DE2353258A1

DE2353258A1 - Datenverarbeitungssystem

Info

Publication number: DE2353258A1
Application number: DE19732353258
Authority: DE
Inventors: Gene Myron Amdahl; Glenn David Grant; Robert Martin Maier
Original assignee: Amdahl Corp
Current assignee: Fujitsu IT Holdings Inc
Priority date: 1972-10-30
Filing date: 1973-10-24
Publication date: 1974-05-09
Also published as: NO141449B; DE2353258C2; ES420350A1; US3840861A; GB1445746A; AU6189373A; DK143875C; IT999053B; DK143875B; JPS4996652A; BE806695A; NO141449C; NL7314830A; AT348277B; CA998184A; JPS546180B2; CH589892A5; BR7308459D0; ATA910273A; FR2205231A5

Description

Amdahl Corporation,
Sunnyvale, Kalif. (V.St.A.)

Datenverarbeitungssystem.

Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der entsprechenden US-Anmeldung Serial No. 302 221 vom 30. Oktober 1972 in Anspruch, genommen.

Die Erfindung bezieht sich auf befehlsgesteuerte Digitalrechner und ist insbesondere auf die Systemrangordnung und die Befehlsleitung in einem Geschwindigkeits-DatenverarbeitungBsystem, sowie auf ein entsprechendes Verfahren zur Datenverarbeitung gerichtet.

Befehlsgesteuerte Digitalrechner führen an Daten gewünschte Datenmanipulationen aus. Eine Befehlsgruppe bildet ein Programm. Die Befehle des Programms werden normalerweise nacheinander, d.h." jeweils ein oder mehrere Befehle gleichzeitig, bei einer vollständigen Datenmanipulation ausgeführt.

Geschwindigkeits-Datenverarbeitungssysteme weisen im allgemeinen primäre Speichereinheiten, einen Hauptspeicher, der typischerweise mit langsamerer Geschwindigkeit arbeitet und ein größeres !Fassungsvermögen aufweist, einen Pufferspeicher, der typischerweise' mit höherer Geschwindigkeit arbeitet und ein kleineres Passungsvermögen aufweist, eine die Verbindung zu den Eingabe- und Ausgabevorrichtungen herstellende Kanaleinrichtung, eine Befehlshandhabeeinrichtung, eine Befehlsausführungseinrichtung und ein das

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Verbindungsglied zwischen Operator und DatenverarVeirfcuiig9-system bildendes Bedienungspult auf. Die Eingabe von Informationen in die Eingabevorrichtungen und die Ausgabe von Informationen an den Ausgabevorrichtungen zu bzw. von den übrigen Teilen des Systems erfolgt typischerweise durch den Pufferspeicher, der in Verbindung mit dem Hauptspeicher alö Systemspeicher arbeitet. Das Herausholen oder Abfragen von Befehlen aus dem Speicher erfolgt durch die Bofehlehandhabeeinrichtung, wobei die Befehle zu Steuersignalen dekodiert werden, welche den Betrieb der Ausi'ührungseinricbtung und anderer Einrichtungen des Systems steuern. Die Ausführungseinrichtung arbeitet beispielsweise mit im Speicher gespeicherten Daten und führt die durch den Befehl angegebene Datenmanipulation aus. Die Ergebnisse der Datenmanipulation werden in den Speicher eingegeben und über die Kanaleinrichtung oder das Bedienungspult den Eingabe- und Ausgabevorrichtungen mitgeteilt.

Bei Aufstellung einer Rangordnung für Datenverarbeitungssysteme sind die Wirtschaftlichkeit und die Arbeitsgeschwindigkeit vorrangige Überlegungen. Die Kosten des Systems sind von der Anzahl der verwendeten Schaltungen abhängig, während die Leistung des Systems von der Arbeitsgeschwindigkeit abhängt, mit welcher das System Befehlsund Programmgruppen ausführen kann.

Die Arbeitsgeschwindigkeit von Datenverarbeitungssystemen läßt sich durch Verwendung mehrerer, gleichzeitig betriebener Einheiten steigern. Im allgemeinen ist die Arbeitsgeschwindigkeit , mit welcher das Datenverarbeitungesystem Befehlegruppen ausführen kann, umso größer, je mehr Arbeitsgänge gleichzeitig ausgeführt werden können. Zur gleichzeitigen Ausführung von Arbeitsgängen können redundante Schaltungen verwendet werden, Jedoch werden andererseits durch Redundanz die Kosten des Systems zwangsläufig gesteigert.

ORiGfNAL IWSPEGTED

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Eine höhere Leistung eines Datenverarbeitungssyetems läßt sich, außerdem durch geeignete Anpassung der Systemeinheiten erreichen, um eine höhere effektive Arbeitsgeschwindigkeit mit weniger Schaltungen oder mit weniger aufwendigen Schaltungen, d.h. bei niedrigeren Systemkosten, zu erzielen. So werden beispielsweise Hauptspeicher niedrigerer Arbeitsgeschwindigkeit und höheren Fassungsvermögens mit Pufferspeichern höherer Arbeitsgeschwindigkeit und niedrigeren Fassungsvermögens zusammengepaßt, um kürzere Speicherzugriffzeiten als mit dem Hauptspeicher alleine möglich zu erhalten, wodurch ebenfalls die Systemkosten im Vergleich zur Verwendung von ausschließlich Geschwin— digkeitspuffern gesenkt werden.

Ein weiterer, bei der Aufstellung einer Systemrangordnung zu berücksichtigender Faktor sind die Befehlsfolgesequenzen, da die Art und Weise, in welcher BefehlB-gruppen zur Steuerung der Programmausführung verarbeitet werden, in unmittelbarem Zusammenhang mit den Kosten und der Leistung des Systems steht.

Es sind zwar bereits einige Befehlsverarbeitungstechniken bekannt, jedoch ist nach wie vor das Kosten-Leistungs-Verhältnis für GeschwjLndigkeä_vt8-DatenverarbeitungssyBteme verbesserungsbedürftig.

Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Dätenverarbeitungssystem verbesserter Syetemrangordnung mit verbesserter Befehlssequenzierung und ein entsprechendes Verfahren zur Datenverarbeitung zu schaffen.

Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Datenverarbeitung-' system mit Speichern., Befehlshandhabe- und BefehlBausfiihrungseinriehtungen zur taktgesteuerten Datenverarbeitung' ist gekennzeichnet durch eine aus mehreren Stufen bestehende Befehlsfolgeverarbeitungseinrichtung und zum Einführen mehrerer sequentierter Befehle in die Stufen mit einer

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Taktperioden-Zeitverechiebung zwischen den Befehlen, die gleich ist einer ganzen Zahl größer eine, dienende Vorrichtungen.

Die Befehlßhandhabeeinrichtung ruft mehrere Befehle ab, verarbeitet diese gleichzeitig und steuert die Befehlsausführung durch das System einschließlich der Überwachung von Datenübertragungen zwischen den Systemeinheiten. Die Ausführungseinrichtung führt Datenmanipulationen in einer Mindestzeit aus, und die Befehlseinrichtung ver- arbeitet gleichzeitig mehrere Befehle, deren zeitliche Verschiebung ein ganzes Vielfaches größer als eins der Mindestzeit ist.

Entsprechend einem weiteren Merkmal des erfindungsgemäßen Datenverarbeitungssystems werden für jeden Befehl mindestens dreizehn, als Segmente bezeichnete Zeitperioden zur vollständigen Verarbeitung benötigt, wobei jedes Segment einem Takt des Systemtaktgebers entspricht. Die Verschiebung jedes Befehls beträgt zwei Segmente, so daß die Befehlseinrichtung gleichzeitig bis zu sieben Befehle verarbeitet.

Entsprechend einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht jeder Befehl typischerweise aus den nachstehend genannten dreizehn Segmenten, nämlich PiO für Vorabfrage verschiebung, IA für Befehlsadreßformatlon, IB1 für Befehlspuff er zugriff be ginn, IB2 für Befehlspufferzugriffende, D für Befehlsdekodierung, R für Leseadreßdaten, OA für Operandenadreßformation, 0B1 für Operandenpufferzugriffbeginn, 0B2 für Operandenpufferzugriffende, E1 für Ausführungsbeginn, E2 für AuBführungsende, OK für Prüfen und ¥ für Schreiben.

Mit der zwei Segmente betragenden Verschiebung zwischen Befehlen verarbeitet die Befehlseinheit gleichzeitig eechs Befehle, die bezeichnet werden als 1(1), 1(2),..., 1(6). Diese sechs Befehle verarbeiten gleichzeitig beispielsweise ■

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folgende Segmente: W, E2, 0B2, OA, D und IB1 bzw. CK, E1, OB1 , R, IB2 und IA. Manchmal wird auch das Pi¹O-Segment eines siebenten Befehls 1(7) gleichzeitig verarbeitet.

