[发明专利]信息处理装置

说明书

本发明涉及一种信息处理装置，更具体地说，是涉及采用一种用于寄存器的组织方法和存取方法的信息处理装置，这种方法特别适用于寄存器的存取时间远短于主存储器存取时间的情况。

到现在为止，对于包括大量寄存器的计算机系统，已经讨论过一种对单个寄存器赋值的方法，例如见D.A.Patterson和C.H.Sequin1982年9月在IEEE（pp8-21）上发表的一种超大规模集成电路RISC计算机（AVISIRISC，COMPUTER），这种方法通常是以RISCI-微处理器（下面简称为RISCI）的形式实现的。

在RISCI中，有32个可由指令赋值的逻辑寄存器，和138个物理寄存器。由L₁₀，L₁，…及L₃₁表示被指令赋值的逻辑寄存器，R₀，R₁，…及R₁₃₇表示物理寄存器。寄存器L₀，L₁，…及L₉在任何时间里总是分别对应于寄存器R₀，R₁，…R₉。寄存器L₁₀，L₁₁…L₃₁只是在初始化时分别对应于寄存器R₁₁₆，R₁₁₇…R₁₃₇。但是，在调用第一个子程序之后，它们就分别与寄存器R₁₀₀，R₁₀₁，…R₁₂₁对应，在调用仅低于第一子程序等级的子程序之后，它们又分别与寄存器R₈₄，R₈₅，…R₁₀₅对应。根据这种方式，寄存器之间的对应依照子程序调用的嵌套级以每16个寄存器为一组而下移。在从子程序返回时，其对应情况是以每16个寄存器为一组而上移。在调用子程序的前后，逻辑寄存器L₂₆，L₂₇，…L₃₁分别指对应于寄存器L₁₀，L₁₁，…L₁₅的物理寄存器。

根据这种方式，依照子程序调用的嵌套级以利用部分不同的寄存器置位，从而希望减少寄存器的（保存”和“恢复”操作。当子程序调用的嵌套级很多，而且物理寄存器已被用完时，将产生中断。

在如上所述的先有技术中存在下列问题：（a）只有当从子程序返回或被调用时，所使用的寄存器区域才以一定数量上移或下移，它完全没有考虑通过改变寄存器位置来适应程序的特点或编程形式，因此不可能有效地利用寄存器。（b）当交换任务时，大量的物理寄存器需要保存和恢复，而且物理寄存器数量的进一步提高不会导致速度的提高。（c）当物理寄存器被用完时，寄存器存贮等操作由一个中断处理程序来完成。因此，处理时需要很长的时间。

其中，（b）项是一个很严重的问题，它使得大规模集成电路高密度集成技术不能得到充分的利用。

本发明的目的是改进上述问题，并提供一种信息处理装置，其中，随着物理寄存器数量的增加，当子程序引用和任务交换时，寄存器的保存和恢复操作可以大大减小，从而简化对一个程序的寄存器分配，提高处理速度。

实现该目的的本发明的信息处理装置，其特征在于，包括这样的装置，它通过利用同一指令对主存贮器的地址空间区域和一个寄存器块同时赋值，由每条指令所使用的一个寄存器的赋值表示为一个区域寄存器的赋值和一个寄存器位移的赋值的结合，前者具有作为一个值的寄存器区域的寄存器地址，后者表示在该寄存器区域中的一个相对寄存器地址。

下面介绍本发明的基本原理。

在计算机运行进行处理的每个时间点上，由软件根据寄存器使用的情况对区域寄存器置值。总的来说，尽管很可能只有一个区域寄存器，但设置多个区域寄存器也是可以的。每条指令的寄存器字段由一个区域寄存器部分和一个寄存器位移部分构成，前者指示将使用的区域寄存器，后者表示指定区域内的一个相对寄存器地址。在某些情况下，区域寄存器由一个专用寄存器实现，在另一些情况下，它由一个其特定区域在寄存器块范围内的寄存器（以下简称为“特定寄存器”）实现，该寄存器块中由通用寄存器所组成。在使用专用寄存器的情况下，提供有装入和存贮寄存器值的指令。相反，在使用特定寄存器的情况下，省略了相应于特定区域的区域寄存器的赋值，所使用的区域寄存器的地址只由寄存器位移赋值。