DE3211256C2

DE3211256C2 - Schaltungsanordnung zur im Fehlerfall vorgesehenen Wiederholung von Maschinenbefehlen in einer Datenverarbeitungsanlage

Info

Publication number: DE3211256C2
Application number: DE19823211256
Authority: DE
Inventors: Paul 8084 Inning-Buch Dettmer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1982-03-26
Filing date: 1982-03-26
Publication date: 1984-03-22
Also published as: DE3211256A1

Abstract

Der dem Prozessor zur Bereitstellung der Operanden dienende Zwischenspeicher besteht aus zwei Registersätzen (RSA, RSB), denen je ein im gegenseitigen Wechsel ladbarer Befehlspuffer (BF1, BF2) nachgeschaltet ist, in denen die Operanden bzw. Parameter wenigstens des letzten Maschinenbefehls zwischenspeicherbar sind. Ferner sind ein erster Zähler (Z1) zur Markierung des jeweils zuletzt geladenen Befehlspuffers und ein zweiter Zähler (Z2) vorgesehen, dessen Zählerstand angibt, daß kein, ein oder beide Befehlspuffer gültig sind. Bei Auftreten eines Maschinenfehlers wird entsprechend den Zählerständen der beiden im Fehlerzustand angehaltenen Zähler (Z1, Z2) der Inhalt der beiden Befehls puffer, beginnend mit dem jeweils zuletzt geladenen Befehls puffer in den Zwischenspeicher-Registersatz zurückgeschrieben.

Description

Qie Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur im Fehlerlall vorgesehenen Wiederholung von in der Zentraleinheit einer Datenverarbeitungsanlage zu verarbeitenden Maschinenbefehlen gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs I.

Im Laufe der Ausführung eines Befehls können in der Verarbeitungseinheit einer Datenverarbeitungsanlage grundsätzlich zwei verschiedene Arten von Fehlern auftreten, und zwar einerseits Hardware-Fehler durch zumindest teilweises Versagen der fest verdrahteten Schaltung und andererseits Programmfehler aufgrund eines logisch nicht vollkommen korrekt entwickelten Programms. Insbesondere bei Hardware-Fehlern besteht die Möglichkeit, den aufgetretenen Fehler durch eine Befehlswiederholung zu beheben, weil viele Fehler erfahrungsgsmäß nur sporadisch auftreten und bei der Wiederholung vielfach nicht mehr auftauchen.

Bei vielen bekannten Datenverarbeitungsanlagen Ist jedoch eine Wiederholbarkeit von fehlerhaft ausgeführten Befehlen nur für den Fall vorgesehen, daß noch keine Operanden verändert sind, eine Einschränkung, die nur bei leistungsschwächeren Anlagen mit einer relativ großen Anzahl von Elementaroperationen pro Maschinenbefehl vertretbar ist.

Bei llochlelstungsprozessoren, die für einen durchschnlltlichen Maschinenbefehl z. B. nur maximal drei Elementaroperationen erfordern, würde dagegen die mögliche Befehlswiederholungsrate auf einen unzumutbar niedrigen Wert absinken, wenn nach Veränderung eines Operanden keine Befehlswiederholung mehr durchgeführt werden könnte. Eine niedrige Befehlswicderholungsrate würde andererseits die Verfügbarkeit des Prozessors wesentlich einschränken, weil die Anzahl der nicht korrigierbaren Fehler und demzufolge die Anzahl der Unterbrechungen und Neustarls über das vertretbare Maß hinaus ansteigen würde.

Aus der DE-OS 25 23 795 ist ein Verfahren zum wiederholten Ausführen von Maschinenbefehlen in einer Verarbeilungseinheil einer Datenverarbeitungsanlage im Fehlerfall bekannt, bei der neben einem ersten Registersatz, in welchem die Parameter und Operanden zwischengespeichert sind, ein zweiter und ein dritter Rcgistersatz vorgesehen sind, wobei alle drei Registersätze den gleichen Inhalt aufweisen. Während der Befehlsausführung werden die Operanden dem ersten Registersatz entnommen und in die Verarbeitungseinheit übertragen, während die Ergebnisse von Befehl zu Befehl wechselnd

^b0 im zweiten und dritten Regislersatz abgelegt werden. Im Fehlerfall ist vorgesehen, daß der Inhalt des /weiten und dritten Registersatzes in den ersten Registersatz übertragen wird, so daß dort der gesamte ursprüngliche Inhalt für eine Befehlswiederholung zur Verfügung steht. Bei

⁶^ diesem bekannten Verfahren findet im übrigen in jedem Fall eine unter umständen mehrmalige Befehlswiederholung statt, unabhängig davon, ob die zurückgeschriebenen Operanden noch verwertbar sind.

Aus der DE-OS 19 36 251 ist ferner eine Datenverarbeitungsanlage mit einer Protokolleinrichtung bekannt, bei der entweder die gesamten Daten einer Befehlsfolge oder gemäß einer Variante nur die geänderten Daten protokolliert werden. Im Fehlerfall können dann diese Daten zum Zwecke der Befehlswiederholung in einen Speicher der Datenverarbeitungsanlage übertragen werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur fortlaufenden Zwischenspeicherung von Befehlsdaten zum Zwecke einer Befehlswiederholung so auszubilden, daß zusätzlich die Gültigkeit der Speichereiniräge geprüft werden kann, damit im Fehlerfall nur die jeweils gültigen Einträge zurückgeschrieben werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mil den im kennzeichnenden Teil des Palentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Bei einer Schaltungsanordnung zur Verarbeitung von Speicher-Speicher-Befehlen, deren Operanden nicht in Registern, sondern in Arbeitsspeicherpläizen stehen, ergibt sich die cffiridungsgemäBe Lösung durch die Merkmale des Anspruchs 2.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Blockschaltbildes näher erläutert. Dabei sind aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit nur diejenigen Schaltungsbausteine dargestellt, die für das Verständnis der Erfindung unbedingt erforderlich sind.

Die Fig. zeigt im einzelnen zwei, einer nicht dargestellten Verarbeitungseinheil zugeordnete. Zwischenspeicher-Registersätze RSA. RSB. die zusammen sämtliche Register umfassen, in denen die Operanden auszuführender Befehle bereitgestellt bzw. Resultate als Ergebnis einer Befehlsausführung zwischengespeichert werden. Beide Registersätze RSA. RSB sind eingangsseitig parallel geschaltet und über Eingangsregister IRAH. IRAL. IRBH. IRBL sowie über Eingangsmultiplexer MUX-EAX, MUX- EAl bzw. MUX-EBX, MUX-EBl mit der Verarbeitungseinheit verknüpft. Jeder Registersatz RSA. RSB enthält u.a. je einen .Vlehrzweckregistersatz ORA. GRB bzw. Gleitkomma-Registersatz FRA. ERB für die Operanden von Register/Register (RR, RX)- und Register-Speicher (RS)-Befehlen, wobei im jeweiligen α-Register die duplizierten Operanden des entsprechenden A-Registers enthalten sind. Zur Sicherstellung dieser Registeroperanden zum Zwecke der Befehlswiederholung Jnd zwei Befehlspuffer BFXH. BFXL und BFlH. BEIL sowie zwei Adreß-Regisler BFX-AUR. BE1-AÜR für die zugehörigen Arlressen vorgesehen. Da sich Fehlerereignisse aus einem Befehl /; bis zur ersten Eik.menlaroperation des Befehls /; + 1 auswirken können und dieser Befehl /;+ I z. B. nur eine einzige ülementaroperation lang sein kann, müssen beim Auftreten eines Maschinenfehlers bis zu zwei Befehle regeneriert, d. h. die Operanden der jeweils letzten zwei Befehle sichergestellt werden.

Die Lese- bzw. Schreiboperationen aus bzw. in die Mehrzweckregister ORA. ΟΛΟ oder Gleitkomma-Register ERA. FRB erfolgen jeweils mikroprogrammycstcuert. Die Duplizierung der Operanden in den beiden kegistersätzen RSA. RSB hat den Vorteil, daß bei Register/Register-Befehlen beide Operanden innerhalb einer einzigen EIemenU'roperalion. und zwar je ein Operand aus dem Registersatz A bzw. B entnommen werden kann. Da bei RR-Befehlen das Frgebnis einer etwaigen Verknüpfung in den RcgisterpUil/ fü: den ersten Operanden zurückgeschrieben wird, erfolgt bei I.escoperationen für RR-Bcfchlc nur die Übcrnahr e des ersten Operanden .tus dem Reuisters.it/ RSA. Bei l.adehofchlen. die nur in den Registersatz schreiben, wird der alte Operand vorher gelesen und dabei sichergestellt.

Die beideu Befehlspuffer BFXH, BEXL, BFlH. BEIL haben ebenso wie die Registersätze RSA, RSB eine Breite

■> von jeweils 64 Bit (Doppelwort) und werden sowohl bei Wort- als auch bei Doppelwortzugriff jeweils in der gesamten Länge geladen (LD-RSA, B). Dies hat den Vorteil, daß bei einem Wortzugriff (32 Bit) keine Weichen vor und nach den Befehlspuffern notwendig sind. Bei

ι» einer eventuellen Befehlswiederholung braucht dann nicht bekannt zu sein, ob der Ladeaufruf wort- oder doppelwortweise erfolgt, das heißt, bei einem Wortzugriff wird stets das nebenliegende - und zwar in Abhängigkeit von der jeweiligen Adresse entweder das niederwertige

π bzw. höherwertige Befehlspuffer-Wortregister BFXL. BEIL bzw. BEXH. BFlH milgeladen und der Gesamtinhalt im Falle der Befehlswiederholung zurückgeschrieben. Pro Maschinenbefehl wird jeweils nur ein üoppelwort sichergestellt (vgl. das Signal R-OPSI am Zähler

x Zl). damit die Befehlspuffer nicht überlaufen.

Infolge der unterschiedlichen Ausiunrungszeiten der Maschinenbefehle einerseits und der verschiedenen Abläufe andererseits ist es erforderlich, die Gültigkeit der Befehlspuffer zu markieren. Dies geschieht durch c'nen

^' Gültigkeitszähler 22, der in zyklischer Adreßfolge jeweils von O bis 2 läuft Dabei haben die jeweiligen Zählerstände folgende Bedeutung:

O: Kein Puffer ist gültig
_Jn 1: ein Puffer ist gültig

2: beide Puffer sind gültig.

Durch einen weiteren Zähler ZI wird der zuletzt beschriebene Puffer zusätzlich markiert. Der Zähler Zl wird wie folgt gesteuert:

1. Inkremeni mit der Anforderung einer Sicherstellung im Mikroprogramm

2. Dekrement mit der zweiten Elementaroperation nach einer Endoperation im Maschinenbefehl

3. Dekrement im Falle der Befehlswiederholung

4. Keine Veränderung wenn Anforderung von Inkrei.ient und Dekrement in einer Elementaroperation

5. Rücksetzen durch RESET-Signal

Bei Auftreten eines Maschinenfehlers werden die beiden Zähler Zl, Z2 eingefroren, um das ordnungsgemäße Zurückschreiben in die Regisiersätze RSA. RSB zu gewährleisten. Der Ruckschreibe-Beiehl REWR muß immer zweimal gegeben werden, da das Einschreiben ungültiger Puffer hart unterbunden wird. Es wird immer mit dem zuletzt beschriebenen Puffer, der durch den Zähler Zl angegeben wird, begonnen. Die zugehörige Adresse wird dem entsprechenden Adreßpuffer BFX ADR. bzw. BFl-ADR entnommen und in die Adreßregistei AkA, ARB eingetragen. Abhängig vom jeweiligen Zählerstand des Zählers Z2 werden die folgenden Puffer zurückgeschrieben:

0: Keine Restaurisrung (beide Puffer ungültig) 1: Restaurierung ein Doppelwori. (ein Puffer gültig) 2: Restaurierung zwei Doppelworte (2 Puffer gültig)

Für die Sicherstellung der Operanden von Speicher/Spcicher-Befehlen, abgekürzt SS-Befehltn. ist in den beiden Registersätzen ein Zwischenspcieherbercich SAlR-A. SAlR-B für zum Beispiel insgesamt 256 Byte vorgesehen. Hierin wi rdcn (Me Speicheroperanden doppelwortweise abgespeichert, wobei die Adressierung mittels eines Adreßregisters SAlADR in der Weise erfolgt, daß, beginnend mit dem ersten Speicherplatz im I-

Bereich .SVIIW-I jeweils alternierend ein Speicherplatz des .-(-Bereichs bzw. des W-I)erelchs geladen wird. Has Adreßregister SAlADR zeigt dabei auf die jeweils nächste freie Adresse, so daß an der jeweiligen Adresse die An/ah! der sichergestellten Speicheroperanden lesigestellt werden kann. Solange kein Maschinenlehler auftritt, wird das Adreßregister .SVII ADR jeweils In der zweiten Hlcmeniaroperallon IiNI)IiO · ? nach fmii· eines Maschinenbefehls auf die Anlangsadrcsse zurückgestellt.

Bei SS-Befehlen genügt es Im übrigen, wenn immer Hur eine der beiden Operanden sichergestellt (SS-OI'SI) wird. So wird /um Beispiel bei Maschinenbefehlen, in denen der zweite Operand an einen anderen Arhellsspelcherplalz transferiert wird, nur der zweite Operand in den Zwischenspeicherberekh .SIIW-I bzw. SAlR-H eingeschrieben. Bei Maschinenbelehlen, die beide ()|>eranden miteinander verknüpfen, erfolgt dagegen eine Abspeichern ng des ersten Operanden. In der ersten Llenientaroperation eines Maschinenbefehls darf noch kein Operand sichergestellt werden, da zu diesem Zeitpunkt nicht jo garantiert ist. dall alle fehler des vorangegangenen

Maschinenbefehls erkannt worden sind.

Mit dem Set/en eines lestllipllops ///■ wird angezeigt, daß bei einer eventuell erforderlichen Restaurierung lies Maschinenbefehls der Operand im Speicher modifiziert worden ist und deshalb dem Zwischenspeicherbereich .SIIW-.I. .SVH R-H entnommen werden muli. Wenn kein Maschinenlehler vorliegt, erfolgt das Rücksel/cn des Teslflipflops jeweils in der /wellen llenieniaroperation nach der ):nd-l.lcmenlaroperation HNDhO eines vorangegangenen Maschinenbefehls.

Bei einem auftretenden Maschlnenjehler müssen die Arheilsspeicheroper.iiulen restauriert werden, wenn d.is lestllipllop /// gesetzt Ist Gleichzeitig werden das AdreUregister .SII IDR und das lestllipllop eingefroren. Beim Restaurieren werden dann die Speicheroperanden aus ueni /uischciispeiclierbcreich .SMW-I. SWR-H gelesen um! über die Ausgangsniuliiple.icr Mt¹X-A. .WM-W l)/w. über die zugeordneten Ausgangsregisier RIAi- I. Rl.d.li in ilen Aiheiissiieicher zurückgeschrieben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur im Fehlerfall vorgesehenen Wiederholung von in der Zentraleinheit einer Datenverarbeitungsanlage zu verarbeitenden Maschinenbefehlen, deren Parameter bzw. Operanden in einem dem Prozessor zugeordneten Zwischenspeicher-Registersatz und/oder in Arbeitsspeicherplätzen bereitgestellt sind, unter Verwendung zweier Befehlspufferspeicher, aus denen die dort gespeicherten Operanden und Parameter wenigstens des letzten ausgeführten Maschinenbefehls im Fehlerfall in den Zwischenspeicher-Registersatz übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Befehlspuffer (BFi, BFl) mit dem Ausgang eines von zwei gleichartig aufgebauten Zwischenspeicher-Registersätzen (RSA. RSB) verbunden und von diesem aus ladbar sind, daß ein erster Zähler (21) vorgesehen ist, dessen Zählerstand dm jeweils zuletzt geladenen Befehlspuffer markiert, «laß ein zweiter Zähler (Z2) vorgesehen ist, dessen Zählerstand angibt, daß kein, ein oder beide Befehlspuffer gültig sind und daß bei Auftreten eines Maschinenfehlers nur für den Fall eine Befehlswiederholung auslösbar ist, daß wenigstens der zuletzt geladene Befehlspuffer als gültig markiert ist, worauf dann in Abhängigkeit von den Zählerständen der im Fehlerzustand angehaltenen Zähler (ZI, Z2) nur die Inhalte des bzw. der jeweils gültigen Befehlspuffer, beginnend mit dem zuletzt geladenen Befehlspuffer, )o in den Zwischenspeichcr-Registersatz zurückgeschrieben werden.

2. Schaltungsanordnunt zur im Fehlerfall vorgesehenen Wiederholung von hi c'er Zentraleinheit einer Datenverarbeitungsanlage zu verai* itenden Maschinenbefehlen, deren Parameter bzw. Operanden in einem dem Prozessor zugeordneten Zwischenspeicher-Registersatz und/oder in Arbeitsspeicherplätzen bereitgestellt sind, unter Verwendung zweier Befehlspufferspeicher, aus denen die fortlaufend gespeicherten Operanden von Speicher-Speicher-Bcfehlen im Fehlerfall in den Arbeitsspeicher zurückübcrtragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherplätze, der in Zwischenspeicherbereichen (SA VR-A. B) der Zwischenspeicher-Registersätze (RSA. RSB) vorgesehenen Befehlspufferspeicher mittels eines Adreßregisters (SAV'ADX) in der Weise adressierter sind, daß das Adreßregister (SAVADR) bei fehlerfreiem Ablauf jeweils in der zweiten Elementaroperation nach der Ende-Elementaroperation eines vorhergehenden Maschinenbefehls auf die Anfangsadresse zurückgestellt und die Operanden mit forllaufender Hochzählung eingeschrieben werden und daß bei Auftreten eines Maschinenfehlers und bei Setzen eines Test-Flipflops (TFF). welches anzeigt, daß ein Operand im Arbeitsspeicher modifiziert worden ist, das Adreßregister (SAVADR) und das Test-Flipflop (TFF) eingefroren und die aus dem Zwischenspeicherbereich (SA VR-A, B) gelesenen Operanden über ein Ausgangsregister (REG-A. Br in den Arbeitsspeicher zurückgeschrieben werden.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß der · Zwischenspeicherbereich zwei Zwischenspeicher-Registersätzen (RSA. RSB) zugeordnet ist und daß die abwechselnd in Speicherplätze des einen oder anderen Registersatzes eingeschriebenen Operanden über je ein dem jeweiligen Registersatz zugeordnetes Ausgangsregister (RE(J A, B) ebenfalls alternierend ausgelesen werden.