DE2246863C3 - Einrichtung zur Protokollierung des Programmablaufs in einer Datenverarbeitungsanlage - Google Patents
Einrichtung zur Protokollierung des Programmablaufs in einer DatenverarbeitungsanlageInfo
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- DE2246863C3 DE2246863C3 DE19722246863 DE2246863A DE2246863C3 DE 2246863 C3 DE2246863 C3 DE 2246863C3 DE 19722246863 DE19722246863 DE 19722246863 DE 2246863 A DE2246863 A DE 2246863A DE 2246863 C3 DE2246863 C3 DE 2246863C3
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur ProtokoIIierung
des Programmablaufs in einer elektronischen Datenverarbeitungsanlage.
Für die Prüfung des tatsächlich in einer elektronisehen Datenverarbeitungsanlage ablaufenden Instruktionsflusses,
d. h. des tatsächlichen Programmablaufs, wobei hier sowohl die Makro- wie auch die
Mikroebene zu versahen ist, ist die ProtokoIIierung der Instruktionsadressen, die im Zuge des Programmablaufes
vom Programmspeicher abgerufen wurden, von besonderem Interesse.
Insbesondere füi die Durchführung von Instruktionswiederholungen
für die Beseitigung sporadischer Fehler ist es bekannt, in sogenannten HilfsSpeichern
diejenige Information zwischenzuspeichern, die für die Durchführung und Wiederholung der Instruktion,
die gerade zu einem Fehler geführt hat, erforderlich ist (vgl. z. B. DE-AS 1 901036).
Auch die in der DE-OS 1936 251 beschrieoene
Programmprotokollierungseinrichtung ist so ausgelegt, daß sie gerade so viel Programminformation
speichern kann, als zu einem Wiederstart nach einem Fehler für die Wiederholung der letzten Operation
erforderlich ist. Es ist im Zusammenhang mit der Bereitstellung von Daten für den Wiederstart ein Hauptspeicherpuffer
vorgesehen, der als Stapelspeicher mit Überlauf am unteren Ende (Herausschieben der jeweils
ältesten Daten bei Erreichen der Kapazitätsgren/e) betrieben wird.
fur eine genaue Analyse eines Programmablaufs ist dieses Verfahren nicht geeignet, da im allgemeinen
die Programmabschnitte zu klein sind, die auf diese Weise protokolliert werden können.
i'erner ist für die Prüfung eines Programmablaufs
das sogenannte Aiiressenstopverfahren bekannt, bei
dem eine bestimmte Instruktionsadresse, deren Auftreten für einen bestimmten Programmablauf überprüft
werden soll, in ein besonderes Instruktionsadressenregister eingegeben wird. Diese Adresse wird
nun laufend mit den Instruktion->adressen verglichen,
die bei einem Programmahlauf in das Instruktionsadresscnregister
des Prügrammspeichers fur den Ab= ruf der Instruktionen eingegeben werden. Beim Auftreten
der überwachten Adresse wird dann ein Maschinenstop vorgenommen.
Dieses Verfahren hat im wesentlichen den Nachteil, daß langwierige Versuche notwendig sind, um herauszufinden, welchen Weg ein Programm tatsächlich ge-
nammen hat.
Ein weiteres Verfahren, das für die Prüfung des Programmablaufs bekannt wurde, ist das sogenannte
Mikroinstruktionsschrittverfahren. Bei diesem Verfahren
wird generell die Maschine nach jedem durchgeführten Mikroinstruktionsschritt gestoppt, so daß
die tatsächlich vorliegende Instruktionsadresse mit der laut Programm vorliegenden Adresse verglichen
werden kann. Nach jedem Maschinenstop und jeder Adressenüberprüfung muß dann wieder die Starttaste
gedrückt werden, damit das Datenverarbeitungssystem für die Ausführung der nächsten Makroinstruktion
wieder anlaufen kann. Auf diese Weise muß der gesamte Programmablauf, Mikroinstruktion für Mikroinstruktion
durchgetastet werden.
Dieses Verfahren ist besonders zeitraubend, umständlich und für eine automatische Programmprüfung
gänzlich ungeeignet. Ferner ist, da dieses Verfahren keinen Realzeitablauf ermöglicht, die Gefahr sehr
groß, daß aus dem festgestellten Ablauf falsche Schlüsse gezogen werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteilt deshalb darin, eine Einrichtung anzugeben, die für eine vielseitige
automatische Prüfung größerer Programmabschnitte geeignet ist, wobei insbesondere die Prüfung des korrekten
Ablaufs nicht sequentieller Programmteile erleichtert werden soll.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Hauptai.-spruch
angegebenen Merkmale.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung und Weiterbildung des Gegenstandes der Erfindung ist dem Unteranspruch
zu entnehmen.
Gegenüber den bisher bekanntgewordenen Verfahren und Anordnungen zur Programmprüfung, bietet
die erfindungsgemäße Lösung den Vorteil einer sehr großen Anwendungsflexibilität, da durch den
wählbaren Protokollmodus, je nach Prüfzweck, eine genauere Aussage oder eine weiter in die Vergangenheit
reichende Aussage über den tatsächlichen Programmablauf gemacht werden kann.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines durch Zeichnungen erläuterten Ausführungsbeispieles
näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 das Blockschaltbild eines Teils einer digitalen elektronischen Datenverarbeitungsanlage, in der
die Anordnung der Erfindung enthalten ist.
Fig. 2 cne schematische Darstellung eines Beispiels
für einen Programmablauf.
