DE2622140B2 - Einrichtung zur Steuerung manueller Operationen - Google Patents

Description

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 das Blockschaltbild einer Datenverarbeitungsanlage mit einem zeitscheibengesteuerten Multipro-

J5 grammprozessor, die mit einer Einrichtung zur Durchführung manueller Operationen versehen ist,

Fig.2 das Blockschaltbild einer elektronischen Datenverarbeitungsanlage mit mehreren Prozessoren, von denen mindestens einer für zeitscheibengesteuerten Multiprogrammbetrieb ausgelegt ist. der in Verbindung mit der Einrichtung zur Durchführung manueller Operationen manuelle Operationen sowohl für seine Programme als auch für die Programme der übrigen Prozessoren durchführen kann,

Fig. 3 und 4 Blockschaltbilder der wesentlichen Steuerkomplexe der Einrichtung zur Durchführung manueller Operationen,

F i g. 5 ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung der Vorgänge, die für einen Adressenvergleichsstopp in

so der Steuereinrichtung zur Durchführung manueller Operationen ablaufen und

F i g. 6 und 7 Prinzipdarstellungen zur Veranschaulichung der Arbeitsweise zeilscheibengesteuerter MuUiprozessoren.

F'. £. 1 zeigt das Blockschaltbild einer elektronischen Datenverarbeitungsanlage, die aus einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) 1 und aus Ober jeweils Schnittstellensteuerungen (FE) 6 angeschalteten Ein-/ Ausgabegeräter. (I/O) 7 und 8 besteht. Die Zentraleinheit 1 verfügt über einen Hauptspeicher (MS) 2, an den über ein Sammelleitungs-Netzwerk 13 eine, oder wie F i g. 2 zeigt, mehrere Verarbeitungseinheiten (PU 1 bis 3) 3 bis 5 angeschlossen sind, welche die verschiedensten Funktionen der Zentraleinheit wahrnehmen. Die Verar-

<>5 beitungscinheit 3 in F i g. I steuert beispielsweise in einem /citscheibeneesteuerten Multiprogrammbetrieb Tastatur KB. Bildschirmeinheit DISPlür den Dialog der Bedienungsperson mit der Datenverarbeitungsanlage

sowie die Einrichtung für die Durchführung manueller Operationen MAN OP. wie beispielsweise Einzelzyklusbetrieb oder Adressenvergleichsstopp. Der gleichen Verarbeitungseinheit 3 ist auch über die Schnittstellen-Steuerung 6 die Steuerung der Ein-/Ausgabegeräte 8. wie Drucker. Plattenspeicher. Bandspeicher od. dgl. übertrugen. Bei elektronischen Datenverarbeitungsanlagen der untersten Leistungsklasse, übernimmt die Verarbeitungseinheit 3 auch die Steuerung der problemoricntierten Programme.

Die Durchführung dieser Arbeiten der Verarbeitungseinheit 3 im Multiprogrammbetrieb ist auf Cirund des hieraus resultierenden günstigeren Preis/Leistungsverhältnisscs für Datenverarbeitungsanlagen der unteren Preisklasse besonders vorteilhaft.

Diese Zuteilung der Zeitscheiben kann entweder starr erfolgen, d. h. jedem Programm steht gleich viel Maschinenzeit zur Verfügung oder sie kann dynamisch vorgenommen werden, wobei dann dem Programm mit der höchsten Dringlichkeit oder der nuciisicii AnfuiuC-rung an Verarbeitungszeit auf Kosten eines oder mehrerer anderer Programme mit niedrigerer Dringlichkeit oder Arbeitszeitanforderung mehr Zeitscheiben für seine Verarbeitung zugeteilt werden.

Die Realisierung von η unabhängig voneinander laufenden Programmen erfordert zunächst einen Speicher, z.B. (ALS) 32 in F-' ig. 6, in dem η Instruktionsadrcssen gespeichert sind. Die variable Verarbeitungszeitzuteilung (im folgenden kurz Rechnerzeit genannt) macht einen weiteren Speicher (IWS) 34 zur Speicherung von Indexwörtern (IW) 71 erforderlich, die aus einem Programmzeiger (gleich Programmadresse) PTR und einer Verbindungsadresse LIN K bestehen.

Das Indexwort 71 enthält also zwei Informationen: Die erste, der sogenannte Programmzeiger PTR. gibt an. welches von π Programmen der durch dieses Indexwort definierten Zeitscheibe zugeteilt ist. Die beispielsweise in binärer Codierung vorliegende Information des Programmzeigers wird zu dem Adressenregister (AAR) 33 des Speichers 32. in dem die η Instruktionsadressen gespeichert sind, übertragen, so daß nach ihrer Dekodierung (in der gesamten Beschreibung und in den Zeichnungen sind die zwischen Adressenregister und Speicher geschalteten Adressendekodierer aus Vereinfachungsgründen nicht dargestellt) an der adressierten Speicherstelle die Adresse, der als nächstes auszuführenden Mikroinstruktion ausgelesen werden kann.

Diese Instruktionsadresse wird, wie es üblich ist. zu dem Adressenregister (CSAR) 31 des Steuerspeichers (CS) 30 übertragen, dekodiert und zum Auslesen der als nächstes auszuführenden Instruktion aus dem Steuerspeicher verwendet.

Der zweite Teil der Information im Indexwort ist die sogenannte Verbindungsadresse LINK, welche die Adresse des nächsten zu verwendenden Indexwortes darstellt. Mit Hilfe dieser Verbindungsadressen können die Zeitscheiben in der gewünschten Reihenfolge aneinander gereiht werden. Mit der Verbindungsadresse wird der Indexwortspeicher 34 über das zugehörige Indexwort-Adressenregister (IWSAR) 35 und den (nicht dargestellten) Dekodierer angesteuert. An der adressierten Speicherstelle wird dann das nächste Indexwort ausgelesen, das ebenfalls wieder aus einem Programmzeiger PTR und einer Verbindungsadresse LINK besteht.

