, DaS HYBRIDE RECHNERSYSTEMHRS 9OO

EinleitungAEG-TELEFUN KEN beschäf t igt sichn ich t nur au f dem Geb ie t des D ig i ta l -rechnens, sondern d ie F i rma is t auchd ie e inz ige in Deutsch land und au f demKont inent , d ie s ich g le ichze i t ig mi t derEntw ick lung und dem Ver t r ieb vonAnalog rechnern befaßt.Ana logrechner versch iedener Größen-und Genau igke i tsk lassen haben fü rtechnisch-wissenschaft l iche Anwendun-gen ih ren fes ten PIa tz in Lehre undForschung an Hochschu len und anderentechnischen Ausbildungsstätten. Dar-über h inaus gewinnen s ie insbesonderein der indus t r ie l len Forschung und Ent -w ick lung s tänd ig an Bedeutung. Dazut ragen wesent l i che anwendungstechn i -sche Vor te i le be i , d ie Ana logrechner fü rden lngen ieur be i der Bearbe i tungdynamischer Prob leme, der Lösung von

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Di f fe ren t ia lg le ichungen und D i f fe ren t ia l -g le ichungssys temen, be i der S imu la t iondynamischer Vorgänge im Rahmene ines rege lungs techn ischen Gesamt-sys tems und be i der S imu la t ion desVerha l tens techn ischer Gerä te und E in-r ichtungen außerordentl ich effekt ivmacnen.Se i t nunmehr v ie r Jahren im Rah-men der Ana logrechnerentw ick lung e inewesentl iche Aktivi tät auf dem Gebietdes hybr iden Rechnens h inzugekom-men. Unter d iesem Oberbegr i f f vers teh tman def in i t ionsgemäß d ie Verb indungana loger und d ig i ta le r Hardware fü r dasEr re ichen besonderer Verwendungsz ie leauf dem Gebiet technisch-wissenschaft-l i cher Prob lembearbe i tung.Das hybr ide Rechnen ha t s ich - aus-gehend von den Ana logrechnern - en i -w icke l t , um e inerse i ts d ie Anwendungs-

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Ralf Schwarz

mögl ichke i ien des re inen Ana logrech-ners zu erweitern, andererseits aberLücken be i so lchen Prob lembearbe i tun-gen zu fü l len , d ie e in D ig i ta l rechner aussach l ichen und w i r tschaf t l i chen Gründenn ich t oder nur sehr unbeouem. unüber -s ich t l i ch und vor a l lem teuer durchzu-führen ims iande is t .Hybr ides Rechnen kann in zwe i Ausbau-s tu fen be t r ieben werden, durch hybr ideAna logrechner oder Hybr id rechner unddurch hybride Rechnersysteme oderHybr idsys teme. Be im hybr iden Ana log-rechner w i rd e in schne l le r und hoch-genauer Präz is ionsana logrechner durchd ie H inzunahme von spez ie l len , f re ip ro-grammierbaren D ig i ta le lementen (w ieGatter, Fl ipf lops, Schieberegister usw.)erwe i te r t . d ie zur p rob lemor ien t ie r tenSteuerung des Ana log te i l s d ienen. E inhybrides Rechnersystem besteht in

Techn. Mi t t . AEG-TELEFUNKEN (1968) 3. Beih. Dalenverarb

einer ZusammenSchaltung kompletterDigitalrechner mit hybriden Analogrech-nern über speziel le elektronische Ein-r ichtungen, wobei die Programmierungeines solchen Systems auf der Basisder bekannten problemorientierten Pro-grammiersprachen durch Erweiterungendieser Sprachen erfolgt (2. B. FORTRAN-HYBRID) ,AEG-TELEFUNKEN hat sowohl hybridePräzisionsanalogrechner mit seinenTypen RA 800 HYBRID und RA 770 l1lim Lieferprogramm als auch Hybrid-systeme mit dem Typ Hybrides Rechner-system HRS 900 bzw. HRS 860.

Aulbau und Einsatzgebiete hybriderRechnersystemeEin hybrides Rechnersystem besteht ausdrei Anlagetei len; einem Digitalrech-ner, einem elektronischen Koppelwerkund einem hybriden Präzisionsanalog-rechner. Digitalrechner und Analogrech-ner müssen Einrichtungen haben, diesie f ür den möglichst effekt iven ge-koppelten Betr ieb geeignet machen,sind aber sonst normale Anlagen ihresTyps und als solche auch getrennt fürsolche Aufgaben verwendbar, bei denendie hybride Problembearbeitung nichterforderl ich ist.Die Verbindung der beiden Rechen-anlagen übernimmt ein hybrides Koppel-werk, das in einem separaten Gestel l-schrank eine Anzahl von Grundtypenelektronischer Koppelelemente enthält,deren Anzahl wiederum vom gewünsch-ten Ausbau der Anlage abhängt. DasKoppelwerk ist über Kabel sowohl miteinem oder mehreren Eingabe-Ausgabe-Werken des Digitalrechners als auch mitder Steuerelektronik, dem Analogpro-grammierfeld und dem Digitalprogram-mierfeld des Analogrechners verbun-den. Es wickelt den Austausch vonSynchronisierbefehlen, Steuersignalenund von Rechendaten ab, die in Um-setzern von analoger in digitale Werte-darstel lung bzw. umgekehrt gewandeltwerden.Die Einsatzmöglichkeiten hybrider Rech-nersysteme haben sich in den letztenJahren, ausgehend von zuerst singu-lären Bedürfnissen in der Luftfahrt-industr ie, immer mehr ausgeweitet.Hybride Rechnersysteme versuchen dieVortei le der beiden betei l igten Anlagen-typen zu vereinigen und die bei al leini-ger Verwendung auftretehden Nachtei ledurch Verlagerung der schwachen Stel leauf den jeweils anderen Anlagepartnerzu vermeiden.Die Vortei le des Digitalrechners be-ruhen auf seinem praktisch unbegrenz-

ten Speichervermögen für Daten undTabellen von Funktionswerten, seinerFähigkeit, abhängig vom Zustand sei-nes Programms logische Programm-verzweigungen durchführen zu können,seiner primär nicht eingegrenzten Ge-nauigkeit der Wertedarstel lung und derhohen Geschwindigkeit bei der Ab-arbeitung einfacher ari thmetischer Ver-knüpf ungen. Für techn isch-wissenschaft-l iche Rechnungen, bei denen die Lösungvon Differentialgleichungen und Diffe-rentialgleichungssystemen in vielenFällen von Wichtigkeit ist, reicht diedabei erreichbare Lösungsgeschwindig-keit häufig jedoch nicht aus. Diese aufden ersten Bl ick erstaunl iche Tatsachehat ihre Ursache darin, daß zur Lösungvon Differentialgleichungen die Durch-führung von lntegrationen erforderl ichist, die ein Digitalrechner jedoch wegenseines Arbeitsprinzips nicht qnmittelbarvornehmen kann. Es ist vielmehr dieEinschaltung sogenannter numerischerlntegrationsverfahren erforderl ich, beidenen lntegrationen durch eine Folgearithmetischer Ausdrücke ersetzt wer-den, die der Digitalrechner nachein-ander abarbeitet. Die Zahl der je Inte-grationsschrit t erforderl ichen einfachenRechenschrit te steigt dadurch unter Um-ständen jedoch so stark, daß die hoheVerarbeitungsgeschwindigkeit des Digi-talrechners dies in vielen Fäl len zeit l ichnicht mehr zu kompensieren vermag.Die Nachtei le zeigen sich dabei nichtnur durch zeitraubende und daher teureRechnungen, sondern vielmehr auch inder Unlösbarkeit schneller Echtzeit-probleme, bei denen der Versuch, dieLösung in der gleichen Zeit herbeizu-führen, in der auch der simulierte tech-nische Vorgang dieselbe Lösüng zeigenwürde, an der zu geringen Rechen-geschwindigkeit des Digitalrechnersscheitert.Die Tatsache, daß selbst große undteure Digitalrech ner Differentialgleichun-gen nur in Zeiten lösen können, dieeinem höchsten Frequenzantei l der alsLösung zu erwartenden Zeitfunktion vonweniger als 10 Hz entspricht und beimitt leren Digitalrechnern dieser Wertauf weniger als 4 Hz sinkt, machtjedem Fachmann das Problem einsich-t ig. Selbst bei einfachen Simulations-aufgaben treten im al lgemeinen schonwesentl ich höhere Frequenzen in denLösungen auf [2]. Das Problem der zugeringen Rechengeschwindigkeit, d. h.der zu großen dynamischen Fehler indigitalen Simulationsprogrammen, istein Problem der Abbrechfehler des imProgramm verwendeten numerischen

