DE2037506C3 - Programmierbare Datenverarbeitungsanlage mit einer steuerbaren Hauptsteuerung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine programmierbare Datenverarbeitungsanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In der US-Patentschrift 33 44 404 ist eine derartige Datenverarbeitungsanlage beschrieben, die in mehreren Arbeitszuständen in Abhängigkeit von speziellen Zeichen arbeiten kann. Ein Flip-Flop eines Operationsmodusregisters, das jeweils von einem Programmbefehl gesetzt werden kann, entscheidet darüber, in welchem Arbeitszustand Befehle, die an einer bestimmten Stelle durch ein Bit gekennzeichnet sind, ausgeführt werden sollen. Jede neue Festlegung des Arbeitszustandes erfolgt mittels eines aus dem Speicher ausgelesenen Programmbefehls, wodurch unerwünscht viel Speicherplatz bereitgehalten werden muß.

In dem Reference Manual für die Anlage SPECTRA 70 der Radio Corportation of America, Druckschrift 70-35-601 vom März 1966 sind für jeden Prozessor mehrere Arbeitszustände erläutert, die der Bearbeitung :■:· der Anwendungsprogramme, der Behandlung aufgetretener externer oder interner Unterbrechungen aufgrund von Fehlern in der Datenbehandlung, in den Befehlsangaben od. dgl. dienen, im Rahmen eines dieser Prozessorzustände wird auch die Priorität der aufgetretenen Unterbrechungsanforderungen geprüft Vom Ergebnis dieser Prüfung hängt die Art der Weiterbehandlung der Unterbrechungsanforderung ab. Ob auf eine Unterbrechungsanforderung von einem Prozessor überhaupt reagiert wird, wird durch Programmieren Λι bestimmt Wenn daher ein Prozessor als nichtunterbrechbar gekennzeichnet ist werden sämtliche Unterbrechungsanforderungen nicht angenommen.

In der deutschen Auslegeschrift 1151397 ist eine Einrichtung beschrieben, mit der die Bearbeitung von ^; Fehlerzuständen durch ein neues Operations-Prüfsystem verbessert werden soll. Im Rahinen dieses Prüfsystems wird der jeweilige Arbeitszustand der aufgerufenen Hilfseinrichtung in Form von Zustandswörtern festgelegt und im Hauptspeicher gespeichert. Dafür sind Zustandswörter vorgesehen, die bereits als solche wesentlichen Speicherplatz beanspruchen, so daß das dort beschriebene System schon aus diesem Grunde nicht zur Lösung der genannten Aufgabe herangezogen werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Datenverarbeitungsanlage der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß bei geringem Speicherplatzbedarf eine flexible Zustandssteuerung verwirklichbar ist, die in besonders einfacher Weise die Rückkehr in ··'· den Arbeitszustand ermöglicht, der jeweils vor dem aktuellen Arbeitszustand vorhanden war.

Diese Aufgabe wird bei der Datenverarbeitungsanlage der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Ji Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, daß bei jedem erneuten Setzen des Arbeitszustands der unmittelbar vorausgegangene Arbeitszusiand der Zustandssteuerung in dem Λ/F-Abschnitt des Registers als Bestandteil eines in diesem Register erzeugten Rück-•o kehrsteuerworts gespeichert wird, so daß beim Austreten aus der aktuellen Prozedur — bei Erhalt eines »Tritt-aus«-Befehls — der dann im /VF-Abschnitt des Registers gespeicherte frühere Arbeitszustand automatisch wieder von der Zustandssteuerung hergestellt ϊ5 wird. Wird z. B. aus dem Normalzustand in den Steuerzustand übergegangen, um im Steuerzustand eine bestimmte Prozedur ausführen zu können, so erfolgt beim Auftreten eines »Tritt-aus«-Befehls dieser Prozedur automatisch die Rückkehr in den Normalzustand wi mittels des zwischenzeitlich in dem hierfür vorgesehenen Register erzeugten Rückkehrsteuerwortes.

Zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Figur erläutert, in ns der eine Datenverarbeitungsanlage schematisch im Blockdiagramm dargestellt ist.

Beispiele für solche Arbeitszustände sind der »Normal-Zustand« und der »Steuer-Zustand«. Im

Normal-Zustand beachtet die Hauptsteuerung alle oder wenigstens die meisten Unterbrechungen, während diese im Steuer-Zustand nicht beachtet werden. Der Übergang vom Steuerzustand in den Normalzustand kann nur durch Ausführung eines hierfür besonders vorgesehenen Befehls geschehen. Der Übergang vom Normalzustand in den Steuerzustand findet nur durch eine Unterbrechungsbedingung statt Diese Unterbrechungsbedingung kann entweder eine unerwartete oder eine solche sein, die bei der Ausführung eines für die Unterbrechung vorgesehenen Befehls auftritt Eine nicht erwartete Unterbrechung würde beispielsweise die Betriebsbeendigung einer Ein/Ausgabe-Einheit sein, die sofortige Beachtung erfordert

Der Steuerzustand ist ein wichtiger Arbeitszustand insofern, als die Ausführung bestimmter Aufgaben einen nicht unterbrechbaren Arbeitszustand erfordert, wie er in Form des Steuerzustandes vorliegt Der Steuerzustand wird für Funktionen gebraucht die beispielsweise mit der Informationsübertragung zwischen dem Rechner oder Speicher einerseits und einer oder mehreren Endstellen andererseits, mit der Zuweisung des Speichers zur Erledigung einer bestimmten Aufgabe oder mit der Zuordnung peripherer Endstellen zu bestimmten Aufgaben zusammenhängen.

