DE2359920A1

DE2359920A1 - Adressiereinheit fuer einen gemeinschaftsspeicher

Info

Publication number: DE2359920A1
Application number: DE2359920A
Authority: DE
Inventors: Bernard Dinerman; Franklin Schroeder
Original assignee: Burroughs Corp
Current assignee: Unisys Corp
Priority date: 1972-12-29
Filing date: 1973-12-01
Publication date: 1974-07-04
Also published as: DE2359920C2; CA993564A; FR2212603A1; NL7316957A; US3828320A; GB1436792A; FR2212603B1; JPS4999238A; BE808635A

Description

Dipl-Ing. Wolfgcmg Reich©!
6 Frankfurt a, M. 1
Parkslraße 13

7572

BÜEROUGHS CORPORATION, Detroit, Michigan ^8232, V.St.A.

Adressiereinheit für einen Gemeinschaftsspeicher

Die Erfindung betrifft eine Adressiereinheit für einen Gemeinschaftsspeicher bzw. gemeinsam genutzten Speicher eines mikroprogrammierbaren digitalen Computers mit einer zentralen Verarbeitungseinheit.

Mikrobefehl-Algorithmen, also mit Mikrobefehlen arbeitende Rechenverfahren für einen digitalen Computer mit Mikroprogrammausstattung sind bereits vor mehr als zwanzig Jahren vorgeschlagen worden, doch wurden erst in den letzten zehn Jahren spezifische Verarbeitungseinheiten für Mikrobefehle entwickelt. Anfangs besaßen diese Maschinen nur Lesespeicher bzw. Festspeicher für Mikrobefehle, aber heute bieten viele Mikrobefehlmaschinen (wie die Type B 1700 der Firma Burroughs) Schreiblesespeicher für Mikrobefehle.

Das Streben der Computerindustrie nach einfacheren und vielseitigeren mikroprogrammierbaren Verarbeitungseinheiten hat viele Verbesserungen an diesen Verarbeitungseinheiten hervorgebracht, unter anderem den gemeinsam genutzten Speicher bzw. Gemeinschaftsspeicher, bei dem sowohl die Mikrobefehle als auch die von

409827/0613

ihnen behandelten Daten für die Ausführung von Maschinenmikrobefehlen in demselben Speicher gespeichert werden. Grundsätzlich wird durch die Mikroprogrammsteuerung der Verarbeitungseinheit dieser Speicher für Mikrobefehle adressiert, die bei der laufenden Abwicklung abgerufen werden. Die Daten werden dann abgerufen, wenn sie durch einen Mikrobefehl verlangt werden. Bei dieser Maschine werden sowohl Mikrobefehle als auch Daten von getrennten Stellen in der Verarbeitungsmaschine aus an den Gemeinschaftsspeicher adressiert.

Die gegenwärtige Generation der Mikrobefehlmaschinen hat die mikroprogrammierbaren Emulationsmaschinen hervorgebracht, in die Mikrobefehle eingegeben werden, um eine andere Maschine zu emulieren. Diese Maschinen müssen die Fähigkeit besitzen, automatisch und schnell sowohl Daten als auch Mikrobefehle in einem zentralen Gemeinschaftsspeicher zu speichern und zugänglich zu machen bei der Durchführung des Emulatxonsprogramms. Daher ist die Ausbildung der Adressiereinheit für den gemeinsam genutzten Speicher von Bedeutung.

In der einschlägigen Technik (US-Class 3^0, Subclass 172,5) sind verschiedene Adressiereinheiten für Gemeinschaftsspeicher vorgeschlagen worden. Die US-Patentschrift 3 599 176 auf den Namen Corden gibt die Kopplung eines Speicherädressenassemblers mit einem Adressendekodierer für einen Gemeinschaftsspeicher an, während in der US-Patentschrift 3 651 W73 auf den Namen Dunbar und in der Anmeldung Serial No. 81 786 auf den Namen Malmer die Kopplung eines Assemblers mit einem Adressenregister bzw. die Kopplung eines Addierers mit einem Basisregister als Adressiereinheiten für Gemeinschaftsspeicher angegeben sind. Die dort vorgeschlagenen Adressiereinheiten sind jedoch nicht einfach genug noch wirtschaftlich genug und heben keine ausreichend schnelle Arbeitsgeschwindigkeit für manche Anwendungen. Die Signale brauchen Zeit, um einen Assembler und einen Dekodierer

