DE1499722C2 - Einrichtung zur Modifizierung von Informationswörtern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Modifizierung von Informationswörtern, insbesondere Steuerwörtern, die einen Adressenteil besitzen, der die Adresse des nächsten, dem Speicher zu entnehmenden Wortes enthält, bestehend aus einem Speicher mit zugeordnetem Adressen- und Ausgaberegister und einer Datenquelle.

Die Einrichtung dient insbesondere zur Modifizierung der Abläufe von Mikroprogrammfolgen, wodurch eine flexiblere Verwendung von elektronischen Datenverarbeitungsanlagen, für welche diese Steuereinrichtungen dienen, ermöglicht wird. Der moderne Trend bei der Entwicklung von elektronischen Datenverarbeitungsanlagen zielt auf die Erzeugung von Computern unterschiedlicher Größe, die jedoch untereinander kompatibel sein sollen. Es sollen somit große und kleine Datenverarbeitungsanlagen die gleiche Programmiersprache verwenden, so daß sie mit den gleichen Programmen betrieben werden können. Um nun kleine Computer herzustellen, die mit großen Computern kompatibel sind, ist es notwendig, in den kleinen Rechnern komplizierte Steuermechanismen vorzusehen, die aber dadurch die an sie gestellten Forderungen bezüglich geringer Betriebskosten im allgemeinen nicht erfüllen können.

Zur Erzielung einer maximalen Flexibilität bei der Steuerung, verbunden mit geringen Gerätekosten, hat sich die Verwendung der Mikroprogrammierung bei den kleinen Systemen allgemein durchgesetzt. Will man daher das kleinstmögliche System mit einer voll befriedigenden Verarbeitungskapazität entwerfen, dann muß man von einer sehr komplizierten Mikroprogrammsteuerung Gebrauch machen.

Die Mikroprogrammierung wird im allgemeinen

ίο durch einen Steuerspeicher oder einen Decoder in der Art verwirklicht, daß jeder Operationsschritt automatisch einen neuen Operationsschritt nach sich zieht, wobei die aufeinanderfolgenden Schritte mit Hilfe von Verzweigungsoperationen irgendwie verändert werden können. Es ist in diesem Zusammenhang für die Modifizierung der Mikroprogrammfolge bereits bekannt, wahlweise einzelne Daten oder Datenbits auf der Sammelleitung eines Computers oder Adreßbits zu verwenden. Der Steuerspeicher, in dem sich das Mikroprogramm befindet, ist im allgemeinen entweder ein gewöhnlicher Lese-Schreib-Speicher oder aber ein Festwertspeicher.

Einrichtungen zur Adressenmodifikation von Steuerwörtern sind an sich bekannt. So ist beispielsweise in der Zeitschrift »Elektronische Rechenanlagen«, 1960, H. 3, S. 117 bis 128, ein Aufsatz mit dem Titel: »Zur Simultanarbeit bei Digitalrechnern« von F. R. Güntsch und W. Händler erschienen, in dem in Fig. 12 eine Operationssteuerung angegeben ist, bei der eine Adressenmodifikation des nächsten Steuerwortes durch eine Information k oder / möglich ist. Die Modifikation der Adresse kann aber nur so durchgeführt werden, daß sie für das nächste Steuerwort χ oder y ist.

Diese Einrichtung hat wie alle bisher bekannten Einrichtungen den Nachteil, daß die Modifikation immer nur nach ein und derselben logischen Funktion erfolgt. Dieser Nachteil wirkt sich besonders bei Kleinsystemen aus, von denen verlangt wird, daß sie mit größeren Systemen kompatibel sind. Der hohe technische Aufwand, der für die Flexibilität eines Datenverarbeitungssystems bisher erforderlich war, kann bei Kleinsystemen nicht mehr, ohne deren Wirtschaftlichkeit in Frage zu stellen, zugelassen werden.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung zur Mikroprogrammspeicherung anzugeben, die bei hoher Flexibilität bezüglich der Kosten außerordentlich wirtschaftlich ist.

