DE2350871A1 - Recheneinheit zur verarbeitung von speziellen befehlen - Google Patents
Recheneinheit zur verarbeitung von speziellen befehlenInfo
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Description
DIPL.-PHYS. F. ENDLICH Sü34 UNTERPFAFFENi|OFBN 8.10 1<
PATENTANWALT po^tfach
?■* ςηί? 71 ™» Ki/Ktz
£vjDUÖ / I F, , ',E (MÜNCHEN) B4 36 33
D1PL.-PHYS. F. ENDLICH. 8034 UNTERPFAFFENHOFEN. POSTFACH CUl/aM "^" ^' PAT=XSMCH K^j7-
TELEX S 212 300
Meine Akte: D-3370
Anmelder: Digital Equipment Corporation
Maynard, Massachusetts 01754/USA
Recheneinheit zur Verarbeitung von speziellen Befehlen
Die Erfindung betrifft eine Secheneinheit zur Durchführung
von speziellen Befehlen in einem Datenverarbeitungssystem, in welchem insbesondere besondere Befehlsklassen durchgeführt
werden können.
In einer zentralen Recheneinheit in einem Datenverarbeitungssystem können Befehle durchgeführt werden, die im allgemeinen
unter der Bezeichnung Maschinenbefehle bekannt sind. Diese Befehle sind im allgemeinen "wortorientiert*1; d.h., die
Befehle arbeiten mit einzelnen Datenworten, welche eine Länge haben, die gleich der Anzahl von digitalen Bits eines
Wortes in einer Speichereinheit ist, in welcher die Befehle gespeichert sind. Manchmal wird Jedoch gefordert, Datenfunktionen
durchzuführen, die zwei oder mehr Worte bei der Einspeicherung erfordern könnenj solche Punktionen sind beispielsweise arithmetische Gleitkomma-Pünktionen.
— 2 —
403816/0915 - ORIG1RU INSPECTED
In Gleitkomma-Funktionen verwendete Baten werden normalerweise als Eestkomma-Binärzahlen mit einer binären,
durch Komma abgetrennten ganzen Zahl und Brüchen bzw. Bruchteilen gespeichert. Die Gleitkomma-Operationen werden
jedoch isit Zahlen in Gleitkomma-Format bzw. -Einteilung
durchgehüiirt. Eine Festkomma-Zahl muß daher in ein Gleitkomma-I'ormat
umgewandelt werden, das einen Exponenten und eine Mantisse aufweist. In binärer Darstellung ist die Mantisse
ein Bruch mit einem Binärkomma auf der linken Seite und einem Vorzeichenbit links von dem Binärkomma. Der Exponent
stellt die Potenz von "2" dar, mit v/elcher die Mantisse multipliziert wird, um die Zahl in einer Festpunkt-IOrm
zu erhalten. Im allgemeinen wird die Mantisse "normalisiert", indem die vorderen bzw. führenden Nullen entfernt werden
und die Mantisse nach links verschoben wird, während gleichzeitig der Exponent verringert wird.
Normale "wortorxentxerte" Befehle können nicht mit Gleitkomma-Zahlen
operieren. Es ist daher üblich, eine besondere Befehlsklasse zu haben, beispielsv/eise Gleitkomma-Befehle,
mit welchen diese Daten verarbeitet werden können. Obwohl die Befehle in einer gesonderten Klasse vorliegen, ist es
sehr erwünscht, daß ein Programmierer sowohl Maschinenais auch Gleitkomma—Befehle vermischen kann, um seine
Programmieraufgabe zu vereinfachen.
Gleitkomma-Befehle stellen eine besondere Klasse von Befehlen für eine spezifische Anwendung dar. Andere Klassen
können für andere Anwendungen festgelegt werden. Beispielsweise kann eine BefehlsHasse auf verschiedenen trigonometrischen
Funktionen, wie beispielsweise Befehlen, um unmittelbare .Sinus— und Cosinuswerte zu erhalten, basieren. Darüber hinaus
ist ein Datenverarbeitungssystem, das eine besondere Befehlsklasse ausführen kann, erheblich flexibler, und es ist sehr
erwünscht, wenn die mittels der Befehlsklasse durchgeführten
— 3 — 409816/0915
Funktionen ohne weiteres geändert werden, ohne daß nennenswerte Abwandlungen in der zentralen Recheneinheit erforderlich
sind.
In einigen Datenverarbeitungssystemen weist die zentrale
Recheneinheit eine spezielle Schaltung zur Durchführung von speziellen Befehlen auf. Selbst mit dieser "Hardware"-Lösung
benötigen die Gleitkomma-Befehle im allgemeinen erheblich mehr Zeit, um ihre Operation abzuschließen, als
die normalen Maschinenbefehle. Da eine zentrale Recheneinheit
alle Befehle einschließlich der Gleitkomma-Befehle der Reihe nach durchführt, kann durch^die zusätzlichen
Gleitkomma-Befehle die Gesamtzeit erheblich größer sein, die zur Beendigung eines vorgegebenen Programms erforderlich
ist. Ferner ist bei einer "Hardware"-Lösung die spezielle Schaltung erforderlich, die in der zentralen Recheneinheit
zum Zeitpunkt deren Fertigung enthalten sein muß, damit die spezielle Befehlsklasse in der zentralen Recheneinheit
vorher festgelegt ist. Die mit der speziellen Befehlsklasse durchgeführten Funktionen können nicht ohne weiteres abgeändert
werden.
Bei einer anderen Lösung werden Unterprogramme mit Gruppen von Maschinenbefehlen benutzt, um die Gleitkomma-Funktionen
durchzuführen. Die zentrale Recheneinheit benutzt hierbei nur einen Gleitkomma-Befehl als einen Befehl, der die
Recheneinheit lenkt, um das entsprechende Unterprogramm auszuführen. Mit dieser Lösung können die mit Hilfe der
speziellen Befehlsklasse durchgeführten Funktionen verhältnismäßig einfach geändert werden. Diese Lösung ist aber im allgemeinen
erheblich langsamer als die "Hardware"-Lösung.
