JPH1173327A - コンパイラ、プロセッサおよび記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンパイラの命令スケジューリングでは、依
存関係のない命令を並び替えることができない場合は、
パイプライン伸長を引き起こす可能性のある命令の後に
は無動作（NOP）命令をインタロックのサイクルに応じ
た数だけ挿入しなければならない。そのためコードサイ
ズが増加しコストが上昇する。突放しを行うプロセッサ
では命令間の依存関係を調べるためのハードウェアが必
要となってハードウェアのコストが増大する。 【解決手段】 コンパイラは依存関係のない命令を並び
替えることができない場合には予め突放し処理を禁止す
る命令を生成し、並び替えることができる場合には予め
突放し処理を許可する命令を生成する。プロセッサに
は、上記の各命令に従って突放し処理を行うか否かだけ
を判断する機構を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンパイラとプロ
セッサと記憶媒体とに関し、特にパイプライン処理を行
うプロセッサを効率よく動作させる実行コードを生成す
るコンパイラと、パイプライン処理のインタロックを制
御するプロセッサと、該実行コードを記録した記録媒体
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の電子技術の発展により、高性能な
プロセッサが普及し、あらゆる分野で用いられている。
そのようなプロセッサではパイプライン処理により高い
性能を達成している。パイプライン処理とは命令の処理
を複数に分割し、それらを時間的にずらして並列に処理
するもので極めて効率が高い。しかし、そのパイプライ
ンにおける処理の流れを阻害する要因が少なからず存在
する。流れが阻害された状態をパイプラインのインタロ
ックという。パイプラインの性能は分割された処理の内
の処理時間が最長なもので決定される。命令によっては
実行に長い時間を要するものがあるが、通常はこういっ
た命令は低頻度なため、長い処理時間を要する場合だけ
関係するパイプラインのステージを伸長させる方法をと
る。このパイプライン伸長がパイプラインインタロック
の要因となる。近年の特にマルチメディアといった応用
分野においては、画像処理や音声処理を実現するために
上記のような実行に長い時間を要する命令が多く使われ
るようになって来ている。そこで、インタロックを効率
よく制御するプロセッサ及びコンパイラに関する技術が
必要とされる。ここで、コンパイラとは、高級言語で記
述されたプログラムを、プロセッサで実行可能な機械命
令プログラムに翻訳するものである。 （第１の従来技術）図１３は、第１の従来技術における
プロセッサの動作タイミング図である。

【０００３】第１の従来技術におけるプロセッサは、命
令フェッチ（IF）ステージと解読（DEC）ステージと実
行（EX）ステージとの３段パイプラインで構成されてい
る。図１３は命令１から３が処理される過程を示してい
るが、命令１だけが実行に２サイクルを要する。乗除算
は加減算に比べて長い演算時間を必要とするので乗算命
令や除算命令が命令１にあたる。タイミングt3までは命
令１〜３が順調に処理され、３段のパイプラインは淀み
なく流れる。しかし命令１の実行にはもう１サイクルか
かるため、次のタイミングt4において他のステージの処
理を全て止めて命令１の実行のみを引き続いて行わなけ
ればならない。ここで上記のパイプラインインタロック
が生じ、性能を劣化させることになる。

【０００４】この第１の従来技術におけるプロセッサに
対応するコンパイラは、特別な処理を行わず命令１〜３
を連続してコード生成するに過ぎない。 （第２の従来技術）図１４は、第２の従来技術における
プロセッサの動作タイミング図である。第２の従来技術
におけるプロセッサも３段パイプラインで構成されてい
るが、いわゆる突放し処理を行う点で第１の従来技術に
おけるプロセッサと異なる。突放し処理とは、ある処理
が継続して行われていてもその処理の終了を待たずに次
の処理を開始することである。図１４は上と同様に命令
１だけが実行に２サイクルを要する例を示しているが、
タイミングt4において命令２が命令１の終了を待たずに
実行され、命令３が解読される。インタロックは発生し
ない。

【０００５】この第２の従来技術におけるプロセッサに
対応するコンパイラは、後に述べる特別な処理を必要と
する場合がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
第１の従来技術では、上記の通りパイプラインのインタ
ロックが生じて性能が劣化する。また、第２の従来技術
では、図１４に例示した命令２は命令１の実行結果を用
いる命令であってはいけない。命令１の実行が終了する
前に命令２をの実行を開始しているからである。従って
次の２つのいずれかの対応が必要となる。

【０００７】１つはコンパイラによる対応で、コンパイ
ラが命令間の依存関係を調べ、パイプライン伸長を引き
起こす可能性のある命令の後にはその命令の結果を使用
しない命令を並べるといった命令スケジューリングの方
法である。この方法では、依存関係のない命令を並び替
えることができない場合は、パイプライン伸長を引き起
こす可能性のある命令の後には無動作（NOP）命令をイ
ンタロックのサイクルに応じた数だけ挿入しなければな
らない。そのためコードサイズが増加しコストが上昇す
るという問題点がある。

【０００８】もう１つはプロセッサによる対応で、プロ
セッサが突放し処理を行う際にその命令と後続の命令と
の依存関係を調べ、依存関係がない場合に限って突放し
処理を行う方法である。この方法では上記のような無動
作（NOP）命令の挿入によるコードサイズの増加はない
が、プロセッサが命令間の依存関係を調べるためのハー
ドウェアが必要となってハードウェアのコストが増大す
るという問題点を有している。

【０００９】そこで、本発明はかかる点に鑑み、コード
サイズの増加とハードウェアのコストの増大とを低く抑
え、効率よくインタロックを制御するコンパイラとプロ
セッサとを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に係るコンパイラは、高級言語プログラムか
ら、パイプライン処理を行うプロセッサを対象とする機
械命令プログラムを生成するコンパイラであって、前記
高級言語プログラム中に前記パイプラインをインタロッ
クさせ得るコードを検出するインタロックコード検出手
段と、前記コードが検出された場合に、該コードに対応
する第１の機械命令と依存関係のない他の機械命令を前
記第１の機械命令に後続して配置することができるか否
かを判定する依存回避検出手段と、前記第１の機械命令
を生成するとともに、前記依存回避検出手段が依存関係
のない機械命令を配置することができないと判定した場
合には、前記第１の機械命令の実行の終了を待って該機
械命令に後続する機械命令が実行されるよう指示する第
２の機械命令を生成し、前記依存回避検出手段が依存関
係のない機械命令を配置することができると判定した場
合には、前記第１の機械命令の実行の終了を待たずに該
機械命令に後続する機械命令が実行されるよう指示する
第３の機械命令を生成する機械命令生成手段とを備える
ことを特徴とする。

【００１１】これによって、コンパイラが依存関係のな
い命令を並び替えることができない場合だけパイプライ
ンをインタロックさせる。ここで、前記機械命令生成手
段は、前記依存回避検出手段が依存関係のない機械命令
を配置することができないと判定した場合には、前記第
１の機械命令の実行の終了を待たずに該機械命令に後続
する機械命令が実行されるとした場合に必要とする、前
記第１の機械命令の実行の終了を待たせるための１つ以
上の機械命令の大きさと、前記第２の機械命令の大きさ
とを比較し、前記第２の機械命令の大きさの方が小さい
かまたは等しい場合に限って、前記第２の機械命令を生
成するようにしてもよい。

【００１２】または、前記機械命令生成手段は、前記依
存回避検出手段が依存関係のない機械命令を配置するこ
とができないと判定した場合でも、前記第１の機械命令
の実行の終了を待たずに該機械命令に後続する機械命令
が実行されるとした場合に必要とする、前記第１の機械
命令の実行の終了を待たせるための１つ以上の機械命令
の大きさと、前記第２の機械命令の大きさとを比較し、
前記第２の機械命令の大きさの方が大きいかまたは等し
い場合は、前記第３の機械命令と、前記第１の機械命令
の実行の終了を待たせるための１つ以上の機械命令とを
生成するとしてもよい。

【００１３】上記の各コンパイラは、前記機械命令生成
手段は、前記第２の機械命令および前記第３の機械命令
を、前記第１の機械命令に先行して配置するようにして
もよい。ここで、前記第３の機械命令を前記第１の機械
命令に後続して配置するとしてもよい。

【００１４】さらに、前記機械命令生成手段は、前記第
２の機械命令を前記第１の機械命令に先行して配置する
場合に、配置しようとする前記第２の機械命令よりさら
に先行する位置にある前記第３の機械命令を遡って検索
し、検索された前記第３の機械命令の位置に前記第３の
機械命令に代えて前記第２の機械命令を配置するとして
もよい。

