DE1449540A1

DE1449540A1 - Digital-Rechenmaschine

Info

Publication number: DE1449540A1
Application number: DE19631449540
Authority: DE
Inventors: Shogo Anraku; Kenro Murata
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1962-04-02
Filing date: 1963-04-02
Publication date: 1969-01-30
Also published as: GB1043358A; DE1449540B2

Description

P 14 49 540.0 »3. Sep. 1968

H 48 722 IXc/42m3 *

Digital-Rechenmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf eine Digital-Rechenmaschine mit einer Befehlsablese-Steuerstufe zur Steuerung der entsprechend dem Inhalt eines Befehlszählers durchgeführten Abtastung eines Befehls aus einem Gedächtnis, einem Befehl-Dekoder zur Entschlüsselung des aus dem Gedächtnis durch einen Dekoder abgelesenen Befehls und zur Übertragung der für die Verwirklichung der betreffenden Punktion notwendigen Information an jede geforderte arithmetische Steuereinheit, einer indirekte Adressen in direkte Adressen umwandelnden Steuerstufe zur Steuerung des Vorganges, bei dem eine indirekte Adresse eine wahre Datenadresse bei Anzeige durch das betreffende Bit der in einem Befehlswort vorhandenen indirekten Adresse aufsucht, einer ersten und zweiten Lese-Steuerstufe zur Steuerung der Abtastung der ersten und zweiten Daten entsprechend der Befehlsangabe, einer arithmetischen Steuerstufe zur Steuerung der notwendigen arithmetischen Operation und/oder Entscheidung entsprechend der Befehlsangabe, einer Speioheretufe zur Einapeioherung der Ergebnisse der arithmetischen Operation oder Entscheidung in das Gedächtnis gemäß der Angabe durch einen Befehl einer ersten, nur arithmetischer Operation zugeordneten Art oder einem Befehl einer dritten, dem Schreiben in Abhängigkeit einer Entscheidung und ihres Ergebnisses zugeordneten Art, einer Sprung-Steuerstufe für die Peststellung, ob in Abhängigkeit von der Bedingung, die durch einen Befehl einer zwei-

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ten, sowohl arithmetischer Operation als auch Entscheidung und Sprung einschließlich deren Entscheidungsergebniases zugehörigen Art gegeben ist, ein Sprung durchlauf uhren ist oder nicht, und einem End-Signalerzeuger zur Einspeisung eines Endsignals in die eingangs genannte Befehlsablese-Steuerstufe bei Beendigung der arithmetischen Operation.

Bei einem arithmetischen Rechenbefehl wird eine durch den betreffenden Befehl gesteuerte Rechenoperation nur einmal ausgeführte Daher wird: im allgemeinen, wenn eine durch einen ähnlichen Befehl bezeichnete Rechenoperation häufig wiederholt werden soll, eine Programmtechnik verwendet, die zur Durchführung einer vorher bestimmten Anzahl von sich wiederholenden Rechenvorgängen Index-Register und eine Schleifenschaltung zur Bildung von Sprung-Befehlen benötigt« In modernen Digital»Rechnern werden, arithmetische, eine Wiederholung auslösende Befehle ,zur Erhöhung des Wirkungsgrades oder durch ein einfacheres Programm zur Beschleunigung der Datenverarbeitung verwendet. Derartige arithmetische, eine Wiederholung auslösende Befehle übertragen z.B. Informationen gleichzeitig von einem spezifischen Speicherplatz zu einem anderen spessifi8cJaen Speicherplatz, oder sind aus einem Befehl aufgebaut_f mit welchem eine Vielzahl von spezifischen Informationen aus einem Bereich des Speichers in verschiedene Bereiche (scatter) oder· aus verschiedenen Bereichen in einen Bereich (gather) entsprechend der vorgeschlagenen Yerarbeitungsart übertragen werden, oder mit welchem eins bestimmte Information aus einem spezi£i8on@& Speicherplatz ausgetastet wird« Diese Befeh»

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le werden als Übertragungsbefehle für einen Speieberbereich, als Streu- oder Sammel-Befehl und als Kolonnen-Abtastbefehl bezeichnet und in der Programmierteehnik jeweils häufig für entsprechende Datenverarbeitungsvorgänge verwendete

Es sind zwei Methoden zur Realisierung solcher Befehls-Punktionen bekannt ι

Im ersten Fall werden dem Digitalrechner unabhängige Befehle erteilt, auf Grund dessen er die entsprechenden Funktionen ausführt·

Im zweiten Fall werden nur keine ?/ieöerholungen auslösende Befehle in den Digital-Sechner eingespeichert und diese Befehle mit einem besonderen Befehl in Wiederholungen auslösende Befehle umgewandelt.

Bei der ersten Methode ist der Befehl selbst derart beschaffen, daß er eine direkte oder indirekte Information enthält, die für die Auslösung der sich -wiederholenden arithmetischen Rechenoperation notwendig ist, z.B. Informationen für das Verfahren der Datenauswahl und Informationen für die Anzahl der Wiederholungen. Dieser Befehl gehört zu einem Programmtyp mit Makro-Befehlen und gibt ganz spezielle einzelne Steuerbefehle. Diesee Programm ist direkt lesbar, jedoch muß der Nachteil einer Unregelmäßigkeit im Aufbau des Wort-Befehles in Kauf genommen werden· Selbstverständlich werden für einen, Wiederholungen auslösen-

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den Befehlstyp mehr Informationen benötigt* als für einen, keine Wiederholungen auslöseMen Befeßlstyp. Deshalb sind* wenn - die'Informationen für die Wiederholung in den Wiederhöl-Befehl selbst aufgenoimen werden müssen, -verschiedene Auftssuarten fur den T/ort-Befehl erforderlich. An dieser läge, daß hamlieh verschiedene Aufbauarten für die Wort-Befehle eingeführt werden müssen, ändert sich such nichts, wenn für die Wiederholungen auslösende Befehle die Methode der indirekten Bezeichnung !bestimmter Informationen verwendet wird.

