DE2603555C2 - Informationsverarbeitungssystem - Google Patents

Description

dadurch gekennzeichnet,

— daß der Mikroprogrammspeicher (3) einen Hauptspeicherteil mit einer ersten Gruppe von Adressenleitungen (0—251) zum Speichern des Mikroprogramms und einen Setzspeicherteil mit einer zweiten Gruppe von Adressenleitungen (252—255) und Steuerausgangsleitungen (R 1, R 2, μθ und daran angeschlossene Haltestufen LTi, LTl, LTS), die an die Speichereinrichtungen angeschlossen sind, zum Setzen der Speichereinrichtungen auf vorbestimmte Werte nach Einschalten des Systems, enthält,

— daß eine Gatterschaltung (7) zwischen die Signalerzeugungseinrichtung (1) und vorbestimmte höherwertige Bitstellen (F4—F\2S) des Adressenregisters (3) geschaltet ist, zur Zufuhr des ersten oder zweiten vorbestimmten Signals (ζ> 11 oder Q11) zu den vorbestimmten höherwertigen Bitstellen (F4-FX2S), so daß die zweite Gruppe von Adressenleitungen (252—255) gewählt wird, wenn nach Einschalten des Systems das erste vorbestimmte Signal zugeführt wird, und weil die niederwertigen Bitstellen (Fl, F2) des Adressenregisters (2) ausschließlich von den zugeordneten Haltestufen (LT\5, LTXS) angesteuert werden, die zweite Gruppe von Adressenleitungen (252— .255) umfassende Programmschleifen nacheinander durchlaufen werden, bis das zweite vorbestimmte Signal (QU) auf die Gatterschaltung (7) gegeben wird.

2. Informationsverarbeitungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Setzspeicherteil mehrere Kupplungselemente ^4Cl bis AC4, OG8, OG 9) enthält, die selektiv zwischen die zweite Gruppe von Adressenleitungen (252—255) und die Steuer-Ausgangsleitungen geschaltet sind, so daß Steuersignale zum Setzen der Speichereinrichtungen (4, 5, 6) auf die vorbestimmten Werte

bereitgestellt werden.

3. Informationsverarbeitungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (1) zur Erzeugung des ersten und zweiten vorbestimmten Signals ein Flip-Flop enthält, das beim Einschalten des Systems in einen vorbestimmten stabilen Zustand gebracht wird.

4. Informationsverarbeitungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Flip-Flop (1) durch das erste Eingangssignal nach dem Einschalten des Systems in seinen zweiten stabilen Zustand gebracht wird.

5. Informationsverarbeitungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprogrammspeicher aus einem Festwertspeicher (3) besteht

Die Erfindung betrifft ein Informationsverarbeitungssystem der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten, aus der japanischen Druckschrift »Deutaku Gijutsu Kyokasko«, 15. August 1971, S. 122, 123, Schaltbild 3.3, der Firma Radio Gijutsuska bekannten ArL

Insbesondere betrifft die Erfindung eine Datenverarbeitungsanlage, vor allem einen Taschenrechner oder Tischrechner, die mit einer Baugruppe ausgerüstet ist, die nach dem Einschalten der Anlage definierte logische Anfangszustände setzt. Eine solche Baugruppe dient bei Taschenrechnern und Tischrechnern insbesondere dem automatischen Löschen der Speicher und Register.

Der im folgenden der einfacheren Darstellung halber verwendete Begriff »Taschenrechner« bezeichnet im Rahmen dieser Beschreibung kleine und kleinste elektronische Datenverarbeitungsanlagen prinzipiell beliebiger Bauart. Selbstverständlich sind alle in bezug auf einen Taschenrechner in diesem Sinne bezogenen Erläuterungen auch auf größere Datenverarbeitungsanlagen bzw. deren Baugruppen übertragbar und anwendbar.

