JPH0831034B2 - パイプライン制御方式 - Google Patents
パイプライン制御方式Info
- Publication number
- JPH0831034B2 JPH0831034B2 JP20091387A JP20091387A JPH0831034B2 JP H0831034 B2 JPH0831034 B2 JP H0831034B2 JP 20091387 A JP20091387 A JP 20091387A JP 20091387 A JP20091387 A JP 20091387A JP H0831034 B2 JPH0831034 B2 JP H0831034B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cycle
- write
- register group
- register
- pipeline
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
- F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
- F02B2075/025—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two
Landscapes
- Advance Control (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 情報処理装置の中央処理装置(CPU)におけるパイプ
ライン制御方式に関し、 ゲートの遅延時間に対する配線の遅延時間の長さにも
とづくパイプライン処理の遅れを最小限に留めシステム
・クロック・サイクルの短縮を図ることを目的とし、 本発明は、書込みサイクルと同時に実行可能な書込み
データバッファ用の処理サイクルを設定する書込みデー
タバッファサイクル設定手段と、パイプラインの各フロ
ーごとに前記サイクルの有効若しくは無効を制御するバ
ッファサイクル有効/無効制御手段と、書込みレジスタ
群を使用頻度の比較的高いものと比較的低いものとに分
け、いずれのレジスタ群を使用するか選択するレジスタ
群使用選択手段と、使用頻度の比較的高いレジスタ群に
対して前記サイクルを無効にして1サイクルで書込みを
行なう1サイクル書込み手段と、使用頻度の比較的低い
レジスタ群に対して前記サイクルを有効にして前記書込
みデータバッファを介して2サイクルで書込みを行なう
2サイクル書込み手段(5)とにより構成される。
ライン制御方式に関し、 ゲートの遅延時間に対する配線の遅延時間の長さにも
とづくパイプライン処理の遅れを最小限に留めシステム
・クロック・サイクルの短縮を図ることを目的とし、 本発明は、書込みサイクルと同時に実行可能な書込み
データバッファ用の処理サイクルを設定する書込みデー
タバッファサイクル設定手段と、パイプラインの各フロ
ーごとに前記サイクルの有効若しくは無効を制御するバ
ッファサイクル有効/無効制御手段と、書込みレジスタ
群を使用頻度の比較的高いものと比較的低いものとに分
け、いずれのレジスタ群を使用するか選択するレジスタ
群使用選択手段と、使用頻度の比較的高いレジスタ群に
対して前記サイクルを無効にして1サイクルで書込みを
行なう1サイクル書込み手段と、使用頻度の比較的低い
レジスタ群に対して前記サイクルを有効にして前記書込
みデータバッファを介して2サイクルで書込みを行なう
2サイクル書込み手段(5)とにより構成される。
本発明は情報処理装置のCPUにおけるパイプライン制
御方式に関する。
御方式に関する。
パイプライン制御は命令制御方式の一態様であってベ
ルトコンベア式に複数個の命令を同時に先回り並列処理
する方式である。例えば、1つの命令が読出し、解読、
アドレス計算等からなるとき、単位時間毎に順次パイプ
ラインの処理ステージにてこれらの処理を実行し、次の
命令を同様な順序にて処理していくので、結局単位時間
毎に命令を順次処理していくのと等価となり処理時間の
短縮を図ることができる。
ルトコンベア式に複数個の命令を同時に先回り並列処理
する方式である。例えば、1つの命令が読出し、解読、
アドレス計算等からなるとき、単位時間毎に順次パイプ
ラインの処理ステージにてこれらの処理を実行し、次の
命令を同様な順序にて処理していくので、結局単位時間
毎に命令を順次処理していくのと等価となり処理時間の
短縮を図ることができる。
第5図(a),(b)は従来のパイプライン制御方式
