Funktioneller Aufbau digitaler Rechenanlagen

Einführung.- 1 Digitale Verknüpfungsglieder.- 1.1 Entwicklung der digitalen Verknüpfungsglieder.- 1.2 Digitale Verknüpfungsglieder mit Halbleitern.- 1.2.1 Und-Oder-Schaltungen.- 1.2.2 Negation.- 1.3 Schaltkreisfamilien.- 1.3.1 Die Dioden-Transistor-Logik-Familie (DTL).- 1.3.2 Die Transistor-Transistor-Logik-Familie (TTL).- 1.3.3 Die Emitter-Coupled-Logik-Familie (ECL).- 1.4 Integrierte Schaltkreise mit Feldeffekttransistoren (MOS-FET-Technik).- 1.5 Schaltsymbole für die digitalen Verknüpfungsschaltungen.- 2 Aufbau einfacher Baugruppen aus den digitalen Ver-knüpfungsgliedern.- 2.1 Einbit-Speicher - Flip-Flop.- 2.1.1 RS-Flip-Flop (RS-FF).- 2.1.2 Komplementierendes-Flip-Flop (T-FF).- 2.1.3 JK-Flip-Flop (JK-FF).- 2.1.4 JK-Flip-Flop mit Takteingang (JK-FF).- 2.1.5 D-Flip-Flop (D-FF).- 2.1.6 Master-Slave-Flip-Flop (MS-FF) (Herren- Sklaven-FF).- 2.1.7 Monostabile Flip-Flop.- 2.2 Impulserzeuger.- 2.2.1 Astabile Flip-Flop.- 2.2.2 Schmitt-Trigger.- 2.3 Binäre und dezimale Zähler.- 2.3.1 Binäre Zähler mit RS-MS-Flip-Flop (synchron).- 2.3.2 Binäre Zähler mit RS-MS-Flip-Flop (asynchron).- 2.3.3 Binäre Zähler mit JK-MS-Flip-Flop.- 2.3.4 Dezimale Zähler.- 2.4 Schieberegister.- 2.4.1 Allgemeines.- 2.4.2 Schieberegister mit Flip-Flop-Ketten.- 2.4.3 Schieberegister mit Ferritkernen.- 2.4.4 Schieberegister mit MOS-FET-Schaltungen.- 3 Funktioneller Aufbau des Rechenwerkes.- 3.1 Allgemeines.- 3.2 Rechenwerke für das binäre und für das hexadezimale Zahlensystem.- 3.2.1 Darstellung negativer Zahlen.- 3.2.2 Serienaddierwerke.- 3.2.3 Paralleladdierwerke.- 3.2.4 Addierwerke für das hexadezimale Zahlensystem.- 3.2.5 Multiplizierwerke.- 3.2.6 Dividierwerke.- 3.3 Rechenwerke für das dezimale Zahlensystem.- 3.3.1 Die wichtigsten in der Praxis verwendeten Codes.- 3.3.2 Dezimales Addier- und Korrekturwerk für den binären Code.- 3.3.3 Addier- und Subtrahierwerk mit Zählern.- 3.3.4 Addierwerke mit Additionstafeln.- 3.3.5 Multiplizierwerke mit Zählersteuerung.- 3.3.6 Multiplizierwerke mit Einmaleinskörpern.- 3.3.7 Multiplizierwerk, bei dem gewisse Vielfache des Multiplikanden verwendet werden.- 3.3.8 Dezimale Dividierwerke.- 3.4 Einrichtungen für die Gleitpunktarithmetik und für die korrekte Rundung.- 3.4.1 Die mathematisch korrekte Rundung.- 3.4.2 Gleitpunktarithmetik bei der Addition und Subtraktion.- 3.4.3 Gleitpunktarithmetik bei der Multiplikation.- 3.4.4 Gleitpunktarithmetik bei der Division.- 4 Die Steuerung der arithmetischen Operationsabläufe, Mikroprogramme.- 4.1 Allgemeines.- 4.2 Verzweigtes Schieberegister als Mikroprogramm- speicher.- 4.3 Umstellbare Binärzähler als Mikroprogrammspeicher.- 4.4 Die Fixierung des Mikroprogramms in einem besonderen Speicherwerk.- 4.4.1 Magnetkern-Fädelspeicher als Mikro-programmspeicher.- 4.4.2 Halbleitermatrix als Mikroprogrammspeicher.- 5 Befehlswerke.- 5.1 Aufgaben der Befehlswerke.- 5.2 Aufbau des Befehlswerks einer einfachen Maschine ohne Adressenmodifikation.- 5.3 Ablauf einiger typischer nicht arithmetischer Befehle.- 5.3.1 Transportbefehle.- 5.3.2 Sprungbefehle unbedingt und bedingt.- 5.4 Einrichtungen zum Modifizieren des Adreßteils eines im Befehlsregister stehenden Befehls.- 5.4.1 Modifikation durch Addition eines Wertes auf den Adreßteil.- 5.4.2 Modifizierung eines Befehls durch Veränderung der Referenzstufe.- 5.4.3 Zusätzliche Register im Befehlswerk.- 6 Speicherwerke, vorzugsweise Arbeitsspeicher.