DE2240432A1 - Datenverarbeitungsanlage - Google Patents

Description

Böblingen, 7. August 1972 heb-we/ba

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 10504

Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung Aktenzeichen der Anmelderin; PO 969 016

Datenverarbei tungs anlage

Die Erfindung betrifft eine Datenverarbeitungsanlage mit Einrichtungen zur Festlegung von Wiederanlauf-Fixpunkten und zur Ermöglichung von Wiederholungs-Operationen, mit einem adressierbaren Speicher, einer Befehlseinheit zum Abrufen und Decodieren von Befehlen mit einem Befehlszähler, mit einer Ausführungseinheit mit Verarbeitungseinrichtungen und Arbeitsregistern sowie mit Steuereinrichtungen, die bei bestimmten Betriebszuständen der Datenverarbeitungsanlage Hinweissignale abgeben.

Bei großen und kleinen Datenverarbeitungsanlagen wurden Techniken entwickelt, mit denen verhindert werden soll, daß vorübergehende Fehlerbedingungen in der Anlage diese anhalten. Zu diesem Zweck wurden Einrichtungen vorgesehen, mit denen am Anfang einer durch die Anlage ausgeführten Operation vorhandene Information so gespeichert wird, daß beim Auftreten eines Fehlers während einer bestimmten Operation der ursprüngliche Zustand der Anlage wiederhergestellt und die Operation noch einmal oder noch mehrere Male ausgeführt werden kann, in der Annahme, daß nachfolgende Ausführungsversuche der Operation richtige Ergebnisse bringen.

Wenn eine solche Wiederholungseinrichtung in kleinen Datenverarbeitungsanlagen vorgesehen ist, bei denen Befehledecodierung

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und Ausführung sich nicht stark überlappen, wird die Abspeicherung von Daten und Betriebszuständen der Zentraleinheit vor oder während der Ausführung eines Befehls in einer Befehlsfolge eingeleitet. Für große Datenverarbeitungsanlagen, bei denen sich Befehlsbehandlung und Ausführung stark überlappen, wurde noch keine geeignete Technik entwickelt.

Beim Betrieb von Datenverarbeitungsanlagen treten mitunter Fehler auf, die nur auf einer vorübergehenden Störung beruhen. Damit solche sporadischen Fehler nicht zum Stillstand der Anlage führen, geht man bei Feststellung eines Fehlers oder einer Ausnahmesituation an eine frühere Stelle oder an den Anfang des betreffenden Verarbeitungsvorgangs zurück, und führt die verlangten Operationen nochmals aus. Bei der erneuten Ausführung tritt der ursprüngliche Fehler meist nicht wieder auf, so daß die Anlage einwandfrei weiterarbeiten kann und korrekte Ergebnisse liefert.

Durch die Deutschen OffenlegungsSchriften l 901 228, 1 901 und 1 901 036 sind schon Einrichtungen bekannt geworden, mit denen eine solche Ausführungs-Wiederholung bei Feststellung eines Fehlers möglich ist. Hierbei werden während der Verarbeitung von Zeit zu Zeit alle Daten, die für den Zustand der Anlage charakteristisch sind und die bei der weiteren Verarbeitung verändert werden könnten, in besondere Speicher übertragen, von denen sie später im Bedarfsfall wieder abgerufen werden können. Tritt nun ein Fehler auf, so kann man mit diesen sichergestellten Daten einen früheren Zustand der Anlage wiederherstellen und dann eine erneute Ausführung der nachfolgenden Operationen bewirken, die dann möglicherweise ohne Fehler abläuft.

Die Zeitpunkte oder Stellen im Verarbeitungsablauf, an denen die kritischen Daten aufgenommen und in besondere Speicher übertragen werden, kann man Prüfpunkte, Wiederanlaufpunkte oder Fixpunkte nennen. In der vorliegenden Beschreibung ist der Aus-

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druck ''Fixpunkt:'¹ verwendet worden. Ein Fixpunkt ist also eine Stelle im Arbeitsablauf/ für die der Zustand der Anlage genau bekannt ist* und an die später zurückgekehrt werden kann, um eine erneute Ausführung zu versuchen»

Die besonderen Speicher, in denen die kritischen Daten, also Programmstatuswort, Befehlszählerinhait und die Inhalte bestimmter Register und Speichersteilen untergebracht werden, werden als "Rückgriffspeicher" oder "Rückgriffregister" bezeichnet. Für den Vorgang der Wiederherstellung eines früheren* einem Fixpunkt entsprechenden Zustandes der Anlage durch Rückspeicherung der "geretteten"¹ oder sichergestellten Daten ia die ursprünglichen Register wird der Ausdruck "Rückkehr¹¹ verwendet» Auf eine Rückkehr folgt dann schließlich die "Wiederholung¹¹/ also eine erneute Ausführung von Operationen mit den alten Daten,

Die bisher bekannten Einrichtungen _t mit denen die Fixpunkt-Festlegung durch Wegspeicherung der kritischen Daten und eine spätere Rückkehr zum zuletzt gesetzten Fixpunkt möglich ist, eignen sich nur für Anlagen, in denen ein Befehl nach dem anderen abgearbeitet wird, oder in denen allenfalls je ein Befehl decodiert und der vorhergehende ausgeführt wird, Tritt die Notwendigkeit auf, einen Fixpunkt festzulegen» z.B. bei Einleitung einer Eingabe/Ausgabe-Operation, so ist der Betriebszustand der Anlage unmittelbar bekannt und die kritischen Daten können geretter werden. Bei modernen großen Datenverarbeitungsanlagen wird aber mit starker Überlappung der Befehle gearbeitet. Diese Anlagen haben meist eine Befehlseinheit zum Abruf, zur Zwischenspeicherung und schließlichen Decodierung von Befehlen _t sowie eine Ausführungseinheit, in der decodierte Befehle, also Operationsanweisungen, und zugehörige Daten vorgespeichert werden und zur Ausführung kommen. Es wird also jeweils eine größere Anzahl von Befehlen gleichzeitig verarbeitet. Tritt nun die Notwendigkeit auf, einen Fixpunkt zu setzen, so ist die Feststellung eines bestimmten Zustandes, zu dem die Anlage später zurückkehren

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- 4 könnte, wesentlich komplizierter.

Man kann zwar dieses Problem durch besondere Systemprogramme lösen; jedoch erfordern diese jeweils selber einen Teil der Verarbeitungskapazität, der nicht außer Acht zu lassen ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Einrichtungen anzugeben, die das Festlegen von Wiederanlt fpunkten oder Fixpunkten und im Bedarfsfall die Rückkehr zu diesen Fixpunkten durch Wiederherstellung des alten Zustandes bei solchen Datenverarbeitungsanlagen ermöglicht, bei denen eine starke Überlappung in der Befehlsverarbeitung vorgesehen ist. Der normale Arbeitsablauf soll durch diese Einrichtungen und das häufig vorkommende Setzen von Fixpunkten möglichst wenig gestört werden.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß Zusatzeinrichtungen vorgesehen sind, die beim Auftreten von Hinweissignalen einer ersten Gruppe ein Fixpunktsignal abgeben und beim Auftreten von Hinweissignalen einer zweiten Gruppe ein Rückkehrsignal abgeben, und die weiterhin folgende Vorrichtungen enthalten:

a) Rückgriffspeicher mit steuerbaren Verbindungsleitungen zur Übertragung von Daten zu oder von zugeordneten Standard-Speichereinrichtungen der Datenverarbeitungsanlage, sowie ein Befehlszähler-Rückgriffregister mit steuerbaren Verbindungsleitungen zum Befehlszähler;

b) Fixpunkt-Schaltungen, welche aufgrund eines Fixpunktsignals bei den Rückgriffspeiehern Anfangsbedingungen herstellen und eine übertragung des Befehlszählerinhalts in das Befehlszähler-Rückgriff register veranlassen;

c) Sicherstellungs-Schaltungen, welche nach Auftreten eines Fixpunktsignals und bei Einspeicherung von Daten in eine der Standard-Speichereinrichtungen eine Übertragung des bestehenden Inhalts der betreffenden Speicherstelle in

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eine Speicherstelle der Rückgriffspeicher bewirken; und

d) Rückkehr-Schaltungen, welche aufgrund eines Rückkehrsignals eine Rückübertragung von Daten aus den Rückgriffspeichern in zugeordnete Speicherstellen der Standard-Speichereinrichtungen bewirken.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nunmehr anhand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Datenverarbeitungsanlage mit zusätzlichen Einrichtungen zur Fixpunktfestlegung und zur Rückkehr an einen Fixpunkt zwecks Wiederholung von Operationen;

Fig. 2a bis 2e Ablaufdiagramme zur Beschreibung der Vorgänge

bei der Fixpunktfestlegung sowie bei der Rückkehr und Wiederholung;

Fig. 3a bis 3d Schaltungsanordnungen zur Ausführung der in

Fig. 2a bis 2e gezeigten Vorgänge in einer Datenverarbeitungsanlage gemäß Fig. 1.