を説明する図およびそのタイム・チャートである。図に
おいて、CLKは単位時間を形成するためのクロック信号
であり、D,A,T,B,E,W等は各命令における処理であっ
て、例えば、Dは解読、Aはアドレス計算、Tは転送、
Wは書込み等を示している。51は制御記憶(CS)であ
り、52〜56は順次シフトされるタグである。(a)のタ
イムチャートでは、Dサイクルにおいて制御記憶51から
読み出された制御情報が制御信号Sと共にA−タグ(5
2)、T−タグ(53)、B−タグ(54)、E−タグ(5
5)、W−タグ(56)に伝搬されていき各サイクルにお
いてその処理に沿った実行がなされる。制御記憶のアド
レスは命令のオペレーションコード又は制御記憶のブラ
ンチ・アドレス・フィールドで与えられる。(b)のタ
イムチャートは(a)の処理が多重に流れる状態を示
し、この結果クロックCLKの1周期(1τ)ごとに各サ
イクルにおいて例えばDサイクルが順次処理され、Wサ
イクルにて書込みレジスタに処理結果が書込まれてい
く。
を説明する図およびそのタイム・チャートである。図に
おいて、CLKは単位時間を形成するためのクロック信号
であり、D,A,T,B,E,W等は各命令における処理であっ
て、例えば、Dは解読、Aはアドレス計算、Tは転送、
Wは書込み等を示している。51は制御記憶(CS)であ
り、52〜56は順次シフトされるタグである。(a)のタ
イムチャートでは、Dサイクルにおいて制御記憶51から
読み出された制御情報が制御信号Sと共にA−タグ(5
2)、T−タグ(53)、B−タグ(54)、E−タグ(5
5)、W−タグ(56)に伝搬されていき各サイクルにお
いてその処理に沿った実行がなされる。制御記憶のアド
レスは命令のオペレーションコード又は制御記憶のブラ
ンチ・アドレス・フィールドで与えられる。(b)のタ
イムチャートは(a)の処理が多重に流れる状態を示
し、この結果クロックCLKの1周期(1τ)ごとに各サ
イクルにおいて例えばDサイクルが順次処理され、Wサ
イクルにて書込みレジスタに処理結果が書込まれてい
く。
第6図は上記(b)の処理を行う場合のWサイクルに
ついての構成図である。図において61はE−タグからの
制御信号Sを受けるW−タグであり、62はデータを取り
込む演算器(ALU)に設けられ演算結果を保持するリサ
ルト・レジスタであり、63は一般のレジスタである。一
方、このような構成において、このWサイクルで書き込
むことが要求される書込みレジスタは多数(63〜63n)
あり、大型の汎用計算機ではその数が約150種にもな
る。そのため各書込みレジスタへデータを出力するリサ
ルト・レジスタの出力の配線長lは非常に長いものとな
ってしまう。その結果近年、ゲート遅延時間に対する配
線遅延時間の比率が高くなるにつれ、Wサイクルの配線
遅延時間がシステム・クロックサイクルを左右するよう
になってきている。
ついての構成図である。図において61はE−タグからの
制御信号Sを受けるW−タグであり、62はデータを取り
込む演算器(ALU)に設けられ演算結果を保持するリサ
ルト・レジスタであり、63は一般のレジスタである。一
方、このような構成において、このWサイクルで書き込
むことが要求される書込みレジスタは多数(63〜63n)
あり、大型の汎用計算機ではその数が約150種にもな
る。そのため各書込みレジスタへデータを出力するリサ
ルト・レジスタの出力の配線長lは非常に長いものとな
ってしまう。その結果近年、ゲート遅延時間に対する配
線遅延時間の比率が高くなるにつれ、Wサイクルの配線
遅延時間がシステム・クロックサイクルを左右するよう
になってきている。
第7図(a),(b)は第6図における問題点を解決
しようとした従来方式のタイム・チャートである。この
場合、図に示すようにレジスタへの書込み時にEサイク
ルを2τ(2クロック)にして1τ目のリサルト・レジ
スタの出力を2τ目もそのまま保持することにより、2
τでWサイクルに到り書込みレジスタに伝搬させる方法
である。この方法では図からも明らかなように第5図
(b)に比べて1τ遅くなるが、配線長による遅延に比
べて一定の遅れとなり、さらにクロック周期を早くする
ことにより若干改善される。(b)は(a)の方法を用
いてLOAD MULTIPLE命令のように複数のレジスタに連続
して書き込むことが必要な命令の場合である。図に示す
ように、この場合にはE,B,Tサイクルが順次2τとなる
ので、書込むべきレジスタの数だけサイクルτが増えそ
