DE1524183B1 - Schaltungsanordnung zum Speicherschutz für Random-Speicher bei Datenverarbeitungsanlagen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung Ausnutzung der einzelnen Einheiten einer Datenzum Speicherschutz für einen in mehrere Speicher- Verarbeitungsanlage sind die Folge. Die eigentlichen blocke unterteilten Random-Speicher in Datenver- Vorteile einer Mehrfachprogrammierung einer Datenarbeitungsanlagen, die zur gleichzeitigen Verarbei- Verarbeitungsanlage werden dadurch beträchtlich eintung mehrerer Programme ausgestattet sind, mit 5 geschränkt. Die effektive gleichmäßige Ausnutzung einem dem Random-Speicher zugeordneten Steuer- aller Einheiten der Datenverarbeitungsanlage, die speicher, wobei die einzelnen Speicherblöcke gegen durch die Mehrfachprogrammierung angestrebt wird, ungewolltes Schreiben bzw. Auslesen geschützt sind wird nicht erreicht, und die effektive Operationszeit und der Steuerspeicher für jeden Block im Haupt- der Datenverarbeitungsanlage wird wesentlich bespeicher mindestens einen Eintrag erhält, der die io grenzt. Außerdem ist durch die deutsche Auslegejeweilige Schutzbedingung für den zugeordneten schrift 1499 203 eine Schaltungsanordnung zum Speicherblock anzeigt. Speicherschutz bei Datenverarbeitungsanlagen mit

Bei Speichersystemen, z. B. in Form von Magnet- Simultanbetrieb vorgeschlagen worden, die durch kernspeichermatrizen für Datenverarbeitungsanlagen, folgende Merkmale gekennzeichnet ist:
die große Datenmengen beinhalten und von mehreren 15 a) für jeden Speicherblock ist ein zusammen mit Programmen und/oder von mehreren Einheiten inner- diesem adressierbares, jedoch funktionell gehalb eines Datenverarbeitungssystems angesteuert trenntes Speicher-Schlüsselwortregister vorge-

werden können, muß dafür Vorsorge getroffen wer- sehen, das bei Ansteuerung des Speicherblocks

den, daß die in den Speicherzellen enthaltenen Daten das diesem zugeordnete Schlüsselwort abgibt;

gegen ungewolltes Zerstören bzw. gegen ungewolltes 20 b) es ist ein Befehlsschlüsselwortregister vorhanden, Auslesen gesichert sind. Dieses Problem kann z. B. das das Schlüsselwort des jeweils anliegenden

auftreten, wenn ein Magnetkernspeicher in mehrere Speicheraufrufbefehls speichert;

Teile geteilt ist, die alle verschiedene zusammen- c) es ist eine Vergleichseinrichtung vorhanden, an gehörende Daten speichern und wo in verschiedenen deren ersten Eingängen die Ausgänge des jeweils

Teilen die Daten durch Auslesen und Neueinspeichern 25 adressierten Speicherschlüsselwortregisters und geändert werden können, währenddem in anderen an deren zweiten Eingängen die Ausgänge des

Teilen die Daten nicht geändert werden dürfen. Im Befehlsschlüsselwortregisters anliegen, so daß

Prinzip tritt das gleiche Problem auch auf, wenn in die Vergleichseinrichtung zur Verhinderung

dem Speicher mehrere verschiedene Programme für unerwünschter Änderungen bei einem Befehl,

verschiedene Aufgaben, die wiederum von verschie- 30 der eine Änderung des Speicherinhalts zur Folge denen Bedienungspersonen behandelt werden, ent- hat, ein Ausgangssignal abgibt, wenn weder die

halten sind. Wird eines dieser Programme geändert, Eingangswerte an ihren Gruppen von Eingängen

so kann z. B. ein Programm durch Irrtum in der übereinstimmen noch eine dieser Eingangsgrup-

Adressierung oder durch eine falsche Einstellung von pen einen bestimmten, fest vorgegebenen Wert

Registerinhalten auf dem Konsol einer Datenverarbei- 35 aufweist.

tungsanlage ungewollt völlig oder teilweise zerstört Dieser Lösung liegt also der allgemeine Gedanke

werden. Deshalb besteht bei modernen Datenverarbei- zugrunde, die bekannte elementare Speicherschutztungsanlagen die Möglichkeit, einen bestimmten Teil information auf Schlüsselwörter zu erweitern und des Speichers so zu sperren, daß die Ansteuerung den Speicherschutz von einem Vergleich abhängig zu bestimmter Speicherzellen nur von einem Programm 4° machen. Mit dieser Schaltungsanordnung ist es jedoch aus möglich ist und bei falscher Ansteuerung eine nicht möglich, bei bestimmten innerhalb eines ProWarnung gegeben wird. Diese Warnung wird wieder- gramms oder von außen auftretenden Bedingungen um in Form von Sichtanzeigen bzw. in Form von den Speicherschutz fur bestimmte geschützte Teile ausgedruckten Daten angezeigt. für eine bestimmte Zeit aufzuheben. Dadurch ist

So ist z. B. durch die deutsche Auslegeschrift 45 jedoch die Flexibilität einer Datenverarbeitungs-1114 049 ein Verfahren zur Einschränkung der An- anlage mit einer derartigen Schaltungsanordnung Steuermöglichkeit bei Speichermatrizen bekannt- stark eingeschränkt, denn es ist nicht möglich, den geworden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß dem Schutz der Speicherblöcke gegen unerwartetes Einganzen Speicher oder beliebigen Teilen desselben schreiben oder Lesen unter bestimmten Bedingungen ein weiteres Speicherelement oder weitere Speicher- 50 aufzuheben.

