JPS6368930A - Microprocessor - Google Patents

Microprocessor

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Publication number
JPS6368930A
JPS6368930A JP61211612A JP21161286A JPS6368930A JP S6368930 A JPS6368930 A JP S6368930A JP 61211612 A JP61211612 A JP 61211612A JP 21161286 A JP21161286 A JP 21161286A JP S6368930 A JPS6368930 A JP S6368930A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cache
control storage
ram
memory
chip
Prior art date
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Pending
Application number
JP61211612A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigemi Adachi
茂美 足立
Yoshinori Fujioka
良記 藤岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP61211612A priority Critical patent/JPS6368930A/en
Publication of JPS6368930A publication Critical patent/JPS6368930A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Memory System Of A Hierarchy Structure (AREA)

Abstract

PURPOSE:To store a large microprogram by providing one hip with a ROM for storing part of the program and a RAM for storing the rest, and also providing an external control storage which backs up the rest. CONSTITUTION:A microprocessor 1 is provided with the control storage ROM 10, a control storage cache 20 consisting of the control storage RAM 11 and a cache control part 12, a mu-instruction register 13, a mu-sequencer 14, a mu-instruction decoder 15, and an instruction processing unit 16. Further, the external control storage 2 is provided outside the chip 1 and connected to the control storage cache 20 by using a mu-address bus 31 and a data bus 32. Thus, basic instructions are stored in the ROM 10 and decimal arithmetic instruction, floating-point arithmetic instructions, system control, RAS, etc., are stored in the RAM 11; and the control storage cache 20 including the RAM 11 is backed up by the external control storage 2.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、VLSIを用いたマイクロプログラム制御の
1チツプマイクロプロセツサに関する。2゜〔従来の技
術〕 従来マイクロプログラム制御のマイクロプロセラ。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a microprogram-controlled one-chip microprocessor using VLSI. 2゜ [Conventional technology] Conventional microprocessor controlled by microprogram.

すにおいては、マイクロプログラムを格納する読。In other words, it is used to store microprograms.

み出し専用メモリ(以下ROMと称する)をマイクロプ
ロセツサと同一チップ上に形成しアクセス5の高速化を
図ってきた。また書き替え可能なメモ。
A read-only memory (hereinafter referred to as ROM) has been formed on the same chip as a microprocessor to speed up access 5. Also a rewritable memo.

す(以下RAMと称する)に比べROMは、同一・メモ
リ容量であればそれが占めるチップ上の面積゛がわずか
ですむという利点がある。しかしROM・の内容を変更
しようとする場合には、チップ全体〇を作り直さなけれ
ばならないという欠点がある。・最近のマイクロプロセ
ッサにおいては、機能の高・変化が図られているが、そ
れに伴いマイクロプロ。
Compared to RAM (hereinafter referred to as RAM), ROM has the advantage that it occupies a smaller area on the chip for the same memory capacity. However, if the contents of the ROM are to be changed, the entire chip must be rebuilt, which is a drawback.・Recent microprocessors are becoming more sophisticated and more functional.

ダラムは複線化し、マイクロプログラムの容量も。Durham has double track and micro program capacity.

増大する傾向がある。このような状況において(ちマイ
クロプログラムの変更回数も増え、チップ上。
It tends to increase. In this situation, the number of microprogram changes on the chip also increases.

のROMの面積も増大し、従来技術ではlチップ。The area of the ROM has also increased, and in the conventional technology, the area of the ROM has increased.

マイクロプロセッサの製造は困雛になってきてい。Manufacturing microprocessors is becoming difficult.

る。Ru.

このような問題を解決するためにチップ外に岬。Cape outside the chip to solve such problems.

御記憶を接続する方式が考えられるが、チップ外。I can think of a way to connect the memory, but it's off-chip.

に接続することによるアクセス時間の増加があり。There is an increase in access time due to connecting to.

性能の低下を招く。また、チップに必要な信号ビ。This results in a decrease in performance. Also, the signal bits required for the chip.

ン数が増加し、長いビット長のマイクロ命令なす。The number of instructions increases and microinstructions with longer bit lengths are created.

