JPH09198231A - 演算処理装置 - Google Patents
演算処理装置Info
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- JPH09198231A JPH09198231A JP8027264A JP2726496A JPH09198231A JP H09198231 A JPH09198231 A JP H09198231A JP 8027264 A JP8027264 A JP 8027264A JP 2726496 A JP2726496 A JP 2726496A JP H09198231 A JPH09198231 A JP H09198231A
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Abstract
器を備えた演算処理装置に於いて、マスク処理を高速に
行えるようにする。 【解決手段】 マスク用レジスタ102の各ビットF0
〜F3には、演算結果格納用レジスタ105のフィール
ド105−0〜105−3をマスクするか否かを示すマ
スク情報が格納されており、マスク用レジスタ102
は、各ビットF0〜F3に格納されているマスク情報に
従った書き込みイネーブル信号を各フィールド105−
0〜105−3に対して出力する。従って、マスク用レ
ジスタ102にマスク情報を書き込んでおくだけで、演
算器101−0〜101−3の演算結果をフィールド1
05−0〜105−3に書き込むか否かを制御するとい
ったマスク処理を行うことができる。
Description
サ等に使用される演算処理装置に関し、特に、単一の命
令によって制御される同一構造の演算器を複数備えた演
算処理装置に関する。
struction Set Computer)型の
汎用マイクロプロセッサでは、1命令で処理できるワー
ド長を増やしたり(高精度化)、RISC命令の実行パ
イプラインの段数を増加させて動作周波数を向上させた
り(スーパーパイプライン化)、或いは演算器等を複数
個搭載して演算処理を並列実行する(スーパースカラ
化)等の工夫をすることによって、整数演算や浮動小数
点演算の処理性能の向上を図ってきた。一方、JPEG
(Joint Photographic Exper
ts Group)やMPEG(Moving Pic
ture Experts Group)等の画像圧縮
伸張処理や、3Dレンダリング処理に代表される画像処
理では、画素データの精度(ダイナミックレンジ)は高
々8ビットから16ビット程度である。従って、これら
の画像処理を、従来のRISCプロセッサであるR40
00や21164等で実行する場合、データの必要精度
に関係なく、64ビットの演算器を用いて1画素ずつ処
理を行わなければならず、非効率的であった。
7100LC等のRISCプロセッサでは、画素データ
を処理する専用の演算器や命令セットを拡張することに
よって、画像処理を効率良く実行できるようにしてい
る。処理単位が64ビットのUltraSPACや処理
単位が32ビットのPA7100LCでは、64ビット
または32ビットの演算器を、8ビットまたは16ビッ
トという低精度の複数個の演算器に分割し、更に、各演
算器の演算結果を格納するレジスタに関しても、それを
各演算器の精度に応じたビット幅を有する複数のフィー
ルドに分割することにより、複数の画像データを並列に
演算処理できるようにしたSIMD(Single I
nstruction Multiple Data)
構造を採用している。このようにすることにより、R4
000や21164と比較して画像データに対する演算
処理性能は向上される。
セッサの演算処理装置の構成例を示したブロック図であ
り、演算器101と、演算対象となるデータが格納され
るデータ格納用レジスタ103,104と、演算結果格
納用レジスタ401とから構成されている。
制御信号によってより低い精度の4個の演算器101−
0〜101−3として動作可能な構造を有する。データ
格納用レジスタ103,104及び演算結果格納用レジ
スタ401は、それぞれ演算器101−0〜101−3
に対応する4個のフィールドに分割されている。このよ
うに、演算器101を4個の演算器101−0〜101
