JPS5815809B2 - ジヨウホウシヨリソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は情報処理装置に関し、特に命令の先取り機能を
有して先行制御を行なうようになされた情報処理装置に
関するものである。

従来、先行制御を行なう情報処理装置における分岐命令
処理は、設計段階で分岐成功の確率が犬であると判断し
た場合には分岐成功側を無条件に先取りするか、逆に分
岐不成功の確率が犬であると判断した場合には分岐不成
功側を先取りするか、または分岐成功側および分岐不成
功側の両方を先取りすることにより、高速化が計られて
いる。

しかしながら、分岐成功／不成功の確率は不確定である
というプログラムの特質により、前の２つの場合には期
待とは反対方向に先取りする結果となることがしばしば
起こり、最後の場合にはそのようなプログラムの特質に
は強いかわりに先取りの情報を保存する為の金物量が大
幅に増大するという欠点があった。

本発明の目的は、上述した欠点に鑑み、金物量の増大を
ほとんど起こすことなくループを形成する分岐命令に後
続する命令の誤先取りを極力防止できる情報処理装置を
提供することにある。

本発明の他の目的は、プログラム実行に伴ないその特質
を適時判断し、後続命令のより有効な方向（分岐成功側
／分岐不成功側）への先取り動作を進めるようにした情
報処理装置を提供し、金物量の増大を極力おさえること
にある。

本発明によれば、命令の先取り機能を有して先行制御を
行なうようにした情報処理装置において、分岐成功側に
ループが形成されると共に分岐不成功側に前記ループを
抜は出るルートが形成されている分岐命令の分岐成功あ
るいは分岐不成功を予測するフリップフロップと、該フ
リップフロップの予測を前記分岐命令の実行によって得
られる情報に応じて行なわせ且つ該フリップフロップの
予測に従う方向の命令の先取りを指令するための分岐命
令制御回路とを設けたことを特徴とする情報処理装置が
得られる。

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明による情報処理装置の第１の実施例を示
したブロック図である。

第１図にも示したように、高度の先取り制御を行なう情
報処理装置は、命令の準備段階として、命令先取り部１
、命令解読部２、およびオペランド先取り部３を有する
のが普通である。

一般にこれらをまとめて先行命令処理部と呼ぶ。

この先行命令処理部は、これとは独立に働く命令実行処
理部４へ命令の実行に必要な情報を揃えて供給する。

命令先取り部１、命令解読部２、オペランド先取り部３
、および命令実行処理部４は並行処理が可能であり、そ
の並行処理動作をパイプライニングという。

このパイプライニングを用いた情報処理装置による分岐
命令の一般的な先取り制御をまず説明する。

記憶装置５に実行しようとするプログラムが格納されて
おり、命令語群７は命令アドレス６に従って記憶装置５
から読み出される。

読み出された命令語群は、命令先取り部１に一時設定さ
れるとともに所定の命令が命令解読部２内の命令レジス
タに設定される。

命令解読部２はこれを解読してその命令の実行処理に必
要とする情報をオペランド先取り部３が収集する。

ここで、図中９はオペランド語アドレスバス、８はオペ
ランド語読み出しパスである。

オペランド先取り部３は、必要情報の収集が完了した時
点にそれらの情報を命令実行処理部４へ供給する。

前述の命令解読部２で、解読された命令が分岐命令であ
ると、該分岐命令の分岐成功および分岐不成功のうち進
む確率が高い方向（情報処理装置の設計段階に判断し定
義する。

）に先取りを続ける。

すなわち、該分岐命令が不成功側に進む確率。が犬であ
れば記憶装置５内の該分岐命令０こ後続している命令（
不成功側命令）を先取りする方向に動作を続行し、成功
側に進む確率が犬であれば記憶装置５内の該分岐命令に
後続している命令（不成功側命令）の先取りを中止して
、命令先取り部。

１により、新たに記憶装置５内の別のアドレス（分岐成
功側アドレス）より命令（成功側命令）の先取りを再開
する。

このような先取り制御を用いた情報処理装置では、命令
実行処理部４で分岐命令を実行した時に判明する命令処
理順序と、先。

行命令処理部で準備した命令とが、プログラムの特質に
よりたびたび異なることがある。

この様な場合は、新たな命令の先取りを行なうように命
令実行処理部４よりの指示により、先行命令処理部を初
期起動する必要がある。

本発明は、金物量の微少な追加のみにより、上述のよう
なプログラムの特質による後続命令の誤先取りを極力防
ぎ、より有効な方向に先取り動作を進めることができる
ようにしたものである。

すなわち、本発明は第１図に示したように、分岐命令の
成功／不成功を予測するフリップフロップ（以下、予測
ＦＦという。

）１１と、そのフリップフロップ１１の予測を分岐命令
の実行によって得られる信号１０１および１０２に応じ
て行なわせ且つ該フリップフロップ１１の予測に従う方
向の命令の先取りを指令１０３するための分岐命令制御
回路１０とを先行命令処理部に設け、分岐命令に後続す
る命令を有効に先取りするようにしたことを特徴とする
情報処理装置である。

第２図は第１図の予測ＦＦ１１と分岐命令制御回路１０
とを具体的に示した図で、以下、第１図および第２図を
参照してこの実施例を詳細に説明する。

この実施例はループ回数を計数することによりループを
形成する分岐命令の処理に適した構成となっている。

まず、ループ回数を計数することによりループを形成す
る分岐命令の成功／不成功を予測する予測ＦＦ１１の初
期値を、オア（ＯＲ）ゲート回路２０２を介して予測Ｆ
Ｆ１１に入力される先行命令処理部からの初期設定信号
１０８により、゛′成功”（ＦＦ値−１）として設定し
、予測ＦＦ１１にその値を記憶させておく。

その後、上記分岐命令が命令解読部２に設定された時、
予測ＦＦ１１の指示１０３に応じた方向に後続命令の先
取り動作を行なう。

（この予測信号１０３とは分岐命令が命令解読部２に設
定された特発する分岐命令表示信号１０６と予測ＦＦ１
１の出力信号とを２人力とするアンド（ＡＮＤ ）ゲ゛
−ト回路２０５の出力信号である。

）すなわち、先行命令処理部キャンセル後、初めて該分
岐命令が命令解読部２に設定された場合には、予測ＦＦ
１１は゛成功“となっている為、記憶装置５内の該分岐
命令に後続している不成功側命令の先取りを無効として
記憶装置５内に在る分岐先命令語を先取りするように、
命令解読部２は命令先取り部１に分岐成功側先取り指令
信号１０４を送出して指令する。

該分岐命令が命令実行処理部４で実行された時、命令実
行処理部４は、その実行結果信号１０１（分岐成功の場
合−１信号、分岐不成功の場合−〇信号）、及び、次回
予測信号１０２（命令実行処理部４でカウントを計数し
７、次回分岐不成功側に動作することが予測できる場合
に０信号）を、分岐命令制御回路１０に報告する。

該分岐命令以後の先取り動作（珊在、分岐成功側に先取
りがなされている。

）が正しかったか否かは、その時に報告される実行結果
信号１０１と予測ＦＦ１１の値との一致を排他的論理オ
ア回路２０４にて確認することにより可能である。

先取り方向と該分岐命令の実行結果とが異なった場合に
は、アンドゲート回路２０６を介して命令先取り部１に
入力される排他的論理オア回路２０４からの論理１を有
する信号（先取り再スタート信号）１０５により、先行
命令処理部に先取りした該分岐命令以後の命令を無効と
し、改めて正しい方向への先取りを行なう指示を命令先
取り部１に対して指令する。

先取り方向と該分岐命令の実行結果が一致した場合には
、実行結果信号１０１と同時に報告される次回予測信号
１０２により、予測ＦＦ１１の値を設定しなおす。

すなわち、次回予測信号１０２が再び゛成功″側（次回
予測信号−１信号）であれば、予測ＦＦ１１の値を”成
功”（ＦＦ値−１）のままとし、次回、分岐不成功側に
動作することが予測できる場合（次回予測信号＝０信号
）には、予測ＦＦ１１の値を”不成功”（ＦＦ値−〇）
と設定する。

この動作は図示のごとくインヒビツ） （１ｎｈｉｂｉ
ｔ ） ’ｙ’−ト回路２０３によりなされる。

ここで、１０７は命令実行処理部４よりの分岐命令実行
タイミング信号である。

予測ＦＦＩ １の値を゛成功″と設定した場合には、゛
不成功″と設定しなおすまで上述の動作を繰り返し、予
測ＦＦ１１の値を゛不成功″と設定した場合（次回の分
岐命令により、プログラム上のループを抜は出でると予
測した場合）には、命令先取り部１は次回の分岐命令が
命令解読部２に設定された時に、記憶装置５内の該分岐
命令に後続している命令（不成功側命令）を先取りする
方向に動作を続行する。

予測ＦＦ１１の値が゛不成功″側（ＦＦ値−〇）を示し
、命令実行処理部４から報告される実行結果信号１０１
が゛°分岐不成功パであった場合、すなわち、プログラ
ム上のループを正しく抜は出る場合には、インヒビット
ゲート回路２０７により予測ＦＦ１１の値を゛成功”（
ＦＦ値＝１）として設定し、予測ＦＦ１１は後続する分
岐命令のループ動作の為にその値を配憶する。

なお、第２図において２０１は他制御部とのインクフェ
ースである。

ループ回数を計数することによりループを形成する上述
の如き分岐命令の一例を第３図に示す。

第３図において、Ｓｌはｘ＝ｎ、Ｓ２は処理ステップ、
Ｓ３はｘ＝ｘ−１，８４はｘ＝０？、Ｂｌは分岐命令で
ある。

分岐命令ＢＩの分岐成功側（即ちＮＯ側）にはループが
形成され、分岐命令ＢＩの分岐不成功側（即ちＹＥＳ側
）には前記ループを抜は出るルートが形成されている。

次に第２図および第３図を参照して前記予測ＦＦ１１の
設定推移を説明する。

予測ＦＦ１１の初期値は前述のごとく初期設定信号１０
８により“成功”（ＦＦ値−１）と設定される。

プログラムの指示によるＳ２の処理ステップを例えば１
０回実行するとした場合、Ｓｌによりｘ−１０となり、
Ｓ２の処理を行った後、Ｓ３によりｘ＝１０−１＝９が
実行され、Ｓ４によりＸ＝Ｏでない為にＮＯ側（即ち分
岐成功側）へ処理が進み、Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４処理の１回
目のループが実行されたことになる。

その後、同様な方法でＸが順次減算され、Ｓ２→Ｓ３→
Ｓ４処理が１０回実行され、１０回実行した後はＳ４に
よりＸ＝０となる為にＹＥＳ側（即ち分岐不成功側）に
処理が進む。

本発明は、１０回実行する過程で８４からＮ。

側（即ち分岐成功側）への命令語を無駄なく先取りし、
かつ１０回目の８４実行後に処理すべきＹＥＳ側（即ち
分岐不成功側）の命令語を誤りなく先取りする効果を出
す為、９回目の８３の実行結果でＸ＝１（次回はループ
を抜は出し、分岐不成功側に動作が進むことが十分予測
できる。

）となった場合に、命令実行処理部４は前記次回予測信
号１０２を０信号として前記分岐命令制御回路１０に報
告する。

Ｘ＝１以外の場合は、すべて、次回予測信号１０２は１
信号となる。

該次回予測信号１０２がＯ信号であることと命令実行処
理部４からの分岐命令実行タイミング信号１０７の条件
によって、予測ＦＦ１１を゛不成功”（ＦＦ値−〇）に
設定することにより、１０回目の８４実行後に処理すべ
きＹＥＳ側（即ち分岐不成功側）の命令の先取りの予測
が正しく行われる。

なお、１０回目の８４実行後に予測ＦＦ１１の設定は後
続するループを形成する分岐命令の為に゛′成功”（Ｆ
Ｆ値＝１）に設定される。

以上の実施例は、パイプライン制御を使用した従来の先
行命令処理部に、フリップ・フロップを２．３ビツト（
分岐命令タイプ別に各１個）と、わずかな周辺回路を加
えることにより実現できる。

以上の説明から明らかなように、本発明は従来の先行命
令処理部にループを形成する分岐命令の成功あるいは不
成功を予測するフリップフロップと、該フリップフロッ
プの予測を前記分岐命令の実行によって得られる情報に
応じて行なわせ且つ該フリップフロップの予測に従う方
向の命令の先取りを指令するための分岐命令制御回路と
を付加することにより、はとんど金物量の増大なしにプ
ログラムの実行に伴ないその特質を適時判断して分岐命
令後の先取り動作を有効に進めることができるという効
果がある。

即ち、本発明では、金物量の増大をほとんど起こすこと
なく、ループを形成する分岐命令に後続する命令の誤先
取りを極力防止できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による情報処理装置の第１の実施例を示
したブロック図、第２図はループを形成する分岐命令に
用いて有効な第１図における予測フリップフロップ１１
および分岐命令制御回路１０を具体的に示した図、第３
図はループを形成する分岐命令の一例を示したフローチ
ャートである。 １・・・・・・命令先取り部、２・・・・・・命令解読
部、３・・・・・・オペランド先取り部、４・・・・・
・命令実行処理部、５・・・・・・記憶装置、６−・・
・・・命令語アドレス、Ｉ・・・・・・命令語読み出し
パス、８・・・・・・オペランド語読み出しパス、９・
・・・・・オペランド語アドレスパス、１０・・・・・
・分岐命令制御回路、１１・・・・・・予測フリップフ
ロップ、１０１・・・・・・分岐命令成功信号、１０２
・・・・・・次回予測信号、１０３・・・・・・予測信
号、１０４・・・・・・分岐成功側先取り命令信号、１
０５・・・・・・先取り再スタート信号、１０６・・・
・・・命令解読部よりの分岐命令表示信号、１０７・・
・・・・命令実行処理部よりの分岐命令実行タイミング
信号、１０８・・・・・・先行命令処理部よりの初期設
定信号、２０１・・・・・・他制音部インターフェース
、２０２・・・・・・オアゲート回路、２０３，２０７
・・・・・・インヒビットゲート回路、２０４・・・・
・・排他的論理オア回路、２０５，２０６・・・・・・
アンドゲート回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 命令の先取り機能を有して先行制御を行なうように
   した情報処理装置において、分岐成功側にループが形成
   されると共に分岐不成功側に前記ループを抜は出るルー
   トが形成されている分岐命令の分岐成功あるいは分岐不
   成功を予測するフリップフロップと、該フリップフロッ
   プの予測を前記分岐命令の実行によって得られる情報に
   応じて行なわせ且つ該フリップフロップの予測に従う方
   向の命令の先取りを指令するための分岐命令制御回路と
   を設けたことを特徴とする情報処理装置。