DE1499175B2

DE1499175B2 - Steuereinrichtung in einem mehrspezies rechner

Info

Publication number: DE1499175B2
Application number: DE1965C0036318
Authority: DE
Inventors: James Edward StPaul Minn.; Both Seymour Roger Cray Chippewa Falls Wis.; Thornton (V.StA.)
Original assignee: Control Data Corp., Minneapois, Minn. (V.StA.)
Priority date: 1964-07-08
Filing date: 1965-07-06
Publication date: 1973-01-25
Also published as: NL6508828A; GB1108750A; NL160407C; NL160407B; SE366131B; DE1499175A1; BE666581A; US3346851A

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung in einem Mehrspeziesrechner, welcher eine Datenregistergruppe zur Aufnahme von Eingabe- und Resultatoperanden, zumindest einen arithmetisch/logischen Steuerteil zur Durchführung von verschiedenen Rechnungsarten, z. B. Grundrechnungsarten, sowie einen mit der Datenregistergruppe zusammenwirkenden zentralen Speicher umfaßt, mit einem Taktgeber zur aufeinanderfolgenden Einspeisung von Befehlen in ein Befehlsregister bzw. Aufbereitung eines in diesem enthaltenen Befehls, wobei jeder Befehl in kodierter Form die durchzuführende Rechnungsart sowie die Adressen der Register für die Eingabe- und den Resultatoperanden enthält.

Bei bekannten Steuereinrichtungen der erwähnten Art nimmt der arithmetisch/logische Steuerteil von der Datenregistergruppe Befehle in einem zeitlichen Abstand auf, welcher der erforderlichen Zeit zur Durchführung einer Rechenoperation in dem arithmetisch/logischen Steuerteil entspricht. Obgleich diese letztgenannte Baueinheit alle vorgesehenen Rechenoperationen durchzuführen vermag, beispielsweise die vier Grundrechnungsarten, wird zu jedem Zeitpunkt in der Baueinheit lediglich eine einzige Rechenoperation durchgeführt, wobei der zeitliche Mindestabstand zwischen zwei eingehenden Befehlen durch die von dem arithmetisch/logischen Steuerteil beanspruchte Zeit zur Durchführung der betreffenden Rechenoperation festgelegt ist. Da der arithmetisch/ logische Steuerteil jedoch alle vorgesehenen Rechen-

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operationen durchzuführen vermag, ist zu jedem operationen unter Verwendung jeweils gleicher Daten-Zeitpunkt lediglich ein bestimmter Teil innerhalb des register für die Eingangs- und den Ausgangsoperanden arithmetisch/logischen Steuerteils in Betrieb, während in zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Befehlen andere zur Durchführung anderer Rechenoperationen vorgeschrieben sind, entspricht der zeitliche Abstand vorgesehene Teile im Ruhezustand verbleiben. Häufig 5 zwischen der Abgabe des Resultates aus der ersten sind jedoch Rechenoperationen entsprechend einer Rechenoperation und des Resultates aus der zweiten Aufeinanderfolge von Befehlen durchzuführen, welche Rechenoperation der von der betreffenden Funktionsunterschiedlichen Arten von Rechenoperationen zu- einheit beanspruchten Zeit zur Durchführung eines geordnet sind; beispielsweise kann ein erster Befehl Rechenvorganges, so daß in diesem ungünstigsten eine Addition, ein zweiter Befehl eine Multiplikation io Fall die beanspruchte Zeit derjenigen bei einer be- und ein dritter Befehl eine Division enthalten, wenn kannten Steuereinrichtung nach dem Stand der der Rechner zur Durchführung von Grundrechnungs- Technik entspricht. Da dieser ungünstigste Fall arten ausgebildet ist. Vom Aufbau des arithmetisch/ indessen statistisch betrachtet in vielen Fällen nur logischen Steuerteils her wäre ein solcher Rechner bei einem bestimmten prozentualen Anteil aller durchaus in der Lage, die drei genannten Rechen- 15 Befehle auftritt, ergibt sich im Durchschnitt eine operationen gleichzeitig oder in einer sehr kurzen bessere Ausnutzung des die Funktionseinheiten entAufeinanderfolge auszuführen, deren Intervalle ledig- haltenden arithmetisch/logischen Steuerteils sowie inslich dem zeitlichen Mindestabstand zwischen zwei besondere auch eine schnellere Verarbeitung der Befehlen entsprechen, nicht jedoch der zur Durch- Befehle, so daß diese im Durchschnitt gegenüber führung einer Rechenoperation in dem arithmetisch/ 20 dem Stand der Technik weniger lang in einem dem logischen Steuerteil beanspruchten Zeit. Sofern man Rechner vorgeordneten Pufferregister gespeichert weres in einem solchen Fall bei den bekannten Rechnern den müssen.

nicht vorzieht, mehrere arithmetisch/logische Steuer- Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nach-

teile vorzusehen, von denen jeder sämtliche Rechen- stehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert,

operationen durchführen kann, wobei ein Parallel- 25 Es zeigt

betrieb der Steuerteile möglich ist, allerdings mit F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel eines Teils einer beträchtlichem baumäßigem Mehraufwand für die erfindurigsgemäßen Steuereinrichtung in Blockschaltmehrfach vorzusehenden Steuerteile, läßt sich die bilddarstellung,

vorangehend entwickelte Problemstellung mit be- F i g. 2 ein Beispiel eines Befehls zur Betätigung

kannten Mehrspeziesrechnern nicht lösen. 30 einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung in sche-

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines matischer Darstellung,

gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Mehr- F i g. 3 den Hauptteil einer erfindungsgemäßen

Speziesrechners, welcher, bezogen auf einen einzigen Steuereinrichtung, welcher zur Zusammenwirkung

arithmetisch/logischen Steuerteil, der zur Durchfüh- mit der Anordnung gemäß F i g. 1 bestimmt ist, in

rung aller gewünschten Rechenoperationen ausgelegt 35 Blockschaltbilddarstellung.

ist, eine bessere Ausnutzung dieses Steuerteils und Wie sich aus F i g. 2 ergibt, ist die in den Zeichgleichzeitig eine im Durchschnitt schnellere Ver- nungen veranschaulichte Steuereinrichtung zur Verarbeitung der aufeinanderfolgenden Befehle ermög- arbeitung von Befehlen bestimmt, welche aus fünf licht. Erreicht wird dies durch je eine Funktionseinheit Bitgruppen k, j, i, m, /bestehen. Hierbei enthalten für jede Rechnungsart, eine auf jeden neuen Befehl 40 die Bitgruppe /c die Adresse eines zur Aufnahme ansprechende Übertragungseinrichtung zur eventuellen eines ersten Eingangsoperanden bestimmten Daten-Abgabe einer oder zweier Belegungsadressen, welche registers, die Bitgruppe./ die Adresse eines zur Aufeinem oder zwei gemäß dem Befehl für einen oder nähme eines zweiten Eingangsoperanden bestimmten beide Eingangsoperanden angerufenen, jedoch vor- Datenregisters, die Bitgruppe i die Adresse eines angehend bereits von einer anderen Funktionseinheit 45 zur Aufnahme eines Resultates bestimmten Datenbelegten Datenregistern entsprechen, an zumindest registers und die Bitgruppen m, f die Adresse einer eines von zwei jeder Funktionseinheit zugeordneten, zur Verarbeitung der beiden Eingangsoperanden vorseitens der Übertragungseinrichtung zu beaufschla- gesehenen Funktionseinheit.

genden Reservierregistern zur Sperrung der zugeord- Gemäß F i g. 1 handelt es sich bei dem beispielsneten Funktionseinheit beim Vorliegen einer Be- 50 weisen Mehrspeziesrechner, mit dem die Steuereinlegungsadresse in zumindest einem der Reservier- richtung zusammenwirken soll, um einen Dreispeziesregister und eine jedem Reservierregister zugeordnete rechner für Addition, Multiplikation und Division, Gruppe von in ihrer Anzahl der Anzahl der Funk- wobei eine Funktionseinheit 138/A zur Durchführung tionseinheiten entsprechenden Freigabetaststufen, de- von Additionen, Funktionseinheiten 140/M, 142/M ren jede über einen je einer Funktionseinheit oder 55 zur Durchführung von Multiplikationen und eine einem zur Aufnahme von Eingangsoperanden be- Funktionseinheit 144/D zur Durchführung von Divistimmten Datenregister zugeordneten, auf das Ende sionen vorgesehen sind. Den vier Funktionseinheiten der Belegung der entsprechenden Funktionseinheit 138, 140, 142, 144 ist eine Datenregistergruppe, bzw. des entsprechenden Datenregisters ansprechenden umfassend Datenregister XO, Xl, X2, X3, X4, X5, Tasteingang zu öffnen ist. 60 X6, Xl, zugeordnet. Strenggenommen handelt es sich Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung ermöglicht bei diesen letztgenannten Baueinheiten lediglich um im günstigsten Fall, wenn nämlich die zwei durch- Datenregister-Markierer, um die Einspeicherung in zuführenden Rechenoperationen entsprechenden Be- ein zugeordnetes Datenregister bzw. die Ausspeichefehle unterschiedliche Funktionseinheiten und Adres- rung aus einem zugeordneten Datenregister zu sen unterschiedlicher Datenregister für die Eingangs- 65 steuern, jedoch ist dies für die folgenden Erläute- und Ausgangsoperanden enthalten, die praktisch rungen unerheblich, weil jedes Datenregister mit dem gleichzeitige Durchführung zweier Rechenoperationen. zugehörigen Datenregister-Markierer zu einer Bau-Im ungünstigsten Fall, wenn zwei gleiche Rechen- einheit vereinigt gedacht werden kann. Es ist daher

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nachfolgend immer der Begriff »Datenregister« ver- Über einen ersten Ausgang« der Befchlsdurchlaß-

wendet. Und-Stufe 630 wird ein Wähler 642 angesteuert,

Die Datenregister ZO bis Xl sind sämtlichen welcher in einem ersten (in F i g. 1 oben) dargestell-Funktionseinheiten 138, 140, 142, 144 zugeordnet ten Teil die zur Durchführung der Rechenoperation und dienen sowohl zur Aufnahme von Eingangs- 5 bestimmte Funktionseinheit mittels eines ausgangsals auch Resultatoperanden, wobei keinerlei Speziali- seitig abgegebenen Wählsignals fest einstellt und sierung irgendeines Datenregisters auf irgendeine Art belegt. In einem zweiten (unteren) Teil prüft der von Operanden und irgendeine der Funktionsein- Wähler 642, ob der betreffenden Funktionseinheit heiten vorliegt. Die Datenregister ZO bis Xl stehen zugeordnete nachfolgend zu erläuternde Operandenmit einem (nicht veranschaulichten) zentralen Speicher io Wählregister unbelegt sind oder nicht. Unter Bezugin Verbindung, welcher einerseits Befehle (ent- nähme auf F i g. 3 sei angenommen, daß die Funksprechend F i g. 2) in schneller Aufeinanderfolge aus- tionseinheit 138 fest eingestellt und belegt worden gibt und Resultatoperanden aus den Datenregistern sei. Dieser Funktionseinheit ist ein für die Aufnahme (unter Mitwirkung nicht veranschaulichter Steuer- der Bitgruppe j bestimmtes Operandenwählregister einrichtungen) auszuspeichern vermag. 15 508/F₃-, ein zur Aufnahme der Bitgruppe k bestimmtes

Von dem erwähnten zentralen Speicher gelangt ein Operandenwählregister 510/Fj,- und ein zur Aufnahme Befehl an einen Bitgruppenverteiler 598/E/', welcher der Bitgruppe i bestimmtes Resultatwählregister512/Fi alle in Aufeinanderfolge eingehenden Befehle in Bit- zugeordnet. Wenn für die beiden der Funktionseinheit gruppen ausspaltet, wobei an einem ersten Ausgang 138 zuzuführenden Eingangsoperanden je ein Datendie Bitgruppen /, m, /, k, an einem zweiten Ausgang 20 register aus der Datenregistergruppe XO bis Xl zur lediglich die Bitgruppe ζ und an einem dritten Aus- Verfügung steht, so werden die Bitgruppen j, k von gang lediglich die Bitgruppen /, m erscheinen. Der dem Wähler 642 auf das Operandenwählregister 508/F/ genannte zweite Ausgang des Bitgruppenverteilers 598 bzw. 51OjFk übertragen. Trifft diese Voraussetzung liegt an einem Resultatregisterprüfer 602/1/2, welcher jedoch für einen oder beide Eingangsoperanden nicht sämtliche Datenregister JSfO bis Xl im Hinblick auf 25 zu, ist also das für zumindest einen der Eingangsdas Vorliegen eines unbelegten und zur Einspeiche- Operanden vorgesehene Datenregister gerade belegt, rung eines Resultates geeigneten Datenregisters prüft. was der Wähler 642 durch Aufprüfen feststellt, so Der dritte erwähnte Ausgang des Bitgruppenver- geht ein Belegtsignal über eine in F i g. 1 mit Doppelteilers 598 liegt an einem Funktionseinheitsprüfer 612, pfeil veranschaulichte Leitung zurück zu der Befehlswelcher prüft, ob die in den Bitgruppen /, m des 30 durchlaß-Und-Stufe 630. Diese gibt über einen dritten Befehls angesprochene Funktionseinheit unbelegt ist Ausgang c ein Ubertragungssignal an eine Über- und damit für die auszuführende Rechenoperation tragungseinrichtung 640 (bzw. deren oberen Teil in zur Verfügung steht. Der erstgenannte Ausgang des F i g. 1) ab, wobei die Übertragungseinrichtung 640 Bitgruppenverteilers 598 liegt am ersten Eingang gleichzeitig durch einen zweiten Ausgang b der Beeiner Einordnungsstufe 624, welche über einen zweiten 35 fehlsdurchlaß-Und-Stufe 630 beaufschlagt ist, sofern Eingang mit der Bitgruppe ζ beaufschlagt ist. Der diese letztgenannte Stufe geöffnet ist (diese letztere Ausgang der Einordnungsstufe 624 liegt an einem Voraussetzung soll gemäß den vorangehenden Er-Signaleingang einer Befehlsdurchlaß-Und-Stufe 630. läuterungen zutreffen, weil ja bereits bei dem ersten

Steht das in dem Befehl durch die Bitgruppe i Ausgang α ein Ausgangssignal als vorliegend angebezeichnete, für das Resultat vorgesehene Register 40 nommen wurde). Die Übertragungseinrichtung 640 in der Gruppe der Datenregister XO bis Xl zur Ver- (oberer Teil in Fig. 1) steht mit je zwei Reservierfügung, so gelangt ein Freigabesignal über eine registern Qj, Qk jeder Funktionseinheit in Verbindung. Oderstufe 20 zu einem ersten Tasteingang der Befehls- Insbesondere besteht also gemäß F i g. 3 eine Verdurchlaß-Und-Stufe 630. Ist ferner die durch die Bit- bindung zu Reservierregistern 514/ζλ; und 516/Qic. gruppen /, m des Befehls angerufene Funktions- 45 Wenn demnach für einen oder beide Eingangsopeeinheit unbelegt, so gelangt über eine Oderstufe 21 randen kein Datenregister aus der Datenregisterein Tastsignal zu einem zweiten Tasteingang der gruppe XO bis Xl zur Verfügung steht, beispiels-Befehlsdurchlaß-Und-Stufe 630. Die Befehlsdurchlaß- weise für den Eingangsoperanden entsprechend der Und-Stufe 630 kann demgemäß ausgangsseitig nur Bitgruppe 7 des Befehls, so wird diese Bitgruppe bei dann den von der Einordnungsstufe 624 abgegebenen 50 dem gewählten Beispiel in das Reservierregister 514/ßi Gesamtbefehl, bestehend aus den Bitgruppen /, m, i, übertragen. Die Übertragungseinrichtung 640 (untere j, k, durchlassen, wenn sowohl das zur Speicherung Hälfte derselben in F i g. 1) bewirkt ferner die Uberdes Resultates in den Befehl in Aussicht genommene tragung der Bitgruppe i auf ein der betreffenden ein-Datenregister aus der Datenregistergruppe XO bis gestellten Funktionseinheit zugeordnetes Resultat-ZT als auch die in dem Befehl in Aussicht genom- 55 wählregister Fi, im Falle der als eingestellt angenommene Funktionseinheit aus der Gruppe der Funk- menen Funktionseinheit 138 also auf ein Resultattionseinheiten 138, 140, 142, 144 frei ist. Wenn eine wählregister 512/Fi (F i g. 3). Im Gegensatz zu den dieser beiden Bedingungen nicht erfüllt ist, kann ein beiden Operandenwählregistern 514/Qj und 516IQk weiterer Befehl in den Bitgruppenverteiler 598 so ist bezüglich des Resultatwählregisters 512/Fi bereits lange nicht eingespeist werden, bis für den vorliegend 60 das Vorliegen eines zur Aufnahme des Resultates betrachteten Befehl bzw. die vorliegend betrachtete bestimmten freien Datenregisters aus der Daten-Rechenoperation ein freies Resultatregister und eine registergruppe ZO bis Xl gesichert, da andernfalls freie Funktionseinheit vorliegen. Wenn diese beiden die Befehlsdurchlaß-Und-Stufe 630 nicht geöffnet Bedingungen erfüllt sind, wird andererseits die Be- worden wäre.

fehlsdurchlaß-Und-Stufe 630 geöffnet, ohne Rücksicht 65 Unter Bezugnahme auf F i g. 3 sei zuerst angenom-

darauf, ob auch für die beiden der betreffenden men, daß für beide Eingangsoperanden entsprechende

Funktionseinheit zugeführten Eingangsoperanden ein freie Datenregister aus der Datenregistergruppe ZO bis

freies Datenregister vorliegt oder nicht. Xl zur Verfügung stehen. Unter dieser Voraussetzung

wurden durch die Übertragungseinrichtung 640 auf die Reservierregister 514/Qj und 5\6IQk- keine Bitgruppen übertragen, so daß diese Reservierregister der Funktionseinheit 138 leer sind. Wenn dies der Fall ist, so überträgt jedes der beiden Reservierregister über einen O-Ausgang sowie eine nachgeordnete Oder-Stufe, beispielsweise eine Oder-Stufe 722, ein Signal auf einen Lesemarkierer 728 bzw. 806. Die Ausgänge beider Lesemarkierer stehen über eine Und-Stufe 734 mit einem Starteingang der Funktionseinheit 138 in Verbindung, welcher den Beginn einer Rechenoperation in der Funktionseinheit 138 auslöst. Die Funktionseinheit 138 kann also nur in Betrieb gesetzt werden, wenn die Reservierregister 514/0 und 516/Qic beide leer sind, wenn also mit anderen Worten für beide Eingangsoperanden ein Datenregister aus der Datenregistergruppe XO bis Xl vorliegt, was annahmegemäß ja der Fall sein soll.

Jeder der Lesemarkierer 728, 806 weist eine der Anzahl der Datenregister XO bis Xl entsprechende Anzahl von Ausgängen auf, im vorliegenden Fall acht Ausgänge, was durch eine eingeringelte Ziffer »8« in F i g. 3 veranschaulicht ist. Jedem der acht Ausgänge jedes Lesemarkierers 728 bzw. 806 ist je eine Und-Stufe zugeordnet, beispielsweise eine Und-Stufe 738, deren jeweils zweiter Eingang von einem von acht Ausgängen des Operandenwählregisters 508/Fj bzw. 510/Fk beaufschlagt ist. Je nach der in dem betreffendenJOperandenwählregiser508/.F_;/ bzw. 510/Fk enthaltenen Bitgruppe j bzw. k wird je eine der Und-Stufen, d. h. insgesamt zwei Und-Stufen, aktiviert.

Jede der Und-Stufen ist ausgangsseitig mit je einem von acht Eingängen eines der Datenregister AO bis Xl verbunden. Es ist also gemäß F i g. 3 die erste Und-Stufe 738 des Operandenwählregisters 508//} mit einem Eingang Bj₀ des Datenregisters XO verbunden; die achte Und-Stufe des Operandenwählregisters 508//} ist mit einem Eingang Bj₇ des Datenregisters Xl verbunden; die erste Und-Stufe des Operandenwählregisters 510/Fk ist mit einem Eingang Bk₀ des Datenregisters XO verbunden; die achte Und-Stufe des Operandenwählregisters 510/Fk ist mit einem Eingang Bk₇ des Datenregisters Xl verbunden. Dies gilt in analoger Weise auch für die (nicht veranschaulichten) Operandenwählregister Fj, Fk aller anderen drei Funktionseinheiten 140, 142, 144, von denen in F i g. 3 lediglich der besseren Übersicht halber noch die Funktionseinheit 140 veranschaulicht ist. Diese Funktionseinheit 140 weist ebenfalls Und-Stufen entsprechend der Und-Stufe 738 auf, wobei die erste dem Operandenwählregister Fj (in F i g. 3 nicht veranschaulicht) zugeordnete Und-Stufe mit einem Eingang Dj₀ des Datenregisters XO verbunden ist; die achte Und-Stufe des Operandenwählregisters /} mit dem Eingang Dj₇ des Datenregisters Xl; die erste Und-Stufe des Operandenwählregisters Fu (in F i g. 3 nicht veranschaulicht) mit einem Eingang D_k0 des Datenregisters ZO; die achte Und-Stufe des Operandenwählregisters Fk mit einem Eingang Dk -, des Datenregisters Xl. Jedes der Datenregister XO bis Xl weist insgesamt acht Eingänge bzw. vier Paare von Eingängen auf, wobei jedes Paar von Eingängen von je zwei Und-Stufen beaufschlagt ist, die einem Paar von Operandenwählregistern Fj, F_k einer bestimmten Funktionseinheit zugeordnet sind.

Aus den vorangehenden Ausführungen ergibt sich demnach, daß jeder der acht Ausgänge jedes der Operandenwählregister Fj bzw. Fk irgendeiner der Funktionseinheiten 138, 140, 142, 144 mit irgendeinem der acht Eingänge eines der Datenregister XO bis Xl in Verbindung treten kann, und zwar in Abhängigkeit von der Bitgruppe / bzw. k die in dem betreffenden Operandenwählregister Fj bzw. Fk eingespeichert wurde.

Wenn also beispielsweise ein Additionsbefehl für die Funktionseinheit 138 vorliegt und für die beiden

ίο Eingangsoperanden durch die Bitgruppen j, k die Datenregister XO und Xl bestimmt wurden, so wird von dem Operandenwählregister 508//}· über die Und-Stufe 738 ein Tastsignal auf den Eingang Bj₀ des Datenregisters 1 übertragen und von der zweiten Und-Stufe des Operandenwählregisters 510/Fk ein Tastsignal auf den zweiten Eingang des Datenregisters Xl. Damit können diese beiden Datenregister Eingangsoperanden von dem (nicht gezeigten) zentralen Speicher aufnehmen und auf die bereits in Betrieb gesetzte Funktionseinheit 138 übertragen.

Jedes Datenregister XO bis Xl weist eine Anzahl von vier Ausgängen entsprechend · vier Funktionseinheiten 138, 140, 142, 144 auf. Jeder erste Ausgang jedes Datenregisters AO, A"7 ist hierbei mit einer Gruppe von acht Und-Stufen 812 verbunden, deren jeweils zweiter Eingang durch je einen von acht Ausgängen des Resultatwählregisters 511/Fj beaufschlagt ist. In analoger Weise sind die drei anderen Resultatwählregister Fi, die in F i g. 3 nicht veranschaulicht sind und in Zuordnung zu den Funktionseinheiten 140, 142, 144 stehen, dem jeweils zweiten, jeweils dritten bzw. jeweils vierten Ausgang jedes der Datenregister AO bis Xl zugeordnet. Im vorliegenden Beispiel gemäß F i g. 3 ist jedoch nur eine der Und-Stufen 812 geöffnet, und zwar diejenige, welche gemäß der Bitgruppe i dem zur Aufnahme des Resultates bestimmten Datenregister zugeordnet ist. Wenn also beispielsweise das Datenregister A"2 zur Aufnahme des Resultates der Funktionseinheit 138 bestimmt ist (die Tatsache, daß das Datenregister Xl unbelegt ist, wurde gemäß den vorangehenden Ausführungen bereits durch die Befehlsdurchlaß-Und-Stufe 630 von F i g. 1 sichergestellt), so gelangt über die dritte Und-Stufe 812 ein Ausgangssignal zu einer Oder-Stufe 820 und weiter zu einem Inverter 824, welcher eine Resultatübertragung auf das Datenregister Xl auslöst. Von dem Datenregister Xl kann danach eine Rückübertragung in den zentralen Datenspeicher erfolgen.
Vorangehend war von der Ausnahme ausgegangen worden, daß die Reservierregister 514/Qj, 516/Qk der Funktionseinheit 138 leer seien. Trifft diese Voraussetzung indessen nicht zu (liegt also für einen oder beide Eingangsoperanden kein freies Datenregister innerhalb der Datenregistergruppe AO bis A"7 vor), so wird über den 0-Ausgang einer oder beider Reservierregister 514/Qj, 516/Qk kein Ausgangssignal an die Oder-Stufe 722 abgegeben. Einer oder beide der Lesemarkierer 728 geben daher kein Ausgangssignal an die Und-Stufe 734 ab, so daß infolgedessen die Funktionseinheit 138 vorläufig nicht mit der Rechenoperation beginnen kann. Jedem Reservierregister Qj, Qic aller Funktionseinheiten 138, 140, 142, 144, im betrachteten Fall von F i g. 3 den Reservierregistern 514/0,- und 516/öjfc, sind je zwölf Und-Stufen 720 zugeordnet, von denen in F i g. 3 lediglich eine erste Und-Stufe 720 und eine zwölfte Und-Stufe 800 veranschaulicht sind. Jede der genannten Und-Stufen ist an je einem Eingang durch einen von zwölf Ausgängen

des betreffenden Reservierregisters 514/^;- bzw. 516jQ^ beaufschlagt. Der jeweils zweite Eingang jeder der genannten Und-Stufen liegt an einer von vier Quittierungs-Sammelleitungen der Funktionseinheiten 138, 140, 142, 144 bzw. an acht Quittierungs-Sammelleitungen der Datenregister AO bis Xl. Jedes der Reservierregister, im Falle von F i g. 3 jedes der Reservierregister 514/2,- bzw. 516/Qk, beaufschlagt über lediglich einen einzigen Ausgang eine der zugeordneten Und-Stufen, und zwar entsprechend einem bestimmten angerufenen, jedoch belegten Datenregister aus der Gruppe der Datenregister AO bis Xl bzw. entsprechend einer angerufenen Funktionseinheit, wenn der betreffende Eingangsoperand nicht aus einem der Datenregister, sondern aus einer Funktionseinheit als Zwischenergebnis einer Rechenoperation eingespeist werden soll. Erst dann, wenn von dem betreffenden Datenregister oder der betreffenden, bisher tätigen Funktionseinheit auf einer der Quittierungs-Sammelleitungen ein Quittierungssignal zu der betrachteten Und-Stufe verläuft, beispielsweise aus einem der Datenregister ZO bis Xl zu der Und-Stufe 800, wird ein Signal über die Oder-Stufe 722 sowie den Lesemarkierer 728 auf die Und-Stufe 734 abgegeben, die alsdann öffnet, sofern vorausgesetzt wird, daß bereits vorher der Reserviermarkierer 516JQk leer war und über seinen 0-Ausgang über den Lesemarkierer 806 den anderen Eingang der Und-Stufe 734 beaufschlagt hatte.

Um die vorangehenden Erläuterungen zu vertiefen, sei angenommen, daß in die Steuereinrichtung aufeinanderfolgend vier Befehle eingegeben werden, wobei ein erster Befehl eine Addition, ein zweiter und dritter Befehl eine Multiplikation und ein vierter Befehl eine Division fordern. In der nachfolgenden Tabelle sind in der ersten Spalte die durch den betreffenden Befehl angerufene Funktionseinheit, in der zweiten Spalte das durch die Bitgruppe/ angerufene Datenregister, in der dritten Spalte das durch die Bitgruppe k angerufene Datenregister und in der vierten Spalte das durch die Bitgruppe / angerufene Datenregister angegeben.

Funktionseinheit Additionseinheit	AO	Register *Xl Xl*	XA
Multiplikationseinheit 140	Xl		XO
Multiplikationseinheit 142	X3	Xl	X5
Divisionseinheit	XO	X6

XA

Gemäß einem ersten Befehl sind demgemäß für die Eingangsoperanden die Register AO, Xl und als Resultatregister das Datenregister Xl vorgesehen. Da es sich hier annahmegemäß um den ersten Befehl handelt und demgemäß keines der Register belegt ist, kann die Funktionseinheit 138 die gewünschte Rechenoperation (Addition) ohne weitere Schwierigkeiten durchführen. Eine Dateneinspeicherung in die Reservierregister SiAIQj und 516/0* erfolgt nicht.

Nach einer gewissen Zeit wird ein Multiplikationsbefehl für die Multiplikationseinheit 140 abgegeben, wobei als Eingangsoperandenregister die Datenregister Xl, Xl und als Resultatregister das Datenregister A"4 vorgesehen sind. Da der zweite Befehl einen gewissen zeitlichen Abstand zu dem ersten Befehl aufweist, ist von der Additionseinheit 138 annahmegemäß das Datenregister Xl bereits wieder freigegeben, so daß der Eingangsoperand entsprechend der Bitgruppe / in das Datenregister Xl eingespeist werden kann. Jedoch ist der zeitliche Abstand des zweiten Befehls von dem ersten Befehl doch so gering, daß die Additionseinheit 138 ihre Rechenoperation noch nicht beendet hac, so daß der zweite Eingangsoperand für die Multiplikation vorläufig nicht in das Datenregister A"2 eingespeist werden kann, weil dieses

ίο letztgenannte Datenregister für das Resultat der Additionseinheit 138 vorgesehen ist. In der obigen Tabelle ist daher in der zweiten Zeile das Datenregister Xl von einem Rechteck umgeben. Sobald indessen das Datenregister Xl durch Ausspeicherung des Resultates in dem zentralen Speicher frei wird, kann der Eingangsopsrand für die Multiplikation für das Datenregister Xl eingespeist werden, wonach einer weiteren Durchführung des Mukiplikationsvorganges nichts im Wege steht Die Freigabe des Multiplikationsvorganges erfolgt hierbei, wie ausführlich in Verbindung mit F i g 3 erläutert wurde, indem über die dem Datenregister A^2 zugeordnete Quittier-Sammelleitung ein Tastsignal auf eine der Und-Stufen eines der beiden Reservierregister der Multiplikationseinheit 140 übertragen wurde.

Als nächstes folgt ein Befehl für die Multiplikationseinheit 142, in welchem für die beiden Eingangsoperanden die Datenregister A"3, X6 und für das Resultatregister das Datenregister AO angerufen werden. Dieser Multiplikationsvorgang kann sofort ausgeführt werden, da die drei angerufenen Datenregister von vorangehenden Rechenoperationen nicht mehr belegt und daher frei sind.
Gemäß dem vierten Befehl soll eine Division durchgeführt werden, wobei den beiden Eingangsoperanden die Datenregister AO, A"4 und dem Resultat das Datenregister C5 zugeordnet sind. Wenn dieser betrachtete vierte Befehl sehr schnell auf den dritten Befehl folgt, so können unter Umständen das Datenregister AO noch von dem Resultat des zweiten Multiplikationsvorganges und das Datenregister A"4 von dem Resultat des ersten Multiplikationsvorganges belegt sein. Demgemäß sind die Datenregister AO, XA in der vierten Zeile der obigen Tabelle jeweils von einem rechteckigen Kasten umgeben, um deren Belegung anzuzeigen. Erst dann, wenn beide Register XO, XA frei sind, kann die Division durchgeführt werden. Bei diesem letztgenannten Beispiel der Durchführung der Division wurden anfangs in der Divisionseinheit .144 beide Reservierregiscer Qj und Qu eingespeiste Daten entsprechend der Bitgruppe j bzw. k enthalten, so daß beide Lesemarkierer entsprechend den Lesemarkierern 728, 806 der Funktionseinheit 138 kein Tastsignal an die zugeordnete Und-Stufe 734 abgäben.

Aus der obigen Tabelle läßt sich jedoch entnehmen, daß die erste und dritte Rechenoperation ohne jede Verzögerung praktisch nebeneinander ablaufen können, so daß sich trotz Verzögerung bei der zweiten und vierten Rechenoperation insgesamt eine Zeitersparnis ergibt. Auch bezüglich der an sich verzögerten zweiten und vierten Rechenoperation ergibt sich eine Zeitersparnis, weil die jeweilige Rechenoperation unmittelbar nach Abgabe des Quittiersignals seitens des bisher belegten Datenregisters begonnen werden kann, die Vorbereitungsvorgänge zur Durchführung der Rechenoperation also zum Teil schon abgelaufen sind.

Claims

Patentansprüche:

1. Steuereinrichtung in einem Mehrspeziesrechner, welcher eine Datenregistergruppe zur Aufnahme von Eingabe- und Resultatoperanden, einen arithmetischen Steuerteil zur Durchführung von verschiedenen Rechnungsarten, z. B. Grundrechnungsarten, sowie einen mit der Datenregistergruppe zusammenwirkenden zentralen Speicher umfaßt, mit einer Befehlsteuereinrichtung zur aufeinanderfolgenden Einspeisung von Befehlen in ein Befehlsregister und Dekodierung dieser Befehle, wobei jeder Befehl in kodierter Form die durchzuführende Rechnungsart sowie die Adressen der Register für die Eingabe- und den Resultatoperanden enthält, dadurch gekennzeichnet, daß in dem arithmetischen Steuerteil je eine Funktionseinheit (138, 140, 142, 144) füreine Rechnungsart enthalten ist, daß eine auf jeden neuen Befehl ansprechende Übertragungseinrichtung (640) vorgesehen ist, welche eine oder zwei einem oder zwei gemäß dem Befehl für einen oder beide Eingangsoperanden angerufenen Datenregistern entsprechende Belegungsadressen abgibt, falls eines oder beide dieser Datenregister vorangehend bereits von einer anderen Funktionseinheit belegt wurden, daß die von der Übertragungseinrichtung (640) abgegebene bzw. abgegebenen Belegungsadressen zumindest einem von zwei jeder Funktionseinheit zugeordneten Reservierregistern (Qj, Qk) zur Sperrung der zugeordneten Funktionseinheit zugeführt werden und daß jedem Reservierungsregister eine Gruppe von in ihrer Anzahl der Anzahl der Funktionseinheiten zuzüglieh der Anzahl der Datenregister (AO bis Xl) entsprechenden Freigabetaststufen (720 bis 800) zugeordnet ist, deren jede über einen je einer Funktionseinheit oder einem zur Aufnahme von Eingangsoperanden bestimmten Datenregister zugeordneten, auf das Ende der Belegung der entsprechenden Funktionseinheit bzw. des entsprechenden Datenregisters ansprechenden Tasteingang zu öffnen ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Befehl fünf aufeinanderfolgende Bitgruppen (k, j, i, m, f) umfaßt, von denen die beiden ersten (k,j) die Adressen zweier zur Aufnahme je eines Eingangsoperanden bestimmter Datenregister, die dritte Bitgruppe (i) die Adresse eines weiteren, zur Aufnahme des Resultatoperanden bestimmten Datenregisters und die vierte und fünfte Bitgruppe die Funktionseinheit (138 bis 144) angeben, in welcher ein Rechnungsvorgang durchgeführt werden soll.

3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen in der Befehlsteuereinrichtung enthaltenen Bitgruppenverteiler (598) mit drei Ausgängen, von denen ein erster Ausgang zur Abgabe bestimmter Bitgruppen (/, m, j, k), ein zweiter Ausgang zur Abgabe der das Datenregister für den Resultatoperanden bezeichnenden dritten Bitgruppe (i) und ein dritter Ausgang zur Abgabe der die Funktionseinheit bezeichnenden vierten und fünften Bitgruppe (m, f) eingerichtet sind, und durch eine drei Eingänge aufweisende, an einem Eingang mit allen Bitgruppen des Befehls beaufschlagte Befehlsdurchlaß-Und-Slufe (630), welche beim Auftreten von Freisignalen seitens des durch den Befehl adressierten Resultatregisters (eines der Register XQ bis Xl) und der Funktionseinheit (z. B. 138) an den beiden weiteren Eingängen zu öffnen ist und ausgangsseitig sowohl an einem Funktionseinheitsund Registerwähler (642) als auch an der Übertragungseinrichtung (640) liegt.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Funktionseinheit zwei Operandenwählregister (z. B. 508/Fj·; 510/Fa) und ein Resultatw.ählregister (z. B. 512/Fj) zugeordnet sind, daß jedes der beiden Operandenwählregister einer Funktionseinheit über eine der Anzahl der Datenregister (XO bis Xl) entsprechende Anzahl von Ausgängen nebst zugeordneten Und-Stufen (ζ. Β. 738/#,·₀ bis 138/Bji), die am anderen Eingang jeweils von einem den betreffenden Operandenwählregistern in der Funktionseinheit zugeordneten Reservierregister (z. B. 514/Oi) getastet sind, an je einem Tasteingangspaar (z. B. Bj₀, Bk₀) jedes Datenregisters (AO bis Xl) liegt, von denen jedes eine der Anzahl der Funktionseinheiten entsprechende Anzahl von Tasteingangspaaren aufweist, und daß jedes Datenregister eine der Anzahl der Funktionseinheiten entsprechende Anzahl von Steuerausgängen aufweist, von denen jeweils jeder 77. Ausgang (n — 1 bis 4) zusammen mit einem zugeordneten Resultatwählregister (z. B. 512/FO einer n. Funktionseinheit an einer Gruppe von Resultatsperrstufen (z. B. 812) liegt, deren Anzahl innerhalb einer Gruppe der Anzahl von Datenregistern entspricht.