DE2747384C2 - Datenverarbeitungseinheit mit Einrichtung zur Prüfung des Verarbeitungsabschnitts - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Datenverarbeitungseinheit gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Datenverarbeitungseinheit ist speziell im Hinblick auf die Durchführung von Fehlerprüfungen ausgebildet. Aufgrund der heute üblichen hohen Integrationsdichte ist eine Chip-Prüfung mittels einer Prüfsonde nicht mehr durchführbar. Deshalb erfolgt die Fehlerprüfung gewöhnlich dadurch, daß die an den Anschlußstiften angelegten bzw. erzeugten elektrischen Signale auf Übereinstimmung mit den Sollwerten überprüft werden. Bei einer solchen Prüfung hat man lediglich die Möglichkeit festzustellen, ob ein vorausgesagtes Ergebnis nach der durchgeführten Prüfung vorliegt oder nicht, das heißt, ob das Chip richtig funktioniert oder nicht. Es ist nicht oder nur in sehr begrenztem Umfange möglich, diejenige Stelle innerhalb der integrierten Schaltung zu lokalisieren, wo ein im Ergebnis sich niederschlagender Fehler verursacht wird.

Aus der DE-OS 15 49 546 ist eine Datenverarbeitungseinheit der obengenannten Art bekannt, deren Besonderheit darin besteht, daß der Verarbeitungsabschnitt einerseits und der Steuerschaltungsabschnitt (Mikroprogrammsteuerung) andererseits als getrennte Schaltungen auf verschiedenen Chips oder Karten ausgebildet sind. Bei der Durchführung einer Fehlerprüfung werden Steuenichaltungsabschnitt und Verarbeitungsschaltungsabschnitt mechanisch getrennt. Bei

einer solchen Ausbildung eines Rechners mit mehreren Einzelkomponenten ist es relativ einfach, die Verbindungen zwischen dem Steuerschaltungsabschnitt (Mikroprogrammsteuerung, Leitwerk) und dem Verarbeitungsschaltungsabschnitt (Registerwerk) aufzutrennen und anstelle des Leitwerks ein Prüfgerät an das Registerwerk anzuschließea Das Registerwerk kann dann schrittweise durch spezielle, über das Prügerät eingegebene Testbefehle geprüft werden. Darüber hinaus bietet die bekannte Datenverarbeitungsanlage »o die Möglichkeit, von dem Steuerschaltangsabichnitt (Leitwerk) erzeugte Steuerdaten über ein Austastgatter in ein Austastregister zu bringen, so daß auch die Funktion der Steuereinheit separat geprüft werden kann. '5

Bei Datenverarbeitungseinheiten, die auf einem einzigen Chip ausgebildet sind, ist selbstverständlich eine mechanische Trennung der Verbindungswege zwischen Steuerschaltungsabschnitt und Verarbeitungsschaltungsabschnitt nicht möglich. Um solche Schaltungen zu prüfen, ist man — wie oben bereits angedeutet wurde — bisher folgendermaßen vorgegangen: Zur Überprüfung der eine Anzahl von Flipflops aufweisenden Schaltung wurden spezielle »Datenmuster« (eine spezielle Folge von Nullen und Einsen) Schritt für Schritt an die Flipflops gelegt, um die Gesamtschaltung in einen bestimmten Logikzustand zu bringen. Die in bestimmten Flipflops gespeicherten Datenwerte wurden dann nacheinander abgefragt, um ihre Übereinstimmung mit dem zu erwartenden Wert zu überprüfen. Auf diese Weise wurde also das »Eintasten« und »Austasten« zwecks Überprüfung der Schaltung durchgeführt. Bei den Flipflops handelt es sich nicht um spezielle Prüf-Flipflops, sondern um gewöhnliche Schaltungselemente der auf den Chip integrierten Funktionseinheiten. Da bei den bekannten Schaltungen die für die Eintastung und die Austastung verwendeten Flipflop-Schaltungen in der integrierten Schaltung weit verstreut sind, war es recht schwierig, Verbindungsleitungen in der Schaltung für die Durchführung der »Eintast«- und »Austast«-Operation herzustellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine monolithisch integrierte Datenverarbeitungseinheit der genannten Gattung verfügbar zu machen, die trotz Nichtzugänglichkeit der Verbindungsleitungen zwisehen Steuerschaltung und Verarbeitungsschaltung durch externen Zugriff auf ihre richtige Funktionsfähigkeit prüfbar sein sollen, wobei diese externe Prüfbarkeit durch möglichst geringen Schaltungsaufwand und zusätzlichen Platzbedarf auf der monolithisch integrier- so ten Datenverarbeitungseinheit möglich sein soll.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Mit der erfindungsgemäßen Datenverarbeitungseinheit läßt sich ohne Schwierigkeiten eine Fehlerprüfung durchführen. Es läßt sich korrekt feststellen, ob verschiedene Arten von Steuerdaten im richtigen Zeitpunkt vom Steuerschaltungsabschnitt erzeugt werden oder nicht. Es besteht weiterhin die Möglichkeit, gewünschte Steuerdaten zu einem gewünschten Zeitpunkt an den Verarbeitungsschaltungsabschnitt zu liefern. Auf diese Weise ist es leicht möglich, sowohl den Ort als auch die Ursache eines Fehlers oder einer Störung innerhalb der integrierten Schaltung zu ermitteln.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Datenverarbeitungseinheit, die zur Ausführung der Erfindung geeignet ist;

