CH625895A5 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reduzierung der Befehlsausführungszeit in einem Rechner mit indirekter Adressierung eines in dem Rechner enthaltenen Datenspeichers, wobei die absolute Adresse für den Datenspeicher in einer Adressenberechnungseinheit mittels einer Basisadresse abgeleitet wird, die ausgelesen wird aus einem Referenzspeicher entsprechend einer Eingangsadresse und wenigstens einem Adressenparameter, der zuvor in einen Registerspeicher in Verbindung mit der Ausführung eines aus dem Programmspeicher ausgelesenen Befehls eingebracht wurde und vor der Adressenberechnung zu einem Parameterregister übertragen wurde.

Die schwedische Patentanmeldung Nr. 365 093 beschreibt ein Rechnersystem, bei dem verschiedene Funktionen in sogenannte Funktionsblöcke unterteilt sind, von denen jeder seiner Funktion entsprechend einem individuellen Steuerprogramm ausführt. Eine Befehlsfolge entsprechend einer bestimmten Funktion kann einen Sprung zu einem bestimmten Anfangspunkt in einem Steuerprogramm enthalten, das zu einem anderen Funktionsblock gehört, um eine Funktion in diesem Block einzuleiten, z.B. das Auslesen des Inhalts eines Datenregisters, woraufhin dann ein Sprung zu einem dritten Funktionsblock erfolgt, um die Daten auf einem lesbaren Medium auszuschreiben. Diese Verbindung zwischen den Datenblöcken erfordert, dass die jeweiligen Steuerprogramme die gewünschten Startpunkte in den anderen Programmen adressieren können, was bei der herkömmlichen Technik bedeutet, dass jedes Steuerprogramm für die Umgebung geschrieben wird, in der es arbeiten soll.

Um maximale Flexibilität hinsichtlich Änderungen des Systemaufbaus zu erreichen, d.h. Einführung neuer Funktionsblöcke, Veränderung von bereits vorhandenen Blöcken usw., schlägt die vorstehend erwähnte Patentanmeldung eine spezielle Adressierungstechnik vor, die es ermöglicht, dass Änderungen vorgenommen werden können, ohne indirekt betroffene individuelle Steuerprogramme bezüglich der Sprungadressen zu beeinträchtigen. In Verbindung mit der Durchführung eines Programmbefehls, der das Einschreiben oder Einlesen in einen Datenspeicher oder Datenspeicherbereich, der zu einem bestimmten Funktionsbereich gehört, beinhaltet, ist eine beträchtliche Zeitspanne für die Adressenberechnung erforderlich, da dies stets das Auslesen einer Basisadresse aus einem Referenzspeicher entsprechend einer Eingangsadresse beinhaltet, die durch die Programmanweisung definiert wird, welche dann kombiniert wird mit einem oder mehreren Adressenparameter, die aus einem Registerspeicher zu einem Parameterregister in Verbindung mit einer Adressenberechnungseinheit übertragen wurden. Die Adressenparameter sind Variable, die in den Registerspeicher im Zusammenhang mit der Durchführung eines früheren Befehls aus dem Programmspeicher eingebracht wurden, und ihre Aufgabe besteht darin, einen bestimmten Teil dieses Speicherbereichs festzulegen, der durch eine Basisadresse ausgewählt wurde, welche von dem Referenzspeicher empfangen wurde. In einem System, bei dem verschiedene derartige Schreib- und Lesevorgänge durchgeführt werden müssen, kann eine starke Erhöhung der Leistungsfähigkeit erzielt werden, wenn die durch das Adressenberechnungsprogramm verursachten Wartezeiten reduziert werden können.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur "Reduzierung der Befehlsausführungszeit in einem Rechner zu schaffen, durch die es ermöglicht wird, dass die Adressenberechnung rechtzeitig begonnen wird, bevor die fragliche Programmanweisung ausgeführt werden soll, wodurch die Wartezeiten in den meisten Fällen eliminiert werden.

