JPS6057603B2 - arithmetic processing unit - Google Patents

arithmetic processing unit

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JPS6057603B2
JPS6057603B2 JP53007218A JP721878A JPS6057603B2 JP S6057603 B2 JPS6057603 B2 JP S6057603B2 JP 53007218 A JP53007218 A JP 53007218A JP 721878 A JP721878 A JP 721878A JP S6057603 B2 JPS6057603 B2 JP S6057603B2
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JP
Japan
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circuit
arithmetic
bit
dma
processing device
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JP53007218A
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JPS54101235A (en
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勤 坂巻
昭雄 高橋
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は演算処理装置に係り、特に、DMA機−能を
有する電子計算機に高速乗除算、浮動小数点演算、ビッ
ト処理等の特殊演算機能を追加するに最適な演算処理装
置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an arithmetic processing device, and more particularly, to an arithmetic processing device that is optimal for adding special arithmetic functions such as high-speed multiplication and division, floating point arithmetic, and bit processing to an electronic computer having a DMA function. Regarding equipment.

第1図は従来より用いられている基本的な演算回路の
一例を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of a basic arithmetic circuit used conventionally.

演算処理装置は、入出力データを記憶するためのレジ
スタ1、算術・論理演算回路(ALU)2、レジスタお
よびALUの制御を行う制御回路3、より成る。
The arithmetic processing device includes a register 1 for storing input/output data, an arithmetic/logic operation circuit (ALU) 2, and a control circuit 3 for controlling the register and the ALU.

しカルながら、例えば16ビットマシンで16ビット以
上の処理を実行しようとするとシフト操作等をする必要
があり、処理時間が遅くなり、乗算、浮動小数点演算等
を高速で行うことができない。 そこで、高速演算を達
成するために従来において考えられた回路があり、これ
が第2図に示す演算処理装置である。
However, for example, if a 16-bit machine attempts to perform processing of 16 bits or more, it is necessary to perform a shift operation, etc., which slows down the processing time and makes it impossible to perform multiplication, floating point operations, etc. at high speed. Therefore, there is a circuit that has been devised in the past to achieve high-speed calculation, and this is the arithmetic processing device shown in FIG.

第2図の回路は第1図の回路に特殊演算回路4を追加し
た構成であり、ALU2と特殊演算回路4のいずれを用
いるかは処理すべき命令によつて決まる。特殊演算回路
4としては、ビット演算回路を用い、シーケンス制御機
器としたものがある。この例の場合、命令の一つとして
シーケンス処理命令を持ち、この命令が実行されるとき
のみ特殊演算回路4が動作し、その他の命令の場合はA
LU2が動作するような構成である。しかしながら、第
2図の回路ては特殊演算回路4の追加をする場合に、バ
スの変更が困難であり演算部全体の構成変更を要するた
め自由度が無いという欠点がある。すなわち、どのよう
な特殊演算回路を備えるかは装置のアーキテイクチヤー
決定時に決められてしまい、装置完成後の追加は不可能
である。 このように従来においては、高速処理が不可
能であつたり、拡張性に劣るという欠点があつた。
The circuit of FIG. 2 has a configuration in which a special arithmetic circuit 4 is added to the circuit of FIG. 1, and which of the ALU 2 and the special arithmetic circuit 4 is used depends on the instruction to be processed. The special arithmetic circuit 4 may be a sequence control device using a bit arithmetic circuit. In this example, one of the instructions is a sequence processing instruction, and the special arithmetic circuit 4 operates only when this instruction is executed, and in the case of other instructions, A
The configuration is such that LU2 operates. However, the circuit shown in FIG. 2 has the drawback that when adding the special arithmetic circuit 4, it is difficult to change the bus and it is necessary to change the configuration of the entire arithmetic section, so there is no degree of freedom. That is, the type of special arithmetic circuit to be provided is determined when the architecture of the device is determined, and it is impossible to add it after the device is completed. As described above, conventional methods have had drawbacks such as inability to perform high-speed processing and poor expandability.

