DE2339636C2 - Einrichtung zur Adressierung eines schreibbaren Mikroprogrammspeichers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In mikroprogrammierten Datenverarbeitungsanlagen wird zur Speicherung der Mikroprogramminstruktionen ein Steuerspeicher verwendet Ein Makroinstruktion, weiche sich auf einen bestimmten Verarbeitungs-Vorgang bezieht löst eine Folge von Mikroprogramminstruktionen aus, welche zumeist sequentiell im Steuerspeicher gespeichert sind. Bei dom Steuerspeicher kam es sich um einen Festwertspeicher handeln, oder auch um einen elektronisch veränderbaren, d. h.

schreibbaren Speicher, wie er z. B. in der US-Patentschrift 34 78 322 beschrieben ist. Der veränderbare Steuerspeicher hat den Vorteil, daß die Mikroprogramminstruktionen leicht an eine veränderte Maschinenkonstruktion angepaßt werden können. Erfahrungs-

gemäß ist eine solche Änderung der Mikroprogramminstruktionen während der jahrelangen Gebrauchsdauer einer Datenverarbeitungsanlage oft notwendig oder zumindest vorteilhaft. Ein elektronisch veränderbarer Steuerspeicher ist jedoch weit teurer als ein Festwertspeicher. Hinzu kommt, daß der Steuerspeicher zumeist nur zu einem kleinen Teil benutzt wird. Es wäre daher vorteilhaft, die nicht benutzten Teile des Mikroprogrammes in einem billigeren Speicher zeitweise speichern zu können.

Eine Übertragung von Teilen des Mikroprogrammes zwischen einem Hauptspeicher und dem Mikroprogramm-Steuerspeicher ist aus dem IBM-TDB, November 1967, Seiten 724 bis 726, bekanntgeworden. Die betreffenden Programmteile sind dabei in Seiten unterteilt. Wird zur Ausführung des Mikroprogrammes eine Programmseite gebraucht, welche nicht im Mikroprogrammspeicher vorhanden ist, muß diese Seite aus dem Hauptspeicher in den Mikroprogrammspeicher übertragen werden. Die Stelle im Mikroprogrammspeicher, an der die zu übertragende Seite beginnen soll, wird dabei in sinnvoller Weise so gewählt werden, daß möglichst nicht eine Seite überschrieben wird, die im Moment gebraucht wird. Innerhalb gewisser Grenzen ist also der Speicherbereich für die neue Seite frei wählbar. Die Mikroinstruktionen werden somit im Mikroprogrammspeicher mit virtuellen Adressen adressiert, die nach den aus der virtuellen Adressierung bekannten Prinzipien erst in die reale Mikroprogramm-Speicheradresse übersetzt werden müssen. Die Durchführung von Mikroprogramm-Verzweigungen wird hierdurch erschwert. Der genannte Artikel gibt keinen Aufschluß darüber, wie der Mikroprogrammspeicher mit realen Adressen adres-

siert wird, oder wie eine Mikroprogramm-Verzweigung durchgeführt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen in Seiten unterteilten, schreibbaren Mikroprogrammspeicher eine Einrichtung zur Durchführung von Mikroprogramm-Verzweigungen zu schaffen, die sowohl virtuelle als auch reale Verzweigungsadressen verarbeiten kann.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches beschriebene Einrichtung gelöst

Die Erfindung ermöglicht also sowohl die Verwendung von virtuellen als auch realen Verzweigungsadressen, d. h. von Adressen derjenigen Instruktion, zu der das Programm verzweigt werden soll. Mit dem Kennzeichenregister, das im einfachsten Falle aus einer Kippschaltung bestehen kann, wird eine Unterscheidung ermöglicht, ob in der Verzweigungsadresse eine reale oder virtuelle Adresse angegeben ist, wobei das Vorliegen einer Verzweigungsinstruktion durch einen speziellen Ausgang des lnstruktionsdekoiiierers angezeigt wird. Eine reale Verzweigungsadresse kann also sofort zur Adressierung des Mikroprogrammspeichers verwendet werden, während eine virtuelle Adresse erst durch eine Obersetzungseinrichtung laufen muß. Die Verwendung einer realen Verzweigungsadresse ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn vom betreffenden Teil des Mikroprogrammes bekannt ist, daß er sich entweder permanent oder zumindest im betrachteten Zeitpunkt an bekannten Stellen im Mikroprogrammspeicher befindet

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann im Seitenregister eine spezielle Adresse spezifiert werden, die von einer Null-Testschaltung erkannt wird. Dies schafft die Möglichkeit, Verzweigungen innerhalb derselben Seite dadurch zu vereinfachen, daß durch ein entsprechendes Signal der Null-Testschaltung eine Übertragung der im Seitenregister angegebenen Verzweigungsadresse in das Adreßregister des Mikroprogrammspeichers entfällt und statt dessen die bereits im Adreßregister vorhandene Seitenadresse zur Adressierung verwendet wird.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung bezieht sich auf die Verwendung von Adressen, die aus einem Seitenteil und einem Abstandsteil innerhalb der Seite bestehen. Ohne Vorliegen einer Verzweigungsinstruktion kann der Abstandsteil jeweils um eins erhöht werden, wodurch eine Adressenübersetzung von der virtuellen Adresse in die reale Adresse entfällt.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den restlichen Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung soll nun anhand eines Ausführungsbeispieles näher beschrieben werden. Es zeigt

Fig. 1 eine Programmsteuereinrichtung zur Durchführung einer Programmverzweigung und

F i g. 2 den Funktionsablauf des Programmsteuerwerkes.

