DE2246863C3 - Einrichtung zur Protokollierung des Programmablaufs in einer Datenverarbeitungsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur ProtokoIIierung des Programmablaufs in einer elektronischen Datenverarbeitungsanlage.

Für die Prüfung des tatsächlich in einer elektronisehen Datenverarbeitungsanlage ablaufenden Instruktionsflusses, d. h. des tatsächlichen Programmablaufs, wobei hier sowohl die Makro- wie auch die Mikroebene zu versahen ist, ist die ProtokoIIierung der Instruktionsadressen, die im Zuge des Programmablaufes vom Programmspeicher abgerufen wurden, von besonderem Interesse.

Insbesondere füi die Durchführung von Instruktionswiederholungen für die Beseitigung sporadischer Fehler ist es bekannt, in sogenannten HilfsSpeichern diejenige Information zwischenzuspeichern, die für die Durchführung und Wiederholung der Instruktion, die gerade zu einem Fehler geführt hat, erforderlich ist (vgl. z. B. DE-AS 1 901036).

Auch die in der DE-OS 1936 251 beschrieoene Programmprotokollierungseinrichtung ist so ausgelegt, daß sie gerade so viel Programminformation speichern kann, als zu einem Wiederstart nach einem Fehler für die Wiederholung der letzten Operation erforderlich ist. Es ist im Zusammenhang mit der Bereitstellung von Daten für den Wiederstart ein Hauptspeicherpuffer vorgesehen, der als Stapelspeicher mit Überlauf am unteren Ende (Herausschieben der jeweils ältesten Daten bei Erreichen der Kapazitätsgren/e) betrieben wird.

fur eine genaue Analyse eines Programmablaufs ist dieses Verfahren nicht geeignet, da im allgemeinen die Programmabschnitte zu klein sind, die auf diese Weise protokolliert werden können.

i'erner ist für die Prüfung eines Programmablaufs das sogenannte Aiiressenstopverfahren bekannt, bei dem eine bestimmte Instruktionsadresse, deren Auftreten für einen bestimmten Programmablauf überprüft werden soll, in ein besonderes Instruktionsadressenregister eingegeben wird. Diese Adresse wird nun laufend mit den Instruktion->adressen verglichen, die bei einem Programmahlauf in das Instruktionsadresscnregister des Prügrammspeichers fur den Ab= ruf der Instruktionen eingegeben werden. Beim Auftreten der überwachten Adresse wird dann ein Maschinenstop vorgenommen.

Dieses Verfahren hat im wesentlichen den Nachteil, daß langwierige Versuche notwendig sind, um herauszufinden, welchen Weg ein Programm tatsächlich ge-

nammen hat.

Ein weiteres Verfahren, das für die Prüfung des Programmablaufs bekannt wurde, ist das sogenannte Mikroinstruktionsschrittverfahren. Bei diesem Verfahren wird generell die Maschine nach jedem durchgeführten Mikroinstruktionsschritt gestoppt, so daß die tatsächlich vorliegende Instruktionsadresse mit der laut Programm vorliegenden Adresse verglichen werden kann. Nach jedem Maschinenstop und jeder Adressenüberprüfung muß dann wieder die Starttaste gedrückt werden, damit das Datenverarbeitungssystem für die Ausführung der nächsten Makroinstruktion wieder anlaufen kann. Auf diese Weise muß der gesamte Programmablauf, Mikroinstruktion für Mikroinstruktion durchgetastet werden.

Dieses Verfahren ist besonders zeitraubend, umständlich und für eine automatische Programmprüfung gänzlich ungeeignet. Ferner ist, da dieses Verfahren keinen Realzeitablauf ermöglicht, die Gefahr sehr groß, daß aus dem festgestellten Ablauf falsche Schlüsse gezogen werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteilt deshalb darin, eine Einrichtung anzugeben, die für eine vielseitige automatische Prüfung größerer Programmabschnitte geeignet ist, wobei insbesondere die Prüfung des korrekten Ablaufs nicht sequentieller Programmteile erleichtert werden soll.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Hauptai.-spruch angegebenen Merkmale.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung und Weiterbildung des Gegenstandes der Erfindung ist dem Unteranspruch zu entnehmen.

Gegenüber den bisher bekanntgewordenen Verfahren und Anordnungen zur Programmprüfung, bietet die erfindungsgemäße Lösung den Vorteil einer sehr großen Anwendungsflexibilität, da durch den wählbaren Protokollmodus, je nach Prüfzweck, eine genauere Aussage oder eine weiter in die Vergangenheit reichende Aussage über den tatsächlichen Programmablauf gemacht werden kann.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines durch Zeichnungen erläuterten Ausführungsbeispieles näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 das Blockschaltbild eines Teils einer digitalen elektronischen Datenverarbeitungsanlage, in der die Anordnung der Erfindung enthalten ist.

Fig. 2 cne schematische Darstellung eines Beispiels für einen Programmablauf.

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Belegung des in der Erfindung verwendeten Protokollspeichers,

F ig. 4 eine schtmatis.-he Darstellung des verwendeten Modusschalters, und

Fig. 5 ein Impulsdiagramm /ur Veranschaulichung der Steuervorgänge fur die Protokolleinrichtung gemäß der Erfindung.

