DE2851519C3 - Anordnung zur Erzeugung von Taktimpulsen - Google Patents
Anordnung zur Erzeugung von TaktimpulsenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zur Erzeugung von
Taktimpulsen.
Für derartige Taktgeber besteht besonderer Bedarf in
Datenverarbeitungsanlagen, die in hochgradig integrierter Schaltungsweise aufgebaut sind, weil bei dieser
engere Toleranzen einzuhalten sind als bei anderen Schaltungstechrviken. Wegen der großen Anzahl von auf
einem Chip (Schaltungsplättchen) unterzubringenden Schaltungen kann auf dem einzelnen Chip eine ganze
Serie oder Bahn von sequentiell zu durchlaufenden Schaltungen vorhanden sein. Eine gegebene Bahn kann
auf einem Chip »langsam« und auf einem anderen Chip »schnell« sein, oder eine Bahn kann einen Impuls auf
einem Chip verkürzen und auf dem anderen verlängern. Außerdem gibt es aufgrund der verschiedenen Kabel-
und Drahtlängen unterschiedliche Verzögerungen für Impulse, sowie Impulsbreitenschwankungen aufgrund
der Schaltungsverzögerungen. Durch Einbau geeigneter Einrichtungen zur wahlweisen Herbeiführung bestimmter
Impulsverzögerungen und Impulsbreiten in Computersysteme läßt sich die Herstellung vereinfachen,
weil jedes Computersystem während der Herstellung bekanntlich abgestimmt werden muß. Nach Inbetriebnahme
des Computersystems muß dieses außerdem eventuell nachgestimmt werden, und auch diese
Nachstimmung wird durch solche Einrichtungen wesentlich erleichtert.
Maßnahmen zur Einstellung von Impulsverzögerung und Impulsbreite sind in Fachkreisen allgemein bekannt.
So wird beispielsweise in der Veröffentlichung IBM Technical Disclosure Bulletin, Band 19, Nr. 12, Mai 1977,
S. 4570 bis 4573 beschrieben, wie Taktimpulse für die Steuerung einer Datenverarbeitungsanlage durch logische
Kombination von Impulsen erzeugt werden, die ihrerseits von einem Oszillator abgeleitet sind. Die
Breite oder die Verzögerung dieser Taktimpulse ist jedoch nieht wählbar.
Außerdem sind Einrichtungen zur Selektion der Verzögerung bekannt und beispielsweise beschrieben
im IBM Technical Disclosure Bulletin, Band 15, Nr. 1, vom Juni 1972 auf den Seiten 252 bis 254. Dort wird eine
Taktgeberanordnung mit Verzögerungsleitung und Auswahleinrichtung beschrieben, in der die Phasenlage
von Taktimpulsen selektiv einstellbar ist. In dieser
Anordnung behalten jedoch die Impulse ihre vorgegebene Breite, so daß es nicht möglich ist, Phasenlage und
Impulsbreite gleichzeitig selbsttätig einzustellen.
In der deutschen Patentschrift Nr. 12 86 088 ist eine Anordnung beschrieben, in der mittels einer durch -,
Kippglied gesteuerten Verzögerungsleitung und mittels rückgekoppelter Schaltkreise die Breite von Impulsen
(sowie auch ihre Folgefrequenz) festgelegt werden kann. Die Genauigkeit der Impulsbreite ist jedoch von
den Umsciialtzeiten der verwendeten Kippglieder m
abhängig und nicht genau genug für hochintegrierte Schaltungen, bei denen Genauigkeiten in der Größenordnung
von Nanosekunden erforderlich sind.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Anordnung zur Erzeugung von Taktimpul- r,
sen zu schaffen, mit der eine sehr genaue selektive Einstellung der Impulsphaseniage und der Impulsbreite
ohne Änderung von Schaltkreisverbindungen gleichzeitig möglich ist
Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 und 7 gekennzeichnete Erfindung gelöst; Ausgestaltungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet
Die vorliegende Erfindung ermöglicht eh«en verbesserten
Impulsgenerator mit selektiver Impulsverzöge- >5 rungs- und Impulsbreitenabstimmung, wobei ohne
äußere Veränderung der Schaltungsanschlüsse eine dynamische Abstimmung möglich ist Impulsverschiebung
und Impulsbreiteneinstellung sind mit hoher Auflösung möglich. Im Grobeinsteller für impulsbreite m
und Impulsverzögerung kann eine Betriebsartsteuerung für wahlweisen Normalbetrieb und Einzelimpulsbetrieb
vorgesehen sein. Weiterhin kann eine einzige Schaltkrcisanordnung bei entsprechender Ausgestaltung selektiv
so eingestellt werden, daß sie entweder als r> Grobeinsteller oder als Feineinsteller für Impulsbreite
und Impulsverzögerung arbeitet
Es handelt sich hier um eine Taktimpulsgeber-Anordnung, die von einem frei laufenden Oszillator kommende
Impulse an eine Verzögerungsleitung anlegt Die an den verschiedenen Anzapfungen dieser Verzögerungsleitung
erscheinenden Impulse werden an Auswahlelemente für die Impulsverzögerungseinstellung und die
Impulsbreiteneinstellung gegeben. Diese Auswahlelemente werden durch die Ausgänge von Decodierern
gesteuert, die mit dem Inhalt von Registern gespeist werden, die mit vorgegebenen Werten eingestellt sind.
Die Ausgangssignale der Auswahlelemente für die Impulsverzögerung und die Impulsbreite werden
verknüpft und ergeben einen Impuls mit der gewünschten Phasenlage und Breite. Die Werte in den Registern
können unter Programmsteuerung oder durch Handeingabe (beispielsweise über eine Tastatur, Schalter usw.)
eingestellt werden. Für ein erstes Computersystem kann man einen ersten Wertesatz und für ein zweites
Computersystem einen anderen Wertesatz für die Einstellung von Phasenlage und Impulsbreite während
der Abstimmung des Computersystems benützen. Die Register können so erweitert werden, daß sie eine
Position zur Steuerung dafür enthalten, ob eine Einstelleinheit für die Grobeinstellung oder für die
Feineinstellung zuständig ist. Somit kann für den Grobeinsteller und für den Feineinsteller eine Einheit
benutzt werden. Ein wesentlicher Grund für die Verwendung von Grobeinsteller und Feineinsteller ist b5
die Tatsache, daP der Grobeinsteller eine zusätzliche Treiberkapazität für den Oszillator bildet.
