DE10241812A1 - Cell element field for processing data has function cells for carrying out algebraic/logical functions and memory cells for receiving, storing and distributing data. - Google Patents

Cell element field for processing data has function cells for carrying out algebraic/logical functions and memory cells for receiving, storing and distributing data.

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DE10241812A1 DE2002141812 DE10241812A DE10241812A1 DE 10241812 A1 DE10241812 A1 DE 10241812A1 DE 2002141812 DE2002141812 DE 2002141812 DE 10241812 A DE10241812 A DE 10241812A DE 10241812 A1 DE10241812 A1 DE 10241812A1
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    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F9/00Arrangements for program control, e.g. control units
    • G06F9/06Arrangements for program control, e.g. control units using stored programs, i.e. using an internal store of processing equipment to receive or retain programs
    • G06F9/30Arrangements for executing machine instructions, e.g. instruction decode
    • G06F9/30003Arrangements for executing specific machine instructions
    • G06F9/30007Arrangements for executing specific machine instructions to perform operations on data operands
    • G06F9/30036Instructions to perform operations on packed data, e.g. vector operations

Abstract

A cell element field (CEF) (0101) processes data. Function cells (0102) operate arithmetic/logical functions. Memory cells (0103) receive, store and distribute data. The function cells regulate a control link (0104) to the memory cells. Networking the elements can configure the CEF. Links can be configured when bus systems (0105) are connected as required. Independent claims are also included for a method for operating a multi-dimensional cell element field with function cells for algebraic/logical functions and input/output memory cells for making data available and for a data-processing configuration with a multi-dimensional field.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zellelementefeld und ein Verfahren zum Betrieb desselben. The present invention relates to a cell element field and a method of operating the same. Damit befaßt sich die vorliegende Erfindung insbesondere mit rekonfigurierbaren Datenverarbeitungsarchitekturen. Thus, the present invention is concerned in particular with reconfigurable computing architectures.
  • Unter einer rekonfigurierbaren Architektur werden ua Bausteine (VPU) verstanden, die eine Vielzahl in Funktion und/oder Vernetzung im Betrieb veränderliche Elemente aufweisen. Under a reconfigurable architecture (VPU) are meant, inter alia, blocks that comprise a plurality of function and / or crosslinking in the operating variable elements. Zu den Elementen können arithmetische Logikeinheiten, FPGA-Bereiche, Ein-Ausgabezellen, Speicherzellen, analoge Baugruppen usw. gehören. To the elements of arithmetic logic units, FPGA areas, input-output cells, memory cells, analog components, etc. may belong. Bausteine dieser Art sind beispielsweise unter der Bezeichnung VPU bekannt. Building blocks of this type are known, for example, under the name VPU. Diese umfaßt typisch als PREs bezeichnete ein- oder mehrdimensional angeordnete arithmetische und/oder logische und/oder analoge und/oder speichernde und/oder vernetzende Baugruppen und/oder kommuni kative periphere Baugruppen (IO), die direkt oder durch einen oder mehrere Bussysteme miteinander verbunden sind. This typically comprises as PREs designated mono- or multi-dimensionally arranged arithmetic and / or logical and / or analog and / or storing and / or crosslinking components and / or communi kative peripheral modules (IO) connected to each other directly or through one or more bus systems are. Die PAEs sind in beliebiger Ausgestaltung, Mischung und Hierarchie angeordnet, wobei die Anordnung als PAE-Array oder kurz PA bezeichnet wird. The PAEs are arranged in any configuration, mixing and hierarchy, with the arrangement as PAE array or short-PA is designated. Es kann dem PAE-Array eine konfigurierende Einheit zugeordnet sein. It may be associated with the PAE array configure a unit. Prinzipiell sind neben VPU-Bausteinen auch systolische Arrays, neuronale Netze, Mehrprozessorsysteme, Prozessoren mit mehreren Rechenwerken und/oder logischen Zellen, Vernetzungs- und Netzwerkbausteine wie Crossbar-Schaltung usw. bekannt, genauso wie FPGAs, DPGAs, Transputer usw. In principle, next to VPU blocks also systolic arrays, neural networks, multiprocessor systems, processors with multiple arithmetic units and / or logic cells, cross-linking and network devices such as crossbar switch, etc., are known, as FPGAs, DPGAs, transputer etc.
  • Es wird darauf hingewiesen, daß wesentliche Aspekte der VPU-Technik in den folgenden Schutzrechten desselben Anmelders sowie den zugehörigen Nachanmeldungen zu den aufgeführten Schutzrechten beschrieben sind: It should be noted that essential elements of the VPU technology in the following property rights of the same applicant and the associated subsequent applications are described with the following rights: P 44 16 881.0 P 44 16 881.0 -53, -53, DE 197 81 412.3 DE 197 81 412.3 , . DE 197 81 483.2 DE 197 81 483.2 , . DE 196 54 846.2 DE 196 54 846.2 -53, -53, DE 196 54 593.5 DE 196 54 593.5 -53, -53, DE 197 04 044.6 DE 197 04 044.6 -53, -53, DE 198 80 129.7 DE 198 80 129.7 , . DE 198 61 088.2 DE 198 61 088.2 -53, -53, DE 199 80 312.9 DE 199 80 312.9 , PCT/DE 00/01869, , PCT / DE 00/01869, DE 100 36 627.9 DE 100 36 627.9 -33, -33, DE 100 28 397.7 DE 100 28 397.7 , . DE 101 10 530.4 DE 101 10 530.4 , . DE 101 11 014.6 DE 101 11 014.6 , PCT/EP 00/10516, , PCT / EP 00/10516, EP 01 102 674.7 EP 01 102 674.7 , . DE 102 06 856.9 DE 102 06 856.9 , 60/317,876, , 60 / 317.876, DE 102 02 044.2 DE 102 02 044.2 , . DE 101 29 237.6 DE 101 29 237.6 -53, -53, DE 101 39 170.6 DE 101 39 170.6 . ,
  • Es sei darauf hingewiesen, daß die vorgenannten Dokumente zu Offenbarungszwecken insbesondere hinsichtlich Besonderheiten und Details der Vernetzung, Konfiguration, Ausgestaltung von Architekturelementen, Triggerverfahren usw. eingegliedert sind. It should be noted that the aforementioned documents for disclosure purposes in particular with regard to specifics and details of networking, configuration, design of architectural elements, triggers, procedures, etc., are incorporated.
  • Die Architektur hat beachtliche Vorteile gegenüber herkömmlichen Prozessorarchitekturen, soweit damit Datenverarbeitung in einer Art und Weise erfolgt, die hohe Anteile an parallelen und/oder vektoriellen Datenverarbeitungsschritten besitzt. The architecture has significant advantages over conventional processor architectures, so far as data processing is done in a way that has high levels of parallel and / or vector data processing steps. Die Vorteile der Architektur gegenüber anderen Prozessor-, Coprozessor- oder generell Datenverarbeitungseinheiten werden jedoch geringer, wenn sich die Vorteile der Vernetzung und der gegebenen prozessorarchitektonischen Besonderheiten nicht mehr in vollem Umfange realisieren lassen. However, the benefits of the architecture over other processor, coprocessor or general data processing units are less if not let the benefits of networking and the given processor architectural features realize the full extent.
  • Dies ist besonders dann der Fall, wenn Datenverarbeitungsschritte abzuarbeiten sind, die herkömmlich am besten auf Sequenzer-Strukturen abgebildet werden können. This is especially the case when data processing steps must be carried that can be conventionally best mapped to sequencer structures. Es ist wünschenswert, die rekonfigurierbare Architektur derart auszugestalten und zu verwenden, daß auch typisch mit Sequenzern besonders gut abzuarbeitende Datenverarbeitungsschritte besonders schnell und effizient abgearbeitet werden können. It is desirable to design the reconfigurable architecture such and to use that even with sequencers particularly well be executed data processing steps can be processed typically very fast and efficient.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Neues für die gewerbliche Anwendung bereitzustellen. The object of the present invention is to provide something new for industrial application.
  • Die Lösung dieser Aufgabe wird unabhängig beansprucht. The solution of this object is claimed independently. Bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen. Preferred embodiments can be found in the dependent claims.
