Die vorliegende Erfindung betrifft eine Programmumwandlungseinheit zum Umwandeln einer höheren Programmiersprache in ein Maschinensprachenprogramm.

Mit den jüngsten Fortschritten auf dem Gebiet der Elektronik werden Datenprozessoren und Mikrocomputer verbreitet verwendet. Der typische Datenprozessor von heute kann Daten von verschiedener Breite verarbeiten, und ein mit einer 16-Bit-CPU (16-Bit-Zentraleinheit) oder mit einer 24-Bit-CPU (24-Bit-Zentraleinheit) ausgerüsteter Datenprozessor ist entwickelt worden, um den Bedarf an effizienterer Datenverarbeitung und fortgeschritteneren Funktionen zu befriedigen. Ein solcher Prozessor kann zusätzlich mit verschiedenen Arten von Registergruppen, einschließlich einem Adressregister und einem Datenregister, ausgerüstet werden, um die Leistungsfähigkeit zu verbessern. Weiterhin besteht ein Bedarf an einem Prozessor mit einer effizienteren Adressenverwaltungsfunktion, da die Datenmengen und die Programme als Reaktion auf die Weiterentwicklung und die Erweiterung und Vergrößerung von Anwendungen größer geworden sind. Im Folgenden werden fünf herkömmliche Prozessoren beschrieben werden, wobei sowohl deren Verbesserungen oder Weiterentwicklungen als auch deren Nachteile bei der Adressenverwaltung diskutiert werden.

Zuerst wird ein 16-Bit-Segment-Adressprozessor beschrieben werden. Diese Art von Prozessor wird zum Beispiel in Hardware for Microprocessor", Iwan Morishita, Iwanami-shoten, 9.November 1984, beschrieben. Der Prozessor umfasst ein Segmentregister, das eine höhere Adresse, einschließlich von Bit über 16 Bit hinaus speichert, um einen Adressenbereich über 64 Kilobbyte (kByte) (2¹⁶) zu sichern, während er 16-Bit-Daten verarbeitet. Genauer gesagt, wird der Adressenbereich über 64 Kilobyte in eine Menge von 64-Kilobyte-Segmente, die seriell zu nummerieren sind, unterteilt, und die Adressen werden nach Segmentnummern verwaltet, die somit in dem Segmentregister gespeichert werden, und einem Versatz, das heißt einer Entfernung von dem Kopf eines jeden 16-Bitegmentes.

Weiterhin wird in der oben genannten Schrift „Hardware for Microprocessor" ein 32-Bit-Segment-Prozessor beschrieben. Dieser Prozessor kann einen Adressenbereich von 4 Gigabyte (2³²) speichern, indem er 32-Bitadressen verwaltet, während er 32-Bitdaten verarbeitet.

Diese Segmentadressprozessoren lassen ein Maschinensprachenprogramm laufen, das durch eine Programmumwandlungseinheit, wie zum Beispiel einen Compiler, übersetzt wird.

Eine Adressenverwaltung eines Compilers für einen 16-Bit-Prozessor umfasst zwei Modelle: eines ist ein Großmodell und das andere ist ein Nah-Fern-Modell.

Ein Großmodell-Compiler setzt stets eine Zeigervariable mit einer Segmentnummer und einem 16-Bit-Versatz paarweise. Somit berechnet der 16-Bit-Prozessor, der einen Objektcode von dem Compiler laufen lässt, den Inhalt des Segmentregisters, um denselben jedes Mal zu aktualisieren, wenn eine Adresse berechnet wird. Demzufolge wird die Leistungseffizienz im Vergleich zu einem 16-Bit-Nichtsegment-Adressprozessor wesentlich verschlechtert.

Ein Nah-Fern-Modell-Compiler beseitigt dieses Problem, indem er eine von zwei Zeigervariablen bezeichnet: eine Nah-Zeigervariable und eine Fern-Zeigervariable; die erstgenannte wird verwendet, um auf eine Adresse in einem Segment zuzugreifen, und die letztgenannte wird verwendet, um auf eine Adresse über eine Segmentgrenze hinweg zuzugreifen. Der Compiler setzt den 16-Bit-Versatz allein mit der Nah-Zeigervariablen, während er ein Paar aus der Segmentnummer und dem 16-Bit-Versatz mit der Fern-Zeigervariablen setzt. Wenn der 16-Bit-Nah-Fern-Modell-Compiler die Nah-Zeigervariable verwendet, wird die Leistungseffizienz im Vergleich zu dem 16-Bit-Großmodell-Compiler verbessert. Andererseits verschlechtert sich jedoch die Programmierleistung, da es sich um einen Programmierer handelt, der eine von zwei Zeigervariablen auswählt, indem er die Segmentgrenze prüft.

Ein Compiler für einen 32-Bit-Prozessor ist dahingehend vorteilhaft, dass er die oben genannten Probleme nicht aufweist. Da dieser Compiler eine 32-Bitadresse für eine 32-Bitdatenvariable zu der Zeigervariablen setzt und der Programmierer somit keine Segmentgrenze prüfen muss. Natürlich lässt der 32-Bit-Prozessor das kompilierte Programm ohne Verschlechterung der Leistung laufen, während er den Adressenbereich von 4 Gigabyte sichert.

Die Mehrzahl der Anwendungen für einen eingebetteten Mikrocomputer erfordert jedoch weder die 32-Bitdaten noch den Adressenbereich von 4 Gigabyte, sondern erfordert 16-Bitdaten und einen Adressenbereich über 64 Kilobyte. Wenn somit der 32-Bit-Prozessor und der Compiler verwendet werden, wird die Hardware nicht vollständig ausgenutzt, wodurch Kosten und Strom vergeudet werden. Weiterhin bezeichnet der 32-Bit-Prozessor stets eine 32-Bitadresse in einem Programm, und somit erhöht sich eine Programmcode-Größe unerwünscht. Weiterhin wird die Leistung verschlechtert, wenn ein 16-Bitdatenbus verwendet wird, um die Verbindung des 32-Bit-Prozessors zu einem Speicher im Vergleich zu einem 32-Bitdatenbus herzustellen.

Daher erfüllen weder die 16-Bitegment-Adressprozessoren noch die 32-Bit-Segment-Adressprozessoren, die bislang entwickelt worden sind, die praktischen Anforderungen.

Ein zweiter herkömmlicher Prozessor umfasst verschiedene Arten von Registergruppen, einschließlich Adressregistern und Datenregistern, die zum Beispiel in „M68000 8/16/32 MICROPROCESSOR USER MANUAL Motorola Inc., beschrieben werden.

Eine Struktur des zweiten herkömmlichen Prozessors wird in 1 veranschaulicht. Der Prozessor umfasst eine Registereinheit 11 mit einer Vielzahl von 32-Bit-Adressregistern, eine Befehls-Dekodiereinheit 12 zum Dekodieren eines Befehls, eine Externspeichereinheit 13 und eine Externzugriff-Ausführungseinheit 14 zum Eingeben und Ausgeben von Daten einer bezeichneten Bitbreite mit der Extemspeichereinheit 13. Die Befehls-Dekodiereinheit 12 sendet Registerinformationen 15 und Bitbreiteinformationen 16 an die Externzugriff-Ausfuhreinheit 14; Registerinformationen 15 und Bitbreiteninformationen 16 deuten ein Register an, das Datenübertragung unterliegt, beziehungsweise eine Bitbreite von Übertragungsdaten. In einer Anwendung wird hierin angenommen, dass ein 16-Megabyte-Adressenbereich und 16-Bitdaten verwendet werden.

Ein Format eines Befehls zur Übertragung von Daten von einem der Register in der Registereinheit 11 zu der Externspeichereinheit 13 wird in 2 gezeigt: OP ist eine Operationsfeldbezeichnung einer Art von Befehl; SIZE ist eine Größenfeldbezeichnung der Bitbreite der Übertragungsdaten; SRC ist ein Quellenfeld und bezeichnet ein Quellenregister; und DEST ist ein Zielfeld zur Angabe einer Zieladresse in der Externspeichereinheit 13.

Der zweite herkömmliche Prozessor führt den oben genannten Datenübertragungsbefehl auf die folgende Weise aus.

Zuerst dekodiert die Befehlsdekodiereinheit 12 den Datenübertragungsbefehl als: OP bezeichnet MOVE; SIZE bezeichnet 32-Bitdaten; SRC bezeichnet ein Register A1; und DEST bezeichnet eine in einem Register A2 gespeicherte Adresse. Dementsprechend gibt die Dekodiereinheit 12 die Registerinformationen 15 und die Bitbreiten-Informationen 16 an die Zugriffs-Ausführungseinheit 14 aus, die als Reaktion darauf den Inhalt in dem Register A1 in die Externspeichereinheit 13 an der Adresse @A2 in der bezeichneten 32-Bitbreite schreibt.

Jedoch erfordert der zweite herkömmliche Prozessor das Größenfeld in jedem Datenübertragungsbefehl, was weiterhin eine Größenfeld-Dekodierfunktion erfordert und einen Befehlscode erweitert oder die Codegröße vergrößert.

Da weiterhin das Größenfeld entweder 32-Bitdaten oder 16-Bitdaten oder 8-Bitdaten bezeichnet, werden 32-Bitdaten stets an das Adressregister übertragen, wenn die Adresse für die Anwendung 24 Bit oder weniger breit ist. Wenn 16-Bitdaten übertragen werden, wird die Ausführungsgeschwindigkeit nicht verringert werden, wenn der Compiler eine 16-Bitbreite durch das Größenfeld bezeichnet. Einige Compiler beurteilen jedoch gegebenenfalls die effektive 16-Bitbreite nicht, wenn das Programm 16-Bitdaten verwendet. Wenn somit die Daten zu einem 8-Bitbreiten-Speicher übertragen werden, werden die Daten vier Mal pro 8 Bit übertragen und die letzten beiden 8-Bitdatenübertragungen sind redundant.

Ein dritter herkömmlicher Prozessor kann Daten einer Vielzahl von Datenbreiten verarbeiten. Immediate-Daten zum Beispiel, die direkt einen Wert in einem Programmbefehl spezifizieren, werden verarbeitet, nachdem die Immediate-Daten vorzeichenvervielfacht werden. Diese Art von Prozessor wird zum Beispiel in „Microcomputer Series 14 68000 Microcomputer", Yuzo Kida, Maruzen, März 1983, beschrieben.

Eine Struktur des dritten herkömmlichen Prozessors wird in 3 veranschaulicht. Der Prozessor umfasst eine Gruppe von Datenregistern 31 zum Speichern von 32-Bitadressen, eine Gruppe von Adressregistern 32 zum Speichern von 32-Bitadressen, ein Vorzeichen-Vervielfachungsmodul 33 für Vorzeichenvervielfachung des MSB (höchstwertigsten Bit) von 16-Bitdaten zur Ausgabe von 32-Bitdaten, eine Befehls-Dekodiereinheit 34 zum Dekodieren eines Befehls und einen Rechner 35 zum Durchführen einer Berechnung gemäß dem Dekodierergebnis.

Der wie oben beschrieben aufgebaute Prozessor arbeitet wie folgt. Zuerst dekodiert die Befehls-Dekodiereinheit 34 einen Eingangsbefehl von einer externen Einheit, und die anderen Komponenten arbeiten in zwei Fällen gemäß dem dekodierten Befehl unterschiedlich.

• (1) In dem Fall eines Befehls zum Übertragen der Daten zwischen einem der Datenregister 31 und einem der Adressregister 32 oder zur Ausführung einer arithmetischen Operation unter Verwendung der Daten in denselben empfängt der Rechner 32-Bitdaten von beiden Registern und führt eine Berechnung unter Verwendung derselben durch, um das Ergebnis der Operation in ein bezeichnetes Register zu speichern.
• (2) In dem Fall eines Befehls zur Übertragung von 16-Bit-Immediate-Daten zu einem der Datenregister 32 oder Adressregister 32 oder zur Ausführung einer arithmetischen Operation unter Verwendung derselben werden die Immediate-Daten durch das Vorzeichen-Vervielfachungsmodul 33 auf 32-Bitdaten erweitert, um an den Rechner 35 ausgegeben zu werden; der Rechner 35 führt eine Berechnung unter Verwendung der vorzeichenvervielfachten Daten durch und speichert das Ergebnis der Operation in ein bezeichnetes Register.

Die Operation des Vorzeichen-Vervielfachungsmoduls 33 wird unter Bezugnahme auf die 4A, 46 ausführlicher beschrieben werden. Wenn das höchstwertigste Bit (MSB) der 16-Bitdaten wie in 4A gezeigt "0" ausweist, werden die 16-Bitdaten auf 32-Bitdaten erweitert, indem die Nullen in dem 32. Bit aufgefüllt werden. Wenn das MSB andererseits wie in 4B gezeigt „1" ausweist, werden die 16-Bitdaten auf 32-Bitdaten erweitert, indem Einsen in dem 32. Bit aufgefüllt werden.

Nehmen wir an, dass die Immediate-Daten kürzer sind als das für die Berechnung und die Datenspeicherung bezeichnete Register. Die Operation des dritten herkömmlichen Prozessors bei der Ausführung eines Programms mit solchen Immediate-Daten wird unter Bezugnahme auf die 5, 6 und 7 erläutert werden. 5 zeigt ein Beispiel eines Programms, 6 zeigt Details des Operationsflusses, um das Programm laufen zu lassen, und 7 zeigt einen Adressenbereich.

Wie aus 6 hervorgeht, liest das Programm in 5: summiere die Daten an sechzehn Adressen von den Adressen H8000 bis H8100 (H stellt Hexadezimaladressen dar und eine jede Adresse ist H10 Adressen entfernt) und schreibe das Ergebnis an die Adresse H10000000. Jedoch ergibt sich nicht die Ausführung der Befehle 2, 5 und 6 wie durch 6 veranschaulicht. Um somit das Programm wie durch 6 veranschaulicht laufen zu lassen, werden die Befehle 2, 5 und 6 auf die Befehle 2', 5' beziehungsweise 6' überschrieben.

Zum weiteren Verständnis wird das Programm in 5 ausführlicher erläutert werden.

• Befehl 1: Lösche das Datenregister D0.
• Befehl 2: Setze die 16-Bit-Immediate-Daten H8000 in einem Adressregister A0.

Da der Befehl 2 eine Darstellungsweise der 16-Bit-Immediate-Daten H8000 verwendet, werden die Immediate-Daten H8000 durch das Vorzeichen-Vervielfachungsmodul 33 auf 32-Bitdaten HFFFF8000 erweitert, um in das Adressregister A0 gespeichert zu werden.

• Befehl 3: Lies den an einer von dem Adressregister A0 bezeichneten Adresse gespeicherten Inhalt aus dem Speicher aus, um denselben in ein Datenregister D1 zu speichern.
• Befehl 4: Addiere den Inhalt in dem Datenregister D1 zu dem des Datenregisters D0 hinzu, um das Ergebnis in dem Datenregister D0 zu speichern.
• Befehl 5: Addiere die Immediate-Daten H0010 zu dem Adressregister A0, um das Ergebnis in das Adressregister A0 zu speichern.

Die 16-Bit-Immediate-Daten H0010 werden durch das Vorzeichen-Vervielfachungsmodul 33 zu den 32-Bit-Daten HFFFF0010 erweitert. Danach addiert der Rechner 35 die in dem Adressregister A0 gespeicherten Adressdaten HFFFF8000 zu den erweiterten Daten HFFFF0010, um die Daten HFFFF8010 auszugeben, die in dem Adressregister A0 gespeichert sind.

• Befehl 6: Vergleiche die Ausgabedaten mit den Immediate-Daten H8100.

Die Immediate-Daten H8100 werden ebenfalls von dem Vorzeichen-Vervielfachungsmodul 33 auf 32-Bitdaten HFFFF8100 erweitert, um an den Rechner 35 ausgegeben zu werden. Dementsprechend vergleicht der Rechner 35 dieselben mit den aus dem Adressregister A0 ausgelesenen Adressdaten HFFFF8010.

• Befehl 7: Kehre zu dem mit A bezeichneten Befehl 3 zurück, wenn der erstgenannte größer ist als der letztgenannte; ansonsten gehe zu dem Befehl 8 über.

Die Schleife der Befehle 3 bis 7 wird wiederholt, bis der Ausgangswert des Adressregisters A0, das heißt HFFFF8000, durch H00000010 bis auf HFFFF8100 inkrementiert wird. Das bedeutet, dass der Prozessor zu dem Befehl 8 übergeht, wenn das Ergebnis der sechzehn Additionsoperationen in dem Datenregister D0 gespeichert worden ist.

• Befehl 8: Speichere den Inhalt des Datenregisters D0 an der Adresse H10000000 in dem Speicher.

Mit dem dritten herkömmlichen Prozessor können die für einen Zugriff auf das Adressregister verwendeten Immediate-Daten einen in dem in 6 gezeigten Fließbild unerwarteten Wert aufweisen. Dies wird ausführlicher beschrieben werden. In 5 werden die Immediate-Daten H8000, H0010 und H8100 für den Zugriff auf das Adressregister durch die Befehle 2, 5 beziehungsweise 6 verwendet. In dem Fall der Immediate-Daten H8000 werden sie nicht auf H00008000 vorzeichenvervielfacht, sondern auf HFFFF8000. Dies ist darauf zurückzuführen, dass das MSB derselben „1" anzeigt und die höhere Ordnung mit allen Einsen gefüllt ist. Natürlich werden die Immediate-Daten HFFFF8000 in das Adressregister A0 gespeichert und die Daten an der Adresse HFFFF8000 werden durch den Befehl 3 ausgelesen, wo die Daten an der Adresse H00008000 wie in 7 gezeigt anstelle dessen ausgelesen werden sollen hätten. Somit werden die von 6 unerwarteten Daten als Ergebnis ausgelesen.

Analog dazu werden die Immediate-Daten H8100 durch den Befehl 6 nicht auf H00008100, sondern auf HFFFF8100 erweitert, was den Prozessor veranlasst, einen unerwarteten Wert als Operationsergebnis auszugeben.

Wie bereits ausgeführt worden ist, bewirkt bei dem dritten herkömmlichen Prozessor die Vorzeichenvervielfachung, dass die Immediate-Daten einen Wert aufweisen, der von einem Programmierer von dem Fließbild in 6 während des Programmdurchlaufes nicht erwartet wird. Dies tritt nur auf, wenn das MSB der Immediate-Daten in dem Adressenbereich mit einem Wert „1" adressiert ist. Um dieses Problem zu beseitigen, ist daher ein Verfahren unter Verwendung einer 32-Bit-Schreibweise für die Immediate-Daten-Bezeichnung vorgeschlagen worden. Zum Beispiel werden die Immediate-Daten durch den Befehl 2 als H00008000 anstelle von H8000 bezeichnet. Dieses Verfahren erfordert jedoch die 32-Bit-Schreibweise, selbst wenn 16-Bitdaten bezeichnet werden, und somit unnötiges Erweitern der Befehlsgröße und des Objektcodes.

Angesichts dieser Umstände ist ein Verfahren zum Überschreiben des Programms unter Verwendung der 16-Bit-Immediate-Daten vorgeschlagen worden, um das oben genannte Problem zu beseitigen, was in 8 gezeigt wird.

In dem Überschreibprogramm wird der ursprüngliche Befehl 2 in zwei Schritten ausgeführt: Befehle 2-1, 2-2. Die Immediate-Daten H8000, die durch den Befehl 2-1 gegeben sind, werden zuerst auf HFFFF8000 vorzeichenvervielfacht, und danach werden die erweiterten Daten HFFFF8000 und H0000FFFF durch eine UND-Funktion verknüpft, um die höherwertigen 16 Bit durch den Befehl 2-2 auf Nullen zu löschen, wodurch 32-Bitdaten H00008000 ausgegeben werden.

Analog dazu wird der ursprüngliche Befehl 6 in drei Schritten ausgeführt: die Befehle 6-1, 6-2 und 6-3. Die durch den Befehl 6-1 gegebenen Immediate-Daten H810 werden auf HFFFF8100 vorzeichenvervielfacht, um zuerst in dem Adressregister Al gespeichert zu werden, und danach werden die erweiterten Daten HFFFF8100 und H0000FFFF mit einer UND-Verknüpfung verknüpft, um die höherwertigen 16 Bit durch den Befehl 6-2 auf Nullen zu löschen, wodurch 32-Bitdaten H00008100 ausgegeben werden. Schließlich werden die Adressregister A0 und A1 durch den Befehl 6-3 verglichen.

Dies ermöglicht die Anwendung der 16-Bit-Immediate-Daten; jedoch erhöht dies die Anzahl der Schritte im Vergleich zu dem Programm in 5.

Somit ist ein Prozessor, der zugreifen kann, um Daten in dem Adressenbereich wirksam zu korrigieren, unter Verwendung der Immediate-Daten, die kürzer sind als das Adressregister, noch nicht realisiert worden.

Ein vierter herkömmlicher Prozessor ist entweder ein Prozessor des Typs CISC (Complex Instruction Set Computer) oder ein Prozessor des Typs RISC (Reduced Instruction Set Computer). Der erstgenannte, wie zum Beispiel ein TRON oder ein MC68040, kann verschiedene Arten von Befehlen ausführen, während der letztgenannte, wie zum Beispiel SPARC oder MIPS, die Operation beschleunigen kann, indem die Arten verfügbarer Befehle begrenzt werden. Sowohl die CISC- als auch die RISC-Prozessoren verwenden im Allgemeinen eine Vielzahl von 32-Bitregistern und einen 32-Bit-Rechner.

In einem 32-Bit-CISC-Prozessor können alle 32-Bit-Register beliebige 8-Bitdaten, 16-Bitdaten und 32-Bitdaten für einen beliebigen arithmetischen Operationsbefehl handhaben. Als Reaktion erzeugt ein Compiler für den 32-Bit-CISC-Prozessor einen Operationscode gemäß der Datenbreite, die in den 32-Bit-Registern verwendet wird. Um zum Beispiel einen Befehl zum Speichern einer 8-Bitreichen-Datenvariable oder einer 16-Bit-Kurzganzzahl-Datenvariable in das 32-Bitregister zu speichern, wird ein Code erzeugt, der diese Datenvariablen in die unteren 8 beziehungsweise 16 Bit in dem 32-Bitregister speichert, sowie um die höhenwertigen 24 beziehungsweise 8 Bit intakt zu lassen.

Die Anzahl der Befehle erhöht sich jedoch auf die oben beschriebene Weise beachtlich, was größere und ausgereiftere Hardware für die Befehlsdekodierung und die Befehlsausführung erfordert. Dieses Problem wird durch den RISC-Prozessor beseitigt.

Im Gegensatz zu dem CISC-Prozessor begrenzt der RISC-Prozessor die Arten der verfügbaren Befehle und erzeugt keinen Befehl, der nur die unteren 8 Bit oder die unteren 16 Bit des 32-Bitregisters aktualisiert. Anstelle dessen erzeugt er einen Code zur Aktualisierung aller 32 Bit in dem Register, und danach erzeugt er einen Code zum Kompensieren der höhenwertigen 24 Bit beziehungsweise 16 Bit zum Einstellen der Bitbreiten auf angemessene Bereiche, die weiter unten genannt werden. Dies erfolgt, um einen Überlauf zu kompensieren, der möglicherweise durch die arithmetische Operation für die Datenvariablen verursacht wird. ANGEMESSENE BEREICHE Art der Datenvariable Bereich (dezimal) Vorzeichenbehaftetes Zeichen -128 bis (einschl.) +127 Vorzeichenloses Zeichen 0 bis (einschl.) +255 Vorzeichenbehaftete Kurzganzzahl -32768 bis (einschl.) +32767 Vorzeichenlose Kurzganzzahl 0 bis (einschl.) +65535

Mit dem 32-Bitregister können diese Datenvariablen die oben genannten Bereiche infolge der Operation überschreiten. Wenn zum Beispiel ein 32-Bitregister zu einer vorzeichenbehafteten Zeichendatenvariablen, die +127 ausweist, zugeteilt wird, ergibt das Addieren eines Wertes von „2" zu diesem 32-Bitregister +129, wodurch dieses veranlasst wird, einen falschen Wert für eine vorzeichenbehaftete Zeichendatenvariable zu halten.

Um dies zu kompensieren, erzeugt der RISC-Compiler einen Code mit den folgenden Kompensationsbefehlen und den Maschinensprachenbefehlen uneingeschränkt jedes Mal, wenn der Inhalt des Registers durch die Operation aktualisiert wird. Art der Datenvariable Kompensationsbefehl Vorzeichenbehaftetes Zeichen Linksverschiebung um 24 Bit und arithmetische Rechtsverschiebung um 24 Bit Vorzeichenloses Zeichen Linksverschiebung um 24 Bit und logische Rechtsverschiebung um 24 Bit Vorzeichenbehaftete Kurzganzzahl Linksverschiebung um 16 Bit und arithmetische Rechtsverschiebung um 16 Bit Vorzeichenlose Kurzganzzahl Linksverschiebung um 16 Bit und logische Rechtsverschiebung um 16 Bit

Linksverschiebung bedeutet eine Verschiebung in der Richtung des MSB (des höchstwertigen Bits); arithmetische Rechtsverschiebung bedeutet eine Verschiebung in der Richtung des LSB (des geringstwertigen Bit) bei Abdeckung eines Wertes „1" in dem MSB der erweiterten Daten; und logische Rechtsverschiebung bedeutet eine Verschiebung in der Richtung des LSB bei Abdeckung eines „0" in allen höherwertigen Bit über die niederwertigen 8 Bit hinaus. Somit wird das Register 24, das +129 (100000001 als Binärzahl) speichert, um 24 Bit nach links verschoben, um die höherwertigen 8 Bit, einschließlich des höchstwertigen Bit (MSB), zu verwerfen, und arithmetisch wieder zurück nach rechts verschoben, um die erweiterten 32-Bitdaten zu erhalten, die einen Wert „1 enthalten.

Der RISC-Compiler kompiliert das Programm jedoch unter Verwendung von Zeichen- oder Kurzganzzahl-Datenvariablen mit einer wesentlichen Anzahl von Kompensationsbefehlen, was die Codegröße des daraus resultierenden Maschinensprachenprogramms erhöht und somit die Datenverarbeitungszeit verlängert.

Zusätzlich ergibt sich kein Vorteil durch die Nutzung der Kompensationsbefehle, wenn ein Programm keinen Überlauf hat, oder ein Programmierer umgeht den Überlauf, indem er den für eine jede Datenvariable zur Verfügung stehenden Bereich überprüft.

Weiterhin verursacht eine Ganzzahl-Datenvariable neben den Zeichen- und Kurzganzzahl-Datenvariablen das gleiche Problem in einem System, in dem die Bitbreite des Registers größer ist als die der Ganzzahl-Datenvariablen. Da die Ganzzahl-Datenvariablen am häufigsten verwendet werden, wird das Problem sehr verstärkt. Wenngleich die Wirkungen willkommen sind, wenn der Programmierer den Überlauf umgehen kann oder sich des Überlaufs nicht bewusst ist, erhöht sich die Codegröße und die Programmausführung verlängert sich wesentlich, da die kompensierten Codes die Linksverschiebung- und die arithmetischen oder logischen Rechtsverschiebungsbefehle beinhalten,

Ein fünfter herkömmlicher Prozessor umfasst zwei Kennzeichengruppen für eine arithmetische Operation mit unterschiedlichen Datenoperationsbreiten, wie zum Beispiel in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 54-117646 beschrieben wird, und eine Struktur desselben wird in 9 veranschaulicht. Der Prozessor umfasst eine Befehls-Dekodiereinheit 91, einen 16-Bit-Rechner 92 zum Berechnen von 16-Bitdaten, eine Kennzeichengruppe 93 für bedingte Verzweigungsbeurteilung, eine weitere Kennzeichengruppe 94 für Berechnung und eine Verzweigungs-Beurteilungseinheit 95 zum Beurteilen, ob eine bedingte Verzweigung genommen wird.

Der oben genannte Prozessor arbeitet wie folgt. Zuerst dekodiert die Befehls-Dekodiereinheit 91 einen Befehl. Wenn der dekodierte Befehl ein arithmetischer Operationsbefehl ist, arbeitet der 16-Bit-Rechner 92 unter Referenzierung der Kennzeichengruppe 94. Wenn andererseits der folgende dekodierte Befehl ein bedingter Abzweigungsbefehl ist, bezieht sich die Abzweigungs-Beurteilungseinheit 95 auf die Kennzeichengruppe 93, um zu beurteilen, ob eine bedingte Abzweigung genommen wird.

Ein weiteres Beispiel des Prozessors, der zwei Kennzeichengruppen verwendet, wird in „16-bit Microprocessor 8086 Family" Shoko-do, März 1982, beschrieben. Eine Struktur des Prozessors wird in 10 veranschaulicht. Der Prozessor umfasst eine Befehls-Dekodiereinheit 101 zum Dekodieren eines Befehls, einen 16-Bit-Rechner 102 zum Berechnen von 16-Bitdaten, eine Kennzeichengruppe 103, die entsprechend dem Ergebnis der 8- oder 16-Bitdaten-Operation geändert wird, einen Kennzeichenselektor 104 zum Wählen eines Einganges der Kennzeichengruppe 103, die entsprechend dem Ergebnis der 8- oder 16-Bitdaten-Operation geändert wird, ein Kennzeichen 105, das entsprechend dem Ergebnis einer 4-Bitdaten-Operation geändert wird, und eine Abzweigungs-Beurteilungseinheit 106 zum Beurteilen, ob eine bedingte Abzweigung genommen wird, indem die Kennzeichengruppe 103 verwendet wird.

Eine Bitstruktur von Additions-, Subtraktions- und Vergleichsbefehlen und die eines Verzweigungsbefehls in der Maschinensprache werden in den 11A beziehungsweise 11B gezeigt. Mit den in den 11A gezeigten Additions-, Subtraktions- und Vergleichsbefehlen bezeichnet das erste Byte (Operationscode) eine Art von Operation und ein Bit (mit W bezeichnet) darin bezeichnet entweder die 8-Bitdaten-Operation oder die 16-Bitdaten-Operation. Das zweite Byte bezeichnet Register und einen Adressierungsmodus für Speicheroperanden. Das dritte und das vierte Byte bezeichnen Speicheradressen. Mit dem in 11B gezeigten bedingten Abzweigungsbefehl bezeichnen vier Bit in dem ersten Byte eine Abzweigungsbedingung.

Der oben in seinem Aufbau beschriebene Prozessor arbeitet wie folgt. Zuerst dekodiert die Befehls-Dekodiereinheit 101 einen Befehl. Wenn der Befehl ein arithmetischer Operationsbefehl ist, rechnet der 16-Bit-Rechner unter Verwendung der Daten. Dementsprechend werden die Kennzeichen in der Kennzeichengruppe 103 entsprechend dem Operationsergebnis geändert. Gleichzeitig bezeichnet die Befehls-Dekodiereinheit 101 entweder die 8-Bit-Operation oder die 16-Bit-Operation an den 16-Bit-Rechner 102 und der Selektor 104 gibt Kennzeichenänderungsdaten an die Kennzeichengruppe 103 aus, die durch die Datenoperationsbreite ermittelt werden.

Wenn der folgende dekodierte Befehl ein bedingter Abzweigungsbefehl ist, referenziert die Abzweigungs-Beurteilungseinheit 106 auf die Kennzeichengruppe 103, um zu beurteilen, ob die bedingte Abzweigung genommen wird.

Es ist zu beachten, dass in dem Fall, in dem auf die arithmetische Operation eine arithmetische Operation mit Dezimaldaten folgt, der Rechner 102 auf das Kennzeichen 105 referenziert.

In dem ersten Beispiel werden die Kennzeichengruppe 103 und das Kennzeichen 105 jedoch für den arithmetischen Operationsbefehl beziehungsweise den Abzweigungsbefehl verwendet, und daher muss, wenn das Operationsergebnis kürzer ist als die Datenoperationsbreite, das Operationsergebnis in der Richtung einer höheren Ordnung erweitert werden, wenn die bedingte Abzweigung genommen wird.

Es folgt eine Erläuterung für einen Fall, in dem 8-Bitdaten in der 16-Bitdaten-Operaton verarbeitet werden. Wie in 12A gezeigt wird, werden, wenn die Abzweigung auf Basis eines vorzeichenlosen 8-Bitdatenelementes beurteilt wird, die Daten auf H0088, H00F8 erweitert, indem Nullen in den höherwertigen 8 Bit kopiert werden. Wie andererseits in 12B gezeigt wird, wenn die Abzweigung auf Basis eines vorzeichenbehafteten 8-Bitdatenelementes beurteilt wird, werden die Daten auf HFF88, HFFF8 erweitert, indem ein Wert „1" von dem achten Bit in der niederen Ordnung bis zu dem MSB (höchstwertigen Bit) kopiert wird. Das bedeutet, dass die betreffenden 8-Bitdaten auf die höherwertigen 8 Bit erweitert werden müssen, was zu einem erhöhten Überhang führt und nicht bevorzugt wird.

Mit dem zweiten Beispiel, wenngleich die beiden Kennzeichen, die auf den Operationsergebnissen an unterschiedlichen Datenoperationsbreiten (4 Bit und 8 oder 16 Bit) basieren, gleichzeitig gesetzt werden, ist die Anwendung des 4-Bit-Kennzeichens auf die Dezimaldatenoperation begrenzt und kann nicht auf eine bedingte 4-Bitdaten-Abzweigung angewendet werden. Darüber hinaus wird ein Kennzeichen aus der Kennzeichengruppe 103 ausgewählt, um den Überhang zu beseitigen, der in dem ersten Beispiel verursacht wird; dies erfordert jedoch zwei Arten von arithmetischen Operationsbefehlen, was wiederum eine größere Befehls-Dekodiereinheit erfordert.

Dementsprechend besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung einer Programmumwandlungseinheit, die geeignet einen Operationscode auswählt, um ein Objektprogramm gemäß einer Datenbitbreite und eines Anwendungsprogramm-Adressenbereiches zu erzeugen, das nicht von der Datenbitbreite abhängig ist, um die Operationsleistung nicht aufgrund von Adressenberechnung abzubauen, sowie in der Bereitstellung eines Prozessors, der das hierbei entstehende Objektprogramm laufen lassen kann.

Die Aufgabe wird durch eine Programmumwandlungseinheit zum Erzeugen eines Maschinensprachenprogramms aus einem Quellenprogramm für einen Prozessor erfüllt, der eine N-Bit-Adresse verwaltet, während er M-Bitdaten verarbeitet, wobei N und M ganze Zahlen größer als Null sind, wobei N größer als M ist, wobei die Programmumwandlungseinheit umfasst: eine Parameter-Halteeinheit zum Halten einer Datenbreite M und einer Zeigerbreite N, die von einem Benutzer bezeichnet werden, wobei die Datenbreite, die die Anzahl von Bit von in dem Quellenprogramm verwendeten Daten darstellt, während die Zeigerbreite die Anzahl von Bit einer zusammen mit dem erzeugten Maschinensprachenprogramm anzuwendenden Adresse darstellt; und eine Erzeugungseinheit zum Erzeugen eines Befehles zum Verwalten der Zeigerbreite, wenn eine durch den Befehl verarbeitete Variable die Adresse darstellt.

Die M kann 16 sein und die N kann eine ganze Zahl in einem Bereich von 17 bis einschließlich 31 sein.

Die Erzeugungseinheit kann umfassen: eine Beurteilungseinheit zum Beurteilen einer Art von Maschinensprachenbefehl, wobei der Maschinensprachenbefehl umfasst:

(1) einen Befehl zum Zugreifen auf einen Speicher, (2) einen Befehl zum Verwenden eines Registers und (3) einen Befehl zum Anwenden eines Immediate-Datenelementes; eine Speicher-Verwaltungseinheit zum Ausgeben einer Anweisung, in dem Fall des Befehls (1), zum Verwalten der Datenbreite als effektive Speicherzugriffs-Breite, wenn eine Variable, die in das Register zu schreiben oder aus dem Register auszulesen ist, das Datenelement darstellt, und zum Verwalten der Zeigerbreite als effektive Bitbreite, wenn die Variable die Adresse darstellt; eine Immediate-Verwaltungseinheit zum Ausgeben einer Anweisung, in dem Fall des Befehls (3), zum Verwalten der Datenbreite als effektive Bitbreite, wenn das Immediate-Datenelement das Datenelement darstellt, und zum Verwalten der Zeigerbreite als effektive Bitbreite, wenn das Immediate-Datenelement die Adresse darstellt; sowie eine Codeerzeugungseinrichtung zum Erzeugen des Maschinensprachenbefehls entsprechend den Anweisungen von der Speicher-Verwaltungseinheit, der Register-Verwaltungseinheit und der Immediate-Datenelement-Verwaltungseinheit.

Die N kann 24 sein, und die Codeerzeugungseinheit kann einen Befehl für eine 24-Bitdatenoperation erzeugen, wenn die Zeigerbreite größer als 16 Bit und kleiner als 24 Bit ist, und erzeugt einen Befehl für eine 16-Bitdatenoperation, wenn die Zeigerbreite 16 Bit oder kleiner ist.

Die Programmumwandlungseinheit kann umfassen: eine Syntax-Analysiereinrichtung zum Analysieren einer Syntax des Quellenprogramms, um dieses in eine Zwischensprache umzuwandeln, die Zwischenbefehle umfasst, und zum nachfolgenden Beurteilen, ob eine jede in den Zwischenbefehlen enthaltene Variable in einer Adresse verwendete Daten darstellt; eine Tabellenerzeugungseinheit zum Erzeugen einer Tabelle für eine jede Variable in den Zwischenbefehlen, wobei die Tabelle einen Namen zusammen mit einem Typ einer jeden Variablen hält, wobei der Typ die Daten oder die Adresse darstellt; eine Parameter-Halteeinrichtung zum Halten einer Datenbreite und einer Zeigerbreite, die von einem Benutzer bezeichnet werden, wobei die Datenbreite die Anzahl von Bit der Daten darstellt, während die Zeigerbreite die Anzahl von Bit der Adresse darstellt; sowie eine Erzeugungseinheit eines Befehles zum Verwalten der Datenbreite, wenn die Variable in dem Zwischenbefehl die Daten darstellt, sowie eines Befehls zum Verwalten der Zeigerbreite, wenn die Variable die Adresse darstellt.

Die Erzeugungseinheit kann umfassen: eine Beurteilungseinheit zum Beurteilen einer Art des Maschinensprachenbefehls, wobei der Maschinensprachenbefehl umfasst:

(1) einen Befehl zum Zugreifen auf einen Speicher, (2) einen Befehl zum Verwenden eines Registers und (3) einen Befehl zum Verwenden eines Immediate-Datenelementes; eine Speicher-Verwaltungseinheit zum Ausgeben einer Anweisung, im Falle des Befehles (1), zum Verwalten einer entsprechenden Bitbreite, die in der Parameter-Halteeinheit gehalten wird, als effektive Speicherzugriffsbreite in Abhängigkeit von dem Typ einer Variablen, auf die zuzugreifen ist, wie er in der Tabelle gezeigt wird; eine Register-Verwaltungseinheit zum Ausgeben einer Anweisung, in dem Fall des Befehles (2), Verwalten einer Variablen, die aus dem Register zu lesen beziehungsweise in dieses zu schreiben ist, wie sie in der Tabelle gezeigt wird; eine Immediate-Verwaltungseinheit zum Ausgeben einer Anweisung, in dem Fall des Befehles (3), zum Verwalten der entsprechenden Bitbreite, die in der Parameter-Halteeinrichtung für das Immediate-Datenelement gehalten wird, als effektive Bitbreite in Abhängigkeit von dem Typ des in der Tabelle gezeigten Immediate-Datenelementes; und eine Codeerzeugungseinheit zum Erzeugen des Maschinensprachenbefehles entsprechend den Anweisungen von der Speicher-Verwaltungseinheit, der Register-Verwaltungseinheit und der Immediate-Verwaltungseinheit.

Gemäß der vorstehenden Ausführung können eine willkürliche Datenbreite und Zeigerbreite in der Parameter-Einstelleinheit eingestellt werden. Somit muss ein Programmierer keine Unregelmäßigkeit in dem Adressenbereich, wie zum Beispiel eine Segmentgrenze, überprüfen. Weiterhin kann ein Adressenbereich, der größer ist als der durch die Datenbreite der Programmanwendung gesicherte, gesichert werden, ohne dass die Operationsleistung aufgrund von Adressenberechnung verschlechtert wird: die Größe des Adressenbereiches ist nicht von der Datenoperationsbreite abhängig.

Weiterhin kann die vorstehende Ausführung für die meisten Anwendungen für einen eingebetteten Mikroprozessor angewendet werden, der weder 32-Bitdaten noch einen Adressenbereich von 4 Gigabyte erfordert, sondern der 16-Bitdaten und einen Adressenbereich von über 64 Kilobyte erfordert.

Diese und weitere Aufgaben, Vorteile und Merkmale der Erfindung werden aus der nun folgenden Beschreibung in Verbindung mit den anhängenden Zeichnungen, die ein konkretes Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulichen, erkennbar werden.

1 ist ein Blockschema und veranschaulicht eine Struktur des zweiten herkömmlichen Prozessors.

2 ist eine Ansicht und zeigt ein Befehlsformat für den zweiten herkömmlichen Prozessor.

3 ist ein Blockschema und veranschaulicht eine Struktur des dritten herkömmlichen Prozessors.

Die 4A und 4B sind Ansichten und erläutern die Operation des Vorzeichenvervielfältigers.

5 ist ein Beispiel eines Programms, das auf dem Prozessor in 3 läuft.

6 ist ein Fließbild und zeigt die entsprechende Operation zu 5.

7 ist eine Ansicht und zeigt einen Speicherbereich entsprechend 5.

8 ist ein Beispiel eines überschriebenen Programmlaufs durch den dritten herkömmlichen Prozessor.

9 ist ein Blockschema und zeigt eine Struktur des zweiten Beispieles des fünften herkömmlichen Prozessors.

10 ist ein Blockschema und veranschaulicht eine Struktur des zweiten Beispieles des fünften herkömmlichen Prozessors.

Die 11A und 11B sind Ansichten zur Erläuterung der Strukturen der Befehlsformate, die von dem Prozessor in 10 verwendet werden.

Die 12A und 12B sind Ansichten zur Erläuterung der Datenverarbeitung durch den Prozessor in 10.

13 ist ein Blockschema und veranschaulicht ein Verarbeitungssystem der vorliegenden Erfindung.

14 ist ein Blockschema und veranschaulicht eine Ausführungseinheit in 13.

15 ist ein Blockschema und veranschaulicht Strukturen eines PSW (eines Programmstatuswortes) und einer Abzweigungs-Beurteilungseinheit in 14.

Die 16A und 166 sind Ansichten und zeigen Strukturen von Befehlsformaten, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden.

17 ist ein Blockschema und veranschaulicht Strukturen einer Registereinheit, einer Bussteuereinheit, einer Dekodiereinheit und eines Speichers in 13.

Die 18A und 18B sind Ansichten und zeigen ein Format für einen Datenübertragungsbefehl.

19 ist ein Fließschema und veranschaulicht die Operation eines Compilers.

Die 20A und 20B sind Beispiele einer Symboltabelle.

21 ist eine Teilgrafik aus Schritt 26 in 19.

22 ist ein Fließschema und veranschaulicht die Operation einer Speicher-Verwaltungseinheit.

23 ist ein Fließschema und veranschaulicht die Operation einer Register-Verwaltungseinheit.

24 ist ein Fließschema und veranschaulicht die Operation einer Immediate-Verwaltungseinheit.

25 ist ein Fließschema und veranschaulicht eine Überlauf-Kompensationsoperation.

26 ist ein Fließschema und veranschaulicht die Operation einer Dekodiereinheit; und

27 ist ein Beispiel eines Programms mit Immediate-Datenübertragung.

Eine Hardwarestruktur eines Datenverarbeitungssystems mit einem Computer und einer Programmumwandlungseinheit (einem Compiler) wird in 13 gezeigt. Das Datenverarbeitungssystem umfasst eine Speichereinheit 1 zum Speichern einer C-Programmiersprache, einen Compiler 2 zum Übersetzen des C-Sprachenprogramms in ein Maschinensprachenprogramm und einen Computer 3 zum Ausführen eines Objektcodes; der Computer 3 umfasst einen Prozessor und einen Speicher.

Insbesondere umfasst der Computer 3 einen Speicher 130 und einen Adressbus 131, einen Datenbus 132, eine Befehlssteuereinheit 134, eine Operations-Ausführungseinheit 135 und eine Bussteuereinheit 136.

Der Speicher 130 speichert einen Objektcode und Daten, die in einem Programm verwendet werden.

Der Adressbus 131 ist 24 Bit breit und sendet eine Adresse an den Speicher 130.

Der Datenbus 132 ist 16 Bit breit und überträgt Daten an eine jede Komponente in dem Computer 3.

Die Befehlssteuereinheit 134 umfasst eine Abrufeinheit 139 und eine Dekodiereinheit 140 zum Abrufen eines Befehles über die Bussteuereinheit 136 und dekodiert denselben; die Abrufeinheit 139 umfasst einen nicht veranschaulichten 24-Bit-Programm-Computer zur Bezeichnung einer Befehlsadresse; die Dekodiereinheit 140 dekodiert einen Befehl zur Ausgabe eines entsprechenden Steuersignals an eine jede Komponente in dem Computer 3.

Die Operations-Ausführungseinheit 135 umfasst eine Registereinheit 137 und eine Ausführungseinheit 138 zum Ausführen eines Befehles gemäß dem Steuersignal:

die Registereinheit 137 umfasst eine Vielzahl von 24-Bit-Adressregistern und 24-Bit-Datenregistern; die Ausführungseinheit 138 führt eine arithmetisch-logische 24- oder 16-Bitoperation aus. Es ist zu beachten, dass die 24-Bit-Ausführungseinheit 134 eine 24-Bit-Adressenberechnung und eine 16-Bit-Datenoperation ausführt. Das bedeutet, dass der Computer 3 eine 16-Bit-Datenoperation für die Datenverarbeitung durchführt, während er eine 24-Bit-Datenoperation für die Adressenberechnung durchführt.

Die Bussteuereinheit 136 steuert die Adresse und die Datenübertragung zwischen den Komponenten in dem Computer 3, die über den Adressbus 131 und den Datenbus 132 miteinander verbunden sind, sowie Datenübertragung mit dem Speicher 130 in einer Bitbreite desselben.

Eine Struktur der Ausführungseinheit 138 wird in 14 veranschaulicht, und die Ausführungseinheit 138 umfasst eine ALU (eine arithmetisch-logische Einheit) 141, ein PSW (ein Programmstatuswort) 142, eine Abzweigungs-Beurteilungseinheit 143, ein erstes Erweiterungsmodul 144 und ein zweites Erweiterungsmodul 145.

Insbesondere führt die ALU 141 eine arithmetisch-logische 24-Bit-Operation unter Verwendung der in der Registereinheit 137 gespeicherten Daten aus.

Das PSW 142 ist ein Register, das eine Vielzahl von Kennzeichen hält, die jeweils den Prozessorstatus anzeigen, und umfasst Kennzeichengruppen, die entsprechend dem Operationsergebnis der ALU 142 geändert werden. Die Kennzeichengruppen umfassen eine erste Kennzeichengruppe, die das Ergebnis der 16-Bitdaten-Operation anzeigt, und eine zweite Kennzeichengruppe, die das Ergebnis der 24-Bitdaten anzeigt; es ist jedoch zu beachten, dass sowohl die erste als auch die zweite Kennzeichengruppe jedes Datenoperationsergebnis anzeigen.

Die Abzweigungs-Beurteilungseinheit 143 beurteilt, ob ein bedingter Abzweigungsbefehl genommen wird, indem sie die Kennzeichengruppen referenziert.

Das erste Erweiterungsmodul 144 führt Vorzeichenvervielfachung oder Nullauffüllung an den niederwertigen Bit in dem Datenregister auf 24 Bit durch oder es führt Vorzeichenvervielfachung oder Nullauffüllung an einem 16-Bit-Immediate-Datenelement auf 24 Bit durch, die an das Datenregister zu senden sind.

Die Daten werden auf die gleiche Art und Weise vorzeichenvervielfacht, wie dies unter Bezugnahme auf die 4A, 46 erläutert wurde, mit Ausnahme der Bitlänge; in dem ersten Erweiterungsmodul 144 ist N gleich vierundzwanzig und M gleich acht, während in dem zweiten Erweiterungsmodul 145N gleich vierundzwanzig ist und M gleich sechzehn ist. Weiterhin werden die Daten auf die gleiche Art und Weise nullaufgefüllt wie die Vorzeichenvervielfachung, außer dass Nullen in die Bit höherer Ordnung kopiert werden. Die beiden Erweiterungsmodule operieren selektiv in Abhängigkeit von einem Befehl, und sie operieren nur an zwei Arten an Befehlen: Erweiterungsbefehle zum Erweitern der Daten in dem Datenregister, und Übertragungsbefehle zum Übertragen und Erweitern von Übertragungsdaten. Ein jeder Befehl wird unten beschrieben werden, wobei Dn ein Datenregister ist, An ein Adressregister ist, n eine Registernummer ist, Mem ein Speicherdatenelement ist sowie #imm8 und #imm16 Immediate-Datenelemente mit den Zahlen 8, 16, die Bitlängen darstellen, sind. ÜBERTRAGUNGSBEFEHL MIT ERWEITERUNGSDATEN EXTX Dn; vorzeichenvervielfachte 16 Bit bis 24 Bit EXTXU Dn; nullaufgefüllte 16 Bit bis 24 Bit EXTXB Dn; vorzeichenvervielfachte 8 Bit bis 24 Bit EXTXBU Dn; nullaufgefüllte 8 Bit bis 24 Bit ERWEITERUNGSBEFEHL FÜR ÜBERTRAGUNGSDATEN MOVI #imm16, Dn ; vorzeichenvervielfachte 16-Bit-Immediate-Daten auf 24 Bit (#imml6→Dn) MOVI #imm8, Dn ; vorzeichenvervielfachte 8-Bit-Immediate-Daten auf 24 Bit (#imm8→Dn) MOVI #imm16, An ; nullaufgefüllte 16-Bit-Immediate-Daten auf 24 Bit (#imm16→An) MOV Mem, Dn ; vorzeichenvervielfachte 16 Bit auf 24 Bit (Mem→Dn) MOVB Mem, Dn ; vorzeichenvervielfachte 8 Bit auf 24 Bit (Mem→Dn) MOVBU Mem, Dn ; nullaufgefüllte 8 Bit auf 24 Bit (Mem→Dn)

Strukturen des PSW (Programmstatuswortes) 142 und der Abzweigungs-Beurteilungseinheit 143 werden in 15 veranschaulicht. Das PSW 142 ist ein 16-Bit-Register, bei dem jedes Bit als unabhängiges Kennzeichen oder Steuerkennzeichen dient, das den aktuellen Status des Computers 3 setzt. Es ist zu beachten, dass nur die niederwertigen 8 Bit, die als Operationskennzeichen dienen, in der Zeichnung gezeigt werden, da die höherwertigen 8 Bit, welche Steuerkennzeichen sind, für die hier vorliegende Erfindung bedeutungslos sind. Die niederwertigen 8 Bit bestehen aus einer ersten Kennzeichengruppe 151 und aus einer zweiten Kennzeichengruppe 152; die erstgenannte umfasst die Kennzeichen Z16, N16, V16 und C16, die entsprechend dem Ergebnis der 16-Bit-Datenoperation geändert werden; und die letztgenannte umfasst die Kennzeichen Z24, N24, V24 und C24, die entsprechend dem Ergebnis der 24-Bit-Datenoperation geändert werden.

Die Kennzeichen Z16, Z24 (als 151a beziehungsweise 152a bezeichnet) sind Nullkennzeichen, die ein Nullergebnis ausweisen.

Die Kennzeichen N16, N24 (als 151b beziehungsweise 152b bezeichnet) sind negative Kennzeichen und deuten ein negatives Ergebnis an.

Die Kennzeichen V16, V24 (als 151c beziehungsweise 152c bezeichnet) sind Überlaufkennzeichen und deuten Überlauf an, wenn dieser während der Operation auftritt.

Die Kennzeichen C16, C24 (als 151d beziehungsweise 152d bezeichnet) sind Übertragskennzeichen und deuten einen Übertragsausgang an.

Die Abzweigungs-Beurteilungseinheit 143 umfasst Selektoren 153 bis 156 und eine Bedingungs-Beurteilungseinheit 157. Der Ausgang von der ersten Kennzeichengruppe 151 oder der zweiten Kennzeichengruppe 152 wird von den Selektoren 153 bis 156 entsprechend einer Bezeichnung von der Dekodierungseinheit 140 ausgewählt, wenn diese einen bedingten Abzweigungsbefehl dekodiert.

Eine Bitstruktur eines bedingten Abzweigungsbefehles, der von dem Computer 3 laufen gelassen wird, wird in 16A gezeigt. Der bedingte Abzweigungsbefehl besteht aus einem 8-Bit-OP-Code, der eine bedingte Abzweigung und eine (relative) 8-Bit-Abzweigungs-Zieladresse andeutet. Ein in dem OP-Code mit W bezeichnetes Bit bezeichnet eine Kennzeichengruppe, und dementsprechend bezeichnet die Dekodiereinheit 140 diese Kennzeichengruppe zu den Selektoren 153 bis 156 auf der Grundlage des Wertes von W.

Eine Bitstruktur von Additions-/Subtraktions-Nergleichs-Befehlen zwischen dem Register und dem Speicher 130 wird in 168 gezeigt. Diese Befehle bestehen aus einem 8-Bit-OP-Code, der eine Operationsart anzeigt, wobei 8 Bit Register bezeichnen und 16 Bit eine Speicheradresse bezeichnen. Es ist zu beachten, dass der OP-Code kein Bit umfasst, das eine Datenbreite anzeigt. Dies ist darauf zurückzuführen, dass sowohl die erste als auch die zweite Kennzeichengruppe 151, 152 bei der Ausführung der in 16B gezeigten Additions-/Subtraktions-Nergleichs-Befehle geändert werden, und eine geeignete Kennzeichengruppe wird entsprechend dem in 16A gezeigten bedingten Abzweigungsbefehl ausgewählt.

Strukturen der Registereinheit 137 und der Bussteuereinheit 136 mit der Dekodiereinheit 140 und dem Speicher 130 werden in 17 veranschaulicht; es wird von der Annahme ausgegangen, dass der Speicher 130 16 Bit breit ist.

Die Registereinheit 137 umfasst eine Adressregistergruppe 137a, ein Eingabepuffergate 137b, ein Ausgabepuffergate 137c, eine Datenregistergruppe 137d, ein weiteres Eingabepuffergate 137e, ein weiteres Ausgabepuffergate 137f, zwei Dekodierer 137g, 137h sowie einen Selektor 137i.

Die Adressregistergruppe 137a umfasst acht 24-Bit-Adressregister A7 bis A0 und hält Eingabedaten von der Bussteuereinheit 136 oder von der Ausführungseinheit 138 über den Selektor 137i und das Eingabepuffergate 137b in einem der acht von dem Dekodierer 137g bezeichneten Register, während sie die Daten aus einem der acht von dem Dekodierer 137h bezeichneten Register über das Ausgabepuffergate 137c ausgibt.

Die Datenregistergruppe 137d umfasst acht 24-Bit-Datenregister D7 bis D0 und hält die Eingabedaten von der Bussteuereinheit 136 oder von der Ausführungseinheit 138 über den Selektor 137i und das Eingabepuffergate 137e in einem der acht von dem Dekodierer 137g bezeichneten Register, während sie die Daten aus einem der acht von dem Dekodierer 137h bezeichneten Register über das Ausgabepuffergate 137f ausgibt.

Der Dekodierer 137g empfängt eine Art eines Zielregisters (DT) und seine Nummer (DN) von der Befehls-Dekodiereinheit 140 und wählt dementsprechend ein Register für Datenschreiben aus, wobei er ein Auswahlsignal an den Selektor 137i und ein Gatesteuersignal von den Puffergates 137b, 137e ausgibt.

Der Dekodierer 137h empfängt eine Art eines Quellenregisters (ST) und seine Registernummer (SN) oder ein Zielregister (DT) und seine Registernummer (DN) von der Befehls-Dekodiereinheit 140 und wählt dementsprechend ein Register für Datenauslesen; wobei er ein Gatesteuersignal für die Puffergates 137c, 137f ausgibt. Es ist zu beachten, dass ST anzeigt, ob das Quellenregister das Adressregister oder das Datenregister ist. Die Registernummern (SN, DN) zeigen die Register an, die als Quellenregister beziehungsweise als Zielregister bezeichnet sind.

Die Dekodiereinheit 140 dekodiert einen Befehl zum Ausgeben eines geeigneten Steuersignals. In dem Fall eines Datenübertragungsbefehles gibt die Dekodiereinheit 140 das Steuersignal einschließlich ST, SN, DT und DN aus: DT und DN werden in den Dekodierer 137g eingegeben, wohingegen entweder DT und DN oder ST und SN über einen Selektor 140a in den Dekodierer 137h eingegeben werden. Zur gleichen Zeit gibt die Dekodiereinheit 140 die Arten der bezeichneten Quellen- und Zielregister für die Übertragungsdaten (Adresse) oder Registerinformationen 171 über einen Selektor 140b an die Bussteuereinheit 136 aus, und sie gibt ein Aktivierungssignal an die Bussteuereinheit 136 aus.

Die Bussteuereinheit 136 umfasst eine Externzugriffsbreiten-Steuereinheit 136j, einen Lastpuffer 136a, eine Eingabepuffer-Gategruppe 136b, einen Selektor 136d und einen Adresspuffer 136e, einen Selektor 136f, einen inkrementierer 136g, ein Ausgabepuffergate 136h, eine Ablaufsteuerung 136i und ein drittes Erweiterungsmodul 136k. Die Bussteuereinheit 136 überträgt die Daten zwischen den Registern in der Registereinheit 137 und dem Speicher 130 in der Bitbreite desselben.

Die Externzugriffsbreiten-Steuereinheit 136j empfängt die Registerinformationen 171 und die Bitbreiteninformationen 172, die Bitbreiten für jede Registergruppe enthalten. Insbesondere empfängt die Externzugriffssteuereinheit 136j die Registerinformationen 171, die eine Art des Registers, das dem Datenübertragungsbefehl unterliegt, andeuten. Wenn das Adressregister bezeichnet wird, gibt die Externzugriffsbreiten-Steuereinheit 136j die Bitbreiteninformationen 172 aus, die 24-Bit-Datenübertragung andeuten. Wenn das Datenregister bezeichnet wird, gibt es die Bitbreiteninformationen 172 aus, die 16-Bit-Datenübertragung andeuten. Die in dieser Schrift genannte Registerinformation 171 ist ein 1-Bit-Signal, das „1" für das Adressregister und „0" für das Datenregister anzeigt. Analog dazu ist die Bitbreiteninformation 172 ein 1-Bit-Signal, das „1" für die 24-Bit-Datenübertragung und „0" für die 16-Bit-Datenübertragung anzeigt. Die Bussteuereinheit 136 steuert die Datenübertragungs-Bitbreiten: 24 Bit für das Adressregister und 16 Bit für das Datenregister.

Der Lastpuffer 136a hält Daten, die eine Vielzahl von Malen von dem Speicher 130 über die Eingabepuffer-Gategruppe 136b eingegeben werden, und gibt dieselben über das dritte Erweiterungsmodul 136k an die Registereinheit 137 aus. Insbesondere ist der Lastpuffer 136a ein 24-Bit-Register, und 16-Bitdaten von dem Speicher 130 werden in die niederwertigen 16 Bit (15-0) eingegeben, wohingegen 8-Bitdaten von dem Speicher 130 in die niederwertigen 8 Bit (7-0) eingegeben werden; wenn der 8-Bitbreitenbus verwendet wird, überträgt die Bussteuereinheit 136 die 16-Bitdaten zwei Mal pro 8 Bit (Bit 7-0 und Bit 15-8) und die 24-Bitdaten drei Mal pro 8 Bit (Bit 7-0, Bit 15-8, Bit 123-16). Der Speicherpuffer 136 hält die von der Registereinheit 137 eingegebenen 24-Bitdaten und gibt die 24-Bitdaten über den Selektor 136d an den Speicher 130 aus, indem dieselben in die niederwertigen 16 Bit (15-0) und die höherwertigen 8 Bit (23-16) unterteilt werden.

Der Adresspuffer 136e hält eine Zugangsadresse, die von der Registereinheit 137 über den Selektor 136f eingegeben wird, und gibt dieselbe über das Ausgabepuffergate 136h an den Speicher 130 aus. Der Inkrementierer 136g inkrementiert die Ausgabeadresse von dem Ausgabepuffergate 136h, die über den Selektor 136f erneut in den Adresspuffer 136e eingegeben wird.

Die Ablaufsteuerung 136i steuert die Ausführung des Lade-/Speicher-Befehls durch den Speicher 130 entsprechend der Bitbreiteninformation 172 von der Externzugriffs-Steuereinheit 136j: wenn die Bitbreiteninformation 172 24-Bit-Datenübertragung anzeigt, wird der Lade-/Speicher-Befehl pro 16 Bit und 8 Bit ausgeführt, wohingegen er, wenn die Bitbreiteninformation 172 16-Bit-Datenübertagung anzeigt, pro 16 Bit ausgeführt wird.

Das dritte Erweiterungsmodul 136k führt an den 8-Bitdaten und den 16-Bitdaten von dem Lastpuffer 136a unter der Steuerung der Dekodiereinheit 140 entsprechend dem Operationscode entweder Nullauffüllung oder Vorzeichenvervielfachung auf 24-Bitdaten durch.

Ein Format des Datenübertragungs-Befehls wird in den 18A, 186 gezeigt. Das Format in 18A ist zum Beispiel ein Befehl zur Übertragung der Daten aus dem Datenregister zu dem Speicher 130 (MOVE D1, @A2), und das Format in 186 ist zum Beispiel ein Befehl zum Übertragen der Daten aus dem Adressregister zu dem Speicher 130 (MOVE Al, @A2). In den Zeichnungen ist OP ein Operationscodefeld, das eine Art der Operation anzeigt, SRC ist ein Quellenfeld, das ein Datensenderegister bezeichnet, und DEST ist ein Zielfeld, das einen Datenempfangsspeicher bezeichnet. Weiterhin bedeutet MOVE einen Übertragungsbefehl, D1 bedeutet das Datenregister, A1, A2 bedeuten die Adressregister, und @A2 ist eine Adresse in dem Speicher 130, den das Adressregister A2 anzeigt. Sowohl SRC als auch DEST sind bei Verwendung in dieser Schrift 3 Bit lang, und der Übertragungsbefehl umfasst eine Vielzahl von OPs, um zu bestimmen, ob SRC und DEST das Adressregister oder das Datenregister bezeichnen. Dies erfolgt, um die Anzahl von Bit in den Feldern SRC und DEST weiter zu reduzieren.

Eine Struktur des Compilers 2 wird in 13 veranschaulicht. Der Compiler 2 umfasst eine Syntax-Analysiereinheit 120, eine Options-Anweisungseinheit 121, eine Codeerzeugungseinheit 122, eine Parameter-Einstelleinheit 123, eine Speicher-Verwaltungseinheit 124, eine Register-Verwaltungseinheit 125 und eine Immediate-Verwaltungseinheit 126.

Die Syntax-Analysiereinheit 120 analysiert eine Syntax in einem C-Sprachenprogramm, um eine Zwischendatei zu erstellen, die aus Zwischenanweisungen oder Zwischencodes besteht.

Die Options-Anweisungseinheit 121 wird verwendet, um eine Anweisung für Überlaufkompensation einzugeben: sie weist die Codeerzeugungseinheit 122 an, einen Kompensationscode einzufügen, wenn eine Datenvariable berechnet wird, was an späterer Stelle ausführlicher beschrieben werden wird.

Die Codeerzeugungseinheit 122 erzeugt einen Objektcode entsprechend der Zwischendatei.

Die Parameter-Einstelleinheit 123 hält die Bandbreite einer Ganzzahl-Datenvariablen und die einer Zeigervariablen. Die in dieser Schrift genannte Ganzzahl-Datenvariable und Zeigervariable sind 1 Bit beziehungsweise 24 Bit.

Die Speicher-Verwaltungseinheit 124 bezeichnet eine Speicherdaten-Auslese-/-Schreib-Breite in Abhängigkeit von der Art der Variablen, die dem von der Codeerzeugungseinheit 122 erzeugten Lade-/Speicher-Befehl unterliegen.

Die Immediate-Verwaltungseinheit 126 bezeichnet eine Immediate-Datenbreite in dem Operationscode in Abhängigkeit von der Art der Variablen für einen Befehl unter Verwendung des Immediate-Datenelementes, das von der Codeerzeugungseinheit 122 erzeugt wird.

Die Operation des oben genannten Compilers 2 wird in dem Fließbild in 19 ausführlich dargestellt.

In dem Schritt 20 wird ein C-Sprachenprogramm aus der Speichereinheit 1 genommen, und die Syntax desselben wird auf der Grundlage einer C-Sprachen-Grammatik analysiert, um Zwischenbefehle und eine Zwischendatei zu erzeugen, die Zwischenanweisungen enthält.

In dem Schritt 21 werden die Datenvariablen aus der Zwischendatei ausgewählt, um eine Variablentabelle (eine Symboltabelle) zu erzeugen, die Informationen zu einer jeden Variablen enthält. Beispiele von Symbolen werden in den 20A, 20B gezeigt. In den Zeichnungen wird das Symbol der Datenvariablen in einer Symbolspalte angegeben, während das Vorzeichen und der Typ der Datenvariablen in einer Variablentyp-Spalte angegeben werden; die Variable enthält eine Zeigervariable und eine Ganzzahlvariable (einschließlich einem Zeichen). Die Anzahl von Bytes der Datenvariablen wird in der Spalte Bytezahl angegeben, und eine Kopfadresse wird in Spalte für die Kopfadresse angegeben, wenn diese dem Speicher 130 zugewiesen ist.

In dem Schritt 122 wird geprüft, ob alle Befehle aus den Zwischenbefehlen übersetzt worden sind. Wenn dies der Fall ist, wird die Codeerzeugung beendet; ansonsten geht der Programmablauf zu dem Schritt 23 über.

In dem Schritt 23 wird ein auszuführender Zwischenbefehl aus der Zwischendatei ausgelesen.

In dem Schritt 24 wird ein Maschinensprachenbefehl oder werden mehrere Maschinensprachenbefehle ausgewählt, um den in dem Schritt 23 ausgelesenen Zwischenbefehl auszuführen.

In dem Schritt 25 wird einer der ausgewählten Maschinensprachenbefehle zur Ausführung bezeichnet.

In dem Schritt 26 wird ein Operationscode für den bezeichneten Maschinensprachenbefehl (ein Einzelbefehl) erzeugt; der Codeerzeugungsvorgang wird als „Einzelvorgang" bezeichnet werden.

In dem Schritt 27 wird eine Möglichkeit für einen Überlauf oder ob der erzeugte Operationscode einen arithmetischen Operationsbefehl bezeichnet beurteilt. Wenn eine Möglichkeit besteht, geht der Programmablauf zu dem Schritt 30 über, im anderen Fall zu dem Schritt 28.

In dem Schritt 28 wird beurteilt, ob einer der in dem Schritt 24 ausgewählten Maschinensprachenbefehle unverarbeitet geblieben ist. Wenn dies der Fall ist, kehrt der Programmablauf zu dem Schritt 25 zurück, im anderen Fall zu dem Schritt 22.

Die Operation der Codeerzeugungseinheit 122 in dem Schritt 26 wird anhand der Fließbilder in den 21 bis 24 ausführlicher beschrieben werden.

In dem Schritt 30 wird beurteilt, ob der Einzelbefehl ein Lade-/Schreib-Befehl ist. Wenn das der Fall ist, wird die Beurteilung an die Speicher-Verwaltungseinheit 124 benachrichtigt; ansonsten geht der Programmablauf zu dem Schritt 31 über. Bei Benachrichtigung der Entscheidung operiert die Speicher-Verwaltungseinheit 124, wie dies in dem Fließschema in 22 dargestellt wird.

In dem Schritt 40 wird der Typ der durch den Einzelbefehl aus dem Speicher 130 zu ladenden/speichernden Variablen unter Bezug auf die Symboltabelle überprüft.

In dem Schritt 41 wird der Variablentyp beurteilt; wenn es sich um eine Ganzzahldaten-Variable handelt, geht der Programmablauf zu dem Schritt 42 über, sowie zu dem Schritt 43, wenn es sich um eine Zeigerdaten-Variable handelt.

In dem Schritt 42 wird eine Anweisung zur Erzeugung eines Lade-/Speicherbefehles für 2-Byte-Daten an die Codeerzeugungseinheit 122 gesendet, und der Programmablauf geht zu dem Schritt 31 über; der Lade-/Speicherbefehl zeigt hierbei eine Zugriffdatenbreite von 2 Byte an.

In dem Schritt 43 wird eine Anweisung zur Erzeugung eines Lade/Speicherbefehles für 3-Byte-Daten an die Codeerzeugungseinheit 122 gesendet, um zu dem Schritt 31 überzugehen; der Lade-/Speicherbefehl zeigt hierbei eine Zugriffsdatenbreite von 3 Byte an.

In dem Schritt 31 wird beurteilt, ob der Einzelbefehl ein Register verwendet. Wenn das der Fall ist, wird die Entscheidung an die Register-Verwaltungseinheit 125 benachrichtigt; im anderen Fall geht der Programmablauf zu dem Schritt 32 über. Bei Benachrichtigung der Entscheidung operiert die Register-Verwaltungseinheit 125, wie dies in dem Fließbild in 23 veranschaulicht wird.

In dem Schritt 50 wird der Typ der von dem Einzelbefehl in dem Register zu speichernden Variable unter Referenzierung auf die Symboltabelle überprüft.

In dem Schritt 51 wird der Variablentyp beurteilt; in dem Fall einer Ganzzahldaten-Variablen geht der Programmablauf zu dem Schritt 52 über, und zu dem Schritt 53 in dem Fall einer Zeigerdaten-Variablen.

In dem Schritt 52 wird eine Anweisung, dass die niederwertigen 16 Bit des zu verwendenden Registers effektiv sind, an die Codeerzeugungseinheit 122 gesendet, um zu dem Schritt 32 überzugehen.

In dem Schritt 53 wird eine Anweisung, dass die niederwertigen 24 Bit des zu verwendenden Registers effektiv sind, an die Codeerzeugungseinheit 122 gesendet, um zu dem Schritt 32 überzugehen.

In dem Schritt 32 wird beurteilt, ob der Einzelbefehl Immediate-Daten verwendet. Wenn das der Fall ist, wird die Entscheidung an die Immediate-Verwaltungseinheit 126 benachrichtigt; im anderen Fall geht der Programmablauf zu dem Schritt 33 über. Bei Benachrichtigung der Entscheidung operiert die Immediate-Verwaltungseinheit 126, wie dies in dem Fließbild in 24 veranschaulicht wird.

In dem Schritt 60 wird der Typ der mit dem Immediate-Datenelement, welches der Einzelbefehl verwendet, verwendeten Variable unter Bezug auf die Symboltabelle überprüft.

In dem Schritt 61 wird der Variablentyp beurteilt; in dem Fall einer Ganzzahldaten-Variablen geht der Programmablauf zu dem Schritt 62 über, und zu dem Schritt 63 in dem Fall einer Zeigerdaten-Variablen.

In dem Schritt 62 wird eine Anweisung zur Erzeugung eines Befehles unter Verwendung von 2-Byte-Immediate-Daten an die Codeerzeugungseinheit 122 gesendet, und der Programmablauf geht zu dem Schritt 33 über.

In dem Schritt 63 wird eine Anweisung zur Erzeugung eines Befehles unter Verwendung von 3-Byte-Immediate-Daten an die Codeerzeugungseinheit 122 gesendet, und der Programmablauf geht zu dem Schritt 33 über.

In dem Schritt 33 wird ein Operationscode für den Einzelbefehl entsprechend einer Anweisung von der Speicher-Verwaltungseinheit 124, der Register-Verwaltungseinheit 125 und der Immediate-Verwaltungseinheit 126 erzeugt.

Als Nächstes wird die Überlaufkompensation, zu der von dem Schritt 27 übergegangen wird, anhand des Fließbildes in 25 ausführlich dargestellt.

In dem Schritt 70 wird überprüft, ob es eine Anweisung zur Durchführung von Überlaufkompensation von der Options-Anweisungseinheit 121 gibt. Wenn das der Fall ist, geht der Programmablauf zu dem Schritt 71 über; im anderen Fall geht er zu dem Schritt 72 über.

In dem Schritt 71 wird der Typ der Variablen für den Einzelbefehl unter Bezug auf die Symboltabelle geprüft.

In dem Schritt 72 wird der Variablentyp beurteilt; in dem Fall der Zeichendaten-Variablen geht der Programmablauf zu dem Schritt 73 über, beziehungsweise zu dem Schritt 76 in dem Fall der Ganzzahldaten-Variablen.

In dem Schritt 73 wird beurteilt, ob die Zeichendaten-Variable vorzeichenbehaftet ist. Wenn sie vorzeichenbehaftet ist, geht der Programmablauf zu dem Schritt 74 über, im anderen Fall zu dem Schritt 75.

In dem Schritt 74 wird die vorzeichenbehaftete Zeichendaten-Variable vorzeichenvervielfältigt: ein Niedrigstwortlänge-Befehl zur Vorzeichenvervielfachung der 8 Bit auf 24 Bit wird erzeugt.

In dem Schritt 75 wird die vorzeichenlose Zeichendaten-Variable nullaufgefüllt: ein Niedrigstwortlänge-Befehl zur Nullauffüllung von 8 Bit auf 24 Bit wird erzeugt.

In dem Schritt 76 wird beurteilt, ob die Ganzzahldaten-Variable vorzeichenbehaftet oder vorzeichenlos ist. Wenn sie vorzeichenbehaftet ist, geht der Programmablauf zu dem Schritt 77 über, im anderen Fall zu dem Schritt 78.

In dem Schritt 77 wird die vorzeichenbehaftete Datenvariable vorzeichenvervielfältigt: ein Niedrigstwortlänge-Befehl zur Vorzeichenvervielfachung von 16 Bit auf 24 Bit wird erzeugt.

In dem Schritt 78 wird die vorzeichenlose Ganzzahldaten-Variable nullaufgefüllt: ein Niedrigstwortlänge-Befehl zur Nullauffüllung von 16 Bit auf 24 Bit wird erzeugt.

Als Nächstes wird die Operation des Computers 3 und des Compilers 2 in den folgenden fünf Fällen erläutert, um die Verbesserung im Vergleich zu herkömmlichen Prozessoren in der Spalte Stand der Technik hervorzuheben.

• (1) Parametereinstellung
• (2) Überlaufkompensation
• (3) Datenübertragung mit dem Speicher 130
• (4) Datenübertragung und Operation einschließlich der Immediate-Daten
• (5) Bedingte Abzweigung

Es wird in dieser Schrift von der Annahme ausgegangen, dass die Options-Anweisungseinheit 121 keine Überlaufkompensation befiehlt, und ein C-Sprachenprogramm in der Speichereinheit 1 lautet wie folgt:

Die Syntax-Analysiereinheit 120 nimmt das C-Sprachenprogramm aus der Speichereinheit 1, um eine Zwischendatei zu erzeugen, indem die Syntax mit der C-Sprachen-Grammatik verglichen wird. Die Zwischendatei lautet wie folgt, wenn sie des besseren Verständnisses wegen leichter geschrieben wird:

• Zwischenanweisung 1: (int *a, b, c)
• Zwischenbefehl 1: t1: =*a
• Zwischenbefehl 2: t2: = t1+b
• Zwischenbefehl 3: t3: = t2+1
• Zwischenbefehl 4: c: = t3

Die Zwischenanweisung 1 entspricht der Deklarationsanweisung int *a, b, c, während die Zwischenbefehle 1 bis 4 dem Operationsausdruck c = *a + b + 1 entsprechen.

Diese Zwischenanweisung und Zwischenbefehle werden wie folgt in Objektcodes umgewandelt.

Wenn die Zwischendatei eingegeben wird, fragt die Codeerzeugungseinheit 122 die Datenvariablen sowohl mit als auch ohne Deklarationen ab, um ihre jeweiligen Typen zu prüfen. Erforderlichenfalls weist die Codeerzeugungseinrichtung 122 die Datenvariablen dem Speicher 130 zu, um die Symboltabelle wie in 20A gezeigt zu erzeugen (Schritt 21 in 19).

Hierbei werden die Variablen *a, b, c explizit erklärt und somit aus der Zwischenanweisung 1 abgefragt. Die Variable *a, die als Zeigervariable erklärt wird, wird einem Bereich in dem Speicher 130 zugewiesen; da die Zeigervariable durch die Parameter-Einstelleinheit 123 auf 24 Bit festgelegt ist, wird ein 24-Bit-Bereich (3-Byte-Bereich) gesichert. Die Variablen b, c, die als Ganzzahldaten-Variablen erklärt werden, werden ebenso ihren jeweiligen Bereichen in dem Speicher 130 zugewiesen; da die Ganzzahl-Variable durch die Parameter-Einstelleinheit 123 auf 16 Bit festgelegt ist, werden jeweils 16-Bit-Bereiche (2-Byte-Bereiche) gesichert. Es wird von der Annahme ausgegangen, dass die Variablen *a, b, c beginnend mit der Adresse H1000 dem 3-Byte-Bereich zugewiesen werden, dem 2-Byte-Bereich beginnend mit der Adresse H1004 beziehungsweise dem 2-Byte-Bereich beginnend mit der Adresse H10006; es ist zu beachten, dass an der Adresse H1003 kein 1-Byte verwendet wird.

Weiterhin werden die Hilfsvariablen t1, t2, t3 aus den Zwischenbefehlen 1 bis 4 ausgewählt, die als Reaktion auf die der Operation unterliegenden Variablen als Ganzzahldaten-Variablen verwaltet werden.

Dementsprechend werden Informationen für diese Variablen in die Symboltabelle geschrieben, die in 20A gezeigt wird; die Registerspalte und die Kopfadressen-Spalte für die Hilfsvariablen sind leer, da noch keine Daten zugewiesen worden sind; die Symboltabelle wird jedes Mal, wenn sich die Registerzuweisung ändert, dynamisch aktualisiert.

Danach erzeugt die Codeerzeugungseinheit 122 Maschinensprachenbefehle für die oben genannten Zwischenbefehle, die im Folgenden getrennt erläutert werden.

Die Codeerzeugungseinheit 122 beurteilt, ob ein nicht ausgeführter Zwischenbefehl in der Zwischendatei vorhanden ist (Schritt 22 in 19). Da die Zwischenbefehle 1 bis 4 hierbei noch nicht ausgeführt worden sind, geht die Codeerzeugungseinheit 122 zu dem Schritt 23 über.

Danach liest die Codeerzeugungseinheit 122 einen voranstehenden Zwischenbefehl aus (Schritt), um einen Maschinensprachenbefehl oder mehrere Maschinensprachenbefehle auszuwählen, um diesen Zwischenbefehl auszuführen (Schritt 24).

Der eine Maschinensprachenbefehl oder die mehreren Maschinensprachenbefehle wird oder werden wie folgt ausgewählt.

Der Zwischenbefehl 1 lautet:

• (1) Finde die Adresse H1000, zu der die Datenvariable *a zugewiesen ist;
• (2) Lies 3 Bytes beginnend mit der Adresse H1000 aus;
• (3) Lies 2 Bytes beginnend mit der durch die 3-Byte-Auslesung ermittelten Adresse aus, um dieselben in der Hilfsvariablen t1 zu speichern.

Dementsprechend wählt die Codeerzeugungseinheit 122 die folgenden drei Datenübertragungsbefehle in Maschinensprache aus:

• (1) Den Befehl MOV unter Verwendung der Adresse H1000 als die Immediate-Daten und mit Speichern derselben in dem ersten Adressregister.
• (2) Den Befehl MOV unter Verwendung des Inhaltes der Zeigervariablen *a als Adresse, um die Daten darin an das zweite Adressregister unter Verwendung des ersten Adressregisters auszulesen.
• (3) Den Befehl MOV mit Auslesen der von dem Zeiger bezeichneten Daten an das Adressregister unter Verwendung des zweiten Adressregisters.

Das erste und das zweite Adressregister werden den Registern A0 beziehungsweise A1 zugewiesen, die dementsprechend in die Symboltabelle geschrieben werden.

Die Codeerzeugungseinheit 122 bezeichnet einen Befehl (Einzelbefehl 1) von den oben genannten drei Befehlen (Schritt 25), um einen entsprechenden Operationscode zu erzeugen (Schritt 26).

Der Vorgang dieser Codeerzeugung wird unter Bezugnahme auf die 21 bis 24 erläutert werden.

Die Codeerzeugungseinheit 122 beurteilt, dass der Einzelbefehl 1 kein Lade-/Speicher-Befehl zum Zugreifen auf den Speicher 130 ist (Schritt 30 in 21), sondern ein Befehl unter Verwendung des Registers A0; die Entscheidung wird an die Register-Verwaltungseinheit 125 benachrichtigt (Schritt 31).

Die Register-Verwaltungseinheit 125 referenziert die Symboltabelle (Schritt 50 in 23) und entscheidet, dass die in dem Register A0 zu speichernde Variable der Zeiger ist (Schritt 51). Somit weist die Register-Verwaltungseinheit 125 die Codeerzeugungseinheit 122 an, einen Befehl zur Ausführung aller 24 Bit in dem Register zu erzeugen (Schritt 53).

Weiterhin benachrichtigt die Codeerzeugungseinheit 122 die Immediate-Verwaltungseinheit 126, dass der Einzelbefehl 1 die Immediate-Daten verwendet (Schritt 32). Somit referenziert die Immediate-Verwaltungseinheit 126 die Symboltabelle (Schritt 60 in 24) und entscheidet, dass das in dem Register A0 zu speichernde Immediate-Datenelement der Zeiger ist (Schritt 61). Somit weist die Immediate-Verwaltungseinheit 126 die Codeerzeugungseinheit 122 an, einen Befehl zu erzeugen, der 3-Byte-Immediate-Daten enthält (Schritt 63).

Gemäß den Schritten 53, 63 erzeugt die Codeerzeugungseinheit 122 den Befehl 1, der dem Einzelbefehl 1 entspricht, wie folgt (Schritt 33):

• Befehl 1: MOV #H001000,A0

Danach bestätigt die Codeerzeugungseinheit 122, dass zwei Maschinensprachenbefehle (die Einzelbefehle 2, 3) noch nicht ausgeführt worden sind (Schritt 28) und geht somit zu dem Schritt 25 über.

Der Vorgang dieser Operationscodeerzeugung wird unter Bezugnahme auf die 21 bis 24 erläutert werden.

Die Codeerzeugungseinheit 122 entscheidet, dass der Einzelbefehl 2 ein Lade-/Speicher-Befehl zum Zugreifen auf den Speicher 130 ist und benachrichtigt die Entscheidung an die Speicher-Verwaltungseinheit 124 (Schritt 30 in 21).

Die Speicher-Verwaltungseinheit 124 referenziert die Symboltabelle (Schritt 40 in 22) und entscheidet, dass die in dem zweiten Register A1 zu speichernde Variable der Zeiger ist (Schritt 41). Somit weist die Speicher-Verwaltungseinheit 124 die Codeerzeugungseinheit 122 an, einen Ladebefehl zu erzeugen, dessen Zugriffsbreite 3 Byte ist (Schritt 43).

Weiterhin entscheidet die Codeerzeugungseinheit 122, dass der Einzelbefehl 2 die Register A0, A1 verwendet und benachrichtigt die Entscheidung an die Register-Verwaltungseinheit 125 (Schritt 31).

Die Register-Verwaltungseinheit 125 referenziert die Symboltabelle (Schritt 50 in 23) und entscheidet, dass die in dem zweiten Register A1 zu speichernde Variable der Zeiger ist (Schritt 51). Somit weist die Register-Verwaltungseinheit 125 die Codeerzeugungseinheit 122 an, eine Befehl zu erzeugen, um alle 24 Bit in dem Register auszuführen (Schritt 53).

Danach geht die Codeerzeugungseinheit 122 zu dem Schritt 33 über, da der Einzelbefehl die Immediate-Daten nicht verwendet (Schritt 32).

Gemäß den Befehlen aus dem Schritt 43, 53 erzeugt die Codeerzeugungseinheit 122 den Befehl 2 unten entsprechend dem Einzelbefehl 2 (Schritt 33):

• Befehl 2: MOV @A0, A1

Die Codeerzeugungseinheit 122 erzeugt den Befehl 3 unten auf die gleiche Art und Weise wie oben (Schritte 25, 26); dieses Mal wird die Hilfsvariable t1 dem Register D0 zugeordnet.

• Befehl 3: MOV @A1, D0

Jeder Zwischenbefehl wird in der Schleife der Schritte 22 bis 28 verarbeitet, und jeder Einzelbefehl wird in den Schritten 24, 25, 26 auf die gleiche Art und Weise wie oben ausgeführt, und die Erläuterung wird an dieser Stelle nicht wiederholt.

Der Zwischenbefehl 2 lautet:

• (4) Lies 2 Bytes beginnend mit der Adresse H1004 aus, der die Variable b zugeordnet ist.
• (5) Addiere die 2 ausgelesenen Bytes zu der Hilfsvariablen t1, um das Ergebnis in der Hilfsvariablen t2 zu speichern.

Die Codeerzeugungseinheit 122 erzeugt den Befehl 4, um vier Bytes weg von der Adresse H1000, gespeichert in dem Register A0 für den Einzelbefehl 4, von der Adresse zu laden. Die Speicher-Verwaltungseinheit 124 referenziert die Symboltabelle (Schritt 40) und entscheidet, dass der Einzelbefehl 4 die Ganzzahldaten-Variable lädt (Schritt 41). Somit weist die Speicher-Verwaltungseinheit 124 die Codeerzeugungseinheit 122 an, einen Ladebefehl zu erzeugen, dessen Zugriffsbreite 2 Bytes ist (Schritt 42). Die Register-Verwaltungseinheit 125 referenziert die Symboltabelle (Schritt 50) und speichert die Ganzzahldaten in dem Register (Schritt 51). Somit weist die Register-Verwaltungseinheit 125 die Codeerzeugungseinheit 122 an, einen Befehl zu erzeugen, um die niederwertigen 16 Bit in dem Register auszuführen (Schritt 52); die Variable b wird dieses Mal in dem Register D1 gespeichert.

• Befehl 4: MOV @(04,A0), D1

Danach erzeugt die Codeerzeugungseinheit 122 den Befehl 5, um die in dem Register D1 gespeicherte Variable b zu der Hilfsvariablen t1 hinzuzufügen, die in dem Register D0 zum Speichern des Ergebnisses in dem Register D1 angezeigt wird. Dementsprechend referenziert die Register-Verwaltungseinheit 125 die Symboltabelle (Schritt 50) und speichert die Ganzzahldaten-Variable in dem Register (Schritt 51). Somit weist die Register-Verwaltungseinheit 125 die Codeerzeugungseinheit 122 an, einen Befehl zum Ausführen der niederwertigen 16 Bit in dem Register zu erzeugen (Schritt 52); die Hilfsvariable t2 wird dieses Mal dem Register D1 zugewiesen.

• Befehl 5: ADD D0, D1

Der Zwischenbefehl 3 lautet:

• (6) Addiere einen Wert „1" zu der Hilfsvariablen t2, um das Ergebnis in der Hilfsvariablen t3 zu speichern.

Entsprechend den Anweisungen von der Register-Verwaltungseinheit 125 und der Immediate-Verwaltungseinheit 126 erzeugt die Codeerzeugungseinheit 122 den Befehl 6 unten, um ein 2-Byte-Immediate-Datenelement #H0001 zu dem Register D1 hinzuzufügen und um das Ergebnis in dem Register D1 zu speichern; die Hilfsvariable t3 wird dieses Mal dem Register D1 zugewiesen.

• Befehl 6: ADD #H0001, D1

Der Zwischenbefehl 4 lautet:

• (7) Schreibe die Hilfsvariable t3 in zwei Bytes beginnend mit der Adresse H1006, wo die Variable c zugeordnet ist.

Entsprechend der Anweisung von der Speicher-Verwaltungseinheit 124 erzeugt die Codeerzeugungseinrichtung 122 den Befehl 7 zum Speichern des Inhaltes des Registers D1 sechs Bytes weg von der von dem Inhalt des Registers A0 spezifizierten Adresse.

• Befehl 7: MOV D1,@(06, AO)

Zwischenbefehle werden in der oben genannten Abfolge verarbeitet und als Ergebnis gibt die Codeerzeugungseinheit 122 die Objektcodes wie folgt an den Speicher 130 aus. Es wird von der Annahme ausgegangen, dass die Befehle 1 bis 7 an den Adressen H100000, H100005, H100007, H100008, H10000a, H10000b beziehungsweise H10000f in dem Speicher 130 angeordnet sind. Befehl 1: H100000 MOV #H001000, A0 Befehl 2: H100005 MOV @A0, Al Befehl 3: H100007 MOV @A1, D0 Befehl 4: H100008 MOV @(04, A0), D1 Befehl 5: H10000a ADD D0, D1 Befehl 6: H10000b ADD #H0001, D1 Befehl 7: H10000f MOV D1, @(06, A0)

Diese Befehle sind der Objektcode, der besseren Übersichtlichkeit wegen ausgedrückt in mnemonischen Objektcodes (Assemblersprache). Dies sind Hexadezimalzahlen, jedoch werden sie in dem Speicher 130 faktisch als Binärzahlen gespeichert.

Der Computer 3 lässt die somit in dem Speicher 130 befindlichen Objektcodes wie folgt laufen.

Die Bussteuereinheit 136 und die Befehlssteuereinheit 134 geben einen in dem Programmzähler in der Abrufeinheit 139 gehaltenen Wert H100000 an den Adressbus 131 aus und rufen den Befehl 1 über den Datenbus 132 ab, um denselben zu dekodieren. Entsprechend dem Dekodierergebnis empfängt die Operations-Ausführungseinheit 135 das von dem Operanden des Befehls 1 bezeichnete Immediate-Datenelement H0010000 von der Befehls-Steuereinheit 134, um dasselbe in das Register A0 in der Registereinheit 137 zu speichern.

Analog dazu rufen die Bussteuereinheit 136 und die Befehls-Steuereinheit 234 den Befehl ab und dekodieren diesen auf die gleiche Art und Weise. Die Operations-Ausführungseinheit 135 liest den Inhalt des Registers A0 aus, um den Speicher 130 auszulesen, indem derselbe an den Adressbus 131 ausgegeben wird, wodurch die ausgelesenen 16-Bitdaten über den Datenbus 132 in den niederwertigen 16 Bit des Registers A1 gespeichert werden. Danach addiert die Operations-Ausführungseinheit 135 einen Wert „2" zu dem Wert H001000 des Registers A0, indem die Ausführungseinheit 138 den Speicher 130 ausliest, indem H001002 durch die Bussteuereinheit 136 an den Adressbus 131 ausgegeben wird. Die Operations-Ausführungseinheit 135 speichert die über den Datenbus 132 ausgelesenen 8-Bitdaten in die höherwertigen 8 Bit in dem Register Al.

Analog dazu rufen die Bussteuereinheit 136 und die Befehls-Steuereinheit 134 den Befehl 3 ab und dekodieren diesen. Die Operations-Ausführungseinheit 135 liest den Inhalt des Registers A1 aus, um den Speicher 130 auszulesen, indem derselbe an den Adressbus 131 gesendet wird. Danach speichert die Operations-Ausführungseinheit 135 den über das dritte Erweiterungsmodul 136k, das die niederwertigen 16 Bit auf 24 Bit vorzeichenvervielfältigt, um diese in dem Register D0 zu speichern, gespeicherten 16-Bit-Wert; das Register D0 halt somit die von dem Zeiger *a bezeichneten Daten.

Die Bussteuereinheit 136 und die Befehls-Steuereinheit 135 rufen den Befehl 4 ab und dekodieren denselben. Die Operations-Ausführungseinheit 135 empfängt eine Verschiebung „04" von der Befehls-Steuereinheit 134, um dieselbe zu dem Wert H001000 des Registers A0 zu addieren, der von der Ausführungseinheit 138 ausgelesen wird, und liest den Speicher 130 aus, indem das Ergebnis durch die Bussteuereinheit 136 an den Adressbus 131 gesendet wird. Danach speichert die Operations-Ausführungseinheit 135 den über das dritte Erweiterungsmodul 136k, das die niederwertigen 16 Bit auf 24 Bit vorzeichenvervielfältigt, ausgelesenen 16-Bit-Wert, um denselben in das Register D1 zu speichern; das Register D1 hält somit die Variable b.

Die Bussteuereinheit 136 und Befehl rufen den Befehl 5 ab und dekodieren diesen ((so im englischen Ausgangstext – d. Übers.)). Die Operations-Ausführungseinheit 135 addiert den Wert des Registers D1 zu dem von der Registereinheit 137 ausgelesenen Wert des Registers D0, um das 24-Bit-Ergebnis in das Register D1 zu speichern. Wenngleich die Ausführungseinheit 138 die 24-Bitdaten operiert, sind die niederwertigen 16 Bit in dem Register D1 effektiv. Das Register D1 hält somit das Additionsergebnis der von der Zeigervariablen *a und der Variablen b gezeigten Daten.

Die Bussteuereinheit 136 und die Befehls-Steuereinheit 134 rufen den Befehl 6 ab und dekodieren diesen. Die Operations-Ausführungseinheit 135 addiert den durch die Ausführungseinheit 138 von der Registereinheit 137 ausgelesenen Wert des Registers D1 zu dem von der Befehls-Verwaltungseinheit 134 empfangenen Immediate-Datenelement H0001, um das Ergebnis in dem Register D1 zu speichern; der Register D1 hält somit das Additionsergebnis der Daten, die von der Zeigervariablen *a gezeigt werden, der Variablen b und dem Immediate-Wert H0001.

Die Bussteuereinheit 136 und die Befehls-Steuereinheit 134 rufen den Befehl 7 ab und dekodieren diesen. Die Operations-Ausführungseinheit 135 empfängt eine Verschiebung „06" von der Befehls-Steuereinheit 134. Dementsprechend addiert die Ausführungseinheit 138 den durch die Ausführungseinheit 138 von der Registereinheit 137 ausgelesenen Wert H001000 des Registers A0 zu der empfangenen Verschiebung „06" und gibt das Additionsergebnis H001006 über die Bussteuereinheit 136 an den Datenbus 132 aus, während die niederwertigen 16 Bit des Registers D1 an den Datenbus 132 ausgegeben werden, wobei die 16 Bit in den Speicher 130 geschrieben werden; das Additionsergebnis der durch die Zeigervariable *a, Variable b und den Immediate-Wert H0001 angezeigten Daten wird somit an der Adresse H001006 in den Speicher 130 geschrieben.

Auf diese Weise wird der durch den Compiler 2 von dem C-Sprachenprogramm übersetzte Objektcode durch den Computer 3 laufen gelassen.

Wie bereits erläutert worden ist, verwaltet der Compiler 2 die Speicherzellen aller Variablen und der Objektcodes in dem Speicher 130 mit 24-Bit-Adressen. Der Computer 3 berechnet diese 24-Bit-Adressen unter Verwendung der 24-Bit-Registereinheit 137 und der Ausführungseinheit 138, um über den 24-Bit-Adressbus 131 auf den Speicher 130 zuzugreifen. Somit kann das Datenverarbeitungssystem der vorliegenden Erfindung einen gleichmäßigen 16-Megabyte-Adressenbereich ohne Segmentunterteilung sichern. Infolgedessen muss ein C-Sprachen-Programmierer nicht die Unregelmäßigkeit des Bereiches oder die Segmentgrenzen überprüfen. Darüber hinaus wird die Leistungswirksamkeit durch die Adressenberechnung nicht wie bei dem Segmentregister verschlechtert. Somit kann das Programm effizienter ausgelegt werden.

Das Datenverarbeitungssystem der vorliegenden Erfindung ist geeignet für die Anwendung, die 16-Bitdaten operiert und einen Adressenbereich von 16 Megabyte erfordert. Dies ist darauf zurückzuführen, dass der Computer 3 die 24-Bit-Registereinheit 137 und die Ausführungseinheit 138 umfasst, wodurch das Problem der Kosten für überschüssige Hardware und laufende Stromkosten beseitigt wird.

Der Computer 3 lässt einen Befehl laufen, der die Immediate-Daten enthält, die die Adresse zeigen; die Immediate-Daten beinhalten höchstens 24 Bit. Im Gegensatz dazu ist der herkömmliche Maschinensprachenbefehl 16 oder 32 Bit breit und die Wortlänge überschreitet 32 Bit, da das Immediate-Datenelement der Adresse höchstens 32 Bit ist. Somit kann die Größe des Objektcodes im Vergleich zu dem herkömmlichen 32-Bit-Prozessor wesentlich reduziert werden. Weiterhin wird die Codegröße im Vergleich zu dem 16-Bit-Prozessor, der den 64-Kilobyte-Adressenbereich verwaltet, kaum vergrößert, da die Codegröße aufgrund des Immediate-Datenelements in dem Befehl lediglich um ein Byte vergrößert wird.

In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel wird ein 16-Bit-Datenbus 132 in dem Computer 3 verwendet; ein 24-Bit-Datenbus kann ebenso verwendet werden. Wenngleich die Ausführungszeit für Datenschreiben/Datenlesen in/aus dem Speicher 130 im Vergleich zu dem 24-Bit-Datenbus 132 verlängert wird, ist diese Latenzzeit im Vergleich zu dem Fall, in dem ein 16-Bit-Datenbus 132 in dem 32-Bit-Prozessor verwendet wird, vernachlässigbar, da sich nur die Ausführungszeit um eine Auslesezeit für einen Wert für eine in der Registereinheit 137 von dem Speicher gespeicherte 24-Bit-Adresse verlängert.

In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel sind der Adressbus 131 in dem Computer 3, der Programmzähler in der Abrufeinheit 139, die Registereinheit 137 und die Ausführungseinheit 138 jeweils 24 Bit, und die Zeigervariable in der Parameter-Einstelleinheit 123 ist ebenfalls 24 Bit. Sie können jedoch auch in Abhängigkeit von der Größe des Adressenbereiches 17 Bit bis 31 Bit sein; die Hardware für die Bit, die die Adressenbitbreite überschreiten, wird umgangen und Mehrkosten sowie Stromverbrauch können entsprechend eingespart werden.

Der Adressbus 131 in dem Computer 3, der Programmzähler in der Abrufeinheit 139, die Registereinheit 137, die Ausführungseinheit 138, die Zeigervariable in der Parameter-Einstelleinheit 123 in dem Compiler 2 sind jeweils 24 Bit, und die Datenvariable in der Parameter-Einstelleinheit 123 in dem Compiler 2 ist in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel 16 Bit. Jedoch sind die Bitbreiten dieser Komponenten nicht auf die oben genannten beschränkt. Gehen wir von der Annahme aus, dass 24 durch eine Adressen-Bitbreite N ersetzt wird und dass 16 durch eine Daten-Bitbreite M ersetzt wird, wobei N größer ist als M, dann kann das Datenverarbeitungssystem der hier vorliegenden Erfindung einen 2^N-Byte-Adressenbereich sichern, der größer ist als der 2^M-Byte-Adressenbereich.

Die Datenvariable, deren Bitbreite von der Parameter-Einstelleinheit 123 eingestellt wird, ist nicht auf die Ganzzahl-Datenvariable begrenzt; sie kann eine beliebige Datenvariable für die C-Programmiersprache sein.

In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel wird die C-Sprache kompiliert, um sie laufen zu lassen; es kann jedoch eine beliebige Programmsprache kompiliert werden, indem der Compiler 2 entsprechend eingestellt wird.

Die Erläuterung der Überlaufkompensation wird im Folgenden beschrieben werden. Der besseren Übersichtlichkeit und Verständlichkeit wegen wird die C-Sprache wie folgt als Beispiel verwendet.

Diese C-Programmsprache wird durch die Codeerzeugungseinheit 122 aus der Speichereinheit 1 ausgelesen, und die Syntax wird mit der C-Sprachen-Grammatik analysiert. Dementsprechend erzeugt die Codeerzeugungseinheit 122 eine Zwischendatei in einer Zwischensprache (Schritte 20, 21 in 19). Die auf einer Quellenebene geschriebene Zwischendatei lautet wie folgt:

• Zwischenanweisung 1: (char a)
• Zwischenanweisung 2: (unsigned char b)
• Zwischenanweisung 3: (int c)
• Zwischenanweisung 4: (unsigned int d)
• Zwischenbefehl 1: (a = a + 1)
• Zwischenbefehl 2: (b = b + a)
• Zwischenbefehl 3: (c = c + b)
• Zwischenbefehl 4: (d = d + c)

Wenn die Zwischendatei eingegeben wird, extrahiert die Codeerzeugungseinheit 122 die Datenvariablen, sowohl mit als auch ohne Erklärungen, in der Zwischendatei, um ihre jeweiligen Typen zu prüfen. Erforderlichenfalls werden die Variablen dem Speicher 130 zugewiesen, um die Symboltabelle wie in 20B gezeigt zu erzeugen (Schritt 21).

Die Variablen a, b, c, d, die explizit erklärt werden, werden aus den Zwischenanweisungen 1 bis 4 extrahiert. Der Typ einer jeden Variable wird auf der Grundlage der in der Symboltabelle (206) einzutragenden Erklärung beurteilt und dabei zu dem Speicher 130 zugewiesen. Die Variablen a, b, c, d werden zu Bereichen bei einem Byte beginnend mit der Adresse 1000 zugewiesen, ein Byte beginnend mit der Adresse 1001, zwei Byte beginnend mit der Adresse 1002 beziehungsweise zwei Byte beginnend mit der Adresse 1004, wie in 206 gezeigt wird. Die Symboltabelle wird jedes Mal, wenn sich ihr Inhalt ändert, dynamisch aktualisiert.

Danach erzeugt die Codeerzeugungseinheit 122 Maschinensprachenbefehle für einen jeden Zwischenbefehl. Dieser Prozess wird für zwei Fälle erläutert: mit und ohne Überlaufkompensation.

Die Codeerzeugungseinheit 122 liest einen voranstehenden Zwischenbefehl unter den unverarbeiteten Zwischenbefehlen aus (Schritt 23) und wählt einen oder mehrere der Maschinensprachenbefehle aus, um den extrahierten Zwischenbefehl auszuführen (Schritt 24).

Der eine Zwischenbefehl oder die mehreren Zwischenbefehle wird oder werden wie folgt ausgewählt.

Der Zwischenbefehl 1 (a = a + 1) lautet wie folgt:

• 1) Lies ein Byte beginnend mit der Adresse 1000 aus, zu der die vorzeichenbehaftete Zeichenvariable a zugewiesen ist.
• 2) Addiere einen Wert „1" zu den Auslesedaten.
• 3) Speichere das Additionsergebnis in die Adresse 1000.

Die Codeerzeugungseinheit 122 erzeugt die Maschinensprachenbefehle entsprechend den oben genannten drei Befehlen. Die Maschinensprachenbefehle sind:

• 1) Der Befehl MOVB zum Auslesen eines Bytes beginnend mit der Adresse 1000, um dasselbe in dem Datenregister (hierbei D0) zu speichern.
• 2) Der Befehl ADD zum Addieren eines Wertes „1" zu dem Registerinhalt.
• 3) Der Befehl MOVB zum Wiederherstellen des Additionsergebnisses in der Adresse 1000.

Weiterhin erzeugt die Codeerzeugungseinheit 122 die Einzelbefehle 1, 2, 3, indem die die Schleifen der Schritte 24 bis 28 drei Mal wiederholt. Befehl 1: Adresse 100000 MOVB @1000, D0 Befehl 2: Adresse 100004 ADD #1, D0 Befehl 3: Adresse 100006 MOVB D0, @1000

Analog dazu erzeugt die Codeerzeugungseinheit 122 die Befehle 4 bis 6 wie folgt aus dem Zwischenbefehl 2 (b = b + a). Befehl 4: Adresse 100009 MOVBU @1001, D1 Befehl 5: Adresse 10000c ADD D0, D1 Befehl 6: Adresse 10000d MOVB D1, @1001

Die Codeerzeugungseinheit 122 erzeugt die Befehle 7 bis 9 wie folgt aus dem Zwischenbefehl 3 (c = c + b). Befehl 7: Adresse 100010 MOV @1002, D0 Befehl 8: Adresse 100013 ADD D1, D0 Befehl 9: Adresse 100014 MOV D0, @1002

Die Codeerzeugungseinheit 122 erzeugt die Befehle 10 bis 12 wie folgt aus dem Zwischenbefehl 4 (d = d + c). Befehl 10: Adresse 100017 MOV @1004, D1 Befehl 11: Adresse 100001b ADD D1, D0 Befehl 12: Adresse 10001 MOV D1, @1004

Die Befehle 1 bis 12 sind der Objektcode, der zur Vereinfachung in den mnemonischen Objektcodes (Assemblersprache) geschrieben sind. Diese sind Hexadezimalzahlen, jedoch werden sie faktisch als Binärzahlen in dem Speicher 130 gespeichert. Gehen wir von der Annahme aus, dass die Befehle 1 bis 12 31 Bytes zugewiesen werden, von der Adresse 100000 bis zu der Adresse 10001e. Hierbei wird kein Überlaufkompensations-Befehl erzeugt.

Der in dem Speicher 130 gespeicherte Objektcode wird von dem Computer 3 wie folgt laufen gelassen.

Die Ausführungseinheit 138 liest die Variable 1 oder einen 8-Bit-Wert über die Bussteuereinheit 136 aus der Adresse 001000 in dem Speicher 130 aus, um dieselbe einer Vorzeichenvervielfachung auf 24 Bit zu unterziehen, welche in dem Register D0 in der Registereinheit 137 zu speichern sind.

Die Ausführungseinheit 138 addiert einen Wert „1" zu dem Inhalt des Registers D0 durch die ALU (arithmetisch-logische Einheit) 141, um das Additionsergebnis in dem Register D0 wiederherzustellen. Die Ausführungseinheit 138 führt 24-Bit-Datenoperation durch.

Die Ausführungseinheit 138 schreibt die niederwertigen 8 Bit des Registers D0 in die Adresse 001000 in dem Speicher 130.

Die Ausführungseinheit 138 liest die Variable b oder einen 8-Bit-Wert über die Bussteuereinheit 136 aus der Adresse 001001 in dem Speicher 130 aus, um dieselbe einer Nullauffüllung auf 24 Bit zu unterziehen, um dieselbe in dem Register D1 in der Registereinheit 137 zu speichern.

Die Ausführungseinheit 138 addiert den Inhalt des Registers D1 durch die ALU (arithmetisch-logische Einheit) 141 zu dem Inhalt des Registers D0 und stellt das Additionsergebnis in dem Register D1 wieder her. Das Register D0 hält den Wert der Variablen a, der durch den Befehl 2 vor der Addition aktualisiert worden ist, und die Ausführungseinheit 138 führt die 24-Bit-Datenoperation aus.

Die Ausführungseinheit 138 schreibt die niederwertigen 8 Bit des Registers D1 in die Adresse 001001 in dem Speicher 130.

Die Ausführungseinheit 138 liest einen 16-Bit-Wert oder die Variable c über die Bussteuereinheit 136 aus der Adresse 001002 in dem Speicher 130 aus, um denselben oder dieselbe einer Vorzeichenvervielfachung auf 24 Bit zu unterziehen, die in dem Register D0 zu speichern sind.

Die Ausführungseinheit 138 addiert den Inhalt des Registers D0 durch die ALU (arithmetisch-logische Einheit) 141 zu dem Inhalt des Registers D1, um das Ergebnis in dem Register D0 wiederherzustellen. Es ist zu beachten, dass das Register D1 den Wert der Variablen b hält, der durch den Befehl 5 vor der Addition aktualisiert worden ist, und die Ausführungseinheit 138 führt eine 24-Bit-Datenoperation durch.

Die Ausführungseinheit 138 schreibt die niederwertigen 16 Bit des Registers D0 in die Adresse 001002 in dem Speicher 130.

Die Ausführungseinheit 138 liest einen 16-Bit-Wert oder die Variable d über die Bussteuereinheit 136 aus der Adresse 001004 in dem Speicher 130 aus, um denselben oder dieselbe einer Nullauffüllung auf 24 Bit zu unterziehen, die in dem Register D1 zu speichern sind.

Die Ausführungseinheit 138 addiert den Inhalt des Registers D1 durch die ALU (arithmetisch-logische Einheit) 141 zu dem Register des Registers D0 ((so im englischen Ausgangstext – d. Übers.)), um das Ergebnis in dem Register D1 wiederherzustellen. Es ist zu beachten, dass das Register D0 den Wert der Variablen c hält, der durch den Befehl 8 vor der Addition aktualisiert worden ist, und die Ausführungseinheit 138 führt eine 24-Bit-Daten-Operation aus.

Die Ausführungseinheit 138 schreibt die niederwertigen 16 Bit des Registers D1 an der Adresse 001004 in dem Speicher 130.

Auf diese Weise wird das C-Sprachenprograrnm durch den Compiler 2 kompiliert, und der daraus entstehende Objektcode wird durch den Computer 3 laufen gelassen. Da in diesem Fall kein Überlauf kompensiert wird, wird die Codegröße nicht erhöht und wird die Operationsgeschwindigkeit nicht reduziert.

Die Operation ist im Wesentlichen die gleiche wie in dem obenstehenden Fall, außer dass die Codeerzeugungseinheit 122 in dem Schritt 70 in 25 einen Überlauf kompensiert. Da der Überlauf nur kompensiert wird, wenn ein arithmetischer Operationsbefehl in dem Schritt 27 in 19 erzeugt wird, unterscheidet sich die Operation in dem Schritt 70 nach den folgenden vier Befehlen, die im Folgenden näher beschrieben werden:

• Befehl 2: ADD #1, D0
• Befehl 5: ADD D0, D1
• Befehl 8: ADD D1, D0
• Befehl 11: ADD D0, D1

Nachdem der Befehl 2 erzeugt worden ist (Schritt 26), referenziert die Codeerzeugungseinheit 122 die Symboltabelle; da der Befehl 2 eine arithmetische Operationsanweisung (Schritt 27 in 19) ist und ein optionaler Befehl für die Überlaufkompensation eingegeben worden ist (Schritt 70 in 25). An diesem Punkt zeigt die in 20B gezeigte Symboltabelle, dass das Register D0 der Variablen a in der Registerspalte zugewiesen ist und dass das der Operation unterliegende Register D0 die vorzeichenbehaftete Zeichenvariable aufweist (Schritt 71). Dementsprechend beurteilt die Codeerzeugungseinheit 122, dass die Variable a die Zeichenvariable ist (Schritt 72) und dass die Variable a die vorzeichenbehaftete Variable ist (Schritt 73). Somit erzeugt die Codeerzeugungseinheit 122 den Befehl 2' der Niedrigstwortlänge zur Vorzeichenvervielfachung der 8-Bit-Daten in dem Register D0 auf 24 Bit (Schritt 74)

• Befehl 2': EXTXB D0

Nach der Erzeugung des Befehles 5 (Schritt 26) referenziert die Codeerzeugungseinheit 122 die Symboltabelle; da der Befehl 5 ein arithmetischer Operationsbefehl (Schritt 27 in 19) ist und ein optionaler Befehl zur Kompensation von Überlauf eingegeben worden ist (Schritt 70 in 25). An diesem Punkt zeigt die in 20 gezeigte Symboltabelle, dass das Register D1 in der Registerspalte der Variablen b zugewiesen ist und dass das der Operation unterliegende Register D1 die vorzeichenlose Zeichenvariable b ist (Schritt 71). Dementsprechend entscheidet, dass die Codeerzeugungseinheit 122, dass die Variable b eine Zeichenvariable ist (Schritt 72) und dass sie eine vorzeichenlose Variable ist (Schritt 73). Somit erzeugt die Codeerzeugungseinheit 122 den Befehl 5' der Niedrigstwortlänge, um die 8-Bitdaten in dem Register D1 einer Vorzeichenvervielfachung auf 24 Bit zu unterziehen (Schritt 75).

• Befehl 5': EXTXBU D1

Nach der Erzeugung des Befehles 8 (Schritt 26) referenziert die Codeerzeugungseinheit 122 die Symboltabelle; da der Befehl 8 eine arithmetische Operationsanweisung ist (Schritt 27 in 19) und ein optionaler Befehl zur Kompensation von Überlauf eingegeben worden ist (Schritt 70 in 25). An diesem Punkt zeigt die in 20 gezeigte Symboltabelle, dass das Register D0 in der Registerspalte der Variablen c zugewiesen ist und dass das der Operation unterliegende Register D0 die vorzeichenbehaftete Ganzzahl-Variable c ist (Schritt 71). Dementsprechend entscheidet die Codeerzeugungseinheit 122, dass die Variable c eine Ganzzahl-Variable ist (Schritt 72) und dass sie eine vorzeichenbehaftete Variable ist (Schritt 76). Somit erzeugt die Codeerzeugungseinheit 122 den Befehl 8' der Niedrigstwortlänge, um die 16-Bit-Daten in dem Register D0 einer Vorzeichenvervielfachung auf 24 Bit zu unterziehen (Schritt 77).

• Befehl 8: EXTX D0

Nach der Erzeugung des Befehles 11 (Schritt 26) referenziert die Codeerzeugungseinheit 122 die Symboltabelle; da der Befehl 11 ein arithmetischer Operationsbefehl ist (Schritt 27 in 19) und ein optionaler Befehl für die Überlaufkompensation eingegeben worden ist (Schritt 70 in 25). An diesem Punkt zeigt die in 20 gezeigte Symboltabelle, dass das Register D1 in der Registerspalte der Variablen d zugewiesen ist und dass das der Operation unterliegende Register D1 die vorzeichenlose Ganzzahl-Variable d ist (Schritt 71). Dementsprechend entscheidet die Codeerzeugungseinheit 122, dass die Variable d eine Ganzzahl-Variable ist (Schritt 72) und dass sie eine vorzeichenlose Variable ist (Schritt 76). Somit erzeugt die Codeerzeugungseinheit 122 den Befehl 11' der Niedrigstwortlänge, um die 16-Bit-Daten in dem Register D1 einer Vorzeichenvervielfachung auf 24 Bit zu unterziehen (Schritt 78).

• Befehl 11': EXTXU D1

Auf diese Weise erzeugt die Codeerzeugungseinheit 122 wie folgt einen Objektcode: Befehl 1: address 100000 MOVB @1000, D0 Befehl 2: address 100004 ADD #1, D0 Befehl 2': address 100006 EXTXB D0 Befehl 3: address 100007 MOVB D0, @1000 Befehl 4: address 10000a MOVBU @1001, D1 Befehl 5: address 10000d ADD D0, D1 Befehl 5': address 10000e EXTXBU D1 Befehl 6: address 10000f MOVB D1, @1001 Befehl 7: address 100012 MOV @1002, D0 Befehl 8: address 100015 ADD @D1, D0 Befehl 8': address 100016 EXTX D0 Befehl 9: address 100017 MOV D0, @1002 Befehl 10: address 10001a MOVU @1004, D1 Befehl 11: address 10001e ADD D0, D1 Befehl 11': address 10001f EXTXU D1 Befehl 12: address 100020 MOV D1, @1004

Gehen wir von der Annahme aus, dass die Befehle 1 bis 12 35 Bytes zugewiesen sind, von der Adresse 100000 bis zu der Adresse 100022 in dem Speicher 130. Die Befehle 2', 5', 8' und 11' sind die Kompensationsbefehle für die vorzeichenbehaftete Zeichenvariable a, die vorzeichenlose Zeichenvariable b, die vorzeichenbehaftete Ganzzahl-Variable c beziehungsweise die vorzeichenlose Ganzzahl-Variable d; sie kompensieren Überlauf, der durch die Befehle 2, 5, 8 beziehungsweise 11 (Additionsbefehl) verursacht werden.

Der somit in dem Speicher 130 gespeicherte Objektcode wird von dem Computer 3 im Wesentlichen auf die gleiche Weise laufen gelassen wie in dem Fall der Überlaufkompensation, und nachstehend wird lediglich der Unterschied erläutert werden.

Die Ausführungseinheit 138 führt Vorzeichenvervielfachung an den niederwertigen 8 Bit in dem Register D0 durch das erste Erweiterungsmodul 144 durch, um das Ergebnis in dem Register D0 wiederherzustellen.

Die Ausführungseinheit 138 führt Nullauffüllung an den niederwertigen 16 Bit in dem Register D0 durch das zweite Erweiterungsmodul 145 durch, um das Ergebnis in dem Register D0 wiederherzustellen.

Die Ausführungseinheit 138 führt Vorzeichenvervielfachung an den niederwertigen 16 Bit in dem Register D0 durch das zweite Erweiterungsmodul 145, um das Ergebnis in dem Register wiederherzustellen.

Die Ausführungseinheit 138 führt Nullauffüllung an den niederwertigen 16 Bit in dem Register D1 durch das zweite Erweiterungsmodul 145 durch, um das Ergebnis in dem Register D1 wiederherzustellen.

Somit werden gegebenenfalls durch die Befehle 2, 5, 8 und 11 verursachte Überläufe durch die oben genannte Operation unter den Befehlen 2', 5', 8' beziehungsweise 11' kompensiert.

Auf diese Weise wird das C-Sprachenprogramm durch den Compiler 2 kompiliert, und der daraus entstehende Objektcode wird von dem Computer 3 laufen gelassen. In diesem Fall werden die Befehle 8', 11' für die Überlaufkompensation für die Ganzzahl-Variablen erzeugt. Jeder Befehl, der die Befehle 2' beziehungsweise 5' für die Überlaufkompensation enthält, ist jedoch von der Länge eines 1-Byte-Wortes, wodurch die Erhöhung der Codegröße und die Verringerung der Operationsgeschwindigkeit minimiert werden.

Wie bereits ausgeführt worden ist, muss der Benutzer, wenn er ein Programm kompiliert, das keinen Überlauf hat, oder wenn er den Überlauf umgeht, indem er einen Wertebereich für eine jede Variable überprüft, lediglich einen optionalen Befehl für keine Überlaufkompensation in den Compiler 2 eingeben, um zu verhindern, dass die Objektcodegröße erhöht wird oder die Operationsgeschwindigkeit unabhängig von dem Variablentyp verlangsamt wird.

Wenn der Benutzer den Überlauf nicht verhindern kann, da die Bitbreite der Registereinheit 137 (24 Bit) größer ist als die Ganzzahl-Bitbreite (16 Bit), oder wenn er den Überlauf nicht berücksichtigt, das heißt, wenn er einen optionalen Befehl für Überlaufkompensation in den Compiler 2 eingibt, erhöht sich die Objektcodegröße weniger und verringert sich die Operationsgeschwindigkeit weniger im Vergleich zu den herkömmlichen Compilern.

Die ALU (arithmetisch-logische Einheit) 141 kann ebenfalls als das erste Erweiterungsmodul 144 und das zweite Erweiterungsmodul 145 dienen, anstelle der separaten Installation dieser beiden Komponenten.

Der Adressbus 131, die Registereinheit 137, die ALU (arithmetisch-logische Einheit) 141, das erste und das zweite Erweiterungsmodul 144, 145 in dem Computer 3 sowie die in der Codeerzeugungseinheit 122 in dem Compiler 2 verwendete Zeigervariable sind in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel jeweils 24 Bit breit. Jedoch können sie in Abhängigkeit von der Größe des Adressenbereiches ebenso 17 Bit oder 31 Bit breit sein; die Hardware, die die Bitbreite der Adresse übersteigt, wird ebenfalls verwendet werden, wodurch Kosten und Stromverbrauch eingespart werden.

Die Ausgänge von dem Adressbus 131, der Registereinheit 137, der ALU (arithmetisch-logischen Einheit) 141, dem ersten und dem zweiten Erweiterungsmodul 144, 145 in dem Computer 3 sowie die in der Codeerzeugungseinheit 122 in dem Compiler 2 verwendete Zeigervariable sind nicht auf eine Breite von 24 Bit begrenzt; ebenso ist die in der Codeerzeugungseinheit 122 in dem Compiler 2 verwendete Ganzzahl-Variable nicht auf eine Breite von 16 Bit begrenzt.

Gehen wir von der Annahme aus, dass 24 durch M ersetzt wird und dass 16 durch N ersetzt wird, wobei N größer ist als M, dann kann das Datenverarbeitungssystem der hier vorliegenden Erfindung einen Adressenbereich von 2^N-Byte sichern, was einen Adressenbereich von 2^M-Byte übersteigt.

Die Datenvariable, deren Bitbreite durch die Parameter-Einstelleinheit 123 eingestellt wird, ist nicht auf die Ganzzahl-Variable begrenzt; sie kann eine beliebige für das C-Sprachenprogramm verfügbare Datenvariable sein.

Die Datenübertragungsoperation durch das wie oben beschrieben ausgelegte Datenverarbeitungssystem wird unter Bezugnahme auf den in den 18A, 186 gezeigten Übertragungsbefehl erläutert werden.

Der in 18A gezeigte Übertragungsbefehl befiehlt die Übertragung der 16-Bitdaten in dem Register D1 zu dem Speicher 130 an einer von dem Adressregister A2 bezeichneten Adresse.

• 1) Die Dekodiereinheit 140 dekodiert den Befehl in 18A wie folgt:
  
  Das Operationsfeld (OP) bedeutet einen Übertragungsbefehl MOVE zu dem Speicher 130 von dem Datenregister; das Quellenfeld (SRC) zeigt an, dass das Register D1 das Senderegister ist, und das Zielfeld DEST zeigt an, dass der Empfangsspeicher durch das Register A2 bezeichnet wird. Infolge der Dekodierung gibt die Dekodiereinheit 140 ein Aktivierungssignal an die Bussteuereinheit 136 aus, indem der Quellentyp ST auf „0" geändert wird, die Quellenregisternummer ST auf „001", der Zieltyp auf „1" und die Zielregisternummer auf „010". Gleichzeitig gibt der Selektor 140b die Registerinformationen 171 aus, indem er dieselben auf „0" ändert.
• (2) In der Registereinheit 137 werden die 16-Bitdaten aus dem mit ST = „0" und SN = „001" bezeichneten Datenregister D1 ausgelesen, um über das Ausgangspuffer-Gate 137f ausgegeben zu werden. Die Ausgabedaten werden an der Bussteuereinheit 136 in dem Speicherpuffer 136c gehalten. Danach sind die durch DT = „1" und DN = „010" bezeichneten 24-Bitdaten aus dem Adressregister A2 an den Ausgabepuffer 137c auszugeben. Die Ausgabedaten werden über den Selektor 136f an den Adresspuffer 136e gesendet.
• (3) Die Externzugriffsbreiten-Steuereinheit 136j empfängt die Registerinformationen 171 und entscheidet, dass das zu übertragende Register eines der Datenregister auf Basis ST = „0" ist. Dementsprechend gibt die Externzugriffsbreiten-Steuereinheit 136j die Bitbreiteninformationen 172 aus, indem sie diese auf „0" setzt, was 16-Bit-Datenübertragung zu der Ablaufsteuerung 136i spezifiziert.
• (4) Die Ablaufsteuerung 136i empfängt das Aktivierungssignal und da die Bitbreiteninformation „0" ausweist, überträgt sie danach die 16-Bitdaten wie folgt zu dem Speicher 130.

Die Ablaufsteuerung 136i weist die Ausgabe einer in dem Adresspuffer 136e gehaltenen Adresse über das Puffergate 136h an den Adressbus 131 an, während sie selektiv das erste Byte (Bit 7-0) der in dem Speicherpuffer 136c gehaltenen Daten über den Selektor 136d an das niederwertige Byte (Bit 7-0) des Datenbusses 132 ausgibt, sowie das zweite Byte (Bit 15-8) an das höherwertige Byte (Bit 15-8) des Datenbusses 132 an den Speicher 130. Gleichzeitig gibt die Ablaufsteuerung 136i ein Steuersignal zum Schreiben der 16-Bitdaten aus dem Speicherpuffer 136c in denselben an den Speicher 130 aus.

Auf diese Weise wird der in 18A gezeigte Übertragungsbefehl ausgeführt.

Ein in 186 gezeigter Übertragungsbefehl befiehlt die Übertragung der 24-Bitdaten in dem Adressregister A1 zu dem Speicher 130 an der durch das Adressregister A2 bezeichneten Adresse.

• (1) Die Dekodiereinheit 140 dekodiert den in 186 gezeigten Befehl wie folgt:
  
  Das Operationsfeld (OP) bedeutet einen Übertragungsbefehl MOVE aus dem Datenregister zu dem Speicher 130. SCR zeigt an, dass das Register A1 das Senderegister ist, und DEST zeigt an, dass der Empfangsspeicher von dem Register A2 bezeichnet wird. Infolge der Dekodierung gibt die Dekodiereinheit 140 ein Aktivierungssignal an die Bussteuereinheit 136 aus, indem der Quellentyp ST zu „1" geändert wird, die Quellenregisternummer SN zu „001", der Zieltyp zu „1" und die Zielregisternummer zu „010" geändert werden. Gleichzeitig gibt der Selektor 140b die Registerinformationen 171 aus. Indem er diese zu „1" ändert.
• (2) In der Registereinheit 137 werden die 24-Bitdaten aus dem durch ST = „1" und SN = „001" bezeichneten Adressregister A1 ausgelesen, um über das Ausgabepuffer-Gate 137c ausgegeben zu werden. Die Ausgabedaten werden an der Bussteuereinheit 136 in dem Speicherpuffer 136c gehalten. Danach sind die 24-Bitdaten aus dem durch DT = „1" und DN = „010" bezeichneten Adressregister A2 an den Ausgabepuffer 137c auszugeben. Die Ausgabedaten werden über den Selektor 136f an den Adresspuffer 136e gesendet.
• (3) Die Externzugriffsbreiten-Steuereinheit 136j empfängt die Registerinformationen 171 und entscheidet, dass das zu übertragende Registerthema eines der Adressregister aus Basis von ST = „1" ist. Dementsprechend gibt die Externzugriffsbreiten-Steuereinheit 136j die Bitbreiteninformation 172 aus, indem sie diese auf „1" setzt, was 24 Bit zu der Ablaufsteuerung 136i spezifiziert.
• (4) Die Ablaufsteuerung 136i empfängt das Aktivierungssignal und da die Bitbreiteninformation „1" anzeigt, überträgt sie die 24-Bitdaten durch 16 Bit und 8 Bit wie folgt an den Speicher 130.

Die Ablaufsteuerung 136i weist die Ausgabe einer in dem Adresspuffer 136e gehaltenen Adresse über das Puffergate 136h an den Adressbus 131 an, während sie selektiv das erste Byte (Bit 7-0) der in dem Speicherpuffer 136c gehaltenen Daten an das niederwertige Byte (Bit 7-0) des Datenbusses 132 über den Selektor 136d an den Speicher 130 ausgibt sowie das zweite Byte (Bit 15-8) an das höherwertige Byte (Bit 15-8) des Datenbusses 132 an den Speicher 130. Gleichzeitig gibt die Ablaufsteuerung 136i ein Steuersignal zum Schreiben der 16-Bitdaten (Bit 15-0) aus dem Speicherpuffer 136c in denselben an den Speicher 130 aus.

Nachdem die 16-Bitdaten in den Speicher 130 geschrieben worden sind, wählt die Ablaufsteuerung 136i den Ausgang von dem Inkrementierer 136, der in dem Adressspeicher 136e zu halten ist, mittels des Selektors 136f aus. Dementsprechend hält der Adresspuffer 136e eine um zwei inkrementierte Adresse.

Danach weist die Ablaufsteuerung 136i die Ausgabe einer in dem Adresspuffer 136e gehaltenen Adresse über das Ausgabepuffer-Gate 136h an, während sie selektiv das dritte Byte (das höchstwertige Byte; Bit 23-16) der in dem Speicherpuffer 136c gehaltenen Daten an die niederwertigen 8 Bit (Bit 7-0) in dem Datenbus 132 über den Selektor 136d an den Speicher 130 ausgibt. Wenngleich das höherwertige Byte (Bit 15-8) in dem Datenbus 132 unwirksam ist, wird es keine Probleme geben, da die Daten pro Byte geschrieben werden. Die Ablaufsteuerung 136i gibt danach ein Steuersignal zum Schreiben des dritten Bytes aus dem Selektor 136d in den Speicher 130 an den Speicher 130 aus.

Auf diese Weise wird der in 186 gezeigte Übertragungsbefehl ausgeführt.

Wie bereits ausgeführt worden ist, überträgt das Adressregister 24-Bitdaten, wohingegen das Datenregister die 16-Bitdaten überträgt. Dadurch begegnet der Befehl dem Größenfeld, indem die Befehlslänge verkürzt wird. Somit kann die Codegröße reduziert werden, und die Dekodierfunktion für das Größenfeld kann eliminiert werden.

Das Adressregister und das Datenregister sind nicht auf 24 Bit begrenzt; die Externzugriffsbreite kann die Bitbreiten des Adressregisters und des Datenregisters anders als mit 24 Bit beziehungsweise 16 Bit festlegen; sie können von einer beliebigen Breite sein. Ebenso kann das Ziel durch andere Verfahren als indirekte Adressregister-Verfahren (@A2) bezeichnet werden. Weiterhin können die Daten zwischen dem Register und dem Speicher 130 in beiden Richtungen übertragen werden; in dem Fall der 8- oder 16-Bitdatenübertragung von dem Speicher 130 zu einem der Register ist zu beachten, dass die 16-Bitdaten durch das dritte Erweiterungsmodul 136k auf 24-Bitdaten erweitert werden.

Das ST zeigt den Registertyp an und die Bitbreiten-Informationen 172 sind 1-Bit-Signale; sie können jedoch auch 2-Bit-Signale oder Mehr-Bit-Signale sein.

Die Bussteuereinheit 136 überträgt die 24-Bitdaten in der Reihenfolge der niederwertigen 2 Bytes und des höchstwertigen 1 Byte. Jedoch können die 24-Bitdaten in umgekehrter Reihenfolge übertragen werden. In diesem Fall steuert die Ablaufsteuerung 136i den Selektor 136d, um Daten in der Reihenfolge höherwertig zu niederwertig auszuwählen, und den Inkrementierer 136g, um um zwei zu dekrementieren.

Weiterhin kann ein 8-Bitdaten-Bus anstelle des 16-Bitdatenbusses 132 verwendet werden. In diesem Fall wird zwei Mal auf den Speicher 130 zugegriffen, und in dem Fall der 16- beziehungsweise der 24-Bitdatenübertragung drei Mal.

Befehle, die Immediate-Datenelemente einschließen, sind zum Beispiel „MOVI #H0010, D0" oder „ADDI #H0010, D0".

Die Abrufeinheit 139 aktiviert die Bussteuereinheit 136, um die in dem Speicher 130 gespeicherten Programmbefehle sequentiell auszulesen. Die Auslesebefehle werden über die Abrufeinheit 139 an die Dekodiereinheit 140 ausgegeben.

Die Dekodiereinheit 140, die ein Mikroprogramm und eine festverdrahtete Logik umfasst, verarbeitet die Immediate-Datenelemente wie in dem Fließschema in 26 veranschaulicht. Insbesondere dekodiert die Dekodiereinheit 140 den Auslesebefehl (Schritt 81). Infolgedessen werden der Operationscode, der eine arithmetische Operation, eine logische Operation, eine Register-zu-Register-Übertragung, eine Register-zu-Speicher-Übertragung oder einen Abzweigungsbefehl bezeichnet, sowie die Daten, die Immediate-Datenelemente, die Registernummer sowie ein Operand für die Speicheradresse dekodiert. Entsprechend dem Dekodierergebnis entscheidet die Dekodiereinheit 140, ob der Befehl weniger als 24-Bit-Immediate-Datenelemente bezeichnet (Schritt 82). Wenn das der Fall ist, geht das Programm zu dem Schritt 83 über, im anderen Fall zu dem Schritt 84.

Wenn weniger als 24-Bit-Immediate-Daten detektiert werden, wird geprüft, ob das Zugriffsregister (das Zielregister) für den Befehl eines der Register in der Datenregistergruppe 137d oder in der Adressregistergruppe 137a ist (Schritt 83).

Weiterhin gibt die Dekodiereinheit 140 die Steuersignale an die ALU (arithmetisch-logische Einheit) 141, an das erste Erweiterungsmodul 144 und an das zweite Erweiterungsmodul 145 in Abhängigkeit von dem Typ des Zielregisters aus (Schritt 84).

Der Prozessor operiert für einen jeden Befehl wie folgt:

• (1) Übertrage die Daten zwischen den Registern in der Datenregistergruppe 137d und der Adressregistergruppe 137a oder operiere einen Befehl unter Verwendung der in den genannten Registern gespeicherten Daten. (Zum Beispiel „MOVE D0, D1" oder „ADD A0, A1 ").

In dem erstgenannten Fall werden die aus dem Quellenregister ausgelesenen 24-Bitdaten in dem bezeichneten Register gespeichert.

In dem letztgenannten Fall werden die aus den beiden bezeichneten Registern ausgelesenen 24-Bitdaten in die ALU (arithmetisch-logische Einheit) 141 eingegeben und nach der bezeichneten Operation in dem bezeichneten Register gespeichert.

• (2) Speichere 16-Bit-Immediate-Daten in der Datenregistergruppe 137d oder operiere 16-Bit-Immediate-Daten mit der Datenregistergruppe 137d (zum Beispiel „MOVI #H0010, D0" oder „ADDI #H0010, D0").

In dem erstgenannten Fall dekodiert die Dekodiereinheit 140, dass der Befehl die 16-Bit-Immediate-Daten bezeichnet und dass das Zielregister eines der Register in der Datenregistergruppe 137d ist. Somit wird an den 16-Bit-Immediate-Daten Vorzeichenvervielfachung auf 24 Bit durch das zweite Erweiterungsmodul 145 durchgeführt, welche in dem bezeichneten Datenregister zu speichern sind.

Analog dazu werden in dem letztgenannten Fall die 16-Bit-Immediate-Daten durch das zweite Erweiterungsmodul 145 einer Vorzeichenvervielfachung auf 24 Bit unterzogen, um in eines der Eingabe-Terminals der ALU (arithmetisch-logische Einheit) eingegeben zu werden, um in dem bezeichneten Datenregister berechnet und gespeichert zu werden.

• (3) Speichere die 16-Bit-Immediate-Datem in der Adressregistergruppe 137a oder operiere die 16-Bit-Immediate-Daten mit der Adressregistergruppe 137a (zum Beispiel „MOVI #H0010, A0", „ADDI #H0010, A0").

In dem erstgenannten Fall dekodiert die Dekodiereinheit 140, dass der Befehl die 16-Bit-Immediate-Daten bezeichnet und dass das Bezeichnungsregister eines der Register in der Adressregistergruppe 137a ist. Somit werden die 16-Bit-Immediate-Daten Nullauffüllung auf 24 Bit durch das zweite Erweiterungsmodul 145 unterzogen, um an das bezeichnete Adressregister ausgegeben zu werden.

Analog dazu werden in dem letztgenannten Fall die 16-Bit-Immediate-Daten einer Nullauffüllung auf 24 Bit unterzogen, um in eines der Eingabe-Terminals der ALU (arithmetisch-logische Einheit) 141 eingegeben zu werden, um nach der bezeichneten Operation weiter an die bezeichnete Adressregistergruppe 137a ausgegeben zu werden.

Nunmehr wird die Operation unter Beteiligung der 16-Bit-Immediate-Daten erläutert werden. Das gleiche Programm, das nach dem Stand der Technik verwendet wird, wird dabei verwendet werden.

Ein den in den 5, 8 gezeigten Programmen entsprechendes Programm wird in 27 gezeigt; jedoch ist hierbei die Adresslänge 24 Bit. Das Programm soll sechzehn Datenelemente addieren, die aus den Adressen H8000 bis H8100 (H bedeutet hexadezimal und eine jede Adresse ist H10 Adressen entfernt) gespeichert werden, und das Additionsergebnis an der Adresse H100000 speichern.

• Befehl 1: Lösche ein Datenregister D0.
• Befehl 2: Setze das 16-Bit-Immediate-Datenelement H8000 auf ein Adressregister A0.

Die Dekodiereinheit 140 dekodiert diesen Befehl durch Referenzieren der 26 (Schritt 81) und entscheidet, dass die Befehle 16-Bit-Immediate-Datenelemente H8000 verwenden (Schritt 82). Weiterhin entscheidet sie, dass der Befehl der Befehl zum Übertragen des Immediate-Datenelementes in eines der Register in der Adressregistergruppe 137a ist (Schritt 83). Somit gibt die Dekodiereinheit 140 das Steuersignal an das zweite Erweiterungsmodul 145 mittels der Dekodiereinheit 140 aus (Schritt 84). Dementsprechend führt das zweite Erweiterungsmodul 145 Nullauffüllung an dem 16-Bit-Immediate-Datenelement H8000 auf 24-Bitdaten H008000 durch, die in dem Adressregister A0 zu halten sind.

• Befehl 3: Lies den Inhalt in eine von dem Adressregister A0 bezeichnete Adresse aus, um denselben in ein Datenregister D1 zu speichern.
• Befehl 4: Addiere den Inhalt des Datenregisters D1 zu dem des Registers D0.
• Befehl 5: Addiere das Adressregister A0 und das Immediate-Datenelement 110010, um das Ergebnis in dem Adressregister A0 zu speichern.

Dieser Befehl verwendet das 16-Bit-Immediate-Datenelement 110010 und weist die Übertragung der Immediate-Datenelemente in dem Adressregister A0 an. Somit gibt die Dekodiereinheit 140 das Steuersignal mittels der Dekodiereinheit 140 an das zweite Erweiterungsmodul 145 aus. Dementsprechend führt das zweite Erweiterungsmodul 145 Nullauffüllung des 16-Bit-Immediate-Datenelementes 110010 auf 24-Bitdaten 11000010 durch, die an eines der Eingabe-Terminals der ALU (arithmetisch-logische Einheit) 141 auszugeben sind.

Weiterhin werden die in dem Adressregister A0 gespeicherten Daten 11008000 bei Empfang des Steuersignals von der Dekodiereinheit 140 ausgelesen, um an das andere Eingabe-Terminal der ALU (arithmetisch-logische Einheit) 141 ausgegeben zu werden.

Somit addiert die ALU (arithmetisch-logische Einheit) 141 die Datenelemente 11008000 und H000010, die beide 24-Bit-Datenelemente sind, um das Ergebnis in dem Adressregister A0 zu speichern.

• Befehl 6: Vergleiche die Ausgabedaten mit dem Immediate-Datenelement 118100.

Dieser Befehl verwendet ein 16-Bit-Immediate-Datenelement 118100 und weist den Vergleich mit den Daten in dem Adressregister A0 an. Somit gibt die Dekodiereinheit 140 das Steuersignal zuerst an das zweite Erweiterungsmodul 145 aus. Dementsprechend führt das zweite Erweiterungsmodul 145 Nullauffüllung des 16-Bit-Immediate-Datenelementes 118100 auf 24-Bitdaten 11008100 gemäß dem Steuersignal durch, zwecks Ausgabe an eines der Eingabe-Terminals der anderen ALU (arithmetisch-logische Einheit) 141.

Weiterhin liest das Adressregister 105b bei Empfang des Steuersignals von der Steuersignal-Erzeugungseinheit 103a das 24-Bit-Datenelement H008010 aus dem Adressregister A0 zwecks Ausgabe desselben an das andere Eingabeterminal der ALU (arithmetisch-logische Einheit) 141 aus.

Die ALU (arithmetisch-logische Einheit) 141 vergleicht die beiden Eingabe-24-Bit-Datenelemente.

• Befehl 7: Wenn das Erstgenannte kleiner ist als das Letztere, kehre zu dem mit A bezeichneten Befehl 3 zurück; im anderen Fall gehe zu dem Befehl (8) über.

Die Schleife der Befehle 3 bis 7 wird wiederholt, bis der Ausgangswert des Adressregisters A0, H008000, durch H0000010 auf H008100 inkrementiert wird. Somit geht die Ablauffolge zu dem Befehl 8 über, wenn das Ergebnis der sechzehn Additionsoperationen in dem Datenregister D0 gespeichert worden ist.

• Befehl 8: Speichere den Inhalt des Datenregisters D0 in die Adresse H 100000 in dem Speicher 130.

Wie bereits ausgeführt worden ist, verwenden die Befehle 2, 6 das 16-Bit-Immediate-Datenelement, während sie 24-Bit-Adressen bezeichnen, ohne unerwartete Erweiterung zu verursachen. Wenn zum Beispiel das 16-Bit-Immediate-Datenelement H8000-HFFFF bezeichnet wird, um 24-Bit-Adressen H0080000-HFFFF zu bezeichnen, werden diese nicht auf 24-Bit HFF8000-HFFFFFF erweitert wie dies in dem herkömmlichen Prozessor der Fall ist. Infolgedessen kann die Programmgröße im Vergleich zu dem herkömmlichen Programm reduziert werden.

Weiterhin kann in dem System, in dem durch den gleichen Bus auf den Befehl und auf die Daten zugegriffen wird, die Operationsgeschwindigkeit erhöht werden, da der Konflikt in dem Buszugriff reduziert wird.

Es ist zu beachten, dass im Gegensatz zu dem vorstehenden Ausführungsbeispiel ein Adressregister von N (16, 32 u.s.w.) Bit für M (4, 8, 16 u.s.w.) Bit-Immediatedaten verwendet werden kann, solange das Erstgenannte größer ist als die Letztgenannten.

In 13 aktiviert die Abrufeinheit 139 die Bussteuereinheit 136, um den Befehl aus dem Speicher 130 abzurufen.

Danach dekodiert die Dekodiereinheit 140 den Befehl und gibt das Steuersignal an die ALU (arithmetisch-logische Einheit) 141, die Registereinheit 137 und die Bussteuereinheit 136 auf Basis der Art von Operation und des Zielregisters für die Operationsdaten aus.

In dem Fall des Datenoperationsbefehls referenziert die ALU (arithmetisch-logische Einheit) 141 die erste Kennzeichengruppe 151 oder die zweite Kennzeichengruppe 152, je nachdem, welche vorgegeben ist, um die Auslesedaten aus der Registereinheit 137 zu operieren. Das Operationsergebnis wird in der Registereinheit 137 gespeichert, und die vorgegebenen Kennzeichen werden in der ersten und in der zweiten Kennzeichengruppe 151, 152 geändert.

In dem Fall des bedingten Abzweigungsbefehls gibt die Dekodiereinheit 140 Bezeichnungsinformationen entweder mit 16-Bit-Datenbreite oder mit 24-Bit-Datenbreite (Kennzeichengruppenbezeichnung) an den Selektor 153-156 der in 15 gezeigten Abzweigungs-Beurteilungseinheit 143 aus. Die Selektoren 153 bis 156 wählen entweder die erste oder die zweite Kennzeichengruppe 151, 152 entsprechend der Kennzeichengruppen-Bezeichnungsinformation aus. Die Bedingungs-Beurteilungseinheit 157 referenziert die Kennzeichengruppen von dem Selektor 153-156, um zu entscheiden, ob die Abzweigungsbedingung genommen wird.

Auf diese Weise kann das Datenverarbeitungssystem die Kennzeichengruppe unter Berücksichtigung der Datenoperationsbreite unter der bedingten Abzweigung und nicht unter dem Datenoperationsbefehl selektiv bezeichnen. Dadurch kann die Anzahl von Zuweisungen für den Operationscode erhöht werden. Zum Beispiel bezeichnen die in 16B gezeigten Additions-/Subtraktions-/Vergleichs-Befehle den Typ der Operation mit den ersten 8 Bit und ermöglichen somit 2⁸ (= 256) Zuweisungen. Bei dem herkömmlichen Abzweigungsbefehl wird ein Bit hinzugefügt, um die Bitbreite zusätzlich zu der 4-Bit-Abzweigungsbedingung zu bezeichnen, was 2³ (= 8) Zuweisungen ermöglicht. Somit stehen insgesamt 264 (256 + 8) Zuweisungen zur Verfügung.

Andererseits stehen in dem in 2 gezeigten zweiten herkömmlichen Prozessor 2 (= 128) Zuweisungen und 2⁴ (= 16) Zuweisungen für Addition u.s.w. beziehungsweise bedingte Abzweigungsbefehle zur Verfügung, was insgesamt 144 Zuweisungen ergibt. Das bedeutet, dass 120 Zuweisungen erhöht werden. Mit anderen Worten gilt: wenn die gleiche Befehlsmenge zugewiesen wird, kann die Anzahl von Befehlen auf die Hälfte reduziert werden, während gleichzeitig die Struktur der Dekodiereinheit 140, die die Bitbreiten-Bezeichnung dekodiert, vereinfacht wird, da die Bitbreitenbezeichnung in dem Operationscode in den Additions-/Subtraktions-Vergleichs-Befehlen weggelassen werden kann.

Wenn weiterhin die Bitbreite (N Bit) der ALU (arithmetisch-logische Einheit) 141 nicht die zweite Potent ist (2^P) und die Kennzeichen entsprechend dem Ergebnis der Zweiten-Potenz-Bit-Datenoperation (weniger als N) geändert werden, kann ein Benutzer eine der Kennzeichengruppen für eine Datenoperation nutzen, deren Bitbreite die zweite Potenz und größer als N ist. Zum Beispiel kann der Benutzer den 24-Bit-Rechner nutzen, der die entsprechend den Ergebnissen der 16-Bitdatenoperationen geänderte Kennzeichengruppe verwendet, um die 32-Bitdatenoperation durchzuführen; die Datenbreiten der ALU (arithmetisch-logische Einheit) 141 können unabhängig von der Daten-Bitbreite ermittelt werden.

Da weiterhin die beiden Kennzeichengruppen gleichzeitig geändert werden, beseitigt die Verwendung der Kennzeichengruppe der betreffenden Bitbreite den Überhang, der in dem fünften herkömmlichen Prozessor beschrieben wird, bei der Ausführung der bedingten Abzweigung.

Es ist zu beachten, dass die Kennzeichengruppe an die Daten beliebiger Bitbreite angepasst werden kann.

Ein neuer Operationscode kann erzeugt werden, um die Kennzeichengruppe vor dem bedingten Abzweigungsbefehl zu bezeichnen anstelle die Bandbreite durch den bedingten Abzweigungsbefehl zu bezeichnen.

Weiterhin kann der Rechner 24 Bit breit sein oder eine beliebige andere Bitbreite aufweisen.

Wenngleich die hier vorliegende Erfindung umfassend anhand eines Beispiels und unter Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen beschrieben worden ist, ist zu beachten, dass für den Durchschnittsfachmann verschiedene Änderungen und Modifizierungen erkennbar sein werden. Daher sollen die genannten Änderungen und Modifizierungen, insofern sie nicht von dem Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung gemäß Definition in den anhängenden Patentansprüchen abweichen, als in der Erfindung beinhaltet gelten.