NO780767L - Databehandlingssystem. - Google Patents

Description

Databehandlingssystem.

Oppfinnelsen angår ét* databehandlingssystem omfattende hjelpemidler for frembringelse av en rekke instruksjonssignaler som representerer programinstruksjoner for ut-førelse av bestemte databehandlingsoperasjoner og som inneholder dataadressedeler som representerer adressen, i hvilke data som gjelder disse operasjoner er lagret, hvilke instruksjonssignaler er lagret i en lagringsinnretning i systemet.

For enhver datamaskinfunksjon er det et stort antall særskilte programmer som kan innføres for å utføre funksjonen, og disse programmer kan,selv om de utfører samme endelige funksjon, være meget forskjellige med hensyn til an-tallet operasjonstrinn, hukommelseskapasiteten som er nødvendig for lagring av programmet, tiden som går med for å utføre programmet, kompatibilitet for programmet med andre, programmer som anvendes i samme datamaskin eller i samme databehandlingssystem, anvendelighet av programmet for annen' anvendelse og tiden som er nødvendig for'innføring av programmet. Disse for-skjeller er meget vesentlige ved databehandling og kan utgjøre en vesentlig forskjell med hensyn til kostnadene for data-behandlingen fordi behandlingstid, hukrommelseskapasitet og fagmessig programmeringspersonale er forholdsvis kostbare.

Omkostningsfordelene ved et spesielt program som tilbys en datamaskinanvender, gjør seg vanligvis gjeldende i den pris som programmereren setter på programmet, men denne pris er normalt basert på anvendelse av programmet for den tiltenkte databehandlingsfunksjon og gir ikke programmereren kompensering hvis programmet reproduseres eller modifiseres for anvendelse for andre databehandlingsfunksjoner. Hvis prisen for programmet er satt høyt nok for å gi programmereren kompen-sasjon for alle mulige modifikasjoner av programmet., ville dette' være uriktig overfor anvenderen som bare anvender programmet for dets tiltenkte formål og kan også forfeile enhver kostnads-fordel som programmet har i konkurranse med andre programmerere. eller endog prise programmet ut av markedet.

Selv om programmereren anvender copyright-beskyttelse for å hindre uautorisert reproduksjon av hans program eller hevde skade for uautorisert reproduksjon, står ingen patentbeskyttelse til rådighet for selve databehandlings-programmet under den nåværende lov for å hindre at den som anvender programmet kan benytte samme basisprogram med modifikasjoner for andre formål eller for å selge slike modifiserte programmer i konkurranse med programmereren. Følgelig består det et behov for et databehandlingssystem som kan hindre at en som anvender et databehandlingsprogram kan reprodusere dette

uten å hindre normal bruk av programmet for å utføre den til-siktede funksjon og uten å påvirke den normale anvendelse i datamaskinen for den som anvender programmet.

Forskjellige fremgangsmåter og apparater for koding og dekoding av digitale data for hemmeligholdelse er foreslått f.eks. i U.S.-patentskrift nr. 3-868.631, 3-958.081, 2.981.79*1 og 3.950.616. Disse kodesystemer er imidlertid beregnet på å beskytte digitale data under overføring fra et punkt til et annet mot inngrep i overføringen av en utenforstående person, og hindrer ikke at data kan reproduseres av en lovlig bruker av systemet på mottagersiden i et dataoverføringsanlegg.

Følgelig vil ingen av disse forslag løse problemet som fore-liggende oppfinnelse tar sikte på å løse.

Hensikten med oppfinnelsen er å unngå de ovenfor nevnte ulemper og dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved at lagringsinnretningen inneholder en datahukommelse med adresse inngangsledere og datautgangsledere, midler for i datahukommelsen å lagre datasignaler som representerer størrelser som det er referert til i programinstruksjonene i adresser som er bestemt av dataadressedelen av instruksjonssignalene, en forvrenger for å forvrenge dataadressedelene i instruksjonssignalene i samsvar med en forhåndsbestemt kodenøkkel, en instruksjonshukommelse, midler for lagring av instruksjonssignalene med de deler av dataadressene som er forvrengt, i instruksjonshukommelsen i posisjoner svarende til programrekke- følgen, midler for avlesning av instruksjonssignalene fra in-struks j onshukommelsen i samsvar med programrekkefølgen og ut-førelse av instruksjonene som er representert.ved instruksjonssignalene, en forvrengningsopphever som er seriekoplet med datahukommelsesadresselederne og- som arbeider i samsvar med kode-nøkkelen for å oppheve forvrengningen av forvrengte dataadressesignaler som tilføres dennes inngang og levere de opprinnelige dataadresser til datahukommelsen, midler for tilførsel av forvrengte dataadressesignaler som avleses fra instruksjonshukommelsen til inngangen i forvrengningsoppheveren, og midler for avlesning av data fra datahukommelsen i de forvrengningsopphevede adresser i samsvar ,med programinstruksjonene for anvendelse i tilsvarende databehandlingsoperasjoner.

Ytterligere trekk ved. oppfinnelsen vil frem-gå av kravene 2-9.

Oppfinnelsen skal nedenfor forklares

nærmere under henvisning til tegningene.

Fig. 1 viser et blbkkskjema for en fore-trukket utførelsesform av oppfinnelsen. Fig. 2 viser et forløpsskjerna for et enkelt forvrengningsprogram som kan anvendes ved utførelseseksemplet på figur 1. Figur 3 viser et blokkskjema for en del av en datahukommelse med halvledere. Figur 4 viser et grunnriss for en forvrengningsopphever for det -forvrengte program på figur ' 2.

Ved utførelseseksemplet på figur 1 anvendes atskilte instruksjons- og datahukommelser for å muliggjøre at dataadresser skal kunne forvrenges uten forvrengning av program-rekkefølgen. I dette tilfelle er både instruksjonshukommelsen 10 og datahukommelsen 12 vilkårlig tilgjengelige, men i andre tilfeller kan enten den ene eller begge hukommelser være bare avlesbare hukommelser eller programmerbart bare avlesbare hukommelser. Instruksjonshukommelsen 10 mottar adresseinngangs-signaler fra en programteller 1H hvis telleverdi økes ved hjelp av pulser fra en vanlig sentral behandlingsenhet 16 og som leverer instruksjonsutgangsord til den sentrale behandlingsenhet 16. Normale programinstruksjoner med uforvrengte dataadresser får bare sine dataadresser forvrengt i samsvar med en forhånds bestemt kodenøkkel ved hjelp av en samler eller oversetter 18 med en forvrenger som beskrevet nærmere nedenfor. Programinstruksjonene med de forvrengte dataadresser innføres i instruksjonshukommelsen 10 på vanlig måte i adresser som svarer til programrekkefølgen og data innføres i datahukommelsen 12 med sine opprinnelige uforvrengte adresser. Et eksempel på en typisk uforvrengt programinstruksjon under anvendelse av Interdata Modell 70 instruksjon er vist i tabell I nedenfor:

<*>DISSE INSTRUKSJONER REFERERAR SEG TIL DATAHUKOMMELSESADRESSER.

I dette, eksempel er hukommelsesposisjonene

og instruksjonene uttrykt i heksadesimalkode, men det er klart at andre koder kan anvendes i andre eksempler. Fire heksa-desimalsifre (16 binary bits) anvendes for å spesifisere hver hukommelsesposisjon eller dataadresse og fire heksadesimal-sifre anvendes for å spesifisere hver instruksjon. Instruksjonene som er vist i tabell I er for summering av to tall som befinner seg i den bestemte adresse i datahukommelsen 12, sammenligning av resultatet av addisjohe<*>n med en forhåndsbestemt konstant som er lagret i instruksjonshukommelsen 10

og deretter forgrening hvis de sammenlignede tall er like, eller lagring av resultatet i datahukommelsen 12 hvis de er ulike.

Det er to trinn for hver instruksjon, det første trinn (f.eks. instruksjonshukommelsesposisjonen 0100) uttrykker det som er. utført3 og det andre trinn (f.eks. instruk-. sjonshukommelsesposisjonen 0102) uttrykker adressen til data som er referert til i instruksjonen eller uttrykker selve dataene hvis slike er lagret i instruksjonshukommelsen 10. Instruksjonen 4810 som er lagret i instruksjonshukommelsen i posisjonen 0100 betyr innføring i registeret #1 innholdet av dataposisjonen som, er lagret i den neste instruksjonshukommelsesposisjon 0102. Tallet som er lagret i instruksjonshukommelsens posisjon 0102

er en dataadresse like som tallene som er lagret i instruksjonshukommelsesposisjonene 0106 og 0112. Disse er bare deler av programmet som forvrenges.

Den neste instruksjon som uttrykkes ved tallene som er lagret i instruksjonshukommelsesposisjonene 0104 og 0106 skal adderes til innholdet i datapos.isj onen 0200 i registeret #1. Som følge herav vil instruksjonen som uttrykkes ved tallene som er lagret i instruksjonshukommelsesposisjonene 0108 og 010A er for å sammenligne innholdet i registeret #1 med konstanten 0010. Det skal bemerkes at konstanten 0010 som er lagret i instruksjonshukommelsesposisjonen 010A ikke er en dataadresse slik som tallene som er lagret i instruksjonshukommelsesposisjonene 0102, 0106 og 0112. Bare dataadresser blir forvrengt ved denne utførelse av oppfinnelsen.

Tabell II viser programinstruksjonene i tabell I, hvor dataadresseposisjonene er forvrengt i. samsvar med en forholdsvis enkel kodenøkkel, hvor de minst viktige 10 bits i dataadressetallet er regulært ombyttet med en bit mot urviseren, dvs. at bits #-2 til =#=10 forskyves en bit til høyre og bit #10 erstattes av bit^l.

<*>DISSE DATAHUKOMMELSESADRESSER ER FORVRENGT VED REGULÆR 0M-BYTNING AV DE MINST VIKTIGE 10 bits EN bit MOT URVISEREN.

Programmet med forvrengte dataadresser slik som vist i tabell II innføres i instruksjonshukommelsen 10, mens data som er innført i dataregisteret 12 innføres i de opprinnelige uforvrengte dataadresser som vist på tabell. I. For at programmet skal funksjonere riktig, må derfor de forvrengte dataadresser fra instruksjonshukommelsen 10 bli forvrengningsopphevet ved hjelp av en forvrengningsopphever 20 som er seriekoplet med adresseinngangslederne 22 i datahukommelsen 12. For å hindre at den som anvender datamaskinen skal kunne undersøke forvrengningsoppheveren 20 eller elektrisk skulle kunne bestemme dens kodenøkkel, blir den fortrinnsvis integrert i datahukommelsen 12 og innkapslet sammen med denne for å hindre inspeksjon eller elektrisk tilgang til data-adresseinngangslederne 22 som beskrevet nærmere nedenfor.

Figur 2 viser et forløpsskjerna for et program for forvrengning av dataadresser i instruksjonssignalene i samsvar med den ovenfor nevnte enkle kodenøkkel. Instruksjonene i tabell I og II er deler av en Interdata Modell'70 instruksjon som også innbefatter instruksjoner av kort format, presserende format,- avgreningsinstruks-joner og forskyvnings-eller ombytningsinstruksjoner, av' hvilke ingen omfatter dataadresser. Instruksjonene - som inneholder dataadresser velges ut ved en elimineringsprosess som skjer i programtrinnene 24-34 på figur 2. Instruksjoner av kort format elimineres i

trinnet 26. Instruksjoner av presserende format elimineres i trinn 28. Avgreningsinstruksjoner elimineres i trinnet 30. Forskyvnings- og ombytningsinstruksjoner elimineres i trinn 32. Alle instruksjoner som forblir har dataadresser som forvrenges

i samsvar med den ovenfor nevnte kodenøkkel i trinn 36 i programmet . Dette enkle forvrengningsprogram kan innføres i ethvert hensiktsmessig sted i et normalt samlings- eller oversettelses-program.

Forvrengningsoppheveren for den ovenfor nevnte kodenøkkel er vist på figur 4. Den består av ti ledere 38-56 som er forbundet mellom ti inngangsklemmer I]_~I-lq°S ti utgangsklemmer O^-O-^q på sådan måte at den ovenfor nevnte regulære ombytning reverserer for de minst viktige 10 bits i dataadressen 1 bit mot urviseren. Lederne 38-56 er koplet i serie med tilhørende adresseinngangsleder 22 i datahukommelsen 12 og er integrert og innkapslet sammen med denne som beskrevet ovenfor for å hindre enhver fra å undersøke lederne 38-56 for å bestemme kodenøkkelen eller fra elektrisk å utlede fra lederne 38-56 kodenøkkelen.

Figur 3 viser et utførelseseksempel på en datahukommelse 12 som er bygget opp av et antall halvlederen-heter 58 som hver inneholder en halvlederhukommelse med 1023 adskilte bits. Det er 10 adresseinngangsledere for hver enhet 58 pluss en avlesningsinngang og en innføringsinngang, en datainngang og en datautgang samt med vanlige innganger for spenning

og jord som ikke er vist på tegningene. Enhetene 58 er forbundet i et antall rekker som hver inneholder N enheter 58 hvor N er et antall bits i binære ord som er lagret i hukommelsen. Adresseinngangslederne i hver enhet 58 i samme rekke er parallellfor-bundet som avlesningsinngang og innføringsinngang.

For innføring av informasjon i hukommelsen velges den ønskede hukommelsesrekke ved hjelp av vanlige'velger-kretser 60 som reagerer på de mest viktige seks bits i data-hukommelsesadressen som vist i tabell I og II. Disse datahukommelsesadresser er ikke forvrengt. 'De minst viktige 10 bits som er forvrengt, tilføres adresseinngangene i alle enhetene 58

i den valgte hukommelsesrekke. Data som skal innføres i hver enhet 58 tilføres den tilsvarende datainngang. Den felles inn-føringsinngang blir da energisert for innføring av informasjon i den valgte enhet 58 i adressehukommelsesposisjonen. For avlesning av informasjon fra hukommelsen adresseres den ønskede hukommelsesposisjon som beskrevet ovenfor, og den felles avlesningsinngang energiseres.

I den ovenfor beskrevne halvlederhukommelse er forvrengningsoppheveren som vist på figur 4, fortrinnsvis'innordnet i'lederne i halvlederen 59 i hver enhet 58 og inn-, kapslet i et materiale som er ugjennomsiktig for å hindre undersøkelse av. lederne på halvlederlegemet, og som er sterkt nok til å sikre at de mikroskopiske ledere på halvlederen 59

blir ødelagt til utenfor gjenkjennelse hvis kapslingsmaterialet fjernes med kraft.

Når halvlederen 59 er innkapslet er det umulig å undersøke lederne på denne for å bestemme kodenøkkelen og det er umulig elektrisk å utlede kodenøkkelen. Hvis det gjøres forsøk på å fjerne kapslingsmaterialet for å frilegge lederne, vil disse som har mikroskopisk tykkelse bli ødelagt til utenfor gjenkjennelse hvis kapslingsmaterialet fjernes. Kombi-nasjonen med å danne forvrengningsoppheveren direkte på halvlederen 59 og innkapsle denne hindrer enhver fra å bestemme kodenøkkelen ved undersøkelse eller ad elektrisk vei fordi selv om inngangslederne er tilgjengelige, er utgangslederne gjemt under innkapslingsmaterialet.

Selv om den ovenfor beskrevne kodenøkkel er forholdsvis enkel, tjener den sitt formål ved å hemmeligholde det ' lagrede program i instruksjonshukommelsen 10 og hindre enhver fra å reprodusere programmet ved hjelp av informasjonen i hukom-melsene 10 og 12. For eksempel, hvis en instruksjon er innført

i posisjonen 0100 og 0102 i instruksjonshukommelsen og avleses og tolkes i samsvar med riktig instruksjon, vil dette resultere i "Innfør i registeret#1 innholdet i dataposisjonen 0080".

Dette er imidlertid ikke riktig og feilledende fordi data-' adressen 0080 er forvrengt og i virkeligheten betyr dataposisjonen 0100. Alle dataadresser i instruksjonshukommelsen 10 er forvrengt på lignende måte og derfor er infdrmasjonen i instruksjonshukommelsen 10 ubrukelig for reproduksjon av det opprinnelige program uten forvrengningskodenøkkelen. Men programmet kan ut-føres på datamaskinen uten problemer fordi alle dataadresser blir forvrengningsopphevet i adresseinngangene i datahukommelsen 12 ved hjelp av forvrengningsoppheverne i disse. Også normale vedlikeholdsoperasjoner kan utføres på datamaskinen fordi instruksjonene stemmer overens med de tilhørende instruksjoner og programrekkefølgen blir forvrengningsopphevet.

Selv om en enkel kodenøkkel anvendes i eksemplet ovenfor kan mere kompliserte kodenøkler anvendes som krever binær kodingsmatriser som forvrengningsopphevere fordi dekodingsmatrisene også kan dannes på halvlederlegemer sammen med halvlederhukommelser. Også andre metoder kan anvendes for å hindre at forvrengningsoppheveren 20 blir undersøkt eller elektrisk forespurt for å bestemme kodenøkkelen.

Claims (9)

1. Databehandlingssystem omfattende hjelpemidler for frembringelse av en rekke instruksjonssignaler som representerer programinstruksjoner for utførelse av bestemte databehandlingsoperasjoner og som inneholder dataadressedeler som representerer adressen i hvilke data som gjelder disse operasjoner er lagret-, hvilke instruksjonssignaler er lagret i en lagringsinnretning i systemet, karakterisert ved at lagringsinnretningen inneholder en datahukommelse med adresseinngangsledere og datautgangsledere, midler for i datahukommelsen å lagre datasignaler som representerer størrelser som det er referert til i programinstruksjonene i adresser som er bestemt av dataadressedelen av instruksjonssignalene, en forvrenger for å forvrenge dataadressedelene i instruksjonssignalene i samsvar med en forhåndsbestemt kodenøkkel, en instruksjonshukommelse, midler for lagring av instruksjonssignalene med de deler av'dataadressene som er forvrengt, i instruksjonshukommelsen i posisjoner svarende til programrekkefølgen, midler for avlesning av instruksjonssignalene fra instruksjonshukommelsen i samsvar med programrekkefølgen og utførelse av instruksjonene som er representert ved instruksjonssignalene, en forvrengningsopphever som er seriekoplet med datahukommelsesadresselederne og som arbeider i samsvar med kodenøkkelen for å oppheve forvrengningen av forvrengte dataadressesignaler som tilføres dennes inngang og levere de-opprinnelige dataadresser til datahukommelsen, midler for tilførsel av forvrengte dataadressesignaler som avleses fra .instruksjonshukommelsen til inngangen i forvrengningsoppheveren, og midler for avlesning av data fra datahukommelsen i de forvrengningsopphevede adresser i samsvar med programinstruksjonene for anvendelse i tilsvarende data-behandlingsoperas joner.

2. System ifølge krav 1, karakterisert ved midler for å hindre noen fra å undersøke den kodede del av forvrengningsoppheveren for å tilegne seg kodenøkkelen eller fra elektrisk å bestemme denne.'

3. System ifølge krav 1, karakterisert ved at datahukommelsen omfatter et antall halvleder-enheter som hver inneholder adresseinngangsledere og datautgangs ledere, og et antall forvrengningsopphevere som hver er seriekoplet med datahukommelsesadresselederne i en tilhørende halvlederenhet og som arbeider i samsvar med kodenøkkelen for å oppheve forvrengningen av forvrengte datasignaler som tilføres dennes inngang og tilføre forvrengningsopphevedé dataadressesignaler til den tilhørende halvlederenhet.

4. System ifølge krav 33karakterisert ved at hver forvrengningsopphever er montert på den tilhørende halvlederenhet og er innkapslet sammen med denne.

5- System ifølge krav 1; karakterisert ved at kodenøkkelen omfatter i det minste regulær ombytning av en del av de binære bits som representerer hver dataadresse i en forutbestemt retning.

6. System ifølge krav 55karakterisert ved at forvrengningsoppheveren omfatter et antall ledere, en for hver dataadresseinngangsleder forbundet med denne på en slik måte at de binære bits ombyttes regulært mot-satt den forhåndsbestemte retning for å oppheve forvrengningen av de forvrengte adresser.

7. System ifølge krav 6, karakterisert ved at datahukommelsen omfatter et antall'halvleder-enheter som hver inneholder adresseinngangsledere og datautgangsledere, og et antall forvrengningsopphevere som hver er seriekoplet med datahukommelsesadresselederne i en tilhørende halvlederenhet og som arbeider i samsvar med kodenøkkelen for å oppheve forvrengningen av forvrengte dataadressesignaler som tilføres dens inngang og å tilføre forvrengningsopphevedé dataadressesignaler til den tilhørende halvlederenhet, idet lederne i hver forvrengningsopphever er montert på en tilhørende halvlederenhet og innkapslet sammen med denne.

8. Fremgangsmåte til hemmeligholdelse av et databehandlingsprogram som er lagret i en første og andre hukommelse og som omfatter en rekke instruksjonssignaler i den første hukommelse som representerer programinstruksjoner for ut-førelse bestemte databehandlingsoperasjoner, av hvilke instruksjonssignaler noen gjelder dataadresser som representerer, adresser til posisjoner for datasignaler som vedrører vedkom-mende operasjon og er lagret i den andre hukommelse, karakterisert ved lagring av datasignalene i den andre hukommelse i posisjoner svarende til dataadressene i instruksjonssignalene, forvrengning av disse dataadresser i samsvar med en forhåndsbestemt kodenøkkel før instruksjonssignalene lagres i den første hukommelse, lagring av instruksjonssignalene innbe-fattet de. forvrengte dataadresser i den første hukommelse, avlesning av ih struksjonssignalene fra den første hukommelse, oppheving av forvrengningen av de forvrengte dataadresser i instruksjonssignalene som avleses fra den første hukommelse før de tilsvarende datasignaler avleses fra den andre hukommelse, avlesning av datasignaler som svarer til "de forvrengningsopphevedé dataadresser i instruksjonssignalene fra den andre hukommelse og utføring av programinstruksjonene som er representert ved instruksjonssignalene og datasignalene.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at hver forvrengt dataadresse i et instruksjonssignal forvrengningsoppheves under avlesningen fra den første hukommelse.