  • Gemäß einem ersten wesentlichen Aspekt der Erfindung wird somit bei einem in Funktion und/oder Vernetzung insbesondere zur Laufzeit ohne Störung nicht rekonfigurierter Elemente rekonfigurierbaren Zellelementefeld zur Datenverarbeitung mit Funktionszellen zur Ausführung algebraischer und/oder logischer, konfigurierbarer Funktionen und Speicherzellen, um Informationen zu empfangen, abzuspeichern und/oder auszugeben vorgeschlagen, daß eine Steuerverbindung von den Funktions zellen zu den Speicherzellen geführt ist. According to a first essential aspect of the invention is thus in an in function and / or networking in particular reconfigurable at run-time without disturbing not reconfigured elements cell element field for data processing with functional cells for performing algebraic and / or logic, configurable functions and memory cells to receive information store and / or proposed to be output, that a control connection of the functional cells is performed to the memory cells. Diese Steuerverbindung dient dazu, die Adress- und/oder Datenein/ausgabe aus dem Speicher durch die zugeordnete Funktionszelle, typisch einer ALU-PAE, steuerbar zu machen. This control connection is used, the address and / or data input / output from the memory by the associated function cell, typically an ALU PAE to make controllable. So kann etwa angegeben werden, ob die nächste übertragene Information als Adresse oder als Daten behandelt werden soll und ob ein Leseund/oder Schreibzugriff erforderlich ist. Thus it can be stated about whether the next transmitted information to be treated as an address or data and whether a read and / or write access is required. Diese Daten aus der Speicherzelle, bei der es sich etwa um eine RAM-PAE handeln kann, auf die ALU-PAE erlauben dann, daß neue, von der ALU abzuarbeitende Befehle in diese geladen werden können. These data from the memory cell, which may be about a RAM-PAE, the ALU-PAE then that new, to be executed by the ALU instructions may be loaded in this permit. Es ist auf diese Weise möglich, lediglich durch Vorsehen einer dedizierten und dediziert funktionszellenkontrollierten Steuerverbindung zwischen Funktionszelle und Speicherzelle bereits mit nur zwei Elementen, die über geeignete Busse verbunden sind, eine Sequenzerstruktur in einem Zellelementefeld aufzubauen, ohne daß ansonsten weitere Maßnahmen und/oder bauliche Veränderungen erforderlich sind. It is possible in this manner merely by providing a dedicated and dedicated function cells controlled control connection between the functional cell and memory cell already with only two elements, which are connected via the appropriate buses to establish a Sequenzerstruktur in a cell element field without otherwise further actions and / or structural modifications required are. In der Speicherzelle können Daten, Adressen, Programmschritte usw. in per se aus herkömmlichen Prozessoren bekannter Weise abgelegt werden. In the memory cell data, addresses, program steps can be taken in per se from conventional processors known manner so. Weil beide Elemente auch in anderer Weise bei entsprechender Konfiguration einsetzbar sind, ergibt sich eine besonders effiziente Bauweise, die sowohl Sequenzerstrukturen als auch vektoriellen und/oder parallelisierbaren Strukturen besonders gut anpaßbar ist. Because both elements can be used, if configured in other ways too, results in a particularly efficient design that is particularly well adapted also vectorial both sequencer structures as and / or parallelizable structures.
  • Es ist einsichtig, daß durch die Verwendung von lediglich zwei Zellen in einem Zellelementefeld, nämlich der Funktionszelle und der Informationsbereitstellungszelle eine Vielzahl von sequenzerartigen Strukturen in dem rekonfigurierbaren Zellelementefeld aufgebaut werden kann. It will be appreciated that a variety of structures sequenzerartigen in the reconfigurable cell array elements can be constructed by the use of only two cells in a cell element field, namely, the function cell and the information providing cell. Dies ist insofern vorteilhaft, als oftmals bei der Datenverarbeitung, etwa in einem multitaskingfähigen Betriebssystem, eine Reihe unter schiedlicher und voneinander per se verschiedener Aufgaben abgearbeitet werden muß. This is advantageous in that often in data processing, such as in a multitasking operating system, a series under schiedlicher and must be processed per se different tasks from each other. Es können dann eine Vielzahl derartiger Aufgaben in einem einzigen Zellelementefeld effektiv gleichzeitig abgearbeitet werden. It can then be processed efficiently at the same time a plurality of such tasks in a single cell element field. Die Vorteile für Echtzeitanwendungen sind offensichtlich. The advantages for real-time applications are obvious. Weiter ist es auch möglich, die einzelnen Sequenzerstrukturen, die in einem Zellelementefeld unter Vorsehung der erfindungsgemäßen Steuerverbindung aufgebaut werden, mit unterschiedlichen Taktraten zu betreiben, etwa um den Stromverbrauch dadurch zu senken, daß Aufgaben mit geringerer Priorität langsamer abgearbeitet werden. Further, it is also possible for the individual sequencer structures which are constructed in a cell element field under provision of the control compound of the invention to operate at different clock rates, to reduce as the power consumption by the fact that tasks of lower priority are processed slower. Es ist überdies möglich, bei der Ausführung per se weitgehend paralleler Algorithmen sequenzerartige Programmteile in dem Feld parallel oder vektoriell abzuarbeiten und umgekehrt. Moreover, it is possible to process in the embodiment per se largely parallel algorithms sequencer-program parts in the field parallel or vector and vice versa.
  • Das Zellelementefeld mit den in Funktion und/oder Vernetzung konfigurierbaren Zellen kann einsichtigerweise einen Prozessor, einen Coprozessor und/oder einen Mikrocontroller bilden, bzw. eine parallele Vielzahl oder Kombinationen derselben. The cell element field with the configurable in function and / or cross-linking cells can einsichtigerweise form a processor, a coprocessor and / or a microcontroller, or a plurality of parallel, or combinations thereof.
  • Die Funktionszellen sind typisch als arithmetische Logikeinheiten gebildet, wobei sie insbesondere grobgranulare Elemente darstellen, die aber mit einer feingranularen Statemachine versehen sein können. The functional cells are typically formed as arithmetic logic units, wherein they are in particular coarse-grained elements which can be provided with a fine granular state machine but. In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den ALUs um sogenannte erweiterte ALUs (EALU), wie diese in den früheren Anmeldungen des vorliegenden Anmelders beschrieben wurden. In a particularly preferred embodiment is in the so-called advanced ALUs ALUs (EALU) as they were described in the earlier applications of the present applicant. Eine Erweiterung kann insbesondere die Steuerleitungskontrolle, Befehlsdekodiereinheit etc. umfassen, soweit erforderlich. An extension may include in particular the control line control, instruction decode, etc., if necessary.
  • Die Speicherzellen können Daten und/oder Informationen flüchtig und/oder nichtflüchtig speichern. The memory cell can store data and / or information volatile and / or non-volatile. Wenn in den Speicher zellen abgelegte Informationen, seien es Programmschritte, Adressen für einen Zugriff auf Daten oder registerartig bzw. heap-artig abgelegte Daten als flüchtige Daten abgelegt sind, so kann eine vollständige Rekonfiguration während des Betriebes erfolgen. If stored in the memory cell information, whether program steps, addresses for accessing data or in register or heap-like data stored are stored as nonvolatile data, a complete reconfiguration during operation can take place. Alternativ ist es möglich, nichtflüchtige Speicherzellen vorzusehen. Alternatively, it is possible to provide non-volatile memory cells. Die nichtflüchtigen Speicherzellen können etwa als EE-Prom-Bereich und dergleichen vorgesehen werden, in die ein rudimentäres Bios-Programm abgelegt wird, das bei Inbetriebnahme der Anordnung auszuführen ist. The non-volatile memory cells can be provided for example as EE-PROM area and the like, in which a rudimentary BIOS program is stored, to be executed at start-up of the assembly. Auf diese Weise kann ohne weitere Bauteile eine Inbetriebnahme einer Datenverarbeitungseinrichtung erfolgen. In this way, a commissioning of a data processing device can be carried out without further components. Ein nichtflüchtiger Datenspeicher kann auch dann vorgesehen werden, wenn aus Kosten- und/der Raumgründen beschlossen wird, daß immer wieder dieselben Programmteile auszuführen sind, wobei diese auch unter solch festen Programmteilen, etwa nach Art der WA-VE-Rekonfiguration, im Betrieb gewechselt werden kann. A non-volatile memory can also be provided, if it is decided for reasons of cost and / space reasons, that always the same parts of the program are to be performed, which are changed even under such fixed parts of the program, such as the type of WA-VE reconfiguration during operation can. Die Möglichkeiten, derartige nichtflüchtige Speicher vorzusehen und zu verwenden, sind Gegenstand anderer Schutzrechte des Anmelders. The possibilities to provide such non-volatile storage and use, are the subject of other rights of the applicant. Es ist möglich, sowohl flüchtige als auch nichtflüchtige Daten in den Speicherzellen abzuspeichern, etwa um ein Bios-Programm fest abzulegen und die Speicherzelle dennoch für andere Zwecke nutzen zu können. It is possible to save both volatile and non-volatile data in the memory cells, for example to a BIOS program to store fixed and the memory cell to be able to still use for other purposes.
  • Die Speicherzelle ist bevorzugt so ausgebildet, daß sie eine hinreichende Vielzahl von zu verarbeitenden Daten und/oder abzuarbeitenden Programmteilen speichern kann. The memory cell is preferably configured so that it can store a sufficient number of data to be processed and / or to be executed program parts. Es sei dabei darauf hingewiesen, daß diese Programmteile sowohl als Programmschritte ausgebildet sein können, die jeweils vorgeben, was eine einzelne, insbesondere die zugeordnete PAE, also insbesondere die die Speicherzelle steuernde Funktionszelle, im nächsten Schritt zu tun hat, als auch ganze Konfigurationen für Feldbereiche oder andere Felder beinhalten kann. There it will be noted that these program parts can be designed both as program steps that purport each what an individual, in particular the associated PAE, ie in particular the memory cell controlling function cell has to do in the next step, and all configurations for field areas or may include other fields. In einem solchen Fall ist es ohne weiteres möglich, daß die aufgebaute Sequenzerstruktur einen Befehl ausgibt, auf Grund dessen eine Rekonfiguration von Zellelementefeldbereichen erfolgt. In such a case, it is readily possible that the established Sequenzerstruktur issues a command on the basis of which a reconfiguration is performed by cell element field areas. Damit arbeitet die diese Konfiguration auslösende Funktionszelle dann zugleich als Ladelogik. So that the triggering this configuration function cell then also works as a charging logic. Es sei darauf hingewiesen, daß die Konfiguration von anderen Zellen wiederum dergestalt erfolgen kann, daß dort eine sequenzerartige Datenverarbeitung erfolgt und es ist in diesen Feldern wiederum möglich, andere Zellen im Verlauf der Programmarbeitung zu konfigurieren bzw. rekonfigurieren. It should be noted that the configuration of other cells, in turn, can be performed such that a sequencer-like data processing takes place there and it is in these fields again possible to configure other cells in the course of the program elaboration or reconfigure. Damit ergibt sich ein iteratives Konfigurieren von Zellelementebereichen und ein Einschachteln von Programmen mit Sequenzer- und Parallel-Strukturen, die ähnlich ineinander geschachtelt sind wie eine Babuschka. This results in an iterative configuration of cell elements areas and nesting of programs with sequencer and parallel structures that are similar to nested like a babushka. Es sei darauf hingewiesen, daß hier insbesondere durch Ein-Ausgabezellen ein Zugriff auf weitere Zellelementefelder außerhalb eines einzelnen integrierten Bausteines erfolgen kann, was die Gesamtrechenleistung massiv erhöhen kann. It should be noted that this can be done by input-output cells, access to more cell elements fields outside a single integrated block in particular, which may increase the total processing power dramatically. Es ist insbesondere möglich, bei Auftreten von Konfigurationen in einem Codeteil einer in ein Zellelementefeld hineinkonfigurierten Sequenzerstruktur gegebenenfalls entweder die Konfigurationsanforderungen auf einem zugewiesenen Zellelementefeld, das von der jeweiligen Sequenzerstruktur allein verwaltet wird, durchzuführen und/oder es können derartige Anforderungen an eine Konfigurations-Mastereinheit abgegeben werden, um sicherzustellen, daß eine gleichmäßige Belegung aller Zellelementefelder erfolgt. It is in particular possible in the event of configurations in a code part of a hineinkonfigurierten in a cell element field Sequenzerstruktur optionally either the configuration requirements on an assigned cell element field, which is managed by the respective Sequenzerstruktur alone to perform and / or there may be such requirements for a configuration master unit leave be to ensure that a uniform assignment of all cell elements fields takes place. Es ergibt sich somit quasi ein Unterprogrammaufruf durch Übergabe von erforderlichen Konfigurationen an Zellen oder Ladelogiken. The result is thus virtually a subroutine call by delivery of required configurations of cells or load logic. Dies wird für sich als schutzwürdig angesehen. This is considered to be worthy of protection. Es sei auch darauf hingewiesen, daß die Zellen, sofern sie selbst für die Konfiguration anderer Zellelementfeldbereiche Zuständigkeit besitzen, mit hard- oder softwareartig implementierten FILMO-Strukturen und dergleichen zur Sicherstellung einer ordnungsgemäßen Rekonfiguration versehen sein können. It should also be noted that the cells unless they themselves have to configure other cell element field areas of responsibility, can be provided with hardware or software implemented like FILMO structures and the like to ensure proper reconfiguration. Auf die Möglichkeit, die Speicherzellen während der Abarbeitung von Befehlen derart zu beschreiben, daß sich der abzuarbeitende Code bzw. das abzuarbeitende Programm ändert, sei hingewiesen. The possibility to describe the memory cell during the execution of instructions such that the code to be processed or the program to be executed is changed, should be noted. In einer besonders bevorzugten Variante ist diese Art der Selbstmodifikation (SM) aber durch eine entsprechende Steuerung über die Funktionszelle unterdrückt. In a particularly preferred variant of this type of self-modification (SM) but suppressed by appropriate control of the function cell.
  • Es ist möglich, daß die Speicherzelle abgespeicherte Information hier auf die Ansteuerung der sie steuernden Funktionszelle direkt oder indirekt auf einen zur Funktionszelle führenden Bus gibt. It is possible that the memory cell information stored here on the control of the controlling them function cell directly or indirectly, is a leading to the function cell bus. Die indirekte Ausgabe kann insbesondere dann erfolgen, wenn beide Zellen benachbart liegen und die durch Ansteuerung angeforderte Information an die ALU-PAE über ein Bussegment eintreffen muß, das nicht unmittelbar mit dem Ausgang der Speicherzelle verbunden werden kann. Indirect output can then take place in particular when the two cells are adjacent, and the requested through control information to the ALU-PAE must occur over a bus segment which can not be directly connected to the output of the memory cell. In einem solchen Fall kann die Speicherzelle Daten auf dieses Bussystem insbesondere über Rückwärtsregister (Backward-Register) ausgeben. In such a case, the memory cell can output data on this bus system, in particular via reverse register (backward register). Es ist daher bevorzugt, wenn zumindest eine von Speicherzelle und/oder Funktionszelle ein solches Backward-Register aufweist, welches im Informationsweg zwischen Speicherzelle und Funktionszelle angeordnet werden kann. It is preferred therefore if at least one has such a backward register of memory cell and / or cell function, which can be arranged in the information path between the memory cell and function cell. Diese Register brauchen in einem solchen Fall nicht zwingend mit weiteren Funktionalitäten versehen sein, obwohl dies etwa bei Anforderung von Daten aus der Speicherzelle für die weitere Verarbeitung, entsprechend einem herkömmlichen LOAD-Befehl eines typischen Mikroprozessors, zur Veränderung der Daten noch vor dem Hineinladen in die PAE ohne weiteres denkbar ist, um z. These registers need not necessarily be provided with additional functionalities in such a case, although this example when requesting data from the memory cell for further processing, according to a conventional LOAD command of a typical microprocessor, to change the data before the Into loading into the PAE is readily conceivable to z. B. einen Befehl LOAD++ zu realisieren. to realize as a LOAD ++ command.
  • Die Speicherzelle wird bevorzugt dazu angeordnet sein, Informationen von der sie steuernden Funktionszelle zu empfangen, wobei auch weiter ein Informationseinspeichern über eine Ein-Ausgabezelle und/oder eine die Speicherzelle nicht steuernde Zelle möglich ist. The memory cell is preferably arranged to be from which they receive information controlling function cell, whereby further a Informationseinspeichern via an input-output cell and / or a cell of the memory cell is not controlled is possible. Insbesondere dann, wenn Daten von einer Ein-Ausgabezelle in die Speicherzelle geschrieben werden sollen, ist es bevorzugt, wenn auch diese Ein-Ausgabezelle (I/O-PAE) von der Funktionszelle gesteuert wird. In particular, when data is to be written by an input-output cell in the memory cell, it is preferred if these input-output cell (I / O-PAE) is controlled by the function cell. Dabei kann etwa die Adresse, bei welcher eine in die Speicherzelle zu schreibende oder gegebenenfalls auch direkt an die Funktionszelle (PAE) übertragene Information zu lesen ist, an die I/O-PAE von der ALU-PAE übermittelt werden. In this case, as the address is in which a in the memory cell to be written or optionally directly to the function cell (PAE) transmitted information to be read, are transmitted to the I / O-PAE from ALU-PAE. Es sei in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, daß diese Adresse über eine Adreßübersetzungstabelle (Adresstranslationtable), einen Adresstranslationbuffer oder eine MMU-artige Struktur in der I/O-PAE festgelegt werden kann. It should be noted in this connection that this address can be set via an address translation table (Address Translation Table), an address translation buffer or an MMU-like structure in the I / O-PAE. Es ergeben sich in einem solchen Fall die vollen Funktionalitäten typischer Mikroprozessoren. There arise in such a case, the full functionalities of typical microprocessors.
