DE1179397B

DE1179397B - Datenverarbeitende Maschine mit sich zeitlich ueberlappender Datenverarbeitung

Info

Publication number: DE1179397B
Application number: DEI17382A
Authority: DE
Inventors: Oliver Dolan Evans; Hudson Hills Johned; Frank B Hartman
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1958-12-31
Filing date: 1959-12-16
Publication date: 1964-10-08
Also published as: US3058659A; US3027081A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: G06f

Deutsche Kl.: 42 m -14

Nummer: 1179 397 j^,

Aktenzeichen: 117382IX c / 42 m

Anmeldetag: 16. Dezember 1959

Auslegetag: 8. Oktober 1964

'. BI. ν« -5. ι. β?

Die Erfindung betrifft eine datenverarbeitende Maschine mit einem eine hohe Speicherkapazität besitzenden Hauptspeicherwerk und einem eine niedrige Speicherkapazität besitzenden Nebenspeicherwerk und einem Rechenwerk und einem die vorgenannten Werke steuernden Programmsteuerwerk, bei der mehrstellige Dezimalzahlen serienmäßig und die Bits der binär verschlüsselten Dezimalstellen parallel verarbeitet werden.

Eine Arbeitsweise derartiger Maschinen war bisher derart, daß während der ersten 5 μβ eines Hauptsteuerzyklus der Maschine eine Ziffernstelle des ersten Operanden dem Hauptspeicherwerk entnommen wird, während der nächsten 8 μβ im Rechenwerk verarbeitet wird und während folgender 4μβ is das Resultat der Rechenoperation wieder im Speicherwerk gespeichert wird. Es ist daher in jedem Hauptsteuerzyklus während des ersten und des letzten Unterzyklus das Rechenwerk nicht tätig und während des mittleren Unterzyklus das Speicherwerk nicht tätig. Diese Untätigkeits-Unterzyklen stellen eine Zeitvergeudung dar, die als unerwünscht anzusehen ist.

Die Erfindung vermeidet diesen Nachteil, indem die Steuerorganisation der Maschine so getroffen wird, daß sich der Rechenzyklus mit den Zyklen für die Entnahme aus dem Hauptspeicherwerk und die Speicherung zeitlich überlappt.

Eine erfindungsgemäße datenverarbeitende Maschine kennzeichnet sich daher dadurch, daß die das Hauptspeicherwerk und die das Nebenspeicherwerk steuernden Steuerorgane des Programmsteuerwerkes einerseits und die das Rechenwerk steuernden Steuerorgane des Programmsteuerwerkes andererseits zeitlich so überlappend arbeiten, daß in dem ersten Halbzyklus der zur Verarbeitung einer Ziffernstelle vorgesehenen, die beiden Speicherwerke steuernden Steuerzyklen, die einander entsprechenden Ziffernstellen der beiden Operanden dem Hauptspeicherwerk bzw. dem Nebenspeicherwerk entnommen werden und in dem zweiten Halbzyklus die entnommenen Ziffernstellen der beiden Operanden dem ebenfalls in zwei Halbzyklen arbeitenden Rechenwerk zugeführt werden und von demselben in seinem zweiten, sich mit dem ersten Halbzyklus des folgenden die beiden Speicherwerke steuernden Steuerzyklus überdeckenden Halbzyklus verarbeitet wieder abgegeben werden, wobei im zweiten Halbzyklus der die beiden Speicherwerke steuernden Steuerzyklen der im ersten Halbzyklus des gleichen Steuerzyklus dem Hauptspeicherwerk entnommene Ziffernwert in denselben wieder gespeichert wird, während Datenverarbeitende Maschine mit sich zeitlich überlappender Datenverarbeitung

Anmelder:

International Business Machines Corporation, New York, N.Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. phil. G. B. Hagen, Patentanwalt, München-Solln, Franz-Hals-Str. 21

Als Erfinder benannt:

Oliver Dolan Evans,

Hudson Hills Johned, Highland, N.Y., Frank B. Hartman, Poughkeepsie, N.Y.

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 2. Januar 1959 (784 496)

im Nebenspeicherwerk das Ergebnis der im Rechenwerk durchgeführten Rechenoperation, die mit den im vorangegangenen Steuerzyklus der beiden Speicherwerke entnommenen Speicherwerten durchgeführt wurde, gespeichert wird.

Es ist auch möglich, die vorstehend für den zweiten Halbzyklus der die beiden Speicherwerke steuernden Steuerzyklen vorgesehenen Speicheroperationen hinsichtlich des Hauptspeicherwerkes und des Nebenspeicherwerkes derart zu vertauschen, daß im zweiten Halbzyklus der die beiden Speicherwerke steuernden Steuerzyklen der im ersten Halbzyklus des gleichen die Speicherwerke steuernden Steuerzyklus dem Nebenspeicherwerk entnommene Ziffernwert in demselben wieder gespeichert wird, während im Hauptspeicherwerk das Ergebnis der im Rechenwerk durchgeführten Operation, die mit den im vorangegangenen Steuerzyklus der beiden Speicherwerke entnommenen Speicherwerten durchgeführt wurde, gespeichert wird.

Die Erfindung soll nachstehend unter Zugrundelegen eines Blockschaltbildes einer datenverarbeitenden Maschine üblicher Bauart erörtert werden. Wenn im vorstehenden von einem Hauptspeicherwerk hoher Speicherkapazität gesprochen wird, so ist darunter ein Speicherwerk zu verstehen, das imstande ist, etwa achttausend fünfstellige Dezimal-

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zahlen zu speichern. Das zur Anwendung vorgesehene Nebenspeicherwerk geringerer Kapazität ist imstande, etwa zweihundertachtundfünfzig Dezimalzahlen zu speichern.

