NO167114B - Lagerprogrammerbar styring. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en lagerprogrammerbar styring med syklisk gjennomløpende brukerprogram og bestående av minst: a) en ordprosessor med ordprosessorbuss til behandling av driftsystem-og ordkommandoer, b) en bitprosessor til å behandle binære sammenknytnings-kommandoer og c) brukerprogramlager, operativsystemlager og datalager med binær prosessgjengivelse.

Lagerprogrammerbare styringer er nærmere beskrevet f.eks. i Siemens tidsskrift "Energietechnik", 1979, hefte 2, side 43-47 eller i hefte 4, side 136-139, eller i europeisk patentskrift 10 170 og US patentskrift 3 921 146 og 3 942 158.

En bekvem lagerprogrammerbar styring av den innlednings-vis angitte art skal både kunne gjennomføre logisk sammen-knytning av data av en bits bredde og også kunne utføre komplekse funksjoner med data av et ords bredde, som f.eks. aritmetikkfunksjoner, dataoverføring, tidsdannelse osv.

Det er derfor gunstig innen rammen av en lagerprogrammerbar styring å benytte et flerprosessorsystem hvor utførelsen av binærkommandoene blir overført til en særskilt bitprosessor, mens en langsommere standardordprosessor kan utføre de komplekse funksjoner (jfr. f.eks. Siemens tidsskrift "Energietechnik" 1980, hefte 9, side 361).

Vesentlige kriterier for en lagerprogrammerbar styrings yteevne er den gjennomløpende strøm av. kommandoer, her særlig bitprosessorens.

Den foreliggende oppfinnelses oppgave består i å skaffe en rask bitprosessor.

Denne oppgave blir ifølge oppfinnelsen løst ved at bitprosessoren ved avviklingen av en foreliggende binær sammen-knytnings kommando i den kommandoutførende del, som har aksess til datalageret^ via en særskilt buss paralleltløpende hermed henter de til neste brukerkommando hørende ord via en særskilt ytterligere buss fra brukerprogramlageret og straks etter utførelsen av den forutgående kommando sammenstiller dem for utførelse av den følgende kommando.

For å øke kommandostrømmeh blir altså innføringen av kommandoen og utførelsen av den forutgående kommando gjennom-ført parallelt. På grunn av den lave kompleksitet av de kommandoer som bitprosessoren gjennomfører, og av de dermed for-bundne korte tidsrom for kommandokodinger og intern kommandoutførelse, er lageraksesstiden den bestemmende faktor. Av den grunn er brukerprogramlager og datalager for bitprosessoren tilkoblet via separate bussystemer.

Konstaterer bitprosessoren ved sammenstilling av kommandoer en ordkommando, så går den til ventestilling og leverer en informasjon som karakteriserer ordkommando, for ordprosessoren.

Da styringssystemets kommunikasjon med prosessperiferien og programmerings- og testinnretningen forløper via ordprosessoren og denne altså får å behandle utenfra innkommende asynkrone hendelser, styrer ordprosessoren bitprosessoren, nemlig på samme måte som en programmerbar periferikomponent som startes og stoppes, og hvis kommandoadresseregister kan manipuleres osv. Da aksess til styre- og statusceller hos bitprosessoren må kunne gjennomføres fra ordprosessoren selv når bitprosessoren innfører og utfører kommandoer, behøves enda en tredje busstiDfeobling, nemlig til ordprosessorbussen for bitprosessoren.

Oppfinnelsen vil bli nærmere belyst ved et utførelses-eksempel som er vist på tegningen.

Fig. 1 er et prinsippkoblingsskjerna for den lagerprogrammerbare styring, og

fig. 2 viser detaljer ved bitprosessoren. Brukerprogrammet ligger i et programlager 5 som kan

være utført som skrive/leselager eller bare som leselager. Dette lager kan f.eks. være organisert for 2^ x 8 bits og derfor påkalles via seksten adresseledninger og åtte dataled-ninger samt styreledninger.

De data som skal behandles, altså prosessgjengivelsen, befinner seg i et datalager 6 som er utformet som skrive/leselager og er organisert med en bredde av f.eks. 2 9 x 8 bits. Ordprosessoren, i regelen en standard mikroprosessor, har følgende oppgaver:

- avvikling av slike særkommandoer i brukerprogrammet som

ikke inneholdes i bitprosessorens operasjonsforråd (ordkommando), deriblant f.eks. behandling av telle- og tids-celler,

- overføring av programmer fra brukerprogramlageret og av

data fra bitprosessorens datalager fra og til en programmerings- og testeinnretning, - overføring av data fra datalageret fra og til prosessorperi ferien (inn- og utlevering av prosessgjengivelsen) og

- diagnose og servicefunksjoner.

Som det fremgår av fig. 1, disponerer ordprosessoren

2 en periferibuss 21 som inn- og utkomponenter 1 fra og til prosessen er tilkoblet, og ennvidere en intern systembuss 22 (ordprosessorbuss) hvortil det er mulig å koble operativsystemlageret 4 og - via datapenser 8 - brukerprogramlager 5 og datalager 6 med prosessgjengivelse. Til den samme buss 22 er det også mulig å koble bitprosessoren 3, som via egne buser 31 og 32 og via datapensene 8 har eksklusiv aksess til brukerprogramlager 5 og datalager 6 med prosessgjengivelse. Utvekslingen med periferien forløper alltid over ordprosessoren 2, som ved syklusgrensene deponerer tilstanden av alle inn-gangsinformas joner fra prosessen i det interne datalager 6, og som ved syklusslutt overfører de utgangssignaler i datalageret 6 som resulterer av sammenknytningene, til prosessperiferien. Under avviklingen av programmet arbeides der altså ikke direkte med de egentlige signaler fra prosessperiferien, men med den interne prosessgjengivelse i datalageret 6. Instruksjonene om bit- eller ordoperasjoner er chiffrert i et spesielt programmeringsspråk og deponert i brukerprogramlageret 5. Disse instruksjoner avvikles av bitprosessoren 3 direkte og av ordprosessoren 2 i bestemte rutiner.

Disse programdeler såvel som øvrige operativsystemrutiner er i operativsystemlageret 4 hos ordprosessoren 2 fast deponert

i den anvendte mikroprosessors språk.

Vesentlige kriterier for det ovenfor beskrevne systems yteevne er den gjennomløpende kommandostrøm. Rask sammenkob-ling av de to prosessorer såvel som rask kommandogjennomgang i bitprosessoren er derfor ytterst viktige. Som allerede nevnt blir kommandoene i brukerprogramlageret- i regelen utført av selve bitprosessoren. En del av kommandoene må imidlertid gis videre til ordprosessoren.

En binær sammenknytningskommando består f.eks. av tre

ord å 8 bits.

Bitprosessoren 3 disponerer et kommandoadresseregister som viser til et ord; i brukerlageret. For utførelse av en kommando blir tre på hverandre følgende ord innført i bitprosessoren. Befinner en komplett kommando seg i bitprosessoren, så blir den enten utført direkte, nemlig under aksess til datalageret 6, eller levert videre til ordprosessoren 2.

Den struktur av bitprosessoren som behøves til dette,

er vist på fig. 2. Som det fremgår av figuren, blir den interne avvikling av kommandoene gjennomført ved hjelp av flere segmenter som arbeider parallelt.

Kommando-hentesegmentet 11 med kommandoadresseregisteret innfører i samsvar med styrekommandoene fra kommandostyringen 15 kontinuerlig lagrede ord fra brukerprogramlageret 5 via datapensen 8 til kommandolager- og -montasjesegmentet 12

hos bitprosessoren 3. Mens segmentet 11 innfører kommandoer, blir i kommandoutførelsessegmentet 13 den forrige kommando utført uavhengig av innføringen av den nye kommando og med aksess til datalageret 6 via bussen 32.

De to separate busser 31 og 32 muliggjør altså uavhengig innhenting og utførelse av kommandoer.

Som allerede nevnt, sammenmonterer segmentet 12 et kommandoord av flere lagrede ord. Er en slik kommando sammenstilt, blir den straks levert videre til kommandoutførelsessegmentet 13. Samtidig blir fo-rløpsstyringen 16 for kommandoutf ørelsessegmentet 13 startet.. Kommandoutf ørelsessegmentet 13 behandler nå kommandoen, hvorunder den via dataprepareringssegmentet 14 har aksess til data i datalageret 6. Disse data er i datalageret lagret i ord å 8 bits. Bredden svarer i den

forbindelse i regelen til ordprosessorens databusbredde.