Eine Datenverarbeitungsanlage, für welche die vorliegende Erfindung besonders geeignet ist, ist in Fig. 1 in ihren Grundelementen gezeigt. Zu den Standardeinheiten der Anlage gehört eine Speicheranordnung, bestehend aus dem Hauptspeicher (H-SP) 10 und einer Speichersteuereinheit (SP-ST) 11. Die Speicher-Steuereinheit 11 enthält einen relativ kleinen Schnellspeicher (S-SP) 12 und einen zugehörigen Listenspeicher oder Verzeichnisspeicher 13. Eine Befehlseinheit (BE) 14 und eine Ausführungseinheit (AE) 15 geben Adreßinformation an die Speicher-Steuereinheit 11, um Daten aus der Speicheranordnung abzurufen oder neue Daten dort zu speichern. Die Arbeitsweise des Schnellspeichers 12 und des Verzeichnisspeichers 13 in Verbindung mit

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dem Hauptspeicher 10 und der Befehlseinheit 14 oder der Ausführungseinheit 15 1st bekannt und 1st z.B. In der deutschen Offenlegungsschrlft 1 956 604 (= US-P 3 588 829) beschrieben. Grundsätzlich wird jede an die Speicher-Steuereinheit 11 gegebene Adresse, die Zugriff zu einer bestimmten Stelle im Hauptspeicher IO fordert, zunächst einmal zu einer Suchoperation im Verzeichnisspeicher 13 benutzt, um festzustellen, ob die angeforderten Daten vorher in den Schnellspeicher 12 übertragen wurden. Wenn das der Fall ist, arbeitet der Prozessor (die Zentraleinheit) direkt mit den Daten aus dem Schnellspeicher 12* Wurden die Daten jedoch nicht vorher in den Schnellspeicher eingegeben, wird mit einem Teil der angegebenen Adresse ein Datenblock, welcher die angeforderten Daten enthält, vom Hauptspeicher 10 in den Schnellspeicher 12 übertragen.

Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung müssen für jeden Datenzugriff durch den Prozessor die Daten im Schnellspeicher 12 stehen. Das heißt, daß der den adressierten Operanden enthaltende Datenblock im Schnellspeicher stehen muß, ungeachtet dessen, ob der Operand dem Speicher entnommen werden soll (Lesen), oder ob er eingegeben werden soll (Schreiben). Diese Technik ist als gepufferte Datennachführung bekannt. Sie unterscheidet sich von einer anderen, als direkte Datennachführung bekannten Technik dadurch, daß bei der letzteren abzuspeichernde Daten immer auch in den Hauptspeicher 10 eingegeben werden, so daß dieser jederzeit die Daten in ihrer neuesten Version enthält.

Die Arbeitsweise der Befehlseinheit (BE) 14 und der Ausführungseinheit (AE) 15 ist bekannt, z.B. durch die deutsche Offenlegungsschrift 1 549 474.3 oder das USA-Patent 3 490 005. In der BE 14 bilden sechs Register einen Befehlspuffer 16, der mit Hilfe eines Befehlszählers (BE) 18 durch Befehlsaufrufe gefüllt gehalten wird und Befehle an einen Befehlsdecodierer 17 abgibt. Von diesem werden Befehle decodiert, Adreßberechnungen vorgenommen, und entsprechend gesetzter Steuermerker

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werden Befehlssignale an die AE 15 abgegeben. Bin in der Zeichnung nicht dargestellter Befehlsäbgabezähler zählt die an die AE 15 abgegebenen Befehle.

Wach der Darstellung in Fig. 1 werden decödierte Befehle durch eine Leitung 19 an die AE 15 übertragen. Die später genauer beschriebene Sperreinrichtung 20 wird durch Signale auf der Leitung 21 gesteuert. Sie kann eine weitere Befehlsdecodierung und -abgabe durch den Befehlsdecodierer 17 verhindern.

Die Ausführungseinheit 15 enthält eine Festkommaeinheit 22, eine Gleitkommaeinheit 23, und eine Variabelfeldeinheit 24 zur Verarbeitung von Feldern mit veränderlicher Feldlänge, sowie sechzehn Allgemeinregister 25 und vier Gleitkommaregister 26. Die drei Verarbeitungseinheiten enthalten Puffer zur Speicherung von Operationssteuersignalen/ die bei der Decodierung von Befehlen entstehen, sowie Puffer für eine Anzahl von Operanden (z.B. Festkommaeinheit: sechs Operationspuffer, 6 Operandenpuffer; Gleitkommaeinheit 6 Operationspuffer, 4 Operandenpuffer, Variabelfeldeinheit 2 Operationspuffer, 4 Operandenpuffer). Solange eine von den drei Verarbeitungseinheiten Befehlssignale aufnehmen kann, werden Befehle von der Befehlseinheit 14 decodiert und abgegeben. Es ist also jeweils eine größere Anzahl von Befehlen in irgendeiner Phase der Decodierung öder Ausführung .

Außerdem enthält die dargestellte Datenverarbeitungsanlage eine Anschlußeinheit 27, die neben zahlreichen anderen Aufgaben für Wartung und Fehlersuche die erfindungsgemäßen Funktionen der Fixpunktfestlegung und erneuten Befehlsausführung unterstützt. Die Bedeutung des Ausdrucks "Fixpunkt¹', an dessen Stelle man auch "Wiederanlaufpunkt" setzen könnte, wurde bereits in der Einleitung erläutert. In dieser Anschlußeinheit 27 ist eine Anzahl von Registern dargestellt, die für die vorübergehende Speicherung verschiedener Steuerinformationen und Daten während der Ausführung einer Folge von Befehlen durch die Verarbeitungs-

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einheit vorgesehen sind. Mit der erfindungsgemäßen Fixpunktfestlegung werden Zustände des Datenverarbeitungssystems bestimmt, zu welchen das ganze System nötigenfalls zurückgeführt werden kann. Durch eine Fixpunkt-Operation wird in der Anschlußeinheit 27 jeweils der Zustand des Datenverarbeitungssysteme festgehalten, wie er sich durch den Befehlszähler 18 und das Programmstatuswort 28 in der BE 14 darstellt. Das Programmstatuswort (PSW) gibt eine Anzahl von Bedingungen des atenverarbeitungssystems einschließlich der Bedingungscodes, und der Masken für verschiedene Unterbrechungsbedingungen wieder, und enthält auch denjenigen Wert des Befehlszählers 18, welcher auf den Anfangspunkt einer Befehlsfolge hinweist, aus welcher vorher noch kein Befehl decodiert oder abgegeben wurde. Zum Zeitpunkt der Fixpunktfestlegung wird der Inhalt des Befehlszählers 18 in ein Befehlszähler-RÜckgriffregister (BZ-RR) 29, und jede andere gewünschte Zustandsinformation, dargestellt durch das PSW 28, in ein PSW-Rückgriffregister (PSW-RR) 30 übertragen.

Der Inhalt der beiden Rückgriffregister 29 und 30 stellt die ganze Betriebszustandsinformation dar, die notwendig ist, um einen bestimmten Befehl zu bezeichnen, der im Zeitpunkt der Fixpunktfestlegung zu decodieren und abzugeben war. Der Zeitpunkt, in dem eine Fixpunktfestlegung erfolgen muß, wird durch eine Anzahl von Normalbedingungen des Datenverarbeitungssystems vorgeschrieben.

Wenn der Fixpunkt einmal festgelegt ist, gibt der Befehlsdecodierer 17 weiterhin Befehle an die AE 15 zur Ausführung ab. Um am Fixpunkt neu beginnen zu können, braucht nur der dem Zeitpunkt der Fixpunktfestlegung entsprechende Inhalt der betroffenen Hauptspeicherstellen und der Allgemeinregister oder Gleitkommaregister festgehalten zu werden. Zu diesem Zweck enthält die Anschlußeinheit 2 7 darstellungsgemäß vier Gleitkommaregister-Rückgriffregister (GKR-RR) 31, sechzehn Allgemeinregister-Rückgriffregister 32 (AR-RR) und 128 Kauptspeicher-Rückgriffregister

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(Speicher-RR) 33. Eine Zeigereinrichtung 34 steuert die Informationsausgabe und -eingabe für die Hauptspeicher-Rückgriffregister 33.

Während der normalen Befehlsverarbeitung speichern die Rückgriffregister den ursprünglichen Inhalt der zugeordneten Allgemeinregister, Gleitkommaregister und Hauptspeicherstellen, sobald in diese neue Daten eingegeben werden. Die Benützung der Rückgriffregister wird angegeben durch Gültigkeitsbits 35 für die GKR-Rückgriffregister 31, und Gültigkeitsbits 36 für die AR-Rückgriffregister 32. In den Hauptspeicher-Rückgriffregistern 33 ist je ein Teil 37 für die Daten und ein anderer Teil 38 für die Hauptspeicheradresse der dort gespeicherten Daten vorgesehen.

