DE2529348A1

DE2529348A1 - Verfahren zum verarbeiten von maschinenbefehlen mit bytefeldoperanden in einem mikroprogrammierten prozessor einer datenverarbeitungsanlage

Info

Publication number: DE2529348A1
Application number: DE19752529348
Authority: DE
Inventors: Norbert Dipl Ing Haff
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-07-01
Filing date: 1975-07-01
Publication date: 1977-01-13
Also published as: BE843688A; IT1081213B; NL7607282A; CH607137A5; FR2316658A1

Description

Verfahren zum Verarbeiten von Maschinenbefehlen mit Bytefeldoperanden in einem mikroprogrammierten Prozessor einer Datenverarbeitungsanlage

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verarbeiten von Maschinenbefehlen mit Bytefeldoperanden in einem mikroprogrammierten Prozessor einer Datenverarbeitungsanlage gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

In kommerziellen Datenverarbeitungsanlagen wird häufig eine im Arbeitsspeicher fortlaufend gespeicherte Datenmenge unterschiedlichen Umfanges einer bestimmten Operation unterzogen und das Ergebnis an der ursprünglichen oder einer anderen Stelle des Arbeitsspeichers niedergelegt. Der Verarbeitung solcher Bytefelder kommt daher große Bedeutung zu. Im Maschinenbefehlsvorrat bekannter Datenverarbeitungsanlagen können solche Bytefelder mit Hilfe von logischen oder dezimalen SS-Befehlen oder SJ-Befehlen verarbeitet werden. Die erste Gruppe enthält neben dem Operationscode, d. h. der Befehlsverschlüsselung die Anfangsadressen von zwei im Arbeitsspeicher niedergelegten Operanden und deren - u. U. auch verschieden große - Längen, bezeichnet durch die Anzahl der Bytes des Operanden. Bei der zweiten Gruppe von Maschinenbefehlen'wird der erste ein Byte lange Operand durch die Adresse bezeichnet, während der zweite ein Direktoperand ist.

Die Verarbeitung solcher Maschinenbefehle mit Bytefeldoperanden geschieht bei mikroprogrammierten Prozessoren von Datenverarbeitungsanlagen byteweise in einer Schleife eines Mikroprogrammes, In dieser werden die Operanden z. B. wortweise be-

VPA 9/210/5001 Go/FdI

609882/0B88

reitgestellt, jeweils einzelne Bytes ausgewählt und entsprechend der gewünschten Verarbeitungsoperation auch miteinander verknüpft, die Ergebnisse zwischengespeichert und zugleich verschiedene Kontrollen oder Tests durchgeführt. Diese beziehen sich insbesondere darauf, daß Längen gezählt und getestet und Adressen gezählt werden.

Das wesentliche Problem bei der byteweisen Verarbeitung von Bytefeldern besteht darin, daß diese unterschiedlich lang sein können und im allgemeinen auch nicht an einer Wortgrenze im Arbeitsspeicher ausgerichtet sind, während Verarbeitungseinheiten der Prozessoren im allgemeinen wortorientiert sind. Trotz einer mangelnden Übereinstimmung zwischen dem Aufbau der Operanden eines Maschinenbefehls und der Struktur einer Verarbeitung seinheit müssen im allgemeinen Fall beliebige Bytes beider Operanden bei der Verarbeitung von Bytefeldern miteinander verknüpfbar sein.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das mit geringem zusätzlichen Schaltungsaufwand eine leistungsfähige Verarbeitung von Bytefeldern in einer Mikroprogrammschleife byteweise erlaubt. Das bedeutet, daß die aus dem Mikroprogramm in einer Steuereinheit des Prozessors decodierten Steuersignale den Ablauf der Verarbeitungsoperationen in der Verarbeitungseinheit des Prozessors möglichst einfach, also ohne großen schaltungsmäßigen Aufwand und zeitsparend, also ohne zu lange Belegung der Verarbeitungseinheit zu steuern vermögen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches beschriebenen Merkmale gelöst. Diese Lösung gestattet, den einmaligen Durchlauf durch eine Mikroprogrammschleife, in der jeweils ein Byte der Operanden abgearbeitet wird, in einem einzigen Maschinenzyklus durchzuführen. Das beruht insbesondere auf dem Aufbau der gewählten

VPA 9/210/5001

β09882/058£

Bytefeldmikrobefehle, wie sich aus einer im Patentanspruch 2 festgelegten Weiterbildung der Erfindung ergibt - mit dem parallel zu der eigentlichen Hauptfunktion, d. h. der byteweisen Verknüpfungsoperation der beiden Operanden eine Mehrzahl von Kontrollen und Tests in Nebenfunktionen durchführbar ist -.