Gemäß der Figur ist eine Magnetkernmatrix als Hauptspeicher und eine weitere Magnetkernmatrix als zeitweiser Speicher (Nebenspeicher) vorgesehen; letzterer ist in zwei Teile aufgeteilt, der eine Teil umfaßt den Akkumulatorspeicher und der andere

tigt wird, um ein oder mehrere Zeichen in den Hauptspeicher einzugeben oder dort zu speichern. Die Gesamtdauer eines Ausführungszyklus ist 9 μβ, wovon die ersten 5 μ% die Leseperiode und die letzten 5 4 μ5 die Schreibperiode umfassen.

Ein Befehlszyklus, also die Zeit, die notwendig ist, um ein Befehlswort aus dem Hauptspeicher zu erhalten und die durch den Befehl vorgeschriebene Operation vorzubereiten, dauert 13 μβ. Für den Beden HilfsSpeicher. Alfamere Zeichen, bestehend aus io fehlszyklus werden die Lese- und Schreibperioden Gruppen von jeweils sieben Bits (C, B, A, 8, 4, 2, 1), des Grundzyklus benutzt, und zusätzlich werden 4 μ5 in denen die numerischen Bits nach dem binär-dezi- eingeschoben, um eine Gesamtdauer von 13 με zu malen System verschlüsselt sind, bilden Wörter, erhalten.

deren Speicherort im Hauptspeicher durch Adressen Das gespeicherte Programm umfaßt so viele Bebestimmt wird, zu denen die niedrigste Ziffernstelle 15 fehle, wie sie notwendig sind zur Ausführung der des entsprechenden Wortes benutzt wird. Im Neben- beabsichtigten Datenverarbeitung. Die fünf Befehlsspeicher wird das Ende eines Wortes durch Spei- zeichen bestehen aus vier Zeichen, die die Adresse cherung eines Speichermarkenzeichens »SM« neben bezeichnen, genannt Adreßteil, und einem Zeichen, der höchsten Ziffernstelle charakterisiert. Im Haupt- das die Operation angibt, genannt Operationsteil. Bei speicher wird das Vorzeichen des Feldes angegeben 20 der Rechenanlage gemäß der Erfindung hat die durch besondere Zeichen in den A- und Ö-Stellen Rechenanlage keine Möglichkeit, zwischen Befehlen

der niedrigsten Ziffernstelle. Diese besondere Verschlüsselung eines Zeichens dient dazu, ein benachbartes Wort, das bei einer vorhergehenden Adresse gespeichert ist, abzugrenzen.

Die erfindungsgemäße Anlage wird gesteuert durch ein Programm von Befehlen, die im Hauptspeicher gespeichert sind und die die auszuführenden Operationen sowie die Unterbringung der Daten an

und Daten zu unterscheiden, außer durch deren Auftrittszeit, entweder während der Befehlszeit (/) oder während der Ausführungszeit (E), wenn sie die 25 Information liest. Wenn die Rechenanlage in der Befehlszeit ist, dann sind die vom Hauptspeicher erhaltenen Informationen ein Befehl; wenn sie in Ausführungszeit ist, dann sind die Informationen zu verarbeitende Daten. Bei der Entnahme eines Befehls

zahl hängt ab von der Länge des zu verarbeitenden Feldes und des entsprechenden auszuführenden Befehls.

Die 9 μ% dauernden Ausführungszyklen können arithmetische oder nichtarithmetische Zyklen sein. Nichtarithmetische Zyklen werden definiert als solche, bei denen eine Additionsstufe ausgeschaltet ist während des ganzen Zyklus, wogegen arithmetische

einer Stelle des Hauptspeichers vorschreiben, welche 30 geht das Gerät in die Ausführungszeit, die aus einer nach den Befehlen behandelt werden sollen. Die Be- Anzahl von Ausführungszyklen besteht — die Anfehle umfassen fünf Bitgruppen und werden dem
Hauptspeicher entnommen und zu Steuerschaltungen
entschlüsselt, welche die Ausführung des vom
Hauptspeicher entnommenen Befehls vornehmen, 35
bevor sie einen weiteren Befehl heraussuchen. Programme können auf einer Anzahl von Wegen in den
Hauptspeicher gebracht werden. Zum Beispiel kann
der Befehl in Karten gelocht und mittels eines Kartenlesers in den Hauptspeicher gegeben werden, oder 40 Zyklen als "solche definiert werden, in denen eine sie können auf Band aufgezeichnet und von demsel- Additionsstufe eingeschaltet ist während irgendeines ben in den Hauptspeicher gegeben werden. Teils des Zyklus. Aus noch offensichtlich werdenden

Die Rechenanlage für sich umfaßt Speicher, Gründen werden arithmetische Zyklen als Überlap-Rechenschaltungen und verschiedene Register, pungszyklen bezeichnet und können von dreierlei welche unter Steuerung des Befehls arbeiten zur Ver- 45 Art sein: (1) Ein Startzyklus, bei dem Daten aus arbeitung von Daten, die Wörter, bestehend aus dem Hauptspeicher und aus dem Nebenspeicher alfameren Zeichen, oder Teile von Befehlen sein entnommen werden, aber kein Ergebnis zurückgekönnen, wobei Zeichen addiert, subtrahiert, multipli- geben wird, weder an den Hauptspeicher noch an ziert, geprüft usw. werden. Sie reagieren auf Befehle den Nebenspeicher; (2) ein vollständig überlappter so, als ob sie Daten wären. Die Zeichen können 50 Zyklus, bei dem Daten aus einer Hauptspeichernumerisch, nichtnumerisch oder gemischt sein. Da und einer Nebenspeicherstelle entnommen werden das binär-dezimale System (BCD) für numerische und das Ergebnis eines während des vorhergehenden Informationen verwendet wird, kann das Ergebnis Zyklus in der arithmetischen und logischen Einheit von Rechenoperationen eine Korrektur erfordern, (ALU) begonnenen Rechenvorganges im Hauptweiche automatisch ausgeführt wird, wenn eine 55 speicher an eine Speicherstelle gebracht wird, die solche notwendig ist. Es sei vermerkt, daß viele der in der Nähe derjenigen liegt, aus der vorher entgrundlegenden Elemente des Datenverarbeitungs- nommen wurde; (3) ein Übergangszyklus, bei dem in systems den einen oder den anderen von zwei sta- Wirklichkeit keine Daten aus dem Hauptspeicher bilen Zuständen voraussetzen und daß diese daher oder dem Nebenspeicher entnommen werden, aber besonders gut für das binäre System passen, wo ein 60 das Ergebnis der entsprechenden Folge von Rechenvorgeschriebener Zustand eine binäre »Eins« angibt vorgängen im Hauptspeicher oder Nebenspeicher und der andere Zustand eine binäre »Null«. untergebracht wird. Zwischen irgendeinem ge-