Im folgenden wird die Festlegung eines Fixpunktes und die Wiederaufnahme der Arbeit an diesem Fixpunkt im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben. Das UND-Glied 39 gibt ein Signal auf eine Leitung 40 bei Normalzustand, wenn außerdem durch ein Signal auf der Leitung 41 angezeigt wird, daß die Festlegung eines Fixpunktes erforderlich ist. Das Signal auf der Leitung 41 wirkt außerdem auf ein ODER-Glied 42 und bewirkt durch ein Signal auf der Leitung 21, daß die Sperreinrichtung 20 die weitere Decodierung und Abgabe von Befehlen durch den Befehlsdecodierer

17 verhindert. Ist das geschehen, führen die verschiedenen Einheiten in der AE 15 die vorher gepufferten Befehle zu Ende. Danach zeigt ein Signal auf der Leitung 43 an, daß alle auf der Leitung 19 zur Ausführung abgegebenen Befehle tatsächlich ausgeführt sind. Zu diesem Zeitpunkt liefert das UND-Glied 39 ein Signal auf die Leitung 40, welches besagt, daß die gegenwärtigen Inhalte des Befehlszählers 18 und des PSW 28 einen festgelegten Systemzustand (Fixpunkt) wiedergeben. Das Steuersignal auf Leitung 40 überträgt den Inhalt des Befehlszählers

18 in dessen Rückgriffregister 29 über eine übertragungsleitung 44, und den Inhalt des PSW 28 über eine übertragungsleitung 45 auf das PSW-Rückgriffregister 30. Mit der Torschaltung 46 wird

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diese Übertragung eingeleitet. Das Ausgangssignal des UND-Gliedes 39 löscht außerdem über die Leitung 47 die Gültigkeitsbits 35 und 36, und stellt über die Leitung 48 die Zeigereinrichtung 34 zurück. Dadurch wird der Inhalt der Rückgriffregister 31, 32 und 33 ungültig gemacht. Durch noch genauer zu beschreibende Schritte wird die Sperrwirkung für den Befehlsdecodierer 17 durch Freigabe der Sperreinrichtung 20 aufgehoben und die weitere Befehlsverarbeitung fortgesetzt.

' ^Λ 'S.'.¹

Während der Verarbeitung einer Befehlsfolge eines Programmes durch die Datenverarbeitungsanlage müssen Daten vom Hauptspeicher 10 zur Zugriffszeit im Schnellspeicher 12 stehen. Die Daten werden von und zu der BE 14 und der AE 15 über Datenleitungen 49 und SO Übertragen. Für jeden Datenzugriff durch das Datenverarbeitungssystem zum Lesen oder Speichern von Daten wird die Adreßinformation der betroffenen Stelle an das Verzeichnis 13 geleitet, um festzustellen, ob diese Daten im Schnellspeicher 12 stehen. Der Suchvorgang im Verzeichnis 13 wird kombiniert mit einem einleitenden Zugriff im Schnellspeicher 12. Wenn Daten in einer Stelle im Schnellspeicher 12 zu speichern sind, steht dann bereits der ursprüngliche Inhalt dieser Stelle in einem Ausgaberegister und auf der Leitung 51 zur Verfügung. Eine während des Betriebes des Datenverarbeitungssystems ausgeführte weitere UND-Funktion ist dargestellt im UND-Glied 52. Dieses UND-Glied liefert ein Ausgangssignal an eine Steuerleitung 53, wenn das System nach Erscheinen des Signals "Fixpunkt festlegen" (auf Leitung 41) Befehle verarbeitet, und wenn außerdem angezeigt wird, daß eine Speicheroperation (Einschreiben) gemäß den Signalen auf einer Leitung 54 stattfinden wird. Das Steuersignal 54 wird erzeugt, sobald Daten in den Schnellspeicher 12 oder die Allgemeinregister 25 oder die Gleitkommaregister 26 eingegeben werden.

Wenn die Speicheroperation im Schnellspeicher 12 erfolgen soll, werden die bisherigen Daten von der Leitung 51 durch das Steuersignal auf Leitung 53 in die Speicher-Rückgriffregister 33 über-

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tragen. Die in.die Rückgriffregister 33 übertragenen Daten werden mit der zugehörigen Adresse versehen, die in den Teil 38 des betreffenden Registers eingegeben wird. Der Zeiger in Register 34 wird am Anfang zurückgestellt und zeigt dann auf die Stelle O der Speicher-Rückgriffregister 33. Durch jedes Signal auf Leitung 54 am Eingang des Zeigerregisters 34 wird der Zeiger erhöht und zeigt dann auf das nächstfolgende Speicher- Rückgriff register. Die Speicher-Rückgriffregister empfangen in aufeinanderfolgenden Stellen den ursprünglichen Inhalt und die zugehörigen Adressen derjenigen Hauptspeicherstellen, in die nach der Festlegung eines Fixpunktes Daten gespeichert wurden.

Bei einer Speicherung (Dateneingabe) im Allgemeinregister 25 oder im Gleitkommaregister 26 wird durch ein Steuersignal vom UND-Glied 52 (auf Leitung 53) der ursprüngliche Inhalt der betroffenen Register in die zugehörigen Rückgriffregister 32 oder 31 über die übertragungsleitung 55 bzw. 56 übertragen. Während die Daten in die Rückgriffregister übertragen werden, werden die zu den Registern 31 .und 32 gehörenden Gültigkeitsbits 35 bzw. 36 so gesetzt, daß sie die Register.bezeichnen, in welche Daten seit der Fixpunktfestlegung gespeichert wurden. Das Setzen der Gültigkeitsbits erfolgt nur bei der ersten Speicherung in ein bestimmtes Register. Nachfolgende Speicherungen in bereits modifizierte Register ändern den Inhalt der Rückgriff register nicht, da eine solche Änderung durch das vorher gesetzte Gültigkeitsbit verhindert wird.

Wenn angenommen wird, daß die Verarbeitung einer Anzahl von Befehlen in einem Programm richtig abläuft, dann erreichen die Speicher-Rückgriffregister 33 einen Punkt, an welchem sie fast ganz gefüllt sind. Hierbei handelt es sich um eine Bedingung, die das Signal "Fixpunkt festlegen" auf Leitung 41 erzeugt, um die weitere Abgabe von Befehlen zu verhindern, und um alle Gültigkeitsbits 35 oder 36 sowie das Zeigerregister

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34 auf Null zurückzusetzen. Der Inhalt des Befehlszählers 16 und des PSW 28 wird dann in die Rückgriffregister 29 und 30 übertragen, um einen neuen Anfangspunkt für eine später erforderliche Wiederholung der Befehlsausführung zu erzeugen.

Nachdem ein Fixpunkt festgesetzt und eine Anzahl von Befehlen decodiert und abgegeben wurde, kann eine Anzahl abnormaler Bedingungen ein Signal auf einer Leitung 57 erzeugen, welches anzeigt, daß die Datenverarbeitungsanlage zu dem Zustand zurückkehren muß, den sie einnahm, als der Fixpunkt festgelegt wurde, und daß sie den Betrieb dort wieder aufnehmen muß. Das Signal auf der Leitung 57 erzeugt über das ODER-Glied 42 ein Signal auf der Leitung 21, welches mittels der Sperreinrichtung 20 die DeT codierung und Abgabe weiterer Befehle verhindert. Ein UND-Glied 58 ist vorgesehen, um die Situation zu berücksichtigen, wenn einerseits gemäß dem Signal auf der Leitung 57 eine Rückkehr zum Fixpunkt erforderlich ist, und wenn andererseits auf Leitung 43 eine Anzeige dafür vorhanden ist, daß alle vorher abgegebenen Befehle ausgeführt wurden.

Das vom UND-Glied 58 auf der Leitung 59 erzeugte Signal leitet die Rück-Ubertragung des ursprünglichen Inhaltes aller Register ein, in die nach der Festlegung des Fixpunktes neue Daten eingegeben wurden. Die Leitung 60 überträgt die ursprünglichen Daten in diejenigen Gleitkommaregister 26 zurück, deren Inhalt entsprechend der Anzeige durch die Gültigkeitsbits 35 verändert wurde. Die Leitung 61 überträgt den ursprünglichen Inhalt der Allgemeinregister 25 entsprechend der Anzeige durch die Gültigkeitsbits 36. über die Leitung 62 erfolgt die übertragung der ursprünglichen Daten von den Speicher-RUckgriffregistern 33 an die durch die Adreßinformation 38 angegebenen richtigen Stellen, über die Leitung 6 3 erfolgt die übertragung des Inhalts des Befehlszählers, den dieser bei der Fest-

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Setzung des Fixpunktes hatte, zurück -in den Befehlszähler 18. Die PSW-Information wird auf einer Leitung 64 in das PSW-Register 28 zurückübertragen. Während einer Rückspeicheroperation wird durch ein Signal auf der Leitung 65 der Zeiger im Register 34 jedesmal um 1 vermindert, wenn eine Dateneinheit oder ein Datenblock von den Speicher-Rückgriffregistern 33 in den Schnellspeicher 12 übertragen wird.

