Устройство для буферизации команд

Вйтевитм,о т-.:,. би.: . в иблтгот,е. р.- е ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Советских Социалистических Республик/00 тсоединеи заявкиПриор осударственный комктетСоавтв тенннстроа СССРпо делам нэабретвннйи открытий(72) Авторы изобретен В. Б, Шкпяр,йоаА, С кнй н Р. А, Реморова 71) Заявит 2соединен со входами регистра кода операции и регистра непосредственного байта; второй буферный регистр команд, первый выход которого соединен с первым входом первого буферного регистра команд; третий буферный рез гнстр команд, первые вход и выход которогосоединены соответственно со входом устройства н первым входом второго буферного регистра команд. При этом вторые выходы первого и второго буферных регистров команд соеди 0 иены соответственно со вторым н третьим входами регистра адреса общих регистров, третьи выходы первого и второго буферных регистров команд соединены со вторым выходом устройства, первый выход блока наращивания адре.сов командной информации соединен с первым 5 входом регистра адреса памяти, а выход регистра адреса общик регистров - с третьим выходом устройства.Недостатком устройства является использование большого объема оборудования.ОЦель изобретения - сокращение оборудования.Поставленная цель достигается тем, чтоустройство содержит блок анализа заполнения буфера, блок управления продвижением информации, блок управления выборкой команд, при чем первый выход блока управления выборкой Изобретение относится к вычислительной технике, в частности, к устройствам для буферизации команд, и может быть использовано при построении процессора цифровой вычислительной машины среднего быстродействия.Известно устройство для буферизации команд 1), содержащее счетчики команд, коммутаторы счетчиков команд, регистров команд, сброса, блок памяти, счетчик, дешифратор, схе. му сравнения, триггер, регистр заявок, элементы И, ИЛИ, генератор, триггер занятости памяти, .коммутатор управляющих сигналов и схему задержки.Недостатком устройства является низкая степень буферизации командной информации, чго обусловливает его низкую эффективность.Наиболее близко к изобретению по технической сущности и достигаемому положительному эффекту устройство для буферизации команд 2), содержащее блок наращивания адресов командной информации, регистр адреса памяти, выход которого соединен с первым выходом устройства; регистр кода операции н регистр непосредственного байта, выходы которых соединены соответственно со входом дешифратора кода операции и с первым входом регистра адреса общих регистров; первый буферный регистр команд, первый выход которого(54 УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУФЕРИЗАЦИИ КОМАНД"В КОМЯ 1 д ОЕДЦЦР 1( ЧЕТВЕРТЫМ ПХО;)ом РЕГЦСТ 1)ад 1 рсса обц,их ре итрое и с чете(рты". Быхо.домуСТЕЙСТВЯ с(ТО)Ос 3 БЫХОд бЛО;(я угрдБЛС.ЕИЯ БЕСГ)РГОКЕмин,г С(Е)ИЦРЦ С ЦРРБЫМЦ ЕХОда МИ бссхя , Г 11)г Г)сРии 1 П рОдеи)К РЕРс, Иф)с)МЯЦ 1 И И 3)ЛОКЭ 1 ЭращИБЯПИЯ ддрЕСОЕ КОМЯИДцои инфГ)р(Яц)и и со Вторым входом регистраадрес э 11 ти. 1 торой Выход блока царапЕГЯЦИЯ ЯДР(СГв КОМЭЦДЕОЙ ИцфОРМЬПИ СОЕД 31 НРЦСО ВТОРЫЧИ БХОДЯМИ ПЕРВОГО И ВТОРОГО ОУфЕГИЫХ рЕГНСТЕ)Г)Г: КО(дцд ц С ПЕрвым Бходвм блг)КЯ ЯИЭЛИЗЯ ЗЯ 11 ОЛИРИЕ 1 я буфера. БтороцТрСТс Йи четве 1 ый Входь", блока анализа здполцРциябуфе 1)д соег 1)цены с четве 1)тыми Выходами соОтвстствецно Гссерг)ОГО и БторОГО бч 1)ерцых рс.ГИС) р)В (")МЭ 1 И г"О БЕО).М ЕДос рЕТЬЕ)ГуГ 181)11)ГО 1)ЕГ)цсрд О 1 ЯИД 11 ЭГ)Б й БЬХОП ЯЕ.1 л 1)Э; ;Г)гс:с;,; Яс 1 Ссе(сЕ. .