DE2440479A1 - PROCESSOR WITH A SWITCHING DEVICE FOR A BIDIRECTIONAL DATA LINE - Google Patents

PROCESSOR WITH A SWITCHING DEVICE FOR A BIDIRECTIONAL DATA LINE

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DE2440479A1
DE2440479A1 DE19742440479 DE2440479A DE2440479A1 DE 2440479 A1 DE2440479 A1 DE 2440479A1 DE 19742440479 DE19742440479 DE 19742440479 DE 2440479 A DE2440479 A DE 2440479A DE 2440479 A1 DE2440479 A1 DE 2440479A1
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Eugene F Dumstorff
John H Iverson
Phillip C Schloss
Philip C Y Wong
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Description

Böblingen, den 15. August 1974 j o-f eBoeblingen, August 15, 1974 j o-f e

Aniaelderin: International Business MachinesAniaelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, W.Y. 10504Corporation, Armonk, W.Y. 10504

Amtliebes Aktenzeichen: Neuanmeldung Aktenzeichen der Anmelderin: IiO 973 015Official file number: new registration Applicant's file number: IiO 973 015

Prozessor mit einer Umschalteeinrichtung für eine oidirektionaleProcessor with a switching device for an oidirectional

Datenleitung _____________ Data line _____________

Die Erfindung betrifft einen Prozessor mit einer Umschalteeinrichtung für eine bidirektionale Datenleitung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1,The invention relates to a processor with a switchover device for a bidirectional data line according to the preamble of claim 1,

Die Einführung von Integrationstechniken mit hoher Komponentendichte führte bei den Datenverarbeitungsanlagen zu einer Veränderung der Prozessorarchitektur, um die Vorteile dieser Technologien übernehmen zu können und um Effekte, die eine Anwendung dieser Technologien begrenzen, gering zu halten. Da es hierbei eine praktische Begrenzung bezüglich der Quantität der Schaltkreisfunktionen gibt, die mit üilfe eines einzigen Moduls durchgeführt werden können, ist es notwendig, die Systemfunktionen auf eine Reihe solcher Module zu verteilen. Von wesentlicher Bedeutung ist hierbei die Aufteilung der Funktionen so, daß die Anzahl der Kommunikationsleitungen zwischen den Moduln möglichst gering gehalten wird, was dadurch erreicht werden kann, daß die Funktionen in den Moduln zu Gruppen zusammengefaßt werden. Da die Zahl der Verbindungsleitungen zu einem Schaltkreismodul begrenzt ist, müssen weitere Methoden gesucht werden, um die Zahl der Anschlüsse zu verringern, wenn nicht die Funktion eines Moduls in Abhängigkeit von den verfügbaren Anschlüssen beschränkt werden soll.The introduction of integration techniques with a high component density led to a change in the processor architecture of the data processing systems in order to take advantage of these technologies to be able to take over and to keep effects that limit the application of these technologies to a minimum. Since this is a practical There is a limit to the quantity of circuit functions that can be performed with a single module it is necessary to distribute the system functions to a number of such modules. It is essential here the division of functions so that the number of communication lines between the modules is kept as low as possible, which can be achieved that the functions in the modules can be combined into groups. As the number of interconnection lines is limited to a circuit module, additional methods must be sought to increase the number of connections if the function of a module is not to be restricted depending on the available connections.

Die Architektur des Prozessors, in dem die Erfindung verwirklicht ist, verfügt über eine gemeinsame bidirektionale Datenleitung zur Verbindung der Systemkomponenten, die die Übertragung von Daten in-The architecture of the processor in which the invention is implemented is, has a common bidirectional data line to connect the system components, which facilitate the transmission of data in

509812/0990509812/0990

nernalb des Systems auf einem einzigen Datenpfad gestattet, wodurch nur ein Satz von Anschlüssen an jedem Modul sowohl für die Abgabe, als auch den Empfang von Daten erforderlich ist.within the system on a single data path, whereby only one set of connections on each module is required for both sending and receiving data.

In der US-PS 3 384 8.77 ist die Durchschaltung eines Registers auf verschiedene Einrichtungen beschrieben, die jedoch nicht über die mehrfachen Durchschaltestufen eines bidirektionalen Datenpfades verfügt. Die hier angegebene Technik hat deshalb den Nachteil, daß sie für die Verbindung von hochintegrierten Schaltkreismoduln mit sehr hoher Komponentendichte nicht verwendet werden kann.In US Pat. No. 3,384,877, a register is switched through various devices described, but not via the multiple switching stages of a bidirectional data path disposes. The technique given here therefore has the disadvantage that it cannot be used for the connection of highly integrated circuit modules with a very high component density.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine ökonomische lösung für die Verbindung von Schaltkreismoduln anzugeben, auf denen in integrierter Technik die Komponenten mit sehr hoher Dichte aufgebracht sind.It is therefore the object of the present invention to provide an economical one Specify a solution for the connection of circuit modules on which the components are integrated with a very high Density are applied.

Gelöst wird diese Aufg;abe durch die in dem Hauptanspruch angegebenen Merkmale,This problem is solved by those specified in the main claim Characteristics,

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Merkmale sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Further advantageous configurations, developments and features can be found in the subclaims.

