JPS6355635A - デ−タ処理システム - 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、データ処理技術さらにはプログラム制御方
式のシステムにおける命令体系に適用して特に有効な技
術に関し１例えばビットフィールドと呼ばれるデータの
取り扱いに関する命令を有するマイクロプロセッサに利
用して有効な技術に関する。

［従来の技術］ 従来、マイクロプロセッサには、加算、減算、乗算、除
算、比較などの算術演算命令の他、論理積（ＡＮＤ）、
論理和（ＯＲ）　、排他的論理和（ＥＯＲ）など種々の
論理演算命令が備えられている。

Ｃ発明が解決しようとする問題点］ 従来のマイクロプロセッサにおける命令体系では、演算
の種類は命令（オペレーションコード）で指定するよう
にされていた。つまり、各演算ごとに命令が用意されて
おり、演算の種類はプログラム上において固定されてし
まい、データのように変更することはできなかった。従
って、プログラムがＲＯＭ　（リード・オンリ・メモリ
）内に格納された場合、演算を変更することは不可能で
あった・ 例えば、コンピュータ・グラフィックのような分野にお
いては、ビットフィールド内のデータに対し論理演算を
施して、いわゆる塗りつぶしやすかしなどの描画処理を
行なわせる場合、画面を見ながら演算の種類をダイナミ
ックに決定することができればプログラムの開発が容易
となる。

しかるに、演算の種類によって命令が決っている従来の
マイクロプロセッサでは、　ｆ’ｉｉ算処理の内容を変
えるにはプログラムの中の演算命令を書き換えなくては
ならず、プログラムに柔軟性がないという不都合があっ
た。

この発明の目的は、マイクロコンピュータ・システムに
おけるプログラムに柔軟性を持たせ、例えばグラフィッ
ク処理用のプログラムの開発が容易に行なえるような演
算命令に関する命令形式を提供することにある。

この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴に
ついては、本明細書の記述および添附図面から明らかに
なるであろう。

［問題点を解決するための手段］ 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、演算の種類をオペランドの一つとして与える
、つまり演算（広義）という共通のオペレーションコー
ドの入ったオペレーション指定部の後に、演算の種類を
指定するオペランドを付加した命令によって所望の演算
を実行させるようにするものである。

［作用コ 上記した手段によれば、プログラムの中で演算の種類を
ダイナミックに変えることができるようにして、プログ
ラムに柔軟性を持たせ、例えばグラフィック処理用のプ
ログラムの開発が容易に行なえるようにするという上記
目的を達成することができる。

以下、本発明を一例として、ビットフィールドと呼ばれ
るメモリ内の任意のビットから任意のビットまでのデー
タの取り扱いに関する命令（以下ビットフィールド命令
と称する）に適用した場合の一実施例を説明する。

ベースアドレスＢＡとこのベースアドレスからのオフセ
ットＯｆｆおよびフィールド長さくビット数）を示すフ
ィールド幅ＷＤの３つの値をオペランドとして与えるこ
とによりメモリ内の所望のフィールドを指定し、そのフ
ィールドのデータに対してアンド（ＡＮＤ）やオア（Ｏ
Ｒ）などの論理演算処理を行なうものである。なお、こ
のようなビットフィールド命令は、例えばモトローラ社
製ＭＣ６８０２０のようなマイクロプロセッサで既に用
意されている。このビットフィールド命令は、オペレー
ションコードの後のオペランドによってベースアドレス
ＢＡやオフセットｏｆｆおよびフィールド幅ＷＤが与え
られていた。

しかして、この実施例では演算の種類もオペランドで指
定するものである６オペランドによる演算の指定の具体
的な方法として、例えばレジスタ番号を有するレジスタ
直接アドレッシング方式を用いた。すなわち、予め所定
のレジスタ内に演算の種類を示すコードを入れておき、
オペランドにはそのコードの入ったレジスタ番号とアド
レッシングモードを入れておくものである。演算の種類
を示すコードは、予めＭＯＶＥ命令等によりメモリ内か
らデータとして読み出して所定のレジスタに入れること
ができる。

