JP2523398B2 - 命令キャッシュへの命令デ―タ取込み制御方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 命令キャッスとオペランド・キャッシュを持つ計算機
における命令キャッシュへのデータ取込制御方式に関
し、 命令列を実行せずに命令キャッシュへデータを登録する
ことが出来るようにすることを目的とし、 不当コード・サーチ制御部と命令不当コード割込み制
御部を持ち、 不当コード・サーチ制御部は、番地が指定され、起動
が指示されたことを契機として、 当該番地をオペランド・キャッシュに対するアクセ
ス番地として設定し、 オペランド取出し要求を発行し、読出しデータが不
当コードか否かを調べ、 不当コードでない場合には、アクセス番地を更新し
ての処理に戻り、 不当コードの場合には、不当コードとされたデータ
に対応するアクセス番地を予め定められた記憶手段に格
納すると共に命令不当コード割込み制御部を起動する 処理を行うように構成され、 命令不当コード割込み制御部は、起動されると、′
上記記憶手段の番地を命令キャッシュに対するアクセス
番地として設定し、命令取出し要求を発行する 処理を行なうように構成されている。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、命令キャッシュとオペランド・キャッシュ
の二つに区分けした構造のキャッシュを具備した計算機
において、命令実行なしに命令キャッシュへのデータの
取込みを行い得るようにしたものである。

〔従来の技術〕

従来の方式では、命令キャッシュとオペランド・キャ
ッシュは一つの共用したキャッシュであったため、キャ
ッシュへの取込みは、オペランド・アクセスによってブ
ロック・データ単位に登録が可能であった。

キャッシュに対する登録の方法を第３図を参照して説
明する。第３図において、111は命令の実行制御部、112
はオペランド・アクセス制御部、160はキャッシュ、200
は主記憶装置、210は命令データ格納域、220はアクセス
・データ格納域、Bi（ｉは1,2,…）はブロック域をそれ
ぞれ示している。

命令の実行制御部111とオペランド・アクセス制御部1
12は、プロセッサの中に存在する。キャッシュ160は、
主記憶装置200のデータの写しを保持するものであり、
複数のブロック域B1,B2,…に分割されている。キャッシ
ュ160と主記憶装置200との間のデータ転送は、ブロック
単位で行われる。キャッシュ160は、記憶制御ユニット
の中に存在する。

命令の実行制御部111が命令取出し要求を発行する
と、記憶制御ユニットはキャッシュ200の中に該当命令
データが存在するか否かを調べ、存在する場合には該当
命令データをキャッシュ200から読出して命令の実行制
御部111に渡し、存在しない場合には該当命令データを
含む１ブロックのデータを主記憶装置200から読出し、
該当命令データを命令の実行制御部111に渡すと共に、
当該命令データ・ブロックをキャッシュ160に書き込
む。

オペランド・アクセス制御部112がオペランド取出し
要求を発行した場合にも、記憶制御ユニットは同様な動
作を行い、オペランド・データを演算部に渡す。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述のように、一つの共用したキャッシュであった場
合には、指定されたブロック・データ（命令列）をキャ
ッシュに登録するには、オペランド・アクセス（命令列
に対して読出し動作）によって可能であった。

しかしながら、命令キャッシュとオペランド・キャッ
シュが存在すると、オペランド・キャッシュへの登録は
今まで通りのアクセスで可能であるが、命令キャッシュ
ヘのデータの登録はオペランド・アクセスでは行うこと
が出来ず、一度，命令を実行しないと、命令キャッシュ
へのデータ登録が不可能であった。

本発明は、この点に鑑みて創作されたものであって、
命令列を実行せずに、命令キャッシュへデータを登録す
ることが出来るようにすることを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理説明図である。本発明の前提と
なる計算機は、命令キャッシュ161とオペランド・キャ
ッシュ162を持つ記憶制御ユニットと、命令実行のため
のハードウェア機構（図示せず）とを有している。

記憶制御ユニットは、命令取出し要求が発行された時
には、該要求で指定された番地のデータ命令キャッシュ
161に存在するか否かを調べ、存在する場合には該当デ
ータを命令キャッシュ161から読み出して命令実行のた
めのハードウェア機構に渡し、存在しない場合には該当
データを含む１ブロックのデータを主記憶装置200から
読み出して命令キャッシュ161に書き込むと共に該当デ
ータを命令実行のためのハードウェア機構に渡す。ま
た、オペランド取出し要求が発行された時には、該要求
で指定された番地のデータがオペランド・キャッシュ16
2に存在するか否かを調べ、存在する場合には該当デー
タをオペランド・キャッシュ162から読み出して演算部
に渡し、存在しない場合には該当データを含み１ブロッ
クのデータを主記憶装置200から読み出してオペランド
・キャッシュ162に書き込むと共に該当データを演算部
に渡す。

命令実行のためのハードウェア機構は、命令データと
して渡されたデータの命令コード部分が命令コードとし
て定義されていないものである場合には、不当命令コー
ド割込みを発生する。

本発明は、上記のような計算機において、命令不当コ
ード割込み制御部113と、不当コード・サーチ制御部114
とを設けたものである。

不当コード・サーチ制御部114は、番地が指定され、
起動が指示されたことを契機として、 当該番地をオペランド・キャッシュ162に対するア
クセス番地として設定し、 オペランド取出し要求を発行し、読出しデータが不
当コードか否かを調べ、 不当コードでない場合には、アクセス番地を更新し
ての処理に戻り、 不当コードの場合には、不当コードとされたデータ
に対応するアクセス番地を予め定められた記憶手段に格
納すると共に命令不当コード割込み制御部113を起動す
る 処理を行うように構成されている。

命令不当コード割込み制御部113は、起動されると、 ′上記記憶手段の番地を命令キャッシュ161に対する
アクセス番地として設定し、命令取出し要求を発行する 処理を行うように構成されている。

〔作用〕

先ず、先頭番地として主記憶装置の命令データ域の番
地を指定し、不当コード・サーチ制御部114を起動す
る。

不当コード・サーチ制御部114は、起動されると、命
令データ・ブロックを主記憶装置200から読み出してオ
ペランド・キャッシュ162に格納し、この命令データ・
ブロックを２バイトずつ読み出して不当コードをサーチ
する。不当コードとは、命令コードとして定義されてい
ないコードであり、例えば16進表示で「00」，「FF」な
どのコードである。不当コードが見つかったならば、こ
の不当コードの主記憶装置上の格納場所を特定する番地
を記憶手段に格納し、命令不当コード割込み制御部113
を起動する。

命令不当コード割込み制御部113は、起動されると、
記憶手段の番地を読み出し、この番地を命令キャッシュ
に対するアドレスとして命令取出し要求を発行する。記
憶制御ユニットは、該当するデータが命令キャッシュ16
1の中に存在すれば直ちに該当データを命令キャッシュ1
61から読出して命令実行のためのハードウェア機構に送
り、存在しなければ該当データを含む１ブロックのデー
タを主記憶装置200から読出して命令キャッシュ161に書
込み、該当データを命令実行のためのハードウェア機構
に送る。

命令キャッシュ161の中に該当データが存在しないも
のと仮定すると、１ブロックの命令データが命令キャッ
シュ161に登録されると共に該当データ（この場合は不
当な命令コードを持つ命令）が命令実行のためのハード
ウェア機構に送られる。ハードウェア機構は、入力され
た該当データを解析する。不当な命令コードであるので
不当命令コード割込みが発生する。不当命令コード割込
み契機は命令不当コード割込み制御部113で解除する。
このように、本発明によれば、命令を実行することな
く、命令キャッシュにデータを登録することが出来る。

〔実施例〕

第２図は本発明の１実施例を説明する図である。同図
において、100はプロセッサ、113は命令不当コード割込
み制御部、114は不当コード・サーチ制御部、150は番地
データ記憶部、161は命令キャッシュ、162はオペランド
・キャッシュ、200は主記憶装置、301はプログラムの起
動部、302は試験プログラムの実行制御部、Bi（ｉは1,
2,…）はブロック域をそれぞれ示している。

プラグラムの起動部301は、主記憶装置200の命令デー
タ域中に存在する番地を先頭番地として選択し、この先
頭番地と起動指示とを不当コード・サーチ制御部114に
与える。

プロセッサ100の中には、命令不当コード割込み制御
部113と不当コード・サーチ制御部114とが設けられてい
る。命令キャッシュ161とオペランド・キャッシュ162
は、記憶制御ユニットの中に存在する。命令取出し要求
に対応する命令データは、命令実行のためのハード（命
令デコーダなどを含む）に送られ、当該命令データに基
づく命令実行が開始される。

不当コード・サーチ制御部114は、次のような処理を
行う。不当コード・サーチ制御部114は、起動指示が与
えられると、指定された先頭番地以降の命令列を２バイ
ト境界で順番に読み出し、２バイト境界のデータが不当
コードが否かを調べる。不当コードとは、命令コードと
して定義されていないコードを意味しており、例えば
「00」や「FF」（16進表示）がこれに相当する。

２バイト境界のデータが不当コードか否かを調べるた
めに、不当コード・サーチ制御部114は、オペランド取
出し要求を発行する。オペランド取出し要求を受け取る
と、記憶制御ユニットは、該データがオペランド・キャ
ッシュ162の中に存在するか否かを調べ、存在する場合
には該当データをオペランド・キャッシュ162から読み
出して不当コード・サーチ制御部114に渡し、存在しな
い場合には該当データを含む命令データ・ブロックを主
記憶装置200から読み出し、該当データを不当コード・
サーチ制御部114に渡すと共に該当命令データ・ブロッ
クをオペランド・キャッシュ162に書き込む。不当コー
ド・サーチ制御部114は、不当コードが見つかると、不
当コードの番地を番地データ記憶部150に書き込み、命
令不当コード割込み制御部113を起動する。

例えば、命令データ・ブロックが２バイトのＡ命令,6
バイトのＢ命令，…から構成されており、Ａ命令は00番
地〜01番地に格納され、Ｂ命令が02番地〜07番地に格納
されていると仮定する。不当コード・サーチ制御部114
は、最初に00番地と01番地の２バイト・データ（Ａ命
令）が不当コードであるか否かを調べる。不当コードで
はないので、不当コード・サーチ制御部114は、次に02
番地と03番地のバイト・データ（Ｂ命令の命令コードと
此れに続くアドレス部の１バイト・データ）が不当コー
ドであるか否かを調べる。不当コードではないので、不
当コード・サーチ制御部114は、次に04番地と05番地の
２バイト・データが不当コードであるか否かを調べる。
04番地の１バイト・データが命令コードの集合に属して
いないとすると、04番地と05番地の２バイト・データは
不当コードとされ、04番地が番地データ記憶部150に書
き込まれる。なお、命令には２バイトのもの,4バイトの
もの,6バイトのもの,8バイトのものが存在する。

命令不当コード割込み制御部113は、起動されると、
番地データ記憶部150のデータを読み出し、これを命令
キャッシュに対するアドレス・レジスタに設定し、命令
取出し要求を発行する。記憶制御ユニットは、該当デー
タが命令キャッシュ161に存在するか否かを調べ、存在
する場合には該当データを命令キャッシュ161から読み
出してハード（命令実行のため）に送り、存在しない場
合には該当データを含む命令データ・ブロックを主記憶
装置200から読み出し、該当データをハード（命令実行
のための）に送ると共に該当命令データ・ブロックを命
令キャッシュ161に書き込む。

命令データが入力されると、命令実行のためのハード
は、先ず命令解読を行う。この場合、命令コードは不当
コードであるので、不当命令コード割込みが発生する。
不当命令コード割込みが発生すると、命令不当コード割
込み制御部113は、割込み解除の処理を行い、命令キャ
ッシュ161に命令データが取り込まれたことを試験プロ
グラムの実行制御部302に知らせる。試験プログラムの
実行制御部302は、所定の試験条件／試験項目を開始す
る。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、命
令の機能実行（機能動作）を伴わずに命令キャッシュ上
へブロック単位に命令データ（列）を登録することがで
きる。そのため、 命令キャッシュ登録アルゴリズム試験が従来と同じ
ように可能となる。

命令キャッシュ状態を任意環境に変化させることが
可能でなる。

など、試験不可能であった命令キャッシュに対する試験
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、第２図は本発明の１実施
例を説明する図、第３図は１個のキャッシュを持つ計算
機におけるキャッシュへのデータの取込みを説明する図
である。 100……プロセッサ、111……命令の実行制御部、 112……オペランド・アクセス制御部、113……命令不当
コード割込み制御部、114……不当コード・サーチ制御
部、150……番地データ記憶部、161……命令キャッシ
ュ、162……オペランド・キャッシュ、200……主記憶装
置、301……プログラムの起動部、302……試験プログラ
ムの実行制御部。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】命令キャッシュ（161）とオペランド・キ
   ャッシュ（162）を持つ記憶制御ユニットと、命令実行
   のためのハードウェア機構とを有し、 記憶制御ユニットが、 （ａ）命令取出し要求が発行された時には、該要求で指
   定された番地のデータ命令キャッシュ（161）に存在す
   るか否かを調べ、存在する場合には該当データを命令キ
   ャッシュ（161）から読み出して命令実行のためのハー
   ドウェア機構に渡し、存在しない場合には該当データを
   含む１ブロックのデータを主記憶装置（200）から読み
   出して命令キャッシュ（161）に書き込むと共に該当デ
   ータを命令実行のためのハードウェア機構に渡し、 （ｂ）オペランド取出し要求が発行された時には、該要
   求で指定された番地のデータがオペランド・キャッシュ
   （162）に存在するか否かを調べ、存在する場合には該
   当データをオペランド・キャッシュ（162）から読み出
   して演算部に渡し、存在しない場合には該当データを含
   み１ブロックのデータを主記憶装置（200）から読み出
   してオペランド・キャッシュ（162）に書き込むと共に
   該当データを演算部に渡す ように構成され、 命令実行のためのハードウェア機構が、命令データとし
   て渡されたデータの命令コード部分が命令コードとして
   定義されていないものである場合には、不当命令コード
   割込みを発生するように構成されている 計算機において、 命令不当コード割込み制御部（113）と、 不当コード・サーチ制御部（114）と を有し、 不当コード・サーチ制御部（114）は、番地が指定さ
   れ、起動が指示されたことを契機として、 当該番地をオペランド・キャッシュ（162）に対す
   るアクセス番地として設定し、 オペランド取出し要求を発行し、読出しデータが不
   当コードか否かを調べ、 不当コードでない場合には、アクセス番地を更新し
   ての処理に戻り、 不当コードの場合には、不当コードとされたデータ
   に対応するアクセス番地を予め定められた記憶手段に格
   納すると共に命令不当コード割込み制御部（113）を起
   動する 処理を行うように構成され、 命令不当コード割込み制御部（113）は、起動される
   と、 ′上記記憶手段に格納されている番地を命令キャッシ
   ュ（161）に対するアクセス番地として設定し、命令取
   出し要求を発行する 処理を行うよう構成されている ことを特徴とする命令キャッシュへの命令データ取込み
   制御方式。