−3に分割すると共に、データ格納用レジスタ103,
104をそれぞれ4個のフィールドに分割することによ
り、各フィールドに格納されているデータをそれぞれ独
立したデータと見做して4個の演算器101−0〜10
1−3で並列に同一の演算処理を行うことができるの
で、演算処理性能を向上させることができる。尚、各演
算器101−0〜101−3の演算結果は、演算結果格
納用レジスタ401の対応するフィールドに格納され
る。
D構造を採用したプロセッサの演算処理装置は、データ
格納用レジスタの各フィールドに格納されたデータに対
して同一の演算処理を行い、演算結果を演算結果格納用
レジスタの各フィールドに直接書き込む構造であるた
め、演算結果格納用レジスタの特定のフィールドを新た
な演算結果で更新し、他のフィールドは古い値のままに
するといったマスク処理を行う場合、多くの命令が必要
となる。画像処理の場合、奥行き(Z値)判定処理,画
像の奥行きに応じた重ね合わせ処理,動き補償予測処理
等に於いて、マスク処理は多用されるため、マスク処理
のために多くの命令が必要になる従来の演算処理装置で
は処理速度の大幅な低下を招いてしまう。
ク処理を行わせるために必要となる命令列を示した図で
ある。
r4,r0,r3」は、レジスタr3(図4のレジス
タ401に対応)に格納されている古い値と常に0を保
持しているレジスタr0の内容とを加算し、レジスタr
4に格納することを指示する命令である。
r2」は、レジスタr1,r2(図4のレジスタ10
3,104に対応)に格納されている値を加算し、加算
結果をレジスタr3に格納することを指示する命令であ
る。
imm」は、即値immとレジスタr0の内容とを加算
することによりマスクパタンを生成し、生成したマスク
パタンをレジスタr5に格納することを指示する命令で
ある。
5」は、レジスタr3,r5の論理積をとり、その結果
をレジスタr3に格納することを指示する命令である。
5」は、レジスタr0,r5の否定論理和をとり、その
結果をレジスタr5に格納することを指示する命令であ
る。
5」は、レジスタr4,r5の論理積をとり、その結果
をレジスタr4に格納することを指示する命令である。
4」は、レジスタr3,r4の論理和をとり、その結果
をレジスタr3に格納することを指示する命令である。
マスク処理が行われ、その結果がレジスタr3に格納さ
れる。
演算処理装置としては、特願平5−189585号公報
に記載されている演算処理装置のように、演算制御信号
入力を持たず、複数の演算器を最初から備えたものも知
られているが、特願平5−189585号公報に記載さ
れている演算処理装置も、図4に示した演算処理装置と
同様に、各演算器の演算結果をレジスタに直接書き込む
構造であるので、上述したと同様の問題点がある。
うために必要となる命令数を少なくすることができる演
算処理装置を提供することにある。
するため、同一の演算処理を並行して行う複数個の演算
器を備えた演算処理装置に於いて、書込イネーブル信号
によって書き込み制御が可能な、前記各演算器毎の演算
結果格納用レジスタと、該各演算結果格納用レジスタ毎
のマスク情報を保持し、保持している各マスク情報に従
って、前記各演算結果格納用レジスタに対して対応する
演算器の演算結果を書き込むか否かを制御する書込イネ
ーブル信号を出力するマスク用レジスタとを備えたもの
である。
が、保持している各演算結果格納用レジスタ毎のマスク
情報に従って、各演算結果格納用レジスタに対して対応
する演算器の演算結果を書き込むか否かを制御する書込
イネーブル信号を出力する。
ってマスク処理を行うことを可能にすると共に、その際
の命令数を少なくするため、同一の演算処理を並行して
行う複数個の演算器を備えた演算処理装置に於いて、書
込イネーブル信号によって書き込み制御が可能な、前記
各演算器毎の演算結果格納用レジスタと、前記各演算器
が生成する演算フラグに基づいて、前記各演算結果格納
用レジスタに対して対応する演算器の演算結果を書き込
むか否かを制御する書込イネーブル信号を出力する論理
回路とを備えたものである。
器で生成された演算フラグに基づいて、各演算結果格納
用レジスタに対して対応する演算器の演算結果を書き込
むか否かを制御する書込イネーブル信号を出力する。
図面を参照して詳細に説明する。
