DE2126206A1

DE2126206A1 - Datenverarbeitungsgerat

Info

Publication number: DE2126206A1
Application number: DE19712126206
Authority: DE
Inventors: Alun John Broadstone Dorset Cotton John Michael Windsor Berkshire Cosserat David Cockburn London CoIe, (Groß britannien)
Original assignee: Plessey Handel und Investments AG
Current assignee: Plessey Overseas Ltd
Priority date: 1970-05-26
Filing date: 1971-05-26
Publication date: 1971-12-09
Also published as: CA926018A; DE2126206C3; SE449668B; GB1329721A; ZA713254B; JPS5232213B1; US3787813A; NL7107280A; DE2126206B2

Description

HiESSEY HANDEL UHD INVESTMENTS AG
6300 Zug, Sohweiz
Gartenstrasse 2

Datenverar beitu ngs gerät

s Erfindung bezieht sich auf ein Dätenverarbeitungsgerät und insbeaondere auf ein beim Zeitteilverfahre η (time sharing system) au verwendendes G«rät, das Adressierungssyateme onthält, die selbst einen Speicherschutz ergeben·

Bei Computer systemen, riie im Zeit teilverfahre η arbeiten, muß unbedingt sichergestellt worden, daß ein Anwenderprogramm bei Pehlerzuständen (entweder in der Hardware oder Software) keinesfalls das .Systemüberwaohungsprograram oder eines der anderen Anwenderprogramme at Ort. Ein solcher Schutz wird durch Einfügen von Speicherschutzvorrichtungen in das Computersystem geschaffen. Solche Speichersohutzvorrichtungen können entweder in der Hardwar.9- oder in der Saftware vorgesehen sein.

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Professor M»V. Silkes behandelt in seinem 1968 von Maedonald, London herausgegebenen Buch "Time-Sharing Computer Systems" in Kapitel 4 "Entwurf eines Systems" die Verwendung von"i'ähigkeitsregister"genannten Hardware-Registern, in die Segment be zeichnungen eingegeben sind. Jede Segment be zeichnung besteht aus einem Bais-End- und Typencode, und sie wird zur Bildung der Startadresse (Basis 6ode) , der Endadresse ( End-Code) uad derArt des erlaubten Zugriffs (Typen-Code) für jedes Speiohersegaseni; im Systemspeicher verwendet. Jedes Programm besitzt eine Gruppe von Fähigkeiten, die das Programm und die Datensegmente bildet» auf die der Zentraleinheit der Zugriff erlaubt wird, wenn diese das Programm durchführt. Das Pähigkeitsregistersystem ist auf den Seiten 49 bis 59 der zweiten Auflage von 1969 des oben erwähnten Buchs unter dem Titel "Speicherschutz" im einzelnen näher beschrieben.

Erfindungsgemäß sollen solche Fähigkeitsregister bei der Bildung eines sehr sicheren SpeicherSchutzsystems verwendet werden, das beispielsweise in einer im Echtzeitbetrieb arbeitenden M&ltiprogramraverarbeitungsanlage angewendet werden kann, die sich beispielsweise für die speicherprogramraierte Steuerung von Fernwermittlungssystemen wie Telephon?·, Telegraphie- oder Datenübermittlungssysteme eignet.

Bei solchen Systemen ist es oft notwendig, (zoeammeßfassend I_nformationssegmente genannte) Programm- und Datensegmente innerhalb der Speicheranlage zu bewegen. Bei großen Systemen kann es tatsächlich notwendig sein, eine Vielfalt von unterschiedlichen Arten von Speichergeräten vorzusehen, damit der gesamte, zur Steuerung des !ernverraittlungssystems notwendige Nachrichtenkomplex aufgenommen werden kann. Die Speicheranlage kann beispielsweise aus einem von Magnetkern-oder Dünnfilm-

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speichern mit Schnellzugriff gebildeten Hauptspeicher . '

bestehen, der von-einer Anzahl von Großraumspeichergeräten wie Magnettrommel- , Magnet band speicher η und großen Magnetkernspeicher^ mit Langsamzugriff unterstützt wird. Die Zentraleinheiten sind so ausgebildet, daß sie mit Programm- und Datenblöcken (oder Segmenten) in schnellen Hauptspeicher arbeiten, und die Nachrichtensegmente können vom Zusatzspeicher abgerufen werden, wenn es erforderlich ist. Wenn beispielsweise in einem Hauptspeicher modul ein Fehler auftritt, ist es' außerdem notwendig, unbedingt notwendige Nachrichtensegmente in Bereitschafts-oder andere Speicherraodüle umzuspeichern, damit die Betriebsbereitschaft des Pernvermittlungssystems aufrecht erhalten wird. Venn eine \

solche Umspe icherung erfolgt, muß das Speicheradressiersystem unbedingt dafür sorgen, daß die Verbindungsadressen zu den Nachrichtensegmenten, die bewegt worden sind, erhalten und in der kürzest möglichen Zeit richtig nachdatiert werden.

Gemäß der Erfindung soll ein Datenverarbeitungsgerät mit einem Spoicheradressiersystem geschaffen werden, das Speicherschutzvorrichtungen enthält und das das Umspeichern von Nachrichtensegmenten ermöglicht, ohne daß komplizierte Verbindungsadressenänderungen durchgeführt werden müssen.

Das nach der Erfindung geschaffene Datenverarbeitungsgerät für ein im Zeitteilverfahreη arbeitendes Computersystem enthält eine Zentraleinheit und eine Speichereinheit, wobei ü ie Information in der Speichereinheit in Segmenten angeordnet ist und die Zentraleinheit mehrere Fähigkeitsregister enthält, von denen jedes so ausgebildet ist, daß es eine Segmentbezeichnungsinformation speichert, die die Basis-und Endadresse eines Nachrichtensegments angibt, und es ist dadurch gekennzeichnet, daß eines derFähigkeitsj. ^ister so ausgebildet ist, daß esjeine Information festhält,

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die die Basis-und Endadresse eines Hachrichtensegments bildet, das eine Segmenthinweisliste, insbesondere auf das gerade von der Zentraleinheit ausgeführte Programm enthält, und daß ein weiteres der Fähigkeitsregister so ausgebildet ist, daß es eine Information festhält, die die Basis- und Endadresse eines Nachrichtensegments festhält, das eine Haupt Fähigkeit si is te enthält, wobei die Hauptfähigkeitsliste für jedes Nachrichtensegraent in der Speichereinheit eine Eintragung" enthält, die aus einer die (Basis- und Endadresse eines Segments bildenden Information zusammengesetzt ist, und die Segraenthinweisliste eine Liste von Datenwörtern enthält, die als Hinweis zur Bildung.verschiedener Eintragungen in der Hauptsegmentliste verwendet werden.

Die Schaffung wenigstens einer Segmenthinweisliste für jedes Programm ermöglicht es, dem Überwachungsprogramm, jedem Programm im Programmladezeitpunkt Segmente zuzuordnen, und es kann daher die Speicherbereiche, innerhalb denen ein Programm arbeiten kann, genau bezeichnen. Die Verwendung der einzelnen Haupt fähigke it si iaiie' , auf die mit Hilfe tier Hinweise der Segmenthinweisliste Bezug genommen wird, erleichtert die Schwierigkeiten, die bei der Bewegung von Nachrichtensegraenten auftreten. Durch die Schaffung einer Segmenthinweisliste für jedes Programm des Systems kann ein entsprechenderSegmenthinweis in einem Standardplatz im Speicherbereich eines bestimmten Programms eingeschrieben werden, und dieser Hinweis kann zur Rekonstruktion des Inhalts der Eähigkeitsregister verwendet werden, wenn das Programm nach einer Stillegung reaktiviert wird. Dieses Verfahren erleichtert die Schwierigkeiten der Umspeicherung, wenn llachrichtensegmente im speichersystem herumbewegt werden, da nur eine oder mehrere entsprechende Vereinbarungen in der Haupt fähigkeitsliste verändert werden müssen, damit die

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Kenntnis ihre3 neuen Speicherplatzes erhalten bleibt.

Es ist nicht notwendig, viele Stufen von Unterprogrammen und viele Programmspeicherbereich-e zu durchsuchen, um die Verbindungsadressen zu dem bewegten Segment oder den Segmenten zu verändern. Wenn die Basis- und End information eines bestimmten Nachrichtensegments einmal gebildet sind, wird sie immer beim selben Eintrag der Hauptfähigkeitsliste gehalten, wobei die Hinweise in den Segraenthinweisliaten stets gültig sind. Der tatsächliche Ort des Segments wird dann natürlich von der von der Hauptfähigkeitsliste abgeleiteten Basis-und End information geliefert. Wenn ein Fähigkeits- { register geladen werden soll, das kein solches ist, das die Information für die Segmenthinweisliste und für die Hauptfähigkeitsliste enthält, muß das Befehlswort 3,ediglich(T) bestimmen, welches F^higkeitsregister geladen werden soll (II), auswählen, welches Fähigkeitsregister derzeit gerade die Segmentbetföichnung der Segmenthinweisliste enthält und (III) die erforderliche nach unten gerichtete Versetzung der Segmenthinweisliste, die den Zugriff zur Hauptfähigkeibs-. liste an der Eintragung erlaubt,' die dem erforderlichen Segment entspricht. Nach Empfang dieser Information verwendet die Zentraleinheit das ausgewählte S¹ ähigkeitsregister dazu, die Basisadresse der Segmenthinweisliste abailelten, aa<ter die vom g Befehl bestimmte Versetzung hinzugefügt wird* Der so bestimmte Speicherplatz in der Segmenthinweisliste wird dann gelesen, damit ein Hinweis erzeugt wird, der als Versetzung in der Hauptfähigkeitsllste verwendet wird. .Die Basisadresse aus dem weiteren Pähigkeits register wird dann mit dem Hinweis verwendet, um den erforderlichen Eintrag in die HauptfähigkeitäListe zu bestimmen. Nun wird ein Zugriff auf den geforderten Eintrag in der Hauptfähigkeitsliste durchgeführt, damit die laufende Basis- und End information für das geforderte Segment hergeleitet wird, und diese

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Information wird dann zu dem voüj Befehlswort ausgewählten Fähigkeitsregister geleitet. Zu Schutz zwecken,wird das weitere Eähigkeits register (nämlich das Register, das die Segment bezeichnung fund ie Hauptfähigkeitsliste speichert) am besten so ausgebildet, daß es von einem Befehlswort nicht ausgewählt werden kann, und es wird beispielsweise bei Systemanlauf bedingungen geladen. Das Miigkeitsregister, das die Segmentbezeichnung enthält, die die Segmenthinweisliste bildet, kann jedoch von einem Befehlswort adressiert werden, und es wird geladen, wenn ein Programmwechsel erfolgt.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird ein Batenverarbeitungsgerät geschaffen, bei dem jedes der Pähigkeitsregister auch eine Zugriffsartinformation enthält, die die erlaubte Zugriffsart bezeichnet, die vom Programm auf das Segment durchgeführt werden kann, das von der darin enthaltenen Segmentbezeichnungsinf orraation bestimmt wird, wobei jedes der Wörter in der Segmenthinweisliste von einer Zugriffsart -Information begleitet ist.

Dio Anordnung jedes Eintrags in einer Segmenthinweisliste in zwei Teilen (d.h. den Zugriffsartcode und den Hauptfähigkeitslisten-Versetzcode) erfordert, daß der Zugriffsartcode getrennt in das ausgewählte Fähigkeitsregister eingegeben wird und zwar zu einer anderen Zeit als die Basis- und Endadressen. -^as Herausnehmen des Zugriffsartco §es aus deraHaupt fähigke it slis te neintrag weist jedoch einen besonderen Vorteil auf, da es ermöglicht, daß auf dasselbe Speichersegment durch zwei oder mehr getrennte Programme mit verschiedenenZugriffsartcodes einZugriff •erfolgt. So kann beispielsweise ein Segment für ein Programm als Pestwertspeicheraegment ausgebildet sein, während

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das gleiche Segment beispielsweise für ein anderes Programm ein I'ese-Schreibspeichersegment sein kann. Auf diese Weise kann derselbe Eintrag in der Hauptfähigkeitsliste für jede Fähigkeit verwendet werden, die das Segment benützt, da der Zugriffsartcode jeweils getrennt hergeleitet wird.

Gem?.ß einer Weiterbildung der Erfindung wird ein Datenverarbeitungsgerät geschaffen, bei dem jeder Eintrag in der Hauptfähigkeitsliste auch einen Segmentbezeichnungs-Prüfcode enthält, der eine charakteristische Beziehung zur Basisadressen-und Endadresseninforraation desselben Eintrags aufweist, wobei die Zentraleinheit so ausgebildet "

ist, daß sie bei der Durchführung eines Fähigkeitsregister-Ladevorgangs aus der Basisadressen-und Endadressen information in dem Fähigkeitsregister unabhängig einen lokalen Prüfcode berechnet und diesen mit dem Segment beζeichnungs prüfcode vergleicht.

Die Verwendung eines dritten Elements in jeden Eintrag in der Haupt fähigkeitsliste erlaubt die Prüfung des Laüevorgangs des Fähigkeitsregisters, damit das Einstellen der Fähigkoitsregiater garantiert wird. Typischerweise i3t der Segment be ze ich nungs-Prüf code die Summe der Basisadressen-und Endaftresseninformation, und er wird im Lade- I Zeitpunkt des Fähigkeitsregisters mit der Summe der Adresseninformation in dem zuletzt geladenen Fähigkeitsregister unter der Steuerung durch die Rechenschaltungen der Zentraleinheit (CPU) verglichen. Diese Prüfanordnung dient zwei Zwecken; sie garantiert die Exaktheit der Fähigkeitsrqgister, wenn sie geladen sind und sie stellt zusätzlich eine Prüfung in einetD großen Bereich des zentralen Verabeitungsgeräts dar.

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Ein Aisführungsbei3piel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigen:

Pig.1 ein vereinfachtes Blockschaltbild der Zentraleinheit eines Datenverabeitungsgeräts nach der Erfindung,

Fig.2 die Anordnung der Fähigkeitsregister des Datenverarbeitungsgeräts,

Fig.3 eine typische Zuordnungsanordnung für den Zugriffsar-teode einer Segmentbezeichnung,

Fig.4 die Anordnung eines Befehlswortes,

Fig.5 ein Diagramm der Operationen, die bei der Durchführung einer Fähigkeit3registcraufladung im Arbeitsspeicher unter Verwendung der reservierten Segraenthinweisliste und der Haupt fäiigke its liste aufgeführt werden, und

Fig.6 ein Flußdiagramm des Befehls zur Fähigkeitsregisterladung im Arbeitsspeicher.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1, die aus sswei Seite an Seite nebeneinander zu legenden Figuren 1a und 1b besteht, wobei Fig.ib rechts liegen soll, erfolgt nun eine kurze allgemeine Beschreibung der Zentraleinheit (CPTJ), die ein Speicherschutzsystem enthält, auf das sich die Erfindung bezieht.

Allgemeine Beschreibung -·

Die Zentraleinheit GPU besteht aus einem Befehlsregister IR, einer Registergruppe aus Akkumulator/Arbe its register ACC STK, einem Ergebnisregister RES REG, einem Operandenregister OPREG* , einem Mikroprogramm-Leitwerk juPROG,

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einem Rechenwerk MILL, einer Datenvergleichsschaltung COMP, einem Speicherdaten-Eingangsregister SDIREG sowie aus zwei Speicherschutzregistergruppen BASE STK und.TC/LMT STK.

Typ iseherweise können die drei Registergruppen (ACC STK, BASE STK und TC/LMT STK) unter Verwendung sogenannter Zwischenspeichereinheiten aufgebaut sein, und diese.

Ζ w is chets pe icher ei η hei te η sind mit Zeilenauswahl cha It unge η (SELA, SELB und SELL ) ausgestattet, die die Veründung des geforderten Registers mit den Eingangs- und Ausgangsleitungen der Gruppe steuern.

Zur leichteren Darstellung sind die verschiedenen Datenwege j

zwar in Fig.1a und "Fig. 1b zwarals einzelne Leiter dargestellt, doch ist die Zentraleinheit CHJ für eine Parallelverarbeitung organisiert· Die Zentraleinheit CPU besitzt eine sogenannte Hauptvielfachleitung MHW, eine Speichereingangs-Vielfachleitung SIH und eine Speicherausgangsvielfachleitung SOH. Jede dieser Vielfachleitungen umfaßt typ.i3cherweise 24 Bits entsprechend der Größe eines gespeicherten Worts. Beide Speichervielfachleitungen enthalten zusätzlich Steueraignal-Vielfachleitungen SIHCS bzw. SOHCS. Die Speichereinheit ist in Fig.1 nicht dargestellt; es soll angenommen werden, daß die Zentraleinheit CPiJ über die Speicherausgangs-Vielfachleitung SOH und die Speichereingangs-Vielfachleitung SIH mit beispielsweise "

einem Feld von Speichermoduln verbunden ist» Auch ist in rien Figuren 1a und 1b nur eine Zentraleinheit CPU dargestellt, doch kann die hier beschriebene Lehre auch bei einem sogenannten Multiprogrammverarbeitungssystem angewendet werden, wobei jede Zentraleinheit CPU mit ihrem eigenen Sararaelschienensystem ausgestattet ist und der Zugriff auf jeden Speichermodul über eine ZyklusVerteilungseinheit erfolgt, damit gleichzeitige Zugriffe auf den Speicher der

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Zentraleinheit CPU aufgelöst·werden.

Den verschiedenen Vielfachleitungen siid mehrere Und-Schaltungen wie G1O (daa sind jene Schaltungen, die mit der Zahl 2 bezeichnet sind) zugeordnet, die von Mikroprogrammsignalen gesteuert werden. Es sei bemerkt, daß jede Schaltung in der Praxis aus 24 Schaltungen besteht, wobei für jede Leitung der für 24 Bits ausgelegten Viel fach leitung eine Schaltung vorgesehen ist. Diese Schaltungen werden dabei unter der Steuerung durch das Mikroprogramm so aktiviert, daß sie das Einachreiben von Daten auf den verschiedenen Vielfachleitungen in die ausgewählten Register nach Bedarf erlauben. Die Und-Verknüpfungsart , beispielsweise in der Und-Schaltung QfS, ist auch am Ausgang der Register und Registergruppen vorgesehen, damit ein wahlweises Verbinden der verschiedenen Register mit dem Rechenwerk MILL· ermöglicht wird. In den Figuren 1a und 1b sind auch mehrere Oder-Schaltungen (das sind jene Schaltungen, die mit der Zahl 1 bezeichnet sind) dargestellt, die nur zu Trennzwecken verwendet werden, damit zwei oder mehrere Signalwsge über eine Odar-Vgrknüpfung zu einem Eingangsweg zusammengeführt werden können.