Andere bekannte Datenverarbeitungssysteme benutzen gesonderte Funktionsmodule oder -baueinheiten in Parallelbetrieb. Jeder
Modul bzw. jede Baueinheit führt eine gesonderte Funktion
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aus und arbeitet unabhängig, um Daten aus einer Speichereinheit
wieder zu beschaffen odex^ in eine Speichereinheit unmittelbar einzuspeichern. Hinsichtlich der Gleitkomma-Befehle
würde jeder Modul bzw. ,jede Baueinheit entsprechend
einem einzelnen Gleitkomma-Befehl oder höchstens entsprechend
einer begrenzten (Befehls-)Gruppe arbeiten.
Da die Module oder Baueinheiten in Parallelbetrieb arbeiten, können gleichseitig zwei oder mehl arbeiten. Da die Zeit,
die zur Durchführung einer einzelnen Operation erforderlich ist, ungefähr dieselbe wie bei der bekannten "Hardware"-Löcung
ist, wird durch den Parallelbetrieb der Module bzw. Baueinheiten die Zeit zur Durchführung eines Programms,
welches die speziellen Befehle enthält, erheblich verkürzt. Da jeder Modul bzw. jede Baueinheit unabhängig arbeiten
können muß, ist eine Schaltungsredundanz erforderlich. Jeder Modul führt im allgemeinen nur eine Funktion durch
und kann nicht ohne weiteres in andere Funktionen umgewandelt v/erden. Bis jetzt ist daher diese Lösung mit parallelgeschalteten
Moduleinheiten auf datenverarbeitende Großsysteme beschränkt worden.
Die Erfindung soll daher eine Einheit schaffen, welche an eine zentrale Recheneinheit zur Durchführung spezieller
Befehlsklassen anschaltbar ist, i^elche mit normalen Maschinenbefehlen
vermischt werden können. Weiterhin soll die Erfindung eine Einheit zur Verarbeitung einer speziellen Befehlsklasse schaffen, welche parallel zu der zentralen Recheneinheit
arbeitet. Darüber hinaus soll die Erfindung eine Einrichtung schaffen, um eine spezielle Befehlsgruppe durchzuführen und
um Funktionen zu ermöglichen, die Befehle durch«*fuhren,
die ohne weiteres zu ändern sind.
Gemäß der Erfindung ist eine Einheit zur Durchführung 'einer
gesonderten Eefehlsklasse vorgesehen, welche durch einen ein-
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deutigen Befehlscode-Bereich gekennzeichnet sind. Die zentrale Recheneinheit kennzeichnet diese Code, macht sie
selbst unwirksam und durch eine Reihe von Steuersignalen zwischen der zentralen Recheneinheit und der Einheit wird
der Befehl parallel zu der zentralen Recheneinheit durchgeführt. Nach bestimmten vorbereitenden Schritten kann
die zentrale Recheneinheit wieder zu ihrem Ärbeitsprogramm zurückkehren, um irgendwelche anderen Maschinenbefehle
nacheinander auszuführen, wahrend die Einheiten zur Verarbeitung der speziellen Befehle arbeiten. Die zentrale
Recheneinheit trifft daher auf keine nennenswerten Betriebsverzögerungen, wenn eine ausreichende Anzahl von Maschinenbefehlen
zwischen Eefehle in der speziellen Klasse eingesetzt ist.
In der parallel arbeitenden bzw. betriebenen Einheit, welche die speziellen Klassenbefehle tatsächlich durchführt, erzeugt
eine Steuerschaltung die erforderlichen Befehle, um den Befehl zu decodieren und um ihn auszuführen. Die
Einheit iveist auch Speicherregister auf, urn Daten zurückzuhalten.
Wenn die Steuereinheit unabhängig von der zentralen Recheneinheit ist, können verschiedene Einheiten an die
zentrale Recheneinheit angeschlossen werden, damit die Datenverarbeitungseinrichtung auf Befehle anderer Klassen
anspricht.
Die Erfindung schafft also ein Datenverarbeitungssystem mit
einer Einheit, mit welcher spezielle, durch eine zentrale Recheneinheit decodierte Befehle parallel zu der zentralen
Recheneinheit ausgeführt v/erden. Jedes Mal wenn die zentrale Recheneinheit einen speziellen Befehl decodiert, erzeugt sie
einen ersten Übertragbefehl, welchen die parallel arbeitende
Einheit erhält. Die parallel arbeitende Einheit führt den speziellen Befehl in einer Reihe von Verarbeitungszyklen oder
-durchlaufen tatsächlich aus. Sobald sie einen Verarbeitungs-
zyklus beendet, erzeugt sie ein zweites Übertragsignal und anschließend einen Synchronisierimpuls. Eine zentrale
Datenverarbeitungseinheit kann dann weitere Funktionen zur Regenerierung des ersten ubertragsignals durchführen,
um einen weiteren Verarbeitungszyklus in der parallel
betriebenen Einheit zu ermöglichen. Wenn keine weibere
Wechselwirkung bzw. Beeinflussung mit der zentralen Recheneinheit erforderlich ist, beendet die parallel arbeitende
Einheit das Steuersignal. Die zentrale Recheneinheit spricht auf den Synchronisierimpuls an, um in eine normale Arbeitsfolge
zurückzukehren und einen nächsten Befehl aufzufinden.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den
anliegenden Zeichnungen in einzelnen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Datenverarbeitungssystem mit einer zentralen
Recheneinheit und einer parallel dazu arbeitenden Einheit zur Durchführung einer gesonderten Befehlsklasse ;
Fig. 2 ein detailliertes Blockschaltbild der in Fig. 1 dargestellten, parallel arbeitenden Einheit zur
Bearbeitung von Gleitkomma-Befehlen;
Fig. JA bis JG ein Flußdiagramm, um die Betriebsv/eise der
Einheit in Verbindung mit der zentralen Recheneinheit darzustellen; und
Fig. 4- ein Schematisches Schaltbild bestimmter Teile einer
speziellen Steuerschaltung für die Einheit in Fig.