Integrationsverfahrens und hängt damitvon der verwendeten Formel und derSchrit tweite ab, wird jedoch unange-nehmerweise auch durch beides nochnicht eindeutig beschrieben. Schrit t-weitenprobleme l ießen sich durch Ge-schwindigkeitssteigerung und Abbrech-fehlerprobleme durch die Verwendungmehrschrit t iger Integrationsformeln mithoher Fehlerordnung beseit igen. Nichtertaßbar sind jedoch die Schwierigkei-ten, durch die Anwendung von Differen-zenmethoden potentiel le Instabi l i tätenin die der Simulat ionsaufgabe.zugrundeIiegenden Differentialgleichungssystemeeinzuschleppen und damit geradewegen der numerischen Integration eineLösungssituation erscheinen zu lassen,die das Problem selbst gar nicht l iefert.Die Fehlerhaft igkeit ist aber auf andereWeise kaum nachweisbar. was die Pro-blembeurtei lung in völ l ig falsche Rich-tungen weisen kann. Es exist iert bisheute außer notwendigen Bedingungenkeine hinreichende Bedingung für dieStabi l i tät und damit auch keine Be-urtei lungsgrundlage für die Verwen-dungsfähigkeit einer bestimmten Inte-grationsformel.Angesichts dieser Schwierigkeiten sindAnalogrechner deutl ich im Vortei l , daihnen ein speziel les Rechenelement, derelektronische Integrierer, zur Verfügungsteht, durch den Lösungen von Differen-t ialgleichungen mit Frequenzantei lenvon- ) 100 Hz ohne weiteres möglichsind. Der generel le Vortei l des Analog-rechners ist also die wesentl ich höhereRechengeschwindigkeit, ergänzt durcheine außerordentl ich einfache Program-mierung technisch-wissenschaft l icherAufgabenstel lungen und eine leichteAnderungsmöglichkeit für die Parameterdes ProblemsDie Genauigkeit des Analogrechnersist mit maximal 0,O1 "/. für technischeRechnungen praktisch in jedem Falleausreichend. Seine schwachen Stel len,das mangelnde Speichervermögen gro-ßer Datenmengen und die geringenFähigkeiten zu logischen Verknüpfun-gen werden gerade durch den Digital-rechner besonders effekt iv kompensiert.In dieser Weise schl ießt sich der Kreisder Überlegüngen, der zur Kombinationder beiden Rechnertypen in einemhybriden Rechnersystem gef ührt hat.Das Problem der Simulat ion und ins-besondere auch der Echtzeitsimulat iondurchzieht praktisch al le technischenund wissenschaft l ichen Diszipl inen.Maschinenbau, Fahrzeugbau, chemischeReaktionskinetik, Kernverfahrenstechnikund Reaktorbau, technische Chemie der

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Bild 1. Das Hybride Rechnersystem HRS 900; rechts: Hybrider Präzisionsanalogrechner R4770,l inks daneben: Hybrides Koppelwerk HKW900, l inks: Bedienpult des Digitalrechners 90r-40

Verfahrenstechnik, Biologie, Physiologieund Medizin, Biotechnik und nicht zu-letzt die klassischen Gebiete des hybri-den Rechnens, die Luft- und Raumfahrt,haben wirtschaft l iche Einsatzmöglich-keiten für hybride Rechnersysteme undtei lweise auch Aufgabenstel lungen, dieohne solche Systeme aus sachl ichenGründen oder wegen zu hoher Kostenund Unübers ich t l i chke i t der re in d ig i -talen Simulation überhaupt nicht in An-gri f f genommen werden können.Hybride Rechnersysteme haben den zu-sätzl ichen Vortei l , daß die Kombinationrelat iv kleiner und damit bi l l iger Digital-rechner mit ebenfal ls nicht teuren Ana-logrechnern insgesamt Anlagenkostenentstehen läßt, die weit unter deneneines reinen Digitalrechners l iegen,der unter den bereits genannten Ein-schränkungen bezüglich Bandbreite derLösung nur mit erheblich mehr techno-logischem Aufwand auf die gleicheRechenleistung käme.Die Anwendungsmöglichkeiten von hy-

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briden Rechnersystemen l iegen weiter-hin bei der automatischen Optimierungvon Vielparametersystemen, bei stat ist i-schen Untersuchungen stochastischerProzesse einschl ießl ich der stat ist ischenVariat ion von Einf lußgrößen innerhalbsimulierter Systeme und bei der Lösungpart iel ler Differentialgleichungen. Al lenAnwendungsmöglichkeiten stehen wie-derum Anwendungsprob leme in a l lenoben genannten technischen und wis-senschaft l ichen Diszipl inen gegenüber,wobei besonders die schnelle und ele-gante Lösungsmöglichkeit für vieleTypen part iel ler Differentialgleichungeneine in der Zukunft noch gar nicht ab-zusehende praktische Bedeutung erlan-gen wird [3].

Das Hybride Rechnersystem HRS 900Das Telefunken-Hybridsystem mit derTypbezeichnung Hybrides Rechnersy-stem HRS 900 besteht aus dem Präzi-sionsanalogrechner RA 770 mit denNebenrechnern RA 775 und RA 776,

dem Digitalrechner 90-40 und demhybriden Koppelwerk HKW 900 (Bi ld 1).Präzisionsanalogrechner und Koppel-werk sind Eigenentwicklungen vonAEG-TELEFUNKEN, der Digitalrechnerstammt aus der Fert igung der französi-schen Firma Cll und ist der Lizenz-nachbau eines speziel l in Hybridsyste-men bewährten Rechners der amerika-nischen Firma SDS. Die technischenAnforderungen an e inen innerha lb e ineshybriden Rechnersystems wirkungsvol leinsetzbaren Digitalrechner könnenallgemein unter dem Begrif f Prozeß-rechnereigenschaften zusammengefaßtwerden, die Ausstattung mit Programm-systemen muß dagegen den Stan-dard eines technisch-wissenschaft l ichenRechners erreichen oder übertreffen. Dadie Entwicklung. des hybriden Koppel-werks auf dre systembedingten undtechnologischen Gegebenheiten derEingabe-Ausgabe-Werke Rücksicht neh-men muß, die Erarbeitung eines für denBenutzer effekt iven hybriden Programm-

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systems nur auf der Basis eines ge-sicherten Standardprog rammsystems er-lolgen kann und der sich über Jahreerstreckende Vorlauf bis zur Freigabefür den Markt zu beachten ist. muß derDigitalrechner unter besonderen Ge-sichtspunkten ausgewählt werden, ins-besondere auch deshalb, weil seine ge-trennten Verwendungsmöglichkeiten imnormalen Rechenzentrumsbetr ieb fürtechnisch-wissenschaft l iche Aufgabenund Datenverarbeitung ein wesentl ichesBeurtei lungsmerkmal für den potentiel-len Käufer eines hybriden Rechner-systems sein werden. In der weiterenVerfolgung dieser Linie wird demnächstein weiteres System, das Hybride Rech-nersystem HRS 860, bei AEG-TELE-FUNKEN zur Ver fügung s tehen. D iesesSystem benutzt den in Eigenentwick-lung entstandenen Digitalrechner TR 86,der sämtl iche geforderten Bedingungenerfül l t und für den Koppelwerk- undProgrammentwicklungen in bedingterParal lel i tät durchgeführt werden.