【００１５】また初め３通りの各コンパイラは、前記機
械命令生成手段は、前記第２の機械命令および前記第３
の機械命令を、前記第１の機械命令に含ませて生成する
としてもよい。次に本発明に係るプロセッサは、複数の
ステージからなるパイプライン処理を行うプロセッサで
あって、複数の命令を格納する記憶装置から命令を読出
す命令読出し手段と、前記命令読出し手段により読出さ
れた命令を解読する解読手段と、前記命令解読手段にお
ける解読結果に従って命令を実行する実行手段と、前記
プロセッサが第１の状態にあるか第２の状態にあるかを
判定する判定手段と、前記解読手段が、命令の解読によ
って前記パイプラインのいずれかのステージが伸長する
ことを検出すると、前記判定手段により前記第１の状態
にあることが判定される場合は、前記パイプラインの伸
長するステージ以外のステージをインタロックさせ、前
記判定手段により前記第２の状態にあることが判定され
る場合は、インタロックさせないように前記パイプライ
ンを制御するパイプライン制御手段とを備えることを特
徴とする。

【００１６】これによって、パイプラインがインタロッ
クする場合としない場合とが切り換えられる。ここで、
前記判定手段は、前記解読手段または前記実行手段によ
って書き換えられる制御レジスタを備え、該制御レジス
タの値によって前記第１の状態と前記第２の状態とを判
定するとしてもよい。

【００１７】または、前記判定手段は、前記解読手段に
より前記パイプラインのいずれかのステージを伸長させ
る命令が解読されたときに、前記解読手段における該命
令の解読結果に基づいて前記第１の状態と前記第２の状
態とを判定するとしてもよい。上記の各プロセッサは、
前記命令は、並列実行させるオペレーションを指定する
複数のオペレーションフィールドを含むＶＬＩＷ方式の
命令であるとしてもよい。

【００１８】ここで、前記実行手段は、いずれも前記パ
イプラインにおける実行ステージで作用し、前記複数の
オペレーションフィールドに対応する複数の部分実行手
段からなり、前記パイプライン制御手段は、前記解読手
段により前記実行ステージが伸長することが検出されか
つ前記判定手段により前記第２の状態にあることが判定
される場合は、伸長している前記部分実行手段と少なく
とも１つの伸長していない前記部分実行手段とを並列に
動作させることによって前記パイプラインのインタロッ
クを回避するように制御するとしてもよい。

【００１９】さらに、前記パイプライン制御手段は、前
記した少なくとも１つの伸長していない前記部分実行手
段に対応するオペレーションフィールドと異なるオペレ
ーションフィールドを含む複数のオペレーションフィー
ルドを検索して、該部分実行手段を動作させるオペレー
ションを決定するとしてもよい。また本発明に係るコン
パイラは、並列実行させるオペレーションを指定する複
数のオペレーションフィールドを含むＶＬＩＷ方式の機
械命令を実行するプロセッサを対象とするコンパイラで
あって、並列実行させる有益なオペレーションが指定で
きない第１のオペレーションフィールドがある場合に、
無動作のオペレーションを指定する代わりに前記プロセ
ッサを制御するオペレーションを前記第１のオペレーシ
ョンフィールドに指定する機械命令を生成する機械命令
生成手段を備えることを特徴とする。

【００２０】これによって、無動作のオペレーションを
指定するオペレーションフィールドが削減される。ここ
で、前記プロセッサは、パイプライン処理を行うプロセ
ッサであり、前記コンパイラはさらに、入力された高級
言語プログラム中に前記パイプラインをインタロックさ
せ得るコードを検出するインタロックコード検出手段
と、前記コードが検出された場合に、該コードに対応す
る第１のオペレーションと依存関係のない他のオペレー
ションを前記第１のオペレーションを含む第１の機械命
令に後続して配置することができるか否かを判定する依
存回避検出手段とを備え、前記機械命令生成手段は前記
第１の機械命令を生成するとともに、前記依存回避検出
手段が依存関係のないオペレーションを配置することが
できないと判定した場合には、前記第１の機械命令の実
行の終了を待って該機械命令に後続する機械命令が実行
されるよう指示する第２のオペレーションを生成し、前
記依存回避検出手段が依存関係のないオペレーションを
配置することができると判定した場合には、前記第１の
オペレーションの実行の終了を待たずに前記第１の機械
命令に後続する機械命令が実行されるよう指示する第３
のオペレーションを生成し、前記第２および第３のオペ
レーションを前記第１のオペレーションフィールドにす
る指定するとしてもよい。

【００２１】さらに、前記機械命令生成手段は、前記第
２のオペレーションを含む第２の機械命令および第３の
オペレーションを含む第３の機械命令を、前記第１の機
械命令に先行して配置するとしてもよい。またさらに、
前記機械命令生成手段は、前記第２の機械命令を前記第
１の機械命令に先行して配置した場合、前記第３の機械
命令を前記第１の機械命令に後続して配置するとしても
よい。

【００２２】そしてさらに、前記機械命令生成手段は、
前記第２の機械命令を前記第１の機械命令に先行して配
置する場合に、配置しようとする前記第２の機械命令よ
りさらに先行する位置にある前記第３の機械命令を遡っ
て検索し、検索された前記第３の機械命令の前記第３の
オペレーションに代えて前記第２のオペレーションを指
定するとしてもよい。

【００２３】上の２つ目のコンパイラは、前記機械命令
生成手段は、前記第２のオペレーションおよび前記第３
のオペレーションを、前記第１の機械命令に含ませて生
成するとしてもよい。または、前記機械命令生成手段は
前記依存回避検出手段が依存関係のないオペレーション
を配置することができると判定した場合には、前記第１
の機械命令に後続する機械命令の、前記第１のオペレー
ションを指定するオペレーションフィールドと異なるオ
ペレーションフィールドに、前記第１のオペレーション
の実行の終了を待たずに実行されるオペレーションを指
定するとしてもよい。

【００２４】最後に本発明に係る記録媒体は、パイプラ
イン処理を行うプロセッサによって実行される機械命令
プログラムを記録した記録媒体であって、前記機械命令
プログラムは、前記パイプラインをインタロックさせ得
る第１の機械命令と、前記第１の機械命令の実行の終了
を待って該機械命令に後続する機械命令が実行されるよ
う指示する第２の機械命令と、前記第１の機械命令の実
行の終了を待たずに該機械命令に後続する機械命令が実
行されるよう指示する第３の機械命令とをを含むことを
特徴とする。

【００２５】これによって、パイプラインがインタロッ
クする場合としない場合とが切り換わる機械命令プログ
ラムが記録される。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を用いて詳細に説明する。 １．コンパイラ 図１は、コンパイラの構成を示すブロック図である。コ
ンパイラ１０２は、ユーザが記述したＣ言語プログラム
１０１を翻訳し、機械命令プログラム１１０を出力す
る。

【００２７】コンパイラ１０２は、Ｃ言語プログラム１
０１を読込用バッファ１０４に読み込むファイル読込部
１０３と、読込用バッファ１０４に読み込まれたＣ言語
プログラムの構文や意味を解析して中間コードを生成し
中間コード用バッファ１０６に書き込む構文解析部１０
５と、中間コード用バッファ１０６に格納された中間コ
ードを入力して機械命令プログラムを生成し出力用バッ
ファ１０８に書き込む機械命令生成部１０７と、出力用
バッファ１０８に格納された機械命令プログラムをファ
イルに出力するファイル出力部１０９とから構成され
る。

【００２８】図２は、構文解析部１０５の処理フローを
示したフローチャートである。図３は、機械命令生成部
１０７の処理フローを示したフローチャートである。図
４と図７とは、Ｃ言語プログラムの例を示すプログラム
リストである。図５と図８とは、それぞれ図４と図７と
に示すＣ言語プログラムを入力として与えた場合に、コ
ンパイラ１０２の中間コード用バッファ１０６に格納さ
れた中間コードプログラムを示したリストである。

【００２９】図６と図９とは、それぞれ図４と図７とに
示すＣ言語プログラムを入力として与えた場合に、コン
パイラにより生成された機械命令プログラムを示したリ
ストである。なお、機械命令プログラムは本来０と１の
ビット列であるが、意味を表すために図６と図９とでは
ニモニック表記してある。 １．１ コンパイラの動作例１ 以下に、図４のプログラムリストを入力とした場合にお
ける上記構成をもつコンパイラの動作について図１、図
２、図３、図４、図５および図６を用いて説明する。

【００３０】ファイル読込部１０３は、ユーザが記述し
たＣ言語プログラム１０１を読み込み、読込用バッファ
１０４に格納する。構文解析部１０５は、読込用バッフ
ァ１０４に格納されたＣ言語プログラムを取り出す（ス
テップ２０２）。図４に示すプログラムの「a=10;」に
ついては、次行の「a=a*20;」とは並列に実行できない
ので（ステップ２０３）、op:nop型の中間コードでopを
「a←10」にした中間コード１を中間コード用バッファ
１０６に出力する（ステップ２０５）。

【００３１】機械命令生成部１０７は、中間コード用バ
ッファ１０６に格納された中間コード１を取り出し（ス
テップ３０２）、op:nop型の中間コードであると判断し
（ステップ３０３）、op部分に対応する機械命令を生成
するとともに、これが最初のnopなのでnop部分には突放
しスイッチをオンする命令を装入し出力用バッファ１０
８に出力する（ステップ３０５）。

【００３２】次に、構文解析部１０５は、読込用バッフ
ァ１０４に格納されたＣ言語プログラムを取り出す（ス
テップ２０２）。図４に示すプログラムの「a=a*20;」
については、次行の「b=30;」とは並列に実行できるの
で（ステップ２０３）、op:op型の中間コードでopを「a
←a*20」と「b←30」にした中間コード２を中間コード
用バッファ１０６に出力する（ステップ２０６）。

【００３３】機械命令生成部１０７は、中間コード用バ
ッファ１０６に格納された中間コード２を取り出し（ス
テップ３０２）、op:op型の中間コードであると判断し
（ステップ３０３）、op部分に対応する機械命令を生成
し出力用バッファ１０８に出力する（ステップ３０
５）。次に、構文解析部１０５は、読込用バッファ１０
４に格納されたＣ言語プログラムを取り出そうとする
（ステップ２０２）。しかし先に取り出された図４に示
すプログラムの「a=a*20;」が乗算の実行に２サイクル
要し、さらに後続行の「a=a-40;」と「a=a*2;」はいず
れも先の乗算結果を使用するためここでは何も実行でき
ないので（ステップ２０３）、nop:nop型の中間コード
３を中間コード用バッファ１０６に出力する（ステップ
２０４）。

【００３４】機械命令生成部１０７は、中間コード用バ
ッファ１０６に格納された中間コード３を取り出し（ス
テップ３０２）、nop:nop型の中間コードであると判断
し（ステップ３０３）、出力用バッファ１０８を遡って
検索して先に挿入された突放しスイッチをオンする命令
を突放しスイッチをオフする命令に置き換える（ステッ
プ３０４）。

【００３５】次に、構文解析部１０５は、読込用バッフ
ァ１０４に格納されたＣ言語プログラムを取り出す（ス
テップ２０２）。図４に示すプログラムの「a=a-40;」
については、次行の「a=a*2;」とは並列に実行できない
ので（ステップ２０３）、op:nop型の中間コードでopを
「a←a-40」にした中間コード４を中間コード用バッフ
ァ１０６に出力する（ステップ２０５）。

【００３６】機械命令生成部１０７は、中間コード用バ
ッファ１０６に格納された中間コード４を取り出し（ス
テップ３０２）、op:nop型の中間コードであると判断し
（ステップ３０３）、op部分に対応する機械命令を生成
するとともに、以前に突放しスイッチをオフする命令を
挿入しているのでnop部分には突放しスイッチをオンす
る命令を装入し出力用バッファ１０８に出力する（ステ
ップ３０５）。

【００３７】最後に、構文解析部１０５は、読込用バッ
ファ１０４に格納されたＣ言語プログラムを取り出す
（ステップ２０２）。図４に示すプログラムの「a=a*
2;」については最終行なので（ステップ２０３）、op:n
op型の中間コードでopを「a←a*2」にした中間コード５
を中間コード用バッファ１０６に出力する（ステップ２
０５）。

【００３８】機械命令生成部１０７は、中間コード用バ
ッファ１０６に格納された中間コード５を取り出し（ス
テップ３０２）、op:nop型の中間コードであると判断し
（ステップ３０３）、op部分に対応する機械命令を生成
するとともに、以前に突放しスイッチをオフする命令を
挿入しているのでnop部分にはNOP命令を装入し出力用バ
ッファ１０８に出力する（ステップ３０５）。このと
き、中間コードのop部は乗算を意味するが、「a←a*2」
なので乗算命令を生成せずに代わりに加算命令を生成し
て実行に２サイクル以上必要な命令の生成を極力、阻止
する。

【００３９】ファイル出力部１０９は、出力用バッファ
１０８に格納された機械命令を、ファイルに出力する。
このファイルに出力された機械命令プログラムは、図６
のリストに示すようになる。以下、図６に示す命令１か
ら４の意味を説明する。 命令１ MOV #10, R0 : MOV #0, CR レジスタR0に10を格納することと、レジスタCRに0を格
納すること。レジスタCRは突放しスイッチとして作用
し、0はオフ、1はオンを意味する。

【００４０】命令２ MUL #20, R0 : MOV #30, R1 レジスタR0の内容に20をかけて積をR0に格納すること
と、レジスタR1に30を格納すること。 命令３ SUB #40, R0 : MOV #1, CR レジスタR0の内容から40を引いて結果をR0に格納するこ
とと、レジスタCRに1を格納すること。

【００４１】命令４ ADD R0, R0 : NOP レジスタR0の内容を２倍して結果をR0に格納すること。 １．２ コンパイラの動作例２ 以下に、図７のプログラムリストを入力とした場合にお
ける上記構成をもつコンパイラの動作について図１、図
２、図３、図７、図８および図９を用いて説明する。

【００４２】ファイル読込部１０３は、ユーザが記述し
たＣ言語プログラム１０１を読み込み、読込用バッファ
１０４に格納する。構文解析部１０５は、読込用バッフ
ァ１０４に格納されたＣ言語プログラムを取り出す（ス
テップ２０２）。図４に示すプログラムの「a=10;」に
ついては、次行の「a=a*20;」とは並列に実行できない
ので（ステップ２０３）、op:nop型の中間コードでopを
「a←10」にした中間コード１を中間コード用バッファ
１０６に出力する（ステップ２０５）。

【００４３】機械命令生成部１０７は、中間コード用バ
ッファ１０６に格納された中間コード１を取り出し（ス
テップ３０２）、op:nop型の中間コードであると判断し
（ステップ３０３）、op部分に対応する機械命令を生成
するとともに、これが最初のnopなのでnop部分には突放
しスイッチをオンする命令を装入し出力用バッファ１０
８に出力する（ステップ３０５）。

【００４４】次に、構文解析部１０５は、読込用バッフ
ァ１０４に格納されたＣ言語プログラムを取り出す（ス
テップ２０２）。図４に示すプログラムの「a=a*20;」
については、次行の「b=30;」とは並列に実行できるの
で（ステップ２０３）、op:op型の中間コードでopを「a
←a*20」と「b←30」にした中間コード２を中間コード
用バッファ１０６に出力する（ステップ２０６）。

【００４５】機械命令生成部１０７は、中間コード用バ
ッファ１０６に格納された中間コード２を取り出し（ス
テップ３０２）、op:op型の中間コードであると判断し
（ステップ３０３）、op部分に対応する機械命令を生成
し出力用バッファ１０８に出力する（ステップ３０
５）。次に、構文解析部１０５は、読込用バッファ１０
４に格納されたＣ言語プログラムを取り出す（ステップ
２０２）。先に取り出された図７に示すプログラムの
「a=a*20;」が乗算の実行に２サイクル要するが、後続
行の「b=b-40;」は先の乗算結果を使用しないためこれ
は実行でき（ステップ２０３）、op:nop型の中間コード
３を中間コード用バッファ１０６に出力する（ステップ
２０５）。

【００４６】機械命令生成部１０７は、中間コード用バ
ッファ１０６に格納された中間コード３を取り出し（ス
テップ３０２）、op:nop型の中間コードであると判断す
る（ステップ３０３）。このとき、１つ前のop部分が伸
長することを判断し、op部分とnop部分とを入れ換え
る。そしてop部分に対応する機械命令を生成するととも
に、これが最初のnopではなく以前に突放しスイッチを
オフする命令を挿入していないのでnop部分にはNOP命令
を装入し出力用バッファ１０８に出力する（ステップ３
０５）。

【００４７】最後に、構文解析部１０５は、読込用バッ
ファ１０４に格納されたＣ言語プログラムを取り出す
（ステップ２０２）。図４に示すプログラムの「a=a*
2;」については、次行の「c=50;」とは並列に実行でき
るので（ステップ２０３）、op:op型の中間コードでop
を「a←a*2」と「c←50」にした中間コード４を中間コ
ード用バッファ１０６に出力する（ステップ２０６）。

【００４８】機械命令生成部１０７は、中間コード用バ
ッファ１０６に格納された中間コード４を取り出し（ス
テップ３０２）、op:op型の中間コードであると判断し
（ステップ３０３）、op部分に対応する機械命令を生成
し出力用バッファ１０８に出力する（ステップ３０
６）。このとき、中間コードのop部は乗算を意味する
が、「a←a*2」なので乗算命令を生成せずに代わりに加
算命令を生成して実行に２サイクル以上必要な命令の生
成を極力、阻止する。

【００４９】ファイル出力部１０９は、出力用バッファ
１０８に格納された機械命令を、ファイルに出力する。
このファイルに出力された機械命令プログラムは、図９
のリストに示すようになる。以下、図９に示す命令１か
ら４の意味を説明する。 命令１ MOV #10, R0 : MOV #1, CR レジスタR0に10を格納することと、レジスタCRに1を格
納すること。レジスタCRは突放しスイッチとして作用
し、0はオフ、1はオンを意味する。

