DE1524211C3 - Datenverarbeitungsanlage - Google Patents

Description

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wird. Ein Verstärker 14 ermöglicht, Daten von der des Konzeptspeichers SPM angeschlossene Leitung

Ausgangsdatenleitung OB zur Eingangsdatenleitung 31 wieder rückgespeichert werden. Die vom Datenre-

IB zu übertragen. . gister in den adressierten Speicherplatz des Konzept-

Die Torschaltungen 10, 12 und andere Torschal- Speichers 5PM rückgespeicherte Information kann • tungen, die noch erwähnt werden, sind übliche 5 erstens die ursprünglich vom Konzeptspeicher SPM Und-Glieder. Die Funktion dieser Und-Glieder kann herausgelesene Information oder zweitens Informaselbstverständlich auch durch andere Verknüpfungs- tion, die in das Datenregister DR durch die Torglieder ausgeübt werden, wenn, man die Signalpolari- schaltung 26 von der Eingangsdatenleitung IB getäten und Verknüpfungsfunktionen entsprechend speichert wurde, oder eine Kombination von herauswählt. Jedes in der Zeichnung dargestellte Torschal- io gelesener und von der Datenleitung eingespeicherter tungssymbol stellt eine Anzahl von Einzeltorschal- Information sein.

tungen dar, die jeweils zwischen eine Eingangs- und Das Konzeptspeichersystem mit dem Konzeptspei-

Ausgangsader geschaltet sind. An den Torschal- eher 5PM, dem Adressenregister AR, dem Datenre-

tungssymbolen sind Auftast-Eingangsleitungen ange- gister DR und der die Torschaltung 30 enthaltenden

deutet, denen ein Auftastsignal zugeführt wird, wenn 15 Datenrückspeicherungsschleife kann in üblicher

die aus einer Anzahl von Bits bestehenden Datensi- Weise ausgebildet sein. Es sind Konzeptspeichersy-

gnale von der Torschaltung durchgelassen werden sterne mit einer Lese-Schreibe-Zykluszeit von unter

sollen. ' . einer halben Mikrosekunde bekannt. Dies ist wesent-

Von der Eingangsdatenleitung IB können Daten lieh weniger, als sich mit bekannten Speichern großer

durch eine Torschaltung 16 zu Eingangs- und Aus- 20 Kapazität, die sich als Hauptspeicher M der Anlage

gangseinrichtungen HO übertragen werden, während eignen, erreichen läßt.

diese Einrichtungen ihrerseits Daten über eine Tor- Das Datenregister DR ist außerdem über eine Leischaltung 18 an die Ausgangsdatenleitung OB zu lie- tung 35 und eine Torschaltung 36 mit der Ausgangsfern vermögen. datenleitung OB verbunden.

Der Rest von Fig. 1 stellt den zentralen Verarbei- 25 Die Verarbeitungseinheit PM hat einen Ausgang tungsteil der Rechenanlage dar, der ein arithmeti- 37, an dem das Ergebnis der mit einem oder beiden sches Schaltwerk umfaßt, dessen Herz eine Verarbei- Eingangsoperanden zugeführten Operation zur Vertungseinheit PM ist. Die Verarbeitungseinheit ist eine fügung steht. Der Ausgang 37 ist über eine Torschal-Schaltung zur Durchführung von Additionen, Sub- ' tung 40 mit einem Zwischenspeicher IR verbunden, traktionen, Verschiebungen, Vergleich, Maskierun- 30 dessen Ausgang über eine Torschaltung 42 an die gen usw. mit einem oder zwei Eingangsoperanden. Ausgangsdatenleitung OB angeschlossen ist. Der Der Begriff »Verarbeitungseinheit« soll hier nur das Ausgang 37 der Verarbeitungseinheit ist außerdem reine Rechenwerk ohne die erforderlichen Eingangs- über eine Torschaltung 44 und eine Leitung 45 mit und Ausgangsspeicher bedeuten und liefert einen dem Dateneingang des Konzeptspeichers 5PM verAusgang nur bei Erhalt eines oder mehrerer Ein- 35 bundeft.
gänge. Die in der Zeichnung dargestellten, in die Daten-

