DE2609064A1 - Digital processor hardware structure reconfiguration circuit - has bit field transfer unit containing 2 bit, byte and half word addressable data registers of word length - Google Patents
Digital processor hardware structure reconfiguration circuit - has bit field transfer unit containing 2 bit, byte and half word addressable data registers of word lengthInfo
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Abstract
Description
Schaltungsanordnung zum Ausführen von Rekonfigurationen der Hard-Circuit arrangement for performing reconfigurations of the hardware
warestruktur eines programmierbaren Digitalrechners (Bitfeldtransfereinheit) Die Erfindung betrifft eine ScSnaltungsanordnung zum Ausführen von Rekonfigurationen der Hardwarestruktur eines programmierbaren Digi-Lalrechners beim Auftreten permanenter Defekte in Speicher- und/ oder Schaltwerkskomponenten auf eine reduzierte Struktur, in der die defekten Komponenten nicht benutzt und deren Funktionen auf gleichartige intakte Komponenten übertragen werden.product structure of a programmable digital computer (bit field transfer unit) The invention relates to a circuit arrangement for carrying out reconfigurations the hardware structure of a programmable digital computer when permanent Defects in memory and / or switchgear components on a reduced structure, in which the defective components are not used and their functions are similar intact components are transferred.
Für den wirtschaftlichen Einsatz von Digitalrechnern und die korrekte Ausführung der vom Benutzer vorgeschriebenen Operationen ist ein hohes Maß an Verfügbarkeit und Integrität unerläßliche Voraussetzung. Das wird trotz endlicher Lebenszeit und Störanfälligkeit der großen Zahl elektronischer Schaltkreise und Speicherelemente, aus denen der Rechner aufgebaut ist, durch Redundanz in borm zusätzlicher Schaltkreise oder Codes erreicht, die es ermöglichen, sporadische Fehlfunktionen oder permanente Defekte der einzelnen Hardwarekompo#nenten zu diagnostizieren und die dadurch verursachten Fehler zu korrigieren bzw. von vornherein zu maskieren.For the economical use of digital computers and the correct Performing the operations prescribed by the user is a high level of availability and integrity are essential. That will be despite the finite lifetime and Susceptibility to failure of the large number of electronic circuits and storage elements, from which the computer is built, through redundancy in the form of additional circuits or codes reached that allow sporadic malfunctions or permanent ones Diagnosing defects in the individual hardware components and the resulting defects Correct errors or mask them from the start.
Es sind Methoden zur Implementierung fehlererkennender und fehlerkorrigierender Codes, der Fehlerdiagnose und Korrektur durch geeignete Prüf- und Korrekturschaltungen sowie der Fehlermaskierung, z.B. durch dreifach modulare Redundanz bekannt.There are methods for implementing error-detecting and error-correcting Codes, error diagnosis and correction by means of suitable test and correction circuits as well as error masking, e.g. known through triple modular redundancy.
Im Zusammenhang mit der Entwicklung von Multiprozessor-Rechenanlagen ist eine weitere Methode zur Erzielung einer hohen Toleranz gegenüber Hardwaredefekten vorgeschlagen worden, die als 'graceful degradation' bezeichnet wird. Sie besteht darin, in einem aus mehreren identischen Prozessoren und Speichersegmenten aufgebauten System diejenigen Prozessoren und Speichersegmente, in denen permanente Hardwaredefekte auftreten, nicht mehr zuzuweisen bzw.In connection with the development of multiprocessor computing systems is another method of achieving a high tolerance for hardware defects has been proposed, which is referred to as 'graceful degradation'. she consists therein, in one made up of several identical processors and memory segments System those processors and memory segments in which permanent hardware defects occur, no longer assign or
die ihnen ursprünglich vom System zugewiesenen Funktionen auf gleichartige intakte Module zu übertragen und damit die insgesamt zur Verfügung stehende Hardwarestruktur zu reduzieren. Dies hat zwar eine Verminderung der Rechenleistung - gegebenenfalls bis zum Austausch der defekten Module - zur Folge, führt jedoch nicht zu einem vollständigen Systemuasfall.the functions originally assigned to them by the system to the same type to transfer intact modules and thus the overall available hardware structure to reduce. This has a reduction in computing power - possibly to the replacement of the defective modules - the consequence, but does not lead to a complete one System failure.
Das Prinzip des 'gracefui degradation' ist übertragbar auf die reguläre zweidimensionale zellulare Struktur des Arbeitsspeichers oder die eindimensionale Bitscheibenstruktur des Prozessors einer Rechenanlage, wenn geeignete Einrichtungen dafür vorhanden sind, defekte Zellen oder Bitscheiben logisch abzuschalten und deren Funktionen durch intakte Zellen bzw. I3itscheiben des gleichen Typs ausführen zu lassen. Dadurch wird es möglich, 'graceful degradation' auch in Einprozessorsystemen mit unsegmentiertem Arbetsspeicher durchzuführen. Es handelt sich dabei um ein Emulationsproblem, bei dem die vollständige Struktur des Rechners im Falle von Defekten in Speicherzellen bzw. in Prozessorbitscheiben durch geeignete Rekonfiguration auf eine reduzierte Struktur emuliert wird, und das demnach auf der Ebene der Mikroprograinmierung gelöst werden muß.The principle of 'gracefui degradation' can be transferred to the regular one two-dimensional cellular structure of the working memory or the one-dimensional Bit slice structure of the processor of a computer system, if suitable facilities are available to logically switch off defective cells or bit slices and their To perform functions through intact cells or I3itplatten of the same type permit. This enables 'graceful degradation' also in single-processor systems to be carried out with unsegmented work storage. This is an emulation problem in which the complete structure of the computer in the event of defects in memory cells or in processor bit slices through suitable reconfiguration to a reduced one Structure is emulated, and that is therefore solved on the level of microprogramation must become.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Reduzierung einer vorgegebenen Rechnerstruktur auf fehlerfrei arbeitende Komponenten mit Hilfe mikroprogrammierter Rekonficuration durch geeignete schaltungstechnische Ergänzungen im Rechner derart zu unterstützen, daß der zusätzliche zeitliche Aufwand für die Durchführung fehlerkorrigierender Mikrooperationen möglichst gering gehalten wird.The invention is based on the task of reducing a predetermined Computer structure on error-free working components with the help of micro-programmed Reconfiguration through suitable circuitry additions in the computer in this way to support that the additional expenditure of time for the implementation of error-correcting Micro-operations are kept as low as possible.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Bitfeldtransfereinheit zwischen den Prozessor und den Arbeitsspeicher geschaltet ist, daß die Bitfeldtransfereinheit im wesentlichen aus einem bit-, byte- und halbwortadressierbaren ersten Datenregister von Wortlänge und einem bit-, byte- und halbwortadressierbaren zweiten Datenregister von Wortlänge besteht, daß das erste und das zweite Datenregister über Datenübertragungswege in der Weise verbunden sind, daß innerhalb eines Maschinentaktes jedes Bit, Byte oder Halbwort aus dem ersten Datenregister extrahierbar und in eine vorbestimmte Bit-, Byte- oder Halbwortposition des zweiten Datenregisters einsetzbar ist, so-daß ein erstes Datenwort, das infolge Benutzung eines oder mehrerer defekter Schaltkreise oder Speicherelemente fehlerhafte Bits oder Bitfelder enthält durch Einsetzen korrekter Bits oder Bitfelder, die in einem zweiten Datenwort in fehlerfreien Bit- oder Bitfeldpositionen bereitgestellt sind, vervollständigt werden kann, oder daß aus einem ersten Datenwort vor Benutzung defekter Komponenten die mit einem Defekt koinzidenten Bits oder Bitfelder extrahiert und in einem zweiten Datenwort in fehlerfreie Bit- oder Bitfeldpositionen eingesetzt werden können.This object is achieved according to the invention in that a bit field transfer unit that the bit field transfer unit is connected between the processor and the main memory essentially from a bit-, byte- and half-word addressable first data register of word length and a bit, byte and half-word addressable second data register of word length that the first and the second data register via data transmission paths are connected in such a way that each bit, byte or half-word extractable from the first data register and into a predetermined one Bit, byte or half-word position of the second data register can be used, so that a first data word that occurs as a result of the use of one or more defective circuits or memory elements contain erroneous bits or bit fields by inserting correct ones Bits or bit fields in a second data word in error-free bit or bit field positions are provided, can be completed, or that from a first data word Before using defective components, the bits or bit fields that coincide with a defect extracted and in a second data word in error-free bit or bit field positions can be used.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß das Datenpufferregister des Speichers ausgangsseitig mit den Eingängen des ersten Datenregisters und-mit den Eingängen des zweiten Datenregisters verbunden ist, so daß ein Datenwort von dem Datenpufferregister wahlweise in jedes der beiden Datenregister transferierbar ist, daß die Ausgänge des zweiten Datenregisters mit den Eingängen des Datenpufferregisters und den Eingängen des Speicheradressregisters verbunden sind, so daß ein Datenwort aus dem zweiten Datenregister wahlweise in das Datenpufferregister oder das Speicheradressregister übertragbar ist.An advantageous embodiment of the invention is that the Data buffer register of the memory on the output side with the inputs of the first data register and is connected to the inputs of the second data register, so that a data word transferable from the data buffer register to either of the two data registers is that the outputs of the second data register with the inputs of the data buffer register and the inputs of the memory address register are connected so that a Data word from the second data register either into the data buffer register or the memory address register is transferable.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung bestehen darin, daß die für die Fehlerkorrektur notwendigen Zerlegungen von Datenworten in einzelne Bits oder Bitfelder und deren korrekte Positionierung beim Einsetzen in ein zweites Datenwort bzw.The advantages of the circuit arrangement according to the invention are that the decomposition of data words necessary for error correction into individual Bits or bit fields and their correct positioning when inserted into a second Data word or
das Zusammensetzen von Datenworten aus einzelnen Bits oder Bitfeldern mit einem Minimum an zusätzlichen Mikrooperationsschritten vorgenommen werden kann, und daß durch die Anordnung der Bitfeldtransfereinheit an der Schnittstelle zwischen Arbeitsspeicher und Prozessor beim Datentransfer Fehler, die im jeweiligen Quellenmodul entstehen, korrigiert werden können bevor das Datenwort dem Senkenmodul übergeben wird und Datenworte vor Ubergabe an ein defektes Senkenmodul dem Defekt angepaßt werden können.the assembly of data words from individual bits or bit fields can be performed with a minimum of additional micro-surgical steps, and that by the arrangement of the bit field transfer unit at the interface between RAM and processor during data transfer Errors in the respective source module can be corrected before the data word is transferred to the sink module and data words are adapted to the defect before transfer to a defective sink module can be.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below.
Es zeigen Fig. 1 eine schematische Darstellung zur Korrektur von Bitebenendefekten im Srbeitsspeicher, Fig. 2 : ein Blockdiagraimn der Bitfeldtransfereinheit und deren Anordnung an der Schnittstelle zwischen Prozessor und Arbeitsspeicher.1 shows a schematic representation for correcting bit plane defects in the working memory, Fig. 2: a block diagram of the bit field transfer unit and its Arrangement at the interface between processor and main memory.
Zur Verdeutlichung der Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird das Prinzip der mikroprogrammierten Rekonfiguration anhand der Korrektur von Defekten im Arbeitsspeicher und der Korrektur von Prozessordefekten ausführlich erläutert.To illustrate the mode of operation of the circuit arrangement according to the invention the principle of microprogrammed reconfiguration based on the correction of Defects in the main memory and the correction of processor defects in detail explained.
Grundbaustein eines Arbeitsspeichers ist im allgemeinen ein Modul bestehend aus einer Anordnung von 2k binären#Speicherzellen mit aufeinanderfolgenden Adressen, z.B. eine Kernspeichermatrix oder ein Halbleiterspeicherchip (MOS). Ein Speicher von 2N (N» k) Worten Kapazität und 2n (3< n « N) Bits Wortlänge ist demnach aufgebaut aus 2N-k Blöcken von 2n dieser Module, die den gleichen Adressbereich überdecken. Die Adressdekodierlogik besteht dementsprechend aus zwei Stufen, von denen die erste den jeweiligen Speicherblock und die zweite das Speicherwort innerhalb eines Blockes identifiziert. Eine Adressammelleitung bestehend aus N Leitungen führt den Adresscode der Adressdecodierlogik zu, und eine Datensammelleitung von 2n Leitungen übernimmt den Datentransport zwischen den Speicherzellen und dem Datenpufferregister des Speichers.The basic building block of a main memory is generally a module consisting of an arrangement of 2k binary # memory cells with consecutive Addresses, e.g. a core memory matrix or a semiconductor memory chip (MOS). A Memory of 2N (N »k) words capacity and 2n (3 <n« N) bits word length therefore made up of 2N-k blocks of 2n of these modules that make up the cover the same address range. The address decoding logic exists accordingly of two stages, the first of which is the respective memory block and the second identifies the memory word within a block. An address trunk consisting of N lines supplies the address code to the address decoding logic, and one Data bus line of 2n lines takes over the data transport between the memory cells and the data buffer register of the memory.
Entsprechend dieser physikalischen Struktur des Speichers sind drei idealisierte Defekte, auf die alle real auftretenden Defekte zurückgeführt werden können, zu unterscheiden.According to this physical structure of the memory there are three idealized defects to which all defects that actually occur are attributed can distinguish.
1) Der Defekt eines Speichermoduls verursacht den Ausfall eines Bitebenensegmentes in einem Adressbereich zwischen den Adressen g . 2k und (g+1) ~ 2k-1.1) The defect of a memory module causes the failure of a bit plane segment in an address range between the addresses g. 2k and (g + 1) ~ 2k-1.
2) Der Defekt einer Leitung innerhalb der Datensammelleitung verursacht den Ausfall der entsprechenden kompletten Bitebene.2) The defect in a line within the data bus caused the failure of the corresponding complete bit plane.
.3) Der Defekt einer Leitung innerhalb der Adressammelleitung verursacht den Ausfall von insgesamt 2N 1 Speicherzellen, die in einem periodischen Muster über den gesamten Adressbereich verteilt sind..3) The defect in a line within the address bus the failure of a total of 2N 1 memory cells in a periodic pattern are distributed over the entire address range.
Die grundsätzliche Methode zur Korrektur der beiden ersten Defekte besteht darin, für Speicherbereiche mit defekten Bitebenen spezielle Korrekturbitfelder in einem anderen geeigneten#Speicherbereich anzulegen, und dort diejenigen Bits kompletter Datenworte, die mit den defekten Bitebenen koinzidieren, abzuspeichern. Entsprechend muß ein aus einem solchen Speicherbereich gelesenes Datenwort durch Bits aus dem Korrekturbitfeld vervollständigt werden, und aus einem in diesen Speicherbereich zu schreibenden Datenwort müssen die fehlerkoinzidenten Bits extrahiert und separat in das Korrekturbitfeld geschrieben werden.The basic method for correcting the first two defects consists of special correction bit fields for memory areas with defective bit planes in another suitable memory area, and there those bits of complete data words that coincide with the defective bit planes. Correspondingly, a data word read from such a memory area must go through Bits from the correction bit field are completed, and from one in this memory area The data word to be written must have the error-coincident bits extracted and separately written in the correction bit field.
Im Falle des Defektes von Bitebenensegmenten der Länge 2k kann davon ausgegangen werden, daß im Speicher noch Blöcke der Länge 2k vorhanden sind, in denen komplette Datenworte fehlerfrei abgespeichert werden können. Ein oder mehrere zusammenhangende Blöcke dieser Art werden benutzt als Korrekturbitregion in der Korrekturbitfelder auf folgende Weise angelegt werden Der Defekt eines Speichermoduls im Adressbereich g ~ 2k ...In the case of the defect of bit plane segments of length 2k, it can it is assumed that there are still blocks of length 2k in the memory, in which complete data words can be saved without errors. One or more Contiguous blocks of this type are used as the correction bit region in the Correction bit fields can be created as follows: The defect of a memory module in the address range g ~ 2k ...
(g+1) ~ 2k-1 betrifft eine Speicherkapazität von 2k Bits, die in einem Korrekturbitfeld von 2k n Worten untergebracht werden kann.(g + 1) ~ 2k-1 refers to a storage capacity of 2k bits contained in one Correction bit field of 2k n words can be accommodated.
Zur Vereinfachung der Adressierung der Korrekturbitfelder wird unabhängig von der Anzahl der tatsächlich auftretenden Bitsegmentdefekte für jeden der 2N k physikalischen Speicnerblöcke ein Korrekturbitfeld in einer zusammenhängenden Speicherregion von 2h (h = 0,1,2,...) physikalischen Blöcken, deren Anfangsadresse ein ganzzahliges Vielfaches von 2h+k sein sollte, reserviert. Beginnend an dieser Basisadresse wird der nachfolgende Adressraum in 2N Felder von Zk n Speicherworten derart unterteilt, daß das i-te Feld die Korrekturbits des i-ten physkalischen Speicherblocks enthält und, genauer, daß das j-te Wort im i-ten Feld, und darin das l-te Bit das fehlerkoinzideiite Bit ues unter der Adresse = i ~ 2k+j . 2n+ e abgespeicherten Datenwortes enthält. Dadurch kann die Adresse des Korrekturbits direkt aus der Adresse des Datenwortes selbst hergeleitet werden.To simplify the addressing of the correction bit fields becomes independent on the number of bit segment defects actually occurring for each of the 2N k physical memory blocks a correction bit field in a contiguous memory region of 2h (h = 0,1,2, ...) physical blocks whose start address is an integer Multiples of 2h + k should be reserved. Starting at this base address will be the following address space is subdivided into 2N fields of Zk n memory words in such a way that that the i-th field contains the correction bits of the i-th physical memory block and, more precisely, that the j-th word in the i-th field, and in it the l-th bit, is the error coincident Bit ues under the address = i ~ 2k + j. 2n + e stored data word contains. This means that the address of the correction bit can be taken directly from the address of the data word can be derived themselves.
Wie in Fig. 1 dargestellt ist, slnd die ersten N-k Bits der Adresse identisch mit der Adresse des ~orrekturbitfeldes relativ zur Basis der Korrekturbitregion CBR, die nachfolgenden k-n Bits adressieren das Wort innerhalb des Korrekturbitfeldes CBF, und die letzten n Bits adressieren das Bit innerhalb des Wcrtes.As shown in Fig. 1, the first N-k bits of the address are identical to the address of the correction bit field relative to the base of the correction bit region CBR, the following k-n bits address the word within the correction bit field CBF, and the last n bits address the bit within the word.
Zur Durchführung dieses Korrekturverfahrens ist es außerdem notwendig, an geeigneter dritter Stelle im Speicher eine Fehlertabelle anzulegen, die als Eintragungen die Adressen der physikalischen Speicherblöcke mit Bitebenendefekten sowie die jeweiligen Nummern der defekten Bitebenen enthält.In order to carry out this correction procedure, it is also necessary to create an error table in a suitable third place in the memory, as entries the addresses of the physical memory blocks with bit plane defects and the respective Contains numbers of the defective bit planes.
Die Korrektur wird nun wie folgt ausgeführt. Soll ein Datenwort unter der physischen Adresse p gelesen werden, so wird zunächst ein Speicherzugriff mit dieser Adresse durchgeführt. Gleichzeitig wird mit Hilfe der Fehlertabelle festgestellt, ob die erzeugte Adresse ein defektes Bitebenensegment enthält. Ist dies der Fall, dann wird ein zweiter Speicherzugriff durchgeführt mit einer Adresse, die durch Addieren der höchstwertigen N-k Bits der Adresse p auf die niedrigstwertigen N-k Bits der Basisadresse der Korrekturbitregion CBR gebildet wird. Aus dem unter dieser Adresse ausgelesenen Wort wird mit Hilfe der niedrigstwertigen n Bits der Adresse p das Korrekturbit extrahiert und in dem unter der Adresse p ausgelesenen Datenwort in die Bitposition eingesetzt, die unter der entsprechenden Eintragung in der Fehlertabelle angegeben ist.The correction is now carried out as follows. Should a data word under the physical address p is read, a memory access with done at this address. At the same time, the error table is used to determine whether the generated address contains a defective bit plane segment. Is that the case, then a second memory access is carried out with an address specified by Add the most significant N-k bits of the address p to the least significant N-k Bits of the base address of the correction bit region CBR is formed. From the under this Address read out word is made using the least significant n bits of the address p extracted the correction bit and in the data word read out at address p inserted in the bit position under the corresponding entry in the error table is specified.
Beim vollständigen Ausfall einer Bitebene muß die angegebene Korrektur;nethode insoweit modifiziert werden, als in diesem Falle nirgendwo im Speicher ein vollständiges Datenwort abgespeichert und demzufolge die Korrekturbitfelder in der bisherigen Form nicht angelegt werden können. Deshalb werden zum Abspeichern der Korrekturbitfelder nur Speicherhalbworte benutzt, und zwar linke Halbworte,wenn sich der Bitebeneflausfall in der rechten Worthälfte befindet und umgekehrt. Dadurch wird war der für die gesamte Korrekturbitregion benötigte Adressraum verdoppelt, aber der Adressierungsmechan r smus bleibt im wesentlichen erhalten.If a bit plane fails completely, the specified correction method are modified to the extent that in this case there is nowhere in the memory a complete Data word and consequently the correction bit fields in the previous Form cannot be created. Therefore the correction bit fields only memory half-words used, namely left half-words, if the bit plane failure occurs is in the right half of the word and vice versa. This will be the same for the whole Correction bit region required address space doubled, but the addressing mechanism r smus is essentially retained.
Der Defekt einer Leitung innerhalb der Adressammelleitung kann auf ähnliche Weise korrigiert werden. -Da der-verfügbare Adressraum unabhängig von der Bitpositicn des Defektes auf die Hälfte zusammenschrumpft, wird ein Pseudoadressraum zwischen den Adressen O und 2N 1 von der Speicherverwaltung vergeben, d.h. alle Adressen, deren höchstwertigstes Bit eine 0 enthält.The defective line within the address trunk line can result be corrected in a similar manner. -As the available address space is independent of the Bitpositicn of the defect shrinks to half, becomes a pseudo address space between the addresses O and 2N 1 assigned by the memory management, i.e. all Addresses whose most significant bit contains a 0.
Dieser Pseudoadressraum kann abgebildet werden auf den tatsächlich infolge des Defektes noch verfügbaren physischen Adressraum, indem das Adressbit, das mit der defekten Adressleitung koinzidiert, in die höchstwertige Adressbitposition eingesetzt wird, bevor der Speicher adressiert wird, falls die defekte Adressleitung nicht ohnehin mit dem höchstwertigen Bit zusammenfällt.This pseudo address space can be mapped to the actual physical address space still available due to the defect by adding the address bit, that coincides with the defective address line, in the most significant address bit position is used before the memory is addressed if the defective address line does not coincide with the most significant bit anyway.
Den Korrekturmethoden für diese drei Arten von Speicherdefekten ist gemeinsam, daß ein Bit aus einer geeignet spezifizierten Bitposition eines ersten Datenwortes extrahiert und in eine ebenfalls spezifizierte Bitposition eines zweiten Datenwortes eingesetzt wird. Bei Defekten in mehreren Bitebenen kann dies mehrere Bitpositionen betreffen. So ist es auch vorstellbar, die angegebene Methode auf der Basis von Halbbytes (zusammenhängende Felder von vier Bits), Bytes (Felder von acht Bits) oder Halbworten anzuwenden.The corrective methods for these three types of memory defects is here in common that a bit from a suitably specified bit position of a first Data word extracted and into a likewise specified bit position of a second Data word is used. In the case of defects in several bit planes, this can be several Concern bit positions. So it is also conceivable to use the specified method the basis of nibbles (contiguous fields of four bits), bytes (fields of eight bits) or half-words.
Prinzipiell die gleichen Methoden können auch benutzt werden, um die durch defekte Bitscheiben des Prozessors hervorgerufenen Fehler zu korrigieren. Im Falle einer defekten Bitscheibe der arithmetisch/logischen Funktionseinheit kann z.B. bei logischen Operationen, die bitweise über die Operandendatenworte ausgeführt werden, zunächst die Operation wie üblich ausgeführt werden, wobei in der der defekten Bitscheibe entsprechenden Binärstelle ein fehlerhaftes Bit im Resultatwort zu erwarten ist. Um dies zu korrigieren, kann die Operation z.B. mit um jeweils eine oder mehrere Binärstellen nach links oder rechts verschobenen Operanden wiederholt werden, so daß das in der ersten Operation mit der defekten Bitscheibe koinzidierende Bit nunmehr auf -einer intakten Bitscheibe berechnet wird. Anschließend wird dieses Bit aus dem erhaltenen Resultatwort extrahiert und in die korrekte Binärstelle des in der ersten Operation erhaltenen Resultatwortes eingesetzt. Alternativ dazu ist es möglich, und bei arithmetischen Operationen mit Übertragbildung auch erforderlich, die Operationen jeweils auf Operandenhalbworten auszuführen, wobei die linke Hälfte der arithmetisch/ logischen Einheit benutzt wird, wenn die defekte Bit scheibe sich in der rechten Hälfte befindet und umgekehrt. Dabei wird es erforderlich, aus einem ersten Datenwort z.B. die rechte Worthälfte zu extrahieren und in einem zweiten Datenwort in die linke Worthälfte einzusetzen.In principle the same methods can also be used for the Correct errors caused by defective bit slices in the processor. In the event of a defective bit slice, the arithmetic / logical functional unit can E.g. for logical operations that are carried out bit by bit via the operand data words the operation to be carried out as usual, in which case the defective one A faulty bit in the result word is to be expected in the binary position corresponding to the bit slice is. To correct this, the operation can be carried out with, for example, one or more Binary digits to the left or right shifted operands are repeated, so that the bit coinciding with the defective bit slice in the first operation is now is calculated on an intact bit slice. This bit is then turned off extracted from the result word obtained and converted to the correct binary position in the result word obtained in the first operation. Alternatively, it is possible and for arithmetic operations with carry formation, the operations to be executed on operand half-words, with the left half of the arithmetic / Logical unit is used when the defective bit slice is in the right one Half is and vice versa. It becomes necessary from a first data word E.g. the right half of the word closed extract and in a second Insert the data word in the left half of the word.
Im Hinblick auf eine möglichst schnelle Ausführung der insgesamt zur Korrektur eines Defektes notwendigen Mikrooperationen ist es erforderlich, die Bit- oder Bitfeldtransfers möglichst innerhalb eines Maschinentaktzyklus durch eine spezielle Bitfeldtransfereinheit abwickeln zu lassen. Wegen ihrer Doppelfunktion der Korrektur von Speicher- und Prozessordefekten ist diese Einheit zweckmäßigerweise an der Schnittstelle zwischen Prozessor und Speicher angeordnet.With a view to the fastest possible execution of the total for Correction of a defect necessary micro-operations, it is necessary to change the bit or bit field transfers, if possible within a machine cycle, by a special one To let the bit field transfer unit unwind. Because of their double function of correction from memory and processor defects, this unit is expediently at the interface arranged between processor and memory.
Eine schematische Darstellung der Bitfeldtransfereinheit zeigt Fig. 2.A schematic representation of the bit field transfer unit is shown in FIG. 2.
Wesentliche Bestandteile der Bitfeldtransfereinheit bilden zwei Datenregister Rl und R2, die im Ausführungsbeispiel jeweils 32 Binärstellen umfassen. Zur Ausführung eines Bit(feld)-transfers wird das Datenwort, aus dem das Bit(feld) extrahiert werden soll, in das Datenregister Rl, und das Datenwort, in das das Bitfeld eingesetzt werden soll, in das Datenregister R2 geladen. Ein komplettes Datenort kann über die 32 Leitungen umfassende Datensammelleitung B7 aus dem Datenpufferregister MBR des Speichers sowohl in das Datenregister Rl als auch in das Datenregi#ter R2 geladen werden.Two data registers are essential components of the bit field transfer unit R1 and R2, which in the exemplary embodiment each comprise 32 binary digits. For execution of a bit (field) transfer becomes the data word from which the bit (field) is extracted should, in the data register Rl, and the data word in which the bit field is inserted is to be loaded into the data register R2. A complete data location can be over the 32-line data bus B7 from the data buffer register MBR of the memory is loaded both into the data register R1 and into the data register R2 will.
Über eine zweite ebenfalls aus 32 Leitungen bestehende Datensammelleitung B4 kann das im Datenregister R2 enthaltene Datenwort sowohl in das Speicheradressregister MAR als auch in das Datenpufferregister MBR übertragen werden. Im Ausführungsbeispiel sind Einrichtungen dafür vorgesehen, sowohl einzelne Bits als auch Bytes (Felder von acht Bits) und Halbworte vom Datenregister Rl in das Datenwegister R2 zu übertragen. Diese Sinrichtungen sind eine Datenleitung Bl, die aus einer einzelnen Leitung zur übertragung eines Bits besteht, eine Datensammelleitung B2, bestehend aus 8 Leitungen, über die ein Byte übertragen werden kann und eine Datensammelleitung B3 zum übertragen eines Halbwortes sowie ein 5 Bit Adressregister Al zum Adressieren einzelner Bits, Bytes oder Halbworte im Datenregister Rl, ein 5 Bit Adressregister A2 zum Adressieren einzelner Bits, Bytes oder Halbworte im Datenregister R2 und ein 2 Bit Kontrollregister BB, mit dessen Hilfe zwischen Bitadressierung (BB ist auf 00 gesetzt), Byteadressierung (BB ist auf 01 gesetzt) und Halbwortadressierung (BB ist auf 10 gesetzt) unterschieden werden kann. Die Adressregister Al und A2 können über eine fünf Leitungen umfassende Datensammelleitung B5 aus den niedrigstwertigen fünf Binärstellen des Datenpufferregisters MBR geladen werden, während das Kontrollregister BB aus dem Steuerwerk des Rechners über die Leitung B6 gesetzt wird.Via a second data bus, also consisting of 32 lines B4 can transfer the data word contained in the data register R2 into the memory address register MAR as well as in the data buffer register MBR. In the exemplary embodiment facilities are provided for both individual bits and bytes (fields of eight bits) and half-words from the data register Rl into the data path register R2. These devices are a data line Bl, which consists of a single line for transmission of a bit, a data bus line B2, consisting of 8 lines, over which a byte can be transmitted and a data bus B3 for transmission a half-word and a 5-bit address register A1 for addressing individual bits, Bytes or half-words in the data register Rl, a 5-bit address register A2 for Address individual bits, bytes or half-words in the data register R2 and a 2-bit control register BB, with the help of which between bit addressing (BB is set to 00) and byte addressing (BB is set to 01) and half-word addressing (BB is set to 10) can be. The address registers A1 and A2 can encompass five lines Data bus B5 from the five least significant binary digits of the data buffer register MBR are loaded while the control register BB from the control unit of the computer is set via line B6.
Ist das Kontrollregister BB auf 00 gesetzt, so werden alle fünf Bits der Adressregister Al und A2 zur Adressierung einer der 32 Binärstellen.der Register Ri bzw. R2- benutzt. Im Falle von Byteadressierung, d.h. wenn das Kontrollregister BB auf 0i gesetzt ist, werden lediglich die höchstwertigen zwei Bits der Pegister A1 und A2 zur Adressierung eines von vier Bytes der Register R1 und R2 benutzt. Im Falle von Halbwortadressierung, wenn also das Kontrollregister BB auf 10 gesetzt ist, wird lediglich da; höchstwertige Bit der Adressregister Al und A2 zum Adressieren eines von zwei Halbworten der Datenregister R1 und R2 benutzt. Die Adressdekoder sind in Fig. 2 nicht gezeigt.If the control register BB is set to 00, all five bits the address registers A1 and A2 for addressing one of the 32 binary digits of the registers Ri or R2- used. In the case of byte addressing, i.e. if the control register BB is set to 0i, only the most significant two bits become the pegister A1 and A2 are used to address one of four bytes in registers R1 and R2. In the case of half-word addressing, i.e. when the control register BB is set to 10 is just there; Most significant bit of the address registers A1 and A2 for addressing one of two half-words of the data registers R1 and R2 is used. The address decoder are not shown in FIG.
Die Funktionsweise der Bitfeldtransfereinheit soll nun anhand des Auslesens eines Datenwortes aus einem durch einen Bitebenendefekt beeinträchtigten Speicherbereich erläutert werden.The mode of operation of the bit field transfer unit should now be based on the Reading out a data word from a data word impaired by a bit plane defect Storage area are explained.
Der Prozessor erzeugt eine physische Adresse, deren Code sowohl in das Speicheradressregister MAR als auch in das Datenpufferregister MBR geladen wird Wird durch Vergleich mit der Fehlertabelle festgestellt, daß die Adresse in einem defekten Speicherbereich liegt, so werden die niedrigstwertigen fünf Bits der Adresse, die auch die Bitposition des Korrekturbits in dem zugehörigen Korrekturbitwort angeben, in das Adressregister Al übertragen. Außerdem wird auch durch das Steuerwerk das Kontrollbit BB auf 00 gesetzt. Nach Ausführung des Speicherzugriffs steht das in der mit dem Bitebenendefekt koinzidenten Bitposition inkorrekte Datenwort im Datenpufferregister MBR, von wo es in das Datenregister R2 übertragen wird. Nunmehr wird im Prozessor die Adressberechnung für das Korrekturbitwort vorgenommen, der Speicherzugriff mit dieser Adresse durchgeführt und das Korrekturbitwort in das Datenregister R1 geladen. Der Prozessor beschafft außerdem aus der entsprechenden Eintragung in der Fehlertabelle die Adresse der Bitposition des Bitebenendefektes und setzt diese in das Adressregister A2 ein. Die im Adressregister Al enthaltene Adresse sei 21, die im Adressregister A2 enthaltene Adresse sei 12.The processor generates a physical address, the code of which is in both the memory address register MAR and the data buffer register MBR is loaded If by comparison with the error table it is found that the address is in a If there is a defective memory area, the five least significant bits of the address are which also indicate the bit position of the correction bit in the associated correction bit word, transferred to the address register A1. In addition, the control unit also makes the Control bit BB set to 00. After the memory access has been carried out, this is in the incorrect data word in the data buffer register that coincides with the bit plane defect MBR, from where it is transferred to the data register R2. Now in the processor the address calculation for the correction bit word carried out, the memory access with This address is carried out and the correction bit word is loaded into the data register R1. The processor also obtains from the appropriate entry in the error table the address of the bit position of the bit plane defect and sets this in the address register A2 a. The address contained in the address register A1 is 21, that in the address register The address contained in A2 is 12.
Nunmehr werden die in den Adressregistern Al und A2 enthaltenen Adressen dekodiert, der Inhalt der 21. Binärstelle des Datenregisters R1 auf die Datensammelleitung B1 übertragen, und von dort in die 12. Binärstelle des Registers R2. übernommen. Jetzt enthält das Datenregister R2 das korrigierte Datenwort, das nun wieder in das Datenpufferregister MBR geladen wird, von wo es der Prozessor übernehmen kann.The addresses contained in the address registers A1 and A2 are now decoded, the content of the 21st binary digit of the data register R1 on the data bus B1, and from there to the 12th binary digit of the register R2. accepted. The data register R2 now contains the corrected data word, which is now back in the data buffer register MBR is loaded, from where it can be taken over by the processor.
Beim Transfer von Bytes werden entsprechend nur die höchs#wertigen zwei Bits der Adressregister Al und A2 dekodiert, das adrcssierte Byte des Datenregisters R1 wird auf die Datensammelleitung B2 übertragen, von wo es in das durch den Inhalt des Adressregisters A2 adressierte Byte des Datenregisters R2 übernommen wird. Dieser Vorgang ist schematisch für die übertragung des Bytes zwischen den Binärstellen 8 und 15 des Datenregisters R1 und den Binärstellen 24 und 31 des Datenregisters R2 angedeutet.When transferring bytes, only the most # significant two bits of the address registers A1 and A2 are decoded, the addressed byte of the data register R1 is transmitted to the data bus B2, from where it is fed into the by the content of the address register A2 addressed byte of the data register R2 is accepted. This The process is schematic for the transfer of the byte between the binary digits 8 and 15 of the data register R1 and the binary digits 24 and 31 of the data register R2 indicated.
Die Bitfeldtransfereinheit kann durch verschiedene Maßnahmen in sinnvoller Weise ergänzt werden. Es ist denkbar, die Einheit mit einem zwei bis vier Register umfassenden Pufferspeicher für Korrekturbitworte auszurüsten. Dadurch können beim Zugriff auf mehrere unmittelbar allfeinanderfolgende Adressen, wie dies z.B beim Durchlaufen von Instruktionssequenzen#der Fall ist, wiederholte Speicherzugriffe zur Beschaffung der entsprechenden Korrekturbits vermieden, und damit der Programmdurchlauf beschleunigt werden.The bit field transfer unit can make more sense through various measures Way to be added. It is conceivable the unit with one two to four registers to equip extensive buffer memory for correction bit words. This allows the Access to several consecutive addresses, such as for example Running through instruction sequences # is the case, repeated memory accesses to obtain the corresponding correction bits, and thus the program run be accelerated.
Der Vorteil der Anordnung der Bitfeldtransfereinheit an der Schnittstelle zwischen Prozessor und Arbeitsspeicher liegt darin, daß die durch Defekte im Prozessor und/oder im Speicher verursachten Fehler in Datenworten beim Transfer über die Schnittstelle korrigiert werden können und daß Datenworte einem Defekt vor Übergabe in die entsprechende Einheit angepaßt werden können.The advantage of arranging the bit field transfer unit at the interface between the processor and the working memory lies in the fact that the defects in the processor and / or errors in data words caused in the memory during transfer via the interface corrected can be and that data words a defect before transfer can be adapted into the corresponding unit.
Es ist demzufolge auch möglich, an dieser Schnittstelle mehrere Prozessoren, z.B. Kanäle, oder zusätzliche Speichersegmente anzuschließen, deren eventuelle Defekte ebenfalls durch die Bitfeldtransfereinheit korrigiert werden könnten. Die Steuerung der Einheit wird zweckmäßig vom Steuerwerk des Prozessors übernommen, der Kontrolle über das Speicherpufferregister MBR ausübt.It is therefore also possible to use several processors at this interface, e.g. to connect channels or additional memory segments, their possible defects could also be corrected by the bit field transfer unit. The control the unit is expediently taken over by the control unit of the processor, the control via the memory buffer register MBR.
Claims (4)
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| DE19762609064 DE2609064C3 (en) | 1976-03-05 | 1976-03-05 | Circuit arrangement for performing reconfigurations of the hardware structure of a programmable digital computer (bit field transfer unit) |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE2609064C3 DE2609064C3 (en) | 1978-08-10 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0090175A3 (en) * | 1982-03-30 | 1986-12-03 | International Business Machines Corporation | Method and apparatus for dynamic replacement of defective memory areas |
Families Citing this family (1)
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| USD320564S (en) | 1989-01-30 | 1991-10-08 | Robert Blend | Combined clock and calendar |
-
1976
- 1976-03-05 DE DE19762609064 patent/DE2609064C3/en not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0090175A3 (en) * | 1982-03-30 | 1986-12-03 | International Business Machines Corporation | Method and apparatus for dynamic replacement of defective memory areas |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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