JPS6355636A - 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】 ［産業上の利用分野コ 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、例えばキューと呼ばれる配列データ構造のメ
モリの取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］ マイクロコンピュータ・システムにおいては、メモリ上
にエントリと呼ばれる一定の大きさの記憶領域を設け、
それらをポインタと呼ばれる指標を用いて連結して配列
データ構造のメモリをソフトウェア（オペレーティング
・システム）で構成する手法が知られている。

キューの構成は、第４図に示されているように。

メモ一り上に複数個のエントリＥＮＴ０．ＥＮＴ、。

・・・・ＥＮＴｎを設け、それらのエントリの先頭に用
意されたポインタＰａにそのエントリに続くべき次のエ
ントリの始端を示すアドレスを入れ、このポインタを用
いて各エントリを互いに連結させて一連のデータ配列を
得る。また、各エントリの上記ポインタ領域Ｐａの次に
、逆方向の繋がりを示すポインタｐｂを設けて、順方向
と逆方向の繋がりを有する２重リンク構造のキューを作
成する場合もある。このように構成されるキューは、例
えば各エントリに複数のユーザから要求されたジョブ（
もしくはタスク）をそれぞれ入れておいて、その中から
所定の条件を満たすものを選んで実行して行くような場
合に利用される。

従来、例えばＤＥＣ（ディジタル・エクイップメント・
コーポレーション）社製のｖＡＸｉｌのようなコンピュ
ータでは、上述したキューを作成を容易にするためエン
トリの挿入や削除、置換といった命令が用意されていた
。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記コンピュータでは、キューの中から
所望のエントリを見つけ出すためのエントリのサーチ命
令というものが用意されていなかった。そのため、所望
のエントリを見つける場合、データ転送命令（ＭＯＶＥ
命令）等の羅列で代用せざるを得なかった。

その結果、キューのエントリ検索に要する時間が長くな
り、マルチタスクやマルチユーザ処理等におけるテーブ
ル管理を行なうオペレーティング・システムの効率が悪
いという不都合がある。

この発明の目的は、キューの作成を支援する命令体系を
有するようにされたマイクロプロセッサにおいて、キュ
ーの検索の高速化を図り、マルチタスクやマルチユーザ
処理等を扱うオペレーティング・システムの効率を向上
させることを目的とする。

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、この発明は、キューの作成を支援する命令体
系を有するようにされたマイクロプロセッサにおいて、
新たにキューの検索命令を付加し、予め所定のレジスタ
にキューの検索に必要な検索開始エントリの先頭アドレ
スや選択条件としての比較値、エントリ内での検索デー
タのオフセット値を入れてから、上記キューの検索命令
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、キュー検索命令及びそれに先立
つレジスタ設定命令によって所望のエントリの先頭アド
レスを得られるようにして、キューの検索を高速化させ
、マルチタスクやマルチユーザ処理等を扱うオペレーテ
ィング・システムの効率を向上させるという上記目的を
達成することができる。

［実施例］ 第１図は、１６ビツトもしくは３２ビツトを命令構成単
位とする命令体系を有するマイクロプロセッサに本発明
を適用した場°合のキュー検索命令（以下キューサーチ
命令と称する）の命令形式の実施例が示されている。

第１図（Ａ）に示すキューサーチ命令は、上位１６ビツ
トと下位８ビツトとからなるオペレーションコードの入
るオペレーション指定部ＯＰ１゜Ｏ２０と、命令の終了
条件を指定する終了条件指定部ＥＣ及び比較値の大きさ
を示すサイズ指定部Ｓｚと、命令形式を指定するビット
Ｂｉ、Ｒ，のマスクあり／なしを示すＭビット、キュー
の終了値を示すＥビット、サーチの方向を示すＵビット
とにより構成されている。

第１図（Ｂ）には、本発明に係るキューサーチ命令の第
２の形式が示されている。この第２の命令形式が第１の
命令形式（第１図（Ａ））と異なる点は、オフセット値
に関してイミーディエイト・アドレッシングになってい
る点であり、第２の命令形式では、第１の命令形式にお
いてオペレーション指定部ｏＰ２とされている下位５ビ
ツトがイミーディエイト部ＩＭにされていることである
。

キューサーチ命令の第１の命令形式と第２の命令形式の
区別を上記ビットＢｉで行なうようになっており１例え
ばこのビットＢｉが「０」であれば命令ワードの下位５
ビツトはオペレーション指定部ＯＰ２として扱われ、ビ
ットＢｉが「１」であれば下位８ビツトはイミーディエ
イト部ＩＭとして扱われる。ただし、イミーディエイト
部ＩＭは８ビツトであるので、３２ビツトのオフセット
を得るにはイミーディエイト部の８ビツトのコードをサ
イン拡張等により３２ビツト幅に変換してやる必要があ
る。

上記終了条件指定部ＥＣはこの実施例では４ビツトで構
成されており、その４ビツトのコードは例えば次の表１
のように定義される。

表　　１ 同図において、＝、≠、〈、〉の各記号は数学的意味を
有し、エントリから読み出したデータとレジスタＲ１内
の値とを比較した結果を指す。終了条件は同表に定義し
たものに限定されず他のレジスタの値との比較をも条件
とすることができる。

また、上記サイズ指定部Ｓｚは２ビツトで構成され、例
えばこの２ビツトが「００」ならば比較値が８ビツトで
、「ｏｌ」ならば１６ビツト。

「１０」ならば３２ビツトで構成されていることを示す
。従って、後述のようにこの比較値がレジスタ（３２ビ
ツト）に予めロードされている場合、上記サイズ指定部
Ｓｚの内容に応じてそれぞれレジスタの下位８ビツトの
情報を有効な比較値として扱ったり、下位１６ビツトあ
るいは全ビットを比較値として扱うようにされる。

さらに、上記実施例では、Ｍビットが０のときレジ・ス
タＲ６によるマスクがないことを示し、１のときマスク
があることを示す。Ｅビットはキューの終了条件を示し
、Ｅ＝Ｏのとき終了条件は０、ＥｌのときレジスタＲ２
となるオペレーション指定部ＯＰ２の最下位ビットのコ
ードＵがサーチ方向を示すコードとして扱われ、例えば
Ｕが「０」ならば順方向に沿ってサーチを行ない、Ｕが
「１」ならば逆方向に沿ってサーチを行なう命令となる
。

なお、第１図（Ａ）、（Ｂ）に示されている命令形式に
おいて、３２ビツト内での各フィールドの配置には本質
的な意味はない。ただし、１６ビツトを命令の読込み単
位とするマイクロプロセッサでは、上記３２ビツトのキ
ューサーチ命令は、２ワードとして１６ビツトずつ２回
に分けて命令レジスタに読み込まれることになる。

次に、第２図には、上記キューサーチ命令を解読して実
行するマイクロプロセッサ内のマイクロプログラムの処
理フローが示されている。ただし、この実施例のマイク
ロプロセッサでは、キューの検索に必要なサーチ開始エ
ントリの先端アドレスや比較値及びオフセット値（第２
命令形式では不要）が、既に所定の汎用レジスタ例えば
Ｒ１，Ｒ，。

Ｒ９にそれぞれロードされていることを前提として、上
記キューサーチ命令が実行されるようになっている。

さらに、マイクロプロセッサ内のステータス・レジスタ
には、検索が終了したか否か示すフラグ（以下１ｇ　Ｆ
　１１フラグと称する）が新たに設けられている。この
Ｉｆ　Ｆ　＋７フラグが「０」の場合は検索が成功した
ことを、また「１」の場合は求めるエントリが存在しな
かったことを示すようにされる。

第２図のフローに従ってキューサーチ命令の実行手順を
説明すると、先ずステップＳ１で、レジスタＲ０内の開
始エントリの先頭アドレスをテンポラリ・レジスタＴＥ
ＭＰ　（ユーザに開放されていないレジスタ）にコピー
として設定しておく。

次に、ステップＳ２で、レジスタＲ０内のアドレスにレ
ジスタＲ６もしくはイミーディエイト部内のオフセット
値を加えたアドレスでメモリをアクセスして、そのデー
タとレジスタＲ１のサーチデータ（比較値）とを比較し
て、指定された条件（第１表参照）を満たしているか否
が判定する。

つまり、第４図においてエントリＥＮＴ、をサーチ開始
エントリとすると、そのエントリＥ　Ｎ　Ｔ　ｅの先頭
アドレスＡにオフセット値ＯＦを加えたアドレス位置に
入っているデータＫｅｙを読み出してきて、それがレジ
スタＲ１に入っているサーチデータと一致しているか判
定するものである。

ステップＳ２でイエス（正）と判定されると、ステップ
Ｓ７へ移行して“Ｆ”フラグを「０」にクリアして命令
を終了する。すなわち、ステップＳ２で読み出したデー
タＫｅｙとサーチデータ（比較値）とが一致したという
ことは、そのときレジスタＲ０に入っているアドレスが
求めるエントリの先頭アドレスであるので、レジスタＲ
０にそのアドレスを残したまま検索を終了することがで
きる。第４図の例ではアドレスＡ０をレジスタＲ０に格
納して終了したことになる。

ステップＳ２でＮｏ　（否）と判定されるとステップＳ
３へ進み、ここでビットＵのコードが「０」であるか否
か判定する。そして、ビットＵが「１」であれば、ステ
ップＳ４でレジスタＲ０内のアドレスに「４」を加えた
アドレスでメモリをアクセスしてそのデータをレジスタ
Ｒ０に入れる。メモリが８ビット幅を有するようにされ
ている場合、レジスタＲ，に入っているエントリ先頭ア
ドレスに「４」を加えた位置は、第４図において逆方向
のサーチの場合の次のエントリの先頭アドレスが入って
いるポインタｐｂである。