【００５０】命令２ MUL #20, R0 : MOV #30, R1 レジスタR0の内容に20をかけて積をR0に格納すること
と、レジスタR1に30を格納すること。 命令３ NOP : SUB #40, R1 レジスタR1の内容から40を引いて結果をR1に格納するこ
と。

【００５１】命令４ ADD R0, R0 : MOV #50, R2 レジスタR0の内容を２倍して結果をR0に格納すること
と、レジスタR2に50を格納すること。 ２．プロセッサ 図１０は、プロセッサの概略構成図である。

【００５２】このプロセッサは、命令フェッチステージ
（以下、IFステージ）、解読およびレジスタ読出しステ
ージ（以下、DECステージ）、実行ステージ（以下、EX
ステージ）の３つのステージからなる３段パイプライン
構造を成している。図１０において、４０１は機械語プ
ログラムを格納するROM、４０２と４０３はROM５から取
り出した機械語命令（以下、命令と略す）を格納するそ
れぞれＩ１ラッチとＩ２ラッチ、４０４と４０５はそれ
ぞれＩ１ラッチ４０２とＩ２ラッチ４０３に保持された
命令の前半部分と後半部分を解読しプロセッサ各部を制
御する第１命令解読器と第２命令解読器、４０６はオペ
ランド格納するレジスタファイル、４０７と４０８はそ
れぞれＩ１ラッチ４０２とＩ２ラッチ４０３の内容の一
部とレジスタファイル４０６の出力との２入力から１つ
を選択するＤ１セレクタとＤ２セレクタ、４０９と４１
０はそれぞれＤ１セレクタ４０７とＤ２セレクタ４０８
の出力を格納するＤ１１ラッチとＤ１２ラッチ、４１１
と４１２はレジスタファイル４０６の出力を格納するＤ
２１ラッチとＤ２２ラッチ、４１３はＤ１１ラッチ４０
９およびＤ２１ラッチ４１１の内容を用いて算術論理演
算を行う第１演算器、４１４はＤ１２ラッチ４１０およ
びＤ２２ラッチ４１２の内容を用いて算術論理演算を行
う第２演算器で、第１演算器４１３と第２演算器４１４
の出力はともにレジスタファイル４０６に接続される。

【００５３】レジスタファイル４０６は、レジスタR0か
らR7の汎用レジスタ４０６１と突放しスイッチレジスタ
CR４０６２とを含み、読出し４ポート、書込み２ポート
を有する。即ち、同時に４つのレジスタ（重複は可）の
読出しと２つのレジスタ（重複は不可）の書込みを許
す。突放しスイッチレジスタCR４０６２の内容はともに
第１命令解読器４０４と第２命令解読器４０５とにフィ
ードバックされ、それぞれ第１演算器４１３と第２演算
器４１４との突放し処理を行うか否かを制御している。

【００５４】このプロセッサはいわゆるVLIW（Very Lon
g Instruction Word）形式の命令に基づいており、１つ
の命令で２つの演算などの操作が定義される。ニモニッ
ク表記された命令の左半分は、Ｉ１ラッチ４０２に格納
され第１命令解読器４０４で解読され第１演算器４１３
で実行される。また右半分は、Ｉ２ラッチ４０３に格納
され第２命令解読器４０５で解読され第２演算器４１４
で実行される。このようにして同時に２つの操作を実行
するためVLIW形式のプロセッサは効率が高い。 ２．１ プロセッサの動作例１ 以下に、図６の機械命令プログラムがROM４０１に格納
された場合における上記構成をもつプロセッサの動作に
ついて図１０および図１１を用いて説明する。

【００５５】図１１は、図６の機械命令プログラムがRO
M４０１に格納された場合におけるプロセッサの動作タ
イミング図である。同図は、プロセッサの動作をパイプ
ラインのIFステージ、DECステージ、EXステージで処理
される命令をマシンサイクルと呼ばれるタイミング毎に
示している。以下、時間が経過する順にタイミング毎に
その動作を説明する。 （タイミングt1） ・IFステージ：命令１（MOV #10, R0 : MOV #0, CR） 命令１がROM４０１から読出され、左半分（MOV #10, R
0）がＩ１ラッチ４０２に、右半分（MOV #0, CR）がＩ
２ラッチ４０３に格納される。 （タイミングt2） ・DECステージ：命令１ Ｉ１ラッチ４０２とＩ２ラッチ４０３に格納された命令
１がそれぞれ第１命令解読器４０４と第２命令解読器４
０５で解読される。Ｉ１ラッチ４０２およびＤ１セレク
タ４０７を経由して値10がＤ１１ラッチ４０９に、Ｉ２
ラッチ４０３およびＤ２セレクタ４０８を経由して値0
がＤ１２ラッチ４１０に格納される。 ・IFステージ：命令２（MUL #20, R0 : MOV #30, R
1） 命令１がROM４０１から読出され、左半分（MUL #20, R
0）がＩ１ラッチ４０２に、右半分（MOV #30, R1）が
Ｉ２ラッチ４０３に格納される。 （タイミングt3） ・EXステージ：命令１ Ｄ１１ラッチ４０９に格納された値10が第１演算器４１
３をそのまま通過し、汎用レジスタ４０６１のR0に格納
されて命令１の左半分は終了する。一方、Ｄ１２ラッチ
４１０に格納された値0が第２演算器４１４をそのまま
通過し、突放しスイッチレジスタCR４０６２に格納され
て命令１の右半分も終了する。 ・DECステージ：命令２ Ｉ１ラッチ４０２とＩ２ラッチ４０３に格納された命令
２がそれぞれ第１命令解読器４０４と第２命令解読器４
０５で解読される。Ｉ１ラッチ４０２およびＤ１セレク
タ４０７を経由して値20がＤ１１ラッチ４０９に、Ｉ２
ラッチ４０３およびＤ２セレクタ４０８を経由して値30
がＤ１２ラッチ４１０に格納される。汎用レジスタ４０
６１のR0が読出されて、値10がＤ２１ラッチ４１１に格
納される。

【００５６】このとき、第１命令解読器４０４は、EXス
テージにおける命令２の処理が１サイクルのパイプライ
ン伸長を伴うことを検出し、かつ突放しスイッチレジス
タCR４０６２の値が0、即ち突放し処理を行わないこと
を示しているため、命令２のEXステージの２サイクル目
であるタイミングt5ではパイプラインをインタロックさ
せる。 ・IFステージ：命令３（SUB #40, R0 : MOV #1, CR） 命令１がROM４０１から読出され、左半分（SUB #40, R
0）がＩ１ラッチ４０２に、右半分（MOV #1, CR）がＩ
２ラッチ４０３に格納される。 （タイミングt4） ・EXステージ：命令２ Ｄ１１ラッチ４０９に格納された値20とＤ２１ラッチ４
１１に格納された値10が第１演算器４１３において乗算
されるが、乗算の実行には２サイクルを要するのでこの
タイミングでは命令２の左半分は終了しない。一方、Ｄ
１２ラッチ４１０に格納された値30が第２演算器４１４
をそのまま通過し、汎用レジスタ４０６１のR1に格納さ
れて命令２の右半分は終了する。 ・DECステージ：命令３ Ｉ１ラッチ４０２とＩ２ラッチ４０３に格納された命令
３がそれぞれ第１命令解読器４０４と第２命令解読器４
０５で解読される。Ｉ１ラッチ４０２およびＤ１セレク
タ４０７を経由して値40がＤ１１ラッチ４０９に、Ｉ２
ラッチ４０３およびＤ２セレクタ４０８を経由して値1
がＤ１２ラッチ４１０に格納される。汎用レジスタ４０
６１のR0が読出されて、値10がＤ２１ラッチ４１１に格
納される。 ・IFステージ：命令４（ADD R0, R0 : NOP） 命令１がROM４０１から読出され、左半分（ADD R0, R
0）がＩ１ラッチ４０２に、右半分（NOP）がＩ２ラッチ
４０３に格納される。 （タイミングt5） ・EXステージ：命令２ 第１演算器４１３において乗算の２サイクル目が実行さ
れ、積の値200が汎用レジスタ４０６１のR0に格納され
て命令２の右半分は終了する。 ・DECステージ：インタロック パイプラインがインタロックされているので新たな命令
の解読は行わない。但し、汎用レジスタ４０６１のR0が
再び読出されて、値200がＤ２１ラッチ４１１に上書き
される。 ・IFステージ：インタロック パイプラインがインタロックされているので新たな命令
の読出しは行わない。 （タイミングt6） ・EXステージ：命令３ Ｄ１１ラッチ４０９に格納された値40とＤ２１ラッチ４
１１に格納された値200が第１演算器４１３において減
算（200-40）され、結果の値160が汎用レジスタ４０６
１のR0に格納されて命令３の右半分は終了する。一方、
Ｄ１２ラッチ４１０に格納された値1が第２演算器４１
４をそのまま通過し、突放しスイッチレジスタCR４０６
２に格納されて命令３の右半分も終了する。 ・DECステージ：命令４ Ｉ１ラッチ４０２とＩ２ラッチ４０３に格納された命令
４がそれぞれ第１命令解読器４０４と第２命令解読器４
０５で解読される。汎用レジスタ４０６１のR0が読出さ
れて、Ｄ１セレクタ４０７を経由して値160がＤ１１ラ
ッチ４０９とＤ２１ラッチ４１１に格納される。 （タイミングt7） ・EXステージ：命令４ Ｄ１１ラッチ４０９に格納された値160とＤ２１ラッチ
４１１に格納された値160が第１演算器４１３において
加算され、結果の値320が汎用レジスタ４０６１のR0に
格納されて命令４の右半分は終了する。一方、第２演算
器４１４は動作しないまま命令４の右半分も終了する。