Der in Fig. 1 gezeigte instruktionsspeicher 10 besteht aus einem elektronisch veränderbaren Speicher. In diesem Speicher können Programminstruktionen oder Mikroinstruktionen gespeichert werden. Der Instruktionsspeicher 10 kann sich in einer zentralen Verarbeitungseinheit oder in einer peripheren Steuereinheit befinden.

Wie bereits in der Beschreibungseinleitung erwähnt, ist zu jedem Zeitpunkt meist nur ein kleiner Teil der im Instruktionsspeicher gespeicherten Mikroinstruktionen in Verwendung. Um den teuren Instruktionsspeicher kleinhalten zu können, ist es daher erwünscht, die nicht gebrauchten Teile des Mikrop:ogrammes in einen weniger aufwendigen Speicher ausspeichern zu können. Zu diesem Zweck ist der Instruktionsspeicher in Seiten unterteilt, welche zwischen dem Insunktionsspeicher 10 in F i g. 1 und dem weniger aufwendigen Hauptspeicher 97 übertragen werden können.

Die aus dem Instruktionsspeicher 10 ausgelesene Instruktion erscheint an der Ausgangsleitung 1Ϊ und wird in das Speicherdatenregister 15 eingelesen. Der Zugriff zum Speicher 10 wird von einem internen Taktgeber gesteuert über dessen Ausgangsleitung 12 der Speicher 10 bei jedem Lese-Zugriffszyklus einmal betrieben wird, sofern keine Unterbrechung erfolgt Die reale Adresse der gewünschten Instnaktion wird in das Speicheradreßregister 13 eingelesen. F i g. 1 zeigt, daß diese Adresse zwei Teile aufweist nämlich einen Seitenteil (z. B. Nummer der Seite oder Beginnadresse der Seite) und einen Abstandsteil, d. h., die Adresse innerhalb der Seite, bzw. der Abstand der gewünschten Adresse von der Beginnadresse der Seite.

Die Speicheradresse wird vom Register 13 in den Adreßdecoder 14 gebracht, wonach eine Adressierung des Speichers 10 beim nächsten Taksignal auf der Leitung 12 erfolgen kann. Die adressierte Instruktion wird in das Speicherdatenregister 15 gebracht.

Mikroinstruktionen können zwei Formen haben. Sie können einfach aus einer Reihe von binären Bits bestehen, von denen jedes eine bestimmte Torschaltung steuert. In einer anderen Form enthält jede Mikroinstruktion zur Bestimmung einer bestimmten Operation einen Operator. Dieser Operator besteht aus einer kleinen Anzahl von binären Bits, welche decodiert werden. Das Ausgangssignal dieser Decodierschaltung steuert dann wieder bestimmte Torschaltungen und Steuerschaltungen zur Erzielung der gewünschten Operation.

Der nach dieser zweiten Form der Mikroinstruktion vorgesehene Operator belegt in jeder Instruktion stets die gleichen Bitpositionen und ist daher auch im Register 15 stets an der gleichen Stelle gespeichert. Dieser Operator wird über die Leitung 16 zum Operationsdecoder 17 gebracht. Dieser erzeugt an seinen Ausgängen 18 ein Signal 1 aus N, so daß stets nur eine der Leitungen 18 ein Signal führt. Zusätzlich ist am Ausgang des Operationsdecoders 17 eine Leitung 22 vorgesehen, welche nur ein Signal führt, wenn ein Verzweigungsinstruktions-Operator decodiert wird.

Im Speicherdatenregister 15 ist außer dem Operator noch andere Information gespeichert. Im Falle einer Verzweigungsinstruktion speichert das Register 15 eine Verzweigungsadresse. In anderen Fällen kann die ausgelesene und im Register 15 gespeicherte Mikroinstruktion Operanden enthalten.

Die Bitpositionen des Registers 15 in denen die Verzweigungsadressen gespeichert werden, sind mit den Registern 25, 26 und 27 verbunden. Das Einlesen in diese Register könnte von der Leitung 22 gesteuert werden, so daß in diese Register die im Register 15 enthaltene Information nur eingelesen wird, wenn im Register 15 eine Verzweigungsinstrukilion, d. h. auch eine Verzweigungsadresse gespeichert ist. In dem in F i g. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel: werden die Ausgänge dieser Register mit Torschaltungen verbunden, welche über die Leitung 22 gesteuert; werden. Die in den Registern 25, 26 und 27 gespeicherten Daten werden also nur wirksam, wenn vom Operationsdecoder 17 eine Verzweigungsinstruktion decodiert wird und deshalb ein Signal auf der Leitung 22 anliegt.

