JPS58115552A - 割込み制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （１１発明の技術分野 本発明は、データ処理装置（−おいて、割込み受付は可
能な動作レベルを一時的Ｃユ変更可能にした割込み制御
方式（二関する。

（２）　　技術の背景 本発明は、複数個の動作レベルを持ち、その動作レベル
が割込み要求（二関して優先順位づけられている処理装
Ｗを対象とＴるものである。即ち、ｎ＋１個の動作レベ
ル（ｎは１以上の自然数）ＰＬＯ。

ＰＬｌ、・・・ＰＬｉが存在し、がっこれら（一対して
、ＰＬ１カＰＬ　（ｉ　＋１　）　、Ｊ、　ｉＪ　ｆ先
１ｆがｉ％　イ（１＝０．１、−。

ｎ）ようｉ：優先順位がつけられている時（以後これを
、ＰＬｉ　＞　ＰＬ（１＋１　）と記述する）、任意の
動作レベルＰＬｉへの割込み要求ＩＲ１を受けた場合に
、この割込みを受けっけ、処理し得る様な処理装置番−
関連している。

データ処理装置の中央処理装置（ＣＰＵ）は、複数個の
外部装置から任意のタイミングで出される処理依頼の割
込み要求を、ある一定の優先＋ｍ位づけを行なって、優
先度の高いものがら受は付けていくことが、通常行なわ
れている。また、２つの割込み要求工Ｒ１と工Ｒｊが同
時（二発生したとき、１ンｊのときには工Ｒｊを、１〈
ｊのときＣユは工Ｒ１を受けつけ、さら（ユ、現動作レ
ベルなＰＬｋとＴるとさ、ｋ≦！となる割込み賛求工Ｒ
１（一対してはこれを受けっけないようＣユすることも
、普通に行なわれている。即ち、現動作レベルより優先
度の高いレベルへの−Ｕ込み要求のみが、受は付けられ
るものである。

従来のデータ処理装置≦ユおける、上述した割込み機能
の冥現方法は、大きく２つ（−分けることができる。

その第１の方法は、現在実行中の動作レベルよりも扁い
梗先臘位のレベルへ割込み要求があると、これを受は付
け、割込まれたレベルにおける処理装置のｍｓな資源、
即ちプログラム・カウンタ、ワーク・レジスタ、制御レ
ジスタ等の保持しているデータを、記憶装置のある定ま
った領域へ退避し、割込んだ尚い優先順位のレベルの処
理の終了後、これらを元の場所に再配置し、中断した処
理を続行するものである。

また第２の方法は、存在する複数個の動作レベル（二つ
いて、これの各々（二上ｇ己働、要な資源が儂えられて
おり、受は付けた割込み要求Ｃユ対応したレベルの資源
を能動化させることＣユより、動作レベルの変更を行な
うものである。弔２の方法ｌ二おいては、資源な冗長的
（二持つことにより、第１の方法の様に、記憶装置への
資源の退避、再配置といった手数が不必敷（二なり、処
理時間の短縮かはがられる。また、誤まった退避、再配
置動作による処理装置の暴走あるいはプログラム資源の
破壊といったことを、未然Ｃ二防ぐことができる。本発
明は、特ｌ二この第２の方法をとる処理装置ｌ二関連し
　　゛ている。

（３）従来技術と問題点 優先順位づけられた複数個の動作レベルを持つ処理装置
において、外部装置等からの割込み要求が、従来、どの
様に処理されたがを説明する。現在実行中の動作レベル
（一対して、より高い優先）−位を持つ動作レベルへの
割込み要求が出された場合、これを受は付けられて、割
込まれた動作レベルの処理は中断し、高い動作レベルの
処理が開始される。もし割込み要求が現在実行中の動作
レベル（二対して、より低いかあるいは等しい時Ｃ−は
、割込み要求は受は付けられず、現在実行中の処理が継
続される。丁なわち、同等の場合を含め、より低いレベ
ルへの割込み要求は、マスクさねてしまう。

複数個の動作レベルを持つ処理装置（二おいて、一定の
優先順位づけをおこない、上述の様な割込み要求制御を
行なう本来の目的は、より緊急度の高い処理を、優先的
（二実行しようということであった。例えは、１秒間に
５００文字を読み込める装置Ａと、１秒間Ｃ二５０００
０文字を読み込める装置Ｂの双方が処理装置に接続され
ている場合（−１Ｂの方が１００倍速度が速いので、こ
れを優先的（二処理しないと装置がオーバランをおこし
、正しい読み込みができなくなることが生じる。このた
め、装輪″Ｂからの割込み要求信号は、装置ムのそれよ
りも高い動作レベルへ割込む様に設定されている。

