DE1192857B - Steueranordnung in Informationsbehandlungs-anlagen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES WWW PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

G06f

Deutsche Kl.: 42 m -14

C21756IXc/42m
23. Juni 1960
13. Mai 1965

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steueranordnung in Informationsbehandlungsanlagen.

Es sind Informationsbehandlungsanlagen bekannt, die einen Magnetkernzentralspeicher und mehrere zur unabhängigen Durchführung von Programmen oder Teilprogrammen geeignete, selbständige Elemente besitzen, die ihrerseits Organe aufweisen, die den Elementen eine Vorrangfolge erteilen. Die Steueranordnung hat den Zweck, wechselseitige Übermittlungen zwischen dem Magnetkernzentralspeicher und einem beliebigen Element zu steuern.

Auf derartige Steueranordnungen bezieht sich die vorliegende Erfindung; sie ist gekennzeichnet durch einen ersten statischen Speicher für den Empfang und die Speicherung einer von einem durch die Vor- *5 rangorgane ausgewählten Element ausgehenden anzeigenden Information durch einen Adressenspeicher mit einer Anzahl Kolonnen von mit den selbständigen Elementen in Beziehung stehenden Speicherzellen sowie mit Auswahlkreisen für die Auswahl einer dieser Kolonnen, die jede eine der Nummer des zugeordneten Elements entsprechende Adressennummer haben, und durch Arbeitsverbindungen, die durch einen Programmverteiler nacheinander derart wirksam gemacht werden, daß zunächst ein die Nummer des ausgewählten selbständigen Elements darstellender Teil der im statischen Speicher gespeicherten anzeigenden Information den Auswählkreisen des Adressenspeichers zugeführt wird, um der so ausgewählten Kolonne eine Adresse zu entnehmen, und daß darauf diese Adresse über ein Zwischenregister auf die Auswahlkreise des Magnetkernzentralspeichers zur Auswahl einer durch diese Adresse bestimmten Speicherstelle übertragen wird.

Eine weitere Einzelheit der Erfindung besteht darin, daß die Auswahlkreise für die gleichzeitige Entnahme der Binärwerte einer Adresse aus dem zugeordneten Adressenspeicher eingerichtet sind, wobei der erste Adressenspeicher zur Aufnahme der die zu behandelnden Zahlen und Operanden betreffenden Adressen und der zweite Adressenspeicher zur Aufnahme der die Programmbefehle betreffenden Adressen bestimmt ist.

Die Erfindung ist weiterhin gekennzeichnet durch Verbindungen zwischen dem ersten statischen Speieher und einem zweiten statischen Speicher für die Übertragung des genannten Teils der anzeigenden Information oder der Elementnummer, auf den letzteren Speicher sowie durch andere Verbindungen, mittels welcher diese Elementnummer die Auswahl der Kolonne des zweiten Adressenspeichers während der weiteren dasselbe selbständige Element be-Steueranordnung in Informationsbehandlungsanlagen

Anmelder:

Compagnie des Machines Bull, Paris

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Seiler, Patentanwalt,

Berlin 19, Oldenburgallee 10

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 24. Juni 1959 (798 392)

treffenden Operationen bestimmt. Bei einer Steueranordnung, worin die durchgeführten Operationen dem Rhythmus der Zyklen des Zentralspeichers folgen, wird mittels der Verbindungen des ersten statischen Speichers mit dem Eingangsregister des Zentralspeichers der verbleibende, eine zu verarbeitende Angabe darstellende Teil der anzeigenden Information in diesen Speicher im Lauf eines Speicherzyklus nach der Betätigung der Auswahlkreise eingegeben.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Steueranordnung besteht darin, daß mit ihr um einen zentralen Speicher mittleren Fassungsvermögens herum ein Informationsaustausch in schnellem Takt bewirkt werden kann, wobei eine beträchtliche Anzahl äußerer rechnender und speichernder Funktionselemente benutzt wird, die mit erhöhter wirksamer Leistung und mit verringerten toten Zeiten arbeiten. Die erfindungsgemäße Anlage kann daher zur Erledigung mehrerer gleichzeitiger Programme benutzt werden, wobei jedes Programm außerdem in gewissen Zeitpunkten mehrere gleichzeitig bebandelte Unterprogramme enthalten kann.

Für die folgende Beschreibung wird auf die Zeichnungen Bezug genommen. In dieser stellt

F i g. 1 die Verbindungen zwischen dem Zentralspeicher, dem Programmverteiler und irgendeinem Verbindungsspeicher eines Elements dar;

F i g. 2 gibt die an einer Größenübermittlung beteiligten hauptsächlichen Organe des Programmverteilers wieder;

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F i g. 3 stellt die an einer Befehlsübermittlung beteiligten hauptsächlichen Organe des Programmverteilers dar;

Fig. 4 veranschaulicht eine von einem Element ausgesandte Nachricht;

F i g. 5 stellt die Zyklen der in der Vorrichtung benutzten rhythmischen Impulse dar.

Die Überlagerung der F i g. 2 und 3 gibt, wie ersichtlich, das vereinfachte Gesamtschema der den Gegenstand der Erfindung bildenden Einrichtung " dar; jede dieser sich auf je einen Funktionsfall beziehenden Figuren zeigt nur einen Teil der Organe der Vorrichtung und der zwischen ihnen bestehenden Verbindungen.

In Fig. 1 bedeutet 1 den Hauptspeicher mit seinen ^X5 Schaltungen 2 für die Speicherung und 3 für das Ablesen, 4 den Programmverteiler mit seinem Eingangsspeicher 5 und Ausgangsspeicher 6; 7 bedeutet den am Eingang des Sammelkanals liegenden Speicher, 8 den Ausgangsspeicher des Verteilerkanals, 10 ^zo irgendein äußeres Funktionselement mit einer aus dem Verbindungsspeicher und den diesem Element eigenen Kreisen bestehenden zusammengesetzten Einheit 9; 11 bedeutet die Vorrangschaltung und 12 eine durch die Vorrangkette gesteuerte UND-Schaltung.