Der AnalogrechnerDer Analogrechner muß für das vol leAusnutzen der im hybriden Rechner-system l iegenden Einsatzmöglichkeitenvom Typ eines Präzisionsanalogrech-ners sein, wie ihn der RA 770 darstel l t(B i rd 2 ) .Fo lgende Merkmale ze ichnen ihn aus :

A l lgemeine Merkmale :Hohe stat ische Genauigkeit der Rechen-elemente (< 0,01 %).Hohe dynamische Genauigkeit, d. h.große Bandbreite und kleine Phasen-fehler der Rechenelemente.Kurze Repetierzeiten.

Spez ie l le Merkmale :Mehrere genaue Zeitgeber mit großemEinstel lbereich.Servopotentiometer mit Einstel lungdurch Externgeräte (Lochstreifenleser,Digitalrechner).Externanwahl al ler Rechenelementedurch digital verschlüsselte Adressen-e ingabe.Externsteuerung der Betr iebsarten, derBetr iebszustände von Integrieren undAnalogspeichern und der Stel lungenvon Komparatorschaltern durch digitalversch lüsselte Steuerbefeh leingabe.Abfragemöglichkeit der Betr iebsartender umschaltbaren Rechenverstärker( lntegrierer/Summierer) und der Kom-paratorverstärker durch Externgeräte.Ausgabe von Steuerbefehlen an Extern-geräte.

Bi ld 2. Der hybr ide Präzis ionsanalogrechner RA 770

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Die speziel len Merkmale sind Voraus-setzung für einen Hybridsystembetrieb,der sowohl bezüglich kurzer Rechen-zeiten als auch f lexibler Programmie-rung e in Opt imum er re ichen so l l .D ie a l lgemeinen Merkmale s ind durchdie Entwicklung moderner Rechenele-mente sowie durch Verwendung einerReferenzspannung von 10 V real isiert,wodurch große Bandbreiten bei kleinemLeistungsumsatz ohne Einbuße an sta-t ischer Genauigkeit möglich werden.Die speziel len Merkmale werden durchVerwendung eines digitalen Bedien-gerätes erfül l t . Es enthält ausschl ießl ichdigitale Schaltkreiselemente, aus deneneine größere Anzahl von Zeitgebern(2.8. zur Erzeugung verschiedenerRechen-, Halte- und Pausenzeiten) so-wie digitale Auswahlschaltungen zurEinstel lung der Betr iebsarten und zurAdressierung und Anwahl der Rechen-elemente aufgebaut sind. Ein Anwahl-adreBregister ermöglicht die digitaleEingabe von binär verschlüsseltenAdressen aus Externgeräten (2. B. Digi-talrechnern).Zusätzl ich zum digitalen Bediengerätermöglicht ein Digitalzusatz die Durch-führung der be i den spez ie l len Merk-malen genannten Steuer- und Abfrage-opreationen. Der Digitalzusatz bestehtaus dem fü r e inen Programmierer vonder Rechnerfrontseite her frei zugäng-l ichen Magazintei l zur Aufnahme von24 Steckkarten mit digitalen Schalt-elementen und einer pult förmigen Auf-nahmevorrichtung für auswechselbareDigitalprogrammierfetder (DpF).

Auf den 24 Magazinplätzen sind in be-l iebiger Vertei lung Steckkarten mit einerjeweils größeren Anzahl von digitalenElementen, wie Fl ipf lops, Monoflops,Schieberegistern, Zählern, Invertern,NAND- und NOR-Gliedern einsetzbar.Die Ein- und Ausgänge dieser Elementel iegen auf Buchsen des DPF. Sie wer-den dort mit Kurzschlußsteckern undProgrammierschnüren, ähnl ich wie dieElemente des Analogprogrammierfeldes(APF), programmiert.Die digitalen Elemente erfül len zweiAufgaben. Sie gestatten einmal die Pro-grammierung digitaler Steuerschaltun-gen, wie sie bei der Erweiterung einesAnalogrechners zu einem sogenanntenhybriden Analogrechner notwendig wer-den. Die Steuerung der digitalen Schal-tung geschieht dabei durch die Takteder Zeitgeber des digitalen Bedien-gerätes oder durch feste Takte. Zumanderen d ienen d ie d ig i ta len E lementeals Zwischenglieder in Form einer frei-programmierbaren Logik zur Steuerungdiverser Rechner- und Elementefunktio-nen des Analogrechners sowie zumEntschlüsseln, Umsetzen und Rückmel-den dieser Funktionen oder auch digi-taler Signale von Externgeräten. Dieentsprechenden Eingänge der Steuer-le i tungen und Ausgänge der Me lde-lei iungen l iegen ebenfal ls auf dem DPFund werden dort direkt auf Ausgängeoder E ingänge von d ig i ta len E lementenprogrammiert. Der Digitalzusatz bi ldetdaher auch den freiprogrammierbarenTeil des Koppelwerks zwischen Ana-logrechner und Digitalrechner. Auf dem

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DPF spielt sich ein nicht unwesentl icherTeil der Programmierung eines hybridenProblems ab.Für den Empfang und die Weitergabevon digitalen Steuerinformationen ange-schlossener Digitalrechner enden bzw.beginnen auf dem DPF Systemverbin-dungsleitungen. Sie sind über das hy-bride Koppelwerk, in dem die notwen-dige Pegeladaption stattfindet, direktmit dem in Frage kommendenAnschluß-stel len des Digitalrechners verbunden.lhre Anzahl hängt nur von dem ge-wünschten Ausbauumfang des Koppel-werk-Steuerteils bzw. vom Ausbau desDigitalrechners mit entsprechenden An-schlußstel len ab.

Der DigitalrechnerFür den Einsatz im Hybriden Rechner-system HRS 900 weist der Digitalrechner90-40 eine besonders günstige Kombi-nation von Merkmalen auf, von deneninsbesondere die mit 6 und 7 bezeich-neten wesentl ich, die mit I und 9 be-zeichneten Voraussetzung sind.1. Rein duale Wertedarstel lung (schnelle

Arithmetik),2. 24 bit Wort länge (genaue Darstel lung

von Gleitkommazahlen),3. Schneller Grundtakt (6 MHz),4. Kurze Zyklus- und Speicherzugriffs-

zeiten (1,75 bzw. 0,8 ps),5. Schnelle Festkomma-, Gleitkomma-

und Schiftoperationen (2.8. Fest-kommaaddit ion 3,5 ps), Gibson-Mix11 ps ,

6.Automatischer blockweiser Daten-transfer zwischen Kernspeicher undPeripherie (lnterlace) mit 3,5 pr.s jeWort,

7. Ein- und Ausgabe von Steuersigna-len getrennt von den normalen Ein-gabe-Ausgabe-Datenkanälen(PlN POT- und EOM-Befehle),

B. Abfrageleitungen (sense l ines), auf-gerufen durch SKS-Befehle zur pro-grammierbaren Abfrage angeschlos-sener Peripherieeinrichtungen aufdas Vorhandensein von Einzelbit-s igna len ,

9. Unterbrechungsleitungen ( interruptl ines) mit verschiedenen und vomProgramm her aktivierbaren Vorrang-stufen zur Programmunterbrechungdurch Einzelbitsignale .von Periphe-rieein r ichtungen.

Diese Merkmale gestatten die Verwen-dung des Digitalrechners im Hinbl ickauf einen besonders wirtschaft l ichenAufbau des Koppelwerks, günstige Zeit-verhältnisse beim Datentransfer in bei-den Richtungen und übersichtl iche Pro-grammierung hybrider Rechenprobleme.

Durch hohe interne Verarbeitungsge-schwindigkeit und hohe Eingabe-Aus-gabe-Raten lassen sich die in einemgeschlossenen Verarbeitungskreis ausDigital- und Analogrechner auftretendenVerzögerungen des Datenaustauschesmit der Gefahr daraus result ierenderInstabi l i tät der Lösung von vornhereinverringern. Die Genauigkeit der Werte-darstel lung hat mit 24 bit ein günsti-ges Optimum, um einmal einen aus-reichenden Wertebereich real isieren zukönnen und zum anderen zusätzl icheInformationsbits zur Ansteuerung vonGlättungseinrichtungen zur Verfügungzu haben. Diese Glättungseinrichtungensind ausgabeseit ig in Zusammenhangmit dem Digital-Analog-Umsetzer inHardware realisiert und gestatten dieAusgabe von Funktionen nicht als Folgediskreter Werte, d. h, als Treppenfunk-t ion, sondern als kontinuierl iche Funk-t ion mit Geradenapproximation zwi-schen den Stützstel len. Sie wirken alsFi l ter erster Ordnung und setzen dieGefahr der Anfachung potentiel ler In-stabi l i täten wesentl ich herab.Der automatische blockweise Daten-transfer verhi l f t dem Hybridsystemgegenüber e inem normalen E ingabe- 'Ausgabe-Kanal nochmals zu einer Stei-gerung der Datenübertragungsgeschwin-digkeit. Bei einer normalen Datenüber-tragung durch Programm, bei der zusätz-l ich Adressenrechnungen durchzuführensind, benötigt man eine Folge mehrererBefehle, mit etwa 20 ps Rechenzeit.Die Belegzeit des Digitalrechners beider Ein- und Ausgabe von Datenwortenläßt sich durch die automatische block-weise Eingabe aber entscheidend ver-r ingern. Ein nachrüstbarer Interlace-Zusatz sorgt für einen direkten Daten-transfer zwischen Peripheriegerät undKernspeicher ohne Eingrit f durch dasIaufende Programm. Dies ist bei derÜbertragung von Datenblöcken miteiner bestimmten Anzahl von Daten-wörtern wichtig. Das lnterlace enthältzwei Register für die Adresse des erstenWortes und für die Anzahl der zu über-tragenden Wörter. Es führt die gesamteAdressenrechnung selbständig durch.Die Belegzeit des Rechners für dieÜbertragung eines Datenwortes wirddadurch auf zwei Speicherzyklen von3,5 ps herabgesetzt.Innerhalb eines hybriden Rechner-systems ist die Verwendung der lnter-lace-Einrichtung häufig notwendig, daauf diese Weise ein schneller Transfermehrerer paral lel zu übertragenderFunktionswerte bei verringertem Zeit-aufwand möglich ist.

Der Digitalrechner kann bis zu 32 K-Wörtern im Kernspeicher ausgebautwerden. Für die Verwendung in einemhybriden Rechnersystem wird mit Rück-sicht auf das erforderl iche Programm-system ein Ausbau auf mindestens 8 K,besser 12 K benötigt. Neben der Kon-trol lschreibmaschine und einer Loch-streifen-Ein-Ausgabe sind als Mindest-ausstattung zwei Magnetbandgeräte fürden Betr ieb des zur Verfügung stehen-den Hybridprogrammsystems erforder-l ich. Für den Rechner exist ieren al lebekannten und gebräuchlichen Periphe-riegeräte, von denen speziell Lochkar-tenleser und Schnelldrucker abwick-lungstechnisch weitere Vorteile auchbeim hybriden Rechnen bringen.

Das hybride KoppelwerkWesentl iche Grundlage für die Planungdes Hybriden Rechnersystems HRS 900bildeten die bereits beschriebenenEigenschaften des Analog- und desDigitalrechners. Das hybride Koppel-werk HKW 900 hat dazu die Aufgabe,die Rechendaten und Steuerinformatio-nen zwischen den unterschiedl ich arbei-tenden und unterschiedl ich program-mierten Systemtei len in hinreichendkurzer Zeit zu übertragen.lm hybriden Koppelwerk HKW 900, dasspeziell für das Hybridsystem HRS 900entwickelt wurde, sind Rechendaten-und Steuerwortübertragung völ l ig ge-trennt geführt. Hieraus ergibt sich einesehr f lexible und zugleich für den Be-nutzer leicht überschaubare Program-mierung. Darüber hinaus erleichterteine Reihe von Programmhilfen, z. B.ein hybrides Betr iebsprogrammsystem,ein Überwachungsprogramm und einespeziel le FORTRAN-Erweiterung, dieAnwendung.Zur Erhöhung der Leistungsfähigkeitwurden bei der Entwicklung des Koppel-werks HKW 900 an vielen Stel len neueWege beschrit ten:Die Digital-Analog-Umsetzer (DAU) die-nen n ich t .nur zur Konver t ie rung d ig i -taler Signale, sondern sie sind zusätz-l ich auch zur Mult ipl ikat ion des digi-talen Eingangssignals mit einem Ana-logwert bzw. zur Extrapolation/lnter-polat ion der Ausgabewerte des Digital-rechners umschaltbar.Multiplexer und Abtast- und Haltever-stärker sind zu einer Schaltungseinheitmit extrem hoher Genauigkeit zusam-mengefaßt.Der Analog-Digital-Umsetzer erreichteine Konversionsräte von 300 ns/bit(4 p.s für die Konversion eines Analog-wertes mit 14 bit Genauigkeit).

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Die Art der Rechendatenübertragungauf den verschiedenen Leitungen (ran-dom access, zykl isch), die Blocklängeder Ein- und Ausgabedaten usw. istvom Digitalprogramm vorgebbar.Die Einstel lung al ler für eine Rechnungwichtigen Parameter, z.B. Zykluszeit,Betr iebsart der DAU usw., wird vomProgramm vorgenommen, um Bedien-fehler zu vermeiden.

Das Koppelwerk HKW 900 vertei l t sichauf einen Schrank A (Bi ld 3) und einMagazin B. Schrank A steht neben demAnalogrechner. Er enthält al le Einhei-ten, die zur Erhöhung der Störsicherheitdirekt bei den analogen Rechenelemen-ten untergebracht sein müssen, also ins-besondere die Digital-Analog-Umsetzer,Mult iplexer und Analog-Digital-Umsetzer.Magazin B befindet sich im Schrankdes Digitalrechners. Es enthält al le Ein-heiten, die aus technischen Gründenvortei lhaft in der Nähe des Digitalrech-ners instal l iert werden, also die Steuer-werke für Rechendaten- und Steuer-wortübertragung. In Sonderfäl len sinddie Elemente dieses Magazins auch ineinem gesonderten Schrank neben demDigitalrechner unterzubringen.Bis auf den Analog-Digital-Umsetzer,der eine in sich abgeschlossene Bau-einheit bi ldet, sind al le übrigen Ele-mente des Schrankes Ä auf Steckein-he.i ten aufgebaut, die von der Vorder-seite in offene Magazine eingeschobenwerden. Die Karten haben breite Rük-ken, auf denen die erforderl ichen Be-zeichnungen aufgedruckt sind und dieinsbesondere durch entsprechende Aus-sparungen an Hand von Anzeigelampendas Ablesen der jeweil igen Register-stel lungen gestatten. Hierdurch wird dasVerfolgen des Rechenablaufs und dasAuff inden von Fehlerursachen ermög-l icht. Die Bauweise hat außerdem denVortei l , daß sich die Anzahl der Daten-kanäle und bestimmte Komfortstufender Datenübertragung - ausgehend vongeringen Bestückungen - in kleinenSchritten erweitern lassen, was derWi rtschaftlich keit zugute kommt.Der gesamte Informationsfluß tei l t sichin die beiden Gruppen übertragungvon Steuerwörtern und übertragung vonRechendaten. '