Den bør velges størst mulig for å gjøre overføring av data fra og til prosessperiferien tilstrekkelig rask, idet der til formålet tjener en forholdsvis langsomt—virkende overfør-ingskanal. Men da data fra bitprosessoren håndteres bitvis,

må der for hver skriveprosess for en enkelt bit først velges et ord fra datalageret 6, hvoretter dette ord endres i bitprosessoren og derpå igjen innskrives i datalageret 6. Denne oppgave utføres av dataprepareringssegmentet 14, som også

er ansvarlig for tilordningen av kommandoord, altså f.eks.

en eventuell substitusjon av datalageradressen.

Hvis for-dekoderen 17 som er tilordnet kommandomontasje-segmentet 12, konstaterer at det ikke dreier seg om en binær sammenknytningskommando, men om en ordkommando, blir bitprosessoren stanset via start/stoppstyringen 18. Ordkommandoen blir ikke gitt direkte videre til ordprosessoren, men tjener som inngangsadresse for den programdel i operativsystemlageret som er tilordnet en bestemt ordprosessoroperasjon. Til dette er der anordnet en lagerstyring 25 som påstyres av kommando-montasjesegmentet 12 i samsvar med den foreliggende ordkommando, og som ut fra ordoperasjonens kode danner adressen for en bestemt lagercelle i det tilordnede lager 23. Dette lager 23; som eventuelt også kan ligge utenfor bitprosessoren 3, blir fortløpende avspurt av ordprosessoren. Det finner da under den adresserte lagercelle hos lageret 23 inngangsadressen for sin programdel som kreves for utførelse av ordkommandoen. På denne måte blir det oppnådd at inngangs-adressene ved fast kommandokode for ordoperasjonen kan holdes variabelt i de tilordnede programdeler.

Lageret 23 er det eventuelt også mulig å gi avkall på.

I så fall blir denne del erstattet med en datablokk innen programlageret, hvor inngangsadressen blir bestemt ved en tabellsøkemetode. I enkleste tilfelle kan inngangsadressen t.o.m. bestemmes direkte ut fra utleveringsdatum fra lager-styringen 25 med aritmetiske og logiske sammenknytninger.

Bitprosessoren 3, som er forbundet med ordprosessorbussen 22 via tilpasningsenheten 21, og som behandler et program selvstendig, kan via ordprosessorbussen håndteres av ordprosessoren på tilsvarende måte som en periferikomponent. P.eks. kan den interne tilstand av mikroprosessoren, f.eks. start/stopp, styres via en styreinngang 19 og den interne tilstand av bitprosessoren avspørres via en statusinngang 20. Videre kan også endel interne registre hos bitprosessoren som f.eks. kommandoadresseregister og binærregister behandles fra ordprosessoren. Disse muligheter for inngrep via tilpasningsenheten 21 er antydet ved pilen 24.

Claims (4)

1. Lagerprogrammerbar styring med syklisk gjennomløpende program og bestående av minst: a) en ordprosessor med ordprosessorbuss til å behandle driftsystem-og ordkommandoer. b) en bitprosessor til å behandle binære sammenknytnings-kommandoer, c) brukerprogramlager, driftsystemlager og datalager med binær prosessgjengivelse, karakterisert vedd) at bitprosessoren (3) ved avviklingen av en foreliggende binær sammenknytningskommando i kommandoutførelsesdelen (13) som har aksess til datalageret (6) via en særskilt buss (32), paralleltløpende hermed henter de til neste brukerkommando hørende ord via en særskilt ytterligere buss (31) fra brukerprogramlageret (5) og for straks etter utførelse av den foregående kommando sammenstiller dem for utførelse av den følgende kommando.

2. Styring som angitt i krav 1, karakterisert ved at en ordkommando konstatert ved kommandosammenstil-lingen stanser mikroprosessoren (3) via en start/stoppkobling (18) og leverer en informasjon som karakteriserer ordkommandoen for ordprosessoren (2).

3. Styring som angitt i krav 1, karakterisert ved at start/stoppkoblingen (18) er styrt av ordprosessoren (2).

4. Styring som angitt i krav 1, karakterisert ved at bitprosessorens (3) interne registre er skriv-og lesbare av ordprosessoren (2) via ordprosessorbussen (22).