DE3326898A1

DE3326898A1 - Datenverarbeitungsmaschine

Info

Publication number: DE3326898A1
Application number: DE19833326898
Authority: DE
Inventors: Hideo Tokyo Tanaka
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1982-07-26
Filing date: 1983-07-26
Publication date: 1984-03-08
Also published as: DE3326898C2; JPS5920049A

Description

DATENVERARBEITUNGSMASCHINE
Datenverarbeitungsmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Datenverarbeitungsmaschine .
Im Zuge neuerer Entwicklung ist es möglich geworden, mit digitalen Computern unterschiedlichste Operationen durchzuführen. Hierzu sind viele Befehlsformate entwickelt worden. Dabei besteht eine Tendenz zur Verwendung vergleichsweise komplexer Befehle zur Bezeichnung von Operationen. Bekanntlich besteht ein in einem Befehlsspeicher gespeicherter Befehl aus einem Operations-Code und einem Operanden. Nach Adressierung wird dieser aus dem Speicher ausgelesen und in ein Befehlsregister überführt.
Der Operations-Code bezeichnet eine auszuführende Operation. Der Operand impliziert die in der bezeichneten Operation zu verwendenden Daten. Gewöhnlich hat das Befehlsregister eine Bit-Länge, die gleich der Länge des ausgelesenen Befehls ist.
Ein Ubertragungsbefehl wrrd grundsätzlich wie folgt unterteilt: in einen Datenübertragungsbefehl für die Datenubertragung zwischen Registern und einen Befehl zur Bezeichnung eines Registers und direkten Übertragung und Abspeicherung einer Dateneinheit in das Register. Ein Beispiel für den erstgenannten Befehl ist in Figur la wiedergegeben. Dieser Datenübertragungsbefehl besteht aus einem Befehlscode 1, einem Incramentcode, auch Zuwachscode 2 genannt, einem Quellen- bzw. Primärregister-Bezeichnungs-(beispielsweise Adressen-)code 3 und einem Bestimmungs- bzw. Ernpfangsreqister-Bezeiohnungscode 4. Der Befehlscode 1 und der Zuwachscode 7 bilden zusammen einen Operationscode. Dieser bezeichnet die Datenübertragung von einem Primärregister, auch S-Register genannt, zu einem Empfangsregister, auch D-Register genannt. Ein Ausführungsbeispiel für den letztgenannten Befehl ist in Figur 1b dargestellt. Dieser Befehl besteht aus einem Befehlscode 1, Direktdaten 5 und einem Empfangsregister-Bestimmungscode 4. Hierbei bezeichnet der Befehlscode 1 eine direkte Übertragung der Dirtktdaten 5 von einem Befehlsspeicher zu einem Empfangsregister.
Der in den Figuren la oder 1b dargestellte Befehl hat ein Ein-Wort-Format. Der in Figur 1a gezeigte Befehl wird während eines ersten Maschinenzyklus ausgeführt, der in Figur lb gezeigte Befehl in einem zweiten Maschinenzyklus Betrachtet man den in Figur 1 b dargestellten Befehl zur Ausführung bzw. Verarbeitung der Direktdaten 5, dann ergibt sich folgendes: in diesem Ein-Wort-Befehl steht für die Direktdaten 5 nur eine begrenzte Länge zur Verfügung, da innerhalb des Gesamtbefehls nicht nur der für die Direktdaten 5 zur Verfügung stehende Bereich, sondern auch noch die Bereiche für den Befehlscode 1 und den Empfangsregister-Bezeichnungscode 4 untergebracht werden müssen.
Dies hat zur Folge, daß Direktdaten großer Bit-Länge nicht verwendet werden können.
Zur Lösung dieses Problems ist bereits ein Befehl in einem Zwei-Wort-Format vorgeschlagen worden. Ein derartiger Zwei-Wort-Format-Befehl besteht beispielsweise aus einem in Figur 3a dargestellten Befehl und einem in Figur 3b dargestellten Datencode.
Zur Ausführung dieses Zwei-Wort-Befehles werden die in Figur 3c dargestellten beiden Maschinenzyklen M1 und M2 benötigt. Der in Figur 3adargestellte Befehl besteht aus einem Befehlscode 1, einem Zuwachscode 2 und einem Empfangscode 4. Der in Figur 3b dargestellte Befehl besteht ausschließlich aus der Direktdaten 5, deren Bit-Zahl hierbei nicht begrenzt ist, wie beispielsweise in dem in Figur lb dargestellten Befehl.
Figur 2 zeigt eine Datenverarbeitungsmaschine zur Ausführung von Zwei-Wort-Form&t-Befehlen. Mit diesem Computer wird während des ersten Maschinenzyklus M1 der in Figur 3a dargestellte "Befehl aus einem Befehls-Festwertspeicher, im folgenden Befehls-RQM 10 genannt, ausgelesen und kurzzeitig in einem Befehlsregister 11 gespeichert. Der Befehl wird dann an einen Dekodierer 12 weitergegeben. Dieser entscheidet, daß ein nach dem erstgenannten Befehl aus dem Befehls-ROM 10 ausgelesener Code Direktdaten zugeordnet ist. Der Dekodierer 12 erzeugt auf einer Leitung 21 ein Steuersignal zum Schreiben von Daten in ein Empfangsregister 15. Danach wird ein programmierbarer Zähler 17 über ein Signal auf einer Leitung 23 erhöht, um über eine Leitung 24 Daten für den zweiten Maschinenzyklus M2 abzurufen. Während des zweiten Maschinenzyklus M2 wird der für die Direktdaten 5 vorgesehene Bereich aus dem Befehls-ROM 10 ausgelesen. Ein Dekodierer 13 wählt daraufhin über eine Leitung 26 das mittels des Empfangsregister-Bezeichnungs-Codes 4 festgelegte Empfangsregister 15 an, d.h. das Register, in welches die Direktdaten 5 abgelegt werden sollen. Danach werden die Direktdaten 5 über eine Leitung 20 und eine interne Datensammelleitung, im folgenden internen Datenbus 16 genannt, zum Empfangsregister 15 geführt und darin abgelegt. Mit der dargestellten Datenverarbeitungsmaschine kann offensichtlich auch ein Datenübertragungsbefehl ausgeführt werden, gemäß welchem Daten von einem Quellen- oder Primärregister 14 in ein Empfangsregister 15 übertragen werden sollen. Das Primärregister 14 wird über Leitungen 22 und 25 angesleuert. In Figur 4 ist ein Flußdiagramm darestcll, das die Ausführung eines Zwei-Wort-Fonnat-Befehls veranschaulicht. Da das Flußdiagramm in üblicher Weise beschriftet ist, wird zur Vermeidung von Wiederholungen pachdrücklich auf Figur 4 verwiesen und deren Beschreibun#sinhalt zum Inhalt der vorliegenden Beschreibungsseiten gemacht.
Aus Vorstehendem ergibt sich, daß die in Figur 2 dargestellte Datenverarbeitungsmaschine zwei Maschinenzyklen zum Einspeichern der Direktdaten 5 benötigt. Diese Tatsache stellt eine obere Grenze für eine Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit dar.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Datenverarbeitungsmaschine derart weiterzuentwickeln, daß bei ihr die Maschinenzyklen besser genutzt werden können.
Diese Aufgabe wird mit den ir den Ansprüchen angegebenen Datenverarbeitungsmaschinen gelöst. Dabei weist die Datenverarbeitungsmaschine einen Speicher auf, in dem mehrere Befehlscodes abgelegt sind. Ein erster Befehlscode, der einen Operationscode aufweist, wird während eines ersten Maschinenzyklus aus dem Speicher ausgelesen. Ein zweiter Befehlscode wird während eines dem ersten Maschinenzyklus folgenden zweiten Maschinenzyklus ausgelesen.
Der Inhalt des Operationscodes des ersten Befehlscodes wird dekodiert und daraus ein Steuersignal gewonnen, das zur Durchführung der mittels des ersten Befehlscodes festgelegten Datenverarbeitung benötigt wird. Dieses Steuersignal wird während des ersten Maschinenzyklus zur Ausführung der mittels des ersten Befehlscodes festgelegten Verarbeitung verwendet. Darüber hinaus wird es auch während des zweiten Maschinenzyklus zur Ausführung einer mittels des zweiten Befehls fest--ielegten Verarbeitung verwendet.
Die erfindungsgemäße Datenverarbeitungsmaschine hat nicht nur den Vorteil, daß mit ihr mehrere Befehle während eines vorgegebenen Zyklus ausgeführt, sondern darüber hinaus auch das für die Diektdaten vorgesehene Feld maximiert und mehrere Befehle mit hoher Geschwindigkeit ausgeführt werden können.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung noch näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen: Figuren 1a und 1b Befehle im Ein-Wort-Befehlsformat; Fig. 2 ein schematisches Blockdiagramm einer an sich bekannten Datenverarbeitungsmaschine zur Ausführung von Befehlen im Zwei-Wort-Befehl s-Format; Fig. 3a einen Zwei-Wort-Format-Befehl; Fig. 3b eine Direktdateneinheit für den in Fig.
3a dargestellten Befehl; Fig. 3c zwei Maschinenzyklen; Fig. 4 ein Flußdiagramm der Ausführung des Zwei-Wort-Befehls mittels der in Fig. 2 dargestellten Datenverarbeitungsmaschine; Fig. 5 ein schematisches Blockdiagramm zur Veranscliaulichung eines Ausführungsbeispieles der Erfindung zur Durchführung eines Zwei-W#rt-Format-Befehls; Fig. 6a einen Zwei-Wort-Format-Befehl für die in Fig. 5 dargestellte Datenverarbeitungsrnaschine; Fig. 6b eine Direkt-Dateneinheit für den in Fig.
6a dargestellten Befehl: Fig. 6c zwei #<#schinenzyklcn; Fig. 7 ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung eines in Fig. 5 gezeigten Steuerkreises und Fig. 8 ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung der Durchführunq eines Zwei-Wort-Format-Befehls mittels der Datenverarbeitungsmaschine gemäß Fig. 5.
Das in Figur 5 dargestellte bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung unterscheidet sich dadurch von der bekannten, in Fig. 2 dargestellten Datenverarbeitungsmaschine, daß es einen Steuerkreis 50 und einen Multiplexer 52 aufweist. Im übrigen sind in den Figuren 2 und 5 für einander gleiche bzw. entsprechende technische Elemente gleiche Bezugszeichen verwencet worden.
Mit der in Figur 5 gezeigten Datenverarbeitungsmaschine können ein in Fig. 6a gezeigter Befehl sowie die Übertragung einer in Fig. 6b gezeigten Direktdateneinheit 5 innerhalb der in Fig. 6c gezeigten zwei Maschinenzyklen M1 und 2 ausgeführt werden. Der anhand der Figur 6a veranschaulichte Befehl besteht wiederum aus einem Befehlscode Ir einem Zuwachscode 2, einem Primärregister-Bezeichnungscode 3 und einem Empfangsregister-Bezeichnungscode 4. Der Befehlscode 1 und der Zuwachscode 2 bilden gemeinsam einen Operationscode. Dieser bestimmt die Datenübertragung zwischen Registern und die Übertragung der Direktdaten in ein Register.
Die in Figur 5 dargestellte Datenverarbeitungsmaschine arbeitet wie folgt: während des ersten Maschinenzyklus M1 wird der in Fig. 6a dargestellte Befehl aus einem Befehls-ROM 10 ausgelesen und für eine vorgegebene Zeit in einem Befehlsregister 11 gespeichert. Der im Befehlsregister 11 gespeicherte Operationscode wird über eine Leitung 18 einem Dekodierer 12 zugeführt und dort dekodiert. Der De- kodierer 12 erzeugt ein (erstes) Steuersignal, mittels dessen ein Primärregister 14 über den (noch zu beschreibenden) Steuerkreis 50 und eine Leitung 22 zum Lesen von Daten gesteuert wird; ferner ein (zweites) Steuersignal, mittels dessen ein Empfalgsregister 15 über den Steuerkreis 50 und eine Leitung 21 angesteuert wird, um Daten einzuschreiben. Danach werden der Primärregister-Bezeichnungscode 3 und der Empfangsregister-Bezeichnungscode 4 über eine Leitung 19 einem Dekodierer 13 zugeführt. Im Dekodierer 1 3 werden die beiden vorgenannten Codes zur Erbeugung von Signalen für die Bezeichnung des Primärregisters 14 uiid des Empfangsregisters 15 dekodiert. Im Anschluß hieran wird über zeine Leitung 23 ein programmieYbarer Zähler 17 erhöht, um über eine Leitung 24 Daten für den zweiten Maschinenzyklus M2 abzurufen.
Während des zweiten Maschinenzyklus M2 wird der nächste Befehlscode ausgelesen. Dieser Code wird mit Hilfe des im ersten Maschinenzyklus M1 verwendeten Operationscode als Direktdatencode 5 betrachtet. Dies hat zur Folge, daß die Direktdaten 5 im Befehlsregister 11 über eine Leitung 27-mittels-des Multiplerrers 52 so geschaltet werden, daß sie über eine Leitung 20 zu einem internen Datenbus 16 überführt werden. Die so überführten Direktdaten werden in das Primärregister 15 eingeschrieben, das seinerseits mittels des Primärregisters-Bezeichnungscodes 3 festgelegt worden ist. Diese Schreib-Operation wird von einem vom Steuerkreis 50 abgegebenen Schreibsignal gesteuert.
Anhand der Figur 7 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für de#n Steuerkreis 50 veranschaulicht. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Schaltkreis 50 ein Tor 70 auf. Das Tor 70 ist so geschaltet, daß es Lese- und Schreib-Steuersignale vom Dekodierer 12 empfangen und direkt weitergeben kann. Ferner weist der Schaltkreis 50 einen Haltekreis 71 auf, der so geschaltet ist, slat, er das Schreibsignal vom Tor 70 und ein Taktsignal empfangen kann. Ein ODER-Glied 72 ist sowohl mit dem Tor 70 als auch mit dem Haltekreis 71 verbunden.
Während des ersten Maschinenzyklus M1 werden die während eben dieses Zyklus dekodierten Lese- und Schreib-Steuersignale direkt über das Tor 70 an das S-Register 14 und das D-Register 15 weitergeleitet. Im einzelnen wird hierbei das Schreib-Signal für das D-Register 15 über das ODER-Glied 72 weitergeleitet. Gleichzeitig wird es in das Halteglied 71 eingegeben. Nach einem Antakten mit einem vorgegebenen Taktsignal wird das im Haltekreis 71 gespeicherte Schreibsignal im zweiten Maschinenzyklus M2 dem S-Register zugeführt. Mit anderen Worten wird das S-Register nunmehr mit dem während des ersten Maschinenzyklus M1 verwendeten Primärregister-Beze-.chnungscode ausgewählt.
In Figur 8 ist die vorstehend beschriebene Arbeitsweise der in Figur 5 gezeigten Datenverarbeitungsmaschine anhand eines Flußdiagramms nochmals erläutert. Da die einzelnen Diagrammstufen in Figur 8 ausführlich mit Worten erläutert sind, wird zur Vernzeidung von Wiederholungen vollinhaltlich auf Figur 8 Bezug genommen und diese insoweit zum Gegenstand der vorliegenden Beschreibungsseiten gemacht.
Aus Vorstehendem ergibt sich, daß mit der erfindungsgemäßen Datenverarbeitungsmaschine zwei Befehle innerhalb zweier Maschinenzyklen ausgeführt werden können. Demgegenüber kann mit der anhand der Figur 5 beschriebenen bekannten Datenverarbeitungsmaschine innerhalb von zwei Maschinenzyklen nur ein Befehl ausgeführt werden. Mittels der erfindungsgemäßen Datenverarbeitungsmaschine werden demnach die Maschinen zyklen besser genutzt. Hinzu kommt noch, daß mit der erfindungsgemäßen Datenverarbeitungsmaschine Direktdaten verarbeitet werden können, die eine vergleichsweise hohe Bit-Zahl aufweisen.
Leerseite

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Da#enverarbeitungsmaschine, gekennzeichnet durch a) eine Speichereinrichtung (10) zur Speicherung mehrerer Arten (1-4,5) von Informationen an unterschiedlichen Speicherplätzen, b) eine Dekodiereinrichtung (12,13) zur Dekodierung von einer (1-4) der mehreren Arten (1-4,5) von Informationen und zur Erzeugung mehrerer Steuersignale für die Verarbeitung dieser Informationen (1-4), c) Verarbeitungsmittel zur von den Steuersignalen abhängigen Verarbeitung dieser Information (1-4) während einer vorgegebenen ernten Verarbeitungs#periode (M1), d) eine Halteeinrichtung (50,71) zur kurzzeitigen Speicherung wenigstens eines der Steuersignale während der ersten Verarbeitungsperiode (M1), e) eine Leseeinrichtung (17,24) zum Lesen einer von den einen Informationen (1-4) verschiedenen Information (5) aus einer anderen Speicherstelle des Speichers (10) und f) Mittel (50,72) zur Abgabe des in der Halteeinrichtung (50,71) gehaltenen einen Steuersignals und der genannten Information (5) an die Verarbeitungsmittel während einer auf die erste Verarbeitungsperiode (M1) folgenden zweiten Verarbeitungsperiode (M2).
2. Datenverarbeitungsmaschine, gekennzeichnet durch a) eine Speichereinrichtung (10) zur Speicherung mehrerer Befchlscodes (1-4,5), b) eine Leseeinrichtung <~ i n< I,C#(#C' n rj c1#t (17,24) zum Lesen eineseinOperationsfeld (1,2) aufweisenuen ersten Befehlscodes (1-4) während eines ersten Maschinenzyklus (M1) und eines zweiten Befehlscodes (5) während eines dem ersten Maschinenzyklus (M1) folgenden zweiten Maschinenzyklus (M2), c) eine Dekodiereinrichtung (2,13) zur Dekodierung des Operationsfeldes (1,2) des ersten Befehlscodes (1-4) und Aufbereitung eines Steuersignals für die Durchführung einer durch den ersten Befehlscode (1-4) bezeichneten Verarbeitung und d) Verarbeitungsmittel zur Durchführung der vom ersten Befehlscode (1-4) bezeichneten Verarbeitung während des ersten Maschinenzyklus (M1), und zwar unter Verwendung des Steuersignals, und anschließenden Durchführung der vom zweiten Befehlscode (5) bezeichneten Verarbeitung während des zweiten Maschinenzyklus (M2), wiederum unter Verwendung des Steuersignals für die Verarbeitung während des ersten Maschinenzyklus (M1).
3. Datenverarbeitungsmaschine, gekennzeichnet durch a) ein Befehlsregister (11) b) ein erstes Register (14) c) ein zweites Register (15) d) einen Speicher (10) zur Speicherung eines ersten Codes (3) zur Bezeichnung des ersten Registers (14), eines zweiten Codes (4), zur Bezeichnung des zweiten Registers (15), von Direktdaten (5) und eines Befehlscodes (1,2) zur Festlegung einer ersten Steuerung für die Übertragung des Inhalts des ersten Registers (14) in das zweite Register (15) sowie einer zweiten Steuerung für die Eingabe der Direktdaten (5) in das erste Register (14), e) eine Leseeinrichtung zum Lesen des ersten Codes (3), des zweiten Codes (4) und des Befehlscodes (1,2) aus dem Speicher(10) und zum Ablegen dieser Codes (1,2,3,4) im Befehlsregister '11), f) einen Dekodierer (12,13) zur Dekodierung des Befehlscodes (1,2), des ersten Codes (3) und des zweiten Codes (4) sowie zur getrenr..ten Erzeugung von Signalen zur getrennten Bezeichnung des ersten (14) und des zweiten (15) Registers, eines Lesesteuersignales für das erste Register (14) und eines Schreibsteuersignals für das zweite Register (15) und g) Steuermittol (50) für die Eingabe der aus dem Speicher (10) gelesenen Direktdaten (5) in das erste Register (14; unter Verwendung des für das zweite #egister (15) vorgesehenen Schreibsçeuersignals.
4. Datenverarbeitungsmaschine, gekennzeichnet durch a) Eingabemittel zur Eingabe eines Operationscodes (1,2) zur Bezeichnung voneinander verschiedener erster und zweiter Verarbeitungen in ein Befehlsregister (11) durch einmaligen Speicherzuqriff, b) Verarbeitungsmittel zur Durchführung der vom vorgegebenen Operationscode 1,2) bezeichneten ersten und zweiten Verarbeitungen während erster und zweiter Zyklen (M1,M2), c) Mittel (12,13) zur Aufbereitung eines für die während des zweiten Zyklus (M2) durchzuführende zweite Verarbeitung benötigten Steuersignals während des ersten Zyklus (M1) und d) eine Eingabeeinrichtung (50,71,72) zur Beaufschlagung der Verarbeitungsmittel mit dem im ersten Zyklus (M1) aufbereiteten Steuersignal während des zweiten Zyklus (M2).