DE1499215A1 - Steuerwerk fuer einen Digitalrechner - Google Patents

Description

' IBM Deutschland Internationale Büro-Matchinen Getelhthaft mbH

Böblingen, 30» Juli 1969 ru-rz

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk,N.Y. 10

Amtliches Aktenzeichen: P 14 99 215.5 Aktenzeichen der Anmelderin: Docket 7533

Steuerwerk für einen Digitalrechner

Die Erfindung betrifft ein Steuerwerk für einen Digitalrechner mit Rechen-, Speicher-, 0bertragungs-, Ein- und Ausgabeeinheiten zur Bestimmung und Abgabe einer Folge von Mikrobefehlen durch Steuerung mehrerer Ablaufketten, die aus bistabilen Elementen bestehen, von denen jeweils mehrere Elemente sieh im Eins-Zustand befinden,, deren Eingänge abhängig von gerade ablaufenden Operationen und dem Inhalt der Befehlsregister sowie der Zustandsregister über ein logisches Netzwerk gesteuert werden und deren Ausgänge über einen Entschlüssler und eine Vorrangschaltung an verschiedenen Stellen einer Datenverarbeitungsanlage nacheinander oder gleichzeitig wirksam gemacht werden.

Steuerwerke für elektronische Rechenmaschinen, die Mikrobefehlsfolgen zur Verfügung stellen, sind bekannt* So ist z»B« in der , deutschen Patentschrift 1 147 783 ein Steuerwerk für elektronische Rechenmaschinen beschrieben, das Ablaufketten, auch Sequenz-

ketten genannt, aufweist. Bei diese® Steuerwerk werden die Wirkausgänge einer ersten Sequenzkette parallel in einer Mehrzahl von Matrizen, die einen Matrizenblock bilden, wirksam» währenddem die Wirkausgänge einer zweiten Sequenzkette eine oder mehrere von diesen Matrizen auswählen, wobei die von einer Matrix ansteuerbare Folge von MikroOperationen einer Auswahl von Mikroprogrammen angehört. Außerdem wird durch diese Patentschrift gezeigt, wie w die Ablaufketten durch eine Vorrang-Steuerschaltung entsprechend

der festgelegten Prioritäten der verschiedenen Abläufe innerhalb einer Datenverarbeitungsanlage gesteuert werden.

Die Einstellung der Sequenzketten und die nachfolgende Ansteuerung der Matrizen, die bestimmte Mikrobefehlsfolgen enthalten, ist relativ langsam und in sehr schnellen Steuerwerken deshalb nicht brauchbar» Außerdem ist der technischen Aufwand für eine derartige

* ■

Lösung nicht unbeachtlich, da zur Ansteuerung der Matrixteile sehr aufwendige Treiberschaltungen und Auswahlschaitungen erforderlich sind.

Ein weiteres sehr speziell aufgebautes Steuerwerk ist durch die deutsche Patentschrift 1 070 410 bekannt geworden. Dieses Steuerwerk steuert die Reihenfolge der Untexbefehle» mit denen ein vorgesehener Hauptbefehl ausgeführt wird. Zu diesem Zwecke besteht dieses Steuerwerk aus Schieberegistern, denen Hauptbefehle zugeordnet sind. Diese Register sind aus bekannten Magnetkernen

aufgebaut.

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DienesSteuerwerk hat jedoch den Nachteil, daß es keine Prioritäten bei fEer Ausführung von Befehlsfolgeη berücksichtigt und daß, da immer nur ein Kern ausgewählt wird, nur der mit diesem Kern verknüpfte Mikrobefehl bzw. Mikrobefehlsfolge in einem bestimmten Zeitabschnitt ablaufen können."

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde,, ein Steuerwerk für einen Digitalrechner zu schaffen, das die einseinen Teile einer Datenverarbeitungsanlage durch zeitliche Überlappung bzw. Parallelbetrieb verschiedener Operationen innerhalb der Datenverarbeitungsanlage besser ausnutzt und die Flexibilität der gesamten Anlage nach außen wesentlich erhöht, ohne daß der Programmierungsaufwand erhöht wird» Die erfindungsgemäße LösiHig besteht in einest Steuerwerke das dadurch charakterisiert 5.St₆ daß allen Ablaufketten je ein separater Entschlüssler nachgeschaltet ist, deren Ausgänge mit den Eingängen eines gemeinsamem Entschlüsslers und den Eingängen von Ödergattsfn verbünde» sind, daß die genannten Entschlüssler von einer gemeinsamen bekannten Vorraag-Stsuersehaltung gesteuert werden ttnd daß dem Ausgang des gesseinsamen Entschlusslers Register nachgeschaltet sind, deren Ausgangssignal auf die Vorrang-Steuerschältung zur Sperrung derselben geleitet wird und zum anderen über einen weiteren Entschlüssler und Odergatter die Steuerung des Datenflusses zwischen Registern der Datenverarbeitungsanlage übernimmt. Der Vorteil des erfindtsngsgemäßen Steuerwerkes besteht darin, daß mit einem sehr geringen technischen Aufwand Mikrobefehle mit einem Minimum an Zeit mehrmals an verschiedenen Stellen einer Datenverarbeitungsanlage, wo sie benötigt werden, zur Wir--

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kung gebracht werden können und daß gleichzeitig an einer anderen Stelle von der gleichen Ablaufkette ein weiterer Befehl ausgeführt werden kann. Gleichzeitig mit diesen Operationen können außerdem auch andere Ablaufketten über ihren eigenen Entschlüssler Mikrobefehle abgeben und andere Teile einer Datenverarbeitungsanlage überlappt steuern, wodurch die Flexibilität des Steuerwerkes und damit der gesamten Datenverarbeitungsanlage wesentlich erhöht wird<

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 das Blockschaltbild des Steuerwerkes, Fig. 2 das Zeitdiagramm eines Beispieles und Fig. 3 das Blockschaltbild der Datenwege des Digitalrechners nach der Erfindung. . '

Wie Fig. 3 zeigt, werden die hauptsächlichen Datenwege des Digitalrechners, der erfindungsgemäße Steuerwerke enthält, durch die vier Sammelleitungen W, X, Y und Z 3-1 bis 3-4 gebildet. Die beiden X- und Y-Sammelleitunken 3-2 und 3-3 sind Speieher-Entnahmeleitungen und die beiden T- und Z-Sammelleitungen sind Speichereingabe-Leitungen. Die Auskreuzung 3-5 ermöglicht den Austausch von Daten zwischen den beiden Speicherentnahme-Leitungen. Die vier Sammelleitungen verbinden das Speicherregister 3-6 und die übrigen Register mit den arithmetischen und den logischen Rechenwerken. Die Register 3-8 und 3-14 dienen als Fchnell-

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spolchei·. Der Adress»Ocholte-r 3-15 und das i^ei ■ Register 2-16 werden für die SpelcherauswQhl und für (Sie Adressenänderung benötigt. Die arithmetischen und lofji sehen Rechenwerke 3-1? bis 2-19- führen Multiplikation, Addition und schrittweises Verändern aus. Die W- und Z-Sammelleitungen >-1 und 3-^ haben Speicherfunktion, wie durch die Seibvthaiteschaltungen 3-21 und 3-24 angedeutet ist. DieW- und Z-Sammelleitungen sind weiterhin mit Pari tlits-Prüf schaltungen. 3-31 und Z~y\- versehen.

Die U-Sommelleirung 3-1 liefert- vier Bytes an das Speicherregister 2-6· Diese Bytei? gelangen euf die V/-Snmmelleitung 3-1 entweder vom D-Heilster 3-8, vom CA-Register 3-9» vom CB-Reglster 3-10* vom CC-Register 3-11» vom A-Register 3-12 oder von einer Ein- oder Ausgabe-Einheit. Die X-ßammelleitung 3-2 erhält ihre Daten entweder direkt von der linken Hälfte des Speicherreglsters 3-6 oder indirekt· von seiner rechten Hälfte Über die /luskreuzung 3-5. Die X-Sammelleitung 3-2 liefert die Daten entweder an das D-Register 3-8, an das "CA-Register y-^_x an das CB-Register 3-10 oder an das CC-Reelster J-II., ' Das Null-Byte der X-Sammelleitung ksnn weiterhin an/spezielles' Register, das Schutzregister 3-25 weitergegeben werden.

Die Y-Sammelleitung 3-3 ist im wesentlichen ein Spiegelbild der X-SaKimelleitung 3-2. Sie erhält die rechte Plälf te eines Datenv^ortes vom ßpeieherreßister 3-6 direkt und seine linke Hälfte über die Auekreusung 3-5· Ks liefert seine Daten an das Ε-Register 3-12, an das A-Kegister 2-13 oder an das ß-Kegister >-i4 v/eiter.

Die Z- Semmel leitung 3-4- liefert ihre Daten an das Speicherregister 3-6 und an die arithmetischen und logischen Rechenwerke 2-1-7 und 3-18. Die Z-Sammelleitung 3-4 erhält Ihre Daten vom E-P{egister 3-12, vom A-Register 3-12 oder vom B-Regiater

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■- 6- . Docket 7535

Das Wesen dieser Anordnung nach Fig. 3 besteht darin, ciaß der Speicher Über das Speicherregister 3-6 und die Speicher-Entnahme-Sammelleitungen 3-2 und 3-3 sowie die Auskreuzung 3-5 mit ausgewählten Registern oder arithmetischen Rechenwerken verbunden 1st. Während der Rechnung werden die vorübergehend in den Registern gespeicherten Daten entweder verarbeitet oder zur Steuerung der arithmetischen und logischen Reehenwerk-e verwendet. Die Ergebnisse gelangen über die Speicher-Eingabe-Samsnelleitungen 3-1 und >·4 über das Speicher-Register 3-6 zurück zum Speicher. Die meisten Register sind lediglich an zwei Sammelleitungen angeschlossen, das A-Reglster Jedoch' verkehrt mit drei Sammelleitungen. , ,

An allen Verbiridungspunkten der Sammelleitungen mit anderen Sammelleitungen, Registern oder Rechenwerken befinden sich Torschaltungen. Diese Torsehaltungeri werden von den Oder-Schaltungen 1-19 oder dem Steuerregister 1-20 von Fig. 1 betätigt. Diese wiederum werden entsprechend den Befehlen im Befehlsregister 1-28 über das in Fig. 1 gezeigte Vorrang-Steuerwerk erregt.

Die Aufgabe des Vorrang-Steuerwerks besteht darin, die Datenwege nach Fig. 3 einschließlich der Rechenwerke, Sammelleitungen und Register, derart zusammenzusehalten, daß sie als Rechner arbeiten. Das. Vorrangs-Steuerwerk enthält irn wesentlichen eine Anzahl von Ablauf ketten" 1.-1 bis 1-7, welche geeignete Polgen von Mikrobefehlen erzeugen und damit jeweils .die Ausführung einer kursen Folge von Operationen veranlassen* Die Vorrang-Sehaltung I-15 stellt dabei fest, welche Ablaufkette sofortigen Zugang zu den Datenwegen haben muß. Jedef Operation besteht aus dem Weiterleiten von Daten und dem Steuern von logischen Funktionen, und nimmt zwei aus je zwei halben Umläufen bestehende Maschinenumläufe in Anspimh. In der ersten Hälfte jedes Umlaufes werden dabei die Sammelleitungen und in der zweiten Hälfte die Register¹ beeinflußt.

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Docket

Die Ablaufketten steuern folgende Funktionen: IO 1-1 cliü Eiri- und Auogabe, DX 1-2 die Datenübertragung, CA, CJj und CC 1-1 bis 1-5 die Operandensteuorung, IL 1-6 das Üofehlsladen und BP 1-7 din Byteverarbitung. Dabei sind die Vorrangstufcn in der angegebenen Reihenfolge zugeteilt* Die Mn*- und'Ausgabe z".ü. _t wird durch elektroirtechaniccht.· Einriebtungon beeinflußt und ist somit zeitlich nicht so-flexibel wie andere Operationen.

Hier wurde daher die höchste Vorrangctufe zugeteilt. Die Vorrangstufe ist Jeweils fest mit der Ausnahme der IL-AbIaufkette 1-6, welche unter bestimmten Umstünden die CA-, CD- und CC-

AbI auf ketten 1-j? bis 1-5 ur.ißehen kann, " ä

Jede Ablaufkette enthält zwei. Register für die zu einer Operation gehörenden Mikrobefehle» So enthält die DX-Ablaufkette .1-2 das -13-Register 1-8, welches zur Sannelleltungs-Zeit arbeitet, und das R-Regleter 1-9, welches zur Register-Zeit arbeitet.

Eine Ablaufkette ist keine Kette im technischen Sinn, sondern eine stark verzweigte Einrichtung, die mehrere, den einzelnen vielstelligen Mikrobefehlen zugeordnete Zustände einnehmen kann. Diese Zustände folgen nicht in einer bestimmten, festen Reihenfolge aufeinander, sondern in einer von einer· (hier nicht gezeigten) Verknüpfungsschaltung gesteuerten, von dem derzeitigen Inhalt der Register der Ablaufkette, dem Inhalt des Befehlsregisters 1-28 und demjenigen eines /.«us tand ε registers 1-29 abhängigen Reihenfolge.

Jede Ablaufkette 1-1 und 1-2 ist r.>.it ihrem Ausgang an eine scheidungssehaltung 1-11 und 1-12 sowie an einen ersten .Entschlüssler 1-1^ und 1-14 angeschlossen. Die Entscheidungsschal tungen 1-11 und 1-12 melden an die- Vorrangschaltung 1-15 weiter, daß ihre zugehörigen Ablaufketten- zur Abgabe eines Mikrobefehls bereit sind. Die Vorrangschaltung 1-1.5 veranlasst denn die Ablaufkotte mit der höchsten Vorrangstufe zur Abgabe ihres Mikrobefehls an den zugehörigen ersten .Entschlüssler 1-1">

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und 1-1'ι. Wenn -ζ. B. die DX-Ablaufkette 1-2 die höchst« Vorrangstufe aufweist, uas durch ein ;;if:nal der Entschelduncsschaltunß 1-12 an die Vorrann-Schaltung 1-15 bei Abwesenheit, eines ßlenales der"kntscheidungsschaltung 1-11 angezeigt wird.« gibt die Vorranc-Schaltune 1-15 ein Auslösesicnal an den ersten Entschlüssler 1-1^1 weiter.

Der ausgewählte erste Entschlüssler gibt ein Signal an seine Ablaufkette zurück, um diese in ihren nächsten Zustand umzuschalten. Weiterhin errect sie die Aunlöaeleitungen 1-16 und den Verschlüssler 1-1?. Die Signale auf den AuslÖseleltungen 1-1ö.werden über die Oder-Schaltungen 1-19 zwr SammelleitunES-Zeit und über die Oder-Schaltungen 1-18 und über das eiiwas verzögernde iJteuerrep;i3ter 1-20 zur Register-.Zeit an die Torschal tunken der Anordnung nach Flg. 5 weitergeleitet, so daß in der ersten Hälfte des Umlaufs Daten auf die Sammelleitung und in der zweiten Hälfte dec Umlaufs Kechenergebnis&e zurück in die entsprechenden Register gesteuert werden.

Der \&rschlUssler 1-17 bewirkt das Zwischenspeichern des gerade abgegebenen und entschlüsselten Mikrobefehles in den B- und R-Registern 1-22 und 1-23 der Vorranckctte, um ihn im nächsten Maschinenumlauf erneut zur .Steuerung einer kurzen Fol&e von Operation heranziehen zu können. Im nächsten Maschinenumlauf wird hierfür der _t>;espeicherte Mikrobefehl den Registern 1-22 und 1-2> entnommen und über den zweiten Entschlüssler 1-24 den Oder-Schaltunren 1-18 und 1-19 zugeführt.

Alle Mikrobefehle der Ablaufketten enthalten eine Paritäts-PrUfziffer. Diese könnte auch über die Entschlüssler und die Vorraritskette weitergeführt werden. Die Punkte 1-25 und 1-26 wären hierbei geelßnte Stellen für eine Paritätsprüfung. Da sich Jedoch das fehlerfreie Arbeiten der Entschlüssler an den Auscärifjen der Oder-Schaltungen 1-19 und des Steuerregisters 1-20 wleäerspiecelt, ist es aucrelchend, die Paritätsprüfung nur an den Saii.rnelleitun2,en durchzuführen.

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^: U99215.

Docket

Da'sowohl die ersten als auch der swelfce

, zu den Oder-Schaltungen 1-19 und den Steuerregister 1-20 haben und es verhindert worden muß, daß beide Mikrobefenle die gleichen Sammelleitungen verwenden, ist es notwendig, alle die Fälle fest zu« teilen, in denen der erste toil auf einer Operation mit dein zweiten Umlauf der vorhergehenden uperation kollidieren kann. Dies wird durch eine Konf Umschaltung 1-27 durchgeführt, Vielehe "mit der Vorran^y-Schaltung 1~15 .zusammenarbeitet und das Veranlassen einer Ablaufkette zur Abgabe .eines Mikrobefehls verhindert. Der Konflikt schaltung 1-27 werden die in den Registern 1-22 und 1-2^ der Vorrangkette gespeicherten 1/erte susarcmen mit einer Kennze ich hung zugeführt, aus welcher hervorgeht, 'welcher Ablaufkette diese Werbe .entstammen. Aus diesen Vierten bestimmt die Konfliktschaltung, welche Sammelleitungen für die Ausführung des in der Vorrangkette gespeicherten Mikrobefehls benötigt v/erden. Wenn eine dieser Sammelleitungen auch in dem ersten Umlauf der folgenden Operation benötigt wird, wird der zu dieser foltenden Operation gehörenden Mikrobefehl erst im nächsten Umlauf ent- -schlüsselt»

Im folgenden sei die Arbeitswelse des Digital-Iiechnera nach der ,Erfindung näher beschrieben» Der Digital-Rechner steuert gleichzeitig eine Datenverarbeitun&soperatiori und die Datenübertragungdurch verschiedene Kin- und Ausgabekanale. Die Operation der Kanäle wird durch das Kauptprograrara eingeleitet und la'uft dann unabhängig von der Datenverarbeitung und voneinander unter Steuerung der IG- una DX-Ablaufketten 1-1 Und 1-2 ab. ■

Die Datenverarbeitung kann in fünT unabhängige -Teile eingeteilt werden, einen Teil für das Befehlsladen (IL), einen für die Befehlsausführung (3P), und drei für die Operandensteuerung (CA, CD, CO). ■*

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Docket 7535

Ijie liefohlslaae-PoljjG beschafft die Lefehle für dun Di.,ital-Keuhner. Die BefehlsausfUhrungs-Fol^.e steuert clic¹ Ausführung dor gewünschten arithmetischem oder 1 of.lochen" Operationen, wenn die sujj;ehb'rir,cn Operanden in den entsprechenden fiet;i.stern zxxc Verfügung stehen. Diese beiden Folgen sind voneinander u:!abhandle und treten auch nicht gleichzeltic cuf.

Eine Cperandeneteuorungs-Fol^e bringt die Operanden vom Speicher In die entsprechenden Register oder speichert Resultate ab. öle führt dazu auch vorbereitende Aufgaben aus, wie indirektes Adressieren, lud lsi er en,- Steuerwort-Modif izieren und Adressenrechnen. Wenn die Anzahl der Operanden und Resultate eines Befehls 3 ist, werden drei Operandensteuer-Fol^en benötigt. Diei>e Pollen arbeiten aus zwei Gründen Gleichzeitig mit- den Befehlsladc- und Außführungs-FolEen sowie miteinander. Erstens muß eine Opei'andensteuer-Folge den Inhalt dines Ke^isters laden oder abspeichern, wenn eine Wort- oder Halbwortg'renze erreicht ist oder wenn ein zu verarbeitendes Datenfeld sn^efangen oder verbraucht ist. Diese Vorfälle Geschehen, bei allen Operanden zn verschiedenen Zeiten, die am besten durch eigene Schaltungen und eigene SteuerfolGen für jeden Operanden festgestellt werden. Zweitens kann eine Zeiterrsparnis nur durch un~ abhän^ioQ Operandensteuer-Fol^en erreicht werden,, wenn, wie beim indirekten Adressieren, zwischen den einzelnen üpe.icherumläufen solche für Entscheidungen (ob weitere indirekte Adressierungen erforderlich sind) eingeschoben werden müssen, welche dann vorteilhaft für Speicherurnläufe anderer Operandenßteuer-Folgen verwendet v/erden können."

Jede Steuerfolge kann unabhängig von anderen solchen ablaufen. Wenn Jedoch mehr als eine ßtouorfol^e die Benutzung einer funictionellen Einholt erfordert, muß eine Vorrangsteuerung angewendet werden. Hierfür ist eine Vorran^-Fol^e ausreichend,

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die von einer Vorrang-Schaltung überwacht wird.

Für jeden Ein- und Ausgabekanal werden zwei Steuerfolgen benötigt, eine Bytesteuer-Folge und eine Datenübertragungs-Folge. Anstatt zwei eigene Folgen für jeden Kanal vorzusehen, wurde nun eine zweite Vorrangstufe für die gesamte Ein- und Ausgabe eingerichtet. Hierdurch wurde die erforderliche Ausrüstung auf zwei unabhängige Folgen und eine der Anzahl der Kanäle gleicher Anzahl von Zustands-Flipflops verringert. '

Die unabhängigen Steuerfolgen werden durch die Ablaufketten realisiert. Die Ablaufketten bestehen im. wesentlichen aus Flipflop-Registern. Fünf Flipflops und ein Paritäts-Flipflop reichen aus, wenn die Anzahl der zu steuernden Zustände nicht größer ist als

Wenn eine Ablaufkette zur Abgabe ihres Mikrobefehls veranlaßt wird, so dient dieser zum öffnen der erforderlichen Torschaltungen des Digital-Rechners."Ip allgemeinen erfordert jede Operation eine Speicherbefragung. Sie benötigt dann zwei Maschinenumläufe, einen Λ

ersten Umlauf für das Adressieren und einen zweiten Umlauf für die Datenübertragung. Während jeder dieser Umläufe müssen ankommende und abgehende Torschaltungen gesteuert werden. Deswegen müssen zu vier verschiedenen Zeiten Steuervorgänge vorgenommen werden.

Der Mikrobefehl am Ausgang einer Ablaufkette wird an einen ersten Entschlüssler und an eine Entscheidungsschaltung angelegt. Der Ausgang der Entscheidungsschaltung ist mit der Vorrangschaltung, derjenige des ersten Entschlusslers mit verschiedenen Torschaltungen und dem Eingang der Ablaufkette verbunden.

SAD ORfGfNAi

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Docket

Abhängig von der Art des Mikrobefehls ist die Vorrang-Schaltung betroffen oder nicht. Wenn die Vorrangschaltung nicht betroffen ist, läuft die Kette abhängig von ihrem derzeitigen Zustand und etwaigen äußeren 13edindungen in ihren nächsten Zustand weiter. Gleichzeitig werden die zugehörigen Torschaltungen geöffnet. Die Mehrzahl aller Mikrobefehle jedoch benutzt die Sammelleitungen und den Speicher, und" benötigt daher die Vorrang-Schaltune. Solange die Ablaufkette noch nicht zur Abgabe ihres Mikrobefehls veranlaßt wurde, öffnet der erste Entschlüssler noch keine Torschaltungen und die Ablaufkette bleibt unverändert in ihrem Zustand. Sobald Jetzt die Abgabe veranlaßt wird, werden die Ausgangsimpulse des ersten Entschlüsslers wirksam und die Kette nimmt am Ende des Umlaufes ihren nächsten Zustand abhängig von ihrem alten Zustand und den Bedingungen des Rechners ein* Die Vorrang-Schaltung wirkt wie ein Verteiler und leitet den Mikrobefehl einschließlich seiner Paritäts-Prüfstelle an dejx Verschlüssler weiter, welcher den Mikrobefehl derart verschlüsselt* daß er sowohl die zugehörige Ablaufkette als auch die erforderliche Operation kennzeichnet. Dieser Schlüssel wird in den Registern 1-22 und 1-23 der Vorrangicette für einen ganzen ^ Maschinenumlauf gespeichert, und anschließend an den zweiten Entschlüssler 1-24 weitereeleitet, dessen AusganEssignale die ■; Torsehaltuncen des Rechners während des zweiten Haschihenum^ "" lauf3 öffnen. Während Jede fblaufkette einen eigenen ersten Entschlüssler 1-12, 1'-14 aufweist, ist nur ein einziger gemeinsamer zweiter Entschlüssler 1-24 vorhanden. Jeder Entschlüssler steuert mehrere Torsehaltuncen. Eine Torschaltung wird jedoch nur entweder von den Oder-Schaltungen 1—18 oder von den öder* Schaltungen 1-19 geöffnet. Die Verrcöcerung in den Beßistern 1*·02 und 1-23 der Vorrani^cette ermöglicht es einer Abiauf kette, die Torschal tunken während zweier aufeinanderfolgencier MaschinenumlSufe zu steuern. Da weiterhin die AuK|;angssienale sowohl der ersten als auch der zweiten Entschlüssler durch das Steuerregister 1-20 verziert werden, treten die Torsteuersignaie

Docket 7533

zu vier verschiedenen Zeitpunkten auf: im ersten Umlauf zur Sammelschienen- und zur Register-Zeit und im zweiten Umlauf zur Sammelßchlenen- und zur Register-Zeit.

Der Informationsfluß der Mikrobefehle von der Ablaufkette über die ersten Entschlüssler 1-13, 1-14 und die-Register 1-22," 1-23 der Vorrangkette zum zweiten Entschlüssler 1-24 und schließlich' von den Entschlüsslern zu-den Torschaltungen des Rechners, ermöglichen die Überlappung des zweiten Umlaufs einer Operation mit dem ersten Umlauf der folgenden Operation, sofern die Benutzung der Sammelschienen und des Speichers |

nicht kollidieren. Die jeweils in den ersten und zweiten Umläufen auszuführenden Operationen können so ausgewählt werden, daß derartige Kollisionen selten auftreten. Die Konfliktschaltung 1-27 stellt mögliche Kollisionen fest und verhindert in solchen Situationen die Uberlapxjung,

Die X- und Y-Sammelschienen von Fig. 3 werden zur Speicherentnahme während eines zweiten Umlaufes benötigt. Die W- und Z-Sammelleitungen werden während eines ersten Umlaufes zum Adressieren des Speicheradressregisters und zum Abändern des Adressregisters des Rechners benötigt. Da aber die W- und Z-Sammelleitungen auch während des zweiten Umlaufes zum Abspeichern von Informationen benötigt werden» ist es nicht mög- ™ lieh, das Abspeichern von Daten mit dem Adressieren des Speichers für die folgende Operation zu überlappen. Die Konfliktschaltung 1-27 und die Vorrang-Schaltung 1-15 erkennen alle Speicheroperationen und verzögern die folgenden Operationen um einen Umlauf. Diese Verzögerung 1st tragbar, da die Mehrzahl aller Operationen entweder Daten dem Speicher entnehmen oder ohne Speicherbefragung verarbeiten, und nur eine kleine Gruppe Daten abspeichert. Datenverarbeitungsoperationen verwenden die V/- und Z-Sammelleitungen aber nicht den Speicher.

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Docket 7533

Deshalb können solchen Datenverarbeitungsoperationen die ersten Umläufe stets zugeteilt werden,

Die Ausgangssignale* der Ablaufketten und der Vorrangkette werden, einschließlich der Paritäts-Prüfstellen, von den ersten und den zweiten Lntschlüsslern dekodiert. Nur gültige Codewerte können oi_t,nale erzeugen, die tatsächlich Torschaltungen öffnen. Ein Codewert mit ungültiger Parität oder ein nicht : verwendeter Ccdewert mit gültiger Parität kann keine Informationen an die Vi- und Z-Saramelleitunken weiterleiten. Die Paritäts-Prüfschaltunken auf diesen beiden Sammelleitungen arbeiten jedoch ununterbrochen und stellen, da ungerade Parität erforderlich ist, auch die Abwesenheit von Informationen auf den Sammelleitungen fest. Daher können die Parltäts-Prüfschaltungen auf den Sammelleitungen auch indirekt zum Überprüfen des Vorrang-Steuerwerks benutzt werden. Gültige Codewerte senden stets Informationen auf allen bytes der W- und Z-Sammelleituntien. Auch wenn auf einer dieser Sammelleitungen keine Information benötigt wird, so wird wenigstens die richtige Paritäts-Prüfsiffer erzeugt. Hierdurch werden üorigens auch die Zähl- und Byte-Adressier-Schaltungen noch zusätzlich geprüft. Die Prüfung erstreckt sich nicht nur auf die einzelnen Ablaufketten, sondern auch auf einen Fehler in der Vorrang-

K Schaltung oder in der Vorrangkette. Fehler in den Kntschlüsslern und in den Torschaltunken werden durch das fehlen von Informationen auf den Saramelleitunken oaer durch das Vorhandensein von au vielen Informationen entdeckt. Da für jede Sammelleitung vier verschiedene Paritäte-Prüfungen erfüllt sein müssen, ist es sehr'wahrscheinlich, daß irgendwo eine falsche Parität auftritt, wenn versehentlich zwei oder mehr Register ' gleichzeitig an eine SainKielleitun^ angeschlossen werden. Obwohl natürlich auch eine Kompensation solcher Fehler möglich ist, ist die Möglichkeit so unwaJirschoinlich, daß die Paritäts-Prüfungen auf den Sammelleitungen* eine völlig ausreichende Pi¹Ufunb des Vorrang-Steuerwerks ergeben.

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- 15 - Docket

In Fig. 2 ist als Beispiel der zeitliche Ablauf eines Addierbefehls für festes Komma und einer erfolgreichen Verzweigung dargestellt. Bei der ersten Befehlsadresse des Addierbefehls wird eine einstufige indirekte Adressierung vorgenommen und der erste Operand Überschreitet eine Wartgrenze. Gleichzeitig mit dieser Addier-Operatlonläuft eine Kin- und Auscabe-Operation für ziirei Bytes ab. Die obere Zeile der Abbildung stellt die ersten Umläufe, die untere Zeile die zweiten Um-'tufe dar. Die zugehörigen Ablaufketten sind jeweils unter den Strichen vermerkt. Die Bezeichnung bei dem ersten Markieruncsstrich bedeutet, daß der Inhalt des D-He^isters unter der Steuerung der IL-Ablaufkette an die Sammelleitung W weitergeleitet wird.

Das Diagramm illustriert das allgemeine Prinzip der Vorrangsteuerung und einiger weiterer damit zusammenhängenden Erwägungen· So wird z. B. bei der Speicheradresaierung für die tin- und Ausgabe die W-Saramelleitung nicht benutzt» daher kenn die Speicherbefragung für die fcin- und Auscabe gleichzeitig mit einer Datenverarbeitung erfolgen, Üine Kollision beim Abspeichern ist beim Übergang von der Addier- zur Verzweigungsoperation dargestellt. '

Während in dem beschriebenen Ausführuniisiieispiel Mikrobefehle von zwei Umlaufen-Dauer verwendet weraen, kann die ivrfindung ohneweiteres auf Mikrobefehle mit drei und mehr UmIaufen-Dauer erweitert werden. Hierzu müßte lediglich die Vorran^kette verlängert und die Konfliktschaltung entsprechend erweitert werden, Für Mikrobefehle von mehr als drei Umläufen-Dauer dürfte allerdings infolge der größeren Wahrscheinlich von Kollisionen der erforderliche Mehraufwand in der Konfliktschaitung recht beträchtlich werden· ' .. -

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Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE .

1. Steuerwerk für einen Digitalrechner mit Rechen-, Speicher-, Übertragungs-, Ein- und Ausgabeeinheiten zur Bestimmung und Abgabe einer Folge von Mikrobefehlen durch Steuerung mehrerer Ablaufketten, die aus bistabilen Elementen bestehen, von denen jeweils mehrere Elemente sich im Eins-Zustand befinden, deren Eingänge abhängig von gerade ablaufenden Operationen und dem Inhalt der Befehlsregister sowie der Zustanderegister über ein logisches Netzwerk gesteuert werden und deren Ausgänge über Entschlüssler und mit Hilfe einer Vorrangschaltung an verschiedenen Stellen einer Datenverarbeitungsanlage nacheinander oder gleichzeitig wirksam gemacht werden, dadurch gekennzeichnet, daß allen Ablaufketten (1-1 bis 1-7) je ein separater Entschlüssler (z.B. 1-13, 1-14) nachgeschaltet ist, deren Ausgänge mit den Eingängen eines gemeinsamen Entschlüssler (1-17)

^ und den Eingängen von Oder gat tern (1-18 bzw 1-19) verbunden

sind, daß die genannten Entschlüssler von einer gemeinsamen bekannten Vorrang-Steuerschaltung (1-15) gesteuert werden und daß dem Ausgang des gemeinsamen Entschlüsslers (1-17) Register (1-22 und 1-23) nachgeschaltet sind, deren Ausgangssignal auf die Vorrang-Steuerschaltung (1-15) zur Sperrung derselben geleitet wird und zum anderen über einen weiteren Entschlüssler (1-24) und Odergatter (1-18, 1-19) die Steuerung des Datenflusses zwischen Registern der Datenverarbeitungsanlage übernimmt.

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2. Steuerwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder abgegebene Mikrobefehl in einer Vorrangkette (1-17, 1-22, 1-23) zwischengespeichert und nach Ablauf eines Maschinenumlaufs erneut zur Steuerung einer kurzen Folge von Operationen herangezogen werden kann.

3. Steuerwerk nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß eine Konflikts chaltung (1-27) die Vorrangschaltung (1-15) am Veranlassen einer Ablaufkette zur Abgäbe eines Mikrobefehls hindert, wenn dieser die gleichen Sammelleitungen zwischen Registern und Verknüpfungsschaltungeη verwendet, wie der vorhergehende, zwischengespeicherte Mikrobefehle

4. Steuerwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens jeder zwischengespeicherte Mikrobefehl eine Kennzeichnung für die Konfliktschaltung (1-27) enthält ₉ aus tie Icher hervorgeht,, welcher Ablauf kette er entstammt*

5. Steuerwerk lisch einem der vorstehendem Ansprüche, dadurch gekennzeichnet * daß jede Ablaufkette (1-2) mindestens ein mehrstelliges Register (1-8, 1-9) für die auszugebenden Mikrobefehle UEi ©ine Verknüpfungsschaltung (1-14) enthält, welche den Inhalt dieser Register (l-8₉ 1-9) abhängig γοη ihrem derzeitigen lahütt und vom Inhalt des Befehlsregisters (1-28) und demjenigen sines Zustandsregisters (1-29) abändert.

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