с ) О)11ВХГ)/Гсм.сОЕ дгс сссд 3)с . а с, "с се с Ос(Э с сг111(1)гз, МяИ с гссгтьсИ Б)ООг ГЛсЭ яца ЛЕ) яЗяп гс 1 с с,с "В с гссд , ,- г ;, сг ;сВ.,О 1,цХОДОМ ОЛОК;, 1 рдЕЛИЕИ.-, ПГ)ОДЕ(1 гг БУс СТИ ПО"Ог ГЕЕВЬ" с)бггГ)сс се ЕС )ГО яс1 рЭдрг дСбщЕЕ р",- Ст.-ГБ , ссггЫ Я сч-с О КОссОПЕряции, с)Е "ГГ"Гс 9 1 ссПГСЕ)ЕдСТЕЕцОГО бяйТЭДЕЦ 1(1)ПЭТОс - с(О,1 О.ЕР"Цц, Б 1;сх)Д с . блОК12 упрэвлецця Выборкой ко)дцдблок 13Равдецип пРОГвп 1 гсенцем инфовмаццц, ОгОк 14НЭРЯЕ 1 Банцс ЭД)Ессзв КЗЕЕДЦДЦОЙ 1 ПЕО)ЕЯЦЕИ1)еГистр 13) Яд 3)еса цэмятц, гзыхог 16, блок 17ЭЦД ЕИЗД ЗаОЛЦРЕид ссг 1 ЯВ описэццц использованы следующие обозца")ЕИИ 1 Ггс ТЬЕ В г"Ст" Ка,":)ФСМЭпрцмер Процесгор -)гс 1".; - 1020 подред А М Ларионова Е)1 Статегт)ка 1 Я 5с. 6, рцс, 1.23:1 - формат команды длицОЙВ од)ЕО 1)одуслово 1 двэ бдитэ)ЯХ Я 1 Яформаты команд длцной в двд пог)условя,1 четыре байтгсз);,эЬ - фОЕ)мдт кОмЯцдь длинОЙ Втри полусчовэ 1 п)есть бдцтов); Я - ддресрегистра первого операнда; 1(г - адрес реп)стра второго операнда:, 8 - , адрес первого регист)я базь; Б 1 - ядргс ВтороГО реГистрябазы; О- с;.Рщееие э;.;реса перпого регистрабазы; Вг - смещение адреса Второго рсгцстрдбазы; Хг - число ддя иЕ 1 дексяции адреса второго регистра базы,Буферизация ОрГяцнзовэця тяк, что пег)БОРПОЛУСЛОБО БЫПОЛЦЯМОИ (О 1 ДЕДЫ ВСРГДЯ ЦДХО.дИТСЯ В ПЕРВОМ бсфЕ 1.ЕОМ 1;ЕГИстрсЕ КОМЯИд 4И КРЕЯИДЯ ЧЯПР БСРГО ПОДНОСГЬЮ ЦЭХОДИГСЯБ б(1)ерных реГистрэх коЕЯцд 11 едос Я)оц 11)яЧдстЬ ЗЭГО гжДЕтСЯ ГГЕ ДаЛЬЦЕЦЦРИ БЬЕГОРКЕ,КОГДД В УСТРОЙСТВО ПО П ЯДДЕТ С 1 ЕУ Ю ЬЦД и (ОмдцдЯ и у)кс 1 ц т 1 тбуГя ее прсдвЯрцтельцЯЯБЕ,борка, Для упроц 1 ецц анализируется цеоб.ХОДИМОСтЬ ТОЛЬКО ОДЦОЙ СЛЕДУЮЩЕЙ КОМЭЦДЬт.е.если следук)щяп команда находится В бу(1 серцЫХ рсГНСТрдХ Команд- 4 И ЕСТЬ МЕСТОДЛЯ ПОСЛРДУЮЩРГО ДБОЙЦОГО СЛОБЯ, ИЗ ПЯМЯТИп 1)сдед 1)итс;ьндя ГИОО 1)кэ и(-: проЕзводится,В блоке 17 дцалцза заполнения буфера учи.тываются:зцячсция и -- 2 и и - 1 разрядов счетчикяадреса команд из блока 14 царащивация ад.ресое комацдцой ицформяцци;длина еыцолцясмой команды в полусловах,вырабатываемая е дешифраторе 10 кода операции;длина следуощей 1"(омацды, ОпределяемаяБ бЛОКС 17 яцадиэгс ЗяЕПЕция б)гфсрд ПО двуМстярщим разрядам следующей команды из бу.ьсрых регистров команд 2 - 4. Только в одномИЗ 36 ЕОЗМОжЦЫХ СЛгДЕВ РаЗМЕЩЕНИЯ, КОГДаЕОСЛЕДОБатЕЛЬНО ОбРабдтцваЮтСЯ ДВЕ КОМЯНДЫформата 5(, в буферных регистрах 2 - 4 не будет места для следующего двойного слова изпамяти, Г 1 редеарителеиЯя выборка в этом случае блокируется. Чтобы избежать лищних обращений к памяти в случае команд переходовсигналом, вырабатываемым в дешифраторе 10кода операции, предварительная выборка тдк)ке блокируется,.Работу устройства рассмотрим ца примеревыборки комацдцой информации при обработке цекотороЙ последовательности команд.Предположим, что буферные регистры- 4 имсОт 32 разряда 10 - 31 разряды с0,1,2,3 байтами), адрес памяти - 24 разрядаГ 8 - 31 разряды). Пусть Б памяти, начиняя садреса с цулечь)м зцачением 29-го разряда иРяниче)ым зцдчсцием ЗО-го, расположена последовательность команд 1(Х, 1(К, 55, КЯ. Поначальной выборке блок 12 управления вь)боркой команд вырабатывает сигнал выдачи зна-ения счетчика адреса команд из блока 14наращивания адресов командной информациитрез регистр 15 адреса памяти на выход 16.