DE2821882C2 - Programmsteuereinheit mit Prüfmöglichkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Programmsteuereinheit nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Programmsteuereinheit ist bekannt aus der US-PS 35 18 413, wo ein Prüfwertspeicher verwendet wird, der eine Adresse aufnimmt und an dessen Ausgang der Vergleicher angeschlossen ist. Die w anderen Ausgänge des Vergleichers sind jedoch mit den Ausgängen des Adressenzählers verbunden. Ferner wird ein Prüfzähler verwendet, der auf eine bestimmte Stellung gesetzt wird und mit jeder neuen Adresse des Mikroprogrammspeichers um einen Schritt weiterzählt. Bei Erreichen einer vorgegebenen Stellung steuert der Prüfzähler den Vergleicher zur Durchführung des Vergleichs an. Der Prüfwertspeicher nimmt also eine zukünftige Adresse auf. die nach einer bestimmten Anzahl von Mikroprogrammbefehlen erreicht werden soll.

Diese bekannte Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß die Prüfung nicht über einen bedingten Adressensprung durchgeführt werden kann, bei dem also nach einer bestimmten Anzahl von Befehlen zwei verschiedene Adressen möglich sind. Gerade das Prüfen der Adreßsprünge ist jedoch sehr wesentlich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine

Programmsteueretnheit mit Prüfmöglichkeil anzugeben, wobei die zusätzlichen Prüfeinrichtungen einfach aufgebaut sind und eine Prüfung unter allen Bedingungen und somit auch über einen Adressensprung hinaus ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst Da der Inhalt des Prüfwertspeichers mit einem vom Mikroprogramm gelieferten Wert verglichen wird, ist dieser Wert frei wählbar und nicht durch die Adressenfolge des Mikroprogrammspeichers beschränkt Dadurch kann geprüft werden, ob bei einem bedingten Sprung jeder der beiden möglichen Programmzweige von dem richtigen Programmpunkt vor der Verzweigung ausgegangen ist Gegebenenfalls können sogar einzelne Zweige von verschiedenen Punkten aus angesprungen werden. Diese Möglichkeit besteht beim Stand der Technik nicht

Wenn der durch das Ausgangssignal des Vergleichers ausgelöste Adressensprung vor einem Aktivierungsbefehl erfolgt wird dieser damit übersprungen, so daß verhindert wird, daß ein derartiger Aktivierungsbefehl zu einem falschen Zeitpunkt oder unter falschen Bedingungen ausgeführt wird, was anderenfalls zu einer wesentlichen Störung oder gar Beschädigung der von der Programmsteuereinheit gesteuerten Einrichtung führen kann. Wenn der Vergleich jeuoch bei einem Aktivierungsbefehl durchgeführt wird, kann das Ausgangssignal des Vergleichers die Ausführung des Aktivierungsbefehls sperren.

Die Speicherurig der Prüfinformation kann auf verschiedene Weise realisiert werden. So kann die gespeicherte Prüfinformation eine bestimmte Stellung einer der betreffenden Befehlsfolgen individuell zugeordneten Speicherstufe (Merker) sein. Eine noch günstigere Lösung besteht nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung darin, daß die Prüfinformation einen Zahlenwert darstellt und eine arithmetisch-logische Einheit in der Programnisteuereinheit aus der vorhandenen Prüfinformation jeweils durch eine bestimmte Rechenoperation die neue Prufinformation bildet Es ist auch möglich, mehrere Prufinformationen gleichzeitig in verschiedenen Prüfwertspeichern zu speichern, die verschiedenen Befehlsfolgen zugeordnet sind, was bei Unterbrechung einer Befehlsfolge durch eine andere zweckmäßig sein kann.