Auf diese Weise wird durch die Erfindung der Vorteil erzielt, daß in elektronischen Datenverarbeitungsanlagen, die aus integrierten Schaltkreismoduln hoher Komponentendichte aufgebaut sind, Einsparungen an Ein-/Ausgangsanschlüssen erzielt und'eine Verringerung der Komplexität der Verdrahtung der Moduln untereinander ermöglicht wird, ohne daß auch gleichzeitig die Verarbeitungsgeschwindigkeit der Anlage verringert wird.In this way, the invention achieves the advantage that in electronic data processing systems, which are made up of integrated Circuit modules with a high component density are constructed, savings in input / output connections are achieved and a reduction the complexity of the wiring of the modules with one another is made possible without the processing speed at the same time the system is reduced.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Deiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:In the following an embodiment of the invention is based on the Explained in the accompanying drawings. Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Architektur1 shows a schematic representation of the architecture

des Prozessors, in dem die vorliegende Erfindung verwendet wird, wobei die Datenleitung und die mit ihr verbundenen funktionellen Einheitenof the processor in which the present invention is used, the data line and the functional units associated with it

KO973015 B09812/0990 KO973015 B09812 / 0990

dargestellt sind,are shown,

Fign. 2a, 2b, angeordnet nach Fig. 2, einen Querschnitt durchFigs. 2a, 2b, arranged according to FIG. 2, a cross section through

das logische Schaltbild eines Registermoduls mit den Auswahlschaltungen und entsprechenden Speicher- und Durchschaltepositionen, die mit der bidirektionalen Datenleitung verbunden sind undthe logic circuit diagram of a register module with the selection circuits and corresponding memory and switching positions connected to the bidirectional data line, and

Fig. 3 ein Zeitdiagramm, das die Unterteilung eines InFig. 3 is a timing diagram showing the division of an In

struktionszyklus und der Taktimpulse angibt, die die Durchschaltung zwischen dem Registermodul und der bidirektionalen Datenleitung bewirken.instruction cycle and the clock pulses, which the connection between the register module and the bidirectional data line.

Fig, 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Prozessor, der über eine arithmetische und logische Einheit CALU) 11, einen Steuerabschnitt mit den Moduln 12, 13 und 14 sowie fünf Register 16, 17, 18, 19 und 20, die alle über eine gemeinsame bidirektionale Datenleitung 22 verbunden sind, verfügt. Bei der für das Beispiel angenommenen Umgebung ist die bidirektionale Datenleitung (Datenpfad) 22 8 Bits breit.1 shows a schematic representation of a processor, which via an arithmetic and logic unit CALU) 11, a control section with modules 12, 13 and 14 as well as five registers 16, 17, 18, 19 and 20, which are all connected via a common bidirectional data line 22, has. In the case of the example assumed environment, the bidirectional data line (data path) 22 is 8 bits wide.

Der Steuerabschnitt besitzt einen Befehlsadressenmodul 12, in dem eine Adresse erzeugt und über den Datenpfad 24 zu dem Modul 13 übertragen wird, welch letzterer seiner Struktur nach ein Lese-Steuerspeicherspeicher (ROS) 13 ist. In Abhängigkeit von der Adresse auf dem Datenpfad 24 überträgt der ROS-Modul 13 eine 16 Bits breite Instruktion über den Datenpfäd 25 zu dem Instruktionsdecodierungsmodul 14, Unter Verwendung der Steuerleitung 26 wird die 16 Bit breite Instruktion von dem Datenpfad 25 mit Hilfe des UND-Tores 27 in das Register (ISP) 28 durchgeschaltet, in dem die Instruktion in einer Reihe von 16 Verriegelungsschaltungen gespeichert wird. Aus dem Register 28 können 8 Bits mit Hilfe des UND-Tores 30 auf den bidirektionalen Datenpfad 22 durchgeschaltet werden, wenn dieses im Steuerteil der Instruktion angegeben ist.The control section has a command address module 12 in which an address is generated and via the data path 24 to the module 13 is transferred, the latter of which is a read control memory according to its structure (ROS) 13 is. Depending on the address on the data path 24, the ROS module 13 transmits a 16 bit wide instruction via the data path 25 to the instruction decoding module 14, Using the control line 26, the 16-bit wide instruction from data path 25 using the AND gate 27 is switched through to register (ISP) 28, in which the instruction is stored in a series of 16 interlocking circuits will. 8 bits can be switched through from the register 28 to the bidirectional data path 22 with the aid of the AND gate 30, if this is specified in the control section of the instruction.

