DE3110378C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Datenverarbeitungsanlagen nach dem Oberbegriff des Anspruches.

Der Zweck von Diagnoseeinheiten besteht darin, die Arbeits­ weise der Datenverarbeitungsanlage zu überwachen, ferner zu prüfen, ob deren Funktionsweise einwandfrei ist, und eine Information über die Art des Fehlers zu liefern, wenn eine nicht einwandfreie Funktionsweise festgestellt wird.

Bei der Ausführung dieser Funktion ist die Diagnoseeinheit üblicherweise so geschaltet, daß sie Signale aufnimmt, die den jeweiligen Zustand von Teilen der Datenverarbeitungsan­ lage anzeigen. Dieser Zustand kann überwacht werden, damit gewährleistet ist, daß er korrekt ist. Zusätzlich wird die Diagnoseeinheit so ausgestaltet, daß sie in der Lage ist, die Steuerung der Datenverarbeitungsanlage voll auszuschöpfen, damit bestimmte Arbeitsvorgänge, die durch die Diagnoseein­ heit festgelegt sind, durchgeführt werden können. Der Verlauf oder die Ergebnisse dieser Vorgänge werden dann überwacht.

Eine Datenverarbeitungsanlage nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 ist aus der DE-OS 24 41 847 bekannt. Diese Datenverarbeitungsanlage weist einen Zentralprozessor auf, der über ein Mikroprogramm gesteuert wird, und enthält eine Diagnoseeinheit, die mit dem Zentralprozessor über eine Zwischenverbindungsschaltung verbunden ist. Die Diagnoseein­ heit kann verschiedene Diagnosevorgänge am Zentralprozessor ausführen, insbes. einen "Mikrodialog" mit dem Zentralpro­ zessor einleiten, bei dem die Diagnoseeinheit Nachrichten an den Prozessor gibt und der Prozessor dadurch antwortet, daß er eine geforderte Funktion ausführt oder geforderte Infor­ mationen zurückgibt. Eine derartige Anlage hat den Nachteil, daß die Diagnoseeinheit stets den Dialog einleiten muß. Es besteht für den Prozessor keine Möglichkeit, von ihm selbst ausgewählte Informationen auf seine eigene Initiative hin an die Diagnoseeinheit zu geben. Dadurch wird die Anlage inflexibel und reduziert die Möglichkeiten für Prüfvorgänge.

Des weiteren ist aus der Literaturstelle "Mikroprozessor Selbsttest" aus Elektronische Rechenanlagen 1978, Heft 4, Seiten 186 - 194 bekannt, einen Selbsttest einer Zentralein­ heit in Verbindung mit einer Diagnoseeinheit vorzunehmen. Im Fehlerfall wird hierbei vor Abbruch des Testprogramms ein Fehlercode auf ein externes Zusatzgerät ausgegeben, wodurch eine Diagnose der Fehlerursache erfolgen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, bei einer Daten­ verarbeitungsanlage der gattungsgemäßen Art einem Prozessor zu ermöglichen, die Übertragung von von ihm selbst ausgewähl­ ten Informationen an eine Diagnoseeinheit in einfacher und wirtschaftlicher Weise einzuleiten.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den Merkmalen des Kennzeichens des Anspruches gelöst. Dabei werden Informationen aus dem Zentralprozessor in die Diagnoseeinheit über einen vorbestimmten Speicherplatz im Steuerspeicher des Prozessors übergeführt.

Die in die Diagnoseeinheit übertragene Information ist nicht auf Anzeigen darüber beschränkt, was in der Datenverarbei­ tungsanlage geschieht, sondern kann auch Nachrichten enthal­ ten, die von der Datenverarbeitungsanlage ausgewählt werden. Neben Fehlernachrichten im Falle eines fehlerhaften Betriebes kann sie Informationen über ihr einwandfreies Funktionieren vermitteln, z. B. die Stufe angeben, die sie bei der Durch­ führung einer Folge von Arbeitsvorgängen erreicht hat. Mit der Erfindung ist es ferner möglich, die Übertragung beson­ ders wirtschaftlich und unter erheblicher Einsparung von Hilfsquellen durchzuführen.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Datenverarbeitungsanlage,

Fig. 2 ein Blockschaltbild der Zentraleinheit,

Fig. 3 ein Blockschaltbild der Diagnoseeinheit,

Fig. 4 ein Blockschaltbild des Diagnose-Interfacegerätes, und

Fig. 5 ein logisches Schaltbild von Teilen des Diagnose- Interfacegerätes.

Gesamteinrichtung

Nach Fig. 1 besteht die Datenverarbeitungsanlage aus einer Zentraleinheit 1, mit der eine Diag­ noseeinheit 2 gekoppelt ist, die durch ein Bedienungsgerät 3 gesteuert wird.

Die Zentraleinheit 1 besitzt einen Zentralprozessor 5, einen Hauptspeicher 6 und verschiedene periphere Geräte, von denen ein Plattenspeicher 7 und eine Videostation 8 gezeigt sind. Im Normalbetrieb führt diese Einheit Programme, die im Hauptspeicher 6 gespeichert sind, durch und wird von der Bedienungsperson gesteuert, die die Videostation 8 benutzt.

Die Diagnoseeinheit 2 und das Bedienungsgerät 3 werden bei der Überwachung und Prüfung der Zentraleinheit verwendet, um zu prüfen, ob sie einwandfrei arbeitet, indem die Ursache der Fehler festgestellt werden, die auftreten können, und indem die Zentraleinheit gesteuert in Betrieb genommen wird, z. B. zu Tagesbeginn. Die Diagnoseeinheit 2 enthält eine Mikroprozessoreinheit 10, die einen Mikroprozessor 11 aufweist, der durch Firmware in einem Lesespeicher (ROM) 12 gesteuert wird und verwendet einen Random-Speicher (RAM) 13 als Arbeits­ speicher. Die Mikroprozessoreinheit 10 ist mit dem Zentralprozessor 5 der Zentraleinheit durch ein Interface­ gerät 14 gekoppelt, das in der Lage ist, den Zustand ver­ schiedener Bestandteile der Zentraleinheit 5 zu überwachen und zu steuern. Die tatsächlich ausgeführten Aktionen werden durch Programme, die im Lesespeicher 12 gespeichert sind, fest­ gelegt.