の分遅れを生ずることになる。
しようとした従来方式のタイム・チャートである。この
場合、図に示すようにレジスタへの書込み時にEサイク
ルを2τ(2クロック)にして1τ目のリサルト・レジ
スタの出力を2τ目もそのまま保持することにより、2
τでWサイクルに到り書込みレジスタに伝搬させる方法
である。この方法では図からも明らかなように第5図
(b)に比べて1τ遅くなるが、配線長による遅延に比
べて一定の遅れとなり、さらにクロック周期を早くする
ことにより若干改善される。(b)は(a)の方法を用
いてLOAD MULTIPLE命令のように複数のレジスタに連続
して書き込むことが必要な命令の場合である。図に示す
ように、この場合にはE,B,Tサイクルが順次2τとなる
ので、書込むべきレジスタの数だけサイクルτが増えそ
の分遅れを生ずることになる。
このようにゲートの遅延時間に対する配線の遅延時間
の長さが顕著になってきており、CPUにおける書込みバ
スのように種々のレジスタへの書込みが要求される配線
の遅延時間がシステム・クロック・サイクルの短縮、即
ち性能の向上を阻害するようになってきている。
の長さが顕著になってきており、CPUにおける書込みバ
スのように種々のレジスタへの書込みが要求される配線
の遅延時間がシステム・クロック・サイクルの短縮、即
ち性能の向上を阻害するようになってきている。
第1図は本発明の原理説明図である。図において、1
は書込みサイクルと同時に実行可能な書込みデータバッ
ファ用の処理サイクルを設定する書込みデータバッファ
サイクル設定手段、2はパイプラインの各フローごとに
前記サイクルの有効若しくは無効を制御するバッファサ
イクル有効/無効制御手段、3は書込みレジスタ群を使
用頻度の比較的高いものと比較的低いものとに分け、い
ずれのレジスタ群を使用するか選択するレジスタ群使用
選択手段、4は使用頻度の比較的高いレジスタ群に対し
て前記サイクルを無効にして1サイクルで書込みを行な
う1サイクル書込み手段、5は使用頻度の比較的低いレ
ジスタ群に対して前記サイクルを有効にして前記書込み
データバッファを介して2サイクルで書込みを行なう2
サイクル書込み手段であり、本発明によれば、レジスタ
群の使用頻度に応じて書込み時にパイプラインの長さを
変えることができる。
は書込みサイクルと同時に実行可能な書込みデータバッ
ファ用の処理サイクルを設定する書込みデータバッファ
サイクル設定手段、2はパイプラインの各フローごとに
前記サイクルの有効若しくは無効を制御するバッファサ
イクル有効/無効制御手段、3は書込みレジスタ群を使
用頻度の比較的高いものと比較的低いものとに分け、い
ずれのレジスタ群を使用するか選択するレジスタ群使用
選択手段、4は使用頻度の比較的高いレジスタ群に対し
て前記サイクルを無効にして1サイクルで書込みを行な
う1サイクル書込み手段、5は使用頻度の比較的低いレ
ジスタ群に対して前記サイクルを有効にして前記書込み
データバッファを介して2サイクルで書込みを行なう2
サイクル書込み手段であり、本発明によれば、レジスタ
群の使用頻度に応じて書込み時にパイプラインの長さを
変えることができる。
第2図は本発明によるパイプライン制御方式の一実施
例構成図である。図において、21はE−タグ、22はV−
タグ、23はVサイクルの有効を示すフリップフロップ、
24はE−タグ21とV−タグ22の出力のいずれかを選択す
るセレクト回路、25はW−タグ、26は演算器(ALU)お
よびリサルト・レジスタ、27は書込みバッファ、28およ
び29はレジスタ群である。従来と異なるのはV−タグ2
2、フリップフロップ23、セレクタ24および書込みバッ
ファ27から成るVサイクル制御用回路が追加され、レジ
スタへの書込みデータをバッファリングするためのVサ
イクルを設けた点である。また、書込むべきレジスタは
2群に分けられ、レジスタ28は比較的使用頻度の高い汎
用レジスタ等のレジスタ群であり、レジスタ29は使用頻
度の比較的低い制御レジスタ等のレジスタ群である。レ
ジスタ28はリサルト・レジスタの近傍に置かれて配線長
が延びるのを防止している。
例構成図である。図において、21はE−タグ、22はV−
タグ、23はVサイクルの有効を示すフリップフロップ、
24はE−タグ21とV−タグ22の出力のいずれかを選択す
るセレクト回路、25はW−タグ、26は演算器(ALU)お
よびリサルト・レジスタ、27は書込みバッファ、28およ
び29はレジスタ群である。従来と異なるのはV−タグ2
