JPS6154540A - 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】 ［技術分野］ この発明は、データ処理技術さらにはマイクロプログラ
ム・メモリを備えたデータ処理装置に適用して特に有効
な技術に関し、例えばマイクロプログラム方式のマイク
ロプロセッサに利用して有効な技術に関する。

［背景技術］ マイクロプロセッサ内の制御方式として、ハードワイヤ
ード方式とマイクロプログラム方式とが知られている。

このうち、マイクロプログラム方式は、加算器やレジス
タなどからなる実行ユニットに対するデータ転送順序や
演算順序の制御およびゲート回路やレジスタ等の制御を
、読出し専用のメモリ（コントローシス１〜レージ、以
下マイクロＲＯＭと称する）に格納されているマイクロ
プログラムに従って、行なうものである。

マイクロプログラムは　ｒｒ　ｏ　ｕ　、　ＩＩ　Ｉ　
ＩＩのピントパターンにより表現された枚数のマイクロ
命令（制御語）から構成されている。マイクロプロクラ
ムを構成するマイクロ命令は、次のマイクロ命令を指示
する順序制御フィールドと美行ユニッ１〜内の各機能回
路の制御を行なう静的制御フィールドとからなっている
。

マイクロプログラム方式を適用したマイクロプロセッサ
としては、例えば（株）日立製作所ｇ　ＨＤ６３０１Ｖ
１やＨＤ６３０５ＶＯなどが提供されている。

ところが、従来、マイクロプログラムが格納されるマイ
クロＲＯＭは、再書込み不能なマスクＲＯＭによって構
成され、マイクロＲＯＭにはメーカーが用意した命令セ
ットを実現するためのマイクロプログラムが、メーカー
の手によって記述されるようにされていた。そのため、
マイクロプロセッサは、ユーザーにおいて命令セットを
変更したり、新たな命令を追加するようなことはできな
かった。

ところで、各システムごとに、それを動作させるプログ
ラム（ユーザーによって作られるマクロプログラム）を
実行するのに最も効率のよい命令セットというものがあ
るはずである。しかるに、イクロプロセッサでは、ユー
ザーのシステムに応じて命令セットを変更することはで
きない。従って、ハードウェアの面から見るとマイクロ
プロセッサの実行速度およびシステムのスループットが
まだまだ不充分であることが、本発明者によって明らか
にされた。

ＣＲ１明の目的コ この発明の目的は、マイクロプログラム方式の制御部を
有するシステムにおいて、プログラムの効率を上げてシ
ステムの実行速度およびスループットを向上させること
にある。

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、本明細吉の記述および添附図面から明らかに
なるであろう。

〔発明の概要コ 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、マイクロプログラム方式制御部を有するシス
テムにおいて、マイクＯＲ０Ｍを再書込み可能なメモリ
によって構成することにより、命令セットをユーザーが
変更したり新たなマクロ命令を追加することができるよ
うにし、これによってプログラムの効率を良くするとと
もに、そのハードウェアの持つ機能を最大限に引き出せ
るようにして、システムの実行速度およびスループッ１
−を向上させるという上記目的を達成するものである。

以下この発明を実施例とともに詳細に説明する。

口実施例コ 第１図は、本発明をシングルチップ・マイコンに適用し
た場合の一実施例を示すもので、図中鎖線Ａで囲まれた
部分は、シリコンのような一個の半導体基板上に形成さ
れる。

この実施例のシングルチップ・マイコンＭＰＵは、特に
制限されないが、プログラムに従って内部の実行ユニッ
ト２内の各機能回路等を制御する制御部１と、システム
の動作プログラム等が格納されたプログラムＲＯＭ（リ
ード・オンリ・メモリ）３、主に制御部１と実行ユニッ
１−２とからなるマイクロプロセッサ部（ＣＰ　Ｕ）の
作業領域を提供するＲＡＭ４、タイマ回路５、入出カポ
−トロ、シリアル・コミュニケーション・インタフェー
ス７等から構成され、これらはバス８を介して互いに接
続されている。

上記制御部１は、マイクロプログラムが格納されたマイ
クロＲＯＭＩＩと、命令レジスタ１２と。

アドレスデコーダ１３および制御用デコーダ１４とから
構成されている。

マイクロＲＯＭＩＩには、１アドレスごとに１つのマイ
クロ命令が格納されており、データバス３を介してプロ
グラムＲＯＭ３から読み出されたマクロ命令が命令レジ
スタ１２にフェッチされると、命令レジスタの内容がア
ドレスデコーダ１３によってデコードされて、マイクロ
−ＲＯＭＩＩ内の対応するアドレスがアクセスされ、１
つのマイクロ命令が読み出される。

命令レジスタ１２にフェッチされたマクロ命令は、マイ
クロＲＯＭＩＩ内の複数のマイクロ命令の読出しによっ
て実行されるもので、マクロ命令に対応した最初のマイ
クロ命令がマイクロＲＯＭｌｌから読み出されると、そ
のマイクロ命令のネクストア１（レス・フィール１くの
部分に記載されているネクストアドレスに基ついて次の
マイクロ命令の読出しが行なわれる。このようにして、
次々と一連のマイクロ命令が読み出され、それが制御用
デコーダ１４に供給されてデコードされることにより、
所定の制御信号が順番に出力され、これによって一つの
マクロ命令に対応する処理が実行ユニット２により実行
されるようになっている。

一方、上記実行ユニット２は、プログラムカウンタやイ
ンデックスレジスタ、アキュームレータ等の特定の用途
に使用される専用レジスタと、ワークエリアとして使用
される汎用レジスタ群および加算、減算１乗算等の演算
を行なう演算論理ユニット等からなっている。

そして、この実施例では上記マイクロＲＯＭ１１が、例
えばＦＡＭＯ３（フローティングゲート型ＭＯＳトラン
ジスタ）のような不揮発性記憶素子からなる再書込み可
能なＥＦＲＯＭ（ニレトリカリ・プロゲラマフ゛ル・リ
ード・オンリ・メモリ）によって構成されている。また
、同様に、ユーザーのプログラムが格納されるプログラ
ムＲＯＭ　３もＥ　Ｐ　ＲＯＭによって（み成されてい
る。

また、ＭＰＵ内には、例えば外部端子２１がら供給され
るモード設定用制御信号に基づいて、通常のマイクロコ
ンピュータとして動作するモードか、上記プログラムＲ
ＯＭ３もしくはマイクロＲＯＭ１１へのデータ書込みモ
ードであるかを識別して、内部をそのような状態に設定
するモード設定回路９と、このモード設定回路９によっ
て書込みモードに設定されたとき、外部から供給される
書込み電圧ＶＰＰと、バスを介して入力される書込みデ
ータに基づいて書込み信号を形成し、各ＲＯＭ３および
１１にデータの書込みを行なう書込み制御回路１０が設
けられている。なお、上記モード設定回路９は、マイコ
ンとして動作する際に、予め用意された幾つかの動作モ
ード（例えばアドレス空間拡張モード等）の切換えも行
なうようにされてもよい。

従って、上記実施例によれば、ユーザーにおいてマイク
ロＲＯＭ　１１にマイクロプログラムを自由に書き込む
ことができるため、命令セットをユーザーで変更したり
、新しいマクロ命令を追加するようなことができる。そ
のため、特定のマクロ命令を優先的に扱い、例えば、そ
のマクロ命令を実行するマイクロ命令のステップ数を短
くする等の方法により、システムに応じて特定のマクロ
命令の実行時間を短くすることができ、システムに合わ
せてそのシステムの処理速度が最高になるようにマイク
ロコンピュータを動作させることができる。また、新た
なマクロ命令の追加により、マクロプログラム（ユーザ
ープログラム）を前略化したり、システムに合ったマク
ロ命令を作ってやることでプログラムの効率を良くする
ことができるようになる。これによって、システムに応
じた最適のファームウェアを構成することができるとと
もに、効率の良いプログラムが作り易くなり、システム
全体のスループットが向上される。

また、メーカーにおいても、マイクロＲＯＭ　１１を書
き換えて命令セットを変更、追加してマイクロプログラ
ムの効率化を図って、マイクロコンピュータの処理能力
を増大させたり、予めマイクロＲＯＭの容量を大きくし
ておいて、後からマイクロＲＯＭに新たなマイクロ命令
を書き込んでマイクロプログラムを補充し、マイクロコ
ンピュータの機能アップを図って行くようなことも、Ｒ
○ＭＶ込み用のマスクを変更してマイクロＲＯＭを書き
換えたすせずに行なえるようになる。

