NO147086B - Anordning i en styredatamaskin for forkortning av eksekveringstiden for instruksjoner ved indirekte adressering av en datahukommelse - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning i en styredatamaskin for forkortning av eksekveringstiden for instruksjoner som utleses fra en programhukommelse ved indirekte adressering av en i styredatamaskinen inngående datahukommelse, der absoluttadressen til datahukommelsen frembringes i en adresseberegningsenhet med hjelp av en fra en referansehukommelse i overensstemmelse med en inngangsadresse utlest basisadresse og minst en fra en registerhukommelse til et parameterregis-

ter før adresseberegningen overført adresseparameter som tidligere er blitt innført i registerhukommeIsen i samband med eksekveringen av en fra programhukommelsen utlest instruksjon.

I det svenske patentskriftet 365 093 beskrives et datamaskinstyrt system i hvilket de ulike funksjonene er oppdelt i så-kalte funksjonsblokker, hvilke utfører sine funksjoner i overensstemmelse med hvert sitt individuelle styreprogram. En til en viss funksjon svarende instruksjonssekvens kan inn-befatte at uthopp skal gjøres til et bestemt startpunkt i et styreprogram tilhørende en annen funksjonsblokk for å

starte en funksjon i denne blokk, f.eks. utlesning av innholdet i et dataregister, hvoretter uthopp kan gjøres til en tredje funksjonsblokk for å tilveiebringe utskrift av utleste data på et lesbart medium. Denne kommunikasjon mellom data-blokkeneforutsetter at respektive styreprogram kan adressere seg til de ønskede startpunktene i de andre programmene, hvilket ifølge konvensjonell teknikk innebærer at hvert styreprogram skrives for den omverden i hvilken det skal arbeide. For å oppnå størst mulig fleksibilitet hva gjelder forandringer i systemets konfigurasjon, innføring av nye funksjonsblokker, modifisering av eksisterende blokker etc. foreslås i det oven-

for anførte patentskrift en spesiell adresseringsteknikk hvilken muliggjør at forandringer kan innføres uten at indirekte be-rørte individuelle styreprogrammer behøver åendres med hensyn til uthoppsadresser.Forut for eksekveringen av en programinstruksjon som innebærer skriving eller lesing i en datahukommelse eller et datahukommelsesområde tilhørende en viss funksjonsblokk medgår imidlertid betydelig tid for adresseberegningen ettersom denne alltid omfatter utlesning av en basisadresse fra en referansehukommelse i overenstemmelse med en gjennom programinstruksjonen gitt inngangsadresse for deretter å bli kombinert med en eller flere adresseparametre som er overfort fra en registerhukommelse til et parameterregister i tilknytning til adresseberegningsenheten. Adresseparametrene er variabler somerinnfort i registerhukommelsen i samband med eksekveringen av en tidligere instruksjon fra programhukommelsen og har som formål å spesifisere en viss del av det hukommelsesområdet som utpekes av den fra referansehukommelsen oppnådde basisadressen. I et system der mange slike skrive- og leseoperasjoner skal utføres kan en stor effektivitetshøyning tilveiebringes dersom ventetidene som følge av adresseberegningsrutinen kan reduseres. Ved oppfinnelsen muliggjøres at adresseberegningen påbegynnes i god tid innen angjeldende programinstruksjon skal eksekveres, hvorved ventetidene elimineres i de fleste tilfeller. Opp-finnelsens kjennetegn fremgår av de etterfølgende patentkrav.

Oppfinnelse beskrives nedenfor med hjelp av et utførelseseks-empel under henvisning til vedlagte tegninger, der

fig. 1 er et blokkskjema over et datamaskinstyrt anlegg i hvilken oppfinnelsen tilpasses,

fig. 2 er et blokkskjema som utviser et antall av de funksjonsenheter som inngår i datamaskinens sentralenhet og

fig. 3 er et prinsippskjerna som inneholder de for beskrivelsen av oppfinnelsen nødvendige funksjonselementer.

Blokkskjemaet i fig. 1 illustrerer et telekommunikasjons-anlegg bestående av en telefonidel TSH som inneholder hoved-sakelig elektromekaniske komponenter, en I/O-del som inneholder en tilpasningsinnretning IOC til hvilken er tilkoblet en operatørsinnretning OPE og andre ytre organer IOE samt et sentralt styresystem CPS som inneholder en sentral styreenhet CPU, en datahukommelse DS, en referansehukommelse RS og en programhukommelse PS. Et anlegg av denne type er beskrevet i ERICSSON REVIEW nr. 2, 19 76.

Blokkskjemaet i fig. 2 viser noen av de funksjonsenheter som er tilkoblet den sentrale prosessorveien CPB i den sentrale styreenheten CPU. DSH, RSH og PSH betegner signalbehandlings-enheter som sammenlenker de overensstemmende hukommelsesen-hetene DS, RS respektive PS med prosessorveien CPB. IOH betegner I/O-delens signalbehandlingsenhet og MIG en mikroin-struksjonsgenerator med hvis hjelp kommunikasjonen mellom de ulike enhetene administreres. Spesielt for oppfinnelsen er at det dessuten finnes direkte forbindelse mellom de to enhetene RSH og PSH for visse autonome funksjoner.

Mikroprogramgeneratoren MIG inneholder en PROM-hukommelse i hvilken finnes lagret mikroprogramsekvenser tilsvarende alle de instruksjoner som kan avgis fra signalbehandlingsenheten PSH. Programsekvensene består av et varierende antall mikro-instruksjoner hvilke hver og en inneholder adresser og ordrer til en sendende og en mottagende funksjonsenhet. I hver sek-vens inngår en mikroinstruksjon som beordrer overføring av neste instruksjon fra enheten PSH til enheten MIG i god tid innen sekvensen er avsluttet. Visse av de instruksjoner som med hjelp av enheten PSH utleses fra programhukommelsen PS inn-befatter en eller flere adresseparametre. En adresseparameter kan være av den typen at den entydig utpeker en bestemt hu-kommelsescelle eller et bestemt register i noen funksjonsenheter.Når det gjelder en instruksjon som vedrører skriving eller lesing i datahukommelsen DS blir det dog i allminnelighet spørsmål om å fremtelle en absoluttadresse utgående fra en basisadresse som utleses fra referansehukommelsen RS og en eller flere adresseparametre som utleses fra en registerhukommelse inngående i signalbehandlingsenheten DSH. Disse adresseparametre innføres i registerhukommelsen i samband med eksekveringen av diverse instruksjonssekvenser, f.eks. ved lesing fra datahukommelsen, og blir liggende under varierende tider inntil de modifiseres gjennom eksekveringen av en senere in-struks jonssekvens . I mellomtiden kommer parametrene til an-vendelse for beregning av absoluttadresser ifølge ovenstående. Ifølge oppfinnelsen muliggjøres at adresseberegningen for en slik instruksjon utføres innen instruksjonen står for tur for å eksekveres hvorved en høyere awirkningstakt unngås.

Prinsippet for oppfinnelsen fremgår av utførelseseksempelet i fig. 3 i hvilken er medtatt kun de for beskrivelsen vesentlige funksjonselementér i signalbehandlingsenhetene DSH, RSH og PSH. De tre enhetene står i forbindelse med den sentrale prosessorveien CPB via hver sin kommunikasjonsenhet HB1, HB2, HB3 med hvis hjelp signalbehandlingsenhetene selektivt

kan anropes av mikroprogramgeneratoren MIG. Signalutbyttet med respektive hukommelsesenheter DS, RS, PS skjer ved hjelp av grensesnittsenhetene HD, HR, HP. Dessuten finnes mellom enhetene PSH og RSH de direkte forbindelsesbanene PR, RE og IA. I signalbehandlingsenheten DSH inngår den tidligere nevnte registerhukommelsen RM i hvilken lagres parametre som skal anvendes ved beregning av absoluttadresser til datahukommelsen DS. I signalbehandlingsenheten RSH inngår et parameterregister PR til hvilket parametrene overføres fra registerhukommelsen RM før adresseberegningen, et basisadresseregister BR omfattende et antall registertrinn RI - Ri, Fl - Fi for lagring av basisadresser som på en bane BA tilføres fra referansehukommelsen RS sammen med en flaggbit som tilføres fra en OG-port AG1 og en adresseberegningsenhet AC i hvilken absoluttadressen til datahukommelsen beregnes ifølge en bestemt algo-ritme. Basisadressen utleses fra referansehukommelsen i overensstemmelse med en på banen IA mottatt inngangsadresse og utlesingen startes av et på banen RE mottatt aktiveringssignal. I signalbehandlingsenheten PSH inngår en bufferhukommelse

BM som inneholder et antall hukommelsesord Wl - Wn for sekvensiell mellomlagring av instruksjoner som utleses fra programhukommelsen PS og ekstra hukommelsesorgan Al - An,

Bl - Bn for lagring av informasjon i tilknytning til instruksjonene på den måte som senere skal fremgå. Hukommelsen BM

er som registeret BR i enheten RSH av typen først inn/ først ut hvilket innebærer at de data som tilføres bufferhukommelsens

inngang utmates fra hukommelsens utgang i samme rekkefølge som den i hvilken de er blitt tilfort.

Videre inngår i enheten PSH et register BO, en OG-port AG2,

en ELLER-port OG og en kodegiver WO. Den sistnevnte har til oppgave å levere den instruksjon som starter parameteroverføringen fra registerhukommelsen RM til parameterregisteret PR.

Utlesingen av programinstruksjoner fra programhukommelsen PS styres autonomt fra grensesnittenheten HP hvilket innebærer at nye instruksjoner overføres til hukommelsesordet Wn så snart den foregående instruksjonen er blitt flyttet opp til hukommelsesordet Wm. Samtidig med overføringen av instruksjonen analyseres den i enheten HP med hensyn til to egenskaper: a) er instruksjonen av den type som utfører skriving eller lesing i datahukommelsen? b) er instruksjonen av den type

som innfører adresseparametre i registerhukommelsen? Hvis svaret på spørsmål a er ja registreres en "ener" i hukommelsesorganet An, hvis svaret på spørsmål b er ja registreres en "ener" i hukommelsesorganet Bn. Alt ettersom foran-liggende hukommelsesposisjoner blir ledige kan instruksjonene sammen med sine tilleggsinformasjoner flyttes oppad i buffer-hukommeIsen BM inntil de når hukommelsesordet Wl respektive hukommelsesorganene Al, Bl. Samtidig som en instruksjon avhentes via banen 10 for eksekvering av mikroprogramgeneratoren MIG overføres en eventuell "ener" i hukommelsesorganet Bl til registeret BO for å angi at den sist ekse-kverte instruksjonen var av den typen som innfører adresseparametrene i registerhukommelsen RM.

Informasjonen i hukommelsesorganet An avføles og indikeres

på banen RE til enheten RSH for å indikere at en utlesing fra referansehukommelsen RS kreves. Hvis registertrinn Ri i basisadresseregisteret BR er ledig overføres da via banen BA den basisadresse som tilsvarer den inngangsadresse som

via banen IA mottas fra hukommelsesordet Wn i bufferhukommelsen BM. Hvis dessuten en "ener" mottas på banen PR aktiveres OG-porten AG1 og en flaggbit registreres i register-trinnet Fi. Denne registrering utgjør vilkåret for at registreringene i posisjonene Ri og Fi skal kunne trinnforskyves

videre i registeret BR. Når registreringene har nådd posisjonene RI og Fl tilveiebringer flaggbiten at adresseberegneren AC aktiveres via inngangen SC og utfører en absoluttadresse-beregning basert på innholdet i parameterregisteret PR og basisadresseregisterets BR registertrinn Ri. Den beregnede adressen avgis på utgangen AA og utnyttes av enheten MIG ved eksekvering av tilhørende instruksjoner når denne har nådd posisjonen Wl i bufferhukommelsen BM. Det ovennevnte vilkåret på banen PR oppnås fra ELLER-porten OG i enheten PSH kun hvis hverken hukommelsesorganet Bl - Bm eller registeret BO inneholder en "ener", hvilket innebærer at ingen parameteroverføring behøver å finne sted for at en adresseberegning skal kunne gjøres for den instruksjon som står i hukommelsesordet Wn. Hvis en "null" foreligger på banen PR kan ifølge utførelseseksempelet ingen ytterligere utlesing gjøres fra referansehukommelsen RS til registeret BR hvorfor også utlesingene fra programhukommelsen PS må temporært avbrytes. Praktisk kan dette tilveiebringes på slik måte at en opp-flytning fra hukommelsesordet Wn til hukommelsesordet Wm respektive fra hukommelsesorganene-An, Bn til hukommelsesorganene Am, Bm ikke er mulig uten at et kvitteringssignal oppnås fra enheten RSH om at den gjennom signalet på banen RE begjærte utlesingen kan iverksettes.

Parameteroverf øring startes kun dersom noen forandring av adresseparametrene i registerhukommelsen RM kan ha funnet sted siden foregående parameteroverføring til parameterregisteret PR og ifølge utførelseseksempelet gjøres denne overføring kun dersom den instruksjon som står for tur for å eksekveres er av den typen som utfører skriving eller lesing i datahukommelsen DS. Ifølge denne forutsetning foreligger en "ener" i både registeret BO og hukommelsesorganet Al hvorfor OG-porten avgir et aktiveringssignal til kommunikasjonsenheten HB3. Som en følge av dette gjøres en såkalt innbrytning når mikroprogramgeneratoren MIG skal hente neste instruksjon fra enheten PSH slik at en utlesing gjøres fra kodegiveren WO i • stedet for fra hukommelsesordet Wl. Den instruksjon som utleses fra giveren WO utpeker den instruksjonssekvens i enheten MIG som tilveiebringer overføring av de for absolutt-adresseberegningen aktuelle adresseparametrene fra registerhukommelsen RM via den sentrale prosessorveien CPB til parameterregisteret PR. Mikroprogramsekvensen tilveiebringer også nullstilling av registeret BO via banen RR hvilket ifølge det foregående utgjør et av vilkårene for å oppnå en "ener" på banen PR.

Claims (5)

1. Anordning i en styredatamaskin for forkorting av eksekveringstiden for instruksjoner som utleses fra en programhukommelse ved indirekte adressering av en i styredatamaskinen inngående datahukommelse, der absoluttadressen til datahukommelsen frembringes i en adressebehandlingsenhet ved hjelp av en fra en referansehukommelse i overensstemmelse med en inngangsadresse utlest basisadresse og minst en fra en registerhukommeIse i samband med adresseberegningen over-ført adresseparameter som tidligere er blitt innfort i registerhukommelsen i samband med eksekveringen av en fra programhukommelsen utlest instruksjon, karakterisert ved at den omfatter en bufferhukommelse (BM) for sekvensiell mellomlagring av fra programhukommelsen (PS) utleste instruksjoner i en eksekveringskø, en utlesingsanordning (HR) for utlesing av basisadresser fra nevnte referansehukommelse (RS) i overensstemmelse med en inngangsadresse (IA) og i avhengighet av et lesesignal (RE), idet såvel inngangsadressen som lesesignal fås fra en til nevnte eksekveringskø tilført instruksjon (Wn) hvis denne er av en første type som vedrører skriving eller lesing i nevnte datahukommelse (DS), en registreringsanordning (BO) for å angi at en instruksjon hvilken er av en andre type som innfører adresseparametre i nevnte registerhukommelse (RM) er blitt utmatet fra nevnte buffer-hukommelses (BM) utgang (10), en første aktiveringsanordning (AG2) for i avhengighet av at nevnte angivelse foreligger i nevnte registreringsanordning (BO) og at den instruksjon som står for tur for utmatning til nevnte utgang (10) er av nevnte første type å starte overføring av nevnte minst en adresseparameter fra nevnte registerhukommelse (RM) til nevnte adressebehandlingsenhet (AC, PR, BR) og etter at overføringen er fullbyrdet fjerne nevnte angivelse i registreringsan-

ordningen (BO) og en andre aktiveringsanordning (OG, AG1) for i avhengighet av at ingen av de i nevnte bufferhukommelse (BM) lagrede instruksjonene (Wl-Wm) fremfor nevnte tilførte instruksjon (Wn) er av nevnte type og at ingen angivelse foreligger i nevnte registreringsanordning (BO) når en basisadresse utleses til nevnte adressebehandlingsenhet (AC, PR, BR) å starte frembringelsen av nevnte absoluttadresse (AA).

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte bufferhukommelse (BM) inneholder et antall hukommelsesord (Wl-Wn) for nevnte sekvensielle mellomlagring av instruksjoner foruten første og andre hukommelsesorgan (Al-An, Bl-Bn) tilordnet hvert og ett av hukom-melsesordene for lagring av informasjon angivende at foreliggende instruksjon er av nevnte første respektive andre type.

3. Anordning som angitt i ett av kravene 1 eller 2, karakterisert ved at nevnte adressebehandlingsenhet omfatter et basisadresseregister (BR) omfattende minst et registertrinn (Rl-Ri) for sekvensiell mellomlagring av basisadresser son utleses fra nevnte referansehukommelse (RS) .

4. Anordning som angitt i krav 3, karakterisert ved at nevnte basisadresseregister (BR) dessuten omfatter et til antallet registertrinn (Rl-Ri) svarende antall flaggbitposisjoner (Fl-Fi) for sammen med den utleste basisadressen (BA) å lagre et indikeringssignal fra nevnte andre aktiveringsanordning (OG, AGl) idet en utgang (SC) er anordnet fra basisadresseregisteret (BR) for å aktivere en i nevnte adressebehandlingsenhet inngående adresseberegningsenhet (AC) i overensstemmelse med et på nevnte utgang til-gjengelig lagret indikeringssignal.

5. Anordning som angitt i krav 1-4, karakterisert ved at nevnte adressebehandlingsenhet omfatter et parameterregister (PR) for lagring åv nevnte minst en adresseparameter.