JPH11296388A - プロセッサでマルチタスキングを管理するコンテキスト・コントロ―ラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プロセッサ中でマルチタスキングを管理する
ためのコンテキスト・コントローラ及びその動作方法を
提供する。 【解決手段】 本発明のプロセッサにおけるマルチタス
キングを管理するコンテキスト・コントローラは、プロ
セッサ資源をフォアグラウンド・タスクとバックグラウ
ンド・タスクにそれぞれ対応する起動コンテキストに割
り当てるフォアグラウンド・タスク・コントローラおよ
びバックグラウンド・タスク・コントローラと、前記フ
ォアグラウンド・タスク・コントローラおよびバックグ
ラウンド・タスク・コントローラに接続され、前記のコ
ンテキストのすべてが非稼働状態にあるときに、前記プ
ロセッサをアイドル状態にして、パワーセービングモー
ドにするモード切替回路とを有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータ・プ
ロセッサに関し、特に、インストラクションベースのタ
イム・スライスタスク切替機能を有するコンテキスト
と、コントローラと、パワーセービングモードに自動的
に入る機能を有する機能を有するコンテキスト・コント
ローラを採用した・プロセッサに関する。

【０００２】

【従来の技術】内蔵コントローラで使用されているプロ
セッサだけでなく、汎用コンピュータのプロセッサは代
表的には多数のタスクを同時に処理するようにプログラ
ムされている。これらのタスクのサブセットは特定の外
部発生イベントに応答して適時の措置で実行する必要が
あり、他方、これらのタスクの残りは厳しい、リアル・
タイムという制約無く実行することが出来る。

【０００３】単一データ・パスを使用して双方のセット
のタスクを処理するために、それらのプロセッサは外部
発生イベントに迅速に応答するために有効な機構を必要
とする一方で、外部発生イベントが処理されていないと
きは何時でも非リアル・タイム処理が生起するのを許容
する。

【０００４】イベント応答に対する有力な機構は最初１
９５０年代半ばに使用されたプログラム割込みである。
過去４０年間、大多数のプロセッサ・アーキテクチャ
が、外部発生イベントが生起したとき“バックグラウン
ド”タスクの実行を中断し、且つ“フォアグラウンド”
タスクの実行を指示するプログラム割込みファンクショ
ンを包含していた。各プログラム割込みは代表的には
“割込み”と呼ばれ、適切なイベントが表明されると、
（適切にはプロセッサの命令フローに同期して）プロセ
ッサの実行状態への可逆変化を引き起こす。

【０００５】１９５０年代末期に開発された優先割込み
はプログラム割込みファンクションを広く向上してい
る。優先割込みを支援するプロセッサでは、個別の優先
度が、静的にかそれとも動的に多数の（割込み要求）イ
ベント信号に割り当てられる。これらの各信号にはプロ
セッサの実行状態中での可逆変化に対する唯一的に識別
できる成果の状態が関係付けられる。優先割込みが生起
する毎に、割込み状態変遷が開始されるときに表明され
た最高優先度の割込み要求に関係付けられた成果の状態
が選択される。

【０００６】プロセッサのプログラム実行状態中に可逆
変化を実行するときの基本活動は、被割込みプログラム
の実行アドレス（及び条件符号のような、必然的内在命
令間ステータス）をセーブし、割込みを引き起こしてい
るイベントと関連するプログラム・アドレスで割込み処
理を開始するためのものである。このプログラム・アド
レスは一般的に、割込みベクトルとして知られている所
定の記憶位置から得られる。割込み処理ルーチンの末尾
で、セーブされた実行アドレス（及び、もし有れば状態
値）が復旧され、被割込みプログラムの実行が割込み箇
所で再開するのを許容する。殆どの割込み処理ルーチン
では、追加プロセッサ状態をセーブし、割込みに応答す
るために必要な操作を実行するためにその追加プロセッ
サ状態をその後に復旧することが必要である。この追加
の状態は主としてプログラム・カウンタ以外のプロセッ
サ・レジスタである。

【０００７】これらのレジスタからメモリの多数或いは
専用のブロックへの又はその逆のセーブ及び復旧は相当
な長時間を費やすことがある。従って、１９６０年代半
ばに集積回路によりハードウエア・レジスタの価格及び
寸法が低下し始めたとき、幾つかのプロセッサに多数の
レジスタが設置された。割込み支援ハードウエアかそれ
とも割込み処理ソフトウエアによって異なるセットのレ
ジスタを選択することにより、レジスタから主メモリへ
の或いはその逆のセーブ及び復旧のオーバヘッドが消去
され、実質的により速い割込み応答が許容される。

【０００８】このマルチ・レジスタ・セットの概念が、
１９７０年に売り出された最新型のＩＢＭのＳｙｓｔｅ
ｍ／７で実現された。このＳｙｓｔｅｍ／７は、各割込
みレベルに専用の、ハードウエアで設定されるレジスタ
ー・セットを持ち、割込みレベルがより高い優先度のレ
ベルの割込みによってプリエンプトされたとき、実行ア
ドレス（プログラム・カウンタ値）をセーブするための
レジスタを各セットに包含することによって、割込みコ
ンテキスト切替わり時間を更に低減した。その結果は割
込みコンテキスト切替わり時間が８００ｎｓで、割込み
復帰時間が４００ｎｓであり、両方とも１９６９年の技
術を使用して構築された１６ビット・ミニコンピュータ
に対して誠にひときわ勝れたスピードであった。そのＳ
ｙｓｔｅｍ／７はまた、各割込みソースによって使用さ
れる優先度レベルをソフトウエアによって設定し、シス
テム動作中に変更出来る動的割込み課題の先駈けを為し
た。

【０００９】このレジスター・セットにプログラム・カ
ウンタを加えた技術の究極的な普遍化は、イベントが常
に割込みベクトル・アドレスを使用して開始することを
必要とするのではなく、イベントがそれらの最後の実行
アドレスで処理ルーチンを開始することを許容するもの
であった。入出力装置、データ通信及び通信網プロトコ
ル及び状態機械間の通信に関して定義されている他の処
理を制御するために、これは、状態機械を命令アドレス
指定のための及び（必然的内在）状態レジスタとしての
双方にそのレベルのプログラム・カウンタを使用して実
行することが出来るので、主要な利益であった。これに
より、分割状態レジスタの必要性が無くなっただけでな
く、状態レジスタの値に基づいて適切な処理ルーチンを
選択するディスパッチ・ルーチンのオーバヘッドが消去
された。実際に、“タスク”アーキテクチャに対するレ
ジスター・セットにプロブラム・カウンタを加えたハー
ドウエア支援は、オペレーティング・システム・ソフト
ウエアによって一般にサポートされた直接概念または
“実行論理経路”概念を供する。

【００１０】この技術を使用して入出力制御状態機械を
実行する意図で開発された最初のマシンは、１９７２年
にXerox Palo Alto Research CenterのCharles Thacker
によって設計された“Ａｌｔｏ”実験用パーソナル・コ
ンピュータであった。１９７０年代初頭以来、これら割
込み及びコンテキスト切替え機構の多くのバリエーショ
ンがシングル・チップ・マイクロコンピュータ及びマイ
クロプロセッサ用に開発されている。しかし、これらの
バリエーションは何れも、外部発生イベントに応答する
急速なコンテキスト切替わりに対して基本的に新規な機
構を採り入れていなかった。

【００１１】高性能システムでは、１以上のプロセッサ
を入出力制御及び外部イベント処理の双方又は一方に専
用的に設けることがしばしば可能である。しかし、もし
そのようなシステムの中央演算処理装置で使用された技
術と類似の技術も用いて実行された場合には、これらＩ
／Ｏプロセッサの利用が非常に低くなる傾向が有る。こ
れは、或る特定の回路技術においては、プロセッサ・デ
ータ・パスを実行するために使用される論理素子が主メ
モリを実行するために使用される記憶素子よりも顕著に
速く動作し、且つ論理素子及びメモリ素子の双方とも取
付けられた周辺装置の何れよりも大きなデータ帯域をサ
ポートすることができる。

【００１２】１９６０年代中、多数の入出力制御装置を
必要とする高性能システムの設計者が多数のコントロー
ラ・ファンクションの間で、仮令これらのコントローラ
・ファンクションが論理的にちぐはぐであるとしても、
単一データ・パスを共用するための技術を開発した。そ
の技術は、単独の物理データ・パス及び多数の論理プロ
セッサの命令ストリームを、ラウンド・ロビンをベース
として処理するために命令デコーダを使用した。各論理
プロセッサに専用に供される資源はその実行状態（プロ
グラム・カウンタ値及びレジスタ値）をホールドするた
めの記憶装置であった。その制御回路は各論理プロセッ
サに対する所定数の命令（一般的には１個）の逐次的
な、巡回的ベースででの実行を許容した。この制御回路
は、データ・パスにアクセス可能である記憶実行状態の
うちの１つを異なる論理プロセッサに対する命令サイク
ル間で変更した。この技術は最初、１９６０年代初期に
Seymour Clayによって、Control Data Corporation（Ｃ
ＤＣ）社のモデル６６００に単独の共用データを使用し
て１０個の周辺プロセッサ又は“ＰＰＵ”と呼ばれる入
出力制御装置を実行するために使用された。

【００１３】この論理プロセッサ状態の切替わりが厳密
な時間をベースで生起し、且つ外部イベントに応答して
は生起しないことに留意すべきである。実際、そのCont
rolData社の６６００ＰＰＵの幾つかの後継プロセッサ
では、それらの論理プロセッサに優先割込みスキームが
実行された。より最近では、このデータ・パス共用技術
が中央演算処理装置に適用されており、“共有資源多重
処理”と呼ばれている。このケースでは、様々なＣＰＵ
タスク又はＣＰＵプログラムから多数の独立命令ストリ
ームがパイプライン依存を低減するためにインタリーブ
され、それによってスーパスケーラ・データ・パスの資
源利用を改善する。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】従って、この技術で必
要とされていることは、フォアグラウンド・タスク及び
バックグラウンド・タスクの管理に更に一般的な柔軟性
及び調和を有するコンテキストを構成し且つ割り当てる
方法である。

【００１５】

【課題を解決するための手段】従来技術の前記欠点を解
決するために、本発明は、・プロセッサ内でマルチタス
クを管理する、コンテキスト・コントローラを提供する
こと、およびそのようなコンテキスト・コントローラの
動作方法に関する。

【００１６】本発明の一実施例によれば、コンテキスト
・コントローラは、請求項１に記載した特徴を有する。

【００１７】そのため本発明は、プロセッサが実行でき
るすべてのタスクが、非稼働状態にあるときには、パワ
ーセービングモードに自動的に入る、広い概念を含む。
次に、ハードウェアベースのパワーセービングモード機
能を有する・プロセッサの出現により、ソフトウェアの
必要性なくして、パワーセービングの問題を解決する時
期を検出するために、自動的にパワーセービングモード
に入ることにより、エネルギーを大幅に節約し、ソフト
ウェアの制御を単純化できる。

【００１８】本発明の一実施例によれば、ソフトウェア
切替操作は、請求項２に記載した特徴を有する。本発明
の一実施例においては、ソフトウェアの切り替えは、各
コンテキストに関連した、タスクプログラム可能なレジ
スター内に含めることができる。本発明において、「コ
ンテキスト」とは、プロセッサをある状態に回復する際
に用いられる、すべてのプロセッサ状態情報（あるいは
そのいずれかのサブセット、例えばレジスター値）とし
て定義される。このコンテキスト・コントローラは、ス
イッチの状態（０または１）を検出して、関連タスクが
フォアグラウンド・タスクか、またはバックグラウンド
・タスクかのいずれかであるかを決定する。フォアグラ
ウンド・タスクとバックグラウンド・タスクの指定は、
ハードウェアで行うこともできるが、この場合、柔軟性
が犠牲となる。

【００１９】本発明の一実施例によれば、フォアグラウ
ンドとバックグラウンド・タスク・コントローラは、請
求項３に記載した特徴を有する。この実施例において
は、非稼働状態のタスクは、実行すべきどの・プロセッ
サの時間には割り当てられない。別の構成例として、非
稼働状態のタスクは、効率を犠牲にすれば、ある最小の
実行時間に割り当てることができる。

【００２０】本発明の一実施例によれば、バックグラウ
ンド・タスクコントローラは、請求項４に記載した特徴
を有する。本明細書においては、このことは、「インス
トラクション・スライス」と称する。コンテキストの実
行は、時間の経過（タイム・スライス）に基づいて行う
ことも可能である。周期的な実行の他のベースも本発明
の範囲内に含まれる。

【００２１】本発明の一実施例によれば、各コンテキス
トの状態は、請求項５に記載した特徴を有する。ある種
のプロセッサアーキテクチャーは、複数の物理的レジス
ターセットをサポートし、タスクが切り替えられる際
に、それらへの論理レジスターの再マッピングをサポー
トしている。別の構成例として、メインメモリの一部
は、別の記憶ブロック内のレジスターコンテンツを記憶
するために用いられる。

【００２２】本発明の一実施例によれば、フォアグラウ
ンド・タスクコントローラとバックグラウンド・タスク
コントローラは、請求項６に記載した特徴を有する。本
明細書において、イベントとは、コンテキスト・コント
ローラが、あるフォアグラウンド・タスクから別のフォ
アグラウンド・タスクに切り替えることにより、応答す
ることになる刺激として定義される。かくして、タスク
は、フォアグラウンド・タスクと、バックグラウンド・
タスクに分けられ、異なる基準を用いてプロセッサ資源
に割り当てられる。フォアグラウンド・タスクは、タイ
ム・スライスベース、時にはインストラクションカウン
トの観点から処理することもできる。

【００２３】本発明の一実施例によれば、フォアグラウ
ンド・タスクコントローラは、請求項７に記載した特徴
を有する。特定のフォアグラウンド・タスクのエントリ
・ポイントを変化させることにより、コンテキスト駆動
用の初期実行アドレスが状態インディケータとしても機
能するような、状態機械が確立され、このフォアグラウ
ンド・タスクは、その実行をもたらしたイベントの関数
として実行する。同一の状態機械プロセスが、バックグ
ラウンド・タスクの駆動に対して起こる。

【００２４】

【発明の実施の形態】図１に、本発明のプロセッサの一
実施例の動作を個々のコンテキストの観点から示す状態
遷移図を示す。本発明は、コンテキスト・コントローラ
をプロセッサ内のマルチタスキングを管理するため使用
方法を供し、且つ、タスクを実質的に様々な規準を使用
するフォアグラウンド・タスク及びバックグラウンド・
タスクに分割する広い概念を採り入れている。イベント
（フォアグラウンド・コンテキスト切替わり動作を引き
起こすことが出来る刺激）は、様々なタスクに割り当て
られた相対優先度と連合して使用され、どれらのフォア
グラウンド・タスクが実行されるかを判定する。逆に、
バックグラウンド・タスクは巡回的に実行され、処理資
源のタイム・スライス、命令スライス、或いは何らかの
他の巡回割り付けに基づくことが出来る。

【００２５】本発明の例示実施例によれば、コンテキス
ト・コントローラはフォアグラウンド・タスク及びバッ
クグラウンド・タスクの双方に対するマルチタスキング
・アクティビティを管理する。コンテキストがフォアグ
ラウンドに在り、一組のコンテキストを管理出来るフォ
アグラウンド・タスク・コントローラの管理の下で動作
しているとき、コンテキストの起動が単独で優先度に基
づくイベントの生起に応答して生起する。相対優先度が
フォアグラウンド・タスク間に確立され、多数のフォア
グラウンド・タスクが同時に活性状態であるときの競合
の解決を補助する。更に、コンテキストの実行は、単に
より高い優先度のフォアグラウンド・コンテクストが活
性状態になるときにプリエンプトすることが出来る。

