SU479113A1 - Устройство дл передачи управлени подпрограммам - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к вычислительной технике и, в частности, к устройствам управлени  центральных процессоров.

Известны устройства дл  передачи управлени  подпрограммам, в которых примен ютс  регистры-указатели дл  записи в них базовых адресов различных участков пам ти. Эти регистры образуют быструю пам ть, имеющую матрицу выборки регистра по его адресу, а также оборудование управлени . Аппаратные затраты при этом весьма значительны .

Известны также устройства, содержащие аппаратуру дл  выполнени  функций индексрегистров . Количество индекс-регистров, реализованных аппаратно, обычно не превыщает 16. Поэтому необходимы специальные программные средства дл  перезапоминани  содержимого индекс-регистров в пам ть и из пам ти при прерывани х и переходах к подпрограммам .

Это уменьшает эффективность использовани  процессоров.

В процессорах, где примен ютс  в качестве индекс-регистров произвольные  чейки ОЗУ, проблема сохранени  содержимого индекс-регистров решаетс  за счет аппаратного выделени  нового участка ОЗУ под индексрегистры при переходе к подпрограммам. Это свойство обеспечивает повышение эффективности работы процессоров за счет ликвидации издержек на вспомогательные программы перезапоминани . Цель изобретени  - сокращение оборудовани . При этом незначительно снижаетс  быстродействие, так как дл  вхождени  в подпрограмму необходимы два обращени  к индикаторному регистру. Исполнение подпрограммы требует значительно большего (на несколько пор дков) числа обращений к ЗУ. Таким бразом, в процентном отношении потери времени из-за обращени  к индикаторному регистру весьма незначительны .

В предлагаемое устройство введены индикаторный регистр и блок пуска подпрограмм, входы которого соединены соответственно с выходами индикаторного регистра, блока управлени  и регистра базы индекса. Первый

выход блока пуска подпрограмм подключен к входу блока управлени , второй выход - к второму входу регистра базы индекса, третий выход - к первому входу индикаторного регистра , второй вход которого соединен с выходом блока управлени .

На чертеже представлена схема устройства.

Она содержит блок 1 формировани  адреса;

блок 2 перемещени  и защиты программ;

регистр 3 номера индекса; регистр 4 базы индекса; индикаторный регистр 5; блок 6 пуска подпрограмм; блок 7 управлени ; шину 8 переполнени ; шину 9 зан ти  уровн ; шину 10 номера уровн . При построении многопрограммных вычислительных машин, особенно многолроцессорных вычислительных комплексов, возникает проблема передачи управлени  общим подпрограммам , т. е. таким подпрограммам, которые используютс  совместно с несколькими задачами многопрограммной системы, выполн юш ,имис , возможно, на нескольких процессорах . При этом возникают ситуации, когда обща  подпрограмма, будучи незаконченной , прерываетс , а затем происходит новое обраш,ение к ней из другой задачи. Возможна также ситуаци , когда два процессора почти одновременно могут обратитьс  к обшей подпрограмме и далее выполн ть ее со сдвигом на одну или несколько команд. В первом случае следует выполнить обшую подпрограмму, выйти из нее и в будущем довыполнить ее с прерванного места и выйти из подпрограммы в точку обращени . Во втором случае необходимы независимое исполнение общей подпрограммы двум  или более процессорами и по окончании подпрограммы выход из нее каждого процессора в точку обращени . Дл  того- чтобы подпрограмма обладала такими свойствами, нужно выполнить несколько условий. В частности, подпрограмма должна быть закодирована так, чтобы она не содержала в своем теле переменных команд и рабочих  чеек. В противном случае повторное вхождение в обшую подпрограмму до окончани  ее работы по первому вхождению должно быть запрещено. Вторым необходимым условием рентабельности общей подпрограммы  вл етс  предоставление каждому вхождению в общую подпрограмму своей группы индекс-регистров и рабочих  чеек. Обеспечение требуемой формы кодировани  возлагаетс  на программиста. Второе же условие может быть реализовано аппаратно. Особенно это удобно, если индекс-регистры .физически размещаютс  в оперативной пам ти и адрес их начала тем или иным образом св зан с адресом начала общей подпрограммы. Предлагаемое устройство решает эту заКажда  подпрограмма, расположенна  в . оперативном запоминающем устройстве, начинаетс  со служебной группы  чеек, назы .ваемых программным уровнем. Эти  чейки используютс  в качестве индекс-регистров. Одна из этих  чеек отведена дл  хранени  содержимого индикаторного регистра 5. Если подпрограмма рассчитана на несколько вхождений , то в ее начале отводитс  несколько групп служебных  чеек - программных уровней. .Разр ды регистра 5 пронумерованы слева направо и первый разр д регистра соответствует первому уровню, второй разр д - второ / уровню,и т. д. Если значение разр да регистра 5 равно единице, это означает, что соответствующий уровень зан т вхождением в подпрограмму , т. е. подпрограмма выполн етс  или, по крайней мере, начала выполн тьс  каким-либо процессором с использованием данного программного уровн . Если значение разр да регистра 5 равно нулю, это значит, что соответствующий уровень свободен. При выполнении процедуры входа в подпрограмму , блок 6 пуска подпрограмм просматривает слева направо регистр 5 данной подпрограммы дл  того, чтобы найти ближайший нулевой разр д. Если нулевой разр д найден, то блок 6 пуска подпрограмм через шину 9 зан ти  уровн  устанавливает в этом разр де единицу, а на щине 10 номера уровн  - номер этого разр да в регистре 5. Номер уровн  с щины 10 поступает на регистр 4 базы индекса и в дальнейшем используетс  при определении физических адресов  чеек пам ти, используемых в качестве индекс-регистров. Если при просмотре блоком 6 пуска подпрограмм регистра 5 нулевого разр да не обнаружено , то блок 6 через шину 8 переполнени  сообщает об этом блоку 7 управлени , который прекращает выполнение передачи управлени  подпрограмме. Таким образом, если подпрограмма рассчитана на одно вхождение, то индикаторный регистр 5 должен вначале содержать только один нулевой разр д. Все остальные разр ды должны быть единичными. В случае выполнени  процедуры выхода из подпрограммы блок 6 пуска подпрограмм, по номеру уровн , поступающему на его вход из регистра 4 базы индекса, устанавливает в нуль по шине 9 зан ти  уровн  разр д индикаторного регистра, соответствующий номеру освобождаемого уровн . При исполнении подпрограммы на любом из уровней вхождени  физические адреса индексрегистров образуютс  следующим образом. Блок 2 перемещени  и защиты программ предназначен дл  преобразовани  относительных адресов программ и групп программ в физические адреса оперативной пам ти. При этом преобразовании блок 2 перемещени  и защиты программ провер ет не выходит ли полученный адрес за диапазон адресов, допустимых дл  данной группы протрамм, осуществл   тем самым функцию защиты программ . При образовании физического адреса индекс-регистра , блок 2 передает в блок 1 формировани  адреса физический адрес начала подпрограммы в оперативной пам ти. Этот адрес должен содержать в младших разр дах нули. Регистр 4 базы индекса передает в блок 1 формировани  адреса номер уровн  вхождени  в подпрограмму, образу  следующую , более младшую группу разр дов физического адреса индекс-регистра. Младшие разр ды физического адреса индекс-регистра берутс  из регистра 3 номера индекса, откуда они поступают в блок 1 формировани  адреса,

Таким образом, устройство дл  передачи управлени  подпрограммам обеспечивает предоставление каждому новому вхождению в подпрограмму своего набора индекс-регистров . Если подпрограмма не рассчитана на повторные вхождени , то устройство нозвол ет обнаружить попытки такого вхожден 1 .

Предмет изобретени 

Устройство дл  передачи управлени  подпрограммам , содержащее регистр номера индекса , регистр базы индекса, блок перемещени  и защиты программ, выходы которых подключены к соответствующим входам блока формировани  адреса, входы соединены с выходом блока управлени , вход -блока формировани  адреса подключен к выходу блока управлени , отличающеес  тем, что, с целью сокращени  оборудовани , оно содержит индикаторный регистр и блок пуска подпрограмм , входы которого соединены соответственно с выходами индикаторного регистра, блока управлени  и регистра базы индекса, первый выход блока пуска подпрограмм подключен к входу блока управлени , второй выход соединен с вторым входом регистра базы индекса, третий выход подключен к первому входу индикаторного регистра, второй вход которого подключен к выходу блока управлени .

..„ и