Fig. 3 eine schematische Darstellung der Belegung des in der Erfindung verwendeten Protokollspeichers,
F ig. 4 eine schtmatis.-he Darstellung des verwendeten
Modusschalters, und
Fig. 5 ein Impulsdiagramm /ur Veranschaulichung
der Steuervorgänge fur die Protokolleinrichtung gemäß der Erfindung.
Fig. 1 zeigt ni'.i eine Schaltungsanordnung, die
Programmschritte in der Weise protokolliert, d. h. aufzeichnet, daß sie die Adressen der Instruktionen,
die im Zuge der Bearbeitung eines Programms ausgeführt oder adressiert werden, in einen Speicher (AS)
19 eingespeichert. In diesem Speicher befindet sich alsu die Adresse der gerade in der Ausführung befindlichen
Instruktion und eine bestimmte Anzahl der zuvor ausgeführten Instruktionen, wobei diese Anzahl
lediglich von der Speicherkapazität des Speichers 19 abhängt.
Diese Abspeicherung der Instruktionsadressen in der natürlichen Sequenz ihres Ablaufes wird an sich.
d. h. wie es bekannt ist, für einen künftigen Fshlerfall
vorgenommen, bei dem die Beseitigung sporadischer Fehler durch die Wiederholung einer oder mehrerer
letzter Instruktionen, im allgemeinen MikroinstruU-tionen, meist erfolgreich verläuft. Diese Instruktionswiederholung kann mehrmals so lange hintereinander
vorgenommen werden, bis der Fehler nicht mehr festgestellt wird. Wenn der Fehler allerdings nach einer
vorgegebenen Anzahl von Instruktionswiederholungen immer noch vorliegt, muß mit einem harten Komponentenfehler
gerechnet und die Maschine gestoppt werden. Für die Zwecke der Instruktionswiederholungen
zur Beseitigung sporadischer Fehler braucht an die Speicherkapazität des Speichers 19 keine allzu
hohe Anforderung gestellt zu werden.
Diese, in einer Maschine meist ohnedies vorhandene Einrichtung für eine Instruktionswiederholung
kann auch für eine weitergehende Fehleranalyse verwendet werden, die sich besonders gut für die Analyse
von Programmfehlern eignet, mit deren Hilfe aber auch Schahkreisfehler analysiert werden können, die
zu einem falschen Programmabla«. geführt haben
Bevor nun im folgenden die versi_niedenen Betriebsarten
der erfindungsgemäßen Protokolleinrichtungerläutert
werden, wird zunächst ein kurzer Oherblick
über den in Fig. 1 dargestellten Teil eines elektronischen Datenverarbeitungssystems gegeben.
Dieses System enthält den bekannten Steuerspeicher ( CS) 4, in dem das Steuerprogramm (Mikroprogramm)
gespeichert ist. Die Ansteuerung dieses Steuerspeichers 4 erfolgt über die Adressensainmelleitung
(AB) 23. Die an der adressierten Stelle ausgelesene Instruktion wird in das Operationsregister 9 übertragen
und dori für die weitere Verarbeitung zwischen-
j-, gespeichert. Über die Adressensammelleitung (ABl)
22. das UND-Tor 8 und das ODER-Tor 2 gelangt dann der Adressenteil wieder auf die Adressensammelleitung
23, um erneut den Steuerspeicher 4 anzusteuern und die nächste Instruktion abzurufen. Die
Aneinanderkettung der Mikroinstruktionen /u Haupt-, Unter- oder TRAP-Routinen erfolgt im allgemeinen
mit Hilfe des Modifizierers (MOD) 1. der den Adressenwert um 1 erhöht und auf diese Weise
veranlaßt, daß die nächste Mikroinstruktion vom benachbarten Speicherplatz im Steuerspeichtr 4 abgerufen
wird. Der Weg, den dabei die Insfuktion 'umrnt.
verläuft vom Modifizierer 1 über die Adressenleitung 24. das Instruktionsadressenregister (IAR) 10. das
UND-Tor 7 und das ODER-Tor 2. /u der Adressen-Sammelleitung 23.
Weitere Eingänge des ODER-1 ores 1 sind der
TI.U-Eingang und Ocr TRAP-Eingang; sie sind damit
ebenfalls Lieferanten fur Instruktionsadressen, wobei
sie meist die Adresse dtr ersten Instruktion einer bcseide./en
Routine, d. h. eines Unterprogramms, beispielsweise SR oder 77? in Fig 2 /ur Verfugung '.teilen.
Mit dem TLil-Eingang (table look up) wird
meistens eine bestimmte Position in einer labeile angegeben
Der TRAP-Eingang zwingt ein Programm
auf eine bestimmte Adresse, von der ab im Steuerspeicher
4 ein spezielles Unterprogramm abgerufen wird. Das Besondere einer TRAP-Adresse hegt dann,
daß sie eine Verzweigung des Hauptprogi'amms zu dem entsprechenden Unterprogramm darstellt, die
nicht Vom Mikroprogramm der Maschine gesteuert wird.
Die in Fig. 1 im Ausschnitt dargestellte Datenverarbeitungsanlage
arbeitet mit einem kleinen Dienst-
I;
l'i t
rechner SVP (nicht dargestellt) zusammen, dem die
Aufgaben der Steuerprogrammladung, der Fehlerüberwachung und Fehleranalyse des Systems übertragen
sind. Er überträgt Information über die Leitung (.5KLl) 20 zu dem System und empfängt Information ">
über die Leitung [SVLl) 21 von dem System. Unter
Information sverden hier sowohl Instruktionen, als auch Daten und Zeitsteuersignale (Taktsignale) verstanden.