Die Diagnoseeinheit 2 steht mit dem Bedienungsgerät 3 über ein genormtes Bit-Serien-Bindeglied 15 in Verbindung, mit dem es über einen Universal-Synchron/Asynchron-Empfänger/Sender (USART) 16 verbunden ist.

Bedienungsgerät

Das Bedienungsgerät 3 weist auch eine Mikroprozessoreinheit auf. Sie besitzt einen Mikroprozessor 18, der durch Firmware gesteuert ist, die in einem Lesespeicher 19 ge­ speichert ist und die einen Random-Speicher 20 zur Arbeits­ speicherung verwendet. Das Bindeglied 15 ist mit einem USART 21 verbunden, der an ein externes Übertragungsglied 23 angeschlossen ist, um eine Ferndiagnose oder eine Steuerung der Zentraleinheit zu ermöglichen.

Das Bedienungsgerät 3 weist ferner ein Bedienungsfeld 24 auf, über das Informationen in das Gerät eingegeben und aus dem Gerät ausgegeben werden. Das Bedienungsfeld 24 besitzt Anzeigevorrichtungen, die den Zustand der Anlage anzeigen, z. B., daß der Zentralprozessor 5 ein Programm aus­ führt, oder Fehlerarten ermittelt, z. B. einen Paritätsfehler, eine mehrziffrige Sichtanzeige, einen Tastenpuffer und Funktions­ tasten, z. B. "Last" oder "Abwurf".

Das Bedienungsgerät 3 gibt Befehle und Daten über das Binde­ glied 15 an die Diagnoseeinheit 2. Die Befehle rufen Programme im Lesespeicher 12 ab, um die Arbeitsweise der Diagnoseeinheit zu steuern, und die Daten können auf die Zentraleinheit 1 übergeführt werden. In umgekehrter Richtung werden Daten, die aus der Zentraleinheit 1 oder der Diagnoseeinheit stammen können, über das Bindeglied 15 in das Bedienungsgerät 3 gegeben, wo sie auf dem Bedienungsfeld 24 zur Anzeige gebracht werden.

Hauptprozessor

Der Zentralprozessor 5 ist mikroprogrammiert. Dieses bedeutet, daß die Steuersignale, die seine Arbeitsweise regeln, durch Dekodieren von Mikroinstruktionen abgeleitet werden, die in einem Steuerspeicher enthalten sind. In Fig. 2 ist der Steuer­ speicher 25 beschreibbar und ist an eine Adressensammelleitung 26 und eine Datensammelleitung 27 angeschlossen. Die Ausgabe des Steuerspeichers gelangt über die Datensammelleitung 27 an ein Mikroinstruktionsregister 28, wo sie durch eine Steuereinheit 29 dekodiert wird, die die Steuersignale für die verschiedenen Teile des Zentralprozessors 5 in der entsprechenden Folge abgibt.

Alle Datenmanipulationen, einschließlich derer, die mit der Berechnung von Steuerspeicheradressen befaßt sind, erfolgen in einer Steuereinheit 30, die eine Datei von Registern 31 enthält, von denen die meisten Allzweckregister sind, jedoch eines, nämlich das Register 32, eine Zustandsinformation und den Mikroprogrammzähler aufnimmt. Der Inhalt eines jeden dieser Register kann über jeweils einen von zwei Ausgängen gegeben werden, von denen einer an ein Register 33 und der andere an ein Register 34 führt. Diese Register sind Speise­ quellenregister für eine Arithmetik- und Logikeinheit (ALU) 35, die die üblichen Manipulationen ausführt und Zustandssignale erzeugt, die beispielsweise das Vorzeichen eines arythmetischen Vorgangs anzeigen. Die Register 33 und 34 sind dann ferner auch Ende mit Ende als ein einziges umlaufendes Schieberegister zur Durchführung der Verschiebung einer gewünschten Anzahl von Plätzen verbunden. Der Ausgang der ALU 35 wird an ein ausge­ wähltes Register in der Registerdatei 31 zurückgeführt.

Daten werden in die Steuereinheit 30 entweder von der Datensammel­ leitung 27 oder dem Mikroinstruktionsregister 28 eingeführt. Über einen Multiplexer 36 gelangen sie direkt in die ALU 35. Daten können aus der Steuereinheit 30 in die Datensammelleitung 27 aus einem Register 37 abgegeben werden, das den Ausgang der Registerdatei 31 aufnimmt, der auch in das Register 33 gelangt. Zusätzlich können Daten an die Adressensammelleitung 26 entweder von dem Eingang in das Register 34 oder von dem Ausgang aus dem Register 33 abgegeben werden. Entweder diese Speisequellen oder das Mikroinstruktions­ register 28 können durch einen Multiplexer 38 ausgewählt werden.

Die Adressen- und Datensammelleitungen 26 und 27 stehen mit einem Interfacegerät 40 für eine Hauptvielfachleitung 41 in Verbindung, mit der der Hauptspeicher 6 und periphere Steuer­ einheiten, z. B. die Einheiten 42 und 43 für den Plattenspeicher 7 und die Videostation 8 verbunden sind.

Daten, die von dem Zentralprozessor 5 an die anderen Einheiten übertragen werden, werden mit ihrer Bestimmungsadresse in das Interfacegerät 40 eingespeist und die Übertragung er­ folgt dann autonom. Wenn der Zentralprozessor 5 einen Lese­ vorgang auf dem Hauptspeicher 6 oder einem peripheren Gerät anfordert, wird die Anfrage an das Interfacegerät 40 gegeben, das den Zentralprozessor verständigt, wenn die Anfrage erfüllt ist, und das die Information speichert, die in den Zentralprozessor 5 übertragen werden soll. Es benachrichtigt auch den Zentral­ prozessor 5 dadurch, daß eine Unterbrechung gesendet wird, wenn es Informationen aus einem Eingangs-Periphergerät aufnimmt.