また、同様にベースアドレスＢＡ、オフセットＯｆｆ及
びフィールド幅ＷＤもそれぞれ所定のレジスタ内に入っ
ている値を使って命令を実行するようにされている。

さらに、この実施例では、ビットフィールド命令として
、あるビットフィールド（ソース側）のデータと他のビ
ットフィールド（デスティネーション側）のデータとの
論理をとってそれをデスティネーション側のビットフィ
ールドへ入れるというビットフィールド間演算命令を用
意することとした。そのためには、ソース側のビットフ
ィールドを特定するベースアドレスＢ　Ａ　ｓ、オフセ
ット○ｆｆｓ及びフィールド幅ＷＤｓをそれぞれ入れる
レジスタと、デスティネーション側ビットフィール、ド
を特定するベースアドレスＢＡｄ、オフセット○ｆｆｄ
及びフィールド幅ＷＤｄをそれぞれ入れるレジスタと、
演算の種類を特定するコードを入れるレジスタとが必要
である。ただし、上記のような２つのビットフィールド
の論理をとる命令ではフィールド幅ＷＤは必然的に同一
であるので、レジスタは共用させることができる。

第１表には、上記ビットフィールド間演算命令において
使用されるレジスタとその中に格納されるデータとの関
係の一例が示されている。

同図における符号ＢＡはベースアドレス、Ｏｆｆはオフ
セットを示す。

また、第２表には、上記レジスタＲ５によって指定され
る演算の種類の一覧表が示されている。

第２表 同表において、Ｔｒｕｅで示される演算はデスティネー
ション側ビットフィールドの全ビットを“１″にする操
作を、Ｆａｌｓｅで示される演算はデスティネーション
側ビットフィールドの全ビットを０７１にする操作を意
味する、また、Ｎ。

ｔＤｅｓｔで示される演算はデスティネーション側ビッ
トフィールド内の全ビットのデータを反転して元のビッ
トフィールドに入れる操作を、Ｄｅｓｔで示される演算
はデスティネーション側ビットフィールド内のデータを
そのまま元のビットフィールドに戻す操作を、Ｎｏｔで
示される演算はソース側ビットフィールド内の全ビット
のデータを反転してデスティネーション側ビットフィー
ルドに入れる操作を、そして、Ｓｒｃで示される演算は
ソース側ビットフィールド内のデータをデスティネーシ
ョン側ビットフィールドに入れる操作を意味する。

さらに、ＡＮＤで示される演算は、ソース側とデスティ
ネーション側のビットフィールド内のデータの論理積を
とってデスティネーション側のビットフィールドに入れ
る操作を、Ｏｒで示される演算は、ソース側とデスティ
ネーション側のビットフィールド内のデータの論理和を
とってデスティネーション側のビットフィールドに入れ
る操作を、Ｘｏｒで示される演算は、ソース側とデステ
ィネーション側のビットフィールド内のデータの排他的
論理和をとってデスティネーション側のビットフィール
ドに入れる操作を、ＮｏｔＡｎｄで示される演算は、デ
スティネーション側のビットフィールド内のデータの反
転値とソース側ビットフィールド内データとの論理積を
とってデスティネーション側のビットフィールドに入れ
る操作を、ＮｏｔＯｒで示される演算は、デスティネー
ション側のビットフィールド内のデータの反転値とソー
ス側ビットフィールド内データとの論理和をとってデス
ティネーション側のビットフィールドに入れる操作を、
Ａ　ｎ　ｄ　Ｎ　ｏ　ｔで示される演算は。

デスティネーション側のビットフィールド内のデータと
ソース側ビットフィールド内データの反転値との論理積
をとってデスティネーション側のビットフィールドに入
れる操作を、○ｒＮｏ　ｔで示される演算は、デスティ
ネーション側のビットフィールド内のデータとソース側
ビットフィールド内データの反転値との論理和をとって
デスティネーション側のビットフィールドに入れる操作
を、Ｎ　ｏ　ｔ　Ａ　ｎ　ｄ　Ｎ　ｏ　ｔで示される演
算は、デスティネーション側のビットフィールド内のデ
ータの反転値とソース側ビットフィールド内のデータ反
転値との論理積をとってデスティネーション側のビット
フィールドに入れる操作を、ＮｏｔＯｒＮ。

ｔで示される演算は、デスティネーション側のビットフ
ィールド内のデータの反転値とソース側ビットフィール
ド内データの反転値との論理和をとってデスティネーシ
ョン側のビットフィールドに入れる操作を、Ｎ　ｏ　ｔ
　Ｘ　ｏ　ｒで示される演算は、デスティネーション側
のビットフィールド内のデータの反転値とソース側ビッ
トフィールド内データとの排他的論理和をとってデステ
ィネーション側のビットフィールドに入れる操作をそれ
ぞれ意味する。

上記各種演算は例えばレジスタＲ５の下位４ビツトによ
って識別させることができる。

上記のようなビットフィールド間演算命令を使用すると
、演算の種類がオペランドの一つとして与えられるため
、メモリ内のデータを変更するかメモリからロードする
データを変えるだけでプログラム実行中に演算の種類を
ダイナミックに変更することができる。ただし、この実
施例のビットフィールド間演算命令を実行する前に、予
めオペランドとして与えられるベースアドレスやオフセ
ットおよび演算の種類を示すコードを所定のレジスタ（
Ｒ，〜Ｒｓ　）に入れておいてやる必要がある。

第３表に、上記ビットフィールド間演算命令（ＢＶＭＡ
Ｐと略す）を使用したグラフィック表示用のプログラム
の一例が示されている。

第３表 ＬＯＯＰ　　ＭＯＶＥ　（ＲＩＯ）＋、ＲＯＭ０ＶＥ　
（Ｒ１１）　＋、　ＲＩ ＭＯＶＥ　（Ｒ１２）　＋、　Ｒ２ ＭＯＶＥ　（Ｒ１３）　＋、　Ｒ３ ＭＯＶＥ　（Ｒ１４）　＋、　Ｒ４ ＭＯＶＥ　（Ｒ１５）　＋、　Ｒ５ Ｂ　ＶＭＡ　Ｐ ＳＵＢ　ＬＩＮＥ、　−１ ＢＮＥ　ＬＯＯＰ 上記プログラムは、ラインごとにポストインクリメント
よってレジスタＲＯ〜Ｒ５の内容を変えなからＢＶＭＡ
Ｐで示されるビットフィールド間演算命令を繰返し実行
することを処理の内容としている。従って、上記プログ
ラムにおいてレジスタＲ５に格納される演算種類を例え
ば−回ごとに変えながら繰返し実行してやれば、表示画
面上において一行ごとに演算内容の異なるビットフィー
ルド処理を行なった結果が画像として表示されるように
なる。

なお、上記実施例では、ビットフィールド命令として２
つのビットフィールドのデータ同士の操作に関する命令
を例に挙げて説明したが、グラフィック処理に適したビ
ットフィールド命令としては、その他に例えばベースア
ドレスとオフセット及びフィールド幅で指定されたビッ
トフィールドに対して任意のレジスタのビットパターン
を繰返し格納させるような命令が考えられる。この命令
を使用すると画面上の任意の領域を任意のパターン（模
様を構成する基本図形）で埋めて行くような一種の塗り
つぶし処理が容易に行なえるようになる。

第２図には、上記実施例のビットフィールド命令を有す
る命令体系によって動作するマイクロプロセッサのハー
ドウェア構成の一例が示されている。

この実施例のマイクロプロセッサは、マイクロプロ゛グ
ラム制御方式の制御部を備えている。すなわち、マイク
ロプロセッサを構成するＬＳＩチップ１内には、マイク
ロプログラムが格納されたマイクロＲＯＭ　（リード・
オンリ・メモリ）２が設けられている。マイクロＲＯＭ
２は、マイクロアドレス発生回路５によってアクセスさ
れ、マイクロプログラムを構成するマイクロ命令を順次
出力する。

マイクロアドレス発生回路５は、命令レジスタ３にフェ
ッチされたマクロ命令のコードを、命令デコーダ４でデ
コードした信号が供給される。マイクロアドレス発生回
路５はこの信号に基づいて対応するマイクロアドレスを
形成し、マイクロＲＯＭ２に供給する。これによって、
そのマクロ命令を実行する一連のマイクロ命令群の最初
の命令が読み出される。このマイクロ命令コードによっ
て、各種レジスタやデータバッファ、演算論理ユニット
等からなる実行ユニット６等に対する制御信号が形成さ
れる。この実行ユニット６内に上記実施例で使用された
汎用レジスタＲＯ＝　Ｒ１５が含まれている。

マクロ命令に対応する一連のマイクロ命令群のうち２番
目以降のマイクロ命令の読出しは、直前に読み出された
マイクロ命令のネクストアドレスフィールドのコードが
マイクロＲＯＭ２に供給されることより、直前のマイク
ロ命令内のネクストアドレスとマイクロアドレス発生回
路４からのアドレスとに基づいて行われる。このように
して、一連のマイクロ命令が読み出されて形成された制
御信号によって実行ユニット６が制御され、マクロ命令
が実行される。

この実施例では、特に制限されないが、バッファ記憶方
式が採用されており、マイクロプロセッサＬＳＩ内にキ
ャッシュメモリ７が設けられ、外部メモリ８内でのデー
タのうちアクセス頻度の高いプログラムデータがキャッ
シュメモリ７内に登録される。これによって、プログラ
ムの取込みが高速化される。

なお、上記実施例では、−例としてグラフィック処理に
適したビットフィールド命令に適用したもの（二ついて
説明したが、それ以外の演算命令に適用することができ
る。

また、上記実施例では、オペランドで指定する演算の種
類がアンド（ＡＮＤ）やオア（ＯＲ）などの論理演算に
限定されているが、算術演算を行なう命令についても同
様にオペレーションコードを同一にし、かつ演算の種類
をオペランドで指定するようにしてもよい。

以上説明したように上記実施例では、マイクロプロセッ
サ・システムにおいて、演算の種類をオペランドの一つ
として与える。つまり演算（広義）といつ共通のオペレ
ーションコードの入ったオペレーション指定部の後に、
演算の種類を指定するオペランドを付加した命令によっ
て所望の演算を実行させるようにしたので、プログラム
の中で演算の種類をダイナミックに変えることができる
という作用により、プログラムに柔軟性を持たせ、例え
ばグラフィック処理用のプログラムの開発が容易に行な
えるようになるという効果がある。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。例えば上記実施例ではビ
ットフィールドのベースアドレスやオフセット、フィー
ルド幅及び演算の種類をオペランドで与えるようにして
いるが。

オペランドの代わりに実効アドレス部で与えるようにし
てもよい。

また、オペランドで演算の種類を指定するようにした本
発明に係る演算命令は、従来の固定された演算の代わり
に設けてもよいが、併用して設けるようにしてもよい。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるマイクロプロセッサ
の命令形式に適用した場合について説明したが、この発
明はそれに限定されるものでなく、計算機やミニコン等
プログラム制御方式のデータ処理システム一般の命令形
式に利用することができる。

［発明の効果コ 本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである
。

すなわち、プログラムに柔軟性を持たせ、例えばグラフ
ィック処理用のプログラムの開発が容易に行なえるよう
になる。

イールド間演算命令におけるビットフィールドの構成例
を示す説明図、 δ 第念図は本発明に係るビットフィールド命令を実行する
マイクロプロセッサの構成例を示すブロック図である。

ＢＡ・・・・ベースアドレス、Ｏｆｆ・・・・オフセッ
ト、ＷＤ・・・・フィールド幅、１・・・・マイクロプ
ロセッサ、２・・・・マイクロＲＯＭ、３・・・・命令
レジスタ、４・・・・命令デコーダ、５・・・・マイク
ロアドレス発生回路、６・・・・実行ユニット、７キヤ
ツシユメモリ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、プログラム制御方式のデータ処理装置であって、オ
   ペレーションコードを共通にしオペランドで演算の種類
   を指定するようにした演算命令を備えてなることを特徴
   とするデータ処理システム。 ２、上記演算命令は、メモリ内の任意のビットから任意
   のビットまでの領域のデータの取り扱いに関する命令で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のデー
   タ処理システム。