SteuerwortübertragungEine Steuerwortübertragung f indet inbeiden Richtungen (Digital-Analog- undAnalog-Digital-Richtung) statt. Aus-gangspunkte sind in beiden System-tei len jeweils mehrere Register undexterne Anschlußstel len. Das Koppel-

Bi ld 3. Das hybride Koppelwerk HKW900 Schrank A mit Wartungsfeld (oben)und halber Umsetzerbestückuno

werk HKW 900 übernimmt die Um-setzung, zeit l iche Ablaufsteuerung undVertei lung der Steuerwörter. In Digital-Analog-Richtung geschieht die Aus-gabe aus dem Digitalrechner nicht überdie normalen Eingabe-Ausgabe-Kanälesondern unabhängig davon durch einezusätzl iche sogenannte Paral lelausgabeüber POT-Befehl (PlN/POT-Kanal) unddurch eine Einzelsignalausgabe überEOM-Befehl.Ein POT-Befehl lädt ein Paral lelaus-gaberegister mit Puffereigenschaften,von wo aus die Steuerinformation ent-sprechend dem EOM-Befehl an folgendeEinheiten des Analogrechners bzw. desKoppelwerks automatisch weitergege-ben w i rd :Steuerprogrammregister SPRAuswahladreßregister AARDigitalzusatzZykluszeitregister

DEX 802zzR

Folgende Befehlsklassen werden über-tragen:Betriebsarten bef eh le,Anwahlbefehle.Einzelsteuerbefeh le undZykluszeitbefehle.Betr iebsartenbefehle bewirken das auto-matische Setzen des Steuerprogramm-registers SPR und damit eine externe

Betriebsartensteuerung des Analogrech-ners. Das SPR wirkt auf die Steuerungdes digitalen Bediengerätes im Analog-rechner und ersetzt die dort normaler-weise zu betät igende Handsteuerungüber Drucktasten fürDauerrechnen.Repetierendes Rechnen,Rechnen mit Halt,Iterativ automatisch,Iterat iv Hand,Potentiometereinstel len,Pause.Rechnen,Halt,Dynamisches Prüfen undStatisches Prüfen.Die Taste Weiter ist durch einen EOM-Befehl ersetzt.Anwahlbefehle setzen automatisch dasAnwahladreßregister AAR im Bedien-gerät des Analogrechners und erlaubendamit die Anwahl von 600 Elementen ineinem Haupt- und zwei Nebenrechnern.Ein speziel ler Anwahlbefehl verursachtdie gleichzeit ige Anwahl und Einstel-lung eines Servopotentiometers durchAktivierung des Servoantriebes mit rich-t iger zeit l icher Zuordnung.Mit Einzelsteuerbefehlen werden frei-programmierbare Elemente des Digital-zusatzes im Analogrechner gesetzt.Es stehen mindestens zwölf, auf Wunschmaximal 24 Leitungen zur Verfügung.Durch einfaches Verbinden der ent-sprechenden Anschlüsse auf dem Digi-talprogrammierfeld lassen sich unteranderen folgende Funktionen steuern:Verschiedene Betr iebsarten des Analog-rechners,Einzelsteuerung von Integrierern undAnalogspeichern,Steuerung mechanischer und elektroni-scher Dig ital-Analog-Schalter,Steuerung von Schrit tschaltern undSteuerung von Ausgabegeräten.Die digitalen Elemente gestatten dabeidie Programmierung von Schaltungen,z. B. zur Entschlüsselung, Umschlüsse-lung und Verzögerung der Einzelsteuer-befehle.Eine charakterist ische Größe bei derBehandlung eines Rechenproblems ineinem hybriden Rechnersystem ist dieZykluszeit ( frametime). Als Zykluszeitwird die Zeit definiert, die zwischenzwei Startbefehlen für die übertragungvon Rechendaten in den Digitalrechnervergeht.. lnnerhalb der Zykluszeit laufendefinit ionsgemäß folgende Vorgänge ab :Abfrage einer bestimmten im Programmfestgelegten. Anzahl von Analogwertenbzw. rAnalog-Digital-Ü bertragungs-kanälen,

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Umsetzung der abgefragten Analog-werte in Digitalwerte,Transport. des gesamten Datenblocks,d. h. der festgelegten Anzahl von um-gesetzten Analogwerten, in den Kern-speicher,Verarbeitung der Einzeldaten in einemProgramm,Ausgabe der Ergebnisse als Datenblockvon Digitalwerten,Umsetzung der Digitalwerte in Analog-werte mit anschl ießender Eingabe inden Analogrechner.Die vorzugebende Zykluszeit muß alsogrößer sein als die Summe der für dieEinzelvorgänge benötigten Zeiten. DieZykluszeit wird über das Digitalpro-gramm eingestel l t , um Bedienfehler zuvermeiden, wie sie bei manueller Ein-stel lung auftreten können. Durch Setzendes Zykluszeitregisters lassen sichZykluszeiten zwischen 1 ms und 1 s vor-geben. Sie werden durch Auszählen vonGrundtakten des im Analogrechner vor-handenen zentralen Taktgenerators miteinem Zeitfehler 10-5 abgemessen.Abfragebefehle haben die Wirkungs-richtung vom Analogrechner zum Digi-talrechner, werden jedoch vom Digital-rechner ausgelöst. Mit dem Befehl SKSprüft der Digitalrechner Abfrageleitun-gen (sense l ines) und bewirkt entspre-chend dem Abfrageergebnis Programm-verzweigungen. Im Koppelwerk wird da-zu die im Digitalrechnerprogramm vor-gegebene Leitungsadresse entsch lüsseltund die entsprechende Abfrageleitungdurchgeschaltet. Neun Abfrageleitungensind für al lgemeine Steueraufgabenreserviert, maximal 36 weitere Abfrage-Ieitungen lassen sich wahlweise zumDigitalzusatz des Analogrechners durch-schalten. Die erforderl iche Anzahl r ich-tet sich nach den speziel len Forderun-gen des Benutzers.Die Eingänge der Abf rageleitungenstehen auf Programmierbuchsen desDigitalprogrammierfeldes zur Verfügungund können mit den Ausgängen derf reiplogrammierbaren digitalen Ele-mente des Digitalzusatzes, mit Kompa-ratorausgängen bzw. speziel len Signal-leitungen direkt beschaltet werden.Unterbrechungsbefehle wirken in Ana-log-Digital-Richtung und werden vomAnalogrechner aufgerufen. Sie ermög-l ichen den Eingrif f in das Programmdes Digitalrechners.Sechs Unterbrechungsleitungen sind füral lgemeine Steueraufgaben reserviert.Maximal 26 weitere Unterbrechungs-Ieitungen lassen sich wahlweise zumDigitalzusatz des Analogrechners durch-schalten. Die erforderl iche Anzahl r ich-

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tet sich nach den speziel len Forde-rungen des Benutzers. Die Eingängeder Unterbrechungsleitungen stehen aufProgrammierbuchsen des Digitalpro-grammierfeldes zur Verfügung und kön-nen mit den Ausgängen der freipro-grammierbaren digitalen Elemente mitden Komparatorausgängen bzw. mitspeziel len Signal leitungen direkt be-schaltet werden. Die Numerierungentspricht ih rer Vorrangstufe.