ボートすることは困難である。Boating is difficult.

特開昭60−186934号には、チップ内の制御記憶
JP-A-60-186934 discloses a control memory in a chip.

用のRAMに電源投入時マイクロプログラムをロー・ド
する方式が開示されているが、チップ内の制御・記憶R
AMの容量制限はROMより厳しく、多く・のマイクロ
プログラム容量の増大を図ることはでlliきない。
A method is disclosed in which a microprogram is loaded into the RAM of the chip when the power is turned on, but the control/memory R in the chip is
The capacity limit of AM is more severe than that of ROM, and it is impossible to increase the capacity of many microprograms.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

従来技術には上記のような問題点がある。 The conventional technology has the above-mentioned problems.

本発明の目的は、1チツプマイクロプロセツサ。The object of the present invention is a one-chip microprocessor.

の性能低下および製造上の困難を招くことなく、1゜マ
イクロプログラムの容量の増加をはかることに。
The aim was to increase the capacity of the microprogram by 1° without incurring performance deterioration or manufacturing difficulties.

ある。be.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的は、チップ上に性能を満足するための必要最小
限の制御記憶ROMを置き、このROM2゜以外に格納
されるマイクロプログラム容量に比較。
The above purpose is to place the minimum necessary control memory ROM on the chip to satisfy performance, and compare it with the microprogram capacity stored outside of this ROM2.

た大容量な制御記憶のキャッシュメモリとして使用する
ための制御部を同一チップ上に形成し、チップ外に接続
された外部制御記憶をマイクロプログラムのバックアッ
プとしてキャッシュメモリを介して高速にアクセスする
ことにより達成される。゛〔作用〕 マイクロプロセッサの高機能化により、命令語)・も1
00を越えるものも少な(なく、従来のスーパー・ミニ
コンピユータを1チツプ化する場合には、300〜50
0の命令語をサポートする必要が生じる。。
By forming a control unit on the same chip to be used as a cache memory for large-capacity control memory, and accessing the external control memory connected outside the chip at high speed via the cache memory as a backup for the microprogram. achieved.゛〔Operation〕 Due to the high functionality of microprocessors, command words)・Mo1
There are very few cases where the number exceeds 300 to 50.
It becomes necessary to support 0 instruction words. .

しかしコンピュータで処理されるプログラムで。But in a program that is processed by a computer.

出現する命令の出現頻度を調べると、ロード、ス。If you look at the frequency of the instructions that appear, you will find that load, s.

ドア、ブランチといった基本的な命令の出現頻度。Frequency of basic commands such as door and branch.

が極めて高゛く、出現頻度の高い順から上位20命令。are extremely high, and the top 20 instructions are listed in descending order of frequency of appearance.

程度が占めている実行時間が全プログラム時間の。The execution time occupies a degree of the total program time.

80〜90%となることが多い。It is often 80-90%.

ただし特定のアプリケーションプログラムにお・ 3 
・ いては、基本的な命令以外にも高い出現頻度が観。
However, for certain application programs.
・ In addition to basic commands, a high frequency of occurrence was also observed.

測される場合もある。たとえばC0DOLによる゛プロ
グラムでは、10進演算命令の頻度が多くなり、。
Sometimes measured. For example, in a C0DOL program, the frequency of decimal operation instructions increases.

FORTRANプログラムでは浮動小数点演算命。In FORTRAN programs, floating point operations are required.

令の頻度が増大する。The frequency of orders increases.

一般にどのプログラムにも共通して出現頻度が。In general, every program has a common occurrence frequency.

高い命令は、比較的マイクロプログラム容量は少。High-level instructions require relatively little microprogram capacity.

なく、したがってマイクロプログラムもそれほど゛複雑
ではない。
Therefore, the microprogram is not that complicated.

以上のような特性を考えると、どのプログラム10でも
出現頻度が高く、高速性を特に要求される基・本釣な命
令のマイクロプログラムは、チップ内の・制御記憶RO
Mに格納することが望ましい。すな・わちこれらのマイ
クロプログラムは比較的小容量・であり、簡潔に記述で
きるものであり、VLSI+sのマスク作成前に充分そ
の動作確認が可能である。
Considering the above characteristics, microprograms with basic instructions that appear frequently in any program 10 and that particularly require high speed are stored in the control memory RO in the chip.
It is desirable to store it in M. In other words, these microprograms have a relatively small capacity, can be written simply, and their operation can be sufficiently confirmed before creating a VLSI+s mask.

出現頻度が低い命令や特性のアプリケーション。Application of infrequently occurring instructions and characteristics.

で出現頻度が高い命令については、チップ外の制。For instructions that appear frequently in

御記憶に格納しておき、チップ内に形成したキャラ。A character stored in your memory and formed within the chip.

シュ制御部により必要に応じてチップ内の制御部2゜・
 4 ・ 憶RAMに読み出して使用してもプロセッサの性。
The control unit 2° in the chip can be adjusted as necessary by the
4. Even if it is read out to memory RAM and used, there is a problem with the processor.

能は低下することはない。なぜならばもともと出゛現頻
度が少ない命令については、キャッジ−メモ゛りでミス
ヒツトし外部制御記憶から読み出すこと。
performance will not decrease. This is because, for instructions that occur less frequently, a miss occurs in the cache memory and is read from the external control memory.

によるオーバヘッドの性能への影響は少なく、特□定の
アプリケーションで出現頻度が高い命令が−゛度キャッ
シュメモリに読み出されれば、以降ひき。
The impact of the overhead on performance is small, and once instructions that appear frequently in a particular application are read into the cache memory -2 times, they are subsequently read out.

つづいて何度も使用されるため枦めて高いヒツト率が期
待できるからである。
This is because it will be used over and over again, so you can expect an extremely high hit rate.

さらに外部制御記憶にマイクロプログラムを配l装置す
る場合には、アプリケーションにより排他的・に使用さ
れる命令群をまとまったアドレスに配置・することによ
り制御記憶キャッシュメモリのヒラ。
Furthermore, when a microprogram is allocated to an external control memory, the control memory cache memory is freed up by arranging a group of instructions used exclusively by an application at a group of addresses.

ト率は極めて高(なるため、制御記憶キャッシュ。control storage cache.

メモリRAMは小容量でキャッシュ制御も10−15の
マツピング方式のような簡単なもので充分な効。
The memory RAM has a small capacity and the cache control is simple, such as a 10-15 mapping method, and is sufficiently effective.

果が期待でき、必要なハードウェア量は少なくて。The results are promising and the amount of hardware required is small.

すむ。Finish.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例について図を用いて説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は、本発明の一実施例を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention.

である。1はマイクロプロセッサのチップを示しご制御
記憶ROMlo 、制御記憶RAMl1.キャッシュ゛
制御部12.μ−命令レジスタ131μmシーケンサ1
4、μ−命令デコーダ15および命令処理ユニット。
It is. 1 indicates a microprocessor chip, which includes a control memory ROMlo, a control memory RAMl1. Cache control unit 12. μ-instruction register 131 μm sequencer 1
4. μ-instruction decoder 15 and instruction processing unit.

16から構成される。なおRAMIIとキャッシュ制。It consists of 16 pieces. In addition, RAMII and cache system.

神都12とを合わせて制御記憶キャッシュ20と呼ぶg
マイクロプロセッサのチップ1の外部には、外部゛制御
記憶2が、μmアドレスバス31およびデータ10バス
32を介して接続される。
Together with the Shinto 12, it is called the control memory cache 20.
An external control memory 2 is connected to the outside of the microprocessor chip 1 via a .mu.m address bus 31 and a data 10 bus 32.

第2図はマイクロプログラムが使用するメモリ・空間の
アドレスマツプな示す。全マイクロアドレ。
FIG. 2 shows an address map of the memory and space used by the microprogram. All micro addresses.

ス空間は8KWであり、マイクロアドレス(oooo)
16゜〜(07FF)16は出現頻度が高い基本命令に
割当て、5られ、チップ1内の制御記憶ROMIOに格
納され。
The space is 8KW and the micro address (oooo)
16° to (07FF) 16 are assigned to basic instructions that appear frequently, are numbered 5, and are stored in the control memory ROMIO in the chip 1.

る。(0800)16〜(OFFF)16は未使用で、
(1000)16 。
Ru. (0800)16~(OFF)16 are unused,
(1000) 16.

〜(IFFF)16は10進演算命令、浮動小数点演算
命。
~(IFFF) 16 is a decimal operation instruction, a floating point operation instruction.

令2%権命令、システム制御処理およびRAS(信。2% rights commands, system control processing and RAS (trust).

軸性・可用性・サービス性)機能のためのマイクロ2゜
プログラムに割当てられ、外部制御記憶2に格納される
。μmシーケンサ14が出力するマイクロア。
It is assigned to the micro 2° program for functions (axiality, availability, serviceability) and is stored in the external control memory 2. Micrometer output by μm sequencer 14.

ドレスが(0000)16〜(OFFF)16の範囲内
であれば、゛制御記憶ROMIOがイネーブルにされて
ROMIOからマイクロ命令が出力され、μ−命令レジ
スタ13にとりこまれる。このとぎ制御記憶キャッシュ
If the address is within the range of (0000) 16 to (OFF) 16, the control memory ROMIO is enabled and a microinstruction is output from the ROMIO and taken into the μ-instruction register 13. This control storage cache.

20は何ら動作せず、制御記憶RAMIIはデイスイ゛
ネーブル状態である。
20 does not operate at all, and the control memory RAM II is in a disabled state.

マイクロアドレスが(1000hs〜(IFFF)16
の範。
Micro address is (1000hs~(IFFF)16
Range of.

囲であれば、制御記憶ROMIOはデイスイネーブ+1
1ルにされ、制御記憶キャッジ−20が動作を開始す・
る。制御記憶キャッシュ制御部12では、指定され・た
マイクロアドレスに対応するデータが制御記憶。
If the
1 and the control memory carriage 20 starts operating.
Ru. In the control storage cache control unit 12, data corresponding to the designated microaddress is stored in control storage.

)1.AM11内に存在するかどうかを検索し、制御部
・憶RAM11内に存在しなければ、外部制御記憶21
、から該当するデータを読み出し、制御記憶RAMII
に格納する。同時にデータはマイクロ命令として。
)1. It is searched to see if it exists in the AM 11, and if it does not exist in the control unit/memory RAM 11, the external control memory 21 is searched.
, reads the corresponding data from the control memory RAM II.
Store in. At the same time, data is treated as microinstructions.

μ−命令レジスタ13にとりこまれる。指定された。It is taken into the μ-instruction register 13. Designated.

マイクロアドレスに対応するデータがすでに制御。The data corresponding to the microaddress is already under control.

記憶RA Mll内に存在する場合には、外部制御部・
 7 ・ 憶2からの読み出しは行わず、直接制御記憶RAM 1
1からマイクロ命令データが出力され、高速にマイクロ
命令の読み出しを行うことができる。  。
If it exists in the memory RA Mll, the external control unit
7. Direct control memory RAM 1 without reading from memory 2.
Microinstruction data is output from 1, and microinstructions can be read out at high speed. .

制御記憶RAMIIの容量は512語であり、キャッシ
ュ制御部12では(1000)16〜(IFFF)16
の4096語″□のエリアを512語の8つのブロック
に分けて管理゛し、制御記憶RAMII内の任意の1語
には、8つ。
The capacity of the control memory RAM II is 512 words, and the cache control unit 12 has a capacity of (1000)16 to (IFFF)16.
The area of 4096 words "□" is divided into 8 blocks of 512 words and managed, and any one word in the control memory RAM II has 8 blocks.

のブロックのうちの1つのブロックのデータを格゛納す
ることができる。
The data of one of the blocks can be stored.

8つのブロックには、1つのプログラムで同時10に使
用される可能性が少ないマイクロ命令がグルー・プ分け
されて、第2図に示す如く各々のブロック・に格納され
る。
Microinstructions that are unlikely to be used simultaneously in one program are grouped into eight blocks and stored in each block as shown in FIG.

これにより1つのプログラム実行状態において。This allows for one program execution state.

は、制御記憶キャッジ−20の高いヒツト率が期待、5
でき、ミスヒツト時のオーバヘッドを少なくシ、。
is expected to have a high hit rate for control memory cache-20, 5
This allows for less overhead in the event of a mishit.

性能への影響を少な(することができる。It can be done with less impact on performance.

なお制御記憶キャッシュ20のミスヒツト時、外。Note that when there is a miss in the control memory cache 20, the error occurs.

部制御記憶2からのデータ転送中は、マイクロ命。During data transfer from part control memory 2, the micro instruction is executed.

令のビット長に等しい場合オーバヘッドが最小で、。The overhead is minimal if the bit length of the instruction is equal to the bit length of the instruction.

・ 8 ・ あるが、マイクロプロセッサチップ1のビン数が充分確
保できない場合には、複数回にわけてマイクロプロセッ
サチップ1にとりこむことも可能で゛ある。
・8・ However, if a sufficient number of bins for the microprocessor chip 1 cannot be secured, it is possible to import the data to the microprocessor chip 1 in multiple batches.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、はぼ1チツプで構成されるマイクロプ
ログラムにおいても、大容量のマイクロプログラムを有
することができ、かつ、性能の低。
According to the present invention, it is possible to have a large-capacity microprogram even in a microprogram composed of only one chip, and it is possible to have a microprogram with low performance.

下を最小限におさえることが可能となり、従来の゛スー
パーミニコンピユータ、汎用コンピユーp 相+。
It is possible to minimize the lower part of the conventional ``super mini computer, general purpose computer P phase +''.

当の命令数と機能を実現することが可能となる。・It becomes possible to realize the desired number of instructions and functions.・

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例を示すブロック図、・第2図
はマイクロプログラムのメモリマツプの−・例を示す図
である。              1−11・・・
チップ、     2・・・外部制御記憶、10・・・
制御記憶ROM、  11・・・制御記憶RAM 、 
  、12・・・キャッシュ制御部、 20・・・制御記憶キャッジ七〆。 栴 ! 凹 第2図
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing an example of a memory map of a microprogram. 1-11...
Chip, 2... External control memory, 10...
Control memory ROM, 11... Control memory RAM,
, 12... Cache control unit, 20... Control storage cache 7. Shiba! Concave figure 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、マイクロプログラム制御のマイクロプロセッサであ
つて、前記マイクロプログラムの一部を格納する読み出
し専用メモリ(ROM)で構成される制御記憶ROMと
、前記マイクロプログラムの他の部分が格納され書き替
え可能メモリ(RAM)で構成される制御記憶RAMと
、前記RAMをマイクロプログラムのキャッシュメモリ
として動作するよう制御するキャッシュ制御部とを同一
チップ上に構成し、前記チップの外部に前記マイクロプ
ログラムの他の部分をバックアップとして格納する外部
制御記憶を設けたことを特徴とするマイクロプロセッサ
1. A microprocessor for microprogram control, comprising a control memory ROM (ROM) that stores a part of the microprogram, and a rewritable memory that stores other parts of the microprogram. (RAM) and a cache control unit that controls the RAM to operate as a cache memory for the microprogram are configured on the same chip, and other parts of the microprogram are external to the chip. A microprocessor characterized by being provided with an external control memory for storing the data as a backup.
JP61211612A 1986-09-10 1986-09-10 Microprocessor Pending JPS6368930A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61211612A JPS6368930A (en) 1986-09-10 1986-09-10 Microprocessor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61211612A JPS6368930A (en) 1986-09-10 1986-09-10 Microprocessor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS6368930A true JPS6368930A (en) 1988-03-28

Family

ID=16608643

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61211612A Pending JPS6368930A (en) 1986-09-10 1986-09-10 Microprocessor

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JP (1) JPS6368930A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994012929A1 (en) * 1992-11-23 1994-06-09 Seiko Epson Corporation A microcode cache system and method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1994012929A1 (en) * 1992-11-23 1994-06-09 Seiko Epson Corporation A microcode cache system and method

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