Mezweite Methode Gesteht darin, daß der spezielle Befehl, der eine Wiederhollang oder eine Methode ziar Datenasiswahl hezeieiinet, sobald er wiederholt 1st, zusammen mit der Anzahl der Wiederholungen eingeordnet i?ird und der nächstfolgende, keine Wiederholung beseishnende Befehl in einen, eine Wiederholung auslösenden ' Befehlstyp Timgeiimndelt Wird* Bei dieser Methode wird die Neigung? die Befehle au spemalisieren, kaum verkleinert, da die Stellung, welche die verschiedenen speziellen Bef shlsarten enthalt? nieht geändert wird, d»h-, die Eechenprogramine werden, sobald eine Wiederholung berücksichtigt werden muß, sehr kompliziert, da diese speziellen Befehle der Wiederholung vorausgehen müssen»

Obwohl im allgemeinen bei der Verwendung von Hakro-Befehlen oder durch die Einführung einea verschiedenen Aufbaues der Wßrt-Befehle ein übersichtliches Programm entsteht," ist dies niciit notwendigerweise ein Yorteil, da mit diesen Programmarten das arithmetische Steuersystem eines Digital-Heehners sehr unübersichtlich wird.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Dlgital-Bechenoiaschine der eingangs erläuterten Art dahin weiterzuentwickeln, daß bei ihr eine sich wiederholende aritbme- · tische Hechenoperation durch einfache Befehle und mit einem einfachen Steuersystem ausgeführt werden kann·

Die arithmetischen Befehle sollen dabei entweder aus einer nur auf einer arithmetischen Operation beruhenden Art, aus einer auf einer arithmetischen Operation, einer Entscheidung und einem Sprung beruhenden Art und aus einer auf einem Sprung und einer in Übereinstimmung mit der Entscheidung vorgenommenen Einspeicherung eines speziellen Befehls in ein Gedächtnis beruhenden Art bestehen, die eingangs als erste, zweite und dritte Befehlsart bezeichnet sind·

Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daB das Steuersystem der Maschine eine Endprüfstufe enthält, die den End-Signalerzeuger unmittelbar enregtund das Verschieben auf den nächsten Befehl steuert, wenn die Operation der Speicherstufe oder der Sprung-Steuerstufe vollendet worden ist und falls ein die Wiederholung arithmetischer Operation bezeichnendes Bit an einer besonderen Stelle im Befehlswort zur selben Zeit "0" ist, und außerdem dann, wenn das genannte Bit gleich ^H1" ist, entsprechend dem Inhalt eines speziellen Registers feststellt, ob die arithmetische Operation weitergeführt werden soll oder nicht, und daß weiterhin im Steuersystem eine Adreseen-Umwand-Iunj8stufe vorbanden ist, die zur Zeit der Wiederholung die Datenadressen in Übereinstimmung mit dem Inhalt des speziellen

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Registers so lange» als die Endprüfstufe die Unvollständigkeit der Operation anzeigt, modifiziert und die indirekte Adressen in direkte Adressen umwandelnde Steuerstufe oder die erste und zweite Lese-Steuerstufe in Übereinstimmung damit steuert, ob die modifizierte Adresse als eine indirekte oder , eine direkte Adresse^ betrachtet wird, wobei ein £eil des genannten speziellen Registers als ein Indexregister, ein arithmetisches Register oder zeitweiliges Register verwendbar ist» so daß insgesamt äie Stellungen der Operanden klargestellt sind, eine Schleife zwischen den einzelnen Stufen gebildet ist und eine arithmetische Operation während einer bestimmten Zeitdauer unter der Kontrolle der vom Befehl-Bekoder erhaltenen Information wiederholt durchgeführt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung im einzelnen beschriebenι es zeigern

3?ig. 1 äen Aufbau eines Wort-Befehls in einer schematischen bildlichen Darstellungj

Pig. 2 den Begisterinhalt In schematischer bildlicher Darstellung}

Fig. 3 einen weiteren Aufbau eines Wort-Befehls in schematischer bildlicher Darstellung?

Fig. 4 einen andersartigen Inhalt eines Registers in schematischer bildlicher Darstellungj

Fig. 5 ein= Beispiel eines Steuersystems dea Digital-Rechners der vorliegenden Erfindung in einem Blockschaltbild?

Pig. 6 und 7 Teile einer logischen Schaltung des Steuersystems der I¹Xg. 5 als schej&atiseiles Blockschaltbild ;

Fig· "8 den aus beispielsweisen Befehlen !bestehenden Inhalt der speziellen Eegister in einer scfaematischen bildlichen Barst«llung.

