JPS6337412B2 - - Google Patents

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JPS6337412B2
JPS6337412B2 JP55121091A JP12109180A JPS6337412B2 JP S6337412 B2 JPS6337412 B2 JP S6337412B2 JP 55121091 A JP55121091 A JP 55121091A JP 12109180 A JP12109180 A JP 12109180A JP S6337412 B2 JPS6337412 B2 JP S6337412B2
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JP
Japan
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bus
data
temporary storage
data processing
storage means
Prior art date
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Expired
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JP55121091A
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English (en)
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JPS5745643A (en
Inventor
Hideo Maejima
Akihiro Katsura
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPS5745643A publication Critical patent/JPS5745643A/ja
Publication of JPS6337412B2 publication Critical patent/JPS6337412B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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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
    • G06F15/78Architectures of general purpose stored program computers comprising a single central processing unit
    • G06F15/7828Architectures of general purpose stored program computers comprising a single central processing unit without memory

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Executing Machine-Instructions (AREA)
  • Microcomputers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はデータ処理装置に係り、特に語長の異
なる(例えば、8ビツトと16ビツト)データを扱
うデータ処理装置に関する。
従来、8ビツト・マイクロコンピユータでは、
データが8ビツト、アドレスが16ビツトというよ
うに2種の語長のデータが混在している。これを
8ビツト構成のデータ処理装置で処理する為に次
の2方法がとられている。
(1) 2サイクル処理 8ビツト演算を2サイクル実行する事によつて
16ビツト演算を達成する。すなわち、この場合の
データ処理装置は第1図に示すとおり、1バイ
ト/語長のレジスタ群11とバイト演算回路12
より構成される。ここで、プログラムカウンタ
PC(16ビツト)のインクリメントについて説明す
る。レジスタ群11中のPCL(PCの下位バイト)
を読み出して、演算回路12によりインクリメン
トして再びPCLに格納する。次のサイクルでは
PCH(PCの上位バイト)をレジスタ群11から
読み出して前の演算結果の桁上げの有無を反映さ
せつつ演算回路12によりインクリメント(桁上
げ有)あるいはスルー(桁上げ無)を行い再び
PCHに格納する。
(2) 専用16ビツト回路による処理 16ビツト演算専用のインクリメンタやデクリメ
ンタをもつて実行する。この場合、データ処理装
置は第2図に示したように第1図に示したものに
加えて16ビツト専用回路13を必要とする。すな