F i g. 2 eine in Einzelheiten gehende Ausführungsform der in F i g. 1 gezeigten Datenverarbeitungseinheit;

Fig.3 eine Datenverarbeitungseinheit mit einer Vorrichtung zur Ausführung einer Allgemeinzweck-Fehlerprüfung;

Fig.4 ein in Einzelheiten gehendes Beispiel einer Zeitsteuerungseinheit, die für eine Eintastoperation verwendet wird, mit einem in Fig.3 gezeigten Zeitgeber 31;

F i g. 5 einen Zeitplan zur Erläuterung der Operationen des Zeitgebers 31;

F i g. 6 ein weiteres Beispiel der Zeitsteuerungseinheit mit dem Zeitgeber 31;

F i g. 7 eine Abwandlung des in F i g. 3 gezeigten erfindungsgemäßen Eintastregisters 14_cu,; und

Fig.8 eine Abwandlung des in Fig.3 gezeigten Austastregisters i4_3US.

Eine herkömmliche Datenverarbeitungseinheit umfaßt gewöhnlich verschiedene Arten von Funktionseinheiten, wie ein Rechenwerk (ALU), eine Adressenerhöhungsschaitung, ein Steuerspeicheradressenregister, einen Dekodierer, einen Lokalspeicher, Register, einen Schieber usw. Man beachte jedoch, daß die genannten Funktionseinheiten in zwei unterschiedliche Schaltungsabschnitte klassifiziert sind. Der erste Schaltungsabschnitt ist ein Steuerschaltungsabschnitt zum Dekodieren eine? Maschinenbefehls oder eines Mikrobefehls, der einer Datenverarbeitungseinheit die Durchführung bestimmter vorgeschriebener Operationen befiehlt. Der zweite Schaltungsabschnitt ist ein Verarbeitungsschaltungsabschnitt, der generell arithmetische Operationen an gegebenen Operandendaten durchführt, und zwar entsprechend den Steuerdaten, die vom Steuerschaltungsabschnitt geliefert werden. Wenn die Fehlerprüfung des Steuerschaltungsabschnitts und die Fehlerprüfung des Verarbeitungsschaltungsabschnitts unabhängig voneinander durchgeführt werden können, wenn die Fehlerprüfung der Datenverarbeitungseinheit ausgeführt wird, wird die Genauigkeit der Fehlerprüfung erhöht. Demgemäß kann eine relativ detaillierte Untersuchung zur Ortung und Auffindung der Gründe für das Auftreten von Fehlern oder Störungen in der Datenverarbeitungseinheit durchgeführt werden. Dies deshalb, weil beim Stand der Technik die Federprüfung ausgeführt wird, indem das elektrische Signal geprüft wird, das an jedem der externen Anschlußstifte erscheint und welches das generelle Resultat anzeigt, das der gleichzeitigen Verarbeitung sowohl durch den Steuerschaltungsabschnitt als auch den Verarbeitungsschaltungsabschnitt entstammt.

Es sind sowohl ein Eintastregister als auch ein Austastregister zur herkömmlichen Datenverarbeitungseinheit hinzugefügt. Der Verarbeitungsschaltungsabschnitt kann unabhängig vom Steuerschaltungsabschnitt betrieben werden, indem dem Verarbeitungsschaltungsabschnitt mit Hilfe des Eintastregisters Steuerdaten von einer externen Steuerdatenquelle, beispielsweise einem Hilfsprozessor, zugeführt werden. Andererseits können die vom Steuerschaltungsabschnitt erzeugten Steuerdaten mit Hilfe des Austastregisters unabhängig von der Datenverarbeitungseinheit erzeugt werden.

F i g. 1 zeigt eine Datenverarbeitungseinheit, die zur Durchführung der vorliegenden Erfindung geeignet ist. In Fi g. 1 ist mit der Bezugsziffer 10 eine LSl-Datenverarbeitungseinheit bezeichnet. Der Verarbeitungsschaltungsabschnitt ist schematisch als Block 11 gezeigt und

der Steuerschaltungsabschnitt ist schematisch als Block 12 dargestellt. Der Verarbeitungsschaltungsabschnitt 11 und der Steuerschaltungsabschnitt 12 sind durch Steuerbusleitungen 13-1 und 13-2 miteinander verbunden. Ein Abtastregister 14 umfaßt sowohl ein Eintastregister H_ein als auch ein Austastregister 14_aus. Bezugsziffern 13_e,„, 13_auJ> 15 und 16 bezeichnen einen Eintaststeuerbus, einen Austaststeuerbus, eine Eintastgatterschaltung bzw. eine Austastgatterschaltung. Wenn eine Fehlerprüfung der Datenverarbeitungseinheit 10 erforderlich ist, wird der vorbestimmte externe Steuerdatenwert Dein im Eintastregister 14 eingespeichert und in diesem geeignet angeordnet. Dann wird die Gatterschaltung 16 geschlossen und die Gatterschaltung 15 geöffnet. Folglich wird der externe Steuerdatenwert D-,- vorn Eintastregister 14.,>, durch die Gatterschaltung 15 und über die Steuerbusleitungen 13„h und 13-1 zum Verarbeiitungsschaltungsabschnitt 11 übertragen. Deshalb kann der Verarbeitungsschaltungsabschnitt 11 arithmetische Operationen an gegebenen Operandendaten nicht entsprechend Steuerdaten, die vom Steuerschaltungsabschnitt 12 stammen, sondern entsprechend den vorbestimmten externen Steuerdaten Dei„ ausführen. Wenn dem Verarbeitungsschaltungsabschnitt 11 vorbestimmte externe Steuerdaten D_e,„ zugeführt werden und wenn das von diesem Abschnitt erzeugte Resultat mit dem erwarteten Resultat übereinstimmt, das erhältlich ist, wenn diesem Abschnitt bekannte vorbestimmte äußere Steuerdaten D_em zugeführt werden, kann ein festgestellter Fehler oder eine festgestellte Störung nicht im Verarbeitungsschaltungsabschnitt 11 aufgetreten sein, sondern nur im Steuerschaltungsabschnitt 12. Wenn das vom Verarbeitungsschaltungsabschriitt 11 erzeugte Resultat nicht mit dem erwarteten Resultat übereinstimmt, dann folgt daraus, daß der festgestellte Fehler oder die festgestellte Störung im Verarbeitungsschaltungsabschnitt 11 auftritt. Im letzteren Fall wird die Eintastgatterschaltung 15 geschlossen und wird die Gatterschaltung 16 geöffnet. Dann wird der vom Steuerschaltungsabschnitt 12 gelieferte Steuerdatenwert abgetastet und über die Sieuerbusleitungen 13-2 und 13_aus und durch die Gatterschaltung 16 an das Austastregister 14_aiH übertragen und dort gespeichert. Der abgetastete Steuerdatenwert D_aus vom Register 14_a„_s wird durch eine (nicht gezeigte) geeignete Prüfvorrichtung geprüft Folglich stellt diese Prüfvorrichtung fest, ob der Steuersäialtungsabschnitt 12 richtige Steuerdaten erzeugt oder nicht

F i g. 2 zeigt eine ins einzelne gehende Ausführungsform der in F i g. 1 gezeigten Datenverarbeitungseinheit In Fig. 2 umfaßt Her Verarheitiingsschallungsabschnitt U Register 111, ein Rechenwerk (ALU) 112, einen Schieber 113 und einen Lokalspeicher 114. Der Steuerschaltungsabschnitt 12 umfaßt ein Steuerspeicheradressenregister 121, eine Adressenerhöhungsschaltung 122, ein Operationsregister 123, einen Dekodierer 124, eine Folgesteuereinheit 125 und eine Unterbrechungssteuereinheit 126. Bezugsziffern 21, 22 und 23 bezeichnen einen Steuerspeicher, einen Hauptspeicher bzw. einen Hauptoszillator. Diese Elemente 21, 22 und sind außerhalb der LSI-Datenverarbeitungseinheit 10 (F i g. 1 )i angeordnet Wenn das Steuerspeicheradressenregister 121 eine Adresse im Steuerspeicher 21 spezifiziert, wird ein in der spezifizierten Adresse gespeichertes Mikroprogramm in das Operationsregister 12:t gegeben. Wenn ein Mikroprogramm aus dem Steuerspeicher 21 abgerufen ist, bewirkt die Adressenerhöhungsschaltung 122 eine Adressenerhöhung um eine Adresse. Als Folge davon wird dann aus dem Steuerspeicher 21 ein weiteres Mikroprogramm abgerufen. Die Folge der Mikroprogramm-Ausleseoperationen wird durch die Folgesteuereinheit 125 gesteuert, die die Folgesteuerinformation empfängt, die vom Verarbeitungsschaltungsabschnitt 11 und außerdem von der Unterbrechungssteuereinheit 126 geliefert wird. Die Unterbrechungssteuereinheit 126 empfängt die Unterbrechungsinformation, die von einer Quelle geliefert wird, die außerhalb der LSI-Datenverarbeitungseinheit 10(F i g. 1) angeordnet ist.

Das im Operationsregister 123 gespeicherte Mikroprogramm wird mittels eines Dekodierers 124 der Reihe nach in Steuerdaten dekodiert und dann den Registern 111. dem Rechenwerk 112, dem Schieber 113 und dem Lokalspeicher 114 mit Hilfe der Steuerbusleitungen 13-2 und 13-1 zugeführt. Folglich ist die Austastgatterschaltung 16 geöffnet Im Verarbeitungsschaltungsabschnitt 11 werden die Register 111 durch Steuerdaten gesteuert, die von einem Steuerbus 13-11 geliefert werden, um Daten vom Hauptspeicher 22 zu speichern oder diesem Daten zu senden, und zwar unter Steuerung der Steuerdaten. Die Register 111, das Rechenwerk 112, der Schieber 113 und der Lokalspeicher 114 sind mit Hilfe einer Datenbusleitung 115 verbunden. Dabei hat das Rechenwerk 112 die Aufgabe, eine arithmetische Operation bezüglich des gegebenen Operandendatenwertes durchzuführen, der Lokalspeicher 114 hat die Aufgabe, vorübergehend Daten zu speichern, und der Schieber hat die Aufgabe, alle Datenbits bezüglich des Datenbitstroms nach rechts oder nach links zu verschieben. Der Hauptoszillator 23 erzeugt ein Haupttaktimpulssignal für die Funktionseinheiten, welche Haupttaktimpulse benötigen.

Wenn in Fig.2 eine Fehlerprüfung des Verarbeitungsschaltungsabschnitts 11 erforderlich ist, wenn beispielsweise das Rechenwerk 112 getestet werden soll, wird zunächst ein externer vorbestimmter Steuerdatenwert Dein zur Steuerung des Rechenwerks 112 in dem ein Schieberegister aufweisenden Eintastregister 14_e/n gespeichert In diesem Fall wird die Austastgatterschaltung 16 durch ein Steuersignal, das von einer (nicht gezeigten) geeigneten Vorrichtung geliefert wird, geschlossen, so daß es eine Übertragung von Steuerdaten des Dekodierers 124 an der. Verarbeitungsschaltungsabschnitt 111 unterbindet Gleichzeitig wird die Eintastgatterschaltung 15 durch die erwähnte (nicht gezeigte) geeignete Vorrichtung geöffnet, und der im Eintastregister 14_e/„ gespeicherte Steuerdatenwert D_ei„ wird mit Hilfe der Steuerbusleitungen 13_e,n und 13-1 an das Rechenwerk 112 geliefert Dann beginnt das Rechenwerk 112 unter Steuerung des Steuerdatenwertes Dei„ zu arbeiten. Wenn das Ergebnis des Rechenwerks 112 mit dem erwarteten Ergebnis nicht übereinstimmt, steht fest daß der Fehler oder die Störung im Rechenwerk 112 auftreten. Wenn gleichermaßen das Ergebnis der Register 111, des Schiebers 113 oder des Lokalspeichers 114 nicht mit dem jeweils erwarteten Ergebnis übereinstimmt, steht fest, daß der Fehler oder die Störung im Element 111,113 oder 114 auftreten. Wenn jedoch festgestellt worden ist, daß diese Elemente 111 bis 114 in normalem Zustand arbeiten, in dem keine Fehler oder Störungen in ihnen auftreten, dann sollten die Steuerdaten vom Dekodierer 124 auf Richtigkeit überprüft werden. In diesem Fall wird die Eintastgatterschaltung 15 geschlossen und wird die Austastgatterschaltung 16 geöffnet Dann wird der

Steuerdatenwert vom Dekodierer 124 in dem ein Schieberegister aufweisenden Austastregister 14_ai/s gespeichert und als Austastdatenwert D_am an eine (nicht gezeigte) Prüfvorrichtung geliefert.

Die grundsätzliche Arbeitsweise der Vorrichtung zur Durchführung der Fehlerprüfung der Datenverarbeitungseinheit ist vorausgehend beschrieben worden. Überdies kann diese Vorrichtung auch dazu verwendet werden, eine Allgemeinzweck-Fehlerprüfung der Datenverarbeitungseinheit auszuführen. Die Allgemeinzweck-Fehlerprüfung wird nachfolgend erläutert. Bekanntlich vollendet die Datenverarbeitungseinheit gewöhnlich eine Operation für ein Mikroprogramm innerhalb einer vorbestimmten festen Periode, die exakt je der Dauer des vom Hauptoszillator 23 (Fig.2) erzeugten Haupttaktimpulssignals entspricht. Folglich müssen in Fig.2 die über die Steuerbusleitungen 13-11 bis 13-14 übertragenen Steuerdaten vom Dekodierer 124 zu vorbestimmten jeweiligen Zeiten geliefert werden, die innerhalb der Dauer des vom Hauptoszillator 23 erzeugten Haupttaktimpulssignals auftreten. Wenn beispielsweise das Steuerdatum zur Steuerung des Rechenwerks 112 vom Dekodierer 124 zu einer Zeit auf den Steuerbus 13-2 gegeben wird, die nicht exakt mit einer vorbestimmten Zeit übereinstimmt, tritt im Rechenwerk 112 eine Fehlfunktion auf. Wenn der Steuerdatenwert zur Steuerung der Register 112, des Schiebers 113 oder des Lokalspeichers 114 vom Dekodierer 124 auf den Steuerbus 13-11, 13-13 oder 13-14 zu einer Zeit gegeben wird, die nicht exakt mit einer jeweils vorbestimmten Zeit übereinstimmt, tritt gleichermaßen in den Registern 111, dem Schieber 113 oder dem Lokalspeicher 114 eine Fehlfunktion auf. Folglich ist es wichtig zu überprüfen, ob ein jeder vom Dekodierer 124 gelieferter Steuerdatenwert zu einer vorbestimmten jeweiligen Zeit erzeugt wird oder nicht. Andererseits ist es wichtig, einen zulässigen Zeitspielraum für die vorbestimmte jeweilige Zeit festzustellen, während welchem jedes der Elemente Ul bis 114 noch normale Operationen ausführen kann, d. h. während welchem in diesen Elementen eine Fehlfunktion nicht auftritt. F i g. 3 zeigt eine Datenverarbeitungseinheit, die eine Vorrichtung zur Ausführung der erwähnten Allgemeinzweck-Fehlerprüfung enthält. Gemäß F i g. 3 enthält diese Datenverarbeitungseinheit zusätzlich zu den Teilen der in F i g. 2 gezeigten Datenverarbeitungseinheit einen Zeitgeber 31, eine Steuerleitung 32, eine Steuerleitung 33, eine Taktleitung 34 und einen Nebenoszillator 35. In F i g. 3 arbeitet der Zeitgeber 31 synchron mit einem Startsignal S, das über die Taktleitung 34 zugeführt wird und mit dem vom Hauptoszillator 23 erzeugten Haupttaktimpulssignal synch.-on ist. Außerdem empfängt der Zeitgeber 31 ein vom Nebenoszillator 35 erzeugtes Nebentaktimpulssignal C Die Periode des Nebentaktimpulssignals C ist ss viel kürzer als die Periode des Haupttaktimpulssignals. Beispielsweise beträgt die Periode des ersteren Signals ein Achtel der Periode des letzteren Signals. Zusätzlich ist das Nebentaktimpulssignal C mit dem Haupttaktimpulssignal S synchronisiert. Ein Eintaststeuersignal S_ant das über die Steuerleitung 32 übertragen wird, wird dazu verwendet, die Start- und die Stoppzeit der Operation des Eintastregisters 14_e/„ zu bestimmen. Ein über die Steuerleitung 33 übertragenes Austaststeuersignal S_sus wird dazu verwendet, die Start- und die Stoppzeit der Operation des Austastregisters 14_IIB zu bestimmen. Die Stoppzeiten von Eintastregister 14„_n und Austastregister 14_SUJ sind gleich dem jeweiligen Periodenende des Haupttaktimpulssignals.

Im Gegensatz dazu können die Startzeiten von Eintastregister 14„„ und Austastregister 14_>UJ entsprechend dem gewünschten Zweck der Fehlerprüfung nach Wunsch gewählt werden.

Fig.4 zeigt den Zeitgeber 31 in Fig.3, speziell die Zeitsteuerungseinheit für die Eintastoperation. Die Arbeitsweise des Zeitgebers 31 wird nachfolgend anhand der F i g. 4 und 5 erläutert. F i g. 5 ist ein Zeitplan zur Darstellung der Impulssignale, die vom Zeitgeber 31, vom Hauptoszillator 23 und vom Nebenoszillator 35 erzeugt werden. Das Startsignal 5(Zeile (5) in Fig.5) wird einem Anschluß 41 zugeführt. Man beachte, daß die Impulsbreite des Startsignals 5 gleich der Periodendauer T_n, des Haupttaktimpulssignals (Zeile (1) in F i g. 5) ist. Das Startsignal S wird über einen Inverter 43 einem RücksteilanschiuB eines Zähiers 44 zugeführt, um den Zähler 44 zu löschen. Gleichzeitig wird ein Freigabesignal Eüber ein UND-Gatter 45 auf einen Setzanschluß des Zählers gegeben (Zeile (6) in F i g. 5). Dann beginnt der Zähler 44 das einem Anschluß 42 zugeführte Nebentaktimpulssignal C zu zählen. Die Periode T_cdes Nebentaktimpulssignals C ist viel kürzer als die Periode T_m des Haupttaktimpulssignals (Zeile (2) in F i g. 5).

Wenn die Bedienungsperson wünscht, daß der im Eintastregister 14„„ (Fig.3) gespeicherte externe vorbestimmte Datenwert D_Cm entsprechend dem gewählten Zweck der Fehlerprüfung einem gewünschten Element, beispielsweise dem Rechenwerk 112 (Fig.3) zu einer vorbestimmten Zeit {3 (Zeile (2) in Fig.5) zugeführt wird, wird in einem Register 46 (F i g. 4) ein Zählwert »3« eingestellt Wenn der Zähler 44 in F i g. 4 drei Taktimpulse des Nebentakimpulssignals C gezählt hat, wird mit Hilfe eines Vergleichers 47 bestimmt, daß der eingestellte Zählwert »3« des Registers 46 mit der gezählten Zahl des Zählers 44 übereinstimmt Dann erzeugt der Vergleicher 47 das Eintaststeuersignal S_ei„ und gibt dieses auf die Steuerleitung 32 (F i g. 3). Dadurch wird die Eintastgatterschaltung 15 (Fig.3) geöffnet, und der externe vorbestimmte Steuerdatenwert Dem wird vom Eintastregister 14_e/„ (F i g. 4) an ein ausgewähltes Element, beispielsweise das Rechenwerk 112 (F i g. 3) geliefert. Folglich beginnt das Rechenwerk 112 zur Zeit r₃ unter Steuerung des externen vorbestimmten Steuerdatenwertes De«, zu arbeiten.

Das Eintaststeuersignal S_cm ist in Zeile (3) der F i g. 5 gezeigt In Fig.4 wird das Signal Sdn über einen Inverter 48 zum UND-Gatter 45 rückgekoppelt Wenn das Signal S„„ nicht zum UND-Gatter 45 zurückgekoppelt werden kann, wird das Signal Sd_n iediglich während einer kurzen Periodendauer T_c des Nebentaktimpulssignals C erzeugt, wie es durch das Signal S'dn in Zeile (4) der Fig.5 gezeigt ist Iri Fig.4 schließt das vorn Vergleicher 47 über den Inverter 48 zugeführte Signal das UND-Gatter 45 und verhindert, daß der Zähler 44 weiterhin das Nebentaktimpulssignal C zählt Demgemäß erzeugt der Vergleicher 47 weiterhin das Eintaststeuersignal Sd_n, bis das Startsignal S verschwindet Wenn die Bedienungsperson wünscht, den im Eintastregister 14_e,n (Fig.4) gespeicherten externen vorbestimmten Steuerdatenwert D_em entsprechend dem Zweck der Fehlerprüfung einem gewünschten Element, beispielsweise den Registern 111 (Fig.4) zu einer vorbestimmten Zeit fe (Zeile (2) in Fig.5) zuzuführen, sollte der Zählwert »6« im Register 46 (Fig.4) eingestellt werden. Somit kann der externe vorbestimmte Steuerdatenwert Dd_n, der zum Ausführen der Fehlerprüfung verwendet wird, nach freiem Belieben zu

jeglicher Zeit an jedes gewünschte Element im Verarbeitungsschaltungsabschnitt 11 (Fig.3) geliefert werden.

Wenn eine Prüfung erforderlich ist, ob der Steuerdatenwert vom Dekodierer 124 (F i g. 3) zur vorbestimmten Zeit erzeugt wird oder nicht, wird die den Zeitgeber 31 enthaltende andere Zeitsteuerungseinheit für die Austastoperation betätigt. Die Zeitsteuerungseinheit für die Austastoperation weist den gleichen Schaltungsaufbau wie den in Fig.4 gezeigten auf. Wenn die Bedienungsperson zu überprüfen wünscht, ob der Steuerdatenwert für eines der Elemente, beispielsweise den Schieber 113(Fi g. 3) zur gewünschten Zeit U (Zeile (2) in Fig. 5) erzeugt wird oder nicht, ist in einem (nicht gezeigten) Register, das dem Register 46 in Fig.4 gleicht, die Zahl »4« einzustellen. Wenn ein (nicht

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Taktimpulse des Nebentaktimpulssignals C (Fig.3) gezählt hat, erzeugt ein (nicht gezeigter) Vergleicher gleich dem Vergleicher 47 in F i g. 4 das Austaststeuersignal S_am auf der Steuerleitung 33 (F i g. 3). Dadurch beginnt das Austastregister 14_aus (Fig.3) mit der Speicherung des Steuerdatenwertes, der vom Dekodierer 124 (Fig.3) zur Zeit «4 erzeugt wird. Wenn bei diesem Beispiel der Steuerdatenwert für den Schieber 113 nicht korrekt im Austastregister 14<,_us gespeichert werden kann, kann die Bedienungsperson feststellen, daß der Fehler oder die Steuerung bezüglich des Steuerdatenwertes für den Schieber im Steuerschaltungsabschnitt 12 (Fig.3) auftritt. Der erwähnte Zeitgeber 31 kann innerhalb einer auf einem einzigen Chip untergebrachten LSI-Datenverarbeitungseinheit untergebracht sein, oder er kann nach Wahl außerhalb der auf einem einzigen Chip untergebrachten LSI-Datenverarbeitungseinheit angeordnet sein.

F i g. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform für den in F i g. 3 gezeigten Zeitgeber 31. In F i g. 6 kennzeichnen die Bezugsziffern 41, 42, 43, 44, 46 und 47 die gleichen Elemente wie die in F i g. 4 mit denselben Bezugsziffern. Ein Flipflop 61 erzeugt das Eintaststeuersignal 5_e/„ und ein Flipflop 62 erzeugt das Austaststeuersignal S_aus. Die Bezugsziffern 46' und 47' kennzeichnen ein Register bzw. einen Vergleicher, die beide zur Ausführung der Austastoperation dienen. Wenn die Bedienungsperson beispielsweise wünscht, daß das Eintaststeuersignal S_e;„ zur Zeit t₂ (Zeile (2) in Fig.5) erzeugt wird, und daß gleichzeitig das Austaststeuersignal S_aus zur Zeit ti (Zeile (2) in F i g. 5) erzeugt wird, stellt sie im Register 46 die Zahl »2« und außerdem im Register 46' die Zahl »7« ein. Während das Startsignal S(Zeile (2) und (5) in Fig.5) AUS ist, sind der Zähler 44 und die Flipflops 61 und 62 je auf den Ausgangszustand zurückgestellt Wenn das Startsignal S EIN ist, beginnt der Zähler 44 damit, die Anzahl der Taktimpulse des Nebentaktimpulssignales C zu zählen. Wenn der Zähler 44 zwei Taktimpulse gezählt hat, erzeugt der Vergleicher 47 ein Koinzidenzsignal P, und das Flipflop 61 erzeugt weiterhin das Signal Sd_n, bis es am Ende des Startsignals 5 wieder auf seinen Anfangszustand zurückgestellt wird. Wenn der Zähler 44 sieben Taktimpulse gezählt hat, erzeugt der Vergleicher 47' ein Koinzidenzsignal P', und das Flipflop 62 erzeugt weiterhin das Signal S_aus, bis es am Ende des Startsignals 5 wieder auf seinen Anfangszustand zurückgestellt wird.

Wie bereits erwähnt, umfaßt in F i g. 3 die Datenverarbeitungseinheit sowohl das Eintastregister 14_e,„ mit einem Schieberegister und das Austastregister 14,_UI mit einem Schieberegister. Demgemäß sollte die LSI-Datenverarbeitungseinheit viele externe Ausgangsanschlußstifte haben, deren Anzahl der großen Zahl von Ausgangsbits des Schieberegisters (14_βΙΒ) entspricht. Außerdem sollte die LSI-Datenverarbeitungseinheit viele externe Eingangsanschlußstifte haben, deren Anzahl der großen Zahl Eingangsbits des Schieberegisters (14_e,„) entspricht. Es ist jedoch nicht wünschenswert, die Anzahl der aus der LSI-Datenverarbeitungseinheit herausgeführten äußeren Anschlußstifte zu erhöhen. Aus diesem Grund sollte dem Schieberegister (14m,) eine in Fig. 7 gezeigte Eintastschnittstelle 71 beigeordnet sein. Außerdem sollte dem Schieberegister (14,_us) eine in Fig. 8 gezeigte Austastschnittstelle 81 beigeordnet sein. In F i g. 7 empfängt die ein Schieberegister aufweisende Eintastschnittstelle 71 die erste Gruppe aus vier Bits des Steuerdatenwertes Dan, der beispielsweise aus 48 Bits besteht. Demgemäß schiebt das Schieberegister (71) die erste Gruppe aus vier Bits längs des in F i g. 7 gezeigten Pfeils A abwärts. Danach empfängt das Schieberegister (71) die zweite Gruppe aus vier Bits des Steuerdatenwertes D_cm. Anschließend schiebt das Schieberegister (71) die zweite Gruppe aus vier Bits längs des Pfeils A zusammen mit der ersten Gruppe aus vier Bits abwärts. Die beschriebenen Vorgänge werden wiederholt. Wenn das Schieberegister (71) die zwölfte Gruppe aus vier Bits empfangen hat, werden die 48 Bits des Steuerdatenwertes D_em längs des in Fig.7 gezeigten Pfeils B gleichzeitig in das Eintastregister 14„„ übertragen. Der Steuerdatenwert Dem wird dann einem ausgewählten Element im Verarbeitungsschalhingsabschnitt 11 (F i g. 3) zugeführt. Aus Fig.7 sieht man: obwohl das Eintastregister 14_e,„ 48 externe Ausgangsanschlußstifte der LSI-Datenverarbeitungseinheit belegen sollte, reicht es erfindungsgemäß aufgrund des Vorhandenseins der Eintastschnittstelle 71 aus, lediglich vier externe Ausgangsanschlußstifte 72 zu belegen.

In Fig.8 wird der Austaststeuerdatenwert vom Dekodierer 124 (F i g. 3) vorübergehend im Austastregister 14_aus gespeichert Danach werden alle Bits des Steuerdatenwertes D_am längs des Pfeils C in die Austastschnittstelle 81 übertragen. Dann wird die aus vier Bits bestehende erste Gruppe des Steuerdatenwertes D_aus vom Schieberegister (81) ausgegeben. Danach werden die restlichen 44 Bits längs des in F i g. 8

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zweite Gruppe aus vier Bits von der Schnittstelle ausgegeben. Diese Operationen werden wiederholt, bis alle Bits des Austastdaten wertes D_aus von der LSI-Datenverarbeitungseinheit 10 (Fig. 1) ausgesendet sind. Wie aus F i g. 8 ersichtlich ist, werden die 48 Bits des Austaststeuerdatenwertes D_aus der Reihe nach von lediglich vier externen Ausgangsanschlußstiften 82 der LSI-Datenverarbeitungseinheit 10 (F i g. 1) ausgesendet.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Datenverarbeitungseinheit, umfassend einen Verarbeitungsschaltungsabschnitt, der arithmetische und logische Operationen für gegebene Operandendaten entsprechend vorgeschriebenen Steuerdaten durchführt, einen Steuerschaltungsabschnitt, der gegebene Befehle dekodiert und den Verarbeitungsschaltungsabschnitt über einen Steuerbus mit Steuerdaten versorgt, eine Einrichtung, mittels der zur Prüfung des Verarbeitungsschaltungsabschnitts diesem extern vorgegebene Steuerdaten, die von den vom Steuerschaltungsabschnitt erzeugten Steuerdaten unabhängig sind, zuführbar sind, während der Steuerdatenfluß vom Steuerschaltungsabschnitt zum Verarbeitungsschaltungsabschnitt unterbrochen ist, ein Austastregister, in das vom Steuerschaltungsabschnitt erzeugte Steueralten zur Prüfung einschreibbar sind, einen Zeitgeber, der eine Gatterschaltung steuert, und eine Austastgatterschaltung im Steuerbus, dadurch gekennzeichnet, daß der Verarbeitungsschaltungsabschnitt (11) und der Steuerschaltungsabschnitt (12) Teile einer monolithisch integrierten Schaltung (10) sind, die das Austastregister (14_aus) gesondert von dem Verarbeitungsschaltungsabschnitt (11) und ferner ein Eintastregister (14_c/_n) zur Speicherung der extern vorgegebenen Steuerdaten sowie eine Eintastgatterschaltung (15) aufweist, daß die Eintastgatterschaltung (15) in einen das Eintastregister (14_e,„) mit dem Verarbeitungsschaltungsabschnitt (11) verbindenden Steuerbus (13_e,„) eingefügt ist, daß die mit dem Zeitgeber (31) verbundene Eintastgatterschaltung (15) unter externer Steuerung vom Zeitgeber (31) ein Beginn und Ende des Steuerdatenflusses vom Eintastregister (14_e/„) zum Verarbeitungsschaltungsabschnitt(ll) bestimmendes Eintaststeuersignal (Scm) erhält, und daß die Austastgatterschaltung (16) extern steuerbar ist, um zur Prüfung des Verarbeitungsschaltungsabschnitts (11) den Steuerdatenfluß vom Steuerschaltungsabschnitt (12) zum Verarbeitungsschaltungsabschnitt(ll)zu unterbrechen.

2. Datenverarbeitungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitgeber (31) das Austastregister (14_0Uj) mit einem Austaststeuersignal (Saus) versorgt, das den Beginn und das Ende des Arbeitens des Austastregisters (14_aus) bestimmt.

3. Datenverarbeitungseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitgeber (31) beim Empfang eines Startsignals (S) zu arbeiten beginnt, daß die Impulsbreite des Startsignals gleich der Periodendauer (T_m) eines Haupttaktimpulssignals ist, mit dem der Verarbeitungsschaltungsabschnitt (11) und der Steuerschaltungsabschnitt (12) betrieben werden, daß die vom Zeitgeber (31) erzeugten Eintast- und Austast-Steuersignale (S_ein bzw. S_aus) mit einem Nebentaktimpulssignal (C) synchron sind, und daß die Dauer des Nebentaktimpulssignals viel kürzer als die Dauer des Haupttaktimpulssignals ist.

4. Datenverarbeitungseinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitgeber (31) einen Zähler (44), ein Register (46, 46') und einen Vergleicher (47, 47') umfaßt, daß der Zähler (44) mit dem Zählen der Taktimpulse des Nebentaktimpulssignals (C) beginnt, wenn ihm das Startsignal (S) zugeführt wird, daß das Register (46, 46') die Zahl der Taktimpulse des Nebentaktimpulssignals (C) speichert, daß die Anzahl der Taktimpulse der vorbestimmten Zeit entspricht, zu welcher das Eintaststeuersignal (Sein) oder das Austaststeuersignal (Saus) vom Zeitgeber (31) geliefert werden sollen, daß der Vergleiche! (47, 47') sowohl die im Zähler gezählte Zahl als auch die Anzahl der im Register gespeicherten Taktimpulse empfängt und die Zeit ermittelt, zu welcher die gezählte Zahl mit der Anzahl der Taktimpulse übereinstimmt, und daß der Zeitgeber (31) zum Zeitpunkt dieser Ermittlung der Übereinstimmung das Eintaststeuersignal (San) oder das Austaststeuersignal (S_am) erzeugt

5. Datenverarbeitungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Eintastregister (14«„) mit einer Eintastschnittstelle (71) zusammenarbeitet, die ein Schieberegister aufweist, das jede Bitgruppe der externen vorbestimmten Steuerdaten (Dd_n) empfängt und diese Bitgruppe reziprok und sequentiell im Schieberegister verschiebt, und daß alle Bits der externen vorbestimmten Steuerdaten nach ihrer Speicherung in dem Schieberegister in das Eintastregister (14_e;„) übertragen werden.

6. Datenverarbeitungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Austastregister (14_iuI) mit einer Austastschnittstelle (81) zusammenarbeitet, die ein Schieberegister aufweist, das alle Bits der Steuerdaten, die vom Sttuerschaltungsabschnitt (12) erzeugt und im Austastregister (14_auj) gespeichert worden sind, empfängt, und daß das Schieberegister (81) jede Bitgruppe der Steuerdaten aussendet und die restlichen Bits der Steuerdaten im Schieberegister entsprechend dieser Bitgruppe reziprok und sequentiell verschiebt