Diese Organe sind untereinander durch gewisse Verbindungen verknüpft, welche die Durchführung von Übermittlungen in bestimmtem Sinn ermöglichen. Die Vorrangschaltungen sind mit den in 9 3<> enthaltenen Befehlskreisen durch zwei verschiedene Wege vereinigt, je nachdem es sich um die Anforderung einer Größenübermittlung oder einer Befehlsübermittlung handelt; kann die Übermittlung ausgeführt werden, so bestimmt ein Signal das Öffnen des Sammelkanals durch Vermittlung der UND-Schaltung 12. Diese Arbeitsweise ist in einem früheren Patent beschrieben; die Übermittlungen erfolgen vom Verbindungsspeicher 9 zum Speicher 7. Dieser Speicher ist einerseits mit der Speicherschaltung 2 des Hauptspeichers, andererseits mit dem Eingangsspeicher 5 des Programmverteilers 4 verbunden. Der Ablesespeicher 3 des Hauptspeichers ist seinerseits mit dem Ausgangsspeicher 8 des Verteilerkanals und mit dem Eingangsspeicher 5 des Programmverteilers verbunden.

Endlich erfolgen die Übermittlungen vom Ausgang 6 des Programmverteilers nach der Speicherschaltung 9 des Hauptspeichers und nach dem Ausgangsspeicher des Verteilerkanals.

Eine Verbindung zwischen dem Programmverteiler und dem Hauptspeicher ermöglicht außerdem die Adressenauswahl im Hauptspeicher. Sie erscheint in den F i g. 2 und 3 als Verbindung 19-13 und 28-13.

Der Hauptspeicher ist eine adressierbare Matrize mit Ringmagnetkernen von mittlerem Fassungsvermögen. In einer Maschine nach der Erfindung wird beispielsweise die Hauptspeicheradresse durch zwei Koordinaten X und Y, jede von 6 bits und durch drei Binärziffern dargestellt, die durch die Stellen von höchstem Stellenwert bestimmt sind und einen von acht identischen Blocks bestimmen, wovon jeder 2^e · 2^e Adressen enthält. Dies stellt ein Gesamtfassungsvermögen von 32768 Adressen dar und bringt die Anzahl der Binärstellen der Hauptspeicheradresse auf fünfzehn. An jeder Adresse ist das Fassungsvermögen eine »Einheitskette«, das sind hier 24 bits. Die gedrängte technologische Form ist ein Stapel von jenen Rechteckmatrizen zu X · Y Ringen, die von den das Aufzeichnen und das Ablesen der binären Informationen bewirkenden Leitungsdrähten durchquert werden.

Die Organe des Programmverteilers sind in Fig. 2 und 3 dargestellt.

Auf den Eingangsspeicher des Sammelkanals 7 folgt eine Verteilerschaltung 14, welche die verschiedenen Teile der von einem Funktionselement ausgesandten Nachricht nach dem weiter unten erläuterten Verfahren verteilt.

Der Eingangsspeicher 5 enthält in Wirklichkeit drei verschiedene Organe: den Programmentschlüßler 36 zum teilweisen Entschlüsseln der Befehle und zwei verschiedene Speicher, den Eingangsspeicher 37 für den Operationsschlüssel und den Eingangsspeicher 38 für die Adressen der Operanden. Die Rolle dieser Speicher wird im folgenden erläutert.

Es kommen dann der Adressenspeicher 15 für GrößenMAQ (Fig. 2) und der Adressenspeicher 24 für Befehle MAP (Fig. 3). Es handelt sich um adressierbare Speicher, z. B. solche mit Magnetringen mit rechteckiger Hysteresisschleife, deren Adressen den Nummern der äußeren Funktionselemente entsprechen. Jedem Element können je nach seiner Art in MAQ (15) eine oder mehrere Adressen zugeordnet werden. So verfügt der arithmetische Rechner über vier Adressen. Dagegen sind die Adressen in MAP (24) für jedes Element nur einmal vorhanden. Die Anzahl der eine Adresse in den Speichern 15 und 24 bezeichnenden bits hängt also von der größten Anzahl der dem Zentralorgan zugeordneten Funktionselemente ab. In dem angeführten Beispiel enthalten diese Speicher 128 durch 7 bits bestimmte Adressen. Diese Speicher sind zur Aufnahme der an den Größen- oder Befehlsübermittlungen beteiligten Hauptspeicheradressen bestimmt, von wo ihre Benennung herrührt. Ihr Fassungsvermögen an jeder Adresse hängt also von den Kennwerten der Hauptspeicheradresse ab, die im angeführten Beispiel fünfzehn Binärstellen enthält.

Jedem dieser Speicher ist eine Gruppe von Schaltungen und Speichern zugeordnet, die aus folgenden Teilen besteht: ihren Auswahlkreisen 16 und 25; ihren Ablesekreisen 17 und 26; ihren Ausgangsspeichern 19 und 28; von diesen Speichern wandern die ausgewählten Hauptspeicheradressen nach den Schaltungen für die Hauptspeicherauswahl 13; den Adressen-Addier-Subtrahierwerken 20 und 29. Diese haben die Aufgabe, die im Hauptspeicher bei 15 und 24 eingetragenen Adressen im Maß der Aufeinanderfolge der Übermittlungen vorrücken zu lassen; es ist angenommen, daß die eine und dieselbe Übermittlungsfolge betreffenden Größen und Befehle im Hauptspeicher an aufeinanderfolgenden Adressen eingereiht werden. Die Abwandlung der Adresse folgt im allgemeinen einem einfachen arithmetischen Progressionsgesetz (+1 oder —1); die in die Endspeicher 21 und 30 gesandte vorgerückte Adresse wird in die Speicher 15 und 24 durch die Speicherkreise 18 und 27 eingetragen.

