Der Befehlsspeicher

  1. Einleitung

    Der Befehlsspeicher übernimmt das 16bit breite Befehlswort aus dem Programmspeicher und speichert es für die Befehlsdecodierung zwischen. Damit kann die Befehlsdecodierung durchgeführt werden und der Programmspeicher kann in der Zwischenzeit neu adressiert werden. Weitere Aufgaben hat der Befehlsspeicher nicht.

  2. Die Schaltung des Befehlsspeichers

    Auf dem folgenden Bild ist die Schaltung einer der beiden Befehlsspeicher dargestellt. Er besitzt eine Breite von 16bit und wurde auf zwei 8bit breite Register aufgeteilt. Beide Registerplatinen sind über Flachbandleitungen zu einem 16bit-Register verschaltet. Die Leitungen für die Stromversorgung, sowie die WRITE und CLEAR-Leitungen wurden dazu parallel geschaltet.

    Die Anschlussleitungen haben folgende Bedeutungen:

  3. Funktionsweise der Schaltung

    Die Schaltung besteht im Wesentlichen nur aus Selbsthalteschaltungen und stellt eine Mischung aus den Schaltungen der temporären Eingangsregister der ALU und des 8-bit-Arbeitsregister des Registerblocks dar. Die Ausgangsleitungen sind ständig aktiv und die Selbsthalteschaltungen sind mit der Stromsparfunktion (Vorwiderstand und LED im Spulenstromkreis) ausgestattet. Eine nochmalige Funktionsbeschreibung erspare ich mir deshalb.

  4. Wahrheitstabelle

    In der Wahrheitstabelle sind nun die einzelnen Pegel zur Umsetzung der Registersteuerung aufgelistet. Durch die Ablaufsteuerung müssen diese Pegel an den Eingangsleitungen des Registers erzeugt werden.
    0=logisch 0-Pegel, entspricht 0V
    1=logisch 1-Pegel, entspricht 12V
    H=hochohmiger Zustand
    X=beliebiger Zustand
    WRITECLEARErläuterung
    0 0Der zuletzt gespoeicherte Registerinhalt wird am Datenausgang P2 ausgegeben, die Dateneingänge sind abgeschaltet
    0 1Der Registerinhalt wird auf 0 zurückgesetzt (gelöscht), die Dateneingänge sind abgeschaltet
    1 0Das Datenwort aus dem Programmspeicher an den Dateneingängen wird mit dem aktuellen Registerinhalt verodert und sofort wieder an den Datenausgängen ausgegeben.

  5. Anschlussbelegung

    Der Befehlsspeicher ist über den 20-poligen Pfostenstecker mit der Befehlsdecodierung und über den 40-poligen Pfostenstecker mit dem Programmspeicherdatenbus verbunden.

    Die Belegung des Steckverbinders P1:
    Pin NameFunktionPegel
    1 DIN0 Dateneingang 00V,12V,H
    2 DIN1 Dateneingang 10V,12V,H
    3 DIN2 Dateneingang 20V,12V,H
    4 DIN3 Dateneingang 30V,12V,H
    5 DIN4 Dateneingang 40V,12V,H
    6 DIN5 Dateneingang 50V,12V,H
    7 DIN6 Dateneingang 60V,12V,H
    8 DIN7 Dateneingang 70V,12V,H
    9 DIN8 Dateneingang 80V,12V,H
    10 DIN9 Dateneingang 90V,12V,H
    11DIN10 Dateneingang 100V,12V,H
    12DIN11 Dateneingang 110V,12V,H
    13DIN12 Dateneingang 120V,12V,H
    14DIN13 Dateneingang 130V,12V,H
    15DIN14 Dateneingang 140V,12V,H
    16DIN15 Dateneingang 150V,12V,H
    17 GND Stromversorgung 0V0V
    18 GND Stromversorgung 0V0V
    19 GND Stromversorgung 0V0V
    20 GND Stromversorgung 0V0V
    21 GND Stromversorgung 0V0V
    22 GND Stromversorgung 0V0V
    23 GND Stromversorgung 0V0V
    24 GND Stromversorgung 0V0V
    25 +12VStromversorgung 12V12V
    26 +12VStromversorgung 12V12V
    27 +12VStromversorgung 12V12V
    28 +12VStromversorgung 12V12V
    29 +24VStromversorgung 24V24V
    30 +24VStromversorgung 24V24V
    31 +24VStromversorgung 24V24V
    32 +24VStromversorgung 24V24V
    33 frei keine BelegungH
    34 frei keine BelegungH
    35 frei keine BelegungH
    36 frei keine BelegungH
    37CLEARSteuereingang CLEAR0V,12V
    38 frei keine BelegungH
    39WRITESteuereingang WRITE0V,12V
    40 frei keine BelegungH
    Die Belegung des Steckverbinders P2:
    Pin NameFunktionPegel
    1DOUT15 Datenausgang 150V,12V
    2DOUT14 Datenausgang 140V,12V
    3DOUT13 Datenausgang 130V,12V
    4DOUT12 Datenausgang 120V,12V
    5DOUT11 Datenausgang 110V,12V
    6DOUT10 Datenausgang 100V,12V
    7 DOUT9 Datenausgang 90V,12V
    8 DOUT8 Datenausgang 80V,12V
    9 DOUT7 Datenausgang 70V,12V
    10 DOUT6 Datenausgang 60V,12V
    11 DOUT5 Datenausgang 50V,12V
    12 DOUT4 Datenausgang 40V,12V
    13 DOUT3 Datenausgang 30V,12V
    14 DOUT2 Datenausgang 20V,12V
    15 DOUT1 Datenausgang 10V,12V
    16 DOUT0 Datenausgang 00V,12V
    17 GND Stromversorgung 0V0V
    18 GND Stromversorgung 0V0V
    19 GND Stromversorgung 0V0V
    20 GND Stromversorgung 0V0V

  6. Ersatzschaltbild

    Da der Befehlsspeicher eine wichtige Funktionseinheit des Befehlsdecodiers darstellt, wird er in den Übersichtsschaltplänen der CPU durch ein Ersatzschaltbild dargestellt. Da es für das Verständnis der Funktionsweise der CPU insgasamt nicht von entscheidender Bedeutung ist, wie der Befehlsspeicher im Innern aufgebaut ist, ist die Erfassung als Funktionsblock ausreichend.

  7. Schluss

    Der Befehlsspeicher stellt nur ein Latchregister dar. Es dient lediglich der Zwischenspeicherung des Befehlswortes für die Befehlsdecodierung. Zur Speicherung eines Befehlswortes ist der Befehlsspeicher vorher zu löschen. Der Befehlsspeicher wurde auf zwei Platinen im Format 160mmx100mm aufgebaut, wobei beide Platinen identische 8bit-Register tragen, die durch Flachbandkabel verschaltet wurden.




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