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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Reduzie- eine empfangende Funktionseinheit enthält. Jede Folge enthält rung der Befehlsausführungszeit der eingangs beschriebenen einen Mikrobefehl, der die Übertragung des nächsten Befehls Art gelöst, die gemäss der Erfindung dadurch gekennzeichnet aus der Einheit PSH zu der Einheit MIG rechtzeitig vor dem ist, dass sie einen Pufferspeicher zum sequenziellen und vor- Ende der Folge befiehlt. Bestimmte Befehle, die aus dem Proübergehenden Speichern von aus dem Programmspeicher in ei- s grammspeicher PS mittels der Einheit PSH ausgelesen werden, ner Ausführungsfolge ausgelesenen Befehlen, eine Auslesevor- enthalten einen oder mehrere Adressenparameter. Ein Adres-richtung zum Auslesen von Basisadressen aus dem Referenz- senparameter kann von einer solchen Art sein, dass dadurch Speicher entsprechend einer Eingangsadresse und entsprechend explizit eine bestimmte Speicherzelle oder ein bestimmtes Regi-einem Lesesignal, wobei die Eingangsadresse wie das Lesesignal ster in einer der Funktionseinheiten ausgewählt wird. Im Falle von einem Befehl abgeleitet werden, der der Ausführungsfolge io eines Befehls, der das Schreiben oder Lesen in dem Datenspei-zugeführt wird, wenn der Befehl einer ersten Art ist, die das cher DS betrifft, ist es jedoch normalerweise erforderlich, eine Einschreiben oder Lesen in dem Datenspeicher betrifft, eine absolute Adresse mittels einer Basisadresse, die aus dem Refe-Registrierungsvorrichtung zur Anzeige, dass ein Befehl einer renzspeicher RS ausgelesen wird, und einen oder mehrere zweiten Art, der Adressenparameter in den Registerspeicher Adressenparameter zu berechnen, die aus einem Registerspei-einbringt, vom Ausgang des Pufferspeichers zugeführt wurde, is eher ausgelesen werden, welcher in der Signalverarbeitungsein-eine erste Aktivierungsvorrichtung zur Einleitung der Übertra- heit DSH enthalten ist. Diese Adressenparameter werden in gung des wenigstens einen Parameters aus dem Registerspeicher den Registerspeicher in Verbindung mit der Durchführung von zu der Adressenberechnungseinheit, wenn die besagte Anzeige verschiedenen Befehlsfolgen eingebracht, z.B. beim Auslesen in der Registriervorrichtung vorhanden ist und der Befehl, der aus dem Datenspeicher, und sie bleiben dort für die Dauer von wiederum zum Ausspeisen an diesen Ausgang bestimmt ist, von 20 verschiedenen Zeitintervallen, bis sie durch die Ausführung eider ersten Art ist, und zur Entfernung dieser Anzeige in der ner späteren Befehlsfolge verändert worden sind. Unterdessen Registriervorrichtung, wenn die Übertragung ausgeführt wor- werden gemäss obigen Ausführungen die Parameter zur Beden ist, und eine zweite Aktivierungsvorrichtung zur Einleitung rechnung der absoluten Adressen verwendet. Die Erfindung erder Berechnung der absoluten Adresse in Abhängigkeit davon möglicht es, dass die Adressenberechnung für einen solchen Beenthält, dass keiner der Befehle, die vor dem dem Pufferspei- 25 fehl erfolgt, bevor der Befehl selbst zur Ausführung ansteht,

eher zugeführten Befehl gespeichert sind, von der zweiten Art und folglich wird eine grössere Ausführungsgeschwindigkeit er-

ist und dass keine Anzeige der Registriervorrichtung vorhanden zielt.

ist, wenn eine Basisadresse zu der Adressenberechnungseinheit ausgelesen wird. Das Prinzip der Erfindung geht aus der in Figur 3 gezeigten xi 1. » u j • j • a £--u . • • , j ~ r a 30 Ausführungsform hervor, die diejenigen Funktionselemente der

Nachstehend wird em Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung „. , . . , ' ' , „OTT ...... ,.