Der grundlegende Maschinenzyklus ist ein Aus- gebenen Start- und Übergangszyklus kann eine ver-

führungszyklus (ECC), der eine Lese- und eine änderliche Anzahl von Überlappungszyklen statt-

Schreibperiode umfaßt. Die Leseperiode ist die Zeit, 65 finden.

die benötigt wird, um ein Zeichen aus dem Haupt- Es gibt vier Operationsarten, bei denen entweder

speicher zu entnehmen und in ein Zeichenregister auf den Hauptspeicher oder auf den Nebenspeicher

zu geben. Die Schreibperiode ist die Zeit, die benö- Bezug genommen wird; (1) Hauptspeicherentnahme,

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(2) Hauptspeicherentnahme und Eingabe, (3) Neben- speicher befindliche Zeichen nicht in die arithmespeicherentnahme, (4) Nebenspeicherentnahme und tische und logische Einheit gebracht wird, sondern Eingabe. Diese Operationsarten verursachen das Ab- das Ergebnis des Rechenvorganges an die Hauptrollen von verschiedenen Operationsfolgen in Über- Speicheradresse des Datenendzeiehens zurückgegeben einstimmung mit den Maschinenbefehlen für die 5 wird während der Eingabeperiode des letzten Zyklus. Operationsarten, die gerade wirken. Die Operations- Andererseits können auch Ergebnisse im Nebenart Hauptspeicherentnahme (Ij gibt Informationen, speicher untergebracht werden unter Benutzung der die im gleichen Zyklus entnommen wurden, automa- Operationsart Nebenspeicherentnahme und Eingabe, tisch zurück zum Hauptspeicher. Die Operationsart Das Hauptrechenwerk (CPU) in der Figur um-Hauptspeicherentnahme und Eingabe (2) entnimmt io faßt einen Hauptspeicher 1.10 und einen Nebenein Zeichen aus einer Adresse im Hauptspeicher, speicher 1.12. Der Hauptspeicher 1.10 wird durch und das Verarbeitungsergebnis dieses Zeichens wird das Hauptspeichersteuerwerk 1.13 gesteuert, um Beim folgenden Zyklus in diese Adresse zurückgegeben. fehle und Daten zu speichern und zu übertragen. Die Operationsart Nebenspeicherentnahme (3) gibt Alle aus dem numerischen und logischen Rechendie im gleichen Zyklus entnommenen Informationen 15 werk (ALU), das als Ganzes mit 1.14 bezeichnet ist, automatisch zum Nebenspeicher zurück. Die Opera- kommenden oder in dasselbe gehenden Daten tionsart Speicherentnahme und Eingabe (4) ent- müssen durch den Hauptspeicher gehen. Bei einer nimmt im ersten Zyklus ein Zeichen aus einer Entnahmeoperation aus dem Hauptspeicher wird Adresse im Nebenspeicher und gibt das Verarbei- der Inhalt einer vorgeschriebenen Speicherstelle im tungsergebnis dieses Zeichens zurück in diese 20 Hauptspeicher, der fünf Zeichen umfaßt, in einem Adresse während des folgenden oder zweiten Zy- Hauptspeicher-Pufferregister 1.16 untergebracht und klus. Jede beliebige dieser Operationsarten kann dort zunächst für weitere Verwendung belassen, gleichzeitig mit einer anderen durchgeführt werden, Vom Pufferregister 1.16 bestimmt der Ausgangsaußer wenn normal in einem gegebenen Zyklus nur schalter 1.17, welches der fünf Zeichen in dem eine Hauptspeicheroperationsart und eine Neben- 25 CR 1-Zeichenregister 1.18 untergebracht wird. Die Speicheroperationsart auftreten. Durch Befehle her- Bits des Zeichenregisters CR1 (8, 4, 2, 1) werden vorgerufene Operationen, die die Anwendung des entweder der Multiplikationsstufe 1.20 über die Hauptspeichers oder des Nebenspeichers nicht be- Addierwerksteuerstufen 1.22 zugeleitet oder der nötigen, machen natürlich keinen Gebrauch von Echt-Komplementärstufe 1.24 von dem Zeichenirgendeiner dieser Operationsarten. Man muß be- 30 register CR1 über die Echt-Komplementär-Steuerrücksichtigen, daß das Rechenwerk die Zeichen der stufe 1.26 und dann zu einem Ziffernaddierwerk Reihe nach verarbeitet; die aus dem Hauptspeicher 1.30. Einzelne Zeichen werden vom Nebenspeicher während der Entnahmeperiode eines Zyklus entnom- 1.12 mittels des Steuerwerkes 1.32 entnommen und menen Daten werden im Rechenvorgang verwendet in ein Pufferregister 1.34 gebracht. Vom Pufferwährend der beiden Eingabeperioden dieses Zyklus 35 register 1.34 werden die Informationen Weitergeleitet und auch während der Entnahme des folgenden zu dem CR 2-Zeichenregister 1.36. Da jeweils nur Zyklus. Bei der Operationsart Hauptspeicherent- ein Zeichen zur gleichen Zeit vom Nebenspeicher nähme und Eingabe wird dann das Ergebnis dieses entnommen wird im Gegensatz zu den fünf Zeichen, Rechenvorganges während der Eingabeperiode des die aus dem Hauptspeicher entnommen werden, sind zweiten Zyklus in den Hauptspeicher zurückgegeben. ₄₀ Zeichenwählsteuerungen, wie die Hauptspeicher-Die Rechenzeit ist daher die Eingabeperiode eines ausgangsschaltungen 1.17 hier für das Zeichenersten Zyklus und die Entnahmeperiode eines folgen- register CR 2 nicht erforderlich. Die Bits 8, 4, 2, 1 den Zyklus. Der erste Zyklus ist ein Startzyklus, da des Zeichenregisters Ci? 2 werden zu der Echt-Komdie Eingabeperiode nur die Hälfte eines Rechen- plementärstufe 1.24 des Ziffernaddierwerkes 1.30 zyklus ausmacht, und der zweite Zyklus ist, wie 45 geleitet, und zwar von dem Zeichenregister 2 über früher gesagt, ein voll überlappter Zyklus. Die Ent- die Echt-Komplementär-Steuerstufe 1.38. nahmeperiode des zweiten Zyklus wird gebraucht, Die numerischen Bits der im Zeichenregister CR 2 um aus dem Hauptspeicher das nächste zu verarbei- enthaltenen Zeichen werden in einem Multiplikatende Zeichen zu entnehmen, aber die Verarbeitung tionsregister 1.40 untergebracht über die Steuerstufe des ersten aus dem Hauptspeicher entnommenen 50 1.42. Die numerischen Teile des Inhalts von Zeichen-Zeichens findet in der arithmetischen und logischen register CR1 und Zeichenregister CR 2 werden entEinheit (ALU) noch statt, wenn die Entnahme des weder als Komplement oder unverändert in das zweiten Zeichens aus der zweiten Adresse erfolgt. Ziffemaddierwerk 1.30 geleitet unter der Kontrolle Es werden während des zweiten Zyklus, der eine des Komplementsteuerwerkes 1.43. Der numerische Entnahme- und eine Eingabeperiode hat, neue Daten 55 Teil des Inhalts des mit 1.18 bezeichneten Zeichenaus einer Hauptspeicheradresse entnommen, wäh- registers CR1 wird unter der Steuerung der Steuerrend das Ergebnis des Rechenvorgangs in eine be- stufe 1.22 multipliziert mit dem Inhalt des Multinachbarte Hauptspeicheradresse eingegeben wird. plikationsregisters 1.40 und in das Ziffemaddierwerk Die während des zweiten Zyklus entnommenen 1.30 geleitet.