elemente zugeordnet sind, deren Speicherinhalte vor- Weiterhin ist durch die französische Patentschrift

bestimmte Operationen, die den Inhalt der zugehöri- 1379 293 (entspricht der nicht vorveröffentlichten gen Speicherteile betreffen, unterdrücken und/oder deutschen Auslegeschrift 1267 887) eine Fehlererkenmodifizieren. Durch diese Auslegeschrift ist auch nungseinrichtung zur Überwachung von Programmweiterhin bekannt, daß das bzw. die zugeordneten 55 Verzweigungen in datenverarbeitenden Maschinen Speicherelemente bei einem Entnahmebefehl wahl- bekanntgeworden, die dadurch gekennzeichnet ist, weise die Abgabe von Nullen und das Wieder- daß eine Fehlerdetektorschaltung bei einer Verzweieinschreiben von Nullen für den zugehörigen Spei- gung zuerst mit einem von einem Verzweigungscherteil oder die Abgabe des tatsächlichen Inhalts befehl abgeleiteten Steuersignal beaufschlagt wird und dessen Wiedereinschreiben veranlassen. 60 und dann durch ein Sondermerkmal des durch die

Ein nach diesem Verfahren arbeitender Speicher Verzweigung erreichten Programmteils zurückgestellt für ein Datenverarbeitungssystem, das gleichzeitig wird bzw. bei fehlendem Sondermerkmal eine Anmehrere Programme verarbeiten kann, die alle wahl- zeige über die fehlerhafte Verzweigung bewirkt. Mit freien Zugriff zu diesem Speicher haben, hat jedoch dieser Schaltungsanordnung ist es zwar möglich, den Nachteil, daß ein gerade angerufener Teil dieses 65 Fehler bei Programmverzweigern zu überwachen und Speichers für alle anderen Programme bzw. Einheiten festzustellen, es ist jedoch nicht möglich, den Speibis zur Beendigung der gerade ablaufenden Operation cherschutz gegen unerlaubtes Einschreiben bzw. Ausgesperrt ist. Längere Wartezeiten und eine schlechte lesen bestimmter Speicherteile durchzuführen bzw.

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diese unter bestimmten Bedingungen für eine kurze Das System beinhaltet einen Steuerspeicher 14,

Zeitdauer aufzuheben. welcher mindestens einen Eintrag für jeden Block im

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, Hauptspeicher 12 hat. Wenn ein Wort von einem eine verbesserte Schaltungsanordnung zum Speicher- Block im Hauptspeicher 12 unter Steuerung eines abschutz für einen in mehrere Speicherblöcke unter- 5 laufenden Programms in der Zentraleinheit 10 angeteilten Random-Speicher in Datenverarbeitungs- steuert worden ist, werden die Signale über die Leianlagen zu schaffen, die eine flexiblere Steuerung da- tungen 16 zum Steuerspeicher 14 geleitet. Der entdurch ermöglicht, daß beim Auftreten von bestimm- sprechende Eintrag hierin wird über die Leitungen ten Bedingungen der Speicherschutz für bestimmte 18 zum Datenspeicherregister 20 weitergeleitet. Aus Speicherteile oder -blöcke aufgehoben werden kann. io der Zeichnung ist zu ersehen, daß im vorliegenden

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe besteht Ausführungsbeispiel jeder Eintrag in den Steuernun bei einer Einrichtung der eingangs genannten speicher 14 sechs Felder enthält, die besonders im Art darin, daß im Steuerspeicher zusätzlich ein Register 20 in der Zeichnung dargestellt sind. Von Identifikationsfeld und Einträge vorhanden sind, von links nach rechts gelesen stellen diese Felder ein denen einige Bitfelder anzeigen, ob es sich bei dem 15 Programmfeld ID dar, durch das das laufende Proauszuführenden Befehl um einen privilegierten Befehl gramm gekennzeichnet wird, ein Blockadressenfeld handelt oder nicht, und daß ein Register vorgesehen Block Adr., ein 1-Bit-Feld 51, das für Blöcke, in ist, in das beim Abrufen eines Befehls durch die denen Programme enthalten sind, die bedingt schreib-Zentraleinheit die Blockadresse des Befehls nebst dem geschützt sind, auf Eins gestellt wird; ein 1-Bit-Feld aus dem Steuerspeicher ablesbaren Identifikationsfeld 20 SZ, das auf Eins gestellt wird, wenn das Programm und die Einträge eingegeben werden, wobei die Bit- des entsprechenden Blockes dazu veranlaßt wird, feider des Registers, die die Privilegierung anzeigen, bedingt geschützte Blöcke zu ändern; ein 1-Bit-Feld geprüft werden und in Abhängigkeit von ihrem Zu- 53, das die Blöcke kennzeichnet, in die nicht überstand zwei Flipflops geschaltet werden, worauf der gegangen werden darf, außer auf Grund einer Ver-Zugrifl: zu dem durch den Befehl adressierten Spei- 25 zweigungsinstruktion, die in zum Eintragen markiercherblock im Hauptspeicher erfolgt und gleichzeitig ten Blöcken enthalten sind (d. h., Blöcke, die bedingt damit die zugehörige Blockadresse und mittels der eingangsgeschützt sind), und ein 1-Bit-Feld 54, das Blockadresse aus dem Steuerspeicher die entspre- bei Blöcken, die übertragungsbevorzugt sind, auf chende, ebenfalls in den Einträgen enthaltene Eins gestellt wird. Für verschiedene Programme im Speicherschutzinformation und das Identifikationsfeld 30 Speicher 12, die dieselben Schutzeigenschaften aufin das dem Steuerspeicher nachgeschaltete Register weisen, kann ein gemeinsamer Programmcode ID gegeben werden, wo die Speicherschutzinformation verwendet werden, und eine Einzeleintragung, die geprüft wird und in Abhängigkeit davon und vom den gemeinsamen Programmcode ID hat, kann für Zustand der zwei Flipflops über eine Sperrschaltung den Steuerspeicher 14 und für jeden Block im eine Sperre ausgelöst wird bzw. der Befehl ausge- 35 Speicher 12 für alle Programme verwendet werden,
führt wird. Zum Zwecke der Veranschaulichung wird ange-

