200011. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és áramköri elrendezés mikroprogramozott digitális berendezések, előnyösen számítógépek mikroprogram elágaztatásának kialakítására
1 HU 200011 B 2 A találmány tárgya eljárás és áramköri elrendezés mikroprogramozott digitális berendezések, előnyösen számítógépek mikroprogram elágaztatásának kialakítására. Mint ismeretes a mikroprogramozott digitális berendezéseket olyan helyeken használják, ahol nagy műveleti sebességre van szükség. Általában egy nagy adatszélességű mikroszó bonyolult aritmetikai vagy logikai utasítás és szekvencia (időrendi) vezérlés egyidejű végrehajtását teszi lehetővé. Kezdetben ezek a funkciók az utasitás végrehajtása során fázisban egymás után zajlottak le. Ezt a lassúságot javította meg az úgynevezett pipe-line architektúra megjelenése, ami lehetővé tette a vezérlés és az ALU (aritmetikai, logikai) műveletek párhuzamos végrehajtását, és ezzel a ciklusidő lerövidítését. Az áramköri fejlődés során azonban az ALU műveletek végzése nagymértékben felgyorsult, és a vezérlés nem kellően gyors volta képezi a további ciklusidó rövidítés gátját. A hagyományos módon a vezérlés nem gyorsítható, miután az akadályt maga a pipe-line architektúra hordozza magában. A probléma megoldására születtek már részmegoldás, ezek azonban csak bizony fajta mikroprogramok esetében hoznak javulást. (Például a - prediction and pipe-line flusch - megoldás többszöri, hurokban végrehajtható utasítások esetén hoz javulást, véletlenszerű elágazások esetében hatástalan.) A hagyományos megoldásban tehát az óragenerátor által előállított órajel lépteti a cimregisztert és egyben beírja az utasitás tárolóba a mikroprogramtár pillanatnyilag megcímzett tartalmát. A cimregiszter megcímzi a mikroprogram tárat és az az adott címen lévő tartalmát az utasitás tárolónak továbbítja. Egy adott mikroprogram utasitás megcimzése és kiolvasott értékének a további felhasználásra történő eltárolása között majdnem egy teljes mikroprogram ciklus telik el. Az utasítás tároló a tárolt utasítást a feltétel vizsgáló áramkörnek adja, melyből a feltételek függvényében előállítja az új mikroprogram címet, melyet a címregiszterbe ir. Ennél a megoldásnál az utasitás kiolvasása egy teljes mikroprogram ciklust felemészt. Ebből adódóan a végrehajtott mikroprogram utasitás mindig a megcímzett előtti utasitás, ezért elágazásnál a feltétel utasítást gyakorlatilag egy üres (no operation) utasitás kell, hogy kövesse. így azoknak a mikroprogramoknak a futása, amelyekben gyakori az elágazás komoly mértékben lelassul, egyidejűleg a mikroprogram mérete nő. A találmánnyal célunk a fentiekben vázolt nehézségek egyidejű kiküszöbölése. A találmánnyal megoldandó feladat ennek megfelelően egy olyan eljárás és áramköri elrendezés kidolgozása, mely alkalmas mikroprogramozott digitális berendezések, előnyösen számítógépek mikroprogram elágaztatásának kialakítására. A találmány alapja az a felismerés, hogy a feladat egyszerűen megoldódik, ha az elágaztatást üres ciklus beiktatása nélkül hajtjuk végre, A találmány szerinti eljárás egy olyan ismert eljárás továbbfejlesztése, melynek során a mikroprogram szót tárolóból kiolvassuk, és az elágaztatási feltételt rögzítjük, majd a rögzített feltétel teljesülését megvizsgáljuk és annak teljesülése esetén meghatározzuk és elágaztatáshoz szükséges új címet és ennek ismeretében átírjuk a mikroprogramtár cimregiszterét. A továbbfejlesztés, vagyis a találmány abban van, hogy az új cim meghatározásával egyidejűleg a tárolás helyett rögtön meg is címezzük a mikroprogramtár következő végrehajtandó utasítást tartalmazó szavát és az elágaztatást egyetlen utasitás végrehajtási ciklus alatt elvégezzük. A találmány értelmében célszerű, ha az elágaztatás feltételével együtt rögzítjük azt is, hogy a feltétel teljesülése, vagy pedig a feltétel nem teljesülése esetén határozzuk-e meg az új címet. A találmány szerinti áramköri elrendezés egy olyan ismert áramköri elrendezés továbbfejlesztése, melynek láncbakapcsolt mikroprogramtára, utasítás tárolója, feltétel vizsgáló áramköre és címregisztere, valamint a cimregisztert és a feltétel vizsgáló áramkört meghajtó óragenerátora van. A cimregiszter kimenete a mikroprogramtár bemenetére van csatlakoztatva. A feltétel vizsgáló áramkör további bemenetei feltétel vezetékkötegre vannak kötve. A továbbfejlesztés, vagyis a találmány abban van, hogy a mikroprogramtár bemeneté cím vezetékkötegen át a cimregiszter kimenetére, kimenete pedig adat vezetékkötegen keresztül közvetlenül a feltétel vizsgáló áramkör bemenetére van csatlakoztatva. A címregiszter bemenetei, részben időzítő vezetéken át az óragenerátor kimenetére, részben pedig címvezeték csoporton keresztül a feltétel vizsgáló áramkör kimeneteire vannak kötve. A feltétel vizsgáló áramkör további bemenetei az áramköri elrendezés bemenetelt képező feltétel vezetékkötegre vannak csatlakoztatva. A találmány értelmében célszerű, ha a feltétel vizsgáló áramkör feltétel kijelölő áramkörének bemenetei részben a feltétel vezetékkötegre, részben pedig az adat vezetékköteg részét képező feltétel választó vezetékkötegre kimenete pedig feltétel vezetéken keresztül vezérlő áramkör bemenetére van kötve. A vezérlő áramkör további bemeneté az adat vezetékköteg részét képező polaritást vezérlő vezetékre, kimenete pedig elágazást vezérlő vezetéken át cim meghatározó áramkör bemenetére van csatlakoztatva. A cim meghatározó áramkör további bemenetei az adat vezetékköteg részét képező címvá-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 G0 65 3