Zusammenfassung: Der Inhalt des Befehlszählers und die Programm-Status information werden bei einer Fixpunktfestlegung sichergestellt, um einen Anfangspunkt für eine eventuell notwendig werdende Wiederholung zu erhalten. Während der nachfolgenden Befehlsverarbeitung wird der ursprüngliche Inhalt der zum Abspeichern benutzten Hauptspeicherstellen oder adressierbaren Register in Rückgriffspeichern sichergestellt. Nach einer Fixpunktfestlegung kann eine Wiederaufnahmesituation durch ein entsprechendes Signal angezeigt werden, wodurch der ursprüngliche Inhalt der inzwischen veränderten Register oder Speicherstellen zurückgeführt wird, und der Befehlszähler sowie die Programmstatusinformation an die Befehlseinheit zurückgegeben werden, um eine erneute Ausführung der vorhergehenden Befehlsfolge einzuleiten.

Die Entscheidung über die Festlegung eines Fixpunktes beruht grundsätzlich auf der Berücksichtigung der folgenden Faktoren:

A. Wiederherstellung/Wiederholung ist unmöglich: Bestimmte Operationen (z.B. Eingabe/Ausgabe-Operationen, Unterbrechungen) können praktisch nicht wiederholt werden. Die Decodierung eines eine E/A-Operation einleitenden Befehls oder die Feststellung von Unterbrechungen (einschließlich externer Unterbrechungen und Maschinenfehlerunterbrechungen) sowie Anforderungen von Kanalsteuerwörtern durch die E/A-Kanäle leiten daher eine Fixpunktfestlegung ein.

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B. Informationssicherstellung 1st schwierig durchführbar: In einigen Fällen kann es schwierig sein, die zur Rückstellung auf einen Fixpunkt und zum Wiederanlauf erforderliche Information sicherzustellen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde vorgesehen, daß der Inhalt einer vorgegebenen Anzahl von Hauptspeicherstellen, der Allgemeinregister und der Gleitkommaregister zwischen Fixpunkten bei einer Veränderung jeweils sichergestellt wird. Da für diese Speicherstellen und Register Rückgriffregister vorhanden sind, braucht kein Fixpunkt festgelegt zu werden, wenn ihr Inhalt verändert wird. Es können während der Verarbeitung jedoch Auch andere Daten wie z.B. Speicherschutzschlüssel oder der Inhalt bestimmter Steuerregister verändert werden, für die keine Rückgriffregister vorhanden sind. Da eine Sicherstellung der ursprünglichen Daten in diesen Fällen sehr umständlich wäre, legt man bei ihrer Veränderung jeweils auch einen Fixpunkt fest.

C. Speicher-Rückgriffregister ist gefüllt:

Die Anzahl der für die Sicherstellung des Originalinhaltes von Hauptspeicherstellen vorgesehenen Rückgriffregister wurde auf 128 begrenzt. Daher muß ein Fixpunkt gesetzt werden, wenn sich dieser Rückgriff-Puffer füllt oder nur noch eine freie Kapazität hat, die zur vollständigen Aufzeichnung der für eine Operation benötigten Speicherstellen nicht ausreicht.

D. Alle decodierten Befehle sind ausgeführt:

Eine günstige Situation zur Festlegung eines Fixpunktes ist dann vorhanden, wenn alle Befehle, die von der Befehlseinheit decodiert und nach ihrer Abgabe an die Ausführungseinheit dort gestapelt wurden, auch tatsächlich ausgeführt sind, d.h. wenn keine unerledigten Befehle mehr in der Ausführungseinheit anstehen. Diese Situation kann aufgrund verschiedener Unterbrechungsbedingungen eintreten.

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E. Systembedingungen:

Auch bestimmte Systembedingungen können die Festlegung von Fixpunkten erforderlich machen. Z.B. kann es nützlich sein, eine E/A-Anforderung durch Erledigung aller noch anstehenden Befehle so zu isolieren, daß sie nicht noch durch Unterbrechungen höherer Priorität zurückgestellt werden kann. Auch kann das System so entworfen sein, daß bestimmte Befehle einfach unterdrückt werden, wenn während ihrer Ausführung eine Unterbrechung vorkommt.

F. Befehlsabgabezähler-Überlauf:

Wenn die oben aufgeführten Bedingungen selten auftreten, so daß eine große Anzahl von Befehlen zwischen zwei Fixpunkten ausgeführt wird, kann u.U. eine zu lange Zeit für eine Rückkehr und Wiederholung nötig werden. Dieses Problem wird dadurch vermieden,-daß man dem Befehlsabgabezähler, der die Anzahl von decodierten und an die Ausführungseinheit abgegebenen Befehle zählt, eine begrenzte Kapazität gibt, so daß nach Abgabe einer festgelegten Maximalzahl von Befehlen automatisch ein Fixpunkt gesetzt werden kann.

Es gibt bestimmte Bedingungen in einer Datenverarbeitungsanlage, die als abnormal bezeichnet werden können und die Notwendigkeit der Rückkehr des Programmes zu einem vorher festgelegten Fixpunkt erfordern. Das bedeutet, daß in allen Registern oder Hauptspeicherstellen, deren Inhalt verändert wurde, aus den Rückgriffregistern die ursprünglichen Daten wiederhergestellt werden müssen, und daß der Befehlszähler auf den vorher im Befehlszähler- Rückgriff register festgehaltenen Wert eingestellt werden

Ί.

muß. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die nachfolgenden Bedingungen als abnormal betrachtet:

A. Feststellung eines Maschinenfehlers.

B. - Feststellung, daß die bei einem E/A-Befehl gemachte Voraussetzung (z.B. Gültigkeit von E/A-Daten) nicht zutraf.

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C. Das Auftreten einer nicht eindeutigen Unterbrechung.

D. Feststellen einer Speicherung (Einschreiben) In einen bereits abgegebenen Befehl hinein.

E. Feststellung einer Unterschreitung des Werte- oder Exponentenbereichs während Gleltkoinmaoperatlonen, wenn eine Unterbrechungsmaskierung die normale Wiederaufnahme nach dieser Unterbrechung verhindert.

In allen diesen Fällen werden Merker gesetzt, welche die Notwendigkeit der Rückkehr zu einem Fixpunkt und die Notwendigkeit des Programm-Wiederanlaufs anzeigen. Hierdurch wird eine Wiederherstellungsoperation eingeleitet. Im Falle eines Maschinenfehlers geschieht das, nachdem die Anlage in Grundstellung gebracht und alle für die Fehlersuche erforderlichen Informationen ausgedruckt sind. In allen anderen Fällen wird durch das Setzen eines die Ausnahmesituation anzeigenden Merkers eine Sperreinrichtung eingeschaltet, die die Abgabe und Decodierung weiterer Befehle verhindert. Die Wiederherstellungsoperation wird dann eingeleitet, nachdem alle noch anstehenden Befehle ausgeführt wurden.

Während der für eine E/A-Operation benötigten, oftmals recht langen Zeitspanne können schon weitere Befehle ausgeführt werden, wenn man mit dem E/A-Befehl einen Fixpunkt festlegt. Die Zentraleinheit nimmt dabei für die E/A-Operation eine bestimmte Bedingung an. Wenn sich nach Durchführung der E/A-Operation herausgestellt hat, daß die tatsächliche Bedingung nicht mit der angenommenen Voraussetzung übereinstimmt, muß eine Rückkehr zum Fixpunkt und ein Wiederanlauf des Programms erfolgen.

Wenn eine Wiederholung durch eine nicht eindeutige Unterbrechung notwendig wird und eine E/A-Unterbrechungsfolge in Verarbeitung war, wird die Fixpunktoperation gesperrt, bis die E/A-Unterbrechung ausgeführt ist. In diesem Falle wird eine Wiederholung notwendig, weil die Programmunterbrechung die Maske der E/A-Unterbrechung, mit der die Zentraleinheit beschäftigt war, ändern konnte, wodurch eine unlogische Situation entstehen könnte.

Das Einschreiben in einen bereits abgegebenen Befehl ergibt sich,

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wenn die Befehlseinheit einen Befehl zur Decodierung und Ausführung bereits abgerufen hat, und dann ein vorhergehender Befehl bei der Ausführung bewirkt, daß der spätere Befehl durch Einschreiben in eine Hauptspeicherstelle verändert wird. Um einen eindeutigen Befehl zur Ausführung zu erhalten, muß daher der Abruf dieses Befehls erneut eingeleitet werden.