わち、PC15のインクリメントはPCH,PCLを
同時にインクリメンタ14によつて+1し、これ
を再びPC15に格納して終了する。
これらの2つの方法はそれぞれ次の欠点をもつ
ている。前者は16ビツトのインクリメントにおい
ては2サイクル必要であり、低速となる。後者は
1サイクル処理で高速となる反面、専用回路が必
要なためハードウエア量が増大する。
本発明は前記した従来技術に鑑みなされたもの
であり、その目的は8ビツト構造のデータ処理装
置を2組準備して、8ビツト及び16ビツト演算を
少ないハードウエアでかつ高速に実行するデータ
処理装置を提供するにある。
本発明の特徴はバスを含め切り離し可能な上
位・下位2組のデータ処理装置によつて1つのデ
ータ処理装置を構成し、データ・サイズによつて
これらを連結したり、切り離したりできるように
していることである。
次に、本発明を好適に実施する具体的実施例を
図面を用いて詳細に説明する。
第3図は本発明を実施するデータ処理装置の構
成図である。データ処理装置は上位バイト演算用
として入力ラツチ300、インクリメント及びデ
クリメントのための演算回路301、データ選択
回路302、データ一時記憶ラツチ303、レジ
スタ・フアイル304、下位バイト演算用として
入力ラツチ305,306、算術及び論理演算回
路307、データ一時記憶ラツチ308、および
レジスタ・フアイル309を有し、バス関係とし
て上位データ・バス310、下位データ・バス3
11、共通データ・バス312、上位書き込みバ
ス313、下位書き込みバス314、上位と下位
のデータ・バスを接続あるいは切り離すスイツチ
315、上位と下位の書き込みバスを接続あるい
は切り離すスイツチ316、演算回路307の演
算結果発生する桁上げ信号317、上位演算回路
301の制御信号318より成る。以下、本デー
タ処理装置の動作原理を詳細に述べる。
(1) 8ビツト演算時の構成 8ビツト演算時には下位のデータ処理装置が主
に動作する。この時、スイツチ315及び316
はそれぞれ上位データ・バス310と下位デー
タ・バス311、上位書き込みバス313と下位
書き込みバス314を接続し、データ・バス、共
通バス、書き込みバスの3バス構成とする。レジ
スタ・フアイル304,309はあたかも1つの
レジスタ・フアイルとして扱え、本フアイルより
データ・バス(バス310及び311)と共通バ
ス312それぞれから独立に2語のデータを読み
出し、これらを入力ラツチ306,305に置数
する。このデータは演算回路307により演算さ
れ、一時記憶ラツチ308に一旦置数される。こ
のデータは書き込みバス(バス313及び31
4)を介してレジスタ・フアイル304,309
中の1語に格納される。以上の動作は第4図に示
した如く、2マイクロ・サイクルに渡つて行われ
る(パイプライン制御)。
第1マイクロ・サイクルでは次のような動作を
行う。
データ処理装置のクロツクはφ1,φ2の2相で
あり、高速動作を実現するため先ずφ1にて全て
のバスがプリ・チヤージされる。次に、φ2でレ
ジスタ・フアイル304あるいは309の2語が
それぞれデータ・バス310,311及び共通バ
ス312にのせられ、入力ラツチ306,305
に置数され、演算回路307による演算が開始さ
れる。
第2マイクロ・サイクルでは、第1マイクロ・
サイクルによつて既に開始した演算の結果はφ1
にて一時記憶ラツチ308に置数され、φ1にて
既にプリ・チヤージされている書き込みバス31
3,314を介してφ2にてレジスタ・フアイル
304,309の1語に格納される。本サイクル
では、次のマイクロ動作の開始サイクルともなる
ため、φ2による書き込み時には同時にレジス
タ・フアイル304,309から2語がデータ・
バス及び共通バスに読み出されている。この時、
書き込みと読み出しのアドレスが一致(レジス
タ・アクセスの競合)する可能性があるが、これ
は8ビツト演算だけの問題ではないので後程述べ
る事にする。
(2) 16ビツトと8ビツト演算時の構成 16ビツト・データと8ビツト・データ間の演算
はプログラムカウンタ相対やインデツクス修飾と
いつたアドレツシングに使われる。第5図はプロ
グラムカウンタ相対の計算方式を示したものであ
り、プログラムカウンタPCの下位バイトPCLと
命令語の一部である8ビツトDISP
(Displacement;変位)との加算を行う。この時
に生じた桁上りによりPCの上位バイトPCHをイ
ンクリメントするか否かを決定する。インデツク
ス修飾についても全く同様の演算が必要である。
このような演算を第3図のデータ処理装置で実施
する場合を以下に説明する。
先ず、バス間のスイツチ315,316により
上位データ・バス310と下位データ・バス31
1、上位書き込みバス313と下位書き込みバス
314をそれぞれ切り離す。下位ではレジスタ・
フアイル309中の1語PCLを下位データ・バ
スに、DISPを共通バス312にのせ、それぞれ
入力ラツチ306、305に置数する。一方、上
位ではレジスタ・フアイル304中の1語PCH
が上位データ・バス310に読み出された後、入
力ラツチ300に置数される。この時、制御信号
318は演算回路301をインクリメント機能に
指示しておく。これによつて、演算回路301出
力は(PCH)+1の結果を得る事になる。この状
態で前記した8ビツト演算時と同様に第2マイク
ロ・サイクルへ移ると、下位バイトでは演算回路
307が演算結果(PCL)+DISP及び桁上げ信号
317を発生し、演算結果を一時記憶ラツチ30
8に置数すると共に、桁上げ信号を選択回路30
2に伝搬する。一方、上位バイトでは入力ラツチ
300出力すなわち(PCH)、演算回路301出
力すなわち(PCH)+1を得ており、桁上げ信号
318によつていずれか一方を選択回路302で
選択し、この結果を一時記憶ラツチ303に置数
する。すなわち、演算回路307より桁上げ指示
が有る場合には演算回路301出力(PCH)+1
を、桁上げ指示が無い場合には入力ラツチ300
出力(PCH)を選ぶ。一時記憶ラツチ303,
308はそれぞれ上位書き込みバス313、下位
書き込みバス314を介してレジスタ・フアイル
304及び309中の1語PCH,PCLに格納さ
れ、プログラムカウンタ相対のアドレツシングを
終了する。
本動作において、例えば、PCへのデータ書き
込み時に次のマイクロ動作でPCアクセスがあつ
た場合には前記した8ビツト演算時と同様にレジ
スタ競合が発生する。レジスタ競合の対応につい
て本発明になる方法を以下に述べる。
(3) レジスタ競合時の構成 8ビツト演算構成におけるレジスタ競合時、第
6図に示すように1マイクロ・サイクル中のφ1
で演算回路307の結果が一時記憶ラツチ308
に置数され、次のマイクロ命令実行は同サイクル
中のφ1にてプリ・チヤージされたデータ・バス
(バス310及び311)あるいは共通バス31
2にφ2区間に一時記憶ラツチ308の内容をデ
ータ・バス(バス310,311)及び書き込み
バス(バス313,314)へ送出し、データ・
バスの内容は入力ラツチ306に、書き込みバス
の内容はレジスタ・フアイル304又は309に
格納する。この時、レジスタ・フアイル内の指定
された語のデータ・バスへの出力は禁止される。
また、PCのインクリメントなど16ビツト演算
時においても同様に演算結果は一時記憶ラツチ3
03,308に置数されて、ラツチ303の内容
は上位データ・バス310を介して入力ラツチ3
00、上位書き込みバス313を介してレジス
タ・フアイル304中の1語PCHへ、ラツチ3
08の内容は下位データ・バス311を介して入
力ラツチ306、下位書き込みバス314を介し
てレジスタ・フアイル309中の1語PCLへ格
納される。
以上のようにして、レジスタ・フアイル内の1
語の読み出しと書き込みが同一サイクルで競合し
た場合には、演算結果の一時記憶ラツチの内容を
演算回路への入力ラツチ及びレジスタ・フアイル
の1語へ同時に書き込む事によつて対処できる。
この場合、一時記憶レジスタをソース・レジスタ
として指定する方法はマイクロプログラム・アセ
ンブラ等のツールによつて容易に対応し得る。
上記した本発明の一実施例によれば、8ビツト
演算主体のデータ処理装置のバスの一部を切り離
す事によつて16ビツト演算を効率よく行え、更に
パイプライン演算時に発生するレジスタ競合を速
度を低下させる事なく、少ないハードウエアによ
つて実現できる効果を有する。
本発明によれば、Nビツトのデータ処理装置に
おけるバスを上位と下位のNビツトに分割して、
これを並列に動作できるため、2Nビツト・デー
タ演算を高速に実行する事ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は8ビツト・データ処理装置の構成を示
す図、第2図は16ビツト専用回路を含む8ビツ
ト・データ処理装置の構成を示す図、第3図は本
発明になるデータ処理装置の構成を示す詳細ブロ
ツク図、第4図はデータ処理のタイム・チヤート
を示す図、第5図はデータ処理装置におけるアド
レツシングの例を示す図、第6図はレジスタ競合
時のタイム・チヤートを示す図である。 300……入力ラツチ、301,307……演
算回路、302……選択回路、303,308…
…一時記憶ラツチ、304,309……レジス
タ・フアイル、310……上位データ・バス、3
11……下位データ・バス、312……共通デー
タ・バス、313……上位書き込みバス、314
……下位書き込みバス、315,316……バ
ス・スイツチ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 レジスタ群、上位Nビツト・データの被処理
    データを一時記憶する第1の一時記憶手段と、該
    第1の一時記憶手段の内容を入力する第1の演算
    手段と、該演算手段の出力を記憶する第2の一時
    記憶手段と、第記第1、第2の一時記憶手段の出
    力の一方を選択して、ラツチする手段とを有する
    上位のデータ処理手段と、 レジスタ群、下位Nビツト・データの被処理デ
    ータを一時記憶する第3の一時記憶手段と、該第
    3の一時記憶手段の内容を入力とする第2の演算
    手段と、該第2の演算手段の出力を記憶する第4
    の一時記憶手段とを有する下位のデータ処理手段
    と、 上位データ処理手段に接続された上位のデータ
    バスおよび書き込みバスと、 下位データ処理手段に接続された下位のデータ
    バスおよび書き込みバスと、 該上位のデータバスと下位のデータバスの接続
    および切り離しを行う第1のバス・スイツチと、 該上位の書き込みバスと下位の書き込みバスの
    接続および切り離しを行う第2のバス・スイツチ
    と、 該上位および下位データ処理手段に共通に接続
    された共通データバスから構成され、Nビツト演
    算時には該第1、第2のバス・スイツチにより上
    位および下位のデータバス、書き込みバスを接続
    して、該上位、下位データ処理手段が少なくと
    も、レジスタ群を共有してNビツト・データを処
    理し、 2Nビツトと少なくともNビツトとの間の演算
    を行う場合、該第1、第2のバス・スイツチによ
    り上位および下位のデータバス、書き込みバスを
    切り離し、該上位、下位データ処理手段がそれぞ
    れ上位、下位のNビツト・データを独立に処理
    し、かつ、該第1の演算手段を下位データ処理手
    段からの桁上りがあるものとして動作させ、その
    結果を第2の一時記憶手段に記憶せしめ、下位の
    データ処理手段からの桁上りが生じた場合に、該
    第2の一時記憶手段の出力を、桁上りが無かつた
    場合に該第1の一時記憶手段の出力を前記選択手
    段により選択、ラツチするようにした事を特徴と
    するデータ処理装置。 2 上位および下位のデータ処理手段は、それぞ
    れレジスタ群と、演算手段と、該演算手段の結果
    を記憶する一時記憶手段とを有し、一時記憶手段
    の内容を書き込みバスを介してレジスタ群の1つ
    へ書き込むサイクルに、読み出しと書き込みのレ
    ジスタが一致した場合に限つて該一時記憶手段の
    内容を共通データバスに読み出すようにした事を
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載のデータ処
    理装置。
JP55121091A 1980-09-03 1980-09-03 Data processor Granted JPS5745643A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP55121091A JPS5745643A (en) 1980-09-03 1980-09-03 Data processor

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JP55121091A JPS5745643A (en) 1980-09-03 1980-09-03 Data processor

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Publication Number Publication Date
JPS5745643A JPS5745643A (en) 1982-03-15
JPS6337412B2 true JPS6337412B2 (ja) 1988-07-25

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ID=14802644

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JP55121091A Granted JPS5745643A (en) 1980-09-03 1980-09-03 Data processor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS59206970A (ja) * 1983-05-11 1984-11-22 Nec Corp マイクロプロセツサ
JPH07104772B2 (ja) * 1987-08-05 1995-11-13 日本電気株式会社 集積回路

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JPS5745643A (en) 1982-03-15

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