In der folgenden Besehreibimg werden zunächst Befehle gezeigt, wie sie in der vorliegenden Erfindung Yerwendung finden·

Erste Befehlsart t

Diese erste Befehlsart wird durch folgenden Ausdruck beschrieben»

(1)

worin *.. und au die Operanden der jeweiligen Wort-Adressen und al sowie au die mit dem Inhalt der m.. und m₂ zugeordneten Index-Register näher bestimmten Wort-Adressen darstellen· Der Inhalt der Wort-Adressen m. und iL wird durch das Zeichen (£^) und (al) beschrieben. Der Ausdruck (1) stellt dann folgenden Befehl dart "FtiJire alt dem Inhalt der Adresse su und sL die der Torschrift des Befehlsschlüseele entsprechende Operation aus und speichere das Ergebnis la die Adresse £1 ein¹¹· Oiese Anweisung stellt ein typisches Beispiel eines Zwei-Adressenbefehls dar· Eine Abänderung diesee Beispiels ist durch folgenden Ausdruck gegeben!

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te '''Mitae mti Q.&T '.

■s-AfefesSse IaJ ibis sur BitW-«ar©as© su 4> 1 i;aä von üer Bit-Mx=©; 1 f

ffi_o -?- 1 sia^S3o Bsr Aiiffc-au sines äsrartigsa Wo^"*;Is©f©ills: ist in S¹Ig-C 1 fisrffsatellt3 sr fesstsit aus öes, »lie indirekfes-s. ASres

iai eiaselnes beseiefcisMen Bits jL· u&ä i„₉ Sea dia bessioaa®ndga Bit f rad äeia äie Adressen ö©2" liia-ss-Esgister bs« i Bits b., n&ä b_n sowie äem gssäS eer Irfiii'limg vorge_s le lfiefi.srBGlimg bes©ician@nd©K. Bit r₃

Ton äi©s®n beiden Beispielen eiiies Bsfels wird eier ein© (1) für ©in© liifoffiaatioa mit fester Wo2=tläE.ge und der andere (2) für eine Infoiiaatisn mit bitweise veränderbarer f/ortlänge benutzte Beide gefeör-an. sn clem im allgemeinen keiae Wiederholung auslösea.-den Ssfelilstjp uaa uatersehsiden sich nur ia feeznig aiaf die feste oder veränderliche Wortläage„

Bas die ¥isderliolimg steuei'nde Bit r kann auch- für den lall (1) verwendet werd@n_o Der Befehl wird fiaim für ä®n Fall r = "O⁵' au dsffi gebräiaeiilichen keine f/iederholusg auslösenden arithmetisches. Befehlstyp und für den Fall r ~ ⁿV^% su einem eine WieöerlioluEig aasISsendsn.Befehlstyp, d.Jie die Ogeration wiederholt si=. L entsprechend dem Inhalt.eines getrenntem spesiellen Registers«, Der Zsfozmatioasinhalt dieser speziellen Eegister ist für den vorliegenden Fall in Mg, 2 dargestellt, wobei mit der Information O₁ und ä« der Abstand .der in den Adressen mT und m_o enthaltenen Oper-aadsa aaeli der zweiten liiederiaoliang besei'-'net wir"

der willkürlich und unabhängig featgelsgt vj-rden kann. Die Information η "bezeichnet die Häufigkeit der Wiederholung und die Information ρ bezeichnet die An κ aiii der bei?, ir s ausgeführten Wiederholungen der Operation« Zur Iuformati/■:.*. ρ wird nach jeder einzelnen Wiederholung dieser Heefteiiopera+jU.·· ao lange die 1 a-Hiert, bis η - ρ = Full und ??a:iit die P... · .V-. operation beendet ist.

Wenn die Wiederholung mit r - ¹M'¹ beacior^iet xav, können unter Annanite eines deiu Ausdruck (?) entü.:.^r ?c.b3nderi Befehle;'; die folgenden Rechenoperationen nacnainauÄe, 'nisgeftiiirt werden»

1, Operation ι (ήΓ^πΓ^ + i) ^ft (.^.,.,m^ t- 1)—> ·"_; ,.,rip + 1, .V Ope rat ion ι (S^-fd ^m^-f-ci^i.)^ {.u-p^iil,·¹·!}—-,!· r..*cL·,... ΐη^+Ίο+Ι,

r».Operation! (^+(n-1}ά^.Jn^ + (r. '> }i.+l)-*i^,4 {

} ϊ

V/enn ale spezieller Pall iieaes üeiipiii'- nie erste fieohen 0Ό3ration die Form aufweist %

(ST₁^o₁ + 1)—>m^^£₂ ·*· i, (A)

dann umfaßt, für den Fall, daß sich dor Bg'^iI a^f einen Speicher besiaht, der die Wiederholung auslesende Bci^lssyp dieses Speicherbefefclö der. übertregangebefehl für ein^i Speicherbereich, den S'c'.'eu-B^fshl (acatter) ^inu de« SäMmal-i:-ifühl (gather). Ferner

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- ίο -

Izssm sin? äan IaIl₅ daß cL - Q und &^0 ist ,--der eine Wieder holim§ auslösende Befehlstyp derart umgeformt' werden, daS m 63,21211 speziellen Bsfehl enthält, der "den lniia.lt bestimmt b@ zeiei::j.eter Adressen entsprechend dg verteilt«

T-QT eine Wiederholung auslösende Befefclstyp eatsprasiieafi' des- ii3sel22?iebenen Art kann derart aufgebaut s©in_s daß ei? in Ab iilk.gi _:*sit iron der Ü7aiil der Reciienoperation f if©rsohisä.eE,® Fni^iriioasa eisMjaMfrsi ausführt _? un.fi daS außsräexy - bei Υ^ϊίιφώ^ -üMng fdasr bereits beselirisbsaen bitweise vsrärid&rbareü Bat©E=> laues für einen soloiiea wiefisrliolten Eeoiiöiworgaag » jefle be·= lieM:3e Art τοη. Batemrerarbsitung ofen© i^g ksi-·««! durchgeführt werdsa kanne

Uli äer zweiten 33©£ehl®ai~t kann äfcnlioli wie mit fl@r qtst$& Bsisiälsart verfahren i73rden_s unabhängig davon₉ ob fs ate Wart= lä«i-"^;-"i öd®!⁵ irolllcoMSsn (bitweise) bst^o unvolllcQiasiszii.si'seichen*= "wei.iis oelsi' -^ortweiss) veränderbare Bat©D,ls5ig©a. "Ψ%τ®@ΐΐ6χΰΐ^ ;?ia= der.» ^a die Rechenoperation für ©ine biti^sise "/eräafigrbai'© 3a== teiüM^ß® äen lall ösr festen Bstenläng© ©ia,@£s£iließt₉ wi2³d is folgisMss die zweite Befehlsart aaiiand der Μϊϊ?@ϊθθ ¥&riadö2f-=

tea BsfeBIeart ist fir diesen S¹SlI in Ug₃ 3 clsrgs stillt ο Mf si BefQfel l3scisiit©ti ^Si?ergleioli© Sie Baten (al -^mC φ 1) s (eritsgrie äem ¥®^t vcn 1+ 1 Bits/ -_o Mit d@a Daten &®s aiilthmstlsGlmn^ durcii a .bezeichneten Registers, weloiaes einig© Yom. Kon

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(dieser Wert iat mit (a) -, . bezeichnet) ausgehende Wortlängen für die zuerst bezeichneten Daten enthält, führe den Vergleich entsprechend der mit f bezeichneten Vergleiciiöinformation aus und springe, wenn die Bedingung erfüllt ist, zur Adresse m, oder führe, wenn die Vergleichsbedingung nicht erfüllt ist, den nächsten Befehl aus." Diese Befehlsarten gehören zu einer Gruppe von Befehlen, die im allgemeinen als bedingter Sprung bezeichnet werden. Bei der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, in einem solchen Wort-Befehl das die Wiederholung Srennseielmende Bit r ähnlich wie im Fall der ersten Befehlsart zu verwenden. Der Y/iederholungsvorgang wird für den Fall, daß r *= "1" ist, entsprechend dem Inhalt der Register - wie bei der ersten Befehlsart entsprechend dem Inhalt der speziellen Register - ausgeführt. Der Inhalt der speziellen Register 1 und 2 wird iiir diesen Pail in Pig. 4 dargestellt.

Der sich wiederholende Rechenvorgang gehorcht dann folgenden Rechenbefehlen:

1. Operation» "Vergleiche (m.. _^m* + 1) mit (a),,.,

2. Operation» Vergleiche (m^d.,-. ai. + 1) mit (a), ., (5)

k.Operation» Vergleiche (m. + (K~-\)ä^^'m^+(K-l)aj+l) mit (a

und speichern die Kennungs-Bit-Adresse rnl+{K~i)d-, wenn die Ver gleich sbedingung bei der IC. Rechenoperation erfüllt ist, in das spezielle Register 2 und springe zur Wort-Adresse m,ⁿ Ist die

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Vergleichsbedingung dagegen nicht erfüllt, dann läuft die sich wiederholende ''Rechenoperation weiter.-Wenn die Yergleiehsbedingung auch für den lall n-p=O nicht erfüllt 1st', läuft die Rechen» operation mit dem nächstfolgenden Befehl weiter» Auf &rund der [Tatsache j daß die Information ρ des speziellen Registers 2 jedesmal um 1 vergrößert wird,, stimmt eine dieser ausgeführten Rechenoperation immer mit einem Pail überein, wie er auch bei der ersten Befehlsart auftritt«

So wird es möglich, wenn bei der aweiten Befehlsart-das die Wiederholung kennzeichnende-Bit r vorgesehen wird, die Befehlsgruppe - welche zur Kategorie des bedingten Sprunges des. keine Wiederholung auslösenden Befehlstyps gehört - und die Befehlsgruppe des eine Wiederholung auslösenden Befehlstyps -welcher auch als Tabellen-Abtastbef©hl bezeichnet wird - in den Wortbefehl der zweiten Befehlsart aufzunehmen. Dadurch entstehen sehr vorteilhafte und anpassungsfähige Programme, ohne daß irgendwelche Spezialprogramme oder Ungleichförmigkeiten in den Aufbau'des Wortbefehls eingeführt werden müssen»

Britt e Befehlgart j

Diese Befehlsart wird im folgenden für die■vollkommen-"(bitweise) veränderbare Datenlänge beschriebenι jedoch ist dieser Befehlstyp wie im 3?all der ersten und zweiten Befehlsart nicht auf die vollkommen veränderbare Datenlänge begrenzt. Der Aufbau des Wortbefehls weist auch in diesem Palle dieselbe Fon wie ,bf der ersten Befehlsart (Pig; 1) auf« Unter der Annahme, daß ei*.

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Iceine Wiederholung auslösender Befehlstyp verwendet wird, steuert der Befehl folgende Funktion.

"Führe äen Vergleich entsprechend der durch die Information f gegebenen Bedingung auf den Wert (m.*~ SL -f 1} durch und schreibe 1 in die Bit-Adresse SC, itanxi die Vergleich&edingung erfüllt, ist, und wenn sie nicht erfüllt ist_s achreibe 0 in die Bit-Adresse Ä«·"

Ba die Adresse Sip in diesem lall, wie bereits beschrieben, die Bit-Adresse bezeichnet, wird das Ergebnis des Vergleiches in ein Bit des betreffenden Speichers eingetragen. Wenn die Wiederholung mit r=^H1^H bezeichnet ist, ist die Wiederholungsbedingung dieselbe, wie im Fall der ersten 3efeiilsart und die Wiederholungs opsration wird durch den Inhalt der speziellen Speicher 1 und 2 gemäß der Darstellung in Fig. 2 durchgeführte Damit ist ι

!•Eechenope rat ion t "Vergleiche auf die Daten (m^ml ·*· 1) und speichere das Ergebnis in tie Bit-Adresse m^ ein»¹¹

2_eHeGhenoperationt^MTergleiciie auf di© Baten (m^+ä^-^m^l) und

Speichers das Irgabnis in die Bit-Adresse m^-i- dg ein·¹*

n»Eeehenoperation!"Vergleiche auf die Baten

(m-+(n«-t)d-^ia₁+{ii-i)d-+l) und speichere das Brgsbnia in die Bit-Adresse nL-i-(n~i)&2 ein_e ^B

Diese öruppe der ein© Wiederholung auslösenden Befehle ermöglicht einerseits die ¥erweü%aig einss willkürlicheß. Bit als Schalter oder Indikator ia» Qedäctotiiis, oder sie erleichtert andererseits

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das Zurückschreiben der Information dieses willkürlichen Bit und ist daher für das Programm sehr nützlich« Diese, die Wiederholung auslösenden Befehle sind in diesem Pail sehr wirksam für die Durchführung eines Vergleiches mit einer Vielzahl von Daten *

Wie aus dem Bisherigen hervorgeht, wird durch das Einführen des Wiederholungs-Bit in jeden Wortbefehl der ersten bis dritten Art eine Vielzahl nützlicher Wirkungen erhalten« Im folgenden. ■wird man das Steuersystem beschrieben ₉ mit dem solche Befehle ausgeführt werden können· Das Blockschaltbild gemäß fig. 5 stellt das erfindungsgemäße Steuersystem für den Digital-Eechner dar» Es besteht aus einer Steuerstufe 1 zum Abtasten des Befehls, mit welcher die vom Gedächtnis aus entsprechend dem Inhalt eines FoI-jgezäfalers wirksam werdenden Operation-Lesebefehle überwacht werden? einem Befehl-Dekoder 2_f in dem die aus dem Gedächtnis stammenden Befehle entschlüsselt und die für die Verwirklichung der vorgesehenen Funktion notwendigen Informationen in die arithmetische Steuer stufe übertragen werden ι einer Steuer stufe 3 für die indirekten Adressen, in welcher ein Rechner, für den als Wort-Befehle entsprechend Iig_o 1 und 3 indirekte Adressen bezeichnende Bits vorgesehen sindj die Operation des nacheinander Ablesen® der nähren-Adressen steuert, wenn immer die Informationen i- und ±2 besseioimet sind ι einer Bteuerstufe 4» welche die Abtastvorgang© der ersten und zweiten Daten durch die Befehle ausfüinr&i einer arithmetischen Steuerstufe 5₉ welche die geforderten arithmetischen Operationen und/öäer Vergleiche durch die Befehle ausführt, und einer Speicherstufe_s welche die linspeicherung der

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Ergebnisse der arithmetischen Operationen und des Vergleiches in den Speicher entsprechend den Befehlen bei der Verwendung der ersten und dritten Befehlsart durchführt· Das Steuersystem besteht außerdem aus einer Steuerstufe 7» welche für den Fall der Anwendung der zweiten Befehlsart gemäß den. durch die Befehle und die Ergebnisse des Vergleiches vorgegebenen Bedingungen feststellt, ob ein Sprung durchgeführt wurde oder nicht, und außerdem gegebenenfalls den lolgefrequenzzähler surückstellt <, Über eine Endstufe 8 wird ein End-Signalerzeuger 9 angesteuert, der unmittelbar nachdem die Operationen der Stufen 6 oder 7 beendet sind, wenn das die Y/iederholung bezeichnende Bit r im Wort-Befehl zur selben Zeit ¹¹O" ist, außerdem die Stufe 8 durch den Inhalt des bezeichneten Registers festgestellt hat, ob die arith*— metische Operation weiterläuft oder nicht, und wenn au diesem Zeitpunkt ferner r ="1" ist, den nächsten Befehl auslöst· Die Stufe 8 zeigt den Abschluß des Vorganges an, viemi

1) für die erste, zweite und dritte Befehlsart r = O ist?

2) für die erste, zweite und dritte Befehlsart r = 1 und (n - ρ = 0) ist,·

3) für die zweite Befehlse:i?t die Sprungbedingung erfüllt und r - 1 ist»

Eine Stufe 10 zur Umwandlung der Adresse verändert die Datenadresse im fall der Wiederholung in Übereinstimmung mit dem Inhalt des speziellen Registers, und zwar so lange, als.von der Endstufe 8 die Unvollständigkeit der Rechenoperation ermittelt wird» Diese Stufe verändert den ersten und zweiten Operand der

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ersten und dritten Befehlsart und für die¹ gleite. Befehlsart allein den ersten Operand·*In Abhängigkeit - davon, ob diese modifizierten Adressen als direkte oder indirekte Adressen betrachtet werden, wird die Steuerstufβ 5 derart beeinflußt_? daß sieν entweder die Umwandlung der indirekten Adressen in direkte Adressen oder die erste und zweite JLusprüfstufe 4 überwacht» Bei diesem bisher beschriebenen Steuersystem sind die Stufen 1 bis 7 und 9 für den allgemeinen FaIl₅, daß der Befehl der Kategorie des ersten, zweites und dritten■keine .Wiederholung auslösenden Befehlstyps angehört, in einer beliebigen IOimausgeführt» Die Endstufe 8 und die Stufe 10 zur Umwandlung der Adressen-sind dagegen für den Fall der Wiederholung als besondere Stufen ausgeführt, welche gemäß der Erfindung zur Yerarbeitung der eine Wiederholung "auslösenden Befehlstypen - die ein die V/iederholung kennzeichnendes Bit r in den Wort-Befehlen enthalten - ge- ~ eignet sind. Durch die Einführung dieses-Steuersystems werden für den Wiederholungsfall die Stellungen der Operanden ermittelt und danach. die arithmetische Rechenoperation in einer vorgesehenen Häufigkeit in der aus den Stufen 4₉ 5, 6 (oder 7), 8 und 10 gebildeten Schleife beliebig oft wiederholt.

Die Sndstufe8 kann ζ»Β. in der gemäß fig» 6 dargestellten IOrm ausgeführt sein» Danach sind E^ und R₂ die Befehls-Eegister für die Wort-Befehle und -SRj und SR₂ S**pezial-Kegister_e Im IMD-Tor A₁ wird mit Hilfe des' Schältimpulses 1 festgestellt ob das die Wiederholung^ kennzeichnende "Jit r des Befehls-Regi-

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sters E₂ «1« oder «0« ist und für den Fall r=«l» das Flip-Flop einsehaltet. Andererseits wird in der Subtraktionsstufe der

Inhalt des Spezial-Segisters SE₂ vom Inhalt des Spezial-Registers SE- subtrahiert· Daraus wird zur !aktzeit 2 mit dem lalrtimpuls 2 im UHD-Tor A„ die Information η - ρ erhalten· W_enn am TOD-Tor A₂ zur Saktzeit 2 ein taktimpuls anliegt und gleichzeitig η - ρ = 0 ist und sieh außerdem das Flip-Flop FF .j im eingeschalteten Zustand befindet, wird das Flip-Hop FF₂ eingeschaltet.. Ist dagegen η - ρ / 0, dann bleibt das Flip-Flop FF₂ ia zurückgeschalteten Zustand liegen· Demgemäß wird im zurückgeschalteten Zustand des Flip-Flop FF₂ (n - ρ / Q), wenn bei der zweiten Befehlsart am Eingang des ÖDlSR-üiores OR kein bedingter Sprung wirksam ist₉ am Ausgang des QDER-Tores kein Signal erzeugt, so daß der mit dem Ausgang verbundene Flip-Flop FF₁ im eingeschalteten Zustand bleibt. Befindet sich das Flip-Flop Fl₂ im eingeschalteten Zustand (n - ρ = O)₉ dann wird das Flip-Flop FF.. durch den Taktimpuls 5 zurückgeschaltet· Somit wird mit dem eingeschalteten Flip-Flop FF^ angezeigt, daß die Rechenoperation unvollständig ist, und mit dem zurückgeschalteten Flip-Flop FF^, daß sie beendet ist. Diese anhand de,r Fig* 6 beschriebene Stufe 8 kann die vorher vorgeschriebenen Funktionen durchführen und für die oben erwähnten Fälle 1), Z) und 3) anzeigen, daß die Rechenoperation vollständig ist, und in den übrigen Fällen, daß sie unvollständig ist·

In Fig· 7 ist ein Seil der mit den Spezial-Registern zusammenwirkenden Adressierstufe 10 gezeigt, wobei Ad., und Ad₂ Addi-

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■..-.■■ -is - . , ■■■■.■ .■.■■' -■■ ; ·

tionsglieder darstellen« Die Stufe 10 umfaßt eine Einrichtung, die mit dem Additionsglied Ad. für jede -.Wiederholung die ..Information Cp+l) bildet und diese wieder in den p-Eeil des SpezialRegisters SE₂ einspeichert. lerner zeigt sie eine Einrichtung, die das Additionsglied Ad₂ umfaßt und die Information d^ und d₂ der Spezial-Register SS.. und SE« ^zu 4^en Informationsteilen m. und m„ der Befehls-Register R* und Rp addiert und diese in die Speicherplätze m.,. und m₂ der Befehlsregister R^ und Rg einspeichert. Die Auswahl der Informationen m^ und m₂ sowie d^ und d₂ erfolgt durch das Einwirken eines Taktimpulses auf das Additionsglied Ad₂· Diese Stufe 10 zur Veränderung der Adressen führt zusätslich zu den. beiden beschriebenen Vorgängen eine weitere Veränderung mit dem b-Anteil (die Adresse bezeichnenden Teil des Index-Registers) dureiuDa diese aber ähnlich wie die üblichen Befehlsdurchführungen verlaufen, wird keine weitere Beschreibung dieses Vorganges gegebene

Da Elemente dieser beiden Stufen 8 und 10 in übliche Digital-Rechner eingebaut sind, können sie zusammen mit der vorliegenden Erfindung benutzt werden·

Durch die Verwendung dieses Steuersystems können der vorliegaiden SrfMung entspreehende Digital-Reebner eine Wiederholung mit Jeder Befehlsart· durchführen, die ein die Wiederholung kennzeichnendes Bit an einer entsprechenden.Stelle des Wort-Befehls: enthält und welche, gleichförmig mit einem keine ^x Wiederholung auslösenden)Befehlstyp ist. Mit der vorliegenden

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Erfindung können also verschiedene Befehlsarten mit einfachem Programm sehr vorteilhaft ausgeführt werden·

Für den Fall, daß der Digital-Rechner eine Vielzahl von Registern enthält, die im allgemeinen als arithmetische Register und Index-Register verwendet werden, und -wenn davon die speziellen Register für die Speaial-Register 1 und 2 benutzt werden, können herkömmliche arithmetische Befehle aus vorhandenen Informationen, welche zusammen mit der Art der Datenauswahl wirksam werden, für die Steuerung der Wiederholung und der Anzahl der Wiederholungen verwendet werden« Da die Informationen der speziellen Register in diesem lall ähnlich wie die Inhalte der allgemeinen Index-Register gehandnabt werden können, wird damit eine sehr allgemein und vielseitig verwendbare Programmmethode geschaffen.

Im folgenden wird nunmehr ein Programmbeispiel beschrieben!

Es wird als Beispiel ein programmgesteuerter Digital-Rechner angenommen, der Speicherelemente aus 2 χ 2 = 2 Bits enthält. In diesem Digital-Rechner ist ;jedes Bit der aus 2 Bit bestehenden Speicherelemente bitweise in einer Reihe von links nach rechts adressiert, und weiterhin sind diese Speicherelemente in Abschnitte von je 2 = 32 Bit unterteilt. «Feder dieser Abschnitte wird als Y/ort bezeichnet. Jedes Wort ist von links nach rechts adressiert, wobei die Wort-Adressen 2 bis 7 mit den Funktionen des Index-Registers versehen sind und, falls sie mit dem b-Anteil (derjenige Teil, der das Index-Register kennzeieh-

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net) des Befehls bezeichnet sind, zum Index-Register werden» Damit sind die Wort-Adressen O bis 15 diejenigen Register_s die · nicht nur durch &en m-Antei!* sondern auch durch den a~Ante'il d,es Befehls kennzeichnungsfähig sind« Die Wort-Adressen O bis 65535 sind ebenfalls Speicher-Adressen, die den m-Anteil der Befehle zu bezeichnen im Stande sind» In einem solchen Digital-Rechner^ kann, wem. die positiven Baten" SL, Mg *·.··,-B^. einer Anordnung beim Anfangs-Bit der Bit-Adresse m^ beginnen und eine Länge, von. Cl*t) litlängen aufweisen und außerdem einen Abstand Ton d-Bit beisitzen, ma ein Programm zwa nacheinander Suchen des Maximalwertes M^ dieaer Baten durchlaufen zu tlSmL&ri_f der Befehl _$ wie folgt, eingeführt werden! "¥ergleiehe <Üe Größe der Baten und springe zur Adresse m^ wenn gegeben ist

Ferner wird angenommen., daß die !ört-Adressen 2 als Special-Register 1 und die Wort-Adresse 3 als Spezial-Register 2 verwendet werden« Ferner wird angenoMaen, daß öie Wort-Adresse 4 ein arithmetisölies, Begister darstellt₃ in welches die erwähnten (1+1) Bit großen Daten Ca =4) eingespeichert sind« Das aus diesem Beispiel sich ergebende Programm ist in fig_e 8 gezeigt·

In dieser Baretellung sind die Speisher-Adressen mit K-bezeichneti im diesen Adressen sind die Befehle in der für die Programmierung üblichen Weise gespeichert} ebenfalls ist darin . die Durchführtmgs-Oränung der Steuerung gespeichert^ welche diese Befehle ausfuhrt. Die Befehle werden aurok, K und CE+t)_f; (K*2)

und (K+3) dargestellt. lter anfängliche Inhalt der Register der Wort-Adressen 2 bis 4 wird so angenommen, wie er in Fig. 8 gezeigt ist. Kunmehr wird durch den Befehl der Adressen K, (K-M) _v beim ersten Rechenvorgang (1+1) Bit der Information von der durch die Wort-Adresse 3 gekennzeichneten Bit-Adresse (m..~d)zur Wort-Adresse 4 (mit einem Anfangs-Bit von 128) übertragen» Da dort keine Information vorhanden ist, wird der Inhalt der Wort-Adresse 4 nicht geändert, d.h. die Adresse ist^O* Darauf wird, indem die Befehle (K+2), (K+3) übertragen werden, d zu (m.-d) addiert und ein Vergleich zwischen der Information IL aus (1+1) Bit der Bit-Adresse m.. und der aus (1+1) Bit bestehenden Information der Wort-Adresse 4 durchgeführt. Da für diesen Fall HL ^>O ist,, springt ■der Befehl-zum Befehl E, (K+1) der ersten Rechenoperation. In diesem Augenblick wird für ρ = 1 die Information (m.-d) anstelle m. in die Wort-Adresse 3 eingespeicherte Im Gegensatz dazu wird, wenn die Befehle E, (E+1) ausgeführt werden, die Information M₁ aus (1+1) Bit von der Bit-Adresse m₁ in die Wort-Adresse 4 übertragen. Danach wird ein Vergleich auf Grund der Befehle (E+2), K+3) zwischen der Information M₂ aus den (1+1) Bit der Bit-Adresse (nL.+d) und der Information M₁ aus der Wort-Adresse 4 durchgeführt. Für den Fall, daß IL-^M₂ ist, findet ein erneuter Sprung statt, und darauf wird die Information M₂ in die Wort-Adresse 4 übertragen. Diese Befehle (K+2), (K+3) werden, wenn M^M₂ ist, solange wiederholt, bis die durch diesen Befehl gekennzeichnete Information größer wird als der Inhalt M₁ der Wort-Adresse 4, da in diesem Befehl die Information r » 1 eingeschlossen ist. Jedesmal, wenn die Befehle (K+2) und (K+3) ausgeführt werden, wird die Informa-

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tion d zur Information m. und zur Information ρ die Informa?- tion 1 addiert« Sobald η = ρ wird, ist die arithmetische Operation abgeschlossen. Der Inhalt der Wort-Adresse 4 ist zu diesem Zeitpunkt die gesuchte Information

Bei dem bisher beschriebenen Programm wird das Ausprüfen auf einen maximalen Wert in extrem kurzen Programmschritten und Zeitintervallen vorgenommen, da das Register für die Wort-Adresse 3 auch gleichzeitig als Index-Register verwendet werden kann, welches die Daten-Adressen (Anteil m.) bei jeder Wiederholung während des Wiederholvorganges in einen Teil des Registers der Wort-Adresse 3 aus— und einspeichert. Es ist zu bemerken, daß, wenn die Wortadresse 3 nicht gemeinhin als Index—Register Verwendung findet j das Index-Register getrennt vorgesehen und ein Programm aufgestellt werden muß, um die Information der Daten-Adressen bei jedem Wiederholvorgang in dieses Index-Register einzuspeichern und um sie danach zu verwerten. Fach der Erfindung ist dies, wie aus dem vorstehenden Beispiel hervorgeht, nicht notwendig, so daß ein außerordentlich einfaches Programm erhalten wird«. -" /-^:·"

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Claims

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Patentanspruch

Digital-Rechenmaschine mit einer Befehlsablese-Steuerstufe zur Steuerung der entsprechend dem Inhalt eines Befehlszählers durchgeführten Abtastung eines Befehls aus einem Gedächtnis, einem Befehl-Dekoder zur Entschlüsselung des aus dem Gedächtnis durch einen Dekoder abgelesenen Befehls und zur Übertragung der für die Verwirklichung der betreffenden funktion notwendigen information an gede geforderte arithmetische Steuereinheit, einer indirekte Adressen in direkte Adressen umwandelnden Steuerstufe zur Steuerung des Vorganges, bei dem eine indirekte Adresse eine wahre Datenadresse bei Anzeige durch das betreffende Bit der in einem Befehlswort -vorhandenen indirekten Adresse aufsucht, einer ersten und zweiten Jtese-Steuerstufe zur Steuerung der Abtastung der ersten und aweiten Baten entsprechend der Befehlsangabe, einer arithmetischen Steuerstufe zur Steuerung der notwendigen arithmetischen Operation und/oder Intscheidung entsprechend der Befehlsangabe, einer Speicherstufe zur Einspeicherung des Ergebnisses der arithmetischen Operation oder Entscheidung in das Gedächtnis gemäß der Angabe durch einen Befehl einer ersten, nur arithmetischer Operation zugeordneten Art oder einem Befehl einer dritten, dem Schreiben in Abhängigkeit einer Entscheidung und ihres Ergebnisses zugeordneten Art, einer Sprung-Steuerstufe für die Feststellung, ob in Abhängigkeit "vondter Bedingung, die durch einen Befehl einer zweiten, sowohl arithmetischen Operation als auch Entscheidung und Sprung einschließ-

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lieh deren Entseheidungsergebnisses zugehörigen Art gegeben ist, ein Sprung durchzuführen ist oder nicht, und einem End-Signalerzeuger zur Einspeisung eines Endsignals in die eingangs genannte Befehlsables'e-Steuerstu.fe bei Beendigung der arithmetischen Operation, d a d arch g e "k. e η η ζ e i ο h η e t, daß das Steuersystem der Maschine eine Endprüfstufe (B) enthält,, die den Snd-Signalerzeuger (9) unmittelbar anregt und das ¥er«- schieben auf den nächsten Befehl steuert_s wenn, die Operation der ,Speicherstufe (6) oder der Sprung-Steuerstufe (7) vollendet worden ist und falls ein die Wieäerholrang arithmetischer Operation bezeichnendes Bit (r) an einer besonderen Stelle im Befehlswort zur selben Zeit ¹¹O" .ist., und außerdem dann, Twenn das genannte Bit (r) gleich "1" ist, entsprechend dem Inhalt eines speziellen Registers feststellt, ob die arithmetische Operation weitergeführt werden soll oder nicht, und daß weiterhin im Steuersystem eine Adressen-Umwandlungsstufe (10) vorhanden ist, die zur Zeit der Wiederholung die Batenadressen in tJhereinstirnmung mit dem Inhalt des speziellen Registers so lange» als die Endpruf-· stufe (8) die Ünvollständigkeit der Operation anzeigt, modifiziert und die indirekte Adressen in direkte Adressen umwandelia.de Steuerstufe (3) oder die erste ai zweite iese-Steuerstufe (A-) in ilbereinstimmung damit steuert,, ob die modifizierte Adresse als eine indirekte oder ©line direkte Atrssae .betrachtet nträ, wobei ein feil 4es. genannten speiziellen Eegisters als ein Indexregister, ein arithmetisclies Register oder zeitweiliges Begistsr ist, bq daß ins,gea*mt die Stellungen äer Operanden "

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klargestellt sind, eine Schleife !zwischen den einzelnen Stufen gebildet ist und eine arithmetische Operation während einer bestimmten Zeitdauer unter der Kontrolle der vom Befehls-Dekoder (2) erhaltenen Information wiederholt durchgeführt wird.

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