DE2160098B2 - Datenverarbeitungsanlage - Google Patents

Description

ι ο

lyersignole bezeichnet

bei den bekannten Anlagen zur Auflösung der iw.i.ödes in Wegesteuersignale vorgesehenen Bedecodierer sind in der Regel relativ aufwendige, nit t^{ßuere und} wnöbersichtliche Einrichtungen. Erjterungen des Befehlsvorrats, Änderungen der Benlscodierung oder ähnliche Veränderungen der Zuordnung von OP-Codes zu den der unmittelbaren Teuerung der Funktionselemente dienenden Signal- »n bedingen eine zunieist sehr tiefgreifende Abing des vorhandenen Befehlsdecodierers. Der Erliegt daher lie Aufgabe zugrunde, Maßnahmen üünzugeben, die es gestatten, auf einen speziellen Beflgflllysdecodierer zu verzichten, ohne daß die Leistungslllllfhjgiveit der Datenverarbeitungsanlage hierdurch nen- ^^llnswert beeinträchtigt wird.

Ausgehend von einer Datenverarbeitungsanlage der igs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch reiu«. daß in einem Speicher oder Speicherbereich zur direkten Steuerung der Operationen dienende Signalgruppen (Decodierungs-Hilfsmuster) gespeichert sind, die in ihrer Wirkung den decodierten Operationscodes der Befehle entsprechen, und daß der Operationscode des jeweils laufenden Befehls zur Adressierung der Speicherzelle Verwendung findet, aus der das dem z<_ Operationscode zugeordnete Decodierungs-Hilfsmuster gelesen wird.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der 3< Zeichnung erläutert Es zeigt darin

F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Deco dierungs-Hilfsmuster im Arbeitsspeicher gespeichert

ist.

F i g. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem das Decodierungs-Hilfsmusier in einem Speicher mit statischen Ausgängen gespeichert ist.

Beide Figuren enthalten nur diejenigen Teile einer Datenverarbeitungsanlage, die für das Verständnis der Erfindung erforderlich sind. Die F i g. I zeigt ein Befehlsregis;er 1 zur Aufnahme des gerade auszuführenden Maschinenbefehls. Der Abschnitt la bezeichnet den für den OP-Code des Befehls vorgesehenen Teil des Befehlsregister, gleichzeitig soll damit auch der OP-Code selbst gekennzeichnet sein. In analoger Weise bedeutet der Abschnitt \b den Operandenteil des Befehls i.nd den Teil des Befehlsregisters, in dem der Operandenteil Platz findet. Im Arbeitsspeicher 2 ist ein durch fehlende Schraffur hervorgehobener Bereich 2a vorhanden, in dem die Liste der Decodierungs-Hilfsmuster gespeichert ist. Wie schon erwähnt wurde, dient gemäß cer Erfindung der jeweils im Befehlsregister stehende OP-Code zur Adressierung derjenigen Speicherzelle, in Jer das dem OP-Code entsprechende Decodieiungs-Hilfsmuster steht. Dies wird in Fig. 1 durch die Verbindungslinie 3 zwischen dem Befehlsregister 1 und dem zu Speicher 2 gehörenden Adressendecodierer 4 angedeutet.

in vielen Fällen wird der Informationsgehalt des OP-les zur vollständigen Adressierung einer Zelle im ieitsspeicher nicht ausreichend sein. Dann muß dem den OP-Code gebildeten Adressenteil ein fester äfresseiiteil als Zusatzadresse hinzugefügt werden. ie Zusa tzadresse bestimmt dann von vorneherein den iicherbereich 2a it. dem die Liste der Decodierungsifsmustef enthalten ist. Als Quelle für die feste satZflifresse dient beispielsweise das Register 5 oder Ie sonstige Schaltungsanordnung zur Bildung der entsprechenden Bitkombination.

Das aus dem Arbeitsspeicher gelesene Decodierungs-Hilfsmuster wird in ein eigenes Pufferregister 6 geladen, dessen Inhalt nunmehr den Befehlsausföhrungs-Steuereinrichtungen 7 (die sich in der Regel aus mehreren, örtlich verteilten Einheiten zusammensetzen) zur Ausführung des Befehls zur Verfügung steht je nach Ausführung des Arbeitsspeichers kann es vorkommen, daß das vollständige Decodierungs-Hilfsmuster nicht in einer Speicherzelle Platz Findet In diesem Fall ist es erforderlich, das betreffende Decodierungs-Hilfsmuster in zwei oder mehreren Zyklen zu lesen und in das Pufferregister 6 einzuspeichern, dessen Fassungsvermögen dann dem mehrerer Speicherzellen entspricht In der F i g. 1 ist ferner noch ein Befehlsdecodierer 8 von prinzipiell konventioneller Art dargestellt, dessen Eingänge über die Vielfachleitung 9 mit dem Operationsteil la des Befehlsregisters 1 und dessen Ausgänge über die Vielfachliitur.g 10 mit den Befehisausführungs-Steuereinrichtunpen 7 verbunden sind. An^f die Bedeutung des Peffhlsdecodierers 8 im Rahmen der Erfindung wird wei ; r unten eingegangen werden. Der Aufbau des DeeodieruPjs-Hilfsmusters jeweils für einen bestimmten OP-Code entspricht genau dem Decodierungsergebnis bei konventioneller Decodiering mit dem Unterschied, daß die Steuerinformatione,, nunmehr im Pufferregister 6 stehen. Demgemäß kann ein Decodierungs-Hilfsmuster eine vollständige Decodierung des betreffenden OP-Codes darstellen oder es kann in sich codierte Bitgruppen enthalten, die entweder hinterher mit konventionellen Mitteln weiter decodiert oder direkt zur Ansteuerung von hochintegrierten Halbleiterbausteinen verwendet werden können. Als Beispiel sei hierzu eine arithmetisch-logische Einheit erwähnt, die zu ihrer Ansteuerung ein 5-Bit-Steuermuster benötigt (vgl. Dietrich R. Estmann »High Speed TTL Arithmetic Function Generator SN 54 181« Texas Instruments Inc. Januar 1970). Beispielsweise kann eine Bitgruppe auch zur Variation der Bedeutung einiger weiterer oder aller Bitgruppen dienen. Der maximale Umfang der Liste der Decodierungs-Hilfsmuster wird durch die Anzahl der unterschiedlichen Kombinationen des OP-Codes bestimmt. Es ist jedoch nicht immer zweckmäßig, alle vorkommenden Kombinationen mit Hilfe der Dccodierungs-Hilfsmuster zu entschlüsseln. Zur Einsparung von Speicherplatz kann es vorteilhaft sein, besonders einfach aufgebaute Befehle oder Befehlsgruppen mit konventionc! len Mitteln zu decodieren, wobei der hierzu benötigte Aufwand dann entsprechend gering ist. Dies ist vor allem interessant, wenn diese Befehle bündig, d. h. so codiert sind, daß durch ihre OP-Codes ein zusammenhängendes Arbeitsspeicherfeld adressierbar wäre.

F.ine Abwägung der eventuellen Vorteile, die sich aus der teilweisen Beibehaltung einer Decodierung mit konventionellen Mitteln neben der hauptsächlichen Verwendung von gespeicherten Decodierungs-Hilfsmustern ergeben können, läßt sich nur an Hard des jeweiligen Einzelfalles vornehmen. Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß auch bei einem relativ großen Befehlsvorrat die Liste der Decodiemngs-Hilfsmuster im allgemeinen nur einen recht kleinen Teil der insgesamt im Arbei'sspeicher unterzubringenden Daten ausmacht, ist dabei sehr riarauf zu achten, daß die an sich wesentlich verbesserte Übersichtlichkeit der Befehlsinterpretation mit Hilfe der Decodierungs-Hilfsmuster durch die Anwendung der gemischten Interpretation nicht leidet.

Die Speicherung der Liste der Decodierungs-Hilfsmusier im Arbeitsspeicher ergibt die billigste Lösung, die zu dem noch den Vorteil hat, daß sich durch einfaches Ändern von Decodierungs-Hilfsmustern in Grenzen Modifikationen bei der Befehlsausführung erreichen lassen. Diese Möglichkeit bewährt sich besonders im Verlauf von Entwicklungsarbeiten an Datenverarbeitungsanlagen und kommt dem gelegentlichen Wunsch entgegen, insbesondere bei Kleinrechnern Maschinenbefehle noch nachträglich festlegen zu können. Andererseits ist es zweckmäßig, dem betreffenden Arbeitsspeicherbereich in an sich bekannter Weise gegen unabsichtliches Überschreiben, etwa durch fehllaufende Programme, zu schätzen.

Der Zeitverlust für das Lesen des Decodierungs-Hilfsmusters läßt sich durch die Einführung der sogenannten Interleaving-Technik, bei der der Arbeitsspeicher in mehrere Speichermoduln aufgeteilt wird, zu denen mehr oder weniger gleichzeitig zugegriffen werden kann, weitgehend ausgleichen, so daß in den meisten Fällen eine Leistungsminderung der Zentraleinheit vermieden wird.