さらに、最近、シングルチップ・マイコンに内蔵された
プログラムＲＯＭ　３をＥＰＲＯＭ化したものが提案さ
れているが、そのようなマイクロコンピュータの制御部
をマイクロＲＯＭ化し、かつそれを上記実施例のごと＜
ＥＰＲＯＭで構成するようにすれば、同一の工程でプロ
グラムＲＯＭ３とマイクロＲＯＭＩＩを形成できるので
、プロセスを複雑にすることなく、上記のような効果を
得ることができる。

なお、上記実施例では、プログラムＲＯＭ３とマイクロ
ＲＯＭＩＩが共にＥＰＲＯＭでＩｆｆ成されているもの
について説明したが、マイクロＲＯＭｌｌのみをＥＰＲ
ＯＭで溝成し、プログラムＲ○Ｍ３はマスクＲＯＭで構
成するようにしてもよい。

また、この発明は、プログラムＲＯＭ　３やＲＡＭ４等
を内蔵しないマルチ・チップ・コンピュータをモ′存成
するマイクロプロセッサに対しても適用することができ
る。

さらに、上記実施例では、制御部１がマイクロＲＯＭ１
１から読み出されたマイクロ命令をデコードする制御用
デコーダ１４を含む構成にされているが、制御用デコー
ダ１４を省略し、マイクロＲＯＭＩＩからの出力によっ
て直接実行ユニット２を制御するように構成することも
できる。

［効果］ （１）マイクロプログラム方式の制御部を有するシステ
ムにおいて、マイクロＲＯＭを再書込み可能なメモリに
よって構成したので、マイクロＲＯＭを書き換えること
で命令セットをユーザーが変更したり、新たなマクロ命
令を追加することができるという作用により、プログラ
ムの効率を良く人眼に引き出せるようになり、システム
の実行速度およびスループットが向上されるという効果
がある。

（２）マイクロプログラム方式のシンクルチップ・マイ
コンにおいて、マイクロプログラムが格納されるプログ
ラムＲＯＭとともに、マイクロＲＯＭをＥＰＲＯＭによ
って４Ｊ成するようにしたので、同一の工程でプログラ
ムＲＯＭとマイクロＲＯｌｖｌを形成できるという作用
により、プロセスを複離にすることなく、上記のような
効果を有するシングルチップ・マイコンを製造すること
ができる。

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、
マイクロＲＯＭＩＩおよびプログラムＲＯＭ３をＦＡＭ
Ｏ３をメモリ素子としたＥＰＲＯＭで構成したものにつ
いて説明したが、これらのＲＯＭは、再書込み可能なメ
モリであればよく、例えばＭＮＯＳ（メタル・ナイトラ
イド・オキサイド・セミコンダクタ）をメモリ素子とす
るＥＰＲＯＭや電気的に魯込み消去可能なＥＥＰＲＯＭ
　（エレクトリカル・イレイサブル・リード・オンリ・
メモリ）であってもよい。

［利用分野］ 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コンピュー
タに適用したものについて説明したが、それに限定され
るものでなく、例えばマイクロプログラム制御方式のハ
ードディスク・コントローラやＣＲＴコントローラのよ
うにマイクロプログラム・メモリを内蔵したＬＳＩ一般
に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明をシングルチップ・マイコンに適用し
た場合の一実施例を示すブロック図である。 ｌ・・・・制御部、２・・・・実行ユニット、３・・・
・プロクラム・メモリ（プログラムＲＯＭ）、４・・・
・ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）、５・・・・
タイマ回路、６・・・・入出カポ−１〜、７・・・・シ
リアル・コミュニケーション・インタフェース、８・・
・・バス、９・・・・モード設定回路、１０・・・・書
込み制御回路、１１・・・・マイクロプログラム・メモ
リ（マイクロＲＯＭ）、１２・・・・命令レジスタ、１
３・・・・アドレスデコーダ、１４・・・・制御用デコ
ーダ、２１・・・・外部端子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、マイクロプログラムが格納されるマイクロプログラ
   ム・メモリを備えたデータ処理装置において、上記マイ
   クロプログラム・メモリを再書込み可能なメモリによっ
   て構成し、上記マイクロプログラム・メモリの書込みが
   自由に行なえるようにしたことを特徴とするデータ処理
   装置。 ２、上記データ処理装置は、システム全体を動作させる
   マクロプログラムが格納される読出し専用のプログラム
   ・メモリを有するシングルチップ・マイクロコンピュー
   タであって、上記マイクロプログラムが格納されるマイ
   クロプログラム・メモリと、マクロプログラムが格納さ
   れるプログラム・メモリが共に再書込み可能なメモリに
   よって構成されてい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装置。