【００２６】コンテキストがバックグラウンドに在り、
やはり一組のコンテキストを管理出来るバックグラウン
ド・タスク・コントローラの管理の下で動作していると
き、コンテキストの実行をイベントの適時の処理を許容
する何らかのフォアグラウンド・コンテクストによって
プリエンプトすることが出来る。バックグラウンド・タ
スク・コントローラはフォアグラウンド・タスク・コン
トローラの下で動作するフォアグラウンド・タスクに対
応するコンテキストの起動と協働し、且つ、その起動に
よって決まる。しかし、この例示実施例では、全ての活
性状態バックグラウンド・コンテキストがプロセッサの
資源を巡回的ベースで共用する。コンテキスト・コント
ローラは、ソフトウエアで規定された数の命令（命令ス
ライス）が利用可能な処理資源を活性状態バックグラウ
ンド・コンテキスト間に均一に分配するために実行され
た後に、動作状態の各バックグラウンド・コンテキスト
をプリエンプトすることが出来る。或いは、バックグラ
ウンド・コンテキストの起動が時間（タイム・スライ
ス）に基づいて為されるようにすることも可能である。
勿論、巡回起動の為の他のベースも広い範囲の本発明内
のものである。

【００２７】絶対時間よりもむしろソフトウエアによっ
て特定される数又はカウントの命令に基づくバックグラ
ウンド時間量が例示実施例のはっきりした特徴である。
この特徴は処理資源の活性状態バックグラウンド・コン
テキスト間の割り付けの公平性を改善する。もし絶対時
間が使用される場合は、従来のプロセッサ上でリアル・
タイム動作システムの下で動作する同一優先度のタスク
間で生起する如く、所定のバックグラウンド・コンテキ
ストがそのタイム・スライス中に実行出来る命令数を、
そのバックグラウンド・コンテキストのタイム・スライ
ス中に1以上のフォアグラウンド・コンテクストを起動
するイベントの生起によって場合によりにゼロに縮小す
ることが可能である。例えば命令カウント即ち命令スラ
イスを使用することにより、本実施例は活性状態の各バ
ックグラウンド・コンテキストがバックグラウンド処理
繰返しサイクルの前に同じ量のワークを達成するのを許
容する。所定数の活性状態バックグラウンド・コンテキ
ストに対し、バックグラウンド・サイクルの絶対持続時
間がフォアグラウンド・コンテクストによる優先実行に
より変動する副作用が有る。

【００２８】多くの従来技術システムでは、このことは
周期的タスクの時間的特性を妨害する問題を構成する可
能性が有った。しかし、例示実施例では、固定の時間境
界を有する何らかのアクティビティを適切な優先度のフ
ォアグラウンド・コンテクストに割り当てることが出来
る。例示実施例はリアル・タイム応答の制約に応ずる信
頼性の改善及び１組の活性状態バックグラウンド・タス
ク間のプロセッサ割り付けの公平性の改善の双方を行
う。

【００２９】プロセッサが動作している間は、各コンテ
クストは、２列２行（２×２）の行列を成す４セットに
論理的にグループ分けされる、６状態のうちの１つにあ
る。最上部のロー即ち“フォアグラウンド”ロー１０
は、フォアグラウンド・コンテクストによって使用され
る、Ｒｆ状態１８、Ｐｆ状態２０及びＷｆ状態２２の３
状態を包含する（Ｒｆ、Ｐｆ、Ｗｆの各々が包含する
“ｆ”はフォアグラウンドを表す）。最下部のロー即ち
“バックグラウンド”ロー１２は、バックグラウンド・
コンテキストによって使用される、Ｒｂ状態２４、Ｐｂ
状態２６及びＷｂ状態２８の３状態を包含する（Ｒｂ、
Ｐｂ、Ｗｂの各々が包含する“ｂ”はバックグラウンド
を表す）。“活性状態”カラム１４は活性状態コンテク
ストによって使用される４つの状態１８，２０，２４，
２６を包含し、他方、“非活性状態”カラム１６は非稼
動コンテクストによって使用される２つの状態２２及び
２６を包含する。

【００３０】“フォアグラウンド”ロー１０の状態を、
更にＲｆ１８（フォアグラウンド動作状態）、Ｐｆ２０
（プリエンプテッド・フォアグラウンド状態）及びＷｆ
２２（フォアグラウンド待機状態）のように定義するこ
とが出来る。“バックグラウンド”ロー１２の状態を、
更にＲｂ２４（バックグラウンド動作状態）、Ｑｂ６
（バックグラウンド待ち行列待機状態）及びＷｂ２８
（バックグラウンド待機状態）のように定義することが
出来る。各命令サイクル中、１個のコンテキストのみが
“動作状態”であることが出来るか、或いはまたプロセ
ッサがアイドル状態であることが出来る。もし占有され
ると、実行状態コンテクストはフォアグラウンド動作状
態Ｒｆの単独のコンテキストでる。或いはもしその状態
Ｒｆ１８が占有されていなければ、実行状態コンテクス
トはバックグラウンド動作状態Ｒｂ２４（もしそれが占
有されていれば）の単独のコンテキストである。コンテ
キストの実行状態は一般的に分割レジスタ・セットに記
憶される。コンテキストは別のレジスタ内に記憶させる
こともできる。ある種のプロセッサ・アーキテクチャ
は、複数の物理的レジスタセット，タスクが切り換えら
れる際に論理レジスタを再度マッピングすることをサポ
ートしている。別法として、メインメモリの一部は、別
のレジスタの組内のレジスタの内容を記憶するよう割り
当てられる。

【００３１】殆どのコンテキスト遷移は、ロー間遷移が
専らコンテキストがソフトウエア・スイッチ動作によっ
て識別することが出来るフォアグラウンド稼動タスク及
びバックグラウンド稼動タスク間で切替わるときに必要
とされるので、“フォアグラウンド”ロー１０か“バッ
クグラウンド”ロー１２の何れかで起きることが許容さ
れる。しかし、これはコンテキストの起動、優先実行及
び待機よりも低い頻度で生起することが出来る。ソフト
ウエア・スイッチ動作は各コンテキストに関連するタス
ク・プログラマブル・レジスタによって制御することが
出来る。コンテキスト・コントローラはそのスイッチ状
態（０又は１）を検出し、関連するタスクがフォアグラ
ウンド・タスクであるかバックグラウンド・タスクであ
るかを判定する。フォアグラウンド・タスク及びバック
グラウンド・タスクの指定はまた、勿論柔軟性を犠牲に
してハードウエア内で為されるようにすることが出来
る。本発明の一実施例においては、ソフトウェア切り換
え状態は、フォアグラウンド・タスクとバックグラウン
ド・タスクを区別する。この一実施例においては、ソフ
トウェア切り換えは、各コンテキストに関連したタスク
−プログラム可能なレジスタ内に含まれる。本明細書に
おいては、「コンテキスト」とはある状態にプロセッサ
を戻す際に使用されるプロセッサの状態情報（あるいは
レジスタ値のようなそのサブセット）と定義できる。こ
のコンテキスト・コントローラは、スイッチの状態（ゼ
ロまたは１）を検出して関連タスクがフォアグラウンド
・タスクかあるいはバックグラウンド・タスクかを決定
する。当然のことながら、フォアグラウンド・タスクと
バックグラウンド・タスクの指定はハードウェアでも実
施できるが、この場合柔軟性が犠牲となる。しかし、こ
のことはコンテキストの駆動，プリエンプト，待機より
も頻繁には起こらない。フォアグラウンドからバックグ
ラウンドへの遷移は専ら実行状態フォアグラウンド・コ
ンテクストＲｆ１８がＣＬＲＦＧ（“フォアグラウンド
・クリア”）ファンクション３４を実行するときに生起
することが出来、その結果フォアグラウンド動作状態Ｒ
ｆ１８からフォアグラウンド待機状態Ｑｂ２６への遷移
が起きる。バックグラウンド・コンテキスト間には相対
的な優先度区分が無いので、ＣＬＲＦＧファンクション
３４を実行するコンテキストへ与えられるバックグラウ
ンド待ち行列中の位置は任意である。

【００３２】ＣＬＲＦＧファンクション３４を実行する
コンテキストはフォアグラウンド動作から離脱してお
り、プロセッサの制御を、ＷＡＩＴファンクション３２
又は４２を実行するコンテキストがそうするように、最
小限の１命令サイクルの間退去する利点が有る。もしよ
り低い優先度のフォアグラウンド・コンテクストがプリ
エンプテッド状態Ｐｆ２０に在れば、そのより低い優先
度のフォアグラウンド・コンテクストが、ＨＩＨＥＳＴ
ＰＲＩＯＲＩＴＹ遷移３６を介して次に動作する。も
しプリエンプテッド状態Ｐｆ２０が占有されていなけれ
ば、バックグラウンド状態Ｒｂ２４もまた占有されてい
なければ、既にバックグラウンド状態Ｒｂ２４に在るプ
リエンプテッド・コンテキストが次に動作する。この場
合、フォアグラウンド待機状態Ｑｂ２６中のバックグラ
ウンド待ち行列の先頭のコンテキストが次にＴＩＭＥ
ＳＬＩＣＥ開始遷移４４を介して動作する。例示実施例
では、これは、フォアグラウンド動作状態Ｒｆ１８及び
バックグラウンド動作状態Ｒｂの双方が占有されていな
いので、プロセッサがアイドル状態の単一の命令サイク
ル後に生起する。

【００３３】バックグラウンド及びフォアグラウンド間
の遷移は通常バックグラウンド動作状態Ｒｂ２４のコン
テキストがＳＥＴＦＧ（“フォアグラウンド設定”）フ
ァンクション３０を実行するときに生起し、その結果バ
ックグラウンド動作状態Ｒｂ２４からフォアグラウンド
動作状態Ｒｆ１８への遷移が起きる。特定のコンテキス
トのフォアグラウンド起動もまたソフトウエアで設定出
来る記憶位置へ差し向けることにより生起することが出
来る。特定のフォアグラウンド・タスクの入力点が変動
するのを許容することにより状態機械を確立することが
出来、フォアグラウンド・タスクがその実行を引き起こ
したイベントのファンクションとして実行することを許
容する。勿論、同一の状態機械プロセスがまた、バック
グラウンド・タスクの起動に関して起きることが出来
る。

【００３４】コンテキスト動作の誤った混乱を防止する
ために、コンテキスト・コントローラで利用可能なファ
ンクションが、実行状態コンテクストがそのコンテキス
トの初期設定（ＩＮＩＴ）をまた強いること無く、何ら
かの他のコンテキストのフォアグラウンド設定或いはバ
ックグラウンド設定を変更出来るようにする機構を包含
しないことが有益である。ＩＮＩＴファンクションはそ
の目標として何らかの他のコンテキストを有する実行状
態コンテクストによって実行することが出来る。ＩＮＩ
Ｔファンクションは実行状態コンテクストに対して実行
することが出来るが、しかしもし特定実施例が追加の初
期設定副作用をＩＮＩＴファンクションに取付けなかっ
た場合はそうする理由は存在しない。ＩＮＩＴファンク
ションの実行は、以下で詳述するように、所定の初期設
定ベクトル・アドレスに設定されたプログラム・カウン
タを有するフォアグラウンド・プリエンプテッド状態Ｐ
ｆ２０内の目標コンテキストから離脱する。

【００３５】通常、ＩＮＩＴファンクションの目標はフ
ォアグラウンド待機状態Ｗｆ２２に駐留し、遷移４０を
介してフォアグラウンド・プリエンプテッド状態Ｐｆ２
０に入る。或いはまた、それはバックグラウンド待機状
態Ｗｂ２８に駐留し、フォアグラウンド・プリエンプテ
ッド状態Ｐｆ２０に入って遷移５０を介してバックグラ
ウンドからフォアグラウンドへ切替わる。実際、もし目
標コンテキストがバックグラウンド動作状態Ｒｂ２４か
或いはフォアグラウンド待機状態Ｑｂ２６の何れかに駐
留する場合には、遷移５０もまた可能であり、且つ、同
等であるが、しかし図１にはこれら２つのケースは示さ
れていない。

【００３６】プロセッサ・リセットの終了時には、フォ
アグラウンド動作状態Ｒｆ８に在る最低優先度のコンテ
キストを除く全てのコンテキストがフォアグラウンド待
機状態Ｗｆ２２に在る。フォアグラウンド動作状態Ｒｆ
１８で実行するソフトウエアは、ＷＡＩＴファンクショ
ン３２を実行することによってフォアグラウンド待機状
態Ｗｆ２２への遷移を開始することが出来る。フォアグ
ラウンド待機状態Ｗｆ２２のコンテキストは、そのコン
テキストのイベント・マスクによって動作状態にされる
そのコンテキストの起動イベントのうちの何れかの表明
を伴って、或いは実行状態コンテクストが遷移４０を介
してそのコンテキストのフォアグラウンド・プリエンプ
テッド状態Ｐｆ２０にＩＮＩＴファンクションを実行す
るときに、フォアグラウンド・プリエンプテッド状態Ｐ
ｆ２０に遷移する。

【００３７】例示実施例では、プリエンプション・コン
テキスト切替わりが、フォアグラウンド・プリエンプテ
ッド状態Ｐｆ２０内に最高優先度のコンテキストが有れ
ばそれを伴って命令サイクルの終了時に生起することが
出来、ＨＩＨＥＳＴ ＰＲＩＯＲＩＴＹ遷移３６を介し
てフォアグラウンド動作状態Ｒｆ１８に入り、フォアグ
ラウンド動作状態Ｒｆ１８内に以前のコンテキストが有
れば、それはＨＩＧＨＥＲ ＰＲＩＯＲＩＴＹ ＡＣＴ
ＩＶＥ遷移３８を介してフォアグラウンド・プリエンプ
テッド状態Ｐｆ２０に入る。

【００３８】コンテキストのバックグラウンド動作状態
Ｒｂ２４で実行するソフトウエアは、ＷＡＩＴファンク
ション４２を実行することによってバックグラウンド待
機状態Ｗｂ２８への遷移を開始することが出来る。バッ
クグラウンド待機状態Ｗｂ２８内のコンテキストはコン
テキストのイベント・マスクによって動作状態にされる
コンテキストの起動イベントのうちの何れかの表明を伴
ってフォアグラウンド待機状態Ｑｂ２６へ遷移する。フ
ォアグラウンド待機状態Ｑｂ２６からバックグラウンド
動作状態Ｒｂ２４への遷移は専ら動作状態のフォアグラ
ウンド・コンテクストが無いとき（フォアグラウンド動
作状態Ｒｆ１８にコンテキストが無いとき）に生起する
ことが出来る。このケースでは、もし実行状態コンテク
ストが有れば、それはバックグラウンド動作状態Ｒｂ２
４内に在り、或いはまたフォアグラウンドか又はバック
グラウンドの何れかで直ぐ動作出来るコンテキストが存
在しないのでプロセッサはアイドル状態に在る。

【００３９】バックグラウンド動作状態Ｒｂ２４内でコ
ンテキストが動作している毎命令サイクルの終了時に、
タイム・スライス・カウントが減少し、好適にはカウン
トが０に達するときの命令サイクルでタイム・スライス
・コンテキスト切替わりが生起する。この時、バックグ
ラウンド待ち行列の先頭のコンテキストが遷移４４を介
してバックグラウンド動作状態Ｒｂ２４に入り、前にバ
ックグラウンド動作状態Ｒｂ２４に在ったコンテキスト
は遷移４６を介してフォアグラウンド待機状態Ｑｂ２６
に入る。

