JPS6074034A - パイプライン制御方式 - Google Patents

パイプライン制御方式

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JPS6074034A
JPS6074034A JP58182604A JP18260483A JPS6074034A JP S6074034 A JPS6074034 A JP S6074034A JP 58182604 A JP58182604 A JP 58182604A JP 18260483 A JP18260483 A JP 18260483A JP S6074034 A JPS6074034 A JP S6074034A
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JP
Japan
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data bus
time
register
internal data
internal
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JP58182604A
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Shinjiro Toyoda
豊田 新次郎
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F15/00Digital computers in general; Data processing equipment in general
    • G06F15/76Architectures of general purpose stored program computers
    • G06F15/80Architectures of general purpose stored program computers comprising an array of processing units with common control, e.g. single instruction multiple data processors
    • G06F15/8053Vector processors
    • G06F15/8076Details on data register access

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は例えばマイクロコンピュータの制御方式に係
シ、特に複数個の命令を同時に先回シ並行処理するパイ
グライン制御力式に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
従来、複数個の命令を同時に先回り並列処理するパイプ
ライン制御方式は、クリえは第1図に示すような回路で
行なわれている。図において、11は算術論理演算ユニ
ット(ALU)、12! 。
ノ2□は内部データバス、13..132はそれぞれタ
イミング(g号φ2で制御される上記内部データバス1
2..122のプリチャージ用トランジスタ、14はア
キー−ムレータ(A c c A 、)、15はφ2−
cont 1 ’lt’+号で制御[されAccA I
 4の内容を内部デ゛−タバス12.へ出力するだめの
ダートトランジスタ、16はφ1−cont 、?情+
じで制御され内部ブ′−タバスJ22 を介して転送さ
れたデータを上記AccA 14ヘロードする/こめの
ダートトランジスタ、17I 1)721:1:(ハぞ
れタイミング信号φlで制御されるALU l 7の入
力ダートトランジスタ、18ir、IALU I Jの
演算結果を保持するレジスタ、19はタイミング信号φ
2で制御されALU 77の演n、結果を土記レジスタ
18へ転送してロードするだめのダートトランジスタ、
20はφ2・cont 2信号で制御され土屈レジスタ
19の内容を内部データバス122へ出力するゲートト
ランジスタである。
次に、上記のような構成において、その動作をAcc 
A 14の内容を1ずつ増加させて行く命令(TNc 
A )を島に取って第2図を参照して説明する。INC
Aの実行に必要な動作は次に記す4つである。
1、 オ被し−ションコードの7エツチ2、 オ被し−
ションコードのデコード3、(Ace A) +1をA
LU J Iで実行4 演算結果をAcc Aに戻す 上記第1図の回路においては、外部パス動作、デコード
動作および実行はそれぞれ独立して行なえるプζめ、こ
れらを同時に実用(・ぞイブライン処理)することによ
シ、見かけ」二2マシンサイクルでINCAを実行でき
ることになる。すなわち、図示しないメインメモリから
外部パスを介り、てオペレーションコードが取り出され
、このオペレーションコードがデコードされる。これに
よって各ダートトランジスタ15,20゜16を制御す
るための開側1信号φ2・cont l 。
φ2°cant 2およびφ1・cont 3が決定さ
れる。
上記オペレーションコードがデコードされている期間内
の時刻t。−I1間において、タイミング信号φ21’
iハイ(” 1 ” )レベルであるので、ゲートトラ
ンジスタ13、+132がオン状態となシ、内部データ
バスt2..i22がハイ(” 1 ” )レベルにプ
リチャージされる。
次に、時刻1.において制御信号φ2・cont lが
″1#レベルとなると、ダートトランジスタ15がオン
状態となF)AccA14から内部パスライン12.上
にデータが読み出され、とのAce A 14のデータ
に応じて内部パスライン12、がディスチャージ(dC
み出したデータが0”の時)あるいはプリチャージ状!