Akkuaulatorffruppe ACO

Diese Zwischenspeichereinheit wird zur Bildung mehrerer Akkumulatorregister, Maskenregister und Modifizierungs*· register verwendet, und das geforderte dieser Register kann entweder unter Steuerung durch das Mikroprogramm oder die Steuerfeld bits eines Befehlsworts ausgewählt werden. In der Akkumulator gruppe ACC STK sind auch ein Befehlszählregister SCR sowie zusätzliche Register wie ein Zeitplan-Taktregister und ein Programm-Taktregister enthalten· Diese zuletzt genannte Registergruppe ist nur unter der

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Steuerung durch das Mikroprogramm oder über einen besonderen Befehl auswählbar. Das geforderte Register wird dadurch ausgewählt, da 13 ein Auswahlcode zur Zwischenspeicher-Auswahlschaltung SELA geleitet wird, der das geforderte Register mit den Eingangs- und Ausgangspfaden der Zwischenspeichereinheit verbindet.

Basisregistergruppe BASE STKv

Diese Zwischenspeichereinheit wird dazu verwendet, eine Anzahl von "halben" Fähigkeitsregistern für die Zentraleinheit CPU zu bilden. Es wurde oben bereits ausgeführt, daß die Speicherschutzanordnung mehrere sogenannte Fähigkeits- λ

register enthält, von denen ;jedes eine Segmentbezeichnung festhält, die aus einer Basisadresse, einer Endadresse und einem die erlaubte Zugriffsart angebenden Code besteht. Die Basis registergruppe enthält die Basisadressen aller in einer Verarbeitungseinheit vorgesehenen Fäliigkeitsregister. Auf der linken Seite von Pig.2 sind die in dieser Gruppe enthaltenen halben Fähigkeitsregister dargestellt; sie bestehen aus sogenannten Arbeitsspeicherlähigkeitsregistern WCRO bis WCR7 und aus einer Anzaftl von sogenannten verdeckten Fähigkeitsregisfceru. Es sind nur zwei der verdeckten Pähigkeitsregister DCR und MCR dargestellt, da nur diese zwei für das Verständnis der hier beschriebenen Anordnung von Bedeutung sind. Die Arbeits- I

speieher-Fähigkeitsregister können von Auswahlcodes iro Befehlswort ausgewählt werden, während die verdeckten Fähigkeitsregister nur über besondere Befehls wortsteuercodes und über vom Mikroprogramm erzeugte Aus wahl codes ausgewählt werden können.

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Die Arbeitaspeicher-F'ihigkeitsregister werden dazu verwendet, Segment bezeichnungen zu speichern, die die Arbeitsbereiche des Speichers definieren, auf die der Zugriff dea derzeitigen Zentraleinheitsprograrams erfolgen muß . Ernes'oder mehrere der Ärbeitsepeicher-Fähigkeitsregister ■wird zum Reichern einer Segmentbezeichnung verwendet, die als eine reservierte Segment hinweisliste RSPT definiert ist, deren Bedeutung später noch beschrieben wird. Auch kann das Arbeitsspeicher-Fähigkeitsregister SCR7 beispielsweise zum Festlegen des laufenden Programmsegments verwendet werden.

Die Register' mit den "verdeckten" Fähigkeiten werden dazu verwendet, die Segmentbezeichnungen zu speichern, die Verwaltungsbereiche festlegen. Jüypiseherweise speichert das Fähigkeitsregister DCR die Segmentbezeichnung , die einen "Programmabzugs"-Bereich festlegt. Das andere Register mit verdeckter. Fähigkeit, das für die hier beschriebene Anordnung von Bedeutung ist, ist das Hauptfähtgkeitslistenregister MCR, dessen Verwendung später ersichtlich wird«

Jede Basisadresse eines Fähigkeitsregisters bezeichnet (a) den Speichermodul (8Bits ), in dem sich das Segment befindet, und (b) ^: .die Basis- oder Anfangsadresse dieses Segments (i6Bite).

Zugriffsart-Code/Endadressen-Gruppe TC/LMT S(EK,

Diese Gruppe bildet die andere "Hälfte" der Fähigkeitsregister, und sie ist auf der rechten Seite von Fig.2 dargestellt. Jedes Fähigkeitsregister wird von einer entsprechenden Zeile sowohl in der Basisgruppe als auch in der Zugriffsart-£ode/Endadressen-Gruppe gebildet.

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Jeder Zugriffsart-Code/Endadresaen-Abachnitt eines Fähiglceitsregistera gibt folgendes an: (a) Die Art dea zuläasigenZugriffs zu dem Segment (8 Bits) und (b) die Endadresse (16 Bits) des Segments in den von der Basisadrease festgelegten Speichermoduln.

Fig.5 zeigt eine typische Gruppe von Codes erlaubter Zugriffarten. Der 8 Bi1a umfassende Zugriffsart-Code ist in drei Abschnitte unterteilt, nämlich(I) in den Abschnitt PS, der den zulässigen Speicherbetrieb angibt, (II) in den Abschnitt DT, der die Datenart angibt, und (III), den Abschnitt RTE, der eine Leitinformation enthält.

Der Abschnitt PS , der den zulässigen Speicherbetrieb angibt, bestimmt typischerweise den reinen Speicherlesebetrieb (STR), de.n reinen Speicherschreibbetrieb (STW) oder den SpeieherLsae-und Speicherschreibbetrieb (STR/W).

Der Datenartabschnitt DT bestimmt typischerweise,dasß das Segment aus Daten (D) besteht, daß das Segment aus einem Programm (.P , d. .h. aus Befehlswörtern ) besteht, oder daß das Segment eine $rogrammreservierte Segmenthinweisliste PRSP ist. '

Der letzte Abschnitt des Zügriffsartcodes, der Leitabschnitt RTE , bestimmt die Verwaltungsart des Segments, wobei typischerweise angezeigt wird, daß das Segment (a) ein normales Speicherbetriebssegment NSO (beispielsweise eine Datei), (b) ein Warteschlangensegraent Q, das Datenpakete nach dem Prinzip " zuletzt herifein-zuletzt hinaus" speichert, (c) ein Programmabzugs bereich DUMP, der im Falle einer Unterprogrammverschachtelung nach dem Warteschlangenprinzip betrieben werden kann oder (d) ein internes

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Register segment IR ist,

Zur Festlegung der verschiedenen Segmentarten werden gewisse Kombinationen von Segmenten PS der zulässigen Speicherart ) von Datenartsegmenten DT und Leitsegmenten RTE verwendet; offensichtlich sind dabei gewisse Kombinatinnen ungültig. Der Zugriffsartcode wird.in der Mikroprogrammein'heit nPROG dazu verwendet, die Art der Operation zu prüfen, die bei jedem Speicherzugriff erforderlich ist, um zu verhindern, daß nicht autorisierte Zugriffe erfolgen. Die Bedeutung gewisser Zugriffsartcodes wird später ersichtlich, wenn der Vorgang bei einem Befehl zum Laden eines Pähigkeitsregisters beschrieben wird.

Ergebnis register RES REG,:/

Dieses Register wird über Und-Gatter G15 von der Vielfachleitung MHW dor Zentraleinheit· CPU gespeist, und es kann zur vorübergehenden Speicherung des Ergebnisses einer Rechenoperation verwendet werden.

Operandenregister OPREG. ' .

Dieses Register kann entweder über Unä-Schaltungen G2 von der Hau^pt vielfach leitung MHW der !jSgntraleinheit CPU oder über Und-Schaltungen G12 von der Speicherausgangs-Vie !fach leitung- SOH gespeist werden, und es kann als Zwischenregister bei der Bildung einer Speicher zugriffaadresse verwendet werden. Das Befehls wert wird in dieses Register eingegeben,wenn ein Befehlswort aus dem Speicher ausgelesen

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Befehls register IR -

Dieses Register wird zum Speichern der Steuerbitfelder eines Befehlsworts verwendet. Jedes Befehlswort besteht aus einer Anzahl von Steuerfeldern und einer Versetzadresse. Fig.4 zeigt ein typisches! Befehlswort. Die 24 Bits eines Befehlsworts sind in acht Offeetadressenbits (OS) und in 16 Steuerbits (CF) unterteilt. Die Steuer bits CF sind wiederum in fünf Steuerfeldabschnitte unterteilt.

Die Bits 9 bis 11 bilden ein Arbeitsspeicherauswahlfeld WCRA für ein Fähigkeitsregister, wobei dieses Aus wahl feld

da3 Fähigkeitsregister festlegt, das die Segmentbezeichnung ä

enthält, auf die sich der Versetz wert des Befehlsworts bezieht. Dieses Auswahlfild ist sowohl in der Basisgruppe BASE STK als auch in der Zugriffsart-Code/Endadressen-Gruppe der Zentraleinheit CPU von Fig.1a und 1b aktiv. Die tatsächliche Speicheradresse, die be.i einem Speicherzugrtiffsbefehl verwendet wird, i3t ein Speicherplatz,dessen Adresse von dem Versetzwert festgelegt wird, der der Basisadresse in die von den Bits des Auswahlfeldes WCRA spezifizierten-'. Fähigkeitsregister entnommen ist.