Ausführungsbeispietf der Erfindung sind in den
Zeichnungen dargestellt und sind anschließend näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 in einem Blockdiagramm eine Anordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit
einem Grobeinsteller und mehreren Feineinstellern für Impulsverzögerung und Impulsbreite;
Fig.2 Einzelheiten des in Fig. 1 gezeigten Grobeinstellers;
F i g. 3 Einzelheiten der in F i g. 1 gezeigten Feineinsteller;
F i g. 4 in einem Zeitdiagramm Impulse an verschiedenen Punkten der in F i g. 1 gezeigten Schaltung;
F i g. 5 Einzelheiten der Betriebsartsteuerung innerhalb des Grobeinstellers der F >
g. 2;
F i g. 6 ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung der Erzeugung von geraden und ungeraden Impulsen
zusammen mit der Steuerung zur Erzeugung der Taktdurchschaltsignale für Prozessor, Speicher und
Kanaleinheit;
Fig.7 in einem Blockdiagramm eine auf einem LSI-Chip unterzubringende Ausfw.rungsform der Erfindung,
wobei Oszillator und Verzögerungsleitung außerhalb des Chips liegen, und
Fig.8 in einem Zeitdiagramm die durch die vorliegende Erfindung gegebenen Einstellmöglichkeiten
rür Taktimpulse für verschiedene Funktionseinheiten
innerhalb eines Computersystems.
In F i g. 1 ist ein Ausführungsbeipiel der Erfindung mit
einem Oszillator 10 gezeigt der sequentiell auftretende Impulse mit vorgegebener Frequenz liefert Ein solcher
Oszillatorimpuls ist in Wellenzug A in Fig.4 gezeigt
Die Oszillatorimpulse werden über eine Leitung 11 an
einen Grobeinsteller 15 geleitet, der die Impulsverschiebung und die Breitenauswahl (Impulsdauer-Festlegung)
für die vom Oszillator 10 kommenden Impulse besorgt. Der Grobeinsteller 15 ändert die Wiederholungsrate
oder Frequenz der vom Oszillator 10 kommenden Impulse nicht
Die Taktimpulse vom Grobeinsteller 15 werden über eine Leitung 37 an den Feineinsteller 55 und den
Taktdurchschaltsignal-Generator 80 gegeben. Zur praktischen Verwirklichung der vorliegenden Erfindung sind
Grob- und Feineinsteller nicht beide erforderlich, ebensowenig mehrere Feineinsteller. Die Verwendung
beider Einheiten ergibt jedoch zusätzliche Treiberkapazität für den Oszillator. Obwohl mehrere Feineinsteller
nicht erforderlich sind, sind sie im allgemeinen für verschiedene Funktionseinheiten in einem Computersystem
erwünscht Ein Feineinsteller liefert beispielsweise die Taktimpulse für die Zentraleinheit und ein anderer
die für den Speicher, während ein dritter Feineinsteller die Taktimpulse für den Kanal abgibt.
Der Taktdurchschaltsignal-Generator 80 gibt aufgrund
der Taktimpulse vom Grobeinsteller 15 Taktdurchschaltsignale über die Busleitung 81 an die
Feineinsteller 55. In einem Computersystem werden im
allgemeinen ausgewählte Taktimpulse an die verschiedenen Funktionseinheiten gegeben. Normalerweise
wird der Lauf eines Computertaktgebers gesteuert durch ein Taktlaufsignal, das von einer Steuerschaltung
im Computersystem kommt und über den Eingangsan· Schluß 82 an den Taktdurchschaltsignal-Oeuerator 80
angelegt wird. Der Taktdurchschaltsignal-Generator 80 kann aus Kippgliedern bestehen, die als Ring geschaltet
sind, wobei der Ausgang der letzten Position (Stufe) zum Eingang der ersten Position zurückgekoppelt ist. Durch
die Dauer des Taktlaufsignales wird die Einstellung der ersten Stufe des Ringes mit Sicherheit erreicht. Das
Signal endet jedoch, bevor der nächste Impuls für die Einstellung der nächsten (zweiten) Position des Ringes
kommt. Die Impulse für die aufeinanderfolgende Einschaltung der einzelnen Positionen (Kippglieder) des
Taktdurchschaltsignal-Generators 80 sind so dargestellt, als ob sie von dem Grobeinsteller 15 kämen: sie
können jedoch auch von einem der Feineinsteller 55 kommen, wenn ein genaueres Taktdurchschaltsignal
gebraucht wird.
Über den Abtasteingang 12 und den Schiebeeingang 13 werden Datenwerte in den Grobeinsteller 15 bzw.
den Feineinsteller SS in einer noch kurz zu beschreibenden
Art eingegeben. Impulse können auch im Einzelimpulsbetrieb erzeugt werden. Wie später noch in
Zusammenhang mit der Beschreibung der Fig. 5 gezeigt wird, wird das Taktsignal gesperrt, d. h.
Taktimpulse können den Grobeinsteller 15 nicht mehr verlassen, sobald ein negativer Spannungspegel an den
Anschluß 91 angelegt wird. Der Einzelimpulsbetrieb wird über den CinZci/.y'K.iüSSCMaiicf 52 gcsicüci i, dessen
Arbeitsweise später noch genauer beschrieben wird.
