DE2846520A1 - Zentrale recheneinheit fuer ein datenverarbeitungssystem - Google Patents

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Anwaltsakte: D-4545

Anmelderin: Digital Equipment Corporation, Maynard MA/üSA

Zentrale Recheneinheit für ein Datenverarbeitungssystem

Die Erfindung betrifft eine zentrale Recheneinheit für ein insbesondere digitales Datenverarbeitungssystem.

Derartige Datenverarbeitungssysteme sind in verschiedenen US-Patentanmeldungen und US-Patentschriften der Anmelderin beschrieben, und zwar in der US-PS 3 614 740, die ein Datenverarbeitungssystem mit Schaltungen für ein übertragen zwischen Betriebsprogrammen, Unterbrechungsprogrammen und Unterprogrammen betrifft; in der US-PS 3614 741, die ein Datenverarbeitungssystem mit Befehladressen betrifft, die eines einer Anzahl Register mit dem Programmzähler identifizieren; in der US-PS 3 710 324, die ein Datenverarbeitungssystem betrifft, in der US-PS 3 999 163, die einen Sekundärspeicher für ein Datenverarbeitungssystem betrifft, ferner in der US-Patentanmeldung S.N. 845 051, die eine zentrale Recheneinheit zum Durchführen von Befehlen . mit speziellen Operanden-Spezifizierer betrifft, in der US-Patentanmeldung S.N. 845 416, die eine zentrale Recheneinheit zum Verarbeiten von Unterprogramm-Abrufbefehlen betrifft; in der US-Patentanmeldung S.N. 845.415, die ein digitales Datenverarbeitungssystem betrifft; in der US-Patentan^ meldung S.N. 845 411, die ein digitales Datenverarbeitungssystem mit aufgeteilten Leseoperationen betrifft, und in der US-Patentanmeldung S.N. 845 417, die einen Speicher für ein

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digitales Datenverärbeitungssystem mit einer Befehlsspeicherung betrifft.

Ein digitales Datenverarbeitungssystem weist drei Grundelemente auf, nämlich ein Speicherelement, ein Eingabe-Ausgabe-Element und eine zentrale Recheneinheit. Das Speicherelement speichert Information in adressierbaren Speicherstellen. Diese Information weist Daten und Befehle zum Verarbeiten der Daten auf. Die zentrale Recheneinheit überträgt Information von dem Speicherelement und interpretiert die ankommende Information entweder als Daten oder als einen Befehl. Ein Befehl weist einen Operationskode auf, welcher in kodierter Form die von der zentralen Recheneinheit durchzuführende Operation genau festlegt. Ein Befehl kann auch Information aufweisen, die einen oder mehrere Operanden genau festlegt. Die Information, die einen Operanden genau festlegt, wird Operanden-Spezifizierer oder -Spezifikationssysmbol genannt.

In einem einfachen digitalen Datenverarbeitungssystem arbeitet die zentrale Recheneinheit entsprechend Befehlen, welche einen . festen Aufbau und eine fest vorgegebene Länge haben. Insbesondere sind in einem derartigen digitalen Datenverarbeitungssystem die Befehle als Speicherbezugsbefehle und Operationsbefehle eingeteilt, wobei letztere auch als "Mikrobefehle" bekannt sind. Jeder Speicherbezugsbefehl erfordert einen Operanden-Spezifizierer, um die Adresse der Stelle genau festzulegen, auf welche sich der Befehl bezieht. Insbesondere weist der Befehl einen Operationskode und einen Operanden-Spezifizierer auf. In diesem System ist der Speicher in Seiten unterteilt. Das höchstwertige Bit in der Operanden-Adresse steuert, dann, ob die zentrale Recheneinheit die Operandenadresse als eine interpretiert, auf die sich die Seite bezieht, die den Befehl enthält, oder als eine Bezugsseite interpretiert. Die Mikrobefehle enthalten keine Operanden-Spezifizierer, wobei die Operanden implizit durch die Befehle adressiert sind.

Diese einfachen Befehle mit fest vorgegebener Länge und festem Aufbau schaffen sehr elementare Funktionen. Insbesondere ist es

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schwierig, ein Programm einzuschreiben, welches ein kompliziertes Problem löst,hauptsächlich deswegen, da eine sehr große Anzahl von Befehlen erforderlich ist.

Jüngere zentrale Recheneinheiten führen kompliziertere Funktionen entsprechend den einzelnen Befehlen durch. Einige dieser Recheneinheiten weisen noch Befehle mit fest vorgegebenem Aufbau auf, aber in begrenztem Maße können sie auch auf Befehle mit veränderlicher Länge ansprechen. Beispielsweise läßt eine derartige Recheneinheit Befehle mit veränderlicher Länge zu, die ein Anfangsbyte (eine feste Gruppe von binären Ziffern oder Bits) aufweisen, welche die Recheneinheit als einen Operationskode interpretiert. Auf diesen Operationskode folgen dann in dem Befehl aufeinanderfolgende Bytes, die vorbestimmte Register in der zentralen Recheneinheit bezeichnen. Selbst bei dieser Lösung ist jedoch der Befehlsaufbau noch fest vorgegeben.

Bei einer anderen Art einer zentralen Recheneinheit, welche eine Art Befehl mit veränderlicher Länge schafft, wird ein PDP11-Datenverarbeitungssystem verwendet, wie es in der eingangs erwähnten US-PS 3 614 741 beschrieben ist. In dieser Recheneinheit kann ein Befehl bis zu zwei Operanden-Spezifizierer aufweisen. Doch können der Befehl und alle Information, um die zwei Operanden genau festzulegen, von zwei bis sechs aufeinanderfolgende Bytestellen in dem Programm erfordern. Eine Operatorgruppe von Befehlen enthält beispielsweise keine Operanden-Spezifizierer, sondern der Befehl wird als ein Wort mit zwei Bytes gespeichert. Andere Befehle enthalten zwei Operandenadressen. Beide Operandenadressen können in dem Befehlswort genau festgelegt sein. Wenn jedoch beide Operandenadressen in einem Befehl einen Adressiermodus genau festlegen, der den Programmzähler kennzeichnet, sind sechs aufeinanderfolgende Bytestellen in dem Programm erforderlich, um den Befehl vollständig festzulegen. Bei dieser Lösung ist die Länge des Operanden implizit genau bestimmt, da der Operationskode die Anzahl Operanden festlegt und andere Bits in dem Befehl selbst die Gesamtlänge der Operanden-Spezifizierer festlegen.

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Selbst in diesen zentralen Recheneinheiten müssen infolgedessen oft zwei oder mehr Befehle verarbeitet werden, um eine ganz bestimmte Funktion auszuführen. Wenn beispielsweise ein Programmierer zwei Zahlen addieren und dann die Summe an einer dritten Speicherstelle speichern will, ohne die Speicherstellen zu stören, die die Summanden speichern, muß er einen Befehl zum Nachbilden eines Summanden an der dritten Speicherstelle und dann einen Befehl verwenden, um den anderen Summanden zu dem Inhalt der dritten Speicherstellezu addieren. Die Abhängigkeiten bei diesen Befehlen führen dann zur Programmierfehlern und zu einer Unwirksamkeit der zentralen Recheneinheit.

Die Erfindung soll daher eine zentrale Recheneinheit für ein digitales Datenverarbeitungssystem schaffen, das einen flexiblen, anpassungsfähigen Satz von Befehlen verarbeiten kann, das ferner einen Befehl mit irgendeiner Länge verarbeiten kann, das darüber hinaus Befehle mit veränderlicher Länge verarbeitet, um dadurch einem Programmierer zu ermöglichen, kompaktere Programme einzuschreiben, und bei welchem die von der zentralen Recheneinheit verarbeiteten Befehle ohne weiteres erweitert werden können, um irgendeine Anzahl von Operanden-Spezifizierer aufzuweisen. Ferner wird gemäß der Erfindung eine zentrale Recheneinheit geschaffen, welche einen Befehl mit einem Operationskode mit veränderlicher Länge verarbeiten kann.

Gemäß der Erfindung weist ein Befehl einen Operationskode und eine gewisse Anzahl von Operanden-Spezifizierern auf. Ein Befehl wird aus demSpeicher wieder aufgefunden, der an einer Stelle beginnt, welche das erste Byte des Befehls enthält. Die zentrale Recheneinheit prüft das erste Byte, um festzulegen, ob der Operationskode ein oder zwei Bytes aufweist. Die zentrale Recheneinheit interpretiert dann aufeinanderfolgende Bytes, die dem Operationskode als Operanden-Spezifizierer zugeordnet sind:

Gemäß der Erfindung ist somit ein digitales Datenverarbeitungssystem mit einerrentralen Recheneinheit geschaffen, um auf verschiedene Befehle mit unterschiedlicher Länge anzusprechen.

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Hierbei weist jeder Befehl einen Operationskode auf, und bestimmte Befehle weisen auch einen oder mehrere Operanden-Spezifizierer auf. Jeder Operanden-Spezifizierer kann ein oder mehr Datenbytes aufweisen. Jeder Befehl läuft zu einem Befehlspuffer. Eine Steuerschaltung in der zentralen Recheneinheit dekodiert den Operationskode und nacheinander jedes Operanden-Spezifiziererbyte. Die Operanden-Spezifizierer und die Information, die aus der jeden Operanden-Spezifizierer betreffenden Operationskode erhalten werden, werden zusammengefaßt, um die Adresse zu erhalten, von welcher aus der Operand wieder aufzufinden ist, oder an welcher ein Operand zu übertragen ist. Eine zentrale Recheneinheit spricht auf einen Befehl an, um zwei Summanden zu addieren, die an ersten und zweiten Speicherstellen festgelegt sind, und um die Summe an einer dritten Speicherstelle zu speichern und spricht auf Befehle an, um ein Unterprogramm abzurufen und von dem Unterprogramm zu dem Abrufprogramm zurückzukehren.