Bits 18 bis 20 bilden ein zweites Registerauswahlfeld SR, und sie können dazu verwendet werden, eines der Register der Akkumulatorgruppe ACC STK von Fig.1a "

oder ein zweites Arbeitsspeicher-Fähigkeitsregister in der Basisgruppe BASE STK und der ZugriffsartyCode/Endadressen-Gruppe TC/LMT STK von Fig.1a und 1b festzulegen. Die Bedeutung der zuletzt genannten Verwendung dieser Bits wird später noch ersichtlich*.

Die Bits 21 bis 23 bilden ein Modifizierungsauswahlfeld M, und sie werden dazu verwendet, eines der Register der Akkumulatorgruppe ACC STK festzulegen, dessen Inhalt a" 3 Adressen modifizierung verwendet werden soll. Der Wert M=O wird zur Anzeige verwendet, daß keine Modifizierung erforderlih ist. . 109850/1676

Das Bit 24 wird als Diskriminatorbit verwendet, daa beispielsweise dazu verwendet wirrt, die Versetzadresse als Adresse oder al3 Buchstabenwert auszuweisen. Dieses Bit h* keine echte Bedeutung für den Betrieb der Zentraleinheit beim Funktionieren der hier beschriebenen Anordnung, da es sich im "O"~Zustanä befindet, wenn sich der Versetzwert auf eine Speicheradressierung bezieht; es wird daher nicht weiter erörtert.

Die Bits 12 bis 17 bilden den Punktions code PC des Befehlsworts, und sie werden.zum Adressieren der Mikroprogrammeinheit nPROG (Pig.1b) verwendet, damit die Zentraleinheit CPU bei der Ausführung des geforderten Befehls gesteuert wird.

Mikroprogrammeinheit jaPROG-.

DieseEinheit steuert die Ablauffolge, die Registerauswahl und die Rechenwerkfunktionen, die bei der Ausführung eines Befehls erforderlich sind.Sie liefert zeitlich abgestimmte und geordnete Steuersignale an die verschiedenen Eingangsund Ausgangsschaltungen der Register und des Rechenwerks (Leitungen AlIuS) zur Steuerung der Datenübertragung. Die Segmentbezeichnungscodes werden auch dazu verwendet, die Mikroprogrammeinheit uPROG überLeitungen CRTC zu adressieren, damit die Mikroprogramweinheit die Speicherzugriffsoperationen überprüfen kann. Die Mikroprogrammeinheit kann auch Register aus der Akkumulatorgruppe und der Gruppe der Pähigkeitsregister auswählen; die Badeutung dieser Operationen wird später noch ersichtlich. Schließlich werden dem Rechenwerk MILL (über Leitungen AUIS) gewisse Bedingungssignale entnommen und der Vergleichsschaltung COMP (über Leitungen CIS) zugeführt, die in der Mikroprograrameinheit

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zur Ausführung der Mikroprogramme jedes Befehls zy kl us verwendet werden. Die Mikroprogramm-Steuersignale sind in Pig. 1b durch die Leitungen ttPG-CS zusammengefaßt dargestellt. Typischerweise kann die Mikroprogrammeinheit einen Pestwertspeicher enthalten, in dem die für jede Befehls-Mikroprogrammoperation erforderlichen Steuersignale gespeichert s i nd.

Rechenwerk MILL

Dieses Werk ist ein herkömmliches Rechenwert, das parallel Rechenoperationen und logische Operationen mit Datenwörtern durchführen kann, die itaaan seinen zwei Eingängen zugeführt werden. Sein Ergebnis wird einem von Mikroprogramm festgelegten Bestimmungsort über die Haupt vielfachleitung MHW zugeführt. Die eigentlichenOperationen, die vom Rechenwerk MILL durchgeführt werden, werden von den Rechen werk-Mikroprogrammsteuersigna le n AlUiS festgelegt, die von der Mikroprogrammeinheit nPROG erzeugt werden.

Vergleichs einheit COMP

Diese Einheit vergleicht die in das Speicherdateneingangsregister SDIREG- eingegebene Adresse mit den Basis-und Endadressen der Segment bezeichnung bezüglich des Speicherzugriffs, und sie vergleicht den Zugriffsartcode mit den Speichersteuersignalen . Die Bedingungsanzeige-Ausgangssignale CIS, die von der Vergleicheeinheit COMF erzeugt werden, werden als Teil der Rechenwerk-Bedingungssignale AUCS in die Mikroprogrammeinheit uPROG eingegeben, Die Bedeutung der Funktion der Vergleichs einheit wird unten noch erkennbar.

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Speicherdateneinffangsregister SDI RBG

Dieses Register wirkt als Aus gangsregister für die von der Zentraleinheit zum Speicher zu gebenden Daten (Ausgangsregister "Zentraleinheitsinhalt zum Speicher"), und die zur übertragung zura Speicherwerk bestimmten Daten werden in diesem Register vor ihrer Übertragung zum Speicher über die Speichereingangsvielfachleitung SIH gesammelt.

Es erfolgt nun eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Anordnung bei der Durchführung eines Befehls "Ladearbeit sspe icher fähigkeits register".

Befehl "Lade Arbe it s speie he rfähigke its register"

Die zur Durchführung dieser Befehls operation erforderlichen Prozeduren werden im Zusammenhang mit den Figuren 5 und beschrieben; die von der Zentraleinheit GPU ausgeführten tatsächlichen Vorgänge werden im Zusammenhang mit den Figuren la und 1b beschrieben.

Unter Bezugnahme auf Fig.5 erfolgt zunächst eine grobe Übersicht über die wesentlichen Operationen des Befehls "Lade Arbeitsspeicherfähigkeitsregister" (LD WCR). Das Format des Befehlsworts IW für den Befehl LD WGR ist in Fig.5 oben äar gestelltes Befehlswort IW enthält folgende Informationen:

Bits 1 bis 8 bezeichnen die Yersetzwerte (X), die sich

auf die Hinweis liste RSPT der reservierten Segmente beziehen,

Bits 9 bis 11 bezeichnen das Fähigkeitsregister (WGRA),

das die Segmentfeezeichnung für die Hinweiallste der reservierten Segmente enthält,

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Bits 12 bis 17 bezeichnen den Έunktions code des Befehls

"Lade Arbeitsspeicherfähigkeitsregister",

Bits 18 bis 20 bezeichnen das zu laäende Arbe its sfpe lohe r-

fähigkeitsregister (WCRB),

Bits 21 bi3 23 bezeichnen äa3 Modifizierungsregister.«_y

dessen Inhalt zur Modifizierung des Versetzwertes X verwendet wird, wenn es erforderlich ist und

Bit 24 bezeichnet die Speicher- oder Direktadres

sierung , und es sei angenommen, daß das Bit 24 den Wert "0" hat, der anzeigt, daß '

der Wert von "X" a-ls der Versetz wert der Basisadresse angesehen werden soll, die in dem bezeichneten Fähigkeitsregister enthalten ist.

Die Ablauffolge des Befehls LD WCR beginnt mit einer Modifizierung des Versetzwerts X und der Bildung der xidr^sse der Hinweisli3te der reservierten Segmente durch Addition des Basiswerts avä dem Arbeitsspeicherfähigkeitsregister WCRB (das beispielsweise das IPähigkeitsregisters WCR6 sein kann). Die Hinweisliste RSPT der

reservierten Segmente enthält eine Liste von einzelnen έ

Worteintragungen, die für das laufende Programm reservierten Segmentbezeichnungen bestimmen. Jeder Eintrag besteht aus zwei Teilen, nämlich (I) dem Zugriffsartcode TC und (II) einem Wert Y, der als Hinweis auf ein reserviertes Segment bezeichnet wird. Der Zugriffsartcode TC'wird in das zu laäende Arbeitsspeicherfähigkeitsregister (beispielsweise WCR2) eingegeben, und der Wert Y wird als Versetz si-gnal für eine

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nach unten erfolgende Versetzung der Haupt fähigke it si is te verwendet. Die Segne nt be zeichnung für die Hauptfähigkeitsliste ist im Register MGR mit der "verdeckten" Fähigkeit enthalten, das unter Steuerung durch das Mikroprogramm ausgewählt wird. Der Versetzwerf Y wird daher zur Basisadresse der HauptfäMgkeitsliste addiert, und der Zugriff auf die erforderliche -Eintragung ist erfolgt. Jede Eintragung in der Hauptfähigkeit si iste MCT besteht aus drei Wörtern, nämlich (I) derAdresse BASE der Segmentbezeichnung,(II) der Endadresse LIMIT derSegment be zeichnung und (III) dem Prüfcode CHECK für die Segment be zeichnung. Diese drei Wörter werden nacheinander aus der MGT-Eintragung herausgelesen, und die Basisadresse BASE und die Efjdadresse LIMIT werden in das zu ladende Arbeitsspeicherfähigkeitsregieter WCR2 eingegeben.

Mit Bezugnahme auf Fig.6, wo ein Flußdiagramm der unter der Steuerung durch die Mikroprogrammeinheit erfolgenden Befehls-Ablauffolge und der eigentlichen Ablauffolge der von der Zentraleinheit von Fig.1a und 1b aufgeführten Operationen dargestellt ist, erfolgt nun eine Beschreibung dee Befehls "Laie Arbeitsspeicherfähigkeitsregister". Alle in Fig. 6 dargestellten Schritte werden von verschiedenen Anordnungen eines Verarbeitungsgeräts unter Steuerung durch Steuersignale durchgeführt, die von der Mikroprogrammeinheit uPROG durch Aktivieren von Und-Schaltungen zu geforderten Zeitpunkten und durch Zuführen von Mikroprogrammsteuersignalen zu den verschiedenen Anordnungen erzeugt.werden.

Schritt SO-Wähle nächsten Befehl

Dieser Schritt würde eigentlich als organisatorische Operation am Ende des Befehls unmittelbar vor dem Befehl LD WCR ausgeführt, jedoch ist er in Fig.6 aufgenommen worden, um die Operation der Zentraleinheit CPU und der Spe icherschutzanordnung vollständiger zu zeigen.

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Bei der Steuerung der Durchführung dieses Schritts gibt die Mikroprogramraeinheit uPROG von Fig. 1b Steuersignale ab, damit zunächst das Befehlszählregister in der Akkumulatorgruppe ACC STK über Leitungen RSEL ausgewählt wird und Und-Schaltungen G1 geöffnet werden, wodurch der Befehlszählregiateratand , der zur Zeit gerade das Befehlswort des im laufenden Programm soeben ausgeführten Befehls bildet, zum Rechenwerk MHL hingeführt wird. Dem Rechenwerk MILL •wird der Befehl erteilt, den Wert "1" zum Befehlszählregisterstand zu addieren, und durch Öffnen der Und-Schaltungen G-2" wird der erhöhte Befehlszählisegistersta nd über die Hauptvielfachleitung MHW der Zentraleinheit CPU zum Operandenregister OP REG- übertragen. Die Mikroprogrammeinheit *

uPBQG wählt nun über die Leitungen CRSEL die Basisadressenhälfte des Programmfähigkeitsregisters WCR7 (Pig.2) aus, das die Basisadresse der Segment be zeichnung für das laufende Programmsegment enthält. In diesem Zeitpunkt werden die Und-Schaltungen G3 zusammen mit den Und-Schaltungen G4 ebenfalls geöffnet, wodurch die Basisadresse des Programrasegments und der erhöhte Bafehlszählregisterstand zu den Eingängen des Rechenworks MILL geführt werden. D^s Rechenwerk MILL erhält den Befehl, die zwei Datenwörter zu addieren, und das Ergebnis (d.h. die Summe der Basisadresse des Programmsegmeuts und desehöhten Befehlszählregisterstandes )wird durch Öffnen der Und-Schaltungen G5 für die Eingabe in das Speicherwerfe bereit,in das Speicherdateneingangsregister SDI REG eingegeben.

Im Zeitpunkt der Auswahl der Basisadressenhälfte, des Fähigkeitsregisters WCR7 wird auch die andere Adressenhälfte in der Zugriffsartcode-Endadressen-Gruppe TC/LMT STK ebenfalls ausgewählt. Nachdem die nächste Befehlsadresse in das Speicherdateneingangsregister SDIREG eingegeben worden ist,

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werden die Und-Schaltungen G 3 und G6 geöffnet, so daß die Vergleichseinheit COMP die nächste Befehlsadresse mit den Endadressen des Programrasegments und den von den Eingangsleitungen SIHCS der SpeichereingangsVielfachleitung spezifizierten geforderten Speicherzugriff mit dem Zugriffsartcode für das Programm vergleichen kann. In diesem Zeltpunkt sind auch die Und-Schaltungen G7 geöffnet, wodurch der Zugriffsartcode des Prograramsegraents über leitungen CRTG der Mikroprogrammeinheit uPPtOG zur Verwendung als zusätzliche Adresse η in forma ti ο η für die weitere Ablauffolge der Operationen zugeführt wird.

Unter der Annahme, daß die nächste Befehlsadresse gültig ist,(I.h. innerhalb der Programrasegmentgrenzen liegt), öffnet die Mikroprogrammeinheit tfPROG die Und-Schaltungen G9 und veranlaßt das Speicherwerk, eine lese operation durchzuführen. Die Leseoperation wird von Steuersignalen an den Leitungen SIHCS bestimmt, und eine dieser Leitungen wird als Zeitgeberleitung verwendet, die in aktiviertem Zustand dem Speicherwerk anzeigt, daß an der Spe icherei ngangsvielfachleitung Adressierungsdaten anliegen. Der Speicher liest daher die nächste 3efehlswortadresse. Gleichzeitig mit dieses Operation !Öffnet die Mikroprogrammeinheit aPROG .nach Auswahl des Befehlszählregisters SCR'In der Akkumulatorgruppe ACC STK über die Leitungen RSEL die Und-Schaltungen G4 und G8, und sie ermöglicht die Zuführung des erhöhten Inhalts des Befehlszählregisters SCR über das Rechenwerk MILL und' die Haupt vielfach leitung MHW in das Befehlszählregister SCR.

Das Plußdiagraram von Fig.6 wird nun angehalten, bis das Speicherwerk das nächste Befehlswort an der Speicherausgangsvielfaohleitung SOH erzeugt. Das Anlegen des Befehlsworts an der Vielfachleitung SCH wird von Steuersignalen auf der mitgeführten SteuersignalVielfachleitung SOHGS angezeigt.

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Schritt S1-Befeb.lsworteingabe

Wenn das Speicherwerk das nächste Befehlswort gelesen und der Sammelschiene, an die die Zentraleinheit CPU angeschlossen ist, zugeführt hat, bewirkt die Mikroprogrammeinheit uPROG von Fig.1b das Öffnen der Und-Schaltungen G-1O und G-11 zusammen mit den Und-Schaltungen G-12. Das nächste Befehlswort wird in das Befehlsregister IR (nur Bits 9 bis 24) und in das Operanden register (Bits 1 bis 24) eingelesen. Man kann auf diese Weise erkennen, daß das Steuerfeld (*Bits 9 bis 24) in das Befehlregister IR eingegeben wird, während da3 gesarate Befehlswort in das Operandenregister OPREG eingegeben ä

wird. Der Funktionscode PC, derjin diesem ITaIl natürlich eine Operation LD WCR ("Lada Arbeitsspeicherfähigkeitsregister") bezeichnet, wird zur Adressierung der Mikroprogrammeinheit tiPROG über die Leitungen ECL verwendet, damit die Befehlsfolge gesteuert wird.

Schritt S2-M r-. Q ?

Bei diesem Schritt wird der Zustand der Bits des Modifizierungsfeldes von der . Mikroprogramraeinheit uPROG über die Leitungen ML abgefragt, damit erkannt wird,' ob eine Modifizierung des Versetzwerts X des Befehlsworts erforderlich iat. Wenn eine Modifizierung erforderlich "

ist, wird der Schritt S3 durchgeführt. ·

Schritt S3 - Modifizierung desVersetzwerts

Bei diesem Schritt sind die Ünd-Schaltungen G13, G1 und G4 geöffnet, damit (I) das erforderliche Modifizierungsregister in die Akkumulatorgruppe ACC STK , wie es durch die Modifizierungssteuerfeldbits M festgelegt ist, ausgewählt wird,

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(II) der so definierte Modifizierungswert einem Eingang des Rechenwerks MIIL eingegeben wird (III) der Versetzwert X in den anderen Eingang des Rechenwerks MILL eingegeben wird.

Das Rechenwerk MILL erhält dann den Befehl, einen Addiervorgang auszuführen, und durch Öffnen derUnd-Schaltungen G 2 gelangt der modifizierte Versetz wert (X + M) vom Rechenwerk MILL über die Hauptvielfachleitung MHW zum Operandenregister OPREG- und überschreibt den vorherigen Inhalt, dieses Registers.

Nach Vollendung des Schritts S3 oder wenn im Schritt S2 M = ist, geht das Mikroprogramm zum Schritt S4 von Fig.6.

Schritt S4 - Bilde die RSPT-Adresse; speichere die RSP-Adresse

Bei diesem Schritt wi<rd der Versetzwert (oder der im Schritt S3 erhaltene Wert), der derzeit im Operandenregister OPREG von Fig.1b enthalten ist, zur Bildung der Eintragungsadresse für die Hinweisiis be RSPT der reserviertenSegmente verwendet, indem die Und-Schaltungen GM4» G3 und G4 geöffnet werden( Bits 1 bis 8, wenn der Schritt S3 nicht durchgeführt worden ist, oder Bits 1 bis 24, wenn er durchgeführt worden ist). Das Öffnen der Und-Schaltungen G14 bewirkt die Auswahl der Basisadressenhälfte des von den Steuerfeldbits WA bestimmten Fähigkeitsregisters. Die Bezugnahme auf Fig.5 zeigt, daß dieses Arbeitsspeicherfähigkeits register als das Register WCR6 angenommen wird und daß der Auswählcode als WCRA gewählt ist. F₀IgIiCh bewirkt das Öffnen der Und-Schaltungen G3 und G4 von Fig. 1a und Fig. 1b die Zuführung der Basisadresse der Hinweisliste RSP zu einem Eingang des Rechenwerks MILL und die Zuführung des Versetzwerts X + (M) im Operandenregister OPREG zum anderen Eingang des Rechenwerks MILL. Das Rechenwerk MILL erhält

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nun den.Befehl' , eine Addieroperation durchzuführen, und die Und-Schaltungen G5 werden dann geöffnet, damit die gebildete Eintragungsadresse der Hinweialiste RSP in das Speicherdateneingangsregister SDIREG eingegeben wird.

