JPS61122747A - デ−タ処理装置 - Google Patents
デ−タ処理装置Info
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- JPS61122747A JPS61122747A JP59238704A JP23870484A JPS61122747A JP S61122747 A JPS61122747 A JP S61122747A JP 59238704 A JP59238704 A JP 59238704A JP 23870484 A JP23870484 A JP 23870484A JP S61122747 A JPS61122747 A JP S61122747A
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- 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
- G06F7/57—Arithmetic logic units [ALU], i.e. arrangements or devices for performing two or more of the operations covered by groups G06F7/483 – G06F7/556 or for performing logical operations
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- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F7/00—Methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
- G06F7/22—Arrangements for sorting or merging computer data on continuous record carriers, e.g. tape, drum, disc
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- G06F7/544—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 for evaluating functions by calculation
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- G06F9/00—Arrangements for program control, e.g. control units
- G06F9/06—Arrangements for program control, e.g. control units using stored programs, i.e. using an internal store of processing equipment to receive or retain programs
- G06F9/30—Arrangements for executing machine instructions, e.g. instruction decode
- G06F9/30003—Arrangements for executing specific machine instructions
- G06F9/30007—Arrangements for executing specific machine instructions to perform operations on data operands
- G06F9/3001—Arithmetic instructions
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- G06F9/30007—Arrangements for executing specific machine instructions to perform operations on data operands
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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】
〔産業上の利用分野〕
この発明はデータ処理装置に関し、特に効率よく最小値
および最大値を求めるようにしたものである。
および最大値を求めるようにしたものである。
通常のデータ処理装置では最小値または最大値の決定に
多くの時間を要し、またそのプログラムのステップ数も
