[发明专利]数字数据处理系统中处理器与专用指令处理器间的接口

说明书

本发明总的来说属于数字式数据处理系统。

一个典型的数字式数据处理系统包括三个基本部件，即一个处理器部件、一个存贮器部件和一个输入/输出部件。存贮器部件在可寻址的贮存单元内存贮信息。信息包括数据和处理数据用的指令。处理器部件包括一个或多个数字式数据处理装置或“处理器”，信息在每个处理器和存贮器之间往返传送，将输入的信息翻译成指令或数据，再按照指令处理数据。计算结果然后贮存在存贮器部件内的可寻址单元上。

输入/输出部件还与存贮器部件进行通信，以便向系统传送信息和从它得到经过处理的数据。组成输入/输出部件的装置通常按照由处理器部件向它提供的控制信息进行工作，此控制信息决定了输入/输出装置将执行的操作。至少有一类由输入/输出装置完成的操作是传输用户信息，即在输入/输出装置和存贮器部件之间传输为用户程序所用的信息。通常，由输入/输出部件组成的典型装置包括例如打印机、电传打字机和视频显示终端，还可包括如磁盘或磁带贮存装置这类辅助信息贮存设备。

除作为输入/输出设备工作外，磁盘存贮装置（有时，还有磁带存贮装置）还可起着部分的存贮器部件的作用。尤其是，一个存贮器部件典型地包括一个主内存，处理器能相当快地访问其内容，但一般来说这是一种价格比较高的存贮设备。现代的内存典型地采用MOS或双极性半导体技术实现，可提供的存贮容量从几分之一兆字节至几十兆 字节。

在现代的数据处理系统中，一般来说，有一个或几个能够执行该系统中可以得到的所有指令的处理器（如果该系统是一个多处理器系统的话）。然而，在执行几种类型的指令当中，最值得注意的是完成浮点数运算的指令。这种浮点数是由两个不同部分组成的，一部分表示尾数，另一部分表示阶数。要完成这种运算，通常都是给出一个协处理器（CO-Processor）。

浮点数是由两个不同的部分组成的，这就是尾数及阶数。一般来讲，必须分开处理每一部分，但是在处理的起始时刻及/或终止时刻，操作必须要在依赖于另一部分的取值的这些部分上完成，如象进行移位及归一。这种复杂的处理，在通用处理机之中，则需要大量的时间。因而，提出了包括有快速执行指令的最佳化电路的协处理器，也叫作浮点处理器。

在现有的系统中，虽然基本上作为一种可选择方案，可以把浮点处理器连接到主处理器上去，并且采用该主处理器的电路去检索要进行处理的数据。在微处理器出现之前，这曾是一种令人满意的解决方案。然而，如果该主处理器是一个微处理器的话，那么能让该微处理器连接到其他电路、包括浮点处理器上去的那些引线脚数，是相当有限的。所以说，把大量的连接线只用于该浮点处理器，那是不可能的。

迄今采用的另外一种内部连接机构是让该浮点处理器监控系统的活动，并且注意当何时微处理器检索一个用于处理浮点数据的指令。如果，接收到这样的一个指令，那么该浮点处理器则使该微处理器被截止，对指令进行译码，检索所需要的数据，执行该指令，并存贮该所处理过的数据。但是，这需要该浮点处理器能够鉴别什么时候在对指令进行检索，并且能够具有扩展的接口电路及译码电路，从而识别那些被处理的数据。此外，如果该微处理器预取指令的话，那么该微处理器和浮点处理器则必须要协调一致，因为该浮点指令在刚一接收到的时候，是不会进行处理的，只有在该指令之前的指令被处理完后，才能处理该指令。同样，如果在该指令到达之前，其程序分支了，那么该指令将永远不会执行。

本发明对于数字数据处理系统中的应用来说给出了一种新的处理器。

该处理器对浮点处理器（“FPP”）具有一个新的接口。该接口包括有在该处理器与该浮点处理器之间传送信号的一组状态线和一组FPP数据线。此外，将该浮点处理器连接到这些数据线上去，并且连接到该处理器输入/输出总线的选择控制线上去，从而让它能以取得所要处理的操作数数据并能以返回该处理过的数据。当该处理器将一个浮点指令进行译码时，该处理器在通过FPP数据线传送该指令的同时，还通过FPP状态线传送一个指示正在传送指令的代码。