DE1163579B - Steuerwerk einer digitalen programmgesteuerten Rechenmaschine - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: G06f

Deutsche Kl.: 42 m -14

Ρ-.». BI. v. ^tl

Nummer: 1 163 579^kIz. ₅

Aktenzeichen: T 20435 IX c / 42 m

Anmeldetag: 14. Juli 1961

Auslegetag: 20. Februar 1964

Die Erfindung bezieht sich auf das Steuerwerk einer digitalen programmgesteuerten Rechenmaschine, welches sowohl Befehle steuert, die innerhalb der Maschine ablaufen (Internbefehle), als auch Befehle, die einen Informationsfluß zwischen der Maschine und einem im allgemeinen wesentlich langsamer arbeitenden externen Speicher- oder Schreibwerk (Eingabe-Ausgabe-Geräte) verursachen (sogenannte Externtransportbefehle). Es ist bekannt, für diese Zwecke ein Pufferregister vorzusehen, das die Unterschiede in der Verarbeitungsgeschwindigkeit zwischen Eingabe*Ausgabe-Geräten und Maschine durch Zwischenspeicherung überbrückt, indem etwa das aus der Maschine in kurzer Zeit gefüllte Pufferregister während eines nachfolgenden längeren Zeitraums in das Externwerk entleert wird. Diese Organisation hat den Nachteil, daß die in der Maschine in schnellem Rhythmus anfallenden Daten · zum Teil nochmals zwischengespeichert werden müssen, da das Pufferregister erst wieder beschickt werden kann, wenn es völlig nach außen entleert worden ist. In einer bekannten Anordnung übernimmt deshalb das Pufferregister aus dem laufenden Informationsblock nur jede «-te Zeichengruppe (wenn η der Quotient der beiden Verarbeitungsgeschwindigkeiten ist) und erhält denselben Block dafür «-mal nacheinander angeboten.

Die damit verbundene mehrfache Umspeicherung wirkt sich sowohl auf die Fehlersicherheit als auch auf die Belegungsdauer der Maschine sehr ungünstig aus.

Die Verarbeitungsgeschwindigkeit von Daten in den Eingabe-Ausgabe-Geräten, beispielsweise einem Lochstreifen-, Druck- oder Magnetbandgerät, ist im allgemeinen durch die mechanische Konstruktion dieser Geräte begrenzt. Insbesondere ist es erwünscht, die mechanische Bewegung des Bandes oder ,von Karten über längere Zeiträume hinweg mit unveränderter Geschwindigkeit beizubehalten. Dies bedeutet jedoch, daß de/ Verkehr zwischen Pufferregister und Rechenmaschine genau im Rhythmus des äußeren Informationsflusses ablaufen muß, da sonst Lücken auf einem zu beschreibenden Band entstehen oder das Pufferregister von einem Informationen anbietenden Band überschrieben wird, ehe es nach der Rechenmaschine entladen wurde.

Wenn es also grundsätzlich nicht gelingt, die Datenflußgeschwindigkeit der Externgeräte den Erfordernissen einer elektronischen Rechenmaschine anzupassen, so muß die Steuerung des Datenflusses zwischen beiden auf die Externgeräte übertragen werden. Ein Externgerät meldet also Datentransport-

Steuerwerk einer digitalen programmgesteuerten Rechenmaschine

Anmelder:
Telefunken

Patentverwertungsgesellschaft m. b. H.,
Ulm/Donau, Elisabethenstr. 3

Als Erfinder benannt:
Dipl.-Ing. Joh. Martin, Essen,
Dipl.-Ing. Karl Voitel, Backnang,
Heinz Voigt, Konstanz

wünsche der Rechenmaschine, die diese zur Vermeidung weiterer Totzeiten möglichst umgehend berücksichtigen muß.

Es sind in diesem Zusammenhang Anlagen bekannt, deren Rechenmaschine während eines Externtransportes für Internprogramme blockiert ist und deshalb immer für einen Transportwunsch bereitsteht. Die damit verbundene schlechte Ausnutzung der Rechenmaschine wird bei weiteren bekannten Anlagen dadurch vermieden, daß Steuermittel vorgesehen sind, die interne Rechenprogramme in die zeitlichen Lücken, die zwischen zwei Externtransportoperationen in der Rechenmaschine entstehen, einfügen.

Hier wird das Prinzip der Datenflußsteuerung durch das Externgerät wieder verlassen, da ein Externtransport nicht jederzeit Vorrang besitzt, sondern die jeweils nächste Unterbrechungsmöglichkeit des Internprogramms abwarten muß. In diesen bekannten Anlagen werden deshalb Befehle der Internprogramme, vor oder nach denen eine Unterbrechung-gestattet ist, vom Programmierer markiert.

Ein solches Verfahren begrenzt auch bei großem Unterschied in der Datenflußgeschwindigkeit zwischen Externgerät und Rechenmaschine die Anzahl der gleichzeitig betriebenen Externgeräte stark und ist bei geringem Unterschied völlig undurchführbar.

Moderne Rechenmaschinen besitzen gewöhnlich ein Steuerwerk, das auf Grund eines einzigen Befehls mehrere verschiedene Mikrooperationen in definierter zeitlicher Aufeinanderfolge veranlaßt (sogenanntes Mikroprogramm).

Der wesentliche Erfindungsgedanke liegt nun darin, unabhängig vom Programm und damit vom

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3 4

Programmierer an mehreren Stellen der einzelnen Jedem der Magnetbandgeräte ist ein Pufferregister 27

Mikroprogramme Eingriffsmöglichkeiten vorzusehen, zugeordnet, das von dem Magnetband serienmäßig so daß Externtransporte automatisch berücksich- Charaktere mit je sechs parallelen Binärzeichen erhält tigt werden, sobald ein entsprechender Wunsch vor- und zur Aufnahme eines Maschinenwortes vorgeliegt. 5 sehen ist. Unter Maschinenwort ist eine Gruppe von

Durch das erfindungsgemäße Steuerwerk einer z. B. achtundvierzig Binärzeichen zu verstehen, die digitalen programmgesteuerten Rechenmaschine wird im Rechenwerk parallel verarbeitet und im Speicheralso der geschilderte Engpaß durch wesentliche Er- werk parallel abgesetzt werden. Betrachtet man den höhung der Anzahl der Unterbrechungsstellen be- Vorgang der Eingabe von Daten in die Maschine, so seitigt. Die Erfindung besteht darin, daß zur Ermög- io steht zuerst ein Befehl, z. B. »Lies vom Band 4«, im lichung eines intermittierenden Ablaufes des Extern- Operationsregister, welcher ein Bandgerät 4 startet, transportes jedem Ein- und Ausgangsgerät ein zu- Jedem Bandgerät sind drei bistabile Elemente, ein sätzliches bistabiles Merkelemejnt zugeordnet ist, sogenanntes Merkelement 28, ein Leseelement 29 und das einen Eingriffswunsch des Eingabe-Ausgabe- ein Vorrangelement 30, zugeordnet, von denen die Gerätes in den Ablauf der Rechenmaschine anzeigt, 15 letzten beiden mit dem Bandstart gesetzt werden. Das, die Ausführung des gerade anliegenden Mikropro- Leseelement zeigt im einen Zustand den Lesebefehl,, gramms unterbricht und den Externtransport anregt, im anderen den Schreibbefehl an. wobei die zur Fortsetzung des unterbrochenen Intern- Ein dem Externbefehl vorangegaagener Befehl hat