【００５７】２．２ プロセッサの動作例２ 以下に、図９の機械命令プログラムがROM４０１に格納
された場合における上記構成をもつプロセッサの動作に
ついて図１０および図１２を用いて説明する。図１２
は、図９の機械命令プログラムがROM４０１に格納され
た場合におけるプロセッサの動作タイミング図である。
同図は、プロセッサの動作をパイプラインのIFステー
ジ、DECステージ、EXステージで処理される命令をマシ
ンサイクルと呼ばれるタイミング毎に示している。以
下、時間が経過する順にタイミング毎にその動作を説明
する。 （タイミングt1） ・IFステージ：命令１（MOV #10, R0 : MOV #1, CR） 命令１がROM４０１から読出され、左半分（MOV #10, R
0）がＩ１ラッチ４０２に、右半分（MOV #1, CR）がＩ
２ラッチ４０３に格納される。 （タイミングt2） ・DECステージ：命令１ Ｉ１ラッチ４０２とＩ２ラッチ４０３に格納された命令
１がそれぞれ第１命令解読器４０４と第２命令解読器４
０５で解読される。Ｉ１ラッチ４０２およびＤ１セレク
タ４０７を経由して値10がＤ１１ラッチ４０９に、Ｉ２
ラッチ４０３およびＤ２セレクタ４０８を経由して値1
がＤ１２ラッチ４１０に格納される。 ・IFステージ：命令２（MUL #20, R0 : MOV #30, R
1） 命令１がROM４０１から読出され、左半分（MUL #20, R
0）がＩ１ラッチ４０２に、右半分（MOV #30, R1）が
Ｉ２ラッチ４０３に格納される。 （タイミングt3） ・EXステージ：命令１ Ｄ１１ラッチ４０９に格納された値10が第１演算器４１
３をそのまま通過し、汎用レジスタ４０６１のR0に格納
されて命令１の左半分は終了する。一方、Ｄ１２ラッチ
４１０に格納された値1が第２演算器４１４をそのまま
通過し、突放しスイッチレジスタCR４０６２に格納され
て命令１の右半分も終了する。 ・DECステージ：命令２ Ｉ１ラッチ４０２とＩ２ラッチ４０３に格納された命令
２がそれぞれ第１命令解読器４０４と第２命令解読器４
０５で解読される。Ｉ１ラッチ４０２およびＤ１セレク
タ４０７を経由して値20がＤ１１ラッチ４０９に、Ｉ２
ラッチ４０３およびＤ２セレクタ４０８を経由して値30
がＤ１２ラッチ４１０に格納される。汎用レジスタ４０
６１のR0が読出されて、値10がＤ２１ラッチ４１１に格
納される。

【００５８】このとき、第１命令解読器４０４は、EXス
テージにおける命令２の処理が１サイクルのパイプライ
ン伸長を伴うことを検出するが、突放しスイッチレジス
タCR４０６２の値が1、即ち突放し処理を行うことを示
しているため、命令２のEXステージの２サイクル目であ
るタイミングt5ではパイプラインをインタロックさせな
い。 ・IFステージ：命令３（NOP : SUB #40, R1） 命令１がROM４０１から読出され、左半分（NOP）がＩ１
ラッチ４０２に、右半分（SUB #40, R0）がＩ２ラッチ
４０３に格納される。 （タイミングt4） ・EXステージ：命令２ Ｄ１１ラッチ４０９に格納された値20とＤ２１ラッチ４
１１に格納された値10が第１演算器４１３において乗算
されるが、乗算の実行には２サイクルを要するのでこの
タイミングでは命令２の左半分は終了しない。一方、Ｄ
１２ラッチ４１０に格納された値30が第２演算器４１４
をそのまま通過し、汎用レジスタ４０６１のR1に格納さ
れて命令２の右半分は終了する。 ・DECステージ：命令３ Ｉ１ラッチ４０２とＩ２ラッチ４０３に格納された命令
３がそれぞれ第１命令解読器４０４と第２命令解読器４
０５で解読される。Ｉ２ラッチ４０３およびＤ２セレク
タ４０８を経由して値40がＤ１２ラッチ４１０に格納さ
れる。汎用レジスタ４０６１のR1が読出されて、値30が
Ｄ２２ラッチ４１２に格納される。 ・IFステージ：命令４（ADD R0, R0 : MOV #50, R2） 命令１がROM４０１から読出され、左半分（ADD R0, R
0）がＩ１ラッチ４０２に、右半分（MOV #50, R2）が
Ｉ２ラッチ４０３に格納される。 （タイミングt5） ・EXステージ：命令２と命令３ 第１演算器４１３において乗算の２サイクル目が実行さ
れ、積の値200が汎用レジスタ４０６１のR0に格納され
て命令２の右半分は終了する。

【００５９】Ｄ１２ラッチ４１０に格納された値40とＤ
２２ラッチ４１２に格納された値30が第１演算器４１３
において減算（30-40）され、結果の値-10が汎用レジス
タ４０６１のR1に格納されて命令３の右半分は終了す
る。命令３の右半分は無動作なので何もせず終了する。 ・DECステージ：命令４ Ｉ１ラッチ４０２とＩ２ラッチ４０３に格納された命令
４がそれぞれ第１命令解読器４０４と第２命令解読器４
０５で解読される。汎用レジスタ４０６１のR0が読出さ
れて、Ｄ１セレクタ４０７を経由して値200がＤ１１ラ
ッチ４０９とＤ２１ラッチ４１１に格納される。Ｉ２ラ
ッチ４０３およびＤ２セレクタ４０８を経由して値50が
Ｄ１２ラッチ４１０に格納される。 （タイミングt6） ・EXステージ：命令４ Ｄ１１ラッチ４０９に格納された値160とＤ２１ラッチ
４１１に格納された値200が第１演算器４１３において
加算され、結果の値400が汎用レジスタ４０６１のR0に
格納されて命令４の右半分は終了する。一方、Ｄ１２ラ
ッチ４１０に格納された値50が第２演算器４１４をその
まま通過し、汎用レジスタ４０６１のR2に格納されて命
令４の右半分も終了する。 ３．記録媒体 本発明の記録媒体の実施の形態として、図１の機械命令
プログラム１１０を記録した磁気ディスク（フロッピー
ディスクやハードディスクなど）、光ディスク（CD-ROM
やPDなど）、光磁気ディスク、半導体メモリ（ROMやフ
ラッシュメモリなど）がある。

【００６０】以上のように本実施の形態によれば、コン
パイラが、パイプライン伸長を引き起こす可能性のある
命令の後に依存関係のない命令を並び替えることができ
ない場合には予め突放し処理を禁止する命令を生成する
ことで、無動作（NOP）命令をインタロックのサイクル
に応じた数だけ挿入することによるコードサイズの増加
が軽減される。また、パイプライン伸長を引き起こす可
能性のある命令の後に依存関係のない命令を並び替える
ことができる場合には予め突放し処理を許可する命令を
生成することで、プロセッサは突放し処理を行い性能が
向上する。プロセッサには、上記の命令に従って突放し
処理を行うか否かだけを判断する機構だけを備えればよ
く、命令間の依存関係を調べるためのハードウェアは必
要ない。従ってハードウェアのコストの増大が極小に抑
えられる。

【００６１】また本実施の形態によれば、突放し処理を
禁止する命令あるいは許可する命令をVLIW形式のプロセ
ッサの本質的課題である無動作スロット（並列に実行で
きる命令を定義できない無効なNOP命令の領域）を利用
して挿入しているため、これらの命令をコンパイラが生
成することによるコードサイズの増加や、これらの命令
をプロセッサが実行することによる実行時間の伸長は全
くない。