Für die Programmfehlerüberwachung und -analyse sowie für die Beseitigung sporadischer Fehler kann
die in Fig. 1 im Ausschnitt dargestellte Datenverarbeitungsanlage, gesteuert von dem Dienstrechner
SVP in drei verschiedene Protokoll- oder Prüfmodi eingestellt werden. Die Einstellung erfolgt hierbei mit
Hilfe des Modusschalters (MOS) 17, der vom Dienstrechner über die Leitung 20 gesteuert wird.
Im Modus 1 wird der Adressenzähler (AC) 18, der
für die entsprechende Adressierung des Speichers 19 vorgesehen ist, mit Hilfe der Impulse ADVl so ge- ^o
steuert, daß bei einer Verzweigungsinstruktion stets die Sprungadresse gespeichert wird.
Wie Fig. 3 zeigt, ist die Kapazität des Speichers 19 für die Aufnahme von 16 Adressenwerten ausgelegt.
Der Inhalt bis zur Speicherstelle 9, auf die der Zeiger PTR zeigt, ergibt sich aus dem in Fig. 2 dargestellten
Programmablauf.
Das Programm beginnt mit dem Sprung zur Adresse Ml, der ersten Mikroinstruktion der Hauptroutine
MR. Bei der Darstellung in Fig. 2 stellt ein Jo Kästchen immer eine Mikroinstruktion Ml dar. Die
Hauptroutine MR wird dann unverzweigt durchlaufen, bis zur Instruktion mit der Adresse /V/4. Diese
Instruktion ist eine bedingte Verzweigungsinstruktion, deren Bedingung in der Maschine noch nicht
vorliegt. Die Hauptroutine wird dann weiter verfolgt bis zur Instruktion mit der Adresse M8, die ebenfalls
wieder eine Verzweigungsinstruktion ist, deren Bedingung aber im Gegensatz zum Zeitpunkt der Ausführung
der Instruktion M4 bereits vorliegt.
Die Hauptroutine MR wird nun verlassen und das Mikroprogramm verzweigt, wie vorher festgelegt
wurde, zu der Mikroinstruktion 51 einer Subroutine SR. Der zweite Speicherplatz des Hilfsspeichers wird
deshalb im Modus 1 mit der Sprungadresse Sl aufgefüllt.
Das Mikroprogramm verläuft dann kontinuierlich von der Mikroinstruktion Sl bis zur Mikroinstruktion
S4, die wiederum eine bedingte Verzweigungsinstruktion ist, deren Bedingung erfüllt ist.
Wie Fig. 2 zeigt, springt dann das Mikroprogramm auf die Instruktion mit der Adresse 57 in der Subroutine
SR. Diese Subroutine wird dann bis zu ihrem Ende durchlaufen, von wo aus ein Rücksprung in die
Hauptroutine MR zu der Stelle erfolgt, an der sie verlassen worden war. Die Subroutine verzweigt daher
in die Hauptroutine an die Stelle der Mikroinstruktion M9 zurück. Es erfolgt von dieser Instruktion ab wieder
eine kontinuierliche Verarbeitung der Hauptroutine bis zum Ende der Mikroinstruktion /V/18, da die
bedingte Verzweigungsinstruktion M17 wegen des nicht Vorliegens der erforderlichen Maschinenbedingung
nicht zu einer Verzweigung des Mikroprogramms führt.
Nach der Verarbeitung der Mikroinstruktion Λ/18 tritt ein TRAP auf. eine automatische und nicht vom
Mikroprogramm gesteuerte Verzweigung zur TRAP-Routine TR.
Dieses führt im Speicher 19 bei einer eingestellten Protokollierung im Modus 1 nach der Speicherung der
Adressen 57, /V/9 zur Eintragung der Adresse 71 der ersten Mikroinstruktion der TRAP-Routine TR (vgl.
Fig. 2 und 3). Es folgt nach der Verarbeitung der Mikroinstruktion
mit der Adresse 71 die Verarbeitung der TRAP-Routine bis zur Mikroinstruktion mit der
Adresse 74, die wieder eine bedingte Verzweigungsinstruktion ist, deren Bedingung erfüllt ist und die
wieder zur ersten Mikroinstruktion der Subroutine SR führt. Es wird deshalb in die Speicherstelle 5 des Speichers
19 diese Adresse eingetragen.
Das Mikroprogramm läuft nun in der Subroutine SR weiter, bis zur bedingten Verzweigungsinstruktion
mit der Adresse 54. Da die Maschinenbedingung als bereits vorliegend angenommen wird, erfolgt eine
Programmverzweigung mit einem Sprung zur Instruktionsadresse 57. Diese Instruktionsadresse wird im
Modus 1 auf den nächsten Speicherplatz im Speicher 19 geschrieben. Die nächste Mikroinstruktion mit der
Adresse 58 ist die letzte Mikroinstruktion der Subroutint.' und sie dient dazu, das Mikroprogramm wieder
in die Routine zurückspringen zu lassen, aus der es angesteuert worden war.
Das heißt, im vorliegenden Falle springt das Mikroprogramm wieder in die TRAP-Routine TR und zwar
zu dt."· Mikroinstruktion mit der Adresse 75. Die
TRAP-Routine wird bis zu ihrem Ende durchlaufen, an dem sich eine Mikroinstruktion mit der Adresse
710 befindet. Diese Instruktion sorgt dafür, daß das Mikroprogramm wieder in die Hauptroutine MR an
die Stelle zurückspringt, an der sich eine Mikroinstruktion befindet, die als nächste ausgeführt worden
wäre, wenn keine Programmverzweigung hätte durchgeführt werden müssen. Im vorliegenden Beispiel
der Fig. 2 ist dieses die Mikroinstruktion mit der Adresse /V/19.
Wie Fig. 2 weiter zeigt, wird die Hauptroutine MR nun weiter kontinuierlich durchlaufen, bis zur Mikroinstruktionsadresse
M22, die wiederum eine bedingte Verzweigungsinstruktion angibt. Im vorliegenden
Beispiel wird erneut angenommen, daß die Bedingung für die Verzweigung bereits in der Maschine vorliegt,
so daß diese Verzweigung durchgeführt wird und das Mikroprogramm zu einer Instruktion mit der Adresse
/V/28 springt. Wie Fig. 3 nun zeigt, befinden sich im
Speicher 19, wenn er im Modus 1 betrieben wird, alle Sprungadressen, das sind diejenigen Adressen von
Mikroinstruktionen, zu denen das Mikroprogramm verzweigt ist, wenn es seine normale Folge auf Grund
externer oder interner Bedingungen zur Durchführung anderer Routinen verlassen mußte. Die 16 Speicherstellen
des Speichers werden also kontinuierlich, d. h. mit aufsteigender Adresse mit diesen Sprungadressen
belegt. Am Ende des betrachteten Abschnitts des Mikroprogramms zeigt der Zeiger PTR
auf die Speicherstelle 9, in der sich die letzte Sprungadresse M28 befindet.
Wie eingangs bereits erwähnt wurde, können für die Mikroprogrammprüfung durch die Protokollierung
gemäß der Erfindung insgesamt drei Betriebsarten, abhängig von dem Zweck der Prüfung, eingestellt
werden.
Im Modus 2 wird, wie Fig. 3 zeigt, der Speicher 19 nicht nur mit der Sprungadresse, sondern auch mit
der Absprungadresse (von-Adresse) belegt. Es wird, ebenso wie im Modus 1, zunächst die Startadresse Ml
in die erste Speicherstelle des Speichers 19 eingespei-
chert. Da das Mikroprogramm dann Unverzweigt bis zur Mikroinstruktion mit der Adresse /V/8 weiterläuft,
wird keine weitere Eintragung Von Zwischen-Mikroinstruktionen vorgenommen. Da die Mikroinstruktion
mit der Adresse /V/8 eine bedingte Verzweigungsinstruktion ist, deren Bedingung bereits erfüllt ist, muß
hier die Hauptroutine MR verlassen werden, was zur Eintragung der Absprungadresse /V/8 in der nächsten
Speicherzelle des Speichers 19 führt. In die nächste
Speicherstelle wird dann die zugehörige Sprungadresse Sl eingetragen, so daß nun stets Absprung-
und Sprungadresse einer Programmvetzweigung in benachbarten Speicherstellen des Speichers 19 stehen.
Dieses Verfahren wird weiter fortgesetzt, so daß schließlich für den betrachteten Mikroprogrammabschnitt
sich als vorletzte und letzte Eintragung in den Speicher 19, wenn er im Modus 2 betrieben wird, die
Absprungadresse /V/22 und die Sprungadresse /V/28
befinden.
Dci Zcigci "77?, dci mc'is auf die ieizie Eintragung
in den Speicher 19 zeigt, weist im Falle des Modus 2, wie Fig. 3 zeigt, auf die dritte Speicherstelle. Bei einem
Durchzählen der Eintragungen in diesen Speicher stellt man fest, daß insgesamt 19 Adressen zu
dem Speicher übertragen wurden. Da dieser Speicher aber nur insgesamt 16 Speicherstellen besitzt, müssen
besondere Maßnahmen getroffen werden. Die im Beispiel der Fig. 3 erkennbare Maßnahme besteht
darin, daß stets die älteste Eintragung zugunsten der jüngsten Eintragung gelöscht und somit deren Speicherplatz
für die Speicherung der jüngsten Adresse frei^jmacht wird. Für den vorliegenden Fall bedeutet
dies, daß die Speicherplätze 0 bis 2 für die Eintragung der 17. bis 19. Adresse freigemacht wurden.
Da der Zeiger, wie bereits erwähnt wurde, stets auf die jüngste Eintragung im Speicher 19 weist, ist auch
stets die älteste Eintragung sofort lokalisierbar; sie befindet sich nämlich in der Speicherstelle, die sich
unmittelbar unter dem Zeiger PTR befindet. Auf diese Weise ist in 16 sequentiellen Speicherplätzen
die Historie der Verzweigungscharakteristik eines bestimmten Mikroprogrammabschnittes aufgezeichnet.
Da die alten Eintragungen stets gelöscht werden, ist also der betrachtete Programmabschnitt stets der aktuellste.
In der dritten Betriebsart schließlich, dem Modus 3, werden alle Mikroinstruktionsadressen in der Sequenz,
wie sie auftreten, im Speicher 19 gespeichert. Dieser Modus 3 ist für die Instruktionswiederholung
im Fehlerfalle, die an sich bekannt ist und für die Beseitigung sporadischer Fehler in einem System angewendet
wird, besonders geeignet. Bei dieser Instruktionswiederholung wird diejenige Instruktion, und
einige in der Sequenz vorher liegende Instruktionen, bei denen eine Fehlerprüfschaltung angesprochen und
damit eine Fehleranzeige geliefert hat, so oft wiederholt, bis die Operation fehlerfrei ausgeführt wurde.
Im allgemeinen wird die Zahl der Wiederholungen begrenzt, um zu verhindern, daß die Maschine nur
noch Wiederholungsoperationen ausführt. Wenn also eine bestimmte Zahl von Instruktionswiederholungen
nicht zu einem fehlerfreien Resultat geführt haben, wird davon ausgegangen, daß es sich bei dem festgestellten
Fehler nicht mehr um einen sporadischen, sondern um einen permanenten Fehler handelt, der
im allgemeinen durch einen Komponentendefekt verursacht worden ist.
Wie der Vergleich der Fig. 2 und 3 zeigt, wird also im Modus 3 der bereits im Zusammenhang mit den
Modi 1 und 2 betrachtete Mikroprogramniabschnitt so im Speicher 19 aufgezeichnet, daß die Adresse jeder
Mikroinstruktion in genau der Reihenfolge in den
Speicher 19 eingegeben wird, wie sie vom Steuerspeichef
4 oder dem Öperationsregister 9 im Zuge der Verarbeitung abgerufen wurde.
Auch im Modus 3 ist es so, daß der Zeiger PTR auf die Speicherstelle im Speicher 19 zeigt, die die
ίο jüngste Eintragung einer Instruktionsadresse beinhaltet.
Deshalb ist, wenn auch weiter oben stehende Spcicherstellen für die Aufnahme der jeweils neuesten
Adressen infolge der beschränkten Speicherkapazität des Speichers 19 gelöscht werden müssen, stets sehr
einfach festzustellen, wo sich im Hilfsspeicher die Nahtstelle zwischen der jüngsten und der ältesten
Eintragung einer Mikroinstruktionsadresse befindet.
Die Wirkungsweise des Modusschalters 17, der
letztlich für die gewünschte Belegung des Speichers
in 19 mit Instruktionsadressen verantwortlich ist, wird
nun im folgenden an Hand der Fig. 4 und 5 erläutert. Wie Fig. 4 zeigt, besteht dieser Schalter im wesentlichen
aus den UND-Toren 40 bis 45 und den ODER-Toren 46 bis 48. Die Steuersignale für den Modusschalter
17 werden über die Systemsteuerleitung (SCL) 25 von der nicht dargestellten Taktsteuerung
des Systems sowie einer ebenfalls nicht dargestellten Steuerung, die das Signal BR erzeugt, oder aber über
die Leitung 20, von dem ebenfalls nicht dargestellten
jo und bereits erwähnten Dienstrechner (SVP) übertragen.
Die Ausgangssignale des Modusschalters 17 sind Schreibsignale WTl bis WT3, die über die Schreibleitung
( WTL) 26 zu dem Speicher 19 übertragen wer-
j5 den. Weitere Ausgangssignale des Modusschalters 17
sind die Fortschaltesignale ADVlbis ADV3,d\<i über
die Zählerweiterschalteleitung (ADVL) 27 zu dem Adressenzähler 18 übertragen werden, der die Adressierung
der Speicherstellen im Speicher 19 steuert.
Die Eingangssignale, die für die Steuerung des Modusschalters 17 vom System her übertragen werden,
sind die Modussignale MODI bis MOD3, mit deren
Hilfe der gewünschte Protokollmodus selektiert wird. Für die Einstellung einer der genannten drei Modi
ist daher Voraussetzung, daß nur ein Modussignal, entweder MODI oder MODI oder MOD3 zu dem
Modusschalter 17 übertragen wird. Weitere Eingangssignale sind das Signal BR, das immer dann in
der entsprechenden, nicht dargestellten Steuereinheit des Systems vorliegt, wenn für den Abruf einer Mikroinstruktion
das Instruktionsadressenregister 10 nicht selektiert wurde. Dieses ist stets dann der Fall,
wenn eine Verzweigungsinstruktion in einer Instruktionsfolge vorliegt.
Ein weiteres Eingangssignal, das vom System her übertragen wird, ist das Signal PB, das dem Maschinentakt
in einer ganz bestimmten Phasenlage entspricht.
Schließlich werden auch die einem Zeitring R
(Fig. 5), der mit den Pß-Impulsen synchronisiert ist,
entnommenen Taktperioden TO bis Tl vom System zu dem Modusschalter 17 übertragen.
Wie bereits früher erwähnt wurde, wird beim Protokollbetrieb im Modus 1 von einer Verzweigungsinstruktion
immer nur die Sprungadresse in den Speicher 19 eingetragen. Wenn man bei der nachstehenden
Erläuterung davon ausgeht, daß sich der Adressenzähler 18 in einer Position befindet, in der
die Speicherstcllc 0 des HilfsspeiGhers 19 adressiert
ist, dann wird in diese Stelle beim Auftreten der nächsten Verzweigungsinstruktion, die tatsächlich vom System
durchgeführt wird, deren Sprungadresse eingeschrieben. Diese Verzweigungsmikroinstruktion sei
beispielsweise in Fig. 5 die Instruktion A, die in den Zeilen c) bis e) im Bereich der beiden Maschinenzyklen
/V— 1 um' Ndargestellt ist. Zur Zykluszeit ;V— 1,
beginnend mit der Taktperiode Tl bis zum Ende der Taktperiode Tl, befindet sich die Adresse dieser Instruktion
A im Steuerspeicheradressenregister 3 (vgl. Zeile c) in Fig. 5). Die Mikroinstruktion wird dann
aus dem Steuerspeicher 4 aus- und in das Operationsregister 9 eingelesen. Dort befindet sie sich vom Ende
der Taktperiode TO im Zyklus N- 1 bis zum Ende der Taktperiode TO im Zyklus N (vgl. Zeile d) in
Fig. 5).
Die nun im Operationsregister 9 befindliche Mikroinstruktion wird im Funktionsdecodierer 11 decodiert
und zur Ausführung in das Funktionsregister 12 übertragen. Dort befindet sie sich vom Beginn bis zum
Ende des Zyklus N (vgl. Zeile e) in Fig. 5).
Während dieses Zyklus N ist also die Maschine in der Lage, festzustellen, ob es sich bei der gerade aus
dem Steuerspeicher 4 ausgelesenen Mikroinstruktion um eine Verzweigungsinstruktion handelt. Um nun
die Sprungadresse, die einen Teil dieser Mikroinstruktion bildet, speichern zu können, muß zusätzlich
zur Adresse, die ja der Adressenzähler 18 liefert, noch ein Schreibimpuls WTi zu dem Hilfsspeicher 19 übertragen
werden, damit er die im Steuerspeicheradressenregister 3 befindliche Sprungadresse /1 + 1, die
über die Adressenleitung (ADRL) 28, zu dem Speicher 19 übertragen wird, einspeichern kann. Dieses
Schreibsignal WTi wird über die Schreibleitung (WTL) 26 zu dem Speicher 19 übertragen.
Im Modus 1 (MODI) wird der Schreibimpuls WTl
von dem UND-Tor 40 erzeugt und über die Leitung 50 und das ODER-Tor 46 über die Schreibleitung
26 zu dem Speicher 19 übertragen. Der Schreibimpuls im Modus 1 wird immer dann erzeugt, wenn an dem
UND-Tor 40 ein Signal anliegt, das den Modus 1 repräsentiert, außerdem der Taktimpuls PB sowie die
Taktperiode TO an seinen Eingängen anliegt.
Da vorausgesetzt worden war, daß die Speicherstelle 0 des Speichers 19 vom Adressenzähler 18 angesteuert
wurde, wird sich nach der Übertragung des Schreibimpulses WTl zu dem Hilfsspeicher 19 die
Sprungadresse /4 + 1, die zuvor vom Operationsregister 9 (vgl. Fig. 1) über die Leitung 22, das UND-Tor
8, das ODER-Tor 2 und die Leitung 23 zu dem Steuerspeicheradressenregister 3 übertragen worden
war, nun in der Speicherstelle 0 des HilfsSpeichers 19 befinden.
Die Weiterschaltung des Adressenzählers 18 auf der Speicherstelle 1 im Hilfsspeicher 19 erfolgt, wenn
weiterhin der Modus 1 eingeschaltet ist, mit Hilfe des Weiterschaltungsimpulses ADVl. Dieser wird, wie
Fi g. 4 zeigt, von dem UND-Tor 41 erzeugt und über die Leitung 51 und das ODER-Tor 47 über die Weiterschaltimpulsleitung
(AD VL) 27 zu dem Adressenzähler 18 übertragen.
Dieses Weiterschaltesignal ADVl wird immer dann erzeugt, wenn an einem der Eingänge des
UND-Tores 41 ein Signal anliegt, das den Modus 1 repräsentiert. Ferner wird gleichzeitig ein Taktimpuls
PB sowie die Taktperiode 71 benötigt (vgi. Fig. 5, Zeilen a), b). g)). Die vierte Bedingung für die Erzeugung
des Weiterschalteimpulses ADVl durch das
UND-Tor 41 ist das Signal BR, das, wie bereits erwähnt wurde, immer dann vom System generiert wird,
wenn das Instruktionsadressenregister 10 in Fig. 1 nicht selektiert wurde. Dieses ist also immer dann der
Fall, wenn das Mikroprogramm nicht kontinuierlich, sondern mit einem Sprung zu einer Adresse außerhalb
der Sequenz fortgesetzt wird. Anders gesagt, wird dieses Signal BR immer dann erzeugt, Wenn die Adresse
der nächsten auszuführenden Mikroinstruktion entweder über das UND-Tor 5, 6 oder 8 über den Weg
ODER-Tor 2 und Leitung 23 zu dem Steuerspeicheradressenregister 3 übertragen wird (vgl. Fig. 1).
Wenn aber die in der Zykluszeit N — 1 adressierte, dann ausgclcsene und sich während der Zykluszeit N im Funktionsregister 12 befindliche Mikroinstruktion keine Verzweigungsinstruktion ist, dann wird dieses Signal BR nicht erzeugt und auch der Weiterschalteimpuls ADVl von dem UND-Tor 41 nicht generiert. Das hat zur Folge, daß die in der zuletzt adressierten Speicherstelle des Speichers 19 befindliche Adresse so lange mit neuen Adressenwerten überschrieben wird, als keine Verzweigungsinstruktion festgestellt wird. Wird aber eine Verzweigungsinstruktion festgestellt, dann wird die Sprungadresse in diese Speicherstelle eingeschrieben und unmittelbar danach der Adressenzähler 18 weitergeschaltet, so daß die Sprungadresse nicht mehr von anderen Adressen überschrieben werden kann und somit er-
Wenn aber die in der Zykluszeit N — 1 adressierte, dann ausgclcsene und sich während der Zykluszeit N im Funktionsregister 12 befindliche Mikroinstruktion keine Verzweigungsinstruktion ist, dann wird dieses Signal BR nicht erzeugt und auch der Weiterschalteimpuls ADVl von dem UND-Tor 41 nicht generiert. Das hat zur Folge, daß die in der zuletzt adressierten Speicherstelle des Speichers 19 befindliche Adresse so lange mit neuen Adressenwerten überschrieben wird, als keine Verzweigungsinstruktion festgestellt wird. Wird aber eine Verzweigungsinstruktion festgestellt, dann wird die Sprungadresse in diese Speicherstelle eingeschrieben und unmittelbar danach der Adressenzähler 18 weitergeschaltet, so daß die Sprungadresse nicht mehr von anderen Adressen überschrieben werden kann und somit er-
jo halten bleibt.
Im Modus 2 sollen die Adresse der Verzweigungsinstruktion (Absprung) und die Sprungadresse (Hinsprung)
gespeichert werden. Hierzu ist eine etwas andere Steuerung wie im Modus 1 erforderlich. Fig. 5
zeigt in den Zeilen h) und i) die Zeitpunkte, zu denen das Schreibsignal WTl und das Weiterschaltesignal
ADVl für den Modus 2 erzeugt werden.