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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines digitalen Datenverarbeitungssystems gemäß der Erfindung;

Fig. 2A bis 2D Datenarten, welche in Verbindung mit einer bestimmten Ausführungsform der Erfindung verwendet werden;

Fig. 3 ein Blockschaltbild der zentralen in Fig. 1 dargestellten Recheneinheit;

Fig. 4 das Format bzw. den Aufbau und die Organisation eines Befehls, der in der in Fig. 1 und 3 dargestellten, zentralen Recheneinheit verarbeitet werden kann;

Fig. 5 zusammen mit Fig. 5A bis 5C ein Blockschaltbild der in Fig. 3 dargestellten Datenwege;

Fig. 6A ein Blockschaltbild von in Fig. 3 dargestellten Befehlspuffer- und Dekodierschaltungen ;

Fig. 6B und 6C bestimmte Signale, welche von den in Fig. 6A dargestellten Schaltungen übertragen werden;

Fig. 7 und 7A ein Ablaufdiagramm, das zum Verständnis der Arbeitsweise der in Fig. 1 und 3 dargestellten, zentralen Recheneinheit verwendet wird;

Fig. 8A das Format eines spezifischen Befehls;

Fig. 8B bestimmte Information, welche von diesem Befehl erhalten werden kann;

Fig. 8C1 bis 8C3 ein Ablaufdiagramm, das die Arbeitsweise der in Fig. 1 und 3 dargestellten, zentralen Recheneinheit

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entsprechend diesem Befehl festlegt;

Fig. 9A und 9B ein weiteres Format des in Fig. 8A dargestellten Befehls;

Fig. 9C1 und 9C2 ein Ablaufdiagramm, das die Arbeitsweise der in Fig. 1 und 3 dargestellten, zentralen Recheneinheit entsprechend diesem abgewandelten Befehl festlegt;

Fig. 1OA und 10B das Format für Befehle, die in AbrufUnterprogrammen verwendbar sind, und

Fig. 10C-1 bis 10C-4 ein Ablaufdiagramm, das die Arbeitsweise der in Fig. 1 und 3 dargestellten, zentralen Recheneinheit entsprechend diesen Befehlen festlegt.

In Fig. 1 weisen die Grundelemente eines Datenverarbeitungssystems gemäß der Erfindung eine zentrale Recheneinheit 10, Speichereinheiten 11 und Ein-/Ausgabeeinheiten 12 auf. Eine synchrone Rückseitenverbindung (SBI) 14 verbindet die zentrale Recheneinheit 10, die Speichereinheiten 11 und die Ein-/Ausgabeeinheiten 12.

Die zentrale Recheneinheit 10 weist ein Bedienungspult 15, eine SBI-Kopplungs- und Speicherpufferschaltung 16, eine Adressen-Ubertragungsschaltung 17, eine Befehlspufferschaltung 18 und eine Datenweg- und interne Registerschaltung 19 auf. Die SBI-Kopplungs- und Speicherpufjerschaltung 16 schafft die notwendige Kopplungsschaltungsanordnung zum übertragen von Information über die synchrone Rückseitenverbindung (SBI) 14 zu den Speichereinheiten 11 und den Ein-/Ausgabeeinheiten 12. Die Schaltung 16 erhält alle Daten von dem Speicher und alle Adressenübertragungen von der Pufferschaltung 17. Sie weist einen assoziativen Speicher oder einen Puffer auf. Jederzeit werden Daten in den Pufferspeicher in der Schaltung von der Datenweg- und internen Registerschaltung 19 aus eingeschrieben; diese Daten werden auch an entsprechende Stellen in den Speichereinheiten 11 eingeschrieben.

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Die besondere Ausführungsform der zentralen Recheneinheit 10 arbeitet mit virtuellen Adressen. Die Adressenübertragungs-Pufferschaltung 16 setzt die virtuellen Adressen in physikalische bzw. natürliche Adressen um, welche die Speicherpufferschaltung 16 benutzt, entweder um festzulegen, ob sie Daten von der entsprechenden Speicherstelle enthält, oder um eine Übertragung von der entsprechenden tatsächlichen Speicherstelle in die Speichereinheiten 11 einzuleiten. Die Befehlspufferschaltung 18 weist, wie später noch beschrieben wird, Einrichtungen zum Speichern von Befehlen oder Teile davon auf, da sie entweder unmittelbar von dem Pufferspeicher aus oder von der Speichereinheit 11 aufgefunden werden.

Das Bedienungspult 15 dient als Bedienungskopplungseinrichtung. Sie erlaubt der Bedienungsperson Daten zu prüfen und abzulegen, die Arbeitsweise der zentralen Recheneinheit 10 anzuhalten oder sie über eine Folge von Programmbefehlen fortzuschalten. Sie ermöglicht auch einer Bedienungsperson, das System über ein Ureingabeverfahren einzuleiten und verschiedene Diagnoseverfahren an dem ganzen Datenverarbeitungssystem durchzuführen.

In Fig. 1 weisen die Speichereinheiten 11 zwei Speichersteuerungen 2OA und 2OB auf. Jede Speichersteuerung ist miteiner Anzahl Speicherfelder verbunden. Insbesondere ist die Speichersteuerung 2OA mit Speicherfeldern 21A und die Speichersteuerung 2OB mit Speicherfeldern 21B verbunden. Die Arbeitsweise der Speichereinheiten ist im einzelnen in der US-Patentanmeldung S.N. 845 415 beschrieben.

Es sind mehrere Arten von Ein-/Ausgabeeinheiten 12 dargestellt. Eine Ein-ZAusgabe-Hauptleitungs-Anpassungseinrichtung 22 verbindet verschiedene Ein-/Ausgabe(E/A)-Einrichtungen 23, beispielsweise Fernschreiber, mit der Hauptleitung 14. Die Verbindung bzw. Zusammenschaltung, die Operation und Übertragung von Signalen zwischen der E/O-Hauptleitungs-Anpasssungeinrichtung 22 und den E/A-Einrichtungen 23 ist in der US-PS 3 710 324 beschrieben.

Zwei weitere E/A-Einheiten 12 schaffen einen Sekundärspeicher für das Datenverarbeitungssystem. Sie weisen einen Sekundär- speicher-Hauptleitungsadapter 24 und eine Anzahl Platteneinheiten

25 auf. Ferner ist ein Sekundärspeicher-Hauptleitungsadapter

26 und ein Bandlaufwerk 27 dargestellt. Die Verbindung der Sekundärspeicher-Hauptleitungsadapter 24 und 26 und der jeweiligen Platteneinheiten 25 und des Bandlaufwerks 27 ist in der eingangs erwähnten US-PS 3 999 163 beschrieben. In der US-Patentanmeldung S.N. 845 415 sind die Wechselwirkungen der Elemente über die SBI 14 beschrieben. Für die folgende Beschreibung ist es zweckmäßig, diese Wechselwirkungen kurz zusammenzufassen und bestimmte Begriffe einschließlich der Datenworte oder Gruppen genau festzulegen, welche die vorliegende Ausführungsform der Erfindung verarbeiten kann. Die grundsätzliche oder wichtigste Informationsgruppe ist ein Byte. Dies ist in Fig. 2A dargestellt und weist 8 Bits in der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung auf. Um die Länge zu vergrößern, ist die nächste Informationsgruppe ein Wort, das in Fig. 2B dargestellt ist, und zwei Bytes aufweist. InFig. 2C ist ein "Langwort¹¹ dargestellt, das zwei aufeinanderfolgende Worte oder vier aufeinanderfolgende Bytes aufweist. In Fig. 2D ist ein "Vierer-Wort" dargestellt, welches zwei aufeinanderfolgende "Langworte", d.h. vier aufeinanderfolgende Worte oder acht aufeinanderfolgende Bytes aufweist. Jede Informationsübertragung über das SBI 14 enthält ein Langwort.

Die SBI 14 weist ein Zeitmultiplex sowie Signalwege zum übertragen von Information und Steuersignalen auf. In der vorliegenden Erfindung weist die Information Steuerinformationen und Daten auf. Steuerinformation ist die Intelligenz, die benutzt wird, um die Basis für die Datenverarbeitung zu steuern und zu schaffen, während Daten eine Programm erzeugte Information ist_f welche Gegenstand der Verarbeitung selbst ist.

Jede Einheit, die mit der SBI verbindet, wird ein Verbindungsglied genannt. Das in Fig. 1 dargestellte System weist sechs Verbindungsglieder auf. Ein Verbindungsglied wird ferner anhand seiner Funktion während eines Informationsaustausches festgelegt.

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Zumindest zwei SBI-übertragungen bzw. -transaktionen sind erforderlich, um Information zwischen zwei Verbindungsgliedern auszutauschen. Während einer ersten Transaktion überträgt ein Verbindungsglied, das als ein Befehle übertragendes Verbindungsglied dient, Befehls- und Adresseninformation an alle übrigen Verbindungsglieder. Dieses Verbindungsglied wird ein übertragendes Verbindungsglied, da es die SBI 14 ansteuert,und ein Befehlsverbindungsglied genannt, da es die Befehls- und Adresseninformation übertragen hat. Während dieser Transaktion sind alle übrigen Verbindungsglieder empfangende Verbindungsglieder. Jedoch spricht nur ein empfangenes Verbindungsglied auf die Adresseninformation an. Dieses Verbindungsglied ist ein Antwort-Verbindungsglied und es überträgt eine Empfangsbestätigung der Befehls- und Adresseninformation in einem fest vorgegebenen Intervall, nachdem das Befehlsverbindungsglied diese Information überträgt. Wenn infolgedessen die zentrale Recheneinheit 10 Daten aus der Speichersteuerung 2OA auffinden muß, wird die zentrale Recheneinheit 10 ein Befehlsverbindungsglied und überträgt einen Lesebefehl und eine Adresse, auf welche die Speichersteuerung 2OA anfangs als ein empfangenes Verbindungsglied und dann als ein Antwortverbindungsglied anspricht .

Nach einigen Intervallen ist die Speichersteuerung 2OA vorbereitet, um die aufgefundenen Daten an die zentrale Recheneinheit 10 abzugeben. Wie in den eingangs angeführten Patentanmeldungen beschrieben ist,, sucht sie eine Steuerung der SBI 14. Wenn sie eine Steuerung erlangt, wird die Speichersteuerung 2OA ein übertragendes Antwortverbindungsglied und überträgt die erforderlichen Daten an die SBI T4 für eine übertragung an die zentrale Recheneinheit 10. Während dieser übertragung ist die zentrale Recheneinheit 10 ein empfangenes Befehlsverbindungsglied.

Ähnliche Transaktionen werden für irgendeinenlnformationsaustausch zwischen.zwei Verbindungsgliedern durchgeführt, obwohl die Speichersteuerungen normalerweise nur als Antwortverbindung für Glieder arbeiten und die zentrale Recheneinheit normalerweise nur als ein Befehlsverbindungsglied arbeitet. Bei der Erfindung schließen übliche Informationsaustauschvorgänge die Übertragung von ;Befehlen,

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von Operanden-SpezifikationsSymbolen und von verwandten Informationen sowie von Daten an die zentrale Recheneinheit 10 und die Übertragung von verarbeitenden Daten zurück an die Speichereinheit 11 ein.

Die SBI-Kopplungs- und Speicherpufferschaltung 16 weist, wie der Name bereits sagt, einen Puffer oder einen assoziativen Speicher auf. Für Informationsübertragungen an die zentrale Recheneinheit 10 wird der Pufferspeicher zuerst abgefragt, um festzulegen, ob er bereits die geforderte Information enthält. Wenn dies.der Fall ist, ist kein Informationsaustausch mit der Speichereinheit 11 erforderlich. Wenn der Pufferspeicher keine Information enthält, leitet die SBI-Kopplungsschaltung eine Speicherleseoperation ein, die ein Vierfachwort enthält. Diese Information wird zusammen mit den physikalischen Adressen in dem Speicher für diese Information an den Pufferspeicher übertragen. Gleichzeitig wird die Information der Befehlspufferschaltung 18, wenn ein Befehl zu übertragen ist, oder der Datenweg- und internen Registerschaltung 19 zugeführt, wenn eine andere Information zu übertragen ist. Wenn die zentrale Recheneinheit 10 Information zurück an die Speichereinheit 11 überträgt, überträgt sie die Information an den Pufferspeicher. Die SBI-Kopplungs- und Speicherpifferschaltung 16 leitet dann die nötigen SBI-Trctisaktionen ein, um zuerst die erforderliche Befehls- und Adresseninformation und dann die Daten zu übertragen. Die Einzelheiten dieser Transaktionen sind in der US-Patentanmeldung S.N. 845 415 beschrieben, und ein Verständnis dieser Einzelheiten ist zum Verständnis der Erfindung nicht erforderlich.

In Fig. 3 ist ein verallgemeinertes Blockschaltbild der zentralen Recheneinheit 10 dargestellt. Es weist das Bedienungspult 15, die SBI 14 und die anderen Schaltungen auf, welche die SBI-Kopplungs- und Speicherpufferschaltung 16, die Adressenübertragungs-Pufferschaltung 17 und die Befehlspufferschaltung 18 bilden. Insbesondere arbeitet die zentrale Recheneinheit 10 unter einer Zeitsteuerung eines Taktgenerators 10. Die spezielle Zeitsteuerung wird bei der Erörterung der entsprechenden Ablaufdiagramme verständlich. Die SBI-Kopplungs- und Speicherpufferschaltung 17 weist eine SBI-

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Steuerschaltung 31 auf, welche mit der SBI 14 und mit einer Hauptleitung 32 für physikalische Adressen, der PA-Leitung 32 verbunden ist. Die PA-Leitung 32 ist mit einer Datenpufferschaltung 33 und einem Umsetzpuffer 34 verbunden. Der Umsetzpuffer 34 setzt virtuelle Adressen-(VA-)Information und andere Steuerinformation in eine physikalische Adresse um, welche gleichzeitig an die SBI-Steuerung 31 und den Datenpuffer 33 übertragen wird. Daten von dem Datenpuffer 33 oder von einer anderen Stelle an der SBI 14, welche über die SBI-Steuerurlg 31 läuft, wird über eine Speicherdaten-(MD-) Leitung 35 an andere Elemente in der zentralenRecheneinheit 10 übertragen. Diese Einheiten weisen Datenwege 36 und eine Befehlspuffer- und Dekodierschaltung 37 auf.

Eine Mikroprogrammsteuer-(UPC-)Leitung 38 überträgt Signale . von der Befehlspuffer- und Dekodierschaltung 37 an einen Programmsteuerspeicher 40. Der Programmsteuerspeicher erzeugt dann verschiedene Steuersignale auf einer CS-Leitung 41, und diese Leitung überträgt Signale an den Umsetzpuffer 34, die Datenwege 36, den Befehlspuffer und -dekodierer 37 und an eine (nicht programmierte) Sprünge-Unterbrechungen entscheidende Schaltung 42. Diese Schaltung und das Bedienungspult 15 stehen über eine Befehlsdaten-(ID-)Leitung 43 mit einem Mikrosortierer 44 in Verbindung, welcher die Operationsfolge entsprechend den in dem Programmsteuerspeicher 40 gespeicherten Mikrobefehlen steuert.

Der Mikrosortierer-44 stellt einen Auffindzustand her, um einen Befehl zu erhalten, Der Programmzählerstand, welcher die Anfangsadresse des nächsten aufzufindenden Befehls genau festlegt, läuft von den Datenwegen 36 über den Umsetzpuffer 34 zu der PA-Leitung 32. Wenn der Datenpüffer 33 gültige Informationen an einer Stelle enthält, die der genau festgelegten physikalischen Adresse entspricht, überträgt er Daten über die MD-Leitung 35 an die Befehlspuffer- und Dekodierschaltung 37. Wenn diese Schaltung 37 den Befehl dekodiert, schafft der Mikrosortierer 34 andere Datenwege, über welche andere Information an den Umsetzpuffer 34 übertragen wird, um dadurch andere Daten an Register in den Datenwegen 36 entweder von dem Datenpuffer 33 oder nach einem Wiederauffinden von den Speichereinheiten 11 oder anderen Speichereinheiten in der

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SBI 14, von der SBI-Steuerung 31 zu übertragen. Wenn der Befehl Daten anfordert, die an eine tatsächlich adressierte Stelle zu übertragen sind, schafft der Mikrosortierer 44 die Datenwege, die erforderlich sind, um Signale an dem Umsetzpuffer 34 zu übertragen, um dadurch die physikalische Adresse zu bilden, und um die Daten gleichzeitig an den Datenpuffer 33 und die SBI-Steuerung 31 zu übertragen. Während jeder derartigen Übertragung leitet die SBI-Steuerung 31 einen Austausch mit der im einzelnen festgelegten Speicherstelle ein.

In Fig. 4 ist ein typischer Befehl dargestellt, der von der in Fig. 3 dargestellten, zentralen Recheneinheit verarbeitet werden kann. Der in Fig. 4 oben dargestellte Befehl weist einen Operationskode 50 auf, der als ein Längenbyte dargestellt ist. Aus der folgenden Erläuterung ist jedoch zu ersehen, daß die zentrale Recheneinheit 10 Mehrfachbyte-Operationskode verarbeiten kann. In diesem spezifischen Befehl folgen auf den Operationskode nacheinander drei Operanden-Spezifizierer bzw. -SpezifikationsSymbole 51, 52 und 53. Die Operanden-Spezifizierer 51 und 52 weisen jeweils ein Byte auf, während der Operanden-Spezifizierer 53 zwei Bytes aufweist. Der Aufbau eines Operanden- Spezifizierers mit einem einzigen Byte ist ebenfalls in Fig. 4 dargestellt. Er weist zwei Felder auf. Die töherwertigen Bits stellen ein Registerbetriebsfeld dar, und die niedrigerwertigen Bits bilden ein Registeradressenfeld. Das Registeradressenfeld gibt ein ganz bestimmtes Register an, welches in der Datenwegschaltung 36 festgelegt ist, die in Fig. 3 und im einzelnen in Fig. 5 dargestellt ist. In dieser speziellen Ausfuhrungsform weisen die Bytes acht Bits auf, so daß vier Bits für jedes der Registerbetriebs- und Registeradressenfelder verfügbar sind, damit eines von 16 Mehrzweckregistern durch einen Operanden-Spezifizierer adressiert werden kann.

Wenn die zwei höchstwertigen Bits des Registerbetriebsfelds 54 Nullen sind (Registermodus 0 bis 3) weist der Operanden-Spezifizierer 51 den Operanden, d.h. ein Literal auf, das irgendeinen Datenwert bis zu sechs Bits aufweist, die Dezimalzahlen von 0 bis 63 darstellen.

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Wenn das Register-Betriebs- bzw. Modusfeld 54 einen Dezimalwert von 4 enthält, wie in dem Registermodusfeld 54A für den Operanden-Spezifizierer 53 dargestellt ist, ist ein Indexmodus genau festgelegt. Wenn das Registermodusfeld, beispielsweise das Registermodusfeld 34A einen indexierten Adressiermodus festlegt, identifiziert das entsprechende Registerfeld 54A eines der Mehrzweckregister, das dann als ein Indexregister beim Verarbeiten des Operanden-Spezifizierers zu verwenden ist. Ein zweiter Operanden-Spezifizierer ist in dem Befehl für eine indexierte Adressierung vorgesehen. Dieser zweite Operanden-Spezifizierer schafft eine Basisadresse, an welcher die Inhalte des bezeichneten Indexregisters addiert werden. Eine genauere Beschreibung der indexierten Adressierung wird später gegeben.

Wenn das Registermodusfeld 54 eine "5" enthält, ist eine Registermodusadressierung festgelegt. Bei dieser Betriebsart enthält das durch das Registerfeld adressierte Mehrzweckregister den Operanden. Für jeden der Registermodus 6,7 und 8 enthält das genau angegebene Register die Speicheradresse für den Operanden. Bei dem Modus 6 enthält das bezeichnete Register die Adresse des Operanden. Beim Registermodus 7 wird der Inhalt des bezeichneten Registers zuerst schrittweise zurückgezählt, bevor die Adresse festgestellt wird; bei dem Modus 8 wird der Inhalt des bezeichneten Registers schrittweise erhöht, nachdem das Register zum Bestimmen der Adresse verwendet worden ist. Der Registermodus 9 entspricht dem Registermodus 8, außer daß der Inhalt des bezeichneten Registers genau die Adresse in dem Speicher festlegt, an welcher die Operandenadresse und nicht der Operand selbst zu finden ist.

Die Betriebsarten 10 bis 15 sind alles Verschiebungsmodusarten. Bei der Verschiebung wird der Verschiebungswert, welcher ein Byte, ein Wort oder ein Langwort bei den Betriebsarten 10, 12 bzw. 14 aufweisen kann, zu dem Inhalt in dem bezeichneten Register addiert, um die Operandenadresse zu erhalten. Entsprechende Operationen kommen in den Betriebsarten-11, 13 und 15 vor, außer daß die Summe des Verschiebungswertes und der Registerinhalt eine

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Speicheradresse bestimmen, an welcher die Adresse des Operanden gefunden werden kann. In jeder der vorerwähnten Betriebsarten 8 bis 15 kann das Registerfeld 55 des Operanden-Spezifizierers eines der Mehrzweckregister bestimmen, welche den Programmzähler aufweisen.

In Fig. 5 zusammen mit Fig. 5A bis 5C und in Fig. 6A sind die Datenwege 36 und die 'Befehlspuffer- und Dekodier schaltung 37 im einzelnen dargestellt. Es gibt grundsätzliche Betriebskenndaten dieser speziellen Ausführungsform, welche die Arbeitsweise der zentralen Recheneinheit 10 optimieren. Eine ins einzelne gehende Kenntnis dieser Operationen ist zum Verständnis der Erfindung nicht erforderlich, so daß sie nur kurz dargelegt werden. In Fig. 6A weist die Befehlspuffer- und Dekodierschaltung 37 einen Befehlspuffer 60 auf, welcher acht aufeinanderfolgende Bytes speichert. Übertragungen in den Befehlspuffer 60 werden entsprechend Signalen von einer Befehlspuffer-Steuerschaltung 61 durchgeführt. Jede Bytestelle in dem Befehlspuffer 64 enthält eine Gültigkeitsbitstelle, welche anzeigt, ob die Daten in dem Rest dieser Bytestelle gültig sind (d.h. die Gültigkeitsbitstelle wird gelöscht, sobald das Byte nicht mehr länger benötigt wird). Wenn dies Gültigkeitsbit anzeigt, daß die Daten an einer bestimmten oder an mehreren Bytestellen nicht mehr langer gültig sind, gibt die Befehlspuffer-Steuerschaltung 61 ein IB REQ-Signal ab, das eine übertragung zu dem Befehlspuffer 60 über die MD-Leitung 35 entweder von dem Datenpuffer 31 aus oder über die SBI-Steuerung 31 erfordert. Eine weitere Schaltung in der Befehlspuffer-Steuerschaltung 61 stellt die höchstwertige Bytestelle mit Hilfe von ungültigen Daten fest und schiebt höherwertige Bytes in diese Bytestellen. Während dieser Übertragungen werden dieDaten aller höheren Bytes geändert.

Die Übertragungen über die MD-Leitung 35 sind Langworte(Fig. 2C), die über einen Multiplexer 62 laufen. Eine Verschiebeschaltung 63 ist auch dem Ausgang des Befehlspuffers 60 und dem Eingang des Multiplexers 62 zugeordnet, um die Datenbytes zu verschieben. Infolgedessen führt die Befehlspuffer-Steuerschaltung 61 die ent-

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sprechende Information den ausgewählten Bytestellen in dem Befehlspuffer 60 zu. Tatsächlich füllt die Befehlspuffer-Steuerschaltung 61 dadurch fortlaufend den Befehlspuffer 60 mit gültigen Daten.

Das Ansprechen der zentralen Recheneinheit 10 auf einen typischen Befehl wird nunmehr beschrieben. Die Befehlspuffersteuerung 61 gibt ein Befehlspuffer-Anforderungssignal, ein IB REQ-Signal ab. Zu diesem Zeitpunkt wird der Inhalt eines Programmzählerregisters 64 in Fig. 5A, das eine virtuelle Adresse enthält, über einen B-Multiplexer (BMX) 65 in Fig. 5B und über eine arithmetische.und logische Einheit (ALU) 66 sowohl an ein Sperrglied 67 in Fig. 5A für eine virtuelle Adresse (VA) als auch an Befehlspufferadressen-(IBA-) Sperrglied 68 übertragen. Das VA-Sperrglied 67 speichert die Befehlsadresse, um mit Hilfe der Schaltung in der Umsetzpufferschaltung 34 die physikalische Adresse zu schaffen. Das Befehlspufferadressen-Sperrglied 68 wird während der folgenden Informationsübertragung an den Befehlspuffer 60 (Fig. 6A) verwendet, wenn Information von diesem Puffer verwendet wird, und ungültig wird. Die vorstehend beschriebene Operation stellt den Schritt A1 in Fig. 7 dar. Beim Schritt A2 stellt die ankommende Information, welche auf der MD-Leitung 35 in Fig. 6A anliegt, den ganzen oder ein Teil des Befehles dar. Diese Information wird über den Multiplexer 62 entsprechend den Signalen von der Befehlspuffer-Steuerschaltung 61 und an den Befehlspuffer 60 übertragen. Zu diesem Zeitpunkt enthält die Byte 0-Stelle in dem Befehlspuffer 60 eine Operationskodeinformation. In der vorliegenden Ausführungsform weist jeder Operationskode nur ein Byte auf. Jedoch ist aus der folgenden Beschreibung zu ersehen, daß der Operationskode zwei oder mehr Bytes aufweisen könnte, und daß eine Schaltung, die der nachfolgend beschriebenen Schaltung zum Dekodieren von Operanden-Spezifizierern entspricht, derartige Mehrfachbyte-Operationskode dekodieren würde.

Wenn nur eine Byte-0-Stelle in dem Befehlsregister 60 den Opera-

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tionskode enthält, enthält die Byte-1-Stelle den ganzen oder einen Teil eines ersten Operanden-Spezifizierers. Das Byte 0 wird in einem Byte-O-Sperrglied 70 gespeichert, das einen Ausführungsadressenspeicher 71 steuert. Der Inhalt der Byte 1-Stelle wird zusammen mit Ausgangssignalen von dem Ausführungsadressenspeicher 71 an eine logische Spezifizierer-Dekodierschaltung 72 angelegt.

Der Ausführungsadressenspeicher 71 speichert eine Tabelle, welche Eingaben für jeden Befehl aufweist, der von der zentralen Recheneinheit 10 ausgeführt werden kann. Die Stelle einer ganz bestimmten Eingabe in der Tabelle wird von den Operationskodesignalen von dem Byte O-Sperrglied 70 und von Signalen von einem Ausführungsstellenzähler 73 erhalten. Anfangs wird der Zähler 73 auf eine Bezugszahl (z.B. 0) eingestellt. Wenn jeder Operanden-Spezifizierer dekodiert ist, wird der Zähler 73 weiter geschaltet, um eine neue Tabelleneingabe festzulegen. Jede Eingabe in die Tabelle kennzeichnet bestimmte Kenndaten des Operanden-Spezifizierers, wie beispielsweise die Größe des erwarteten Datenworts und ob der Operanden-Spezifizierer eine Stelle identifiziert, von welcher oder an welche der Operand zu übertragen ist. Signale für jede ausgewählte Tabelleneingabe laufen zu der Spezifizierer-Dekodierlogik 72, um einen Teil der Startadresse zu steuern, die der Mikrosortierer 44 in Fig. 3 verwendet, um die Datenwege und eine Folge zum Dekodieren des Operanden-Spezifizierers zu schaffen, über die UPC-Leitung 38 werden die Signale von der Spezifizierer-Dekodierlogik 72 an den Mikrosortierer 44 übertragen.

In Fig. 6B sind die Kenndaten des {Dperanden-Spezifizierers dargestellt, welche in einer ganz bestimmten Ausfuhrungsform des Ausführungsadressenspeichers 71 gespeichert sind. Die zwei niedrigwert igen Bits von dem Speicher 73 legen die Art des Datenwortes fest, das enthalten ist und verlangt wird; normalerweise weist ein Datenwort entweder eine ganze Zahl oder eine Gleitkommazahl auf. Die nächsten zwei Bits in der Reihenfolge geben die Länge des Operanden wieder. Die folgenden zwei Bits legen die Operation fest, die vorzunehmen ist. Die letzten zwei Bits legen einen die

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Information betreffenden Zugriff fest. Wenn beispielsweise das Byte O-Sperrglied 70 und der Zähler 73 eine Stelle kennzeichnen, welche die Binärzahl 01001000 enthält, bezeichnet der entsprechende Operanden-Spezifizierer eine Langwort-Ganzzahl, die aus dem Speicher wieder aufzufinden ist. Wie vorstehend ausgeführt, gibt es eine Eingabe in den Durchführungsadressenspeicher 71 für jeden Operandenspezifirzierer in jedem Befehl, den die zentrale Rechenheit 10 verarbeiten kann. Infolgedessen schafft der Operationskode für das Byte 0-Spertglied 70 eine Basisadresse, und der Zähler 73 gibt Signale ab, die mit der Basisadresse zusammengefaßt werden, um. nacheinander die Tabelleneingaben zu bestimmen, die jedem Operanden-Spezifizierer entsprechen.

Signale von dem Ausführungsadressenspeicher 71 und dem Operanden Spezifizierer an der Byte 1-Stelle in dem Befehlspuffer werden an die Spezifizierer-Dekodierlogik 72 übertragen, welche eine Startfolgeadresse für jeden vorgegebenen Operanden-Spezifizierer entsprechend diesen Signalen bestimmt. Die Startadresse für jeden vorgegebenen Mikrobefehl in der Folge weist höherwertige Bits, die von dem Befehl selbst abhängen, und niedrigerwertige Bits auf, die von der Art der Information in dem Operandenspezifizierer abhängen. Typische niedrigerwertige Adressenbits sind in Fig. 6C dargestellt. Insbesondere wenn das Registermodusfeld des Operandenspezifizierers eine "vier" enthält, und das Registerfeld nicht den Programmzähler bezeichnet, sind die niedrigerwertigen Startadressenbits "1C" (in hexadezimaler Darstellung). Hierdurch wird dann die Stelle gesteuert, an welcher der Mikrosortierer 44 beginnt, eine Folge auszuführen, die mit einem Mikrobefehl beginnt, der in dem Programmsteuerspeicher 40 (Fig. 3) an der Stelle festgelegt ist, die durch die Startadresse bestimmt ist.

Bevor diese Information dekodiert wird, führt jedoch der Mikrosortierer 44 weitere Operationen durch. Bei dem Schritt A3 in Fig. 7 benutzt der Mikrosortierer 44 die Registerfeldstellen an der Bit 1-Stelle des Befehlspuffers 60, um an ein A-Sperrglied

75 in Fig. 5B den Inhalt eines Registers in dem Registerspeicher

76 zu übertragen, welcher dem Inhalt des Registerfelds entspricht.

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Wenn das Registermodusfeld in dem Operanden-Spezifizierer einen der Modusarten 0 bis 3 festlegt, enthält der Operandenspezifizierer den Operanden und wird dekodiert. Der Mikrosortierer 44 beginnt dann entweder den nächsten Operanden-Spezifizierer in dem Befehl zu verarbeiten oder führt den Befehl aus.

Wenn der Operanden-Spezifizierer nicht ein Literal aufweist, verschieb jt der Mikrosortierer von dem Schritt A3 zum Schritt A4. Bei diesem Schritt werden der Inhalt des Registers in dem Registerspeicher 80, der durch das Registerfeld der Information an der Byte 1-Stelle des Befehlspuffers 60 gekennzeichnet ist, an ein B-Sperrglied 81 übertragen. In dieser speziellen Ausführungsform werden die A- und B-Registerspeicher 76 und 80 als Nachbildungen voneinander erhalten und bilden alle Mehrzweckregister, die durch den Inhalt des Registerfeldes eines Operanden-Spezifizierers adressiert werden können. Für irgendeine Betriebsart, die nicht ein Literal-Modus ist, enthält das B-Sperrglied 81 eine Adresse. Infolgedessen schafft beim Schritt A5 der Mikrosortierer 44 einen Datenweg über den B-Multiplexer 65 und die ALU-Einheit 66 und überträgt die Adresse an der Sperrglied 67 für virtuelle Adressen. Außerdem läuft diese Adresse ohne eine Änderung über eine Schiebeschaltung 82, einen DF-Multiplexer 83 und einen Demultiplexer 84 zu einem D-Register 85. Diese Bits, die dem Exponententeil einer Gleitkommazahl entsprechend würden, werden gleichzeitig von der ALU-Einheit 32 an einen Exponentenabschnitt 86 der Datenwege 36 übertragen.

Bei dem Schritt A6 überträgt das System den Inhalt des Programmzählers 64 an ein;Programmzähl-Sicherstellungsregister 90, um dadurch bestimmte Befehle freizugeben, die lange Verarbeitungsintervalle erfordern, die in dem Fall anhängig bzw. offen sind, wenn eine Unterbrechung vorkommt. Eine Schaltungsanordnung zum Fühlen von Unterbrechungsbedingungen und zum Steuern von Ablaufoperationen wird dann freigegeben. Der Mikrosortierer 44 in Fig. 3 überträgt den Inhalt der Byte 2- bis 5-Stellen in dem Befehlspuffer 60 über die ID-Leitung 43 und über einen Q-Multiplexer 91 an ein Q-Register 92. Diese Bytestellen enthalten Information,

§ÖS817/iO2g

die potentielle Verschiebungswerte darstellt, wenn der Operanden-Spezifizierer einen der Verschiebungsmoden festlegt.

Beim Schritt A4 in Fig. 7A wird die Befehlspuffersteuerung 61 freigegeben, um Informationsübertragungen anzufordern, um fortlaufend den Befehlspuffer 60 mit gültiger Information zu füllen. Wenn eine Anzahl Bytes in dem Befehlspuffer gelöscht werden kann, wird diese Löschoperation beim Schritt A9durchgeführt und beim Schritt ATO wird der Programmzähler 64 schrittweise weitergeschaltet, um die Byteanzahl auszugleichen, die gelöscht worden ist. Diese Löschoperation und das Aktuallisieren des Programmzählers werden durchgeführt, wenn bereits wichtige Daten in dem Q-Register 92 vorhanden sind. Beim Schritt A11 legt die zentrale Recheneinheit 10 fest, ob der Operanden-Spezifizierer ein Literal enthält, Wenn dies der Fall ist, zweigt der Mikrosortierer 44 bei dem Schritt A12 ab, um das Literal in dem Q-Register 92 unterzubringen. Dann wird der nächste Operanden-Spezifizierer dekodiert,oder wenn alle Operanden-Spezifizierer dekodiert worden sind, verarbeitet die zentrale Recheneinheit 10 den oder die Operanden entsprechend dem Operationskode. Wenn der Operanden-Spezifizierer nicht einLiteral enthält, zweigt der Mikrosortierer 44 bei dem Schritt A13 ab, um die Operanden-Spezifizierer-Dekodieroperation zu beenden.

An dieser Stelle in der Folge erhält das A-Sperrglied 75 eine Information, die den Registerbitstellen von der Byte 2-Stelle in dem Fefehlspuffer 60 (Fig. 6A) entspricht..Das B-Sperrglied 81, das Sperrglied 67 für virtuelle Adressen und das D-Register 85 enthal-"ten den Inhalt des Registers, das durch die Registerfeldbits an der Byte 1-Stelle des Befehlspuffers 60 ausgewählt wurde. Das Q-Register -92 enthält irgendwelche Befehlsstromdaten, die vorhanden sein können, während der Programmzähler 64 die Adresse des nächsten Operanden-Spezifizierers enthält. Weitere Operationen hängen von dem genau festgelegten, zu dekodierenden Befehl und von der Art des Operanden-Spezifiziers ab. Es gibt zahlreiche Möglichkeiten, wie die zentrale Recheneinheit die Operanden-Spezifizierer-Dekodieroperation beenden kann. Eine erschöpfende Beschreibung jeder Möglichkeit würde eine außerordentlich lange Beschreibung erfordern.

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Jedoch kann die Arbeitsweise einer zentralen Recheneinheit 10 gemäß der Erfindung vollkommen verstanden werden, indem die Arbeitsweise der zentralen Recheneinheit 10 anhand von einigen typischen Befehlen geprüft wird.

In Fig. 8A ist ein Befehl zum Addieren von Information an zwei Stellen und zum Einbringen der Summe an einer dritten Stelle dargestellt, ohne entweder die erste oder die zweite Speicherstelle zu beeinflussen, da dies in dem Pufferspeicher 60 erscheinen würde, nachdem der Befehl beim Schritt A2 in Fig. 7 aufgefunden worden ist. In Fig. 8B ist die Information wiedergegeben, die bei den Tabelleneingaben für den Operationskode gespeichert ist, der diesem Befehl, welcher "C1" ist, zugeordnet ist. Die Bedeutung der einzelnen Bitstellen, welche die Operanden-Spezifizierer-Information wiedergeben, ist in-Fig. 6B dargestellt.

Der erste Operanden-Spezifizierer ist "07". Wenn sich der Ausführungszähler 73 auf "00" befindet, enthält die entsprechende Tabelleneingabe in dem Ausführungsadressenspeicher 71 (Fig. 8B) die folgende Information: (1)Ein Spezifizierer ist ausgewählt worden (Bits 4 und 5); (2) der Operand ist eine ganze Zahl (Bits 0 und 1); (3) der Operand enthält 4 Bytes (Bits 2 und 3) und (4) der Operand ist aus dem Speicher auszulesen (Bits 6 und 7). Infolgedessen hat die Information , die von der Byte 1-Stelle in dem Pufferspeicher 60 an die Spezifizierer-Dekodierlogik 72 übertragen wird,zur Folge, daß die Spezifizierer-Dekodierlogik 72 "00" als die niedrigerwertigen Bits in der Startadresse für den Mikrosortierer 44 erzeugt (siehe Fig. 6B). Nach der Folge in Fig. 7 schafft der Mikrosortierer 54 beim Schritt B1 in Fig. 8C die notwendigen Datenwegen, um dies Literal nämlich "7" von dem Q-Register 92 an das D-Register 85 über eine-Datenjustierschiene 93 und den D-Multiplexer 84 zu übertragen. An dieser Stelle verschiebe die Befehlspuffersteuerung 61 die Bytes 2 bis 7 um e.ine Stelle nach rechts und schiebt den Ausführungsstellenzähler 73 auf "01" (Schritt B2). Aus der Tabelle in Fig. 8B ist zu ersehen, daß dadurch angezeigt wird, daß nunmehr die Information im Byte 1 ein Operanden-Spezifizierer für

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eine Langwort-Ganzzahl ist, die an die zentrale Recheneinheit 10 zu übertragen ist.

Nunmehr schaltet das System unmittelbar auf die Schritt in Fig. 7 zurück. Beim Schritt A11 wird der zweite Operanden-Spezifizierer bewertet. In Verbindung der nunmehr die verschiedenen Tabellen in Fig. 4, 6B, 6C und 8B geschaffene Information spricht der Mikrosortierer an, um die Datenwegfolge zu schaffen, die notwendig ist, um einen Operanden-Spezifizierer zu dekodieren, der eine Byteverschiebung zum Adressieren benutzt. Während dieser Dekodierfolge erhalten dasA-Sperrglied 75 und B-Sperrglied 81 den Inhalt des Registers R1 (Schritt B3). Das Q-Register erhält den Byteverschiebungswert "20" im Byte 3 in Schritt B4. Beim Schritt B5 gibt die ALU-Einheit 66 die Summe des Inhaltes B-Sperrglieds 81 ab, welches den Inhalt des bezeichneten Registers und den Inhalt des Q-Registers 92 enthält, welches den Verschiebungswert enthält. Insbesondere der Inhalt des Q-Registers 92 läuft über den RA-Multiplexer 94 und einen A-Multiplexer 95 in den Α-Eingang der ALU-Einheit 66, während der Inhalt des B-Sperrglieds 81 über den B-Multiplexer 65 in die ALU-Einheit 66 läuft. Die Summe dieser zwei Eingänge stellt die verschobene Adresse dar, welche dann an das Sperrglied 67 für virtuelle Adressen und auch zurück über die Schiebeschaltung 82, den DF-Multiplexer 83 und den Q-Multiplexer 94 an das Q-Register 82 übertragen wird. Beim Schritt B6 gibt der Mikrosortierer 44 die Befehlspuffersteuerung 61 frei, um den Inhalt des zweiten Operanden-Spezifizierers aufzulegen und um eine Forderung einzuleiten, den zweiten Operanden im Schritt B7 zu erhalten. Beim Schritt B8 überträgt der Mikrosortierer 44 den zweiten Operanden von der MD-Leitung über eine weitere Datenjustierschiene 96 und den D-Multiplexer 84 an das D-Register 85, und der erste Operand wird an das Q-Register 92 übertragen.

Nunmehr schaltet der Mikrosortierer 44 den Durchführungsstellenzähler 73 (Schritt B9) zu der dritten Tabelleneingabe in Fig. 8B weiter, die eine Ausführung genau festlegt. Infolgedessen steuert der Mikrosortierer 44 die ALU-Einheit 66, so daß die arithmetische Summe der zwei Summanten erzeugt und die Summe dann and das D-Register 85 während des Schritts B10 überträgt.

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Beim Schritt B11 schaltet der Mikrosortierer 44 den Zähler 73 auf "11", den in Fig. 8B wiedergegebenen Endzustand. Die Information in der Tabelle zeigt an, daß der Operanden-Spezifizierer eine Adresse in dem Speicher bezeichnet, eine 4-Byte-Ganzezahl einzuschreiben ist. Der Wert C2 befindet sich an der Byte 1-Stelle des Befehlspuffers 60, und das "C" in dem Registermodusfeld legt eine Wortverschiebungsadresse fest. Infolgedessen benutzt der Mikrosortierer 44 die Schritte B12 bis B16, um die Speicheradresse zu berechnen, und um eine Übertragung der Summe an diese Speicherstelle einzuleiten. Wenn diese Schritte beendet sind, löscht der Mikrosortierer 44 den Zähler 73 beim Schritt B17 und kehrt zu den Schritten in Fig. 7 zurück, um dadurch die Übertragung und Dekodierung des nächsten Befehls einzuleiten.

Der dritte in Fig. 8A dargestellte Operanden-Spezifizierer legt eine Wortverschiebung fest . Wenn der Addierbefehl iterativ verwendet wurde und wenn aufeinanderfolgende Summen in einem Stellenfeld gespeichert werden sollen, kann ein Programmierer dies auswählen, um die Wortverschiebung zu benutzen, aber auch um die Stellen zu indexieren. Eine derartige indexierte, verschobene Adresse kann mit Hilfe dieser zentralen Recheneinheit geschaffen werden. Der Programmierer würde den dritten Operanden-Spezifizierer in Fig. 8A ändern, damit er als der Befehl in Fig. 9A anliegt. Dieser Befehl kennzeichnet das R7-Register als ein Indexregister.

Insbesondere die ursprüngliche Byte 4-Stelle in dem Befehlspuffer enthält "47", wenn die Befehlsdikodieroperation beginnt. Der Schritt C1 in Fig. 9C entspricht dem Schritt Bi1 in Fig. 8C. Beim Schritt C1 wird der Zähler -73 in Fig. 6A weiter geschaltet, um dadurch eine Schreiboperation mit einer Langwort-Ganzzahl anzuzeigen. Zu diesem Zeitpunkt enthalten das A-Sperrglied 75 und das B-Sperrglied 81 den Inhalt des Registers 7; das Q-Register 92 und das Sperrglied 67 für virtuelle Adressen enthalten die zweite Operanden- Adresse und das D-Register 85 enthält die Summe der Addition. Zum Zeitpunkt des Schrittes C1 belegt der dritte Operandenspezifizierer die Byte 2- bis Byte 5-Stellen in dem Befehlspuffer 60. Infolgedessen enthält das A-Sperrglied 65 den

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Inhalt des R7-Registers, welches das bezeichnete Indexregister ist. Beim Stand C2 wird der Inhalt des A-Sperrglieds über den A-Multiplexer 65 und die ALU-Einheit 66 an die Schiebeschaltung 82 übertragen.

Die Schiebeschaltung 82 verschiebt den Indexwert nach links an eine Stellenzahl, welche dem Längensignal von dem Ausführungsadressenspeicher 71 während des Schritts C3 entspricht. In diesem Fall ist ein Langwort enthalten, so daß das Längenfeld "10" enthält und der Index zwei Stellen verschoben wird, um dadurch wirksam den Indexwert mit 4 zu multiplizieren und

die Größe des Langwort-Datenworts auszugleichen, das zu übertragen ist. Wenn ein Byte zu übertragen ist, kommt es zu keiner Verschiebung, so daß der Index wirksam mit 1 multipliziert wird, während wenn ein Vierfachwort zu übertragen ist, der Indexregisterinhalt dreimal nach links verschoben wird, um dadurch wirksam den Index mit 8 zu multiplizieren und die 8 Byte-Vierfachwortgröße auszugleichen. Infolgedessen normiert diese Operation den Indexwert auf die Größe des zu übertragenden Datenworts.

Nach dem Normieren wird der Indexwert in einem C-Registerspeicher 97 an einer vorbestimmten Stelle gespeichert, welche als ein T7-Register während des Schrittes C4 spezifiziert wird. Auch der Inhalt der Byte 1-Stelle in dem Befehlspuffer 60 wird gelöscht, so daß der Wert "C" in die Byte 1-Stelle geschoben wird. Beim Schritt C5 wird der Inhalt der Bytestellen 2 bis 5, welche einen Verschiebungswert von "0140" aufweist, über die ID-Leitung 43 an das Q-Register 92 übertragen. In Abhängigkeit von dem Operationskode und dem zu verarbeitenden Operanden-Spezifizierer steuert dann die Spezifizierer-Dekodierlogik 72 das Löschen der Bytestellten 1 bis 5 in dem Befehlspuffer beim Schritt C6 und schaltet dem Programmzähler um eine entsprechende Zahl beim Schritt C7 weiter. Während des Schritts C8 wird die Befehlspuffersteuerung 61 freigegeben, um Information von irgendeiner durch den Inhalt des Sperrglieds 67 für virtuelle Adressen gekennzeichneten Stelle aufzufinden. Beim Schritt C9 wird die arithmetische Summe in dem D-Register 85 zu dem Q- Register92 befördert, und die Verschiebungszahl "0140" wird von dem Q-Register 92 zu dem D-Register

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85 befördert. Das B-Sperrglied 81 enthält den Inhalt des Registers 2, und dieser Wert wird über den B-Multiplexer 65 zu dem Eingang der ALU-Einheit 66 beim Schritt C10 befördert. Der Verschiebungswert von dem Q-Register 92 wird zu dem Α-Eingang befördert. Die Summe stellt die verschobene Adresse dar, und wird zurück an das D-Register 65 und an dasSperrglied 67 für virtuelle Adressen übertragen, obwohlsie nicht verwendet wird. Beim Schritt C11 werden die restlichen Byteteile des dritten Operanden-Spezifizierers gelöscht.

Nunmehr kommt es zu der Indexieroperation. Beim Schritt C12 wird der Inhalt des T7-Registers in dem Registerspeicher 97 an ein C-Sperrglied 98 übertragen. Dies ist der normierte Index, und während des Schritts C13 wird er über den B-Multiplexer 65 an den B-Eingang der ALU-Einheit 66 übertragen. Gleichzeitig wird die verschobene Adresse von dem D-Register 65 über den RA-Multiplexer 94 und den A-Multiplexer 95 an den Α-Eingang der ALU-Einheit 66 übertragen. Dieindexierte Adresse wird dann dadurch erzeugt, daß die Zahlen an den zwei Eingängen addiert und die Summe, welche die indexierte Adresse ist, an das D-Register 85 übertragen wird. Beim Schritt C14 wird diese Adresse zu demSperrglied 67 für virtuelle Adressen befördert.

Der Operand befindet sich nunmehr in dem Q-Register 92. Der Mikrosortierer 44 befördert diese Summe von dem Q-Register 92 zurück zu dem D-Register 85. Beim Schritt C14 befördert dann der Mikrosortierer 44 den Operanden über eine andere Datenjustierschiene 96 auf die MD-Leitung 35, um sie zu der Speichereinheit 11 und dem Datenpuffer 33 an die Stelle zu übertragen, die durch den Inhalt des Sperrglieds 67 für virtuelle Adressen adressiert ist. Als letzter Schritt werden dann der Zähler 73 und die Byte 0-Stelle in dem Befehlspuffer 60 gelöscht. Hierdurch kann dann die Puffersteuerschaltung 61 die nächsten gültigen Daten in dem Befehlspuffer 60 an die 0 und aufeinanderfolgende Bytestellen verschieben.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist zu ersehen, daß der Indexbetrieb nicht eine besondere und exclusive Betriebsart ist.

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Er ist eine Verlängerung einer der verfügbaren Adressierarten zu diesem Bezugsspeicher (d.h. Betriebsart 6 bis 15). Diese Betriebsarten sind in Fig. 4 mit Sternen markiert. Der Indexiermodus wird mit Hilfe eines einzigen Bytes durchgeführt, welches das Indexregister genau angibt, und dies kann dann mit einer weiteren Verlängerung des Operanden-Spezifizierers zusammengefaßt werden, welcher von einen bis neun zusätzlichen Bytes aufweisen kann. In diesem Zusammenhang kann der Indexiermodus betrachtet werden, um ein Basisregister zu schaffen, welches eine physikalische Versetzung plus das Indexregister enthält, das die logische Versetzung in einem Feld enthält. Die durch die Verschiebeoperation geschaffene Normalisierung gleicht automatisch die Datenwortgröße auf, so daß das Indexregister selbst eine logische Verschiebung eines Datenwortes ungeachtet der Größe dieses Datenwortes darstellt.Auch die Art der veränderlichen Länge der Operanden-Spezifizierer erhöht bzw. vergrößert den Indexiermodus, das ein Befehl nur den Zwischenraum für eine Indexierinformation aufweist, wenn eine indexierte Adresse zu schaffen ist.

In Fig. 10A und 10B sind zwei verschiedene Unterprogramm-Aufrufbefehle dargestellt. Der Aufrufbefehl in Fig. 10A ist ein "CALLG"-Befehl und weist einen 1Byte-Operationskode "FA" auf, auf den in dieser Figur ein 1 Byte-Operanden-Spezifizierer zum Festlegen einer Argumentliste, und ein 1Byte-Operanden-Spezifizierer zum Festlegen einer Bestimmung, nämlich der ersten Stelle in dem aufzurufenden Unterprogramm, festzulegen. In Fig. 10B ist ein "CALLS"-Aufrufbefehl mit einem Betriebskode "FB" dargestellt. Der in Fig. 10A dargestellte CALLG-Befehl ruft ein Unterprogramm auf, wenn die Argumentenliste an verschiedenen Stellen in dem Speicher gespeichert ist, während der CALLS-Befehl in Fig. 10B ein Unterprogramm aufruft, wenn das Aufrufunterprogramm bereits die zu verwendende Argumentliste an einen Speicherstapel übertragen hat, der durch das R14-Mehrzweckregister gekennzeichnet ist, das als Stapelhinweisregister arbeitet. Die Argumentliste enthält Eingabedaten und Werte, die von dem Unterprogramm verwendet werden, und Ausgangsadressen für die mittels des Unterprogramms geschaffenen Ausgangswerte.

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In Fig. 1OC-1 bewertet beim Schritt Dl die zentrale Recheneinheit 10 den ersten Operanden-Spezifizierer und überträgt die Argumentlisten-Adresse im Falle des in Fig. 10A dargestellten Befehls oder den Argumentzählstand im Fall des in Fig. 10B dargestellten Befehls an das D-Register 85. Beim Schritt D2 werden der Inhalt des D-Registers 85 an das Q-Register 92 übertragen und das Bestimmungsfeld in dem Bestimmungs-Operanden-Spezifizierer wird bewertet. Die sich ergebende Ausgangsadresse für das Unterprogramm wird zu dem D-Register 85 und zu dem Sperrglied 67 für virtuelle Adressen befördert. Entsprechend einer Erscheinungsform dieses Aufrufbefehls enthält die erste Stelle des Unterprogramms eine Unterprogramm-Maske/ die folgendermaßen interpretiert wird. Bitstellen 0 bis 11 entsprechen unmittelbar Mehrzweckregistern RO bis R11. Jede Bitstelle in der Unterprogramm-Maske kann in Abhängigkeit davon gesetzt oder gelöscht werden, ob der Inhalt des entsprechenden Mehrzweckregisters zu erhalten ist oder nicht. Der Inhalt eines Mehrzweckregisters ist offensichtlich zu erhalten, wenn das Unterprogramm dem Inhalt dieses Mehrzweckregisters ändert. Die übrigen Mehrzweckregister R12 bis R15 werden entweder immer oder werden niemals erhalten bzw. hergestellt. Insbesondere das Register R12 stellt ein Argumenthinweisregister dar und wird immer erhalten. In ähnlicher Weise stellt das Register R13 ein Bildhinweisregister dar, und das Register R15 stellt ein Programmzählerregister dar; auch sie sind immer zu erhalten. Andererseits stellt das Register R14 das Stapelhinweisregister dar und ist niemals sicherzustellen. Infolgedessen können die vier höchstwertigen Bitstellen in der Unterprogramm-Mase für diese Zwecke verwendet werden.

In dem speziellen Ausführungsbeispiel sind die Bitstellen 12 und 13 immer 0, obwohl sie für andere Zwecke verwendet werden könnten. Andererseits schaffen die Bits 14 und 15 die Anfangsbedingungen der ganzzahligen und dezimalen Überlauffehleranzeige bei Eingabe in das Unterregister selbst.

In Fig. 10C-1 und beim Schritt D3 ist der Programmzähler 64 vorher weitergeschaltet worden, um dadurch den ersten Befehl

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zu identifizieren, der auf den Unterprogramm-Aufrufbefehl in dem Abruf-Unterprogramm folgt. Als nächstes wird das Q-Register 92 gelöscht und die Unterprogramm-Maske wird von dem D-Register 85 zu einem T2-Register in dem C-Registerspeicher 97 befördert. Bitstellen 12 und 13 in der Unterprogramm-Maske werden gesprüft, um festzulegen, wann sie einen Wert 0 haben. Wenn dies nicht der Fall ist, besteht eine Fehlerbedingung und es kommt zu entsprechenden (nicht programmierten) Sprungbedingungen. Hierbei wird von dem Schritt D5 auf den Schritt D6 übergegangen, wobei die Unterprogramm-Maske an das C-Sperrglied 98 übertragen wird. Beim Schritt D7 wird eine Anzahl Einsen in der Unterprogramm-Maske gezählt, um die Anzahl von Mehrzweckregistern zu bilden, die gespeichert werden müssen, um den Zustand des Abruf-Unterprogramms zu bewahren. Der Schritt D8 stellt eine Verzweigung dar, bei welcher eine Operation bei dem Schritt übertragen wird, der entweder in Fig. 10C-2A für den in Fig. 1OA dargestellten Aufrufbefehl oder in Fig. 10C-2B für den in Fig. 10B dargestellten Aufrufbefehl dargestellt ist.

Wenn der in Fig. 10A dargestellte CALLG-Befehl zu dekodieren ist, muß als nächstes der ganze Raum in dem Speicherstapel festgestellt werden, der von dem Zustand des AbrufProgramms belegt wird. Für diesen Befehl werden fünf zusätzliche Langworte erhalten. Infolgedessen wird beim Schritt D9 diese Zahl zu der Anzahl Einsen in der Maske addiert, und die Summe wird dann in eine AnzahlBytes umgesetzt und dann dazu verwendet, um zusammen mitdem Inhalt des Stapelhinweisregisters die letzte Stelle in dem Stapel festzulegen (Schritt D10). Wie vorher aufgezeigt, arbeitet die zentrale Recheneinheit 10 als virtuell adressiertes Gerät. Infolgedessen müssen die Schritte durchgeführt werden, um sicherzustellen, daß ausreichend Platz in dem Speicherstapel vorhanden ist, der dem speziellen, durchzuführenden Programm zugeordnet ist, um alle Register, die erhalten werden, anzupassen. Während desSchritts D11 wird der Inhalt des Registers R14, des Stapelhinweisregisters an die A- und B-Sperrglieder 75 und 81 übertragen, und die zwei niedrigstwertigen Bits des Registers Ri4 werden an ein T4-Register in dem C-Registerspeicher 97 beim Schritt D12 übertragen.

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~ ³⁰ 2346520

Beim Schritt D12 wird der Speicherzeiger ausgerichtet, in dem die zwei niedrigstwertigen Bits in dem Register R14 durch Nullen ersetzt werden, um dadurch die Adresse in das Register zu zwingen, um eine Langwortgrenze festzulegen. Wenn Übertragungen in die und von den Speichereinheiten 11 sowie die Pufferspeichereinheit an den Langwortgrenzen durchgeführt werden, stellt dieser Ausrichtvorgang sicher, daß jedes Register mit einer einzigen Speicherübertragung erhalten werden kann, und verbessert die gesamte Leistungsfähigkeit des Befehls. Andererseits gibt es eine Möglichkeit, zwei Übertragungen durchzuführen, um jedes Register zu erhalten, wodurch jedoch die Zeit stark erhöht wird, die zum Durchführen des Aufrufbefehls und der anschließenden Befehle in dem Unterprogramm erforderlich ist, die normalerweise ausgerichtet sind.

Nach einer Ausrichtung wird der ausgerichtete Inhalt des SP-Registers schrittweise zurückgeschaltet, um nacheinander eine Folge von leeren Langwortstellen in dem Speicher zu kennzeichnen. Beim Schritt Dl3 kann der Mikrosortierer 44 den Inhalt des Programmzählers 64 und dieser Mehrzweckregister, diein der Unterprogramm-Maske genau festgelegt sind, an den Speicherstapel übertragen. Durch diesen Schritt wird die Stelle des AbrufProgramms, an welchem der auf den Aufrufbefehl folgende Befehl zu finden ist, und der Mehrzweckregister bewahrt und erhalten, die bei dem Unterprogramm benutzt werden. Nach der Beendigung des Schritts D13 ist der Zustand des AbrufUnterprogramms erhalten worden, so daß die zentraleRecheneinheit auf die in Fig. 10C-3 dargestellten Schritte übergeht.

In Fig. 10C-2B sind die Schritte dargestellt, wenn der in Fig. 1OB dargestellte CALLS-Befehl zu dekodieren ist. Bei den Schritte D14 und D15 legt die zentrale Recheneinheit 10 wieder fest, ob ausreichend Raum in dem zugeordneten Speicherstapel zum Speichern der Information vorhanden ist. Die zwei niedrigstwertigen Bits des SP-Registers werden in ein T4-Register in dem C-Registerspeicher 97 beim Schritt D16 befördert. Beim Schritt D17 wird der Argumentzählstand von dem T3-Register in dem C-Registerspeicher 97 zu dem Q-Register 92 befördert. Zusätzlich wird eine CALLG/

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CALLS-Fehleranzeige gesetzt. Diese Fehleranzeige wird anschließend in dem Speicherstapel sichergestellt und wird später von dem Rückkehrbefehl verwendet, um das Wiederauffinden von Information aus dem Speicherstapel zu steuern. Infolgedessen können die CALLG- und CALLS-Befehle verwendet werden, um ein Unterprogramm austauschbar abzurufen. Das SP-Register wird schrittweise verringert, um die nächste verfügbare Stelle zu kennzeichnen, und der verringerte Inhalt wird dann in dem D-Register 85 gespeichert . Der Argumentzählstand in dem Q-Register 92 wird dann in dem Speicherstäpel gespeichert, um dadurch die Argumentliste zu vervollständigen. Während des Schritts D18 wird der Inhalt des D-Registers abgewandelt, so daß das Register R14 oder das Stapelhinweisregister auf eine Langwortgrenze für die nächste verfügbare Stelle ausgerichtet ist. Beim Schritt D19 bewahrt der Mikrosortierer 44 den Abrufprogrammzustand, indem er den Programmzähler und die Mehrzweckregister erhält, die durch das Unterprogramm in dem Speicherstapel verwendet werden, wenn beim Schritt D13 in Fig. 10C-2A mit der ausgerichteten Stelle in dem Speicherstapel begonnen wird.

In Fig. 10C-3 geht der Mikrosortierer 44 zu dem Schritt D20 über, nachdem die Übertragungen beendet sind,die durch den Schritt D13 in Fig. 10C-2A und durch den Schritt D19 in Fig. 10C-2B dargestellt sind. Insbesondere werden dann der Inhalt des Registers R13, das als das Bildhinweisregister arbeitet, an die nächste verfügbare Stelle in dem Speicherstapel übertragen. Hierauf folgt der Inhalt des Registers R12, das das Argumenthinweisregister darstellt. Beim Schritt Di2 werden die Zustandsfehleranzeigen für das Abrufprogramm gelöscht. Als nächstes überträgt "die zentraleRecheneinheit 10 die Startadresse für das Unterprogramm von dem T1-Register in dem C-Registerspeicher 97 an das Sperrglied 67 für virtuelle Adressen und an den Programmzähler 64 (Schritt D23). Dann beginnt die Befehlspuffersteuerung 61 den ersten Befehl in dem Unterprogramm an den Befehlspuffer 60 zu übertragen. Der Mikrosortierer 44 bildet beim Schritt D24 ein Wort aus dem alten Prozessorzustandswort, der Unterporgramm-Maske, den Stapelausrichtbits und der CALLS/ CALLG-Fehleranzeige und hält dies Wort in dem Speicherstapel

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Beim Schritt D25 übertragt der Mikrosortierer 44 den Inhalt des Stapelhinweisregisters an das Register R13 als dem neuen Bildhinweisregister. Als nächstes wird dann das T-Bit gesetzt, das dem T-Bit in dem Abrufprogramm beim Schritt D26 entspricht, und beim Schritt D 27 setzt der Mikrosortierer 44 die Dezimal- und Ganzzahlüberlauf-Fehleranzeigen entsprechend den zwei höchstwertigen Bits in der Unterprogramm-Maske; andere Fehleranzeigen, wie beispielsweise eine gleitende Unterlauffehleranzeige, kann ebenfalls gesteuert werden.

Beim Schritt D28 wird die Information an das Register R12 als dem neuen Argumenthinweisregister übertragen. Wenn der Befehl der in Fig. 1OA dargestellte CALLG-Befehl ist, enthält diese Information die Adresse der ersten Stelle in der Argumentliste, welche ihrerseits den Argumentzählerstand enthält. Wenn der Befehl der CALLS-Befehl in Fig. 10B ist, enthält diese Information den Wert des Stapelzeigers, nachdem der Argumentzähloperand in den Speicherstapel befördert ist. Auf jeden Fall ist die nächste Operation beim Schritt D28 zu speichern, ein Nullwert für eine Zustandverarbeitungsadresse ist in der nächsten verfügbaren Stelle des Speicherstapels gespeichert. Hierdurch wird eine Stelle im Speicherstapel für eine nachfolgende Zustandsverarbeitungsadresse zurückbehalten und auch angezeigt, daß anfangs keine Zustandsverarbeitungseinrichtung vorhanden ist.

Eine Zustandsverarbeitungseinrichtung ist ein zweites Unterprogramm, welches abgerufen werden kann, wenn irgendein ungewöhnlicher Zustand während der Durchführung des ersten Unterprogramms auftritt. Insbesondere wird ein Zustandsverarbeitungs-Unterprogramm verwendet, um das Datenverarbeitungssystem im Falle irgendeines Fehlers in einen bekannten Zustand zurückzubringen. Wenn beispielsweise einUnterprogramm versucht hat, zu einer nicht existierenden Datei Zugriff zu erlangen, könnte ein Zustandsverarbeitungsunterprogramm abgerufen werden. In einem solchen Anwendungsfall würde das Unterprogramm die Ausgangsadresse für das Zustandsverarbeitungs-Unterprogramm an

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der zurückgehaltenen Stelle in dem Speicherstapel speichern.

Nach dem Schritt D28 kann die zentrale Recheneinheit beginnen, einen ersten Befehl in dem Unterprogramm zu verarbeiten, welches beim Schritt D22 die Befehlspuffersteuerung 61 aufzufinden begann. Die zwei Unterprogramm-Abrufbefehle sind sehr leistungsfähig. Wenn einer der Abrufbefehle beendet worden ist, ist alle Information, die für eine übertragung an ein und von einem Unterprogramm erforderlich ist, entsprechend bewahrt worden. Insbesondere enthält der Speicherstapel den Abrufprogrammzähler und weitere Informationen, die den Zustand des AbrufProgramms erhält. Die Argumente können ohne weiteres mittels des Argumentenhinweises in dem Register R12 wieder aufgefunden werden, und die verschiedenen Zustandsfehleranzeigen werden gesetzt, so daß die Umgebung für das Unterprogramm ebenfalls geschaffen ist.

Der letzte Befehl in dem Unterprogramm ist ein Rückkehrbefehl, welcher einen einzigen Operationskode aufweist; er hat keine Operanden-Spezifizierer. Entsprechend diesem Befehl wird der Inhalt des laufenden Bildhinweises in dem Register R13 abgeändert und zurück an das Register R14 übertragen, um den Boden des Plattenstapels anzuzeigen, welcher durch den vorherigen Abrufbefehl geschaffen wurden und damit der Mikrosörtierer 44 unmittelbar zum Anfang der wichtigen Teile des Stapels laufen kann.

Der Inhalt der nächsten Stelle in der Speicherstelle weist (1) den Prozessorzustand für das Abrufprogramm, (2) die Unterprogramm-Maske, (3) die Anzeige, ob ein Unterprogramm durch den Befehl in Fig. 1OA oder 10B abgerufen wurde, und (4) den während der Stapelausrichtung gespeicherten Zweibit-Wert auf. Die Unterprogramm-Maske wird geprüft, um zu bestimmen, ob Bitstellen 0 bis 11 null sind. Wenn dies der Fall ist, sind keine Register zum erneuten Speichern erforderlich, so daß es möglich ist, die erhaltene Unterprogramm-Maske zu isolieren und die zwei höherwertigen Bits in der erhaltenen Unterprogramm-Maske zu prüfen, um dadurch die Dezimal- und Ganzzahl-überlauffehler-Anzeigen wieder herzustellen. Wenn die Bits 0 bis 11 der Maske irgend-

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welche Einsen enthalten, dann müssen diese Register wieder aufgefunden werden. Als nächstes wird der Stapelzeiger entsprechend den behaltenen Stapelausrichtsbits genau ausgerichtet. Die zentrale Recheneinheit prüft das Bit, welches den Abrufbefehl kennzeichnet. Wenn der Befehl in Fig. 1OA abgerufen worden ist, ist die Rückkehr beendet, so daß der Mikrosortierer 44 beginnt, den nächsten Befehl in dem Abrufprogramm zu verarbeiten. Andererseits ruft er den Argumentzählerstand von dem Speicherstapel ab, schaltet den Zählerstand um eins weiter, setzt diesen Zählerstand in eine Anzahl Bytes um, addiert die Bytezahl zu dem Inhalt des Speicherhinweisregisters und speichert diese Summe in dem Sperrglied 67 für virtuelle Adressen. Der wiederaufgefundene Programmzähler wird dann dazu verwendet, um die Befehlspuffersteuerung 61 freizugeben, um den nächsten Befehl aus dem Speicher wieder aufzufinden, welcher der Befehl ist, der auf den Abrufbefehl in dem Abrufprogramm folgt, um dadurch die Rückkehr von dem Abrufbefehl in Fig. 10B zu beenden.

Es ist somit ein Datenverarbeitungssystem beschrieben, das eine zentrale Recheneinheit aufweist, die verschiedene Arten von Befehlen dekodiert, die eine vorgegebene Länge haben. Bestimmte dieser Befehle enthalten einen oder mehrere Operanden-Spezifizierer und jeder Operanden-Spezifizierer legt die Stelle eines Operanden fest. Gemäß der Erfindung spricht die zentrale Recheneinheit auf Unterprogramm-Abrufbefehle an, welche automatisch viele der Funktionen durchführen, die durch ausdrückliche Befehle eingegeben werden müssen, die entweder in dem Abrufprogramm oder in dem Unterprogramm eingeschrieben sind. Wie ausgeführt, spricht die zentrale Recheneinheit auf jeden Befehl an, um den Zustand der zentralen Recheneinheit zu erhalten, während dieser das Abrufprogramm verarbeitet, und um die Umgebung für das Unterprogramm zu schaffen. Alle diese Operationen vereinfachen die Aufgabe eines Porgrammierers und vermindern die Anzahl von Befehlsstellen, welche irgendeinem Abrufprogramm oder Unterprogramm zugeordnet werden müssen.

Ende der Beschreibung

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Claims (1)

1. DIPL.-PHYS. F. ENDLICH oermering 25.10.1978 Ki/Ktz

   PATENTANWALT

   PHONE " MÜNCHEN 84 36 88

   TELEGRAMMADRESSE: _PATENDLICH MÜNCHEN CABLE ADDRESS : DIPL.-PHYS. F. ENDLICH POSTFACH, D - BO34 GERMERINQ

   TELEX: B2 17SO PATE

   Anwaltsakte D-4545

   Anmelderin: Digital Equipment Corporation, Maynard; MA/USA

   Patentanspruch

   Zentrale Recheneinheit für ein Datenverarbeitungssystem, das einen Speicher zum Speichern von Befehlen und Daten aufweist, gekennzeichnet durch einen Programmzähler zum Identifizieren der Ausgangsstelle eines Befehls in dem Speicher; durch eine Befehlspuffereinrichtung zum Aufnehmen einer Information von einer vorbestimmten Anzahl Stellen in dem Speicher, die an der durch den Programmzähler genau festgelegten Stelle beginnen; durch eine Operationskode-Dekodiereinrichtung, die mit dem Befehlspuffer verbunden ist, um einen ersten Teil der Information in dem Befehlspuffer als einen Operationskode zu dekodieren, und durch eine Operanden-Spezifizierer-Dekodiereinrichtung zum Dekodieren aufeinanderfolgender Teile der auf den Operationskode folgenden Information entsprechend der Operationskode-Dekodiereinrichtung.

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   ORIGINAL INSPECTED