In vorteilhafter Weise ist der Indexwortspeicher 34 so ausgelegt, dall er mehr Indexworte speichern kann, als voneinander unabhängige Programme mit der Vcrarbeitungscinheit 3 oder den anderen, in Fig. 2 noch dargestellten Vcrarbeitungscinhcilen 4 oder 5 laufen "i sollen. Auf diese Weise erlaubt ein großer Indexwortspeicher 34 die zur Verfügung siehende Rechnerzeit optimal zu verteilen. Sind beispielsweise vier Programme für eine Verarbeitungseinheit vorgesehen und wählt man eine Kette von 16 Indexwörtern, dann kann ein

in einzelnes Programm '/isbis ¹Vi* der Gesamtrechenzeit belegen. Tritt einmal der Fall auf, daß die übrigen Programme nicht laufen müssen, dann kann diesem einen Programm sogar die volle Rechenzeit von ¹Vn, zugeteilt werden. Die einzelnen Programme können

i) sich auch selbsttätig Rechenzeit zu- oder abschalten, wobei diese Rechenzeit natürlich von einem oder mehreren Programmen genommen werden muß. das oder die gerade unter unkritischen Zeitbedingungen läuft oder laufen.

S ' '*'£ ^l I IW* 11 t ti Il tl(t I «<**(■

Mechanismus für die Zuteilung der Zeitscheiben. Die Indexwörter werden, wie dieses Beispiel zeigt, aus dem Indexwortspeicher 34 in F-" ig. 6 in ein Indexwort-Register (LR) 36 in F i g. 7 übertragen. Wie aus F i g. 7 zu

:> erkennen ist, können in der betrachteten Verarbeitungseinheit, /. B. drei voneinander unabhängige Programme PGMQ bis PGM2 ablaufen. Das erste aus dem Indexwortspeicher 34 ausgegebene Indexwort 82 ruft mit seir-n Programmzeiger PTR=PTRO über die

ίο Leitung 89 im Instruktions-Adressenspeicher 32 die Instruktionsadresse IARO des Programms PGMO ab, mit deren Hilfe aus dem Programmspeicher 30 eine zu dem angegebenen Programm als nächstes auszuführende Instruktion hier eine Mikroinstruktion /M' über die

is Ausgabeleitung 78 in das Operationsregister (OP-REG) 63 in Fig.4 der betrachteten Verarbei tungseinhcit übertragen wird. Mit der Verbindungsadressc LINK wird dann das nächste Indexwori 83 abgerufen und so fort. Das letzte Indexwort in der Indexwortkette zeigt dann mit seiner Link auf das Indexwort 82.

Diese dynamische Zeitscheibensteuerung ist die Basis, auf der die hier beschriebene Durchführung der manuellen Operationen beruht. Fig. 3 zeigt als Blockschaltbild die in einer Verarbeitungseinheit, z. B. 3 in Fig. I. für die Durchführung manueller Operationen erforderliche Steuerung 24. die aus der Steuerung (MANOPLOG) 27. einem Stopzeigerregister (STOP PTR REG) 20. einer Vergleichsschaltung

w (COMP 1) 26 und einem Vergleicher (COMP PTR 0) 25 für den Adressenzeiger PTR 0 besteht. Diese Steuerung 24 für die Durchführung manueller Operationen arbeitet mit der Programmzeigerlogik (PTR LOG) 22 und der Steuerlogikschaltung (CTR LOG) 23 der betreffenden Verarbeitungseinheit eng zusammen.

Während in der zeitscheibengesteuerten Verarbeitungseinheit 23 in Fig.4 beispielsweise gerade eine Instruktion des Programms PGM \ ausgeführt wird, befindet sich in der Programmzeigerlogik 22 bereits in einem besonderen Register (APR) 58 der Zeiger eines Programms, von dem als nächstes eine Instruktion in der betreffenden Verarbeitungseinheit ausgeführt werden wird. Dieser Zeiger wird mit Zugriffszeiger A PTR i bezeichnet. Diese Vorausschau auf das Programm, das als nächstes ausgeführt werden wird, ermöglicht letztlich die Durchführung einer manuellen Operation, die beispielsweise stets vom. Zeitscheiben-Programm 0 (PGMO) des zu bedienenden Rechners selbst ausgeführt

wird. Diese Festlegung auf das Programm IXiMO ist rein willkürlich, da prinzipiell jedes Programm der η Programme (PClMQ bis PGM η - I) clic Durchführung von manuellen Operationen steuern kann.

Im vorliegenden Beispiel wird aber davon ausgegangen, daß eben das Programm ITiMO für die Steuerung manueller Operationen vorgesehen ist. Soll beispielsweise in dem Programm PClMi eine manuelle Opers.-jn (ΛΝ OP) durchgeführt werden, beispielsweise ein Au'ressenslopp beim Auftreten einer bestimmten Instruktionsadresse, dann wird das Programm PCM3 gestoppt und die ihm zugeordneten Zcitsc":cibcn dem Programm PdMO, das ja die manuellen Operationen ausführt, zusätzlich zu seiner eigenen Programm/cit hinzugegeben. Trot/ des gestoppten Programms PClM 3 geht insgesamt keine Arbeitszeit verloren, da seine Programtn/.eit dem Programm PGMO zusätzlich zugeteilt wird. Dieses ist. wie bereits früher erwähnt wurde, ein groller Viii !eil, da bei bekannten Datcnverarhi>iliintrian]'.iapn Air· jciamlp M:l(U'hirw» für iüp Dlirrh-

führung manueller Operationen gestoppt werden mußte. F.s sei an dieser Stelle noch einmal daran erinnert, daß manuelle Operationen solche Operationen sind, bei denen normalerweise die Maschine gestoppt wird, wenn eine bestimmte, zu überwachende Instruk tionsadresse im Programmfluß auftritt oder ein Programm aus anderen Gründen gestoppt werden soll oder wenn bestimmte Instruktionen des Programms nachträglich noch geändert werden sollen oder schließlich zu Programmprüfzwecken ein bestimmter Abschnitt eines Programms Instruktion für Instruktion, d. h. "⁷VkIuS für Zyklus manuell zur Ausführung abgerufen werden (vgl. auch Adressenvergleichsstopp, - Änderung oder Einzelzyklus).