ところで、従来この椋なｆｉｔがら出される割込み要求
信号は、割込みたい動作レベルが固定されていた。Ｔな
わち、どの動作レベルＣ−割込むかは、信号線の接続Ｃ
二より決定され、これを動的（二ｆ更することはできな
がった。このために、場合Ｃ二よっては不都合が生ずる
ことがあった。丁なゎち、前述の装置Ｂｊユおいては、
データの転送時（二は高速に二処理が必要なためｌ二、
優先１１位の高い動作レベルへの割込み要求が出される
べきであるが、転送終了後の終結処理は、特（二緊急な
景する処理ではなく、装赦ムのデータ転送処理の方がよ
り高い緊急度を要する場合もある。この時には装置ムの
割込みの方を優先順位を上げて受けつける万が、より効
率的であるといえる。

先行する技術のめるもの（−おいては、これを実現する
ためＣ二、現在実行中の動作レベルより低いレベルとの
通信を可能（二する装置を付加して、資源な丁べて移し
変え、低いレベルで実行なするという方法がある。しか
しこれ（−よると、異なったレベル間の通信手段が必要
であり、また低いレベルへ移行する時（二、そのレベル
が実行中断の状態であった場合、そのレベルでの資源を
丁べて退避、栴装置しなければならず、効率が恐いとい
う問題があった。

（４）　　発明の目的 本発明の目的は、上記欠点を解決テるため、優先順位づ
けされた複数個の動作レベルへの割込み要求（二対して
、優先順位からの解放という手段Ｃ二より、暫時的Ｃ−
優先順位を変更することを可能にすることである。

本発明の他の目的は、複数個の動作レベルの優先＋ｗｉ
位づけを動的−二可変（ユすること（−よって、単一時
間内での割込み要求に対する処理を、効率よく行うこと
薔二ある。

本発明の他の目的は、資源の変更なく優先順位づけを質
えることＣ二よって、処理の柔軟性を増丁こと６二ある
。

（５）　　発明の構成 本発明は、割込み制御中（−優先）＠位の一時的笈吏を
可能（二する手段を設けること（二より上記目的を連成
するもので、そのため、発明の構成として、′ＤＬ数個
の動作レベルをもち、独立してプログラムの実行が可能
な様Ｃニブログラム・カウンタ、レーク・レジスタ、制
御レジスタ等の質Ｗをその各々の）ＪｌｌＩ作レベル幅
一ついて有して、該谷動作レベルは割込み着京（二対し
て優先順位づけされているデータ処理装置Ｃユおいて、 現在天行中のｉｆｆレベルとそのレベル以下の割込みを
禁止することを表示する手段と、前記表示手段の内容を
変更することＣ−より実行中の動作レベルより低いレベ
ルの割込みを可能Ｃ−する手段と、処理優先順位がはじ
め（二つけられたｌｌｌａ位よりも低い状］［１−ある
ことを表示する手段と、割込み要求があった場合（二、
受は付は可能か否かを判定する手段と、前記はいレベ゛
ルの割込み要求ご二より、処理の１ｄｆｆレベルが移行
した場合（二、中断された処理を再開するための悄＠を
格納する装置とを備えたことを特徴とＴるものである。

（６）発明の実施例 以下艦−１冥施例を肉面（二より説明する。第１図は、
本発明を実施したデータ処理装置の概要を示す図である
。ここでは、複数個の動作レベルを、５レベルとして、
説明する。

同図Ｃおいて、１は記憶装置、２は演算処理装置（ＡＬ
Ｕ　）および制御回路を含むＡＬＵ制御回路、３０乃至
３４動作レベルＯ乃至４（一対応するワーク・レジスタ
、４はカレント制御レジスタ、４０乃至４４は動作レベ
ル０乃至４（一対応する制御レジスタ、５はカレント・
プログラム・カウンタ、５０乃至５４は動作レベルＯ乃
至４Ｉ一対応するプログラム・カウンタ、７は割込み制
御レジスタ、８は動作レベル優先順位制御回路、９０乃
至９４は動作レベルＯ乃至４じ対応する割込み安求信号
勝、をそれぞれ示す。

動作（−おいて、演算処理装置（ＡＬＵ）および制御回
路からなるＡＬＵ　１ｌｌＪ御回路２は、記憶装置１（
二存在するプログラムをとり出して来て、実行する。

とり出丁べきプログラムの記憶装−゛１上でのアドレス
は、カレント・プログラム・カウンタ５（二より示され
ている。演算結果等浜よるＡＬＵ制御回路２および他の
回路の状態は、カレント制御レジスタ４（二格納され、
処理装置の現在の状態がどのよう（−なっているかを示
す。演算は、谷レベル（−独立して存在するワーク・レ
ジスタ３０．３１．３２゜３３．３４を用いて行なわれ
る。丁なわち、動作レベルが３である時は、レベル３の
ワーク・レジスタ３３を用いる。外部装置からの割込み
要求信号は、信号線９０，９１，９２，９３．９４を介
して伝えられる。これらの信号線は、順Ｃ−、レベル０
、レベル１、レベル２、レベル３、レベル４の動作レベ
ルＣ二対するものである。

割込みが受は付けられると、割込んだレベルのプログラ
ム・カウンタ（５０，５１，５２，５３，５４）のどれ
か１つと、カレント・プログラム・カウンタ５の値とが
父換される。割込んだレベルのプログラム・カウンタＣ
二は、あらかじめ開始丁べきプログラムのアドレスが誉
き込まれている。カレント啼プログラム晦カウンタ５と
、割込んだレベルのプログラム・カウンタ（５０，５１
，５２，５３゜５４のどれか１つ）との交換と同時Ｃ二
、カレント制御レジスタ４と、割込んだレベルの制御レ
ジスタ（４０，４１，４２，４３，４４のどれか１つ）
との交換もなされる。これらの交換の後、割込んだレベ
ルのワーク・レジスタ（３０，３１，３２，３３，３４
のどれか１つ）を用いて、処理が開始される。

はじめＣ二、第１図の実施例の基本をなしている従来技
術（−よる機能動作部分を、８２図を用いて説明する。

因の上部の線ダイヤグラムは、横軸が時間を、縦軸が動
作レベルを示している。縦軸は、上域二ある程優先順位
の高いレベルを示す。また図の下ｓＣ−は、各レベルに
おけるプログラム・カウンタの値と、最下段にカレント
・プログラム・カウンタの値とが示されている。図の上
部の線ダイヤグラムの実線は、レベルの移行の様子を衣
わしでいる。でして、上向きの矢印は、外部からの割込
費水偵号の発生を示し、たと九はレベル２への割込要求
１６号は、工Ｒ３のよう１：表わされている。

図（二示すよう（ユ、処理は、まずレベル４で実行さね
でいる。カレント−プログラム・カウンタ５の値は、通
常、現在実行中のプログラムのアドレスの、次の値を示
している。ここで、カレント・プログラム・アドレスが
Ａ＋１、丁なわち、プログラムのアドレスＡを実行中（
−、レベル２への割込み要求工Ｒ２が元生する。現在実
行中のレベルは４であり、レベル２の方が優先１１１１
位が高いので、この割込み要求は受は付けられ、カウン
タ５２の値と、カウンタ５の値とが交換される。カウン
タ５にＢがロードされ、プログラムのアドレスＢがらの
処理が開始され、レベル４の処理は中断される。

レベル２で処理中Ｃ二、レベル３への削込み賛求工Ｒ３
が発生する。これは、より低いレベルへの割込み要求で
あるので、受は付けられず、レベル２のまま処理は続行
される。

その後、レベル０への割込み要求ＩＲＱが、プログラム
のアドレスＣ１丁なわちカウンタ５の値が０＋１のとき
（二発生する。工ＲＯはレベル２よりも優先１１位が高
いので、丁ぐｆ皿受けつけられる。Ｔなわち、レベル０
の開始アドレスＤを格納したカウンタ５０とカウンタ５
とが交換され、レベルＯの処理が、プログラム・アドレ
スＤから開始される。

レベル０の処理がＲＴＮ　（！Ｊターン命令）鴫−よっ
て終了すると、これＣ；よって、カウンタ５０に格納さ
れていた値０　＋　１が、カウンタ５にロードされ、カ
ウンタ５０には、レベル０の処理の開始アドレスＤが格
納されて、処理は、レベルＯの割込みＣ二より中断して
いたレベル２の処理へ戻る。丁なわち、プログラム・ア
ドレスＯ＋１から再開される。

その後、レベル２での処理中框−おいて、プログラムの
アドレス見を実行中（二、レベル１へ（７）ｉｌＪ　込
み要求ＩＲ１が発生する。こわは丁ぐ（−受は付けられ
、前述したのと同様の方法で、レベル２の処理は中断し
、レベル１の処理が、開始アドレスＦから始まる。これ
もＲＴＮ命令Ｃ二より終了し、再び中断していたレベル
２の処理がプログラムのアドレスＩ［ｆ＋１より書間さ
れる。

このレベル２の処理も、ＲＴＮ命令で終了すると、カウ
ンタ５２からカウンタ５へ、ム＋１がロードされ、しは
らく中断されていたレベル４の処理が再開される。

このよう（ニして、優先１１位の高いものから順次処理
されることＣユなる。

次Ｃユ、本発明Ｃユ基づく機能創作部分をＭ？、明する
。

第１図（−おける割込制御レジスタ７と、動作レベル優
先順位制御回路８とが、本発明（−よる特徴的な機能を
果している。弗３図は、これらの回路要素７，８の詐細
を示す。同図Ｃおいて、動作レベル優先順位制御回路８
（二は、制御回路１０　、　ＩＩＩ込み解放レジスタ１
１がｉかれている。このレジスタは、レベルの数だけの
ビット数を持ち、この実施例（二おいては５ビット持っ
ている。また、各レベル（二対窓する割込み解放レベル
設定レジスタ１２０、　１２１，１２２，１２３，１２
４が設けられている。これらは１鴫に、レベル０．１．
２，３．４＋一対応している。これらのレジスタ＠は、
丁べて１ｌｌＪｉ１回路１０によって制御される。

割込み制御レジスタ７は、レベルの数と同じだけのビッ
ト数を持ち、レジスタ１１と同様、５ビツトで構成され
る。レベルＯｓ　１＃　２ｅ　３ｓ　４に対応するレジ
スタ７および１１の各ビットＶ、７０゜７１、７２．７
３．７４．および１１０．１１１．１１２．１１３．１
１４とする。

これらレジスタの各ビットを制御する命令として、Ｒｅ
ｌ・ａｇｅ　（Ｒｂ２）命令が設けられている。この命
令はＲＬＥｉ　ｉという形式で提出される。その効果は
、提出された時実行中であった動作レベル（二対応する
割込み解放レジスタ１１のビットをセットし、割込み制
御レジスタ７のビットが１であれは、これを０にリセッ
トする。また、対応するレベルの割込み解放レベル設定
レジスタ（二、１の値をセットする。これらレジスタの
ビットのセット、リセットおよび値のセットは、以下の
＊施例の説明中で明らかＣニされる。

４４図により、本発明−二よる割、込み優先順位の動的
割付けの動作を説明する。第２図の場合と比較すること
６二よって、本発明の効果が明確じなる。

＊＆４図は、第２図とほぼ同様の見方で理解することが
できる。第４図３＝おいて新らた（ユ付加されたものは
、下ｌｉ部分の、７０．７１．７２．７３．７４．　］
　１０．　Ｉ　ＩＩ。

１１２、１１３．１１４の値である。恢述する様（−、
レジスタ１２０．１２１．１２２．１２３．１２４の値
は、どのレベルの劃込みまで解放するかを示すが、この
図では説明を簡単６ユするため（二、丁べて、４の値を
とるものとしている。

図は、時間の推移ととも（−１どの様な機構で処理が行
なわれるかを示している。最初Ｃ二、処理装置は、動作
レベル４で、あるプログラムを実行中であったものとさ
れる。プログラム・アドレスのムを実行中（ニレペルＯ
への割込み賛求工ＲＯが生じる。

ＩＲＱは優先度が高いので、丁ぐ（皿受は付けられ、カ
ウンタ５０の値とカウンタ５の値とが交侠される。この
とき同時（−１割込み制御レジスタ７のレベルＯ鴫：対
応するビット７０が、ｌ＋ニセットされる。処理装置は
、レベル４の処理を中断して、プログラム・アドレスの
Ｂから、レベル０の処理を開始する。

その後、レベル０での処理の＠程において、処理の緊急
度が他のレベルＣ二比べて低い状態（−移ったものとす
る。そこで、ＲＬ８命令−二よって、低いレベルへの割
込み要求を受は付けられる様嘔−する。

具体的（−はＲＩ、８４を提出し、レベル３以上の後先
レベルへの割込みを可能僅二する。

このＲｂ２４命令の提出と同時Ｃ二、セットされていた
ビット７０がＯＣニリセットされ、割込み解放ルジスタ
１１のレベル０（一対応するビット１１０が、１１；セ
ットされる。

とット７０が１（−セットされていた闇は、これより優
先度の高いレベルが存在しないので、丁べての割込みは
マスクされているが、ビット７０がＯＣ−リセットされ
たこと砿ユより、下位の割込み要求の受は付けが可能Ｃ
二される。さら（−、ビットＩＩＣが１砿二セツトされ
ていることで、これが、レベル０の割込み処理中３−解
放されたものであることを示す。これ６二よって、いず
れの割込み処理も実行されていないための割込み可能状
態か、嵩い割込みレベルが解放されたこと幅−よる割込
み可能状態かを区別している・ ＲＬＳ命令□を提出した時点では、上記の状悪質史がな
されるのみで、処理はレベル０で続行される。

