Holdings: Mikroprogrammierung

Mikroprogrammierung: Prinzipien, Architekturen, Maschinen

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Bibliographic Details
Main Author:	Matthes, Wolfgang (Author)
Format:	Book
Language:	German
Published:	Berlin Logos Verlag [2021]
Subjects:	Mikroprogrammierung Programmierbare Steuerung Mikroprogrammsteuerwerke Steuerautomaten Universalprozessoren Spezialprozessoren Rechnerarchitektur
Online Access:	Inhaltstext Inhaltsverzeichnis
Physical Description:	572 Seiten Illustrationen 24 cm x 17 cm
ISBN:	9783832552343 3832552340

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adam_text	INHALT VORWORT .................................................................................................... 1 1. GRUNDLAGEN .............................................................................................. 9 1.1 STEUERUNGSAUFGABEN LOESEN .......................................................................................... 9 1.2 EIN BLICK IN DIE ENTWICKLUNGSGESCHICHTE ................................................................ 15 1.3 SPEICHER-ODER SCHALTUNGSPROGRAMMIERUNG? ........................................................... 18 2. ZUSTANDSAUTOMATEN UND STEUERAUTOMATEN ........................................ 25 2.1 DER STEUERAUTOMAT ALS ZUSTANDSAUTOMAT ................................................................. 25 2.1.1 EINFUEHRUNG ...................................................................................................... 25 2.1.2 ZUSTAENDE UND ZUSTANDSUEBERGAENGE ................................................................. 28 2.1.3 EINFACHE ZUSTANDSUEBERGAENGE .......................................................................... 30 2.1.4 ZEITPLANSTEUERUNGEN (SEQUENCERS) ................................................................. 33 2.1.5 UNIVERSELLE STEUERAUTOMATEN .......................................................................... 38 2.1.6 ZUSTANDSAUTOMATEN AUS DER VERHALTENSBESCHREIBUNG SYNTHETISIEREN ............. 45 2.2 GRUNDSATZLOESUNGEN DER SPEICHERPROGRAMMIERUNG .................................................. 59 2.2.1 SPEICHERBASIERTE ZUSTANDSAUTOMATEN .............................................................. 60 2.2.2 ALGORITHMISCHE ZUSTANDSAUTOMATEN .............................................................. 65 2.3 BOOLESCHE STEUERAUTOMATEN ..................................................................................... 71 2.3.1 EINFUEHRUNG ...................................................................................................... 71 2.3.2 MIT BITS RECHNEN ............................................................................................. 75 2.3.3 WERTETABELLEN AUSLESEN ................................................................................... 81 2.4 UNIVERSELLE ALGORITHMISCHE AUTOMATEN ................................................................... 86 2.5 DIE TURING-VOLLSTAENDIGKEIT ...................................................................................... 95 3. UNIVERSALRECHNER ALS STEUERAUTOMATEN .............................................. 107 3.1 DIE UNIVERSALMASCHINE ODER ETWAS ANDERES? ......................................................... 107 3.2 UNIVERSALPROZESSOREN EINSETZEN ............................................................................. 110 3.2.1 EDV-MASCHINEN UND PROGRAMMIERBARE EMULATOREN ................................... 110 3.2.2 EDV-MASCHINEN ALS STEUERAUTOMATEN .......................................................... 113 3.2.3 STEUERUNGSAUFGABEN ERLEDIGEN ...................................................................... 121 3.3 PROZESSOREN UND PROGRAMMIERBARE LOGIK .............................................................. 125 3.4 HARDWARE UND SOFTWARE ......................................................................................... 129 3.5 UNIVERSAL UND SPEZIALMASCHINEN .......................................................................... 132 3.6 DER UNIVERSALPROZESSOR ALS SCHALTUNGSBAUSTEIN .................................................... 146 3.7 MULTITASKING IN DER HARDWARE ................................................................................ 152 4. GRUNDLAGEN DER MIKROPROGRAMMSTEUERUNG .................................... 159 4.1 ZUR ENTWICKLUNGSGESCHICHTE ................................................................................ 159 4.1.1 DAS STEUERWERK ALS ENTWURFSAUFGABE ........................................................... 159 4.1.2 DIREKTE STEUERUNG ......................................................................................... 161 4.1.3 SEQUENTIELLE STEUERUNG ................................................................................. 163 I NHALT 4.1.4 STEUERKETTEN .................................................................................................... 163 4.1.5 MIKROPROGRAMMSTEUERUNG ............................................................................. 166 4.2 DER COMPUTER IM COMPUTER ................................................................................... 169 4.3 MIKROBEFEHLE IM OPERATIONSAUTOMATEN .................................................................. 181 4.4 LEISTUNGSPROBLEME DER MIKROPROGRAMMSTEUERUNG ................................................ 186 4.4.1 VERZWEIGUNGEN ............................................................................................... 186 4.4.2 MIT PARAMETERN ARBEITEN ................................................................................ 188 4.4.3 WANDELN UND ADAPTIEREN ................................................................................ 190 4.5 MIKROBEFEHLSFORMATE ............................................................................................... 192 4.6 NANOPROGRAMMSTEUERUNG UND NANOBEFEHLE ........................................................... 198 4.7 MASCHINENBEFEHLE UND MIKROBEFEHLE ..................................................................... 201 4.8 MIKROBEFEHLE ALS GRUNDLAGE DER MASCHINENARCHITEKTUR ........................................ 206 5. MIKROPROGRAMMSTEUERWERKE ............................................................. 213 5.1 MIKROPROGRAMMSTEUERWERKE ENTWERFEN ................................................................ 213 5.1.1 DIE RESSOURCEN ENTSCHEIDEN ALLES ................................................................ 213 5.1.2 DER MIKROBEFEHLSZYKLUS ................................................................................ 215 5.1.3 BEDINGUNGSSIGNALE ........................................................................................ 216 5.1.4 DAS TAKTSYSTEM ............................................................................................. 218 5.2 MIKROBEFEHLSADRESSIERUNG ...................................................................................... 228 5.2.1 NACHFOLGENDE MIKROBEFEHLE AUSWAEHLEN ....................................................... 228 5.2.2 SEGMENTIERUNG ............................................................................................... 237 5.2.3 ADRESSZAEHLUNG ................................................................................................ 244 5.2.4 FOLGEADRESSEN IM MIKROBEFEHL ...................................................................... 262 5.2.5 FUNKTIONS-UND MEHRWEGEVERZWEIGUNG ....................................................... 269 5.2.6 SPAETVERZWEIGUNG ........................................................................................... 278 5.2.7 SEGMENTIERUNG ............................................................................................... 280 5.3 WARTEZUSTAENDE UND WARTEMIKROBEFEHLE ................................................................. 284 5.4 MIKROPROGRAMMUNTERBRECHUNGEN ........................................................................... 289 5.5 UNTERPROGRAMME ...................................................................................................... 312 6. MASCHINEN MIT MIKROPROGRAMMSTEUERUNG ...................................... 319 6.1 ZEITPLANSTEUERUNGEN (SEQUENCERS) .......................................................................... 320 6.2 UNIVERSELLE STEUERAUTOMATEN (BRANCH SEQUENCERS) .............................................. 332 6.3 ALGORITHMISCHE STEUERAUTOMATEN ........................................................................... 343 6.4 UNIVERSALMASCHINEN ............................................................................................... 360 6.4.1 EINADRESSMASCHINEN ....................................................................................... 361 6.4.2 UNIVERSALREGISTERMASCHINEN .......................................................................... 377 6.4.3 MIKROBEFEHLE ALS MASCHINENBEFEHLE ............................................................ 386 7. DER PROZESSOR ALS MIKROPROGRAMMSTEUERWERK ............................... 401 7.1 EINE ALTERNATIVE DESIGN-IDEE .................................................................................. 401 7.2 NEBENLAEUFIGE WIRKUNGEN ........................................................................................ 408 I NHALT 7.2.1 UNTERBRECHUNGEN ZEITWEILIG VERHINDERN ...................................................... 409 7.2.2 REGISTER NEBENHER LADEN ................................................................................ 410 7.2.3 ZUSATZAUSGABE ............................................................................................... 411 7.3 NEBENLAEUFIGE AUSGABE ........................................................................................... 412 7.3.1 DATENAUSGABE ................................................................................................ 413 7.3.2 DIREKTWERTAUSGABE ........................................................................................ 413 7.3.3 ADRESSAUSGABE ............................................................................................... 415 7.4 DATENEINSPEISUNG ................................................................................................... 418 7.4.1 EINGABE IN DIE PROZESSORREGISTER ................................................................... 419 7.4.2 EINGABE IN DEN ARBEITSSPEICHER .................................................................... 419 7.4.3 ADRESSEN EINSPEISEN ...................................................................................... 421 7.5 BEFEHLSMODIFIKATION ............................................................................................... 421 7.5.1 BEFEHLSSUBSTITUTION ....................................................................................... 423 7.5.2 BEDINGTE BEFEHLSAUSFUEHRUNG ......................................................................... 424 7.5.3 FUNKTIONSVERZWEIGUNG .................................................................................. 425 7.5.4 DER EXECUTE-BEFEHL ................................................................................. 426 7.5.5 BEFEHLSAUSGABE ............................................................................................ 426 7.6 ANWENDUNGSBEISPIELE ............................................................................................ 427 7.6.1 AKZELERATOREN ANSCHLIESSEN ............................................................................ 427 7.6.2 ZUSTANDSAUTOMATEN UNTERSTUETZEN ................................................................... 430 7.6.3 DEN PROZESSOR AUF KOMMANDOSTEUERUNG UMBAUEN ..................................... 432 7.6.4 IN DEN PROZESSORKEM EINGREIFEN ................................................................... 432 7.7 DER ERWEITERUNGS ODER STEUERSPEICHER ................................................................. 434 8. SCHALTUNGSEINZELHEITEN ........................................................................ 439 8.1 STEUERSPEICHER ........................................................................................................ 439 8.2 DIAGNOSE UND DEBUGGING ....................................................................................... 453 8.3 SCHNELL UND SCHMAL ODER LANGSAMER UND BREIT? .................................................... 467 8.4 ZEITINTERVALLE DARSTELLEN ........................................................................................ 470 8.5 SYNCHRONISIEREN ..................................................................................................... 473 8.6 TAKTPHASEN .............................................................................................................. 479 8.7 DER UNIVERSALPROZESSOR ALS SCHALTUNGSBAUSTEIN ................................................... 483 9. HISTORISCHE BEISPIELE ........................................................................... 495 9.1 MAINFRAMES ............................................................................................................. 495 9.1.1 IBM SYSTEM/360 .......................................................................................... 495 9.1.2 IBM SYSTEM/370 .......................................................................................... 506 9.1.3 RCA SPECTRA 70/45 ....................................................................................... 512 9.2 KLEINERE MASCHINEN ............................................................................................... 514 9.2.1 CDC5600 ..................................................................................................... 514 9.2.2 HONEYWELL LSI-6 .......................................................................................... 520 I NHALT 9.3 SEQUENCER ............................................................................................................. 524 9.3.1 ALTERA EPS448 SAM EPLD .......................................................................... 524 9.3.2 AMD AM29C331 .......................................................................................... 529 ANHANG 1 EIGENE MASCHINEN PROGRAMMIEREN ........................................ 537 ANHANG 2 ELEMENTARE OPERATIONEN ......................................................... 539 2.1 UNIVERSELLE OPERATIONSWERKE .................................................................... 540 2.2 BINAERZAHLEN ADDIEREN UND SUBTRAHIEREN .................................................... 542 2.3 DAS HERKOEMMLICHE REGISTERMODELL DER MULTIPLIKATION UND DIVISION .... 544 2.4 VERSCHIEBEN UND ROTIEREN ......................................................................... 548 LITERATUR UND QUELLENVERZEICHNIS ............................................................ 551 INDEX ............................................................................................................. 561
adam_txt	INHALT VORWORT . 1 1. GRUNDLAGEN . 9 1.1 STEUERUNGSAUFGABEN LOESEN . 9 1.2 EIN BLICK IN DIE ENTWICKLUNGSGESCHICHTE . 15 1.3 SPEICHER-ODER SCHALTUNGSPROGRAMMIERUNG? . 18 2. ZUSTANDSAUTOMATEN UND STEUERAUTOMATEN . 25 2.1 DER STEUERAUTOMAT ALS ZUSTANDSAUTOMAT . 25 2.1.1 EINFUEHRUNG . 25 2.1.2 ZUSTAENDE UND ZUSTANDSUEBERGAENGE . 28 2.1.3 EINFACHE ZUSTANDSUEBERGAENGE . 30 2.1.4 ZEITPLANSTEUERUNGEN (SEQUENCERS) . 33 2.1.5 UNIVERSELLE STEUERAUTOMATEN . 38 2.1.6 ZUSTANDSAUTOMATEN AUS DER VERHALTENSBESCHREIBUNG SYNTHETISIEREN . 45 2.2 GRUNDSATZLOESUNGEN DER SPEICHERPROGRAMMIERUNG . 59 2.2.1 SPEICHERBASIERTE ZUSTANDSAUTOMATEN . 60 2.2.2 ALGORITHMISCHE ZUSTANDSAUTOMATEN . 65 2.3 BOOLESCHE STEUERAUTOMATEN . 71 2.3.1 EINFUEHRUNG . 71 2.3.2 MIT BITS RECHNEN . 75 2.3.3 WERTETABELLEN AUSLESEN . 81 2.4 UNIVERSELLE ALGORITHMISCHE AUTOMATEN . 86 2.5 DIE TURING-VOLLSTAENDIGKEIT . 95 3. UNIVERSALRECHNER ALS STEUERAUTOMATEN . 107 3.1 DIE UNIVERSALMASCHINE ODER ETWAS ANDERES? . 107 3.2 UNIVERSALPROZESSOREN EINSETZEN . 110 3.2.1 EDV-MASCHINEN UND PROGRAMMIERBARE EMULATOREN . 110 3.2.2 EDV-MASCHINEN ALS STEUERAUTOMATEN . 113 3.2.3 STEUERUNGSAUFGABEN ERLEDIGEN . 121 3.3 PROZESSOREN UND PROGRAMMIERBARE LOGIK . 125 3.4 HARDWARE UND SOFTWARE . 129 3.5 UNIVERSAL UND SPEZIALMASCHINEN . 132 3.6 DER UNIVERSALPROZESSOR ALS SCHALTUNGSBAUSTEIN . 146 3.7 MULTITASKING IN DER HARDWARE . 152 4. GRUNDLAGEN DER MIKROPROGRAMMSTEUERUNG . 159 4.1 ZUR ENTWICKLUNGSGESCHICHTE . 159 4.1.1 DAS STEUERWERK ALS ENTWURFSAUFGABE . 159 4.1.2 DIREKTE STEUERUNG . 161 4.1.3 SEQUENTIELLE STEUERUNG . 163 I NHALT 4.1.4 STEUERKETTEN . 163 4.1.5 MIKROPROGRAMMSTEUERUNG . 166 4.2 DER COMPUTER IM COMPUTER . 169 4.3 MIKROBEFEHLE IM OPERATIONSAUTOMATEN . 181 4.4 LEISTUNGSPROBLEME DER MIKROPROGRAMMSTEUERUNG . 186 4.4.1 VERZWEIGUNGEN . 186 4.4.2 MIT PARAMETERN ARBEITEN . 188 4.4.3 WANDELN UND ADAPTIEREN . 190 4.5 MIKROBEFEHLSFORMATE . 192 4.6 NANOPROGRAMMSTEUERUNG UND NANOBEFEHLE . 198 4.7 MASCHINENBEFEHLE UND MIKROBEFEHLE . 201 4.8 MIKROBEFEHLE ALS GRUNDLAGE DER MASCHINENARCHITEKTUR . 206 5. MIKROPROGRAMMSTEUERWERKE . 213 5.1 MIKROPROGRAMMSTEUERWERKE ENTWERFEN . 213 5.1.1 DIE RESSOURCEN ENTSCHEIDEN ALLES . 213 5.1.2 DER MIKROBEFEHLSZYKLUS . 215 5.1.3 BEDINGUNGSSIGNALE . 216 5.1.4 DAS TAKTSYSTEM . 218 5.2 MIKROBEFEHLSADRESSIERUNG . 228 5.2.1 NACHFOLGENDE MIKROBEFEHLE AUSWAEHLEN . 228 5.2.2 SEGMENTIERUNG . 237 5.2.3 ADRESSZAEHLUNG . 244 5.2.4 FOLGEADRESSEN IM MIKROBEFEHL . 262 5.2.5 FUNKTIONS-UND MEHRWEGEVERZWEIGUNG . 269 5.2.6 SPAETVERZWEIGUNG . 278 5.2.7 SEGMENTIERUNG . 280 5.3 WARTEZUSTAENDE UND WARTEMIKROBEFEHLE . 284 5.4 MIKROPROGRAMMUNTERBRECHUNGEN . 289 5.5 UNTERPROGRAMME . 312 6. MASCHINEN MIT MIKROPROGRAMMSTEUERUNG . 319 6.1 ZEITPLANSTEUERUNGEN (SEQUENCERS) . 320 6.2 UNIVERSELLE STEUERAUTOMATEN (BRANCH SEQUENCERS) . 332 6.3 ALGORITHMISCHE STEUERAUTOMATEN . 343 6.4 UNIVERSALMASCHINEN . 360 6.4.1 EINADRESSMASCHINEN . 361 6.4.2 UNIVERSALREGISTERMASCHINEN . 377 6.4.3 MIKROBEFEHLE ALS MASCHINENBEFEHLE . 386 7. DER PROZESSOR ALS MIKROPROGRAMMSTEUERWERK . 401 7.1 EINE ALTERNATIVE DESIGN-IDEE . 401 7.2 NEBENLAEUFIGE WIRKUNGEN . 408 I NHALT 7.2.1 UNTERBRECHUNGEN ZEITWEILIG VERHINDERN . 409 7.2.2 REGISTER NEBENHER LADEN . 410 7.2.3 ZUSATZAUSGABE . 411 7.3 NEBENLAEUFIGE AUSGABE . 412 7.3.1 DATENAUSGABE . 413 7.3.2 DIREKTWERTAUSGABE . 413 7.3.3 ADRESSAUSGABE . 415 7.4 DATENEINSPEISUNG . 418 7.4.1 EINGABE IN DIE PROZESSORREGISTER . 419 7.4.2 EINGABE IN DEN ARBEITSSPEICHER . 419 7.4.3 ADRESSEN EINSPEISEN . 421 7.5 BEFEHLSMODIFIKATION . 421 7.5.1 BEFEHLSSUBSTITUTION . 423 7.5.2 BEDINGTE BEFEHLSAUSFUEHRUNG . 424 7.5.3 FUNKTIONSVERZWEIGUNG . 425 7.5.4 DER EXECUTE-BEFEHL . 426 7.5.5 BEFEHLSAUSGABE . 426 7.6 ANWENDUNGSBEISPIELE . 427 7.6.1 AKZELERATOREN ANSCHLIESSEN . 427 7.6.2 ZUSTANDSAUTOMATEN UNTERSTUETZEN . 430 7.6.3 DEN PROZESSOR AUF KOMMANDOSTEUERUNG UMBAUEN . 432 7.6.4 IN DEN PROZESSORKEM EINGREIFEN . 432 7.7 DER ERWEITERUNGS ODER STEUERSPEICHER . 434 8. SCHALTUNGSEINZELHEITEN . 439 8.1 STEUERSPEICHER . 439 8.2 DIAGNOSE UND DEBUGGING . 453 8.3 SCHNELL UND SCHMAL ODER LANGSAMER UND BREIT? . 467 8.4 ZEITINTERVALLE DARSTELLEN . 470 8.5 SYNCHRONISIEREN . 473 8.6 TAKTPHASEN . 479 8.7 DER UNIVERSALPROZESSOR ALS SCHALTUNGSBAUSTEIN . 483 9. HISTORISCHE BEISPIELE . 495 9.1 MAINFRAMES . 495 9.1.1 IBM SYSTEM/360 . 495 9.1.2 IBM SYSTEM/370 . 506 9.1.3 RCA SPECTRA 70/45 . 512 9.2 KLEINERE MASCHINEN . 514 9.2.1 CDC5600 . 514 9.2.2 HONEYWELL LSI-6 . 520 I NHALT 9.3 SEQUENCER . 524 9.3.1 ALTERA EPS448 SAM EPLD . 524 9.3.2 AMD AM29C331 . 529 ANHANG 1 EIGENE MASCHINEN PROGRAMMIEREN . 537 ANHANG 2 ELEMENTARE OPERATIONEN . 539 2.1 UNIVERSELLE OPERATIONSWERKE . 540 2.2 BINAERZAHLEN ADDIEREN UND SUBTRAHIEREN . 542 2.3 DAS HERKOEMMLICHE REGISTERMODELL DER MULTIPLIKATION UND DIVISION . 544 2.4 VERSCHIEBEN UND ROTIEREN . 548 LITERATUR UND QUELLENVERZEICHNIS . 551 INDEX . 561
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