DE2342101C2 - Schaltung zum bereichsweisen Adressieren der Register in der Befehlsbank und Datenbank des Hauptspeichers einer Rechenanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zum bereichsweisen Adressieren der Register eines in zumindest zwei Bänke (Befehls- und Datenbank) unterteilten Hauptspeichers einer Rechenanlage durch Wirkadressen mit einem Basisregister aus wenigstens drei Feldern, von denen das eine Feld zur Auswahl der einen Bank mit einer relativen Basisadresse des gerade in einem Programm zu bearbeitenden Befehls vergleichbar und ein weiteres Feld mit dieser relativen Basisadresse additiv zur Wirkadresse verknüpfbar ist, und mit einem Speichergrenzen-Register, dessen Inhalt einer Prüfschaltung zuführbar ist, die die ermittelte Wirkadresse überprüft, ob sie zwischen den festgelegten Grenzen eines Bereiches in der ausgewählten Bank liegt, und sie zu den Adressierschaltungen der Register des Hauptspeichers hindurchgehen läßt bzw. sie unterdrückt.

Bei den unten programmierten, modernen Rechenautomaten wird der Hauptspeicher gewöhnlich zur Unterbringung der Operanden und der Rechenmaschinenbefehle verwendet. Die Operanden sind normalerweise die zu verarbeitenden Daten, und die Befehle sind in ihrer Gemeinschaft die vom Rechenautomaten selbsttätig auszuführenden Programme. Die einzelnen Befehle bewirken, daß eine Rechenanlage eine spezielle Funktion, z. B. das Addieren oder Dividieren, ausführt. Üblicherweise enthält ein Befehlswort eines Rechenautomaten neben dem Befehlsteil zumindest einen Adreßteil, der einen adressierbaren Platz im Hauptspeicher bezeichnet. Folglich gibt der Befehlsteil die vom Rechenautomaten durchzuführende Operation und der Adreßteil die Adresse im Hauptspeicher an, bei der die Information untergebracht ist, an der die Operation ausgeführt werden soll.

Der Adreßteil des Befehlswortes braucht sich nicht direkt auf die absolute Speicheradresse, auf die zugegriffen werden soll, zu beziehen, sondern kann einen Steuerabschnitt des Rechenautomaten aufrufen, der aus ihm durch seine Bearbeitung oder durch Hinzufügung eines Indexwertes oder eines Basisadressenwertes die gewünschte absolute Adresse errechnet.

Um einen Verzweigungsbefehl auszuführen, kann der Adreßteil auch eine Adresse im Hauptspeicher bezeichnen, bei der die Folge der Befehle fortgesetzt werden soll.

Die Speichermedien, z. B. die magnetischen Kernspeicher, die magnetischen Trommelspeicher, die Magnetscheibenanordnungen oder andere bekannten Speichersysteme sind normalerweise in adressierbare Speicherplätze unterteilt, die als adressierbare Register, zugreifbare Speicherzellen oder durch andere Ausdrücke bezeichnet werden. Diese adressierbaren Register sind dem Rechenautomaten durch bekannte Schaltungen zugänglich. Beim Zugreifen auf den gewünschten Speicherplatz werden Signale erzeugt, von denen ein Auslesen oder Einschreiben an diesem Speicherplatz bewirkt wird, wie durch den Befehlsteil des Befehlswor-

tes festgelegt ist

Um eine spezielle Operation mit einem digitalen Rechenautomaten auszuführen, ist es üblich, zuerst eine vorgegebene Liste von Befehlsworten aufzustellen und diese an adressierbaren Plätzen des Hauptspeichers unterzubringen. Außerdem werden gewöhnlich Daten verschiedener Art benötigt, die im allgemeinen am Listenende der Befehlsworte des Rechenautomaten aufbewahrt werden.

Mit der Konstruktion von Rechenautomaten, die mit zunehmend höheren Geschwindigkeiten und zunehmend umfangreicheren Kapazitäten arbeiten, wünscht man zahlreiche unabhängig betriebsfähige Programme im Hauptspeicher aufzubewahren und ein ausführendes Steuerprogramm vorzusehen, von dem einige ausgewählte Programme, die häufig als Arbeitsprogramme bezeichnet werden, zur Bearbeitung während einer Zeitspanne veranlaßt werden, bis es abgeschlossen ist oder aus irgendeinem Grund unterbrochen wird, z. B. wenn ein relativ langsames peripheres Gerät zugreift. Bei der Unterbrechung eines Arbeitsprogramms kann das ausführende Steuerprogramm fortfahren, einen Abschnitt eines anderen Arbeitsprogramms auszuführen. Diese Arbeitsweise ist allgemein als Zeitstaffelung bekannt und führt während die Gebrauchs des gesamten Rechenautomaten zu einer größeren Leistungsfähigkeit. Zu einem gegebenen Zeitpunkt ruht wahrscheinlich eine Anzahl von Arbeitsprogrammen im Hauptspeicher und sogar eine noch größere Anzahl von Arbeitsprogrammen ist in den Speichermedien außerhalb des Rechenautomaten untergebracht.

Eine Schwierigkeit, die die Anwendung von umfangreichen digitalen Rechenautomaten beschränkt, lieg* in dem Problem, den verschiedenen Arbeitsprogrammen im Hauptspeicher einen Raum zuzuteilen, wenn diese von einem äußeren Speicher aus eingespeist werden. Bei den früheren Systemen gab es häufig Überschneidungen im Programmraum, die auf eine gleiche absolute Adressierung zurückzuführen sind. Diese wurde durch das Schwimmen der vorgegebenen relativen Adressierung auf einer einstellbaren absoluten Basisadresse des Systems erleichtert.

