DE2911773A1

DE2911773A1 - Mikroprogrammsteuerung

Info

Publication number: DE2911773A1
Application number: DE19792911773
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Takeuchi
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1978-03-27
Filing date: 1979-03-26
Publication date: 1979-10-04
Also published as: JPS54127247A; SE7902671L; GB2017362B; SE436604B; GB2017362A; US4275441A; CH645999A5

Description

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TOKYO SHIBAURA DENKI KABUSHIKI KAISHA

72, Horikawa-Cho, Saiwai-Ku, Kawasaki-Shi,

Kanagawa-Ken , Japan

Mikroprogramms teuerung

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Mikroprogrammsteuerung

Die Erfindung betrifft ein Mikroprogramm-Steuersystem, mit dem sich auf einfache Weise eine Fehlersuche durchführen läßt.

Es ist auf diesem Gebiet bekannt, daß unter verschiedenen Arbeitsweisen, die eine Bedienungsperson bei der Fehlersuche in einem Programm vorzunehmen hat, die Einzelschrittoperation sehr wichtig ist. Es ist außerdem während der Ausführung der Einzelschrittoperation wünschenswert, von der Bedienungsperson angeforderte andere Operationen durchzuführen und dann zur Einzelschrittoperation wieder zurückzukehren. In bestimmten Fällen müssen mehrere andere Operationen fortwährend ausgeführt werden.

Um eine Einzelschrittoperation während der Durchführung anderer erforderlicher Operationen vornehmen zu können, ist es nötig, eine Fehlersuch-Einrichtung einzusetzen, die bestimmte Funktionen durchführt. Eine Fehlersuch-Einrichtung, die in Tätigkeit ist, während eine Einzelschrittoperation abläuft, muß allerdings mit einer Steuervorrichtung ausgestattet sein, die in der Lage ist, die nächste Adresse zu übertragen oder zu speichern.

In einer gewöhnlichen Fehlersuch-Einrichtung ist ein unabhängiges Register zur Bewahrung der nächsten Adresse enthalten, damit der kontinuierliche Ablauf des Einzelschritts möglich ist. Hierbei ist es jedoch erforderlich, das die nächste Adresse bewahrende Register zu steuern, und die Rückstellung oder Rückgabe der nächsten Adresse ist nicht immer leicht durchzuführen.

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Andererseits ist es in einem System, welches eine Unterbrechungs-Steuereinrichtung von Mikroprogrammpegel und eine Datei zum
Speichern der nächsten Adresse besitzt, möglich, die nächste
Adresse dadurch zu bewahren, daß eine einfache Steuervorrichtung hinzugefügt wird, die die Unterbrechungs-Steuervorrichtung und die Aufbewahrungs- oder Sicherstellungs-Datei steuert.

Der Aufgabe liegt das Ziel zugrunde, ein Mikroprogramm-Steuersystem zu schaffen, das auf einfache und zuverlässige Weise in der Lage ist, in einem Mikroprogramm die Fehlersuche durchzuführen. Aus diesem Grunde wird ein Mikroprogramm-Steuersystem geschaffen, welches einen elektronischen Computer besitzt,
der eine programmierbare Unterbrechungs-Steuereinheit und ein Fehlersuch-Mikroprogramm hat, wodurch eine Unterbrechung in
Folgen von einem Schritt des Mikroprogramms möglich wird,
wobei das besondere Kennzeichen darin besteht, daß eine Takt-Steuereinheit und eine Programm-Steuervorrichtung, welche ein Unterbrechungs-Bedarfssignal hervorbringt, vorhanden sind,
daß das Taktsignal durch das Fehlersuchprogramm in einem
Zustand gestoppt wird, in welchem eine einzelne Mikroschrittoperation des auf Fehler zu untersuchenden Programms durchgeführt wird, daß ein Unterbrechungsfolgesignal in der programmierbaren Unterbrechungs-Steuereinheit aufgestellt wird, daß eine zu bewahrende Adresse des auf Fehler zu untersuchenden Programms sichergestellt wird, wenn der Takt wieder gestartet wird, und daß die Einzelschrittoperation aus der Sicherstellung wieder
hervorgeholt wird, nachdem eine andere Operations-Aufforderung als die Einzelschrittoperation durchgeführt worden ist, womit

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dann die Einzelschrittoperation des auf Fehler zu untersuchenden Programms fortgesetzt wird.

Die Erfindung wird in Einzelheiten nunmehr anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines mit der Erfindung ausgestatteten Mikroprogramm-Steuersystems;

Fig. 2 ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Mikroprogramm-Steuereinrichtung zeigt;

Fig. 3 ein die Schritte des Fehlersuchvorganges zeigendes Flußdiagrainm;

Fig. 4 ein Zeitablauf-Schaubild, das die Taktunterbrechung und die Vorbereitung des Starts einer Unterbrechungsfolge wiedergibt;

F.ig. 5 ein den Operationsablauf zeigendes Flußdiagramm; und

Fig. 6 ein Schaltbild, das die Taktsteuereinheit enthält.

Die in Fig. 1 dargestellte Mikroprogramm-Steuereinrichtung enthält eine Programmsteuervorrichtung 1, die in der Lage ist, ein eine unterbrechung anforderndes Signal a an eine Programmunterbrechungs-Steuereinheit 2 abzugeben und Start und Stop eines Taktsignals zu steuern. Wenn das Taktsignal gestartet ist, gibt die Steuervorrichtung 1 einen Unterbrechungsbefehl ab, um das Mikroprogramm auf Fehler zu untersuchen. Wenn die programmierbare

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ünterbrechungs-Steuereinheit 2 einen die Unterbrechung erlaubenden Befehl B erhält, der von einem Pipeline-Register abgegeben wird, welches später beschrieben wird, während sie durch das Unterbrechungs-Anfragesignal a gesetzt ist, dann gibt sie ein Unterbrechungsfolge-Startsignal e an die Taktsteuervorrichtung ab, so daß dadurch die Unterbrechungsfolge in Gang gebracht wird.

Wie oben beschrieben, ist es, da eine Unterbrechung im Augenblick des Startens des Taktsignals angeboten wird, erforderlich, das Taktsignal zu stoppen, während die programmierbare Unterbrechungs-Steuereinheit 2 arbeitet. Dieses Arbeiten wird nachfolgend mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben, die den Aufbau der Programmsteuervorrichtung zeigt.

Wenn ein Programm-Stop-Befehl A vom Zentralprozessor 6 zugeführt wird (beispielsweise AM29O1 oder AM29O1A der Firma Advances Micro Devices Co., Ltd., U.S.A.), dann erzeugt ein Takt-Stop-Befehls-Decodierer 20 ein Signal zum Setzen eines Unterbrechungs-Anforderungs-Flipflop und ein Signal b zum Setzen des Taktzähl-Starts. Der Takt-Stop-Befehls-Decodierer 20 enthält außerdem einen Zähler, der aus zwei Flipflop-Kreisen FF1 und FF2 besteht und der nach Erzeugen des Taktzähl-Start-Setzsignals b zwei Taktimpulse zählt, um auf diese Weise die Erzeugung des Takt-Stop-Signals solange hinauszuzögern, bis ein Folge-Start-Signal e von der programmierbaren Ünterbrechungs-Steuereinheit 1 hervorgebracht worden ist.

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Durch diese Zeitabstimmung im Augenblick der Taktunterbrechung sind die Vorbereitungen zum Start der Unterbrechungsfolge beendet, so daß es möglich ist, die Unterbrechung gleichlaufend mit dem Start des Taktimpulses zu beginnen. Die Taktsteuereinheit 3 (Fig. 1) erzeugt einen Taktimpuls, der die Programm-Steuervorrichtung 1, die programmierbare Unterbrechungssteuereinheit 2, eine Programmfolgesteuerung 3, ein Pipeline-Register 5 und einen Zentralprozessor 6 steuert. Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Takt-Steuereinheit. Nach dem Empfang des Takt-Stop-Signals b von der Programm-Steuervorrichtung 1 und einem Impuls, der durch einen Oszillator erzeugt worden ist, hört die Taktsteuereinheit 3 augenblicklich mit der Erzeugung von Taktimpulsen auf. Außerdem erzeugt die Takt-Steuereinheit 3 auf den Empfang eines Unterbrechungs-Start-Signals e von der Programmunterbrechungs-Steuereinheit 2 einen Taktimpuls, der der Programmfolgesteuerung 4, dem Pipeline-Register 5 und dem Zentralprozessor 6 zur Durchführung der Fehlersuchunterbrechung zugeleitet wird. Die Taktsteuereinheit 3 liefert an die Programmfolgesteuerung 4 außerdem ein Nulladressen-Start-Steuersignal g. Die Erzeugung der Taktimpulse beginnt mit Hilfe eines Startschalters SW in Fig. 2, der auf Anforderung der Bedienungsperson betätigt wird. Wenn in der Steuervorrichtung gemäß Fig. 2 der Startschalter SW gedrückt wird, wird ein Stop-Flipflop-Schaltkreis gelöscht, während ein Start-Flipflop-Schaltkreis gesetzt wird, wenn der Startschalter freigegeben wird.

Die Programmfolgesteuerung 4 liefert eine nächste Adresse c an

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den Programmspeicher 7, und gleichzeitig mit der Unterbrechungsfolge bewahrt sie die Adresse in einer Datei, die in der Programmfolgesteuerung 4 enthalten ist. Die nächste Adresse c von der Programmfolgesteuerung 4 und ein Programminhalt d vom Pipeline-Register 5 werden auf einer Anzeige 8 dargeboten.

Nachdem die Einzelteile des Steuersystems beschrieben sind, soll nun auf die Durchführung einer Einzelschrittoperation eingegangen werden.

Hinsichtlich des Verfahrens der Steuerung des Taktes für die Anzeige des Zustandes, der nächsten Adresse und des Programminhaltes wird die Erzeugung des Anhaltens des Taktsignals und ein Zustandsignal in diesem Zeitpunkt abgeleitet und angezeigt. Da das Taktsignal gestoppt ist, läßt sich nicht nur der Aufbau der Anzeigevorrichtung vereinfachen, sondern der Fehler des Systems kann auch leichter gefunden werden.

Eine programmierbare AM2914-ünterbrechereinheit der Firma Advanced Micro Devices Co., Ltd., U.S.A., ist geeignet als programmierbare Unterbrechungs-Steuereinheit 2, als Programmfolgesteuerung 4 eignet sich die Type AM29O9 desselben Herstellers, und das Pipeline-Register 5 kann ein solches mit der Typenbezeichnung AM2918 der oben genannten Firma sein.

Die Art und Weise der fortlaufenden Durchführung einer Einzelschrittoperation während der Durchführung einer Anfrage der Bedienungsperson, die anders als ein Einzelschritt ist, ge-

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schieht folgendermaßen. Dies läßt sich erreichen, indem jede nächste Adresse eines zu überprüfenden Programms durch Anwenden eines Unterbrechungsvorganges sichergestellt wird, während die Anfrage der Bedienungsperson behandelt wird, wie dies durch einen Fehlersuchvorgang gemäß Flußdiagramm der Fig. 3 dargestellt ist. Solange die nächste Adresse sicher bewahrt ist, ist es möglich, die Anfrage der Bedienungsperson zu verfolgen, unabhängig von der Zahl der Anfragen oder Veränderungen. Fig. 3 zeigt, daß nach der Wiedereinführung der nächsten Adresse des auf Fehler zu untersuchenden Programms die Einzelschrittoperation durch einen einfachen Befehl durchgeführt wird. Dies bedeutet, daß die Einzelschrittoperation wieder ermöglicht wird, indem lediglich die Takt-Stop-Steuerung durch einen Befehl verzögert wird, und beim letzten Schritt des Fehlersuch-Programms die unterbrochene Folge wieder gestartet wird. Auf jeden Fall ist es Von Bedeutung, die unterbrochene Folge wieder zu starten, um im Augenblick des Startens der Taktfrequenz die nächste Adresse zu sichern, so daß auf diese Weise für die Steuerung des Starts einer Fehlersuchunterbrechungsfolge und das Takt-Stop-Signal gesorgt ist.

Wie oben beschrieben, wird diese Steuerung durch die Programm-Steuervorrichtung 1 besorgt, während die Vorbereitung des Starts für die Unterbrechungsfolge und die Abstimmung der Takt-Stop-Zeitsteuerung, die auf einen Takt-Stop-Befehl folgt, durch den Taktzähler bewirkt wird. Diese Steuerfolge wird durch das Zeitablaufdiagramm der Fig. 4 gezeigt. Wenn die programmierbare Unterbrechungssteuereinheit 2 einen die Unterbrechung zulassenden Befehl B erhält, nachdem sie mit Hilfe eines Unterbrechungs-

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Anfragesignals A in Bereitschaft gesetzt worden ist, dann wird die Unterbrechungsfolge gestartet, nachdem zwei Befehle ausgeführt worden sind, so daß ein Takt-Stop-Befehl A vor dem die Unterbrechung freigebenden Befehl B ausgegeben wird, so daß dadurch das Taktsignal angehalten wird, wenn drei Befehle einschließlich des die Unterbrechung zulassenden Befehls B ausgeführt worden sind.

Das Zählen der Anzahl der Taktimpulse h durch den Zähler wird an der abwärtsgehenden Flanke des nächsten Adressensprungbefehlzyklus und das Takt-Stop-Signal b an den aufwärtsgehenden Flanken hervorgebracht. Gleichzeitig wird ein Folge-Start-Signal e erzeugt. Anschließend wählt die Bedienungsperson eine Durchführungsart und erzeugt dann durch Schließen des Startschalters SW den Taktimpuls, wodurch die nächste Adresse durch ein Unterbrechungsprozeßprogramm in die Datei eingegeben wird, die von einer Adresse Null ausgeht. Um eine anschließende Fehlersuche auszuführen, werden eine Unterbrechungsverhinderung und die Unterbrechungsanfragen ausgelöst, und der Inhalt der Anfrage der Bedienungsperson wird in den Zentralprozessor eingeschrieben, so daß die individuelle Behandlung durchgeführt wird.

Ein tatsächliches Fehlersuchprogramm entsprechend der Vorbereitung des Beginns eines Unterbrechungsfolgeablaufs gemäß Fig. ist folgendes. Fig. 5 zeigt ein Flußdiagramm, das den Ablauf eines Fehlersuchprogramms und eines Programmes wiedergibt, in welchem der Fehler gesucht werden soll, und zwar vor und nach dem Auslösen eines Takt-Stop-Signals bei einer Einzel-

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Schrittarbeitsweise und einer davon unterschiedenen Arbeitsweise mit Anfrage der Bedienungsperson, wobei in dem mit 9 bezeichneten Rahmen das Fehlersuchprogramm umschlossen ist.

In der Einzelschrittarbeitsweise wird nach einem Takt-Stop-Befehl ein die Unterbrechung zulassender Befehl B erzeugt, und nach der Bewahrung der nächsten Adresse wird ein Befehl eines zu prüfenden Programms ausgeführt und dann das Programm beendet. Auf diese Weise werden als Antwort auf einen Befehl A drei Befehle durchgeführt. Bei einer Durchführungsart, die nicht die Einzelschrittart ist, wird andererseits ähnlich der Einzelschrittart der Operationsfluß durch die Befehle A und B gesteuert. Da es hierbei jedoch nötig ist, die entsprechenden nächsten Adressen sicherzustellen, wird das Programm gestoppt, wenn der Datei-Sprungbefehl C ausgeführt ist.

In diesem Fall werden im Anschluß an den Unterbrechungs-Erlaubnisbefehl B zwei Befehle durchgeführt, um das Programm zu stoppen, als wenn Schaltungsbauteile verwendet würden, was sich gegenüber dem Fall der Einzelschrittweise unterscheidet, wobei ein Nichtoperationsbefehl D eingeschlossen ist. In der einen wie der anderen Art wird der Unterbrechungs-Erlaubnisbefehl B vor dem Takt-Stop erzeugt, und da der Befehl B und die Takt-Stop-Position in Übereinstimmung mit den Fähigkeiten der programmierbaren Unterbrechungs-Steuervorrichtung 2 eingestellt oder abgestimmt sind, wird die nächste Adresse gleichzeitig mit der Erzeugung des Taktimpulses in der Datei sichergestellt.

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Gemäß dem Ablaufdiagramm der Fig. 5 kann dieses an jeder gewünschten Stelle durch einen Takt-Stop-Befehl A angehalten werden. Genauer gesagt ist es möglich, den Taktimpuls zu stoppen, wenn das auf Fehler zu untersuchende Programm durch einen Befehl im Falle der Einzelschrittweise ausgeführt wurde, dagegen bei einer sich von der Einzelschrittweise unterscheidenden Arbeitsweise dann, wenn die nächste Adresse wieder freigegeben worden ist. Da es außerdem möglich ist, die nächste Adresse gleichzeitig mit der Erzeugung des Taktimpulses sicherzustellen, der durch den Unterbrechungs-Erlaubnisbefehl bewirkt wird, ist es möglich, mehrere hintereinander folgende Anfragen der Bedienungsperson zu behandeln, während die Einzelschritt-Arbeitsweise des auf Fehler zu untersuchenden Programms durchgeführt wird.

Wie vorstehend beschrieben, wird mit der Erfindung eine einfache Programm-Steuervorrichtung geschaffen, mit der in einem Computersystem, welches eine programmierbare Befehlssteuervorrichtung und eine Unterbrechungsvorrichtung auf Mikroprogrammebene aufweist, eine Einzelschrittoperation durchzuführen und das Taktsignal zu stoppen. Folglich wird es möglich, das Programm und die nächste Adresse anzuzeigen und dadurch die Zahl der Bauteile, die für die Fehlersuche benötigt werden, zu verringern.

Die Erfindung umfaßt also ein Mikroprogrammsteuersystem mit einem elektronischen Computer, welcher eine programmierbare Unterbrechungs-Steuereinheit und ein Fehlersuch-Mikroprograiran aufweist, wodurch es möglich ist, eine Unterbrechung in der

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Größe eines Einzelschritts des Mikroprogramms durchzuführen. Wenn eine solche Unterbrechung gewünscht wird, wird die nächste Adresse in einer Datei sichergestellt. Nachdem die Unterbrechung ausgeführt ist, kehrt der Programmablauf wieder zur Einzelschrittoperation zurück.

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PATENTANSPRÜCHE

1.λ Mikroprogramm-Steuersystem mit einem elektronischen Computer, der eine programmierbare ünterbrechungs-Steuereinheit und ein Fehlersuch-Mikroprogramm enthält, wodurch eine Unterbrechung in Abschnitten von einer Stufe des Mikroprogramms möglich wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Taktsteuereinheit (3) und eine Programmsteuervorrichtung (1), die ein Unterbrechungs-Anfragesignal erzeugt, vorgesehen sind, daß die Taktsignale in einem Zustand gestoppt werden, in welchem eine einzige Mikroschritt-Operation des Programms mit einem Fehlersuchprogramm auf einen Fehler zu überprüfen ist, daß ein Unterbrechungs-Anfragesignal in die programmierbare Unterbrechungs-Steuereinheit (2) eingegeben wird, daß die Adresse des auf Fehler zu untersuchenden Programms sichergestellt ist, wenn das Taktsignal erneut gestartet wird, und daß die Einzelschrittoperation wieder aufgenommen wird, nachdem eine sich von der Einzelschrittoperation unterscheidende Operationsanfrage durchgeführt worden ist und damit die Einzelschrittoperation des auf Fehler zu untersuchenden Programms fortgesetzt wird.

2. Mikroprogramm-Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Zentralprozessor (6) enthält, der einen Programm-Stop-Befehl an die Programm-Steuervorrichtung (1) abgibt und diese ein Unterbrechungs-Anfragesignal an die programmierbare Unterbrechungs-Steuereinheit und ein Takt-Stop-Signal an die Takt-Steuereinheit (3) in Abhängigkeit vom

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Programm-Stop-Befehl und einem Anfragesignal einer Bedienungsperson leitet, daß eine Programm-Speichervorrichtung (7)mit einer Programm-Folgesteuerung (4) verbunden ist, daß ein Pipeline-Register mit der Programm-Speichervorrichtung (7) in Verbindung steht, um der programmierbaren Unterbrechungs-Steuereinheit (2) ein Unterbrechungs-Freigabesignal zuzuführen, daß das Taktsignal von der Takt-Steuereinheit (3) der Programm-Steuervorrichtung (1), der Programm-Folgesteuerung (4), dem Pipeline-Register und dem Zentralprozessor (6) zugeführt wird, wobei die Takt-Steuereinheit (3) außerdem ein Nulladressen-Start-Steuersignal erzeugt, das der Programm-Folgesteuerung (4) zugeleitet wird, daß ein Start-Schalter vorgesehen ist, der durch eine Bedienungsperson betätigbar ist zum Starten des Arbeitsablaufes der Taktsteuereinheit (3), wobei die Programm-Folgesteuerung (4) der Programm-Speichereinrichtung (7) eine Programm-Ablaufadresse zuführt und gleichzeitig mit der Unterbrechungsfolge die Adresse in einer Datei sicherstellt, und daß eine Anzeige-Vorrichtung (8) zum Anzeigen der von der Programm-Folgesteuerung (4) herausgezogenen Adresse und eines Programminhaltes vorgesehen ist.

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