Eine Bilposition der Verzweigungsadresse in Register 15 wird mit einem Kennzeichen Register 25 verbunden. Die Kapazität dieses Registers kann aus einer einzigen Kippschaltung bestehen. Wenn dieses Bit Null ist, kann damit angezeigt werden, daß die in Register 15 gespeicherte Verzweigungsadresse eine virtuelle Adresse ist. Ist das Bit Eins, so stellt die Verzweigungsadresse eine reale Adresse dar. Die beiden binären Werte des im Register 25 gespeicherten Bits werden auf den beiden Ausgangsleitungen 28 und 29 angezeigt.

Die Bitpositionen im Register 15, in denen die reale oder virtuelle Seitenadresse gespeichert ist, werden in das Seitenregister 26 eingelesen. Der Rest der Verzweigungsadresse enthält den Abstandsteil, d. h. die Adresse innerhalb der Seite bzw. den Abstand der Instruklionsadresse von der Beginnadresse der Seite und wird in das Abstandsregister 27 eingelesen.

Solange keine Verzweigungsinstruktion decodiert wird, erscheint kein Signal auf der Ausgangsleitung 22 des Operationsdecoders 17. Am Ausgang des Invertergliedes 30 erscheint daher ein Signal auf der Leitung 31 und dieses Signal passiert das ODER-Glied 32. Das Ausgangssignal 33 dieses ODER-Gliedes steuert eine Torschaltung 34.

Zur gleichen Zeit, zu der auf der Leitung 12 ein Taktsignal zur Steuerung des Speichers 10 erscheint, wird auch auf der Leitung 40 ein Signal zur Inkrementierschaltung 41 gesandt. Der Abstandsteil der Adresse im Register 13 steht über die Leitung 42 der Erhöhungsschaltung dauernd zur Verfügung. Wenn auf der Leitung 40 ein Signal anliegt, erhöht die Schaltung 41 die über die Leitung 42 empfangene Abstandsadresse um 1. Die um 1 erhöhte Adresse gelangt über die Leitung 43 zu der Torschaltung 34. Solange also keine Verzweigungsinstruktion von dem Decoder 17 decodiert wird, wird die Torschaltung 34 geöffnet und gelangt die erhöhte Abstandsadresse über die Leitung 44 in den Abstandsteil des Adreßregisters 13. Die nunmehr im gesamten Register 13 stehende erhöhte Adresse wird nun über den Decoder 14 zur Adressierung des Speichers 10 verwendet. Der Zugriff erfolgt beim nächsten Taktimpuls 12.

Für die vorliegende Erfindung ist von Bedeutung, daß im Speicher 10 die zu einem bestimmten Mikroprogramm gehörenden Instruktionen sequentiell, d. h, in aufeinanderfolgenden Adressen gespeichert sind. Solange also die Adressierung auch sequentiell erfolgt, besteht keine Notwendigkeit, virtuelle Adressen in reale Adressen zu übersetzen, sondern es kann jeweils die um 1 erhöhte reale Adresse zur Adressierung der nächsten Mikroinstruktion verwendet werden. Eine Übersetzung von virtueller in reale Adresse ist nur notwendig, wenn eine Seitengrenze überschritten wird, d. h, wenn sich das Mikroprogramm über mehrere Seiten erstreckt oder wenn eine Verzweigung des Mikroprogramms in eine andere Seite stattfindet

In F i g. 1 ist der Ausgang des Seitenregisters 26 über die Leitung 50 mit einer Null-Testschaltung 51 verbunden. Wie bereits oben erwähnt, enthält das Seitenregister 26 die reale oder virtuelle Seitenadresse, welche im Adressentefl der Verzweigungsinstruktion angegeben wird. Die Schaltung 51 überprüft den Inhalt des Registers 26 auf lauter Nullen. Hierdurch wird die Möglichkeit geschaffen, in der Verzweigungs-Mikroinstruktion lauter Nullen als Seitenadresse für eine reale Adresse vorzusehen und hierbei anzuzeigen, daß die Seite der Verzweigungsadresse die gleiche ist wie die Seite aus der die Verzweigungsinstniküon ausgelesen wurde. Die Schaltung 51 liefert ein Signal auf der Leitung 52 zum UND-Glied 53, solange sich im Seitenregister 26 eine Seitenadresse befindet, welche nicht gleich Null ist. Wenn im Seitenregister 26 keine Seitennummer mehr gespeichert ist, wird von der Schaltung 51 kein Signal mehr auf der Leitung 52 erzeugt. Das UND-Glied 53 verhindert daher, daß die Seitenadresse zum Speicheradressenregister 13 übertragen wird.