用か保持(読み出したデータがl″の1時)でれる。1
侍刻t2〜t3においてタイミング18号φ1が゛j#
レベルとなると、ダートトランジスタ171.172が
オン状態となシ、上記内部データバス12.のデータが
ALU 17のX側入力端に、図示しない一時しジスク
のデータがY側入力端(INCAの場合な00”)にそ
れぞれ取シ込まれ、これらのデータとキャリーとに基づ
いて(AccA)+1が演算される。そして時刻t4に
おいてタイミング信号φ2が゛l#レベルとなると、ダ
ートトランジスタ19がオン状態となり、上記ALU 
11の出力がレジスタ18にロードされる。次に、時刻
t5において制御信号φ2・cont 2が″1#レベ
ルとなるとダートトランジスタ20がオン状態とナシ、
内部データバス122上にレジスタ18にロードされた
データが読み出される。時刻t6においてφ1・coわ
I3が°゛1″1″レベルと、ダートトランジスタ16
がオン状態となり、内部データバス12□土の(Acc
、A) +1のデータがAccA14に;I4:き込ま
れる。そして、時刻t7においてφBcontJが“0
”レベルとなるとダートトランジスタ16がオフ状態と
なり、時刻t8ニオイテφ2・cont 2か′”0”
レベルとなるとダートトランジスタ20がオフ状態とな
る。この時刻t8において、タイミング信号φ2が″1
″レベルとなシ、ダートトランジスタ13し132がオ
ン状態となって再び内部データ・々ス1;!1.12□
のプリチャージが開始される。
なお、ALU J 7における(Ace A) +1の
少(9時およびレジスタ18へのデータ転送時(1z〜
t6)には、外部パス動作により次のオ被し−ションコ
ードがフェッチされ、上記レジスタ18からAccAJ
4へのデータ転送時(t6〜tlG )の間に、次のオ
イレ〜ジョンコードがデコードされる。
上述したように、内部データバス12. 、722は一
朋デイスチャージされると次のタイミング信号φ2の″
1#Vベルによって再びゾリチ4・−ジされるまで″1
#レベルにはならないので、AccAI4からφ2・c
Ont 1のタイミングでデータを出力する場合には、
AccA74のテ゛−りが既に確定している必要がある
。匠って、AccA / 4の内容更新はφ1・con
t sのタイミングであるので、その内容はデータが出
力される1つ以上前のマシンサイクルにおいてロードさ
れている必要がある。
ところで、マシンサイクル2における外部パスQtb 
作およびマシンサイクル3における内部動作Jのデコー
ド動作は空サイクルとなっているので、牌論的にはこの
空サイクルで次の命令をフェッチし、デコードすること
によシ見かけ土の処理時間を短縮できるが、実際には内
部動作2において、「(Acc A) +1→SJ 。
[(S)→AccAJの2マシンサイクル必要であるた
め、これは無駄となる。そこで、内部動作の・ぞスを増
やし、[(S)→AccA Jと次の命令の実行を同時
に行なえるようにすれば、INCAを1マシンサイクル
で実行できることになるが、次の命令もINCAであっ
た場合、[(S)→AccAJと「(ACcA)+1−
+S」とが同時に行なわれることになυ、「(S) −
+ AccA JによるAccA14内のデータの確定
はφビcont 3のタイミング(t6〜t7 )であ
るのに対し、r(AccA)+t→S」のためにAcc
A 14の出力側ゲートが開く(ダートトランジスタ1
5がオン状態となる)のがφ2・cont 2が1”レ
ベルとなる時刻t5〜t8であるので、古いデータによ
って内部データバスI2Iのプリチャージが無効となっ
てしまう。
上述したように処理時間の短縮が強く堕まれているにも
かかわらず、従来の・ぞイブライン:bi11卸方式で
はそれが困難であった。
〔発明の目的〕
この発明は上記のような事情に鑑みてlx @ 7Iだ
もので、その目的とするところは、内部の処理時間を短
縮することなく見かけ士の処↓す1時間を短縮できるす
ぐれたパイシラインflill u141方式を提供す
ることである。
〔発明の概要〕
すなわち、この発明においては、内部データバスを所定
のタイミングでグリチャージし、レジスタから上記内部
データバスに読み出したデータに応じて内部データバス
をディスチャージあるいはプリチャージ状態を保持して
複数個の命令を同時に先回D +In行処理するパイプ
ラインflill f+t41方式において、レジスタ
の内容を使用した以降のザイクルで新しいデータが上記
レジスタにロードされる命令の場合、内部データバスの
プリチャージ期間中にアキーームレータの入力ダートを
開き、その内容を全ビットプリチャージレベルに設定す
るもので、これによって、たとえ制f+11 イM号φ
2・eont 2のタイミングで内部ゾ′−タパス12
□に古いデータが出力されてもこの内部データバスのプ
リチャージを無効とならないようにしたものである。
〔発明の実施列〕
以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。第3図において、前記第1図と同一構成部には同
じ符号を付してその説明は省略する。すなわち、前記第
1図におけるゲートトランジスタ16を制御イB号φビ
cont 3とφ工・cont 3’との論理和で制御
するためのオア回路2ノを設けたもので、その動作は第
4図に示される。なお、φz −cont 3’はAc
cA14i1度全ビット“1nにしてからロードするイ
1、号である。ここで時刻to−t4tでの!11υf
’l= tu、前記第2図と同様であシ、内部動作かt
冑加してマシンサイクル2と3におりる外部・ぐス動作
と内部a作7に次のオペレーションコードのフェッチと
このオペレーションコードのデコードが行なわれる点の
Hが異なる。時刻t4VCおいてタイミング信号φ2が
