DE2050578A1

DE2050578A1 - Holographisches Datenverarbeitungs system

Info

Publication number: DE2050578A1
Application number: DE19702050578
Authority: DE
Inventors: James Armour Bing hampton NY Mc Donnell (V St A)
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1969-10-16
Filing date: 1970-10-15
Publication date: 1971-04-29
Also published as: FR2068186A5; GB1253177A; SE360939B; NL7015106A; US3651485A; DE2050578C3; CA927645A; JPS525818B1; DE2050578B2

Description

IBM Deutschland Internationale Büro-Maschinen Geselkchaft mbH

Anmelderin:

Amtliches Aktenzeichen: Aktenzeichen der Anmelderin:

Böblingen, 13, Oktober 1970 ru-rz

International Business Machines Corporation, Armonk, N.Y. 10504 Neuanmeldung
Docket EN 968 023

Holographisches Datenverarbeitungssystem

Die Erfindung betrifft ein holographisches Datenverarbeitungssystem, bei dem insbesondere jedes Hologramm auf einer holographischen Anordnung, die alle arithmetischen und logischen Funktionen des Datenverarbeitungssystems liefert, ausgewählt wird.

In der Entwicklung der modernen Rechnertechnik zeichnen sich immer mehr zwei prinzipielle Wege ab, die in der Zukunft für den Aufbau von Datenverarbeitungssystemen maßgebend sein dürften. Das eine Prinzip besteht darin, daß sämtliche im Datenverarbeitungssystem verwendeten Einheiten, wie die Speichereinheit, die zentrale Recheneinheit, die Steuereinheiten für die Ein- und Ausgäbegeräte und andere aus monolithischen Schaltkreisen bestehen, die einen hohen Integrationsfaktor aufweisen. Bei derartigen Rechnersystemen versucht man vor allem alle verschiedenen Einheiten aus gleichen Speichereinheiten herzustellen, damit der Herstellungsprozeß für ein gemeinsam verwendbares Modul möglich wird. Der andere prinzipielle Weg besteht darin, die Datenverarbeitungssysteme mit optischen Mitteln aufzubauen. So hat sich in der letzten Zeit vor allem zur Speicherung von Daten und Befehlen die Anwendung der Holographie als sehr nützlich erwiesen. Mit Hilfe der Holographie ist es insbesondere möglich, sehr hohe Speicherkapazitäten und Speicherdichten sowie eine sehr kleine Zugriffszeit zu den einzelnen gespeicherten Informationen zu erreichen.

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Beiden prinzipiellen Methoden haftet jedoch der Nachteil an, daß trotz unbestreitbarer Vorteile der einen oder der anderen Lösung ein hochintegriertes sehr schnelles System nicht geschaffen werden kann, da z.B. die Vorteile der holographischen Speicherung von Daten dadurch eingeschränkt werden, daß zur Auswertung der ausgelesenen Informationen normale integrierte Schaltkreise verwendet werden müssen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein kleines kompaktes Datenverarbeitungssystem mit einer sehr dichten Anordnung der einzelnen Bauteile zu schaffen, das alle logischen und arithmetischen Funktionen unter holographischer Steuerung ausführen kann.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe besteht darin, daß es aus einer Vielzahl monolithischer Schaltkreise besteht, die lichtempfindliche Schaltungseinheiten enthalten, die durch Lichtstrahlen gesteuert werden, deren Huster durch in einem Hologrammspeicher gespeicherte entsprechende Hologramme erzeugt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Gesamtansicht der Anordnung des erfindungsgemäßen Datenverarbeitungssystems;

Fig. 2 eine genaue Darstellung eines Steuermoduls, welches steuerbare Schaltungen und lichtempfindliche Einheiten enthält, welche auf Lichtmuster durch Einschalten der steuerbaren Schaltungen ansprechen;

Fign. 3-6 genaue Schaltungsanordnungen für UND-Glieder, ODER-Glieder, Treiberschaltungen und Trigger;

Fig. 7 einen Lageplan, der die Spalten- und Zonenstellen

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der verschiedenen steuerbaren Einheiten des in Fig. 2 gezeigten Steuennoduls wiedergibt, und

Fign. 8-14 verschiedene Lichtmuster, die auf das in Fig. 2

gezeigte Steueraodul auftreffen und eine Additionsinstmktion durchfahren, wobei jedes Muster ein Steuerwort darstellt.

Ein Prinzipschaltbild eine« herkömmlichen Digitalrechners mit Programmsteuerung, die durch holographische Muster erfolgt, ist in Fig. 1 gezeigt. Eine derartige Anordnung umfaßt u.a. einen Speicher 1 «dt zugehörigen Abfrageverstärkern 2, Sperren 3, Decodierer 4, Speicheradreßregister 5 und 5A, ein Instruktionsadreßregister 6 und eine Steuerkonsole 7. Alle Einheiten sind so miteinander verbunden, daß Daten und Adreßinformationen in den Speicher 1 und aus diesen heraus auf bekannte Art übertragen werden können. Der Rechner umfaßt weiter eine arithmetische und logische Einheit ALU, welche die Datenregister A, B und Z durch die Datenleitungen 8, 9 und IO entsprechend miteinander verbindet. Alle arithmetischen und logischen Funktionen des ALU werden unter Steuerung eines OP-Coderegisters 11 eingeleitet und der Ablauf einer gewählten Operation wird durch Mikroprograam-Adreßregister 12 und 13 überwacht. Alle Operationen werden durch den Taktgeber 14 synchronisiert. Bei dieser Anordnung werden das Programm und die Operationsreihenfolge für einen gewählten Operationscode dadurch gesteuert, daß man Impedanzen in bestimmten logischen Schaltungen mit gilfe von eindeutigen Mustern von Lichtstrahlungen steuert. (Ein Schema der auf diese Weise eingeschalteten Schaltungen ist in Flg. 2 gezeigt.)

Die verschiedenen Lichteaster werden aus Hologrammen erzeugt, welche eine Holograa«gruppe 2O bilden, die z.B. 64 χ 64 Reihen groß ist und 4096 verschiedene aber jeweils eindeutige Lichtmuster liefert, alt welchen ausgewählte Verknüpfung?schaltungen im Modul so betätigt werden können, daß sie einen gewünschten

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MikrobefehIsschritt ausführen. Eine vorgegebene Anzahl derartiger Schritte oder Mikroprogramme wird bei der Ausführung eines gewünschten Operationscodes benutzt, der durch eine Instruktion vorgeschrieben ist, die im Operationsregister 11 des Rechners steht. Jedes Mikroprogramm wird durch eine eindeutige Orientierung eines kohärenten Lichtstrahles 21a selektiert, der von einem Abtastlaser 21 ausgeht, welcher durch einen über eine Leitung 23 an das Mikroprogramm-Adreßregister 12 angeschlossenen Decodierer 22 gesteuert wird. Jede durch dieses Register ausgegebene Adresse wird auf den Decodierer 22 geleitet, der die Adreßdaten in Signale umwandelt, mit denen der Abtastlaser so gesteuert wird, daß er eine räumlich eindeutige Orientierung für den Strahl 21a liefert. Somit wird jedes Hologramm in der holographischen Gruppe durch eine eindeutige Orientierung des Strahles 21a beleuchtet und gibt dann sein eindeutiges Muster von Lichtstrahlen ab, die auf entsprechende Einschalteinrichtungen fallen, welche einen Teil der logischen Schaltungen im Modul bilden.

Jedes auf diese Weise gewählte Hologramm liefert eine eindeutige Steuerung zur Ausführung eines bestimmten Mikroprogrammschrittes, die als "Steuerwort" definiert werden kann.

Beim allgemeinen Rechnerbetrieb wird eine Folge voej, Instruktionen und zu verarbeitenden Daten in den Speicher 1 auf herkömmliche Weise eingegeben. Von der Konsole 7 wird die Adresse der ersten Instruktion in das Speicheradreßregister gegeben und dadurch die erste Instruktion in das Operationsregister 11 und die Daten in das Adreßregister 5A geleitet. Die Adresse im Datenadreßregister 5A selektiert das erste auf das A-Register des Datenflusses übertragene Datenbyte. Der Operationscode im Operationsregister 11 wird auf das Mikroprogramm-Operationsregister 12 übertragen und in entsprechende analoge Signale übersetzt, die dann ein Hologrammeter auf der ersten Datenflußebene abbilden, um die Ausführung einer bestimmten Funktion zu ermöglichen. Als Teil des Musters des Steuerwortes ist die

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mm K _mm

Adresse des nächsten Hologrammes gegeben. Dieses nächste Hologramm enthält wiederum die Adresse des dann folgenden Hologrammes und auf diese Weise werden die Steuerwörter miteinander verkettet und die durch die Instruktion angegebene Operation erzielt. Das letzte Hologramm in einer Operationsfolge adressiert das Instruktionsadreßregister 6 im System, welches durch geeignete Mittel die Adresse vorschaltet, um die nächste Instruktion vom Speicher auszuwählen. Die Operation wird durch eine Stoppadresse in einer entsprechenden Instruktion beendet.

Das in Fig. 2 gezeigte Steuermodul enthält die ALU, welche alle arithmetischen und logischen Funktionen des Rechners ausführt. Eingänge zur ALU erfolgen über die Datenleitungen 8 und 9 auf die Register A und B, die ihrerseits wieder mit den Speicher-Abfrageverstärkern verbunden sind. Die allgemeinen Register GRl, GR2, GR3 zum Speichern von Konstanten sind zwischen dem B-Register und der Datenleitung 9 angeordnet. Die Ausgänge vom Speicher 1 laufen Über die Abfrageverstärker und die Leitungen la und Ib zu den Registern A und B. Instruktionen vom Speicher 1 werden auf das Operationsregister 11 und das Datenadreßregister 5A geleitet. Das Z-Register steht mit dem Speicher 1 über eine Sperreinrichtung in Verbindung und ist über Leitungen 10 mit einem Addierer-Ausgangsregister 15 und den E/A-Kanalregistern CHI, CH2 und CH3 verbunden.

Eine genaue Untersuchung des Steuermoduls zeigt, daß jeder Schaltkreis vier verschiedene Schaltungskonfigurationen enthält, die mit -K)DT bezeichnet sind und jeweils ein UND-Glied, ein ODER-Glied, einen Treiber und eine Triggerschaltung darstellen. Der Aufbau dieser vier Schaltungen ist in den Fign. 3 bis 6 dargestellt. Der in Fig. 3 z.B. gezeigte Aufbau des UND-Gliedes ist allgemein bekannt und umfaßt die parallel angeordneten Dioden 30, die mit den Eingangsklemmen 3OA und der Leitung 31 und diese wiederum mit einer positiven Spannungsquelle über einen Widerstand 32 und mit einer Erdklemrae über einen Wider stand 33 verbunden sind, wobei die Leitung 31 in eine Ausgangs-

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klemme 34 mündet. In die Leitung 31 ist eine lichtempfindliche Einheit 35 gelegt, die in dem Schaltungsweg eine hohe Impedanz bildet, wenn kein Licht auftrifft. Unter diesen Bedingungen erscheint kein Signal an der Ausgangsklemme 34, wenn außerdem angenommen wird, daß Eingangssignale an den Eingangsklemmen 3OA anliegen. Wenn andererseits ein Lichtstrahl auf die Einheit 35 fällt, bildet sie nur eine niedrige Impedanz und es wird an der Ausgangsklemme 34 ein Ausgangssignal abgegeben, vorausgesetzt, daß alle Dateneingangssignale an den Eingangsklemmen 3OA vorhanden sind. Durch diese Anordnung wird das UND-Glied durch einen auf das lichtempfindliche Tell 35 fallenden Lichtstrahl eingeschaltet und diese Einheit liefert zusammen mit der durch den auftreffenden Lichtstrahl gegebenen Steuerung eine Einschalt-Steuermöglichkeit für jeden Steuerpunkt des in Fig. 2 gezeigten Moduls.

Das in Fig. 4 gezeigte ODER-Glied wird genauso gesteuert wie das oben beschriebene UND-Glied. Das auf herkömmliche Art aufgebaute ODER-Glied umfaßt parallel zueinander angeordnete Dioden 40 mit Eingangsklemmen 4OA. Die Dioden sind an eine gemeinsame Leitung 41 angeschlossen, die in eine Ausgangsklemme 44 mündet, über die Widerstände 42 und 44 ist die Schaltung an Erde angeschlossen. In die gemeinsame Leitung 41 ist eine lichtempfindliche Einheit 45 zur Betätigung der Schaltung gelegt. Wird diese Einheit 45 einem Lichtstrahl ausgesetzt, sinkt die Impedanz des Schaltweges und sie steigt wieder an, wenn der Lichtstrahl weggenommen wird. Wenn also einer oder alle Eingänge 4OA durch entsprechende Datensignale erregt werden, liefert die Ausgangsklemme 44 ein Auegangssignal nur, wenn die Schaltung Ober die lichtempfindliche Einheit 45 durch einen auf treffenden Lichtstrahl eingeschaltet wird. Auf der anderen Seite wird kein Signal an der Aasgangsklemme abgegeben, wenn der auftreffende Lichtstrahl von der Einheit weggenommen wird.

Der in Fig. 5 gezeigte Treiber umfaßt Eingangs- und Ausgangs-

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anschlüsse 50 bzw. 54, zwischen die eine lichtempfindliche Einheit 51 und ein Transistor 53 gelegt sind, die über die Widerstände 52 und 54 alt Erde verbunden sind. An den Kollektor des Transistors 53 ist eine positive Spannungsquelle angeschlossen. Nenn Datensignale auf die Eingangsklemne 50 gegeben werden, erscheint ein entsprechendes Ausgangssignal an der Ausgangsklemae 54 nur, wenn Licht auf die lichtempfindliche Einheit 51 fällt.

Der in Fig. 6 gezeigte Trigger besteht Im wesentlichen aus zwei Transistoren 6O und 65, die in einer Schaltung 62 zusammengefaßt sind, der weiterhin unter anderem lichtempfindliche Einstell- und Rückstellvorrichtungen 63 bzw. 69 enthält. Werden diese Einrichtungen einem Lichtstrahl ausgesetzt, so schalten sie den Trigger ein oder setzen ihn in die Ausgangsstellung zurück. Die Schaltungsanordnung 62 1st mit einer Leitung 64 verbunden, die einerseits mit der Ausgangsklemne und andererseits über den Widerstand 67 mit Erde verbunden ist. In die Leitung 64 ist eine lichtempfindliche Einschaltsteuerung 66 gelegt. Um den Trigger für den Betrieb vorzubereiten, wird die Rückstellsteuerung 63 durch einen Lichtstrahl so betätigt, daß der Trigger in seine Anfangsstellung gesetzt ,wird. Anschliessend werden Eingangssignale auf die Eingangsklemmen 6OA zum Setzen des Triggers JLn eine gewünschte Stellung gegeben, dabei ist jedoch vorausgesetzt, r'aß die lichtempfindliche Einschalteinheit 66 durch einen Lichtstrahl getroffen wird, da der Trigger sonst keine Ausgangssignale liefern kann.

Eine Korobination dieser Steuereinheiten arbeitet mit einem Treiber, einem UND-Glied, einem Trigger sowie einem ODER-Glied und ist im Mikropioiji. a— Adreßregister 12, dem Speicher-Adreßregister 5, dem ALU-Ausgangs register und dem Z-Reglster gezeigt. Eine zweite Kombination aus UND-Gliedern, ODER-Gliedern und Triggern 1st im Instruktions-Adressregister 6 und im Operationsregister 11 gezeigt. Eine dritte mit UND-Gliedern und Triggern arbeitende Kombination ist im Mikroprogramm-Adreß-

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register 12 für die nächste Operation gezeigt. Eine vierte Kombination aus UND-Glied, Trigger sowie Treibern wird verwendet in den Registern A und B, im Kanalregister CHl, GH2 und CH3 und in den allgemeinen Registern GRl, GR2 und GR3. Eine fünfte Kombination aus UND-Glied, Trigger und UND-Glied ist in dem Datenadreßregister 5A dargestellt.

Die Anordnung in Fig. 7 zeigt, wie die verschiedenen Bauteile im Steuermodul relativ zu einer aus Spalten und Zonen gebildeten Koordinatenanordnung orientiert sind, um die überlagerung der verschiedenen Steuerwortmuster gemäß Darstellung in den Fign. 8 bis 14 zu ermöglichen, wobei die Koordinaten entsprechend bezeichnet sind. Durch diese Anordnung wird klar, welche Bauteile im Modul durch entsprechend ausgelegte Lichtmuster geschaltet werden.

Um die Arbeitsweise der Erfindung zu zeigen, wird eine Additionsinstruktion durch eine Folge von Mikroprogrammen verarbeitet, von denen die ersten Mikroprogramme als vorbereitete Schritte für die dann folgenden Mirkoprogrammschritte benutzt werden, die die Additionsoperation ausführen sollen.

Das System wird durch einen Löschimpuls betriebsbereit gemacht, der alle Trigger im Datenflußmodul dadurch löscht, daß er einen Lichtstrahl auf alle lichtempfindlichen Trigger-Rückstelleinheiten leitet. Das Steuermuster für diese Rückstell- oder Löschfunktion ist in Fig. 8 gezeigt. Wenn dieses Steuermuster auf das Steuermodul der Fig. 2 projiziert wird, trifft ein Lichtpunkt auf jede entsprechende Trigger-Rückstelleinheit. Das Hologramm, welches dieses Rückstellmuster speichert, liegt in der zweiten Zeile, Spalte O der Hologrammanordnung. Die Rückstelleinrichtung 24 erregt entsprechende Vorrichtungen im Abtastlaser und leitet dadurch einen kohärenten Laserstrahl auf

das Rückstellhologramm in der Hoiogrammgruppensteile Null-Null, von wo das Rückstellmuster als Bild auf das Steuermodul geworfen wird.

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Im nächsten Schritt des Systems wird der Startknopf 25 gedrückt. Dieser Startknopf wählt entsprechende Einrichtungen im Abtastlaser, wodurch der Strahl durch das Hologramm in der Stelle Null-Null fällt, welches das in Fig. 9 gezeigte Muster als Bild auf das Steuermodul wirft. Dieses Muster erregt die Einschalteinrichtungen für den Trigger und das UND-Glied, die mit der übertragung der Adresse von der Konsole 7 auf das Speicheradreßregister 5 zusammenhängen. Dieses Hologramm enthält außerdem die Adresse der nächsten Mikroprogrammoperation und das Bild dieses HoIogrammes wird auf die lichtempfindlichen Trigger-Setzeinheiten geworfen, die zum Mikroprogramm-Folgeadreßregister 13 gehören. Die nächste Mikroprogrammadresse Null-zwei wählt das Hologramm, dessen Muster in Fig. 10 gezeigt ist. Das Null-zwei-Muster schaltet die UND-Glieder im Speicheradreßregister 5 ein und adressiert dadurch den Speicher so, daß er das erste Byte der Instruktion in Maschinensprache ausliefert, dessen vier am weitesten links stehende Bits in das Operationsregister 11 und die vier am weitesten rechts stehenden Bits in die linken Positionen des Datenadreßregisters 50 geleitet werden.

Das Null-zwei-Muster enthält außerdem die nächste Mikroprogrammadresse und diese wird auf die Einschalttrigger in das Mikroprogramm-Folgeadreßregister 13 geleitet. Die Adresse Null-drei wählt das Hologramm, welches das in Fig. 11 gezeigte Muster enthält. Dieses Muster leitet Licht auf die Einschalttrigger in der unteren Position des Speicheradreßregisters 4. Dadurch wird der Inhalt des Speicheradreßregisters von null auf eins verwandelt und bereitet das System zum Empfang des zweiten Instruktionsbyte vom Speicher 1 vor. Auf ähnliche Weise wird das Hologramm Null-vier, dessen Muster in Fig. 12 gezeigt ist, durch das Hologramm Nulldrei gewählt und leitet das nächste Byte vom Speicher 1 in die untere Position des Datenadreßregisters 5A. Mit der ersten Instruktion im Steuermodul ist der nächste Schritt die Ausführung dieser Instruktion. Die Einleitungsfolge der Mikroprogrammschritte ist beendet und das nächste Mikroprogramm hängt davon ab, wel che Instruktionen in Maschinensprache im Operationsregister 11

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stehen. Der Inhalt des Operationsregisters 11 wird durch das Hologramm Null-vier auf das Mikroprograran-Folgeadreßregister 13 übertragen. Von hier wird der Inhalt in das Mikroprogramm-Adreßregister 12 übertragen und decodiert. Das erste Hologramm der Instruktion in Maschinensprache wird dadurch gewählt und die Additionsoperation eingeleitet.

Wenn die erste Mikroprogranmadresse der Maschinensprache in das System eingegeben ist, erhält man die nachfolgenden Mikroprogrammadressen jeweils aus dem vorhergehenden Muster in der oben beschriebenen Art.

Mit der Mikroprogramm-Reihenfolge ist der Systemtaktgeber verbunden. Der Taktgeber des Systems ist ein Oszillator, der einen Viererring treibt, welcher seinerseits wieder die Mikroprogramm-Adressierung steuert. Der Systemtaktgeber wird durch den Taktgebertrigger ein- und ausgeschaltet.

Die Schaltung für die Mirkoprogramm-Reihenfolge setzt sich zusammen aus dem Mikroprogramm-Adreßregister 12 und dem Mikroprogramm-Folge adreßregister 13. Diese Anordnung gestattet einen Zugriff zur nächsten Mikroprogrammadresse, während das laufende Mikroprogramm aktiv ist. Beim Betrieb des Taktgebers stellt die Ringposition 1 das Mikroprogramm-Folgeadreßregister 13 zurück. Die Ringposition 2 leitet den Inhalt des Mikroprogramm-Adreßregisters 12 in die Decodierschaltung 22, die ihrerseits die entsprechenden Einrichtungen in dem Laser einschaltet, im ein bestimmtes Hologramm zu wählen. Die Ringposition 3 stellt das Mikroprogramm-Adreßregister 12 zurück. Die Ringposition 4 fiberträgt die Adresse aus dem Mikroprogramm-Folgeadreßregister 13 In das Mikroprogramm-Adreßregister 12.

Bisher wurden die Mikroprogramme zur Eingabe der Additionsinstruktion in den Datenfluß beschrieben, anschließend werden die Mikroprogramme zur Ausführung der durch den Operationscode in der Instruktion angegebenen Additionsoperation erklärt, vorher werden

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jedoch einige Merkmale des Systems sowie verschiedene Funktionen der Mikroprogramme und ihrer Bitstrukturen erklärt.

Die Bauteile des Steueraoduls sind über Datenleitungen miteinander verbunden. Diese Datenleitungen sind ein Byte groß und umfassen acht parallele Bits In binärer Schreibweise. Die Maschinensprach· Instruktion ist zwei Bytes lang, dabei bezeichnen die vier links stehenden Bits die auszuführende Operation und die 12 rechts stehenden Bits werden zur Adressierung von 4096 Speicherstellen benutzt .

Die dem Operationscode zugeordneten vier Bits gestatten 16 Operationen gemäß nachfolgender Aufstellung.

Operation Bits

Funktion

0000 OOOl OOIO

0011 0100 0101 0110

7	Olli
8	1000
9	1001
10	lOlO
11	1011
12	1100
13	1101
14	1110

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Inhalt der Adresse nach Register A verschieben Inhalt der Adresse nach Register B verschieben Addiere A zu B und speichere Ergebnis im Speicher an der durch Instruktion gegebenen Adresse Subtrahiere A von B und speichere Inhalt im Speicher ...

Speichere Kanal 1 Register in Adresse im Speicher ...

Verschiebe Inhalt der Speicheradresse auf Register Kanal 1

Speichere Inhalt Register Kanal 2 JLn Speicheradresse ...
Verschiebe Kanal 2

Speichere Register Kanal 3 in Speicheradresse Verschiebe Kanal 3

Verzweige nach 0 auf Speicheradresse ... Prüfe Kanal-Register 1
Prüfe Kanal-Register 2
Prüfe Kanal-Register 3
Verschiebe Inhalt von Register B nach GR-Regi-

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ster, angegeben in Speicheradresse ...

15 1111 Verschiebe Inhalt von Register GR, angegeben in Adresse nach Register B.

Die Tätigkeiten des Steuermoduls bestehen aus der Reihenfolgeordnung für Operationen, Mikroprogramme und aus der Steuerung von arithmetischen, logischen und Eingabe-VAusgabe-Vorgängen.

Die Instruktionsreihenfolgeordnung erfolgt durch das 12 Bits große Instruktionsadreßregister 6, eine dazugehörige Zweier-Additionsschaltung, dem vier Bits großen Operationsregister 11, dem 12 Bits großen Speicheradreßregister 5, einer Abfühlschaltung für das Ende des Mikroprogrammes und einen 12 Bits großen Eingang von der Konsole 7, die alle unter der Steuerung der Mikroprogramm-Reihenfolge laufen.

Um eine Instruktionsfolge einzuleiten, wird die Speicheradresse der ersten Instruktion in die Konsolenschalter (12 Ein/Aus-Schalter) eingegeben. Nach der Rückstellung der Maschine überträgt die Startoperation die Adresse in den Konsolenschaltern sowohl auf das Speicheradreßregister 5 als auch auf das Instruktionsregister 6. Von den aus der Speicheradresse erhaltenen 8 Bits werden die vier links stehenden Bits des Byte auf das Operationsregister 11 und die vier rechts stehenden Bits auf die vier linken Bitpositionen des Datenadreßregisters 5a geleitet. Da die Instruktionsadressen mit einer binären Null beginnen müssen, braucht zur Adressierung des zweiten Bytes dieser ersten Instruktion nur das am weitesten rechts stehende Bit des Speicheradreßregisters 5 von binär null auf binär eins geändert zu werden. Das geschieht durch einen Lichtimpuls, der auf eine als Setztrigger arbeitende Photoeinheit geleitet wird, die zu dieser Position des Speicheradreßregisters gehört. Das zweite Byte der Instruktion wird auf die rechts stehenden acht Bits des Datenadreßregisters 5a geleitet. Die Speicheradresse im Datenadreßregister 5a wird jetzt auf das Speieheradreßregis ter 5 übertragen und das System zur Ausführung der ersten

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aus dem Speicher erhaltenen Instruktion vorbereitet. Die von den Konsolenschaltern auf das Instruktionsregister 6 übertragene Instruktionsadresse wird durch die Zweieradditionsschaltung erhöht und enthält jetzt die Adresse der nächsten Instruktion.

Das in Fig. 12 gezeigte vorhergehende Hologramm liefert die erste Mikroprogrammadresse auf das Mikroprogramm-Folgeadreßregister vom Operationsregister 11, der Taktring überträgt die Adresse auf das Mikroprogrammregister und jetzt folgt die Ausführung der Operation. Für die Darstellung wird angenommen, daß die auszuführende Operation wie folgt definiert ist: "Addiere A zu B und speichere Ergebnis auf der in Instruktion angegebenen Speicheradresse", Es wird weiter angenommen, daß 1-Byte-Felder zu addieren sind und daß die Daten im Register B aus einer bereits eingegebenen Konstanten bestehen.

Die Adresse des ersten Mikroprogrammes in Fig. 13 wurde in das Mikroprogramm-Register eingegeben, welches ensprechende Signale auf den Abtastlaser-Decodierer liefert. Dieses Mikroprogrammeter schaltet die UND-Glieder auf den Ausgängen des Α-Registers und des B-Registers ein, wodurch der Inhalt dieser Register in das ALU gegeben wird. Weiterhin werden die Ausgangsregistertrigger des ALU eingeschaltet, so daß das addierte Ergebnis eingegeben werden kann. Dasselbe Mikroprogrammuster sendet eine Mikroprogramm-Folgeadresse auf das Mikroprogramm-Folgeadreßregister 13.

Dieses nächste in Fig. 14 gezeigte Mikroprogramm-Muster gestattet es, den Inhalt des Speicheradreßregisters auf den Speieheradreßdecodierer zu leiten und eine Speieherstelle zum Schreiben auszuwählen und leitet den Inhalt des ALU-Ausgangsregisters in das Z-Register, von wo es in den Speicher gelesen wird. Dieses ist das letzte Mikroprogramm in der Instruktion und sendet somit ein Signal für das Ende des Mikroprogrammes aus und eine nächste Programmadresse in den Datenfluß. Dieses Signal für das Ende des Mikroprogrammes wird von einem Trigger abgefühlt, der eine Zweieraddition zum Instruktionsadreßregister einleitet. Die Mikro-

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Programmadresse überträgt die nächste Instruktionsadresse auf das Speicheradreßregister und der Instruktionsfolgezyklus wiederholt sich.

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Claims

- 15 PATENTANSPRÜCHE

Holographisches Datenverarbeitungssystem, bei dem jedes Hologramm aus einer holographischen Anordnung, die alle arithmetischen und logischen Funktionen des Datenverarbeitungssystens liefert, ausgewählt wird, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer Vielzahl monolithischer Schaltkreise besteht, die lichtempfindliche Schaltungseinheiten enthalten, die durch Lichtstrahlen gesteuert werden, deren Muster durch in eineai Hologrammspeicher gespeicherte entsprechende Holorjri—c erzeugt werden.
2. Holographisches Datenverarbeitungssystem, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Muster von Lichtstrahlen, die den gespeicherten entsprechenden Hologrammen entsprechen, Masken oder Lichtablenkvorrichtungen vorhanden sind.
3. Holographisches Datenverarbeitungssystem nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Mikroprogramm durch eine eindeutige Orientierung eines kohärenten Lichtstrahles (21a) selektiert wird, der von einem Abtastlaser (21) erzeugt wird, der durch einen über eine Leitung (23) an das TTiI 11 ijji mji ι— ΠιΊι ι Πι ι j I 11 ι (12) angeschlossenen Decodierer (22) gesteuert wird.
4. Holographisches Datenverarbeitungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Decodierer (22) gegebenen Adressen in Analogsignale umgewandelt werden, die den Abtastlaser (21) so steuern, daß er eine räumlich eindeutige Orientierung für den Strahl (21a) liefert.
5. Holographisches Datenverarbeitungssystem nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein UND-Glied aus an sich bekannten zwei parallel geschalteten Dioden (30) besteht, die alt den Eingangsklemmen (3OA) und der Leitung (31) mit einer positiven Spannungsquelle und über einen Widerstand alt Erde verbunden sind, wobei in die

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Leitung (31) eine lichtempfindliche Schaltungseinheit (35) gelegt ist, die in dem Schaltungsweg eine hohe Impedanz bildet, wenn kein Licht auftritt und andererseits eine niedrige Impedanz bildet, wenn ein Lichtstrahl auf die lichtempfindliche Schaltungseinheit (35) fällt.

Monolithisches Datenverarbeitungssystem nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es aus logischen ODER-Gliedern besteht, die aus zwei oder mehreren parallel geschalteten Dioden (40) bestehen, die ihrerseits gemeinsam an eine Leitung 41 angeschlossen sind, die in eine Ausgangsklemme (44) mündet und daß in der gemeinsamen Leitung (41) eine lichtempfindliche Schaltungseinheit (45) angeordnet ist, über die mittels eines Lichtstrahls das betreffende UND-Glied gesteuert wird.

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