2、フリップフロップ23、セレクタ24および書込みバッ
ファ27から成るVサイクル制御用回路が追加され、レジ
スタへの書込みデータをバッファリングするためのVサ
イクルを設けた点である。また、書込むべきレジスタは
2群に分けられ、レジスタ28は比較的使用頻度の高い汎
用レジスタ等のレジスタ群であり、レジスタ29は使用頻
度の比較的低い制御レジスタ等のレジスタ群である。レ
ジスタ28はリサルト・レジスタの近傍に置かれて配線長
が延びるのを防止している。
この回路では、使用頻度の比較的高いレジスタ群28は
第4図(a)の第1フローのようにDATBEWの6サイクル
・パイプラインで動かし、一方、使用頻度の比較的低い
レジスタ群29は第2フローのようにDATBEVWの7サイク
ル・パイプラインで動かす。即ち、図示しない制御記憶
のフィールドにて指定したVサイクル有効のタグが伝搬
され、Vサイクル有効のフリップフロップ23がオンする
とVサイクルが有効となる。Vサイクルが有効になると
W−タグへの入力はセレクタ24によりV−タグが選択さ
れVサイクルを加えた7サイクル・パイプラインとな
る。この場合、書込みバッファ27はVサイクルでリサル
ト・レジスタの内容を保持し、Wサイクルでレジスタ群
29へ書込む。一方、Vサイクルが無効な場合はWサイク
ルでリサルト・レジスタの内容がレジスタ群28に書込ま
れ、6サイクルで処理される。
第4図(a)の第1フローのようにDATBEWの6サイクル
・パイプラインで動かし、一方、使用頻度の比較的低い
レジスタ群29は第2フローのようにDATBEVWの7サイク
ル・パイプラインで動かす。即ち、図示しない制御記憶
のフィールドにて指定したVサイクル有効のタグが伝搬
され、Vサイクル有効のフリップフロップ23がオンする
とVサイクルが有効となる。Vサイクルが有効になると
W−タグへの入力はセレクタ24によりV−タグが選択さ
れVサイクルを加えた7サイクル・パイプラインとな
る。この場合、書込みバッファ27はVサイクルでリサル
ト・レジスタの内容を保持し、Wサイクルでレジスタ群
29へ書込む。一方、Vサイクルが無効な場合はWサイク
ルでリサルト・レジスタの内容がレジスタ群28に書込ま
れ、6サイクルで処理される。
第3図はVおよびWサイクルを説明する図であり、V
サイクル有効の場合を示しており、31はV−タグ、32は
Vサイクル有効のフリップフロップ、33はW−タグ、34
は演算器(ALU)とリサルト・レジスタ、35は書込みバ
ッファ、36は書込みレジスタを示している。
サイクル有効の場合を示しており、31はV−タグ、32は
Vサイクル有効のフリップフロップ、33はW−タグ、34
は演算器(ALU)とリサルト・レジスタ、35は書込みバ
ッファ、36は書込みレジスタを示している。
このような構成において、第4図(a),(b)に本
実施例のタイムチャートを示す。(a)は1フロー目は
Vサイクルを用いない6サイクル・パイプラインであ
り、レジスタへの書込みがない場合であり、2フロー目
はVサイクルを用いる7サイクル・パイプラインによる
レジスタ書込みである。この場合、Vサイクルを加える
ことにより1τの遅れが生じるが使用頻度が低いことか
ら性能低下は最小限に抑えられる。(b)は複数レジス
タへ連続書込みを行なうロードマルチプルタイプにおい
て7サイクル・パイプラインのレジスタ群29に対して実
行した場合であり、この場合でも(a)の場合と同様に
Vサイクルによる1τの遅れですむ。制御レジスタ群29
は最初又は業務変更時等にまとめてロードし使用頻度が
比較的低く、動作モードを設定するような使い方が一般
的であるから、(b)に示すような7サイクル・パイプ
ラインとなる。
実施例のタイムチャートを示す。(a)は1フロー目は
Vサイクルを用いない6サイクル・パイプラインであ
り、レジスタへの書込みがない場合であり、2フロー目
はVサイクルを用いる7サイクル・パイプラインによる
レジスタ書込みである。この場合、Vサイクルを加える
ことにより1τの遅れが生じるが使用頻度が低いことか
ら性能低下は最小限に抑えられる。(b)は複数レジス
タへ連続書込みを行なうロードマルチプルタイプにおい
て7サイクル・パイプラインのレジスタ群29に対して実
行した場合であり、この場合でも(a)の場合と同様に
Vサイクルによる1τの遅れですむ。制御レジスタ群29
は最初又は業務変更時等にまとめてロードし使用頻度が
比較的低く、動作モードを設定するような使い方が一般
的であるから、(b)に示すような7サイクル・パイプ
ラインとなる。
以上説明したように、本発明によれば、リサルト・レ
ジスタ出力配線長を短縮することができ、かつ書込みサ
イクルの遅れが最小限に押えることができる。さらに、
配線長を短縮できることによるシステム・クロックサイ
クルの短縮で書込みサイクルの遅れ以上の性能向上が可
能である。
ジスタ出力配線長を短縮することができ、かつ書込みサ
イクルの遅れが最小限に押えることができる。さらに、
配線長を短縮できることによるシステム・クロックサイ
クルの短縮で書込みサイクルの遅れ以上の性能向上が可
能である。
第1図は本発明の原理説明図、 第2図は本発明の一実施例V,Wサイクル用レジスタを示
すブロック図、 第3図は本発明のV,Wサイクルを説明する図、 第4図(a),(b)は本発明におけるタイムチャー
ト、 第5図(a),(b)は従来方式を説明する図、 第6図は従来方式のWサイクルを説明する図、 および 第7図(a),(b)は従来方式のタイム・チャートで
ある。 (符号の説明) 21,22,24,25,31,33…タグ、23,32…フリップフロップ、
26〜29,34〜36…レジスタ。
すブロック図、 第3図は本発明のV,Wサイクルを説明する図、 第4図(a),(b)は本発明におけるタイムチャー
ト、 第5図(a),(b)は従来方式を説明する図、 第6図は従来方式のWサイクルを説明する図、 および 第7図(a),(b)は従来方式のタイム・チャートで
ある。 (符号の説明) 21,22,24,25,31,33…タグ、23,32…フリップフロップ、
26〜29,34〜36…レジスタ。
Claims (1)
- 【請求項1】情報処理装置の中央処理装置におけるパイ
プライン制御方式において、 書込みサイクルと同時に実行可能な書込みデータバッフ
ァ用の処理サイクルを設定する書込みデータバッファサ
イクル設定手段(1)と、 パイプラインの各フローごとに前記サイクルの有効若し
くは無効を制御するバッファサイクル有効/無効制御手
段(2)と、 書込みレジスタ群を使用頻度の比較的高いものと比較的
低いものとに分け、いずれのレジスタ群を使用するか選
択するレジスタ群使用選択手段(3)と、 使用頻度の比較的高いレジスタ群に対して前記サイクル
を無効にして1サイクルで書込みを行なう1サイクル書
込み手段(4)と、 使用頻度の比較的低いレジスタ群に対して前記サイクル
を有効にして前記書込みデータバッファを介して2サイ
クルで書込みを行なう2サイクル書込み手段(5)とを
備え、 レジスタ群の使用頻度に応じて書込み時にパイプライン
の長さを変えるようにしたことを特徴とするパイプライ
ン制御方式。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20091387A JPH0831034B2 (ja) | 1987-08-13 | 1987-08-13 | パイプライン制御方式 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20091387A JPH0831034B2 (ja) | 1987-08-13 | 1987-08-13 | パイプライン制御方式 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6446137A JPS6446137A (en) | 1989-02-20 |
JPH0831034B2 true JPH0831034B2 (ja) | 1996-03-27 |
Family
ID=16432357
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20091387A Expired - Lifetime JPH0831034B2 (ja) | 1987-08-13 | 1987-08-13 | パイプライン制御方式 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0831034B2 (ja) |
-
1987
- 1987-08-13 JP JP20091387A patent/JPH0831034B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6446137A (en) | 1989-02-20 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080327 Year of fee payment: 12 |