befehle nach dem Externtransport notwendigen Daten die Anzahl der zu lesenden Wörternach dem Registers zwischenzeitlich in ein Sicherstellungsregister gebracht 30 und die erste Speicheradresse nach dem Indexspeicherwerden, register 14 gebracht. Der Befehl »Lies, vom Band 4« Diese und andere erfinderische Maßnahmen werden bewirkt also Setzen des Vorrangelements (welches im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels mit wiederum das Band 4 startet), Setzen des Leseelements Hilfe der F ig. 1 bis 12 beschrieben. Bei dem Beispiel sowie Abspeichern der Anfangsadresse, und der handelt es sich um eine programmgesteuerte digitale 35 Wortanzahl im Indexspeicher 13. Gemäß der Erfin-Rechenmaschine, in der ein Wort, d. h. eine Gruppe dung wird nun nicht gewartet, bis das zugehörige, von Binärzeichen, gleichzeitig (parallel) bearbeitet Pufferregister vollgelaufen ist, sondern ein weiterer wird. Diese Tatsache ist jedoch für die Anwendung Befehl zur Bearbeitung übernommen. Erst wenn das der Erfindung ebensowenig wesentlich wie die Wahl Pufferregister gefüllt ist, setzt das Bandgerät 4 das zueines Magnetbandes als Externgerät. 30 gehörige Merkelement 28, dessen Ausgang vom KanaL-In F i g. 1 sind die wichtigsten Funktionsteile einer wähler 8 laufend abgefragt wird. Hat der Kanalwähler solchen Rechenmaschine im Prinzip dargestellt: Ein ein gesetztes Merkelement erreicht, dann bleibt er Befehlswerk 1, ein Speicherwerk 2 und ein Rechen- " stehen, wobei ein mit dem Kanalwählerumlauf, werk 3 arbeiten in bekannter Weise zusammen; die synchronisierter Zähler 31 die jeweilige Geräteadresse einzelnen Pfeile sind nicht vollständig, sondern sie 35 enthält (im beschriebenen Fall die »4«). Sobald der. sollen nur die für das Verständnis der Erfindung er- Zähler steht, wird ein bistabiles Element 32 ak zentrales, forderlichen Funktionen andeuten. Mit dieser Rechen- Bereitelement eingeschaltet. Dieses Element wird in maschine sind vier Magnetbandgeräte 4, 5, 6 und 7 Abständen vom Mikroprogrammsteuerwerk 26 abgeüber einen Kanalwähler 8 verbunden. Das Befehls- fragt und sorgt also für Unterbrechung, des. laufenden werk 1 besteht im wesentlichen aus einem als Adreß- 40 Befehls. Nun kann das Pufferregister nach einem der, register Reg. A bezeichneten Register 9, welches die beiden Speicherregister 19,. 20 entladen werden, (je Adresse für eine Speicheransteuerung enthält, aus nach der im Indexspeicher abgespeicherten Adresse)^ einem Operationsregister (OP) 10, in welchem der und es kann das unterbrochene Programm weitergerade ausgeführte Befehl in codierter Form steht, aus geführt werden, nachdem noch die Adresse um »1« einem mit Reg. B bezeichneten Register 11, welches 45 weitergezählt wurde, damit das, nächste Wort ia den. zu Adressenumrechnungen verwendet wird, aus einem nächstfolgenden Speicherplatz, kommt. Befehlszähler (JSZ) 12 und einem Indexspeicher (SPX) Bei Unterbrechung eines Programms ist der Inhalt 13 mit zugehörigem Indexspeicherregister (Reg. X) 14 der durch den Transportbefehl benutzten. Beiehls- und Ansteuerwerk 15. werksregister sicherzustellen. Zu diesem Zweck wird Ein Kästchen »Befehlswerkslogik« (BW-Logik) 16 50 der Inhalt des Adreßregisters, des Indexspeicherregisoll die ganze Verdrahtung zwischen den Teilen des sters und des Registers B in die beiden Speicherregister Befehlswerkes darstellen. Das Speicherwerk besteht 19, 20 gebracht. Die Gesamtlänge dieser drei Befehlsaus zwei Speicherblöcken (SPi) 17 und (SP2) 18 mit werksregister entspricht einem Maschinenwort» also je einem Speicherregister (SR 1) 19 bzw. (SR 2) 20 und der Kapazität eines Speicherregisters. Die Speichereinem gemeinsamen Ansteuerwerk 21, welches — wie 55 register als Sicherstellungsregister bieten sich deshalb das Ansteuerwerk des Indexspeichers — vom Inhalt an, weil einerseits ein elektronisches Register schneller des Adreßregisters gesteuert wird. Im Rechenwerk als sonstige Speichermittel arbeitet, anderseits von sind drei Register 22, 23 und 24 angedeutet; die einem Externtransportbefehl nur jeweils ein Speicher-Rechenwerkslogik ist durch einen weiteren Kasten 25 register überschrieben wird. Diese Maßnahme ist symbolisiert. Das für die Darstellung der Erfindung 60 nicht auf das als Beispiel beschriebene Gerät beschränkt, wichtigste Funktionsteil des Rechenwerks bildet das Vielmehr wird man in vielen Maschinen irgendwelche Mikroprogramm-Steuerwerk 26, welches den zeitlichen während des Externtransports unbenutzte Register Ablauf aller Befehle steuert. finden, die als Sicherstellungsregister gebraucht werden Der Kanalwähler 8 verbindet jeweils eins der vier können. Auf diese Weise wird gemäß der Erfindung ein Magnetbandgeräte mit dem Speicherwerk der Ma- 65 getrenntes Befehlswerk für die Steuerung der Externschine, wobei der dargestellte Drehschalter lediglich transportbefehle vermieden.

die Funktion, nicht die (elektronisch realisierte) Nach Ausführung des Externtransportbefehls wer-

technische Ausführung angeben soll. den die sichergestellten Informationen wieder an ihrem

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Platz zurückgebracht, so daß der unterbrochene Befehl verknüpft, daß die Ausgänge der Leistungselemente auf fortgeführt werden kann. War der Transport der letzte Konjunktionswiderstände einwirken und so Kongewünschte (was durch Mitzählen und Vergleich mit junktionen »einschalten«, während die Ausgänge der der zu Anfang eingegebenen Anzahl der Wörter oder Registerelemente an Konjunktionseingängen liegen, durch Vergleich mit einer etwa mitgespeicherten Schluß- 5 Mehrere Konjunktionsausgänge sind über Disjunkadresse geschehen kann), dann wird das betreffende tionen (deren Disjunktionswiderstände im Eingangs-Vorrangelement gelöscht, welches das Band still- kreis der bistabilen Elemente liegen) zusammengefaßt setzt. und wirken so auf die Eingänge der Elemente nach

Für reibungslosen Ablauf des Externtransportbefehls F i g. 2 a, 2 b und 2 c.

ist die Einhaltung der Zeittoleranzen wichtig. Der zeit- io F i g. 2 d zeigt eine beispielhafte Verknüpfung dreier liehe Abstand zwischen zwei auf Band gespeicherten Ausgänge «, β, γ zu einer Konjunktion und deren disWorten bestimmt die maximal erlaubte Zeit, die vom junktive Verknüpfung mit einer weiteren Konjunktion Setzen eines Merkelements an über die Einstellung des aus den Elementausgängen δ und ε zu einer Klemme ξ', Kanalwählers, das Setzen des Bereitelements, den Ein- die mit einem Elementeingang verbunden ist. An dem griff in ein Mikroprogramm und die Sicherstellung bis 15 mit U bezeichneten Anschluß liegt der Ausgang eines zum (parallelen) Transport Pufferregister—Speicher- Leistungselements. Im folgenden wird eine solche logiregister verstreichen darf. Läßt man zu, daß mehrere sehe Funktion entweder schaltalgebraisch dargestellt (z.B. alle) Eingabe-Ausgabe-Geräte gleichzeitig in (f = <χβγ + δε) oder, wie in Fig. 2d, durch die Betrieb sind, dann muß man den Abstand zwischen bekannten Schaltsymbole. Weiterhin wird ein Leistungszwei Unterbrechungsmöglichkeiten (d. h. die maximale 20 element durch ein Rechteck versinnbildlicht, das in Pufferzeit) entsprechend verringern. In kritischen Längsrichtung unterteilt ist und je einen Ein- und Fällen wird jedem Pufferregister gemäß weiterer Er- Ausgang und einen einseitigen dunklen Fleck besitzt findung ein zweites Pufferregister zugeordnet, welches sowie ein Registerelement durch ein längsunterteiltes zum Paralleltransport zwischen das erste Pufferregister Rechteck, das je zwei Ein- und Ausgänge, jedoch und die Speicherregister geschaltet ist; auf diese Weise 25 nicht den Fleck besitzt (F i g. 2e).
erhöht sich die maximale Pufferzeit auf die Verarbei- Nach diesen Vorbereitungen sollen nun die Teile der tungsdauer eines Wortes in den Eingabe-Ausgabe- Rechenmaschine beschrieben werden, wobei mit den Geräten. Eingabe-Ausgabe-Geräten 4, 5, 6, 7 begonnen wird,

Letztere Möglichkeit wird jedoch im folgenden nicht von denen F i g. 3 eines zeigt. Ein Querschnitt durch

weiter untersucht, da bei den meist großen Unter- 30 ein Magnetband 33 wurde zur übersichtlichen Trennung

schieden zwischen den Geschwindigkeiten der Ma- von Schreib- und Lesevorgang doppelt angedeutet;

schine und der Bandgeräte die Zeittoleranz keine es besitzt sechs parallele Informationsspuren, und eine

wesentliche Einschränkung bedeutet. Die technische Pulsspur und ist mit sechs Leseköpfen 34 und sechs

Ausführung einer solchen Rechenmaschine ist, soweit Schreibköpfen 35 besetzt. Außerdem ist ein Lesekopf 36

für die Klarstellung der Erfindung nötig, in den folgen- 35 für die Pulsspur vorgesehen. Entsprechend sind sieben

den Figuren gezeigt, wobei F i g. 2 die wesentlichen Verstärker und Impulsformer 37 mit den Lesewick-