Dieser Lösung liegt die allgemeine Idee zugrunde, nommen, daß die Bits 51 bis 54, die sich auf die daß in einer Datenverarbeitungsanlage mit einem Blöcke der Steuerprogramme in dem Abschnitt 12A Speicher, der mehrere Programme enthält und gegen des Hauptspeichers 12 beziehen, alle auf Eins gesetzt unerwünschtes Schreiben und Lesen gesichert ist, 40 sind. Dies zeigt an, daß die Steuerprogramme bedingt beim Auftreten von bestimmten Bedingungen sowie schreibgeschützt sind, daß die Programme veranlaßt beim Auftreten von sogenannten privilegierten Be- werden, bedingt geschützte Blöcke zu ändern, daß in fehlen in einem Programm die Schreib- und Lese- diese Steuerprogramme nur auf Grund von Sprungsperre für den im privilegierten Befehl angegebenen befehlen übergegangen werden darf, die in zum EinTeil zeitweilig oder ganz aufgehoben werden kann. 45 tragen markierten Blöcken enthalten sind, und daß

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter- diese Steuerprogramme übertragungsbevorzugt bzw.

ansprächen gekennzeichnet. privilegiert sind. Die Blöcke der Anwendungs-

Die vorliegende Erfindung zeigt also einen beson- programme im Abschnitt 12 B des Hauptspeichers 12 ders günstigen Weg, zum bedingten Aufheben des haben nur im Feld 51 eine Eins, was anzeigt, daß Schutzes für bestimmte Speicherbereiche, so daß es 50 diese Blöcke bedingt schreibgeschützt sind, aber nicht hierdurch auf sehr einfache Art und Weise möglich übertragungsgeschützt und weder schreib- bzw. überist, Informationsblöcke eines Programms, die gegen tragungsprivilegiert.

unerwünschten Zugriff geschützt sind, trotzdem von Die Zentraleinheit 10 in der Zeichnung besitzt zur

einem anderen Programm aus anzusteuern, ohne daß Steuerung des Hauptspeichers einen Taktimpuls-

dabei falsche Eintragungen entstehen. 55 geber, der hier nicht zu sehen ist, der aber auf den

In der Zeichnung ist ein vorteilhaftes Ausführungs- Leitungen 31 bis 34 Impulse Π bis Γ 4 zur Steue-

beispiel der Erfindung dargestellt. rung der in der Zeichnung dargestellten Schaltungen

Die Zeichnung zeigt eine Zentraleinheit 10 einer zur Verfügung stellt. Die Leitungen 31 bis 34 der Datenverarbeitungsanlage, die mit einem zugehörigen Zentraleinheit 10 sind in der Zeichnung zwecks VerHauptspeicher 12 verbunden ist. Der Hauptspeicher 60 einfachung des Schaltbildes nicht als durchgehende 12 kann dabei ein Ferritkernspeicher bzw. ein Dünn- Leitungen gezeichnet. Es sind nur die betreffenden schichtspeicher sein, und ist in die Teile 12.4 und Steuereingänge der Schaltungen mit denselben Be-12 B unterteilt, wobei im vorliegenden Beispiel der zeichnungen belegt. Wie aus der Zeichnung zu sehen Teil 12^4 mehrere Steuerprogramme und der Teil ist, ist die Zentraleinheit 10 über die Leitungen 41,42 12 B ein oder mehrere Anwendungsprogramme ent- 65 und 43 mit den Flipflops 46 bis 48 verbunden, um halten soll. Die Teile 12/4 und 12 B des Haupt- diese durch auf den Leitungen auftretende Signale in Speichers können dabei wiederum in mehrere Blöcke den Eins-Zustand zu schalten. Das Flipflop 46 ist in unterteilt sein. dem Eins-Zustand, wenn der Inhalt von einem Wort

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im Hauptspeicher 12 geändert wird. Das Flipflop 47 des Flipflops 52 kann über die Leitung 72 des Torist im Eins-Zustand, wenn ein neuer Befehl abge- Gliedes passieren und gelangt dadurch auf das Oderrufen wird. Das Flipflop 48 ist im Eins-Zustand, Glied 74 zur Leitung 76. Die Leitung 76 ist mit der wenn von der zentralen Zentraleinheit 10 ein Befehl Zentraleinheit 10 verbunden und bewirkt das norausgeführt wird. Hierbei wird ein bestimmter Befehl 5 male Weitergehen in der Programmfolge. Dem Signal aus dem Speicher gelesen und dessen Adresse modi- auf der Leitung 33 folgt das Signal Γ 4 auf der Leifiziert wird. tung 34, welches die Flipflops 46 bis 48 in den Null-

Die Wirkungsweise des Systems wird im folgenden Zustand schaltet.

