DE2835261C2 - Datenverarbeitungseinheit - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Datenverarbeitungseinheit mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen. Es kann sich hierbei beispielsweise um den Zentralprozessor einer Rechner-Zentraleinheit, einen Eingabe/Ausgabe-Prozessor oder eine sonstige Datenverarbeitungseinheit mit einem Rechenwerk und einem mikroprogrammierten Leitwerk handeln, bei der die Steuerung der arithmetisch/logischen Operationen des Rechenwerks durch die Ausgangssignale der Mikrobefehlsentschlüsselung des Leitwerks erfolgt.

Zur Abwicklung von Mikro-Unterprogrammen enthält das Leitwerk einer derartigen Datenverarbeitungseinheit im allgemeinen mehrere Register zur Speicherung von Rücksprungadressen. Das Rechenwerk enthält außer den Arbeitsregistern eine größere Anzahl von Hilfsregistern zur Speicherung von Zwischenergebnissen. Je mehr solcher Rücksprungregister und Hilfsregister verfügbar sind, desto effektiver kann die Datenverarbeitungseinheit mikroprogrammiert werden. In Abhängigkeit von der jeweils zu lösenden Aufgabe werden einmal mehr Rücksprungregister und ein andermal mehr Hilfsregister benötigt. Sofern eine möglichst große Anwendungsbreite erwünscht ist, wird deshalb die Gesamtzahl dieser Register der Summe der voraussichtlich maximal benötigten Anzahl von Rücksprungregistern und Anzahl von Hilfsregistern gleichkommen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Datenverarbeitungseinheit der bezeichneten Gattung so auszugestalten, daß bei gegebener Anwendungsbreite hinsichtlich der genannten Zwecke die erforderliche Gesamtzahl an Registern wesentlich vermindert wird und daß darüber hinaus das Rechenwerk für zusätzliche Operationen verfügbar wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist die erfindungsgemäße Datenverarbeilungseinheit die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale auf.

Es ist zwar aus der DE-OS 24 12 634 bekannt das Rechenwerk (Registerwerk), das Leitwerk, den Zentralspeicher und das EA-Werk an ein und dieselbe ίο Datensammelleitung anzuschließen. Diese enthält jedoch keinen Datenübertragungsweg zwischen Rechenwerk und Leitwerk. Zwischen diesen können vielmehr, über eine gesonderte Steuersammeischiene, nur Steuersignale ausgetauscht werden.

Aus der DE-AS 24 19 836 ist bekannt, im Rechenwerk Modifikationen von Befehlen vorzunehmen. Es handelt sich jedoch um Befehle der Makroebene, die nicht dem Befehlsregister des Leitwerks, sondern dem Hauptspeicher entnommen werden. Ein Datenübertragungsweg zwischen Rechenwerk und Befehlsregister bzw. Leitwerk ist auch hier nicht vorhanden.

Durch die Erfindung wird dem gegenüber eine Möglichkeit geschaffen, in dem bisher nur für die Makroebene vorgesehenen und innerhalb dieser benutzten Rechenwerk und dessen Registern zusätzlich auch Daten und Befehle der Mikroebene zu verarbeiten, so daß das Rechenwerk doppelt ausgenützt wird und damit der Aufwand reduziert werden kann.

Im Rahmen der Erfindung werden erstmals durch Steuersignale des Leitwerks — also der tieferliegenden Mikroebene — nicht nur die Datenübertragungswege in dem der Makroebene angehörenden Rechenwerk gesteuert, sondern darüber hinaus auch die im Anspruch

gekennzeichneten Datenübertragungswege zwischen Leitwerk und Rechenwerk und umgekehrt, auf denen Daten der Mikroebene selbst transportiert und hierbei gegebenenfalls im Rechenwerk modifiziert werden.

In Ausgestaltung der Erfindung können demnach

Hilfsregister des Rechenwerks zur Ablage von Rück-Sprungadressen von Mikro-Unterprogrammen dienen, so daß besondere Rücksprungregister im Leitwerk niehl mehr erforderlich sind. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 in vereinfachter Darstellung die wesentlichen Teile des Leitwerks und Rechenwerks eines Ausführungsbeispiels einer Datenverarbeitungseinheit und F i g. 2 schematisch ein Beispiel für die Operation von

Unterprogrammen innerhalb zweier Mikroprogramme.

Die in Fig. 1 dargestellte Datenverarbeitungseinheit,

bei der es sich um den Zentralprozessor einer Rechen-Zentraleinheit handeln kann, besteht aus dem Rechenwerk 1 und dem Leitwerk 2.

Im Rechenwerk 1 sind eine arithmetisch/logische Verarbeitungseinheit 3, ein Block mit einer Anzahl von Arbeitsregistern 4, ein Block mit einer weiteren Anzahl von Hilfsregistern 5 sowie ein Multiplexer 6 dargestellt. Als im gegebenen Zusammenhang wesentliche Teile enthält das Leitwerk 2 einen Multiplexer 7, ein Mikroadreßregister 8, einen Mikroprogrammspeicher 9 und einen Mikrobefehlsentschlüsseler 10. Mit 11 ist jene Stufe bezeichnet, von der die Startadresse des jeweils gewünschten Mikroprogramms geliefert wird: im vorliegenden Fall also der Befehlsentschlüsseler für die Befehle des Maschinenprogramms, durch dessen Signale unter anderem die hier interessierenden Mikrooperationen angestoßen werden.