Grundelemente, die bistabilen Elemente und deren lungen verbunden, wobei die sechs Lesewicklungen der

Verknüpfung zeigt. Informationsspuren einseitig zusammengeschaltet und

In F i g. 2a ist ein transistorisiertes bistabiles EIe- über einen gemeinsamen Schalttransistor 38 geerdet ment, im folgenden Leistungselement genannt, mit 40 sind, während die Lesewicklung der Pulsspur mit den einem Informationseingang L', einem Takteingang T Schreibwicklungen einseitig verbunden und über einen sowie einem Informationsausgang L angegeben. Dieses weiteren Schalter 39 geerdet ist. Die sechs Lesekanäle an sich bekannte Element ändert seinen Zustand nur wirken auf die ersten sechs Elemente eines achtundsynchron mit dem Taktimpuls und wenn gleichzeitig vierzigsteiligen Pufferregisters 27 (s. F i g. 1), dessen am Eingang U ein positiver Stromimpuls anliegt oder 45 je sechsundneunzig Elementausgänge p_v und -eingänge wenn das Element sich bereits im mit »1« definierten pi mit dem Speicherwerk 2 der Rechenmaschine in Zustand befindet (= positivere Spannung am Ausgang noch zu erläuternder Weise verbunden sind. Die sechs L). Liegt das Element auf »1« und kommt ein positiver Schreibkanäle erhalten ihre Informationen aus den Stromimpuls auf den Eingang, so wird es nicht ge- letzten sechs Stellen dieses Pufferregisters. Das Pufferändert. Ein bistabiles Element mit anderen Eigen- 50 register kann seine Informationen erst ai. das Speicherschaften zeigt F i g. 2b. Dieses Element, ein getaktetes werk weitergeben, wenn ein Leistungselement die Set-Reset-Flip-Flop, auch Registerelement genannt, Leitung L₁ nach positivem Potential schaltet. Ähnlich nimmt synchron mit einem Taktimpuls den Zustand wirkt ein Leistungselement LL₈ auf eine zweite Steueran, der von den beiden einander komplementären leitung L_s des Pufferregisters beim Transport vom Eingängen r' und T' befohlen wurde, wobei definiert 55 Speicher in das Pufferregister. Über eine dritte Steuersei, daß das Element durch einen Stromimpuls an r' in leitung L₊₆ wird eine Verschiebung des Pufferspeicherdie »1 «-Stellung gebracht wird und daß diese Stellung inhalts um sechs Stellen nach rechts gesteuert. Diese durch positiveres Potential des Ausgangs r gegenüber Steuerleitung bildet den Ausgang eines Leistungsdem Ausgang r gekennzeichnet ist. elements LL₊₆, 40, das jeweils eingeschaltet wird, wenn

F i g. 2c zeigt ein weiteres in der folgenden Be- 60 ein Charakter entsprechend sechs parallelen Binärschreibung nur einmal auftretendes getaktetes bi- zeichen vom Band gelesen wurde oder wenn beim stabiles Element, welches einen Informationseingang Schreibvorgang ein Impuls von der Pulsspur des Bandes und zwei komplementäre Ausgänge besitzt. Es wirkt gekommen war (Disjunktionsgatter 41). Die Funktion wie das in Fig. 2a gezeichnete und im folgenden der Schaltung nach Fig. 3 ist für den Lesevorgang Leistungselement genannte Element, hat jedoch Span- 65 (»Lies von Band«)f olgende: Durch den Lesebefehl werden nungswerte an seinen beiden Ausgängen, die denen des vom Steuerwerk her der Eingang /' eines Register-Registerelements entsprechen. Diese Elemente werden elements 42 (Leseelement) sowie der Eingang v' eines über Diodenkonjunktionen und -disjunktionen so weiteren Registerelements 43 (Vorrangelement) an-

Der Aufbau der Logik, die die beschriebene Funktion gestattet, läßt sich am übersichtlichsten mit Hilfe der Schaltalgebra darstellen, die die eindeutige Zuordnung zu einer aus Dioden und Widerständen auf-5 gebauten Schaltung angibt, wie an Hand der F i g. 2 d gezeigt wurde. Eine mit einem Apostroph versehene Binärgröße stelle dabei einen Elementeingang (also einen Ausgang aus der logischen Schaltung) dar, eine quer überstrichene Größe stelle den komplementären

Tabelle 1

= OTi Zi Z₂;

ζί =

₂;

Z₂ = OT₀ Zi Z₂ + OTj

ζ« = W₁ Zi Z₂ + Ot₃ Z₁Z₂;

D = OT₀ Z₁ Z₂ + OT₁ Zi Z₂ Ot₂ Zi Z₂ + Ot₃ Zi Z₂;

gesteuert. Durch den »1 «-Ausgang des Vorrangelements
wird der Bandmotor 44 in Betrieb gesetzt, und über
eine Konjunktion 45 mit dem Leseelementausgang
wird der Schalter 38 geschlossen. Der erste Charakter
kann daraufhin sowohl das Pufferregister erreichen als
auch die Disjunktion 41. Mit dem nächsten Taktimpuls
der Rechenmaschine (von dem alle bistabilen Elemente
gesteuert werden) werden so das Element 40 sowie ein
weiteres Element 46, dessen Aufbau in F i g. 2 c dargestellt ist, eingeschaltet. Das Element 40 bewirkt,daß io Elementein- bzw. -ausgang dar. Ein Registerelement der Pufferinhalt um sechs Stellen nach rechts ver- R_Zl beispielsweise besitzt demnach zwei Eingänge Z₁, schoben wird und daß ein an sich bekannter Binär- z{ und zwei Ausgänge Z₁ und Z₁. Die logische Verzähler, bestehend aus drei Registerelementen 47,48,49, drahtung für den Kanalwähler nach Fig. 4 ist in um einen Schritt weitergezählt wird. Erscheint zu vor- dieser im folgenden durchgehend verwendeten Schreibbestimmter Zeit kein Charakter (z. B. in einer Lücke 15 weise in Tabelle 1 dargestellt, zwischen zwei Wörtern), dann wird der Zähler durch
den »O«-Ausgang des Elements 46 in einen Anfangszustand gebracht. Hat der Zähler dagegen acht Schritte
registriert, dann wird ein erfindungsgemäßes Merkelement 50 über eine Konjunktion 51 gesetzt, womit 20
dem Steuerwerk angezeigt wird, daß das Eingabe-Ausgabe-Gerät zur Übergabe des Pufferinhalts bereit ist.

Der Schreibvorgang (Befehl: »Schreibe auf Band«) beginnt wie der Lesevorgang mit der Einstellung des 35 Vorrangelements 43 und dem Motorstart; gleichzeitig wird jedoch das Leseelement auf »0« geschaltet, so daß eine Konjunktion 52 den Schalter 39 für den Betrieb der Schreibwicklungen schließt. Das Pufferregister wurde inzwischen vom Speicher her geladen, so 3° daß der erste Charakter auf Band geschrieben wird. Da das Merkelement 50 noch gelöscht ist, übernehmen die

Takte von der Pulsspur über den Verstärker 37, eine Die umfangreiche Verdrahtung einer parallelen

Konjunktion 53 und die Disjunktion 41 die Verschie- Rechenmaschine wird häufig auf sogenannten Kreuzbung des Pufferinhalts und das Weiterzählen der 35 schienenplatten realisiert, da ein systemloser Aufbau Zählelemente 47, 48, 49, bis diese über die Konjunk- zu zahlreichen Fehlern führt. Solche Platten sind beidtion 51 wieder das Merkelement einschalten, so daß seitig mit Scharen paralleler Leiter bedruckt, wobei die die als Tor wirkende Konjunktion 53 den Taktimpuls beiden Scharen aufeinander senkrecht stehen und nur unterbricht. eine Schar über Anschlüsse nach außen geführt ist.