verdeutlicht. Es wird angenommen, daß ein Anwen- Wenn der Befehl in der Zentraleinheit 10 ist, wird

dungsprogramm abläuft und durch irgendeine Ursache io er decodiert. Es sei angenommen, daß es sich um dieses Programm versucht, in eines der Steuer- den Befehl »Speichere den Inhalt vom Akkumulator programme zu schreiben. Diese wird jedoch vorher bei der Adresse n« handelt, wobei η eine Adresse angezeigt, da es sich um eine unerwünschte Operation des Abschnittes 12 A vom Hauptspeicher ist. Wenn handelt, weshalb eine Sperre oder eine Unterbre- diese Operation entschlüsselt ist, wird über die Leichung auftritt. Der erste Schritt der Operation be- 15 tung 41 auf das Flipflop 46 ein Signal gegeben, welsteht nun darin, daß der Befehl vom Anwendungs- ches dieses in den Eins-Zustand schaltet, und über die programm im Abschnitt 12 B des Hauptspeichers 12 Leitungen 16 werden Signale abgegeben, die einen geholt wird und über die Leitungen 50 zur Zentral- Eintrag in den Steuerspeicher 14 in Abhängigkeit einheit 10 geleitet wird. Dadurch wird ein Signal auf vom Programmfeld ID des ablaufenden Programms der Leitung 42 ausgelöst, das das Flipflop 47 in den 20 und des Blockes im Hauptspeicher 12, der die Eins-Zustand schaltet. In den Steuerspeicher 14 wer- Adresse enthält, bei der der Speicher über die Leiden über die Leitungen 16 Signale eingetragen, in tungen 18 den Eintrag in das Register 20 erledigt, beVerbindung zu dem ablaufenden Programm und dem wirkt. Es wird angenommen, daß in diesem Beispiel Block im Hauptspeicher 12, der den oben genannten die Adresse, wo die Information gespeist werden Befehl enthält. Abhängig von diesem Eintrag erfolgt 25 soll, in dem Steuerabschnitt 12 A des Hauptspeichers dann ein Eintrag in das Register 20. Wenn der Steuer- 12 liegt. In diesem Zusammenhang wird nochmal speicher 14 ein Assoziativspeicher ist, dann können daran erinnert, daß die Eintragungen in diesem Teil die Signale auf der Leitung 16 mit dem Eintrag, der des Speichers in den Feldern 51 bis 54 eine Eins Programm-ZD- und Blockadressenfelder hat, eine stehen haben. Wenn diese Operationen beendet sind, Assoziativoperation auslösen und das Ergebnis dieser 30 gibt die zentrale Verarbeitungseinheit 10 ein Signal Operation in das Register 20 einschreiben. Der Block, Tl auf der Leitung 31 ab. Auch hier werden nur wieder den Befehl enthält, ist im Anwendungsabschnitt der diese Punkte der Schaltung betrachtet, die von Be-125 des Hauptspeichers 12, und der Eintrag in das deutung sind. Das Signal Tl auf der Leitung 31 Register 20 zu dieser Zeit bewirkt, daß in das 51-FeId schaltet das Flipflop 52 in den Eins-Zustand und geeine Eins und in die Felder 52 bis 54 eine Null ein- 35 langt außerdem auf Eingänge der Und-Schaltungen getragen werden. Wenn die oben beschriebenen 54 und 56. Da das Flipflop 47 zu diesem Zeitpunkt Operationen beendet sind, wird von der Zentral- im Null-Zustand ist, wird keines der Und-Glieder 54 einheit 10 ein Signal Γ1 auf die Leitung 31 abge- bzw. 56 geöffnet. Das nach dem Signal Tl auf der geben. Das Signal Π gelangt zum Flipflop 52 und Leitung 32 erscheinende Signal Γ 2 gelangt auf einen zu den beiden Und-Gliedern 54 und 56. Die wei- 40 Eingang des Und-Gliedes 68. Da sich das Flipflop 46 teren durch das Signal Tl ausgelösten Operationen zu dieser Zeit im Ein-Zustand befindet, wird der interessieren in diesem Zusammenhang nicht und zweite Eingang des Und-Gliedes 68 über die Leiwerden später beschrieben. Da das Flipflop 47 im tung 78 erregt. Da weiterhin das Flipflop 66 im vor-Eins-Zustand ist, wird ein Signal von der Eins-Aus- hergehenden Zyklus in den Null-Zustand geschaltet gangsseite über die Leitung 58 auf einen zweiten 45 wurde, wird über die Leitung 80 dieser Zustand auf Eingang der Und-Glieder 54 und 56 gegeben. Gleich- den dritten Eingang des Und-Gliedes 68 geleitet. Der zeitig ist das Flipflop 48 in dem Null-Zustand, und letzte Eingang des Und-Gliedes 68 ist über die das Signal von der Null-Ausgangsseite wird über die Leitung 82 mit dem Feld 51 des Registers 20 verbun-Leitung 60 auf die dritten Eingänge der Und-Glieder den. Da sich in diesem Feld eine Eins befindet, wird 54 und 56 geleitet. Da zu dieser Zeit im Register 20 5° das Und-Glied 68 zur Zeit T 2 voll erregt und gibt das Feld 52 eine Null beinhaltet, wird durch das ein Ausgangssignal auf Leitung 84 ab, welches das Nicht-Glied 62 ein Signal auf den vierten Eingang Flipflop 52 in den Null-Zustand schaltet, des Und-Gliedes 56 abgegeben, wodurch am Ausgang Das auf das Signal Γ 2 auf der Leitung 33 folgende

