DE2206810C2 - Steuerwerk für einen Mikroprogrammspeicher - Google Patents

Description

Für die Steuerung elektronischer Rechenaniagen wurden unter dem Begriff Mikroprogrammierung Verfahren entwickelt, die die Ausführung einer Reihe komplizierter Operationen dadurch ermög liehen, daß man jeder dieser Operationen einen sogenannten Makrobefehl zuordnet, der seinerseits aus einer zeitlichen Folge einfacher Elementaroperationen, den sogenannten MikroOperationen, aufgebaut ist.

Die Ausführung der Operationen wird durch Rechenbefehle angestoßen, die sinngemäß Makrobzw. Mikrobefehle genannt werden. Ein Makrobefehl enthält im allgemeinen eine Angabe über die auszuführende Operation und eine Angabe über den Ort, an dem die der Operation zu unterwerfenden Daten zu finden sind. Demgegenüber besteht ein Befehlswort eines Mikroprogrammspeichers aus mehreren Teilen, und zwar mindestens aus einer Steuerangabe, die die auszuführende Operation spezifiziert, und einer Folgeadresse, die angibt, welches Befehlswort nach Abarbeitung des aktuellen Mikrobefehls ausgelesen und abgearbeitet werden soll. Daneben können in bekannter Weise auch Konstanten, Sprungbefehle usw. im Befehlswort eines Mikroprogrammspeichers enthalten sein.

Der Mikrobefehl, die Folgeadresse und gegebenenfalls die Konstanten und Sprungbefehle bilden somit in ihrer Gesamtheit ein Mikrobefehlswert, wie es im Mikroprogrammspeicher abgespeichert ist.

Bei den bekannten Anordnungen werden die Makrobefehle bzw. die ihnen entsprechenden Folgen von Mikrobefehlsworten meist in Festwertspeichern abgespeichert, da diese einerseits ein sehr schnelles Lesen gestauen und andererseits ein einmal festgelegtes Mikroprogramm nicht mehr geändert werden muß.

Die vorliegende Erfindung baut auf diesem Stand der Technik auf und betrifft ein Steuerwerk für einen Mikroprogrammspeicher mit abgespeicherten Mikrobefehlen und deren Folgeadressen, bei dem jeder Mikrobefehl durch einen Taktimpuls zur Ausführung gebracht wird.

Wie bereits beschrieben, setzt sich ein Makrobefehl aus einer Mehrzahl von Mikrobefehlen zusammen, die ihrerseits je nach spezifizierter Mikrooperation eine unterschiedlich lange Ausführungszeit (Zykluszeit) bedingen. Bei bekannten Mikroprogiammspeichersteuerungeii wird mit einem Takt generator gearbeitet, dessen Taktfolgefrequenz konstant ist. Diese Anordnungen haben den Nachteil, daß bei Ausführung von Mikrobefehlen, deren Zykluszeiten kürzer sind, als es der Taktfolgefrequenz entspricht, Totzeiten auftreten. Da es andererseits wenig sinnvoll ist, die Taktfolgefrequenzen der grüßten auftretenden Ausführungszeit eine^. Mikrobefehls anzupassen, müssen gegebenenfalls Kriterien ausgewertet werden, die solchen langer dauernden Mikrobefehlen einen doppelten oder gar mehrfachen Takt zuweisen.

Als Beispiel für solche unterschiedliche Zeit beanspruchenden Mikrobefehle seien erwähnt ein Mikrobefehl, der einen Schiebeschritt in einem Register auslöst, und ein Mikrobefehl, der einen Vergleich der in zwei Registern gespeicherten Daten auslöst. Es ist leicht einzusehen, daß ein Mikrobefehl der letztgenannten Art eine längere Ausführungszeit benotigt als ein Mikrobefehl der erstgenannten Art.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, jedem Mikrobefehl entsprechend seiner durch die auszuführende Operation bedingten Ausführungszeit so anzusteuern, daß nach Ablauf der Ausführungszeiten jeweils der durch die Folgeadresse bestimmte nachfolgend auszuführende Mikrobefehl angestoßen wird. Damit entstehen keine Totzeiten, und die Arbeitsgeschwindigkeit einer vom Mikroprogrammspeicher angesteuerten Rechenanlage ist den Mikrobefehlsfolgen optimal angepaßt.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine zusätzliche Speichereinheit vorgesehen ist, in welcher den Mikrobefehlen fest zugeordnete Angaben über deren Ausführungszeiten abgespeichert sind, und daß eire Verzögerungsschaltung mit einer der Anzahi der verschiedenen Zeitangaben entsprechenden Mehrzahl von diesen entsprechend wählbaren Ausgängen vorgesehen ist. die die Abgabe der Taktimpulse bestimmen.

Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird unter Zugrundelegung der Zeichnung an Hand der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

In der Zeichnung ist schematisch ein Mikroprogrammspeicher 1 dargestellt, der in der angegebenen Weise zeilenweise organisiert ist. In jeder

^ Ah riff h der längsten Ausführungszeit

Zeile ist somit ein Mikrobefehlswort gespeichert, das ^zei<" ™°..%£ ^Dg _symrnetrischem Aufbau der Vermindestens die auszuführende Operation und die ^e?^teP™^hV*2 ¹J* entspricht die längste Aus-Adresse des nachfolgend auszuführenden Mikro- zögerungssch^g _h ^_{n (al}i_gemein 2n-fachen) befehls charakterisiert In e^-ündungsgemäßcr Weise ^rungszet dem^A ., ist diesem Mikroprogrammspeicher 1 eine zusätzliche 5 ^αεΓ _ρ^₅2^ε2_κ ^η _εΓΧ_πιεη, daß ein Mikrobefehl mit der Speichereinheit 2 zugeordnet, die für jedes Wort m ^ ^fflg»J · _{Q Q ausge}i_esen wird Die spezieller Zuordnung für jeden Mikrooefehl eine Spdierten Z«tang* _{seU und der} entsprechende Zeitangabe enthält, die die Ausführungszeit des ent- Zeitangabe TT _Verzögerungsschaltung 4 durchgesprecnenden Mikrobefehls kennzeichnet. Ia vorteil- Abgriff α der ν _s^ ^^ ^ _folgend haftet Ausgestaltung der Erfindung ist der Mikro- io schaUet _ Dadur _{daß der} momentan abprogrammspeicher hinsichtlich seiner Speicher- Mikrobefehls so =, ^ ^ _A Lpazität so erweitert, daß diese Zeitangaben selbst JJ«^¹¹^,,' erhält. Am Ausgang des mit den Worten im Mikroprograflimspeicher ab- ^ngszeU * S ^ _{sjgnalj d dem} Steuergespeichert sind. Im einfachsten Fall genügt zui ^Jf^ „_onostabilen Kippstufe 5 zugeführt Kennzeichnung von 2» verschiedenen Zeitangaben i₅ eingang «««« ^ _kunzcitig ihren Zustand und eine n-stellige Binärkombination. Entsprechend dem wird. uies. _{dje Verzög}erungsschaltung 4 dargestellten Beispiel sei angenommen, daß .2» gbt einen ^P^uls _{daß dem} Mikrobefehl genau („ = 3) verschiedene Zeitangaben genügen, eine ab D^ ti e _AusführUngszcit zur Verfugung optimale Zeitausnutzung zu erreichen. Diese acht die erroroen

verschiedenen Zeitangaben seien durch die Binar- ao ^sten _r ¹· Fol°eadrese des hier angenommenen

kombinationen OOO...LLL angegeben und in Vf™^e«t fie tο ^. ^ _OOO auf ei«-

dieser Form jeweils zusammen mit dem entsprechen- \J ^be « s ™ _{be L L L}, _so wird diese

den Mikrobefehlswort eingespeichert. Serum deSdiert. Am Ausgang des Decodierer. 3

Somit enthält ein im Mikroprogrammspeicher ge- ^wede^™ J„ _SiEna, das die monostable Kippstute ?

speichertes Wort zusätzlich zu den bekannten An- >5 erscheint ein *gn ^ _entstehende Impuls lauit

gaben in Ausgestaltung der Erfindung eine binar- aküviert D« ar,^ ^^ _dje Verzogcrungs-

codierte dreistellige Zeitangabe. Der spezielle Code nun bi, zum . _{dem zugehörigen} M.krobefehl

sei ein (n - 1)-Dualcode. , "?1 a\c 7ueehörige Ausführungszeit zu.

Die einem Mikrobefehl zugeordnete Zeitangabe ^™ ^SpÄer monostabilen Kippstute 5

wird jeweils mit diesem parallel aus dem Mikro- 3° ""^^ ^P _einem Adreßregister 6 zugeleitet. Programmspeicher 1 ausgelesen und einem De- *ird je*⁶^" _ammspeicher 1 fest zugeordnet codierer (oder Datenselektor) 3 zur Auswertung zu- das dem M^^ _{den Folge}adressen den zu-

⁸⁶Sr Decodierer 3 weist eine der Zahl vet- gehörigen Mikrobefehl^tößt^ ^^^ ^ schiedener Zeitangaben entsprechende Anzahl von 35 ™_Ηε° _{zu den} Mikrobefehlen wird somit c.-

Eingängen auf, die jeweils mit j.nem Abgriff einer Ze.tanL3 _{des % folgend}en lakt-

Ver^ögerungsschaltung 4 verbunden sind. D.ese Ve - reiLh . M _{Anstoß des } eils durch d},e

zögerungsschaltung hat dementsprechend ebenfalls «™P"^^U™ _bestimmten Mikrobefehls zum genaa

eine der Zahl von Zeitangaben äquivalente Anzahl ^S_6n Zeitpunkt erfolgt.

von Abgriffen, die in der Zeichnung mit den Buch- ₄o ^%f^X^_hnU ^n sich durch Zeitangaben stäben a...h belegt sind. Der Decodierer 3 west We^cnon _{ne Takünterva}lle charakten-

außerdem eine der Zahl der Bmarstellen (all- mi^ _Decodierer eine 1-aus-n-Selekt.on

gemein ») der Zeitangaben entsprechende Anzahl «tren *0Dei

weiterer Eingänge auf. [S Vollständiekeit halber sei noch erwähnt, daß

Der Decodierer 3 besteht aus einer loschen Ver- 45 ,_er%^p_r ^a _og_rammspeich_er 1 bei Arbeitsbeginn

knüpfungsschaltung. die entsprechend dem Beispiel der ^^ropro^gr ^.^^ _{? a Q d} der

einerseits drei Eingänge zur Aufnahme der binar- über cmenu, ^ ^ _{Makrobef hl und da}.

codierten Zeitangabe und andererseits acht Eingänge über ^"V ^B _{den ersten} Mikrobefehl dieses

zur Durchschaltung des der Zeitengabe entsprechen- mit m-^JPf ™ _Ausführung bringt. Mit dem ersten den Abgriffs der Verzögerungsschaltung auiweist. ₅o ^^"^krobefehl wird über die monostabile

Diese inigesamt elf Signalleitungen werden so korn- »^u^^es™|ⁿ _aJJ_{h ώβ} entsprechende Ausfuhrungsze.t biniert, d!ß jeweils nur ein Abgriff der Verzogerungs- Kippte 5

schaltung 4 aktiviert ist. . ^pes"™ , _vori_iegenden Erfindung ist eine einfache

Die Abgriffe der in der Zeichnung wieder- M der vorheg^ ^ _{Taktimpulse den ]ewei}hgen

■*Ä. JSfCSH^Ä^Äh^ Sobefehle^eitlich optimal anzupassen.

Ausführungs-Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Steuerwerk für einen Mikrobefehle und deren Folgeadressen enthaltenden Mikroprogrammspeicher, bei dem jeder Mikrobefehl durch einen Taktimpuls zur Ausführung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Speichereinheit (2) vorgesehen ist, in welcher den Mikrobefehlen fest zugeordnete Angaben über de_ken Ausführungszeiten abgespeichert sind, und daß eine Verzögerungsschaltung (4) mit einer der Anzahl der verschiedenen Zeitangaben entsprechenden Mehrzahl von diesen entsprechend wählbaren Ausgängen vorgesehen ist, die die Abgabe der Taktimpulse bestimmen.

2. Steuerwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kennzeichnung von 2" verschiedenen Zeitangaben /i-stellige Binärkombinationen abgespeichert sind.

/. Steuerwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprogrammspeicher (I) und die zusätzliche Speichereinheit (2) eine Einheit bilden, indem die Kapazität des Mikroprogrammspeichers um den Umfang der Zeitangaben erweitert ist.

4. Steuerwerk nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Decodierer (3) vorgesehen ibt. der die mst einem Mikrobefeh! ausgelesene Zeitangabe entschlüsselt und den entsprechenden Ausgang der Verzögerungsschaltung (4) durchschaltet.

5. Steuerwerk nach Anspruch 1 oder 4. dadurch gekenn/cichnet, daß eine monostabile Kippstufe (5) vorgesehen ist, die von der Verzögerungsschaltung (4) bzw. dem Decodierer (3) angesteuert wird und die Takiimpulse abgibt.