  • Die Funktionszellen-Speicherzellenkombination ist demnach in einer bevorzugten Variante zumindest ein Ein-Ausgabe-Mittel zugeordnet, mit welchem dann an eine externe Einheit, eine andere Funktionszelle, Funktionszellen-Speicherzellen-Kombination und/oder Speicherzellen Information gesandt und/oder von dieser empfangen werden kann. the function cell memory cell combination is therefore assigned at least in a preferred variant, an input-output means, then with which to an external unit, a different function cell function cell memory cell combination and / or memory cells sent information and / or received by this will be ,
  • Die Ein-Ausgabe-Einheit wird dabei bevorzugt gleichfalls zum Empfang von Steuerbefehlen aus der Funktionszelle ausgebildet. The input-output unit is preferably also arranged to receive control commands from the function cell.
  • In einer bevorzugten Variante ist die Steuerverbindung.dazu ausgebildet, zumindest einige und bevorzugt alle der nachfolgenden Befehle zu übertragen: In a preferred variant, the Steuerverbindung.dazu is formed, at least some, and preferably to transmit all of the following commands:
    Figure 00100001
  • Dies kann durch eine entsprechende Bitbreite der Steuerleitung und eine zugeordnete Decodierung bei den Empfängern erfolgen. This can be done by a corresponding bit-width of the control line and an associated decoding among the recipients. Die jeweils erforderlichen Steuer- und Dekodiermittel können problemfrei und kostengünstig vorgesehen werden. Each required control and decoding can be problem-free and cost provided. Wie ersichtlich, ergibt sich mit den Befehlen eine praktisch vollständige Sequenzerfähigkeit der Anordnung. As can be seen, it follows the commands virtually complete Sequenzerfähigkeit the arrangement. Daß auf diese Weise eine Allgemeinzweckprozessordatenverarbeitungseinheit erhalten wird, sei erwähnt. That a general purpose processor data processing unit is obtained in this manner should be mentioned.
  • Die Anordnung wird typisch so gewählt sein, daß die Funktionszelle als alleiniger Master auf die Steuerverbindung und/oder ein als Steuerverbindung dienendes Bussegment bzw. Bussystem zugreifen kann. The arrangement will typically be selected so that the function cell can be accessed as a single master to the control connection and / or serving as a control link bus segment or bus system. Es ergibt sich somit eine Anordnung, bei der die Steuerleitung als Command-Leitung wirkt, wie sie in herkömmlichen Prozessoren vorgesehen ist. This results in an arrangement in which the control line acts as a command line, as provided in conventional processors.
  • Die Funktionszelle und die Speicherzelle bzw. I/O-Zelle sind bevorzugt benachbart angeordnet. The function cell and the memory cell and I / O cell are arranged preferably adjacent. Unter benachbart kann dabei wie bevorzugt verstanden werden, daß die Zellen unmittelbar nebeneinander angeordnet sind. Under adjacent as can be preferably understood to mean that the cells are arranged directly adjacent one another. Alternativ befinden sie sich zumindest dicht beieinander. Alternatively, they are at least close together. Die Anordnung der Funktions- und Speicherzellen in Nachbarschaft zueinander sorgt dafür, daß keine, jedenfalls keine signifikanten Latenzzeiten zwischen Ansteuerung und Dateneingang der angeforderten Information in der Funktionszelle auftreten, nur weil die Verbindungen zwischen den Zellen zu lang sind. The arrangement of the function and memory cells in proximity to one another ensures that no, at least no significant latency between control and data input of the requested information occur in the function cell just because the connections between the cells are too long. Dies sei als „direkt" verstanden. Müssen Latenzzeiten berücksichtigt werden, so kann auch ein Pipelining in den Sequenzerstrukturen vorgesehen werden. Dies wird besonders wichtig bei sehr hoch getakteten Anordnungen. Es sei darauf hingewiesen, daß es ohne weiteres möglich ist, entsprechend hochfrequent getaktete Zelleinheiten vorzusehen, die wie im Stand der Technik per se bekannt, auch entsprechend schnell auf geeignete Speicherzellen zugreifen können. Auch in einem solchen Fall, etwa wenn per se bekannte Architekturelemente für die Funktionszellen verwendet werden, wird gleichzeitig eine Rekonfigurierbarkeit des Funktionszellenelementes und der zugehörigen Vernetzungen vorzusehen sein. In einer besonders bevorzugten Variante sind die Funk tionszellen, die Informationsbereitstellungszellen wie Speicherzellen, I/O-Zellen und dergleichen multidimensional angeordnet, insbesondere nach Art einer Matrix bzw. auf Gitterpunkten eines eindimensionalen Gitters usw. Wenn eine regelmä This was seen as a "direct". Must latencies are taken into account, including pipelining can be provided in the sequencer structures. This is particularly important at very high clock arrangements. It should be noted that it is readily possible, according to high-frequency clocked cell units provided that known in the art per se, and quick access to appropriate memory cells accordingly. in such a case, such as when used per se known architectural elements for the function of cells, a reconfiguration of the functional cell element and associated networks at the same time provide . In one particularly preferred variant of the radio are tion cells, the information providing cells such as memory cells, I / O cells and the like arranged multidimensional, particularly in the manner of a matrix or on grid points of a one-dimensional lattice, etc. When a regelmä ige Struktur vorliegt, wie dies dort der Fall ist, wird einer Zelle typisch aus einer ersten Reihe Information, das heißt Operanden, Konfigurationen, Triggersignale usw. zugeführt, während in einer darunterliegende Reihe Daten, Triggersignale und andere Informationen abgegeben werden. strength structure is present, as there is the case, a cell is typically supplied from a first-series information, that is operands, configurations, trigger signals, etc., while be delivered in a underlying series data, trigger signals and other information. In einem solchen Fall wird es bevorzugt sein, wenn die Zellen in ein und derselben Reihe liegen und es kann dann der Informationstransfer aus der Informationsbereitstellungszelle in den erforderlichen Eingang der Funktionszelle über ein Backward-Register erfolgen. In such a case it will be preferred if the cells are in the same row, and it can then be made of the information transfer from the information providing cell in the required input of the function cell via a backward register. Die Möglichkeit, die Register für Pipelining zu benutzen, sei erwähnt. The ability to use the registers for pipelining should be mentioned.
  • Es wird weiter Schutz beansprucht für ein Verfahren zum Betrieb eines Zellelementefeldes, insbesondere multidimensionalen Zellelementefeldes mit Funktionszellen zur Ausführung a1-gebraischer und/oder logischer Funktionen und Informationsbereitstellungszellen, insbesondere Speicherzellen und/oder Ein-Ausgabezellen zum Empfangen und/oder Ausgeben von Informationen und/oder Speichern derselben, wobei zumindest eine der Funktionszellen Steuerbefehle an zumindest eine Informationsbereitstellungszelle ausgibt, dort im Ansprechen auf die Steuerbefehle Information für die Funktionszelle bereitgestellt wird und die Funktionszelle dazu ausgebildet ist, die weitere Datenverarbeitung im Ansprechen auf die bereitgestellte Information durchzuführen, um so sequenzerartig Daten zu verarbeiten. It is further protection is claimed for a method for operating a cell element array, and in particular multidimensional cell element array with functional cells for execution a1-gebraischer and / or logic functions and information providing cells, in particular memory cells, and / or input-output cells for receiving and / or outputting information, and / or storing the same, wherein at least one of the functional cell control commands at least to output of an information providing cell is provided therein in response to the control commands information for the function of cell and the function cell is configured to perform further data processing in response to the provided information, so as sequencer-data to process.