dieses Und-Gliedes auf der Leitung 64 ein Signal ent- Signal Γ 3 gelangt danach auf das Torglied 70. Da steht, welches das Flipflop 66 in den Null-Zustand 55 sich das Flipflop 52 nun in dem Null-Zustand befinschaltet. Nach dem Signal Π auf der Leitung 31 det, wird an der Null-Ausgangsseite dieses Flipflops folgt das Signal T 2 auf der Leitung 32 und gelangt auf der Leitung 86 ein Signal abgegeben. Dieses gean das Und-Glied 68. Da sich das Flipflop 46 in langt über das geöffnete Torglied 70 und das Oderdem Null-Zustand befindet, sind nicht alle Eingänge Glied 88 zur Leitung 90. Das Signal auf der Leitung des Und-Glieds 68 erregt. Nach dem Signal Γ2 auf 60 90 wird zur Zentraleinheit 10 geführt und verursacht der Leitung 32 folgt das Signal Γ 3 auf der Leitung dort eine Unterbrechung. Wenn die Zentraleinheit 10 33, welches auf das Oder-Glied (Tor-Glied) 70 ge- die Unterbrechung erkennt, kann sie über ein Untergeben wird. Die anderen Punkte, auf die das Signal programm zu dem bestimmten Punkt im Programm Γ 3 gegeben wird, interessieren in diesem Zusam- zurückkehren und einen neuen Start veranlassen, menhang nicht und werden später beschrieben. Da 65 Das auf das Signal Γ 3 folgende Signal T 4 auf der das Flipflop 52 durch das Signal Tl in den Eins-Zu- Leitung 34 schaltet das Flipflop 46 zurück in den stand geschaltet wurde, ist jetzt das Tor-Glied 70 ge- Null-Zustand. öffnet, und das Signal von der Eins-Ausgangsseite Zur weiteren Erklärung der Operation der Schal-

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tung wird nun angenommen, daß der Befehl »Spei- Signal auf das Flipflop 47, da dadurch in den Einschere den Inhalt vom Akkumulator bei der Zustand geschaltet wird. Weiterhin werden Signale Adresse n« in einem Steuerprogramm im Abschnitt über die Leitung 16 zum Steuerspeicher 14 gegeben, 12 A des Hauptspeichers 12 vorhanden ist und daß die einen Eintrag in Verbindung zu dem Programmdie Adresse η im Abschnitt 12 B des Hauptspeichers 5 feld ID des ablaufenden Programms und des Blocks 12 liegt. Bei diesem Zustand wird von der Zentral- im Hauptspeicher 12, der den Verzweigungsbefehl einheit im ersten Taktzyklus das Flipflop 47 in den enthält, über die Leitungen 18 in das Register 20 ein-Eins-Zustand geschaltet, und in den Feldern 51 bis gegeben. So wird vorläufig angezeigt, daß ein Eintrag 54 steht jeweils eine Eins. Zur Zeit Tl wird das in den Steuerspeicher 14 in Verbindung zu einem Und-Glied 54 geöffnet, so daß ein Ausgangssignal io Block im Abschnitt 12 B des Hauptspeichers 12 das auf der Leitung 92 entsteht, welches das Flipflop 66 Zustandsbit51 auf Eins setzt und alle anderen Zuin den Eins-Zustand schaltet. Zur Zeit Γ1 befindet Standsbits auf Null. Wenn die Zentraleinheit 10 die sich das Flipflop 52 ebenfalls in dem Eins-Zustand. vorläufigen Operationen abgeschlossen hat, wird auf Zur Zeit Γ 3 ist das Tor-Glied 70 geöffnet, und das Leitung 31 das Signal Tl erzeugt, das auf einen Einvon dem Flipflop 52 über Leitung 72 gelieferte Signal 15 gang des Und-Gliedes 96 gelangt. Der zweite Eingelangt zum Oder-Glied 74 und von da aus zur Lei- gang des Und-Gliedes 96 ist über die Leitung 98 mit tung 76 zur Zentraleinheit 10. Dadurch wird die dem Feld 53 des Registers 20 verbunden. Da zu die-Zentraleinheit 10 veranlaßt, in der normalen Pro- ser Zeit dieses Feld auf Null steht, wird das Undgrammfolge weiterzufahren. Glied 96 nicht geöffnet, und somit können keine

Während des zweiten Zyklus der Zentraleinheit 10 20 Operationen zu dieser Zeit durchgeführt werden,
befindet sich das Flipflop 46 im Eins-Zustand. Außer- Das auf das Signal Γ1 folgende Signal Γ 2 auf dem enthält das Feld 51 des Registers 20 eine Eins, Leitung 32 gelangt an je einen Eingang der Und- und alle übrigen Felder enthalten Nullen. Unter die- Glieder 100 und 102. Die anderen beiden Eingänge sen Umständen schaltet das Signal Π das Flipflop der Und-Glieder 100 und 102 sind mit der Einszurück in den Eins-Zustand, jedoch ist es nicht in 25 Seite des Flipflops 47 bzw. mit der Null-Seite des der Lage, irgendeine Änderung im Schaltzustand des Filpflops 48 verbunden. Der letzte Eingang des Und-Flipflops 66 hervorzurufen, das sich im Eins-Zustand Gliedes 100 ist schließlich mit dem 51-Feld des befindet. Zur Zeit TTL befinden sich auf den Leitun- Registers 20 verbunden und der letzte Eingang des gen 32, 78 und 82 Signale. Da sich das Flipflop 66 Und-Gliedes 102 ist über die Leitung 106 mit dem im Eins-Zustand befindet, erscheint auf der Leitung 30 Nicht-Glied 108 verbunden, an dessen Eingang über 80, die mit der Nullseite verbunden ist, kein Signal. die Leitung 104 der Zustand des Feldes 54 des Re-Außerdem ist ein Eingang des Und-Gliedes 68 nicht gisters 20 liegt. Beinhaltet das Feld 54 zu dieser Zeit erregt, und das Flipflop 52 ist im Eins-Zustand. Zur eine Null, dann erzeugt das Nicht-Glied 108 ein Aus-Zeit Γ 3 ist das Torglied 70 geöffnet, und das Signal gangssignal auf der Leitung 106, wodurch das Undvon der Eins-Seite des Flipflops 52 gelangt über das 35 Glied 102 voll erregt wird und ein Ausgangssignal Oder-Glied 74 und die Leitung 76 zur Zentraleinheit auf der Leitung 110 erzeugt, das das Flipflop 112 in 10. Diese Operation wird durch das Signal T 4 auf den Null-Zustand schaltet. Das auf das Signal T 2 der Leitung 34 beendet, das das Flipflop 46 in den folgende Signal Γ 3 auf der Leitung 33 gelangt zum Null-Zustand zurückschaltet. Die oben stehenden Tor-Glied 114. Da sich das Flipflop 116 im Eins-Darlegungen haben gezeigt, daß eine Unterbrechung 4° Zustand befindet, erzeugt es nun am Eins-Ausgang erzielt wird, wenn ein Befehl von einem nicht be- auf Leitung 118 ein Signal, welches über das Torvorzugten Block versucht in einen schreibgeschützten Glied 114, das Oder-Glied 74 und die Leitung 76 zur Block hineinzuschreiben, und daß ein schreibbevor- Zentraleinheit 10 läuft. Das nun folgende Signal Γ 4 zugter Block befähigt ist, Einträge in einen schreib- auf der Leitung 34 wird auf die Eins-Eingangsseite geschützten Block vorzunehmen. Es ist weiter zu 45 des Flipflops 116 und die Null-Eingangsseite des sehen, daß irgendeines der Steuerprogramme im Ab- Flipflops 47 gegeben.