Zusammenfassend sei gesagt, daß das Eingabe- 40 Solche Kunststoffplatten werden in Kassetten gesteckt Ausgabe-Gerät nur über die Elemente 42 und 43 und derart mit einer oder mehreren Elementplatten von der Maschine gesteuert wird, wobei das Lese- zusammengeschaltet, daß gleichnamige Anschlüsse und das Vorrangelement einmal eingestellt werden auf verschiedenen Kreuzschienenplatten und Element- und das Vorrangelement erst nach dem letzten platten miteinander verbunden werden. Taucht als erwünschten Worttransport gelöscht wird. Der »1«- 45 Anschluß einer Platte beispielsweise die Bezeichnung Ausgang des Merkelements gibt dem Kanalwähler 8 O₂ auf, so wird der Ausgang des auf einer Elementjeweils bekannt, daß ein Worttransport stattfinden platte liegenden Leistungselements LO₂ mit diesem kann, er steuert also den Eingriff in ein laufendes Anschluß verbunden. Diese Verschaltung geschieht auf Programm. der Kassettenrückseite. Dieser beispielhaften kon-

Die Beschreibung bezieht sich auf den Kanalwähler 8 50 struktiven Realisierung wird bei der Beschreibung der aus Fig. 1, der im einzelnen in F ig. 4 dargestellt Rechenmaschine durchwegs gefolgt werden, ist. Er besteht im wesentlichen wieder aus einem Binär- In Fig. 5 sind Symbole erklärt, durch die auf den

zähler, in bekannter Weise aufgebaut aus zwei Register- folgenden Kreuzschienenplatten die Schaltelemente elementen R_Z1 54 und R_zz 55. Dieser Zähler durchläuft dargestellt werden sollen. Besitzt ein Kreuzungspunkt im Taktrhythmus alle seine vier Schritte, solange kein 55 keine besondere Kennzeichnung, dann sind der waage-Merkelement gesetzt ist. Die vier Merkelemente der rechte und der senkrechte Leiter an dieser Stelle nicht vier Eingabe-Ausgabe-Geräte sind unterhalb einer verbunden. Ist er durch einen Schrägstrich gekennstrichpunktierten Linie nochmals zusammengefaßt. zeichnet, dann verbindet die beiden Leiter ein Richt-Wenn eines dieser Merkelemente oder mehrere in der leiter, dessen Kathode mit dem zu den Steckern führenbeschriebenen Art eingeschaltet werden, dann bleibt 60 den Leiter verbunden ist. Ein Punkt deutet einen

Rma —

Rz% —

Merkelemente; Bereitelement; Zählelemente.

der Zähler in einer Stellung stehen, die die Ordnungszahl des gesetzten Merkelements und damit die Nummer'des Eingabe-Ausgabe-Gerätes angibt. Mit dem Zählerstop wird ein weiteres bistabiles Element 56 gemäß der Erfindung gesetzt, das Bereitelement Rb, welches als einziges Steuerelement der Eingabe—Ausgabe in das Mikroprogrammsteuerwerk eingreifen kann.

Konjunktionswiderstand an, während ein Kreuz einen Kurzschluß anzeigt.

F i g. 6 zeigt einen Ausschnitt aus der Elementplatte, die konstruktiv aus beliebig vielen Einzelplatten be-65 stehen kann. Die Rechenmaschine besitzt unter anderem die für die Darstellung der Erfindung wichtigen bistabilen Elemente der vier Pufferregister. Ap₂₀I. . . /?J>₂48> Rp30l ■ · ■

beiden Speicherregister R_sim.. .R_iua, R_SWi.. .R_S2i8; außerdem enthält sie die je sechzehn Registerelemente Rai· ■ -Raie, Rbi- · -Rbie, Rxi- · -Rxie der Befehlswerksregister A, B und X sowie einige einzelne zur Mikroprogrammsteuerung benötigte Elemente R₀ (= ein Element des Operationsregisters 10), R_Q, R_r, Rf, R,_s sowie die bereits geschilderten vier Merkelemente R_mo.. .R_m3> vier Vorrangelemente R _vo.. .R _V3, vier Leseelemente R₁₀.. .R₁₃, die beiden Zählelemente R_Z1 und R_Z2 und das Bereitelement Ri,.

An Leistungselementen sind unter anderem auf der Elementplatte zu rinden die Operationselemente LLi, LLg, LDs, Llxt>, LTbx, Llba, Llab, LTxa, LLa, LTs, LTh, LB₊₁, LO₁. ..LO₈, LSXS, LSXL, LSS, LSL sowie die Fortschalteglieder des Mikroprogrammsteuerwerks LS₀.. .LS₁-J, LS₂₁. ■ .LS₂₆.

Durch die Entschlüsselung eines im Operationsregister 10 (Fig. 1) stehenden Befehls wird ein Fortschalteglied eingeschaltet, das eines oder mehrere Operationselemente und ein weiteres Fortschalteglied einschaltet und so dafür sorgt, daß im nächsten Takt ein anderes Glied auf andere Operationselemente wirken kann. Ein Operationselement wiederum schaltet die zu einer Operation notwendigen Konjunktionen über die Konjunktionswiderstände ein. Im einzelnen haben die Operationselemente folgende Wirkung:

LLi bedingt die parallele Übernahme der Informationen aus einem vorausgewählten Pufferregister in ein Spei- _₀ cherregister, wobei die Abspeicheradresse mittels ihrer höchsten Binärstelle die Auswahl des richtigen Speicherregisters vornimmt;

LLs bedingt den Transport von einem Speicherregister auf ein vorausgewähltes Pufferregister;

LDs bedingt einen Transport von einem Speicherregister in das andere;

LTxb bedingt einen Paralleltransport vom Indexspeicherregister χ in das Register B;

LTbx bedingt den umgekehrten Transport, also vom Register B ins Indexspeicherregister X;

LTba bringt die Information von Register B parallel nach Register A;

LTab bedingt den entgegengesetzt gerichteten Transport vom Register A zum Register' B;

LTxa bedingt den Paralleltransport vom Register X nach Register A;

LLa bedingt Teillöschung des Registers A (Adreßregister); es werden alle mit Ausnahme der drittletzten und vor

letzten Stelle gelöscht;

60

LTs bedingt den Transport von Register A jeweils in das erste Drittel der beiden Speicherregister sowie von Register B jeweils in das zweite Drittel und von Register X jeweils in das dritte Drittel der beiden Speicherregister (Sicherstellung):

LTh bedingt den Rücktransport der sichergestellten Information in die Register A, B und X, wobei nur aus einem der Speicherregister SR₁, SR₂ die Information geholt wird;

LB₊₁ erhöht den Inhalt des Registers B um »1«;

LO₁... LO₈ bedingen irgendwelche für die Darstellung der Erfindung unerhebliche Rechenwerksoperationen ;

LSXS und LSXL stoßen den Schreib- bzw. Lesezyklus des Indexspeichers an, d. h., sie bedingen Abspeicherung der in Register X stehenden Zahl nach der Indexspeicherzelle, deren Adresse in Register A steht, bzw. Lesen der Zelle nach Register X, deren Adresse in Register Λ steht;

LSS und LSL stoßen den Schreib- bzw. Lesezyklus des Arbeitsspeichers an; die Bezugsadresse steht wieder in Register A.

Alle beschriebenen Elemente einschließlich denen in den Eingabe-Ausgabe-Geräten werden durch einen zentralen Taktimpuls synchronisiert, eine Tatsache, die als selbstverständlich im folgenden nicht mehr erwähnt wird.

Als erste Kreuzschienenplatte soll nun die beschrieben werden, die die Verdrahtung der Pufferregister enthält. Entsprechend dem achtundvierzigstelligen Paralleltransport ist diese Platte achtundvierzigmal vorzusehen.

Die F i g. 7 zeigt die v-te Platte, so daß alle nicht mit dem Index ν bezeichneten Anschlüsse auf der Kassettenrückseite achtundvierzigmal durchverbunden werden. Auf diesen Platten sind die Operationen der Leistungselemente LLs, LLi, LDs und LL+_e verdrahtet. Die LeistungselementeLL₊₆₀.. .L₊₆₃ bedingen gemäß Fig. 3 die Verschiebung des jeweiligen Pufferinhalts um sechs Stellen (einen »Charakter«) nach rechts; sie werden nicht vom Mikroprogramm wie die übrigen Operationselemente, sondern, wie bereits beschrieben, vom entsprechenden Eingabe-Ausgabe-Gerät gesetzt.

Die Verdrahtung der Kreuzschienenplatte nach F i g. 7 ist in Tabelle 2 dargestellt.

Die Anschlüsse mit dem Index v-\-6 werden an der Kassettenrückseite mit den gleichnamigen Anschlüssen des Index ν auf einer jeweils sechs Stellen höher liegenden Platte verbunden.

Man ersieht aus Tabelle 2, daß, abhängig vom Stand des Zählers aus F i g. 4, bei LLi das entsprechende Pufferregister abgefragt wird bzw. bei LL₈ gesetzt wird, während die erste Binärstelle a_x des Registers A die Auswahl eines der beiden Speicherregister besorgt, da sich die Adressen der beiden Speicher im ersten Adreßzeichen unterscheiden sollen. Im Laufe eines Mikroprogramms wird a_x abgefragt und dementsprechend ein Element R_r gesetzt, da das Register A anderweitig überschrieben wird. Bei der Operation des Elements LD_S wird deshalb r abgefragt, um den in beiden Speicherregistern sichergestellten Inhalt der Register A, B und X zu bewahren, wenn auf einen Extemtransportbefehl sofort ein weiterer folgen würde, der sich jedoch auf den jeweils anderen Speicher bezöge. In solchen Fällen ginge ohne LD_S die sichergestellte Information verloren.

«9 509/345

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Z₁-I₂+ Li - pt, Z₂-U₁-Y Ls · s_2l.

Z₁-Z₂+ Li- p_2v · O₁- Z₁- Z₂ -f Li - pi,-

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Z₁-Z₂- a-

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Z₁-Z₂-O₁+ Ls- I₂

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Z₁-Z₂-

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s{,. — D_s-s_2r-7: s-1,- = Ds- ι,,· r;

Kv<48.

Die Logik (16) des Befehlwerks ist in Fig. 8 als weitere Kreuzschienenplatte verwirklicht, soweit sie für die Darstellung der Erfindung von Bedeutung ist. Da die Befehlswerksregister A, B und X als sechzehnstellig angenommen sind, muß diese Platte also sechzehnmal vorgesehen werden. Sie umfaßt die erwähnten Operationen der Elemente LL₀, LT_xa, LTxb, LTbx, LT_ba, LTab, LTs und LT_n. Die F i g. 8 zeigt die ,a-te Platte und enthält die Anschlüsse des μ-ten Elements der Register A, B und X sowie jeweils drei Elemente der beiden Speicherregister, das μ-te (mit Index αμ gekennzeichnet), das (μ+16Ηε (mit ομ bezeichnet) sowie das (μ+32)-ίβ, das den Index ομ trägt. Weiter sind noch das bereits erwähnte Element R_T sowie ein später zu erläuternder Anschluß kb vorhanden. Die oben angeführten Funktionen werden durch die Schaltung nach Tabelle 3 realisiert. _

Die Konjunktion As = ^₁ ■ B₂ ■ B₁ ■ ■ ■ b_ls ■ b_lt führt nicht direkt über eine Disjunktion zu einem bistabilen Element, sondern sie wirkt, wie später gezeigt wird, als Eingang für weitere Konjunktionen (abweichend von der disjunktiven Normalform). Dadurch wird eine sofortige Abfragemöglichkeit erzielt, sobald das Register B leer ist.

In F i g. 9 ist eine weitere Kreuzschienenplatte angegeben, die nur einmal vorhanden ist und ebenfalls zur Befehlswerkslogik (16 in Fig. 1) gehört. Es handelt sich hier um die Zähleinrichtung, in der gemäß der Erfindung die laufende Adresse und eventuell die Anzahl der verarbeiteten Wörter nach jedem Transport um »1« erhöht wird.

Tabelle

α'μ =

= τχα

' Χμ ,

7 +

Th · S2 αμ

Si αμ

■ r;

</^<16.

π' —

τχα

•Χμ'-

r +Th

' S-ΐαμ

• r;

b'„--

= Tx1,

■Χμ',

7 +

Th · S2 b μ

Si bM

■ r;

5; =

TXb

-X11;

r-i- T11

• S-Ib μ

• r;

Χ'μ =

= TbX

' Ο μ ί

7 +

Th · Si C μ

ϊίαμ

■ r;

Χ'μ =

TbX

■Βμ;

7 +. Th

• S-ic μ

■ r;

α'μ -

= TW

' Ομ \

äj'g

= La;

α'μ =

Tb α

■ Bμ:

= Tab

• αμ;

ie:

Scμ -- Sμ + -J2) ;

Β'μ =

Tab

■ ομ;

c/ ei "1ίΐ/ί? "ö &μ ~"

= TS ■

αμ;

1

, S2 αμ =

Ts ■

αμ;

^ibui "ύί*μ "

= Ts ■

b„;

, J26„ =

Ts-

ϊ>μ;

cf ρ' "lc/*» "2c/i ~

= Ts ·

Χμ',

, S2 1 ομ =

Ts ■

Χμ',

α'μ--

= Tn-

Sl αμ -

"μ

Τη-

Sl αμ '

K--

= τΛ.

Si ι,μ ■

Β'μ =

Th-

Si br ■

■Χ'μ-

= Th-

8,C1,-

Χ'μ =

η-

Sl εμ ·

■ ■ ä~U

- ä[z,

(ν C * \ύαμ - ύμ »

Sbμ

S μ +

Zu diesem Zweck werden die Adresse und die Anzahl der Wörter nacheinander in das Register B geholt, dort um »1« erhöht und wieder im Indexspeicher abgesetzt.

Die mit dem Register B verbundene Zähllogik ist in Tabelle 4 dargestellt.

b[ =

Tabelle 4

F₁ b₂ Z)₃ Z)₄ Z)₅... Z)₁₆; Fi = 5₊₁ Z)₁ Z)₂Z)₃.. .Z)₁₆; Z)₂ = 2?₊₁ Z)₂ έ₃ Z)₄... Z)₁₆; F₂ = -S₊₁ Z)₂ Z)₃... Z)₁₆;

Z>₃ = 5+J₁ Z)₃ Z)₄... Z)₁₆; Z)₃ = .S₊₁ Z)₃ Z)₄... Z)₁₆; A₄ = A₊₁Z)₄Z)₅Z)₆.. .Z)₁₆; Z)₄ = .S₊₁ Z)₄Z)₅.. .Z)₁₆;

Z)₅Z)₆Z)₇.. .Z)₁₆; Z)₅ = .S₊₁ Z)₅ Z)₆... Z)₁₆;

₁₄ = B₊₁ Z>₁₄ Z)₁₅ Z)₁₆;
b-is — B₊₁ Z)₁₅ Z)₁₆;

ZT₁₄= A₊₁ Z)₁₄ Z)₁₅ ι
Fi₅= -S₊₁Z)₁₅Z)₁₆; F₁₆ = B₊₁ Z)₁₆.

Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist der Zähler in Fig. 9 auf acht Binärstellen Z)₁...Z)₈ beschränkt, doch genügt bereits die obige schaltalgebraische Beschreibung zu seiner eindeutigen Darstellung.

Zu dem soweit erklärten Mosaik verschiedener Funktions- und Konstruktionsgruppen fehlt nur noch die Steuerung der zeitlichen Folge, mit der die einzelnen Operationselemente eingeschaltet werden: das Mikroprogrammsteuerwerk mit den Fortschalteelementen LS_n-

Die Fig. 10 zeigt ausschnittsweise den Zusammenhang zwischen Fortschalteelementen LS_n, Operationselementen und Rechenregistern. Die oberste Reihe von Elementen enthält zwei Register (Reg. A und Reg. B) mit je η Elementen. Deren Ausgänge sind über Konjunktionsdioden mit Konjunktionswiderständen verbunden, wobei der Verbindungspunkt mit Elementeneingängen über disjunktive Dioden verknüpft ist. Dies stellt einen Ausschnitt aus der Verdrahtung für die beiden Register dar und entspricht zum Teil der Kreuzschienenplatte von Fig. 8. Die gezeichnete Verdrahtung bedingt einen Paralleltransport von Register A nach Register B (Tab) bzw. umgekehrt (Τι,α). Die Ausführung dieser Operationen wird durch Einschalten eines und/oder des zweiten Operationselementes LTab bzw. LTba ermöglicht, die unter der Verdrahtung dargestellt sind (dazwischen liegt noch die erwähnte Kassettenrückverdrahtung). Unterhalb der Operationselemente ist die Verdrahtung des Mikroprogramms angedeutet, die wieder mit Dioden und Widerständen in der beschriebenen Art (Kreuzschienenplatten) realisiert ist. Zusammen mit der untersten Reihe von Elementen, den Fortschalteelementen LS₈ und LS₉ beispielsweise, bildet diese Verdrahtung das Mikroprogrammsteuerwerk 26. Wenn also entweder von der Entschlüsselung eines Befehls im Operationsregister oder von einem anderen Fortschalteelement das Element LS₈ eingeschaltet wurde, dann bewirkt es, daß die Elemente LT_a » und Ll\_a im nächstfolgenden Takt eingeschaltet sind und so die erwähnten Transporte ausführen. Zugleich wird aber auch LS₉ eingeschaltet, welches auf eines oder mehrere andere Operationselemente wirkt und wieder das nächste Glied der Fortschaltekette einschaltet. Die Weiterschaltung der Kette kann auch von Bedingungen abhängig gemacht werden, so daß auf diese Weise wahlweise auf das nächste oder ein anderes Glied gesprungen werden kann.

Es sei hier betont, daß das Mikroprogramm fest verdrahteter Bestandteil der Rechenmaschine ist und vom Benutzer weder gelöscht noch geändert werden ίο kann.

Die beiden abschließenden Fig. 11 und 12 zeigen drei solche Mikroprogramme auf Kreuzschienenplatten verdrahtet, wobei Fig. 11 das erfindungsgemäße Startprogramm eines Externtransportbefehls sowie ein beispielhaftes Aussprungprogramm darstellt.

Die algebraische Darstellung des Startprogramms zeigt Tabelle 5.

Tabelle 5

S₀ = S₀ V₀ a_lt O₁₅ + S₀ V₁ 5"₁₄ a₁₅ + S₀ V₂ a₁₄ a_lf
+ S₀ v₃ a_u a₁₅;

S₁, ixi , 1 bx, v₀,1₀, a_le — o₀.o v₀ O₁₁ a_u,

rif O VO' T** / I^ t O ~* ^β

S₁, SXS , Tbx, V₁,1₁, a₁₆ = S₀O V₁ a_u a₁₅; S₁, SXS', Tbx, V₂,1₂, a₁₆ = S₀O v₂ a_u a₁₅; S₁, SXS', Tbx, v'₃,1₃', a(_t = S₀Ov₃ a_u O₁₅; S(, SXS', Tbx, v₀,1₀, a_le = S₀Ov₀ O₁₄ ö"₁₅;

S O VC*' T* ^ JS /i f C* 27 """" ^? ft ·

I₉ ΟΛΟ , I bX> V₁, Z₁, «_1β — O₀ O Vi Q₁₄ #15'

Si₉ SXS , T&tfs T^ *2» ^16 ⁼ ^O O ^2 ^14 ^15'

C*/ CVC τ / j/ /ff ο τ?^r η /ι ·

*3jj O/L ι3 ₉ £ bcCi ^3' 3* 16 — O 3 14 15'

^l = O₁/,
ο/ O VC" C* -f ·

Si=S₂/;

r/ = S₂ /.

Dieses Programm benötigt nur drei Glieder der Fortschaltekette, was jedoch nicht bedeutet, daß es nur drei Takte dauert. Wenn also vom Operationsregister aus das Element LS₀ eingeschaltet wurde, dann wird entsprechend der ersten schaltalgebraischen Funktion dieses Element LS₀ nochmals eingeschaltet (= Wartetakt), wenn die zu Beginn im Adreßregister an der drittletzten und der vorletzten Stelle (a₁₄ und a₁₅) stehende Geräteadresse ein Gerät auswählt, das noch von einem früheren Transportbefehl her läuft (Kennzeichen dafür ist das eingeschaltete Vorrangelement R_v). Erst wenn das Gerät frei ist (R_v gelöscht), wird das nächste Fortschalteelement eingeschaltet (LS₁), der Schreibzyklus des Indexspeichers angestoßen, das entsprechende Vorrangelement eingeschaltet (Start des Bandmotors) und das Leseelement so gesetzt, daß seine Stellung einem Element R₀ im Operationsregister entspricht, welches bei einem Lesebefehl auf »1« und bei einem Schreibbefehl auf »0« steht.

Da zu Beginn im Register A lediglich die beiden für die Geräteadresse notwendigen Zeichen a₁₄ und a₁₅ eingestellt waren und, wie bereits erwähnt, im Indexspeicherregister (14 in F i g. 1) die erste Adresse steht, speichert die Operation SXS diese erste Adresse in

eine Indexspeicherzelle, deren Adresse die doppelte Gerätenummer ist. Der Speicherzyklus gilt dann als so weit beendet, daß ein neuer Zyklus angestoßen werden kann, wenn vom Speicherwerk ein Element Rf gesetzt wird.

Gleichzeitig mit dem Anstoßen des Speicherzyklus wird bereits die in negativer Form im Register B stehende Zahl der zu übertragenden Wörter mittels T^_x nach dem Indexspeicherregister gebracht und das

Der nun folgende Schritt vollzieht irgendeine Operation O₅; während der darauffolgende Schritt wieder eine Aussprungmöglichkeit enthält (S₃ = S₂₄ b). Wenn das Programm weiterlaufen kann, dann wird O₆, O₇ ausgeführt und weitergeschaltet. Es folgt eine normale Operation (S₂₆, Oi, O₈' = S₂₅) und der ProgrammSchluß mit r/. einer weiteren Operation O₄ und dem Löschen des Elements Rq. Dieser kurze beispielhafte Internbefehl besitzt also zwei Aussprungmöglichkeiten,

letzte Zeichen des Adreßregisters α_1β gesetzt. Wenn das io und zwar im Zusammenhang mit LS₂₁ und mit LS₂₄. Element daraufhin noch nicht gesetzt ist, wird ein Wenn in der zweiten Aussprungstelle unterbrochen weiterer Wartetakt (Si = Sj f) so lange durchlaufen,
bis /auf »1« steht. Dann wird das Glied LS₂ eingeschal-

tet und ein weiterer Schreibzyklus angestoßen (S₂ ⁷,

hi

(_{24 21} q

Aussprungmöglichkeiten müssen in einem zeitlichen Abstand liegen, der wesentlich kleiner als die Zeit ist, die zwischen dem letzten Charakter eines Wortes und

wurde, dann wird das Internprogramm nach Rückkehr aus dem Externtransport ebenfalls mit LS₂₁ begonnen,

y wobei jedoch wegen des gesetzten R_q im ersten Schritt

SXS'), der wieder in eine Warteschleife mündet 15 sofort nach LS _2i gesprungen wird, wo das Programm (S₂ = S₂ /), wenn der Speicher noch arbeitet. Ab- unterbrochen wurde (S₂₄ = S₂₁ q b). Die beiden schließend wird ein zentrales Programmschlußelement
Rrs gesetzt, welches die Übernahme des nächsten
Befehls veranlaßt.

Nun läuft das durch die Gerätenummer bezeichnete a° dem ersten des nächsten Wortes auf dem Band ver-Bandgerät; das Leseelement ist entsprechend der streicht.

gewünschten Transportrichtung eingestellt, die erste An dieser Stelle ist ein Hinweis auf simultan arbei-

Transportadresse steht in der der doppelten Geräte- tende Rechenmaschinen angebracht, da in solchen nummer entsprechenden Indexspeicherzelle und die Maschinen die Anwendung des erfindungsgemäßen Anzahl der gewünschten Worttransporte negativ in 25 Befehlswerks besondere Vorteile bringt. Nimmt man der nächstfolgenden Zelle. Das anschließende Mikro- beispielsweise an, es sei möglich, gleichzeitig im Rechenwerk Rechnungen auszuführen und im Befehlswerk zusammen mit dem Speicherwerk irgendwelche Organisations- oder Speicherbefehle auszuführen, dann elemente nicht näher offenbart zu werden brauchen. 30 muß man zwischen drei Arten von Befehlen unter-Sie sind mit O₁.. .O₈ bezeichnet. An diesem Programm scheiden: Befehle, die nur das Befehls- und/oder das

Speicherwerk benutzen; Befehle, die nur das Rechenwerk benutzen, und Gemischtbefehle, die sowohl das

g g Befehls- als auch das Rechenwerk benutzen. Unter

als Schaltung in F i g. 11 sowie algebraisch in Tabelle 6 35 Rechenwerksbefehlen sind dabei solche zu verstehen,

die nach einer im Befehlswerk ablaufenden Organisationsphase (Holen des nächsten Befehls, Befehlszähler weiterzählen, Holen des Operanden aus dem Spe: ^her, Befehlsentschlüsselung) nur noch das Rechenwerk ind 40 die das Rechenwerk steuernden Fortschalteelemente _des Mirkoprogrammsteuerwerks benutzen. Da die Externtransportbefehle, wie bei der Beschreibung des Vorrangprogramms noch dargelegt wird, reine Befehlswerksbefehle sind, braucht in einem reinen Rechen-45 Werksprogramm nach Ablauf der Organisationsphase keine Aussprungstelle mehr vorgesehen zu werden, denn diese können simultan zu einem Externtransport ablaufen. Das bedeutet eine weitgehende Verein-Zuerst wird vom Operationsregister das Fort- fachung, da einerseits die Mehrzahl der Befehle schalteelement LS₂₁ eingeschaltet. Dieses untersucht, 50 Rechenwerksbefehle sind, andererseits die Befehlsob das Bereitelement Rb schon von irgendeinem Ein- werksbefehle (z. B. Adreßmodifikationen, Sprunggabe-Ausgabe-Gerät gesetzt wurde. Ist das der Fall, so befehle usw.) im Gegensatz zu Rechenwerksbefehlen schaltet es das erste Glied LS₃ der Fortschaltekette ein, im allgemeinen kürzer als der maximal zulässige die ein Vorrangprogramm steuert. Dadurch wird der Abstand zwischen zwei Vorrangaussprungstellen sind, Internbefehl unterbrochen, da LS₂₂ nicht eingeschaltet 55 d. h., man braucht dann nur noch in der von jedem wird und LS₂₁ vom nächsten Taktimpuls wieder Befehl zu durchlaufenden zentralen Organisationsgelöscht wird. Nach Ablauf des Vorrangprogramms phase Aussprünge vorzusehen und könnte z. B. in den wird der noch im Operationsregister stehende Befehl wenigen langen Befehlswerksbefehlen an geeigneten nochmals entschlüsselt und LS₂₁ erneut eingeschaltet. Stellen Sprünge in die Organisationsphase durchWenn nun kein Vorrangwunsch anliegt, dann wird 60 führen, wobei programmtechnisch dafür gesorgt normalerweise die Funktion S₂₂ 0[ O" — S q b werden muß daß während eines solchen zusätzlichen

programm sei beispielsweise mit den Fortschaltegliedern LS₂J.. .LS₂₆ verbunden und kann irgendeinen Internbefehl ausführen, so daß seine Operations-

₁₈ g

interessieren lediglich die Organisation des Aussprungs in ein vorrangwünschendes Externtransportprogramm und der Rücksprung. Dieses Programm ist ebenfalls

bl

dargestellt.

Tabelle 6
S^₂, O', O₂ ¹ = S₂₁ qb; S₂₄ = S₂₁ qb; S₃ — S₂₁ b;

603, O₃, O₄, q — i₂₂;
5/^ ρ/ _ 5 .

S₂₅, ΟΙ, Οη — S₂₄ b; S₃ — S₂₄ b\

e/ Qi Qi _ c ·

²⁶' ⁵' ^{8 25}'

O{, q' = S

₂₈.

normalerweise die Funktion S₂₂, 0[, O₂" — S₂₁ q b ausgeführt, es werden also die beiden ersten Operationselemente und das nächste Fortschalteelement eingeschaltet. Die Funktion S₂₄ = S₂₁ q b ist nicht erfüllt, da R_g gelöscht ist.

Im nächsten Schritt wird das Element R_q gesetzt und gibt an, daß das Programm effektiv begonnen hat.
Außerdem werden LS^₃, L0_% und LO_x eingeschaltet.

werden muß, daß während eines solchen zusätzlichen Durchlaufs durch die Organisationsphase nur der Aussprung abgefragt und kein neuer Befehl geholt wird. Diese Art der zentralen Aussprungstellen ermöglicht eine sehr einfache Rückkehr vom Externtransport in das unterbrochene Internprogramm.

An Hand der Fig. 12 wird abschließend das Mikroprogramm geschildert, das anläuft, wenn ein

17 18

. Eingabe-Ausgabe-Gerät einen Vorrangwunsch durch zuerst (bei LS₈) die Speicherzelle, deren Adresse in sein Merkelement angemeldet hat, wenn das Bereit- Register Reg. A steht, in das zugehörige Speicherelement Rb gesetzt wurde, wenn der Gerätezähler register ausgelesen (LSL) und im nächsten Schritt der Rz₁, Rz₂ auf der Vorrang wünschenden Geräteadresse Speicherregisterinhalt in das der Gerätenummer entstehengeblieben ist und ein laufender anderweitiger 5 sprechende Pufferregister transportiert.
Befehl mittels S₃'= S_xy b unterbrochen wurde. LS₃ ssi Der nächste Schritt (LS_a eingeschaltet) wirkt wieder beispielsweise das erste Fortschalteelement des Vorrang- auf beide mögliche Externbefehle; ein bereits an Hand Programms. Dieses Mikroprogamm ist schaltalge- der F i g. 7 und 8 erwähntes Element 'R_r wird entbraisch in Tabelle 7 beschriebe«. sprechend dem ersten Binärzeichen (O₁) der Speicher-Das eingeschaltete Element LS₃ bewirkt die Weiter- io adresse gesetzt und kennzeichnet damit, welches der schaltung nach LS₄, die Sicherstellung der Informatio- beiden Speicherregister durch den Transport übernen aus Reg. A, Reg. B und Reg. X in den beiden schrieben wurde. Eine Adresse, deren erstes Binär-Speicherregistern (LT₈), die Teillöschung des Registers zeichen »0« ist, bezieht sich demnach auf Speicher 1, A (LLa), das Löschen des Bereitelements Rb und des die höheren Adressen auf Speicher 2. Zugleich wird Merkelements sowie die Übernahme des Zähler- 15 der Inhalt der Register Reg. A und Reg. B (Adresse stands von R_n, R_z% (= Geräteadresse) in das Register und Gerätenummer) vertauscht, so daß das allein Λ (a₁₄, a₁₅). Dadurch beginnt der Zähler R_Z1, R_Z2 sofort zählfähige Register Reg. B (s. F i g. 9) die Adresse um wieder nach einem weiteren gesetzten Merkelement »1« in der niedrigsten Stelle weiterzählen (LB₊₁) kann zu suchen. und diese neue Adresse abspeichern kann (LTbx, Tabelle 7 ^ao LSXS). Nun (LS₁₁ ist eingeschaltet) wird die Index- _ _^ _ _ _ _ Speicheradresse (doppelte Gerätenummer) für die Ab-S₄, T₈, La, b', a'₁₄, a{₅, m'_Q = S₃ Z₁ z₂; speicherung der laufenden Hauptspeicheradresse um

c" τ' τ' V ^' „' ™'_c7,. »1« erhöht (a(X um die Indexspeicheradresse für die

O₄, is, L_a, o, a₁₄, (Z₃₅, Tn₁ — O₃Z₁ z₂, >■ «" . «,.._. ,.,, _T

_ _ _ Anzahl der abzuspeichernden Worter zu bilden. Im

S₄, Τί, L'a, b', a₁₄, a₁₅, m₂ = S₃ Z₁ z₂; 25 nächsten Schritt (LS₁₂ eingeschaltet) wird diese Anzahl

c' τ' τ' 77 ' / —/ _ c ^nacn Register Reg. X geholt (LSXL) und daraufhin

o₄, 18, La, 0, a₁₄, a_u, W₃ - o₃ Z₁ z₂; ^^ _wiedej. _{nach Register Reg B ge}b_racht, dort

Si, SXL' = S₄; S₆, Tab, Τχα = S₅ /; S₅ = S₆f; weitergezählt (LS₁₄) und wieder abgespeichert (LS_Ur

_{t f t} LS₁₈). Gleichzeitig wird mittels kb geprüft, ob diese

S₇, Li — S₆ /; S₇, SL' — S₆ /; ₃₀ Anzahl zu Null geworden ist, und im positiven Fall

C cc" _ c /. 0/ _ c 7. c·' τ' _ c/ If. wird das Vorrangelement gelöscht. Im letzten Schritt

O₈, ύι) — O₇ /, O₇ — O₇ /, O₈, Lg — O₇ //, -j, t_ ·j η · ι_ ■_. ■ , .„j.

wird der in. beiden Speicherregistern sichergestellte

S₈', Tib, Tba = S₈ /; r' = S₈ a_x; Ύ = S₈ O₁; Inhalt der Register Reg A, Reg. B und Reg. X mittels

„, _ „ τ LTn aus dem Speicherregister wiedergeholt, das durch

^8— 8/> ₃₅ (Jg_n Transport nicht überschrieben wurde. Wenn

51₀, B₊₁ = S₉; jedoch inzwischen schon wieder das Bereitelement ge-_/ 1,, ^setzt wurde, dann wird die Information des erhalten

5₁₁, Tbx = S₁₀; S₁₂, ß₁₆, SXS" = S₁₁; gebliebenen Speicherregisters lediglich in das zweite c' VYT' — c /·. e' _ c f. Speicherregister kopiert (mittels LSg), worauf wiederS₃

O₁₃, oaL· — O₁₂J, O₁₂ — O₁₂/, ^r I · j ο -J -JJO-

_ 40 angesteuert wird. So wird vermieden, daß ein neuer

SU, Tib = S₁₃ f; Sf₃ — S₁₃ f; S[_B, B₊₁ = S₁₄ ; Externtransport die sichergestellten Informationen

c/ τ' _ e . -v _ c - - ι- ■ £^{anz vern}i^cntet' wenn er sich zufällig auf den anderen

ou, lbx — O₁₅; V₀ — o₁₅ a₁₄a₁₅ Λ&; Speicher als der vorhergegangene Transport bezieht.

% = S₁₅ (J₁₄ <z₁₅ kb; Mit der Wiederherstellung des Befehlswerks in den

__t __ ^₁ 45 Zustand vor der Unterbrechung ist das Vorrangpro-

^V2 — ^15 ^au ^ais kb',v_s — S₁₅ a₁₄ a₁₅ kb', gramm abgeschlossen. Das Operationsregister und

S' SXS' = S · S' = S Λ T = S b f^m ^^{e nun m} ^^e§i^ster &^e8· -^ stehende Operandenadresse

¹⁷' ^1β' " " ^{Ä 17} werden wieder auf das unterbrochene Programm ent-

S₃, D's = S₁₇ b f. schlüsselt, welches, wie bereits beschrieben, die Aus-

50 sprungstelle fixiert hatte.

