DE1774883C - Mikroprogrammwerk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Mikroprogrammwerk für Datenverarbeitungsanlagen, insbesondere für kleinere Rechenmaschinen, die über Speicher gesteuert werden, deren Stellen oder Speicherplätze den durchzuführenden Operationen entsprechend programmierbar sind, so daß jeder Funktionsablauf der Maschine durch den programmierten Mikrobefehlen entsprechende Signale gesteuert wird.

Bei der Programmierung wird allgemein davon ausgegangen, daß der erste Befehl von einem Makroprogramm abgeleitet wird. Die hierdurch angewählte Adresse bzw. der durch den Makrobefehl angesprochene Speicherplatz beinhaltet das Mikroprogramm, so daß der nachfolgende Ablauf ausschließlich Mikrobefehlen unterliegt und im wesentlichen von den Maschinenbcdingiingcn abhängt. Da in kleinen Rechenmaschinen die Rel'ehle in Serie verarbeitet werden, war es bisher nicht möglich, nach Eingäbe eines Befehls während des anschließenden Programmablaufes mit einer weiteren Eingabe von Daten einzugreifen.

Für größere Maschinen sind Schaltungen entwickelt worden, mit welchen unter bestimmter Vornussetziing in dun Programmablauf eingcgrilTen werden kann. Bei einer dieser bekannten Schaltungen sind bestimmte Bereiche des Mikroproiiranimspcichers mit einem dem Hauptspeicher zugeordneten Dekotier

verbunden. Andere Bereiche dieses Speichers sind mit einem weiteren Dekoder verbund-n, welcher seinerseits mit dem Operationsbereich des Hauptspeichers verbunden ist. In beiden Dekodern werden Steuersignale erzeugt, welche die Adresse des folgenden Mikrobefehls über UND-Kreise bestimmen. Eine derartige Speicheranordnung ist für kleine Rechenmaschinen zu aufwendig.

Es sind auch Steuerschaltungen bekanntgeworden, welche die Übertragung von Befehlen zwischen den Speichern und Dekodern steuern. Mit einer dieser bekannten Schaltungen ist es möglich, Befehle mit gleichbleibender Datenmenge von einem Speicher auf den anderen zu übertragen. Bei einer anderen bekannten Schaltung ist es zwar möglich, ^ie zu übertragende Datenmenge zu verändern, jedoch wird hier die Anordnung noch aufwendiger dadurch, daß über eiiicn ersten Zähler der Beginn der Datenübertragung und über einen zweiten Zähler die Datcnmenge bestimmt wird. Der erste Zähler bestimmt hier die Anfaniisadresse innerhalb einer Datenmenge und wird durch einen ersten Teil des Befehlswortes geladen, wahrend der zweite Zähler durch einen zweiten Teil des Befehlswortes geladen wird und die Länge des zu übertragenden Bereichs bestimmt. Auch diese bekannte Anordnung eignet sich nicht für kleinere Rechenmaschinen.

Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, für eine kleine Datenverarbeitungsanlage eine Steuerschaltung bzw. ein Mikroprogrammwerk vorzusehen, welches bei Ablauf eines Mikroprogramms durch ein Zwischenprogramm mit zusätzlicher Eingabe von Daten unterbrochen werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß einer Mikroprogrammschritte erzeugenden Anordnung in Form eines aus zwei Bereichen bestehenden Speichers zwei auf bistabilen Kreisen aufgebaute und gekoppelte Eingabeschaltungen derart zugeordnet sind, daß durch einen Makrobefehl über die erste Eingabeschaltung das Mikroprogramm des ersten Speicherbereiches abrufbar ist bis zum Anliegen eines Stop-Signals und über die zweite Eingabeschaltung durch eine Zwischeneingabe von zusätzlichen Daten der zweite Speicherbereich ansprechbar ist und das Mikroprogramm des ersten Speicherbereiches nach dem letzten Programmschritt für die Zeit des Zwischcnprogramms unterbricht und nach dessen Beendigung wieder anlaufen läßt.

Der Vorteil dieses Mikropiogrammwerkes besteht insbesondere darin, daß nur sehr wenig Einzelteile für den Schaltungsaufbau benötigt werden. Trotzdem gestattet diese Schaltungsanordnung, ein laufendes Mikroprogramm ohne nachteilige Auswirkung zu unterbrechen. Unabhängig vom Zeitpunkt der Elingabe des Zwischenprogramms läuft erst das Mikroprogramm durch, bis auch der letzte Mikroprogramnischriit getan ist. I'rst dann wird das anstehende Signal zum Aufruf des Zwisehenprogramms angenommen und verarbeitet. Danach schaltet sich automatisch wieder das Mikroprogramm ein und weder Daten noch Befehle gehen verloren.

Nachfolgend wird ein Ausfiihrungsbeispiel der Erfindung Linier Mc/ugnahmc auf die Zeichnung beschrieben. Die Zeichnung zeigt eine Schaltungsanordnung mil einem Mikroprogriimmsehntl-Gc-nerator uesleuerlen Zähler, dessen zehn ΛιΐΜ'ΐιημ.schritte bis 10 die Mikroprogrammschrittf darstellen. I »ie weiteren sechs Aiisuaugsschritle Il I¹Is 16 sind die Mikroprogrammschritte für die Eingabebearbeitung. Es muß hierbei darauf hingewiesen werden, daß an Stelle des Mikroprogrammschritt-Generator gesteuerten Zählers jede andere steuerbare Speichereinrichtung benutzt werden kann. Der Zähler wird deshalb auch im weiteren Verlauf der Beschreibung als Speicher bezeichnet.

Der Speicherbereich I umfaßt die Mikrobefehle 1 bis 10 und wird über das Befehls-Flip-Flop FF-B ίο angesteuert. Dem zweiten Speicherbereich ist das Eingabe-Flip-Flop FF-E zugeordnet. Der Einstelleingang des FF-B wird mit einem entsprechenden Befehl angesteuert, und der Einstelleingang liefert über Leitung B einen Eingang an das LJnd-Tor t/l. Einen zweiten Eingang liefert über Leitung T der Taktgenerator und einen dritten über Leitung ST die Start-Schaltung. Der Ausgang des Und-Tores U1 liegt über Leitung IS an der ersten Stufe oder am ersten Speicherplatz.

Der Eingang der Rückstellseite des FF-B ist über Leitung 23 und 11 mit dem Ausgang des Und-Tores t/2 verbunden, das einen ersten Eingang vom Ausgang des Oder-Tores O 1 über Leitung 20 und 21 erhält und dessen zweiter Eingang über einen Inverter vom Befehlsende über Leitung 25 und 23 angesteuert wird. Der Ausgang des Oder-Tores O\ liegt auch über Leitung 20 und 22 am Eingang des Und-Tores i/3, dessen zweiter Eingang, wie beim Und-Tor U2, vom Befehlsende über Leitung 25 und 24 zur Verfügung gestellt wird.

Das Oder-Tor Ol erhält einen ersten Eingang vom Ausgang des Und-Tores UA und einen zweiten über Leitung 26 und 27 vom Ausgang der letzten Speicherslclle 16.

Am ersten Eingang des Und-Tores U4 liegt der Ausgang der Speicherstelle 10 über Leitung 18, und der zweite Eingang dieses Tores ist über Leitung 17 mit dem Rückstellausgang E des FF-E verbunden, das den Speicherbereich II steuert. Der Rückstelleingang des FF-E ist mit Leitung 28 im die Leitung 26 geschaltet, so daß er vom Ausgang der Speicherstelle 16 gesteuert wird.

Der Einstelleingang des FF-E erhält sein Signal von einer Eingabeschaltung. Der Einstellausgang E liegt an einem ersten Eingang des Und-Tores t/5. Einen zweiten Eingang erhält dieses Tor von der Taktgenerator-Schaltung über Leitung T und schließlich ist sein dritter Eingang über Leitung Ή mit dem Rückstellausgang 77 des FFB verbunden. Der Ausgang des Und-Tores t/5 ist mit Leitung 16 an den Eingang der Speicherstellc Il gelegt.

Diesem Schaltungsanbau entspricht folgende Arbeitsweise:

Das Taktsignal liegt über Leitung T mit dem Einschalten der Maschine an einem Eingang des Und-Tfvs i/1. Mit einem Startsignal auf dem zweiten Eingang des Und-Tores t/l wird die Schaltung mit dem Ausgangssignal über Leitung 15 vorbereitet. Dieses Signal versetzt das Eingungs-FF-B ebenfalls in die Grundstellung, d. h., sein Riickstcllausgung 77 lieg! an einem Eingang des LInd-Tores US, so daß über Leitung 16. 26, 28, den Riicksteüausj-ang E des FFE und Leitung 17 die Bedingungen des Und-Tores t'4 erfüllt sind. Erscheint nun auf dem Eingang des FF-B ein Befehl, so wird dieser FF-B umgeschaltet, und über seinen Einstellaiisuani; B gelangt tier Befehl auf den Eingang des Tores U I,"dessen Bedingungen über die Taktlcituim 7' erfüllt sind.

Das Ausgangssignal des Und-Torcs V 1 steuert Hing unterbrochen waren. Soll nun die Bcfchlsbearüber Leitung 15 die erste Speieherstclle 1 an und ver- beitung mil einer Hingabe unterbrochen werden, so anlaßt die entsprechenden Mikroprogrammschrittc wird mil dem Hingabebefehl auf den Hinslellcingang für die Befehlsbearbeitung aus den Speichcrstellen 1 des FF-Ii umgeschaltet. Der über die Leitung 17 am bis 10. Nach dem Durchlaufen der Spcichcrslelle 10 5 Und-Tor i/4 siehende Impuls wird unterbrochen, so steuert das Signal über Leitung 18 das Und-Tor 4 an, daß dieses Und-Tor gesperrt wird. Diese Sperre tritt dessen Bedingung, wie oben vermerkt, über Leitung aber erst dann ein, wenn der laufende Befehl aus 17 erfüllt ist. Über Leitung 19, das Oder-Tor Ol und allen Speichorstcllcn 1 bis 10 Mikroprogrammscliritte die Leitung 20 und 22 steuert das Signal das Und- erzeugt hai. Über den Ausgang des Und-Tores U3 Tor U 3 an, wenn über Leitung 25 und 24 kein Signal io bleibt die Schaltung weiterhin vorbereitet, weil nun das linde des Befehls anzeigt. In diesem Fall steuert mit dem Hingabebefehl über das Und-Tor 175 und der Atisgang des Und-Torcs L/3 über Leitung 14 er- Leitung Ki die Speichcrstellen 11 bis 16 für die Licncul die Spcichcrslelle 1 an und der Befehlszyklus ferung von Mikroprogrammschrittcn herangezogen wird wiederholt. Liegt über Leitung 25 und 23 das werden und die le'zte Spcicherstellc 16 über Leitung Signal des Befehlsendcs am Inverter des Und-Tores 15 26, 27, Oder-Tor O\ und Leitung 20 und 22 den i/2, so wird über Leitung 11 und J2 die erste Spei- zweiten Eingang des Und-Torcs L/3 sperrt und gleichchcrstelle für einen neuen Befehl vorbereitet und über zeitig über Leitung 26 und 28 das FF-E zurückschal-Leitung 11 und 13 das FF-B zurückgeschaltet, so tet, so daß über Leitung 17 die Bedingungen des daß über seinen Ausgang 7? auch die Bedingungen Und-Torcs U4 wieder erfüllt sind. Über den Einstclldes Und-Tores L/5 wieder erfüllt, die durch die Um- 20 eingang des FF-B kann ein neuer Befehl die Speicherschaltung des FF-B für die Dauer der Bcfehlsbcarbci- stellen ansteuern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Mikroprogrammwerk für Datenverarbeitungsanlagen, insbesondere für kleinere Rechenmaschinen, die über Speicher gesteuert werden, deren Stellen oder Speicherplätze den durchzuführenden Operationen entsprechend programmierbar sind, so daß jeder Funktionsablauf der Maschine durch den programmierten Mikrobefehlen entsprechende Signale gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß einer Mikroprogrammschritte erzeugenden Anordnung in Form eines aus zwei Bereichen bestehenden Speichers (I und II) zwei auf bistabilen Kreisen (FF-B und FF-E) aufgebaute und gekoppelte Eingangsschaitungen derart zugeordnet sind, daß durch einen Makrobefehl über die erste Eingabeschaltung das Mikroprogramm des ersten Speicherbereiches (I) abrufbar ist bis zum Anliegen eines Stop-Signales und über die zweite Eingabeschaltung durch eine Zwischeneingabe von zusätzlichen Daten der zweite Speicherbereich (II) ansprechbar ist und das Mikroprogramm des ersten Speicherbereiches (I) nach dem letzten Programmschritt für die Zeit des Zwischenprogrammes unterbricht und nach dessen Beendigung wieder anlaufen läßt.

2. Mikroprogrammwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Mikroprogrammschritte erzeugende Anordnung eine in einer Richtung zählende Schaltung ist.

3. Mikroprogrammwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die über die erste Eingangsschaltung zugeführten Befehle mit zwei Kriterien ausgestattet sind, von denen eines die eine Seite und das andere über einen separaten Eingang die andere Seite des bistabilen Kreises ansteuert.

4. Mikroprogrammwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem separaten Eingang für die andere Seite des bistabilen Kreises der ersten Eingangsschaltung ein Inverter geschaltet ist.

5. Mikroprogrammwerk nach Anspruch 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Einstellausgang des bistabilen Kreises der ersten Eingangsschaltung an einem Eingang eines Und-Tores(i71) liegt, das außerdem mit der Taktschaltung und mit der Startschaltung verbunden ist.

6. Mikroprogrammwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Und-Tores (t/l) die erste Zählstufe der Mikroprogrammschritte liefernden Anordnung ansteuert.

7. Mikroprogrammwerk nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der separate Eingang (25) mit je einem Eingang der Uncl-Tore (U 2, U 3) verbunden ist.

8. Mikroprogrammwerk nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des IJiul-Tores(t/2) ein Signal auf den Riickstcllcingang des bistabilen Kreises der ersten Eingangsschaltung und auf den Einstelleingang der ersten Zähl-">tiifc der Mikroprogrammschritle erzeugenden Anordnimg liefert.

^l). Mikroprogrammwerk nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang ties Und-

Tores (i/3) die erste Zählstufe der Mikroprogrammschritte erzeugenden Anordnung ansteuert. K). Mikroprogrammwerk nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückstellausgang des bistabilen Kreises der ersten Eingangsschaltung mit einem Eingang des Und-Tores (US) verbunden ist, das einen weiteren Eingang von der Taktschaltung und vom Einstellausgang des bistabilen Kreises der zweiten Eingangsschaltung erhält.

11. Mikroprogrammwerk nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Und-Tores (US) an eine der Zählstufen der Mikro-Programmschritte erzeugenden Anordnung gelegt ist.

12. Mikroprogrammwerk nach Anspruch 1 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Zählstufe (10), die unmittelbar vor der mit dem Ausgang des Und-Tores (U5) verbundenen Zählstute (II) liegt, mit einem Eingang des Und-Tores (£/4) verbunden ist.

13. Mikroprogrammwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der letzten Zählstufe (16) der Mikroprogrammschritte erzeugenden Anordnung mit dem Rückstelleingang des bistabilen Kreises der zweiten Eingangsschaltung und über ein Oder-Tor (01) mit den zweiten Eingängen der Und-Tore (i/2, i/3) verbunden ist.

14. Mikroprogrammwerk nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Riickstellausgang des bistabilen Kreises der zweiten Eingangsschaltung am zweiten Eingang des Und-Tores (i/4) Megt, dessen Ausgang über ein Oder-Tor (Öl) die zweiten Eingänge der Und-Tore (U2, U3) ansteuert.