Es ist daher notwendig, während des Betriebes der Datenverarbeitungsanlage die Hauptsteuerung je nach den einzelnen Betriebsbedingungen von einem Arbeitszustand in einen anderen umzuschalten. Hierfür hat man bislang besondere Befehle vorgesehen oder spezielle Unterbrechungsroutinen verwendet. Es ist klar, tvaß derartige Befehle und erst recht ganze Routinen wertvollen Speicherplatz für Aufgaben beanspruchen, die nicht direkt der Lösung des jeweils zu bearbeitenden Problems dienen.

Ehe an Hand der Figur die Datenverarbeitungsanlage im einzelnen beschrieben wird, soll die Form der Informationsdai stellung, wie sie in der Datenverarbeitungsanlage Verwendung findet, betrachtet werden. »Programm« bezeichnet eine oder mehrere Prozeduren. Eine »Prozedur« enthält eine Anzahl verschiedener »Befehle«, die den Arbeitsablauf der Datenverarbeitungsanlage bestimmen.

Die Information wird in der Datenverarbeitungsanlage in Form von »Wörtern« bearbeitet, jedoch sind zur Informationsbearbeitung auch andere Bitgruppierungen, beispielsweise Ziffern-Gruppierungen oder einzelne Bits, anwendbar. Obgleich in den praktischen Datenverarbeitungsanlagen viele verschiedene Wortarten Verwendung finden, werden zur Erläuterung der Erfindung nur Operandenwörter, Befehlswörter, Programmsteuerwörter und Rückkehrsteuerwörier erwähnt.

Die Operandenwörter sind die zu verarbeitenden Daten. Die Programmsteuerwörter und Rückkehrsteuerwörter sowie ihr Inhalt sind für das Verständnis von beträchtlicher Wichtigkeit und sollten genau beachtet werden.

Ein »Programmsteuerwort« ist ein Wort, das zum Eintritt in eine neue oder mindestens eine andere Prozedur verwendet wird. Ein Programmsteuerwort enthält hierfür eine Anzahl verschiedener Informationsposten. Jedoch sind nur zwei in dem Programmsteuerwort enthaltene Informationsposten hier wicntig. Der erste Informalionsposten ist ein PJR-Fe\d, das eine solche Adresse in dem Speicher ist, die eine Reihe von die neue Prozedur (je nach dem Programmsteuerwort) ausmachenden Befehlen indirekt bezeichnet. Das PIR-FeId ist eine Adresse eines anderen Adreßbezugswortes, das seinerseits die Adresse des ersten Befehls der neuen Prozedur enthält Der zweite wichtige Informationsposten in einem Programmsteuerwort ist ein einzelnes Bit, bezeichnet als N-Bit das angibt ob die neue Prozedur von der Datenverarbeitungsanlage in einem »Normalzustand« oder in einem »Steuerzustand« bearbeitet werden soll. Das N-Bit ist eine »0« für den Normalzustand und eine »1« für den Steuerzustand. Ein Programmsteuerwort ist also ein Prozedurbezugswort das auf den Anfang der neuen Prozedur weist und ein Bit mit sich führt das den für die neue Prozedur erforderlichen Zustand der Maschine bezeichnet.

Ein »Rückkehrsteuerwort« dient zur Bezeichnung einer Prozedur, zu der die Datenverarbeitungsanlage zurückkehren soll, wenn sie die Ausführung einer laufenden Prozedur abgeschlossen hat. Somit wird ein Rückkehrsteuerwort stets dann gebildet wenn der eine Prozedur ausführende Rechner in eine neue oder verschiedene Prozedur eintreten soll. Das Rückkehrsteuerwort wird beim Eintritt in die neue Prozedur gebildet und enthält alle Information, die zur Einstellung der Maschine auf den Zustand, den sie in der früheren Prozedur verlassen hat, notwendig ist. Wie das -Programmsteuerwort enthält auch das Rückkehrsteuerwort ein P/Ä-Feld, das eine solche Adresse im Speicher ist, die den ersten Befehl einer Reihe von Befehlen bezeichnet, die in der früheren Prozedur ausgeführt werden sollen. Das Rückkehrsteuerwort enthält ebenfalls ein MBit, das angibt, ob die Rückkehrprozedur von der Anlage im Normalzustand oder im Steuerzustand bearbeitet werden soll. Rückkehrsteuerwörter und Programmsteuerwörter werden als Prozedurbezugswörter bezeichnet. Sie sind hinsichtlich ihres Formates und Informationsgehaltes ähnlich.

Die in der Zeichnung dargestellte Hauptsteuerung in der Datenverarbeitungsanlage arbeitet in einem von zwei Zuständen, nämlich dem Steuerzustand oder dem Normalzustand. Der Zustand, in dem die Hauptsteuerung arbeitet, wird eingestellt durch die Programmsteuerwörter und die Rückkehrsteuerwörter. Der Steuerzustand ist ein solcher Zustand, in welchem die Hauptsteuerung privilegierte Befehle ausführen läßt, die im Normalzustand nicht verfügbar sind; diese Befehle sind Steuerzustands-Befehle. Im Steuerzustand wird die Hauptsteuerung weder Nicht-Steuerzustandsoperatoren ausführen lassen noch wird sie externe Unterbrechungen ausführen. Bezüglich der externen Unterbrechungen gibt es eine Ausnahme insofern, als ein »Freigabebefehl« verwendet werden kann, dazu den Steuerzustand zu überschreiben und externe Unterbrechungen zu erlauben. Dies wird jedoch nur durch den speziellen Freigabebefehl bewirkt.

