Die Erfindung bezieht sich, auf elektronische Ee ohne ranlagen
und betrifft insbesondere eine Datenverarbeitungsanlage zur simultanen Verarbeitung mehrerer Programme, d.h. einen Multi-Processor
Computer mit einer Verriegelungssteuerung zwischen den verschiedenen Datenverarbeitungseinheiten zur
Steuerung voneinander unabhängiger Rechen- oder Verarbeitungsvorgänge der jeweiligen Datenverarbeitungseinheiten.
Weitere Merkmale der Erfindung beziehen sich auf Universalregister,
die als Index-, Programmadressen- und Rechen- oder Operanden-Register verwendet werden können, sowie auf eine
Adressiertechnik, die sich für Sprungbefehl-TJmspeicherung
bzw. -Vermittlung und -Wechsel, Programmoperationen und Zugriff zur Programm- oder Befehlsbibliothek eignet.
Multi-Processor-Rechenanlagen kennzeichnen sich durch die
Anordnung einer Anzahl von einzelnen Datenverarbeitungseinheiten, die einem gemeinsamen Speicher zugeordnet sind. Bisher
erfolgten die Zuordnung von Verarbeitungsoperationen sowie
Steuerung und Datenübertragung zwischen den Verarbeitungseinheiten durch selektive Ansteuerung des gemeinsamen
Speichers zur Übermittlung von Daten zu und zwischen den einzelnen Einheiten zwecks Verarbeitung durch diese. Obgleich
sich solche Multi-Processor-Rechenanlagen durohge-
Mü/Bl/Ro
- 2
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setzt haben, sind sie zwangsläufig Einschränkungen infolge der erheblichen Zeitspanne unterworfen, die für die Zuordnung
oder Zuweisung und den Zugriff zu den Verarbeitungsinstruktionen vom Speicher erforderlich ist, und weil die
verarbeiteten Daten, die für die Übermittlung zwischen den einzelnen Einheiten vorgesehen sind, über den Speicher laufen.
Die Rechner-Datenverarbeitungseinheiten wiesen bisher für
gewöhnlich eine Anzahl von einzelnen bzw. getrennten Registersätzen
auf, von denen ein erster Satz für Indexzwecke, ein zweiter Satz für Programmadressierungszwecke und ein
dritter Satz als Speicher für arithmetische Operationen fest—verdrahtet sind. Eine einzelne Datenverarbeitungsein—
heit kann daher bis zu vierundzwanzig Register aufweisen, nämlich Je acht für Index-, Programmadressierungs- und Speicherzwecke.
Mithin stehen nur acht Register für jede Operation zur Verfügung. Normalerweise sind die Register jedes
Typs entsprechend den Erfordernissen jeder eineeinen Operation bemessen. Dies bedeutet, daß die Indexregister eine
erste, die Adressenregister eine zweite und die Speicher-Register noch eine andere Kapazität besitzen.
Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine Datenverarbeitungseinheit
zu schaffen, die eine Anzahl von Registern aufweist, die jeweils selektiv durch Misch- und Verteilernetzwerke
betätigt werden, um je nach der Art der Betätigung dieser Misch- und Verteilernetzwerke Indizierungs-,
Programmadressierungs- und Speicher-Operationen durchzuführen.
Mr den Pail, daß sich solche "Üniversal"-Register bereitstellen
lassen, könnte die Gesamtzahl der Register reduziert werden, während dennoch eine größere Zahl von Registern
für die einzelnen Funktionen zur Verfügung stehen würde. '
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Diese Aufgabe impliziert die Schaffung eines Steuernetzwerks zur selektiven Ansteuerung einer Anzahl von Registern
entsprechend einer ausgewählten von mehreren gewünschten Operationsarten. Damit soll der Aufbau einer Multi-Processor-Eeohenanlage
mit einer Anzahl von getrennten, mit einem gemeinsamen Speicher verbundenen Datenverarbeitungseinheiten
ermöglicht werden, bei welcher eine Verriegelungssteuerung
zur Zuordnung der Verarbeitungsoperationen an die einzelnen Verarbeitungseinheiten, ohne daß eine Zuordnungsinformation
durch den Speicher selbst geliefert zu werden braucht, vorgesehen 1st* Auch soll die Möglichkeit bestehen, die zwischen
den einzelnen Datenverarbeitungseinheiten zu übertragenden Daten unmittelbar über eine gemeinsame Verriegelungssteuerung
anstelle über einen gemeinsamen Speicher zu leiten.
Eine andere, bei den bekannten Datenverarbeitungseinheiten auftretende Schwierigkeit besteht darin, daß die einem bestimmten
Maschinenprogramm zugeordneten Adressen eine bestimmte Beziehung zur physikalischen bzw. konstruktiven Anordnung
des Speichers besitzen. Um Programm-Sprünge oder
-Abfragen bzw. den Aufruf von Programmen, etwa Maschinen- und/oder (gespeicherte) problemorientierte Programme, außerhalb
der leidlänge des betreffenden Maschinenprogramms durchführen zu können, muß zunächst die Absolutadresse des Programme,
die zunächst abgerufen oder durch Sprungbefehl an den Anfang gesetzt werden soll, aus dem Speicher herausgegriffen
werden. Nach dem Rücksprung in das ursprüngliche Maschinenprogramm muß daher die Absolutadresse dieses Programms
ebenfalls aus dem Speicher abgerufen werden.
Der Erfindung liegt daher die sich aus der erstgenannten Aufgabe
ergebende weitere Aufgabe zugrunde, eine Datenverarbeitungseinheit mit Speicherzugriff-Steuerung zu schaffen, bei
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der eine Bezugsadresse des Maschinenprogramms gespeichert
ist und die Steuerfunktionen selektiv aufrufbar sind, um den Speicher an einer Absolutadresse (die z.B. einer Festprogrammbibliothek
zugeordnet ist), an der Bezugsadresse (z.B. beim Arbeiten im Bereich des Maschinenprogramms) oder
an einer modifizierten Adresse abzufragen, um Sprungbefehle für Programme außerhalb" des Bereichs des Maschinenprogramms
durchzuführen.
Diese mehrteilige Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den Patentansprüchen gekennzeichneten Maßnahmen gelöst.
Erfindungsgemäß sind mehrere Datenverarbeitungseinheiten einzeln an einen gemeinsamen Speicher sowie an eine Verriegelungssteuereinrichtung
angeschlossen. letztere ordnet die Verarbeitungsoperationen den einzelnen Datenverarbeitungseinheiten zu. Alle Eingang/Ausgang-Steuerungen, Wartungssteuerungen, Großraum- oder Massenspeicher und die Plattendateien
sind mit diesem Haupt-Speicher verbunden.
Gemäß einem wesentlichen Merkmal der Erfindung ist eine Rechner-Datenverarbeitungseinheit
mit einer Anzahl getrennter Register vorgesehen, die als gemeinsamen Eingang ein Misch-Netzwerk
und als gemeinsamen Ausgang ein Verteiler-Netzwerk aufweisen. Mindestens ein Ausgang vom Verteilernetz ist an
den Speicher angeschlossen, während zumindest zwei weitere
Ausgänge des Verteilernetzes zu den Mischnetzen führen. Eine Programmsteuerung dient zur Steuerung des Zugriffs zu den Registern
über die Mischnetze sowie zur Steuerung der Auswahl der Verteilernetze in Abhängigkeit von vorbestimmten Befehlen,
so daß die Register selektiv als Indexregister, Programmadressierregister, Rechen- oder Speicherregister oder als
beliebige Kombination davon betrieben werden können.
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5~ 2A10A91
Ein anderes wichtiges Merkmal der Erfindung bestent in
einer Speicherzugriff-Steuerung für eine Datenverarbeitungseinheit,
in welcher eine Bezugsadresse bezüglich eines Maschinenprogramms gespeichert ist, wobei diese Steuerung
ein Register zur Speicherung einer Austauschadresse und ein Register zur Speicherung einer Programmadresse aufweist.
Ein Gatter bzw. eine Torschaltung dient dazu, dem Speicher entweder die Austauschadresse (die durch eine geeignete
Inkrement schaltung stellenmäßig erhöht oder erniedrigt wurde) oder die Programmadresse in Kombination mit der
Bezugsadresse zuzuführen, wobei die Programmadresse für
fortlaufende Adressen stellenmäßig erhöht oder erniedrigt wird.
Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Hg. 1 ein Blockschaltbild einer Datenverarbeitungsanlage zur simultanen Verarbeitung mehrerer Programme bzw.
eines Multi-Processor-Rechners gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
Hg. 2A, 2B und 2G, in auf die in Pig. 2D gezeigte Weise
randweise zusammengesetztem Zustand, ein Blockschaltbild der Register- und Steuerungsabschnitte
einer einzelnen Datenverarbeitungseinheit,
Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Abschnitts des Steuerteils einer einzelnen Datenverarbeitungseinheit, die speziell
für externen, nicht an einen Kartensatz oder dgl. gebundenen Befehlszugriff geeignet ist,
Mg. 4 die Darstellung eines Speichers, welche die Operation eines Zugriffsvorgangs veranschaulicht,
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Fig. 5 die Darstellung eines Wortformat-Austauschparameters für eine Zugriffsoperation,
Fig. 6 die Darstellung eines Adressenformat-Austausches beim Wortparameterwechsel,
Fig. 7 eine Darstellung eines Befehls für Speieherzugriff
und
Fig. 8 bis 10 Darstellungen von Datenverdichtungsoperationen auf Gleitkommaformat.
In Fig. 1 ist eine Multi-Processor-Beehneranlage gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Diese Hechneranlage weist eine Anzahl von getrennten Datenverarbeitungseinheiten
30, 31, 32, 33 auf, die an einen gemeinsamen Haupt-Speicher 34 angeschlossen sind. Der Speicher 34 kann
z.B. ein 256k-Wortspeicher sein, bei dem jedes Wort aus 64 Bits besteht. Der Speicher 34 ist über einen Puffer 35 an
eine Eingang/Ausgang-Station 36, eine Wartungs-Steuerung 37, einen Massenspeicher 38 und an Plattendateien 39 angeschlossen.
Die Station 36 ist vorzugsweise mit zweckmäßigen Periphergeraten
verbunden, z.B. mit Kartenlesern, Bandantriebsvorrichtungen, optischen leseeinheiten, Auslesevorrichtungen
und anderen Periphergeräten. Die Eingang/Ausgang-Station bildet zusammen mit ihr zugeordneten Periphergeräten die Eingabequelle
für die Rohdaten und den Datenausgang für die Datenverarbeitungseinheiten 30 - 33. Im Fall von Large-Scale-Operationen
kann diese Station selbstverständlich selbst ein kleiner Rechner sein. Ein Verriegelungsregister 40 ist an
alle Datenverarbeitungseinheiten 30 - 33 angeschlossen. Obgleich
in Fig. 1 vier Datenverarbeitungseinheiten dargestellt sind, kann selbstverständlich jede beliebige andere Zahl
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solcher Einheiten vorgesehen sein, da die vier Datenverarbeitungseinheiten
lediglich aus Gründen der Erläuterung und nicht zur Einschränkung angeführt sind. Obgleich zudem der
Massenspeicher 38 und die Plattendateien 39 an den Puffer 35 angeschlossen sind, ist zu beachten, daß sie unter gewissen
Umständen auch weggelassen werden können.
In den Mg. 2A, 2B und 20, die auf die in Pig. 2D dargestellte
Weise ein Gesamtschaltbild ergeben, ist ein Teil
einer typischen Datenverarbeitungseinheit 30 - 33 zur Steuerung der Arbeitsweise einer Anzahl von Registern 50 dargestellt.