RecfiendatenübertragungDie digitale Zahlendarstel lung im Digi-talrechner verlangt, daß die kontinuier-l ichen Rechenspannungen des Analog-rechners in digitale Werte umgesetztwerden müssen, um sie der digitalenWeiterverarbeitung zugänglich zumachen. Umgekehrt können vom Digi-talrechner stets nur digitale Werte ge-l iefert werden, die in analoge Rechen-spannungen umzuwande ln s ind . lmFalle einer Funktionsdarstel lung sol lsich diese Spannung stet ig entspre-chend dem Funktionsverlauf ändern.Daraus ergibt sich die Notwendigkeit,für jede der beiden Datenübertragungs-richtungen speziel le Umsetzerelementevorzusehen.

An al o g - D i g i t al - Ri ch tu n gFür die Datenübertragung in Analog-Digital-Richtung I iegen die Eingangs-buchsen auf dem Analogprogrammier-feld des Analogrechners. Maximal las-sen sich 32 Übertragungsleitungen fürdie Analog-Digital-Richtung vorsehen.Das Aufschalten von Rechenspannun-geh geschieht über Programmierschnüredurch normales Verbinden mit den Aus-gängen von Rechenelementen außer beiKoeff izientenpotentiometern, die überein eigenes Anwahlsystem erreicht wer-den. Die Eingänge der übertragungs-leitungen sind fort laufend numeriert.Die Eingänge der übertragungsleitun-gen sind mit einem Mult iplexer verbun-den. Der Mult iplexer ist ein elektroni-scher Umschalter, der eine Auswahl derÜbertragungsleitungen treffen kann undfür eine jeweils konstante Zeit eineLeitung auf die nachfolgenden Um-setzerelemente durchschaltet. Der Mult i-plexer kann die Ubertragungsleitungenin drei Betr iebsarten abfragen, die sichjeweils vom Digitalprogramm vorgebenlassen:Fort laufende Abfrage (sequentiel le Ab-frage),Abfrage mit wi l lkürl ichem Zugrif f (ran-dom access) undDauerabfrage einer Leitung (Sonderfal lvon 2).

Bei fort laulender Abfrage arbeitetgleichzeit ig die automatische blockweiseEingabe. Durch einen EOM-Befehl wirddem Mult iplexer die Adresse der Über-tragungsleitung mitgetei l t , bei der dieAbfrage beginnen sol l . lm Digitalrech-nerprogramm ist angegeben, wie langderBlock derEingabewörter zu sein hat,d. h., wieviele Leitungen nacheinanderabzufragen sind.Bei Abfrage mit wi l lkürl ichem Zugrif fwerden vom Digitalprogramm laufenddie Adressen der abzufragenden Leitun-gen vorgegeben. Die Eingabe geschiehtmit normalen Programmbefehlen, d. h.ohne Verwendung der automatischenblockweisen Eingabe.Bei Dauerabfrage bleibt der Mult iplexerauf einer Übertragungsleitung stehen.Die Eingabe Iäßt sich mit und ohneautomatischen Blocktransport durchfüh-ren. Die erste Möglichkeit dient demFunktionstransport, d. h. der Übertra-gung von abgetasteten Zeitfunktionen.Die zweite Möglichkeit wird zur Einzel-wortübertragung, z.B. bei Potentio-metereinstel lung, benutzt.Auf den Mult iplexer folgt normalerweiseein Abtast- und Halteverstärker. Er sol ldie von einem Mult iplexer durchgeschal-tete analoge Rechenspannung eine vor-gegebene Zeit konstant halten, um beider nachfolgenden Analog-Digital-Um-setzung Fehler durch Anderung derEingangsgröße während des Umsetz-vorganges zu vermeiden.lm HKW 900 wird ein neu entwickelterMult iplexer verwendet, der als Bestand-teil bereits einen Abtast- und Haltever-stärker enthält. Die wesentl ichen tech-nischen Daten dieses MAH 900 sindStatischer Fehler1 0-4(nach Abgleich 3. 10-5)Einstel lzeit auf 10-a10 psHaltefehler über 50 ps( 1 m V .Grundsätzl ich besteht auch die Möglich-keit , einen Abtast- und Halteverstärkerin jeder Leitung vor dem Mult iplexeranzuordnen. Der prinzipiel le Vortei l die-ser Anordnung besteht darin, daß zueinem Abtastzeitpunkt die anstehendenSpannungswerte auf al len Kanälengleichzeit ig gespeichert werden, alsokeine zeit l ichen Verschiebungen gegen-einander auftreten. Da jedoch die im an-deren Fal l auftretenden Fehler bei denkurzen Übertragungszeiten in Analog-Digital-Richtung meist vernachlässigbarsind, empfiehlt sich aus Wirtschaft l ich-keitsgründen die Verwendung eines ein-zigen Abtast- und Halteverstärkers.

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Der Analog-Digital-Umsetzer (ADU) setztAnalogspannungen in einen dual ver-schlüsselten Digitalwert von 14 bit ein-schl ießl ich Vorzeichenbit um. Seinewesentl ichen Daten sind:Umsetzzeit für 14 bit4 p sGenauigkeit+ o,01 y" + 1/2LsB

D i g i t a I - A n a I o g - R i chtu n gDie Ausgabe von Daten aus dem Digi-talrechner geschieht ebenfal ls über dennormalen Eingabe-Ausgabe-Kanal inZusammenhang mit der Einrichtung zumautomatischen blockweisen Datentrans-port. Anders als bei der Datenübertra-gung in Analog-Digital-Richtung ist fürjeden Übertragungskanal in Digital-Analog-Richtung ein eigener Digital-Analog-Umsetzer (DAU) vorgesehen.Die Leitungsadreßregister für die Digi-tal-Analog-Umsetzer und analogen Mul-i iplexer sind identisch. Maximal lassensich 40 Digital-Analog-Umsetzer ein-bauen. Das Einspeichern und Umsetzenvon Digitalwerten erfolgt für die Um-setzer nacheinander unter Kontrol le desDigital rechnerprogramms.Eine gleichzeit ige Umsetzung der Ana-logspannungen nach Beendigung derAusgabe läßt sich vorsehen, erfordertjedoch einen Mehraufwand wegen deszusätzl ichen Bedarfs an Pufferspeichern.Die Ausgänge der Umsetzer werdenüber Kabel auf Programmierbuchsendes Analogprogrammierfeldes geführt.Die Analogspannungen stehen dort solange zur Verf ügung, bis ein neuerDigitalwert vom Digital-Analog-Umsetzergel iefert wird. Von den entsprechendenProgrammierbuchsen wird mit program-mierschnüren direkt auf die analogenRechenelemente weiterverbunden.lm Koppelwerk HKW g00 werden spe-ziel l entwickelte Digital-Analog-Umset-zer DAU 900 verwendet, die eine Um-schaltung auf verschiedene Betr iebs-arten ermöglichen.Wesentl iche technische Daten sind:Anzahl der Bits einschl ießl ichVorzeichen1 4Anzahl der Zusatzbits für Extrapolat ion/Interpolat ion8

Umsetzzeit (für 0,01 "/. Endwertfehler)5 p s

Genauigkeit+ 0,01 % + y2 LSBDie im Koppelwerk HKW 900 einge-setzten Digital-Analog-Umsetzer DAU900 können bei Erweiterung mit derGlättungseinheit DAS 900 durch zwei

Kennbits auf vier verschiedene Betr iebs-stel lungen umgeschaltet werden:Umsetzen,Mult ipl izieren,Extrapol ieren, fein, undExtrapol ieren, grob.Die Kennbits sind nur einmal zu über-tragen und brauchen bis zur Anderungder Betr iebsart nicht wiederholt zu wer-den. Die verschiedenen Betr iebsartenberücksichtigen insbesondere den Ein-satz der Digital-Analog-Umsetzer ineinem hybriden Rechnersystem und f in-den sich bei keinem der zur Zei l auldem Markt befindl ichen Umsetzer. Siedienen einerseits zur Erhöhung der Ge-nauigkeit bei der Funktionsausgabe undbieten andererseits zusätzl iche Rechen-möglichkeiten und Bedienungskomfort.