Die Feststellung von Ausnahmesituationen bei Gleitkommaoperationen veranlaßt die Gleitkommaeinheit dazu, während der Wiederholung einen zusätzlichen Zyklus am Ende der Wiederholungsoperation zu erzwingen, wodurch eine Null als Ergebnis gebildet wird.

Die Fi<jn. 2a bis 2e zeigen Reihenfolgen von Operationen und logischen Entscheidungen, die ausgeführt werden müssen, um bei der Feststellung der oben besprochenen Bedingungen die entsprechenden Aktionen zu bewirken. Das Einschalten (FF = 1) oder Ausschalten (FF « O) bestimmter Merker (FLAG) (Flipflops) zur Einleitung bestimmter Steuer- oder anderer Operationen ist in rechteckigen Blöcken dargestellt. Alle anderen (sechseckigen) Blöcke im Ablaufdiagramm zeigen die durch die Schaltungen festgestellten Bedingungen (Zustände) und deren Ergebnis-Signale.

Die Beschriftung in den Zeichnungen ist folgendermaßen: der Ausdruck "WIEDERHOLUNG" z.B. bezeichnet ein Steuersignal, das von einem Merker (Bistabile Kippschaltung) mit dem gleichen Namen "WIEDERHOLUNG" am Ausgang abgegeben wird. Wenn der betreffende Merker eingestellt ist, hat das gleichnamige Signal z.B. den Wert "1" oder ist positiv. Wenn der Merker zurückgestellt ist, hat es dann z.B. den Wert "O" oder ist negativ.

Der Ausdruck "WIEDERHOLUNG: FF = 1" bezeichnet ein Signal, welcher auf den "WIEDERHOLUNG"-Merker einwirkt und diesen einstellt ("1"). Zum Zurückstellen dieses Merkers dient ein Signal, das mit "WIEDERHOLUNG: FF » O" bezeichnet wird.

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Die Pfeile in Fig. 2a bedeuten, daß ein zu unternehmender Schritt in Pfeilrichtung vorgenommen wird, wenn oberhalb der Pfeilspitze mindestens eine Entscheidung gefällt wurde. Die bei 70 gezeigte Entscheidung fordert z.B. eine Rückkehr zu einem Fixpunkt aufgrund eines Maschinenfehlers und führt zu den Blöcken 71 und 72, nicht jedoch zum Block 73.

Eine der Grundoperationen ist in Fig. 2a durch den Block 74 gezeigt und besteht im Einschalten eines Merkers "Fixpunkt-Anforderung". Andere Grundblöcke in Fig. 2a betreffen das Einschalten des Merkers "Rückkehr und Wiederholung" (73), des Merkers "Abgabezähler festhalten" (71) und des Merkers "Rückkehr-Anforderung" (72). Die Blöcke 75 bis 86 stellen Entscheidungen bzw. Bedingungen dar, die weiter oben bereits beschrieben wurden. Die entsprechenden Signale stammen von den verschiedenen Teilen der ganzen Datenverarbeitungsanlage. Der Block 75 stellt die Bedingung dar, bei welcher E/A-Operationen ein Kanalsteuerwort (KSTW) angefordert haben, und betrifft das Problem, welches in Zusammenhang mit der Erzeugung einer programmgesteuerten Unterbrechung durch einen Kanal entsteht. Wenn kein Fixpunkt erzwungen würde, könnte möglicherweise in ein Kanalsteuerwort hineingeschrieben werden, während der Kanal aktiv damit arbeitet. Eine E/A-Teilwort-Einspeicherung wird mit einem Fixpunkt versehen, um nicht die Maskenbits retten zu müssen, die angeben, in welche Bytes eines ganzen Doppelwortes im Speicher eingeschrieben wurde. Der Block 76 hat auch Beziehung zu E/A-Operationen; er erzeugt eine Fixpunkt-Anforderung bei irgendeiner E/A-Unterbrechung, um Unterbrechungen höherer Priorität daran zu hindern, die Anerkennung der betreffenden E/A-Unterbrechung zu verhindern. Die Blöcke 77 bis 79 behandeln Situationen bei allen anderen Unterbrechungsarten, die das Setzen eines Fixpunkts hervorrufen sollten. Wenn das Datenverarbeitungssystem eine Unterbrechung erkennt, schaltet es einen Merker "Unterbrechungsverriegelung" ein, was durch den Block 77 dargestellt ist. Handelt es sich gemäß Darstellung durch Block 78 um eine externe Unterbrechung, wird ein Fixpunkt gesetzt. Handelt es sich nicht um eine externe Unterbrechung, muß festge-

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stellt werden, "ob es sich um einen Steuerprogrammaufruf handelt oder nicht, wie es durch den Block 79 dargestellt ist. Dieser normalerweise einen Fixpunkt erzeugende Befehl wird am Setzen des Fixpunktes gehindert, da er sehr oft einem EA-Befehl folgt. Wie bereits gesagt, kann die Befehlsverarbeitung unter einer angenommenen Voraussetzung fortgesetzt werden; wenn bei einem Steuerprogramm-Aufruf kein Fixpunkt gesetzt wird, kann die Befehlsverarbeitung auch nach dem Abruf fortgesetzt werden.

Der weiter oben erwähnte Abgabezähler ist so aufgebaut, daß er eine vorgegebene Anzahl dedodierter und an die Ausführungseinheit abgegebener Befehle zählt; er zeigt dann gemäß Block 80 an, daß ein Fixpunkt geschaffen werden muß. Es ist klar, daß bei einer zu großen Anzahl abgegebener Befehle die Zeit für eine Rückkehr zu lang würde, wodurch der Wirkungsgrad des gesamten Systems reduziert würde. Deshalb wird ein maximaler Zählwert festgelegt, damit öfters Fixpunkte gesetzt werden.

Der Block 81 stellt irgendeinen Befehl dar, in dem die angegebene Operation verschiedene Steuer- oder Speicherdaten verändert, für die entsprechend der Konstruktion keine Rückgriffregister vorgesehen sind. Der Bedingungsblock 82 gehört zum Zeigerregister 34 der Speicher-Rückgriffregister in Fig. 1 und gibt den Zustand an, in welchem 120 Stellen der Speicher-Rückgriffregister 33 gefüllt sind, so daß der Rückgriffspeieher vollständig gefüllt würde, wenn alle in der Ausführungseinheit noch anstehenden Befehle bei ihrer Ausführung Datenspeicherungen erfordern. Wenn das Zeigerregister 34 den Wert 120 erreicht, wird daher ein Fixpunkt gesetzt. Die Bedirigungsblöcke 83 und 84 gehören zu Befehlen, die die Verarbeitung einer veränderlichen Anzahl von Datenbytes betreffen und sich über mehrere Wörter im Hauptspeicher erstrecken. Gemäß Block 83 wird während einer Wiederholung, die auf Programmausnahmen zurückzuführen ist, ein Fixpunkt zwischen jedem Wortsegment erzeugt. Gemäß Block 84 entsteht ein Fixpunkt aufgrund einer weiteren Bedingung, die in Fig. 3e angegeben ist. Diese weitere Bedingung

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wird durch den Block 87 der Flg. 2e dargestellt, wo eine Anzeige dafür gegeben ist, daß das Zeigerregister 34 des RückgriffSpeichers 33 der Fig. 1 die Position 88 erreicht hat. Wenn das Zeigerregister den Wert 88 hat und ein Befehl decodiert wird, der die Speicherung mehrerer Bytes erfordert, reicht die Kapazität des RückgriffSpeichers nicht mehr für die Speicherung der möglichen Höchstzahl von Datenbytes bei der Ausführung dieser Multibyte-Operation aus.

Die Blöcke 85 und 86 beziehen sich auf eine Bedingung, die durch eine Bedienungskraft festgelegt werden kann, oder auf den Fall einer Wiederholung, die durch die Konstruktion der Anlage und durch Adressübersetzungsausnahmen versucht wird. In diesen Situationen wird nach jedem Befehl ein Fixpunkt gesetzt.