り、演算器101と、マスク用レジスタ102と、デー
タ格納用レジスタ103,104と、演算結果格納用レ
ジスタ105とから構成されている。
制御信号によって4個の演算器101−0〜101−3
として並列動作可能な構造を有している。
それぞれ演算器101−0〜101−3に対応する4個
のフィールドに分割されており、各フィールドには演算
器101−0〜101−3で演算を行うデータが格納さ
れる。
101−0〜101−3に対応する4個のフィールド1
05−0〜105−3に分割されている。また、各フィ
ールド105−0〜105−3は書込イネーブル信号に
よって個別に書き込み制御が可能になっている。
のレジスタであり、各ビットF0〜F3には、演算結果
格納用レジスタ105の各フィールド105−0〜10
5−3をマスクするか否かを示すマスク情報が格納され
る。また、マスク用レジスタ102は、各ビットF0〜
F3の値に従った書込イネーブル信号を、各フィールド
105−0〜105−3に対して出力する。
命令列によって行われるマスク処理と同等のマスク処理
を、図2に示す命令列で実行することが可能になる。
r4,imm」は、レジスタr4(図1のマスク用レジ
スタ102に対応)にマスク処理のためのビット列im
mを格納することを指示する命令であり、第2番目の命
令「ADD4 r3,r1,r2,r4」は、レジスタ
r4の内容に従って演算結果格納用レジスタ105の各
フィールド105−0〜105−3をマスクすることを
指示すると共に、レジスタr1,r2(図1のデータ格
納用レジスタ103,104に対応)の内容を加算して
加算結果をレジスタr3(図1の演算結果格納用レジス
タ105に対応)に格納することを指示する命令であ
る。このように、本実施例によれば、図5に示した7個
の命令から構成される命令列を、図2に示すような2個
の命令から構成される命令列で置き換えることが可能に
なるため、マスク処理を実行するために必要となる命令
数を約70%削減できる。
と前画面の奇数ライン上の画素データとの誤差、及び現
画面の偶数ライン上の画素データと前画面の偶数ライン
上の画素データとの誤差をそれぞれ求める場合を例にと
って、本実施例の動作を説明する。尚、上述したような
処理は、MPEG等の動画像圧縮処理の動き補償予測処
理に於いて行われる処理である。
タ102の各ビットF0,F1,F2,F3にそれぞれ
“1”,“0”,“1”,“0”のマスクパタンを格納
する。これにより、マスク用レジスタ102から各フィ
ールド105−0〜105−3に供給される書込イネー
ブル信号がそれぞれ“1”,“0”,“1”,“1”と
なり、フィールド105−1,105−3に対する演算
結果の書き込みがマスクされる。
各フィールド105−0〜105−3に0を格納すると
共に、図示を省略した累積値保存用レジスタに0を格納
する。
個のフィールドに、それぞれ現画面の第1ライン〜第4
ライン上の第1番目の画素データを書き込むと共に、デ
ータ格納用レジスタ104の4個のフィールドに、それ
ぞれ前画面の第1ライン〜第4ライン上の第1番目の画
素データを書き込む。
に減算動作を行わせる。これにより、各演算器101−
0〜101−3から、前画面の第1ライン〜第4ライン
の第1番目の画素データと現画面の第1ライン〜第4ラ
インの第1番目の画素データとの誤差が出力される。
フィールド105−1,105−3は、書込イネーブル
信号によってマスクされているので、演算器101−
1,101−3から出力される第2ライン,第4ライン
の誤差はフィールド105−1,105−3に格納され
ず、演算器101−0,101−2から出力される第1
ライン,第3ラインの誤差のみがフィールド105−
0,105−2に格納される。
演算結果格納用レジスタ105の各フィールド105−
0〜105−3に格納されている誤差を累算し、更に、
累積値保存用レジスタに保存されている累積値と上記累
算結果とを加算した値を累積値保存用レジスタに格納す
る。
個のフィールドに、それぞれ現画面の第1ライン〜第4
ライン上の第2番目の画素データを書き込むと共に、デ
ータ格納用レジスタ104の4個のフィールドに、それ
ぞれ前画面の第1ライン〜第4ライン上の第2番目の画
素データを書き込み、以下前述したと同様の処理を全ラ