Der in F i g. 2 gezeigte Grobeinsteller 15 enthält eine Verzögerungsleitung 16, die in diesem Beispiel zehn
Ausgangsanschlüsse hat. Die Impulse vom Oszillator 10 werden über die Leitung 11 an den Eingang der
Verzögerungsleitung 16 angelegt, deren Ausgangsanschlüsse Impulse liefern, die gegeneinander eine
vorgegebene Verschiebung haben. Wenn eine Verzögerungsleitung mit einer Gesamtverzögerung von 22 ns
beispielsweise durch zehn Ausgangsanschlüsse unterteilt wird, dann haben die Impulse zwischen den
einzelnen Anschlüssen gegeneinander eine Verschiebung von 2,2 ns. Die Ausgangsimpulse von der
Verzögerungsleitung 16 und die Impulse von der Leitung 11 werden über die Busleitung 17 an den
Impulsverzögerungswähler 20 und den Impulsbreitenwähler 23 angelegt, die in diesem Ausführungsbeispiel
aus je elf UND-Schaltungen bestehen, die wahlweise durch die Ausgänge von den Decodierern 19 bzw. 22
vorbereitet werden. Die Decodierer 19 und 22 empfangen Eingangssignale von den Kippglieder-Ringschaltungen
18 bzw. 21. Derartige Ringschaltungen sind z. B. beschrieben in der US-Patentschrift No. 38 06 8Q1
und sind im wesentlichen als Schieberegister geschaltet, wobei der Ausgang des letzten Kippgliedes im Ring 18
an den Eingang des ersten Kippgliedes im Ring 21 angeschlossen ist. Der Ausgang des letzten Kippgliedes
im Ring 21 ist mit der Abtastausgangsleitung verbunden. Das in die Kippglieder-Ringschaltungen 18 und 21
einzugebende Datenmuster wird seriell an den Abtasteingang 12 angelegt, und die Schiebeimpulse zum
Verschieben der Dat<rn in den Ringen werden an den
Schiebeeingang 13 angelegt Die die Ringschaltungen 18 und 21 bildenden Kippglieder können entweder als
Schieberegister oder aber als nicht schiebende Register arbeiten.
Normalerweise wird der in die Ringschaltungen 18 und 21 in einem Computersystem einzugebende Wert
während des ersten Programmladens des Computersystems eingegeben. Die einzugebenden Werte erhält
man durch Abfragen verschiedener Punkte der Computerschaitung, beispielsweise mit einem Oszilloskop,
um das Ausmaß der erforderlichen Steuerung zu bestimmen. Kennt man das benötigte Ausmaß einmal,
lassen sich die Werte der erforderlichen Steuerung errechnen.
Der Impulsverzögerungswähler 20 und der Impulsbreitenwähler
23 enthalten in diesem Ausführungsbeispiel jeweils elf UND-Schaltungen mit Eingängen von
den elf Anzapfungen (Abgriffen) der Verzögerungsleitung 16 und von elf Ausgängen der Decodierer 19 bzw.
22. Die in die Kippglieder-Ringschaltungen 18 und 21 einzugebenden Werte bestimmen, welche der UND-Schaltungen
in den Wählern 20 und 23 vorbereitet wird. Die Ausgänge der UND-Schaltungen in den Wählern 20
und 23 speisen ODER-Schaltungen, welche Ausgangssignale auf die Leitungen 24 bzw. 25 geben. Die auf den
Leitungen 24 und 25 erscheinenden Ausgangsimpulse sind durch die Wellenzüge Bund Cin F i g. 4 dargestellt,
die jedoch nur repräsentativ sind; ihr zeitliches Auftreten hängt von den Werten in den Ringschaltungen
18 bzw. 21 ab.
Der Impuls vom Impulsverzögerungswähler 20 wird über die Leitung 24 an die UND-Schaltungen 26 und 27
angelegt. Ähnlich wird das Ausgangssignal des Impulsbreitenwählers 23 über die Leitung 25 an die
UND-Schaltungen 30 und 31 angelegt. Die UND-Schaltungen 2ö und 3ü speisen eine NöR-5chaitung 34 direkt.
Die UND-Schaltungen 27 und 31 speisen sie über die Verzögerungselemente 29 und 33. Diese Verzögerungselemente haben eine Verzögerung von einer Nanosekunde.
Die jeweilige Einstellung des letzten Kippgliedes in jeder der Ringschaltungen 18 und 21 bestimmt, ob die
Impulse von den Wählern 20 und 23 durch die Verzögerungselemente 29 bzw. 33 laufen. Die Ausgabe
vom letzten Kippglied im Ring 18 wird direkt an die UND-Schai.ung 27 und über den Inverter 28 an die
UND-Schaltung 26 angelegt. Wenn dieses Kippglied also auf null steht, ist die UND-Schaltung 26 vorbereitet,
und wenn es auf eins steht, die UND-Schaltung 27. In ähnlicher Weise wird die Ausgabe des letzten
Kippgliedes im Ring 21 über den Inverter 32 an die UND-Schaltung 30 und direkt an die UND-Schaltung 31
angelegt.
Die NOR-Schaltung 34 verknüpft die beiden empfangenen
Eingangsimpulse, in dem speziellen Beispiel negativ verlaufende Impulse, und somit ist ihre Ausgabe
ein positiv verlaufender Impuls auf der Leitung 35, wie er durch den Impulszug D in F i g. 4 dargestellt ist.
Dieser positiv verlaufende Impuls hat eine Breite CB,
cylpirh Hpm 7pitintprvall iet in
A\o
Eingangsimpulse negativ sind.
Die grobe Verzögerung GV und die grobe Impulsbreite GB für die grob eingestellten Ausgangsimpulse
sind durch die folgenden Ausdrücke gegeben:
GV = GH χ W (I)
GB = y - W[GH-GN) (2i
worin:
GV = grobe Verzögerungseinstellung,
GH = Abgriffnummer des gewählten höheren Verzögerungsleitungsabgriffs,
4V = Zeitverzögerung zwischen benachbarten Abgriffen
der Verzögerungsleitung,
GB = grobe Impulsbreite,
T- = die Hälfte der Osziüatorperiode und
GN = Abgriffnummer des gewählten niedrigeren Verzögerungsleitungsabgriffs.
In Fig.2 wählt der Impulsverzögerungswähler 20
den höher numerierten Abgriff der Verzögerungsleitung 16, und der Impulsbreitenwähler 23 wählt den
niedriger numerierten Abgriff der Verzögerungsleitung. Der Wähler 20 wird daher Impulsverzögerungswähler
und der Wähler 23 Impulsbreitenwähler genannt. Die Funktion der beiden Wähler kann natürlich auch
umgekehrt werden, ohne daß die Ausgabe vom Grobeinsteller 15 dadurch beeinflußt wird. Der Grobeinsteller 15 beschneidet die Taktimpulse mehr als
notwendig, um sie voneinander zu trennen. Die Feineinsi* ler 55 dehnen die Pulse vom Grobeinsteller
15 so aus, daß man Taktimpulse mit der gewünschten Verschiebung und Impulsbreite erhält.