Schritt S3 - Zugriff erlaubt ?

Bei diesem Schritt werden die Und-Schaltungen G14, G6 und G7 von Fig.1a und 1b geöffnet, damit der Zugriffsartcode für die Segmentbezeichnung der Hinweisliste RSP über die Leitungen CRl¹G geführt wird, so daß der im Schritt S7 durchzuführende geforderte Zugriff auf da3 Speicherwerk gegen den izuläasigen Zugriffsartcode für das Segment durch die Vergleiohaeinheit COMP geprüft werden kann. Der tatsächliche Zugriffsartcode ist natürlich derjenige einer Hinweisliste für reservierte Segmente, und Fig.3 zeigt, daß (I) der Speicher nur gelesen werden kann (d.h. PS = 10), (II) daß die Datenart eine Hinweisliste RSP ist (d.h. DT =01) und (III) daß die Leitanweisung eine normale Speicheroperation ist (d.h. RTE « 1000). Nachdem die geforderten Zugriffsarten überprüft worden sind, wird der Schritt S6 von Fig.6 ausgeführt, wenn der geforderte Zugriff erlaubt ist.

Schritt S6 - Grenzen überschritten ?

Bei diesem Schritt öffnet die Mikroprogramme!nheit uPROG vor Fig.1b die Und-Schaltungen G14, G3 und G6. Sie gibt der Vergleichseinheit den Befehl, die Eintragungsadresse der Hinweistabelle für die reservierten Segmente im Speicherdateneingangsregister SDIREG bezüglich der Basis- und Endadressen der Segmentbezeichnungen der Hinweisliste RSP im Fähigkeitsregister WCR6 zu überprüfen. Wenn die Grenzen nicht überschritten worden sind, wird der Schritt S7

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von Fig.6 ausgeführt.

Schritt S7 - Zugriff auf ate Hinweist iste RSP; Einlesen de3 Hinweisworts der Hinweisliste RSP; Hinweisliatenauszug

Dieser Schritt besteht aus drei bestimmten Teilen (nämlich I, dem Speicheraugriff, damit die geforderte Eintragung in der Hinweisliste der reservierten Segmente gelesen wird (II) der Eingabe des gelesenen Hinweisworts und (III) dem Auszug der Hinv.'eisliste der reservierten Segmente.

(I) Speicherzugriff: Dieser Teil des Schritts S7 wird durch Anlegen eines Zeitsteuersignals an die Steuersignalvielfachleitung SIHGS und durch Öffnen der Und-Sehaltungen G9 in U¹Ig. 1b durchgeführt, wodurch die im'Schritt S4 gebildete Eintragungsadresse der Hinweialiste für die reservierten Segmente von einem Lesesteuersignal begleitet über die Speichereingangsvielfachleitung SIH auf die SteuersignalvieLfachleitung SIHCS gegeben wird.

(II) Eingabe des Hinweislistenworts: Dieser Teil des Schritt3 S7 erfolgt, wenn das im Teil (I) gelesen Hinweiswort über die Speicherausgangsvielfachleitung SOH der Zentraleinheit GPU zugeführt ist. Die Mikroprogrammeinheit uPRQP bewirkt das Öffnen derUnd-Schaltungen G10, G12, G16 und G17. Das Hinweiswort, das nach Pig,5 aus zwei Abschnitten , nämlich einem Zugriffsartcode (TG) und einem Versetzwert (Y) besteht, wird vollständig in das Operandenregister OPREG eingegeben, und der Zugriffsartcode wird in das ausgewählte Arbeitsspeicherfähigkeitsregister in der Gruppe TO/LMT STK eingegeben, (d.*h. in das durch WB im Befehlswort gezeichnete Register, das in Fig.5 als Register WCR2 angenommen ist).

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(III) Hinweislistenauszug.

In diesem Teil dea Schritts S7 wird der im Teil (II) gefundene Hinweis, der in das Operandenregiater OPREG eingeschrieben worden iat, in einen bestimmten Speicherplatz im Auszugsbereich des laufenden Programms eingeschrieben. Der im Auszugsbe reich tatsächlich verwendete Speicherplatz ist einer, der dem Arbeitaspeieherfähigkeitsregiater, das geladen wird (d.h. WCR2) , zugeordnet ist. Die tatsächliche Adresse dieses Sneicherplataes wird dadurch gebildet, daß unter der Steuerung durch das Mikroprogramm aus der Basisgruppe BASE STK die Basisadresse der Auszugssegmentbezeichnung (d.h. des Registers DCR mit verdeckter Fähigkeit von Fig.2) heraufgezogen wird und daß dazu ein Versetzwert addiert wird, der entsprechend dem zu ladenden Arbeitsspeicherfähigkeitsregister vom Mikroprogramm oraeugt wird. Der vom Mikroprogramm erzeugte Versetzwert wirä über die Leitungen GOS zu einem Eingang des Rechenwerks MILIi geleitet, während die Basisadresse des AB3ugsbereichssegment3 mittels des geforderten Codes an den Leitungen CRSEL und der Öffnung der Und-Schaltungen G3 aus dem Register DCR herausgezogen wird. Das Ausgangssignal dee Rechenwerks MIIL wird dann zum Speicherdaten-Mngangsregister SDI REG (durch Öffnen der Und-8chaltungen G5) geleitet, und nachdem der Zugriff und die Grenzprüfungen (in derselben Weise wie bei den Schritten S5 und S6) I durchgeführt worden sind, erfolgt ein Speicherzugriff für eine Schreiboperation.

Das Speicherwerk zeigt schließlich über Idle Steuersignalvielfachleitung SOHCS an, daß es für die Schreiboperation bereit ist und die Mikroprogrammeinheit tiPROG reggiert darauf durch Öffnen der Und-Schaltungen G4, G5 und G9, wodurch die im Schritt S7 aufgezeichnete Eintragung in der Hinweisliate für die reservierten Segmente über das Rechenwerk MILL

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und die ^üauptvie!fachleitung MHW zum Speieherdateneingangsregiater SDIREG- und von da aus über die Speichereingangsvielfachleitung zum Speicher gelangen kann. Nach Vollendung dieser Operation schaltet das Mikroprogramm von Fig.6 zum Schritt S8 'weiter.

Schritt S8 - Bilde die erste Adresse der Eintragung in der Haupt fähigke it allste MGT ,

Bei diesem Schritt wird der im vorhergehenden Schritt empfangene und nun im Operandenregister OPREG gespeicherte Yersetzwert Y zur Bildung der Adresse des ersten Worts der geforderten Eintragung in die Hauptfähigkeitsliste MGT verwendet. Die Mikroprogrammeinheit kiPROG·' von Fig. 1b veranlaßt die Leitungen CRSEL, ein Steuerfeld zu übertragen, das die Zeilenwähler SELB und GELL veranlaßt, das Hauptfähigkeitsrsgiater MOE auszuwählen, das die Segmentbezeichnung für die Hauptfähigkeitsliste des Systems enthält. Gleichzeitig werden die Und-Schaltungen G 3 und G4 geöffnet, und das Rechenwerk MILL erhält den Befehl, die Datenwörter an Beinen Eingängen zu addieren. Das Rechenwerk MILLerzeugt .daher ein Datenwort (Basisadresse von MOT + Y), das dann durch öffnen der Und-Schaltungen G5 in das Speioherdateneingangsregister SDI REG eingegeben wird. Gleichzeitig werden fflio Und-Schaltungen G15 geöffnet, damit die erste Adresse der Hauptfähigkeitsliste MCT im Ergebnisregister RES REG festgehalten wird.

Schritt 9 - Zugriff erlaubt ?

Der Zugriff3artcode der Segmentbezeichnung für die Haupt $Lhigkeitsliste wird bezüglich der in diesem ..Schritt geforderten Speicheroperation überprüft, und der Schritt S1O wird aufgenommen, wenn der Zugriff erlaubt ist. Die Und-Schaltung G6 wird aktiviert , und die Leitungen CRSEL werden

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in einen aolchen Zuatana versetzt, daß das Haupt fähigke it sregiater MCR bei diesem Schritt zur Festlegung des Zugriffsartcodes " ausgewählt wird.

Schritt 10 - Grenzen.ttbersohritten

Dieser Schritt gleicht dem oben erwähnten Schritt S6, jedoch sind die Basis- und Endwerte in diesem Pail jene der Segmentbezeiehnung der Hauptfähigkeitsliste aus dem Register MCR mit verdeckter Fähigkeit.

Unter der Annahme, daß in den Schritten S9 und S10 kein '

Fehle rzustand festgestellt worden ist, erfolgt nun ein Eintritt in den Schritt S11.

Schritt 311 - Zugriff auf die Hauptfähigkeitstabelle MOT; Einlesen des ersten MCT-Worta■

Dieser Schritt erfolgt in zwei Teilen, nämlich (I) dom Zugriff auf den Speicher zum Durchführen einer Leseoperation an der ersten Adresse der geforderten Eintragung der Haupt fähigke its lis te und (II) dem Einlesen des ersten Worts der Hauptfähigkeitsliateneintragung in die Zentraleinheit ^G?U (d.h. des Summenprüfcodes CHECK der Segmentbezeichnung von Fig.5).

(I) Lesen des ersten MCT Ein feragungs worts: Dieser Teil des Schritts S11 wird ausgeführt, indem die Mikroprograrameinheit uPROG von Fig.1 die Und-Schaltungen G9 öffnet und den "Lese"-Code an die Steuersignalvielfachleitung SIHCS legt. Nach Empfang der Adresse des ersten Worts der MCT-Eint ragung liest der Speicher den Summenprüf code und schiokt ihn mit dem begleitenden Code auf der Speioherausgangs-Steueraignalvielfachleitung SOHCS über die Leitungen SOH zur

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Zentraleinheit CPU.

(II) Eingabe des ersten MCT-W₀rta: Die MikroprogrammeinheituPROG spricht auf den Empfang des ersten Worts der MCT-Eintragung derart an, daß die Und-Schaltungen G10 und G12 geöffnet werden, wodurch der Summenprüfcode OHEGK in das Operandenregiater OPREG eingegeben wird, und dessen Inhalt überschreibt.

Schritt S12 - Bilde-die zweite Adresse der MGT-Eintragung.

Bei diesem Schritt wird die Adresse des ersten Worts der MCT-Eintragung , die im Schritt S8 in das Ergebnisregister RES BEG eingeschrieben worden ist, um den Wert 1 erhöht, damit die Adresse des zweiten Worts der MGI-Eintragung gebildet wird. Dieser Vorgang erfolgt durch Öffnung der Und-Schaltungen G18 (i'ig.ia) und durch Aktivieren des Rechenwerks MILL zur Durchführung einer "+ 1"-Operation unter der Steuerung durch das Mikroprogramm. Wenn das Rechenwerk MIiL diese Operation beendet hat, werden die Und-Schaltungen G5 geöffnet, damit die erhöhte Adresse in das Speicherdateneingangsregister SDIREG eingelesen wird. Gleichzeitig mit der Öffnung- ' der Und-Schaltungen G5 werden - \ auch die Und-Schaltungen geöffnet, die es der erhöhten MCT-Eintragungsadresse ermöglichen, in das Ergebnisregister RES REG eingegeben zu werden.

Schritt 13 - Zugriff erlaubt ?

Dieser Schritt ist der gleiche wie Schritt S9.

Schritt SU - Grenzen überschritten ?

Dieser Schritt gleicht dem Schritt S1O, wobei geprüft wird, ob die Adresse des zweiten Worts der MOT Eintragung innerhalb der Grenzen liegt.

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Schritt-S15 - Zugriff auf die Hauptfähigkeitaliste MGT; Einleaen des zweiten MCT-Worts.

Dieser Schritt, der dem Schritt S11 sehr ähnlich ist, wird in zwei Teilen durchgeführt, nämlich (I) dem Adressieren des Speichers zum Auslesen des zweiten Worts der MCT-Eintragung und (II) dem Einlesen dea zweiten· Worts in -die Zentraleinheit CPU.

(I) Lesen des zweiten Worts der MCT-Eintragung : Dieser Teil de3 Schritts 15 wird durchgeführt, indem die Mikroprogramraeinheit tiPROG von Eig.ib die Und-Schaltungen G9 öffnet und den "Lese"-Code an die Steuersignalvielfachleitung SIHCS anlegt. Nach Empfang der zweiten Adresse aer MCT-Eintragung liest der Speicher die Basisadresse BASE (Fig.5) der ausgewählten Segmentbezeichnung, aie in das Arbeitaapeicherfähigkeitsregiater WGR2 eingegeben weraen a oll, unä überträgt sie mit aem begleitenden G cd ο auf der Steuersignalvielfachleitung SOHGS über die Speicheraus gangs vielfach leitung SOH zur Zentraleinheit BPU.

(II) Eingabe des zweiten Worts der MCT-Eintragung: Die Mikroprogrammeinheit uPROG von Pig.1b spricht auf den Empfang des zweiten Worts der MCT-Eintragung derart an, daß sie die Und-Schaltungen G10 und G19 nach dem Öffnen der Und-Schaltungen G17 öffnet, wodurch aie Basisadresse der ausgewählten Segmentbezeichnung in äie Basishälfte aes 3?ähigke its registers eingegeben weraen kann, das von dem WB-Steuerfeia des Befehlsworts (d.h. in das Fähigkeitsregister WCR2) eingegeben werden kann.

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Schritt S16 - B-tlde die dritte Adresse der MOT-Eintragung -

Die Mikroprogrammeinheit uEROG öffnet die Und -Schaltungen G17 und aktiviert daa Rechenwerk MILL· zur Durchführung einer "+1"-Operation vor der Aktivierung der Und-Schaltungen G5 in diesem Schritt. Dadurch wird die Adresse des zweiten Worts der MO T-E in tragung, die im Schritt S12 in das Ergebnisregister RES REG- eingegeben worden ist, um den Wert 1 erhöht, damit die Adresse des dritten Worts der MCT-Eint ragung gebildet wird. Durch das Öffnen der Und-Schaltungen G5 kann die so erzeugte Adresse des dritten Worts in das Speicherdateneingangsregister SDIREG eingeschrieben werden.

Schritt S17 - Zugriff erlaubt ?

Dieser Schritt ist «ler gleiche wie die Sohritte S13 und S9.

Schritt S18 - Grenzen überschritten ?

Dieser Schritt gleicht den Schritten SH und S1O, wobei die im Schritt S16 erzeugte Adresse des dritten Worts auf Grenzüberschreitung überprüft wird.

Der Eintritt in den Schritt S19 erfolgt, wenn in den Schritten S17 und S18 kein Fehlerzustand festgestellt worden ist.

Schritt S19 - Zugriff auf die Hauptfähigkeitsliste MOT; Einlesen des dritten MQT-Worts

Dieser S_chritt, der auch wieder den Schritten S15 und S11 sehr ähnlich ist, wird in zwei Teilen ausgeführt, nämlich (I) dem Lesen des dritten Worts der MCT-Eint ragü ng und (IIJ dem Einlesen des dritten Worts in die Zentraleinheit CPU,

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(I) Lesen des dritten Worts : Dieser Teil des Schritts S19 wird durch Öffnen der Und-Schaltungen G9 und durch Senden des "Lese'^Codes auf der Steuersigna !vielfachleitung SIHCS durchgeführt. Der Speicher liest daher, die Endadresse LIMIT der ausgewählten Segment bezeichnung.

(II) Einlesen des dritten Worts: Dieser Teil des Schritts S19 ' bewirkt, daß das dritte Wort der MCT-Eintragung in die Zugriffsart/Endcode-Gruppe TC/LIM STK eingegeben wird, damit die Endadresse in den erforderlichen Bereich der zweiten Hälfte de3 Arbe it sspe icher fähigke it sregister a WCR2 gelangt.

Unter der Steuerung durch das Mikroprogramm werden die . . ,

Und-Schaltungen G17 , G1O und G16 geöffnet. "

In diesem Stadium der Ablauffolge ist das Arbeitsspeicherfähigkeitsregister WCR2 durch die geforderte Segmentbezeichnung aufgefüllt worden, die vom Befehlsw©rt-Versetzwert bestimmt ist. Der Schritt &7 führte den Zugriffsartcode TC ein, der Schritt S15 führte die Basisadresse BASE ein, während der Schritt S19 die Endadresse LIMIT einführte. Nun muß lediglich noch geprüft werden, daß das Arbeitsspeicherfähigkeitsregister WCR2 korrekt mit den Segment bezeichηungs-Grenzwerte η (d.h. mit BASE und LIMIT ) geladen worden ist. Dieser Vorgang wird in den Schritten S20 und S21 von PIg»6 durchgeführt, und er umfaßt die Verwendung des Summenprüfcodes CHECK, der aus dem ersten Wort der ausgewählten MCT-Eintragung in das Operandenregister OPREG im Schritt S11 eingelesen worden ist.

Schritt S2O - Bilde eine - selbständige Prüfgröße«,

In diesem Schritt bewirkt die Mikroprogrammeinheit uPROG von Pig.1b , daß die Basisadresse und die Endadresse des geladenen Arbe itsspeicherfäigkeitsregistera (d.h. des Registers WCR2 )über getrennte Eingänge zum Rechenwerk MILL übertragen und zur Bildung einer selbständigen Summen prüf-

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größe addiert werden.' In diesem Schritt sind die ünd-Schaltungen G17 und G 3 und G6 geöffnet und das Rechenwerk MHL wird in den Zustand versetzt, in dem es eine Addieroperation durchführt. Nun werden die Und-SchaItungeη 615 geöffnet, damit das Ergebnis aus dem Rechenwerk MILIi über die Vielfach leitung. MHW in das Ergebnis register RES REG eingelesen wird. . -

Mit der obigen Operation wurde ein selbständiges Summenpriifwort im Ergebnis register berechnet, und nun muß dieses Wort nur noch mit den Daten im Operandenregister verglichen werden. Dies wird im Schritt S21 von Fig.6 durchgeführt.

Schritt S21 - Selbständiges Prüfwort = erstes MGJ-Wort?

Die Und-Schaltungen G4 und G18 werden bei diesem Schritt geöffnet, damit das Rechenwerk MILL die zwei Datenwörter vergleichen kann.Typischerweise kann das Rechenwerk MILL so ausgebildet sein, daß es ein Wort vom anderen subtrahiert und feststellt, ob das Ergebnis Null ist. Wenn das Ergebnis Null ist, wird der Befehlsayklue verlassen und in eine ausgewählte nächste organisatorische Befehls phase einge*- tröifen, während in ein Fehlermikroprogramm eingetreten wird, wenn das Ergebnis nicht gleich Null ist.

Aus der obigen Beschreibung kann man erkennen, daß jede Segmentbözeichnung in einer Hauptfähigkeitsliste enthalten ist, und daß eine Hinweistabelle für reservierte Segmente dazu verwendet wird, Zugriff zu einer erforderlichen Segmentbezeichnung zu erhalten. Beim Laden eines Arbeitespeioherfähigkeitsregisters wird der verwendete Hinweis in einem Auszugsbereichssegment an einen bestimmten Speicherplatz gespeichert. Wenn also das Programm nach dem Laden des Arbeitsspeicherfähigkeitsregisters unterbrochen wird, und das Segment, auf das es sich bezieht, während der

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Programmunterbrechung umgespeichert wird, kann die Segmentbezeichnung für dieses Fähigke its register daher aber trotzdem wiedergewonnen werden, wenn das Programm wieder abgefahren wird, da die neuen Speicherplätze de3 umgespeicherten Segments in die Hauptfähigkeits liste im Zeitpunkt der TTmspeicherung dieses Segments eingegeben werden.

Dadurch, daß der Zugriffsartcode der Segmentbezeichnung in die Eintragung der Hinweisliste für die reservierten Segmente eingefügt wird, kann«zwei oder mehr Programmen die Fähigkeit verliehen werden,mit unterschiedlichen Zugriffsarten einen Zugriff auf das gleiche Segment auszuführen.Es sei bemerkt, daß nicht die gesamte Zugriffs- ' art-Godeinformation in die Hinweisliste der reservierten Segmente eingefügt werden muß, da ein Teil dieser Infor~ tnation, beispielsweise die Datenartinforraation (DT) oder die Leitinformation (RTE) , allen Bezugnahmen gemeinsam wäre, so daß dieser Teil beispielsweise in der Haupt fähig keitsl is te enthalten sein kann. Es ist dann notwendig, den Zugriffsartcode der Hinweisliste der reservierten Segmente und den Zugriffsartcode der Hauptfähigkeitsliste miteinander zu vermischen, wenn der Zugriffsartcodeabschnitt des Fäbjgkeitsregisters geladen wird.

Schliesslich hat die Anwendung der Addition eines Summenprüfcodes in den Eintragungen der Hauptfähigkeitsliste den wichtigen Vorteil, daß die Zentraleinheit die Genauigkeit der Ladung der Fähigkeitsregister und dadurch der Genauigkeit der gespeicherten Daten in der Haupt-; fähigkeitsliste und ebenso einige seiner eigenen Hardware Funktionen überprüfen kann. Man kann erkennen, daß jede Eintragung in der Hauptfähigkeitsliste drei getrennte Eintragungen enthält, dies bringt einen zusätzlichen Vorteil mit sich, da von sich aus ein Schutz gegen einzelne

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Bitfehler bei der Speicherplatzadressierung gebildet wird. Die obigen Beschreibung hat zwar auf die Verwendung eines "Summenprüf"-Codes Bezug genommen, doch kann man leicht erkennen, daß auch andere Prüfcodes beispielsweise ein "£xklu3'iv-0der"-Prüfcode der zwei Worte verwendet werden könnte.

Die oben beschriebeneAnordnung" kann innerhalb ihres Rahmens leicht abgewandelt werden. So istbeispielsweise die Verwendung von Zwischenspeichereinheiten für die verschiedenen Register nur ein typisches Beispiel, jedes Register könnte' leicht.auch aus einzelne.. Einheit hergestellt 3ein. Es ist auch angenommen worden, daß dag Speicherwerk von der Zentraleinheit GPU entfernt ist, und es wird vorgeschlagen, daß es in Modulform hergestellt und von einer Anzahl von Zentraleinheiten mit jeweils eigenen Saffimelschienensystemen angesprochen werden kann. Man kann jedoch erkennen, daß die oben beschriebene Anordnung auch bei einem System angewendet werden kann, bei dem nur eine einzige Zentraleinheit vorgesehen ist, die ein eigenes, ihr zugeordnetes Speicherwerk besitzt«

Patentansprüche

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Claims

TJatenveTarbeitungsgerät für einen Betrieb im Zeit teilverfahren mit einem Information in Segmenten speichernden zentralen Speicher und wenigstens einer Datenverarbeitungseinheit, die mehrere Fähigkeitsregister enthält, die jeweils so ausgebildet sind, daß sie eine Segment bezeiohnungsinformation speichern, die die Basis- und Endspeicheradressen eines Informationssegraents angibt, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Fähigkeitsregisber derart ausgebildet ist, daß es eine erste Segment be zeichnung speichert, die sich auf ein Informationssegment bezieht, das eine einen gerade von der Dqtenverarbeitungseinheit ausgeführten Pro gramm zugeordnete Hinweisliste für reservierte Segmente enthält, und daß ein zweites Fähigkeitsregister derart "

ausgebildet ist, daß es eine zweite Segmentbezeichnung enthält, die sich auf ein Informationssegment bezieht, das eine Hauptfähigkeits Ilste enthält, die für jedes In"-f ormationosegraent in dem zentralen Speicher eine Eintragung besitzt, während jede Eintragung eine die Basis- und Endspsicheradressen eines entsprechenden Segments bildende Information enthält, während die Hinweistabelle für (reservierte Segmente eine Liste von Datenwörtern enthält, die als Hinweise zur Bestimmung verschiedener Eintragungen in derHauptfähigkeitsliste verwendet werden.

Datenverarbeitungsgerät naoh Anspruch 1, dadurch gekenn- f

zeichnet, daß jedes der Fähigkeitsregister auch eine Zugrtffaartlnformation enthält, die die zulässige Zugriffsart angibt, mit der ein Zugriff auf das von der darin enthaltenen Segmentbezeichnung definierte Segment erfolgen kann, und das jedes der Wörter in der Segmenthinweisliste von einer Zugriffsartinformation begleitet ist.

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Datenyerarbeitungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Eintragung in der Hauptfähigkeitsliste einen Segmentbezeiehnungs-Prüfcode enthält, der eine charakteristische Beziehung zu der die Basis-und End Speicheradressen der gleichen Eintragung bildenden Information aufweist.

Dace nve rar be it u ngs ge rät nach einem der Ansprüche 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,daß jedes F^higkeitsregister über dar Steuerung eines Befehls "Lade Ühigkeitsregi3ter" mit einer Segment bezeichnung geladen wird, wobei das Befehlswort dieses Befehls eine Information enthält, die (a) ein zu ladendes Tähigkeitsregister, (b) das Eähigkeitsregister, in dem sich die erste Segmentbezeichnung befindet und (c) eine mit der Basisadresse der Hinweisliste der reservierten Segmente in Beziehung stehende Versetzgröße bestimmt.

Datenverarbeitungsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Befehl "lacfc J&higkeitsregister" derart ausgeführt wild, daß (I) eine Adresse eines Hinweisworts in derHinweisliate der reservierten Segmente ausgewählt wird, indem eine erste Versetzgröße zu der in dem ersten Fähigkeitsregister enthaltenen Basisadresse addiert wird, (II) ein Datenwort aus der Adresse in der Hinweistabelle der reservierten Segmente ausgelesen wird, (III) in der Hauptfähigkeitsliste eine Eintragungsadresse gebildet wird, indem das Hinweiswort zu der in dem zweiten Fähigkeitsregister enthaltenen Basisadresse addiert wird und (IV) die Basia-und End information aus der Adressierten Eintragung in der Hauptfähigkeitsliste heraus und in das zu ladende Fähigkeitsregister eingelesen wird.

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Datenverarbeitungsger.pt nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet., daß jede Eintragung in der Hauptfähigkeitsliste aus drei Wörtern besteht, wobei das erste Wort den Summenprüfcode, das zweite Wort die Basisadresse und das dritte Wort die Endadresse bildet, und daß der Befehl "Lada Fähigkeitsregister" außerdem Operationen zur Bildung eines selbständigen Suramenprüfcodes enthält, der die Basig- und Endadressen umfaßt, die In das zu ladende Eähigkeitsregister eingegeben worden sind, und der mit d§m ersten, aus der Eintragung * der Hauptfähigkeitsliste entnommenen Wort verglichen wird.

Datenverarbeitungsgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Befehl zum Laden des Γähigkeitsregisters Operationen umfaßt, bei denen das aus der gewählten Adresse in der Hinweistabelle der reservierten Segmente herausgelesene Hinweiswort in ein zum Programm gehöriges Auszugsbereichssegment an einem Speicherplatz eingeschrieben wird, der dem zu ladenden Fähigkeitsregister zugeordnet ist.

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