Bevor die Einzelheiten der Steuerung für die Durchführung manueller Operationen erläutert wird, sei zunächst der grundlegende Operationsablauf in der Stcuerlogikschaltung 23 und der Programmzeigerlogik 22 in F i g. 4, dargestellt. Die Instruktionen, die das .Steuerprogramm einer Vcrarbeitungscinhcit 3 bilden, sind im Steuerspeicher 30 gespeichert. Der sequentielle Abruf der Instruktion erfolgt über eine Adressensteuerung, die aus der Programmzeigerlogik 22, dem Adressenregister 33 des Adressenarbeitsspeichers 32 und dem Adressenregister 31 des .Steuerspeichers 30 besteht.

Während sich im Adressenregister 31 noch die Adresse derjenigen Instruktion befindet, die gerade ausgeführt wird, dann enthält das Adressenregister 58 für den Zugriffszeiger die Adresse desjenigen Programms, von dem als nächstes eine Instruktion ausgeführt werden wird.

Die vom Steuerspeicher 30 abgerufene Instruktion wird in das Operationsregister 63 eingegeben und von dort zweiteilig übertragen. Der Operationscodeteil OP gelangt in üblicherweise in den Operationsdecodierer, dessen Ausgangssignale die Tore des Datenflusses direkt steuern. Der übrige Teil, der aus Operandenadressen, Datenfeldern oder beiden bestehen kann, wird den verschiedensten Maschinenkomponenten verfügbar gemacht, die diese Information benötigen. Soweit dieser Teil Operandenadressen enthält, wird dieser zu dem Adressenregister (DAR) 41 des Datenarbeitsspeichers (DLS) 40 zum Abruf der gewünschten Operanden übertragen. Über die Leitung 91 kann auch ein gewünschter Zugriffszeiger PTR in ein Register 47 in der Steuerung 27 für die Durchführung manueller Operationen geladen werden. Auf die Bedeutung dieses

Registers wird an anderer Stelle der Beschreibung noch ausführlicher eingegangen werden.

Weiterhin konventionell ist der Teil in der l.ogiksleuerschaltung 23. der sich mit der Ausführung arithmetischer und logischer Operationen befaßt. Das Kernstück dieses Teils ist einmal der bereits erwähnte Datenarbeitsspeicher 40 und andererseits die arithmetische und logische Einheit (ALU) 45, die mit Daten, im allgemeinen A- und B-Operanden beaufschlagt wird, die aus dem Datenarbeitsspeicher 40 in das Register (AREG) 43 und das Repister (B-REG) 44 intermediär geladen werden.

Die Arbeitsweise der Programmzeigerlogik 22 wurde bereits im Zusammenhang mit den F ι g. 6 und 7 erläutert.

Ein wesentliches Element zur Steuerung der manuellen Operationen ist in der Steuerung für die manuellen Operationen 24 ein Stoppzeiger-Register 20. in das mit Hilfe einer besonderen Instruktion der Programmadres- ^rnypjppr PTR i rinppppben wird, der das /π stonnendc Programm idenrfiziert. Der Programmadressenzeiger PTR i. der das zu stoppende Programm kennzeichnet, wird über das UND-Tor 105 vom Operationsregister über die Leitung 91 eingegeben. Die genannte besondere Instruktion enthält diesen Zeiger in ihrem Adrcsscnfcld; der Operationscode dieser Instruktion steuert über den Operationsdekodierer 62 und die Leitung 104, zusammen mit einem entsprechenden Taktimpuls(z. B. f 6)das UND-Tor 105.

Eine weitere Eingabe in das Stoppzeiger-Register 20 ist über ein UND-Tor 60 möglich, das von dem Ausgangssignal der Verriegelungsschaltung 52 und einem anderen Taktsignal (z. B. I9) gesteuert wird. Über das geöffnete UND-Tor 60 gelangt der Zugriffszeiger im Register 58 über dir Leitungen 64 und 69 in das den eigentlichen Zugriffszeiger speichernde Register 61. Von diesem Stoppzeiger-Register 20 aus wird der. oder wenn es sich um mehrere zu stoppende Programme handelt, werden die Programmzeiger in eine Vergleichsschaltung 26 übertragen, die nun den Programmzeiger, der als codierte Information vorliegt, mit dem jeweiligen Zugriffszeiger A PTRj vergleicht, der wie schon erwähnt wurde, bereits einen Zyklus früher das Programm bezeichnet, von dem eine nachfolgende Instruktion ausgeführt werden soll, und wenn ;=_/ ist, dann erzeugt er ein Ausgangssignal, das in die Steuerschaltung 27 übertragen wird, die unter besonderen Bedingungen, die noch im Detail erläutert werden, über das Register 25 ein Steuersignal erzeugen, das in der Steuerlogikschaltung 23 der betrachteten Verarbeitungseinheit, z. B. 3. die Ausführung einer Instruktion des Programms PGMO erzwingt.

