DE3517103A1

DE3517103A1 - Datenverarbeitungssystem mit einrichtungen zur durchfuehrung von fehlersuchprogrammen

Info

Publication number: DE3517103A1
Application number: DE19853517103
Authority: DE
Inventors: Richard B. Concord Mass. Goud; Jan S. Holliston Mass. Herman; Stephen C. Waltham Mass. Johnson; James K. Northborough Mass. Mathewes jun.; Jack J. Hopkinton Mass. Stiffler
Original assignee: Raytheon Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1984-05-11
Filing date: 1985-05-11
Publication date: 1985-11-14
Also published as: GB2158977A; GB2158977B; CA1226954A; JPS60254250A; GB8511670D0

Description

DORNER ft HUPNAGEL PATENTANWÄLTE

München, den 9. Mai 1985 /J Anwaltsaktenz.: 27 - Pat. 367

! Raytheon Company, 141 Spring Street, Lexington, Mass. 02173, Vereinigte Staaten von Amerika

Datenverarbeitungssystem mit Einrichtungen zur Durchführung von Fehlersuchprogrammen.

Die Erfindung betrifft Datenverarbeitungssysteme mit Einrichtungen zur Durchführung von Fehlersuchprogrammen. Bei den hier interessierenden Systemen handelt es sich um Informationsverarbeitungssysteme, welche die Möglichkeit einer Selbstüberprüfung besitzen. Im einzelnen sind Datenverarbeitungssysteme der hier angesprochenen Art digitale Rechensysteme, bei denen Mikro-Fehlersuch-Testroutinen durchführbar sind, durch die apparative Einrichtungen des Rechensystems in Verbindung mit eingebauten Testeinrichtungen überprüfbar sind, und bei denen Makro-Betriebstests durchgeführt werden, um einen Fehler auf dem Nivau der Baueinheiten auffinden und isolieren zu können.

Jedes Informationsverarbeitungssystem und insbesondere ein digitaler Rechner, erfordert Überprüfungsvorgänge oder Fehlersuchvorgänge auf mehreren Niveaus, um die Anlage betriebsbereit zu halten. Charakteristischerweise ist bei einem softwaremäßig durchgeführten Test nur ein kleiner Bruchteil einer Rechenanlage während einer bestimmten Zeitdauer des Tests beteiligt. Durch die apparative Ausbildung der Rechenanlage ermöglichte Fehlersuchvorgänge oder eine hardwaremäßig ermöglichte Fehlersuche, oft auch als BIT (bilt-intest) bezeichnet, stellt eine zusätzliche Maßnahme für eine

wirksame überprüfung des Systems dar. Die beträchtlichen Kosten verhindern jedoch, daß diese Form der Selbstprüfung der Anlage auf die vollständige Überprüfung und Fehlersuche für das Gesamtsystem sowie auf alle Niveaus der Anlage erstreckt wird.

Die apparativ, hardwaremäßig vorbereitete Selbstprüfung oder Fehlersuche umfaßt Vorgänge auf drei verschiedenen Ebenen, nämlich die Anfangsüberprüfung, die hardwaremäßig vorbereitete on-line-Fehlersuche und die hardwaremäßig vorbereitete off-line-Fehlersuche. Ein Anfangsüberprüfungsprogramm kann Mikrodiagnosetestroutinen und Betriebsbereitschaft-Testroutinen enthalten, welche durchgeführt werden, wenn ein Rechensystem in Betrieb genommen wird oder während in die Rechenlage anfänglich ein Programm eingegeben wird. Eine apparativ vorbereitete on-line-Fehlersuche umfaßt alle diejenigen Bereiche von Fehlersuchmaßnahmen, welche ergriffen werden, während der Rechner sich in Betrieb befindet. Hier seien sich selbst überprüfende Hardware-Sucheinrichtungen genannt, welche fortwährend kritische Punkte innerhalb eines Rechners überwachen. Hardwaremäßig vorbereitete off-line-Fehlersuchvorgänge werden notwendig, wenn ein anfänglicher Versuch der Isolation eines Fehlers im Rechner fehlgeschlagen ist, so daß eine sorgfältigere Untersuchung und Fehlersuche aufgenommen werden muß. Durch Verbinden des zu untersuchenden Rechners mit externen überprüfungs- und Fehlersucheinrichtungen über einen Testgeräteanschluß wird die Möglichkeit einer off-line-überprüfung gegeben, beispielsweise für Logic-Scan-Design und durch die sogenannte Signaturanalyse. Bei der Logic-Scan-Design-Methode werden rechnerinterne Apparateeinheiten innerhalb des Systems in Serie geschaltet, wodurch eine verbesserte Prüfbarke it, insbesondere bei logischen Schaltkreisen in Large-Scale-Integration-Technik erreicht wird. Bei dem Verfahren werden sämtliche internen logischen Zustände in Registern verfügbar gehalten, welche seriell zugänglich sind, so daß die internen logischen Zustände beobachtet und überwacht werden können. Nach Durchführung einer Reparatur erfolgt eine

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'Signaturanalyse in der Weise, daß Daten entsprechend den Ιοί gischen Zuständen an Tausenden von internen Testpunkten als Folgen gesammelt werden, welche ein Signaturwort bilden, das seriell durch die externe Überprüfungseinrichtung herausgelesen und auf Richtigkeit überprüft wird. Die externe Untersuchungs- und Prüfeinrichtung versucht ein fehlerhaftes Modul in der Rechenanlage dadurch zu isolieren, daß Diagnoseroutinen durchgeführt werden, während der innere Zustand des zu untersuchenden Rechners präzise überwacht wird.

Eine on-line-BIT-Überprüfung sieht die Verwendung von mikrodiagnostischen Testroutinen vor, welche in einer mikroprogrammierten Steuereinheit gespeichert sind, wobei diese mikrodiagnostischen Testroutinen nicht nur beim Einschalten der Leistung, sondern auch während des normalen Rechnerbetriebes durchgeführt werden, so daß die Möglichkeit gegeben ist, einen Fehler bedeutend früher zu erkennen, als dies anderenfalls möglich wäre. Bisher unternommene Versuche der Durchführung von mikrodiagnostischen Testvorgängen in einer mikroprogrammierten Steuereinheit zwangen jedoch eine Datenverarbeitungsanlage oder eine Rechenanlage dazu, während der überprüfung in einer Art Leerlaufzustand zu verweilen und den normalen Datenverarbeitungsbetrieb oder Rechenbetrieb zu unterbrechen. Außerdem ergab sich bei bekannten Anlagen die Notwendigkeit eines bedeutsamen Aufwandes an zusätzlicher zweckgebundener Hardware.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, ein Datenverarbeitungssystem mit Einrichtungen zur* Durchführung von Fehlersuchprogrammen oder Testprogrammen so auszugestalten, daß mit vergleichsweise geringem Aufwand zusätzlicher zweckgebundener Hardware bei Durchführung der überprüfung«— und Fehlersuchprogramme während des Betriebes der Anlage eine Frühex-kennung von Fehlern möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch die im anliegenden Anspruch 1 ange-

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^ebenen Merkmale gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der dem Anspx'uch 1 nachgeordneten Ansprüche, deren Inhalt hierdurch ausdrücklich zum Bestandteil der Beschreibung gemacht wird, ohne an dieser Stelle den Wortlaut zu wiederholen.

Im einzelnen enthält eine Datenverarbeitungsanlage oder Informationsverarbeitungsanlage der vorliegend angegebenen Art eine mikroprogrammierte Steuereinheit, welche während der Durchführung eines Vordergrundprogrammes ein mikrodiagnostisches Hintergrund programm steuert. In einem Speicher ist eine Mehrzahl von Mikrobefehlen gespeichert, um sowohl das mikrodiagnostische Hintergrund programm als auch das Vord erg rund programm durchführen zu können. Die mikroprogrammierte Steuereinheit enthält einen Steuerfolgegeber zur jeweils unabhängigen Steuerung des Vord ergrund Programms und des mikrodiagnostischen Hintergrundprogramms, wobei ein erster Mikroprogrammzähler an der Durchführung des VordergrundProgramms teilnimmt, während ein zweiter Mikroprogrammzähler das mikrodiagnostische Hintergrundprogramm steuert, ohne die Durchführung des Vordergrundprogrammes zu beeinflussen. Der Steuerfolgegeber enthält weiter Voraussagecode/Restcode-Untersuchungsmittel zur Erkennung von Mikrobefehls-Adressenfehlern und -Datenfehlern. Außerdem ist festzuhalten, daß das mikrodiagnostische Hintergrundprogramm eine Reihe von Testmodulen aufweist, die in dem genannten Speicher festgehalten sind, wobei jeder der Testmodule einen bestimmten Teil des Datenverarbeitungssystems überprüft und jeweils einen kurzen zyklischen Code enthält, um die ordnungsgemäße Durchführung des betreffenden Testprogrammabschnittes feststellen zu können.