インについて行う。この時、レジスタ105のフィール
ド105−1,105−3はマスクされ、0を保持して
いるので、上記した処理を行うことにより、現画面の奇
数ライン上の画素データと前画面の奇数ライン上の画素
データとの誤差を求めることができる。
タと前画面の偶数ライン上の画像データとの誤差を求め
るために、SET命令を用いてマスク用レジスタ102
の各ビットF0,F1,F2,F3にそれぞれ“0”,
“1”,“0”,“1”のマスクパタンを格納する。こ
れにより、マスク用レジスタ102から各フィールド1
05−0〜105−3に供給される書込イネーブル信号
がそれぞれ“0”,“1”,“0”,“1”となり、フ
ィールド105−0,105−2がマスクされる。
ンについて行う。この場合、レジスタ105のフィール
ド105−0,105−2はマスクされ、0を保持して
いるので、上記した処理を行うことにより、現画面の偶
数ライン上の画素データと前画面の偶数ライン上の画素
データとの誤差を求めることができる。
る。図3は本発明の他の実施例のブロック図であり、演
算器201と、論理回路202と、データ格納用レジス
タ103,104と、演算結果格納用レジスタ105と
から構成されている。
制御信号によって4個の演算器201−0〜201−3
として並列動作可能な構成を有する。また、各演算器2
01−1〜203−3はそれぞれ演算フラグを生成する
構造を有している。ここで、演算フラグとは、符号フラ
グ,ゼロフラグ等である。
それぞれ演算器201−0〜201−3に対応する4個
のフィールドに分割されており、各フィールドには対応
する演算器201−0〜201−3で演算を行うデータ
が格納される。
201−0〜201−3に対応する4個のフィールド1
05−0〜105−3に分割されている。また、各フィ
ールド105−0〜105−3は書込イネーブル信号に
よって個別に書き込み制御が可能になっている。
201−3が生成する演算フラグに対して論理演算を行
い、演算結果格納用レジスタ105の各フィールド10
5−0〜105−3に対して演算器201−0〜201
−3の演算結果を書き込むか否かを制御する書込イネー
ブル信号を出力する機能を有する。
き(Z値)判定処理を例にとって本実施例の動作を説明
する。
1ラインの第1番目〜第4番目の画素のZ値を、データ
格納用レジスタ103,演算結果格納用レジスタ105
の各フィールドに格納すると共に、次に表示しようとす
る画面の第1ラインの第1番目〜第4番目の画素のZ値
をデータ格納レジスタ104の各フィールドに格納す
る。
が、データ格納用レジスタ104の各フィールドに格納
されているZ値からデータ格納用レジスタ103の対応
するフィールドに格納されているZ値を減算し、減算結
果の符号を演算フラグとして出力する。
201−3から出力された演算フラグに基づいて演算結
果格納用レジスタ105の各フィールド105−0〜1
05−3に対する書込イネーブル信号を生成する。その
際、論理演算回路201−0〜201−3から出力され
る演算フラグが負を示すものである場合には、各フィー
ルド105−0〜105−3へ出力する書込イネーブル
信号を“1”にし、正を示すものである場合には、書込
イネーブル信号を“0”にする等の論理演算を行う。
ルド105−0〜105−3に出力される書込イネーブ
ル信号の内、フィールド105−0に対する書込イネー
ブル信号が“1”、他のフィールド105−1〜105
−3に対する書込イネーブル信号が“0”になったとす
る。
が、データ格納用レジスタ104の各フィールドに格納
されているZ値を出力する。
−3に対する書込イネーブル信号の内、フィールド10
5−0に対する書込イネーブル信号のみが“1”となっ
ているので、演算器201−0〜201−3の演算結果
の内、演算器201−0の演算結果のみがレジスタ10
5のフィールド105−0に書き込まれる。次いで、演
算結果格納用レジスタ105の4個のフィールド105
−0〜105−3に格納されているZ値を、第1ライン
の第1番目〜第4番目の画素の最新のZ値として所定の
記憶領域に保存する。
第1ラインの第5番目〜第8番目の画素のZ値を、デー
タ格納用レジスタ103,演算結果格納用レジスタ10
5の各フィールドに格納すると共に、次に表示しようと