Der »Normalzustand« ist ein Zustand, in dem keiner der Steuerzustandsbefehle ausgeführt werden kann. Jedoch können andere Befehle ausgeführt und externe Unterbrechungen bearbeitet werden.

Mit dieser Informationsdarstellung werden jetzt die Einzelheiten der Datenverarbeitungsanlage, wie sie in der Figur dargestellt sind, beschrieben. Eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Hauptsteuerung, über der in der Zeichnung ein Datenrechner und ein Speicher dargestellt sind, enthält einen Befehlszähler 24, der auch eine Toreinheit umfaßt und den Arbeitsablauf der in der Zeichnung dargestellten Datenverarbeitungsanlage schrittsteuert. Die hier verwendete Hauptsteuerung umfaßt die gesamte Torlogik, Zähler und Steuerungen, die zum geregelten Betrieb der Datenverarbeitungsan-

lage notwendig sind. Dem Fachmann ist klar, daß die Steuerung über das ganze System.verteilt sein kann, wie hier dargestellt, in einer Einheit zusammengefaßt zu sein.

Befehlszähler sowie Torschaltungen zur Schrittsteuerung von Datenrechnern und Speichern während der Ausführung von Befehlen sind in der Rechnertechnik bekannt und können vielgestaltig ausgelegt sein, je nach dem Zuschnitt der speziellen Datenverarbeitungsanlage. Daher müssen die genauen Einzelheiten des Befehlszählers 24 nicht besonders erläutert werden.

Der Befehlszähler 24 weist insgesamt mit 100 bezeichnete Steuersignalleitungen auf, auf denen in richtiger Sequenz Steuersignale auftreten, um den Betrieb des Datenrechners und des Speichers zu regeln. Die Leitungen 100 führen in der Zeichnung in verschiedene Schaltungen zu Steuerzwecken. Sie sind der Einfachheit halber alle zusammen mit dem Symbol 100 versehen. Selbstverständlich sind die Leitungen in den meisten Fällen jeweils unterschiedlich, und Steuersignale können auf den verschiedenen Leitungen zu unterschiedlichen Zeitpunkten auftreten, je nach der Sequenz der Arbeitsschritte des Befehlszählers 24.

Die Datenverarbeitungsanlage umfaßt einen Speicher 12, der ein magnetischer Kernspeicher oder von anderer bekannter Bauart sein kann. Der Speicher 12 ist so eingerichtet, daß er die Informationen wortweise in Abhängigkeit von Steuersignalen auf den Steuersignalleitungen 100 aus der Hauptsteuerung 10 ausliest oder einschreibt. Die aus dem Speicher 12 ausgelesenen Wörter werden entweder in ein Befehlsregister 16 oder in ein C-Register 14 oder in andere insgesamt mit 15 bezeichnete Register eingespeichert. Die Information kann in den Speicher 12 aus dem C-Register 14 oder einem der anderen Register 15 eingespeichert werden. Die Adresse im Speicher 12, bei der die Information eingeschrieben oder ausgelesen werden soll, ist durch die entweder im P//?-Register 20 oder in einem S-Register 22 enthaltene Adresse bestimmt. In der praktischen Ausführung sind zum Speichern von Operanden und verschiedener Arten von Bezugswörtern Stapel vorgesehen. Ein Stapel ist ein Speicherfeld, in dem die Informationswörter in übertragenem Sinne übereinander so gespeichert sind, daß das zuletzt eingespeicherte Wort als erstes wieder ausgelesen wird.

Wenn ein bestimmter Programmstapel aktiviert ist, sind das C-Register 14 und die Register 15 mit dem Informationsstapel im Speicher verbunden. Diese Verbindung wird durch die in dem S-Register 22 enthaltene Adresse hergestellt, die auf das letzte oder oberste Wort zeigt, das im Stapelfeld im Speicher gespeichert ist Im Speicher 12 existieren im praktischen Betrieb viele Stapel. Zu verschiedenen Zeitpunkten können verschiedene Stapel mit den Registern 14 und 15 verbunden sein. Die Register 14 und 15 wirken als die obersten Stapelregister für den verbundenen Stapel und dehnen den Stapel aus, um einen schnellen Zugriff zu der in diesen Registern gespeicherten Information zu ermöglichen.

Im Betrieb gibt der Befehlszähler 24 der Hauptsteuerung 10 ein Steuersignal auf eine der Steuerleitungen 100 zur Übertrag-Matrix 26, wodurch die in dem S-Register 22 enthaltene Adresse auf den Speicher 12 gegeben wird. An der Übertrag-Matrix liegen mehrere Leitungen 100, zur Vereinfachung ist jedoch nur eine dargestellt. Die Einheit 24 gibt weiterhin ein Steuersignal auf eine der Steuersignalleitungen 100, die zum Soeicher 12 führen, wodurch der Inhalt der adressierten Speicherstelle ausgelesen und auf eine Übertragungs-Matrix 28 gegeben wird. Man nehme nun an, daß das aus dem Speicher 12 ausgelesene Wort entweder ein Rückkehrsteuerwort oder ein Programmsteuerwort ist. Die Übertrags-Matrix 28 ist mit vielen Leitungen 100 verbunden, so daß für ein Programmsteuerwort oder ein Rückkehrsteuerwort ein geeignetes Steuersignal auf eine der Steuersignalleitungen 100 gegeben werden kann, wodurch die Übertragungs-Matrix 28 ein derartiges Wort in das C-Register 14 einspeichert. Das Programmsteuerwort oder Rückkehrsteuerwort wird so in das C-Register 14 eingeschrieben, daß die PIR-Adresse in dem mit PIR bezeichneten Feld und das MBit in einem NF-Flip-Flop des C-Registers 14 enthalten sind.

Nachdem die Adresse in dem S-Register 22 zur Adressierung des Speichers 12 benutzt worden ist, gibt der Befehlszähler 24 ein Steuersignal auf eine der Leitungen 100, wodurch ein nicht dargestelltes Tor in dem S-Register 22 die' in ihm enthaltene Adresse um eine Stufe herab zählt, so daß es die Adresse des nächsten Wortes in dem entsprechenden Stapel enthält.

Man betrachtet nun das P//?-Register 20 und die Art und Weise, in der Befehle in das Befehlsregister 16 eingeschrieben werden. Ein einzelnes Befehlswort enthält mehrere Befehle. Das PIR- Register 20 zeigt auf oder enthält die Speicheradresse eines Befehlswortes.

Im Betrieb gibt die Einheit 24 ein Steuersignal auf eine der Steuersignalleitungen 100 auf die Übertragungs-Matrix 26, wodurch der Zustand des PIR-Registers 20 auf den Speicher 12 gegeben wird. Der Speicher 12 liest das Befehlswort aus der entsprechenden Adresse aus und gibt das Befehlswort auf die Übertragungs-Matrix 28. Die Einheit 24 gibt weiterhin ein Steuersignal auf eine der Steuersignalleitungen 100 auf die Übertragungs-Matrix 28, wodurch das Befehlswort in das Befehlsregister 16 eingeschrieben wird.

Da nur ein Befehl aus dem in dem Befehlsregister 16 gespeicherten Befehlswort jeweils ausgeführt werden soll, ist eine Torschaltung 30 dafür vorgesehen, lediglich einen Befehl auf einen Befehlsentschlüsseier 18 zu geben. Der spezielle aus dem Befehlsregister 16 ausgeblendete Befehl wird durch einen PS/?-Zähler 21 bestimmt. Der PS/?-Zähler 21 hat für jeden in dem Befehlsregister gespeicherten und auf den Befehlsentschlüsseler 18 zu gebenden Befehl einen Zustand. Die Torschaltung 30 spricht auf jeden Zustand des PS/?-Zählers 21 an und gibt den entsprechenden Befehl auf den Befehlsentschlüsseler 18.

Der Befehlsentschlüsseler 18 hat für jeden eigenen auszuführenden Befehl eine Befehlsausgangsleitung (z. B. tritt ein, tritt aus ...). Ein Steuersignal wird auf diejenige Befehlsausgangsleitung gegeben, die jedem durch das Tor 30 darauf gegebenen Befehl entspricht. Der Befehlszähler 24 ist an alle Befehlsleitungen angeschlossen und durchläuft eine Reihe von Stufen, die der aktivierten Befehlsleitung entsprechen. Die Folge der Arbeitsschritte der Einheit 24 erzeugt die richtige Sequenz der Steuersignale auf den Leitungen 100, um den speziellen Befehl durch den Datenrechner und Speicher ausführen zu lassen.

Man bemerke, daß nicht alle Schaltungen, die zur Ausführung eines vollen Satzes von Befehlen notwendig sind, in der Zeichnung dargestellt sind, daß jedoch derartige Schaltungen in der Rechnertechnik wohl bekannt sind und hier nicht im einzelnen beschrieben zu werden brauchen. Nachdem der Befehlszähler 24 die Steuersignale auf die Steuersignalleitungen 100, die zur

Ausführung eines Befehls notwendig sind, gegeben hat, wird ein Steuersignal auf eine der Steuersignalleitungen 100 gegeben, die zu dem PS/?-Zähler 21 führen, wodurch die hier nicht dargestellte, in ihm enthaltene Torschaltung ihn in den nächsten Zustand stellt, der dem nächsten, auszuführenden Befehl in dem Register 16 entspricht. Wenn der PSR-Zäh\er 21 seinen letzten Zustand erreicht, kehrt er zum Anfang zurück und beginnt wiederum durch seine Zustände auf entsprechende Steuersignale aus der Einheit 24 hin zu zählen. Wenn der PS/?-Zähler zum Anfang zurückkehrt, gibt die Einheit 24 ein Steuersignal auf das P//?-Register 20, wodurch die Adresse in dem P/i?-Register 20 um einen Zustand hinaufgezählt wird. Die Einheit 24 läßt weiterhin die neue Adresse in dem PIR auf den Speicher 12 geben; das Befehlswort in dieser Adresse wird ausgelesen und wie beschrieben in das Befehlsregister 16 eingeschrieben.

Der Zustand der Hauptsteuerung 10, d. h. der Normalzustand oder der Steuerzustand, wird durch eine Zustandssteuerung bestimmt, die als Flip-Flop NCF bezeichnet ist. Von besonderer Wichtigkeit sind ein Pfad von dem C-Register 14 zum NCF-Flip-Flop und ein Pfad vom NCF-Flip-Flop zurück zum C-Register 14. Der Pfad zwischen dem C-Register 14 und dem NCF-Flip-Flop wird durch eine Einstellschaltung in Form eines Tores 32 gebildet. Das Tor 32 setzt das NCF-Flip-Flop in einen Zustand, der dem Zustand des NF-Flip-Flops in dem C-Register 14 entspricht. Der Zustand des NF-Flip-Flops wird von einem Programmsteuerwort oder einem Rückkehrsteuerwort bestimmt, das in dem C-Register 14 gespeichert ist. Das Tor 32 ist weiterhin durch gewisse Befehlsleitungen (tritt ein, trete aus und kehre zurück) aus dem Befehlsentschlüsseler 18 steuerbar.

Eine Schaltung 34 ist zwischen die Ausgänge des NCF-Flip-Flops und den Eingängen des /VF-Flip-Flops im C-Register 14 geschaltet. Die Schaltung 34 wird von der »tritt-ein«-Befehlsleitung aus dem Befehlsentschlüsseler 18 gesteuert, um das A/F-Flip-Flop in einen Zustand zu setzen, der dem bisherigen Zustand des NCF-Flip-Flops entspricht. Das NF-Flip-Flop wird entsprechend dem bisherigen Zustand des NCF-Flip-Flops gesetzt, wenn ein Rückkehrsteuerwort in dem Register 14 gebildet wird.

Es ist somit wichtig festzuhalten, daß der bisherige Zustand des NCF-Flip-Flops, der den Zustand der Hauptsteuerung steuert, in dem N-Bit des Rückkehrsteuerwortes bewahrt ist, das bei Eintritt in eine neue Prozedur in dem C-Register 14 gebildet wird.

Man betrachte jetzt die verschiedenartigen Befehlstypen, die im Normalzustand und im Steuerzustand ausgeführt werden können. Vier verschiedene Befehle werden beispielhaft hier ausgeführt. Natürlich können auch andere Befehle vorgesehen sein. Die vier Befehle sind: »tritt ein«-Befehl, »tritt aus«-Befehl, »kehre zurück«-Befehl und »gebe frei«-Befehl.

Ein »tritt ein«-Befehl läßt den Datenrechner in eine neue Prozedur eintreten. Wenn ein »tritt ein«-Befehl ausgeführt werden soll, erzeugt der Befehlszähler 24 zunächst Signale bei 100, wodurch ein Programmsteuerwort in dem C-Register 14 gespeichert und das NF-Flip-Flop mit dem N-Bit des Programmsteuerwortes gesetzt wird. Wenn das Tor 30 den »tritt ein«-Befehl auf den Befehlsentschlüsseler 18 gibt, wird ein Signal auf die »tritt ein«-Befehlsleitung am Ausgang des Entschlüsselers 18 gegeben. Das Signal auf der »tritt ein«-Befehlsleitung läßt das Tor 32 das NCF-Flip-Flop in einen Zustand setzen, der dem Zustand des NF-Flip-Flops im Register 14 entspricht. Man erkennt jetzt, daß der Zustand des NCF-Flip-Flops durch das N-Bit des in dem C-Register 14 gespeicherten Programmsteuerwortes bestimmt werden kann.

Ein Programmsteuerwort dient zum Eintritt in eine neue Prozedur oder dazu, die Ausführung einer anderen Reihe von Befehlen für eine andere Prozedur zu starten. Dementsprechend ist es notwendig, das PIR- Register 20 auf diejenige Adresse zu setzen, die dem ersten Befehlswort der neuen Prozedur entspricht. Dazu ist beispielsweise ein Tor 33 vorgesehen; ein Steuersignal auf einer der Steuersignalleitungen 100 aus der Hauptsteuerung 10 läßt die in dem PIR-FeId des C-Registers 14 enthaltene Adresse in das P/Ä-Register 20 durch das Tor 33 speichern. Somit ist der unter der Regie des FY/?-Registers 20 ausgelesene nächste Befehl der neuen Prozedur bestimmt durch das F7/?-Adressenfeld eines Programmsteuerwortes. Man wird bemerken, daß die Erfindung nicht auf eine solche Organisation beschränkt ist, bei der die P/Ä-Adresse direkt in das P/Ä-Register 20 placiert wird; vielmehr kann das P7/?-Feld des Programmsteuerwortes eine indirekte Adresse sein, die zur Bildung der Adresse eines anderen Wortes im Speicher dient, das seinerseits diejenige Adresse enthalten kann, die in das F/Ä-Register 20 zu setzen ist.

Ein »tritt ein«-Befehl sorgt weiterhin dafür, daß ein Rückkehrsteuerwort in dem Register 14 gebildet wird. Einer der in einem Rückkehrsteuerwort placierten Informationsposten ist der Zustand der Hauptsteuerung für diejenige Prozedur, die im Zeitpunkt der Bildung des Rückkehrsteuerwortes ausgeführt wird. Ein Tor spricht auf einen »tritt ein«-Befehl und ein Steuersignal auf einer der Steuersignalleitungen 100 aus der Hauptsteuerung 10 an und setzt das NF-FIip-Flop im Register 14 in einen Zustand, der dem bisherigen Zustand des NCF-Flip-Flops entspricht. Auf diese Weise ist der bisherige Zustand der Maschine in dem N-Bit des Rückkehrsteuerwortes, das im C-Register 14 gebildet wird, aufbewahrt Die übrigen Schritte zur Erzeugung eines vollständigen Rückkehrsteuerwortes im C-Register brauchen hier nicht weiter erläutert zu werden.

Ein »tritt aus«-Befehl sorgt dafür, daß in eine andere Prozedur übergegangen wird. Wenn ein »tritt aus«-Befehl ausgeführt wird, wird wiederum zunächst ein Rückkehrsteuerwort in das C-Register 14 gespeichert Ähnlich wie beim »tritt ein«-Befehl spricht das Tor 32 auf ein Signal auf der »tritt aus«-Leitung vom Befehlsentschlüsseler 18 an und setzt das NCF-Flip-Flop in den Zustand des NF- Flip-Flops im C-Register 14, das von dem Rückkehrsteuerwort gesetzt wird.

Ein »kehre zurück«-Befehl läßt ein Steuersignal auf der »kehre zurück«-Befehlsleitung aus dem Befehlsentschlüsseler 18 auftreten. Der »kehre zurück«-Befehl ist dem »tritt aus«-Befehl darin ähnlich, daß das Rückkehrsteuerwort jeweils in dem C-Register 14 vor Ausführung des »kehre zurück«-Befehls gespeichert wird; ein Steuersignal auf der Rückkehroperatorleitung aus dem Befehlsentschlüsseler 18 läßt das Tor 32 des NCF-Flip-Flop in einen Zustand setzen, der demjenigen des NF-Flip-Flops im C-Register 14 entspricht

Man betrachte nun die Einzelheiten der Hauptsteuerung 10, die auf das NCF-Flip-Flop anspricht Eine Freigabesteuerung 40 gibt den Steuerzählerteil der Einheit 24 frei zur Fortsetzung der Sequenz der Arbeitsschritte für die Ausführung eines Steuerzustandsbefehls. Dies kann offensichtlich wie ein Eingang

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zu einem Steuertor für den Steuerzähler behandelt werden. Beispiele von Steuerzustandsbefehlen sind »setze Intervallzeitgeber«, »setze Unterbrechungsmaske« und »leite Eingang-Ausgang ein«.

Der »setze Intervallzeitgeberw-Befehl läßt durch die Einheit 24 über ein Steuersignal auf einer der Steuersignalleitungen 100 einen nicht dargestellten Intervallzeitgeber setzen. Der »setze Unterbrechungsmaske«-Befehl läßt die Einheit 24 eir Steuersignal auf eine der Steuersignalleitungen 100 geben, wodurch ein nicht dargestelltes Maskenregister für eine Maskierungsoperation gesetzt wird. Der »leite Eingang-Ausgang-Befehl läßt den Befehlszähler 24 ein Signal auf eine der Steuersignalleitungen 100 geben, wodurch die Kommunikation zwischen einer nicht dargestellten Eingangs-Ausgangs-Einheit und dem in der Zeichnung gezeigten Datenrechner hergestellt wird. Das Einstellen und die Benutzung von Intervallzeitgebern und Maskierungsregistern sowie die Einleitung der Kommunikation von Datenrechnern mit Eingangs-Ausgangs-Einheiten sind in der Rechnertechnik wohl bekannt und brauchen hier nicht näher beschrieben zu werden.

Die Ausgangsleitungen aus dem Befehlsentschlüsseler 18, die den Steuerzustandsbefehleaentsprechen, sind

anzeigt. Die Eingänge zu den UND-Toren 42a, 42fcund 42c sind jeweils mit den Steuerzustandsbefehlsleitungen 3,2 und 1 verbunden. Die Ausgänge der UND-Tore sind zur internen Unterbrechungsleitung zusammengelegt. Wenn somit das NCF-Flip-Flop in einem O-Zustand steht, der einen Normalzustand anzeigt, und ein Steuersignal auf einer der Steuerzustandsleitungen gebildet worden ist, gibt das UND-Tor, das das Steuersignal von einer Steuerzustandsleitung empfängt, ein Ausgangsignal über die interne Unterbrechungsleitung auf die Einheit 24.

Somit sind die Freigabesteuerung 40 und die interne Unterbrechungsschaltung 42 eine Einrichtung zur Steuerung der Sequenz der Arbeitsschritte des Steuerzählerteils des Befehlszählers 24, der den Normalbetrieb dieser Einheit weiterlaufen und damit einen Steuerzustandsbefehl nur dann ausführen läßt, wenn das NCF-Flip-Flop in einem 1-Zustand steht, das einen Steuerzustand anzeigt. Wenn jedoch ein Steuerzustandsbefehl ausgeführt wird und das NCF-Flip-Flop in einem O-Zustand steht, der einen Normalzustand für die Maschine anzeigt, dann tritt eine Unterbrechung auf, die die Ausführung des Steuerzustandsbefehls anhält.
Weiterhin ist eine externe Unterbrechungsschaltung

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dem N-Ausgang des NCF-Flip-Flops verbunden. Der N-Ausgang empfängt ein Steuersignal, wenn das NCF-Flip-Flop in einem Zustand steht, der einem Steuerzustand entspricht. Somit gibt die Freigabesteuerung 40 ein Steuersignal am Ausgang eines der UND-Tore 40a, 40i>und 40c, wenn das NCF-Flip-Flop in

mit 1, 2 und 3 bezeichnet. Die Freigabesteuerung 40 25 48 vorgesehen, um den Befehlszähler 24 die Ausführung weist drei UN D-Tore 40a, 40b und 40c auf, die jeweils an irgendeines Befehls unterbrechen zu lassen, wenn das den Steuerzustandsbefehlsleitungen 3, 2 und 1 liegen. NCF- Flip-Flop in einem O-Zustand steht, der einen Ein Eingang jedes UN D-Tores 40a, 40b und 40c ist mit Normalzustand anzeigt. Wenn also mit anderen Worten

— ' " ~ eine externe Unterbrechung empfangen wird und ein

normaler Zustand besteht (NCF'im O-Zustand). wird der geradeaus geführte Befehl unterbrochen, und die Einheit 24 sorgt dafür, daß die externe Unterbrechung bearbeitet wird. Als Beispiel einer Bedingung, die eine

^™„,^„„ ..._r..__r... externe Unterbrechung erfordert, sei genannt·, ein

einem 1-Zustand steht, der einen Steuerzustand anzeigt. 35 Multiplex, ein Kartenleser oder ein Magnetbandantneb, Die entsprechende Steuerzustandsbefehlsleitung ist der zur Kommunikation mit dem Datenrechner bereit dann aktiviert. ist. Externe Unterbrechungen sowie deren Behandlung

Die Ausgänge der UND-Tore 40a, 40b und 40c sind und die dafür notwendigen Vorrichtungen sind in der einzeln mit der Einheit 24 verbunden. Das Signal am Rechnertechnik gut bekannt und brauchen hier Ausgang eines der UND-Tore 40a, 40£> und 40c läßt den 40 ebenfalls nicht näher erläutert zu werden. Jedenfalls gibt Steuerzählerteil der Einheit 24 mit der Ausführung des die Einheit 24 eine Folge von Steuersignalen auf die entsprechenden Steuerzustandsbefehls fortfahren. Leitungen 100, die für die Ausführung der externen

Eine interne Unterbrechungsschaltung 42 sorgt für Unterbrechung sorgen.

die Unterbrechung des normalen Betriebes der Einheit Es sind beispielhaft die externen Unterbrechungssi-

24 bei einer Fehlerbedingung. Diese tritt immer dann 45 gnalleitungen 44 und 46 dargestellt, von denen eine auf, wenn ein Steuerzustandsbefehl ausgeführt wird, Leitung ein Steuersignal führt, wenn eine externe jedoch das /VCF-Flip-Flop in einem 0-Zustand steht, der Unterbrechung verlangt wird. Die externe Unterbreeinen Normalzustand der Maschine anzeigt. Die interne chungsschaltung 48 weist UND-Tore 48a und 48b auf, Unterbrechungsschaltung weist einen einzigen Ausgang die an den externen Unterbrechungsleitungen 44 und 46 auf, der mit dem internen Unterbrechungseingang der 50 liegen. Die UND-Tore 48a und 486 sind mit einem Einheit 24 verbunden ist. Das Signal von der internen Eingang weiterhin mit dem N'-Ausgang des NCF-FWp-Unterbrechungsschaltung 42 läßt die Einheit 24 ihren Flops verbunden. Die Ausgänge der UND-Tore 48a und NormalbetriefTzu· Ausführungs von Steuerzustandsbe- 4Sb sind zu einer externen Unterbrechungsleitung fehlen ändern und in ein Verfahren abzweigen, bei dem zusammengelegt, die zur Einheit 24 führt. Wenn somit die Fehlerbedingung von dem Datenrechner automa- 55 auf einer der externen Unterbrechungsleitungen 44 und tisch bearbeitet wird. Unterbrechungen und Verfahren,
nach denen die Hauptsteuereinheiten Unterbrechungen
in den Datenrechnern bearbeiten, sind in der Rechnertechnik gut bekannt, und es gibt viele Verfahren, nach

denen derartige Unterbrechungen behandelt werden 60 Leitung 44 oder 46 aufnimmt, ein Steuersignal auf den können. Auf ihre Beschreibung kann hier demzufolge externen Unterbrechungseingang der Einheit 24. Wenn verzichtet werden. aus irgendwelchen Gründen ein Steuerzustand besteht

Zurück zur internen Unterbrechungsschaltung 42: Es (ein Zustand des NCF-Flip-Flops), wird die externe sind drei UND-Tore 42a, 42b und 42c vorgesehen, von Unterbrechungsschaltung 48 ein auftretendes externes denen jedes einen Eingang aus dem N'-Ausgang des 65 Unterbrechungssignal abblocken und die Einheit 24 NCF-Flip-Flops erhält; dieser Eingang empfängt ein daran hindern, die externe Unterbrechungsbedingung Steuersignal, wenn das NCF-Flip-Flop in einem zu bearbeiten.
O-Zustand steht der einen Normalzustand der Maschine Weiterhin ist eine Uberschreibschaltung 50 zum

46 ein Signal auftritt und das NCF-Flip-Flop in einem 0-Zustand steht, der zu einem Steuersignal am N'-Ausgang führt gibt eines der UND-Tore 48a oder 48b, das ein Steuersignal von der entsprechenden

Überschreiben der externen Unterbrechungsschaltung 48 auf einen Freigabebefehl hin vorgesehen. Die Überschreibeschaltung 50 weist UND-Tore 50a und 506 auf, die mit den externen Unterbrechungsleitungen 44 und 46 verbunden sind. Die UND-Tore 50a und 50b sind mit einem Eingang weiterhin mit der Freigabebefehlsleitung verbunden. Wenn ein Steuersignal auf der Freigabebefehlsleitung gleichzeitig mit dem Auftreten eines Steuersignals auf einer der externen Unterbrechungsleitungen 44 und 46 steht, gibt das entsprechende UND-Tor 50a oder 50i> ein Steuersignal über den externen Unterbrechungseingang auf die Einheit 24, die die Unterbrechung, wie beschrieben, bearbeitet.

Es wurde also ein Datenrechner mit einem Speicher und einer steuerbaren Hauptsteuerung 10 beschrieben, die in dem einen oder anderen von zwei verschiedenen Zuständen Befehle ausführt und Unterbrechungen verarbeitet. Das /VCF-Flip-Flop ist eine Zustandssteuerung, die mit der steuerbaren Hauptsteuerung 10 verbunden ist und erste und zweite Zustände aufweist, um die Hauptsteuerung 10 erste und zweite Zustände annehmen zu lassen. Zum Speichern von Prozedurbezugswörtern ist ein Register 14 vorgesehen, wobei die Prozedurbezugswörter ein codiertes Signal aufweisen, das den einen oder anderen von zwei Zuständen, die von der Hauptsteuerung benötigt werden, anzeigt. Es sind Einrichtungen getroffen (die das Tor 32 umfassen), um das Zustandssteuer-Flip-Flop NCF in den einen oder anderen Zustand zu setzen, je nach dem codierten Signal in dem gespeicherten Prozedurbezugswort. Im Endergebnis wird der Zustand der Hauptsteuerung hergestellt. Um das Beschriebene noch einmal zusammenzufassen: Eine Datenverarbeitungsanlage besitzt einen Speicher und eine steuerbare Hauptsteuerung, die in dem einen oder anderen von zwei verschiedenen Zuständen zur Ausführung von Befehlen und Verarbeitung von Unterbrechungen arbeitet. Eine Zustandssteuerung ist an die steuerbare Hauptsteuerung angeschlossen und besitzt erste und zweite Zustände, um die steuerbare Hauptsteuerung den ersten oder zweiten Zustand annehmen zu lassen. Ein erstes Register speichert Befehle zur Regelung der Sequenz der Arbeitsschritte der Hauptsteuerung. Ein zweites Register speichert Prozedurbezugswörter, die ein codiertes Signal enthalten, das den einen oder anderen der beiden erforderlichen Zustände der Hauptsteuerung anzeigt. Die Zustandssteuerung wird in den einen oder anderen Zustand je nach dem codierten Signal in dem gespeicherten Bezugswort gesetzt, wodurch der Zustand der Hauptsteuerung hergestellt wird.

Steuerzustandsbefehle sind demnach solche Befehle, die nur im Steuerzustand bearbeitbar sind. Daneben gibt es andere Befehle (»tritt ein«, »tritt aus« ...), die sowohl im Normal- wie im Steuerzustand bearbeitbar sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Programmierbare Datenverarbeitungsanlage mit einer Hauptsteuerung, die in jeweils einem von mehreren Arbeitszuständen Befehle einer Prozedur ausführen und Unterbrechungen arbeitszustandsabhängig verarbeiten kann, sowie mit einer die Arbeitszustände der Hauptsteuerung einstellenden Zustandssteuerung, wobei ein Befehlsregister den jeweils auszuführenden Befehl bereithält, und ein weiteres Register vorgesehen ist, welches ein auf den Anfang einer neuen Prozedur weisendes und den Arbeitszustand der neuen Prozedur kennzeichnendes Programmsteuerwort oder ein Rückkehrsteuerwort zur Rückkehr in den früheren Zustand, der vor dem Eintritt in die neue Prozedur bestand, aufnimmt, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zustandssteuerung (NCF) über eine Einstellschaltung (32), an einen Abschnitt (NF-Abschnitt) des Registers (14) angeschlossen ist, der ein den Arbeitszustand der Hauptsteuerung kennzeichnendes kodiertes Signal (N-Bh) enthält,
daß die Einstellschaltung (32) auf vorbestimmte Befehle aus dem Befehlsregister (16) (z. B. »Trittein«-Befehl, »Tritt-aus«-Befehl, »Kehre-zurück«-Befehl zum Eintreten in bzw. Austreten aus einer Prozedur bzw. zur Rückkehr in die vorausgegangene Prozedur) anspricht und die Zustandssteuerung (NCF) in einen dem kodierten Signal (TV-Bit) im /VF-Abschnitt des Registers (14) entsprechenden Zustand setzt und

daß eine Einschreibschaltung (34) zwischen dem Ausgang der Zustandssteuerung (NCF) und dem /VF-Abschnitt des Registers (14) vorgesehen ist,
die bei Erhalt eines »Tritt-ein«-Befehls, der den Zustand der Zustandssteuerung (NCF) setzt, zur Bildung eines Rückkehr-Steuerwortes ein dem vorausgegangenen Zustand der Zustandssteuerung (NCF) entsprechendes kodiertes Signal in den Λ/F-Abschnitt des Registers (14) einschreibt.

2. Programmierbare Datenverarbeitungsanlage nach Anspruch 1, bei dem die Hauptsteuerung (10) in einem vorbestimmten Arbeitszustand auf Unterbrechungssignale nicht reagiert, dadurch gekennzeichnet, daß eine Überschreibe-Schaltung (50) auf die Kombination eines Freigabebefehls und eines externen Unterbrechungssignals anspricht und ein Überschreibe-Unterbrechungssignal auf die Hauptsteuerung (10) gibt, derart, daß die Hauptsteuerung die Verarbeitung einer externen Unterbrechung unabhängig von dem Zustand der Zustandssteuerung (WC/} veranlaßt.