Fig. 1 zeigt ni'.i eine Schaltungsanordnung, die Programmschritte in der Weise protokolliert, d. h. aufzeichnet, daß sie die Adressen der Instruktionen, die im Zuge der Bearbeitung eines Programms ausgeführt oder adressiert werden, in einen Speicher (AS) 19 eingespeichert. In diesem Speicher befindet sich alsu die Adresse der gerade in der Ausführung befindlichen Instruktion und eine bestimmte Anzahl der zuvor ausgeführten Instruktionen, wobei diese Anzahl lediglich von der Speicherkapazität des Speichers 19 abhängt.

Diese Abspeicherung der Instruktionsadressen in der natürlichen Sequenz ihres Ablaufes wird an sich.

d. h. wie es bekannt ist, für einen künftigen Fshlerfall vorgenommen, bei dem die Beseitigung sporadischer Fehler durch die Wiederholung einer oder mehrerer letzter Instruktionen, im allgemeinen MikroinstruU-tionen, meist erfolgreich verläuft. Diese Instruktionswiederholung kann mehrmals so lange hintereinander vorgenommen werden, bis der Fehler nicht mehr festgestellt wird. Wenn der Fehler allerdings nach einer vorgegebenen Anzahl von Instruktionswiederholungen immer noch vorliegt, muß mit einem harten Komponentenfehler gerechnet und die Maschine gestoppt werden. Für die Zwecke der Instruktionswiederholungen zur Beseitigung sporadischer Fehler braucht an die Speicherkapazität des Speichers 19 keine allzu hohe Anforderung gestellt zu werden.

Diese, in einer Maschine meist ohnedies vorhandene Einrichtung für eine Instruktionswiederholung kann auch für eine weitergehende Fehleranalyse verwendet werden, die sich besonders gut für die Analyse von Programmfehlern eignet, mit deren Hilfe aber auch Schahkreisfehler analysiert werden können, die zu einem falschen Programmabla«. geführt haben

Bevor nun im folgenden die versi_niedenen Betriebsarten der erfindungsgemäßen Protokolleinrichtungerläutert werden, wird zunächst ein kurzer Oherblick über den in Fig. 1 dargestellten Teil eines elektronischen Datenverarbeitungssystems gegeben. Dieses System enthält den bekannten Steuerspeicher ( CS) 4, in dem das Steuerprogramm (Mikroprogramm) gespeichert ist. Die Ansteuerung dieses Steuerspeichers 4 erfolgt über die Adressensainmelleitung (AB) 23. Die an der adressierten Stelle ausgelesene Instruktion wird in das Operationsregister 9 übertragen und dori für die weitere Verarbeitung zwischen-

j-, gespeichert. Über die Adressensammelleitung (ABl) 22. das UND-Tor 8 und das ODER-Tor 2 gelangt dann der Adressenteil wieder auf die Adressensammelleitung 23, um erneut den Steuerspeicher 4 anzusteuern und die nächste Instruktion abzurufen. Die Aneinanderkettung der Mikroinstruktionen /u Haupt-, Unter- oder TRAP-Routinen erfolgt im allgemeinen mit Hilfe des Modifizierers (MOD) 1. der den Adressenwert um 1 erhöht und auf diese Weise veranlaßt, daß die nächste Mikroinstruktion vom benachbarten Speicherplatz im Steuerspeichtr 4 abgerufen wird. Der Weg, den dabei die Insfuktion 'umrnt. verläuft vom Modifizierer 1 über die Adressenleitung 24. das Instruktionsadressenregister (IAR) 10. das UND-Tor 7 und das ODER-Tor 2. /u der Adressen-Sammelleitung 23.

Weitere Eingänge des ODER-1 ores 1 sind der TI.U-Eingang und Ocr TRAP-Eingang; sie sind damit ebenfalls Lieferanten fur Instruktionsadressen, wobei sie meist die Adresse dtr ersten Instruktion einer bcseide./en Routine, d. h. eines Unterprogramms, beispielsweise SR oder 77? in Fig 2 /ur Verfugung '.teilen. Mit dem TLil-Eingang (table look up) wird meistens eine bestimmte Position in einer labeile angegeben Der TRAP-Eingang zwingt ein Programm auf eine bestimmte Adresse, von der ab im Steuerspeicher 4 ein spezielles Unterprogramm abgerufen wird. Das Besondere einer TRAP-Adresse hegt dann, daß sie eine Verzweigung des Hauptprogi'amms zu dem entsprechenden Unterprogramm darstellt, die

nicht Vom Mikroprogramm der Maschine gesteuert wird.

Die in Fig. 1 im Ausschnitt dargestellte Datenverarbeitungsanlage arbeitet mit einem kleinen Dienst-

I;

l'i t

rechner SVP (nicht dargestellt) zusammen, dem die Aufgaben der Steuerprogrammladung, der Fehlerüberwachung und Fehleranalyse des Systems übertragen sind. Er überträgt Information über die Leitung (.5KLl) 20 zu dem System und empfängt Information "> über die Leitung [SVLl) 21 von dem System. Unter Information sverden hier sowohl Instruktionen, als auch Daten und Zeitsteuersignale (Taktsignale) verstanden.

Für die Programmfehlerüberwachung und -analyse sowie für die Beseitigung sporadischer Fehler kann die in Fig. 1 im Ausschnitt dargestellte Datenverarbeitungsanlage, gesteuert von dem Dienstrechner SVP in drei verschiedene Protokoll- oder Prüfmodi eingestellt werden. Die Einstellung erfolgt hierbei mit Hilfe des Modusschalters (MOS) 17, der vom Dienstrechner über die Leitung 20 gesteuert wird.

Im Modus 1 wird der Adressenzähler (AC) 18, der für die entsprechende Adressierung des Speichers 19 vorgesehen ist, mit Hilfe der Impulse ADVl so ge- ^o steuert, daß bei einer Verzweigungsinstruktion stets die Sprungadresse gespeichert wird.

Wie Fig. 3 zeigt, ist die Kapazität des Speichers 19 für die Aufnahme von 16 Adressenwerten ausgelegt. Der Inhalt bis zur Speicherstelle 9, auf die der Zeiger PTR zeigt, ergibt sich aus dem in Fig. 2 dargestellten Programmablauf.

Das Programm beginnt mit dem Sprung zur Adresse Ml, der ersten Mikroinstruktion der Hauptroutine MR. Bei der Darstellung in Fig. 2 stellt ein Jo Kästchen immer eine Mikroinstruktion Ml dar. Die Hauptroutine MR wird dann unverzweigt durchlaufen, bis zur Instruktion mit der Adresse /V/4. Diese Instruktion ist eine bedingte Verzweigungsinstruktion, deren Bedingung in der Maschine noch nicht vorliegt. Die Hauptroutine wird dann weiter verfolgt bis zur Instruktion mit der Adresse M8, die ebenfalls wieder eine Verzweigungsinstruktion ist, deren Bedingung aber im Gegensatz zum Zeitpunkt der Ausführung der Instruktion M4 bereits vorliegt.

Die Hauptroutine MR wird nun verlassen und das Mikroprogramm verzweigt, wie vorher festgelegt wurde, zu der Mikroinstruktion 51 einer Subroutine SR. Der zweite Speicherplatz des Hilfsspeichers wird deshalb im Modus 1 mit der Sprungadresse Sl aufgefüllt.

Das Mikroprogramm verläuft dann kontinuierlich von der Mikroinstruktion Sl bis zur Mikroinstruktion S4, die wiederum eine bedingte Verzweigungsinstruktion ist, deren Bedingung erfüllt ist.

Wie Fig. 2 zeigt, springt dann das Mikroprogramm auf die Instruktion mit der Adresse 57 in der Subroutine SR. Diese Subroutine wird dann bis zu ihrem Ende durchlaufen, von wo aus ein Rücksprung in die Hauptroutine MR zu der Stelle erfolgt, an der sie verlassen worden war. Die Subroutine verzweigt daher in die Hauptroutine an die Stelle der Mikroinstruktion M9 zurück. Es erfolgt von dieser Instruktion ab wieder eine kontinuierliche Verarbeitung der Hauptroutine bis zum Ende der Mikroinstruktion /V/18, da die bedingte Verzweigungsinstruktion M17 wegen des nicht Vorliegens der erforderlichen Maschinenbedingung nicht zu einer Verzweigung des Mikroprogramms führt.

Nach der Verarbeitung der Mikroinstruktion Λ/18 tritt ein TRAP auf. eine automatische und nicht vom Mikroprogramm gesteuerte Verzweigung zur TRAP-Routine TR.

Dieses führt im Speicher 19 bei einer eingestellten Protokollierung im Modus 1 nach der Speicherung der Adressen 57, /V/9 zur Eintragung der Adresse 71 der ersten Mikroinstruktion der TRAP-Routine TR (vgl. Fig. 2 und 3). Es folgt nach der Verarbeitung der Mikroinstruktion mit der Adresse 71 die Verarbeitung der TRAP-Routine bis zur Mikroinstruktion mit der Adresse 74, die wieder eine bedingte Verzweigungsinstruktion ist, deren Bedingung erfüllt ist und die wieder zur ersten Mikroinstruktion der Subroutine SR führt. Es wird deshalb in die Speicherstelle 5 des Speichers 19 diese Adresse eingetragen.

Das Mikroprogramm läuft nun in der Subroutine SR weiter, bis zur bedingten Verzweigungsinstruktion mit der Adresse 54. Da die Maschinenbedingung als bereits vorliegend angenommen wird, erfolgt eine Programmverzweigung mit einem Sprung zur Instruktionsadresse 57. Diese Instruktionsadresse wird im Modus 1 auf den nächsten Speicherplatz im Speicher 19 geschrieben. Die nächste Mikroinstruktion mit der Adresse 58 ist die letzte Mikroinstruktion der Subroutint.' und sie dient dazu, das Mikroprogramm wieder in die Routine zurückspringen zu lassen, aus der es angesteuert worden war.

Das heißt, im vorliegenden Falle springt das Mikroprogramm wieder in die TRAP-Routine TR und zwar zu dt."· Mikroinstruktion mit der Adresse 75. Die TRAP-Routine wird bis zu ihrem Ende durchlaufen, an dem sich eine Mikroinstruktion mit der Adresse 710 befindet. Diese Instruktion sorgt dafür, daß das Mikroprogramm wieder in die Hauptroutine MR an die Stelle zurückspringt, an der sich eine Mikroinstruktion befindet, die als nächste ausgeführt worden wäre, wenn keine Programmverzweigung hätte durchgeführt werden müssen. Im vorliegenden Beispiel der Fig. 2 ist dieses die Mikroinstruktion mit der Adresse /V/19.

