（４）に命令に対応
   づけてエントリを格納する際のＩＤとして、命令に一意
   に割り当てたＩＤ、あるいは命令自身のプログラムカウ
   ンタに格納されたアドレスのうちの任意のｍビット（ｍ
   は整数）としたことを特徴とする請求項１および請求項
   ２記載のリカバリ装置。
4. 【請求項４】レジスタファイル（７）のレジスタ番号に
   対応づけて上記リオーダバッファ（４）あるいは変換テ
   ーブル（３）のいずれを選択するかのビットを持つセレ
   クト信号生成回路（６）を設け、当該セレクト信号生成
   回路（６）からのセククト信号に従って、変換テーブル
   （３）からのリネーム番号あるいはリオーダバッファ
   （４）からの最新のリネーム番号（あるいはフューチャ
   ファイル（１０）からのリネーム番号）のいずれかを選
   択することを特徴とする請求項１ないし請求項３記載の
   リカバリ装置。
5. 【請求項５】上記リオーダバッファ（４）中に当該リオ
   ーダバッファ（４）あるいは上記変換テーブル（３）の
   いずれを選択するかのセレクト情報（４４）を設け、当
   該セレクト情報（４４）に従って、リオーダバッファ
   （４）あるいは変換テーブル（３）を選択するように構
   成したことを特徴とする請求項１ないし請求項３記載の
   リカバリ装置。