Ferner findet sich in F i g. 3 ein Sonderspeicher, ein sogenannter Elementnummernspeicher 33, in den die Nummer des von der laufenden Übermittlung betroffenen Elements eingetragen ist, und ein Speicher 34 für den Empfang und die Ablesung von qualitativen Einheitsketten, welche durch die Elemente mitgeteilte qualitative Informationen übermitteln.

Endlich steht der schon im Zusammenhang mit F i g. 1 erwähnte Ausgangsspeicher 6 des Verteilers mit dem Hauptspeicher 2 und mit dem Ausgangsspeicher 8 in Beziehung.

Es braucht hier nicht in eine Beschreibung von an verschiedenen Stellen der Übertragungskreise vorgesehenen Kontrollorganen für die Feststellung und Berichtigung der Übermittlungen eingegangen zu werden. Wenngleich sie für die gute Arbeitsweise dieser Gesamtanordnung unentbehrlich sind, beteiligen sie sich nicht an der Funktion der den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildenden Einrichtungen für die Einleitung der Übermittlungen.

Die Rolle der verschiedenen Register und Speicher wird im folgenden bei der Untersuchung des Fortschreitens der Informationen, Größen und Befehle, erläutert werden, die von einem äußeren Funktionselement zum Hauptspeicher oder umgekehrt von diesem gegen das Element wandern.

Die beiden ersten betrachteten Fälle beziehen sich auf Größenübermittlungen.

Für das Ablesen im Hauptspeicher fordert das betrachtete Element an, daß ihm eine an einer gegebenen Hauptspeicheradresse eingetragene Größe mitgeteilt werde; d. h., die Übermittlung besteht darin, die gewünschte Hauptspeicheradresse anzuwählen, dort die eingetragene Größe zu entnehmen und sie auf den Verbindungsspeicher des Elements zu übertragen.

Für das Eintragen im Hauptspeicher sendet das Element nach dem Hauptspeicher eine in einer Einheitskette enthaltene Größe und fordert deren Eintragung an der ausgewählten Adresse.

In diesen beiden Fällen beginnt das Element damit, daß es durch Vermittlung seiner in 9 enthaltenen Befehlskreise eine Aufforderung zur Größenübermittlung nach den Vorrangkreisen 11 sendet. Je nach dem Vorrang des Elements gibt in einem gegebenen Zeitpunkt die Vorrangkette die Durchführung der Übermittlung frei, und sie liefert in 12 die Bedingung für das Öffnen des Sammelkanals. Das Element sendet dann von 9 nach dem Speicher 7 eine Nachricht, die mehrere verschiedene Teile umfaßt.

Bei einer Größenübermittlung nach dem Hauptspeicher (Eintragung) enthält die Nachricht nach Fig.4

einen ersten Teil 40, bestehend aus einer gewissen Anzahl von Binärstellen entsprechender Länge der Kette, also vierundzwanzig Stellen im angeführten Beispiel, worin die in den Hauptspeicher zu übertragende Größe aufgezeichnet ist;

einen sogenannten »anzeigenden« zweiten Teil, der das Element kennzeichnet und angibt:

die Art der Übermittlung, im betrachteten Fall eine Eintragung (42),
die Nummer des beteiligten Funktionselements (41), die zur Bestimmung der Adresse des dem Element zugeordneten Speichers 15 für Größenadressen dient.

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Diese Teile der Nachricht werden durch die Verteilerschaltung 14 ausgewählt. Die Elementnummer wird nach dem Auswahlspeicher 16 (hier F i g. 2) gesandt, um die Adressenauswahl im Speicher MA Q (15) zu bewirken. Die an der so ausgewählten Adresse von MAQ eingetragene Hauptspeicheradresse wird durch Vermittlung des Ablesespeichers 17 und des Ausgangsspeichers 19 nach dem Hauptspeicher-Auswahlregister 13 gesendet.

Die die zu übertragende Größe enthaltende Einheitskette wird von 14 aus nach der Speicherschaltung 2 des Hauptspeichers gesendet, um an der durch 13 ausgewählten Adresse eingetragen zu werden.

Damit die Übermittlung sich in der gewünschten Zeitfolge vollzieht, wird sie taktmäßig geleitet, d. h., jede Übermittlung aus einem Speicher in einen anderen kann nur zu einem bestimmten Zeitpunkt innerhalb eines Zyklus stattfinden.

In der als Beispiel genommenen Maschine haben die Zyklen eine Periodendäuer T von 10 μβ, und die Takte werden durch wiederkehrende Impulse von der Dauer t=ly,s und mit einer Wiederholungsperiode von 10 μβ dargestellt; die Anstiegflanken der die Takte Θ_ν Θ₂, Θ₃ ... 6>₉ bildenden Impulse haben von der Anfangsfront des Taktimpulses Θ_ο einen Abstand von 1, 2, 3 ... 9 μβ. Die schematische Darstellung der Takte ist in F i g. 5 gegeben.

Wenn gesagt wird, daß eine Übermittlung zur Zeit O₁ freigegeben wird, so bedeutet dies, daß sie einer Zeitbedingung unterworfen wird, die im Augenblick des Übertrags das Vorhandensein eines Impulses vom Takt O₁ erfordert. Am Ausgang des Speichers wird die Information zur Zeit <9₂ verfügbar sein, wodurch die Übermittlungszeiten auf dem Weg durch die verschiedenen Speicher bestimmt sind.

Es ist zu bemerken, daß die Speicher selbst aus elektronischen Schaltungen mit Transistoren von kurzer Durchgangszeit bestehen. Diese Schaltungen sind beispielsweise herkömmliche Kippschaltungen mit zwei stabilen Zuständen oder durch einen Rückspeisekreis zu einer in sich geschlossenen Schleife geschaltete Verstärker, so daß beim Übergang des Eingangsniveaus vom Zustand Null auf den Zustand Eins das Ausgangsniveau von einem Bezugsniveau Null in ein Niveau Eins übergeht oder umgekehrt und in diesem Zustand verbleibt, bis ein negativer Nullstellimpuls die Rückspeisungsschleife unwirksam macht. Diesen Schaltungen sind UND-Kreise mit Dioden vorgeschaltet, bei denen einer der Zustände gerade die Ankunft des Impulses vom Takt Θ ist, der durch einen Taktgenerator von geeigneter Leistung abgegeben wird. Soll eine Speicherstufe von verschiedenen Wegen kommende Informationen empfangen, so sind die UND-Kreise jedes Weges am Eingang desselben durch Vermittlung eines ODER-Kreises mit Dioden gruppiert. Alle diese Schaltungen sind in der Rechenmaschinentechnik gebräuchlich und werden nicht weiter beschrieben.

Andererseits ist die Maschine völlig auf paralleles Arbeiten eingerichtet, d. h., die verschiedenen bits der Information sind sämtlich im selben Augenblick verfügbar. Die im folgenden beschriebene Takteinteilung dient als Beispiel, aber es entspricht auch jeder andere, die Übertragungszeiten der verwendeten Speicher berücksichtigende Zyklus der Erfindung.

Es versteht sich, daß zur Zeit Θ₈ eines Zyklus der Eingangsspeicher des Sammelkanals auf Null gebracht wird, so daß er die Ankunft der Nachricht zur Zeit Θ_ο des folgenden Zyklus zuläßt. Es sei zunächst angenommen, daß die in der Nachricht enthaltene Angabe des Übermittlungssinns die Eintragung einer Größe im Hauptspeicher anordnen möge. Die die Größeninformation enthaltende Einheitskette ist am Ausgang des Speichers 7 vom Zeitpunkt O₁ des folgenden Zyklus an verfügbar, aber diese Übermitt-

lung darf nur erfolgen, wenn die Hauptspeicherauswahl vollzogen ist. Diese Übermittlung findet also erst zur Zeit θ₇ statt, und der anzeigende Teil der Nachricht wird während des Zeitraums Q₁ bis 0₆ behandelt. Die Adresse des Speichers MAQ wird zur Zeit 0j an den Auswahlspeicher 16 gesendet, der die Auswahl bewirkt. Die Hauptspeicheradresse wird der ausgewählten Adresse von MA Q entnommen und durch Vermittlung der Schaltung 17, 19 auf den Speicher 13 für die Hauptspeicherauswahl übertragen. Die Einführung in den Speicher 13 erfolgt zur Zeit θ_β, und so ist die Adressenwahl vollzogen, wenn zur Zeit Θ₇ der die Größe enthaltenden Einheitskette der Weg in den Hauptspeicher freigegeben wird.

Der zweite zu betrachtende Fall ist der einer Übermittlung in umgekehrtem Sinn, d.h. wenn eine im Hauptspeicher abgelesene Größe nach dem Element gesendet werden soll.

Das Element sendet ebenfalls eine Nachricht, die lediglich die Anzeige enthält, und die Auswahl im Speicher MAQ (15) wird in der gleichen Weise bewirkt. An der durch 13 ausgewählten Adresse entnehmen die Ablesekreise 3 eine Einheitskette, die dem Ausgangsspeicher des Verteilerkanals zugesandt wird. Diese Übermittlung findet zur Zeit 0_O des auf die Adressenwahl folgenden Zyklus statt.

Gleichzeitig mit diesen Größenübermittlungsvorgangen von 7 nach 2 (Eintragung) oder von 3 nach 8 (Ablesung) erfolgt das Vorrucken der Adresse im Speicher MAQ. Zur selben Zeit, wie die vom Speieher 19 ausgegangene Adresse nach 13 gesendet wird (namlich zur Zeit Θ_β), wird sie auf das Addier-Subtrahier-Werk 20 übertragen Die vorgerückte Adresse wird dann m MAQ zur Zeit β₅ des folgenden Zyklus eingetragen. Immerhin wurde vorgesehen, die im Speicher 19 vorgerückte Adresse unmittelbar zu benutzen, wenn zwei Größenübermittlungen in zwei aufeinanderfolgenden Zyklen stattfinden sollen. Zur Zeit θ_β kann also die neue Adresse unmittelbar für die folgende Hauptspeicherauswahl benutzt werden.

Nach der Darlegung der Größenübermittlungsmethoden soll nunmehr von den Übermittlungen der Programmbefehle in der Maschine die Rede sein, sei es, daß im Hauptspeicher eingetragene Befehle diesem zu ihrem Vollzug entnommen werden, sei es — was weniger häufig ist—, daß ein Element einen Befehl erteilt, indem es sich zwischen zwei Phasen der Programmabwicklung einschaltet. Es wird auf Fig. 3 Bezug genommen, wobei die von dem EIement empfangenen Informationen dem gestrichelt dargestellten Weg und die vom Hauptspeicher empfangenen dem in vollen Linien dargestellten Weg folgen.

Der Programmverteiler hat nicht nur die Veranlassung der Übermittlung, sondern in zahlreichen Fällen das Ablesen des Befehls und die Ausarbeitung gewisser Angaben zu besorgen.

Wünscht ein Element den Aufruf einer Befehlsübermittlung durchzuführen, so bewirkt es auch eine Anforderung der Übermittlungsfreigabe an die Vorrangkreise, welche die Bedingungen für den Befehlsübertrag herstellen. Der folgende Teil des Vorgangs nähert sich dem für eine Größenübermittlung benutzten, aber der die Adressenauswahl im Hauptspeicher bewirkende Speicher des Programmverteilers ist dieses Mal der Befehlsadressenspeicher MAP (24).

Das Element sendet von 9 nach 7 eine Nachricht, die wie bei einer Größenübermittlung einen anzeigenden Teil enthält, dessen Adresse zur Zeit O₁ auf den Auswahlspeicher 25 von MAP gegeben wird; die ausgewählte Hauptspeicheradresse wird, ausgehend von 28, zur Zeit Θ_β an den Auswahlspeicher 13 gesandt. Zur gleichen Zeit wird die von 28 ausgegangene Adresse auf das Addier-Subtrahier-Werk 29 gegeben, das zur Zeit 0₄ des folgenden Zyklus die vorgerückte Adresse liefert, die zur Zeit 0₅ verfügbar ist und durch die Speicherschaltung 27 wieder in MAP eingetragen wird.

Es sei angenommen, daß an der ausgewählten

Adresse im Hauptspeicher, was der häufigste Fall ist, ein das anfordernde Element betreffender Befehl abgelesen wird. Dieser Befehl tritt in Form einer aus zwei Teilen bestehenden Einheitskette auf:

_{im einen Te}^ _{dem der hohen} steilenwerte, ist _der Operationsschlüssel des Befehls eingetragen, _{der die} Aufgabe hat, in geeignet verschlüsselter _{Form die} Operation genau zu beschreiben, die _{das Element auszu}f_üh_ren hat;
_{im anderen Teil findet sich eine bei gew}i_ssen Befehlstypen nutzbare »Adresse« (Adresse in _{dem Element se}lbst; den Befehl betreffende Adresse im Hauptspeicher usw.); bei gewissen Befehlen sind übrigens nicht alle Stellen der _{Kette notwe}ndig besetzt.

_{wie ofeen d} . _{die A f b d p}

_grammverteii|_{rs n} ^S _{icht nur};_{den Be}fehl zu übermitteln, 3«» f_{ondem seine Art} zu untersuchen und gegebenenfalls ■ Abwandlungen der darin enthaltenen An- *_{ben auszuarbeiten} ^s
_{m Μ d} ; _{h d d AM}

_{chalt 3) am} p_rogrammverteiler ankommende Befehl in zwei Teile eespalten-

der die Adresse enthaltende Teil wird in den Eingangsspeicher 38 für die Operandenadresse gesendet;

der den Operationsschlüssel enthaltende Teil wird zugleich in den Eingangsspeicher 37 für den Operationsschlüssel und in den Befehlsentschlüßler 36 gegeben. Diese Übermittlungen fid i

finden zur Zeit <9₀ statt.

Im Befehlsentschlüßler wird der Befehl in seinen großen Zügen entschlüsselt, d. h., es wird nicht die von einem Element verlangte Einzeloperation untersucht, sondern es wird die Art des Befehls bestimmt und festgestellt, ob dieser ein Element eines AnSchlußprogramms anspricht oder bedingende Angaben einführt usw.

Der Befehl wird erst dann vollständig behandelt, wenn alle Angaben geprüft und gegebenenfalls abgewandelt wurden; es wird dann am Ausgang des Entschlüßlers eine Übermittlungsfreigabe ausge-

· sendet, die die Abgabe der beiden Teile der Befehlskette an die Ausgangsspeicher des Programmverteilers freigibt.

Die Befehle werden hier in vier Grundtypen zusammengefaßt, deren summarische Betrachtung das Verständnis der Befugnisse des Programmverteilers erleichtern wird.

Die erste Type besteht aus dem Abschnittsbefehl C. Dieser Befehl tritt jedesmal auf, wenn nach Beendigung einer Programmfolge eine neue Folge beginnt. In seinem Adressenteil trägt er die Nummer des zur Arbeit aufgerufenen Elements, welche Num-

mer in den Elementnummernspeicher eingetragen wird. Ist das aufgerufene Element in dem Augenblick verfügbar, in dem ihm der betrachtete Abschnittsbefehl zugeht, so versetzt es sich in den Arbeitszustand, d. h., seine Befehlskreise (bei 9) senden an die Vorrangkette die Anforderung einer Befehlsübermittlung; dies führt, wenn die Anforderung angenommen wird, zur Übermittlung des an der folgenden Adresse des Hauptspeichers eingetragenen Befehls.

Befindet sich im Gegenteil das Element schon in Arbeit für Rechnung einer anderen Programmfolge, so wird die durch den betrachteten Abschnittsbefehl eingeführte Folge in den Wartezustand gesetzt. Sie wird wieder aufgenommen, wenn die in Ausführung begriffene Folge beendet ist. Die durch die Bildung einer solchen Wiederholungskette erforderlichen Maßnahmen sind in dem schon angeführten Patent beschrieben.

Der Abschnitt bestimmt so die genaue Grenze der Elementarfolgen. Auf diese Weise erlaubt ein besonderer Abschnitt, eine andere Programmfolge als gleichzeitiges Zweigprogramm in Gang zu setzen, wobei der normale Befehlszweig wirksam bleibt. Der Programmverteiler behandelt abwechselnd die Befehle dieser Folgen in der durch die Vorrangkreise festgesetzten Ordnung.

Der Abschnitt kann nicht nur die Stelle einer Abweichung sein, sondern auch Anknüpfungspunkt für zwei oder mehrere Programmfolgen, für welche die verschiedenen aufgerufenen Funktionselemente gleichzeitig arbeiten. Es kommt tatsächlich sehr allgemein vor, daß die weiteren Folgen nur in Gang gesetzt werden können, wenn mehrere vorangegangene Folgen vollendet sind; oder es kann die Dauer ihrer Ausführung und infolgedessen die Zeit ihrer Vollendung veränderlich sein. Jeder Abschnitt enthält also die Angabe der Anzahl von Folgen, die er neu gruppieren soll (mindestens eine, wenn keine gleichzeitige Abwicklung stattfindet). Derselbe Abschnitt wird daher am Ende jeder erwarteten Folge erscheinen, und wenn die Anzahl der gesetzten Bedingungen erreicht ist, d. h., wenn alle Programmzweige vollendet sind, löst der Befehl die folgende Programmfolge aus.

Die zweite Befehlstype ist der Adressenbefehl A. Man nennt so den Befehl, der darin besteht, im Speicher MA Q des Programmverteilers die Hauptspeicheradresse einzureihen, an der das aufgerufene Element die erste Größe finden wird, die es zur Ausführung der ihm befohlenen Arbeit benötigt.

Die dritte Befehlstype ist die Anweisung D. Ganz allgemein ausgedrückt zeigt sie dem Element die auszuführende Arbeit an. Nach einem der Maschine eigenen Schlüsselsystem bezeichnet sie genau die Art der verlangten Operation; im Adressenteil enthält sie gegebenenfalls eine das Element betreffende Adresse oder eine Längenangabe, wenn die zu übertragenden oder zu behandelnden Größen eine gewisse Anzahl von Einheitsketten einnehmen.

Sonderanweisungen betreffen den Programmverteiler, wie Beschickung gewisser Speicher, Abwandlung gewisser Befehle, Zu- und Wegzählen bei Iterationsaufgaben usw. Diese von den Eingangsspeichern des Verteilers erkannten Anweisungen werden also von dem Verteiler ausgeführt und betreffen nicht die Ausgangskreise.

Wie ersichtlich, kann unter die Bezeichnung »Anweisungen« eine sehr große Anzahl von Befehlen fallen, die von dem davon betroffenen Element erkannt und gedeutet werden, wobei der Programmverteiler in diesem Zusammenhang wie ein Element betrachtet wird und seine eigenen Anweisungen ausführt.

Die vierte Befehlstype betrifft die Abzweigungen B. Die Ausführung einer Abzweigung bedeutet, eine Programmfolge zu unterbrechen, um eine Nebenschlußfolge auszuführen, deren Befehle im

ίο Hauptspeicher an Adressen untergebracht sind, die nicht an diejenigen der laufenden Folge anschließen. Diese Abzweigungen sind im allgemeinen bedingt, d. h., sie werden nur ausgeführt, wenn eine Nebenbedingung erfüllt ist.

Dem Programmverteiler werden die die Abzweigung bedingenden Angaben von dem Element selbst genau vorgeschrieben, indem gleichzeitig mit der Anzeige durch Vermittlung des Verteilerkanals und der Speicher 37 und 38 eine als qualitative Kette bezeichnete Sonderkette ausgesandt wird, die in dem Speicher 34 für das Ablesen solcher Ketten eingereiht wird. Die zur Ausführung einer Abzweigung zu erfüllende Bedingung, beispielsweise das Ergebnis eines Größenvergleichs, wird durch den Binärzustand — 0 oder 1 — einer Stelle der qualitativen Kette ausgedrückt, deren Stellenwert in dem (nach dem Operationsschlüssel) verschlüsselten Teil des Befehls erscheint. Der Verteiler führt je nach der Auskunft, die er im Speicher 34 findet, die Abzweigung aus oder unterläßt sie, d. h., er wandelt die Aufeinanderfolge der im Speicher MAP untergebrachten Befehlsadressen ab oder nicht.

In dem Fall, daß die Abzweigung stattfindet, kann indessen eine selbsttätige Rückkehr zum Programm vorbereitet werden, indem im Hauptspeicher die Befehlsadresse eingereiht wird, weiche der durch die Abzweigung unterbrochenen Arbeitsfolge angehört.

Eine andere Funktion des Programmverteilers besteht in der »Adressenfunktion«, die alle beschriebenen Befehlstypen begleiten kann. Diese Funktion ist vor allem dazu bestimmt zu vermeiden, daß der Programmgeber alle Befehle einer Arbeit im einzelnen angibt, wenn gewisse Befehlsfolgen mit mehreren Wiederholungen benutzt werden oder sich auf bei der Verwendung der Maschine normal auftretende Arbeiten beziehen. Man nimmt dann Unterprogramme zu Hilfe, die im Hauptspeicher untergebracht sind und durch sogenannte »relative Adressen« bestimmt werden. Das Hauptprogramm muß dann diese Unterprogramme heranziehen und hierauf zur vorgesehenen Befehlsfolge zurückkehren; dies nötigt dazu, gewisse »relative« Adressen in »absolute« Adressen umzuwandeln, wobei die absolute Adresse die des Hauptprogramms ist. Es sind also unter den Kennzeichen der Befehle zwei Stellen vorgesehen, deren Binärzustand anzeigt, daß der Einsatz der Adressenfunktion stattfinden soll, d. h. die Adresse durch Addition oder Subtraktion verändert oder durch eine andere ersetzt werden soll, was den Ersatz der relativen Adresse durch die absolute ermöglicht. Diese Operation wird wie folgt ausgeführt: Wird im Lauf der Entschlüsselung festgestellt, daß die Adressenfunktionsbits auftreten, wird die den Speicher 38 belegende Befehlsadresse nach dem Addier-Subtrahier-Werk 29 übermittelt, das die Berechnung der absoluten Adresse bewirkt, oder nach dem Auswahlspeicher 13 des Hauptspeichers, um

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dem Hauptspeicher die absolute Adresse zu entnehmen. Die so erhaltene Adresse wird wieder in den Eingangsspeicher eingeführt und stellt die wahre Adresse dar, welche die Behandlung des betrachteten Befehls und von da an den weiteren Verlauf der Folge ermöglichen soll.

Sobald alle beschriebenen Operationen, nämlich Qualitätsvergleiche, Gruppierung von Bedingungen, Berechnung absoluter Adressen und Wechsel der Programmfolge, durch Inbetriebnahme verschiedener Kreise des Programmverteilers ausgeführt worden sind, kann der Befehl seinen normalen Lauf nehmen und dem beteiligten Organ zugeleitet werden, damit er dort ausgeführt wird. Der Befehlsentschlüßler sendet dann ein Freigabesignal für den Befehlsübertrag nach dem betroffenen Funktionselement. Der in 37 und 38 aufgezeichnete Befehl wird zum Ausgangsspeicher 8 des Verteilerkanals gesendet. Es wäre möglich, die Zeit der Übermittlung eines Befehls von dessen Ankunft am Eingang des Programmverteilers bis zu seinem Abgang nach dem Verteilerkanal und von da nach dem Element zu beziffern. Diese Zeit hängt jedenfalls von der auf den Befehl vorher ausgeführten Arbeit ab, und es müßte jeder besondere Fall untersucht werden. Wie schon gesagt, ist jede Übermittlung zwischen zwei Speichern, ganz allgemein gesprochen, einer Zeitbedingung Q_n unterworfen, d.h., die Übermittlung kann erst stattfinden, wenn der Impuls des Taktes @_n auftritt. Wird eine Übermittlung mehreren Bedingungen unterworfen und sind sie nicht alle bei dem Eintreffen des Impulses Q_n erfüllt, so kann die Übermittlung nicht stattfinden, und es muß für ihre Ausführung mindestens ein Zyklus T abgewartet werden.

Die Übermittlungen nach den Eingangsspeichern 36, 37 und 38 finden zur Zeit Q₀ statt. Am Ausgang der Speicher 37 und 38 werden die Befehlsketten im gegebenen Fall im Ausgangsspeicher 6 neu gruppiert, in den sie zur Zeit Θ_β eintreten. Von dort werden sie nach dem Ausgangsspeicher 8 des Verteilerkanals zur Zeit Q₀ des folgenden Zyklus gesendet.

Beispielsweise nehmen die Adressenberechnungen der Adressenfunktion mit der Berechnung der absoluten Adresse einen Zyklus ein.

Zur Zeit θ₆ wird der die relative Adresse enthaltende Teil des Befehls in das Addier-Subtrahier-Werk 29 gesendet, welches auch die vom Speicher 28 ausgehende absolute Adresse des Hauptprogramms empfängt; zur Zeit O₄ des folgenden Zyklus wird das Ergebnis der Operation von 29 in den Eingangsspeicher 38 gesendet. Ein Befehl, der eine auszuführende Adressenberechnung enthält, wird daher für mindestens einen Zyklus stillgelegt.

Ausgehend von den so definierten Grundbefehlen, kann jedes zusammengesetzte Programm in der Reihenfolge seiner Zugriffsmöglichkeiten gespeichert und in der Maschine, vollzogen werden. In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, daß die vorläufig in einem äußeren Speicherelement, (Streifen, Trommel) gespeicherten Befehle, die vom äußeren Speicher auf den Hauptspeicher übertragen werden sollen, Kette für Kette in den Hauptspeicher nach dem gleichen Verfahren wie die übermittelten Größen geleitet werden, denn bei dieser Übermittlung geht es nur um die Unterbringung der Kette an den Adressen des Hauptspeichers ohne Rücksicht auf die eigene Natur der in jeder Kette enthaltenen Information.

Als Anwendungsbeispiel des Vorstehenden sei angenommen, daß auf einer Magnettrommel eine Aufeinanderfolge von in η Ketten geteilten Resultaten gruppiert werden soll, die im Lauf von zwei vorangegangenen Programmfolgen an aufeinanderfolgenden Adressen des Hauptspeichers eingetragen worden sind.

Der erste Befehl, den der Programmverteiler zu behandeln hat, ist ein Abschnittsbefehl C, welcher ίο folgende Teile enthält:

in seinem Adressenteil die der betrachteten Trommel eigentümliche Elementnummer;
in seinem für den Operationsschlüssel bestimmten Teil die eigene Verschlüsselung des Abschnittsbefehls und an den gewollten Stellen die Ziffer 2, welche bedeutet, daß zwei gleichzeitig ausgeführte vorangegangene Programmfolgen vollendet sein sollen.

Der Befehl C ist an einer Hauptspeicheradresse untergebracht, die zur deutlichen Erläuterung als Adresse 1000 bezeichnet werden soll. Diese Adresse findet sich im Speicher MAP (24) im Anschluß an den Ablauf der vorangehenden Programmfolge und an die Adressenfolge. Sie wird ausgewählt, und der Abschnittsbefehl wird in den Programmverteiler gesendet, wo der Befehl geprüft wird. Seine Übermittlung wird freigegeben, wenn alle gestellten Bedingungen erfüllt sind.

Er wird nach der Trommel gesendet, zur gleichen Zeit wie die Elementnummer in den Speicher 33 eingegeben wird. Bis zur gegenteiligen Nachricht arbeitet der Programmverteiler für Rechnung des durch die Magnettrommel gebildeten Elements. Dieses Tromelelement sendet — wenn es nicht schon für eine andere Folge in Tätigkeit ist, was die Einschaltung einer Vorrats- oder Wiederholungskette veranlassen würde — in die Vorrangkreise eine Aufforderung zur Befehlsübermittlung. Wenn keine Anförderung eines vorrangigeren Elements die Tätigkeit des Programmverteilers und die Belegung der Übertragungswege erfordert, wird die Aufforderung angenommen, die die Öffnung der UND-Schaltung 12 herbeiführt. Das Element sendet eine Nachricht an den Programmverteiler mit dem Zweck, die gemäß der im Befehlsadressenspeicher eingetragenen Adresse nachfolgende Hauptspeicheradresse zu wählen; dies ist die um eine Einheit erhöhte Adresse 1000, also 1001. An der Adresse 1001 ist der nachfolgendeBefehl zu finden. Er ist einAdressenbefehI.4, der die Hauptspeicheradresse enthält, an der die erste auf die Trommel zu übertragende Größe aufgezeichnet ist. Diese Adresse wird dann in den Speicher MAQ eingegeben. Der nachfolgende, durch den Programmverteiler aufgerufene Befehl ist ein Befehl der Type D oder eine Anweisung (1002), die mehrere Angaben enthalten muß:

Zunächst die Adresse der Magnettrommel, an der die erste übertragene Größe eingereiht werden soll, andererseits die Länge der Übermittlung, d. h. die Anzahl η der die zu übertragende Information enthaltenden Kette. Das Element ist in der Tat mit einem Hilfszähler ausgestattet, worin die Zahl η beim Empfang der Weisungen niedergelegt wird und der die aufeinanderfolgenden Größenübermittlungen zählt und bis auf Null abzieht.