Diese verschiedenen Register 50 können sechzehn getrennte, mit 00-15 bezeichnete Register umfassen, die jeweils
eine Kapazität von 64 Bits besitzen. Gemäß Pig. 2B können die Register außerdem geometrisch in vier mit RA, RB,
RO und RD bezeichnete Abschnitte, jeweils mit einer Kapazität von 16 Bit unterteilt sein. Bei jedem einzelnen Register
werden somit die ersten sechzehn Bits in den Abschnitt RA, die Bits 17 - 32 in den Abschnitt RB, die Bits 35 - 48 in den Abschnitt
RO und die Bits 49 - 64 in den Abschnitt RD eingegeben. Jedes Register 00-15 besitzt einen Ausgang zum Verteilernetz
51. Außerdem weist jedes Register über eine Anzahl von UND-Gattern 52 einen Eingang vom Mischnetz 53 auf.
Die UND-Gatter 52 werden selektiv durch eine Zugriffssteuerung
54· angesteuert, die ihrerseits durch eine Befehlssteuerung
angesteuert wird, wie dies in Pig. 2A allgemein dargestellt ist.
Das Mischnetzwerk 53 weist als Eingänge solche von Gleitkomma-Recheneinheiten
56 (bei denen es sich um einen Gleitkommateiler, einen -Multiplikator und einen -Addierer handeln
kann) vom Speicher 34 über einen Kanal 65, von einem Parameterregister 62 und von Steuerungen 57 auf, die einen
Addierer für ganze Zahlen, eine Boole'sehe Steuerung und eine
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Schiebesteuerung umfassen können. Die Steuerungen 57 nehmen die Eingangssignale vom Operandenregister 63 und vom Operandenregister
64 auf. Dem Operandenregister 63 werden Eingangssignale von der Befehlssteuerung über einen Kanal 66 sowie
vom Verteilernetz 51 über einen Kanal 67 eingegeben. Die Ausgänge des Verteilernetzes 51 sind über einen Kanal 68 zum
Operandenregister 64 und über eine Komplement-Schaltung 69 zum Register 64, über den Kanal 58 zur Gleitkomma-Recheneinheit
56, über einen Kanal 132 zum Verriegelungsregister 40 und über einen Kanal 99 zum Speicher 34 geschaltet. Dem Operandenregister
64 sind die Eingänge von einem Registermarkierer 70, einer Ausblend- oder Maskensteuerung 71 und von der Befehlssteuerung
über einen Kanal 73 aufgeschaltet. Dem Parameterregister
62 sind die Eingänge vom Verriegelungsregister 40 über einen Kanal 72, von der Befehlssteuerung über einen
Kanal 73 und von einer Steuerung für externen Zugriff 74 zugeführt. Nicht dargestellte, zweckmäßige Datenkonzentrations-Schaltkreise
können ebenfalls auf dem Fachmann geläufige Weise Eingangssignale zu den Netzwerken 53 für die Gleitkomma-Funktionen
liefern.
Gemaß Pig· 2A weist die Befehlssteuerung einen Eingang vom
Speicher 34 über den Kanal 75 zu einem Befehlswortstapelspeicher
78 auf. Ein Befehlsadressenstapelspeicher 77 besitzt einen Eingang von der nächsten Anweisungsadresse 76, die über
eine positive Inkrementsteuerung 59 stellenmäßig erhöht (oder erniedrigt) wird. Wie noch näher erläutert werden wird, kann
ein einziger Befehlsadressenstapelspeicher 77 und ein Befehlswort-Stapelspeicher
ein aus 64 Bits bestehendes Wort enthalten, das vom Speicher über Kanäle zum Befehlswort-Stapelspeicher
78 geschaltet wird. Die Schiebesteuerung 79 besitzt einen Eingang zur Befehlsadresse 77 und zur Schiebesteuerung
80, die ihrerseits einen Ausgang zum Befehlswortstapel 78 aufweist.
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Das Programmadressenregister 81 weist einen Eingang von einem ODER-Gatter 82 auf, das seinerseits Eingänge von einer
Plus/Minus-Inkrementsteuerung 83 und ein Verzweigungsadressregister
84 aufweist. Der Inkrementsteuerung 83 wird das
Eingangssignal vom Adressenregister 81 aufgeschaltet, wodurch
eine Schleife gebildet wird, während die Verzweigungsadresse 84 Eingänge von den Abschnitten RA und RB des Registers
50 über Kanäle 85 bzw. 86 aufweist. Die Verzweigungsadresse 84 besitzt eine Kapazität von 20 Bits, so daß
sie alle 16 Bits von einem Abschnitt RA der Register 50 und
4 Bits vom betreffenden Abschnitt RB des Registers 50 empfängt. Das Prograinmadressenregister 81 besitzt Ausgänge zu einer
Kakizidenzprüf steue rung 87, zur nächsten Anweisungsadresse 76
und zum Operandenregister 63 über den Kanal 66. Die Steuerung 87 vergleicht die Programmadresse im Register 81 mit
der Befehlsadresse im Stapelspeicher 77 und liefert Steuerausgangssignale zu einer Bitpaketsteuerung 88, an eine Datenebenensteuerung
89 und eine Stapelspeicher-externe Fehleranzeige 100. Die Datenebenensteuerung 89 liefert entsprechende
Durch schaltsignale an UND-Gatter 90 zur Steuerung der
Übertragung von Befehlsworten vom Stapel 78 zum momentanen Befehlswortregister 91. Die Bitpaketsteuerung 88, die durch
die positive Inkrementsteuerung 60 stellenmäßig ergänzt wird,
liefert entsprechende Durchschaltsignale an UND-Gatter 92
und 95 zur Steuerung der Übertragung von Bits zu einem Umsetzer 94 bzw. zum Programmregister 95. Der Umsetzer 94 liefert
ein Ausgangssignal zur Zugriffssteuerung 54 und zur Auswahlsteuerung
55 über einen Kanal 120, während das Programmregister 95 über den Kanal 73 ein Ausgangssignal zum Parameterregister
62 liefert. Der Umsetzer 94 erhält ein 16 Bit-Befehlspaket
vom Register 91, während das Register 95 die 16 Bits eines 20 Bit-Programmkodes vom Register 91 erhalten
kann. Wenn - wie noch näher erläutert werden wird - ein Programmkode zum Register 95 übertragen werden soll, werden die
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anderen vier Bits des 20 Bit-Programmkodes vom Umsetzer 94
geliefert.
Der Umsetzer 94 liefert zudem über einen Kanal 121 ein Aus—
gangssignal zu einer Ausgabesteuerung 122, die ihrerseits
über einen Kanal 123 ein Ausgangssignal zu einer Datenspeicher-Bezugsgruppe 111 (Fig. 3) sowie Stell- und Frei- oder
Durchschaltsignale zu Verriegelungsregistern 40 liefert.
Das Austauschparameter-Wortregister 61 ist an den Ausgang des OO-Registers 50 angeschlossen, so daß es das gesamte,
darin enthaltene 64 Bit-Wort aufnimmt. Das Register 61 vermag einen 20 Bit-Programmadressenkode über Kanäle 85 und 86 an
die Verzweigungsadresse 84, einen 8 Bit-Austausch-Adressenkode
über den Kanal 124, einen 12 Bit-Bezugsadressenkode über den Kanal 125 und ein Programmbezugs-Fehlerkennzeichenbit
über den Kanal 126 zu liefern.
Fig. 3 zeigt das Blockschaltbild einer logischen Schaltung,
die den Befehlsadressen- und -wort-Einheiten zugeordnet ist,
um Befehlsworte vom Speicher zu erhalten. Gemäß Fig. 3 besitzt das Programmadressenregister 81 Ausgänge zu Wählschaltungen
101 und 102. Das Austauschadressenregister 103 besitzt zwei Ausgänge, nämlich einen zur Wählschaltung 101 und einen
anderen zum Addierer 104. Dieses Register weist eine Kapazität von 20 Bits auf, so daß die ersten fünf Bits zum Addierer
104- übertragen werden, während die letzten 15 Bits der Wählschaltung
101 eingegeben werden. Die ersten fünf Bits werden auch über die positive Inkrementsteuerung 127 rückgeführt, so
daß ein Zähler gebildet wird. Die Wählschaltung 101 besitzt einen Ausgang zu einem Befehlsabruf-Adressenregister 105. Die
7/ählschaltungen 101 und 102 weisen außerdem Aktiviereingänge
vom externen Fehlerkennzeichen 100 auf.
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Das Register 105 "besitzt einen ersten Ausgang zu einem Inkrementaddierer
114, der eine binäre "1" zum Inhalt des Registers 105 zuaddiert und das Resultat zur Wählschaltung
"überträgt. Ein zweiter Ausgang vom Register 105 dient zur Übertragung der fünfzehn signifikantesten Bits in diesem Register
zum Addierer 104 zwecks Verbindung mit den fünf am wenigsten signifikanten Bits aus dem Register 103 zur Übertragung
zur Wählschaltung 102. Ein dritter Ausgang vom Register 105 sorgt für die Übertragung des Inhalts (20 Bits)
des Registers unmittelbar zur Wählschaltung 102.
Einer Wählschaltung 106 wird ein Eingangssignal von der Wählschaltung
102 und ein zweites Eingangssignal vom Verzweigungsadressenregister 84 aufgeschaltet, das seinerseits ein
20 Bit-Eingangssignal von den Abschnitten RA und RB des Registers 50 (Pig. 2B) erhält. Die Wählschaltung 106 überträgt
somit einen aus 20 Bits bestehenden Kode unabhängig davon, ob er vom Verzweigungsadressenregister 84 oder von der Wählschaltung
102 stammt.
Die acht am wenigsten signifikanten Bits von der Wählschaltung 106 werden unmittelbar zum Speicheradressenregister
zur Operation mit der dem Speicher 34 zugeordneten Speicherzugriff ssteuerung 129 über einen Kanal 129 übertragen.
Die zwölf wichtigsten Bits von der Wählschaltung 106 werden zum Addierer 108 geleitet, wo sie binär zum Ausgang vom
UND-Gatter 109 hinzuaddiert werden, und das Resultat wird zum Register 107 als die zwölf signifikantesten Bits übertragen.
Die Programmbezugs-Pehleranzeige 110 und die Datenspeicher-Bezugsgruppe
111, die Eingangssignale vom Register 61 bzw. von der Steuerung 122 erhalten, liefern Durchschaltsignale
zum ODER-Gatter 112, das seinerseits ein Durchschaltsignal
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zum UND-Gatter 109 liefert. Das Bezugsadressenregister 113
liefert eine aus 12 Bits bestehende Adresse vom Register 61, welche, wenn sie über das UND-Gatter 109 durchgeschaltet ist,
zu den zwölf signifikantesten Bits von der Wählschaltung 106 hinzuaddiert wird, um zum Register 107 als die zwölf signifikantesten
Bits übertragen zu werden.
ARBEITSWEISE
Gemäß den Mg. 2A, 2B und 20, die auf die in Fig. 2D gezeigte
Weise gemeinsam das Blockschaltbild der Steuerabschnitte einer einzelnen Datenverarbeitungseinheit 30 - 33
wiedergeben, wird ein Befehlswort vom Speicher 34 durch den Befehlswort-Stapelspeicher 78 über einen Kanal 75 empfangen,
während den Registern 50 über Kanäle 85 und 86 eine Befehlsadresse
aufgeschaltet wird« Letztere kann z.B. aus 20 Bits
bestehen, während das Befehlswort aus 64 Bits bestehen kann. Wie noch deutlicher . werden wird, ist es gerade
die Befehlsadresse, die ein bestimmtes Befehlswort für die Operation lokalisiert. Die Befehlsadressen sind im Befehlsadressen-Stapelregister
77 und die Befehleworte im Befehlswortstapel oder -register 78 gespeichert. Lediglich als Beispiel
kann der Stapel 77 bis zu zwölf Adressen und der Stapel 78 bis zu zwölf 64 Bit-Worte speichern.