Die Arbeitsweise der Zentraleinheit 1 wird nach­ stehend kurz beschrieben; ein großer Teil dieser Einheit ist für vorliegende Erfindung nicht relevant. Das von der Einheit 1 durchzuführende Programm wird im Hauptspeicher 6 ge­ speichert. Die Instruktionen in diesem Programm und der zuge­ ordnete Operand werden von dem Zentralprozessor 5 in bekannter Weise wiederaufgefunden, und die Instruktionen ausgeführt.

Die Arbeitsweise des Zentralprozessors 5 wird durch Steuersignale geregelt, die aus den im Steuerspeicher 25 gespeicherten Mikro­ instruktionen entnommen werden. Die normale Folge von Vorgängen beginnt mit einem Mikroinstruktionsabruf. Der im Mikroprogramm­ zähler im Register 32 gespeicherte Wert wird zur Adressierung des Steuerspeichers verwendet, und die ausgelesene Mikroinstruk­ tion wird in das Mikroinstruktionsregister 28 eingeführt, wo es durch die Steuereinheit 29 dekodiert wird, um die Ausführung der Mikroinstruktion zu steuern. Dies erfolgt üblicherweise in zwei Stufen, die durch zwei Felder in der Mikroinstruktion bestimmt sind. In der ersten Stufe werden zwei Operanden, die aus speziellen Registern in der Datei 31 oder den Mikroinstruktions­ registern 28 erhalten werden, durch die ALU 35 geführt, wo sie in einer durch die Mikroinstruktion festgelegten Weise trans­ formiert werden. Die zweite Stufe überträgt Daten zwischen den Registern 31, dem Steuerspeicher 25 und dem Interface-Gerät 40. Adressen zur Steuerung der Speicherzugriffe können durch die Mikroinstruktion, ein durch die Mikroinstruktion spezifiziertes Register 31 oder das Interface-Gerät 40 eingespeist werden.

Während die Mikroinstruktion abgerufen wird, wird der Mikro­ programmzähler im Register 32 um Eins weitergeschaltet, und der Wert wird normalerweise für den nächsten Instruktionsabruf verwendet. Jedoch bewirkt eine bedingte oder unbedingte Ver­ zweigungs-Mikroinstruktion, daß er modifiziert wird.

Wenn die aus dem Hauptspeicher 6 ausgelesenen Daten eine Instruktion im Hauptprogramm sind, wird ihr Betriebscode durch eine Mikroprogrammfolge analysiert, um den Mikro­ programmrechner im Register auf den entsprechenden Wert zu setzen, der auf den Start einer Mikroprogrammfolge zeigt, die diese bestimmte Instruktion ausführt.

Unterbrechungen werden durch das Interfacegerät 40 für Hardware-Fehler und für Anfragen zum Eingeben von Informa­ tionen aus Eingabe-Ausgabe-Geräten erzeugt. Sie werden unmittelbar nach jedem Mikroinstruktionsabruf geprüft und führen zu dem Inhalt des Registers 32, wobei der laufende Zustand des Zentralprozessors 5 festgelegt wird, der im Steuerspeicher 25 gespeichert und durch einen Wert ersetzt wird, der von der Ursache der Unterbrechung abhängt.

Ein Speicherplatz 44 im Steuerspeicher wird zu einem Zweck verwendet, der nachstehend erläutert wird.

Die Auslegung des Zentralprozessors 5 macht ihn insbesondere geeignet für eine Emulation, und das Programm im Hauptspeicher 6 kann deshalb im Maschinencode eines bereits vorhandenen Computers eingeschrieben werden.

Diagnoseeinheit

Nach Fig. 3 weist die Mikroprozessoreinheit der Diagnoseeinheit eine Adressensammelleitung 45 und eine Datensammel­ leitung 46 auf. Die Adressensammelleitung 45 speist Adressen in den Lesespeicher 12 und den Randomspeicher 13, und es werden Daten aus ihnen in die Datensammelleitung 46 abgegeben (wie auch aus der Datensammelleitung 46 in den Randomspeicher 13 eingegeben). Die Datensammelleitung 46 wird in zwei Richtungen betrieben und besitzt zwei dreistufige Leitungspuffer 47 und 48. Die Datensammelleitung 46 steht mit dem Mikro­ prozessor 11 in Verbindung. Sie steht ferner, nachdem sie in zwei in einer Richtung arbeitende Sammelleitungen, nämlich eine abgehende Leitung 49 und eine ankommende Leitung 50 auf­ geteilt worden ist, mit dem Diagnose-Interfacegerät 14 in Verbindung. Die Adressensammelleitung 45 nimmt Adressenbits hoher Ordnung direkt aus dem Mikroprozessor 11 und Adressen­ bits niedriger Ordnung aus der Datenleitung 46 auf. Die Datenbits niedriger Ordnung sind in einem Register 52 gekoppelt, während eine Übertragung erfolgt, um die Datenleitung 46 für Daten freizumachen.

Der USART 16 nimmt Daten aus der Datenvielfachleitung 46 und Taktsignale aus einem Generator 53 auf, der durch Daten aus der Sammelleitung 49 gesetzt wird. Der USART 16 besitzt eine ankommende Leitung 54 und eine abgehende Leitung 55, die miteinander das Bindeglied 15 nach Fig. 1 bilden. Der USART 16 gibt zwei Unterbrechungs­ signale an den Mikroprozessor ab, eines auf einer Leitung 56, das angibt, daß ein Zeichen durch den USART 16 aufgenommen worden ist, und das andere geringerer Priorität auf einer Leitung 57, das angibt, daß der USART bereit ist, ein Zeichen zur Übertragung aufzunehmen.