する画面の第1ラインの第5番目〜第8番目の画素のZ
値をデータ格納レジスタ104の各フィールドに格納
し、以後、前述したと同様の処理を行う。以上の処理を
全ての画素について繰り返し行う。
01−0〜201−3の演算結果に従ってマスクするフ
ィールドを選択する際、条件分岐命令を使用する必要が
なくなり、条件分岐命令実行に伴うオーバヘッドを皆無
にすることができるので、マスク処理を高速化すること
ができる。
割した場合について説明したが、本発明はこれに限られ
るものではない。また、演算制御信号入力を持たない、
複数の演算器を最初から備えた演算処理装置に対して
も、本発明を適用できることは勿論である。
結果格納用レジスタ毎のマスク情報を格納し、格納して
いる各マスク情報に従って、各演算結果格納レジスタに
対して対応する演算器の演算結果を書き込むか否かを制
御する信号を出力するマスク用レジスタを備えているの
で、マスク処理を行うために必要となる命令数を少なく
し、3Dレンダリング処理等のマスク処理を必要とする
画像処理を高速化することができる。
算フラグに基づいて、各演算結果格納用レジスタに対し
て対応する演算器の演算結果を書き込むか否かを制御す
る書込イネーブル信号を出力する論理回路を備えている
ので、各演算器の演算結果に従ったマスク処理を条件分
岐命令を実行することなく行え、その結果、処理速度を
高速化することができる。
要となる命令列を示した図である。
を行う際に必要となる命令列を示した図である。
〜201−3…演算器 102…マスク用レジスタ 103,104…データ格納用レジスタ 105,401…演算結果格納用レジスタ 202…論理回路
Claims (3)
- 【請求項1】 同一の演算処理を並行して行う複数個の
演算器を備えた演算処理装置に於いて、 書込イネーブル信号によって書き込み制御が可能な、前
記各演算器毎の演算結果格納用レジスタと、 該各演算結果格納用レジスタ毎のマスク情報を保持し、
保持している各マスク情報に従って、前記各演算結果格
納用レジスタに対して対応する演算器の演算結果を書き
込むか否かを制御する書込イネーブル信号を出力するマ
スク用レジスタとを備えたことを特徴とする演算処理装
置。 - 【請求項2】 同一の演算処理を並行して行う複数個の
演算器を備えた演算処理装置に於いて、 書込イネーブル信号によって書き込み制御が可能な、前
記各演算器毎の演算結果格納用レジスタと、 前記各演算器が生成する演算フラグに基づいて、前記各
演算結果格納用レジスタに対して対応する演算器の演算
結果を書き込むか否かを制御する書込イネーブル信号を
出力する論理回路とを備えたことを特徴とする演算処理
装置。 - 【請求項3】 前記演算器が生成する演算フラグは、演
算結果の符号を示すものであることを特徴とする請求項
2記載の演算処理装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8027264A JP2806346B2 (ja) | 1996-01-22 | 1996-01-22 | 演算処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8027264A JP2806346B2 (ja) | 1996-01-22 | 1996-01-22 | 演算処理装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09198231A true JPH09198231A (ja) | 1997-07-31 |
JP2806346B2 JP2806346B2 (ja) | 1998-09-30 |
Family
ID=12216225
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8027264A Expired - Fee Related JP2806346B2 (ja) | 1996-01-22 | 1996-01-22 | 演算処理装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2806346B2 (ja) |
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