DE2345005A1

DE2345005A1 - Steuerwerk fuer einen prozessor eines rechners

Info

Publication number: DE2345005A1
Application number: DE19732345005
Authority: DE
Inventors: Norbert Dipl Ing Haff
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-09-06
Filing date: 1973-09-06
Publication date: 1975-04-10
Also published as: FR2243473B3; CH574645A5; IT1020279B; NL7411747A; FR2243473A1; BE819632A

Description

Steuerwerk für einen Prozessor eines Rechners

Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuerwerk für einen Prozessor eines Rechners, bei dem die den Anweisungen eines Benutzerprogramms entsprechenden Mikrobefehle entschlüsselt werden und entsprechend der Entschlüsselling Steuersignale abgegeben werden, durch die die Bearbeitung der Anweisungen des Benutzerprograiams im Prozessor und im Hauptspeicher gesteuert wird.

Die Anweisungen eines Benutzerprogramma einer aus Prozessor, Hauptspeicher und Ein-Ausgabewerk bestehenden-Datenverarbeitungsanlage werden zu ihrer Ausführung im Prozessor in eine Folge von einfachen Verknüpfungsopsrationen, die von Mikrobefehlen veranlaßt werden, zerlegt* Die Anweisung kann somit in eine Anzahl von Mikrobefehle aufgelöst werden. Eine Folge von Verknüpfungsoperationen wird als Mikroprogramm bezeichnet. Die Mikroprogramme sind in einem Speicher_t dem Mikroprogrammspeicher untergebracht.

Die Mikrobefehle eines Mikroprogramms werden zur Ausführung aus dem Mikroprogrammspeicher in ein Mikrobefehlsregister übertragen. Von dort gelangen sie in eine Entschlüsselungsanordnung, in der die Mikrobefehle entschlüsselt werden und entsprechende Steuersignale erzeugt werden, die den einzelnen Einheiten des Prozessors und des Hauptspeichers zugeführt werden. Die Steuersignale veranlassen dann die Ausführung des Mikrobefehls.

Mikrobefehle haben ein bestimmtes Format. Von diesem Format hängt es ab, wie groß die mögliche Anzahl der von den Mikro-

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befehlen durchzuführenden Funktionen ist. Funktionen sind dabei z.B. Addieren, Subtrahieren, Verschieben usw. von im Mikrobefehl angegebenen Registern. Soll die Anzahl der auszuführenden Funktionen erhöht werden, dann muß das Format des Mikrobefehls geändert werden, d.h. die Bitstellen des Mikrobefehls müssen erhöht werden. Dadurch wird aber der Aufwand an Mikroprogrammspeichern größer.

Aufgabe der Erfindung ist es darum, ein Steuerwerk für einen Prozessor anzugeben, bei dem die Anzahl der von den Mikrobefehlen auszuführenden Funktionen erhöht werden kann, ohne daß der Mikroprogrammspeicher wesentlich größer wird. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein FunktionsSteuerregister änderbaren Inhalts vorgesehen ist, das bei der Entschlüsselung von Mikrobefehlen diesen Mikrobefehlen zugeordnete Informationen an die Entschlüsselungsanordnung liefert, so daß diese aus dem Mikrobefehl und den im Funktionssteuerregister enthaltenen Informationen die auszuführende Funktion bildet.

Immer dann, wenn bestimmte Mikrobefehle zur- Entschlüsselungsanordnung übertragen werden, können auch bestimmte Informationen aus dem Funktionssteuerregister in die Entschlüsselungsanordnung übertragen werden. Dadurch wird der Mikrobefehl ergänzt und damit die Anzahl der von den Mikrobefehlen ausführbaren Funktionen erheblich erhöht. Soll z.B. mit Hilfe eines Mikrobefehls ein Registerinhalt verschoben werden, so muß gleichzeitig angegeben werden, in welche Richtung die Verschiebung stattfinden soll. Erfindungsgemäß wird in dem Mikrobefehl nur angegeben, wie weit der Registerinhalt verschoben werden soll. Die Verschiebungsrichtung wird dann aus dem Funktionssteuerregister entnommen. Es ist auch möglich, daß in dem Mikrobefehl nur angegeben wird, daß eine im Funktionssteuerregister angegebene Funktion auszuführen ist.

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Im Funktionssteuerregister können z.B. folgende Informationen enthalten sein: Eine bestimmte Anzahl von Bits zu Prüfzwecken; ob dezimal addiert, subtrahiert werden soll; ob logisch oder arithmetisch verschoben werden soll; ob die Verschiebung rechts oder links erfolgen soll; ob bei Addiererfunktionen als Eingangsübertrag der Wert Null oder der Übertrag der letzten Addiererfunktion benutzt werden soll. Schließlich kann in dem FunktionsSteuerregister angegeben sein, welche Funktion von einem Mikrobefehl auszuführen ist.. Tritt ein entsprechender Mikrobefehl auf, dann wird die auszuführende Funktion vollständig dem Funktionssteuerregister entnommen.

Das Funktionssteuerregister kann mit Hilfe von Mikrobefehlen geändert werden. Die Änderung kann sich auf das ganze Funktionssteuerregister oder auf einen Teil von ihm beziehen. Zweckmäßig ist es, die am häufigsten zu ändernden Bitstellen des Funktionssteuerregisters in einem Bereich zusammenzufassen, der von einem einzigen Mikrobefehl beeinflußt werden kann. Die Änderung des Inhalts des Funktionssteuerregisters mit Hilfe eines Mikrobefehls kann auch durch Verknüpfung eines im Mikrobefehl angegebenen Direktoperanden mit dem bestehenden Inhalt des Funktionssteuerregisters erfolgen. Dies kann z.13. eine UND, eine ODER, eine exclusive ODER-Verknüpfung sein oder auch eine Substitution.

An Hand eines Blockdiagrammes, das in der Figur dargestellt ist, und das den Prozessor und den Hauptspeicher zeigt, wird die Erfindung weiter erläutert. Das Blockdiagramm zeigt außer dem Funktionssteuerregister einen bekannten Aufbau eines Prozessors.

Einem Hauptspeicher MM ist ein Speicheradressenregister MMA und ein Datenregister MMD zugeordnet.

Der Prozessor besteht aus einem Rechenwerk und einem Steuerwerk. Zum Rechenwerk gehören eine Verschiebeeinrichtung SH,

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eine Addierer- und logische Verknüpfungseinheit ALU sowie Operandenregister X und Y. Weiterhin ist ein Schnellspeicher FM vorgesehen, in dem Mehrzweckregister und Befehlszähler für Benutzerprogramme stehen. Dieser Schnellspeicher FM wird von einem Schnellspeicheradressenregister FI-IA angesteuert. Ein nur dem Mikroprogramm zugänglicher Registersatz PR enthält Hilfsregister, die z.B_o die in der Recheneinheit zu verarbeitenden Operanden enthalten.

Das Steuerwerk des Prozessors enthält einen Mikroprogrammspeicher WCM, in dem die Mikroprogramme gespeichert sind. Der Mikroprogrammspeicher WCM wird über ein Speicheradressenregister WCMA angesteuert. Auszuführende Mikrobefehle werden von dem Mikroprogrammspeicher WCM in ein Mikrobefehlsregister MI überführt. Von dort gelangen sie in eine Entschlüsselungsanordnung DC, in der die Mikrobefehle decodiert werden, und von der die entsprechenden Steuersignale an die übrigen Einheiten des Prozessors abgegeben werden. Mit der Entschlüsselungsanordnung DC weiterhin verbunden ist ein Registersatz SR, in dem z.B. ein Zeitgeber und ein Zähler für Mikroprogrammschleifen enthalten sind. In diesem Registersatz SR ist auch das Funktionssteuerregister angeordnet. Weiterhin ist noch ein Adressenregister AR vorgesehen, in dem z.B. weitere Adressenregister für den Hauptspeicher enthalten sind.

Die einzelnen Einheiten des Prozessors und des Hauptspeichers sind über Sammelleitungen SL miteinander verbunden.

Ist eine Anweisung des Benutzerprogramms abzuarbeiten, dann wird das diesem Befehl zugeordnete Mikroprogramm im Mikroprogrammspeicher WCM über das Speicheradressenregister WCMA angesteuert. Die Mikrobefehle werden in das Mikrobefehlsregister MIR übertragen und von dort gelangen sie in die Entschlüsselungsanordnung DC. Gleichzeitig werden die diesem Mikrobefehl zugeordneten Informationen aus dem FunktionsSteuerregister im Registersatz SR in die Entschlüsselungsanordnung DC

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übertragen. Aus der aus dem Mikrobefehl zu entnehmenden Information und von den vom Funktionssteuerregister gelieferten Informationen kann die Entschlüsselungsanordnung die Funktion entnehmen, die ausgeführt werden soll« Z.B. kann die Entschlüsselungsanordnung feststellen, daß in der Verschiebeeinrichtung SH eine Verschiebung des Inhalts nach rechts um eine Stelle erfolgen soll. Die EntschlüsselungST anordnung DC gibt entsprechende Steuersignale an das Rechenwerk ab. Die Änderung des Inhaltes des Funktionssteuerregisters wird durch einen entsprechenden Mikrobefehl bewirkt» der nicht durch das Funktionssteuerregister ergänzt wird.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Steuerwerkes besteht darin, daß durch ein weiteres Register, das Funktionssteuerregister, die Anzahl der von den Mikrobefehlen auszuführenden Funktionen wesentlich erhöht werden kann.

5 Patentansprüche
1 Figur

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Claims

Patentansprüche

Steuerwerk für einen Prozessor eines Rechners, bei dem die den Anweisungen eines Benutzerprogramras entsprechenden Mikrobefehle entschlüsselt werden und gemäß der Entschlüsselung Steuersignale abgegeben werden, durch die die Bearbeitung der Anweisungen des Benutzerprogramms im Prozessor und im Hauptspeicher gesteuert v/erden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Anzahl der von den Mikrobefehlen durchzuführenden Funktionen ein Funktionssteuerregister änderbaren Inhalts vorgesehen ist, das bei der Entschlüsselung von Mikrobefehlen diesen Mikrobefehlen zugeordnete Informationen an die Entschlüsselungsanordnung liefert, so daß diese aus dem im Mikrobefehl und den im Funktionssteuerregister enthaltenen Informationen die auszuführende Funktion bildet.
2. Steuerwerk nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die am häufigsten zu ändernde Information in einem festgelegten Bereich des Funktionssteuerregisters stellen.

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3. ,Steuerwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Inhalt des Funktionssteuerregisters durch einen Mikrobefehl geändert wird, mit dem sowohl der ganze Inhalt als auch nur ein Teil des Inhalts veränderbar ist.
4. Steuerwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrobefehl festlegt, daß der in seinem Operandenteil stehende Inhalt logisch mit dem Inhalt des Funktionssteuerregisters verknüpft wird.

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5. Steuerwerk nach Ansprucn 3 oder 4, dadurch geken nzeichnet, daß in dem Funktionssteuerregister angegegen ist, welche Funktion von einem Mikrobefehl auszuführen ist.

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