Der Mikroprozessor 11 verwendet einen Einzeladressenabstand für alle Speicherplätze in den verschiedenen Einheiten, in die oder von denen Daten übertragen werden können, d. h., sie sind speicherkartiert. Ein Dekodierer 58 dekodiert die Adressenbits höchster Ordnung, um ein Enable-Signal in die ausgewählte Vorrich­ tung einzuspeisen, und auch in den Puffer 47, um einen Datenfluß in der gewünschten Richtung zu erreichen.

Der Mikroprozessor 11 gibt auch Steuersignale an die verschie­ denen Einheiten, beispielsweise, um zu bestimmen, ob eine Übertragung eine Lese- oder eine Schreibübertragung ist.

Die Mikroprozessoreinheit 10 wird mit der Zentraleinheit 1 über das Diagnose-Interfacegerät 14 gekoppelt, das mit den Datensammelleitungen 49 und 50 sowie der Adressen­ sammelleitung 45 verbunden ist. Sie nimmt auch Steuersignale aus dem Dekodierer 58 auf. Sie führt Unterbrechungssignale in den Mikroprozessor 11 über Leitungen 60, 61 ein.

Diagnose-Interfacegerät

Nach Fig. 4 puffert das Diagnose-Interfacegerät 14 Daten, die zwischen der Prozessoreinheit 10 und dem Zentral­ prozessor 5 bewegt werden, und führt auch bestimmte logische Arbeitsvorgänge an diesen Daten aus.

Das Interfacegerät 14 besitzt verschiedene Register, die mit Daten aus der Datensammelleitung 49 der Mikroprozessoreinheit 10 gefüllt werden können. Diese Register sind ein Datenaus­ gaberegister 62, ein Adressenausgaberegister 63, ein Bezugs­ adressenregister 64 und ein Instruktionszähler 66. Sie sind ebenfalls speicherkartiert, h. h., zugeteilte Adressen im Adressenraum des Mikroprozessors 11, und der Mikroprozessor 11 bewirkt, daß das entsprechende Register gefüllt wird, indem ein Schreibsteuersignal gesendet und dessen Adresse auf die Adressensammelleitung 45 gegeben wird. Das Schreibsignal und die Adresse werden von einer Adressendekodierschaltung 67 auf­ genommen, die das entsprechende Register so steuert, daß es aus der Datensammelleitung 49 gefüllt wird. Da einige dieser Register weiter sind als die Datenleitung, kann das Laden eines vollständigen Registers in Stufen unter Wieder­ holung dieses Arbeitsvorganges erfolgen.

Diese Register werden von dem Mikroprozessor 11 als Nur-Schreib- Register angesehen, ihre Adressen werden jedoch in dem Random- Speicher 13 dupliziert, der deshalb ein Bild dieses Inhaltes zum Wiederauffinden durch den Mikroprozessor 11 speichert.

Daten aus dem Zentralprozessor 5 werden in dem Interfacegrät 14 in drei Registern gepuffert, einem Dateneingaberegister 68, das Daten aufnehmen kann, die auf die Datensammelleitung 27 des Zentralprozessors 5 gegeben werden, einem Adresseneingabe­ register 69, das die Adresse aufnehmen kann, die auf die Adres­ sensammelleitung des Zentralprozessors 5 gegeben wird, und einem Zustandsregister 70, das den Zustand eines Satzes von Zustands­ leitungen 71 aus dem Zentralprozessor 5 puffert. Diese Register sind ebenfalls speicherkartiert, und der Mikroprozessor 11 kann jedes von ihnen dadurch auslesen, daß die entsprechende Adresse und ein Lesesignal an den Adressendekodierer 67 gesendet wird, wodurch ein Multiplexer 72 in die Lage versetzt wird, die aus­ gewählten Daten auf die Datensammelleitung 50 zu geben. Gleich­ zeitig gibt der Adressendekodierer 67 ein Steuersignal auf eine Leitung 73 zum dreistufigen Puffer 48, um einen Datenzufluß in Richtung des Mikroprozessors 11 zu ermöglichen. Das Auslesen kann wiederum in mehreren Stufen erfolgen.

Die Inhalte des Bezugsadressenregisters 64 und des Adressen­ eingaberegisters 69 werden in einer Adressenvergleichs­ schaltung 74 verglichen, die, wenn sie Übereinstimmung anzeigt, ein Signal auf einer Leitung 75 und ein anderes Signal auf der Leitung 60 abgibt, welches den Mikroprozessor 11 unterbricht.

Der Mikroprozessor 11 steuert viele Aktivitäten des Interface­ gerätes 14, indem Daten in das Steuerregister 65 eingeschrieben werden. Jedes Bit dieses Registers hat eine bestimmte Bedeutung und die Bits werden einer herkömmlichen digitalen logischen Einheit in zwei Schaltungen zugeführt, nämlich einer Steuerschaltung 76 und einer Halteschaltung 77.

Die Steuerschaltung 76, die auch eine Zustandsinformation be­ züglich des Zentralprozessors 5 aus dem Zustandsregister 70 aufnimmt, hat zwei Hauptfunktionen, nämlich die Steuerung der Arbeitsweise verschiedener Elemente des Interfacegerätes 14 und die Einspeisung von Steuersignalen über die Leitungen 78 in den Zentralprozessor 5. Die erste Funktion schließt die Abgabe von Signalen zur Steuerung der Ausgabe von Daten aus dem Adressenausgaberegister 63 in die Adressensammelleitung 26 oder dem Datenausgaberegister 62 in die Datensammelleitung 27, oder die Eingabe von Daten aus diesen Sammelleitungen in das Adresseneingaberegister 69 oder das Dateneingaberegister 68 mit ein.

Die Halteschaltung 77 nimmt neben Signalen aus dem Steuer­ register 65 ein Signal aus dem Instruktionszähler 66 auf einer Leitung 80, das Signal aus der Adressenvergleichsschaltung 74 auf der Leitung 75 und ein Signal aus der Steuerschaltung 76 auf einer Leitung 96 auf. Sie gibt ein Signal auf der Leitung 81 ab, die von dem Zentralprozessor 5 vor jedem Mikroinstruk­ tionsabruf geprüft wird, und verhindert, solange sie einge­ schaltet ist, daß der Abruf erfolgt, so daß die Ausführung der Mikroinstruktion eingehalten wird.