Diese Parallelarbeit wird im wesentlichen mit ohnehin vorhandenen Schaltungseinrichtungen der Steuer- und der Verarbeitungseinheit des Prozessors durchgeführt, da die meisten Nebenfunktionen auch in anderen Mikrobefehlen benutzt werden. Wie sich aus anderen, in weiteren Unteransprüchen gekennzeichneten Weiterbildungen der Erfindung ergibt, sind lediglich für die- indizierte Byteauswahl aufgrund der beiden niederstwertigen Bitstellen der Arbeitsspeicheradressen der Operanden und für die Prioritätsauswahl der durchgeführten Tests eigene Steuereinrichtungen notwendig. Aufgrund dieser Prior^tätsausv/ahl werden einem im Mikrobefehlsregister zwischen gespeicherten Bytefeldmikrobefehl bestimmte Folgeadressen entnommen, die zu Sprüngen im Mikroprogramm führen, so daß sich Ergebnisse aus Arbeitsregistern der Verarbeitungseinheit des Prozessors im Arbeitsspeicher niederlegen bzw. aus diesem noch zu verarbeitende Operandenteile in diese Arbeitsregister übertragen lassen. Diese bei geringem zusätzlichen Schaltungsaufwand durch die Ausgestaltung der Bytefeldmikrobefehle mögliche Parallelarbeit führt zu einem erheblichen Leistungsgewinn gegenüber Anlagen, in denen eine Mikroprogrammschleife zur Verarbeitung eines Bytes eines Bytefeldes aus mehreren Mikrobefehlen gebildet ist und bedeutet darüber hinaus auch eine Einsparung an Mikroprogrammspeicherplatz .

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:

VPA 9/210/5001

609S82/0588

Fig. 1 das Blockschaltbild eines mikroprogrammierten Prozessors mit einer Steuereinheit und einer Verarbeitungseinheit und das diesen über einen Koordinator zugeordnete Hauptspeichersystem mit einem Arbeitsspeicher und einem beschreibbaren Mikroprogrammspeicher,

Fig. 2 schematisch den Aufbau eines Bytefeldmikrobefehls anhand seines Befehlsformats,

Fig. 3 ein funktioneiles Ablaufschema zur Darstellung der mit einem Bytefeldmikrobefehl durchführbaren Elementaroperationen,

Fig. 4 eine schematische Darstellung der indizierten Byteauswahl für eine Verknüpfungsoperation samt der Zwischenspeicherung des Teilergebnisses und

Fig. 5 in einer schematischen Darstellung die Bildung der Folgeadressen in Abhängigkeit von verschiedenen Tests und damit verbundenen Verzweigungen im Ablauf des Mikroprogramms,

Es wird im folgenden anhand der Fig. 1 der schematisehe Aufbau eines mikroprogrammgesteuerten Prozessors mit einer Steuereinheit SE und einer Verarbeitungseinheit VE zusammengefaßt erläutert, um anschließend anhand eines derartigen Prozessors ein Verfahren zum Verarbeiten von Maschiraibefehlen mit Bytefeldoperanden in einem mikroprogrammgesteuerten Prozessor beschreiben zu können. Fig. 1 zeigt neben dem Prozessor ein Hauptspeichersystem HSP, das mit der Steuereinheit SE über einen Koordinator KOOR verbunden ist. Das Hauptspeichersystem HSP enthält neben einem Arbeitsspeicher ASP einen beschreibbaren Mikroprogrammspeicher MSP, in dem der größte Teil der Mikroprogramme niedergelegt ist. Zusätzlich ist schematisch eine Speicheranschlußsteuerung SPS angedeutet, über die Speicherdaten in den Hauptspeicher eingegeben bzw. aus dem Hauptspeicher ausgegeben werden.

