DE19827914C1 - Anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis mit einem RISC-Prozessor zur Bearbeitung definierter Sequenzen von Assembler Befehlen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen ASIC zur Verarbeitung definierter Sequenzen von Assembler-Befehlen (TASKs). Zur Verbesserung des Datendurchsatzes bei Anwendungen mit hohen Speicherzugriffsraten, enthält der ASIC einen hardwareimplementierten TASK-Scheduler, der die Bearbeitung verschiedener TASKs auf einer ASIC internen Verarbeitungseinrichtung (EXU) in geeigneter Weise zeitlich koordiniert. Der hardwareimplementierte TASK-Scheduler bietet gegenüber herkömmlichen Softwaresteuerungen für Multitaskingsysteme unter anderem die Vorteile, daß das Betriebssystem entlastet und eine aufwendige Speicherarchitektur entbehrlich wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC) mit einem RISC-Prozessor zur Bearbeitung definierter Sequenzen von Assembler Befehlen (TASKs) gemäß dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1.

Die Performance eines Prozessors ist stark von den Speicher­ zugriffszeiten abhängig, die erforderlich sind, um Pro­ grammcode oder Operanden in den Prozessor zu laden. Durch langsame Zugriffszeiten entstehen insbesondere in der EXU ei­ nes schnellgetakten RISC-Prozessors lange Totzeiten, die zwangsläufig zu einer Verschlechterung des Datendurchsatzes führen.

In der Vergangenheit wurden verschiedene Ansätze vorgeschla­ gen, um den Datendurchsatz eines Prozessors zu verbessern. Ein Ansatz besteht in der Implementierung aufwendiger Cache- Speichersysteme. Diese Cachesysteme sind allerdings für An­ wendungen, bei denen die Daten nur ein einziges mal verwendet werden, sehr ineffektiv, weil dann eine hohe Cache-Miss-Rate entsteht.

Ein weiterer Ansatz zur Erhöhung des Datendurchsatzes bei I/O-Prozessoren besteht darin, bei längeren Wartezeiten wäh­ rend der Ausführung eines TASKs durch die EXU, einen soft­ ware gesteuerten TASK-Wechsel durchzuführen. Dieser TASK- Wechsel wird folglich durch das Betriebssystem gesteuert. Er erfordert jedoch regelmäßig viele zusätzliche Speicheropera­ tionen für das Sichern und Wiederherstellen des alten und neuen TASK-Zustandes, so daß sich ein derartiger Software- TASK-Wechsel nur bei sehr langen Wartezeiten, wie sie z. B. beim Zugriff auf externe Festplatten entstehen, lohnt.

Die US 4833640 offenbart ein Datenverarbeitungssystem, wel­ ches eine Vielzahl von Registerbänken in einem RAM aufweist. Der Zugriff auf die in diese Registerbänke und die in den Re­ gisterbänken enthaltenen Register erfolgt nach Maßgabe von entsprechenden Prozessorbefehlen. Der Befehl CBNR veranlaßt einen Wechsel des Zugriffs von einer Registerbank auf eine andere Registerbank bzw. einen Datentransfer von einem Regi­ ster in der einen Registerbank in ein Register in der anderen Registerdatenbank. Die Registerzugriffe erfolgen unter der Steuerung eines Speicherzugriffssteuerschaltkreises und einer Vielzahl von Steuerregistern.

Die DE 43 01 117 A1 offenbart ein multitaskingfähiges Rechen­ gerät und ein Verfahren zu seinem Betreiben. Das Rechengerät weist einen Prozessor mit mindestens einem Registersatz für jeden ausführenden Task auf. Das Rechengerät weist darüber hinaus einen Taskzuweiser auf, welcher dem Prozessor diejeni­ ge Task als nächste auszuführende Task zuteilt, welche die höchste Dringlichkeitsstufe aufweist.

Aus der DE 195 30 483 A1 ist eine Einrichtung und ein Verfah­ ren zur Echtzeit-Verarbeitung einer Mehrzahl von Tasks be­ kannt. Die Abarbeitung der Tasks erfolgt durch einen Prozes­ sor, wobei jeder Task nach einer dynamisch zugeordneten Prio­ rität abgearbeitet wird.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen anwendungsspezifi­ schen integrierten Schaltkreis (ASIC) mit einem RISC- Prozessor mit einer verbesserten Auslastung seiner internen EXU bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird durch den im Patentanspruch 1 beanspruch­ ten Gegenstand gelöst.

Gemäß der Erfindung weist der RISC-Prozessor neben einem Pro­ gramm- und Datenspeicher auch eine EXU zum Ausführen von TASKs auf, wobei während der Ausführung einer TASK auf eine andere TASK umgeschaltet werden kann, wenn zuvor die Ausfüh­ rung des einen TASK unterbrochen wurde. Dabei wird der TASK- Umschaltvorgang durch einen hardwareimplementierten TASK- Scheduler gesteuert.

Die hardwaregesteuerte TASK-Umschaltung bietet den Vorteil, daß das Betriebssystem von der Aufgabe der TASK-Verwaltung entbunden ist, so daß es in verstärktem Maße andere Aufgaben erfüllen oder stark vereinfacht werden kann. Mit der Imple­ mentierung des TASK-Schedulers steht nun die gesamte Prozes­ sorleistung der EXU ausschließlich zur Abwicklung von Anwen­ derfirmware zur Verfügung.

Der TASK-Scheduler ermöglicht zudem einen sehr schnellen TASK-Wechsel, d. h. innerhalb weniger Taktzyklen, wodurch die Totzeiten der EXU minimiert und ihre Auslastung bzw. ihr Da­ tendurchsatz maximiert wird.

Gemäß der vorteilhaften Ausgestaltung des TASK-Schedulers weist dieser für jeden TASK einen eigenen TASK-Controller auf, der Veränderungen des aktuellen Zustandes (RUN, WAIT, READY oder HALT) des ihm zugeordneten TASK erkennt und steu­ ert und eine entsprechende Veränderungsinformation erzeugt, die dem TASK-Scheduler zur Verfügung gestellt wird. Auf Basis diser Veränderungsinformation steuert der TASK-Scheduler den Umschaltvorgang.

Es ist weiterhin von Vorteil, in dem Schaltkreis eine I/O- Schnittstelle zwischen einem externen Datenspeicher und einem internen Datenbus vorzusehen, die für jeden TASK einen indi­ viduellen Datenkanal besitzt. Durch Überwachen des Daten­ transfers auf jedem einzelnen Datenkanal durch den individu­ ell zugeordneten TASK-Controller kann eine Veränderung des Zustandes der jeweiligen TASK erkannt werden.

Als vorteilhaft sei außerdem erwähnt, daß die I/O- Schnittstelle (400) für den Datentransfer zwischen ihr und dem externen Datenspeicher (500) nur einen gemeinsamen Daten­ kanal für alle TASKs aufweist. Durch die Verwendung eines ge­ meinsamen Datenkanals für alle TASKs werden zwei Interfaces bzw. Datenkanäle eingespart.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist der Schaltkreis Registerbänke auf, die den TASKs individuell zugeordnet und jeweils an den internen Datenbus angeschlossen sind. Sie die­ nen zum Speichern von spezifischen Daten über den Zustand ei­ nes jeweiligen TASK zum Zeitpunkt seiner Unterbrechung oder von Daten, die von einem TASK vor seiner Unterbrechung bear­ beitet wurden. Durch die Verwendung der Registerbänke ent­ fällt die bei herkömmlichen Multitasking-Steuersystemen er­ forderliche komplexe Speicherarchitektur.

Gemäß einer besonders einfachen Ausgestaltung ist in dem Schaltkreis wenigstens ein FIFO-Speicher vorgesehen, der als unidirektionale Schnittstelle zwischen externen Komponenten und dem internen Datenbus angeordnet ist und durch einen ihm zugeordneten TASK-Controller ohne das Erfordernis einer auf­ wendigen Adressierung gesteuert wird.

Es folgt eine detaillierte Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Dabei zeigt:

Fig. 1 die Hardwarestruktur eines erfindungsgemäßen Schalt­ kreises; und

Fig. 2 ein Ablaufdiagramm für eine TASK-Umschaltung durch ei­ nen TASK-Scheduler.

Bevor nachfolgend der Schaltkreis gemäß Fig. 1 und das hard­ waregesteuerte Umschalten einzelner TASKs gemäß Fig. 2 näher erläutert werden, erfolgen zunächst einige erläuternde Vorbe­ merkungen zum TASK-Begriff.

Wie bereits erwähnt, ist ein TASK ein Softwaremodul bestehend aus einer definierten Sequenz von Assembler Befehlen des ver­ wendeten Prozessors. TASKs werden üblicherweise vom Program­ mentwickler als Module eines zu erstellenden Programmcodes definiert. Bei vielen Anwendungsfällen ist eine Unterschei­ dung von drei TASKs ausreichend; genauer gesagt, werden ein Receive-TASK, ein Transmit-TASK und ein Supervisor-TASK un­ terschieden. Der Supervisor-TASK als Bestandteil des Pro­ grammcodes dient nur für die Initialisierung, zur Durchfüh­ rung von Debug-Operationen sowie zur Fehlerbehandlung. Eine Beschreibung des Receive- und Transmit-TASK erfolgt weiter unten im Rahmen der Funktionsbeschreibung des Schaltkreises gemäß Fig. 1.

Die verschiedenen TASKs arbeiten i. d. R. unabhängig von einan­ der, wenngleich gewisse Wechselwirkungen untereinander, wie gegenseitige Aufrufe oder eine Kommunikation über gemeinsame Speicherbereiche grundsätzlich möglich sind. Allerdings exi­ stiert eine TASK-Hierarchie, wobei der Supervisor-TASK die höchste Priorität besitzt. Aufgrund seiner höchsten Priorität kann der Supervisor-TASK die Receive- und Transmit-TASKs mit niederer Priorität jederzeit aufgrund eines Ereignisses un­ terbrechen.

Die Receive- und Transmit-TASKs können jeweils vier unter­ schiedliche Zustände einnehmen; diese sind:
der HALT-Zustand, bei dem der TASK inaktiv ist und von dem TASK-Scheduler 300 nicht beachtet wird,
der RUN-Zustand, bei dem der TASK aktiv ist und von der EXU 100 bearbeitet wird,
der WAIT-Zustand, bei dem der TASK zwar aktiv, aber blockiert ist, und
der READY-Zustand, bei dem der TASK ebenfalls aktiv ist, aber auf eine Zuteilung an die EXU wartet.

Der Supervisor-Mode kann ebenfalls die Zustände HALT, RUN und READY annehmen, nicht jedoch den WAIT-Zustand.

Der in Fig. 1 dargestellte Schaltkreis weist eine EXU 100 auf, die mit einem Programm- und Datenspeicher 200, in dem definierte Sequenzen von Assembler Befehlen (TASKs) abgespei­ chert sind, verbunden ist. Über einen internen Datenbus 700 ist die EXU 100 mit einer I/O-Schnittstelle 400 verbunden, über die sie mit einem externen Datenspeicher 500 Daten aus­ tauschen kann. Die I/O-Schnittstelle 400 besitzt für den Da­ tentransfer zwischen ihr und dem Datenbus 700 für jeden TASK, beispielsweise für einen TASK 0 (Supervisor-TASK), einen TASK 1 (Receive-TASK) und einen TASK 2 (Transmit-TASK) einen indi­ viduellen Datenkanal DK 410, 420, 430, der jeweils mit dem Datenbus 700 verbunden ist. Die individuellen Datenkanäle 410 bis 430 sind jeweils über individuelle Steuerleitungen mit den ihnen jeweils zugeordneten TASK-Controllern 310 bis 330 verbunden. Für den Datentransfer zwischen ihr und dem exter­ nen Datenspeicher 500 weist die I/O-Schnittstelle lediglich einen gemeinsamen Datenkanal für alle TASKs auf. Dabei er­ folgt der Übergang von drei auf einen Datenkanal innerhalb der I/O-Schnittstelle 400 durch Verwendung eines Multiple­ xers.

Die TASK-Controller sind Komponenten eines TASK-Schedulers 300, welcher der EXU 100 jeweils einen TASK zur Bearbeitung zuweist.

Schließlich weist der Schaltkreis gemäß Fig. 1 für jeden TASK eine eigene Registerbank 610, 620 bis 630 auf, die ebenso wie zwei FIFO-Speicher 820 (Receive-FIFO) und 830 (Transmit-FIFO) an den Datenbus 700 angeschlossen sind. Während die Register­ bänke einen bidirektionalen Datenaustausch zulassen, gestat­ tet jeder der FIFO-Speicher 820 und 830 lediglich einen uni­ direktionalen Datenaustausch mit dem internen Datenbus 700. Der TASK-Scheduler 300 gibt über eine Select-Leitung jeweils diejenige Registerbank frei, die dem aktuell von der EXU 100 bearbeiteten TASK zugeordnet ist.

Es folgt nun eine Funktionsbeschreibung des Schaltkreises ge­ mäß Fig. 1. Diese erfolgt am Beispiel der Abwicklung eines Receive- und eines Transmit-TASKs.

Der Receive-TASK wird hardwaregetriggert auf der EXU gestar­ tet, wenn sein zugehöriger TASK-Controller 320 bei dem Recei­ ve-FIFO 820 den Eingang von Daten von externen Komponenten registriert. Die Ausführung des Receive-TASKs durch die EXU 100 bewirkt, daß die empfangenen Daten zunächst in die Recei­ ve-TASK-spezifische Registerbank 620 geladen werden, um dort modifiziert zu werden. Anschließend werden die modifizierten Daten über den Datenbus 700 und den Receive-TASK-spezifischen Datenkanal 420 der I/O-Schnittstelle 400 in den externen Da­ tenspeicher 500 geschrieben.

Während der Receive-TASK auf der EXU 100 ausgeführt wird, be­ findet er sich im RUN-Zustand. Sollte jedoch im Rahmen der Ausführung des Receive-TASK festgestellt werden, daß keine Daten mehr im Receive-FIFO 820 vorhanden sind, so geht der Receive-TASK von selbst vom RUN-Zustand in den HALT-Zustand über.

Ganz ähnlich, allerdings mit entgegengesetzter Datentransfer­ richtung wie der Receive-TASK, arbeitet der Transmit-TASK. Er wird periodisch auf der EXU 100 gestartet, um Daten aus dem externen Datenspeicher 500 über seinen eigenen Transmit- Datenkanal 430 der I/O-Schnittstelle 400 und den Datenbus 700 in seine Registerbank 630 zu transferieren. Dort werden die Daten verarbeitet, um anschließend wiederum über den Datenbus in das Transmit-FIFO 830 geschrieben zu werden. Dort werden sie solange zwischengespeichert, bis sie an eine externe Kom­ ponente ausgegeben werden können. Während seiner Ausführung auf der EXU 100 befindet sich der Transmit-TASK im RUN- Zustand. Sollte während der Ausführung des Transmit-TASKs festgestellt werden, daß keine Daten mehr im externen Daten­ speicher 500 zur Verarbeitung durch den Transmit-TASK anste­ hen, so geht auch der Transmit-TASK von selbst vom RUN- Zustand in den HALT-Zustand über.

Der Datentransfer auf den einzelnen Datenkanälen 410, 420, 430 wird permanent von den individuell zugeordneten TASK- Controllern 310, 320, 330 überwacht. Wenn ein Controller Ver­ änderungen des Datentransfers auf 'seinem' Datenkanal fest­ stellt, so lassen diese auf eine Veränderung des aktuellen Zustandes der ihm zugeordneten TASKs schließen, denn derarti­ ge Zustandswechsel erfolgen aufgrund von Hardwareereignissen, wie beispielsweise einem Zugriff auf den externen Datenspei­ cher 500. Insbesondere kann ein einzelner TASK folgende Zu­ standswechsel durchlaufen:

Wechsel vom RUN- in den WAIT-Zustand (gilt nicht für Super­ visor-TASK):

Solange der TASK von der EXU 100 bearbeitet wird, befindet sich der TASK im RUN-Zustand. Erfolgt jedoch im Verlauf der Bearbeitung über die I/O-Schnittstelle 400 ein Lesezugriff oder eine Schreiboperation auf den externen Datenspeicher 500, so wickelt die I/O-Schnittstelle 400 mit ihren TASK­ spezifischen Datenkanälen 410, 420, 430 diese Operation selbsttätig, d. h. unabhängig von der EXU ab. Während dieser Zeit nimmt der TASK den WAIT-Zustand an. Bei einer Schrei­ boperation nimmt der TASK den WAIT-Zustand nur dann an, wenn unmittelbar davor ebenfalls eine Schreiboperation gestartet worden ist und diese noch den TASK-spezifischen Datenkanal belegt.

Wechsel vom WAIT-Zustand in den READY-Zustand (gilt nicht für Supervisor-TASK).:

Erfolgt während des WAIT-Zustandes eines TASK ein Lesezugriff auf den externen Datenspeicher 500, und stehen die angefor­ derten Lesedaten nun im TASK-spezifischen Datenkanal der I/O- Schnittstelle 400 zur Abholung durch den Prozessor bereit, so geht der TASK vom WAIT- in den READY-Zustand über.

Ein analoger Zustandswechsel erfolgt bei Schreiboperationen in den externen Datenspeicher 500, wenn die einzuschreibenden Daten in dem TASK-spezifischen Datenkanal der frei gewordenen I/O-Schnittstelle 400 vor ihrem Transfer in den externen Da­ tenspeicher 500 zwischengespeichert werden.

Wechsel vom READY-Zustand in den RUN-Zustand:

Ein TASK geht dann vom READY- in den RUN-Zustand über, wenn ihm Ausführungszeit der EXU zugeteilt wird, was nachfolgend ausführlicher anhand der Fig. 2 erläutert wird.

Wechsel vom RUN-Zustand in den HALT-Zustand:

Dieser Zustandswechsel erfolgt i. d. R. nur durch einen TASK­ eigenen Befehl, der bewirkt, daß der TASK inaktiv geschaltet wird. Er wird z. B. bei dem Receive- oder Transmit-TASK da­ durch ausgelöst, daß keine weiteren Daten mehr zur Verarbei­ tung anstehen

Wechsel vom HALT- in den READY-Zustand:

Dieser Zustandswechsel geht einher mit einer Aktivschaltung eines zuvor inaktiven TASK. Eine Aktivschaltung kann z. B. durch ein Aktivierungssignal von einem Timer oder durch den Befehl eines anderen TASK erfolgen.

In der bisherigen Beschreibung erfolgte im wesentlichen eine Einzelbetrachtung der einzelnen TASKs. Insbesondere wurde ih­ re individuelle Funktionsweise beschrieben sowie ihre bei der Abwicklung durchlaufenen Zustandswechsel.

Aufbauend auf den von jeder TASK während ihrer Bearbeitung durchlaufenen Zustandswechsel, erfolgt nun anhand der Fig. 2 eine Beschreibung des durch den TASK-Scheduler 300 gesteuer­ ten Multitaskings der verschiedenen TASKs.

In Fig. 2 sind für den TASK 1 und den TASK 2 beispielhaft Zu­ standswechsel dargestellt. So durchläuft der TASK 1 sukzessi­ ve die Zustände HALT READY RUN WAIT READY RUN, während der TASK 2 sukzessive die Zustände RUN WAIT READY RUN READY RUN WAIT READY durchläuft. Gleichzeitig durchläuft der TASK 0 die Zustände HALT READY RUN und HALT. Alle diese Zustandswechsel werden für jeden einzelnen TASK von dem ihm individuell zuge­ ordneten TASK-Controller gesteuert.

Da nur eine EXU 100 vorhanden ist, ist auch nur die Abwick­ lung eines TASK zu gleicher Zeit möglich. Um die Auslastung der EXU und damit den Datendurchsatz durch den Schaltkreis zu optimieren, werden die einzelnen TASKs nicht etwa sequenti­ ell, sondern nach dem Multitasking Prinzip durch die EXU ab­ gearbeitet. Dabei erfolgt die für das Multitasking erforder­ liche Koordination der Zustandswechsel der einzelnen TASKs durch den hardwareimplementierten TASK-Scheduler 300.

Wenn der TASK-Controller 330 einen Lesezugriff des TASK 2 auf den externen Datenspeicher 500 registriert, führt er den TASK 2 vom RUN- in den WAIT-Zustand über. Diese Veränderungsinfor­ mation teilt der TASK-Controller dem TASK-Scheduler 300 mit, welcher daraufhin den TASK-Controller 320 veranlaßt, den TASK 1 vom READY- in den RUN-Zustand zu überführen.

Damit wird die anfängliche Bearbeitung des TASK 2 auf der EXU unterbrochen und der TASK 1 der EXU zur Bearbeitung zuge­ teilt. Die Bearbeitung des TASK 1 auf der EXU erfolgt solan­ ge, bis der TASK-Controller 320 eine Schreiboperation des TASK 1 auf den externen Datenspeicher 500 registriert, wor­ aufhin er den TASK 1 in den WAIT-Zustand überführt.

Solange nun, wie in Fig. 2 dargestellt, der WAIT-Zustand des TASK 1 noch nicht durch einen READY-Zustand ersetzt wurde, weil die Schreiboperation auf den externen Datenspeicher 500 noch nicht durch die I/O-Schnittstelle 400 beendet wurde, entsteht tatsächlich eine Totzeit für die EXU 100, weil sich nun sowohl TASK 1 wie auch TASK 2 zeitgleich im WAIT-Zustand befinden.

Allerdings bleibt TASK 1 unabhängig von seinem Zustandswech­ sel vom RUN- in den WAIT-Zustand der EXU zugeordnet, wie dies aus der letzten Balkenzeile in Fig. 2 zu erkennen ist.

Ausgehend von dem gleichzeitigen WAIT-Zustand von TASK 1 und TASK 2 wird derjenige TASK als nächster von der EXU bearbei­ tet, dessen Operation mit dem externen Datenspeicher 500 als erste von der I/O-Schnittstelle erfolgreich abgewickelt und beendet wird. Sobald das Ende einer Operation als Veränderung des Datentransfers von einem TASK-Controller in einem Daten­ kanal DK der Schnittstelle erkannt wird, überführt er seinen TASK vom WAIT- in den READY-Zustand, was in der Fig. 2 für den TASK 2 dargestellt ist.

Der TASK-Controller 330 teilt daraufhin dem TASK-Scheduler 300 den READY-Zustand des TASK 2 mit, woraufhin dieser umge­ hend den TASK 2 der EXU zuteilt, weil TASK 1 nach wie vor im WAIT-Zustand ist. Mit der Zuteilung von TASK 2 zu der EXU 100, überführt der TASK-Controller 330 seinen TASK 2 vom READY- in den RUN-Zustand.

Wie aus den Zustandswechseln in Fig. 2 für die TASKs 1 und 2 ersichtlich, wird durch das beschriebene Multitasking Prinzip die EXU 100 insgesamt besser ausgelastet, weil sie während des Wartezustandes eines zuvor im RUN-Zustand befindlichen TASK einen anderen TASK zur Bearbeitung zugeteilt bekommt.

Eine Unterbrechung des RUN-Zustandes eines TASK kann aller­ dings nicht nur durch Wartezeiten für eine externe Spei­ cheroperation initiiert werden, sondern auch dann, wenn die EXU 100 von einem TASK höherer Priorität, z. B. dem Supervi­ sor-TASK 0, beansprucht wird.

Dies geschieht üblicherweise dann, wenn dem TASK-Scheduler 300 vom TASK-Controller 310 der TASK 0 mitgeteilt wird, daß sich dieser im READY-Zustand befindet. Daraufhin unterbricht der TASK-Scheduler die Bearbeitung von TASKs mit niederer Priorität auf der EXU 100 und teilt dieser den TASK 0 zur Be­ arbeitung zu.

Daraufhin wird der TASK 2 von seinem Controller 330 aus dem RUN-Zustand in den READY-Zustand überführt, während gleich­ zeitig der TASK 0 von seinem Controller 310 vom READY- in den RUN-Zustand überführt wird.

Nach vollständiger Abwicklung des TASK 0, erteilt der TASK- Scheduler der EXU 100 wieder den zuletzt unterbrochenen TASK 2 zur Bearbeitung zu. Konsequenterweise wird dann der TASK 0 von seinem Controller 310 vom RUN- in den HALT-Zustand über­ führt, während gleichzeitig der zuvor unterbrochene TASK 2 von seinem Controller 330 wieder vom READY- in den RUN- Zustand überführt wird.

Solche Interrupts durch den Supervisor-TASK erfolgen aller­ dings üblicherweise nur bei besonderen Ereignissen, wie z. B. der Initialisierung, beim Auftreten von Fehlern, bei externer Alarmierung oder dann, wenn der Supervisor-TASK 0 von einem anderen TASK aufgerufen wird.

Jeder TASK für sich würde die EXU 100 nur etwa zur Hälfte auslasten, weil die jeweilige Bearbeitung durch die EXU sehr häufig durch Zugriffe auf den externen Datenspeicher 500 un­ terbrochen werden müßte. Bei der Anwendung von TASKs, die je­ weils etwa gleich viele Zugriffe auf den externen Datenspei­ cher 500 vorsehen, bietet der hardwareimplementierte TASK- Scheduler eine gute Möglichkeit, diese langsamen Zugriffe zeitlich zu verzahnen, um auf diese Weise den Datendurchsatz der Schaltung zu verbessern. Auch wenn der Prozessor durch die beiden TASKs sehr unsymmetrisch belastet wird, ergibt sich in der Gesamtbilanz für seinen Datendurchsatz immer noch ein Gewinn.

Claims (6)

1. Anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis (ASIC) mit einem RISC-Prozessor zur Bearbeitung definierter Sequenzen von Assembler Befehlen (TASKs), mit einem Programm- und Datenspeicher (200) zum Speichern der TASKs, und einer Verarbeitungseinheit (EXU) (100) zum Ausführen der TASKs, wobei ein hardwareimplementierter Task-Scheduler (300) von einer TASK auf einen anderen TASK umschaltet, wenn zuvor die Ausführung des einen TASK unterbrochen wurde, dadurch gekennzeichnet, daß
jeder Task ein eigener Controller (310, 320, 330) zugeordnet ist, zum Erfassen des aktuellen Zustandes (RUN, WAIT, READY und HALT) der jeweils zugeordneten TASK und zum Ausgeben von entsprechender Zustandsinformation; und
daß der hardwareimplementierte TASK-Scheduler (300) so ausgestaltet ist, daß er die TASKs an die EXU (100) nach Maßgabe der erfaßten Zustandsinformation zuteilt.

2. Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine I/O-Schnittstelle (400), zwischen einem externen Datenspeicher (500) und einem internen Datenbus (700) angeordnet ist.

3. Schaltkreis nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die I/O-Schnittstelle (400) für den Datentransfer zwischen ihr und dem internen Datenbus (700) für jede TASK einen individuellen Datenkanal (410, 420, 430) besitzt, welcher den Datentransfer für jeden TASK durchführt, und daß Mittel vorgesehen sind, die den Datenkanal des zugeordneten TASK-Controllers (310, 320, 330) auf Veränderungen des Datentransfers hin überwacht, um aufgrund dieser Veränderung Veränderungen des Zustandes des jeweiligen TASK zu erkennen.

4. Schaltkreis nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die I/O-Schnittstelle (400) für den Datentransfer zwischen ihr und dem externen Datenspeicher (500) einen gemeinsamen Datenkanal für alle TASKs aufweist.

5. Schaltkreis nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Registerbänke (610, 620, 630), die den TASKs individuell zugeordnet und an den internen Datenbus (700) angeschlossen sind zum Speichern von spezifischen Daten über einen TASK nach einer Unterbrechung des jeweils ausgeführten TASKs, vorhanden sind.

6. Schaltkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein FIFO-Speicher (810, 820) vorhanden ist, der als unidirektionale Schnittstelle zwischen externen Komponenten und dem internen Datenbus (700) angeordnet ist und durch einen ihm zugeordenten TASK- Controller (320, 330) gesteuert wird.