Daten werden zum Rechnen benutzt bis zur Ent- 60 Im Ziffemaddierwerk 1.30 werden Zahlen in der nahmeperiode des dritten Zyklus, während der binären Form addiert. Es sind jedoch die Schaltunnächste Hauptspeicherwert im Verlauf des Ent- gen so eingerichtet, daß die Zahlen immer dezimal nahmeteils des dritten Zyklus entnommen wird. korrigiert werden durch die Dezimalkorrekturstufe Diese Operation der Überlappung von Hauptspei- 1.44, es sei denn, daß eine solche Korrektur absichtcher- und Nebenspeicherbenutzung mit der Zeit- 65 lieh unterdrückt wird. Die Zonenbits B, A der im spanne des Rechenvorganges wird gewöhnlich fort- Zeichenregister CR 2 enthaltenen Zeichen werden gesetzt, bis das Ende des Wortes erkannt wird, wo entweder komplementiert oder unverändert in ein das auf das Endzeichen folgende, sich im Haupt- Zonenaddierwerk 1.48 geleitet unter Steuerung der

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Steuerstufe 1.50. Die Zonenbits B, A der im Zei- Speicheradresse veranlaßt das Steuerwerk 1.32, daß chenregister Ci? 1 enthaltenen Zeichen werden über die Zeichen der Reihe nach in den Nebenspeicher die Steuerstufe 1.22 zum Zonenaddierwerk 1.48 ge- 1.12 gegeben werden über die Eingangssteuerstufen leitet. Normalerweise addiert das Zonenaddierwerk 1.58 vom Resultatwerk 1.52. Die Übertragung von keine Zonenbits, sondern leitet solche Informationen 5 Zeichen wird fortgesetzt, bis ein nichtnumerisches durch, entweder vom Zeichenregister CR1 oder vom Zeichen aus dem Hauptspeicher 1.10 entnommen Zeichenregister CR 2, aber nicht von beiden, in un- worden ist und im CR 1-Zeichenregister 1.18 abgeveränderter Form; durch Verwendung gewisser Be- fühlt wurde. Die obere Grenze des Speicherwortes fehle können Zonenbits jedoch addiert oder sub- wird dann mit einer Speichermarke gekennzeichnet, trahiert werden. Der Ausgang der Dezimalkorrektur- io Der Inhalt des Hauptspeichers bleibt unverändert, steuerung 1.44 und des Zonenaddierwerks 1.48 können in ein Ergebnisregister 1.52 gebracht werden, mit Beispiel II (Addition) dem entsprechenden Prüfbit eingeschoben durch
einen Prüfbitgenerator 1.54. Es wird nun angenommen, daß ein Wort, wie