Das vorgeschlagene Verfahren zur Datenverarbeitung vermittels des Datenverarbeitungssystems, wobei die Befeblshandhabeeinrichtung eine Befehlsfolgeverarbeitungseinrichtung mit mehreren Reihenstufen aufweist und taktsignalgesteuert ist, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, jeweils während einer Taktperiode aktive segmentierte Befehle mit einer einer ganzen Zahl größer als eine von Taktperioden entsprechenden zeitlichen Verschiebung zwischen- den Befehlen reihenweise in die Stufen eingeführt und mit einer Zweitakt-Zeitverschiebung durch, die Befehlsfolgeverarbeitungseinrichtung fortgeschaltet werden.

Weitere Merkmale der Erfindung werden im nachfolgenden anhand der Beschreibung der in den Zeichnimgsfiguren dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiele näher erläutert. .

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines Datenverarbeitungssystems , welches entsprechend der Erfindung für eine verbesserte Befehlsfolge oder -Sequenzierung ausgelegt ist.

Pig. 2 ist eine schematische Darstellung von Befehlen

und ihrer gegenseitigen zeitlichen Verschie-. bung bei gleichzeitiger Verarbeitung in der Befehlsverbindung der Befehlseinheit des in Pig. 1 dargestellten Systems. .

Fig.'3 ist eine schematische Darstellung der Befehlseinheit des Systems von Fig. 1.

Fig. 4 ist eine schematiscae Darstellung der Ausführungseinheit von Fig. 1.

Fig. 5 ist eine schematische Darstellung der Steuereinheit von Fig. 1. -

Fig. 6 ist eine schematische Darstellung der Kanal-

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"■" Ό ■"■

einheit von Pig. 1.

Fig. 7 ist eine schematasehe Darstellung des Bedienungspultes von Pig. 1.

E3 soll zunächst das Gesamtsystem betrachtet werden. Das in Fig. 1 dargestellte Datenverarbeitungssystem weist einen Hauptspeicher 2, eine Speicb.ersteuereinh.eit 4» eine Befehlseinheit 8, eine Ausführungseinheit 10, eine Kanaleinheit 6 mit Ein- und Ausgabevorrichtungen und ein Bedienungspult 12 auf und arbeitet befehlBgesteuert, wobei eine organisierte Befehlsgruppe ein Programm bildet. Befehle und die Daten, auf welche die Befehle angewandt werden, werden von den Ein- und Ausgabevorrichtungen über die Kanaleinheit 6 durch die Speiebersteuereinheit 4 in den Hauptspeicher 2 eingegeben. Von dem Hauptspeicher 2 werden Befehle durch die BefehlBeinheit 8 über die Speichersteuereinheit 4 abgerufen, verarbeitet und steuern die Ausführung innerhalb der Ausführungseinheit 10. Das in Fig. 1 dargestellte System ist aus Zweckmässigkeitsgründen kompatibel mit der Systemfamilie IBM 360, so daß dementsprechend allgemeine Einzelheiten über die Arbeitsweise von Datenverarbeitungssystemen aus folgenden Veröffentlichungen entnommen werden können:"IBM System/360 Principles of Operation", IBM Systems Reference Library, Form A22-6821. "Introduction to IBM System/360 Architecture", IBM System Reference Library C20-1667. "A Programmer's Introduction to the IBM Systems/360 Architecture, Instructions, and Assembler Language", IBM Systems Reference Library C20-1646. "IBM System/370 Principles of Operation", IBM Systems Re- ' ference Library GA22-7000.

Die Kenntnis der vorgenannten Veröffentlichungen wird für das Verständnis der allgemeinen Arbeitsweise von Daten- ' verarbeitungssystarnen, der Bezeichnungsweise und im Hinblick auf die baulichen Anforderungen der Systeme 360 und 370 vorausgesetzt. . .

Bei den in den vorgenannten Veröffentlichungen beschrie-

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benen Datenverarbeitungssystemen bestellt das Informationsformat aus acht Bits, die zu einer'als Byte bezeichneten Grundspeichereinheit organisiert sind. Jedes Byte umfaßt außerdem typischerweise ein neuntes Bit zur Parität bei der Fehlersuche. Wenngleich in der nachstehenden Beschreibung das neunte Bit in jedem Byte nicht ausdrücklich genannt ist j wird vorausgesetzt, daß daß Jedem Byte ein Paritätsbit zugeordnet ist und das System in bekannter Weise durchgehend mit normalen Paritätsprüfschaltungen versehen ist.

Zwei Byte werden zu einem als Halbwort bezeichneten größeren PeId, und vier Byte oder zwei Halbwörter zu einem als Wort bezeichneten, noch größeren Feld organisiert. Zwei Wörter bilden ein Doppelwort. Ein Wort besteht aus vier aufeinanderfolgenden Bytes. Bei der Verwendung dieser Definitionen in der Beschreibung ist selbstverständlich, daß Wörter oder Bytes eine beliebige Anzahl von Bits enthalten können.

Das maschinelle Datenverarbeitungssystem kann mit mehreren Datenformaten arbeiten, so daß Befehle und Operanden unterschiedliche Länge aufweisen können, die jeweils von der auszuführenden Operation abhängig ist. Die Befehlsformate umfassen RR, RX, RS, SI und SS. Typischerweise besteht der RX-Befehl aus einem 8-bit OP-Kode, einem 4-bit Ri-Kode* einem 4-bit X-Kode, einem 4-bit B2-Kode und einem 12-bit D2-Kode. Der OP-Kode gibt einen aus 256 Befehlen an. Die R1-, X2- und B2-Felder bezeichnen jeweils einen von 16 Allgemeinregistern. Das D2-Feld enthält eine Verschie-

bungszahl zwischen 0 und 2 -1. Als Beispiel für den RX-Befehl, addiert der AD-Befehl den Inhalt des durch das Ri-FeId identifizierten Registers zum Inhalt der Hauptspeicherstelle, welche adressiert ist durch die Summe der Zahl im D2-Feld, addiert zum Inhalt des durch das X2-Feld identifizierten Registers, wiederum addiert zum Inhalt des durch das B2-Feld identifierten Registers. Das Ergebnis

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wird in das durch, das RI-PeId identifizierte Register eingegeben. Die RX-Instruktionen machen zwei Zugriffe zum Speicher für die Ausführung erforderlich, nämlich einen zum Abfragen (Herausholen) der Befehle, und einen zum Abfragen (Herausholen). der beiden Operanden. Die RR-Befehle machen einen Speieherzugriff erforderlich, während die SS-Befehle als Minimum drei Speicherzugriffe erforderlich, machen.

Die Definition der Befehle für die IBM-Systeme 560 und 370 ist.in den vorgenannten Veröffentlichungen gegeben. Die Vorrichtung und das Verfahren zur Ausführung dieser Befehle werden im nachfolgenden beschrieben.

Die Befehlseinheit 8 von Pig. 1 ist in Pig. 3 in Einzelheiten dargestellt und umfaßt mehrere Adreßregister. Diese Adreßregister umfassen das 12-bit D-Register 31O zur Speicherung der Verschiebung D1 oder D2, welche von den verschiedenen Befehlsfeldern erhalten wird, das 24-bit WA-Register 312 zum Speichern einer Adreßkonstante K, das 24-bit X-Register 313 zum Speichern des durch das X2-Peld des Befehls adressierten Registers, das 24-bit B-Register 314 zum Speichern des Inhalts des durch das B1- oder B2-P_eläes identifizierten Registers und ein zum Speichern der. Befehlsadresse dienendes 24-bit IA-Register 316. Während der anfänglichen Befehlsabfragefolge spei- . chert das ΙΑ-Register die Bits 40 bis 63 des 64-bit PROGRAM STATUS WORD (PSW).' Die Bits 32 bis 39 des PSW werden im PSW-1-Register 315 gespeichert. Die Bits O bis 31 des PSW werden im PSW-2-Register 348 gespeichert.

Die Adreßregister sind mit Eingängen zu dem Effektivadreßregister 318 verbunden, welches den Inhalt der ausgewählten Adreßregister addiert und eine Effektivadresse bildet, die das Eingangssignal zu dem Effektivadreßregister EAR 322 bildet. Die im Register 322 gespeicherte Effektivadresse liefert einen Eingang zurück zu- den Adreßregistern

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und ist als Eingang zur Speichersteuereinheit 4 und insbesondere zum Pufferadreßregister BAR 363 über die Sammelschiene 362 geschaltet. Vom Register 363 adressiert die Effektivadreese den Sehnellpuffer HSB 355 für den Zugriff zum gewünschten Befehl. Der Zugriffsbefehl ist ein Wort lang und wird -im IW-Register 388 gespeichert, von welchem er in das Befehlspufferregister IB 330 oder unmittelbar über die Wählgatter 332 in die Befehlsverbindung (instruction pipeline) 350 gegattert wird.