Zur weiteren Verbesserung der Wiederholungseinrichtungen einer

die vorliegende Erfindung enthaltenden Datenverarbeitungsanlage ist ein durch den Block 88 dargestellter Kerker vorgesehen, der diese Einrichtungen daran hindert, zu früh anzuzeigen, daß die Anlage einen Fehler in einem Befehlsblock durch Wiederholung überwunden hat. Aufgrund der von den Bedingungsblöcken 75, 76 oder 78 gelieferten Signale wird ein Freigabesperre-Merker eingeschaltet (88). Ohne diesen Merker könnten bestimmte, wahrend einer Wiederholung auftretende asynchrone Unterbrechungen anzeigen, daß die Wiederholungsoperation bereits über den Punkt hinaus fortgeschritten ist, der die Notwendigkeit für eine Wiederholung bedingte. Das heißt, eine Unterbrechung, die normalerweise die Forderung nach einem Fixpunkt signalisiert, würde vortäuschen, daß die Datenverarbeitungsanlage über die die Wiederholung auslösende Bedingung hinaus weitergelaufen ist und einwandfrei arbeitet. Asynchrone Unterbrechungen können aber während einer Wiederholungsoperation vor dem Punkt in der Befehlsfolge auftreten, der den Fehler auslöste. Das Einschalten des durch den Block 88 dargestellten Merkers bedeutet eine neue Fixpunkt-Anforderung, die entsteht, bevor die Anlage bis zu der Bedingung fortgeschritten ist, die den ursprünglichen Fehler entstehen ließ.

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Wenn durch die weiter oben erwähnten Bedingungen, die alle als Normalbedingungen angesehen werden können, die Notwendigkeit einer Fixpunktfestlegung gemäß Block 74 angezeigt wird, werden durch eine in den Blöcken 89 bis 97 der Fig. 2b dargestellte Reihenfolge von Bedingungen das Zeigerregister 34 sowie die Gültigkeitsbits

35 bis 36, dargestellt in Fig. 1, gelöscht, um die Übertragung des jeweiligen Inhaltes von Hauptspeicherstellen, Allgemein-Registern und Gleitkommaregistern in die Rückgriffspeicher vorzubereiten. Block 89 zeigt die Anforderung für einen Fixpunkt an. Block 90 zeigt an, daß die vorhandene Ansammlung von Befehlen abgearbeitet ist, so daß in der Ausführungseinheit keine unerledigten Operationen mehr anstehen. Die Blöcke 91, 92 und 9 3 zeigen Bedingungen in der Befehlseinheit an: sich die Befehlseinheit beim Decodieren ist und Befehle decodieren kann (91); daß die Befehlseinheit keine Operationen mehr ausstehen hat, die das Ziel eines Ausführungsbefehls sind (92); und daß die Befehlseinheit zu dem betreffenden Zeitpunkt keine Unterbrechung bearbeitet (93) .

Nach der Darstellung in Block 98 wird zu diesem Zeitpunkt ein Merker "Fixpunkt Sl" ausgeschaltet (FF = O). Block 94 besagt, ob eine Rückkehr-Anforderung vorliegt oder nicht, und Block 95, daß die Zentraleinheit nicht im Haltezustand steht, um die Verarbeitung einer E/A-Unterbrechung abzuschließen. Gemäß Block 99 werden zu diesem Zeitpunkt die in Fig. 1 gezeigten Gültigkeitsbits 35 und

36 bei den Rückgriffregistern zurückgestellt.

Block 100 zeigt das Abschalten des Freigabesperre-Merkers, des Abgabezähler-Festhalte-Merkers und des Fixpunkt-Anforderung-Merkers . In dieser Stufe wird der Merker "Fixpunkt Sl" eingeschalttet. Gemäß Block 97 und 101 wird der Abgabezähler zurückgestellt, wenn der Abgabezähler-Festhalte-Merker nicht eingeschaltet ist.

Eine im Block 96 getroffene Feststellung, daß der Merker "Rückkehr Sl" nicht eingeschaltet ist, löst die im Block 102 gezeigten

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Aktionen aus, wodurch das PSW aus der Befehlseinheit in das PSW-Rückgriffregister 30 und der Inhalt des Befehlszählers in das Befehlszähler-Rückgriffregister 29 der Fig. 1 auf Null zurückgestellt, um das Laden der Speicherrtickgriffregister 33 an der Stelle 0 zu beginnen.

Wenn der Merker "Fixpunkt Sl" im Block 100 eingeschaltet wurde, werden wegen der durch die Blöcke 103 und 104 in Fig. 2d dargestellten Bedingungen eine Adresse und die zugehörigen Daten in ein Speicherrückgriffregister 33 (Fig. 1) eingegeben, und zwar an der durch das Zeigerregister 34 angegebenen Stelle. Der Zeiger wird dann um 1 erhöht. Der Block 104 zeigt an, daß die Daten auf der Speicherdatenleitung und am Eingang zur Rückgriffregister gültig sein müssen.

Nach der Darstellung in Fig. 2a, Block 72 wird der Rückkehr-Anforderungs-Merker durch eine der Bedingungen in den Blöcken 106 bis 111 sowie im Block 70 eingestellt. Diese Bedingungen sind: das Feststellen einer Gleitkomma-Ausnahmesituation bei gesetzten Maskenbits (106), Rückkehr/Wiederholungs-Anforderungen (107), die durch verschiedene Entscheidungen in anderen Teilen der Anschlußeinheit 27 hervorgerufen werden, das Einschreiben in einen abgegebenen Befehl (108), das Auftreten einer Programm-Unterbrechung (109), ein Maschinenfehler (70), eine falsche Voraussetzung bei einem E/A-Startbefehl (110) und die Signalisierung einer nicht eindeutigen Programmunterbrechung (111) durch die Anschlußeinheit.

Das Einschalten des Merkers "Rückkehr-Anforderung" (Block 72) beeinflußt den in Fig. 2b gezeigten Bedingungsblock 94. Eine Rückkehr-Anforderung bedeutet, daß die Datenverarbeitungsanlage in den Zustand zurückzuführen ist, den sie zu dem Zeitpunkt hatte, an welchem der letzte Fixpunkt festgelegt wurde. Alle inzwischen veränderten Daten müssen in ihrer damaligen Form wiederhergestellt werden. Im PSW-Register und im Befehlszähler ist ebenfalls der ur-

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sprüngliche Inhalt wiederherzustellen. Irgendeine der Bedingungen 70 und 106 bis 111 schaltet gemäß Block 74 (Fig. 2a) den Merker "Fixpunkt-Anforderung" ein (FF = 1). Dadurch wird die oben beschriebene Operationsfolge eingeleitet, die mit Block 89 in Fig. 2b beginnt. Die Bedingung im Block 94 zeigt jedoch jetzt an, daß der Rückkehr-Anforderungs-Merker eingeschaltet wurde. Aufgrund dieses Signales wird ein Signal an die Ausführungseinheit abgegeben (Block 112), welches besagt, daß eine Rückkehr zum letzten Fixpunkt erforderlich ist. Aufgrund dieses Signales stellt die Anschlußeinheit die Daten in den Allgemein-Registern 25 und in den Gleitkommaregistern 26 aus den entsprechenden Rückgriffregistern wieder her. Die Gültigkeitsbits 35 und 36 der Rückgriffregister 31 und 32 werden geprüft, und nur der Inhalt der gekennzeichneten Rückgriffregister wird in die AE zurückübertragen.

Mit der nächsten, bei 113 dargestellten Bedingungsprtifung wird festgestellt, ob der Merker "Rückkehr Sl" eingestellt ist oder nicht. Ist dieser Merker noch nicht eingestellt, so wird er eingeschaltet (Block 114).

Als Teil des Rückkehr-Vorganges muß der Inhalt der Speicher-Rückgriff register 33 (Fig. 1) an die Stellen in dem Schnellspeicher 12 zugeführt werden, die durch den Adressteil 38 der Rückgriffregister angegeben sind. Fig. 2c zeigt die Operationsfolge zur Erzielung dieses Ergebnisses. Wenn der Merker "Rückkehr Sl" bei 113 eingeschaltet war, läuft die Rückkehr-Operationsfolge im Bedingungungsblock 115 in Fig. 2c an. Die nächste Bedingungsprüfung bei 116 stellt fest, ob der nächste Merker in der Rückkehrfolge eingestellt ist oder nicht, und dieser Merker ist mit "Rückkehr S2" bezeichnet. Zu diesem Zeitpunkt ist der Merker "Rückkehr S2" nicht eingestellt, und somit entsteht ein Ausgangssignal auf der Leitung 117. Gemäß Darstellung bei 118 wird das Zeigerregister 34 abgefragt, und der Inhalt desjenigen Speicherrückgriff registers 33 ausgelesen, auf das der Zeiger zeigt. Die Adressenangaben werden über eine Adressleitung und die Daten über eine Datenleitung an den Schnellspeicher 12 übertragen. Bei

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jeder solchen übertragung an den Schnellspeicher wird ein Signal "Speicher-Rückgriffregister-Anforderung" (190) und ein Signal "Speicher-Rückgriffregister-Antwort" (120) aabegeben und dann der Merker "Rückkehr Sl" ausgeschaltet.

Die Rückkehr-Anforderung (94 in Fig. 2b) ist noch vorhanden. Der Merker "Rückkehr Sl" (113) ist jetzt ausgeschaltet; er wird dann bei 114 wieder eingeschaltet. Der Bedingungsblock 122 (Flg. 2b) gibt an, ob das Zeigerregister 34 für die Speicher-Rückgriffregister schon den Wert 0 erreicht hat. Wenn das nach Darstellung bei 123 nicht der Fall ist, wird sein Inhalt um 1 vermindert, und die Reihenfolge kehrt zum Block 115 (Fig. 2c) zurück. Wenn schließlich das Zeigerregister 34 den Wert O erreicht hat, wird der Merker "Rückkehr S2" bei 124 eingeschaltet.

Die Bedingungsprüfung 116 in Fig. 2c zeigt an, daß der Merker

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"Rückkehr S2" eingeschaltet wurde, und leitet eine Folge von Bedingungsprüfungen 125 und 126 ein, um festzustellen, ob die Rückspeieherung der Allgemeinregister und der Gleitkommaregister abgeschlossen ist. Nach der Darstellung bei 127 wird zu diesem Zeitpunkt der Inhalt des PSW-Rückgriffregisters 30 in das PSW-Register 28 und der Inhalt des BZ-Rtickgriffregisters 29 in den Befehlszähler 18 (Fig. 1) zurückgespeichert und der Rückkehr-Anforderungs-Merker ausgeschaltet.

Im Falle einer falschen Voraussetzung bei einem E/A-Befehl nach der Darstellung bei 110 oder einer nicht eindeutigen Programmunterbrechung nach der Darstellung bei 111 in Fig. 2a wird ein neuer Fixpunkt festgelegt. Dieser Fixpunkt ist jedoch ein vorher festgelegter Fixpunkt, der durch das Rückkehr-Verfahren erreicht wird, Die weitere Verarbeitung läuft dann unter Steuerung der Datenverarbeitungsanlage oder, genauer gesagt, der Anschlußeinheit 27. Die Anzeige eines Maschinenfehlers bei 70 setzt ebenfalls einen Fixpunkt, der ein vorher festgelegter Fixpunkt ist. Der Maschinenfehler und alle anderen durch die Blök-

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ke 106 bis 109 angegebenen Bedingungen schalten jedoch bei 71 einen Abgabezähler-Festhalte-Merker ein. Zu dem Zeitpunkt, an welchem eine Rückkehr notwendig wird, wird der Inhalt des Abgabezählers festgehalten, um die Anzahl von Befehlen, die zwischen der Fixpunktbedingung und dem Entstehen des Rückkehrbedarfes abgegeben wurden, anzuzeigen. Die Anschlußeinheit kann den Inhalt des Abgabezählers dazu benutzen, die Wiederausführung einer Befehlsfolge in überlappter Betriebsart zu gestatten, bis eine Stelle erreicht wird, an welcher ein Merker eingeschaltet werden kann, der die Entscheidung steuert, ob die weitere Verarbeitung überlappt oder nicht überlappt erfolgt. Dadurch ist eine Decodierung, Abgabe und Ausführung von Befehlen mit hoher Geschwindigkeit bis kurz vor der Stelle möglich, an welcher ein Fehler auftrat. Von dieser Stelle ab läuft die Verarbeitung nicht überlappt weiter, so daß der genaue Zustand der Maschine festgehalten und die Operationsfolge,für jeden einzelnen decodierten, abgegebenen und ausgeführten Befehl verfolgt werden kann.

Alle in den Blöcken 106 bis 109 gezeigten Bedingungen erzeugen nicht nur die Fixpunkt-Anforderung, die einen vorher festgelegten Fixpunkt betrifft, sondern leiten auch ein Rückkehrverfahren ein, schalten den Abgabezähler-Festhalte-Merker sowie einen Merker "Rückkehr und Wiederholung" (Block 73) ein. Die Bedingungen 10) und 109 werden durch die Anschlußeinheit oder andere Teile der Datenverarbeitungsanlage festgestellt.

Wenn der Rückkehr-Vorgang abgeschlossen ist (127 in Fig. 2c), wird der Rückkehr-Anforderungs-Merker abgeschaltet (FF = 0). An diesem Punkt der Operationsfolge zeigt der Bedingungsblock 94 (Fig. 2b) an, daß dieser Merker abgeschaltet ist, und es geht weiter zum Bedingungsblock 97, in welchem der Zustand des Abgabezähler-Festhalte-Merkers untersucht wird. Aufgrund der oben erwähnten Bedingungen war dieser Merker eingeschaltet, und der schaltet jetzt selbst den Wiederholungs-Merker (128 in Fig. 2b) ein.

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Das andere Verfahren zur Einschaltung eines Wiederholung-Merkers ist in Fig. 2c bei 129 gezeigt. Nachdem der Rückkehrprozeß abgeschlossen ist, und wenn der Merker "Rückkehr und Wiederholung" gemäß Block 130 eingeschaltet ist, leitet die Befehlseinheit einen Befehlsabruf vom Befehlszähler-Rückgriffregister 29 ein (Darstellung bei 131). Wenn der Rückkehrprozeßs durch eine nicht eindeutige Programmunterbrechnung eingeleitet wurde (111 in Fig. 2a), wird der Abgabezähler-Festhalte-Merker nicht eingeschaltet (132) , und der Wiederholungs-Merker wird eingeschaltet (129) .

Der Rest der Bedingungen und Vorgänge, die in den Fig. 2a und 2b gezeigt sind, bezieht sich auf Schritte, die während einer Befehlsfolge-Wiederholung ablaufen. Wenn der Wiederholungs-Merker gemäß Darstellung bei 143 in Fig. 2a eingeschaltet ist, muß festgestellt werden, ob die Fixpunkt-Anforderung bei 74 das Ergebnis desselben Fehlers oder eines anderen Fehlers vor Erreichen des Befehls, der die erste Wiederholungsveranlaßte ist, oder ob das System denjenigen Befehl bereits wieder hinter sich hat, der vorher eine Fehlerbedingung erzeugte. Diese Feststellung wird bei 144 durch überprüfung des Zustande eines tlberlappungssperr-Merkers getroffen. Der Zustand dieses Sperr-Merkers wird beeinflußt von der Anschlußeinheit, die jede Wiederholungsoperation vollständig ohne Überlappung ausführen lassen kann, oder diese Funktion aufgrund der oben erwähnten Aktionen des Abgabezählers erreichen kann. Mit fortschreitender Wiederholung wird der Abgabezähler heruntergezählt, bis er einen Schwellenwert vor derjenigen Einstellung erreicht, bei welcher die Wiederholung eingeleitet wurde. An diesem Punkt wird der Überlappungssperr-Merker eingeschaltet und läßt der Verarbeitung ohne Überlappung weiter laufen. Wenn eines der Signale erzeugt wird, die eine Fixpunkt-Anforderung herbeiführen, und wenn der Überlappungssperr-Merker vorher eingeschaltet wurde, werden bei 145 der Wiederholungs-Merker und der Überlappungssperr-Merker ausgeschaltet. Dadurch wird angezeigt, daß die Fixpunkt-Anforderung durch eine Bedingung hervorgerufen wurde, die wei-

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ter vorne in der Befehlsfolge liegt als der Befehl, der ursprünglich den Bedarf für eine Wiederholung erzeugte.

Wenn der Wiederholungs-Merker, wie bei 143 dargestellt, eingeschaltet ist, und der Überlappungssperr-Merker vorher, wie bei 144 dargestellt, nicht eingeschaltet wurde, wird dem System durch Signale eine neue Unterbrechnung oder Fehlerbedingung mitgeteilt, die vor demjenigen Befehl entstanden ist, welcher ursprünglich den Bedarf für eine Wiederholung geschaffen hat. Die neue Umgebung bei der Wiederholung kann aber auch die Bedingung, die die Wiederholung einleitete, erzeugt haben, bevor die Schaltungen wirksam wurden, die das System aus dem Überlappungsbetrieb herausnehmen. Wie bei 146 dargestellt, wird in diesem Fall der Überlappungssperr-Merker und ein Merker, der jede asynchrone unterbrechnung unterdrückt, eingeschaltet und der Abgabezähler-Festhal te-Merker wird ausgeschaltet, um jeden Einfluß zu unterbinden, den er auf die normale Funktion der Anschlußeinheit haben könnte. Dadurch wird der Wiederholungsprozeß ein zweites Mal völlig ohne Überlappung eingeleitet und eine Anerkennung der oben erwähnten asynchronen unterbrechung verhindert, so daß die Verarbeitung zu dem Befehl »reiterlaufen kann, der ursprünglich den Bedarf für eine Wiederholung hervorrief.

Die übrigen in Fig. 2b gezeigten Vorgänge beziehen sich auf die Freigabe der Einrichtungen in der Anschlußeinheit zur weiteren Benützung nach einer fehlerbedingten Wiederholungsoperation. Wenn die durch die Blöcke 89, 147 und 148 dargestellten Bedingungen erfüllt sind, wird ein Merker "Freigabe" (Block 149) eingestellt und dadurch die Freigabe angezeigt.

Die Fig. 3a bis 3d zeigen Schaltungen aus UND- und ODER-Verknüpfungsgliedern zur Darstellung der im Zusammenhang mit den Fig. 2a bis 2e erläuterten Vorgänge in einer anderen Form. Alle Eingangs- und Ausgangsleitungen wurden mit den bereits verwendeten Ausdrücken bezeichnet. Positive und negative Antworten auf Bedingungsprüfungen werden hier durch Plus- oder Minuszei-

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chen auf den Eingangs- oder Ausgangleitungen der verschiedenen Schaltungen wiedergegeben. Eine genaue Beschreibung der in der Fig. 3a bis 3d gezeigten Schaltungsanordnungen wird nicht gegeben; es wurden jedoch die wichtigen Signalleitungen und Merker (FF) mit den bereits in der obigen Beschreibung verwendeten Nummern bezeichnet. So ist z.B. die Signalleitung 65 aus Fig. 1, die den Inhalt des SRR-Zeigerregisters 34 um jeweils 1 vermindert, auch in Fig. 3b gezeigt. In Fig. 3d sind alle die verschiedenen Merker (FF) gezeigt und entsprechend der Blockbenennung in den Ablaufdiagrammen der Fig. 2a bis 2e numeriert. Die Signale, die diese Merker ein- oder ausschalten, können anhand der verschiedenen Eingangs- und Ausgangsleitungen verfolgt werden. An den Leitungen ist jeweils vermerkt, zu welcher anderen Teilfigur der Schaltungsdarstellung die betreffende Leitung führt.

Bei den beschriebenen Einrichtungen ergeben sich folgende Vorteile: Nach Festlegung eines Fixpunktes kann die Verarbeitung in der normalen überlappten Arbeitsweise fortgesetzt werden; es werden nur die Daten sichergestellt, die wirklich verändert werden. Bei einer Wiederholung wegen eines aufgetretenen Fehlers kann die Befehlsverarbeitung aber separat, also ohne Überlappung, erfolgen, so daß eine genaue Analyse der Situation möglich ist. Weiterhin kann bei E/A-Operationen, für die eine Bedingung noch nicht bekannt ist, unter einer beliebig angenommenen Voraussetzung in der normalen Arbeitsweise fortgefahren werden, wenn man einen Fixpunkt setzt. Stellt sich die Annahme als falsch heraus, kann später zum Fixpunkt zurückgekehrt und unter der nunmehr bekannten Bedingung weitergearbeitet werden.

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Claims (8)

1. - 29 -

   PATENTANSPRÜCHE

   Datenverarbeitungsanlage mit Einrichtungen zur Festlegung von Wiederanlauf-Fixpunkten und zur Ermöglichung von Wiederholungs-Operationen, mit einem adressierbaren Speicher, einer Befehlseinheit zum Abrufen und Decodieren von Befehlen mit einem Befehlszähler, mit einer Ausführungseinheit mit Verarbeitungseinrichtungen und Arbeitsregistern, sowie mit Steuereinrichtungen, die bei bestimmten Betriebszuständen der Datenverarbeitungsanlage Hinweissignale abgeben, dadurch gekennzeichnet, daß Zusatzeinrichtungen vorgesehen sind, die beim Auftreten von Hinweissignalen einer ersten Gruppe ein Fixpunktsignal (41) abgeben und beim Auftreten von Hinweissignalen einer zweiten Gruppe ein Rückkehrsignal (57) abgeben, und die weiterhin folgende Vorrichtungen enthalten:

   a) Rückgriffspeicher (31, 32, 33) mit steuerbaren Verbindungsleitungen (51, 55, 56, 60, 61, 62) zur übertragung von Daten zu oder von zugeordneten Standard-Speichereinrichtungen (12, 25, 26) der Datenverarbeitungsanlage, sowie ein Befehlszähler-Rückgriffregister (29) mit steuerbaren Verbindungsleitungen (44, 63) zum Befehlszähler;

   b) Fixpunkt-Schaltungen (39, 40, 46, 47, 48) welche aufgrund eines Fixpunktsignals bei den Rückgriffspeichern Anfangsbedingungen herstellen und eine übertragung des Bezählerinhalts in das Befehlszähler-Rückgriffregister veranlassen;

   c) Sicherstellungs-Schaltungen (52, 53, 54), welche nach Auftreten eines Fixpunktsignals und bei Einspeicherung von Daten in eine der Standard-Speichereinrichtungen eine übertragung des bestehenden Inhalts der betreffenden

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   Speicherstelle in eine Speicherstelle der Rückgriff-Speicher bewirken; und

   d) Rückkehr-Schaltungen (58,, 59) , welche aufgrund eines Rückkehrsignals eine RückÜbertragung von Daten aus den Rückgriffspeichern in zugeordnete Speicherstellen der Standard-Speichereinrichtungen bewirken.
2. 2. Datenverarbeitungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückgriffspeicher einen Block von Speicher-Rückgriffregistern (33) enthalten, welche über Verbingungsleitungen mit dem adressierbaren Speicher (12) verbunden sind, und die je ein Datenfeld (37) zur Aufnahme von Daten einer Speicherstelle des adressierbaren Speichers (12) sowie ein Adressfeld (38) zur Aufnahme der Adresse der betreffenden Speicherstelle enthalten.
3. 3. Datenverarbeitungsanlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß für den Block von Speicher-Rückgriffregistern (33) ein Zeigerregister (34) vorgesehen ist, durch dessen Inhalt jeweils eines der Speicher-Rückgriffregister auswählbar ist, und daß Vorrichtungen (48, 54, 64) vorgesehen sind, die den Inhalt des Zeigerregisters aufgrund eines Fixpunktsignals auf einen Anfangswert zurückstellen, bei Speichereinschreibe-Operationen um je eine Einheit erhöhen und bei Rückspeicher-Operationen um je eine Einheit vermindern.
4. 4. Datenverarbeitungsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet _f daß für die Arbeitsregister (25, 26) der AusfUhrungseinheit (15) je ein zugeordnetes Rückgriffregister (31, 32) vorgesehen ist sowie Verbindungesleitungen (55, 56, 60, 61) zum Datenaustausch, die durch Sicherstellungs-Schaltungen (52, 53) bzw. Rückkehr-Schaltungen (58, 59) entsprechend steuerbar sind.

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5. 5. Datenverarbeitungsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß zu jedem der Rückgriffregister (31, 32) eine Anzeigestelle (35, 36) vorgesehen ist; daß der Inhalt aller Anzeigestellen aufgrund eines Fixpunktsignals durch die Fixpunkt-Schaltungen zurückstellbar ist, daß bei Eingabe von Daten aus einem Arbeitsregister (25, 26) in eines der Rückgriffregister (31, 32) die entsprechende Anzeigestelle (35, 36) eingestellt wird; daß die Sicherstellung-Schaltungen keine Daten mehr in eine Rückgriffregisterstelle mit eingestellter Anzeigestelle übertragen; und daß die Rückkehr-Schaltungen die Rückübertragung von Daten nur aus solchen Rückgriffregistern bewirken, deren Anzeigestelle eingestellt ist.
6. 6. Datenverarbeitungsanlage nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß Sperreinrichtungen (20, 21, 42) vorgesehen sind, die aufgrund eines Fixpunktsignals oder eines Rückkehrsignals die weitere Abgabe decodierter Befehlsinformationen von der Befehlseinheit (14) an die Ausführungseinheit (15) verhindern.
7. 7. Datenverarbeitungsanlage nach Anspruch 1-6? dadurch gekennzeichnet, daß ein Befehlsabgabezähler zur Zählung der von der Befehlseinheit (14) decodierten und an die Ausführungseinheit (15) abgegebenen Befehle vorgesehen ist, und daß die Zusatzeinrichtungen bei Erreichen eines bestimmten Zählwertes im Befehlsabgabezähler ein Fixpunktsignal erzeugen.
8. 8. Datenverarbeitungsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß für ein Programmstatuswort-Register (28) der Datenverarbeitungsanlage ein Programmstatuswort-Rückgriffregister (30) in den Zusatzeinrichtungen vorgesehen ist, und daß zur übertragung von Daten zwischen diesen Registern steuerbare Verbindungsleitungen (45, 64) vorhanden sind, die von den Fixpunkt-Schaltungen (39, 40) und von den Rückkehr-Schaltungen (58, 59) derart beeinflußbar sind, daß aufgrund

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   eines Fixpunktsignals der Inhalt des Programmstatuswort-Registers in das Programmstatuswort-Rückgriffregister, und aufgrund eines Rückkehrsignals der Inhalt des Programmstatuswort-Rückgriffregisters in das Programmstatuswort-Register zurückübertragen wird.

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