  • Es wird also in einem rekonfigurierbaren Feld durch die Ausgabe der Steuerbefehle an die Speicherzelle einer Sequenzerstruktur eine sequenzerartige Datenverarbeitung ermöglicht. It is thus to the memory cell allows a Sequenzerstruktur in a reconfigurable field by the output of a sequencer-control commands data processing. Die Befehle, die als Steuerbefehle von der Funktionszelle ausgegeben werden können, ermöglichen dabei einen sequenzerartigen Betrieb, wie er aus herkömmlichen Prozessoren bekannt ist. which can be output as control commands from the function cell commands, thereby enabling a sequenzerartigen operation as is known from conventional processors. Es sei darauf hingewiesen, daß es ohne weiteres möglich ist, nur Teile der genannten Befehle zu implementieren und dennoch eine vollständig sequenzerartige Datenverarbeitung zu gewährleisten. It should be noted that it is readily possible to implement only parts of said commands and nevertheless ensure a fully sequencer-data processing.
  • Die Erfindung wird im folgenden und beispielsweise anhand der Zeichnungen beschrieben. The invention will be described below and, for example, with reference to the drawings. In dieser ist gezeigt durch: This is shown by:
  • 1 1 ein erfindungsgemäßes Zellelementefeld, an inventive cell element field, 2a 2a ein Detail hiervon, a detail thereof;
  • 2b 2 B , . c c das Detail von the detail of 2a 2a während verschiedener Datenverarbeitungszeiten, during different processing times 3 3 eine alternative Ausführungsform des Details von an alternative embodiment of the detail of 2 2 , .
  • 4 4 eine besonders bevorzugte Variante des Details. a particularly preferred variant of the detail.
  • Nach To 1 1 umfaßt ein allgemein mit 1 bezeichnetes Zellelementefeld zur Datenverarbeitung comprises a generally designated 1 cell element field for data processing 1 1 Funktionszellen functional cells 2 2 zur Ausführung von arithmetischen und/oder logischen Funktionen sowie Speicherzellen for performing arithmetic and / or logic functions and memory cells 3 3 , um Informationen zu empfangen, abzuspeichern und/oder auszugeben, wobei eine Steuerverbindung To receive information to store and / or output, wherein a control link 4 4 von Funktionszellen of function cells 2 2 zu den Speicherzellen to the memory cells 3 3 geführt ist. is performed.
  • Das Zellelementefeld The cell element field 1 1 ist in der Vernetzung der Elemente is in the cross-linking of the elements 2 2 , . 3 3 , . 4 4 frei konfigurierbar, und zwar ohne den laufenden Betrieb nicht neu zu konfigurierender Zellelementeteile zu stören. freely configurable, without the operation not to disturb new-to-configure cell elements parts. Dabei können die Verbindungen konfiguriert werden, indem Bussysteme The compounds can be configured by bus systems 5 5 wie erforderlich geschaltet werden. be carried out as required. Weiter sind die Funktionszellen Further, the functional cells 2 2 in ihrer jeweiligen Funktion konfigurierbar. configurable in their function. Bei den Funktionszellen handelt es sich um arithmetische Logikeinheiten, die um bestimmte, Rekonfiguration ermöglichende Schaltkreise erweitert sind, wie Statemachines, Schnittstellenbeschaltung zur Kommunikation mit der externen Ladelogik The functional cells is arithmetic logic units that are added to certain reconfiguration enabling circuits such as state machines, interface wiring for communication with the external load logic 6 6 usw. Auf die entsprechenden Voranmeldungen des Anmelders wird hingewiesen. etc. In the corresponding Reservations applicant is pointed.
  • Die Zellelemente The cell elements 2 2 , . 3 3 des Zellelementefeldes the cell element field 1 1 sind zweidimensional in Reihen und Spalten angeordnet, wobei jeweils eine Speicherzelle are two-dimensionally arranged in rows and columns, each memory cell 3 3 unmittelbar neben einer Funktionszelle immediately adjacent to a cell function 2 2 liegt und hier je Reihe drei Speicherzellen-Funktionszellen-Paare vorliegen, in denen die Funktions- und Speicherzellen jeweils über Steuerverbindungen is located and the number three memory cell function cell pairs are present here, where the function and memory cells in each case via control links 4 4 miteinander verbunden sind. are connected together. Die Funktions- und Speicherzellen The function and memory cells 2 2 , . 3 3 weisen Eingänge auf, die mit dem Bussystem oberhalb der Reihe, in der sich die jeweiligen Zellelemente verbindbar sind, um Daten davon zu empfangen. have inputs connected to the bus system above the row in which the respective cell elements are connected to receive data therefrom. Weiter weisen die Zellen Next, the cells exhibit 2 2 , . 3 3 Ausgänge auf, die auf das Bussystem Outputs that on the bus system 5 5 unterhalb der Reihe Daten ausgeben. below the row output data. Wie noch erläutert werden wird, ist überdies jede Speicherzelle As will be explained, in addition, each memory cell 3 3 mit einem Rückwärtsregister (BW) versehen, durch welches Daten von dem Bus unterhalb einer Reihe auf den Bus oberhalb der jeweiligen Reihe durchgeschleust werden können. with a backward register provided (BW), can be piped through which data from the bus below a row on the bus above the respective row.
  • Mit Ausnahme der Steuerverbindungen Except for the control connections 4 4 und der zugeordneten Schaltungen innerhalb der Funktionszellen (ALU in and the associated circuitry inside the function cells (ALU in 2 2 ) bzw. Speicherzellen (RAM in ) Or memory cells (in RAM 2 2 ) handelt es sich bei dem Zellelementefeld zur Datenverarbeitung von ) Is in the cell element field for data processing 1 1 um ein herkömmliches Zellelementefeld, wie es bei rekonfigurierbaren Datenverarbeitunsanordnungen, beispielsweise einer VPU entsprechend der XPP-Technologie des Anmelders gebräuchlich und bekannt ist. a conventional cell element field, as is common in reconfigurable Datenverarbeitunsanordnungen, for example a VPU corresponding to the XPP technology of the applicant and known. Insbesondere kann das Zellelementefeld von In particular, the cell element field of may 1 1 wie bekannt betrieben werden, weist also entsprechende Beschaltungen zur Wave-Rekonfiguration, zum Debugging, Übertragen von Triggersignalen etc. auf. are operated, as is known, that has corresponding wirings to Wave reconfiguration, for debugging, etc. transmitting trigger signals.
  • Die Besonderheiten des Zellelementefeldes der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der Steuerverbindung The special features of the cell element array of the present invention result from the control compound 4 4 und der zugehörigen Beschattung, die nachfolgend näher beschrieben werden wird mit Bezug auf die and associated shading, which will be described in more detail below with reference to the 2a-c 2a-c . , Es sei dabei erwähnt, daß während in It should be mentioned here that while in 1 1 eine Steuerverbindung a control connection 4 4 stets von einem weiter links liegende Funktionszellenelement zu einer weiter rechts liegenden Speicherzelle geführt ist, und zwar nur und genau zu einer solchen Speicherzelle, es einleuchtenderweise möglich ist, auch für die Steuerleitungen eine konfigurierbare Vernetzung vorzusehen, um entweder an anderer Stelle liegende Speicherzellen anzusprechen und/oder um ggf. mehr als eine Speicherzelle ansprechen zu können, wenn etwa in großem Umfange Speicherbedarf für Informationen besteht, die von den Speicherzellen zu empfangen, abzuspeichern und/oder auszugeben ist. always is guided by a further to the left function cell element to a right lying further memory cell, namely, it is only and precisely to such a memory cell obvious legally possible to provide a configurable cross-linking also for the control lines to address either lying elsewhere memory cells and / or possibly in order to address more than one memory cell when there is approximately a large scale memory requirement for information to receive from the memory cells, storing and / or outputting is. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wird aber in For reasons of clarity but is in 1 1 und and 2 2 lediglich auf fest vorgesehene einzelne Steuerverbindungen Bezug genommen, was das Verständnis der Erfindung wesentlich erleichtert. only made to firmly planned single control compounds respectively which substantially facilitates the understanding of the invention. Die Steuerverbindung ist im übrigen erforderlichenfalls durch herkömmliche Leitungen, entsprechende Protokolle vorausgesetzt, substituierbar. The control connection is otherwise desired by common lines, provided corresponding protocols substitutable.
