DE1270305B - Mikroprogrammgesteuerte Datenverarbeitungsanlage - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

G06f

Deutsche Kl.: 42 m3- 9/00

Nummer: 1270 305

Aktenzeichen: P 12 70 305.8-53

Anmeldetag: 2. April 1965

Auslegetag: 12. Juni 1968

In mikroprogrammgesteuerten Datenverarbeitungsanlagen gibt es zwei Programmebenen oder zwei Ebenen der Steuerung: das Makroprogramm und das Mikroprogramm. Während der Operation wird zunächst von einem Makrobefehl ein Mikrobefehl im Festwertspeicher gekennzeichnet. Der aufgerufene Mikrobefehl steuert die Anlage während eines Maschinenzyklus und ruft den jeweils folgenden Mikrobefehl auf. Auf diese Weise werden Unterprogramme, die aus einer Folge von Mikrobefehlen bestehen, ausgeführt. Die Aufeinanderfolge der Mikrobefehle hängt von verschiedenen Faktoren, wie z. B. Maschinenbedingungen, die eine Verzweigung verursachen, ab. Die Mikroprogrammfolge wird im allgemeinen fortgesetzt, bis schließlich ein Mikrobefehl einen weiteren Makrobefehl aufruft. Deshalb hat man es bis jetzt nur notwendig gefunden, den ersten Mikrobefehl eines Unterprogramms auszuwählen, um die Anlage zu steuern.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verbindung zwischen dem Makroprogramm und dem Mikroprogramm der Maschine dadurch herzustellen, daß andere als der erste Mikrobefehl eines Unterprogramms vom Makroprogramm her beeinflußt werden.

Die Erfindung betrifft eine mikroprogrammgesteuerte Datenverarbeitungsanlage, in welcher die Adresse des ersten auszuführenden Mikrobefehls einer einem Makrobefehl zugeordneten Mikrobefehlsfolge aus dem Makrobefehl und die Adressen der folgenden Mikrobefehle aus den jeweils davorliegenden Mikrobefehlen, gegebenenfalls nach Berücksichtigung zusätzlicher Bedingungen, abgeleitet werden. Gekennzeichnet ist die Erfindung dadurch, daß vom Makrobefehl die Adressen auch anderer als des ersten Mikrobefehls einer Mikrobefehlsfolge abgeleitet werden.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird aus dem übrigen den Operationscode nicht umfassenden Teil des Makrobefehls eine weitere Mikrobefehlsadresse abgeleitet, die einen Mikrobefehl oder eine diesem folgende Mikrobefehlsfolge auslöst, der (die) nach dem aus dem Operationsteil des Makrobefehls abgeleiteten Mikrobefehl oder der diesem folgenden Mikrobefehlsfolge ausgeführt wird (werden).

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Datenverarbeitungsanlage enthält folgende Teile: ein Befehlsregister zur Aufnahme eines Befehls, der aus einem Operationscode und einer Information besteht, die direkt oder nach Umwandlung die Adresse eines gespeicherten Mikrobefehls Mikroprogrammgesteuerte
Datenverarbeitungsanlage

Anmelder:

International Business Machines Corporation,

Armonk,N.Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. A. Bittighofer, Patentanwalt,

7030 Böblingen, Sindelfinger Str. 49

Als Erfinder benannt:

Antony Peacock, White Plains, N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 4. April 1964 (13 981)

angibt; eine Schaltung, um aus dieser Information die Adresse des Mikrobefehls zu ermitteln; ein Datenregister, in welchem diese Mikrobefehlsadresse gespeichert wird; eine Verbindung zwischen diesem Datenregister und dem Adreßregister eines Festwertspeichers; einem Decoder zur Ermittlung einer Mikrobefehlsadresse aus dem Operationscode und Mitteln, um diese Adresse in das Adreßregister des Festwertspeichers zu bringen. Der aus dem Operationscode des Makrobefehls abgeleitete Mikrobefehl steuert die Anlage so, daß die Adresse im Datenregister in das Adreßregister des Festwertspeichers gebracht wird.

Eine Datenverarbeitungsanlage, in der die Erfindung angewendet wird, wird nachfolgend an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer solchen Anlage, und

F i g. 2 zeigt das Format eines Makrobefehls, der zur Ableitung zweier Mikrobefehlsfolgen geeignet ist. Die Datenverarbeitungsanlage gemäß F i g. 1 enthält fünf Sammelleitungen, die mit P-, Q-, i?-Speieher- und /iLZs-Sammelleitung bezeichnet sind. Die arithmetisch-logische Einheit (ALE) erhält Information aus den Registern P und Q, welche beide mit den P- und Q-Sammelleitungen verbunden sind. Das Register A dient als Adreßregister für den Hauptspeicher (HS), und das D-Register ist das Datenregister, in welchem die Information beim Einspeichern in und beim Auslesen aus dem Haupt-

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bewirkt. Zur gleichen Zeit werden die Daten in dem durch das Feld Bl des Makrobefehls definierten Register zu den Daten in dem FeIdDl addiert, um die Adresse des Operanden für die durch den Befehl 5 definierte Operation zu ermitteln.

Bei der bekannten Mikroprogrammsteuerung beginnt eine Operation mit einem Mikrobefehl, der durch den Operationscode definiert ist. Manchmal ist es jedoch erwünscht, ein Mikroprogramm auch

grammfolge benutzt werden, während der Operationsteil für alle Arten von Prüfbefehlen gleich sein kann.

Prüfbefehle haben das gleiche Format wie der an Hand der F i g. 2 beschriebene Befehl; aber der Informationsinhalt löst ein anderes Programm während der Eingabe eines Makrobefehls in das Befehlsregister aus. Bei einem Prüfbefehl, wie er hier benutzt

steuert. Signale aus diesen bistabilen Kippschaltungen werden an verschiedene Stellen der Anlage gebracht und dazu benutzt, die Schaltung, die eine unbeab-

speicher zwischengespeichert wird. Die Register B und C sind allgemeine Register.

Die Anlage wird durch einen Festwertspeicher (FS) gesteuert. Der Festwertspeicher hat ein Adreßregister, das mit FSAR bezeichnet ist. Die Information, die aus einer durch das Adreßregister definierten Adresse ausgelesen wird, wird in einer Gruppe von bistabilen Kippschaltungen BKl gespeichert. Signale aus den bistabilen Kippschaltungen BKl

werden Torschaltungen zugeführt, welche die Wege io während seines Ablaufs vom Makrobefehl aus zu der Steuersignale und der Datensignale in der Ma- beeinflussen.

schine steuern. Die Anlage hat ferner einen Orts- Zum Beispiel bei Prüfbefehlen wird der Adressenspeicher OS, der ein Kernspeicher hoher Geschwin- teil nicht zur Kennzeichnung von Operanden benödigkeit ist. Der Ortsspeicher wird durch ein Adreß- tigt, da bei diesen Operationen keine Operanden register OSAR aufgerufen. An das Adreßregister 15 zugeführt werden. Der Adressenteil dieser Befehle des Ortsspeichers OSAR ist ein Addierer angeschal- kann daher mit zur Kennzeichnung der Mikroprotet, der in der Lage ist, 0, +1 und ± 2 zur vorhandenen Adresse zu addieren. Die Adressen für das
AdreßregisterOSAR kommen aus dem Register/,
aus einigen Bitstellen des Festwertspeichers, die Aus- 20
gabefeld genannt werden, oder werden manuell eingegeben. Das Ausgabefeld kann dazu benutzt werden, um die über das /-Register eingegebene Adresse
zu modifizieren.

Der Betrieb der Maschine wird zusätzlich durch 25 wird, kennzeichnet der Operationscode nur, daß eine Reihe von bistabilen Kippschaltungen BK2 ge- eines von verschiedenen Prüfprogrammen, ohne es

im einzelnen zu spezifizieren, auszuführen ist. Der Teil 12 enthält Daten, die dazu benutzt werden, um bestimmte der bistabilen Kippschaltungen BK 2 einsichtigte Speicherausgabe verhindert, zu steuern, zu- 30 zustellen. Die Felder Bl und Dl enthalten Daten, sätzliche Daten zur Adressierung des Hilfsspeichers aus welchen eine Festwertspeicheradresse ermittelt HIS (der einen Teil des Hauptspeichers bildet) zu werden kann.

liefern, den Rechenzustand oder die Eingabe-Aus- Wenn ein Prüfbefehl aus dem Speicher in das

gabezustände zu verändern, Unterbrechungen zu D-Register (F i g. 1) gelesen wird, werden unter der steuern, Fehler, die durch Fehlerprüfschaltungen er- 35 Steuerung einer Befehlseingabefolge die folgenden mittelt werden, anzuzeigen und andere Steuerfunk- Operationen ausgeführt.

tionen auszuführen. a) Der Operationscode wird durch zwei Sechzehn-

Ein von der Datenverarbeitungsanlage benutzter wege-Verzweigungsoperationen decodiert. Dies wird Befehl ist in Fig. 2 gezeigt. Ein solcher Befehl ent- dadurch erreicht, daß erst die vier ersten Bits gelesen hält von links nach rechts gesehen einen Operations- 40 und in das Speicheradreßregister FSAR des Festcode, der die durch die Maschine auszuführende wertspeichers eingegeben werden, so daß dieses Wort Operation kennzeichnet (z.B. Addition, Übertragung, eine von sechzehn Adressen auswählen kann. Später Multiplikation usw.), acht Datenbits (/2), vier Bits werden die anderen vier Bits als Festwertspeicheriß 1), die die Adresse eines Registers im Ortsspeicher adresse eingegeben. Diese Operation ergibt zusamkennzeichnen, das eine Basisadresse enthält, und 45 men mit der Befehlseingabe-Programmfolge die zwölf Datenbits (Dl), die zu der Basisadresse addiert Adresse eines Mikrobefehls, welcher die Summe des werden, um die effektive Adresse eines Operanden
zu bilden. Diese effektive Adresse ist normalerweise
entweder eine Hauptspeicheradresse oder die Adresse
einer Information, die in einem anderen Datenträger, 50
wie z. B. einem Magnetband, gespeichert ist.

Unter der Steuerung einer Mikroprogrammfolge werden Befehle aus dem Speicher ausgelesen. Diese Mikroprogrammfolge tritt normalerweise am Ende

eines Standardmikroprogramms auf, so daß, wenn 55 adressiert ist, wird dann über das i?-Register, die eine Operation beendet ist, ein neuer Befehl vom i?-Sammelleitung, das B-Register und die P-Sammel-Speicher ausgelesen wird, der die nächste Operation leitung in das P-Register gebracht. Zur gleichen Zeit auslöst. Wenn ein Befehl ausgelesen und dem Re- wird der Inhalt des Dl-Feldes des Makrobefehls gisterD zugeführt worden ist, wird der Operations- über die Q-Sammelleitung in das ß-Register gecode decodiert und liefert damit die erste Festwert- 60 bracht. Die Inhalte der Register P und Q werden Speicheradresse von einer Folge von Mikrobefehlen dann in der ALE addiert und die Summe dem B-Refür das nachfolgend auszuführende Mikroprogramm. gister zugeführt.

Diese Decodierung kann durch zwei Sechzehnwege- c) Der Inhalt des Feldes Il wird über die ALE-

Verzweigungsoperationen ausgeführt werden, welche Sammelleitung zugeführt, um die mit YA und YB in Übereinstimmung mit dem Wert der Daten im 65 bezeichneten bistabilen Kippschaltungen BK2 einzu-Operationscode und verschiedenen Bedingungen in - stellen. Steuersignale aus diesen bistabilen Kippschalder Maschine die Auswahl einer von 256 Mikro- tungen werden bei der nachfolgenden Prüfoperation programmanfangsadressen aus dem Festwertspeicher benutzt.

Inhalts des durch das Bl-FeId des Makrobefehls definierten Registers und der Daten in dem D 1-Feld bildet.

b) Gleichzeitig mit den Verzweigungsoperationen werden die Adreßdaten im Bl-FeId des Makrobefehls über das /-Register in das Adreßregister OSAR in den Ortsspeicher OS eingegeben. Der Inhalt des Ortsspeicherplatzes, der durch diese Daten

d) Nachdem die Summe in das Z?-Register gebracht wurde, folgt nun dem Befehlseingabemikroprogramm, das durch die obenerwähnten Verzweigungsoperationen gesteuert wurde, ein Mikrobefehl, der den Inhalt des ß-Registers in das Festwertspeicheradreßregister FSAR bringt und damit den Anfangsmikrobefehl des eigentlichen Prüfmikroprogramms zur Verfügung stellt. Wie bereits oben erwähnt, kann dieser Mikrobefehl in irgendeiner Adresse des Festwertspeichers FS enthalten sein. Er muß nicht der Anfangsbefehl einer Standardbefehlsfolge sein.

Durch einen Zähler oder ein zusätzliches Register kann man es ermöglichen, daß eine Mikroprogrammfolge, die mit einem Prüfbefehl ausgelöst wird, nach einer vorausbestimmten Anzahl von Mikrobefehlen beendet wird. Wenn ein Zähler verwendet wird, so wird eine ausgewählte Zahl in diesen Zähler eingegeben, wenn die Adresse des ersten Mikrobefehls einer Prüffolge in dem Festwertspeicher gebracht wurde. Mit dem Lesen jedes Mikrobefehls wird der Zähler um den Wertl vermindert, bis der Zählerstand Null erreicht wird. An dieser Stelle wird ein Befehlsausgabeprogramm für den nächsten Makrobefehl eingeleitet. Wenn ein zusätzliches Register benutzt wird, wird eine weitere Festwertspeicheradresse in dieses Register eingegeben, und diese Adresse wird bei jedem Mikrobefehlsschritt mit der Adresse im Adreßregister des Festwertspeichers verglichen. Wenn die Inhalte beider Register die gleichen sind, wird ein Befehlsausgabeprogramm eingeleitet.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Mikroprogrammgesteuerte Datenverarbeitungsanlage, in welcher die Adresse des ersten auszuführenden Mikrobefehls einer einem Makrobefehl zugeordneten Mikrobefehlsfolge aus dem Makrobefehl und die Adressen der folgenden Mikrobefehle aus den jeweils davor liegenden Mikrobefehlen, gegebenenfalls nach Berücksichtigung zusätzlicher Bedingungen, abgeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß vom Makrobefehl die Adressen auch anderer als des ersten Mikrobefehls einer Mikrobefehlsfolge abgeleitet werden.

2. Mikroprogrammgesteuerte Datenverarbeitungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem übrigen nicht den Operationscode umfassenden Teil des Makrobefehls eine weitere Mikrobefehlsadresse abgeleitet wird, die einen Mikrobefehl oder eine diesem folgende Mikrobefehlsfolge auslöst, die nach dem aus dem Operationscode des Makrobefehls abgeleiteten Mikrobefehl oder der diesem folgenden Mikrobefehlsfolge ausgeführt wird (werden).

3. Mikroprogrammgesteuerte Datenverarbeitungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem übrigen Teil des Makrobefehls abgeleitete Mikrobefehlsadresse bis zu deren Aufrufen zwischengespeichert wird.

4. Mikroprogrammgesteuerte Datenverarbeitungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem Operationscode abgeleitete Mikrobefehl oder der letzte Mikrobefehl der diesem folgenden Mikrobefehlsfolge das Aufrufen des der zwischengespeicherten Mikrobefehlsadresse zugeordneten Mikrobefehls steuert.

5. Mikroprogrammgesteuerte Datenverarbeitungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Adreßteil aus zwei Teilen besteht, wovon einer ein Register kennzeichnet, das eine Adresse des die Mikrobefehle enthaltenden Festwertspeichers enthält, daß der Inhalt des Registers und der Adressenteil des Befehls addiert werden und daß die Summe die Mikrobefehlsadresse bildet.

6. Mikroprogrammgesteuerte Datenverarbeitungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Makrobefehl weitere Bits, insbesondere zur Kennzeichnung von Bedingungen benutzte Bits, enthält.

In Betracht gezogene Druckschriften:
McCradern, Weiss, Lee: »Programming Business Computers«, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1959, S. 171 ff.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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