GoBlack - Computertechnik

	Theorie

	Computertechnik

	.. Stichwort: Steuerwerk mit Dioden

	.. Waschmaschinenprogramm

	In der Central Unit (CU) von Prozessoren wird der Ablauf eines Maschinenbefehls durch eine Diodenmatrix gesteuert. Pro Befehl steht eine solche Ablaufsteuerung bereit. Die Anordnung der Dioden bezeichnet man hierbei als das Mikroprogramm der CPU. Nun soll hier keine CU nachgebaut werden, doch kann das nachfolgende Beispiel ansatzweise klären, wie man mit Dioden einen Ablauf steuern kann.

	Die Schaltung Damit die Schaltung eine schnell nachvollziehbare Funktion besitzt, möge eine Waschmaschine herhalten. Bei dieser muss ein Motor so gesteuert werden, so dass er nach rechts, und nach links und beim Schleudern schnell dreht, zudem muss ein Wasserventil geöffnet und geschlossen, eine Heizung ein- und ausgeschaltet und das Waschpulver eingefüllt werden. Die Spaltenleitungen, die durch Pull-Up Widerstände auf 1-Signal gehalten werden, und nach einer Invertierung im Ausgang 0-Signale führen, stellen die Steuerleitungen für diese Funktionen dar. Die gezeichneten Meldelampen mögen für Schalteinrichtungen stehen, mit denen der Motor, und die Ventile betätigt werden könnten. Leuchten sie, so ist die gewünschte Funktion gegeben.




	Die Schaltung besteht aus einem Taktgenerator, der auf einen Zähler wirkt sowie einem Decoder-Multiplexer aus NAND-Bausteinen. Im Ausgang der NAND-Bausteine sind die Zeilenleitungen zu sehen, die mit den Spaltenleitungen eine Matrix bilden, wobei die Spalten- und Zeilenleitungen nicht miteinander verbunden sind. Der taktgesteuerter Zähler möge nach seinem Start, auf den angeschlossenen Adressbus, die binären Zahlencodes 0-8 ausgeben, hierdurch wird jeweils ein NAND-Gatter durchgesteuert. Dessen Ausgang fällt aus dem Ruhezustand 1 auf 0. Hierdurch führt die zugehörige Zeilenleitung ebenfalls ein 0-Signal. Durch die Dioden mit denen einzelne Spalten- und Zeilenleitungen verbundenen sind, werden die betroffenen Spaltenleitungen auf 0-Signal gezogen. Die Inverter an ihren Enden invertieren die 0, so dass die Ausgänge der angesteuerten Signalleitungen ein 1-Signal besitzen. Geht man nun die einzelnen Zeilen durch und betrachtet die gesetzten Dioden, erkennt man das durch die Dioden gebildete Programm

	Schritt	Motor	Heizung	Wasser	Pulver
	0000	dreht langsam links	Aus	Aus	Nein
	0001	dreht langsam rechts	Aus	läuft	Nein
	0002	dreht langsam links	Einschalten	läuft	einspülen
	0003	dreht langsam rechts	Einschalten	Aus	Nein
	0004	dreht langsam links	Aus	läuft	Nein
	0005	dreht langsam rechts	Einschalten	Aus	Nein
	0006	dreht langsam links	Aus	Aus	Nein
	0007	dreht schnell rechts, schleudert	Aus	Aus	Nein
	0008	Alles aus


	Zugegeben, dieses Waschmaschinenprogramm ist nicht besonders überzeugend, aber man kann es ja ausweiten. Es zeigt aber wie einfach es ist, über eine Diodenmatrix ein Steuerprogramm aufzubauen. Die Diodenmatritzen in CPUs sind natürlich sehr viel aufwendiger gestaltet, das gezeigte Grundprinzip findet man aber auch dort wieder.

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