Der Inhalt des Ergebnisregisters 1.52 kann in dem 15 oben beschrieben, in den Nebenspeicher eingegeben Hauptspeicher 1.10 gespeichert werden, oder die wurde und dann ein Additionsbefehl ein numerisches Originalzeichen, die vom Hauptspeicher in das Wort aus dem Hauptspeicher 1.10 zu dem Wert im Hauptspeicherpufferregister 1.16 übertragen werden, Nebenspeicher 1.12 hinzuaddiert. Der Adressenteil können in den Hauptspeicher zurückgeführt werden des Additionsbefehls bestimmt die Speicherorte im unter Steuerung durch die Eingangssteuerstufe 1.56. ao Hauptspeicher und im Nebenspeicher, die die zu Ebenso kann der Inhalt dieses Resultatwerkes 1.52 addierenden numerischen Worte enthalten. Die im Nebenspeicher untergebracht werden über die Zeichen kommen, beginnend mit der niedrigsten Nebenspeicher-Eingangssteuerstufe 1.58. Wenn der Stelle eines jeden numerischen Wortes, vom Haupt-Inhalt des Resultatwerkes nicht in den Nebenspeicher speicher und vom Nebenspeicher und werden eotgeleitet wird, wird dann das Zeichen im Speicher- 35 sprechend in die CR1- und CR 2-Zeichenregister 1.18 pufferregisterl.34 zürn Nebenspeicher zurückgegeben und 1.36 gegeben. Die numerischen Bits der Zeichen über die genannte Eingangssteuerstufe 1.58. Eine im Zeichenregister CR1 und Zeichenregister Ci? 2 Verbindung zwischen dem Hauptspeicher und den werden unverändert zum Ziffernaddierwerk 1.30 Eingabe-Ausgabe-Stufen des Nebenspeichers kann weitergeleitet, und die Summe wird dezimal korrigiert über die Querverbindungsleitung 1.60 bewirkt 30 in den Dezimalkorrekturschaltstufen 1.44 und in das werden. Resultatwerk 1.52 gebracht. Der Inhalt des Resultat-

Das bei der Überlappungssteuerung verwendete Werkes stellt die Summe der entsprechenden Stellen Prinzip ist, daß Daten, die während der Entnahme- der Hauptspeicher- und Nebenspeicherwörter dar, periode des Zyklus aus dem Hauptspeicher und/oder und dieser Inhalt ersetzt den ursprünglichen Wert im dem Nebenspeicher entnommen werden, während der 35 Nebenspeicher.

Eingabeperiode dieses Zyklus für den Rechenvor- Was die zeitliche Steuerung der eben beschrie-

gang benutzt werden sowie auch während der Ent- benen Operation betrifft, so treten nach Beendigung nahmeperiode des folgenden Zyklus. Das Ergebnis des Befehlszyklus die Ausführungszyklen mit Entdieses Rechenvorgangs wird dann an den Haupt- nähme- und Eingabeperioden nacheinander auf. speicher oder den Nebenspeicher zurückgegeben 40 Während der Entnahmeperiode des ersten Auswährend der Eingabeperiode des zweiten Zyklus. führungszyklus erhält man zwei Zeichen, eines vom

Als eine Erläuterung der Wirkungsweise der An- Hauptspeicher und eines vom Nebenspeicher, die lage werden nunmehr mehrere Beispiele von Opera- zu addieren sind; und während der Eingabeperiode tionen beschrieben, die auf typische Befehle hin des ersten Zyklus wird kein Ergebnis in den Nebenausgeführt werden. 45 speicher zurückgegeben, da die Addition der ersten

zwei Zahlen vor sich geht. Die Entnahmeperiode Beispiel I des zweiten Zyklus wird dazu benutzt, die nächsten

/π·· 1 χ 11 j λ jj·.· \ zu verarbeitenden Zeichen zu erhalten. Wenn die

(Ruckstellung und Addition) _A ^_{0n der während deg} ^_{n ?yUus erhalteneri}

Ein Rückstell- und Additionsbefehl überführt ein 50 Zeichen abgeschlossen wurde, wird das Ergebnis

numerisches Wort aus dem Hauptspeicher 1.10 in solch einer Addition während der Eingabeperiode

den Nebenspeicher 1.12. des zweiten Zyklus an die Adresse des Neben-

Die in dem Befehl enthaltene Adresse bestimmt Speichers eingegeben, aus der während des ersten den Speicherort im Hauptspeicher und den beson- Zyklus entnommen wurde. Die Überlappung von deren Teil des Nebenspeichers, der benutzt werden 55 Additions- und Speicheroperationen dauert an, bis soll. Die Hauptspeichersteuerstufen 1.13 veranlassen, die Grenze des Ergebnisses mit einer Speicherdaß, beginnend mit dem Zeichen der niedrigsten marke gekennzeichnet wird, außer unter bestimmten Stelle im Hauptspeicherwort, die Zeichen vom Bedingungen, die später im einzelnen beschrieben Hauptspeicher in das Hauptspeicherpufferregister werden. Der Inhalt des Hauptspeicherwortes ist 1.16 in Gruppen von fünf Zeichen übertragen wer- 60 hierbei unverändert geblieben, den und daß die Zeichen der Reihe nach in das _π . . , _{ITr /c} . , , CR 1-Zeichenregister 1.18 über die Ausgangssteuer- Beispiel III (Speicherung) stufen 1.17 eingegeben werden. Die Zeichen werden Ein numerisches Wort im Nebenspeicher 1.12 wird der Reihe nach vom CR 1-Zeichenregister 1.18 in durch einen Speicherbefehl mit Adressenangabe, das Resultatwerk 1.52 übertragen über die Steuer- 65 welche die Speicherstelle bestimmt, aus dem die stufe 1.22, die Multiplikationsstufe 1.20, das Zahlen- Daten kommen, und den Speicherort im Hauptaddierwerk 1.30 und die Dezimalkorrekturstufen speicher, an dem sie zu speichern sind, in den 1.44. Gemäß der in dem Befehl enthaltenen Neben- Hauptspeicher 1.10 gebracht. Durch das Neben-