本発明の目的は、既存の電子式計算機のアーキテイクチ
ヤーを変えることなく、特殊な演算機能を自由に追加で
きるようにした演算処理装置を提供するにある。本発明
は、DMA機能を用いて、DMA制御用のチャンネルを
通じて処理装置と接続された演算回路を、既存の命令の
一つである入出力命令によつて起動し、演算に必要なデ
ータおよ一び演算結果をDMAによりメモリと授受する
ことにより、処理の高速化を容易に得るようにしたもの
である。
An object of the present invention is to provide an arithmetic processing device in which special arithmetic functions can be freely added without changing the architecture of an existing electronic calculator. The present invention utilizes a DMA function to start an arithmetic circuit connected to a processing device through a DMA control channel with an input/output command, which is one of the existing commands, and to obtain the data and data necessary for the arithmetic operation. By transmitting and receiving calculation results to and from memory using DMA, processing speed can be easily increased.

第3図は本発明の実施例を示す回路である。第3図の実
施例では、演算回路にビット演算回路を使用した場合を
例示している。演算処理装置は、中央処理装置QPU5
、チャネル6、バスインターフェース7、特殊演算回路
8、より成る。
FIG. 3 is a circuit showing an embodiment of the present invention. In the embodiment shown in FIG. 3, a bit arithmetic circuit is used as the arithmetic circuit. The arithmetic processing unit is a central processing unit QPU5
, a channel 6, a bus interface 7, and a special arithmetic circuit 8.

入出力命令により、CPU5から制御回路に対して起動
信号を出力する。バスインターフェイス7は起動信号を
受けてビット処理を開始する。先ず、バスインターフェ
イス7からチャネル6に対してデータ要求を発する。チ
ャネル6はCPU5に対して、DMAによるデータ転送
を要求する。CPU側はデータ転送要求信号を受けてバ
スのコントロールをチャネルにまかせる。チャネル6は
特殊演算回路8が必要とするデータを、バスインターフ
ェイス7を通じて特殊演算回路8に送る。特殊演算回路
8は送られたデータを基にしてビット演算を行ない、そ
の結果はチャネルを通して、DMA方式でメモリに書込
まれる。演算結果の転送が終了した時点で、バスインタ
ーフェイス7からCPU5に対して演算終了を知らせて
、演算の全過程が終る。この方式では演算の最初と最後
に入出力命令を必要とするが、演算中はDMAa.能が
動作するだけであるので、多重処理が可能になる。又、
1回当りの演算時間が長くなれば、入出力命令のための
処理時間は全体として無視できるようになる。特に、シ
ーケンス制御のように、処理プログラムが数K語、処理
時間で数10rr1sになるものでは、入出力命令の処
理時間(例えば1ms)は完全に無視できる。又、特殊
演算回路の変更により、他のいかなる部分の変更もなし
に(アーキテイクチヤーの変更もなく)いかなる演算機
能の追加も可能となる。第4図は第3図の実施例の詳細
ブロック図である。
In accordance with the input/output command, the CPU 5 outputs a start signal to the control circuit. The bus interface 7 receives the activation signal and starts bit processing. First, a data request is issued from the bus interface 7 to the channel 6. Channel 6 requests CPU 5 to transfer data using DMA. The CPU side receives the data transfer request signal and entrusts control of the bus to the channel. Channel 6 sends data required by special arithmetic circuit 8 to special arithmetic circuit 8 through bus interface 7 . The special arithmetic circuit 8 performs bit operations based on the sent data, and the results are written into the memory via the channel using the DMA method. When the transfer of the calculation results is completed, the bus interface 7 notifies the CPU 5 of the completion of the calculation, and the entire process of calculation ends. This method requires input/output instructions at the beginning and end of the operation, but during the operation, DMAa. Since only one function operates, multiple processing becomes possible. or,
If the calculation time per operation becomes longer, the processing time for input/output instructions can be ignored as a whole. In particular, when the processing program is several K words and the processing time is several tens of seconds, such as sequence control, the processing time (for example, 1 ms) for input/output commands can be completely ignored. Furthermore, by changing the special arithmetic circuit, any arithmetic function can be added without changing any other parts (without changing the architecture). FIG. 4 is a detailed block diagram of the embodiment of FIG. 3.

チャネル6は、DMA制御回路61、アドレスカウンタ
62、カウンタ63、割込制御回路6牡より成る。
The channel 6 includes a DMA control circuit 61, an address counter 62, a counter 63, and an interrupt control circuit 6.

また、バスインターフェイス7は、発振回路71、制御
シーケンス発生回路72、演算制御回路73、バッファ
7牡より構成され、更に、特殊演算回路8は、ビット選
択回路81、1ビット演算回路82、ビット挿入回路8
3、より構成される。CPU5からの入出力命令によつ
て、アドレス・カウンタ62、カウンタ63に必要な情
報がセットされる。
The bus interface 7 is composed of an oscillation circuit 71, a control sequence generation circuit 72, an arithmetic control circuit 73, and a buffer 7. Furthermore, the special arithmetic circuit 8 is composed of a bit selection circuit 81, a 1-bit arithmetic circuit 82, and a bit insertion circuit 73. circuit 8
3. Consists of. Necessary information is set in the address counter 62 and counter 63 by input/output instructions from the CPU 5.

具体的には、シーケンス制御プログラムの先頭番地とス
テップ数である。その後、入出力命令により、DMA制
御回路61に対してDMA起動を行う。DMA制御回路
61はCPU5に対してDMA要求を出し、バスの占有
を要求する。
Specifically, it is the start address and number of steps of the sequence control program. Thereafter, DMA activation is performed for the DMA control circuit 61 by an input/output command. The DMA control circuit 61 issues a DMA request to the CPU 5 and requests occupation of the bus.

CPU5はバスを切りはなしてDMA制御回路61にバ
スの使用を許す。以下DMAにより、シーケンス制御命
令がメモリより読出される。前記制御命令は制御シーケ
ンス発生回路72、演算制御回路73によつてデコード
され、発振回路71に同期して、演算回路で必要とする
制御信号を発する。それと同時に入出力データの授受を
行うためにメモリアドレスを出し、DMA制御回路61
に対してDM八起動を要求する。DMA制御回路61は
DMA要求信号を出して、DMAによつて入出力データ
を特殊演算回路8に転送する。シーケンス制御命令が入
力を取込んで演算を行う命令である場合、データはバッ
ファ74を通し、ビット選択回路81によつて必要ビッ
トが選択され、1ビット演算回路82に入力される。
The CPU 5 disconnects the bus and allows the DMA control circuit 61 to use the bus. Thereafter, the sequence control command is read from the memory by DMA. The control command is decoded by a control sequence generation circuit 72 and an arithmetic control circuit 73, and in synchronization with the oscillation circuit 71, a control signal required by the arithmetic circuit is generated. At the same time, the DMA control circuit 61 outputs a memory address to exchange input/output data.
DM8 activation is requested. The DMA control circuit 61 issues a DMA request signal and transfers input/output data to the special arithmetic circuit 8 by DMA. When the sequence control instruction is an instruction to take input and perform an operation, the data passes through the buffer 74, the bit selection circuit 81 selects the necessary bits, and inputs the data to the 1-bit operation circuit 82.

1ビット演算回路82はAND回路、0R回路、および
数個のレジスタから構成されており、演算制御回路73
からの信号に従つて演算を行つたり、レジスタへの記憶
を行つたりする。
The 1-bit arithmetic circuit 82 is composed of an AND circuit, an 0R circuit, and several registers, and the arithmetic control circuit 73
It performs calculations and stores data in registers according to signals from.

シーケンス制御命令が演算結果を出力する命令である場
合、出力されるビットが含まれるデータがデータバス上
に読出される。
If the sequence control instruction is an instruction to output an operation result, data including the bit to be output is read onto the data bus.

この場合の処理も入力取込命令の場合と同様DMAによ
る。読出されたデータはバッファ74を通して、ビット
挿入回路83に入力される。ビット挿入回路83には1
ビット演算回路82の出力aも接続されており、出力a
がデータの1ビットに挿入されてメモリに再書込される
。アドレスカウンタ61はシーケンス制御プログラムが
読出されるたびに+され、カウンタ3はそのたびに一さ
れる。これを繰返してカウンタ63がゼロになるまで行
う。カウンタ63がゼロになつた時、割込制御回路64
からCPU5に対して、割込を出力し、転送を終了した
ことを知らせる。以上より明らかなように本発明によれ
ば、ハードウェア上の変更を行うことなく、任意の特殊
演算回路の追加により、その特殊演算回路の有する機能
の追加が可能となる。
The processing in this case also uses DMA, as in the case of the input fetch command. The read data is input to the bit insertion circuit 83 through the buffer 74. The bit insertion circuit 83 has 1
The output a of the bit operation circuit 82 is also connected, and the output a
is inserted into one bit of data and rewritten to memory. The address counter 61 is incremented each time the sequence control program is read, and the counter 3 is incremented each time. This is repeated until the counter 63 reaches zero. When the counter 63 reaches zero, the interrupt control circuit 64
outputs an interrupt to the CPU 5 to notify that the transfer has ended. As is clear from the above, according to the present invention, by adding an arbitrary special arithmetic circuit, the functions of the special arithmetic circuit can be added without changing the hardware.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来より用いられている基本的な演算処理装置
の回路図、第2図は従来の高速演算用演算処理装置の回
路図、第3図は本発明の実施例を示すブロック図、第4
図は第3図の実施例の詳細ブロック図である。 5・・・・・・CPUl6・・・・・・チャネル、7・
・・・・・バスインターフェイス、8・・・・・・特殊
演算回路、61・・DMA制御回路、62・・・・アド
レスカウンタ、63・・・・・・カウンタ、64・・・
・・・割込制御回路、71・・・・・発振回路、72・
・・・・制御シーケンス発生回路、”73・・・・・・
演算制御回路、74・・・・・・バッファ、81・・・
・ビット選択回路、82・・・・・・1ビット選択回路
、83・・・・・・ビット挿入回路。
FIG. 1 is a circuit diagram of a conventional basic arithmetic processing device, FIG. 2 is a circuit diagram of a conventional high-speed arithmetic processing device, and FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. Fourth
The figure is a detailed block diagram of the embodiment of FIG. 3. 5...CPU16...Channel, 7.
... Bus interface, 8 ... Special calculation circuit, 61 ... DMA control circuit, 62 ... Address counter, 63 ... Counter, 64 ...
...Interrupt control circuit, 71...Oscillation circuit, 72.
...Control sequence generation circuit, "73..."
Arithmetic control circuit, 74...Buffer, 81...
-Bit selection circuit, 82...1 bit selection circuit, 83...bit insertion circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 レジスタと該レジスタの内容もしくはメモリからの
外部入力を用いて加減算を行なう演算回路と前記レジス
タならびに演算回路を制御する制御回路とを有する処理
装置と、上記演算回路の演算と異なる特殊な演算を行う
特殊演算回路と、前記処理装置に含まれる入出力命令を
利用して前記特殊演算回路を起動し、演算に必要なデー
タ及び演算結果をDMA制御により前記処理装置のメモ
リとデータの授受を行うチャネルと、を備え、前記特殊
演算回路は、演算実行時にデータ入力を必要ビットに選
択するビット選択回路と、演算制御信号に従つて前記ビ
ット選択回路の出力に基く演算を行う1ビット演算回路
と、DMAによつて読出されたデータを入力すると共に
、前記1ビット演算回路の出力を前記入力データの1ビ
ットに挿入し前記メモリに再書込みするビット挿入回路
とを備えたことを特徴とする演算処理装置。
1. A processing device having a register, an arithmetic circuit that performs addition and subtraction using the contents of the register or external input from memory, and a control circuit that controls the register and the arithmetic circuit, and a processing device that performs special operations different from those of the arithmetic circuit. Activate the special arithmetic circuit using a special arithmetic circuit to perform the operation and an input/output instruction included in the processing device, and send and receive data necessary for the arithmetic operation and the arithmetic result to and from the memory of the processing device by DMA control. and a 1-bit arithmetic circuit that performs an arithmetic operation based on the output of the bit selection circuit in accordance with an arithmetic control signal. , a bit insertion circuit that inputs data read out by DMA, inserts the output of the 1-bit operation circuit into 1 bit of the input data, and rewrites it into the memory. Processing equipment.
JP53007218A 1978-01-27 1978-01-27 arithmetic processing unit Expired JPS6057603B2 (en)

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JPS54101235A JPS54101235A (en) 1979-08-09
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