JPH11203136A

JPH11203136A - 情報処理装置および記録媒体

Info

Publication number: JPH11203136A
Application number: JP10003806A
Authority: JP
Inventors: Jiro Miyake; 二郎三宅; Masato Suzuki; 正人鈴木
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-01-12
Filing date: 1998-01-12
Publication date: 1999-07-30
Anticipated expiration: 2018-01-12
Also published as: JP3739556B2

Abstract

(57)【要約】【課題】メモリ装置から読み出したデータを直後の命令
が使う場合や、読み出し速度の遅いメモリ装置からのデ
ータの読み出しの場合の処理の中断を減らして、処理性
能の高い情報処理装置を提供することを目的とする。【解決手段】デコーダ１が解読した命令がデータ先読
み命令である場合、データ先読み回路８は読み出しデー
タ保持回路６に格納されているデータ、すなわち前回の
データ先読み命令によってメモリ装置４０から読み出し
格納されたデータを読み出して、レジスタファイル２へ
格納する一方、新たにメモリ装置４０よりデータを読み
出して読み出しデータ保持回路６に格納する。前回の命
令で格納されたデータを読み出すことでデータの読み出
しの完了を待つ必要がない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、命令に従ってパ
イプライン的にデータをメモリ装置より読み出し演算を
行う情報処理装置、コンパイラと機能する情報処理装
置、およびコンピュータが読取可能な記録媒体に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の電子技術の発展により、マイクロ
コンピュータをはじめ情報処理装置が普及し、あらゆる
分野で用いられている。従来、情報処理装置では、処理
性能を向上させるために、パイプライン処理を行うこと
が多い。パイプライン処理とは、１つの命令の処理を複
数のステージに分け、ステージをずらして複数の命令を
並列に実行するものである。

【０００３】図８は従来の情報処理装置の構成を示すブ
ロック図である。図８において、１０１はメモリ装置１
４０から読み出した命令１２０を解読するデコーダであ
り、解読結果１１３、１１４、および命令内に含まれる
即値１２１を出力する。１０２は演算に用いるデータを
格納するレジスタを複数有するレジスタファイルであ
り、１０３はデータ１１７とレジスタファイル１０２か
ら読み出されたデータ１１０、１１１およびデコーダ１
０１が出力する即値１２１を用いて演算を行う演算装置
であり、１０４はデコーダ１０１で命令を解読したデコ
ード結果１１３に応じて、データをメモリ装置１４０か
ら読み出したり、データをメモリ装置１４０へ書き込ん
だりするための制御を行うメモリ制御回路である。１０
５はデコーダ１０１で命令を解読したデコード結果１１
４に応じて、演算装置１０３やレジスタファイル１０２
などを制御する実行制御回路である。例えば、１つの命
令を５つのステージに分けてパイプライン処理する場合
を説明する。

【０００４】５つのステージは、命令フェッチステージ
（以下、ＩＦステージ）、命令デコードステージ（以
下、ＤＥＣステージ）、演算ステージ（以下、ＥＸステ
ージ）、メモリステージ（以下、ＭＥＭステージ）、書
き込みステージ（以下、ＷＢステージ）からなる。ＩＦ
ステージでメモリ装置１４０から命令を読み出し、読み
出した命令１２０をDECステージでデコーダ１０１が解
読する。解読した命令が演算命令の場合は、ＥＸステー
ジでレジスタファイル１０２から読み出したデータ１１
０、１１１またはデコーダ１０１が出力する即値１２１
を用いて命令で指定された演算を行う。演算した結果は
ＷＢステージでレジスタファイル１０２の中の、命令で
指定されたレジスタへ格納される。

【０００５】解読された命令がデータ読み出し命令ある
いはデータ書き込み命令である場合は、ＥＸステージで
演算装置１０３はレジスタファイル１０２から読み出し
たデータ１１０、１１１、または命令によって与えられ
る即値１２１を用いて、メモリ装置１４０内の場所を示
すアドレス１１５を生成してメモリ制御回路１０４へ出
力する。解読された命令がデータ読み出し命令の場合
は、メモリ制御回路１０４はMEMステージで演算装置１
０３が出力するアドレス１１５をアドレス１１６として
出力し、メモリ装置１４０よりデータを読み出し、読み
出されたデータ１１７はレジスタファイル１０２へ与え
られ、ＷＢステージでレジスタファイル１０２内の指定
されたレジスタへ格納される。さらに、後続の命令がデ
ータ読み出し命令の結果のデータを用いる場合は、レジ
スタファイル１０２は、ＷＢステージでデータをレジス
タへ格納するのと同時にデータ１１０または１１１とし
て直接、演算装置１０３へ出力する。データ書き込み命
令の場合は、レジスタファイル１０２から読み出された
データ１１８がＭＥＭステージでメモリ装置１４０へ与
えられ、同時にメモリ制御回路１０４は演算装置１０３
が出力するアドレス１１５をアドレス１１６としてメモ
リ装置１４０へ与え、ＷＢステージでアドレス１１６で
指定される場所へデータ１１８が格納される。

【０００６】図９に従来の情報処理装置のパイプライン
動作の例を示す。図９では、４つの命令を実行している
様子を示している。この図で、ａ０，ｄ０，ｄ１，ｄ２
はレジスタファイル１０２の中のレジスタの名前であ
る。また、（ａ０）はレジスタａ０の値をアドレスとし
て指定されるメモリ装置内のデータを示す。第１命令お
よび第３命令はデータ読み出し命令ｍｏｖであり、第２
命令および第４命令は加算命令ａｄｄである。第１命令
ｍｏｖは、レジスタａ０の値をアドレスとして、メモリ
装置１４０からデータを読み出し、レジスタｄ０へ格納
する。第２命令ａｄｄは、レジスタｄ２の値と１を加算
し、加算結果をレジスタｄ２に格納する。第３命令ｍｏ
ｖは、レジスタａ０の値に４を加算し、その結果をアド
レスとしてメモリ装置１４０からデータを読み出し、レ
ジスタｄ１に格納する。第４命令ａｄｄは、レジスタｄ
２の値と１を加算し、加算結果をレジスタd2に格納す
る。

【０００７】各命令は、ＩＦ、ＤＥＣ、ＥＸ、ＭＥＭ、
ＷＢの５つのステージに分割され、各ステージが１クロ
ックサイクルの期間に実行される。４つの命令は１ステ
ージずつずらして並列に実行される。従って、１つ１つ
の命令の処理には５クロックサイクルが必要であるが、
このようなパイプライン処理を行うことによって、命令
の結果を毎サイクル得ることができ、高い処理性能を実
現することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、データ読み
出し命令で読み出したデータを次の命令が演算に用いる
場合やメモリ装置の読み出しが遅い場合、処理性能の低
下を生じる。図１０にｍｏｖ命令で読み出したデータを
直後の命令が演算に用いる場合を示す。

【０００９】図１０において、第１命令ｍｏｖはレジス
タａ０の値をアドレスとしてメモリ装置１４０からデー
タを読み出し、レジスタｄ０に格納する。このデータを
Ａとする。第２命令ａｄｄは、第１命令ｍｏｖによって
ｄ０に格納されたデータＡとレジスタｄ１の値を加算し
て、結果のデータをレジスタｄ１に格納する。第３命令
movはレジスタａ０の値に４を加算した値をアドレスと
してメモリ装置１４０からデータを読み出し、レジスタ
ｄ０に格納する。このデータをBとする。第４命令ａｄ
ｄは、第３命令ｍｏｖによってｄ０に格納されたデータ
Ｂとレジスタｄ１の値を加算して、結果のデータをレジ
スタｄ１に格納する。この場合、第２および第４命令ａ
ｄｄは、直前の命令ｍｏｖによってメモリ装置１４０か
ら読み出されるデータを演算に用いるため、ａｄｄ命令
のＥＸステージがｍｏｖ命令のＷＢステージの後でない
とレジスタファイル１０２から読出したデータは正しく
ない。このときレジスタファイル１０２がデータ１１７
をデータ１１０として直接、演算装置１０３にも供給す
ることで、ａｄｄ命令のＥＸステージをｍｏｖ命令のＷ
Ｂステージと並列にすることができる。しかしそれで
も、ｍｏｖ命令で読み出されるデータは、ｍｏｖ命令の
ＷＢステージになるまで使用できないため、ａｄｄ命令
のＥＸステージがｍｏｖ命令のＷＢステージまで待たさ
れてしまう。このようにデータ読み出し命令で読み出し
たデータを次の命令が演算に用いる場合に命令の実行が
待たされ、処理性能の低下をもたらす。

【００１０】図１１に、メモリ装置の読み出し速度が遅
い場合を示す。この例では、実行される命令は図９の場
合と同じであるが、メモリ装置の読み出しに図９の場合
よりさらに２クロックサイクル余分に必要である。第２
命令および第４命令ａｄｄは直前の命令ｍｏｖが読み出
したデータを用いないが、ｍｏｖ命令のＷＢステージが
完了するまでａｄｄ命令のＷＢステージは待たされる。
このように、ａｄｄ命令も処理が中断され処理性能の低
下をもたらす。

【００１１】この発明はかかる課題に鑑み、メモリから
のデータ読み出し命令による後続の命令の処理の中断を
減らし、処理性能の高い情報処理装置およびプログラム
を格納した記録媒体を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の情報処理
装置は、少なくともメモリ装置からの第１のデータの読
み出しと第２のデータの操作とを指示する特定の命令を
含む命令列から命令を取り出す命令読出し手段と、メモ
リ装置から読み出したデータを格納するためのデータ保
持手段と、命令読み出し手段により読み出された命令を
解読する解読手段と、レジスタを含んで成り、解読手段
により特定の命令が置かれていると解読された場合に、
第１のデータの読み出しアドレスを計算し、計算された
アドレスに基づいてメモリ装置から第１のデータを読み
出すべくアクセスを開始し、データ保持手段から第２の
データを取り出してレジスタへ格納する実行手段とを備
え、第２のデータは、特定の命令が解読される以前に解
読手段が解読した特定の命令に基づく第１のデータとし
て読み出されたデータであることを特徴とするものであ
る。

【００１３】請求項１記載の情報処理装置によれば、以
前に解読手段が解読した特定の命令の実行に基づいてメ
モリ装置から読み出されたデータをデータ保持手段から
読み出した後に、新たにメモリ装置からデータの読み出
しを実行することができ、メモリ装置からのデータの読
み出しの完了を待たずに、次の命令の処理が可能で、処
理時間の短縮を図って、処理性能の向上を実現すること
ができ、極めて有用である。

【００１４】請求項２記載の情報処理装置は、請求項１
において、実行手段が、特定の命令によって開始された
第１のデータの読み出しのアクセスが終了したときに行
われ、読み出された第１のデータをデータ保持手段に格
納する動作を、特定の命令に後続する命令の実行と並列
に行うものである。請求項２記載の情報処理装置によれ
ば、請求項１と同様な効果がある。

【００１５】請求項３記載の情報処理装置は、請求項１
または請求項２において、情報処理装置が、命令の読出
しを行う第１のステージと、命令の解読を行う第２のス
テージと、命令によって指定される演算またはメモリ装
置をアクセスするアドレス計算を行う第３のステージ
と、メモリ装置をアクセスする第４のステージと、命令
によって指定される操作の結果をレジスタに格納する第
５のステージとの５つのステージを含むパイプライン構
造をとるものであって、命令読出し手段は第１のステー
ジにおいて作用し、解読手段は第２のステージにおいて
作用し、実行手段は第３から第５のステージにおいて作
用し、特にデータ保持手段からの第２のデータの取り出
しを第４のステージで行うものである。

【００１６】請求項３記載の情報処理装置によれば、請
求項１または請求項２と同様な効果がある。請求項４記
載の情報処理装置は、少なくともメモリ装置からの第１
のデータの読み出しと第２のデータの操作とを指示する
特定の命令を含む命令列から命令を取り出す命令読出し
手段と、メモリ装置から読み出した２個以上のｎ個のデ
ータを格納するための第１から第ｎのデータ保持手段
と、命令読み出し手段により読み出された命令を解読す
る解読手段と、この解読手段により特定の命令が置かれ
ていると解読されるごとに１ずつ増分され、１からｎの
間を巡回する計数手段と、レジスタを含んで成り、解読
手段により特定の命令が置かれていると解読された場合
に、第１のデータの読み出しアドレスを計算し、計算さ
れたアドレスに基づいてメモリ装置から第１のデータを
読み出すべくアクセスを開始し、計数手段が示す値ｋで
定まる第ｋのデータ保持手段から第２のデータを取り出
してレジスタへ格納する実行手段とを備え、第２のデー
タは、解読された特定の命令からｎだけ前の特定の命令
に基づく第１のデータとして読み出されたデータである
ことを特徴とするものである。

【００１７】請求項４記載の情報処理装置によれば、請
求項１と同様な効果に加えて、ｎ個までのメモリ装置か
らのデータの読み出しの完了を待たずに次の命令の処理
が可能で、処理時間の一層の短縮が図れる。請求項５記
載の情報処理装置は、請求項４において、実行手段が、
特定の命令によって開始された第１のデータの読み出し
のアクセスが終了したときに行われ、読み出された第１
のデータを第ｋのデータ保持手段に格納する動作を、特
定の命令に後続する命令の実行と並列に行うものであ
る。

【００１８】請求項５記載の情報処理装置によれば、請
求項４と同様な効果かある。請求項６記載の情報処理装
置は、少なくともメモリ装置からの第１のデータの読み
出しと第２のデータの操作とを指示する特定の命令を含
む命令列から命令を取り出す命令読出し手段と、メモリ
装置から読み出したデータを格納するためのデータ保持
手段と、このデータ保持手段が格納するデータが有効か
無効かを示すデータ有効フラグと、命令読み出し手段に
より読み出された命令を解読する解読手段と、レジスタ
を含んで成り、解読手段により特定の命令が置かれてい
ると解読された場合に、第１のデータの読み出しアドレ
スを計算し、計算されたアドレスに基づいてメモリ装置
から第１のデータを読み出すべくアクセスを開始し、デ
ータ有効フラグが有効を示す場合は、データ保持手段か
ら第２のデータを取り出してレジスタへ格納し、データ
有効フラグが無効を示す場合は、データ有効フラグが有
効を示すのを待って、データ保持手段から第２のデータ
を取り出してレジスタへ格納する実行手段とを備え、第
２のデータは、特定の命令が解読される以前に解読手段
が解読した特定の命令に基づく第１のデータとして読み
出されたデータであることを特徴とするものである。

【００１９】請求項６記載の情報処理装置によれば、請
求項１と同様な効果のほか、データの読み出しが完了す
る前にデータ保持手段から間違った値を読み出すことを
防ぐことができ、極めて有用である。請求項７記載の情
報処理装置は、請求項６において、実行手段が、特定の
命令によって開始された第１のデータの読み出しのアク
セスが終了したときに、読み出された第１のデータをデ
ータ保持手段に格納するとともに、データ有効フラグを
有効にする動作を、特定の命令に後続する命令の実行と
並列に行うものである。

【００２０】請求項７記載の情報処理装置によれば、請
求項６と同様な効果がある。請求項８記載の情報処理装
置は、請求項６または請求項７において、解読手段がさ
らに、外部から割込み要求を受けたとき、データ有効フ
ラグが有効を示す場合は、割込み要求を受理し、データ
有効フラグが無効を示す場合は、データ有効フラグが有
効を示すのを待って、割込み要求を受理するものであ
る。

【００２１】請求項８記載の情報処理装置によれば、請
求項６または請求項７と同様な効果のほか、特定の命令
の後に発生する割込み要求についても矛盾なく対応する
ことができる。請求項９記載の情報処理装置は、請求項
８において、解読手段が、割込み要求を受理したとき、
データ保持手段に保持されているデータをメモリ装置ま
たは他のメモリ装置の所定の領域に退避するものであ
る。

【００２２】請求項９記載の情報処理装置によれば、請
求項８と同様な効果がある。請求項１０記載の情報処理
装置は、少なくともメモリ装置からの第１のデータの読
み出しと第２のデータの操作とを指示する特定の命令を
含む命令列から命令を取り出す命令読出し手段と、メモ
リ装置から読み出したデータを格納するためのデータ保
持手段と、命令読み出し手段により読み出された命令を
解読する解読手段と、レジスタを含んで成り、解読手段
により特定の命令が置かれていると解読された場合に、
第１のデータの読み出しアドレスを計算し、計算された
アドレスに基づいてメモリ装置から第１のデータを読み
出すべくアクセスを開始し、データ保持手段から第２の
データを取り出して命令によって指示された演算を行っ
た後にレジスタへ格納する実行手段とを備え、第２のデ
ータは、特定の命令が解読される以前に解読手段が解読
した特定の命令に基づく第１のデータとして読み出され
たデータであることを特徴とするものである。

【００２３】請求項１０記載の情報処理装置によれば、
請求項１と同様な効果に加えて、データ保持手段に格納
されたデータ、すなわち以前に解読手段が解読した特定
の命令でメモリ装置より読み出されたデータを用いて演
算を行うことにより、メモリ装置の読み出しに要する時
間を削減して演算ができ、処理性能の向上を実現するこ
とができ、極めて有用である。

【００２４】請求項１１記載の情報処理装置は、請求項
１０において、実行手段が、特定の命令によって開始さ
れた第１のデータの読み出しのアクセスが終了したとき
に行われ、読み出された第１のデータをデータ保持手段
に格納する動作を、特定の命令に後続する命令の実行と
並列に行うものである。請求項１１記載の情報処理装置
によれば、請求項１０と同様な効果がある。

【００２５】請求項１２記載の情報処理装置は、請求項
１０または請求項１１において、命令の読出しを行う第
１のステージと、命令の解読を行う第２のステージと、
命令によって指定される演算またはメモリ装置をアクセ
スするアドレス計算を行う第３のステージと、メモリ装
置をアクセスする第４のステージと、命令によって指定
される操作の結果をレジスタに格納する第５のステージ
との５つのステージを含むパイプライン構造をとる情報
処理装置であって、命令読出し手段は第１のステージに
おいて作用し、解読手段は第２のステージにおいて作用
し、実行手段は第３から第５のステージにおいて作用
し、特にデータ保持手段からの第２のデータの取り出し
と演算とを第３のステージで行うものである。

【００２６】請求項１２記載の情報処理装置によれば、
請求項１０または請求項１１と同様な効果がある。請求
項１３記載の情報処理装置は、高級言語プログラムか
ら、パイプライン処理を行うプロセッサを対象とする機
械命令プログラムを生成する情報処理装置であって、高
級言語プログラム中にメモリ装置に割り付けられた変数
の読み出しを行うコードを検出する読み出しコード検出
手段と、コードが検出された場合に、変数に割り付けら
れたメモリ装置のアドレスを計算し、計算されたアドレ
スに基づいてメモリ装置の読み出しアクセスを開始させ
る第１の機械命令と、アクセスが終了したときに読み出
されたデータを所定のレジスタに格納する第２の機械命
令とを生成する機械命令生成手段とを備えたものであ
る。

【００２７】請求項１３記載の情報処理装置によれば、
第１の機械命令の完了を待たずに、次の機械命令の処理
が可能な機械命令プログラムを生成することができる。
したがって処理性能を向上できる。請求項１４記載の情
報処理装置は、請求項１３において、機械命令生成手段
は、第１の機械命令と第２の機械命令とを一定命令数だ
け離間して生成するものである。

【００２８】請求項１４記載の情報処理装置によれば、
請求項１３と同様な効果がある。請求項１５記載の情報
処理装置は、高級言語プログラムから、パイプライン処
理を行うプロセッサを対象とする機械命令プログラムを
生成する情報処理装置であって、高級言語プログラム中
にメモリ装置に割り付けられたｎ個の変数の読み出しを
行うコードを検出する読み出しコード検出手段と、コー
ドが検出された場合に、ｎ個の変数に割り付けられたメ
モリ装置のそれぞれのアドレスを計算し、計算されたア
ドレスに基づいてメモリ装置の読み出しアクセスを開始
させる第１から第ｎの機械命令と、第１から第ｎの機械
命令に対応する第１から第ｎのアクセスそれぞれについ
て、アクセスが終了したときに読み出されたデータを所
定のレジスタに格納する第（ｎ＋１）から第２ｎの機械
命令とを第１から第２ｎの順に生成する機械命令生成手
段とを備えたものである。

【００２９】請求項１５記載の情報処理装置によれば、
第１から第ｎの機械命令の完了を待たずに、第ｎの次の
機械命令の処理が可能な機械命令プログラムを生成する
ことができる。したがって、処理性能を向上できる。請
求項１６記載の情報処理装置は、請求項１５において、
機械命令生成手段が、１からｎまでのｋについて第ｋの
機械命令と第（ｋ＋ｎ）の機械命令とを一定命令数だけ
離間して生成するものである。

【００３０】請求項１６記載の情報処理装置によれば、
請求項１５と同様な効果がある。請求項１７記載の情報
処理装置は、高級言語プログラムから、パイプライン処
理を行うプロセッサを対象とする機械命令プログラムを
生成する情報処理装置であって、高級言語プログラム中
にメモリ装置に割り付けられた変数の読み出しを行うコ
ードを検出する読み出しコード検出手段と、コードが検
出された場合に、変数に割り付けられたメモリ装置のア
ドレスを計算し、計算されたアドレスに基づいてメモリ
装置の読み出しアクセスを開始させる第１の機械命令
と、アクセスが終了したときに読み出されたデータに対
して然る可き演算を行った後に所定のレジスタに格納す
る第２の機械命令とを生成する機械命令生成手段とを備
えた情報処理装置。

【００３１】請求項１７記載の情報処理装置によれば、
第１の機械命令の完了を待たずに、次の機械命令の処理
が可能な上に、第２の機械命令で演算が並列に定義され
てコード効率の高い機械命令プログラムを生成すること
ができる。請求項１８記載の情報処理装置は、請求項１
７において、機械命令生成手段が、第１の機械命令と第
２の機械命令とを一定命令数だけ離間して生成するもの
である。

【００３２】請求項１８記載の情報処理装置によれば、
請求項１７と同様な効果がある。請求項１９記載の情報
処理装置は、請求項１３、請求項１４、請求項１７、ま
たは請求項１８において、機械命令生成手段が、生成さ
れた機械命令プログラムのひとかたまりに対して、ひと
かたまりの中の最初の第１の機械命令より先行する位置
に、割込み受付を禁止する命令を配置して生成し、ひと
かたまりの中の最後の第２の機械命令より先行する位置
に、割込み受付を許可する命令を配置して生成するもの
である。

【００３３】請求項１９記載の情報処理装置によれば、
請求項１３、請求項１４、請求項１７、または請求項１
８と同様な効果のほか、第１の機械命令と第２の機械命
令との間に発生する割込み要求によって読み出しデータ
に矛盾が伴うことを防止できる。請求項２０記載の記録
媒体は、パイプライン処理を行うプロセッサによって実
行される機械命令プログラムを記録した記録媒体であっ
て、機械命令プログラムは、変数に割り付けられたメモ
リ装置のアドレスを計算し、計算されたアドレスに基づ
いてメモリ装置の読み出しアクセスを開始させる第１の
機械命令と、アクセスが終了したときに読み出されたデ
ータを所定のレジスタに格納する第２の機械命令とを含
むことを特徴とするものである。

【００３４】請求項２０記載の記録媒体によれば、第１
の機械命令の完了を待たずに、次の機械命令の処理が可
能な機械命令プログラムが記録される。請求項２１の記
録媒体は、請求項２０において、第１の機械命令と第２
の機械命令とが一定命令数だけ離間して配置されている
ものである。請求項２１の記録媒体によれば、請求項２
０と同様な効果がある。

【００３５】請求項２２記載の記録媒体は、パイプライ
ン処理を行うプロセッサによって実行される機械命令プ
ログラムを記録した記録媒体であって、機械命令プログ
ラムは、ｎ個の変数に割り付けられたメモリ装置のそれ
ぞれのアドレスを計算し、計算されたアドレスに基づい
てメモリ装置の読み出しアクセスを開始させる第１から
第ｎの機械命令と、第１から第ｎの機械命令に対応する
第１から第ｎのアクセスそれぞれについて、アクセスが
終了したときに読み出されたデータを所定のレジスタに
格納する第（ｎ＋１）から第２ｎの機械命令とを第１か
ら第２ｎの順に含むことを特徴とするものである。

【００３６】請求項２２記載の記録媒体によれば、第１
から第ｎの機械命令の完了を待たずに、第ｎの次の機械
命令の処理が可能な機械命令プログラムが記録される。
請求項２３記載の記録媒体は、請求項２２において、１
からｎまでのｋについて、第ｋの機械命令と第（ｋ＋
ｎ）の機械命令とが一定命令数だけ離間して配置されて
いるものである。

【００３７】請求項２３記載の記録媒体によれば、請求
項２２と同様な効果がある。請求項２４記載の記録媒体
は、パイプライン処理を行うプロセッサによって実行さ
れる機械命令プログラムを記録した記録媒体であって、
機械命令プログラムは、変数に割り付けられたメモリ装
置のアドレスを計算し、計算されたアドレスに基づいて
メモリ装置の読み出しアクセスを開始させる第１の機械
命令と、アクセスが終了したときに読み出されたデータ
に対して然る可き演算を行った後に所定のレジスタに格
納する第２の機械命令とを含むことを特徴とするもので
ある。

【００３８】請求項２４記載の記録媒体によれば、第１
の機械命令の完了を待たずに、次の機械命令の処理が可
能な上に、第２の機械命令で演算が並列に定義されてコ
ード効率の高い機械命令プログラムが記録される。請求
項２５記載の記録媒体は、請求項２４において、第１の
機械命令と第２の機械命令とが一定命令数だけ離間して
配置されているものである。

【００３９】請求項２５記載の記録媒体によれば、請求
項２４と同様な効果がある。請求項２６記載の記録媒体
は、請求項２０、請求項２１、請求項２４、または請求
項２５において、機械命令プログラムのひとかたまりに
対して、ひとかたまりの中の最初の第１の機械命令より
先行する位置に、割込み受付を禁止する命令が配置さ
れ、ひとかたまりの中の最後の第２の機械命令より先行
する位置に、割込み受付を許可する命令が配置されてい
るものである。

【００４０】請求項２６記載の記録媒体によれば、請求
項２０、請求項２１、請求項２４、または請求項２５と
同様な効果のほか、第１の機械命令と第２の機械命令と
の間に発生する割込み要求によって読み出しデータに矛
盾が伴うことを防止できる。

【００４１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、図１から図６を用いて説明する。（第１の実施の形態）この発明の第１の実施の形態を図
１から図３により説明する。図１は、この発明の第１の
実施の形態における情報処理装置の構成を示すブロック
図である。

【００４２】図１において、１はメモリ装置４０から読
み出した命令２０を解読するデコーダであり、解読した
デコード結果１３、１４、命令内に含まれる即値２１お
よびデータ先読み信号２２を出力する。２は演算に用い
るデータを格納するレジスタを複数有するレジスタファ
イルであり、３はレジスタファイル２から読み出された
データ１０、１１、またはデコーダ１が出力する即値２
１を用いて演算を行う演算装置であり、４はデコーダ１
のデコード結果１３に応じて、データをメモリ装置４０
から読み出したり、データをメモリ装置４０へ書き込ん
だりするための制御を行うメモリ制御回路である。５は
デコーダ１のデコード結果１４に応じて、演算装置３、
レジスタファイル２などを制御する実行制御回路であ
る。

【００４３】６は読み出しデータ保持回路であり、メモ
リ装置４０から読み出したデータを一時的に保持する。
８はデータ先読み回路であり、メモリ装置４０からデー
タを読み出す前に、以前に読み出しデータ保持回路６に
格納されたデータを読み出してレジスタファイル２へ出
力する。そして、この情報処理装置は、少なくともメモ
リ装置４０からの第１のデータの読み出しと第２のデー
タの操作とを指示する特定の命令を含む命令列から命令
を取り出す命令読出し手段を主に構成する命令読出し制
御回路２５と、メモリ装置４０から読み出したデータを
格納するためのデータ保持手段を構成する読み出しデー
タ保持回路６と、命令読み出し手段により読み出された
命令を解読する解読手段であるデコーダ１と、レジスタ
ファイル２を含んで成り、解読手段により特定の命令が
置かれていると解読された場合に、第１のデータの読み
出しアドレスを計算し、計算されたアドレスに基づいて
メモリ装置４０から第１のデータを読み出すべくアクセ
スを開始し、データ保持手段から第２のデータを取り出
してレジスタファイル２へ格納する実行手段を主に構成
する実行部２６とを備え、第２のデータは、特定の命令
が解読される以前に解読手段が解読した特定の命令に基
づく第１のデータとして読み出されたデータとしている
ものである。

【００４４】この第１の実施の形態においても、図１１
で示す従来の情報処理装置と同様に、ＩＦステージ、Ｄ
ＥＣステージ、ＥＸステージ、ＭＥＭステージ、およ
び、ＷＢステージの５つのステージに分けて命令を処理
する。データ読み出し、データ書き込み、および演算命
令の処理は、従来と同様に処理される。ただし、データ
読み出しの場合、メモリ装置４０から読み出されたデー
タ１７はデータ２４としてレジスタファイル２へ与えら
れる。

【００４５】データ先読み命令の処理について説明す
る。データ先読み命令は、指定したアドレスを用いてメ
モリ装置４０から読み出したデータを読み出しデータ保
持回路６に格納する前に、読み出しデータ保持回路６に
格納されているデータを読み出して、レジスタファイル
２の指定したレジスタに格納する命令である。つまり、
前回実行したデータ先読み命令でメモリ装置４０から読
み出したデータをレジスタファイル２に格納すると同時
に、メモリ装置４０からの新たな読み出しを実行する命
令である。

【００４６】図１を用いて、データ先読み命令の動作を
説明する。デコーダ１は命令読出し制御回路２５によっ
てメモリ装置４０から読み出された命令２０を解読す
る。デコード結果１３、１４はメモリ制御回路４および
実行制御回路５へ出力される。さらに、解読した命令が
データ先読み命令である場合、デコーダ１はデータ先読
み信号２２をデータ先読み回路８へ出力する。演算装置
３は実行制御回路５の制御に従って、ＥＸステージでレ
ジスタファイル２から読み出したデータ１０、１１、ま
たは、デコーダ１が出力する即値２１を用いてアドレス
を計算し、メモリ制御回路４へ出力する。メモリ制御回
路４はＭＥＭステージで、演算装置３から出力されたア
ドレス１５をアドレス１６として出力し、メモリ装置４
０へデータの読み出しを要求する。データ先読み回路８
は、データ先読み信号２２が与えられると、ＭＥＭステ
ージでデータ読み出し信号２３を出力し、読み出しデー
タ保持回路６に格納されているデータ、すなわち、前回
のデータ先読み命令でメモリ装置４０から読み出され格
納されたデータを読み出してレジスタファイル２へデー
タ２４として与え、レジスタファイル２はＷＢステージ
で、命令で指定されたレジスタでデータ２４を格納す
る。さらに、後続の命令がデータ先読み命令の結果のデ
ータを用いる場合は、レジスタファイル２は、ＷＢステ
ージでデータをレジスタへ格納するのと同時にデータ１
０または１１として直接演算装置３へ出力する。

【００４７】データ先読み命令は、演算に必要になる場
合に先だって実行しておく。そして、演算に必要になっ
た時に、再びデータ先読み命令を実行する。この２回目
のデータ先読み命令によって、１回目のデータ先読み命
令でメモリ装置４０から読みだされたデータが得られ、
演算に用いられる。さらに２回目のデータ先読み命令に
よって、メモリ装置４０からデータの読みだしが行わ
れ、読み出されたデータは３回目のデータ先読み命令に
よって得られ、演算に用いられる。この動作を図２と図
３とを用いて説明する。

【００４８】図２および図３はいずれも、第１の実施の
形態における情報処理装置のパイプライン動作の例を示
した図である。図２において、第１、第３、および第５
の命令はデータ先読み命令ｍｏｖｐである。第１命令ｍ
ｏｖｐは、ＥＸステージでアドレス計算が行われ、得ら
れたアドレスａ０を用いて、MEMステージにメモリ装置
４０よりデータの読み出しを行うと同時に読み出しデー
タ保持回路６にすでに格納されているデータを読み出し
て、レジスタファイル２へ出力する。レジスタファイル
２は読み出しデータ保持回路６より読み出されたデータ
を第１命令ｍｏｖｐのＷＢステージに指定されたレジス
タへ格納する。次のデータ先読み命令、すなわち、第３
命令ｍｏｖｐでは、ＥＸステージでアドレス計算を行
い、得られたアドレスａ０＋４を用いて、ＭＥＭステー
ジにメモリ装置４０よりデータの読み出しを行うと同時
に読み出しデータ保持回路６にすでに格納されているデ
ータを読み出し、レジスタファイル２へ与えられる。こ
の時、読み出しデータ保持回路６には、以前のデータ先
読み命令、すなわち、第１命令ｍｏｖｐでアドレスａ０
を用いてメモリ装置４０より読み出されたデータＡが格
納されており、このデータＡがレジスタファイル２へ与
えられ、第３命令ｍｏｖｐのＷＢステージで指定された
レジスタｄ０へ格納される。

【００４９】第４命令ａｄｄは第３命令でｄ０に格納さ
れるデータＡを用いて加算を行う。第４命令ａｄｄのＥ
Ｘステージは、第３命令ｍｏｖｐのＭＥＭステージと並
列であり、レジスタｄ０にはまだデータＡは格納されて
いない。そこで、レジスタファイル２は第３命令ｍｏｖ
ｐのＭＥＭステージに読み出しデータ保持回路６から読
み出されたデータＡをデータ１０またはデータ１１とし
て直ちに演算装置３へ与える。これによって、第４命令
ａｄｄのＥＸステージは待たされることなく加算を実行
する。

【００５０】同様に第５命令ｍｏｖｐは、ＭＥＭステー
ジに、読み出しデータ保持回路６から、第３命令ｍｏｖ
ｐがメモリ装置４０から読み出したデータＢを読み出し
てレジスタファイル２へ出力し、第６命令ａｄｄは、読
み出しデータ保持回路６からレジスタファイル２へ出力
されたデータＢを用いて、ＥＸステージに加算を行う。

【００５１】このようにして、データ先読み命令は、メ
モリ装置４０からのデータの読み出しを実行するのと同
時に、前回のデータ先読み命令でメモリ装置４０から読
み出されデータ保持回路６へ格納されたデータを直ちに
読み出すことにより、直後の命令がデータ先読み命令の
結果を用いる場合でも、待たされることなく処理を行う
ことができる。

【００５２】図３に、メモリ装置４０の読み出し速度が
遅い場合のデータ先読み命令の動作を説明する。図３に
おいて、第１、第４、および第７の命令はデータ先読み
命令ｍｏｖｐである。ここでは、図２の場合と比べて、
メモリ装置４０のデータ読み出しの時間が２クロックサ
イクルだけ長く、ｍｏｖｐ命令のＷＢステージの２クロ
ックサイクル後のＬと記されたところ（以降、疑似的に
Ｌステージと書く）で読み出されたデータ１７が読み出
しデータ保持回路６に格納される。しかし、ｍｏｖｐ命
令は読み出しデータ保持回路６にすでに格納されている
データを読み出してレジスタファイル２に格納するの
で、ｍｏｖｐ命令のメモリ装置４０からのデータ読み出
しの完了を待たずに、後続の命令は処理を行うことがで
きる。第１命令ｍｏｖｐのLステージは第４命令ｍｏｖ
ｐのＭＥＭステージと並列であるので、第４命令ｍｏｖ
ｐではＭＥＭステージに、読み出しデータ保持回路６に
格納されているデータ、すなわち、第１命令ｍｏｖｐに
よってメモリ装置４０より読み出されたデータＡが読み
出され、ＷＢステージにレジスタｄ０へ格納される。同
様に、第７命令ｍｏｖｐのＭＥＭステージで、読み出し
データ保持回路６に格納されているデータ、すなわち、
第４命令ｍｏｖｐによってメモリ装置４０より読み出さ
れたデータＢが読み出され、ＷＢステージにレジスタｄ
１へ格納される。このように、メモリ装置４０の読み出
し速度が遅い場合でも、命令の処理を止めずに実行する
ことができる。なお、ここでは、２つのデータ先読み命
令の間に、適当な命令を挿入して、先行するデータ先読
み命令ｍｏｖｐのメモリ読み出しが完了した後に、後続
のデータ先読み命令ｍｏｖｐが読み出しデータ保持回路
６からデータを読み出すようにタイミングの調整を行っ
ている。

【００５３】以上のように、この発明の第１の実施の形
態によれば、メモリ装置４０から事前に読み出したデー
タを必要な時にデータ先読み回路８によって、読み出し
データ保持回路６から読み出すことができ、したがって
データ待ちのために停止する時間を削減することがで
き、処理性能が向上する。また、メモリ装置４０の読み
出し速度が遅い場合でも、メモリ装置４０からのデータ
の読み出しが完了するのを待たずに、後続の命令を実行
することができ処理性能が向上する。

【００５４】なお、読み出しデータ保持回路６に複数の
データを保持できるようにして、複数回前のデータ先読
み命令によってメモリ装置４０より読み出され、格納さ
れたデータを読み出しデータ保持回路６から読み出すと
してもよい。この場合は、読み出しデータ保持回路６に
１番目からｎ番目のｎ個のサブデータ保持回路を設け、
さらにデータ先読み命令がデコーダ１によって解読され
るたびに１ずつ増分され、１からｎの間を巡回するｎ進
カウンタを設けて、カウンタが示す値ｋで定まるｋ番目
のサブデータ保持回路からデータを読み出し、メモリ装
置４０より読み出されたデータをｋ番目のサブデータ保
持回路に格納することで実現できる。（第２の実施の形態）この発明の第２の実施の形態を図
４により説明する。図４は、この発明の第２の実施の形
態における情報処理装置の構成を表すブロック図であ
る。

【００５５】図４において、図１に示した第１の実施の
形態における情報処理装置と同じ構成要素は同じ番号を
付して説明を省略し、異なる点を中心に説明する。図４
において、３０はデータ有効フラグであり、読み出しデ
ータ保持回路６に、前回のデータ先読み命令によってメ
モリ装置４０より読み出されたデータが格納されている
か、まだ格納されていないかをデータ有効信号３１によ
って示す。データ有効信号３１が“１”の場合は前回の
データ先読み命令によるメモリ装置４０からのデータ読
み出しが完了し、データがすでに読み出しデータ保持回
路６に格納されていることを示し、“０”の場合は前回
のデータ先読み命令によるデータがまだ読み出しデータ
保持回路６に格納されていないことを示す。なお、デー
タ有効信号３１の初期値は“１”である。

【００５６】デコーダ１に与えられた命令２０がデータ
先読み命令である場合、デコーダ１はデコード結果１
３、１４をメモリ制御回路４および実行制御回路５へ出
力し、データ先読み信号２２をデータ先読み回路８へ出
力する。演算装置３は実行制御回路５の制御に従って、
ＥＸステージでレジスタファイル２から読み出したデー
タ１０、１１またはデコーダ１が出力する即値２１を用
いてアドレス１５を計算し、メモリ制御回路４へ出力す
る。データ先読み回路８はデータ先読み信号２２が与え
られると、データ有効フラグ３０が出力するデータ有効
信号３１を調べ、データ有効信号３１が“０”である場
合、すなわち、前回のデータ先読み命令によるメモリ装
置４０からの読み出しが完了していないことがわかった
場合は、実行制御回路５およびメモリ制御回路４に実行
停止要求信号３３を出力し、これによって実行制御回路
５およびメモリ制御回路４は命令の処理を停止する。前
回のデータ先読み命令によるメモリ装置４０からのデー
タ読み出しが完了し、読み出したデータ１７が読み出し
データ保持回路６に格納されると、同時に、メモリ装置
４０は読み出し完了信号３２をデータ有効フラグ３０へ
出力し、これによって、データ有効信号３１が“１”に
セットされる。データ有効信号３１が“１”にセットさ
れると、データ先読み回路８は実行停止要求信号３３を
解除し、実行制御回路５およびメモリ制御回路４は処理
を再開する。データ先読み回路８はデータ読み出し信号
２３を出力してデータ保持回路６からデータ２４を読み
出す。読み出されたデータ２４はレジスタファイル２へ
与えられ、ＷＢステージに命令で指定されたレジスタへ
格納される。さらに、データ読み出し信号２３が出力さ
れると、データ有効フラグ３０のデータ有効信号３１は
“０”にリセットされ、同時に、メモリ制御回路４は演
算装置３から与えられたアドレス１５を用いてメモリ装
置４０にデータの読み出しを要求する。要求されたデー
タの読み出しが完了すると、メモリ装置４０はデータ１
７を出力し、読み出されたデータ１７は読み出しデータ
保持回路６へ格納される。データが読み出しデータ保持
回路６へ格納され、読み出し完了信号３２が与えられる
と、データ有効フラグ３０はデータ有効信号３１に
“１”を出力する。

【００５７】データ先読み命令のＭＥＭステージにすで
にデータ有効信号３１が“１”で、前回のデータ先読み
命令によりメモリ装置４０から読み出されたデータがす
でに読み出しデータ保持回路６に格納されていることが
示されると、データ先読み回路８は実行停止要求信号３
３を出力することなく、処理が続けられる。このように
して、データ先読み命令を実行する場合に、前回のデー
タ先読み命令によるメモリ装置４０のデータ読み出しが
完了していなければ、データ読み出しが完了するまで、
命令の実行を停止することができ、データを格納する前
の値を誤って読み出しデータ保持回路６から読み出すこ
とを防ぐことができる。

【００５８】従って、２つのデータ先読み命令の間に、
データ読み出しのサイクル数分、有効な命令を挿入でき
なくても、無動作を指示するＮＯＰ命令を挿入する必要
がなく、プログラムのサイズを小さくすることができ
る。また、メモリ装置４０にキャッシュメモリを用いた
場合のように、キャッシュメモリがヒットするかヒット
しないかによってデータの読み出し時間が変わるような
場合に、データの読み出しが速い場合に合わせて２つの
データ先読み命令間に命令を挿入しておいて、データ読
み出しが遅くなった場合でも、命令の実行を停止するこ
とができ、間違った値を読み出しデータ保持回路から読
み出すことを防ぎ、プログラムのサイズを小さくするこ
とができ、プログラムの作成も容易である。

【００５９】なお、上記の構成に加えて、デコーダ１
に、データ有効信号３１の値により外部より印加された
割込み要求を受理するか否かを決め、割込みを受理する
時に読み出しデータ保持回路６に格納されているデータ
を然る可き領域に退避する機能を付加してもよい。即
ち、所定の信号線により伝えられた割込み要求は、デー
タ有効信号３１が“０”の間はペンディングされ、デー
タ有効信号３１が“１”になった時に受け付けられる。
読み出しデータ保持回路６のデータの退避は、割込み処
理から復帰した時にデータを元に戻すためである。こう
することにより、データ先読み命令の後に発生する割込
み要求についても矛盾なく対応することができる。（第３の実施の形態）この発明の第３の実施の形態を図
５および図６により説明する。図５は、この発明の第３
の実施の形態における情報処理装置の構成を表すブロッ
ク図である。

【００６０】図５において、図１に示した第一の実施の
形態における情報処理装置と同じ構成要素は同じ番号を
付して説明を省略し、異なる点を中心に説明する。図５
の情報処理装置では、読み出しデータ保持回路６から読
み出したデータ２４を演算装置３へ与え、演算に用いる
ことができる。データ先読み演算命令を実行する場合に
ついて説明する。データ先読み演算命令とは、前回実行
されたデータ先読み演算命令によってメモリ装置４０か
ら読み出されたデータを用いて演算を行う命令である。

【００６１】デコーダ１に与えられた命令２０がデータ
先読み演算命令であることをデコーダ１が解読すると、
データ先読み信号２２をデータ先読み回路８に出力す
る。データ先読み回路８はデータ先読み信号２２を受け
取ると、読み出しデータ保持回路６より、前回のデータ
先読み演算命令によってメモリ装置４０から読み出され
たデータを読み出して演算装置３に出力する。演算装置
３は、ＥＸステージで、実行制御回路５の制御に従っ
て、レジスタファイル２から読み出されたデータ１０、
１１、またはデコーダ１から出力される即値２１を用い
てアドレスを計算するのと同時に、読み出しデータ保持
回路６から読み出されたデータ２４とレジスタファイル
２から読み出されたデータ１０、１１、またはデコーダ
１から出力される即値２１を用いて、命令で指示された
演算を実行する。演算結果１２は、レジスタファイル２
へ出力され、ＷＢステージに、命令で指定されたレジス
タへ格納される。また、メモリ制御回路４は、MEMステ
ージに、演算装置３が出力するアドレス１５を用いて、
メモリ装置４０よりデータの読み出しを行い、読み出さ
れたデータを読み出しデータ保持回路６へ格納する。こ
の動作を図６を用いて説明する。

【００６２】図６は、第３の実施の形態における情報処
理装置により、データ先読み演算命令を実行する場合の
パイプライン動作を示した図である。図６において、第
１命令はデータ先読み命令ｍｏｖｐであり、第３および
第５命令はデータ先読み演算命令の１つであるデータ先
読み加算命令ａｄｄｐである。第３命令ａｄｄｐは第１
命令ｍｏｖｐによってメモリ装置４０より読み出された
データＡとレジスタｄ０の値を加算して結果をレジスタ
ｄ０に格納する。さらに、ａ０＋４を計算してアドレス
とし、メモリ装置４０よりデータＢを読み出す。第５命
令ａｄｄｐは第３命令ａｄｄｐがメモリ装置４０より読
み出したデータＢとレジスタｄ０の値を加算して結果を
レジスタｄ０に格納する。さらに、ａ０＋８を計算して
アドレスとし、メモリ装置４０よりデータＣを読み出
す。

【００６３】以上のように、この発明の第３の実施の形
態によれば、データ先読み演算命令は、前回のデータ先
読み演算命令で読み出したデータを用いて演算を行うと
同時に、次回のデータ先読み演算命令で用いるデータの
読み出し開始するので、メモリ装置４０からのデータの
読み出しを待たずに演算ができ、データ待ちのサイクル
を削減でき、処理性能の向上を図ることができる。

【００６４】なお、ここでは、データ先読み加算命令ａ
ｄｄｐにおいて、アドレス計算と演算はＥＸステージに
同時に行われるとしたが、アドレス計算と演算を別のク
ロックサイクルでシーケンシャルに行うとしてもよい。
また、この例ではデータ先読み演算命令の演算として加
算を行う場合を示したが、加算以外にも、減算、論理
積、論理和などさまざまな演算に適用することができ
る。（第４の実施の形態）この発明の第４の実施の形態を図
７により説明する。この情報処理装置は、高級言語プロ
グラムから、パイプライン処理を行うプロセッサを対象
とする機械命令プログラムを生成する情報処理装置であ
り、高級言語プログラム中にメモリ装置に割り付けられ
た変数の読み出しを行うコードを検出する読み出しコー
ド検出手段と、機械命令生成手段とを備え、この機械命
令生成手段はコードが検出された場合に、変数に割り付
けられたメモリ装置のアドレスを計算し、計算されたア
ドレスに基づいてメモリ装置の読み出しアクセスを開始
させる第１の機械命令と、アクセスが終了したときに読
み出されたデータを所定のレジスタに格納する第２の機
械命令とを生成する。

【００６５】図７は、この発明の第４の実施の形態にお
ける情報処理装置の構成を示すブロック図である。情報
処理装置７０２は、ユーザが記述したＣ言語プログラム
７０１を翻訳し、機械命令プログラム７１０を出力する
コンパイラとして機能する。情報処理装置７０２は、Ｃ
言語プログラム７０１を読込用バッファ７０４に読み込
むファイル読込部７０３と、読込用バッファ７０４に読
み込まれたＣ言語プログラムの構文や意味を解析して中
間コードを生成し中間コード用バッファ７０６に書き込
む構文解析部７０５と、中間コード用バッファ７０６に
格納された中間コードを入力して機械命令プログラムを
生成し出力用バッファ７０８に書き込む機械命令生成部
７０７と、出力用バッファ７０８に格納された機械命令
プログラムをファイルに出力するファイル出力部７０９
とから構成される。

【００６６】表１は、Ｃ言語プログラムの例を示すプロ
グラムリストである。

【００６７】

【表１】

【００６８】表２は、図８に示すＣ言語プログラムを入
力として与えた場合に、情報処理装置７０２の中間コー
ド用バッファ７０６に格納された中間コードプログラム
を示したリストである。

【００６９】

【表２】

【００７０】表３は、表１に示すＣ言語プログラムを入
力として与えた場合に、情報処理装置７０２により生成
された機械命令プログラム７１０を示したリストであ
る。なお、機械命令プログラムは本来０と１のビット列
であるが、意味を表すために図１０ではニモニック表記
してある。

【００７１】

【表３】

【００７２】以下に、表１のプログラムリストを入力と
した場合における上記構成をもつ情報処理装置の動作に
ついて表１〜表３を用いて説明する。ファイル読込部７
０３は、ユーザが記述したＣ言語プログラム７０１を読
み込み、読込用バッファ７０４に格納する。構文解析部
７０５は、読込用バッファ７０４に格納されたＣ言語プ
ログラムを取り出す。表１に示すプログラムの「ｉｎｔ
ｅｇｅｒＡ，Ｂ；」および「ｒｅｇｉｓｔｅｒ
ｒ；」については、以下の各行を中間コードに展開する
場合に、変数Ａと変数Ｂとはメモリに割り付け、変数ｒ
はレジスタに割り付けるとして処理を進める。

【００７３】次に構文解析部７０５は、読込用バッファ
７０４に格納されたＣ言語プログラムを取り出す。表１
に示すプログラムの「ｒ＝ｒ＋Ａ；」については、変数
Ａが格納されたメモリからデータを読み出してレジスタ
ｄ０に格納する意味の中間コード１「ｄ０←ｍｅｍ
（Ａ）」と、レジスタｄ０と変数ｒが格納されたレジス
タｄ１とを加算しｄ１に格納する意味の中間コード２
「ｄ１←ｄ１＋ｄ０」とを中間コード用バッファ７０６
に出力する。

【００７４】さらに構文解析部７０５は、読込用バッフ
ァ７０４に格納されたＣ言語プログラムを取り出す。表
１に示すプログラムの「r=r+B;」については、変数Bが
格納されたメモリからデータを読み出してレジスタｄ０
に格納する意味の中間コード３「ｄ０←ｍｅｍ（Ｂ）」
と、レジスタｄ０と変数ｒが格納されたレジスタｄ１と
を加算しｄ１に格納する意味の中間コード４「ｄ１←ｄ
１＋ｄ０」とを中間コード用バッファ７０６に出力す
る。

【００７５】Ｃ言語プログラムには以下同様の記述がな
されているとする。機械命令生成部７０７は、中間コー
ド用バッファ７０６に格納された中間コード１を取り出
し、対応する命令１を生成する。変数Ａはメモリのレジ
スタａ０で指示される番地に割り付けられているとす
る。次に機械命令生成部７０７は、中間コード用バッフ
ァ７０６に格納された中間コード２を取り出すが、ここ
でレジスタｄ０は命令１の結果に依存するため、この時
点ではいかなる命令も生成しない。

【００７６】次に機械命令生成部７０７は、中間コード
用バッファ７０６に格納された中間コード３を取り出
す。この時、メモリを読み出す中間コードなので、中間
コード２の加算に対応する命令を生成する前に、命令３
を生成し、続いて中間コード２の加算に対応する命令４
を生成する。但し、命令１と命令４との間は２つの命令
を挿入することが求められるので、無動作命令のｎｏｐ
命令２を命令３の前に挿入する。変数Ｂはメモリのレジ
スタａ０で指示される番地から４番地だけ離れた位置に
割り付けられているとする。

【００７７】次に機械命令生成部７０７は、中間コード
用バッファ７０６に格納された中間コード４を取り出す
が、ここでレジスタｄ０は命令３の結果に依存するた
め、この時点ではいかなる命令も生成しない。次に機械
命令生成部７０７は、中間コード用バッファ７０６に格
納された中間コード（図示せず）を取り出す。この時、
メモリを読み出す中間コードなので、中間コード４の加
算に対応する命令を生成する前に、命令５を生成し、続
いて中間コード４の加算に対応する命令６を生成する。
このとき命令３と命令６との間には既に２つの命令が挿
入されているので、ｎｏｐ命令を新たに挿入する必要は
ない。

【００７８】ファイル出力部７０９は、出力用バッファ
７０８に格納された機械命令を、ファイルに出力する。
このファイルに出力された機械命令プログラムは、表３
のリストに示すようになる。表３に示す命令列は、第１
の実施の形態における情報処理装置の図２のパイプライ
ン動作の例に示した命令列と命令２を除いて同じである
ため説明を省略する。命令２は無動作命令である。

【００７９】以上のように、この発明の第４の実施の形
態によれば、Ｃ言語プログラムからデータ先読み命令を
含む機械命令プログラムを生成することができる。な
お、ここではデータ先読み命令と先読みされたデータを
使用する命令との間の命令数を一定に保つようにしてい
るが、機械命令プログラムを実行する機械にデータ先読
み命令によるメモリ装置４０からのデータの読み出しが
完了したかどうかを示すデータ有効フラグを備えられて
いれば、データ先読み命令と先読みされたデータを使用
する命令との間の命令数を一定に保つために挿入された
上記のｎｏｐ命令２は生成する必要がなくなる。

【００８０】また、機械命令生成部７０７は、機械命令
プログラムを生成する際に、そのプログラムのひとかた
まりに対して、最初のデータ先読み命令の前に割込み受
付を禁止する命令を配置し、最後のデータ先読み命令の
後に割込み受付を許可する命令を配置するようにしても
よい。機械命令プログラムのひとかたまりとは、サブル
ーチンやモジュールなど意味的な区切りでも、データ先
読み命令の出現が他と比べて高い箇所の区切りでもよ
い。但し、割込み受付を許可する命令の直前のデータ先
読み命令は次のデータ先読み命令へつながらないものと
する。こうすることにより、データ先読み命令の間に発
生する割込み要求によって読み出しデータに矛盾が伴う
ことを防止できる。（第５の実施の形態）この発明の記録媒体の実施の形態
として、図７の機械命令プログラム７１０を記録した磁
気ディスク（フロッピーディスクやハードディスクな
ど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭやＰＤなど）、光磁気
ディスク、半導体メモリ（ＲＯＭやフラッシュメモリな
ど）がある。

【００８１】

【発明の効果】請求項１記載の情報処理装置によれば、
以前に解読手段が解読した特定の命令の実行に基づいて
メモリ装置から読み出されたデータをデータ保持手段か
ら読み出した後に、新たにメモリ装置からデータの読み
出しを実行することができ、メモリ装置からのデータの
読み出しの完了を待たずに、次の命令の処理が可能で、
処理時間の短縮を図って、処理性能の向上を実現するこ
とができ、極めて有用である。

【００８２】請求項２記載の情報処理装置によれば、請
求項１と同様な効果がある。請求項３記載の情報処理装
置によれば、請求項１または請求項２と同様な効果があ
る。請求項４記載の情報処理装置によれば、請求項１と
同様な効果に加えて、ｎ個までのメモリ装置からのデー
タの読み出しの完了を待たずに次の命令の処理が可能
で、処理時間の一層の短縮が図れる。

【００８３】請求項５記載の情報処理装置によれば、請
求項４と同様な効果かある。請求項６記載の情報処理装
置によれば、請求項１と同様な効果のほか、データの読
み出しが完了する前にデータ保持手段から間違った値を
読み出すことを防ぐことができ、極めて有用である。請
求項７記載の情報処理装置によれば、請求項６と同様な
効果がある。

【００８４】請求項８記載の情報処理装置によれば、請
求項６または請求項７と同様な効果のほか、特定の命令
の後に発生する割込み要求についても矛盾なく対応する
ことができる。請求項９記載の情報処理装置によれば、
請求項８と同様な効果がある。請求項１０記載の情報処
理装置によれば、請求項１と同様な効果に加えて、デー
タ保持手段に格納されたデータ、すなわち以前に解読手
段が解読した特定の命令でメモリ装置より読み出された
データを用いて演算を行うことにより、メモリ装置の読
み出しに要する時間を削減して演算ができ、処理性能の
向上を実現することができ、極めて有用である。

【００８５】請求項１１記載の情報処理装置によれば、
請求項１０と同様な効果がある。請求項１２記載の情報
処理装置によれば、請求項１０または請求項１１と同様
な効果がある。請求項１３記載の情報処理装置によれ
ば、第１の機械命令の完了を待たずに、次の機械命令の
処理が可能な機械命令プログラムを生成することができ
る。したがって処理性能を向上できる。

【００８６】請求項１４記載の情報処理装置によれば、
請求項１３と同様な効果がある。請求項１５記載の情報
処理装置によれば、第１から第ｎの機械命令の完了を待
たずに、第ｎの次の機械命令の処理が可能な機械命令プ
ログラムを生成することができる。したがって、処理性
能を向上できる。請求項１６記載の情報処理装置によれ
ば、請求項１５と同様な効果がある。

【００８７】請求項１７記載の情報処理装置によれば、
第１の機械命令の完了を待たずに、次の機械命令の処理
が可能な上に、第２の機械命令で演算が並列に定義され
てコード効率の高い機械命令プログラムを生成すること
ができる。請求項１８記載の情報処理装置によれば、請
求項１７と同様な効果がある。請求項１９記載の情報処
理装置によれば、請求項１３、請求項１４、請求項１
７、または請求項１８と同様な効果のほか、第１の機械
命令と第２の機械命令との間に発生する割込み要求によ
って読み出しデータに矛盾が伴うことを防止できる。

【００８８】請求項２０記載の記録媒体によれば、第１
の機械命令の完了を待たずに、次の機械命令の処理が可
能な機械命令プログラムが記録される。請求項２１記載
の記録媒体によれば、請求項２０と同様な効果がある。
請求項２２記載の記録媒体によれば、第１から第ｎの機
械命令の完了を待たずに、第ｎの次の機械命令の処理が
可能な機械命令プログラムが記録される。

【００８９】請求項２３記載の記録媒体によれば、請求
項２２と同様な効果がある。請求項２４記載の記録媒体
によれば、第１の機械命令の完了を待たずに、次の機械
命令の処理が可能な上に、第２の機械命令で演算が並列
に定義されてコード効率の高い機械命令プログラムが記
録される。請求項２５記載の記録媒体によれば、請求項
２４と同様な効果がある。

【００９０】請求項２６記載の記録媒体によれば、請求
項２０、請求項２１、請求項２４、または請求項２５と
同様な効果のほか、第１の機械命令と第２の機械命令と
の間に発生する割込み要求によって読み出しデータに矛
盾が伴うことを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施の形態における情報処理
装置の構成を示すブロック図である。

【図２】第１の実施の形態による情報処理装置のパイプ
ライン動作の例を示した説明図である。

【図３】メモリ装置の読出し速度が遅い場合の第１の実
施の形態による情報処理装置のパイプライン動作の例を
示した説明図である。

【図４】第２の実施の形態における情報処理装置の構成
を示すブロック図である。

【図５】第３の実施の形態における情報処理装置の構成
を示すブロック図である。

【図６】その情報処理装置のパイプライン動作の例を示
した説明図である。

【図７】第４の実施の形態における情報処理装置の構成
を示すブロック図である。

【図８】従来の情報処理装置の構成を示すブロック図で
ある。

【図９】従来のデータ処理装置のパイプライン動作を示
す説明図である。

【図１０】ＭＯＶ命令で読み出したデータを直後の命令
が演算に用いる場合の従来のデータ処理装置のパイプラ
イン動作を示す説明図である。

【図１１】メモリ装置の読出し速度が遅い場合の従来の
データ処理装置のパイプライン動作を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１、１０１デコーダ２、１０２レジスタファイル３、１０３演算装置４、１０４メモリ制御装置５、１０５実行制御回路６読み出しデータ保持回路８データ先読み回路１０、１１、１２、１７、１８、２４、１１０、１１
１、１１２、１１７、１１８データ１５、１６、１１５、１１６アドレス２５命令読出し制御回路２６実行部４０、１４０メモリ装置２１、１２１即値２２データ先読み信号２３データ読み出し信号３０データ有効フラグ３１データ有効信号３２読み出し完了信号３３実行停止要求信号７０１Ｃ言語プログラム７０２コンパイラ７０３ファイル読込部７０４読込用バッファ７０５構文解析部７０６中間コード用バッファ７０７機械命令生成部７０８出力用バッファ７０９ファイル出力部７１０機械命令プログラム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくともメモリ装置からの第１のデー
タの読み出しと第２のデータの操作とを指示する特定の
命令を含む命令列から命令を取り出す命令読出し手段
と、前記メモリ装置から読み出したデータを格納するための
データ保持手段と、前記命令読み出し手段により読み出された命令を解読す
る解読手段と、レジスタを含んで成り、前記解読手段により前記特定の
命令が置かれていると解読された場合に、前記第１のデ
ータの読み出しアドレスを計算し、計算されたアドレス
に基づいて前記メモリ装置から前記第１のデータを読み
出すべくアクセスを開始し、前記データ保持手段から前
記第２のデータを取り出して前記レジスタへ格納する実
行手段とを備え、前記第２のデータは、前記特定の命令が解読される以前
に前記解読手段が解読した前記特定の命令に基づく第１
のデータとして読み出されたデータであることを特徴と
する情報処理装置。
【請求項２】実行手段は、特定の命令によって開始さ
れた第１のデータの読み出しのアクセスが終了したとき
に行われ、読み出された前記第１のデータをデータ保持
手段に格納する動作を、前記特定の命令に後続する命令
の実行と並列に行う請求項１記載の情報処理装置。
【請求項３】情報処理装置は、命令の読出しを行う第
１のステージと、命令の解読を行う第２のステージと、
命令によって指定される演算またはメモリ装置をアクセ
スするアドレス計算を行う第３のステージと、メモリ装
置をアクセスする第４のステージと、命令によって指定
される操作の結果をレジスタに格納する第５のステージ
との５つのステージを含むパイプライン構造をとるもの
であって、命令読出し手段は前記第１のステージにおいて作用し、
解読手段は前記第２のステージにおいて作用し、実行手
段は前記第３から第５のステージにおいて作用し、特に
データ保持手段からの第２のデータの取り出しを前記第
４のステージで行う請求項１または請求項２記載の情報
処理装置。
【請求項４】少なくともメモリ装置からの第１のデー
タの読み出しと第２のデータの操作とを指示する特定の
命令を含む命令列から命令を取り出す命令読出し手段
と、前記メモリ装置から読み出した２個以上のｎ個のデータ
を格納するための第１から第ｎのデータ保持手段と、前記命令読み出し手段により読み出された命令を解読す
る解読手段と、この解読手段により前記特定の命令が置かれていると解
読されるごとに１ずつ増分され、１からｎの間を巡回す
る計数手段と、レジスタを含んで成り、前記解読手段により前記特定の
命令が置かれていると解読された場合に、前記第１のデ
ータの読み出しアドレスを計算し、計算されたアドレス
に基づいて前記メモリ装置から前記第１のデータを読み
出すべくアクセスを開始し、前記計数手段が示す値ｋで
定まる第ｋのデータ保持手段から前記第２のデータを取
り出して前記レジスタへ格納する実行手段とを備え、前
記第２のデータは、解読された前記特定の命令からｎだ
け前の前記特定の命令に基づく第１のデータとして読み
出されたデータであることを特徴とする情報処理装置。
【請求項５】実行手段は、特定の命令によって開始さ
れた第１のデータの読み出しのアクセスが終了したとき
に行われ、読み出された前記第１のデータを第ｋのデー
タ保持手段に格納する動作を、前記特定の命令に後続す
る命令の実行と並列に行う請求項４記載の情報処理装
置。
【請求項６】少なくともメモリ装置からの第１のデー
タの読み出しと第２のデータの操作とを指示する特定の
命令を含む命令列から命令を取り出す命令読出し手段
と、前記メモリ装置から読み出したデータを格納するための
データ保持手段と、このデータ保持手段が格納するデータが有効か無効かを
示すデータ有効フラグと、前記命令読み出し手段により読み出された命令を解読す
る解読手段と、レジスタを含んで成り、前記解読手段により前記特定の
命令が置かれていると解読された場合に、前記第１のデ
ータの読み出しアドレスを計算し、計算されたアドレス
に基づいて前記メモリ装置から前記第１のデータを読み
出すべくアクセスを開始し、前記データ有効フラグが有効を示す場合は、前記データ
保持手段から前記第２のデータを取り出して前記レジス
タへ格納し、前記データ有効フラグが無効を示す場合は、前記データ
有効フラグが有効を示すのを待って、前記データ保持手
段から前記第２のデータを取り出して前記レジスタへ格
納する実行手段とを備え、前記第２のデータは、前記特定の命令が解読される以前
に前記解読手段が解読した前記特定の命令に基づく第１
のデータとして読み出されたデータであることを特徴と
する情報処理装置。
【請求項７】実行手段は、特定の命令によって開始さ
れた第１のデータの読み出しのアクセスが終了したとき
に、読み出された前記第１のデータをデータ保持手段に
格納するとともに、データ有効フラグを有効にする動作
を、前記特定の命令に後続する命令の実行と並列に行う
請求項６記載の情報処理装置。
【請求項８】解読手段はさらに、外部から割込み要求
を受けたとき、データ有効フラグが有効を示す場合は、
割込み要求を受理し、前記データ有効フラグが無効を示
す場合は、前記データ有効フラグが有効を示すのを待っ
て、前記割込み要求を受理する請求項６または７記載の
情報処理装置。
【請求項９】解読手段は、割込み要求を受理したと
き、データ保持手段に保持されているデータを前記メモ
リ装置または他のメモリ装置の所定の領域に退避する請
求項８記載の情報処理装置。
【請求項１０】少なくともメモリ装置からの第１のデ
ータの読み出しと第２のデータの操作とを指示する特定
の命令を含む命令列から命令を取り出す命令読出し手段
と、前記メモリ装置から読み出したデータを格納するための
データ保持手段と、前記命令読み出し手段により読み出された命令を解読す
る解読手段と、レジスタを含んで成り、前記解読手段により前記特定の
命令が置かれていると解読された場合に、前記第１のデ
ータの読み出しアドレスを計算し、計算されたアドレス
に基づいて前記メモリ装置から前記第１のデータを読み
出すべくアクセスを開始し、前記データ保持手段から前
記第２のデータを取り出して前記命令によって指示され
た演算を行った後に前記レジスタへ格納する実行手段と
を備え、前記第２のデータは、前記特定の命令が解読される以前
に前記解読手段が解読した前記特定の命令に基づく第１
のデータとして読み出されたデータであることを特徴と
する情報処理装置。
【請求項１１】実行手段は、特定の命令によって開始
された第１のデータの読み出しのアクセスが終了したと
きに行われ、読み出された前記第１のデータをデータ保
持手段に格納する動作を、前記特定の命令に後続する命
令の実行と並列に行う請求項１０記載の情報処理装置。
【請求項１２】命令の読出しを行う第１のステージ
と、命令の解読を行う第２のステージと、命令によって
指定される演算またはメモリ装置をアクセスするアドレ
ス計算を行う第３のステージと、前記メモリ装置をアク
セスする第４のステージと、命令によって指定される操
作の結果をレジスタに格納する第５のステージとの５つ
のステージを含むパイプライン構造をとる情報処理装置
であって、命令読出し手段は前記第１のステージにおいて作用し、
解読手段は前記第２のステージにおいて作用し、実行手
段は前記第３から第５のステージにおいて作用し、特に
データ保持手段からの第２のデータの取り出しと演算と
を前記第３のステージで行う請求項１０または１１記載
の情報処理装置。
【請求項１３】高級言語プログラムから、パイプライ
ン処理を行うプロセッサを対象とする機械命令プログラ
ムを生成する情報処理装置であって、前記高級言語プログラム中にメモリ装置に割り付けられ
た変数の読み出しを行うコードを検出する読み出しコー
ド検出手段と、前記コードが検出された場合に、前記変数に割り付けら
れた前記メモリ装置のアドレスを計算し、計算されたア
ドレスに基づいて前記メモリ装置の読み出しアクセスを
開始させる第１の機械命令と、前記アクセスが終了した
ときに読み出されたデータを所定のレジスタに格納する
第２の機械命令とを生成する機械命令生成手段とを備え
た情報処理装置。
【請求項１４】機械命令生成手段は、第１の機械命令
と第２の機械命令とを一定命令数だけ離間して生成する
請求項１３記載の情報処理装置。
【請求項１５】高級言語プログラムから、パイプライ
ン処理を行うプロセッサを対象とする機械命令プログラ
ムを生成する情報処理装置であって、前記高級言語プログラム中にメモリ装置に割り付けられ
たｎ個の変数の読み出しを行うコードを検出する読み出
しコード検出手段と、前記コードが検出された場合に、前記ｎ個の変数に割り
付けられた前記メモリ装置のそれぞれのアドレスを計算
し、計算されたアドレスに基づいて前記メモリ装置の読
み出しアクセスを開始させる第１から第ｎの機械命令
と、前記第１から第ｎの機械命令に対応する第１から第
ｎのアクセスそれぞれについて、アクセスが終了したと
きに読み出されたデータを所定のレジスタに格納する第
（ｎ＋１）から第２ｎの機械命令とを第１から第２ｎの
順に生成する機械命令生成手段とを備えた情報処理装
置。
【請求項１６】機械命令生成手段は、１からｎまでの
ｋについて第ｋの機械命令と第（ｋ＋ｎ）の機械命令と
を一定命令数だけ離間して生成する請求項１５記載の情
報処理装置。
【請求項１７】高級言語プログラムから、パイプライ
ン処理を行うプロセッサを対象とする機械命令プログラ
ムを生成する情報処理装置であって、前記高級言語プログラム中にメモリ装置に割り付けられ
た変数の読み出しを行うコードを検出する読み出しコー
ド検出手段と、前記コードが検出された場合に、前記変数に割り付けら
れた前記メモリ装置のアドレスを計算し、計算されたア
ドレスに基づいて前記メモリ装置の読み出しアクセスを
開始させる第１の機械命令と、前記アクセスが終了した
ときに読み出されたデータに対して然る可き演算を行っ
た後に所定のレジスタに格納する第２の機械命令とを生
成する機械命令生成手段とを備えた情報処理装置。
【請求項１８】機械命令生成手段は、第１の機械命令
と第２の機械命令とを一定命令数だけ離間して生成する
請求項１７記載の情報処理装置。
【請求項１９】機械命令生成手段は、生成された機械
命令プログラムのひとかたまりに対して、前記ひとかた
まりの中の最初の前記第１の機械命令より先行する位置
に、割込み受付を禁止する命令を配置して生成し、前記
ひとかたまりの中の最後の前記第２の機械命令より先行
する位置に、割込み受付を許可する命令を配置して生成
する請求項１３、請求項１４、請求項１７、または請求
項１８記載の情報処理装置。
【請求項２０】パイプライン処理を行うプロセッサに
よって実行される機械命令プログラムを記録した記録媒
体であって、前記機械命令プログラムは、変数に割り付けられたメモ
リ装置のアドレスを計算し、計算されたアドレスに基づ
いて前記メモリ装置の読み出しアクセスを開始させる第
１の機械命令と、前記アクセスが終了したときに読み出
されたデータを所定のレジスタに格納する第２の機械命
令とを含むことを特徴とする記録媒体。
【請求項２１】第１の機械命令と第２の機械命令とが
一定命令数だけ離間して配置されている請求項２０記載
の記録媒体。
【請求項２２】パイプライン処理を行うプロセッサに
よって実行される機械命令プログラムを記録した記録媒
体であって、前記機械命令プログラムは、ｎ個の変数に割り付けられ
たメモリ装置のそれぞれのアドレスを計算し、計算され
たアドレスに基づいて前記メモリ装置の読み出しアクセ
スを開始させる第１から第ｎの機械命令と、前記第１か
ら第ｎの機械命令に対応する第１から第ｎのアクセスそ
れぞれについて、アクセスが終了したときに読み出され
たデータを所定のレジスタに格納する第（ｎ＋１）から
第２ｎの機械命令とを第１から第２ｎの順に含むことを
特徴とする記録媒体。
【請求項２３】１からｎまでのｋについて、第ｋの機
械命令と第（ｋ＋ｎ）の機械命令とが一定命令数だけ離
間して配置されている請求項２２記載の記録媒体。
【請求項２４】パイプライン処理を行うプロセッサに
よって実行される機械命令プログラムを記録した記録媒
体であって、前記機械命令プログラムは、変数に割り付けられたメモ
リ装置のアドレスを計算し、計算されたアドレスに基づ
いて前記メモリ装置の読み出しアクセスを開始させる第
１の機械命令と、前記アクセスが終了したときに読み出
されたデータに対して然る可き演算を行った後に所定の
レジスタに格納する第２の機械命令とを含むことを特徴
とする記録媒体。
【請求項２５】第１の機械命令と第２の機械命令とが
一定命令数だけ離間して配置されている請求項２４記載
の記録媒体。
【請求項２６】機械命令プログラムのひとかたまりに
対して、前記ひとかたまりの中の最初の第１の機械命令
より先行する位置に、割込み受付を禁止する命令が配置
され、前記ひとかたまりの中の最後の第２の機械命令よ
り先行する位置に、割込み受付を許可する命令が配置さ
れている請求項２０、請求項２１、請求項２４、または
請求項２５記載の記録媒体。