Eine zu dem ROS-Modul 13 über den Datenpfad 24 übertragene Adres- RO 973 015 509812/0990 An address RO 973 015 509812/0990 transmitted to the ROS module 13 via the data path 24

-Ilse ist 14 Bits breit und besteht aus 8 niedrigsteiligen Bits, die von dem Instruktionsadressenregister (IAR) 22 und aus 6 hochstelligen Bits, die von einem der Seitenregister (PO) 33 oder (Pl) 34 geliefert werden. Das Seitenregister für eine bestimmte Instruktion wird mit Hilfe einer Verriegelungsschaltung 36 ausgewählt, die ein Ausgangssignal liefert, das wegen des Inverters 37 und der UND-Tor e 38 und 3y stets eines der beiden Seitenregister auf dem Datenpfad 24 durchschaltet.-Ilse is 14 bits wide and consists of 8 low-part bits, those from the instruction address register (IAR) 22 and from 6 high-order bits that are from one of the page registers (PO) 33 or (Pl) 34 can be delivered. The page register for a particular instruction is selected with the aid of a latch circuit 36 which supplies an output signal which, because of the inverter 37 and the AND gates e 38 and 3y, is always one of the two side registers on the data path 24 switches through.

Die arithmetische und logische Einheit 11 besteht aus einem A-Register 41 und einem B-Register 42, die an den bidirektionalen Datenpfad 22 jeweils über die UND-Tore 43 und 44 angeschlossen sind. Das Ergeunis einer arithmetischen und logischen Operation wird über das UiMD-Tor 45 auf den gemeinsamen Datenpfad 22 übertragen.The arithmetic and logic unit 11 consists of an A register 41 and a B register 42, which are connected to the bidirectional data path 22 via the AND gates 43 and 44, respectively. The result of an arithmetic and logical operation becomes Transferred to the common data path 22 via the UiMD gate 45.

Fig, 2 zeigt einen Querschnitt für eine Schaltung mit 4 typischen Registermoduln, die eine NOR-Logik verwenden und in der Architektur nach Fig. 1 enthalten sind. Dargestellt sind die Auswahllogik, eine von 32 binären Datenspeicherpositionen 52 und eine von 8 Ausgangstor-Positionen 84. Ferner sind vier 8 Bit breite Register dargestellt, die von den EingangsSignalen auf den Leitungen 47 und 48 ausgewählt werden.FIG. 2 shows a cross section for a circuit with 4 typical register modules which use a NOR logic and in the architecture according to Fig. 1 are included. The selection logic, one of 32 binary data storage positions 52 and one of 8 exit gate positions are shown 84. Four 8-bit wide registers are also shown, which are used by the input signals on lines 47 and 48 can be selected.

Jede der 32 Datenpositionen in den vier 8-Bit-Registern enthält eine Verriegelungsschaltung 53 (Fig, 2a) und UND-Torblöcke 54 und 55j wie es bei 52 für die Register O/BitO-Datenposition dargestellt ist, Die Daten werden über die Leitung 57 eingegeben, wenn das Register von Eingangssignalen ausgewählt wurde, die einen negativen Signalpegel (negatives Signal) auf der Leitung..{.59 bewirken, der das UND-Tor 54 durchschaltet. Wenn dagegen auf der Leitung 60 ein positives Signal empfangen wird, dann ist die Bedingung für das UND-Tor 54 nicht erfüllt, so daß sich auf der Leitung 57 ein negatives Ausgangssignal einstellt, das die Verriegelungsschaltung 53 so einstellt, daß eine logische Eins an dieser Datenposition über die Leitung 6l abgefühlt werden kann. Wenn auf der Leitung 60 ein negatives Signal empfangen wird, dann ist die Bedingung für das UND-Tor 54 erfüllt, so daß auf der Leitung 57 ein positi-Each of the 32 data positions in the four 8-bit registers contains a latch circuit 53 (Fig, 2a) and AND gate blocks 54 and 55j as shown at 52 for the register O / BitO data position The data is input via line 57 if the register has been selected from input signals showing a negative Signal level (negative signal) on the line .. {. 59 cause which switches the AND gate 54 through. If, on the other hand, a positive signal is received on line 60, then the condition is for the AND gate 54 is not met, so that on line 57 a negative output signal that sets the latch circuit 53 so that a logical one at this data position can be sensed via line 61. When on the line 60 a negative signal is received, then the condition for the AND gate 54 is met, so that a positive

110973015 S09812/0990 110973015 S09812 / 0990

ves Ausgangs signal auftritt, das die Verriegelungsschaltung 53 so einstellt, daß dann über die Leitung 61 an der genannten Datenposition eine logische rJull abgefühlt v/erden kann. Diese entspricht dem fehlen von Daten. Der gemeinsame bidirektionale Datenpfad 22 verfugt im gewählten Ausführungsbeispiel über 8 parallele Leitungen. Line dieser Leitungen, die den Signalaustausch mit dem in Fig. 2 dargestellten Register übernimmt, ist die Leitung 63 3 die mit der Bit O-Position aller vier Modulregister Signale austauscht. Wenn auf derLeitung 63 ein negativer Wert abgefühlt wird, dann ist derselbe für Daten indikativ. Ist der Wert dagegen positiv, dann bedeutet dieses, daß ein Datenbit fehlt.ves output signal occurs, which sets the locking circuit 53 so that a logical rJull can then be sensed via the line 61 at the data position mentioned. This corresponds to the lack of data. The common bidirectional data path 22 has 8 parallel lines in the selected exemplary embodiment. Line of these lines, which takes over the signal exchange with the register shown in FIG. 2, is line 63 3 which exchanges signals with the bit 0 position of all four module registers. If a negative value is sensed on line 63 then it is indicative of data. If, on the other hand, the value is positive, then this means that a data bit is missing.