Der Impuls von der NOR-Schaltung 34 wird über die
Leitung 35 an die Betriebsartsteuerung 36 angelegt, die entweder den normalen Betrieb oder den Einzelimpulsbetrieb (EIB) bewirkt. Im normalen Betrieb läßt die
Betriebsartsteuerung 36 auf der Leitung 35 erscheinende, sich wiederholende Impulse zur Ausgangsleitung 37
durchgehen. Der Normalbetrieb wird dadurch gesteuert, daß man am Betriebsartanschluß 38 einen
positiven Signälpegei !SGi. 'iVcnit tier Betriebsarten-Schluß 38 auf einem negativen Pegel gehalten wird, ist
der Einzelimpulsbetrieb eingeschaltet, der für Diagnosezwecke benutzt wird. Die Betriebsartsteuerung 36 läßt
im Einzelimpulsbetrieb jeweils nur einen Impuls von der Leitung 35 zur Ausgangsleitung 37 durchgehen, obwohl
wiederholte Impulse auf der Leitung 35 erscheinen. Wenn der Betriebsartanschluß 38 auf den negativen
Pegel umgeschaltet wird, sperrt die Betriebsartsteuerung 36 die Impulsübertragung von der Leitung 35 zur
Leitung 37. Ein einzelner Impuls kann von der Leitung 35 zur Leitung 37 übertragen werden, indem man den als
Druckte· .er ausgeführten Einzelzyklusschalter 39 (EZS) niederdrückt und dann wieder losläßt.
Einzelheiten der Betriebsartsteuerung 36 sind in F i g. 5 dargestellt. Wie schon gesagt, wird die Spannung
am Betriebsartanschluß 38 für den Normalbetrieb auf einem positiven Wert gehalten. Dieser Spannungspegel
kann per Schalter oder Programmbit gesteuert werden, d. h. wenn das Programmbit auf Eins steht, liegt eine
positive Spannung am Betriebsartanschluß 38, und wenn das Programmbit auf Null steht, liegt eine negative
Spannung an. In diesem speziellen Beispiel enthält die Betriebsartsteuerune 36 auch einen ChinwahlansrhluR
40, der die Benutzung einer einzelnen Einheit für die Grob- und Feinsteuerung gestattet. Der Chipwahlan-Schluß 40 wird durch eine Position (Stufe) der
Abtast-Ringschaltung gesteuert, was genauer in Fig. 7 gezeigt ist. Da der Grobeinsteller 15 in Fig. 2 als
solcher bezeichnet ist, ist die Chipwahl-Abtastringposition nicht dargestellt und auch nicht erforderlich. In
diesem Fall würde an den Chipwahlanschluß 40 ein negativer Spannungspegel fest angelegt.
Der Chipwahlanschluß 40 und der Betriebsartanschluß 38 speisen die NOR-Schaltung 41 und die
ODER-Schaltungen 42 und 43. Der Einzelzyklusschalter 39, der entweder am positiven oder am negativen
Eingang liegt, speist die NOR-Schaltung 41 und die ODER-Schaltung 42 Impulse auf der Leitung 35 werden
an einen Inverter 44 und die NOR-Schaltung 45 angelegt Das Ausgangssignal des Inverters 44 ist das
Komplement der Impulse auf der Leitung 35 und wird an die NOR-Schaltung 46 angelegt, die mit den
NOR-Schaltungen 47 und 48 ein Kippglied bildet Das Ausgangssignal der NOR-Schaltung 48 wird nicht nur
auf die NOR-Schaltung 47 zurückgekoppelt, sondern speist auch die NOR-Schaltung 45, von der außerdem
ein Eingang an die NOR-Schaltung 49 angeschlossen ist Die NOR-Schaltung 49 empfängt Eingangssignale von
den ODER-Schaltungen 42 und 43. Die NOR-Schaltung 41 speist die NOR-Schaltungen 46, 47 und 50. Die
letztere bildet mit der NOR-Schaltung 51 ein Kippglied. Die NOR-Schaltung 50 hat auch einen Eingang von der
ODER-Schaltung 43. Die NOR-Schaltung 51 empfängt Eingangssignale von den NOR-Schaltungen 50 und 45
und gibt ihr Ausgangssignal an einen Eingang der NOR-Schaltung 50 zurück. Der Ausgang der NOR-Schaltung 50 ist außerdem mit Eingängen der
NOR-Schaltungen 46 und 47 verbunden.
Im Normalbetrieb liegt eine positive Spannung am Betriebsartanschluß 38, der Einzelzyklusschalter 39 liegt
auf einem positiven Spannungspegel, und am Chipwahlanschluß 40 liegt eine negative Spannung an. Das
Ausgangssignal der NOR-Schaltung 41 ist somit negativ und die Ausgangssignale der ODER-Schaltungen 42 und
43 positiv. Die Ausgangssignale der NOR-Schaltungen 49 und 50 sind negativ, das Ausgangssignal der
NOR-Schaltung 46 ist positiv, wenn der Eingangsimpuls vorhanden ist, d. h., daß das Ausgangssignai des
Inverters 44 und die anderen Eingangssignale von den NOR-Schaltungen 41 und 50 negativ sind. Das
Ausgangssignal der NOR-Schaltung 48 ist negativ und wird durch die Rückkopplungsbahn zur NOR-Schaltung
47 negativ gehalten, weil das Ausgangssignal der NOR-Schaltung 47 positiv ist, da alle ihre Eingangssignale negativ sind. Die NOR-Schaltung 45 hat daher
negative Eingangssignale von den NOR-Schaltungen 48 und 49, und das Eingangssignal von der Leitung 35
schaltet die Spannungspegel entsprechend um. Das Ausgangssignal der NOR-Schaltung 45 ist also negativ,
wenn der Impuls vorhanden ist, und es ist positiv, wenn der impuls nicht vorhanden ist. Das Ausgangssignal der
NOR-Schaltung 51 spielt im Normalbetrieb keine Rolle.