Die Steuereinheit SE selbst zeigt, daß neben dem im Hauptspeicher liegenden langsamen Mikroprogrammspeicher MSP noch

VPA 9/210/5001

609882/0588

zwei weitere Mikroprogrammquellen vorgesehen sind: Über eine Mikrobefehlsadressierung MBA kann nämlich sowohl der beschreibbare Mikroprogrammspeicher MSP als auch ein Mikrobefehlspuffer MC oder ein Festwertspeicher ROM adressiert werden. Der verhältnismäßig kleine Mikrobefehlspuffer MC nimmt laufende Mikroprogrammteile auf, so daß diese bei wiederholter Verwendung nur einmal aus dem langsamen Mikroprogrammspeicher MSP gelesen werden müssen. Der darüber hinaus noch vorgesehene Festwertspeicher ROM enthält verschiedene unveränderbare Teile des Mikroprogramms, insbesondere solche, die auch bei einem Ausfall der Stromversorgung nicht verlorengehen dürfen, wie Urlaudeprogramme U3W.

Aus den drei genannten Mikroprogrammspeichern MSP, MC zw. ROM können wahlweise einzelne Mikrobefehle in ein Mikrobefehlsregister MBR übertragen v/erden. Über dieses wird einerseits die Mikrobefehlsadressierung MBA, aber auch eine nur schematisch angegebene Decodiereinheit DEC angesteuert. Letztere decodiert die einzelnen Bitstellen eines im Mikrobefehlsregister MBR stehenden Mikrobefehls und wandelt sie in Steuersignale um, die in einer hier nicht mehr dargestellten Schaltung den Datenfluß in der Verarbeitungseinheit VE steuern. Darüber hinaus enthält die Steuereinheit SE analog der Mikrobefehlsadressierung MBA eine hier vereinfacht dargestellte, als Arbeitsspeicheradrassierung SPA bezeichnete Einheit zur Adressierung des Arbeitsspeichers ASP.

Der Steuereinheit SE ist eine Verarbeitungseinheit VS mit Register-Bus-Struktur zugeordnet. Diese Verarbeitungseinheit enthält dazu neben einem Registerspeicher, der vielfach auch als sogenanntes "Scratch Pad" bezeichnet wird, Adressregister, von denen hier zwei im einzelnen mit A-REG bzw. B-RSG eigens bezeichnet sind. Sie besitzt weiterhin Arbeitsregister, von denen hier nur zwei eigens dargestellt und mit U-REG bzw. V-RSG bezeichnet sind. Neben weiteren Steuerregistern ST-REG weist die Verarbeitungseinheit VE eine arithmetische und logi-

VPA 9/210/5001

609882/0588

sche Verknüpfungseinheit ALU und eine Verschiebeeinheit SU auf, die zusammen mit den genannten Registern über drei jeweils ein Speicherwort breite Sammelwege A-Bus, B-Bus bzw. C-Bus miteinander verbunden sind.

Nach dieser zusammengefaßten Erläuterung eines mikroprogrammierten Prozessors soll nun ein Verfahren zum Verarbeiten von Maschinenbefehlen mit BytefeXbperanden in einem solchen Prozessor beschrieben werden. Ein wesentliches Merkmal dieses Verfahrens ist die Verwendung von Bytefeldmikrobefehlen, deren grundsätzlicher Aufbau schematisch in Fig. 2 dargestellt ist. Für dieses Beispiel ist angenommen, daß ein Maschinenwort und damit auch ein Mikrobefehl 32 Bitstellen umfassen möge. Diese Übereinstimmung ergibt sich daraus, daß ein beschreibbarer Mikroprogrammspeicher MSP, wie erläutert, vorausgesetzt wird, der Teil des Hauptspeichersystems HSP ist, und analog wie der eigentliche Arbeitsspeicher ASP angesteuert wird.

