DE1524101C3

DE1524101C3 - Mehrfach rechnende Datenverarbeitungsanlage

Info

Publication number: DE1524101C3
Application number: DE1524101A
Authority: DE
Inventors: Richard Elmer Wayne Bradley; Walter Charles Phoenixville Fresch; John Thomas Downington Lynch; Blair Chester King Of Prussia Thompson
Original assignee: Burroughs Corp
Current assignee: Unisys Corp
Priority date: 1965-11-26
Filing date: 1966-11-26
Publication date: 1978-10-05
Also published as: GB1170285A; US3411139A; FR1517797A; DE1524101B2; DE1524101A1; JPS5615016B1

Description

Die Erfindung betrifft eine mehrfach, rechnende Datenverarbeitungsanlage.

Es ist aus dem Buch »Nachricht§nverarbeitung« von Steinbuch, S. 1057 bis 1059, 'bekannt, Universalrechenautomaten so zu entwerfen, daß durch die gleichzeitige Arbeit von Rechenwerk und Befehlswerk sich die effektive Operationsgeschwindigkeit erhöht. Die Vorgänge werden dabei simultan oder im Zeitmultiplex abgewickelt. Der Rechenautomat enthält also mehrere selbständig und gleichzeitig arbeitende Einzelwerke verschiedener Art.

Es ist ferner bekannt, durch modularen Aufbau der Datenverarbeitungsanlage einen weiteren Fortschritt zu erzielen. Die Anlage enthält eine Anzahl unter sich gleicher Baueinheiten oder Moduln, die parallel arbeiten können. Solche Moduln sind z. B. Hauptspeichermoduln, welche zusammen einen Hauptspeicher bilden, ferner zentrale Prozessormoduln und Eingabe-/Ausgabemoduln. Dadurch, daß von jedem Modul mehrere Stücke vorhanden sind, ergibt sich die Möglichkeit einer Parallelarbeit.

Aus dem Buch »Planning a computer system«, Herausgeber: Werner Buchholz, McGraw-Hill-Book Comp., 1962, ist es be.kannt, auch den Prozessormodul einer Datenverarbeitungsanlage zu unterteilen und in dem Prozessor eine Vorbereitungsvorrichtung sowie eine Endverarbeitungsvorrichtung vorzusehen, wobei die Ausführung der Befehle für die simultan arbeitende Endverarbeitungsvorrichtung von der Vorbereitungsvorrichtung vorbereitet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Datenverarbeitungsanlage der beschriebenen Art eine weitere Beschleunigung der Arbeitsweise unter Wahrung der Zuverlässigkeit und der guten Zugriffsmöglichkeiten zu erreichen und die Zahl der gleichzeitig durchführbaren Operationen zu steigern, ohne die Zahl der Moduln in entsprechender Weise erhöhen zu müssen.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Durch die Einführung der Vermittlungseinheit in den zentralen Prozessormodul und durch die Anordnung von einer entsprechenden Vermittlungseinheit im Eingabe-/Ausgabemodul läßt sich eine überraschende Erhöhung der Leistung der Anlage erreichen, ohne daß es notwendig ist, eine operativ

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aufwendige Erhöhung der Zahl der Moduln vorzu- sormodul verkehren können, so daß insgesamt 16

nehmen. getrennte gleichzeitige Betriebsoperationen stattfinden

Es ist zweckmäßig, auch in jedem Speichermodul können.

eine Vermittlungseinheit vorzusehen, die eine zwei- In F i g. 1 ist ferner eine Vielzahl von peripheren seitige intermodulare Verbindung zwischen dem 5 Geräten gezeigt, die mit je einem der Moduln 1/0-1 Speichermodul und den zentralen Prozessormoduln und 1/0-2 verbunden sind; nicht weniger als 512 derund den Eingabe-/Ausgabe-Moduln herstellt. artiger peripheren Geräte können gleichzeitig von

Die Speichermoduln werden vorzugsweise in der jedem I/0-Modul gesteuert werden. Es können sämtin den Unteransprüchen 3 bis 8 angegebenen Weise liehe I/0-Moduln an dem gleichen Satz von 512 peausgestaltet, um eine Anordnung mit Mehrfach- io ripheren Geräten teilhaben, wie dies in F i g. 1 geabwicklung zu schaffen, die eine Vielzahl von unter- zeigt ist. Es kann aber auch jeder I/0-Modul 512 Geeinander identischen Speichermoduln enthalten kann, rate bedienen, so können so viel getrennte Gruppen von denen jeder zur unabhängigen Arbeitsweise be- von 512 peripheren Geräten vorhanden sein, als fähigt ist, so daß er austauschbar mit den anderen es I/0-Moduln gibt.
Moduln der Anlage in Verbindung treten kann. 15 F i g. 2 soll die Wirkungsweise der Anlage nach

In der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung F i g. 1 erläutern.

wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbei- Bei der beschriebenen Anlage können einzelne Spiels, das in den Zeichnungen dargestellt ist, er- Teile'rasch und leicht ohne Beeinträchtigung der Beläutert, triebsfähigkeit der übrigen Teile ausgetauscht wer-

In der Zeichnung zeigt 20 den. Daher ist jedes Unterprogramm wohl definiert

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer Datenverarbei- und praktisch unabhängig von der Durchführung der.

-. tungsanlage gemäß der Erfindung mit mehreren Mo- anderen Programme.

J duln, ■ Eine Programmgruppe ESP2-100 · der Fig. 2

Fig. 2 eine schematische Darstellung der in der übernimmt z.B. die Ein-/Ausgabesteuerung, Steue-

Anlage zu verarbeitenden Programme, 25 rung der Unterbrechung, Taktgabcasw. Der Bereich

F i g. 3 ein Blockschaltbild des Prozessormoduls ESP 2-100 ist von weiteren Programmgruppen um-

mit seinen Untereinheiten, geben, die die Systemprogramme 2-200 sind. Ein

F i g. 4 ein ausführlicheres Schaltbild des Prozes- Systemprogramm ist für alle Benutzer ständig ver-

sormoduls, fügbar und umfaßt z. B. Sammelprogramme, Ein- und

F i g. 5 ein Blockschaltbild des Eingabe-/Ausgabe- 30 Ausgabevorgänge, Ablageroutinen usw.

moduls mit seinen Untereinheiten, Ein dritter Bereich 2-150 umfaßt Dienstpro-

F i g. 6 ein ausführlicheres Schaltbild des Eingabe-/ gramme, von denen in der F i g. 3 Programme 2-150 B,

Ausgabemoduls, 2-150 C und 2-1505 dargestellt sind.

F i g. 7 ein Blockschaltbild des Speichermoduls, Die Dienstprogramme 2-150 haben in erster Linie

F i g. 8 ein ausführlicheres Blockschaltbild des 35 die Grundkennzeichen eines Systempogramms 2-200.

Speichermoduls, Sie besitzen jedoch auch die Möglichkeit, in direkten

F i g. 9 ein Zeitdiagramm, welches einen Lesevor- Kontakt mit Teilen der Anlage zu treten, die norgang des Speichermoduls der Fig. 8 in Antwort auf malerweise für das ProgrammESP2-100 reserviert eine Abfrage nach einer aus vier Werten bestehenden sind. Daher kann ein Dienstprogramm als ein ProInformation beschreibt, 40 gramm definiert werden, welches ähnlich wie ein

F i g. 10 ein Schaltbild der miteinander in Verbin- Benutzerprogramm in einer Compiler-Sprache ge-

dung stehenden Moduln. schrieben ist, jedoch direkten Zugang zu Teilen der

In F i g. 4 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfin- Anlage besitzt, die normalerweise für das ESP-Pro- ; dung gezeigt. Eine Gruppe von Speichermoduln Ml gramm reserviert sind. Ein Beispiel eines Dienstprobis M16 bilden das aus magnetischen Dünnfilm- 45 gramms ist ein Pogramm, welches direkt mit Fernschichten bestehende Hauptspeicherwerk der Anlage. Schreiberkanälen in Verbindung treten kann.
Der Hauptspeicher kann einen Modul oder 16 Mo- Ein vierter Bereich "2-300 umfaßt alle Programme, duln umfassen, so daß dadurch eine Anpassung der die außerhalb der Anlagenprogrammfläche liegen.· Errichtung der Anlage und eine künftige Ausdeh- Sein Inhalt hängt von dem besonderen Verwendungsnung möglich ist. Jeder Speichermodul ist ein Spei- 50 zweck der Anlage ab.

eher, der mit hoher Geschwindigkeit die Operation Von den vier Bereichen ist der Bereich ESP 2-100

des Lesens und Einschreibens von Daten unter dem zweifellos der am schwierigsten für eine Änderung

Einfluß von Befehlen von zentralen Prozessormoduln zugängliche Teil. Um die Schwierigkeiten bei einer

CP1 und CP 2 durchführt. Die Moduln sind unterem- solchen Änderung zu verringern, sieht die vorliegende

ander durch ein Kabelnetzwerk verbunden. Es sind 55 Anlage ein ESP-FeId vor, welches den kleinstmög-

auch Eingabe-/Ausgabemoduln 1/0-1 und 1/0-2 vor- liehen Umfang hat. Dies wird dadurch erreicht, daß

handen, welche in wechselnder Reihenfolge mit Sam- man die Dienstprogramme 2-150 viele Funktionen

melschienen der Anlage verbunden sind. durchführen läßt, die bisher von den Exekutivpro-

Die Zahl der Moduln der zweiten Gruppe kann grammen durchgeführt wurden. Auf diese Weise

den Verhältnissen angepaßt werden und kann bis zu 60 können die Dienstprogramme auf Wunsch leicht da-

16 Moduln enthalten. durch geändert werden, daß man das Programm um-

Die Anlage würde maximal daher 32 Moduln schichtet und von neuem in das System einführt,

umfassen, von denen 16 dem Hauptspeicher und 16 Die Fig. 3 und 4 erläutern den zentralen Prozes-

dem Prozessor und der Ein- und Ausgabe zugeord- sormodul. F i g. 3 zeigt die Bareinheiten des Moduls

net sind. 65 und F i g. 4 die Teile des Moduls in wesentlich ge-

Es besteht daher die Möglichkeit, daß alle 16 nauerer Darstellung. Der Prozessormodul 3-10 ent-Speichermoduln jeweils mit einem getrennten Ein- hält drei getrennte Baueinheiten: eine Vermittlungsgabe-/Ausgabemodul oder einem zentralen Prozes- einheit 3-14, eine Vorverarbeitungseinheit 3-18 und

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eine Endverarbeitungseinheit 3-22. Die letzteren bei- untergebracht. Wenn die Stelle IDXQ/PRTQ vollden Einheiten werden auch als ADVAST, 3-18, und belegt ist, so entfernt COMM die ältesten Daten in FINST, 3-10, bezeichnet. Üblicherweise empfängt der Reihe und überträgt sie zum Hauptspeicher, die Vermittlungseinheit von sämtlichen Speicher- Abgesehen von den bisher erwähnten Einzelheiten moduln Informationen; die eingegangene Instruktion 5 sind die weiteren Funktionen der Vermittlungseinheit gelangt dann zu der Vorverarbeitungseinheit 3-18. In die Erzeugung der Parität bei abgehenden Adressen dieser Einheit erhält die Instruktion jede erforder- und Daten, die Prüfung der Parität bei einlaufenden liehe Vorverarbeitung. Wenn keine Vorverarbeitung Daten und die ständige Überwachung der Untererforderlich ist, wird die Instruktion unmittelbar brecherleitungen von den Speichermoduln, den Ein-/ durch innere Verbindungsleitungen 3-20 zur End- ίο Ausgabemoduln und anderen zentralen Abwickverarbeitungseinheit 3-22 übertragen. Auf alle Fälle, lungsmoduln. Die Vermittlungseinheit besteht aus ob nun eine Vorverarbeitung nötig ist oder nicht, den Empfängern (CXR) 4-12, den Sendegeneratowird die Information unmittelbar von der Vermitt- ren (CXM) 4-54, für die Herstellung der Verbinlungseinheit zur Vorverarbeitungseinheit 3-18 über- dung zwischen den Moduln, dem Adressenregister tragen. Diese unmittelbare Weitergabe der Speicher- 15 (CAR) 4-50 zur Ansteuerung von Pufferspeichern information von der Vermittlungseinheit 3-14 macht (buffering), dem Speicherregister (CSR) 4-46 zum die Vermittlungseinheit frei für sofortige Benutzung. Speichern der. geschriebenen Daten, dem Holeregister Ähnlich verhält es sich in dem Fall, daß die emp- (CFR)-4-14, welches als Zwischenspeicher und als fangene Instruktion keine Vorverarbeitung benötigt; Verteilungszentrum für ankommende Daten wirkt, sie wird dann unmittelbar von ADVAST zu FINST 20 und der Steuereinheit 4-52, welche die Aufgabe der weitergegeben. Infolgedessen wird die Vorverarbei- Überwachung der Priorität und der Auflösung von tungseinheit 3-18 unmittelbar zur Benutzung frei. Verwicklungen und der Steuerung aller Operationejx · Diese sofortige Verfügbarkeit der Einheiten und ihre zwischen allen Abwicklungsmoduln und dem Hauptpraktisch unabhängige Betriebsweise ermöglicht ein - Speichermodul ausübt.

Überlappen bei der Abwicklung der einzelnen Vor- 25 Die im oberen linken Teil der EJLg_v4 gezeigte Vorgänge, wodurch eine ' beträchtliche Erhöhung der Verarbeitungseinheit (ADVAST) ist 'die Programm-Geschwindigkeit in der Gesamtdurchführung einer bearbeitungssteile der zentralen Prozessoreinheit. Instruktion erreicht wird. Sämtliche Operationen von ADVAST beginnen bei

Der zentrale Prozessormodul wird nun unter Be- ILA 4-24. ILA ist eine örtliche Speichereinheit,

zugnahme auf F i g. 4 im einzelnen beschrieben. 30 welche dazu benutzt wird, Instruktionsworte des lau-

Die Vermittlungseinheit (COMM) steuert und fenden Programms schon wesentlich früher als sie

stellt alle Verbindungen zu dem Hauptspeicher her. gebraucht werden, zu speichern (look ahead). Die

Sie überwacht Teile der Vorverarbeitungs- und End- Kapazität von ILA besteht in 12 Wörtern mit 52

Verarbeitungseinheiten (ADVAST und FINST), wel- Bits pro Wort. Da die längste Instruktion vier Silben

ehe periodisch einen Zugriff zum Hauptspeicher benö- 35 aus sechs Bits umfaßt, so ist der kleinste verfügbare

tigen. Es gibt vier Stellen in dem ganzen Modul, wel- Speicherinhalt ausreichend für 24 Instruktionen. Mit

ehe ihren Dienst benötigen, nämlich in den Einheiten. dieser Menge ist es für die Vermittlungseinheit

Die Stapelerweiterungseinheit 4-20 in FINST wird COMM nicht schwierig, die ILA hinreichend voraus nach »Bedarf« betätigt. Die Vermittlungseinheit vor .der wirklichen Berechnung in ADVAST zu haiüberwacht ihren Inhalt und veranlaßt automatisch 40 ten und so die Zeit, welche zur Beschaffung von Pro-Speicherungs- oder Entnahmeoperationen, damit grammworten benutzt wird, auszunutzen, eine gewisse vorgegebene Anzahl von Operanden zur Die Instruktionen werden von ILA der Reihe Verwendung für FINST bereitgehalten wird. Die Ein- nach entnommen und in dem Instruktionsregister heit TEMPQ 4-22, ebenfalls in FINST enthalten, (AIR) 4-18 von ADVAST plaziert. AIR enthält die wird durch die Vermittlungseinheit auf »Anfrage« 45 laufende Silbe der Betriebscode (OP CODE) sowie bedient. Die Einheit ADVAST löst alle Dienstanfor- zugehörige Varianten und/oder Adreßsilben. Die Bederungen an die Einheit TEMPQ aus. Die Einheit triebssilben und die variierenden Silben werden von Instruktionssuche (ILA) 4-24 in ADVAST wird auf der Vorverarbeitungstrennung 4-38 decodiert, um zu _% der Grundlage einer »Notlage« bedient. Die Ver- bestimmen, welche Operationen von ADVAST mittlungseinheit überwacht ILA auf ähnliche Weise, 50 durchgeführt werden sollen, und ob überhaupt. Die wie sie die Stapelerweiterungseinheit (Stack Exten- Kombination der OP-CODE und abgewandelter sion) überwacht, aber im Falle von ILA ist der Silben bestimmt, ob eine Adreßarithmetik durchzu-Dienst nur eine einseitige Routinemaßnahme, da nie- führen ist und, wenn dies der Fall ist, welches Grundmals ein Bedarf zur Speicherung bei ILA vorliegt. register anzuwenden ist und welche Grenzen in dem Die Einheit STORQ des Speichers 4-28 in ADVAST 55 Speichergrenzenregister 4-34, dem Einzelfeld in der wird ständig von COMM überwacht und auf einer ADVAST-Vergleichseinheit (ACU) 4-36, anzuwen- »Notlage«-Basis bedient. Die Einheit STORQ 4-28 den sind. Wenn die Instruktion in sich eine Adresbenötigt nur Speicherdienst, und COMM speichert senberechnung einschließt, welche zu einer Speicherdaher periodisch Daten von dort im Hauptspeicher, bezugssteile führt, so wird die Adresse gegen den Inum sie für den Fall einer Verwendung durch FINST 60 halt des Grenzenregisters 4-34 in der Einheit ACU verfügbar zu halten. Die Einheiten IDEQ und PRTQ 4-36 geprüft, und jeder Irrtum verursacht eine werden sowohl auf Nachfrage als auch auf Notlage Unterbrechung. Die Adresse wird ferner bei dem bedient. Jeder Entnahmeauftrag, welcher von der assoziativen Speicher 4-26 präsentiert, um zu bezentralen Prozessorstelle an den Hauptspeicher er- stimmen, ob das verlangte Wort an Ort und Stelle in geht, welcher sich auf das Indexverzeichnis (Base 65 STORO 4-28, IDXO 4-30 oder in PRTO 4-32 geIndex Register BXR) oder die Programmhinweis- speichert war. Wenn das verlangte Wort nicht in dem tabelle (Program Reference Table PRT) bezieht, örtlichen Speicher enthalten ist, so wird die Adresse wird durch COMM in dem assoziativen Speicher an die Einheit CAR 4-50 mit der Kontrollinforma-

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tion weitergegeben, welche der Einheit COMM mit- Funktionen und einige Feldoperationen verwendet,

teilt, wo der Inhalt dieser Adresse unterzubringen Der Detektor 4-582 dient zur Normalisierung und

ist, wenn sie von dem Speicher her ankommt; wenn zur Umwandlung von ganzen Zahlen in gebrochene

daher das Wort für FINST bestimmt ist, so braucht Zahlen. Er wird ferner bei Prüfungen des Stapels und

ADVAST nicht zu warten, bis die Suche abgeschlos- 5 Feldes gegen Null verwendet. Ein Addierer 4-583

sen ist. dient ausschließlich für arithmetische Operationen.

Nachdem ADVAST an COMM das Signal gege- Verschiebungen und Feldmanipulationen werden

ben hat, ist es frei, zur nächsten Instruktion überzu- mittels eines Schiebemechanismus von hoher Ge-

gehen. Wäre die verlange Adresse eine örtlich ge- schwindigkeit ausgeführt: er wird als Schalter 4-584

speicherte Adresse, so würde die Wirkung des asso- io bezeichnet und ist zur Ausführung von Schaltopera-

ziativen Speichers 4-26 automatisch die örtliche tionen befähigt. _;:

Reihe durchlaufen, und das verlangte Wort würde FINST steht effektiv unter der Kontrolle von

am Ausgang erscheinen. Wenn das verlangte Wort ADVAST, aber kann nicht, angehalten werden, so-

von ADVAST benutzt werden soll, so ist es für die lange sich Instruktionen in FINQ 4-62 befinden. Es

Berechnung verfügbar, und wenn es für FINST be- 15 besteht eine besondere Instruktion, welche FINST

stimmt ist, so würde ADVAST das Wort an TEMPQ anhält, wenn sie an der Spitze in FINQ erscheint. Die

übertragen. Der Addierer 4-40 von ADVAST ist ein Stelle FINQ kann bei allen Unterbrechungen der

solcher mit drei Eingängen, welcher eine Ein-Schritt- zentralen Abwicklungsstelle ,. geleert werden, bevor

Addition der Adreßteile in den Instruktionen ermög- irgendeiner der mit der Unterbrechung verknüpften

licht und die Aufstellung eines Grundregisters und 20 Routihedienste beginnt. Sämtliche Datenübertragun-

einer Indexzahl zuläßt. Die Indexzahl wird dem gen an den Hauptspeicher werden von der obersten.

Adressenrechner mit Hilfe des ADVAST-Adressen- Stelle des Stapelregisters 4-66 aus durchgeführt. Auf

registers (AAR) 4-44 zugeführt, der der Sammler für ein Signal eines Speicherstapels an, die -Einheit Spei-

das Indexzahlwerk ist. Der örtliche Speicher kann bis " cherinstruktionen überträgt FINST den Inhalt des

zu 24 Indexworte enthalten, so daß ein großer Teil 25 T-Registers an die Stelle. StORQ<4-28. FINST ist

der gesamten Indizierung ohne Bezugnahme auf den von ADVAST abhängig und COMM nur in dem

Hauptspeicher durchgeführt werden kann. Maße, daß zu seiner Inbetriebnahme irgend etwas in

Das PRTQ ist der örtliche Speicher für die letzten der Zeile in den FINQ- und TEMPQ-Speicherregi-

PTR-Anfragen an den Hauptspeicher. Dies schafft stern enthalten sein muß. Daher braucht FINST

einen örtlichen Vorrat für Steuerwörter, welche in 3° nicht auf ADVAST oder COMM zu warten, solange

Programmsprüngen benutzt werden, Wörter, welche ein Vorrat von FINST-Instruktionen vorliegt,

wechselnde Speicheradreßziele haben und für Wör- Es sind drei Ausführungszeiten für jede Instruk-

ter, welche indirekte Adressen enthalten. Die Aus- tion bestimmt: eine für die Vorverarbeitungseinheit

führung aller Programmsprünge wird von ADVAST (ADVAST), eine für die Vermittlungseinheit

kontrolliert. ADVAST registriert auch alle Unter- 35 (COMM) und eine für die Endverarbeitungseinheit

brechungsfälle, antwortet auf besondere Unterbre- (FINST). Die Vorverarbeitungseinheit berechnet

chungsbedingungen und regelt die Reihenfolge vor- Adressen, führt Indizierungen und Indexprüfungen

läufiger Unterbrechungen der Abwicklung. aus. Die Vermittlungseinheit sorgt für die Vermitt-

Sämtliche in den zentralen Prozessormoduln be- lung zwischen dem Prozessormodul und dem Speihandelten Instruktionen werden von ADVAST über- 40 chermodul, und die Endverarbeitungseinheit verarnommen. Diejenigen Instruktionen, die ausschließlich beket Daten und führt Prüfungen mit den Daten FINST-Operationen betreffen, werden einfach von durch.

ADVAST decodiert und dann an FINST weiterge- Sämtliche Instruktionen werden von ADVAST abgeben, gewickelt, von dem auch die Decodierung der In-

Der obere rechte Teil von F i g. 4 dient zur Er- 45 struktionen durchgeführt wird. Einige Instruktionen

läuterung der Endverarbeitungseinheit (FINST). Es werden außerdem durch eine oder beide von den

handelt sich um den Teil des zentralen Prozessor- anderen Stationen (COMM und FINST) bearbeitet,

moduls, der arithmetische und logische Operationen Diese Einheiten sind mit Puffern versehen, so daß*

durchführt und ferner sämtliche Stapelungen und sie voneinander unabhängig arbeiten können. Wenn

Stapelberechnungen ausführt. Sämtliche FINST-Ope- 50 zum Beispiel der Auftrag zur Addierung (ADD) von

rationen werden durch Instruktionen ausgelöst, ADVAST bearbeitet wird, wird er in den FTNST-

welche der Reihe nach aus dem Verarbeitungsspei- Speicher getan, wo er bis zur Bearbeitung durch

eher 4 entnommen werden. FINST wartet. Dies erlaubt ADVAST mit der Be-

Sobald ADVAST die Vorverarbeitung der FINST- arbeitung der nächsten Instruktion zu beginnen,- ohne Instruktionen abgeschlossen hat, setzt es die OP- 55 darauf zu warten, daß FINST verfügbar wird. Die CODE in FTNQ 4 ein und ebenfalls die zugehörigen Vermittlungseinheit ist in der gleichen Weise geabgewandelten Silben oder örtlich gespeicherten puffert, und solange diese Puffer nicht vollgelaufen Operanden in TEMPQ 4-22. Wenn ein Operand vor- sind, sind die Einheiten unabhängig und können kommt, der von dem Hauptspeicher herrühren muß, gleichzeitig arbeiten.

so vermittelt ADVAST an die Einheit COMM eine 60 Die Ausführungszeit für eine Folge von Instruk-

TEMPQ-Adresse, an welche COMM den Operanden tionen kann dadurch ermittelt werden, daß die Zeiten

einsetzt, wenn er eintrifft. Sämtliche FTNST-Opera- für jede Einheit getrennt summiert werden und dann

tionen benutzten die Erweiterungseinheit 4-20 und be- die größte dieser drei Summen ausgewählt wird,

sonders die beiden ersten Stellen, welche Register Wenn die Instruktion zu ihrer Ausführung eine

Γ 4-66 und 54-68 sind. 65 Information erfordert, die zuvor nicht in dem Ab-

Die arithmetische und logische Abteilung 4-58 in wicklungsmodul benutzt worden ist, so kann die Ein-FINST enthält einen Vergleicher 4-581 für sämtliche heit nicht fortfahren, bis das Wort von COMM beStapel- und Feldteste und wird ferner für logische schafft worden ist. Wenn zum Beispiel ein Indexwort,

welches benötigt wird, sich nicht in dem örtlichen Speicher befindet, so muß ADVAST warten, bis COMM das Indexwort erhalten hat, ehe es mit dem Index in arithmetischer Weise arbeiten kann.

Die für COMM erforderliche Zeit zur Beschaffung von Instruktionsworten ist nicht geändert worden, da die zu jeder Instruktion erforderliche Zeit seit dem Augenblick, in dem COMM zur Beschaffung von Instruktionsworten frei ist, reichlich vor der Zeit ihres Gebrauches in ADVAST liegt. Diese Instruktionsworte werden von COMM übernommen und in den Speicher »Instruktionssuche« getan. Dies geschieht während der Perioden, in denen andere Einheiten in dem Abwicklungszentrum seine Dienste nicht benötigen.

Die F i g. 5 und 6 zeigen den Eingabe/Ausgabemodul der Anlage.

In F i g. 5 werden die vier Funktionseinheiten des Ein-/Ausgabemoduls 5-10 gezeigt: die Vermittlungseinheit 5-14, die Recheneinheit 5-18, der örtliche Dünnfilmspeicher 5-22 und die Ein-/Ausgabe-Bedienungseinheit 5-34. Wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, arbeiten die Bedienungseinheit 5-34 und die Recheneinheit 5-18 unabhängig voneinander und benutzen die Vermittlungseinheit 5-14 und die örtliche Speichereinheit 5-22 gemeinsam. Durch die Kabel 5-26 und 5-28 ist der I/0-Modul in der Lage, 512 periphere Geräte unabhängig zu benutzen. Die Ansteuerung für jedes dieser Geräte ist in zwei aufeinanderfolgenden Adressen von je 104 Bits in dem örtlichen Speicher 5-22 niedergelegt. Die erste Adresse enthält ein Doppelwort von 108 Bits (hier mit Zustandswort bezeichnet), welches hinreichend Information enthält, um Anweisungen durchzuführen und Speicherflächen zu orten, welche jedem einzelnen Gerät zugehörig sind. Die zweite Adresse betrifft einen aus einem Wort bestehenden Titel, welcher die Eingabe- oder Ausgabeoperation beschreibt. Die zweite Adresse puffert außerdem ein Datenwort mit 51 Bits für alle Geräte, deren »byte« ein Wort oder weniger ist. Wenn die »byte« größer als ein Wort ist, wird sie in der örtlichen Speichereinheit 5-22 gepuffert. Der Ein-/Ausgabe-Modul schafft mit Hilfe von Instruktionen und Titelanweisungen bestimmte Folgen von Wirkungen, welche sich auch auf verschiedene periphere Geräte erstrecken, und führt damit ein vollständiges I/O-Verfahren ohne Vermittlung eines zentralen Prozessormoduls durch.

Eine Arbeitsfolge wird zum Beispiel durch den in F i g. 3 gezeigten zentralen Prozessormodul ausgelöst. Er überträgt eine aus 18 Bits bestehende Adresse seines Speichermoduls auf das Kabel 3-32. Der Ein-/ Ausgabe-Modul (F i g. 5) empfängt die Adresse auf dem Kabel 5-32, durch welches er mit der Bedienungseinheit 5-34 direkt verbunden ist. Diese Adresse weist auf Speicherplätze in einem speziellen Speichermodul hin, wo eine Liste von Tätigkeiten vorliegt, welche von dem Ein-/Ausgabe-Modul auszuführen sind. Wenn einmal der Ablauf ausgelöst ist, so führt die Bedienungseinheit5-34 dasjenige Programm aus, welches nötig ist, um einen Descriptor oder Titel für das periphere Gerät aufzustellen, und setzt dieses Gerät in Tätigkeit. Die Bedienungseinheit enthält eine arithmetische Einheit, welche den Descriptor so aufbaut, wie es von dem Programm vorgeschrieben ist. Der Titel wird dann an den örtlichen Dünnfilmspeicher 5-22 über die Verbindung 5-36 übertragen. Wenn die Recheneinheit 5-18 die Ausführung ihres vorliegenden Titels beendet hat, so durchsucht sie den örtlichen Speicher nach einem Zwischentitel, und wenn ein solcher gefunden ist, so führt sie diesen Titel ebenso wie jeden nachfolgenden Zwischentitel aus, bis die Operation abgeschlossen ist.

Wenn dies geschehen ist, überträgt die Recheneinheit 5-18 die Steuerung der Operationsfolge an die Bedienungseinheit 5-34 mit Hilfe eines Programmzeichens, welches den Betriebskanal bezeichnet. Danach unterbricht die I/O-Bedienungseinheit den auslösenden zentralen Prozessormodul, um ihn darüber zu informieren, daß die Aktion abgeschlossen ist.

Im folgenden wird auf die Darstellung des Ein-/ Ausgabe-Moduls in F i g. 6 Bezug genommen. Der örtliche Dünnfilmspeicher 6-22 speichert zwei Doppelwörter (208 Bits) von Steuerdaten für jedes der 512 Einweggeräte.

Er enthält ferner die Logik zur Auswahl der Stelle, welche für den willkürlichen Zugriff zu irgendeinem der 104 Wörter mit je 104 Bits erforderlich ist. Das" Hauptspeicherfach ist ein Dünnfilmspeieher mit destruktiver Ablesung, dessen vollständige Schreib-Leseperiode 500 Nanosekunden-dapert. Die Ansteuerung dieses Speichers wird durch ein- Zehnbitregister ausgeführt. Dieses Ansteuerungsregister entnimmt sein Eingangssignal aus der Recheneinheit 6-18 oder der Bedienungseinheit 6-34. Wenn eine Überschneidung eintritt, so wird der Recheneinheit der Vorrang gegeben. Die örtliche Speichereinheit besitzt auch ein Pufferregister, welches 104 Flipflops für die zeitweilige Speicherung von Daten enthält, welche ein- und ausgetragen werden. Diese Flipflops sind mit den Vorzeichenverstärkern verbunden, um eine Information aufnehmen zu können, welche von dem Speicher während einer Leseoperation übertragen wird. Sie sind mit den Informationsgebern während einer Schreiboperation verbunden. Sie können aber auch mit den Titel- und Datenregistern der Recheneinheit und dem Zustandsregister und dem Operandensammelregister der Bedienungseinheit verbunden sein, so daß sie Informationen mit jedem dieser Register austauschen können.

Die Vermittlungseinheit 6-14 besorgt die Übertragung von Informationen -zwischen den Speichermoduln und dem I/0-Modul. Wie aus der Figur zu ersehen, umfaßt diese Einheit die nötigen Empfangs- · und Steuerstromkreise für die Verbindung mit dem Speicher und auch den erforderlichen Pufferschaltungen. In der Reihenfolge ihrer Darstellung in der Figur umfaßt die Vermittlungseinheit 6-14 folgende Untereinheiten:

a) Konfliktauflöser des Speichers. — Dies ist die Logik, welche die Zugriffspriorität entscheidet und damit jeden Konflikt auflöst, welcher sich durch gleichzeitige Anfragen an einen Speichermodul durch die Datenrecheneinheit 6-18 und die I/O-Bedienungseinheit 6-34 ergeben.

b) Vierwörter-Speicherregister, die die nötige Speicherung zur vorteilhaften Ausnutzung der Fähigkeiten des Hauptspeichers (Vierwörter-Abholung und -Eintragung) besitzen.

c) Bringregister und Holregister, welche die nötige Pufferung für Informationen besorgen, die von und zum Hauptspeicher übertragen werden.

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d) Adreßregister der Vermittlungsspeicher, welche packen durch Schiebelogik auf dem Datenregister, vorübergehend die Adresse des ausgewählten während die Byte an das Ausgangspufferregister wei-Speichermoduls festhalten. tergegeben wird.

e) Wortzähler der Vermittlungseinheit, welcher zur Eine Paritätsprüfung wird an dem Eingangspuffer-Zeitmessung und Überwachung während auf- 5 register vorgenommen, und eine Parität wird an dem einanderfolgender Operationen dient. Ausgangspufferregister erzeugt. Wenn einmal die von

Die Bedienungseinheit 6-34 erledigt die Pro- dem Titel angegebene Operation zu Ende gegangen grammschritte, welche zur Betätigung der einzelnen ,^lst' ^s° P™^ft _T ^die Recheneinheit 6-18 ob der ausEingangs- und Ausgangskanäle erforderlich sind. Sie laufende Titel zu einem anderen überleitet. Wenn

^{10 dasder F}" ^so T?/⁶" ^t*? ^{Tltel v}°^{n der}

ist programmierbar und hat Zugriff zu jeder der Spei- ^{10 das} _u ^{der F} _c"> ^so T?/⁶" ^t*? ^Tltel ,^v°^{n der}

chermoduln zwecks Erlangung von Instruktionsfol- nächsten Speichermoduladresse geholt, namhch der-

gen oder Operanden. Ihre Organisation ist derart, J^e _u ^mg^en Speichermoduladresse, welche den gerade

Saß jeder Kontrollkanal imstande ist, das geeignete übertragenen Datenblock unmittelbar folgt.

Programm für den Dienst, den er benötigt, abzu- . ^Em Arbeitsablauf »Eingang« erfolgt, wenn an

rufen. Kanäle, welche sich auf von Natur aus ahn- ¹⁵ emem Eingangsgerat eine Dienstanforderung vor-

liche periphere Geräte beziehen, vermögen Gebrauch ¹^- ? ^{dieSem FaI1} _A ^c°^{diert die} Recheneinheit ehe

von dem gemeinsamen Programm und der Einzel- Anforderung in eine Adresse von zehn Bits, holt das

datenfläche ohne gegenseitige Störung zu machen. Titeldatenwort aus der örtlichen Speichereinheit und

Die Leistungsfähigkeiten der Bedienungseinheit legt siean dem Titel-Datenregister ab Wahrend dies

6-34 sind in Fig. 6 aufgeführt. Unter diesen sind fol- ²⁰ geschieht oder wenigstens ehe der frühere Ansprech-

gende genannt- Zyklus vollendet ist, wird ein Auswahlsignal an das -;

Auslösegerät gesendet, um die Eingangsdaten in das'

a) Programmanhängerdetektor. Eingangspufferregister einzutragen. 'Die'Größe der

b) Prüfeinheit. Byte bestimmt den Betrag, um den das Datenregi-

c) Arithmetische Einheit. 25 ster geschoben wird, während die'B^te von demEin-

d) Addierstufen mit kombinatorischer Logik, gangspufferregister aufgenommen wird. Wenn das welche das Bearbeiten von arithmetischen und Datenwort vollzählig ist, wird eine Periode des Speilogischen Operationen erleichtern. Die Eingänge chermoduls ausgelöst. Anderenfalls wird der Titel zu den Addierstufen werden immer durch das aufgefüllt und zusammen mit dem Datenwort in die Operandensammelregister (ACR) und das Ope- ₃₀ örtliche Speichereinheit 6-22 eingespeichert,
randenspeicherregister (BCR) freigegeben. Andererseits wird ein Arbeitsvorgang »Ausgang«

e) Feldunterscheidungslogik, welche eine kombi- ausgelöst, wenn bei einem Ausgangsgerät eine Dienstnatorische Logik zur Erzeugung eines Form- anforderung vorliegt. Ebenso wie zuvor codiert die signal für jedes in dem untersuchten Feld ent- Recheneinheit die Anforderung in eine 10-Bithaltene Bit bei Einzelfeldaktionen enthält. ₃₅ Adresse, holt das Titel-Datenwort aus dem örtlichen

f) Vergleicher, deren Logik die Werte des Opera- Speicher und legt es in dem Titel-Datenregister ab. torensammelregisters (AOR) und das Operan- Wenn das Datenwort jedoch schon vollständig überdenspeicherregisters (BOR) auf Gleichheit un- _{trageri wor}den war, so wird eine Suchperiode bei tersucht. d_em Speichermodul eingeleitet. Das Datenregister

Die Recheneinheit 6-18 behandelt Titel und Ein- 40 empfängt ein Datenwort von dem Speichermodul gangs-/Ausgangs-Informationen von variierender und*bereitet sich vor, dieses in das Ausgangspuffer-Byte-Größe und Geschwindigkeit; sie hat die Fähig- register zu packen. Die Byten-Größe bestimmt den keit, 512 Stellen in der örtlichen Speichereinheit 6-22 Betrag, um den das Datenregister zu verschieben ist, anzusprechen. Jede Stelle mit 104 Bits enthält ein während es eine Byte an das Ausgangspufferregister Titelwort von 51 Bits plus Parität und ein Daten- 45 sendet. Wie im Falle der Eingangsoperation wird der pufferwort von 51 Bits olus Parität. Wenn ein Gerät Titel ergänzt, wenn die spezielle Byte benutzt worden aus dem Außenbezirk mit einer Byte-Größe der Da- war, und dann mit demTJatenwort wieder in der örttenübertragung von einem Wort oder mehr verwen- liehen Speichereinheit 6-22 abgelegt. * det wird, so wird der Teil des Datenpufferwortes, der Die F i g. 7, 8 und 9 beziehen sich sämtlich auf sich auf die Stelle entsprechend diesem Gerät be- 50 den Speichermodul der Anlage. Die F i g. 7 und 8 zieht, nicht benutzt. Es gibt 512 Dienstaufforderungs- zeigen je ein Blockschema des Moduls, wobei Fig. 7 leitungen und 512 Startleitungen in der Rechenein- in einer weniger detaillierten Weise gezeichnet ist, heit, eins für jedes Einweggerät des Systems. Die um damit die Ähnlichkeit zu der entsprechend ver-512 Prüfkanäle sind in 256 Ausgangsprüfkanäle und einfachten Version der beiden in F i g. 3 und 5 ge-256 Eingangsprüfkanäle unterteilt. Um dem Modul 55 zeigten anderen Moduln besser erkennbar zu lassen, die Eignung zur Programmsuche zu verleihen, ist Obwohl es sich um den letzten hier zu beschreibenein Eingangspufferregister vorgesehen, welches so- den Modul handelt, sei bemerkt, daß die Modulviel wie eine Wortbyte von Daten von einem Ein- struktur in dem Speichermodul zu beginnen hat.
gangsgerät annehmen kann, während das Titel- In F i g. 7 wird die Vermittlungseinheit 7-14 des Datenregister noch in voller Tätigkeit bei der Ab- 60 Speichermoduls 7-10 gezeigt; sie besitzt sechzehn wicklung eines vorhergehenden Dienstauftrags ist. Sammelschienen 1-16 (andeutungsweise gezeichnet), Die Datenbearbeitungseinheit packt Datenbyten von welche für eine Verbindung in beiden Richtungen verschiedener Größe aus und ein. Wenn sie Ein- mit den restlichen nichtspeichernden Moduln der Angänge von einem Gerät annimmt, so wird die Ver- lage dienen. In jeder Sammelschiene versorgen zwei packung von Byten in Verschiebelogik auf dem Da- 65 von 52 Kabelleitungen den Eingang 7-26 und den tenregister durchgeführt, während die Byte von dem Ausgang 7-12 mit Informationen zu und von dem Eingangspufferregister übertragen wird. Beim Ab- Dünnfilmstapel 7-18 auf dem Wege über die Aussenden von Ausgängen an ein Gerät erfolgt das Aus- wahlsteuerleitungen 7-20 und die Informationssteuer-

13 14

leitungen 7-16. Die Grundparallele zu dem Block e) hole ein einzelnes Wort und modifiziere den

7-18 des Dünnfilmspeichers ist bildlich hervorgeho- Anhangscode,

ben, um seine Fähigkeit zu veranschaulichen, vier f) hole das Fehlregister des Speichers. Wörter während einer einzigen Zugriffsperiode zu

holen und zu speichern. Daher werden während einer 5 Eine Speicheroperation (Einschreiboperation) wird Hol-Operation vier Wörter gleichzeitig von dem durch den Eingang eines Anforderungswortes vom Speicherstapel über die Dopplungsmittel 7-22, 7-24, Speichertyp auf den Eingangsleitungen ausgelöst, auf 7-28 und 7-30 an die Vermittlungseinheit 7-14 über- welches die zu speichernden Daten folgen. Diese Datragen. Jeder Speichermodul von den 16 zur Verfü- ten werden dann an der durch das Anforderungswort gung stehenden besitzt vollständige Zugriffsfreiheit io gekennzeichneten Adresse gespeichert. Die Operation unabhängig von anderen Speichermoduln. Daher ist an diesem Punkt wortsequentiell insofern, als in können so viele gleichzeitige Zugriffe erfolgen, wie jedem Zeitelement ein Wort von 52 Bits eintritt. Speichermoduln vorhanden sind. Da jeder Speicher- Wenn die in dem Anforderungswort angegebene modul 16 384 Wörter enthält, so variiert die Speicher- Operation lautet: »speichere ein einzelnes Wort«, so kapazität des Systems von 16 384 bis 262 144 Wör- 15 überträgt der Mischer 8-16 das aus 52 Bits betern in Stufen von 16 384 Wörtern. Die 16 Prozessor- stehende Datenwort an die richtige Wortstelle. Der moduln und Ein-/Ausgabemoduln können in jeder 208-Bit-Block schreibt in Puffer 8-36 durch Bereit-Mischung an die Speichermoduln zur Bildung eines stellen, eines der geeigneten Einschreibpuffer WB1, Systems angeschlossen werden. Die Zwischenverbin- WB 2, WB 3 und WB 4 ein.

düngen des Systems, obwohl in üblicher Weise als 20 Diese Tore sind mit 8-20, 8-22, 8-24 und 8-26

Schaltermatrix gezeigt, sind in Wirklichkeit Über- bezeichnet. Entsprechende Tore sind auch den Pa-

tragungssammelschienen, welche von den Prozessor- ritätspuffern 8-32, dem Register der nächsten Adresse, -

und Ein-/Ausgabemoduln benutzt werden. Der Zu- (zur Schaffung von Verknüpfungsmöglichkeiten)

griff wird durch jeden Speichermodul auf der Grund- NAR 8-3 und dem Speicheradresseriregister 8-40 zu-

lage: wer zuerst kommt, wird zuerst bedient — ge- 25 geordnet. Diese Tore sind als SET PR^8-18; SETNAR,

währt und gesteuert, Avobei gleichzeitige Anfragen 8-28, und SET NAR, 8-30, bezeichnef>Die Inhalte des

auf Zugriff nach einer festen Priorität erledigt werden. Speicheradressenregisters 8-40 werden dazu benutzt,

Bei der nun zu behandelnden F i g. 8 werden zu- um die eignen Speicherschalter 8-42 zu betätigen,

sätzlich zu dem Speicherstapel 8-800 die Schaltungen welche ihrerseits die ausgewählte Speicherzeile in

zur unabhängigen Adressendecodierung 8-16, 8-30, 30 dem Dünnfilmstapel 8-800 ansteuern.

8-40, die Antriebsschaltung 8-42, 8-48 und die Vor- Während dieses Vorgangs werden durch die In-

zeichenschaltung 8-50 gezeigt. halte des Einschreibpuffers in entsprechender Weise

Die Zwischenspeicherung der Ein-/Ausgabe- die Treiberstufen 8-48 des Stapels 8-800 erregt; die Daten erfolgt in Blöcken von vier Wörtern. In ahn- gleichzeitige Anschaltung der Signale der Treiberlicher Weise erfolgt im Prozessor-Modul die Stapel- 35 leitung verursacht eine Speicherung der Daten an der erweiterung in Blöcken von vier Wörtern. Auch In- ausgewählten Wortstelle des Vier-Wörter-Platzes. Es struktionen werden in Gruppen von vier Wörtern sei bemerkt, daß die Periode des Speichers unvereingeholt. änderlich mit einem Lesevorgang beginnt, auf den

Jedes Einzelwort in einem Speichermodul kann an- ein Einschreibvorgang folgt. Die Reihenfolge der Ergesprochen werden. Die Periode von 0,5 Mikrosekun- 40 eignisse während einer Speicherperiode auf einem den leitet sich ab von einer Zugriffszeit und einer Dünjifilmspeicher ist folgende: destruktiven Lesung von 0,3 Mikrosekunden und 1. Die Wortadresse im Adressenregister 8-40 wird einer Wiedereinspeicherungs- und Regenerierungs- decodiert.

zeit von 0,2 Mikrosekunden. Der Speicher kann mit 2. Die Wortadresse wird zu Treiberstufen und einer Zugriffsgeschwindigkeit von 2,0 MHz laufend 45 Schaltern 8-42 geschleust. Das bedeutet, der Dünnbenutzt werden. filmspeicher wird an der richtigen Adresse erregt.

Wie aus Fig. 8 zu er&ehen ist, treten die Daten in 3. Das ganze 208-Bit-Wört wird aus dem Stapel den Speichennodul durch die Eingangskabel 8-10 herausgelesen, indem sämtliche Informationstreiber- ^ von je einem der 16 Sammelschienen zu einer Mehr- stufen 8-48 aktiviert werden; die Bits werden durch' zahl von Empfängern 8-12 ein. Falls ein Zugriff zu 50 die Vorzeichenverstärker 8-50 mit Vorzeichen verdiesem Modul gleichzeitig durch mehr als einen nicht sehen und in dem Informationsregister 8-52 zurückzum Hauptmodul gehörenden Speichermodul des gehalten. Dies ist die Lesezeit; die Parität des AusSystems verlangt wird, erzeugt der Prioritätsteil der gangswortes wird bei 8-62 geprüft, und die 208 In-Logikschaltung 8-14 ein Auswahlsignal für die Emp- formations-Bits werden den Eingängen der Informafänger 8-12, um die Übertragung eines Anforderungs- 55 tionstreiberstufen 8-48 zugeschleust, wortes zu ermöglichen. Das Anforderungswort auf 4. Während dieser Zeit ist die Speicherinstruktion den Datenleitungen begleitet das Anforderungssignal, an die Torstellen an jeder Bit-Zeile gegeben worden, welches an die Prioritäts- und Auswahlsignallogik welche die Daten der Dünnfilmspeicher über die In- 8-14 gesendet wurde. Das Anforderungswort enthält formationstreiberstufen 8-48 zurückleitet. Auf einen eine innerhalb des Stapels 8-800 enthaltene Wort- 60 Bringbefehl werden die gesamten 203 Informationsadresse. Es umfaßt ferner einen Operationscode, Bits in dem Informationsregister 8-52 in den Speiwelcher eine der folgenden auszuführenden Opera- eher zurückgelesen; dies geschieht mit Hilfe der vier tionen beschreibt: Pufferregister 8-54, 8-56, 8-58 und 8-60. Auf einen

Speicherbefehl wird die neue Information den rich-

a) hole ein einzelnes Wort, 65 tigen Informationstreiberstufen auf Grund der in den

b) hole vier aufeinanderfolgende Wörter, Adressen-Bits enthaltenen Information eingeschleust.

c) speichere ein einzelnes Wort, Dies ist die Datenauswahlleitung der Taktgeber- und

d) speichere vier aufeinanderfolgende Wörter, Steuereinheit 8-100.

5. Die Synchronisierung 8-100 des Speichers erregt auch den Stromkreis der Informationstreiberstufe 8-48. Die Daten am Eingang der Informationstreiberstufe werden in den Speicher eingetragen. Wörter, welche nicht auf einen Speicherbefehl adressiert wurden, werden unverändert in den Speicher zurückgeschrieben. Auf diese Weise ist es möglich, ein einzelnes Wort zur Datenbearbeitung irgendwelcher Art anzusprechen, ohne benachbarte Wörter zu stören, obwohl während jeder Speicherperiode vier Wörter aus dem Speicher gelesen werden.

6. Mit den gewünschten Informationen an den zugeordneten Stellen des Dünnfilmspeichers und bei enterregten Treiber- und Schaltstufen ist der Speicher für die nächste Periode bereit.

Eine Gruppe von Synchronisier-Diagrammen entsprechend der oben beschriebenen Betriebsfolge eines Speicherzyklus ist in F i g. 9 dargestellt.

Ein Synchron-Bezugssignal oder Taktsignal 9-10 ist als Beispiel am oberen Teil der Figur gezeigt. Eine Taktfrequenz von 20 MHz ist an dem Synchron- \ signal als Taktsignal angegeben.

Unmittelbar unterhalb des Taktsignal-Diagramms befindet sich ein Diagramm einer Speicherperiode 9-12, welche einen ersten Zyklus 9-14, einen zweiten 9-16 und einen dritten 9-18 zeigt. Innerhalb einer jeden Periode von 500 Nanosekunden sind die Zeiten eingetragen, welche für die Auswirkung einer Lese- und einer Schreiboperation benötigt werden. Diese Zeitabschnitte entsprechen natürlich den an früherer Stelle in dieser Beschreibung angegebenen Werten.

Es folgt hierauf ein Synchron-Diagramm, welches die Übertragungszeiten durch das Vier-Wörter-Ausgangsregister 9-20 andeutet. Die einzelnen Pfeile 9-22, 9-24 und 9-26 entsprechen den jeweiligen Zeiten, bei denen eine Vier-Wörter-Ablesung als Ergebnis eines Vier-Wörter-Bringsignals erfolgt ist.

Das untere Synchron-Diagramm 9-28 der F i g. 9 erläutert die Zeiten, zu denen ein Wort von 52 Bits von den vieren im Ausgangsregister übertragen wird. Wie man sieht, wird der aus vier Wörtern bestehende Inhalt des Ausgangsregisters aus dem Modul Wort für Wort mit einer der Taktfrequenz entsprechenden Geschwindigkeit übertragen. Wenn der Speicher z. B. durch eine Reihenfolge von Ein-Wort-Bringsignalen angesteuert wird, so ist die Gesamtzeit zur Erlangung der vier Wörter vielmal 500 oder 2000 Nanosekunden. Vergleicht man diese Zeit mit dem Diagramm 9-28, so ist zu erkennen, daß vier aufeinanderfolgende Wörter in weniger als einer Periode der Zeit von 500 Nanosekunden (annähernd 400 Nanosekunden) erhalten werden können. Die Erhöhung der Geschwindigkeit liegt also bei der vorliegenden Anordnung in der Größenordnung 4:1.

Fig. 10 zeigt die zwischen den Moduln der Anlage bestehenden Verbindungen. Zum Zwecke der Rückbeziehung sind die einzelnen Bezugsziffern in jeder der Modul-Figuren in dieser Figur an der auf die Grundzahl 10 folgenden Stelle angeführt. Zum Beispiel ist der in Fig. 3 gezeigte Prozessor-Modul 3-10 hier mit 10-310 bezeichnet. Außerdem ist aus Übersichtlichkeitsgründen nur ein Modul eines jeden Funktionstyps mit einem Bezugszeichen versehen worden. Es ist klar, daß alle 16 Hauptspeichermoduln, welche in einer Anlage'enthalten sein können, miteinander identisch sind.

In Fig. 10 ist beispielsweise ein Speichermodul iO-710 gezeigt, der 16 Ausgangsleitungen und 16 Empfangsleitungen hat. Die erste Ausgabesammelleitung 10-712 ist mit den ersten Ausgabesammelleitungen aller anderen Speichermoduln verbunden, und dieses erste Ausgangskabel wird dann an die Empfangssammelleitung mit Eingang 10-312 des Prozessor-Moduls 10-310 angelegt. Dieses Verfahren der Durchschaltung wird dann für jede der übrigen Ausgangssammelleitungen 10-742 wiederholt. Auf diese Weise ist jede gemeinsame Ausgangssammelleitung mit einer der Empfangssammelleitungen eines Einzelmoduls in der gemischten Modulgruppe der Prozessor- bzw. I/0-Moduln verbunden.

Ähnlich sind auch die ersten Sammelleitungen aller 16 Speichermoduln durch die Empfangssammelleitung 10-726 zusammengeschlossen und mit den Geber-Ausgangsteilen 10-326 des Prozessormoduls 10-310 verbunden. Die übrigen 15 Empfangssammelleitungen 10-746 sind in entsprechender Weise mit den angehörigen Empfangssammelleitungen zu allen Speichermoduln und einzeln mit dem Geberteil eines jeden Moduls in der gemischten Modulgruppe verbunden.

Der I/0-Modul 10-510 kann mit maximal 512 peripheren Steuergeräten über 256 Eingabekanäle und 256 Ausgabekanäle zusammenarbeiten. Jedem dieser Kanäle sind drei Signale zugeordnet. Die Leitungen für das Start- und das Auswahlsignal sind in der Kabelgruppe 10-526 enthalten und weisen daher einen Signalfluß in der Richtung von den Steuergeräten auf. Die verbleibende Leitung, welche den Dienstanforderungsimpuls führt, ist in der Kabelgruppe 10-528 enthalten, deren Signale in Richtung auf den I/0-Modul fließen.

a) Die Startleitung löst den Datenverkehr zwischen dem I/0-Modul und dem einzelnen Steuergerät aus.

b) Der Dienstanforderungsimpuls macht den 1/0-Modul darauf aufmerksam, daß das Steuergerät die Startleitung erhalten hat und bereit ist, Da-

» ten auszusenden oder zu empfangen. Die Antwort auf diese Anforderung wird durch den I/0-Modul auf Prioritätsbasis behandelt.

c) Das Signal zur Geräteauswahl ist ein Impuls, welcher dem bestimmten Steuergerät in Erwiderung auf eine Dienstanforderung zugeführt wird. Bei einem Eingangsgerät soll der das Gerät auswählende Impuls zusammen mit der Byte von. Daten dem I/0-Modul zurückgeschickt werden, und zwar zusammen mit einer Zustandszeile, welche angibt, ob die Daten auf den Leitungen als echte Daten oder als Endzustand betrachtet werden sollen. Bei einem Ausgangsgerät ermöglicht der Auswahlimpuls die Übertragung der Ausgangsdaten in den Submodul.

Datenübertragungen zwischen den I/0-Moduln und den peripheren Steuergeräten werden, wenn möglich, auf allgemeinen Leitungen abgewickelt. Der I/0-Modul hat die Möglichkeit des Verkehrs über 64 getrennte Datenleitungen. Sie bestehen aus 32 Eingangsleitungen, von denen eine beispielsweise in der Kabelgruppe 10-528 dargestellt ist, und 52 Ausgangsleitungen, welche in der Kabelgruppe 10-526 gezeigt werden. Eine jede der Sammelleitungen hat die Fähigkeit, eine Byten-Größe von 51 Bits plus Parität parallel zu empfangen oder auszusenden, wobei die Byte-Größe durch eine besondere Konfiguration gekennzeichnet ist. Wenn beispielsweise der

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Ein-/Ausgabemodul mit 8-100 wpm Fernschreiberleitungen verkehrt, so würde eine Byten-Größe von sechs Bits ausreichen, um sicherzustellen, daß jede der einzelnen Fernschreiberleitungen ohne Datenverlust bedient wird.

Alle Programme, welche innerhalb der Ein-/Ausgabe-Eedienungseinheit 10-534 durchgeführt werden, sind einem der 512 Einfach-Kanäle zugeordnet. Jedes Kanalzustandswort enthält eine Instruktionsgrundadresse, eine Parameteradresse und eine relative Instruktionszählung. Daher besteht die Möglichkeit, ein Sonderprogramm und eine Datenfläche jedem Kanal zuzuordnen oder ein gemeinsames Programm durch mehrere Kanäle abwickeln zu lassen, wobei jeder Kanal seine eigene Datenfläche hat. Jedes Programm besitzt eine zugehörige Tabelle mit Subroutinehinweisen, welche die absolute Adresse aller Subroutinen enthält, die in dem Programm erwähnt sind. Diese Tabelle wird angefertigt, wenn das Programm eingegeben wird.

Zu jedem Ein-/Ausgabe-Modul gehört ein Speicherplatz in einem der Hauptspeichermoduln 10-710, welche der Arbeitsstapel genannt wird. Dieser Arbeitsstapel wird von dem Programmkontrollgerät des zentralen Prozessors dazu benutzt, um direkt mit dem Ein-/Ausgabe-Modul 10-510 in Verbindung zu treten.

Die Zuteilung des Arbeitsstapels der Ein-/Ausgabe-Moduln gehört zur Aufgabe der Programmkontrolle des zentralen Prozessors, welche dabei einen zentralen Prozessormodul 10-310 betätigt. Die laufende Adresse des Jobstapels wird innerhalb des I/0-Moduls in einem Register gehalten, welches dementsprechend Arbeitsstapel-Adressenregister (JSAR) genannt wird. Dieses Register wird direkt von dem T-Register 4-66 des zentralen Prozessormoduls in F i g. 4 gespeist.

Es gibt fünf Arten von Zugängen zu dem Arbeitsstapel. Diese Zugänge sind entweder neue Kanalzustandswörter oder eine Abwandlung von einem gebräuchlichen Kanalzustandswort. Die fünf Worttypen und eine kurze Beschreibung eines jeden der Wörter folgen:

1. Neues Arbeitswort

Dieses Wort enthält eine vollständige Information über den Zustand einks Kanals, d. h. dieses Zustandswort bestimmt den Kanal, welcher durch das Kanalnummernfeld bezeichnet ist, und bestimmt eine Programmfläche, falls eine Einstellung mit unterbrochener Grundadresse (IBA) vorliegt, definiert eine Parameterfläche, zeigt die ΡΕΑ-Einstellung an und liefert den Bit zur Unterbrechungssteuerung des Kanals.

2. Neues PBA-Wort

Dieses Wort versieht den bezeichneten Kanal mit einer neuen Adresse auf Parameterbasis.

3. Stopwort

Dieses Wort ermöglicht es, der zentralen Abwicklungsstelle für das Kontrollprogramm die Tätigkeiten auf dem bezeichneten Kanal anzuhalten.

4. Neue Adresse des Arbeitsstapels

Dieses Wort enthält die neue Einstellung für das Adressenregister des Arbeitsstapels (JSA). Durch Einsetzen dieses Typenwortes in die letzte Position des betreffenden Arbeitsstapels definiert die zentrale Programmstelle ihren Umfang und sorgt für eine Adressenverbindung zur nächsten Arbeitsstapelfläche.

5. Neue Adresse für den Unterbrecherstapel

Dieses Wort enthält die Einstellungen der beiden Register innerhalb des Ein-/Ausgabe-Moduls. Das Register des Unterbrecherstapels (ISLR) kontrolliert den Betrieb des Unterbrecherstapels des Ein-/Ausgabe-Moduls.

Eine Vermittlung zwischen den zentralen Prozessor-Moduln 10-210 und den I/0-Moduln 10-510 geht folgendermaßen vor sich: Es sei angenommen, daß die Zuteilung und Einstellung des Arbeitsstapel-Adressenregisters (JSAR) stattgefunden hat. Die Programmkontrolle des zentralen Prozessors findet die nötigen Gegenstände für die gewünschte 1/0-Funktion und teilt sie zu. Nach dem Bereitmachen der Parameterfläche wird das geeignete Zustandswort erzeugt und zusammen mit einem Anwesenheitscode in der nächst verfügbaren Stelle des Arbeits- . Stapels gespeichert. Die Programmkontrollstelle des"' zentralen Prozessormoduls führt dann· die I/O-Instruktion durch, welche den Programmanhänger entsprechend dem Kontrollkanal des-Arbeits-Stapels in dem Ein-/Ausgabe-Modul 10-510 einsetzt. -

Der Dienstfall des Arbeits-Stapels innerhalb des Ein-/Ausgabe-Moduls 10-510 tritt ein, wenn der Programmanhänger die Priorität für den Kanal des Arbeits-Stapels hat und die Bedienungseinheit 10-534 frei ist. Die von JSAR erhaltene Moduladresse wird geholt und der Anwesenheitscode unter Verwendung der Speichermoduloperation: LIES ÄNDERE AB SCHREIBE, zurückgestellt. Dieses Wort einschließlieh eines unveränderten Anwesenheitscodes wird der Bedienungseinheit 10-534 zugeführt.

Wenn der Anwesenheitscode zurückgestellt ist, so wird auch der mit dem Arbeits-Stapel zusammenhängende Programmanhänger zurückgestellt.

Die Abwicklungsfunktion und die Bereitschaft der 1/0-43edienungseinheit hängt von dem Worttyp ab.

Der Eingang des Wortes NEUER JOB veranlaßt die I/0-Bedienungseinheit 10-534 dazu,

1. mit dem Kanal verbunden zu werden, welcher in dem Wort bezeichnet ist,

2. das Programm auszuführen, welches durch das in dem Wort enthaltene Grundregister bezeichnet ist.

45 Die Eintragung des Wortes NEUES PBA veranlaßt die I/0-Bedienungseinheit dazu,

1. mit dem Kanal verbunden zu werden, welcher in dem Wort bezeichnet ist,

2. das Programm bei der laufenden IBA des Kanals mit einem NEUEN PBA auszuführen.

Der Eingang des Zeichens STOP veranlaßt, daß der aktive Bit in dem betreffenden Kanalzustandswort zurückgestellt wird und daß die I/0-Bedienungseinheit freigegeben wird. Damit ein Kanal die I/0-Bedienungseinheit benutzen kann, muß der aktive Bit eingestellt sein. Die Startleitung für diesen Kanal muß ebenfalls zurückgestellt sein.

Der Eingang der Information NEUE JOB-STA-PELADRESSE bewirkt, daß JSA mit der Eintragung belastet wird; die I/0-Bedienungseinheit wird darauf freigegeben.

Der Eingang der Information NEUE ADRESSE

FÜR UNTERBRECHUNGSSTAPEL bewirkt, daß die Kontrollregister ISAR und ISLR mit der Eintragung belastet werden und daß die I/0-Bedienungseinheit freigegeben wird.

Diese Bedingungen, welche die I/0-Modulprogramme als Kontrollprogramm-Unterbrechungen des zentralen Prozessors kenntlich machen, werden an das Kontrollprogramm des zentralen Prozessors durch den I/O-Modul-Unterbrechungsstapel übertragen. Jedem I/0-Modul ist ein Unterbrechungsstapel in dem Speichermodul durch die Programmkontrolle des zentralen Prozessors zugeteilt. Die Zuweisung des Speichermoduls wird dem I/0-Modul durch seinen Job-Stapel zugeführt. Zwei Register innerhalb des I/0-Moduls sind dem Unterbrechungsstapel zugeordnet. Es sind dies das Adressenregister des Unterbrechungsspeichers (ISAR) und das Ortsregister des Unterbrechungsspeichers (ISLR). ISAR weist stets auf die nächste verfügbare Stelle in dem Unterbrechungsstapel, während ISLR die Platznummern enthält, in welchen der I/0-Modul noch Zugang hat. Jeder Zugang in dem Unterbrechungsstapel erfolgt unter Programmkontrolle von der I/0-Bedienungseinheit 10-534 über die Unterbrechungsleitungen 10-530. '

Drei Unterbrechungsleitungen sind in dem Kabel 10-330 gezeigt, wo es in dem Prozessormodul 10-310 eintritt. Sie führen das Signal zur vollständigen Unterbrechung, ferner das Signal zur Unterbrechung wegen Paritätsfehler und das Unterbrechungssignal wegen fehlenden Zugriffs zum Speicher.

In Fig. 11 ist ein Blockschaltbild der das Steuerprogramm ausführenden Teile der Anlage dargestellt.

Die beschriebene Anlage hat zwar eine große Anzahl erwünschter Eigenschaften, jedoch treten auch Schwierigkeiten auf, die bisher nicht vorhanden waren. Zum Beispiel ist es nicht erwünscht, ein ganzes Modul-System einem einzelnen Benutzer für längere Zeit zu überlassen. Vielmehr wurde deutlich, daß nur diejenigen Einrichtungen, wie Speicher, periphere Geräte, Prozessor oder Dienstprogramme, welche in einem einzelnen Abschnitt einer Untersuchung benötigt werden, ihm überlassen werden sollen; der Rest der Anlage sollte für andere Aufgaben benutzt werden. Diese Überlegung führt zu dem vorliegenden Ausführungsjprogramm,...welches als ein »vierter Modul« betrachtet wird, dessen Gestaltung und Verwendung die Konstruktion des Speichers des Prozessors und der I/0-Modul-hardware wesentlich beeinflußt.

Die Benutzung des Ausführungsprogramms erfordert vollständige Unabhängigkeit der Zuweisung der Speicherstelle in allen Programmabschnitten. Daher sind sowohl im Prozessor als auch in den I/0-Moduln Einrichtungen zum raschen, relativen und indirekten

ίο Adressieren vorhanden. Für Mehrfachabwicklung ist die Fähigkeit zur raschen Änderung von Aufgaben wichtig; daher wird die Einsparung und Aufwertung von Kontrollregistern möglichst selbständig durchgeführt. Ein solcher Entwurf würde den Betrieb einer Anlage früherer Bauart erschweren, bei der ein Hauptprogramm und seine verschiedenen Unterprogrammteile entweder von Hand oder durch ein Programm gesammelt werden, welches die Eingabezeit festsetzt; dieses Programm wird in einen angrenzen-

ao den Block des Speichers eingelesen und der Steuerung der Anlage überlassen. Eine solche Anlage und; ihre beabsichtigte Verwendung führt eher zu einem

. Betriebsverfahren, bei dem viele mehr oder weniger unzusammenhängende Aufgaben gleichzeitig durchgeführt werden sollen. Viele Standafilaufgaben sollen in Abhängigkeit von größeren Signalen durchgeführt werden. Dabei sind komplizierte Anordnungen erforderlich, um große Aufgaben abwickeln zu können. In einer solchen Umgebung muß dann das Ausführungs- und Planungsprogramm (ESP) Zugriff zu einem sehr großen Satz von Programmen und Datenkomplexen haben (welche es ohne menschliches Zutun abrufen kann), die in irgendeiner logischen Ordnung in Speichern gruppiert sind. Die Speicheranordnung muß nicht nur die Programme selbst, sondern auch eine Beschreibung der Programme enthalten, welche die Information über Grenzen, Erfordernisse und Wechselbeziehungen liefert. Der größere Teil dieser Informationen wird gesammelt und durch das Programmsystem automatisch an jedes einzelne Programm angehängt.

Zum Aufbau einer vernünftigen Programmstruktur, welche Mehrfachabwicklung, wirkungsvolle Speicherausnutzung und Programmschutz erlaubt, werden die Programme und Datenpakete als logische Elemente oder logische Unterteilungen ausgeführt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Mehrfach rechnende Datenverarbeitungsanlage mit einer Anzahl von Hauptspeicher-Moduln, welche zusammen einen Hauptspeicher mit Vielfachzugriff bilden, mit einer Anzahl von zentralen Prozessormoduln, die eine Vorverarbeitungsvorrichtung aufweisen, welche die Ausführung der Befehle für die simultan arbeitende End- ίο Verarbeitungsvorrichtung vorbereiten, und mit dem Hauptspeicher für gleichzeitigen Zugriff verbunden sind, und mit mindestens einem Eingabe-/ Ausgabemodul, der in entsprechender Weise mit dem Hauptspeicher verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder zentrale Prozessormodul (CPl, CP 2) eine Vermittlungseinheit (F i g. 3, 3-14) aufweist, welche mit der Vorverarbeitungsvorrichtung (3-18) und der Endverarbeitungsvorrichtung (3-22) verbunden ist und auf sie anspricht und unabhängig von deren Betriebszustand eine zweiseitige intermodulare Verbindung zu den Speichermoduln (M-I bis M-16) und den übrigen ' Moduln herstellt, daß jeder Eingabe-/Ausgabemodul (1/O₁, 1/O₂) in eine Bedienungseinheit (5-34) zur Auswahl der peripheren Geräte und zur Formatgebung bzw. Prüfung der ein- und ausgegebenen Informationen, in eine Speichereinheit (5-22) zur Speicherung einer Vielzahl von Befehlsadressen und Steuerwörtern, in eine EuWAugabe-Recheneinheit (5-18) zur Durchführung von Arithmetik-, Logik- oder Prüfoperationen und in eine Vermittlungseinheit (5-14) zum Informationsaustausch zwischen dem Modul und dem Speicher unterteilt ist, daß zur Aufnahme von Daten, Befehlen oder Adressen in jeder dieser Einheiten eines Eingabe-/Ausgabemoduls Register vorhanden sind, die miteinander zur Übertragung der Informationen in Verbindung stehen, und daß die Befehle in den einzelnen Einheiten gleichzeitig ausführbar sind.

2. Datenverarbeitungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Speichermodul (Ml bis M16) eine Vermittlungseinheit (7-14) aufweist, die eine zweiseitige intermodulare Verbindung zwischen dem Speichermodul und den zentralen Prozessornioduln (CPl bis CP 2) und den Ein-/Ausgabe-Moduln (1/O₁,1/O₂) herstellt.

3. Datenverarbeitungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichermoduln so (Ml bis M16) aus einem Speicherstapel (8-800) bestehen, der in Zeilen mit einer Mehrzahl von Wörtern unterteilt ist, und daß Wählmittel (7-20) zur Auswahl der Zeilen vorgesehen sind, daß die Prozessor-Moduln (CPl, CP 2) einzeln mit allen Speichermoduln (Ml bis M16) selektiv verbunden sind und daß die Eingabe-/Ausgabe-Moduln (1/O₁, 1/O₂) entsprechend über ähnliche Selektivmittel ah die Speichermoduln (Ml bis M16) angeschlossen sind.

4. Datenverarbeitungsanlage nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Speichermodul (Ml bis M16) Mittel (8-100) zur Übertragung jedes von mehreren Wörtern einer Zeile in aufeinanderfolgenden Wortzeiten enthält.

5. Datenverarbeitungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Speichermodul (Ml bis M16) ein Register (8-52) für die Wörter einer Zeile enthält und daß dieses Register an den Ausgang (8-47) des Speicherstapels (8-800) angeschlossen ist.

6. Datenverarbeitungsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Auswählmittel (7-20) mit dem Register (8-52) verbunden sind und jedes einzelne Wort in dem Register zur Ausgabe aus dem Speichermodul herauslesen.

7. Datenverarbeitungsanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Speicherstapel (8-800) eine regenerierende Rückschreibeinrichtung (8-48) vorhanden ist, welche mit dem Stapel so verbunden ist, daß sie jedes abgehende Signal empfängt und von neuem in den Speicherstapel an derselben Stelle einschreibt.