38 und am Chipwahlanschluß 40 eine negative Spannung. Nimmt man außerdem an, daß der
Einzelzyklusschalter 39 nicht gedrückt ist, dann ist auch das Ausgangssignal der ODER-Schaltung 42 positiv, das
der ODER-Schaltung 43 negativ. Das Ausgangssignal der ODER-Schaltung 49 ist negativ. Die NOR-Schaltung 50 hat ein positives Ausgangssignal, und somit sind
negativ.
Wenn der Impuls auf der Leitung 35 negativ wird, bleibt das Ausgangssignal der NOR-Schaltung 48
positiv und die Ausgangssignale der NOR-Schaltungen 45 und 51 negativ. Das durch die NOR-Schaltungen 50
und 51 gebildete Kippglied bleibt daher in seinem bisherigen Zustand. Dann bleibt das Ausgangssignal auf
der Leitung 37 negativ. Wenn der Einzelzyklusschalter
39 betätigt wird, schaltet das Ausgangssignal der NOR-Schaltung 41 auf eine positive Spannung um und
das Ausgangssignal der ODER-Schaltung 42 auf einen negativen Wert Das Ausgangssignai der NOR-Schaltung 49 geht somit auf einen positiven und das
Ausgangssignal der NOR-Schaltung 50 auf einen negativen Wert Das Ausgangssignal der NOR-Schaltung 45 bleibt negativ, und somit wird kein Impuls auf
die Leitung 37 weitergeleitet obwohl das Ausgangssignai der NOR-Schaltung 51 auf einen positiven Wert
umschaltet weil das Ausgangssignal der NOR-Schaltung 45 auf dem negativen Pegel bleibt
Das Ausgangssignai der NOR-Schaltung 48 ist positiv. Wenn der Einzelzyklusschalter 39 dann wieder
losgelassen wird, wird das Ausgangssignai der NOR-Schaltung 41 negativ und das der ODER-Schaltung 42
positiv. Das Ausgangssignai der ODER-Schaltung 43
bleibt auf einem negativen Wert. Das Ausgangssignal der NOR-Schaltung 49 wird negativ, das Ausgangssignal
der NOR-Schaltung 50 bleibt negativ. Das Ausgangssignal der NOR-Schaltung 46 hängt von dem
vom Inverter 44 weitergeleiteten Signalpegel ab. Wenn der Impuls auf der Leitung 35 positiv ist. wird Has
Ausgangssignal der NOR-Schaltung 46, und dadurch auch das der NOR-Schaltung 48 negativ. Das Ausgangssignal
der NOR-Schaltung 45 bleibt negativ. Wenn aber der Impuls auf der Leitung 34 negativ wird, geht das
Ausgangssignal der NOR-Schaltung 45 auf einen positiven Wert. Das Ausgangssignal der NOR-Schaltung
51 geht auf einen negativen Wert und da·. Ausgangssigna! der NOR-Schaltung 50 auf enrn
positiven Wert So wird ein Taktimpuls von der I .eitunp
35 an die Ausgabeleitung 37 weitergeleitet, indem man
den Einzelzyklusschalter 39 drückt und wieder frcigi'-i
wenn am Betriebsartanschluß 38 ein negativer Signal w ort für den Einzelinipulsbetrieb hegt.
Die auf der Leitung 37 erscrieinrnden impulse werden
an Feineinsteller 55 gegeben. In diesem speziellen 1 all
hat der Grobeinsteller insgesamt 15 Treiberausgänge und kann somit 15 Feineinsteller 55 speisen. Die auf der
Leitung 37 erscheinenden Impulse werden in jedem Feineinsteller 55 an eine Verzögerungsleitung 56
angelegt. Die Schaltung ist im einzelnen in F i g. J
dargestellt. Die Verzögerungsleitung 56 gleicht dci Verzögerungsleitung 16 des Grobeinstellers 15 und hat
zehn Anzapfungen (Abgriffe), die zusammen mit einer Anzapfung der Leitung 37 die Busleitung 57 bilden, die
einen Impulsverzögerungswähler 60 und einen Impulsbreitenwähler 64 speisen. Die beiden Wähler enthalten
je elf UND-Schaltungen, welche Eingangssignale von der Verzögerungsleitung 56 empfangen und durch die
Ausgangssignale der Decodierer 59 bzw. 63 gespeist werden. Die Decodierer 59 und 63 wiederum sind mit
Ausgängen von Abtast-Ringschaltungen 58 und 62 verbunden, die den Ringschaltungen 18 und 21 gleichen
und genauso wie diese mit bestimmten Werten geladen werden können.
Die letzte Position (Stufe) der Abtast-Ringschaltung 58 speist den Inverter 66 und die UND-Schaltung 68.
lers 60 speist die UND-Schaltungen 67 und 68. Das Ausgangssignal der UND-Schaltung 67 speist die
NOR-Schaltung 74 direkt, während das Ausgangssignal der UND-Schaltung 68 über ein Verzögerungselement
69 zur NOR-Schaltung 74 gegeben wird. Das Ausgangssignal auf der Ausgangsleitung 61 des Impulsverzögerungswählers
60 ist durch den Wellenzug £ in F i g. 4 dargestellt.
Der Impulsbreitenwähler 64 hat sieben UND-Schaltungen, die durch die Busleitung 57 gespeist und durch
die Ausgänge des Decodierers 63 gesteuert werden. Der Decodierer 63 wird gespeist von den Ausgängen der
Abtast-Ringschaltung 62. Der Impulsbreitenwähler 64 leitet einen Impuls auf die Leitung 65, der durch den
Wellenzug F in Fig.4 dargestellt ist. Die vom Impulsbreitenwähler 64 über die Leitung 65 gegebenen
Impulse werden an die UND-Schaltungen 71 und 72 angelegt, die durch den Inhalt der letzten Position der
Abtast-Ringschaltung 62 vorbereitet werden. Die UND-Schaltung 71 wird über den Inverter 70 und die
UND-Schaltung 72 direkt von der letzten Position der Abtast-Ringschaltung 62 vorbereitet Der Ausgang der
UND-Schaltung 71 speist die NOR-Schaltung 74 direkt und der Ausgang der UND-Schaltung 72 die NOR-Schaltung 74 über das Verzögerungselement 73.