Ло нулевому зиачецию 29-го разряда адресапамяти (начало команды расположено в четном слове двойного слова памяти) первой посылкой по входу 1 во все три буферных регистра команд 2 - : 4 сигналом из блока 13)ПРЯБЛЕЕИЯ ПРОДВИ)КСНИЕМ ИцфОРМЭЦИИ ОДНОвременно заносится четное слово информации,второй посылкой - нечетное слово только втрРтий буферный регистр команд 2 и второйбуферный регистр команд 3,Таким образом, первее полуслово выполняемой комаиды ЙХ оказалось в первом бу-ферном регистрс 4, цачицая со второго байта1 по состоянию счетчика адреса команд из блока 14 наращивания адресов командной инфорМдциЕ,Еа Вто)ОЕ ПодусЛОВО - ВО ВтороМ буферном регистре команд 3, начиная с нулевого байта, Поэтому в регистр 8 кода операциии регстр 9 непосредственного байта выдается:,цформация соответственно из второго и третье.ГО байтов первОГо буферного регистра команд 4.Адрес Й и индекс Хг пересьлаюся затем вгегистр 5 адреса общих ре,истрое. 11 з второгобуЯ)ерного пеГцстра ком ЯНЛ ) 1) )Ззрядь О - .3), ПО СОСТОННИО С)Ст)ц 12 ад, СЗ 1(ОМЯЛ БЬ)ДЯЕТ. Гя адрес В) В рггцстр Ьдргса )бцих реГистров, из которого вьлается ицлгкс или адрес цо сиГцалу, выдаваемому ца Бьхсл 1 ).")Око 2 управления выборкой комацд, .,г:гцие 1)) выдается из 4 - 1;")-Гс )32 з)плов Второго)у(зерного регистра ксЯцл 3 ца Выход 7. Адресная ЯрифМЕТИКЯ П)С. Згов ГСП ца ООШС: арифМЕТИ- нес)ом устрсАСТР) ппсцессг)ря (це покязацо) .После Выдачи информации, Необходимой для ад)есцОЙ арифмети(1, содер .(цсе БтопоГО буферного регистра команд 3 1)рол 1:цгастся Б первый бУьзерый пггцс)Б к:;) ,. :;. Иаоцц Вяется ня лиц Бь)ц)оч)цягио коме;1 Д:. содгр. жимОС сетчиа Ядргся кО),121:д Б оло 1(е 1 ца" рашивания адресов командо)1 информации.По окончании дгнствий, задацпых Б коде Операции команд) 1 л, НачинаетБьПодняться с едуюшая команда 1",К, коора я пол постыл находится во втс)ром и т)гтье.,) байтах первого буферцого ре; стра коац. 4 Поэтому во время обработк 1;(Ом з,:ль) Г,".,г ),о.2 псс 112 с;, предварительная Б.бор 1(а. Блок 17 анализа заполп:,. - . б;гра Бс вргмя обработки ком) ацлы 1) ) определяет, что следуйшая коиацда пол-:сст,;:.", Ст:тств,ет В буферных регистрах 2 - 4) с:-:гм Выдается сигнал в блок 13 цГяз,гц 1 я пролз:;н(ением ицформации, Выдается так)ке сигнал о цеооходимоси прел ва-),) - , ;.1-, -й - ,ь,б;,-,),)1, а утравлецц ьыбсркои:)мад) которыи увг,и - чивает адрес в счетчике адреса команд на ( чтобы получить адрес с)еду)ощего двойного слова, и управляет его Выдачей на выход 16.Так как слелук)шая команда полностю отсутствует в буферных регистрах 2 - 4, то блок 13 упряВления продВилеи)я информации ОрГяцизует занесение дво 1)цого слова В буферные регистры команд 2 - 4 аналогично начальной вь)- борке.Начало слелуюшей команды 55 будет цахо диться в нулевом байте первого буферного рг Бистра команд 4, поэтому Выдача,в реГцстр о кода Операции и В реГистр 9 цепосредстВенного байта осуществляется соответственно,нз цу. левого и первого байтов, а алрес В) и смешение О) вь;лаются из второго и третьего байтов регистра. Адрес В и смещение 1) выдаются из нулевого и первого байта второго буферного регистра команд 3. Необходимо Отметить, что адреса базы и смешение могут выдаваться .и со второго и третьего байтов этого регистра. Перед предвярительнон выборкой по сигналу из блока 12 управления выборкой команд, блок 13 управления продвюкеием информации пересылает полезный остаток Б гервый буферный регистр команд 4. ак как по определению блоха 17 анализа заполнения буфера следуошая команда Ю ястично находится впервом буферном ре)иктре команд 4) занесение следующего двойного слова командной информации при первой Ии;Г 1 кг будет вь.:голцено в третий 2 и второй 3 буфсрцые регистры комацл ЕТНЫМ СЛОВОМ, Я Ц)И БТ 0)ОЙ 1)ОСЬЦ(Е - ТОЛЬ. ко в третий буферцьй регис)р 2 нечетным словом, к)к ц при далцейцей Выборке.