Obwohl die Erfindung bei vielen Datenverarbeitungsystemen
anwendbar ist, ist sie am besten anhand eines spezifischen Datenverarbeitungssystems zu verstehen. Ein derartiges
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System ist in der US-PS 5 614 741 der Anmelderin der
vorliegenden Anmeldung beschrieben, welches ein "Datenverarbeitiingssystem
mit Bei'ehlsadx'essen, welche eines von einer Anzahl Register einschließlich dec Programmzahlers
kennzeichnen", betrifft.
In Fig. "1 ist eine zentrale Recheneinheit 10 das Kernstück
des in ifig. 1 dargestellten Datenverarbeitungnsystemc.
Es rührt normalerweise von einer Speichereinheit 11 erhaltene
Ptogrammbefehle der Reihe aus. Periphere Einheiten 12, wie beispielsweise Ein-/Ausgabe-Schreibmaschinen
und magnetische Platten- oder Trommelspeicher, sind ebenfalls mittels einer Hauptleitung bzw. Verteilerschiene
parallel zu der zentralen Recheneinheit 10 und der Speichereinheit 11 geschaltet. Wenn die zentrale Recheneinheit 11
einen Gleitkomma-Befehl oder andere Befehlein einer speziellen
Klasse decodiert, findet eine Folge von sich gegenseitig beeinflussenden Schritten zwischen der zentralen Recheneinheit
11 und einer Einheit 13 statt, welche Befehle in der speziellen Klasse "tatsächlich ausführt. Während
dieser Schritte wird der Befehl an die Einheit übertragen, die nachfolgend als die Gleitkomma-Einheit 13 bezeichnet
wird. Sobald die sich gegenseitig beeinflussenden Schritte beendet sind, führt die Gleitkomma-Einheit die bezeichnete
J'unktion ohne eine v/eitere Beeinflussung seitens der zentralen
Recheneinheit 10 durch.
Um Gleitkomma-Befehle auszuführen, arbeitet die Gleitkomma-Einheit
13 mit Gleitkomma-Zahlen und weist hierzu Schaltungen
auf. In Fig. 1 arbeitet ferner eine Exponentenberechnungs-LogikeinJbeit
14 Exponenten und andere Datenfunktionen. Eine Bruchbereclmungs-Logikeinheit 15 verarbeitet den Mantisse-Teil
einer Gleitkomma-Zahl. Eine Zwischenspeicher-Rechenwerksregistereinheit 16 weist mehrere Mehrzweckregister auf9
welche Daten speichern und für Register-Registerübertragungen
verwendet vierden.
— 8 —
Jedes Register in der Registereinheit 16 kann eine Anzahl
von "Worten" speichern, wobei "Wort" im Sinn einer Kennzeichnung einer Gruppe von η Digitalbits verwendet ist,
die normalerweise in dem Speicher 11 als ein "Wort" gespeichert sind. Hinsichtlich der Zwischenspeicher-Rechenwerksregistereinheit
16 stellt jedes Wort ein Registerbyte
dar und die Stelle des Registerbytes ist durch die Registerzahl und die Bytezahl gekennzeichnet. Beispielsweise kennzeichnet
AC4- (O) die niedrigstwertige Register-Bytestelle
in der Einheit 16, während mit AC4(3) die höchstwertige Register-Bytestelle gekennzeichnet ist.
Mehrere Hauptleitungen oder Verteilerschienen verbinden
die zentrale Recheneinheit 10 mit der Gleitkomma-Einheit und mit Schaltungen in der Gleitkomma-Einheit 13. Eine
Adresseninformation wird von der Recheneinheit 10 über eine Adressenleitung 17 befördert. Wenn die zentrale
Recheneinheit 10 die Ergebnisse einer in der Gleitkomma-Einheit 13 durchgeführten Operation "will", beschafft sie
die Daten über eine Hauptleitung 18. Datenübertragungen von der zentralen Recheneinheit 10 erfolgen über eine
Datenübertragungsleitung 19· Eine zweiseitig gerichtete Übertragungsleitung 20 läßt, wie später noch beschrieben
wird, Steuersignale zwischen den beiden Einheiten durch.
über eine Übertragungsleitung 21 in der Gleitkomma-Einheit 13 werden Daten von der Einheit 14 zu der Einheit 16 übertragen,
während über eine Übertragungsleitung 23 information zurückgeleitet wird. In ähnlicher Weise arbeiten Übertragungsleitungen 23 und 24, über welche Daten von bzw. zu der
Bruchberechnungs-Logikeinheit 15 zu bzw. von der Zwischenspeicher-Rechenwerksregistereinheit
16 übertragen werden.