- 6.1 Einteilung der Speicherwerke.- 6.2 Selektion, Adressierung, Zugriff.- 6.3 Datensicherungsmaßnahmen beim Speicherwerk.- 6.3.1 Datensicherung bei Dezimalmaschinen.- 6.3.2 Datensicherung bei binären und hexadezimalen Maschinen.- 6.4 Magnetkernspeicher.- 6.4.1 Physikalische Eigenschaften der Magnetkerne.- 6.4.2 Selektion eines Kerns bzw. einer Kerngruppe.- 6.4.3 Die Anordnung der Lese- und Sperrwicklungen.- 6.4.4 Probleme, die infolge der nicht rechteckigen Hystereseschleifen entstehen.- 6.4.5 Das Impulsprogramm für den Lese-Schreib- Zyklus.- 6.4.6 Treiberverstärker für Kernspeicher.- 6.4.7 Auswahlschaltungen für die Treiberdrähte eines Kernspeichers.- 6.4.8 Gesamtschaltung eines Kernspeichers.- 7 Parallelarbeit einzelner Teilwerke der Anlage.- 7.1 Allgemeine Gesichtspunkte.- 7.1.1 Parallelarbeit abhängiger Werke.- 7.1.2 Parallelarbeit nicht abhängiger Werke.- 7.2 Parallelarbeit bei einem aus mehreren Moduln auf¬gebauten Speicherwerk.- 7.2.1 Adressenverschränkung.- 7.2.2 Aufbau eines Kernspeichers für Parallelarbeit.- 7.3 Einrichtungen, die die Parallelarbeit mit den Ein- Ausgabegeräten ermöglichen (Kanalwerke).- 7.3.1 Allgemeines.- 7.3.2 Aufgaben eines Kanalwerks.- 7.3.3 Standard- und Schnellkanäle.- 7.3.4 Aufbau eines Kanalwerks.- 7.3.5 Das Ein-Ausgabe-Befehlswerk.- 7.3.6 Das Vorrangwerk.- 8 Automatischer Verkehr zwischen Arbeitsspeicher und den Hintergrundspeichern.- 8.1 Grundsätzliche Überlegungen.- 8.2 Lageinvariante und eingriffsinvariante Programme.- 8.3 Identische Abbildung des Inhalts eines zusammen-hängenden Teils des Hintergrundspeichers auf den Arbeitsspeicher.- 8.3.1 Einrichtungen zur Beschleunigung des Wechselvorgangs.- 8.3.2 Das Master-Slave-Prinzip bei Speichern.- 8.4 Nichtidentische Abbildung des Hintergrundspeichers auf den Arbeitsspeicher.- 8.4.1 Allgemeines.- 8.4.2 Seitenweise-identische Abbildung des Hinter-grundspeichers auf den Arbeitsspeicher (paging).- 8.4.3 Segmentierung.- 8.5 Schlußbetrachtungen zum Kapitel 8.- 9 Die peripheren Geräte.- 9.1 Gemeinsame Gesichtspunkte.- 9.2 Massenkernspeicher.- 9.3 Bewegte magnetische Schichten als Datenträger (Magnetomotorische Speicher).- 9.3.2 Allgemeines.- 9.3.2 Trommelspeicher.- 9.3.3 Plattenspeicher.- 9.3.4 Magnetbandspeicher.- 9.3.5 Magnetkartenspeicher.- 9.4 Lochkartengeräte und Lochstreifengeräte.- 9.4.1 Allgemeine Gesichtspunkte.- 9.4.2 Lochstreifengeräte.- 9.4.3 Lochkartengeräte.- 9.5 Druckwerke.- 9.5.1 Allgemeines.- 9.5.2 Mechanische Zeilendrucker.- 9.5.3 Nichtmechanische Zeilendrucker.- 9.6 Plotter (X-Y-Schreiber).- 9.6.1 Analog arbeitende Plotter.- 9.6.2 Digital arbeitende Plotter.- 9.7Analog-Digital-Wandler.- 9.7.1 Analog-Digital-Wandler für geometrische (Zwischen-) Größen.- 9.7.2 Analog-Digital-Wandler für zeitliche (Zwischen-) Größen.- 9.7.3 Analog-Digital-Wandler für Frequenz-(Zwischen-) Größen.- 9.7.4 Analog-Digital-Wandler nach dem Stufen-kompensationsverfahren.- 9.8 Digital-Analog-Wandler.- 9.8.1 Digital-Analog-Wandler für geometrische Größen.- 9.8.2 Digital-Analog-Wandler für elektrische Größen.- 9.9 Konsolen, Bildschirmgeräte, Satellitenrechner, Datenstation.- 9.9.1 Konsolen.- 9.9.2 Bildschirmgeräte.- 9.9.3 Satellitenrechner, Datenstation.- 9.10 Automatische Zeichenerkennung.- 9.10.1 Allgemeines.- 9.10.2 Allgemeiner Aufbau technischer Erkennungsgeräte.- 9.10.3 Verfahren zur Abtastung der Zeichen.- 9.10.4 Aussondern der Merkmale.- 9.10.5Klassifikation.- Namen- und Sachverzeichnis.