【００６２】以上、本発明に係るコンパイラ及びプロセ
ッサについて、実施形態に基づいて説明したが、本発明
はこれら実施形態に限られないことは勿論である。即
ち、 （１）実施形態では、VLIW形式のプロセッサとしている
が、１つの命令で１つの操作を定義するVLIW形式でない
プロセッサでもよい。その場合コンパイラは、突放し処
理を禁止する命令あるいは許可する命令を挿入すること
で増加するコードと、インタロックのために必要とされ
る無動作（NOP）命令の挿入のコード増加とを比べ、増
加が小さくなるようにすればより効率が高くなる。 （２）実施形態では、突放しスイッチレジスタCR４０６
２を設け、この内容を第１命令解読器４０４と第２命令
解読器４０５とにフィードバックして突放し処理を行う
か否かを制御しているが、パイプライン伸長を引き起こ
す命令の全てあるいは一部の各々について、突放し処理
を行うタイプと行わないタイプとを定義してもよい。例
えば乗算について、突放し処理を行うMULA命令と突放し
処理を行わないMULB命令を定義し、コンパイラは図６の
ような場合にはMULB命令を生成し、図９のような場合に
はMULA命令を生成するようにする。プロセッサはこれら
を解読して識別する。

【００６３】こうすれば、利用できる無動作スロットが
ほとんどないといった極めて並列性の高いプログラム
や、上記（１）に記載した元来、無動作スロットがない
プロセッサにおいては、突放し処理を禁止する命令ある
いは許可する命令を挿入する必要がないのでコードサイ
ズの増加が抑止され有用である。 （３）実施形態では、突放しスイッチレジスタCR４０６
２に0または1を書き込む命令をインタロックを引き起こ
す命令の直前、直後に配置しているが、それぞれインタ
ロックを引き起こす命令から離れた位置に配置してもよ
い。こうすることにより無動作スロットはより一層効果
的に利用できる。 （４）実施形態および上記（２）では、乗算におけるパ
イプライン伸長を対象としているが、その他の演算によ
る伸長、ロードやストアによる伸長など何でもよい。 （５）実施形態では、コンパイラが、中間コードの１つ
前のop部分が伸長することを判断し、機械命令生成部が
op部分とnop部分とを入れ換えているが、構文解析部がo
p部分とnop部分とを入れ換えた中間コードを生成するよ
うにしてもよいし、コンパイラにおいては全く入れ換え
ず、プロセッサにおいて伸長しているスロットと空きス
ロットとを識別して命令のNOPでない部分を空きスロッ
トの方に入れ換えるようにしてもよい。 （６）実施形態では、突放しスイッチレジスタCR４０６
２への書き込みをEXステージ、即ち、第１演算器４１３
または第２演算器４１４を経由して行っているが、DEC
ステージで書き込むようにしてもよい。つまり、第１命
令解読器４０４または第２命令解読器４０５が突放しス
イッチレジスタCR４０６２への書き込み命令を検出する
と直接、突放しスイッチレジスタCR４０６２に値を書き
込む。 （７）実施形態では、コンパイラはＣ言語プログラムの
連続する２つの行を見て並列実行できるか否かを判断し
ているが、さらに広域的に行を見渡して並列実行できる
行を抽出し並び替えるようにしてもよい。 （８）実施形態では、無動作スロットに突放し処理を禁
止する命令あるいは許可する命令を挿入しているが、無
動作スロットにプロセッサを制御する他の命令、例えば
プロセッサの状態を変える命令やメモリアクセスの仕方
を定義する命令などを挿入することも本発明の思想に含
む。

【００６４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係るコンパイラは、高級言語プログラムから、パイプ
ライン処理を行うプロセッサを対象とする機械命令プロ
グラムを生成するコンパイラであって、前記高級言語プ
ログラム中に前記パイプラインをインタロックさせ得る
コードを検出するインタロックコード検出手段と、前記
コードが検出された場合に、該コードに対応する第１の
機械命令と依存関係のない他の機械命令を前記第１の機
械命令に後続して配置することができるか否かを判定す
る依存回避検出手段と、前記第１の機械命令を生成する
とともに、前記依存回避検出手段が依存関係のない機械
命令を配置することができないと判定した場合には、前
記第１の機械命令の実行の終了を待って該機械命令に後
続する機械命令が実行されるよう指示する第２の機械命
令を生成し、前記依存回避検出手段が依存関係のない機
械命令を配置することができると判定した場合には、前
記第１の機械命令の実行の終了を待たずに該機械命令に
後続する機械命令が実行されるよう指示する第３の機械
命令を生成する機械命令生成手段とを備えることを特徴
とする。

【００６５】これによって、コンパイラが依存関係のな
い命令を並び替えることができない場合だけパイプライ
ンをインタロックさせることで、第１の機械命令の実行
の終了を待たせるための機械命令を挿入する必要がなく
なる。ことによるコードサイズの増加が軽減される。こ
こで、前記機械命令生成手段は、前記依存回避検出手段
が依存関係のない機械命令を配置することができないと
判定した場合には、前記第１の機械命令の実行の終了を
待たずに該機械命令に後続する機械命令が実行されると
した場合に必要とする、前記第１の機械命令の実行の終
了を待たせるための１つ以上の機械命令の大きさと、前
記第２の機械命令の大きさとを比較し、前記第２の機械
命令の大きさの方が小さいかまたは等しい場合に限っ
て、前記第２の機械命令を生成するようにしてもよい。

【００６６】または、前記機械命令生成手段は、前記依
存回避検出手段が依存関係のない機械命令を配置するこ
とができないと判定した場合でも、前記第１の機械命令
の実行の終了を待たずに該機械命令に後続する機械命令
が実行されるとした場合に必要とする、前記第１の機械
命令の実行の終了を待たせるための１つ以上の機械命令
の大きさと、前記第２の機械命令の大きさとを比較し、
前記第２の機械命令の大きさの方が大きいかまたは等し
い場合は、前記第３の機械命令と、前記第１の機械命令
の実行の終了を待たせるための１つ以上の機械命令とを
生成するとしてもよい。

【００６７】これらによって、挿入される第１の機械命
令の実行の終了を待たせるための機械命令の大きさと第
２の機械命令の大きさとが精密に比較され、コードサイ
ズの増加が抑止される。上記の各コンパイラは、前記機
械命令生成手段は、前記第２の機械命令および前記第３
の機械命令を、前記第１の機械命令に先行して配置する
ようにしてもよい。

【００６８】ここで、前記第３の機械命令を前記第１の
機械命令に後続して配置するとしてもよい。さらに、前
記機械命令生成手段は、前記第２の機械命令を前記第１
の機械命令に先行して配置する場合に、配置しようとす
る前記第２の機械命令よりさらに先行する位置にある前
記第３の機械命令を遡って検索し、検索された前記第３
の機械命令の位置に前記第３の機械命令に代えて前記第
２の機械命令を配置するとしてもよい。

【００６９】これによって、一層、コードサイズの増加
が抑止される。また初め３通りの各コンパイラは、前記
機械命令生成手段は、前記第２の機械命令および前記第
３の機械命令を、前記第１の機械命令に含ませて生成す
るとしてもよい。次に本発明に係るプロセッサは、複数
のステージからなるパイプライン処理を行うプロセッサ
であって、複数の命令を格納する記憶装置から命令を読
出す命令読出し手段と、前記命令読出し手段により読出
された命令を解読する解読手段と、前記命令解読手段に
おける解読結果に従って命令を実行する実行手段と、前
記プロセッサが第１の状態にあるか第２の状態にあるか
を判定する判定手段と、前記解読手段が、命令の解読に
よって前記パイプラインのいずれかのステージが伸長す
ることを検出すると、前記判定手段により前記第１の状
態にあることが判定される場合は、前記パイプラインの
伸長するステージ以外のステージをインタロックさせ、
前記判定手段により前記第２の状態にあることが判定さ
れる場合は、インタロックさせないように前記パイプラ
インを制御するパイプライン制御手段とを備えることを
特徴とする。

【００７０】これによって、パイプラインがインタロッ
クする場合としない場合とが切り換えられる。従って命
令間の依存関係を調べるためのハードウェアは必要な
く、ハードウェアのコストの増大が抑制される。ここ
で、前記判定手段は、前記解読手段または前記実行手段
によって書き換えられる制御レジスタを備え、該制御レ
ジスタの値によって前記第１の状態と前記第２の状態と
を判定するとしてもよい。

【００７１】または、前記判定手段は、前記解読手段に
より前記パイプラインのいずれかのステージを伸長させ
る命令が解読されたときに、前記解読手段における該命
令の解読結果に基づいて前記第１の状態と前記第２の状
態とを判定するとしてもよい。上記の各プロセッサは、
前記命令は、並列実行させるオペレーションを指定する
複数のオペレーションフィールドを含むＶＬＩＷ方式の
命令であるとしてもよい。

【００７２】ここで、前記実行手段は、いずれも前記パ
イプラインにおける実行ステージで作用し、前記複数の
オペレーションフィールドに対応する複数の部分実行手
段からなり、前記パイプライン制御手段は、前記解読手
段により前記実行ステージが伸長することが検出されか
つ前記判定手段により前記第２の状態にあることが判定
される場合は、伸長している前記部分実行手段と少なく
とも１つの伸長していない前記部分実行手段とを並列に
動作させることによって前記パイプラインのインタロッ
クを回避するように制御するとしてもよい。

【００７３】さらに、前記パイプライン制御手段は、前
記した少なくとも１つの伸長していない前記部分実行手
段に対応するオペレーションフィールドと異なるオペレ
ーションフィールドを含む複数のオペレーションフィー
ルドを検索して、該部分実行手段を動作させるオペレー
ションを決定するとしてもよい。これによって、伸長し
ている部分実行手段に対応するオペレーションフィール
ドとは無関係にオペレーションを選ぶことができ、実行
性能が向上する。また対応するコンパイラは、オペレー
ションの並び替えを行う必要がなくなって効率がよい。

【００７４】また本発明に係るコンパイラは、並列実行
させるオペレーションを指定する複数のオペレーション
フィールドを含むＶＬＩＷ方式の機械命令を実行するプ
ロセッサを対象とするコンパイラであって、並列実行さ
せる有益なオペレーションが指定できない第１のオペレ
ーションフィールドがある場合に、無動作のオペレーシ
ョンを指定する代わりに前記プロセッサを制御するオペ
レーションを前記第１のオペレーションフィールドに指
定する機械命令を生成する機械命令生成手段を備えるこ
とを特徴とする。

【００７５】これによって、無動作のオペレーションを
指定するオペレーションフィールドが削減され、結果と
してコードサイズが削減できる。ここで、前記プロセッ
サは、パイプライン処理を行うプロセッサであり、前記
コンパイラはさらに、入力された高級言語プログラム中
に前記パイプラインをインタロックさせ得るコードを検
出するインタロックコード検出手段と、前記コードが検
出された場合に、該コードに対応する第１のオペレーシ
ョンと依存関係のない他のオペレーションを前記第１の
オペレーションを含む第１の機械命令に後続して配置す
ることができるか否かを判定する依存回避検出手段とを
備え、前記機械命令生成手段は前記第１の機械命令を生
成するとともに、前記依存回避検出手段が依存関係のな
いオペレーションを配置することができないと判定した
場合には、前記第１の機械命令の実行の終了を待って該
機械命令に後続する機械命令が実行されるよう指示する
第２のオペレーションを生成し、前記依存回避検出手段
が依存関係のないオペレーションを配置することができ
ると判定した場合には、前記第１のオペレーションの実
行の終了を待たずに前記第１の機械命令に後続する機械
命令が実行されるよう指示する第３のオペレーションを
生成し、前記第２および第３のオペレーションを前記第
１のオペレーションフィールドにする指定するとしても
よい。

【００７６】これによって、元来、無動作のオペレーシ
ョンを指定せざるを得なかったオペレーションフィール
ドが有効に活用できるばかりでなく、第１の機械命令の
実行の終了を待たせるための機械命令との大きさの比較
を本質的には行うことなく、コードサイズの増加の抑止
が達成される。さらに、前記機械命令生成手段は、前記
第２のオペレーションを含む第２の機械命令および第３
のオペレーションを含む第３の機械命令を、前記第１の
機械命令に先行して配置するとしてもよい。

【００７７】またさらに、前記機械命令生成手段は、前
記第２の機械命令を前記第１の機械命令に先行して配置
した場合、前記第３の機械命令を前記第１の機械命令に
後続して配置するとしてもよい。そしてさらに、前記機
械命令生成手段は、前記第２の機械命令を前記第１の機
械命令に先行して配置する場合に、配置しようとする前
記第２の機械命令よりさらに先行する位置にある前記第
３の機械命令を遡って検索し、検索された前記第３の機
械命令の前記第３のオペレーションに代えて前記第２の
オペレーションを指定するとしてもよい。

【００７８】上の２つ目のコンパイラは、前記機械命令
生成手段は、前記第２のオペレーションおよび前記第３
のオペレーションを、前記第１の機械命令に含ませて生
成するとしてもよい。または、前記機械命令生成手段は
前記依存回避検出手段が依存関係のないオペレーション
を配置することができると判定した場合には、前記第１
の機械命令に後続する機械命令の、前記第１のオペレー
ションを指定するオペレーションフィールドと異なるオ
ペレーションフィールドに、前記第１のオペレーション
の実行の終了を待たずに実行されるオペレーションを指
定するとしてもよい。

【００７９】これによって、指定されたオペレーション
と第１のオペレーションとが並列に実行され、性能が向
上する。最後に本発明に係る記録媒体は、パイプライン
処理を行うプロセッサによって実行される機械命令プロ
グラムを記録した記録媒体であって、前記機械命令プロ
グラムは、前記パイプラインをインタロックさせ得る第
１の機械命令と、前記第１の機械命令の実行の終了を待
って該機械命令に後続する機械命令が実行されるよう指
示する第２の機械命令と、前記第１の機械命令の実行の
終了を待たずに該機械命令に後続する機械命令が実行さ
れるよう指示する第３の機械命令とをを含むことを特徴
とする。

【００８０】これによって、パイプラインがインタロッ
クする場合としない場合とが切り換わる機械命令プログ
ラムが記録される。上述したように、本発明に係るコン
パイラ、プロセッサ、およびび記録媒体は、コードサイ
ズの増加とハードウェアコストの増大とを低く抑え、か
つ、効率よくインタロックを制御する技術であるので、
特にマルチメディア関連の製品開発において非常に有用
であり、マルチメディア関連産業の進歩発展に多大な貢
献をするものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係るコンパイラの構成を示すブロッ
ク図

【図２】同実施形態に係るコンパイラの構文解析部の処
理フローを示したフローチャート

【図３】同実施形態に係るコンパイラの機械命令生成部
の処理フローを示したフローチャート

【図４】１つ目のＣ言語のプログラムを示した図

【図５】図４に示すＣ言語プログラムを入力として与え
た場合に、同実施形態に係るコンパイラの中間コード用
バッファに格納された中間コードプログラムを示したリ
ストを示す図

【図６】図４に示すＣ言語プログラムを入力として与え
た場合に、同実施形態に係るコンパイラにより生成され
た機械命令プログラムを示したリストを示す図

【図７】２つ目のＣ言語のプログラムを示した図

【図８】図７に示すＣ言語プログラムを入力として与え
た場合に、同実施形態に係るコンパイラの中間コード用
バッファに格納された中間コードプログラムを示したリ
ストを示す図

【図９】図７に示すＣ言語プログラムを入力として与え
た場合に、同実施形態に係るコンパイラにより生成され
た機械命令プログラムを示したリストを示す図

【図１０】同実施形態に係るプロセッサの概略構成図

【図１１】図６の機械命令プログラムに対応したプロセ
ッサの動作タイミング図

【図１２】図９の機械命令プログラムに対応したプロセ
ッサの動作タイミング図

【図１３】第１の従来技術におけるプロセッサの動作タ
イミング図

【図１４】第２の従来技術におけるプロセッサの動作タ
イミング図

【符号の説明】

１０１ Ｃ言語プログラム １０２ コンパイラ １０３ ファイル読込部 １０４ 読込用バッファ １０５ 構文解析部 １０６ 中間コード用バッファ １０７ 機械命令生成部 １０８ 出力用バッファ １０９ ファイル出力部 １１０ 機械命令プログラム ４０１ ROM ４０２ Ｉ１ラッチ ４０３ Ｉ２ラッチ ４０４ 第１命令解読器 ４０５ 第２命令解読器 ４０６ レジスタファイル ４０７ Ｄ１セレクタ ４０８ Ｄ２セレクタ ４０９ Ｄ１１ラッチ ４１０ Ｄ１２ラッチ ４１１ Ｄ２１ラッチ ４１２ Ｄ２２ラッチ ４１３ 第１演算器 ４１４ 第２演算器 ４０６１ 汎用レジスタ（R0〜R7） ４０６２ 突放しスイッチレジスタ（CR）