Wenn die zentrale Recheneinheit 10 eine Folge von Maschinenbefehlen
ausführt, führt sie die in Fig. 3A dargestellte
. - 9 4Ö9816/091S
Grundoperation durch. Mit dem Schritt 201 wird ein
Befehl von der Speichereinheit 11 an einem Speicherplatz abgerufen^, der durch einen in Fig. 1 dargestellten Programmzähler
51 gekennzeichnet ist9 wodurch der Programmzähler
erhöht wird«, um auf den nächsten Befehl hinzuweisen« Er führt dann den Befehl während des Schrittes 202.aus9 wenn
während des Schrittes 203 festgestellt wird9 daß der Befehl
kein Gleitkomma-Befehl ist« Dieses Verfahren wird iterativ durchgeführt , bis ein Befehldecodierer 52 (Fig* 1)
einen Gleitkomma-Befehl erhält»
Wenn der Befehlsdecodierer 52 einen Gleitkomma-Befehl erhält,
verzweigt sich der Schritt 2OJ in den Schritt 204, während welchem die Inhalte in dem Programmspeicher 51
wieder auf ihren vorhergehenden Wert gebracht werden. Hierdurch weist dann der Programmzähler 51 auf den Gleitkomma-Befehl
hin, welcher dann zu verwenden oder zu decodieren ist. Beim Schritt 205 spricht eine Steuereinheit 53 (Fig. 1)
auf Signale in dem Befehlsdecodierer 52 an, wobei ein
FPATTH-Signal über eine Ader in der Steuerübertragungsleitung
20 erzeugt wird. Sobald der Schritt 205 beendet ist, wird die zentrale Recheneinheit 10 in einen Wartezustand
versetzt, bis die Gleitkomma-Einheit 13 ein FPSYNC-Signal überträgt. Während dieses Zustandes kann
die zentrale Recheneinheit 10 ünterbrechungsprogramme
oder andere Funktionen ausführen. Sie kann jedoch nicht irgendwelche Funktionen in dem dann noch auszuführenden
Programm durchführen.
Wenn während des Schrittes 205 das FPATTM-Signal erzeugt
wird, kann die Gleitkomma-Einheit 13 einen vorhergehenden
Gleitkomma-Befehl verarbeiten oder nicht. Wenn die Gleitkomma-Einheit
13 besetzt ist» verbleibt die zentrale Recheneinheit
10 solange in dem Wartezustand, bis die Gleitkomffla-Einheit
ihre vorhergehende Operation beendet.
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Wenn die Gleitkomma-Einheit 13 ueäen Befehl vervollständigt,
führt sie die in FIg. 3A dargestellten Schritte 10I3 102
und 103 aus. Mährend des Schritts 101 sperrt eine in Fig»
dargestellte Steuerschaltung 55 ein. ITEEO-Signal. Das
FPREQ-Signal zeigt an, wenn es festgestellt v/ird, daß die
Gleitkomma-Einheit 13 darauf wartet, Daten über eine der Hauptleitungen 18 oder 19 zu übertragen. Die Steuerschaltung
55 verschiebt dann den Inhalt eines Gleitkoimsa-Zustandsregisters
31 in einen Akkumulator-Multiplexer (ACiSI) 35?
welcher selektiv eines oder beide Worte parallel in die .Registereinheit 16 verschieben kann. In diesem !"all wird
das Statuswort an die AC7(0)-Reglster-Bytestelie verschoben» Hierauf koppelt dann ein Übertragungsleitungs-Multipleser
(BMZ) 37 den Inhalt der AC?(0)-Bytestelle an ein Eingangsregister 30 an, welches Daten zur Übertragung entweder an
die Übertragungsleitung 18 oder in die Exponenten-Rechenlogikeinheit 34· speichert«
Bei dem Schritt 103 öffnet die Steuerschaltung 55 einen Weg, um eine Adresse auf der übertragungsleitung 17
über einen Dateneingangsmultiplexer (DIMK) 32, einen
Exponenten-Multiplexer (EMX) 33» die Exponenten-Rechenlogikeinheit
34- und den Akkumulator-Multiplexer 35 an
die Eegistereinheit Λ6 zu. übertragen. Sobald dieser
Übertragungsweg offen ist, geht die Steuerschaltung 55 in einen Wartezustand und führt keine weiteren Funktionen
durch, bis sie ein FPATTN-Signal von der zentralen Recheneinheit
10 über die Steuerleitung 20 erhält. Wenn in den Fig. 2 und 3 die zentrale Recheneinheit während des
Schrittes 205 ein FPATTN-SIgnal erzeugt, nachdem eine
Steuereinheit 55 in der Gleitkomma-Einheit 13 in Fig. 3A
in äen Wartezustand übergeht, spricht die Steuerschaltung ^ auf das FPATTN-SIgnal an, um über den Schritt 110 die
Schritte 104 auszuführen« Wenn das FPATTN-SIgnal die
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Steuerschaltung 55 erreicht, wird der Inhalt eines BH-Registers
auf die Datenübertragungsleitung 19 und in ein Befehlsregister (I1IR) 43 verschoben. Nach Ausführung
dieser Punktionen während des Schrittes 104 führt die
Steuerschaltung den Schritt 105 aus, mit welchem Register 44s und 44d zurückgesetzt werden, welche die Vorzeieheninformation
in der Gleitkomma-Einheit 13 speichern. Beim Schritt 106 erzeugt die Steuerschaltung 55 das EPREQ-Signal.
Zur gleichen Zeit erhält der Programmzähler 51
(Fig. 1) die Speicheradresse für den Gleitkomma-Befehl. Diese Adresse wird über die Adressenübertragungsleitung
17 und über den vorher geöffneten Weg an die AC7(1) Register-Bytestelle in der Rechenwerksregistereinheit; 16
übertragen.
Eine Befehlsgruppe in der Gleitkomma-Klasse v/eist einen
Umsetzbefehl zum Umsetzen von Eestkomma-Zahlen in Gleitkomma-Zahlen
und umgekehrt auf. Wenn der Befehl ein Umsetzbefehl ist, wird der Schritt 108 in den Schritt 109 aufgezweigt,
was zur !Folge hat, daß die Gleitkomma-Einheit 13 die
Umsetzung durchführt. Während des Schrittes 110 erfolgrfc dann anschließend die Erzeugung eines EPSYUC-Signals.
Die Steuerschaltung 55 wird dann in einen Wartezustand zurückversetzt, bis die zentrale Recheneinheit 10 wieder
ein EPATTN-Signal erzeugt. Das EPSISC-Signal wird nach
einer kurzen Zeitverzögerung übertragen, so daß sich bestimmte Signale setzen und bestimmte andere vorläufige
Operationen stattfinden.
