Der 8-bit-Arbeitsregister-Controller

  1. Einleitung

    Der Registersatz des Relaisrechners erhält mit dieser Platine die Ansteuer- und Auswahllogik sowie die Stromversorgung. Die Schaltung enthält einen 1-aus-8-Dekoder, Steuerrelais für READ, WRITE, CLEAR und SELECT, sowie Sicherungen und Anzeigen für die Versorgungsspannungen +12V und +24V. Damit wird die Registerbaugruppe durch das Bus-Interface komplettiert.

  2. Die Schaltung des 8-bit-Registers

    Auf dem folgenden Bild ist die Schaltung des 8-bit-Registers dargestellt.
    Die Anschlussleitungen des Steckers P1 führen zu den Registerplatinen und hat folgende Bedeutungen:
    PinnummerNameFunktionPegel
    1DB0Dateneingang/ausgang 00V,12V,H
    3DB1Dateneingang/ausgang 10V,12V,H
    5DB2Dateneingang/ausgang 20V,12V,H
    7DB3Dateneingang/ausgang 30V,12V,H
    9DB4Dateneingang/ausgang 40V,12V,H
    11DB5Dateneingang/ausgang 50V,12V,H
    13DB6Dateneingang/ausgang 60V,12V,H
    15DB7Dateneingang/ausgang 70V,12V,H
    17GNDStromversorgung 0V0V
    19GNDStromversorgung 0V0V
    21GNDStromversorgung 0V0V
    23GNDStromversorgung 0V0V
    25+12VStromversorgung 12V12V
    27+12VStromversorgung 12V12V
    29+12VStromversorgung 12V12V
    31+24VStromversorgung 24V24V
    33+24VStromversorgung 24V24V
    35CLEARSteuereingang CLEAR0V,12V
    37WRITESteuereingang WRITE0V,12V
    39READSteuereingang READ0V,12V
    2..16/SELECTSteuereingang SELECT0V,12V
    Der Stecker P3 stellt das Businterface dar und hat die Belegung
    PinnummerNameFunktionPegel
    39DB0Dateneingang/ausgang 00V,12V,H
    37DB1Dateneingang/ausgang 10V,12V,H
    35DB2Dateneingang/ausgang 20V,12V,H
    33DB3Dateneingang/ausgang 30V,12V,H
    31DB4Dateneingang/ausgang 40V,12V,H
    29DB5Dateneingang/ausgang 50V,12V,H
    27DB6Dateneingang/ausgang 60V,12V,H
    25DB7Dateneingang/ausgang 70V,12V,H
    23ADDR0Adressleitung 00V,12V,H
    21ADDR1Adressleitung 10V,12V,H
    19ADDR2Adressleitung 20V,12V,H
    17freikeine BelegungH
    15freikeine BelegungH
    13freikeine BelegungH
    11freikeine BelegungH
    9freikeine BelegungH
    7SELECTSteuereingang SELECT0V,12V,H
    5CLEARSteuereingang CLEAR0V,12V,H
    3WRITESteuereingang WRITE0V,12V,H
    1READSteuereingang READ0V,12V,H
    2..40GNDMasse 0V0V
    Der Stecher P2 ist der Stromversorgungsanschluss. Die Belegung ist
    PinnummerNameFunktionPegel
    1+12VVersorgungsspannung +12V12V
    2GNDMasse 0V0V
    3GNDMasse 0V0V
    4+24VVersorgungsspannung +24V+24V

  3. Funktionsweise der Schaltung

    Die Schaltung ist recht unkompliziert. Der Stecker P1 stellt die Verbindung zum internen Registerbus her. An diesen Bus sind alle Registerbaugruppen parallel angeschlossen. Der Stecker P3 stellt die Verbindung zum internen Bus der CPU her. Die Datenleitungen DB0..DB7 werden von Stecker P3 direkt zum Stecker P1 durchgeschleift, die Datenleitungen der Regster sind also direkt mit dem internen Datenbus der CPU verbunden. Die Relais REL1,2,3 und 4 dienen lediglich der Verstärkung der Steuersignale READ, WRITE, CLEAR und SELECT vom CPU-BUS. Die Steuersignale READ, WRITE und CLEAR werden nach der Verstärkung an den internen Registerbus gelegt und erreichen damit alle Registerbaugruppen. Das SELECT-Signal geht weiter an einen 1-aus-8-Dekoder, der aus den Relais REL5,6 und 7 gebildet wird. Je nach Eingangspegel an den Adressleitungen ADR0, ADR1 und ADR2 wird das SELECT-Signal an eine der SELECT-Adressleitungen auf dem internen Registerbus weiter gegeben. Dadurch ist es möglich, eines der acht Register über die Binäradresse an ADR0..2 zu adressieren. Die restlichen Bauelemente dienen lediglich der Absicherung der Baugruppe (Schmelzsicherungen F1 und F2), sowie der Spannungspegel. Die LEDs D3 und D4 zeigen an, dass die Versorgungsspannungen anliegen und die LEDs D1 und D2 zeigen eine defekte Sicherung an. Sie dienen also der schnellen Fehlersuche und sind für die eigentliche Funktion der Schaltung unwesentlich.

  4. Wahrheitstabelle

    In der Wahrheitstabelle sind nun die einzelnen Pegel zur Umsetzung der Registersteuerung am CPU-Businterface aufgelistet. Durch die Programmsteuerung müssen also, je nach den Vorgaben der Befehlsdecodierung, diese Pegel an den Eingangsleitungen des Registercontrollers erzeugt werden.
    0=logisch 0-Pegel, entspricht 0V
    1=logisch 1-Pegel, entspricht 12V
    H=hochohmiger Zustand
    X=beliebiger Zustand
    ABC=Binäradresse für das gewählte Register an den Eingängen ADR2,ADR1,ADR0
    000=Register0 (A)
    001=Register1 (B)
    010=Register2 (C)
    011=Register3 (D)
    100=Register4 (E)
    101=Register5 (F)
    110=Register6 (G)
    111=Register7 (H)
    SELECTREADWRITECLEARDB0..DB7ADR0..2Erläuterung
    0 X X X H XDer Registerblock ist vom Datenbus abgekoppelt, die Registerinhalte bleiben erhalten, die Ausgänge sind hochohmig
    1 0 0 1 H ABCDer Inhalt des Registers ABC wird auf 0 zurückgesetzt (gelöscht), das Register selbst ist vom Datenbus abgekoppelt, die Ausgänge sind hochohmig
    1 1 0 0DB=OUT ABCDer Inhalt des Registers ABC wird am Datenbus ausgegeben, die Datenleitungen sind als Ausgänge geschaltet
    1 0 1 0DB=IN ABCDer Inhalt des Datenbusses wird mit dem Inhalt des Registers ABC ODER-verknüpft, die Datenleitungen sind als Eingänge geschaltet

  5. Schluss

    Die gleichzeitige Ansteuerung der Steuerleitungen READ, WRITE, CLEAR und SELECT ist unzulässig, da durch unterschiedliche Schaltverzögerungen der Relais das Verhalten der Schaltung nicht vorhersagbar ist. Am CPU-Bus sollten zuerst der Datenbus DB0..DB7, die Adresse ADR2..0 und das Steuersignal READ, WRITE oder CLEAR generiert werden und mit zeitlicher Verzögerung sollte dann SELECT aktiviert werden. Solange SELECT aktiv ist, dürfen sich die Pegel nicht verändern. Nach dem inaktiv werden von SELECT ist die Registeroperation ausgeführt und die Pegel dürfen sich wieder verändern.



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