Durch die Wellenzüge fund Fin F i g. 4 sind positiv
verlaufende 'mpulse dargestellt, und somit gibt die NOR-Schaltung 74 gemäß Darstellung durch den
Wellenzug C, in Fig. 4 einen negativ verlaufenden Impuls ab. Der Ausgang der NOR-Schaltung 74 ist in
der Zeit negativ, in der die Impulse auf einer der Leitungen 61 oder 65 auf einem positiven Wert sind. Der
durch den Wellenzug C dargestellte Impuls hat somit eine größere Breite als der über die Leitung 37 an den
Feineinsteller 55 gegebene Impuls. Abgesehen von den Wirkungen der Verzögerungselemente 69 und 73 ist das
Ausmaß der Feinveivogening FVund ιΛ·ι I ■ inbreite';
auswahl FB durch el·" I ■"<
'inMeller 55 durcn folgend·.'
Ausdrücke gegeben:
/ Ii
! Λ
(,Ii
•I [I I! I
FV = Verzögerungsfeineinstelhing
FN = Abgriffnummer des gewählten niedrigeren Ver
zögerungsleitungsabgriffes. Δν = Zeitverzögerung zwischen benachbarten Vci
zögerungsleitungsabgnffen.
FB = feine Impulsbreite.
FH = Abgriffnummer des gewählten höheren VVrzögerungsleitungsabgriffc.
FH = Abgriffnummer des gewählten höheren VVrzögerungsleitungsabgriffc.
Die Laufzeitdifferenz zwischen ilen durch dir Wähle·
60 und 64 gewählten Abgriffen der Verzögerungsleitung erhöht somit die Brci'e der ..:m Ausgang de'
NOR-Schaltung 74 erscheinenden Impulse. Die durc die Verzögerungselementc 69 und 73 mögliche zusätzliche
Verzögerung ist je 1/2 Δ V. In diesem speziellen Beispiel ist diese zusätzliche Verzögerung gleich einer
Nanosekunde. Die Fein-Verzögerun,;; und die Fein-Breite lassen sich so zusätzlich um den Betrag einer
Nanosekunde variieren.
Das Ausgangssignal der NOR-Schaltung 74 speist die negativen UND-Schaltungen 75, 76, 77 ur j 78. die durch
vorbereitet werden. Die Taktdurchschaltsignale CO. Ci. G2 und G3 werden von dem in Fig. 1 gezeigten
Taktdurchschaltsignal-Generator 80 erzeugt. Die negativen UND-Schaltungen 75, 76, 77 und 78 liefern die
Taktimpulse 7"0, TX. T2 bzw. Γ3. Der Taktimpuls 70
ist durch den Wellenzug I in Fig. 4 dargestellt und vorhanden, wenn die negative UND-Schaltung 75 durch
das Taktdurchschaltsignal GO, dargestellt durch den Wellenzug //in Fig.4, vorbereitet ist. Der Taktdurchschaltimpuls
GO wird so breit gewählt, daß er die zugehörige negative UND-Schaltung 75 in einem
Zeitintervall verschiedener möglicher verzögerter Positionen der durch die NOR-Schaltung 74 abgegebenen
Impulse freigibt. Die Taktdurchschartimpulse GO bis einschließlich G 3 treten sequentiell Eiuf, und damit auch
die Taktimpulse TO bis T3.
In manchen Computersystemen ist ein zweiphasiger Taktimpulsgenerator erwünscht, wie er als Oszillator 10
in F i g. 6 gezeigt ist. Dieser speist die Verzögerungseinheiten 100a und 1006, welche zum Ausgleich von
Laufzeitdifferenzen vorgesehen sind, die durch unterschiedlich lange Leitungswege entstehen. Die Verzögerungseinheiten 100a und 1006 speisen den geraden
Grobeinsteller 15a und den ungeraden Grobetnsteller 156. Die beiden Grobeinsteller haben zwei Gruppen
Il
von Ausgängen, von denen eine zwei Treiber enthüll,
die die Busleitung 110 speisen. i;nd die andere vierzehn
Treiber, die die Busleitung 111 speisen. Die Busleitung
110 speist zwei Verzögerungselemente (dargestellt durch die Verzögerungseinheit 112), die wiederum zwei
Feineinsteller 55a und 55b speisen. Die Grobeinsteller 15a und 156 und die Feineinsteller 55s und 556 sind
genauso aufgebaut wie der Grobeinstcller 15 bzw. der Feineinsteller 55 in F i g. 2 bzw. 3. Die beiden Treiber in
den Grobeinstellern 15a und 156, die die Busleitung 110
speisen, liefern jedoch nur im Normalbetrieb abgestimmte Impulse und nicht im Einzelinipulsbetrieb, weil
die Impulse von den Feineinsiellern 55.1 und 55f>
Speicherauffrischtaktimpulse sind, die kontinuierlich
auftrete*, müssen. Der gerade Feineinsteller 55a und dor
ungerade Feineinsteller 55b werden von Taktdurchschaltsignalen
aus dem Speicheraiiffrisch-Taktring 116
angesteuert, der seinerseits durch die Speichcrauffrisch-Steuerung
113 gesteuert wird.
Die vierzehn Treiber, die die Busleitung 111 speisen,
die ihrerseits wieder durch die Verzögerungseinheu 1! 3
dargestellte z:wölf Verzögerungselemente speist, können grob abgestimmte Impulse im Normalbetrieb oder
im Einzelimpulsbetrieb durchlassen. Die Verzögerungseinheiten 112 und 113 gleichen Laufzeitdifferenzen und
Verzögerungen aus, die durch unterschiedlich lange Leitungswege (Verdrahtung) sowie durch Verschiedenheiten
der Feineinsteller-Schaltungsplättchen (Chips)
entstanden sind. Die Verzögerungseinheiten 11 3 speisen
gerade und ungerade Fei.ijinsteller 55c die von Durchschaltsignalen aus der Durchschaltsignalemhei;
120 angesteuert werden. Die Durchschaltsigruileinhei:
120 erhält drei Arten von Eingangssignalen. De:
Taktdurchschaltsignal-Generator 124 liefert die Prozessor-Taktsignale 7~0, 7"! usw. über die Prozessor-Durchschaltsteuerung
121 und die Speicher-Taktsignale .SO. Sl usw. über die Speicher-Durchschahsteuerung 122.
Der Taktdurchschaltsignal-Generator 125 liefert die Kanal-Taktsignale CO, Cl usw. über die Kanal-Durchschaltsteuerung
123. Ein Zähler im Taktdurchschaltsignal-Generator
124 empfängt gerade und ungerade impulse von den Ausgängen der Feineinsteller 55c und
übertragen. Diese beiden Einheiten enthalten UND-Schaltungen mit Eingängen von der Busleitung 152 und
von den Abtastringen 150 und 151. Die Schaltung 153 hat also dieselbe Funktion wie die Kombination von
Decodierer 19 und Impulsverzögerungswähler 20 der Fig. 2, und auch wie die Kombination von Decodierer
59 und Impulsverzögerungswähler 60 der Fig. 3. In
ähnlicher Weise hat die Schaltung 154 dieselbe Funktion wie die Kombination von Decodierer 22 und lmprlcbreitenwähler
23 der F i g. 2, und auch wie die Kombination von Decodierer 63 und Impulsbreiten wähler
64 der Fi g. 3. Der Ausgang der Schaltung 153 ist mit
den ODER-INVERTER-Schaltungen 155 und 157
verbunden. Die ODER-INVERTER-Schaluing 155 wird
durch die Nullbitposition des Abtastringes 151 und die
ODER-INVERTER-Schaltiing 157 durch dieselbe Bitposition
über den Inverter 156 vorbereitet. Die ODER-INViZRTER-Schaltung 157 speist ein Verzögerungselement
158. dessen Ausgangssignal zusammen mit dem Ausgangssignal der ODER-INVERTER-Schaltung
155 an die ODER-Zusammmenführung 159 angelegt wird.
Der Ausgang der Schaltung 154 ist mit den ODER-INVERTER-Schaltungen 160 und 161 veroun-Jen.
Die ODFR-INVERTER-Schaiuing 160 wird durch
die NuliLii'p.isition des Abtastringes 150 und die
ODER-INV! RTER-Schaltune 161 durch diese Bitposition
des Abtastringes 150 über den Inverter 162
vorbereitet. Die ODER-INVKRTER-Schaltung 161
speist ein Vcr/ögerungselement 163, dessen Ausgangssignal
zusammen mit dem Ausgangssignal der ODER-INVERTER
Schaltung 160 an die ODER-Zusammenführiing
159 angelegt wird. Diese speist wiederum die Impulsverzögerungseinheit 165 und die Betriebsartsteuerung
170
Die Betriebsartsteuerung 170 funktioniert genauso wie die Betriebsartsteuerung 36 der F i g. 2. Die
Betriebsartsteuerung 170 wird jedoch außer Betrieb gesetzt, wenn die betreffende Einheit ein Feineinsteller
sein soll. Das Kippglied 171 ist mit der letzten Position des Abtastringes 151 verbunden, und sein Ausgangssignal
bestimmt die Arbeitsweise der Betriebssteuerung
130. Die Taktsteuerung 130 liefert das Einzelimpulsbetriebssignal,
das an die Grobsteuerungen 15a und 15έ> angelegt wird, die die Busleitung 11 speisen. Diese
speziellen Grob- und Feineinsteller können im Einzelimpulsbetrieb arbeiten. Die Taktsteuerung 130 liefert
auch ein Steuersignal für den Zähler im Taktdurchschaltsignal-Generator
125.
Die weiteren Eingänge der Taktsteuerung 130 haben mit der vorliegenden Erfindung nichts zu tun und sind
mit »sonstige Steuersignale« beschriftet. Die Taktsteuerung 130 empfängt auf der Leitung 131 für Synchronisationszwecke
auch Speicherauffrisch-Zeitgeberimpulse.
Die vorliegende Erfindung kann in LSI-Technik ausgeführt werden. In Fig.7 ist ein in einem LSI-Chip
enthaltener Impulsbreiten- und Impulsverzögerungseinsteiler gezeigt der einen Impulsbreiten-Abtastring und
einen Impulsverzögerungs-Abtastring 150 bzw. 151 enthält Diese Abtastringe funktionieren genauso wie
die in dem im Zusammenhang mit F i g. 2 beschriebenen Grobeinsteller 15, und wie die im Feineinsteller 55 in
F i g. 3. Da der Oszillator und die Verzögerungsleitungen außerhalb des Chips liegen, sind sie in F i g. 7 nicht
dargestellt Die elf Signale vom Oszillator und der Verzögerungsleitung werden über die Busleitung 152 an
den Impulsverzögerungsdecodierer und -Wähler 154
nicht dargestellten Anschluß in der Betriei- ansteuerung
170 verbunden, der dieselbe Funktion hat wie der Chipwahlanschluß 40 in F i g. 5. Wenn das Kippglied 171
also in den Einerzustand geschaltet ist, kann die Betriebsartsteuerung 170 im Einzelimpulsbetrieb arbeiten,
und die Impulsverzögerungs- und Impulsbreitensteuerung
auf dem Chip wird zu einer Feinsteuerung. Wenn andererseits das Kippglied 171 auf Null
geschaltet ist, arbeitet die Betriebsartsteuerjng 170 im
Einzelimpulsbetrieb. und die Impulsverzögerungs- und Impulsbreitensteuerung wird zu einer Grobsteuerung.
Das Kippglied 171 kann natürlich per Programm ebenso
geschaltet werden wie die Abtastringe 150 und 151. Mit
einer Abtast-Eingabeoperation werden die Abtastringe 150 und 151 sowie das Kippgiied 171 eingestellt Die
Impulsverzögerungseinheit 165 funktioniert ähnlich wie die Verzögerungseinheit 112 in F i g. 6.
Das Ausgangssignal der Impulsverzögerungseinheit 163 wird an die UND-Schaltungen 175 und 177 angelegt,
die durch das Ausgangssignal des Kippgliedes 171 vorbereitet werden. Die UND-Schaltungen 175 und 177
liefern nur ein Ausgangssignal. wenn das Kippgiied 171 auf Eins geschaltet äst Die UND-Schaltungen 175 and
177 werden durch die über die Busleitung 166 angelegten Taktdurchschaltimpulse vorbereitet. Die
Ausgänge der Betriebsartsteuerung 170 sind mit den
UND-Schaltungen 176 und 178 sowie mit den UND-Schaltungs-Gruppen 180, 185, 190 und 195
verbunden. Die UND-Schaltungen 176 und 178 werden durch das Ausgangssignal des Kippgliedes 171 über den
Inverter 172 vorbereitet. Die UND-Schaltungen 176 und 178 leiten also Impulse von der Betriebsartsteuerung 170 weiter, wenn das Kippglied 171 auf Null
geschaltet ist.
Auch die UND-Schaltungen 176 und 178 sowie die UND-Schaltungs-Gruppen 180, 185, 190 und 195
werden durch über die Busleitung 166 übertragene Durchschaltsignale vorbereitet In diesem speziellen
Beispiel werden die UND-Schaltungen 175,176,177 und 17B vorbereitet durch das Durchschaltsigna! G 5. Die
UND-Schaltungs-Gruppen 180, 185, 190 und 19! werden vorbereitet durch die zugeordneten Durch
schaltsignale G 4, G 3, G 2 bzw. G 0.
F i g. 8 zeigt die Bildung eines Taktimpulses, der durcl
eine Impulsverzögerung von null und eine Impulsbrei teneinstellung von fünf grobabgestimmt wurde, und dei
durch eine Impulsverzögerung von neun und eini Impulsbreiteneinstellung von sieben sowie eine Korn
pensations-Verzögerung feinabgestimmt wurde. Diesel Taktimpuls ist für den Prozessor abgestimmt dargestellt
im Gegensatz zu einem Taktimpuls für den Speicher Der für den Speicher abgestimmte Taktimpuls ha
dieselbe Grobabstimmung wie der Impuls für der Prozessor, hat jedoch eine Feinabstimmung mit einei
Verzögerung von 3.
Claims (10)
1. Anordnung zur Erzeugung von Taktimpulsen in einer Datenverarbeitungsanlage, mit einer Einrichtung
zur Erzeugung von Grundimpulsen, mit einer Verzögerungseinrichtung zur Bereitstellung einer
Mehrzahl unterschiedlich verzögerter Zwischenimpulse aus jedem der Grundimpulse, sowie mit einer
ersten Auswahleinrichtung zur Auswahl eines ersten aus der Mehrzahl von Zwischenimpulsen, d a durch
gekennzeichnet, daß
eine zweite Auswahleinrichtung (21 bis 23) an die Verzögerungseinrichtung (16) angeschlossen ist, daß
die zweite Auswahleinrichtung (21 bis 23) unabhängig von der ersten Auswahleinrichtung (18 bis 20)
einen zweiten (C) aus der Mehrzahl von Zwischenimpulsen auswählt und daß
eine Kombinationsschaltung (34) vorgesehen ist, welche die beiden ausgewählten Zwischenimpulse
(B, C)zu einem einzelnen Taktimpuls (D) kombiniert
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang (24) mindestens
einer der Auswahleinrichtungen (18 bis 20) und dem Eingang der Kombinationsschaltung (34)
Schaltungsmittel (26; 27, 29) vorgesehen sind, um den ausgewählten Zwisch^nimpuls (B) entweder
direkt oder mit einer fest vorgegebenen, zusätzlichen Verzögerung zum Eingang der Kombinationsschaltung (34) zu übertragen.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Auswahleinrichtung einen
ladbaren Speicher (z. B. Schieberregisterstufen 18) mit nachgeschaltetem Decodierer (19) enthält.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß jede Auswahleinrichtung UND-Glieder mit jeweils zwei Eingängen und der gemeinsamen
Ausgangsleitung (24) enthält; daß die ersten Eingänge jeweils mit einem Anschluß der Verzögerungseinrichtung
(16) und die zweiten Eingänge jeweils mit einem Ausgang des zugeordneten Decodierers (19) verbunden sind.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis. 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kombinationsschaltung (34) die ihr zugeführten beiden Zwischenimpulse
(B, C) in der Weise kombiniert, daß ihr Ausgangsimpuls (D) mit dem Beginn des späteren
Zwischenimpulses beginnt und mit dem Ende des früheren Zwischenimpulses aufhört, so daß der
Ausgangsimpuls kürzer ist als die beiden Zwischenimpulse.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombinationsschaltung (34) die ihr zugeführten beiden Zwischenimpulse (B, C) in der Weise kombiniert, daß ihr
Ausgangsimpuls (D) mit dem Beginn des früheren Zwischenimpulses beginnt und mit dem Ende des
späteren Zwischenimpulses aufhört, so daß der Ausgangsimpuls länger ist als die beiden Zwischenimpulse,
7. Anordnung zur Erzeugung von Taktimpulsen in
einer Datenverarbeitungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
dieser Anordnung (15) eine zweite derartige Anordnung (55) nachgeschaltet ist, wobei die erste
Anordnung (15) die Grundimpulse (D) für die zweite Anordnung (55) erzeugt.
8. Anordnung nach dem Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der Ausgangsimpuls (D) der ersten Anordnung (15) kürzer ist als die in ihr
ausgewählten Zwischenimpulse (B, C) und daß der Ausgangsimpuls (C) der zweiten Anordnung (55)
länger ist als die in ihr ausgewählten Zwischenimpulst(E,F).
9. Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zweiten Anordnung (55)
das Ausgangssigna! eines Taktdurchsrhaltsignalgenerators (80) zugeführt wird, der seinerseits
Ausgangssignale der ersten Anordnung (15) empfängt.
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Betriebsartsteuerung
(36) vorgesehen ist mit Scifialtmittein (39) die je nach ihrem Zustand die Betriebsartsteuerung io
beeinflussen, daß sie jeweils nur einen Impuls oder aber alle Impulse einer zugeführten Folge von
Impulsen (D)an ihrem Ausgang abgibt.
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