JPS6339939B2 - - Google Patents

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JPS6339939B2
JPS6339939B2 JP54138566A JP13856679A JPS6339939B2 JP S6339939 B2 JPS6339939 B2 JP S6339939B2 JP 54138566 A JP54138566 A JP 54138566A JP 13856679 A JP13856679 A JP 13856679A JP S6339939 B2 JPS6339939 B2 JP S6339939B2
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JP
Japan
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machine cycle
machine
clock signal
output
signal
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JP54138566A
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English (en)
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JPS5663628A (en
Inventor
Kazuhiko Ono
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NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
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Publication of JPS5663628A publication Critical patent/JPS5663628A/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、入出力機器もしくは外部メモリとの
データ転送を制御するのに適したデータ処理装置
に関する。
従来、データ処理装置は演算機能、プログラム
制御機能を有するマイクロプロセツサ装置を含
み、このマイクロプロセツサと外部の入出力機器
(以下、I/O装置という)、もしくはメモリとの
間でデータ転送を行なう場合、これらの間では所
定の同期がとられていなければならない。しかし
ながら、マイクロプロセツサの処理、転送時間に
比べI/O装置もしくはメモリの処理、転送時間
(アクセスタイム)が非常に長い場合、マイクロ
プロセツサが通常外部周辺機器(メモリI/O
等)とのデータ転送に用いる入出力命令では正し
くデータを送受できないことがある。特にマイク
ロプロセツサは所定のマシンサイクルが決められ
ており、このサイクル中で命令を実行するように
構成されている。従つて、データの転送時間が異
なるとマシンサイクルが狂つてしまい、以後の処
理を実行できなくなる。従つて、データ転送の期
間はマイクロプロセツサ自身を待ち状態においた
り、別にマシンサイクルを付け加えたりして、デ
ータ転送時のサイクルを引き延ばすことにより入
出力制御に必要な制御信号を時間的に延長させて
いた。すなわち、マイクロプロセツサを入出力動
作時に待ち(ウエイト)状態におき、I/Oもし
くはメモリからの応答信号(データ転送完了信
号)でマイクロプロセツサのウエイト状態を解除
させるようにして、この待ち期間中はプロセツサ
内では次の命令を実行ずに、入出力制御に必要な
制御信号を延ばしてやる方法、あるいはマシンサ
イクルを多くした別の入出力命令を持たせ、マシ
ンサイクルを多くした分、入出力制御に必要な制
御信号を延ばしてやるようという方法がとられて
いた。
第1図は上述した従来の入出力制御の様子を示
すタイミング図である。
同図において、aはマイクロプロセツサが内部
で通常の処理を実行する場合の処理タミング図、
bはマイクロプロセツサが待ち状態を有する動作
タイミング図、cは新たに別のマシンサイクルを
追加した場合のタイミング図を夫々示す。尚、同
図a,b,cにおいて、φは内部クロツク信号、
Mはマシンサイクル、CSは入出力制御信号、WS
はウエイト信号である。
第1図aから明らかなように、内部クロツク2
周期で1マシンサイクルが与えられており、通常
のデータ処理はM1〜M4の4マシンサイクルで1
命令が実行される。従つて外部とのデータ転送が
必要な場合には、マシンサイクルM2で入出力制
御信号CSを出力する。しかしながら、外部の
I/Oあるいはメモリのアクセスタイムが長い場
合には、このマシンサイクル内ではデータの授受
ができない。従つて同図bに示すようにウエイト
信号WSを発生することによつて、入出力制御信
号CSの出力期間即ちマシンサイクルM2を持続さ
せるようにして、データの転送期間を延長させて
いた。あるいは同図cに示すように、新たなマシ
ンサイクルM2′を付加して、実質的に入出力制御
信号CSの出力期間を延長させるようにしていた。
しかしながらいずれの場合においても、種々の
異なつたアクセスタイムを有するI/Oやメモリ
の制御を行なうには、マイクロプロセツサ内部の
