專利名稱：于處理器中以操作模式來(lái)切換暫存器的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于處理器的技術(shù)領(lǐng)域，尤指一種于處理器中以操作模式來(lái)切換暫存器的裝置及方法。
背景技術(shù)：
在一般的處理器中，由于處理器會(huì)受到指令編碼空間與硬體的限制，使得處理器所能存取的暫存器受限于指令編碼空間，如圖1所示，其顯示處理器中具有多個(gè)暫存器11，當(dāng)處理器要存取某一暫存器11內(nèi)容時(shí)，解碼器12會(huì)解碼指令，此指令具有暫存器定址欄位，處理器會(huì)依據(jù)該欄位值解碼，透過(guò)多工選擇器，存取指定的暫存器，由于暫存器11的個(gè)數(shù)會(huì)受到暫存器定址欄位長(zhǎng)度的限制，假設(shè)該欄位具有P-bit的長(zhǎng)度，則表示處理器能夠存取暫存器11的數(shù)目的最大上限為2p個(gè)，若想再擴(kuò)充或增加所能存取的暫存器，唯一的方法就必須增加指令集中的暫存器定址欄位的長(zhǎng)度，但此將會(huì)減少指令集中其他欄位所能定義的空間(如功能欄位，立即值欄位，等….)，因此，此一變動(dòng)對(duì)于指令集的功能影響很大，另外，對(duì)一個(gè)指令集已固定的處理器而言，變動(dòng)指令集的欄位對(duì)于程式相容性來(lái)說(shuō)也是不可行的，由此可知，已知處理器并無(wú)法有效地?cái)U(kuò)充所能存取的暫存器個(gè)數(shù)，而有予以改進(jìn)的必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是在提供一種以操作模式來(lái)切換暫存器的裝置及方法，以解決已知技術(shù)的各項(xiàng)缺點(diǎn)。其可有效地?cái)U(kuò)充暫存器個(gè)數(shù)。
依據(jù)本發(fā)明之一特色，一種于處理器中以操作模式來(lái)切換暫存器的裝置，該處理器具有多種操作模式，其特征在于，該裝置包括一暫存器位址解碼器，用以將微處理器的指令解碼，以產(chǎn)生一解碼輸出；至少一第一暫存器；多數(shù)個(gè)第二暫存器；一選擇裝置，是依據(jù)該處理器的操作模式及該解碼輸出，由該至少一第一暫存器及多數(shù)個(gè)第二暫存器，選出其中之一以輸出。
其中，該選擇裝置是依據(jù)該解碼輸出，由該多數(shù)個(gè)第二暫存器選出其中之一，且依據(jù)該處理器的操作模式而決定是否選擇該至少一第一暫存器，以取代該多數(shù)個(gè)第二暫存器之一。
其中，該選擇裝置包括至少一第一多工選擇器，其依據(jù)該處理器的操作模式，由該至少一第一暫存器與該多數(shù)個(gè)第二暫存器之一，選出其中之一而輸出；以及一第二多工選擇器，其是依據(jù)該解碼輸出，由該多數(shù)個(gè)第二暫存器與該第一多工選擇器的輸出，選出其中之一而輸出。
其中，該多種操作模式包括使用者操作模式、核心操作模式及除錯(cuò)操作模式。
其中，當(dāng)該處理器在使用者操作模式和核心操作模式時(shí)，該選擇裝置是選擇該第二暫存器。
其中，當(dāng)該處理器在除錯(cuò)操作模式時(shí)，該選擇裝置是選擇該第一暫存器以取代該第二暫存器。
依據(jù)本發(fā)明的另一特色，一種于處理器中以操作模式來(lái)切換暫存器的方法，該處理器具有至少一第一暫存器及多數(shù)個(gè)第二暫存器，該處理器提供多種操作模式，其特征在于，該方法包括步驟(A)將微處理器的指令解碼，以產(chǎn)生一解碼輸出；以及(B)是依據(jù)該處理器的操作模式及該解碼輸出，由該至少一第一暫存器及多數(shù)個(gè)第二暫存器，選出其中之一以輸出。