Zur Erzeugung der jeweils benötigten Adressen und Eingabe derselben in die Adreßregister, sowie zum Speichern von Operanden und anderen Informationen weist die Befehls— einheit 8 einen geradzahligen Registerstapel ERS 338 und einen ungeradzahligen Registerstapel ORS 339 auf. Beide Registerstapel 338 und 339 ,weisen vier 32-bit scratch pad-Register (Hilfsregister) und acht 32-bit Mehrzweckregister für eine Gesamtzahl von acht scratch pad-Registern und sechzehn Mehrzweckregistern auf. Außerdem weisen der geradzahlige und der ungeradzahlige Registerstapel 338 bzw. jeweils vier 32-bit Register auf, die zusammen die vier 64-bit Gleitpunktregister bilden. Die Ausgänge jedes Registers in den Registerstapeln 338 und 339 sind über entsprechende Gatter mit der Auslese-Sammelschiene- R0B1 und der Auslese-Sammelschiene R0B2 verbunden. Die Sammelschiene R0B1 ist mit dem IR-Register 342 als Eingang verbunden, während die Sammelschiene R0B2 als Eingang mit dem 2R-Register 341 verbunden ist. Das 1R-Register 342 und-das 2R-Register 341 sind an ihren Ausgängen über Sammelschienen 285 und 286 mit der Ausfuhrurigseinheit 10 als Eingänge zur LUCK-Einheit 20 verbunden, und außerdem ist der Ausgang des 1R-Registers über die Sammelschiene 352 als Eingang zu den Speicherdaten-Wählgattern 386 mit der Speichereteuereinheit 4 verbunden. Die Sammelschienen R0B1 und R0B2 der Registerstapel 338 und 339 dienen außerdem als Eingänge zu den Adreßregistern. Zum Eingattern von Information in die Registerstapel 338 und 339 ist das Ergebnis-

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register RR in der Ausfütirungseinheit 10 als Eingang zu dem Geradzahlschreibregister WRE 334 und zu dem Ungeradzahlschreibregister ¥0R 335 geschaltet, welcbe als Eingänge an dem geradzahligen bzw. dem ungeradzabligen-Registerstapel 338 bzv;. 339 liegen. Außerdem ist der Ausgang des TJngeradzablschreibregisters V/OR 335 als Eingang an die Steuerregister 344 bis 348 geschaltet.

Der Ausgang der Steuerregister 344 bis. 348 durchläuft Wählgatter 343, deren Ausgang die Auslese-Sammelschiene R0B3 bildet, die wiederum als Eingang an das 1R-Register 342 gescbaltet ist. Die Steuerregister - 344 bis 348 dienen dazu, die allgemein von der Befehlsverbindung 350 abgeleiteten Steuerfunktionen entsprechend ihren Steuerzuständen in den Datenstrom des Datenverarbeitungssystems einzuspeisen.

Die Befehlsabfrage- und die Befehlsdarstellungsabschnitte der Befehlsfolge bestehen aus den Segmenten PPO, IA, IB1 und IB2. Der Anfang der Verarbeitungsfolge wird durch den in Fig.. 3 dargestellten Sequenzer oder Serien— zähler 325 gesteuert, welcher die Befehlsabfragefolge steuert und den nächstfolgenden Befehl und die Zielbefehls abfragung festlegt. Nach der Vorabfrageverschiebung PPO erfolgt die Befehlsabfragefolgeverarbeitung des Sequen— zers 325 in einem von vier Zuständen, nämlich dem IA-Zustand, dem IB1-Zustand, dem Verblockungszustand oder dem Wartezustand. Diese Zustände werden durch logische Bestimmungen in Abhängigkeit von Prioritäten und anderen Steuersignalen innerhalb des Datenverarbeitungssystems festgelegt.

Bei der nächstfolgenden Befehlsanwahl durch den Sequenzer 325 erfolgt die Wahl, ob der nächste, in die Befehlsleitung 350 eingespeiste Befehl aus dem Befehlswort-IW-Register 388, der Speichersteuereinheit von Pig. oder aus dem Befehlspuffer-IB-Register 330 herausgeholt wird. Die Festlegung des nächsten, in die Befehlsleitung

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350 einzuspeisenden Befehls äurcti den Sequenzer 325 ist abhängig von verschiedenen, an verschiedenen Stellen des Datenverarbeitungssystems erzeugten Steuersignalen.

Die Zielabfragung TF legt fest, welcher Befehl in das IW-Register oder das IB-Register eingegattert wird und den nächsten Befehl bildet, welcher in die Befehlsleitung 350 eingegattert werden soll. Die Zielabfragung TF ist von verschiedenen, an verschiedenen Stellen innerhalb des Datenverarbeitungssystems erzeugten Steuersignalen abhängig.

Die zur Steuerung der Zustände im Sequenzer 325 dienende logische Steuerung ist aus herkömmlichen Datenverarbeitungsschaltungen ausgeführt. So besteht der Sequtenzer typischerweise aus einem Serien- oder Reihenzähler, durch den vorgegeben ist, daß die Befehlsabfragung so lange in einer bestimmten Zählreihenfolge erfolgt, bis diese Reihenfolge beispielsweise durch einen Zweigbefehl unterbrochen wird. Steuerungen dieser Art sind auf dem Gebiet der Datenverarbeitung bekannt.

Die AnfangsSegmente PFO₉ IA, IB2 der Befehlsfolge werden durch den Sequenzer 325 von Fig« 3 gesteuert verarbeitet. Der Sequenzer 325 arbeitet während der Takte GO, C1 , 02 und C3. Das Vorabfrageverschiebungssegment PFO wird zwischen den Zeitpunkten 00 bis Ct, d.h. während einer Taktperiode und einer Taktzeit des Datenverarbeitungssystems ausgeführt. Während des PFO-Segments wird eine zum Inhalt des IA-Registers 316 zu addierende Zahl in das K-Register 312 eingegeben und im Zeitpunkt C1 gehalten.

■Während der Adreßformation, ΙΑ-Segment, werden die Register 310 bis 316 in entsprechender Weise- in das Effektivadreßaddierwerk EAA 318 gegattert, welches bis zu drei Eingänge addiert und eine Effektivadresse bildet, die .in das Effektivadreßregister EAR 322 eingegattert wird,

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wobei diese Adresse im Zeitpunkt C2 gehalten wird. Während des Befehlspuffersegraents IB1 wird die Effektivadresse aus dem Register 322 über die Sammelschiene 362 zum Pufferadreliregiater BAR 363 gegattert, welches die in Pig. 5 dargestellte Speicbersteuereinheit 4 darstellt. Das Register 363 wird im Zeitpunkt G3 gehalten. Das Halten von Daten im Zeitpunkt C3 dient dazu, den Schnellpuffer HSB 355 zu adressieren. Während des Puffersegments ΓΒ2 erfolgt der Zugriff zu adressierter Information im Puffer 355 und das Halten derselben im Befehlswort-IW-Register .388 im Zeitpunkt 04. - .

Im Zeitpunkt C4 werden die Daten in die Befehlsleitung 350 eingespeist. Die Befehlsleitung 350 weist die Register- und Steuerstufen 301, 302, 303, 304, 305 und 3o6 auf. Die Stufen 301, 302 und 303 sind jeweils während zwei Segmenten aktiv. Diese Stufen speichern jeweils Befehlsleitungsinformation und erzeugen während zwei Zeittakten C11 Steuersignale. Die im Register der Stufe 304 gehaltene Information wird während der Zeitspanne von C11 bis C12 verwandt, um Steuersignale zu erzeugen, welche das Prüfsegment der Befehlsfolge bilden. Beim Taktimpuls C12 wird das Informationssegment der Stufe 304 im Register der Stufe 305 gehalten. Schließlich wird die Information im Register der Stufe 305 während des W-Segments, d.h. während der Zeitspanne zwischen C12 und C13 benutzt, um zum Schreiben von Information dienende Steuersignale zu erzeugen. Danach wird die Information in der Befehlsverbindung 350 verworfen und nicht langer .zurückgehalten.

Als nächstes sei die Ausführungseinheit 10 von Pig. 1, welche in Fig. 4 in Einzelheiten dargestellt ist, beschrieben. Die Ausführungsβinheit 10 weist eine logikprüfvorrichtung auf, die als LUCK-Einheit 20 bezeichnet ist. Der LUCK-Einheit 20 werden Eingangsdaten über die Eingabe-Sammelleitungen 285 und 206 vom 1R-Register 342 und vom 2R-Register 341 der Befehlseinheit von Pig. 3 zugeführt.

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Die LUCK-Einheit 20 führt logische Funktionen, Vergleiche und Bitanzahlzählungen aus und verdichtet Daten von einem auf ein anderes Format. Die LUGK-Einheit 20 liefert entsprechende Ausgangssignale an den Ausgangs-Sammelschienen 283 und 284, Vielehe als Eingänge für die Arbeitsregister des Datenverarbeitungssysteins dienen. Weitere Einzelheiten der LUCK-Einheit 20 sind in einer weiteren US-Patentanmeldung derselben Anmelderin mit dem Titel "CONDITION CODE DETERMINATION IN A DATA PROOESSINCt SYSTEM" beschrieben.

Die Ausführungseinheit 10 Umfaßt mehrere Register, nämlich insbesondere ein 8-bit !-Register 22, ein 32-bit 1H-Register 24, ein 32-bit IL-Register 28, ein 32-bit 2H-Register 25, ein 2L-Register 29, ein 8-bit B-Register 23, ein 4-bit G-Register 36, ein 40-bit S-Register 35, ein 40-bit C-Register 37, ein 40-bit A-Register 39 und ein 32-bit R-Register 34.

Außerdem umfaßt die Ausführungseinheit 10 die Tisch-■ Sichteinheit (table-look unit) 26, welche als Eingang an das I-Register, 22 geschaltet ist, welches in Verbindung mit dem im Datenverarbeitungssystem von Fig. 1 verwendeten Teileralgorithmus verwendet v/ird.

Das Eingattern und Au3gattern der Register der Ausführungseinheit 10 erfolgt durch die fünf Funktionseinheiten des Datenverarbeitungssystems, welche aus dem Vervielfacher 19, dem Addierwerk 18, dem Schieberegister 30, dem Bytenaddierwerk 32 und der vorstehend beschriebe- · nen ·LUCK-Einheit 20 bestehen.

Der Vervielfacher 19 in der Ausführungseinheit 10 ist eine Kombination aus' Übertragersparnis- und Übertragweitergabe-Addierwerk (carry—save, carry-propagate adder), dem ein 8-bit Vervielfacherbyte Ai auf den Eingabesamme1-scbienen 235 und ein 32—bit Multiplikator B auf den Eingabe-Sammelschienen 236 und ein 40-bit Teilprodukt C (i—1) auf der Eingabe-Sammelschiene 233 zugeführt wird. Der Ver-

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-H-

vielfacher 19 führt die Operation (Ai) aus, in welcher Ri(i) und R2(.i) Teilergebnisse Bind, welche jeweils im S-Register 3!> bsw. im C-Register 37 gespeichert worden. Dieno Toilorgelmifine worden dann im Übertrag—Weitergabe-Adel iorwerk 1iM addiert und bilden das Teilprodukt C(i), welches im A-Register 39 gespeichert wird. Das A-Register 39 liefert dan Teilprodukt-Eingangssignal in der flamme !leitung 2;53 sum Vervielfacher 19, wodurch die Mehrfachiteration fortgesetzt wird. Weitere M η κ el bei ten des Vervielfachers 19 sind in einer weiteren US-Patentanmeldung derselben Anmelderin mit dem Titel "MULTIPLIER METHOD AIK) APPARATUR IN A DATA PROCESSING SYSTEM" beschrieben.

Das Addierwerk 18 der Ausführungßeinheit 10 erhält 32~bit Operanden als Eingänge über die Sammelschienen 182 und 183 und 4O--bit Opox'andon als Eingänge über die Sammelscbienen 160 und 181 zugeführt und bildet einen Kndsumraenausgang in der Leitung 18$. Das Ausgangssignal des Addierwerks 18 wird in das A-Reginter 39, das R-Register 34 oder ein anderes der Arbeitsregister in der Ausführungseinheit gehalten. Weitere Einzelheiten des Addierwerks 1ä sind in einer v/eiteren US—Patentanmeldung derselben Anmelderin mit dem Titel "ΛΏΏΕ1Ί AIfD DATA PROCESSING SYSTEM" beschrieben.

Das Schieberegister 30 der Ausführungseinheit 10 erhält einen 32~bit Einwort-Operanden als Eingang entweder über die Eingangs-Sammelleitung 14 oder über die Eingangs-Sammelleitung 15 oder aber auch, einen Doppelwort—Operan— deneingang über beide Sammelleitungen 14 und Vj zugeführt und führt Verschiebungen nach links oder nach rechts aus, so daß in der 32-bit Ausgangs-Sammelleitung 63 ein verschobenes Aus gangs signal erscheint. V/eitere Einzelheiten des Schieberegisters (shifter) 30 sind in einer weiteren US-Patenfcanmeldung derselben Anmelderin, mit dem Titel "RIGHT AHD LEi¹T SHIFTER AND METHOD II A DATA PROCESSING

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SYSTEM" beschrieben.

Dem Bytes addierwerk 32 der Ausführungseinheit 10 werden Eingangn-Operandenbyten A und B an den 8-bit Eingangs-Sammelleitungen 55 "bzw. 56 zugeführt, .'und dieses führt die doppelten algebraischen Additionen A-B und B-A in den Ausgangs-Sammelleitungen 98 und 99 aus. Außerdem dient das Bytesaddierwerk 32 in bekannter Weise dazu, 8-bit-Einzeladditionen A+B auszuführen. Weitere Einzelheiten des Bytes addierwerks 32 sind in einer weiteren US-Patentanmeldung derselben Anmelderin mit dem Titel "DUAL OUTPUT ADDER AND METHOD OF ADDITION" beschrieben.

Die vermittels der Datenverarbeitung in einer der Funktionseinheiten innerhalb der Ausführungseinheit 10 nach Fig. 4 erhaltenen Endergebnisse werden im R-Register 34 gespeichert, von welchem die Ergebnisse über die Sammelleitung 65 zu anderen Teilen des Datenverarbeitungssystems wie z.B. zu dem Effektivadreßaddierwerk EAA 318 in der Befeblseinheit 8 von Fig. 3 und zu dem Geradzablschreibregister 334 und dem Ungeradzahlscbreibregister 335 gegattert werden.

Die Steuerung der Funktionseinheiten und der Register in der Ausführungseinheit 10 erfolgt nach bekannten Verfahren und vermittels bekannter Einrichtungen,, die allgemein durch die Ausführungseinheitssteuerung 27 in Fig. 4 angedeutet sind. Der entsprechende Taktgeber und ein Verfahren zur Taktsignalerzeugung in einem Datenverarbeitungsaystem sind in einer weiteren, gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung derselben Anmelderin mit dem Titel"Takt'-geber und Verfahren.zur Taktsignalerzeugung in einem Datenverarbeitungssystem" beschrieben.

Die in Fig. 5 dargestellte Speichersteuereinbeit 4 weist einen zur Informationsspeicherung dienenden Puffer 355 auf, der eine verhältnismäßig kurze Zugriffszeit hat.

■ . SAD ORiGiNAL₁

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Der Puffer wird durch die Adresse im Pufferadreßregister BAR 363 adressiert, das durch die Eingangs-Sammelschiene 362 vom Effektivadreßregister EAR 322 der Befehleeinheit von Pig. 3 gespeist wird. Die im Puffer 355 angewählten Informationsstellen bewirken das Abrufen oder Speichern der entsprechenden Information von bzw. im Hauptspeicher NS, der AuafUhrungseinheit, der Kanaleinheit oder der Befeb.lseinh.eit. Die Verbindung zum Hauptspeicher besteht aus den Sammelschienen 351 , die als Eingänge und Ausgänge für das Hauptspeicherdatenregister MSD 384 geschaltet sind. Jede Sammelschiene 351 ist acht Bytes (64 bits) breit, und das gleiche trifft auch auf das Register 384 zu. Das Register 384 erhält als Eingänge außerdem vier Bytes vom primären Geschwindigkeite-Pufferspeicher PHSB 367 und dem alternativen Geschwindigkeits-Pufferspeicher AHSB 368. Das Register 304 weist einen vier-Bytes-Ausgang auf, der mit dem Speicherdaten SD-Register 385 verbunden ist, welches seinerseits über einen vier-Bytes-Ausgang als Eingang an die Pufferspeicher 367 und 368 geschaltet ist. Die Verbindung zwischen Hauptspeicher 2 von Pig. 1 und Speicher-Steuereinheit 4 erfolgt auf der Basis von acht Bytes, während die Verbindung zwischen der Speichersteuereinheit 4 und der Ausführungseinheit 10 von Pig. 1 auf der Basis von vier Bytes erfolgt. Die Verbindung von Ausführungseinheit zu Speichersteuereinheit 4 erfolgt über die Eingangs-Sammelschiene 3*5 "2 von der Aus führungs einheit, welche mit den Speicherdaten-Aüswahlgattern 386 zur Speicherung im vier-Bytes-SD-Register 385 verbunden ist.

Die Verbindung zwischen der Speichersteuereinheit 4 und der Ausführungseinheit 10 von Fig. 1 besteht aus den Eingabe-Sammelschienen 352 über die Speicherdaten-Auswahlgatter 386, vermittels welcher Daten im Speicherdaten-SD-Register 385 der Speichersteuereinheit 4 gespeichert werden. Die Datenausgabe zur Ausführungseinheit 10 erfolgt über die Sammelschiene 395, die ebenfalls vier Bytes breit ist. Die Verbindung zwischen der Kanaleinheit 6 und der Speichersteuereinheit 4 von Fig. 1 erfolgt über

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die Eingabe-Sammelscbiene 353 zu den Auswahlgattern 386 und zur.Ausgabe-Sammelschiene 394, die beide ebenfalls vier Bytes breit sind. Die Verbindung zwischen der Speicher Steuereinheit 4 und der Befehlseinheit 8 von Pig. 1 erfolgt über die Eingabeadressier-Sammelschiene 362 und die Ausgabe-Sammelschiene 396, die jeweils vier Bytes breit sind.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich., daß die Speichersteuereinh.eit 4 mit dem Hauptspeicher auf der BaBis von 8-Bytes-Datenübertragungen verkehrt, während die Verbindung mit dem übrigen Teil des Datenverarbeitungssystems einschließlich der Befehlseinheit 8, der Ausführungseinheit 10 und der Kanaleinheit 6 auf der Basis von 4-Byte s-Datenübertragungen erfolgt.

Der Puffer 355 wird durch das Pufferadreßregister BAR 363 adressiert, das ein Eingangssignal von der Sammelschiene 362 zugeführt erhält, welche mit dem Effektivadreßregister 322 in der Befehlseinheit nach. Fig. 3 verbunden iBt. Außerdem erfolgt die Eingabe in das Register 363 durch eine Ausgabe von dem Bytes-Addierwerk 361 oder dem Leitungsadditions-Addierwerk 360, beide von der Speichersteuereinheit 4. Wenn sich die Pufferadresse im Pufferadreßregister 363 befindet, wird sie gleichzeitig zur primären Pjzfferadreßeinheit PBA 365 oder zur alternativen Pufferadreßeinheit ABA 366 gegattert. Die Pufferadreßeinheiten 365 und 366 dekodieren die .Bits höherer Ordnung und wählen zwei bestimmte Speicherstellen aus, nämlich eine im primären Geschwindigkeits-Pufferspeicher 367 und eine im alternativen Geschwindigkeits-Pufferspeicher AHSB 368. Die Bits niedrigerer Ordnung aus dem Register 363 werden unmittelbar in die Pufferspeicher 367 und 368 eingegattert. Die aus beiden Pufferspeichern 367 und 36b abgerufenen Wörter werden jeweils in den primären Daten— manipulator 370 bzw. den alternativen Datenmanipulator 371 eingegattert. Durch Vergleich in den Datenraanipulato-

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ren 370 und 371 innerhalb des Vergleichsregisters 378 werden entweder die Daten aus dem primären Pufferspeicher im Manipulator 370 oder die Daten aus'dem alternativen Pufferspeicher 36ü im alternativen Manipulator 371 angewählt. Die Datenmanipulatoren 370 und 371 verschieben außerdem die Daten, um einwandfreie Ausrichtung zu gewährloioton, und handhaben Zugriffsdaten zur Übertragung ?,u anderen Einheiten innerhalb des Datenvorarboitungssystems. Der ausgewählte Manipulator 370 oder 371 gattert die Zugriff sinformation vom Puffer 355 zu einem der Register 388 bis 391. Wenn ein Befehlswort zur Befehlseinheit gegattert werden soll, wird dieses im IW-Register 3Ö8 gespeichert. Wenn ein Operandenwort zur Ausführungseinheit übertragen werden boII, wird dieses im OW-Register 389 gespeichert. Wenn ein Kanalwort zur Kanaleinheit übertragen werden soll, wird dieses im GW-Register 390 gespeichert, Da3 Register 391 wird in Verbindung mit Feblersuchinformation verwendet und speichert den Ausgang des Puffers 355 > beispielsweise in Verbindung mit (nicht dargestellten) .Fe hlerkorrektursc Haltungen, welche eine Korrektur von Zugriffsinformation aus dem Puffer 355 gestatten.

Die Register 374 bia 378 werden in Verbindung mit dem Adressieren und der Adre 13erneuerung des Pufferspeichers verwendet. Das Register 374 wird in Verbindung mit Befehlsabfragung TF, das Register 375 in Verbindung mit Operandenabfragung OP, das Register 376 in Verbindung mit Kanalaufragung und das Register 377 in Verbindung mit Vorabfragung PF zur Identifizierung des nächsten, urforderlichen Zugriffs zum Puffer 355 verwendet. Das Vergleichsregister GOMP 378 wird in Verbindung mit der Vorabfrageadresse verwendet, welche im Register 377 gespeichert und beim Vergleich, im Datenraanipulator 371 enthalten ist.

Der Ausgang der Register 374 bis 377 wird durch die

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- 1 y -

Auswalilgatter 380 ausgewählt und in das Leitungsadditione-Addierwerk 360 eingegattert, welches die vorhergebende Adresse zur nächsterforderlichen Adresse aufbaut, oder zu dem Bytes-Addierwerk 361 der Speich.ersteuereintieit 4 gegattert, Vielehe den Bytenahschnitt der Adresse aufbaut. Die Eingänge von den Addierwerken 360 und 361 bilden in Verbindung mit den Eingängen von dem Effektivadreßregioter der Befehlseinheit zusammen die volle Adresse ini Pufferadreßregister 363»

Weitere Einzelheiten-hinsichtlich, der Arbeitsweise der Speichersteuereinheit innerhalb des Datenverarbeitungssystems nach Fig. 1 sind in einer weiteren US-Patentanmeldung derselben Anmelderin mit dem Titel "STORAGE CONTROL UNIT" beschrieben.

Die in Fig. 6 dargestellte Kanaleinheit 6 weist die Kanalregister 404 auf, die über die Daten-Sammelschienen 353 und 394 und über die Adreß-Sammelschiene 358 mit der Speichersteuereinheit in Verbindung stehen. Die Daten, welche der Speichersteuereinheit zugeführt bzw. von dieser abgerufen werden, werden in den Kanalregistern 404 gespeichert» Die Kanalregister 404 Überträgen Daten zu den Eingabe-Ausgabe-Steuerungen CTLR 311 über die entfernt angeordnete Anpaßlogik (interface) RIL 407. Die Daten in den Registern 404 werden im Kanaldatenmanipulator CHDM manipuliert und im örtlichen Kanalspeicher LCS 406, sowie Im Unterkanal-Pufferspeicher SBS 408 gespeichert. Die Adressen, in welchen die Daten von-den Kanalregistern AOA im HBS-Puffer 355 der Speichersteuereinheit gespeichert werden, werden über die Sammelschiene 358 übertragen. Die Adresse der Eingabe- und Ausgabeeinheiten wird von der Befehlseinheit zur Kanalst.euerlogik CCL 403 übertragen. Die Kanalsteuerlogik CCL 403 weist Eingänge zu sämtlichen Einheiten 404 "bis 408 der Kanaleinheit 6 auf, Die Steuerstuf en 311 sind in bekannter Weise jeweils mit einer (nicht

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dargestellten) Eingabe- und AusgäbeVorrichtung verbunden, an welcher Daten in das Datenverarbeitungssystem eingegeben bzw. aus diesem entnommen werden. Beispiele für Eingabe-Ausgabe-Vorricbtungen sind Magnetbandantriebe, Anschlüsse von Kathodenstrahlröhren, Magnetscheibenantriebe. Weitere Einzelheiten über die Kanaleinheit sind in einer weiteren US-Patentanmeldung derselben Arimelderin mit dem Titel "DATA PROCESSING SYSTEM AND FLOATING CHANNELS" beschrieben.

Das in Fig. 7 dargestellte Bedienungspult 12 enthält' einen programmierbaren digitalen Rechner 518 mit einem diesem zugeordneten Speicher 520 zur Steuerung mehrerer Steuerstufen CTLR 510 bis 516 und einer Steuerstufe 411.

• Die Steuerstufe 4-11 bildet eine Steuerstufe 411 der Kanaleinheit 6 von Fig. 6 und ist durch die Sammelschiene 413 mit der entfernten Anpaßlogik 407 von Pig, 6 verbunden. Über die Steuerstufe 411 von Fig. 7 ist das Bedienungspult als Eingabe- und Ausgabevorrichtung mit dem Datenverarbei— tungssystem von Fig. 1 verbunden.

Das Scheibensteuergerät 516 ist mit dem Rechner 518 zur Anpassung an einen 1SSK-Wort-Scheibenspeicher 528 verbunden. Die Steuerstufe 5I5 paßt den Rechner 518 an die Kathodenstrahlröhren—Sichtanzeige CRT 522 an. Die Steuerstufe 154 paßt den Rechner 5I8 an die Tastatur 530 an. Die Steuerstufe 513 paßt den Rechner 518 an das Panel an. Die Steuerstufe 512 paßt den Rechner 518 an die Leistungssteuerung an. Die Steuerstufe 5IO paßt den Digitalrechner 518 an das MODEM 526 an, welches seinerseits mit einer Nachrichtenverbindung wie z.B. einer Fernsprechleitung verbunden ist. Die Steuerstufe 5II paßt den Rechner 518 an praktisch, sämtliche Schaltungen in der Speichersteuereinheit, der Befehlseinheit und der Ausführungseinheit des Datenverarbeitungssystems von Fig. 1 an. Die Steuerstufe 511 ist über die Sammelschiene 533 mit einer Bedienungspult-Steueranpaßßchaltung 525 verbunden. Weitere

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Einzelheiten der Steuerstufe 511? der Steueranpaßschaltung 525 und der Art und V/eise, in welcher das Bedienungspult 12 an das Datenverarbeitungssystem von Fig. 1 angepaßt ist, um in dem in Pig, 1 dargestellten Datenverarbeitungssystem Befehle und Instruktionen ausführen zu können, ist in einer weiteren US-Patentanmeldung derselben Anmelderin mit dem Titel »CONSOLE AED DATA PROCESSING SYSTEM" beschrieben.

Das Bedienungspult 12 ermöglicht außerdem die Abtastung der im System von Pig. -1 enthaltenen Daten unabhängig von den zur Befehlsausführung normalerweise verwendeten Datenkanälen, was im einzelnen in einer weiteren US-Patentanmeldung derselben Anmelderin mit dem Titel "DATA PROCESSING SYSTEM AND INFORMATION SCAN OUT" beschrieben ist.

Die Befehlsverarbeitung und die Arbeitsweise des DatenverarbeltungSBystems ist kurz wie folgt: Entsprechend den baulichen Anforderungen an ein Datenverarbeitungssystem wie z.B. für die in den vorgenannten Veröffentlichungen für die IBM-Systeme 360 und 370 beschriebenen ruft die Befehlseinheit von Pig. 3 vermittels der Folgelogik im Sequenzer 325 das Programm-Statuswort PSW aus einer festen Stelle im Speicher ab« Typischerweise ist das Programm-Statuswort in der Stelle 0 des Hauptspeichers gespeichert, so daß der Sequenzer 325 auf einen Startbefehl sämtliche Ö's in das IA-Register 316 eingibt. Die ganz aus 0 bestehende Adresse wird durch das Addierwerk 318 hindurch ohne Veränderung in das Effektivadreßregister 322 übertragen. Das Effektivadreßregister gattert die Adresse gesteuert durch den Sequenzer 325 über die Sammelschiene 362 zur Speichersteuereinheit 4» und' zwar in das Pufferadreßregister 363 von Pig. 5. .

In Pig. 5 bewirkt die ganz aus 0 bestehende Adresse im Pufferadreßregister 363 den Zugriff zum Programm-Status-

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wort Im Pufferspeicher 355 und gibt das PSW in das IW-Register 308 ein. DaB PSW wird vom Register 388 über die Sammelschiene η 396 durch, die Aus füll rungs einheit 1ü von Pig. 4 durchgegattert, er £3 ehe int in der Ausgangs—Sammelschiene 365 im 1'/RO-Re gißt er 335, wird von dieser Im PSW1-Register 315, im IA-Register 316 und im PSW2-Register 348 gespeichert. Der im TA-Register 316 gespeicherte Abschnitt durchläuft daß Addierwerk 31b,·das Ef.iVktivadreßregifjtor 322 und wird in das IA-Register 316 eingegeben.

Wenn das PSW einwandfrei abgerufen und eingegeben wird und die-Statuntriggerungen und dio anderen Steuerungen in der Steuerung 308 entsprechend bekannten Techniken einwandfrei eingeotollt Bind, läuft das System an und ist bereit zur Ausführung des durch die Adresse des ersten Befehls innerhalb el οο Programm—Statusworts identifizierten Programms. Für don Anfangsbefehl ißt die Vorabfrageverschiebung PPO typiocherweise 0, so daß deshalb der in das K-Rogistor durch PPO eingegebene Wert null beträgt. Dann addiert die Pl?0 typiocherweise 4 zum Wert des K-Registers, wodurch eine Steigerung um vier Bytes , ein Wort über den vorhergehenden Wort ausgedrückt wird. Die Vex*— arbeitung der Befohlo beginnt mit dem Sequenzer 325, welcher die Adresse vom ΙΑ-Register 316 des ersten Programmbefehls durch das Addierwerk 318 gattert, einen erforderlichen Wert von dem K-Register oder einem anderen Register addiert und in das Effektivadreßregister 322 eingibt. Vom Effektivadreßregister 322 wird die Adresse in der vorstehend beschriebenen V/eise wie-beim-Abfragen des Programm-Statusworts zur Speichersteuereinheit 4 gegattert, um Zugriff zu dem gewünschten Befehl zu erhalten. Die Befehlsübertragung vom IA-Register 316 und die Addition im Addierwerk 318 zwecks Erhalt der Effektivadresse im Register 322 erfolgt während de3 ΙΑ-Segments jeder Befehlsfolge. Die Übertragung durch das Addierwerk 318 vom Register 316 zum Register 322 erfolgt gesteuert durch einen Taktgeber

. BAD 0 9 § 1 9 / 0.7 8 8

innerhalb der Steuerung 308 der Befenlsei.nh.eit= Der Taktgeber und die Gatterung erfolgt entsprechend den Prinzipien, die in einer weiteren, gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung derselben Anmelderin mit dem Titel: "Taktgeber und "Verfahren zur Taictnignalerzeugung in einem Datenverarbeitungssyotem" beschrieben sind. Im einzelnen werden die Daten in das Regieter 316 während des Taktimpulseβ G1 eingegeben und dabei ciux'cb den Datenweg mit dem Addierwerk 318 übertragen und in der vorstehend beschriebenen V/eise durch, den Taktimpuls 02 in das Register 322 eingegeben.

Das IB1-Segment der Befehlsverarbeitung zwischen den Taktimpulsen 02 und 03 überträgt Daten, vom Effektivadreßregister EAR 322 zum Pufferadreßregister BAR 363 in der Speich.ersteuereinh.eit 4. Das IBi-Segment bildet die Adresse im Register 363 und beginnt mit der Adressierung des Puffers 355» welcher im so adressierten Zustand den benötigten Befehl von den. Pufferspeichern 367 oder 368 durch die Datenmanipulatoren 370 und 371 abruft und die Zugriffsinformation während des Taktimpulses" 04 im IW~Register 388 speichert. Der Informationszugriff vom Puffer 355 wird während des Segments IB2 der Befehlsverarbeitung zwischen den Taktimpiilsen 03 und 04 vervollständigt, d.h., beendet= Wenn die Daten durch, den Taktimpuls 04 in das Register 388 eingegeben sind, beginnt das D-Segment der Befehlsverarbeitung mit der Dekodierung des Befehls im Register 388 über Sammelschienen 396 und Wählgatter 332, welche die Eingänge zur Befohlsverbindung 350 bilden.

Das D-Segment, der Befehlsverbindung 350 beginnt mit dem Taktimpuls 04₉ und in diesem Zeitpunkt wird der Beföhl dekodiert. ]?ür RX-Bei'ehle werden Steuersignale erzeugt, aufgrund deren entsprechende Adreßregister mit Information beschickt werden, die von den Registerstapeln 338 und 339 eingegeben worden ist. Die dekodierten Steuersignale veranlassen in Verbindung mit der Steuerung 308 der Befebls-

BAD ORiGiNAL

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einheit die Anwahl der entsprechenden Register in den Regißterstapeln 338 und 339, so daß die Information während des R—Segments der Befehlsfolge zwischen den Taktimpulsen 05 und 06 gelesen werden kann und Daten aus den Registern '338 und 339 zugänglich gemacht werden, sowie diese Information beim Taktimpuls C6 in ausgewählte der Register 310 bis 316 eingegeben wird.

Wenn die Operandenadreßinformation in den entsprechenden Adreßregistern 310 bis 316 gespeichert ist, veranlaßt das Steuersignale erzeugende OA-Segment beim Taktimpuls Cb, daß din Operandon/it-joese dos Operanden aus dem Speicher herausgeholt und in das Addierwerk 31 β eingegeben wird. Das Addierwerk 318 addiert die Verschiebung aus dem D-Register 310 zur Zahl im X-Register 313 zur Grundzahl im Register 314. Diese drei Zahlen werden durch den Taktimpuls 06 in das Addierwerk 318 eingegeben, welches die Summe im Effektivadreiiregister 322 "bildet, in welchem diese Summe durch den Taktimpuls.G7 gehalten wird.

Der Taktimpuls 07 leitet das 0B1-Segment der Befehlsfolge ein, welches Steuersignale erzeugt, aufgrund deren die Effektivadresse im Register 322 über die Sammelschiene 362 zum BAR-Register 363 der Speichersteuereinheit durchgegattert und in diesem .durch den Taktimpuls CB gehalten, wird. .'...-'-

Der Taktimpuls 08 löst das OB2-Segment aus, in welchem der adressierte Operand vom Pufferspeicher 355 abgerufen wird, so daß er vermittels des Taktimpulses ü'J im OW-Register 389 gespeichert werden, kann.

Der Taktimpuls G9 löst das neunte ij1 -Segment aus, während welchem der Operand im Register 389 als Eingangssignal zur LUOK-Einheit 20 in der Ausführungseinheit 10 von Fig. 4 durchgegattert wird. Gleichzeitig damit wird ein zweiter

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Operand aus den Registern 341 oder 342 ebenfalls durch, den Taktimpuls G9 als Eingang zur LITGK-Einheit 20 eingegattert. Das El-Segment ist ein Ausfuhrungstakt, welcher auf zwei Eingabeoperanden an die LUCK-Einheit 20 einwirkt und ein Ergebnis erzeugt, welches durch, den Taktimpuls 010 in einem entsprechenden Arbeitsregister 23, 24, 25» 28, 29 oder 36 eingespeichert wird.

Der Taktimpuls CiO löst das E2-Seginent aus, während welchem die Stufe 304 Steuersignale erzeugt, durch welche Operanden aus den Arbeitsregistern ausgegattert und zu den entsprechenden, übrigen Funktionseinheiten, nämlich dem Addierwerk 18, dem Vervielfacher 19, dem Schieberegister 30 und dem Bytenaddierwerk 32 eingegeben werden« Das Ausgabeergebnis der ausgewählten Funktionseinheit wird durch den Taktimpuls Gi1 in einem der Register 34, 35, 37 oder 39 gespeichert.

Der Taktimpuls G11 löst das CK-Segment aus, während welchem Steuersignale erzeugt werden, aufgrund deren das Datenverarbeitungssystem dazu gebracht wird, die Gültigkeit des erhaltenen Ergebnisses vor dem Einschreiben dieses Ergebnisses in den Speicher zu überprüfen und ggf. Quelldaten zu beseitiget]., welche ohne Verlust an Verarbeitungszeit nicht ohne weiteres rückgewonnen werden können Der Prüftakt wird durch den Taktimpuls 012 vervollständigt, d.h.. beendet. Der Takt von Ci 1 bis G12 überträgt außerdem' das Ergebnis aus dem R-Kegister 34 in eines der Register

334 oder 335, in welchem das Ergebnis dann durch den Taktimpuls C12 gehalten wird.

Der Taktimpuls C12 leitet das W-Segment ein, aufgrund dessen die Stufe 306 bei Abwesenheit eines während des CK-Segments ermittelten Fehlers Steuersignale erzeugt, vermittels welcher das Ergebnis aus den Registern 334 oder

335 in die Registerstapel 33ö oder 339 eingespeichert wird.

4 0 9 8 19/0788 ßAD ORlGiMAL

rbre caungg-

Wenngleich die Erfindung anband der unterbrecht, freien Befeblsverbindungsverarbeitung (pipeline processing) von Befehlen beschrieben worden ist, Bind noch weitere Beispiele für -Befehlß verbind unge verarbeitung in der vorgenannten weiteren US-Patentanmeldung derselben Anmelclerin mit dem Titel "CONDITION CODE DETERMINATION AND DATA PKOGESSIWG SYSTEM" beschrieben. Selbstverständlich lassen niob, das Datenverarbeitungssystem und das vorgeschlagene Verfahren sur Uat;onvorarbo Ltung in einer für den Fachmann ohne v/eiteren ersichtlichen V/eise in ihrer Form und in Einzelheiten vioIsei b-L>·; abändern oder weiter ausgestalten.

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Claims

Pate η. tans ρ r ü c b. e

Datenverarbeitungssystem mit Speichern, Befehlsbandhabe- und Befeh.lBaußführungseinrich.tungen zur taktgesteuerten Datenverarbeitung_$ gekennzeichnet durch eine aus mehreren Stufen bestehende Bef ehlsfolgeverarbeitiingseinriobtung und zum Einführen mehrerer segmentierter Be- · fehle in die Stufen mit einer Taktperioden-Zeitvernchiebung zwischen den Befehlen, die gleich ist einer ganzen Zahl größer eins, dienende Torrichtungen.

2. Datenverarbeitungssystem nach Anspruch. 1 , dadurch, gekennzeichnet, daß die Zeitverschiebung zwei Taktperioden beträgt= .

3 = Datenverarbeitungssystera nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet j daß dor Befehlestrom aus 13 Einperiodensegmenten besteht«

4. Datenverarbeitungssystem nach. Anspruch. 3_S dadurch gekennzeichnet, daß die Befeh'.lnsegmente aus PFO für Yorabfrageverschiebung, IA für Befehlsadreßformation, IB1 für Befehlspufferzugriffbeginn, ΊΒ2 für Befehlspufferzu- . griffende j D für Bofehlsdekodierung, R für Leseadreßdaten, OA für Operandenadreßformation, 0B1 für Operandenpufferzugriffbeginn, 0B2 für Operanäenpufferzugriffende, FA für Ausführungsbeginn, E2 für Ausfuhrungsende, GK für Prüfen und ¥ für Schreiben bestehen.

5. Datenverarbeitungosystem nach Anspruch. 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Befehlsausführungseinrichtung aus mehreren, zum Ausführen von Befehlen dienenden Funktionseinheiten (19, 1^Qs 30, 32, 20) besteht, die jeweils zur '. Ausführung einer Datenmanipulation einmalig pro Taktperio— de ausgelegt sind, und das System wenigstens zwei in Reihe geschaltete Funktionseinheiten, die über zwe'i Taktperioden des Datenverarbeitungssystems betreibbar sind, aufweist.

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.6. Datenverarbeitungssystem nach Anspruch. 2, dadurch • gekennzeichnet, daß die Befehlsausf übungseinrichtung eine zum Ausführen logischer, Vergleichs- und Prüffunktionen innerhalb eines Takts des Datenverarbeitungssystems die-" nende erste Funktionseinheit und eine mit dieser in Reihe geschaltete, zum Ausführen von Additionen innerhalb eines Takts des Datenverarbeitungssystems·dienende zweite Funktionseinheit aufweist, wobei die Zeitverschlebung von Befehlen -in der Befehlsfolgeverarbeitungseinrichtung gleich ist der Ausführungszeit für Dat-enmanipulationen in der ersten und zweiten Funktionseinheit.

7. Datenverarbeitungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils parallel zur zweiten Funktionseinheit und in Reihe mit der ersten Funktionseinheit eine Vervielfacher-Funktionseinheit (19), eine Schieberegister-Funktionseinheit (30) und eine Byte^addierwerk-Punktiotiseinheit (32) angeordnet sind und Datenmanipulationen in der Ausführungeninrichtung über wenigstens zwei Takte des Datenverarbeitungssystems ausführbar sind.

8. DatenverarbeitungBsystem nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß die Befeblsfolgeverarbeitungseinricbtung mehrere, zum Speichern von zur Ausbildung von Effektivadressen zu addierenden Adressenwerten dienende Adreßregister (310-316) aufweist, die in den Adreßregistern gespeicherte Information auf ein Effektivadreßaddierwerk EAA (318) geschaltet ist, der Ausgang des Effektivadreßaddierwerks in einem Effektivadreßregister (322) speicberbar ist, sowie eine mehrere, zur Speicherung der Befehle während aufeinanderfolgender Segmente der Befehlsfolgeverarbeitung dienende Schieberegisterstufen aufweisende Befehlsverbindung und eine Folgesteuerung, vermittels weleher bewirkt wird, daß die EffektivadresBe im Effektivadreßregister Zugriff zu Befehlen im Speicher erhält und diese Befehle in die Befehlsverbindung überträgt, vorgesehen sind. '

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9· DatenverarbeitungBsystem nach. Anspruch 4 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Befehlsfolgeverarbeitungseinrichtung eine während der D-' und R-Segmente betätigbare und. ein zum Speichern des Befehls zu Ende des R-Segments dienendes Register aufweisende erste Stufe,.eine über die OA- und OB1-Segmente' betätigbare und ein zum Speichern des Befehls zu Ende des 0B1-Segments dienendes Register aufweisende zweite Stufe, eine über die 0B2- und Ei-Segmente betätigbare und ein zum Speichern des Befehls zu Ende des Ei-Segments dienendes Register aufweisende dritte Stufe, eine über das E2-Segment betätigbare und ein zum Speichern des Befehls zu Ende des E2-Segments dienendes Register aufweisende vierte Stufe, eine über das GK-Segment betätigbare fünfte Stufe, eine über das W-Segment betätigbare sechste Stufe und eine zur lOlgefortschaltung der Befehle durch, die Befehlsfolgeverarbeitungseinrichtung dienende Steuerung aufweist.

10. Datenverarbeitungssystem nach. Anspruch 9, dadurch, gekennzeichnet, daß das ΡΙΌ-Segment dazu dient, Adressen-

•Information in den Adreßregistern zu speichern, das ΙΑ-Segment dazu dient, Information von den Adreßregistern zuzufügen und im Effektivadreßregister die Effektivadresse zu bilden, das IB1-Segment dazu dient, die Effektivadresse von dem Effektivadreßregister zu dem Speicher zu übertragen und den Zugriff zu einem Befehl einzuleiten,, und das IB2-Segment dazu dient, den Zugriff des adressierten Befehls in dem Speicher zu beenden und diesen dem D-Segment zum Dekodieren zuzuführen,

11. Datenverarbeitungssystem nach. Anspruch. 9» dadurch, gekennzeichnet, daß ein durch, ein Pufferadreßregister adressierter Speicher mit mehreren, zum Abfragen und Sortieren von Daten an für das Adreßregister zugänglichen „Datenstellen dienenden Registern vorgesehen ist und dazu dient, über zweiDaktperloden des Datenverarbeitungssystems

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Zugriff zu Informationen zu erbalten.

12. Datenverarbeitungssystem nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß der AusfUhrungseinrichtung zur Ausführung von Datenmanipulationen wenigstens zwei Taktperioden zur Verfügung stehen und der Speicher in wenigstens zwei Taktperioden des Datenverarbeitungssystems zum Anrufen oder Speichern von Daten den Zugriff zu Speichers bellen hat.

13· Datenverarbeitungssyatem nach Anspruch 12, wobei die Befehlsverarbeitung zwei Speicherzugriffe, nämlich einen zur Befehlsabfragung und einen zur Operandenabfragung erforderlich, macht, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherzugriff durch eine gemeinsame Zugriffsschaltung in der Befehlsverarbeitungseinrichtung und der Speichersteuereinheit (4)ausführbar ist, und der Befehlszugriff für einen Befehl in einer ersten Befehlsfolge und der Operandenzugriff für einen Operanden in einer zweiten Befehlsfolge vermittels einer Zweitakt-Zeitverschiebung der Befehle innerhalb der Befehlsfolgeverarbeitungseinrichtung in. unterschiedlichen Zeitpunkten ausführbar sind.

14. Datenverarbeitungssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Befehlshandhabeeinrichtung ein zur Aufnahme von Ausgabe-Befehlswörtern dienendes Befehlswortregister (338), ein zum Halten von dem Befehlswortregister eingegebener Befehle dienendes Befeblspufferregiater (330), sowie eine zur Auswahl des nächsten, von dem BefehlBpufferregiöter oder dom Befeblswortregister in die Befehlsverbindung (350) einzugebenden Befehlsworts dienende Wahlvorrichtung aufweist.

15. Datenverarbeitungssystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Befehlshandhabeeinrichtung mehrere Mehrzweokregister, zum Speichern von Informationen in. den Mehrzweckragistern dienende Eingaberegister und zum Speichern von Informationsausgabe von den Mehr—

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zweckregistern dienende Ausgab.eregister aufweist,, wobei · der Zugriff zu den Mehrzweckregistern wäbrend des R-Segments durcb. .die erste Stufe der- Befeblsverbindung (350) zum'Halten von Adreßinformation in den Adreßregistern freigegeben ist. ·

16. Datenverarbeitungssystem nacb einem der Ansprücbe 1 - 1.5, dadurch gekennzeichnet, daß die im Speieber enthaltenen Solmellpuffer für einen Zugriff zum Speichern und Abrufen von Daten innerhalb zwei Taktperioden, und die mehreren, in der Aus führungseinrichtung enthaltenen ·- Funktionseinheiten, von denen wenigstens zwei Funktionseinheiten in Reibe geschaltet sind, für die Ausführung von Datenmanipulationen durch, die Ausführungseinrichtung innerhalb zwei Taktperioden ausgelegt sind, und die in , der Befehlshandbabeeinrichtung enthaltene und mehrere Reibenstufen- aufweisende BefehlsfolgeverarbeitungBein-.richtung mit einer zum Einführen mehrerer segmentierter Befehle, von denen jedes Segment wäbrend einer Taktperiode aktiv ist·, in Stufen mit einer zwei Taktperioden entsprechenden Zeitverschiebung zwischen Befehlen, dienenden Vorrichtung verseben ist. ^ ·

17. Datenverarbeitungssystem nach Anspruch 8, das einen Hauptspeicher, eine Speicbersteuereinbeit,- eine Kanaleinbeit, eine Befehlseinh.eit, eine Ausfuhrungseinheit und ein Bedienungspult aufweist und zur Ausführung von durcb ein gespeichertes Programm aus einer Befeblsfolge vorgegebenen Datenmanipulationen, wobei jeder Be- fehl aus mehreren Eintakt-Segmenten besteht und das System durch Taktperioden gesteuert ist, ausgelegt ist, dadurch, gekennzeichnet, daß die Scbieberegisterstufen der Befeblsverbindung (350) zur Speicherung von Befehlen geschaltet sind, die von der Speichersteuereinbeit (4) abgerufen werden, und die Übertragung von Befehlen in die Befehlsverbindung mit einer jeweils wenigstens zwei Segmente betragenden Verschiebung zwischen den Befehlen 'ausführbar ist.

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18. Vorfahren zur Datenverarbeitung vermittels eines jOatenvcrarbeitungssystems nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 ~ 17, wobei die Befehlsbandbabeeinriehtimg eine Befeblnfolgeverarbeitungseinr.lcbtung mit mehreren floihenstufon aufweist und taktsignal gen teuer t int, dadurch gekennzeichnet₅ daß mehrere, ,jeweils während eine?: Tnlctperiode aktive, negmentierte Befehle mit einer einer ganzen Zahl großer als eins von Tnktperioden entsprechenden noit-lioben ^ernohiehung zwischen den Befehlen reih.onwo.ine in die Stufen eingeführt und mit einer .Zweitakt-Zeitvernchiobung durch die !BefeblBfolgeverarbeitungöeinrichtung fortgeschaltet worden.

19. Verfahren nach. Anspruch. 18, vermittels eines Datenverarbeitungonystomo nach, einem der Ansprüche 1 - 17_S wobei der Zugriff rsu Spo ic Vorinformation über zwei. Taktperioden erfolgt, die I3efehlöhandh.abeeinrich.tung Effoktivadrennon für Befehle und für Operanden im Speicher ,"jeweils über zwei Taktperioden bildet und die BefehlsausfUbrungsein-richtung gesteuert durch, die BefehlGhandhabeeinrichtung Datenmanipula-tionen über awei Taktperioden ausführt₅ dadurch ge kenn si ο j.nhnet, daß zur Ausführung von Befehlen meh]?ere oeginentierte Befehle .mit einer gleich «wei Taktperioden entnpreohenden Zeitverschiebung zv/isch.en Befohlen in die Befehlofolgeverarbeitungßeinrich.tung eingeführt, in einem Zeitpunkt Effektivadressen für Befehle erzeugt und Befehle abgerufen und in einem anderen Zeitpunkt Effektivadressen für Operanden erzeugt und Operanden abgerufen werden.

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