Beim Einschalten eines Taschenrechners stehen in den Speichern, vor allem in den Registerspeichern und Flipflops, häufig noch aus vorhergehenden Rechenoperationen stammende Inhalte, die für die neuen Rechnungen in aller Regel überflüssig, meist sogar störend sind. Es ist daher nach dem Einschalten der Anlage bzw. nach dem Anschließen der Anlage an die Versorgungsspannung zunächst ein Löschen aller zugänglichen Speicher erforderlich.

Bei einer Rechenanlage mit automatischer Speicherlöschung tritt beim Einschalten der Versorgungsspannung am Ausgang eines monostabilen Flipflop ein Signal auf, das als Löschsignal den zu löschenden Speichern und Registern zugeführt wird. Beim ersten Niederdrücken einer der Steuertasten der Tastatur wird die Kippschaltung rückgesetzt und der Speicher freigegeben. Sowohl bei dieser automatischen Löschstufe als auch bei einer anderen bekannten Anlage, bei der das Löschsignal nicht automatisch, sondern von Hand erzeugt wird, ist die Kippstufe ein Flipflop, das als Feldeffekttransistor mit isolierter Steuerelektrode (im folgenden »MISFET«) ausgebildet ist. Durch die automatische Löschstufe und die Ausbildung ihres wesentlichen Schaltungselementes als MISFET kann die gesamte Löschstufe auf einem einzigen Halbleiterplättchen integriert bzw. mitintegriert werden.

Sowohl die automatische als auch die manuelle Löschstufe sind so ausgelegt, daß sie das Löschsignal direkt auf die zu löschenden Speicher und Register im Augenblick des Einschaltens der Versorgungsspannung geben. Dies Prinzip erfordert Signalleitungen für das Löschsignal zu jedem der Speicher und führt zu einer spürbaren Komplexität der Leitungsführung.

Angesichts dieses Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anfangswert-Setzstufe, insbesondere Löschstufe, zu schaffen, die beim Einschalten der Versorgungsspannung einer elektronischen Datenverarbeitungsanlage bestimmte Anfangszustände in den verschiedensten Stufen, insbesondere Speichern und Registern, setzen kann, aber einfacher zu verdrahten und in sich einfacher aufgebaut ist als die bekannten bzw. älteren Stufen zum Setzen von Anfarigszuständen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 genannten Merkmale gelöst

Durch die Erfindung wird ein systematisch von einer programmierbaren logischen Schaltstufe (i;n folgenden PLA) gesteuertes Informationsverarbeitungssystem geschaffen, bei dem das Setzen von Anfangsinhalten oder Anfangszuständen in einem bestimmten Speicher nach dem Einschaltern der Versorgungsspannung über ein von Hand oder automatisch erzeugtes Setzsignal erfolgt. Statt der bekannten Einzelverdrahtungen zwischen der Anfangswert-Setzstufe und den zu setzenden Bauelementen der Anlage verwendet die Erfindung in prinzipiell neuer Weise eine programmierbare logische Verknüpfungsstufe (PLA).

Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 5.

Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel eines Informationsverarbeitungssystems im Blockschaltbild,

F i g. 2 im Blockschaltbild eine Löschstufe für einen Taschenrechner und

Fig.3 bis 7 detaillierte Schaltbeispiele für die in F i g. 1 gezeigten Bauelemente.

In der F i g. 2 ist die automatische Löschstufe für einen Taschenrechner unter Verwendung einer PLA gezeigt.