Es ist auch eine allgemeine Praxis, die Befehlsabschnitte eines Programms in einem zusammenhängenden Abschnitt von Speicheradressen des Hauptspeichers und die Operanden für die zu bearbeitenden Daten in einem anderen zusammenhängenden Abschnitt von Speicherplätzen unterzubringen. Der zuletzt genannte Abschnitt kann jedoch von demjenigen Abschnitt der Speicherplätze weit entfernt sein, an dem die Befehle gespeichert sind. Während der Inhalt der verschiedenen Speicherabschnitte willkürlich ist, können sich die Aufgaben der einzelnen Abschnitte ändern.

Wenn dementsprechend ein gegebenes Arbeitsprogramm in den Hauptspeicher eingespeist werden soll, ist es ein offensichtliches Problem, für dieses dort einen Raum zu finden, falls der Hauptspeicher bereits mehrere Arbeitsprogramme enthält, die einen wesentlichen Anteil des Verfügbaren Raumes in der Weise einnehmen, daß kein langer, zusammenhängender Abschnitt mit Speicherplätzen verbleibt. Während zahlreiche kurze Abschnitte mit Speicherplätzen zwischen den verschiedenen im Hauptspeicher untergebrachten Programmen vorhanden sein können, kann dieser verfügbare Raum unzureichend sein, um die Befehls- oder Datenfolgen des neuen Programms aufzunehmen, das in den Hauptspeicher eingespeist werden soll.

Zur Lösung dieses Problems sind bislang verschiedene Vorschläge gemacht worden. Ein solcher besteht einfach darin, eine Speicherung von neuen Arbeitsprogrammen in den Hauptspeicher zuzulassen, obgleich für sie kein Raum zur Verfügung steht Dann ist es notwendig, nur diejenigen Arbeitsprogramme herauszusuchen, die so kurz sind, daß sie noch in den verfügbaren Raum des Hauptspeichers hineinpassen. Eine andere Lösung ist einfach die zu warten, bis das im Verfahren befindliche Programm beendet ist und dann

ίο das nächste Programm einzuführen. Diese Lösung ist offensichtlich ziemlich zeitraubend. Eine weitere Lösung ist in der US-Patentschrift Nr. 33 89 380 bzw. in der US-Patentschrift Nr. 34 61 433 beschrieben; dort wird eine relative Basisadressierung erläutert bei der der Basisadressenwert abgeändert und dabei entweder die Befehlsfolge oder die Operandenfolge eines gegebenen Arbeitsprogramms von dem einen Speicherabschnitt zu einem anderen innerhalb des Hauptspeichers verschoben werden kann. Folglich können die im Hauptspeicher

befindlichen Programme weiter geschoben werden, damit der verfügbare Speicherraum wirkungsvoller genutzt werden kann.

Dieses bekannte Verfahren hat jedoch verschiedene Nachteile, weil der anweisbare Raum noch durch die Anzahl der im Hauptspeicher ruhenden Arbeitsprogramme und durch die Größe der einzelnen Befehlsund Operandenfolgen dieser Arbeitsprogramme beschränkt und begrenzt wird.
Eine weitere Beschränkung der bekannten Steuer-Schaltungen, bei denen eine relative Basisadressierung stattfindet, liegt darin, daß die Basisadressenwerte auf einen ziemlich engen Bereich des Hauptspeichers begrenzt sind. Bei einem Wort aus 18 Bits ist der Block des Hauptspeichers, in dem ein Programm neu angeordnet werden kann, auf 262 000 Wörter beschränkt.

Aus der deutschen Auslegeschrift Nr. 15 24 222 ist eine Schaltung zum bereichsweisen Adressieren der in einer Befehls- und Datenbank des Hauptspeichers enthaltenen Register in Abhängigkeit von der Größe des Adreßteiles eines Befehlswortes bekannt, der als relative Basisadresse mit dem Inhalt zweier Felder eines Funktionsregisters gesondert additiv verknüpft wird, um eine absolute Adresse, die sog. Wirkadresse für eine Befehlsbank bzw. eine Datenbank zu bilden. Dabei wird dieser Adrebteil mit dem Inhalt des dritten Feldes verglichen, und in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis wird die eine Wirkadresse verworfen und die andere in der Weise verwertet, daß sie als nächstes mit einem Adressenbereich verglichen wird, der durch eine obere und eine untere Grenze festgelegt ist, die in einem Speichergrenzen-Register, getrennt für die Befehlsbank und die Datenbank, aufbewahrt sind. Falls dieser zweite Vergleich positiv ausfällt, dient die verwertbare Wirkadresse der absoluten Adressierung eines Registers in der Befehls- oder Datenbank des Hauptspeichers. Die drei Felder des Funktionsregisters werden von einem Steuerspeicher aus belegt, dessen Kapazität erheblich geringer als die des Hauptspeichers ist.