Um eine Kontrolle darüber zu haben, wie oft ein falscher Sprung des Programmadressen/ählers auftritt, ist es zweckmäßig, daß jedes Ausgangssignal des Vergleichers einen Fehlerzähler um eine Stellung weiterschaltet. Dieser Fehlerzähler kann beim Erreichen einer vorgegebenen Stellung direkt einen Alarm auslösen, z. B. indem eine Fehlermeldung an eine übergeordnete Steuereinheit gegeben wird. Für einen definierten Ablauf der Befehlsfolgen ist es jedoch zweckmäßig, daß mindestens am Ende aller Befehlsfolgen ein Befehl die Stellung des Fehlerzählers abfragt und bei Überschreiten des Fehlerzählers über eine vorgegebene Stellung ein Alarmsignal auslöst. Im Falle eines Alarmsignals bzw. einer Fehlermeldung kann die Befehlsfolge in eine Schleife mit der Abfrage des Fehlerzählers einlaufen, so daß ein weiterer Ablauf von Befehlsfolgen so lange nicht möglich ist, wie der Fehlerzähler nicht zurückgestellt wird. Gibt das Gerät eine Fehlermeldung an eine übergeordnete Steuereinheit ab, so kann diese ein fehlerhaft beendetes Kommando wiederholen und dabei den Fehlerzähler zurückstellen. Der Fehlerzähler wird allgemein bei der

Übergabe eines Kommandos an das Gerät zurückgestellt, um zu vermeiden, daß sich Einzelfehler aus der Abarbeitung vorangegangener Kommandos aufaddieren und unnötigerweise zu einer Fehleraussage führen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nächste- s hend anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigen

Fig. la und Ib das Flußdiagramm einer Befehlsfolge mit Prüfbefehlen,

Fig.2 das Blockschaltbild einiger Steuerelemente eines Peripheriegerätes.

Die Fig. la und Ib, die zum Herstellen des Zusammenhanges übereinander anzuordnen sind, stellen den Anwendungsfall dar, bei dem die Programmsteuereinheit ein Peripheriegerät einer elektronischen Rechenanlage steuert und die Mikroprogramme ständig nacheinander durchlaufen werden. Das erste Feld in Fig. la oben ist mit »Start-Befehlsfolge 1« bezeichnet, obwohl dies allgemein keinen Befehl darstellt sondern nur der Übersichtlichkeit der Darstellung dient Danach folgt ein Abfragebefehl, der prüft ob von der Zentraleinheit ein Kommando übertragen wurde, und zwar das diese Befehlsfolge auslösende Kommando. Der Abfragebefehl kann tatsächlich aus mehreren einzelnen Befehlen zusammengesetzt sein, die beispielsweise das von der Zentraleinheit kommende Steuerkommando zunächst entschlüsseln oder ähnliche Vorgänge auslösen und e^rst am Schluß mit dem eigentlichen Abfragebefehl enden. Wenn das Ergebnis dieses Abfragebefehls negativ ist, d. h. es liegt kein entsprechendes Steuerkomn>ando von der Zentraleinheit vor, springt die Befehlsl"3lge, wie durch die mit einem Querstrich versehene Linie angedeutet ist auf den Punkt »Ende-Befehlsfolge 1«, der ebenfalls keinen echten Befehl darstellt sondern nur der Übersichtlichkeit halber den Punkt nach dem letzten Befehl der ersten Befehlsmarke markiert. Dieser Endpunkt ist in Fig. Ib dargestellt. Danach wird die nächste, ähnlich aufgebaute Befehlsfolge durchlaufen, usw.

Wenn jedoch das richtige Kommando von der Zentraleinheit vorliegt folgt nach dem Abfragebefehl ein Speicherbefehl, der eine Prüfinformation abspeichert beispielsweise durch Übertragen einer in diesem Befehl vorhandenen Konstante in ein ebenfalls durch den Befehl angegebenes Register.

Danach werden die nächsten Befehle der Befehlsfolge abgearbeitet mit denen beispielsweise Gerätezustände geprüft werden. In diesem Teil der Befehlsfolge sind jedoch keine Befehle enthalten, die wesentliche Daten verändern, beispielsweise bereits übertragene auszudruckende Daten umspeichern oder überschreiben bzw. löschen, oder die elektromechanische Teile aktivieren, wie beispielsweise Kupplungen oder Druck- oder Stanzmagnete. Der erste Teil der Befehlsfolge, der mit Modul 1 bezeichnet ist endet schließlich mit einer Veränderung der ursprünglich abgespeicherten Prüfinformation P\ in eine neue Prüf information P 2, wobei diese Veränderung beispielsweise durch Addition einer im Änderungsbefehl enthaltenen Konstante durchgeführt wird.

Der in dem Ablauf folgende Modul 2 enthält zunächst einen Prüfbefehl, der die nun gespeicherte Priifinformation Pl mit einer im Befehl vorhandenen Konstante vergleicht. Falls sich dabei keine Gleichheit ergibt, geht daraus hervor, daß dem Modul 2 nicht ein richtig durchlaufender Modul 1 vorangegangen ist, d. h. die b5 Befehlsfolge wurde nicht von Anfang an korrekt durchlaufen, sondern es ist beispielsweise ein durch eine fehlerhafte Funktion ausgelöster Sprung des Programmes in den Modul 1 bzw. direkt auf den Anfang des Moduls 2 erfolgt In diesem Falle wird, wie durch die mit einem Schrägstrich versehene Linie angegeben ist, ein Programmsprung ausgelöst, der einen Fehierzähler weiterschaltet und dann auf den Punkt »Ende-Befehlsfolge 1«führt, wie in F i g. 1 b angegeben ist

Falls jedoch die Prüfinformation richtig gespeichert ist wird unmittelbar anschließend an die Abfrage zu Beginn des Moduls 2 der Befehl ausgeführt, der in diesem Beispiel Daten verändert Danach folgen dann weitere Befehle dieser Befehlsfolge, die ebenfalls keine Veränderung von Daten oder Aktivierung von mechanischen Teilen auslösen. Am Ende des Moduls 2 wird die Prüfinformation P2 in die Prüfinformation P3 geändert beispielsweise durch Multiplikation mit einer im Änderungsbefehl enthaltenen Konstante.

Danach folgt der Modul 3, der wieder mit einem Abfragebefehl beginnt der die gespeicherte Prüfinformation P3 mit einer im Befehl vorhandenen Konstante vergleicht. Falls ein fehlerhafter Sprung in den Modul 2 erfolgt ist hat sich durch den Verän ; rungsbefehl am Schluß dieses Moduls nicht die richtige Prifinformation gebildet und der Abfragebefehl zu Beginn des Moduls 3 führt wieder auf einen Sprung zu dem Weiterschalten des Fehlerzählers und dem Punkt »Ende-Befehlsfolge 1«. B-i richtiger Prüfinformation folgt danach ein Befehl, der ein elektromechanisches Element ansteuert, und danach werden weitere Befehle des Moduls 3 durchlaufen. Diese Befehlsfolge enthält in diesem Beispiel am Ende einen Verzweigungibefeh 1, wobei abhängig von dem Vorhandensein der Bedingung danach die inzwischen erhaltene Prüfinformation P 3 in die Prüfinformation P 2 verändert wird, wonach ein Sprung auf den Beginn des Moduls 2 erfolgt, oder die Prüfinformation P3 wird in die Prüfinformation P4 geändert und danach der Modul 4 begonnen.

Auch der Modul 4 beginnt wieder mit einer Abfrage der Prüfinformation, um festzustellen, ob dieser Modul von dem bzw. den richtigen vorhergehenden M.duln ausgehend begonnen wurde. Dieser Modul 4 enthält in diesem Beispiel nur eine Befehlsfolge ohne wesentliche Veränderung von Daten oder Zuständen, und ei endet mit einem Befehl, der die zuletzt erreichte Prüfinformation P 4 löscht. Vor diesem Löschbefeh! könme noch ein nicht dargestellter Abfragebefehl vorgesehen sein, der praktisch am Ende des Moduls die Prüfinformation vergleicht, um festzustellen, ob ein falscher Sprung in die Befehlsfolge des Moduls 4 erfolgt ist. Statt dessen könnte aber auch das Löschen der Prüfinformation P4 dadurch erfolgen, daß deren Wert der an dieser Stelle erreicht worden se»n soll, von der Prüfinformation subtrahiert wird, so daß der Prüfinformationsspeicher dann den Wert 0 enthält Dieser Wert 0 kann zu Beginn jeder Oefehlsfolge geprüft werden, so daß auf diese Weise festgestellt werden kann, ob die vorhergehende Befehlsfolge richtig Seendet wurde. Diese Piüfung bzw. Abfrage wäre zweckmäßig noch vor der ίτ· F i g. la oben angegebenen Abfrage auf ein Kommando von der Zentraleinheit vorzusehen.

Nach dem Ende der Befehlsfolge 1 folgen weitere Befehlsfolge.!, die im Prinzip in gleicher Weise aufgebaut sind wie die Befehlsfolge 1, d. h. sie beginnen mit der Abfrage, ob ein Kommando von der Zentraleinheit vorliegt, gegebenenfalls mit einer vorgeordnetei Abfrage auf den Wert 0 der Prüfinformation, ferner mit einem Befehl zum Abspeichern der Prüfinformation bei Vorliegen eines zugehörigen Kommandos, und dann folgen allgemein mehrere

Module, die wie bei der Befehlsfolge 1 jeweils mit einer Veränderung der Prüfinformaiion enden und mit einer Abfrage der vorgeschriebenen Prüfinformation beginnen.

Nach dem Durchlaufen weiterer Befehlsfolgen ist ein Abfragebefehl eingefügt, der den Zählerstand des Fehlerzählers prüft. Wenn dieser Zählerstand einen bestimmten Wert überschreitet, in dem dargestellten Beispiel den Wert 2, erfolgt ein Sprung auf einen Befehl, der einen Alarm auslöst, beispielsweise eine Lampe aufleuchten läßt oder ein akustisches Signal auslöst, und danach auf den Abfragebefehl des Fehlerzählers zurückspringt, damit wegen des ständig laufenden Programmzählers eine Programmschleife erzeugt wird, die ständig durchlaufen wird, solange der Fehlerzähler den angegebenen Wert überschreitet. Der Wert 2 bedeutet hier, daß nur ein einziger fehlerhafter Programmsprung zugelassen wird, anderenfalls wird bereits ein wesentlicher Fehler in der Anlaup ancpnnmmen. Die Programmschleife wird wieder verlassen, wenn der Fehlerzähler gelöscht wird, was beispielsweise durch eine Bedienungskraft erfolgen kann.

Wenn der Fehlerzähler gelöscht ist oder bei der ersten Abfrage noch nicht den Wert 2 erreicht hatte, werden weitere Befehlsfolgen durchlaufen, nach denen sich wieder eine Abfrage des Fehlerzählers anschließen kann. Wenn das Ende der letzten Befehlsfolge erreicht worden ist, wird automatisch die erste Befehlsfolge wieder begonnen, d. h. nach dem letzten Befehl der letzten Befehlsfolge ist in der Adressenfolge der erste Befehl der ersten Befehlsfolge vorhanden, oder es ist ein unbedingter Sprungbefehl vorhanden, der den Programmzähler auf die Adresse dieses ersten Befehls der ersten Befchlsfolge setzt. Auf diese Weise wird das aus allen Befehlsfolgen bestehende Programm fortwährend zyklisch durchlaufen.

In Fig. 2 ist eine Möglichkeit der Realisierung dargestellt. Der Mikroprogrammspeicher 32, der das Programm aus den einzelnen Befehlsfolgen enthält, wird durch den Programmadressenzähler 30 adressiert. Dieser Adressenzähler 30 erhält ständig Zähltakte von einem Taktgenerator 31, so daß er ständig seine Zählerstellungen wiederholt nacheinander durchläuft.

Die Ausgänge des Adressenzählers sind mit den Adresseneingängen des Mikroprogrammspeichers 32 -» verbunden. In jeder Adresse ist ein Befehl in Form einer Bitkombination enthalten, die bei Adressierung ausgelesen und üblicherweise über hier nicht dargestellte Register einem Decoder 34 zugeführt wird, der die einzelnen Befehle entschlüsselt. Der Decoder 34 enthält dafür beispielsweise eine Anzahl Gatter oder eine Diodenmatrix.

Die Ausführung der Befehle für die Abfrage eines Steuerbefehls von der Zentraleinheit ist in F i g. 2 nicht näher dargestellt, da sie für die beschriebene Funktion nicht wesentlich ist. Der nachfolgende Befehl »Prüfinformation abspeichern« wird in dem Decoder 34 entschlüsselt und steuert über die Leitung 42 ein > Register 33 an. das beispielsweise die Informationen auf den Ausgangsleitungen 45 des Mikroprogrammspeichers übernimmt. Wenn ein Abfragebefehl die darin gespeicherte Prüfinformation prüfen soll, wird dieser Befehl ebenfalls im Decoder 34 entschlüsselt und steuert über die Leitung 43 einen Vergleicher 36 an, der den Inhalt des Registers 33 mit den Informationen auf den Ausgangsleitungen 45 des Mikroprograrrmspeichers 32. in diesem Falle mit den gleichen Leitungen wie zum Einspeichern des Registers 33 verwendet, vergleicht. Wenn dieser Vergleich keine Übereinstimmung ergibt, erzeugt der Vergleicher 33 ein Signal auf der Leitung 44, das einen Fehlerzähler 37 um einen Schritt weiterzählt und einen Sprung des Adressenzählers auf eine Adresse entsprechend dem Ende der Befeh!sfo!"e auslös! Das -'" Weiterschalten des Fehlerzählers 37 und der Sprung des Adressenzählers 30 wird beispielsweise durch entsprechende Befehle gesteuert, die nach dem Abfragebefehl folgen und die übergangen werden, wenn der Vergleicher 36 eine Übereinstimmung feststellt und kein -'5 Ausgangssignal auf der Leitung 44 erzeugt. Dann erfolgt auch kein Sprung des Adressenzählers 30, und das Programm läuft in natürlicher Folge weiter, wobei als nächster **in Befehl zur Ansteuerung eines Elektromagneten 40 folgen möge, der ebenfalls in dem Decoder 34 entschlüsselt und gegebenenfalls in Verknüpfungsstufen 38 mit Bedingungen oder dem InMt eines Registers 39 verknüpft wird.

Dann folgen weitere Befehle ohne Veränderung wesentlicher Zustände bzw. Daten, und schließlich ^i; erscheint ein Befehl zum Verändern der im Register 33 gespeicherten Prüfinformation. Dieser Befehl ist hier ein Befehl zur Durchführung einer arithmetischen Operation, der ebenfalls im Decoder 34 entschlüsselt wird und über die Leitung 41 die arithmetisch-logische ¹⁽¹ Einheit 35 ansteuert, so daß diese den über die Leitungen 47 zugeführten Inhalt des Registers 33 mit einer Konstanten auf den Ausgangsleitungen 45 des Mikroprogrammspeichers 32 verknüpft, beispielsweise mittels Addition oder Multiplikation, und der dabei auf den Ausgangsleitungen 46 der Recheneinheit 35 auftretende Wert wird dem Register 33 zugeführt und über das Signal auf der Leitung 41 eingeschrieben. Damit ist die im Register 33 enthaltene Prüfinformation in eindeutiger Weise verändert worden, und sie kann anschließend wieder im Vergleicher 36 mit einer entsprechenden anderen Konstanten auf den Ausgangsleitungen 45 des Mikroprogrammspeichers 32 verglichen werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Programmsteuereinheit mit einem von einem Adressenzähler gesteuerten Mikroprogrammspeicher, der mehrere Befehlsfolgea aus je einer Anzahl Befehlen enthält, die im wesentlichen nacheinander durchlaufen werden, mit einem Prüfwertspeicher zur Aufnahme einer Prüfinformation, an dessen Ausgängen die einen Eingänge eines Vergleichers angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die anderen Eingänge des Vergleichers (36) mit den Ausgängen des Mikroprogrammspeichers (32) verbunden sind, daß der Vergleicher (36) vor bzw. bei Ausführung von Aktivierungsbefehlen zur wesentlichen Veränderung des Zustands der von der Programmsteuereinheit gesteuerten Anordnung bei Ungleichheit der Prüfinformation im Prüfwertspeicher (33) und der Werte an den Ausgängen des Mikroprogrammspeichers (32) bei einem Prüfbefehl ein Ausgan^ssignal abgibt, das einen Adressensprung des Adressenzählers (30) auslöst, und daß der Prüfwertspeicher (33) mindestens am Ende jeder Befehlsfolge eine neue Prüfinformation aufnimmt

2. Programmsteuereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfinformation einen Zahlenwert darstellt und eine arithmetisch-logische Einheit (35) in der Programmsteuereinheit aus der vorhandenen Priifinformation jeweils durch eine bestimmte Rechenoperation die neue Prüfinformation bildet.

3. PrografiTwsteuereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Ausgangssignal des Vergleichers (36) emen Fehlerzähler (37) um eine Stellung weiterschaltet.

4. Programmsteuereinheit η«.Λ Anspruch 3. da durch gekennzeichnet, daß mindestens am Ende aller Befehlsfolgen ein Befehl die Stellung des Fehlerzahlers (37) abfragt und bei Überschreiten des Fehlerzählers über eine vorgegebene Stellung ein Alarmsignal auslöst.