フログラム・アドレスのＣを実行中１ｎ　％　レベル３
・＼の割込み要求ＩＲ３が発生する。工Ｒ３は浚先Ｊ唄
位は低いが、割込みが解放されているので、これは受は
付けられ、カウンタ５３の値と、カウンタ５の値とが交
換され、同時Ｉニビット７３がＩ＋ニセットされる。こ
ｔｉｔ−よって、レベル３以下の割込みは、受は付けで
きなくなる。

その恢、プログラム・アドレスの２を実行中に、レベル
２への割込み要求ＩＲ２が発生する。これは受は付けら
れ、カウンタ５２とカウンタ５の交換及びビット７２の
１へのセラ）Ｖ行なった後、プログラム・アドレスの７
から、処理が開始される。

プログラム・アドレスのＧまでを処理した時、この処理
の緊急度が低くなったため、命令ＲＬ８４を提出する。

その結果、ビット７２が０１−リセットされ、ビット】
１２がＩＩ−セットされる。これ−二より、埃在、優先
度の一番高いものは、プログラム・アドレスＥで中断し
た処理となるので、これが再開される。この処理は他（
−割込まれることなく終了し、ＲＴＮ命令が提出される
。

このＲＴＮ命令３二よって、ビット７３がＯ（−リセッ
トされ、この時点での優先順位は、プログラム・アドレ
スＯで中断していたレベルＯの処理が最も高いので、こ
れが再開される。この処理も他（二割込まれることなく
終了し、ＲＴＮ命令が提出される。

このＲＴＮ命令Ｃ二よって、ビット１１０が０（−リセ
ットされると、プログラム・アドレスＧで中断したレベ
ル２の処理が蟻も高い優先度な有するので、これが再開
される。

この後、プログラム・アドレスＨを実行中（ニレベル１
への割込みが発生し、受は付けられる。このため、ビッ
ト７１＆’ｌにセットし、プログラム・アドレス１から
レベル１の処理が開始される。このレベル１の処理が紙
了した後、中断されていたレベル２の処理を再開する。

そしてこのレベル２の処理が終了した後（−１しばらく
中断していたレベル４の処理かプログラム・アドレスＡ
＋１から−Ｆｌ）開される。

なお、ここでは、どの動作レベルに対して４割込み要求
を出す要因は一つしか存在しないものと仮定をしている
が、これが複数存在する場合でも、ＲＬＳ命令を出すプ
ログラムは、これを意識しているので、適当なプログラ
ム制御により柔軟に対処することができる。

（７）発明の効果 以上述べたように、本発明によれば、従来は不可能であ
った、より低いレベルの割込みが、資源の変更なしで可
能圧される。これにより、処理の効率化、柔軟性の増大
等の効果を得ることができる０

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の概要構成図、第２図は従来の割込み制
御動作の説明図、第３図は実施例の細部を示す構成図、
第４図は本実施例による割込み制御動作の説明図である
。 図中、１は記憶装置、２はＡＬＵ制御回路、（資）乃至
３４はワーク会レジスタ、４はカレント制御レジスタ、
伯乃至４４は制御レジスタ、５はカレント・プログラム
・カウンタ、関乃至５４はプログラムｅカウンタ、７は
割込み制御レジスタ、８は動作レベル優先順位制御回路
、１０は制御回路、１１は割込み解放レジスタ、１２０
乃至１２４は割込み解放レベル設定レジスタ、をそれぞ
れ示す。 特許出願人　富士通株式会社 代理人弁理士　長谷用　文責 （外１名）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数個の動作レベルをもち、独立してプログラムの実行
   が可能な様（ニブログラム・カウンタ、ワーク・レジス
   タ、制御レジスタ等の資源をその各々の動作レベルＣ二
   ついて有して、該各動作レベルは割込み要求に対して優
   先順位づけされているデータ処理装置ｉｔユおいて、現
   在実行中の動作レベルとそのレベル以下の割込みを禁止
   することを表示する手段と、前記表示手段の内容を変更
   すること嬬；より実行中の動作レベルより低いレベルの
   割込みを可能１：する手段と、処理優先順位がはじめ４
   二つけられた順位よりも低い状１１１ユあることを表示
   する手段と、割込み要求があった場合＋ｉ、受は付は可
   能か否かを判定する手段と、前記低いレベルへの割込み
   要求により、処理の動作レベルが移行した場合Ｃユ、中
   断された処理を再開するための情報を格納する装置とを
   備えたことを特徴とする割込み制御方式。