WO1992008188A1 - Semiconductor device - Google Patents

Description

明 細 書 半 導 体 装 置 技 術 分 野

本発明 は半導体装置、 特に そ の算術論理演算ュニ ッ ト

(以下 A L U と い う ） の演算処理 に関す る 。 背 景 技 術

従来の半導体装置 に お い て は、 A L U は、 2 つ の演算 項を そ れぞれ入力 し 、 例え ば 8 ビ ッ 卜 の デー タ を加算又 は減算す る 。 そ し て、 9 ビ ッ 卜 の演算結果中、 下位 8 ビ ッ 卜 が演算結果出力 と し て、 上位 1 ビ ッ 卜 が桁上信号 と し て それぞれ出力す る 。

こ の よ う な A L U に お い て は、 演算機能が 8 ビ ッ ト に 固定 さ れて い た た め、 4 ビ ッ ト （ 1 ニ ブノレ） 単位での デ — 夕 が扱え な 力、 つ た。 こ の A L U をマ イ ク ロ コ ン ピ ュ ー 夕 に取 り 入れて 4 ビ ッ 卜 単位の演算処理を さ せ る 場合 に は、 4 ビ ッ ト ど う し の二 ブル演算を実行 し た後、 演算結 果の 8 ビ ッ ト 中 の 5 ビ ッ ト 目 を プ ロ グラ ムで参照 し 、 桁 上げが生 じ た か ど う かを プ ロ グ ラ ム に よ っ て判断 し な け ればな ら ず、 そ の取扱 いが面倒であ っ た。 発 明 の 開 示

本発明 の 目 的 は、 複数の ビ ッ ト 幅の デー タ の演算を容 易 に行 う こ と がで き る 半導体装置を提供する こ と に あ る < ま た、 本発明の 目 的は、 演算結果を 1 6 進又は 1 0 進 に任意に切 り 替え る こ と がで き る 半導体装置を提供す る こ と に あ る 。

更に、 本発明の他の 目 的 は、 こ の よ う な半導体装置を, 内蔵 し た電子機器を提供す る こ と に あ る 。

本発明 の一つ の態様に従え ば、 半導体装置 は、 入力 デ 一 夕 をア ンパ ッ ク し た状態で取 り 込む入力手段 と 、 ア ン ク 演算処理をす る 際に フ ラ グがセ ッ 卜 さ れ る レ ジ ス 夕 と 、 複数の ビ ッ ト 幅の デー タ を演算処理す る こ と がで き 、 前記 レ ジ ス タ に フ ラ グがセ ッ 卜 さ れ、 かつ短い ビ ッ ト 幅の デー タ 処理が命令 さ れてい る 状態では、 入力 デ一 夕 の 1 Z 2 の ビ ッ ト 幅の デー タ につ いて演算 し 、 そ の上 位 ビ ッ ト の キャ リ ー信号をキ ャ リ ー フ ラ グに セ ッ 卜 す る A L U と を有す る 。 例え ば、 A L U は 1 6 ビ ッ ト 及び 8 ビ ッ 卜 の ビ ッ ト 幅の演算処理機能を有 し.、 8 ビ ッ ト の ビ ッ ト 幅の デー タ の演算処理が選択 さ れ、 かつ ア ン " ッ ク フ ラ グがセ ッ 卜 さ れてい る と き に は次の よ う な処理をす る こ と に よ り そ の 1 Z 2 ビ ッ ト で あ る 4 ビ ッ 卜 の ビ ッ ト 幅の演算処理がな さ れ る 。

入力 デー 夕 はア ンパ ッ ク の状態で人力 さ れてお り 、 従 つ て、 下位 4 ビ ッ ト の みが有効であ り 、 上位 4 ビ ッ ト は 無効 と な っ てい る （上位 4 ビ ッ ト に は 0 がセ ッ ト さ れて い る 。 ） 。 こ の状態で下位 4 ビ ッ ト に つ い て の演算処理 を行い、 こ の 4 ビ ッ ト 目 の キ ャ リ ー （又はボ ロ ー） をキ ャ リ ー フ ラ グに セ ッ ト す る こ と に よ り 、 上位 4 ビ ッ 卜 の 存在が無視 さ れ、 次の 8 ビ ッ ト の デ一 夕 （有効な部分は 下位 4 ビ ッ ト であ る が） に対す る キ ャ リ ー （又 は ボ ロ ー ） と し て機能す る こ と に な る 。 こ の 場合 の演算 は加算、 減 算、 乗算及び除算の いずれであ っ て も よ い。

こ の よ う に本発明 に お い て は、 従来 8 ビ ッ ト 単位に 固 定 さ れて い た演算機能 に対 し て 4 ビ ッ ト 単位での演算機 能を付加 し 、 更に、 8 ビ ッ ト 演算或い は 4 ビ ッ ト 演算か を プ ロ グラ マ ブルに選択で き る よ う に し た。 そ し て、 4 ビ ッ ト 演算で はオ ー バ ー フ ロ ー が各桁 ご と に発生 し 、 本 発明 をマ イ ク ロ コ ン ピ ュ ー タ に取 り 入れた場合 に は、 複 雑な数値計算の 出力結果の各 1 桁を 1 ァ ド レ ス単位 に容 易 に格納で き る 。 従 っ て、 1 デー タ 力 1 ア ド レ ス に格納 さ れ る こ と に な り 、 そ の小数点位置を合わせ る のが容易 に な る 。

ま た、 1 ア ド レ ス に 1 桁が格納 さ れて.い る た め、 それ を実行す る た めの プ ロ グ ラ ム の作成が容易 と な る 。 更 に 、 8 ビ ッ 卜 と 4 ビ ッ 卜 の演算機能がプ ロ グラ マ ブル に 切 り 換えで き る た め、 演算命令を複数種類用意す る 必要がな る 。