Dieses Erzwingen der Ausführung eines bestimmten Programms stellt ein Abgehen von der normalen Sequenz des Programmablaufs dar. Bevor auf die Einzelheiten näher eingegangen wird, die einen anderen, als den ursprünglich vorgesehenen Programmabiauf erzwingen, seien dem normalen Programmablauf noch einige Betrachtungen gewidmet. Es sei im Zusammenhang mit Fi g. 4 angenommen, daß beispielsweise in einem Zyklus /am Ausgang des Indexwoi tspeichers 34 in der Programmzeigersteuerung 22 das Indexwort IW, zur Verfugung steht, das aus einem Zugriffszeiger und einer Verbindungsadresse besteht. Während die Verbindungsadresse zu dem Indexwort-Register (LR) 36 übertragen wird, das über das Indexwortspeicher-Adressenregister (IWSAR) 35 die Adresse des nächsten, aus dem Indexwortspeicher 34

auszulesenden Indexwortes liefert, wird der /ngriffs/cigcr in das Zugriffs/.cigcrregistcr (APK) 58 übertragen. Der in diesem Zyklus / ausgelesenc Zugriffs/.ciger A PTR, dient zum Adressieren des Adressen-Arbeitsspeichers (ALS) 32, der die Adresse der als nächstes auszuführenden Mikroinstruktion IARi angibt, wahrend in der Prozessorsteuerung 23 gerade die mit einer Instruktionsadresse IARi-] aus dem Steuerspeicher 30 ausgelcene Mikroinstruktion (Zugriffszeiger PTRi- I) ausgeführt wird. Es wird also indirekt mit Hilfe des Zugriffszeigers und der Verbindungsadresse Mikroinstruktion an Mikroinstruktion zur Bildung des normalen Programmflusses aneinander gereiht.

Für die Durchführung manueller Operationen wird, wie bereits erwähnt wurde, der vorstehend erläuterte normale sequentielle Programmablauf für ein bestimmtes Programm, in dem eine manuelle Operation durchgeführt werden soll, unterbrochen. Dieses Programm wird dann gestoppt, ohne daß die betreffende Verarbeitungseinheit gestoppt werden muß, so daß die übrigen Programme, die keine manuellen Operationen benötigen, in der gewohnten Weise ausgeführt werden können. Lediglich das Programm PGMO, dem die Steuerung bei der Durchführung manueller Operationen übertragen wurde, erhält zusätzlich die Programmzeit des gestoppten Programms, so daß insgesamt keine Verarbeitungszeit verloren geht.

Manuelle Operationen werden mit Hilfe einer neu geschaffenen Mikroinstruktion »5 RUN» eingeleitet. Vom Programm PCMO wird der Programmzeiger desjenigen Programms, für das eine manuelle Operation auszuführen ist, in das Stoppzeigerregister 20 (Fig. i oder 4) übertragen. Wenn die letzte Mikroinstruktion des betreffenden Programms ausgeführt wird, wird eine Verriegelungsschaltung (STOP C R FL) 52 in F i g. 4 aufgesetzt, die in diesem Zustand das Erreichen der Stopp-Bedingung indiziert. Über die Leitung 68 wird dieses Signal zur Vergleichsschaltung 25 übertragen und über 75 und 33 des Programms PCM 0 erzwungen.

Bevor die nächste Instruktion des betreffenden Programms wieder ausgeführt werden soll, wird der Zugriffszeiger A PTR₁, der am Ausgang des Registers 58 auf der Leitung 64 zur Verfugung steht, in sehr kurzer Zeit mit dem Adressenzciger verglichen, der sich im Stoppzeiger-Register 20. d. h. genaugenommen im Register 61 in 20 befindet, verglichen. Der Vergleichsvorgang wird von einem Vergleicher (COMP PTRO) 25 durchgeführt, dem über die Leitung 65 die Information des Zugriffszeigers und über die Leitung 76 die Information desjenigen Zeigers zugeführt wird, der die Adresse eines Programms darstellt, für das eine manuelle Operation durchgeführt werden soll. Das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 25 wird über die Leitung 75 zu dem Adressenregister 33 übertragen. das nun so eingestellt wird, daß eine gewünschte Mikroinstruktion des Programms PGMO, die für die Durchführung einer speziellen manuellen Operation benötigt wird, ausgeführt wird.

Dieses Vorgehen wiederholt sich Zyklus für Zyklus, d. h. Mikroinstruktion für Mikroinstruktion desjenigen Programms, für das eine manuelle Operation durchgeführt wird.

An dieser Stelle sei erwähnt, daß für das Programm PGMQ selbst manuelle Operationen nicht durchführbar sind.

Wie F i g. 4 weiter zeigt, werden die Schaltkreise der Steuerung 27 für manuelle Operationen von bestimmten Mikroinstruktionen gesteuert, deren Steuersignale von der Steucrlogikschaltung 21 zu der Steuerung 27 für die manuellen Operationen übertragen werden. Aus der Stcuerlogikschi.ltung 23 werden im wesentlichen Taktsignale des Taktgebers 57 sowie Ausgangssignale ι des Operatior.sdekodierers 62 sowie Programmzeiger information aus dem Operationsregister in die Steue rung 27 für die manuellen Operationen übertragen.

Im einzelnen können mit den neu geschaffenen Mikroinstruktionen folgende Steuerungen ausgeführt ίο werden:

a) Das Stoppen eines vorgegebenen Programms

Die einleitende Operation zum Stoppen eines vorgegebenen Programms, beispielsweise des Pro

i"· gramms PGMi besteht darin, den Programm/eiger dieses Programms in das Stopzeiger-Register 20 /u übertragen. Hierzu dient eine besondere Mikroinstruktion, deren Operationscode ein Torsteuersignal für die Öffnung des UND-Tores 105 erzeugt, das über d<·

.'(i Leitung 104 zu diesem UND-Tor 105 übertragen wird. Der Adressenteil dieser besonderen Mikroinstruktion gelangt vom Operationsregister über die Leitung 91 ebenfalls zu dem genannten UND-Tor 105. das diese Information als Stoppzeiger in das eigentliche Stop-

>') zeigerregister 61 überträgt, wenn außerdem der Taktimpuls ι 6 vorliegt.

Der im Stopzeiger-Register 20 befindliche Adressenzeiger des zu stoppenden Programms, der über die Leitung 76 an einer Vergleichsschaltung (COMP PTR 0)

so 25 anliegt, wird mit den laufenden Zugriffszeigern A PTRp die über die Leitung 65 zu der Vergleichsschaltung 25 übertragen werden, verglichen. Bei Gleichheit erzwingt diese Vergleichsschaltung 25 über ihr Ausgangssignal auf der Leitung 75 in Verbindung mit dem

)ΐ Adressenregister 33 des Adressenarbeitsspeichers 32 die Ausgabe des Programmzeigers PTRO. der sofort ausgeführt wird, wenn die gerade laufende Instruktion vollständig beendet wurde.

b) Stoppen eines Programms bei Gleichheit einer Instruktionsadresse mit einer vorgegebenen Adresse

Zur Vorbereitung dieser Betriebsart wird zunächst über eine besondere Instruktion das Register 47 mit der gewünschten Adresse geladen. Wie zuvor bereits

i> erläutert wurde, dient auch hier der Operationscode dazu, das UND-Tor 110 zu öffnen, damit die im Adressenteil der Mikroinstruktion befindliche gewünschte Adresse aus dem Operationsregister 63 über die Leitung 91 in das Register 47 übertragen werden

so kann. Aus Vereinfachungsgründen ist das UND-Tor 110 ohne Taktsignaleingang dargestellt. Im Prinzip arbeitet dieses Tor aber in ähnlicher Weise, wie beispielsweise das zuvor erläuterte UND-Tor 105.

Die nun im Register 47 gespeicherte gewünschte Adresse steht über den Ausgang des Registers 47 an einer Vergleichsschaltung (COMP 2) 48 zur Verfugung und wird mit den laufenden Instruktionsadressen aller laufenden Programme, die über die Leitung 90 vom Ausgang des Steuerspeicheradressenregisters 31 eben falls an der Vergleichsschaltung 48 zut Verfügung stehen, verglichen.

Nach Durchführung dieser vorbereitenden Arbeiten für den Ablauf der genannten Betriebsart (Adressenvergleichsstop) erfolgen die eigentlichen Steuerfunktionen.

Diese werden ebenfalls wieder durch eine besondere Mikroinstruktion bewirkt, die eine Verriegelungsschaltung (AD E FL) 50 über das UN D-Tor 100 aufsetzt Hier wird wieder aus dem Operationsteil der Mikroinstruk-

ti- .η >m Optiationsdekodicrer 62 ein Torsieiiersigniil er/cugt. das in Vcrhindiing mil clem Taktsignal ί9 über die Leitung 73 dieses UND-Tor tOO durchschallet und damit die Vcrriegelungsschaltung aiifset/t. Das Ausgangssignal dieser Verricgelungsschaltung SO stehl über die Leitung 86 an einem weiteren UND-Tcv 55 /ur Verfügung. Dieses Tor wird durehgeschallet. wenn die Vergleichsschaltung 48 über die Leitung 79 einen positiven Vergleich anzeigt. Das Ausgangssignal des durchgeschalieien UND-Tores 55 wird über ein ODER-Tor 53 und ein UND-Tor 103 zu der Vcrriegelungsschaltung (STOP C R Fl.) 52 (Eingang S), übertragen. Das Setzen der Vcrriegelungsschaltung 52 erfolgt, wie F i g. 4 zeigt, wenn das Taktsignal I 11 über die Leitung 74 an dem genannten UND-Tor 103 anliegt.

Das Aiisga-.gssignal der Vcrriegelungsschaltung 52 wird über die Leitung 68 zu dem UND-Tor 60 in dem Stoppzciger-Registcr 20 übertragen, so daß zurTakt/eit 19 der /.ugriffszeiger A PTR, über die Leitungen 64 und 69 in das Stoppzeiger-Register 20 zweck¹- Anzeige gerettet wird

Heim nächsten Auftreten des /ugriffsze'gcrs A PTR, wird statt dieses Zugriffszeigers der /ugriffszeiger APTRO erzwungen, so daß nun das Programm (PCiMi). in dem die gewünschte Adresse auftrat, gestoppt u ird.

Um welches Programm es sich handelte, in dem die gewünschte Instruktionsadresse auftrat, kann dadurch festgestellt werden, daß übe eine besondere Mikroinstruktion mittels des Programms PGMO der im Stoppzeiger-Register 20 gespeicherte Zugriffszeiger ausgelesen wird.

c) Stoppen eines vorgegebenen Programms bei einer vorgegebenen instruktionsadresse

Zunächst wird nach Betriebsart a) der Programmzeiger des zu unterbrechenden Programms in das Stoppzeiger-Register 20 eingegeben.

Danach erfolgt nach Betriebsart b) das Laden des Registers 47 mit der Adresse der gewünschten Instruktion (die beiden vorstehenden Schritte können auch in ihrer Reihenfolge vertauscht sein).

Bei Gleichheit des Programmzeigers des zu stoppen den Programms mit einem der sequentiell über die Leitung 64 übertragenen Zugriffszeiger erzeugt die Vergleichsschaltung 26 auf der Leitung 77 ein Ausgangssignal, das zu dem UND-Tor 54 übertragen wird. Bei Gleichheit einer Insiruktionsadresse aus dem Instruktionsadressenstrom, der vom Steuerspeicher-Adressenregister 31 über die Leitung 90 zu der Vergleichsschaltung 48 übertragen wird, mit der im Register 47 gespeicherten Instruktionsadresse. wird über die Leitung 79 ein Ausgangssignal erzeugt, das ebenfalls zu dem UND-Tor 54 übertragen wird.

Da die Verriegelungsschaltung (AD+ APTR E FL) 49 von einer besonderen Mikroinstruktion, die die Betriebsart c) kennzeichnet, über die UND-Schaltung 59 eingestellt wurde, ist nun die Bedingung für das UND-Tor 54 erfüllt, so daß ein Ausgangssignal über das ODER-Tor 53, die Leitung 88 und das UND-Tor 103 zur Verriegelungsschaltung 52 übertragen wird, das diese aufsetzt. Das Ausgangssignal dieser Verriegelungsschaltung 52 wird über die Leitung 68 zu dem UND-Tor 60 übertragen, so daß dieses auf die bereits im Zusammenhang mit dem Verfahrensschritt b) beschriebene Weise den Zugriffszeiger des gestoppten Programms in das Stoppzeiger-Register zwecks Anzeige überträgt.

Gleichzeitig wird über den Abzweig 66 der Leitung 68

über die Vergleichsschaltung 25 und das Adrcssenreci· ster 33 des 'Viressenarbeitsspeichers 32 die Ausführung einer Instruktion des Programms PGMO erzwungen.

Durch eine anschließende Mikroinstruktion kann ·· dann sowohl der /.ugriffszeiger des gestoppten Programms, als auch die Instruktionsadresse. die auf der Leitung 90 zur Verfugung steht, zwecks Anzeige in geeignete, nicht dargestellte Anzeigevorrichtungen übertragen werden.

d) Einzelzyklusbetrieb

Nachdem ein gewünschtes Programm nach einer der Betriebsarten a) bis c) gestoppt wurde, was unter anderem bedeutet, daß der Programmzeiget des zu

ΙΊ stoppenden Programms sich bereits in dem Slopp/eiger-Rcgister 20 befindet, wird die für diese Betriebsart typische Verriegelungsschaltung (SC FL) 98, ebenfalls mit einer besonderen Mikroinstruktion, gesetzt.

Weiterhin wird mit Hilfe einer weiteren besonderen

.'(i Mikroinstruktion die Verriegelungsschaltung 52 zurückgestellt. Das Ausgangssignal des Opcrationsdekodierers b2 steuert hierbei über die Leitung 106 zusammen mit dem Taktimpuls (6 über die Leitung 70 das UND-Tor 51, das ein Ausgangssignal zum Rückstelleingang Rtler

; · Verriegelungsschaltung 52 überträgt.

Dadurch kann die nächste Instruktion (Mikroinstruktion) des zu stoppenden Programms, beispielsweise PGM~i ausgeführt werden. Dabei wird dann wieder über das UND-Tor 84, an dem das Ausgangssignal der

i" Verriegclurigssch.iltung 98 für die Betriebsart über die Leitung 99 und das Verglcichssignal des Vergleichers 26 über die Leitung 77 anliegt sowie über das ODLR-Tor 53. die Leitung 88, das UND-Tor 103 und Jen .Setzeingang S. die Verriegelungsschaltung 52 wieder

'■Ί gesetzt und das Programm PCM3 nach Ausführung von nur einer Mikroinstruktion wieder gestoppt.

Die Steuerung 24 für die Durchführung manueller Operationen ist also in Verbindung mit der Programmzeigerlogik 22 sowie der Steuerlogikschaltung 23 der

i" betreffenden Verarbeitungseinheit in der Lage, vhr verschiedene manuelle Op. rationen durchzuführen.

Fig. 5 zeigt hierbei im einzelnen den zeitlichen Ablauf für einen Adressenvergleichsstop. also den Fall der Betriebsart b).

4Ί In der obersten Zeile in F i g. 5 sind die Takt' ipuKe 0 bis 11 über insgesamt vier Maschinenzsklen gezeigt, wobei der Maschinenzyklus 1 in der linken Spalte und der Maschinenzyklus 4 in der äußersten rechten Spalte dargestellt sind. Die Verriegelungsschaltung 50 für die

W Einstellung der Betriebsart b) wird im ersten Zyklus der Taktzeit 9 aufgesetzt. In diesem Zustand bleibt sie bis mindestens zum Ende des vierten Zyklus (vgl. zweite Zeile). Die dritte Zeile zeigt die Steuerung des Stoppzeiger-Registers 20. Zur Taktzeit f6 im ersten Zyklus übernimmt sie den Zeiger des zu stoppenden Programms und hält ihn bis mindestens zum Ende des vierten Zyklus.

Die vierte Zeile von oben zeigt die Zugriffszeiger, wie sie auf der Leitung 64 erscheinen, während in der fünften Zeile der Zeiger derjenigen Programme dargestellt ist. von denen in den einzelnen Zyklen Mikrobefehle ausgeführt werden. Die sechste Zeile zeigt das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 26, in der der Programmzeiger des zu stoppenden Programms, der im Stoppzeiger-Register gespeichert ist. mit den Zugriffszeigern, die sequentiell über die Leitung 64 übertragen werden, verglichen wird. Zur Taktzeit r6 im ersten Zyklus wird eine Übereinstimmung der beiden genann-

ten Zeiger erstmals festgestellt und ein Signal bis zur Taktzeit (2 im zweiten Zyklus erzeugt. Gleichzeitig wird auch in der Vergleichsschaltung 48 eine Obereinstimmung der Instruktionsadresse am Ausgang des Steuerspeicher-AdreQregisters 31 mit einer vorher in das Register 47 geladenen gewünschten Instruktionsadresse verglichen. Das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 48 ist in der siebenten Zeile von oben in F i g. 5 dargestellt Es entsteht auch gleichzeitig mit dem Ausgangssignal des Vergleichers 26, hält aber bis zur Taktzeit 6 im zweiten Zyklus an.

Die Verriegelungsschaltung 52, die immer dann aufgesetzt wird, wenn eine Stop-Bedingung erfüllt worden ist, wird, da insbesondere auch die Bedienung d<;s UND-Tores 55 erfüllt ist, über das ODER-Tor 53. die Leitung 88 und das UND-Tor 103 zur Taktzeit Ml diese Verriegelungsschaltung 52 gesetzt. Dieses ist in F i g. 5 in d^r dritten Zeile von unten dargestellt

Am Ende des zweiten Zyklus' gibt der Adressenar-

beitsspeicher 32 den Zugriffszeiger für das Programm PGMO aus (vgl. F i g. 5 zweite Zeile von unten). Es wird aber, da die Verriegelungsschaltung 52 gesetzt ist, über die Leitung 68, die Vergleichsschaltung 25, die Leitung 75 und das Adressenregister 33 des Adressenarbeitsspeichers 32 die Ausführung einer Instruktion des Programms PGMO erzwungen, indem der Zeiger PTRO ausgegeben wird. Dieses ist in Fig.5 in der letzten Zeile dargestellt.

Schließlich zeigt F i g. 2 noch eine Scha'lungsvariante einer Zentraleinheit 1, die aus insgesamt drei Verarbeitungseinheiten (PU 1 bis PU 3) 3 bis 5 besteht Nun ist es für die Durchführung manueller Operationen durchaus ausreichend, wenn die Steuereinheit zur Durchführung manueller Operationen, die auch mit der Tastatur KB und der Anzeigeeinheit DlSP verbunden ist, nur einmal vorhanden, allerdings mittels eines Umschalters 15, an die gewünschte Verarbeitungseinheit 3 bis 5 anschließbar ist

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

10

Patentansprüche:

I. Einrichtung zur Steuerung manueller Operationen in einem Prozessor, in dem zeitscheibengesteu- en mehrere Programme ablaufen, gekennzeichnet durch

a) eine Einrichtung (25, 33; F i g. 4) zur Selektion eines der Programme (z. B. PGMQ) für die Steuerung der manuellen Operationen,

b) durch mehrere Betriebsarten-Verriegelungsschaltungen (49, 50 und 97, 98) jeweils zur Auswahl einer gewünschten manuellen Operation (z. B. Programmstopp, Adressenvergleichsstopp, Einzelzyklusoperation), '⁵

c) ein Stoppzeiger-Register (20) zur Speicherung des Programmzeigers (PTR i) desjenigen Programms (PCMi), für das die Durchführung einer manuellen Operation gewünscht ist,

d) eine Verriegelungsschaltung (52) zur Angabe einfcr erreichten Stoppbedingung (für einen dritten Vergieicher (25)), die einstellbar ist, wenn die letzte Mikroinstruktion eines gewünschten Programms ausgeführt wird,

e) einen ersten Vergleicher (26) zum Vergleich des Programmzeigers des laufenden Programms (PGMj), von dem die nächste Instruktion in dem Prozessor ausgeführt werden soll, mit dem im Stoppzeiger-Register (20) gespeicherten Programmzeiger (PGMi) des gewünschten Programms, wobei dieser Vergleich durchführbar i;·, bevor die nächste Instruktion des gewünschten Programms ausgeführt wird und ein Ausgangssignal abgegeben wird, wenn i*=j ist,

f) einen zweiten Vergleicher (48) zum Vergleich einer gewünschten Instruktionsadresse (INI), bei der gestoppt werden soll, mit der jeweils laufenden Instruktionsadresse aller laufenden Programme, wobei bei Gleichheit ein Ausgangssignal abgegeben wird.

g) einen dritten Vergleicher (25) zum Vergleich des im Stoppzeiger-Register (20) befindlichen Stoppzeigers mit dem Zeiger (A-PTRj) der nächsten auszuführenden Instruktion, so daß, wenn die gewünschte Stoppbedingung der Verriegelungsschaltung (52) erreicht ist, die Ausführung einer bestimmten Instruktion des Steuerprogramms (PGMO) für manuelle Operationen erzwingbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung eines Programmstopps eines gewünschten Programms (PGMi) mittels einer besonderen Instruktion

a) sowohl die Betriebsarten-Verriegelungsschaltung (97; F i g. 1) für Programmstopp eingestellt als auch der Programmzeiger (PTR i) für das zu stoppende Programm in das Stoppzeiger-Register (20) eingegeben wird,

b) die Ausgangssignale des ersten Vergleichers (26) und der eingestellten Betriebsarten-Verricgelungsschaltung (97) auf ein UND-Tor (56) gegeben werden und bei Vorhandensein der M Koinzidenz die Verriegclungsschaltung (52) zur Abgabe der erreichten Stopp-Bedingung gesetzt wird, und daß

25

30

35

50

c) der dritte Vergleicher (25) ein Ausgangssignal an ein Adressenregister (33) abgibt, womit das Steuerprogramm (PGMO) das Stoppen des gewünschten Programms erzwingt

3. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung eines Adressenvergleichsstopps mittels einer besonderen Instruktion

a) sowohl die Betriebsarten-Verriegeüngsschaltung (50; F i g. 4) für Adressenvergleichsstopps eingestellt als auch ein Register (47) mit einer gewünschten Instruktionsadresse (INI), bei der gestoppt werden soll, geladen wird,

b) die Ausgangaignale des zweiten Vergleichers (48) und der eingestellten Betriebsarten-Verriegelungsschaltung (50) auf ein UND-Tor (55) gegeben werden und bei Vorhandensein der Koinzidenz die Verriegelungsschaltuog (52) zur Abgabe der erreichten Stopp-Bedingung gesetzt wird, und daß

c) der dritte Vergleicher (25) ein Ausgangssignal an ein Adressenregister (33) abgibt, womit das Steuerprogramm (PGMO) das Stoppen des Programms, in dem die gewünschte Adresse auftrat, erzwingt

4. Einrichtur-g nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung eines Stopps eines vorgegebenen Programms bei einer vorgegebenen instruktionsadresse mittels einer besonderen Instruktion

a) sowohl die Betriebsarten-Verriegelungsschaltung (49; Fi g. I) als auch der Programmzeiger (PTR i) des zu unterbrechenden Programms in das Stoppzeiger-Register (20) eingegeben wird,

b) die Ausgangssignale des ersten Vergleichers (26) und der eingestellten Betriebsarten-Verriegelungsschaltung (49) auf ein UND-Tor (57) gegeben wird und bei Vorhandensein der Koinzidenz die Verriegeliingsschal'.ung (52) zur Abgabe der erreichten Stopp-Bedingung gesetzt wird, und daß

c) der dritte Vergleicher (25) ein Ausgangssignal an ein Adressenregister (33) abgibt, womit das Steuerprogramm (PGMO) das Stoppen des gewünschten Programms an der gewünschten Adresse erzwingt.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung von Einzelzyklusoperationen durch eine besondere Instruktion

a) sowohl die hierfür zuständige Betriebsarten-Verriegelungsschaltung (98; Fig.4) eingestellt als auch ein gewünschtes Programm (PGMi) nach einer der in den Ansprüchen 2 bis 4 erläuterten Betriebsart gestoppt wird, und daß

b) die Ausgangssignale des ersten Vergleichers (26) und der eingestellten Betriebsarten-Verriegelungsschaltung (98) auf ein UND-Tor (84) gegeben werden, dessen Ausgangssignal bei Vorhandensein der Koinzidenz das eigentliche Stoppen steueri und danach mit Hilfe einer weiteren Mikroinstruktion die Verriegelungsschaltung (52) für die Angabe der erreichien

Stopp-Bedingung zurückstellt und danach dieses Arbeitsspiel mit anderen gewünschten Programm- und/oder Instruktionsadressen wiederholbar ist.

Die Erfindung betrifft ein^ Einrichtung zur Steuerung manueller Operationen in einem Prozessor, in dem zeitscheibengesteuert, mehrere Programme ablaufen.

Bei Datenverarbeitungsanlagen mit Zeitscheibensteuerung werden sequentiell jedem Programm Zeitscheiben zugeteilt, während deren Dauer einem bestimmten Programm alle erforderlichen Resourcen der Datenverarbeitungsanlage zu seiner Ausführung zur Verfügung stehen. Für die Dauer der nächsten Zeitscheibe steht dann die Datenverarbeitungsanlage ausschließlich dem in der Sequenz nachfolgenden Programm zur Verfügung, wie beispielsweise in der DE-PS 22 47 735 beschrieben ist.

Für die Steuerung elektronischer Datenverarbeitungsanlagen besteht fast immer die Forderung, daß sie auch in der Lage sein muß, manuelle Operationen für diese Anlagen durchzuführen. Manuelle Operationen, wie beispielsweise der Adressenvergleichsstopp, der Programmstopp oder Einzelzyklusoperationen dienen im allgemeinen der Prüfung und Wartung sowohl der Schaltkreise, als auch der auf den Maschinen laufenden Programme.

Mit dem Adressenvergleichsstop, der sich auf Instruktionsadressen bezieht, kann beispielsweise überwacht werden, ob durch Verzweigungsinstruktionen vorgeschriebene Programmverzweigungen tatsächlich an der angegebenen Stelle des Programms durchgeführt wurden oder nicht. Einzelzyklusoperationen beispielsweise können dazu verwendet werden, in einem Programm einzelne Instruktionen zu verändern, ganz herauszunehmen oder durch andere zu ersetzen.

Mit den bisher bekannt gewordenen Lösungen (vgl. Manual of Operations für die Datenverarbeitungsanlage IBM B 60 Modell 20) zur Durchführung dieser manuellen Operationen, die von der Bedienungskonsole einer elektronischen Datenverarbeitungsanlage aus steuerbar sind, wurde bisher vielfach so verfahren, daß mit Hilfe von Steuerleitungen in die Zeitsteuerlogik des Prozessor eingegriffen werden mußte, um diese manuellen Operationen zu aktivieren. Diese Steuerleitungen werden entweder von Konsolschaltern manuell oder von einem zweiten Prozessor betätigt, der automatisch die erforderlichen Steuerleitungen aktiviert.

Diese Technik ist jedoch mit erheblichen Nachteilen behaftet, da der Schaltkreisaufwand für den Eingiiff in die Taktsteuerung selbst sehr aufwendig ist und außerdem durch das Stoppen des Taktgebers für das Ausführen der manuellen Operationen bei einem zeitscheibengesteuerten Multiprogramm-Prozessor für ein bestimmtes Programm, alle anderen Programme ebenfalls gestoppt und unterbrochen werden, so daß sich hier ein beträchtlicher Verlust an Maschinenzeit ergibt.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, für zeitscheibcngesteuerte Multiprozcssoren eine Lösung zur Durchführung manueller Operationen anzugeben, die bei geringem Aufwand manuelle Operationen für ein Programm ausführen kann, ohne dabei die anderei, Programme Stillzusetzen und ohne daß dabei die

Programmzeit desjenigen Programms, für das eine manuelle Operation durchgeführt wird, verloren geht.

Gelöst wird diese Aufgabe der Erfindung durch die in dem Hauplanspruch angegebenen Merkmale. Vorte;ihafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Auf diese Weise wird durch die Erfindung ein Bündel von Vorteilen erreicht:

1. Geringer Aufwand, da a) zum Bedienen der manuellen Operationen die ohnedies in einer Datenverarbeitungsanlage vorhandene Konsole, die stets mit einer Eingabe- und Steuertasiatur sowie einem Anzeigefeld ausgestattet ist, mit benutzt wird, b) ein zusätzlicher Aufwand für Steuerleitungen und eine Taktsteuerlogik, die zeitkritische Funktionen zu bedienen hat, entfällt und c) ein zweiter Prozessor für die Steuerung der manuellen Operationen nicht erforderlich ist.

2. Einsparung von Maschinenzeit, da a) der Prozessor während der Ausführung einer manuellen Operation in einem Programm nich' generell gestoppt wird, so daö die übrigen Programme weiterlaufen können und b) die Programmzeit desjenigen Programms für das eine manuelle Operation ausgeführt wird, nicht verloren geht, sondern der Programmzeit desjenigen Programms zugeschlagen wird, welches die manuellen Operationen steuert