JPH0991135A - 演算処理装置および命令変換装置 - Google Patents

演算処理装置および命令変換装置

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JPH0991135A
JPH0991135A JP7242184A JP24218495A JPH0991135A JP H0991135 A JPH0991135 A JP H0991135A JP 7242184 A JP7242184 A JP 7242184A JP 24218495 A JP24218495 A JP 24218495A JP H0991135 A JPH0991135 A JP H0991135A
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Toshihiro Ishikawa
川 利 広 石
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 短い命令長で、即値データを対象とする演算
を可能とし、即値データを読み出す際の消費電力を低減
し、かつ小型化を容易にする。 【構成】 命令コードを記憶する命令メモリ1と、命令
メモリ1から読み出した命令を記憶する16ビット幅の
命令レジスタ2と、命令レジスタ2から出力された命令
コードをデコードでして制御信号を出力する命令デコー
ド3と、即値データを記憶した即値メモリ4とを備え、
命令レジスタ2の下位8ビットに格納された即値番号を
アドレスとして即値メモリ4から即値を読み出す。

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、
ディジタルシグナルプロセッサ(DSP)などに利用
し、短い命令で、即値(イミディエト・データ)を演算
対象とする演算処理装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】即値(イミディエト・データ)とは、命
令中に埋め込まれる定数である。即値を演算対象とする
従来の演算処理装置は、例えば特開平3−20828号
公報に開示されている。
【0003】上記、従来例では、PC(プログラム・カ
ウンタ)相対アドレッシング用の加算器を利用して、プ
ログラムカウンタの値に相対アドレス値を加算してアド
レスを生成し、そのアドレスのデータメモリから即値デ
ータを読み出している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の演算処理装置では、相対アドレッシング用の加算器
を有していることが即値データを読み出す条件となり、
相対アドレッシングを備えていない演算処理装置におい
ては、新たにプログラム・カウンタの値と命令レジスタ
内の即値データを加算する加算器を設けなければなら
ず、低消費電力化・小型化の妨げとなるという問題を有
している。
【0005】本発明は、このような従来の問題を解決す
るものであり、即値データを対象とする演算を可能と
し、即値データを読み出す際の消費電力が低減し、か
つ、小型化が容易に図れる優れた演算処理装置と命令変
換装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の演算処理装置は、命令コードを記憶する命
令記憶手段と、データを記憶するデータ記憶手段とを備
えた演算処理装置であって、即値データを記憶する即値
記憶手段と、この即値記憶手段に記憶した即値の番号を
指定する即値番号フィールドを有する命令セットを備え
ている。
【0007】また、本発明の命令変換装置は、即値を有
する命令を検出する手段と、この命令から即値データを
抽出する即値抽出手段と、即値データに番号を付ける番
号付け手段と、命令内の即値を前記番号に変換する変換
手段とを備えている。
【0008】
【作用】上記構成によって、本発明の演算処理装置で
は、命令記憶手段に記憶する命令コードが、即値記憶手
段に記憶した即値の番号を指定する即値番号フィールド
を有するセットとなっているので、即値番号をアドレス
として即値記憶手段にアクセスすることにより、即値デ
ータを演算対象とすることができる。
【0009】また本発明の命令変換装置では、即値抽出
手段が抽出する即値に、番号付け手段が番号を付けて、
変換手段が即値データを即値番号に変換することによ