ま た 、 本発明 の他の態様に従え ば、 半導体装置 は、 1 6 進デー タ を 1 0 進デー タ に変換す る 際 に はデ シ マ ル フ ラ グ力 セ ッ ト さ れ る レ ジ ス タ を有す る 。 A L U は、 こ の デ シ マ ノレフ ラ グ力 セ ッ ト さ れて い る と き に は、 1 6 進 の 演算結果を 1 0 進デー タ に変換 し て 出力す る 。 ま た、 本発明 の他の態様に おいて は、 演算デー タ を記 憶装置 に格納す る 際に はデー タ をパ ッ ク し て格納 し 、 記 憶装置力、 ら デー タ を読み 出す際に は 自動的に ァ ンパ ッ ク し て読み出す。 こ の よ う に し て、 パ ッ ク 機能及びア ン ッ ク 機能を持たせ る こ と に よ り 、 上述の演算デー タ の処 理 と 整合性を も たせ る こ と がで き る 。

更に、 本発明の他の の態様に従え ば、 上述の半導体装 置 は、 各種の電子機器 に適用 さ れ る 。 .例えば四則演算器 に適用 さ れ、 そ の場合 に デ シマ ルフ ラ グをセ ッ ト す る こ と に よ り 、 演算結果を 1 0 進法に よ り 表示す る こ と がで き る o 図面の簡単な説明

図 1 は本発明 の一実施例の半導体装置の構成を示すブ 口 ッ ク 図であ る 。

図 2 は図 1 の A L U の詳細を示 し た ブ.ロ ッ ク 図であ る _c 図 3 は図 1 の半導体装置が適用 さ れた四則演算器の外 観図であ る 。

図 4 〜図 1 1 はデ シ マ ノレア ジ ャ ス ト 演算、 ア ン ッ ク 演算及びパ ッ ク 演算の説明図であ る 。

図 1 2 A及び図 1 2 B は図 3 の 四則演算器 に お け る 加 算処理の場合の処理の流れを示すフ ロ ー チ ヤ 一 ト であ る ， 図 1 3 は図 1 2 A の演算ル ー チ ン の処理の流れを示す フ ロ ー チ ヤ 一 卜 で あ る 。

図 1 4 は R A M の ワ ー ク エ リ ア を示す図であ る 。 図 1 5 は入力 デー タ の例を示す図であ る 。

図 1 6 A 〜図 1 6 G は ワ ー ク エ リ ア に格納 さ れ る デ一 夕 の変遷を.示す図であ る 。

図 1 7 は図 1 3 の加算処理の ス テ ッ プ の動作を示す 夕 イ ミ ン グチ ャ ー ト であ る 。

図 1 8 は A D D 命令の実行時の デー タ を示す図であ る 。 図 1 9 はパ ッ ク 命令の実行時の デー タ を示す図であ る 。 図 2 0 は ァ ンパ ッ ク 命令の実行時の デー タ を示す図で あ る o

図 2 1 A 、 図 2 1 B 、 図 2 2 A 、 図 2 2 B 、 図 2 3 〜 図 2 9 は図 1 の A L U の具体的な 回路を示 し.た 図であ る 。 発明 を実施す る た め の最良の形態

図 1 に示 さ れ る 半導体装置 は、 テ ド レ ス バ ス 2 及びデ 一 夕 バス 4 を備え て い る 。 イ ン ス ト ラ ク シ ョ ン レ ジ ス タ 6 は ィ ン ス ト ラ ク シ ョ ン をデー タ バス 4.力、 ら入力す る と 共に、 タ イ ミ ン グ ジ ェ ネ レ ー タ 8 力、 ら の タ イ ミ ン グ信号 を入力す る 。 こ の イ ン ス ト ラ ク シ ョ ン は イ ン ス ト ラ ク シ ョ ン デ コ ー ダ 1 0 に てデ コ ー ダ さ れ、 マ イ ク ロ イ ン ス ト ラ ク シ ョ ン 信号線群 1 2 を介 し て送 り 出 さ れ る 。

ア ド レ ス レ ジ ス タ 群 （ I X ， I Y , H L , B R等） 1

4 は ア ド レ ス バ ス 2 及びデー タ バ ス 4 並びに マ イ ク ロ イ ン ス ト ラ ク シ ヨ ン信号線群 1 2 と 接続 さ れてい る 。 デー 夕 レ ジ ス タ 群 （ A , B ) 1 6 はデー タ バス 4 及びマ イ ク ロ イ ン ス ト ラ ク シ ョ ン信号線群 1 2 に接続 さ れて い る 。 テ ン ポ ラ リ レ ジ ス タ 1 8 ， 2 0 も デー タ バス 4 及びマ イ ク ロ イ ン ス ト ラ ク シ ョ ン信号線群 1 2 と接続 さ れてお り 、 そ の 出力 は A L U 2 2 に 出力す る 。 テ ン ポ ラ リ キ ヤ リ フ ラ グ 2 4 は、 コ ン デ シ ョ ン フ ラ グ 2 6 力、 ら の フ ラ グを入 力す る と共に テ ン ポ ラ リ レ ジ ス タ 1 8 の 出力を入力 し、 かつ マ イ ク ロ イ ン ス ト ラ ク シ ョ ン信号線群 1 2 と 接続 さ れ て い る 。

A L ϋ 2 2 は、 テ ン ポ ラ リ キ ヤ リ フ ラ グ 2 4 及びテ ン ポ ラ リ レ ジ ス タ 1 8 , 2 0 か ら の信号を入力す る と共に マ イ ク ロ イ ン ス ト ラ ク シ ョ ン に基づいて所定の演算処理 をす る 。 テ ン ポ ラ リ レ ジ ス タ 2 8 は A L U 2 2 の 出力を 入力 し マ イ ク ロ イ ン ス ト ラ ク シ ョ ン に 基づ い て ア ド レ ス バ ス 2 及デー タ バ ス 4 を介 し て デー タ を出力す る 。

入力 ポ ー ト 3 0 はキー ボー ド 3 2 か ら の キー入力をァ ド レ スバス 2 及デー タ バス 4 を介 し て入力する。 R O M 3 4 に は例えば シ ス テ ム プ ロ グラ ム等が.格納 さ れてお り . R A M 3 6 に は例え ば外付けの キー ボー ド 3 2 か ら のキ 一入力をが格納 さ れた り 、 後述す る ワ ー キ ン グメ モ リ と し て の機能を果たす。 L C D ド ラ イ バ 3 8 は例え ばテ ン ポ ラ リ レ ジ ス 夕 2 8 の デー タ を入力 し、 L C D パネ ノレ 4 0 を駆動 し て表示 さ せ る 。

図 1 に おいて一点鎖線で囲 ま れた部分は 1. チ ッ プマ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ 4 2 に よ り 構成 さ れてお り 、 入力 ポ ー ト 3 2 及びキー ボー ド 3 2 は入力装置 4 4 を構成 し てい る L C D ド ラ イ バ 3 8 及び L C D パネ ノレ 4 0 は出力装置 4 6 を構成 し て い る 。

A L U 2 .2 は、 図 2 に示 さ れ る よ う に、 1 6 ビ ッ ト ァ ッ ダ ー 5 0 、 デ シ マ ノレ ア ジ ャ ス ト フ イ ノレ タ ♦ ア ン ノヽ。 ッ ク ロ ジ ッ ク を含む論理回路 5 2 及び右方向 シ フ タ 一 5 4 を 含んで い る 。 そ し て、 こ の A L U 2 2 は 1 6 ビ ッ ト 及び 8 ビ ッ 卜 の ビ ッ ト 幅の演算処理が可能であ り 、 それぞれ そ の ビ ッ ト 幅 に対応 し た マ イ ク ロ イ ン ス ト ラ ク シ ョ ン カ 用意 さ れて い る 。 こ こ で は 8 ビ ッ ト 幅の演算処理機能力 選択 さ れて い る 場合 につ い て説明す る 。 つ ま り 、 こ の実 施例 に お い て は、 8 ビ ッ ト 幅の演算処理機能が選択 さ れ て い る 状況下に お い て 4 ビ ッ ト 幅の演算処理を も 可能に し て い る 点に特徴があ り 、 従 っ て、 以下そ の点を中心に 説明す る 。

こ の実施例 に お い て は各種の マ イ ク ロ イ ン ス ト ラ ク シ ョ ン を使用す る が、 そ の概要 は次の と お り で あ る 。

★ U A D D ： A D D , A D C 演算結果に.対す る フ ラ グの 操作をす る （ N , V ， C , Z ) 。 （ A L U に対す る 操作 は特に な い。 ）

★ U S U B : S U B , S B C 演算時 に テ ン ポ ラ リ レ ジ ス タ A 1 8 及び " C Y I N "を反転 し 、 「 2 」 の補数値を 発生す る 。 ま た 、 演算結果 に対す る フ ラ グ の操作を行 う

( N , V , C ， Z ) o

★ U A N D ： A N D 演算を A L U 2 2 の演算モ ー ド と し て選択す る 。 ま た、 演算結果 に対す る フ ラ グ の操作を行 う （ N , Z ) 。 • U O R ： O R演算を行 う 。 そ の他は U A N D と 同様で あ る O

• U X O R ： X O R演算を行 う 。 そ の他は U A N D と 同^で' ¾> O o

★ U W I T H C ： " C Y I N " の 入力 と し て " C F " を 選択す る 。

• U W I T H 7 : " C Y I N " の入力 と し て テ ン ポ ラ リ レ ジ ス 夕 A 1 8 の 2 ' ビ ッ ト を選択す る 。

• U C A L 1 6 : A L U 2 2 の ス テ ー タ ス （ フ ラ グへの 入力信号） と し て 1 6 ビ ッ ト モ ー ドを選択する 。

★ U D A P K ： デ シ マ ノレア ジ ャ ス ト 演算 · ア ン パ ッ ク 演 算 （ 4 ビ ッ ト ） を許可す る 。 8 ビ ッ ト 加減算 （ A D D , A D C , S U B , S B C ) 時に イ ネ一ブル と な る 。

♦ U N C H G C : N F , V F , C F への書込みを禁止す

• U R R , U R R C , U S R A , U S R.L : 右 シ フ ト 、 ロ ー テ一 ト 機能を A L U 2 2 の動作 と し て選択す る 。

• U S L L ： V F への書込みを禁止す る 。

♦ S E P ： 8 ビ ッ ト の 「 2 」 の補数値を 1 6 ビ ッ ト に拡 張す る 。

• S W A P ： 8 ビ ッ ト デー タ の上位二 ブル と下位二ブル を入替 る 。

* U P A C ： 1 6 ビ ッ ト レ ジ ス タ 上に ア ン パ ッ ク 展開 さ れて い る デー タ を 8 ビ ッ ト レ ジ ス タ 上にノ、。 ッ ク す る 。

★ U U P C K ： 8 ビ ッ ト レ ジ ス タ 上の デー タ を 1 6 ビ ッ ト レ ジ ス タ 上に ア ン パ ッ ク 展開す る 。

な お、 上記の 内★印の マ イ ク ロ イ ン ス ト ラ ク シ ョ ン は 特 に本発明 に関係す る も のであ る 。

上述の半導体装置 は各種の電子機器 に適用 さ れ る が、 こ こ で は図 3 に示 さ れ る よ う な 四則演算器に適用 し た場 合 につ い て の動作を.中心に説明す る 。

こ の 四則演算器 は 8桁の 7 セ ン グメ ン ト L C D力、 ら な る L C Dノ、。ネ ノレ 4 0 を備え て い る も の と す る 。 こ こ では そ の演算処理の詳細を説明す る の に先立 っ て、 デ シ マ ル ア ジ ヤ ス ト 演算及びア ンパ ッ ク 演算の概念を説明す る 。 ( A ) デ シ マ ノレ ア ジ ャ ス ト 演算 ：

B C D と し て入力す る 2項の 1 0 進数を加算又 は減算 し 、 B C D ( 1 0 進数） で解を出力す る 。 こ こ で 、 例 と し て 8 ビ ッ ト （ 2桁） の B C D値 " 5 8 " と " 7 9 " と を加算及び減算す る 場合 につ い て見 る と 、 図 4 及び図 5 に示す よ う に な る 。 入力項の加算又 は減.算結果を B C D で出力す る か或い は H E Xで出力す る か は後述す る デ シ マ ノレフ ラ グ " D F " に よ っ て切 り 換え る 。

( B ) ア ン パ ッ ク 演算

8 ビ ッ ト 演算処理を 4 ビ ッ 卜 に見た てて実行す る 。 演 算結杲は下位 4 ビ ッ 卜 の桁あふれでキ ヤ リ ー発生 と な る 。 ま た 、 上位 4 ビ ッ 卜 に は何が入力 さ れて も 結果 に は影響 し な い。 図 6及び図 7 に 4 ビ ッ ト の H E X値 " 7 " と " B " と を加算及び減算 し た場合の例を示す。 図 6 の加 算 の 例 で は下位 4 ビ ッ 卜 の キ ヤ リ 一 力く キ ヤ リ ー フ ラ グ C F に セ ッ ト さ れ る 。 図 7 の減算の例では下位 4 ビ ッ 卜 の ボ ロ ー がキ ャ リ ー フ ラ グ C F にセ ッ 卜 さ れ る 。 こ の例 に お いて も 入力項の上位 4 ビ ッ ト に何が入力 さ れて も 、 出 力の上位 4 ビ ッ ト は を出力す る 。 ア ンパ ッ ク 演算 ( 4 ビ ッ ト 演算） は後述す る ア ンパ ッ ク フ ラ グ " U F " によ っ て使用す る か否かが選択 さ れ る。

以上のデ シマ ノレフ ラ グ " D F " 及びア ン ク フ ラ グ " U F " に よ る 演算モー ドは次の 4 種類 と な る 。

ひ F U F 演算モ 一 ド

0 0 8 ビ ッ ト 1 6 進数演算

0 8 ビ ッ ト 1 0 進数演算

0 1 4 ビ ッ ト 1 6 進数演算

1 4 ビ ッ ト 1 0 進数演算 上記の 4 ビ ッ ト 1 0 進数演算は 則演算器に特に効果 的であ る ο

次に 、 4 ビ ッ ト 1 0 進数演算の例を説.明す る 。

4 ビ ッ 卜 の B C D 値 " 5 " と " 9 " と を加算及び減算 す る ½合 につ い て見 る と 、 図 8 に示 さ れ る 加算の下位 4 ビ ッ 卜 の キ ャ リ ーがキ ャ リ ー フ ラ グ C F に セ ッ ト さ れ る 図 9 の減算の例で は下位 4 ビ ッ ト の ボ がキ ヤ リ ー フ ラ グ C F にセ ッ ト さ れ る 。

次に 、 パ ッ ク 及びア ンパ ッ ク の動作説明をす る 。

ァ ン ク は 8 ビ ッ ト レ ジ ス タ 上の デー タ を 1 6 ビ ッ ト レ ジ ス 夕 上に、 図 1 0 に示すよ う に ア ンパ ッ ク 展開す る o の ァ ン ッ ク 処理は、 本実施例におい て は " U N P A C K " 命令等 に よ り 行われ る 。

パ ッ ク は、. 1 6 ビ ッ ト レ ジ ス 夕 上の デー タ を 8 ビ ッ ト レ ジ ス タ 上に 、 図 1 1 に示す よ う に 、 パ ッ ク （逆展開） す る 。 こ のパ ッ ク 処理 は、 本実施例 に お い て は " U N P A C K " 命令等に よ り 行われ る 。

以上の説明 に よ り デ シ マ ノレア ジ ャ ス ト 演算、 ア ンパ ッ ク 演算及びパ ッ ク 演算の概念が明 ら かに な っ た と こ ろ で、 次に、 図 1 2 A 、 図 1 2 B 及 び図 1 3 の フ ロ ー チ ャ ー ト に従 っ て図 1 の.半導体装置の動作説明 をす る 。 例え ば入 力 デー タ と し て、 図 1 4 に示すよ う に、 「 5 7 1 4 . 9 2 + 9 6 . 1 3 8 6 = 」 をキ ー ボー ド 3 2 を介 し て入力 す る 場合 につ い て説明す る 。

キー入力等は R A M 3 6 に入力 さ れ る が、 そ の時の デ 一 夕 構造は図 1 5 に示 さ れ る よ う に 、 ア ド レ ス 「 0 0 0 X 」 は加算項 ワ ー ク エ リ ア であ り 、 ア ド レ ス 「 0 0 I X 」 は被加算項 ワ ー ク エ リ ア と な っ て い る 。 そ し て、 各デ一 夕 に お い て、 符号 6 0 で示 し た個所は小数点の境界線で あ り 、 6 1 は小数点第 1 位、 6 2 は小数点第 2 位、 6 3 は小数点第 7 を それぞれ示 し て い る 。 ま た、 6 4 は 「 1 」 の位、 6 5 は 1 0 0 万の位、 6 6 は 1 0 0 0 万の位を そ れぞれ示 し てお り 、 6 7 はキ ー 入力取 り 込み時の小数点 の 位置を格納す る 領域であ る 。

(1) キ ー ボー ド 3 2 の ク リ ア キー （図示せず） をキ 一 入力す る と 、 R A M 3 6 の ア ド レ ス 「 0 0 0 0 」 〜 「 0 0 1 E J 力 ク リ ア さ れ る （S10) 。 そ し て、 図 1 6 A の状 態が得 られ る 。

(2) 次に、 各種の フ ラ グを初期化す る （S11) 。 例え ば ポ イ ン タ ー M ( 0 0 0 F ) に 「 8 」 を格納す る o イ ン デ ッ ク ス レ ジ ス タ I X に 「 0 0 0 E 」 を格納す る 。 桁数力 ゥ ン タ に 「 0 」 をセ ッ ト し、 小数点フ ラ グに 「 0 _| をセ， ッ ト し 、 更に、 有効数字フ ラ グに 「 0 」 をセ ッ 卜 す る こ と に よ り こ れ ら の フ ラ グを リ セ ッ 卜 す る。

(3) 入力 ポ ー ト 3 0 の デー タ を読み込む （S 12) 。 そ し て、 そ の デ ー タ 力 ど の キ ー 入 力 で あ る か を 判 別 す る (S13) 。

(4) こ こ で は、 キー入力が数値入力であ る と す る と 、 桁数カ ウ ン タ が 「 8 」 未満であ る か ど う かを判断 し （S20 ) 、 こ こ では 「 8 」 未満であ る と し た と き 、 次にキー入 力が 「 0 」 であ る か ど う かを判断す る （S21) 。 「 0 」 で な い場合 に は、 次に そ の数値力く 「 1 」 〜 「 9 」 の いずれ で あ る かを判断す る （S22) 。 そ し て、 そ .の数値をア ンパ ッ ク し た状態で M ( I X ) に格納す る （S23) 。 例えばそ の数値が 「 1 」 であれば 「 0 1 」 と し て格納す る 。

(5) 次に、 小数点フ ラ グが 「 1 」 であ る か ど う かを判 定 し （S26) 、 こ こ で は小数点フ ラ グ力 「 1 」 ではな い と す る と 、 '次に レ ジス タ M ( 0 0 0 F ) に レ ジス タ M ( 0

0 0 F ) — 1 の値を格納す る （S27) 。 初期値 M ( 0 0 0 F ) = 0 8 であ り 、 こ こ で は 「 0 7 」 と な る 。

(6) レ ジ ス タ I X に I X — 1 の値を格納す る （S28) 。

1 X の初期値は 「 0 0 0 E 」 であ り 、 こ こ では 「 0 0 0 D 」 と な り 桁位置が 1 桁下位に な る 。 桁数カ ウ ン タ を 1 イ ン ク リ メ ン ト す る （S29) 。 有効数字フ ラ グに 「 1 」 を セ ッ ト す る （S30) 。

次に、 再 び入力 ポ ー ト 3 0 の デ ー タ を 読 み 込 む処理 (S12) に戻 る 。 以上の処理を繰 り 返 し て、 「 5 」 「 7 」 . 「 1 」 「 4 」 と い う デー タ がア ド レ ス （ 0 0 0 X ) に順 次格納 さ れて い く 。

次 に。 キ ー 入力 と し て 「 . 」 が入力 し た場合 につ い て 説明す る 。

(7) キー入力 の種類を判定 し てそれが小数点 「 . 」 で あ る と す る と （ S 13 ) 、 小数点 フ ラ グに 「 1 」 をセ ッ 卜 し (S18) 、 次 に有効数字フ ラ グが 「 1 」 であ る か ど う かを 判断す る （S19) 。 こ こ で は、 有効数字フ ラ グが既 に 「 1 」 に セ ッ 卜 さ れて い る ので、 次 に再ぴ入力 ポ ー ト 3 0 の デ 一 夕 を読み込む処理 （S12) に戻 る 。

(8) 次 に、 再び小数点以下の数値が入力 し た場合 に は、 ス テ ッ プ （S12) 、 (S20) 〜 （S22) の処理を経由 し 、 次に 小数点 フ ラ グ力 「 1 」 に セ ッ 卜 さ れてい る 力、 ど う 力、を判 定す る が、 こ こ で は既 に 「 1 」 に セ ッ 卜 さ れて い る の で、 ス テ ッ プ （S27) の処理を飛ば し て ス テ ッ プ （S28) 以降の 処理に進む。

以上の処理を繰 り 返す こ と に よ り 、 小数点以下の数値 「 9 2 」 力《 ア ド レ ス （ 0 0 0 X ) に順次取 り 込 ま れて い

< 0

こ の よ う に し て数値 「 5 7 1 4 . 9 2 」 を入力 し た後 の ア ド レ ス （ 0 0 0 X ) の デー タ は図 1 4 B に示 さ れ る よ う に な る 。-

(9) 次に、 「 十 」 キーが入力す る と 、 キー入力の種類 が判断 さ れた 際に、 演算ルー チ ンが呼び出 さ れて演算処 理に移 る （ S 16 ) 。

ま ず。 M ( 0 0 0 F ) が 「 0 」 であ る かど う かを判断 し （S50) 、 こ こ で は 「 4 」 に設定 さ れて い る ので、 次に レ ジ ス 夕 I X に 「 0 」 をセ ッ 卜 し （S51) 、 M ( I X + 1 ) の値を M ( I X ) に格納す る 。 I X + 1 を レ ジ ス タ I X に格納 し て （S53) 、 こ の I X の値力《 「 0 0 0 E 」 と等 し く な つ たか ど う かにつ い て判断 し （S 54) 、 等 し く な けれ ば上記の処理 （S52) , (S53) の処理を繰 り 返す。 こ の処 理が繰 り 返 さ れ る こ と に よ り 、 入力 デー タ が 1 桁ずつ下 位側 （右方向） に シ フ ト す る 。

(10)次に、 I X力 「 0 0 0 E 」 に な る と （S 54) 、 M

( I X ) に 「 0 」 をセ ッ ト す る （S55) 。 ま り 、 「 0 0 0 E 」 の桁に 「 0 」 力 セ ッ ト さ れ る 。

M ( 0 0 0 F ) に M ( 0 0 0 F ) — 1 の値をセ ッ ト し 、 M ( 0 0 0 F ) が 「 4 」 であ っ た ので、 こ こ では 「 3 」 と な る。 こ の よ う に M ( 0 0 0 F ) の値を 「 1 」 ずつ減 じ て い き 、 M ( 0 0 0 F ) の値が零にな る ま で繰 り 返す (S50) 。 M ( 0 0 0 F ) の値が零に な っ た状態の デ一 夕 は図 1 6 C に示 さ れた状態に な り 、 小数点の位置合わせ が完了す る 。

(11 )フ ラ グ U F に 「 1 」 をセ ッ 卜 し （ S 57 ) 、 フ ラ グ D F に 「 1 」 を セ ッ 卜 す る （S58) 。 レ ジ ス タ I Y に 「 0 0 0 0 」 を セ ッ 卜 し （S59) 、 レ ジ ス 夕 I X に 「 0 0 1 0 」 をセ ッ 卜 す る （S60) 。

(12) M ( I X ) に M ( I X ) + M ( I Y ) + C F ( ： C F の初期値は零） の演算 し た結果を格納す る （ こ の処 理 に つ い て は そ の詳細を後述す る 。 ） 。 次に、 レ ジ ス タ I Y及 び I X の 値を そ れ ぞれ 「 1 」 ずつ イ ン ク リ メ ン 卜 し （S62) , (S63) 、 レ ジ ス タ I X の値力、' 「 0 0 0 F 」 に な る ま で繰 り 返す （S64) 。 こ の よ う に し て、 ア ド レ ス

「 0 0 0 X 」 の値 と ア ド レ ス 「 0 0 1 X 」 の値 （ こ こ で は 「 0 」 で あ る 力 ） と を加算 し て、 ア ド レ ス 「 0 0 1 X 」 に格納す る 。 こ こ で は ア ド レ ス 「 0 0 1 X 」 の値 は 当初

「 0 」 で あ る 力、 ら 、 ア ド レ ス 「 o o o x」 の値を ァ ド レ ス 「 0 0 1 X 」 に コ ピ ー し た状態 と な り 、 図 1 6 D に示 さ れ た 状態 と な る 。

(13)次 に 、 フ ラ グ U F 及 び フ ラ グ D F.に 「 0 」 を そ れ ぞれセ ッ ト し （S65) , (S66) 、 有効桁を判断 し て 「 5 7 1 4 , 9 2 」 と い う 数値を L C D ノ、。ネ ノレ 4 0 に表示す る (S67) , (S68)

(14)次に、 加算値 「 9 6 . 1 3 8 4 」 をキ ー入力す る 。 こ の場合 も 上記に お い て 「 5 7 1 4 . 9 2 」 を入力 し た と き と 同様 に処理 さ れて ア ド レ ス 「 0 0 0 X 」 に 「 9 6 . 1 3 8 4 」 の デ ー タ が格納 さ れ る 。 こ の 時の状態 は 図 1

6 E に示 さ れ る と お り であ る 。

(15)次 に 「 == 」 キ ー が入力 さ れ る と 、 そ の キ ー の 種類 が判断 さ れ 「 = 」 キ ーであ る と 判断 さ れる と （S 13) 、 有 効数値フ ラ グが 「 0 」 であ る か ど う かを判断す る （S14) こ こ では既に有効数値フ ラ グ は 「 1 」 にセ ッ ト さ れて い る ので、 次に演算ルー チ ン を呼び出 し てそ の処理に移 る (S15) o

(16)演算ル — チ ンで は上述の場合 と 同様に処理ざれ、 加算項の小数点位置が調整 さ れ（S50) 〜 （S56) 、 図 1 6

F の状態が得 ら れ る 。 そ し て、 加算項 と 被加算項と の加 算演算が行われ、 そ の演算結果は図 1 6 G の と お り 、 ァ ド レ ス 「 0 0 I X」 に格納 さ れ る （S57) 〜 （S64) 。 上述 の場合と 同様に 、 フ ラ グ U F 及び フ ラ グ D F に 「 0 」 を それぞれセ ッ ト し （S65) , (S66) 、 有効桁を判断 し て演 算結果 「 5 8 1 1 . 0 5 8 6 」 を L C Dノヽ。ネ ノレ 4 0 に表 示す る （S67) , (S68) o

と こ ろ で、 M ( I X ) に M ( I X ) + M ( I Y ) + C F の演算 し た結果を格納す る 処理は、 プ.ロ グラ ム上次の よ う に表現 さ れ る 。

4 6 L D A , [ I X ]

O F A D C A , [ I Y ]

6 0 L D [ I X ] , A

なお、 上記 4 6 , 6 0 はマ シ ン コ ー ドの例であ る 。 こ の実施例 に お い て は、 内部バ ス は 1 6 ビ ッ ト 構成で あ る 力く、 上記の命令に お いて は下位 8 ビ ッ ト （ I Β 0 7 〜 0 0 ) の みを使用 し 、 実行サイ ク ルを低減す る た め に C P u の 内部構造は複数のバ ス ラ イ ン （ 内部バ ス 及 び外 部バ ス ） で構成 さ れて い る 。 こ の 命令 の実行は 図 1 7 に 示 さ れ る タ イ ミ ン グ チ ヤ 一 卜 に 示 さ れ る タ イ ミ ン グで処 理 さ れ る 。

こ こ で 、 デ ー タ パ ス の た め の.マ イ ク ロ イ ン ス ト ラ ク シ ョ ン 群 の 各命令 の 内容 は次の と お り で あ る 。

U M V E B ： メ モ リ か ら 外部バ ス へ の読み 出 し

U I L V E B ： 内部バ ス 下位か ら外部バ ス への転送 U E B V I L ： 外部バ ス か ら 内部バ ス 下位へ の転送 U A V I L ： A レ ジ ス タ か ら 内部バ ス 下位への 読み 出 し

U J L V I L ： テ ン ポ ァ ラ リ レ ジ ス タ X 下位力、 ら 内部 バ ス 下位への読み 出 し

U E B V E L ： 外部バ ス 力、 ら テ ン ポ ラ リ レ ジ ス タ A下 位への 書 き 込み

U I L V G L ： 内 部バ ス 下位力、 ら テ ン.ボ ラ リ ア レ ジ ス 夕 B 下位への書 き 込 み

U I L V A ： 内部バ ス下位力、 ら A レ ジ ス タ へ の書込み U W I T H C ： キ ャ リ ー フ ラ グ 力、 ら テ ン ポ ラ リ キ ヤ リ 一 フ ラ グ へ の 書込 み

ま た 、 ァ ド レ ス 制御 の た め の マ イ ク ロ イ ン ス ト ラ ク シ ョ ン 群 の 各命令 の 内容 は 次の と お り で あ る 。.

U A D P C ： ア ド レ ス ノく ス に P C を 出力す る 。

U A D I X ： ァ ド レ ス バ ス に I X を 出力す る 。

U A D I Y ： Ύ ド レ ス バ ス に I Y を 出力す る 。 図 1 7 の タ イ ミ ン グチ ヤ 一 ト カ、 ら も 明 ら かな よ う に 、 デ ー タ の流れ は次の よ う に な る 。

(1) 4 6 →外部バ ス E B (命令フ ユ ツ チ ）

(2) ( I X ) → E B →内部ノく ス下位 8 ビ ッ ト I L → A レ ジ ス タ A reg

(3) 0 F — E B (命令 フ ユ ツ チ ）

(4) ( I Y ) → E B →テ ン ポ ラ リ レ ジ ス タ A C T A ) A reg → I L — テ ン ポ ラ リ レ ジ ス タ B ( T B ) 、 キ ヤ リ ー フ ラ グ C F →テ ン ポ ラ リ キ ヤ リ ー フ ラ グ T C

(5) テ ン ポ ラ リ レ ジ ス タ X ( T X ) → I L → A reg A L U キ ャ リ ー 出力— C F 、

6 0 → E B (命令 フ ェ ッ チ ）

(6) A reg → I L → E B → ( I X )

次 に 、 図 1 7 の④、 ⑤のバ ス サ イ ク ルの 間 に行われて い る A D D 命令につ い て説明す る 。

フ ラ グ ϋ F , D F が共 に 「 1 」 に セ ッ ト さ れて い る と き の加算命令 （ A D D 命令） は図 1 8 に示すよ う に な る 。 例え ば 「 1 9 + 5 8 」 を求め る 際 に は テ ン ポ ラ リ レ ジ ス 夕 A ( T A ) に は下位 8 ビ ッ 卜 に 「 1 9 」 が格納 さ れ、 テ ン ポ ラ リ レ ジ ス タ B ( T B ) に は下位 8 ビ ッ ト に 「 5 8 」 が格納 さ れて い る 。 そ し て、 そ の両者 と テ ン ポ ラ リ フ ラ グ T C と を加算 し 、 1 6 ビ ッ 卜 の ア ツ ダー 出力 C A L は デ シ マ ノレ ア ジ ャ ス ト フ イ ノレ 夕 · ア ン ノ ッ ク ロ ジ ッ ク に入力をす る 。 デ シ マ ゾレア ジ ャ ス ト フ イ ノレ タ · ア ン パ ッ ク ロ ジ ッ ク で は B C D 補正、 ア ンパ ッ ク 補正が行な われ、 そ の 出力 D A F は図示の よ う に な り 、 演算出力 は 「 0 〇 0 0 1 0 0 0 」 と な り 、 キ ャ リ ー フ ラ グ C F に 「 1 」 が セ ッ 卜 さ れ る 。

以上の よ う に し てァ ンパ ッ ク 演算及びデ シ マ ノレア ジ ャ ス ト 演算に よ る 加算処理を行 っ た例を示 し たが、 こ れ ら の演算 に よ れば次に述べ る 利点があ る こ と が分か る 。

a ) 図 1 5 に示 し た R A M 3 6 の デー タ 構造 に示す と お り 、 入力 デー タ に対 し て各桁を 1 0 進数で 1 ア ド レ ス 単位 に格納 し て い る た め、 加算項 と 被加算項 と の 間での 小数点位置を合わせ る のが容易 に行え る 。

b ) ま た、 各桁の加算を 1 0 進法 1 桁 （ B C D · 4 ビ ッ ト ） で出力す る こ と がで き 、 かつ そ の 1 桁の加算のォ ー バ — フ ロ ー力 キ ャ リ ー フ ラ グ C F に反映で き る た め、 上位桁への桁上げ処理が容易 にで き る 。

c ) パ ッ ク 命令及びア ン パ ッ ク 命令 は.1 ア ド レ ス · 2 桁 に濃縮 さ れた デー タ と 1 ァ ド レ ス · 1 桁 に還元 さ れた デー タ と の交互変換 に効果的であ る 。

と こ ろ で、 上述の加算命令が終了 し て後 そ の デー タ を 格納す る 際 に は プ ロ グ ラ ム でパ ッ ク 命令 （ P A C K 命令） を実行 さ せ る こ と に よ り 記憶容量の節約を図 る こ と がで さ る 。

こ こ で は、 A ： 3 7 ， B ： 9 5 の数値を例 に説明す る 。 テ ン ポ ラ リ レ ジ ス タ A ( T A ) に は B と A と 力 < 1 6 ビ ッ ト デー タ と し て格納 さ れてお り 、 テ ン ポ ラ リ レ ジ ス 夕 B ( T B ) に は 「 0 0 0 0 H」 が格納 さ れ る 。 そ し て、 そ の両者を加算す る と 1 6 ビ ッ ト の ア ツ ダー 出力 C A L が得 られ、 それはデ シマ ルア ジ ヤ ス ト フ ィ ノレ 夕 · ア ンノ ッ ク ロ ジ ッ ク 回路 5 2 に入力 さ れ る 。 そ の 出力 D A F は 図示の よ う に な り 下位 4 ビ ッ ト の デー タ と 、 ア ツ ダ一 出 力 C A L の 9 ビ ッ ト 目 力、 ら 1 2 ビ ッ ト 目 の デ一 夕 と がノ、。 ッ ク さ れて A L U 2 2 の 出力 と し て得 ら れる 。 従 っ て、 A L U 2 2 の 出力 の下位 8 ビ ッ ト は有効デー タ と し て扱 われて R A M 3 6 に格納 さ れ る が、 上位 8 ビ ッ ト は無効 デー タ と し て扱われ る 。

こ の よ う にパ ッ ク さ れた デー タ を再び R A M 3 6 力、 ら 読み 出す場合に はプ ロ グラ ムで逆に ア ンパ ッ ク 命令 （ U N P A C K命令） を実行す る 。

こ こ では、 A ： 6 5 の数値を例 ίこ説明す る 。

テ ン ポ ラ リ レ ジ ス タ A ( T A ) に は上位に 「 ◦ 0 H」 が、 下位に は A レ ジス 夕 の値が格納 さ れ.てお り 、 テ ン ポ ラ リ レ ジ ス 夕 B ( T B ) に は 「 0 0 0 0 H」 力 格納 さ れ る 。 そ し て、 そ の両者を加算す る と 1 6 ビ ッ ト の ア ツ ダ 一出力 C A L が得 ら れ、 それはデ シ マ ノレア ジ ャ ス ト フ ィ ルタ · ア ンパ ッ ク ロ ジ ッ ク 回路に入力 さ れる 。 そ の 出力 D A F は図示の よ う に な り 、 下位 4 ビ ヅ 卜 の デー タ はそ の ま ま A L U の 出力 の最下位 4 ビ ッ ト の デー タ と な り 、 次の 4 ビ ッ ト に は Γ 0 H 」 が揷入 さ れる 。 ま た次の 4 ビ ッ 卜 に は D A F の 出力の上位 4 ビ ッ 卜 の デー タ が出力 さ れ、 更に次の最上位 4 ビ ッ ト に は、 「 0 H 」 が挿入さ れ る 。 こ の よ う に し て ア ンパ ッ ク 化デー タ 「 0 6 0 5 」 が 得 ら れ る 。

A L U 2 2 の具体的な 回路構成 は図 2 1 A 〜図 2 9 に 示す と お り の構成に な っ て い る 。 図 2 1 A及び図 2 1 B は A L U の結線図であ り 、 図 2 2 A及び図 2 2 B は 1 6 ビ ッ ト ア ツ ダ一 回路、 図 2 3 はデ シ マ ルア ジ ャ ス ト フ ィ ル 夕 ♦ ア ンノ、。 ッ ク ロ ジ ッ ク 回路、 図 2 4 は A L U シ フ タ 、 図 2 5 は制御 フ ラ グの 各構成を示す回路図あ る 。 図 2 6 〜図 2 9 は図 2 5 に示 さ れ る 制御 フ ラ グを構成す る ラ ッ チ群の具体的 な 回路図であ る 。 図 2 5 は図 2 1 B の F L A G プ ロ ッ ク に対応 し 、 図 2 1 B は図 1 の コ ン デ ィ シ ョ ン フ ラ グ 2 6 に対応す る 。 図 2 6 は ゼ ロ フ ラ グ、 オ ー バ — フ ラ グ、 ネ ガテ ィ ブフ ラ グラ ッ チ部の 回路図であ る 。 図 2 7 は 2 ビ ッ 卜 割 り 込み フ ラ グラ ッ チ部回路図、 図 2 8 はキ ャ リ ー フ ラ グ ラ ッ チ部回路図、 図 2 9 は デ シ マ ル フ ラ グ、 ア ンパ ッ ク フ ラ グラ ッ チ部回路.図で あ る 。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 入力 デー タ をア ンパ ッ ク し た状態で取 り 込む入力手 段 と 、 .

ア ンパ ッ ク演算処理をす る 際に ア ンパ ッ ク フ ラ グがセ ッ ト さ れ る レ ジ ス タ と 、

複数の ビ ッ ト 幅の デー タ を演算処理す る こ と がで き 、 前記 レ ジ ス 夕 に ア ンパ ッ ク フ ラ グがセ ッ 卜 さ れ、 かつ短 ぃ ビ ッ ト 幅の デー タ 処理が命令 さ れて い る状態では、 ァ ン ノ、 ' ッ ク さ れた入力デー タ の 1 / 2 の ビ ッ ト 幅の デー タ につ い て演算 し 、 そ の上位 ビ ッ ト への キ ャ リ ー又はボ ロ 一をキ ャ リ ー フ ラ グに セ ッ 卜 す る A L U と

を有す る 半導体装置。

2 , A L U は、 1 6 ビ ッ ト 及び 8 ビ ッ ト の ビ ッ ト 幅の演 算処理機能を有 し 、 8 ビ ッ ト の ビ ッ ト 幅の デー タ の演算 処理が選択さ れ、 かつ ア ンパ ッ ク フ ラ グがセ ッ ト さ れて い る と き 、 下位 4 ビ ッ ト に つ い ての演算処理を行い、 こ の 4 ビ ッ 卜 目 の キ ヤ リ ー又 はボ ロ ーをキ ヤ リ 一 フ ラ グに セ ッ 卜 す る 請求項 1 記載の半導体装置。

3 . デ シマ ノレ フ ラ グ力 セ ッ 卜 さ れ る レ ジ ス タ を有 し 、 A L U は、 こ の デ シマ ルフ ラ グ力 セ ッ ト さ れてい る と き に は、 1 6 進の演算結果を 1 0 進デー タ に変換 し て出力す る 請求項 1 記載の半導体装置。

4 . A L U は、 演算結果を記憶装置 に格納す る 際に はァ ン ノ、。 ッ ク さ れた デー タ をパ ッ ク し て格納 し 、 記憶装置か ら デー タ を読み 出す際に は逆に ア ンパ ッ ク し て読み 出す 請求項 1 記載の半導体装置。

5 . 入力 デー タ を ア ン パ ッ ク し た状態で取 り 込む入力手 段 と 、 ア ンパ ッ ク 演算処理をす る 際に ア ンパ ッ ク フ ラ グ がセ ッ 卜 さ れ る レ ジ ス タ と 、 複数の ビ ッ ト 幅の デー タ を 演算処理す る こ と がで き 、 前記 レ ジ ス タ に ア ンパ ッ ク フ ラ グがセ ッ 卜 さ れ、 かつ短い ビ ッ ト 幅の デー タ 処理が命 令 さ れて い る 状態で は、 ァ ンパ ッ ク さ れた入力 デー タ の 1 / 2 の ビ ッ ト 輻の デー タ に つ い て演算 し 、 そ の上位 ビ ッ 卜 の キ ャ リ ー又は ボ ロ ー をキ ャ リ ー フ ラ グに セ ッ ト す る A L U と を有す る 半導体装置を、 内蔵 し た電子機器。