Wie Fig. 2 weiter zeigt, wird die Hauptroutine MR nun weiter kontinuierlich durchlaufen, bis zur Mikroinstruktionsadresse M22, die wiederum eine bedingte Verzweigungsinstruktion angibt. Im vorliegenden Beispiel wird erneut angenommen, daß die Bedingung für die Verzweigung bereits in der Maschine vorliegt, so daß diese Verzweigung durchgeführt wird und das Mikroprogramm zu einer Instruktion mit der Adresse /V/28 springt. Wie Fig. 3 nun zeigt, befinden sich im Speicher 19, wenn er im Modus 1 betrieben wird, alle Sprungadressen, das sind diejenigen Adressen von Mikroinstruktionen, zu denen das Mikroprogramm verzweigt ist, wenn es seine normale Folge auf Grund externer oder interner Bedingungen zur Durchführung anderer Routinen verlassen mußte. Die 16 Speicherstellen des Speichers werden also kontinuierlich, d. h. mit aufsteigender Adresse mit diesen Sprungadressen belegt. Am Ende des betrachteten Abschnitts des Mikroprogramms zeigt der Zeiger PTR auf die Speicherstelle 9, in der sich die letzte Sprungadresse M28 befindet.

Wie eingangs bereits erwähnt wurde, können für die Mikroprogrammprüfung durch die Protokollierung gemäß der Erfindung insgesamt drei Betriebsarten, abhängig von dem Zweck der Prüfung, eingestellt werden.

Im Modus 2 wird, wie Fig. 3 zeigt, der Speicher 19 nicht nur mit der Sprungadresse, sondern auch mit der Absprungadresse (von-Adresse) belegt. Es wird, ebenso wie im Modus 1, zunächst die Startadresse Ml in die erste Speicherstelle des Speichers 19 eingespei-

chert. Da das Mikroprogramm dann Unverzweigt bis zur Mikroinstruktion mit der Adresse /V/8 weiterläuft, wird keine weitere Eintragung Von Zwischen-Mikroinstruktionen vorgenommen. Da die Mikroinstruktion mit der Adresse /V/8 eine bedingte Verzweigungsinstruktion ist, deren Bedingung bereits erfüllt ist, muß hier die Hauptroutine MR verlassen werden, was zur Eintragung der Absprungadresse /V/8 in der nächsten Speicherzelle des Speichers 19 führt. In die nächste Speicherstelle wird dann die zugehörige Sprungadresse Sl eingetragen, so daß nun stets Absprung- und Sprungadresse einer Programmvetzweigung in benachbarten Speicherstellen des Speichers 19 stehen.

Dieses Verfahren wird weiter fortgesetzt, so daß schließlich für den betrachteten Mikroprogrammabschnitt sich als vorletzte und letzte Eintragung in den Speicher 19, wenn er im Modus 2 betrieben wird, die Absprungadresse /V/22 und die Sprungadresse /V/28 befinden.

Dci Zcigci "77?, dci mc'is auf die ieizie Eintragung in den Speicher 19 zeigt, weist im Falle des Modus 2, wie Fig. 3 zeigt, auf die dritte Speicherstelle. Bei einem Durchzählen der Eintragungen in diesen Speicher stellt man fest, daß insgesamt 19 Adressen zu dem Speicher übertragen wurden. Da dieser Speicher aber nur insgesamt 16 Speicherstellen besitzt, müssen besondere Maßnahmen getroffen werden. Die im Beispiel der Fig. 3 erkennbare Maßnahme besteht darin, daß stets die älteste Eintragung zugunsten der jüngsten Eintragung gelöscht und somit deren Speicherplatz für die Speicherung der jüngsten Adresse frei^jmacht wird. Für den vorliegenden Fall bedeutet dies, daß die Speicherplätze 0 bis 2 für die Eintragung der 17. bis 19. Adresse freigemacht wurden.

Da der Zeiger, wie bereits erwähnt wurde, stets auf die jüngste Eintragung im Speicher 19 weist, ist auch stets die älteste Eintragung sofort lokalisierbar; sie befindet sich nämlich in der Speicherstelle, die sich unmittelbar unter dem Zeiger PTR befindet. Auf diese Weise ist in 16 sequentiellen Speicherplätzen die Historie der Verzweigungscharakteristik eines bestimmten Mikroprogrammabschnittes aufgezeichnet. Da die alten Eintragungen stets gelöscht werden, ist also der betrachtete Programmabschnitt stets der aktuellste.

In der dritten Betriebsart schließlich, dem Modus 3, werden alle Mikroinstruktionsadressen in der Sequenz, wie sie auftreten, im Speicher 19 gespeichert. Dieser Modus 3 ist für die Instruktionswiederholung im Fehlerfalle, die an sich bekannt ist und für die Beseitigung sporadischer Fehler in einem System angewendet wird, besonders geeignet. Bei dieser Instruktionswiederholung wird diejenige Instruktion, und einige in der Sequenz vorher liegende Instruktionen, bei denen eine Fehlerprüfschaltung angesprochen und damit eine Fehleranzeige geliefert hat, so oft wiederholt, bis die Operation fehlerfrei ausgeführt wurde. Im allgemeinen wird die Zahl der Wiederholungen begrenzt, um zu verhindern, daß die Maschine nur noch Wiederholungsoperationen ausführt. Wenn also eine bestimmte Zahl von Instruktionswiederholungen nicht zu einem fehlerfreien Resultat geführt haben, wird davon ausgegangen, daß es sich bei dem festgestellten Fehler nicht mehr um einen sporadischen, sondern um einen permanenten Fehler handelt, der im allgemeinen durch einen Komponentendefekt verursacht worden ist.