409827/0613

oder einen Assembler und einen Adressenregistervergleich oder eine Addiereinheit und einen Basisregistervergleich, zu durch« laufen_o

Es ist daher anzustreben und Haupfaufgäbe der Erfindung_s eine verhältnismäßig einfache₉ wirtschaftliche und schnell arbeitende Adressiereinheit für einen gemeinsam genutzten Speicher zu schaffen_s in dem zwei verschiedene Arten von Informationen Mikrobefehle eingeschlossen., in derselben zusammenhängenden Speichereinheit in wechselnden Anteilen gespeichert werden können, wobei die beiden Informationsarten aus getrennten Quellen stammen«

Dabei sollen diese Informationen dem Speicher synchron mit Zeitimpulsen für die Mikroprogrammsteuerung' zugehen_o Außerdem ist er\vünscht_s daß beide Arten von Informationen dem Speicher über einen einzigen Kanal eingegeben bznr_o entnommen werden*,

Die gestellte Aufgabe %?ird erfindungsgemäß gelöst mit Hilfe einer MuI tiplex<=Adressier einheit für einen Gemeinschaftsspeicher <, bei der zwei getrennte Adressierlsanäle_s' einer für Mikrobefehle und einer für Daten_s im Mehrfachfeetrieb auf einen gemeinsamen Daten» Mikrobe fehl~S'pei eher arbeiteng sich ausschließend (oder zu abwechselnden Zeiten) und synchron mit Taktzyklen der Mikroprogrammsteuerungo Diese Anordnung ermöglicht einen dualen Zugang bzw« Zugriff zu dem Speicher über einen einzigen Kanal₉ damit eine.Stelle in dem gemeinsamen Speicher durch eine der beiden Kanäle erreichbar ist«, die so multiplex betrieben werden,, daß ein Speicherbereich von beliebiger Größe der Datenspeicherung oder der Mikrobefehlspeicherung zugeordnet werden kann,, ohne physikalische Beeinträchtigung der Adressiereinheit oder Beeinträchtigung in ihrer Arbeitsweise«, und dies kann mit einem minimalen Kostenaufwand erreicht werden»

409827/061 3

Jeder der getrennten Kanäle für Mikrobefehle·; oder Daten, der aus einer Vielzahl von Leitungen besteht, um die betreffende anzusteuernde Speicheradresse zu definieren, wird durch ein AND-Torglied in den Speicher durchgeschaltet, wenn ein entsprechendes Mikroprogrammzugriffsignal oder Datenzugriffsignal durch die Adressiereinheit empfangen wird und wenn deren Targlieder durch einen Taktimpuls gesteuert v/erden.

Die Merkmale der Erfindung sowie ihre Arbeitsweise gehen im einzelnen näher aus der nachstehenden Beschreibung nebst Ansprüchen und den Zeichnungen hervor, in denen gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein Blockschema der Multiplex-Adressiereinheit, die im Mehrfachbetrieb die Speichereingabe zusammenfaßt und die Speicherausgabe aufteilt, in Verbindung mit dem gemeinsamen Speicher und der zentralen Steuereinheit der Verarbeitungsanlage;

Fig. 2 den Adressiermultiplexer und den Ausgabemultiplexer mit den zugeordneten Signalleitungen zu und von jedem derselben;

Fig. 3 ein Blockschema des, Eingabemultiplexers des Speichers;

Fig. k ein Blockschema des Ausgabemultiplexers des Speichers; Fig. 5 ein Blockschema des Adressiermultiplexers;

Fig. 6 ein Zeitdiagramm, das für die Arbeitsweise der Einheit nach der Erfindung wichtige Signale veranschaulicht.

409827/06 13

Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung 'arbeitet gemäß Fig. 1 in einem mikroprogrammierbaren digitalen Computer bzw. Digitalrechner in Verbindung mit peripheren Vorrichtungen bzw. Anschlußgeräten 11, die an eine zentrale Verarbeitungseinheit 13 angeschlossen sind. Die Verarbeitungseinheit 13 enthält eine Speichersteuerung 15 und eine Mikroprogrammsteuerung 17. Der Computer besitzt außerdem eine Sk K/16 Bit-Wort-Kernspeichereinheit 19, die dazu dient, sowohl die Daten (ⁿS^u-Stufe) als auch das Mikroprogramm (¹¹MPM¹¹-Stufe) in trennbaren Teilen zu speichern, die durch eine "effektive" Grenze getrennt sind.

Die Erfindung umfaßt einen Adressenmultiplexer 21, der Datenadressensignale 23 und Mikrobefehladressensignale 25 aufnimmt, um sie an Stellen in dem Gemeinschaftsspeicher 19 auf einer absoluten Basis zu adressieren. Die Datenadressensignale 23 werden durch den Multiplexer 21 aus der Speichersteuereinheit 15 aufgenommen, während die Mikrobefehlsadressensignale 25 aus dem Mikroprogrammadressenregister 2.7 der Mikroprogrammsteuerung 17 empfangen werden.

Ist eine Adresse in den Speicher 19 eingegeben, so wird ein Wort aus dem Ausgangsregister des Speichers 19 ausgelesen in den Ausgabedemultiplexer 29 des Speichers, der seinerseits Datenwörter an die Speichersteuerung 15 abgibt (zur Verteilung an die zentrale Verarbeitungseinheit) und Mikrobefehlswörter an den Mikrobefehlsdekodierer 31 der Mikroprogrammsteuerung 17 abgibt.

Daten und Mikroprogramme können in den Speicher 19 von den peripheren Vorrichtungen 11 über die zentrale Verarbeitungseinheit 13 und den Speichereingabemultipiexer 33 eingegeben werden.

Gemäß Fig. 2 verarbeitet der Adressenmultiplexer 21 im Mehrfachbetrieb Mikrobefehladressen aus dem Mikroprogrammadressenregister 27 der Mikroprogrammsteuerung 17 und Datenadressen aus dem

409827/0613

Speicheradressenregister 37 einschließlich der Basisregister 39 und ZfI der Speichersteuerung 15 als Funktion eines Datenzyklussignals. Der Ausgäbedemultiplexer 29 bewirkt eine Aufteilung der aus dem Speicher 19 ausgelesenen V/örter während eines "Datenzyklus" auf den Mikrobefehlsdekodierer 31 der Mikroprogrammsteuerung 1? und auf das Datenregister 1+2. während eines "Datenzyklus".

Gemäß Fig. 3 umfaßt der Eingabemultipiexer 33 einmal 16 AND-Tore bzw. -Glieder 1+5, die ein 16-Bit-Wort vom Eingaberegister 33 der Speichersteuerung 15 (Fig. 1) durchlassen, wenn sie durch ein "Externes Laden"-Signal freigegeben werden, ferner 16 AND-Tore bzw. -Glieder 47» die ein externes 16-Bit-Exngangswort durchlassen, wenn sie durch ein "Externes Laden"-Signal freigegeben werden. Über 16 OR-Glieder 49 wird entweder ein internes Mikrobefehlregisterwort von den AND-Gliedern 45 oder ein externes Eingabewort von den AND-Gliedern 47 zum Speicher 19 (Fig. 1) durchgelassen.

Gemäß Fig. 4 hat der Ausgabedemultiplexer 29 vier Registrierkreise 51 mit vier Eingängen vom "Typ 9300", die Eingangssignale aus dem Speicher 19 aufnehmen und die durch ein Zeitsignal A gesteuert werden. Ausgangssignale dieser Schaltkreise 51 gehen an je ein Torglied 53 mit offenem Kollektorkreis, das an eine externe Datensammelleitung angeschlossen ist.

Gemäß Fig. 5 umfaßt der Adressenmultiplexer 21 einmal 16 AND-Tore bzw. -Glieder 55, die die 16-Bit-Datenadresse durchlassen, wenn sie durch ein Datenzyklus-Signal freigegeben werden, ferner 14 AND-Tore bzw. -Glieder 57, die eine 14-Bit-Mikrobefehladresse durchlassen, wenn sie durch ein "Datenzyklus¹¹ -Signal freigegeben werden. Jedes der Daten- und Mikrobefehl-Bits aus den AND-Gliedern 55 bzw. 57 erfahren dann eine ODER-Verknüpfung in OR-Gliedern 59, um eine Adressierung des Speichers 19 zu erhalten.

409827/0613

Wenn als Ergebnis des Dekodierens eines Mikrobefehls die Mikrobe fehlst euerung bestimmt, daß Daten aus dem Speicher ausgelesen werden sollen, wird ein "Datenzyklus"-Signal für die nächste Taktdauer des Systems erzeugte Ein "Datenzyklus"-Signal unterbindet die Mikrobefehlsfunktion (Zugriff und Dekodieren) für diese Taktdauer des Systems. Ein "Datenzyklus" besteht nur, wenn ein "Datenzyklus"-Signal nicht vorliegt."

Das Arbeiten jedes der Multiplexer ist eine Funktion von dem Systemtaktimpuls sowie entweder von dem "Datenzyklus"-Signal oder dem "DatenzykTüs"-Signal.

Auf diese Weise ist ein äußerst einfaches und wirtschaftliches Gerät für das Adressieren eines gemeinsam genutzten Speichers geschaffen, das außerdem den entschiedenen Vorteil eines schnellen Arbeitens hat, das heißt einer verhältnismäßig kleinen Zeitverzögerung bzw. Laufzeit beim Durchgang der Signale durch die Vorrichtung.

40982 7/0613

Claims

Patentansprüche

Adressiereinheit für einen gemeinsamen Speicher eines mikroprogrammierbaren Digitalcomputers mit einer zentralen Verarbeitungseinheit, die eine Speichersteuerung nebst Speichereingaberegister zur Behandlung von Datenwörtern und eine Mikroprogrammsteuerung zur Behandlung von Mikrobefehlen enthält, ferner mit einem gemeinsam genutzten Speicher zur Speicherung von Mikrobefehlen und von Datenwörtern in getrennten Abschnitten desselben, mit einer Zeltgeberschaltung zur Erzeugung von "Datenzyklus"-Signalen und "Externes Laden"-Signalen, sowie mit peripheren Vorrichtungen,
gekennzeichn.et durch

- einen mit der zentralen Verarbeitungseinheit (13) und dem gemeinsamen Speicher (19) gekoppelten ersten Multiplexer (21) zur Weiterleitung von Mikrobefehladressen aus der Mikroprogrammsteuerung (17) und von Datenadressen aus der Speichersteuerung (15) an den gemeinsamen Speicher (19) über dieselben Speicheradressenleitungen;

- einen mit den peripheren Vorrichtungen (11) über die zentrale Verarbeitungseinheit (13) und mit dem Eingaberegister (35) der Speichersteuerung (15) zusammenwirkender zweiter Multiplexer (33) zum Eingeben von extern geladenen Daten und Mikrobefehlen und von intern behandelten Daten und Mikrobefehlen in den gemeinsamen Speicher (19) über dieselben Speiehereingangsleitungen;

- und einen mit dem Ausgang bzw. Ausgangsregister des gemeinsamen Speichers (19) und mit der zentralen Verarbeitungseinheit (13) zusammenwirkenden Demultiplexer (29) zur Aufteilung von aus dem gemeinsamen Speicher ausgelesener

40 9827/0613

Information in Datenwörter an die Speichersteuerung (15) und Mikrobefehlswörter an die Mikroprogrammsteuerung (17).

2. Adressiereinheit nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß

- eine erste Mehrzahl von AND-Gliedern (55) mit zwei Eingängen, von denen ein Eingang mit der Speichersteuerung verbunden ist und auf dem anderen Eingang durch ein ¹¹ Datenzyklus "-Signal freigegeben wird, um ein Datenwort-Adressenbit durchzulassen;

■ - eine zweite Mehrzahl von AND-Gliedern (37) mit zwei Eingängen, von denen ein Eingang mit der Mikroprogrammsteuerung (17) verbunden ist und auf dem anderen-Eingang durch das Fehlen des "Datenzyklus'^-Signals freigegeben wird, um ein Mikrobefehl-Adressenbit durchzulassen;

- eine Mehrzahl von OR-Gliedern (59) nri.^ zwei Eingängen,, von denen je ein Eingang mit einem der Datenadressen durchlassenden AND-Glieder (55) und mit einem der Mikrobefehle durchlassenden AND-Glieder (37) verbunden ist, während der'Ausgang jedes der OR-Glieder (59) mit einer einzigen Speicheradressierleitung verbunden ist.