, , , , , . . ~ . Signalverarbeitungseinheiten DSH, RSH und PSH enthalt, die anhand der Figuren beschrieben. Von den Figuren zeigen: ™ , -, »!■ l ■ j n' j u •» • ,

_. . . , , u,... . .f fur die Beschreibung wesentlich sind. Die drei Einheiten sind

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild eines rechnerge- . , _ ^ , ° „ „ . .___ ... . .. .

Jf o * ... ,. „ ... , , „ . j mit der Zentralprozessor-Sammelleitung CPB über jeweils eine steuerten Systems, bei dem die Erfindung angewendet wird; . • . .„m, imo , , ,J ... ,.

Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild einer Anzahl von Verbmdungse.nheit HB1 HB2 HB3 verbunden durch die die

Funktionseinheiten, die in der zentralen Verarbeitungseinheit 35 Signalverarbeitungseinheiten selektiv vondemMikrobefehlge-

j „ , ' . t j nerator MIG angerufen werden können. Der Signalaustausch des Rechners enthalten sind; und . , . ... * 0 . , • « ■. r»o -r i

Fig. 3 ein Schaltbild mit den Funktionselementen, die für die ^welfn ' ff T

d u u ,1 ,1 j r 1. ■ j der Schnittstelleneinheiten HD, HR, HP. Ferner sind die Em-

Das somatische Bkxtodialtbild in Figur 1 zeigt ein Nach- ^

richtenvermittlungs- bzw. Fernsprechsystem, das aus einem Te- 40 und lA mitemander verbunden. ™e bereite erwähnt wurde,

lefonteil TSH mit hauptsächlich elektromechanischen Teilen, efh f^,e. S'gnalverarbeitungsemheit DSH em^

einem I/O (Eingabe/Ausgabe)-Teil mit einer Schnittstellenaus- cher ^M' ^ ParAa!"eter sPeKJef' weIclf " Berec^t rüstung IOC, an die eine Bedienungsausriistung OPE und wei- nung der absoluten Adressen im Datenspeicher ^ verwendet t r- -L. tac ui - a a • ~ werden sollen. Die Signalverarbeitungsemheit RSH enthalt ein tere externe Einrichtungen IOE angeschlossen sind, und einem _ ^ 6 . , ^

zentralen Verarbeitungssystem CPS besteht, das eine zentrale 45 Parameterregister IPR das die Parameter aus dem Register-

Verarbeitungseinheit CPU, einen Datenspeicher DS, einen Re- sPeicher RM yor^r Adressenberechnung empfangt ein Basis-

, . '° „e j • t> • u tic iL "ii e- adressenregister BR mit einer Anzahl von Registerstufen Rl-

ferenzspeicher RS und einen Programmspeicher PS enthalt. Ein , _ . , °. ,.

System dieser Art ist in ERICSSON-REVIEW Nr. 2 1976 be- J1' ^ zur Speichenmg von Basisadressen, die auf einem

, . , Kreis BA aus dem Referenzspeicher RS gemeinsam mit einem schrieben so Kennzeichenbit empfangen werden, das von einem UND-Gat-Das in Figur 2 gezeigte Blockschaltbild zeigt einige der ter AGI empfangen wird, sowie eine Adressenberechnungsein-Funktionseinheiten, die mit der Zentralprozessor-Sammellei- heit AC, in der die absoluten Adressen für den Datenspeicher tung CPB in der zentralen Verarbeitungseinheit CPU verbun- nach einem bestimmten Algorithmus berechnet werden. Die den sind. DSH, RSH und PSH sind Signalverarbeitungseinhei- Basisadresse wird aus dem Referenzspeicher entsprechend einer ten, die jeweils eine entsprechende Speichereinheit DS, RS bzw. 55 Eingangsadresse ausgelesen, die auf Leitung LA empfangen PS mit der Prozessorsammelleitung CPB verbinden. Mit IOH ist wird, und das Auslesen wird eingeleitet durch ein Aktivierungs-die Signalverarbeitungseinheit des I/O-Teiles bezeichnet, und signal, das auf Leitung RE empfangen wird. Die Signalverarbei-MIG ist ein Mikrobefehlgenerator, mit dem die Verbindung tungseinheit PSH enthält einen Pufferspeicher BM, der eine zwischen den verschiedenen Einheiten geregelt wird. Für die Anzahl von Speicherwörten Wl-Wn für die sequenzielle, vorErfindung spezifisch sind die zusätzlich direkten Verbindungen 60 übergehende Speicherung von Befehlen enthält, die aus dem zwischen den zwei Einheiten RSH und PSH für bestimmte auto- Programmspeicher PS ausgelesen werden, sowie zusätzliche nome Funktionen. Speichervorrichtungen Al-An, Bl-Bn zur Speicherung von In-Der Mikrobefehlsgenerator MIG enthält einen PROM- formationen im Zusammenhang mit den Befehlen, und zwar in Speicher, der Mikroprogrammfolgen festhält, welche allen den- einer Weise, die später erläutert wird. Der Speicher BM wie die jenigen Befehlen entsprechen, die von der Signalverarbeitungs- 65 Register BR in der Einheit RSH sind vom Typ «Zuerst-Ein/ einheit PSH ausgesendet werden können. Die Programmfolgen Zuerst-Aus», (first-in/first out) was bedeutet, dass die dem Ein-bestehen aus verschiedenen Anzahlen von Mikrobefehlen, von gang des Pufferspeichers zugeführten Daten am Speicheraus-denen jeder Adressen und Anweisungen für eine sendende und gang in derselben Reihenfolge ausgegeben werden, wie sie dem

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Speicher zugeführt wurden. Die Einheit PSH enthält ferner ein Register BO, ein UND-Gatter AG2, ein ODER-Gatter OG und einen Codegenerator WO. Die Aufgabe des letzteren besteht darin, den Befehl zu liefern, der die Übertragung der Parameter aus dem Registerspeicher RM zu dem Parameterregister s PR auslöst.

Das Auslesen des Programmbefehls aus dem Programmspeicher PS wird autonom durch die Schnittstelleneinheit HP gesteuert, was bedeutet, dass neue Befehle zu dem Speicherwort Wn übertragen werden, sobald der vorhergehende Befehl zu 10 dem Speicherwort Wm hochgeschoben wurde. Gleichzeitig mit der Übertragung wird der Befehl in der Einheit HP bezüglich zweier Charakteristika analysiert:

a) Ist der Befehl von einer solchen Art, dass durch ihn in dem Datenspeicher eingeschrieben oder ausgelesen wird? 15

b) Ist der Befehl von einer solchen Art, dass durch ihn Adressenparameter in den Registerspeicher eingebracht werden?

Wenn die Antwort auf Frage a) bejahend ist, so wird eine «Eins» in der Speichervorrichtung An gespeichert, und wenn 20 die Antwort auf Frage b) bejahend ist, so wird eine «Eins» in Speichervorrichtung Bn gespeichert. Während die vorhergehenden Speicherpositionen frei werden, können die Befehle gemeinsam mit ihrer Hilfsinformation in dem Pufferspeicher BM hochgeschoben werden, bis sie das Speicherwort W1 und die 25 Speichervorrichtungen AI bzw. B1 erreichen. Zur gleichen Zeit wie ein Befehl über .Leitung 10 zur Ausführung durch den Mi-krobefehlgenerator MIG herangeschafft wird, wird eine «Eins», falls eine solche in der Speichervorrichtung B1 vorhanden ist, zu dem Register BO übertragen, um anzuzeigen, dass durch ihn 30 Adressenparameter in den Registerspeicher RM eingebracht wurden.

Die Information in der Speichervorrichtung An wird abgefragt und über Leitung RE der Einheit RSH angezeigt, um anzuzeigen, dass ein Auslesevorgang aus dem Referenzspeicher 35 RS erforderlich ist. Wenn die Registerstufe Ri in dem Basisadressenregister BR frei ist, so wird die Basisadresse, die der über Leitung IA aus dem Speicherwort Wn des Pufferspeichers BM empfangenen Adresse entspricht, über die Leitung B A übertragen. Wenn ferner auf der Leitung PR eine «Eins» emp- 40 fangen wird, so wird das UND-Gatter AGI aktiviert, und ein Kennzeichenbit wird in Registerstufe Fi aufgezeichnet. Diese Aufzeichnung ist die Bedingung dafür, dass die Aufzeichnungen an den Positionen Ri und Fi im Register BR weitergeschoben werden. Wenn die Aufzeichnungen die Positionen R1 und Fl 45 erreicht haben, so aktiviert das Kennzeichenbit die Adressenberechnungseinheit AC über den Eingang SC, und es erfolgt eine Adressenberechnung, die auf dem Inhalt des Parameterregisters

PR und der Registerstufe R1 des Basisadressenregisters BR basiert. Die berechnete Adresse wird dem Ausgang AA zugeführt und von der Einheit MIG bei der Ausführung des entsprechenden Befehls benutzt, wenn sie die Position W1 des Pufferspeichers BM erreicht hat. Die oben erwähnte Bedingung wird über die Leitung PR vom ODER-Gatter OG der Einheit PSH nur dann empfangen, wenn weder die Speichervorrichtungen Bl—Bn noch das Register BO eine »Eins« enhält, was bedeutet, dass keine Parameterübertragung erforderlich ist, um eine Adressenberechnung für den Befehl durchzuführen, der in dem Speicherwort Wn gespeichert ist. Wenn bei der hier beschriebenen Ausführungsform eine «Null» in der Leitung PR vorhanden ist, so kann kein weiterer Auslesevorgang aus dem Referenzspeicher RS zu dem Register BR erfolgen, und folglich müssen vorübergehend auch die Auslesevorgänge aus dem Programmspeicher PS gesperrt werden. In der Praxis kann dies dadurch erreicht werden, dass eine Übertragung des Inhalts des Speicherwortes Wn zu dem Speicherwort Wm und von den Speichervorrichtungen An, Bn zu den Speichervorrichtungen Am bzw. Bm nicht durchgeführt werden kann, es sei denn, dass ein Prüfsignal aus Einheit RSH empfangen wird, um anzuzeigen, dass der auf Leitung RE befohlene Auslesevorgang ausgeführt werden kann.

Die Parameterübertragung wird nur dann ausgelöst, wenn irgendeine Änderung der Adressenparameter in dem Registerspeicher RM seit der vorhergehenden Übertragung von Parametern zu dem Parameterregister IPR stattgefunden haben kann, und bei der hier beschriebenen Ausführungsform erfolgt diese Übertragung nur, wenn der zur Ausführung anstehende Befehl solcher Art ist, dass durch ihn in dem Datenspeicher DS eingeschrieben oder ausgelesen wird. Entsprechend dieser Vorbedingung ist eine «Eins» sowohl in dem Register BO als auch in Speichervorrichtung AI vorhanden, und folglich liefert das UND-Gatter ein Aktivierungssignal zu der Verbindungseinheit HB3. Infolgedessen erfolgt eine sogenannte Unterbrechung, wenn der Mikrobefehlgenerator MIG den nächsten Befehl aus der Einheit PSH heranschaffen soll, damit ein Auslesevorgang aus dem Codegenerator WO statt aus dem Speicherwort W1 erfolgt. Der aus dem Generator WO ausgelesene Befehl zeigt auf diejenige Befehlsfolge in der Einheit MIG, die bewirkt, dass die laufenden Adressenparameter, die für die Berechnung der absoluten Adresse erforderlich sind, aus dem Registerspeicher RM über die Zentralprozessor-Sammelleitung CPB zu dem Parameterregister PR übertragen werden. Die Mikroprogrammfolge bewirkt ferner die Nulleinstellung des Registers BO über die Leitung RR, was entsprechend den vorhergehenden Ausführungen eine der Bedingungen dafür ist, dass auf der Leitung PR eine «Eins» erhalten wird.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1. 625 895

   PATENTANSPRÜCHE

   1. Vorrichtung zur Reduzierung der Befehlsausführungszeit in einem Rechner mit indirekter Adressierung eines in dem Rechner enthaltenen Datenspeichers, wobei die absolute Adresse für den Datenspeicher in einer Adressenberechnungs- 5 einheit mittels einer Basisadresse abgeleittet wird, die aus einem Referenzspeicher ausgelesen wird entsprechend einer Eingangsadresse und wenigstens einem Adressenparameter, der zuvor in Verbindung mit der Ausführung eines aus dem Programmspeicher ausgelesenen Befehls in einen Registerspeicher einge- io bracht wurde, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Pufferspeicher (BM) zum sequenziellen und vorübergehenden Speichern von aus dem Programmspeicher (PS) in eine Ausführungsfolge ausgelesenen Befehlen, eine Auslesevorrichtung (HR) zum Auslesen von Basisadressen aus dem Referenz-Speicher (RS) entsprechend einer Eingangsadresse (IA) und entsprechend einem Lesesignal (RE), wobei die Eingangsadresse ebenso wie das Lesesignal aus einem Befehl (Wn) abgeleitet werden, der der Anweisungsfolge zugeführt wird, wenn der Befehl von einer ersten Art ist, die das Schreiben oder Lesen in 20 dem Datenspeicher (DS) betrifft, eine Registriervorrichtung (BO) zum Anzeigen, dass ein Befehl von einer zweiten Art,

   durch den Adressenparameter in den Registerspeicher (RM) eingebracht werden, vom Ausgang (IO) des Pufferspeichers (BM) geliefert wurde, eine erste Aktivierungsvorrichtung 25 (AG2) zur Einleitung der Übertragung des wenigstens einen Parameters aus dem Registerspeicher (RM) zu der Adressenberechnungseinheit (AC, IPR, BR), wenn die Anzeige in der Registriervorrichtung (BO) vorhanden ist und der zum Ausspeisen an den Ausgang (IO) anstehende Befehl von der ersten Art ist, 30 und zur Entfernung der Anzeige in der Registriervorrichtung (BO), wenn die Übertragung ausgeführt worden ist, und eine zweite Aktivierungsvorrichtung (OG, IPR, AGI) zur Einleitung der Berechnung der absoluten Adresse (AA) in Abhängigkeit davon enthält, dass keiner der vor dem Befehl (Wn), der dem 35 Pufferspeicher (BM) zugeführt wurde, gespeicherten Befehle (Wl-Wm) von der zweiten Art ist und dass keine Anzeige in der Registriervorrichtung (BO) vorhanden ist, wenn eine Basisadresse zu der Adressenberechnungseinheit (AC, IPR, BR) ausgelesen wird. 40
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   dass der Pufferspeicher (BM) eine Anzahl von Speicherwörtern (Wl-Wn) für die genannte sequenzielle und vorübergehende Speicherung von Befehlen sowie erste und zweite Speichervorrichtungen (Al-An, Bl-Bn) enthält, die jedem der Speicher- 45 wörter zugeordnet sind, zum Speichern von Informationen, die anzeigen, dass der jeweilige Befehl jeweils von der ersten bzw. von der zweiten Art ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- 5Q zeichnet, dass die Adressenbehandlungseinheit ein Basisadressenregister (BR) enthält, das wenigstens eine Registerstufe (Rl-Ri) zum sequenziellen und vorübergehenden Speichern von Basisadressen aufweist, die aus dem Referenzspeicher (RS) ausgelesen werden. 55
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Basisadressenregister (BR) ferner eine Anzahl von Kennzeichenbitpositionen (Fl-Fi) enthält, die der Anzahl von Registerstufen (Rl-Ri) entsprechen, zum Speichern eines Anzeigesignals aus der zweiten Aktivierungsvorrichtung (OG, IPR, so AGI ) gemeinsam mit der Lesebasisadresse (BA), wobei ein Ausgangssignal (SC) aus dem Basisadressenregister (BR) zur Aktivierung einer Adressenberechnungseinheit (AC) geliefert wird, die in der Adressenbehandlungseinheit enthalten ist, und zwar entsprechend einem gespeicherten Anzeigesignal, das an 65 dem Ausgang verfügbar ist.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Adressenbehandlungseinheit ein Parameterregister (IPR) zum Speichern des wenigstens einen Adressenparameters enthält.