Im zweiten Schritt, d. h. wenn S₄ eingeschaltet ist, Es sei abschließend nochmals festgestellt, daß die wird die Speicheradresse aus der Indexspeicherzelle, beschriebene Rechenmaschine lediglich eine beispielderen Adresse gleich der doppelten Nummer des Ein- hafte Anwendung und konstruktive Ausführung zeigt gabe-Ausgabe-Gerätes ist, in das Register Reg. X und daß die Lehre der Erfindung in zahlreichen geholt (Si, SXU — S₄), worauf im nächsten Schritt 55 anderen Ausführungsformen anwendbar ist.
die Gerätenummer nach Register Reg. B (LTab), die Die Erfindung ist keinesfalls etwa beschränkt auf eben geholte Speicheradresse nach Register Reg. A Transistor-Rechenmaschinen, auf Parallelmaschinen, gebracht wird (LT_xa). Die Warteschleife (S₅' = S₅J) auf Magnetbänder als Eingabe-Ausgabe-Geräte oder koordiniert wieder, wie bereits mehrfach erwähnt, den auf das Vorhandensein von zwei Speicherregistern Speicherzyklus. Im nächsten Takt (LS_e eingeschaltet) 60 (die Sicherstellung kann auch in Speicherzellen gewird zwischen dem Lese- und dem Schreibvorgang schehen). Beispielsweise kann an Stelle der Anzahl unterschieden: Wurde von Band gelesen, dann wird der noch zu transportierenden Wörter auch die Endder entsprechende Pufferinhalt mittels LLi in das adresse gespeichert werden, die dann nicht, verändert, Speicherregister gebracht, das durch die in Register sondern nur mit der tatsächlichen Adresse verglichen Reg. A stehende Adresse bestimmt ist, während im 65 wird, wodurch eine Zähleinrichtung eingespart wird, nächsten Schritt diese Information in der Speicherzelle Die in den weiteren Ansprüchen offenbarten Lehren abgesetzt wird (LSS'), deren Adresse in Register sind zwar im Zusammenhang mit der beschriebenen Reg. A steht. Für den Befehl »Schreibe auf Band« wird Maschine erläutert, doch sind sie für die Anwendung

Claims (12)

der Lehren des bzw. der grundlegenden Ansprüche nicht notwendig. Patentsanprüche:

1. Steuerwerk einer digitalen programmgesteuerten Rechenmaschine, in dem Befehle in Steuersignale verwandelt werden, welche Elementaroperationen in festgelegter Kombination und Folge (sogenanntes Mikroprogramm) veranlassen, wobei ein größerer Teil der Befehle Vorgänge in der Rechenmaschine verursacht (Internbefehle), während weitere Befehle vorgesehen sind, die einen Datentransport zwischen der Rechenmaschine und relativ langsamen Eingabe-Ausgabe-Geräten bewirken (Externtransportbefehle), dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermöglichung eines intermittierenden Ablaufs der Externtransportbefehle jedem Eingabe-Ausgabe-Gerät (4 bis 7) ein zusätzliches bistabiles Merkelement (28, 50) zügeordnet ist, das einen Eingriffs wünsch des Eingabe-Ausgabe-Gerätes in den Ablauf der Rechenmaschine anzeigt, die Ausführung des gerade anliegenden Mikroprogramms unterbricht und den Externtransport anregt, wobei die zur Fortsetzung des unterbrochenen Internbefehls nach dem Externtransport notwendigen Daten zwischenzeitlich in ein Sicherstellungsregister (19 bzw. 20) gebracht werden.

2. Steuerwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Eingabe-Ausgabe-Gerät (4 bis 7) ein Pufferregister (27) und ein Merkelement (28, 50) zugeordnet sind, wobei das Merkelement an ausgewählten Stellen des Mikroprogramms eines Internbefehls abgefragt wird und der zeitliche Abstand zwischen zwei solchen Stellen wesentlich kleiner als die Lücke zwischen zwei Wörtern bei der Übertragung vom bzw. in das Eingabe-Ausgabe-Gerät gewählt ist.

3. Steuerwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Eingabe-Ausgabe-Gerät (4 bis 7) zwei Pufferregister und ein Merkelement (28, 50) zugeordnet sind, wobei das eine Pufferregister zwischen das Eingabe-Ausgabe-Gerät und das zweite Pufferregister geschaltet ist und letzteres mit der Rechenmaschine verbunden ist, und daß das Merkelement nur an bestimmten Stellen der Schrittfolge eines Internbefehls abgefragt wird, deren zeitlicher Abstand wesentlich kleiner als die Übertragungsdauer eines Wortes vom bzw. in das Eingabe-Ausgabe-Gerät gewählt ist.

4. Steuerwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Zähleinrichtung (F i g. 9) vorgesehen ist, in die zu Beginn des Externtransportbefehls die Adresse des Speicherpiatzes gesetzt wird, an den die erste Gruppe gebracht werden soll bzw. von dem die erste Gruppe geholt werden soll, und daß die Adresse der letzten zu transportierenden Gruppe zu Beginn gespeichert wird, wobei mit jedem Löschen des Merkelements, d. h. nach erfolgtem Transport, die erste Zähleinrichtung um eine Einheit erhöht und mit der gespeicherten Schlußadresse auf Identität geprüft wird.

5. Steuerwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Zähleinrichtung (F i g. 9) vorgesehen ist, in die zu Beginn des Externtransportbefehls die Adresse des Speicherplatzes gesetzt wird, an den (bzw. von dem) die erste Gruppe gebracht (bzw. geholt) werden soll, sowie eine zweite Zähleinrichtung (F i g. 9), in die zu Beginn die Anzahl der zu übertragenden Gruppen eingeschrieben wird, wobei mit jedem Löschen des Merkelements, d. h. nach erfolgtem Transport zwischen Pufferregister und Rechenmaschine, die erste Zähleinrichtung um eine Einheit erhöht und die zweite Zähleinrichtung um eine Einheit erniedrigt wird.

6. Steuerwerk nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Eingabe-Ausgabe-Gerät eine Gruppe von mindestens zwei bistabilen Elementen (29, 30) vorgesehen ist, die zu Beginn jedes Externtransportbefehls so geschaltet werden, daß sie sowohl das Vorhandensein als auch die Art eines Externtransportbefehls (z. B. Lesen, Schreiben usw.) dokumentieren und den Ablauf entsprechend steuern, wobei sie nach Abschluß der Befehlsausführung in den Zustand »Kein Externtransportbefehl« gebracht werden.

7. Steuerwerk einer Rechenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, in der in an sich bekannter Weise gleichzeitig in verschiedenen Werken verschiedene Befehle bzw. verschiedene Teile des gleichen Befehls bearbeitet werden können, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem anstehenden Externtransportwunsch Mittel vorgesehen sind, nur das Befehls- und Steuerwerk benutzende Internbefehle zu unterbrechen, daß dagegen nur die übrigen Werke (z. B. nur das Rechenwerk) benutzende Internbefehle normal neben dem Externbefehl weiterarbeiten.

8. Steuerwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherstellungsregister (19 bzw. 20) für andere Aufgaben in der Rechenmaschine verwendet wird, solange kein Externtransportbefehl vorliegt.

9. Steuerwerk nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Zähleinrichtung einen gemeinsamen Zähler (F i g. 9) nacheinander benutzen, wobei die zu zählenden Größen in zwei Gruppen binärer Speicherelemente (13) gespeichert sind, deren Zugriffsadressen sich in nur einem Binärzeichen unterscheiden.

10. Steuerwerk nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren Eingabe-Ausgabe-Geräten mit Pufferregistern jeweils zwei Gruppen von Speicherelementen (zur Aufnahme der zu zählenden Größen) einem Pufferregister derart fest zugeordnet sind, daß das Kennzeichen eines Eingabe-Ausgabe-Gerätes unmittelbar die Adressen der zugeordneten Speichergruppen festlegt.

11. Steuerwerk nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Zähleinrichtung (54, 55) vorgesehen ist, die so viele Zählschritte auszuführen vermag, wie Eingabe-Ausgabe-Geräte vorhanden sind, und daß diese Zähleinrichtung bei einem Externtransportwunsch von dem eingeschalteten Merkelement (50) gerade zu dem Zeitpunkt stillgesetzt wird, in dem ihr Zählstand das Kennzeichen des Externtransport wünschenden Pufferregisters und damit auch die Adresse der zugeordneten Speichergruppe enthält (F i g. 4).

12. Steuerwerk nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß für die gesamte Eingabe-Ausgabe-Steuerung ein zentrales bistabiles Element

als Bereitelement (32, 56) vorgesehen ist, das gesetzt wird, wenn die dritte Zähleinrichtung durch ein Merkelement (28, 50) angehalten wurde, wobei dieses Bereitelement die Unterbrechung eines laufenden Programms einleitet, so daß also nur

dieses Element von innerhalb der Rechenmaschine ablaufenden Programmen abgefragt wird (F i g. 4).

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 1 092 700.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

409 509/34? 2.64 ® Bundesdruckerei Berlin