Wenn zu diesem Zeitpunkt die Gleitkomma-Einheit 13 in
den Wartezustand übergeht, wartet die zentrale Recheneinheit 10 und insbesondere die Steuereinheit 53 auf ein
EPSYNC-Signal. Wenn dies eintrifft, tritt die zentrale
Recheneinheit 10 in Aktion und lädt das Statuswort in
dem Eingaberegister 30 (Eig. 2) über die Übertragungsleitung
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18 und über den BEMX-MuIi tpleacer 54- in das BE-Eegister
Wenn irgendwelche Adressenberechnungen erforderlich sind, um Daten zu bestimmen, führt die Steuereinheit 53 dies
während des Schritts 207 durch. Die Steuereinheit 53 erzeugt dann ein FPATTN-Signal für eine übertragung über die
Steuerübertragungsleitung 20 an' die Steuerschaltung 55 in Fig. 2.
Nach dem Schritt 208 geht das System in einen von zwei Wartezuständen in Abhängigkeit davon über, ob die Datenadresse
den Gleitkomma-Befehl enthält. Jeder Gleitkomma-Befehl hat eine Bestimmungsadresse, welche eine von mehreren
Modus haben kann. Eine Adresse ist hierbei eine Modus 0-Adresse. Wenn eine Modus O-Adresse vorhanden ist, dann
sind die Daten für die Gleitkomma-Einheit entweder in einem allgemeinen bzw. Mehrzweckregister in der zentralen
Recheneinheit 10 oder in einem Eegister in der Einheit Wenn dies richtig ist, wird der Schritt 209 in einen
Wartestatus 210 verzweigt; andernfalls wird das System in einen Wartezustand 211 verzweigt. Wenn die Gleitkomma-Einheit
13 das EPATTN-Signal erhält, wird es entsprechend
diesen spezifischen Befehlen verzweigt. Allgemein ausgedrückt die Einheit 13 und die sentrale EecheneinheitiO
wirken dann bei den I1PSYC- und JB1PEEQ-Signalen von der
Gleitkomma-Einheit 13 und bei den JETPATTN-Signalen von
der zentralen Bedieneinheit 10 gesteuert aufeinander ein. In Fig. 3D ist ein verallgemeinertes Flußdiagramm für
die Operationen der zentralen Eecheneinheit während dieses Zustandes der gegenseitigen Beeinflussung dargestellt.
Wenn die Steuerschaltung 55 ein ETSYNC-Signal erzeugt,
wenn sich die Recheneinheit in dem Wartezustand für eine Modus O-Bestimmungsadresse ist, benutzt die zentrale Eecheneinheit
10 den Schritt 212, um zu bestimmen, ob ein "Eegister-Einschreibsignal"
festgestellt wird. Dieses Signal zeigt an, Daten in eines der Mehrzweckregister in der Recheneinheit
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4QMU/9I1S
ΊΟ geladen werden muß. Wenn das Signal festgestellt wird, wird der Schritt 212 in den Schritt 213 verzweigt,
woraufhin die Daten von dem Rechenwerksregister 16 an die Datenübertragungsleitung 18 und über den Übertragungsleitungs-Multiplexer
54- zur Einspeicherung an ein Register
übertragen werden. Eine weitere gegenseitige Beeinflussung zwischen der zentralen Recheneinheit 10
und der Gleitkomma-Einheit 13 ist nicht mehr länger erforderlich, so daß während des Schrittes 213 die Steuereinheit
in den Schritt 201 zurücküberführt.wird und
die zentrale Recheneinheit 10 ihren nächsten Befehl abruft.
Wenn andererseits die Gleitkomma-Einheit 13 ein FPSYNC-Signal
erzeugt, während sich die Recheneinheit 10 im, Wartezustand 211 befindet, benutzt die Steuereinheit
den Schritt 213, um den Status des FPREQ-Signals zu
prüfen. Wenn kein FBREQ-Signal vorhanden ist, bedeutet
dies, daß keine weitere gegenseitige Beeinflussung erforderlich ist und während des Schritts 214 wird dann
die Steuereinheit 53 in den Schritt 201 zurückversetzt.
Wenn aber das FPREQ-Signal vorhanden ist, sind einige
Daten zu übertragen. Andere Steuersignale, die von der Steuerschaltung 55 für die Gleitkomma-Einheit erzeugt
sind, bestimmen die Richtung der Datenübertragung. Um Daten in die Speichereinheit 11 zu laden, wird der
Schritt 215 zu dem Schritt 216 umgeleitet, woraufhin die zentrale Recheneinheit 10 den Inhalt des BR-Registers
55 in die Speichereinheit 11 lädt. Wenn die Daten von
der Speichereinheit 11 auszuspeiehern sind, wird diese
Funktion während des Schritts 217 durchgeführt und die Daten werden in das BR-Register 55 geladen. Ein nicht
dargestelltes Leitungsadressen-Register in der zentralen Recheneinheit 10 wird dann während des Schritts 218 erhöht
und hierdurch wird ein Zyklus der.Folge für die zentrale Recheneinheit 10 vervollständigt, so daß bei
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dem Schritt 219 die Steuereinheit 53 das FPATTU-Signal
erzeugt und dann in den Wartezustand 211 übergeht.
Wie oben aufgezeigt, findet dieser Verarbeitungszyklus in der zentralen Recheneinheit 10 ganz unabhängig von
dem speziellen Befehl statt. In den Figuren 3E bis 3G
sind in allgemeiner Form die Schritte dargestellt, welche die Gleitkomma-Einheit 13 bei verschiedenen Befehlen verwendet.
In Fig. 3C wird der Schritt 112 in den Schritt 113 für einen nicht zulässigen bzw. verbotenen Befehl
umgelenkt. Wenn dies eintritt, kann während des Schritts 113 eine FPSYUC-Impuls erzeugt werden, unmittelbar nachdem
während des Schritts 114- das FPREQ-Signal gesperrt wird.
Die Steuerschaltung 55 speichert auch eine Konstante, welche die Art des nichtzulässigen Befehls in der
AC7(O) Register-Bytestelle anzeigt, erzeugt dann die
notwendigen Unterbrechungssignale und speichert wichtige Signale während der Schritte 115 und 116. Das System
wird dann automatisch auf die Stufe 101 zurückversetzt. Wenn das J1PSYNC-Signal an die zentrale Recheneinheit 10
übertragen wird, wird der Schritt 214· in Fig. 3D über
die "Efichii—Verzweigung übertragen, und die zentrale
Recheneinheit 10 beginnt unmittelbar ihren nächsten Befehl auszuführen, der irgendwelchen Unterbrechungen
ausgesetzt ist, welche vorkommen können.
Wenn zur Zeit der Verzweigung kein Speicherzyklus erforderlich ist, um Daten an und von dem Speicher zu übertragen, wird
der Schritt 117 über den Schritt 120 in Schritte 118 verzweigt. Beim Schritt 118 kann die Steuerschaltung 55 den
FPSYNC-Impuls erzeugen, nachdem im Schritt 119 das FPREQ-Signal gesperrt ist, wodurch dann der Befehl ausgeführt
ist. Während dieser Zeit erzeugt die Steuerschaltung 55 das FPSYUC-Signal. Die zentrale Recheneinheit 10 kehrt
- 15 -
409816/091 S ■
unmittelbar zu dem nächsten Programmbefehl zurück. Wenn dieser Befehl vollständig ist, wird beim Schritt 120
die Steuerschaltung 55 zu dem Schritt 101 zurückversetzt,
wodurch die Abschlußfolge ausgeführt ist.
Wenn es erforderlich ist, Daten aus der Speichereinheit zu erhalten, erfolgt die Steuerung beim Schritt 121 (Pig. 3E),
um über 132 Schritte 122 auszuführen. Während des Schritt 122 gibt die Steuerschaltung das FPSYNC-Signal frei. Wenn
irgendeine Adressenänderung notwendig ist, erzeugt die Steuerschaltung 53 ein INCADR-Signal (Schritt 123 und 124-in
Pig. 3F), welches die zentrale Recheneinheit 10 zur
Steuerung benützt, ob sie den Schritt 218 durchführt.
Als nächstes erzeugt beim Schritt 125 die Steuerschaltung ein FPCT-Signal und wartet dann auf ein FPATTN-Signal.
Wenn die Steuerschaltung 55 dies Signal erhält, werden Daten in ein bezeichnetes Register in der Einheit 16 geladen.
Das PPCI-Signal zeigt die Richtung an, in welcher die Daten zu verschieben sind. Wenn mehr Daten zu laden
sind, wird der Schritt 12? in den Schritt 128 umgelenkt und die Steuerschaltung 55 erzeugt ein anderes FPSYNC-Signal
und kehrt dann zu dem Schritt 123 zurück. Wenn dann alle Worte geladen sind, wird der Schritt 127 zu
dem Schritt 130 umgelenkt, wobei dann wieder das FPSYNC-Signal freigegeben wird, nachdem das IPEEQ-Signal beim
Schritt 131 gesperrt ist..Danach kann dann die zentrale Recheneinheit 10 in den Schritt 201 zurückkehren. Beim
Schritt 132 führt die Steuerschaltung 55 den Gleitkommabefehl
aus, bevor sie zu dem Abschlußprogramm zurückkehrt, das mit dem Schritt 101 beginnt.
Analoge Schritte werden durchgeführt, wenn Daten von der
Registereinheit 16 in die Speichereinheit 11 geladen
- 16 -
40*816/091$
v/erden müssen. Wenn die Steuerschaltung 55 einen Speicherbefehl decodiert, überträgt sie Daten an das Eingaberegister
30 und gibt dann das FPSYNC-Signal frei, was das FPGI-Signal bedingt, um eine Ausgabeoperation anzuzeigen.
Wenn die zentrale Recheneinheit 10 das FPSYNC-Signal erhält, speichert sie die Daten entsprechend dem
Schritt 217 (Fig. 3D). V/enn ein anderes Wort zu speichern ist, verzweigt sich der Schritt 135 in den Schritt 136
nach dem nächsten EPATTN-Signal, wodurch die Notwendigkeit
für eine Adressenänderung bestimmt ist. Wenn eine Adressenänderung erforderlich ist, wird beim Schritt 137 ein
INCADR-Signal erzeugt. Wenn alle Datenwörter gespeichert sind, geht die Steuerschaltung 55 über die "Nicht"-Verzweigung
von dem Schritt 135 aus, setzt das Flip-Flop 36 im Schritt 141 und kehrt zu dem Abschlußprogramm zurück,
das beim Schritt 101 beginnt.
Wie die Steuersignale einander beeinflussen, wird besser anhand der Fig. 4- verständlich, welche einige Einzelheiten
der Steuerschaltung 55 zeigt. Die Vorderflanke eines FPATTN-Signals setzt ein Flip-Flop 70, wodurch ein UND-Glied 72
ausgelöst wird und ein neues Setztsignal an ein Flip-Flop 73 anglegt wird, welches beim Setzen ein FPREQ-Signal
erzeugt. Dieses Signal zeigt an, daß eine Datenübertragung im Gang ist und die Steuerschaltung ^ dementsprechend
ein DSEL-Signal erzeugt, was zu einem Zeitpunkt geschieht,
welcher bestimmten Schritten, beispielsweise dem Schritt 106 in Fig. 3B entspricht. Ein NAND-Glied 301 erzeugt ein
positives FPCl-Signal, wenn das Flip-Flop 73 gesetzt,
und ein durch seine Ausgangsleitung dargestelltes Flip-Flop 85 stellt kein Lesesignal fest, wodurch angezeigt
ist, daß ein Schreibvorgang stattfindet. Wenn der Befehl
für eine Datenübertragung bei einem Lesevorgang aufgerufen wird, stellt die Steuerschaltung 55 ein Lesesignal auf der
- 17 40981 6/091S
Leitung 85 fest, während das FPIC-Signal nicht festgestellt
wird.
