DE2413074A1 - Mikroprogrammgesteuerter datenverarbeiter - Google Patents

Mikroprogrammgesteuerter datenverarbeiter

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DE2413074A1
DE2413074A1 DE2413074A DE2413074A DE2413074A1 DE 2413074 A1 DE2413074 A1 DE 2413074A1 DE 2413074 A DE2413074 A DE 2413074A DE 2413074 A DE2413074 A DE 2413074A DE 2413074 A1 DE2413074 A1 DE 2413074A1
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Description

BLUMBACH · WESKR - EERaEN & KRAMER
PATENTANWÄLTE iN WIESBADEN UND MÜNCHEN 2 Λ 1 3 Q 7 A
DIPL-ING. P. G. BLUMBACH · DIPL-PHYS. DR. W. WESER - DlPL-ING. DR. JUR. P. BERGEN DIPL-ING. K. KRAMLK WIESBADEN · SONNENBERGER STRASSE 43 · TEL (04121) 5i 29 43, 541998 .- MÖNCHEN
WESTERN ELECTRIC COMPANY - Cook, R.W.
Incorporated
New York, N. Y. USA
Mikroprogrammgesteuerter Datenverarbeiter
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Gewinnen von Mikroprogrammbefehlen aus dem Speicher in einem mikroprogrammgesteuerten Datenverarbeiter mit einem Sehreib-Lese-Hauptspeicher mit wahlfreiem Zugriff, einem Nur-Lese-Mikroprogrammspeicher mit wahlfreiem Zugriff und mit einer Steuereinheit, die eine erste Schaltung zum Lesen von Speicherwörtern aus dem und zum Einschreiben in den Hauptspeicher enthalt, ferner ein Register zur Aufnahme wenigstens eines Teils jedes aus dem Hauptspeicher gelesenen Speicherwortes, ein Mikroprogrammspeicher-Adressenregister zur Gewinnung von Mikroprogramm-Speicherwörtern aus dem Mikroprogrammspeicher, ein Mikroprogrammbefehlsregister zur Aufnahme wenigstens eines Teils jedes aus dem Mikroprogrammspeicher
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gelesenen Wortes und einen Mikroprogrammdecoder , der an das Mikroprogrammbefehlsregister angeschaltet ist und in Abhängigkeit von dessen Inhalt Verarbeitersteuersignale erzeugt, die den Betrieb des Datenverarbeiters ermöglichen.
Ein mikroprogrammgesteuerter Datenverarbeiter läßt sich als Anlage definieren, bei der ein Programmierer Datenverarbeitungsvorgänge durch Befehle in einer ersten Codeform, sogenannte Hauptprogrammbefehle angibt. Jeder Hauptprogrammbefehl ermöglicht den Zugriff zu einer Folge von Befehlen einer zweiten Codeform, sogenannte "Mikroprogrammbefehle", die bei ihrer sequentiellen Ausführung zur Durchführung des durch den jeweiligen Hauptprogrammbefehl angegebenen Datenverarbeitungsvorgangs dienen. Mikroprogrammgesteuerte Verarbeiter weisen im allgemeinen folgende Bauteile auf:
einen verhältnismäßig langsamen Schreib-Lese-Hauptspeicher mit wahlfreiem Zugriff, der Hauptprogrammfolgen sowie Daten enthält;
ein Hauptspeicherregister;
eine Vielzahl von internen Registern zur Aufnahme von Daten; einen verhältnismäßig schnellen THiF-Lese-Mikroprogrammspeicher mit wahlfreiem Zugriff, der Mikroprogrammfolgen
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sowie feste Daten enthält;
ein Mikroprogrammbefehlsregister;
einen Mikroprogrammdecoder, der den Inhalt des Mikroprogrammbefehlsregisters decodiert und in Kombination mit Zeit-Steuerungssignalen Ver arbeitersteuersignale zur Durchführung der angegebenen Datenverarbeitung erzeugt.
Da die Mikroprograniirifolgen zur Interpretation von standardisierten Hauptprogranimbefehlen dienen, wird der Inhalt des Mikroprogrammspeichers nur selten geändert. Demgemäß kann ein Nurlese-Speicher mit wahlfreiem Zugriff als Mikroprogrammspeieher verwendet werden. Ein solcher Nurlese-Speicher ist verhältnismäßig billig im Vergleich zu einem schnellen Schreib-Lesespeicher mit wahlfreiem Zugriff.
Dar oben beschriebene, mikroprogrammgesteuerte Verarbeitet üblicher Art eignet sich gut zur Ausführung täglichen Betriebsund Rechenprogrammfolgen, die im Hauptprogrammbefehlscode geschrieben sind. Die Zusammenstellung neuer Programmfolgen und die Ausführung relativ langer Wartungsprogrammfolgen bringen jedoch größere Schwierigkeiten mit sich, die bisher nur durch einen Schreib-Lese-Mikroprogrammspeicher oder im Falle von Wartungsprogrammen durch Verwendung
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eines sehr großen Nue-Lesespeichers überwunden werden konnten, der eine atisreichend große Kapazität zur Aufnahme der selten benutzten Wartungsprogrammfolgen besitzt. Beide bekannten Lösungen bedingen jedoch einen außerordentlich hohen Aufwand.
Die erfindungsgemäße Lösung des Problems geht aus von einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art und ist dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprogrammdecoder aufgrund eines besonderen, aus dem Mikroprogrammspeicher erhaltenen und durch ein Wort aus dem Hauptspeicher identifizierten Mikroprogrammbefehlswortes ein erstes Signal erzeugt und daß die Steuereinheit eine Steuerschaltung zur Erzeugung eines Gattersignals bei Empfang des ersten Signals vom Mikroprogrammdecoder und eine Gatterschaltung zur Übertragung von Mikroprogrammbefehlswörtern aus dem Hauptspeicher zum Mikroprogrammbefehlsregister bei Eintreffen des Gattersignals von der Steuerschaltung enthält, wodurch Mikroprogrammbefehle vom Hauptspeicher zum mikroprogrammgesteuerten Datenverarbeiter übertragen werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnungbäher besehrieben. Es
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zeigen: .
Fig. 1 das Blockschaltbild eines mikroprogrammgesteuerten Datenverarbeiters nach der Erfindung;
Fig. 2 eine genauere Darstellung der Steuereinheit des Verarbeiters nach Fig. 1.
Bei einem bekannten Datenverarbeiter sind folgende Haupt-
i
bauteile vorgesehen:
a) ein relativ langsamer Schreib-Lese-Hauptspeicher 102 mit wahlfreiem Zugang;
b) ein Mili-Lese-Programmspeicher 103 mit wahlfreiem Zugang;
c) eine Steuereinheit 101.
Die Steuereinheit 101 ist so ausgelegt, daß sie nacheinander Hauptprogrammbefehle aus dem Hauptspeicher 102 liest und in Abhängigkeit vom Operations code dieser Befehleniacheinander die jeweiligen Mikroprogrammbefehlswörter aus dem Mikroprogrammspeicher 103 holt. Außerdem überträgt die Steuereinheit 101 aus dem Hauptspeicher 102 gewonnene Daten zu der Register- und Logikschaltung 108 des Verarbeiters und erzeugt Steuersignale für die Register- und Logikschaltung 108.
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Informationen werden aus dem Hauptspeicher 102 unter Steuerung der Hauptspeicher-Folgeschaltung i <1 gelesen. Die aus dem Hauptspeicher <02 gewonnenen Hauptprogrammbefehle und Daten werden im Befehls(I)-Register 104 bzw. im Daten (D)-Register gespeichert. Ein Hauptprogrammbefehl enthält einen Operationscode, der die Adresse im Mikroprogrammspeicher 103 definiert, in welchem sich das erste Mikroprogrammbefehlswort der jeweiligen Folge von Mikroprogrammbefehlswörtern befindet. Demgemäß wird der Inhalt des I-Registers 104 eu einen geeigneten Zeitpunkt zum MA-Reglster 107 übertragen, das das Adressenregister für den Zugriff zum Programmspeicher ist. Die Wörter Im Mikroprogrammspeicher 103 enthalten je einen Befehlsabschnitt und einen Adressenabschnitt für das nächste Mikroprogrammbefehlewort. Die aus dem Mikroprogrammspeicher 103 gelesenen Wörter werden im Mikroprogrammbefehls-(MI)-Register 106 gespeichert. Der im MI-Reglster 106 enthaltene Adressenabschnitt eines Mikroprogrammbefehlswortes für das nächste Mikroprogrammbefehlswort wird zu einem geeigneten Zeitpunkt zum MA-Register 107 übertragen, um das nächste Mikroprogrammbefehlswort der Folge aus dem Mikroprogrammspeicher 103 zu lesen. Der Befehlsabschnitt eines Mikroprogrammbefehlswortes im MI-Register 106 wird vom Mlkroprogrammdecodierer ' 10 decodiert, der
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dann Steuersignale zur Durchführung der gewünschten Datenverarbeitungsvorgänge erzeugt. Das letzte Mikroprogrammbefehlswort einer Folge veranlaßt bei seiner Ausführung den Datenverarbeiter, den nächsten Hauptprogrammbefehl aus dem Hauptspeicher 102 zu gewinnen.
Bei dem Ausführungsbeißpiel der Erfindung wird einer der Hauptprogrammbefehle als "Mikrointerpretationsbefehle" bezeichnet. Bei der in Fig. 2 dargestellten Steuereinheit bringt der Befehlsabschnitt des Mikroprogrammbefehlswortes, das bei der durch den Mikrointerpretationsbefehl definierten Mikroprogrammspeicheradresse gespeichert ist, den Verarbeiter durch Einstellung des MINT-F lipflops 213 auf 11I" in eine als "Mikrointerpretations"-Betriebsweise bezeichnete Betriebsweise. Das MINT-F lipflop 213 wird benutzt, um die Programm steuerung des Verarbeiters zwischen Mikroprogrammbefehlen im Mikroprogramm speicher 103 und Mikroprogrammbefehlen im Hauptspeicher 102 zu übertragen. Die Programmsteuerung wird an Mikroprogrammbefehle im Hauptspeicher 102 durch Ausführung des Bef ehlsabschnittes eines aus dem Mikropgrogrammspeicher 103 gelesenen Mikroprogrammbefehlswortes übergeben, das nach Decodierung durch den Mikroprogrammdecodierer 110 das MINT-Flipflop
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2-S auf "'" einstellt. Zur Beendigung Jer Mikromterprotationsarbeitswelse und zur Rückgabe, der Programmsteuerung auf Mikroprogrammbefehle Im Mikroprogrammspeicher 103 wird ein Mikroprogrammbefehl im Hauptspeicher : 02 ausgeführt, der nach Decodierung durch den Mikroprogrammdeeodlerer ι !0 das MINT-Flipflop 213 auf "0" zurückstellt.
Nimmt man an, daß der Verarbeiter In die Mikrointerpretations-Arbeitsweise gebracht worden ist, in v/elcher die Steuerung auf die im Hauptspeicher \ 02 gespeicherten Mikroprogrammbefehle übertragen ist, so kann eine Folge von Mikroprogrammbefehlen im Hauptspeicher τ 02 unabhängig von der Gewinnung von Mikroprogrammbefehlswörtern aus dem Mikroprogrammspeicher ' OS ausgeführt werden. Die Ausführung dieser Mikroprogrammbefehle erfolgt mit derjenigen Frequenz, mit welcher der Hauptspeicher 102 unter Steuerung ler Hauptspeicher-Folgeschaltung 11 "■ adressiert werden kann. Wenn ein Mikroprogrammbefehl aus .lern Hauptspeicher *0? geleson worden 1st, so wird das DR-Flipflop 214 auf ""' r-Ingostollt, um diese Bedingung- anzuzeigen. Später wird das DR-Flipflop 2'4 auf "0" durch ein Ausgangssignal zurUckgestellt, das durch die Hauptspelchcr-Folgeschaltun^ ""' auf der Ader 2'9 erzeugt wird. Die Hpuptspeicher-Folgcschnltung
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111 benutzt den Zustand des DR-Flipflops 214 und des MINT-Flipflops 213, um zum nächsten Befehl der Programmfolge weiterzugehen. Der Zustand dieser Flipflops wird dabei über die Adern 218 bzw. 211 zur Hauptspeicher-Folgeschaltung übertragen. Außeddem werden die Signale auf diesen Adern im UND-Glied 220 kombiniert um die Weiterleitung von Mlkroprogrammbefehlen zum Ml-Regtster 106 zu steuern. Wenn das MINT-Flipflop 213 im "1"-Zustand und das DR-Flipflop ebenfalls im "1"- Zustand sind (wodurch angezeigt ist, daß der Verarbeiter sich der MikroInterpretations-Arbeitsweise bedient und daß ein neuer Mikroprogrammbefehl aus dem Hauptspeicher l 02 gelesen worden ist) so wled das UND-Glied 220 und damit das UND-Glied 222 betätigt. Diese Gruppe von Bedingungen sorgt für eine Übertragung des Ingjaltes des D-Register 105 über die Aderngruppe 216 und das Glied 222 zum Befehlscodeabschnitt des Mi-Registers 106. Wenn das MINT-Flipflop im "0"-Zustand ist (wodurch angezeigt wird, daß der Verarbeiter sich nicht in der Mikrointerpretations-Arbeitsweise befindet), so wird das UND-Glied
220 nicht betätigt und es erscheint ein Betätigungesignal am Ausgang des Inverters 212. Demgemäß werden die UND-Glieder
221 und 223 betätigt und schaffen eine Verblndunng zwischen dem Mikroprogrammspeicher 103 und beiden Abschnitten des
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MI-Regieters L06.
Der Verarbeiter kann also in die Mikrointerpretations-Arbeitsweise durch Ausführung des Befehlsabschnittes eines aus dem Mikroprogrammspeicher 103 gelesenen Mikroprogrammbefehlswortes gebracht werden, wodurch das MINT-F llpflop 213 auf " 1" eingestellt wird. Die Rückstellung dieses Flipflops auf "0" erfolgt durch Ausführung eines letzten« aus dem Hauptspeicher 102 gelesenen Mikroprogrammbefehls während derjenigen Zeit, In der sich der Verarbeiter in der Mikrointerpretations-Arbeltswelse befindet. Während dieses Zeitraums werden Mikroprogrammbefehle nacheinander aus dem Hauptspeicher 102 gewonnen und nach der Interpretation des letzten Mikroprogrammbefehls einer aus dem Hauptspeicher 102 gelesenen Folge erfolgt die weitere Verarbeitung unter !Steuerung von Mlkroprogrammbefiehlswörtern aus dem Mikroprogramm-Speicher 103.
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Claims (1)

  1. BLUM BACH ■ W££S'=H ■ BEFKBiEN & KRAMER
    : PATENTANWÄLTE IN WIESBADEN UND M Ü KCH EN
    DIPL-ING. P. G. BLUMSACH · DIPL.-PHYS. DR. W. WESER ■ D1PL.-ING. DR. JUR. P. BERGEN DIPL-ING. R. KRAMER
    «2 WIESBADEN · SONNENBERGER STRASSE 43 ■ TEL. (06121) 562943, 56199B . MÖNCHEN
    PATENTANSPRÜCHE
    1. Schaltungsanordnung zum Gewinnen von Mikroprogramm-
    befehlen aus dem Speicher in einem mikroprogramm gesteuerten Datenverarbeiter mit
    einem Schreib-Lese-Hauptspeicher mit wahlfreiem Zugriff, • einem Nur-Lese-Mikroprogrammspeicher mit wahlfreiem Zugriff und
    einer Steuereinheit, die eine erste Schaltung zum Lesen von Speicherwörtern aus dem und zum Einschreiben in den Hauptspeicher enthält,
    ferner ein Register zur Aufnahme wenigstens eines Teils jedes aus dem Hauptspeicher gelesenen Speiclverwortes, ein Mikroprogrammspeicher-Adressenregister zur Gewinnung von Mikroprogramm-Speicherwörtern aus dem Mikroprogrammspeicher,
    ein Mikroprogrammbefehlsregister zur Aufnahme wenigstens eines Teils jedes aus dem Mikroprogrammspeicher gelesenen Wortes, und
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    einen.Milcroprogrammdecoder, der an da-s Mikroprogrammbefehlsregister angeschaltet ist und in Abhängigkeit von dessen Inhalt Verarbeiter Steuersignale erzeugt, die den Betrieb des Datenverarbeiters ermöglichen,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Mikroprogrammdecoder (110) aufgrund eines besonderen, aus dem Mikroprogrammspeicher (103) erhaltenen und durch ein Wort aus dem Hauptspeicher (102) identifizierten Programmbefehlswortes ein erstes Signal erzeugt, und daß die Steuereinheit (101)
    eine Steuerschaltung (127) zur Erzeugung eines Gattersignals bei Empfang des ersten Signals vom Mikroprogrammdecoder (110) und
    eine Gatterschaltung (128) zur Übertragung von Mikroprogrammbefehlswörtern aus dem Hauptspeicher (102)ain Mikroprogrammbefehlsregister (106) bei Eintreffen des Gattersignals von der Steuerschaltung enthält,
    wodurch Mikroprogrammbefehle vom Hauptspeicher zum mikroprogrammgesteuerten Datenverarbeiter übertragen werden.
    2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gatterschaltung (128) das Register (105) mit dem Mikroprogrammbefehlsregister (106) verbindet und ·
    mo/o vx
    bei gleichzeitigem Auftreten eines Signals von der Steuerschaltung (127) und eines Mikroprogrammbefehlswortes aus dem Hauptspeicher (102) das Mikroprogrammbefehlswort aus dem Hauptspeicher zum Mikroprogrammbefehlsregister (106) überträgt.
    S. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch ge
    kennzeichnet, daß die Gatterschaltung (128) bei Fehlen eines Signale aus der Steuerschaltung (127) das Mikroprogrammbefehlswort aus dem Mikroprogrammspeicher zum Mikroprogrammbefehlsregister (106) überträgt.
    4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (101) bei Empfang nachfolgender Mikroprogrammbefehlswörter aus dem Hauptspeicher die Übertragung von Mikroprogrammbefehlswörtern aus dem Hauptspeicher fortsetzt.
    5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprogrammdecoder (110) bei Empfang des letzten Wortes einer Folge von Mikroprogrammbefehlswörtern aus dem Hauptspeicher ein zweites Signal erzeugt, daß die Steuerschaltung (127) bei Empfang des zweiten
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    Signals das Gattersignal abtrennt und daß die Gatterschaltung (128) bei Fehlen des Gattersignals die Steuerung der Mikroverarbeitung auf Mikroprogrammbefehlswörter aus dem Mikroprogrammspeicher überträgt.
    409840/0785
    45'.
    Leerseite
DE2413074A 1973-03-22 1974-03-19 Mikroprogrammgesteuerter datenverarbeiter Pending DE2413074A1 (de)

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