り、即値データを含む命令の命令長を短くすることがで
きる。
【0010】
【実施例】
(実施例1)以下、本発明の演算処理装置の実施例につ
いて、図面を参照しながら説明する。図1は本発明の第
1の実施例の演算処理装置における構成を示すブロック
図である。図1において、1は命令コードを記憶する命
令記憶手段としての命令メモリ、2は命令メモリ1から
読み出した命令を記憶する16ビット幅の命令レジス
タ、3は命令レジスタ2からの出力の命令コードをデコ
ードして制御信号を出力する命令デコーダ、4は即値デ
ータを記憶した即値記憶手段としての即値メモリであ
り、命令レジスタ2の下位8ビットをアドレスとして即
値が読み出される。5はデータを記憶するデータ記憶手
段としてのデータメモリである。6と7はバスであり、
即値メモリ4やデータメモリ5および後述するレジスタ
11が出力するデータを転送する。8と9はレジスタで
あり、それぞれバス6と7のデータを一時記憶する。1
0はALUであり、命令デコーダ3が出力する制御信号
に基づいてレジスタ8および9のデータに対して算術論
理演算を行ない、その結果をレジスタ11に格納する。
【0011】次に、この実施例の構成において16ビッ
ト幅の即値の演算動作について図1と図2を参照しなが
ら説明する。図2は本発明の一実施例における命令セッ
トを従来の命令セットと対比して示したものであり、図
2(a)は従来の即値命令の命令フォーマットを例示し
ている。図2(b)は本発明の実施例における即値番号
フィールドを有する命令セットにおける即値命令フォー
マットを例示している。図2(b)において、下位の8
ビットの即値番号は、即値メモリ4に記憶されている1
6ビットの即値に付けられた番号を示す即値番号であ
る。即値番号をアドレスとして即値メモリ4にアクセス
すると、対応する16ビットの即値を読み出すことがで
きる。
【0012】以下、命令メモリ1から図2(b)に示し
た即値命令が読み出された場合の動作を説明する。命令
メモリ1から読み出された即値命令は、命令レジスタ2
に格納される。このとき命令レジスタ2の下位8ビット
は、図2(b)における即値番号を即値メモリ4に出力
する。即値メモリ4は、即値番号に対応する16ビット
幅の即値をバス6とレジスタ9を介して、ALU10に
出力する。また、レジスタ11にあらかじめ格納されて
いたデータが、命令デコーダ3から出力されるレジスタ
制御信号にしたがって、バス7とレジスタ8を介してA
LU10に出力される。ALU10は、命令デコーダ3
から出力される演算制御信号にしたがって、レジスタ8
とレジスタ9から供給されるデータに対して算術論理演
算を行ない、結果をレジスタ11に格納する。
【0013】以上のように、本実施例によれば、命令メ
モリ1に図2(a)に示すように16ビット幅の即値を
そのまま含む命令セットでなく、図2(b)に示すよう
な、16ビット幅の即値の代わりに8ビット幅の即値番
号を用いた命令セットを記憶し、即値メモリ4がこの即
値番号に対応する即値データを記憶して出力するので、
命令メモリ1のビット幅を従来の24ビットから16ビ
ットの3分の2に縮小することができる。
【0014】したがって、本実施例の演算処理装置をL
SIで実現する場合に、そのチップ面積を削減してコス
トを低減できるという効果を有する。
【0015】なお、本実施例においては、図2(b)に
示す即値番号のビット幅を8ビットとしたので、256
種類の即値を指定することができるが、この即値番号の
ビット幅は、実用する即値の個数に応じて自由に設定す
ることができる。
【0016】(実施例2)次に、本発明の第2の実施例
について、図面を参照しながら説明する。図3は本発明
の第2の実施例における演算処理装置の概略ブロック図
である。図3において、1、2、3および5から11ま
では、図1と同様である。4a、4b、4c、4dは即
値データを記憶する複数個の即値メモリである。12は
選択する即値メモリを指定する指定手段としての2ビッ
トのレジスタであり、バス6とマルチプレクサ13に接
続されている。13は選択手段としてのマルチプレクサ
であり、即値メモリ4a、4b、4c、4dの出力を入
力として、一つを選択してバス6に出力する。マルチプ
レクサ13は、レジスタ12の値が0の時は即値メモリ
4aの出力を選択し、1の時は4b、2の時は4c、3
の時は4dを選択して出力するように構成されている。
【0017】次に、この実施例の構成における動作につ
いて説明する。この実施例の演算処理装置においては、
あらかじめレジスタ12に、どの即値メモリを使用する
のかを指定しておく。本実施例においては、レジスタ1
2の値は2に設定されており、マルチプレクサ13は、
即値メモリ4cの出力を選択してバス6に出力するよう
になっているものとする。
【0018】以下、第1の実施例と同様に、命令メモリ
1から図2(b)に示した即値命令が読み出された場合
の動作を説明する。命令メモリ1から読み出された即値
命令は、命令レジスタ2に格納される。このとき命令レ
ジスタ2の下位8ビットは、図2(b)における即値番
号を即値メモリ4cに出力する。即値メモリ4cは、即
値番号に対応する16ビット幅の即値をマルチプレクサ
13とバス6およびレジスタ9を介して、ALU10に
出力する。これ以降の動作は第1の実施例と全く同じで
あるので説明を省略する。
【0019】以上のように、本実施例によれば、命令メ
モリ1に図2(a)に示すように16ビット幅の即値を
そのまま含む命令セットでなく、図2(b)に示すよう
な、16ビット幅の即値の代わりに8ビット幅の即値番
号を用いた命令セットを記憶し、即値メモリ4が、この
即値番号に対応する即値データを記憶して出力するの
で、命令メモリ1のビット幅を従来の24ビットから1
6ビットの3分の2に縮小することができる。したがっ
て、本実施例の演算処理装置をLSIで実現する場合
に、そのチップ面積を削減してコストを低減できるとい
う効果を有する。
【0020】また、本実施例によれば、複数個の即値メ
モリ4a、4b、4c、4dを備え、かつレジスタ12
で、どの即値メモリを使用するかを指定できので、図2
(b)に示す即値番号のビット幅を8ビットで表せる2
56種類、4倍の即値を指定することができる。
【0021】なお、レジスタ12のビット幅を増やし
て、即値メモリの個数も増やせばさらに多くの種類の即
値を指定するようにすることができる。
【0022】(実施例3)次に、本発明の第3の実施例
について、図面を参照しながら説明する。図4は本発明
の第3実施例における演算処理装置の概略ブロック図で
ある。図4において、各構成要素は前述した第1の実施
例における図1のものと同じである。図1における即値
メモリ4に記憶されていた256個の即値データが、図
4ではデータメモリ5の先頭番地から記憶されている。
【0023】次に、命令メモリ1から図2(b)に示し
た即値命令が読み出された場合の動作を説明する。命令
メモリ1から読み出された即値命令は、命令レジスタ2
に格納される。このとき命令レジスタ2の下位8ビット
は、図2(b)における即値番号をデータメモリ5に出
力する。データメモリ5は、即値番号に対応する16ビ
ット幅の即値をバス6とレジスタ9を介して、ALU1
0に出力する。これ以降の動作は第1の実施例と全く同
じであるので説明を省略する。
【0024】以上のように、本実施例によれば、命令メ
モリ1に図2(b)に示すように16ビット幅の即値を
そのまま含む命令セットでなく、図2(b)に示すよう
な、16ビット幅の即値の代わりに8ビット幅の即値番
号を用いた命令セットを記憶し、即値メモリ4が、この
即値番号に対応する即値データを記憶して出力するの
で、命令メモリ1のビット幅を従来の24ビットから1
6ビットの3分の2に縮小することができる。
【0025】また、本実施例によれば、即値記憶手段を
データメモリ5の内部に構成しているので、新たに即値
記憶用のメモリを備える必要がないという利点を有す
る。したがって、本実施例の演算処理装置をLSIで実
現する場合に、そのチップ面積をさらに削減してコスト
を低減できるという効果を有する。
【0026】(実施例4)次に、本発明の第4の実施例
について、図面を参照しながら説明する。図5は本発明
の第4の実施例における命令変換装置の概略ブロック図
である。図5において、501は即値命令検出手段とし
ての即値命令検出部であり、入力される命令プログラム
コードが、図2(a)に示すような16ビット幅の即値
を含む命令であるかどうかを検出する。502は即値抽
出手段としてのセレクタであり、即値命令検出部501
が即値命令を検出すると、入力された命令プログラムコ
ードの下位の値を即値データとして選択して出力する。
503は番号付け手段としての8ビットのカウンタであ
り、即値命令検出部501が、即値命令を検出するとカ
ウンタ値を即値番号として出力した後、カウンタ値を1
つずつインクリメントする。カウンタの初期値は0とす
る。504は変換手段としての命令変換部であり、即値
命令検出部501が即値命令を検出すると、入力された
命令プログラムコードの下位16ビットを、カウンタ5
03が出力する8ビットの即値番号に変換して出力す
る。
【0027】次に、以上のように構成された命令変換装
置に、図2(b)に示した即値命令が命令プログラムコ
ードとして入力された場合の動作を説明する。即値命令
検出部501に図2(b)に示した即値命令が入力され
ると、そのモードを表すビット18の値が1であるの
で、即値命令と判断して即値命令検出信号を出力する
(ビット位置18の値が0の場合は即値命令検出信号を
出力しない。)。セレクタ502は、入力された命令プ
ログラムコードの下位16の値を即値データとして選択
して出力する。カウンタ503は、カウンタ値0を即値
番号として出力したのち、カウンタを1だけインクリメ
ントする。命令変換部504は、入力された命令コード
の上位8ビットはそのまま出力し、下位16ビットは、
カウンタ503が出力する8ビットの0の値を即値番号
として出力する。以上のような動作を行なうことによ
り、24ビット幅の命令コードが16ビット幅の命令コ
ードに変換されて出力される。図6に示すようなレジス
タ間演算における16ビット幅の命令が、命令変換部5
04に入力された場合は、そのまま出力する。
【0028】以上のように、本実施例おける命令変換装
置によれば、24ビット幅の即値命令を16ビット幅の
命令コードに変換できる。本実施例における命令変換装
置で変換した命令コードを用いれば、命令メモリの容量
を3分の2と大幅に削減することができるので、プロセ
ッサをLSIで実現する場合に、そのチップ面積を削減
してコストを低減でき、命令メモリの読み出しに伴う消
費電力を低減できるという効果を有する。また、図2
(a)に示すような24ビット幅の命令と図6に示すよ
うな16ビット幅の命令が混在する可変長の命令セット
に本実施例の命令変換装置を適用すれば、16ビット幅
の固定長の命令セットに変換できるので、プロセッサの
命令解読装置を簡略化でき、そのチップ面積を削減して
コストを低減でき、また命令解読に要する時間も短縮す
ることができるという効果を有する。
【0029】(実施例5)次に、本発明の第5の実施例
について、図面を参照しながら説明する。図7は本発明
の第5の実施例における命令変換装置の概略ブロック図
である。図7において、501から504までは、第4
の実施例における図5に示したものと同じである。50
5は即値記憶部あり、セレクタ502が出力する即値デ
ータを順に記憶する。506は番号記憶部であり、カウ
ンタ503が出力する即値番号を順に記憶する。507
は一致検出手段としての一致検出部であり、セレクタ5
02が出力する即値データが即値値記憶部505に記憶
されている以前の即値のどれかと一致するかどうかを検
出する。
【0030】次に、以上のように構成された命令変換装
置に、図2(b)に示した即値命令が命令プログラムコ
ードとして入力された場合の動作を説明する。即値命令
検出部501に図2(b)に示した即値命令が入力され
ると、そのモードを表すビット18の値が1であるの
で、即値命令と判断して即値命令検出信号を出力する
(ビット位置18の値が0の場合は即値命令検出信号を
出力しない。)。セレクタ502は、入力された命令プ
ログラムコードの下位16の値を即値データとして選択
して出力する。一致検出部507は、セレクタ502が
出力する即値データが即値記憶部505に記憶されてい
る以前の即値のどれかと一致するかどうかを検出する。
一致しない場合は、カウンタ503は、カウンタ値0を
即値番号として出力したのち、カウンタを1だけインク
リメントするとともに、即値記憶部505と番号記憶部
506は、それぞれセレクタ502が出力する即値デー
タとカウンタ503が出力する即値番号を記憶する。セ
レクタ502が出力する即値データが、即値記憶部50
5に記憶されている以前の即値のどれかと一致した場合
には、対応する即値番号を番号記憶部から読み出し、命
令変換部504に出力する。命令変換部504は、入力
された命令コードの上位8ビットはそのまま出力し、下
位16ビットは、カウンタ503または番号記憶部50
6が出力する8ビットの値を即値番号として出力する。
図6に示すような16ビット幅の命令が、命令変換部5
04に入力された場合は、そのまま出力する。
【0031】以上のように、本実施例における命令変換
装置によれば、24ビット幅の即値命令を16ビット幅
の命令コードに変換でき、この変換した命令コードを用
いれば、命令メモリの容量を3分の2と大幅に削減する
ことができるので、プロセッサをLSIで実現する場合
に、そのチップ面積を削減してコストを低減でき、命令
メモリの読み出しに伴う消費電力を低減できるという効
果を有する。また、図2(a)に示すような24ビット
幅の命令と図6に示すような16ビット幅の命令が混在
する可変長の命令セットに本実施例の命令変換装置を適
用すれば、16ビット幅の固定長の命令セットに変換で
きるので、プロセッサの命令解読装置を簡略化でき、そ
のチップ面積を削減してコストを低減でき、また命令解
読に要する時間も短縮することができるという効果を有
する。
【0032】また、本実施例によれば、24ビット幅の
即値命令を16ビット幅の命令コードに変換する際に、
同じ即値に重複して別の即値番号を付けることがなくな
るので、短い命令長で、より多くの即値を扱うことがで
きるという効果を有する。
【0033】(実施例6)次に、本発明の第6の実施例
について、図面を参照しながら説明する。図8は本発明
の第6の実施例における命令変換装置の概略ブロック図
である。図8において、501から507までは、第5
の実施例における図7に示したものと同じである。50
8は短ビット長即値検出手段としての8ビット即値検出
部であり、即値命令検出部501と命令変換部504、
カウンタ503、セレクタ502と接続されている。
【0034】次に、以上のように構成された命令変換装
置に、図2(b)に示した即値命令が命令プログラムコ
ードとして入力された場合の動作を説明する。即値命令
検出部501は、図2(b)に示した即値命令が入力さ
れると、そのモードを表すビット18の値が1であるの
で、即値命令と判断して即値命令検出信号を出力する
(ビット位置18の値が0の場合は即値命令検出信号を
出力しない。)。この時、8ビット即値検出部508
は、図2(b)に示した即値命令に埋め込まれた16ビ
ット即値内のビット7か15までの9ビットの値が全て
0であるかまたは全て1であるかを調べ、もしそうなら
ば8ビット即値検出信号を出力する。この8ビット即値
検出信号がアクティブの場合、命令変換部504は、入
力された命令コードの上記8ビットは短ビット長即値で
ある旨の情報を付加して(例えばモードビットを変更し
て)出力し、下位16ビットのうち、下位8ビットを短
ビット長即値として出力する。8ビット即値検出信号が
アクティブの場合、即値命令検出部501が出力する即
値命令検出信号がキャンセルされるので、セレクタ50
2、一致検出部507、即値記憶部505、カウンタ5
03、番号記憶部506は動作しない。8ビット即値検
出信号がアクティブでない場合の動作は、第5実施例と
同じであるので、説明を省略する。
【0035】以上のように、本実施例における命令変換
装置によれば、24ビット幅の即値命令を16ビット幅
の命令コードに変換でき、この変換した命令コードを用
いれば、命令メモリの容量を3分の2と大幅に削減する
ことができるので、プロセッサをLSIで実現する場合
に、そのチップ面積を削減してコストを低減でき、命令
メモリの読み出しに伴う消費電力を低減できるという効
果を有する。また、図2(a)に示すような24ビット
幅の命令と図6に示すような16ビット幅の命令が混在
する可変長の命令セットに本実施例の命令変換装置を適
用すれば、16ビット幅の固定長の命令セットに変換で
きるので、プロセッサの命令解読装置を簡略化でき、そ
のチップ面積を削減してコストを低減でき、また命令解
読に要する時間も短縮することができるという効果を有
する。
【0036】また、本実施例によれば、24ビット幅の
即値命令を16ビット幅の命令コードに変換する際に、
同じ即値に重複して別の即値番号を付けることがなくな
るので、短い命令長で、より多くの即値を扱うことがで
きるという効果を有する。
【0037】さらに、本実施例によれば、8ビット即値
検出部を設けたことにより、8ビット以下のビット幅で
表すことができる即値は、即値番号に変換せずに、8ビ
ットの即値を命令に埋め込むようにするので、さらによ
り多くの種類の即値を扱うことができるという効果を有
する。
【0038】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の演算処理装置および命令変換装置は、短いメモリ長
で、即値を含む命令を処理でき、また命令長を削減でき
るので、命令メモリの容量を大幅に削減することがで
き、プロセッサをLSIで実現する場合に、そのチップ
面積を削減してコストを低減できるとともに、命令メモ
リの読み出しに伴う消費電力を低減できるという効果を
有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例における演算処理装置の
構成を示すブロック図
【図2】本発明の演算処理装置における命令セット
(b)を従来の命令セット(a)と対比して例示する模
式図
【図3】本発明の第2の実施例における演算処理装置の
構成を示すブロック図
【図4】本発明の第3の実施例における演算処理装置の
構成を示すブロック図
【図5】本発明の第4の実施例における演算処理装置の
構成を示すブロック図
【図6】本発明の命令変換装置におけるレジスタ間演算
の命令セットを例示する模式図
【図7】本発明の第5の実施例における命令変換装置の
構成を示すブロック図
【図8】本発明の第6の実施例における命令変換装置の
構成を示すブロック図
【符号の説明】
1 命令メモリ 2 命令レジスタ 3 命令デコーダ 4 即値メモリ 5 データメモリ 6、7 バス 8、9、11 レジスタ 10 ALU 501 即値命令検出部 502 セレクタ(即値抽出手段) 503 カウンタ(番号付け手段) 504 命令変換部 505 即値記憶部 506 番号記憶部 507 一致検出部 508 8ビット即値検出部(短ビット長即値検出手
段)

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 命令コードを記憶する命令記憶手段と、
    データ記憶するデータ記憶手段とを備えた演算処理装置
    であって、即値データを記憶する即値記憶手段と、前記
    即値記憶手段に記憶した即値の番号を指定する即値番号
    フィールドを有する命令セットを備えたことを特徴とす
    る演算処理装置。
  2. 【請求項2】 即値記憶手段を複数備え、どの即値記憶
    手段を使用するかを指定する手段と、前記指定手段の出
    力に基づいて前記複数の即値記憶手段から1つを選択し
    て出力する選択手段を備えた請求項1記載の演算記憶装
    置。
  3. 【請求項3】 即値記憶手段をデータ記憶手段の内部に
    構成したことを特徴とする請求項1記載の演算処理装
    置。
  4. 【請求項4】 即値を有する命令を検出する手段と、前
    記命令から即値データを抽出する即値抽出手段と、前記
    即値データに番号を付ける番号付け手段と、前記命令内
    の前記即値を前記番号に変換する変換手段とを備えた命
    令変換装置。
  5. 【請求項5】 即値抽出手段が抽出した即値が以前に抽
    出した即値と一致するかどうかを検出する一致検出手段
    を備え、一致した場合には同じ番号を付けることを特徴
    とする請求項4記載の命令変換装置。
  6. 【請求項6】 即値データが、あらかじめ定めたビット
    数以下で表現できる値であるかどうかを検出する短ビッ
    ト長即値検出手段を備えたことを特徴とする請求項4ま
    たは請求項5記載の命令変換装置。
  7. 【請求項7】 請求項4または請求項5記載の命令変換
    装置によって変換された命令を命令記憶手段に記憶する
    ことを特徴とする請求項1記載の演算処理装置。
  8. 【請求項8】 請求項4または請求項5記載の命令変換
    装置によって変換された命令を命令記憶手段に記憶する
    ことを特徴とする請求項2記載の演算処理装置。
  9. 【請求項9】 請求項4または請求項5記載の命令変換
    装置によって変換された命令を命令記憶手段に記憶する
    ことを特徴とする請求項3記載の演算処理装置。
  10. 【請求項10】 請求項4または5または6記載の命令
    変換装置によって変換された命令を使用することを特徴
    とする演算処理装置。
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