Die Halteschaltung 77 und die Adressenvergleichsschaltung 74 werden nachstehend im einzelnen in Verbindung mit Fig. 5 be­ schrieben.

Die Funktion der Adressenvergleichsschaltung 74 besteht darin, eine Übereinstimmung zwischen der Adresse, die in Bezugsadressen­ register 64 eingestellt ist, und der Adresse, die in einem Zugriff zum Steuerspeicher 25 verwendet wird, anzuzeigen. Bei der Ausführung dieser Funktion werden zwei Bitpositionen des Steuerregisters 65 verwendet. Ein Bit 65 (1) wird so gesetzt, daß ein Vergleich wirksam wird, und ein Bit 65 (2) wird so gesetzt, daß angezeigt wird, ob der anzuzeigende Zugriff gelesen oder geschrieben werden soll. Die Halteschaltung 77 verwendet ein Bit 65 (3), das so gesetzt wird, daß angezeigt wird, daß bei einer Anzeige der Übereinstimmung der gewünschten Art der Zentralprozessor 5 angehalten werden soll.

Der Zustand des Bits (65 (2) wird an die Adressenvergleichs­ schaltung 74 abgegeben, von wo er an ein Vergleichselement 85 gelangt, das auch den Ausgang eines Bits 70 (1) des Zustands­ registers 70 aufnimmt. Dieses Bit wird durch eine der Zustands­ leitungen 71 gesetzt, damit angezeigt wird, ob die Steuerschal­ tung 29 des Zentralprozessors 5 auf Lesen oder Schreiben gesetzt wird. Die Vergleichsschaltung 74 erzeugt deshalb eine Abgabe, wenn die Übertragung so eingestellt wird, daß sie der gewünschten Art entspricht. Diese Abgabe wird an einem UND-Gatter 86 mit der Abgabe eines anderen Bits 70 (2) im Zustandsregister 70 verknüpft, welches während eines jeden Zugriffes zum Steuer­ speicher 25 getastet wird. Diese Abgabe wird auch verwendet, um zu gewährleisten, daß der Inhalt der Adressensammelleitung 26 in das Adresseneingaberegister 69 getaktet wird, das somit die Adresse des jeweiligen Steuerspeicherzugriffes hält.

Die Abgabe des Gatters 86 wird in einem bistabilen Element 87 gehalten, dessen Abgabe durch ein UND-Gatter 88 mit dem eines Vergleichselementes 93 verknüpft wird. Die Abgabe des UND-Gatters 88 gibt deshalb an, daß Adressenübereinstimmung in einem Zugriff der gewünschten Art aufgetreten ist. Vorausgesetzt, daß das Bit 65 (1) so gesetzt worden ist, daß ein Vergleich wirksam wird, wird die Abgabe des Gatters 88 durch eine bistabile Vorrichtung 89 gehalten. Dieses Element gibt ein Signal auf die Leitung 60, die die zweithöchste Prioritätsunterbrechungsleitung zum Mikroprozessor 11 ist, und informiert den Mikroprozessor 11, daß eine Übereinstimmung der gewünschten Art angezeigt worden ist.

Das Signal aus dem bistabilen Element 89 gelangt auf der Leitung 75 auch zur Halteschaltung 74, wo sie in ein UND-Gatter 90 mit der Abgabe des Bits 65 (3) verknüpft wird, welches in gesetztem Zustand anzeigt, daß der Zentralprozessor 5 angehalten werden soll, wenn Übereinstimmung festgestellt wird - z. B. bei einem Versuch, einen bestimmten Speicherplatz im Steuerspeicher zu lesen, d. h., eine bestimmte Mikroinstruktion auszuführen. Die Abgabe des Gatters 90 gelangt durch ein ODER-Gatter 91 zu einer Sperre 92, die das Haltesignal zum Zentralprozessor 5 auf der Leitung 81 ergibt. Das ODER-Gatter 91 kann auch ein Signal aus dem Instruktionszähler 66 auf der Leitung 80 auf­ nehmen, wodurch ebenfalls das Haltesignal abgegeben wird.

Ein Bit 65 (4) wird in dem Steuerregister 65 gesetzt, wenn der Mikroprozessor wünscht, daß die Daten auf der Datensammel­ leitung 27 in das Dateneingaberegister 68 eingegeben werden. Der Zustand dieses Bits wird direkt durch die Steuerschaltung 76 in das Dateneingangsregister 68 eingegeben, so daß es in gesetztem Zustand die gewünschte Übertragung wirksam macht.

Der Instruktionszähler 66 kann mit einer Zählung durch den Mikroprozessor 11 geladen werden. Er nimmt ein Abwärtszähl­ signal auf einer Zustandsleitung für jeden Instruktionsabruf zum Steuerspeicher 25 auf, und gibt bei Erreichen von Null ein Signal auf die Leitung 80 ab, das bewirkt, daß das Haltesignal in den Zentralprozessor auf der Leitung 81 gesendet wird. Auf diese Weise kann der Zentralprozessor angehalten werden, wenn er eine bestimmte Anzahl von Mikroinstruktionen ausgeführt hat.

Eine zusätzliche Eingabe in das ODER-Gatter 91 direkt aus einem Steuerregisterbit 65 (5) ermöglicht, daß die Mikroprozessor­ einheit 10 ein Haltesignal an den Zentralprozessor 5 gibt.

Ein Rücksetz- und Paritätsfehlerdetektor 94 spricht auf Zustands­ leitungen an und zeigt an, daß ein generelles Rücksetzen der Zentraleinheit 1 erfolgt ist (z. B. dadurch, daß ein Fehler in der Wartung einer eingebauten Überwachungs-Abstimmvorrichtung aufgetreten ist), oder daß ein Fehler, z. B. ein Steuerspeicher­ paritätsfehler, aufgetreten ist. Wenn einer dieser beiden Vorgänge angezeigt wird, wird der Mikroprozessor 11 durch Abgabe eines Signales an die Unterbrechungsleitung 61 infor­ miert, die die höchste Priorität hat. Wenn ein Fehler angezeigt wird, wird eine der Art des Fehlers betreffende Information, die in die Mikroprozessoreinheit 10 über den Multiplexer 72 eingespeist werden soll, gehalten und es wird auch die Takt­ gabe des Adresseneingangsregisters 69 gesperrt, so daß die Adresse der laufenden Steuerspeicherstelle bei Auftreten des Fehlers aufrechterhalten wird, damit der Fehler leichter lokalisiert werden kann.

Die Steuersignale 78 in den Zentralprozessor 5 weisen Signale auf, die zur Folge haben, daß ein Zugriff zu einer Speicherhilfs­ quelle des Zentralprozessors 5 durch eine Cycle-Stealing-Verfahren erfolgt. Somit kann ein Bit 65 (6) so gesetzt werden, daß es anzeigt, daß der Zugriff zum Steuerspeicher erfolgt, und gelöscht werden, wenn der Zugriff zur Registerdatei erfolgt, es kann ein Bit 65 (7) so gesetzt werden, daß ein Auslesen angezeigt wird, und es kann ein Bit 65 (8) so gesetzt werden, daß die Steuerschaltung 76 in Aktion tritt. Die Steuerschaltung 76 enthält logische Elemente, die dann zuerst ein Signal auf die Leitung 96 geben, damit die Halteschaltung 77 die Halteleitung 81 setzt und die dann, wenn sie durch ein Ansprechen auf eine der Zustands­ leitungen 71 wirksam gemacht werden, wodurch angezeigt wird, daß der Prozessor angehalten worden ist, die Steuersignale ergeben, die zur Folge haben, daß der Zugriff auftritt. Wenn der Zugriff abgeschlossen ist, wird die Halteanfrage gelöscht. Zusätzliche Signale (nicht dargestellt) ermöglichen, daß das Mikroinstruktionsregister geladen wird.

Das Diagnose-Interfacegerät 14 und der Zentralprozessor 5 können in einer schnell arbeitenden logischen Schaltung ausgeführt sein, z. B. als ECL (emittergekoppelte Logik). Die Mikroprozessoreinheit 10 kann in einer langsamer arbeitenden Form ausgebildet sein, z. B. als TTL (Transistor-Transistor-Logik). Pegeländerungsvorrichtungen (nicht dargestellt) werden dann in den Leitungen von dem Interface­ gerät 14 zur Mikroprozessoreinheit 10 vorgesehen, um die Pegel der Signale umzuwandeln, wenn sie von einer Form der Logik in die andere übergehen.

Arbeitsweise der Datenverarbeitungsanlage

Die Diagnoseeinheit 2 überwacht und steuert die Arbeitsweise der Zentraleinheit 1 in zwei Betriebsarten. In der ersten Betriebsart, einem Einstufenbetrieb, stoppt die Einheit den Takt des Zentralprozessors 5 und gibt dann die eigenen Taktsignale auf eine Steuerleitung 78, damit der Zentralprozessor 5 veranlaßt wird, einen oder mehrere Zyklen auszuführen. Bei dieser Betriebsart können Speicherhilfsquellen im Zentralprozessor 5 eingeschrieben oder ausgelesen werden, wodurch eine sehr flexible und umfassende Prüfung der Arbeits­ weise der Zentraleinheit möglich wird.

In der zweiten Betriebsart überwacht die Diagnoseeinheit 2 die Zentraleinheit 1, während sie mit normaler Geschwindigkeit arbeitet. In diesem Fall bewirkt ein allgemeiner Rücksetz- oder ein Paritätsfehler oder ein anderer Hardware-Fehler, der von der Zentraleinheit 1 zur Anzeige gebracht wird, eine Unterbrechung zum Mikroprozessor, wie ausgeführt. Zusätzlich kann der Instruk­ tionszähler 66 geladen und in der Weise wirksam gemacht werden, daß der Zentralprozessor 5 angehalten wird, wenn die gewünschte Anzahl von Mikroinstruktionen ausgeführt worden ist. Die Adressenvergleichsschaltung ermöglicht, daß die Diagnoseeinheit anzeigt, wann ein Lesen oder Schreiben (je nach Wunsch) in einen speziellen Speicherplatz im Steuerspeicher 25 vorgenommen wird, und der Zentralprozessor 5 dann, wenn erwünscht, angehalten wird, je nach dem Setzen der Bits 65 (1) bis 65 (3).

Die Mikroprozessoreinheit 10 wird durch die Firmware im Lese­ speicher 12 gesteuert, der seinerseits von dem Bedienungsgerät 3 oder dem Interfacegerät 14 durch Unterbrechungen gesteuert wird. Das Bedienungsfeld kann Befehle oder Daten aussenden. Befehle bewirken, daß spezielle Aktivitäten in dem Interface­ gerät 14 und dem USART 16, oder aber eine Steuerung der Arbeits­ weise der Firmware stattfinden. Daten können asynchron oder synchron zugeführt werden. Im ersteren Fall werden sie in Schriftzeichenform zugeführt und in einen Datenpuffer im Randomspeicher 13 gefüllt, von wo sie an einen Adressen­ puffer im Randomspeicher 13 durch einen anderen Befehl ver­ schoben werden. Diese Werte können dann auf das Interface­ gerät 14 durch weitere Befehle übertragen werden. Durch Laden des Steuerregisters und anderer Register des Interfacegerätes 14 kann der Zentralprozessor 5 in der gewünschten Weise manipuliert werden. Andererseits kann der USART durch einen Befehl in den Synchronbetrieb rückgesetzt werden, wobei dann die Binärinfor­ mation von dem Bedienungsgerät 3 direkt in den Steuerspeicher 25 übertragen wird, wo sie sequentiell beginnend von einer bestimmten Adresse geladen wird.