schnitt 12^4 des Hauptspeichers, die schreibbevor- Durch die Decodierung dieses Verzweigungs-

zugt sind, in irgendeines der Steuerprogramme Ein- befehls wird ein Programmsprung zu einem im

träge vornehmen kann. Genausogut wie Einträge in Steuerabschnitt 12,4 des Hauptspeichers 12 stehen-

diese bedingt geschützten Programme möglich sind, 50 den Befehl verursacht. Um diese Operation auszu-

können auch Einträge in bedingt geschützte Anwen- führen, wird in der Zentraleinheit 10 ein Signal auf

dungsprogramme vorgenommen werden. Keines der der Leitung 42 zum Schalten des Flipflops 47 in den

Anwendungsprogramme, welches nicht schreibbevor- Eins-Zustand abgegeben, und über die Leitungen 16

zugt ist, kann jedoch in irgendeines der bedingt wird ein Eintrag in den Steuerspeicher 14 vorgenom-

schreibgeschützten Anwendungsprogramme Einträge 55 men, der in Verbindung zu dem Programmfeld ID

vornehmen. im Steuerabschnitt 12 A des ablaufenden Programms

Die Zustandsbits in den Feldern 53 und 54 des und des Blocks, der den Befehl, zu dem verzweigt

Steuerspeichers 14 und des Registers 20 werden zur worden ist, enthält, steht. Wenn diese Operationen

Veranschaulichung von leicht verschiedenen Arten beendet sind, wird wiederum ein Signal Tl auf der

der Schutzoperation verwendet. Zur Illustration, 60 Leitung 31 der Zentraleinheit 10 erzeugt, das auf

was diese Statusbits bezwecken, wird erstens ange- einen Eingang des Und-Gliedes 96 gegeben wird,

nommen, daß eins von den Anwendungsprogram- Das Signal auf der Leitung 98 vom Feld 53 des Re-

men im Abschnitt 12 B des Hauptspeichers 12 ab- gisters 20 gelangt auf den zweiten Eingang des Und-

läuft und daß eine Verzweigungsinstruktion vorliegt, Gliedes 96 und das Signal vom Eins-Ausgang des

die eine Verzweigung in einem der Steuerprogramme 65 Flipflops 47 gelangt über die Leitung 58 an den drit-

im Abschnitt 12 A des Speichers 12 verursacht. Wenn ten Ausgang dieses Und-Gliedes. Da das Flipflop

der Befehl aus dem Speicher 12 herausgelesen wird, 112 schon vorher in den Null-Zustand geschaltet

gibt die Zentraleinheit 10 über die Leitung 12 ein wurde, wird das Ausgangssignal von der Null-Aus-

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gangsseite über die Leitung 120 zum Und-Glied96 einem übertragungsgeschützten Block befindet, der geleitet, wodurch dieses Ausgangssignal auf der Lei- Befehl, zu dem verzweigt worden ist, ausgeführt wertung 122 erzeugt. Dieses Signal stellt das Flipflop den kann, egal ob es sich um einen übertragungsge-116 zurück in den Null-Zustand. Das auf das Signal schützten Block handelt oder nicht. Tl folgende Signal Γ2 auf Leitung 32, welches in 5 Die vierte Bedingung beinhaltet den Fall, wenn ein Verbindung mit dem Signal von der Eins-Ausgangs- nicht übertragungsgeschützter Befehl eine Verzweiseite des Flipflops 47, dem Signal der Null-Ausgangs- gung zu einem Befehl verursacht, die ebenfalls nicht seite des Flipflops 48 und dem Signal auf der Lei- übertragungsgeschützt ist. Unter diesen Bedingungen tung 104 vom Feld 54 des Registers 20 die Öffnung wird zur ZeitT2 der nicht übertragungsgeschützte des Und-Gliedes 100 hervorruft, erzeugt auf der Lei- xo Befehl geprüft. Das Feld 54 des Registers 20 hat eine tung 124 ein Signal, welches das Flipflop 112 in den Null, und das Und-Glied 102 ist voll geöffnet, wo-Eins-Zustand schaltet. Dadurch wird angezeigt, daß durch das Flipflop 112 in den Null-Zustand geschales sich bei dem Befehl um einen übertragungsprivi- tet wird. Ist im Feld 53 des Registers 20 eine Null, legierten Befehl handelt. Das nun folgende Signal dann ist das UND-Glied 96 nicht voll geöffnet. Das T2> auf der Leitung 33 gelangt nun zum Tor-Glied 15 Flipflop 116 verbleibt im Eins-Zustand, und zur Zeit 114. Da sich das Flipflop 116 im Null-Zustand be- Γ3 wird über das Tor-Glied 114, das Oder-Glied 74 findet, wird das Signal vom Null-Ausgang über die und die Leitung 176 zur Zentraleinheit 10 ein Signal Leitung 126 das Tor-Glied 114, das Oder-Glied 88 geleitet, das verursacht, daß die Verzweigung zum und die Leitung 90 zur Zentraleinheit 10 gegeben, Befehl ausgeführt wird und das Programm weiterum beispielsweise eine Unterbrechung hervorzurufen. 20 läuft.

Auf diese Weise wird eine unerwünschte Übertra- Die große Flexibilität in der Operation durch das

gung von Steuerungen in dem Abschnitt 12^4 des vorgeschlagene System wird nun an einem Beispiel Hauptspeichers 12 verhindert. Das nach dem Signal deutlich gemacht. Es wird angenommen, daß zwei Γ3 folgende Signal auf der Leitung 34 schaltet das Anwendungsprogramme, wovon das eine mit Pro-Flipflop 46 in den Eins-Zustand und das Flipflop 47 25 gramm 1 und das andere mit Programm 2 bezeichnet in den Null-Zustand. ist, übertragungsgeschützt sind und daß ein Daten-

Es wird nun angenommen, daß der während des block, bezeichnet mit Block 3, im Abschnitt 12 B des zweiten oben beschriebenen Taktzyklus ausgeführte Hauptspeichers 12 vorhanden ist, welcher im Pro-Befehl, der übertragungsprivilegiert ist, selbst ein gramm 1 verwendet werden darf, aber nicht im Pro-Verzweigungsbefehl ist und daß ein Eintrag in diesen 30 gramm 2. Diese würde zwei Einträge für den Block 3 Befehl keine Unterbrechung hervorruft. Unter diesen im Steuerspeicher 14 bedeuten, nämlich einen EinBedingungen werden am Ende der Zeit T 4 die beiden trag im Programmfeld ID für das Programm 1 und Flipflops 112 und 116 in den Eins-Zustand geschal- einen weiteren Eintrag in das Programmfeld ID für tet. Wenn der Befehl zum Ausführen verzweigt, dann das zweite Programm und zwar wurden in die Feiwird ein Signal über die Leitung 42 auf das Flipflop 35 der 51 und 53 für das Programm 1 Nullen und für 47 gegeben, wodurch dieses in den Eins-Zustand ge- das Programm 2 Einsen eingetragen. In diesem Fall schaltet wird, und über die Leitungen 16 verursachen würde das nicht bevorzugte Programm 1 Zugriff zum Signale einen vorbestimmten Eintrag in den Steuer- Block 3 haben, während dem bevorzugten Prospeicher 14 zum Auslesen. Zur Zeit Tl gelangt wie- gramm 2 der Zugang zu diesem Block versperrt der ein Signal an den einen Eingang des Und-Gliedes 40 bleibt.

96, und von der Eins-Ausgangsseite des Flipflops ge- In der vorhergehenden Beschreibung wurde gesagt,

langt ein zweites Signal über die Leitung 58 auf den daß der Zustand der Flipflops 66 oder 112 nur gezweiten Eingang. Wenn ein Befehl zu einem Steuer- ändert werden kann, wenn das Flipflop 48 sich im befehl im Abschnitt 12 A des Hauptspeichers 12 Null-Zustand befindet. Das Flipflop 48 zeigt vorher übertragen wurde, dann gelangt ein Signal von dem 45 an, ob die Zentraleinheit 10 Ausführungsbefehle beFeld 53 des Registers 20 über die Leitung 98 auf das reitstellen kann. Ein Befehl von diesem Typ erfor-UND-Glied 96. Wenn ein nicht übertragungsge- dert, daß der Befehl bei der Adresse N durchgeführt schützter Befehl, von dem Abschnitt 12 B des Haupt- wird und daß, wenn dieser Befehl durchgeführt worspeichers dorthin übertragen wird, dann wird kein den ist, die Steuerung zur Durchführung des nächsten Signal auf der Leitung 98 erzeugt. Eine andere Be- 50 Befehls übergeht. Unter diesen Bedingungen wird die dingung besteht, wenn das Flipflop 112 im Eins-Zu- Steuerung des Schutzes von dem privilegierten Befehl stand ist, das UND-Glied 96 nicht voll geöffnet ausgeführt und von dem Befehl bei der Adresse N. wurde und das Flipflop 116 im Eins-Zustand ver- Wenn z. B. der Befehl in einem nicht schreibgebleibt Das Signal T 2 gelangt wieder über die Leitung schützten Speicherplatz ist, würde das Flipflop 22 32 zu den Und-Gliedern 100 und 102 und verur- 55 während der Untersuchung dieses Befehls sich im sacht, daß das Flipflop 112 entweder in den Eins- Null-Zustand befinden. Wenn der Befehl bei der oder in den Null-Zustand geschaltet wird, je nachdem Adresse N ausgeführt wird, dann werden über die ob der Befehl übertragungsgeschützt war oder nicht. Leitungen 42 und 43 Signale abgegeben, die das Flip-Zur Zeit 73 wird das Tor-Glied 114 geöffnet, und flop 48 in den Eins-Zustand schalten. Ist die von der Eins-Ausgangsseite des Flipflops 116 gelangt 60 Adresse N jedoch nicht in einem privilegierten oder das Signal über das Oder-Glied 74 und die Leitung bevorzugten Speicherplatz, dann wird das Flipflop 66 76 zur Zentraleinheit 10, um eine Überprüfung des nicht in den Eins-Zustand geschaltet. Wenn der BeBefehls und das Weiterlaufen des Programms zu ver- fehl bei der Adresse N eine aktive Speicherung ausanlassen. Zur Zeit T 4 wird wieder ein Signal über die löst und die zu speichernde Adresse ist in einem beLeitung 34 auf die Eins-Eingangsseite des Flipflops 65 dingt geschützten Speicherplatz, dann wird das Flip-116 und auf die Null-Eingangsseite des Flipflops 47 flop 66 in den Ein-Zustand geschaltet, gegeben. Aus dem oben Beschriebenen ist zu er- Aus der obigen Beschreibung ist zu sehen, daß es

sehen, daß, wenn der Verzweigungsbefehl sich in durch geeignetes Setzen der Statusbits im Steuer-

speicher 14 möglich ist, irgendeinem Block im Hauptspeicher 12 einen Zugriff zu irgendeinem anderen Block in diesem Speicher zu verschaffen, obwohl dieser grundsätzlich geschützt ist.

Claims (6)

5 Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Speicherschutz für einen in mehrere Speicherblöcke unterteilten Random-Speicher in Datenverarbeitungsanlagen, die zur gleichzeitigen Verarbeitung mehrerer Programme ausgestattet sind, mit einem dem Random-Speicher zugeordneten Steuerspeicher, wobei die einzelnen Speicherblöcke gegen ungewolltes Schreiben bzw. Auslesen geschützt sind und der Steuerspeicher für jeden Block im Hauptspeicher mindestens einen Eintrag erhält, der die jeweilige Schutzbedingung für den zugeordneten Speicherblock anzeigt, dadurch gekennzeichnet, daß im Steuerspeicher (14) zusätzlich ein Identifikationsfeld (/D) und Einträge (51 bis 54) vorhanden sind, von denen einige Bitfelder (52 und 54) anzeigen, ob es sich bei dem auszuführenden Befehl um einen privilegierten Befehl handelt oder nicht, und daß ein Register (20) vorgesehen ist, in das beim Abrufen eines Befehls durch die Zentraleinheit (10) die Blockadresse des Befehls nebst dem aus dem Steuerspeicher (14) ablesbaren Identifikationsfeld und die Einträge (51 bis 54) eingegeben werden, wobei die Bitfelder (52 und 54) des Registers (20), die die Privilegierung anzeigen, geprüft werden und in Abhängigkeit von ihrem Zustand zwei Flipflops (66 und 112) geschaltet werden, worauf der Zugriff zu dem durch den Befehl adressierten Speicherblock im Hauptspeicher (12) erfolgt und gleichzeitig damit die zugehörige Blockadresse und mittels der Blockadresse aus dem Steuerspeicher die entsprechende, ebenfalls in den Einträgen enthaltene Speicherschutzinformation (51 und 53) und das Identifikationsfeld (7D) in das dem Steuerspeicher (14) nachgeschaltete Register (20) gegeben werden, wo die Speicherschutzinformation (51 und 53) geprüft wird und in Abhängigkeit davon und vom Zustand der zwei Flipflops (66 und 112) über eine Sperrschaltung (52, 68, 70, 96, 114, 116) eine Sperre ausgelöst wird bzw. der Befehl ausgeführt wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bitfelder (52 und 54) des Steuerspeichers (14) und des Registers (20) zur Anzeige, ob es sich bei dem auszuführenden Befehl um einen privilegierten Befehl handelt, ein Bitfeld (52) aufweisen, das anzeigt, ob das Programm des entsprechenden Blockes bedingt geschützte Blöcke ändern kann.

3. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bitfelder (52 und 54) des Steuerspeichers (14) und des Registers (20) zur Anzeige, ob es sich bei dem auszuführenden Befehl um einen privilegierten Befehl handelt, ein Bitfeld (54) aufweisen, das übertragungsbevorzugte Blöcke kennzeichnet.

4. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bitfelder (51 und 53) des Steuerspeichers (14) und des Registers (20) für die Speicherschutzinformation ein Bitfeld (51) aufweisen, das Blöcke kennzeichnet, in denen bedingt schreibgeschützte Programme enthalten sind.

5. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bitfelder (51 und 53) des Steuerspeichers (14) und des Registers (20) für die Speicherschutzinformation ein Bitfeld (53) aufweisen, das die Blöcke kennzeichnet, auf die keine Sprungoperationen ausgeführt werden dürfen, außer auf Grund von Sprungbefehlen, die in zum Eintragen markierten Blöcken (bedingt eingangsgeschützt) enthalten sind.

6. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei der Zustandsbits (51 und 52 bzw. 53 und 54), die in den Feldern des Registers (20) stehen, mit bestimmten Operationssignalen, die auf Leitungen (41 und 43) von der Zentraleinheit (10) erzeugt werden, zu einer bestimmten Taktzeit (Tl bzw. Tl) in jeweils zwei ersten Und-Gliedern (54 und 56 bzw. 100 und 102) mit nachgeschalteten Flipflops (66 bzw. 112), denen jeweils ein Und-Glied (68 bzw. 96) und ein Flipflop (52 bzw. 116) nachgeschaltet sind, verknüpft werden je nach der Einstellung der Zustandsbits (51 bis 54) entweder ein Unterbrechungssignal oder ein Weiterlaufsignal erzeugen, das der Zentraleinheit (10) zugeführt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen