DE1549523A1

DE1549523A1 - Datenverarbeitungsanlage

Info

Publication number: DE1549523A1
Application number: DE19671549523
Authority: DE
Inventors: Sidnam Robert Douglas; Linhardt Robert John; Miller Henry Sedwick
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1966-12-21
Filing date: 1967-08-16
Publication date: 1970-12-17
Also published as: DE1549523B2; FR1567047A; GB1195268A; SE329031B; US3462742A; JPS4930310B1

Description

49523

6487-67/Kö/eoh

RCA 58 449

US Serial No. 603,655 US Filing Datei Deoember 21« 1966 Radio Corporation of Amerl0a. Mew York» Χ· Υ., USA Datenverarbeitungsanlage

Die Erfindung betrifft Datenverarbeitungsanlagen, insbesondere einen Mtenrsweok-Coaputer·

Kin sogenannten Mehrxweek-Coaputer enthält ein Speicherwerk zum Speichern von Befehlen und Daten sowie eine sentrale Datenverarbeitungseinheit (Zentralteil) sum Interpretieren (Auswerten) der Befehle und sua Durchfuhren der befohlenen Datenverarbeltungsoperationen. Die Wege für den Befehle- und Datenflul la Computer bestehen aus Leitern, logisohen Sohaltkrelsen (Oattern und flip-flops von "regeleiliger" oder gleichartiger Ausführung in 6%t gesagten Anlage* Andererseits sind die Weg·« über welehe die Steuersignal· bei der Durchführung der befohlenen Operationen fliesen, Kuterst kompllslert« verschiedenartig und unregeleifig ausgebildet.

BAD ORIGINAL

OO6SS1/1S09

BeIa ftitwurf früherer Datenverarbeitungsanlagen, dl· au· ·1ηΐ·1η·η Sohaltungsbeuatelnen oder Gettern aufgebaut waren, l«gtt man Wert darauf, ait einer aBgllohst geringen Gesamtzahl solcher Bausteine ausaukoaaen. In^xwlsohen 1st es mOglloh geworden» sogenannte Integrierte aehaltungsbaugruppen herzustellen. In denen eine grote Aniahl (beispielsweise 100 oder 200) von unte» einander versehalteten Schaltkreisen oder Gattern «u einer einzigen Unhelt susanmengefalt sind. line Integrierte Sohaltungsbaugruppe gilt dann als "grol", wenn sie sehr als 30 soleherOatter enthalt. Sine solohe Baugruppe hat Kuiere Ansehlulkl■—en sua Versohalten alt anderen Bausteinen und mit saaaelsohlonan bela Aufbau der Oesaatanlage. Die rauellohen Abmessungen einer derartigen Baugruppe sind so» dal lange Ihrer Aulenrinder ungeflhr 100 bis 120 Ansohlulkltamtn angebraoht werden können· lsi Zuge der Weiterentwicklung der Teohnik 1st su erwarten» da· bei glelehbleibender, für das Anbringen von Ansohlulkls—e verfügbarer Umfangelange sieh die Aniahl von In eine derartig· Baugruppe einbaubaren lohaltkreisen oder Oattem erhoat . 8o tt vorauasusohen« dal eloh Baugruppen alt 100» 200» 300 oder 400 Oattern heratellen lassen, an deren Rindern Fiats für nloht mehr al· ungeflnr 100 oder 120 AnsohlUsse lur TerfUgung steht. Die Verwendbarkalt von grölen Integrierten aehaltungsbaugruppen In Datenveraraeltungsenlagen wird eoalt dann In erhebllehea Mal· davon abhtngen» dal aan die Anlage In Teileinheiten aufteilt» dl· ein attareleAend kleine· Ansehlul/lehaltkreie-VerhÄltnls oder uagekehrt ein ams-

BAD ORIGINAL

0098Β1/158Θ

re lohend grofee Schaltkrels/Ansohlut-VerhllltnlB aufweisen. Sine In der bisher Üblichen Wels· ausgelegte und organisierte Datenverarbeitungsanlage IKBt sich nloht in Teileinheiten mit einer großen Anzahl (z. B. 200) von Schaltkreisen* bei denen die suits« eig« Anzahl von auseren Anschlüssen (z. B. 100) nloht Überschritten wird, aufteilen. Bei einer in herkömmlicher Welse ausgelegten Anlage sind nämlich so viele Steuerleiter vorhanden, dal für eine Teileinheit mit 200 Schaltkreisen in der Regel mehr als 100 Aneohluldrtthte fUr die Schaltkreise benötigt werden.

Durch die Erfindung soll dieser Nachteil vermieden werden.

In der deutschen Patentanmeldung R 42 619 IXo/42m wird eine Datenverarbeitungsanlage« die duroh Befehle steuerbar ist« welche In ähnliche Befehle umfassende Gruppen aufgeteilt sind, mit einem beliebig zugreifbaren Speloher sur Speieherung von Befehlen und Daten und einer Anordnung sur Umspeioherung eines im Speicher gespeloherten Befehles vorgeschlagen* die gekennzeichnet 1st duroh eine Anzahl von BefehlsausfUhrungselnheiten, die jeweils zur Durchführung der Befehle nur einer der Oruppen befähigt sind, und duroh einen Operatlonagruppendeooder, der die Gruppe bestimmt, zu der ein ungespeloherter Befehl gehurt und die entsprechende Befehlt ausftthrungselnheit in die Lage versetzt, den umgespeloherten Befehl aufzunehmen und durchzuführen.

BAD ORIGINAL

009851/1589

Oemäi einer AusfUhrungsform der Erfindung ist eine Datenverarbeitungsanlage mit einem Speicherwerk, einem Adressenmanipuliert eil, einem Rechenwerk, einem Eingabe-Ausgäbet«11 und einem Hauptsteuerwerk so organisiert, daJ sie aus Teileinheiten aufgebaut 1st, die sämtlich an Sammelschienen für die gesamte Anlage angeschlossen sind. Jede dieser Teileinheiten enthält 1) Register für die Speicherung von Befehlen, Kommandos, Adressen oder Daten, 2) Gatter zum Verbinden der Register mit den Sammelschienen der Anlage, j5) eine an die Sammelschiene angeschaltete Erkennungseinrichtung zum Steuern der die Register mit der Sammelschiene verbindenden Gatter und 4) eine örtlich· Verarbeitung·· oder Steuereinheit, die bei Smpfang des Inhalts eines Registers diesen in bestimmter Weise manipuliert und verarbeitet.

In den Zeichnungen zeigen:

Flg. 1 das Verschaltungsohema eines erfindungsgemäl ausgelegten Mehrzweck-Computers;

Fig* 2 das Versohaltungssohema d·· in Fig. 1 in Blookform dargestellten Rechenwerks der dortigen Anlag·! und

Flg. 3 das Verschaltungssohema eines Teils des Rechenwerks nach Fig. 2.

Die in Flg. I dargestellt· Datenverarbeitung·- oder Computeranlag· enthält «in· Kennungs-Sammelschlen· IDlIf, eine Informatione-Sammelsohien· INFO und «In· Anfrwort-aammelsohien· HFLY. An

009851/1589 bad original

die 3ammel3chienen sind verschiedene Einheiten angeschlossen, und zwar eine Hauptsteuereinheit MCU, eine Adressenmanipuliereinheit AMU, eine Speichereinheit MU, eine Recheneinheit AU und eine .Einsabe-Ausgabeeinhelt IOUt

Jede dieser Einheiten enthält Register, deren Bezelohnungen die von ihnen zu erfüllenden Funktionen andeuten, Beispiels» weise enthält die HauptSteuereinheit MCU ein Befehlsregister IR« die Adressenmanipuliereinhelt AMU ein Befehlsadressenregieter ZAR und ein Operandenadressenregister OAR, die Speichereinheit MU ein Speicheradressenregister MAR und ein Speioherdatenregister MDR, die Eingabe-Ausgabeeinheit IOU ein Dateneingaberegister IN und ein Datenausgaberegister OUT und schließlich die Recheneinheit (PIg, 2) ein A-Operandenreglster OPA, ein B-Operandenregister OFB und ein Akkumulatorregister ACC. Jedes dieser Register enthält Sohaltungsbaueteine wie Flipflops zum Speichern einer groten Anzahl von Informationsbits. Die Informations-Samnelechien· INFO umfajt ein« grole Anzahl von Leitern für ein· entsprechende Anzahl von Infonnatlonsbits. Zwisohen einem der Register und der Infornatlons-Sanmelschiene INFO können mittels steuerbarer Gatter eine Anzahl von Informationsbits gleichzeitig (simultan) Übertragen werden. Beispielsweise bezeichnet das aohaltsjnnbol •ine Anzahl von simultan steuerbar·» Oattern zur Übertragung einer entsprechenden Anzahl von Informationsbits von der Informations-SaoMlsohlen· INFO zum Befehlsregister IR.

8AD ORIGiNAL

009851/1589

Zusätzlich zu den genannten Registern enthält jede Einheit der Anlage naoh Fig. 1 mindestens ein Kommandoregiater CR sowie ein Zustandsreglster, in der Hauptateuerelnheit HCU als Hauptsuatandsreglster KBR und in den übrigen Einheiten als Brtliohes Zustandsreigater LSR bezeichnet. Diese zusätzlichen Kommandoregister und Zustanderegleter sind in MhnXioher Welse mit Oattern für die steuerbare übertragung von Infornatlonsblts swlsohen den betreffenden Register und der Informatlons-Sammelsohlene ZNFO ausgestattet. Die Informationsübertragung zwischen der Infomatlons-Saanelschiene und den Registern kann Je nach den Zweck der einsei· neh Register in der einen oder der anderen Richtung oder such in beiden Richtungen erfolgen.

sämtliche Gatter für die Informationsübertragung zwtehen der Informations-Saminelschiene INFO und einen Register stehen unter der Steuerung einer Regleter-Riohtungs-Erkennungssohaltung R. Diese Erkennungsschaltungen R empfangen Jeweils Signale aus der vieldrMhtigen Kennunge-Sammelsohiene IDiJf. Die einseinen Erkennungssohaltungen R tasten mit ihrem Ausgang oder mit Ihren Ausgängen Gatter auf« um eine Informationsübertragung zwischen der Informatlons-Sammelsohlene INFO und einem erkannten Register in einer erkannten Riohtung zu ermöglichen. Das helft« ein ti der Kennungs-Sammelaoheine IDEN anwesendes Reglster-Rlohtunge-Kenn«· signal wird von einer entsprechenden der Erk ennungs schal t\mgen R erkannt und bewirkt eine Auftastung entsprechender Oatter, so

009851/1589 bad

daS die Informationsübertragung aus dem betreffenden Register oder in das betreffende Register erfolgen kann. Jede Srkennungsechaltung ist außerdem mit einem Ausgang an die Antwort-Sammelschiene RPLY angeschlossen, um zu signalisieren (anzuzeigen), wenn eine Informationsübertragung vollständig durchgeführt ist·

Jede der in Fig. 1 gezeigten Einheiten enthält mindestens einen örtlichen Datenverarbeitungsteil (Steuerteil) LP, der an ein entsprechendes Kommandoregister CR in der betreffenden Einheit angeschlossen ist. Die örtlichen Steuerteile LF in den verschiedenen Einheiten empfangen Jeweils den Inhalt eines entapreohenden Kommandoregister« CR und liefern Steuersignale für die Behandlung des Inhalts anderer Register in der betreffenden Einheit. Anders als ein einziger gemeinsamer Zentralteil in einen herkömmlichen Computer sind die Örtlichen Steuerteile LF, die auf die Einheiten in der Anlage nach Flg. 1 verteilt sind, verhältnismäiig einfach ausgeführt und lediglioh dazu eingerichtet, diejenigen begrenzten Verarbeltungssohrltte durchzuführen, die in Zusammenhang mit dem Inhalt der anliegenden Register erforderlioh sind. Beispielsweise werden die mit 11 und 12 bezeichneten Örtlichen Steuerteile LP in der Adressenmanlpullereinhelt benötigt, um die Inhalte der Adressenregister IAR und OAR sowie des örtlichen Zustandsreglstere LSR zu erhöhen, zu erniedrigen und anderen, verhältnisaleie einfachen Operationen zu unterziehen. In der Speichereinheit MU werden die mit 13 und 111 bezeichneten örtli-

BAD ORIGINAL 009851/1589

chen Steuertolle LP lediglich benötigt, um das Einspeichern oder Heraussuchen von Informationen im Speicher MS zu steuern und einfache Operationen im Zusammonhan; mit der Paritotserzeugung und -prüfung sowie der Zustandsregißtrierung durchzufuhren. In der Eingabe-Ausgabeeinheit IOU werden die mit 15 und 16 bezeichneten örtlichen Steuerteile LP einfach für die Steuerung der Pufferungsoperationen benötigt, die sich bei der Informationsübertragung zwisohen der Eingabe-Ausgabeeinrichtung IOD und der Computeranlage ergeben.

Die Haupteteuereinheit NCU unterscheidet eich von des anderen Einheiten der Anlage nach Fig. 1 darin, dafi sie zusätzlich zu einem örtlichen Steuerteil LP einen Hauptsteuerteil MP enthält. Der Hauptsteuertell MP ist etwas komplexer aufgebaut, da seine Hauptaufgabe darin besteht, den Inhalt des Befehlβregisters IR auszuwerten und entsprechende Signale zu erzeugen und in die Samme1schienen IDEN und INFO zu schicken, um Quellen* und Bestimmungsregister an anderen Stellen der Anlage kenntlloh zu machen (zu identifizieren) sowie Kommandos für die Übertragung nach identifizierten Kommandoregistern CR in der gesamten Anlage auszugeben. Außerdem wird der Hauptsteuerteil MP in seiner Verarbeitung des Inhalts de· Befehlsregisters IJi auch auf Elngangseignale vom örtliohen Steuerteil LP und vom Hauptzuatandsregieter MSR eingestellt. Der Hauptsteuerteil erhält ferner Elngangsslgna-Ie von der Antwort-Sammelsohlene RPLY, duroh dl· Ina angezeigt

BAD ORiGiNAL

009851/1589

wird, UaQ eine sonstige Einheit in der Anlage eine identifizierte Informationsübertragung vollständig durchgeführt hat.

Eine Befehlseinholschaltung IPM₄ die als zur Hauptsteuereinheit MCU gehörig angesehen werden kann» 1st mit Ausgängen an die Kennungs-Sammelschiene IDEN und die Informations-Sararaelschiene INFO sowie mit einem Eingang an die Antwort-Sanmelsohiene RPLY angeschaltet. Diese Informationseinholschaltung erfüllt eine bei Mehrzweck-Computern notwendige Aufgabe, nMmUßh die der übertragung des identifizierten Befehls vom Speicher MS zum Befehlsregister IR aufgrund des Inhalts des Befehlsadressenregiaters IAH· Die HauptSteuereinheit MCU steuert dann aufgrund des Inhalts des Befehlsregisters IR den Computer bei der Durchführung des Befehls , der z* B. die sukzessive Durchführung verschiedener EIementaropcrationen und die Erhöhung oder konditionalIe Modifikation des Inhalts dee Befehlsadre3senregiatera IAR beinhalten kann* Anschliolend benutzt die Befehlselnholachaltunß XFH den neuen InIi alt des Befehl sadressenregi.it te rs IAH dazu,, den nächsten Befehl herauszuholen und zum Befehlsregister IR zu Übertragen*

Anhand der Figuren 2 und 3 soll Jetet dl« Rechtnelnhtlt AU beschrieben werden» die ungefähr 60 % der Baueieuente oder des Schaltung»aufwand« der geilen jutlage uafaeaen kann. Das in Fig. 2 geseigte Rechenwerk enthüll ein örtliohee Zustandsregliter LSR, ein A-Operandenreglster OFA, ein B-Operandenreglater OFB und

BAD ORIGINAL

"' * fl a 5 1 / 1 S 8 9

ein Akkumulatorregiater ACC. Jedem dieser Register ist ein entsprechendes Kommandoregister CR zugeordnet. Eine Anzahl von Register-Richtungs-Erkennungsschaltungen R dienen dazu, die Informationsübertragung von der Informations-Sammelschiene INPO zum Kommandoregister CR sowie zwischen den anderen Registern und der Informations-Sammelschlene IKFO zu steuern. Die Erkennungssohaltungen R werden durch Regiater-Riohtungs-Anzeigesignale aus der Kennungs-Sammelschiene IDEN gesteuert und liefern ein odes mehrere Signale in die Antwort-Sammelschiene RPLY, wenn eine Informationsübertragung durchgeführt ist.

Der Inhalt des in Fig. 2 mit 20 bezeichneten Kommandoregisters CR wird einem örtlichen Reoheneteuerteil ALP zugeleitet und dort verwertet. Der Inhalt der mit 21» 22« 23 bezeichneten anderen Kommandoregister CR wird entsprechenden örtlichen Steuerteilen LP zugeleitet. Der örtliche Reoheneteuerteil ALP und die örtlichen Steuerteile LP sind durch eine örtliche Steuersamnelechiene LCB und eine örtliche Informationssammelschiene LIB untereinander verbunden.

Der örtliche Reoheneteuerteil ALP etaiert die Durchführung von Rechenoperationen wie Additionen» Subtraktionen« Multiplikationen, Divisionen und dgl. Der örtliche Reoheneteuerteil kann al« Integrierte Sohaltungabaugruppe alt einem Nurlesespeloher ausgeführt «ein« der AblMufe von Klementaroperatlonen enthält« die für die entsprechenden Rechenoperationen wi· Addition« 8ub-

008851/15S9

traktion usw. durchzuführen sind. Jede gespeicherte Elementaroperation enthält die Adresse der nächsten Im Zuge des betreffenden Programm- oder Operationsablaufs durchzuführenden Elementaroperation im Leaespeicher. Die erste Elementaroperation des Programms, z. D. des Additionsprogramras, wird dadurch eingeleitet, daß die Adresse dieser Operation im Lesespeicher des örtlichen Rochensteuerteils ALP von der Hauptsteuereinheit MCU über die Informations-Sammelleitung INPO zum Kommandoregister 20 in Pig.2 Übertragen wird. Bei der Durchführung der erfaderliohen Elementaroperationen manipuliert der örtliche Hechensteuerteil ALP die Inhalte der Operandenregi&ter und des Akkumulatorregieters OPA« OPB und ACC über die örtlichen Sammelschienen und di· entsprechenden örtlichen Steuerteile LP.

Anhand der Fig. 2 soll jetzt der in Pig. 2 angemerkte Teil mit dem A-Operandenregister OPA ausführlicher beschrieben werden. Die Erkennungsschaltung R wird in Fig. 3 durch einen gestrichelten Block umfafit. Die Erkennungssohaltung R enthält einen Decodierer Dl mit einem an die Kennungs-Sammelschiene IDEN angeschlossenen Eingang. Der Decodierer Dl hat entsprechende Ausgänge zum Identifizieren der Übertragungenchtungen für die identifizierten der dazugehörigen Register. Sin Ausgang des Deoodlerers Dl ist an den Setzeingang eines Flipflops AI angeschlossen, um die Informationsübertragung von der Informations-SawMlsonlent INFO zum A-Operandenregiater OPA zu steuern. Ein

BAD 009851/1589

anderer Ausgang des Decodierers Dl ist an den Setzeingang eines Flipflops AO angeschlossen, um die Informationsübertragung vom A-Operandenregister OPA zur Informations-Sammelschiene INPO zu steuern, hin dritter Ausgang des Decodierers Dl ist an den Setzeingang eines Flipflops CI angeschlossen, um die KommandoUbertragung von der Informations-Sammelschiene INFO zum Koramandore-CR zu steuern.

Es soll Jetzt die Arbeltsweise der Erkennungesohaltung R nach Fig. 3 bei der Übertragung eines Operanden von der Informations-Snrnnelsohiene INFO zum A-Operandenregister OPA beschrieben werden. Als eretes wird ein Regleter-Rlchtungs-Kennslgnal von der Kennungs-Sammelschiene IDEN dem Decodierer Dl zugeleitet und dort unter Erzeugung eines das Flipflop AI setzenden Ausgangssignals decodiert. AnschlleBend wird die 0*erandoninforraation in der Informations-Sammelsohlenc INFO bereitgestellt und über das Gatter 23 (das durch das Flipflop AI aufgetastet let) dem A-Operandenregister OPA zugeleitet. Die das Gatter 25 durchlaufende Operandeninformation ruft ein Antwortsignal hervor, da« Über das aufgetastete Oatter 26 in die Antwort-Sammelsohiene RPLY und zum Zurllokeetzeingang dee Flipflops AI gelangt» Die Übertragungen vom A-Optrandenregieter OPA und zum Kommandoregiater CR erfolgen in entsprechender Weise.

Der Örtliche Verarbeitung«- oder Steuerteil LP wird In Fig. 2 ebenfall· von einem geetrlohelten Bloek uafaft. Dieser

00885:1/1689

örtliche Steuerten LP enthält einen Decodierer D2, der bei Empfang des Inhalts des Komraandoregiaters CR Ausgnagssignale liefert, dio selektiv entsprechende der Gatter Im Örtlichen Steuerten LP auftasten« Durch die Austastung des Gatters 28 erfolgt eine übertragung von der örtlichen Inforraatlonssaramelschiene LIB zum A-Operandenreßlster OPA. Das in der Leitung 29 am Ausgang des Decodieren D2 erscheinende Signal bewirkt eine Löschung des Operandenregisters OPA. Durch die Auftastung dee Gatterß 30 erfolgt eine übertragung des Inhalts des Registers OPA in die örtliche Informationß3aßimelschienö LIB. Duron die Auftastung du3 Gatters 31 erfolgt die Übertragung dee Komplements des Inhalts des Registers OPA in die örtliche Informations-8animolschiene LID. Das Gatter 32 wird durch ein Signal vom örtlichen Rochensteuerteil ALP Über die örtliche Steuersammelschiene LCB aufgetastet. Wenn das Gatter 32 aufgetastet let, kann ein vom örtlichen Rechensteuerteil ALP in die Örtliche Informationssanunelschiene LIB geschicktes Elementarkomuiando aum Kommandoreglet er CR gelangen.

Ea eoll Jetzt üor konstruktive Aufbau der in Pig. 1-3 gezeigten Computeranlage betrachtet worden. Die Anlage enthält eine Anzahl von Einheiton, die für dio Durchführung der Aufgaben eines Mehrzweck-Computere mit gespeichertem Programmablauf erforderlich oind. Dazu gehören iM :j Hauptateuereinheit MCU, die Adreesenmanlpulleinheit AMU* dio Speichereinheit MU, die Reoheu* einheit AU und dl· Eingabt«Ausgabeeinheit IOU. Di*ae Klrvneittn

BAD ORIGINAL ' " ° ^r 1 / 1 5 8 9

sind lediglich durch Sammelschienen wie die Kennunge-Sammel-8chiene IDEN, die Inforraations-Sammelschiene INPO und die Ant -wort-Sammelschiene RPLY untereinander verbunden.

Die Kennungs-Sammelsohiene IDEN besteht aus einer Anza^hl von Leitern, die ausreicht, um Signalcodes für sämtliche Register-RlohtungB-Komblnatlonen der Anlage tu Übertragen. Bei der hler dargestellten Anlage sind 32 solche Register-Riohtungs-Kombinationen möglich, so dafl für die Kennunge-Sammelschiene IDBII fünf Leiter benötigt werden. Zum Unterschied davon werden bei einen Computer herkömmlicher Ausführung in diesem PalIe 32 Drähte für dl· Übertragung von Oatterauftastslgnalen von einem Zentralteil zu den verschiedenen Registergattern benötigt.

Der Preis, den man erflndungsgemaJ für diese Verringerung der Anzahl von Auftastsignalleitern zahlen rau·, ist dl· Anordnung einer Regiiier-Riohtungs-Hrkennungsechaltune R bei Jede« Register der Anlage. Wenn man den Computer aus Integrierten Sohaltungsbaugruppen aufbaut, ist dies ein sehr geringer Preis.

Die Informations-Sammelsohiene INPO besteht aus einer Anzahl von Leitern (z. D. 16), die ausreicht, um dl· Information·- bits eines Befohl3worten, eines Kommandowortes, einer Speloheradreone, eines Datenwortos odor angemessener Teile oder Kombinationen dieser Wörter parallel zu Übertragen. 3amtliche Ubertragungon der Inhalte eines Registers In einer Einheit iu eine« Re-

009851/1589

gieter in einer anderen Einheit erfolgen über die Informatlons-Sammelschiene ΙΝΓ0 unter der Steuerung von ReßiEter-Richtungs-Signalen, die vorher oder Gleichzeitig in der Kennungs-Sammelschlene IDEN bereitgestellt werden« Sämtliche Informationsübertragungen geschehen in gleichartiger Weise, gleichgültig ob die Übertragene Information ein Befehl, ein Kommando, eine Adresse oder ein Datenwort lot. Dies ermöglicht es, die Anzahl von Anschlüssen, die zwischen der Sammelschiene und den einzelnen Einheiten der Anlage erforderlich sind, gering zu halten.

Jede der fünf Einheiten der Anlage nach Pig. I enthält mindestens ein Kommandoregister CR und mindestens einen dazugehörigen Steuer- oder VerarbeitungsteH LP, der entsprechend dem Inhalt des betreffenden Kommandoregisters CR die Inhalte der anderen Register der betreffenden Einheiten manipuliert. Zu den anderen Registern gehören Zustandsreglster, Befehlsregister, Adressenrecister und verschiedene Datenregister. Die vorliegende Ausführung, bei der örtliche Steuerteile LP auf die gesamte Anlage verteilt und unmittelbar bei den von ihnen gesteuerten Registern angeordnet sind, unterscheidet eich von den herkömmlichen Anlagen, bol denen ein einziger Zentralteil über eine Vielzahl von Leitern mit Über die Anlage vorteilten Inforrnationssteueretellcn verbunden let.

Bei der Anlage naoh Flg. 1 ist jede der fünf Einheiten au· einer sehr groien Aniahl von lleeentarsohaltkrelsen oder

BAD ORIGINAL

009851/1589

Gattern aufgebaut. Zusätzlich zu den gezeigten InformatioiieUbertragungsgattorn cr.thHlt Jedes Register eine Vielzahl von PlIpflops, die jeweils aus Uberkreuz gekoppelten Gettern aufgebaut sind. Für einen verhältnismäßig kleinen Conputer in erflndungsgemMßer Ausführung mit einer Informations-Sammelsohlene INPO aus 16 Leitern für ein 16-Bit-Vort werden für jode der vier Einheiten MCU, AMU, MU und IOU jeweils ungeflihr 300 Gatter benötigt. PUr jede dieser Einheiten aus un^efKhr JiOO Gattern Bind für den Anschluß an die einzelnen Sammelschienen der Anläse jevells nur unirefÄhr j50 Drähte erforderlich. Er> lassen sich daher ettatllohe vier Einheiten Jeweils ruis einer einzigen integrierten Schaltun^sbaugruppe mit 500 Gattern, den erforderlichen Versohaltungen dieser Gatter undnenlger als 100 Hußeron Anschlüssen sub Anschalten an die Sammel schienen der Ariage aufbauen.

Die derzeitige lCntwicklun/. dor intocrierten Schaltungetechnik hnt Jedoch noch nicht einen Stand erreicht, bei dem 200 einwandfroic und betriebefUhige Gatter sich herstollungeattflig au einer einzigen into^ri( rten Baugruppe zuoanironfanaen lassen. Es sind dalicr die vier Hnuptelnhoitcn der Anlage nach Pig. I jeweils al α in zv.'ci Toileinhciten unterteilt dargontollt, wobei dl© Unterteilung durch gestrichelte Linien angedeutet ist. Beispielsweise lot die Adrcceenmanlpullcrelnhcit AMU in eine erste teileinheit mit einem Befehlnadrccscnrcglster IAR und eine zweite Teileinheit mit einem Operandonadrcnnenrngieter ΟΑΠ und einem Örtlichen Zu*

009851/1589

standsro^Ister LSR unterteilt. Diese Teileinheiten sind einzeln unter Steuerung durch eine en tspreohende ürkennun^S3chaltun£ R an die Sammelsohienen der Anlage anschaltbar, und jede Teileinheit enthält einen örtlichen Verarbeitung- oder Steuerten zum Manipulieren der Inhalte der entsprechenden anliegenden Register.

Zwischen den beiden Teileinheiten der Einheit AMU können einige Verbindungen notwendig oder erwUnaoht sein« wie durch die Verbindung 11* zwischen den beiden mit 11 und 12 bezeichneten örtlichen Steuerteilen LP angedeutet. Jede der beiden Teileinheiten von AHU kann ungefähr 150 Gatter umfassen, wobei ungefähr 30 - 50 Leiter für den Anschluß an die Sararaelschienen der Anlage und eine kleinere Anzahl von Verbindungsleltungen 11* zwisohen den beiden Teileinheiten benötigt werden,

PUr die beiden Teileinheiten der Speichereinheit HU werden zusätzlich zu den Anschlüssen Über die Hauptsammelsohlenen örtliche Leitungeverbindungen 13* benötigt. Der Speioher MS hat in vorliegenden Fall Speicherplätze fUr 4096 Wörter aus Jewell· 16 Bits· Dl· ortHohen Verbindungeleitungen 13' zwisohen den Teil* elnhtlten umfaesen ungefähr 5 Drähte« und die örtlichen Verbindungen zwisohen Jeder Teileinheit und dem Speicher Hfl umfassen ungefähr 32 Drähte. Ee kann daher jede der beiden Teileinheiten ungefähr 30 Klemmen sum Ansohlui i»n die Saraoelsohienen IDEM, INfO und RfLY sowie ungefähr 40 Klemmen fUr die Vorsohaltung untereinander und mit dem βpeleher HS haben* Dl· Gesamtzahl von

BAD ORIGINAL

ΠΠ9851/1589

Klemmen an Jeder Teileinheit, nämlioh 60, liegt noch gut unterhalb der praktikablen Anzahl von 100 bis 120 äußeren Anschlüssen für eine integrierte Baugruppe. Jede der beiden Teileinheiten der Eingabe-Ausgabeeinheit I0U benötigt weniger als die insgesamt 60 Anschlußklemmen, die fUr die Teileinheiten der Speichereinheit NU erforderlich sind. Die Befehlseinholschaltung IFU uufaflt Matrix- und Fol^elogikeinrichtungen, die ohnehin ein für die Herstellung als große integrierte Baugruppe ausreichend kleines Ansehlufl/Qatter-Verhältnis besitzen,

Die erfindungsgemKS ausgelegte Anlage IHBt sioh daher aus integrierten Sohaltungebaugruppen unterschiedlicher Oröle aufbauen. Das heiflt, der Konstrukteur wird normalerweise integrierte Baugruppen verwenden« die so groll sind (so viele Oatter enthalten), wie es heretellungstechnisoh möglich 1st. wenoÜagegen die herstellungsteohnisch verfügbaren Baugruppen nicht mit der für den Aufbau einer vollständigen Einheit erforderlichen Anzahl von Oattorn versehen werden können, kann man die Einheit in mehrere kleinere Einheiten aufteilen« die teilweise autonom arbeiten· Jede dieser kleineren Teileinheiten hat eine fUr die Verschaltung mit den Saramelschienen der Anlage und untereinander ausreichende Anzahl von Huieron Anschlüssen, beispielsweise 100· Sine aolohe Vorwendung kldnorer Einheiten 1st möglich, d. h. für die gering·· re Anzahl von in der kleineren Einheit enthaltenen Oattern werden nicht mehr als die praktisch verfügbare Anzahl von Anaohlutkle·»

BAD ORIGINAL 009851 / 1 589

men benötigt, da erfindun^sgenUß jede als integrierte Baugruppe iiUfjjGführte Tcileinheit der Anlage oinc örtliche Resister-Richtuncs-Erkeanungsnchaltuns, ein Komnandoresister und einen örtlichen Steuerten enthält. Jede Bnujrupi? ? mit mehr ale 50 Gattern hft ein Gatter-AnsohluS-Vsrhaltnis von mindestens 2:1·

Für die als Blook in Pig. 1 und im einzelnen in Fig. 2 und J dargestellte Recheneinheit AU werden bei der obenerwähnten, verhältnismäflig einfachen ComputerausfUhrung ungefähr 1200 Gatter benötigt. Da 1200 Gatter beim derzeitigen Stand der Herstellungötechnik zu viel für eine einzige integrierte Baugruppe sind, ist in Fig. 2 die Recheneinheit AU duch gestrichelte Linien in vier jeweils als integrierte Baugruppe ausführbare Teileinheiten unterteilt. Jede Teileinheit enthält ein Informationsregiater, ein Kommandorecister CR, eine Erkennungsschaltung R zum Auftasten der InformationsUbertragungseatter und einen örtlichen Steuerteil LP zum Verarbeiten der Inhalte des Informationsregisters und zum Übertragen von Information zwischen dem Inforraationsregister und der örtlichen Informationssammelschiene LIB. Auf diese Weise kann jede Teileinheit der Recheneinheit al3 integrierte Baugruppe mit einer ausreichend grollen Anzahl von Gattern und einer ausreichend kleinen Anzahl von Klemmen zum Anschluß an die Saramelschienen der Anlage und dl· örtlichen Samraelaohienen aufgebaut werden.

Die funktioneile Arbeitsweise der Anlag· naoh Flg. 1 1st tfhnlloh der eine· herkOamllohen Mehrcweok-Coaputera bekannter

BAD ORIGINAL

009851/1589

Ausführung. Sie weicht hiervon nur Insofern ab, wie der konstruktive oder schaltungstechnische Aufbau anders 1st. Die Arbeltsweise der Anlage nach Fig. 1 l&lt sioh kurz wie folgt beschreiben: Die Befehlseinholschaltung ZFM gibt zunächst Register-Richtungs-Signale sowie Kommandosignale aus, um die übertragung eines ersten Befehle von der Speichereinheit MU zum Befehlsregister IR in der HauptSteuereinheit NCU zu bewirken. Der Hauptsteuerteil MP wertet den Befehl im Befehlsregister IR aus und liefert Register-Richtungs-Kennsignale in die Kennungs-Sanunelsohlene IDKN, um einen Weg für die Übertragung der Inhalte eines Identifizierten Registers zu einen anderen identifizierten Register zu schaffen. Die vom einen zum anderen Register Übertragene Information kann eine Adressen-« Daten-, Zustande- oder Kommandoinformation sein. Viele eolohe Übertragungen können ftlr die Durchführung eines Befehle erforderlich sein. Der Hauptsteuerteil MP schickt auferdem Kommandos über die Infοrmations-Sammelschiene INFO zu einem Kommandoregister CR, das durch ein in die Kennungs-Saemelschiene IDJEN geliefertes Register-Richtungs-Signal identifiziert wird. Nachdem die HauptSteuereinheit MCU die Durchführung eines Befehle beendet hat, wird das Befehlsadreseenregleter IAR erhöht oder anderweitig modifiliert, woraufhin dann die Befehlseinholsohaltung IRN den nKohsttn Befehl einholt·

Der Vollzug einer Informationsübertragung oder dl· Durchführung «Ines Koamandos durch eine Einheit wird der Hauptβteuer-

009851/1589 bad original

einheit MCU oder der Befehlseinholschaltung IFM über die Antwort-3araraelschiene RPLY rüokgemeldet. Die Verwendung von Antwortsißnalen ist hier beispielsweise für einen asynchron arbeitenden Computer angegeben. Die Erfindung läßt sich Jodoah ebensogut auch auf Coraputeranlagen mit fester Zeltsteuerung, die synchron arbeiten« anwenden.

Während vorliegend beispielsweise nur eine Speiehereinheit MU gezeigt ist, IHSt sich die Erfindung auch für den Fall anwenden, dad zusätzliche ähnliche, im wesentlichen autonome Speichermodulti molten vorgesehen sind. Ebenso können auch andere Einheiten der Anlage durch Hinzufügen ähnlicher, an die Sammelechienen üor Anlage angeschlossener Einholten in Modulforra erweitert werden. Aufgrund der Verwandung der beschrlobenen Sararaelsohienen und eier Anschaltung weitgehend autonomer integrierter Baugruppen an diese Sammelschienen laJt sich eine ganze Gruppe von ohne weiteres erweiterbaren oder elnschrUnkbaran Computern entsprechend den wechselnden Anforderungen der Benutzer aufbauen*

BAD ORIGINAL

ⁿ«ß51/1589

Claims

Patentanspruch·

1. Datenverarbeitungsanlage mit einer Sammelsohlenenanordnung, Speloheradreeaen und Datenreglatern, Befehlsadressen- und Operandenadressenregistern, Operanden- und Akkumulatorregletem, Eingabe-Auegaberegistern« einem Befehlsregister und einer Hauptsteuereinheit zum Erzeugen von Signalen für die Übertragung des Inhalts des Befehlsadressenreglsters zum Speicheradressenregister, für das einholen des adressierten Befehls und dessen übertragen zum Befehlsregister sowie für die Erzeugung von durch den Inhalt des Befehlsregisters bestimmten Signalen» dadurch gekennzeichnet * dai die Bammel sohl enenanordnung eine Informatlonssammelschlene und eine Regiater-Rlohtunge-Kennunga-Sammelsohlene enthält; dal die Hauptsteuereinheit Register-Riohtungs-Slgnale erzeugt und in die Kennungs-Sanmelsohlene schickt sowie Kommandosignale erzeugt und in die Informations-Sammelsohiene eohiokt; und dai die Anlage aus Teileinheiten mit Jeweils 1) mindestens einem Register« 2} swisohen die Register der betreffenden Teileinheit und die Informations-Saanelsohlene gesohalteten Oattern, 3) einer Kennungssohaltung, die aus der Informations-SammeJBhiene Reglster-Rlohtungs-Slgnale empfängt und mit einem Ausgang selektiv die Oatter der betreffenden Teileinheit auftastet, und 4) einem ortHohen Verarbeitungeteil, der

BAD ORIGINAL 0 9 8 5 1/15 8 9 ^B

einen den Inhalt eines Registers in der betreffenden Teileinheit empfangenden Eingang sowie einen Ausgang rum Manipulieren des Inhalts eines Registers der betreffenden Teileinheit aufweist* aufgebaut 1st.

2. Datenverarbeitungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafl Jede der Teileinheiten oln KommandorQgI3tor enthält« das mit seinem Ausgang an den örtlichen Verarbeitungeteil der betreffenden Teileinheit angeschlossen ist·

2. Datenverarbeitungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dafl jede der Teileinheiten als eine grofle integrierte Schaltungsbaugruppe ausgeführt ist.

4. Datenverarbeitungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dal die Teileinheiten eine Spelohereinheit, eine Recheneinheit, eine Eingabe-Ausgabeeinheit und eine Hauptsteuereinheit umfassen·

5· Datenverarbeitungsanlage nach Anspruoh k_$ dadurch gekennzeichnet, dal auitrdem eine AdreBsenuanipuliereinhelt vorgesehen ist.

6. Datenverarbeitungsanlage naoh Aiwpruoh 1, dadurch gekennzeichnet, daß Jede Ttfiiinheit

8AD ORIGINAL 009851/1589

auSerdem ein örtliches Zuetanderegister enthält.

7. Datenverarbeitungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daJ die Sammelschienenanordnung außerdem eine Antworfc-Saramelschiene, die an die Hauptsteuereinrichtung und die Erkennunfssschaltunsen angeschlossen ist« enthält,

6. Datenverarbeitungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Speichereinheit mit Adressen-, Daten-, Kommando- und örtlichen Zustandsreglstern; eine Adressenmanlpullereinheit mit Befehlsadressen-, Operandenadressen-, Kommando- und örtlichen Zustanderegistern; eine Recheneinheit mit Operanden-, Akkumulator-, Kommando- und örtlichen Zustandsi'egistern; eine Eingabe-Ausgabeeinheit mit Eingabe-Ausgabe-, Kommando- und örtlichen Zustanderegistern; und eine Haupteteuoreinheitmit Befehle-» Komnando- und Hauptzustandsregiatcrn, wobei jede dieser Einheiten als integrierte 3ohaltuiigsbaugruppe mit Klemmen zum Anaahlufl an die Samraelschienen ausgeführt ist und eine Anzahl von «wischen die genannten Register und die Informations-Saramelsohiene geschalteten Qattern, eine Erkennungesohaltung und einen den Inhalt des entsprechenden Kommandoregisters empfangenden und dit Inhalte anderer der Register der betreffenden Einheit manipulierenden örtlichen Verarbeitungeteil enthalt, und wobei die Haupteteuerein-

009851 / 1 589

heit zusätzlich einen Hauptverarbjaltungsten enthält, der unter Steuerung durch den örtlichen Verarbeitungsteil und durch die Inhalte der Befehls- und Hauptzustandsregister Register-Richtunge-Sicnale und Kommandos erzeugt und in die Kennunge-Samraölsohiene sowie in die Informationa-Sftimnelschiene schiokt.

9. Datenverarbeitungsanlage naoh Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Befehlseinholschaltung vorgesehen i3t, die Register-Riahtunßs-Signale und Kommandos erzeugt und in dia Kennunge-Sammel3ohiöne und die infortnations-Sainmelachiene Übertrügt, um den Inhalt des Befehlatrdressenregisters in der Adressenmanipuliereinhaifc zu erhöhen und zum Speioheradressenreglster in der Speicherdnheit zu Übertragen sowie den adressierten Befehl einzuholen und zum Befehlsregister in der HauptSteuereinheit zu Übertragen·

10. Datenverarbeitungsanlage naoh Anspruch 3 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Einheiten mindestens ein aus einer Anzahl von Flipflops zum Speichern enfcsprechender Inforinationabits aufgebautes Register enthält, wobei die Gatter zwischen die die Informations bit β speichernden. Flipflops und dia Informations^Sammeleohlene geschaltet sind, wobei ferner dex» o'rtliühe Verarbeitungstoil in Jeder Einheit don Inhalt mindestens qIuqb dieser Flipflops ompfUngt und ausgangs» g don Inhalt nindtistene eines diosor Flipflope

BAD ORiGiNAL

und wobei die Haupteteuereinheit zusKtzlloh Einrichtungen enthält, um Regleter-Riohtunga-Signale zu erzeugen und in die Kennunge-Sammelschiene zu schicken und Kommandoeignale zu erzeugen und in die Informations-3amntelaahlene zu schicken.

009851/1589 BAD