DE1549523B2 - Datenverarbeitungsanlage - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Datenverarbeitungsanlage mit einer Anzahl von Anlageteilen, welche durch Kommandos, die entsprechend dem Inhalt eines Befehlsregisters von einem Hauptsteuerteil erzeugt werden, steuerbar sind, jeweils Register sowie Verknüpfungsglieder enthalten und alle durch eine Informationssammelschiene verbunden sind, mit der die Register über durch entsprechende Kommandos gesteuerte, als Torschaltungen arbeitende Verknüpfungsglieder gekoppelt sind.

Eine Datenverarbeitungsanlage dieser Art ist z.B. aus der deutschen Auslegeschrift 1206 183 und der Zeitschrift »Proceedings of the Eastern Joint Computer Conference« 1959, Seiten 48 bis 57 bekannt. Im Zuge der Entwicklung der Halbleitertechnik hat sich der Aufbau der Schaltungseinheiten von Datenverarbeitungsanlagen fortlaufend vereinfacht, an der Verdrahtung der Anlagenteile miteinander hat sich jedoch nichts Wesentliches geändert. Insbesondere ist

ίο nach wie vor eine große Anzahl von Steuerleitungen zwischen dem Leitwerk oder der Hauptsteuereinheit der Datenverarbeitungsanlage und den gesteuerten Anlageteilen, insbesondere den zahlreichen Torschaltungen, durch die die verschiedenen Register der Anlageteile mit der zur Übertragung der Information zwischen den Anlageteilen dienenden Informationssammelschiene gekoppelt sind.

Die große Anzahl der bisher erforderlichen Steuerleitungen ist bei Datenverarbeitungsanlagen, die mit diskreten Bauelementen aufgebaut sind, aus Kostengründen unerwünscht und bei moderneren Datenverarbeitungsanlagen, die mit integrierten Schaltkreisen aufgebaut sind, führt sie sogar zu ernstlichen Problemen. Es ist inzwischen nämlich möglich geworden, sogenannte integrierte Großschaltungen herzustellen, bei denen eine große Anzahl, beispielsweise 100 bis 200 miteinander verbundener Verknüpfungsglieder u. dgl. auf einem einzigen Schaltungsplättchen zusammengefaßt sind. Es ist zu erwarten, daß in absehbarer Zukunft integrierte Großschaltungen mit bis zu 400 und mehr Verknüpfungsgliedern und Schaltungselementen wirtschaftlich hergestellt werden können. Während die Anzahl der Schaltungselemente, die auf einem Schaltungsplättchen untergebracht werden können, der Fläche des Schaltungsplättchens proportional ist, ist der für die Anschlußklemmen zur Verfugung stehende Platz am Rand des Plättchens nur proportional zum Umfang des Plättchens. Es läßt sich abschätzen, daß sich am Umfang des Schaltungsplättchens einer integrierten Großschaltung ungefähr 100 bis 120 Anschlußklemmen anbringen lassen. Wenn man die Datenverarbeitungsanlage also mit dem bekannten Verdrahtungsschema aufbaut, wird der Anzahl der Schaltungselemente, die eine integrierte Großschaltung enthalten kann, sehr bald dadurch eine Grenze gesetzt, daß die Anschlußmöglichkeiten für Steuerleitungen u.dgl. erschöpft sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, die Anzahl der Anschlüsse, die von einem Anlageteil einer Datenverarbeitungsanlage nach außen führen, so klein wie möglich zu halten.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch eine Datenverarbeitungsanlage der eingangs genannten Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Hauptsteuerteil mit den Anlageteilen sowohl über die Informationssammelschiene, der er die Kommandos zur Steuerung der Anlageteile zuführt, als auch über eine Kennungssammelschiene gekoppelt ist, der er Register-Richtungs-Kennsignale zuführt, welche dasjenige Register in einem der Anlageteile bezeichnen, das Information von der Informationssammelschiene aufnehmen oder an diese abgeben soll, und daß jeder Anlageteil ferner enthält: j

a) ein mit der Informationssammelschiene über i eine Torschaltung verbundenes örtliches Korn- j mandoregister,
b) eine mit Kennungssammelschiene verbundene

Erkennungsschaltung, die auf die für den betreffenden Anlageteil bestimmten Register-Richtungs-Kennsignale anspricht und die entsprechende Torschaltung zwischen der Informationssammelschiene und dem identifizierten Register des betreffenden Anlageteiles auftastet, und

c) einen örtlichen Steuerteil, der dem Inhalt des örtlichen Kommandoregisters entsprechende Steuersignale für die zu steuernde Anordnung des betreffenden Anlageteiles erzeugt.
Bei der Datenverarbeitungsanlage gemäß der Erfindung wird die Anzahl der für die verschiedenen Anlageteile erforderlichen äußeren Anschlüsse also dadurch im Vergleich zu den bekannten Datenverarbeitungsanlagen erheblich verringert, daß die verschiedenen Steuersignale, z. B. die Auftastimpulse für die Register-Torschaltungen, nicht über individuelle Leitungen, sondern in codierter Form über eine eigene Sammelschiene übertragen werden. Es wird also z. B. an Stelle der 127 individuellen Steuerleitungen nur eine Kennungssammelschiene mit sechs Adern benötigt.

Eine Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß Anlageteile, die zusammen eine Einheit der Datenverarbeitungsanlage bilden, ein Zustandsregister enthalten.

Vorzugsweise ist jeder Anlagenteil als integrierte Großschaltung. aufgebaut.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das Schaltbild eines Teiles einer Datenverarbeitungsanlage gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 das Schaltbild eines in Fig. 1 in Blockform dargestellten Rechenwerkes der Datenverarbeitungsanlage und

Fig. 3 ein Schaltbild eines Teiles des Rechenwerkes gemäß Fig. 2.

Die in Fig. 1 als Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellte Datenverarbeitungsanlage enthält eine Kennungs-Sammelschiene IDEN, eine Informationssammelschiene INFO und eine Antwort-Sammelschiene RPLY. An die Sammelschienen sind verschiedene Einheiten angeschlossen, und zwar eine . Hauptsteuereinheit MCU, eine Adressenmanipuliereinheit AMU, eine Speichereinheit MU, eine Recheneinheit AU und eine Eingabe-Ausgabeeinheit IOU. Jede dieser Einheiten enthält Register, deren Bezeichnungen die von ihnen zu erfüllenden Funktionen andeuten. Beispielsweise enthält die Hauptsteuereinheit MCU ein Befehlsregister IR, die Adressenmanipuliereinheit AMU ein Befehlsadressenregister IAR und ein Operandenadressenregister OAR, die Speichereinheit MU ein Speicheradressenregister MAR und ein Speicherdatenregister MDR, die Eingabe-Ausgabeeinheit IOU ein Dateneingaberegister IN und ein Datenausgaberegister OUT und schließlich die Recheneinheit AU (Fig. 2) ein A-Operandenregister OPA, ein B-Operandenregister OPB und ein Akkumulatorregister ,4CC. Jedes dieser Register enthält Schaltungsbausteine wie Flipflops zum Speichern einer großen Anzahl von Informationsbits. Die Informations-Sammelschiene INFO umfaßt eine große Anzahl von Leitern für eine entsprechende Anzahl von Informationsbits. Zwischen einem der Register und der Informations-Sammelschiene INFO können mittels steuerbarer Torschaltungen eine Anzahl von Informationsbits gleichzeitig (simultan) übertragen werden. Beispielsweise bezeichnet das Schaltsymbol 10 eine Anzahl von simultan steuerbaren Torschaltungen zur Übertragung einer entsprechenden Anzahl von Informationsbits von der Informations-Sammelschiene INFO zum Befehlsregister IR. Die Torschaltungen können z. B. aus UND-Gliedern bestehen und sind in den Figuren durch das übliche, schildförmige

ίο Schaltungs-Symbol mit dem Multiplikationssymbol (·) dargestellt.

Zusätzlich zu den genannten Registern enthält jede Einheit der Anlage nach F i g. 1 mindestens ein Kommandoregister CR sowie ein Zustandsregister, in der Hauptsteuereinheit MCU als Hauptzustandsregister MSjR und in den übrigen Einheiten als örtliches Zustandsregister LSR bezeichnet. Diese zusätzlichen Kommandoregister und Zustandsregister sind in ähnlicher Weise mit Torschaltungen für die steuerbare Übertragung von Informationsbits zwischen dem betreffenden Register und der Informations-Sammelschiene INFO ausgestattet. Die Informationsübertragung zwischen der Informations-Sammelschiene und den Registern kann je nach dem Zweck der einzelnen Register in der einen oder der anderen Richtung oder auch in beiden Richtungen erfolgen.

Sämtliche Torschaltungen für die Informationsübertragung zwischen der Informations-Sammelschiene INFO und einem Register stehen unter der Steuerung einer zugehörigen Register-Richtungs-Erkennungsschaltung R. Diese Erkennungsschaltungen R empfangen jeweils Signale aus der vieldrähtigen Kennungs-Sammelschiene IDEN. Die einzelnen Erkennungsschaltungen R tasten mit ihrem Ausgangssignal oder mit ihren Ausgangssignalen Torschaltungen auf, um eine Informationsübertragung zwischen der Informations-Sammelschiene INFO und einem erkannten Register in einer erkannten Richtung zu ermöglichen. Das heißt, das jeweils in der Kennungs-Sammelschiene IDEN anwesende Register-Richtungs-Kennsignal wird von der entsprechenden Erkennungsschaltung R erkannt und bewirkt eine Auftastung entsprechender Torschaltungen, so daß die Informationsübertragung aus dem betreffenden Register oder in das betreffende Register erfolgen kann. Jede Erkennungsschaltung ist außerdem mit einem Ausgang an die Antwort-Sammelschiene RPLY angeschlossen, um zu signalisieren (anzuzeigen), wenn eine Informationsübertragung vollständig durchgeführt ist.

Jede der in Fi g. 1 gezeigten Einheiten enthält mindestens einen örtlichen Steuerteil LP, der an ein entsprechendes Kommandoregister CR in der betreffenden Einheit angeschlossen ist. Die örtlichen Steuerteile LP in den verschiedenen Einheiten empfangen jeweils den Inhalt eines entsprechenden Kommandoregisters Ci? und liefern Steuersignale für die Behandlung des Inhalts anderer Register in der betreffenden Einheit. Anders als ein einziger gemeinsamer Zentralteil in einem herkömmlichen Computer sind die örtlichen Steuerteile LP, die auf die Einheiten in der Anlage nach Fig. 1 verteilt sind, verhältnismäßig einfach ausgeführt und lediglich dazu eingerichtet, diejenigen begrenzten Verarbeitungsschritte durchzuführen, die im Zusammenhang mit dem Inhalt der anliegenden Register erforderlich sind. Beispielsweise werden die mit 11 und 12 bezeichneten örtlichen Steuerteile LP in der Adressenmanipuliereinheit

AMU benötigt, um die Inhalte der Adressenregister IAR und OAR sowie des örtlichen Zustandsregisters LSR zu erhöhen, zu erniedrigen und anderen verhältnismäßig einfachen Operationen zu unterziehen. In der Speichereinheit MU werden die mit 13 und 14 bezeichneten örtlichen Steuerteile LP lediglich benötigt, um das Einspeichern oder Heraussuchen von Informationen im Speicher MS zu steuern und einfache Operationen im Zusammenhang mit der Paritätserzeugung und -prüfung sowie der Zustandsregistrierung durchzuführen. In der Eingabe-Ausgabeeinheit /Ot/werden die mit 15 und 16 bezeichneten örtlichen Steuerteile LP einfach für die Steuerung der Pufferungsoperationen benötigt, die sich bei der Informationsübertragung zwischen der Eingabe-Ausgabeeinrichtung IOD und der Datenverarbeitungsanlage ergeben.

Die Hauptsteuereinheit MCU unterscheidet sich von den anderen Einheiten der Anlage nach Fig. 1 darin, daß sie zusätzlich zum örtlichen Steuerteil LP noch einen Hauptsteuerteil MP enthält. Der Hauptsteuerteil MP ist etwas komplexer aufgebaut, da seine Hauptaufgabe darin besteht, den Inhalt des Befehlsregisters IR auszuwerten sowie entsprechende Signale zu erzeugen und in die Sammelschienen IDEN und INFO zu schicken, um Quellen- und Bestimmungsregister an anderen Stellen der Anlage kenntlich zu machen (zu identifizieren) sowie Kommandos für die Übertragung nach identifizierten Kommandoregistern CR in der gesamten Anlage auszugeben. Der Hauptsteuerteil MP wird bei der Verarbeitung des Inhalts des Befehlsregisters IR außerdem auch durch Eingangssignale vom örtlichen Steuerteil LP und vom Hauptzustandsregister MSR gesteuert. Der Hauptsteuerteil MP erhält ferner Eingangssignale von der Antwort-Sammelschiene RPLY, durch die ihm angezeigt wird, daß eine andere Einheit in der Anlage eine identifizierte Informationsübertragung vollständig durchgeführt hat.

Eine Befehlseinholschaltung IFM, die als zur Hauptsteuereinheit MCU gehörig angesehen werden kann, ist mit Ausgängen an die Kennungs-Sammelschiene IDEN und die Informations-Sammelschiene INFO sowie mit einem Eingang an die Antwort-Sammelschiene RPLY angeschaltet. Die Informationseinholschaltung steuert die Übertragung eines identifizierten Befehls von einem Speicher MS in der Speichereinheit zum Befehlsregister IR auf Grund des Inhalts des Befehlsadressenregisters IAR. Die Hauptsteuereinheit MCU steuert dann auf Grund des Inhalts des Befehlsregisters IR die Durchführung des Befehls durch die Datenverarbeitungsanlage, der z. B. die sukzessive Durchführung verschiedener Elementaroperationen und die Erhöhung oder konditioneile Modifikation des Inhalts des Befehlsadressenregisters IAR beinhalten kann. Anschließend benutzt die Befehlseinholschaltung IFM den neuen Inhalt des Befehlsadressenregisters IAR dazu, den nächsten Befehl herauszuholen und zum Befehlsregister IR zu übertragen.

An Hand der F i g. 2 und 3 soll jetzt die Recheneinheit AU beschrieben werden, die ungefähr 60 % der Bauelemente oder des Schaltungsaufwands der gesamten Anlage umfassen kann. Die in Fi g. 2 gezeigte Recheneinheit enthält das örtliche Zustandsregister LSR, das A-Operandenregister OPA, das B-Operandenregister OPB und das Akkumulatorregister ACC. Jedem dieser Register ist ein entsprechendes Kommandoregister CR zugeordnet. Die Informationsübertragung von der Informations-Sammelschiene INFO zu den Kommandoregistern CR sowie zwischen den anderen Registern und der Informations-Sammelschiene INFO wird durch zugehörige Register-Richtungs-Erkennungsschaltungen R gesteuert. Die Erkennungsschaltungen R werden ihrerseits durch Register-Richtungs-Anzeigesignale von der Kennungs-Sammelschiene IDEN gesteuert und liefern ein

ίο oder mehrere Signale an die Antwort-Sammelschiene RPLY, wenn die Informationsübertragung durchgeführt ist.

Der Inhalt des in F i g. 2 mit 20 bezeichneten Kommandoregisters CR wird einem örtlichen Rechensteuerteil ALP zugeleitet und dort verwertet. Der Inhalt der mit 21,22,23 bezeichneten anderen Kommandoregister CR wird entsprechenden örtlichen Steuerteilen LP zugeleitet. Der örtliche Rechensteuerteil ALP und die örtlichen Steuerteile LP sind durch eine örtliche Steuersammeischiene LCB und eine örtliche Informationssammelschiene LIB untereinander verbunden.

Der örtliche Rechensteuerteil ALP steuert die Durchführung von Rechenoperationen wie Additionen, Subtraktionen, Multiplikationen, Divisionen u. dgl., er kann als integrierte Schaltungsbaugruppe mit einem Nurlesespeicher ausgeführt sein, der Abläufe von Elementaroperationen enthält, die für die entsprechenden Rechenoperationen wie Addition, Subtraktion usw. durchzuführen sind. Jede gespeicherte Elementaroperation enthält die Adresse der nächsten im Zuge des betreffenden Programm- oder Operationsablaufs durchzuführenden Elementaroperation im Lesespeicher. Die erste Elementaroperation des Programms, z.B. des Additionsprogramms, wird dadurch eingeleitet, daß die Adresse dieser Operation im Lesespeicher des örtlichen Rechensteuerteils ALP von der Hauptsteuereinheit MCU über die Informations-Sammelleitung INFO zum Kommandoregister 20 in F i g. 2 übertragen wird. Bei der Durchführung der erforderlichen Elementaroperationen manipuliert der örtliche Rechensteuerteil ALP die Inhalte der Operandenregister und des .Akkumulatorregisters OPA, OPB und ACC über die örtlichen Sammelschienen und die entsprechenden örtlichen Steuerteile LP.

An Hand der Fig. 3 soll jetzt der in Fig. 2 angemerkte Teil mit dem A-Operandenregister OPA ausführlicher beschrieben werden. Die Erkennungsso schaltung R wird in F i g. 3 durch einen gestrichelten Block umfaßt, sie enthält einen Decodierer Dl mit einem an die Kennungs-Sammelschiene IDEN angeschlossenen Eingang. Der Decodierer Dl hat entsprechende Ausgänge zum Identifizieren der Ubertragungsrichtungen für die identifizierten der zugehörigen Register. Ein Ausgang des Decodierers Dl ist an den Setzeingang eines Flipflops Al angeschlossen, um die Informationsübertragung von der Informations-Sammelschiene INFO zum A-Operandenregister OPA zu steuern. Ein anderer Ausgang des Decodierers Dl ist an den Setzeingang eines Flipflops AO angeschlossen, um die Informationsübertragung vom A-Operandenregister OPA zur Informations-Sammelschiene INFO zu steuern. Ein dritter Ausgang des Decodierers Dl ist an den Setzeingang eines Flipflops CI angeschlossen, um die Kommandoübertragung von der Informations-Sammelschiene INFO zum Kommandoregister CR zu steuern.

Es soll jetzt die Arbeitsweise der Erkennungsschaltung R nach Fig. 3 bei der Übertragung eines Operanden von der Informations-Sammelschiene INFO zum A-Operandenregister OPA beschrieben werden. Als erstes wird ein Register-Richtungs-Kennsignal von der Kennungs-Sammelschiene IDEN dem Decodierer Dl zugleitet und dort unter Erzeugung eines das Flipflop AI setzenden Ausgangssignals decodiert. Anschließend wird die Operandeninformation in der Informations-Sammelschiene INFO bereitgestellt und über eine Torschaltung 25 (die durch das Flipflop AI aufgetastet ist) dem A-Operandenregister OPA zugeleitet. Die die Torschaltung 25 durchlaufende Operandeninformation ruft ein Antwortsignal hervor, das über eine auf getastete Torschaltung 26 in die Antwort-Sammelschiene RPLY und zum Zurücksetzeingang des Flipflops AI gelangt. Die Übertragungen vom A-Operandenregister OPA und zum Kommandoregister CR erfolgen in entsprechender Weise.

Der örtliche Steuerteil LP wird in F i g. 3 ebenfalls von einem gestrichelten Block umfaßt. Dieser örtliche Steuerteil LP enthält einen Decodierer D2, der bei Empfang des Inhalts des Kommandoregisters CR Ausgangssignale liefert, die selektiv entsprechende Torschaltungen 28, 30 und 31 im örtlichen Steuerteil LP auftasten. Die Auftastung der Torschaltung 28 bewirkt eine Übertragung von der örtlichen Informationssammelschiene LIB zum A-Operandenregister OPA. Das auf einer Ausgangs-Leitung 29 des Decodierers D2 erzeugte Signal bewirkt eine Löschung des Operandenregisters OPA. Die Auftastung der Torschaltung 30 bewirkt eine Übertragung des Inhalts des Registers OiM auf die örtliche Informationssammelschiene LIB. Die Auftastung der Torschaltung 31 bewirkt die Übertragung des Komplements des Inhalts des Registers OPA auf die örtliche Informationssammelschiene LIB. Eine weitere Torschaltung 32 wird durch ein Signal vom örtlichen Rechensteuerteil ALP über die örtliche Steuersammeischiene LCB aufgetastet. Wenn die Torschaltung 32 aufgetastet ist, kann ein vom örtlichen Rechensteuerteil ALP auf die örtliche Informationssammelscbiene LIB gegebenes Elementarkommando zum Kommandoregister CR gelangen.

Es soll jetzt der konstruktive Aufbau der in Fig. 1 bis 3 gezeigten Datenverarbeitungsanlage betrachtet werden. Die Anlage enthält eine Anzahl von Einheiten, die für die Durchführung der Aufgaben einer Mehrzweck-Datenverarbeitungsanlage mit gespeichertem Programmablauf erforderlich sind. Dazu gehören die Hauptsteuereinheit MCU, die Adressenmanipuliereinheit AMU, die Speichereinheit MU, die Recheneinheit AU und die Eingabe-Ausgabeeinheit IOU. Diese Einheiten sind lediglich durch Sammelschienen wie die Kennungs-Sammelschiene IDEN, die Informations-Sammelschiene INFO und die Antwort-Sammelschiene RPLY untereinander verbunden.

Die Kennungs-Sammelschiene IDEN enthält so viele Leiter, daß die Signalcodes für sämtliche Register-Richtungs-Kennsignale der Anlage übertragen werden können. Bei der hier dargestellten Anlage sind 32 solche Register-Richtungs-Kennsignale möglich, so daß für die Kennungs-Sammelschiene IDEN fünf Leiter benötigt werden. Zum Unterschied davon werden bei einem Computer herkömmlicher Ausführung in diesem Falle 32 Drähte für die Übertragung von Auf tastsignalen von einem Zentralteil zu den verschiedenen Register-Torschaltungen benötigt.

Der Preis, den man bei der vorliegenden Anlage für diese Verringerung der Anzahl von Auftastsignalleitern zahlen muß, ist die Anordnung einer Register-Richtungs-Erkennungsschaltung R bei jedem Register der Anlage. Wenn man die Datenverarbeitungsanlage jedoch aus integrierten Schaltungsbaugruppen aufbaut, spielt dies jedoch praktisch keine Rolle.

Die Informations-Sammelschiene INFO enthält so viele Leiter (z.B. 16), daß die Informationsbits eines Befehlswortes, eines Kommandowortes, einer Speicheradresse, eines Datenwortes oder angemessener Teile oder Kombinationen dieser Wörter parallel

übertragen werden können. Sämtliche Übertragungen der Inhalte eines Registers in einer Einheit zu einem Register in einer anderen Einheit erfolgen über die Informations-Sammelschiene INFO unter der Steuerung durch Register-Richtungs-Kennsignale, die vorher oder gleichzeitig in der Kennungs-Sammelschiene IDEN bereitgestellt werden. Sämtliche Informationsübertragungen geschehen in gleichartiger Weise, gleichgültig ob die übertragene Information ein Befehl, ein Kommando, eine Adresse oder ein Datenwort ist. Dies ermöglicht es, die Anzahl von Anschlüssen, die zwischen der Sammelschiene und den einzelnen Einheiten der Anlage erforderlich sind, gering zu halten.

Jede der fünf Einheiten MCU, AMU, MU, IOU der Anlage nach Fig. 1 enthält mindestens ein Kommandoregister CR und mindestens einen dazugehörigen örtlichen Steuerteil LP, der entsprechend dem Inhalt des betreffenden Kommandoregisters CR die Inhalte der anderen Register der betreffenden Einheiten manipuliert. Zu den anderen Registern gehören Zustandsregister, Befehlsregister, Adressenregister und verschiedene Datenregister. Die vorliegende Ausführung, bei der örtliche Steuerteile LP auf die gesamte Anlage verteilt und unmittelbar bei den von ihnen gesteuerten Registern angeordnet sind, unterscheidet sich von den herkömmlichen Anlagen, bei denen ein einziger Zentralteil über eine Vielzahl von Leitern mit über die Anlage verteilten Informationssteuerstellen verbunden ist.

Bei der Anlage nach Fig. 1 ist jede der fünf Einheiten aus einer sehr großen Anzahl von Elementarschaltkreisen und Verknüpfungsgliedern aufgebaut. Zusätzlich zu den dargestellten, zur Informationsübertragung dienenden und als Torschaltungen arbeitenden Verknüpfungsgliedern enthält jedes Register eine Vielzahl von Flipflops, die jeweils aus überkreuz gekoppelten Verknüpfungsgliedern aufgebaut sind. Für eine verhältnismäßig kleine Datenverarbeitungsanlage der hier angegebenen Ausführung mit einer Informations-Sammelschiene INFO aus 16 Leitern für ein 16-Bit-Wort werden für jede der vier Einheiten MCU, AMU, MU und IOU jeweils ungefähr 300 Verknüpfungsglieder benötigt. Für jede dieser Einheiten aus ungefähr 300 Verknüpfungsgliedern sind für den Anschluß an die einzelnen Sammelschienen der Anlage jeweils nur ungefähr 30 Drähte erforderlich. Es lassen sich daher sämtliche vier Einheiten jeweils aus einer einzigen integrierten Schaltungsbaugruppe mit 300 Verknüpfungsgliedern der erforderlichen Verdrahtung und weniger als 100 äußeren Anschlüssen zum Anschalten an die Sammelschienen der Anlage aufbauen.

Die integrierte Schaltungstechnik hat derzeit (De-

309514/330

zember 1966) jedoch noch nicht den Stand erreicht, daß sich 300 einwandfreie und betriebsfähige Verknüpfungsglieder herstellungsmäßig zu einer einzigen integrierten Baugruppe zusammenfassen lassen. Die vier Haupteinheiten MCU, AMU, MU und IOU der Anlage nach F i g. 1 sind daher jeweils als in zwei Teileinheiten unterteilt dargestellt, wobei die Unterteilung durch gestrichelte Linien angedeutet ist. Beispielsweise ist die Adressenmanipuliereinheit AMU in eine erste Teileinheit AMUl mit einem Befehlsadressenregister IAR und eine zweite Teileinheit AMU2 mit einem Operandenadressenregister OAR und einem örtlichen Zustandsregister LSR unterteilt. Diese Teileinheiten sind jeweils für sich unter Steuerung durch eine entsprechende Erkennungsschaltung R an die Sammelschienen der Anlage anschaltbar, und jede Teileinheit enthält einen eigenen örtlichen Steuerteil zum Manipulieren der Inhalte ihrer Register.

Zwischen den beiden Teileinheiten AMUl und AMU2 der Einheit AMU können einige Verbindungen notwendig oder erwünscht sein, wie durch die Verbindung 11' zwischen den beiden mit 11 und 12 bezeichneten örtlichen Steuerteilen LP angedeutet. Jede der beiden Teileinheiten von AMU kann ungefähr 150 Verknüpfungsglieder umfassen, wobei ungefähr 30 bis 50 Leiter für den Anschluß an die Sammelschienen der Anlage und eine kleinere Anzahl von Verbindungsleitungen 11' zwischen den beiden Teileinheiten benötigt werden.

Für die beiden Teileinheiten MUl und Mt/2 der Speichereinheit MU werden zusätzlich zu den Anschlüssen über die Hauptsammeischienen örtliche Leitungsverbindungen 13' benötigt. Der Speicher MS hat im vorliegenden Fall Speicherplätze für 4096 Wörter aus jeweils 16 Bits. Die örtlichen Verbindungsleitungen 13' zwischen den Teileinheiten umfassen ungefähr 5 Drähte, und die örtlichen Verbindungen zwischen jeder Teileinheit und dem Speicher MS umfassen ungefähr 32 Drähte. Es kann daher jede der beiden Teileinheiten ungefähr 30 Klemmen zum Anschluß an die Sammelschienen IDEN, INFO und RPLY sowie ungefähr 40 Klemmen für die Verbindung untereinander und mit dem Speicher MS haben. Die Gesamtzahl von Klemmen an jeder Teileinheit, nämlich 60, liegt noch gut unterhalb der praktikablen Anzahl von 100 bis 120 äußeren Anschlüssen für eine integrierte Baugruppe. Jede der beiden Teileinheiten IOU1 und IOU2 der Eingabe-Ausgabeeinheit IOU benötigt weniger als die insgesamt 60 Anschlußklemmen, die für die Teileinheiten der Speichereinheit MU erforderlich sind. Die Befehlseinholschaltung IFU umfaßt Matrix- und Programmsteuereinrichtungen, die ohnehin ein für die Herstellung als große integrierte Baugruppe ausreichend kleines Anschluß/Verknüpfungsglied-Verhältnis besitzen.

Die erfindungsgemäß ausgelegte Anlage läßt sich daher aus integrierten Schaltungsbaugruppen unterschiedlicher Größe aufbauen. Das heißt, der Konstrukteur wird normalerweise integrierte Baugruppen verwenden, die so groß sind (so viele Verknüpfungsglieder enthalten), wie es herstellungstechnisch möglich ist. Wenn dagegen die herstellungstechnisch verfügbaren Baugruppen nicht mit der für den Aufbau einer vollständigen Einheit erforderlichen Anzahl von Verknüpfungsgliedern hergestellt werden können, kann man die Einheit in mehrere kleinere Einheiten aufteilen, die teilweise autonom arbeiten. Jede dieser kleineren Teileinheiten hat eine für die Verbindung mit den Sammelschienen der Anlage und untereinander ausreichende Anzahl von äußeren Anschlüssen, beispielsweise 100. Die Verwendung solcher kleinerer Einheiten ist möglich, d. h. für die geringere Anzahl von in der kleineren Einheit enthaltenen Verknüpfungsgliedern werden nicht mehr als die praktisch verfügbare Anzahl von Anschlußklemmen benötigt, da erfindungsgemäß jede als integrierte Baugruppe ausgeführte Teileinheit der Anlage eine örtliche Regjster-Richtungs-Erkennungsschaltung, ein Kommandoregister und einen örtlichen Steuerteil enthält. Jede Baugruppe mit mehr als 50 Verknüpfungsgliedern hat ein Verknüpfungsglied-Anschluß-Verhältnis von mindestens 2:1.

Für die als Block in Fig. 1 und im einzelnen in Fig. 2 und 3 dargestellte Recheneinheit AU werden bei der obenerwähnten, verhältnismäßig einfachen Datenverarbeitungsanlage ungefähr 1200 Verknüpfungsglieder benötigt. Da 1200 Verknüpfungsglieder beim derzeitigen Stand der Herstellungstechnik zu viel für eine einzige integrierte Baugruppe sind, ist in Fig. 2 die Recheneinheit AU durch gestrichelte Linien in vier jeweils als integrierte Baugruppe ausführbare Teileinheiten AUl bis A 1/4 unterteilt. Jede Teileinheit enthält ein Informationsregister, ein Kommandoregister CjR, eine Erkennungsschaltung R zum Auftasten der Informationsübertragungsgatter und einen örtlichen Steuerteil LP zum Verarbeiten der Inhalte des Informationsregisters und zum Übertragen von Information zwischen dem Informationsregister und der örtlichen Informationssammelschiene LIB. Auf diese Weise kann jede Teileinheit der Recheneinheit als integrierte Baugruppe mit einer ausreichend großen Anzahl von Verknüpfungsgliedern und einer ausreichend kleinen Anzahl von Klemmen zum Anschluß an die Sammelschienen der Anlage und die örtlichen Sammelschienen aufgebaut werden.

Die funktionelle Arbeitsweise der Anlage nach Fig. 1 ist ähnlich der einer herkömmlichen Mehrzweck-Datenverarbeitungsanlage bekannter Ausführung. Sie weicht hiervon nur insofern ab, wie der konstruktive oder schaltungstechnische Aufbau anders ist. Die Arbeitsweise der Anlage nach Fig. 1 läßt sich kurz wie folgt beschreiben: Die Befehlseinholschaltung IFM liefert zunächst Register-Richtungs-Kennsignale sowie Kommandosignale, die die Übertragung eines ersten Befehls von der Speichereinheit MU zum Befehlsregister IR in der Hauptsteuereinheit MCU bewirken. Der Hauptsteuerteil MP wertet den Befehl im Befehlsregister IR aus und liefert Register-Richtungs-Kennsignale an die Kennungs-Sammelschiene IDEN, um einen Weg für die Übertragung der Inhalte eines identifizierten Registers zu einem anderen identifizierten Register zu schaffen. Die vom einen zum anderen Register übertragene Information kann eine Adressen-, Daten-, Zustande- oder Kommandoinformation sein. Viele solche Übertragungen können für die Durchführung eines Befehls erforderlich sein. Der Hauptsteuerteil MP liefert außerdem Kommandos über die Informations-Sammelschiene INFO an ein Kommandoregister CR, das durch ein an die Kennungs-Sammelschiene IDEN geliefertes Register-Richtungs-Signal identifiziert wird. Nachdem die Hauptsteuereinheit MCU die Durchführung eines Befehls beendet hat, wird die Adresse im Befehlsadressenregister IAR erhöht oder anderweitig modifiziert, woraufhin dann die Befehlseinholschaltung

IRM den nächsten Befehl einholt.

Der Vollzug einer Informationsübertragung oder die Durchführung eines Kommandos durch eine Einheit wird an die Hauptsteuereinheit MCU oder die Befehlseinholschaltung IFM über die Antwort-Sammelschiene RPLY zurückgemeldet. Die Verwendung von Antwortsignalen ist hier beispielsweise für eine asynchron arbeitenden Datenverarbeitungsanlage angegeben. Die Erfindung läßt sich jedoch ebensogut auch auf Datenverarbeitungsanlagen mit fester Zeitsteuerung, die synchron arbeiten, anwenden.

Während vorliegend beispielsweise nur eine Speichereinheit MU gezeigt ist, lassen sich Anwendungs-

beispiele der Erfindung auch so gestalten, daß zusätzliche ähnliche, im wesentlichen autonome Speichermoduleinheiten vorgesehen sind. Ebenso können auch andere Einheiten der Anlage durch Hinzufügen ähnlicher, an die Sammelschienen der Anlage angeschlossener Einheiten in Modulform erweitert werden. Auf Grund der Verwendung der beschriebenen Sammelschienen und der Anschaltung weitgehend autonomer integrierter Baugruppen an diese

ίο Sammelschienen läßt sich ohne weiteres eine ganze Familie von erweiterbaren oder einschränkbaren Datenverarbeitungsanlagen entsprechend den wechselnden Anforderungen der Benutzer aufbauen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Datenverarbeitungsanlage mit einer Anzahl von Anlageteilen, welche durch Kommandos, die entsprechend dem Inhalt eines Befehlsregisters von einem Hauptsteuerteil erzeugt werden, steuerbar sind, jeweils Register sowie Verknüpfungsglieder enthalten und alle durch eine Informationssammelschiene verbunden sind, mit der die Register über durch entsprechende Kommandos gesteuerte, als Torschaltungen arbeitende Verknüpfungsglieder gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptsteuerteil ( MP) mit den Anlageteilen (MCUl), MCU2, AMUl, AMU2, MUl, MC/2, AUl bis AU4, IOU1, IO t/2) sowohl über die Informationssammelschiene (INFO), der er die Kommandos zur Steuerung der Anlageteile zuführt, als auch über eine Kennungssammelschiene (IDEN) gekoppelt ist, der er Register-Richtungs-Kennsignale zuführt, weiche dasjenige Register (IR, IAR, OAR, MAR, MDR, IN, OUT, OPA, OPB, ACC) in einem der Anlageteile bezeichnen, das Information von der Informationssammelschiene aufnehmen oder an diese abgeben soll, und daß jeder Anlageteil ferner enthält:

a) ein mit der Informationssammelschiene (INFO) über eine Torschaltung verbundenes örtliches Kommandoregister (CR),

b) eine mit Kennungssammelschiene (IDEN) verbundene Erkennungsschaltung (R), die auf die für den betreffenden Anlageteil bestimmten Register-Richtungs-Kennsignale anspricht und die entsprechende Torschaltung (10, 25, 26, 28, 30, 31) zwischen der Informationssammelschiene und dem identifizierten Register des betreffenden Anlageteiles auftastet, und

c) einen örtlichen Steuerteil (LP), der dem Inhalt des örtlichen Kommandoregisters ( CR) entsprechende Steuersignale für die zu steuernde Anordnung des betreffenden Anlageteiles erzeugt.

2. Datenverarbeitungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Anlageteile (MCUl, MCU2; AMUl, AMU2; MUl, MU2; AUl bis AUA; IOU1, IOU2), die zusammen eine Einheit (MCU, AMU, MU, AU, IOU) der Datenverarbeitungsanlage bilden, ein Zustandsregister (MSR, LSR) enthalten.

3. Datenverarbeitungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Anlageteil als integrierte Großschaltung aufgebaut ist.