DE2851519C3

DE2851519C3 - Anordnung zur Erzeugung von Taktimpulsen

Info

Publication number: DE2851519C3
Application number: DE2851519A
Authority: DE
Inventors: Albert Edward Binghamton N.Y. Paniccia
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1977-12-19
Filing date: 1978-11-29
Publication date: 1981-06-11
Also published as: ATA856978A; AT375203B; US4165490A; JPS5857769B2; FR2412205A1; AU3938878A; JPS5487447A; CH637491A5; IT7829275A0; GB2010552A; SE7812553L; BR7808271A; DE2851519A1; DE2851519B2; IT1160023B; AU518871B2; GB2010552B; ES475912A1; FR2412205B1; CA1100195A

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zur Erzeugung von Taktimpulsen.

Für derartige Taktgeber besteht besonderer Bedarf in Datenverarbeitungsanlagen, die in hochgradig integrierter Schaltungsweise aufgebaut sind, weil bei dieser engere Toleranzen einzuhalten sind als bei anderen Schaltungstechrviken. Wegen der großen Anzahl von auf einem Chip (Schaltungsplättchen) unterzubringenden Schaltungen kann auf dem einzelnen Chip eine ganze Serie oder Bahn von sequentiell zu durchlaufenden Schaltungen vorhanden sein. Eine gegebene Bahn kann auf einem Chip »langsam« und auf einem anderen Chip »schnell« sein, oder eine Bahn kann einen Impuls auf einem Chip verkürzen und auf dem anderen verlängern. Außerdem gibt es aufgrund der verschiedenen Kabel- und Drahtlängen unterschiedliche Verzögerungen für Impulse, sowie Impulsbreitenschwankungen aufgrund der Schaltungsverzögerungen. Durch Einbau geeigneter Einrichtungen zur wahlweisen Herbeiführung bestimmter Impulsverzögerungen und Impulsbreiten in Computersysteme läßt sich die Herstellung vereinfachen, weil jedes Computersystem während der Herstellung bekanntlich abgestimmt werden muß. Nach Inbetriebnahme des Computersystems muß dieses außerdem eventuell nachgestimmt werden, und auch diese Nachstimmung wird durch solche Einrichtungen wesentlich erleichtert.

Maßnahmen zur Einstellung von Impulsverzögerung und Impulsbreite sind in Fachkreisen allgemein bekannt.

So wird beispielsweise in der Veröffentlichung IBM Technical Disclosure Bulletin, Band 19, Nr. 12, Mai 1977, S. 4570 bis 4573 beschrieben, wie Taktimpulse für die Steuerung einer Datenverarbeitungsanlage durch logische Kombination von Impulsen erzeugt werden, die ihrerseits von einem Oszillator abgeleitet sind. Die Breite oder die Verzögerung dieser Taktimpulse ist jedoch nieht wählbar.

Außerdem sind Einrichtungen zur Selektion der Verzögerung bekannt und beispielsweise beschrieben im IBM Technical Disclosure Bulletin, Band 15, Nr. 1, vom Juni 1972 auf den Seiten 252 bis 254. Dort wird eine Taktgeberanordnung mit Verzögerungsleitung und Auswahleinrichtung beschrieben, in der die Phasenlage von Taktimpulsen selektiv einstellbar ist. In dieser

Anordnung behalten jedoch die Impulse ihre vorgegebene Breite, so daß es nicht möglich ist, Phasenlage und Impulsbreite gleichzeitig selbsttätig einzustellen.

In der deutschen Patentschrift Nr. 12 86 088 ist eine Anordnung beschrieben, in der mittels einer durch -, Kippglied gesteuerten Verzögerungsleitung und mittels rückgekoppelter Schaltkreise die Breite von Impulsen (sowie auch ihre Folgefrequenz) festgelegt werden kann. Die Genauigkeit der Impulsbreite ist jedoch von den Umsciialtzeiten der verwendeten Kippglieder m abhängig und nicht genau genug für hochintegrierte Schaltungen, bei denen Genauigkeiten in der Größenordnung von Nanosekunden erforderlich sind.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Anordnung zur Erzeugung von Taktimpul- r, sen zu schaffen, mit der eine sehr genaue selektive Einstellung der Impulsphaseniage und der Impulsbreite ohne Änderung von Schaltkreisverbindungen gleichzeitig möglich ist

Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 und 7 gekennzeichnete Erfindung gelöst; Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransp^rüchen gekennzeichnet

Die vorliegende Erfindung ermöglicht eh«en verbesserten Impulsgenerator mit selektiver Impulsverzöge- >5 rungs- und Impulsbreitenabstimmung, wobei ohne äußere Veränderung der Schaltungsanschlüsse eine dynamische Abstimmung möglich ist Impulsverschiebung und Impulsbreiteneinstellung sind mit hoher Auflösung möglich. Im Grobeinsteller für impulsbreite m und Impulsverzögerung kann eine Betriebsartsteuerung für wahlweisen Normalbetrieb und Einzelimpulsbetri^eb vorgesehen sein. Weiterhin kann eine einzige Schaltkrcisanordnung bei entsprechender Ausgestaltung selektiv so eingestellt werden, daß sie entweder als r> Grobeinsteller oder als Feineinsteller für Impulsbreite und Impulsverzögerung arbeitet

Es handelt sich hier um eine Taktimpulsgeber-Anordnung, die von einem frei laufenden Oszillator kommende Impulse an eine Verzögerungsleitung anlegt Die an den verschiedenen Anzapfungen dieser Verzögerungsleitung erscheinenden Impulse werden an Auswahlelemente für die Impulsverzögerungseinstellung und die Impulsbreiteneinstellung gegeben. Diese Auswahlelemente werden durch die Ausgänge von Decodierern gesteuert, die mit dem Inhalt von Registern gespeist werden, die mit vorgegebenen Werten eingestellt sind. Die Ausgangssignale der Auswahlelemente für die Impulsverzögerung und die Impulsbreite werden verknüpft und ergeben einen Impuls mit der gewünschten Phasenlage und Breite. Die Werte in den Registern können unter Programmsteuerung oder durch Handeingabe (beispielsweise über eine Tastatur, Schalter usw.) eingestellt werden. Für ein erstes Computersystem kann man einen ersten Wertesatz und für ein zweites Computersystem einen anderen Wertesatz für die Einstellung von Phasenlage und Impulsbreite während der Abstimmung des Computersystems benützen. Die Register können so erweitert werden, daß sie eine Position zur Steuerung dafür enthalten, ob eine Einstelleinheit für die Grobeinstellung oder für die Feineinstellung zuständig ist. Somit kann für den Grobeinsteller und für den Feineinsteller eine Einheit benutzt werden. Ein wesentlicher Grund für die Verwendung von Grobeinsteller und Feineinsteller ist b5 die Tatsache, daP der Grobeinsteller eine zusätzliche Treiberkapazität für den Oszillator bildet.

Ausführungsbeispietf der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und sind anschließend näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 in einem Blockdiagramm eine Anordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Grobeinsteller und mehreren Feineinstellern für Impulsverzögerung und Impulsbreite;

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

F i g. 3 Einzelheiten der in F i g. 1 gezeigten Feineinsteller;

F i g. 4 in einem Zeitdiagramm Impulse an verschiedenen Punkten der in F i g. 1 gezeigten Schaltung;

F i g. 5 Einzelheiten der Betriebsartsteuerung innerhalb des Grobeinstellers der F > g. 2;

F i g. 6 ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung der Erzeugung von geraden und ungeraden Impulsen zusammen mit der Steuerung zur Erzeugung der Taktdurchschaltsignale für Prozessor, Speicher und Kanaleinheit;

Fig.7 in einem Blockdiagramm eine auf einem LSI-Chip unterzubringende Ausfw.rungsform der Erfindung, wobei Oszillator und Verzögerungsleitung außerhalb des Chips liegen, und

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

In F i g. 1 ist ein Ausführungsbeipiel der Erfindung mit einem Oszillator 10 gezeigt der sequentiell auftretende Impulse mit vorgegebener Frequenz liefert Ein solcher Oszillatorimpuls ist in Wellenzug A in Fig.4 gezeigt Die Oszillatorimpulse werden über eine Leitung 11 an einen Grobeinsteller 15 geleitet, der die Impulsverschiebung und die Breitenauswahl (Impulsdauer-Festlegung) für die vom Oszillator 10 kommenden Impulse besorgt. Der Grobeinsteller 15 ändert die Wiederholungsrate oder Frequenz der vom Oszillator 10 kommenden Impulse nicht

Die Taktimpulse vom Grobeinsteller 15 werden über eine Leitung 37 an den Feineinsteller 55 und den Taktdurchschaltsignal-Generator 80 gegeben. Zur praktischen Verwirklichung der vorliegenden Erfindung sind Grob- und Feineinsteller nicht beide erforderlich, ebensowenig mehrere Feineinsteller. Die Verwendung beider Einheiten ergibt jedoch zusätzliche Treiberkapazität für den Oszillator. Obwohl mehrere Feineinsteller nicht erforderlich sind, sind sie im allgemeinen für verschiedene Funktionseinheiten in einem Computersystem erwünscht Ein Feineinsteller liefert beispielsweise die Taktimpulse für die Zentraleinheit und ein anderer die für den Speicher, während ein dritter Feineinsteller die Taktimpulse für den Kanal abgibt.

Der Taktdurchschaltsignal-Generator 80 gibt aufgrund der Taktimpulse vom Grobeinsteller 15 Taktdurchschaltsignale über die Busleitung 81 an die Feineinsteller 55. In einem Computersystem werden im allgemeinen ausgewählte Taktimpulse an die verschiedenen Funktionseinheiten gegeben. Normalerweise wird der Lauf eines Computertaktgebers gesteuert durch ein Taktlaufsignal, das von einer Steuerschaltung im Computersystem kommt und über den Eingangsan· Schluß 82 an den Taktdurchschaltsignal-Oeuerator 80 angelegt wird. Der Taktdurchschaltsignal-Generator 80 kann aus Kippgliedern bestehen, die als Ring geschaltet sind, wobei der Ausgang der letzten Position (Stufe) zum Eingang der ersten Position zurückgekoppelt ist. Durch die Dauer des Taktlaufsignales wird die Einstellung der ersten Stufe des Ringes mit Sicherheit erreicht. Das

Signal endet jedoch, bevor der nächste Impuls für die Einstellung der nächsten (zweiten) Position des Ringes kommt. Die Impulse für die aufeinanderfolgende Einschaltung der einzelnen Positionen (Kippglieder) des Taktdurchschaltsignal-Generators 80 sind so dargestellt, als ob sie von dem Grobeinsteller 15 kämen: sie können jedoch auch von einem der Feineinsteller 55 kommen, wenn ein genaueres Taktdurchschaltsignal gebraucht wird.

Über den Abtasteingang 12 und den Schiebeeingang 13 werden Datenwerte in den Grobeinsteller 15 bzw. den Feineinsteller SS in einer noch kurz zu beschreibenden Art eingegeben. Impulse können auch im Einzelimpulsbetrieb erzeugt werden. Wie später noch in Zusammenhang mit der Beschreibung der Fig. 5 gezeigt wird, wird das Taktsignal gesperrt, d. h. Taktimpulse können den Grobeinsteller 15 nicht mehr verlassen, sobald ein negativer Spannungspegel an den Anschluß 91 angelegt wird. Der Einzelimpulsbetrieb wird über den CinZci/.y'K.iüSSCMaiicf 52 gcsicüci i, dessen Arbeitsweise später noch genauer beschrieben wird.

Der in F i g. 2 gezeigte Grobeinsteller 15 enthält eine Verzögerungsleitung 16, die in diesem Beispiel zehn Ausgangsanschlüsse hat. Die Impulse vom Oszillator 10 werden über die Leitung 11 an den Eingang der Verzögerungsleitung 16 angelegt, deren Ausgangsanschlüsse Impulse liefern, die gegeneinander eine vorgegebene Verschiebung haben. Wenn eine Verzögerungsleitung mit einer Gesamtverzögerung von 22 ns beispielsweise durch zehn Ausgangsanschlüsse unterteilt wird, dann haben die Impulse zwischen den einzelnen Anschlüssen gegeneinander eine Verschiebung von 2,2 ns. Die Ausgangsimpulse von der Verzögerungsleitung 16 und die Impulse von der Leitung 11 werden über die Busleitung 17 an den Impulsverzögerungswähler 20 und den Impulsbreitenwähler 23 angelegt, die in diesem Ausführungsbeispiel aus je elf UND-Schaltungen bestehen, die wahlweise durch die Ausgänge von den Decodierern 19 bzw. 22 vorbereitet werden. Die Decodierer 19 und 22 empfangen Eingangssignale von den Kippglieder-Ringschaltungen 18 bzw. 21. Derartige Ringschaltungen sind z. B. beschrieben in der US-Patentschrift No. 38 06 8Q1 und sind im wesentlichen als Schieberegister geschaltet, wobei der Ausgang des letzten Kippgliedes im Ring 18 an den Eingang des ersten Kippgliedes im Ring 21 angeschlossen ist. Der Ausgang des letzten Kippgliedes im Ring 21 ist mit der Abtastausgangsleitung verbunden. Das in die Kippglieder-Ringschaltungen 18 und 21 einzugebende Datenmuster wird seriell an den Abtasteingang 12 angelegt, und die Schiebeimpulse zum Verschieben der Dat<rn in den Ringen werden an den Schiebeeingang 13 angelegt Die die Ringschaltungen 18 und 21 bildenden Kippglieder können entweder als Schieberegister oder aber als nicht schiebende Register arbeiten.

Normalerweise wird der in die Ringschaltungen 18 und 21 in einem Computersystem einzugebende Wert während des ersten Programmladens des Computersystems eingegeben. Die einzugebenden Werte erhält man durch Abfragen verschiedener Punkte der Computerschaitung, beispielsweise mit einem Oszilloskop, um das Ausmaß der erforderlichen Steuerung zu bestimmen. Kennt man das benötigte Ausmaß einmal, lassen sich die Werte der erforderlichen Steuerung errechnen.

Der Impulsverzögerungswähler 20 und der Impulsbreitenwähler 23 enthalten in diesem Ausführungsbeispiel jeweils elf UND-Schaltungen mit Eingängen von den elf Anzapfungen (Abgriffen) der Verzögerungsleitung 16 und von elf Ausgängen der Decodierer 19 bzw. 22. Die in die Kippglieder-Ringschaltungen 18 und 21 einzugebenden Werte bestimmen, welche der UND-Schaltungen in den Wählern 20 und 23 vorbereitet wird. Die Ausgänge der UND-Schaltungen in den Wählern 20 und 23 speisen ODER-Schaltungen, welche Ausgangssignale auf die Leitungen 24 bzw. 25 geben. Die auf den Leitungen 24 und 25 erscheinenden Ausgangsimpulse sind durch die Wellenzüge Bund Cin F i g. 4 dargestellt, die jedoch nur repräsentativ sind; ihr zeitliches Auftreten hängt von den Werten in den Ringschaltungen 18 bzw. 21 ab.

Der Impuls vom Impulsverzögerungswähler 20 wird über die Leitung 24 an die UND-Schaltungen 26 und 27 angelegt. Ähnlich wird das Ausgangssignal des Impulsbreitenwählers 23 über die Leitung 25 an die UND-Schaltungen 30 und 31 angelegt. Die UND-Schaltungen 2ö und 3ü speisen eine NöR-5chaitung 34 direkt. Die UND-Schaltungen 27 und 31 speisen sie über die Verzögerungselemente 29 und 33. Diese Verzögerungselemente haben eine Verzögerung von einer Nanosekunde. Die jeweilige Einstellung des letzten Kippgliedes in jeder der Ringschaltungen 18 und 21 bestimmt, ob die Impulse von den Wählern 20 und 23 durch die Verzögerungselemente 29 bzw. 33 laufen. Die Ausgabe vom letzten Kippglied im Ring 18 wird direkt an die UND-Schai.ung 27 und über den Inverter 28 an die UND-Schaltung 26 angelegt. Wenn dieses Kippglied also auf null steht, ist die UND-Schaltung 26 vorbereitet, und wenn es auf eins steht, die UND-Schaltung 27. In ähnlicher Weise wird die Ausgabe des letzten Kippgliedes im Ring 21 über den Inverter 32 an die UND-Schaltung 30 und direkt an die UND-Schaltung 31 angelegt.

Die NOR-Schaltung 34 verknüpft die beiden empfangenen Eingangsimpulse, in dem speziellen Beispiel negativ verlaufende Impulse, und somit ist ihre Ausgabe ein positiv verlaufender Impuls auf der Leitung 35, wie er durch den Impulszug D in F i g. 4 dargestellt ist. Dieser positiv verlaufende Impuls hat eine Breite CB,

cylpirh Hpm 7pitintprvall iet in

A\o

Eingangsimpulse negativ sind.

Die grobe Verzögerung GV und die grobe Impulsbreite GB für die grob eingestellten Ausgangsimpulse sind durch die folgenden Ausdrücke gegeben:

GV = GH χ W (I)

GB = y - W[GH-GN) (2i

worin:

GV = grobe Verzögerungseinstellung,

GH = Abgriffnummer des gewählten höheren Verzögerungsleitungsabgriffs,

4V = Zeitverzögerung zwischen benachbarten Abgriffen der Verzögerungsleitung,

GB = grobe Impulsbreite,

T- = die Hälfte der Osziüatorperiode und

GN = Abgriffnummer des gewählten niedrigeren Verzögerungsleitungsabgriffs.

In Fig.2 wählt der Impulsverzögerungswähler 20 den höher numerierten Abgriff der Verzögerungsleitung 16, und der Impulsbreitenwähler 23 wählt den

niedriger numerierten Abgriff der Verzögerungsleitung. Der Wähler 20 wird daher Impulsverzögerungswähler und der Wähler 23 Impulsbreitenwähler genannt. Die Funktion der beiden Wähler kann natürlich auch umgekehrt werden, ohne daß die Ausgabe vom Grobeinsteller 15 dadurch beeinflußt wird. Der Grobeinsteller 15 beschneidet die Taktimpulse mehr als notwendig, um sie voneinander zu trennen. Die Feineinsi* ler 55 dehnen die Pulse vom Grobeinsteller 15 so aus, daß man Taktimpulse mit der gewünschten Verschiebung und Impulsbreite erhält.