従って、これによりキューの逆方向サーチが行なわれる
。一方、ビットＵが「０」であるときには、ステップＳ
５へ移行してレジスタＲＬｌに入っているアドレスによ
ってメモリをアクセスしてそのデータをレジスタＲ０に
入れる。つまり、第４図において、検索を終えたエント
リの順方向ポインタＰａの示す次のエントリの先頭アド
レスが、レジスタＲ０に格納されることになる。

その後、ステップＳ６へ進み、そのときのレジスタＲ０
内の値と、ステップＳ１でレジスタＲ１の値を入れたチ
ンポリ・レジスタＴＥＭＰ内の値とを比較して一致した
か否か判定し、一致しなければステップＳ２へ戻って上
記手順を繰返し、一致すればステップＳ８へ移行して、
ｌ（Ｆ　Ｉ＋フラグに「１」をセットして終了する。つ
まり、ステップＳ６で両レジスタの値が一致したという
ことは、第４図において検索しようとするエントリが、
検索を開始したエントリに戻ったということであり、キ
ューを−通り検索したが求めるエントリが存在しなかっ
たということである。そこで、検索不成立として終了す
るようにされている。

このようにして、キューサーチ命令が実行されて“Ｆｔ
　ｌｊがｒＯＪにクリアされて終了すると、そのときレ
ジスタＲ６に入っているアドレスが求めるエントリの先
頭アドレスであり、その後Ｒ０内のアドレスに基づいて
対応するエントリ内のデータを読み出してやれば、マル
チタスクやマルチユーザ処理等が円滑に進行する。

このように上記実施例では、予めレジスタＲｏｔＲ，，
Ｒ，に各々サーチ開始エントリの先頭アドレス、比較値
、オフセット値が入っていることを前提として一命令で
キュー検索を実行することができる。従って、このキュ
ーサーチ命令がない場合に、ＭＯＶＥ命令等で検索する
方法に比べてずっとオペレーティング・システムの効率
が良くなると共に、エントリの検索に要する時間が短縮
される。

なお、上記実施例のマイクロプロセッサにはキューサー
チ命令の他、エントリの挿入、削除、置換といった命令
も用意されている。

第３図には、本発明に係るキューサーチ命令を有する命
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ＲＯＭ２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、各種テンポラリ・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。

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
ロ命令内のネタ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、バッラア記憶方
式が採用されており、マイクロプロセサ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。

以上説明したようにこの実施例は、キューの作成を支援
する命令体系を有するようにされたマイクロプロセッサ
において、新たにキューの検索命令を付加し、予め所定
のレジスタにキューの検索に必要な検索開始エントリの
先頭アドレスや選択条件としての比較値、エントリ内で
の検索データのオフセット値を入れてから、上記キュー
の検索命令を実行させるようにしたので、キュー検索命
令及びそれに先立つレジスタ設定命令によって所望のエ
ントリの先頭アドレスを得られるという作用により、キ
ューの検索が高速化され、マルチタスクやマルチユーザ
処理等を扱うオペレーティング・システムの効率が向上
されるという効果が得られる。

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予
めレジスタＲ０，Ｒ，。

Ｒ９に各々サーチ開始エントリの先頭アドレス、比較値
、オフセット値が入っていることを前提として一命令で
キューサーチを実行するようにされているが、予めレジ
スタに先頭アドレス等を命令で設定しておく代わりに、
それらをキューサーチ命令のオペランドとして与えるよ
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］ 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、キューの検索を高速化させ、マルチタスクや
マルチユーザ処理等を扱うオペレーティング・システム
の効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ−）　、　　（Ｂ）は、本発明に係るキュー
サーチ命令の構成例を示す説明図、 第２図は、そのキューサーチ命令をマイクロプログラム
により実行する場合の処理手順の一例を示すフローチャ
ート。 第３図は、本発明に係るキューサーチ命令を実行するマ
イクロプロセサの構成例を示すブロック図、 第４図は、メモリ上におけるキューの構成例を示す説明
図である。 ｏｐｌ、ｏｐ、・・・・オペレーション指定部、ＥＣ・
・・・終了条件指定部、Ｓｚ・・・・オペランドサイズ
、指定部、ＩＭ・・・・イミーディエイト部、１・・・
・マイクロプロセサ、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・・・・キャッシュメモリ。 第　　２　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、結合情報領域を有する一定の大きさのデータ格納領
   域をメモリ上に形成するための命令と共に、上記結合情
   報に基づいて結合されたデータ配列内から所望のデータ
   格納領域を検索するための検索命令を有することを特徴
   とするデータ処理シテスム。 ２、上記検索命令は、検索の終了条件を設定するフィー
   ルドを有す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。 ３、上記検索命令は、特定のビットの状態に応じてオペ
   レーション指定部の一部が、オフセットの入るイミディ
   エイト部に変更可能にされてなることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項もしくは第２項記載のデータ処理シテ
   スム。