Die PLA bewirkt eine leitwerkähnliche Betriebssteuerung einer Digitalanlage mit vereinfachtem Schaltungsaufbau. Dadurch kann die Anzahl der benötigten Bauelemente und können die Herstellungskosten verringert werden. Die Systemsteuerung durch eine PLA ist auch als Mikroprogrammsteuerung bekannt. In der F i g. 2 ist die Anordnung so ausgelegt, daß die in einem Adressenregister 2 stehende Adresseninformation auf einen Festwertspeicher 3 übertragen wird, in dem das Mikroprogramm steht. Ein ,-Y-Regisicr 4 wird von einem Ausgang des Festwertspeichers 3 angesteuert, beispielsweise einem Ausgang R 2, wodurch ein UND-Glied AG4 aktiviert wird, so daß eine Information ADD von einem Addierwerk in das ΛΓ-Register 4 gelangt. Die Adresseninformation Λ 1 bis Λ 8 für den nächsten Schritt (die nächste Adresseninformation) wird dann dem Adressenregister 2 für die nachfolgende Operation eingeschrieben. Ein solches digitales Verarbeitungssystem enthält verschiedene Speicher, deren Inhalt nach dem erneuten Einschalten der Versorgungsspannung und vor dem Durchführen neuer arithmetischer Verarbeitungen gelöscht werden muß. So enthalten gebräuchliche Taschenrechner beispielsweise ein X-Register 4, ein K-Register 5, ein in den Figuren nicht gezeigtes Z-Register, ein ebenfalls nicht gezeigtes M-Register, ein Steuerflipflop 6 zur Speicherung des Typs der durchzuführenden arithmetischen Berechnung und ein Adressenregister 2. Nicht mehr benötigte, in diesen Speichern stehende Werte können gelöscht werden, wenn beim Einschalten der Versorgungsspannung ein Ausgangs- oder Löschsignal Q11 eines Flipflops 1 in einem stabilen Zustand auf die einzelnen Speicher gegeben wird. Das Flipflop 6 wird rückgesetzt, indem das Löschsignal über ein ODER-Glied OClO auf einen Setzeingang R 16 des Flipflops 6 gegeben wird. Die aus Schieberegistern aufgebrauten Operandenregister 4 und 5 ^X-Register und K-Register) werden durch Aufprägen des Löschsignals auf die UND-Glieder ACi und AG3 in den Rückkopplungsschleifen dieser Register gelöscht, wobei die Schleifen unterbrochen werden. Das aus Flipflops aufgebaute Adressenregister 2 wird gleichzeitig in jeder Stelle mit dem Löschsignal beaufschlagt. Auf diese Weise wird in allen Speichern des in F i g. 2 gezeigten Modellfalls beim Einschalten der Versorgungsspannung des Taschenrechners ein definierter Anfangszustand gesetzt.

Das Flipflop 1 enthält einen selbstleitenden Last-MlSFET M3 und einen selbstsperrenden Last-MISFET Mi. Das Flip-Flop 1 ist dadurch in der Weise asymmetrisch, daß beim Einschalten der Versorgungsspannung stets der Teiber-MISFET M 2 zuerst durchgeschaltet wird, da die Steuerspannung des Treiber-MIS-FET M 2 zuerst die Schwellenspannung überschreitet. Der gleiche Effekt wird erhalten, wenn die Schwellenspannung des Treiber-M ISFET MI kleiner als die Schwellenspannung des Treiber-MISFET Ai4 eingestellt ist.

Bei diesem Verfahren der automatischen Erzeugung des Löschsignals und der direkten Aufprägung des so erzeugten Löschsignals auf die einzelnen zu löschenden Speicher liegt jedoch der eingangs bereits erwähnte Nachteil der aufwendigen Verdrahtung (Leiterbahnführung) auf der Hand.

Dieser Nachteil wird erfindungsgemäß dadurch behoben, daß das Informationsverarbeitungssystem systematisch durch eine PLA gesteuert ist, also gewissermaßen durch ein mikroprogrammierbares Leitwerk, wobei das Setzen eines bestimmten Anfangszustandes in einem ausgewählten bestimmten Speicher nach dem Einschalten der Versorgungsspannung in der Weise erfolgt, daß der Speicher vom automatisch oder von Hand gesetzten Löschsignal in vorbestimmter Weise speziell angesteuert wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in F i g. 1 dargestellt. Das in seinen wichtigsten Funktionselementen gezeigte Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine automatische Löschstufe eines Taschenrechners.