Die Verarbeitungseinheit PM hat einen Eingang wege eingeschalteten Torschaltungen und Einheiten 19 für einen ersten Operanden, der über eine Tor- werden alle durch ein nur schematisch dargestelltes schaltung 20 zugeführt wird, und einen Eingang 21 Leitwerk CU gesteuert. Das Leitwerk kann in üblifür einen zweiten Operanden, der über eine Tor- 40 eher Weise ausgebildet und in nicht dargestellter schaltung 22 zugeführt wird. Der erste Operand wird Weise mit den Leitungen IB, OB verbunden sein, um von der Eingangsdatenleitung /ß'über eine Torschal- die für sein Arbeiten erforderlichen Signale zu erhaltung 24 einem Versorgungsregister UR und von die- ten.
JJ sem über die Torschaltung 20 dem Eingang 19 der Im Betrieb der in Fig. 1 dargestellten Datenverar-Verarbeitungseinheit PM zugeführt. 45 beitungsanlage führt die Verarbeitungseinheit PM

Ein Datenregister DR eines Konzeptspeichers mit den Daten, die ihren Eingängen vom Versor-5PM nimmt den zweiten Operanden auf und liefert gungsregister UR und Datenregister DjR zugeführt ihn über die Torschaltung 22 an den zweiten Eingang werden, die verschiedensten Verknüpfungs- und 21 der Verarbeitungseinheit. Der Konzeptspeicher arithmetischen Operationen aus. Der erste Operand, 5PM ist eine Anordnung oder Reihe von Speicher- 50 der dem ersten Operandeneingang 19 der Verarbeielementen, wie Magnetkernen, mit Wicklungen und tungseinheit PM vom Versorgungsregister UR durch Kreisen zum Speichern von Information in den Ma- die Torschaltung 20 zugeführt wird, kann von irgnetelementen und zum Herauslesen von Informa- gendeiner Einheit über die Eingangsdatenleitung IB tion von den Speicherelementen in das Datenregister. kommen. Die Daten können, beispielsweise vom Das Datenregister DR erhält Daten von der Ein- 55 Hauptspeicher M stammen und. über die Torschalgangsleitung IB über eine Torschaltung 26 und eine tung 12, die Ausgangsdatenleitung OB, den Verstär-Leitung 25. Das Datenregister DR kann außerdem ker 14, die Eingangsdatenleitung IB und die Torüber eine Leitung 27 Daten von einem beliebigen schaltung 24 zugeführt werden. Der erste Operand adressierten Speicherplatz im Konzeptspeicher 5PM kann auch von einem früher erzeugten Ausgangssierhalten. Die Adressierung der Speicherplätze des 60 gnal der Verarbeitungseinheit PM stammen, das bei Konzeptspeichers 5PM erfolgt durch den Inhalt eines Speicherung im Zwischenregister IR über die Tor-Adressenregisters AR. schaltung 42, die Ausgangsdatenleitung OB, den

Beim Herauslesen von Daten aus dem konventio- Verstärker 14, die Eingangsdatenleitung /B und die nellen Konzeptspeicher 5PM in das Datenregister Torschaltung 24 zugeführt wird. Weiterhin kann der wird die herausgelesene Information im Konzeptspei- 65 erste Operand vom Datenregister DR über die Leicher SPM gelöscht. Die gelöschte Information kann tungen 28, 35, die Torschaltung 36, die Ausgangsdavom Datenregister DR über Leitungen 28, 29, eine tenleitung OB, den Verstärker 14, die Eingangsda-Torschaltung 30 und eine an einen Dateneingang 32 tenleitung IB und die Torschaltung 24 zugeführt

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werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß den Verstärker 14, die Eingangsleitung IB und die der erste Operand von einer peripheren Einheit I/O Torschaltung 24 in dem Versorgungsregister UR geüber die Torschaltung 18, die Ausgangsdatenleitung speichert. Gleichzeitig wird ein entsprechender Ope- OB, den Verstärker 14, die Eingangsleitung IB und rand vom Konzeptspeicher SPM über die Ausgabeleidie Torschaltung 24 zugeführt wird. 5 tung 27 im Datenregister DR gespeichert. Die beiden

Der vom Datenregister DR durch die Torschal- Operanden, von denen sich der eine im Versorgungstung 22 dem zweiten Operandeneingang 21 der Ver- register UR und der andere im Datenregister DR bearbeitungseinheit PM zugeführte Operand kann finden, werden dann der Verarbeitungseinheit PM ebenfalls vom Hauptspeicher M, zwischen Register zugeführt, an deren Ausgang 37 dann ein entspre- IR oder einer peripheren Einheit I/O über Wege zu- io chendes Ausgangssignal auftritt. Das Ausgangssignal geführt werden, die statt der Torschaltung 24 die von der Verarbeitungseinheit PM kann wieder in Torschaltung 26 enthalten. Der zweite Operand kann dem Speicherplatz des Hauptspeichers gespeichert auch vom Konzeptspeicher SPM über die Leitung 27 werden, aus dem der Operand herausgelesen worden im Datenregister DR gespeichert werden und dann, war. Andererseits kann das Ausgangssignal der Vergewünschtenfalls, über die Rückführungsschleife 29, 15 arbeitungseinheit PM in den Speicherplatz des Kon-30, 31, 32 wieder im Konzeptspeicher SPM rückge- zeptspcichers eingespeichert werden, aus dem der anspeichert werden. dcre Operand entnommen worden war. Die Opera-

Dcr erste upd/oder zweite Operand, die vom Ver- tion wird wiederholt, bis alle Operanden der Operan-

sorgungs- und/oder Datenregister der Verarbeitungs- denfolge im Hauptspeicher M mit entsprechenden

einheit PM zugeführt werden, werden durch diese ao Operanden der Operandenfolge im Konzeptspeicher

verarbeitet, und das Ergebnis tritt am Ausgang 37 SPM verglichen sind.

auf. Das Ausgangssignal der Verarbeitungseinheit Bei einer Abwandlung der beschriebenen Opera-

PM kann durch die Torschaltung 40 dem Zwischen- tion werden die Ergebnisse der Vergleiche oder an-

speicher//? zugeführt werden, von dem es dann deren..Funktionen, die in der Verarbeitungseinheit

durch die Torschaltung 42, die Ausgangsdatcnleitung 25 PM mit der Operandenfolge durchgeführt werden,

OB, den Verstärker 14 und die Eingangsdatenleitung einer nicht dargestellten Erkennungsstufe (Zuordner)

IB dem Hauptspeicher M, dem Versorgungsregister zugeführt werden, um ein kumulatives Ergebnis zu

IR, dem Datenregister DR oder einer peripheren bestimmen. Dieses Ergebnis kann dazu verwendet

Einrichtung I/O zugeführt wird. werden, um den Funktionsablauf der Anlage über

Das Ausgangssignal der Verarbeitungseinheit PM 30 das Leitwerk CU zu steuern.

kann auch durch eine Torschaltung 44 und eine Lei- Fig. 2 zeigt eine Anordnung, die sich von der getung 45 direkt dem Dateneingang 32 des Konzept- maß F i g. 1 darin unterscheidet, daß das Datenregispeichers SPM zugeführt werden, von dem es dann stcr DR fehlt und die Ausgänge eines hier aus Regiüber die Leitung 27 in das Datenregister DR übertra- stern bestehenden Konzeptspeichers 50 über die Torgen werden kann. Die Torschaltungen 30 und 44 35 schaltung 22 direkt mit dem zweiten Operandeneinkönnen außerdem so gesteuert werden, daß die dem gang der Verarbeitungseinheit PM gekoppelt sind. Konzeptspeicher SPM zugeführte Information zum Ferner sind die Eingänge der Register des Konzept-Teil von der Verarbeitungseinheit PM und im übri- Speichers 50 über die Torschaltung 26 mit der Eingen vom Datenregister DR kommt. gangsdatenleitung IB und über die Torschaltung 44

Es kann etwa, um ein spezielleres Beispiel für die 40 mit dem Ausgang der Verarbeitungseinheit PM verArbeitsweise der Anlage zu geben, erforderlich sein, bunden. Ein Register des Konzeptspeichers 50 kann eine im Versorgungsregister UR gespeicherte Zahl einen Teil eines Wortes von der Eingangsdatenlei-. wiederholt zu einer im Datenregister gespeicherten tung IB und gleichzeitig einen anderen Teil des Wor-Zahl zu addieren. Die erste Summe, die am Ausgang tes von der Verarbeitungseinheit PM erhalten.
37 der Verarbeitungseinheit PM auftritt, wird dann 45 Die in F i g. 2 dargestellte Anordnung arbeitet ähnüber die Torschaltung 44 und die Leitung 45 dem Hch wie die gemäß Fig. 1, mit der Ausnahme, daß Konzeptspeicher SPM zugeführt, aus dem es in das ein Resultat von der Verarbeitungseinheit PM nicht Datenregister DR übertragen wird. Die immer noch unmittelbar in den gleichen Platz des Konzeptspeiim Versorgungsregister UR gespeicherte Zahl wird chers 50 rückgespeichert werden kann, aus dem der, dann zu der im Datenregister DR gespeicherten 5° zweite Operand herausgelesen wird. Der Grund hier-Summe addiert, und die am Ausgang der Verarbei- für liegt darin, daß kein zwischengeschalteter Speitungseinheit auftretende neue Summe wird über den eher wie das Datenregister DR vorhanden ist. Außer Konzeptspeicher SPM wieder dem Datenregister DR in dem Platz, der gerade den zweiten Operanden liezugeführt. Die Additionen können mit Hilfe der zu- fert, kann das Ergebnis von der Verarbeitungseinheit sätzlichen, örtlichen Verbindungsschleife zwischen 55 PM in Fig. 2 jedoch sofort in jedem·anderen Platz dem Datenregister DR und der Verarbeitungseinheit des Konzeptspeichers gespeichert werden.
PM praktisch, beliebig oft wiederholt werden. Gleich- In den F i g. 1 und 2 stellen jede Torschaltung und zeilig können dieselben oder andere Daten über jeder Datenweg Torschaltungen und Leiter für die Wege, die die Ausgangsdatenleitung OB und die Ein- verschiedenen oder mehr Informationsbits eines gangsdatenleitung IB enthalten, übertragen werden. 60 Computerwortes dar. Immer wenn sich ein Datenweg

Bei einem anderen Beispiel für die Arbeitsweise in zwei oder drei Zweige aufteilt, können die Tor-

der Anlage soll ein Vergleich oder eine andere Ope- schaltungen in den Zweigen so gesteuert werden, daß

ration mit einer Folge von Operanden, die im Haupt- sie ein ganzes Computerwort in einem Zweig oder

speicher M gespeichert sind, bezüglich einer entspre- Teile des Computerwortes in verschiedenen Zweigen

chenden Folge von Operanden, die im Konzeptspei- 65 durchlassen. Bei Vereinigung zweier Datenwegzweige

eher SPM gespeichert sind, durchgeführt werden. können die Torschaltungen in entsprechender Weise

, Dabei wird ein Operand aus dem Hauptspeicher M . in einen der Datenwege so gesteuert werden, daß sie

über die Torschaltung 12, die Ausgangsleitung OB, das ganze Computerwort durchlassen, oder die Tor-

schaltungen können so gesteuert werden, daß sie jedes entsprechende Teil eines Computerwortes durchlassen. Die in den F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfindung zeichnen sich dadurch aus, daß sie ,Datenwege zwischen Einheiten, die über die Sammelleitungen IB, OB führen, und zusätzlich interne, örtliche Zwischenverbindungen zwischen einem Konzeptspeicher 5PM oder 50 und der Verarbeitungseinheit PM enthalten. Diese zusätzlichen Verbindungswege erlauben einfache wiederholte Operationen schneller durchzuführen als bisher und während ihrer Durchführung gleichzeitig Datenüber-

tragungen über die Eingangsleitung IB und die Ausgangsleitung OB durchzuführen. Die vielen Datenwege, die die beschriebenen Anordnungen enthalten, lassen sich so steuern, daß die sehr verwickelten, zeitabhängigen Folgen von elementaren Datenübertragungsschritten, die bei der Durchführung von Rechnerprogrammen erforderlich sind, schneller und mit besserem Wirkungsgrad als bisher durchgeführt werden können. Die beschriebene Organisation der ίο Datenwege erlaubt außerdem eine Vereinfachung der Arbeit des Programmierers beim Entwerfen von Programmen für die Rechenanlage.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

409 620/199

Claims (1)

1. da jedoch jeder Schritt einen oder mehrere Zyklen

   Patentanspruch: des Hauptspeichers erfordert, beanspruchen diese

   Operationen jedoch ungebührlich viel Rechenzeit.

   Datenverarbeitungsanlage mit Datenleitungen Jeder Hauptspeicherzyklus kann beispielsweise eine zur Übertragung von Daten zwischen Einheiten 5 oder mehrere Mikrosekunden dauern, also eine im der Datenverarbeitungsanlage, unter anderem Vergleich zur Zyklusdauer einer Verknüpfungsschaleinem Hauptspeicher und einer Verarbeitungs- tung verhältnismäßig lange Zeit. Es ist aus diesem einheit, welche zwei Eingänge für jeweils einen Grunde bekannt, einen zusätzlichen Hilfs-, Arbeits-Operanden und einen Ausgang aufweist, ferner oder Konzeptspeicher relativ, kleiner Kapazität und mit einem Versorgungsregister, über das dem io relativ hoher Arbeitsgeschwindigkeit zu verwenden, einen Eingang der Verarbeitungseinheit Daten Die Dauer eines Arbeitszyklus eines Konzeptspeivon den Datenleitungen zuführbar sind, einem chers kann beispielsweise nur einen kleinen Bruchteil Konzeptspeicher, der einen Dateneingang, einen einer Mikrosekunde betragen. Der Konzeptspeicher Datenausgang und eine Anzahl von Speicherplät- kann, wie der Name sagt, dazu verwendet werden, zen, die jeweils einen Satz von Daten zu spei- 15 zeitweilig Operanden und im Verlaufe der Rechnung ehern vermögen und wahlfrei mit dem Datenein- und anderer Verarbeitungsschritte anfallende Zwigang und dem Datenausgang des Konzeptspei- schenergebnisse zu speichern. Außerdem kann der chers koppelbar sind, aufweist, einer Datenver- Konzeptspeicher zur Speicherung von interner Inforbindungsanordnung, die ein Datenregister mit mation (»housekeeping information«), die den Befehl zwei Eingängen, denen Daten von den Datenlei- 20 und das Programm, die durchgeführt werden, betreftungen bzw. vom Konzeptspeicher zuführbar fen. Durch die Verwendung eines Konzeptspeichers sind, sowie einen Ausgang enthält, welcher wahl- mit relativ kurzer Zyklusdauer konnte die Funktionsfrei durch Torschaltungen mit dem zweiten Ein- tüchtigkeit von Rechenanlagen nicht unwesentlich gang der Verarbeitungseinheit oder durch eine verbessert werden. Zum Stand der Technik sei verzusätzliche Torschaltung mit dem Dateneingang 25 wiesen auf Veröffentlichungen in den »1959 Proceedes Konzeptspeichers koppelbar ist, und mit dings of the Eastern Joint Computer Conference«, einer Informationsübertragungsanordnung, die S. 75 bis 81, und »Proceedings of the Computer Data mit der Verarbeitungseinheit gekoppelt ist und Processing Society of Canada«, 1960, S. 321 bis 325 einen Datenweg zwischen deren Ausgang und und die britische Patentschrift 839 243. '
   den Datenleitungen enthält, dadurch ge- 30 Die Möglichkeiten, die ein zusätzlicher Konzeptkennzeichnet, daß die Informationsüber- speicher bietet, sind bisher jedoch noch nicht voll tragungsanordnung (40, 46, IR) zusätzlich noch ausgeschöpft worden, da der Konzeptspeicher nur als einen weiteren Datenweg (44, 45) enthält, wel- Hilfsspeicher betrieben wurde und mit der Datenleicher den Ausgang (37) der Verarbeitungseinheit tung in der gleichen Weise gekoppelt war wie der (PM) wahlweise direkt mit dem Dateneingang 35 Hauptspeicher.

   (32) des Konzeptspeichers (SPM) zu koppeln ge- Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde,

   stattet und welcher im Zusammenwirken mit der die sich durch das Vorhandensein eines Konzeptspeizusätzlichen Torschaltung (30), die zwischen den ^% chers ergebenden Möglichkeiten besser auszunutzen, Ausgang (28) des Datenregisters (Di?) und den als es bisher der Fall war.

   Dateneingang (32) des Konzeptspeichers (SPM) 4° Dies wird durch die im Patentanspruch gekenngeschaltet ist, so steuerbar ist, daß dem Datenein- zeichnete Erfindung bei einer Datenverarbeitungsangang (32) des Konzeptspeichers (SPM) ein Teil lage der im Oberbegriff angegebenen Art erreicht,
   der Information direkt von der Verarbeitungsein- Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an

   heit (PM) und der Rest der Information von den Hand der Zeichnung näher erläutert, es zeigt
   Datenleitungen (IB, OB) zuführbar ist. 45 Fig. 1 ein Schaltbild eines einen Konzeptspeicher

   enthaltenden Datenverarbeitungsteiles einer Datenverarbeitungsanlage gemäß einem Ausführungsbei-

   spiel der Erfindung,

   F i g. 2 ein Schaltbild eines abgewandelten Teiles 50 der Anordnung gemäß Fig. 1, der kein Datenregister

   enthält.

   Das Rechenwerk eines Computers enthält eine F i g. 1 zeigt einen Teil einer digitalen Rechenan-

   Verarbeitungseinheit, die Additionen, Subtraktionen, lage mit Datenwegen, die eine Eingangsdatenleitung Verschiebungen, Vergleiche, Maskierung usw. mit IB und eine Ausgangsdatenleitung OB enthalten. Die einem oder zwei Eingangsoperanden durchführen 55 Datenleitungen enthalten jeweils eine Anzahl von kann. Der Begriff »Verarbeitungseinheit« soll hier Adern zur'Übertragung einer entsprechenden Anzahl nicht die Speicheranordnungen für die Operanden- von Bits von Datenzeichen, Wörtern oder größeren eingänge und den Ausgang umfassen, die normaler- Einheiten. Auch die anderen in der Zeichnung dargeweise zum Rechenwerk gezählt werden. Die beiden stellten Leitungen sind mehradrig. Von der Ein-Eingangsoperanden werden der Verarbeitungseinheit 60 gangsdatenleitung IB können Daten in einen Hauptgewöhnlich über.zwei entsprechende Register züge- speicherM übertragen werden, von dem aus wieführt, die die Operanden vom Hauptspeicher über derum Daten über eine Torschaltung 12 zur Auseine Datenleitung erhalten. Der Ausgang der Verar- gangsdatenleitung OB gelangen können. Der Hauptbeitungseinheit wird in einem . Register gespeichert, speicher M kann irgendein üblicher Speicher mit beaus dem er dann über eine Datenleitung im Haupt- 65 liebigem Zugriff sein und enthält ein nicht dargestellspeicher gespeichert wird. tes Adressenregister, durch das die Adresse eines

   Viele Operationen, die die Verarbeitungseinheit Speicherplatzes, aus dem Daten herausgelesen oder in durchführt, sind sehr einfach und wiederholen sich, den Daten eingespeichert werden sollen, bestimmt