DE3728495A1 - Asynchrone mikro-maschinen/schnittstelle - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf mikrocodierte Maschinen ("Mi­ kro-Maschinen") und insbesondere auf Mikro-Maschinen, welche in bezug auf das System, mit dem sie über eine Schnittstelle (Interface) gekoppelt sind, asynchron laufen.

Bei bekannten Computersystemen mit Mikro-Maschinen, die asyn­ chron zu dem über eine Schnittstelle angekoppelten System getaktet werden (d.h. wobei der Takt der Mikro-Maschine pha­ senverschoben oder mit verschiedener Periode gegenüber dem Takt desjenigen Systems ist, an das die Mikro-Maschine ange­ schlossen ist), bildet die Latenz (die Zeitverzögerung zwi­ schen dem Zeitpunkt des Anlegens eines einlaufenden Befehls an die Mikro-Maschine und dem Zeitpunkt der Beendigung des Be­ fehls) ein kritisches und unangenehmes Problem. Für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung ist der Ausdruck "Mikro-Maschi­ ne" oder asynchrone Mikro-Maschine als Computersystem mit einem Befehls- oder Instruktionsregister definiert, welches typischerweise bei jedem Taktzyklus mit Befehlen aktualisiert wird, welche aus einem Mikrospeicher gelesen und zum Ausführen eines eingehenden Befehls verwendet werden. Diese Befehle bestehen typischerweise aus Steuersignalen sowie aus Daten.

Um das Problem der Latenz von Mikro-Maschinen zu überwinden, welche gegenüber der sie mit Befehlen versorgenden CPU asyn­ chron laufen, finden bei bekannten Systemen verschiedene Syn­ chronisations-Schnittstellenschaltungen zwischen der Haupt-CPU und der asynchronen Mikro-Maschine Verwendung. Derartige be­ kannte Synchronisationsinterfaces halten generell den von der CPU gegebenen einlaufenden Befehl, synchronisieren den Befehl an den Takt der Mikro-Maschine und setzen bei Beendigung des Synchronisationsprozesses ein Kennzeichenbit (flag bit), wel­ ches die Mikro-Maschine über das Anstehen eines Befehls infor­ miert. Die Mikro-Maschine überträgt danach die Steuerung (än­ dert Adressen) an die Routine, welche dem einlaufenden, jetzt synchronisierten Befehl entspricht. Die beiden primären Bei­ spiele für solche bekannten Synchronisationsschnittstellen sind "FIFO" und gemeinsam genutzte Speichersysteme.

Bei allen diesen bekannten Synchronisationssystemen sind die Synchronisation des einlaufenden Befehls und der Transfer der Steuerung durch die Mikro-Maschine auf die Routine des Befehls im wesentlichen konsekutiv, so daß die Dauern der Synchronisa­ tion des einlaufenden Befehls und der Transfersteuerung zu der zum Befehl korrespondierenden Routine kumulativ sind. Außerdem wird für diesen Befehl solange keine Operation ausgeführt, bis der Steuerungstransfer durch die Mikro-Maschine stattgefunden hat. Daher ist die Latenz nur verringert, aber nicht mini­ miert. Die Latenz von Systemen, bei denen asynchrone mikro-co­ dierte Maschinen Verwendung finden, blieb daher bisher ein kritisches und ungelöstes Problem.

Die Minimierung der Latenz bei Systemen, die asynchrone mi­ kro-codierte Maschinen verwenden, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einer asynchronen Mikro-Ma­ schinen/Schnittstelle, die von einer zentralen Recheneinheit (CPU) abhängig ist, wobei die CPU und die Mikro-Maschinen/- Schnittstelle asynchron zueinander getaktet werden, Datenweg­ elemente zur Aufnahme eines einlaufenden Befehls und zur Durchführung von durch den einlaufenden Befehl verlangten Maßnahmen sowie Befehlsausführungsmittel zum Ausführen des Befehls und eine Einrichtung zum Synchronisieren des einlau­ fenden Befehls an den Takt der Mikro-Maschinen/Schnittstelle sowie zum Durchführen von Maßnahmen innerhalb der Datenwegele­ mente vor der Ausführung des einlaufenden Befehls und während der Übertragung der Steuerung durch die Mikro-Maschinen/- Schnittstelle an die dem einlaufenden Befehl zugeordnete Rou­ tine vorgesehen.

Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Mikro-Maschinen/Schnittstelle wird der einlaufende Befehl von der CPU in zwei Zugriffen übertragen, wobei die Synchronisati­ onseinrichtung den ersten Zugriff des einlaufenden Befehls und den zweiten Zugriff des einlaufenden Befehls derart synchroni­ siert, daß die Befehlsausführungsmittel den ersten Zugriff des einlaufenden Befehls ausführen, während der zweite Zugriff synchronisiert wird, so daß wenigstens einen Taktzyklus nach der Beendigung der Ausführung des ersten Zugriffs des einlau­ fenden Befehls mit der Ausführung des zweiten Zugriffs durch die Befehlsausführungsmittel begonnen wird.

Bei einem dritten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Mikro-Maschinen/Schnittstelle sind Signalspeicher- bzw. Ver­ riegelungsmittel zum Festhalten eines als nächster einlaufen­ den Befehls zusätzlich vorgesehen, wobei das Festhalten des nächsten Befehls stattfindet, während die Mikro-Maschinen/- Schnittstelle den gerade einlaufenden Befehl ausführt. Diese Einrichtung enthält mehrere Signalspeicher bzw. Verriegelungs­ schaltungen, die zwischen der CPU und der Mikro-Maschinen/- Schnittstelle angeordnet, mit der Synchronisationseinrichtung gekoppelt und von letzterer derart gesteuert sind, daß dann, wenn die Mikro-Maschinen/Schnittstelle gerade den zuvor einge­ laufenen Befehl ausführt und die CPU den nächsten Befehl sen­ det, die Synchronisationseinrichtung die Aktivierungssignale der Signalspeicher bzw. Verriegelungsschaltungen aufhebt, wodurch die Verriegelungsschaltung für den nächsten Befehl geschlossen wird und den nächsten Befehl auffängt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläu­ tert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbei­ spiels der erfindungsgemäßen Mikro-Maschinen/- Schnittstelle;

Fig. 2 ein Zeitdiagramm, das gewisse Signale darstellt, welche gesendet oder angelegt werden während einer typischen Operation der Mikro-Maschinen/- Schnittstelle gemäß Fig. 1;

Fig. 3 ein auseinandergezogenes Blockdiagramm der Syn­ chronisation/Synchronisation-Hilfskomponente aus Fig. 1;

Fig. 4 ein erweitertes Blockdiagramm einer Synchronisa­ tion/Synchronisation-Hilfskomponente bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsge­ mäßen Mikro-Maschinen/Schnittstelle;

Fig. 5 ein Blockdiagramm eines dritten Ausführungsbei­ spiels der erfindungsgemäßen Mikro-Maschinen/- Schnittstelle; und

Fig. 6 ein erweitertes Blockdiagramm der Synchronisa­ tion/Synchronisation-Hilfskomponente der Mikro- Maschinen/Schnittstelle gemäß Fig. 5.

In der folgenden Beschreibung werden zum Zwecke der Erläute­ rung Bits, Logikblöcke, Zeitbeziehungen usw. angegeben, um die vorliegende Erfindung besser verständlich zu machen. Für den Fachmann ist jedoch klar, daß die Erfindung auch ohne diese speziellen Einzelheiten realisiert werden kann. In anderen Fällen sind bekannte Schaltungen und Einrichtungen nur in Blockform dargestellt, um die Erfindung nicht mit überflüssi­ gen Einzelheiten zu belasten.

In Fig. 1 ist ein allgemeines Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der neuen Mikro-Maschinen/Schnittstelle gezeigt, die mit dem Bezugszeichen 9 versehen ist.

In Fig. 2 ist ein Zeitdiagramm mit gewissen Signalen veran­ schaulicht, welche während der Operation der Mikro-Maschinen/- Schnittstelle gemäß Fig. 1 gesendet, übertragen oder angelegt werden. Die Operationsweise der Mikro-Maschinen/Schnittstelle gemäß Fig. 1 wird in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben, wobei Fig. 2 jedoch nur ein Zeitdiagramm der Ausführung eines spezi­ ellen Befehls unter der Bedingung darstellt, daß die Mikro- Maschinen/Schnittstelle 9 bei Einlaufen eines Befehls nicht gerade einen vorhergehenden Befehl ausführt. Die Operations­ weise der Mikro-Maschinen/Schnittstelle 9 wird weiter unten für eine Situation beschrieben, bei der ein vorhergehender Befehl gerade ausgeführt wird, wenn ein neuer Befehl ein­ läuft.

In der zur Darstellung der Operationsweise des ersten Ausfüh­ rungsbeispiels der Mikro-Maschinen/Schnittstelle 9 gemäß Fig. 1 verwendeten Instruktion wird der einlaufende Befehl von der CPU 10 zu irgendeinem Zeipunkt während des Taktzyklus A-B in Fig. 2 bestätigt. Der als Beispiel verwendete besondere einlaufende Befehl verlangt die Addition des im einlaufenden Befehl enthaltenden Operanden und des Inhalts von Register 1 der Registerdateien 40 A von Datenwegelementen 40. Der einlau­ fende Befehl enthält bei dem hier beschriebenen Beispiel einen Operanden, einen Operationscode (op code) und eine Benutzer- Registeradresse. Es ist jedoch einzusehen, daß die Mikro-Ma­ schinen/Schnittstelle 9 in der Lage ist, viele andere Arten von Befehlen (z.B. Vektoraddition, Subtraktion usw.) auszufüh­ ren und nicht auf die Ausführung nur des hier als Beispiel beschriebenen Additionsbefehls beschränkt ist.

Ein Befehlsregister 55 gibt einen "Ruhezustand" bei Beendigung jedes Befehls ein. Für die Zwecke der vorliegenden Beschrei­ bung wird "Ruhezustand" als Zeitperiode definiert, während der das Befehlsregister 55 nicht die Routine eines einlaufenden Befehls ausführt (d.h. die Zeitspanne, während der das Be­ fehlsregister 55 eingefroren ist und nicht durch die Befehle der einer einlaufenden Anweisung zugeordneten Routine taktet). Da bei dem Beispiel der hier zuerst beschriebenen Operations­ weise eine vorausgegangene Anweisung bzw. ein vorausgegangener Befehl vor dem Takt A in Fig. 2 abgeschlossen wurde, befindet sich das Befehlsregister 55 im Ruhezustand, wenn die einlau­ fende Anweisung oder der einlaufende Befehl ankommt (der Ruhe­ zustand des Befehlsregisters 55 wird weiter unten genauer beschrieben).

Da der Takt der Mikro-Maschinen/Schnittstelle 9 und der Takt der CPU 10 asynchron zueinander sind, ist die Phasenbeziehung zwischen dem Takt der CPU 10 und demjenigen der Mikro-Maschi­ nen/Schnittstelle 9 nicht bekannt. Daher ist die einlaufende Anweisung nicht mit dem Takt der Mikro-Maschinen/Schnittstelle 9 synchronisiert bis einen oder zwei Taktzyklen nach Ankunft eines Befehlssteuersignals (gezeigt in Fig. 2), welches den Einlauf eines ankommenden Befehls anzeigt. Einen Taktzyklus nach Synchronisation des einlaufenden Befehls verläßt das Befehlsregister 55 seinen Ruhezustand und beginnt den einlau­ fenden Befehl auszuführen (d.h. beginnt das Takten durch die Befehle der Routine der einlaufenden Anweisung). Da bei dem Beispiel der hier beschriebenen Operationsweise die einlaufen­ de Anweisung während des Taktzyklus A-B ankommt, ist das Be­ fehlsregister 55 bis zum Taktimpuls D in Fig. 2 in seinem Ruhezustand.

Wie gesagt, müssen bei bekannten asynchronen Mikro-Maschinen die Synchronisation der einlaufenden Anweisung sowie die Über­ tragung der Steuerung zu der Routine der einlaufenden Anwei­ sung stattfinden, bevor irgendwelche Maßnahmen für die Anwei­ sung ergriffen werden. In direktem Gegensatz dazu leitet die erfindungsgemäße Mikro-Maschinen/Schnittstelle 9 Maßnahmen für die einlaufende Anweisung ein, bevor die Ausführung der Anwei­ sung beginnt (d.h. bevor das Befehlsregister 55 durch die Befehle der Routine der einlaufenden Anweisung zu takten be­ ginnt) und während der Übertragung der Steuerung zur Routine der einlaufenden Anweisung.

Dies wurde möglich durch die neue Implementierung der Tatsa­ che, daß viele Maßnahmen bzw. Aktionen der großen Mehrheit von Anweisungen und Befehlen gemeinsam sind (d.h. das Kanalisieren eines Operanden zu einer Recheneinheit, das Kanalisieren einer Registerdateiadresse zu einer Registerdatei usw.).

Wie weiter unten genauer erläutert werden wird, geschieht dies teilweise durch verschiedene Steuersignale, welche bei Beendi­ gung jeder Anweisung in das Befehlsregister 55 geladen werden und gemeinsam einen einzigen Befehl enthalten, der im folgen­ den als "Ruhezustandsbefehl" bezeichnet wird. Wie ebenfalls weiter unten genauer erläutert werden wird, werden die Aktio­ nen, welche vor Ausführung der einlaufenden Anweisung und während des Steuertransfers der Routine der einlaufenden An­ weisung stattfinden, ebenfalls durch eine Synchronisation/Syn­ chronisation-Hilfsschaltung 60 erreicht, die bestimmt, wann diese Aktionen stattfinden. Die oben erwähnten Steuersignale, aus denen der Ruhezustandsbefehl besteht, werden an einem Speicherplatz eines Mikrospeichers 50 gespeichert, der der Operation der Mikro-Maschinen/Schnittstelle zugeordnet ist, wenn sich das Befehlsregister 55 im Ruhezustand befindet. Bei Beendigung einer Anweisung übertragen alle Routinen Steuerung auf diesen Speicherplatz und den dort gespeicherten Ruhezu­ standsbefehl. Da das Befehlsregister 55 die Steuersignale des Ruhezustandsbefehls bestätigt, während es sich im Ruhezustand befindet, bewirkt es die Ausführung von Aktionen gemeinsam für die meisten einlaufenden Anweisungen vor der Ausführung der von der Routine der einlaufenden Anweisung spezifizierten Befehle und während des Steuerungstransfers (transfer of con­ trol) an die Routine, wodurch die Latenzzeit wesentlich ver­ ringert wird. Diese Steuersignale werden in fünf Hauptgruppen unterteilt und weiter unten unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 3 erörtert. Es ist wichtig, zu beachten, daß einige der Steuersignale des Ruhezustandsbefehls auch durch das Befehls­ register 55 bestätigt werden, wenn es sich nicht in seinem Ruhezustand befindet (d.h. wenn es eine einlaufende Anweisung ausführt), wobei der wesentliche Unterschied darin besteht, daß die Signale, welche in das Befehlsregister 55 geladen werden, nachdem das Befehlsregister 55 den Ruhezustand ver­ läßt, ein Teil der der einlaufenden Anweisung zugeordneten Routine ist, während dies bei den vom im Ruhezustand befindli­ chen Befehlsregister bestätigten Steuersignalen nicht der Fall ist.

Eine erste Gruppe der Steuersignale, welche das Befehlsregi­ ster 55 im Ruhezustand anlegt bzw. bestätigt, wird hier als "Ruhesignale" bezeichnet und von dem Befehlsregister 55 zu einer Synchronisation/Synchronisation-Hilfsschaltung 60 über­ tragen. Diese Ruhesignale informieren die Synchronisation/Syn­ chronisation-Hilfsschaltung 60 von dem Ruhezustand des Be­ fehlsregisters und werden auch durch die Schaltung 60 zu An­ weisungs- und Parameter-Verriegelungsschaltungen 20 und 30 (Fig. 1) geleitet. Bei Anliegen an diesen Verriegelungsschal­ tungen (latches) öffnen die Anweisungs- und Parameter-Verrie­ gelungsschaltungen 20 und 30, so daß sie sich in ihrem offenen Zustand (d.h. Durchflußzustand) befinden, wenn das Befehlsre­ gister 55 in dem Ruhezustand ist (im vorliegenden Beispiel bis zum Takt D in Fig. 2). Wenn das Befehlsregister seinen Ruhezu­ stand verläßt (in der beispielsweisen Operationsweise beim Takt D), werden die Ruhesignale entfernt. Wenn das Befehlsre­ gister 55 die Ruhesignale unterbricht, schließen die Verriege­ lungsschaltungen 20 und 30, so daß die zuvor durchgeflossene Information erhalten bleibt und die Informationsübertragung solange von den entsprechenden Ausgängen fortgesetzt wird, bis die Verriegelungsschaltungen 20 und 30 durch Neuanlegung der Ruhesignale bei Beendigung der Ausführung der einleitenden Anweisung erneut geöffnet werden.

Eine zweite Gruppe der fünf Steuersignalgruppen, welche das Befehlsregister 55 im Ruhezustand überträgt, sind Signale, welche einlaufende Anweisungsinformation, die zu Datenwegele­ menten 40 übertragen werden, multiplexen; sie werden hier als "Datenweg-Multiplexsteuersignale" bezeichnet. Ein vorgegebener Satz dieser Signale wird angelegt, wenn das Befehlsregister 55 im Ruhezustand ist.

Da bei der als Beispiel beschriebenen Operationsweise Anwei­ sungsverriegelungsschaltungen 20 bei Ankunft der einlaufenden Anweisung in ihrem offenen (für den Datendurchfluß geeigneten) Zustand sind (d.h. zu irgendeiner Zeit zwischen den Taktzyklen A und B in Fig. 2 und hiernach "Ankunft"), fließt der Operand der einlaufenden Anweisung durch die Anweisungsverriegelungs­ schaltung 20 zu Datenwegelementen 40, und die von dem im Ruhe­ zustand befindlichen Befehlsregister 55 ausgegebenen Datenweg- Multiplexsignale kanalisieren den Operanden der einlaufenden Anweisung zu arithmetischen Einheiten 40 B der Datenwegelemente 40, und zwar ebenfalls bei Ankunft und vor dem Takt D.

Ebenfalls bei Ankunft wird die einlaufende Anweisung an den Eingang einer Befehlsübersetzung 15 angelegt. Die Befehlsüber­ setzung 15 enthält in dem beschriebenen bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiel einen Abbildungs-RAM 15 A (mapping RAM) und einen Befehlsdecodierer 15 B.

Der Befehlsdecodierer 15 B der Befehlsübersetzungseinrichtung 15 erhält die Benutzer-Registeradresse, die in der einlaufen­ den Anweisung angegeben ist, und übersetzt diese Adresse in die Registerdateiadresse der Registerdateien 40 A (in dem be­ schriebenen Beispiel das Befehlsregister 1). Die Registerda­ teiadresse wird über einen Parameterregisterbeipass 26 zu Datenwegelementen 40 und von dem Befehlsdecodierer 15 B der Befehlsübersetzungseinrichtung 15 zu Parameterregistern 35 übertragen, und zwar in dem beschriebenen Beispiel zu irgend­ einem Zeitpunkt nach Einlauf der Anweisung und vor dem Takt D. Die über den Parameterregisterbeipass 26 übertragene Register­ dateiadresse wird von entsprechenden Datenmultiplex-Steuersi­ gnalen kanalisiert, welche vom Befehlsregister 55 zu Datenweg­ elementen 40 übertragen werden, wenn das Befehlsregister 55 im Ruhezustand ist, und zwar zu Adreßeingängen der Registerdatei­ en 40 A der Datenwegelemente 40, zu einer Zeit zwischen Ankunft und Takt D. Die zu den Adreßeingängen der Registerdateien 40 A geleitete Registerdateienadresse beginnt das Lesen des adres­ sierten Registers und löst dadurch die Ausgabe des Inhalts dieses Registers aus (in unserem Beispiel Register 1 der Regi­ sterdateien 40 a).

Bezüglich der Parameterregister 35 wird das Laden der Parame­ terregister 35 durch Ladeaktivierungssignale gesteuert, die von der Synchronisation/Synchronisation-Hilfsschaltung 60 an Parameterregister 35 angelegt werden, und diese Signale werden solange nicht angelegt, bis das Befehlsregister 55 seinen Ruhezustand verläßt. Demgemäß wird die oben erwähnte Register­ dateiadresse bei der hier beschriebenen Beispielsanweisung solange nicht in die Parameterregister 35 eingetaktet und ist als solche am Ausgang der Parameterregister 35 nicht gültig, bis der Takt D beendet ist.

Da bei dem hier beschriebenen Beispiel das Befehlsregister 55 die Ruhesignale beim Takt D unterbricht und dadurch ebenfalls am Takt D die Verriegelungsschaltungen 20 und 30 geschlossen werden, wird der vor dem Takt D durch die Befehlsverriege­ lungsschaltungen 20 fließende Operand von den Befehlsverriege­ lungsschaltungen 20 festgehalten und bleibt am Ausgang der Verriegelungsschaltung gültig, bis die zuvor erwähnten Ruhesi­ gnale bei Beendigung der Routine der einlaufenden Anweisung erneut angelegt werden. Es ist einzusehen, daß der von den Befehlsverriegelungsschaltungen 20 zum Takt D erfaßte bzw. gespeicherte Operand, der am Ausgang der Befehlsverriegelungs­ schaltungen 20 gültig ist, über die Routine wiederum verwendet werden kann, wenn ein Fehler auftritt.

Das Adressenfeld der einlaufenden Anweisung (die in dem spezi­ ellen Beispiel verwendete einlaufende Anweisung besteht aus dem Befehlsoperationscode und der Benutzerregisteradresse) wird zu den Adreßeingängen des Abbildungs-RAM 15 A geleitet und bewirkt die Ausgabe von Anweisungssteuerbits durch den Abbil­ dungs-RAM 15 A, welche den Operationstypen (d.h. Addition, Multiplikation usw.) und den Operandentypen (Einfachpräzision, Doppelpräzision usw.) in Verbindung mit der einlaufenden An­ weisung bezeichnen. Diese Befehlssteuerbits werden von dem Abbildungs-RAM 15 A zu einer Zeit nach Einlaufen und vor dem Takt D ausgegeben und über Parameter-Verriegelungsschaltungen 30 zu Datenweg-Elementen 40 übertragen.

Die Befehlssteuerbits, die den in der einlaufenden Anweisung enthaltenen Operandentypen bezeichnen, werden zu den arithme­ tischen Einheiten 40 B durch entsprechende Datenmultiplexsteu­ ersignale geleitet. Letztere werden vom Befehlsregister 55 zu Datenwegelementen 40 übertragen, während sich das Befehlsregi­ ster 55 im Ruhezustand befindet. Wie weiter unten erläutert werden wird, werden die den von der einlaufenden Anweisung verlangten Operationstypen bezeichnenden Befehlssteuerbits innerhalb der Datenwegelemente 40 solange nicht benutzt, bis das Befehlsregister seinen Ruhezustand verläßt.

In der hier beschriebenen Beispielsoperation werden Parameter- Verriegelungsschaltungen 30 beim Takt D geschlossen, so daß die zuvor erwähnten Steuerbits, welche den von der einlaufen­ den Anweisung verlangten Operationstypen bezeichnen, dadurch von den Parameter-Verriegelungsschaltungen 30 festgehalten und dementsprechend kontinuierlich am Ausgang angelegt werden, bis das Befehlsregister 55 wiederum Ruhesignale anlegt.

Die den von der einlaufenden Anweisung verlangten Operations­ typen bezeichnenden Steuerbits werden nach dem Takt D von den vom Befehlsregister 55 ausgegebenen Befehlen geleitet, welche ein Teil der Routine der einlaufenden Anweisung an die arith­ metischen Einheiten 40 B sind, wodurch die arithmetische Ein­ heit 40 B davon unterrichtet wird, welche Operationsart sie abzuwickeln hat. Es ist wichtig, zu beachten, daß viele Anwei­ sungen bzw. Befehle (beispielsweise Addition, Subtraktion) voneinander nur im Wert der Steuerbits differieren, welche jeder den verlangten Operationstypen bezeichnenden Instruktion zugeordnet sind.

Bei bekannten Systemen werden diese Steuerbits in einem Mikro­ speicher mit einem unterschiedlichen Satz von Befehlen für jede Routine gespeichert. Bei der Erfindung können dieselben Routinen für viele verschiedene Anweisungen bzw. Befehle ver­ wendet werden, wodurch der Mikrospeicherraum für die Speiche­ rung von Befehlen minimiert wird, da diese Steuersignale aus der einlaufenden Anweisung durch den Befehlsdecodierer 15 B abgeleitet und nicht im Mikrospeicher 50 gespeichert werden.

Aus der obigen Erörterung wird klar, daß der Aspekt der vor­ liegenden Erfindung, wonach den von der einlaufenden Anweisung verlangten Operationstyp und den darin enthaltenen Operations­ typ bezeichnende Steuerbits verwendet werden, ebenfalls wirk­ sam bei Mikromaschinen verwendet werden kann, die mit der Haupt-CPU synchron arbeiten (d.h. wobei die Taktsignale der Mikromaschine und der CPU phasenstarr zueinander sind), da der oben beschriebene resultierende Effekt (d.h. Minimierung der Größe des Mikrospeicherraums zum speichern der Befehle) sowohl in synchronen als auch in asynchronen Mikromaschinen erreicht werden kann, wenn dieser Erfindungsaspekt verwendet wird.

Das Adreßfeld der einlaufenden Anweisung, das, wie oben er­ wähnt, zu den Adreßleitungen des Abbildungs-RAM 15 A geleitet wird, gibt auch einen Speicherplatz innerhalb des Abbildungs- RAM 15 A an, der die Routine-Startadresse enthält, welche der einlaufenden Anweisung zugeordnet ist.

Zu irgendeiner Zeit zwischen Ankunft und Takt D der Fig. 2 überträgt der Abbildungs-RAM (mapping RAM) 15 A die Befehlsrou­ tine-Startadresse zum Eingang 41 der nächsten Adreß-Erzeu­ gungseinrichtung 45. Da bei dem hier beschriebenen Operations­ beispiel das Befehlsregister 55 bis zum Takt D in seinem Ruhe­ zustand ist, werden vorgegebene Werte einer dritten Gruppe der oben angegebenen fünf Gruppen von Steuersignalen, die hier als "nächste Adreßsteuersignale" bezeichnet werden, an den Eingang 43 der Nächste-Adreß-Erzeugungseinrichtung 55 zu einer Zeit vor dem Takt D angelegt. Diese Nächste-Adreß-Steuersignale weisen die Erzeugungseinrichtung 45 für die nächste Adresse an, die Befehlsroutine-Startadresse, die zum Eingang 41 der Nächste-Adreß-Erzeugungseinrichtung 45 übertragen wurde, durch die Nächste-Adreß-Erzeugungseinrichtung 45 zu den Adreßeingän­ gen des Mikrospeichers 50 zu übertragen. Nach dem Takt D wer­ den nächste Adressen-Steuersignale, die von der Routine der einlaufenden Anweisung spezifiziert werden, an den Eingang 43 der Nächste-Adreß-Erzeugungseinrichtung 45 angelegt und weisen die Erzeugungseinrichtung 45 an, die Routinen-Startadresse der einlaufenden Anweisung zu ignorieren, und unterrichten außer­ dem die Nächste-Adreß-Erzeugungseinrichtung 45, wie die der Routine der einlaufenden Anweisung zugeordneten restlichen Mikrospeicheradressen (d.h. sequentielle Addressierung, Sprung, Ruf, Rückkehr usw.) zu erzeugen sind. Die Nächste- Adreß-Steuersignale die vom Steuerregister 55 angelegt werden und von der Routine der einlaufenden Anweisung spezifiziert sind, bestimmen die entsprechenden Speicherplätze innerhalb des Mikrospeichers 50, wo die restlichen Befehle der Routine der einlaufenden Anweisung gespeichert sind.

Die Befehlsroutine-Startadresse der einlaufenden Anweisung wird an die Adreßeingänge des Mikrospeichers 50 eine gewisse Zeit nach der Ankunft und vor dem Takt D angelegt und spezifi­ ziert einen Speicherplatz innerhalb des Mikrospeichers 50, der den ersten Befehl der Routine der einlaufenden Anweisung ent­ hält. Der Mikrospeicher 50 legt seinerseits den ersten Befehl an den Eingang 51 des Befehlsregisters 55 an. Wie zuvor ge­ sagt, befindet sich in dem speziellen hier beschriebenen Bei­ spiel das Befehlsregister 55 in seinem Ruhezustand und wird bis zum Takt D eingefroren. Demgemäß wird der erste Befehl der einlaufenden Anweisung, der in dem beschriebenen Beispiel am Eingang des Befehlsregisters eine gewisse Zeit zwischen Ein­ lauf und Takt D ansteht, nicht durch das Befehlsregister 55 getaktet, bis das Befehlsregister 55 seinen Ruhezustand beim Takt D ausgibt. Das Takten des Befehlsregisters 55 wird weiter unten unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben werden.

Im folgenden wird die Betriebsweise der Synchronisation/Syn­ chronisation-Hilfsschaltung 60 der Fig. 1 unter Bezugnahme auf Fig. 3 zusätzlich zu Fig. 1 und 2 genauer beschrieben. In Fig. 3 ist ein genaueres Blockdiagramm der Komponenten der Synchronisation/Synchronisation-Hilfsschaltung 60 gezeigt. Befehlssteuersignale werden von der CPU 10 zu einer Befehlsde­ codierschaltung 62 der Synchronisation/Synchronisation-Hilfs­ schaltung 60 zwischen Taktzyklen A-B der Fig. 2 bei der hier beschriebenen Operationsweise übertragen. Diese Befehlssteuer­ signale zeigen die Ankunft der einlaufenden Anweisung an, was zuvor anhand der Fig. 1 beschrieben worden ist.

Die Befehlsdecodierschaltung 62 bestimmt, ob ein gültiger Zugriff von der CPU 10 verlangt wird, und legt, wenn dies der Fall ist, ein Eingangssignal an das Flipflop 64 an. Flipflop 64 wird von dem Takt der Mikromaschinen/Schnittstelle 9 getak­ tet, und demgemäß wird beim Takt B ein Sync1-Signal an den Ausgang Q des Flipflops 64 und den Eingang D eines Flipflops 66 angelegt. Das Sync1-Signal ist in Fig. 2 gezeigt. Flipflop 66 ist auch an den Taktgeber der Mikromaschine angeschlossen, und demgemäß wird beim Taktzyklus C das Sync2-Signal an den Ausgang Q von Flipflop 62 angelegt. Das Synch2-Signal ist in Fig. 2 gezeigt. Es wird vom Flipflop 66 an den Eingang 61 einer Befehlsregister-Taktsteuerschaltung 69, den Eingang 65 einer Decodierschaltung einer gemeinsam genutzten Steuersi­ gnalschaltung 72, den Eingang 82 einer Decodierbestätigungssi­ gnalschaltung 80 und den Eingang 76 einer Register- und Ver­ riegelungssteuerung 88 angelegt. Wie ebenfalls in Fig. 3 zu sehen ist, sind der Eingang 63 der Registertaktsteuerschaltung 69, Eingänge 67 und 73 der Decodierschaltung 72 für die ge­ meinsam genutzten Steuersignale, der Eingang 81 der Decodier- Bestätigungssignalschaltung 80 und die Eingänge 77 und 78 der Register- und Verriegelungssteuerschaltung 88 mit dem Ausgang 53 des Befehlsregisters 55 in Fig. 1 gekoppelt, um in der oben erläuterten Weise verschiedene Steuersignale aus dem Befehls­ register 55 zu erhalten. Die gemeinsame Steuersignal-Decodier­ schaltung 72 ist mit den Datenwegelementen 40 gekoppelt und legt gemeinsame Steuersignale an, welche Operationen für die einlaufende Anweisung innerhalb der Datenwegelemente 40 ein­ leiten.

Eine vierte Gruppe von Steuersignalen, welche das Befehlsregi­ ster 55 im Ruhezustand anlegt, werden hier als "zu den gemein­ sam genutzten Steuersignalen entsprechende Signale" bezeichnet und weiter unten erörtert. (Zu beachten ist, daß diese Signale ebenfalls als Teil der Routine aller Anweisungen übertragen werden.). Zu beachten ist ferner, wie oben gesagt, daß alle Steuersignale, die vom Befehlsregister 55 in dessen Ruhezu­ stand übertragen werden, aus einem Speicherplatz eines Mikro­ speichers 50 entnommen werden, wo der Ruhezustandsbefehl ge­ speichert ist, und daß alle Steuersignale, welche das Befehls­ register 55 in seinem Ruhezustand anlegt, aus Speicherplätzen des Mikrospeichers 50 genommen werden, wo die die Routine enthaltenden Befehle gespeichert sind.

Ein besonderes gemeinsames Steuersignal wird von der gemeinsa­ men Steuersignal-Decodierschaltung 72 ausgegeben, wenn: (i) ein einem besonderen gewünschten gemeinsamen Steuersignal entsprechendes Steuersignal am Eingang 67 vom Befehlsregister 55 angelegt wird und die Ruhesignale (welche ebenfalls vom Befehlsregister 55 übertragen werden) am Eingang 73 unterbro­ chen werden, oder (ii) ein einem besonderen gewünschten ge­ meinsamen Steuersignal entsprechendes Signal an den Eingang 67 angelegt, Ruhesignale an den Eingang 73 und das Sync2-Signal an den Eingang 65 angelegt werden. Wie gesagt, gibt das Be­ fehlsregister 55 im Ruhezustand vorgegebene Signale aus, wel­ che gemeinsamen Steuersignalen entsprechen. Bei der zuvor unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebenen beispielsweisen Anweisung wird von der Decodierschaltung 72 der gemeinsamen Steuersignale eine gewisse Zeit vor dem Takt D ein erstes vorgegebenes gemeinsames Steuersignal (in Fig. 2 gezeigt) an die arithmetische Einheit 40 B der Datenwegelemente 40 ange­ legt. Dieses erste vorgegebene gemeinsame Steuersignal trig­ gert das Laden des Operanden der einlaufenden Anweisung in die arithmetische Einheit 40 B beim Takt D.

Die Befehlsregister-Taktsteuerschaltung 69 der Fig. 3 ist mit einem Taktaktivierungseingang 52 des Befehlsregisters 55 der Fig. 1 und außerdem mit dem Takt der Mikromaschinen/Schnitt­ stelle 9 gekoppelt. Ein Taktzyklus nach dem Zeitpunkt, an welchem sowohl das Sync2-Signal als auch die Ruhesignale an die Eingänge 61 bzw. 63 angelegt werden (d.h. in dem beschrie­ benen Beispiel zum Takt D) aktiviert die Befehlsregister-Takt­ steuerschaltung 69 den Takt des Befehlsregisters 55, so daß letzteres seinen Ruhezustand verläßt und durch den ersten, von der Routinenstartadresse der einlaufenden Anweisung spezifi­ zierten Befehl taktet, wobei die Anweisung zuvor an den Ein­ gang 51 des Befehlsregisters 55 in der unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebenen Weise angelegt wurde.

Während des restlichen Teils der Routine der einlaufenden Anweisung wird der Takt des Befehlsregisters 55 solange von der Registertaktsteuerschaltung 69 fortgesetzt aktiviert, bis das Befehlsregister 55 der Registertaktsteuerschaltung 69 die Beendigung der einlaufenden Anweisung durch Neuanlegen der oben genannten Ruhesignale an deren Eingang 63 anzeigt. Nach Aktivierung durch die Befehlsregister-Taktsteuerschaltung 69 in der unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebenen Weise beauf­ schlagt das Befehlsregister 55 den Eingang 43 der Generator­ schaltung 45 für die nächste Adresse mit den von der Routine spezifizierten Nächste-Adreß-Steuersignalen, wodurch die Gene­ ratorschaltung 45 für die nächste Adresse durch die Speicher­ plätze des Mikrospeichers 50 weiterläuft, so daß der Mikro­ speicher 50 die restlichen Befehle der Routine kontinuierlich an den Eingang 51 des Befehlsregisters 55 ausgibt.

Die Decodierbestätigungsschaltung 80 gibt ein Bestätigungssi­ gnal an die CPU 10 beim nächsten ansteigenden Übergang eines Takts nach dem Anlegen von Befehlsregister-Ruhesignalen am Eingang 81 der Schaltung 80 und dem Anstehen eines Sync2-Si­ gnals am Eingang 82 der Schaltung 80. Zu beachten ist folgen­ des: da die einlaufende Anweisung in den Befehlsverriegelungs­ schaltungen 20, den Parameterverriegelungsschaltungen 30 und den Parameterregistern 35 (Fig. 1) gefangen bzw. gespeichert ist, wenn das Befehlsregister 55 den Ruhezustand verläßt, ist die Übertragung der einlaufenden Anweisung durch die CPU nach dem Takt D nicht mehr erforderlich.

Im folgenden wird auf die Register- und Verriegelungs-Steuer­ schaltung 88 der Fig. 3 bezuggenommen. Deren Ausgang 94 ist mit den Aktivierungseingängen von Befehlsverriegelungsschal­ tungen 20 gekoppelt; der Ausgang 96 ist mit den Aktivierungs­ eingängen der Parameterverriegelungsschaltungen 30 und der Ausgang 98 mit den Lade/Zähl/Halte-Steuereingängen der Parame­ terregister 35 gekoppelt.

Die Register- und Verriegelungssteuerschaltung 88 leitet die Ruhesignale über die Ausgänge 94 und 96 und öffnet damit je­ weils die Befehls- und Parameter-Verriegelungsschaltungen 20 und 30, wenn Befehlsregister-Ruhesignale am Eingang 77 anste­ hen. Wie in Verbindung mit Fig. 1 erwähnt, werden die Befehls- und Parameter-Verriegelungsschaltungen 20 und 30 geschlossen, wenn diese Ruhesignale vom Befehlsregister 55 zum Eingang 77 unterbrochen werden.

Eine fünfte Gruppe von Steuersignalen, welche das Befehlsregi­ ster 55 im Ruhezustand überträgt, wird hier als "Parameterre­ gister-Steuersignal" bezeichnet. Die Parameterregister-Steuer­ signale werden vom Befehlsregister 55 an den Eingang 78 der Register- und Verriegelungs-Steuerschaltung 88 angelegt. Diese Parameterregister-Steuersignale spielen eine Rolle bei der Ausgabe von Lade/Halte/Zähl-Signalen, die von der Register- und Verriegelungssteuerschaltung 88 in der folgenden Weise ausgegeben werden: 1.) Wenn die Ruhesignale am Eingang 77 anstehen und das Sync2-Signal an den Eingang 76 angelegt ist, werden die Register am nächsten Übergang des Taktsignals der Mikromaschinen/Schnittstelle geladen. 2.) Während der Anwei­ sungsausführung (d.h. Ruhesignale stehen nicht am Eingang 77 an) wird das Sync2-Signal ignoriert, und die Parameterregi­ ster-Steuersignale werden vom Befehlsregister 55 am Eingang 78 direkt an die Parameterregister 35 angelegt.

Wie gesagt, wurde zum Zwecke der Erläuterung ein Beispiel der Operationsweise der Mikromaschinen/Schnittstelle 9 in Fig. 1 bei der Ausführung einer exemplarischen Anweisung (die Additi­ on des Operanden zum Inhalt des Registers 1) beschrieben. Wie ebenfalls erwähnt, kann die Mikromaschinen/Schnittstelle 9 im vollen Umfange kompliziertere Anweisungen, z.B. Vektoradditio­ nen, Vektorsubtraktionen usw. ausführen. Bei einer Situation, bei der eine Vektoraddition durch die einlaufende Instruktion oder Anweisung verlangt wird, wird das Zählen der Parameterre­ gister 35 während einiger Taktzyklen über den Verlauf der Ausführung der Anweisung in der zuvor anhand Fig. 3 beschrie­ benen Weise aktiviert, wodurch die Registerdateiadresse, die in den Parameterregistern 35 gespeichert ist, inkrementiert oder dekrementiert wird. Es ist ebenfalls klar, daß zusätzli­ che Register bei der beschriebenen Mikromaschinen/Schnittstel­ le 9 in ähnlicher Weise wie die Parameterregister 35 verwendet werden können, um Registeroperationen an direkten, nicht-über­ setzten Teilen der einlaufenden Anweisung auszuführen.

Bei der hier beschriebenen beispielsweisen Operation legt das Befehlsregister 55 nach Verlassen seines Ruhezustandes Daten­ multiplexsignale an Datenwegelemente 40 an, welche den Inhalt der aus dem Register 1 der Registerdateien 40 A gelesenen In­ formation an die arithmetische Einheit 40 B der Fig. 1 leiten. Auch das Befehlsregister 55 überträgt ein Signal, welches einem zweiten gemeinsam genutzten Steuersignal entspricht, an die Synchronisation/Synchronisation-Hilfsschaltung 60, welche ihrerseits ein zweites gemeinsam genutztes Steuersignal an Datenwegelemente 40 anlegt, welches das Laden des Inhalts des Registers 1 der Registerdateien 40 B in die arithmetischen Einheiten 40 A und außerdem die in letzteren vorgenommene Addi­ tion des Operanden (der zuvor in die arithmetische Einheit 40 B durch das erste gemeinsame Steuersignal geladen worden ist) und der aus Register 1 gelesenen Information einleitet.

Die Additionsoperation, die durch Anlegen des zweiten gemein­ samen Steuersignals ausgelöst wird, setzt sich fort bis zu irgendeinem Zeitpunkt zwischen den Taktzyklen E und n in Fig. 2. Demgemäß ist eine gewisse Zeit nach dem Takt E die Addition beendet, und das Befehlsregister 55 überträgt weitere von der Routine spezifizierte Befehle, welche das Ausgangssignal der arithmetischen Einheit an die Registerdateien 40 A leiten; ferner verifiziert es (55), daß keine Fehler während der Addi­ tion des Operanden und des Inhalts von Register 1 gemacht worden sind, leitet die Registerdateiadresse (die zwischen den Taktzyklen D bis n am Ausgang der Parameterregister 35 gültig ist) an die Adreßeingänge der Registerdateien 40 B und schreibt die Ergebnisse der Additionsoperation in das Register 1.

Die oben erläuterte beispielsweise Operation der Mikromaschi­ nen/Schnittstelle 9 betraf eine Situation, bei der eine ein­ laufende Anweisung zu irgendeiner Zeit zwischen den Taktzyklen A bis B ankam und eine vorhergehende Anweisung von der Mikro­ maschinen/Schnittstelle 9 während des Taktzyklus A-B nicht ausgeführt wurde, so daß sich das Befehlsregister 55 bei Ein­ laufen einer neuen Anweisung im Ruhezustand befand.

Bei einer Situation, bei der die Mikromaschinen/Schnittstelle 9 bei Ankunft einer neu einlaufenden Anweisung eine vorherge­ hende Anweisung abwickelt und das Befehlsregister 55 die vor­ hergehende Anweisung zum Takt n beendet, tritt das Befehlsre­ gister 55 beim Takt n in den Ruhezustand und beginnt die Aus­ führung der neuen Anweisung einen Taktzyklus später. Zu beach­ ten ist folgendes: Da in dieser Situation das Befehlsregister 55 beim Takt n im Ruhezustand ist, finden die zuvor beschrie­ benen Aktionen, die von den fünf Gruppen von durch das Be­ fehlsregister 55 im Ruhezustand übertragenen Steuersignale getriggert werden, statt. Da die Synchronisation/Synchronisa­ tion-Hilfsschaltung 60 feststellt, daß die neu einlaufende Anweisung gekommen ist, braucht das Befehlsregister keine Befehle auszuführen, welche bereits vom Mikrospeicherraum abgerufen sind, um festzustellen, ob eine neue Anweisung ein­ gegangen ist (wie zuvor unter Bezugnahme auf die Fig. 1, 2 und 3 erörtert), wie dies bei allen Befehlsregistern bekannter asynchronen Mikromaschinen der Fall ist. Es ist daher zu ver­ stehen, daß selbst in Situationen, bei denen eine vorhergehen­ de Instruktion gerade ausgeführt wird, wenn eine neue Instruk­ tion einläuft, die Latenz beträchtlich verringert wird.

Wie unter Bezugnahme auf Fig. 1 erwähnt, wird beim Ausführen einer vorhergehenden Anweisung die Routine-Startadresse der neu einlaufenden Anweisung, die vom Abbildungs-RAM 15 A der Befehls-Übersetzungsschaltung 15 zu der Erzeugungsschaltung 45 für die nächste Adresse (Fig. 1) solange nicht zum Mikrospei­ cher 50 geleitet, bis das Befehlsregister 55 in seinen Ruhezu­ stand tritt und geeignete Steuersignale für die nächste Adres­ se an den Eingang 43 der Nächste-Adresse-Generatoreinrichtung 45 anlegt, um die Routinen-Startadresse durch die Generator­ einrichtung 45 für die nächste Adresse zum Mikrospeicher 50 durchlaufen zu lassen, wie dies vorstehend beschrieben worden ist.

Die Mikromaschinen/Schnittstelle 9 der Fig. 1 und 3 ist konstruktiv auf Ausführung von Einzelzugriffsanweisungen abge­ stellt (d.h. wenn das Anweisungsadreßfeld nicht größer als der Adreßbus der Haupt-CPU und das Datenfeld der einlaufenden Anweisung nicht größer als der Datenbus der Haupt-CPU ist). Es ist klar, daß Anweisungen, bei denen das Befehlsadreßfeld größer als der Adreßbus der Haupt-CPU ist oder bei denen das Datenfeld größer als der Datenbus der Haupt-CPU ist, zur Mi­ kromaschinen-Schnittstelle 9 in zwei Zugriffen übertragen werden müssen.

In Fig. 4 ist ein detailliertes Blockschaltbild einer Synchro­ nisation/Synchronisation-Hilfsschaltung 60 A gezeigt, die bei Verwendung anstelle der Synchronisation/Synchronisation-Hilfs­ schaltung 60 in den Fig. 1 und 3 ein zweites Ausführungs­ beispiel der Mikromaschinen/Schnittstelle 9 zum Ausführen von Zwei-Zugriffs-Anweisungen bildet.

Es ist zu erkennen, daß die in Fig. 4 gezeigte Synchronisa­ tion/Synchronisation-Hilfsschaltung 60 A für Zwei-Zugriffs-An­ weisungen sich dadurch von derjenigen (60) der Fig. 3 unter­ scheidet, daß sie zwei zusätzliche Flipflops 95 und 97 auf­ weist. Wie bei den Flipflops 64 und 66 sind die Flipflops 95 und 97 mit dem Ausgang der Befehlsdecodierschaltung 62, ferner mit dem Ausgang 89 der Befehlsregister-Taktsteuerschaltung 69, der Decodierschaltung 72 der gemeinsamen Steuersignale, der Decodier-Bestätigungssignalschaltung 80 und der Register- und Verriegelungssteuerschaltung 88 gekoppelt.

Bei einer Zwei-Zugriffs-Anweisung werden jeweils erste und zweite Befehlssteuersignale von der CPU an die Befehlsdeco­ dierschaltung 62 angelegt. Ein erstes Befehlssteuersignal wird angelegt, wenn die erste Hälfte einer Zwei-Zugriffs-Anweisung zur Mikromaschinen/Schnittstelle 9 übertragen wird, und ein zweites Befehlssteuersignal wird angelegt, wenn die zweite Hälfte einer Zwei-Zugriffs-Anweisung von der CPU 10 übertragen wird.

Es sei angenommen, daß das Befehlsregister 55 bei Anlegen des die Ankunft des ersten Zugriffs des Zwei-Zugriffs-Befehls anzeigenden ersten Befehlssteuersignals in einem ersten Ruhe­ zustand ist. Dabei finden die zuvor unter Bezugnahme auf Fig. 1, 2 und 3 beschriebenen Aktionen statt, mit der Ausnahme, daß bei Beendigung des dem ersten Zugriff einer Zwei-Zugriffs- Anweisung zugeordneten Teils der Routine das Befehlsregister 55 in einen zweiten Ruhezustand eintritt und einen Befehl aussendet, der dem zweiten Ruhezustand zugeordnet ist. Die Synchronisation/Synchronisation-Hilfsschaltung 60 A entakti­ viert danach den Takt des Befehlsregisters 55, bis der zweite Zugriff der Zwei-Zugriffs-Anweisung synchronisiert ist, wie weiter unten erörtert wird. Ungleich dem ersten Ruhezustand ist bei einer Zwei-Zugriffs-Anweisung der vom Befehlsregister 55 in dessen zweiten Ruhezustand ausgegebene Befehl ein Teil der Routine der Zwei-Zugriffs-Anweisung.

Nachdem der erste Zugriff der Zwei-Zugriffs-Anweisung akzep­ tiert worden ist und die CPU ein erstes Bestätigungssignal von der Decodier-Bestätigungssignalschaltung in der zuvor anhand Fig. 3 beschriebenen Weise erhalten hat, gibt die CPU den zweiten Zugriff und das zugehörige zweite Befehlssteuersignal aus.

Das zweite Befehlssteuersignal wird an die Befehlsdecodier­ schaltung 62 angelegt, und letztere legt an den Eingang D des Flipflops 95 ein Signal derart an, daß einen Taktzyklus später ein Sync1A-Signal am Ausgang Q des Flipflops 95 und am Eingang D des Flipflops 97 ansteht. Einen Taktzyklus nach dem Anstehen des Sync1A-Signals wird ein Sync2A-Signal an den Ausgang Q von Flipflop 97 und damit an den Eingang 89 der Befehlsregister- Taktsteuerschaltung 69, den Eingang 92 der Decodierschaltung 72 für die gemeinsamen Steuersignale, den Eingang 90 der Deco­ dierbestätigungssignalschaltung 80 und den Eingang 93 der Verriegelungs- und Aktivierungssteuerschaltung 88 angelegt. Das Sync2A-Signal spielt die gleiche Rolle bei der Ausführung der zweiten Hälfte des Zwei-Zugriffs-Befehls wie das Sync2-Si­ gnal bei der Ausführung der ersten Hälfte des einlaufenden Zwei-Zugriffs-Befehls. Demgemäß wird einen Zyklus nach dem Anlegen eines Sync2A-Signals und dem Anstehen der Ruhesignale das Befehlsregister 55 aktiviert, letzteres verläßt den zwei­ ten Ruhezustand und ein zweites Bestätigungssignal wird an die CPU 10 gesendet.

Zu beachten ist, daß die Routinen-Startadresse bei dem zweiten Ausführungsbeispiel während des zweiten Zugriffs nicht ange­ legt wird und daher bei dem zweiten Zugriff nicht verwendet wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel mit der Zwei-Zugriffs-Anweisung gemäß Fig. 4 gibt es zwei vom Befehlsregister 55 jeweils wäh­ rend der ersten und zweiten Ruhezustände ausgegebene Gruppen von Ruhesignalen. Das Anlegen und Unterbrechen der ersten Gruppe von Ruhesignalen triggert die Ausgabe von Befehlsver­ riegelungsaktivierungssignalen und Parameterverriegelungsakti­ vierungssignalen an die Ausgänge 94 bzw. 96 durch die Regi­ stersteuerschaltung 88, öffnet und schließt eine erste Anzahl von Befehlsverriegelungsschaltungen 20 und Parameterverriege­ lungsschaltungen 25 in der zuvor anhand der Fig. 1 und 3 beschriebenen Weise. Die erste Anzahl von Verriegelungsschalt­ ungen 20 und 25 erfaßt und speichert Teile des ersten Zugriffs der einlaufenden Zwei-Zugriffs-Anweisung.

Eine zweite Anzahl von Befehls- und Parameterverriegelungs­ schaltungen 20 und 25 sendet und speichert Teile des zweiten Zugriffs der einlaufenden Zwei-Zugriffs-Anweisung. Befehlsver­ riegelungsaktivierungssignale und Parameterverriegelungsakti­ vierungsignale werden von der Register- und Verriegelungssteu­ erschaltung 88 an die zweite Anzahl von Verriegelungsschaltun­ gen derart angelegt, daß die zweite Anzahl von Verriegelungs­ schaltungen ab Anlegen der ersten Gruppe von Ruhesignalen und nach Abtrennen derselben bis zum Abtrennen der zweiten Gruppe von Ruhesignalen offen sind.

Ähnliches gilt für die Parameterregister 35 der Fig. 4. Eine erste Anzahl von Parameterregistern unter den Parameterregi­ stern 35 speichern und übertragen Teile des ersten Zugriffs der einlaufenden Zwei-Zugriffs-Anweisung. Die erste Anzahl von Parameterregistern wird getriggert, um die Teile des ersten Zugriffs der Zwei-Zugriffs-Anweisung zu laden, wenn das Be­ fehlsregister 55 den ersten Ruhezustand verläßt, wobei Ladesi­ gnale von der Register- und Verriegelungs-Steuerschaltung 88 der Fig. 3 an deren Ausgang 98 ausgegeben werden. Eine zweite Anzahl von Registern der Parameterregister 35 speichert und überträgt Teile des zweiten Zugriffs der einlaufenden Zwei-Zu­ griffs-Anweisung, wenn das Befehlsregister den zweiten Ruhezu­ stand verläßt, wodurch die Register- und Verriegelungs-Steuer­ schaltung 88 getriggert wird, um geeignete Ladesignale an die zweite Anzahl von Registern auszugeben.

Nach Beendigung des ersten Zugriffs der Zwei-Zugriffs-Anwei­ sung werden bei Eintritt des Befehlsregisters 55 in den zwei­ ten Ruhezustand von dem Befehlsregister Steuersignale ange­ legt, die in Verbindung mit der Synchronisation/Synchronisati­ on-Hilfsschaltung 60 A Operationen bzw. Aktionen in Zuordnung zum zweiten Zugriff vor der Ausführung desselben durchführen. Diese Aktionen des zweiten Ruhezustandes werden in der glei­ chen Weise wie die dem ersten Ruhezustand zugeordneten Haupt­ aktionen in der zuvor unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 beschriebenen Weise eingeleitet.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Mikromaschinen/- Schnittstelle 9 braucht das Befehlsregister 55 außerdem keine Befehle auszuführen, um zu bestimmen, ob der zweite Zugriff angekommen ist, und daher beginnt die Ausführung der ersten Hälfte der Zwei-Zugriffs-Anweisung vor der Ankunft des zweiten Zugriffs der Zwei-Zugriffs-Anweisung.

In Fig. 5 ist ein drittes Ausführungsbeispiel der Mikromaschi­ nen/Schnittstelle 9 mit einer Einlaufanweisungspipeline ge­ zeigt, bei der die Mikromaschinen/Schnittstelle 9 eine einlau­ fende Anweisung halten und zu übersetzen und zu synchronisie­ ren beginnen kann, während eine vorhergehende Anweisung ausge­ führt wird. Es wird zu sehen sein, daß sich das dritte Ausfüh­ rungsbeispiel der "Pipeline"-Mikromaschinen/Schnittstelle 9 der Fig. 5 von dem ersten Ausführungsbeispiel der Mikromaschi­ nen/Schnittstelle gemäß Fig. 1 darin unterscheidet, daß das dritte Ausführungsbeispiel Verriegelungsschaltungen 8 für die nächste Anweisung und eine andere Synchronisation/Synchronisa­ tion-Hilfsschaltung 60 B verwendet.

Zum Zwecke der Beschreibung der Betriebsweise des dritten Ausführungsbeispiels der Mikromaschinen/Schnittstelle 9 gemäß Fig. 5 wird die Operationsweise der Mikromaschinen/Schnitt­ stelle 9 in einer Situation beschrieben, bei der sie eine vorhergehende Anweisung nicht ausführt, wenn eine neue Anwei­ sung einläuft. Unter einer solchen Bedingung sind die Verrie­ gelungsschaltungen 8 für eine neue Anweisung, die Befehlsver­ riegelungsschaltungen 20 und die Parameterverriegelungsschal­ tungen 30 in ihrem offenen Durchlaufzustand. Wenn eine einlau­ fende Anweisung von der CPU 10 gesendet wird, leiten die Be­ fehlsverriegelungsschaltungen (instruction latches) 8 die einlaufende Anweisung zum Rest der Mikromaschinen/Schnittstel­ le 9 durch, und letztere beginnt die Operationen bzw. Aktionen für die einlaufende Anweisung in der zuvor unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebene Weise durchzuführen. Kurz nach Ein­ treffen der einlaufenden Anweisung unterbricht die Synchroni­ sation/Synchronisation-Hilfsschaltung 60 B die Aktivierungen der Verriegelungsschaltungen 8 für die nächste Anweisung und schließt dadurch diese Verriegelungsschaltungen 8, so daß die einlaufende Anweisung in den Verriegelungsschaltungen 8 für die nächste Anweisung kurz nach deren Eintreffen gefangen bzw. gespeichert wird. Die Synchronisation/Synchronisation-Hilfs­ schaltung 60 B sendet dann ein Bestätigungssignal an die CPU 10, so daß die einlaufende Anweisung nicht mehr länger von der CPU 10 ausgesendet wird und letztere frei ist, eine andere einlaufende Anweisung zu übertragen bzw. zu senden. Danach finden die zuvor unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebenen Aktionen statt, und die Befehlsverriegelungsschaltungen 20 und die Parameterverriegelungsschaltungen 30 werden in der zuvor beschriebenen Weise geschlossen. Nach dem Schließen der Be­ fehls- und Parameterverriegelungsschaltungen 20 und 30 legt die Synchronisation/Synchronisation-Hilfsschaltung 60 b die Aktivierungssignale der Verriegelungsschaltungen 8 für die nächste Anweisung erneut an, wodurch diese Verriegelungsschal­ tungen 8 derart geöffnet werden, daß sie eine neue, zweite einlaufende Anweisung empfangen und ihrerseits speichern kön­ nen.

Daher sind kurz nach Ankunft einer zweiten einlaufenden Anwei­ sung die Verriegelungsschaltungen 8 für die nächste Anweisung wieder geschlossen, so daß die zweite einlaufende Anweisung in den Verriegelungsschaltungen 8 für die nächste Anweisung ge­ speichert wird und die CPU 10 von der Synchronisation/Synchro­ nisation-Hilfsschaltung 60 B ein anderes Bestätigungssignal erhält. Da die Verriegelungsschaltungen 8 für die nächste Anweisung zum Speichern der einlaufenden Anweisung geschlossen worden ist, ist die einlaufende Anweisung am Ausgang der Ver­ riegelungsschaltungen 8 für die nächste Anweisung gültig und steht zur Verwendung durch die Mikromaschinen/Schnittstelle 9 in der zuvor anhand von Fig. 1 beschriebenen Weise zur Verfü­ gung.

Wie in Fig. 6 dargestellt ist, erhält die Befehlsdecodier­ schaltung 62 das Bestätigungssignal von der Decodier-Bestäti­ gungssignalschaltung 80. Wenn eine einlaufende Anweisung durch ein Befehlssteuersignal am Eingang der Befehlsdecodierschal­ tung 62 angezeigt wird, unterbricht die Befehlsdecodierschal­ tung 62 die Aktivierungssignale der Verriegelungsschaltungen 8 für die nächste Anweisung, wodurch letztere geschlossen werden und die durch die Verriegelungsschaltungen 8 für die nächste Anweisung fließende einlaufende Anweisung einfangen bzw. spei­ chern. Nach dem Schließen der Verriegelungsschaltungen für die nächste Anweisung sendet die Decodier-Bestätigungssignal­ schaltung 82 ein Bestätigungssignal zur CPU 10. (Es ist zu beachten, daß wegen der Speicherung der Anweisung in den Ver­ riegelungsschaltungen 8 für die nächste Anweisung (im Gegen­ satz zu Registern) die Latenz durch den Zusatz der Pipeline aus den Verriegelungsschaltungen 8 für die nächste Anweisung gemäß Fig. 5 nicht erhöht wird.) Nach Eingang des von der Decodier-Bestätigungssignalschaltung 80 ausgegebenen Bestäti­ gungssignals legt die Befehlsdecodierschaltung 62 die Aktivie­ rungen an die Verriegelungsschaltungen 8 für die nächste An­ weisung an, wodurch diese Verriegelungsschaltungen 8 geöffnet und die dort gespeicherte Anweisung zur Ausführung in der zuvor anhand der Fig. 1 beschriebenen Weise freigegeben wird. Zu diesem Zeitpunkt sind die Verriegelungsschaltungen 8 für die nächste Anweisung zum Empfang und zur Speicherung einer zweiten einlaufenden Anweisung in der zuvor unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschriebenen Weise bereit.

Es ist einzusehen, daß die Erfindung auch in einer Situation Anwendung finden kann, bei der der die Mikromaschine treibende Takt mit dem die CPU treibenden Takt in Phase ist. In einem solchen Falle führt die Erfindung zu einer im Vergleich zum Stande der Technik überlegenden Funktion, da der zuvor be­ schriebene Operationsablauf (d.h. das Verfolgen von Daten usw.) vor der Übertragung der Steuerung zur Routine der ein­ laufenden Anweisung durchgeführt wird. Es ist für den Fachmann klar, daß in dem Falle, daß die Mikromaschine und die CPU zueinander synchron arbeiten, die Parameter- und Befehlsver­ riegelungsschaltungen in Fig. 1 durch Register ersetzt würden, da eine Verriegelungs- bzw. Latchoperation bei Synchronlauf nicht erforderlich wäre.

Die Ausführungsbeispiele gemäß den Fig. 4, 5 und 6 können außerdem zu einer einzigen Mikromaschinen/Schnittstelle kombi­ niert werden, um alle unter Bezugnahme auf die beiden Ausfüh­ rungsbeispiele zuvor beschriebenen Funktionen auszuführen.

Claims (33)

1. Asynchrone Mikromaschinen/Schnittstelle, die von einer Zentraleinheit (CPU) abhängig betrieben wird, wobei die CPU (10) und die Mikromaschinen/Schnittstelle (9) asynchron zuein­ ander getaktet werden, gekennzeichnet durch
eine Datenwegelementenanordnung (40) zur Aufnahme einer einlaufenden Anweisung und zur Durchführung von dieser einlau­ fenden Anweisung zugeordneten Aktionen bzw. Operationen,
eine Befehlsausführungseinrichtung zum Ausführen der einlaufenden Anweisung und
Mittel zum Synchronisieren der einlaufenden Anweisung mit dem Takt der Mikromaschinen/Schnittstelle (9) und zum Durch­ führen von Operationen innerhalb der Datenwegelementenanord­ nung vor dem Ausführen der einlaufenden Anweisung und während einer Steuerungsübertragung durch die Mikromaschinen/Schnitt­ stelle zu der der einlaufenden Anweisung zugeordneten Rou­ tine.

2. Mikromaschinen/Schnittstelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Synchronisieren der einlau­ fenden Anweisung mit dem Takt der Mikromaschinen/Schnittstelle und zur Durchführung von Aktionen einen auf die CPU (10) an­ sprechenden Mikrospeicher (50) zum Speichern und Ausgeben eines Ruhezustandsbefehls und einer Anzahl von Bestandteile der Routine bildenden Befehlen und ein in einen aktiven und einen Ruhezustand versetzbares Befehlsregister (55) zur Auf­ nahme und Ausgabe des Ruhezustandsbefehls aufweisen, wobei der aktive Zustand des Befehlsregisters als die Periode definiert ist, in der das Befehlsregister die Anweisung durch Ausgabe der Anzahl von Befehlen ausführt, daß das Befehlsregister (55) mit dem Mikrospeicher (50) und der Datenwegelementenanordnung (40) gekoppelt ist, in den Ruhezustand eintritt und den Ruhe­ zustandsbefehl bei Beendigung der Ausführung jeder Anweisung ausgibt und den Ruhezustandsbefehl bei der Beendigung der Ausführung jeder Anweisung derart erhält, daß es bei Beendi­ gung einer Anweisung vor Einlaufen einer neuen Anweisung den Ruhezustandsbefehl an die Datenwegelementenanordnung (40) vor Ausführung der neu einlaufenden Anweisung überträgt.

3. Mikromaschinen/Schnittstelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Befehlsausführungseinrichtung Befehls­ übersetzungsmittel (15) zum Übersetzen der einlaufenden Anwei­ sung und zur Ausgabe einer übersetzten einlaufenden Anweisung aufweist, wobei die Befehlsübersetzungsmittel (15) mit dem Mikrospeicher (50) kommunizieren und zu letzterem die Routi­ nen-Startadresse der einlaufenden Anweisung derart übertragen, daß der Mikrospeicher einen ersten Befehl aus der Anzahl von Befehlen an das Befehlsregister (55) anlegt, daß die Synchro­ nisationsmittel im Ruhezustand des Befehlsregisters (55) und nach Synchronisation der einlaufenden Anweisung das Befehlsre­ gister derart aktivieren, daß letzteres den ersten Befehl an die Datenwegelementenanordnung (40), und danach die restlichen von der Routine spezifizierten Befehle an die Datenwegelemen­ tenanordnung ausgibt, daß ferner eine Synchronisation-Hilfs­ schaltung (60) zur Unterstützung der Synchronisation und Aus­ führung der einlaufenden Anweisung mit der Datenwegelementen­ anordnung (40) und dem Ausgang des Befehlsregisters (55) ge­ koppelt ist, wobei das Befehlsregister an die Synchronisation- Hilfsschaltung (60) den Ruhezustandsbefehl derart ausgibt, daß die Synchronisation-Hilfsschaltung in Abhängigkeit von diesem Ruhezustandsbefehl ein erstes gemeinsames Steuersignal und in Abhängigkeit von der Mehrzahl von Befehlen ein zweites gemeinsames Steuersignal an die Datenwegelementenanordnung anlegt, wobei die ersten gemeinsamen Steuersignale eine vorge­ gebene Anzahl der Aktionen innerhalb der Datenwegelementenan­ ordnung und das zweite gemeinsame Steuersignal einen vorgege­ benen Teil der Anweisung ausführen.

4. Mikromaschinen/Schnittstelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Befehlsausführungseinrichtung außerdem eine Nächste-Adresse-Erzeugungseinrichtung (45) aufweist, die zur Aufnahme der von den Befehlsübersetzungsmitteln (15) aus­ gegebenen Routinen-Startadresse dient, mit dem Mikrospeicher (50) gekoppelt ist und die Routinen-Startadresse an letzteren (50) leitet.

5. Mikromaschinen/Schnittstelle nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Befehlsübersetzungsmittel (15) mit der Datenwegelementenanordnung (40) in Verbindung stehen und Steuerbits ausgeben, die bei Empfang durch die Datenweg­ elementenanordnung an letztere Informationen betreffend die einlaufende Anweisung übertragen.

6. Mikromaschinen/Schnittstelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die sich auf die einlaufende Anweisung beziehende Information der Datenwegelementenanordnung (40) den von der einlaufenden Anweisung verlangten Operationstyp be­ zeichnet.

7. Mikromaschinen/Schnittstelle nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die sich auf die einlaufende An­ weisung beziehende Information der Datenwegelementenanordnung (40) den Typ des in der einlaufenden Anweisung enthaltenen Operanden bezeichnet.

8. Mikromaschinen/Schnittstelle nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Befehlsausführungsein­ richtung außerdem aufweist:
erste Verriegelungsschaltungsmittel (20; 25) zur Übertra­ gung und Speicherung eines ersten vorgegebenen Teils der ein­ laufenden Anweisung wobei die ersten Verriegelungsschaltungs­ mittel mit der CPU (10), der Datenwegelementenanordnung (40) und der Synchronisation-Hilfsschaltung (60) gekoppelt sind und die Synchronisation-Hilfsschaltung Verriegelungsaktivierungs­ signale an die ersten Verriegelungsschaltungsmittel derart anlegt, daß die ersten Verriegelungsschaltungsmittel offen sind, wenn das Befehlsregister (55) im Ruhezustand ist, und unter Speicherung des ersten vorgegebenen Abschnitts der ein­ laufenden Anweisung geschlossen sind, wenn sich das Befehlsre­ gister im aktiven Zustand befindet,
zweite Verriegelungsschaltungsmittel (30) zur Übertragung und Speicherung eines zweiten vorgegebenen Teils der einlau­ fenden Anweisung, wobei die zweiten Verriegelungsschaltungs­ mittel mit der CPU (10), der Datenwegelementenanordnung (40) und der Synchronisation-Hilfsschaltung (60) gekoppelt sind und die Synchronisation-Hilfsschaltung Verriegelungsaktivierungs­ signale an die zweiten Verriegelungsschaltungsmittel derart anlegt, daß die zweiten Verriegelungsschaltungsmittel offen sind, wenn das Befehlsregister (55) im Ruhezustand ist, und unter Speicherung des zweiten vorgegebenen Teils der einlau­ fenden Anweisung geschlossen sind, wenn sich das Befehlsregi­ ster im aktiven Zustand befindet,
mit den Befehlsübersetzungsmitteln (50) gekoppelte Regi­ ster (35) zur Speicherung und Übertragung eines dritten vorge­ gebenen Teiles der einlaufenden Anweisung, wobei die Synchro­ nisation-Hilfsschaltung Registersteuersignale an die Register derart anlegt, daß die Register (35) bei Anstehen der Regi­ stersteuersignale den dritten vorgegebenen Teil der übersetz­ ten Anweisung einfangen bzw. speichern; und
Register-Beipassmittel (26), die zwischen den Befehls­ übersetzungsmitteln (15) und der Datenwegelementenanordnung (40) angeordnet sind und den dritten vorgegebenen Teil der Anweisung übertragen.

9. Mikromaschinen/Schnittstelle nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Registersteuersignale, die von der Synchronisation-Hilfsschaltung (60) ausgegeben werden, den dritten vorgegebenen Teil der einlaufenden Infor­ mation inkrementieren und dekrementieren.

10. Mikromaschinen/Schnittstelle nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung so getroffen ist, daß die Synchronisation-Hilfsschaltung (60) ein Bestäti­ gungssignal an die CPU (10) anlegt und die CPU zur Ausgabe einer nächsten Anweisung freigibt, wenn das Befehlsregister (55) den Ruhezustand verläßt.

11. Mikromaschinen/Schnittstelle nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die CPU (10) ein Befehls­ steuersignal an die Synchronisations-Hilfsschaltung (60) an­ legt, das die Übertragung der einlaufenden Anweisung und den Beginn der Synchronisation derselben anzeigt.

12. Mikromaschinen/Schnittstelle nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisationsmittel wenigstens ein Flipflop (64, 65) aufweisen, das mit dem Takt­ geber der Mikromaschinen/Schnittstelle (9) derart gekoppelt ist, daß wenigstens einen Mikromaschinen/Schnittstellen-Takt­ zyklus nach Empfang des Befehlssteuersignals an dem wenigstens einen Flipflop wenigstens ein Synchronisationspegel innerhalb der Synchronisation-Hilfsschaltung (60) derart auftritt, daß im Ruhezustand des Befehlsregisters (55) und bei Auftreten des wenigstens einen Synchronisationspegels die Synchronisations­ mittel Befehlsregister-Aktivierungssignale ausgeben, wodurch das Befehlsregister in seinen aktiven Zustand eintritt.

13. Mikromaschinen/Schnittstelle nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß außerdem eine nächste Anweisung-Verriegelungsschaltung (8) zur Speicherung und Über­ tragung einer als nächste einlaufenden Anweisung bei gerade ablaufender Ausführung der einlaufenden Anweisung durch die Mikromaschinen/Schnittstelle (9) vorgesehen ist, wobei die nächste Anweisung-Verriegelungsschaltung mehrere zwischen der CPU (10) und der Mikromaschinen/Schnittstelle angeordnete Verriegelungsschaltungen enthält, die auch mit der Synchroni­ sation-Hilfsschaltung (60 B) gekoppelt sind und von letzterer derart gesteuert sind, daß kurz nach Empfang der nächsten einlaufenden Anweisung durch die Verriegelungsschaltung die Synchronisation-Hilfsschaltung die Aktivierungen der Verriege­ lungsschaltungen unterbricht und dadurch die Verriegelungs­ schaltungen schließt und die nächste Anweisung speichern läßt.

14. Mikromaschinen/Schnittstelle nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß während der Synchronisation der einlaufen­ den Anweisung durch die Synchronisationsmittel die Synchroni­ sation-Hilfsschaltung die Mehrzahl von Verriegelungsschaltun­ gen schließt, wodurch die nächste Anweisung während der Syn­ chronisation der einlaufenden Anweisung gespeichert wird.

15. Mikromaschinen/Schnittstelle nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die einlaufende Anweisung von der CPU (10) in zwei Zugriffen übertragen wird, daß die Synchronisationsmittel den ersten Zugriff der einlaufenden Anweisung und den zweiten Zugriff der einlaufenden Anweisung derart synchronisieren, daß die Befehlsausführungsmittel den ersten Zugriff der einlaufenden Anweisung ausführen, während der zweite Zugriff synchronisiert wird, so daß wenigstens einen Taktzyklus nach Beendigung der Ausführung des ersten Zugriffs der einlaufenden Anweisung die Befehlsausführungsmit­ tel mit der Ausführung des zweiten Zugriffs beginnen.

16. Mikromaschinen/Schnittstelle nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Ausführung des zweiten Zugriffs die Mittel zum Synchronisieren der einlaufenden Anweisung und zum Durchführen von Operationen innerhalb der Datenwegelemen­ tenanordnung (40) vor der Ausführung der Anweisung Aktionen mit der Datenwegelementenanordnung ausführen, welche dem zwei­ ten Zugriff zugeordnet sind, und zwar vor der Ausführung des­ selben.

17. Mikromaschine zum Ausführen von durch eine CPU geliefer­ ten einlaufenden Anweisungen, gekennzeichnet durch:
eine Befehlsübersetzungseinrichtung (15), welche die ein­ laufende Anweisung übersetzt und daraus Steuerbits ableitet, wobei letztere Informationen enthalten, die sich auf die ein­ laufende Anweisung beziehen,
mit der Übersetzungseinrichtung (15) gekoppelte Datenweg­ mittel (40) zur Aufnahme der Steuerbits, wobei die Befehls­ übersetzungseinrichtung mit den Datenmitteln kommuniziert, um dadurch die sich auf die einlaufende Anweisung beziehende In­ formation zu übertragen.

18. Mikromaschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die sich auf die einlaufende Anweisung beziehende Informa­ tion die Datenwegmittel (40) über den von der einlaufenden Anweisung verlangten Operationstypen instruiert.

19. Mikromaschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die sich auf die einlaufende Anweisung beziehende Informa­ tion die Datenwegmittel (40) über den Operandentyp instruiert, der in der einlaufenden Anweisung enthalten ist.

20. Asynchrone Mikromaschinen/Schnittstelle, die in Abhän­ gigkeit von einer Zentraleinheit (CPU) betrieben wird, wobei CPU und Mikromaschinen/Schnittstelle asynchron getaktet sind, gekennzeichnet durch:
eine mit der CPU (10) gekoppelte Befehlsübersetzungsein­ richtung (15) zur Aufnahme und zur Übersetzung einer einlau­ fenden Anweisung und zur Ausgabe einer übersetzten Anweisung;
ein in einen aktiven und einen Ruhezustand versetzbares Befehlsregister (55), dessen aktiver Zustand als die Periode definiert ist, in der das Befehlsregister Befehle als Teil der Routine der einlaufenden Information ausgibt;
einen Mikrospeicher (50) zur Speicherung von Befehlen der Routine und zur Speicherung eines Ruhezustandsbefehls, wobei der Ruhezustandsbefehl der Operation der Mikromaschinen/- Schnittstelle (9) zugeordnet ist, wenn das Befehlsregister (55) in seinem Ruhezustand ist;
eine Synchronisation/Synchronisation-Hilfsschaltung (60;, 60 A; 60 B) zum Synchronisieren der einlaufenden Anweisung auf den Takt der Mikromaschinen/Schnittstelle (9) und zum Ausgeben einer Anzahl von gemeinsamen Steuersignalen, wobei die Syn­ chronisation/Synchronisation-Hilfsschaltung mit der CPU (10) und dem Ausgang des Befehlsregisters (55) verbunden ist;
erste Verriegelungsmittel (20; 25), die mit der CPU (10) zur Übertragung und Speicherung eines ersten vorgegebenen Teils der einlaufenen Anweisung in Abhängigkeit von durch die Synchronisation/Synchronisation-Hilfsschaltung ausgegebenen Verriegelungssteuersignalen gekoppelt sind;
mit der Befehlsübersetzungseinrichtung (15) gekoppelte zweite Verriegelungsmittel (30) zur Übertragung und Speiche­ rung eines zweiten vorgegebenen Teils der übersetzten Anwei­ sung in Abhängigkeit von den durch die Synchronisation/Syn­ chronisation-Hilfsschaltung ausgegebenen Verriegelungssteuer­ signalen;
mit der Befehlsübersetzungseinrichtung (15) gekoppelte Register (35) zur Übertragung und Speicherung eines dritten vorgegebenen Teils der übersetzten Anweisung in Abhängigkeit von durch die Synchronisation/Synchronisation-Hilfsschaltung ausgegebenen Register-Steuersignalen;
Registerbeipassmittel (26), die zur Übertragung des drit­ ten vorgegebenen Teils der einlaufenden Anweisung mit der Befehlsübersetzungseinrichtung (15) gekoppelt sind;
eine Nächste-Adresse-Erzeugungseinrichtung (45) zur Be­ stimmung derjenigen Speicherplätze des Mikrospeichers (50), in denen der Ruhezustandsbefehl und die Anzahl von Befehlen ge­ speichert sind; und
eine Datenwegelementenanordnung (40) zur Durchführung von Aktionen, die der einlaufenden Anweisung zugeordnet und von letzterer spezifiziert sind, wobei die Datenwegelementenanord­ nung mit der CPU (10), dem Befehlsregister (55), der Nächste- Adresse-Erzeugungseinrichtung (45), der Synchronisation/Syn­ chronisation-Hilfsschaltung (60), der Befehlsübersetzungsein­ richtung (15), den ersten und zweiten Verriegelungsschaltungen (20, 30), den Registern (35) und den Registerbeipassmitteln (26) derart gekoppelt ist, daß die Datenwegelementenanordnung den dritten vorgegebenen Teil der von der Befehlsübersetzungs­ einrichtung übersetzten Anweisung erhält;
wobei das Befehlsregister (55) den Ruhezustandsbefehl an die Synchronisation/Synchronisation-Hilfsschaltung (60), die Da­ tenwegelementenanordnung (40) und die Nächste-Adresse-Erzeu­ gungseinrichtung (45) ausgibt, der Ruhezustandsbefehl die Nächste-Adresse-Erzeugungseinrichtung zum Weiterleiten der übersetzten Anweisung an den Mikrospeicher (50) veranlaßt, wodurch die Ausgabe des ersten Befehls der Anzahl von Befehlen durch den Mikrospeicher, Aktionen innerhalb der Datenwegele­ mentenanordnung (40) eingeleitet werden und die Synchronisa­ tion/Synchronisation-Hilfsschaltung (60) zur Ausgabe vorgege­ bener Werte der gemeinsamen Steuersignale an die Datenwegele­ mentenanordnung angewiesen wird und wobei in dem Ruhezustand des Befehlsregisters (55) und bei Synchronisation der einlau­ fenden Anweisung die Synchronisation/Synchronisation-Hilfs­ schaltung (60) die ersten und zweiten Verriegelungsschaltungen (20 bzw. 25, 30) schließt, wodurch die ersten und zweiten vor­ gegebenen Teile der einlaufenden Anweisung gespeichert werden, die Register (35) aktiviert werden, der dritte vorgegebene Teil der einlaufenden Information gespeichert und ein Befehls­ register-Aktivierungssignal an das Befehlsregister (55) ausge­ geben wird.

21. Mikromaschinen/Schnittstelle nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß zweite Register mit der CPU (10) gekoppelt sind und einen vierten vorgegebenen Teil der einlaufenden Anweisung in Abhängigkeit von durch die Synchronisation/Syn­ chronisation-Hilfsschaltung (60; 60 A, 60 B) ausgegebenen zwei­ ten Registersteuersignalen übertragen und speichern, und daß zweite Registerbeipassmittel mit der CPU zum Übertragen des vierten vorgegebenen Teils der einlaufenden Anweisung in Ab­ hängigkeit von durch die Hilfsschaltung ausgegebenen zweiten Registersteuersignalen gekoppelt sind, wobei im Ruhezustand des Befehlsregisters (55) und bei Synchronisation der einlau­ fenden Anweisung die Synchronisation/Synchronisati­ on-Hilfsschaltung die ersten und zweiten Register aktiviert, wodurch die dritten und vierten vorgegebenen Teile gespeichert werden, und ein Befehlsregister-Aktivierungssignal an das Befehlsregister mit der Folge anlegt, daß durch die Anzahl von durch den Mikrospeicher (50) ausgegebenen Befehlen durchgetak­ tet wird.

22. Mikromaschinen/Schnittstelle, die in Abhängigkeit von einer Zentraleinheit (CPU) betrieben wird, gekennzeichnet durch:
eine Datenwegelementenanordnung (40) zur Aufnahme einer einlaufenden Anweisung und zur Durchführung von der einlaufen­ den Anweisung zugeordneten Aktionen,
eine Befehlsausführungseinrichtung (15, 45) zum Ausführen der einlaufenden Anweisung und
Mittel (50, 55, 60) zur Durchführung von Aktionen inner­ halb der Datenwegelementenanordnung vor dem Ausführen der einlaufenden Anweisung und während einer Steuerungsübertragung durch die Mikromaschinen/Schnittstelle (9) zu der der einlau­ fenden Anweisung zugeordneten Routine.

23. Mikromaschinen/Schnittstelle nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Durchführen von Aktionen einen auf die CPU ansprechenden Mikrospeicher (50) zum Spei­ chern und Ausgeben eines Ruhezustandsbefehls und einer Anzahl von Teil der Routine bildenden Befehlen und ein in einen akti­ ven und einen Ruhezustand versetzbares Befehlsregister (55) zur Aufnahme und Ausgabe des Ruhezustandsbefehls aufweisen, wobei der aktive Zustand des Befehlsregisters als Periode definiert ist, in der das Befehlsregister die Anweisung durch Ausgabe der Anzahl von Befehlen ausführt, daß das Befehlsregi­ ster (55) mit dem Mikrospeicher (50) und der Datenwegelement­ anordnung (40) gekoppelt ist, in den Ruhezustand eintritt und den Ruhezustandsbefehl bei Beendigung der Ausführung jeder Anweisung ausgibt und den Ruhezustandsbefehl bei der Beendi­ gung der Ausführung jeder Anweisung derart aufnimmt, daß es bei Beendigung einer Anweisung vor Einlaufen einer neuen An­ weisung den Ruhezustandsbefehl an die Datenwegelementenanord­ nung (40) vor Ausführung der neu einlaufenden Anweisung über­ trägt.

24. Mikromaschinen/Schnittstelle nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Befehlsausführungseinrichtung Befehls­ übersetzungsmittel (15) zum Übersetzen der einlaufenden Anwei­ sung und zur Ausgabe einer übersetzten einlaufenden Anweisung aufweist, wobei die Befehlsübersetzungsmittel (15) mit dem Mikrospeicher (50) kommunizieren und zu letzterem die Routi­ nen-Startadresse der einlaufenden Anweisung derart übertragen, daß der Mikrospeicher einen ersten Befehl aus der Anzahl von Befehlen an das Befehlsregister (55) anlegt, daß die Mittel zur Durchführung von Aktionen im Ruhezustand des Befehlsregi­ sters (55) und nach Synchronisation der einlaufenden Anweisung das Befehlsregister derart aktivieren, daß letzteres den er­ sten Befehl an die Datenwegelementenanordnung (40) und danach die von der Routine angegebenen restlichen Befehle an die Datenwegelementenanordnung (40) ausgibt, daß ferner eine An­ weisungsausführungs-Hilfsschaltung (60, 60 A, 60 B) zur Unter­ stützung der Ausführung der einlaufenden Anweisung mit der Datenwegelementenanordnung (40) und dem Ausgang des Befehlsre­ gisters (55) gekoppelt ist, wobei das Befehlsregister an die Anweisungsausführungs-Hilfsschaltung (60) den Ruhezustandsbe­ fehl derart ausgibt, daß die Anweisungsausführungs-Hilfs­ schaltung in Abhängigkeit von diesem Ruhezustandsbefehl ein erstes gemeinsames Steuersignal und in Abhängigkeit von der Anzahl von Befehlen ein zweites gemeinsames Steuersignal an die Datenwegelementenschaltung ausgibt, wobei die ersten ge­ meinsamen Steuersignale eine vorgegebene Anzahl von Aktionen innerhalb der Datenwegelementenanordnung und das zweite ge­ meinsame Steuersignal einen vorgegebenen Teil der Anweisung ausführen.

25. Mikromaschinen/Schnittstelle nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Befehlausführungseinrichtung eine Nächste-Adresse-Erzeugungseinrichtung (45) aufweist, die zur Aufnahme der von der den Befehlsübersetzungsmitteln (15) aus­ gegebenen Routinen-Startadresse dient, mit dem Mikrospeicher (50) gekoppelt ist und die Routinen-Startadresse an letzteren (50) leitet.

26. Mikromaschinen/Schnittstelle nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Befehlsübersetzungsmittel (15) mit der Datenwegelementenanordnung (40) in Verbindung stehen und Steu­ erbits ausgeben, die bei Empfang durch die Datenwegelementen­ anordnung an letztere Informationen betreffend die einlaufende Anweisung übertragen.

27. Mikromaschinen/Schnittstelle nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die sich auf die einlaufende Anweisung beziehende Information der Datenwegelementenanordnung (40) den von der einlaufenden Anweisung verlangten Operationstypen bezeichnet.

28. Mikromaschinen/Schnittstelle nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, die sich auf die einlaufende Anweisung bezie­ hende Information der Datenwegelementenanordnung (40) den Typ des in der einlaufenden Anweisung enthaltenen Operanden be­ zeichnet.

29. Mikromaschinen/Schnittstelle nach einem der Ansprüche 24 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Befehlsausführungsein­ richtung aufweist: mit den Befehlsübersetzungsmitteln (15) und der Datenwegelementenanordnung gekoppelte Register zur Spei­ cherung und Übertragung eines vorgegebenen Teils der einlau­ fenden Anweisung, wobei die Anweisungsausführungs-Hilfs­ schaltung Registersteuersignale zu den Registern derart über­ trägt, daß beim Anstehen der Registersteuersignale die Regi­ ster den vorgegebenen Teil der übersetzten Anweisung spei­ chern, und daß ferner Registerbeipassmittel (26) zwischen die Befehlsübersetzungsmittel und die Datenwegelementenanordnung zum Übertragen des vorgegebenen Teils der Anweisung einge­ schaltet sind.

30. Mikromaschinen/Schnittstelle nach einem der Ansprüche 22 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die CPU (10) ein Befehls­ steuersignal an die Befehlsausführungs-Hilfsschaltung anlegt, das die Übertragung der einlaufenden Anweisung und den Beginn der Durchführung der Aktionen anzeigt.

31. Mikromaschinen/Schnittstelle nach einem der Ansprüche 22 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß eine Nächste-Anweisung- Verriegelungsschaltung (8) zur Speicherung und Übertragung einer als nächste einlaufenden Anweisung bei gerade ablaufen­ der Ausführung der einlaufenden Anweisung durch die Mikroma­ schinen/Schnittstelle (9) vorgesehen ist, wobei die Nächste- Anweisung-Verriegelungsschaltung mehrere zwischen der CPU (10) und der Mikromaschinen/Schnittstelle angeordnete Verrie­ gelungsschaltungen enthält, die auch mit der Befehlsausfüh­ rungs-Hilfsschaltung (60 B) gekoppelt sind und von letzterer derart gesteuert sind, daß kurz nach Empfang der nächsten einlaufenden Anweisung durch die Verriegelungsschaltung die Befehlsausführungs-Hilfsschaltung (60 B) die Aktivierung der Verriegelungsschaltungen unterbricht und dadurch die Verriege­ lungsschaltungen schließt und die nächste Anweisung speichern läßt.

32. Mikromaschinen/Schnittstelle nach einem der Ansprüche 22 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die einlaufende Anweisung von der CPU (10) in zwei Zugriffen übertragen wird, daß die Befehlsausführungseinrichtung den ersten Zugriff der einlau­ fenden Anweisung und den zweiten Zugriff der einlaufenden Anweisung nach der Übertragung des zweiten Zugriffs derart ausführt, daß wenigstens einen Taktzyklus nach Beendigung der Ausführung des ersten Zugriffs der einlaufenden Anweisung die Befehlsausführungseinrichtung mit der Ausführung des zweiten Zugriffs beginnt.

33. Mikromaschinen/Schnittstelle nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Ausführung des zweiten Zugriffs die Mittel zur Durchführung von Aktionen mit den dem zweiten Zugriff zugeordneten Datenwegelementen Aktionen durch­ führen, bevor der zweite Zugriff ausgeführt wird.