制御回路が複雑になり処理効率も低下してしま
う。特に、ウエイト状態におく方法bでは外部に
ウエイト信号の入力あるいは解除のための信号の
入力ピンを必要としピン使用に制限を及ぼす。ま
た新たなマシンサイクルを付加するような入出力
命令で制御する場合cは、外部に有するメモリや
I/O等のアクセスタイムに応じてその異なるア
クセスタイムの数だけ対応する入出力命令を必要
とし、余分なプログラム領域を設けなければなら
ず内部回路が複雑になるとともに、メモリ容量の
増大を招く。
本発明の目的は、上記欠点を除去し簡単な制御
機構であらゆるI/Oおよびメモリとのデータ転
送を容易に制御できるデータ処理装置を提供する
ことにある。
従来のデータ処理装置では外部からの信号によ
りマシンサイクルをくり返し発生させたり、新た
なマシンサイクルを付け加えたりしたのに対し、
本発明では内部クロツクの周期をレジスタの値に
よつて変更する制御機構を有する。
従つてマシンサイクルの長さを任意に変えてや
ることができ、I/Oもしくはメモリとのデータ
転送に必要な入出力制御信号を実質的に延長して
やることができ、以下に詳しく述べる通りその制
御は極めて容易である。
以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明
する。
第2図は本実施例のデータ処理装置、特にマイ
クロプロセツサの要部を示す回路図で1はクロツ
ク発生回路、2はマシンサイクル発生回路、3は
外部クロツクCLK19を分周しないで出力する
か又は分周して出力することが可能な分周回路、
4はレジスタの内容によりクロツク分周比を制御
する分周制御回路、5はマシンサイクルを選択す
るマシンサイクル選択回路、6は命令により任意
の値が設定可能なレジスタを示す。
同図において、クロツク発生回路1は分周回路
3からのクロツクを内部クロツクφ15として発
生させる回路と、前記分周回路3からのクロツク
を夫々入力し直列に接続された2段のフリツプフ
ロツプ16,17とこのフリツプフロツプ17の
2値出力を入力とし分周クロツク(内部クロツク
15)によつて開閉制御されるNORゲート20
とを有し、NORゲート20の出力が夫々マシン
サイクル発生回路2(計数回路、シフトレジスタ
等でよい)の制御信号φ1,φ2として用いられる。
一方、分周回路3は外部クロツクCLK19を入
力し、これを1/2,1/4,1/8に夫々分周するバイ
ナリカウンタ7と、その各出力8,9,10を分
周制御回路4からの制御信号11,12,13に
より選択するゲート手段としてNORゲート群2
1と、制御信号11ないし13がすべて“1”の
ときに外部クロツクCLK19を分周しないで出
力するANDゲート30とを含む。更に分周制御
回路4は、マシンサイクル選択回路5とレジスタ
C2,C4,C8との入力状態に応じて制御信号11
〜13のいずれかを発生させるNANDゲート群
22を有し、これらNANDゲート群22から出
力される制御信号はトランスフアーゲート群23
を介して伝送される。トランスフアーゲート群2
3の導通、非導通の制御は制御信号φ1によつて
行なわれ、この信号は同時にリセツト回路24に
も入力され、バイナリカウンタをリセツトし各分
周信号8〜10をHレベルにするリセツト信号1
4の発生をも制御する。マシンサイクル発生回路
2は、4マシンサイクル信号M1〜M4を基本マシ
ンサイクル信号として発生する。以下、回路動作
を詳述する。まず、第3図Aを参照していずれの
マシンサイクルM1ないしM4を変更する必要のな
いときについて説明する。この場合、選択許可信
号ENB18は発生しない(すなわち、Lレベ
ル)。したがつて、NANDゲート群22の出力は
レジスタ6の内容にかかわらず、Hレベルであ
る。すなわち、制御信号11ないし13はすべて
Hレベルとなる。したがつて、制御信号11ない
し13を受けるNORゲート群21の出力はLレ
ベルであり、外部クロツクCLK19が分周され
ないでANDゲート30およびその出力を受ける
NORゲートを介してクロツク発生回路1へ供給
される。クロツク発生回路1は外部クロツク
CLK19に基づき内部クロツクφ15および制
御信号φ1,φ2を発生する。この結果、すべての
マシンサイクルM1ないしM4の長さは互いに等し
くなり、外部クロツクCLK19の2周期分とな
る。
次に、第3図Bを参照して、プロセツサが異な
るアクセスタイムを有する外部機器との間でデー
タ転送を行なう例えば入出力命令について説明す
る。長くしたいマシンサイクルを指定する情報を
レジスタ6のCM1ないしCM4に、長さを指定す
る情報をレジスタC2,C4,C8に予じめそれぞれ
格納しておく、この処理は、パワーオン時あるい
はシステムリセツト時にもとづく初期設定におい
て行なつてもよいし、入出力命令を実行する前に
行なつてもよい。第3図Bの例では、レジスタ
CM2,CM4およびC4にHレベルが格納され残り
のレジスタにはLレベルが格納されている。すな
わち、長くしたいマシンサイクルとしてM2,M4
が指定され、その長さとして外部クロツクCLK
19の8周期分が指定される。入出力命令はデコ
ードされる結果、選択許可信号ENBはハイレベ
ルとなる。まず、M1の状態では、レジスタCM1
はLレベルであるため制御信号11ないし13は
すべてHレベルとなつている。したがつて、M1
では通常の処理モードと変わらず、M1の長さは
外部クロツクCLK19の2周期分となる。M2
状態になると、レジスタCM2がHレベルである
ので、制御信号12のみがLレベルとなる。した
がつて、分周回路3は外部クロツクCLK19を
1/4分周したクロツクを発生することになり、こ
のクロツクに応じてφ1からφ2までの期間および
φ2からφ1までの期間はそれぞれ外部クロツク
CLK19の4周期分となる。この結果マシンサ
イクルM2は外部クロツクCLK19の8周期分と
なる。M3の状態では、レジスタCM3はLレベル
であるから、M1の状態と同様にM3の長さは外部
クロツク19の2周期分となる。M4では、M2
同じ状態になり、外部クロツクCLK19の8周
期分となる。
以上の様に本実施例によれば、サイクル期間を
延長させたいマシンサイクルを選択する情報と、
その延長期間を指示する情報とをプログラム制御
等によりレジスタに予め書き込むようにすること
で、第4図に示すように所定のマシンサイクルを
任意に変更でき、入出力制御信号の出力期間を自
由に調整できる。又その制御も内部クロツクの周
期を変えるだけでよいので、極めて容易である。
従つて、I/Oやメモリのアクセスタイムに応じ
てレジスタに情報を設定することにより、余分な
入出力命令や待ち状態設定回路及びその解除回路
等を必要とすることなく、データ転送を確実に実
行できる。
尚、第4図aは通常の基本マシンサイクルのタ
イミング図で、b及びcは夫々マシンサイクル
M2を2倍、4倍に延長した時のクロツクと入出
力制御信号とのタイミング図である。同図ではマ
シンサイクルの延長をM2の期間に限つて表わし
たものであるが、上述の動作から明らかなように
M2のみならず、M1,M3,M4のマシンサイクル
及びそれらの任意のサイクルを自由に延長できる
ことは言うまでもない。更に、バイナリカウンタ
のビツト数あるいはマシンサイクル数等を増減す
ることにより、目的に応じた多角的な制御が可能
となる。更に、マシンサイクルの延長を行なう場
合のマシンサイクル選択回路のゲートを制御する
選択許可信号ENBの発生手段としては、入出力
命令を実行するアドレスを解読してその解読出力
をENB信号としてもよいし、このENB信号を入
出力命令以外の通常の処理時に発生させることに
より、任意のマシンサイクルを引き延ばし、処理
理速度を制御して汎用性のあるプログラム処理用
データ処理装置を提供することもできる。又、内
部クロツクとして外部からのクロツクCLKに基
づく制御例を提示したが、外部クロツクを使用す
ることなくプロセツサ内部で発生したクロツクパ
ルスを用いてもよいことは明らかである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のデータ処理装置における入出力
制御のタイミング図で、第2図は、本発明の一実
例のプロセツサ要部回路図で、第3図,第4図は
夫々その動作タイミング図である。 1…クロツク発生回路、2…マシン発生回路、
3…分周回路、4…分周制御回路、5…マシン選
択回路、6…レジスタ、7…バイナリイカウン
タ、8,9,10…バイナリイカウンタ7の1/2,
1/4,1/8の分周出力信号、11,12,13…制
御信号、14…バイナリイカウンタのリセツト信
号、15…内部クロツク信号(φ)、18…マシ
ンサイクル選択許可信号(ENB)、19…外部ク
ロツク信号(CLK)。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 供給されたクロツク信号に基づいて長さが規
    定されたマシンサイクルを発生するマシンサイク
    ル発生回路を有し所定数のマシンサイクルで一つ
    の命令を実行するデータ処理装置において、前記
    所定数のサイクルの中の所定番目のマシンサイク
    ルを指定するマシンサイクル指定手段と、第1の
    周期をもつた第1のクロツク信号および第1の周
    期よりも長い第2の周期をもつた第2のクロツク
    信号を発生する手段と、マシンサイクル変更許可
    信号がないとき又は前記マシンサイクル指定手段
    によつて指定されたマシンサイクルでないときは
    前記第1のクロツク信号を選択してこれを前記マ
    シンサイクル発生回路に供給し、前記マシンサイ
    クル変更許可信号がありかつ前記マシンサイクル
    指定手段によつて指定された場合マシンサイクル
    の始まりに応答して前記第2のクロツク信号を選
    択しこれを前記マシンサイクル発生回路に供給す
    るゲート手段とを備え、前記マシンサイクル発生
    回路によつて発生する前記指定されたマシンサイ
    クルの長さを前記第2のクロツク信号に応答して
    前記第1のクロツク信号に基づいて規定された長
    さよりも長くできるようにしたことを特徴とする
    データ処理装置。
JP13856679A 1979-10-25 1979-10-25 Data processing device Granted JPS5663628A (en)

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JPS5663628A JPS5663628A (en) 1981-05-30
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