Der Ausgang des Seitenregisters 26 ist außerdem über die Leitung 50 mit einer Adressenübersetzungseinrichtung 54 zur Übersetzung von virtuellen in reale Adressen verbunden.

Der Ausgang des Seitenregisters 26 und die Leitung 50 sind außerdem mit dem Eingang einer Torschaltung 55 verbunden. Über diese Torschaltung 55 kann die Seitenadresse von der Leitung 50 über die Leitung 56 in den Seitenteil des Speicheradreßregisters 13 eingelesen werden.

In Abstandsregister 27 wird der Abstandsteil der Verzweigungsadresse der im Speicherdatenregister 15 gespeicherten Mikroinstruktionen gespeichert. Der Ausgang des Registers 27 ist über die Leitung 57 mit der Torschaltung 58 verbunden. Über die Torschaltung 58 kann der Abstandsteil der Verzweigungsadresse über die Leitung 59 in den Abstandsteil des Speicheradreßregisters 13 gebracht werden.

Das Signal auf der Leitung 22, welches anzeigt daß eine Verzweigungsinstruktion decodiert wurde, gelangt außerdem zum Eingang 75 einer Schaltung 76 zur Durchführung eines Verzweigungsbedingungstests, wie in der Programmierung allgemein bekannt Diese Testschaltung überprüft ob die in der Verzweigungsinstruktion gestellte Bedingung erfüllt ist oder nicht. Je nach dem, ob der Test erfolglos oder erfolgreich ist wird ein Signal auf der Leitung 77 oder 78 erzeugt

Bei erfolglosem Test erfolgt keine Verzweigung und es wird die Reihe der Mikroinstruktionen ohne Unterbrechung sequentiell weiter ausgeführt Die Arbeitsweise ist also so, als ob die decodierte Instruktion keine Verzweigungsinstruktion gewesen wäre. Die Leitung 77 ist deshalb ebenso mit dem ODER-Glied 32 verbunden, wie die Leitung 31, welche anzeigt daß keine Verzweigungsinstruktion decodiert wurde. Das Signal auf der Leitung 77 gelangt über das ODER-Glied 32 auf der Leitung 33 zur Torschaltung 34. Über diese Torschaltung gelangt der durch die Erhöhungsschaltung 41 erhöhte Abstandsteil über die Leitung 43 und die Leitung 44 zum Abstandsteil des so Speicheradreßregisters 13. Dieser erhöhte Abstandsteil stellt somit die Adresse der nächsten sequentiellen Instruktion dar und wird über die Schaltung 14 zur Adressierung des Speichers 10 beim nächsten Taktsignal 12 verwendet

Wenn die Testschaltung 76 eine erfolgreiche Verzweigung anzeigt gelangt auf der Leitung 78 ein Signal zum Eingang 80 des UND-Gliedes 53, zum Eingang 81 des UND-Gliedes 82 und auf der Leitung 83 zum Steuereingang der Torschaltung 58. Das Signal auf der Leitung 78 zeigt deshalb an, daß die Verzweigungsadresse in den Registern 25, 26 und 27 dazu verwendet werden soll, die nächste Instruktion aus dem Speicher 10 zu holen.

Das Signal auf der Leitung 78 wird über die Leitung

es 83 zur Torschaltung 58 übertragen und ladet damit den

Abstandsteil vom Register 27 über die Leitung 57 in den Abstandsteil des Speicheradreßregisters 13. Das UND-GBed 53 überprüft das im Register 25

gespeicherte Kennzeichen, um zu bestimmen, ob die Seitenadresse eine reale Adresse ist, in welchem Falle auf der Leitung 29 ein Signal erzeugt wird. Das UND-Glied 53 überprüft auch, ob die Seitenadresse im Seitenregister 26 aus lauter Nullen besteht. Wenn der Inhalt des Registers 26 Null ist, wird kein Signal auf der Leitung 52 zum UND-Glied 53 gesandt und sendet daher das UND-Glied 53 auch kein Signal auf der Leitung 85 zum Steuereingang der Torschaltung 55. Auf diese Weise wird also verhindert, daß der Null-Inhalt vom Register 26 in das Speicheradreßregister 13 gelangt. Als Folge davon bleibt die vorher im Register 13 gespeicherte Seitenadresse unverändert und wird vom Adreßdecoder 14 zur Adressierung der Instruktion an der Abstandsverzwcigungsadresse beim nächsten Taktsignal 12 verwendet,

Wenn die im Register 26 gespeicherte Seitennummer nicht gleich Null ist, erzeugt die Null-Testschaltung 51 ein Signal auf der Leitung 52. Wenn das im Register 25 gespeicherte Kennzeichen durch ein Signal auf der Leitung 29 angibt, daß die im Register 26 gespeicherte Seitenadresse eine reale Adresse ist, wird am Ausgang des UND-Gliedes 53 ein Signal erzeugt, da nun alle drei Eingänge dieses UND-Gliedes ein Signal führen. Das Ausgangssignal des UND-Gliedes gelangt über die Leitung 85 zum Steuereingang der Torschaltung 55. Über diese Torschaltung 55 gelangt nun der Inhalt des Seitenregisters 26 über die Leitung 50 zum Seitenteil des Speicheradreßregisters 13. Diese Seitenadresse kann gleich sein oder auch nicht gleich sein der vorher im Register 13 gespeicherten Seitenadresse. Die nunmehr im Register 13 gespeicherte reale Verzweigungsadresse wird nun über den Adreßdecoder 14 zur Adressierung der nächsten Mikroinstruktion an der angegebenen Verzweigungsadresse im Speicher 10 verwendet

Das UND-Glied 82 prüft, ob das im Register 25 gespeicherte Kennzeichen eine virtuelle Seitenadresse im Seitenregister 26 anzeigt Wenn von dem Kennzeichen eine virtuelle Seitenadresse angezeigt wird, wird vom Register 25 ein Signal auf der Leitung 28 zum UND-Glied 82 gesandt Das Ausgangssignal von der Verzweigungsbedingungs-Testschaltung 76 auf der Leitung 78 gelangt zum Eingang 81 des UND-Gliedes 82. Durch diese beiden Eingangssignale zusammen wird das UND-Glied 82 durchgeschaltet und ein Signal gelangt vom Ausgang des UND-Gliedes auf der Leitung 86 zum Steuereingang der Adressenübersetzungseinrichtung 54.

Diese Obersetzungseinrichtung enthält die bekannten Obersetzungstabellen, worin die Zuordnungen zwischen virtuellen und realen Adressen gespeichert sind. Der Zugriff zu diesen Tabellen erfolgt über die auf der Leitung 50 anliegenden virtuellen Adresse. In den Tabellen ist zu der Zuordnungsinformation auch ein Kennzeichen gespeichert, das angibt, cb sich die betreffende Seite zur Zeit im Instruktionsspeicher 10 beflndet Ist die Seite anwesend, kann die ausgelesene Zuordnungsinformation bereits zur Adressierung des Speichers 10 verwendet werden. Die Obersetzungseinrichtung 54 liefert hierzu die reale Seitenadresse auf der Leitung 90 zur Torschaltung 91 und erzeugt außerdem ein Signal auf der Leitung 92, welches als Steuersignal die Torschaltung 91 durchschaltet, wodurch die Seitenadresse auf der Leitung 93 zum Seitenteil des Speicheradreßregisters 13 gelangt

Wenn das in den Obersetzungstabellen gespeicherte Kennzeichen anzeigt, daß die Seite nicht z.Zt im Speicher 10 anwesend ist wird auf der Leitung 96 ein Signal erzeugt, welches anzeigt, daß die Seite abwesend ist und zugleich ein Übertragungsprogramm einleitet. Ein Mikroprogramm überträgt hierauf die gewünschte Seite vom Hauptspeicher 97 über die Leitung 98 in den Instruktionsspeicher 10. Hierbei wird einfach eine Seite im Speicher 10 überschrieben. Dies stellt eine Vereinfachung gegenüber bekannten virtuellen Speichersystemen dar, in denen erst dadurch Platz gemacht werden muß für eine neu einzuschreibende κι Seite, daß eine alte Seite zurückübertragen wird. Dies kommt daher, daß die Mikroinstruktionen durch ihre Verwendung in einem Programm nicht geändert werden, so daß sie auch nicht rückübertragen werden müssen. Seiten, die sich im Instruktionsspeicher 10 befinden, sind also zu jedem Zeitpunkt gleich den entsprechenden Seiten im Hauptspeicher S7. Durch das Übertragungsmikroprogramm wird die reale Adresse im Hauptspeicher 97 der überschriebenen Seite zu den Tabellen in der Übersetzungseinrichtung 54 gebracht. Außerdem stellt das Übertragungsprogramm der Übersetzungseinrichtung 54 die reale Adresse im Instruktionsspeicher 10 der zu übertragenden Seite zur Verfügung.

Wenn die Übersetzungseinrichtung 54 die neue reale Adresse der neuen Seite erhalten hat, sendet sie diese Adresse über die Leitung 90 zur Torschaltung 55 und

erzeugt zugleich ein Signal auf der Leitung 92, welches als Steuersignal die Torschaltung 91 öffnet, wodurch die

Seitenadresse über die Leitung 93 in den Seitenteil des Speicheradreßregisters 13 eingelesen wird. Diese Adresse wird dann von der Schaltung 14 decodiert und

beim nächsten Taktsignal wird die Instruktion an der resultierenden Verzweigungsadresse ausgelesen.

In F i g. 2 ist die Arbeitsweise der in F i g. 1 gezeigten Einrichtung in Form eines Flußdiagramms dargestellt. Der Ablauf wird durch den Schritt 100 eingeleitet, durch den z. B. eine Beginnadresse einer ersten Instruktion über die Leitung 86 in das Speicheradreßregister 13 eingelesen wird. Im Schritt 101 wird diese reale Adresse durch die Schaltung 14 decodiert und der Zugriff zu der gewünschten Instruktion durchgeführt Im Schritt 102 wird die abgerufene Instruktion vom Instruktionsspeicher 10 in das Speicherdatenregister 15 ausgelesen und der Instruktionsoperator durch den Operationsdecoder 17 decodiert

Im Schritt 103 wird aufgrund der Ausgangssignale vom Operationsdecodierer 17 festgestellt ob es sich um eine Verzweigungsinstruktion handelt d. h. ob ein Signal auf der Leitung 22 anliegt Wenn dies der Fall ist, so wird der Weg 104 eingeschlagen. Der Weg 105 zeigt hingegen an, daß kein Signal auf der Leitung 22 anliegt, daß also ein Ausgangssignal vom Inverterglied 30 auf der Leitung 31 erzeugt wird.

Der Weg 104 führt zum Schritt 106, in dem das Verzweigungssignal auf der Leitung 22 zum Eingang 75 der Testschaltung 76 gebracht wird. Wenn diese Testschaltung anzeigt daß der Test erfolglos verläuft wird ein Signal auf der Leitung 77 erzeugt Dies ist in F i g. 2 durch den Weg 107 dargestellt Sowohl der Weg 107 vom Schritt 106 als auch der Weg 105 vom Schritt 103 führen zum Schritt 108. Im Schritt 108 wird der inhalt des Speicheradreßregisters 13 um 1 erhöht Ein Signal auf der Leitung 31 oder 77 gelangt über das ODER-Glied 32 und die Leitung 33 zum Steuereingang der Torschaltung 34. Hierdurch gelangt die um 1 erhöhte Adresse zum Abstandsteil des Speicheradreßregisters 13. Der Schritt 108 führt zum Schritt 101 zurück, in dem die inkrementierte Adresse decodiert

und die nächste Instruktion aus dem Instruktionsspeicher 10 geholt wird.

Wenn im Schritt 106 angezeigt wird, daß der Verzweigungsbedingungstest erfolgreich war, wird über den Weg 110 der Schritt 111 eingeleitet. Im Schritt 111 wird das Abstandsfeld zum Speicheradreßregister 13 übertragen. Hierzu gelangt das Signal auf der Leitung 78 zum UND-Glied 53, dessen Ausgangssignal über die Leitung 83 die Torschaltung 58 durchschaltet. Hierdurch wird das Abstandsfeld vom Abstandsregister 27 über die Leitungen 58 und 59 zum Abstandsteil des Speicheradreßregisters 13 gebracht Nach dem Schritt 111 wird im Schritt 112 überprüft, ob das Kennzeichen im Register 25 eine reale oder eine virtuelle Verzweigungsadresse anzeigt. Weg 113 wird eingeschlagen, wenn vom Kennzeichenregister 25 ein Signal auf dessen Ausgangsieitung 29 erzeugt wird, d. h, wenn die Verzweigungsadresse als reale Adresse zur Verfügung steht. Dies führt zu Schritt 114, in dem geprüft wird, ob das Seitenfeld im Seitenregister 26 Null ist. Dieser Test wird von der Nulltestschaltung 51 ausgeführt Der Weg 115 zeigt an, daß das Seitenfeld Null ist. In diesem Fall wird kein Signal auf der Leitung 52 von der Schaltung 51 erzeugt. Das UND-Glied 53 ist also blockiert und die Seitenadresse wird nicht zum Speicheradreßregister 13 übertragen. Der Weg 115 führt deshalb zum Schritt 101 zurück, in dem einfach die im Register. 13 vorhandene reale Seitenadresse zusammen mit der neuen Abstandsadresse, welche durch die Verzweigungsinstruktion ins Register 13 gebracht worden war, decodiert wird.

Der Weg 116 vom Schritt 114 zeigt an, daß das Seitenfeld im Register 26 nicht Null ist, d.h. daß ein Signal von der Schaltung 51 auf der Leitung 52 erzeugt wird. Da nun alle drei Signale auf den Leitungen 80,29 und 52 anliegen, wird am Ausgang des UND-Gliedes 53 ein Signal erzeugt, welches über die Leitung 85 die Torschaltung 55 durchschaltet. Im Schritt 117 wird durch diese Durchschaltung der Torschaltung 55 das Seitenfeld vom Register 26 ober die Leitungen 50 und 56 zum Seitenteil des Speicheradreßregisters 13 gebracht Hierauf führt der Schritt 117 zum Schritt 101 zurück, in dem die neue reale Adresse decodiert und die gewünschte Instruktion aus dem Instruktionsspeicher 10 geholt wird.

Der Weg 120 vom Schritt 112 wird eingeschlagen, wenn das Kennzeichen im Register 25 anzeigt, daß die Verzweigungsadresse eine virtuelle Adresse darstellt Dies wird durch ein Signal auf der Leitung 28 angezeigt Zusammen mit dem Signal auf der Leitung 78 und 81, das einen erfolgreichen Verzweigungsbedingungstest anzeigt wird ein Signal am Ausgang des UND-Gliedes 82 erzeugt welches über die Leitung 87 die Adressenübersetzungseinnchtung 54 betätigt Schritt 120 führt deshalb zu Schritt 121, in dem ein Zugriff zu den Tabellen in der Übersetzungseinrichtung 54 durchgeführt wird. Im Schritt 122 wird geprüft ob sich die übersetzte reale Adresse auf eine Seite im Speicher 10 oder nur im Speicher 97 bezieht, d. h. ob die gewünschte Seite im Speicher 10 anwesend oder abwesend ist Wenn die Seite nicht im Speicher 10 ist, erzeugt die Einrichtung 54 ein Signal auf der Leitung 96, wodurch eine Programmunterbrechung zur Durchführung einer Seitenübertragung eingeleitet wird. Dies ist durch den Weg 123 dargestellt, welcher vom Schritt 122 zum Schritt 124 führt, m dem die notwendige Seitenübertragung durchgeführt wird.

Der Weg 12S wird eingeschlagen, wenn die gewünschte Seite im Speicher 10 anwesend ist und führt zum Schritt 126. Im Schritt 126 wird das übersetzte Seitenfeld zum Speicheradreßregister 13 gebracht. Hierzu erzeugt die Übersetzungseinrichtung 54 ein Signal auf der Leitung 92, welches die Torschaltung 91 durchschaltet. Hierdurch wird die übersetzte Seitenadresse von der Übersetzungseinrichtung 54 über die Leitungen 90 und 93 zum Seitenteil des Speicheradreßregisters 13 gebracht. Schritt 126 führt dann zu Schritt 101 zurück, in dem die Adresse decodiert und die

ίο gewünschte Instruktion an der angegebenen Verzweigungsadresse aus dem Speicher 10 ausgelesen wird.

Zusammenfassend kann also festgestellt wenden, daß eine Übersetzung von virtuellen in reale Adressen zunächst nur notwendig ist, wenn ein Mikroprogramm eingeleitet wird, d.h. wenn die erste Mikroinstruktion dieses Programms geholt werden soll. Die erste übersetzte Adresse gelangt über die Leitung 86 in das Speicheradreßregister 13. Hierauf wird diese reale Adresse bei jedem Programmschritt durch die Erhö hungsschaltung 41 um 1 erhöht. Wenn während des Mikroprogramms eine Verzweigungsinstruktion decodiert wird, was durch ein Signal auf der Leitung 22 angezeigt wird, und wenn die Verzweigungsbedingungen erfüllt sind, was durch die Testschaltung 76 angezeigt wird, wird das Kennzeichenbit im Register 25 überprüft. Wenn dieses Bit anzeigt daß in der Verzweigungsinstruktion eine reale Adresse angegeben ist wird keine Adressenübersetzung der Verzweigungsadresse durchgeführt. Die gleiche beschriebene Einrich-

jo tung wird auch verwendet wenn vom Mikroprogramm eine Seitengrenze überschritten wird. Dies wird dadurch erreicht, daß die letzte Instruktion einer Seite eine Verzweigungsinstruktion ist und angibt welche Seite als nächste gebraucht wird.

Eine reale Verzweigungsadresse kann im Mikroprogramm verwendet werden, wenn sichergestellt ist daß sich die Seite, zu der verzweigt werden soll, im Speicher befindet. Dies ist der Fall, wenn entweder eine Verzweigung innerhalb derselben Seite durchgeführt wird oder wenn eine Verzweigung zu einer anderen Seite notwendig ist welche sich entweder dauernd im Instruktionsspeicher berindet oder welche zeitweise einer realen Adresse fest zugeordnet ist Diese feste Zuordnungsadresse wird dann in der betreffenden

Verzweigungsinstruktion angegeben.

Wenn das Kennzeichenregister anzeigt, daß die Verzweigungsinstruktion eine reale Adresse enthält, wird das Seitenfeld der Verzweigungsinstruktion im Register 26 geprüft Wenn in den entsprechenden

so Bitpositionen lauter Nullen gespeichert sind, wird damit angezeigt daß eine Verzweigung innerhalb der selben Seite durchgeführt wird, daß also keine Adressenübersetzung notwendig ist Die Verzweigungsadresse wird im Speicheradreßregister 13 dadurch gebildet daß die alte reale Seitenadresse zusammen mit dem neuen Abstandsfeld aus dem Register 27 zur Adressierung des Speichers 10 verwendet wird.

Wenn im Register 26 jedoch nicht lauter Nullen gespeichert sind, wird die darin betreffende Adresse als reale Adresse zusammen mit dem Abstandsteil aus dem Register 27 zum Speicheradreßregister 13 gebracht Eine Adressenübersetzuiig ist nur notwendig, wenn durch das Kennzeichenbit im Register 25 auf der Leitung 28 angezeigt wird, daß die Verzweigungsadres se eine virtuelle Adresse darstellt Diese virtuelle Adresse wird hierauf in die reale Adresse übersetzt, welche in den Seitenteil des Speicheradreßregisters 13 fibertragen wird. Zur gleichen Zeit wird das Abstands-

Π !2

feld vom Register 27 in den Abstandsteil des Null dürfen also keine Informationen gespeichert

Adreßregisters 13 gebracht. werden, zu denen eine Verzweigung notwendig werden

Da für den Inhalt des Seitenregisters 26, welcher aus kann. Die betreffende Seite kann dazu benutzt werden,

lauter Nullen besteht, eine spezielle Bedeutung vorgese- die genannten Adressenübersetzungstabellen der Ein-

hen ist, kann zu der realen Seite mit der Adresse Null . richtung 54 zu speichern,
keine Verzweigung durchgeführt werden. In der Seite

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentanspiüche:

1. Einrichtung zur Adressierung eines schreibbaren Mikroprogrammspeichers, welcher in austauschbare Seiten mit virtuellen Adressen unterteilt ist, mit einem Adreßregister, einem Ausgangsdatenregister und einem Instruktionsdekodierer, dadurch gekennzeichnet,

daß zur Durchführung von Verzweigungsinstruktionen das Speicherdatenregister (15) mit einem Kennzeichenregister (25) und mit einem Seitenregister (26) verbunden ist, wobei die beiden Ausgänge (28, 29) des Kennzeichenregisters (25), weiche anzeigen, daß das Seitenregister (26) entweder eine virtuelle oder eine reale Verzweigungsadresse speichert, ein erstes und ein zweites UND-Glied (82, 53) steuern, deren zweite Eingänge mit der eine vorliegende Verzweigungsinstruktion anzeigenden Ausgangsleitung (22) des Instruktionsdekodierers (17) verbunden sind und deren Ausgänge jeweils eine Übersetzungseinrichtung (54) bzw. eine erste Torschaltung (55) steuern,

derart, daß eine virtuelle Verzweigungsadresse im Seitenregister (26) nach einer Übersetzung in die entsprechende reale Mikroprogramm-Speicheradresse in der Übersetzungseinrichtung (54) über eine zweite Torschaltung (91) oder.und eine reale Verzweigungsadresse über die erste Torschaltung (55) in einen die Seitenadresse speichernden Seitenteil des Adreßregisters (13) übertragbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine mit dem Seitenregister (26) verbundene Null-Testschaltung (51), welche das Seitenregister auf einen speziellen Inhalt (z. B. lauter Nullen) überprüft und an ihrer Ausgangsleitung (52) nur ein Signal abgibt, wenn dieser spezielle Inhalt nicht gegeben ist und wobei diese Ausgangsleitung (52) mit einem dritten Eingang (80) des zweiten UND-Gliedes (53) verbunder, ist, derart, daß bei einer Verzweigung innerhalb derselben Seite das zweite UND-Glied (53) nicht durchgeschaltet wird und die bereits im Seitenteil des Adreßregisters (13) vorhandene Adresse zur Adressierung des Mikroprogrammspeichers (10) verwendet wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Speicherdatenregister (15) mit einem Abstandsregister (27) verbunden ist, das eine Abstandsadresse bezüglich der Beginnadresse der jeweiligen Seite speichert und daß diese Abstandsadresse über eine vom Ausgangssignal auf der Leitung (22) des Dekodierers (17) gesteuerte dritte Torschaltung (58) in einen die Abstandsadresse speichernden Abstandsteil des Adreßregisters (13) übertragbar ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgang (42) des Abstandsteiles des Adreßregisters (13) über einen Inkrementierer (41) und eine vierte Torschaltung (34) mit einem weiteren Eingang (44) des Abstandsteiles des Adreßregisters (13) verbunden ist, wobei die vierte Torschaltung (34) über ein Inverterglied (30) vom Ausgangssignal auf der Leitung (22) des Dekodierers (17) gesteuert wird, derart, daß jeweils der um eins erhöhte Abstandsteil zur Adressierung des Mikroprogrammspeichers (10) verwendet wird, solange keine Verzweigungsinstruktion vom Dekodierer (17) dekodiert wird.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsleitung (22) des Dekodierers (17) mit dem zweiten Eingang der UND-Glieder (82,53) über eine Testeinrichtung (76) verbunden ist (Leitung 78), welche feststellt, ob bei einer bedingten Verzweigung die Verzweigungsbedingung erfüllt ist.

6. Einrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, gekennzeichnet durch ein ODER-Glied (32), dessen erster Eingang ein Signal erhält (Leitung 77), wenn die Verzweigungsbedingung nicht erfüllt ist, dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang des Invertergliedes (30) verbunden ist und dessen Ausgang (33) mit dem Steuereingang der vierten Torschaltung (34) verbunden ist