  • In In 2 2 ist die Funktionszelle is the function cell 2 2 als ALU und die Funktionszelle as ALU and function cell 3 3 als RAM bezeichnet. called RAM. Oberhalb der Reihe, in der die Zellen liegen, verläuft der Bus Above the row in which the cells are located, the bus runs 5a 5a , der das bereits erwähnte Backward-Register That the aforementioned backward register 3a 3a mit den Eingängen to the inputs 3b 3b der Speicherzelle und the memory cell and 2b 2 B der ALU verbindet. ALU connects. Das unterhalb der Reihe verlaufende Bussystem ist mit The below series of runs bus system with 5b 5b bezeichnet und es sind von dem Bussystem referred to and it is from the bus system 5a 5a , . 5b 5b nur die relevanten Segmente gezeichnet. only the relevant segments drawn. Es ist erkennbar, daß das Bussystem It will be appreciated that the bus system 5b 5b alternativ Daten erhält aus einem Ausgang Alternatively, data obtained from an output 2c 2c der ALU ALU 2 2 , einem Ausgang , An output 3c 3c des RAM of RAM 3 3 und daß es Daten in den Eingang and that data to the input 3a1 3a1 des Backward-Registers führt. the backward register leads.
  • Die ALU the ALU 2 2 weist zugleich weitere Ein- und Ausgäng also comprises further inputs and more outputs 2a1 2a1 , . 2a2 2a2 auf, die auf andere Bussegmente geschaltet sein können und über welche die ALU Daten wie Operanden empfängt bzw. Ergebnisse ausgibt. , which may be connected to other bus segments and which receives the ALU data such as operands and outputs results.
  • Die Steuerverbindung The control link 4 4 befindet sich dauerhaft unter der Kontrolle der erweiterten Schaltkreise der ALU und stellt hier eine Verbindung dar, über welche eine Vielzahl von Bits übertragen werden kann. is permanently under the control of the extended circuits of the ALU and provides here a connection is, by means of which a plurality of bits can be transmitted. Die Breite der Steuerverbindung The width of the control compound 4 4 ist dabei so gewählt, daß zumindest die folgenden Steuerbefehle an die Speicherzelle übertragen werden können: DATA WRITE, DATA READ, ADRESSPOINTER WRITE, ADRESSPOINTER READ, PROGRAMMPOIN-TER WRITE, PROGRAMMPOINTER REÄD, PROGRAMMPOINTER INCREMENT, STACKPOINTER WRITE, STACKPOINTER READ, PUSH, POP. Die Speicherzelle is chosen so that at least the following control commands can be transmitted to the memory cell: DATA WRITE, DATA READ address pointer WRITE ADDRESS POINTER READ, PROGRAM POINTER WRITE PROGRAM POINTER REÄD, PROGRAM POINTER INCREMENT, STACK POINTER WRITE, STACK POINTER READ, PUSH, POP. the memory cell 3 3 weist zugleich wenigstens drei Speicherbereiche auf, nämlich einen sog. Stack-Bereich, einen Heap-Bereich und einen Programm-Bereich. at the same time has at least three memory areas, namely, a so-called. stack area, a heap area and a program area. Jedem Bereich ist dabei ein eigener Zeiger zugeordnet, über den bestimmt ist, auf welchen Bereich des Stacks, des Heaps und des Programmbereiches jeweils lesend oder schreibend zugegriffen wird. Each region has its own pointer is assigned to the process is determined by the, is what part of the stacks of the heap and the program area accessed each reading or writing.
  • Der Bus The bus 5a 5a wird im Zeitmultiplex gemeinsam von den Einheiten is jointly organized by the units in time division 2 2 und and 3 3 verwendet. used. Dies ist in den This is in the 2b 2 B , . 2c 2c angedeutet. indicated. So ist in Thus in 2b 2 B eine Situation gezeigt, in welcher aus dem Ausgang shown a situation in which from the output 2a2 2a2 der ALU-PAE Daten über das Backward-Register auf den Eingang der RAM-Zelle gesandt werden können, wohingegen der zeitgleich bestehenden, wenngleich nicht benutzten Verbindung zwischen dem Ausgang the ALU PAE data over the backward register may be sent to the input of RAM cell, whereas the same time as existing, even though unused connection between the output 3c 3c des RAM zum Bus of RAM to the bus 5b 5b und der Verbindung zwischen dem Ausgang des Backward-Registers BW zum Eingang and the connection between the output of the backward register BW to the entrance 2b 2 B der ALU-PAE zum Zeitpunkt von the ALU PAE at the time of 2b 2 B keine Bedeutung zukommt, weshalb diese gestrichelt angedeutet sind. no significance, which is why they are indicated by dashed lines. In In 2c 2c ist hingegen ein Zeitpunkt gezeigt, zu welchem die Speicherzelle however, there is shown a timing at which the memory cell 3 3 über ihren Ausgang via its output 3c 3c aus dem über Steuerleitung from the over control line 4 4 bestimmten Speicherbereich Stack, Heap, Program die Information über das Backward-Register an den Eingang certain memory area stack, heap, program information via the backward register to the input 2b 2 B der ALU-PAE the ALU PAE 2 2 speist, während der Ausgang der ALU-PAE input, while the output of ALU-PAE 2c 2c inaktiv ist und am Eingang is inactive and at the entrance 3b 3b der RRM-PAE kein Signal empfangen wird. the RRM PAE no signal is received. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Verbindungen strichpunktiert und somit als inaktiv dargestellt. For this reason, the corresponding compounds are dot-dash lines, and thus represented as inactive.
  • Innerhalb der RAM-Zelle Within the RAM cell 3 3 ist eine Schaltung is a circuit 3d 3d vorgesehen, in der die über die Steuerleitung provided, in which via the control line 4 4 bzw. das Steuerleitungsbussegment or the Steuerleitungsbussegment 4 4 empfangene Information decodiert wird. received information is decoded.
  • Die Erfindung wird verwendet wie folgt: The invention is used as follows:
    Zunächst empfängt die ALU First, the ALU receives 2 2 Konfigurationsinformation von einer zentralen Ladelogik, wie im Stand der Technik bereits bekannt. Configuration information from a central load logic, as already known in the prior art. Die Informationsübertragung kann in per se bekannter Weise unter Verwendung des RDY/ACK-Protokolls und dergleichen geschehen. The information transfer can be done in a known per se manner using the RDY / ACK protocol and the like. Auf die Möglichkeit, bei der Ladelogik einen FIL-MO-Speicher usw. vorzusehen, um eine ordnungsgemäße Konfiguration der Anordnung zu ermöglichen, wird hingewiesen. To the possibility to provide a FIL-MO memory, etc. in the load logic in order to allow proper configuration of the device is pointed.
  • Mit den Daten für die Konfiguration der ALU With the data for the configuration of the ALU 2 2 wird zugleich eine Reihe von Daten aus der Ladelogik übertragen, die ein sequenzerartig abzuarbeitendes Programm darstellt. a series of data from the charging logic is at the same time transfer, which is a sequencer-program to be executed. Die ALU gibt deshalb während ihrer Konfiguration auf der Leitung The ALU is why during its configuration on the line 4 4 einen entsprechenden Befehl aus, der den Programmzeiger zum Schreiben auf einen vorgegebenen Wert innerhalb des RAM setzt. a corresponding command that sets the program pointer for writing to a predetermined value within the RAM. Danach werden von der Ladelogik bei der ALU empfangene Daten über den Ausgang Thereafter, by the PLU in the ALU data received via the output 2c 2c über den Bus via the bus 5b1 5b1 und das Backward-Register and the backward register 3a 3a gespeist und gelangen von dort in den Eingang fed and from there to the input 3b 3b der RAM-PAE the RAM-PAE 3 3 . , Von der Einheit By the unit 3d 3d werden entsprechend des Steuerbefehls auf Steuerleitung be in accordance with the control command of control line 4 4 dann Daten auf den angewiesenen Programmspeicherplatz geschrieben. then data is written to the instructed program memory space. Dies wiederholt sich, bis sämtliche, von der Ladelogik bei der Konfiguration empfangenen Programmteile in der Speicherzelle This is repeated until all, received by the PLU in the configuration of parts of the program in the memory cell 3 3 abgelegt sind. are stored. Wenn dann die Konfiguration der ALU beendet ist, wird diese durch Ausgabe der entsprechenden Befehle auf der Steuerleitung Then, when the configuration of the ALU is completed, it will be by issuing the commands on the control line 4 4 die nächsten, von ihr sequenzerartig abzuarbeitenden Programmschritte anfordern und über den Ausgang Request the next sequencer-be executed by their program steps and the outcome 3c 3c , den Bus , the bus 5b 5b , das Backward-Register der RAM-PAE , The backward register of the RAM-PAE 3 3 und den Bus and the bus 5a 5a an ihrem Eingang empfangen. received at its input. Während der Programmabarbeitung können dabei Situationen auftreten, bei denen Sprünge innerhalb des Programmspeicherbereiches erforderlich sind, Daten in die ALU-PAE aus der RAM-PAE geladen werden, Daten im Stack abgelegt werden müssen usw. Die diesbezügliche Kommunikation zwischen ALU-PAE und RAM-PAE erfolgt über die Steuerleitung During program execution can thereby situations arise where jumps within the program memory area required data is loaded into the ALU-PAE from the RAM-PAE, data, etc., must be stored in the stack The relevant communication between ALU-PAE and RAM-PAE via the control line 4 4 , so daß die ALU-PAE zu jedem Zeitpunkt die Dekodierung durchführen kann. So that the ALU can perform the decoding PAE at any time. Überdies können auch, wie bei einem herkömmlichen Mikroprozessor, Daten aus einem Stack oder einem anderen RAM-Speicherbereich empfangen werden und es können überdies Daten von außerhalb als Operanden in der ALU-PAE empfangen werden. Moreover, can also, as with a conventional microprocessor, data is received from a stack or other RAM memory area, and it can be received from outside as operands in the ALU PAE moreover data.
  • Es findet dabei die Abarbeitung der Programmsequenz statt, die in den RAM-PAE durch die Ladelogik vorkonfiguriert wurde. It takes place here, the processing of the program sequence which has been pre-configured in the RAM-PAE by the PLU. In der ALU-PAE wird dabei zugleich, wie per se erforderlich, eine Befehlsdekodierung vorgenommen. In the ALU-PAE here, a command decoding is at the same time, as required per se made. Dies geschieht mit den per se gleichen Schaltkreisen, die schon für die Dekodierung der von der Ladelogik erhaltenen Befehle verwendet werden. This is done with the same per se circuits that are already used for decoding the information obtained from the PLU commands.
  • Es wird über die ALU zu jedem Zeitpunkt die Steuerleitung It is via the ALU at any time the control line 4 4 kontrolliert, daß die RAM-Zelle stets genau die Art des Speicherzugriffes befolgt, die von der ALU vorgegeben ist. controlled so that the RAM cell is always followed exactly the type of memory access, which is specified by the ALU. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß ungeachtet der Zeitmultiplex-Benutzung der Buselemente In this way it is assured that regardless of the time multiplex use of bus elements 5a 5a , b jederzeit den in der Sequenzerstruktur vorhandenen Elementen vorgegeben ist, ob auf den Bussen Adressen für zu holende und/oder zu schreibende Daten oder Codes liegen oder ob und gegebenenfalls wohin Daten zu schreiben sind etc. B at any time given the present in the Sequenzerstruktur elements, whether lying on the buses for addresses to be fetched and / or write data or code or are and possibly where to write whether data etc.
  • Die in Bezug auf In relation to 2 2 gezeigte Anordnung kann auf unterschiedliche Arten erweitert oder verändert werden. Arrangement shown can be extended in different ways or modified. Besonders relevant sind die in Particularly relevant are the in 3 3 und and 4 4 dargestellten Varianten. Variants shown.
  • Nach To 3 3 ist zur Verbindung von oberen und unteren Bussen nicht nur ein Backward-Register an der RAM-PAE vorgesehen, sondern es sind auch ein Vorwärts-Register an der RAM-PAE und Vorwärts- und Rückwärts-Register an der ALU-PAE vorhanden. is for connecting the upper and lower buses, not only a backward register at the RAM-PAE provided, but there are also a forward register to the RAM PAE and forward and backward register to the ALU PAE available. Diese können, wie durch die Mehrfach-Pfeile angedeutet, dazu dienen, von anderen Einheiten, wie externen Hosts, externen Peripherie-Geräten wie Festplatten, Hauptspeicher und dergleichen und/oder von anderen Sequenzerstrukturen, PAEs, RAM-PAEs etc. Daten zu empfangen und an diese zu senden. These can, as indicated by the multiple arrows are used by other units, such as external hosts, external peripheral devices such as hard disks, memory, and the like, and / or other sequencer structures, PAEs, RAM PAEs etc. to receive data to send to them. Wenn ein entsprechender Anforderungsbefehl für neue Programmteile aus der Sequenzerstruktur, die durch die ALU-PAE und die RAM-PAE gebildet ist, abgesandt wird, ist es möglich, Programmblöcke in der Sequenzerstruktur abzuarbeiten, die weit größer sind als jene, die in der RAM-PAE speicherbar sind. If a corresponding request command for new program parts from the Sequenzerstruktur, which is formed by the ALU PAE and the RAM-PAE, is dispatched, it is possible to process program blocks in the Sequenzerstruktur that are far larger than those in the RAM PAE can be stored. Dies ist ins besondere bei komplexen Datenverarbeitungsaufgaben, Sprüngen über weite Bereiche, insbesondere in Unterprogramme usw. von massivem Vorteil. This is in particular the case of complex data processing tasks, jumps over large areas, particularly in sub-programs, etc. of massive advantage.
  • Eine noch weiter bevorzugte Variante ist in A further preferred variant is in 4 4 gezeigt. shown. Hier kommuniziert die ALU-PAE nicht nur mit einer RAM-PAE, sondern zugleich mit einer Input/Output-PAE, die dazu ausgebildet ist, eine Schnittstellenbeschaltung für die Kommunikation mit externen Bauelementen vorzusehen, wie Festplatten, anderen XPP-VPUs, fremden Prozessoren und Coprozessoren usw. Wiederum ist die ALU-PAE die Einheit, die als Master für die als „CMD" bezeichnete Steuerverbindung arbeitet und wiederum werden die Busse in Multiplex-Weise verwendet. Auch hier kann eine Übertragung von Daten von dem Bus unterhalb der Reihe in den Bus oberhalb der Reihe durch das Backward-Register erfolgen. Here the ALU PAE communicates not only with a RAM-PAE, but also with an input / output PAE, which is adapted to provide an interface wiring for communication with external devices, such as hard disks, other XPP VPUs, other processors, and coprocessors, etc. again, the ALU-PAE, the unit operates as a master for the designated as "CMD" control connection and turn the buses in multiplex mode are used. again, a transfer of data from the bus beneath the row in the bus carried above the row by the backward register.
  • Die in In the 4 4 gezeigte Anordnung ermöglicht es, externe Zugriffe auf nicht in der Speicherzelle RAM-PAE abspeicherbare Informationen besonders leicht zu gestalten und ermöglicht damit eine Anpassung der Sequenzerstruktur an bestehende, herkömmliche CPU-Technologien und deren Betriebsverfahren in noch stärkerem Maße insoweit, als nun in der Eingabe-Ausgabezelle Adressübersetzungsmittel, Speicherverwaltungseinheiten (MMU-Funktionen) und dergleichen implementiert sein können. , Arrangement shown enables to make external access to non-storable in the memory cell RAM-PAE information very easily, thereby enabling an adjustment of Sequenzerstruktur to existing, conventional CPU technologies and their operating procedures even more so to the extent that now in the input output cell address translation means, memory management units (MMU functions) and the like can be implemented. Die RRM-PAE kann hier etwa als Cache, insbesondere aber als vorgeladener Cache dienen. The RRM PAE can serve here as a cache, but especially as a preloaded cache.
  • Es sei darauf hingewiesen, daß mehrere Sequenzerstrukturen gleichzeitig in ein und dasselbe Feld hineinkonfiguriert werden können, daß Funktionszellen, Speicherzellen und ggf. Ein-Ausgabezellen wahlweise für Sequenzerstrukturen und/oder eine für die XPP-Technologie herkömmliche Weise konfiguriert werden können und daß es ohne weiteres möglich ist, daß eine ALU an eine andere ALU Daten ausgibt, die diese in einer Sequenzer-Weise konfigurieren und/oder zum Teil eines Zellelmentefeldes machen, mit dem eine bestimmte Konfiguration abgearbeitet wird. It should be noted that a plurality of sequencer structures the same field can be configured into the same time in one and that function cells, memory cells and, if necessary, one output cell can be selectively configured for sequencer structures and / or conventional for the XPP technology way and that it readily is possible that an ALU outputs data to another ALU that configure them in a sequencer-way and / or to make a part Zellelmentefeldes with which a particular configuration is processed. Auf diese Weise wird dann gegebenenfalls auch die Ladelogik entbehrlich. In this way, the PLU is then optionally be dispensed with.

Claims (17)

  1. Zellementefeld zur Datenverarbeitung mit Funktionszellen zur Ausführung algebraischer und/oder logischer Funktionen und Speicherzellen, um Information zu empfangen, abzuspeichern und/oder auszugeben, dadurch gekennzeichnet , daß von den Funktionszellen eine Steuerverbindung zu den Speicherzellen geführt ist. For data processing with functional cells for performing algebraic and / or logic functions and memory cells to receive information storing cell elements field and / or output, characterized in that a control connection is performed to the memory cells by the functional cells.
  2. Zellementefeld nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß ein Prozessor, Coprozessor und/oder Microcontroller mit einer Vielzahl in Funktion und/oder Vernetzung rekonfigurierbarer und/oder vorgebbarer Einheiten wie Funktionszellen und/oder Speicherzellen bildet. Cell members box according to the preceding claim, characterized in that a processor, co-processor and / or microcontroller forms with a variety of function and / or crosslinking of reconfigurable and / or predeterminable function units such as cells and / or memory cells.
  3. Zellementefeld nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktionszellen als arithmetische Logikeinheiten gebildet sind. Cell members box according to one of the preceding claims, characterized in that the functional cells are formed as arithmetic logic units.
  4. Zellementefeld nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die arithmetischen Logikeinheiten als erweiterte ALUs gebildet sind. Cell members box according to the preceding claim, characterized in that the arithmetic logic units are formed as extended ALUs.
  5. Zellementefeld nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherzellen zur flüchtigen und/oder nicht flüchtigen Datenspeicherung ausgebildet sind. Cell members box according to one of the preceding claims, characterized in that the memory cells are formed to the volatile and / or nonvolatile data storage.
  6. Zellementefeld nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherzellen zur Abspeicherung von zu verarbeitenden Daten und/oder von zu verarbeitenden Programmschritten ausgebildet sind. Cell members box according to any one of the preceding claims, characterized in that the memory cells for storing data to be processed and / or are formed to be processed program steps.
  7. Zellementefeld zur Datenverarbeitung, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherzellen dazu ausgebildet sind, abgespeicherte Informationen auf Ansteuerung der sie steuernden Funktionszelle direkt und/oder indirekt auf einen zur Funktionszelle führenden Bus zu geben. Cell elements field of data processing, characterized in that the memory cells are designed to memorized information on control of the controlling them to give a leading to the function cell bus function cell directly and / or indirectly.
  8. Zellementefeld nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin zumindest einer Speicherzelle und/oder Funktionszelle Register zugeordnet sind, insbesondere ein Backward-Register, welches im Informationsweg zwischen Speicherzelle und Funktionszelle angeordnet ist. Cell members box according to any one of the preceding claims, wherein at least one memory cell and / or cell function registers are assigned, which is arranged in the information path between the memory cell and cell function in particular a backward register.
  9. Zellementefeld nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherzelle dazu ange ordnet ist, Informationen von der sie steuernden Funktionszelle, einer Eingabe-Ausgabe-Zelle und/oder einer sie nicht steuernden Zelle mit arithmetischer Logikeinheit zu empfangen. Cell members box according to any one of the preceding claims, characterized in that the memory cell is to be classified, information from the controlling them function cell, one of input-output cell, and / or they do not controlled cell to receive with arithmetic logic unit.
  10. Zellementefeld nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionszellen-Speicherzellen-Kombination zumindest ein Ein-Ausgabe-Mittel zugeordnet ist, um Informationen an eine externe Einheit und/oder eine andere Funktionszelle, Funktionszellen-Speicherzellen-Kombination und/oder Speicherzelle zu senden und/oder von dieser zu empfangen. Cell members box according to any one of the preceding claims, characterized in that the function cell memory cell combination at least is associated with an input-output means for information to an external unit and / or a different function cell function cell memory cell combination and / or memory cell send and / or receive from this.
  11. Zellementefeld nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Ein-Ausgabe-Mittel gleichfalls zum Empfang von Steuerbefehlen aus der Funktionszelle ausgebildet ist. Cell members box according to the preceding claim, characterized in that the input-output means is also arranged to receive control commands from the function cell.
  12. Zellementefeld nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung dazu ausgebildet ist, zumindest einige, bevorzugt alle der nachfolgenden Befehle zu übertragen und/oder die Speicherzelle bzw. Eingabe/Ausgabe-Zelle dazu ausgebildet ist, die folgenden Befehle zu dekodieren: DATA WRITE/READ, ADRESSPOINTER WRITE/READ, PROGRAMMPOINTER WRITE/READ, PROGRAMMPOINTER INCREMENT, STACKPOINTER WRITE/READ, vorgenannte Befehle jeweils insbesondere für internen und/oder externen Zugriff, PUSH, POP, OPCODE, FETCH. Cell members box according to any one of the preceding claims, characterized in that the controller is adapted to at least some preferred to transmit all of the following commands and / or the memory cell and input / output cell is adapted to decode the following commands: DATA WRITE / READ, WRITE address pointer / READ, PROGRAM POINTER WRITE / READ, PROGRAM POINTER INCREMENT, STACK POINTER WRITE / READ, the aforesaid commands for each particular internal and / or external access, PUSH, POP, OPCODE, FETCH.
  13. Zellementefeld nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktionszelle als allei niger Master auf die Steuerverbindung und/oder das als Steuerungsverbindung dienende Bussegment zugreifen kann. Cell members box according to one of the preceding claims, characterized in that the function cell can be accessed as allei niger master to the control connection and / or serving as a control link bus segment.
  14. Zellementefeld zur Datenverarbeitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktionszelle zumindest einer von Speicherzelle und Ein-Ausgabezelle benachbart angeordnet ist. Cell elements field for data processing according to any one of the preceding claims, characterized in that the functional cell is arranged at least one memory cell and an output cell adjacent.
  15. Zellementefeld nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellelemente multidimensional angeordnet sind, insbesondere matrixartig, wobei die Funktionszelle und/oder die benachbarte Speicherbzw. Cell members box according to one of the preceding claims, characterized in that the cell elements are arranged multi-dimensionally, in particular matrix-like manner, wherein the function cell and / or the adjacent Speicherbzw. Ein-Ausgabezelle aus einer oberen Reihe Daten empfangen und in eine untere Reihe Daten ausgeben kann, wobei in einer Reihe Busse vorgesehen sind und die Funktionszelle und zumindest eine Speicher- und/oder Ein- Ausgabezelle in ein und derselben Reihe liegen. An output cell from an upper row to receive data and can output data in a lower row, in which buses are provided in a row and the function cell and at least one memory and / or input output cell lie in one and the same row.
  16. Verfahren zum Betrieb eines Zellelementefeldes, insbesondere multidimensionalen Zellelementefeldes mit Funktionszellen zur Ausführung algebraischer und/oder logischer Funktionen und Informationsbereitstellungszellen, insbesondere Speicherzellen und/oder Ein-Ausgabezellen zum Empfangen und/oder Ausgeben von Informationen und/oder Speichern derselben, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Funktionszellen Steuerbefehle an zumindest eine Informationsbereitstellungszelle ausgibt, dort im Ansprechen auf die Steuerbefehlinformation für die Funktionszelle verarbeitet wird und die Funktionszelle dazu ausgebildet ist, eine weitere Datenverarbeitung im Ansprechen auf aus der Informationsbereitstellungszelle be reitgestellte Information durchzuführen, um so sequenzerartig Daten zu verarbeiten. Method for operating a cell element array, and in particular multidimensional cell element array with functional cells for performing algebraic and / or logic functions and information providing cells, in particular memory cells, and / or input-output cells for receiving and / or outputting information and / or storing them, characterized, in that at least one outputting at least the functional cell control commands to an information providing cell, where it is processed in response to the control command information for the function of cell and the function cell is adapted to perform a further data processing in response to be made of the information providing cell riding asked information to as a sequencer process data.
  17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktionszelle dazu ausgebildet ist, zumindest einige der Steuerbefehle Method according to one of the preceding claims, characterized in that the function cell is adapted to at least some of the control commands
    Figure 00260001
    ausgibt und im Laufe Zellementbetriebs zumindest einige, insbesondere alle der oben genannten Steuerbefehle wie erforderlich ausgibt. and outputs during cell operation member, at least some, in particular all of the above outputs control commands as required.
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