Das Flipflop 1 dient der Erzeugung des Anfangswert-Setzsignals. Das Flipflop 1 enthält die MISFET MX —MS. Der Last-MISFET Mi ist selbstsperrend, der Last-MISFET M3 selbstleitend. Beim Einschalten der Versorgungsspannung wird die zum Durchschalten erforderliche Steuerspannung am Treiber-MISFET M2 stets eher als am Treiber-MISFET M4 überschritten, der kreuzgekoppelt auf den MISFET M 2 geschaltet ist. Dadurch wird beim Einschalten der Versorgungsspannung das Flipflop 1 stets in der Weise stabilisiert, daß der ivlISFET M2 zuerst durchschaltet. Der MISFET M5 dient dem Rücksetzen des Flipflop 1. Der MISFET 5 wird durch das erste nach dem Einschalten der Versorgungsspannung auftretende Eingabetastensignal

Ki. K 2 Kn durchgeschaltet, was zur Umkehr des

am Ausgang des Flipflops 1 auftretenden Signals führt. Es sei betont, daß das den Anfangswert setzende Flipflop 1, das im Rahmen der Erfindung verwendet wird, nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt ist. Prinzipiell kann diese Funktion durch jedes Bauelement oder jede Schaltstufe erfüllt werden, die beim Einschalten der Versorgungsspannung zwingend und automatisch in einen definierten Zustand springt oder in diesem verbleibt. So kann insbesondere auch der beispielsweise in Fig. 6 im einzelnen gezeigte Aufbau dieses Bauelementes verwendet werden.

Das Adressenregister 2 ist aus Haltestufen Fl, F2.

FA F128 aufgebaut, die vorzugsweise in der in

Fig.5 gezeigten Art aus MOS-Elementen aufgebaut sind. Die im Adressenregister 2 stehende Adresse dient der Ansteuerung einer bestimmten Steuerinformationsadresse bzw. der Adresse eines bestimmten Mikroprogrammbefehls, die im Festwertspeicher 3 steht. Der Festwertspeicher 3 ist ein reiner Lesespeicher, der in der in Fig. 3 gezeigten Weise aus MISFETs aufgebaut ist. Die mit den Symbolen a, b. c und ei in F i g. 1 bezeichneten Schaltstellen entsprechen den MISFETs MR 8, MR 19, MR 7 bzw. MR 18 in F i g. 3.

Die Haltestufen LTi, LT2,. .„ Z,ri6sind in ähnlicher Weise aufgebaut wie die Haltestufen Fl-F128. Sie dienen der zeitweiligen Speicherung der Ausgangssignale R 1, R 2, μ 0, μ 1 μ 5, A I, A 2,.., A 8 des Festwertspeichers 3.

Als Operandenregister dienen das X-Register 4 und das Y- Register 5. Beide Register sind als Schieberegister ausgebildet, die je 48 der in Fig.4 gezeigten MOS-Schaltelemente in Reihenschaltung enthalten. Das /?S-F!ipflop 6 ist ein MOS-Schaiteiement der in F i g. 7 gezeigten Art. Die Schaltstufe 7 dient dem erzwungenen Setzen einer bestimmten Stelle des Adressenregisters 2 auf einen konstanten Wert in Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal Q 11 des das Anfangswert-Setzsignal erzeugenden Flipflops 1. Die Schaltstufe 7 ist aus den ODER-Gliedern OC 1. OC 2,... OC 6 aufgebaut.

Beim Einschalten der Versorgungsspannung tritt an dem in F i g. 1 gezeigten Flipflop 1 durch Kippen des Flipflops 1 in seinen stabilen Anfangszustand das Ausgangssignal QH auf. Dieses Ausgangssignal gelangt über die ODER-Glieder OG1, OG 2,.. „ OG 6 der Schaltstufe 7 auf die Stellen F4—F128 des Adressenregisters 2. Die beiden niedrigstwertigen Stellen Fl und F2 des Adressenregisters 2 werden dadurch nicht belegt. Durch Aufprägen des Signals QH auf die sechs höchstwertigen Stellen F4,.., F128 des Adressenregisters 2 werden diese in festgelegter Weise gesetzt. Werden beispielsweise die Steilen F4—F12S auf den logischen Pegel H gesetzt, so steht im Adressenregister 2 irgendeine der Adressen 252 bis 255, da die beiden niedrigstwertigen binären Stellen Fl und F2 nicht definiert sind. Der in einem vorbestimmten Speicher stehende Wert läßt sich also einwandfrei löschen, wenn er wiederholt mit den Adressen 252 bis 255 angesteuert wird, in denen die Programmschritte zum Löschen des angesteuerten Speichers gespeichert sind. Dieser Löschzyklus wird bis zur Aufhebung des Löschsignals wiederholt

Im einzelnen wird die Löschoperation wie folgt durchgeführt:

Es sei angenommen, daß sämtliche Stellen des y-Registers 5 gelöscht werden sollen, also auf den logischen Pegel L gesetzt werden sollen und im Adressenregister 2 die Adresse 252 steht, deren Information in den Festwertspeicher 3 gelangt. Der Ausgang R 1 des Festwertspeichers 3 ist auf einen der Eingänge des UND-Gliedes 4Cl geschaltet, dessen anderer Eingang in einer Umlaufschleife des V-Registers 5 liegt.'Beim Auftreten eines Ausgangssignals R i wird die Rückführungsschleife des V-Registers gesperrt. Das gleiche gilt für das Löschen des Flipflops 6. Wenn im Adressenregister 2 eine Adresse zur Aktivierung des

ίο Ausgangsanschlusses μ 0 des Festwertspeichers 3 steht, gelangt das an diesem Anschluß auftretende Signal auf den Rücksetzeingang R 16 des Flipflops 6.

Es sei angenommen, daß die Ausgangssignale des X-Registers 4 auf ein Anzeigeelement gelangen. Auf der niedrigsten Stelle des Anzeigeelementes soll beispielsweise die Ziffer »0« dargestellt werden, während gleichzeitig auf den anderen Stellen des Anzeigeelementes keine Ziffern erscheinen sollen. Dabei wird auf die niedrigstwertige Stelle des Anzeigeelementes das der Ziffer Null entsprechende Signal geprägt und auf die übrigen Ziffern des Anzeigeelementes entweder kein Signal oder ein Codesignal für die Nullunterdrückung gegeben. Im Adressenregister 2 stehe die Adresse 254 zur Aktivierung des Ausgangssignals R 2 am Ausgang Λ 2 des Festwertspeichers 3. Beim Auftreten dieses Signals wird das UND-Glied AG4 durchgeschaltet, während ein Steuersignal auf den in der Figur nicht dargestellten Addierer gelangt, der seinerseits das Codesignal zur Nullenunterdrückung erzeugt. Dieses vom Addierwerk einlaufende Signal wird über das UND-Glied AG 4 auf alle Stellen des Anzeigeelementes mit Ausnahme der niedrigstwertigen Stelle gegeben. Auf die niedrigstwertige Stelle des Anzeigeelementes wird das entsprechende Signal ebenfalls vom Addierer gegeben. In gleicher Weise können auch die übrigen in der Figur nicht gezeigten Register, beispielsweise das Z-Register, gelöscht werden. Es sei im Rahmen dieses Ausführungsbeispiels angenommen, daß das Z-Register durch die Adresse 255 gelöscht wird.

Die nächste Adresse nach der Adresse 255, die die nächstfolgende zu verarbeitende Adresse ist (Informationsausgang A 1, A 2,.., A 8). sei die in Matrixform im Festwertspeicher 3 (Fig. 1) angedeutete Adresse 0. Diese Adresse sei eine in der Datenanlage einen tatsächlichen Verarbeitungsvorgang auslösende Adresse. Solange jedoch der Programmschritt der Adresse 255 angesteuert ist, setzt das das Anfangswert-Setzsignal erzeugende Flipflop 1 den Wert im Adressenregister 2 erzwungenerweise über die Schaltstufe 7 so lange

so auf die Adresse 252 fest, wie dieses Signal den Pegel H hat. Dadurch wird erneut die die Anfangswerte setzende und aus den Adressen 252, 253, 254 und 255 bestehende Mikroprograrr.rr.schleife wiederholt durchlaufen und ausgeführt und werden die so angesteuerten Speicher erneut auf die Anfangswerte gesetzt

Beim ersten Niederdrücken einer der Steuertasten der Tastatur des Taschenrechners gelangt ein Eingabesignal auf den Rücksetzanschluß Λ 11 des Flipflops 1, und zwar über das ODER-Glied OG 7. Dadurch kippt das Flipflop 1, so daß das AusgangssignaJ aufgehoben wird. Dadurch wiederum gelangt die den Festwertspeicher 3 ansteuernde Adresse in das Adressenregister 2. Die Programmschleife für die Löschoperation wird von der Adresse 255 aus verlassen. Das Programm springt auf die Stelle der neuen Programmadresse, in dem hier gewählten Beispiel anf die Adresse 0. Diese Adresse wird jeweils durch den Wert der nächstfolgenden Adresseninformation an den Ausgängen Al, 4 2, ..,

A 8 bestimmt.

Die Erfindung liegt also darin, daß das Anfangszustand-Setzsignal, hier das Löschsignal, nicht direkt auf die einzelnen zu setzenden oder zu löschenden Bauelemente, sondern auf eine PLA gelangt, die das Betriebssystem und auch die Löschoperation steuert. Durch dieses neue Prinzip werden die speziellen Signalleitungen überflüssig, die nach dem Stand der Technik zur Übertragung des Anfangszustand-Setzsignals auf die einzelnen Bauelemente erforderlich sind. Die Verdrahtung bzw. die Leiterbahnführung kann daher im Taschenrechner der Erfindung wesentlich vereinfacht werden. Da weiterhin das Setzen der Anfangszustände in den einzelnen Speichern oder Bauelementen unter Steuerung durch ein Mikroprogramm erfolgt, kann der zu setzende Anfarsgszustand leicht und beliebig durch entsprechende Programmierung des Festwertspeichers, insbesondere auch nachträglich und anwenderseitig, gewählt werden.

Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel der Erfindung kann modifiziert werden. Wenn beispielsweise ein Löschsignal von Hand erzeugt wird, kann eine vorbestimmte Stelle des Adressenregisters durch Niederdrücken einer Löschtaste fixiert werden. Bei automatischer Erzeugung des Löschsignals kann weiterhin praktisch jeder beliebige Schaltungsaufbau zur Erzeugung des Löschsignals verwendet werden. Die Anzahl und Adressen der Programmschritte zum Löschen der Speicher kann frei bestimmt und nach Maßgabe der Anlagenerfordernisse gewählt werden. In der gleichen Weise, in der beispielsweise das X-Register gelöscht wird, können in dieses auch automatisch beim Einschreiben bestimmte Anfangswerte geschrieben werden.

Das der Erfindung zugrunde liegende Prinzip kann auf jede elektronische Datenverarbeitungsanlage und jeden Taschenrechner übertragen werden, die eine programmierte Betriebsablaufsteuerung bzw. ein programmiertes Betriebssystem aufweisen.

fir I''

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:
   l.lnforniationsverarbeitungssystem

   — mit einem Mikroprogrammspeicher (Festwertspeicher 3), in dem ein Mikroprogramm zur Informationsverarbeitung gespeichert ist,

   — mit einem Adressenregister (2) zur Ansteuerung der Adressen im Mikroprogrammspeicher,

   — mit mehreren an den Mikroprogrammspeicher angeschlossenen Speichereinrichtungen (X-Register 4, Y-Register5, Flip-Flop 6),die (z. B. über die Haltestufen LTl, LT2, LTS) selektiv durch den Mikroprogrammspeicher ansteuerbar sind,

   — mit Einrichtungen (1) zum Erzeugen eines ersten vorbestimmten Signals (<?11), wenn das System eingeschaltet wird, und zum Erzeugen eines zweiten vorbestimmten Signals, das gegenüber dem ersten invertiert ist, wenn dem System nach dem Einschalten ein Eingangssignal (R 11) zugeführt wird, und

   — mit Einrichtungen zum Setzen des Inhalts der Speichereinrichtungen auf vorbestimmte Werte nach Einschalten des Systems durch das erste vorbestimmte Signal (QW),