Es ist zu beachten, daß der Vollzugsanweisung, wenn nach dem internen Schlüssel der Maschine die Anzahl der für das Element wichtigen Angaben nicht in einer Befehlskette untergebracht werden kann, eine vorbereitende Anweisung vorangeht, die in dem Element schon die Vollzugsbedingungen vorbereitet.

Hat die Trommel ihre Vollzugsanweisung empfangen, so formuliert sie durch Vermittlung ihrer eigenen Befehlsorgane einen ersten Größenübermittlungsaufruf, der nach Bewilligung durch die Vorrangkette zum Eingangsspeicher des Sammelkanals gesandt wird und die im Lauf des Befehls A 1001 in MAQ eingetragene Adresse auswählt. Die im Hauptspeicher an dieser Adresse abgelesene Größe wird über den Verteilerkanal zum Element gesendet, das sie an ihrer Adresse zur gleichen Zeit einträgt, wie der Zähler n—l anzeigt.

Die Trommel sendet einen neuen Größenübermittlungsaufruf aus, und die in MAQ eingetragene Adresse wird um eine Einheit erhöht. Es ergibt sich eine neue Größenübermittlung usw. Zyklus für Zyklus, es sei denn, daß die Übermittlungen nicht freigegeben werden, wobei eine durch ein vorrangigeres Element eingeführte Größenübermittlung für seine Rechnung den Verteilerkanal während einer gewissen Anzahl von Zyklen benutzt; die Übermittlung für Rechnung der Trommel wird dann bei Freiwerden des Kanals, auf dem die Größenübermittlung durch das vorrangige Element ausgeführt wurde, wieder aufgenommen.

Zeigt der Zähler an, daß die η Übermittlungen vollzogen worden sind, so sendet die Trommel eine neue Befehlsanforderung aus.

Der Programmverteiler ruft dann den Befehl 1003 auf; dieser kann ein neuer Abschnittsbefehl C sein, der die Magnettrommel in den Ruhestand setzt und ein anderes Element für eine neue Befehlsfolge aufruft.

Das oben gegebene einfache Beispiel kann leicht verallgemeinert werden, indem verwickeitere Programmfolgen aufgerufen werden, die das Einleiten gleichzeitiger Programmfolgen, das Abzweigen bedingter Folgen usw. enthalten; die verschiedenen Befehle können vorher im Hauptspeicher aufgezeichnet und dann, wie gesagt wurde, unter Überwachung durch den Programmverteiler übertragen werden, der auch die Übermittlung der für den Vollzug dieser Befehle notwendigen Größen und Informationen koordiniert.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Steueranordnung in Införmationsbehandlungsanlagen für die Steuerung wechselseitiger Übermittlungen zwischen einem Magnetkernzentralspeicher und irgendeinem von mehreren zur unabhängigen Durchführung von Programmen oder Teilprogrammen geeigneten selbständigen Elementen, mit diesen verschiedenen Elementen eine Vorrangfolge erteilenden Organen, gekennzeichnet durch

einen ersten statischen Speicher (7, 14) für den Empfang und die Speicherung einer von einem durch die Vorrangorgane (11) ausgewählten Element (9, 10, usw.) ausgehenden anzeigenden Information,

einen Adressenspeicher (15 oder 24) mit einer Anzahl Kolonnen von mit den selbständigen Elementen in Beziehung stehenden Speicherzellen sowie mit Auswahlkreisen (16 oder 25) für die Auswahl einer dieser Kolonnen, die jede eine der Nummer des zugeordneten Elements entsprechende Adressennummer haben, und
durch einen Programmverteiler nacheinander derart wirksam gemachte Arbeitsverbindungen, daß

zunächst ein die Nummer des ausgewählten selbständigen Elements darstellender Teil der im statischen Speicher (7, 14) gespeicherten anzeigenden Information den Auswahlkreisen (16 oder 25) des Adressenspeichers (15 oder 24) zugeführt wird, um der so ausgewählten Kolonne eine Adresse zu nehmen, und daß darauf diese Adresse über ein Zwischenregister (19 oder 28) auf die Auswahlkreise (13) des Magnetkernzentralspeichers (1) zur Auswahl einer durch diese Adresse bestimmten Speicherstelle übertragen wird.

2. Steueranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahlkreise (16 oder 25) für die gleichzeitige Entnahme der Binärwerte einer Adresse aus dem zugeordneten Adressenspeicher (15 oder 24) eingerichtet sind, wobei der erste Adressenspeicher (15) zur Aufnahme der die zu behandelnden Zahlen und Operanden betreffenden Adressen und der zweite Adressenspeicher (24) zur Aufnahme der die Programmbefehle betreffenden Adressen bestimmt ist.

3. Steueranordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Verbindungen zwischen dem ersten statischen Speicher (7, 14) und einem zweiten statischen Speicher (33) für die Übertragung des genannten Teils der anzeigenden Information, oder der Elementnummer, auf den letzteren Speicher sowie durch andere Verbindungen, mittels welcher diese Elementnummer die Auswahl der Kolonne des zweiten Adressenspeichers (24) während der weiteren dasselbe selbständige Element betreffenden Operationen bestimmt.

4. Steueranordnung nach Anspruch 2 oder 3, worin die durchgeführten Operationen dem Rhythmus der Zyklen des Zentralspeichers folgen, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Verbindungen des ersten statischen Speichers (7,14) mit dem Eingangsregister (2) des Zentralspeichers (1) der verbleibende, eine zu verarbeitende Angabe darstellende Teil der anzeigenden Information in diesen Speicher im Lauf eines Speicherzyklus nach der Betätigung der Auswahlkreise (13) eingegeben wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 1049129;
Buch von H. Rutishauser, A. Speiser,
E. Stiefel, »Programmgesteuerte digitale Rechengeräte«, Basel, 1951, S. 16 bis 19,45 bis 49.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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