【００４０】一般的に、バックグラウンド待機コンテキ
ストは、前の実行状態バックグラウンド・コンテクスト
がフォアグラウンド待機状態Ｑｂ２６に入るときに最高
コンテキスト番号から最低コンテキスト番号へ生起する
“ラップ・アラウンド”を有するファースト・イン、フ
ァースト・アウト（ＦＩＦＯ）構成に編成される。な
お、フォアグラウンド優先実行は遷移３６を介する状態
遷移を包含し、しかるにフォアグラウンドによるバック
グラウンド優先実行は状態遷移を包含しない。このケー
スでは、前の実行状態バックグラウンド・コンテクスト
は、フォアグラウンド動作状態Ｒｆ１８が占有されてお
らずバックグラウンド・コンテキストが動作することが
出来るようになる迄バックグラウンド動作状態Ｒｂ２４
に留まる。

【００４１】図２は、５個のフォアグラウンド・コンテ
クストと３個のバックグラウンド・コンテキストを有し
て動作するプロセッサ上の実行可能処理フロー、プリエ
ンプション及びコンテキスト間通信を例示する図であ
る。本発明の一実施例においては、フォアグラウンド・
タスクとバックグラウンド・タスクコントローラは、プ
ロセッサ資源を稼働状態のコンテキストのみに割り当て
る。この実施例においては、非稼働状態のタスクには実
行されるプロセッサの時間は割り当てられない。別法と
して、非稼働状態のタスクは最少の実行時間を割り当て
ることも可能である。コンテキストはイベント信号の表
明によって起動することが出来る。

【００４２】各コンテキストには外部発生イベント信号
及び内部発生イベント信号を関連することができる（あ
るいは関連しなくてもよい）。外部発生イベント信号と
内部発生イベント信号との間の基本的な相違は、外部発
生イベントがそれらの起源をプロセッサの外部に有し、
何時でも生起することが出来、それらの信号がコンテキ
スト・コントローラ内でコンテキスト起動判断のために
使用される前にプロセッサのクロックに同期化される利
点が有ることである。それとは異なり、内部発生イベン
トはそれらの起源をプロセッサの内部に有し、それらの
信号がプロセッサのクロックに同期して生成されるよう
に想定され、且つ、直接使用することができることであ
る。

【００４３】それらコンテキストの各起動イベントは、
ソフトウエア制御の下でコンテキスト特定マスク・レジ
スタにビットを設定又はクリアすることにより、イネー
ブル及びディスエーブルすることが出来る。外部インタ
フェースのような外部発生ソース、或いはインターバル
・タイマーや共用プロセッサ又はデータ転送論理のよう
な内部発生ソースからのハードウエア信号の表明によ
る、起動イベントの表明の外に、幾らかの又は全てのイ
ベントが、目標コンテキストと関連する一組のイベント
内の目標コンテキスト番号及びイベント番号を特定する
信号通信命令を使用するソフトウエアによって表明され
るようにすることが出来る。どのコンテキストもそれ自
身に或いは他のコンテキストに対するイベントと信号通
信することが出来るので、そのことは例示実施例が、優
先割込みコントローラとして、及び、タイム・スライス
・コントローラとして働くだけでなくコンテキスト内交
信及びコンテキスト間交信の双方に対する有効な機構と
しても働くことを許容する。本発明の一実施例において
は、バックグラウンド・タスクコントローラは、各バッ
クグラウンド・タスクにより実行される命令数に基づい
てバックグラウンド・タスクに対応するコンテキストを
稼働状態にする。このことは本明細書においては、「イ
ンストラクション・スライス」と称する。別法としてコ
ンテキストの駆動は、時間（タイム・スライス）に基づ
いて行うこともできる。周期的な駆動の他のベースを用
いることも本発明の範囲内に含まれる。

【００４４】図２では、垂直軸はコンテキストを表し、
水平軸は例示のコンテキスト・コントローラ上にサポー
トされる８個の各コンテキストに対するコンテキスト・
アクティビティを表す。水平軸は命令実行サイクルの単
位の時間である。フォアグラウンド・コンテクストに対
する太い黒線及びバックグラウンド・コンテキストに対
する太い網掛け線は実行状態コンテクストを示す。垂直
の矢印線はコンテキスト切替わりを示し、コンテキスト
切替わりが生起した理由を識別するためのラベルが付さ
れている。その太い線と交差している細い垂直線は命令
サイクルを表す。バックグラウンド・コンテキストに対
する各命令サイクル期間上の数値は、その命令が実行さ
れているときのタイム・スライス命令カウンタの値であ
る。フォアグラウンド・コンテクストに対する細い黒の
一点鎖線及びバックグラウンド・コンテキストに対する
細い網掛け一点鎖線は活性状態のプリエンプテッド・コ
ンテキストを示す。細い一点鎖線は活性状態の、待ち行
列待機バックグラウンド・コンテキストを示す。本実施
例はコンテキスト０（最高優先度）からコンテキスト７
（最低優先度）が指示された８個のコンテキストを有
し、この例を通じて８個のタイム・スライス命令カウン
ト即ち命令スライスで動作している。

【００４５】この例が開始するとき、コンテキスト０，
２，４，５は全て非稼動フォアグラウンド・コンテクス
ト（状態Ｗｆ）である。コンテキスト３，６，７は全て
バックグラウンド・コンテキストであって、コンテキス
ト３が不活性状態Ｗｂ、コンテキスト７が待ち行列待ち
状態Ｑｂ、コンテキスト６が動作状態Ｒｂである。

【００４６】コンテキスト１は非稼動状態であり、フォ
アグラウンド／バックグラウンド設定が不明即ち不定の
状態である。図示の最初の命令サイクル４６は、そのタ
イム・スライス・カウント値が２に減少するとき、バッ
クグラウンド・コンテキスト６によって実行される。次
の命令サイクル４７で、バックグラウンド・コンテキス
ト６がバックグラウンド・コンテキスト３へＳＩＧＮＡ
Ｌファンクションを実行する。その結果、バックグラウ
ンド・コンテキスト３が次の命令サイクルでアクティブ
転入状態Ｑｂになる。ＳＩＧＮＡＬファンクションを送
出した後、バックグラウンド・コンテキスト６は、その
タイム・スライス・カウントが０に減少するとき、別の
命令サイクル４８を実行する。これにより、バックグラ
ウンド・コンテキスト７に在る、活性コンテキスト・フ
ォアグラウンド待機状態Ｑｂの次に高いコンテキスト番
号へのコンテキスト切替わりが引き起こされる。コンテ
キスト６はＱｂ状態に入り、コンテキスト７は７のタイ
ム・スライス・カウント値を有する命令サイクル５０で
Ｒｂ状態に入る。コンテキスト７が３個の命令を実行し
た後、外部発生イベントがフォアグラウンド・コンテク
スト４を起動する。従って、次の命令サイクル５２の末
尾で、バックグラウンド・コンテキスト７はフォアグラ
ウンド・コンテクスト４によってプリエンプトされ、こ
のプリエンプション中そのタイム・スライス・カウント
値は４に留まる。

【００４７】フォアグラウンド・コンテクスト４はその
最初の命令を実行し、外部発生イベントがフォアグラウ
ンド・コンテクスト２を起動する。従って、次の命令サ
イクル５４の末尾で、フォアグラウンド・コンテクスト
４はフォアグラウンド・コンテクスト２によりプリエン
プション点５３でプリエンプトされてプリエンプテッド
状態Ｐｆに入り、その一方でフォアグラウンド・コンテ
クスト２が動作状態Ｒｆに入る。フォアグラウンド・コ
ンテクスト２は、２個の命令を実行しその起動イベント
を処理した後、第３の命令サイクル５６中ＷＡＩＴファ
ンクションを実行する。このＷＡＩＴファンクションは
フォアグラウンド・コンテクスト２に対するアクティビ
ティ・フリップ・フロップをクリアし、且つ、１以上の
命令サイクル後フォアグラウンド・コンテクスト２は非
稼動状態になり、待機状態Ｗｆに戻る。これにより、プ
リエンプトされたフォアグラウンド・コンテクスト４が
動作状態Ｒｆに戻り、別の命令サイクル５８を実行する
ことが許容される。フォアグラウンド・コンテクスト４
はプリエンプション点５３以前にそれ自身のＷＡＩＴフ
ァンクションを既に実行しているので、そのファンクシ
ョンは、待機状態Ｗｆへ戻り、プリエンプトされたバッ
クグラウンド・コンテキスト７が命令サイクル６０で動
作状態を再開するのを許容する前にフォアグラウンド・
コンテクスト４によって実行される最後の命令である。
バックグラウンド・コンテキスト７は、４以上の命令を
実行した後、そのタイム・スライス６２を完遂し、その
結果、コンテキスト７からコンテキスト０へのコンテキ
スト数のラップ・アラウンドのためにバックグラウンド
・コンテキスト３である次の先頭のＱｂコンテキストへ
のコンテキスト切替わりが起きる。

【００４８】命令サイクル６４中、バックグラウンド・
コンテキスト３はそのタイム・スライス７の最初の命令
を実行し、外部発生イベント６６がフォアグラウンド・
コンテクスト０を起動する。従って、この命令サイクル
６４の末尾で、バックグラウンド・コンテキスト３はフ
ォアグラウンド・コンテクスト０によってプリエンプト
され、このプリエンプション中そのタイム・スライス・
カウント値は７に留まる。フォアグラウンド・コンテク
スト０は、３個の命令を実行しその起動イベントを処理
した後、第４の命令サイクル６９中ＷＡＩＴファンクシ
ョンを実行する。このＷＡＩＴファンクションはフォア
グラウンド・コンテクスト０に対するアクティビティ・
フリップ・フロップをクリアし、且つ、１以上の命令サ
イクル後フォアグラウンド・コンテクスト０は非稼動状
態になり、待機状態Ｗｆに戻る。これにより、通常はプ
リエンプトされたバックグラウンド・コンテキスト３が
動作状態を再開することが許容されるが、しかしこの例
ではフォアグラウンド・コンテクスト０が動作している
間、外部発生イベント６８がフォアグラウンド・コンテ
クスト５を起動する。なお、この起動はフォアグラウン
ド・コンテクスト５の状態を待機状態Ｗｆからプリエン
プテッド状態Ｐｆへ切替わり、フォアグラウンド・コン
テクストが起動以降に何らかの命令を実行すること無く
プリエンプテッド状態に入ることが可能になる方法を示
すことに留意しなければならない。

【００４９】もしバックグラウンド・コンテキスト３が
フォアグラウンドで動作していた場合、バックグラウン
ド・コンテキスト３は優先度がフォアグラウンド・コン
テクスト５より高いから、待機状態Ｗｆへ戻されたフォ
アグラウンド・コンテクスト０が不適切であるとき、フ
ォアグラウンド・コンテクスト５がプリエンプテッド状
態Ｐｆであった。しかし、コンテキスト３はバックグラ
ウンドで動作しており、従ってフォアグラウンド・コン
テクスト０で実行されたＷＡＩＴファンクション６９
は、動作状態Ｒｆに入って命令７０の実行を開始するフ
ォアグラウンド・コンテクスト５へのコンテキスト切替
わりをもたらす一方、バックグラウンド・コンテキスト
３は状態Ｒｂでプリエンプトされた状態に留まる。

【００５０】フォアグラウンド・コンテクスト５は２個
の命令を実行してその起動イベントを処理した後、第３
の命令サイクル７１中にＷＡＩＴファンクションを実行
する。このＷＡＩＴファンクションはフォアグラウンド
・コンテクスト５に対するアクティビティ・フリップ・
フロップをクリアし、且つ、１以上の命令サイクルの
後、コンテキスト５は非稼動状態になり、待機状態Ｗｆ
へ戻る。このとき他に活性状態であるフォアグラウンド
・コンテクストは存在しないので、プリエンプトされた
バックグラウンド・コンテキスト３は状態Ｒｂで動作状
態を再開し、そのタイム・スライス７２の第２の命令を
実行する。次の命令サイクルで、バックグラウンド・コ
ンテキスト３はＷＡＩＴファンクション７３を実行す
る。ＷＡＩＴファンクション７３はバックグラウンド・
コンテキスト３に対するアクティビティ・フリップ・フ
ロップをクリアし、且つ、１以上の命令サイクルの後、
バックグラウンド・コンテキスト３は非稼動状態にな
り、待機状態Ｗｂへ戻る。これにより、待ち行列待機バ
ックグラウンド・コンテキスト６が命令サイクル７４で
動作状態Ｒｂへ戻ることが許容される。なお、たとえこ
のコンテキスト切替わりはタイム・スライス・カウント
が０へ減少することによって開始されなかったとして
も、バックグラウンド・コンテキスト６は、バックグラ
ウンド・コンテキスト３がＷＡＩＴファンクション７３
を実行したときに留まりている一部分のタイム・スライ
スを受け継ぐよりもむしろ、７の完全なタイム・スライ
ス・カウント値を有する命令サイクル７４で動作状態Ｒ
ｂに入る。

【００５１】バックグラウンド・コンテキスト６は、そ
の第２の命令としてフォアグラウンド・コンテクスト１
にＩＮＩＴファンクション７６を実行してそのフォアグ
ラウンド・コンテクスト１を、コンテキスト１によって
実行されたコード中のソフトウエア・エラーから回復す
るのに多分必要である既知状態にする。このＩＮＩＴフ
ァンクション７６は、コンテキスト１を、実行セットを
持つフォアグランド・コンテキスト・プリエンプテッド
状態として活性状態にし、そのコンテキスト１で制御記
憶域内のベクトル・アドレスの初期設定を開始する。こ
のとき活性フォアグラウンド・コンテクストが存在して
いるので、バックグラウンド・コンテキスト６は１以上
の命令が実行された後コンテキスト１へのコンテキスト
切替わりによってプリエンプション点７７でプリエンプ
トされる。コンテキスト１は、その第２の命令として、
コンテキスト１がフォアグラウンド待機状態Ｑｂに入る
ようにするＣＬＲＦＧ（フォアグラウンド・クリア・ビ
ット）ファンクション７８を実行する。このとき、コン
テキスト１はバックグラウンド待ち行列上に在り、且
つ、既に状態Ｒｂにコンテキストが有るので、コンテキ
スト1は、ＣＬＲＦＧファンクション７８の実行に続く
命令サイクルの後、無効化ポイント８０でプロセッサの
制御を無効にし、それにより、コンテキスト６が状態Ｒ
ｂでそのタイム・スライス８２の残りの実行を再開する
ことを許容する。

【００５２】この詳細な説明の項の残りにおいて、数字
は、それらが１６進数である場合、前に“０ｘ”が付い
ていない限り、１０進数である。

【００５３】図３は、本発明の一実施例を実行するソフ
トウエアへアクセスすることが出来るコンテキスト毎の
制御レジスタ及びステータス・レジスタの例を示す図で
ある。この例示実施例では、９単位数のコンテキスト当
たり制御ビット８４がソフトウエアによって決定される
値を有し、９単位数のコンテキスト当たりステータス・
ビット８６がコンテキスト・コントローラ・ハードウエ
アによって決定される値を有するが、それらの値はソフ
トウエアにより他の方法で読み出し又はテストすること
が可能である。コンテキスト・コントローラは各コンテ
キストの状態ビットの一部を維持する。これらの状態ビ
ットは、コンテキスト・コントローラ内のコンテキスト
特定状態ビットが起動ロジックによる使用のため、及び
コンテキスト切替わり判断論理回路への入力としても継
続的に必要とされるので、コンテキスト切替わり中にセ
ーブ及び復旧される実行状態の部分ではない。