其中，步驟(B)包括(B1)依據(jù)該解碼輸出，由該多數(shù)個(gè)第二暫存器選出其中之一；以及(B2)依據(jù)該處理器的操作模式，決定是否選擇該至少一第一暫存器，以取代該多數(shù)個(gè)第二暫存器之一。
其中，該多種操作模式包括使用者操作模式、核心操作模式及除錯(cuò)操作模式。
其中，于步驟(B2)中，當(dāng)該處理器在使用者操作模式和核心操作模式時(shí)，是選擇該第二暫存器。
其中，于步驟(B2)中，當(dāng)該處理器在除錯(cuò)操作模式時(shí)，是選擇該第一暫存器以取代該第二暫存器。
依據(jù)本發(fā)明的又一特色，一種于處理器中以操作模式來(lái)切換暫存器的裝置，該處理器具有多種操作模式，其特征在于，該裝置包括一暫存器位址解碼器，用以將微處理器的指令解碼，以產(chǎn)生一解碼輸出；至少一第一暫存器；多數(shù)個(gè)第二暫存器；一選擇裝置，是依據(jù)該處理器的操作模式及該解碼輸出，由該多數(shù)個(gè)第二暫存器及該第一暫存器與一第二暫存器的一部份的組合，選出其中之一而輸出。
其中，該選擇裝置是依據(jù)該解碼輸出，由該多數(shù)個(gè)第二暫存器選出其中之一，且依據(jù)該處理器的操作模式，決定是否選擇該第一暫存器與第二暫存器的一部份的組合，以取代該第二暫存器。
其中，該選擇裝置包括至少一第一多工選擇器，其依據(jù)該處理器的操作模式，由該第一暫存器與一第二暫存器的一部份的組合、及該第二暫存器之一，選出其中之一以輸出；以及一第二多工選擇器，其是依據(jù)該解碼輸出，由該多數(shù)個(gè)第二暫存器與該第一多工選擇器的輸出，選出其中之一以輸出。
其中，該多種操作模式包括使用者操作模式、核心操作模式及除錯(cuò)操作模式。
其中，當(dāng)該處理器在使用者操作模式和核心操作模式時(shí)，該選擇裝置是選擇該第二暫存器。
其中，當(dāng)該處理器在除錯(cuò)操作模式時(shí)，該選擇裝置是選擇該第一暫存器與第二暫存器的一部份的組合，以取代該第二暫存器。
依據(jù)本發(fā)明的再一特色，一種于處理器中以操作模式來(lái)切換暫存器的方法，該處理器具有至少一第一暫存器及多數(shù)個(gè)第二暫存器，該處理器提供多種操作模式，其特征在于，該方法包括步驟(A)將微處理器的指令解碼，以產(chǎn)生一解碼輸出；以及(B)是依據(jù)該處理器的操作模式及該解碼輸出，由該多數(shù)個(gè)第二暫存器及該第一暫存器與一第二暫存器的一部份的組合，選出其中之一而輸出。
其中，步驟(B)包括(B1)依據(jù)該解碼輸出，由該多數(shù)個(gè)第二暫存器選出其中之一；(B2)依據(jù)該處理器的橾作模式，決定是否選擇該第一暫存器與第二暫存器的一部份的組合，以取代該第二暫存器。
其中，該多種操作模式包括使用者操作模式、核心操作模式及除錯(cuò)操作模式。
于步驟(B2)中，當(dāng)該處理器在使用者操作模式和核心橾作模式時(shí)，是選擇該第二暫存器。
其中，于步驟(B2)中，當(dāng)該處理器在除錯(cuò)操作模式時(shí)，是選擇該第一暫存器與第二暫存器的一部份的組合，以取代該第二暫存器。


為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，以下結(jié)合實(shí)施例及附圖詳細(xì)說(shuō)明如后，其中圖1是已知技術(shù)的暫存器存取裝置。
圖2是本發(fā)明一較佳實(shí)施例的以操作模式來(lái)切換暫存器的裝置。
圖3是本發(fā)明另一較佳實(shí)施例的以操作模式來(lái)切換暫存器的裝置。
具體實(shí)施例方式
為能讓審查員能更了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉二較佳具體實(shí)施例說(shuō)明如下。
有關(guān)本發(fā)明的于處理器中以操作模式來(lái)切換暫存器的裝置及方法之一較佳實(shí)施例，請(qǐng)參照?qǐng)D2所示的電路示意圖，其主要由至少一個(gè)第一暫存器21、多數(shù)個(gè)第二暫存器22、一選擇裝置20、和解碼器25等所構(gòu)成，其中，解碼器25用以將微處理器的指令解碼，以產(chǎn)生一解碼輸出，而在指令集中，存取暫存器的指令具有一P比特的暫存器定址欄位，處理器便依據(jù)解碼器25解碼此暫存器定址欄位的值、以及處理器的操作模式，而決定存取的暫存器內(nèi)容，并將所決定的暫存器內(nèi)容讀出于系統(tǒng)總線而由運(yùn)算單元29處理，或透過(guò)系統(tǒng)總線而將資料寫(xiě)入所決定的暫存器。
前述選擇裝置20包括有一第一多工選擇器23以及一第二多工選擇器24，用以依據(jù)該處理器的操作模式及該解碼輸出，以由該第一暫存器21及第二暫存器22，選出其中之一以輸出。于本實(shí)施例中，處理器可具有使用者模式、核心模式、及除錯(cuò)模式等多種模式。前述第二暫存器22的個(gè)數(shù)是對(duì)應(yīng)于處理器指令的暫存器定址欄位的長(zhǎng)度，例如，定址欄位為P比特時(shí)，第二暫存器22的個(gè)數(shù)為2p，而該等第二暫存器22的其中一個(gè)暫存器221和該第一暫存器21是分別耦接至該第一多工選擇器23的兩個(gè)連接端231和232，該第一多工選擇器23的控制端233是依據(jù)處理器的操作模式而選擇將連接端231或232連通至該第一多工選擇器23的選定端234。
前述第二多工選擇器24具有多數(shù)個(gè)連接端241及一選定端242，并由一控制端243選擇將該等連接端241的一連通至該選定端242，其中，該等連接端241分別連接至第一多工選擇器23的選定端234、及除該第二暫存器221外的其余第二暫存器22；該第二多工選擇器24的控制端243與解碼器25的輸出相連，而解碼器25解碼指令的暫存器定址欄位，以依據(jù)解碼的結(jié)果，選擇將該等連接端241的一連通至該選定端242。
以前述的架構(gòu)，由于解碼器25解碼指令的暫存器定址欄位的結(jié)果是選擇將該等連接端241的一連通至該選定端242，而該等連接端241則是連接至第一多上選擇器23的選定端232及除該第二暫存器221之外的其余第二暫存器22，因此，當(dāng)解碼器25的解碼結(jié)果為將連接至該第一多工選擇器23的選定端234的連接端241連通至該選定端242時(shí)，則所有取的暫存器需進(jìn)一步依照第一多工選擇器23而定，亦即，當(dāng)?shù)谝欢喙みx擇器23是將其連接端231連通至選定端234時(shí)，則處理器是存取第一暫存器21，反之，當(dāng)?shù)谝欢喙みx擇器23是將其連接端232連通至選定端234時(shí)，則處理器是存取第二暫存器221，且由于第一多上選擇器23是由處理器的操作模式所控制，因此可使得處理器在不同的操作模式下，由相同的暫存器位址來(lái)存取不同的暫存器，而達(dá)成以操作模式來(lái)切換暫存器的目的，擴(kuò)充可存取的暫存器數(shù)目。
仍請(qǐng)參考圖2所示，在本實(shí)施例中，當(dāng)處理器在核心模式或使用者模式時(shí)，控制端233是將該第一多工選擇器23的連接端232連通至選定端234，因此，處理器將只能存取第二暫存器221，而無(wú)法存取第一暫存器21，故可在核心模式或使用者模式時(shí)，保護(hù)第一暫存器21的內(nèi)容不會(huì)被更改，反之，當(dāng)處理器在除錯(cuò)模式工作時(shí)，控制端233是將該第一多工選擇器23的連接端231連通至選定端234，因此，處理器將可存取到第一暫存器21，而第一暫存器21可儲(chǔ)存例如處理器識(shí)別碼，以供除錯(cuò)程式使用，不但可達(dá)成擴(kuò)充可存取暫存器的數(shù)目，亦可提供特定程式執(zhí)行所需的識(shí)別資訊，達(dá)成軟體識(shí)別保護(hù)的功效。
圖3顯示本發(fā)明的于處理器中以操作模式來(lái)切換暫存器的裝置及方法的另一較佳實(shí)施例，相同于前一實(shí)施例，其電路是由至少一個(gè)第一暫存器31、多數(shù)個(gè)第二暫存器32、一選擇裝置30、和一解碼器35等所構(gòu)咸，該選擇裝置30亦包括有一第一多工選擇器33以及一第二多工選擇器34，其不同的處在于該第一多上選擇器33的兩連接端332及331是分別耦接至該多數(shù)個(gè)第二暫存器32的其中一個(gè)暫存器321、及第一暫存器31與該耦接至第一多工選擇器33的連接端332的第二暫存器321的一部份，使選擇裝置30可依據(jù)處理器的操作模式及解碼輸出，而由該第二暫存器32或第一暫存器31與一第二暫存器321的一部份的組合，選出其中之一而輸出，亦即，當(dāng)處理器在核心模式或使用者模式時(shí)，控制端333是將該第一多工選擇器33的連接端332連通至選定端334，因此，處理器將能存取第二暫存器321，而無(wú)法存取第一暫存器31，反之，當(dāng)處理器在除錯(cuò)模式上作時(shí)，控制端333是將該第一多工選擇器33的連接端331連通至選定端334，因此，處理器將可存取到第一暫存器31并同合分的第二暫存器321，因而亦能達(dá)成擴(kuò)充可存取暫存器的數(shù)目、及提供特定程式執(zhí)行所需的識(shí)別資訊，達(dá)成軟體識(shí)別保護(hù)的功效。
由以上的說(shuō)明可知，本發(fā)明由處理器的不同操作模式來(lái)控制多工選擇器，以切換可存取的暫存器內(nèi)容，可以相同的暫存器定址欄位來(lái)存取不同的暫存器，實(shí)質(zhì)增加能存取的暫存器個(gè)數(shù)，另外，所擴(kuò)充的暫存器是在特定的操作模式下才可存取，故亦可保護(hù)暫存器不會(huì)在一般模式下被使用者任意更改。
上述實(shí)施例僅是為了方便說(shuō)明而舉例而已，本發(fā)明所主張的權(quán)利范圍自應(yīng)以申請(qǐng)專利范圍所述為準(zhǔn)，而非僅限于上述實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種于處理器中以操作模式來(lái)切換暫存器的裝置，該處理器具有多種操作模式，其特征在于，該裝置包括一暫存器位址解碼器，用以將微處理器的指令解碼，以產(chǎn)生一解碼輸出；至少一第一暫存器；多數(shù)個(gè)第二暫存器；一選擇裝置，是依據(jù)該處理器的操作模式及該解碼輸出，由該至少一第一暫存器及多數(shù)個(gè)第二暫存器，選出其中之一以輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的處理器中以操作模式來(lái)切換暫存器的裝置，其特征在于，其中，該選擇裝置是依據(jù)該解碼輸出，由該多數(shù)個(gè)第二暫存器選出其中之一，且依據(jù)該處理器的操作模式而決定是否選擇該至少一第一暫存器，以取代該多數(shù)個(gè)第二暫存器之一。
3.如權(quán)利要求2所述的處理器中以操作模式來(lái)切換暫存器的裝置，其特征在于，其中，該選擇裝置包括至少一第一多工選擇器，其依據(jù)該處理器的操作模式，由該至少一第一暫存器與該多數(shù)個(gè)第二暫存器之一，選出其中之一而輸出；以及一第二多工選擇器，其是依據(jù)該解碼輸出，由該多數(shù)個(gè)第二暫存器與該第一多工選擇器的輸出，選出其中之一而輸出。
4.如權(quán)利要求1所述的處理器中以操作模式來(lái)切換暫存器的裝置，其特征在于，其中，該多種操作模式包括使用者操作模式、核心操作模式及除錯(cuò)操作模式。
5.如權(quán)利要求2所述的處理器中以操作模式來(lái)切換暫存器的裝置，其特征在于，其中，當(dāng)該處理器在使用者操作模式和核心操作模式時(shí)，該選擇裝置是選擇該第二暫存器。
6.如權(quán)利要求2所述的處理器中以操作模式來(lái)切換暫存器的裝置，其特征在于，其中，當(dāng)該處理器在除錯(cuò)操作模式時(shí)，該選擇裝置是選擇該第一暫存器以取代該第二暫存器。
7.一種于處理器中以操作模式來(lái)切換暫存器的方法，該處理器具有至少一第一暫存器及多數(shù)個(gè)第二暫存器，該處理器提供多種操作模式，其特征在于，該方法包括步驟(A)將微處理器的指令解碼，以產(chǎn)生一解碼輸出；以及(B)是依據(jù)該處理器的操作模式及該解碼輸出，由該至少一第一暫存器及多數(shù)個(gè)第二暫存器，選出其中之一以輸出。
8.如權(quán)利要求7項(xiàng)所述的于處理器中以操作模式來(lái)切換暫存器的方法，其特征在于，其中，步驟(B)包括(B1)依據(jù)該解碼輸出，由該多數(shù)個(gè)第二暫存器選出其中之一；以及(B2)依據(jù)該處理器的操作模式，決定是否選擇該至少一第一暫存器，以取代該多數(shù)個(gè)第二暫存器之一。
9.如權(quán)利要求7所述的于處理器中以操作模式來(lái)切換暫存器的方法，其特征在于，其中，該多種操作模式包括使用者操作模式、核心操作模式及除錯(cuò)操作模式。
10.如權(quán)利要求9所述的于處理器中以操作模式來(lái)切換暫存器的方法，其特征在于，其中，于步驟(B2)中，當(dāng)該處理器在使用者操作模式和核心操作模式時(shí)，是選擇該第二暫存器。
11.如權(quán)利要求9所述的于處理器中以操作模式來(lái)切換暫存器的方法，其特征在于，其中，于步驟(B2)中，當(dāng)該處理器在除錯(cuò)操作模式時(shí)，是選擇該第一暫存器以取代該第二暫存器。
12.一種于處理器中以操作模式來(lái)切換暫存器的裝置，該處理器具有多種操作模式，其特征在于，該裝置包括一暫存器位址解碼器，用以將微處理器的指令解碼，以產(chǎn)生一解碼輸出；至少一第一暫存器；多數(shù)個(gè)第二暫存器；一選擇裝置，是依據(jù)該處理器的操作模式及該解碼輸出，由該多數(shù)個(gè)第二暫存器及該第一暫存器與一第二暫存器的一部份的組合，選出其中之一而輸出。
13.如權(quán)利要求12所述的于處理器中以操作模式來(lái)切換暫存器的裝置，其特征在于，其中，該選擇裝置是依據(jù)該解碼輸出，由該多數(shù)個(gè)第二暫存器選出其中之一，且依據(jù)該處理器的操作模式，決定是否選擇該第一暫存器與第二暫存器的一部份的組合，以取代該第二暫存器。
14.如權(quán)利要求13所述的于處理器中以操作模式來(lái)切換暫存器的裝置，其特征在于，其中，該選擇裝置包括至少一第一多工選擇器，其依據(jù)該處理器的操作模式，由該第一暫存器與一第二暫存器的一部份的組合、及該第二暫存器之一，選出其中之一以輸出；以及一第二多工選擇器，其是依據(jù)該解碼輸出，由該多數(shù)個(gè)第二暫存器與該第一多工選擇器的輸出，選出其中之一以輸出。
15.如權(quán)利要求12所述的于處理器中以操作模式來(lái)切換暫存器的裝置，其特征在于，其中，該多種操作模式包括使用者操作模式、核心操作模式及除錯(cuò)操作模式。
16.如權(quán)利要求12所述的于處理器中以操作模式來(lái)切換暫存器的裝置，其特征在于，其中，當(dāng)該處理器在使用者操作模式和核心操作模式時(shí)，該選擇裝置是選擇該第二暫存器。
17.如權(quán)利要求12所述的于處理器中以操作模式來(lái)切換暫存器的裝置，其特征在于，其中，當(dāng)該處理器在除錯(cuò)操作模式時(shí)，該選擇裝置是選擇該第一暫存器與第二暫存器的一部份的組合，以取代該第二暫存器。
18.一種于處理器中以操作模式來(lái)切換暫存器的方法，該處理器具有至少一第一暫存器及多數(shù)個(gè)第二暫存器，該處理器提供多種操作模式，其特征在于，該方法包括步驟(A)將微處理器的指令解碼，以產(chǎn)生一解碼輸出；以及(B)是依據(jù)該處理器的操作模式及該解碼輸出，由該多數(shù)個(gè)第二暫存器及該第一暫存器與一第二暫存器的一部份的組合，選出其中之一而輸出。
19.如權(quán)利要求18所述的于處理器中以操作模式來(lái)切換暫存器的方法，其特征在于，其中，步驟(B)包括(B1)依據(jù)該解碼輸出，由該多數(shù)個(gè)第二暫存器選出其中之一；(B2)依據(jù)該處理器的橾作模式，決定是否選擇該第一暫存器與第二暫存器的一部份的組合，以取代該第二暫存器。
20.如權(quán)利要求19所述的于處理器中以操作模式來(lái)切換暫存器的方法，其特征在于，其中，該多種操作模式包括使用者操作模式、核心操作模式及除錯(cuò)操作模式。
21.如權(quán)利要求20所述的于處理器中以操作模式來(lái)切換暫存器的方法，其特征在于，其中，于步驟(B2)中，當(dāng)該處理器在使用者操作模式和核心橾作模式時(shí)，是選擇該第二暫存器。
22.如權(quán)利要求20所述的于處理器中以操作模式來(lái)切換暫存器的方法，其特征在于，其中，于步驟(B2)中，當(dāng)該處理器在除錯(cuò)操作模式時(shí)，是選擇該第一暫存器與第二暫存器的一部份的組合，以取代該第二暫存器。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種于處理器中以操作模式來(lái)切換暫存器的裝置及方法，該處理器具有多種操作模式，該裝置包括一暫存器位址解碼器、一第一暫存器、多數(shù)個(gè)第二暫存器、及一選擇裝置，該暫存器位址解碼器用以將微處理器的指令解碼，以產(chǎn)生一解碼輸出；該選擇裝置，是依據(jù)該處理器的操作模式及該解碼輸出，由該至少一第一暫存器及多數(shù)個(gè)第二暫存器，選出其中之一以輸出。
文檔編號(hào)G06F9/30GK1655116SQ20041000533
公開(kāi)日2005年8月17日 申請(qǐng)日期2004年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月11日
發(fā)明者吳政諭 申請(qǐng)人:凌陽(yáng)科技股份有限公司