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Speichersteuerwerk 1.32 werden die numerischen speicherwerk gespeichert werden, wobei die ReZeichen nacheinander im CR 2-Zeichenregister 1.36 sultate von Daten abgeleitet werden, welche aus dem untergebracht und in das Resultatwerk 1.52 über- Hauptspeicherwerk oder aus dem Nebenspeichertragen. Dies erfolgt über die Echt-Komplementär- werk stammen. Bei derartigen Operationen ist es Steuerstufen 1.24 und 1.38, die Ziffernaddier-, das 5 lediglich erforderlich, Daten zeichenweise dem Zahlenaddierwerk 1.30 und die Dezimalkorrektur- Hauptspeicherwerk zu entnehmen, sie der Reihe stufe 1.44. Unter der Steuerung des Hauptspeicher- nach dem Rechenwerk zuzuführen und jedes Zeisteuerwerkes 1.13 wird der Inhalt des Resultatwerkes chen unverändert von dem Hauptspeicherpufferwerk 1.52 im Hauptspeicher untergebracht an nachein- dem Hauptspeicherwerk wieder zuzuführen. Das ander niedrigeren Speicherorten über die Eingangs- io Zurückführen eines unveränderten Zeichens zu dem stufen 1.56. Die Übertragung zwischen Nebenspeicher Hauptspeicherwerk erfolgt während der Schreibund Hauptspeicher dauert an, bis eine Speichermarke phase desjenigen Zyklus, währenddessen das Zeifestgestellt wird. Der Speicherbefehl beeinflußt den chen von dem Hauptspeicherwerk entnommen Inhalt des Wortes im Nebenspeicher nicht. wurde, da das Ergebnis eines Rechenvorganges ja Es soll nunmehr der Überlappungsvorgang er- 15 nicht wieder in das Hauptspeicherwerk in diesem örtert werden, der in einem Rechenvorgang der Ge- Fall eingeführt wird. Es wird auf diese Weise der schwindigkeit von 9 μβ pro Zeichen stattfindet, ins- Entnahmevorgang von dem Hauptspeicherwerk ausbesondere, wenn der Rechenvorgang sich vollständig genutzt. Ein Rechenvorgang mit zwei Zeichen, wobei mit einem Ablese- oder Schreibvorgang in dem das eine Hauptspeicherwerk und das andere von Hauptspeicherwerk oder dem Nebenspeicherwerk 20 dem Nebenspeicherwerk stammt, findet während überlappt. Wenn während eines Hauptspeicherwerks- der Schreibphase desjenigen Zyklus, in welchem die zyklus die Addierstufe für die Dauer des ganzen Zeichen entnommen wurden, und während der Zyklus eingeschaltet ist und wenn ferner Kerne des Lesephase des folgenden Zyklus statt. Das Ergebnis Hauptspeicherwerkes oder des Nebenspeicherwerkes der Rechnung wird dann in dem Nebenspeicherwerk erregt werden und ein Schaltweg zu den Stufen des 25 während der Schreibphase des nachfolgenden Zyklus, Rechenwerkes aufgemacht wird, so spricht man da- und zwar an der Adresse vorgenommen, von welvon, daß 3ie Operation vollständig überlappt ist. chem in dem vorangegangenen Zyklus die EntWenn die Addierstufe abgeschaltet ist während eines nähme erfolgte. Um Daten von dem Nebenspeichervollständigen Hauptspeicherwerkszyklus, so ist der werk zu entnehmen und ein Resultat, welches teil-Zyklus ein nichtarithmetischer Zyklus. Ein Haupt- 30 weise von den Daten abgeleitet wurde, in dem Speicherwerkszyklus, während dessen die Addier- Nebenspeicherwerk unter derselben Adresse zu stufe eine bestimmte Zeit angeschaltet ist, wird als speichern, erfordert die Anwendung des Neben-Startzyklus bezeichnet, und ein Hauptspeicherwerks- speicher-Lese-Schreib-Vorganges. Das nachstehende zyklus, währenddessen die Addierstufe abgeschaltet Schema zeigt die Operationen des Hauptspeicherist, wird als ein Ubergangszyklus bezeichnet, was 35 werkes und des Nebenspeicherwerkes für die Zwecke bereits vorstehend erwähnt wurde. Der letzte Zyklus arithmetischer Befehle, wie Addieren und Subeiner Folge von Ausführungszyklen ist entweder ein tränieren, wobei die Suffixe die betreffenden Adres-Übergangszyklus oder ein nichtarithmetischer sen in dem Hauptspeicherwerk und in dem Neben-Zyklus. speicherwerk anzeigen; dabei bedeutet der Buch-Alle arithmetischen Operationen, die in einem 40 stäbe R den Lesevorgang und der Buchstabe W den Daten verarbeitenden System durchgeführt werden, Schreibvorgang und der Buchstabe C den Rechenresultieren darin, daß die Resultate in dem Neben- Vorgang.