多くなりがちであった。このことを−例を挙げて説明し
ておく。
多くの時間を要し、またそのプログラムのステップ数も
多くなりがちであった。このことを−例を挙げて説明し
ておく。
次の漸化式は音声認識等において採用されているダイナ
ミック・プログラミング・マツチングの手法で頻繁に実
行されるものである。
ミック・プログラミング・マツチングの手法で頻繁に実
行されるものである。
この式においてGは累積距離、Dはローカル距離である
。この式から明らかなように新たな累積距離G(1、J
)を得るには前回(I−1)の累積距離のうち所定の範
囲CJ、J−1およびJ−2)のものの中から最小のも
のを選び、これをローカル距離に加える。なおダイナミ
ック・プログラミング・マツチングについてはたとえば
FungiヒadaTtakura、”Mini+mu
+s Prediction Re5idualPri
nciple Applied t、o 5pe
ech’ Recoghit、ion”。
。この式から明らかなように新たな累積距離G(1、J
)を得るには前回(I−1)の累積距離のうち所定の範
囲CJ、J−1およびJ−2)のものの中から最小のも
のを選び、これをローカル距離に加える。なおダイナミ
ック・プログラミング・マツチングについてはたとえば
FungiヒadaTtakura、”Mini+mu
+s Prediction Re5idualPri
nciple Applied t、o 5pe
ech’ Recoghit、ion”。
TEEE Transat、ion on Ac
oustics、 5peech andSign
al Processing、 Vol、 ASSP−
23(1975年2月)を参照されたい。
oustics、 5peech andSign
al Processing、 Vol、 ASSP−
23(1975年2月)を参照されたい。
上述漸化式のオペレーションを実行する手順はたとえば
第5図または第6−に示すようなものである。ただし、
Riはレジスタまたはレジスタの内容を示し、当初R1
、R2およびR3にはG(■−1、J)、G (I−1
,J−1)およびG(I−1,J−2)がストアされR
4にはD(1゜J)がストアされているものとした。第
5図および第6図の手順をS/370のアセンブラで記
述すると表1および表2のようになり、ともに所要時間
が長く、ステップ数も多い。
第5図または第6−に示すようなものである。ただし、
Riはレジスタまたはレジスタの内容を示し、当初R1
、R2およびR3にはG(■−1、J)、G (I−1
,J−1)およびG(I−1,J−2)がストアされR
4にはD(1゜J)がストアされているものとした。第
5図および第6図の手順をS/370のアセンブラで記
述すると表1および表2のようになり、ともに所要時間
が長く、ステップ数も多い。
1 S/370のアセンブラその1
LOCRRI、R2
BHLI
CRR1、R3
BHR2
ARR4、RI
R3
LLCRR2、R3
BHR2
ARR4、R2
R3
L2ARR4、R3
R3・・・・・・・・
2 S/370のアセンブラ の2
LOCRRI、R2
BL LI
LRR1,R2
LI CRR1,R3
BL R2
LRR1,R3
R2ARR4,R1
ただし、上述の表1および表2においてCRはレジスタ
の内容の比較、BH,BLは条件分岐(HまたはLに応
じて分岐)、ARはレジスタの内容の加算、Bは無条件
分岐、LRはレジスタの内容の転送を意味する。
の内容の比較、BH,BLは条件分岐(HまたはLに応
じて分岐)、ARはレジスタの内容の加算、Bは無条件
分岐、LRはレジスタの内容の転送を意味する。
この発明は以上の事情を考慮してなされものであり、最
小値および最大値の決定を効率よく実行できるデータ処
理装置を提供することを目的としている。
小値および最大値の決定を効率よく実行できるデータ処
理装置を提供することを目的としている。
この発明のデータ処理装置は以上の目的を達成するため
にALU (算術論理演算ユニット)と。
にALU (算術論理演算ユニット)と。
このALUの第1および第2入力にそれぞれオペランド
を供給する第1および第2レジスタと、これら第1およ
び第2レジスタの各々からのオペランドおよび上述AL
Uの出力を受取るマルチプレクサと1種々のインストラ
クションをデコードして対応する動作を上述ALUに実
行させるインストラクション・デコーダとを有している
。そして上述インストランジョン・デコーダがインスト
ラクションおよびALUの演算状態に応じて上述マルチ
プレクサの切り換えを制御するようにしている。
を供給する第1および第2レジスタと、これら第1およ
び第2レジスタの各々からのオペランドおよび上述AL
Uの出力を受取るマルチプレクサと1種々のインストラ
クションをデコードして対応する動作を上述ALUに実
行させるインストラクション・デコーダとを有している
。そして上述インストランジョン・デコーダがインスト
ラクションおよびALUの演算状態に応じて上述マルチ
プレクサの切り換えを制御するようにしている。
以下この発明の一実施例について図面を参照しながら説
明しよう。
明しよう。
第1図はこの実施例を概略的に示すもので、この第1図
において第1データバス1にはアキュムレータ2および
一時レジスタ3〜6のそれぞれの入力が接続されている
。アキュムレータ2の出力はAlO2の入力に接続され
るとともに7キユムレータ・ラッチ8を介してマルチプ
レクサ9の第1入力に接続されている。AlO2の出力
はALUラッチ10を介してマルチプレクサ9の第2入
力に接続されている6 第2データバス11にはアキュムレータ2および一時レ
ジスタ3〜6のそれぞれの出力が接続されている。また
この第2データバス11にはAlO2の第2入力が接続
されるとともにマルチプレクサ9の第3の入力がデータ
バス・ラッチ12を介して接続されている。
において第1データバス1にはアキュムレータ2および
一時レジスタ3〜6のそれぞれの入力が接続されている
。アキュムレータ2の出力はAlO2の入力に接続され
るとともに7キユムレータ・ラッチ8を介してマルチプ
レクサ9の第1入力に接続されている。AlO2の出力
はALUラッチ10を介してマルチプレクサ9の第2入
力に接続されている6 第2データバス11にはアキュムレータ2および一時レ
ジスタ3〜6のそれぞれの出力が接続されている。また
この第2データバス11にはAlO2の第2入力が接続
されるとともにマルチプレクサ9の第3の入力がデータ
バス・ラッチ12を介して接続されている。
他方、インストラクション・レジスタ13の出力は第1
デコード回路14の入力に接続されるとともに、インス
トラクション・ラッチ15を介して第2デコード回路1
6の入力に接続されている。
デコード回路14の入力に接続されるとともに、インス
トラクション・ラッチ15を介して第2デコード回路1
6の入力に接続されている。
第1デコード回路14はAlO2に制御信号ALU、5
O−ALUS2を送るものであり、第2デコード回路1
6はマルチプレクサ9に制御信号ALUXSOおよびA
LUXSIを送るものである。
O−ALUS2を送るものであり、第2デコード回路1
6はマルチプレクサ9に制御信号ALUXSOおよびA
LUXSIを送るものである。
なおAlO2から第2デコード回路16にキャリーCY
がラッチ17を介して供給されている。インストラクシ
ョンをデコードする他の回路は図示しない。
がラッチ17を介して供給されている。インストラクシ
ョンをデコードする他の回路は図示しない。
第2図は第1図の実施例の主要部の詳細を示すもので、
この第2図においてAlO2は16ビツトの算術論理演
算を実行するものとして示されている。具体的にはこの
AlO2はカスケード接続された4個の4ビットALU
回路18.19・・・・(うち2個は図示しない)およ
びルック・アヘッド・キャリー発生器20等からなって
いる。ALU回路18.19としてはテキサス・インス
ッル 2メント社製5N743381を用いることが
でき、キャリー発生器20としては同5N74S I
82を用いることができる。このAlO2の主たる演算
は次のようなものである。
この第2図においてAlO2は16ビツトの算術論理演
算を実行するものとして示されている。具体的にはこの
AlO2はカスケード接続された4個の4ビットALU
回路18.19・・・・(うち2個は図示しない)およ
びルック・アヘッド・キャリー発生器20等からなって
いる。ALU回路18.19としてはテキサス・インス
ッル 2メント社製5N743381を用いることが
でき、キャリー発生器20としては同5N74S I
82を用いることができる。このAlO2の主たる演算
は次のようなものである。
SUB :アキュムレータ2の内容から第2データバス
の内容を減算する。
の内容を減算する。
ADD :アキュムレータ2の内容と第2データバスの
内容とを加算する。
内容とを加算する。
AND:アキュムレータ2の内容と第2データバスの内
容との論理積を得る。
容との論理積を得る。
IOR:アキュムレータ2の内容と第2データバスの内
容との論理和を得る。
容との論理和を得る。
EOR:アキュムレータ2の内容と第2データバスの内
容との排他的論理和を得る。
容との排他的論理和を得る。
ここでインストラクションについて説明しておこう。イ
ンストラクションは下に示すようなフォーマットを有す
るもので、上位2ビツトで種類を指定するようになって
いる。ここでは上位2ビツト”oo”で指定されるAL
U関連のインストラクションのみ説明する。
ンストラクションは下に示すようなフォーマットを有す
るもので、上位2ビツトで種類を指定するようになって
いる。ここでは上位2ビツト”oo”で指定されるAL
U関連のインストラクションのみ説明する。
このフォーマットにおいてMフィールドはメモリの書き
込み読み出しの制御用であり、Cフィールドは雑多な制
御を行うためのものである。Aフィールドは演算の種類
を決めるためのものである。
込み読み出しの制御用であり、Cフィールドは雑多な制
御を行うためのものである。Aフィールドは演算の種類
を決めるためのものである。
Sフィールドは、演算のソースとなるレジスタのうち第
2データバスに読み出されてくるものを指定するもので
あり一1Dフィールドは演算結果を書込むべきレジスタ
の指定を行う。Sフィールドでアキュムレータを指定し
Dフィールドで一時レジスタを指定することも可能であ
るけれども以下の説明では、簡単のためアキュムレータ
と、一時レジスタを2つのソースオペランドとし、演算
結果をアキュムレータに書込むという場合について述べ
である。
2データバスに読み出されてくるものを指定するもので
あり一1Dフィールドは演算結果を書込むべきレジスタ
の指定を行う。Sフィールドでアキュムレータを指定し
Dフィールドで一時レジスタを指定することも可能であ
るけれども以下の説明では、簡単のためアキュムレータ
と、一時レジスタを2つのソースオペランドとし、演算
結果をアキュムレータに書込むという場合について述べ
である。
さて第2図において第1デコード回路14は、このよう
なインストラクションのAフィールドを受番ブとって表
3に示すデコートを行い、ALU7に所期の演算を実行
させる。このデコートはたとえば第3図に示す組合せ回
路によって実行される。
なインストラクションのAフィールドを受番ブとって表
3に示すデコートを行い、ALU7に所期の演算を実行
させる。このデコートはたとえば第3図に示す組合せ回
路によって実行される。
なお、第3図においてはAにサフィックスを付してAフ
ィールド内のビットを指定した。またHIはハイ・レベ
ルに固定されている信号である。ただしこのデコードは
ALU回路18.19・・・・として上述5N7433
8+を用いた場合のものである。第1デコード回路14
のデコード出力すなわちALU7の制御信号ALUSO
−ALUS2に応じてALU回路18.19・・・・の
内部が具体的にどのように動作するかについてはここで
は説明しない。
ィールド内のビットを指定した。またHIはハイ・レベ
ルに固定されている信号である。ただしこのデコードは
ALU回路18.19・・・・として上述5N7433
8+を用いた場合のものである。第1デコード回路14
のデコード出力すなわちALU7の制御信号ALUSO
−ALUS2に応じてALU回路18.19・・・・の
内部が具体的にどのように動作するかについてはここで
は説明しない。
表3
またALU制御信号ALUSOおよびAL、USIはナ
ンド回路21の入力にそれぞれ供給され、このナンド回
路21の出力およびキャリー発生器18のキャリー伝送
出力Pおよびキャリー発生出力Gが組合せ回路22に供
給されている。この組合せ回路22はインバータ23お
よびアンド・オア・インバート回路24からなっている
。A L U 7が7キユムレータ2の内容から第2デ
ータバス11の内容を減算したとき、すなわちインスト
ラクションがMIN、MAX、SUBのとき(ALU制
御信号ALUSO〜S2が”010”のとき)、前者が
後者以−ヒであれば組合せ回路22は′″ビ′出力を生
じ、そうでなければ” o ”の出力を生じる。
ンド回路21の入力にそれぞれ供給され、このナンド回
路21の出力およびキャリー発生器18のキャリー伝送
出力Pおよびキャリー発生出力Gが組合せ回路22に供
給されている。この組合せ回路22はインバータ23お
よびアンド・オア・インバート回路24からなっている
。A L U 7が7キユムレータ2の内容から第2デ
ータバス11の内容を減算したとき、すなわちインスト
ラクションがMIN、MAX、SUBのとき(ALU制
御信号ALUSO〜S2が”010”のとき)、前者が
後者以−ヒであれば組合せ回路22は′″ビ′出力を生
じ、そうでなければ” o ”の出力を生じる。
この組合せ回路22の出力はALU7の演算結果の状態
を示すキャリーCYとしてラッチ17に供給されて一時
記憶されたのち第2デコード回路16に供給される。
を示すキャリーCYとしてラッチ17に供給されて一時
記憶されたのち第2デコード回路16に供給される。
第2デコード回路16は組合せ回路25、インバータ2
6およびアンド・オア・インバート回路27からなって
いる。組合せ回路25は、第4図に示すようなものであ
り、その入力すなわちインストラクションのAフィール
ドと出力ALUXS1、ALUXSOAおよびALUX
SOBとの関係は表4のようなものである。
6およびアンド・オア・インバート回路27からなって
いる。組合せ回路25は、第4図に示すようなものであ
り、その入力すなわちインストラクションのAフィール
ドと出力ALUXS1、ALUXSOAおよびALUX
SOBとの関係は表4のようなものである。
なお、第4図においてもAにサフィックスを付してAフ
ィールド内のビットを指定した。またHrは第3図の場
合と同様にハイ・レベルに固定されている信号である。
ィールド内のビットを指定した。またHrは第3図の場
合と同様にハイ・レベルに固定されている信号である。
Fはインストラクションの最上値ビットである。
表4
ところでインバータ26およびアンド・オア・インバー
ト回路27からなる組合せ回路の出力ALUXSOはそ
の入力ALUXSOA、ALUXSOBおよびキャリー
CYに応じて次にように変化する。
ト回路27からなる組合せ回路の出力ALUXSOはそ
の入力ALUXSOA、ALUXSOBおよびキャリー
CYに応じて次にように変化する。
表5
表4および表5から明らかなようにALUXSOはイン
ストラクションがMINおよびMAXの場合にはキャリ
ーCYに応じて変化し、他のインストラクションの場合
にはALUXSOはキャリーCYと無関係に決定される
。インストラクションのAフィールドおよびマルチプレ
クサ制御信号A L U X S 01S1の関係を整
理すると次のようになる。
ストラクションがMINおよびMAXの場合にはキャリ
ーCYに応じて変化し、他のインストラクションの場合
にはALUXSOはキャリーCYと無関係に決定される
。インストラクションのAフィールドおよびマルチプレ
クサ制御信号A L U X S 01S1の関係を整
理すると次のようになる。
表6
上述したマルチプレクサ制御信号ALUXSOおよびA
LUXSIはマルチプレクサ9に供給される。マルチプ
レクサ9はたとえばテキサス・インスツルメント社の5
N74S153 8個から構成することができる。第2
図に示す構成では制御信号ALUXSOおよびALUX
SIに応シテ次の入力が出力されて第1データバスIに
供給されることになる。
LUXSIはマルチプレクサ9に供給される。マルチプ
レクサ9はたとえばテキサス・インスツルメント社の5
N74S153 8個から構成することができる。第2
図に示す構成では制御信号ALUXSOおよびALUX
SIに応シテ次の入力が出力されて第1データバスIに
供給されることになる。
表7
以上のことを整理すると次の表のとおりとなる。
表8
この表から理解できるように、インストラクションがS
UB、ADD、AND、IOR,EORのときにはA
L U 7の出力が第1データバス1に供給され、この
のちアキュムレータ2にストアされることになる。他方
インストラクションがM[NのときにはALU7のキャ
リーCYに応じてマルチプレクサ9が切り換えられる。
UB、ADD、AND、IOR,EORのときにはA
L U 7の出力が第1データバス1に供給され、この
のちアキュムレータ2にストアされることになる。他方
インストラクションがM[NのときにはALU7のキャ
リーCYに応じてマルチプレクサ9が切り換えられる。
すなわちアキュムレータ2の内容が指定された一時レジ
スタの内容より大きいときすなわちキャリーCYが1の
ときにはデータバス・ラッチ12のデータすなわち第2
データバス11の内容がマルチプレクサ9を介してデー
タバス1に送られアキュムレータ2にストアされること
になる。アキュムレータ2の内容が一時レジスタ2.3
.4,5または6の内容より小さいときにはキャリーC
Yが0となり。
スタの内容より大きいときすなわちキャリーCYが1の
ときにはデータバス・ラッチ12のデータすなわち第2
データバス11の内容がマルチプレクサ9を介してデー
タバス1に送られアキュムレータ2にストアされること
になる。アキュムレータ2の内容が一時レジスタ2.3
.4,5または6の内容より小さいときにはキャリーC
Yが0となり。
アキュムレータ・ラッチ8のデータすなわちアキュムレ
ータ2の内容がマルチプレクサ9およびデータバス1を
介して再度アキュムレータ2にストアされることになる
。このことは小さい方のデータがアキュムレータ2にス
トアされることを意味する。
ータ2の内容がマルチプレクサ9およびデータバス1を
介して再度アキュムレータ2にストアされることになる
。このことは小さい方のデータがアキュムレータ2にス
トアされることを意味する。
またインストラクションがMAXのときにもマルチプレ
クサ9はALU7のキャリーCYに応じて切り換えられ
る。この場合大きい方のデータがアキュムレータ2にス
トアされる。このことについては容易に理解できるであ
ろう。
クサ9はALU7のキャリーCYに応じて切り換えられ
る。この場合大きい方のデータがアキュムレータ2にス
トアされる。このことについては容易に理解できるであ
ろう。
なおtINおよびMAX以外の主たるインストラクショ
ンの場合では表8に示すようにALUラッチ10の内容
すなわち演算結果がマルチプレクサ9を介して第1デー
タバスlに送られるので。
ンの場合では表8に示すようにALUラッチ10の内容
すなわち演算結果がマルチプレクサ9を介して第1デー
タバスlに送られるので。
通常どおりの動作が行われる。
このような構成において上述した漸化式%式%
このことから理解されるようにこの実施例では最小値の
決定をインストラクションMTNを用いて簡易に行うこ
とができる。すなわち、プログラムの長さが短くなり、
条件分岐命令を使う必要がないので処理時間も短縮でき
る。インストラクションMAXを用いて量大値の決定を
簡易に行えることはもちろんである。
決定をインストラクションMTNを用いて簡易に行うこ
とができる。すなわち、プログラムの長さが短くなり、
条件分岐命令を使う必要がないので処理時間も短縮でき
る。インストラクションMAXを用いて量大値の決定を
簡易に行えることはもちろんである。
以上説明したようにこの発明によればALUの入力に供
給するデータを一時記憶するラッチを設け、これらラッ
チの出力およびALUの出力をマルチプレクサによって
切り換えて出力するようにしている。そしてA L U
の状態および新たなインストラクションMINまたはM
AXに応じて2つのデータうち小さいものまたは大きい
ものが得られるようにしている。したがってN個のデー
タから最小または最大のものを決定するのにN−1個の
MINまたはMAXを実行するだけですみ、最大および
最小の決定を簡易に行うことができる。
給するデータを一時記憶するラッチを設け、これらラッ
チの出力およびALUの出力をマルチプレクサによって
切り換えて出力するようにしている。そしてA L U
の状態および新たなインストラクションMINまたはM
AXに応じて2つのデータうち小さいものまたは大きい
ものが得られるようにしている。したがってN個のデー
タから最小または最大のものを決定するのにN−1個の
MINまたはMAXを実行するだけですみ、最大および
最小の決定を簡易に行うことができる。
すなわち、プログラムの長さが短くなり、実行時間も短
縮できる。
縮できる。
第1図はこの発明の一実施例を概略的に示すブロック図
、第2図は第1図の実施例の主要部の詳細を示すブロッ
ク図、第3図および第4図は第2図の回路の詳細をそれ
ぞれ示すブロック図、第5図および第6図はこの発明の
詳細な説明するためのフローチャートである。 2・・・・アキュムレータ、3〜6・・・・一時レジス
タ、7・・・・ALU、9・・・・マルチプレクサ。 出願人 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・
コーポレーション 復代理人 弁理士 澤 1) 俊 夫ォ2 f’
−9−+(ユ 第2図第3図 第4図 第5図 第6図 手続補正書彷式) 昭和60年 3月ノ3日
、第2図は第1図の実施例の主要部の詳細を示すブロッ
ク図、第3図および第4図は第2図の回路の詳細をそれ
ぞれ示すブロック図、第5図および第6図はこの発明の
詳細な説明するためのフローチャートである。 2・・・・アキュムレータ、3〜6・・・・一時レジス
タ、7・・・・ALU、9・・・・マルチプレクサ。 出願人 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・
コーポレーション 復代理人 弁理士 澤 1) 俊 夫ォ2 f’
−9−+(ユ 第2図第3図 第4図 第5図 第6図 手続補正書彷式) 昭和60年 3月ノ3日
Claims (1)
- 算術論理演算ユニットと、この算術論理演算ユニットの
第1入力および第2入力にそれぞれオペランドを供給す
る第1レジスタおよび第2レジスタと、これら第1レジ
スタおよび第2レジスタのそれぞれからのオペランドお
よび上述算術論理演算ユニットの出力を受け取るマルチ
プレクサと、種々のインストラクションをデコードして
対応する動作を上述算術論理演算ユニットに実行させる
インストラクション・デコーダとを有し、このインスト
ラクション・デコーダが上記インストラクションおよび
上記算術論理演算ユニットの演算状態に応じて上記マル
チプレクサの切り換えを制御するようにしたデータ処理
装置。
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