Es wird auch hier wieder angenommen, daß die Instruktion mit der Adresse A eine Verzweigungsmikroinstruktion
sei. Im Modus 2 muß deshalb die Adresse A dieser Instruktion und die Adresse /1 + 1,
die in dieser Instruktion enthalten ist und uie Sprungadresse darstellt, in dem Speicher 19 aufgezeichnet
werden. Der erste Schreibimpuls WTl wird daher im Zyklus N— 1 erzeugt, während einer Zeit also, in der
sich noch die Adresse dieser Verzweigungsmikroinstruktion im Steuerspeicheradressenregister 3 befindet.
Ein Vergleich der Zeilen c) und h) verdeutlicht, daß die Adresse A der Verzweigungsinstruktion mit
Hilfe des Schreibimpulses WTl in die gerade adressierte Speicherstelle des Speichers 19 eingespeichert
wird.
Der Adressenzähler 18 und damit die Speicherstelle im Speicher 19 müssen nun aber weitergeschaltet
werden, damit die Sprungadresse der Verzweigungsmikroinstruktion nicht, wenn der nächste
Schreibimpuls WTl angelegt wird, die Adresse der Verzweigungsmikroinstruktion selbst überschreibt, so
daß verhindert wird, daß diese Adresse verlorengeht.
Der Weiterschalteimpuls ADVl (vgl. i) in Fig. 5)
wird deshalb noch vor dem nächsten Schreibimpuls WTl erzeugt.
Dieser Weiterschalteimpuls ADVIwWd, v/ie Fig. 4
zeigt, von dem UND-Tor 43 erzeugt, über die Leitung
b5 53 und das ODER-Tor 47 und die Leitung 27 zu dem
Adressenzähler 18 (vgl. Fig. I) übertragen. Das genannte UND-Tor 43 erzeugt diesen Weiterschalteimpuls
ADVl, wenn an seinem einen Eingang ein den
eingestellten Modus 2 kennzeichnendes Signal, an einem weiteren Eingang der Taktimpuls PB1 an einem
anderen Eingang das Steuersignal BR und an einem vierten Eingang entweder das Signal der Taktperiode
Tl oder 72 anliegt.
Die Erzeugung des zweiten Schreibimpulses WT2
ist, da er für die Speicherung der Sprungadresse zuständig ist, die gleiche, wie sie bereits im Zusammenhang
mit dem Modus 1 erläutert wurde.
Im dritten Protokollmodus {MOD'S) sollen prinzipiell alle Adressen in der Sequenz, in der sie auftreten,
gespeichert werden. Wie Fig. 5 zeigt, dienen zur Steuerung dieses Vorganges im Modus 3 die Schreibimpulse
WTS und Weiterschalteimpulse ADVS, die
in den Zeilen k) und 1) dargestellt sind. Die Schreibimpulse werden von dem UND-Tor 44 erzeugt, über die
Leitung 54, das ODER-Tor 46 und die Leitung 26 zum Speicher 19 übertragen. Erzeugt wird das
Schreibsignal WTS, wenn an den drei Eingängen des ÜND-Tores 44, wie Fig. 4 zeigt, das Steuersignal für
die Einstellung des Modus MODS, das Signal der Periode
70 und ein Taktimpuls PB anliegt. Dieses ist, wie Fig. 5 zeigt, in jedem Zyklus (N- 1 bis /V+ 1)
der Fall, so daß bei jedem Vorliegen einer neuen Adresse im Steuerspeicheradressenregister 3 (vgl.
Zeile c) in Fig. 5) ein solcher Schreibimpuls erzeugt wird.
Für die Weiterschaltung des Adressenzählers 18 und damit die sequentielle Adressierung der Speicherstellen
im Speicher 19 sorgt der Weiterschalteimpuls ADVS. Auch dieser wird, wie Fig. 5 zeigt, in
der Betriebsart MODS in jedem Zyklus einmal erzeugt (vgl. Zeile I)).
Das in Fig. 4 dargestellte UND-Tor 45 erzeugt diese Fortschaltesignal ADVS und überträgt es über
die Leitung 55, das ODER-Tor 47 und die Leitung 27 zu dem Adressenzähler 18.
Erzeugt wird dieses Weiterschaltesignal ADVS, wenn an den drei Eingängen des UND-Tores 45 jeweils
das Steuersignal für den eingestellten Modus MODS, das Signal des Taktintervalls 71 und ein
Taktimpuls PB anliegt. Dadurch, daß die Erzeugung dieses Weiterschaltesignals AD VS vom Vorliegen des
Signals für das Intervall 71 abhängt, das zeitlich nach
dem Intervall 70 liegt, wobei dieses für die Erzeugung des Schreibimpulses WTS verantwortlich ist, wird dafür
Sorge getragen, daß im Speicher 19 bereits die nachfolgende Speicherstelle adressiert ist, wenn ein
neuer Adressenwert aufzuzeichnen ist.
In der zuvor erläuterten Weise ist es also mit der vorgeschlagenen Einrichtung möglich, den Verlauf eines
Mikroprogramms, und bei entsprechenden Modi
ίο fizierungen auch den Lauf eines Programms ganz allgemein,
so aufzuzeichnen, daß entweder bei einer Verzweigungsinstruktion nur die Sprungadresse oder
die Adresse der Verzweigungsinstruktiori und der .Sprungadresse oder generell die Adresse jeder Instruktion
für eine nachträgliche Prüfung aufgezeichnet werden kann.
Während der Modus 1 den Vorteil bietet, bei einer gegebenen Speicherkapazität des Speichers 19 einen
größeren Programmabschnitt aufzuzeichnen, wie es bei den beiden anderen Modi möglich ist, so ist allerdings
mit seiner Hilfe eine eindeutige Orientierung über den Programm verlauf nicht möglich. Dieses geht
besonders deutlich aus Fig. 2 hervor, wenn der Fall betrachtet wird, daß beim Erreichen der bedingten
Verzweigungsinstruktion mit der Adresse /V/4 die zugehörige
Maschinenbedingung bereits vorliegt. In diesem Falle nämlich würde das Programm gleich zur
Instruktion mit der Adresse Sl der Subroutine SR springen. Im Hilfsspeicher wäre dann ebenfalls die
jo Adressenfolge /V/l, 51 gespeichert, obwohl der Absprung
aus der Hauptroutine MR nicht an der gleichen
Stelle, nämlich /V/8, erfolgt ist, wie bei dem früher betrachteten Fall.
Deshalb bietet der Modus 2 den Vorteil einer bc-
j5 sonders guten Orientierung, da in diesem Modus sowohl
die Adresse der Verzweigungsinstruktion als auch deren Sprungadresse aufgezeichnet wird. Bei
dieser Betriebsart wird allerdings für die Erfassung einer Verzweigungsinstruktion der doppelte Speicherplatz
benötigt.
Die beste Orientierung über den Verlauf eines Programms bietet allerdings die Betriebsart MODS, in
der jede (Mikro-)Instruktion aufgezeichnet wird.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Einrichtung zur ProtokoIIierung des Programmablaufs
in einer elektronischen Datenverarbeitungsanlage mit einem Protnkollspeicher, in
welchem entweder in einem Protokollmodus für jede tatsächlich ausgeführte Verzweigungsinstruktion
die Hinsprungadresse, oder in einem anderen möglichen Protokollmodus für jede tatsächlich
ausgeführte Verzweigungsinstruktion die Absprungadresse und die Hinsprungadresse oder
in einem weiteren möglichen Protokollmodus jede Instruktionsadresse speicherbar sind, dadurch
gekennzeichnet, daß
a) ein Protokollmodusschalter (17) vorgesehen ist, der für jeden Protokollmodus zur Erzeugung
von dem Protokollspeicher (19) zuzuführenden Schreibimpulsen (WTL, WTl,
WTi) je eine UND-Schaltung (40, 42, 44) und zur Erzeugung von einem dem Protokollspcisher
(19) vorgeschalteten Adreßzähler (18) zuzuführenden Weiterschaltimpulsen
(ADVl, ADVl, ADVi) je eine UND-Schaltung (41, 43, 45) aufweist,
b) die die Schreibimpulse ( WTl, WTl, WTi) erzeugenden UND-Schaltungen (40, 42, 44)
an eine mit dem Protoko;lspeicher (19) verbundene ODER-Schaltung (46) angeschlossen
sind,
c) die die Weiterschaltungsimpulse (ADVl, ADVl, ADVi) erzeugenden UND-Schaltungen
^iI, 43, 45) an eine mit dem Adressenzähler
(18) vürbunc ne ODER-Schaltung (47) angeschlossen sind,
d) den UND-Schaltungen (4ft, 42, 44) zur Erzeugung
der Schreibimpulse ( WTl, WTl.
WTi) selektiv ein den jeweiligen Protokollmodus anzeigender Impuls (MODI, MODI
bzw. MODi) und jeweils ein Taktimpuls (TO) zuführbar sind,
e) der UND-Schaltung (41) zur Erzeugung der Weiterschaltimpulse (ADVl) im ersten Protokollmodus
ein diesen Protokollmodus anzeigender Impuls (WODl). ein das Vorliegen einer Verzweigungsinstruktion anzeigender
Impuls (BR) und ein dem den UND-Schaltungen (40, 42, 44) zum Erzeugen der Schreibimpulse ( WTS, WTl, WTi)
zugeführten Taktimpulse ( 7"O) unmittelbar folgender Taktimpuls (Tl) zuführbar sind.
f) der UND-Schaltung (43) zur Erzeugung der Weiterschaltimpulse (ADVl) im zweiten
Protokollmodus der diesen Protokollmndus anzeigende Impuls ( MODI), der das Vorliegen
einer Verzweigungsinstruktion anzeigende Impuls (BR) und über eine ODER-Schaltung
(48) unmittelbar vor bzw. hinter dem den UND-Schaltungen (40, 42. 44) zur
F.r/eugung der Schreibimpulse ( WTl, WTl, WTi) /ugeführten Taktimpuls ( TO) Taktimpulse
(,/"2 km. Tl) zufuhrbar sind und
g) der UND-Schaltung (45) zur Erzeugung der Weiterschaltimpulse (ADVi) im dritten
Protokollmodus der diesen Protokollmodus anzeigende Impuls (MODi) und der unmittelbar dem den UND-Schaltungen (40, 42,
44) zur Erzeugung der Schreibimpulse
(HTl1 HT2, HT3) zugeführten Taktimpuls
(70) folgende Taktimpuls (71) zuführbar sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuerung des, Protokollmodus (MODI... MODi) von einem getrennten
Steuergerät erfolgt, das den Protokollmodusschalter (17; Fig. 1) einstellt, die erforderlichen
Steuersignale (BR, TO... Tl) an diesen Protokollmodusschalter
anlegt und von den im Speicher (19) gespeicherten Adressen eines Programmabschnitts
mittels weiterer Signale (ti) und Schaltkreise (14,16) eine, mehrere oder alle abruft und
über eine Verbindungsleitung (21) zur Fehleranalyse übernimmt.
Priority Applications (5)
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