In dem in Fig. 2 dargestellten grundsätzlichen Aufbau eines Bytefeldmikrobefehls teilen sich diese 32 Bitstellen in eine Anzahl von einzelnen Feldern auf: Von anderen Gruppen von Mikrobefehlen v/erden Bytefeldmikrobefehle durch ein drei Bit umfassendes Gruppenkennzeichen GR unterschieden. Daneben ist in einem vier Bit breiten Feld das Funktionskennzeichen F des Bytefeldmikrobefehls verschlüsselt, das seine Hauptfunktion festlegt. Dabei kann es sich ebenso um eine logische Verknüpfungsoperation wie um eine binäre oder dezimale Addiererfunktion handeln.

Der Mikrobefehl enthält darüber hinaus zwei, jeweils fünf Bit breite Felder für Operandenadressen ADR1 bzw. ADR2, in denen die Arbeitsregisteradressen für zwei miteinander zu verknüpfende Byteoperanden 0P1 bzw. 0P2 festgelegt sind. Er enthält darüber hinaus ein ein Bit breites Kennzeichenfeld zur Festlegung der Verarbeitungsrichtung R, so daß beide Operanden entweder von links oder von rechts verarbeitet werden können. Diesem schließt

VPA 9/210/5001

609882/0588

sich ein zwei Bit breites Feld für eine Zählerkontrolle an. Damit ist das Yfeiterzählen der Operandenadressen zu steuern, wobei ausgewählt werden kann, ob nur die Adresse des ersten oder nur die Adresse des zweiten oder die Adressen beider Operanden gezählt werden sollen.

Das Format der Bytefeldmikrobefehle enthält darüber hinaus als weiteren wesentlichen Bestandteil drei vier Bit breite Felder

f olffe
für MikrobefehlSy&dressen FA1 bis FA3. ¹Ae noch zu erläutern sein wird, werden mit diesen die bei den verschiedenen möglichen Verzweigungen der Mikroprogrammschleife benötigten Folgeadressen bereitgestellt.

Die Bedeutung dieses fonnalen Aufbaues des Befehlsformates der Bytefeldmikrobefehle ergibt sich aus einem in Fig. 3 dargestellten Beispiel für den funktioneilen Ablauf eines bestimmten logischen Verknüpfungsbefehls. Die gewählte graphische Darstellung eines solchen AblaufSchemas ist in der Datenverarbeitung als Darstellungsmethode geläufig und wird daher auch in diesem Fall verwendet. Das Ablaufdiagramm enthält einen durch eine gestrichelte Linie umrissonen Bereich, der alle Funktionen eines Bytefeldmikrobefehles kennzeichnet. Für die darüber hinaus in Fig. 3 dargestellten Verfahrensschritte v/erden andere Mikrobefehle benötigt, sie sind deshalb hier nur wegen des besseren Verständnisses mit dargestellt. Außerdem v/ird bei der nachfolgenden Erläuterung einer byteweisen logischen Verknüpfungsoperation auch auf die anhand der Fig. 1 erläuterten Schaltungsanordnung Bezug genommen.

Als Startbedingung für einen Bytefeldmikrobefehl müssen seine beiden Byteoperanden 0P1 und 0P2 in den beiden Arbeitsregistern U-REG bzw, V-REG wortweise bereitgestellt sein. Dazu werden diese aus dem Arbeitsspeicher ASP mit den beiden Operandenadressen in den Adressenregistern A-REG bzw. B-REG gelesen. Damit ist 'im Ablauf schema

VPA 9/210/55001

609882/0588

der eine Anfangspunkt A als Startpunkt für die Ausführung des Bytefeldmikrobefehls erreicht.

Hier ist als Beispiel eines Bytefeldmikrobefehls ein logischer "UND"-Verknüpfungsbefehl ausgewählt. Die im Block 1 schematisch angedeutete byteweise Verknüpfungsoperation ergibt sich deutlicher aus der Darstellung in Fig. 4. Dort sind zunächst zwei Arbeitsspeicherausschnitte ASP1 bzw. ASP2 dargestellt, die den Beginn der beiden Operanden enthalten. Die Sehraffur in den beiden Arbeitsspeicherausschnitten deutet an, daß/aer erste Operand 0P1 an einer V/ortgrenze V/G ausgerichtet ist. Bei der Bereitstellung von Operanden wird nun jeweils ein Arbeitsspeicherwort in die beiden Arbeitsregister U-REG bzw. V-REG kopiert.

Für die Verknüpfung der beiden führenden Bytes der beiden, in den Arbeitsregistern U-REG und V-REG bereitgestellten Byteoperanden 0P1 bzw. 0P2 muß nun das erste Byte U0 und das zweite Byte V1 ausgewählt werden. Das geschieht aufgrund der beiden niedrigstwertigen Bitstellen der Arbeitsspeicheradressen A, B, die in den beiden Adressregistern A-REG bzw. B-REG gespeichert sind. In Fig. 4 sind diese beiden Bitstellen oberhalb der beiden Arbeitsspeicherausschnitte ASP1 bzw. ASP2 angedeutet. Im gewählten Fall ist A 30, 31 = 00 bzw. B 30, 31 = 01. Die Auswertung dieser beiden Bitstellen ergibt, daß im ersten Durchlauf der Mikroprogrammschleife das erste Byte U0 des ersten Operanden mit dein zweiten Byte V1 des zweiten Operanden in einem schematisch dargestellten Verknüpfungsglied VG, das Teil der arithmetischen und logischen Einheit ALU ist, verknüpft wird. Das Ergebnis wird in das ausgewählte erste Bytefeld U0 des Arbeitsregisters U-REG zurückgeschrieben.

Bei der Verarbeitung von Bytefeldmikrobefehlen wird Jeweils mit der Übernahme des Ergebnisses in ein Byte des ersten Arbeitsregisters U-REG wird jeweils ein diesem Byte zugeordnetes Anzeigeflipflop, der sogenannte Bytemerker, ζ. Β. ΒΜ0 gesetzt.

VPA 9/210/5001

609882/0588

ί. VvJ T W

Die Byteraerker BM0...BM3 werden beim Schreiben des zwischengespeicherten Ergebnisses in den Arbeitsspeicher ASP ausgewertet: Im ausgewählten Arbeitsspeicherwort werden nur die Bytes verändert, deren zugeordnete Bytemerker gesetzt sind. Sind die indizierten Bytes übertragen, so v/erden alle Bytemerker zurückgesetzt und die Anzeigen bei der weiteren Ausführung von Bytefeldmikrobefehlen neu aufgebaut.

Im funktioneilen Ablauf des Mikrobefehls gemäß Fig. 3 vvird anschließend im Block 2 geprüft, ob das Bytefeld ganz verarbeitet ist. Das geschieht durch einen im Block 2 angedeuteten Längentest. Dieser ermöglicht eine mit a bezeichnete erste Verzweigung. Bei nicht erfülltem Test folgt ein zweiter, Im Block 3 angedeuteter Test, ob das laufende Wort des ersten Operanden 0P1 fertig bearbeitet ist. Der erfüllte Test führt zu einer zweiten, mit b bezeichneten Verzweigung. Bei nichterfülltem Test schließt sich ein dritter, im Block 4 angedeuteter Test an, ob das laufende V/ort des zweiten Operanden 0P2 fertig bearbeitet ist. Dieser dritte Tost erlaubt eine dritte, mit c bezeichnete Verzweigung.

Wenn jedoch, wie in dem hier gewählten Beispiel, auch dieser Test nicht erfüllt ist, dann wird automatisch nach d vorzweigt und entsprechend Block 5 der Inhalt des Adreßfeldes FA1 in das Hikrobsfehlsü.dreßregioter MBA übertragen. Außerdem v/erden entsprechend den Angaben in den Blöcken 6, 7 und 8 der Längenzeiger L um 1 erniedrigt und die beiden Adressen der Byteopsranden 0P1 bzv/. 0P2 um 1 erhöht. Damit ist der Bytefeldmikrobefehl abgeschlossen, Als nächster Mikrobefehl wird dann der durch das Adreßfeld FA1 adressierte Mikrobefehl ausgeführt, das ist hier wieder der Bytefeldmikrobefehl, der einen Sprung auf sich selbst ausgeführt hat.

Mindestens bei jedem vierten Durchlauf ist aber der im Block 3 dargestellte Test erfüllt. In der mit b bezeichneten Verzweigung

YPA 9/210/5001

609882/0BhA

wird der Inhalt des Mikrobefehlsadreßregisters MBA um 1 erhöht, wie im Block 31 angedeutet ist. Entsprechend den Blöcken 32 bis 34 wird der Längenzeiger um 1 erniedrigt und es v/erden die Adressen der beiden Byteoperanden 0P1 bzw. 0P2 um 1 erhöht.

Da das laufende Wort des ersten Operanden 0P1, wie der Test ergeben hat, fertig bearbeitet ist, muß das im ersten Arbeitsregister U-REG stehende Teilergebnis nun abgespeichert werden. Wie oben erläutert, werden dabei nur die durch gesetzte Bytemerker BM0...BM3 indizierten Bytes übertragen und die Bytemerker danach rückgesetzt. Anschließend wird ein neues Arbeitsspeicherwort des ersten Operanden OPI in diesem Register bereitgestellt. Dies geschieht, wie in Block 35 angedeutet, aufgrund eirioa eigenen Mikrobefehls, der mit der nunmehr im Mikrobefehlsadreßregister MBA stehenden neuen Adresse ausgewählt wird. Nach dieser Bereitstellung eines neues Wortes des ersten Byteoperanden OPI wird weiterfin entsprechend dem Block. 36 getestet, ob etwa auch das laufende Wort des zweiten Byteoperanden 0P2 fertig bearbeitet ist. Ist dieser Test erfüllt, so inuö bevor das Mikroprogramm wieder zum Bytefeldmikrobefehl zurückkehren kann, (A) auch noch analog Block 37 ein neues Wort des zweiten Operanden im zweiten Aiteitsreglster V-REG bereitgestellt werden.

Dieser eben geschilderten Verzweigung b entspricht im ■wesentlichen auch die aus dem dritten Test im Block 4 hervorgehende dritte Verzweigung c, mit dem Unterschied, daß in diesem Zweig keine Ergebnisse in den Arbeitsspeicher ASP übertragen werden müssen. Dieser funktionelle Unterschied läßt sich dadurch erreichen, daß mit dem Block 41 der Inhalt des dritten Folgeadreßfeldes FA3 in das Mikrobefehlsadreßregister MBA übertragen wird. Dem schließt sich die in den beiden Zweigen bereits geschilderten Erniedrigung des Bytolängenzeigers L um 1 und die jeweilige Erhöhung der beiden Operandenadressen um 1 in den Blöcken 42 bis 44 an. Durch einen aufgrund der neuen Mikrobefehlsadresse

VPA 9/210/5001

609882/0588

bestimmten Mikrobefehl wird dann noch vor Eintritt des Mikroprogramms in den Anfangspunkt A, wie im.Block 45 angedeutet, ein neues Wort des zweiten Operanden im zweiten Arbeitsregister V-REG bereitgestellt.

Schließlich ist noch die Verzweigung a zu betrachten, in die automatisch bei erfülltem Längentest verzweigt wird. Ist der Bytelängenzeiger L = -0, so ist das Bytefeld ganz verarbeitet. Aus dem im Mikrobefehlsregister stehenden Bytefeldmikrobefehl wird nun das zweite Folgeadreßfeld FA2 in das Mikrobefohlsadreßregister MBA übertragen. Damit wird ein neuer Mikrobefehl adressiert, mit dem der letzte Teil des im ersten Arbeitsregister U-.RKG stehenden Ergebnisses im Arbeitsspeicher ASP abge~ speichert wird und danach das Mikroprogramm zur Verarbeitung von Bytefeldern endet, wie im Block 22 angegebenAst.

Wenn nun mit einem solchen Bytefeldaiikrobefehl ein Schleifendurchlauf in jedem Maschinenzyklus abgeschlossen werden soll, se müssen neben der im Block 1 angegebenen Hauptfunktion des Befehles auch alle anderen Funktionen innerhalb des gestrichelten Bereiches in Fig. 3 als Nebenfunktionen parallel ausgeführt worden. Dies bedeutet jedoch schaltungstechnisch keinen erhöhten Aufwand, da in der eigentlichen Verarbeitungseinheit VE des Prozessors die schaltungsmäßigen Voraussetzungen für jeden Test und jede Kontrolle en sich bereits vorhanden sein müssen und solche Parallelarbeit in der Mikroprogrammierung vielfach üblich ist.

Im vorliegenden Fall besteht jedoch noch insofern eine Besonderheit, als insgesamt vier Zweige im Ablauf eines Mikrobefehls möglich sind und deshalb die Verzweigungen, deren Bedingungen parallel getestet werden, priorisiert v/erden müssen. Höchste Priorität besitzt dabei die Verzweigung a. Dieser Priorität ordnen sich die Verzweigungen b, c und d in der angegebenen

VPA 9/210/5001

609882/0588

25293A8

Reihenfolge unter.

Gesteuert wird diese Priorisierung durch eine Programmsteuereinheit PSE, die in Fig. 5 schematisch dargestellt ist und in herkömmlicher Weise als fest verdrahtetes Prioritätsnetzwerk ausgebildet ist. Sie ist zwischen das Mikrobefehlsregister MBR

adreß
und das Mikrobefehls/register MBA geschaltet und Teil der Decodierungs- und Steuereinheit DEC. Die Prioritätssteuereinheit schaltet, wie in Fig. 5 schematisch angedeutet, jeweils eines der Folgeadressfelder FA1 bis FA3 in Abhängigkeit von aus den erfüllten Tests abgeleiteten Steuersignalen auf das Mikrobefehlsadressregister MBA durch.

Damit ist nun deutlich geworden,· daß für die Verarbeitung von Bytefeldmikrobefehlen im wesentlichen lediglich Schaltungsanordnungen notwendig sind,die auch bei einer Mehrzahl von anderen Mikrobefehlen benötigt werden. Zusätzlich erforderlich ist lediglich eine Steuerung für die Priorisierung von impliziten Tests bzw. Folgeadressen, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist. Bei dem erreichten Leistungsgewinn und der Verringerung des benötigten Mikroprogrammspeicherplatzes ist dieser schaltungsmäßige Aufwand denkbar gering, so daß der scheinbar sehr komplizierte Ablauf eines Bytefeldmikrobefehls, wie er sich aus Fig. ergibt, in Y/irklichkeit eine bedeutende Vereinfachung in der Verarbeitung von Bytefeldern durch einen mlkr©programmierten Prozessor darstellt.

5 Figuren

6 Patentansprüche

VPA 9/210/5001

609882/0588

Claims

Patentanspr ü.c h e

Verfahren zum Verarbeiten von Maschinenbefehlen mit Bytefeldoperanden in einem mikroprogrammierten Prozessor einer Datenverarbeitungsanlage mit V/ortorientierung, bei dem zum byteweisen Verarbeiten eines Bytefeldes immer wieder eine Mikroprogrammschleife durchlaufen wird, in der neben der Bereitstellung der Operanden die jeweils zu verarbeitenden Bytes ausgewählt und verknüpft, Ergebnisse zwischengaspeichert, Längen der noch nicht verarbeiteten Teile der Bytefelder gezählt und Adressen- bzw. Längentests durchgeführt v/erden, dadurch gekennzeichnet, daß die Adressen der jeweils gerr/insam zu verarbeitenden Ooeranden (0P1 bzw* 0P2) durch ein Mikroprogramm gesteuert in Adreßregister (A, B) eingeschrieben und diese selbst in jeweils ein Maschinenwort umfassenden Operandenregistern (U, V) bereitgestellt werden, daß der gosarnte weitere Durchlauf durch die Programmschleife mit einem einzigen gesonderten Mikrobefehl, einem sogenannten Bytefeldmikrobefehl, dessen Hauptfunktion und Sonderfunktion'in einem einzigen Maschinenzyklus parallel verarbeitet v/erden, gesteuert wird, und daß erst das Abspeichern von Teil- und Endergebnissen, sowie das Bereitstellen neuer Worte der Operanden v/i eder durch andere Mikrobefehls ausgelöst wird, deren Adressen mit Nebenfunktionen des Eytefeldraikrobefehls erzeugt v/erden.
2. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Bytefeldmikrobefehle in ihrem Befehlsformat folgende Felder enthalten:

a) ein Gruppenkennzeichen (GR) zum Unterscheiden von Bytefeldmikrobefehlen von anderen Gruppen von Mikrobefehlen,

b) ein Funktionskennzeichen (F) zum Definieren der mit dem Befehl auszuführenden Hauptfunktion,

c) ein erstes Adressenfeld (ADR1) für das Adreßregister

VPA 9/210/5001

609882/0588

des ersten Byteoperanden (0P1),

d) ein zweites Adressenfeld (ADR2) für das Adreßregister ^v des zweiten Byteoperanden (0P2) tind

e) drei v/eitere Felder (FA1 bis FA3) zum Kennzeichnen von Mikrobefehlsfolgeadressen, in denen von Tests hinsichtlich der verarbeiteten Bytefeldlänge (L) und der fortschreitenden Verarbeitung der bereitgestellten Operanden abhängige Sprungadressen angegeben sind (Fig. 2).
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Format der Bytefeldmikrobefehle darüber hinaus ein Feld für Zählerkontrolle (ZK) und ein weiteres für die Festlegung der Verarbeitungsrichtung (R) enthält (Fig. 2).
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Ausführen eines Bytefeldmikrobefehls miteinander zu verknüpfenden Bytes (z. B. U0 und V1), die in Arbeitsregistern (U-REG, V-REG) bereitgestellt sind, aufgrund der beiden niedrigstwertigen Bitstellen (z. B. A30, 31 und B30, B31) der in Adreßregistern (α bzw. B) zwischsngespeicherten Arbeitsspeicheradressen (ADR (OPI)) bzw. (ADR'(0P2)) der beiden Byteoperanden (0P1 bzw. 0P2) indiziert ausgewählt werden, daß mit den ausgewählten Bytes in einer Verarbeitungseinheit (VE) die durch die Hauptfunktion festgelegte Verarbeitungsoperation durchgeführt wird und daß anschließend das darauf beruhende Ergebnis in das erste Arbeitsregister (U) an der Stelle des ausgewählten Bytes des ersten Operanden (U0) zwischengespeichert wird, bis das bereitgestellte Speicherwort dieses Operanden insgesamt verarbeitet ist und das Ergebnis daraus in den Arbeitsspeicher (ASP) übertragen wird. (Fig. 4).
5» Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Zwischenspeichern des Ergebnisses einer Bytefeldoperation in einem Teil des ersten Arbeitsregisters (U-REG) ein diesem Byte des Registers .zugeordxis-

VPA 9/210/5001

609882/0588

tes Anzeigeflipflop, der sogenannte Bytemerker (B140, BM1, BM2 bzw. BM3) gesetzt wird, daß beim Übertragen des Ergebnisses aus dem ersten Arboitsregister in den Arbeitsspeicher (ASP) von dem ausgewählten Arbeitsspeicherwort nur diejenigen Bytes adressierbar sind, deren zugeordneter Bytemerker gesetzt ist und daß bei dem so byteweise indizierten Übertragen des Ergebnisses sämtliche Bytemerker rückgesetzt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß dieparallel zur Hauptfunktion eines Bytefeldmikrobefehls auszuführenden impliziten Tests durch eine Prioritätssteuereiriheit (PSE) gesteuert wirksam werden, in der dem Längentest (2), άοη jeweiligen Tests für Verarbeitung des ersten und des zweiten Operanden (3 bzw* 4) und der Bedingung "kein Test erfüllt" in absteigender Reihenfolge Prioritäten zugeordnet v/erden, daß mit dem jeweils erfüllten Test höchster Priorität durch die Prioritätssteuereinheit' die Übertragung v3ines Folgeadressenfeldes (FA1, FA2 bzw. FA3) des im Mikrobofehlsregister (I4BR) stehenden Mikrobefehles in das Mikrobefehlsadressenregister (MBA) oder die Erhöhung des Mikrobefehl.-sadrössenregister (MBA) um "1" ausgelöst wird und damit eine Folgeadresse des nächsten Mikrobefehls festgelegt ist, mit dem das Mikroprogramm fortgesetzt wird. (Fig. 3).

VPA 9/210/5001

609882/0588

Leerseite