NL8202913A

NL8202913A - Besturingsvolgordeketen voor een emulator.

Info

Publication number: NL8202913A
Application number: NL8202913A
Authority: NL
Original assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1981-07-30
Filing date: 1982-07-20
Publication date: 1983-02-16
Also published as: JPS6246895B2; US4447876A; DE3228405A1; DE3228405C2; JPS5819961A

Description

t -1-

823133/AA/vL

Korte aanduiding: Besturingsvolgordeketen voor een emulator

Systemen welke gebruikt worden bij het ontwerp en de ont-wikkeling van op microprocessor gebaseerde produkten omvatten dikwijls zogenaamde emulators, of emulatie subsystemen, die een in een prototype van het produkt te gebruiken doelmicropro-5 cessor emuleren. Met behulp van emulators zijn de hardwaar (apparatuur) en programmatuur voor het prototype tegelijk te ontwikkelen met een grote flexibiliteit, zodat wijzigingen in het ontwerp gemaakt kunnen worden en fouten opgespoord kunnen worden voordat het ontwerp. in een permanente uitvoering ge-10 stalte krijgt. De emulator omvat een emulatorprocessor en een emulatorbesturingseenheid, welke componenten beide op de systeem-bus aangesloten zijn en samenwerken met de systeemprocessor.

Het is voor de emulatorbesturingseenheid gewenst dat het op passieve wijze toezicht houdt op de emulatordatabus en be-15 paalde informatie, welke een voorspellend karakter van het ge-drag van de emulatorprocessor inhoudt, uit de instructiestroom over de databus onttrekt, en dat het in een voorafbepaalde volg-orde werkzaam is voor het opwekken van besturingssignalen in responsie op de onttrokken informatie. Het zal voor een derge-20 lijke besturingseenheid, hierna ook emulatorbesturingsvolgorde-keten genaamd, gewenst zijn dat het universeel toepasbaar is ter aanpassing aan een aantal verschillende emulatorprocessors.

Volgens de uitvinding behoudt een universele emulatorbe-sturingsvolgordeketen de synchronisatie met de ophaal-executie-25 cyclus van een emulatormicroprocessor door het passief toezicht houden op de emulatordatabus en specifieke statuslijnen, en genereert het signalen, welke het ophalen van operatiecoden (opcode) voorspelt, bepaalde buscycli blokkeert welke niet rele-vante informatie bevatten, het ophalen van ongeldige opcodes 30 detecteert, en een scala aan besturings- en statussignalen voor de emulator levert.

In een voorkeursuitvoeringsvorm volgens de uitvinding de-codeert een instructiedecodeur elke instructiebyte op de emula- 8202913 "5 -2- tor databus in instructiesoorten, voor opcode-ophalingen en vertakkingsadressen voor gebruik door een adresgenerator.

De instructiesoorten worden onthouden en gebruikt als "pagina"-adressen voor een micro-instructiegeheugen. Het micro-instruc-5 tiegeheugen, een pijplijnregister, en de genoemde adresgenerator vormen een toestandsmachine welke het stel in het micro-instructiegeheugen opgeslagen instructies uitvoert. Door de adresgenerator uit te voeren adressen kunnen uitgaande van ver-schillende bronnen, waaronder het micro-instructiegeheugen, 10 geselecteerd worden in afhankelijkheid van bepaalde via het pijplijnregister van het micro-instructiegeheugen geleverde besturingsdata. De uitvoer van het micro-instructiegeheugen wordt gedecodeerd voor het leveren van de genoemde besturings-signalen. In deze uitvoeringsvorm bestaan de instructiedeco-15 der en het micro-instructiegeheugen uit willekeurig toeganke-lijke geheugens (RAM's), en zijn dus volledig programmeerbaar. Daardoor kan niet alleen een specifiek processorgedrag voor-spelt worden in overeenstemming met geprogrammeerde instructies, maar kan de emulatorbesturingsvolgordeketen volgens de 20 uitvinding universeel toegepast worden voor een aantal ver-schillende emulatormicroprocessor s.

De uitvinding beoogt daarcm een emulatorbesturingsvolgor-deketen te verschaffen, welke geschikt is voor het onttrekken van en reageren op bepaalde informatie die een voorspellend ka-25 rakter heeft voor het gedrag van de emulator processor uit een instructiestroom over de emulator databus,

De uitvinding beoogt tevens een emulatorbesturingsvolgor-deketen te verschaffen, welke tijdens het passief toezicht hou-den op een databus de synchronisatie met de ophaal-executie-30 cyclus van een emulatormicroprocessor handhaaft en signalen op-wekt welke een bepaald inwendig microprocessorgedrag aangeven.

De uitvinding beoogt tevens een emulatorbesturingsvolg-ordeketen te verschaffen welke een programmeerbare toestandsmachine vormt.

35 De uitvinding beoogt verder een emulatorbesturingsvolgor- deketen te verschaffen welke geschikt is voor het voorspellen van het optreden van de volgende ophaal opcode door het deco- 8202913

P

-3- deren van andere informatie in een instructiestroora alsmede de actuele opcode.

De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de tekening. In de tekening toont: 5 fig. 1 een blokdiagram van een emulatorbesturingsvolgorde- keten volgens de uitvinding; fig. 2A toont het formaat van het micro-instruetiewoord voor besturingsuitvoer en besturing van de adresgenerator; en fig. 2B het formaat van het micro-instructiewoord voor 10 ophaal- en vertakkingsbesturing.

In het in fig. 1 getoonde blokdiagram levert een met on-derbroken lijnen aangegeven emulatordatabus 10 data-invoer aan een databusdecodeur 12. In feite vormt de databus 10 een ver-binding tussen een niet-getoonde systeemmicroprocessor en een 15 niet-getoonde emulatorprocessor van een laboratoriumsysteem voor microprocessorontwikkeling, en houdt de decoder 12 passief toezicht op de instructiestroom gaande over de bus. Tussen de databus 10 en de ingang van de decoder 12 kan een geheugenele-ment opgenomen worden voor het gedurende een voile klokcyclus 20 vasthouden van de ingangsdata. De databusdecoder 12 kan gevormd worden door een willekeurig toegankelijk geheugen (RAM) welke geschikt is om door de systeemmicroprocessor geprogrammeerd te worden. In de voorkeursuitvoeringsvorm bestaat de decoder 12 uit 4-K statische RAM’s met type-aanduiding 2148 van Intel 25 (handelsnaam), welke georganiseerd zijn als 2048 woorden van elk 8 bits voor het decoderen van een byte (8 bits) data in 4-bit instructiesoorten voor opcode ophalingen, en/of 4-bit of 6-bit vertakkingsadressen voor gebruik door een adresgenerator. Een instructiesoortgeheugenelement 14, welke gevormd kan wor-30 den door een 4-bit D-type register met type-aanduiding 74S173 accepteert als invoer de 4-bit instructiesoort vanaf de databusdecoder 12. Indien vrijgegeven, wordt het geheugenelement 14 geklokt door de volgordeketenklok, die gevormd kan worden door de emulatormicroprocessorklok, en in geringe mate vertraagd 35 voor het compenseren van propagatievertragingen in de dataweg.

In feite wordt het geheugenelement 14 alleen opvolgende opcode-ophalingen geklokt of wanneer een bepaalde uitvoer vanaf de 8202913 -4- uitvoerdecoder 22 actief is. Het geheugenelement 14 wordt dus gewist bij ontvangst van een opcode-ophaalklok. De uitgangen van het geheugenelement 14, die de aanwezigheid van een actue-le opcode aangeven, worden gebruikt als "pagina,,-adressen voor 5 een micro-instructiegeheugen 16 en worden tevens teruggevoerd om gebruikt te worden als invoer naar de databusdecoder 12.

Op deze wijze kan het optreden van de volgende opcode-ophaling voorspeld worden door het decoderen van andere informatie over de databus 10 voor gebruik door de emulatorbesturingsvolgorde-10 keten.

Het micro-instructiegeheugen 16, een pijplijnregister 18 en een adresgenerator 20 vormen een toestandsmachine, die een stel in een micro-instructiegeheugen opgeslagen instructies verwerkt. Het micro-instructiegeheugen 16 bestaat uit vier 4-K 15 statische RAM's van de hierboven genoemde soort, die georgani-seerd zijn als 1024 woorden van elke 16 bits, en wordt door de systeemmicroprocessor geprogrammeerd. Bepaalde uitgangssigna- % len van het micro-instructiegeheugen 16 worden door een decoder 22 gedecodeerd voor het leveren van de gewenste besturings-20 uitvoer, zoals voor het ophalen, .cyclusblokkering, etc.. Bepaalde andere uitvoer wordt opgeslagen in het pijplijnregis-ter 18 voor het verschaffen van de besturing van de volgende cyclus voor de adresgenerator 20, micro-instructie-aftakadres-sen welke via een multiplexer (MUX) 24 naar de adresgenerator 25 20 gevoerd worden, en een adresselectiesignaal voor de multiplexer 24. De multiplexer 24 kan tevens aftakadressen uitgaan-de van de databusdecoder 12 selecteren. In een geteste uitvoe-ringsvorm bestaat de multiplexer 24 uit een paar viervoudige multiplexers met twee ingangen met type-aanduiding 74S157.

30 Het pijplijnregister 18 bestaat uit een paar zesvoudige D flip-flops met type-aanduiding 74S174, waarin de op de D-ingangen aanwezige informatie voor opslag ervan wordt overgedragen op een positief gaande klokflank. Zowel het pijplijnregister 18 als de adresgenerator 20 worden geklokt door de volgordeketen-35 klok, of de microprocessorklok, die, zoals reeds gezegd, het instruetiesoortgeheugenelement 14 klokt. De fig. 2A en 2B tonen het woordformaat voor de uitvoer van het micro-instructiegeheugen 16.

8202913 $ -5-

De adresgenerator 20 bestaat uit twee microprogrammavolg- ordeketens met type-aanduiding Am 2911, die in cascade gescha- keld zijn ter verkrijging van een grotere invoer-(8 bits) en uitvoercapaciteit. Deze bepaalde eenheden omvatten elk een in- > 5 wendig adresregister, een 4-woord bij 4-bit geheugenstapel met een stapelaanwijzer en toevoer-uitvoerbesturing voor het nes-ten van subroutines, een te cascaderen 4-bit microprogrammatel-ler, en interne besturingsketens zoals een multiplexer voor adresbronselectie en een stapverhoger. Gebaseerd op de bestu-10 ringsdata afkomstig van het pijplijnregister 18 en de adresin-voer vanaf de multiplexer 24 levert de adresgenerator 20 stellen adressen voor het micro-instructiegeheugen 16.

De decoder 22 kan een l-uit-8 decoder/demultiplexer met type-aanduiding 74S138 zijn. Elke uitvoer is wederzijds exclu-15 sief zodat in een scala van besturingsfuncties voorzien kan worden. De besturingsinvoer naar de decoder 22 kan afkomstig zijn van verschillende statuslijnen van de emulatormicropro-cessor of bijvoorbeeld van functies met betrekking tot een gel-dig geheugenadres, lezen/schrijven, executie, interruptie de-20 tectie, en verschillende ophaalfuncties. Hierdoor kan de deco-der 22 vrijgegeven of geblokkeerd worden in overeenstemming met de status van de emulatormicroprocessor.

De emulatorbesturingsvolgordeketen kan dus geheel samen-gesteld worden uit commercieel beschikbare componenten. De hier-25 voor genoemde componenten verschaffen een aanpassingsmogelijk-heid met microprocessors van de 6800-soort. Er wordt opgemerkt, dat alle geheugenruimten in de emulatorbesturingsvolgordeketen van de willekeurig toegankelijke soort zijn en als systeemge-heugen door de systeemprocessor toegankelijk is.

30 Uit het voorgaande volgt dat een emulatorbesturingsvolg- ordeketen passief toezicht houdt op de databus van een emulatormicroprocessor en bepaalde informatie, welke voorspellend is voor het gedrag van de processor, uit een instruetiestroom over de databus onttrekt. Informatie waarvan gewenst is dat 35 het door de emulatorbesturingsvolgordeketen onttrokken wordt, wordt in de willekeurig toegankelijke geheugens binnen de volgordeketen geprogrammeerd door de systeemmicroprocessor.

8202913 L· -6-

De eraulatorbesturingsvolgordeketen is daarom universeel toe-pasbaar en kan aangepast worden aan een aantal verschillende processors, waarbij elk het noodzakelijke programmeren ver-schaft voor het uitvoeren van de gewenste signaalopwekkings-5 functies.

8202913

Claims

1. Emulatorbesturingsvolgordeketen gekenmerkt door eerste decoderingsmiddelen voor het decoderen van databytes op-tredend over een microprovessorbus voor het leveren van instruc-tiesoortdata; een toestandsmachine omvattende opslagmiddelen 5 die gedeeltelijk reageren op de instructiesoortdata voor het leveren van een aantal besturingsdata in overeenstemming met in adresseerbare geheugenlokaties aanwezige instructies, en adresgeneratormiddelen die reageren op tenminste een gedeelte van de besturingsdata voor adresseerbare opslaglokaties van de 10 opslagmiddelen in een door de instructiesoortdata te bepalen voorafbepaalde volgorde; en tweede decoderingsmiddelen voor het decoderen van tenminste een gedeelte van de besturingsdata voor het daarbij leveren van besturingssignalen.

2. Emulatorbesturingsvolgordeketen volgens conclusie 1 met 15 h e t kenmerk dat de eerste decoderingsmiddelen een eerste willekeurig toegankelijk geheugen omvat, waarin voorafbepaalde instructiesoortdatawoorden in adresseerbare opslaglokaties daarvan.opgeslagen zijn.

3. Emulatorbesturingsvolgordeketen volgens conclusie 2 met 20 h e t kenmerk dat de decoderingsmiddelen verder een ge- heugenelement omvatten voor de ontvangst en de opslag van de instructiesoortdatawoorden.

4. Emulatorbesturingsvolgordeketen volgens conclusie 3 met het kenmerk dat de instructiesoortdatawoorden vanaf 25 het geheugenelement gekoppeld worden naar de ingangen van het eerste willekeurig toegankelijke geheugen voor het leveren van verder gedecodeerde instructies.

5. Emulatorbesturingsvolgordeketen volgens conclusie 2 met het kenmerk dat het eerste willekeurig toegankelijke 30 geheugen programmeerbaar is.

6. Emulatorbesturingsvolgordeketen volgens conclusie 2 met het kenmerk dat de eerste decoderingsmiddelen verder aftakkingsadressen voor gebruik door de adresgeneratormiddelen levert.

7. Emulatorbesturingsvolgordeketen volgens conclusie 2 met 8202913 -8- het kenmerk dat de opslagmiddelen van de toestands-machine een tweede willekeurig toegankelijk geheugen omvatten, waarbij het tweede willekeurig toegankelijke geheugen program-meerbaar is.

8. Emulatorbesturingsvolgordeketen volgens conclusie 1 met het kenmerk dat de toestandsmachine verder bestaat uit registermiddelen verbonden tussen de uitgang van de opslagmiddelen en de ingang van de adresgeneratormiddelen, waarbij de registermiddelen en de adresgeneratormiddelen synchroon met een 10 voorafbepaald kloksignaal werkzaam zijn.

9. Emulatorbesturingsvolgordeketen volgens conclusie 1 met het kenmerk dat de eerste decoderingsmiddelen verder aftakkingsadressen leveren en de opslagmiddelen van de toestandsmachine verder aftakkingsadressen leveren, en dat de adresgene-15 ratormiadelen verder selectief reageren op de aftakkingsadressen afkomstig van de eerste decoderingsmiddelen of van de opslagmiddelen. 8202913