STAPEL-GEBUNDENE BEFEHLE
Wenn angenommen wird, daß eine zweckmäßige Befehlsadresse und das ihr zugeordnete Befehlswort in den Stapeln 77 und 78 gespeichert
sind und daß die Abschnitte RA und RB von X Regigistern 50 aktiviert worden sind, um diesen Befehl bestimmte
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Verarbeitungsoperationen (z.B. Adressierung, Indizierung oder arithmetische Operation) steuern zu lassen, wird ein
aus 20 Bits bestehender Kode über dis Kanäle 85 und 86 zur
Verzweigungsadresse 84 übertragen. Die Verzweigungsadresse 84 erhält den gesamten 16 Bit-Abschnitt RA des aktivierten der
sechzehn X Register sowie die ersten vier Bits vom entsprechenden Abschnitt RB. Dieser 20 Bit-Kode wird über das
ODER-Gatter 82 zum Programmadressenregister 81 übertragen. Die 20 Bit-Adresse wird dann zum Koinzidenzprüfer 87 und zur
nächsten Anweisungsadresse 76 weitergeleitet, die den Stapel 77 abfragt, um die betreffende Adresse aufzufinden. Wenn die
richtige Adresse im Stapel 77 vorhanden ist, bestimmt der Koinzidenzprüfer die Koinzidenz zwischen den Adressen im Register
81 und im Stapel 77 und übermittelt ein Steuersignal zur Datenebenensteuerung 89. Letztere liefert ein Durchschalt-Ausgangssignal
zu den UND-Gattern 90, so daß das entsprechende Wort im Stapel 78 zum Augenblicksbefehlswort-Register
91 übertragen wird.
Wenn die bezeichnete Befehlsadresse nicht für die sofortige
Abgabe an den Koinzidenzprüfer 87 konditioniert ist, wird
durch letzteren keine Koinzidenz festgestellt, und die Verschiebesteuerung 79 fragt den Kartensatz bzw. Stapel 77 ab,
um sequentiell andere Adressen zu erhalten, bis eine Koinzidenz im Prüfer 87 festgestellt wird. Gleichzeitig steuert
die Verschiebesteuerung 79 die Verschiebesteuerung 80 an, um
entsprechend die im Stapel 78 enthaltenen Befehlsworte abzufragen, so daß dann, wenn eine Koinzidenz im Prüfer 87 ·
festgestellt wird, das richtige momentane bzw. Augenblicksbefehlswort am Ausgang des Stapels 78 lokalisiert wird.
Die Datenebenensteuerung 89, wenn sie durch den Prüfer 87 betätigt
ist, aktiviert den Stapelspeicher, insbesondere Kartensatz 78 zur Übertragung des gültigen Befehlsworts aus ihm
zum Aügenblicksbefehlswort-Register 91.
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Es ist zu beachten, daß ein Zugriff zu jeder beliebigen Befehlsadresse
im Stapel 77 möglich ist. Die Inkrementschaltung 83 vermag somit eine stellenmäßige Ergänzung sowohl im
positiven als auch im negativen Sinn durchzuführen, so daß die Adressen sequentiell entweder in steigender oder in abfallender
Reihenfolge gesammelt werden können.
BEi1EHLSKODESTRUKTUR
Die im Speicher, im Kartensatz 78 und im Register 91 gespeicherten
Befehlsworte sind 64 Bit-Worte mit vier 16 Bit-Bündeln bzw. -Paketen. Ein einziger Befehl kann aus einem
oder aus zwei Bitpaketen (16 oder 32 Bits) bestehen. Ein Pake tbefehl besteht aus einem Befehlskode aus 4, 6 oder 8 Bits
und einem oder mehreren Markiererkoden, welche die Arbeitsweise der Zugriff- und/oder WählSteuerungen 54 und 55 steuern.
Ein Befehl aus zwei Bitpaketen besteht aus einem 4 oder 8 Bit-Befehlskode, einem oder mehreren Markiererkoden und einem
20 Bit-Programmkode zur Bestimmung des Parameterregisters 62 und/oder des Operandenregisters 64.
Wie nocli deutlicher werden wird, werden die X Register 50
für einen ausgewählten aus einer Anzahl von Zuständen oder Bedingungen angesteuert, insbesondere interne Übertragung,
Ausgang zum Operandenregister 63, Ausgang zum Operandenregister 64, Ausgang zum Verriegelungsregister 40, Ausgang zu
den Gleitkomma-Recheneinheiten und Ausgang zum Speicher. Diese Ausgangssignale werden durch den Befehlskode und die
Markiererkode gesteuert. Im Pail eines Befehls in Form eines Bitpakets besitzt letzteres eines der folgenden Pormate:
I 6 I2 I 4 I 4 ,
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P
|
i
|
2
|
P
|
j
|
k
|
4
|
4
|
8
|
4
|
4
|
|
F · η
|
3
|
η
|
β
|
4
|
4
|
J'
|
k
|
4
|
4
|
■ν
|
i
|
,8
|
0
|
K
|
|
4
|
4
|
20
|
F
|
|
j
|
K
|
|
20
|
worin F den Befehlskode, i, 3 und k die Markierer- oder
Kennzeichenkode für Operandenquelle und Bestimmung und η eine Konstante bedeuten. Im Fall eines Befehls in form von
zwei Bitpaketen steht das folgende Format zur Verfügung:
(iv)
worin K ein 20 Bit-Programmkode für das Parameterregister 62 und/oder das 0perandenregi3ter 64 ist.
Im Fall (i) "besteht somit der Befehl aus einem 4 Bit-Befehlskode,
einem 4 Bit-Markierer i, einem 4 Bit-Markierer 3 und einem 4 Bit-Markierer k. Im Fall (ii) besteht
der Befehl aus einem 6 Bit-Befehlskode, einer 2 Bit-Konstante, einem 4 Bit-Markierer 3 und einer 4 Bit-Konstante. Im
Fall (iii) besteht der Befehl aus einem 8 Bit-Befehlskode, einem 4 Bit-Markierer 3 und einem 4 Bit-Markierer k. Bei
(iv) besteht der Befehl aus einem 4 Bit-Befehlekode, einem 4 Bit-Markierer i, einem 4 Bit-Markierer 3" und einem- 20 Bit-Programmkode.
Im Fall (v) besteht der Befehl aus einem 8 Bit-Befehlskode, einem 4 Bit-Markierer 3 und einem 20 Bit-Programmkode.
Dabei ist zu erwähnen, daß der Befehlskode in jedem Fall die ersten 4, 6 oder 8 Bit-Positionen einnimmt, während
der Markierer i die zweiten 4 Bit-Positionen (nur im Fall von 4 Bit-Befehlskoden), der Markierer 3 die dritten
4 Bit-Positionen und der Markierer k die vierten 4 Bit-Positionen (nur bei Befehlen von einem Bitpaket) einnimmt und der
Programmkode aus den letzten 20 Bit-Positionen besteht (nur
bei Befehlen aus zwei Bitpaketen).
Die X Register 50 bestehen aus sechzehn 64 Bit-Hegistern.
Jede Informationseinheit, sowohl Daten als auch Befehle, ist von einem oder mehreren Markierern oder Kennzeichnern (z.B.
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i, j, k) begleitet. Dieser Markierer wird entweder durch,
den Registermarkierer 70 oder durch die in den Befehlsworten enthaltenen Markiererkode bestimmt. Die Markierer sind
keine Adressen, welche die Speicherstelle der Information angeben,
sondern stellen lediglich Markierer oder Kennzeichner dar, die das Herausgreifen der Information auf vorbestimmte
Weise ermöglichen. Die im folgenden benutzten Ausdrücke Xi, Xj und Xk, wenn sie einen Registerteil bezeichnen oder in
Verbindung mit X Registern 50 benutzt werden, bedeuten daher lediglich diejenigen Register oder Teile von Registern,
welche je nach Fall eine Information erhalten sollen oder
von denen eine Information erlangt werden soll.
Jeder Befehl trägt einen 4, 6 oder 8 Bit-Befehlskode (J?), welcher bestimmt, welches der Register Xi, Xj oder Xk einzeln
oder gemeinsam Eingaberegister und Register für den resultierenden Operanden darstellt bzw. darstellen. Beispielsweise läßt ein Befehlskode (F), welcher die Addition
des Inhalts der Register Xi und Xk diktiert, die mit den Markierern i und k bezeichneten Register zu Eingabe- oder
Eintragoperandenregistern werden. Wenn der gleiche Befehlskode (F) bestimmt, daß das Additionsresultat (dae durch den
Ganazahlen-Addierer 57 oder die Gleitkomma-Recheneinheiten 56 gebildet worden ist) zum Register Xj übertragen werden
soll, wird die resultierende Berechnung zu dem Register übertragen, das durch den Markierer j als das Register für
den resultierenden Operanden bestimmt wird. Die Eintrag- und Resultantenfunktionen werden somit durch den Befehlskode
und nicht notwendigerweise" durch den Markierer diktiert. Ersichtlicherweise kann jedes der Register Xi, Xj und Xk das
Eintrag- oder Resultantenoperationsregister bilden, was vom betreffenden Befehl und von der späteren Verwendung der Information
abhängt. Bezüglich der weiteren Erläuterung des Formats oder der Struktur der Befehlsworte wird auf die
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US-PS 3 346 851, insbesondere Spalten 7 ff., hingewiesen, doch ist dabei zu beachten, daß sioh die Operation der Datenverarbeitungseinheit
bezüglich der Befehlsworte dabei zumindest in dem Torliegend beschriebenen Ausmaß unterscheidet.
Für jedes der sechzehn X Register 50 ist je ein Reeervier-Fehlerkennzeiohen
vorgesehen. Dieses Kennzeichen bleibt gesetzt, bis es speziell freigemacht wird. Wenn der Umsetzer
94· einen Befehl mit einer Markierung (i, j und/oder k) abgibt, welche ein spezielles X Register als Bestimmungsregister
bezeichnet, wird das X Reservier-Fehlerkennzeichen für
dieses Register auf die durch die Markierung bestimmte Weise eingestellt· Der Umsetzer 94 untersuoht den Befehlskode jedes
Befehls zur feststellung der Befehls- odar Steuerfunktion,
und er untersucht die Markierungen i, j und k, um festzustellen, welches der sechzehn X Register wann und auf welche
Weise zu betätigen ist.
Beispielsweise sei angenommen, daß eine Information aus dem X Register 08, welche» eine Markierung k (Xk des Registers
08) trägt, herausgelesen und diese Information im Register umgespeichert werden soll, um eine Markierung j (Xj des Registers
12) zu tragen. Der Befehl kann aus einem Bitpaket-Befehl der Form gemäß dem Fall (iii) bestehen, dessen Befehlskode
(F) einen Herauslesevorgang aus dem Register Xk
über den Kanal 68 zum Operandenregister 64 und ein anschliessendes
Einschreiben der Daten in irgendein Register Xj verlangt. Die speziellen Register Xk und Xj werden anhand der
Markierer K bzw. j bestimmt.
Als anderes Beispiel sei es als wünschenswert vorausgesetzt, die Information aus dem die Markierung j tragenden Register
08 herauszulesen, irgendeinen Programmkode (K) hinzuzufügen
40 9839/06 63 original inspected
und das Resultat im Register 12 umzuspeiehern, welches eine
Markierung i trägt. In diesem Fall besteht der Befehl aus zwei Bitpaketen der Form gemäß dem Fall (iv), deren Befehlskode
eine Herausleseoperation aus irgendeinem Xj Register zum Operandenregister 63, eine Übertragung des Programmkodes
(K) zum Operandenregister 64, eine Addition der Daten in den Registern 63 und 64 durch die Ganzzahlen-Steuerungen 57
und dae Einschreiben des Resultats in eines der Register Xi verlangt. Die speziellen Register Xi und Xj werden anhand
der Markierungen i bzw. j bestimmt, und der Wert yon K wird mit dem Befehl als 20 Bit-Programmkode in das Register 95
eingeschrieben.
MISOH- UND VERTEIIiERNETZWlRKE
Die Mischnetzwerke 53 und die Verteilernetzwerke 51 sind
statische logische Schaltnetzwerke, die auf Durchschalt- oder Gattersignale ansprechen, um selektiv ausgewählte Register
herauszugreifen. Wie an anderer Stelle näher erläutert, bestehen die vom Umsetzer 94 abgegebenen Befehle aus 4 Bit-Markiererkoden
(mit i, j und k bezeichnet). Wie noch näher erläutert werden wird, dienen die Markierungen i, j und k zur
Bezeichnung bestimmter Register, zu denen und/oder von denen Daten geliefert werden. Die 4 Bit-Markiererkode wirken auf
die logischen Netzwerke der Misch-(Verdiehtungs)- und Verteiler-(Auffächerungs)-Netzwerke
ein, um die Daten selektiv auf die und von den gewählten Registern durchzuschalten. Die
genaue Art dieser Netze ist dem Fachmann auf diesem Gebiet geläufig, unter der Voraussetzung, daß die Markiererkode, zusammen
mit den Befehlen, diese Netze selektiv betätigen. Beispielsweise enthält ein Befehl "Gleitende Einstellen-Multiplikation
von Xj mal Xk nach Xi" einen Befehlskode (F) und
409839/0663
Markierungen i, j und k. Die 4 Bit-Kode j und k werden vom
Umsetzer 94 an das Verteilernetzwerk 51 abgegeben, um logisöhe
Gatter zur Auswahl zweier Register (durch die Markierungen j und k "bezeichnet) zu wählen und ihre Daten über den
Kanal 58 zur Gleitkomma-Recheneinheit 56 $atsächlich zu den
darin enthaltenen Multiplikationskreisen) zu übertragen. Die
4 Bit-Markierung i wird zum Gatter 52 übermittelt (welches für die logischen Mischgatter repräsentativ ist), um ein
durch die Markierung i bezeichnetes Register zu wählen, in welchem das Resultat der Gleitkomma-Recheneinheit 56 zu speichern
ist. Andere Aspekte der Misch- und Verteilernetze 51 und 53 sind an anderer Stelle, speziell in den später folgenden
Beispielen näher erläutert.
BITPAKET-STEÜERUNG
Wie erwähnt, besteht ein Befehlswort mit 64 Bits aus vier 16 Bit-Paketen, von denen eines oder zwei einen Befehl bilden
können. Die zulässigen Kombinationen der ein bestimmtes Wort bildenden Bitpakete sind somit folgende:
(a)
Cb)
(c)
16 |
I
|
16 |
I
|
16 |
32 |
16 I
|
|
|
|
|
|
|
|
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32 |
|
I
|
|
|
I
|
|
|
|
|
|
|
|
t 16
|
I
|
|
|
|
32 |
1b I |
|
|
|
|
|
|
|
I 1b |
I
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16 |
I
|
|
I
|
I
|
|
|
■ |
|
|
|
I
|
32 |
|
I
|
16 |
16 ! |
|
|
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Die Bitpaket-Steuerung 68 wird von der Augenblioksadresse über,
den Koinzidenzprüfer 87 mit einem Eingangssignal beschickt, um EU bestimmen, welohe und wieviele Bitpakete de» Augenbliekswortbefehle für die Bildung eines Befehls benutzt werden sollen· Wenn der Befehl aus einem Bitpaket besteht, wählt die
Bitpaket-Steuerung dieses Bitpaket aus dem Augenblioksbefehlswort-Regiiter 91 aus und sohaltet das UHD-Gatter 92 duroh, um
das gewählte 16 Bit-Paket zum Umsetzer 94 zu übertragen* Wenn
der Befehl aus twei Bitpaketen besteht, wählt 41· Bitpaket-Steuerung die beiden Bitpakete aus dem Augenblioksbefehlewort-Register 91 aus Und schaltet die UND-Gatter 92 und <fe duroh,
um den 12 Bit-Befehl sowie die ersten Tier Bit· der Programmkonstante zum Umsetzer 94- zu übertragen und die letzten 16
Bits der Programmkonstante dem Programmreglster 95 einzugeben. Die ersten Tier Bits der Programmkonetante werden dann
Tom Umsetzer 94 turn Register 95 übertragen.
Wenn im Betrieb ein Befehlswort zuerst dem Register 91 eingegeben wird, Überträgt die Bitpaket-Steuerung 88 das erste Bitpaket dieseβ Befehlsworts zum Umsetzer 94 und, wenn das erste
Bitpaket aus einem zwei Pakete umfassenden Befehl besteht, das zweit· Bitpaket zum Register 95, während gleichzeitig dl·
Inkrementsohaltung 60 einen Schritt weiter«ehaltet. Kaoh der
Ausgab· de· ersten Befehls wird die Bitpaket-Steuerung wiederum duroh die Xnkr«m«ntschaltung 60 stellenmltSig um M1M erhöht, um einen Zugriff zum zweiten (oder dritten) Bitpaket zu
erreichen· Dieser Vorgang dauert an, bis das gesamte Wert herausgelesen ist.
In manchen Fällen kann es erforderlich sein, ein« Bitpaket-Durohlaufsteuerung Torzusehen, um ein 64 Bit-Befehlswort zu
vervollständigen. Dies geschieht, damit die Auslösung eines aus zwei Bitpaketen bestehenden Befehls im vierten Bitpaket
eines Befehlsworts vermieden wird.
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NIOHT-STAPEL-GBBUNEENER HEKBHL
Es können fälle auftreten, in denen die für den Umaetier 94
(und das Register 95 im fall von Befehlen au» «wei Bitpaketen)
vorgesehenen Befehlsworte nicht im Befehlewort-Stapel bzw,
-Kartensat■ 78 Torhanden sind. Ein solcher Zustand kann bei
Sprungbefehlen auftreten, bei einen eine Augenblloksprogrammfolge beendet und eine neue folge begonnen wird* Im folgenden
eel angenommen, daß ein solcher Sprungbefehl au« zwti Bitpaketen beet tat und zum Umsetmer 94 sowie zum Regietex· 99
übertragen wird. Der Sprungbefehl (16 Bits) wird vom Uaeetser
94 über die Zugriffssteuerung 54 zur Steuerung 52 übertragen.
Gleichzeitig wird ein aus 20 Bits bestehender Kode K, dessen
Wert von der Zahl der zu springenden Sohritte abhängt, über den Kanal 73 vom Register 95 zum Operandenregister 64 übertragen. Außerdem wird die Augenblioksbefehlsadresse (P) vom
Programmadressenregister 81 (fig· 2A) zum Operandenregister
63 (Pig. 2B) geleitet. Der öanzzahladdierer 57 wird betätigt,
um den Sprungwert K zur gültigen bzw. Augenblioksadresse zu
addieren und das Resultat zu den Abschnitten RA und RB der X Register 50 zu übertragen, um es dann über die Kanäle 85 und
86, die Verzweigungeadresse 84 und das ODER-Gatter 82 dem
Prpgrammadressenregister 81 einzugeben.
Wenn die neue (Sprung-)Adresse einer Adresse im Befehlsadressen-Stapel 77 entspricht, verschiebt die Verschiebesteuerung
79 den Stapel zur entsprechenden Adresse, bis eine Koinzidenz im Prüfer 87 festgestellt wird. Auf ähnliche Weise wird auch
der Befehlswort-Stapel 78 für die beschriebene Operation bezüglich des Befehlsworts verschoben. Zwischenadressen im Stapel 77 und Worte im Stapel 78 werden ausgeworfen.
fall Jedoch die neue (Sprung-)Adresse keiner Adresse im Stapel 77 entspricht, wird durch den Prüfer 87 keine Koinzidenz
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festgestellt. Stattdessen stellt der Koinzidenzprüfer das Stapel-externe Fehlerkennzeiohen 100 für die Operation an den
Wählschaltung«η 101 und 102 (71g. 3) ein. Die neue Adresse
(P + K) wird über die Wählsohaltung 101 zum Befehlsabruf-Adressenregister 105, über die Wählschaltung 102 zur Wählsohaltung 106 und zur näohsten Stapeladresse 76 übertragen.
Die »wolf signifikantesten Bits der neuen Adresse (F + K)
werden zum Addierer 108 übertragen» wo ein Bezugsfehlerkennseiohen für das Programm Tom Fehlerkennseiohen 110 und tob
Austauschparaaeter-Wertregieter 61 (Tig. 2B) sur neuen Adresse addiert wird (über ODER-Gatter 112 und UND-Gatter 109).
Das Beaugefehlerkennzeiehen wird zum Speieheradressenregister
107 übermittelt, um auf die dem Speicher 34 zugeordnete,Speloheraugriffssteuerung 128 einzuwirken. Danach werden die Bits
1-8 der Adresse von der Wählschaltung 106 zum !Register
überschrieben.
Wie aus dem späteren Abschnitt "Sprungaustausch11 no oh näher
hervorgeht, enthält das Austauschparameter-Wortregister eine Bezugsadresse des Maschinenprogramms, d.h. eine Adresse des
Speichers 34, in welcher das Maschinenprogramm gespeichert ist. Die für das Maschinenprogramm kennzeichnende Bezugsadresse wird zur Operation an der SpeicherzugriffBeteuerung
den zwölf wichtigsten Bits der von der Wählschaltung 106 übersohriebenen Adresse hinzuaddiert.
Die neue Adresse wird sodann von der nächsten Stapeladresse 76 zur zwölften Datenebene des Befehlswort-Stapels 77 überschrieben, und das aus dem Speicher 34 herausgegriffene Befehlswort wird über den Kanal 75 (Mg. 2A) in den Befehlswort-Stapel 78 eingegeben.
Der Koinzidenzprüfer 87 notiert nunmehr die Koinzidenz zwischen der neuen Adresse im Register 81 und der neuen Adresse
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im Stapel 77 und gibt Datenebenen- und Bitpaket-Sttuerbefehle ab, um für die rorher beeohriebenen Operationen den
neuen Befehl zum Augenbliokebefehl-Wortregieter 91 überschreiben zu lassen.
Nach dta vorstehend beschriebenen Verfahren wird nur ein
einziger Befehl rom Speicher zum Befehlswort-Kartensatz Überschrieben. Falls jedoch eine Gruppe von Befehlen aufgestellt
werden toll, wird das Befehlsabruf-Adrsssenregieter durch den
Addierer 114 stellenmäßig ergänzt, so daß eine ganze Gruppe von Befehlsworten vom Speicher zum Befehlewort-Kartensatz 78
überschrieben wird. Gleichzeitig wird das Programmadressenregister 81 durch die Inkrementschaltung 83 (Fig. 2A) stellenmäßig ergänzt, damit die entsprechenden Adressen in den Befehlsadressen-Stapel 77 eingegeben werden können.
BIBLIOTHEKAUi1HUEE
Unter gewissen Umständen kann es wünschenswert sein, einen
Sprung cu einem Abschnitt des Speiohers 34 durchzuführen, dir
eine allen Datenverarbeitungseinheiten zur Verfügung stehende
Programmbibliothek enthält. Gemäß Fig« 4 sei b.B. angenommen,
daß ein Benutzer R an einem Maschinenprogramm mit einer Adresse (bezüglich des Speichere 34) arbeitet, die bei RA„ beginnt und eine Feldlänge FIu besitzt. Weiterhin sei angenommen, daß das Maschinenprogramm einen bei 130 befindlichen Befehl aufweist, weloher die Datenverarbeitungseinheit auffordert, auf eine im Speioher 34 außerhalb des Masohinenprogramm-. feld» enthaltene FestProgrammbibliothek bei 131 zu springen«
Ein durch das Maschinenprogramm abgegebener Bibliothekaufrufbefehl ermöglicht einen Zugriff zur Festprogrammbibliothek.
In diesem Fall gibt der Umsetzer 94 einen aus zwei Bitpaketen
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bestehenden Bibliothekaufrufbefehl ab, um einen die Absolutbibliothekadresse
darstellenden Programmkode (K) zum Operandenregister 64 (Fig. 2B) und die Befehlsadresse vom Register
81 (Fig. 2A) zum Operandenregister 63 (Fig. 2B) zu überschreiben. Der Befehlsadressen-Stapel 77 wird freigemacht,
und alle von den Steuerungen gemäß Fig. 3 einzuholenden Abruf-Befehle werden fallengelassen. Das Stapel-externe Fehlerkennzeichen
100 wird gesetzt (weil im Prüfer 87 keine Koinzidenz festgestellt werden kann), wodurch die Wählschaltungen
101 und 102 (Fig. 3) zur Aufnahme von Adressen durchgeschaltet werden. Die Bibliothekadresse (K) wird durch die Ganzzahl-Addiersteuerungen
57 erzeugt und auf vorher erwähnte Weise über die X Register 50 und die Kanäle 85, 86 zum Programmadressenregister
81 überschrieben. Die Bibliothekadresse im Register 81 wird dann zum Befehlsabruf-Adressenregister
105 und zur nächsten Anweisungsadresse 76 überschrieben. Die
Adresse wird auf vorher beschriebene Weise über die Speicherzugriff-Steuerung
128 ausgegeben, so daß ein Zugriff in einem der Bibliothekadresse zugeordneten Teil des Speichers 34
durchgeführt wird (in diesem Fall zu dem in Fige 4 bei 131
angedeuteten Bibliothekfeld). Es ist zu beachten, daß weder das Bezugsfehlerkennzeichen des Programms noch das Bit der
Datenspeicher-Bezugsgruppe gesetzt ist, so daß die Maschinenprogramm-Bezugsadresse
im Register 113 nicht zur Bibliothekadresse hinzuaddiert wird. Infolgedessen wird nur die Absolutadresse
der Programmbibliothek auf die Speicherzugriffssteuerung 128 überschrieben, wodurch die Datenrerarbeitungseinheit
für den Betrieb im Feld der Bibliothek aktiviert wird.
Die Bibliothekbefehle werden anschließend über den Kanal 75
zum Befehlswort-Stapel 78 (Fig. 2A) überschrieben, um in der
Datenverarbeitungseinheit verarbeitet zu werden.
Die im Befehleinhol-Adressenregister 105 (Fig. 3) enthaltene
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~ 25 " 2410A91
Bibliothekadresse wird dann durch die Inkrementschaltung
ergänzt bzw. erhöht, so daß aufeinanderfolgende Adressen der Bibliothek zur Speicherzugriffssteuerung 128 überschrieben
werden, damit die Befehlsworte der Programmbibliothek der Reihe nach in den Befehlswort-Stapel 78 überschrieben werden
können. Die Bibliothekadresse in der nächsten Anweisungsadresse
76 wird ebenfalls durch die Inkrementschaltung 114 ergänzt,
und die Bibliothekadresse im Programmadressenregister 81 wird
duroh die Inkrementschaltung 83 erhöht. Infolgedessen tritt
im Koinzidenzprüfer 87 eine Koinzidenz auf, so daß das Stapel-externe Pehlerkennzeichen 100 entfernt und die Datenebenensteuerung
89 sowie die Bitpaket-Steuerung 88 zur Ausgabe von Bibliothekbefehlen betätigt werden.
Ein Merkmal der Absolutbibliothekadressen-Technik besteht darin, daß verschiedene bzw. mehrere Datenverarbeitungseinheiten
gleichzeitig einen Zugriff zur gleichen Programmbibliothek erhalten können. Genauer gesagt, können zwei oder mehr
Datenverarbeitungseinheiten einen Zugriff zu einer bestimmten Programmbibliothek erhalten, indem deren Absolutadresse ausgegeben
wird, so daß jede Einheit Befehlsworte von der Bibliothek erhält. Gemäß Fig. 4 vermag somit ein Benutzer oder Anwender
R mit einer Feldlänge "FL^ und einem Bibliothekaufruf«
befehl bei 130 zum Bibliothekfeld 131 zu springen, während ein Benutzer oder Anwender T mit einer Feldlänge ΙΊΐφ und
einem Bibliothekaufrufbefehl 133 auf das gleiche Bibliothekfeld
131 springen kann.
SPRUIiGBEiEHLAUSTAUSOH
In gewissen Fällen kann es wünschenswert sein, Daten ausschließlich
von einer außerhalb der Feldlänge eines Maschi-
409839/0663
nenprogramms liegenden Stelle zu erlangen. Beispielsweise
kann nach Abschluß eines Maschinenprogramms eine Datenverarbeitungseinheit bestrebt sein, auf ein anderes Maschinenprogramm
zu springen.
In diesem Pail gibt der Umsetzer 94 einen aus zwei Bitpaketen
bestellenden Austauschbefehl zur Überschreibung eines Programmkodes (K) auf das Operandenregister 64 und der Austauschprogrammadresse
auf das Operandenregister 63 ab. Der Befehlsadressen-Kartensatz
77 wird freigemacht, und alle durch die Steuerungen gemäß Fig. 3 angestrebten Befehlsabrufe werden
fallengelassen. Das Stapel-externe Fehlerkennzeichen 100 wird gesetzt (weil der Prüfer 877^^plge7^s"jrreJge^rc^en_Züst^ds
Stapels 77 keine Koinzidenz feststellen kann), so daß '"^"~""' : "
die Wählschaltungen 101 und 102 zur Aufnahme von Adressen durehgeschaltet werden. Die Austausch-Sprungadresse wird durch
die Ganzzahl-Addiersteuerungen 57 (Programmadresae + K) erzeugt und auf vorher erläuterte Weise über die X Register 50
sowie die Kanäle 85 und 86 zum Programmadressenregister 81
überschrieben. Die Austauschadresse wird - wie erwähnt - über die Speieherzugriffs-Steuerung 128 ausgegeben, so daß der Inhalt
des Austauschpakets vom Speicher über den Kanal 65 und die Mischnetze 53 in die X Register 50 eingegeben wird.
Das Austauschpaket besteht aus sechzehn 64 Bit-Datenwörtern und
einem 64 Bit-Austauschparameterwort« Das Austauschparameterwort des Austauschpakets wird zuerst abgegeben,und ihm folgen der
Reihe nach die Austauschdatenwörter für die X Register 00 bis 15· Das zuerst ankommende Austauschparameterwort wird vorübergehend
im X Register 00 gespeichert und eine Taktperiode später in das Austauschparameter-Wortregister 61 eingeschrieben. Das
Attstauschdatenwort füllt die Register 00 bis 15 der Reihe nach.
Das in Pig. 5 veranschaulichte Format des Austauschparameterworts besteht aus einer 20 Bit-Programmadresse, einem 12 Bit-
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leldlängekode (welcher die Länge des Austauschpakets angibt),
einer 8 Bit-Austauschadresse (entsprechend K, nämlich die Adresse des Austausches), einer 12 Bit-Bezugsadresse (entsprechend
der Adresse des Maschinenprogramms RA), einem 8 Bit-Konditions- oder -Zustandskode und einem 4 Bit-Betriebsartkode.
Wie insbesondere aus den fig. 2B, 3 und 5 hervorgeht,
wird die 20 Bit-Programmadresse des Austauschparameterworts über die Kanäle 85 und 86 sowie die Verzweigungsadresse 84 in das Programmadressenregister 81 überschrieben,
die 8 Bit-Austauschadresse wird über den Kanal 124 zum Austauschadressenregister
103 übertragen, die 12 Bit-Bezugsadresse wird über den Kanal 125 dem Bezugsadressenregister
113 eingeschrieben und ein Bezugsfehlerkennzeichen des Programms wird vom Betriebsartsteuerteil des Austauschparameterworts
im Register 61 über den Kanal 126 zum Register 110 übertragen.
(In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß die Register 103, 110 und 113 tatsächlich physikalisch Teile des
Registers 61 und nur aus Gründen der Erläuterung als getrennte Einheiten dargestellt sind. Bei einer einheitlichen Konstruktion
sind die Ausgänge 124, 125 und 126 vom Register 61
selbstverständlich unmittelbar mit der Wählschaltung 101, dem UND-Gatter 109 bzw. dem ODER-Gatter 112 verbunden.)
Das Speicherformat der Austauschadresse im Austauschadressenregister
106 ist in Fig. 6 gezeigt. Dabei besteht das Register 103 aus einem 20 Bit-Register, dessen fünf am wenigsten signifikante
Bits in einem Vorwärtszähler mit der zugeordneten
Inkrementschaltung 127 (Fig. 3) enthalten sind, während die
nächsten acht Bits den 8 Bit-Austauschadressenkode speichern und die sieben signifikantesten Bits nioht benutzt werden,
d.h. mit binären Nullen fest-verdrahtet sind.
Im folgenden ist die Arbeitsweise beim Sprungaustausch anhand von Fig. 3 erläutert. Nachdem die erste Adresse der Austausch-
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paket-Programmadresse über die Kanäle 85 und 86 vom Register
61 (Fig. 2B) zur Verzweigungsadresse 84 (^ig· 2A und 3)
überschrieben worden ist, wird die Adresse zum Programmadressenregister
81 und sodann zur nächsten Anweisungsadresse 76 und zu den Wälschaltungen 101 und 102 übermittelt« Das Befehlsabruf-Adressenregister
105 wird auf die erste Adresse gesetzt, die Austauschadresse wird im Register 103 gespeichert
und die Bezugsadresse wird im Register 113 gesetzt. Die Bezugsadresse wird zum Addierer 108 geleitet, und zwar
über das MD-Gatter 109, das über das ODER-Gatter 112 durch
das Programmbezugs-Pehlerkennzeichen im Register 110 durchgeschaltet
wurde. (Dieses Fehlerkennzeichen ist eines von vier im Register 61 gespeicherten Betriebsartsteuerungs-Fehlerkennzeichen.
Die anderen Fehlerkennzeichen umfassen, wenn sie gesetzt sind, 1. ein tJberwachungs—Pehlerkennzeichen
zur Ermöglichung eines Zugriffs zu den Eingang/Ausgang-Vorrichtungen
und zur Verhinderung von Unterbrechungszyklen, 2· ein Verriegelungs-lehlerkennzeichen zur Ermöglichung eines
Zugriffs zum Verriegelungsregister 40 auf noch zu beschreibende Weise und 3. ein Gleitkommaunterbrechungs-Pehlerkennzeichen,
welches eine Unterbrechung des Gleitkomma-Rechenbetriebs ermöglicht, sooft ein .Überlauf oder eine Unbestimmtheit
auftritt.)
Die erste Adresse wird auf vorher beschriebene Weise zur Wählschaltung 106 überschrieben. Die acht am wenigsten signifikanten
Bits der ersten Adresse werden darauf - wie erwähnt - zum Register 107 und dann zur Speicherzugriffssteuerung
128 überschrieben. Die Maschinenprogrammadresse (Bezugsadresse) wird durch den Addierer 108 der Austauschadresee des
Austauschpakets hinzuaddiert und in Form der zwölf signifikantesten
Bits zur Operation an der Steuerung 128 zum Register 107 übertragen.
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Nach Empfang eines Bestätigungs-Fehlerkennzeiohens vom Speicher
wird der Zählerabschnitt des Registers 103 (die fünf unwichtigsten Bit-Positionen) durch die Inkrementschaltung
127 um Eins erhöht, wodurch zu der in den Addierer 104 eingegebenen
Austauschadresse eine binäre "1" hinzuaddiert wird. Daher wird der Austauschadressenkode um Eins erhöht, so daß
eine "1" der kombinierten Bezugsadresse und den im Register 107 erscheinenden Austauschadressenkoden hinzuaddiert wird.
Auf diese Weise wird ein Zugriff zu den Adressen des gesamten Austauachpakets durch Erhöhung des Austauschadressenkodes
und durch die Bezugsadresse erlangt.
Einen Taktzyklus vor der Überschreibung des Austauschpaket-Befehlsworts
über den Kanal 75 aus dem Speicher in den Befehlswort-Kartensatz
78 wird die nächste Anweisungeadresse durch die Inkrementschaltung 76 erhöht, um die betreffende
Programmadresse zum Befehls-Stapel 77 zu übertragen, so daß
während des nächsten laktzyklus eine Koinzidenz im Prüfer
auftritt, wodurch der Befehl vom Befehlswort-Stapel 78 zum Augenblickswort-Register 91 übertragen werden kann, um auf
erläuterte Weise ausgegeben zu werden.
Nach Beendigung eines Austauschpakets tritt ein weiterer Sprung zurück zum PeId des Maschinenprogramms oder zu einem
anderen Jeld-externen Programm auf, indem die Steuerung des
Austausohadressenregisters aufgegeben wird.
LESE/EINSCHREIB-PROGRAMM
Nach Ausgabe eines Lese- oder Einschreib-Befehls vom Umsetzer 94 (Pig. 2A) wird ein Bit (oder ein Fehlerkennzeichen) in der
Ausgabesteuerung 122 (Pig. 2G) gesetzt. Dieses Bit, das im
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folgenden zeitweilig als Datenspeicher-Bezugsgruppenbit bezeichnet
wird, wirkt durch das Register 111 über den Kanal 123 auf das ODER-Gatter 112 (Fig. 3) ein. (Dabei ist zu beachten,
daß die Ausgabesteuerung 122 ihrerseits ein Register
sein kann, wobei dann das Datenspeioher-Bezugsgruppenbit unmittelbar
mit dem GDER-Gatter 112 fest-verdrahtet sein kann, so daß die Notwendigkeit für ein getrenntes Register 11 entfällt.)
Das Bit vom Register 111 schaltet das UND-Gatter 109
durch, so daß der Addierer 108 die Bezugsadresse (z.B. RAR)
zur Programmadresse addieren kann· Die über die Kanäle 99 (Fig. 2ö) sur Speicherung im Speicher 34 (Fig. 1) aus dem
X Register 50 herausgelesenen Daten werden daher an Adressen
gespeichert, die durch die Bezugsadresse (RA) diktiert werden, welche zur Programmadresse (im Feld) addiert wurde. Auf
ähnliche Weise werden die aus dem Speioher für die X Register 50 herausgelesenen Daten (über Kanäle 65, Fige 2B) von Stellen
herausgelesen, die durch die zur Programmadresse hinzuaddierte Bezugsadresse (RA) bestimmt werden.
VERRIEGELUNGSSTEUERUNa
Das Verriegelungsregister 40 erfüllt zwei wichtige Aufgaben, nämlich einmal die Datenübertragung zwischen den Datenverarbeitungseinheiten
30 - 33 ohne überschreibung durch den Speicher, und zum anderen die Benachrichtigung anderer Verarbeitungseinheiten
von der Beendigung einer Verarbeitungsoperation, wenn zwei oder mehr Verarbeitungseinheiten an verschiedenen
Teilen einer einzigen Aufgabe arbeiten. (Selbstverständlich sind dem Fachmann noch andere wichtige Aufgaben
des Verriegelungsregisters 40 bekannt, doch reicht bei der vorliegenden BeSchreibung die Erläuterung der beiden zugeordneten
Funktionen aus.)
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~ 31 -
Wenn Daten über das Verriegelungsregister 40 zu einer anderen Verarbeitungseinheit übertragen werden sollen, z.B. dann,
wenn Daten überschrieben werden sollen, wenn die aufnehmende
Verarbeitungseinheit für ihre Verarbeitung bereitsteht, veranlaßt der Umsetzer 94 in der aussendenden Verarbeitungseinheit
ein Herauslesen der ausgewählten Daten über den Kanal 132 aus dem X Register 50 zum Verriegelungsregister 40o Gleichzeitig
sendet der Umsetzer 94 über den Kanal 121 ein Steuersignal zur Ausgabesteuerung 122, wodurch ein Signal zum Register
40 übersandt und dieses dadurch veranlaßt wird, die Daten zu speichern.
Wenn eine Verarbeitungseinheit für die Datenaufnahme vom Verriegelungsregister 40 bereitsteht, gibt der Umsetzer 94 Steuerbefehle
zur Zugriffssteuerung 54 und zur Ausgabesteuerung 122
ab, wodurch die im Verriegelungsregister 40 enthaltenen Daten über den Kanal 72 in das Parameterregister 62 der aufnehmenden
Einheit überschrieben werden und das Verriegelungsregister freigemacht wird.
Wenn dagegen die Daten über den Speicher 34 zu einer anderen
Verarbeitungseinheit übertragen werden sollen, wie dies dann vorkommen kann, wenn die ausgebende Einheit mit einem anderen
Programm fortfahren soll, setzen der Umsetzer 94 und die Ausgabesteuerung
122 ein Fehlerkennzeichen im Verriegelungsre— gister 40 und übertragen auf beschriebene Weise die Daten aus
den X Registern 50 über den Kanal 99 zum Speicher 34. Wenn die aufnehmende Verarbeitungseinheit diese Daten aufzunehmen
vermag, kann sie das im Verriegelungsregister gesetzte Fehlerkennzeichen
herauslesen und die Daten über ihren Kanal 65 vom Speicher beziehen.
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SPEIOHERZUG-EIFi1
Wie erwähnt, empfängt das Speicheradressenregister 107 eine
aus 20 Bits bestehende Adresse vom Addierer 108 und von der Wählschaltung 106 (Pig. 3). Wie ebenfalls erwähnt, werden
die acht am wenigsten signifikanten Bits des 20 Bit-Kodes von einer der drei folgenden Quellen geliefert: 1. Programmadresse
(entweder von der Verzweigungsadresse 84 zur Wählschaltung 106 oder vom Programmadressenregister 81 zur Wählschaltung
102 und zur Wählsehaltung 106), 2. Befehlsabrufadresse vom Register 105, erhöht durch die Inkrementschaltung
114 und überschrieben zur Wählschaltung 106 über die Wählsehaltung 102, und 3« 15 Bit-Austauschadresse vom Register
103 über die Wählsehaltung 101 und das Register 105 sowie die 5 Bits vom Zählerabschnitt, erhöht durch die Inkrementschaltung
127 und durch den Addierer 104 der 15 Bit-Austauschadresse hinzuaddiert. Wie erwähnt, werden auch die
zwölf signifikantesten Bits des 20 Bit-Kodes nach einem der vorgenannten Verfahren von der Wählsehaltung 106 erhalten,
und zwar nach Addierung zur Bezugsadresse durch den Addierer 108, wenn die UND-Schaltung 109 entweder durch das Programmbezugs-Fehlerkennzeichen
110 oder durch daa Datenspeicher-Bezugsgruppenbit 111 durchgeschaltet wird. Es ist somit
ersichtlich, daß die Bezugsadresse des Maschinenprogramms nur die zwölf signifikantesten Bits des Inhalts des Speicheradressenregisters
107 beeinflußt; die acht unsignifikanten Bits werden von einer der drei vorgenannten Quellen erhalten.
Gemäß Pig. 7 steuern die sechs am wenigsten signifikanten Bits
des Adressenkodes (welche die sechs unsignifikantesten Bits der Gruppe der acht unsignifikanten Bits bilden) den Bankoder
Reihenwähler im Speicher 34. Die nächsten zwölf Bits (welche die beiden bedeutendsten der acht unsignifikanten
Bits und die zehn unwichtigsten Bits der zwölf signifikante-
409839/0663
sten Bits darstellen) "bestimmen die Adressenstelle in einer
gewählten Speicherbank.
Der Speicher 34 kann aus 64 4k-Wortspeicherbänken bestehen. Der 6 Bit-Wählkode wählt eine spezielle Bank an, während der
12 Bit-Adressenkode ein bestimmtes Wort dleeer Bank wählt.
Wie erwähnt, werden die am wenigsten signifikanten Bits für sequentielle Befehlsworte der Reihe, nach aufgeschaltet bzw.
abgerufen. Jede der aufeinanderfolgenden Adressen wird somit auf die nächste Bank und nicht auf die neue Adresse in einer
einzigen Bank aufgeschaltet. Dieses Verfahren hat zur Folge,
daß die Bänke für die aufeinanderfolgenden Befehlsworte sequentiell
abgefragt werden, so daß die Wahrscheinlichkeit dafür, daß eine der 64 Bänke durch Abrufe überlastet wird, statistisch
gering iat.
Obgleich das Speicherzugriffs-Steuersignal aus den 18 unbedeutendsten
Bits des 20 Bit-Kodes im Register 107 besteht, dessen beide oberen Bits nicht benutzt werden, können diese
oberen Bits im Pail eines erweiterten Speichers für die Auswahl
benutzt werden, zu welchem von bis zu vier 256k-Wortspeichern ein Zugriff erfolgen soll. Durch Hinzufügung von
drei zusätzlichen Speichern ist es somit möglich, den Speicher auf bis zu 1024k-Worte (etwa 65,5 Millionen Bits) zu
erweitern.
BEISPIELE
Die Register 50 sind für den Programmierer-Operator über die Eingang/Ausgangssteuerungen und den Speicher 34 zugänglich, um
für Rechenoperationen Daten und Befehle in den Rechner einzuprogrammieren. Zur Erläuterung der »Universal"-Merkmale der
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Register 50 und speziell ihrer Funktion in verschiedenen Operations-Betriebsarten dienen die folgenden Beispiele. An
dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, daß verschiedene der Adressierfähigkeiten bereits beschrieben worden sind, und
zwar speziell in Verbindung mit den Abschnitten RA und RB der Register 50 und dem Austauschparameter-Wortregister 61*
REGHENOPERATIOKEN
1. logisches Produkt aus Xj und Xk nach Xj: Durch diesen Befehl
werden Operanden aus den durch die Markierer j und k
bezeichneten Registern zu den Operandenregistern 63 und 64 herausgelesen. Die Operanden werden dann durch die Boole'-sehen
und Schiebeschaltungen verarbeitet, wobei das Resultat
in das durch den Markierer j bezeichnete Register eingegeben wird. Nachdem der Umsetzer 94 den Befehl ausgegeben hat und
die Markierer j und-k in das Register 50 überschrieben worden
sind und das Fehlerkennzeichen des Registers für den Markierer j gesetzt worden ist, werden die in den Registern
Xj und Xk enthaltenen Daten herausgelesen und wird das Reservierungs-Fehlerkennzeichen
freigemacht. Während der nächsten Taktperiode wird das logische Produkt der Steuerungen
der Register Xj und Xk zum Register Xj zurück übertragen.
2. Logische Summe aus Xj plus Xk nach Xj: Diese Operation ist
ähnlich wie die unter 1. beschriebene. .Operation, nur mit dem Unterschied, daß die Boole'sehen Addierschaltungen benutzt
werden.
3· logische Differenz aus Xj minus Xk nach Xjι Diese Operation
ähnelt den Operationen 1. und 2., nur mit dem Unterschied, daß die Boole'sehen Subtrahierschaltungen benutzt
werden. Wenn in den Fällen 1. und 2, die Markierer j und k
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das gleiche Eingaberegister bezeichnen, wird das 64 Bit-Wort lediglich aus dem Register herausgelesen und ansohliessend
wieder in das gleich· Register eingeschrieben. Wenn jedoch beim Beispiel 3 die Markierer j und k gleich sind, wird
ein nur Nullen enthaltendes 64 Bit-Wort in das Register eingeschrieben.
4. Gleitende Zweistellenzahlsumme oder -differenz aus Xj und
Xk nach Xj: In diesen Pällen werden die bezeichneten Register Xj und Xk in die Gleitkomma-Addiereinheit 56 eingelesen, in
welcher sie addiert werden. Die Einzelheiten der Addition sind für das Verständnis der Erfindung nicht wesentlich; es
mag genügen, daß das obere Halbresultat normalisiert wird, während dies beim unteren Halbresultat nicht der Pail ist.
Die untere Hälfte wird in das durch den Markierer j bezeichnete Register eingegeben. Mr Subtraktionsoperationen wird
der Subtrahend (Xk Daten) zunächst erhöht und auf bekannte Weise zum Minuenden (Xj Daten) hinzuaddiert. Doppelte Stellenzahl
wird dann durch eine Einstellenzahl-Gleitsumme oder -differenz aus Xj und Xk nach Xi (Beispiel 5) erreicht.
5. Gleitkomma-Einstellensumme oder -differenz aus Xj und Xk nach Xit In diesem Pail wird das obere Halbresultat nach Beispiel
4- in das durch den Markierer i bezeichnete Register eingelesen.
6. Gleitkommadivision von Xj durch Xk nach Xj: In diesem lall
werden die Operanden aus den durch die Markierer j und k bezeichneten Registern zur Gleitkomma-Dividiereinheit 56 überschrieben,
um einen Quotienten zu bilden, der zu dem mit j bezeichneten Register übermittelt wird. Der Rest des Teilungsvorgangs
wird verworfen. Wenn der Divisionsoperand nicht normalisiert ist, wird das Fehlerkennzeichen für "außerhalb
des Bereichs" gesetzt.
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7. Gleitkomma-ZweiStellenprodukt aus Xj mal Xk nach Xj:
In diesem Fall werden zwei normalisierte Gleitkomma-Operanden aus den durch die Markierer j und k bezeichneten Registern
zur Gleitkomma-Multipliziereinheit 56 überschrieben, um drei 16:4-8 Bit-Produkte zu bilden, die in einem 96 Bit-Resultatregister
gemischt werden. Die unteren 48 Bits des Resultats und der Exponent werden (unter Erhöhung, falls negativ)
in das durch den Markierer j bezeichnete Register überschrieben.
8. Gleitkomma-Einzelstellenmultiplikation von Xj mal Xk nach
Xi: In diesem 3PaIl wird das obere Halbresultat aus Beispiel 7 in das durch den Markierer i bezeichnete Register eingegeben.
9. Ganzzahlenprodukt aus Xj mal Xk nach Xj: Dieses Beispiel
ist ähnlich wie Beispiel 7, nur mit dem Unterschied, daß der arithmetische Exponentenabschnitt der Gleitkommaeinheit nicht
benutzt wird und die unteren 64 Bits des von der Gleitkomma-Recheneinheit gelieferten 96 Bit-Produkts in das mit j bezeichnete
Register eingelesen werden.
10. Ganzzahl-Addition oder -Subtraktion Xj und K nach Xj
oder Xi: In diesen Fällen wird die Programmkonstante (K) vom Register 95 in das Register 64 eingelesen (mit Erhöhung, falle
eine Subtraktion durchgeführt werden soll), und die in dem mit j bezeichneten Register enthaltenen Daten werden in das
Register 63 eingelesen. Die Inhalte der Register 63 und 64 werden durch die Steuerungen 57 mit erweiterter Mantisse
addiert, und das Resultat wird je nach Fall in das durch den Markierer j oder i bezeichnete Register eingegeben.
11. Ganzzahlen-Differenz von Mull minus Xk nach Xj: In diesem
Fall wird das Komplement der Daten in dem mit k bezeichneten Register über die Komplementschaltung in das Register
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eingelesen, und das Resultat wird durch die Ganzzahlen-Addierateuerungen
57 zu allen Hüllen hinzuaddiert und schließlich in das mit j bezeichnete Register eingegeben. Ein et- .
waiger Überlauf wird zu einem anderen, benachbarten, mit Xi bezeichneten Register übertragen.
12. Ganzzahlige Summe oder Differenz aus Xj und Xk nach Xi: In diesen lallen werden die in dem mit j bezeichneten Register
enthaltenen Daten in das Register 63 eingelesen, während die Daten in dem mit k bezeichneten Register (im Fall
einer Subtraktionsoperation erhöht) in das Register 64 eingegeben werden. Die Inhalte der Register 63 und 64- werden
durch die Ganzzahlen-Addiersteuerungen 57 addiert, und das Resultat wird in das durch den Markierer i bezeichnete Register
eingegeben.
SPRt)NGE UND AUFRUFE
13e Sprung- oder Aufruf-Unterprogramm bei P + Ks In diesem
Fall wird die gültige Srogrammfolge zugunsten einer neuen Folge beendet. Die Programmadresse (P/) wird vom Register 81
über den Kanal 66 zum Register 63 überschrieben, und die P/rogrammkonstante
K wird vom Register 95 über den Kanal 73 zum Register 64 übermittelt. Die Inhalte der Register 63 und 64
werden in Ganzzahl-Addiersteuerungen 57 addiert, worauf das Ergebnis über die Abschnitte RA und RB des Registers 50 zum
Register 81 zurück überschrieben wird. Wenn sich die neue Adresse im Kartensatz 77 befindet, kann der Befehl auf vorher
beschriebene Weise ausgegeben werden. Ist dies nioht der Fall, so wird das "außerhalb des Stapels"-Fehlerkennzeichen
100 gesetzt, und die Befehle werden auf beschriebene Weise vom Speicher abgerufen.
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14· Sprung nach P + K, wenn Xj innerhalb des Bereichs ist oder nicht: Diese Befehle lassen die Programmfolge (wie in
Beispiel 13 beschrieben) auf P + K springen, wenn Xj innerhalb des Bereichs liegt (oder entsprechend dem Befehl nicht
im Bereich ist). Wenn die Verzweigungsbedingung nicht vorliegt, d.h. wenn Xj außerhalb des Bereichs (oder ggf. im Bereich)
liegt, ignoriert die Datenverarbeitungseinheit den Befehl und fährt mit der gültigen Programmadressenfolge fort.
Hierbei werden die Inhalte des durch den Markierer j bezeichneten Registers zur Bestimmung des Sprungzustands auf Überlauf
("außerhalb des Bereichs") in jedem der drei folgenden Sinne überprüft: Pestkommaüberlauf, G-leitkommaüberlauf oder
Dividiere-durch-Uull-tlberlauf. Ein ähnlicher Befehl kann für
Bedingungen gegeben werden, in denen der Inhalt des Registers Xj gleich oder ungleich ± 0 ist, oder wenn der Inhalt des Registers
Xj positiv oder negativ ist.
.um
15. Verzweigungs-Rückwärts/ i Worte, wenn Xj<Xk: Dieser Befehl
beendet die gültige Prcgrammfolge und bewirkt eine Rücksprungverzweigung
für die Zahl der durch den Markierer i angegebenen Worte, wenn der Inhalt des durch j markierten Registers
kleiner ist als der Inhalt des durch k markierten Registers. Genauer gesagt, werden die Inhalte der Register Xj
und Xk zu den Registern 63 und 64 überschrieben und subtrahiert. 'Wenn ICj - Xk positiv ist, ist die Verzweigungsbedingimg
nicht erfüllt, so daß die gültige Programmadressenfolge fortdauert. Ist dagegen Xj — Xk negativ, so ist diese Bedingung
erfüllt, und i wird von der Programmadresse subtrahiert. Nachdem die neue Adresse P-i erhalten worden ist, wird
der Befehl auf die vorher in Verbindung mit den Stapel- oder ggf. Stapel-externen Adressen angegebene Weise ausgegeben.
16. Aufruf für Unterprogramm: Ein Unterprogramm kann an einer durch die Programmkonstante (K) im Register 95 spezifizierten
Adresse oder von den Registern 50 an einem im
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Aufrufbefehl durch einen Markierer k bezeichneten Register
aufgerufen werden. In jedem lall wird die neue Adresse zum Register 64 übermittelt und über die Abschnitte RA und Rl
des Registers 50 zum Register 81 überschrieben, um auf die erwähnte Weise auf die Schaltung gemäß 3?ig. 3 einzuwirken.
Auf ähnliche Weise werden Programmbibliotheken an Adressen aufgerufen, die durch die Programmkonstante (K) oder von Baten
im betreffenden Register Xk bestimmt werden.
17. Ausgänge: Diese Befehle unterbrechen die gültige Programmfolge
und leiten eine neue Folge ein. In Unterprogramm-
und Programmbibliothekausgängen wird ein Sprung auf Xj + K durchgeführt, indem die Daten in dem durch den Markierer j
des Befehls bezeichneten Register den von der Programmkonstante im Register 95 getragenen Daten hinzuaddiert werden
und auf die vorher, insbesondere in Beispiel 14 beschriebene Weise ein Sprung auf diese Adresse durchgeführt wird. Ein
Austausch-Ausgangbefehl beendet die gültige Programmfolge mit einem Austauschsprung auf die Absolutadresse des Austauschpakets.
In diesem Fall wird weder vom Datenspeioher-Bezugsgruppenbit 111 noch vom Programmbezugs~3?ehlerkennzeiehen
(Fig. 3) ein Gattersignal geliefert, so daß die Bezugsadresse im Register 113 der Absolutadresse des Austauschpakets nicht
hinzuaddiert wird.
HERAUSLESEN, SPEICHERN UND ÜBERTRAGUNG
18. Speichere Daten von Xj; Die Daten können im Speicher
(über den Kanal 99) von einem durch den Markierer j des Speicherbefehls
bezeichneten Register gespeichert werden. In diesem Pail wird die Speicher-Adresse, an welcher die Daten gespeichert
werden sollen, zum Teil entweder durch die Programm-
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konstante (K) vom Register oder durch die Adresse, welche
in dem durch den Markierer k des Befehls bezeichneten Register gespeichert ist, gesteuert, je nachdem, was gewünscht
wird. In jedem Pail wird die Speicheradresse (K oder Xk) durch das Register 64, die Abschnitte RA und RB der Register
50, durch das Register 81 und die Schaltung gemäß Pig·3
hindurchgeleitet, um der Bezugsadresse im Register 113 hinzuaddiert zu werden (durchgeschaltet durch das Datenspeicher-Bezugsgruppenbit
111)'. Die kombinierte Adresse bestimmt die Absolutadresse im Speicher zur Speicherung von Daten. Die
Daten aus jedem der sechzehn X Register 50 können unter Anwendung
dieses Verfahrens in den Speicher 34 eingeschrieben werden.
19. Speichere Daten von Xi: In diesen Fällen können die Daten von jedem X Register 16 durch Markierung dieses Registers mit
einem Markierer i gespeichert werden. Die Speicheradresse im Speicher 34 wird durch Addieren des Inhalts eines mit j markierten
Registers entweder milliner Programmkonstante (K) oder mit dem Inhalt eines mit k markierten Registers gebildet.
Die resultierende Adresse, welche die Absolutadresse dee Speicherorts bildet, wird zum X Register 00, zum Austauschparameter-Wortregister
61 und dann zum Bezugsadressenregister 113 gemäß 3?ig. 3 geleitet. Die Absolutspeicheradresse im Register
113 wird dann auf das vom Datenspeicher-Bezugsgruppenbit gelieferte Durchsohalt*» oder Gattersignal hin zur Speicher
zugriff Beteuerung 128 überschrieben.
20. Auslesen von Daten nach Xj: In diesen fällen können die
Daten über den Kanal 65 aus dem Speicher 34 in ein mit j markiertes
Register eingelesen werden. Die Position der Ausgabedaten im Speicher 34 wird dadurch, daß die Bezugsadresse im
Register 113 entweder zu der im Register 95 durch die Programmkonstante (K) spezifizierten Adresse addiert wird,oder aus dem
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Inhalt eines mit k markierten Registers bestimmt, wie dies vorher beschrieben wurde. Es ist möglich, die Befehle dieses
Beispiels 20 mit denen des Beispiels 18 zu kombinieren und einen einzigen Befehl zu bilden, der ein Datenwort von
einer Programmspeicher-Feldadresse in ein bestimmtes Register
Xj eingibt, und den ursprünglichen Inhalt dieses Registers Xj an der gleichen Programmspeioher-Feldadresse im
Speicher zu speichern.
21. Auslesen des Programms nach Xj: Diese Befehle ermöglichen ein Auslesen eines Datenworts aus einer Absolutadresse
im Speicher 34. Wie vorher erwähnt, kann die Adresse entweder von der Programmkonstante (K) im Register 95» vom Inhalt
eines bestimmten Xk-Registers oder von einer Adresse bestimmt werden, die durch Addieren ,von K zur Programmadresse
(P) im Register 81 abgeleitet wurde. Sofern nicht das Datenspeicher-Bezugsgruppenbit
111 gesetzt ist, wird die Bezugsadresse im Register 113 nicht der abgeleiteten Adresse hinzuaddiert.
22. Übertrage nach Xj: Es ist möglich, verschiedene Worte zu einem mit j markierten Register zu übertragen, indem das Wort
durch das Register 64 geleitet wird. Auf diese Weise können die Austauschadresse vom Register 61, die Programmkonstante
K vom Register 95» eine Addition der Programmkonstante und der Programmadresse vom Register 81 oder sogar ein ausgewählter
Markierer k in einem ausgewählten X Register gespeichert werden.
PRO GRAMMAUSFÜHRUNG
23. Umspeichere Xk nach Xj: Hierbei wird das Wort in dem
durch den Markierer k bezeichneten Register durch das Register
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64 herausgelesen und in das mit j markierte Register umgespeichert.
Wenn für das Wort das Komplement gebildet werden soll, geschieht dies in der Komplementschaltung 69 vor der
Eingabe in das Register 64.
24. Verschiebe Xj um Xki Dabei wird das Wort in dem mit j
markierten Register zum Register 63 herausgelesen, und das Verschiebewort in dem mit k markierten Register wird zum Register
64· herausgelesen. Eine Verschiebung (entweder nach links oder nach rechts, gemäß Bestimmung durch den Befehlskode
3?) wird durch die Schiebe Steuerungen 57 durchgeführt, und das Resultat wird zu dem mit j markierten Register zurück
übertragen.
25. Ganzzahlige Verschiebung für Xj um ni In diesem Pail wird
das Wort in dem mit j markierten Register in das Register eingelesen, während η in das Register 64 eingelesen wird. Hierbei
besitzt das Befehlsformat die im Beispiel (ii) angenommene Struktur, so daß η eine ganze Zahl aus 6 Bits, bestimmt
durch 2 Bits von der Position des Markierers i und 4 Bits von der Position des Markierers k des Befehls, darstellt. Eine
Verschiebung nach links oder rechts erfolgt auf die in Beispiel 24 angegebene Weise.
26. Austasten oder Sicherstellen von η Bits von Xj: Hierbei
wird das Wort in dem mit j markierten Register in das Register 63 eingelesen, und Einsen werden/in das Register 64 für
η Stellen eingelesen. Sür Sicherstellungsoperationen schalten
die Einsen im Register 64 die Daten im Register 63 zur Speicherung im Register Xj durch. i*ür Austastoperationen schalten
die Nullen im Register 64 die Daten im Register 63 zur Speicherung im Register Xj durch.
27. Belegungszählung Xk nach Xj: Bei diesem Befehl wird ein
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Operand aus einem durch den Markierer bezeichneten Register 50 in das Register 64 eingelesen, die Zahl der 1-Bits im
Operanden in den Boole'sehen Schaltungen 57 gezählt und die
Zählung in ein mit j markiertes Register 50 eingegeben. Wenn hierbei Xk alle 64 1-Bits enthält, ist die Xj eingegebene
Zählung die Dezimalzahl 64 (01000000); wenn Xk alle O-Bits enthält, ist die Xj eingegebene Zählung 0.
28. Auffächerungskoeffizient von Xj nach Xk: Bei diesem Befehl
wird ein aus 64 Bits bestehender Gleitkomma-Operand aus einem mit j bezeichneten X Register 50 in ein Register 63
eingelesen, um die nicht dargestellten Auffächerungssteuerungen aufzuspreizen, während der 48 Bit-Koeffizient und eine
16 Bit-Koeffizient-Vorzeichenverlängerung in das mit k markierte X Register 50 eingespeist werden (vgl. Mg· 8).
29. Aufspreizexponent von Xj nach Xk: Bei diesem Befehl wird
ein aus 64 Bits bestehender Gleitkomma-Operand von einem mit j bezeichneten X Register in ein Register 63 eingelesen, um
eine Aufspreizung auf die in Beispiel 28 beschriebene und in
Eg, 9 dargestellte Weise durchzuführen. Der Exponent des Operanden erfährt eine Vorzeiphenverlängerung oder -erweiterung
und wird in das Register Xk eingegeben. Palls Xj positiv ist, wird das Komplement des signifikantesten Bits des Exponenten
nach Xk umgespeichert. Ist Xj negativ, so wird das Komplement der 12 unbedeutendsten Bits des Exponenten nach
Xk umgespeichert.
30. Verdichtungs-Koeffizient Xk und -Exponent Xj nach Xk: Infolge dieses Befehls wird ein Koeffizient-Operand vom Xk
Register 50 zum Register 64 und ein Exponenten-Operand vom
Xj Register 50 zum Register 63 herausgelesen, und diese Operanden werden zu einem 64 Bit-Gleitkommawort verdichtet, wo-
-i bei das Resultat in das Xk Register 50 eingespeichert wird
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(vgl. Pig. 10). Dabei ist zu beachten, daß für die dreizehn unsignifikantesten Bits des Exponenten das Komplement
gebildet wird, wenn das Xk-Vorzeichenverlängerungsbit negativ ist, während für das signifikanteste Bit des Exponenten
das Komplement gebildet wird, wenn das Xk-Vorzeichenverlängerungsbit
positiv ist. Das "Außer-Bereich'•-Fehlerkennzeichen
im Resultat wird auf das Vorzeichenbit gesetzt. Zum Normalisieren des Ergebnisses kann auf diesen Befehl ein
Grleitkomma-Addierbefehl folgen, welcher dieses Resultat zu Hull addiert? vgl. Beispiel 5.
31. Überwachungsbetriebsart: Dies ist ein Systemzuatand, bei
dem eine Datenverarbeitungseinheit in einer Überwachungsbetriebsart (mit gesetztem Fehlerkennzeichen für ,diese Betriebsart)
ein Systemaufruf-Fehlerkennzeichen setzen kann, welches
einen Austausch aller nicht in der Überwachungsbetriebsart arbeitenden Datenverarbeiter bewirkt, um deren Austauschadressen
in ihrem Register 103 auszutauschen. Der Zustand wird durch ein Freimachen des Systembetriebsart-Fehlerkennzeichen
beendet. Während dieses Austausohzustands wird ein Block von auf einem Eingang/Ausgang-Kanal eingehenden Daten in fortlaufenden
Adressenpositionen im Speicher 34 gespeichert, und zwar beginnend, mit einer durch ein Xk Datenwort bestimmten
Absolutadresse· Der Datenblock kann aus einem oder aus mehreren Worten bestehen, deren Länge durch die Kanalwahl bestimmt
wird. Teilweise zusammengesetzte 64 Bit-Worte werden mit Nullen aufgefüllt. Ebenso kann ein entsprechender Ausgangsbefehl
ausgegeben werden, welcher die Herauslesung eines Datenblocks aus dem Speicher auf einem Eingang/Ausgang-Kanal bewirkt.
32. Unterbreehungsmarken: Jedes beliebige oder alle der 20 Bits des Verriegelungs-Registers 40 können gesetzt oder von
den unteren 20 Bits eines mit k markierten X Register« gelöscht werden. Zum Setzen od er Stellen des Verriegelungs-Re-
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gisters setzen die Einsen im Register Xk entsprechende Bits
im Verriegelungs-Register. Zum Löschen des Verriegelungs-Registers
löschen die Einsen im Register Xk entsprechende Bits im Verriegelungs-Register, wobei die Nullen im Register Xk
die im Verriegelungs-Register gesetzten Bits nicht beeinträchtigen.
Der Inhalt des Verriegelungs-Registere kann in jedes beliebige, durch j markierte Register 50 eingeleeen
werden·
33. Einlesen von Taktimpulsen nach Xj: Dieser Befehl, der
zur Bestimmung der zwischen ausgewählten Punkten bei der Prögrammdurohführung verstrichenen Zeit benutzt wird, wird
durch Einlesen des augenblicklichen oder gültigen Inhalts des nicht dargestellten, inneren Echtzeittaktgebers in die
oberen 44 Bits des mit j markierten X Registers durchgeführt,
ZUSAMMENFASSUNG
Mit der Erfindung wird somit ein sog. Multi-Processor-Rechnersystem
geschaffen, bei dem jede Datenyerarbeitungseinheit eine Anzahl von "Universal"-Reg!stern aufweist, die in einer
beliebigen von mehreren Betriebsarten zu arbeiten vermögen, wobei eine Verriegelungssteuerung zur Überschreibung von Daten
und Verfahrenssteuersignalen zwischen diesen Einheiten, ohne sie durch den Haupt-Speicher zu leiten, vorgesehen ist.
Ein Merkmal der Erfindung besteht In einer Speioher-Zugriffstechnik,
die durch Kombination einer Bezugsadresse eines Maschinenprogramms
mit einer Sprungaustauschadresse durchgeführt wird, um die Absolutadresse der herauszugreifenden Daten
abzuleiten. Das System kann unmittelbar auf einer Absolutadresse arbeiten und dabei die Maschinenprogramm-Bezugsadresse
ignorieren.
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