CH637491A5 - Anordnung zur erzeugung von taktimpulsen in einer datenverarbeitungsanlage. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzeugung von Taktimpulsen in einer Datenverarbeitungsanlage, mit welcher Anordnung eine selektive Einstellung von Impulsverzögerung und Impulsbreite möglich ist.

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 Schaltungstechniken. Wegen der grossen Anzahl von auf einem Chip (Schaltungs-5 plättchen) 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 ei-lo nem 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 wahlwei-15 sen 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 20 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. Ausserdem sind Einrichtungen für die Selektion der Verzögerung 25 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. 30 In dieser Anordnung behalten jedoch die Impulse ihre vorgegebene Breite, so dass es nicht möglich ist, Phasenlage und Impulsbreite gleichzeitig selbsttätig einzustellen.

Im deutschen Patent Nr. 1286088 ist eine Anordnung beschrieben, in der mittels einer durch Kippglied gesteuerten 35 Verzögerungsleitung und mittels rückgekoppelter Schaltkreise die Breite von Impulsen (sowie auch ihre Folgefrequenz) festgelegt werden kann. Die Genauigkeit der Impulsbreite ist jedoch von den Umschaltzeiten der verwendeten Kippglieder abhängig und nicht genau genug für hochintegrierte Schaltun-40 gen, bei denen Genauigkeiten in der Grössenordnung von Nanosekunden erforderlich sind.

Es gibt noch andere Abstimmanordnungen für Taktim-puls-Phasenlagen, wie zum Beispiel beschrieben im IBM Technical Disclosure Bulletin, Band 16, Nr. 6 vom November 45 1978 auf den Seiten 1912 bis 1913. Diese Anordnung arbeitet mit Vergleich zwischen den benutzten Taktimpulsen und Referenzimpulsen, wobei durch eine Rückkopplung die Taktimpulse auf die erforderliche Phasenlage geregelt werden. Diese Anordnung hat aber keine Möglichkeit zur Einstellung der so Impulsbreite.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Anordnung zur Erzeugung von Taktimpulsen zu schaffen, mit der

- eine selektive Einstellung der Impulsphasenlage und der 55 Impulsbreite gleichzeitig möglich ist,

- die Abstimmung der Impulse bezüglich Phasenlage und Breite dynamisch, d.h. ohne Änderung von Schaltkreisverbindungen, erfolgen kann und

- eine sehr genaue Abstimmung sowohl der Verzögerung 60 als auch der Breite von Taktimpulsen möglich ist.

Die den Gegenstand der Erfindung bildende Anordnung, in der diese Ziele erreicht werden, ist im Anspruch 1 definiert.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und sind anschliessend näher 65 beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 in einem Blockdiagramm eine erflndungsgemässe Anordnung mit einem Grobeinsteller und mehreren Feineinstellern für Impulsverzögerung und Impulsbreite;

Fig. 2 Einzelheiten des in Fig. 1 gezeigten Grobeinstellers;

Fig. 3 Einzelheiten der in Fig. 1 gezeigten Feineinsteller;

Fig. 4 in einem Zeitdiagramm Impulse an verschiedenen Punkten der in Fig. 1 gezeigten Schaltung;

Fig. 5 Einzelheiten der Betriebsartsteuerung innerhalb des Grobeinstellers der Fig. 2;

Fig. 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 Ausführungsform der Erfindung, wobei Oszillator und Verzögerungsleitung ausserhalb des Chips liegen, und

Fig. 8 in einem Zeitdiagramm die durch die vorliegende Erfindung gegebenen Einstellmöglichkeiten für Taktimpulse für verschiedene Funktionseinheiten innerhalb eines Computersystems.

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel 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 Taktdurchschalt-signal-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 Eingangsanschluss 82 an den Taktdurchschaltsignal-Generator 80 angelegt wird. Der Takt-durchschaltsignal-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 Taktdurch-schaltsignal-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 Takt-durchschaltsignal gebraucht wird.

Über den Abtasteingang 12 und den Schiebeeingang 13 werden Datenwerte in den Grobeinsteller 15 bzw. den Feineinsteller 55 in einer noch kurz zu beschreibenden Art eingegeben. Impulse können auch im Einzelimpulsbetrieb erzeugt werden. Wie später noch in Zusammenhang mit der Beschrei637 491

bung 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 Einzelzyklusschalter 92 gesteuert, dessen Arbeitsweise später noch genauer beschrieben wird.