Für eine Einrichtung zur Modifizierung von Speicherwörtern, insbesondere Steuerwörtern, die einen Adressenteil ber.tzen, der die Adresse des nächsten dem Speicher zu entnehmenden Wortes enthält, bestehend aus einem Speicher mit zugeordneten Adressen- und Ausgaberegistern und einer Datenquelle, besteht die Erfindung darin, daß eine Modifizierschaltung zur auswählbaren Art der logischen Verknüpfung (z. B. UND, ODER, EXKLUSIV-ODER), zumindest eines Teiles der im ausgelesenen Speicherwort enthaltenen jeweils nächsten Adresse mit zumindest einem Teil der Datenquelle und eine Steuerschaltung, die mit der Modifizierschaltung verbunden ist, für die Erzeugung der Selektionssignale für die Art der logischen Verknüpfung aus einem bestimmten Teil des ausgelesenen Speicherwortes vorgesehen sind.

Eine Ausgestaltung dieser Einrichtung besteht darin, daß die Datenquelle aus mehreren Datenquellen

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(ζ. B. mehrere Stufen des Arbeitsregisters) besteht, das logische »UND« oder das logische »ODER« ver-

von denen jeweils eine für die selektive Verknüpfung wenden, gestatten die Untersuchung auf das Vorhan-

von einer weiteren Steuerschaltung ausgewählt wird. densein einzelner Bits oder Gruppen von Bits, ohne

Die Einrichtung kann in sehr günstiger Weise da- jedoch infolge der Maskierung alle Bitkombinations-

durch erweitert sein, daß abhängig von dem Opera- 5 möglichkeiten auszuschöpfen. So sei beispielsweise

tionsteil eines Speicherwortes von der Steuerschal- angenommen, daß eine ODER-Maske verwendet

tung über entsprechende Steuersignale auch angebbar wird, um nur die niedrigstelligen Bits zu untersu-

ist, daß keine logische Verknüpfung durchgeführt chen. Die Maske sei beispielsweise 1110. Die an-

und die Adressen ohne Modifizierung entschlüsselt körnenden Daten ergeben daher infolge der Verknüp-

werden sollen. io fung mit der Maske die Form 1110 oder 1111. Zur

Die Vorteile der vorliegenden Erfindung gegen- Überprüfung der hochstelligen Bits muß die Maske über den bekannten Mikroprogrammsteuereinrich- zu Olli gewählt werden, so daß sich als resultietungen bestehen darin, daß bestimmte Adressen-Bits rende Werte entweder Olli oder 1111 ergeben, der als nächstes auszuführenden Instruktion entwe- Durch das Überprüfen entweder der hochstelligen der unverändert bleiben oder aber logisch mit be- 15 Bits oder der niedrigstelligen Bits kann sich ein Endstimmten Datenbits einer Datenquelle verknüpft wer- wert von 1111 ergeben. Betrachtet man nun, was den können, wodurch die Flexibilität der Steuerung, die Verknüpfung mit einer UND-Maske ergibt, wenn bei verhältnismäßig geringen Gerätekosten, gesteigert die niedrigstelligen Bits untersucht werden, so müßte werden kann. hier eine Maske mit dem Wert 0 0 01 verwendet wer-

Ferner schafft die Einrichtung der Erfindung die 20 den, so daß sich als Endresultat entweder 0 0 01 oder

Möglichkeit weiterer Maskierungen, wodurch eine 0000 ergibt. Zur Überprüfung der hochstelligen

Reihe neuer Eingangsfunktionen am Mikropro- Bits müßte die Maske 10 0 0 verwendet werden, die

grammspeicher erzeugt wird, wodurch die Flexibilität dann entweder 100 0 oder 0 0 0 0 ergeben würde,

der Anordnung weiter gesteigert wird. Auf diese Weise könnten wieder, wenn eine UND-

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der 25 Maske für die Überprüfung sowohl der hochstelligen

Erfindung an Hand der Zeichnungen beschrieben; als auch der niedrigstelligen Bits verwendet würde,

es zeigt sich das Resultat 0 0 0 0 ergeben. Deshalb werden die

Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Kombinationen der beiden Arten von Masken verSteuereinrichtung, einer kleinen Datenverarbeitungs- wendet, um eine Sättigung zu vermeiden. So kann anlage, in welcher Steuerschaltungen vorhanden sind, 30 beispielsweise die ODER-Maske dazu benutzt werwelche die »USE«-Instruktion entsprechend der Er- den, die niedrigstelligen Bits, die als Resultat 1110 findung verarbeiten können, oder 1111 ergeben, zu prüfen. Die UND-Maske