【００５４】コンテキスト毎の制御ビッチ８４はフォア
グラウンド（ＦＧ）ビット８８及びイベント・マスク・
レジスタ９０を包含する。ＦＧビット８８はコンテキス
トがフォアグラウンドに在るときは１である。ＦＧビッ
ト８８は、このコンテキストを特定の目標として有する
ＩＮＩＴファンクションのハードウエア・リセットの実
行よって設定され、或いはこのコンテキストが動作して
いる間にＳＥＴＦＧファンクションの実行によって設定
されるように示されている。ＦＧビット８８は、このコ
ンテキストが動作している間にＣＬＲＦＧファンクショ
ンによってクリアされるように示されている。イベント
・マスク・レジスタ９０はこのコンテキストに関連する
各起動イベントに対応するビットを有する。

【００５５】この例示実施例では、各コンテキストが８
個の起動イベントを割り当てられ、従ってイベント・マ
スク・レジスタ９０は８ビットを包含する。或る特定の
起動イベントは、専ら、イベント番号と等しい対応する
ビット位置番号がコンテキスト・イベント・マスク・レ
ジスタ９０に１の値を有するときにコンテキストを起動
する。しかし、以下で詳述するように、起動イベントの
表明は、特定ビットに対してＡＣＫＮＯＷＬＥＤＧＥ
（ＡＣＫ）ファンクションが実行されるまでセット状態
に留まるイベント・フリップ・フロップに記録される。
イベント・フリップ・フロップの設定はイベント・マス
ク・レジスタ９０の内容によって影響されない。

【００５６】コンテキスト当たりのステータス・ビット
８６はＡＣＴビット９２及びイベント状態レジスタ９４
を包含する。ＡＣＴビット９２はコンテキストが活性状
態であるとき、１である。ＡＣＴビット９２は、非マス
ク状態起動イベントの表明、表明された無応答起動イベ
ントに対するイベント・マスク・ビットの設定又はこの
コンテキストを特定の目標として有するＩＮＩＴファン
クションの実行の何れかによって設定される。ＡＣＴビ
ット９２は、ＡＣＴビットがハードウエア・リセットに
よって設定されるコンテキスト７を除き、ハードウエア
・リセットによってクリアされ、且つコンテキストが動
作している間にＷＡＩＴファンクションの実行によって
クリアされる。イベント状態レジスタ９４はそのコンテ
キストと関連する各起動イベントに対応するビットを有
する。これらのビットはまた、この詳細な説明の項の諸
所でイベント・フリップ・フロップと称される。

【００５７】上述の如く、この例示実施例では、各コン
テキストが８個の起動イベントを割り当てられ、イベン
ト状態レジスタ９４が少なくとも８ビットを包含するこ
とを記述する。読み出された被表明イベントに対応する
ビットは１であり、肯定応答イベントを包含する読み出
された非表明イベントに対応するビットは０である。個
々のイベント状態レジスタ・ビット（イベント・フリッ
プ・フロップ）は外部発生イベント信号或いは内部発生
イベント信号の表明（代表的には０から１への遷移）の
検出時にコンテキスト・コントローラ・ハードウエアに
よって設定される。個々のイベント状態ビットはまた、
このコンテキストで対象イベントを宛先として特定する
ＳＩＧＮＡＬファンクションの実行時に設定することが
出来る。個々のイベント状態レジスタ・ビットはハード
ウエア・リセットにより、またこのコンテキストが動作
している間に対象イベントを特定の目標として有するＡ
ＣＫファンクションによってクリアされる幾つかのケー
スでは、特定のＡＣＫファンクションを、他の命令を実
行し或いは特定のデータ・パス（代表的には入出力ポー
ト）レジスタにアクセスする副作用として生成すること
が出来る。

【００５８】ＩＥＥＥ８０２．１１媒体アクセス制御
（ＭＡＣ）コントローラに関するコンテキストの定義及
び用法を示す実行例が以下に提示される。ＭＡＣコント
ローラのファンクションは、０から７を指示され、０が
最高優先度である８個のコンテキストに分割されてい
る。コンテキスト０からコンテキスト５は好ましくはフ
ォアグラウンドであり、コンテキスト６及びコンテキス
ト７は好ましくはバックグラウンドである。各コンテキ
ストは８個の起動イベントを有し、各起動イベントが一
般的には以下のデフォルトを利用する。

【００５９】Ａ．イベントは、そのイベントがそのよう
な目的に指定されない限り、ＳＩＧＮＡＬファンクショ
ンを使用して表明することは出来ない。 Ｂ．イベントはＡＣＫファンクションを使用してクリア
される。 Ｃ．タイマー終了カウント・イベントは、対応するタイ
マーが０に減少するときに生起する。 Ｄ．タイマー終了カウント・イベントは、ＡＣＫファン
クションではなく、対応するタイマーの制御レジスタへ
論理１のＣｌｅａｒＴＣ（ビット２）を書き込むことに
よってクリアされる。 Ｆ．外部イベント信号の“表明”は０から１への遷移と
して定義される。 Ｇ．外部イベント信号の“否定”は１から０への遷移を
意味する。そして、 Ｈ．制御ビット名は、そのビットが１であるときに有意
であるように選ばれる。

【００６０】典型的なコンテキスト及びそれらの対応す
る起動イベントを以下に記載する。

【００６１】コンテキスト０−デバッグ・サポート（及
び高い優先順位のリアル・タイム・イベント） 起動イベント： ０）ハードウエア区切り点（ＢＫＰＴｉｎ）； １）ソフトウエア区切り点（信号０，１）； ２）ＧＰ直列シフト完遂又はＵＡＲＴトランスミッタ完
了（ＧＰＤＮ／ＵＸＤＮ）； ３）インターバル・タイマーＡ終了カウント（ＩＮＴＡ
ＴＣ）； ４） ＵＡＲＴレシーバ完了（ＵＲＸＤＮ）； ５）インターバル・タイマーＢカウント（ＩＮＴＢＴ
Ｃ）； ６） ホスト（コンピュータ・システム）アテンション
（ＨＡＴＮ）；及び ７） 共用プロセッサ・アテンション（ＣＰＡＴＮ）．

【００６２】コンテキスト１ − ロアーＭＡＣ（ＬＭＡ
Ｃ）例外処理： 起動イベント： ０） モデム・データ・インタフェース・アテンション
（ＭＤＩＡＴＮ）； １） 物理層データ利用不可（！ＰＤＡ）； ２） ＩＦＳ（フレーム間スペース）タイマー終了カウ
ント（ＩＦＳＴＣ）； ３） ＭＭＡＣからＬＭＡＣへのコンテキスト間通信
（信号 1, ３）； ４） 物理層トランスミッタ・ノット・レディ（！ＴＸ
Ｒ）； ５） ビーコン／ドウェル・タイマー・コンパレータ同
一（ＢＣＮＴＣ）； ６）モデム・データ・インタ
フェース・プログラマブル・ビット境界（ＭＤＩＢＩ
Ｔ）； ７） モデム管理インタフェース転送完遂（ＭＭＩＤ
Ｎ）．

【００６３】コンテキスト２ − ロアーＭＡＣ（ＬＭＡ
Ｃ）データ転送；起動イベント： ０） モデム・データ・インタフェース・アテンション
（ＭＤＩＡＴＮ）； １） インターバル・タイマーＢ終了カウント（ＩＮＴ
ＢＴＣ）； ２） ＩＦＳ（フレーム間スペース）タイマー終了カウ
ント（ＩＦＳＴＣ）； ３） ＭＡＣからＬＭＡＣへのコンテキスト間通信（信
号２，３）； ４） ＴＳＦＴ（典型的同期化ファンクション・タイマ
ー）ウラップアラウ ンド（ＴＳＦＷＲ
Ｐ）； ５） ＮＡＶ（ネットワーク割り付けベクトル）タイマ
ー終了カウント（ＩＮＴＣＴＣ）； ６） 物理層媒体ビジー（ＭＢＵＳＹ）； ７） 物理層媒体ノット・ビジー（！ＭＢＵＳＹ）．

【００６４】コンテキスト３ − ホスト・インタフェー
ス・サポート起動イベント： ０） バッファ・アクセス・パス０ オフセット分解能
（ＢＵＦＡＴＮ０）； １） バッファ・アクセス・パス 1 オフセット分解能
（ＢＵＦＡＴＮ１）； ２） ホストへ状態報告するためのコンテキスト間通信
（信号３，２）； ３） バッファ・アクセス・パスのブロック境界交差数
が０（ＢＬＫＡＴＮ０）； ４） バッファ・アクセス・パスのブロック境界交差数
が１（ＢＬＫＡＴＮ１）； ５） ホストへ状態報告するためのコンテキスト間通信
（信号３，５）； ６） ホスト・インタフェース・レジスタ・アテンショ
ン（ＨＡＴＮ）； ７） バックグラウンドからのコンテキスト間通信（信
号３，７）。

【００６５】コンテキスト４ − 中間ＭＡＣ（ＭＭＡ
Ｃ）媒体アクセス及びタイミング処理； 起動イベント： ０） ＬＭＡＣからＨＭＡＣへのコンテキスト間通信
（信号４，０）； １） 前にビジー状態であった媒体が利用可能になる
（ＭＡＶＬ）； ２） ＩＦＳ／スロット・タイマー終了カウント（ＩＦ
ＳＴＣ）； ３） インターバル・タイマーＡ終了カウント（ＩＮＴ
ＡＴＣ）； ４） ビーコン／ドウェル・タイマー・コンパレータ
（ＢＣＮＴＣ）； ５） モデム・データ・インタフェース・アテンション
（ＭＤＩＡＴＮ）； ６） ソフトウエア・フラグ３-０(コンテキスト７、イ
ベント７と共用）； ７） モデム管理インタフェ
ース転送完遂（ＭＭＩＤＩ）．

【００６６】コンテキスト５ − ＷＥＰ（ワイヤード等
プライバシー）暗号解読サポート： 起動イベント： ０） 状態報告のためのコンテキスト間通信（信号５，
０）； １） 暗号解読キーストリーム値レデイ（ＤＥＣＲＹＰ
Ｔ）； ２） ＧＰ直列シフト完遂又はＵＡＲＴトランスミッタ
完了（ＧＰＤＮ／ＴＸＤＮ）； ３） コンテキスト間通信（信号５，３）； ４） ＵＡＲＴレシーバ転送完了（ＵＲＸＤＮ）； ５） コンテキスト間通信（信号５，５）； ６） インターバル・タイマーＤ終了カウント（ＩＮＴ
ＤＴＣ）；及び ７） モデム管理インタフェース転送完遂（ＭＭＩＤ
Ｎ）．

【００６７】コンテキスト６ − 追加アクセス・ポイン
ト・ファンクション： 起動イベント： ０） ソフトウエア・フラグ１１−８； １） ソフトウエア・フラグ１５−１２； ２） ＧＰ直列シフト完遂又はＵＡＲＴトランスミッタ
完了（ＧＰＤＮ／ＵＴＸＤＮ）； ３） インターバル・タイマーＡ終了カウント（ＩＮＴ
ＡＴＣ）； ４） ソフトウエア・フラグ７−４； ５） インターバル・タイマーＢ終了カウント（ＩＮＴ
ＢＴＣ）； ６） インターバル・タイマーＤ終了カウント（ＩＮＴ
ＤＴＣ）； ７） 共用プロセッサ・アテンション（ＣＰＡＴＮ）．

【００６８】コンテキスト７ − 上方ＭＡＣ（ＵＭＡ
Ｃ）及びその他のサポート： 起動イベント： ０） ソフトウエア・フラグ１９−１６ １） ソフトウエア・フラグ２３−２０ ２） ソフトウエア・フラグ２１−２４ ３） インターバル・タイマーＡ終了カウント（ＩＮＴ
ＡＴＣ） ４） ビーコン／ドウェル・タイマー・コンパレータ
（ＢＣＮＴＣ） ５） インターバル・タイマーＢ終了カウント（ＩＮＴ
ＢＴＣ） ６） インターバル・タイマーＤ終了カウント（ＩＮＴ
ＤＴＣ）及び ７）ソフトウエア・フラグ３−０（コンテキスト４、イ
ベント６と共用）。

【００６９】図４は、次の図５に示される、本発明のコ
ンテキスト・コントローラの実施例を組入れている代表
的なプロセッサ或いは入出力制御装置のシステムで扱う
テキスト・シンボル例を示す図ある。この図４と図５の
組（同様に図６、図７、及び図１５と図16の組）は、In
ternational Telecommunication Union in ITU- Recomm
endation Z.100 (03/93)で標準化されているような、Sp
ecification and Description Language（ＳＤＬ）の周
知のグラフィカル構文を使用して表されている。

【００７０】そのシステム動作は、より正確且つ広い一
般的な適用性が達成可能であるので、この形式記述言語
を使用して表されている。例えば、模式的断篇がこの例
示実施例の実行特性を強調するために使用可能である。
しかし、このコンテキスト・コントローラは殆どどのよ
うなタイプのプロセッサにも適用可能であるから、その
プロセッサに当然に内在するが特定のプロセッサに対す
る概要は、異なるアーキテクチャを使用する別のプロセ
ッサに適切である可能性が有る制御シーケンスの態様を
割愛されがちである。また、従来の状態図はＳＤＬプロ
セス図と類似の構成を有するより形式性が無い表記であ
る。ＳＤＬは厳密に定義されたグラフィカル構文を有す
るが、しかし更に僅か不正確である。事実、このコント
ローラの動作中の多くの“境界条件”は従来の状態図で
は十分に説明されない。これら境界条件の例は、全てが
この項のＳＤＬ明細によってカバーされており、次のも
のを包含する。（１）もしコンテキストがＷＡＩＴファ
ンクションの実行とこのＷＡＩＴファンクションに続く
命令の実行との間でプリエンプトされると、何が起きる
か。（２）もしコンテキストがＷＡＩＴファンクション
の実行後の命令中にその起動を引き起こしたイベントに
対してＡＣＫファンクションを実行すると、何が起きる
か。（３）バックグラウンド・コンテキストがＳＥＴＦ
Ｇファンクションを実行するときに、もしそのバックグ
ラウンド・コンテキストのタイム・スライスが同じ命令
サイクル上で終了すると、そのコンテキストがフォアグ
ラウンドでの動作を継続するか、即ち、状態Ｑｂ中の次
のコンテキストがその新たなフォアグラウンド・コンテ
クストによってプリエンプトされる前に１個の命令を実
行するか。また、ＳＤＬは、英語散文体を使用して出来
るよりも、より正確で不明瞭性が少ないコンテキスト・
コントローラの動作を記述することも出来る。従って、
以下のパラグラフで与えられるＳＤＬ明細は、本発明の
幾つかの実施例の構成及び所期の目的の顕著な特徴に対
する一般的な指針及び詳細な指針の双方として働くよう
に意図される。

【００７１】ＳＤＬシステム１００はこの例示実施例で
使用されるプロセッサの適切な最高レベルの機能ブロッ
クを示す。テキスト・シンボル１０２及び１０４は、Ｓ
ＤＬの定義済みデータ・タイプに対するシステム特定拡
張子の定義、移植／読み込み機構を介する暗黙のブロッ
ク間通信のために使用される別種の変数の宣言及び明白
なブロック間通信のために使用される信号のパラメータ
・タイプを包含する。図示のシステム１００は５個の機
能ブロック、即ち、クロック発生器１０６、シーケンサ
１０８、命令デコーダ１１２、データ・パス及びインタ
フェース資源マネージャ１１４及びコンテキスト・コン
トローラ１１０を具備する。

【００７２】クロック発生器１０６は、入力クロック或
いはクロックを発生する時間ベースの基準信号（例え
ば、水晶制御信号）をＣｌｏｃｋｓＩｎチャネル１２２
を介して受入れ、且つ、ハードウエア・リセット信号を
ＲｅｓｅｔＩｎチャネル１２０を介して受入れる。クロ
ック発生器１０６は他の全てのブロックで使用されるサ
イクル・クロックを発生する。これらのサイクル・クロ
ックは命令サイクルを４個の実質的に等しい部分に細分
される。これは一対の直交位相の矩形波を使用して為さ
れ、その結果、それらの４個のクロック・エッジで種々
の動作を開始する。実際のクロック波形は、図８及び図
９に、命令サイクル境界を定めるマスター・クロックＭ
ＣＬＫ信号５０４と各命令サイクル内に追加のクロック
・エッジを具備する直交位相クロックＱＣＬＫ信号５０
６とで以って示されている。４個のエッジは、順に、Ｍ
ｒ５１７が指名され、１つの命令サイクルの末尾及び次
の命令サイクルの開始点を指し示す、ＭＣＬＫ信号５０
４の立上がりエッジ、Ｑｒ５１８が指名され、各命令サ
イクルの全範囲の２５％に生起する、ＱＣＬＫ信号５０
６の立上がりエッジ、Ｍｆ５１９が指名され、各命令サ
イクルの全範囲の５０％に生起する、ＭＣＬＫ信号５０
４の立下がりエッジ、及び、Ｑｔ５２０が指名され、各
命令サイクルの全範囲の７５％に生起する、ＱＣＬＫ信
号５０６の立下がりエッジである。

【００７３】ＳＤＬモデルでは、クロック発生器１０６
はリセット信号だけでなく、適切なＭｒ５１７、Ｑｒ５
１８、Ｍｆ５１９又はＱｔを他の全ての機能ブロックへ
送出する。クロック発生器１０６はプロセッサが動作状
態かアイドル状態の何れかである間、動作するが、しか
しクロック発生器１０６がＣｌｋＣｃｔｌチャネル１４
０を介してコンテキスト・コントローラ１１０からスリ
ープ信号を受信するときに入力される極低電力スリープ
・モード中、ＭＣＬＫ信号５０４及びＱＣＬＫ信号５０
６の生成を包含するその回路の殆どを停止することがで
きる。

【００７４】多くの実施においては、毎クロック・サイ
クル中に命令を実行することは可能ではない。その結
果、命令デコーダ１１２、シーケンサ１０８及びコンテ
キスト・コントローラ１１０は、専ら、「真」である別
種のブール変数“ｉｅｎ”（テキスト・シンボル１０２
を参照）によって識別されるように、命令が実際に実行
されているサイクル中にそれらのファンクションを実行
する。

【００７５】シーケンサ１０８は命令アドレスを発生
し、ＴｏＣＳチャネル１１６を介して命令取り出しサイ
クルを開始する。これらのアドレスは必然的にプロセッ
サ１００の外部に制御記憶域アレイ１１７と接続する。
なお、実現技術及び所望の特性レベルに依存して、制御
記憶域アレイ１１７及び関連データ記憶装置１２７は物
理的に別個か、単一メモリ素子中に完全に一緒に配置さ
れるか、或いはそれらを幾らか混ぜ合わせたものである
ことが出来る。シーケンサ１０８は、コンテキスト・コ
ントローラ１１０からＣｃｔｌＳｅｑチャネル１４１を
介してコンテキスト切替わり信号、即ち、セーブされた
コンテキスト状態情報を検索するためのＣｓＬｏａｄ、
コンテキスト状態情報をセーブするためのＣｓＳｔｏｒ
ｅ、及びコンテキスト実行アドレスを適切な初期設定ベ
クトルに設定するためのＩｎｉｔＳｅｑを受信する。

【００７６】命令デコーダ１１２はシーケンサ１０８の
制御の下で取り出された命令語をＦｒｏｍＣＳチャネル
１１８を介して受信する。デコードされた命令は、命令
フィールド値をパラメータとして有する信号として他の
全てのブロックへ適宜送出される。コンテキスト・コン
トローラ１１０での処理を必要とする命令はＩｎｓｔＣ
ｃｔｌチャネル１４２を介して送出される。

【００７７】データ・パス及びインタフェース資源マネ
ージャ１１４はプロセッサの残りを表し、ＡＬＵ、プロ
グラマーが参照出来るレジスタ等を包含する。入出力装
置、ホスト・コンピュータ（もし有れば）及びローカル
・データ・メモリ・インタフェース（チャネル１２６、
１２８、１３０、１３２）の全てがこの機能ブロック１
１４に接続する。データ・パス及びインタフェース資源
マネージャ１１４はイベント信号をコンテキスト・コン
トローラ１１０へ送出し、且つ、コンテキスト・コント
ローラ１１０からＣｃｔｌＩＤＰチャネル１４３を介し
て、ソフトウエア・フラグがＡＣＫファンクションを実
行して特定の前のＥｖｅｎｔを確認したことを表すＡｃ
ｋＥｖ信号、コンテキスト状態情報を復旧するＣｓＬｏ
ａｄ信号、コンテキスト状態情報をセーブするＣｓＳｔ
ｏｒｅ信号、ハードウエア・リセット・ファンクション
及びＩＮＩＴファンクション後に使用するための桁上げ
フラグを設定するＳｅｔＣy信号及びそれをクリアする
ＣｌｅａｒＣy信号を受信する。この機能ブロック１１
４はまた、“ｉｅｎ”の値（もし現在のクロック・サイ
クルが命令実行サイクルであれば、真）及びスライス
（各バックグラウンド・タイム・スライスに対する初期
命令カウント即ち命令スライスに、ソフトウエアによっ
て特定された最後の値）を移植する。

【００７８】コンテキスト・コントローラ１１０はＥｖ
ｅｎｔｓＩｎチャネル１２４を介して外部発生イベント
信号を受入れ、且つ、上記の如く他の機能ブロックと通
信する利点が有る。この機能ブロック１１０はまた、ブ
ール変数不活発状態の値（スリープ・モードにあると
き、真）、ＣＳＷ（コンテキスト切替わりサイクルの後
半中、真）及びアイドル（活性コンテクストが無いと
き、真）、ＣｔｘＮｕｍ（コンテキスト番号）、変数の
コンテキスト（実行状態コンテクストの数）及びｎｃｔ
ｘ（実行が切替えられているコンテキストの数）を移植
する。そして、この機能ブロック１１０はまたＢｉｔＳ
ｔｒｉｎｇ変数イベント（現在のコンテキストのイベン
ト状態レジスタ）及びマスク（現在のコンテキストのイ
ベント・マスク・レジスタ値）を移植する。

【００７９】図６は、図５に示されるコンテキスト・コ
ントローラ１１０の内部構成を示すＳＤＬ処理対話図で
ある。他の最高レベル・ブロックの内部構成は、それら
が本発明の一部ではなく、且つ、コンテキスト・コント
ローラ１１０の動作を理解するのに必要とされるもので
もないので、本明細書では提示されない。

【００８０】2個の処理がコンテキスト・コントローラ
・ブロック１１０に包含されているものとして示され
る。イベント・シンクロナイザ１５０はＡｙｎｃＥｖｅ
ｎｔｓ信号ルート１５８からの外部発生イベント信号を
受入れ、それらをクロック発生器よりＣｌｋＳｙｎ信号
ルート１５６を介して供されるマスター・クロックの立
上がりエッジ Ｍｒ５１７と同期させる。これらのイベ
ントはＳｙｎｃＥｖｅｎｔｓ信号ルート１６６を介し、
イベント信号として、丁度、ＰｒｉＤＰ信号ルート１６
４上の内部発生ソースからの（本来的に同期化された）
イベント信号と共に回送される。

【００８１】基本コンテキスト制御状態機械はこの実施
例のイベント優先順位付け処理１５２内で動作する。イ
ベント・プライオリタイザ１５２は入力信号をクロック
発生器１０６からＣｌｋＰｒｉ信号ルート１５４を介し
て受信し、イベント信号をイベント・シンクロナイザ１
５０からＳｙｎｃＥｖｅｎｔｓ信号ルート１６６を介し
て受信し、且つ、データ・パスＣｃｔｌＤＰファンクシ
ョン１４３をＰｒｉＤＰ信号ルート１６４を介して受信
する。更に、コンテキスト制御及びコンテキスト間通信
に適切な種々の命令のためのデコード信号が命令デコー
ダからＩｎｓｔＣｃｔｌチャネル１４２及びＩｎｓｔＰ
ｒｉ信号ルート１６２を介して受信される。

【００８２】図７は、イベント・シンクロナイザ１５０
の動作を図示する図６に示されているイベント同期処理
のプロセス図である。この処理は、各入信ＥｘｔＥｖｅ
ｎｔ信号２０８がマスター・クロックの立上がりエッジ
Ｍｒ２０６の生起までセーブされ、そのとき、確実にセ
ーブされた全てのＥｘｔＥｖｅｎｔ信号２１４が受信さ
れ、Ｅｖｅｎｔ信号２１８として直ぐにイベント・プラ
イオリタイザ１５２へパスされる。

【００８３】図１５乃至図２１の組は、全体で、イベン
ト・プライオリタイザ１５２の処理の状態遷移を定義し
ている図６に示されているイベント優先順位付け処理の
プロセスを示す。この処理は、本発明のこの実施例に対
するイベント駆動及びタイム・スライスド・コンテキス
ト切替えファンクションを実行する。

【００８４】図１５と図１６の組は始動シーケンス及び
リセット・シーケンスを定義する。“全状態”シンボル
２７２では、リセット信号２７４が他の全ての入力信号
より上位の優先順位を取り、開始記号２５４で開始する
始動初期設定（シンボル２８２）に合する前に処理入力
待ち行列（シンボル２７６-２８０）が動作されるよう
にする。シーケンス（シンボル２５６-２７０）は全て
の適切な変数を初期設定して、イベント・マスク、イベ
ント状態レジスタ及び待機フリップ・フロップをクリア
し、全てのコンテキストをフォアグラウンドに設定し、
且つ、活性状態にされているコンテキスト７のそれを除
く全てのＡＣＴフリップ・フロップをクリアする。

【００８５】図１７と図１８の組は各サイクルの後半、
ＭｆからＭｒまでの期間（マスター・クロックの立下が
りエッジＭｆからその次の立上がりエッジＭｒまでの期
間）の動作を定義し、更に、マスター・クロックの立上
がりエッジＭｒ２９２の受信の直後のイベントを定義す
る。動作状態とアイドル状態２８４は、命令がＷＡＩＴ
ファンクションの後のサイクル中実行され、且つ、プロ
セッサがアイドル状態に在る時間を包含する、何れかの
サイクル中に生起するイベントを処理する必要が有るの
で、イベントの双方とも同一の遷移を有する。Ｍｆから
Ｍｒまでの期間中、ＡＣＫ（ＡｃｋＩｎｓｔ）かＷＡＩ
Ｔ或いはＳＬＥＥＰファンクション３００を除く全ての
命令デコード信号が直ぐに処理される。全てのＥｖｅｎ
ｔ信号２８８が処理された後にそれら３信号を処理する
必要が有るので、それら３信号はセーブされ、マスター
・クロックの立上がりエッジＭｒ２９２の後で処理され
る。マスター・クロックの立上がりエッジＭｒ２９２の
前に処理された命令（即ち、信号２８６、２９０、２９
４、２９６、２０９）は、もしコンテキスト切替わりが
生起する場合、マスター・クロックの立上がりエッジＭ
ｒ２９２でセーブする必要が有る情報を変更することが
できる。

【００８６】マスター・クロックの立上がりエッジＭｒ
２９２の後、“ｉｅｎ”が真（１）であるサイクル（２
９３）で、ＣＳＷ（コンテキスト切替わり進行中・フラ
グ）、ＣＴＸ（現在のコンテキスト番号）、ＮＣＴＸ
（次のコンテキスト番号）の値並びに、イベント・マス
ク及びイベント状態レジスタが更新される（シンボル３
２０、３２１）。プロセッサはそのプロセッサ・クロッ
クが停止している間にＳｌｅｅｐｉｎｇ状態（シンボル
３３８）に入ることが出来、低周波数スリープ・タイマ
ーのみが、スリープ時間切れ（シンボル３４０内のＷａ
ｋｅ信号）かハードウエア・リセットの何れかが生起す
るまで動作する。もし不活発状態でなければ、タイム・
スライス命令カウントが、もしバックグラウンド・コン
テキストが動作していると（シンボル３２６、３２８）
減少される（シンボル３３０）。もしそのスライス・カ
ウントが０に減少すると(シンボル３３２)、タイム・ス
ライス・コンテキスト切替わりがコンテキスト数を法と
して１だけラウンド・ロビンｃｕｒＢｇ（現在のバック
グラウンド・コンテキスト）ポインタに先立って開始さ
れ（シンボル３３４）、そのプログラムされた値にリセ
ットされる（シンボル３３５）。続いて、優先順位付け
状態３３６が入力され、ＭｒからＱｒまでの期間（マス
ター・クロックの立上がりエッジＭｒから次の直交位相
クロックの立上がりエッジＱｒまでの期間）を処理す
る。

【００８７】図１９は各サイクルの最初の４分の１サイ
クル（ＭｒからＱｒまでの期間）中の動作を定義する。
これはマスター・クロックの立上がりエッジＭｒ２９２
でサンプルされたイベントがマスクされ、ＡＣＴフリッ
プ・フロップが直交位相クロックの立上がりエッジＱｒ
３８０後に行われるコンテキスト切替わり判断に備えて
更新される。ＡＣＫ（ＡｃｋＩｎｓｔ）信号３５２、Ｗ
ＡＩＴ信号３６０及びＳＬＥＥＰ信号３６６が直交位相
クロックの立上がりエッジＱｒの前に処理され、マスキ
ング及びＡＣＴの更新のシーケンスが直交位相クロック
の立上がりエッジＱｒ３８０の後に生起する。

【００８８】ＡＣＴビットの更新は、反復処理（シンボ
ル３８８−３９２）として図示され、その動作が実行さ
れることが明らかにされる。この動作は代表的には全て
のコンテキストに対し並列に実行される。図１９で繊細
な、しかし極めて重要な動作はＷＡＩＴファンクション
３６０の処理であり、このＷＡＩＴファンクション３６
０の生起は、ＷＡＩＴファンクション３６０がデコード
されたマスター・クロックの立上がりエッジＭｒ２９２
の前に動作していたコンテキストである、“前（ｐｒｅ
ｖ）のコンテキスト”の指標で記録される（シンボル３
６２）。続いてＡＣＴフリップ・フロップのクリア（シ
ンボル３８２−３８４）が“現在（ｃｔｘ）のコンテキ
スト”の指標で為される。ｐｒｅｖ及びｃｔｘの値は、
コンテキスト切替わりがマスター・クロックの立上がり
エッジＭｒ２９２の直前に生起した場合を除き全ての場
合で直交位相クロックの立上がりエッジＱｒ３８０の前
後で等しくなる。これは、コンテキスト切替わりの前の
最後のサイクルでＷＡＩＴファンクションを実行してい
るコンテキストが活性状態に留まるが、しかしそのＷａ
ｉｔフリップ・フロップ（待機ビット・ストリング中の
ビット）はコンテキストが再度動作してそのＷＡＩＴフ
ァンクションの後の命令を実行出来るようになるまで、
１である。図１９中のもう１つの重要な動作は、ＡＣＫ
ファンクション３５２が処理されるときにＡｃｋＥｖ信
号３５６をＤａｔａ Ｐａｔｈへ送出する動作である。
これは、この装置即ちホスト・インタフェース・ロジッ
ク内の副作用が、特定のイベントが認識されたときに実
行されることを許容するために為される。

【００８９】図２０と図２１との組は各サイクルの第2
の４分の１サイクル、即ちＱｒからＭｆまでの期間（直
交位相クロックの立上がりエッジＱｒから次のマスター
・クロックの立下がりエッジＭｆまでの期間）中の動作
を定義する。これは、イベントが優先順位付けされ、コ
ンテキスト切替わり判断が為される期間である。第１セ
ットのアクション（シンボル４２２−４２８）は可能な
プリエンプションを探索する。この探索は、実行されて
いる動作について明確化のために反復処理として図示さ
れる。この動作は代表的には全てのコンテキストに対し
並列に実行される。もし実行状態コンテクストがフォア
グラウンドに在る場合は、その探索は範囲０：ｃｔｘに
渡り、しかるにもし実行状態コンテクストがバックグラ
ウンドに在る場合は、全てのフォアグラウンド・コンテ
クストがどのバックグラウンド・コンテキストを超える
優先度を有するので、その探索は範囲０：７に渡る。そ
の優先度エンコーディングは昇順コンテキスト番号４２
４のシーケンス（降順優先度順序）に必然的に内在す
る。もし活性状態のフォアグラウンド・コンテクストが
見出されると、その数がｎｃｔｘに記録される（シンボ
ル４５２）。さもなければ、探索（シンボル４３０−４
３４）が活性状態バックグラウンド・コンテキストに対
して行われ、現在のバックグラウンド・コンテキストで
開始し、より大きなコンテキスト番号（モジュール８）
へ続く。

【００９０】もしモジュール（図１８のシンボル３３
４）がこのサイクルのマスター・クロックの立上がりエ
ッジＭｒ２９２で終了する場合は、指示されたｃｕｒＢ
ｇが既に増分されており、探索が現在動作しているコン
テキストの後のコンテキストから開始し、待機状態Ｑｂ
に他のコンテキストが無い場合に専ら同じコンテキスト
を再選択することを意味する。現在再開することが出来
るバックグラウンド動作状態Ｒｂのプリエンプテッド・
コンテキストの場合は、このテスト（シンボル４３０）
は直ちに新コンテクスト番号設定ブロック（シンボル４
５０）へ出力することとなろう。もしフォアグラウンド
探索（シンボル４５２）かバックグラウンド探索（シン
ボル４５０）の何れかで動作するためのコンテキストが
見つかると、新コンテクスト番号（ｎｃｔｘ）が現在の
コンテキスト番号（ｃｔｘ）と比較され（シンボル４５
４）、コンテキスト切替わりが必要かどうかが判定され
る。もしコンテキスト切替わりが不要であれば、このサ
イクル中ではそれ以上のコンテキスト制御アクティビテ
ィは生起せずコントローラは動作状態４５８へ戻る。

【００９１】もしコンテキスト切替わりが必要であれ
ば、コントローラはＳｔａｒｔ−ＣＳＷ状態４５６に入
り、マスター・クロックの立下がりエッジＭｆが生起す
る（シンボル４６０）まで入力信号４６２をセーブす
る。次にＣＳＷ）が表明され（シンボル４６０）、セー
ブ状態の次のコンテキストのローディング（シンボル４
７８）が開始され、現在のコンテキスト状態のセーブ
（シンボル４８０）が要求される。ローディングが記憶
処理の前に要求される理由は、以下図８及び図９と共に
更に十分に説明される。

【００９２】もし活性状態のコンテキストが無い場合
は、コントローラはマスター・クロックの立下がりエッ
ジＭｆが生起する（シンボル４３８）まで全ての入力信
号をセーブし（シンボル４４０）、続いてＩｄｌｅ状態
４４２を指示し、且つ、実際にＩｄｌｅ状態４４８に入
る前に現在のコンテキスト状態４４６のセーブを要求す
る。そのコンテクスト状態は、同じコンテキストがアイ
ドル期間の末尾で動作すべき最初のコンテキストである
補償は無いので、セーブされる。実際に、Ｉｄｌｅ状態
４４８への遷移及びその状態４４８からの遷移は、アイ
ドル状態への遷移中のセーブ（シンボル４４２−４４
６）及びアイドル状態からの遷移中のローディング（シ
ンボル４６６−４７０）を有する分離したコンテキスト
切替わりである。アイドル状態中、クロックが動作し続
け、イベントのサンプリングが続けられるが、しかし命
令は取り出しもされず、実行もされない。

【００９３】もしプロセッサが相補型金属酸化膜半導体
（ＣＭＯＳ）、又は回路素子がレベルを削減されるか又
は変化するかしていないとき、電力消費が極めて低いか
或いは基本的にゼロである、他の処理技術を使用して実
行されると、Ｉｄｌｅ状態４４８は、シーケンサ、命令
デコーダ及びデータ・パスを包含するプロセッサの殆ど
に本来の節電モードを供する。もし、いっそう低い電力
操作モードが要望される場合は、図１９のＳＬＥＥＰフ
ァンクション３６６により、イベント観測を中断し、低
周波数スリープ・タイマーのみを動作状態に残すと共
に、高速クロックを停止することが出来る。

【００９４】図８は、現在のコンテキストの状態を同期
（自立タイミング被調整）ＳＲＡＭ又はレジスタ・ファ
イルに記憶し、次のコンテキストの状態をその同期（自
立タイミング被調整）ＳＲＡＭまたはレジスタ・ファイ
ルからロードする、本発明によって制御されるコンテキ
スト切替わりのタイミング図である。図８、図９の双方
に図示されるタイミング図は、非動作のコンテキストの
実行状態を記憶するために２つの異なるタイプの各メモ
リー技術を使用するために必要とされる相違を識別す
る。

【００９５】これらのタイミング・シーケンスは、各
々、コンテキスト切替わり動作はコンテキスト実行状態
をセーブ及び復旧するための特別サイクルを必要とせ
ず、むしろこのファンクションをコンテキストを切替え
る最後の命令の実行と並列に実行する。この技術を使用
するために、プロセッサ・データ・パスは実行状態で、
各レジスタに対して専用のレジスタ・ファイル或いはス
タチックＲＡＭ（ＳＲＡＭ）アレイを包含する必要が有
る。本発明の例示実施例はそのような記憶装置を具備し
ないプロセッサ・データ・パスと共に使用することが出
来る。しかし、可能な特別サイクル及びコンテキスト実
行状態をセーブ及び復旧する追加の命令の実行により、
それ以上のオーバヘッドがそのようなプロセッサでのコ
ンテキスト切替わりに関係付けられる。

【００９６】図８に示される、より簡単なタイミング処
理及び制御信号の順序付けは、セーブ・アレイが同期
（自立タイミング被調整）スタチックＲＡＭ（ＳＲＡ
Ｍ）を使用して実行される。これは、図１５乃至図２１
に定義されるＳＤＬプロセスに基づく直接実施から得ら
れるタイミングである。プログラマーが参照出来る動作
は同様であるが、図９に関連して説明されるように、非
同期スタティックＲＡＭをセーブ・アレイに使用するた
めにより大きい複雑な構成さが必要である。同期ＳＲＡ
Ｍ素子及び非同期ＳＲＡＭ素子の特性が同等であると想
定すると、同期ＳＲＡＭを使用する方法は、低減された
数の信号遷移及び命令サイクル時間の５０％より短い制
御信号デューティ・サイクルの消去により、より短いサ
イクル時間とより低い電力消費を許容する。

【００９７】この同期ＳＲＡＭは、各書込み許可パルス
の前方エッジで書込みアドレス及びデータを捕捉し、書
込みサイクルの残りの期間に（電力以外に）安定な入力
信号を必要とせず、内生された制御信号を使用して書込
み動作を完遂する。独立のアドレスを有する読み出しポ
ート及び書込みポートの双方を持つレジスタ・ファイル
・セルを使用する同期ＳＲＡＭを使用するセルを基盤と
して使用しているセミカスタム集積回路が直ぐに利用可
能である。コンテキスト切替わりに対する制御信号タイ
ミング処理は、図８に示されるように、これらの同期Ｓ
ＲＡＭセルを使用してセーブ・アレイを実行するとき比
較的にシンプルになる。

【００９８】各命令実行サイクル５００、５０２中、コ
ンテキスト・コントローラ５１４はマスター・クロック
の立上がりエッジＭｒ５１４で起動イベント信号をサン
プルし、そのサイクルの最初の４分の１サイクルで同期
信号の着定及びゲート制御を許容する（時間間隔５３
２）。直交位相クロックの立上がりエッジＱｒ５１８で
全てのＡＣＴフリップ・フロップが更新され、優先度エ
ンコーディング及び比較動作によってコンテキスト切替
わりの必要性が決定され、もし必要であれば次のコンテ
キストが選択される。これらのコンテキスト・コントロ
ーラのアクティビティと並列に、プロセッサは、この命
令実行サイクル中にコンテキスト切替わりが必要である
か否かに関わり無く、マスター・クロックの立上がりエ
ッジＭｒ５１７で開始された命令の実行を完了してい
る。もしプロセッサ・データ・パスが、実行サイクルを
通じて安定であることが期待される内蔵レジスタ・ソー
スからの混成パスを有する場合は、これらのパス上の値
はマスター・クロックの立下がりエッジＭｆ５１９でラ
ッチされ、次のコンテキストのセーブ状態の読み出しが
始まることを許容しなければならない（時間間隔５４
０）。或いは、もしプロセッサ設計者がセーブされたコ
ンテクスト状態を読み出すためにオーバヘッド・サイク
ルを加えることが好ましい場合は、このラッチングは不
要である。しかし、もしこれらのラッチが消去され、命
令を古いコンテキストの最後の命令サイクルと新しいコ
ンテキストの最初の命令サイクルとの間で実行すること
が出来ない期間になると、殆どの場合１以上のサイクル
が挿入されて処理及びリアル・タイム応答が減速する最
終効果が生じる。

【００９９】マスター・クロックの立下がりエッジＭｆ
５１９で、コンテキスト・コントローラはコンテキスト
切替わりが必要であるか否かを判定し、もし必要であれ
ばＣＳＷ信号５２２を表明する。復旧されるべき目標状
態は、次のコンテキストのコンテキスト番号をＮＣＴＸ
［２：０］信号群５３０に置くことによって指示され
る。これにより、ＮＣＴＸ［２：０］信号群５１２を使
用して次のコンテキストの“セーブ状態”読み出しが開
始されて、現在のコンテキストの最後の命令の完了と並
列にセーブ・アレイがアドレスされ、現在のコンテキス
トのコンテキスト番号はＣＴＸ［２：０］信号群５２４
上に留まる。

【０１００】サイクル５００をサイクル５０２から分割
する、マスター・クロックの立上がりエッジＭｒ５１７
によって指示されたこのコンテキスト切替わりサイクル
の末尾で、この実行サイクル５００中に生成された成果
を包含する、現在のコンテキストの実行状態が、セーブ
・アレイをアドレスするためにＣＴＸ［２：０］信号群
５１０を使用して記憶される（時間間隔５４２）。この
セーブ・アレイ書込み動作（時間間隔５４２）は、ＣＳ
Ｗ信号５０８が表明されるとき、マスター・クロックの
立上がりエッジＭｒ５１７によって開始される（時間間
隔５２２）。

【０１０１】同期ＳＲＡＭへの書込みの有益な特性によ
り、次のコンテキストの最初の命令は、セーブ・アレイ
へ書き込れているアドレスもデータも、サイクル５００
を終了するマスター・クロックの立上がりエッジＭｒ５
１７が生起した後はホールドされる必要が無いので、直
ぐに実行を開始することが出来る（時間間隔５３６）。
適切な実行のため、書込み回復を包含する同期ＳＲＡＭ
サイクル時間は命令サイクル期間の５０％を超えること
は許されない。ＳＲＡＭ書込みを開始する同じマスター
・クロックの立上がりエッジＭｒ５１７の遷移もまた、
無効化されたＣＳＷ信号５０８及び新コンテクスト番号
５２６に更新されたＣＴＸ［２：０］信号群５１０を有
してコンテキスト切替わりを完遂するために使用するこ
とが出来る利点が有る。

【０１０２】図９は、現在のコンテキストの状態を非同
期ＳＲＡＭ又はレジスタ・ファイルに記憶し、次のコン
テキストの状態をその非同期ＳＲＡＭ又はレジスタ・フ
ァイルからロードする、本発明によって制御されるコン
テキスト切替わりのタイミング図である。従来、即ち、
非同期のＳＲＡＭでは、書込みアドレス及びデータが書
込みサイクルの適切な一部を通して安定であることが必
要とされるこのことは書込み許可パルスの後方エッジの
前に設定時間を必要とし、時としてこの後方エッジの後
に短い保持期間を必要とする。多くのセミカスタム集積
回路技術が、読み出しか書込みの何れかに使用出来る単
一のアドレス及びデータ・ポートを具備する非同期ＳＲ
ＡＭを使用するＲＡＭアレイ又はレジスタ・ファイルを
供することが出来る。この容量で動作する別々のＳＲＡ
Ｍチップ及びレジスタ・ファイル・チップもまた広く利
用出来る。

【０１０３】このタイプの従来の、単一ポートＳＲＡＭ
を使用してセーブ・アレイを実行するために、コンテキ
スト切替わりのための制御信号タイミング処理は、図９
に示すように、幾らか多く複雑化する。一般液的なタイ
ミングは図８と同じであり、同様なエレメントは同一の
参照数字を使用して識別される。主要な相違は、図９の
時間５２２，５２８，５３０，５３４，５３５，５３
７，５４０，５４１，５４３に列挙するように、コンテ
キスト・コントローラ５１４による動作でのＮＣＴＸ
［２：０］信号群５１２の生成、及びＣＳＷ信号５０８
の表明中及びその直後のデータ・パス５１６である。コ
ンテキスト状態のセーブ及び復旧中に実行される命令が
無いものと想定すると、オーバヘッド・サイクルの挿入
を回避するために書込み回復を包含する命令サイクル期
間の２５％を超えないサイクル時間を有する非同期ＳＲ
ＡＭを使用することが必要である。このスピード要件
は、同期ＳＲＡＭを使用するときに同じそのプロセッサ
・サイクル率を成就するために必要なスピードの2倍で
ある。

【０１０４】コンテキスト切替わりアクティビティは、
コンテキスト切替わりサイクルの前半（時間間隔５３
２，５３３，５３８）中は同一である。コンテキスト切
替わりサイクルのマスター・クロックの立下がりエッジ
Ｍｆ５１９で、ＣＳＷ信号５０８が表明され（時間間隔
５２２）、且つ、ＮＣＴＸ［２：０］信号群５１２が次
のコンテキスト番号に設定される（時間間隔５３４）。
アドレス情報及びデータ情報は、最後の命令が現在のコ
ンテキストによって実行された結果をセーブ・アレイに
書き込む間は安定でなければならない。従って、マスタ
ー・クロックの立下がりエッジＭｆ５１９から次の直交
位相クロックの立下がりエッジＱｔ５２０までの期間の
みが、次のコンテキストに対するセーブ状態の読み出し
に利用可能である。この成果は続いてラッチされ、直交
位相クロックの立下がりエッジＱｔ５２０から次のマス
ター・クロックの立上がりエッジＭｒ５１７までの期間
中ホールドされることが好ましい。続いて、これらのラ
ッチされた値はプロセッサの作業レジスタへ転送される
利点が有る（時間間隔５４３）。直交位相クロックの立
下がりエッジＱｔ５２０で、ＮＣＴＸ［２：０］信号群
５１２の値が現在のコンテキスト番号へ戻り、この命令
（サイクル５００）の結果を包含する現在のコンテキス
ト状態がセーブ・アレイに書込みされる（時間間隔５４
１）ことを許容する。マスター・クロックの立上がりエ
ッジＭｒ５１７で、ＮＣＴＸ［２：０］信号群５１２は
次のコンテキスト番号（時間間隔５３０）へ戻り、次の
そのコンテキストの最初の命令の実行が始まる（時間間
隔５３７）。

【０１０５】同期ＳＲＡＭの実行と違って、書込み動作
はマスター・クロックの立上がりエッジＭｒ５１７で完
遂される。非同期ＳＲＡＭの使用は、データ・パスの結
果が比較的に初期に安定になり、直交位相クロックの立
下がりエッジＱｔ５２０からマスター・クロックの立上
がりエッジＭｒ５１７までの期間中にセーブ・アレイへ
の書込みを許容する。それに反して、同期ＳＲＡＭで
は、データ・パスの結果はマスター・クロックの立上が
りエッジＭｒ５１７の直前までは必要ではなく、より短
い命令サイクル及び従ってより速い処理を行う。

【０１０６】図１０は、初期設定要求ロジック及び待機
要求ロジックを包含するコンテキスト・アクティビティ
・ビットの管理だけでなく、イベント記録、イベント・
マスキング及び各起動イベントに対するイベント肯定応
答に適切な回路の一実施例の該略図であり、コンテキス
ト・コントローラ内のイベント記録、イベント・マスキ
ング及びイベント肯定応答の詳細を理解することが好ま
しい。

【０１０７】コンテキスト・コントローラ・イベント論
理の“スライス”の普遍化された模式的断篇がそのイベ
ントと関連するＡＣＴビット・ロジック及びＷＡＩＴフ
ァンクション・ロジックを包含する単一のイベントに関
して与えられる。この図では、全てのロジック信号が、
“Ｈｉｇｈ”即ち真（論理１）状態に関係付けられてい
ると考えられる。この模式的断篇はイベント・ロジック
の一実施例の例証であるが、本発明の実施を制約するこ
とを意図するものではない。

【０１０８】外部発生イベント信号５００は何れの極性
でも表明することが出来、従ってプログラマブル否定フ
ァンクション５６０を、ソフトウエア信号５５１の制御
の下で、内部使用のためにＨｉｇｈ即ち真信号を確立す
るために供することが出来る。この外部発生信号は内蔵
クロックと確定されていない位相関係を有するので、そ
の内部使用の前に入力信号をマスター・クロックの立上
がりエッジＭｒ５１７と同期させるシンクロナイザ５６
２が使用される。多数のソースを、同期外部信号５６４
の前方エッジ、内蔵ソース５６６或いはソフトウエアＳ
ＩＧＮＡＬファンクション５５２を包含し、このコンテ
キスト及びイベントを指示するイベント・フリップ・フ
ロップ５７０を設定するために使用することが出来る。
これらのイベント・ソースはＯＲゲート５６８によって
組み合わされ、そのＯＲゲート５６８の出力はイベント
・フリップ・フロップ５７０がマスター・クロックの立
上がりエッジＭｒ５１７で設定されるようにイネーブル
する。

【０１０９】イベント・フリップ・フロップ５７０のＤ
入力端は図示されるように論理１に実結線されているの
で、イベント・フリップ・フロップ５７０を設定してい
るイベント信号真の否定はそのイベントを無効にしな
い。イベント・フリップ・フロップ５７０の出力は、も
しプロセッサが以下で述べるように例示実施例のＳＫＰ
ｎのような命令を具備する場合、イベント状態レジスタ
９４内のビットとして、及び、イベント条件信号グルー
プ５９６内のテスト可能状態としてイベント・ソフトウ
エアによって読み出すことが出来る。イベント・フリッ
プ・フロップ５７０はＯＲゲート５７４を通じて適用さ
れる、ハードウエア・リセット５５５か、ＡＮＤ演算さ
れる両入力がこのコンテキストが動作している間（信号
５５６）、このイベント番号に対するＡＣＫ（認識）フ
ァンクション５５４の実行を組入れているＡＮＤゲート
５７２の出力の何れかによってクリアすることが出来
る。

【０１１０】コンテキストのイベント・マスク・レジス
タ９４からの、このコンテキスト・イベントに対する適
切なビット、即ちイベント・マスク・ビット５５８はＡ
ＮＤゲート５８０でイベント・フリップ・フロップ５７
０の出力とＡＮＤ演算され、ＯＲゲート５８４を介して
ＡＣＴフリップ・フロップ５９０の入力へ印加される。
このＡＮＤゲート５８０の出力もまた、以下で更に詳細
に説明するように、ＶＥＣＴＯＲファンクションのため
にそれらコンテキスト・イベントの優先度エンコーディ
ングを実行するときに使用される。ＡＮＤゲート５８０
からのマスクされたイベント信号はＯＲゲート５８４
で、待機ロジックの出力ゲートからのＡＮＤゲート５８
２を通じた信号を包含する、このコンテキストと関連す
る他の全てのイベントからのマスクされたイベント信号
とＯＲ演算される。

【０１１１】ＯＲゲート５８４の論理真出力状態はＡＣ
Ｔフリップ・フロップ５９０をイネーブルにしてＡＣＴ
フリップ・フロップ５９０が直交位相クロックの立上が
りエッジＱｒ５１８でＮＯＴインバータ５８６の出力値
に設定されることを許容する。ＡＮＤゲート５８２の出
力及びその同じ信号のＮＯＴインバータ５８６を介した
反転とを使用することによって、ＡＣＴフリップ・フロ
ップ５９０のＤ入力端をイネーブルにすることが出来
る。もし１以上の起動イベントが表明され、且つ、先行
する命令サイクル中にＷＡＩＴファンクションが実行さ
れなかった場合、ＡＣＴフリップ・フロップ５９０は直
交位相クロックの立上がりエッジＱｒ５１８で設定され
る。ＡＣＴフリップ・フロップ５９０はまた、ＩＮＩＴ
ファンクション５８８の実行によって直接設定すること
が出来、且つ、ハードウエア・リセット信号５５５によ
って直接クリアすることが出来る。ＡＣＴフリップ・フ
ロップ５９０はまたコンテキスト優先度ロジックによっ
て使用され、且つ、ＮＯＴインバータ５９２によって反
転されＷＡＩＴフリップ・フロップ５７８をクリアす
る。もしＷＡＩＴファンクションが先行する命令サイク
ル中に実行された場合、ＡＣＴフリップ・フロップ５９
０はどれだけの起動イベントが表明されようと表明され
まいともＮＯＴインバータ５８６に介してクリアされ
る。

【０１１２】コンテキストはＷＡＩＴファンクションの
実行とそのＷＡＩＴファンクションの後の命令の実行と
の間でプリエンプトすることが出来るので、ＷＡＩＴフ
リップ・フロップ５７８が必要とされる。（この生起の
例が図２の５３，５４，５８で示されている。）このコ
ンテキストが動作している間（信号５５６）にＷＡＩＴ
ファンクション５５７がＡＮＤゲート５７６によってデ
コードされると、ＷＡＩＴフリップ・フロップ５７８が
動作状態にされマスター・クロックの立上がりエッジＭ
ｒ５１７で設定される。コンテキストはＷＡＩＴファン
クションを実行するために活性状態でなければならない
ので、この動作は、真状態にある５９０の出力がＮＯＴ
インバータ５９２を介してＷＡＩＴフリップ・フロップ
５７８のクリア入力を無効化するときから、ＷＡＩＴフ
ァンクションの生起を記録する。

【０１１３】このコンテキストが動作状態にある（信号
５５６）次の直交位相クロックの立上がりエッジＱｒ５
１８で、ＡＣＴフリップ・フロップ５９０がＡＮＤゲー
ト５８２の出力の表明によりクリアされる。もしこのコ
ンテキストが、ＷＡＩＴフリップ・フロップ５７８が設
定される、同じ命令サイクル境界（マスター・クロック
の立上がりエッジＭｒ５１７）でプリエンプト又はタイ
ム・スライスされる。従って、コンテキスト動作信号５
５６は、次の直交位相クロックの立上がりエッジＱｒ５
１８の前に無効化され、且つ、ＡＣＴフリップ・フロッ
プ５９０は設定されて留まる。このコンテキストが動作
状態を再開すると、ＡＣＴフリップ・フロップ５９０が
最初の命令サイクルの直交位相クロックの立上がりエッ
ジＱｒ５１８でクリアされ、コンテキストがこの１個の
命令を実行した後、非稼動状態になるようにする。ＡＣ
Ｔフリップ・フロップ５９０の出力の否定により、ＷＡ
ＩＴフリップ・フロップ５７８がＮＯＴインバータ５９
２を介してクリアされる。

【０１１４】図１１は、本発明の一実施例による、命令
セット中のコンテキスト制御及びコンテキスト間通信に
関係する機械命令のフィールド割り付け及びビット割り
付けを示す図である。命令のデコーディング及びフィー
ルド・エンコーディングの細部は本発明とは直接は関係
せず、この図は主としてコンテキスト・コントローラに
よって必要とされる情報を供するオペランド・フィール
ドを示すために包含されている。

【０１１５】コンテキスト・イベント状態レジスタ９４
中のビットのテストはＳＫＰｘ命令６００を使用して最
も効果的に達成される。これらの命令は、８個の関連信
号の特定の“条件群”（Ｃ群）６０４と命令語に包含さ
れる８ビットマスク値６０５との間のマスクに関する比
較或いはビットに関する比較の下でのテストを実行す
る。もしテスト動作６０３によって特定された状態が真
であれば、そのＳＫＰｘの後の命令はスキップされる。
本発明に適切な命令はＣグループ０１であり、“ＥＶＥ
ＮＴ”グループ６０８はイベント・マスクによる影響を
受けず、実行状態コンテクストのイベント状態レジスタ
９４の内容をテストする。

【０１１６】ＶＥＣＴＯＲ命令６１０はＳＫＰｘ命令と
同じ演算符号６０２からデコードされるが、しかし、そ
の“テスト動作”フィールド６１２内に特異な値を有す
る。ＶＥＣＴＯＲ命令語の他の１０ビットはベクトル基
準アドレス６１３であり、その使用は以下に記載され
る。

【０１１７】ＳＩＧＮＡＬ命令６２０は前に述べたコン
テキスト間ソフトウエア信号通信ファンクションを実行
するために使用される。ＳＩＧＮＡＬ命令６２０は特異
なサブデコード値６２３を有する拡張演算符号フィール
ド６２２の値に基づくプロセッサ制御命令の１つであ
る。２個のパラメータ・フィールドが、ＳＩＧＮＡＬ命
令が実行されるときに、コンテキスト・コントローラ内
でデコードされる。特定のイベント番号６２４は、特定
のコンテキスト番号６２５と関連するイベント間で表明
するための特定のイベントを識別する。全てのイベント
がＳＩＧＮＡＬ命令６２０の目標となることが出来る
が、しかしこのコンテキスト・コントローラの特例及び
関係の有るイベント・ソースの実行細目は、ＳＩＧＮＡ
Ｌ命令６２０が或る状態を表明することを許容するのを
困難にする可能性が有る。

【０１１８】ＡＣＫ命令６３０及びＩＮＩＴ命令６４０
はＳＩＧＮＡＬ命令６２０と同様な方法でフォーマット
及びデコードされるが、しかし各々は単に１個のパラメ
ータ・フィールドを有する。ＡＣＫ命令６３０は、コン
テキストのイベントの認識が単にその同じコンテキスト
内でのコード実行によって許容されるので、イベント番
号６２４のみを担持し、その結果、コンテキスト番号パ
ラメータは不必要になる。ＩＮＩＴ命令６４０は、初期
設定ファンクションがコンテキストに割り当てられ、コ
ンテキストと関連するイベントへは割り当てられないの
で、コンテキスト番号６２５のみを担持する。

【０１１９】ＳＴＲＯＢＥ命令６５０は、３２個もの離
散的で絶対必要な制御ファンクション６５３のうちの特
定の１つを生成することが出来る。ＷＡＩＴ命令６５４
はコンテキスト・コントローラと関連が有り、実行状態
コンテクストのＡＣＴビットをクリアし、ＳＥＴＦＧ命
令６５５は実行状態コンテクストのＦＧビットを設定
し、ＣＬＲＦＧ命令６５７は実行状態コンテクストのＦ
Ｇビットをクリアし、ＳＬＥＥＰ命令６５７はコンテキ
スト・コントローラが動作を中断するようにし、且つ、
プロセッサが極めて低電力のスリープ・モードに入るこ
とを許容する。

【０１２０】ＩＮＩＴ命令６４０は、初期設定か又はエ
ラー回復の何れかのため、目標コンテキストを既知状態
にするために使用される。ＩＮＩＴ命令６４０の実行に
よりＡＣＴビットとＦＧビットの双方がその命令で特定
されたコンテキスト内で論理的に真であるように設定さ
れる。またＩＮＩＴ命令６４０の実行により、コンテキ
ストＣＹ（繰上がり）フラグが、コンテキストがハード
ウエア・リセット（ＣＹが０であるとき）とＩＮＩＴ
（ＣＹが１であるとき）との間の識別を行うの許容し、
コンテキストがコンテキスト特定初期設定ベクトルでの
実行の開始を強いるように、設定される。

【０１２１】図１２は本発明の一実施例による、プロセ
ッサで制御記憶域アドレスを生成するために使用される
ビットのソースを示す図である。上述のコンテキスト特
定初期設定ベクトルに対する初期設定ベクトル・アドレ
スは、ＩＮＩＴ命令６４０（図１１参照）のコンテキス
ト番号フィールド６２５の内容をＩＮＩＴ命令６６６に
対する項に見られるように、オール・ゼロを包含するア
ドレス・ワードの５から３の各ビット位置に置くことに
よって形成することが出来る。

【０１２２】図１３は本発明の一実施例による、制御記
憶域内の初期設定ベクトルのデータ構造の例を示す図で
ある。図示の如く、この実施例は制御記憶域アドレス・
パターン６７８が制御記憶域アドレス０ｘ００００で開
始する、４ワードが連続する区間に配置された、８個の
初期設定ベクトル６７０−６７７の組を使用する。４ワ
ード・ベクトル・ピッチが選ばれた理由は、このプロセ
ッサの長い完全な分岐が３ワードを必要とし、且つ、最
後の(コンテキスト７)ベクトル６７７以外の全てがその
ような分岐を必要とする傾向が有るためである。コンテ
キスト７に対する分岐の必要が無いことは、コンテキス
ト７がハードウエア・リセット後に活性状態であるべき
単独のコンテキストである理由で有益である。

【０１２３】従って、コンテキスト７の初期設定ベクト
ルのコードは、ハードウエア・リセット後に他のコンテ
キストを初期設定し、且つ、コンテキスト７に対するＩ
ＮＩＴファンクションを処理するために使用される。他
のプロセッサで使用するためのベクトル・ピッチは実施
例に依存する方法で選ぶことが出来る。また幾つかのプ
ロセッサでは、初期設定ベクトルの内容を、ベクトル・
アドレスでプログラム実行を開始するよりもむしろ上記
ベクトルを介して二次分岐を実行するアドレスとして使
用することも望ましい。図１１に示されるＶＥＣＴＯＲ
命令６１０はコンテキスト起動を引き起こすイベントの
優先度に基づくデコーディングに有益である。

