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23.05.1975 - 

Kommen jetzt die Prozeßrechner mit 32 Bit?

Minis mit Großrechner-Architektur

MÜNCHEN - "Wozu 32 Bit-Architektur?" fragen die einen, "wieso ist 32-Bit etwas besonderes?" sagen die anderen. Die einen kommen von der Prozeßrechnerseite, die anderen sind alte Hasen aus dem Großrechnerbereich, die im Prinzip schon seit einer Rechnergeneration in "großer" Architektur rechnen. Bei Prozeßrechnern gilt die 16 Bit-Architektur und damit 16 Bit-Adressierung heute als Standard. Mit einer 16 Bit-Adresse lassen sich 64 Kilobyte oder bei entsprechender Strukturierung 64 Kiloworte adressieren. 64 Kiloworte galten dann auch zunächst als Obergrenze dessen, was man einem Prozeßrechner zumutete. Ein zusammenhängender Programmbereich von 64 K-Worten schien zudem für die meister Zwecke auch ausreichend zu sein. Erst seit etwa zwei Jahren werden die zur Verfügung gestellten Kernspeicher in Vielfachen von 64 K-Worten größer.

Aber die einzelnen Ausbaustufen bleiben meist als Segmente getrennt. Man fährt in unterschiedlichen "Partitions" unterschiedliche Programme und unterscheidet Foreground und Background.

Programme als Dauerbrenner

Größere Programme konnten zwar verarbeitet werden, in dem einzelne Teile nacheinander auf den gleichen Platz geladen wurden (Overlay-Technik). Das kostet aber sehr viel Zeit und war für Realzeit-Prozeßanwendungen nur bedingt anwendbar. Charakteristisch für Prozeßrechner ist bislang, daß die Programme nicht "verschieblich" sind.

Ein Urladerprogramm (Bootstrap) setzt das Betriebssystem in einen definierten und feststehenden Bereich des Arbeitspeichers. Das Betriebssystem verteilt dann alle anderen Programme auf den Rest des Hauptspeichers. Sie stehen dort bis sie überschrieben werden, oder bis die Maschine abgeschaltet wird. In manchen Fällen der Steuerungstechnik arbeitet ein Programm an der gleichen Stelle monate- oder jahrelang ohne Verschiebung oder Unterbrechung. Diese Nichtverschieblichkeit der Programme galt dann auch lange als das typische Charakteristikum von Prozeßrechnern gegenüber Großrechnern.

Großrechner machen es anders

Für kommerzielle Belange, die nur mit wenigen Ein/Ausgabeeinheiten zu tun haben - Prozeßrechner zuweilen mit deren 3000 - müssen Großrechner mit einer Vielzahl verschiedener Aufgaben nacheinander fertig werden. Um den Arbeitsspeicher effektiv auszunützen, war ein Betriebssystem zu schaffen, das den Platz im Arbeitsspeicher selbsttätig optimal ausnutzt und gegebenenfalls Programme verschiebt, um für andere Platz zu schaffen. Die Verschieblichkeit der Programme in Großrechnern ist dadurch möglich, daß für ein Programm oder ein Programmteil jeweils ein Bezugspunkt festgelegt

wird, auf den sich die Adressierung eines Programms oder Programmteils bezieht.

Eine 16 Bit lange Adresse wird zerlegt, zum Beispiel in eine 12 Bit lange "Distanzadresse" und eine 4 Bit lange Nummer. Letztere bezeichnet ein sogenanntes Basisadreßregister, dessen Inhalt die Adresse des Bezugspunktes ist, der den jeweiligen Programmen zugeordnet wurde. Mit der Änderung des Inhalts dieses Basisadreßregisters verschiebt sich also der Bezugspunkt und verschiebt sich der zugehörige Programmteil.

16 Megabyte Adreßraum

Betriebssysteme können diese Programmteile verschieben, indem sie die Inhalte der Basisregister verändern. Der überstreichbare Adreßraum ist demnach nur abhängig von der Länge dieses Basisadreßregisters oder eines zusätzlich eingebauten Indexregisters mit der gleichen Funktion. Die 12 Bit lange Distanzadresse läßt Segmentgrößen von 4 KB zu. Großrechner verfügen auf diese Weise über Adreßräume bis 16 oder 64 Megabyte mit Segmenten von 4 KB. Minicomputer arbeiteten bisher meist nicht mit Basisadreßregistern. Ihr Adressierungsraum war deshalb - abhängig von 16 Bit - auf 64 K beschränkt. Diesen Rahmen zu überschreiten war nur möglich mit einer sogenannten Memory-Manage-Unit, einer Schaltung, die zwischen dem Zentralprozessor und dem Speicher eingebaut ist und die das Arbeiten in einem zweiten oder dritten Segment erlaubte. Aber auch bei Minicomputern zeichnet sich jetzt der Trend zu größeren Adreßrahmen und verschieblichen Programmen ab - durch Übergang auf die 32 Bit-Systemarchitektur -. Das zeigen die neueren Entwicklungen von Interdata und AEG-Telefunken.

MAC für 8/32

Die Register des "Memory Access Controler" (MAC) des 8/32 von Interdata können bis zu 32 Bit aufnehmen. Ausgenutzt werden 20 Bit. Der MAC arbeitet auch mit dem Konzept von Basis- und Distanzadresse. Eine Festlegung über die jeweils anteilige Länge an der Gesamtadresse ist nicht notwendig. Die Zahl und die Größe der Speichersegmente sind damit gegenläufig von einander abhängig. Es ist möglich, ein Segment mit 1 Megabyte Größe zu schaffen oder im Prinzip 100 Segmente mit 1000 Byte Größe. Minirechner dieser Größe unterscheiden sich nun nicht mehr durch die Adressierungsart von Großrechnern. Da sie als neuere Entwicklung möglicherweise schnellere Befehlslageschaltungen (Look-ahead-memory) benutzen, geraten sie in den Verdacht, es auf Konkurrenz mit den Großrechnern anzulegen.