Die Diagnoseeinheit 2 gibt normalerweise eine Nachricht "vollständig" oder "Fehler" zurück, wenn sie durch einen Befehl so gesteuert wird, daß sie eine Aktivität ausführt, z. B. das Abgeben eines Steuersignals an den Zentralprozessor 5. Sie kann ferner Daten zurückführen, beispielsweise als Antwort auf einen Befehl, um die Eingaberegister in dem Interfacegerät 14 aus dem Zentral­ prozessor 5 auszulesen.

Die Diagnoseeinheit 2 hält ein Diagnosezustandswort im Randomspeicher 13 aufrecht, der eine Information über die ausgeführte Aktivität und aufgetretene Fehler speichert. Unterbrechungen aus dem Diagnose-Interfacegerät 14 ergeben Einträge in dieses Wort. Somit bewirkt die Unterbrechung auf der Leitung 16, daß ein Bit gesetzt wird, das angibt, daß Adressenübereinstimmung der speziellen Art angezeigt worden ist.

Da die Diagnoseeinheit 2 Informationen in das Bedienungsgerät 3 ausschließlich auf einer Haupt- und Nebenbasis gibt, wobei das Bedienungsgerät das Hauptgerät ist, kann die Diagnoseeinheit nicht von sich aus Informationen über Unter­ brechungen an das Bedienungsgerät geben. Das Bedienungsgerät gibt somit in regelmäßigen Abständen, z. B. einmal pro Sekunde, einen Abrufbefehl und nimmt das Diagnosezustandswort dafür auf. Es kann dann weitere Informationen über eine Unter­ brechung, die in dem Zustandswort aufgezeichnet ist, suchen.

Die Diagnoseeinheit kann zu einem beliebigen Zeitpunkt verwendet werden, um die Arbeitsweise der Zentraleinheit 1 zu prüfen. Ein sehr wichtiger Zeitpunkt ist jedoch der, zu dem die Einheit in Betrieb genommen wird, beispielsweise zu Beginn des Tages, weil dies ein Zeitpunkt ist, an welchem Fehler sich mit besonders hoher Wahrscheinlichkeit selbst zeigen. Wenn die Datenverarbeitungsanlage eingeschaltet wird, prüfen sich das Bedienungsgerät 3 und die Diagnoseeinheit 2 selbst sowie das Verbindungsglied zwischen ihnen, und wenn dies erfolgreich ist, wird diese Tatsache auf dem Bedienungsfeld 24 zur Anzeige ge­ bracht. An diesem Punkt sind der Steuerspeicher 25 und der Hauptspeicher 6 frei und das Mikroprogramm, das er aufnehmen soll, wird in einem peripheren Speicher, z. B. dem Platten­ speicher 8, gespeichert. Der Bedienende drückt dann eine Füll­ taste, führt Parameter aus der Tastatur betreffend die Einheit aus der das Mikroprogramm gefüllt werden soll, ein und drückt eine Eingabetaste. Dies bewirkt, daß das Bedienungsgerät 3 Binärdaten, die im Lesespeicher 19 gespeichert werden, auf die Diagnoseeinheit 2 überträgt, von wo sie in den Steuerspeicher 25 geladen werden. Die Diagnoseeinheit 2 liest dann die Speicher­ information zurück und prüft, ob sie einwandfrei eingegeben worden ist. Ist dies der Fall, werden die ersten fünf Instruk­ tionen im Steuerspeicher 25 im Einzelschrittbetrieb durchge­ führt. Sie prüfen das Weiterschalten und Verzweigen des Mikro­ programmzählers im Register 32. Ist dies erfolgreich, werden diese Schritte durch den Zentralprozessor 5 wiederholt, der mit normaler Geschwindigkeit läuft. Das Mikroprogramm wird progressiv fortgesetzt, um die Einheiten der Zentraleinheit zu prüfen, bis es in der Lage ist, die Parameter zu benutzen, die in das Bedienungsgerät 3 eingegeben werden, um ein Einzelschritteingabe­ programm mit zweitem Pegel aus dem ausgewählten peripheren Gerät zuerst in den Hauptspeicher 6 und dann in den Steuerspeicher 25 zu füllen. Dieses Programm, das vorrichtungsabhängig ist, lädt nach Ausführung weiterer Prüfungen das tatsächliche Mikroprogramm in den Steuerspeicher über den Hauptspeicher ein. Die Anlage ist dann bereit, mit dem Laden von Programmen in den Hauptspeicher 6 zu beginnen.

Es können durch die Anlage ausge­ wählte Informationen auf die Diagnoseeinheit 2 und das Be­ dienungsgerät 3 unter Steuerung der Anlage übertragen werden. Ein Speicherplatz im Steuerspeicher 25, z. B. in Fig. 2 der Speicherplatz 44, wird der Verbindung von dem Zentral­ prozessor zu den Diagnose- und Bedienungsgeräten zugeteilt. Die Adresse dieses Speicherplatzes wird in das Bezugsadressen­ register 64 aus dem Datenpuffer im Randomspeicher 13 geladen und die Bits 65 (1), (2) und (3) werden so gesetzt, daß sie bewirken, daß ein Signal auf die Leitung 60 abgegeben wird, wenn Adressenübereinstimmung bei einem Einschreiben in den Steuer­ speicher 25 angezeigt wird, daß aber der Zentralprozessor 5 nicht angehalten wird, d. h., daß das Haltesignal nicht auf die Leitung 81 gegeben wird. Wenn dann das Bedienungsgerät 3 die Diagnoseeinheit abruft, prüft es das entsprechende Bit im Diagnosezustandswort und erfährt, daß Übereinstimmung der ge­ wünschten Art angezeigt worden ist. Es bewirkt dann, daß der Inhalt des Speicherplatzes 44, der in den Steuerspeicher 25 eingeschrieben wird, in die Diagnoseeinheit 2 eingelesen wird und von dort in das Bedienungsgerät, wo es sichtbar angezeigt wird.

Im einzelnen erfolgt der letzte Schritt in der Weise, daß die Bits 65 (6) und 65 (7) so gesetzt werden, daß sie anzeigen, daß ein Auslesen in den Steuerspeicher erwünscht ist, daß die Adresse des Speicherplatzes 44 in das Adressenabgaberegister 63 aus dem Datenpuffer in den Randomspeicher 13 gegeben wird, und daß das Bit 65 (8) gesetzt wird, damit die Steuerschaltung 76 beginnen kann, den Zugriff auszuführen. Die aufgefundenen Daten werden in dem Dateneingangsregister 68 gehalten. Von dort werden sie auf das Bedienungsgerät 3 übertragen.

Dies ermöglicht, daß der Zentralprozessor 5 Nachrichten an das Bedienungsgerät sendet, und daß in der anfänglichen Ladefolge der Bedienende über den Fortgang der Folge informiert wird. Die Folge wird in Stufen unterteilt und bei Wirksamwerden der Adressenver­ gleichsschaltung 74 und Speicherung der Adresse des Ausgangs­ speicherplatzes 44 sendet der Zentralprozessor 5 eine Nachricht am Beginn einer jeden Stufe, die die Stufe und die Tatsache, daß sie angelaufen ist, identifiziert. Diese Nachricht wird durch das Bedienungsfeld 24 sichtbar gemacht und auch in einem im Randomspeicher 20 gespeicherten Protokoll aufgezeichnet. Wenn die Stufe erfolgreich abgeschlossen ist, wird eine Nachricht gesendet, die wiederum die Stufe identifiziert, und die erfolg­ reiche Beendigung ankündigt. Ist die Stufe nicht erfolgreich, wird eine Nachricht gesendet, die die Information betreffend den Fehler sowie auch die Identifizierung enthält. Diese Nach­ richten werden ebenfalls sichtbar angezeigt und protokolliert.

Wenn eine Stufe nicht erfolgreich abgeschlossen wird, wird ein erneuter Versuch gemacht; wenn dieser ebenfalls nicht erfolgreich ist, wird eine Nachricht hierüber gesendet. Ist dies nicht der Fall, wird versucht, die Art des Fehlers genauer zu bestimmen, und die Resultate werden ebenfalls in Form von Nachricht übertragen. Wenn festgestellt wird, daß der Fehler nicht kritisch ist, wird die Verarbeitung fort­ gesetzt; ist der Fehler kritisch, wird die Verarbeitung ange­ halten und das Protokoll im Randomspeicher 20 kann ausgelesen werden, damit ermöglicht wird, daß der Verlauf der Ladefolge geprüft wird. Die Diagnoseeinheit 2 kann so betrieben werden, daß der Inhalt der Register 32 und 38 sowie des Steuerspeichers 25 zur Prüfung ausgelesen wird. Es ergibt sich, daß die Zentral­ einheit 1 in der Lage war, von ihr festgelegte Informationen an die Diagnoseeinheit 2 und von dort in das Bedienungsgerät 3 überzuführen. Die Diagnoseeinheit ist über den Fortgang von Ereignissen in der Zentraleinheit 1 informiert worden, während die Verarbeitung fortgesetzt wird.

Der Zentralprozessor 5 kann z. B. so ausgelegt sein, daß er mehr als einen Speicherplatz für die Nachrichten verwendet, die an die Diagnoseeinheit abgegeben werden. Die Nachrichten können dann länger sein. Beispielsweise kann auch der auf den Speicher­ platz 44 folgende Speicherplatz verwendet werden. In diesem Fall wird im Anschluß an die Anzeige des Einschreibens in den Speicherplatz 44 und des Auslesens der Inhalte durch die Diagnoseeinheit das Adressenausgangsregister 63 um Eins weiter­ geschaltet, und der Steuerspeicher 25 wird unter Verwendung dieser Adresse ausgelesen. Es besteht keine Notwendigkeit, die Adressenvergleichsschaltung 74 zu verändern, die für den zunächsten Schreibvorgang in den ursprünglichen Speicherplatz 44 bereit bleibt.

Während die vorbeschriebene Einrichtung eine Mikroprozessor­ einheit verwendet, die eine Unterbrechung erfährt, wenn Adressenübereinstimmung angezeigt wird, und die anschließend den Aus­ gangsspeicherplatz im Steuerspeicher liest, ist es stattdessen möglich, logische Elemente in Hardware im Interfacegerät 14 zu verwenden, die in Abhängigkeit von dem Signal auf der Leitung 60 bewirken, daß die gewünschte Ablesung erfolgt.

Aufgrund der Flexibilität des vorbeschriebenen Diagnose­ prozessors können Nachrichten in gleicher Weise von dem Diagnose­ prozessor zum Zentralprozessor 5 übergeführt werden, die von dem Interfacegerät in eine vorbestimmte Speicherstelle oder Folge von Speicherstellen im Steuerspeicher eingeschrieben werden.

Claims (1)

1. Datenverarbeitungsanlage mit einer Zentraleinheit, die einen Zentralprozessor enthält, der einen Steuerspeicher besitzt, welcher ein Mikroprogramm zur Steuerung des Betriebes des Zentralprozessors enthält, und mit einer Diagnoseeinheit, die mit der Zentraleinheit zur Durchführung von Diagnosevorgängen in der Zentraleinheit verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß

   • a) der Zentralprozessor (5) Diagnoseinformationen zum Übertragen auf die Diagnoseeinheit (2) in einen vorbe­ stimmten Speicherplatz (44) des Steuerspeichers (25) einschreibt,
   • b) die Diagnoseeinheit (2) eine Adressenvergleichsschaltung (74) aufweist, die anzeigt, wenn der Zentralprozessor (5) einen Einschreibvorgang in den vorbestimmten Speicherplatz (44) durchführt, und
   • c) die Diagnoseeinheit (2) die im vorbestimmten Speicherplatz (44) enthaltenen Informationen liest, wenn die Vergleichs­ schaltung (74) einen solchen Einschreibvorgang anzeigt.