3. Adressiereinheit nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Demultiplexer (29) umfaßt;

- eine Mehrzahl von parallelen Schieberegistern (k5 bzw. 51), deren Eingänge mit dem Ausgang des gemeinsamen Speichers (19) verbunden sind und die durch Zeitimpulse gesteuert werden, um Daten in Funktion von dem Vorhandensein des "Datenzyklusⁿ-Signals durchzulassen;

409827/0813

• - eine Mehrzahl von Torgliedern (53) mit offenem Kollektor, denen jedem ein Ausgangsbit der Mehrzahl von · Schieberegistern zugeführt wird;

- ein mit jedem der Kollektor-Torglieder (-53) verbundene Sammelleitung, die zu der Speichersteuerung (15) verläuft;

- eine Mehrzahl von Informationsleitungen, von denen jede von einer Eingangsleitung der Mehrzahl der Schieberegister (51) abzweigt und zu der Mikroprogrammsteuerung (17) verläuft.

Adressiereinheit nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Multiplexer umfaßt:

- eine erste Mehrzahl von AND-Gliedern (.1+7) mit zwei Eingängen, von denen ein Eingang mit' .den peripher en Vorrichtungen (11) über die zentrale Verarbeitungseinheit (13) verbunden ist und durch Auftreten eines "externes Laden"-Signals auf dem anderen Eingang freigegeben wird, um ein durch externes Laden eingegebenes Wort durchzulassen;

- eine Mehrzahl von AND-Gliedern (45) mit zwei Eingängen, von denen ein Eingang mit dem Eingaberegister (35) der Speichersteuerung (15) verbunden ist und durch das Fehlen des "externes Laden"-Signals, auf dem anderen Eingang freigegeben wird, um ein aus interner Behandlung stammendes Wort durchzulassen; und

- eine Mehrzahl von OR-Gliedern (1+9) mit zwei Eingängen, von denen je ein Eingang mit einem der externe Wörter durchlassenden AND-Glieder (W?) und mit einem der intern behandelte Wörter durchlassenden ARD-Glieder (45) verbunden ist, während der Ausgang jedes der OR-Glieder (k9) mit dem Eingang des gemeinsamen Speichers (19) verbunden ist.

409827/0613

5. Methode zum Adressieren eines gemeinsam genutzten Speichers in einem mikroprogrammierbaren Digitalcomputer mit einer zentralen Verarbeitungseinheit, die eine Speichersteuerung für die Behandlung von Datenwörtern und eine Mikroprogrammsteuerung für die Behandlung von Mikrobefehlen enthält und in die aus peripheren Vorrichtungen Ladedaten und -mikr'obefehle eingegeben werden,

dadurch gekennzeichnet, daß

- Mikrobefehle und Datenwörter, in getrennten Teilen des gemeinsamen Speichers gespeichert werden;

- Mikrobefehl-Stellen und Datenwort-Stellen in dem gemeinsamen Speicher auf einer absoluten Speicherplatzbasis über eine gemeinsame Adressierleitung adressiert werden;

- ein Datenzugangs- bzw. zugriffssignal erzeugt wird, das einen Nichtzugangsteil von der gleichen Dauer wie der Zugangsteil hat;

- Daten während des Zugangsteils des Signals in den Speicher eingelesen und aus dem Speicher ausgelesen werden über gemeinsame Eingangs- und Ausgangsleitungen; und

- Mikrobefehle während des Nichtzugangsteils des Signals in den Speicher eingelesen und aus dem Speicher ausgelesen werden über gemeinsame Eingang- bzw. Ausgangsleitungen.

6. Methode nach Anspruch 5» -

dadurch gekennzeichnet, daß

die Stufen des Lesens von Daten und des Lesens von Mikrobefehlen umfassen:

- das Erzeugen eines "externes Laden"-Signals und

- das Einlesen von durch externes Laden eingegebenen Daten und Mikrobefehlen in den Speicher in Gegenwart -des "externes Laden"-Signals.

409827/0613

7. Methode nach Anspruch 3_t ' .

dadurch gekennzeichnet, daß die Stufen des Lesens von Daten und des Lesens von Mikrobefehlen umfassen:

- das automatische übertragen von parallel aus dem Speicher ausgelesener Information an die der Behandlung von Mikrobefehlen dienende Mikroprogrammsteuerung;

- das Durchlassen der aus dem Speicher ausgelesenen Information zu einer gemeinsamen Ubertragungssammelleitung beim Auftreten des ^HDatenzyklus"-Signals; und

- das serielle Übertragen der durchgelassenen Information zu der der Behandlung von Daten dienenden Speichersteuerung.

ReNeu/Pi.

409827/061 3

Leerseite