Das Flip-Flop 73 erzeugt fortlaufend das FPREQ-Signal,
bis ein Flip-Flop 304 zurückgestellt wird. Eine Hinterflanke
eines Taktimpulses von einem NAND-Glied 305 stellt
das Flip-Flop 304 zurück. Dies kommt bei einem DISB-Signal
vor, welches anzeigt, daß bestimmte interne Bedingungen eingetreten sind, welche zusammen mit dem folgenden Taktimpuls
T2 den Abschluß fordern. Die Rückflanke eines negativ verlaufenden Rückstellimpulses stellt auch das
Flip-Flop 73 zurück, um das FPREQ-Signal zu sperren.
Jeder Vorgang in Fig. 3> ein Flip-Flop 76 zu setzen,
um das FPSYNC-Signal auszulösen (beispielsweise der Schritt 110 in Fig. 3G) hat zur Folge, daß eine Zeittakt-
und Steuereinheit 302 ein Synchronisiersignal erzeugt. Dieses Signal löst ein Verknüpfungsglied 74 aus,
welches den folgenden Taktimpuls T3 von der Einheit zu dem Setz^eingang (S) des Flip-Flops 76 durchläßt.
Der Ausgang des Flip-Flops 76 löst das NAND-Glied und damit einen Inverter 307 aus, der einen positiven
Impuls T2 als den FPSYNC-Impuls an die Übertragungsleitung
20 durchläßt. Der Ausgang des NAND-Glieds hat zur Folge, daß die Rückflanke jedes FPSYNC-Impulses
das Flip-Flop 76 zurückstellt und sofort weitere FPSYNC-Impulse sperrt, bis die Einheit 502 ein nächstes Synchronisiersignal
erzeugt.
Wenn das Flip-Flop 304 zurückgestellt ist, sperrt es das Flip-Flop 76, indem ein neues Rückstellsignal über ein
ODER-Glied 311 an den Rückstelleingang (R) angelegt wird. Das Flip-Flop 76 wird auch bei bestimmten Umsetzbefehlen
zurückgestellt. Wenn diese Bedingungen vorliegen, erzeugt
- 18 -
4Q9816/091S
die Einheit 302 ein ümsetz-(OOHV)Signal,und ein Signal
Ϊ4 schafft zwei Eingänge an einem UND-Glied 310. Der
folgende Taktimpuls (GLK) wird von dem freigegebenen
BBD-Glied 310 und dem ODER-Glied 311 durchgelassen,
und stellt das Flip-Flop 76 zurück.
Zwei andere Signale beeinflussen die Flip-Flops 73 und Wenn die zentrale Recheneinheit 10 einen Gleitkomma-Befehl
decodiert und dann ein Unterbrechungssignal erhält, kann sie irgendwelche weiteren Austauschvorgänge
mit der Gleitkomma-Einheit 13 beenden. In diesem Fall erzeugt dann die Steuereinheit 53 in dem zentralen Recheneinheit
ein IN(ER CLR-Signal, welches unmittelbar über ein ODER-Glied 312 zu dem Flip-Flop 70 durchkommt, dieses
zurückstellt und dadurch das Verknüpfungsglied 72 sperrt.
Wenn die Steuerschaltung 55 anschließend das DSEL-Signal erzeugt, sperrt es das Verknüpfungsglied 72. Wenn das
Flip-Flop 73 vorher gesetzt worden ist, wenn das INTR CLR-Signal anliegt, gibt ein Verknüpfungsglied 313
ein Verknüpfungsglied 314 frei, um ein IHIT-Signal durchzulassen,
welches das Flip-Flop 304 unmittelbar setzt.
Die zentrale Secheneinheit erzeugt das INIT-Signal immer
dann, wenn sie angeschaltet wird; dies stellt dann ein Anfangs- oder Startsignal dar. Durch Setzen des Flip-Flops
304 wird einer der Rückstelleingänge an dem Flip-Flop 76 entfernt, so daß ein späterer Synchronisierimpuls
und ein Impuls T3 das Flip-Flop 76 setzen können.
Die Steuereinheit 302 spricht auch auf Signale an, die von dem speziellen Befehl abhängen, der zu decodieren
ist, um die vorerwähnten INCADR-und "Registereinschreib"-Signale
zu erzeugen.
Die Gleitkomma-Einheit 13 ist somit eine zentrale Recheneinheit für eine spezielle Befehlsklasse. In diesem speziellen
Ausführungsbeispiel ist dies eine zentrale Recheneinheit
- 19 409816/0915
für einen Gleitkomma-Befehl. Die Einheit ist verhältnismäßig
unabhängig von der zentralen Recheneinheit betreibbar und steuert eine Wechselwirkung bzw. eine gegenseitige
Beeinflussung zwischen sich und der zentralen Recheneinheit. D.h., die zentrale Recheneinheit wirkt nur solange auf die
Gleitkomma-Einheit 13 ein, solange sie die Kombination von FPREQ- und FPSYKC-Signalen erhält, x^elche anzeigen,
daß eine weitere Verknüpfung bzw. Zusammenschaltung notwendig ist. Dies ist jedoch offensichtlich nur notwendig,
um die Steuerung in der Einheit 13 und einige der internen Register zu ändern, um damit die Funktionen zu ändern,
welche die Einheit 13 durchführt. In der zentralen Recheneinheit 10 sind dagegen keine Änderungen erforderlich.