Aus der deutschen Auslegeschrift Nr. 15 24 222 ist außerdem bekannt, innerhalb des Hauptspeichers zusätzlich zur Befehls- und Datenbank einen Bereich für die Subroutinen vorzusehen, die auf einen Sprungbefehl hin zwischen der Bearbeitung der Befehlswörter eines ausführenden Programms einzuschalten sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die Bildung von Wirkadressen aus den aufeinanderfolgenden Befehlen zumindest eines Programmes Hilfsmittel

anzugeben, über die ein oder mehrere sprunghafte Übergänge der Wirkadressen, ohne die Befehle selbst mit Sprunginformationen belasten zu müssen, in einem oder mehreren begrenzten Bereichen des Hauptspeichers erzielbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einer Liste aus mehreren Beschreibungswörtern, die wenigstens drei Felder enthalten, auf einen Sprungbefehl hin ein Beschreibungswort gesondert adressierbar und anschließend in ein Register überführbar ist, und daß von diesem Register aus zur Bildung der Wirkadressen für einen weiteren Bereich in der einen Bank das erste Feld des Beschreibungswortes als Indexwert in das eine weitere Feld des Basisregisters und zur Festlegung der Grenzen des weiteren Bereiches die zweiten und dritten Felder des Beschreibungswortes in das Speichergrenzen-Register übertragbar sind.

In Weiterbildung der Erfindung kann auf einen unterschiedlichen Sprungbefehl hin das erste Feld des Beschreibungswortes als Indexwert in das andere weitere Feld des Basisregisters und das zweite Feld des Beschreibungswortes zusätzlich in das erste Feld des Basisregisters übertragbar sein.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es stellen dar die

F i g. 1 bis 5 verschiedene Wortformate, die in den Registern der Schaltung gemäß der Erfindung auftreten,

Fig.6 die Beziehung zwischen dem das Beschreibungswort aufnehmenden Register und den Basis- und Speichergrenzen-Registern in Abhängigkeit von einem {-//-Sprungbefehl,

Fig.7 eine ähnliche Beziehung wie zwischen den Registern der F i g. 6 in Abhängigkeit von einem LDZ-Sprungbefehl,

F i g. 8 zeitliche Auftragung zum besseren Verständnis der Schaltungen in den F i g. 9 und 10, die

Fig.9 und 10 Schaltbilder mit den bei einem Sprungbefehl in Tätigkeit tretenden Schaltungen und Register.

Wie bereits angegeben, wird ein gegebenes Programm in mehrere Abschnitte unterteilt, die in den verschiedenen Abschnitten des Hauptspeichers der Rechenanlage gespeichert werden, damit die Speicherkapazität wirkungsvoller genutzt werden kann.

Diese Programmabschnitte können aus Befehlen oder Operanden oder aus einer Kombination von beiden bestehen. Bei kleineren Unterschieden ermöglicht die vorliegende Schaltung, daß die Basisadressenwerte für die die Befehle enthaltenden Abschnitte geändert werden, wie es bei den die Operanden enthaltenden Abschnitte der Fall ist. Dementsprechend ist der größte Teil der Beschreibung auf die Abänderung der Basisadressenwerte in den die Befehle enthaltenden Programmabschnitten gerichtet, während besonders erklärt ist, wenn die die Operanden enthaltenden Abschnitte unterschiedlich bearbeitet werden.

Wenn das Programm mit seinen zahlreichen Befehlen ausgeführt wird, hat ein gegebener, laufender Befehl eine absolute Adresse, die mit der relativen Basisadresse, addiert mit dem Basisadressen, übereinstimmt, der allein für den Abschnitt des Programms gilt, in dem der laufende Befehl untergebracht ist. Die relative Basisadresse ist als Adresse des Befehls bezüglich der ersten Adresse des Programms, die normalerweise null ist, definiert Der Basisadressenwert ist derjenige Wert, der der relativen Basisadresse hinzugefügt werden muß, um die absolute Adresse zu erhalten. Dieser Basisadressenwert ist tatsächlich die absolute Adresse des ersten Wortes des Speicherabschnutes, in dem der gerade laufend ausgeführte Programmbefehl vorhanden ist.

Wenn der Befehlsteil (oder Operandenteil) eines Programms gerade in einem gewissen Bereich des Hauptspeichers arbeitet, möchte man ihn häufig zum Springen zu einer anderen Befehlsfolge (oder Operandenfolge) veranlassen, die in einem anderen Bereich des Hauptspeichers untergebracht ist; am Schluß dieser anderen Folge möchte man dann zum ersten Bereich des Hauptspeichers zurückkehren, um mit der Ausführung des Programms fortzufahren. Bei einer solchen Folge von Ereignissen müssen gewisse Aufzeichnungen festgehalten und gewisse Richtungen vorgegeben werden. Insbesondere muß eine Information den genauen Bereich des Hauptspeichers bezeichnen, zu dem hin das Programm springen muß, um den nächsten Befehl zu finden. Außerdem muß der Punkt im Hauptspeicher registriert werden, zu dem hin das Programm zurückkehren muß.

Verschiedene Worte werden in bestimmten Registern des Rechenautomaten untergebracht, um diese Informationen zu liefern. Beispielsweise enthält das Basisregister unter anderem den Basisadressenwert, zu dem die relative Adresse eines Befehls hinzugefügt werden muß, um die absolute Adresse eines Befehls zu bestimmen. Da es eine ganze Anzahl solcher Basisadressenwerte für die verschiedenen Bereiche des Hauptspeichers gibt, in denen Abschnitte des Programms gespeichert werden, liegt für jedes Programm eine Liste von MDlV-Beschreibungswörtern vor, die je einen Basisadressenwert enthalten. Diese Liste wird von einem MDP-Anzeigewort identifiziert. Jedesmal wenn das Programm auf andere Abschnitte umschaltet, wird der Liste ein neues MD W- Beschreibungswort entnommen, und der dort befindliche Basisadressenwert wird in das Basisregister gesetzt, damit, wenn die relative Basisadresse des nächsten Befehls zum neuen Basisadressenwert hinzugefügt wird, die richtige absolute Adresse des nächsten Befehls erhalten wird.

Falls das Programm von einem Speicherabschnitt zu einem anderen springen soll, muß eine L//-Befehlsbank oder eine LD/-Datenbank vorgesehen sein, die eine Programmsubroutine einleitet, die letztlich eine Kette von Basisadressenwerten im Basisregister ergibt. Von einem Befehl aus der einen bzw. anderen Bank wird eine absolute Adresse ermittelt, die das spezielle MDW-Beschreibungswort identifiziert, das den neuen, zu verwendenden Basisadressenwert darstellt. Der letztere wird dann in das Basis-Register gebracht und greift, wenn er zur Relativen Basisadresse des nächsten Befehls des Programms hinzugefügt ist, auf den absoluten Weri dieses nächsten Befehls im Hauptspeicher zu.

Für jedes Programm gibt es ein MDP-Anzeigewort, das auf das erste Wort in einer interessierenden MDr-Beschreibungsliste hinweist, die ihrerseits mehrere MD W-Beschreibungswörter aufweist Die letzteren werden einzeln von MDMndexwerten identifiziert, die in L//-/LD/-Rückkehrwörtern enthalten sind, die je durch einen L//-/LD/-Sprungbefehl vorgeschrieben sind.

Bei einem beliebigen Basisadressenwert ist es Basisadresse davon, ob er sich auf eine Befehls- oder Datenbank bezieht notwendig, daß jeder Zugriff zum Hauptspeicher, der durch den Basisadressenwert definiert ist innerhalb der Grenzen eines bestimmten Bereiches des Hauptsspeichers erfolgt Um sicherzustel-

len, daß diese Grenzen eingehalten werden, ist ein Speichergrenzenregister vorgesehen, das die obere und untere Grenze des Abschnittes des gerade ausgeführten Programms festhält. Bevor ein Befehl ausgeführt wird, wird seine relative Basisadresse bezüglich dieser oberen und unteren Grenze überprüft, ob sie eine gültige Adresse ist. Gemäß der Erfindung müssen diese obere und untere Grenze jedesmal geändert werden, wenn der Basisadressenwert abgeändert wird.

Ein weiteres Erfordernis in einem relativen Basisadressiersystem ist die Bestimmung, ob der Basisadressenwert eines Befehls oder von Daten zu einer gegebenen relativen Basisadresse addiert wird. Wenn die relative Basisadresse einen Zugriff auf einen Befehlsbereich des Hauptspeichers bewirken soll, wird der Basisadressenwert eines Befehls zur relativen Basisadresse hinzugefügt. Falls die relative Basisadresse für einen Zugriff zum Datenbereich des Hauptspeichers in Betracht kommen soll, wird der Basisadressenwert der Daten mit ihr addiert. Für diese Bestimmung wird ein ßS-Feld benutzt. Insbesondere ist das ßS-Feld ein Wert, der die obere Grenze des laufend aktiven Abschnittes der Befehle definiert. Die realtive Operanden-Basisadresse U wird dann mit dem ßS-Feld verglichen. Falls sie kleiner als der Wert des SS-Feldes ist, wird sie zum Basisadressenwert des Befehls addiert, um die absolute Adresse zu bilden. Falls die Operanden-Basisadresse Ugrößer als das ßS-Feld ist, wird sie zum Basisadressenwert der Daten addiert.

Jedesmal wenn der Basisadressenwert der Befehlsbank abgeändert wird, wird auch mit Hilfe des neuen Wertes des MS-Feldes, der im MDW-Beschreibungswort enthalten ist, der Wert des BS- Feldes abgeändert.

In einer weiteren Beschreibung werden Wörter aus 36 Bits und bestimmte Wortformate benutzt, die aus Feldern von bestimmter Länge aufgebaut sind.

F i g. 1 zeigt den Aufbau zweier Basisregister 100 und 101, die die Basisadressenwerte, einen Anzeigewert für die relative Basisadresse und ein Feld mit Steuerbits enthalten. Das Basisregister 101 ist ein Zusatzregister für ein zweites Wort und wird dazu benutzt, die im Basisregister 100 enthaltenen Basiswerte so zu verändern, daß sie den erweiterten Abschnitt des Hauptspeichers erreichen. Insbesondere legen ein BI- und ßD-Feld des Wortes im Basisregister 100 den Befehls- bzw. Datenbasiswert innerhalb eines Abschnittes des Hauptspeichers von vorgegebener Kapazität fest, die weiterhin mit 262 000 Wörtern angenommen sei. Durch erweiterte BIx- und ßD^-Felder des Wortes im Basisregister 101 wird die Adressen-Kapazität auf eine von 2" Gruppen Speicherabschnitte aus 262 000 Wörtern erweitert. Falls η=6 ist, wird die Adressen-Kapazität der Kombination der Basisregister 100 und 101 auf 2² χ 262 000, also auf ca. 16 χ 10* Wörter des Hauptspeichers erweitert

Die BI- und ßD-Felder des Wortes im Basisregsiter 100 haben je eine Länge von 9 Bits und können daher 512 verschiedene Datenbänke identifizieren. In dem hier zu erläuternden Beispiel ist jede Datenbank durch eine Aufnahmefähigkeit von 512 Wörtern definiert Folglich erstreckt sich die Adressier-Kapazität des Wortes im Basisregsiter 100 auf 512 Bänke mit 512 Wörtern, also auf insgesamt 262 000 Wörter.

Durch die Hinzufügung der erweiterten Adressier-Kapazität der ΒΙχ- und BDx- Felder wird die Anzahl der möglichen Datenbänke aus 512 Wörtern auf 32 768 Bänke oder 16 χ 10⁶ Wörter gesteigert Der Inhalt der Bl- und ßD-Felder des Wortes im Basisregister 100 und der ΒΙχ- und ßDx-Felder des Wortes im Basisregister 101 wird durch eines der MDW-Beschreibungswörter bestimmt, die in der MDT-Beschreibungsliste enthalten sind.

Wie bereits erwähnt, wird ein neues MDW-Beschreibungswort gewählt und verwendet, um die Wörter der Basisregister 100 und 101 jedesmal auf den neuesten Stand zu bringen, wenn neue Basisadressenwerte für die Befehle- oder Datenbank als Ergebnis eines im Programm erscheinenden L//-/LD/-Sprungbefehls benötigt werden.

Das ßS-Feld enthält einen Wert, der die obere Grenze der relativen Basisadresse der Befehlsadressenabschnitte festsetzt. Die Datenbank der Adressen beginnt, wie bemerkt sei, bei einem größeren Wert als der des ßS-Feldes und nimmt von diesem Punkt an zu, so daß sich die gesamte Operanden-Datenbank oberhalb des Wertes des BS- Feldes erstreckt.

Das D-Feld in den Wörtern der Basisregister 100 und 101 enthält Steuerbits, die verschiedene Funktionen übernehmen, von denen einige für die Erfindung interessant sind.

F i g. 2 zeigt das Format der Wörter in weiteren Basisregistern 103 und 104, die abwechselnd mit dem Basisregister 100 bzw. 101 der F i g. 1 in Gebrauch genommen werden, um die vielseitige Verwendbarkeit und die Leistungsfähigkeit des Systems zu vergrößern. Diese Wörter legen den Platz der Programme im Hauptspeicher praktisch in derselben Weise wie die Wörter in den Basisregistern 100 und 101 fest.

Die Wörter in den weiteren Basisregistern 103 und 104 sind Alternativen zu den Wörtern in den Basisregistern 100 und 101 und können in derselben Weise angewendet werden, um vier Bänke der Rechenanlage zu adressieren. Wie bemerkt sei, enthalten diese Wörter keine D-Felder, da die D-Felder der Wörter in den Basisregistern 100 und 101 ausreichen, um alle notwendigen Steuerfunktionen ausführen zu können.

F i g. 3 zeigt das Format des in einem Speichergrenzen-Register 105 aufgenommenen Wortes und gibt die obere und untere Grenze eines gegebenen Abschnittes mit Befehlen oder Operanden an, die im Hauptspeicher untergebracht sind. Die beiden Speichergrenzen-Register 105 und 106 sind dem Basisregister 100 bzw. 103 zugeordnet. Beispielsweise enthält das Wort im Speichergrenzen-Register 105 in seinen Bits 18—26 die unteren Grenzen der Befehlsbank, in seinen Bits 27—35 die oberen Grenzen derselben Befehlsbank, in seinen Bits 0—8 die unteren Grenzen für die Datenbank und in seinen Bits 9—17 deren obere Grenzen. Wie man sieht, enthält das Wort des Speichergrenzen-Registers 106 ähnliche obere und untere Grenzen für die Befehls- und Datenbank.

Jedesmal wenn ein L//-/LD/-SprungbefehI auftritt, der eine Abänderung der Befehls- oder Datenbasiswerte hervorruft, müssen auch die entsprechenden Grenzen entweder im Wort des Speichergrenzen-Registers 105 oder im Wort des Speichergrenzen-Registers 106 verändert werden, damit sie mit den neuen Speichergrenzen in Übereinstimmung kommen. Die letzteren werden aus einem MD W-Beschreibungswort gewonnen, das nun in Verbindung mit der Fi g. 4 erläutert sei.

Fig.4 stellt das Format eines MDW-Beschreibungswortes 107 dar, das den neuen Basisadressenwert, den das Programm benutzt, und außerdem die obere und untere Grenze des Programmabschnittes (entweder des Befehls- oder Operandenabschnittes) als relative Basis-

adresse enthält. Es gibt zwei Listen von A/DW-Beschreibungswörtern, die im Hauptspeicher untergebracht sind (F i g. 9). Die eine Liste steht unter der Steuerung des ausführenden Programms und die andere unter der Steuerung des Arbeitsprogramms.

In dem Format des MD W-Beschreibungswortes 107 der Fig.4 können die Bits 18—26, die als By-FeId bezeichnet sind, entweder den Basisindex der Befehlsbank oder der Datenbank angeben. Das Β/Λ-Feld der Bits 27-32 stellt eine Verlängerung des BI- oder BD- Feldes dar, Ein LB-FeId in den Bitpositionen 0—8 und ein t/ß-Feld in den Bitpositionen 9-17 geben die untere und obere Grenze des Programmabschnittes für die Befehls- oder Datenbank an. Ein W-Bit 34 ist ein Schreibschutz und verhindert das Einschreiben in die Befehls- oder Datenbank, fails es nach einer Übertragung zum Basisregister 100 gesetzt ist. Ein Λ-Bit 35 ist ein Ortsbit und bewirkt im gesetzten Zustand eine Unterbrechung.

F i g. 5 zeigt das Format eines A/DP-Anzeigewortes 108 oder 109, das auf die Liste der AiDW-Beschreibungswörter hinweist, die für das zu bearbeitende Programm einmalig sind, und außerdem die Länge einer solchen Liste angibt. Um auf eine spezielle MDT- Beschreibungsliste zuzugreifen, die die A/DW-Beschreibungswörter enthält, die von einem gegebenen Programm benutzt werden, wird das AfDP-Anzeigewort 108 oder 109 benötigt, das zum ersten Wort in der AfDT-Beschreibungsliste hinweist. Die Formate dieser A/DP-Anzeigewörter 108 und 109 sind sowohl für ihre Verwendung in einem ausführenden Programm als auch in einem Arbeitsprogramm gezeigt.

Die beiden AfDP-Anzeigewörter 108 und 109 haben dasselbe Format, in dem ein /η-Feld aus den Bits 0—23 eine Adresse enthält, die auf die erste Adresse der MDr-Beschreibungsliste hinweist. Ein i-Feld aus den Bits 24 bis 35 gibt die Länge der MDT- Liste an. Da es insgesamt 12 Bits umfaßt, kann es maximal 4 096 MDIV-Beschreibungswörter definieren. Sowohl das A/DP-Anzeigewort 108 des ausführenden Programms als auch das A/DP-Anzeigewort 109 des Arbeitsprogramms sind in je einem Register des allgemeinen Registerstapels gespeichert.

In den Fig.6 und 7 ist die Beziehung zwischen einigen Wortformaten, nämlich zwischen dem MDW-Beschreibungswort und den Wörtern für die Basis- und Speichergrenzen-Register wiedergegeben. Insbesondere zeigt die Fig.6 die Beziehung zwischen diesen Wörtern bei der Ausführung eines /.//-Sprungbefehls und die F i g. 7 dieselbe Beziehung bei der Ausführung eines LD/-Sprungbefehls.

In den beiden F i g. 6 und 7 ist angenommen, daß das neue AfDW-Beschreibungswort in der A/DT-Beschreibungsliste unter Verwendung der Information identifiziert wird, die in dem /,//-/LDZ-Sprungbefehl, addiert mit dem MDP- Anzeigewort, enthalten ist

Im Falle eines !.//-Sprungbefehls ist in der F i g. 6 die Übertragung der verschiedenen Felder des MDW-Beschreibungswortes 107 zum Basisregister 100 und zum Speichergrenzen-Register 105 gezeigt Im einzelnen wird das /JZ-FeId in den Bitpositionen 18—26 in das BZ-Feld der Bitpositionen 18—26 des Basisregisters 100 eingespeist Ein i/ß-Feld aus 7 Bits für die obere Grenze des neuen Basisadressenwertes, das in den Bitpositionen 9—15 des MD W-Beschreibungswortes 107 enthalten ist, wird ins SS-Feld, also in die Bitpositionen 9—15 des Basisregisters 100 gebracht Es braucht nur ein Feld aus 7 Bits übertragen zu werden, da 7 Bits für die Wahl der Befehlsbank in Abhängigkeit von BS-FeId ausreichend sind, falls ein 65K-Bereich der Befehlsbank und eine Beschränkung des Adressenfeldes auf 16 Bits angenommen sei.

Die niedrigste relative Basisadresse der Datenbank ist größer als die größte relative Basisadresse in der Befehlsbank;, so daß bei einem vergleich irgendeiner gegebenen relativen Operanden-Adresse mit dem BS-FeId festgestellt wird, ob dieser Operand in der Befehls- oder Datenbank aufgefunden werden kann, und folglich ob eine Basisadresse BI der Befehlsbank oder eine Basisadresse BD der Datenbank addiert werden soll.

Das /forFeld in den Bitpositionen 27-32 des A/DW-Beschreibungswortes 107, das eine Erweiterung des Basisadressenwertes darstellt, wird in die Bitpositionen 6—11 des Basisregisters 101 der Fig.6 überführt. Das LB- bzw t/B-Feid, das die Bitpositionen 0—8 bzw. 9—17 des A/DIV-Beschreibungswortes 107 umfaßt, wird in die Bitpositionen 18—26 bzw. 27—35 des Speichergrenzen-Registers 105 gebracht.

Falls das Basisregister 103 und das Speichergrenzen-Register 106 angewendet werden, erfolgt die Datenübertragung aus dem A/DW-Beschreibungswort 107 in das Basisregister 103 bzw. 104 und in das Speichergrenzen-Register 106, wie durch gestrichelte Verbindungslinien angedeutet ist; sie entspricht weitgehend dem vorherigen Fall, bei dem die verschiedenen Felder in das Basisregister 100 und in das Speichergrenzen-Register 105 eingebracht werden.

Die Wahl, ob das Basisregister 100 oder 103 verwendet werden soll, wird durch den Setzzustand des Kennbit D12 im D-Feld des Basisregisters 101 festgelegt. Falls dieses Kennbit D12 eine Null ist, ist das Basisregister 100 in Tätigkeit, während im Falle der Eins dies für das Basisregister 103 gilt. Wenn der Kennteil D 18 eine Eins ist und die Überprüfung der Speichergrenzen negativ ausfällt, wird das andere Basisregister 101 benutzt. Während der Tätigkeit des Basisregisters 100 wird das IV-Bit 34 des AiDW-Beschreibungswortes 107 in das Bit D13 des D-Feldes im Basisregister 101 übertragen. Wenn der Kennteil D12 eine Eins enthält und das Basisregister 103 in Tätigkeit ist, wird das IV-Bit 34 des AiDW-Beschriebungswortes 107 in die Bitposition 15 des D-Feldes im Basisregister 101 übertragen.

In der F i g. 7 ist die Informationsübertragung bei der Ausführung eines LD/-Sprungbefehls vom MDW-Beschreibungswort 107 in das Basisregister 100 und in das Speichergrenzen-Register 105 dargestellt Die Basisadresse Bl der Bitpositionen 18 bis 26 des MDW-Beschreibungswortes 107 wird in das BD-FeId, also in die Bitpositionen 0—8 des Basisregisters 100 übertragen. Das B,x-Fe\d der Bitpositionen 27—32 des MDW-Beschieibungswortes wird zum BD^-Feid des Basisregisters 101 übertragen, das die Bitpositionen 0—5 umfaßt Die untere und obere Grenze des Programmabschnittes, der im neuen Bereich des Hauptspeichers untergebracht ist, ist in den Bitpositionen 0—8 bzw. 9—17 des MDW-Beschreibungswortes 107 enthalten und wird in die Bitpositionen 0—8 bzw. 9—17 des Speichergrenzen-Registers 105 überführt

Das IV-Bit der Bitposition 34 im MD W-Beschreibungswort 107 wird als Schreibschutz zum Bit D 14 oder D16 des D-Feldes in Basisregister 101 in Abhängigkeit davon gebracht ob das Xennbit D12 des D-Feldes im Basisregister 101 null oder eins ist Durch den Zustand dieses Kennbit D12 wird also bestimmt, ob das Basisregister 100 oder 103 aktiv ist, zu dem die neuen

Basisadressenwerte vom Λ/DW-Beschreibungswort 107 aus zugeleitet werden sollen. Falls das Kennbit D12 des D-Feldes im Basisregister 101 eins ist, werden die Daten des MD W- Beschreibungswortes 107 zu den Basisregistern 103 und 104 und zum Speichergrenzen-Register 106 übertragen, wie die Übertragungswege als gestrichelte Linien der F i g. 7 zeigen.

In der F i g. 7 findet keine Datenübertragung aus dem oberen Teil des t/ß-Bildes des MDW-Beschreibungswortes 107 zum BS-FeId des Basisregisters 100 oder 103 statt. Dies ist damit begründet, daß das SS-Feld einen Anzeigewert enthält, der auf die höchste relative Baoisadresse des laufenden Befehlsabschnittes im Programm hinweist, und der eine Trennstufe zwischen der Befehls- und Datenbank darstellt. Wenn die Datenbank abgeändert wird, ändert sich die Trennstufe zwischen den relativen Basisadressen des /- und /^Programmabschnittes nicht. Wie bemerkt sei, ist es die relative Basisadresse eines gegebenen Operanden im Programm, die mit dem SS-FeId verglichen wird, um festzustellen, ob ein solcher Operand in der laufend tätigen Befehls- oder Datenbank enthalten ist.

Gemäß der F i g. 9 wird der LlJ- oder LD/-Sprungbefehl abgelesen, um den Betriebsablauf einzuleiten. Dementsprechend tritt er aus dem Hauptspeicher 200 in ein Befehlsregister 201 und eine Decodierschaltung 202 ein.

Auf das MDW-Beschreibungswort wird unmittelbar zugegriffen, nachdem seine absolute Adresse gebildet ist. Das Lesen des MDW-Beschreibungswortes erfolgt also als Ergebnis der Bestimmung seiner absoluten Adresse in einem Addierer (nicht gezeigt), der es über eine Leitung 229 an eine MDT-Beschreibungsliste 230 des Arbeitsprogramms innerhalb des Hauptspeichers 200 (Fig.9) heranbringt. Der Inhalt des MDW-Beschreibungswortes, auf das zugegriffen wurde, wird dabei in ein Register 231 der F i g. 10 eingespeist.

In der F i g. 8 ist die Zeitgebereinheit aus einer Taktpulsquelle 315 und zwei Zählern 316 und 317 dargestellt, die bis 4 zählen und somit durch 4 teilen. Im ersten Zähler 316 wird eine Folge von vier Impulsen h — U erzeugt, die als Nebentaktpulse bezeichnet seien, und von denen der letzte ti dem Zähler 317 zugeleitet wird, der seinerseits vier Haupttaktpulse Ci-G hervorruft, wie aus einer Auftragung 318 hervorgeht, die die zeitlichen Beziehungen zwischen den beiden Arten von Taktpulsen deutlich macht.

Von den Haupt- und Nebentaktpulsen wird in der Schaltung der Fig.9 und 10 die Folge der Ereignisse gesteuert.

Im einzelnen sei auf die folgende Tabelle verwiesen,

ίο in der die gesamte Folge von Ereignissen während der vollständigen Ausführung eines L//-/LD/-Sprungbefehls erläutert ist. In den F i g. 9 und 10 sind die üblichen Verknüpfungsglieder zur Eingabe der Taktsignale weggelassen, so daß die letzteren direkt (zur Vereinfachung der Zeichnung) in das jeweilige Register eintreten.

C₃fi Adressierung des MD W-Beschreibungswortes,
C₃f2 Zugriff über die Leitung 229 zur MD7-Beschreibungsliste 230 im Hauptspeicher 200 (F i g. 9),
Cih Auslesen des Inhaltes eines neuen MDW'-Beschrei-

bungswortes in das Register 231 (F i g. 10),
CiU Einspeisen der Daten des neuen MDW-Beschreibungswortes aus dem Register 231 in die Basisregister 235 und 248 und in das Speichergrenzen-Register 236,

G<2 Bestimmung der absoluten Adresse für den nächsten Speicherzugriff im Block 250(F i g. 10).

Zusammenfassend gesehen, ist zuvor eine Adressierschaltung erläutert, von der ein Arbeitsprogramm in verschiedene Abschnitte unterteilt wird, die je in einem begrenzten Bereich des Hauptspeichers untergebracht werden; diese Bereiche des Hauptspeichers werden von der Adressierschaltung in der Weise zugänglich gemacht, daß der Wert des Basisadreßteils der absoluten Basisadresse unter der Steuerung eines ausführenden oder eines Arbeitsprogramms abgeändert wird, ohne daß die Steuerung aus dem Programm gelöst und die Zuverlässigkeit der Schaltung aufs Spiel gesetzt wird.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Schaltung zum bereichsweisen Adressieren der Register eines in zumindest zwei Bänke (Befehls- und Datenbank) unterteilten Hauptspeichers einer Rechenanlage durch Wirkadressen mit einem Basisregister aus wenigstens drei Feldern, von denen das eine Feld zur Auswahl der einen Bank mit einer relativen Basisadresse des gerade in einem Pro- to gramm zu bearbeitenden Befehls vergleichbar und ein weiteres Feld mit dieser relativen Basisadresse additiv zur Wirkadresse verknüpfbar ist, und mit einem Speichergrenzen-Register, dessen Inhalt einer Prüfschaltung zuführbar ist, die die ermittelte is Wirkadresse überprüft, ob sie zwischen den festgelegten Grenzen eines Bereiches in der ausgewählten Bank liegt, und sie zu den Adressierschaltungen der Register des Hauptspeicheis hindurchgehen läßt bzw. sie unterdrückt, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Liste (230) aus mehreren Beschreibungswörtern, (MDW) die wenigstens drei Felder (Br, UB, LB) enthalten, auf einen Sprungbefehl (LDf) hin ein Beschreibungswort (MDW) gesondert adressierbar und anschließend in ein Register (107; 231) überführbar ist, und daß von diesem Register (107; 231) aus zur Bildung der Wirkadressen für einen weiteren Bereich in der einen Bank das erste Feld (BI) des Beschreibungswortes (MDW) als Indexwert in das eine weitere Feld (BD) des Basisregisters (100; 235) und zur Festlegung der Grenzen des weiteren Bereiches die zweiten und dritten Felder (UB bzw. LB) des Beschreibungswortes (MDW) in das Speichergrenzen-Register (105; 236) übertragbar sind (Fig. 7, 9, 10).

2. Schaltung nach dem Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß auf einen unterschiedlichen Sprungbefehl (LlJ) zweiter Art hin das erste Feld (Bl)des Beschreibungswortes (MDW) als Indexwert in das andere weitere Feld (BL) des Basisregisters (100; 235) und das zweite Feld (UB) des Beschreibungswortes (MB W) zusätzlich in das erste Feld (BS) des Basisregisters (100; 235) übertragbar sind (F ig. 6,9,10).

3. Schaltung nach dem Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kapazitätserweiterung ein weiteres Basisregister (101; 248) aus wenigstens zwei Feldern (BI_x, BD_x) vorgesehen ist, und daß die Beschreibungswörter (MDW)em weiteres Feld (Bi_x) enthalten, das auf den einen oder anderen Sprungbefehl (LDJ oder LIJ) hin vom Register (107; 231) in das eine oder andere Feld (BI_x oder BD_x) des weiteren Basisregisters (101; 248) übertragbar ist (F ig. 6,7 und 10).

4. Schaltung nach dem Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zu ihrer abwechselnden Nutzung durch zwei gesonderte Programme (Arbeitsoder ausführendes Programm) ein weiteres Basisregister (103), ein weiteres erweitertes Basisregister (104) und ein weiteres Speichergrenzen-Register (106) vorgesehen sind, die vom Register (107) aus mit den Feldern (Br, UB, LB; B,_x) des Beschreibungswortes (MDW) abwechselnd zum ersten Basisregister (100), zum ersten erweiterten Basisregister (101) und zum ersten Speichergrenzen-Register (105) belegbar sind (F i g. 6 und 7).

5. Schaltung nach den Ansprüchen 1 und 4,

dadurch gekennzeichnet, daß im Hauptspeicher (200) zwei getrennte listen von Beschreibungswörtern (MDW) untergebracht und in Abhängigkeit vom einen oder anderen Programm (Arbeitsprogramm oder ausführenden Programm) ein Beschreibungswort (MDW) aus einer der beiden Listen adressierbar und zum Register (107; 231) übertragbar ist (F i g. 6,7,9 imd 10).