Start Überlappung Überlappung Überlappung Übergang

Hauptspeicher: R_{x t}W_xl R_X2W_X2 R_XSW_X3 R_xiW_xi

Nebenspeicher: R_yi — R_y2W_xyl R_yaW_xy2 R_yi W_xy3 —W_xyi

Es werden zwei Zeichen von der Adresse 1 in das Resultat der Rechnung, die gerade beendet dem Hauptspeicherwerk und in dem Nebenspeicher- 55 wurde, unter der Adresse 2 in dem Nebenspeicherwerk abgelesen, und ein Rechenvorgang findet statt, werk gespeichert. Diese Arbeitsweise dauert in gleiwährend die aus dem Hauptspeicherwerk abge- eher Form an, bis zum Ende, wo ein Übergangszylesenen Werte wieder zu der ursprünglichen Adresse, klus erfolgt. Ablesen und Schreiben vom Hauptnämlich der Adresse 1, rückgeleitet werden und ein speicherwerk bzw. in das Hauptspeicherwerk ist zweites Paar Zeichen von der Adresse 2 abgelesen 60 während eines Übergangszyklus nicht erforderlich, wird. Wenn der Rechenvorgang durchgeführt ist, ist da das letzte Zeichen während des letzten vollständas Resultat im Nebenspeicher unter der Adresse 1 digen Uberlappungszyklus verarbeitet wurde. Abaufgeschrieben, wobei das Aufschreiben beginnt, lesen vom Nebenspeicherwerk ist während eines wenn die Daten von der Adresse 2 entnommen Ubergangszyklus nicht erforderlich, es muß indessen werden. Rechnungen, die Daten betreffen, welche 65 Schreiben im Nebenspeicherwerk stattfinden, um das von der Adresse 2 entnommen werden, dauern noch Ergebnis der Rechnung zu speichern, welche wähwährend der Zeit an, während welcher Zeichen von rend des Übergangszyklus der Information der der Adresse 3 entnommen werden, und es wird dann Adresse xy 4 durchgeführt wurde.

Es wurde bereits erwähnt, daß andere in der Anlage zur Verfügung stehende Befehle neue Resultate in das Hauptspeicherwerk einführen, während das Nebenspeicherwerk und das Hauptspeicherwerk zum Ablesen verwendet werden. Ein solcher Befehl ist der Befehl »Addition in das Hauptspeicherwerk«. Das vorstehende Diagramm trifft für diese Art der Operation zu, wenn man lediglich die Ausdrücke Hauptspeicherwerk und Nebenspeicherwerk vertauscht. Andere Befehle verwenden zum Ablesen sowohl das Hauptspeicherwerk als auch das Nebenspeicherwerk.

Bei einer nichtarithmetischen Operation ergibt sich folgendes, beispielsweise bei Ausnutzung einer Adresse im Nebenspeicherwerk. Es soll angenommen werden, daß die Adresse gemäß dem Adressenzählwerk des Nebenspeichers SAC 0 ist. Bei der nichtarithmetischen Ausführungsform muß man beachten, daß während des Lesevorganges des ersten Zyklus ein Zeichen von dem Nebenspeicherwerk entnommen wird und daß dasselbe Zeichen während der Schreibphase des Zyklus von dem Resultatregister an die Adresse 0 zurückgeführt wird; gegebenenfalls kann auch ein anderes Zeichen aus dem Resultatregister an diese Adresse zurückgeführt werden. Dementsprechend werden in sämtlichen nachfolgenden Zyklen ein Zeichen von einer nachfolgenden Adresse entnommen und entweder zu demselben zurückgeleitet oder das Zeichen des Resultatregisters während des gleichen Zyklus an die Adresse zurückgeführt. Betrachtet man den Vorgang des Vergleiches, so wird während des ersten Zyklus von der Adresse 0 ein Zeichen abgelesen. Während der Ablesephase des zweiten Zyklus wird der Inhalt der Adresse 1 abgelesen; während der zweiten Phase des zweiten Zyklus, nämlich während der Schreibphase, wird der Inhalt des Resultatregisters abgelesen und nach der Adresse 0 übergeführt. Dieses Resultat wurde während der Schreibphase des ersten Zyklus und der Ablesephase des zweiten Zyklus erhalten. Die Ableseadresse und die Aufschreibadresse sind in den beiden untersten Zeilen des unteren Teiles der Figur wiedergegeben und zeigen an, daß während des ersten Zyklus die Ableseadresse 0 ist, während die Schreibadresse nicht angegeben ist. Während des zweiten Zyklus ist die Ableseadresse 1 und die Schreibadresse 0. Diese Art der Adressenwahl dauert bis zu dem letzten Zyklus an, in welchem ein Ablesestrom nicht dem Nebenspeicherwerk zugeführt wird, da das letzte Zeichen, welches zu verarbeiten ist, während des vorhergehenden Zyklus abgelesen wurde. Es wird indessen ein Schreibstrom zur Wirkung gebracht, welcher das Resultat der Rechnung in der Adresse 5 aufzeichnet, wobei das Resultat während der Schreibphase des vorletzten Zyklus und während der Ablesephase des letzten Zyklus erhalten wurde. Man sieht aus dem im vorstehenden Dargelegten, daß der erste Zyklus ein Startzyklus ist und daß der letzte Zyklus ein Übergangszyklus ist und daß die dazwischenliegenden Zyklen vollständig sich überlappende Zyklen sind.

Claims

Patentansprüche:

