JPS6353650A - 計算機 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、トラップ機能を備オーた計Ｘ機に関し、特
に、ソフトウェア・トラップの処理方式の改良に関する
ものである。

〔従来の技術〕

計算機で処理されるプログラムの制御を他のプログラム
あるいはルーチンに移す方法として、サブルーチン呼び
出し、割込み、トラップがある。このうちトラップは、
命令実行の直接的かつ即時的結果として内部発生する割
込み要求であり、メモリー管理による例外条件の検出、
途去オペレーションや未定義命令の実行、演算結果のオ
ーバーフローやゼロ除算、デバッグ時のブレークポイン
トやプログラムのトレースの実行、ソフトウェア・トラ
ップ発生命令の実行により発生する。このうち、ソフト
ウェア・トラップ発生命令はプログラムで故意にトラッ
プを発生させトラップ処理プログラムを呼び出すもので
、サブルーチン呼び出しと良く似た性質のものである。

ソフトウェア・トラップ発生命令は、プログラム実行環
境を変えて、特に、システムに用意されてｈるサービス
・プログラムを呼び出す場合に用Ａられる。例えば、米
国インテル社の１６ピツトヤイクロプロセツサ１ＡＰＸ
８６のＩＮＴ命令、米国七ト０−ラ社の１６ビットマイ
クロプロセッサＭＯ６８０００のＴＲＡＰ命令、あるい
は、米国ナショナル・セミコンダクタ社の８２ビツトマ
イクロプロセツサＮ８８２０８２のＳＶＣ命令がこのソ
フトウェア・トラップ発生命令に当たる。

サブルーチン呼び出し、割込み、および、トラップによ
るプログラムの呼び出し制御は、ラストイン・ファース
トアウト形式でデータを蓄積するスタック機構と良くマ
ツチする。現在実行中のプログラムからサブルーチンが
呼び出されたり、１９」込み、トラップにより別のプロ
グラムに制御が移されたりする時には、戻りアドレスお
よび必要な情報をスタックに保存し、サブルーチンある
いは割込みやトラップ処理の終了時にスタックに保存さ
れている情報を復元し、さらに戻りアドレスを復元して
、そのアドレスの命令から実行を再開する。このような
機構に」：れば、最後に保存された情報が最初に復元さ
れるので、プログラムが入れ子で呼ひ出された場合にお
いても、あるルーチンやプログラムの処理が終了すれば
必ず呼び出し元に制御が戻される。現在の計算機の大部
分はこのスタック機構を用いて上述のような制御を行っ
ている。

第４図はこのような呼び出し１１１１１Ｍをスタック機
構により行う従来の計算機のブロック図である。１７）
は主記憶装置、（３）は実行する命令が格納されている
主記憶装置内のアドレスを保持するプログラム・カウン
タ、（２１は主記憶装置（７）にラストイン・ファース
トアウト形式で蓄積すｈ−’ｒいるデータの最上位位置
を示すスタック・ポインタ、１４１は少なくとも１つ以
上の汎用′または専用のレジスタ、１５）は計算機の制
御フラグや状態フラグを含む制御レジスタおよび、（［
ｌｂ）は制御手段である。主記憶装置（７）には、ラス
トイン・ファーストアウト形式でデータを蓄積するため
のスタック領域（８）が設けられ、この領域に蓄積され
ているデータの最上位位置をスタックポインタ（２１が
指している。また、制徂手段（８ｂ）は、プログラム・
カウンタ（３）の示す主記憶装置１７）上の位置から取
り出した命令を解釈し命令の実行制御を行うとともに、
前記プログラム・カウンタ（３）、スタック・ポインタ
（２１、レジスタ（４）、制御レジスタ（５）および、
主記憶装置（７）との間のデータ授受制御を行うもので
ある。

次に、このような計算機におけるソフトウェア・トラッ
プ発生命令実行時の動作について説明する。第５図は前
記計算機のソフトウェア・トラップ発生命令実行前後の
主記憶装置内のスタックの状態図である。ソフトウェア
・トラップ発生命令実行直前には、スタック・ポインタ
（２）は、スタック位置（［１０１１保持し、矢印（９
）で示されるように、これ才でのプログラムの実行によ
ってスタック領域（８）内に蓄積されたデータの最上位
位置を指している。ソフトウェア・トラップ発生命令が
実行されると、必要な情報がスタック領域のスタック位
置（ｓｏ十１：）からスタック位置（ｓｕｂ）の間に保
存され、スタック・ポインタ＋２１の内容が、矢印（１
（Ｉｂ）で示されるように、スタック位置（Ｅｌｌｂ）
に更新される。次いで、それぞれの計算機あるいはオペ
レーティング・システムにより決められている特定のプ
ログラムの先頭アドレスがプログラム・カウンタ（３）
に格納される。従って、次の命令はこのプログラム・カ
ウンタ（３１に格納された主記憶装置のアドレスから取
り出され実行される。以上述べた制御は制御手段（６ｂ
）が行う。

スタック位置（ｓｏ＋１〕からスタック位置（Ｓｌｂ）
の間に保存される情報は、プログラム・カウンタ（３１
の内容（戻りアドレス）の他、制御レジスタ（５）の内
容、汎用捷たは専用レジスタ１４１の内容、主記憶装置
内の特定のデータ等が考えられる。例えば、モトローラ
社のＭＯ６８０００では、戻りアドレス、および、制御
レジスタの内容が保存される。

このような計算機においては、スタックはプログラムや
サブルーチンを呼び出すごとに動的に成長してゆく。例
えば、プログラムＡがソフトウェア・トラップ発生命令
によりシステム・プログラムｓ’ｌ呼び出し、［呼び出
されたシステム・プログラムＳがサブルーチンＢを呼び
出した場合、スタックの変化は第６図のようになる。

スタック・ポインタ（２）は、ソフトウェア・トラップ
発生命令実行直前には、実線の矢印（３０）のようにス
タック位置（ｓｐｏ）を指しているが、ソフトウェア・
トラップ発生向４？実行により戻りアドレスを含む情報
がスタックの一番上である領域（２１ｂ）に保存される
と、破線の矢印（ａｔｂ）のようにスタック位置［５ｐ
ｌｂ］？指すようになる。また、プログラムＳの実行時
に何等かの目的のために領域（５２ｚが使用されるとす
ると、システム・プログラムＳからサブルーチンＢを呼
び出す直前には、スタック・ポ・インクは破線の矢印（
９）のようになり、スタック位置（５Ｐ２）を指す。次
いで、サブルーチンＢを呼び出すと、戻りアドレスを含
む情報がスタックの一番上である領域−に保存され、ス
タック・ポインタは破線の矢印（至）のようにスタック
位置（ＥＩＰ８〕を指すようになる。

この例において、サブルーチンＢ（７）実行が、ソフト
ウェア・トラップ発生命令によって（２１ｂ）の領域に
退避されたプログラムＡの情報によって制御されるとす
る。例えば、（２ｘｂ）の領域に割込み許可の識別情報
か含まれており、サブルーチンＢの実行中に発生したに
１」込み要求に対し割込みの許ＯＴｋこの識別情報によ
って決定するような場合等が考えられる。このような場
合の処理には次の２通りの方法が考えられる。

一つは、ソフトウェア・トラップ発生命令によって（２
１ｂ）の領域に退避された情報から識別情報を参照する
という方法である。

それＫは、まず、サブルーチン呼び出しやトラップおよ
び割込み時に、以前のザブルーチン呼び出しやトラップ
および割込み時に保存した情報の記憶場所を示すスタッ
ク位置を、戻りアドレスとともに保存する必要がある。

そして、サブルーチンＢから領域（２１ｂ）の識別情報
を参照する時には、領域四に退避された情報から、領域
（２ｘｂ）を示すスタック位置を知多、その結果によっ
て目的とする識別情報全参照する、という手続きをとら
なければならない。

もう一つは、サブルーチンＢで甲いられる識別情報をそ
れぞれの呼び出しの際にパラメータとして引き渡すとい
う方法である。そのためには、システム・プログラムＳ
からサブルーチンＢｆｔ呼び出す１捺に、領域（２１１
））の中の識別情報全領域（ハ）にコピーするという手
続きをとらねばならない。この場合、サブルーチンＢか
らの識別情報の参照は領域のにある元の識別情報のコピ
ーを参照する。

この例のように呼び出しの段数が少ない場合は識別情報
参照のだめの余分な手続きは余り問題にならなＡが、何
段階にも入れ子で呼ばれているサブルーチンや再帰的に
呼び出されているサブルーチンから識別情報全参照する
場合等は、この余分な手続きは処理の効率を大きく低下
させるものである。捷だ、後者の方法では、識別情報参
照時の効率は前者に比べてよいが、呼び出しごとに識別
情報をコピーするため、コピーのだめの無駄な記憶領域
を必要とする。この無駄は、識別情報のサイズが大きく
なったり、呼び出しの入れ子の段数が大きくなるにつれ
て増加する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の技術では、ソフトウェア・トラップ発生命令によ
り直接的または間接的に呼び出されたプログラムやサブ
ルーチンを実行する際、ソフトウェア・トラップ発生時
に主記憶装置に退避された呼び出し側プログラムの情報
を参照するのは非常に困難であり、割込み許可等の細か
い制御が複雑な処理となってし捷う、という問題点があ
る。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、ソフトウェア・トラップ発生命令により直
接的または間接的に呼び出されたプログラムやサブルー
チンヲ実行する際に、ソフトウェア・トラップ発生時に
主記憶装置に退避された呼び出し側プログラムの情報を
容易ＶＣ参照することができる計算機を得ることを目的
とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明ＶＣかかる計算機は、主記憶装置に退避された
情報の記憶位置を保持するだめのソフトウェア・トラッ
プ処Ｒ１専用ポインタを設け、ソフトウェア・トラップ
発生時に、戻りアドレスや前記ポインタの内容を含む情
報をスタック機構によって主記憶装置に退避し、退避位
置を示すｆｉａ　ｋ前記ポインタに格納するという制御
手段を設けたものである。

〔作用〕

この発明ＶＣおけるソフトウェア・トラップ処理専用ポ
インタは、ソフトウェア・トラップ発生時に主記憶装置
ＶＣ退避された情報の記憶位置全保持し、ソフトウェア
・トラップ発生命令により直接的または間接的に呼び出
されたプログラムやサブルーチン天性時にそれらの情報
参照を容易にする。

この発明における制御手段は、ソフトウェア・トラップ
発生命４？全実行する前のプログラムの実行状態やソフ
トウェア・トラップ処理専用ポインタの内容あるいはこ
れ以外の何等かの情報を、スタック機構により主記憶装
置に退避し、その記憶位置を前記ソフトウェア・トラッ
プ処理専用ポインタに格納する。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例全図に従って説明する。第１
図はこの発明の一実施例による計算機のブロック図であ
る。Ｉｌ＋はソフトウェア・トラップ処理専用のポイン
タ、；７）は主記憶装置、１３）は実行する命令が格納
されている主記憶装置内のアドレスを保持するプログラ
ム・カウンタ、（２）は主記憶装置（７）にラストイン
・ファーストアウト形式で蓄積されているデータの最上
位位置を示すスタック・ポインタ、１４）は少なくとも
１つ以上の汎用せたは専用のレジスタ、ｔ６）は計算機
の制御フラグや状態フラグを含む１ｔｉＩＩａレジスタ
％　　ｌｌ＆）は制御手段である。主記憶装置（７）に
は、ラストイン・ファーストアウト形式でデータを蓄積
するためのスタック領域（８）が設けられ、この領域に
蓄積されているデータの最上位位置をスタックポインタ
１２１が指している。また、制御手段（６ａ）は、プロ
グラム・カウンタ（３）の示す主記憶装置（７）上の位
置から取り出した命令を解釈し命令の失費制御を行うと
ともに、前記ソフトウェア・トラップ処理専用ポインタ
１１１．プログラム・カウンタ１３）、スタック・ポイ
ンタ（２）、レジスタ（４１、ｉｉｌレジスタ（５）、
および、主記憶装置（７）との間のデータ授受制御を行
うものである。

この発明の前記実施例の計算機におけるソフトウェア・
トラップ発生ｌＬｉ５ｉ［行時の動作について説明する
。第２図は前記計算機のソフトウェア・トラップ発生命
令実行前後の主記憶装置内のスタックの状態図である。

ソフトウェア・トラップ発生命令実行直前には、スタッ
ク・ポインタ（２１は、スタック位置〔ＳＯ〕を保持し
、矢印（９）で示されるように、これ筐でのプログラム
の実行によってスタック領域（８）内に蓄積されたデー
タの最上位位置を指している。甘た、ソフトウェア・ト
ラップ処理（専用ポインタは、矢印（Ｉｌ＋で示される
ように、以前のソフトウェア・トラップ発生命令によっ
て退避された情報のスタック位置を保持している。ソフ
トウェア・トラップ発生命令が実行されると、ソフトウ
ェア・トラップ処理専用ポインタの内容や戻りアドレス
を含む情報がスタック領域のスタック位置〔ｓｏ＋１３
からスタック位置（Ｓｌａ）の間に保存され、スタック
・ポインタ＋２１とソフトウェア・トラップ処理専用ポ
インタ１１１の内容が、ともに矢印（１０ａ）および、
０２１で示されるように、スタック位置（ｓｌａｌに更
新される。次いで、それぞれの計算機あるいはオペレー
ティング・システムにより決められている特定のプログ
ラムの先頭アドレスがプログラム・カウンタ（３１に格
納される。従って、次の命令はこのプログラム・カウン
タ（３１に格納された主記憶装置のアドレスから取り出
され実行される。以上述べた制御は制御手段（８ａ）が
行う。

スタック位置（ｓｏ＋１）からスタック位置（Ｓｌａ）
の間に保存される情報は、ソフトクエア・トラップ処理
専用ポインタＩ１１の内容やプログラム・カウンタ（３
）の内容（戻りアドレス）の他、制御レジスタ（５）の
内容、汎用筐たは専用レジスタ１４１の内容、主記憶装
置内の特定のデータ等が考えられる。

この計算機においても、スタックはプログラムやサブル
ーチンを呼び出すごとに動的ＶＣ成長し、それにともな
って、スタック・ポインタの内容も動的に変化する。し
かし、ソフトウェア・トラップ処理専用ポインタの内容
はソフトウェア・トラップの処理が終了するか、あるい
は、新たに別のソフトウェア・トラップ発生命令が実行
される捷で変化しない。例えば、プログラムＡがソフト
ウェア・トラップ発生命令によりシステム・プログラム
ｓ’ｌ呼び出し、呼び出されたシステム・プログラムＳ
がサブルーチンＢを呼び出した場合、スタックの変化は
第８図のようＶＣなる。ソフトウェア・トラップ発生命
令失費１頁前には、ソフトウェア・トラップ処理専用ポ
インタｃｌｆｔ、破線の矢印褥のように以前のソフトウ
ェア・トラップ発生命令によって主記憶装置によって退
避された情報のスタック位置を指しており、スタック・
ポインタ＋ｇｌハ、実線の矢印図のようにスタック位置
（ｓｐｏ）’１指しているが、ソフトウェア・トラップ
発生命令実行によりソフトウェア・トラップ処理専用ポ
インタＩｌ＋の内容および戻りアドレスを含む何等かの
情報がスタックの一番上である領域（２１ａ）に保存さ
れると、ソフトウェア・トラップ処理専用ポインタ＋１
１およびスタック・ポインタ（２）はともに実線の矢印
（６）や破線の矢印（ａｌａ）のようにスタック位置（
ｓＰｌａ）ｋ指すようになる。捷た、プログラムＳの実
行時に何等かの目的のために領域−が使用されるとする
と、システム・プログラムＳからサブルーチンＢｉ呼び
出す１１前には、スタックポインタは破線の矢印（２）
のようになり、スタック位置（８Ｐ２）を指す。次いで
、サブルーチンＢを呼び出すと戻りアドレスを含む何等
かの情報がスタックの一番上である領域−に保存され、
スタック・ポインタは破線の矢印（至）のようにスタッ
ク位置〔５ＰＹ）を指すようになる。しかし、ソフトウ
ェア・トラップ処理専用ポインタの内容はソフトウェア
・トラップの処理がすべて終了するか、新たに別のソフ
トウェア・トラップ発生命令が実行されるまで変化しな
い。例えば、サブルーチンＢ実行時に新たにソフトウェ
ア・トラップ発生命令が実行された場合、上述と同様に
ソフトウェア・トラップ処理専用ポインタおよび戻りア
ドレスを含む情報がスタックに退避され、耕だな姶がソ
フトウェア・トラップ処理専用ポインタに格納される。