Vorliegend wird weiterhin die Durchführung eines Hintergrund-Mikroprogramms während der Durchführung eines Vordergrundprogramms in einem Informationsverarbeitungssystem bzw. Datenverarbeitungssystem vorgeschlagen, das eine mikroprogrammierte Steuereinheit enthält. Bei diesem Verfahren wird zunächst

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j eine Anzahl von Mikrobefehlen zur Durchführung des Hintergrund-I Mikroprogramms und des VordergrundProgramms gespeichert und j die Abwicklung des VordergrundProgramms wird unabhängig von der Abwicklung des Hintergrundprogramms gesteuert, wobei mindestens zwei Mikroprogrammzähler vorgesehen sind, von denen ein erster Mikroprogrammzähler an der Durchführung des Vordergrundprogramms teilnimmt, während der zweite Mikroprogrammzähler die Abarbeitung des Hintergrund-Mikroprogramms steuert.

Ein vorliegend beschriebenes Verfahren zur Durchführung einer Fehlersuche in einer Informationsverarbeitungsanlage, welche eine mikroprogrammierte Steuereinheit enthält, sieht die Durchführung eines Hintergrund-Mikroprogramms während der Durchführung eines VordergrundProgramms vor. Dabei wird eine Vielzahl von Mikrobefehlen zur Durchführung des Hintergrund-Mikroprogramms und zur Durchführung des Vordergrundprogramms gespeichert, wobei die Mikrobefehle jeweils einen ersten Code zur Bestimmung einer Adresse für jeden der genannten Mikrobefehle und den Inhalt der jeweiligen Adresse enthalten. Das Vordergrund programm und das Hintergrund-Mikroprogramm wird mit mindestens zwei Mikroprogrammzählern gesteuert. Weiter wird ein Restcode aus dem genannten ersten Code entsprechend einem Code eines gegenwärtig gültigen Mikrobefehls gebildet und ein zweiter Code für eine nächste Mikrobefehlsadresse wird während eines unmittelbar zuvor durchgeführten Mikrobefehls erzeugt und gespeichert und der Restcode wird mit dem gespeicherten zweiten Code zur Feststellung eines Fehlers verglichen.

Einzelheiten des hier angegebenen Datenverarbeitungssystems bzw. des vorliegend definierten Verfahrens zur Fehlersuche in Datenverarbeitungssystemen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. In dieser stellen dar:

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FHJ . L ein LVLockschul tb lld einer mikr opt oyiainmiet'ten Steuereinheit mit einem Steuerfolgegeber, der zwei Mikroprogrammzähler enthält,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Datenverarbeitungseinrichtung, welche den Steuerfolgegeber gemäß Figur 1 als Teil einer mikroprogrammierten Steuereinheit aufweist,

Fig. 3 ein Blockschaltbild zur Erläuterung des hardwaremäßigen Aufbaues zur Bildung der beiden Mikroprogrammzähler,

Fig. 4 ein funktionelles Blockschaltbild zur Darstellung der Fehlersucheinrichtungen innerhalb des Steuerfolgegebers zur Feststellung von Mikrobefehls-Adressenfehlern und -Datenfehlern,

Fig. 5 ein logisches Schaltbild einer Steuerschaltung gemäß Figur 1 zur Steuerung des ümschaltens zwischen den zwei Mikroprogrammzählern nach Figur 1,

Fig. 6 eine hierarchische Darstellung der mikrodiagnostischen Testprogrammabschnitte, welche einerseits das mikrodiagnostische Betriebsbereitschaf ts-Prüf programm und andererseits das mikrodiagnostische Hintergrundprogramm bilden, wobei aus der Darstellung ersichtlich ist, welchem Programm die einzelnen Programmabschnitte gegebenenfalls gemeinsam angehören,

Fig. 7 eine Folge von Testmodulen des mikrodiagnostischen HintergrundProgramms, wobei in Figur 7 auch ein kurzer zyklischer Code angedeutet ist, welcher von jedem Testmodul gebildet und von dem jeweils nachfolgenden Testmodul überprüft wird,

Fig. 8 eine schema tische Darstellung zur Verdeutlichung der Umschaltung von einem Vordergrund-

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Mikroprogramm zu einem mikrodiagnostischen

Hintergrundprogramm, um in diesem Programm drei Mikrobefehle abzuarbeiten, bevor eine Rückkehr zu dem Vordergrund-Mikroprogramm erfolgt,

Fig. 9 eine schematische Darstellung einer Mikrobefehlsadresse und der einzelnen Felder eines Mikrobefehlswortes, das an der betreffenden Mikrobefehlsadresse gespeichert ist und

Fig. 10 eine Paritätsprüftabelle zur Erzeugung eines Vorhersage-/Restcodes für die Fehlersuchschaltung gemäß Figur 4.

Bei Datenverarbeitungssystemen wird durch Verwendung der in Figur 1 gezeigten Schaltungsmerkmale der vorliegend angegebenen Art eine wesentliche Verbesserung bei der Überwachung und Fehlersuche durch eine in das System eingebaute Fehlersuch- und Prüfeinrichtung geschaffen. Bei einem System der hier beschriebenen Art können mikrodiagnostische Fehlersuch- und Prüfvorgänge mittels in das System eingebauter Testeinrichtungen (BIT) on-line durchgeführt werden, ohne daß der normale Datenverarbeitungsvorgang unterbrochen wird, was durch die Verwendung zweier unabhängiger Mikroprogrammzähler ermöglicht wird. Ein erster Mikroprogrammzähler 24 nimmt an der Durchführung eines Betriebs-VordergrundProgramms teil, welches die Durchführung eines Maschinen-Makrobefehls beinhaltet und ein zweiter Mikroprogrammzähl er" 26 steuert die Durchführung von mikrodiagnostischen HintergrundProgrammen, welche gleichzeitig in Leerlauf-Zwischenzeiten durchgeführt werden, die sich bei der Ausführung der Makrobefehle des VordergrundProgramms ergeben.

Makroprogramme werden unter Ausführung von Standard-Maschinen-Makrobefehlen durchgeführt, um eine bestimmte anwendungsorientierte Aufgabe zu erfüllen. Ein Makroprogramm wird durch einen Makroprogrammzähler 81 entsprechend den in einem Speicher 66 gespeicherten Makrobefehlen gesteuert. Ein Operations-

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code eines aus dem Speicher 66 entnommenen Makrobefehls wird an einen programmierbaren Festwertspeicher (PROM) 74 angekoppelt, welcher in dem Steuerspeicher 70 eine Start-Mikrobefehlsadresse für das Mikroprogramm bestimmt, das den Makrobefehl, welcher durch den genannten Operationscode bezeichnet ist, verwirklicht. Das Mikroprogramm, das aus dem Speicher 70 herausgelesen wird, gelangt zu dem Steuerfolgegeber 76. Dieser enthält die beiden zuvor schon erwähnten Mikroprogrammzähler 24 und 26. Der Mikroprogrammzähler 24 erzeugt also die Adresse des jeweils nächsten Mikrobefehls zur Durchführung des jeweils augenblicklich abgearbeiteten Makrobefehls in einem Vordergrundprogramm der in Figur 2 mit 60 bezeichneten Datenverarbeitungsanlage.

Es sei wieder auf Figur 1 Bezug genommen. Der Mikroprogrammzähler 26 für das mikrodiagnostische Hintergrundprogramm erzeugt eine Adresse für den jeweils nächsten mikrodiagnostischen Mikrobefehl während der Durchführung des mikrodiagnostischen HintergrundProgramms, welches gleichzeitig mit der Durchführung des Vordergrund Programms während der- Abarbeitung der Makrobefehle in Leerlaufzeiten der Datenverarbeitungsanlage 60 oder aber während der Betriebsbereitschaftsüberprüfung beim Einschalten der Anlage durchgeführt wird. Mikrodiagnostische Routinen zur überprüfung der Funktionstüchtigkeit der Anlage werden der Reihe nach unter Steuerung des Mikroprogrammzählers 24 durchgeführt, wenn keine Vordergrundprogramme den Betrieb steuern. Der Multiplexer 28 wählt entweder vom Mikroprogrammzähler 24 oder vom mikrodiagnostischen Mikroprogrammzähler 26 in Abhängigkeit von einem auf der Leitung 148 zugeführten Adressenauswahlsignal aus, welches durch den logischen Steuerschalter 166 anhand bestimmter Steuerbits eines Mikrobefehls logisch gebildet wird, der an den Steuerschalter 161 von dem mit dem Steuerspeicher 70 verbundenen Steuerregister 71 her angekoppelt wird. Der Ausgang des Multiplexers 28 hat Verbindung zu einem Ausgangsadressenmultiplexer 32. Der logische Steuerschalter 161 er-

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j zeugt außerdem auf der Leitung 152 an den Mikroprogrammzähi ler 24 geführte Auswahlsignale zur Auswahl eben dieses Pro- ; grammzählers und auf der Leitung 160 an den mikrodiagnostij sehen Mikroprogrammzähler 26 geführte Signale zur Auswahl , dieses Mikroprogrammzählers 26, so daß zwischen den Mikropro- ; grammzählern 24 und 26 umgeschaltet werden kann, wenn die ¹ Adresse des jeweils nächsten Mikrobefehls ausgewählt wird.

i Der Ausgang des Mikroprogrammzählers 24 ist außerdem mit ■ einem Mikroprogrammstapel 30 verbunden. Dieser enthält I ein bestimmtes Repertoir und eine zugehörige Stapelzeigerlogik J zur Durchführung von Mikroprogramm-Unterbrechungs-Subroutinen.

j Der Mikroprogrammstapel 30 hat die Form eines achtzehn ! Bit breiten, sechsreihigen last-in/first-out-Registers, das j während sogenannter PUSH- und POP-Operationen in Betrieb ist.

j Die Stapelzeigerlogik für den Mikroprogrammstapel 30 ! steuert dessen Betrieb vermittels eines Aufwärts-/Abwärts-I Zählers mit sechs Zählerzuständen mit Paritätsvorhersagelogik.

^: Eine Paritätsvorhersagelogik, welche normalerweise in Ver-' bindung mit einem Zähler verwendet wird, sagt den nächsten !Zustand für die Parität nach einer taktweisen Zählerbetäti- ! gung voraus. Das sechsreihige Register speichert die jeweils _; augenblicklich gültige Mikroprogrammzählerstelle und den j zugehörigen Code in einen last-in/first-out-Registerplatz ι ein, der durch die Stapel ze igerlogik bestimmt wird.

_; Bei den PUSH-Operationen wird der Mikroprogrammzählerstand ; gespeichert, bei den POP-Operationen wird die gewählte

last-in/first-out-Registerstelle zum Ausgang des Mikropro- '. grammstapels bewegt. Die Ausbildung und der Betrieb eines . Mikroprogrammstapels sind dem Fachmann an sich bekannt.

Der Ausgang vom Mikroprogrammstapel 30 im Umfang von achtzehn Bit gelangt zu dem Ausgangsadressenmultiple- ■ xer 32 und dem Mikroprogrammzähler 24. Die anderen Eingangssignale für den Ausgangsadressenmultiplexer 32 sind ein achtzehn Bit langes Wort, das unmittelbar vom Multiple-

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xer 28 angekoppelt, wird, ein über die Leitung 48 zugeführtes Adressenstausignal, welches eine Beendigung des augenblicklichen Mikfoprogrammablaufes bewirkt, indem die Steuerung an eine bestimmte Adresse im Steuerspeicher 70 übergeben wird, weiterhin über die Leitung 55 zugeführte Auswahlsignale entsprechend einem Mikrobefehl, der aus dem Steuerspeicher über das Steuerregister 71 herausgelesen worden ist, sowie schließlich ein Wort in einem Umfang von achtzehn Bit, wobei dreizehn Bit eine Adresse bilden und fünf Bit ein Code von einem Multiplexer 22 zur Auswahl einer Verzweigungsbedingung sind. Ein auf der Leitung 48 auftretendes Adressenstausignal bewirkt eine unmittelbare Unterbrechung des augenblicklich ablaufenden mikrodiagnostischen Mikroprogramms, eine übertragung des Inhaltes des dem Vordergrundprogramm zugeordneten Mikrobefehlszählers in den Mikroprogrammstapel 30 sowie die Einstellung der Adresse im Steuerspeicher 70 auf einen bestimmten Zustand. Wenn ein mikrodiagnostisches Hintergrundprogramm gerade in Arbeit ist, so wird es beendet, der Mikroprogrammzähler 26 wird auf den Anfangszählerstand (000I)-^g gestellt, die Betriebsweise schaltet auf Vordergrundprogramm um und der dem Vordergrund programm zugeordnete Mikroprogrammzähler 24 erhält seinen Zählerstand zuoberst in dem Mikroprogrammstapel 30 eingetragen. Der Ausgangsadressenmultiplexer 32 wählt eine Mikrobefehlsadresse 50 für einen Eintrittspunkt in den Steuerspeicher 70 aus den verschiedenen Adresseneingängen aus. Der Ausgangsadressenmultiplexer 32 erzeugt auch ein Karteneingabesignal auf der Leitung 52. Wenn eine Mikrobefehlsadresse von einem die Kartierungsinformation enthaltenden programmierbaren Festwertspeicher 74 erzeugt wird, so bestimmt diese Adresse eine Mikroprogramm-Eingangsadresse zum Steuerspeicher 70. Ein Mikrobefehlswort vom Steuerspeicher 70 bewirkt die Lieferung von zwei Steuersignalen zu dem Eingang des logischen Steuerschalters 161, wobei dieser Eingang, wie in Figur 5 gezeigt und weiter unten näher beschrieben, die Schaltleitung 163 und die negierte Sperrleitung 164 aufweist.

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Es sei weiterhin auf Figur 1 Bezug genommen. Ein Steuergerät 20 empfängt Eingangssignale von einem Eingangsdatenbus 40, dem Verzweigungsbedingungsmultiplexer 22 und über Leitungen 19 ; zur Auswahl einer Funktion von dem Steuerregister 21 her. Die Steuereinheit 20 führt verschiedene logische Funktionen für den Steuerfolgegeber 76 aus, beispielsweise die Dekodierung der über die Signalleitung 19 zugeführten Funktionsauswahlsignale und die Kombination interner Fehlerbedingungen zu einer einzigen Fehleranzeige, die an dem Ausgang 54 auftritt. Der Ausgang der Steuereinheit 20 hat mit dem Verzweigungsbedingungsmultiplexer 22 und dem Mikroprogrammstapel 30 Verbindung und liefert dekodierte Funktionsbefehle durch Beschreibung der auszuführenden Operationen. Der Verzweigungsbed ingungsmultipiexer 22 empfängt Signale von der Steuereinheit 20, dem Steuerregister 71, über die Leitung 42 zur Eingabe der Verzweigungsbedingungen und über die Codeprüf einrichtung 56 und wird zur Erzeugung einer Verzweigungsadresse wirksam, welche an den Mikroprogrammzähler 24, den mikrodiagnostischen Mikroprogrammzähler 26 und an den Ausgangsadresseranultiplexer 32 weitergegeben wird. Die Quelle einer Mikrobefehlsadresse, welche über die Leitung 50 geführt wird, kann also eine Verzweigungsbedingung, ferner einer der Mikroprogrammzähler 24 und 26, der Mikroprogrammstapel 30 oder ein Adressenstausignal der Leitung 48 zusätzlich zu dem die Kartierungsinformation haltenden programmierbaren Festwertspeicher 74 sein.

Für den Ausgangsadressenmultiplexer 32 ist nur einer der beiden Mikroprogrammzähler 24 oder 26 zu einer bestimmten Zeit verfügbar, je nachdem, welche Betriebsart gerade wirksam ist, entweder die Abarbeitung des Hintergrund Programms oder des Vordergrund Programms. In jedem Falle wird der verfügbare Mikroprogrammzähler am Ende eines Mikroprogrammzyklus mit dem Wert der Mikroprogrammadresse, erhöht um Eins, aufgeladen, es sei denn, daß der bearbeitete Mikroprogrammzyklus gerade zwischen den Programmbearbeitungsarten umschaltet. In diesem

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Falle wird der Ausgangsadressenmultiplexer 32 dazu veranlaßt, eine Mikrobefehlsadresse an den Steuerspeicher 70 von dem Mikroprogrammzähler aus zu übergeben, der die Steuerung übernimmt, während der augenblicklich noch tätige, jedoch außer Betrieb zu setzende Mikroprogrammzähler mit der Adresse geladen ist, welche er an den Ausgangsadressenmultiplexer 32 weitergeben wollte. Dies ist die Adresse, zu welcher das Mikroprogramm zurückkehrt, wenn die Steuerung bezüglich der Abarbeitung der Programme auf den soeben außer Betrieb gehenden Mikroprogrammzähler zurückgestellt wird. Der Steuerfolgegeber 76 erhält den Auftrag, zwischen den Mikroprogrammzählern 24 und 26 hin- und herzuschalten, aus dem Mikroprogramm selbst aufgrund entsprechender Vorprogrammierung. Die Adresse des als nächstes durchzuführenden Mikrobefehls wird von dem gerade die Steuerung innehabenden Mikroprogrammzähler erhalten und die Adresse, welche von einem Mikrobefehlsquellenauswahlfeld bezeichnet wird, wird zu dem außer Betrieb gehenden Mikrobefehlszähler abgezweigt.

Es sei nun Figur 2 näher betrachtet. Dort ist ein Blockschaltbild eines Informationsverarbeitungssystems oder Datenverarbeitungssystems 60 gezeigt, das eine Steuereinheit 62, eine Recheneinheit 64, eine Speichereinheit 66 und eine Eingangs-Ausgangs-Einheit 90 enthält. Die Steuereinheit 62 und die Recheneinheit 64 bilden zusammen eine zentrale Datenverarbeitungseinheit, welche mit der Speichereinheit 66 und der Eingangs-/Ausgangseinheit 90 über ein Sammelschienensystem 89 verbunden ist, das einen Systemadressenbus 85 und einen Systemdatenbus 87 enthält.

Die Steuereinheit 62 enthält den zuvor schon erwähnten Steuerfolgegeber 76 gemäß Figur 1, der eine Mikrobefehlsadresse über die Leitung 50 an den Steuerspeicher 70 in Übereinstimmung mit dem Ergebnis einer Untersuchung von Mikrobefehlsdaten, von Daten auf dem Datenbus der Verarbeitungsanlage oder verschiedenen vorgegebenen Bedingungen in-

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• nerhalb der zentralen Datenverarbeitungsanlage abgibt. Eine Entscheidung über die nächste Adresse wird einmal während je-, des Taktes für den Steuerfolgegeber getroffen. Jeder Mikrobej fehl eines Mikroprogramms bezeichnet die Quelle der Adresse für den nächsten Schritt des Mikroprogramms. Der Ausgang des Steuerspeichers 70 enthält, wie oben bereits gesagt, ein Steuerregister 71, welches einen Umfang von 136 Bit aufweist, welche einem Mikrobefehlswort entsprechen. Der programmierbare Festwertspeicher 74, welcher eine Kapazität von 8K χ 24 Bit hat und die Zuordnungsfunktion erfüllt, ist eine der verschiedenen Quellen von Mikrobefehlsadressen auf der Leitung 50 und übersetzt die Operandencodes und Operandenangaben im Befehlsstrom vom Steuerregister 71 oder dem internen Datenbus 40 in Mikrobefehlsadressen. Ein Steuergerät 72 für den eingebauten Testbetrieb bzw. für die Wartung ist in jeder Baueinheit des Datenverarbeitungssystems 60 vorgesehen, um die bei dem Testbetrieb gesammelten Zustand sinformationsd a ten festzuhalten. Jedes Steuergerät meldet über die Leitung 37 eine Zustandsinformation an ein den Wartungszustand im betreffenden Systembereich meldendes Gerät, welches zwar in der Zeichnung nicht gezeigt ist, jedoch in der Eingangs-/Ausgangseinheit 90 gegeben sein kann. Ein derartiges der Wartung und überwachung dienendes, die einzelnen Bereiche der Anlage überprüfendes Gerät bestimmt, welche Baueinheit oder welche Baueinheiten einen Fehler verursacht haben, wobei eine Analyse sämtlicher Fehlerberichte vorgenommen wird und eine Fehleranzeige gegeben wird.

Es sei weiterhin auf Figur 2 Bezug genommen. Die Recheneinheit 64 enthält eine logische Registerschaltung 80, in der eine Registeranordnung enthalten ist, welche einen Makroprogrammzähler 81 (siehe Figur 1), eine arithmetische logische Einheit mit einer Mehrzahl von Funktionen, eine Verschiebungs- und Vorzeichenänderungslogik sowie eine Mehrzahl von Datenkanälen enthält. Die Funktion, welche von der logischen Registereinheit 80 erfüllt wird, wird in erster Linie durch die mikroprogrammierte Steuereinheit 62 bestimmt. Die logi-

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sehe Registereinheit 80 ist mit dem internen Datenbus 40 gekoppelt, der· wiederum Verbindung mit einer Systembusschnittstelle 88 hat. Die logische Registereinheit 80 ist außerdem mit einem Multiplizierer 78 verbunden, der für MuItipliaktionen erhöhter Präzision und für Gleitkommaoperationen verwendet wird. Die Ausbildung der logischen Registereinheit 80 und des Multiplizierers 78 sind dem Fachmann an sich bekannt. Die eine Registeranordnung enthaltende arithmetische logische Einheit 80 ist außerdem mit einer zugeordneten registerbestückten arithmetische logischen Einheit 82, abgekürzt ARALU bezeichnet, verbunden, welche als Speichereinteilungseinheit wirksam ist, indem einer virtuellen Adresse bestimmte virtuelle Adressenbereiche zugeordnet werden und dann der jeweils zur Wiederauffindung geeignete Betrag zur virtuellen Adresse hinzuaddiert wird. Die zugeordnete registerbestückte arithmetische logische Einheit 82 kann praktisch mit zwei solchen Einheiten ausgerüstet sein, wobei eine Einheit die virtuellen Adressenbereiche speichert und die für die Wiederauffindung erforderlichen Beträge in dem Register einer zweiten zugeordneten registerbestückten arithmetischen logischen Einheit gespeichert sind. Die erste Einheit subtrahiert die eintreffende virtuelle Adresse von jedem von insgesamt sechzehn virtuellen Adressenbereichen. Während diese Subtraktion durchgeführt wird, addiert die zweite Einheit die eintreffende virtuelle Adresse mit jedem der sechzehn Wiederauffindungszahlen. Wenn die erste zugeordnete Einheit den ersten virtuellen Adressenbereich identifiziert, der größer als oder gleich groß wie die ankommende virtuelle Adresse ist, so wird die Eingangsposition an die zweite zugeordnete Einheit übergeben, welche dann die richtige Adresse an den Systemadressenbus 8 5 abgibt.

Die Speichereinheit 66 enthält zwei Speicher 100 und 102 wahlfreien Zugriffs mit einer Kapazität von 16K χ 48 Bit, doch kann die Speichereinheit auch leicht erweitert werden. Eine Speicheradressensteuereinrichtung 96 ist zwischen den

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j Systemadressenbus 85 und die Speicher 100 und 102 geschaltet. : Die Steuereinrichtung 96 erfüllt alle Funktionen, welche zur : Steuerung der Speicher 100 und 102 notwendig sind. Ein erster \ Rippler und Byteausrichter 94 ist zwischen den Systemdaten-■ bus 87 und den Speicher 100 geschaltet und ein zweiter Rippler und Byteausrichter 98 liegt zwischen dem Systemdatenbus 87 und dem Speicher 102. Die Rippler und Byteausrichter 94 und 98 sind Mehrfunktionsbaueinheiten und führen eine Datenausrichtung , Übertragungen von Bytes und halben Wörtern, eine Fehlersuche und Fehlerkorrektur und eine Ripple-Fehlerkorrektur durch und erfüllen eine Schnittstellenfunktion zur Sammelschiene hin. Die Ripple-Fehlerkorrektur wird in der Weise durchgeführt, daß in einer linearer Reihe identischer Bautei- ^: Ie ein defektes Speicherelement durch den nächsten Nachbarn ersetzt wird und dann dieser wiederum durch den nächsten Nachbarn u.s.w.. Der gesamte Vorgang pflanzt sich wellenartig in der Reihe von Bauelementen fort, bis das letzte aktive Bauelement durch den ersten verfügbaren Platz ersetzt worden : ist. Der Vorteil dieser Weiterschaltmethode gegenüber der üb-• licheren unmittelbaren Substitution besteht darin, daß diese - Weiterschaltmethode zu einem verhältnismäßig einfachen und zuverlässig zu verwirklichenden Steueralgorithmus führt. Zusätzliche Einzelheiten einer Ripple-Korrekturschaltung sind in der US-Patentschrift 3 805 039 beschrieben.

Eine Eingangs-Ausgangseinheit 90 enthält ein Eingangs-/ Ausgangssteuergerät 91 und eine Eingangs-/Ausgangstrennstelle 92. Das Steuergerät 91 führt die Eingangs-/Ausgangsbefehle durch und erzeugt geeignete Unterbrechungen zur Steuerung der verschiedenen Eingangs-/Ausgangsanschlüsse. Die Eingangs-/Ausgangsschnittstelle 92 enthält bestimmte Schnittstelleneinrichtungen, beispielsweise übliche periphere Geräte sowie Parallel-Schnittstelleneinrichtungen oder Serien-Schnittstelleneinrichtungen. Zusätzlich enthält die Eingangs-/ Ausgangseinheit 90 eine Prioritäts-Unterbrechungsschaltung 84 zur Steuerung von Unterbrechungen, ein Prozessorsteuerre-

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gister 86 zum Festhalten von Informationen, welche für den augenblicklichen Zustand des Datenverarbeitungssystems wesentlich sind sowie eine Systembusschnittstelle 88 für die Systembussteuerung, für Systembusentscheidungen, für die Steuerung von Instruktionsübertragungen sowie für die Verteilung und Steuerung in den Speichern und bei der Taktgabe.

In Figur 3 ist eine Ausführungsform für den für das Vordergrundprogramm vorgesehenen Mikroprogrammzähler 24 und den für das Hintergrundprogramm vorgesehenen Mikroprogrammzähler gezeigt. Der Mikroprogrammzähler 24 enthält einen 4/1-Multiplexer 120, der an ein Register 124 für dreizehn Bitstellen angeschlossen ist, in dem eine Mikrobefehlsadresse gespeichert ist. Ferner ist ein 4/1-Multiplexer 122 mit einem Register 126 für fünf Bitstellen verbunden, welches zur Speicherung eines Mikroprogrammzählercodes zur Feststellung von Adressenfehlern dient. Der fünf Bits aufweisende Mikroprogrammzählercode wird durch den Codegenerator 142 in Abhängigkeit von den dreizehn Bits der Mikrobefehlsadresse erzeugt. Der erzeugte Code wird in der Codeprüf einrichtung 56 (siehe auch Figuren 1 und 4) mit einem gleichwertigen Code verglichen, der von Mikrocode-Bits abgeleitet wird, die von dem Steuerregister 71 in den Steuerfolgegeber 76 eingebracht werden, um den Adressenweg vom Steuerspeicher 70 zum Steuerfolgegeber 76 zu überprüfen. Der Mikroprogrammzähler 24 erhält auch eine Adresse von den Stapeladressenleitungen 154 und ein zugehöriger Stapelcode 158 wird von dem Mikroprogrammzähler-Coderegister 126 bezogen.

Der für das Hintergrundprogramm vorgesehene mikrodiagnostische Mikroprogrammzähler 26 enthält einen 2/1-Multiplexer 132, der an ein 13 Bit-Register 136 zur Speicherung einer Mikrobefehlsadresse angeschlossen ist, sowie einen 2/1-Multiplexer 134, der mit einem 5 Bit-Register 138 verbunden ist, um einen fünfstelligen Mikroprogrammzählercode zu speichern. Eine Mikrobefehlsadresse auf der* Leitung 50 wird durch den

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Adresseninkrementierer 140 inkrementiert, bevor sie in das Register 124 oder das Register 136 eingespeichert wird. Ein Codegenerator 142 erzeugt einen Mikroprogrammzählercode, welcher einer Mikrobefehlsadresse zugeordnet wird, worauf weiter unten im Zusammenhang mit Figur 4 näher eingegangen werden soll, θεια em Vordergrund programm zugeordnete Mikroprogrammzähler 24 erhält eine Adresse über die Vielfach-Verzweigungsadressenleitungen 150, die Stapelleitungen 154 oder die Mikrobefehlsadressenleitungen 50, wenn eine Durchschaltung durch ein über die Leitung 152 zugeführtes Signal zur Auswahl der Adressenquelle für den betreffenden Mikroprogrammzähler erfolgt. Der dem Hintergrundprogramm zugeordnete mikrodiagnostische Mikroprogrammzähler 26 erhält eine Adresse über die Mikrobefehlsadressenleitungen 50 oder die Vielfach-Verzweigungsadressenleitungen 150, wenn eine Durchschaltung durch ein über die Leitung 160 zugeführtes Hintergrund-Verzweisungsbedingungs-Auswahlsignal erfolgt. Wenn eine mikrodiagnostische Fehlanzeigebedingung auftritt, so wird auf der Leitung 44 ein Fehlanzeigesignal durch ein Adressensperrsignal 48, wie in Figur 5 gezeigt ist, abgegeben, welches eine übertragung der Steuerung auf den dem Vordergrundprogramm zugeordneten Mikroprogrammzähler 24 bewirkt. Das Adressenauswahlsignal auf der Leitung 148 bestimmt, ob eine Programmzähleradresse 144 und der zugehörige Programmzählercode 143 von dem Mikroprogrammzähler 24 oder von dem Mikroprogrammzähler 26 genommen werden. Die integrierten Schaltkreise, welche zur apparativen Verwirklichung der logischen Funktionen nach Figur 3 erforderlich sind, sind dem Fachmann bekannt.

Anhand der Figuren 4, 9 und 10 seien nun die Fehlererkeftnungsschaltkreise zur Feststellung von Mikrobefehlsadressen- und -Datenfehlern im Steuerfolgegeber 76 durch ein Vorschau-/ Residualcodeverfahren näher erläutert. Ein zyklischer Paritätscode wird erzeugt, indem über ein exclusives ODER-Schaltelement die Datenbits innerhalb einer bestimmten Mikrobefehlsadresse, in dem nächsten Adressenfeld 103, im Steuer-

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feld 104 und die Mikrobefehlsadresse selbst geführt werden, wie aus den Figuren 9 und 10 entnehmbar ist und der resultierende zyklische Paritätscode wird an die Codestelle 105 des Mikrobefehls gebracht. Logische Schaltungen innerhalb der Codeprüfeinrichtung 56 beseitigen die Beiträge des nächsten Adressenfeldes 103 und des Steuerfeldes 104 zu dem Code. Der Codierer 107, welcher zu dem exclusive ODER-Schaltelement Verbindung hat, beseitigt den Beitrag aufgrund des nächsten Adressenfeldes 103 und der Codierer 108, welcher mit dem exclusiven ODER-Schaltelement 110 Verbindung hat, beseitigt den Beitrag aufgrund des Steuerfeldes 104, so daß am Ausgang des exclusiven ODER-Schaltelementes 110 ein Restcode dargeboten wird, welcher eine Kontrolle der augenblicklichen Mikrobefehlsadresse gestattet. Ein vorhergesagter Code der augenblicklichen Mikrobefehlsadresse war zuvor im Coderegister 113 gespeichert worden. Das exclusive ODER-Schaltelement 111 führt daher im wesentlichen einen Vergleich zwischen dem vorhergesagten Code und dem Restcode, welche den Eingängen zugeführt werden, aus, und wenn die Ausgänge des exclusiven ODER-Schaltelementes 111, welches mit einem Nullendetektor 112 verbunden ist, von Null verschieden sind, so wird ein Fehleranzeigesignal 54 erzeugt.

Das mit dem vorhergehenden Mikrobefehl geladene Coderegister 113 enthält den vorhergesagten Code für die nächste Adresse, welche per Definition identisch mit dem Residualcode sein muß, der am Ausgang des exclusiven ODER-Schaltelementes 110 erzeugt wird. Die richtige Einspeicherung in das Coderegister 113 wird durch ein Steuerfolgetaktsignal 106 gesteuert.

Der Verzweigungsbedingungsmultiplexer 22 empfängt die nächste Adresse 103 im Umfange von dreizehn Bit aus dem Steuerregister 71 und einen zugehörigen 5-Bit-Code aus dem Codierer 107, um Verzweigungssituationen richtig zu handhaben, wenn die nächste Mikrobefehlsadresse 50 nicht von einem der Mikroprogrammzähler 24 oder 26 hergeleitet werden soll. Der Aus-

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BAD ORiGIWAL

aangsadressenmultiplexer 32 wählt, wie zuvor bereits angege-I ben wurde, die Bezugsquelle für die nächste Mikrobefehls- ! adresse auf der Leitung 50 aus und der zugehörige vorhergesag-

■ te Code wird zu dem Coderegister 113 gesandt.

Das Prüfverfahren, bei welchem der vorhergesagte Code und der ] Residualcode zur Fehlerbestimmung verglichen werden, stellt

■ fest, daß Daten aus dem Steuerspeicher 70 über das Steuerregister 71 richtig herausgelesen wurden, daß kein Fehler auf ir-

: gendeiner Adressenleitung des Steuerspeichers 70 aufgetreten ist, daß kein einzelner Datenfehler in dem Ausgang des Steuerspeichers aufgetreten ist und daß kein Fehler auf dem Daten-

' weg zwischen dem Steuerspeicher 70 und dem Steuerfolgegeber

\ entstanden ist.

In Figur 5 ist der mikrodiagnostische logische Steuerschalter 161 dargestellt. Zwei Mikrobefehlssignale, welche als Schaltsignal 163 und negiertes Sperrsignal 164 bezeichnet sind, wie bereits erwähnt wurde, werden von dem Steuerspeicher 70 zugeführt und steuern den Betrieb des logischen Steuerschalters 161. Beide Signale sind so einzusetzen, daß sie einen Schaltvorgang beeinflussen. Eines der Signale, nämlich das negierte Sperrsignal 164, dient dazu, die Umschaltung zwischen den Betriebsweisen (Hintergrundprogramm, Vordergrundprogramm) zu sperren. Das negierte Sperrsignal wird eingesetzt, wenn ein mikrodiagnostisches Hintergrundprogramm über den dem Vordergrund programm zugeordneten Mikroprogrammzähler im off—line-Testbetrieb durchgeführt wird und wenn die Funktionstüchtigkeits-Mikrodiagnose durchgeführt wird. Das D-Flip-Flop 168 erzeugt auf der Leitung 171 ein Mikrodiagnoseeinschaltsignal und löst so die Vorgänge zur Auswahl des Mikroprogrammzählers aus. Das UND-Schaltelement 165 führt ein Kippen des D-Flip-Flop 168 herbei, wenn das negierte Sperrsignal eine logische Null ist. Ein WEDER-Gatter schaltet den Steuerfolgetakt 106 über das UND-Schaltlement 167 zu den D-Flip-Flop 168 weiter. Wird ein Adressensperr-

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BAD

3 Fi 1 7 1 Π 3

signal 48 aktiviert, wenn die Betriebsweise für das Hintergrundprogramm eingeschaltet ist, (Flip-Flop 168 gesetzt), so wird das Fehlanzeigesignal auf der Leitung 44 in Gestalt einer logischen 1 wirksam und bewirkt eine Rücksetzung des Flip-Flop 168, eine Beendigung des Hintergrund-Mikroprogramms (Zählerstand des Hintergrund-Mikroprogrammzählers 26 wird auf den Anfang gestellt) und einen Übergang des Steuerfolgegebers auf die Betriebsweise mit dem Vordergrundprogramm vor Ausführung einer Adressensperrsteuerfolge. Weitere Flexibilität wird dadurch erreicht, daß das mikrodiagnostische Einschaltsignal der Leitung 171 als Verzweigungsbedingung verwendet wird und feststellt, ob ein mikrodiagnostisches Hintergrundprogramm oder ein mikrodiagnostischer Funktionstüchtigkeitstest in Arbeit ist.

Anhand von Figur 5 ist weiter festzustellen, daß der logische Steuerschalter 161 automatisch auf den Vordergrundprogrammbetrieb übergeht, wenn ein Adressenstausignal oder Adressensperrsignal 48 während der Abarbeitung des mikrodiagnostischen Hintergrundprogramms auftritt. Diese Bedingung bewirkt das Auftreten des diagnostischen Fehlanzeigesignals auf der Leitung 44, welches dazu dient, den Hintergrund-Mikroprogrammzähler 26 auf den Anfangsstand (0001)-^g zu stellen und den neuerlichen Start einer mikrodiagnostischen Hintergrundroutine zu erzwingen. Das Ausgangssignal des UND-Schaltelementes 165, das mikrodiagnostische Einschaltsignal 171 und das Adressenstausignal oder -sperrsignal 48 zusammen mit der Richtigkeitsbestätigung auf der Leitung 21 von dem Verzweigungsbedingungsmultiplexer 22 her, sowie das Auswahlsignal auf der Leitung 55 von dem Steuerregister 71 her sind Eingänge zu einer Dekodierungsschaltung 169, welche vier Ausgangssignale erzeugt, um die Mikroprogrammzähler 24 und 26 und den Multiplexer 28 zu steuern. Das Signal auf der Hintergrundprogrammzweigauswahlleitung 160 steuert die Beladung des mikrodiagnostischen Hintergrund-Mikroprogrammzählers 26, das Signal zur Auswahl der Adressenquelle für den Mikroprogrammzähler auf der Leitung 152 steuert die Beladung des Vorder-

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original

j grund-Mikroprogrammzählers 24 und das Signal zur Adressenaus- ! wahl auf der Leitung 148 wählt entweder den Vordergrund-Mikroprogrammzähl er 24 oder den Hintergrund-Mikroprogrammzähler 26, sowie den zugehörigen Mikroprogrammzählercode über den Multiplexer 28.

Mikrodiagnostische mikrocodierte Testroutinen, welche in Verbindung mit hardwaremäßig eingebauter Testmöglichkeit zum Einsatz kommen, sowie Makro-Funktionstüchtigkeitstests ergeben eine Feststellung von Fehlern und helfen einen Fehler im Hardware-Modulbereich zu isolieren. Die Makro-Funktionstüchtigkeitstests werden durchgeführt, nachdem mikrodiagnostische Tests dazu eingesetzt sind, die grundsätzliche Funktionstüchtigkeit eines informationsverarbeitenden Systems zu prüfen. Die mikrodiagnostischen Vorgänge können unterteilt werden in eine der Funktionstüchtigkeitsprüfung dienende Mikrodiagnostik und in eine Hintergrund programm-Mikrod iagnostik. Die Funktionstüchtigkeits-Mikrodiagnöstikvorgänge sind die Basis für die Makro-Funktionstüchtigkeitstests und werden während der anfänglichen Leistungszuschaltung in einem System ausgeführt, in dem die Hardwareschaltung geprüft wird, welche, wenn fehlerhaft, die Ausführung des ersten Makro-Funktionstüchtigkeitsbefehl verhindern würde. Die Funktionstüchtigkeits-Mikrodiagnostikvorgänge und die Hintergrundprogramm-Mikrodiagnostikvorgänge wirken zusammen im Sinne der Erzielung eines hohen Prozentsatzes der Fehlerermittlung und helfen bei der Fehlerisolation durch eine Testschaltungskonfiguration, Welche unter Verwendung von hardwaremäßig eingebauten Testeinrichtungen allein entweder nicht prüfbar oder nur unwirtschaftlich prüfbar ist.

Anhand von Figur 6 sei nun die Organisation der mikrodiagnostischen Vorgänge als hierarchische Struktur erläutert. Jedes Blocksymbol in Figur 6 bezeichnet ein mikroprogrammiertes Modul und kann entweder eine Steuereinheit oder eine Testeinheit sein. Steuermodule bestehen aus zwei oder mehr Rufbefehlen und einem Rückgabebefehl. Ein Steuermodul ruft entweder ein

untergeordnetes Steuermodul oder ein Testmodul. Testmodule prüfen explizit funktioneile Hardwarebereiche des Informationsverarbeitungssystems 60. Beispiele von Steuermodulen sind die Exekutiveinheit 178, die Funktionstüchtigkeits-Mikrodiagnostik 180 und die Hintergrundprogramm-Mikrodiagnostik 181. Die Hintergrundprogramm-Mikrodiagnostik 181 besteht vollständig aus Testmodulen entsprechend dem Festwertspeicher 186, dem Steuerfolgegeber 187, der Gleitkommaeinheit 188, der registerbestückten arithmetischen logischen Einheit 189 und dem Register 190. Die Mikrodiagnostikvorgänge sind so ausgebildet, daß die Funktionstüchtigkeitsmikrodiagnostik 180 und die Hintergrundprogramm-Mikrodiagnostik 181 sich in mikroprogrammierten Testmodulen oder einem gemeinsamen Mikrobefehlscode in der aus Figur 6 ersichtlichen Weise teilen. Ein Fehleranzeigemodul 182 wird von den Mikroprogrammen aufgerufen, wenn ein Fehler festgestellt wird. Die Aufgabe des Fehleranzeigemoduls 182 ist es, einen stabilen Systemzustand (Sprungbefehl auf sich selbst) zu schaffen und die Test- und Wartungssteuereinrichtung 72 auf den Fehler aufmerksam zu machen. Jedes funktionelle Testmodul hat einen kurzen zyklischen Code, der für die betreffende Funktion spezifisch ist. Der Code wird in einem Modul erzeugt und als Parameter an das nächste Modul weitergegeben. Das nächste Modul prüft dann bei Programmeintritt den an ihn weitergegebenen kurzen zyklischen Code auf seinen Wert und wenn sich ein Fehler herausstellt, so wird hiervon die im System eingebaute Testschaltung benachrichtigt. Der kurze zyklische Code wirf in der Weise erzeugt, daß der weitergegebene Code um eine Konstante inkrementiert wird. Der kurze zyklische Code wirf überprüft, wenn die Hintergrundprogramm-Mikrodiagnostik 181 und die Funktionstüchtigkeits-Mikrodiagnostik 180 durchgeführt wird.

Eine vollständige Funktionstüchtigkeits-Mikrodiagnostik in Gestalt einer Prüfungsfolge enthält die Durchführung sämtlicher Testmodule gemäß Figur 6 entsprechend der Systembusschnittstelle 183, dem Prioritäts-ünterbrechungsnetzwerk 184, dem Speicher' wahl-

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j . -lh ' "

; freien Zugriffs 185, dem Festwertspeicher 186, dem Steuerfolgei geber 187, der Gleitkommaeinheit 188 und der registerbestückten I arithmetischen logischen Einheit 189. Eine vollständige Folge

; der Hintergrundprogramm-Mikrodiagnostik enthält die Durchführung • der Testmodule entsprechen dem Festwertspeicher 186, dem Steuerfolgegeber 187, der Gleitkommaeinheit 188, der registerbestückten ; arithmetischen logischen Einheit 189 und Register 190. Der Fest-Wertspeicher 186, der Steuerfolgegeber 187, die Gleitkommaeinheit 188 und die registerbestückte arithmetische logische Einheit : entsprechen Testmodulen, welche für die Funktionstüchtigkeits- : Mikrod iagnostik 180 und für die Hintergrundprogramm-Mikrod iagnostik 181 jeweils dieselben sind, wodurch die Größe des erforder- ; liShen Steuerspeichers 70 minimal gehalten wird.

Die Funktionstüchtigkeitsmikrodiagnostik 181 ist die Basis für Makro-Funktionstüchtigkeitstests in Assemblersprache (Softwaretests), welche unmittelbar im Anschluß an eine anfängliche Programmaufladung und Leistungszuschaltung in einem Informationsverarbeitungssystem durch eine Testschaltung durchgeführt wird, welche die Durchführung des ersten Makro-Funktionstüchtigkeitsprüfbefehls verhindern würde. Die Funktionstüchtigkeits-Mikrodiagnostik 180 konserviert nicht den vorangegangenen Zustand des Informationsverarbeitungssystems und geht davon aus, daß der sogenannte harte Kern der hardware (minimaler Schaltungsaufwand, der erforderlich ist, um den ersten mikrodiagnostischen Test zu starten) funktionsfähig ist. Die Funktionstüchtigkeitsmikrod iagnostik 180 baut auf diesem sogenannten harten Kern auf, indem zusätzliche Sehaltungsteile geprüft werden, bis sämtliche Prüfungen vollzogen sind. Die Prüfungen erfolgen unter Steuerung des Vordergrund-Mikroprogrammzählers 24. Nach Abschluß der Funktionstüchtigkeits-Mikrodiagnostik wird der in Assemblersprache durchgeführte Makro-Funktionstüchtigkeitstest ausgeführt.

Die Hintergrund-Mikrodiagnostikvorgänge 181 werden in Leerlaufzeiten der Informationsverarbeitungsanlage ausgeführt. Der

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_BA0

Steuerfolgegeber 76 einer mikroprogrammierten Steuereinheit 62 enthält also, wie zuvor schon mehrfach festgestellt, die zwei Mikroprogrammzähler 24 und 26, welche während der Durchführung von Programmen in Assemblersprache gleichzeitig arbeiten. Da Hintergrundprogramm-Mikrodiagnostiktests während Leerlaufzeiten der Maschine durchgeführt werden, wobei der Hintergrund-Mikroprogrammzähler 26 zum Einsatz kommt, sind diese Tests bezüglich der Zeit für Nutzprogramme transparent. Die Hintergrundprogramm-Mikrodiagnostikvorgänge werden unter Bearbeitung von jeweils drei Mikrobefehlen zur gleichen Zeit ausgeführt, wie in Figur 8 angedeutet ist, um eine vollständigere Prüfung zu ermöglichen. Figur 8 zeigt einen Steuerspeicher 70, der ein Vordergrund-Mikroprogramm zur Verwirklichung eines Makrobefehls A, sowie mikrodiagnostische Testeinheiten B und C enthält. Während der Durchführung des Mikrobefehls A_n zu der Zeit t_n bewirken zwei Steuersignale dieses Mikrobefehls A_n, daß die Programmsteuerung auf den Hintergrundprogramm-Mikroprogrammzähler 26 ; umschaltet, wodurch im vorliegenden Beispiel das mikrodiagnostische Testmodul B mit drei Befehlen gleichzeitig zur Durchführung: gelangt. Am Ende des dritten Mikrobefehls B^ schaltet die Programmsteuerung zu dem Vordergrund-Mikroprogrammzähler 24 zurück und die Durchführung des Mikrobefehls A_n wird vollendet. Die Hintergrundprogramm-Mikrodiagnostik 181 ändert aufgrund der Natur ihrer Durchführung den Zustand eines Rechnersystems oder : eines Datenverarbeitungssystems 60 nicht. Der Zweck der Hintergrund-Mikrodiagnostik 181 ist es, kontinuierlich Funktionen : testweise zu überprüfen, die nicht im on-line-Betrieb von eingebauten Testeinrichtungen überprüft werden und die Wartungssteuereinrichtung 72 gemäß Figur 2 auf einen entdeckten Fehler aufmerksam zu machen. Die Leerlaufzeiten, während welchen dem Hintergrundprogramm angehörende mikrodiagnostische Vorgänge 181 durchgeführt werden, schließen Zeiträume ein, in denen ein Speicherzugriff eine Mikrocodebearbeitung nicht überlappt oder · in denen ein Prozessor darauf warten muß, daß eine andere Operation abgeschlossen ist. Außerdem haben bestimmte Befehle Inaktivitätszeiträume (Wartezustand) und zusätzlich kann eine Leerzeit alle

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I₃AD

Millisekunden dazu verwendet werden, einen fehlersicheren Betrieb bei der Hintergrundprogramm-Mikrodiagnostik sicherzustellen.

Unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 sei nun die Arbeitsweise bei der Mikrodiagnostik erläutert. Es sei angenommen, daß der I Vordergrund-Mikroprogrammzähler 24 dazu verwendet wird, eine iReihe von Mikrobefehlen durchzuführen, um einen Maschinen-Mikroi befehl zu verwirklichen oder eine Befehlsvorratszusammenstel-

llung zu bewirken, wofür ein Zugriff zum Speicher 66 notwendig ist. Der Zugriff zum Speicher wird eingeleitet und der Prozessor, j welcher die Steuereinheit 62 und die arithmetische Einheit 64 j enthält, beginnt darauf zu warten, daß der Systemdatenbus 87 die j richtigen Daten darbietet. Mit dem Beginn des Zugriffs zum ■ Speicher überträgt der Mikrobefehl für die Befehlsvorratzusammenstellung die Steuerung an den Hintergrund-Mikroprogrammzähj ler 26, was vermittels der logischen Steuerschaltung 161 geschieht. Der Steuerfolgegeber 76 wird dadurch auf den Hintergrundprogramm-Betriebsmodus umgeschaltet und ein Hintergrund-Mikroprogrammtest, welcher durch den mikrodiagnostischen Mikroprogrammzähler 26 gesteuert wird, beinhaltet die Ausführung der drei Mikrobefehle B₁, B₂ und B₃, wie in Figur 8 gezeigt ist, von einem der Testmodule gemäß Figur 6. Bei Beendigung der Durchführung des dritten Mikrobefehls werden durch den mikrodiagnostischen Test Steuersignale (Schaltsignal auf der Leitung 163, sowie negiertes Sperrsignal auf der Leitung 164) erzeugt, um die Mikroprogrammzähler auszutauschen, so daß die Steuerung zurück zu dem Vordergrund-Mikroprogrammzähler 24 übertragen wird. Diese Prozedur setzt sich fort, bis sämtliche Testmodule, welche Bestandteil eines mikrodiagnostischen Tests sind, abgeschlossen sind.

■ Mikrodiagnostische Tests in der Hintergrundprogramm-Betriebsweise ändern den Betriebszustand des Prozessors nicht und vermeiden die Erzeugung von Zuständen, welche die Zusammenstellung ' eines Befehlsvorrates beeinflussen könnten (beispielsweise flags für allgemeine Zwecke, Datenregister oder überlauf). Die Vorder-

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grundprogramm-Betriebweise nimmt praktisch die Durchführung der
Hintergrundprogramm-Mikrodiagnostik nicht wahr.

In Figur 7 ist ein charakteristisches Beispiel einer mikrodiagnostischen Hintergrundprogrammfolge gezeigt, welche den ■ Steuerfolgegeber 187_f die registerbestückte arithmetische logi- ! sehe Einheit 189, die Fließkommaeinheit 188 und das Register \ 190 in seinen Testmodulen umfaßt. Die Beschriftung der Testmo- ί dule gibt jeweils den funktionellen Bereich in einem System, , welches getestet werden soll, an. Jedes Testmodul erzeugt einen , kurzen zyklischen Code. Wenn Hintergrundprogramm-Mikrodiagnosti-! ken eingeleitet werden und ein neues funktionelles Testmodul ί eingeführt wird, so wird der kurze zyklische Code, der durch ι das vorausgegangene Testmodul erzeugt worden ist, als Parameter . zu dem nächsten Modul bei der Durchführung der Folge übertragen ! und geprüft. Wenn sich der weitergegebene Code als falsch her-

ausstellt, werden die eingebauten Testeinrichtungen der Anlage j

von einem Fehler benachrichtigt. Eine überprüfung des kurzen
zyklischen Codes findet sowohl bei der Funktionsfähigkeitsprüfung als auch den mikrodiagnostischen Prüfungen im Hinter-

grundprogramm statt. Der kurze zyklische Code garantiert, daß ·

eine vollständige mikrodiagnostische Folge von Testmodulen j

durchgeführt wird und nicht aufgrund eines verborgenen Fehlers j

bloß eine Untergruppe von Testmodulen. Der Hauptgrund für die \

Durchführung von Hintergrundprogramm-Mikrodiagnostiken ist die !

Verminderung der Fehlerverborgenheitszeit oder der Zeit, die j

bis zur Entdeckung eines Fehlers verstreicht. ·

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- U-

- Leerseite -

Claims

Pa tenta nsprüche

1. Datenverarbeitungssystem mit Mitteln zur Durchführung eines gespeicherten PrimärProgramms, gekennzeichnet durch Speichermittel zur Speicherung eines Sekudärprogramms, sowie durch Steuermittel, welche auf mindestens einen ausgewählten Befehl des Primärprogramms ansprechen und das Datenverarbeitungssystem ^;zu einer Durchführung des gespeicherten Sekundärprogramms wäh-'rend der Durchführung des genannten ausgewählten Befehls des Primärprogramms veranlassen.

2. Datenverarbeitungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Speichermittel ein Sekundärprogramm einspeicher-]bar ist, welches mikroprogrammierte Mikrodiagnostiken enthält.

3. Datenverarbeitungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel eine mikroprogrammierte Steuereinheit mit einem Steuerfolgegeber enthalten.

4. Datenverarbeitungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der ausgewählte Befehl des Primärprogramms durch mindestens einen Mikrobefehl der mikroprogrammierten Steuereinheit durchgeführt wird.

5. Datenverarbeitungssystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerfolgegeber mindestens zwei Mikroprogrammzähler enthält.

6. Datenverarbeitungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster der zwei Mikroprogrammzähler die Adressierung von Mikrobefehlen zur Durchführung des Primärprogramms und ein zweiter der zwei Mikroprogrammzähler die Adressierung von Mikrobefehlen zur Durchführung des Sekundärprogramms steuert.

- I-

7. Datenverarbeitungssystem insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine mikroprogrammierte Steuereinheit vorgesehen ist, welche ein Hintergrund-Mikroprogramm während der Durchführung eines VordergrundProgramms steuert, wobei in Speichermitteln bzw. den Speichermitteln eine Mehrzahl von Mikrobefehlen zur Durchführung des Hintergrund-Mikroprogramms und des Vordergrund Programms gespeichert sind, und daß Steuerfolgegeber vorgesehen sind, um unabhängig voneinander den Betrieb zur Durchführung des Vordergrund Programms und des Hintergrund-Mikroprogramms zu steuern, wobei die Steuerfolgegebermittel mindestens zwei Mikroprogrammzähler enthalten, deren erster an der Durchführung des VordergrundProgramms teilnimmt und deren zweiter das Hintergrund-Mikroprogramm steuert.

8. Datenverarbeitungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Hintergrund-Mikroprogramm eine Mehrzahl von Mikrobefehlen zur Durchführung von Mikrodiagnostikvorgängen enthält.

9. Datenverarbeitungssystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerfolgegebermittel Umschaltmittel enthalten, welche in Abhängigkeit von einer Mehrzahl von Sig- \ nalen von einem der Mikrobefehle die Steuerung von dem ersten Mikroprogrammzähler auf den zweiten Mikroprogrammzähler bzw. umgekehrt umschalten.

10. Datenverarbeitungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Hintergrund-Mikroprogramm eine Mehrzahl von in den Speichermitteln gespeicherten Testmodulen enthält, welche jeweils Mittel zur Erzeugung und zur Prüfung eines kurzen zyklischen Codes aufweisen, um die ordnungsgemäße Arbeitsweise der Testmodule festzustellen.

11. Datenverarbeitungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerfolgegebermittel Codiereinrichtungen enthalten, um Mikrobefehls-Adressenfehler und -Datenfehler feststellen zu können.

BAD

12. Datenverarbeitungssystem nach Anspruch 11., dadurch gekennizeichnet, daß die Codiereinrichtungen einen ersten Code zur j Darstellung einer Adresse in den Speichermitteln und des In-. haltes an dieser Adresse und einen zweiten Code zur Darstel-■ lung einer vorhergesagten nächsten Mikrobefehlsadr-esse darbie-I ten.

\ 13. Datenverarbeitungssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennizeichnet; daß die Codiereinrichtungen weiter Detektormittel zum ^Vergleich des ersten Codes mit dem zweiten Code und zur Erzeu- ;gung eines Fehlersignals beim Feststellen eines Fehlers ent- ! halten.

14. Datenverarbeitungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 13, i
'dadurch gekennzeichnet, daß mit dem nacheinander die Mikrobe- ! fehlsadressen für ein Vordergrund programm erzeugenden ersten ι Mikroprogrammzähler und mit dem nacheinander die Mikrobefehlsiadressen für ein mikrodiagnostisches Hintergrundprogramm erj zeugenden zweiten Mikroprogrammzähler ein Multiplexer verbuniden ist, welcher in Abhängigkeit von einem Adressenauswahl i signal eine Adresse für den nächsten Mikrobefehl entweder vom : ersten Mikroprogrammzähler oder vom zweiten Mikroprogrammzähler j auswählt.

j

15. Datenverarbeitungssystem nach Anspruch 14, gekennzeichnet idurch einen mit dem ersten Mikroprogrammzähler verbundenen ! Mikroprogrammstapel zur Durchführung von Mikroprogramm-Unteri brechungs-Subroutinen, ferner durch einen Verzweigungsbedinj gungs-Multiplexer, der mit den beiden Mikroprogrammzählern, so-' wie einem Ausgangsadressenmultiplexer verbunden ist, um eine ' Adresse für den nächsten Mikrobefehl in Abhängigkeit von Ver-¹ zweigungsbedingungssignalen zu erzeugen, wobei der Ausgangs- ; adressenmultiplexer ein Adressenstau-Eingangssignal aufzunehmen " vermag und mit Ausgangssignalen des zuvor genannten Multiplexers, des Mikroprogrammstapels und des Verzweigungsbedingungsmultiplexers beaufschlagbar ist, um eine Quelle für die

- !κ

-^chste Mikrobefehlsadresse auszuwählen, und durch mit den Speichermitteln gekoppelte Steuerschaltmittel zur Umschaltung des Steuerbetriebes von dem ersten Mikroprogrammzähler auf den zweiten Mikroprogrammzähler, sowie schließlich durch Steuereinrichtungen, welche mit dem Verzweigungsbedingungsmultiplexer und dem Mikroprogrammstapel verbunden sind, um Funktionscodes von den Speichermitteln zu decodieren.

16. Datenverarbeitungssystem, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß in Speichermitteln bzw. in den Speichermitteln eine Anzahl von Mikrobefehlen zur Durchführung mikrodiagnostischer Tests, sowie zur Ausführung von Makrobefehlen gespeichert ist, daß ein erster bzw. der erste Mikroprogrammzähler zur Erzeugung einer Adresse des jeweils nächsten Mikrobefehls zur Durchführung der mikrodiagnostischen Tests oder zur Ausführung der Makrobefehle dient und daß der zweite bzw. ein zweiter Mikroprogrammzähler zur Erzeugung einer Adresse eines jeweils nächsten Mikrobefehls eines Hintergrund-Mikrodiagnosetests dient, der während der Durchführung eines Vordergrundprogramm-Makrobefehls durchgeführt wird, wobei die Vordergrundprogramm-Makrobefehle unter der Steuerung eines unabhängigen Programmzählers stehen.

17. Datenverarbeitungssystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das mikrodiagnostische Hintergrundprogramm eine Anzahl von Testmodulen enthält, die jeweils in den Speichermitteln gespeichert sind und mittels derer ein kurzer zyklischerCode zur Feststellung der ordnungsgemäßen Arbeitsweise der Testmodule erzeugbar und überprüfbar ist.

₄ BAD OWGJNAt