An die Ausgänge des Mikrobefehlsentschlüsselers 10 sind die durch Pfeile angedeuteten Steuerleitungen für die Verarbeitungseinheit 3, die Arbeitsregister 4, die

Hilfsregister 5 sowie die Multiplexer 6 und 7 angeschlossen. Der zum Mikrobefehlsentschlüsseler führende (vielsteilige) Ausgang des Mikroprogrammspeichers 9 ist in bekannter Weise vber einen Datenkanal 12 mit einem Eingang des Multiplexers 7 und über einen weiteren Datenkanal 13 mit dem Rechenwerk 1, und zwar mit einei.i Eingang des Multiplexers 6 verbunden. Ein weiterer Datenkanal 14 verbindet den Ausgang des Multiplexers 6 des Rechenwerks 1 über den Multiplexer 7 mit dtm Mikroadreßregister 8 des Leitwerks 2.

Diese Ausgestaltung ermöglicht es, mittels entsprechender Mikroinstruktionen Inhalte (Konstanten) des Mikroprogrammspeichers 9 über den Datenkanal 13, den Multiplexer 6 und die Verarbeitungseinheit 3 in eines der Register 4 oder 5 des Rechenwerks zu laden und Inhalte dieser Register über den Datenkanal 14 und den Multiplexer 7 in das Mikroadreßregister 8 zu laden. Auf diese Weise ist gegebenenfalls auch ei~e arithmetisch/logische Modifizierung dieser Inhalte möglich.

Bei solchen Registerinhalten kann es sich insbesondere um Rücksprungadressen von Mikro-Unterprogrammen handeln, wobei dann beispielsweise gemäß F i g. 2 in der folgenden Weise vorgegangen wird:

Ein Mikroprogramm Ml bestehe entsprechend Fig. 2a aus zwei Teilprogrammen MIl und M12, zwischen denen ein Mikro-Unterprogramm MUX ablaufen soll. Dasselbe Unterprogramm MUX kann gemäß Fig.2b auch von einem aus Teilprogrammen M 21 und M 22 bestehenden Mikroprogramm M 2 aufgerufen werden.

Während des Ablaufs des Mikroprogramms MIl wird dann an einer beliebigen Stelle eine Konstante mit dem Wert m 12 entsprechend der Startadresse des Mikroprogramms M12 in eines der Hilfsregister 5 (Fig. 1) geladen, nämlich in das Register HX Während des Ablaufs des Mikroprogramms M21 würde statt dessen die Startadresse m 22 des Mikroprogramms M22 in das Register HXgeladen werden.

Am Ende des jeweils ablaufenden Mikroprogramms M11 bzw. M21 wird ein Sprung nach u 11, d. h. an den Anfang des Mikro-Unterprogramms MUI ausgeführt. Am Ende des Mikro-Unterprogramms MU1 wird der Inhalt des Registers HX in das Mikroadreßregister 8 geladen. Je nachdem, ob das Mikro-Unterprogramm von MIl oder M 21 angesprungen wurde, wird dadurch ein Sprung nach der Startadresse in 12 oder m22 des jeweiligen zweiten Teilprogramms M12 bzw. M22 durchgeführt.

Gemäß F i g. 2c kann das Mikro-Unterprogramm MU1 selbst weitere Mikro-Unterprogramme wie z. B. MU2 aufrufen, wobei dann die Rücksprungadresse u 12 in ein anderes Hilfsregister 5, z. B. das Register HY abgelegt wird. Die weiteren Vorgänge laufen in entsprechender Weise ab, so daß eine weitere Erläuterung der F i g. 2c sich erübrigen dürfte. Es können so viele Mikro-Unterprogramme ineinander geschachtelt werden, wie Hilfsregister 4 zur Ablage von Rücksprungadressen zur Verfügung stehen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Datenverarbeitungseinheit mit einem Rechenwerk, das Register und eine arithmetisch/logische Verarbeitungseinheit enthält, und einem mikroprogrammierten Leitwerk, das ein Mikroadreßregister, einen Mikroprogrammspeicher und einen Mikrobefehlsentschlüsseier enthält, wobei die Ausgangssignale des letzteren unter anderem dem Rechenwerk als Steuersignale für die Durchführung der arithmetisch/logischen Operationen zugeführt werden, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) Es ist ein Datenübertragungsweg (13, 6) vom Mikroprogrammspeicher (9) des Leitwerks (2) zum Rechenwerk (1) und ein Datenübertragungsweg (14, 7) vom Rechenwerk (1) h< das Adreßregister (8) des Mikroprogrammspeichers (9) des Leitwerks (2) vorgesehen, und diese Datenübertragungswege (13,6; 14,7) sind durch Ausgangssignale des Mikrobefehlsentschlüsselers (10) derart steuerbar, daß aufgrund entsprechender Mikroinstruktionen Inhalte des Mikroprogrammspeichers (9) in die Register (4, 5) des Rechenwerks und Inhalte von den Registern des Rechenwerks in das Mikroadreßregister (8) des Leitwerks gebracht werden.

2. Datenverarbeitungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Hilfsregister (HX) des Rechenwerks (1) zur Ablage von Rücksprungadressen (m 12, m 22) von Mikro-Unterprogrammen (MU 1) dienen.

b)