Der Impuls von der NOR-Schaltung 34 wird über die Leitung 35 an die Betriebsartsteuerung 36 angelegt, die entweder den normalen Betrieb oder den Einzelimpulsbetrieb (EIB) bewirkt. Im normalen Betrieb läßt die Betriebsartsteuerung 36 auf der Leitung 35 erscheinende, sich wiederholende Impulse zur Ausgangsleitung 37 durchgehen. Der Normalbetrieb wird dadurch gesteuert, daß man am Betriebsartanschluß 38 einen positiven Signälpegei !SGi. 'iVcnit tier Betriebsarten-Schluß 38 auf einem negativen Pegel gehalten wird, ist der Einzelimpulsbetrieb eingeschaltet, der für Diagnosezwecke benutzt wird. Die Betriebsartsteuerung 36 läßt im Einzelimpulsbetrieb jeweils nur einen Impuls von der Leitung 35 zur Ausgangsleitung 37 durchgehen, obwohl wiederholte Impulse auf der Leitung 35 erscheinen. Wenn der Betriebsartanschluß 38 auf den negativen Pegel umgeschaltet wird, sperrt die Betriebsartsteuerung 36 die Impulsübertragung von der Leitung 35 zur Leitung 37. Ein einzelner Impuls kann von der Leitung 35 zur Leitung 37 übertragen werden, indem man den als Druckte· .er ausgeführten Einzelzyklusschalter 39 (EZS) niederdrückt und dann wieder losläßt.

Einzelheiten der Betriebsartsteuerung 36 sind in F i g. 5 dargestellt. Wie schon gesagt, wird die Spannung am Betriebsartanschluß 38 für den Normalbetrieb auf einem positiven Wert gehalten. Dieser Spannungspegel kann per Schalter oder Programmbit gesteuert werden, d. h. wenn das Programmbit auf Eins steht, liegt eine positive Spannung am Betriebsartanschluß 38, und wenn das Programmbit auf Null steht, liegt eine negative Spannung an. In diesem speziellen Beispiel enthält die Betriebsartsteuerune 36 auch einen ChinwahlansrhluR 40, der die Benutzung einer einzelnen Einheit für die Grob- und Feinsteuerung gestattet. Der Chipwahlan-Schluß 40 wird durch eine Position (Stufe) der Abtast-Ringschaltung gesteuert, was genauer in Fig. 7 gezeigt ist. Da der Grobeinsteller 15 in Fig. 2 als solcher bezeichnet ist, ist die Chipwahl-Abtastringposition nicht dargestellt und auch nicht erforderlich. In diesem Fall würde an den Chipwahlanschluß 40 ein negativer Spannungspegel fest angelegt.

Der Chipwahlanschluß 40 und der Betriebsartanschluß 38 speisen die NOR-Schaltung 41 und die ODER-Schaltungen 42 und 43. Der Einzelzyklusschalter 39, der entweder am positiven oder am negativen Eingang liegt, speist die NOR-Schaltung 41 und die ODER-Schaltung 42 Impulse auf der Leitung 35 werden an einen Inverter 44 und die NOR-Schaltung 45 angelegt Das Ausgangssignal des Inverters 44 ist das Komplement der Impulse auf der Leitung 35 und wird an die NOR-Schaltung 46 angelegt, die mit den NOR-Schaltungen 47 und 48 ein Kippglied bildet Das Ausgangssignal der NOR-Schaltung 48 wird nicht nur auf die NOR-Schaltung 47 zurückgekoppelt, sondern speist auch die NOR-Schaltung 45, von der außerdem ein Eingang an die NOR-Schaltung 49 angeschlossen ist Die NOR-Schaltung 49 empfängt Eingangssignale von

den ODER-Schaltungen 42 und 43. Die NOR-Schaltung 41 speist die NOR-Schaltungen 46, 47 und 50. Die letztere bildet mit der NOR-Schaltung 51 ein Kippglied. Die NOR-Schaltung 50 hat auch einen Eingang von der ODER-Schaltung 43. Die NOR-Schaltung 51 empfängt Eingangssignale von den NOR-Schaltungen 50 und 45 und gibt ihr Ausgangssignal an einen Eingang der NOR-Schaltung 50 zurück. Der Ausgang der NOR-Schaltung 50 ist außerdem mit Eingängen der NOR-Schaltungen 46 und 47 verbunden.

Im Normalbetrieb liegt eine positive Spannung am Betriebsartanschluß 38, der Einzelzyklusschalter 39 liegt auf einem positiven Spannungspegel, und am Chipwahlanschluß 40 liegt eine negative Spannung an. Das Ausgangssignal der NOR-Schaltung 41 ist somit negativ und die Ausgangssignale der ODER-Schaltungen 42 und 43 positiv. Die Ausgangssignale der NOR-Schaltungen 49 und 50 sind negativ, das Ausgangssignal der NOR-Schaltung 46 ist positiv, wenn der Eingangsimpuls vorhanden ist, d. h., daß das Ausgangssignai des Inverters 44 und die anderen Eingangssignale von den NOR-Schaltungen 41 und 50 negativ sind. Das Ausgangssignal der NOR-Schaltung 48 ist negativ und wird durch die Rückkopplungsbahn zur NOR-Schaltung 47 negativ gehalten, weil das Ausgangssignal der NOR-Schaltung 47 positiv ist, da alle ihre Eingangssignale negativ sind. Die NOR-Schaltung 45 hat daher negative Eingangssignale von den NOR-Schaltungen 48 und 49, und das Eingangssignal von der Leitung 35 schaltet die Spannungspegel entsprechend um. Das Ausgangssignal der NOR-Schaltung 45 ist also negativ, wenn der Impuls vorhanden ist, und es ist positiv, wenn der impuls nicht vorhanden ist. Das Ausgangssignal der NOR-Schaltung 51 spielt im Normalbetrieb keine Rolle.

Im Einzelimpulsbetrieb liegt am Betriebsartanschluß

38 und am Chipwahlanschluß 40 eine negative Spannung. Nimmt man außerdem an, daß der Einzelzyklusschalter 39 nicht gedrückt ist, dann ist auch das Ausgangssignal der ODER-Schaltung 42 positiv, das der ODER-Schaltung 43 negativ. Das Ausgangssignal der ODER-Schaltung 49 ist negativ. Die NOR-Schaltung 50 hat ein positives Ausgangssignal, und somit sind

Hip AucqanqcQionalp Ηργ NOR-^chüit'Jf?⁰?!! 46 'J"d 47

negativ.

Wenn der Impuls auf der Leitung 35 negativ wird, bleibt das Ausgangssignal der NOR-Schaltung 48 positiv und die Ausgangssignale der NOR-Schaltungen 45 und 51 negativ. Das durch die NOR-Schaltungen 50 und 51 gebildete Kippglied bleibt daher in seinem bisherigen Zustand. Dann bleibt das Ausgangssignal auf der Leitung 37 negativ. Wenn der Einzelzyklusschalter

39 betätigt wird, schaltet das Ausgangssignal der NOR-Schaltung 41 auf eine positive Spannung um und das Ausgangssignal der ODER-Schaltung 42 auf einen negativen Wert Das Ausgangssignai der NOR-Schaltung 49 geht somit auf einen positiven und das Ausgangssignal der NOR-Schaltung 50 auf einen negativen Wert Das Ausgangssignal der NOR-Schaltung 45 bleibt negativ, und somit wird kein Impuls auf die Leitung 37 weitergeleitet obwohl das Ausgangssignai der NOR-Schaltung 51 auf einen positiven Wert umschaltet weil das Ausgangssignal der NOR-Schaltung 45 auf dem negativen Pegel bleibt

Das Ausgangssignai der NOR-Schaltung 48 ist positiv. Wenn der Einzelzyklusschalter 39 dann wieder losgelassen wird, wird das Ausgangssignai der NOR-Schaltung 41 negativ und das der ODER-Schaltung 42 positiv. Das Ausgangssignai der ODER-Schaltung 43

bleibt auf einem negativen Wert. Das Ausgangssignal der NOR-Schaltung 49 wird negativ, das Ausgangssignal der NOR-Schaltung 50 bleibt negativ. Das Ausgangssignal der NOR-Schaltung 46 hängt von dem vom Inverter 44 weitergeleiteten Signalpegel ab. Wenn der Impuls auf der Leitung 35 positiv ist. wird Has Ausgangssignal der NOR-Schaltung 46, und dadurch auch das der NOR-Schaltung 48 negativ. Das Ausgangssignal der NOR-Schaltung 45 bleibt negativ. Wenn aber der Impuls auf der Leitung 34 negativ wird, geht das Ausgangssignal der NOR-Schaltung 45 auf einen positiven Wert. Das Ausgangssignal der NOR-Schaltung 51 geht auf einen negativen Wert und da·. Ausgangssigna! der NOR-Schaltung 50 auf enrn positiven Wert So wird ein Taktimpuls von der I .eitunp 35 an die Ausgabeleitung 37 weitergeleitet, indem man den Einzelzyklusschalter 39 drückt und wieder frcigi'-i wenn am Betriebsartanschluß 38 ein negativer Signal w ort für den Einzelinipulsbetrieb hegt.

Die auf der Leitung 37 erscrieinrnden impulse werden an Feineinsteller 55 gegeben. In diesem speziellen 1 all hat der Grobeinsteller insgesamt 15 Treiberausgänge und kann somit 15 Feineinsteller 55 speisen. Die auf der Leitung 37 erscheinenden Impulse werden in jedem Feineinsteller 55 an eine Verzögerungsleitung 56 angelegt. Die Schaltung ist im einzelnen in F i g. J dargestellt. Die Verzögerungsleitung 56 gleicht dci Verzögerungsleitung 16 des Grobeinstellers 15 und hat zehn Anzapfungen (Abgriffe), die zusammen mit einer Anzapfung der Leitung 37 die Busleitung 57 bilden, die einen Impulsverzögerungswähler 60 und einen Impulsbreitenwähler 64 speisen. Die beiden Wähler enthalten je elf UND-Schaltungen, welche Eingangssignale von der Verzögerungsleitung 56 empfangen und durch die Ausgangssignale der Decodierer 59 bzw. 63 gespeist werden. Die Decodierer 59 und 63 wiederum sind mit Ausgängen von Abtast-Ringschaltungen 58 und 62 verbunden, die den Ringschaltungen 18 und 21 gleichen und genauso wie diese mit bestimmten Werten geladen werden können.

Die letzte Position (Stufe) der Abtast-Ringschaltung 58 speist den Inverter 66 und die UND-Schaltung 68.

Die Aiispanpslpitiinir ül des ImniilQvprTnopnincycu/äh-

lers 60 speist die UND-Schaltungen 67 und 68. Das Ausgangssignal der UND-Schaltung 67 speist die NOR-Schaltung 74 direkt, während das Ausgangssignal der UND-Schaltung 68 über ein Verzögerungselement 69 zur NOR-Schaltung 74 gegeben wird. Das Ausgangssignal auf der Ausgangsleitung 61 des Impulsverzögerungswählers 60 ist durch den Wellenzug £ in F i g. 4 dargestellt.

Der Impulsbreitenwähler 64 hat sieben UND-Schaltungen, die durch die Busleitung 57 gespeist und durch die Ausgänge des Decodierers 63 gesteuert werden. Der Decodierer 63 wird gespeist von den Ausgängen der Abtast-Ringschaltung 62. Der Impulsbreitenwähler 64 leitet einen Impuls auf die Leitung 65, der durch den Wellenzug F in Fig.4 dargestellt ist. Die vom Impulsbreitenwähler 64 über die Leitung 65 gegebenen Impulse werden an die UND-Schaltungen 71 und 72 angelegt, die durch den Inhalt der letzten Position der Abtast-Ringschaltung 62 vorbereitet werden. Die UND-Schaltung 71 wird über den Inverter 70 und die UND-Schaltung 72 direkt von der letzten Position der Abtast-Ringschaltung 62 vorbereitet Der Ausgang der UND-Schaltung 71 speist die NOR-Schaltung 74 direkt und der Ausgang der UND-Schaltung 72 die NOR-Schaltung 74 über das Verzögerungselement 73.

Durch die Wellenzüge fund Fin F i g. 4 sind positiv verlaufende 'mpulse dargestellt, und somit gibt die NOR-Schaltung 74 gemäß Darstellung durch den Wellenzug C, in Fig. 4 einen negativ verlaufenden Impuls ab. Der Ausgang der NOR-Schaltung 74 ist in der Zeit negativ, in der die Impulse auf einer der Leitungen 61 oder 65 auf einem positiven Wert sind. Der durch den Wellenzug C dargestellte Impuls hat somit eine größere Breite als der über die Leitung 37 an den Feineinsteller 55 gegebene Impuls. Abgesehen von den Wirkungen der Verzögerungselemente 69 und 73 ist das Ausmaß der Feinveivogening FVund ιΛ·ι I ■ inbreite'; auswahl FB durch el·" I ■"< 'inMeller 55 durcn folgend·.' Ausdrücke gegeben:

/ Ii

! Λ

(,Ii

•I [I I! I

FV = Verzögerungsfeineinstelhing FN = Abgriffnummer des gewählten niedrigeren Ver

zögerungsleitungsabgriffes. Δν = Zeitverzögerung zwischen benachbarten Vci

zögerungsleitungsabgnffen. FB = feine Impulsbreite.
FH = Abgriffnummer des gewählten höheren VVrzögerungsleitungsabgriffc.

Die Laufzeitdifferenz zwischen ilen durch dir Wähle· 60 und 64 gewählten Abgriffen der Verzögerungsleitung erhöht somit die Brci'e der ..^:m Ausgang de' NOR-Schaltung 74 erscheinenden Impulse. Die durc die Verzögerungselementc 69 und 73 mögliche zusätzliche Verzögerung ist je 1/2 Δ V. In diesem speziellen Beispiel ist diese zusätzliche Verzögerung gleich einer Nanosekunde. Die Fein-Verzögerun,;; und die Fein-Breite lassen sich so zusätzlich um den Betrag einer Nanosekunde variieren.

Das Ausgangssignal der NOR-Schaltung 74 speist die negativen UND-Schaltungen 75, 76, 77 ur j 78. die durch

Hip TalftHnrr-hc^hollciornalp Γ, O Γ. \ Π 1 h™ Kt

vorbereitet werden. Die Taktdurchschaltsignale CO. Ci. G2 und G3 werden von dem in Fig. 1 gezeigten Taktdurchschaltsignal-Generator 80 erzeugt. Die negativen UND-Schaltungen 75, 76, 77 und 78 liefern die Taktimpulse 7"0, TX. T2 bzw. Γ3. Der Taktimpuls 70 ist durch den Wellenzug I in Fig. 4 dargestellt und vorhanden, wenn die negative UND-Schaltung 75 durch das Taktdurchschaltsignal GO, dargestellt durch den Wellenzug //in Fig.4, vorbereitet ist. Der Taktdurchschaltimpuls GO wird so breit gewählt, daß er die zugehörige negative UND-Schaltung 75 in einem Zeitintervall verschiedener möglicher verzögerter Positionen der durch die NOR-Schaltung 74 abgegebenen Impulse freigibt. Die Taktdurchschartimpulse GO bis einschließlich G 3 treten sequentiell Eiuf, und damit auch die Taktimpulse TO bis T3.

In manchen Computersystemen ist ein zweiphasiger Taktimpulsgenerator erwünscht, wie er als Oszillator 10 in F i g. 6 gezeigt ist. Dieser speist die Verzögerungseinheiten 100a und 1006, welche zum Ausgleich von Laufzeitdifferenzen vorgesehen sind, die durch unterschiedlich lange Leitungswege entstehen. Die Verzögerungseinheiten 100a und 1006 speisen den geraden Grobeinsteller 15a und den ungeraden Grobetnsteller 156. Die beiden Grobeinsteller haben zwei Gruppen

Il

von Ausgängen, von denen eine zwei Treiber enthüll, die die Busleitung 110 speisen. i;nd die andere vierzehn Treiber, die die Busleitung 111 speisen. Die Busleitung 110 speist zwei Verzögerungselemente (dargestellt durch die Verzögerungseinheit 112), die wiederum zwei Feineinsteller 55a und 55b speisen. Die Grobeinsteller 15a und 156 und die Feineinsteller 55s und 556 sind genauso aufgebaut wie der Grobeinstcller 15 bzw. der Feineinsteller 55 in F i g. 2 bzw. 3. Die beiden Treiber in den Grobeinstellern 15a und 156, die die Busleitung 110 speisen, liefern jedoch nur im Normalbetrieb abgestimmte Impulse und nicht im Einzelinipulsbetrieb, weil die Impulse von den Feineinsiellern 55.1 und 55f> Speicherauffrischtaktimpulse sind, die kontinuierlich auftrete*, müssen. Der gerade Feineinsteller 55a und dor ungerade Feineinsteller 55b werden von Taktdurchschaltsignalen aus dem Speicheraiiffrisch-Taktring 116 angesteuert, der seinerseits durch die Speichcrauffrisch-Steuerung 113 gesteuert wird.

Die vierzehn Treiber, die die Busleitung 111 speisen, die ihrerseits wieder durch die Verzögerungseinheu 1! 3 dargestellte z:wölf Verzögerungselemente speist, können grob abgestimmte Impulse im Normalbetrieb oder im Einzelimpulsbetrieb durchlassen. Die Verzögerungseinheiten 112 und 113 gleichen Laufzeitdifferenzen und Verzögerungen aus, die durch unterschiedlich lange Leitungswege (Verdrahtung) sowie durch Verschiedenheiten der Feineinsteller-Schaltungsplättchen (Chips) entstanden sind. Die Verzögerungseinheiten 11 3 speisen gerade und ungerade Fei.ijinsteller 55c die von Durchschaltsignalen aus der Durchschaltsignalemhei; 120 angesteuert werden. Die Durchschaltsigruileinhei: 120 erhält drei Arten von Eingangssignalen. De: Taktdurchschaltsignal-Generator 124 liefert die Prozessor-Taktsignale 7~0, 7"! usw. über die Prozessor-Durchschaltsteuerung 121 und die Speicher-Taktsignale .SO. Sl usw. über die Speicher-Durchschahsteuerung 122. Der Taktdurchschaltsignal-Generator 125 liefert die Kanal-Taktsignale CO, Cl usw. über die Kanal-Durchschaltsteuerung 123. Ein Zähler im Taktdurchschaltsignal-Generator 124 empfängt gerade und ungerade impulse von den Ausgängen der Feineinsteller 55c und

übertragen. Diese beiden Einheiten enthalten UND-Schaltungen mit Eingängen von der Busleitung 152 und von den Abtastringen 150 und 151. Die Schaltung 153 hat also dieselbe Funktion wie die Kombination von Decodierer 19 und Impulsverzögerungswähler 20 der Fig. 2, und auch wie die Kombination von Decodierer 59 und Impulsverzögerungswähler 60 der Fig. 3. In ähnlicher Weise hat die Schaltung 154 dieselbe Funktion wie die Kombination von Decodierer 22 und lmprl^cbreitenwähler 23 der F i g. 2, und auch wie die Kombination von Decodierer 63 und Impulsbreiten wähler 64 der Fi g. 3. Der Ausgang der Schaltung 153 ist mit den ODER-INVERTER-Schaltungen 155 und 157 verbunden. Die ODER-INVERTER-Schaluing 155 wird durch die Nullbitposition des Abtastringes 151 und die ODER-INVERTER-Schaltiing 157 durch dieselbe Bitposition über den Inverter 156 vorbereitet. Die ODER-INViZRTER-Schaltung 157 speist ein Verzögerungselement 158. dessen Ausgangssignal zusammen mit dem Ausgangssignal der ODER-INVERTER-Schaltung 155 an die ODER-Zusammmenführung 159 angelegt wird.

Der Ausgang der Schaltung 154 ist mit den ODER-INVERTER-Schaltungen 160 und 161 veroun-Jen. Die ODFR-INVERTER-Schaiuing 160 wird durch die NuliLii'p.isition des Abtastringes 150 und die ODER-INV! RTER-Schaltune 161 durch diese Bitposition des Abtastringes 150 über den Inverter 162 vorbereitet. Die ODER-INVKRTER-Schaltung 161 speist ein Vcr/ögerungselement 163, dessen Ausgangssignal zusammen mit dem Ausgangssignal der ODER-INVERTER Schaltung 160 an die ODER-Zusammenführiing 159 angelegt wird. Diese speist wiederum die Impulsverzögerungseinheit 165 und die Betriebsartsteuerung 170

Die Betriebsartsteuerung 170 funktioniert genauso wie die Betriebsartsteuerung 36 der F i g. 2. Die Betriebsartsteuerung 170 wird jedoch außer Betrieb gesetzt, wenn die betreffende Einheit ein Feineinsteller sein soll. Das Kippglied 171 ist mit der letzten Position des Abtastringes 151 verbunden, und sein Ausgangssignal bestimmt die Arbeitsweise der Betriebssteuerung

130. Die Taktsteuerung 130 liefert das Einzelimpulsbetriebssignal, das an die Grobsteuerungen 15a und 15έ> angelegt wird, die die Busleitung 11 speisen. Diese speziellen Grob- und Feineinsteller können im Einzelimpulsbetrieb arbeiten. Die Taktsteuerung 130 liefert auch ein Steuersignal für den Zähler im Taktdurchschaltsignal-Generator 125.

Die weiteren Eingänge der Taktsteuerung 130 haben mit der vorliegenden Erfindung nichts zu tun und sind mit »sonstige Steuersignale« beschriftet. Die Taktsteuerung 130 empfängt auf der Leitung 131 für Synchronisationszwecke auch Speicherauffrisch-Zeitgeberimpulse.

Die vorliegende Erfindung kann in LSI-Technik ausgeführt werden. In Fig.7 ist ein in einem LSI-Chip enthaltener Impulsbreiten- und Impulsverzögerungseinsteiler gezeigt der einen Impulsbreiten-Abtastring und einen Impulsverzögerungs-Abtastring 150 bzw. 151 enthält Diese Abtastringe funktionieren genauso wie die in dem im Zusammenhang mit F i g. 2 beschriebenen Grobeinsteller 15, und wie die im Feineinsteller 55 in F i g. 3. Da der Oszillator und die Verzögerungsleitungen außerhalb des Chips liegen, sind sie in F i g. 7 nicht dargestellt Die elf Signale vom Oszillator und der Verzögerungsleitung werden über die Busleitung 152 an den Impulsverzögerungsdecodierer und -Wähler 154

IICUCS I/ I 131 Hill CIIIClM

nicht dargestellten Anschluß in der Betriei- ansteuerung 170 verbunden, der dieselbe Funktion hat wie der Chipwahlanschluß 40 in F i g. 5. Wenn das Kippglied 171 also in den Einerzustand geschaltet ist, kann die Betriebsartsteuerung 170 im Einzelimpulsbetrieb arbeiten, und die Impulsverzögerungs- und Impulsbreitensteuerung auf dem Chip wird zu einer Feinsteuerung. Wenn andererseits das Kippglied 171 auf Null geschaltet ist, arbeitet die Betriebsartsteuerjng 170 im Einzelimpulsbetrieb. und die Impulsverzögerungs- und Impulsbreitensteuerung wird zu einer Grobsteuerung. Das Kippglied 171 kann natürlich per Programm ebenso geschaltet werden wie die Abtastringe 150 und 151. Mit einer Abtast-Eingabeoperation werden die Abtastringe 150 und 151 sowie das Kippgiied 171 eingestellt Die Impulsverzögerungseinheit 165 funktioniert ähnlich wie die Verzögerungseinheit 112 in F i g. 6.

Das Ausgangssignal der Impulsverzögerungseinheit 163 wird an die UND-Schaltungen 175 und 177 angelegt, die durch das Ausgangssignal des Kippgliedes 171 vorbereitet werden. Die UND-Schaltungen 175 und 177 liefern nur ein Ausgangssignal. wenn das Kippgiied 171 auf Eins geschaltet äst Die UND-Schaltungen 175 and 177 werden durch die über die Busleitung 166 angelegten Taktdurchschaltimpulse vorbereitet. Die

Ausgänge der Betriebsartsteuerung 170 sind mit den UND-Schaltungen 176 und 178 sowie mit den UND-Schaltungs-Gruppen 180, 185, 190 und 195 verbunden. Die UND-Schaltungen 176 und 178 werden durch das Ausgangssignal des Kippgliedes 171 über den Inverter 172 vorbereitet. Die UND-Schaltungen 176 und 178 leiten also Impulse von der Betriebsartsteuerung 170 weiter, wenn das Kippglied 171 auf Null geschaltet ist.

Auch die UND-Schaltungen 176 und 178 sowie die UND-Schaltungs-Gruppen 180, 185, 190 und 195 werden durch über die Busleitung 166 übertragene Durchschaltsignale vorbereitet In diesem speziellen Beispiel werden die UND-Schaltungen 175,176,177 und 17B vorbereitet durch das Durchschaltsigna! G 5. Die

UND-Schaltungs-Gruppen 180, 185, 190 und 19! werden vorbereitet durch die zugeordneten Durch schaltsignale G 4, G 3, G 2 bzw. G 0.

F i g. 8 zeigt die Bildung eines Taktimpulses, der durcl eine Impulsverzögerung von null und eine Impulsbrei teneinstellung von fünf grobabgestimmt wurde, und dei durch eine Impulsverzögerung von neun und eini Impulsbreiteneinstellung von sieben sowie eine Korn pensations-Verzögerung feinabgestimmt wurde. Diesel Taktimpuls ist für den Prozessor abgestimmt dargestellt im Gegensatz zu einem Taktimpuls für den Speicher Der für den Speicher abgestimmte Taktimpuls ha dieselbe Grobabstimmung wie der Impuls für der Prozessor, hat jedoch eine Feinabstimmung mit einei Verzögerung von 3.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Erzeugung von Taktimpulsen in einer Datenverarbeitungsanlage, mit einer Einrichtung zur Erzeugung von Grundimpulsen, mit einer Verzögerungseinrichtung zur Bereitstellung einer Mehrzahl unterschiedlich verzögerter Zwischenimpulse aus jedem der Grundimpulse, sowie mit einer ersten Auswahleinrichtung zur Auswahl eines ersten aus der Mehrzahl von Zwischenimpulsen, d a durch gekennzeichnet, daß

eine zweite Auswahleinrichtung (21 bis 23) an die Verzögerungseinrichtung (16) angeschlossen ist, daß die zweite Auswahleinrichtung (21 bis 23) unabhängig von der ersten Auswahleinrichtung (18 bis 20) einen zweiten (C) aus der Mehrzahl von Zwischenimpulsen auswählt und daß

eine Kombinationsschaltung (34) vorgesehen ist, welche die beiden ausgewählten Zwischenimpulse (B, C)zu einem einzelnen Taktimpuls (D) kombiniert

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang (24) mindestens einer der Auswahleinrichtungen (18 bis 20) und dem Eingang der Kombinationsschaltung (34) Schaltungsmittel (26; 27, 29) vorgesehen sind, um den ausgewählten Zwisch^nimpuls (B) entweder direkt oder mit einer fest vorgegebenen, zusätzlichen Verzögerung zum Eingang der Kombinationsschaltung (34) zu übertragen.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Auswahleinrichtung einen ladbaren Speicher (z. B. Schieberregisterstufen 18) mit nachgeschaltetem Decodierer (19) enthält.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Auswahleinrichtung UND-Glieder mit jeweils zwei Eingängen und der gemeinsamen Ausgangsleitung (24) enthält; daß die ersten Eingänge jeweils mit einem Anschluß der Verzögerungseinrichtung (16) und die zweiten Eingänge jeweils mit einem Ausgang des zugeordneten Decodierers (19) verbunden sind.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis. 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombinationsschaltung (34) die ihr zugeführten beiden Zwischenimpulse (B, C) in der Weise kombiniert, daß ihr Ausgangsimpuls (D) mit dem Beginn des späteren Zwischenimpulses beginnt und mit dem Ende des früheren Zwischenimpulses aufhört, so daß der Ausgangsimpuls kürzer ist als die beiden Zwischenimpulse.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombinationsschaltung (34) die ihr zugeführten beiden Zwischenimpulse (B, C) in der Weise kombiniert, daß ihr Ausgangsimpuls (D) mit dem Beginn des früheren Zwischenimpulses beginnt und mit dem Ende des späteren Zwischenimpulses aufhört, so daß der Ausgangsimpuls länger ist als die beiden Zwischenimpulse,

7. Anordnung zur Erzeugung von Taktimpulsen in einer Datenverarbeitungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Anordnung (15) eine zweite derartige Anordnung (55) nachgeschaltet ist, wobei die erste Anordnung (15) die Grundimpulse (D) für die zweite Anordnung (55) erzeugt.

8. Anordnung nach dem Anspruch 7, dadurch

gekennzeichnet, daß der Ausgangsimpuls (D) der ersten Anordnung (15) kürzer ist als die in ihr ausgewählten Zwischenimpulse (B, C) und daß der Ausgangsimpuls (C) der zweiten Anordnung (55) länger ist als die in ihr ausgewählten Zwischenimpulst(E,F).

9. Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zweiten Anordnung (55) das Ausgangssigna! eines Taktdurchsrhaltsignalgenerators (80) zugeführt wird, der seinerseits Ausgangssignale der ersten Anordnung (15) empfängt.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Betriebsartsteuerung (36) vorgesehen ist mit Scifialtmittein (39) die je nach ihrem Zustand die Betriebsartsteuerung io beeinflussen, daß sie jeweils nur einen Impuls oder aber alle Impulse einer zugeführten Folge von Impulsen (D)an ihrem Ausgang abgibt.