JPS58154045A - 情報処理装置 - 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】 〔技術分野の説明〕 本発明＃Ｊ、情報処理装置における演算レジスタ周辺回
路に関する。特に演算制御をパイプライン制御で行う情
報処理装置に関するものである。

〔従来技術の説明〕

従来、高速処理を行うための制−として処理手順を複数
に分割し、これを処理順序に従って処理するとともに、
空きになつ九処理回路で他のデータの地理を行うパイプ
ライン制御が行われている。

第１図に一般的な情報処理装置の要部ブロック図を示す
。第１図は命令処理装置１と、バッファ記憶装置２とか
ら構成されている。命令処理装置ｌは命令解読ｓ３、ア
ドレス変換ｓ４、命令実行部５および演算レジスタ部６
とで構成されている。

また、破鐘の矢印は一般的な命令の処理の流れを表わし
ている。すなわち、命令アドレスを論理アドレスから実
アドレスに変換するフェーズ（以後Ａ□フェーズという
。）、命令を記憶装置から読出すフェーズ（以後！フェ
ーズという。）、胱出してきた命令を解読するフェーズ
（以後Ｄフェーズという。）、解読された命令が必要と
するオペランドの実アドレスを得るフェーズ（以後ム１
フェーズという。）、オペランドを記憶装置から読出す
フェーズ（以ｖｋＰＲフェーズという。）、命令を実行
する７エーズ（以俵篤７エーズという。）、奥行結果を
演算レジスタあるいはバッファ記憶装置へ書込む７エー
ズ（以稜演算レジスタへの書込みＦｉＲ，７エーズ、バ
ッファ記憶装置への書込みハＰＷフェーズ、両者を合わ
せてＷ７エーズという。）Ｋより処理が完了する。なお
、実行待のための７エーズ（以後Ｘフェーズという。）
も存在する。

＠２図は従来の演算レジスタ部６の要部ブロック構成図
である。この演算レジスタ部６は複数の演算レジスタよ
り成る演算レジスタファイル８、この演算レジスタファ
イル８への書込アドレスを：１ 保持する書込アドレスレジスタ９、同じく続出アドレス
を保持する読出アドレスレジスタｌＯ１演算レジスタフ
ァイル８の続出データを保持するための演算レジスタ出
力保持レジスタ１１から構成されている。

第５図は第１図に示した情報処理装置においてパイプラ
イン制御によシ命令処理を行う場合のタイムチャートで
ある。これは、咎７エーズは１マシンサイクルで実行さ
れ、かつ演算レジスタｗ１６にデータを書込む命令の次
にこの演算レジスタ部６からデータを読出す命令が続か
ない場合を示している。命令は２マシンサイクル周期で
奥行され、第１図に示す情報処理装置の各機能がオーバ
ーラックすることはない。

＠４図に、演算レジスタ部６にデータを書込む命令の次
にこの演算レジスタ部６からデータを読出す命令が続く
場合のタイムチャートを示す。第４図で命令１が演算レ
ジスタ部６へ演算結果を書込む命令で、命令２が命令１
と岡じ演算レジスタ部６の内容を記憶回路へ書込む命令
を示す。

第５図は、第４図に示した命令シーケンス奥行時のタイ
ムチャートである。すなわち、命令１０Ｒ，フェーズは
、ます書込アドレスレジスタ９に書込アドレスが格納さ
れ（第５図（１））　）　、演算レジスタファイル８に
データが書込まれて処理が終了する（１１５図（Ｃ））
。しかし、演算レジスタファイル９の内容が命令１から
のデータに置換ゎるのはマシンサイクル８（第５図（４
））で６９、安定した出７Ｊｆ−ｆｉが実際に得られる
のはマシンサイクル？（ａｌｌ！５！ｇｌ（・））であ
る。

一方、命令２゛はマシンサイクル７で続出アドレスレジ
スタＸＯＫＭ！出アドレスを格納するが、命令２はＰ、
フェーズを１マシンサイクル遅らせて奥行しなければ、
正し・いデータをバッファ紀憧鉄鐙２に書込むことがで
きない。

したがって、命令２は１１４図に示すようにマシンすイ
クル８ＫＴｈ％／−ｈて実行待フェーズ（Ｘフェーズ）
を必要とする。さらに、パイプライン制御は第１図に示
す情報処理装置の各機能が“異なる命令のフェーズをオ
ーバーラツプして実行ができない。

この九め、命令４のＦ７エーズは命令２のＰＷフｚ　−
ス＃　Ａッ７ア記憶装置２内で終了するまで、命令３の
ムアフェーズは命令４がアドレス変換部４でＡＩ７エー
ズを終了し？フェーズの実行を始めるまで待たなければ
ならず、命令５と命令４は２つのＸフェーズが必要とな
る。このため、命令シーケンスの実行速度が落ちるとと
４に、パイプライン制御の流れに乱れが生じる勢の欠点
を有する。

〔発明の目的〕

本発明はこの点を改良するもので、同一〇Ｘ−算レジス
タにデータの書込命令を与え死後に、直ちにそのデータ
の読出命令が与えられるようなシーケンスでも、命令シ
ーケンスの実行速度を落すことがなく、パイプライン制
御の流れが乱れることがなく、情報処理装置の処理能力
の向上を図ることができる情報処理装置を提供すること
を目的とする。

〔発明の要旨〕

本発明は、同一の演算レジスタに゛データを書込んた後
に、再びそのデータを読出す命令シーケンスが発生した
とき、書込命令での演算レジスタへの書込データを書込
が終了し丸後も保持しつづけ、そのデータが後の読出命
令の実行時に演算レジスタからのデータの代りに供給す
ることができるバッファレジスタと、演算レジスタが複
数個るる場合に書込と読出の命令でそれぞれ書込および
読出を指定された演算レジスタがＰｌ−の演算レジスタ
であることを検出する一致検出回路とを備えたことを特
徴とする。

〔実施ｆｉＫよる説明〕

本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

＠　４１１Ｆｉ、本発明一実施例の要部ブロック構成図
である。第２ＷＡで示し友従来例と比較すると、演算レ
ジスタファイル８への書込データを保持するバッファレ
ジスター３と、書込アドレスレジスタ９および読出アド
レスレジスター０の内容を比較する一致検出回路１４と
、バッファレジスター３また社上記演算レジスタ出力保
持レジスター１の出力を選択するセレクタ回路１５とを
設は友とと・：１ ろに特徴がある。また、一致検出回路１４の一致出力は
バッファレジスター３のラッチ入力端子に導かれている
。

他の点は第２図で示した従来例と同様であり、同一符号
は同一のものをそれぞれ示す。

第７図は、上記実施例の演算レジスタ部６を用いて、第
４図と同じ命令シーケンスを実行し九場合のパイプライ
ン制御の流れを示すタイムチャートである。

第４図と比較すると、命令２のＰ１フェーズが命令１の
Ｒ１フェーズの次のマシンサイクル８で実行できるため
に、この命令シーケンスては全体として１マシンサイク
ル実行時間が短縮されてｈる。

第８図は、第７図に示した命令シーケンス奥行時のタイ
ムチャートである。すなわち、演算レジスタファイル８
中のあるアドレスにデータを書込む命令１と同じアドレ
スの内容を絖出す命令２とが続いて実行されるときの動
作を示したタイムチャートである。

このような回路構成で、命令１が演算レジスタファイル
８にデ゛−夕を書込むためにマシンサイクル７において
、書込アドレスと書込データがセットされる（第８図（
ｂ′））。また、読出アドレスレジスタ１０　Ｋも命令
２の読出アドレスが同時にセットされる（第８図（＆’
）　）。このとき、一致検出回路１４が２つのアドレス
レジスタ（９，１０）の内容が一致し九ことを検出し、
仁れをバッファレジスタ１３のラッチ入力に与える（第
８図（Ｃ’）　）。

これによ）、バッファレジスタ１３はマシンサイクル畠
でも引勤続いて同じデータを保持しつづける（１１１１
図（（１’）　’）。

一方、演算レジスタファイル８の内容が命令１からのデ
ータに置換わるのはマシンブイクル８であり（第６図（
・′））、安定した出力データが実際に得られるのはマ
シンサイクル９になってからである（嬉６図（ｆ’）　
）。したがって、命令２が演算レジスタファイル８から
データを得ようとすると、マシンサイクル・はＸフェー
ズとなる。しかしこのときに、本発明の特徴ある動作が
行われ、セレクタ回路１５がバッファレジスタ１３儒に
切換えられる。これによ）、必要とするデータがマシン
サイクル８でも得られる友め（第８図（ｇ’）　）、Ｘ
フェーズが必要なくなり命令２は実行時間が短縮される
。

〔効果の説明〕

以上説明したように、本発明によれば、同一〇演算レジ
スタに対して書込みを゛行う命令と読出しを行う命令が
ｋｋ％Ａで実行されるときに、データをバッファレジス
タに保持させヒの内容な読出すこととした。したがって
、この命令シーケンスの実行時間を短縮できる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図状従来例の情報処理装置の要部ブロック構成図。 第２図は従来例の演算レジスタ部の要部ブロック構成図
。 第３図は一般命令のパイプライン制御による命令処理の
タイムチャート。 第４図は同一の演算レジスタに対する書込読出の命令が
前後する場合のバイグライン制御による命令処理のタイ
ムチャート。 第５図は第４図の動作を示すタイムチャート。 ｗＸ６Ｆ！Ａは本発明一実施例の要部ブロック構成図。 萬７図は第４図に対する本発明のタイムチャート。 第６図は第７図の動作を示すタイムチャート。 １・−・命令鵡運装置、２・・・バッファ記憶製置、３
・・・命令解ＩＩＩＩ、４・・・アドレス変換部、５・
・・命令実行部、６・−演算レジスタ部、８・・・演算
レジスタファイル、９・−書込アドレスレジスタ、１０
・・・続出アドレスレジスタ、１１・・・演算レジスタ
出力保持レジスタ、１３・−バッファレジスタ、１４・
・・一致検出回路、１５−・セレクタ回路。 特許出願人日本電気株式会社 代理人　弁理士井　出　直　孝 □；。 ７Ｆ３１　　図 旦 第２図 マ８／）サイフルーーー Ｊ’ｌ’Ｓ３図 Ｍ４　回 九５図 武

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　各処理部が各命令の各フェーズを順次処理す
   るように制御されるパイプライン制御方式による情報処
   理装置において、演算レジスタに書込を行う第一〇命令
   とこの纂−の命令に続きこの演算レジスタに書込まれ九
   データを貌出す第二の命令とが実行されると龜に上記第
   一の命令の上記演算レジスタへの書込データを書込の終
   了俵まで保持しつづけることのできるバッファレジスタ
   と、上記第一〇命令と上記菖二の命令の対象となる演算
   レジスタが同一の演算レジスタであることを検出する一
   致検出回路とを備え、この一致検出回路に一致が出力さ
   れ九ときに、上記第二の命令を奥行する九めに上記バッ
   ファレジスタの内容を読出すようＫｌｌ制御されること
   を特徴とする情報処理装置。