゛1″ノベルとなってケ。
−トランジスタJJI l732かオン状態となシ、内
部データバスがプリチャージされる。
この時、制御信号φ8・cont、?’ノ”J″レヘル
よってダートトランジスタ16かメン状i、1!jとな
シ、Ace A 14には全ビット″1#かハき込まれ
る。次に、時刻t5においてφ2・cont 2か11
″レベルになると、ゲートトランジスタ20がオン状態
となシ、内部テーク・ぐスノ22にレジスタ18から(
Ace A) +1が出力される。
この時、ダートトランジスタ16がオン状1櫟であるの
で上’ae (AccA) +1はAccA14に書き
込まれる。そして、時刻t8においてタイミング信号φ
2がl”レベルとなると、ダートトランジスタI3I 
、ノ32がオン状態となシ、内部データバス121,1
22かプリチャージされる。
このような方式によれば、上述したようにパイグライン
を一段余計に重畳することができ、内部の処理時間は同
じままで、兇かけ上の処理時間fLlマシンサイクル分
短縮できる。すなわち、例えばINCAの命令の場合、
1−(Acc A) +1→S」のサイクルにおいて、
実際にはこのサイクル中のφ、の1”レベルの期間だけ
データを保持していれば必ず次のサイクルで新しいデー
タがロードされるので、内容が破壊されてもかまわない
ことになる。そこで、このような命令の場合にはAcc
、Aの内容を出力してしまった後では、その内容を全ビ
ット1にしても特に問題とはならない。具体的にdえば
、[(S)→AccAJにおいてAccAへのロード信
号を前のサイクルのφ2の”l#レベルへの立ち上が9
から、このサイクルにおけるφ1の” +1 ’レベル
への立ち下がシまでとすれば、内部データバス122が
プリチャージされているので、AccA74の内容は全
ビット″l#となり、次にレジスタ18から制御48号
φ2・cont 2のタイミングでレジスタ18に格納
されたデータが内部データバス122に出力されると同
時にAcchj4の内容が更新される。
〔発明の効果〕
以上説明したようにこの発明によれば、内titの処理
時間を短縮することなく見かけ上の処理時間を短縮でき
るすぐれたパイプライン制御力式が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のパイプライン制斜方式を説明するための
回路図、第2図は上記第1し1の・;す)作を説明する
ためのタイミングチャート、第3図はこの発明の一実施
例に係るバイグライン割口111方式を説明するための
回路図、第4図は上記第3図の回路の動作を説明するた
めのタイミングチャートである。 1ノ・・・算術論理演算ユニッ) (ALU)、121
.122 ・・・内部データバス、13I 。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 内部データバスを庖定のタイミングでプリチャージし、
    レジスタから上記内部データバスに読み出したデータに
    応じて内部データバスをディスチャージあるいはブリチ
    ャージ状態を保持して複数個の命令を同時に先回シ並行
    処理するノeイゾライン制御方式において、レジスタの
    内容を使用した以降のサイクルで新しいデータが上記レ
    ジスタにロードされる命令の場合、内部データバスのプ
    リチャージ期間中にレジスタの入力ダート開き、その内
    容を全ピットグリチャージレベルに設定することを特徴
    とするノぐイブライン制御方式。
JP58182604A 1983-09-30 1983-09-30 パイプライン制御方式 Granted JPS6074034A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58182604A JPS6074034A (ja) 1983-09-30 1983-09-30 パイプライン制御方式
DE19843435741 DE3435741A1 (de) 1983-09-30 1984-09-28 Datenprozessor
US07/085,244 US4780807A (en) 1983-09-30 1987-08-11 Pipeline processor with overlapped fetch and execute cycles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58182604A JPS6074034A (ja) 1983-09-30 1983-09-30 パイプライン制御方式

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6074034A true JPS6074034A (ja) 1985-04-26
JPH0210454B2 JPH0210454B2 (ja) 1990-03-08

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ID=16121188

Family Applications (1)

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JP58182604A Granted JPS6074034A (ja) 1983-09-30 1983-09-30 パイプライン制御方式

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US (1) US4780807A (ja)
JP (1) JPS6074034A (ja)
DE (1) DE3435741A1 (ja)

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