SE436604B - Mikroprogramstyranordning for inkorning av mikroprogram - Google Patents

Description

7902671-2 I0 15 20 25 30 35 ' 2 hög databehandlignshastighet kan åstadkommas eftersom operatörinstruktionen snabbt kan exekveras vid mikro- programnivân.

Inkörning av ett sådant system innehåller emeller- tid fler svårigheter än inkörning av högnivàinstruk- tionsord i ett ordinärt minne. Varje högnivàinstruktion har en mikroprogrambehandlingsrutin för varje ord, varigenom det finns tillräckligt med tid för en detalje- rad felkontroll. Behandlade poster innefattar en kontroll av en avbrottssignal, som motsvarar en inkörningsbegäran från en operatör. En programräknare, som motsvarar ett ord av högnivâinstruktionen, är anordnad att utföra pro- grammets styrning av framstegningen.

I motsats till detta måste hänsyn tas till varje mikroinstruktion vid inkörning av ett system, där operatörprogrammet beskrives vid mikroprogramnivàer, eftersom det inte finns någon behandlíngsrutin, som är mer detaljerad än programnivån. Detta inses lätt i skenet av det faktum att en operatörs inköringsbe- gäran kan åstadkommas för varje mikroinstruktion.

Uttrycket “operatörens begäran" betyder läsning/ skrivning, körning, adresstopp, enkel stegoperation etc för ett vid databehandlingen utnyttjat register., Generellt sett kan inkörningen av programmet motsva- ra vilken som helst operatörsbegäran förutsatt att programmets framstegningsadress kan sparas. Samma gäller för en flagga, som motsvarar resultatet av en beräkning men eftersom föreliggande uppfinning avser ett mikroprogram, kommer inkörningsbehandling av en flagga inte att beskrivas. Även då ett operatör- program skrives in i ett mikroprogramområde kan således inkörning av programmet åstadkommas så länge som den programframstegningsadress (nedan kallad en nästa adress) kan bevaras. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en ny mikroprogramstyranordning, medelst vilken man med lätthet kan köra in ett mikroprogram. 10 15 20 25 30 35 7902671-2 ' 3 Ovanstående ändamål löses enligt uppfinningen genom anordnandet av en mikroprogramstyranordning av den typ, som innefattar en elektronisk dator med en programmerbar avbrottsstyrenhet och ett inkörningsmikroprogram för att tillåta ett avbrott i form av ett steg av mikroprogrammet.

Mikroprogramstyranordningen kännetecknas av en central processenhet, som innefattar ett minnesorgan, vilket lag- rar ett inkörningsmikroprogram och ett mikroprogram, som ska inköras, varvid inkörningsprogrammet möjliggör exekve- ring av ett enda mikrosteg i mikroprogrammet, som ska in- köras, samt en operatörs behandlingsbegäran, som skiljer sig från nämnda enda mikrostegsexekvering; en klockstyren- het för styrbar alstring av klocksignaler, vilka styr manövreringen av den centrala processenheten, en program- styranordning, en programmerbar avbrottsstyrenhet och en programsekvensenhet; att programstyranordningen dels rea- gerar för en stoppinstruktion från den centrala process- enheten för alstring av en avbrottsbegäransignal och för åstadkommande av en styrsignal till klockstyrenheten, så att denna stoppar alstringen av klocksignaler, dels även styr klockstyrenheten för start av klocksignalsmatningen, varigenom exekvering av inkörningsprogrammet möjliggöres som en del av en avbrottsrutin, varvid inkörningsmikro- programmet exekverar en enda mikrostegsoperation av pro- grammet, som ska inköras, eller exekverar en operatörs begäran, som skiljer sig från nämnda enda mikrostegsope- ration för programmet, som ska inköras; att den program- merbara avbrottsstyrenheten reagerar för avbrottsbegäran- signalen och en avbrottstillståndssignal för ástadkomman- de av en avbrottssekvensstartsignal till klockstyrenheten, så att denna sättes i ett tillstànd för arbete i en av- brottssekvens; och att programsekvensenheten kommunicerar med den centrala processenheten och innefattar en lagrings- anordning, varvid programsekvensenheten sparar nästa ad- ress i programmet, som skall inköras, i nämnda lagrings- anordning vid start av klocksignalerna.

Uppfinningen kommer att beskrivas närmare nedan med J 7902671-2 10 15. 20 25 30 35 - 4 utföringsexempel under hänvisning till medföljande rit- ' ningar. Pig l visar ett blockschema, som åskådliggör en utföringsform av mikroprogramstyranordningen enligt upp- finningen. Pig 2 visar ett blockschema vilket åskådliggör konstruktionen av en programstyrenhet. Fig 3 visar en flödesplan, vilken åskådliggör inkörningsstegen. Fig 4 visar ett tiddiagram, vilket åskådliggör klockstopp och preparering av starten för en avbrottssekvens. Fig 5 vi- 'sar en flödesplan och åskådliggör ett operationsflöde.

Fig 6 visar ett kopplingsschema av klockstyrenheten.

Innan ett föredraget utföríngsexempel av uppfinningen beskrives kommer först ett sätt att spara nästa adress ba- serat på den ovan beskrivna principen att beskrivas med hänvisning till mikroprogramstyranordningen för mikropro- gramsinkörning. Såsom beskrivits ovan har ett mikropro- gramsystem, som utnyttjar ett "bit-slice"-element, som baselement en mikroproçessor för exekvering av en databe- handling och en programsekvenserare för åstadkommande av adresstyrningen av mikroprogrammet. Programsekvenseraren har vanligen filer (i form av en minnesanordning, dvs en lagringsanordning) vid flera nivåer, så att programsekven- seraren i händelse av ett avbrott styrs att spara nästa adress. Styranordningen enligt uppfinningen har organ, som tillåter ett avbrott vid en mikroprogramsnivå för in- körning av ett operatörprogram, som skrivs vid en mikro- programsnivå. När avbrottet tillâtes avancerar program- met från adress 0 i mikroprogrammet för exekvering av en förbestämd avbrottsrutin. När avbrottsbehandlingsrutinen exekveras, sparas den avbrutna instruktionens adress i programsekvenserarens fil.

På detta sätt utnyttjar styranordningen enligt upp- finningen en avbrottskonstruktion för sparande av nästa adress. Av detta skäl är det inte nödvändigt att åstadkom- ma ytterligare hårdvara, som sparar nästa adress. Följakt- ligen är det för inkörning av ett kontinuerligt program, då nästa adress sparas, endast nödvändigt att aktivera avbrottstyrorganet.

A 10 15 20 25 30 35 7902671-2 ' s Införing av egenskaper, som är väsentliga för ordi- när inkörning, är en enstegsoperation, som exekverar ope- ratörsprogrammet enligt successiva instruktioner, och en operation för presentation av innehållet i beräkningsre- gistret vid vilken som helst tidpunkt och för vilket som helst antal tidpunkter för undersökning av registerinne- hållet, varvid det är nödvändigt att utnyttja lämpliga organ. Detta orsakas huvudsakligen av den ovan beskrivna konstruktionen av mikroprogrammet. Enligt inkörningsstyr~ anordningen enligt uppfinningen ínställes nästa avbrott i den sista inkörningsbehandlingsrutinen, som följer på behandlingen av en operatörs begäran, varvid ett avbrott sker omedelbart vid tidpunkten för nästa operatörsbegä- ran, varigenom nästa adress, som är nödvändig för utfö- rande av kontinuerlig inkörning, sparas. Vidare stoppas systemklockan efter fullbordande av en operatörs begäran vid inkörningsanordningen enligt uppfinningen. Klockan startas återigen genom operatörsoperationen. Stopp och start av klockan motsvarar prepareringen av en avbrotts- sekvens och initieringen av avbrottssekvensen. En sådan klockstyrning och avbrottssekvensen regleras enligt ka- rakteristiken för styranordningens avbrottsstyrorgan.

Stoppstyrning av klockan resulterar i den fördelen att systemets tillstånd vid tidpunkten för avslutande av ope- ratörsbegäran kan observeras i ett tillstànd, i vilket klockan har stannat och kretsfelet lätt kan undersökas.

Dessutom kan presentation av tillstånden lätt åstadkom- mas med lysdioder eller liknande.

Mikroprogramstyranordningen enligt fig l innefattar en programstyrenhet l, vilken är anordnad att inställa en avbrottsbegäransignal a i en programmerbar avbrottsstyr- enhet 2 och att styra startande och stoppande av en klocka. När klockan startas åstadkommer styrenheten 1 ett avbrott för att därigenom köra in mikroprogrammet. När den programmerbara avbrottsstyrenheten 2 mottager en av- brottstillstàndsinstruktion B, som alstras medelst ett "pipa-line"-register, som_kommer att beskrivas närmare Å 1,C)()1e 7902671 -2 10 15 20 25 30 35 ' 26 nedan, medan styrenheten 2 inställes med avbrottsbegäran- signalen a, sänder enheten en avbrottssekvensstartsignal e till en klockstyrenhet 3 för startande av avbrottssek- vensen.

Eftersom ett avbrott, såsom beskrivits ovan, åstad- kommes vid tidpunkten för startande av klockan, är det nödvändigt att fördröja klockstoppet, medan den program- merbara avbrottsstyrenheten 2 är i funktion. Denna opera- tion kommer att beskrivas närmare nedan med hänvisning till fig 2, som åskådliggör konstruktionen av program- styrenheten. ' När en programstoppinstruktion A (fig 2) matas från en central processenhet 6, som kan vara av typen AM290l eller AM290lA, vilka tillverkas av Advanced Micro Devices Co., Ltd., USA, kommer en klockstoppinstruktionsavkodare 20 att alstra en vippinställningssignal för en avbrotts- begäran och en klockräknestartinställningssigna1. Program- styrenheten l innefattar även en räknare, som har två vippkretsar FFl och FF2 och räknar två klocksignaler ef- ter mottagning av klockräknestartinställningssignalen för fördröjning av alstringen av en klockstoppsignal b tills en avbrottssekvensstartsignal e alstras medelst avbrotts- styrenheten 2. Genom sådan tidsinställning vid tidpunkten för stoppande av klockan avslutas förberedelsen för star- tandet av avbrottssekvensen, varigenom det är möjligt att påbörja avbrottet samtidigt som klockan áterstartas. Fig l visar att klockstyrenheten 3 alstrar en klockpuls, som styr programstyrenheten 1, den programmerbara avbrotts- styrenheten 2, en programsekvensenhet 4, registret 5 och den centrala processenheten 6. Fig 6 visar ett exempel på klockstyrenheten. Vid mottagning av en klockstoppsignal b från programstyrenheten 1 och när en puls alstras me- delst en oscillator, avbryter klockstyrenheten 3 omedel- bart alstringen av klockpulser. När klockstyrenheten 3 mottager en avbrottsstartsignal e från avbrottsstyrenhe- ten 2 modifierar den dessutom den ovan nämnda klockpulsen som matas till programsekvensenheten 4, till registret 4 10 15 20 25 30 35 7902671-2 ' 7 5 och till den överordnade eller centrala processenheten 6 för behandling av avbrottet. Klockstyrenheten 3 matar också en nolladressstartstyrsignal g och en stegstyrsig- nal i till programsekvensenheten 4. Stegstyrsignalen i är anordnad för sparande av nästa adress i registret i programsekvenseraren, medan programminnesadressen över- föres genom stegningen. Alstringen av klockpulser påbör- jas medelst en startströmställare SW, som framgår av fig 2 och som verksamgöres på begäran av operatören.

När startströmställaren SW nedtryckes, âterställes en stoppvippa, medan en startvippa inställes, när startströmställaren frisläppes.

Programsekvensenheten 4 matar en ny adress c till en programminnesenhet 7 och vid tidpunkten för avbrottssek- vensen bevaras denna nya adress i en fil i programsek- vensenheten 4. Adressen c från programsekvensenheten 4 och ett programinnehäll d från registret 5 presenteras på en presentationsanordning 8.

Beträffande sättet att presentera tillstânden sän- des nästa adress och programinnehâll till presentations- enheten, t ex LED. Eftersom klockpulsen stoppas kan inte enbart konstruktionen av presentationsanordningen förenk- las utan kan även fel i anordningen lätt upptäckas.

Den programmerbara avbrottsenheten av typen AM29l4 från Advanced Micro Devices Co., Ltd., USA är lämplig för användning som avbrottsstyrenhet 2, programsekvensenhet av typ AM2909, som tillerkas av samma företag, är lämplig för användning som programsekvensenhet 4 och ett regis- ter av typ AM29l8 från samma tillverkare är lämpligt för användning som "pipe-line"-register 5.

