DE3518818C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Datenverarbeitungsvorrichtung und ein Verfahren zur Umsetzung von Vektordaten gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche 1 und 17.

Eine solche Vorrichtung und ein solches Verfahren sind aus der US-PS 41 28 880 bekannt.

Die Datenbanktechnik, die eine wirksame Verarbeitung oder Steuerung großer Datenmengen ermöglicht, handhabt hauptsäch­ lich drei Datenbanktypen,nämlich hierarchische, netzwerk­ artige und Vergleichsdatenbaken. Während die ersten zwei Datenbanktypen zur Verarbeitung großer Datenvolumen mit hoher Geschwindigkeit entwickelt wurden und komplexe Verar­ beitungen erfordern, die für den in Datenbankoperationen er­ fahrenen Benutzer geeignet sind, werden bei Vergleichsdaten­ banken verhältnismäßig kleine Datenmengen durch eine einfache Operation verarbeitet. Man nimmt an, daß sich letztere Technik in der Zukunft beträchtlich ausdehnen wird. Dabei gibt es jedoch das Problem, daß sich die Verarbeitungsgeschwindigkeit mit wachsender Datenkapazität verringert.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstelung einer logischen Datenstruktur einer Vergleichsdatenbank, die als Beispiel Information über Bauteie enthält. Die Information wird in Form einer Tabelle in einer Plattenspeichereinheit 110 (Fig. 2) gespeichert.

Eine Tabelle 100 enthält eine Zeile 101, die Datensatz oder "tupple" heißt und eine Spalte 102. Aus Fig. 2 ist zu ersehen, daß die Daten physikalisch in Datensatzeinheiten in Blöcken fester Länge (120 a, 120 b, usw.) gespeichert sind, die jeweils eine Seite auf der Platte 110 bilden. Eine Seite enthält normalerweise mehrere Datensätze. Eine Adresse eines Datensatzes auf einer Platte (als Datensatzadresse bezeichnet) weist eine Seitenummer und eine Versatzadresse vom Kopf einer Seite auf. Solch ein Beispiel offenbart ein Bericht von C.J. Date in "An Introduction to Database Sysstems" (3. Auflage, Seite 173-174). In diesem Bericht wird die Datensatzadresse mit "tupple identifier" (TID) bezeichnet.

Ein in einem Datenspeicher 200 gespeichertes Vergleichsdaten­ banksteuerprogramm 240 liest Seiten, die die benötigten Daten­ sätze enthalten von der Platte und speichert die Seiten in einen Eingabe/Ausgabepufferbereich 201 im Datenspeicher. Die auf diese Weise erhaltenen Seiten und Datensätze werden in Fig. 2 jeweils mit den Bezugsziffern 220 a, 220 b und 221 a, 221 b bezeichnet. Anders als eine auf der Platte gespeicherte Seite oder ein Datensatz, die jeweils mittels einer Daten­ satzadresse und einer Seitennummer adressiert werden, adres­ siert man eine Seite und einen Datensatz im Datenspeicher mittels einer Datenspeicheradresse; folglich muß das Ver­ gleichsdatenbank-Steuerprogramm eine Prozedur enthalten, die die Adressen umsetzt.

Wenn der Datenspeicher eine kleine Datenspeicherkapazität hat, muß, um einen Datensatz vom Speicher zu erhalten, jede Seite gelesen werden, womit der Hauptteil der Verarbeitungs­ zeit für Eingabe/Ausgabeprozesse für den Zugriff zur Platte 101 verbraucht wird. Neuerliche Fortschritte in der Halb­ leitertechnologie ermöglichten jedoch sehr große Daten­ speicher, beispielsweise mit 32 Megabyte (MB) Kapazität, die das Speichern aller Tabellen oder aller Seiten im Puffer­ bereich 201 im Datenspeicher ermöglichen, wodurch sich die zur Eingabe/Ausgabe für den Zugriff zur Platte 110 nötige Zeit wesentlich verringern läßt. Dabei bleibt das Problem, die Ausführungszeit des Prozesses zu verringern, bestehen.

Zur Erhöhung der Verarbeitungsgeschwindigkeit wurden bereits verschiedene Vektorprozessoren vorgeschlagen, beispielsweise CRAY-1, die als die erste Maschine dieses Typs entwickelt wurde.

In der Vergangenheit wurden jedoch solche Datensätze, wie die in Fig. 1 dargestellte Verarbeitungseinheit verarbeitet. Dieses Verfahren kann vorteilhaft bei einem Datenspeicher kleiner Kapazität beispielsweise, wenn der Pufferbereich nicht mehr als einigen Seiten entspricht, verwendet werden. Andererseits variiert, wenn angenommen wird, daß die Daten­ elemente in Datensatzrichtung einen Vektor bilden, der Daten­ typ und die arithmetische Operation zwischen diesen Daten­ elementen; deshalb eignet sich eine solche Datenstruktur nicht für die Vektorverarbeitung. Umgekehrt läßt sich, wenn der Hauptspeicher eine große Kapazität besitzt, das folgende Verarbeitungssystem gemäß dem von der vorliegenden Erfin­ dung vorgeschlagenen neuen Prinzip ausführen.

Dabei kann jeder Satz von Datenelementen die in Spalten­ richtung erhalten werden, falls die gesamte von der Platte geholte Tabelle zuvor im Datenspeicher gespeichert wird, als Vektordaten angenommen werden. Dann kann die Vektor­ verarbeitung vorteilhaft angewendt werden, da

• a) jedes Vektoreement vom selben Datentyp ist, und
• b) jedes Vektorelement derselben arithmetischen Verar­ beitung, wie z. B. Verschieben (move), Vergleich (comparison) oder Auswählen (selection) unterworfen wird. Die folgenden Abschnitte behandeln die neuen Operationen eines konkreten Vergleichsdatenbank­ programms, wobei jeder Schritt eines Datenwieder­ gewinnungsspiels, durch das die Teilenamen, für die der Herstellername HITACHI ist, gewonnen werden, beschrieben wird, z. B. aus der Zeile 101 der Tabelle 100 in Fig. 1.
  • 1. Im Vektorarbeitsbereich 18 des Datenspeichers 200 (durch die Bezugsziffer 7 in Fig. 2 bezeichnet), wird eine Liste von Datensatzadressen der zur Tabelle ge­ hörenden Datensätze erzeugt. Diese Tabelle hat gewöhn­ lich einen Index für jede der Spalten. Für jeden Datensatz enthält dieser Index ein aus dem Spalten­ wert und einer Datensatzadresse bestehendes Paar (in Fig. 2 nicht dargestellt). Folglich kann die Datensatzadressliste, falls der Index im Vektorformat aufgebaut ist, mittels einer Vektorverschiebeanweisung erzeugt werden. Es sei beispielsweise angenommen, daß ein Index für die Teilecodes der Bauteiletabelle 100 in Fig. 1 erzeugt wird. In diesem Fall sind jedoch die erhaltenen Datensatzadressen nicht notwendigerweise in der Reihenfolge der Seitennummern geordnet, d. h., daß sie bezüglich der Seitennummern zufällig anfallen.
  • 2. Eine Datenspeicheradressliste der zur Tabelle gehören­ den Datensätze wird in einem Vektorarbeitsbereich 31 des Datenspeichers 200 (durch die Bezugsziffer 6 in Fig. 2 bezeichnet) erzeugt. Diese Maßnahme führt die oben beschriebene Adressumsetzung aus, um erfindungs­ gemäß die Verarbeitungsgeschwindigkeit zu erhöhen.
    Für jeden Datensatz war es bisher nötig, eine Seitennummer aufgrund einer Datensatzadresse zu extrahieren und nach der Seite mit derselben Seitennummer in den Seiten (221 a, 221 b, usw.) des Pufferbereichs 201 von Fig. 2 zu suchen. Die dafür nötige Verarbeitungszeit erhöhte sich mit größer werdender Pufferbereichskapazität. Zusätzlich wurde im Stand der Technik nicht versucht, die Verarbeitungsgeschwindigkeit mittels der Vektorarithmetik­ operation zu erhöhen, weil die Vektorverarbeitung nicht anwendbar war; folglich stellte diese Prozedur einen Engpaß in der Systemleistungsfähigkeit dar, falls sie in einem Vergleichsdatenbanksystem in einem Datenspeicher großer Kapazität verwendet wurde.
  • 3. Auf der Basis einer im obigen Abschnitt (2.) erzeugten Daten­ speicheradresse des Datensatzes wird die Postennamen­ adresse der Herstellernamens für jeden Datensatz be­ rechnet, und derjenige Datensatz, dessen Hersteller­ name HITACHI lautet, durch Vergleich mit dem Hersteller­ namen ausgewählt. Diese Prozedur wird durch Befehle, wie einen Vektoradditionsbefehl und einen Vektorver­ gleichsbefehl durchgeführt.
  • 4. Die die Wiedergewinnungsprozedurbedingungen erfüllenden Datensätze werden übertragen. Nur solche Bauteile- Namenposten der in Schritt (3.) gewählten Datensätze werden zu einem Bereich beispielsweise einem Anzeige­ bereich übertragen und as Wiedergewinnungsergebnisse abgespeichert. Diese Verarbeitung wird mittels Be­ fehlen, wie einem Vektorverschiebebefehl mit einer indirekten Adressierfunktion durchgeführt.

Von den oben beschriebenen Verarbeitungsschritten (1.) bis (4.) ist die Adreßumsetzung von Schritt (2.) die schwierig­ ste Verarbeitung bei der Anwendung der Vektorverarbeitung hierauf, um die Verarbeitungsgeschwindigkeit durch Verwendung eines Vektorprozessors zu erhöhen, und ist deshalb ein Engpaß in der Systemleistungsfähigkeit. Beim Versuch, die Verarbeitungsgeschwindigkeit bei derVergleichsdatenbank- Verarbeitung mittels der Vektoroperation zu erhöhen, ist dieses Problem neuartig.

Aus der US-PS 40 24 508 ist ein Adreßumsetzverfahren in einer Datenbank bekannt. Bei diesem Verfahren wird ein Deskriptor für alle die Seiten vorbereitet, die zumindest einen der in der Datenbank enthaltenen Datensätze aufweisen und die bereits in einen Arbeitsspeicher (Datenspeicher) ausgelesen wurden. Jeder Deskriptor enthält eine Seitennummer und eine Arbeits­ speicheradresse einer entsprechenden Seite. Wenn eine Arbeitsspeicheradresse eines Datensatzes zu ermitteln ist, muß ein Deskriptor, der dieselbe Seitennummer wie die die dem Datensatz zugeteilt wurde, gesucht werden. Die Deskriptoren sind im Arbeitsspeicher vorgesehen und miteinander sequentiell verkettet. Deshalb erhöht sich die Verarbeitungszeit für das Suchen mit der Zahl der Deskriptoren.

Aus der US-PS 41 28 880 und dem Fachbuchartikel "Rechner­ architektur" von W. K. Giloi, Springer-Verlag 1981, S. 178- 194, sind Vektorprozessoren bzw. Pipelineprozessoren be­ kannt, also übliche Vektorfunktionseinheiten zur Umsetzung von Vektordaten. Die daraus bekannten Vektorfunktionsein­ heiten können nur solche Vektorumsetzungen durchführen, die auf einer vorgegebenen Gleichung oder numerischen Formel be­ ruhen. Eine Verwendung eines Assoziativspeichers zur Um­ setzung von Vektordaten ist darin nicht offenbart.

Die DE-AS 25 25 287 offenbart lediglich die Struktur eines bekannten Assoziativspeichers, der einen RAM-Baustein ver­ wendet. Dieser Assoziativspeicher wird in üblicher Weise an­ gewendet, in dem eine virtuelle Speicheradresse in eine ent­ sprechende physikalische Speicheradresse zu jedem Umsetz­ zeitpunkt umgewandelt wird. Dies ist jedoch eine Skalarver­ arbeitung. Somit lehrt die DE-AS 25 25 287 die Verwendung eines Assoziativspeichers zur Umsetzung von Vektoren nicht.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Datenverarbeitungsvorrichtung mit einer Datenumsetzvorrichtung und ein Verfahren anzugeben, mit de­ nen vektorartige Daten in andere Vektordaten mit hoher Ge­ schwindigkeit ohne die Verwendung üblicher Vektorfunktions­ einheiten umgesetzt werden können.

Die obige Aufgabe wird bei einer Datenverarbeitungsvorrich­ tung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 erfindungsgemäß durch die in seinem kennzeichnenden Teil angegebenen Merkma­ le gelöst.

Die Unteransprüche 2 bis 16 kennzeichnen jeweils vorteilhaf­ te Ausbildungen davon.

Ein Verfahren zur Umsetzung von Vektordaten gemäß dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 17, das die obige Aufgabe löst, wird erfindungsgemäß durch die in dessen kennzeichnendem Teil angegebenen Merkmale gelöst.

Anspruch 18 kennzeichnet eine vorteilhafte Weiterbildung davon.

Vorteilhaft ist, daß die Registrieroperation und die Wiedergewinnungsoperation hinsichtlich des Assoziativspeichers je­ weils nur eine Zeitdauer benötigen, die einen Zyklus zur Verarbeitung eines Vektorelements beträgt. Üblicherweise wird für die Wiedergewinnung ein Operations­ vorgang nach der Beendigung des vorangehenden Operations­ schritts ausgeführt, das heißt, daß herkömmlich ein Hol­ schritt, der einen assoziativen Kennbegriff liest, ein Rechenschritt, der eine Spaltenadresse für den Assoziativ­ speicher berechnet, ein Holschritt, der den Inhalt des Assoziativspei­ chers holt, ein Vergleichsschritt, der die Daten am Assoziativspei­ cherausgang vergleicht und ein Speicherschritt, der die Daten am wiedergewonnenen Ausgang abspeichert, nacheinander ausgeführt wurden. Auch wenn ein Befehl für jeden Zyklus in jedem Schritt ausgeführt würde, wären fünf Zyklen nötig, die Ge­ samtverarbeitung durchzuführen. Folglich ist die Verarbei­ tungsgeschwindigkeit durch die Anwendung der vorliegenden Erfindung fünfmal so schnell wie die Geschwindigkeit bei herkömmlicher Verarbeitung.

Zusätzlich gibt es keine Möglichkeit, daß ein Benutzer fälschlich zu von anderen Benutzern einer Assoziativ­ speicherzeile gespeicherten Daten zugreift, da die dem Be­ nutzer eigene Kennung nicht willkürlich vom Benutzer ver­ ändert werden kann und diese ebenfalls vom Assoziativspei­ cher gespeichert ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein vereinfachtes Diagramm, das einen logischen Daten­ aufbau einer Vergleichsdatenbank darstellt;

Fig. 2 ein Blockschaltbild, das ein Vergleichsdatenbank­ system zeigt, bei dem die Datenumsetzvorrichtung gemäß der Erfindung angewendet wird;

Fig. 3 ein Blockdiagramm, das Operationen von Vektorbefehlen zeigt, die die Datenumsetzvorrichtung gemäß der Er­ findung verwenden;

Fig. 4 ein vereinfachtes Diagramm, das ein Datenaufbau­ beispiel eines Speichers für Assoziativdaten dar­ stellt, der in der Datenumsetzvorrichtung gemäß der Erfindung verwendet wird; und

Fig. 5 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der Daten­ umsetzvorrichtung gemäß der Erfindung.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben.

Fig. 3 zeigt ein Diagramm, das die Operationen neuer Vektor­ befehle darstellt, die mittels der Vektorumsetzvorrichtung gemäß der Erfindung implementiert werden können, nämlich des Assoziativspeicher-Vektorregistrierbefehls und Assoziativ­ speicher-Vektorwiedergewinnbefehls (abgekürzt Registrier- und Wiedergewinnbefehl). Diese Vektorbefehle werden in einem gemeinsamen Befehlsformat 1 dargestellt. Die zwei oberen Bytes eines 4-Byte-Befehls 1 kennzeichnen einen Operationscode für beide Befehle. Das unterste Byte wird zum Kennzeichnen zweier allgemeiner Register R 1 und R 2 verwendet. Ein durch R 1 gekennzeichnetes allgemeines Register 2 speichert die Anzahl von Vektorelementen eines umzusetzenden Vektors. Ein allgemeines Register 3, das durch R 2 gekennzeichnet ist, enthält die erste Adresse eines Vektors 6, der als Wieder­ gewinnungsausgangsdatenposten des Wiedergewinnungsbefehls verwendet wird oder ein Registriereingangsdatum des Regi­ strierbefehls. Ein allgemeines Register 4, das durch (R 2 + 1) gekennzeichnet ist, speichert die Anfangsadresse von Eingabedaten eines umzusetzenden Vektors 7, von dem ein Vektorelement die als ein Assozia­ tivkennbegriff vom Benutzer spezifizierte Seitenadresse ist. Jedes Vektorelement besteht aus vier Byte und wird aufein­ anderfolgend im Datenspeicher angeordnet.

Ein Benutzerkennzeichenregister 13 enthält ein Benutzerkenn­ zeichen, durch das jeder Benutzer identifiziert wird. Das Betriebssystem setzt einen jedem Benutzer eigenen Wert in dieses Register und der Wert kann vom Benutzer nicht ge­ ändert werden. Beispielsweise setzt das VOS3-Betriebssystem des Allzweck M280H-Prozessors von HITACHI LIMITED die An­ fangsadresse der Adressumsetztabelle für virtuelle/reelle Adressräume für jeden Benutzerbereich in das erste Steuer­ register, das heißt, dieses Steuerregister kann als das obengenannte Benutzerkennungsregister verwendet werden.

Fig. 4 ist ein vereinfachtes Schema, das den Aufbau eines Speichers für Assoziativdaten oder eines Umsetztabellen­ speichers 23, der in diesem Ausführungsbeispiel verwendet wird, zeigt. Jeder Eintrag oder jede Zelle des Speichers 23 enthält drei Felder aus je vier Byte. Ein erstes Feld 41 speichert einen vom Benutzer gekennzeichneten assoziativen Kennbegriff, ein zweites Feld 42 enthält eine Benutzer­ kennung des Benutzers, der den Kennbegriff dieses Eintrags spezifiziert, und ein drittes Feld 43 speichert ein Wiedergewinnungsausgangsdatum, zugeordnet dem Kennbegriff desselben Eintrags. Wenn ein Benutzer den Kennbegriff spezifiziert und eine Benutzerkennung eingibt, gibt der Speicher 23 einen Wiedergewinnungsdaten­ posten von einer Assoziativspeicherzelle, deren erstes und zweites Feld mit den eingegebenen Werten übereinstimmen, aus. Diese Funktion wird benötigt, wenn mehrere Vergleichsdaten­ bankprogramme unabhängig die jeweiligen in Fig. 2 gezeigten Datenbänke verarbeiten. Da die Datensatzadressen einzeln nur einer jeweiligen Datenbank zugeordnet sind, müssen Mittel vorgesehen werden, eine jeweilige Datenbank zu identifizieren. Dazu muß zusätzlich zur Datensatzadresse Information zur Kennzeichnung eines Vergleichsdatenbankprogramms, das ist eine Kennung eines zu einer Vergleichsdatenbank zugreifenden Benutzers ebenfalls in die Daten für die Adressumsetzung enthalten sein, damit nicht fälschlich zu den Inhalten anderer Vergleichsdatenbänke oder Pufferbereiche anderer Benutzer zugegriffen wird. Fig. 4 stellt ein Beispiel einer Konfiguration mit vier Einträgen dar.

Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild eines konkreten Ausführungs­ beispiels einer Vektorprozessorschaltung, die die Registrie­ rung und Wiedergewinnung im Assoziativspeicher ausführt.

Ein Vektorprozessor 300 enthält eine Vektorarithmetikein­ heit 302 und eine Befehlssteuereinheit 10 und enthält außerdem einen Vektordatenumsetzer 301 gemäß der vorliegenden Erfindung.

Zuerst wird die Operation des Registrierbefehls anhand der Fig. 5 beschrieben. Wenn ein Registrierbefehl in ein Be­ fehlswortregister 12 eingegeben wird, holt eine Befehlssteuer­ einheit 10 die ersten Adressen gemäß dem ersten und zweiten Operanden, die vom Befehl spezifiziert sind, aus einer Gruppe allgemeiner Register (GRPS) 11 und speichert die geholten Adressen in ein erstes Operandenadreßregister (OP1AR) 26 und ein zweites Operandenadreßregister (OP2AR) 15. Außerdem wird die Anzahl der Vektorelemente, die in einem allgemei­ nen Register 11 gespeichert ist, einem Vektorlängenregister 60 übertragen. Eine Vektorsteuerschaltung 61 steuert den Vektordatenumsetzer 301 nach Maßgabe eines Operationscodes im Befehlswortregister 12 und der Vektorelementzahl im Vektorlängenregister 60, um einen Registrier- oder Wieder­ gewinnungsbefehl auszuführen. Die Signale a bis e werden nach Maßgabe sowohl des Registrier- als auch Wiedergewinnungs­ befehls erzeugt und steuern verschiedene Register, um in diese wiederholt Eingangssignale zu setzen, bis alle Vektorelemente der angegebenen Länge darin gespeichert sind. Das Signal f wird entsprechend dem Registrierbefehl erzeugt und weist den Speicher 23 an, auf den Leitungen 50, 51 und 52 gelieferte Daten zu speichern. Der Speicher 23 führt eine Leseoperation aus, wenn das Signal f nicht anliegt.

Der Ausgang der OP1AR wird als eine Holadresse für den Vektorarbeitsbereich 31 zum Datenspeicher 200 über eine Adreßleitung 29 übertragen, und das gelesene Datum in ein erstes Operandenlesedaten-A-Register (OP1DRA) 32 gespeichert.

Gleichzeitig wird der Ausgang des OP2AR als Holadresse für den Vektorarbeitsbereich 18 zum Datenspeicher 200 über eine Adreßleitung 17 übertragen und das geholte Datum in ein zweites Operandendatenregister (OP2DR) 19 eingespeichert.

Die Inhalte von OP1AR und OP2AR werden jeweils mit vier durch Addierer (+4) 30 und 16 in jedem Zyklus inkrementiert, um aufeinanderfolgend jeweils die fortlaufenden ersten und zweiten Operanden, die einem jeweiligen Vektor in jedem Zyklus entsprechen, zu holen.

Der in den Fig. 4 und 5 dargestellte Assoziativspeicher gestattet die Registrierung von vier Einträgen entsprechend den dargestellten vier Zeilen des Assoziativspeichers 23. Zu registrierende Informationsteile werden in vier Gruppen klassifiziert. Jede Gruppe wird fest einem der vier Einträge in 1: 1 Korrespondenz zugeordnet. Jeder Informationsteil wird als einer der Einträge abhängig davon zu welcher Gruppe der Informationsteil zugehört, registriert. Diese Registrationsart ist allgemein als 4 × 1 strukturiertes Kongruenzsystem bekannt.

Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel er­ mittelt eine Störschutzschaltung (HASH) 24 die Zeile ent­ sprechend dem zu registrierenden Eintrag.

Die Störschutzschaltung (HASH) 24 erzeugt Ausgangssignale von dem Benutzerkennungsregister (USERIDR) 13 und dem OP2DR empfängt. In der HASH-Schaltung werden zwei niederwertige Bits des USERIDR mit denen des OP2DR exclusiv ODER, und zwar jeweils die Bits derselben Bitstelle, verknüpft und die sich ergebenden zwei Bits als Zeilenadresse ausgegeben. Ein Ver­ gleicher 21, ein Gatter 22 und der Speicher 23 für Assozia­ tivdaten bilden die Assoziativspeichereinrichtung.

Wenn ein Registrierbefehl ausgeführt wird, wird der Ausgang des OP2DR über eine Leitung 50 in das erste Feld des Assozia­ tivspeichereintrags, das von der Zeilenadresse der HASH- Schaltung 24 gekennzeichnet ist, der Ausgang von USERIDR in das zweite Fed über eine Leitung 51 und der Ausgang des OP1DRA in das dritte Feld über eine Leitung 52 gespeichert.

Die Speicheroperation wird sukzessive für jeden Zyklus syn­ chron mit dem den OP1AR und OP2AR-Adreßfortschreiboperationen zugeteilten Zyklen ausgeführt.

Auf diese Weise können die Daten für den Kennbe­ griff-Vektor, der die assoziativen Kennbegriffe als Vektorele­ mente aufweist, und die Wiedergewinnungsvektordaten, die die Wiedergewinnungsausgangsdaten als Vektorelemente haben, sequentiell für jedes einzelne Vektorelement in die ent­ sprechenden Felder des Speichers 23 für Assoziativdaten registriert werden. Beispielsweise wird der Registrierbefehl automatisch durch das Steuerprogramm oder gemäß einer Benutzerangabe ausgeführt, wenn Seiten aufeinanderfol­ gend von der Platte 110 in den Datenspeicher 200 geholt werden.

Nun wird die Operation des Wiedergewinnbefehls beschrieben. Die Befehlssteuereinheit 10 speichert die Anfangsadressen jeweils des ersten und zweiten Operaden im OP1AR und OP2AR in derselben Weise wie für die Verarbeitung eines Registrier­ befehls.

Jedes Element des zweiten Operanden wird vom Vektorarbeits­ bereich 18 geholt und in das OP2DR gespeichert, und eine Spaltenadresse des Speichers 23 wird durch eingebende Aus­ gänge vom OP2DR und USERIDR in die HASH-Schatung in der­ selben Weise wie beim Registrierbefehl beschrieben, erzeugt.

Wenn ein Wiedergewinnbefehl ausgeführt wird, werden eingegebenen und umzusetzen­ den Vektordaten 7, die Vektorelemente desselben Typs wie die Kennbegriffe aufweisen, in den Vektorar­ beitsbereich 18 gespeichert. Die gespeicherten Daten werden für jedes Vektorelement mittels der Adresse geholt, die vom OP2AR geliefert wird und in das OP2DR geladen. Ab­ hängig von den Inhalten der OP2DR und USERIDR wird ein Assoziativspeichereintrag, der durch die Zeilenadresse vom HASH gekennzeichnet ist, geholt und der Ausgang (Daten­ leitung 25) vom ersten Feld und der Ausgang (Datenleitung 35) vom zweiten Feld mit den Ausgängen von OP2DR und USERIDR jeweils mittels einer Vergleichsschaltung 21 verglichen und bestimmt, ob sie jeweils mit den Vergleichsdatenposten identisch sind oder nicht. Wenn diese beiden Felder je­ weils passen, steuert die Vergleichsschaltung 21 ein Gatter 22 mittels eines Ausgangssignals auf einer Signalleitung 53, so daß der Wiedergewinnungsausgang (Datenleitung 27) vom dritten Feld des Assoziativspeichereintrags in das erste Operandenspeicherdatenregister (OP1DRB) 33 gespei­ chert wird. Während des nächsten Zyklus wird der Ausgang des OP1DRB in den Vektorarbeitsbereich 31 über eine Lei­ tung 54 durch das Ausgangssignal vom OP1AR , das die Spei­ cheradresse darstellt, gespeichert. Offensichtlich initiiert die Vergleichsschaltung 21 die Vergleichsverarbeitung für das nächste Vektorelement während dieses Zyklus.

Da der Addierer 30 den Inhalt des OP1AR in jedem Zyklus inkrementiert, wird der erste Operand für jeden Zyklus mit dem Inhalt der Wiedergewinnungsdaten in einem Eintrag im Assoziativspeicher geladen, für den sowohl der Benutzer spezifizierte assoziative Kennbegriff als auch die Be­ nutzerkennung, als Vektorelemente des zweiten Operan­ denvektors übereinstimmen. Falls jedoch kein Assoziativ­ speichereintrag, dessen Inhalt gleich den Vektorelementen ist, existiert, wird die Datenspeicheroperation des betreffenden Elements des ersten Operanden nicht ausgeführt; oder ein gekennzeichneter Wert z. B. "0" in das Feld des Elements eingetragen, was leicht vom Gatter 22 wie folgt auszuführen ist. Wenn die Vergleichsschaltung 21 ein Ausgangssignal abgibt, das ein nicht übereinstimmendes Er­ gebnis angibt, speichert das Gatter 22 einen bestimmten Wert wie z. B. "0" in das OP1DRB.

Auf diese Weise wird der Vektorarbeitsbereich 31 mit den umgesetzten Ausgabe-Vektordaten geladen, deren Wiedergewinnungs­ ausgangsdatum als ein Vektorelement den im Vektorarbeits­ bereich 18 gespeicherten umzusetzenden Eingabe-Vektordaten entspricht. Die Vektordatenumsetzung wird sequentiell für jedes Vektor­ element ausgeführt, was bedeutet, daß die Vektorprozessor­ funktionen für diese Verarbeitung gut geeignet sind.

In dem Ausführungsbeispiel von Fig. 5 kann obwohl der Assoziativspeicher in vier Zeilen entsprechend dem 4 × 1 strukturierten Kongruenzsystem eingeteilt ist, die Anzahl von Zeilen und Spalten jeweils ohne jede Schwierigkeit erhöht wer­ den. Wenn die Anzahl der Spalten erhöht wird, muß die Er­ satzsteuerung zwischen zwei Spalten durchgeführt werden, was leicht mittels einer bekannten Technik erreicht werden kann.

Dieses Ausführungsbeispiel kann leicht modifiziert werden, um einen dritten Operanden zu spezifizieren, dessen Bits jeweils die Anwesenheit oder Abwesenheit jedes Vektorelements des Umsetzvektors im Assoziativspeicher angeben, zu jedem Vektorelement der umgesetzten Vektor­ daten addiert.

Als nächstes wird die Verwendung dieser zwei Befehle genauer anhand Fig. 2 beschrieben. Wenn das Vergleichsdatenbank­ programm initiiert wird, ist der Pufferbereich 201 noch leer. Folglich werden die Seiten, die die Bauteiletabelle von Fig. 1 enthalten, zur Gänze aus dem Plattenspeicher 110 geholt und in geeignete Positionen des Pufferspeichers 201 gespeichert. Eine Liste der geholten Seitennummern wird als die Vektordaten 7 im Datenspeicher erstellt, und eine Liste von Datenspeicheradressen im Pufferbereich, der die Seiten speichert, als die Vektordaten 6 erstellt. Schließ­ lich wird ein Registrierbefehl, der die Vektordaten 6 und die Vektordaten 7 jeweils als ersten und zweiten Operanden angibt, ausgeführt. In diesem Falle wird die Seitenzahl als Anzahl der Vektorelemente spezifiziert. Durch die Aus­ führung des Registrierbefehls wird die Beziehung zwischen den Seitennummern und den Datenspeicheradressen in den Asso­ ziativspeicher eingetragen.

Wenn zu der Vergleichsdatenbank eine Wiedergewinnungsanfor­ derung ausgeht, wird der obengenannte Schritt (2.) ausgeführt, der die Adreßumsetzung bewirkt. Dann extrahiert das Ver­ gleichsdatenbankprogramm nur den Teil der Seitenzahl aus der Datensatzadreßliste und speichert das Datum in das Feld für die Vektordaten 7 im Datenspeicher. In dieser Situation wird, falls ein Wiedergewinnungsbefehl, der die Vektordaten 6 und die Vektordaten 7 jeweils als ersten und zweiten Operanden angibt, ausgeführt wird, die Datenspei­ cheradresse der Seite, die den jeweiligen Datensatz spei­ chert, aus den Vektordaten 6 erhalten. In diesem Fall wird die Anzahl der Datensätze als Vektorelementanzahl gekennzeichnet. Schließlich wird die Datenspeicheradresse eines jeweiligen Datensatzes durch eine einfache Vektor­ anweisung wie eine ADD-Anweisung und eine Move-Anweisung mit einer indirekten Adreßfunktion berechnet, weil die Datenspeicheradresse des Datensatzes durch Verschmelzung der Datenspeicher-Seitenadresse mit dem Versatzadressenteil in der Datensatzadresse gebildet wird.

Diese einfachen Befehle werden durch die Vektorarithmetikeinheit 302 in Fig. 2 ausgeführt.

Obwoh in dem oben beschriebenen Befehlsanwendungsbeispiel angenommen ist, daß die Seiten alle zuvor von der Platte geholt werden, können diese Befehle auch angewendet werden, wenn die Seiten auf Anforderung von der Platte 110 gelesen werden. In diesem System werden, nachdem der Wiedergewin­ nungsbefehl ausgeführt ist, die Vektordaten 6 geprüft und eine Liste von Datensätzen erstellt für die die Adreß­ umsetzung nicht auszuführen ist. Unter Bezug auf die erstellte Liste wird eine Liste von zu lesenden Seiten­ nummern erstellt und dann die betreffenden Seiten von der Platte 110 gelesen. Danach wird eine Liste von Sei­ tennummern geholt und eine Liste von Datenspeicheradressen in dem entsprechenden Pufferbereich dem Assoziativspeicher durch einen Registrierbefehl eintragen.

Das obige Ausführungsbeispiel kann dahingehend modifiziert werden, daß eine Datenspeichereinrichtung mit dem Daten­ speicher 200 verbunden wird, wie die aus der US-PS 41 28 880 bekannten Vektorregister, so daß die hinzuge­ fügte Datenspeichereinrichtung statt der Vektorarbeits­ bereiche 18 bzw. 31 verwendet werden kann.

Claims (19)

1. Datenverarbeitungsvorrichtung mit
einem Datenspeicher (200) der Vektordaten speichert;
einer Umsetzeinrichtung, die aufeinanderfolgend eine Vielzahl von Vektorelementen umzusetzender Vektordaten empfängt und diese als Vektorelemente umgesetzter Vektor­ daten ausgibt;
einer Leseeinrichtung (15, 16), die nach Maßgabe von Programmbefehlen sequentiell Vektorelemente der umzu­ setzenden Vektordaten aus einem Bereich des Datenspeichers (200) ausliest, der von dem Programmbefehl gekennzeichnet ist und die geholten Vektorelemente sequentiell der Umsetzeinrichtung als einzugebende Vektorelemente zur Verfügung stellt, und
einer Einschreibvorrichtung (26, 30, 33), die nach Maßgabe des Programmbefehls sequentiell in einen Bereich des Datenspeichers (200), der vom Programmbefehl ange­ geben ist, von der Umsetzeinrichtung erhaltene Vektor­ elemente der umgesetzten Vektordaten abhängig von den aufeinanderfolgenden Eingaben durch die Leseeinrichtung einspeichert,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Umsetzeinrichtung eine Assoziativspeicherein­ richtung (21-23) ist, die assoziative Kennbegriffe und diesen entsprechende Datenposten speichert, wobei die assoziativen Kennbegriffe Vektorelemente der umzu­ setzenden Vektordaten und die Datenposten Vektorelemente der umgesetzten Vektordaten darstellen, und
die Assoziativspeichereinrichtung die von der Leseein­ richtung geholten Vektorelemente der umzusetzenden Daten als assoziative Kennbegriffe empfängt und auf­ einanderfolgend entsprechende Datenposten an die Ein­ schreibvorrichtung als Vektorelemente der umgesetzten Vektordaten ausgibt.

2. Datenverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungsvorrichtung einen Daten­ speicher enthält und daß der Datenspeicher (200) einen Vektorarbeitsbereich (31) enthält, um Vektordaten zu und von dem Datenspeicher zu übertragen.

3. Datenverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die assoziativen Kennbegriffe in der Assoziativ­ speichereinrichtung (21-23) zu Datensatzadressen in einem externen Speicher in Beziehung stehen, wobei die Datensätze in die Datenspeicheradressen der Daten­ sätze geholt werden.

4. Datenverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die assoziativen Kennbegriffe in der Assoziativ­ speichereinrichtung (21-23) zu Datensatzadressen in einem externen Speicher in Beziehung stehen, wobei die Datensätze in die Datenspeicheradressen der Daten­ sätze geholt werden.

5. Datenverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Assoziativspeichereinrichtung weiterhin Benutzer­ kennungen in Korrespondenz zu dem assoziativen Kennbe­ griffen speichert und einen der Datenposten abgibt, der beiden assoziativen Kennbegriffen entspricht, wenn ein eingegebener Kennbegriff mit diesem einen assoziati­ ven Kennbegriff und gleichzeitig eine zugeführte Benutzer­ kennungseingabe mit einer diesem assoziativen Kennbegriff entsprechenden Benutzerkennung übereinstimmt und
die Datenverarbeitungsvorrichtung Register (13) enthält, die mit der Assoziativspeichereinrichtung verbunden sind und eine Benutzerkennung halten, die der Assoziativ­ speichereinrichtung einzugeben ist.

6. Datenverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Assoziativspeichereinrichtung aufweist:

• - einen Speicher für Assoziativdaten (23), mit einem ersten Feld (41), das die assoziativen Kennbegriffe speichert und einem zweiten Feld (43), das Wiederge­ winnungsdatenposten speichert, die gemäß den assozia­ tiven Kennbegriffen wiederzugewinnen sind; und
• - eine Vergleichsvorrichtung (21), die die von der Ausleseeinrichtung sequentiell gelieferten Vektorele­ mente mit den assoziativen Kennbegriffen vergleicht und ein Ausgangssignal erzeugt, wenn das geholte Vektorelement mit einem der assoziativen Kennbegriffe übereinstimmt.

7. Datenverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Speicher (23) für Assoziativdaten weiterhin ein drittes Feld (42) aufweist, das Benutzerkennungen speichert, die jeweils einen mit dem assoziativen Kenn­ begriff in Beziehung stehenden Benutzer bezeichnen; und
daß die Vergleichseinrichtung (21) eine einen Benutzer angebende Benutzerkennung, die mit den umzusetzenden Vektorelementen in Beziehung steht, holt und die geholte Benutzerkennung mit den im dritten Feld des Speichers (23) für Assoziativdaten gespeicherten Benutzerkennung vergleicht.

8. Datenverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (23) ein Lese/Schreibspeicher ist und daß die Vorrichtung weiterhin aufweist:
eine Einspeichervorrichtung (50) für assoziative Kennbe­ griffe, die diese in das erste Feld (41) einspeichert, und
eine Einspeichervorrichtung (32, 52) für Wiedergewinnungs­ daten, die die Wiedergewinnungsdaten in das zweite Feld (43) entsprechend den assoziativen Kennbegriffen einspeichert.

9. Datenverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (23) für Assoziativdaten ein Lese/ Schreibspeicher ist und die Datenverarbeitungsvorrichtung weiterhin aufweist:
eine Einspeichervorrichtung (50), die die assoziativen Kennbegriffe in das erste Feld (41) des Speichers (23) für Assoziativdaten einschreibt;
eine Einspeichervorrichtung (32, 52), die die entsprechend den assoziativen Kennbegriffen wiedergewonnenen Daten in das zweite Feld (43) einschreibt; und
eine Einspeichervorrichtung (41) für Benutzerkennungen, die diese von de assoziativen Kennbegriffen abhängigen Benutzerbegriffe in das dritte Feld (42) einspeichert.

10. Datenverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin aufweist:
eine Störschutzschaltung (HASH 24), die mit der Asso­ ziativspeichervorrichtung (21-23) durch die Leseein­ richtung (19) verbunden ist und zumindest einen der Einträge in der Assoziativspeichereinrichtung (21-23) abhängig von einem Teil der Daten eines Vektorelements, das durch die Leseeinrichtung ausgelesen wurde, spezi­ fiziert.

11. Datenverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zyklus, in dem ein einzelnes Vektorelement von der Leseeinrichtung ausgelesen wird, ein Zyklus, in dem jeder Vektor durch die Assoziativspeicherein­ richtung verglichen wird und ein Zyklus, in dem ein jeweiliges Vektorelement von der Einspeichervorrichtung eingespeichert wird, miteinander synchron sind.

12. Datenverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Leseeinrichtung (15, 16, 19) aufweist:
ein erstes Register (15), das die Anfangsadresse der im Datenspeicher enthaltenen umzusetzenden Vektordaten speichert;
ein zweites Register (19), das ein Vektorelement eines aus dem Datenspeicher geholten umzusetzenden Vektor­ datums basierend auf einer vom ersten Register (15) angegebenen Adresse speichert; und
einen ersten Addierer (16), der den Inhalt des ersten Registers in jedem Zyklus um einen Wert, der der Daten­ länge des Vektorelements entspricht, fortschreibt; und
die Einspeichervorrichtung (26, 30, 33) aufweist:
ein drittes Register (26), das die Anfangsadresse der umgesetzten Vektordaten im Datenspeicher speichert;
ein viertes Register (33), das Wiedergewinnungsdaten, die aus der Assoziativspeichereinrichtung (21-23) geholt sind und in den Datenspeicher aufgrund einer vom dritten Register (26) angegebenen Adresse einzu­ speichern sind, speichert; und
einen zweiten Addierer (30), der das dritte Register (26) für jeden Zyklus um einen Wert, der der Datenlänge der Wiedergewinnungsdaten entspricht, fortschreibt.

13. Datenverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Assoziativspeichereinrichtung (21-23) aufweist:
eine Toreinrichtung (22), die die wiedergewonnenen Daten zum vierten Register (33) entsprechend dem Aus­ gangssignal der Vergleichseinrichtung, das das überein­ stimmende Ergebnis anzeigt, überträgt.

14. Datenverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Toreinrichtung (22) einen bestimmten Wert in das vierte Register (33) lädt, wenn das Ausgangssignal des Vergleichers (21) in einem Zyklus nicht auftritt.

15. Datenverarbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet,
daß die Leseeinrichtung auf einen ersten Befehl hin assoziative Vektorkennbegriffe aus einem durch den ersten Bfehl angegebenen Bereich des Datenspeichers ausliest und die ausgelesenen assoziativen Vektorkenn­ begriffe einem Assoziativspeicher einspeist, ein als Ergebnis der Umsetzung des assoziativen Vektorkennbe­ griffs entstehendes Vektordatum aus einem durch den ersten Befehl angegebenen Bereich des Datenspeichers ausliest und das umgesetzte Ergebnisvektordatum dem Assoziativspeicher zuführt,
auf einen zweiten Befehl hin ein Vektordatum aus einem durch den zweiten Befehl angegebenen Bereich des Daten­ speichers ausliest und dieses Vektordatum dem Assoziativ­ speicher als Wiedergewinnung-Vektorkennbegriff zuführt, und
die Einschreibvorrichtung auf den zweiten Befehl hin Wiedergewinnungs-Vektordaten entsprechend dem Wieder­ gewinnungs-Vektorkennbegriff, der aus dem Assoziativ­ speicher ausgelesen wurde, als Ergebnis der Umsetzung in einen durch den zweiten Befehl angegebenen Bereich des Datenspeichers einschreibt.

16. Datenverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die auf den ersten Befehl hin auf­ einanderfolgend eine Benutzerkennung dem Assoziativ­ speicher zuführt und auf den zweiten Befehl hin aufeinander­ folgend eine Benutzerkennung dem Assoziativspeicher als ein Element eines jeweiligen Vektorkennbegriffs zuführt.

17. Verfahren zur Umsetzung von Vektordaten mit folgenden Schritten:

• a) aufeinanderfolgendes Auslesen von Vektorelementen von in einem durch einen Programmbefehl angegebenen Speicherbereich eines Datenspeichers gespeicherten Vektordaten;
• b) aufeinanderfolgendes Eingeben der ausgelesenen Vektor­ elemente in eine Umsetzeinrichtung für jeden Zyklus synchron mit dem Lesezyklus und parallel zum Lese­ schritt a);
• c) aufeinanderfolgendes Ausgeben jeweiliger Vektorele­ mente umgesetzter Vektordaten aus der Umsetzein­ richtung entsprechend den eingegebenen und aus dem Datenspeicher ausgelesenen Vektorelementen synchron mit dem Lesezyklus in Schritt a); und
• d) aufeinanderfolgendes Einspeichern jeweiliger Vektor­ elemente der umgesetzten Vektordaten, die die Umsetz­ einrichtung ausgegeben hat in einen Speicherbereich des Datenspeichers, der von dem Programmbefehl ange­ geben ist für jeden Zyklus synchron mit dem Lesezyklus des Schritts a);

dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzeinrichtung eine Assoziativspeicherein­ richtung (21-23) ist, und
das Verfahren weiterhin folgende Schritte aufweist:

• A. Speichern von assoziativen Kennbegriffen und den jeweiligen assoziativen Kennbegriffen entsprechende Datenposten in die Assoziativspeichereinrichtung vor dem Leseschritt a), wobei die assoziativen Kenn­ begriffe Vektorelemente der umzusetzenden Vektordaten und die Datenposten Vektorelemente der umgesetzten Vektordaten darstellen; und
• B. aufeinanderfolgende Ausgabe eines einem wiederge­ wonnenen Vektorelement der umgesetzten Vektordaten entsprechenden Datenpostens durch die Assoziativ­ speichereinrichtung in Reaktion auf jedes ausgelesene Vektorelement der Vektordaten, das als eine assozia­ tive Kennbegriffseingabe umzusetzen ist, wenn der eingegebene assoziative Kennbegriff mit einem in der Assoziativspeichereinrichtung gespeicherten assoziativen Kennbegriff übereinstimmt, um dadurch die umgesetzten Vektordaten, die aus den ausgegebenen Datenposten bestehen, als die Vektorelemente zu erzeugen.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt A) folgende Teilschritte enthält

• A1) in einem von einem Programmbefehl angegebenen Bereich des Datenspeichers wird ein erstes Vektordatum erzeugt, das als Vektorelemente assoziative Kennbe­ griffe aufweist, die in die Assoziativspeicherein­ richtung (21-23) einzutragen sind;
• A2) in einem von einem Programmbefehl angegebenen Bereich des Datenspeichers wird ein zweites Vektordatum generiert, das als Vektorelemente Wiedergewinnungs­ begriffe aufweist, die in die Assoziativspeicherein­ richtung (21-23) einzutragen sind, wobei das erste Vektordatum dem zweiten Vektordatum Vektor­ element für Vektorelement entspricht;
• A3) Einschreiben jedes Vektorelements des ersten Vektor­ datums für jeden Zyklus in einen entsprechenden Eintrag der Assoziativspeichereinrichtung (21-23); und
• A4) Einschreiben jedes Vektorelements des zweiten Vektor­ datums für jeden Zyklus in einen entsprechenden Eintrag der Assoziativspeichereinrichtung (21-23) synchron mit dem Zyklus und parallel zum Teilschritt A3).