Wie der Vergleich der Fig. 2 und 3 zeigt, wird also im Modus 3 der bereits im Zusammenhang mit den Modi 1 und 2 betrachtete Mikroprogramniabschnitt so im Speicher 19 aufgezeichnet, daß die Adresse jeder Mikroinstruktion in genau der Reihenfolge in den

Speicher 19 eingegeben wird, wie sie vom Steuerspeichef 4 oder dem Öperationsregister 9 im Zuge der Verarbeitung abgerufen wurde.

Auch im Modus 3 ist es so, daß der Zeiger PTR auf die Speicherstelle im Speicher 19 zeigt, die die

ίο jüngste Eintragung einer Instruktionsadresse beinhaltet. Deshalb ist, wenn auch weiter oben stehende Spcicherstellen für die Aufnahme der jeweils neuesten Adressen infolge der beschränkten Speicherkapazität des Speichers 19 gelöscht werden müssen, stets sehr einfach festzustellen, wo sich im Hilfsspeicher die Nahtstelle zwischen der jüngsten und der ältesten Eintragung einer Mikroinstruktionsadresse befindet.

Die Wirkungsweise des Modusschalters 17, der

letztlich für die gewünschte Belegung des Speichers

in 19 mit Instruktionsadressen verantwortlich ist, wird nun im folgenden an Hand der Fig. 4 und 5 erläutert. Wie Fig. 4 zeigt, besteht dieser Schalter im wesentlichen aus den UND-Toren 40 bis 45 und den ODER-Toren 46 bis 48. Die Steuersignale für den Modusschalter 17 werden über die Systemsteuerleitung (SCL) 25 von der nicht dargestellten Taktsteuerung des Systems sowie einer ebenfalls nicht dargestellten Steuerung, die das Signal BR erzeugt, oder aber über die Leitung 20, von dem ebenfalls nicht dargestellten

jo und bereits erwähnten Dienstrechner (SVP) übertragen.

Die Ausgangssignale des Modusschalters 17 sind Schreibsignale WTl bis WT3, die über die Schreibleitung ( WTL) 26 zu dem Speicher 19 übertragen wer-

j5 den. Weitere Ausgangssignale des Modusschalters 17 sind die Fortschaltesignale ADVlbis ADV3,d\<i über die Zählerweiterschalteleitung (ADVL) 27 zu dem Adressenzähler 18 übertragen werden, der die Adressierung der Speicherstellen im Speicher 19 steuert.

Die Eingangssignale, die für die Steuerung des Modusschalters 17 vom System her übertragen werden, sind die Modussignale MODI bis MOD3, mit deren Hilfe der gewünschte Protokollmodus selektiert wird. Für die Einstellung einer der genannten drei Modi ist daher Voraussetzung, daß nur ein Modussignal, entweder MODI oder MODI oder MOD3 zu dem Modusschalter 17 übertragen wird. Weitere Eingangssignale sind das Signal BR, das immer dann in der entsprechenden, nicht dargestellten Steuereinheit des Systems vorliegt, wenn für den Abruf einer Mikroinstruktion das Instruktionsadressenregister 10 nicht selektiert wurde. Dieses ist stets dann der Fall, wenn eine Verzweigungsinstruktion in einer Instruktionsfolge vorliegt.

Ein weiteres Eingangssignal, das vom System her übertragen wird, ist das Signal PB, das dem Maschinentakt in einer ganz bestimmten Phasenlage entspricht.

Schließlich werden auch die einem Zeitring R

(Fig. 5), der mit den Pß-Impulsen synchronisiert ist, entnommenen Taktperioden TO bis Tl vom System zu dem Modusschalter 17 übertragen.

Wie bereits früher erwähnt wurde, wird beim Protokollbetrieb im Modus 1 von einer Verzweigungsinstruktion immer nur die Sprungadresse in den Speicher 19 eingetragen. Wenn man bei der nachstehenden Erläuterung davon ausgeht, daß sich der Adressenzähler 18 in einer Position befindet, in der

die Speicherstcllc 0 des HilfsspeiGhers 19 adressiert ist, dann wird in diese Stelle beim Auftreten der nächsten Verzweigungsinstruktion, die tatsächlich vom System durchgeführt wird, deren Sprungadresse eingeschrieben. Diese Verzweigungsmikroinstruktion sei beispielsweise in Fig. 5 die Instruktion A, die in den Zeilen c) bis e) im Bereich der beiden Maschinenzyklen /V— 1 um' Ndargestellt ist. Zur Zykluszeit ;V— 1, beginnend mit der Taktperiode Tl bis zum Ende der Taktperiode Tl, befindet sich die Adresse dieser Instruktion A im Steuerspeicheradressenregister 3 (vgl. Zeile c) in Fig. 5). Die Mikroinstruktion wird dann aus dem Steuerspeicher 4 aus- und in das Operationsregister 9 eingelesen. Dort befindet sie sich vom Ende der Taktperiode TO im Zyklus N- 1 bis zum Ende der Taktperiode TO im Zyklus N (vgl. Zeile d) in Fig. 5).

Die nun im Operationsregister 9 befindliche Mikroinstruktion wird im Funktionsdecodierer 11 decodiert und zur Ausführung in das Funktionsregister 12 übertragen. Dort befindet sie sich vom Beginn bis zum Ende des Zyklus N (vgl. Zeile e) in Fig. 5).

Während dieses Zyklus N ist also die Maschine in der Lage, festzustellen, ob es sich bei der gerade aus dem Steuerspeicher 4 ausgelesenen Mikroinstruktion um eine Verzweigungsinstruktion handelt. Um nun die Sprungadresse, die einen Teil dieser Mikroinstruktion bildet, speichern zu können, muß zusätzlich zur Adresse, die ja der Adressenzähler 18 liefert, noch ein Schreibimpuls WTi zu dem Hilfsspeicher 19 übertragen werden, damit er die im Steuerspeicheradressenregister 3 befindliche Sprungadresse /1 + 1, die über die Adressenleitung (ADRL) 28, zu dem Speicher 19 übertragen wird, einspeichern kann. Dieses Schreibsignal WTi wird über die Schreibleitung (WTL) 26 zu dem Speicher 19 übertragen.

Im Modus 1 (MODI) wird der Schreibimpuls WTl von dem UND-Tor 40 erzeugt und über die Leitung 50 und das ODER-Tor 46 über die Schreibleitung 26 zu dem Speicher 19 übertragen. Der Schreibimpuls im Modus 1 wird immer dann erzeugt, wenn an dem UND-Tor 40 ein Signal anliegt, das den Modus 1 repräsentiert, außerdem der Taktimpuls PB sowie die Taktperiode TO an seinen Eingängen anliegt.

Da vorausgesetzt worden war, daß die Speicherstelle 0 des Speichers 19 vom Adressenzähler 18 angesteuert wurde, wird sich nach der Übertragung des Schreibimpulses WTl zu dem Hilfsspeicher 19 die Sprungadresse /4 + 1, die zuvor vom Operationsregister 9 (vgl. Fig. 1) über die Leitung 22, das UND-Tor 8, das ODER-Tor 2 und die Leitung 23 zu dem Steuerspeicheradressenregister 3 übertragen worden war, nun in der Speicherstelle 0 des HilfsSpeichers 19 befinden.

Die Weiterschaltung des Adressenzählers 18 auf der Speicherstelle 1 im Hilfsspeicher 19 erfolgt, wenn weiterhin der Modus 1 eingeschaltet ist, mit Hilfe des Weiterschaltungsimpulses ADVl. Dieser wird, wie Fi g. 4 zeigt, von dem UND-Tor 41 erzeugt und über die Leitung 51 und das ODER-Tor 47 über die Weiterschaltimpulsleitung (AD VL) 27 zu dem Adressenzähler 18 übertragen.

Dieses Weiterschaltesignal ADVl wird immer dann erzeugt, wenn an einem der Eingänge des UND-Tores 41 ein Signal anliegt, das den Modus 1 repräsentiert. Ferner wird gleichzeitig ein Taktimpuls PB sowie die Taktperiode 71 benötigt (vgi. Fig. 5, Zeilen a), b). g)). Die vierte Bedingung für die Erzeugung des Weiterschalteimpulses ADVl durch das UND-Tor 41 ist das Signal BR, das, wie bereits erwähnt wurde, immer dann vom System generiert wird, wenn das Instruktionsadressenregister 10 in Fig. 1 nicht selektiert wurde. Dieses ist also immer dann der Fall, wenn das Mikroprogramm nicht kontinuierlich, sondern mit einem Sprung zu einer Adresse außerhalb der Sequenz fortgesetzt wird. Anders gesagt, wird dieses Signal BR immer dann erzeugt, Wenn die Adresse der nächsten auszuführenden Mikroinstruktion entweder über das UND-Tor 5, 6 oder 8 über den Weg ODER-Tor 2 und Leitung 23 zu dem Steuerspeicheradressenregister 3 übertragen wird (vgl. Fig. 1).
Wenn aber die in der Zykluszeit N — 1 adressierte, dann ausgclcsene und sich während der Zykluszeit N im Funktionsregister 12 befindliche Mikroinstruktion keine Verzweigungsinstruktion ist, dann wird dieses Signal BR nicht erzeugt und auch der Weiterschalteimpuls ADVl von dem UND-Tor 41 nicht generiert. Das hat zur Folge, daß die in der zuletzt adressierten Speicherstelle des Speichers 19 befindliche Adresse so lange mit neuen Adressenwerten überschrieben wird, als keine Verzweigungsinstruktion festgestellt wird. Wird aber eine Verzweigungsinstruktion festgestellt, dann wird die Sprungadresse in diese Speicherstelle eingeschrieben und unmittelbar danach der Adressenzähler 18 weitergeschaltet, so daß die Sprungadresse nicht mehr von anderen Adressen überschrieben werden kann und somit er-

jo halten bleibt.

Im Modus 2 sollen die Adresse der Verzweigungsinstruktion (Absprung) und die Sprungadresse (Hinsprung) gespeichert werden. Hierzu ist eine etwas andere Steuerung wie im Modus 1 erforderlich. Fig. 5 zeigt in den Zeilen h) und i) die Zeitpunkte, zu denen das Schreibsignal WTl und das Weiterschaltesignal ADVl für den Modus 2 erzeugt werden.

Es wird auch hier wieder angenommen, daß die Instruktion mit der Adresse A eine Verzweigungsmikroinstruktion sei. Im Modus 2 muß deshalb die Adresse A dieser Instruktion und die Adresse /1 + 1, die in dieser Instruktion enthalten ist und uie Sprungadresse darstellt, in dem Speicher 19 aufgezeichnet werden. Der erste Schreibimpuls WTl wird daher im Zyklus N— 1 erzeugt, während einer Zeit also, in der sich noch die Adresse dieser Verzweigungsmikroinstruktion im Steuerspeicheradressenregister 3 befindet. Ein Vergleich der Zeilen c) und h) verdeutlicht, daß die Adresse A der Verzweigungsinstruktion mit Hilfe des Schreibimpulses WTl in die gerade adressierte Speicherstelle des Speichers 19 eingespeichert wird.

Der Adressenzähler 18 und damit die Speicherstelle im Speicher 19 müssen nun aber weitergeschaltet werden, damit die Sprungadresse der Verzweigungsmikroinstruktion nicht, wenn der nächste Schreibimpuls WTl angelegt wird, die Adresse der Verzweigungsmikroinstruktion selbst überschreibt, so daß verhindert wird, daß diese Adresse verlorengeht.

Der Weiterschalteimpuls ADVl (vgl. i) in Fig. 5) wird deshalb noch vor dem nächsten Schreibimpuls WTl erzeugt.

Dieser Weiterschalteimpuls ADVIwWd, v/ie Fig. 4 zeigt, von dem UND-Tor 43 erzeugt, über die Leitung

_b5 53 und das ODER-Tor 47 und die Leitung 27 zu dem Adressenzähler 18 (vgl. Fig. I) übertragen. Das genannte UND-Tor 43 erzeugt diesen Weiterschalteimpuls ADVl, wenn an seinem einen Eingang ein den

eingestellten Modus 2 kennzeichnendes Signal, an einem weiteren Eingang der Taktimpuls PB₁ an einem anderen Eingang das Steuersignal BR und an einem vierten Eingang entweder das Signal der Taktperiode Tl oder 72 anliegt.

Die Erzeugung des zweiten Schreibimpulses WT2 ist, da er für die Speicherung der Sprungadresse zuständig ist, die gleiche, wie sie bereits im Zusammenhang mit dem Modus 1 erläutert wurde.

Im dritten Protokollmodus {MOD'S) sollen prinzipiell alle Adressen in der Sequenz, in der sie auftreten, gespeichert werden. Wie Fig. 5 zeigt, dienen zur Steuerung dieses Vorganges im Modus 3 die Schreibimpulse WTS und Weiterschalteimpulse ADVS, die in den Zeilen k) und 1) dargestellt sind. Die Schreibimpulse werden von dem UND-Tor 44 erzeugt, über die Leitung 54, das ODER-Tor 46 und die Leitung 26 zum Speicher 19 übertragen. Erzeugt wird das Schreibsignal WTS, wenn an den drei Eingängen des ÜND-Tores 44, wie Fig. 4 zeigt, das Steuersignal für die Einstellung des Modus MODS, das Signal der Periode 70 und ein Taktimpuls PB anliegt. Dieses ist, wie Fig. 5 zeigt, in jedem Zyklus (N- 1 bis /V+ 1) der Fall, so daß bei jedem Vorliegen einer neuen Adresse im Steuerspeicheradressenregister 3 (vgl. Zeile c) in Fig. 5) ein solcher Schreibimpuls erzeugt wird.

Für die Weiterschaltung des Adressenzählers 18 und damit die sequentielle Adressierung der Speicherstellen im Speicher 19 sorgt der Weiterschalteimpuls ADVS. Auch dieser wird, wie Fig. 5 zeigt, in der Betriebsart MODS in jedem Zyklus einmal erzeugt (vgl. Zeile I)).

Das in Fig. 4 dargestellte UND-Tor 45 erzeugt diese Fortschaltesignal ADVS und überträgt es über die Leitung 55, das ODER-Tor 47 und die Leitung 27 zu dem Adressenzähler 18.

Erzeugt wird dieses Weiterschaltesignal ADVS, wenn an den drei Eingängen des UND-Tores 45 jeweils das Steuersignal für den eingestellten Modus MODS, das Signal des Taktintervalls 71 und ein Taktimpuls PB anliegt. Dadurch, daß die Erzeugung dieses Weiterschaltesignals AD VS vom Vorliegen des Signals für das Intervall 71 abhängt, das zeitlich nach dem Intervall 70 liegt, wobei dieses für die Erzeugung des Schreibimpulses WTS verantwortlich ist, wird dafür Sorge getragen, daß im Speicher 19 bereits die nachfolgende Speicherstelle adressiert ist, wenn ein neuer Adressenwert aufzuzeichnen ist.

In der zuvor erläuterten Weise ist es also mit der vorgeschlagenen Einrichtung möglich, den Verlauf eines Mikroprogramms, und bei entsprechenden Modi

ίο fizierungen auch den Lauf eines Programms ganz allgemein, so aufzuzeichnen, daß entweder bei einer Verzweigungsinstruktion nur die Sprungadresse oder die Adresse der Verzweigungsinstruktiori und der .Sprungadresse oder generell die Adresse jeder Instruktion für eine nachträgliche Prüfung aufgezeichnet werden kann.

Während der Modus 1 den Vorteil bietet, bei einer gegebenen Speicherkapazität des Speichers 19 einen größeren Programmabschnitt aufzuzeichnen, wie es bei den beiden anderen Modi möglich ist, so ist allerdings mit seiner Hilfe eine eindeutige Orientierung über den Programm verlauf nicht möglich. Dieses geht besonders deutlich aus Fig. 2 hervor, wenn der Fall betrachtet wird, daß beim Erreichen der bedingten Verzweigungsinstruktion mit der Adresse /V/4 die zugehörige Maschinenbedingung bereits vorliegt. In diesem Falle nämlich würde das Programm gleich zur Instruktion mit der Adresse Sl der Subroutine SR springen. Im Hilfsspeicher wäre dann ebenfalls die

jo Adressenfolge /V/l, 51 gespeichert, obwohl der Absprung aus der Hauptroutine MR nicht an der gleichen Stelle, nämlich /V/8, erfolgt ist, wie bei dem früher betrachteten Fall.

Deshalb bietet der Modus 2 den Vorteil einer bc-

j5 sonders guten Orientierung, da in diesem Modus sowohl die Adresse der Verzweigungsinstruktion als auch deren Sprungadresse aufgezeichnet wird. Bei dieser Betriebsart wird allerdings für die Erfassung einer Verzweigungsinstruktion der doppelte Speicherplatz benötigt.

Die beste Orientierung über den Verlauf eines Programms bietet allerdings die Betriebsart MODS, in der jede (Mikro-)Instruktion aufgezeichnet wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur ProtokoIIierung des Programmablaufs in einer elektronischen Datenverarbeitungsanlage mit einem Protnkollspeicher, in welchem entweder in einem Protokollmodus für jede tatsächlich ausgeführte Verzweigungsinstruktion die Hinsprungadresse, oder in einem anderen möglichen Protokollmodus für jede tatsächlich ausgeführte Verzweigungsinstruktion die Absprungadresse und die Hinsprungadresse oder in einem weiteren möglichen Protokollmodus jede Instruktionsadresse speicherbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß

a) ein Protokollmodusschalter (17) vorgesehen ist, der für jeden Protokollmodus zur Erzeugung von dem Protokollspeicher (19) zuzuführenden Schreibimpulsen (WTL, WTl, WTi) je eine UND-Schaltung (40, 42, 44) und zur Erzeugung von einem dem Protokollspcisher (19) vorgeschalteten Adreßzähler (18) zuzuführenden Weiterschaltimpulsen (ADVl, ADVl, ADVi) je eine UND-Schaltung (41, 43, 45) aufweist,

b) die die Schreibimpulse ( WTl, WTl, WTi) erzeugenden UND-Schaltungen (40, 42, 44) an eine mit dem Protoko;lspeicher (19) verbundene ODER-Schaltung (46) angeschlossen sind,

c) die die Weiterschaltungsimpulse (ADVl, ADVl, ADVi) erzeugenden UND-Schaltungen ^iI, 43, 45) an eine mit dem Adressenzähler (18) vürbunc ne ODER-Schaltung (47) angeschlossen sind,

d) den UND-Schaltungen (4^ft, 42, 44) zur Erzeugung der Schreibimpulse ( WTl, WTl.

WTi) selektiv ein den jeweiligen Protokollmodus anzeigender Impuls (MODI, MODI bzw. MODi) und jeweils ein Taktimpuls (TO) zuführbar sind,

e) der UND-Schaltung (41) zur Erzeugung der Weiterschaltimpulse (ADVl) im ersten Protokollmodus ein diesen Protokollmodus anzeigender Impuls (WODl). ein das Vorliegen einer Verzweigungsinstruktion anzeigender Impuls (BR) und ein dem den UND-Schaltungen (40, 42, 44) zum Erzeugen der Schreibimpulse ( WTS, WTl, WTi) zugeführten Taktimpulse ( 7"O) unmittelbar folgender Taktimpuls (Tl) zuführbar sind.

f) der UND-Schaltung (43) zur Erzeugung der Weiterschaltimpulse (ADVl) im zweiten Protokollmodus der diesen Protokollmndus anzeigende Impuls ( MODI), der das Vorliegen einer Verzweigungsinstruktion anzeigende Impuls (BR) und über eine ODER-Schaltung (48) unmittelbar vor bzw. hinter dem den UND-Schaltungen (40, 42. 44) zur F.r/eugung der Schreibimpulse ( WTl, WTl, WTi) /ugeführten Taktimpuls ( TO) Taktimpulse (,/"2 km. Tl) zufuhrbar sind und

g) der UND-Schaltung (45) zur Erzeugung der Weiterschaltimpulse (ADVi) im dritten Protokollmodus der diesen Protokollmodus anzeigende Impuls (MODi) und der unmittelbar dem den UND-Schaltungen (40, 42, 44) zur Erzeugung der Schreibimpulse

(HTl₁ HT2, HT3) zugeführten Taktimpuls (70) folgende Taktimpuls (71) zuführbar sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des, Protokollmodus (MODI... MODi) von einem getrennten Steuergerät erfolgt, das den Protokollmodusschalter (17; Fig. 1) einstellt, die erforderlichen Steuersignale (BR, TO... Tl) an diesen Protokollmodusschalter anlegt und von den im Speicher (19) gespeicherten Adressen eines Programmabschnitts mittels weiterer Signale (ti) und Schaltkreise (14,16) eine, mehrere oder alle abruft und über eine Verbindungsleitung (21) zur Fehleranalyse übernimmt.