JPS6359630A - デ−タ処理装置 - 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装置に関し、特に、バイブライン
機構を有するようなデータ処理８１に関する。

Ｌ従来の技術］ 第２図は従来のバイブライン機構を有するデータ処理装
置において命令を処理する場合の機構を示した図である
。第２図において、データ処理装置はフェッチデコード
機構１と命令実行機構２と番地生成機構３とから構成さ
れる。フェッチデコード機構１は命令のフェッチおよび
デコードをするものであり、命令実行機構２は命令を実
行するものである。番地生成機構３はフェッチデコード
機構１にフェッチされデコードされている命令の番地を
示すプログラムカウンタ（以下、デコード用のプログラ
ムカウンタと称する）３１と、加算器３２とによって構
成され、成る命令を７エツチ。

デコードした後、次にフェッチすべき命令の番地を生成
するものである。

次に、動作について説明する。フェッチデコード機構１
に命令がフェッチされるとともに、デコードされ、それ
と同時に番地生成機構３ではフェッチされた命令の長さ
がデコード用のプログラムカウンタ３１に与えられ、次
にフェッチすべき命令のアドレスが計算される。次に、
命令が命令実行機構２に移って実行されると同時に、フ
ェッチデコード機構１へは新たな次の命令がデコード用
のプログラムカウンタ３１が示すアドレスによりフェッ
チされ、デコードされる。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来のデータ処理装置は上述のごとく構成されているの
で、条件ブランチ命令がフェッチされかつデコードされ
、それが命令実行機構２に移ると、フェッチデコード機
構１では、ブロムグラム上の条件ブランチ命令の次に位
置する命令がフェッチされかつデコードされ１条件ブラ
ンチ命令を実行する。その結果、ブランチが起こった場
合には、既にフェッチされデコード中の命令をキャンセ
ルしなければならず、ブランチの飛び先番地より次の命
令の７エツチをやり直すことが必要となる。

もし、パイプラインの１ステージに１マシンサイクルが
かかるとすれば、条件ブランチ命令には結局２マシンサ
イクルかかることになり、スループットが低下するとい
う問題点があった。

それゆえに、この発明の主たる目的は、条件ブランチ命
令を実行した場合に起こるパイプラインが乱れる頻度を
できる限り小さくするようにし、スループットを上げる
ことのできるようなデータ処理装置を提供することであ
る。

［問題点を解決するための手段］ この発明にかかるデータ処理装置は、第１の機構と第２
の機構とがパイプライン処理の原理で命令を処理し、第
１の機構で第１の時期に処理している第１の命令の番地
をもとにして、第１の時期に引続く第２の時期に第１の
＊＊で処理すべき第２の命令の番地を計算し、条件ブラ
ンチ命令がフェッチされデコードされた場合に、ブラン
チが起こるかどうかをパイプラインの初期のステージで
予測し、ブランチが起こると判断されたとき、条件ブラ
ンチ命令のブランチ条件を反転するとともに、条件ブラ
ンチ命令の変位と条件ブランチ命令の命令長とを入替え
るように構成したものである。

［作用］ この発明におけるデータ処理装置は、ブランチ命令がフ
ェッチされた場合にブランチが起こるかどうかをパイプ
ラインの初期のステージで予測してブランチが起こると
判断されたら、条件ブランチ命令のブランチ条件を反転
するとともに、ブランチの変位をその命令長と置換えて
やり、次のステージへその命令長を移し、ブランチの変
位を加えるとともに、ブランチの飛び先番地より次の命
令を７エツチする。

［発明の実施例］ 第１図はこの発明の一実施例の概略ブロック図である。

この第１図に示した実施例において、フェッチデコード
機構１と命令実行１１１ｆｔ２と番地生成機構３は前述
の第２図と同様にして構成され、さらに予測テーブル４
と命令置換機構５とが設けられる。予測テーブル４はフ
ェッチデコード機構１から与えられる条件ブランチ命令
によって実際にブランチが起こるか否かを、その命令の
過去のｆｆ［いによって予測するテーブルである。この
子淵テーブル４には、条件ブランチ命令と、それが実際
に起こるか否かを予測するためのフラグが記憶されてい
る。そして、フラグが立っていれば、ブランチが起こる
であろうことを意味する。命令置換え機構５は、条件ブ
ランチ命令のブランチ条件を反転するとともに、変位と
その命令長を置換える機構である。すなわち、命令置換
機構５は予測テーブル４でブランチが起こると予想され
ると、フェッチデコード機構１からの条件ブランチ命令
の変位とその命令長を交換し、番地生成機構３に含まれ
るプログラムカウンタ３１には命令長の代わりに変位を
加え、命令実行機構２には変位の代わりに命令長を与え
る。

次に、この発明の一実施例の具体的な動作について説明
する。フェッチデコード機構１に命令が来て、それが通
常の命令であれば、フェッチデコード機構１はその命令
をデコードし、その命令長を、命令置換機構５を介して
番地生成機構３のプログラムカウンタ３１に加えられる
。しかしながら、フェッチデコード機構１に与えられた
命令が条件ブランチ命令であるとわかると、予測テープ
ル４に基づいてブランチが起こるか否かが予測される。

ブランチの起こることが予測されると、命令置換機構５
はその条件ブランチ命令の変位とその命令長を交換し、
ブランチの条件を反転する。

たとえば、Ｚフラグが立っていればブランチするに対し
て２フラグが立っていなければブランチするにＷ１換え
てやる。そして、命令実行機構２には変位の代わりに命
令長を与え、プログラムカウンタ３１には命令長の代わ
りに変位を加える。

そして、フェッチデコード機構１はブランチの飛び先番
地から次の命令をフェッチする。もし、フェッチデコー
ド機構１での予測が外れても、条件ブランチ命令のブラ
ンチ条件が反転されていて、なおかつブランチの変位は
その命令長に置換えられているので、命令実行機構２に
おいてプログラム上の条件ブランチ命令の次に位置する
命令へのブランチが起こり、フェッチデコード機構１へ
はこの命令がフェッチ、デコードされ、結局ブランチ条
件を反転する前の条件ブランチが起こらなかったのと同
じ動作が得られる。

なお、ブランチが起こると予測された場合にブランチ条
件を反転する代わりに、命令実行機構２での実行シーケ
ンスをブランチ条件が成立しなければブランチを起こす
ようなものにする〈通常はブランチ条件が成立すれば、
ブランチを起こす）方法もある。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、前もって条件ブラン
チ命令の実行結果を高い確率で予測することにより、条
件ブランチ命令の次にパイプラインに取込まれる命令が
７エツチ、デコードだけされて実行ステージへ行くまで
にキャンセルされ、新たに命令を７エツチし、デコード
し直さなければならない確立が減少するので、パイプラ
インの乱れる頻度が減少し、スルーブツトを向上できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の概略ブロック図である。 第２図は従来のデータ処理装置の囲路ブロック図である
。 図において、１はフェッチデコード機構、２は命令実行
機構、３は番地生成機構、４は予測テーブル、５は命令
′ａ換ａ構、３１はプログラムカウンタ、３２は加算器
を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 第１の機構と第２の機構を含み、前記第１の機構と前記
   第２の機構とがパイプライン処理の原理で命令を処理す
   る命令処理手段と、 前記第１の機構で第１の時期に処理している第１の命令
   の番地をもとにして、前記第１の時期に引続く第２の時
   期に前記第１の機構で処理すべき第２の命令の番地を計
   算する命令番地計算手段と、前記第１の命令が分岐を起
   こすか否かを予測する分岐予測手段と、 前記第１の命令によって示される分岐先命令までの変位
   と前記第１の命令の命令長とを入替処理する変位入替手
   段とを備えた、データ処理装置。