FI71205C - Anordning foer att foergrena ett informationsfloede - Google Patents

Description

KUULUTUSJULKAISU π.λλγ «SliT# ^ 11 UTLÄGGN,NGSSKR,FT ^ l-iUo C (45) [Τ'"0 *':i ''"; n i ^ (51) Kv.ik.*/int.ci.‘ G 06 F 9/38 £ q |^| I p||^[_AND (21) Patenttihakemus - Patentansökning 78 1 080 (22) Hakemispäivä — Ansökningsdag 10.0A.78 (FI) (23) Alkupäivä — Giltighetsdag 10. OA . 78 (41) Tullut julkiseksi — Blivit offentlig 27.10.78

Patentti- ja rekisterihallitus Nähtäväksipanon ja kuui.juikaisun pvm. - 1A . 08.86

Patent- och registerstyrelsen V ' Ansökan utlagd och utl.skriften publieerad (86) Kv. hakemus — Int. ansökan (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begärd priorltet 26.0A.77 Ruotsi-Sverige(SE) 770A787 (71) Oy L M Ericsson Ab, Kyrkslätt, FI; 02^20 Jorvas, Suomi-Fin 1 and(F I) (72) Oleg Avsan, Huddinge, Nils Karl Isaksson, Huddinge, Ruotsi-Sverige(SE) (7*0 Oy Koister Ab (5*0 Anordning för att förgrena ett informationsf1öde - Laite tiedon kulun haa roi ttami seks i Föreliggande uppfinning hänför sig tili en anordning för att mot utgäende informationsflödesgrenar förgrena ett inkommande informationsflöde, vars vid styrning av ett prograiruninnesstyrt telekommunikationssystem använda och i bitgrupper uppdelade digi-tala ord alstras medelst en första informationsflödesgenerator i en frän en klockpulskälla erhällen takt, vilket informationsflöde överföres mellan minnesanordningar, vars aktiveringsingangar sty-res av klockpulskällans taktpulser, varvid i överföringsriktninqen successivt anordnade minnesanordningar samtidigt aktiveras för att mottaga i respektive flöde ingäende successiv information.

En Seidan informationsöverföringsprincip är allmänt känd, tili exempel genom en artikel "Large Scale Systems Architectures" av J R Douglas, vilken inom en "Report 23" är publieerad 1975 av Infotech, England, och betecknas "pipeline"-princip.

Om man enligt nämnda pipeline-princip driver till exempel ett read-only-random-access-minne, som omfattar ett adressregister 2 71205 för att registrera en adress i taget, ett antal adresserbara min-neselementgrupper för att lagra digitala ord och ett ordregister för att registrera ett medelst den tillhörande adressen frän minneselementgrupperna utläst ord, erhälles strax innan en av taktpulserna aktiverar adress- och ordregistrets aktiveringsin-gängar följande tillständ: Pä adressregistrets informationsin-gäng väntar en inkommande adress. I adressregistret är den adress registrerad, vilken strax före den föregäende taktpulsen hade stätt pä informationsingängen. Den registrerade adressen har akti-verat den tillhörande minneselementgruppen för läsning sä att det tillhörande digitala ordet star pä ordregistrets inforraationsingäng. I ordregistret är det ord registrerat, vilket strax före nämnda föregäende taktpuls var det föregäende utlästa ordet. Det registrerade ordet aktiverar ordregistrets informationsutgäng. En-ligt pipeline-principen "pumpas" medelst varje taktpuls en ny adress i adressregistret och ett nytt utläst ord i ordregistret.

Varje behandling av en i ett informationsflöde ingäende information (enligt nämnda exempel en omvandling av ett adressflöde tili ett ordflöde), vilken behandling genomföres mellan tvä i flödes-riktningen successivt anordnade och medelst klockpulskällan styr-da minnesanordningar (enligt exemplet adressregistret och ordregistret) , tar en period mellan tvä successiva taktpulser i anspräk. En sädan period behövs även om flödesbehandlingen enbart omfattar en transport av en annars obehandlad information frän den ena tili den andra minnesanordningen.

Vid behandling av digital information medelst en datamaskin, som styr tili exempel ett telekommunikationssystem, förekommer bä-de förgrening av ett informationsflöde mot ett antal flödesgrenar och informationsflöden som resulterar ur en förening av ett antal flödesgrenar. Instruktionsavverkningar respektive aritmetiska operationer kan nämnas som exempel för flödesförgreningar respek-tive-föreningar. Föreliggande uppfinning behandlar emellertid enbart flödesförgreningar medelst ”pipeline"-organiserade minnesanordningar, varvid taktpulsfrekvensen fastlägges med hänsyn tili ledningarnas löptider och tili reaktionstiderna hos minnesanord-ningarna och hos däremellan anordnade informationsbehandlingsorgan sä, att informationen frammatas driftssäkert genom det programmin-nesstyrda systemets flödesgrenar. En effektiv "pipeline"-styrning li 3 71205 kräver en datamaskin, hos vilken flödeshastifTheterna, länqden av informationsorden (dvs. bitantalet hos de digitala orden) och förgreningarnas struktur är väl anpassade tili varandra.

Det är känt, att vid exekvering av en instruktionssekvens, vilken läses ur ett instruktionsminne, uppdela varje instruktions-ord i en operator-respektive formatdel och en variabeldel. Genom att avkoda operatordelen erhälles direkta order pä vilket sätt variabeldelen skall användas, varvid förutom avkodningsgrenen en eller flera flödesgrenar belägges. Om pipeline-principen användes tar, som det har förklarats, varje informationsbehandling mellan tvä pipeline-aktiveringspunkter en taktperiod i anspräk och det tjänar tili ingen nytta att använda länga innehällsrika instruk-tionsord, vilka läses frän instruktionsminnet en per taktperiod, om förgreningsprocessen sedan förbrukar tvä eller flera taktperio-der under vilka ingen successiv instruktion fär överföras tili för-greningsanordningen. Det är känt att lösa dylika databehandlings-problem dels genom att läta exekveringen av successivt Iästä in-struktioner eller delar av en instruktion överlappa varandra om själva styrprocessen tilläter sädana överlappningar, och dels genom att undanlagra vid exekvering erhällen information om styrprocessen inte tilläter en omedelbar överlappning. Nämnda problem i samband med användning av pipeline-principen behandlas av J.

Sell i en artikel "Microprogramming in the Hewlett-Packard 3000", vilken ocksä ingär i nämnda Infotech-Report 23. Nämnda artikel beskriver även en förgreningsteknik i samband med instruktions-exekvering, vilken är baserad pä tvä enligt pipeline-pricipen successivt anordnade instruktionsordregister.

Enligt föreliggande uppfinning, vars kännetecken framgär av patentkraven, föresläs en förgreningsanordning, vilken är baserad pä parallellt anordnade ord- respektive bitgruppregister och medelst vilken utöver en effektiv förgrening av ett informa-tionsflöde ästadkommes nämnda exekveringsöverlappningar och infor-mationsundanlagringar utan att använda för mänga taktperioder, för Stora ordlängder och utan att slösa med härdvara. Den före-slagna anordningen skall härefter närmare beskrivas med hänvisning till bifogad ritning, vars fig. 1 och 2 visar anordningens huvud-princip, i ett blockschema respektive en tabell och vars fig. 3 och 4 visar en utföringsform av anordningen respektive en tabell 4 71205 med en ett länkat hopp omfattande instruktionssekvens.

Fig. 1 visar en första informationsflödesgenerator IFG1, tili exempel en mikroprogramgenerator, vilken i en frän en klock-pulskälla CL erhällen takt alstrar ett informationsflöde, som bestar av i bitgrupper bl-8 och b9-12 uppdelade digitala ord. Informationsflödet förgrenas mot 4 utgäende informationsflödesgre-nar Bl till B4 medelst 4 ord-respektive bitgruppregister BRl tili BR4 försedda med var sin aktiveringsingäng A. Det antages att flödesgren Bl överför via bitgruppregister BRl endast bitgrupp bl-8 och att flödesgrenarna B2 till B4 överför via ordregister BR2 till BR4 hela ord. överföringarna genomföres enligt pipeline-principen medelst taktpulser frän nämnda klockpulskälla CL, dvs. att förgreningarna tar var sin taktperiod i anspräk. Emellertid aktiveras endast bitgruppregister BRl direkt av klockpulskällan sä att informationsflödets samtliga bitgrupper bl-8 kommer fram tili flödesgren Bl. Nämnda ordregister BR2 till BR4 har sinä ak-tiveringsingängar anslutna tili var sin spärranordning ANDl tili AND3, som utför en logisk OCH-funktion mellan taktpulserna och en förgreningsinformation bil tili bi3, vilken alstras av en andra informationsflödesgenerator IFG2 i den frän klockpulskällan erhällna takten. Om tili exempel förgreningsinformationen bi3 utgöres av ett logiskt "0"-tillständ, vilket stär pä spärranord-ningen AND3 under sama taktperiod under vilken ett ord av informationsf lödet stär pä ordregistret BR4, uteslutes i första hand detta ord frän en förgrening mot flödesgren B4 och i andra hand fär det förut i ordregister BR4 registrerade ordet en förlängd varaktighet pä flödesgren B4. Direkt ansluten tili nämnda andra informationsflödesgenerator är enbart spärranordning AND3, medan spärranordningarna ANDl och AND2 mottager förgreningsinformationen bil och bi2 via var sitt med en aktiveringsingäng A försett förgre-ningsinformationsregister BIRl och BIR2. Nämnda förgreningsinforma-tionsregister BIRl aktiveras av samtliga taktpulser, medan akti-veringsingängen hos förgreningsinformationsregister BIR2 styres pä sama sätt som nämnda ordregister BR2 till BR4 via en tillordnad spärranordning. Naturligtvis fär härvid den egna tili förgrenings-informationsregistrets BIR2 utgäng anslutna spärranordningen AND2 inte användas. Enligt fig. 1 användes spärranordning ANDl för att samtidigt förlänga varaktigheten av bäde ett mot flödesgren B2 förgrenat ord och en förgreningsinformation bi2 för att styra , 71205 5 flödesgren B3. Konstruktivt fär bitarunnrerHster kombineras med förgreningsinformationsregister BIRl och ordregister BR2 far kombineras med förgreningsinformationsregister BIR2, ty deras respektive aktiveringsingängar är direkt förbundna med varandra.

Funktionellt erbjuder den enligt uppfinningen föreslagna anordningen en mängfald möjligheter för informationsförgreningar, vilka enligt kända förgreningsprinciper skulle vara mera tid- och härdvarakrävande. Ett förgreningsinformationsregister framkallar enligt pipeline-principen en fördröjning innan en av den andra informationsflödesgeneratorn alstrad förgreningsinformation när den tillordnade spärranordningen. Denna en taktperiod utgörande fördröjning ger ibland en fördelaktig tidsmässig anpassning av för-greningsinformationen tili det frän den första informationsflödesgeneratorn kommande informationsflödet, sä som det kommer att be-skrivas längre ner.

Nämnda medelst en anordning enligt fig. 1 erbjudna förgre-ningsmöjligheter skall ytterligare förklaras med ledning av fig.

2 som omfattar en tabell, vars successiva rader anger tillständ under successiva taktperioder. Det antages att den första informa-tionsflödesgeneratorn IFGl alstrar successiva ord symboliserade medelst numren 10, 11, 12 osv. och att den andra informations-flödesgeneratorn synkront därtill alstrar logiska "O"- och "1"-tillständ som förgreningsinformation bil, bi2 och bi3. Med "x" uttryckes att respektive tillständ fär vara "O" eller "1" utan att päverka förgreningsresultatet. Man erhäller, att i förgrenings-informationsregister BIRl respektive BIR2 registreras den förgreningsinformation bil respektive bi2 som under den föregäende takt-perioden hade alstrats av den andra flödesgeneratorn, men on för-greningsinformationsregister BIRl innehäller "O" bibehäller för-greningsinformationsregister BIR2 sitt tillständ. Fig. 2 visar inte att bitgruppregister BRl enligt fig. 1 överför endast bit-grupp bl-8, men visar att förgreningen mot flödesgren Bl päqär i kontinuerlig nuirumerföljd enligt pipeline-pricipen. Man erhäller vidare, att varaktigheten av orden i flödesgren B2 respektive B3 respektive B4 förlänges pä grund av ett "0"-tillständ hos förgre-ningsinformationsregister BIRl respektive BIR2 respektive hos den direkt frän den andra flödesgeneratorn kommande förgrenings-informationen bi3. För en lättare förstäelse av förgrenings- 6 71205 styrningen innehäller fig. 2 nägra sambandssymboler. Till exem-pel indikeras att varaktigheten av ordet raed nummer 12 hos flö-desgren B2 förlänges pä grund av ett "0"-tillständ hos förgre-ningsinformationsregister BIRl.

Fig. 3 visar en utföringsform av den föreslagna förgrenings-anordningen, vilken tillhör en dator i ett programminnesstyrt system. Programminnesstyrningen omfattar att exekvera en instruktions-sekvens, vilken är lagrad i en instruktionsminnesanordning, var-vid huvud- och subsekvenser med hopp- och aterhoppinstruktioner förekoramer. Nämnda första och andra flödesgenerator utgöres här-vid av minneselementgrupper MEG för att lagra nämnda instruktions-sekvens, samt den varje instruktion tillordnade förgreningsinforma-tionen. Minneselementgrupperna adresseras en i taget för läsning medelst en adresseringsenhet AU, vars adressregister AR har sin aktiveringsingäng ansluten till en klockpulskälla CL. Adresserna, vilka via en avkodare DEC och minneselementgrupperna omvandlas i pipeline-takten till instruktions- och förgreningsinformations-sekvensen, mottages av adressregistret via en grindlogik GL antin-gen frän en första i datorn ingäende enhet CPl, till exempel ett dataminne, för att utpeka början av en huvudsekvens, eller frän en +l-adderare ADD, vars ingäng är ansluten till adressregistrets utgäng, för att ästadkomma successiva adresser, eller frän en adressilödesgren BA för att utpeka början av en subsekvens och den instruktion, med vilken huvudsekvensen fortsätter efter sub-sekvensens exekvering. Nämnda grindlogik har sinä styringängar Cl och C2 anslutna till en tväbitsflödesgren B2B. Tillföres styringäng Cl respektive C2 ett "l"-tillständ, anslutes adressregistret tili nämnda datordel CPl respektive adressflödesgren BA. Erhäller bäda styringängar Cl och C2 ett "0"-tillständ anslutes adressregistret tili nämnda +l-adderare ADD. De frän minneselementgrupperna Iästä instruktionssekvenserna förgrenas förutom mot nämnda flödesgrenar BA och B2B ocksä mot ytterligare i datorn ingäende enheter CP2 och CP3 via tvä ytterligare flödesgrenare B5 och B6.

Den i fig. 3 visade förgreningsanordningen omfattar ett första bitgruppregister BGR1, vars aktiveringsingäng är ansluten tili en spärranordning AND4 och vars utgäng är ansluten tili nämnda adressflödesgren BA, ett andra bitgruppregister BGR2, vars aktiveringsingäng är direkt ansluten tili klockpulskällan CL och vars 7 71205 utgängar är anslutna tili nämnda flödesgrenar B2B och RS, samt ett instruktionsregister IR, vars aktiveringsingäng är ansluten tili en spärranordning AND5 och vars utgäng är ansluten tili nämnda flödesgren B6. Nämnda andra bitgruppregister BGR2 inkluderar en position BIPl, som mottager en första förgreningsinformation frän minneselementgrupperna MEG och sänder den tili spärranordning AND5. Nämnda instruktionsregister IR inkluderar en position BIP2 som mottager en andra förgreningsinformation frän minneselementgrupperna MEG och sänder den tili spärranordning AND4. En jämfö-relse mellan fig. 1 och fig. 3 visar en funktionell överensstäm-melse mellan registren BIRl + BRl i fig. 1 och BGR2 i fig. 3, mellan registren BIR2 + BR2 i fig. 1 och IR i fig. 3, mellan registren BR3 i fig. 1 och BGRl i fig. 3, samt mellan spärranordningarna ANDl respektive AND2 i fig. 1 och AND5 respektive AND4 i fig. 3.

Fig. 4 är en tabell som visar hur man medelst utförings-formen enligt fig. 3 ästadkommer en programminnesstyrning omfattan-de följande adresseringssekvens: En första huvudsekvens, vars tvä sista instruktioner betecknas med (46) och (47), avslutas medelst tillhörande adresser 46 och 37. En andra instruktionerna (20) tili (29) omfattande huvudsekvens inledes medelst en tillhörande start-adress 20 och nägra successiva adressökningar. Tili adress 23 hör en hoppinstruktion (23), vilken omfattar en hoppadress 90 för att utpeka början av en instruktionerna (90) tili (95) omfattande sub-sekvens med tillhörande adresser 90 till 95. Tili adress 24 hör en äterhoppinstruktion (24), vilken omfattar en äterhoppadress 26 för att utpeka instruktion (26) med vilken den andra huvudsekvensen skall fortsätta efter subsekvensens exekvering. Den andra huvudsekvensen färdigexekveras medelst successiva adressökningar tili adress 29. En tredje huvudsekvens inledes medelst en tillhörande startadress 50.

För sambanden beträffande adressering och lagring av en instruktion och tillhörande förgreningsinformation gäller, att ett i förgreningsinformationsposition BIPl registrerat "0"-tillständ resulterar i en förlängning av den samtidigt enligt pipeline-principen i instruktionsregistret IR registrerade och mot flödesgren B6 förgrenade instruktionen samt av det i förgreningsinforma-tionsposition BIP2 registrerade logiska tillständet för att styra spärranordning AND4. För att utan taktperiodsförlust erhälla en övergäng mellan huvudsekvenserna, tillföres nämnda styringäng 8 71205

Cl hos adresseringsenheten ett "l"-tillständ medelst huvudsek-vensernas nästsista instruktion (46) respektive (28) . Vidare är nämnda samband sädana, att förgreningsinformationsposition BIP2 erhäller tillsammans med hoppinstruktionen (23) och dess före-gäende instruktion (22) ett "l"-tillständ för att fä nämnda adresser 90 och 26 förgrenade mot adressflödesgren BA, samt att position BIP2 erhäller tillsammans med äterhoppinstruktionen (24) och subsekvensens instruktioner (90) tili (95) ett "0"-tillständ för att fä undanlagrad äterhoppadressen 26. För att raata adress-registret med hoppadress 90 respektive med äterhoppadress 26 utan taktperiodförlust tillföres nämnda styringäng C2 hos adresseringsenheten ett "1"-tillständ medelst hoppinstruktion (23) respektive medelst subsekvensens nästsista instruktion (94). För en lättare förstäelse av de medelst utföringsform enligt fig. 3 genomförda förgreningarna innehäller fig. 4 nägra sambandssymboler, tili exempel indikeras hur adressregistret erhäller äterhoppadressen 26 frän adressflödesgren BA medelst ett "l"-tillständ hos styringäng C2.

li

Claims (1)

1. 71205 Anordning för att mot utgäende infomationsflödesgrenar förgrena ett inkommande "pipeline"-informationsflode, vars vid styrning av ett programminnesstyrt telekommunikationssystem an-vända och i bitgrupper uppdelade digitala ord alstras medelst en informationsflödesgenerator i en frän en klockpulskälla er-hällen takt, vilket informationsflöde överföres mellan minnes-anordningar, vars aktiveringsingängar styres av klockpulskällans taktpulser, varvid i flödesriktningen successivt anordnade min-nesanordningar samtidigt aktiveras för att mottaga i respektive "pipeline"-flöde ingäende successiv information, k ä n n e -tecknad aven klockpulskällan (CL) styrd förgreningsinfor-mationsgenerator (IFG2) för att alstra digital "pipeline"-förgre-ningsinformation (bil-bi3) som synkront med det inkommande informationsf lödet för varje av dess digitala ord och bitgrupper (bi-8, b9-12) fastlägger mot vilka av nämnda informationsflödesgrenar (B1-B4) nämnda ord och bitgrupp skall förgrenas, och därav, att nämnda minnesanordningar omfattar ord- respektive bitgrupp-register (BR1-BR4), vars informationsingängar är anslutna tili informationsflödesgeneratorn (IFG1) för att vid varje pa sinä aktiveringsingängar (A) erhällen taktpuls mottaga ett aktuellt ord respektive en aktuell bitgrupp och vars informationsutgängar utgör utgängspunkten till var sin "pipeline"-flödesgren, samt av taktpulsspärranordningar (AND1-AND3), vars ingängar är anslutna tili förgreningsinformationsgeneratorn och klockpulskällan och vars utgängar är anslutna tili var sin tillordnad akti-veringsingäng för mottagning av taktpulser hos de ord- respektive bitgruppregister (BR2-BR4) mot vilka enbart en del av det inkommande informationsflödet "pipeline"-förgrenas, varvid spärr-anordningarna i beroende av tili respektive flödersgren hörande förgreningsinformation spärrar taktpulsöverföringen tili respektive ord- och bitgruppregister.