しかし、この新たなソフトウェア・トラップの処理が終
了すると退避されているソフトウェア・トラップ処理専
用ポインタの内容をスタックから復帰することにより前
の状態を復元することができる。

この例において、サブルーチンＢの実行が、ソフトウェ
ア・トラップ発生命令によって（２Ｉａ）の領域に退避
されているプログラムＡの情報によって制御されるとす
る。例えば、（２１ａ）の領域に割込み許可の識別情報
が含まれており、サブルーチンＢの実行中に発生した割
込み要求に対し割込みの許可をこの識別情報によって決
定するような場合等が考えられる。このような場合には
、ソフトウェア処理専用のポインタＩｌ＋の内容から領
域（２ｘａ）に退避された情報内の識別情報の位置を割
出せば直ちＫｎ、別情報は参照できる。ソフトウェア・
トラップ発生命令実行時に退避される情報の形式は、そ
れぞれの計算機に固有のものであり、識別情報の位置は
常にソフトウェア・トラップ処理専用ポインタｉｌ＋が
指すスタック位置の内容から一定の値だけ離れた位置に
ある。従って、識別情報をサブルーチンＢから参照する
場合だけでなく、ソフトウェア・トラップ発生命令によ
って直接的せたに間接的に呼び出されたどの様なプログ
ラムおよびサブルーチンからでも、別のソフトウェア・
トラップが実行中でない限り同様にして参照できる。

なお、上記実施例においては、主記憶装置内のスタック
領域およびスタック・ポインタの数はそれぞれ１つであ
ったが、複数のスタック領域および複数のスタック・ポ
インタが設けられていて、ソフトウェア・トラップ処理
専用ポインタとそれ以外の情報が別々のスタックに退避
されたり、ソフトウェア・トラップ発生命令によってス
タックが別のスタックに切り換えられたり、さらには、
ソフトウェア・トラップ処理専用ポインタのだめの専用
のスタックを新たに別の記憶装置（例えばレジスタ・ス
タックやキャッシュ・メモリ）ｆ：設けることにより実
現してもよい。何れの場合にも、上記実施例と同様の効
果が得られる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、ソフトウェア・トラッ
プ処理専用のポインタを設け、ソフトウェア・トラップ
発生命令実行時に前記ポインタの内容を含む情報金主記
憶装置に退避し、退避位置を示す値を前記ソフトウェア
・トラップ処理専用のポインタに格納する制御手段を設
けたので、退避された前記情報がソフトウェア・トラッ
プ発生命令により直接的または間接的に呼び出されるプ
ログラムやサブルーチンから同一の方法で容易に参照で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例ＶＣよる計算機のブロッ
ク図、第２図は、前記計算機におけるソフトウェア・ト
ラップ全生命４？実行前後の主記憶装置内のスタックの
状態変化を示す図、第８図は、前記計算機のソフトウェ
ア・トラップ処理実行例におけるスタックの変化を示す
図、第４図は、ソフトウェア・トラップ発生命令を持つ
従来の計算機の構成図、第５図は、従来の計算機のソフ
トウェア・トラップ発生命令実行前後の主記憶装置内の
スタックの状態変化を示す図、第６図は、従来の計算機
のソフトウェア・トラップ処理実行例におけるスタック
の変化を示す図である。 ｉｌ＋は゛ソフトウェア・トラップ処理専用ポインタ、
（））は主記憶装置、１３１はプログラム・カウンタ、
（２１はスタック・ポインタ、１４１は汎用または専用
のレジスタ、＋５）は制御レジスタ、（６ａ）および（
Ｂｂ）は制御手段である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 記憶装置を持ち、ソフトウェア・トラップを発生する命
   令を持つ計算機において、ソフトウェア・トラップ処理
   専用のポインタを備え、上記ソフトウェア・トラップ発
   生時に上記ポインタの内容および何等かの必要情報を上
   記記憶装置にラストイン・ファーストアウト形式で保存
   させ、保存位置を示す値を上記ポインタに格納させる制
   御手段を有することを特徴とする計算機。