Selbstverständlich kann zur Speicherung der Liste der Decodierungs-Hilfsmuster auch ein beliebiger anderer Schnellzugriffsspeicher variierbaren oder festen Inhalts herangezogen werden, wodurch der erwähnte Zeitverlust von vorneherein nicht entsteht. Festwertspeicher haben dabei den Vorteil, daß ihr Inhalt nicht ungewollt zerstört werden kann. Dafür ist aber auch die Durchführung von absichtlichen Änderungen zumeist recht umständlich. Von Bedeutung ist weiterhin die Frage, ob der in Aussicht genommene Speicher flüchtige (dynamische) oder statische Ausgangssignale abgibt. Die Verwendung eines Speichers mit flüchtigen Ausgangssignalen zur Speicherung der Liste der Decodierungs-Hilfsmuster führt zu einer Anordnung für die die Darstellung in F i g, 1 ebenfalls gültig ist, wenn nur der Bereich 2a des Arbeitsspeichers 2 durch den betreffenden Speicher ersetzt wird. Weiterhin wird bei Verwendung eines speziellen Speichers im allgemeinen die nach F i g. I vom Register 5 gelieferte Zusatzadresse entbehrlich sein.

to Liefert der für die Liste der Decodierungs-Hilfsmuster benutzte Speicher statische Ausgangssignale, so kann das nach F i g. 1 dem Speicher nachgeschaltete Pufferregtster ebenfalls entfallen. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel ist in F i g. 2 mit dem Speicher S1 und dem Adressendecodierer 12 dargestellt. Die übrigen Teile entsprechen den mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichneten' Teilen in F i g. 1. Grundsätzlich ist mit dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 ebenfalls eine gemischte Befehhiinterpretation, bei der einzelne

ίο Befehle. Befehlsgruppen oder Teile des OP-Codes in konventioneller Art decodierl werden, durchführbar. ' Es sei noch darauf hingewiesen, daß der Aufwand für das bei der Verwendung eines Speichers mit flüchtigen Atisgangssignalen erforderliche Pufferregister 6

2s (Fig. 1) dadurch verringert werden kann, daß nach dem Lesen des Decodiierungs-Hilfsmusters mindestens ein Teil desselben zur Zwischenspeicherung in den für den OP-Code vorgesehenen Teil Ie des Befehlsregisters 1 überschrieben wird. Dabei muß natürlich verhin- dert werden, daß die nunmehr im Befehlsregister stehende Bitkombination wiederum als Adresse für ein weiteres Decodierungs-Hilfsmuster interpretiert wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprache; den Befehlseusföhrongssteuereinrichtun^en (7) unmittelbar zur Verfügung stehen.

1. Datenverarbeitungsanlage, deren Operationen von in einem Arbeitsspeicher mindestens vorübergehend gespeicherten, im wesentlichen aus einem Operationsteil (Operationscode) und einem Operandenteil bestehenden Befehlen gesteuert werden, mit einer aus Rechenwerk, Leitwerk, dem genannten Arbeitsspeicher und gegebenenfalls weiteren Schnellzugriffsspeichern bestehenden Zentraleinheit und rait mehreren peripheren Geräten, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Speicher oder Speicherbereich (2a. 11) zur direkten Steuerung der Operationen dienende Signalgruppen (Decodierung-Hilfsmuster) gespeichert sind, die in ihrer Wirkung den decodierten Operationscodes (la) der Befehle entsprechen, und daß der Operationscode (la) des jeweils laufenden Befehls zur Adress:°rung der Speicherzelle Verwendung findet, aus der das dem Operationscode zugeordnete Decodierungs-Hilfsmuster gelesen wird.

2. Datenverarbeitungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der vollständigen Adressen für die die Liste der Decodierungs-Hilfismuster enthaltenden Speicherzellen dem Operationscode der Befehle eine feste Zusatzadresse angefügt wird.

3. Datenverarbeitungsanlage nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der vollständigen Adressen für die die Liste der Decodierungs-Hilfsmuster enthalterden Speicherzellen dem Operationscode der Befehle ^ine feste Zusatzadresse und/oder eine Bitgruppe hinzugefügt wird, die auf Grund eines Zwischenergebnisses bei der Ausführung des laufenden Befehls gebildet wird.

4. Datenverarbeitungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der die Liste der Decodierungs-Hilfsmuster enthaltende Speicher ein Speicher variierbaren Inhalts z. B. ein Bereich des Arbeitsspeichers ist und daß der Speicher bzw. Speicherbereich gegen unabsichtliches Einschreiben schützbar ist.

5. Datenverarbeitungsanlage nach einem der Anspräche 1 bis 3. gekennzeichnet durch einen die Liste der Decodierungs-Hilfsmuster enthaltenden Festwertspeicher.

6. Datenverarbeitungsanlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Speicherung des Decodierungs-Hilfsmusters verwendete Speicher flüchtige (dynamische) Lesesignale liefert und daß zur Zwischenspeicherung des Decodierungs-Hilfsmusters ein Pufferregister (6) vorgesehen is*,.

7. Datenverarbeitungsanlage nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenspeicherung mindestens eines Teils des gelesenen Decodierungs-Hilfsmuster:. in dem für den Öperatiötiscode vorgesehenen Teil des Befehlsregisters erfolgt und daß die weitere Adressierung der die Liste der Decodierungs-Hilfsmuster enthaltenden Speicherzellen bis zur Eingabe eines neuen Befehls in das Befehlsregister verhindert wird.

8. Datenverarbeitungsanlage nach Anspruch oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Speicherung des Decodierungs-Hilfsmi.isters verwendete Speicher statische Ausgangssignale liefert, die Die Erfindung bezieht sich auf eine Datenverarbeitungsanlage, deren Operationen von in einem Arbeitsspeicher mindestens vorübergehend gespeicherten, im

,o wesentlichen aus einem Operationsteil (Operat.onscode* und einem Operandenteil bestehenden Befehlen gesteuert werden, mit einer aus Rechenwerk. Leitwerk, dem genannten Arbeitsspeicher und gegebenenfalls weiten Schnellzugriffsspeichern bestehenden

is Zentraleinheit und mit mehreren peripheren Geräten.

Die Steuerung von Datenverarbeitungsanlagen durch Programme, d.h. durch Folgen von Maschinenbefehlen die in einem Speicher mit kurzer Zugriffszeit, dem sogenannten Arbeitsspeicher, gespeichert sind, ist

seit langem bekannt Ein wesentlicher Bes'sndt-il eines Befehls ist der Operationsteil, der in codierter Form Angaben über die auszuführende Operation enthält. Dieser Teil wird daher auch als Gperiiionscode, kurz OP-Code bezeichnet Der zweite Hauptteil eines Be-

Z₅ fehls ist der Operandenteil, der in der Regel eine oder auch mehrere Register- oder Arbeitsspeicheradressen enthält unter denen die gemäß dem OP-Code zu behandelnden Operander, zu finden sind.

Nach Ausführung eines Befehls oder vielfach auch

schon während der Ausführung dieses Befehls wird ein neuer Befehl aus dem Arbeitsspeicher gelesen und in ein Register, das Befehlsregister, übernommen. Anschließend erfolgt mit Hilfe eines Befehisdecodierers die Entschlüsselung des OP-Codes und die Weitergabe

des Ergebnisses an die für die Ausführung des Befehls zuständigen Steuereinrichtungen (vgl. US-PS 3 427 593).

Durch die DT-AS 1 151 686 ist es bekannt, mit Hilfe einer Adresse, die im Operander.teil des eigentlichen

Bf fehlswortes steht, ein vom Programmierer festgelegtes Steuerworl aufzurufen, da« dem Befehlswort zur vollständigen Definition der durchzuführenden Operation zugeordnet ist Abhängig von dem OP-Code des jeweiligen Befehlswortes kann das zugeordnete Steuer-

wort ein Indexwort zur Bestimmung einer effektiven Adresse, ein Aufzeichnungswort zur Festlegung einer Gruppe von Datenwörtern, die eine Aufzeichnung umfassen, oder ein Unterprogrammwort zur Steuerung von Unterprogrammsprüngen sein.

Es sind ferner Datenverarbeitungsanlagen bekannt, die mit einer sogenannten Mikroprogrammsteuerung ausgerüstet sind. Hierbei wird durch einen Programmbefehl, der dann als Makrobefehl bezeichnet wird, eine mehr oder weniger lange Folge von Mikrobefehlen,

d. h. ein Mikroprogramm, aufgerufen. Der OP-Code des Makrobefehls dient zur Adressierung des jeweils ersten Mikrobefehls eines Mikroprogramms (vgl. GB-PS 1 226 675).
Auch bei den zuletzt betrachteten bekannten Daten-

yerarbeitungsanlagen enthalten die OP-Codes in ca· diertef Form die Informationen zur Steuerung der Funkttonsabläufe, gleichgültig, ob es sich um OP-Codes von Befehlsworten und/oder Steuerworteit oder von Mikrobefehlen handelt Damit die OP-Codes aber für

öS die Steuerung wirksam werden können, müssen sie zuerst in Gruppen von unabhängigen Steuersignalen umgewandelt werden. Da diese Steuersignale vorwiegend Datenwege steuern, werden sie häufig als Wege-