Die gesamte Stel lenzahl der DAU 900mit Glättungseinheit DAS 900 beträgt24 bit und entspricht damit der Stel len-zahl des Digitalrechners 90-40 und desAusgabekanals, der die Digital-Analog-Umsetzer paral lel auf 24 Leitungen an-steuert.Die 24 Bits tei len sich auf in2 bit : Kennbits für einen der insge-

saml vier Betr iebszustände14 bit : Wertedarstel lung einer rein

dual verschlüsselten Zahl ein-schl ießl ich Vorzeichen (Funk-t ionswert)

8 bit : Wertedarstel lung einer ,reindual verschlüsselten Zahl ( ln-krement je Zykluszeit)

Betr iebsart UmsetzenUmsetzen ist die Grundbetr iebsart desDigital-Analog-Umsetzers DAU 900. Beientsprechender Kennung der beidenSteuerbits sind die 14 bit (13 bit +Vorzeichenbit) der Normalumsetzungaktivierbar mit einem result ierendenQuantisierungsfehler von maximal0,61 .10-4. Bezugsspannungen des Um-setzers sind * 10V (Referenzspannungdes Präzisionsanalogrechners), die beidieser Betr iebsart intern am Digital-Analog-Umsetzer anl iegen.

Betr iebsart Mult ipl izierenBei entsprechender Kennung der bei-den Steuerbits sind wieder die 14 bitder Normalumsetzung aktivibrbar. AlsReferenz wird jetzt jedoch eine amAnalogprogrammierfeld gewählte Ana-logspannung verwendet, die am Aus-gang des Digital-Analog-Umsetzers dasProdukt aus dem Digitalwert der Digi-talrechnerausgabe mit dem vom Präzi-sionsanalogrechner gel ieferten Analog.spannungswert erscheinen läßt.

Diese sogenannte variable Referenz-spannung wird auf dem Analog-Pro-grammierfeld auf eine Programmier-buchse geschaltet, die jedem Ausgangdes Digital-Analog-Umsetzers zugeord-net ist. Die Verbindung kann auch inanderen Betr iebsarten des Digital-Ana-log-Umsetzers gesteckt bleiben, da sienur in dieser speziel len Betr iebsartakt iv wird. Der mult ipl izierende Digital-Analog-Umsetzer DAU 900 hat zweiprinzipiel le Vortei le. Einmal erhöht diezusätzl iche Produktbi ldungsmöglichkeitdie Anzahl der im Analogrechner zurVerfügung stehenden Mult ipl izierer.Zum anderen hat diese Mult iol ika-t ion nicht die grundsätzl ich durch physi-kal ische Grenzen beschränkte Genauig-keit der sonst im Analogrechner ver-wendeten Mult ipl izierertypen. Es stehtalso ein hochgenaues Rechenelementzur Verfügung, das zudem am Analog-rechner Rechenelemente (Mult ipl iziererund Rechenverstärker) einsparen hi l f t .Durch geeignete schaltungstechnischeMaßnahmen sind die dynamischen Feh-ler extrem klein gehalten. Sowohl derdynamische Nullpunktfehler als auchder dynamische Produktfehler sind bei1 kHz noch kleiner als 10-4.

Betr iebsart Interpol ieren/Extrapol ieren(mit großer und kleiner Schrit tweite)Bei entsprechender Kennung der bei-den Steuerbits übernimmt der Digital-Analog-Umsetzer DAU 900 mit GIät-tungszusatz DAS 900 einen Funktions-wert, der mit 14 bit angeboten wird,.und ein Inkrement, das mit 8 bit ver-arbeitet werden kann. Der Funktions-wert wird umgesetzt, wie unter der Be-tr iebsart Umsetzen bereits beschrieben.Aus dem digital angegebenen Inkre-ment bi ldet der Umsetzer mit Hi l feeiner variablen Referenz

h - 1 e i n e S p a n n u n gZykluszeit

Ur - lnkrementZ)rklriszeit'

die anschl ießend aufintegriert und zumFunktionswert addiert wird. Damit er-zeugt der Digital-Analog-Umsetzer einenl inearen Übergang zwischen zwei Funk-t ionswerten.Das Inkrement wird vom Digitalrechnerüber ein. Unterprogramm gebildet, wo-bei zwei Verfahren möglich sind:Der zukünft ige Wert ist im Rechner be-reits bekannt (Laufzeit-, Funktions-speicheranwendungen). Dann ist dasInkrement durch Subtraktion exakt er-

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mittelbar, der Digital-Analog-Umsetzerwirkt interpol ierend.Der zukünft ige Wert ist nicht bekanntund muß durch Differenzverfahren ausvergangenen Werten approximiert wer-den. Der Digital-Analog-Umsetzer wirktdann extrapol ierend.Für diese Glättungsoperationen sindzwei Maximalwerte des Inkrements vor-gesehen: 1o/" bzw. 1Oo/" der Einheits-spannung. Das Inkrement wird wegender Darstel lung durch I bit mit einerrelat iven Genauigkeit von 0,5 "/o ver-arbeitet. Der extra-/ interpol ierende Di-gital-Analog-Umsetzer DAU' 900 mitGlättungszusatz DAS 900 liefert am Aus-gang also nicht eine Treppenkurve (Fi l-ter nul l ter Ordnung), wie dies bei her-kömmlichen Umsetzern der Fal l ist. son-dern einen Polygonzug, d. h., er wirktwie ein Fi l ter erster Ordnung.

Das ProgrammsystemVon größter Wichtigkeit für das Aus-nutzen der potentiel l in einem hybridenRechnersystem l iegenden Vortei le istein Programmsystem, das dem Be-nutzer ein Höchstmaß an Komfort undProgrammiervereinfachung bietet. Diezu bearbeitenden Aufgaben erreicheneinen Grad der Komplexität, daß ein-fache Programmiervorschrif ten, die denAnwender auf den Stand einer Arbeitin Maschinenkode oder auch Assembler-sprache zwingen, für den praktischenBetrieb nicht zumutbar sind. Es bestehtdie Gefahr, daß sich die Schwierigkeitender ohnehin erforderl ichen gleichzeit i-gen digitalen und analogen Program-mierens einschl ießl ich der notwendigenBeachtung des bestehenden Ineinandei-greifens der Programme unverhältnis-mäßig erhöhen und- die Vortei le deshybriden Rechnersystems nicht zur Wir-kung kommen.Innerhalb eines hybriden Rechner-systems hat der Digitalrechner auspraktischen Gründen eine Führungs-rol le, da er wegen seiner Speichermög-l ichkeiten, die sich auch auf Befehls-abläufe erstrecken, in jedem Fäll dieRolle eines Einstel lrechners überneh-men kann. Der Analogrechner wird inbekannter Weise auf seinem Analog-programmierfeld unter Hinzuziehungder Digitalelemente des Digitalzusatzesprogrammiert. Die Steuerung desRechenablaufs, Einstel lung der Servo-potentiometer, Aktivierung der Ein- undAusgabegeräte wie Oszi l lographen, XY-Schreiber, Kurvenfolger usw., die derOperateur sonst durch Betätigung vonTasten veranlaßt, sind in einem' hybri-den Rechnersystem neben den übrigen

