JPS5943440A - 演算制御装置 - Google Patents
演算制御装置Info
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- JPS5943440A JPS5943440A JP57153414A JP15341482A JPS5943440A JP S5943440 A JPS5943440 A JP S5943440A JP 57153414 A JP57153414 A JP 57153414A JP 15341482 A JP15341482 A JP 15341482A JP S5943440 A JPS5943440 A JP S5943440A
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- JP
- Japan
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- instruction
- floating
- point arithmetic
- processing
- arithmetic
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-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F7/00—Methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
- G06F7/38—Methods or arrangements for performing computations using exclusively denominational number representation, e.g. using binary, ternary, decimal representation
- G06F7/48—Methods or arrangements for performing computations using exclusively denominational number representation, e.g. using binary, ternary, decimal representation using non-contact-making devices, e.g. tube, solid state device; using unspecified devices
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2207/00—Indexing scheme relating to methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
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- G06F2207/3804—Details
- G06F2207/386—Special constructional features
- G06F2207/3884—Pipelining
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Computational Mathematics (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は・ぐイゾライン制御による命令先行制御方式を
採る処理装置の演算制御方式に関する。
採る処理装置の演算制御方式に関する。
情報処理装置において、処理を高速化すべく、先取りさ
れた命令の取出しから実行1でを複数のステージに分け
、各ステージにて複数の命令を順次並列的に処理してゆ
く、所謂ノぐイブライン処理方式が広く採用されている
。この種パイプライン処理方式の採用により、処理装置
の性能は大幅に改善されるが、従来のこの7ii/’イ
ノライン処理にあっては、例えば浮動小数点演算命令の
如く、複数マシンサイクルを要する命令処理の際、それ
以降の命令に対するA’イノライン処理が中断され、所
謂パイプブレーキが生じるという不都合があった。
れた命令の取出しから実行1でを複数のステージに分け
、各ステージにて複数の命令を順次並列的に処理してゆ
く、所謂ノぐイブライン処理方式が広く採用されている
。この種パイプライン処理方式の採用により、処理装置
の性能は大幅に改善されるが、従来のこの7ii/’イ
ノライン処理にあっては、例えば浮動小数点演算命令の
如く、複数マシンサイクルを要する命令処理の際、それ
以降の命令に対するA’イノライン処理が中断され、所
謂パイプブレーキが生じるという不都合があった。
そこで従来では浮動小数点演算烏合をより高速に処理す
べく、第1図に示すように、基本演算部1とは別に、独
立したハードウェア構成をなす浮動小数点演算部2を設
け、浮動小数点演0命令の実行時においては、その演算
処理を浮動小数点演算部2で行左う構成を採っている。
べく、第1図に示すように、基本演算部1とは別に、独
立したハードウェア構成をなす浮動小数点演算部2を設
け、浮動小数点演0命令の実行時においては、その演算
処理を浮動小数点演算部2で行左う構成を採っている。
尚、図中、3は上記各演算部1,2を制御する制御部、
GRは・クエネラルレジスタ、FPRハ浮動小数点し・
ノスタである。
GRは・クエネラルレジスタ、FPRハ浮動小数点し・
ノスタである。
とのような構成を採ることにより、浮動小数点演算その
ものの処理はj6速化されるが、その演算の実行には依
然として複数マシンサイクルを要し、従って前述のパイ
プブレーキを解消することはできない。この際の従来の
パイシライン:”!’、理方式における命令処理の流れ
を第2図に71ミす。とこでは命令フェッチから実行ま
でを514砦のスデー・ゾ(ステージ1;命令フヱソチ
。
ものの処理はj6速化されるが、その演算の実行には依
然として複数マシンサイクルを要し、従って前述のパイ
プブレーキを解消することはできない。この際の従来の
パイシライン:”!’、理方式における命令処理の流れ
を第2図に71ミす。とこでは命令フェッチから実行ま
でを514砦のスデー・ゾ(ステージ1;命令フヱソチ
。
1・′イ11ゾY4、ステージ2;h論理アドレス計算
、ステージ3 : !l#理アドアドレスの変換、ステ
ージ4ニオ′架ランドフエツチ、ステージ5;実行サイ
クル)とし、又、命令A、B、C,D、E、F、Gのう
ち、命令Eが浮動小数点演算命令、他の残る各命令A、
B、C,D、F、Gがそれぞれ1マシンづイクル命令で
あることを示している。ここで、実行ステージ(ステー
ジ5)において、命令A、B、C,Dはそれぞれ1マシ
ンサイクルにて終了するが、命令Eは上記第1図に示す
浮動小数点演算部2により複数マシンサイクル(ここで
は4マシンザイクル)をもって終了する。従って浮動小
数点演算命令Eの実行時において、以降の命令F、Gに
対し・ぐイブブレーキがかけられ、パイプライン処理が
中断される。
、ステージ3 : !l#理アドアドレスの変換、ステ
ージ4ニオ′架ランドフエツチ、ステージ5;実行サイ
クル)とし、又、命令A、B、C,D、E、F、Gのう
ち、命令Eが浮動小数点演算命令、他の残る各命令A、
B、C,D、F、Gがそれぞれ1マシンづイクル命令で
あることを示している。ここで、実行ステージ(ステー
ジ5)において、命令A、B、C,Dはそれぞれ1マシ
ンサイクルにて終了するが、命令Eは上記第1図に示す
浮動小数点演算部2により複数マシンサイクル(ここで
は4マシンザイクル)をもって終了する。従って浮動小
数点演算命令Eの実行時において、以降の命令F、Gに
対し・ぐイブブレーキがかけられ、パイプライン処理が
中断される。
このように、従来の/Fイゾライン処理にお・いては、
浮動小数点演算命令の如く複数マシンサイクルを要する
命令処理の際に・ぐイブブレーキがかけられ、ツクイブ
ライン処理が中断されてしまうという不都合が生じてい
た。
浮動小数点演算命令の如く複数マシンサイクルを要する
命令処理の際に・ぐイブブレーキがかけられ、ツクイブ
ライン処理が中断されてしまうという不都合が生じてい
た。
本発明は上記実情に鑑みんされたもので、・にイノライ
ン処理による命令先行制御方式苓二抹る処理装置におい
て、浮動小数点演算命令の実行時においてもパイプライ
ン処理が損われることのない)寅算制御方式を提供する
ことをII的とする。
ン処理による命令先行制御方式苓二抹る処理装置におい
て、浮動小数点演算命令の実行時においてもパイプライ
ン処理が損われることのない)寅算制御方式を提供する
ことをII的とする。
本発明は命令の取出しから実行までを複数のステージに
分け、複数の命令を上記各ステージを経て順次並列的に
実行処理してゆくノ!イブライン処理において、命令フ
ェッチ段階で浮動/」)b’を点演算命令が取出される
と、その命令を実行ステージ1で待って実行処理するの
ではなく、それ以前の初期のステージにて、基本演算部
とは独立したハードウェア構成の浮動小数点レジスタを
含む浮動小数点演算部に起動をかけ、上記浮’kb小数
点演1′)、命令以前の命令に対する・ぐイノライン処
理と並行して浮動小数点演算命令理を1、′:行せしめ
るようにしたものである。これにより、浮動小数点演算
命令以降の各1マシンサイクルで終了する命令に対して
パイプライン処理全停tt−0)ぜることなく円滑な・
ぐイノライン処理!1山作が肩゛本続できる。
分け、複数の命令を上記各ステージを経て順次並列的に
実行処理してゆくノ!イブライン処理において、命令フ
ェッチ段階で浮動/」)b’を点演算命令が取出される
と、その命令を実行ステージ1で待って実行処理するの
ではなく、それ以前の初期のステージにて、基本演算部
とは独立したハードウェア構成の浮動小数点レジスタを
含む浮動小数点演算部に起動をかけ、上記浮’kb小数
点演1′)、命令以前の命令に対する・ぐイノライン処
理と並行して浮動小数点演算命令理を1、′:行せしめ
るようにしたものである。これにより、浮動小数点演算
命令以降の各1マシンサイクルで終了する命令に対して
パイプライン処理全停tt−0)ぜることなく円滑な・
ぐイノライン処理!1山作が肩゛本続できる。
以下図面を参照して本発明の一実施例を説明する0第3
図は本発明の一実施例におけるノ・−ドウエア構成な示
すブロック図である。図中、10は主メモリ又はキャッ
シュメモリより先取りされた命令を複数語貯える命令先
取り・ぐソファ(I −BUF )、11は命令先取リ
パッフ丁10より取出された命令語を貯える命令レジス
タ(I R)である。12は命令先取り・ぐソファ1θ
より読出された命令語に含−まれる命令コード(IC)
の内容を解読する命令解htd器であυ、浮動小数点演
算命令の取出し時においては特定の制御信号CAが出力
される。13は命令レジスタ11に貯えられた命令語の
オペランドアドレス部(IA)のデータを受けて、オペ
ランド論理アドレスを生成する論理アドレス作成部、1
4は論理アドレスを物理アドレスに変換するアドレス変
換部である。15はキャッシュメモリ、16は主メモリ
である。17は汎用レジスタ((、R)を含む基本演n
部、18は浮動小数点レジスタ(FPR)を含む浮動小
数点演算部である。19はパイシライン制御を司る・セ
イノ0シイン制御部であり、命令先取り・ぐソファ10
より浮動小数点演算命令が取出され、これに伴って命令
解読器12より特定の制仙1信号CAが出力され/と一
際は、この制御信号CAを受けて、浮’H(dJ小小焦
点演算部18動作状態を示ずBUSY信シ、;を調べ、
BUSY=”O”で非動作状態(レディ状、暢)である
ことを確認すると、浮動小数点演算部18に起動信号5
TARTを送出し、起動をかける制御機能全もつ。
図は本発明の一実施例におけるノ・−ドウエア構成な示
すブロック図である。図中、10は主メモリ又はキャッ
シュメモリより先取りされた命令を複数語貯える命令先
取り・ぐソファ(I −BUF )、11は命令先取リ
パッフ丁10より取出された命令語を貯える命令レジス
タ(I R)である。12は命令先取り・ぐソファ1θ
より読出された命令語に含−まれる命令コード(IC)
の内容を解読する命令解htd器であυ、浮動小数点演
算命令の取出し時においては特定の制御信号CAが出力
される。13は命令レジスタ11に貯えられた命令語の
オペランドアドレス部(IA)のデータを受けて、オペ
ランド論理アドレスを生成する論理アドレス作成部、1
4は論理アドレスを物理アドレスに変換するアドレス変
換部である。15はキャッシュメモリ、16は主メモリ
である。17は汎用レジスタ((、R)を含む基本演n
部、18は浮動小数点レジスタ(FPR)を含む浮動小
数点演算部である。19はパイシライン制御を司る・セ
イノ0シイン制御部であり、命令先取り・ぐソファ10
より浮動小数点演算命令が取出され、これに伴って命令
解読器12より特定の制仙1信号CAが出力され/と一
際は、この制御信号CAを受けて、浮’H(dJ小小焦
点演算部18動作状態を示ずBUSY信シ、;を調べ、
BUSY=”O”で非動作状態(レディ状、暢)である
ことを確認すると、浮動小数点演算部18に起動信号5
TARTを送出し、起動をかける制御機能全もつ。
第4図はA本発明の一実施例における・ぐイノライン処
理方式の命令処理の流れを示す図である。図中、A、B
、C,D及びF、Gはそれぞれ1マシンザイクルで終了
する命令、ICは複数マンンーリ′イクル(とこでは4
マシンザイクル)をす2する浮動小数点演算に係る命令
を示している。又、5TARTは上記第3図に示した・
ぐイノライン制御部19から浮動小数点演算部18に与
えられる起動信号、BUSYは同じく上記第3図に示し
た浮動小数点前(至)部18のビ・シイ信号、FPはン
′7動小数点演算部18における浮動小数点演算命令E
の実行処理タイミングをそれぞれ示している。
理方式の命令処理の流れを示す図である。図中、A、B
、C,D及びF、Gはそれぞれ1マシンザイクルで終了
する命令、ICは複数マンンーリ′イクル(とこでは4
マシンザイクル)をす2する浮動小数点演算に係る命令
を示している。又、5TARTは上記第3図に示した・
ぐイノライン制御部19から浮動小数点演算部18に与
えられる起動信号、BUSYは同じく上記第3図に示し
た浮動小数点前(至)部18のビ・シイ信号、FPはン
′7動小数点演算部18における浮動小数点演算命令E
の実行処理タイミングをそれぞれ示している。
ここで第3図及び第4図を参照して本発明の一実施例に
おける動作を説明する0先ずステージ1にて、命令先取
りバッファ10より命令レジスタ11へ命令語をロード
し、また金砂解読器12により、その命令の属性を判断
する。とこで、命令先取りバッファ10より取出された
命令が浮動小数点演算命令E 、B外の1マシンサイク
ルで終了する命令(A P R、C、I) )であると
、ステージ2において、論理アドレス作成部13により
、命令レジスタ11に貯えられた命令語のオペランドア
ドレス部からオペランド論理アドレスが生成され、ステ
ー、73においてアドレス変換部14により、物理アド
レスに変換され、ステー・ゾ4においてオにランドデー
タの取出しが行なわれ、ステージ5において基本演算部
17による実行が開始される。このよう々ステーー、)
1乃至5を経−ご上記命令A 、 B 、C。
おける動作を説明する0先ずステージ1にて、命令先取
りバッファ10より命令レジスタ11へ命令語をロード
し、また金砂解読器12により、その命令の属性を判断
する。とこで、命令先取りバッファ10より取出された
命令が浮動小数点演算命令E 、B外の1マシンサイク
ルで終了する命令(A P R、C、I) )であると
、ステージ2において、論理アドレス作成部13により
、命令レジスタ11に貯えられた命令語のオペランドア
ドレス部からオペランド論理アドレスが生成され、ステ
ー、73においてアドレス変換部14により、物理アド
レスに変換され、ステー・ゾ4においてオにランドデー
タの取出しが行なわれ、ステージ5において基本演算部
17による実行が開始される。このよう々ステーー、)
1乃至5を経−ご上記命令A 、 B 、C。
Dが順次/ぐイグライン処理される。又、上り己ステー
ジ1において、命令先取りバッファ10より取出され、
命令解読器12に付勢された命令がキjj数マシンザイ
クルを要する浮動小数点演算に係る命令Eである際は、
命令解読器12よp特定の制御信号CAが出力され、こ
の制御信号CAが・ぐイノライン41制御部19に送ら
れる。ノぐイノライン制御部19は命令解読器12より
制御信号CAを受けると、浮動小数点演算部18のBU
SY侶号が0”(非動作状態)であるか”1″(動作中
)であるかを判断して、BUSY−II OIIであれ
ば直ちに起動信号5TARTを浮動小数点演算部18に
送り、浮動小数点演算部18に起動をかける。この際、
ステージ1において、取出されノζ品令語により浮動小
数点レジスタCFPR)番号が指定されていることから
、浮動小数点前3コ(部18は指定されたレジスタ(F
PR)からデータを取出し1、演算処理に入る。この命
令Eがステー・ゾ5に到達した段階で既にその命令IC
の演算処理が終了し、BUSY悄号が°゛0”とな・・
ていれば、上記命令Eに続く命令F、Gがパイプライン
処理を中断することなく順次上記各ステージを経て実行
処理さね、命令E以降の各命令F t G v・・・に
対してもノeイノライン処理が待たされることなく継続
される。又、上記命令Eがステージ5に到達した段階で
その命令Eの演算処理がなおも継続しており13USY
(名号が1”となっていれば、次の命令Fの実行は待
たされる。勿論この際、命令F以降の各都令は順次上記
パイプラインステー・り1〜4に進行17ている。
ジ1において、命令先取りバッファ10より取出され、
命令解読器12に付勢された命令がキjj数マシンザイ
クルを要する浮動小数点演算に係る命令Eである際は、
命令解読器12よp特定の制御信号CAが出力され、こ
の制御信号CAが・ぐイノライン41制御部19に送ら
れる。ノぐイノライン制御部19は命令解読器12より
制御信号CAを受けると、浮動小数点演算部18のBU
SY侶号が0”(非動作状態)であるか”1″(動作中
)であるかを判断して、BUSY−II OIIであれ
ば直ちに起動信号5TARTを浮動小数点演算部18に
送り、浮動小数点演算部18に起動をかける。この際、
ステージ1において、取出されノζ品令語により浮動小
数点レジスタCFPR)番号が指定されていることから
、浮動小数点前3コ(部18は指定されたレジスタ(F
PR)からデータを取出し1、演算処理に入る。この命
令Eがステー・ゾ5に到達した段階で既にその命令IC
の演算処理が終了し、BUSY悄号が°゛0”とな・・
ていれば、上記命令Eに続く命令F、Gがパイプライン
処理を中断することなく順次上記各ステージを経て実行
処理さね、命令E以降の各命令F t G v・・・に
対してもノeイノライン処理が待たされることなく継続
される。又、上記命令Eがステージ5に到達した段階で
その命令Eの演算処理がなおも継続しており13USY
(名号が1”となっていれば、次の命令Fの実行は待
たされる。勿論この際、命令F以降の各都令は順次上記
パイプラインステー・り1〜4に進行17ている。
このように、命令フェッチ段階において、命令解読器1
2で浮動小数点演算に係る命令Eが゛解読された際は、
浮動小数点演算部18が動作中でないことを確認して直
ちに浮動小数点演算部18に起動をかけ、基本演算部1
7の動作ど浮動小数点演算部18の動作とを並行に行な
わせることにより、)ぐイノブレーキを回避して、をイ
ゾライン処理を効率よく遂行することができる。
2で浮動小数点演算に係る命令Eが゛解読された際は、
浮動小数点演算部18が動作中でないことを確認して直
ちに浮動小数点演算部18に起動をかけ、基本演算部1
7の動作ど浮動小数点演算部18の動作とを並行に行な
わせることにより、)ぐイノブレーキを回避して、をイ
ゾライン処理を効率よく遂行することができる。
尚、上記した実〃(4例においては、パイフ0ラインス
テージを5段とし、命令フェッチ時におい“C1取出さ
れた命令を解読し7浮動小数点演算命令である際に、浮
動小数点演算部18が動作中でないことを確認して、直
ちに浮動小数点演算部18に起動をかける+IN成とし
ているが、パイシライン制御−・ゾの段数は」二記実施
例以外であってもよく、又、浮動小数点演算部令Eの検
出を命令フェッチ段階以外の初期のステージにて固イ〕
の検出手段により検出する構成としてもよい。
テージを5段とし、命令フェッチ時におい“C1取出さ
れた命令を解読し7浮動小数点演算命令である際に、浮
動小数点演算部18が動作中でないことを確認して、直
ちに浮動小数点演算部18に起動をかける+IN成とし
ているが、パイシライン制御−・ゾの段数は」二記実施
例以外であってもよく、又、浮動小数点演算部令Eの検
出を命令フェッチ段階以外の初期のステージにて固イ〕
の検出手段により検出する構成としてもよい。
以−1−詳記したように本発明によれば、パイシライン
制御による命令先行制御方式を採る処理装置において、
複数マシンサイクルを要する浮動小数点演算命令の実行
処理時においても・ぐイブライン処理が損われることの
ない演算制御方式が提供できる。
制御による命令先行制御方式を採る処理装置において、
複数マシンサイクルを要する浮動小数点演算命令の実行
処理時においても・ぐイブライン処理が損われることの
ない演算制御方式が提供できる。
第1図は浮動小数点演算部と基本演算部とをイ5してな
る演算機構の構成を示すブロック図、第2図は従来の・
セイノライン処理方式における命令処理の流れを示す図
、第3図は本発明の一実施例における構成を示すブロッ
ク図、第4図は一、ヒ記実施例における命令処理の流f
+を示ず図である。 10・・・命令先取りバッファ(I −BUF )、1
1・・・命令レジスタ(IR)、1.?・・・命令解読
器、13・・・論理アドレス作成部、14・・・アドレ
ス変換部、15・・・キャッシュメモリ、16・・・主
メモリ、17・・・基本演算部、18・・・浮動小数点
前Ω部、19・・・パイグライン1lilJ御部。
る演算機構の構成を示すブロック図、第2図は従来の・
セイノライン処理方式における命令処理の流れを示す図
、第3図は本発明の一実施例における構成を示すブロッ
ク図、第4図は一、ヒ記実施例における命令処理の流f
+を示ず図である。 10・・・命令先取りバッファ(I −BUF )、1
1・・・命令レジスタ(IR)、1.?・・・命令解読
器、13・・・論理アドレス作成部、14・・・アドレ
ス変換部、15・・・キャッシュメモリ、16・・・主
メモリ、17・・・基本演算部、18・・・浮動小数点
前Ω部、19・・・パイグライン1lilJ御部。
Claims (1)
- パイブライン制御による命令先行制御方式を採る処理装
置において、汎用レジスタを含む基本演灼部、及びこの
基本演算部とは独立して設けられた浮動小数点し・ゾス
タを含む浮動小数点演算部と、命令取出し段階において
当該命令を解読し、浮動小数点演算命令である際に特定
の制御信号を出力する命令解読部と、この命令解読部よ
り出力される前記制御信号と前記浮動小数点演算部が動
作状態にないことを示す制御倍旧とを受けて前記浮動小
数点演算部に起動をかける制御部とを具備し、命令取出
し段階で浮動小数点演算命令が取出された際に、前記基
本演31部の演算処理と並行して前記浮動小数点演算部
の演t−9−処理を実行せしめることを特徴とした演算
制御方式。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57153414A JPS5943440A (ja) | 1982-09-03 | 1982-09-03 | 演算制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57153414A JPS5943440A (ja) | 1982-09-03 | 1982-09-03 | 演算制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5943440A true JPS5943440A (ja) | 1984-03-10 |
Family
ID=15561966
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57153414A Pending JPS5943440A (ja) | 1982-09-03 | 1982-09-03 | 演算制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5943440A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62105925A (ja) * | 1985-11-01 | 1987-05-16 | Natl Inst For Res In Inorg Mater | ホ−ランダイト型カリウムチタンブロンズの製造法 |
JPH0210427A (ja) * | 1988-02-29 | 1990-01-16 | Mips Computer Syst Inc | 精密浮動小数点例外用の方法及び装置 |
WO1995016952A1 (en) * | 1993-12-15 | 1995-06-22 | Silicon Graphics Inc. | Superscalar microprocessor instruction pipeline including instruction dispatch and release control |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5199427A (ja) * | 1975-02-27 | 1976-09-02 | Hitachi Ltd | |
JPS5729153A (en) * | 1980-07-29 | 1982-02-17 | Fujitsu Ltd | Control system for instruction processing order |
-
1982
- 1982-09-03 JP JP57153414A patent/JPS5943440A/ja active Pending
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