DE3101270A1 - Rechnersystem zur kombinierten wortverarbeitung und bitverarbeitung - Google Patents

Rechnersystem zur kombinierten wortverarbeitung und bitverarbeitung

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DE3101270A1 DE19813101270 DE3101270A DE3101270A1 DE 3101270 A1 DE3101270 A1 DE 3101270A1 DE 19813101270 DE19813101270 DE 19813101270 DE 3101270 A DE3101270 A DE 3101270A DE 3101270 A1 DE3101270 A1 DE 3101270A1
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    • G06F9/06Arrangements for program control, e.g. control units using stored programs, i.e. using an internal store of processing equipment to receive or retain programs
    • G06F9/30Arrangements for executing machine instructions, e.g. instruction decode
    • G06F9/30003Arrangements for executing specific machine instructions
    • G06F9/30007Arrangements for executing specific machine instructions to perform operations on data operands
    • G06F9/30018Bit or string instructions

Description

  • RECHNERSYSTEM ZUR KOMBINIERTEN
  • WORTVERARBEITUNG UND BITVERARBEITUNG Die Erfindung bezieht sich auf ein Rechnersystem der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art. Sie ist insbesondere auf Mikroprozessoren anwendbar, die in großer Stückzahl gefertigt werden und einen viele Anwendungsfälle abdeckenden Standard-Funktionsvorrat besitzen. Da derartige Rechner als integrierte Schaltkreise ausgebildet sind, läßt sich eine Erweiterungsfunktion, die im Standard-Funktionsvorrat nicht vorgesehen ist und für einen gegebenen Anwendungsfall benötigt wird, nicht durch Eingriff in den Rechner selbst, d.h. in sein Steuerwerk, realisieren.
  • Die meisten Standard-Mikroprozessoren sind vom wortverarbeitenden Typ, d.h. sie empfangen, speichern, verarbeiten und liefern aus mehreren Bits bestehende Wörter parallel. Solche Wörter sind beispielsweise digitale Meßgrößen eines Meßgeräts auf der Eingangsseite oder digitale Stellgrößen für das Stellglied eines Regelkreises oder digitale Meßwerte für die Anzeige auf der Ausgangsseite. Zum Standard-Funktionsvorrat derartiger Rechner gehören Datentransfers, arithmetische Funktionen wie Rechnen, Zählen und Vergleichen und logische Wortfunktionen. Außerdem gehören hierzu organisatorische Befehle wie bedingte Sprünge. Dagegen gehören meist nicht zu diesem Standard-Funktionsvorrat Bitbefehle zur Verarbeitung nach den Regeln der Booleschen Algebra. Dieses Manko fällt besonders dann ins Gewicht, wenn der Mikroprozessor zur Steuerung eines industriellen Prozesses eingesetzt werden soll, bei dem viele rein binäre Größen auftreten, wie z.B. der Einschaltzustand eines Meldeglieds auf der Rechnereingangsseite oder die Betätigung eines Stellglieds auf der Ausgangsseite des Rechners, und wenn diese binären Variablen miteinander logisch verknüpft werden sollen.
  • Eine bekannte Lösung zur Bitverarbeitung mit Wortrechner besteht darin, eine logische Sprache mit eigenem Befehlskode zu definieren und im Zeitpunkt der Abarbeitung durch ein Interpretationsprogramm in Befehlsfolgen des Rechners übersetzen zu lassen. Diese interpretative Verarbeitung von Bitbefehlen ist jedoch für viele Anwendungen zu langsam.
  • Eine andere bekannte Möglichkeit der Funktionserweiterung des wortverarbeitenden Rechners besteht darin, einen Wortprozessor und einen Bitprozessor parallel zueinander anzuordnen und durch Daten-, Befehls- und Adressenschienen miteinander zu verbinden. Ein speziell konzipierter Koordinierer gibt den wechselweisen Zugriff auf einen gemeinsamen Programmspeicher frei. Eine derartige Struktur ist zwar schnell genug, verlangt jedoch einen hohen Entwicklungs- und apparativen Aufwand. Außerdem ist ein solches kombiniertes System in der Programmierung, im Ablauf und in der technischen Realisierung seiner Komponenten uneinheitlich.
  • Noch uneinheitlicher und aufwendiger ist die Lösung, ein Wortrechnersystem und ein Bitrechnersystem über Ein- und Ausgangskanäle miteinander zu koppeln.
  • Lösungen mit mikroprogrammierten Rechnern sind zwar einheitlich, weil alle gewünschten Funktionen direkt als Maschinenbefehle verwirklicht werden können. Sie sind aber in Entwicklung und Herstellung noch aufwendiger und benötigen viel Platz und hohen Strom.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen handelsüblichen wortverarbeitenden programmierbaren Rechner durch möglichst einfache Zusatzbauteile zu einem einheitlichen System zu erweitern, das die Eigenschaften eines guten Wortprozessors mit denen eines guten Bitprozessors verbindet.
  • Diese Aufgabe wird durch das im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Rechnersystem gelöst. Ein Wortrechner, vorzugsweise ein Mikroprozessor, dient als zentrales Steuerwerk eines Mikrocomputersystems. Seine Funktionen werden ergänzt durch eine ihm zugeordnete Bitverarbeitungseinheit mit eigenem Befehlsdekoder, Schaltmitteln zur Verarbeitung von Bitvariablen nach den Regeln der Boole#;chen Algebra und einem Aktivierer.
  • Im Normalzustand ist die Esitverarbeitung inaktiv, der Wortrechner verarbeitet Wortdaten mit seinem gesamten Funktionsvorrat. Bestimmte Befehlswortinhalte werden vom Aktivierer als Anweisung zur Bitverarbeitung dekodiert. Er aktiviert die Schaltmittel zur Bitverarbeitung und macht die Datenverarbeitung des Wortrechners unwirksam, laßt diesen jedoch weiterwirken zur Systemsteuerung und Progr#mmspeicheradressierung. Damit bleibt der Steuerungsablauf des Systems einheitlich. Der Funktionsumfang der Bitverarbeitun<;seinheit bleibt so begrenzt, daß sie wirtschaftlich gefertigt werden kann.
  • Bezüglich von Merkmalen bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung wird auf die Unteransprüche verwiesen.
  • Die Erfindung wird nun anhand einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele mit Hilfe der Zeichnungen näher erläutert.
  • Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Rechnersystems.
  • Fig. 2 zeigt das Blockschaltbild der in Fig. 1 verwendeten Bitverarbeitungseinheit.
  • Fig. 3 zeigt eine Variante zur Ausführungsform gemäß Fig. 2.
  • Fig. 4 zeigt eine Variante zu Fig. 2, die eine Bearbeitung einzelner Bits aus dem Wortarbeitsspeicher in der Bitverarbeitungseinheit ermöglicht.
  • Ein Mikrocomputer einer im Handel erhältlichen Art besteht aus einer Zentraleinheit 1, einem Programmspeicher 3, aus mindestens einem Arbeitsspeicher 7 und aus Eingabe- sowie Ausgabekanälen, die schematisch mit dem Bezugszeichen 6 bezeichnet sind. Die Bauteile sind in üblicher Weise über Leitungsschienen, nämlich eine Adressenschiene 10, eine Datenschiene 11 und eine Steuerschiene 12 miteinander verbunden.
  • Diese Schienen übertragen auf mehreren parallelen Leitungen die einzelnen Bits eines Datenworts, Befehls usw., soweit nichts Gegenteiliges in der weiteren Beschreibung erklärt ist.
  • Die Zentraleinheit ist ein wortverarbeitender programmierbarer Rechner, der nicht in der Lage ist, die Verknüpfungsoperationen der Booleschen Algebra auf einzelne Bits anzuwenden. Solche Operationen werden vielmehr erfindungsgemäß in einer Bitverarbeitungseinheit 2 in noch zu beschreibender Weise ausgeführt, die mit den Schienen 10, 11 und 12 verbunden ist, Zusätzlich sind mit diesen Schienen spezielle Eingangs- und Ausgangskanäle 4 für Bitinformationen sowie ein Bit-Datenspeicher 5 verbunden.
  • In Fig. 2 ist im einzelnen das Blockschaltbild der Bitverarbeitungseinheit 2 dargestellt. Sie besteht aus einem Aktivierer 22, einem Befehlsdekoder 23, dem auch ein sefe register zugeordnet sein kann, aus einem Verknüpfungsnctzwerk 24, das die gewünschten Erweiterungsfunktionen auszuführen vermag, aus einem Speicherglied 25 für Ergebnisse sowie aus zwei mehrpoligen Schaltern, nämlich einem Wortschalter 20 und einem Bitschalter 21. Wie Fig. 1 zeigt, werden die über Adressleitungen 30 von der Zentraleinheit 1 kommenden Adressen unmittelbar auf die Adressenschiene 10 weitergeleitet und von dort über Mehrfachleitungen 35 dem Aktivierer 22 angeboten. Die von der Zentraleinheit 1 ausgehenden Wortdaten gelangen in beiden Richtungen über eine Mehrfach-Datenleitung 31 in den Wortschalter 20 und umgekehrt sowie über eine Datenleitung 33 vom Wortschalter 20 zur Datenschiene 11 und umgekehrt. Die Steuerschiene 12 erhält ein Lese-/Schreibsignal von der Zentraleinheit über eine Einfachleitung 32, den Wortschalter 20 und eine Einfachleitung 34 und von der Bitverarbeitungseinheit über die Bitleitung 42, den Bitschalter 21 und eine Leitung 39.
  • Eine einpolig Aktivierungsleitung 40, die vom Aktivierer 22 ausgeht, schaltet einen der beiden Schalter 20 und 21 ein.
  • Der Bitschalter 21 ist über die Einfachleitung 38 mit der Datenschiene 11 in beiden Richtungen verbunden sowie ebenfalls in beiden Richtungen über eine interne Bitdatenleitung 41 mit dem Netzwerk 24.
  • Der Aktivierer erhält eingangsseitig einen Teil der Adressignale von der Adress#'nschiene. Er aktiviert mit seinem Ausgangssignal den Befehlsdekoder 23 und den Bitschalter 21 und desaktiviert den Wortschalter 20, wenn der höherwertige Teil der Adresse eine bestimmte Bitkombination aufweist, die den Adressbereich der Bitvariablen kennzeichnet.
  • Damit die Zentraleinheit 1 auch ohne Einschränkung im Rahmen ihres Funktionsvorrats verwendet werden kann, wird im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel durch den Aktivierer 22 die Wirksamkeit der Verarbeitung durch die Bitverarbeitungseinheit 2 eingeschränkt auf den Teil des Variablen-Adressenbereichs, der die abweichend zu verarbeitenden Variablen adressiert.
  • Mittels des Aktivierers 22 unterscheidet die Bitverarbeitungseinheit 2 zwei Grundzustände des Rechnersystems, den Inaktivzustand mit aktiver Wort- und inaktiver Bitverarbeitung und den Aktivzustand mit aktiver Bit- und inaktiver Wortverarbeitung. Im Aktivzustand gelangen die Datensignale von der Zentraleinheit 1 über die Leitung 31, den Wortschalter 20 und die Leitung 33 unverändert an die Datenschiene 11 und umgekehrt.
  • Gleiches gilt in diesem Betriebszustand für die Steuersignale, die von der Leitung 32 unverändert auf die Leitung 34 und damit auf die Steuerschiene 12 übergehen. Die Funktionen des Mikroprozessors sind in diesem Zustand ohne Einschränkung wirksam.
  • B.Aktivzustand wird mittels des Wortschalters 20 die Verbindung der Zentraleinheit 1 zur Datenschiene 11 und zur Steuerschiene 12 aufgetrennt. Mittels des Bitschalters 21 wird die Verbindung des Verknüpfungsnetzwerks 24 zur Datenschiene 11 und zur Steuerschiene 12 hergestellt und der Befehlsdekoder 23 aktiviert. Durch die Zentraleinheit 1 aus dem Programmspeicher 3 abgerufene, interpretierte und ausgeführte Befehlswörter werden zusätzlich von der Bitverarbeitungseinheit 2 in deren. dem Befehlsdekoder 23 zugeordneten Befehlsregister gespeichert und im Befehlsdekoder interpretiert und entsprechend dieser Sonderinterpretation ausgeführt. Die eventuell gleichzeitig entstehenden Arbeitsergebnisse der Zentraleinheit werden durch die Auftrennung der Daten- und Steuersignalverbindung (Schalter 20) nicht weiter verwendet. Die Ausführung durch die Bitverarbeitungs einheit 2 ist wirksam, da diese über den Bitschalter 21 mit der Schiene und dadurch mit den Eingangs- und Ausgangskanälen 4 und dem Bitdatenspeicher 5 verbunden ist.
  • Bei Bitverarbeitung wird für jede Binärvariable eine eigene Wortadresse reserviert, jedoch auf der Datenschiene 11 nur eine Leitung und im Bitdatenspeicher 5 nur eine Speicher zelle belegt.
  • Ein Ablaufbeispiel einer Bitverarbeitung ist nachfolgend dargestellt. Gewünscht sei die logische Verknüpfung von binären Variablen, die an Eingangskanälen 4 mit den sedezimalen Adressen 9001, 9002 und 9003 vorliegen, wobei das Verknüpfungsergebnis einem Ausgangskanal 4 der Adresse 9041 zugewiesen werden soll gemäß dem Booleschen Ausdruck 490012 . <9003> + c9002> = <9041> Ein handelsüblicher Mikrocomputer müßte zur Lösung dieser für Steuerungen typischen Aufgabe die dort in Wortvariablen enthaltenen Bitvariablen isolieren durch Maskierung, positionieren durch Schiebebefehle, invertieren durch Komplementärbefehle und verknüpfen durch logische Wortbefehle. Bestimmte Mikrocomputertypen könnten zur Lösung der Aufgabe die Eingangsvariablen abfragen durch Bit-Test-Befehle und verknüpfen durch bedingte Sprünge. Da Verknüpfungsaufgaben in Steuerungssystemen zudem vorzugsweise in der dargestellten Booleschen Form und nicht als Flußdiagramm programmiert werden, muß der Mikrocomputer das Verknüpfungsprogramm zunächst umsetzen in die erwähnten Befehlsfolgen seiner eigenen Sprache. Ein solches interpretatives Verfahren führt zu unerwünscht langen Befehlsausführungszeiten.
  • Ein typischer Logikprozessor könnte die gewünschte Verknüpfung direkt und schnell verarbeiten durch die Bitbefehlsfolge LADE 9001 UND NICHT 9003 ODER 9002 GLEICH 9041 Ihm fehlen jedoch die umfangreichen Wortverarbeitungsfähigkeiten eines Wort-Mikroprozessors.
  • Zur Programmierung des erfindungsgemäßen Mikrocomputersystems wird die Verknüpfungsaufgabe über eine Zuordnungstabelle umgesetzt in eine Befehlsfolge des verwendeten Mikroprozessortyps und in dem diesem eigentümlichen Kode im Programmspeicher 3 abgespeichert. Die Mikroprozessorbefehle der Zuordnungstabelle sind ausgewählt aus denjenigen Befehlen des verwendeten Prozessors, die einen Speicherplatz direkt adressieren, und frei den Bitbefehlen zugeordnet. Entsprechend der damit festgelegten Befehlskodierung ist der Befehlsdekoder 23 gemäß der Zuordnungstabelle Tab. 1 ausgelegt. Das Programm für obige Bitoperation ist in Tabelle 2 wiedergegeben.
  • Tabelle 1 Bitbefehl Mikroprozessorbefehl LADEN AND UND Speicher LADEN NICHT ADC Addiere mit Ubertrag UND I,DA Lade Akkumulator UND NICHT LDY Lade Y-Register ODER CMP Vergleiche Akkumulator ODER NICHT CPY Vergleiche Y-Register GLEICH ORA ODER Akkumulator Tabelle 2 Bitprogramm Abgespeichertes Prozessorprogranur LADEN 9001 AND 9001 UND NICHT 9003 LDY 9003 ODER 9002 CMP 9002 GLEICH 9041 ORA 9041 Bei der Abarbeitung des Programms holt die Zentraleinheit 1 in bekannter Weise jeden Befehl aus dem Speicher 3, interpretiert ihn, legt die darin enthaltene Adresse auf die Adressenschiene und gibt Steuersignale ab, um das adressierte Datenwort zu lesen oder zu beschreiben. Der Aktivierer 22 erkennt jedoch im Beispiel an der höchstwertigen Adressenstelle (9) daß die Adresse im Bereich der Bitvariablen liegt. Er trennt durch Ausschalten des Wortschalters 20 die Daten- und Steuerleitungen der Zentraleinheit 1 auf und aktiviert durch den Befehlsdekoder 23 und den Bitschalter 21 die Bitverarbeitung.
  • Die jeweils während des Hol#.zyklus im Befehlsregister 23 abqespeicherten Befehle werden (lann vom Verknüpfungsnetzwerk 24 und den Speichergliedern 25 wie folgt ausgeführt LADEN 9001 : logischen Zustand des Eingangs mit der Adresse 9001 lesen und im Speicher 25 ablegen.
  • UND NICHT 9003 : logischen ~/#ustand des Eingangs 9003 lesen, invertieren, mit dem Zustand des Speichers 25 konjunktiv verknüpfen und Ergebnis wieder dort speichern.
  • ODER 9002 : logischen Zustand des Eingangs 9002 lesen, mit dem Zustand des Speichers 25 disjunktiv verknüpfen und Ergebnis wieder dort speichern.
  • GLEICH 9041 : logische Zustande des Speichers 25 in den Ausgangskanal mit der Adresse 9041 schreiben.
  • In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Aktivierung nur für jeweils einen Programmschritt, d.h. jeweils aufgrund des Adressenbereiches erfolgt. Alternativ wird der Aktivierer 22 als speicherndes Schaltmittel ausgeführt, so daß die Aktivierung zwischen einem bestimmten Einschaltbefehl und einem bestimmten Ausschaltbefehl erhalten bleibt.
  • Im gemäß Fig. 1 und 2 beschriebenen Ausführungsbeispiel bestand das Schaltmittel, mit Hilfe dessen die Wortverarbeitung unwirksam gemacht wird, in einem auftrennbaren Wortschalter 20 für die Daten- und Steuerleitungen 31 und 32. Andere vorteilhafte Ausführungsformen verwenden getrennte Schienen 17, 18 für die Bitdaten und Bitschreibsignale, wie aus Fig. 3 hervorgeht, oder ein Steuerwerk für direkten Speicherzugriff, das den Schienenzugriff der Zentraleinheit abschaltet und seinerseits die Adressignale liefert, oder ein Schaltmittel, das der Zentraleinheit im Aktivzustand anstelle des vom Programmspeicher gelieferten Datenworts den Befehlskode Keine Operation" liefert.
  • Im gemäß Fig. 1 und 2 beschriebenen Ausführunc'#eispiel sind die Befehlseingänge der Bitverarbeitungseinneit 2 mit der Datenschiene 11 verbunden. Mit Hilfe des Signals von der Steuerschiene, das den Holezyklus kennzeichnet, wird der Befehl vorabgespeichert. In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform sind die Befehlseingänge der Bitverarbeitungseinheit 2 mit der Adressenschiene 10 verbunden, und die von dort empfangenen Signale werden nicht abgespeichert. Diese Ausführungsform ist bei Verwendung eines Mikroprozessortyps vorteilhaft, dessen Zahl von Befehlen mit direkter Speicheradressierung kleiner ist als die Zahl der vorgesehenen Bitbefehle. Hier werden bestimmte Teile der Befehlsadresse zur Interpretation als Bitoperation reserviert. Der Vorrat an Erweiterungsfunktionen die in der Bitverarbeitungseinheit vorkommen können, ergibt sich aus den praktischen Erfordernissen und ist keineswegs durch die Liste der in der Zentraleinheit ausführbaren Befehle in der Art beschränkt, daß die Erweiterungsfunktionen abgesehen von der wortweisen Verarbeitung bestimmten Befehlen der Zentraleinheit entsprechen müßten. In der Bitverarbeitungseinheit erfolgt eine eigenständige Interpretation der Befehle, sobald sie aktiviert ist.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung, die in Fig. 3 dargestellt ist, verwendet getrennte Adressenschienen für den Programmspeicher und die Variablen.
  • Die Variablen-Adressenschiene ist identisch mit der Programm-11 Datenschiene da die Variablen-Adressen direkt im Programm abgelegt sind. Zusätzlich sind eine gesonderte Bitdatenschiene 17 und eine Bitsteuerschienc 18 vorgesehen. Durch geeignete Befehle wird im Aktivzustand die Zentraleinheit 1 so gesteuert, daß sie aufeinanderfolgende Programmspeicheradressen ausgibt, ohne die gelesenen Befehlsworte zu interpretieren und auszuführen. Der Zeitaufwand für einen Ausführungszyklus der Zentraleinheit fällt dadurch weg. Die Bitverarbeitungseinheit 2 führt die Befehle aus, während die Zentraleinheit 1 sie liest.
  • Außer der höheren Geschwindigkeit hat diese Ausführungsform den Vorteil, daß alle Kode-Kombinationen des Mikroprozessor-Befehlsworts für Befehlskodes der Bitverarbeitungseinheit genutzt werden können und daß diese Kodes völlig unabhängig von der Zentraleinheit gewählt werden können, beispielsweise identisch mit dem Kode eines bestehenden Logikprozessors.
  • In dieser Ausführungsform besteht auch die Möglichkeit, über einen mehrpoligen, von der Aktivierungsleitung 40 des Aktivierers 22 betätigten Umschalter 8 die Adresseingänge 50 des Bit-Arbeitsspeichers 5 und der Bit-E-A-Kanäle 4 mit der Datenschiene 11, ihren Datenanschluß 51 über die besondere Bitschiene 17 mit der Bitverarbeitungseinheit 2 sowie die Schre ausgänge 39 dieser Einheit über die besondere Steuerschiene 18 mit den Schreibeingängen 52 des Bit-Arbeitsspeichers 5 und der Bit-E-A-Kanäle 4 nur im Aktivzustand zu verbinden, während im Inaktivzustand die Zentraleinheit in üblicher Weise über die Adress-, Daten- und Steuerleitungen mit denselben Bit-E-A-Kanälen und demselben Bitspeicher verbunden ist.
  • Eine weitere Variante zur Ausführungsform gemäß Fig.2 ist in Fig. 4 dargestellt. Sie erlaubt, Daten wahlweise als Einzelbits oder zusammengefaßt als Worte zu verarbeiten. Damit können z.B. Eingangsdaten wortweise in einen Arbeitsspeicher als Prozeßabbildspeicher transferiert, dort bitweise verknüpft und die Verknüpfungsergebnisse anschließend wortweise an Ausgangskanäle transferiert werden. Die Schwierigkeit liegt darin, daß in einem wortorganisierten Speicher nicht einzelne Bits, sondern nur ganze Worte geschrieben werden können. Eine bekannte Lösung des Problems besteht darin, das entsprechende Wort in ein Register der Zentraleinheit zu transferieren, dort nur das gewünschte Bit zu ändern und in einem dritten Schritt das geänderte Wort wieder in den Speicher zu schreiben. hierfür wäre ein besonderer, in üblichen Mikroprozessoren nicht realisierter Befehl erforderlich, dessen Ausführung drei Maschinenzyklen dauern würde. Die Lösung gemäß dieser Variante kommt dagegen mit einem einfachen, in der Bitverarbeitungseinheit ohnehin vorgesehenen Schreibbefehl "GLEICH" aus, der in einem Maschinenzyklus ausgeführt wird.
  • Gemäß Fig. 4 ist eine besondere Schaltungsanordnung vorgesehen, um besonders schnell einzelne Bits aus im Wortseicher enthaltenen Daten in der Bitverarbeitungseinheit verarbeiten zu können. Ein Wortdatenschalter 61 trennt im bitweisen Betrieb die Datenverbindung des Speichers zur Datenschiene 11 auf.
  • Ein besonderes Steuerteil 62 liest den bisherigen Inhalt der adressierten Wortspeicherzelle, speichert ihn vorübergehend kapazitativ direkt auf der Wortdatenleitung 63 des Speichers 7 mit Hilfe der Leitungskapazität oder diskreter Kondensatoren, ändert über einen Datenpfadschalter (Multiplexer ) 60 nur das ausgewählt Bit und schreibt noch im selben Maschinenzyklus das veränderte Wort zurück in dieselbe Speicherzelle.
  • Im Gegensatz zum eingangs erwähnten Stand der Technik, bei dem ein Wortprozessor und ein Bitprozessor durch einen Koordinierer wechselweise aktiviert werden und Zugriff zum Programmspeicher erhalten, handelt es sich bei der erfindungsgemäßen Bitverarbeitungseinheit nicht um einen vollständigen Bit-Prozessor. Sie besitzt keine selbständige Programmsteuerung und keinen eigenen Speicherzugriff, sondern im wesentlichen nur eine logische Verarbeitungseinheit, die durch Uminterprotierung von Programmschritten der Zentraleinheit in Betrieb genommen wird. Die Gesamtanlage verhält sich also wie ein einziger Rechner mit Wort- und Bitbefehlen. Das Programm für die Bit- und die Wortbearbeitung liegt frei gemischt in einem einzigen Programmspeicher. Damit ist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung billiger herzustellen als ein zusätzlicher Bitprozessor; das System ist einheitlich aufgebaut und ist unkompliziert programmierbar.
  • Durch ihre niedrige Komplexität und ihre geringe Zahl von Anschlüssen ist die Bitverarbeitungseinheit koster.-günstig als integrierte Schaltung herstellbar, die fast beliebige Standard-Mikroprozessoren zu einem sehr leistunqsfähigcn Wort- und Bitprozessorsystern erweitern kann.

Claims (5)

  1. RECHNERSYSTEM ZUR KOMBINIERTEN WORTVERARBEITUNG UND BITVERARBEITUNG PATENTANSPRUCHE 9 Rechnersystem zur kombinierten Wortverarbeitung (Verarbeitung von Mehrbitvariablen) und Bitverarbeitung (Verarbeitung von Einbitvariablen, insbesondere nach den Regeln der Booleschen Algebra), das eine Zentraleinheit mit gegebenem Funktionsvorrat i.w. zur Wortverarbeitung, einen Programmspeicher, Arbeitsspeicher und Ein- und Ausgabekanäle für Wort- und Bitvariable sowie Daten-, Adress- und Steuerschienen aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß eine Bitverarbeitungseinheit (2) mit den Schienen (10, 11, 12) verbunden ist, die ohne eigenes Programmsteuerwerk zum Empfang von Befehlskodes von den Schienen ausgerüstet ist und hierzu einen eigenen Befehlsdekoder (23) aufweist, der die vom Programmspeicher gelieferten Befehls- bzw. Datenwörter unabhängig von der Zentraleinheit interpretiert, daß die Bitverarbeitungseinheit weiter ein Verknüpfungsnetzwerk (24) zum Invertieren von Ein- und Ausgabedaten, zum UND-Verknüpfen und zum ODER-Verknüpfen von Vorergebnissen mit Eingangsdaten und Speicherglieder (25) zum Abspeichern von Ergebnissen aufweist, und diese Schaltmittel von den Ausgangssignalen des Befehlsdekoders (23) gesteuert werden, und daß die Bitverarbeitungseinheit (2) einen eingangsseitig mit den Schienen (10, 11, 12) verbundenen Aktivierer (22) aufweist, der bestimmte Befehlswortinhalte dekodiert und dann ausgangsseitig über eine Akti-(40) vierungsleitung e Bitverarbeitungseinheit in den Aktivzustand bringt und die Datenverarbeitung durch die Zentraleinheit unwirksam macht.
  2. 2 - Rechnersystem nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Aktivierer (22) ein Speicherglied aufweist, das ausgangsseitig mit der Aktivierungsleitung (40) verbunden istwund unddieses Speicherglied setzt, wenn er ein bestimmtes Befehlswort dekodiert, bzw. rücksetzt, wenn er ein bestimmtes anderes Befehlswort dekodiert.
  3. 3 - Rechnersystem nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Aktivierer (22) das Signal auf der Aktivierungsleitung (40) nur für jeweils einen Programmschritt durch Dekodierung des diesen Schritt definierenfür eine Bitfunktion eigentümlichen Befehlsworts erzeugt.
  4. 4 - Rechnersystem nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß über einen mehrkanaligen, von der Aktivierungsleitung (40) geschalteten Umschalter (8) im Aktivzustand die Adresseingänge (50) des Arbeitsspeichers (5) und der Eingangs- und Ausgangskanäle (4) für Bitvariable mit der Datenschiene (11), ihr Datenanschluß (51) ebenso wie der Datenanschluß der Bitverarbeitungseinheit (2) mit einer besonderen Bitdatenschiene (17) und ihre Schreibeingänge (52) ebenso wie der Schreibausgang (39) der Bitverarbeitungseinheit (2) mit einer besonderen Bitsteuerschiene (18) verbunden sind.
  5. 5 - Rechnersystem nach Anspruch 1 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Wortarbeitsspeicher (7) über eine Schaltungsanordnung (9) zum nach Wunsch bitweise oder wortweise organisierten Lesen oder Schreiben mit den Schienen (10, 11, 12) verbunden ist, daß diese Schaltungsanordnung einen Wortdatenschalter (61) aufweist, der bei bitweisem Betrieb offen ist, daß diese Schaltungsanordnung einen Datenpfadschalter (60) aufweist, der bei bitweisem Betrieb ein durch Adressignale wählbares Bit aus der Wortdatenleitung des Speichers mit einer der Datenschienen (11, 17) verbindet, und daß die Schaltungsanordnung von ihrem Steuerteil (62) so gesteuert wird, daß beim bitweisen Schreiben in den Speicher innerhalb eines Ar}>eitszyklus nacheinander der Datenwortinhalt ausgelesen und kapazitativ auf einer Wortdatenleitung (63) gespeichert, nur das ausgewählte Bit vom Datenpfadschalter verändert und das ganze Datenwort wieder in den Wortarbeitsspeicher geschrieben wird.
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