Die Durchschaltung von Eingangsdaten zu den Bitpositionen eines ausgewählten Registers wird mit Hilfe der UND-Torblocke 65, 66, 67 und 68 bewirkt, die jeweils die Register 0 bis 3 durchschalten. Jedes dieser genannten IMD-Tore verfügt über eine Eingangsleitung 69, die eine Auswahl des Registermoduls vornimmt, wenn ein negatives Signal-HOD SLCT vorliegt. Eine zweite Eingangsleitung 71) führt ein negatives Taktsignal -CLK -O, das ein Zeittaktsignal für die Begrenzung der Durchschaltung des Tores auf einen gewünschten Abschnitt des Zyklus vornimmt. Die letzten beiden Leitungen z.B. 47,48 jedes UND-Torblocks z.B. 68 sind Registerauswahlleitungen., die jeweils auf Eingangssignale der Registerauswahl UND-Blöcke 71 bis 74 ansprechen. Obwohl das Ausgangssignal der einzelnen Leitung, beispielsweise Leitung 75 von dem Inverter 76 verwendet werden könnte, werden aber so zwei logische Verzögerungen eliminiert, indem die gleichen Eingangs signale verwendet v/erden, die auch von dem Registerauswahl-UND-Block 71 bis 7 ^ verwendet werden. Wenn alle Eingangsleitungen eines der UND-Torblöcke 65 bis negativ sind, dann erscheint am Ausgang ein positives Signal, das invertiert und zu jedem der 8 UND-Tore übertragen wird, die dem UND-Tor 54 an den 8 binären Speicherspellen entsprechen, die dem ausgewählten Register zugeordnet sind.The switching of input data to the bit positions of a selected register is carried out with the aid of the AND gate block 65, 66, 67 and 68, which switch through registers 0 to 3, respectively. Each of these IMD gates mentioned has an input line 69 which makes a selection of the register module when there is a negative signal HOD SLCT. A second input line 71) carries a negative clock signal -CLK -O, which is a clock signal for limiting the switching of the gate to a desired section of the cycle. The last two Lines e.g. 47,48 of each AND gate block e.g. 68 are register select lines., which respond to input signals of the register selection AND blocks 71 to 74. Although the output of each Line, for example line 75, could be used by the inverter 76, but so there are two logical delays eliminated by using the same input signals used by the register select AND block 71 to 7 ^. If all input lines of one of the AND gate blocks 65 to are negative, then a positive signal appears at the output, which is inverted and transmitted to each of the 8 AND gates that correspond to the AND gate 54 on the 8 binary memory locations, assigned to the selected register.

andere Reihe von 4 UND-Torblöcken 76, 77, 78 und 79 (Fig. 2b) dienen zur Abgabe eines Rückstellsignals über die Leitung 82 an dieanother row of 4 AND gate blocks 76, 77, 78 and 79 (Fig. 2b) serve to output a reset signal via line 82 to the

KO973Ü1'J 509812/0990 KO973Ü1 ' J 509812/0990

2U04792U0479

Verriegelungsschaltungen z.B. 53 eines ausgewählten Registers. Jedes der UiNiu-Tore 76 bis 79 besitzt als Eingangsleitung die Modulauswahlleitung 69 und ein Paar von Taktsteuerleitungen 70, 80, die die mit -GLK U und -ULK 1 bezeichneten Taktsignale übertragen. Die letzten beiden Leitungen wählen dann das Register aus. Diese Leitungen sind ebenfalls die gleichen wahren und komplementären üingangsleitungskombinationen, die zur Auswahl der entsprechenden . Register ü bis 3 verwendet werden, wie sie auch für die Registerauswahl und für die Auswahl der Tor-Ein-Steuersignale für die übertragung der Daten zu den entsprechenden Verriegelungsschaltungen verwendet werden. Wenn jede der fünf Eingangsleitungen eines der iMD-Tore 7b bis 79 ein negatives Signal fünrt, dann erscheint am Ausgang ein positives Signal, welches als Eingangssignal zu dem UND-Torblock übertragen wird, der dem UND-Tor 81 in der Verriegelunesschaltung 53 entspricht, und zwar in den 8 Verriegelungsschaltungen, die dem angegebenen Register zugeordnet sind, so wie es für Register ü/Bit 0 der Datenposition 52 gezeigt ist, wo die Leitungen 49, 50, 69, 70 und 8ü negative Signale führen, das UWD-Tor 76 betätigt ist und ein positives Signal über die Leitung 82 zu dem UiJD-Tor 81 überträgt, welches die Verrie ge lungs schaltung 53 wieder zurückstellt. Gleichzeitig wird auch das positive (Rückstell-)Signal auf der Leitung 82 zu jedem der anderen 7 Bitpositionen des Registers 0 übertragen, um alle 8 Verriegelungsschaltungen zurückzustellen, die das Register 0 in diesem Modul besitzt. Interlock circuits e.g. 53 of a selected register. Each the UiNiu gates 76 to 79 have the module selection line as the input line 69 and a pair of clock control lines 70, 80, the transmit the clock signals labeled -GLK U and -ULK 1. the the last two lines then select the register. These lines are also the same true and complementary üinput cable combinations that are used to select the appropriate. Register ü to 3 are used, as they are also used for the register selection and for the selection of the gate-on control signals for the transmission of the data to the appropriate interlocking circuits be used. If each of the five input lines of one of the iMD gates 7b to 79 produces a negative signal, then appears at the output a positive signal which is transmitted as an input signal to the AND gate block, which is connected to the AND gate 81 in corresponds to the interlock circuit 53, namely in the 8 interlock circuits, which are assigned to the specified register, as shown for register ü / bit 0 of data position 52, where the lines 49, 50, 69, 70 and 8ü carry negative signals, the UWD gate 76 is actuated and a positive signal on the line 82 transmits to the UiJD gate 81 which is the locking circuit 53 resets again. At the same time, the positive (reset) signal on line 82 also goes to each of the other 7 Bit positions of register 0 transferred to all 8 latches which has register 0 in this module.

Eine Reihe von 8 Ausgangstoren schaltet die Daten der vier Register eines Moduls auf den Datenpfad durch. Eine der 8 Positionen ist in Fig. 2a dargestellt, nämlich die Position 84, die Daten aus der Ü-Bitposition jedes der vier Register in dem Modul auf den gemeinsamen bidirektionalen Datenpfad 22 schaltet. Der (Durchscnalte-)UND-Torblock 86 für das Bit 0 erhält als Eingangssignal das Signal der O-Bit-Position jedes der vier Register 0 bis 3 jeweils über die Leitungen 88, 89, 90 und 9I. Die übrigen Eingänge sind die Modulauswahlleitung 69, die (-CLK 0-)Leitung 70 und (-CLK l-)Leitung 80, wobei die zuletzt genannten beiden Leitungen Taktleitungen sind. Da dem Eingang, der mit der Leitung 70 verbun-A row of 8 output gates switches the data of the four registers of a module to the data path. One of the 8 positions is shown in Fig. 2a, namely position 84, the data from the U bit position switches each of the four registers in the module to the common bidirectional data path 22. The (through) AND gate block 86 for bit 0 receives the signal of the O-bit position of each of the four registers 0 to as input signal 3 via lines 88, 89, 90 and 9I, respectively. The remaining entrances are the module select line 69, the (-CLK 0-) line 70 and (-CLK l-) line 80, the latter two lines being clock lines. Since the input connected to line 70

SO973015 B09812/0980 SO973015 B09812 / 0980

den ist, ein Inverter 9 2 vorgeschaltet ist, führt diese Leitung nur das richtige Eingangssignal, wenn dieses positiv ist. Wenn die Modulauswahlleitung und die Taktleitungen negative Signale führen, dann werden die Daten der ausgewählten Register-Bitpositionen d.i. der in der entsprechenden Verriegelungsschaltung z.B. gespeicherte Wert, auf die Datenpfadleitung 63 übertragen, Da das Registerauswahleingangssignal zu dem UND-Torblock, der dem UND-Tor 55 an den Bitpositionen der nicht ausgewählten Register entspricht, positiv und sein Ausgang negativ ist, führt jede der drei Leitungen zu dem UND-Tor 86 von nicht ausgewählten Registerdatenbitpositonen ein negatives Signal, so daß dieses Tor durchgeschaltet ist und das Ausgangssignal des UND-Tores 86 von dem eingang von der ausgewählten Bitposition gesteuert wird. Wenn das Register O ausgewählt wird und die Leitung 61 ein positives Signal führt, was für ein negatives Ausgangssignal des UND-Tores 55 indikativ ist, dann ist das UND-Tor 86 durchgeschaltet. Das Ausgangssignal dieses UND-Tores 86 auf der Leitung 93 ist positiv, wird invertiert auf die Leitung 63 übertragen, um für diese Bitposition das Vorhandensein eines Datenbits anzugeben. Wenn auf der Leitung 6l ein negativer Wert anliegt, was für das Fehlen von Daten indikativ ist, ist das UND-Tor 55 durchgeschaltet, das seinerseits ein positives Ausgangssignal auf die Leitung 88 abgibt, so daß das UND-Tor 86 nicht durchgeschaltet ist und ein negatives Ausgangssignal auf die Leitung 93 abgegeben wird, ,das nun invertiert wird, um ein positives Signal an die Datenpfadleitung 73 abzugeben, was wiederum für das Fehlen von Daten an der abgefühlten Bitposition z,B, der in Fig. 2a dargestellten Verriegelungsschaltung 53 indikativ ist.is, an inverter 9 2 is connected upstream, this line only carries the correct input signal if this is positive. If the The module selection line and the clock lines carry negative signals, then the data of the selected register bit positions i.e. in the corresponding interlock circuit e.g. stored value, transmitted to the data path line 63, Since the Register select input to the AND gate block, which is the AND gate 55 corresponds to the bit positions of the unselected register, is positive and its output is negative, each of the three lines to AND gate 86 from unselected register data bit positions a negative signal, so that this gate is turned on and the output of the AND gate 86 of the input is controlled by the selected bit position. When register O is selected and line 61 is positive Signal leads, what a negative output signal of the AND gate 55 is indicative, then the AND gate 86 is switched through. The output of this AND gate 86 on line 93 is positive, is transmitted inverted on the line 63 in order to indicate the presence of a data bit for this bit position. if there is a negative value on the line 6l, which indicates the lack of it of data is indicative, the AND gate 55 is switched through, which in turn emits a positive output signal on the line 88, so that the AND gate 86 is not switched through and a negative output signal is output on the line 93, which is now is inverted to deliver a positive signal to the data path line 73, which in turn accounts for the lack of data on the sensed bit position z, B, of the latch circuit shown in Fig. 2a 53 is indicative.

Die Auswahl eines der vier Register O bis 3 des Registermoduls nach Fig, 2a, b wird durch Signale auf den beiden Leitungen 47 und 48 bewirkt. Die Signale auf den beiden genannten Leitungen 47 und 48 und die invertier-ten oder Komplementärwerte auf den Leitungen 49 und 50 werden in einem Standard Zwei-Bit-Decodierer decoüiert, der die UND-Torblöcke 71, 72, 73 und 74 verwendet, umThe selection of one of the four registers O to 3 of the register module 2a, b is effected by signals on the two lines 47 and 48. The signals on the two named lines 47 and 48 and the inverted or complementary values on the lines 49 and 50 are used in a standard two-bit decoder Decoüiert that uses the AND gate blocks 71, 72, 73 and 74 to

509812/0990509812/0990

eine Auswahl eines von vier Registern im Modul für jede der vier möglichen Kombinationen an der Eingangsleitung 47, 48 zu gestatten. Wenn beide Eingangssignale an einem der UND-Torblöcke 71 ' bis 74 negativ sind, dann ist die UiiD-Bedingung erfüllt und es erscheint somit am Ausgang ein positives Signal. Das Signal auf jeder der Ausgangsleitungen 94, 9 5, 36 und 97 wird von einem Inverter 76 invertiert, um ein negatives Auswahlsignal für den UND-Torblock zu erzeugen, der dem UiiD-Tor 55 in jedem der 8 ausgewählten Kegisterbitpositionen zugeordnet ist.to allow selection of one of four registers in the module for each of the four possible combinations on input line 47,48. If both input signals at one of the AND gate blocks 71 'to 74 are negative, then the UiiD condition is met and a positive signal appears at the output. The signal on each of the output lines 94, 95, 36 and 97 is inverted by an inverter 76 to produce a negative select signal for the AND gate block associated with the UiiD gate 55 in each of the 8 selected register bit positions.

Fig. 3 zeigt, daß ein Instruktionszyklus des Prozessors in drei Abschnitte unterteilt ist, die mit R, B und A bezeichnet sind. •Jeder der Abschnitte kann, wie es in der Figur angedeutet ist, in vier Teile unterteilt werden. Während der R-Zeit v/erden die Daten auf dem gemeinsamen bidirektionalen Datenpfad 22 (.Fig, 1) von dem Ausgang der arithmetischen und logischen Einheit 11 in ein ausgewähltes Register übertragen. Während der Periode, in der der Takt O negativ(-CLKO) ist, können Daten von dem üatenpfad 22 (in Fig. 2a durch die Leitung 63 repräsentiert) in die binären Speicherpositionen des ausgewählten Registers übertragen werden. Während des ersten Drittels des Tor Ein-Zyklusabschnittes sind die gespeicherten Werte in den Speicherpositionen des ausgewählten Registers nicht notwendigerweise korrekt, da ein früherer Wert noch in der betreffenden Speicherstelle die Einstellung des neuen Wertes verhindern kann. Während des zweiten Drittels des Tor Ein-Zyklusabschnitts werden die 8 Bitpositionen des ausgewählten Registers mit dem Ergebnis zurückstellt, daß, wenn Takt 1 am Ende der Rückstellung positiv (+CLK 1) wird, der an den Registerdatenpositionen eingestellte Wert nun der korrekte neue Wert ist. Während der B-Zeit kann der Inhalt eines ausgewählten Registers über das Tor 86 und den bidirektionalen Datenpfad 22, in Fig. 2a als Leitung 63 dargestellt, zu dem B-Register 42 der arithmetischen und logischen Einheit 11 übertragen werden. In gleicher Weise kann auch während der Α-Zeit der Inhalt eines ausgewählten Registers in das A-Register 41 der genannten arithmetischen und logischen Einheit 11 Übertragen werden.Fig. 3 shows that an instruction cycle of the processor in three Sections labeled R, B, and A are divided. • Each of the sections can, as indicated in the figure, can be divided into four parts. During the R time, the data is grounded on the common bidirectional data path 22 (.Fig, 1) from the output of the arithmetic and logic unit 11 in a selected register. During the period in which the Clock O is negative (-CLKO), data from the data path 22 (in 2a represented by the line 63) are transferred into the binary memory positions of the selected register. While of the first third of the gate on cycle segment are the stored values in the memory positions of the selected register not necessarily correct, as an earlier value is still in the relevant memory location and the setting of the new value can prevent. During the second third of the Gate On cycle segment the 8 bit positions of the selected register are reset with the result that if clock 1 is at the end of the Reset becomes positive (+ CLK 1), the value set at the register data positions is now the correct new value. While the B time, the content of a selected register via the gate 86 and the bidirectional data path 22, in Fig. 2a as a line 63, to which the B register 42 of the arithmetic and logic unit 11 are transferred. In the same way can also during the Α-time the content of a selected register in the A register 41 of the said arithmetic and logical Unit 11 will be transmitted.

RO973015 B09812/0990 RO973015 B09812 / 0990

— Q —- Q -

Um die Daten aus einem Register, wie es in Fig. 2a, b dargestellt ist, heraus zu übertragen, erscheint die erste Durchschaltestufe, wenn ein Register des Moduls mit Hilfe der Leitung 47, 48, ausgewählt wurde. Zu dieser Zeit wird der in den Register-Verriegelungsschaltungen 53 des ausgewählten Registers gespeicherte Wert von dem entsprechenden UND-Tor 55 zu dem zugeordneten Tor 86 übertragen. Wenn das Signal Takt 1 auf der Leitung 80 negativ wird (-CLK 1) (während der letzten drei Viertel der A- oder B-Zeit), werden die Werte in den ausgewählten Registerbit-Speicherpositionen auf die 8 Leitungen durchgeschaltet, von denen eine, nämlich die Leitung 63, dargestellt ist, welche Leitungen den bidirektionalen uatenpfad 22 bilden. Dadurch wird die Zahl der logischen Verzögerungen äußerst niedrig gehalten, wodurch die Zeit für das Hinausübertragen der Daten aus einem Register verringert wird.To get the data from a register as shown in Fig. 2a, b is to be transmitted out, the first switching stage appears, when a register of the module is selected by means of line 47, 48 became. At this time, the value stored in the register latch circuits 53 of the selected register becomes from the corresponding AND gate 55 to the associated gate 86. When the clock 1 signal on line 80 goes negative (-CLK 1) (during the last three quarters of the A or B time), the values in the selected register bit storage positions switched through to the 8 lines, one of which, namely line 63, is shown, which lines are the bidirectional Form data path 22. This makes the number of logical Delays are kept extremely low, thereby reducing the time it takes to transfer data out of a register.

R0973Oa5 109812/0990 R0973Oa5 109812/0990

Claims (1)

- ίο -- ίο - PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS Prozessor mit einer Umschalteeinrichtung für eine bidirektionale üatenleitung zur Verbindungvon Steuerteil, arithmetischer und logischer Einheit sowie verschiedenen Datenregistern, dadurch gekennzeichnet,daß die Datenregister aus binären Speicherstellen (z.B. 52; Pig, 2a) für die Speicherung jeweils zweier Binärstufen bestehen, die An- oder Abwesenheit von Daten angeben, daß ferner eine Registerauswahlschaltung zur Adressierung eines von mehreren Registern, daß weiter erstSchalter zur Durchschaltung von Daten auf die Sammelleitung in die binären Speicherstellen eines ausgewählten Registers während eines ersten Abschnittes eines Instruktionszyklus und daß schließlich zweite Schalter zur Durchschaltung der in den binären Speicherstellen eines ausgewählten Registers gespeicherten Binärstufen auf die Datenleitung vorgesehen sind,Processor with a switching device for a bidirectional data line to connect the control part, arithmetic and logical unit as well as various data registers, characterized in that the data registers consist of binary storage locations (e.g. 52; Pig, 2a) for storing two binary levels each, the or absence of data indicate that further a register selection circuit for addressing one of several Registers that first switch for switching data through to the bus in the binary memory locations of a selected register during a first portion of an instruction cycle and that eventually second switch for switching through the binary levels stored in the binary storage locations of a selected register are provided on the data line, 2, Prozessor mit einer Umschalteeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Schalter mittels eines ersten Durchschaltepegels die Binärstufen von dem Binärspeicher eines ausgewählten Registers zu einem ersten Tor und mit tels eines zweiten Durchschaltepegels die genannte Binärstufe von dem zweiten Tor auf die gemeinsame bidirektionale Datenleitung übertragen.2, processor with a switching device according to claim 2, characterized in that the second switch means of a first gating level, the binary levels from the binary memory of a selected register to a first one Gate and by means of a second switch-through level said binary level from the second gate to the common one transmit bidirectional data line. 3, Prozessor mit einer Umschalteeinrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die binären Speicherstellen über eine Verriegelungsschaltung verfügen, die zur Angabe einer ersten Binärstufe eingestellt und zur Angabe einer zweiten Binärstufe zurückgestellt werden.3, processor with a switchover device according to claim 1 and / or 2, characterized in that the binary storage locations have an interlocking circuit that is set for specifying a first binary level and for specifying a second binary level. 4, Prozessor mit einer Umschalteeinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gruppe von Registern auf einem Schaltkreismodul angeordnet ist und eine Verriegelungschaltung und ein er-4, processor with a switching device according to an or several of claims 1 to 3, characterized in that a group of registers on a circuit module is arranged and an interlock circuit and a 509812/0990509812/0990 stes Tor für jede Registerbitstelle und ein zweites Tor für jede Modulausgangsbitstelle vorgesehen ist, wobei das erste Tor die Einstellung eines während eines ersten Instruktionszyklusabschnittes ausgewählten Modulregisters von der gemeinsamen bidirektionalen Datenleitung und das zweite Tor die übertragung von Binärstufen der Bitpositionen eines während eines zweiten Instruktionszyklus ausgewählten Registers auf die gemeinsame bidirektionale Datenleitung vornimmt,first gate is provided for each register bit position and a second gate for each module output bit position, the first gate the setting of a during a first instruction cycle section selected module register from the common bidirectional data line and the second gate the transmission of binary levels of the bit positions of a during a second instruction cycle makes the selected register on the common bidirectional data line, Prozessor mit einer Umschalteeinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Register in einem Schaltkreismodul angeordnet sind und mit den übrigen Elementen des Prozessors über eine gemeinsame bidirektionale Datenleitung Information austauschen, wobei jedes Datenregister eine Reihe von binären Speicherstellen, und Tore für die Auswahl eines von mehreren Registern aufweist und erste Tore für Durchschaltung bi närer Daten von der Datenleitung zu einem ausgewählten Register während eines ersten Instruktionszyklusabschnittes zur Einstellung einer Reihe von binären Speicherstellen gemäß den binären Daten und schließlich zweite Tore umfaßt, die während eines zweiten Instruktionszykklusabschnittes die Durchschaltung der Binärst'ufen, die für die binären Daten in den Speicherstellen eines der ausgewählten Register indikativ ist, auf die gemeinsame bidirektionale Datenleitung,Processor with a switching device according to one or more of Claims 1 to 4, characterized in that that several registers are arranged in a circuit module and with the other elements of the processor via a common bidirectional data line exchange information, each data register being a series of binary Storage locations and gates for the selection of one of several registers and first gates for switching through binary data from the data line to a selected register during a first instruction cycle portion to set a number of binary storage locations according to the binary data and finally second Includes gates that occur during a second instruction cycle portion the switching through of the binary stages that are required for the binary data in the memory locations of one of the selected register is indicative, to the common bidirectional data line, Prozessor mit einer Umschalteeinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Tore eine erste Stufe aufweisen, bei der eine Reihe von ersten Toren jeweils Binärstufen der binären Registerspeicherstellen jeweils auf eine Reihe von zweiten Toren durchschalten und eine zweite Durchschaltestufe aufweisen, bei der zweite Reihen von Toren dieProcessor with a switchover device according to one or more of Claims 1 to 5, characterized in that that the second gates have a first stage in which a series of first gates each have binary stages of the binary Switch through register storage locations each to a series of second gates and a second switching stage have, in the second row of goals the 973015 609812/0990 973015 609812/0990 genannten Binärstufen auf die gemeinsame bidirektionale Datenleitung übertragen,transfer the said binary levels to the common bidirectional data line, 7. Prozessor mit einer Umschalteeinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihen von binären Speicherstellen jeweils eine Verriegelungsschaltung enthalten, die eingestellt wird, um eine erste Binärstufe und zurückgestellt wird um eine zweite Binärstufe darzustellen.7. Processor with a switching device according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that that the rows of binary storage locations each contain a locking circuit which is set, to represent a first binary level and reset to represent a second binary level. 8, Prozessor mit einer Umschalteinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkreismodul mit mehreren Datenleitungen verbunden ist, die in in ihrer Zahl mit der Zahl der binären Speicherstellen in einem Register übereinstimmen, wobei die Mehrzahl von Datenleitungen den Anschluß des genannten Schaltkreismoduls mit der bidirektionalen Datenleitung darstellt und sowohl die Leitung für die Eingangsdaten zu einem ausgewählten Register während eines ersten Befehlszyklusabschnittes als auch für die Ausgangsdaten während eines zweiten InstruktionsZyklusabschnittes bildet.8, processor with a switching device according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that that the circuit module is connected to several data lines, the number of which corresponds to the number of binary Storage locations in a register coincide, with the plurality of data lines connecting the said Circuit module with the bidirectional data line and both the line for the input data a selected register during a first instruction cycle portion as well as for the output data during of a second instruction cycle section. 9» Prozessor mit einer Umschalteeinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkreismodul ferner mit mehreren Registerauswahlleitungen verbunden ist, deren Signale in dem Schaltkreismodul decodiert werden, um eines der Register in diesem Modul auszuwählen und mit einer einzigen Modulauswahlleitung verbunden ist, für die Auswahl des entsprechenden Schaltkreismoduls.9 »Processor with a switching device according to one or more of Claims 1 to 8, characterized in that that the circuit module is further connected to a plurality of register selection lines, the signals of which in the circuit module can be decoded to select one of the registers in that module and with a single module select line is connected to select the appropriate circuit module. RO 973 015RO 973 015 509812/0990509812/0990
DE19742440479 1973-09-17 1974-08-23 PROCESSOR WITH A SWITCHING DEVICE FOR A BIDIRECTIONAL DATA LINE Pending DE2440479A1 (en)

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