F i g. 2 ein schematisches Blockschaltbild der kann dann dazu dienen, die hochstelligen Bits zu

(»USE«-)Modifizierschaltung, die in der Einrichtung überprüfen (die als Resultat die Werte 10 0 0 oder

nach F i g. 1 verwendet wird und 35 0 0 0 0 ergeben).

Fig. 3 ein schematisches Blockdiagramm eines Andererseits dient die exklusive ODER-Funktion

Teiles des Operations-Decoders, welcher ebenfalls in der Änderung von Bits infolge der Anwesenheit eines

der Einrichtung nach F i g. 1 eingebaut ist. Datenbits. Eine bereits bekannte Anwendnug wird

Zur Durchführung der Steuerfunktionen einer für die Modulo 2 Addition zwischen Datenbits und

Reihe von Steuerschaltungen in der Einrichtung nach 4° Adressen-Bits verwendet, wobei die Adressen-Bits

der Erfindung wird eine Reihe von »USE«-Mikro- indikativ für frühere Ergebnisse sind, die durch Zu-

instruktionen als Teil des Mikroinstruktionssatzes griff zu dem Festwertspeicher ROS gewonnen wurden,

des kleinen datenverarbeitenden Systems verwendet. F i g. 1 zeigt nun eine Steuerspeichereinrichtung 20,

Diese Instruktionen stellen Kommandos dar, welche welche einen Festwertspeicher 22, ein Ausgaberegister

der Steuereinrichtung angeben, daß sie die Daten, 45 24 für den Festwertspeicher und einen Wortauswahl-

die zu ihr übertragen werden, dazu verwendet werden decoder 26 zur Steuerung der Auswahl von einem

sollen, die Adresse der nächsten Instruktion zu modi- von drei Instruktionswörtern (IWA, IWB, IWC) aus

fizieren. dem Festwertspeicherwort enthält. Die Steuerspeicher-

Bei dem gewählten Ausführungsbeispiel werden einrichtung 20 enthält ebenfalls ein Adressenregister

drei »USE«-Instruktionen verwendet. Durch jede 50 28 für den Festwertspeicher und die niedrigstelligen

dieser Instruktionen werden die Daten, welche über und hochstelligen Binär-Decoder 30, 32, welche zur

die Hauptdatensammelleitung 36 des Rechners über- Decodierung der Adressen-Bits vorgesehen sind,

tragen werden, logisch (konjunktiv, disjunktiv oder wenn die Schaltkreise des Festwertspeichers direkt

antivalent) mit den Adressen-Bits der nächsten In- angesprochen werden sollen.

struktion kombiniert, so daß auf diese Weise ein 55 Das Ausgaberegister 24 für die Ausgangsdaten des anderer Satz von Adressen-Bits der nächsten Instruk- Festwertspeichers ist unterteilt, so daß verschiedene tion, entsprechend der ausgewählten logischen Ver- Bitkombinationen desselben auf verschiedene Schaltknüpfung, entsteht. Deshalb gibt die mit »UOX« be- kreise geschaltet werden können. So können beizeichnete Mikroinstruktion an, daß die Daten aus spielsweise die Bits 10 bis 17 direkt auf die entspredern durch das Z-FeId spezifizierten Register dis- 60 chenden Bitpositionen des Adressenregisters 28 gejunktiv mit den Adressen-Bits der nächsten Instruk- schaltet werden. Diese enthalten die hochstelligen tion verknüpft werden. Die mit »UXX« bezeichnete Adressen-Bits 10 bis 15 der Adresse der nächsten Mikroinstruktion gibt an, daß die Bits dieses Re- Instruktion und die Wortauswahlbits 16 und 17 der gisters antivalent (exklusives ODER) mit den Adresse der nächsten Instruktion. Die niedrigstelligen Adressen-Bits der nächsten Instruktion verknüpft 65 Bits 18 bis 21 der Adresse der nächsten Instruktion werden. werden vom Ausgaberegister 24 des Festwertspeichers

Der Zweck, dem die verschiedenen Instruktionen zu der (»USE«-)Modifizierschaltung 34 übertragen

dienen sollen, ist unterschiedlich. Verknüpfungen, die (F i g. 2 zeigt die Modifizierschaltung 34). Die vor-

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stehend genannten Bits können in der Modifizier- tung 38 bestimmt wird. Die Aufgabe der Operationsschaltung 34 mit einer gleichen Anzahl von Bits auf steuerung ist es, zu erkennen, ob eine »USE«-Opeder Hauptdatensammelleitung 36 des Rechners ent- ratioa und welche von diesen Operationen ausgeführt sprechend des Typs der »USE«-Instruktion ver- werden soll.

knüpft oder unverändert zu der niedrigstelligen Bit- 5 Die Decodierung der »USE«-Instruktion erfolgt in position des Adressenregisters 28 übertragen werden. einem besonderen Teil der Steuerschaltung 38, wel- I

Die Bits 1 bis 9 des Ausgaberegisters 24 werden in eher in Fig. 3 ausführlicher dargestellt ist. Zur Ver- | den verschiedensten Kombinationen zu verschiedenen einfachung der Schaltung erzeugt die Steuerschaltung ! Teilen einer Steuerschaltung 38 übertragen. Diese 38 auch dann ein geeignetes Signal, wenn eine ; Steuerschaltung dient der Entschlüsselung des Ope- io »USE«-Instruktion nicht vorliegt. i

rationsschlüssels OP, einschließlich einer Steuerung R Die in F i g. 3 dargestellte UND-Schaltung 50 lie-

zur Rückstellung und nachfolgenden Einstellung der fert dann ein Ausgangssignal, wenn die in dem Aus- [ Arbeitsregister 44, einer Steuerung K zur Auswahl gaberegister 24 enthaltene Information die Bits 1, 2 verschiedener Funktionen von Ein-Ausgabe-Geräten und 3 nicht enthält. Die Eingangsleitungen dieser I E/A und der Steuerung G zur Durchschaltung der 15 UND-Schaltung führen demgemäß zu den entspre- ! Daten von ausgewählten Stufen des Arbeitsregisters chenden Stufen des Ausgaberegisters 24. Das Aus- j 44 auf eine Datensammelleitung. Die Steuerstufe R gangssignal des UND-Tores 50 wird über die Leitung j ist mit einer Steuerstufe 48 verbunden, die als Puffer- 52 zu einem von jeweils vier Eingängen der UND-register ausgeführt ist, so daß diese Steuerstufe noch Schaltungen 54, 55 und 56 übertragen. Jede dieser die Steuerung der Stufen des Arbeitsregisters 44 zu 20 UND-Schaltungen spricht auf eine von verschiedeeinem bereits sehr spaten Zeitpunkt innerhalb eines nen Kombinationen der Bits 4, 5 und 6 der im Re- J Zyklus ermöglicht. gister 24 gespeicherten Information an, so daß die -J.

Der Operationsschlüssel OP in der Steuerschaltung Signale auf ihren Ausgangsleitungen für eine von drei i j 38, welcher zur Angabe der drei »USE«-Instruktio- »USE«-Instruktionen repräsentativ sind. Die UND-nen oder zur Anzeige dafür vorgesehen ist, daß keine 25 Schaltung 54 spricht an, wenn alle drei Bits 4 bis 6 in dieser Instruktionen vorliegt und damit, daß andere dem Ausgaberegister 24 vorhanden und die Bits 1 j Bitkombinationen Mikroinstruktionen entschlüsseln, bis 3 nicht vorhanden sind. Das Ausgangssignal der j ist in F i g. 3 dargestellt. Der Ausgang der Steuer- UND-Schaltung 54 auf der Leitung UOR ist für die ; schaltung 38 ist ebenso wie die Taktsteuerung 40 ODER-Verknüpfungsform der »USE«-Instruktion über die Steuerung genannte Systemsteuerung mit 30 repräsentativ. Die UND-Schaltung 55 spricht an bei verschiedenen Teilen des Rechners verbunden. Zu der Anwesenheit der Bits 4 bis 6 und der Abwesendiesen Teilen gehören ein Hauptspeicher 42, Arbeits- heit der Bits 5 im Festwertspeicher 24. In diesem register 44, eine Erhöhungsschaltung (ES) 46 sowie Fall erzeugt sie auf der Leitung UAX ein Signal, wel- j

andere in F i g. 1 nicht dargestellte, für den Rechner ches für die UND-Verknüpfung der »USE«-Instruk- j jedoch benötigte Teile. Wie aus F i g. 1 zu sehen ist, 35 tion repräsentativ ist. Schließlich spricht die UND- j

ist die Art des Rechners für die Erfindung ohne Schaltung 56 auf das Vorhandensein der Bits 5 | große Bedeutung; die Einheiten 42, 44 und 46 sollen und 6 und die Abwesenheit des Bits 4, an, so daß sie i

nur die wichtigsten Abschnitte des Datenflusses eines auf der Leitung UXX ein Signal erzeugt, welches für Rechners verdeutlichen, welcher den Gegenstand der die exklusive ODER-Verknüpfung der »USE«-In-Erfindung benutzt. 40 struktion repräsentativ ist. Die in F i g. 3 gezeigte

Während des Betriebes wird in jedem Mikro- Steuerschaltung 38 kann auch Schaltungen zur Deinstruktionszyklus von dem Festwertspeicher 22 ein codierung anderer Bitkombinationen enthalten, wie Speicherwort bereitgestellt, welches drei Instruktions- es der untere Teil der F i g. 3 zeigt. Über den Einwörter (IWA, IWB und IWC) enthält, von denen gang ABK der Steuerschaltung werden die anderen eines von dem Wortauswahldecoder 26 ausgewählt 45 Bitkombinationen übertragen. Diese erstellt auf den wird, so daß entweder 22 oder 16 Bits zu dem Aus- Ausgangsleitungen /ίΟΡ-Signale, welche für andere gaberegister 24 übertragen werden. Wenn ein 16 Bit Operationen repräsentativ sind. Schließlich enthält langes Wort (IWA) ausgewählt wurde, dann bleiben die Steuerschaltung auch noch eine ODER-Schaltung die Bits 10 bis 15 des Ausgaberegisters 24 unbeein- 58, die bei Anwesenheit der Bits 1 bis 3 anspricht flußt. 50 und auf der Leitung V ein Signal erzeugt, wel-

Im darauffolgenden Zyklus wird ein Speicherwort ches in Kombination mit den Signalen auf den Leiim Festwertspeicher 22 in Abhängigkeit von dem tungen UOR bis UXX bei der Operation der in Vorhandensein der Bits 10 bis 21 ausgewählt. Diese F i g. 2 gezeigten Modifizierschaltung 34 verwendet Abhängigkeit erstreckt sich auch auf die Bits 0 wird.

bis 3 der Datensammelleitung 36, wenn eine »USE«- 55 In F i g. 2 ist dargestellt, wie eine Reihe von EinInstruktion ausgeführt wird. Daher bestimmt jeder gangsleitungen des Adressenregisters 28, die den Bits Zyklus, zumindest teilweise, die Adresse des nach- 18 bis 21 der Festwertspeicheradresse zugeordnet sten Zyklus. Jeder Zyklus bringt auch die Operations- sind, über entsprechende ODER-Schaltungen 60 bis bits 1 bis 9 sowohl für die Steuerung der Modifizier- 62, von denen jede über vier UND-Schaltungen 64 schaltung 34 als auch für die Steuerung der übrigen 60 bis 71 angesteuert wird, mit Steuersignalen versorgt Teile des Rechners, 42, 44, 46, hervor. werden. Die UND-Schaltungen 67 und 71 besitzen

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgeschaltete exklusive ODER-Schaltungen 72 und besitzt die Schaltung nach Fig. 1 die Fähigkeit, die 73. Die Aufgabe der ODER-Schaltungen60 bis 62 Bits 18 bis 21 des Ausgaberegisters 24 zu modifizie- und ihrer zugeordneten Eingangsschaltungen 64 bis ren, bevor diese Bits zur Adressierung des nächsten 65 73 ist es, die Übertragung der Ausgaberegisterbits 18 Zyklus verwendet werden. Dieses geschieht in Ab- bis 21 ohne Veränderung, oder aber die Verknüpfung hängigkeit von einer Operationssteuerung, die von dieser Bits mit den zugeordneten Bits auf der Datendem Operationsdecoder innerhalb der Steuerschal- Sammelleitung 36 entweder in ODER-, UND- oder

Exklusiver-Form zu ermöglichen. Um die Übertragung der Bits des Ausgaberegisters ohne Modifizierung zu gestatten, wenn keine »USE«-Instruktion durchgeführt werden soll, muß die ODER-Schaltung 74 über die Leitung Z7 ein besonderes Signal von der Steuerschaltung 38 erhalten, damit auf diese Weise die UND-Schaltungen 64 und 68 geöffnet werden können. Dann erst können die besonderen Bits des Ausgaberegisters über die ODER-Schaltungen 60 bis 62 die entsprechenden Ausgangssignale auf den Eingangsleitungen des Adressenregisters 28 erzeugen. Die ODER-Schaltung 74 spricht auch auf ein Signal auf der Leitung UOX an. Ihr Ausgangssignal wird zu den UND-Schaltungen 64 und 68 während einer »USE-ODER«-Instruktion übertragen, so daß die ODER-Schaltungen 60 bis 62 ein Signal entweder von diesen UND-Schaltungen oder von den UND-

Schaltungen 65 bis 69, entsprechend den zugeordneten Bits auf der Datensammelleitung, empfangen. Die UND-Schaltungen 66 bis 70 erfordern die Anwesenheit entsprechender Bits sowohl von dem Ausgaberegister 24 als auch von der Datensammelleitung 36 zusammen mit einem Signal auf der Leitung UAX, um so eine der betreffenden ODER-Schaltungen 60 bis 62 während einer »USE-UND«-Instruktion zu betreiben. In ähnlicher Weise gestattet ein Signal auf der Leitung UXX, daß die UND-Schaltungen 67 bis 71 ein Signal von einer der zugeordneten exklusiven ODER-Schaltungen 72 bis 73 übertragen, wenn ein entsprechendes Bit von der Datensammelleitung oder aus dem Festwertspeicherregister vorliegt. Während einer »USE-EXKLUSIV-ODER«-Instruktion darf allerdings nur eine der beiden vorstehend genannten Bedingungen vorliegen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 209 522/416

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Modifizierung von Informationswörtern, insbesondere Steuerwörtern, die einen Adressenteil besitzen, der die Adresse des nächsten, dem Speicher zu entnehmenden Wortes enthält, bestehend aus einem Speicher mit zugeordnetem Adressen- und Ausgaberegister und einer Datenquelle, dadurch gekennzeichnet, daß eine Modifizierschaltung (34 in Fi g. 1) zur auswählbaren Art der logischen Verknüpfung (z. B. UND, ODER, EXKLUSIV-ODER), zumindest eines Teils (z. B. Bits 18 bis 21) der im ausgelesenen Speicherwort enthaltenen jeweils nächsten Adresse mit zumindest einem Teil der Daten (z. B. bestimmte Bits eines Datenwortes) der Datenquelle (Leitung 36) und eine Steuerschaltung (OP, 38), die mit der Modifizierschaltung verbunden ist, für die Erzeugung der Selektionssignale für die Art der logischen Verknüpfung aus einem bestimmten Teil (z. B. Bits 1 bis 6) des ausgelesenen Speicherwortes, vorgesehen sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenquelle (36 in Fig. 1) aus mehreren Datenquellen (Stufen des Arbeitsregisters 44) besteht, von denen jeweils eine für die selektive Verknüpfung von einer weiteren Steuerschaltung (X-REG. 48) ausgewählt wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß abhängig von dem Operationsteil (z. B. Bits 1 bis 6) eines Speicherwortes von der Steuerschaltung (OP, 38 in Fig. 1) über entsprechende Steuersignale auch angebbar ist, daß keine logische Verknüpfung durchgeführt und die Adressen ohne Modifizierung entschlüsselt werden sollen.