Mit Hilfe dieser Lösung kann infolgedessen diese Befehlsklasse geändert werden, indem nur einige Abschaltungen
von der zentralen Recheneinheit vorzunehmen sind, und die Einheit 13 ausgewechselt wird.
Selbstverständlich gibt es noch viele andere spezifische Ausführungsbeispiele, welche mit dem allgemeinen, in
Fig. 3 dargestellten Flußdiagramm durchgeführt werden können. Ferner können das Flußdiagramm und die Schaltung,
welche in verschiedenen Diagrammen dargestellt sind, geändert werden.
- Patentansprüche
- 20 409816/091S
Claims (5)
1. Recheneinheit zur Verarbeitung von speziellen Befehlen
und zum Anschluß an eine zentrale Recheneinheit, um Daten für die speziellen Befehle parallel mit anderen
Operationen der zentralen Recheneinheit zu verarbeiten, gekennzeichnet durch Einrichtungen (17j32,
43), die zur Ankopplung der Recheneinheit zur Verarbeitung von speziellen Befehlen und der zentralen Recheneinheit
an Adressen-, Daten- und Steuerwege angeschaltet sind; durch Einrichtungen (55j7O)» welche zur Auslösung
der Recheneinheit zur Verarbeitung von speziellen Befehlen auf ein Übertragungssignal auf dem Steuerweg ansprechen,
um einen ersten Verarbeitungszyklus für einen Befehl einzuleiten; durch Steuereinrichtungen (55»73»3O6,3O7)»
welche jeden. Befehl in einer Reihe von Verarbeitungszyklen verarbeiten, welche ein Steuer- und ein Synchronisiersignal
während jedes Verarbeitungszyklus erzeugen und
danach die Verarbeitungszyklen solange sperren, bis ein weiteres erstes Übertragungssignal erhalten wird;
und durch Einrichtungen (70,72) zum Sperren des Steuersignals während eines abschließenden Verarbeitungszyklus für jeden Befehl.
2. Recheneinheit nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Einrichtungen (14 bis 16) zur Verarbeitung der
speziellen Befehle.
3· Recheneinheit nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß sie einen Befehlsdecodierer (43) und eine Steuereinheit (55) aufweist,
welche auf das Übertragungssignal von der zentralen
Recheneinheit anspricht, damit sich die Recheneinheit zur Verarbeitung von speziellen Befehlen und die zentrale
- 21 -
4G9816/G915
fi «
3 E* Π Q Π 1
Recheneinheit gegenseitig beeinflussen, und daß die
Steuereinheit (55) eine auf den Decodierer (43) ansprechende Einrichtung aufweist, um das Steuersignal ,
wenn eine weitere Beeinflussung erforderlich ist, und das Synchronisiersignal zu erzeugen, wobei das Steuer-
und das Synchronisiersignal an die zentrale Recheneinheit angekoppelt werden.
4. Recheneinheit nach einem der Ansprüche 1, 2 und/oder 3, dadurch gekennzeichne- t, daß sie
eine Einrichtung zur Verarbeitung von Daten entsprechend den Gleitkomma-Rechenoperationen aufweist.
5. Recheneinheit nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 und/oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale
Recheneinheit (10) eine Einrichtung (53) aufweist, die auf den Anfang eines Verarbeitungszyklus in der Einheit
zur Verarbeitung von speziellen Befehlen anspricht, um sie zu anderen unabhängigen Verarbeitungsoperationen
umzulenken, die gleichzeitig mit den Operationen in der Recheneinheit durchgeführt werden.
4Q3816/Q91S
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US29595272A | 1972-10-10 | 1972-10-10 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2350871A1 true DE2350871A1 (de) | 1974-04-18 |
Family
ID=23139935
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19732350871 Ceased DE2350871A1 (de) | 1972-10-10 | 1973-10-10 | Recheneinheit zur verarbeitung von speziellen befehlen |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5828609B2 (de) |
| CA (1) | CA1013861A (de) |
| DE (1) | DE2350871A1 (de) |
| GB (1) | GB1429323A (de) |
| IE (1) | IE40138B1 (de) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3811114A (en) * | 1973-01-11 | 1974-05-14 | Honeywell Inf Systems | Data processing system having an improved overlap instruction fetch and instruction execution feature |
| JPS6016647B2 (ja) * | 1977-11-30 | 1985-04-26 | 株式会社日立製作所 | 演算制御方式 |
| US4229801A (en) * | 1978-12-11 | 1980-10-21 | Data General Corporation | Floating point processor having concurrent exponent/mantissa operation |
| JPS59165140A (ja) * | 1983-03-10 | 1984-09-18 | Fujitsu Ltd | ２次元演算回路 |
| US4947316A (en) * | 1983-12-29 | 1990-08-07 | International Business Machines Corporation | Internal bus architecture employing a simplified rapidly executable instruction set |
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| US5047015A (en) * | 1989-03-17 | 1991-09-10 | Merit Medical Systems, Inc. | Locking syringe |
-
1973
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- 1973-10-10 DE DE19732350871 patent/DE2350871A1/de not_active Ceased
- 1973-10-10 GB GB4734873A patent/GB1429323A/en not_active Expired
- 1973-10-10 IE IE181473A patent/IE40138B1/xx unknown
- 1973-10-11 JP JP48114325A patent/JPS5828609B2/ja not_active Expired
Non-Patent Citations (2)
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|---|
| US-B.: PDP-11 peripherals and interfacing handbook Dig. Equipment Corp. 1971, S. 179-199 * |
| US-Z.: IBM Journal, Januar 1967, S. 8-24 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5828609B2 (ja) | 1983-06-17 |
| JPS49100938A (de) | 1974-09-24 |
| IE40138B1 (en) | 1979-03-28 |
| CA1013861A (en) | 1977-07-12 |
| IE40138L (en) | 1974-04-10 |
| GB1429323A (en) | 1976-03-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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