DE1499176C - Anordnung zur Durchfuhrung von zumindest zwei Verarbeitungs Programmen an digitalen Daten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Durchführung von zumindest zwei jeweils mehrere Operationen umfassenden Verarbeitungs-, insbesondere Rechenprogrammen, an digitalen Daten, welche in einer der Anzahl der Verarbeitungsprogramme entsprechenden Anzahl von Zwischenspeichern vorliegen, mit einer schnellen Datenverarbeitungseinrichtung zur Verarbeitung der von den Zwischenspeichern eingespeisten Daten gemäß seitens der Programme vorgeschriebenen, ebenfalls in Datenform vorliegenden Instruktionen und mit Eingabe- sowie Ausgabetaststufen zur Übertragung von Daten von den Zwischenspeichern zu der Datenverarbeitungseinrichtuno bzw. umsekehrt.

Hs sind bereits Anordnungen der erwähnten An bekannt, bei denen die digitalen Daten unmittelbar von den Zwischenspeichern in die Dalenverarbeitungseinrichtung übertragen werden. Während es in letzter Zeit gelungen ist. die Datenverarbeitungseinrichtung immer schneller zu machen, so daß die von den Zwischenspeichern eingespeisten Daten in einer verhältnismäßig sehr kurzen Zeit verarbeitet werden können, trifft dies bei weitem nicht für die notwendige

ίο Übertragungszeit der Daten von den Zwischenspeichern zu der Datenverarbeitungseinrichtung zu. Infolgedessen ergeben sich bei der Datenverarbeitungseinrichtung Leerlaufzeiten, welche die Arbeitszeiten im Verhältnis vielfach übersteigen; mit anderen Worten verarbeitet die schnelle Datenverarbeitungseinrichtung demgemäß nur während eines Bruchteils ihrer gesamten Einschaltzeit tatsächlich Daten, während sie in der übrigen Zeit die Einspeisung und Ausgabe von Daten aus den Zwischenspeichern abwartet.

Aufgabe der Erfindung ist demgemäß die Schaffung einer Anordnung, welche die Zusammenarbeit zwischen verhältnismäßig langsamen Zwischenspeichern und einer schnellen Datenverarbeitungseinrichtung ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß zwischen der Datenverarbeitungseinrichtung und den Eingabe- sowie Ausgabetaststufen eine der Anzahl der Verarbeitungsprogramme entsprechende Anzahl von vielstufigen Schieberegistern vorgesehen ist, welche eingangsseitig mit der Ausgangsseite und ausgangsseitig mit der Eingangsseite der Datenverarbeitungseinrichtung verbunden und zur ständigen taktgesteuerten Umwälzung der Daten in einem die Datenverarbeitungseinrichtung einschließenden Kreis ausgebildet sind, daß die Umwälzzeitperiode der Daten in jedem der Schieberegister zumindest der zum Austausch von Daten zwischen den Zwischenspeichern sowie den zugehörigen Schieberegistern erforderlichen Zeit entspricht und daß ein mit der Taktsteuerung der Schieberegister synchronisierter Multiplexer zum periodischen Verbinden der Ausgänge jeweils eines der Schieberegister mit dem Eingang der Datenverarbeitungseinrichtung jeweils einmal innerhalb einer Umwälzzeitperiode vorgesehen ist.

Es werden also zur Lösung zwischen den Zwischenspeichern und der Datenverarbeitungseinrichtung im wesentlichen ringförmig gestaltete Schieberegister angeordnet, deren Umwälzzeit so bemessen ist, daß gerade eine Datenübertragung des Zwischenspeichers erfolgen kann. Durch den hierbei möglichen Multiplexbetrieb der Datenverarbeitungseinrichtung wird diese ohne Leerlaufzeiten dauernd in Betrieb gehalten und kann daher voll ausgenutzt werden. Mit anderen Worten können also einer vorgegebenen Datenverarbeitungseinrichtung gegenüber dem Stand der Technik wesentlich mehr Zwischenspeicher zugeordnet werden, als dies bisher möglich war.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Das Ausführungsbeispiel ist in Blockschaltbilddarstellung unter Weglassung eines Teils sich wiederholender Bauelemente gezeigt.

Die in der Zeichnung veranschaulichte Anordnung dient zur Durchführung von dreizehn jeweils mehrere Operationen umfassenden Rechenprogrammen an digitalen Daten, welche in einer der Anzahl der Verarbeitungsproeramme entsprechende Anzahl von Zwischenspeichern 40/1, 40/2 . . . 40/13 vorliegen.

Eine schnelle Datenverarbeitungseinrichtung 48 dient zur Verarbeitung der von den Zwischenspeichern 40 eingespeisten Daten gemäß seitens der Programme vorgeschriebenen, ebenfalls in Datenform vorliegenden Instruktionen. Jedem Zwischenspeicher 40 sind eingangsseitige Pufferregister 58/1, 58/2 . . . 58/13 zugeordnet, denen Eingabetaststufen 56/1,56/2... 56/13 vorgeordnet sind. An jeweils einem Eingang dieser Eingabetaststufen liegen Signale einer der Datenverarbeitungseinrichtung 48 ausgangsseitig zugeordneten Pufferstufe 50, während ein zweiter Eingang über einen synchronisierenden Taktgeber 100 getastet wird. Jeweils einem weiteren Eingang der Zwischenspeicher 40 sind Pufferregister 92/1, 92/2 . . . 92/13 in Verbindung mit vorgeordneten Ausgabetaststufen 90/1, 90/2. . . 90/13 zugeordnet, von denen der eine Eingang jeweils an einem Steuerregister 86 und der andere Eingang an dem bereits genannten Taktgeber 100 liegt. Die Ausgänge der Zwischenspeicher 40 liegen an einer eingangsseitigen Pufferstufe 46 der Datenverarbeitungseinrichtung 58.

Ein Haupteingang und Hauptausgang der Datenverarbeitungseinrichtung 48 stehen mit einer Eingabe- und Ausgabeeinheit 24 in Verbindung. Ein weiterer Eingang und Ausgang der Datenverarbeitungseinrichtung 48 steht mit einem zentralen Speicher 20 in Verbindung, um aus diesen Daten anzufordern, die sich aus über die Eingabe- und Ausgabeeinheit 24 eingespeisten Befehlen ergeben.

Zwischen der Datenverarbeitungseinrichtung 48 und den Eingabe- sowie Ausgabetaststufen 56 bzw. 90 ist eine der Anzahl der Verarbeitungsprogramme entsprechende Anzahl von jeweils 12stufigen Schieberegistern 70 vorgesehen, welche eingangsseitig mit der Ausgangsseite und ausgangsseitig mit der Eingangsseite der Datenverarbeitungseinrichtung 48 verbunden und zur ständigen taktgesteuerten Umwälzung der Daten in einem die Datenverarbeitungseinrichtung 48 einschließenden Kreis ausgebildet sind. Im vorliegenden Fall besteht jede Stufe jedes Schieberegisters in der Baueinheit 70 aus vier parallel angeordneten Teilstufen A, P, Q, K, von denen eine erste Teilstufe A Zwischenergebnisse und Resultate bis zu achtzehn Bit, eine zweite Teilstufe P die laufende Adresse eines Rechenvorgangs bis zu zwölf Bit, eine dritte Teilstufe Q einen Operanden bis zu zwölf Bit und eine vierte Teilstufe K eine Operationsverschlüsselung bis zu neun Bit aufnehmen können. Der bereits erwähnte Taktgeber 100 ist auf die Verarbeitungsgeschwindigkeit der Datenverarbeitungseinrichtung 48 synchronisiert und steuert indirekt gleichzeitig die Umwälzung der Daten in der Baueinheit 70, so daß diese durch die Taktgeber 100 indirekt beeinflußt ist. Die Baueinheit 70 bewirkt eine ständige taktgesteuerte Umwälzung der Daten in einem die Datenverarbeitungseinrichtung 48 einschließenden Kreis, wobei die Umwälzzeitperiode der Daten in jeder Teilstufe A, P, Q, K zumindest der zum Austausch von Daten zwischen den Zwischenspeichern 40/1 bis 40/13 sowie den zugehörigen Schieberegistern der Baueinheit 70 erforderlichen Zeit entspricht. Der Taktgeber 100 tastet jeweils einmal innerhalb einer Umwälzzeitperiode, die im vorliegenden Fall 900 Nanosekunden beträgt, eine periodische Verbindung der Ausgänge jeweils einer der Teilstufen A, P, Q, K mit dem Eingang der Datenverarbeitungseinrichtung 48 und wirkt daher als Multiplexer.

Die fünfte Stufe der Teilstufe K der Baueinheit 70 steht mit einer Pufferstufe 82 in Verbindung, deren Ausgang an dem Eingang der Datenverarbeitungseinrichtung 48 liegt. Zwei Eingänge des Steuerregisters 86 liegen jeweils an der achten Stufe der Teilstufe P und Q der Baueinheit 70.

Im Betrieb werden von der Eingabe- und Ausgabeeinheit 24 Daten in die Datenverarbeitungseinrichtung 48 eingespeist. Diese Daten werden über die Pufferstufe 50 entsprechend der Steuerung durch den Taktgeber 100 auf die Zwischenspeicher 40/1. . . 40/13 übertragen. Die von der Datenverarbeitungseinrichtung 48 für einen Verarbeitungsschritt beanspruchte Zeit beträgt 100 Nanosekunden. Ist eine Operation durchgeführt, so gelangen die Daten in die Baueinheit 70 und werden dort über insgesamt 900 Nanosekunden umgewälzt, was bedeutet, daß die Daten in jeder Stufe der Teilstufen A, P, Q, K etwa 75 Nanosekunden verweilen. Jeweils beim Auftreten der in der Teilstufe K umgewälzten Operationsverschlüsselung in deren fünfter Stufe werden diese Daten von der Pufferstufe 82 abgegriffen und zu der Datenverarbeitungseinrichtung 48 zurückgeführt, damit diese die befohlene Datenverarbeitungsoperation ausführt. Die laufende Adresse wird von der achten Stufe der Teilstufe P durch das Steuerregister 86 abgegriffen und unter Steuerung des Taktgebers 100 über die Taststufen 90/1. . . 90/13 den Zwischenspeichern 40/1. . . 40/13 zugeführt. In der gleichen Weise werden auch von der achten Stufe der Teilstufe Q die Operanden von dem Steuerregister 86 abgegriffen und den Zwischenspeichern 40/1. . .

40/13 zugeführt. Außerdem steht die Datenverarbeitungseinrichtung 48 noch mit einem zentralen Speicher 20 in Verbindung, um aus diesem bei Bedarf sowie entsprechend gegebenen Befehlen Daten entnehmen zu können.

Insgesamt ergibt sich demnach aus der vorangehenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, daß —■ bezogen auf ein bestimmtes Rechenprogramm — zwischen den einzelnen Rechenoperationen, die lediglich 100 Nanosekunden in der Daten-Verarbeitungseinrichtung 48 in Anspruch nehmen, nicht weniger als 900 Nanosekunden von der Baueinheit 70 zur Verfügung gestellt werden, in denen Daten durch Inverbindungtreten mit den Zwischenspeichern 40/1. . . 40/13 gemäß dem betreffenden Rechenprogramm ausgetauscht oder ersetzt werden können. Die Datenverarbeitungseinrichtung 48 arbeitet daher in einem Multiplexbetrieb, wobei für jedes Rechenprogramm in Aufeinanderfolge zuerst eine erste Operation, danach für jedes Rechenprogramm eine zweite Operation usw. durchgeführt werden. Während des Betriebes ist die Datenverarbeitungseinrichtung 48 voll ausgelastet, weil die Verweilzeit der Daten in jeder Stufe der Baueinheit 70 größenordnungsmäßig derjenigen der Datenverarbeitungseinrichtung 48 entspricht. Im vorliegenden Beispiel beträgt die Verweilzeit 75 Nanosekunden gegenüber 100 Nanosekunden Verarbeitungszeit in dem Rechner. Die restlichen 25 Nanosekunden werden für die schrittweise Umwälzung von einer Stufe der Schieberegister 70 in die nächste Stufe benötigt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Durchführung von zumindest zwei jeweils mehrere Operationen umfassenden Verarbeitungs-, insbesondere Rechcnprogrammen, an digitalen Daten, welche in einer der Anzahl der Verarbeitungsprogramme entsprechenden Anzahl von Zwischenspeichern vorliegen, mit einer schnellen Datenverarbeitungseinrichtung zur Verarbeitung der von den Zwischenspeichern eingespeisten Daten gemäß seitens der Programme vorgeschriebenen, ebenfalls in Datenform vorliegenden Instruktionen und mit Eingabe- sowie Ausgabestufen zur Übertragung von Daten von den Zwischenspeichern zu der Datenverarbeitungseinrichtung bzw. umgekehrt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Datenverarbeitungseinrichtung und den Eingabe- sowie Ausgabetaststufen eine Anzahl der Verarbeitungsprograinme entsprechende Anzahl von vielstufigen Schieberegistern (70) vorgesehen ist, welche eingangsseitig mit der Ausgangsseite und ausgangsseitig mit der Eingangsseite der Datenverarbeitungseinrichtung (48) verbunden und zur ständigen taktgesteuerten Umwälzung der Daten in einem die Datenverarbeitungseinrichtung einschließenden Kreis ausgebildet sind, daß die Umwälzzeitperiode der Daten in jedem der Schieberegister zumindest der zum Austausch von Daten zwischen den Zwischenspeichern (40/1 bis 40/13) sowie den zugehörigen Schieberegistern erforderlichen Zeit entspricht und daß ein mit der Taktsteuerung der Schieberegister synchronisierter Multiplexer zum periodischen Verbinden der Ausgänge jeweils eines der Schieberegister mit dem Eingang der Datenverarbeitungseinrichtung jeweils einmal innerhalb einer Umwälzzeitperiode vorgesehen ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Stufe jedes Schieberegisters aus vier parallel angeordneten Teilstufen besteht, von denen die erste (A) zur Aufnahme von Zwischenergebnissen, die zweite (P) zur Aufnahme einer laufenden Adresse, die dritte (Q) zur Aufnahme eines Operanden und die vierte (K) zur Aufnahme einer Operationsverschlüsselung dient.