Efter att ha fullbordat beskrivningen av elementen i styrsystemet är sättet att kontinuerligt exekvera det stegvisa arbetssättet, medan exekvering av en operatörs- begäran om ett arbetssätt, som skiljer sig från det steg- visa arbetssättet, åstadkommes, följande. Varje följande adress av ett program, som skall testas, bevaras genom användning av ett avbrott, medan operatörens begäran Å POOR QUALITY 7902671-2 10 15 20 25 30 35 ' 8 behandlas, såsom visas med inkörningsprocessflödesplanen enligt fig 3. Sá länge som nästa adress bevaras är det möjligt att tillfredsställa operatörens begäran oberoende av antalet begäranden eller ändring av dessa. Pig 3 vi- sar att det stegvisa arbetssättet ekekveras medelst ytter- ligare en instruktion efter det att nästa adress av pro- grammet, som skall inköras, bevaras. Detta betyder att det stegvisa arbetssättet är möjligt att åstadkomma ge- nom att fördröja klockstoppet och starten av avbrotts- sekvensen medelst en instruktion vid det sista behand- lingssteget av inkörningsprogrammet. I vilket fall som helst är det väsentligt att starta avbrottssekvensen för fatt bevara nästa adress vid tiden för startande av klockan.

Denna styrning ástadkommes medelst programstyrenhe- ten l, medan förberedandet av avbrottssekvensstarten och inställningen av klockstoppstaktregleringen, som följer på en klockstoppsinstrpktion, utföres medelst klockräkna ren i programstyranordningen. Denna styrningssekvens vi- sas med tíddiagrammet i fig 4. När avbrottsstyrenheten 2 mottager en avbrottstillståndsinstruktion B efter det att den inställts med en avbrottsbegäransignal a, startas av- brottssekvensen efter det att tvâ instruktioner exekve- rats, så att en klockstoppinstruktion A slutföres före avbrottstillstándsinstruktionen B för att därigenom stop- pa klockan, när tre instruktioner, som innefattar av- brottstillståndsinstruktionen B, exekverats.

Räkningen av antalet klockpulser h medelst räknaren åstadkommes vid de fallande flankerna och klockstoppsig- nalen b alstras vid de stigande flankerna av nästa adress-"popping“-instruktionscykel. Samtidigt alstras en avbrottssekvensstartsignal e. Därefter väljer operatören ett arbetssätt och alstrar därefter klockpulsen genom att sluta startströmställaren SW för att bevara nästa adress i filen medelst ett avbrottsbehandlingsprogram, vilket startar från en adress noll. För àstadkommande av en ef- terföljande inkörningsbehandling inhiberas avbrottsproces- l0 15 20 25 30 -4 35 7902671-2 ' 9 sen och programmet hoppar till inkörningsrutinen genom styrning från en operatörsalstrad inkörningsavbrottssig- nal i form av en vektor f. Därefter skrivs operatörens begäranden in i centralprocessenheten för utförande av individuella behandlingar.

Ett verkligt inkörningsprogram, som motsvarar för- beredandet av starten av en avbrottssekvens enligt fig 4, fungerar i praktiken enligt följande. Fig 5 visar en flödesplan, som åskådliggör operationsflödet i ett in- körningsprogram och ett program, som skall inköras, före respektive efter starten av en klockstoppsignal vid ett stegvist arbetssätt samt ett annat av operatören begärt arbetssätt, varvid hânvisningssiffran 9 betecknar ett inkörningsprogram.

Vid det stegvisa arbetssättet, som visas som pro- grammets högra gren, alstras en avbrottstillstàndsinstruk- tion B efter en klockstoppsinstruktion och efter att be- varat nästa adress register-“popping"-instruktion C exe- kveras en instruktion av ett program, som skall inköras, varefter programmet avslutas. Till svar på instruktionen A exekveras således tre instruktioner. Vid ett annat ar- betssätt, behandlingen av vilket liknar det stegvisa ar- betssättet, som visas som den vänstra grenen i flödes- schemat i fig 5, styrs a andra sidan operationsflödet medelst instruktionerna A och B. Vid detta arbetssätt stoppas programmet, när instruktionen C exekveras, efter- som det är nödvändigt att bevara respektive nya adresser.

Pâ fall tvâ instruktioner, som exekveras för att stoppa pro- avbrottstillståndsinstruktionen B följer i detta grammet som om maskinvaror användes, vilket skiljer sig fràn det stegvisa arbetssättet, och en icke-operations- instruktion D innefattas i programmet. Vid varje arbets- sätt alstras avbrottstillstàndsinstruktionen B före klockstoppet och eftersom instruktionen B och klockstopps positionen inställes i beroende av den programmerbara av- brottsstyrenhetens 2 prestanda, kommer nästa adress att bevaras i filen samtidigt som klockpulsen alstras.

POOR QUALITY 790267142 10 15 20 ° 10 Enligt operationsflödesplanen i fig 5 kan program- met stoppas vid vilket som helst önskat steg medelst klockstoppinstruktionen A. Mera speciellt är det möj- ligt att stoppa klockpulsen, när programmet, som skall inköras, har exekverats medelst en instruktion vid det stegvisa arbetssättet, medan det vid ett arbetssätt, som skiljer sig från det stegvisa arbetssättet är möjligt att stoppa klockpulsen, när påföljande adress bevaras. Eftersom det är möjligt att bevara nästa adress samtidigt som klockpulsen alstras, som åstadkom- mes medelst avbrottstillstàndsinstruktionen, är det dessutom möjligt att behandla ett flertal på varandra följande operatörbegäranden, medan det stegvisa arbets- sättet av programmet, som skall inköras, exekveras.

Uppfinningen åstadkommer en enkel programstyranord- ning för ett datorsystem, som innefattar en programmer- bar instruktionsstyranordning och en avbrottsanordning för mikroprogramnívân för möjliggörande av ett stegvis arbetssätt och stoppande av klockan. Följaktligen är det möjligt att presentera programmet och nästa adress på ett presentationsorgan för att därigenom minska maskinvaran, som är nödvändig för inkörningen.'

Claims (2)

10 15 20 25 30' 35 7902671-2 ' 11 PATENTKRAV

1. Mikroprogramstyranordning för inkörning av mikroprogram, k ä n n e t e c k n a d av en central processenhet (6), som innefattar ett minnesorgan, vilket lagrar ett inkörningsmikroprogram och ett mikro- program, som ska inköras, varvid inkörningsprogrammet möjliggör exekvering av ett enda mikrosteg i mikro- programmet, som ska inköras, samt en operatörs behand- lingsbegäran, som skiljer sig från nämnda enda mikro- stegsexekvering; en klockstyrenhet (3) för styrbar alstring av klocksignaler, vilka styr manövreríngen av den centrala processenheten, en programstyranordning (1), en programmerbar avbrottsstyrenhet (2) och en programsekvensenhet (4); att programstyranordningen dels reagerar för en stoppinstruktion från den centrala processenheten för alstring av en avbrottsbegäranssig- nal och för åstadkommande av en styrsignal till klock- styrenheten, så att denna stoppar alstringen av klock- signaler, dels även styr klockstyrenheten för start av klocksígnalsmatningen, varigenom exekvering av inkörningsprogrammet möjliggöres som en del av en avbrottsrutin, varvid inkörningsmikroprogrammet exek- verar en enda mikrostegsoperation av programmet, som ska inköras, eller exekverar en operatörs begäran, som skiljer sig från nämnda enda mikrostegsoperation, och därefter återvänder till en enda mikrostegsoperation för programmet, som ska inköras; att den programmerbara avbrottsstyrenheten reagerar för avbrottsbegärans- signalen och en avbrottstillstândssignal för åstad- kommande av en avbrottssekvensstartsignal till klock- styrenheten, så att denna sättes i ett tillstånd för arbete i en avbrottssekvens; och att programsek- vensenheten kommunicerar med den centrala processenheten och innefattar en lagringsanordning, varvid program- sekvensenheten sparar nästa adress i programmet, som skall inköras, i nämnda lagringsanordning vid start av klocksignalerna. *PooR QUALITY 7902671-zh 10 15 20 25 12

2. Mikroprogramstyranordning enligt krav 1, k â n n e t e c k n a d av att klockstyrenheten (3) alstrar en nolladresstartstyrsignal, som matas till programsekvensenheten (4); att programsekvensenheten matar en programbehandlingsadress till minnesorganet och sparar denna adress i lagringsanordningen vid klocksignalsstarten; att programstyranordningen matar en avbrottsbegäranssignal till den programmerbara avbrottsstyranordningen och en klockstoppsignal till klockstyrenheten i beroende av stoppínstruktioner och startar matning av klocksignaler i beroende av en operatörbegäranssignal; att minnesorganet är anslutet till programsekvensenheten för mottagning av en program- behandlíngsadress därifrån, varvid styranordningen vidare har ett "pipe line"-register (5), som är anordnat att mottaga klocksignaler och ansluter till minnes- organet för lagring av ett programinnehâll och för matning av avbrottstillståndssignalen till den pro- grammerbara avbrottsstyrenheten (2), en startström- ställare (SW), som ingår i programstyranordningen (1) och manövreras av en operatör för start av klock- styrenhetsmanövreringen; och en presentationsanordning (8) för presentation av den adress som finns i program- sekvensenheten och ett programinneháll, som matas från "pipe line"-registret (5).