【０１２４】図１４は本発明の一実施例による、プロセ
ッサで特有のコンテキスト起動ビットを優先順位付け及
びデコードするために使用されるベクトル命令による目
標アドレス生成を叙述する図である。先に述べたよう
に、ＶＥＣＴＯＲ命令６１０はコンテキスト起動を引き
起こすイベントの優先度に基づくデコーディングに有益
である。この命令は実行されると制御記憶域に配置され
ているベクトル・テーブル６９０の中の８個のハンドラ
ー６８０−６８７の組のうちの１つへ分岐する。

【０１２５】ベクトル・テーブル基準アドレス６１３は
ＶＥＣＴＯＲ命令語６１０の１０個の最低順位ビットで
特定される。特定のベクトルはコンテキスト・イベント
・マスク・レジスタ９０とＡＮＤ演算されたコンテキス
ト・イベント状態レジスタ９４を優先度エンコーディン
グすることによって選択される。続いて、図１３に示さ
れるベクトル・アドレス６７８のビット位置３乃至０に
おける一組の０と共にその結果得られたイベント番号６
９４をビット位置６乃至４として使用して、非マスク状
態イベントを表明された最高優先度（最小番号）に割り
当てられた８ワード・ハンドラー位置６８０−６８７の
初めで実行を継続するようにする。図１１に示されるＶ
ＥＣＴＯＲ命令６１０は、通常、ＷＡＩＴ命令６５４の
後の再起動後、間もなく使用されるので、少なくとも1
個の非マスク状態イベント・フリップ・フロップが真
（１）に成ることを期待する理由が有る。もしそうでな
い場合は、コンテキストが活性状態に成っていなかった
ものと思われる。しかし、設定されるイベント・ビット
が無いケースには、ベクトルをＢａｓｅ＋６４ワード６
８８に包含することが可能である。

【０１２６】現在の実施例の命令セットの場合は、この
８ワードのベクトル・ピッチにより多くのハンドラー
が、そのイベントを処理している間分岐を必要としない
ベクトル・テーブル内で、完全に合致することが許容さ
れる。このタイプのベクトルデコードファンクションを
供する実施例の場合は、一般的に必要とされるより遥か
に長いハンドラー領域により、ベクトル・ピッチを、そ
のベクトル・テーブル中への全ハンドラー・セットの合
致と相当量の使用されていない制御記憶域の退去との間
に調和を成就するように選ぶことが出来る。

【０１２７】本発明はプロセッサ内でのマルチタスキン
グを管理するためのコンテキスト・コントローラ及びこ
のコンテキスト・コントローラの動作方法を供すること
が明らかである。一実施例ではコンテキスト・コントロ
ーラは、プロセッサ資源をフォアグラウンド・タスクと
バックグラウンド・タスクにそれぞれ対応する起動コン
テキストに割り当てるフォアグラウンド・タスク・コン
トローラおよびバックグラウンド・タスク・コントロー
ラと、前記フォアグラウンド・タスク・コントローラお
よびバックグラウンド・タスク・コントローラに接続さ
れ、前記のコンテキストのすべてが非稼働状態にあると
きに、前記プロセッサをアイドル状態にして、パワーセ
ービングモードにするモード切替回路とを有する。

【０１２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、プロセ
ッサに於けるマルチタスキングを管理するためのコンテ
キスト・コントローラ及び該コンテキスト・コントロー
ラを動作するための方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の動作を個々のコンテキスト
の観点から示す状態遷移図である。

【図２】５個のフォアグラウンド・コンテクストと３個
のバックグラウンド・コンテキストを有して動作するプ
ロセッサにおける実行可能処理フロー、優先実行及びコ
ンテキスト間通信を例示する図である。

【図３】本発明の一実施例を使用するプロセッサで実行
するソフトウエアへのアクセスが可能なコンテキスト毎
の制御レジスタ及び状態レジスタの例を示す図である。

【図４】次の図５に示される、本発明のコンテキスト・
コントローラの一実施例を組入れている代表的なプロセ
ッサ即ち入出力制御装置のシステムで扱うテキスト・シ
ンボル例を示す図ある。

【図５】本発明のコンテキスト・コントローラの一実施
例を組入れている代表的なプロセッサ即ち入出力制御装
置のシステム図である。

【図６】図５に示されるコンテキスト・コントローラの
内部構成を示す相互作用図である。

【図７】図６に示されるイベント同期処理のプロセス図
である。

【図８】本発明によって制御されて、現在のコンテキス
トの状態を同期（自立タイミング被調整）ＳＲＡＭ構成
又は同期（自立タイミング被調整）レジスタ構成に記憶
し、その同期（自立タイミング被調整）ＳＲＡＭ構成又
はレジスタ構成から次のコンテキストの状態をロードす
るコンテキスト切替わりに対するタイミング図である。

【図９】本発明によって制御されて、現在のコンテキス
トの状態を非同期ＳＲＡＭファイル又は非同期レジスタ
・ファイルに記憶し、その非同期ＳＲＡＭファイル又は
レジスタ・ファイルから次のコンテキストの状態をロー
ドするコンテキスト切替わりに対するタイミング図であ
る。

【図１０】初期設定要求ロジック及び待機要求ロジック
を包含するコンテキスト・アクティビティ・ビットを管
理するのみでなく、各起動イベント に対するイベント
記録、イベント・マスキング及びイベント肯定応答を実
行するのに適切な回路の一実施例の該略図である。

【図１１】本発明の一実施例による、命令セット中のコ
ンテキスト制御及びコンテキスト間通信に関係する機械
命令のフィールド割り付け及びビット割り付けを示す図
である。

【図１２】本発明の一実施例によるプロセッサで制御記
憶域アドレスを生成するために使用されるビット・ソー
スを示す図である。

【図１３】本発明の一実施例による、制御記憶域内の初
期設定ベクトルのデータ構造の例を示す図である。

【図１４】本発明の一実施例による、プロセッサで特有
のコンテキスト起動ビットを優先順位付けし且つデコー
ドするために使用されるベクトル命令によって目標アド
レス生成を記述する図である。

【図１５】図６に示されるイベント優先順位付け処理の
一部のプロセス（図１６参照）で扱うテキスト・シンボ
ル例を示す図ある。

【図１６】図６に示されるイベント優先順位付け処理の
一部を行うプロセス図である。

【図１７】次の図１８との組で図６に示されるイベント
優先順位付け処理の一部を行うプロセス図である。

【図１８】図１７との組で図６に示されるイベント優先
順位付け処理の一部を行うプロセス図である。

【図１９】図６に示されるイベント優先順位付け処理の
一部を行うプロセス図である。

【図２０】次の図２１との組で図６に示されるイベント
優先順位付け処理の一部を行うプロセス図である。

【図２１】図２０との組で図６に示されるイベント優先
順位付け処理の一部を行うプロセス図である。

【符号の説明】

１０６ クロック発生器 １０８ シーケンサ １１０ コンテキスト・コントローラ １１２ 命令デコーダ １１４ インタフェース資源マネージャ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596077259 600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊｅ ｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 マイケル エー．フィスチャー アメリカ合衆国，78230−5412 テキサス, サン アントニオ，ハンタース ホーン ストリート 2910 (72)発明者 ウェスレイ ディー．ハーデル アメリカ合衆国，78249−2605 テキサス, サン アントニオ，スプリング ドロップ ス ストリート 7226

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プロセッサにおけるマルチタスキングを
   管理する、コンテキスト・コントローラにおいて、 プロセッサ資源をフォアグラウンド・タスクとバックグ
   ラウンド・タスクにそれぞれ対応する起動コンテキスト
   に割り当てるフォアグラウンド・タスク・コントローラ
   およびバックグラウンド・タスク・コントローラと、 前記フォアグラウンド・タスク・コントローラおよびバ
   ックグラウンド・タスク・コントローラに接続され、前
   記のコンテキストのすべてが非稼働状態にあるときに、
   前記プロセッサをアイドル状態にして、パワーセービン
   グモードにするモード切替回路とを有することを特徴と
   するコンテキスト・コントローラ。
2. 【請求項２】 ソフトウエア・スイッチ状態は、前記フ
   ォアグラウンド・タスクと、前記バックグラウンド・タ
   スクとを区別することを特徴とする請求項１記載のコン
   テキスト・コントローラ。
3. 【請求項３】 前記フォアグラウンド・タスク・コント
   ローラおよびバックグラウンド・タスク・コントローラ
   は、前記プロセッサ資源を前記稼働状態のコンテキスト
   にのみ割り当てることを特徴とする請求項１記載のコン
   テキスト・コントローラ。
4. 【請求項４】 前記バックグラウンド・タスク・コント
   ローラは、前記バックグラウンド・タスク・コントロー
   ラにより実行される・命令数に基づいて、バックグラウ
   ンド・タスクに対応するコンテキストを起動することを
   特徴とする請求項１記載のコンテキスト・コントロー
   ラ。
5. 【請求項５】 前記コンテキストは、個々のレジスター
   セット内に記憶されることを特徴とする請求項１記載の
   コンテキスト・コントローラ。
6. 【請求項６】 イベントに応答して、優先権に基づいた
   フォアグラウンド・タスクに対応するコンテキストを起
   動する、フォアグラウンド・タスク・コントローラをさ
   らに有し、 前記バックグラウンド・タスク・コントローラは、前記
   フォアグラウンド・タスクに対応するコンテキストの起
   動を条件に、前記バックグラウンド・タスクに対応する
   コンテキストを、周期的に起動させることを特徴とする
   請求項１記載のコンテキスト・コントローラ。
7. 【請求項７】 前記バックグラウンド・タスク・コント
   ローラは、ソフトウエアで設定できるメモリ・ロケーシ
   ョンに差し向けることにより、特定のバックグラウンド
   ・タスクに対応する、コンテキストを起動することを特
   徴とする請求項１記載のコンテキスト・コントローラ。
8. 【請求項８】 プロセッサにおけるマルチタスキングを
   管理する方法において、 （Ａ） プロセッサ資源をフォアグラウンド・タスクと
   バックグラウンド・タスクにそれぞれ対応する、起動コ
   ンテキストに割り当てるステップと、 （Ｂ） 前記フォアグラウンド・タスク・コントローラ
   およびバックグラウンド・タスク・コントローラに接続
   され、前記のコンテキストのすべてが非稼働状態にある
   ときに、前記プロセッサをアイドル状態にするステップ
   とを有することを特徴とするプロセッサ内のマルチタス
   キングを管理する方法。。
9. 【請求項９】 ソフトウエア・スイッチ状態は、前記フ
   ォアグラウンド・タスクと、前記バックグラウンド・タ
   スクとを区別するを有することを特徴とする請求項８記
   載の方法。
10. 【請求項１０】 前記フォアグラウンド・タスク・コン
    トローラおよびバックグラウンド・タスク・コントロー
    ラは、前記プロセッサ資源を前記稼働状態のコンテキス
    トにのみ割り当てることを特徴とする請求項８記載の方
    法。
11. 【請求項１１】 前記バックグラウンド・タスク・コン
    トローラは、前記バックグラウンド・タスク・コントロ
    ーラにより実行される・命令数に基づいて、バックグラ
    ウンド・タスクに対応するコンテキストを起動すること
    を特徴とする請求項８記載の方法。
12. 【請求項１２】 前記コンテキストは、個々のレジスタ
    ーセット内に記憶することを特徴とする請求項８記載の
    方法。
13. 【請求項１３】 イベントに応答して、優先権に基づい
    たフォアグラウンド・タスクに対応するコンテキストを
    起動するフォアグラウンド・タスク・コントローラは、
    前記フォアグラウンド・タスクに対応するコンテキスト
    の起動を条件に、前記バックグラウンド・タスクに対応
    するコンテキストを、周期的に起動させるステップを有
    することを特徴とする請求項８記載の方法。
14. 【請求項１４】 前記フォアグラウンド・タスク・コン
    トローラは、ソフトウエアで設定できるメモリ・ロケー
    ションに差し向けることにより、特定のバックグラウン
    ド・タスクに対応する、コンテキストを起動するステッ
    プを有することを特徴とする請求項８記載の方法。
15. 【請求項１５】 プロセッサが受信し、複数の・タスク
    に対応する・インストラクションをデコードするインス
    トラクション・デコーダと、 前記複数の・タスクに対応して、操作される演算子を含
    む複数のレジスターセットと、 前記インストラクション・デコーダと複数のレジスター
    セットに接続され、前記演算子の１つを操作するため
    に、前記複数の・タスクのうち、起動している・タスク
    に対応する・インストラクションを実行する実行コア
    と、 前記インストラクション・デコーダと、前記実行コアに
    接続され、前記複数の・タスクに関し、複数のタスク分
    配（複数のタスク割り当て）を管理するコンテキスト・
    コントローラとからなるプロセッサにおいて、 前記コンテキスト・コントローラは、 プロセッサ資源をフォアグラウンド・タスクとバックグ
    ラウンド・タスクにそれぞれ対応する、起動コンテキス
    トに割り当てるフォアグラウンド・タスク・コントロー
    ラおよびバックグラウンド・タスク・コントローラと、 前記フォアグラウンド・タスク・コントローラおよびバ
    ックグラウンド・タスク・コントローラに接続され、前
    記のコンテキストのすべてが非稼働状態にあるときに、
    前記プロセッサをアイドル状態にして、パワーセービン
    グモードにする、モード切替回路とを有することを特徴
    とするコンテキスト・コントローラ。
16. 【請求項１６】 ソフトウエア・スイッチ状態は、前記
    フォアグラウンド・タスクと前記バックグラウンド・タ
    スクとを区別することを特徴とする請求項１５記載のプ
    ロセッサ。
17. 【請求項１７】 前記フォアグラウンド・タスク・コン
    トローラおよびバックグラウンド・タスク・コントロー
    ラは、前記プロセッサ資源を前記稼働状態のコンテキス
    トにのみ割り当てることを特徴とする請求項１５記載の
    プロセッサ。
18. 【請求項１８】 前記バックグラウンド・タスク・コン
    トローラは、前記バックグラウンド・タスク・コントロ
    ーラにより実行される命令数に基づいて、バックグラウ
    ンド・タスクに対応するコンテキストを起動することを
    特徴とする請求項１５記載のプロセッサ。
19. 【請求項１９】 前記コンテキストは、個々のレジスタ
    ーセット内に記憶されることを特徴とする請求項１５記
    載のプロセッサ。
20. 【請求項２０】 イベントに応答して、優先権に基づい
    たフォアグラウンド・タスクに対応するコンテキストを
    起動する、フォアグラウンド・タスク・コントローラを
    さらに有し、前記バックグラウンド・タスク・コントロ
    ーラは、前記フォアグラウンド・タスクに対応するコン
    テキストの起動を条件に、前記バックグラウンド・タス
    クに対応するコンテキストを、周期的に起動させること
    を特徴とする請求項１５記載のプロセッサ。
21. 【請求項２１】 前記バックグラウンド・タスク・コン
    トローラは、ソフトウエアで設定できるメモリ・ロケー
    ションに差し向けることにより、特定のバックグラウン
    ド・タスクに対応する、コンテキストを起動することを
    特徴とする請求項１５記載のプロセッサ。
22. 【請求項２２】 前記プロセッサは、汎用コンピュータ
    の一部を構成することを特徴とする請求項１５記載のプ
    ロセッサ。