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Aufgaben Sache des Digitalrechners.Vom Digitalrechner.erwartet man dahereine normal übl iche Ausstattung mitAssemblern und Kompilerh für problem-orientierte Sprachen, in die sich An-weisungen lür die zusätzl ichen Funk-t ionen des hybriden Rechners nahtlosund ohne die unumgängliche zusätz-l iche Belastung für den Programmierereinfügen lassen.Daß auch Assembler und nicht nurproblemorientierte Sprachen in dieÜberlegungen einbezogen werden müs-sen l iegt daran, daß beim Arbeiten aufAssemblerebene die bekannten Ge-schwindigkeitsvortei le erreichbar sind,die der geübte Programmierer bei derBearbeitung von zeitkr i t ischen Proble-men in Anspruch nehmen wil l . Dafürbietet das Arbeiten mit einer ent-sprechenden Kompilersprache dem ge-legentl ichen oder ohne Sonderforde-rungen arbeitenden Benutzer die ge-wünschte große Bequemlichkeit. Zu die-sen Hybriderweiterungen von Assem-blern und Kompilern sind dann nochSpezialprogramme, vor al lem in Formvon Testprogrammen, erforderl ich, umdie Fehlersuche zu erleichtern und invielen Fäl len das Durcharbeiten kompli-zierter Hybridprogramme mit den diver-sen Fehlermöglichkeiten auf der ana-logen und digitalen Seite überhaupterst zu ermöglichen.Für die hybride Programmierung ineiner problemorientierten Sprache hatsich Fortran auf derWelt generel l durch-gesetzt. Das Hybride RechnersystemHRS 900 verwendet ein Real-Time-For-tran RTF, das für die speziel len Be-lange des hybriden Rechnens entwickeltwurde. Die besonderen Vortei le sindein besonderes Kellerungssystem, mitdem al le Unterprogramme in RTF re-kursiv aufgerufen werden können,sowiedie Tatsache, daß sich Unterbrechungs-programme in RTF definieren und an-schl ießen lassen. Von besonderer Wich-tigkeit ist, daß außerdem Fortran-State-ments und Maschinenbefehle in Assem-blerkode bel iebig miteinander gemischtwerden dürfen.Für den Digitalrechner 90-40 gibt eszwei unterschiedl ich große Assembler,Symbol und Meta-Symbol. Beide Assem-bler stehen unter der Regie eines Be-triebssystems Monarch und haben eineformatfreie Eingabe.Extern definierte Adressen oder Unter-programme, insbesondere auch externdefinierte POPö (programmierte Opera-toren), sind zugelassen. Die durch dieAssembler erzeugten Binärprogrammekönnen durch einen ebenfal ls unter der

Regie von Monarch stehenden Ladergeladen werden. Der Lader besorgtdann die Montage der verschiedenenextern definierten Programmteile, ins-besondere auch den automatischen An-schluß von Bibl iotheksprogrammen ausder Sym bol I M eta-Sy m bo l-Bibl iothek.Meta-Symbol ist ein sehr effektiverAssembler, der im Gegensalzzu Symbolinsbesondere die Definit ion von Makro-befehlen zuläßt. Die Zahl der Parameterdieser Makrobefehle ist variabel, unddie Makrobefehle können auch außer-halb des aufrufenden Programms defi-niert sein. Mit Meta-Symbol lassen sichal le in Symbol geschriebenen Pro-gramme assemblieren, jedoch nicht um-gekehrt.Neben dem bereits erwähnten KompilerIür Real-Time-Fortran steht dem Digital-rechner ein A/gol-60-Kompiler und einFortran-ll-Kompiler zur Verfügung, wo-bei letzterer bis auf die doppelt genaueund komplexe Arithmetik sowie dieBooleschen Anweisungen viele Eigen-schaften von Fortran lV besitzt. Mital len Kompilern können Kodeprozedu-ren verarbeitet werden.Zur Durchführung der hybriden Opera-t ionen stehen drei verschiedene Unter-prog rammpakete zur Verf ügung.Für die Programmierung in Symbolwur-den 25 POPs geschrieben. Diese POPsübernehmen die Steuerung des Analog-(echners, die Anwahl der Rechenele-mente, die" Einstel lung der Potentio-meter, den Rechendatenaustausch unddie Umrechnung zwischen der Zahlen-darstel lung des Analog- und Digital-rechners. Eingeschlossen in diese POPsist eine sehr sorgfält ige Fehlerdiagno-st ik.ln Meta-Symbol werden die Hybrid-operationen durch speziel le Makro-befehle durchgeführt. Entsprechend denweitgespannten Möglichkeiten, die Meta-Symbol in dieser Hinsicht bietet, isteine äußerst f lexible Programmierungdes Hybridsystems möglich.Wie bereits erwähnt, läßt sich bei pro-blemen, für die die Rechengeschwindig-keit des Digitalrechners genügend großist, das Hybridsystem in Real-Time-Fortran programmieren. Auch in dieserSprache steht dem Benutzer eine Kol-Jektion von Unterprogrammen zur Ver-fügung, die den Verkehr mit dem Ana-logrechner regelt.Von den zusätzlich vorhandenen Son-derprogrammen, deren Anzahl über 1SIiegt, sind das hybride TestprogrammHytrol, das Programm zum automati-schen Prüfen von AnalogschaltungenSfafest, das Testprogramm Examiner

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fü r d ie Zent ra le inhe i t , das Funk t ions-testprogramm Hytest tü( das Koppel-werk HKW 900, Funktionstestprogrammefür d ie Ana logrechner -Steuer funk t ionund d ie Servopoten t iometer sowie Ge-nau igke i ts tes tp rogramme f ü r d ie Um-setzer des HKW 900 in ihren verschie-denen Betr iebsarten besonders zu er-wähnen, we i l ohne s ie e in von ze i t -raubenden Störungen f re ie r Hybr idbe-tr ieb kaum durchzuführen ist. So ver-kehrt z. B. der Benutzer mit Hytrot inD ia log form über d ie Kont ro l l schre ib -maschine. Auf diese Weise läßt sichn ich t nur das gesamte hybr ide Rechner -sys tem in a l len Funk t ionen von der

Schre ibmasch ine s teuern , sondern auchd ie zum Te i l in der Hardware desHKW 900 bereits eingebauten Prüfmög-l ichkeiten werden für den Benutzer vol lakt iviert, so daß ihm direkt Fehlerhin-weise zugesch r ieben werden.Bei Statesf wird die auf dem Analog-rechner gesteckte Schaltung dem Digi-ta l rechner in e iner besonderen Spracheauf Lochstreifen oder -karten verschlüs-selt eingegeben. Das Programm prüftansch l ießend, ob d ie Beschre ibung undd ie w i rk l i che Scha l tung übere ins t immenund ob d ie ana logen Rechene lementeder Scha l tung funk t ions tüch t ig s ind ,wobe i durch au tomat ische Vers te l lung

von Servopotent iometern der Versuchfü r güns t i ge Ko r rek tu ren übe rnommenw i rd .

Schrilttum

[1] R. Schwarz: Vom Analogrechner zum hybr i -den Präzis ionsanalogrechner RA 770.Techn. Mi t t . AEG-TELEFUNKEN (1968).2. Beih. Datenverarb. S.19-23.

[2] G. Haußmann: Die Rechenleistung hybr iderRechnersysteme im Vergle ich zum Digi ta l -rechner. Vort rag auf dem DVL-Symposium,.Hybr idrechner in Luf t - und Raumfahrt"am 9 .10 . 1967 i n Mee rsbu rg .

[3] P. Albrecht : Behandlung parameterabhän-giger Probleme auf e inem hybr iden Ana-logrechner" Elektron, Rechenanlagen 10(1968) 1 , S . 26-33 .