Der in Fig. 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 Impulsverzö-gerungswähler 20 und den Impulsbreitenwähler 23 angelegt, die in diesem Ausführungsbeispiel aus je elf Und-Schaltungen bestehen, die wahlweise durch die Ausgänge von den Deco-dierern 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 Nr. 3806891 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 Abtast-eingäng 12 angelegt, und die Schiebeimpulse zum Verschieben der Daten 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 Computerschaltung, 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 B und C in Fig. 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 26 und 30 speisen eine Nor-Schal-tung 34 direkt. Die Und-Schaltungen 27 und 31 speisen sie über die Verzögerungselemente 29 und 33. Diese Verzögerungselemente haben eine Verzögerung von einer Nanose-kunde. Die jeweilige Einstellung des letzten Kippgliedes in jeder der Ringschaltungen 18 und 21 bestimmt, ob die Impulse

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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-Schaltung 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 Fig. 4 dargestellt ist. Dieser positiv verlaufende Impuls hat eine Breite GB, die gleich dem Zeitintervall ist, in dem die beiden 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 x AV (1)

GB = — - AV(GH - GN) (2)

2

worin:

GV = grobe Verzögerungseinstellung,

GH = Abgriffnummer des gewählten höheren Verzögerungsleitungsabgriffs,

AV = Zeitverzögerung zwischen benachbarten Abgriffen der

Verzögerungsleitung,

GB = grobe Impulsbreite,

p

— = die Hälfte der Oszillatorperiode 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 Feineinsteller 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 (EB) 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 Signalpegel lässt. Wenn der Betriebsartanschluss 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 Drucktaster ausgeführten Einzelzyklusschalter 39 (EZS) niederdrückt und dann wieder loslässt.

Einzelheiten der Betriebsartsteuerung 36 sind in Fig. 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 Betriebsartsteuerung 36 auch einen Chipwahlan-schluss 40j der die Benutzung einer einzelnen Einheit für die Grob- und Feinsteuerung gestattet. Der Chipwahlanschluss 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-Schal-tung 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 Ausgangssignal des Inverters

44 und die anderen Eingangssignale von den Nor-Schaltungen

41 und 50 negativ sind. Das Ausgangssignal der Nor-Schal-tung 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.

Im Einzelimpulsbetrieb liegt am Betriebsartanschluss 38 und am Chipwahlanschluss 40 eine negative Spannung. Nimmt man ausserdem an, dass der Einzelzyklusschalter 39

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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 die Ausgangssignale der Nor-Schaltungen 46 und 47 negativ. 5

Wenn der Impuls auf der Leitung 35 negativ wird, bleiben 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 io Ausgangssignal auf der Leitung 37 negativ. Wenn der Einzelzyklusschalter 39 betätigt wird, schalten das Ausgangssignal der Nor-Schaltung 41 auf eine positive Spannung um und das Ausgangssignal der Oder-Schaltung 42 auf einen negativen Wert. Das Ausgangssignal der Nor-Schaltung 49 geht somit 15 auf einen positiven und das Ausgangssignal der Nor-Schal-tung 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 Ausgangssignal der Nor-Schaltung 51 auf einen positiven Wert umschaltet, 20 weil das Ausgangssignal der Nor-Schaltung 45 auf dem negativen Pegel bleibt.

Das Ausgangssignal der Nor-Schaltung 48 ist positiv.

Wenn der Einzelzyklusschalter 39 dann wieder losgelassen wird, wird das Ausgangssignal der Nor-Schaltung 41 negativ 25 und das der Oder-Schaltung 42 positiv. Das Ausgangssignal 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 30 44 weitergeleiteten Signalpegel ab. Wenn der Impuls auf der Leitung 35 positiv ist, wird das Ausgangssignal der Nor-Schal-tung 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 35 das Ausgangssignal der Nor-Schaltung 45 auf einen positiven Wert. Das Ausgangssignal der Nor-Schaltung 51 geht auf einen negativen Wert und das Ausgangssignal der Nor-Schaltung 50 auf einen positiven Wert. So wird ein Taktimpuls von der Leitung 35 an die Ausgabeleitung 37 weitergeleitet, indem 40 man den Einzelzyklusschalter 39 drückt und wieder freigibt,

wenn am Betriebsartanschluss 38 ein negativer Signalwert für den Einzelimpulsbetrieb liegt.

Die auf der Leitung 37 erscheinenden Impulse werden an Feineinsteller 55 gegeben. In diesem speziellen Fall hat der 45 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 Fig. 3 dargestellt. Die Verzögerungsleitung 56 gleicht 50 der 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-Schaltun- 55 gen, 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 60 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. Die Ausgangsleitung 61 des ImpulsverzögerungsWählers 60 speist die 65 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 Impulsverzöge-rungswählers 60 ist durch den Wellenzug E in Fig. 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-Schal-tung 74 über das Verzögerungselement 73.

Durch die Wellenzüge E und F in Fig. 4 sind positiv verlaufende Impulse dargestellt, und somit gibt die Nor-Schaltung 74 gemäss Darstellung durch den Wellenzug G 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 G 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 Feinverzögerung FV und der Feinbreitenauswahl FB durch den Feineinsteller 55 durch folgende Ausdrücke gegeben:

FV = FN x AV

FB = GB + AV (FH - FN)

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worin:

FV = Verzögerungsfeineinstellung,

FN = Abgriffnummer des gewählten niedrigeren Verzögerungsleitungsabgriffes,

AV = Zeitverzögerung zwischen benachbarten Verzögerungsleitungsabgriffen,

FB = feine Impulsbreite,

FH = Abgriffnummer des gewählten höheren Verzögerungsleitungsabgriffes.

Die Laufzeitdifferenz zwischen den durch die Wähler 60 und 64 gewählten Abgriffen der Verzögerungsleitung erhöht somit die Breite der am Ausgang der Nor-Schaltung 74 erscheinenden Impulse. Die durch die Verzögerungselemente 69 und 73 mögliche zusätzliche Verzögerung ist je Vi AV. In diesem speziellen Beispiel ist diese zusätzliche Verzögerung gleich einer Nanosekunde. Die Fein-Verzögerung 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 und 78, die durch die Taktdurchschaltsignale G0, Gl, G2 bzw. G3 vorbereitet werden. Die Taktdurchschaltsignale G0, Gl, 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 TO, Tl, T2 bzw. T3. Der Taktimpuls TO ist durch den Wellenzug I in Fig. 4 dargestellt und vorhanden, wenn die negative Und-Schaltung 75 durch das Taktdurch-schaltsignal G0, dargestellt durch den Wellenzug H in Fig. 4, vorbereitet ist. Der Taktdurchschaltimpuls G0 wird so breit gewählt, dass er die zugehörige negative Und-Schaltung 75 in einem Zeitintervall verschiedener möglicher verzögerter Posi-

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tionen der durch die Nor-Schaltung 74 abgegebenen Impulse 1er 55 in Fig. 3. Da der Oszillator und die Verzögerungsleitun-freigibt. Die Taktdurchschaltimpulse GO bis einschliesslich G3 gen ausserhalb des Chips liegen, sind sie in Fig. 7 nicht dargetreten sequentiell auf, und damit auch die Taktimpulse TO bis stellt. Die elf Signale vom Oszillator und der Verzögerungslei-T3. tung werden über die Busleitung 152 an den Impulsverzöge-

In manchen Computersystemen ist ein zweiphasiger Takt- s rungsdecodierer und -Wähler 154 übertragen. Diese beiden impulsgenerator erwünscht, wie er als Oszillator 10 in Fig. 6 Einheiten enthalten Und-Schaltungen mit Eingängen von der gezeigt ist. Dieser speist die Verzögerungseinheiten 100a und Busleitung 152 und von den Abtastringen 150 und 151. Die 100b, welche zum Ausgleich von Laufzeitdifferenzen vorgese- Schaltung 153 hat also dieselbe Funktion wie die Kombinahen sind, die durch unterschiedlich lange Leitungswege entste- tion von Decodierer 19 und Impulsverzögerungswähler 20 der hen. Die Verzögerungseinheiten 100a und 100b speisen den io Fig. 2 und auch wie die Kombination von Decodierer 59 und geraden Grobeinsteller 15a und den ungeraden Grobeinsteller Impulsverzögerungswähler 60 der Fig. 3. In ähnlicher Weise 15b. Die beiden Grobeinsteller haben zwei Gruppen von Aus- hat die Schaltung 154 dieselbe Funktion wie die Kombination gängen, von denen eine zwei Treiber enthält, die die Buslei- von Decodierer 22 und Impulsbreitenwähler 23 der Fig. 2 und tung 110 speisen, und die andere vierzehn Treiber, die die Bus- auch wie die Kombination von Decodierer 63 und Impulsbreileitung 111 speisen. Die Busleitung 110 speist zwei Verzöge- 15 tenwähler 64 der Fig. 3. Der Ausgang der Schaltung 153 ist mit rungselemente (dargestellt durch die Verzögerungseinheit den Oder-Inverter-Schaltungen 155 und 157 verbunden. Die

112), die wiederum zwei Feineinsteller 55a und 55b speisen. Oder-Inverter-Schaltung 155 wird durch die Nullbitposition Die Grobeinsteller 15a und 15b und die Feineinsteller 55a und des Abtastringes 151 und die Oder-Inverter-Schaltung 157 55b sind genauso aufgebaut wie der Grobeinsteller 15 bzw. der durch dieselbe Bitposition über den Inverter 156 vorbereitet. Feineinsteller 55 in Fig. 2 bzw. 3. Die beiden Treiber in den 20 Die Oder-Inverter-Schaltung 157 speist ein Verzögerungsele-Grobeinstellern 15a und 15b, die die Busleitung 110 speisen, ' ment 158, dessen Ausgangssignal zusammen mit dem Ausliefern jedoch nur im Normalbetrieb abgestimmte Impulse gangssignal der Oder-Inverter-Schaltung 155 an die Oder-und nicht im Einzelimpulsbetrieb, weil die Impulse von den Zusammenführung 159 angelegt wird.

Feineinstellern 55a und 55b Speicherauffrischtaktimpulse Der Ausgang der Schaltung 154 ist mit den Oder-Inverter-

sind, die kontinuierlich auftreten müssen. Der gerade Feinein- 25 Schaltungen 160 und 161 verbunden. Die Oder-Inverter-Schal-steller 55a und der ungerade Feineinsteller 55b werden von tung 160 wird durch die Nullbitposition des Abtastringes 150 Taktdurchschaltsignalen aus dem Speicherauffrisch-Taktring und die Oder-Inverter-Schaltung 161 durch diese Bitposition 116 angesteuert, der seinerseits durch die Speicherauffrisch- des Abtastringes 150 über den Inverter 162 vorbereitet. Die Steuerung 115 gesteuert wird. Oder-Inverter-Schaltung 161 speist ein Verzögerungselement

Die vierzehn Treiber, die die Busleitung 111 speisen, die 30 163, dessen Ausgangssignal zusammen mit dem Ausgangssi-ihrerseits wieder durch die Verzögerungseinheit 113 darge- gnal der Oder-Inverter-Schaltung 160 an die Oder-Zusammen-stellte zwölf Verzögerungselemente speist, können grob abge- führung 159 angelegt wird. Diese speist wiederum die Impulsstimmte Impulse im Normalbetrieb oder im Einzelimpulsbe- Verzögerungseinheit 165 und die Betriebsartsteuerung 170.

trieb durchlassen. Die Verzögerungseinheiten 112 und 113 Die Betriebsartsteuerung 170 funktioniert genauso wie die gleichen Laufzeitdifferenzen und Verzögerungen aus, die 35 Betriebsartsteuerung 36 der Fig. 2. Die Betriebsartsteuerung durch unterschiedlich lange Leitungswege (Verdrahtung) 170 wird jedoch ausser Betrieb gesetzt, wenn die betreffende sowie durch Verschiedenheiten der Feineinsteller-Schaltungs- Einheit ein Feineinsteller sein soll. Das Kippglied 171 ist mit plättchen (Chips) entstanden sind. Die Verzögerungseinheiten der letzten Position des Abtastringes 151 verbunden, und sein 113 speisen gerade und ungerade Feineinsteller 55c, die von Ausgangssignal bestimmt die Arbeitsweise der Betriebssteue-Durchschaltsignalen aus der D.urchschaltsignaleinheit 120 40 rang 170. Der Ausgang des Kippgliedes 171 ist mit einem angesteuert werden. Die Durchschaltsignaleinheit 120 erhält nicht dargestellten Anschluss in der Betriebsartsteuerung 170 drei Arten von Eingangssignalen. Der Taktdurchschaltsignal- verbunden, der dieselbe Funktion hat wie der Chipwahlan-Generator 124 liefert die Prozessor-Taktsignale TO, T1 usw. schluss 40 in Fig. 5. Wenn das Kippglied 171 also in den über die Prozessor-Durchschaltsteuerung 121 und die Spei- Einerzustand geschaltet ist, kann die Betriebsartsteuerung 170 cher-Taktsignale SO, S1 usw. über die Speicher-Durchschalt- 45 im Einzelimpulsbetrieb arbeiten, und die Impulsverzögerungssteuerung 122. Der Taktdurchschaltsignal-Generator 125 lie- und Impulsbreitensteuerung auf dem Chip wird zu einer fert die Kanal-Taktsignale CO, Cl usw. über die Kanal-Durch- Feindsteuerung. Wenn andererseits das Kippglied 171 auf schaltsteuerung 123. Ein Zähler im Taktdurchschaltsignal- Null geschaltet ist, arbeitet die Betriebsartsteuerung 170 im Generator 124 empfängt gerade und ungerade Impulse von den Einzelimpulsbetrieb, und die Impulsverzögerungs- und Ausgängen der Feineinsteller 55c und ausserdem ein Ein- 50 Impulsbreitensteuerung wird zu einer Grobsteuerung. Das gangssignal von der Taktsteuerung 130. Die Taktsteuerung 130 Kippglied 171 kann natürlich per Programm ebenso geschaltet liefert das Einzelimpulsbetriebssignal, das an die Grobsteue- werden wie die Abtastringe 150 und 151. Mit einer Abtastrungen 15a und 15b angelegt wird, die die Busleitung 111 spei- Eingabeoperation werden die Abtastringe 150 und 151 sowie sen. Diese speziellen Grob- und Feineinsteller können im Ein- das Kippglied 171 eingestellt. Die Impulsverzögerungseinheit zelimpulsbetrieb arbeiten. Die Taktsteuerung 130 liefert auch 55 165 funktioniert ähnlich wie die Verzögerungseinheit 112 in ein Steuersignal für den Zähler im Taktdurchschaltsignal- Fig. 6.

Generator 125. Die weiteren Eingänge der Taktsteuerung 130 Das Ausgangssignal der Impulsverzögerungseinheit 165

haben mit der vorliegenden Erfindung nichts zu tun und sind wird an die Und-Schaltungen 175 und 177 angelegt, die durch mit «sonstige Steuersignale» beschriftet. Die Taktsteuerung das Ausgangssignal des Kippgliedes 171 vorbereitet werden. 130 empfängt auf der Leitung 131 für Synchronisationszwecke 60 Die Und-Schaltungen 175 und 177 liefern nur ein Ausgangssi-auch Speicherauffrisch-Zeitgeberimpulse. gnal, wenn das Kippglied 171 auf Eins geschaltet ist. Die Und-

Die vorliegende Erfindung kann in LSI-Technik ausge- Schaltungen 175 und 177 werden durch die über die Buslei-führt werden. In Fig. 7 ist ein in einem LSI-Chip enthaltener tung 166 angelegten Taktdurchschaltimpulse vorbereitet. Die Impulsbreiten- und Impulsverzögerungseinsteller gezeigt, der Ausgänge der Betriebsartsteuerung 170 sind mit den Und-einen Impulsbreiten-Abtastring und einen Impulsverzöge- 65 Schaltungen 176 und 178 sowie mit den Und-Schaltungs-rungs-Abtastring 150 bzw. 151 enthält. Diese Abtastringe funk- Gruppen 180, 185,190 und 195 verbunden. Die Und-Schaltun-tionieren genauso wie die in dem im Zusammenhang mit Fig. gen 176 und 178 werden durch das Ausgangssignal des Kipp-2 beschriebenen Grobeinsteller 15 und wie die im Feineinstel- gliedes 171 über den Inverter 172 vorbereitet. Die Und-Schal-

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tungen 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 5 vorbereitet. In diesem speziellen Beispiel werden die Und-Schaltungen 175, 176, 177 und 178 vorbereitet durch das Durchschaltsignal G5. Die Und-Schaltungs-Gruppen 180,185. 190 und 195 werden vorbereitet durch die zugeordneten Durchschaltsignale G4, G3, G2 bzw. G0. 10

Fig. 8 zeigt die Bildung eines Taktimpulses, der durch eine Impulsverzögerung von null und eine Impulsbreiteneinstellung von fünf grobabgestimmt wurde, und der durch eine Impulsverzögerung von neun und eine Impulsbreiteneinstellung von sieben sowie eine Kompensations-Verzögerung fein- 15 abgestimmt wurde. Dieser Taktimpuls ist für den Prozessor abgestimmt dargestellt, im Gegensatz zu einem Taktimpuls für den Speicher. Der für den Speicher abgestimmte Taktimpuls hat dieselbe Grobabstimmung wie der Impuls für den Prozessor, hat jedoch eine Feinabstimmung mit einer Verzögerung 20 von 3.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht einen verbesserten Impulsgenerator mit selektiver Impulsverzögerungs- und Impulsbreitenabstimmung, wobei ohne äussere Veränderung der Schaltungsanschlüsse eine dynamische Abstimmung mög- 25 lieh ist. Impulsverschiebung und Impulsbreiteneinstellung sind mit hoher Auflösung möglich. Im Grobeinsteller für Impulsbreite und Impulsverzögerung kann eine Betriebsartsteuerung für wahlweisen Normalbetrieb und Einzelimpulsbetrieb vorgesehen sein. Weiterhin kann eine einzige Schaltkreis- 30

anordnung bei entsprechender Ausgestaltung selektiv so eingestellt werden, dass sie entweder als Grobeinsteller oder als Feineinsteller für Impulsbreite und Impulsverzögerung arbeitet.

Es wurde eine Taktimpulsgeber-Anordnung beschrieben, 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. Der eigentliche Grund für die Verwendung von Grobeinsteller und Feineinsteller ist die Tatsache, dass der Grobeinsteller eine zusätzliche Treiberkapazität für den Oszillator bildet.

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8 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

637 491 PATENTANSPRÜCHE

1. Anordnung zur Erzeugung von Taktimpulsen in einer Datenverarbeitungsanlage, mit mindestens einer Einrichtung zur Erzeugung von Grundimpulsen, sowie mit mindestens einem Impulseinsteller, welcher eine Verzögerungseinrichtung zur Bereitstellung einer Mehrzahl unterschiedlich verzögerter Zwischenimpulse aus jedem der Grundimpulse und Auswahleinrichtungen zur Auswahl je eines aus der Mehrzahl von.Zwi-schenimpulsen enthält, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Impulseinsteller

- zwei Auswahleinrichtungen (20, 23 ; 60,64) an die Verzögerungseinrichtung (16,56) angeschlossen sind, wobei selektiv einstellbare Steuereinrichtungen (18, 19,21,22; 58, 59,63, 64) vorhanden sind, um in jeder der beiden Auswahleinrichtungen unabhängig voneinander je einen Zwischenimpuls (B, C; E, F) aus einer Mehrzahl von Zwischenimpulsen auszuwählen; und

- eine Kombinationsschaltung (34,74) vorgesehen ist, um die beiden ausgewählten Zwischenimpulse (B, C; E, F) zu einem einzelnen Taktimpuls (D; G) zu kombinieren.

2. Anordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ausgang mindestens einer der Auswahleinrichtungen (24,25; 61, 65) und dem Eingang der Kombinationsschaltung (34,74) Schaltungsmittel (26, 27, 29, 30,31,33; 67, 68, 69,71,72,73) vorgesehen sind, um den ausgewählten Zwischenimpuls (B, C; E; F) entweder direkt oder mit einer fest vorgegebenen, zusätzlichen Verzögerung zum Eingang der Kombinationsschaltung zu übertragen.

3. Anordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Impulseinsteller (15, 55) hintereinander geschaltet sind, wobei der erste (15) die Grundimpulse (D) für den zweiten erzeugt.

4. Anordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kombinationsschaltung (34) die ihr zugeführten beiden Zwischenimpulse (B, C) in der Weise kombiniert, dass ihr Ausgangsimpuls 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.

5. Anordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kombinationsschaltung (74) die ihr zugeführten beiden Zwischenimpulse (E, F) in der Weise kombiniert, dass ihr Ausgangsimpuls (G) 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.

6. Anordnung nach den Patentansprüchen 3,4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste (15) der beiden Impulseinsteller (15,55) jeweils einen Ausgangsimpuls (D) abgibt, der kürzer ist als die in ihm ausgewählten Zwischenimpulse (B, C), und dass der zweite (55) der beiden Impulseinsteller jeweils einen Ausgangsimpuls (G) abgibt, der länger ist als die in ihm ausgewählten Zwischenimpulse (E, F).

7. Anordnung nach Patentanspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass am Ausgang mindestens eines der Impulseinsteller (15) eine Betriebsartsteuerung (36; 170) vorgesehen ist mit Schaltmitteln (39; 171), die je nach ihrem Zustand die Betriebsartsteuerung so beeinflussen, dass sie jeweils nur einen Impuls oder aber alle Impulse einer zugeführten Folge von Impulsen (D) am Ausgang abgibt.