1. Daten verarbeitende Maschine mit einem eine hohe Speicherkapazität besitzenden Hauptspeicherwerk und einem eine niedrige Speicherkapazität besitzenden Nebenspeicherwerk und einem Rechenwerk und einem die vorgenannten Werke steuernden Programmsteuerwerk, bei der mehrstellige Dezimalzahlen serienmäßig und die Bits der binär verschlüsselten Dezimalstellen parallel verarbeitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die das Hauptspeicherwerk (1.10) und die das Nebenspeicherwerk (1.12) steuernden Steuerorgane (1.13, 1.32) des Programmsteuerwerkes einerseits und die das Rechenwerk (1.14) steuernden Steuerorgane (1.38, 1.42) des Programmsteuerwerkes andererseits zeitlich so überlappend arbeiten, daß in dem ersten Halbzyklus der zur Verarbeitung einer Ziffernstelle vorgesehenen, die beiden Speicherwerke (1.10, 1.12) steuernden Steuerzyklen die einander entsprechenden Ziffernstellen der beiden Operanden dem Hauptspeicherwerk (1.10) bzw. dem Nebenspeicherwerk (1.12) entnommen werden und daß in dem zweiten Halbzyklus die entnommenen Ziffernstellen der beiden Operanden dem ebenfalls in zwei Halbzyklen arbeitenden Rechenwerk (1.14) zugeführt werden und von demselben in seinem zweiten, sich mit dem ersten Halbzyklus des folgenden die beiden Speicherwerke (1.10, 1.12) steuernden Steuerzyklus überdeckenden Halbzyklus verarbeitet wieder abgegeben werden, wobei im zweiten Halbzyklus der die beiden Speicher steuernden Steuerzyklen der im ersten Halbzyklus des gleichen Steuerzyklus dem Hauptspeicherwerk (1.10) entnommene Ziffernwert in demselben wieder gespeichert wird, während im Nebenspeicherwerk (1.12) das Ergebnis der im Rechenwerk (1.14) durchgeführten Rechenoperation, die mit den im vorangegangenen Steuerzyklus der beiden Speicherwerke (1.10, 1.12) entnommenen Speicherwerten durchgeführt wurde, gespeichert wird.

2. Datenverarbeitende Maschine mit einem Hauptspeicherwerk (1.10), einem Nebenspeicherwerk (1.12) und einem Rechenwerk (1.14) und einem die vorgenannten Werke steuernden Programmsteuerwerk, bei der mehrstellige Dezimalzahlen serienmäßig und die Bits der binär verschlüsselten Dezimalstellen parallel verarbeitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die das Hauptspeicherwerk (1.10) und die das Nebenspeicherwerk (1.12) steuernden Steuerorgane (1.13, 1.32) des Programmsteuerwerkes und die das Rechenwerk (1.14) steuernden Steuerorgane (1.38, 1.42) des Programmsteuerwerkes andererseits zeitlich sich so überlappend arbeiten, daß in dem ersten Halbzyklus der zur Verarbeitung einer Ziffemstelle vorgesehenen, die beiden Speicherwerke (1.10, 1.12) steuernden Steuerzyklen die einander entsprechenden Ziffernstellen der beiden Operanden dem Hauptspeicherwerk (1.10) bzw. dem Nebenspeicherwerk (1.12) entnommen werden und daß in dem zweiten Halbzyklus die entnommenen Ziffernstellen der beiden Operanden dem ebenfalls in zwei Halbzyklen arbeitenden Rechenwerk (1.14) zugeführt werden und von demselben in seinem zweiten sich mit dem ersten Halbzyklus des folgenden, die beiden Speicherwerke (1.10, 1.12) steuernden Steuerzyklus überdeckenden Halbzyklus verarbeitet wieder abgegeben werden, wobei im zweiten Halbzyklus der die beiden Speicherwerke (1.10,

1.12) steuernden Steuerzyklen der im ersten Halbzyklus des gleichen die Speicherwerke steuernden Steuerzyklus dem Nebenspeicherwerk (1.12) entnommene Ziffernwert in demselben wieder gespeichert wird, während im Hauptspeicherwerk (1.10) das Ergebnis der im Rechenwerk (1.14) durchgeführten Operation, die mit den im vorangegangenen Steuerzyklus der beiden Speicherwerke (1.10, 1.12) entnommenen Speicherwerten durchgeführt wurde, gespeichert wird.

3. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hauptspeicherwerk (1.10) und ein Steuerwerk (1.13), welch letzteres einen Adressenwert zum Ablesen oder Speichern im Hauptspeicherwerk (1.10) speichert, und Mittel vorgesehen sind, welche den genannten Adressenwert nach Speicherung oder Ablesen der Information um einen bestimmt gewählten Zahlenwert zu verändern gestatten, und daß ein zweites Steuerwerk (1.32) die Adresse des Nebenspeicher-Werkes (1.12) angibt, die für den Ablesevorgang als Adresse dem geänderten Adressenwert des Hauptspeicherwerkes (1.10) zugeordnet ist zu dem Zweck, daß Informationen von der erstgenannten Adressenstelle und von der veränderten Adressenstelle entnommen werden und eine Informationsspeicherung an der erstgenannten Adressenstelle erfolgt.

4. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerwerke (1.13 und 1.32) Ablesemittel enthalten, welche gleichzeitig Informationen von dem Hauptspeicherwerk (1.10) und dem Nebenspeicherwerk (1.12) zu entnehmen gestatten und Informationen in das Hauptspeicherwerk (1.10) einzuführen gestatten, wobei verschiedene Informationen durch die Ablesemittel entnommen werden, während in dem Rechenwerk (1.14) die zuvor erhaltenen Informationen verarbeitet werden, und daß die Mittel zur Steuerung des Schreibvorganges des Resultates des Rechenvorganges eine Speicherung in dem Hauptspeicherwerk (1.10) an einer anderen Adressenstelle bewirken, als von der die vorgenannten Daten entnommen wurden.

5. Maschine nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hauptspeicherpufferwerk (1.16) vorgesehen ist und die in demselben gespeicherten Werte serienweise einer Ausgangsstufe (1.17) zugeführt werden zwecks Weiterleitung an das Rechenwerk (1.14) und daß in dem Rechenwerk (1.14) ein Resultatwerk (1.52) vorgesehen ist, dem die Daten serienweise zugeführt werden, und daß Mittel vorgesehen sind, welche den Inhalt des Resultatwerkes (1.52) dem Hauptspeicherwerk (1.10) an der Adressenstelle zuführen, von welcher im vorangegangenen Zyklus abgelesen wurde.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 1 049 129.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen