DE2059341C2

DE2059341C2 - Elektronische Datenverarbeitungsanlage

Info

Publication number: DE2059341C2
Application number: DE19702059341
Authority: DE
Inventors: Guido Segrate Badagnani; Luigi Dipl.-Ing. Milano Mercurio
Original assignee: Ing C Olivetti and C SpA
Current assignee: Telecom Italia SpA
Priority date: 1969-11-25
Filing date: 1970-11-25
Publication date: 1984-01-12
Also published as: GB1334679A; GB1329753A; JPS518704B1; FR2072386A5; DE2059341A1; DE2059319A1; FR2072387A5

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Datenverarbeitungsanlage der im Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Die aus der US-PS 33 99 384 bekanntgewordene Dalenverarbeiüingsanlage ähnlicher Art hat ebenfalls eine Priorilätsunierscheidungslogik, wobei die Priorität der Anfragen auf Verbindung mit dem Hauptspeicher durch Hinzufügen oder Entfernen von Pufferregistern als Funktionen der Lastbedingungen geändert wird. Ein alternativer Lcitwcg sorgt für die Zugriffsanfragen, die zwar eine Priorität aufweisen, die sich von den Zugriffsanfragen höchster Priorität unterscheidet, aber trotzdem unter bestimmten Bedingungen einen sofortigen Zugriff verdienen. Dadurch kann jedoch das Problem gleichzeitiger Anfragen mit der gleichen Priorität durch mehr als eine periphere Einheit nicht gelöst werden.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einer elektronischen Datenverarbeitungsanlage der eingangs erwähnten Art einen einfachen Weg zu schaffen, um den Konflikt zu lösen, der bei gleichzeitigen Anfragen durch mehr als eine periphere Einheit dergleichen Prioritätsstufe entsteht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Mitteingelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Datenverarbeitungsanlagc nach der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden beispielsweise näher beschrieben. Es zeigt

Fig. I ein Blockdiagramm der zentralen Einheit einer Datenverarbeitungsanlage nach der Erfindung:

Fig. 2 ein mehr ins einzelne gehendes Blockdiagramm der Datenverarbeitungsanlage nach der Erfindung:

F i g. 3 ein mehr ins einzelne gehendes Diagramm des Zweikanal-Stcuergcräts nach der Erfindung:

Fig. 4 einige der Verbindungen zwischen den peripheren Einheiten und der zentralen Einheit.

Die Befehle des Programms sind ursprünglich in

... einem Magnetkernspeicher 11 (Fig. 1) enthalten, der in Zellen unterteilt ist. die je acht Bits enthalten können.

Um den Bereich der Möglichkeiten der Anlage zu vergrößern, kann der Speicher 11, wie bei der veranschaulichten Ausführungsform der Erfindung, in Einheitenbauweise ausgeführt sein mit vier einheitlichen Baugruppen von viertausend Worten von je acht Bits.

bo Die Befehle werden zu ihrer Ausführung einzeln in eine Reihe von Arbeitsregistern 13 übertragen. Sämtliche Übertragungen von Information zwischen den verschiedenen Teilen des Systems finden Wort für Wort suut. Jedes Wort kann zwei kodierte numerische Schrift/eichen enthalten, die sich je aus vier Bits, einem einzelnen alphanumerischen 8-Bit-Schriftzeichen oder einem Teil einer Adresse oder eines Befehls zusammensetzen.
Jedem Befehl des Programms entspricht ein in einem

Dauer- oder Nur-Lesespeicher 15 aufgezeichnetes Mikroprogramm. Jedes Mikrogrogramm enthält eine Vielzahl von Mikrobefehlen, von welchen sich jeder aus sechzehn Bits zusammensetzt, die in verschiedene Felder unterteilt sind, die in Code die auszuführende Operation und die zu verarbeitenden GröCen angeben. Normalerweise ist der Mikrobefehl in vier Felder von je vier Bits unterteilt, die man die Felder F, X, Y und Z nennt. Das möglicherweise mit einem der anderen Felder kombinierte Feld F gibt die auszuführende m Operationsart an, während die anderen Felder die zu verarbeitenden Größen mit Hilfe der nachstehend noch näher anzugebenden Verfahren bestimmen. Die Ausführung eines Programmbefehls besteht in der unmittelbar aufeinanderfolgenden Ausführung der Mikrobefehle des entsprechenden Mikroprogramms. Die Datenverarbeitungsanlage kann für eine beliebige Anwendung spezialisiert werden, indem lediglich ein Nur-Lesespeicher 15 vorgesehen wird, der ein Repertoii^ von Mikroprogrammen zur Ausführung eines gewünschten entsprechenden Satzes von Programmbefehlen enthält.

Die Mikrobefehle des Mikroprogramms werden im Verlaufe des Ausführungsprozesses einzeln aus dem Nur-Lesespeicher in ein Befehlsregister 17 übertragen, das sechzehn Flip-Flop-Schaltungen enthält, die den Code des Mikrobefehls oder der in den Nur-Lesespeicher eingelesenen Information an der angegebenen Adresse vorübergehend festhalten.

Die verschiedenen Operationen der Datenverarbeitungsanlage werden durch eine Taktsteuerungsschal- *o tung 19 gesteuert, die beispielsweise einen Taktgeberzyklus in der Größenordnung von 500 nsec haben kann, der der Ausführungszeit einer Elementaroperation entspricht. Im Verlaufe jedes Zyklus erzeugt die Taktsteucrungsschaltung 19 acht Taktgeberimpulse 7"0 bis Tl von vorbestimmter Dauer und Lage in dem Zyklus. Die Periodizität der Taktsteuerung läßt sich nur durch den Speicher 11 ändern, der zwischen einem Zyklus und dem nächsten eine Wartezeit einfügen kann.

Die Datenverarbeitungsanlage bcsir/.i außerdem eine logische Einheil 21. deren Botrieb mil der Takisteiierung der Schallung 19 völlig gleichlaufend ist. Die logische Einheit besieht aus einer Kombination von Schaltungen, die die Aufgabe haben, die Mikrobefehle aus dem Nur-Lcsespcicher 15 zu entnehmen, sie zu intcrpreticren und auszuführen. Die Mikrobefehle steuern die Ausführung verschiedener Operationen und lassen sich wie folgt klassifizieren:

- Interne Mikrobefehle: Diese führen Verarbeitungen von in Teilen der zentralen Einheit gespeicherten Daten. Lese- und Schreibzyklcn des Speichers 11 sowie Lesezyklen des Nur-Lesespeichers 15 aus;

- Externe Mikrobefehle: Diese werden benutzt beim Austauschen von Daten mit den möglichen peripheren Einheiten, wie nachstehend noch näher beschrieben;

- Mikrobefehle zur Handhabung des Bedienungspultes;

- Mikrobefehle zur Durchführung der Mikrounterbrechungen.

Die beiden letztgenannten Befehlsarten werden ebenfalls nachstehend noch näher erläutert.

Die Mikrobefehle eines Mikroprogramms werden normalerweise der Reihe nach in der Reihenfolge der zunehmenden Adresse des Nur-Lesespeichers 15 ausgeführt.

Die Ausführung jedes Mikrobefehls laßt sich in zwei Phasen unterteilen: Die Interpretationsphase und die Ausführungsphase. Im Verlaufe der Interpretationsphase, die allen Mikrobefehlen gemeinsam ist, wird der adressierte Mikrobefehl in den Nur-Lesespeicher 15 eingelesen, seine Ausführung vorbereitet und das Arbeitsregister 13, das, wie nachstehend noch näher beschrieben, für den Nur-Lesespeicher 15 als Adressenregister arbeitet, ergänzt Im Verlaufe der Ausführungsphase findet das Verarbeiten der Daten in durch den während der vorangehenden Jnterpreationsphase ausgelesenen Mikrobefehlen angegebener Weise statt

Die Ausführung des Mikrobefehls wird außerdem durch ein Zustandsregister 23 gesteuert, das aus acht Flip-Flop-Schaltungen gebildet ist, die dazu dienen, die verschiedenen Zyklen der Anlage zu unterscheiden. Das Einstellen dieser Flip-Flop-Schaltungen wird durch das Feld Fdes Mikrobefehls gesteuert.

Die Interpretationsphase wird stets in einem einzelnen Zyklus der Anlage abgewickelt und durch eine Flip-Flop-Schaltung 5000 des Zustandsregisters 23 identifiziert. Die Form der innerhalb der Grenzen des die auszuführenden Operationen bestimmenden Zyklus erzeugten Signale nennt man den Interpretationszustand.

Die Ausführungsphase wird in einem oder mehreren Zyklen der Anlage (im vorliegenden Ausführungsbeispiel in höchstens drei Zyklen) abgewickelt, denen eine gleiche Anzahl von Ausführungszuständen entspricht. Während der gesainten Ausführungsphase bleibt der Code des sich in Verarbeitung befindenden Mikrobefehls in dem Befehlsregister 17 festgelegt, während sich andererseits der Zustand der Flip-Flop-Schaltungen des Zustandsregisters 23 entwickelt. Es gibt vier Ausführungszustände SOOl, 5002, 5003, S004 und sie kennzeichnen die aufeinanderfolgenden Ausführungszeitpunkte. Jeder Zustand bestimmt auf der Basis des Code des ausgelesenen Mikrobefehls den nächsten. Am Ende der Ausführung eines Mikrobefehls findet eine Rückkehr in den Interpretationszustand SO00 statt zum Lesen des nachfolgenden Mikrobefehls in dem Nur-Lesespeicher 15.

Im Verlaufe der beiden Phasen, der Interpretationsphase und der Ausführungsphase, erzeugt die logische Einheit 21. die das Befehlsregister 17 und das Zustandsregister 23 als Eingänge hat. Signale, die spezifische Informationsflüsse durch die verschiedenen Blocks der Datenverarbeitungsanlage zulassen.

Die Arbeitsregister 13 sind in zwei Abschnitte unterteilt, die je sechzehn 8-Bit-Register umfassen. Die Register der beiden Abschnitte sind im Nachstehenden mit den Buchstaben A bzw. B bezeichnet, auf die jeweils eine durch vier Bits von 0000 bis 1111 ausgedrückte Adresse folgt. Zwei Register A und B mit der gleichen Adresse können als ein einzelnes Register behandelt werden, das durch die Bezeichnung L mit darauffolgender gemeinsamer Adresse angegeben ist. Bei den arithmetischen Operationen wird der Teil A eines Registers L als der weniger bedeutende behandelt. Die Befehle zur Auswahl der Arbeitsregister Ϊ3 ergeben sich unmittelbar aus dem Dekodieren der beiden Felder X und Vdes Mikrobefehls. Diese geben entsprechend dem Ausführuigszustand, in welchem sich die Anlage befindet, in Binärcode die Adresse eines Registers A oder eines Registers B an. Diese Arbeitsregister 35 und 37 erhalten die Information über zwei Sammelregister 39 und 41, die den Abschnitt A bzw. den Abschnitt öder Register 13 speisen.

Der Inhalt der Arbeitsregister 13 kar:i durch verschiedene Mikrobefehle, die Übertragungen, arithmetische Operationen, logische Operationen usw. ausführen, verarbeitet werden. Jedes der Register kann im Verlaufe der Mikroprogramme verschiedene Funktionen ausfüllen, von welchen die hauptsächlichster, folgende sind:

- Adressenregister für den Nur-Lesespeicher 15:
Dies ist im wesentlichen ein Register, welches die Adresse eines zu lesenden Wortes in dem Nur-Lesespeicher angibt. Die Adtessenregister des Nur-Lesespeichers 15 sind in feststehender Weise in den Arbeitsregistern 13 verteilt. Bei der vorliegenden Ausführungsform werden, da bei Verwendung eines L-Registers dreizehn Bits zum Identifizieren des Nur-Lesespeichers 15 ausreichen, nur die dreizehn unbedeutendsten Bits in Betracht gezogen; bei Verwendung eines /4-Registers wird dies ideell nach links um fünf »O«-Bits erweitert.

- Adressenregister für den Arbeitsspeicher 11:

Hier handelt es sich um ein Ζ,-Register oder ein /l-Register, das ideell nach links um acht »O«-Bits erweitert ist, die die Adresse eines Wortes in dem Speicher 11 angeben, dessen Lesen oder Schreiben bewirkt werden soll. Im Nachstehenden werden die als Adressenregister des Speichers 11 benutzten Register 13 statt mit dem Symbol L oder A mit dem Symbol M bezeichnet, auf das eine Adresse zwischen 0 und 15 folgt.

- Mit dem Speicher, mit einer peripheren Einheit, mit dem Bedienungspult auszutauschendes oder im Verlaufe des Mikroprogramms zu verarbeitendes Datum. Die Datuml'unktion kann in gleichwertiger Weise durch jedes einzelne der Register 13 ausgeübt werden.

Die Mikrobefehle können eines der Register A, B. L (oder Af^ mit den vier Bits adressieren, die in ihrem Teil X oder Kenthalten sind.

Die Datenverarbeitungsanlage besitzt außerdem ein aus acht Flip-Flop-Schaltungen DlOO bis D107 gebildetes Register 63. das während der Ausführung einer Anzahl von Mikrobefehlen eintretende Ereignisse vorübergehend festhalten kann. Sein Inhalt wird während der Ausführung der Mikroprogramme überprüft zum Herbeiführen von Adressenausgleichen in den Adressenregisiern des Nur-Lesespeichers 15. Einige dieser Flip-Flop-Schaltungen können auf der Basis des qualitativen Ergebnisses nach der Ausführung einer Anzahl von arithmetischen oder logischen Mikrobefehlen eingestellt werden. beisⁿie!sweise aufgrund des Bestehens eines Übertrags zwischen dem vierten und fünften Bit, des Bestehens eines Übertrags nach dem achten Bit, der Tatsache, daß das Ergebnis einer Operation gleich Null ist. Einige Mikrobefehle können außerdem die in einem der Arbeitsregister 13 enthaltenen acht Bits in das Register 63 eingeben. Jede Flip-Flop-Schaltung des Registers 63 kann in jedem beliebigen Fall durch zwei gesonderte Mikrobefehle auf Null oder Eins eingestellt werden, in deren Format die drei unbedeutendsten Bits des Feldes X die binäre Adresse (00—07) der betreffenden Flip-Flop-Schaltung im Inneren des Registers 63 darstellen.

Wie bereits erwähnt überwacht die logische Einheit 21 den Informationsfluß zwischen den verschiedenen Blocks der Datenverarbeitungsanlage auf der Basis des Inhalts des Befehlsregisters 17 und des Zustandsregisters 23. Die Information läuft zwischen diesen Blocks über eine Reihe von UND-Toren verschiedener Bauart um, die durch eine Reihe von durch die logische Einheit , 21 erzeugten Befehlen gesteuert werden. In der Zeichnung (Fig. 2) sind diese Torschaltungen symbolisch in drei Zonen unterteilt dargestellt. Die zentrale Zone enthält den durch die logische Einheit 21 erzeugten Steuerbefehl des Tores. Wenn dieser Befehl vorhanden ist, werden die Signale am Eingang des Tores in den nächsten Block übertragen. Die sich in der oberen

ίο Zone und in der unteren Zone der Torschaltungen befindenden, sich von 00 bis 15 verändernden Zahlenpaare zeigen die Anzahl der Bits an, die sie durchlassen, und genauer gesagt, die Stellen, an welchen diese Bits sich am Eingang und am Ausgang befinden.

Beispielsweise ist ein Tor, das sowohl als Eingang als auch als Ausgang die Zahlenpaare 07, 00 aufweist, ein solches, das ein 8-Bit-Wort unmittelbar parallel \ überträgt. Andererseits ist ein Tor, das in seiner oberen Zone, d. h. als Eingang, das Zahlenpaar 03, 00 und in seiner unteren Zone, d. h. als Ausgang, das Zahlenpaar 07, 04 aufweist, ein solches, das vier Bits überträgt, indem es sie um vier Stellen nach links verschiebt. Sofern 07, 04 der Eingang und 03, 00 der Ausgang sind, erfolgt das Verschieben um vier Stellen nach rechts.

Schließlich bedeutet es, wenn die Eingangszone leer ist, , daß die Bits in das Tor von außen her, beispielsweise von dem Bedienungspult her, eingegeben werden; wenn die Zwischenzone leer ist, daß der Übertrag bedingungslos, d. h. nicht durch die logische Einheit 21 gesteuert ist.

Am Eingang des Speichers 11 (Fig.2c) befinden sich fünf Torschaltungen 80, 81, 83, 85, 99, die an einer Sammelleitung NO zusammenkommen, von der aus die Information unmittelbar parallel zum Speicher 11 gelangt.

Das Tor 80 dient zum Adressieren des Speichers 11 mit Hilfe der aus dem Befehlsregister 17 kommenden Adresse. Das Tor 81 dient zum Adressieren des Speichers 11 mit Hilfe der in dem Abschnitt B eines der Register 13 enthaltenen Adresse. Das Tor 85 dient zum Eingeben eines aus dem Abschnitt B eines der Register 13 kommenden Datums in den Speicher 11. Das Tor 83 dient sowohl zum Adressieren des Speichers 11 als auch zum Eingeben eines aus dem Abschnitt A eines der Register 13 kommenden Datums in den Speicher II.

Wenn die Tore 83 und 81 zum Adressieren des Speichers 11 zusammen benutzt werden, führen sie die acht unbedeutendsten Bits bzw. die acht bedeutendsten Bits zu. Schließlich wird das Tor 99 benutzt, um die aus den peripheren Einheiten kommenden Daten in den Speicher 11 einzugeben.

Der Ausgang aus dem Speicher 11 wird einer Sammelleitung NC zugeführt und von ihr aus unmittelbar parallel über zwei Torschaltungen 31 bzw. 32 einer Sammelleitung NA und einer Sammelleitung NB zugeführt, von wo aus die Information dann in die Sammelregister 39 bzw. 41 und schließlich über die ' Torpaare 51, 53 bzw. 59, 61 in die Abschnitte A bzw. B der Arbeitsregister 13 gelangt
Wie bereits vorstehend erwähnt kann die Information aus den Arbeitsregistern 13 in die arithmetische Einheit 25 gelangen, wo Operationen logischer und ,-arithmetischer Art ausgeführt werden. Die arithmeti- ",' sehe Einheit 25 hat einen Ausgang für die acht ,:'_ unbdeutendsten Bits, der unmittelbar parallel über die :

Torschaltungen 73 und 74 zu den Sammelleitungen NA '■■: und NB und von dort aus zu den Sammelregistern 39 . und 41 geleitet wird. Die arithmetische Einheit 25 hat außerdem einen Ausgang für die acht bedeutendsten

Bits, der unmittelbar parallel über die Torschaltungen 75 und 76 zu den Sammelleitungen NA und NBund dann zu den Sammelregistern 39 und 41 geleitet wird. Die arithmetische Einheit 25 hat schließlich zwei Ausgänge C] und Ci, die über die Addierer 67 und 69 dem Register 63 zugeleitet werden, um die Information vorübergehend festzuhalten, sofern nach dem vierten Bit oder nach dem achten Bit ein Übertrag besteht, und einen Ausgang Cs. der über einen Addierer 71 dem Register 63 zugeleitet wird, um die Information zuzuführen, daß das Ergebnis einer bestimmten Operation sich gänzlich aus Nullen zusammensetzt.

Von den beiden Abschnitten A und ßder Arbeitsregister 13 aus kann die Information außerdem zu einer Reihe von Torschaltungen 47 bzw. einer Reihe von Torschaltungen 33 gelangen, die alle zu einer Sammelleitung ND führen. Wie aus der Symbolik der Zeichnung leicht ersichtlich, können die Torschaltungen 33 und 47 das schrittweise Verschieben nach links oder nach rechts und das Austauschen der vier bedeutendsten Bits gegen die vier unbedeutendsten Bits bewirken. Von der Sammelleitung ND aus gelangt die Information unmittelbar parallel über die Torschaltungen 49 und 57 zu den Sammelleitungen NA und NB. Von den Sammelleitungen NA und NB aus gelangt die Information dann in bereits beschriebener Weise in die Arbeitsregister 13.

Von den beiden Abschnitten A und ßder Register 35 und 37 der Arbeitsregister 13 aus kann die Information außerdem über die Torschaltungen 48 und 50 in das Register 63 eingegeben werden, das über ein Tor 65 mit der Sammelleitung ND und somit in bereits beschriebener Weise mit den Registern 13 in Verbindung steht.

Schließlich kann der Informationsinhalt der Register 13 zum Adressieren des Nur-Lesespeichers 15 benutzt werden. Im einzelnen werden, wie bereits vorstehend erwähnt, die acht Bits des Abschnitts A und die fünf unbedeutendsten Bits des Abschnitts ß als Adresse benutzt. Von dem Speicher 15 aus gelangt die Information dann normalerweise über die sich im Intcrpretationszustand befindenden Torschaltungen 77 und 79 in das Befehlsregister 17. Die sieben unbedeutendsten Bits können jedoch während der Ausführungszustände über eine Torschaltung 78 verändert werden.

Wie bereits vorstehend erwähnt, kann jedes der Register 13 im Verlaufe der Mikroprogramme die Funktion eines Adressenregisters für den Nur-Lesespeicher 15 ausüben. Bei der dargestellten Ausführungsform gibt es vier in feststehender Weise als Adressenregister des Nur-Lesespeichers 15 benutzte Arbeitsregister 13. Eines dieser vier Register bildet das Adressenregister eines Hauptmikroprogramms, das normalerweise der Reihe nach in ansteigender Reihenfolge der Mikrobefehle ausgeführt wird, wobei die in dem jeweiligen Adressenregister enthaltene Adresse bei jedem durchlaufenen Interpretationszustand 5000 um eine Einheit ergänzt wird.

Eine Steuereinheit 27 steuert die Verbindungen zwischen dem zentralen Ausgang und den peripheren Einheiten und die Arbeitspriorität der peripheren Einheiten selbst Im einzelnen gibt es drei Prioritätsstufen, die jeweils einem der anderen Adressenregister zugeordnet sind. Die Steuereinheit 27 überwacht die parallele Ausführung von vier Mikroprogrammen:

— Das Haupt- oder Prioritätsmikroprogramm, das normalerweise die Aufgabe des Interpretierens und Ausführens der Befehle des Programms durch Verarbeiten der Daten und Einleiten der Ein- und Ausgangsoperationen hat;

- Ein Mikroprogramm der Priorität 3, das normalerweise vorgesehen ist zum Ausführen von Operationen, die nicht innerhalb der vorbestimmten Zeitfolge des Programms kommen, beispielsweise Voreinstellungen von Unterbrechungen im Programm, mikroprogrammierte Durchführung von Eingangs-Ausgangs-Operationen, die komplexer

to sind als ein einfacher Datenaustausch;

— Mikroprogramme der Prioritäten 2 und 1, die normalerweise bestimmt sind zum Bewirken des Übertrags von Daten aus einer peripheren Einheit in den Speicher und umgekehrt.

Die Ausführung dieser vier Mikroprogramme ist in dem Sinne parallel, daß jedes von ihnen sein eigenes Adressenregister hat und fortgeführt werden kann, sobald es notwendig ist. Die zentrale Einheit kann jedoch nur einen Mikrobefehl auf einmal ausführen; wenn also mehrere Mikroprogramme zur gleichen Zeit wirksam gemacht werden, gibt die zentrale Einheit dem Programm der höheren Priorität in der Prioritätsreihenfolge 1,2,3,4 den Vorrang.

Unter normalen Bedingungen ist das Hauptmikroprogramm stets wirksam, während die anderen unwirksam sind. Ihre Einschalten erfolgt durch Senden von im Nachstehenden als MikroUnterbrechungen bezeichneten geeigneten Signalen, die die Ausführung eines Mikroprogramms am Ende des laufenden Mikrobefehls unterbrechen können, um die Steuerung der Anlage auf ein Mikroprogramm von höherer Priorität übergehen zu lassen.

Die MikroUnterbrechungen sind in drei Hauptgruppen unterteilt, die den Prioritäten der Mikroprogramme entsprechen, die sie einschalten.

Während der Ausführung der Mikroprogramme und insbesondere am Ende der Ausführung jedes Mikrobefehls überprüft die Steuereinheit 27 die Mikrounterbrechungsanfragen nach einer höheren Priorität als der des sich in Ausführung befindenden Mikroprogramms. Sofern keine vorliegt, wird das Mikroprogramm fortgesetzt. Mögliche Anfragen von gleicher oder niedrigerer Priorität bleiben unentschieden in den Einheiten gespeichert, die sie erzeugt haben.

Sofern andererseits mindestens eine Anfrage von höherer Priorität vorliegt, wird das der Anfrage von höherer Priorität entsprechende Mikroprogramm eingeschaltet.

Das sich vorher in Ausführung befindende Mikroprogramm bleibt ausgesetzt, bis die MikroUnterbrechungen mit höherer Priorität vollständig verarbeitet worden sind.

Nachdem die erforderlichen Operationen zu Ende geführt worden sind, löscht das eingeschaltete Mikroprogramm die Mikrounterbrechungsanfrage, der entsprochen worden ist und löst sich selbst auf, wobei es einen passenden Mikrobefehl (COM 0) aussendet. An dieser Stelle nimmt die Steuereinheit 27 die Überprüfung des Vorliegens schwebender Anfragen gleicher

Priorität zusätzlich zum Fortsetzen der Überprüfung derjenigen Anfragen von niedrigerer Prioritätsstufe wieder auf.

Sofern keine Anfrage vorliegt, wird die Ausführung des ausgesetzten Mikroprogramms wieder aufgenommen. Sofern eine Anfrage vorliegt, wird ihr entsprochen; sofern mehr als eine Anfrage vorliegt, wird die von höchster Priorität aus ihnen ausgewählt, während

die anderen in der Schwebe bleiben.

Es kann vorkommen, daß sich verschiedene Mikrounterbrechungen von gleicher Priorität gleichzeitig anbieten. Wenn es möglich wird, einer von ihnen zu entsprechen, so erfolgt die Auswahl in einer feststehenden Prioritätsreihenfolge.

Informationsaustausch zwischen der Datenverarbeitungsanlage nach der Erfindung und den peripheren Einheiten wird über einen Mehrfachkanal und einem Einzclkanal erzielt, die von der Einheit 27 gesteuert werden. Der Mehrfachkanal ermöglicht einen gleichzeitigen Informationsaustausch einer Vielzahl von angeschlossenen peripheren Einheiten mit der zentralen Einheit unter Ausnutzung der Tatsache, daß die zentrale Einheit viel schneller ist als die peripheren Einheiten. Der Einzelkanal ermöglicht einzelnen Informationsaustausch in angeschlossenen peripheren Einheiten mit der zentralen Einheit, jedoch mit einer viel höheren Geschwindigkeit als mit Hilfe des Mehrfachkanals. Der Unterschied in der Arbeitsweise zwischen dem Einzelkanal und dem Mehrfachkanal ist von der Behandlung der entsprechenden MikroUnterbrechungen durch die in dem Nur-Lesespeicher 15 enthaltenen Mikroprogramme abhängig.

Die über einen Kanal aus den peripheren Einheiten aufgenommene Information wird unter Steuerung durch die zentrale logische Einheit 21 entweder über die Torschaltung 99 in den Speicher 11 oder über eine Torschaltung 101 und die Sammelleitung ND in die Arbeitsregister 13 eingegeben. Die Information wird aus dem Speicher 11 über die an den Eingang der Steuereinheit 27 angeschlossene Sammelleitung NC unmittelbar den peripheren Einheiten zugeführt.

Gemäß F i g. 3 und 4 können die peripheren Einheiten 107 mit Hilfe eines Mikrounterbrechungssignals einer der drei Prioritätsstufen Zugang zu der zentralen Einheit fordern. Die höchste Prioritätsstufe 1 wird benutzt zum Senden oder Empfangen von Einzeldatumsworten in die oder aus den in Einzelkanal-Übertragungsart angeschlossenen peripheren Einheiten 107. Die zweite Prioritätsstufe 2 wird benutzt zum Übertragen von Ein/cldiilumswortcn in die oder aus den in Mchrfachkanal-Überiragungsan angeschlossenen peripheren Einheiten, während die unterste Prioritälsstufc sowohl durch den Einzelkanal als auch durch den Mehrfachkanal genutzt und für mehr Zeit erfordernde Operationen benutzt wird, wie beispielsweise die Vorbereitung einer in eine periphere Einheit 107 zu sendenden Datenzone in dem Speicher 11. Periphere Einheiten 107. die eine sehr hohe Übertragungsgeschwindigkeit erfordern, wie beispielsweise ein Magnetband, eine optische Anzeigeeinheii usw., sirid in Einzelkanal-Übertiagungsart angeschlossen. Diejenigen peripheren Einheiten, die eine geringere Geschwindigkeit erfordern, beispielsweise ein Drucker, ein Lesegerät oder ein Locher für Papierstreifen, können in Mehrfachkanal-Übertragungsart angeschlossen sein.

Während der letzten Ausführungsphase eines Mikrobefehls sendet die logische Einheit 21 ein Signal in das Mikrounterbrechungssteuergerät 103 (Fig. 3) der Steuereinheit 27. Als Ergebnis davon wird ein synchronisierender Mikrounterbrechungsimpuls über die drei Leitungen 105 den peripheren Einheiten 107 (F i g. 7) zugeführt. Jede der Leitungen 105 sorgt für das Synchronisieren der auf einer der drei Prioritätssstufen geforderten Unterbrechungsanfragen. Jede der peripheren Einheiten 107 empfängt die Signale zum Synchronisieren der Unterbrechungsanfragen der PrioritätsMufen eins und drei oder zwei und drei, je nachdem, ob sie in Einzel- oder Mehrfachkanal-Übertragungsart angeschlossen ist. Fig. 4 zeigt zwei periphere Einheiten 107, die in Einzelkanal-Übertragungsart angeschlossen sind. Der einzige Unterschied zwischen diesen und anderen in Mehrfachkanal-Übertragungsart angeschlossenen besteht darin, daß die letzteren die den Stufen 2 und 3 statt I und 3 entsprechenden Leitungen empfangen könnten.

ίο Zum Zeitpunkt des Empfangs der Synchronisierungsimpulse erzeugen die Zugang zur zentralen Einheit fordernden peripheren Einheiten 107 eine Unterbrechungsanfrage über eine der drei Leitungen 109. von welchen jede Signale einer der drei Prioritätsstufen überträgt. In gleicher Weise wie bei den Synchronisierungsleitungen 105 ist jede periphere Einheit 107 an die Leitungen 1 und 3 oder 2 und 3 angeschlossen. Wenn eine der peripheren Einheiten 107 dem Steuergerät 103 eine Unterbrechungsanfrage zuführt, stellt das Steuergerät die Prioritätsstufe fest, der es entspricht, und sendet über eine der drei Leitungen 111 ein wirksam machendes Signal, das den drei Prioritätsstufen in gleicher Weise entspricht wie die Unterbrechungsanfrageleitungen 109 und die Synchronisierungsleitungen

105. Dieses Signal wird allen peripheren Einheiten 107 zugeführt, die MikroUnterbrechungen auf dieser Priorilätsstufe erzeugen können, und dauert über die gesamte Zeitspanne der Aufrechterhaltung der Unterbrechungsanfrage fort.

Jede periphere Einheit 107 ist mit einer Freigabeschaltung 113 versehen, die auf der entsprechenden Prioritätsstufe angeforderten Zugang zur zentralen Einhat hat und nach Empfang des Signals ihren Ausgang 115 erregt hält. Dies versetzt die periphere Einheit 107

J5 in die Lage, einer Torschaltung 117 und einer Sammelleitung 119 einen identifizierenden 8-Bit-Codenamen zuzuführen.

Die Sammelleitung 119 ist an die zentrale Einheit über eine Zwischenverbindungsschaltung 121 (Fig.3) angeschlossen. Die Zwischenverbindungsschaltung 121 besteht aus einer Impulsabtrennstufe und aus das Signal verändernden Kreisen, die benutzt werden zum Bilden einer Verbindung zwischen der zentralen Einheit und den peripheren Einheiten. Sie benötigt keine Speicherkapazität für die Information, sondern überträgt sie nur in geeigneter Form.

Sofern zwei oder mehr periphere Einheilen 107 zur gleichen Zeit und bei gleicher Prioritätsstufe Zugang zur zentralen Einheit gefordert haben, werden eine Prioritätsleitung 125 und eine ODER-Torschaltung 127 benutzt, um zu bestimmen, welche angenommen werden soll.

Sobald eine periphere Einheit 107. die Zugang gefordert hat, auf der entsprechenden Leitung ItI ein Signal erhält, öffnet sie ihren Ausgang (114) zu der ODER-Torschaltung 127 während der gesamten Zeit da das Signal vorhanden ist. Dies veranlaßt, den Eingang der ODER-Torschaltungen 127 sämtlicher anderen peripheren Einheiten die Tatsache zu unterstützen, daß die Leitung 125 zugelassen ist Die Freigabeschaltungen 113 der peripheren Einheiten 107 empfangen dieses Signal auf der Leitung 125 und werden durch dieses daran gehindert, ihre Ausgänge zu öffnen, so daß die UN D-Torschaltungen 117 nicht wirksam gemacht und diese peripheren Einheiten 107 daran gehindert werden, ihren Codenamen der zentralen Einheit zuzuführen.

Wenn beispielsweise die beiden peripheren Einheiten 1 und 2 zugleich der zentralen Einheit eine Mikrounter-

brechung der Prioritätsslufe 1 zuführen, so führt die zentrale Einheit selbst über die Leitung 1 der Leitungen 111 den beiden peripheren Einheiten 107 ein Signal zu. Die periphere Einheit 1 öffnet jedoch ihren Ausgang für ein Signal 114 zu der ODER-Torschaltung 127, die den Eingang aus der Leitung 125 in die Freigabeschaltung 113 der Einheit 2 zuläßt und verhindert, daß diese Freigabeschaltung ihren Codenamen der zentralen Einheit zuführt.

Auf diese Weise wird nur die periphere Einheit 1 zugelassen, ihren Codenamen zuzuführen, so daß nur diese Einheit Zugang erhält.

Wenn die periphere Einheit 2 eine Mikrounterbrechung der Prioritätsstufe 1 und die periphere Einheit 1 eine solche der Prioritätsstufe 3 sendet, führt das Steuergerät iO2 nur auf der Leitung 1 der Leitungen ii ein Signal zu, so daß die periphere Einheit 2 Zugang erhält.

Sofern die zentrale Einheit bereits beim Verarbeiten einer Mikrounterbrechung ist. sendet sie die Synchronisierungsimnulse nur über die Leitungen 105. die den MikroUnterbrechungen mit höheren Prioritätsstufen als der sich in Verarbeitung befindenden entsprechen, da ein Mikrounterbrechungsprogramm nur durch eine Mikrounterbrechung mit höherer Prioritätsstufe unterbrochen werden kann. Somit sendet die zentrale Einheit, wenn sie beim Verarbeiten einer Mikrounterbrechung der Stufe 2 ist, nur über die Leitung 1 der Leitungen 105 Synchronisierungsimpulse. Der Empfang einer Mikrounterbrechung durch das Steuergerät 103 bewirkt, daß der logischen Einheit 21 ein Signal zugeführt wird, die ihrerseits die Ausführung des Hauptmikroprogramms am Ende der Ausführung des in dem Befehlsregister f7 gespeicherten Mikrobefehls unterbricht. Das Signal bewirkt außerdem, daß die logische Einheit 21 die in einem der vorbestimmten Arbeitsregister 13 gespeicherte Adresse benutzt, um ein Mikrounterbrechungsprogramm in dem Nur-Lesespeicher 15 zu adressieren in Übereinstimmung damit, ob die Mikrounterbrechung die Priorität 1, 2 oder 3 hat. Sofern während der Ausführung eines Mikrounterbrechungsprogramms über eine der Leitungen 109 eine /weite Mikrounterbrechung mit höherer Priorität empfangen wird, führt das Steuergerät 103 der logischen Einheit 21 ein zweiten Signal zu. um das vorhergehende Mikroprogramm am Ende der Ausführung der in dem Mikrobefehlsregister 17 enthaltenen Mikrounterbrechung zu unterbrechen.

In gleicher Weise wie vorstehend bewirkt dann das Signal daß die logische Einheit 21 die in dem der Prioritätsstufe der Mikrounterbrechung entsprechenden vorbestimmten Arbeitsregister 13 gespeicherte Adresse zum Adressieren des Nur-Lesespeichers 15 benutzt.

Sobald die Ausführung des einer besonderen Mikrounterbrechung zugeordneten Mikroprogramms beendet ist kehrt die logische Einheit 21 zu dem der niedrigeren Prioritätsstufe zugeordneten unterbrochenen Mikroprogramm zurück, sofern eines vorhanden ist, oder zum Hauptmikroprogramm.

Der letzte Mikrobefehl eines Mikrounterbrechungsprogramms ist stets ein Sprung auf die unmittelbar vor der ersten Mikrounterbrechung des Mikrounterbrechungsprogramms liegende Adresse in dem Nur-Lesespeicher 15. An dieser Stelle ist ein Mikrobefehl gespeichert, der bewirkt, daß die logische Einheit 21 dem Steuergerät 103 mitteilt, daß das Mikroprogramm zu Ende geführt ist Dies bewirkt daß das Steuergerät 103 das Zuführen des der Mikrounterbrechung zugeordneten Signals in die logische Einheit 21 einstellt, die ihrerseits erneut beginnt, das die Adresse des Mikrounierbrechungsprogramms mit niedrigerer Priorität enthaltende Arbeitsregister 13 oder das Hauptmikroprogramm zu benutzen. Da wie vorstehend erläutert das zum Adressieren des Mikrounterbrechungsprogramms benutzte Arbeitsregister 13 vor Ausführung des Mikrobefehls ergänzt wird, wird folglich die Adresse des

ίο ersten Mikrobefehls des Mikrounterbrechungsprogramms auf das geeignete Arbeitsregister zurückgestellt.

Da Mikrounterbrechungsprogramme mit höherer Prioritätsslufe Mikrounterbrechungsprogramme mit niedrigerer Prioritätsstufe unterbrechen, müssen sie verhältnismäßig kurz sein und können nur für einfache Operationen, wie beispielsweise das Zuführen eines Schriftzeichens in den Drucker, benutzt werden. Andererseits kann das Mikrounterbrechungsprogramm der dritten Prioritätsstufe länger sein, so daß es zum Ausüben komplizierterer Funktionen, wie beispielsweise Vorbereiten und Überprüfen eines dem Drucker oder dem Magnetband zuzuführenden Datenfeldes, benutzt wird. Das als Überwachungsmikroprogramm bezeichnete Mikrounterbrechungsprogramm der dritten Prioritätsstufe wird durch die peripheren Einheiten sowohl auf dem Einzelkanal als auch auf dem Mehrfachkanal benutzt. Es besteht aus einem ersten gemeinsamen Teil, der die notwendigen Voroperationen ausführt und mit einem Sprung auf eines der Vielzahl von Mikroprogrammen endet, welches der besonderen peripheren Einheit und der Quelle entspricht, die die Mikrounterbrechung einleitete.

Die besondere periphere Einheit, die die Mikrounterbrechung einleitete, wird mit Hilfe des über die Sammelleitung 119 der Zwischenverbindungsschaltung 121 zugeführten Codenamens identifiziert. Von der Zwischenverbindungsschaltung 121 aus wird der Codename über die Torschaltungen 123 (Fig. 2) und die Sammelleitung NA einem vorgewählten Register im Abschnitt A der Arbeitsregister 13 zugeführt. Die Codenamen können durch die logische Einheit 21 als eine Adresse benutzt werden, um eine Stelle in dem Nur-Lesespeicher 15 zu adressieren, die einen Sprungbefehl zum Springen auf das entsprechende Mikrounterbrechungsprogramm des Überwachungsmikroprogramms enthält.

Beim Übertragen von Information in die periphere Einheit 107 wird das zu sendende Informationsfeld in dem Speicher 11 vorbereitet. Der Codename der peripheren Einheit 107 enthält ein Bit, um anzuzeigen, ob die Einheit selbst in tinzei- oder Mehrlachkanal-Betriebsart angeschlossen ist. Das Vorhandensein dieses Bits zeigt an, daß die periphere Einheit in Einzelkanal-Betriebsart angeschlossen ist wobei in diesem Falle der Codename in einem ersten vorgewählten Arbeitsregister 13 gespeichert wird, während bei keinem Bit der Codename in ein zweites vorgewähltes Register hineingeht

Neben den die peripheren Einheiten betreffenden MikroUnterbrechungen gibt es noch andere, die aus dem (nicht dargestellten) Bedienungspult über die Leitung 135 oder aus dem Speicher 21 über die Leitung 137 kommen. Diese MikroUnterbrechungen haben alle die Prioritätsstufe 3 und werden durch das Unterbrechungssteuergerät 10/3 in gleicher Weise wie die vorstehend beschriebenen MikroUnterbrechungen interpretiert und verarbeitet

Die aus dem Bedienungspult stammenden Mikrounterbrechungen können von der Bedienungsperson durch Einwirken auf die Steuerdruckknöpfe erzeugt werden. Jene aus dem Speicher 11 stammenden können beispielsweise auftreten, wenn zwei den Speicher 11

benutzende Mikrobefehle hintereinander angeordnet werden müssen. In diesem Falle wird die Ausführung des zweiten Mikrobefehls verzögert, bis der durch den ersten Mikrobefehl eingeleitete Speicherzyklus zu Ende geführt ist.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektronische Datenverarbeitungsanlage mit einem Zeniralprozessor zum Ausführen eines aus einer Reihe von Befehlen bestehenden Programms, wobei die Anlage eine Vielzahl von peripheren Einheiten (107), die jeweils Unterbrechungsanfragen für den Zugriff auf den Zentralprozessor senden, wobei die Anfragen auf einer Vielzahl von Priorilätsstufen organisiert sind, und ein Unterbrechungssteuergerät (103) zum Analysieren der Anfragen und Erzeugen eines einzigen, der Anfrage der höchsten Prioritätsstufe entsprechenden Signals aufweist, um ein Verbinden der die Unterbrechung höchster Priorität sendenden peripheren Einheit mit dem Zeniralprozessor zu ermöglichen, gekennzeichnet durch einen Einfach-Richtungs-Kanal (125, 111), der die peripheren Einheiten in eine Einfach-Richtungs-Ketie schaltet, wobei jede dieser peripheren Einheiten (107) eine Einrichtung (127) enthält, die mit dem Einfach-Richtungs-Kanal gekoppelt ist und auf den Empfang eines Signals (114) aus einer Freigabeschaltung (113) anspricht, welche derjenigen peripheren Einheit zugeordnet ist, die eine Unterbrechungsanfrage (109) gestellt hat und der als erster in der Einfach-Richtungs-Kette über ein Signal auf den Leitungen (111) des Einfach-Richtungs-Kanals angezeigt wird, daß die Freigabeschaltung (113) einen Informationsaustausch mit dem Zentralprozessor ermöglichen kann, und wobei die Einrichtungen (127) jeweils ein Sperrsignal (125) für die Frcigabcschaltungen (113) derjenigen peripheren Einheil in der Einfach-Riehlungs-Kelle stromabwärts verbunden sind, um einen Informationsaustausch dieser peripheren Einheilen.

der gleichen Prioritätsstufe mit dem Zentralprozessor zu verhindern.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der peripheren Einheiten (107) eine Vielzahl von Einrichtungen enthält, von denen jede eine der Unterbrechungsanfragen auf einer der Stufen überträgt.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Unterbrechungssteuergerät(103)eineSynchronisiereinrichtung zum Erzeugen von Synchronisiersignalen zum Synchronisieren der Unterbrechungsanfrage der peripheren Einheiten (107) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisiereinrichtung die Synchronisiersignale (105) auf einer Vielzahl von Priorilätsstufen erzeugt, die jeweils die auf dieser Prioritätsstufe geschalteten peripheren Einheiten in den Zustand versetzen, Unterbrechungsanfragen (109) der entsprechenden Prioritätsstufe zu stellen, wobei die Synchronisiereinrichtung danach auf die Unteibrechungsanfragen auf der Vielzahl von Prioritälsslufen durch Erzeugung eines Signals auf den Leitungen (111) des Einfach-Richtungs-Kanals anspricht, das der empfangenen Unterbrechungsanfrage höchster Priorität entspricht.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die peripheren Einheiten (107) Namensgeber mit Torschaltungen (117) enthalten, die auf den Empfang eines Signals (115) von der Freigabeschaltung (113). ansprechen, wenn sie Zugriff gefordert haben, um dem Zentralprozessor über eine Sammelleitung (119) einen identifizierenden Codenamen zuzuführen.