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高級言語プログラムから、パイプライン
   処理を行うプロセッサを対象とする機械命令プログラム
   を生成するコンパイラであって、 前記高級言語プログラム中に前記パイプラインをインタ
   ロックさせ得るコードを検出するインタロックコード検
   出手段と、 前記コードが検出された場合に、該コードに対応する第
   １の機械命令と依存関係のない他の機械命令を前記第１
   の機械命令に後続して配置することができるか否かを判
   定する依存回避検出手段と、 前記第１の機械命令を生成するとともに、 前記依存回避検出手段が依存関係のない機械命令を配置
   することができないと判定した場合には、 前記第１の機械命令の実行の終了を待って該機械命令に
   後続する機械命令が実行されるよう指示する第２の機械
   命令を生成し、 前記依存回避検出手段が依存関係のない機械命令を配置
   することができると判定した場合には、 前記第１の機械命令の実行の終了を待たずに該機械命令
   に後続する機械命令が実行されるよう指示する第３の機
   械命令を生成する機械命令生成手段とを備えることを特
   徴とするコンパイラ。
2. 【請求項２】 前記機械命令生成手段は、 前記依存回避検出手段が依存関係のない機械命令を配置
   することができないと判定した場合には、 前記第１の機械命令の実行の終了を待たずに該機械命令
   に後続する機械命令が実行されるとした場合に必要とす
   る、前記第１の機械命令の実行の終了を待たせるための
   １つ以上の機械命令の大きさと、前記第２の機械命令の
   大きさとを比較し、前記第２の機械命令の大きさの方が
   小さいかまたは等しい場合に限って、前記第２の機械命
   令を生成することを特徴とする請求項１記載のコンパイ
   ラ。
3. 【請求項３】 前記機械命令生成手段は、 前記依存回避検出手段が依存関係のない機械命令を配置
   することができないと判定した場合でも、 前記第１の機械命令の実行の終了を待たずに該機械命令
   に後続する機械命令が実行されるとした場合に必要とす
   る、前記第１の機械命令の実行の終了を待たせるための
   １つ以上の機械命令の大きさと、前記第２の機械命令の
   大きさとを比較し、前記第２の機械命令の大きさの方が
   大きいかまたは等しい場合は、 前記第３の機械命令と、 前記第１の機械命令の実行の終了を待たせるための１つ
   以上の機械命令とを生成することを特徴とする請求項１
   記載のコンパイラ。
4. 【請求項４】 前記機械命令生成手段は、前記第２の機
   械命令および前記第３の機械命令を、前記第１の機械命
   令に先行して配置することを特徴とする請求項１から３
   のいずれか記載のコンパイラ。
5. 【請求項５】 前記機械命令生成手段は、前記第２の機
   械命令を前記第１の機械命令に先行して配置した場合、
   前記第３の機械命令を前記第１の機械命令に後続して配
   置することを特徴とする請求項４記載のコンパイラ。
6. 【請求項６】 前記機械命令生成手段は、前記第２の機
   械命令を前記第１の機械命令に先行して配置する場合
   に、配置しようとする前記第２の機械命令よりさらに先
   行する位置にある前記第３の機械命令を遡って検索し、
   検索された前記第３の機械命令の位置に前記第３の機械
   命令に代えて前記第２の機械命令を配置することを特徴
   とする請求項５記載のコンパイラ。
7. 【請求項７】 前記機械命令生成手段は、前記第２の機
   械命令および前記第３の機械命令を、前記第１の機械命
   令に含ませて生成することを特徴とする請求項１から３
   のいずれか記載のコンパイラ。
8. 【請求項８】 複数のステージからなるパイプライン処
   理を行うプロセッサであって、 複数の命令を格納する記憶装置から命令を読出す命令読
   出し手段と、 前記命令読出し手段により読出された命令を解読する解
   読手段と、 前記命令解読手段における解読結果に従って命令を実行
   する実行手段と、 前記プロセッサが第１の状態にあるか第２の状態にある
   かを判定する判定手段と、 前記解読手段が、命令の解読によって前記パイプライン
   のいずれかのステージが伸長することを検出すると、 前記判定手段により前記第１の状態にあることが判定さ
   れる場合は、前記パイプラインの伸長するステージ以外
   のステージをインタロックさせ、 前記判定手段により前記第２の状態にあることが判定さ
   れる場合は、インタロックさせないように前記パイプラ
   インを制御するパイプライン制御手段とを備えることを
   特徴とするプロセッサ。
9. 【請求項９】 前記判定手段は、前記解読手段または前
   記実行手段によって書き換えられる制御レジスタを備
   え、該制御レジスタの値によって前記第１の状態と前記
   第２の状態とを判定することを特徴とする請求項８記載
   のプロセッサ。
10. 【請求項１０】 前記判定手段は、前記解読手段により
    前記パイプラインのいずれかのステージを伸長させる命
    令が解読されたときに、前記解読手段における該命令の
    解読結果に基づいて前記第１の状態と前記第２の状態と
    を判定することを特徴とする請求項８記載のプロセッ
    サ。
11. 【請求項１１】 前記命令は、並列実行させるオペレー
    ションを指定する複数のオペレーションフィールドを含
    むＶＬＩＷ方式の命令であることを特徴とする請求項８
    から１０のいずれか記載のプロセッサ。
12. 【請求項１２】 前記実行手段は、いずれも前記パイプ
    ラインにおける実行ステージで作用し、前記複数のオペ
    レーションフィールドに対応する複数の部分実行手段か
    らなり、 前記パイプライン制御手段は、 前記解読手段により前記実行ステージが伸長することが
    検出されかつ前記判定手段により前記第２の状態にある
    ことが判定される場合は、伸長している前記部分実行手
    段と少なくとも１つの伸長していない前記部分実行手段
    とを並列に動作させることによって前記パイプラインの
    インタロックを回避するように制御することを特徴とす
    る請求項１１記載のプロセッサ。
13. 【請求項１３】 前記パイプライン制御手段は、前記し
    た少なくとも１つの伸長していない前記部分実行手段に
    対応するオペレーションフィールドと異なるオペレーシ
    ョンフィールドを含む複数のオペレーションフィールド
    を検索して、該部分実行手段を動作させるオペレーショ
    ンを決定することを特徴とする請求項１２記載のプロセ
    ッサ。
14. 【請求項１４】 並列実行させるオペレーションを指定
    する複数のオペレーションフィールドを含むＶＬＩＷ方
    式の機械命令を実行するプロセッサを対象とするコンパ
    イラであって、 並列実行させる有益なオペレーションが指定できない第
    １のオペレーションフィールドがある場合に、無動作の
    オペレーションを指定する代わりに前記プロセッサを制
    御するオペレーションを前記第１のオペレーションフィ
    ールドに指定する機械命令を生成する機械命令生成手段
    を備えることを特徴とするコンパイラ。
15. 【請求項１５】 前記プロセッサは、パイプライン処理
    を行うプロセッサであり、前記コンパイラはさらに、 入力された高級言語プログラム中に前記パイプラインを
    インタロックさせ得るコードを検出するインタロックコ
    ード検出手段と、 前記コードが検出された場合に、該コードに対応する第
    １のオペレーションと依存関係のない他のオペレーショ
    ンを前記第１のオペレーションを含む第１の機械命令に
    後続して配置することができるか否かを判定する依存回
    避検出手段とを備え、前記機械命令生成手段は前記第１
    の機械命令を生成するとともに、 前記依存回避検出手段が依存関係のないオペレーション
    を配置することができないと判定した場合には、 前記第１の機械命令の実行の終了を待って該機械命令に
    後続する機械命令が実行されるよう指示する第２のオペ
    レーションを生成し、 前記依存回避検出手段が依存関係のないオペレーション
    を配置することができると判定した場合には、 前記第１のオペレーションの実行の終了を待たずに前記
    第１の機械命令に後続する機械命令が実行されるよう指
    示する第３のオペレーションを生成し、 前記第２および第３のオペレーションを前記第１のオペ
    レーションフィールドにする指定することを特徴とする
    請求項１４記載のコンパイラ。
16. 【請求項１６】 前記機械命令生成手段は、前記第２の
    オペレーションを含む第２の機械命令および第３のオペ
    レーションを含む第３の機械命令を、前記第１の機械命
    令に先行して配置することを特徴とする請求項１５記載
    のコンパイラ。
17. 【請求項１７】 前記機械命令生成手段は、前記第２の
    機械命令を前記第１の機械命令に先行して配置した場
    合、前記第３の機械命令を前記第１の機械命令に後続し
    て配置することを特徴とする請求項１６記載のコンパイ
    ラ。
18. 【請求項１８】 前記機械命令生成手段は、前記第２の
    機械命令を前記第１の機械命令に先行して配置する場合
    に、配置しようとする前記第２の機械命令よりさらに先
    行する位置にある前記第３の機械命令を遡って検索し、
    検索された前記第３の機械命令の前記第３のオペレーシ
    ョンに代えて前記第２のオペレーションを指定すること
    を特徴とする請求項１７記載のコンパイラ。
19. 【請求項１９】 前記機械命令生成手段は、前記第２の
    オペレーションおよび前記第３のオペレーションを、前
    記第１の機械命令に含ませて生成することを特徴とする
    請求項１５記載のコンパイラ。
20. 【請求項２０】 前記機械命令生成手段は前記依存回避
    検出手段が依存関係のないオペレーションを配置するこ
    とができると判定した場合には、 前記第１の機械命令に後続する機械命令の、前記第１の
    オペレーションを指定するオペレーションフィールドと
    異なるオペレーションフィールドに、前記第１のオペレ
    ーションの実行の終了を待たずに実行されるオペレーシ
    ョンを指定することを特徴とする請求項１５記載のコン
    パイラ。
21. 【請求項２１】 パイプライン処理を行うプロセッサに
    よって実行される機械命令プログラムを記録した記録媒
    体であって、 前記機械命令プログラムは、 前記パイプラインをインタロックさせ得る第１の機械命
    令と、 前記第１の機械命令の実行の終了を待って該機械命令に
    後続する機械命令が実行されるよう指示する第２の機械
    命令と、 前記第１の機械命令の実行の終了を待たずに該機械命令
    に後続する機械命令が実行されるよう指示する第３の機
    械命令とをを含むことを特徴とする記録媒体。