Г 1 Пцц)ая. срелгцою длицу команды В два полуслова, можно прелположить, что предвя)11 те,1 ь)о )гсрацОЙ будет каждая Вторая ко:Яцда, т г, Обацений к памяти будет В лва раза меньше, - ;ем при отсутствии буферизации, слсловательцои время выборки каждой ко. мандь уме ьшится В двя раза, что дает пр 11 сравиительно небольших затратах ня буферизацио значительное увеличение быстродейст- БЦЯ ПРОЦЕССОРЯ,Фр.)(ула изобрегеныУстроство Лля буферизации команд, содержащее блок наращивания адресов командной 1 фор:ац)ии) регистр адреса памяти, выъод ,:ото-.ого согд.Не 1 с первым выходом устройст.", рет:.стп кода операции и регистр непосред")Бгпцо.о байта выходы вторых Соединены -" ВаГГ="1 О С" ВХОДО) ДЕЦифРЯТОРЯ КОДа операции и с первым Входом регистра адреса общих регистров) первый буферный регистр команд, первый выход которого соединен сор Входами регистра кода операции н регистрацепссрг)Г-веццого байта, второй буферный реГистр ко:знл) первый Выход кОтороГО соединен с )ервы:)1 Входом первого буферного регистра команд,;ретпй буферный регистр команд, пер- БЫЕ =.ОЛБ-.1.О, готСРогс сОЕДиНЕНЫ СООт.;5 - . :. - ;.;:; .,:,"Стройства и первымБходо. Б со. с буферного регистра команд, причем Бторь)е зь,;:Оды первого и ВтороГО бу.ферных ргГистров ко 112 цл соединены соотВетст.Бенно со Вторым и тогтьцм БхОдами реГистря адреса общих регистров, третьи выходы первого и второго буферных регистров команд соединены со вторым Выходом устройства, первый вь)ход блока нара цивания адресов командной информации соединен с первым входом регистра адреса памяти, а Выход регистра адреса -1 общих регистров соединен с третьим выходомустройства, Отлика:оиеесл тем, что, с целью сокрашения оборудования, оно содержит блок анализа заполнения буфера, блок управления продвижением информации, блок прав.леция выборкой команд, причем первый выход блока управления выборкой команд соединен с четвертым входом регистра адреса обГцих регистров и с четвертым выходом устрой.ства, второй выход блока управления выборкой команд соединен с первыми входами блока зо управленич продвижением информации и блока наращивания адресов команлной ицформа.ции.и со вторым входом регистра адреса памяти, второй выход блока наращивания адресов командной информации соединен со вторыми Входами первого и второго буферных регист.ров команд и с первым входом блока анализа заполнения буфера, второй, третий и четвер.тый входы которого соединены с четвертыми выходами соо Ветл веццо первого и второго буферных регистров к)мапл и со вторым вы. Бз холом третьего буфс )ц)п) регистра команд, пер610109 авитель Ф. Шред О, Луговааж 836 гиахметовКорре Редактор Т. ОрловскЗаказ 302/38 ктор И. Гоксснос дои ов СССРета Мииис открнтиЯ аа наб., д. ул. ПраеО,НИИПИ Го ударственного комитета С по делам изобретений иМосква, Ж.35. Рауас ППП Патента, г. Ужгоро 4/5тная.130ил вал вый выход дешифратора кода операций соединен со вторым входом блока наращивания ад. ресов командной информации и пятым входом блока анализа заполнения буфера, выход которого соединен со вторым входом блока управлениятвыборкой команд, второй вход которого соединен со вторым выходом дешифратора кода операции, а выход блока управления продвижением информации соединен с третьими входами первого и второго буферных регист. ров команд и со вторым входом третьего буферного регистра команд.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: