Architektur der Systeme der Mittleren Datentechnik
Die Systeme der Mittleren Datentechnik (zumindest jene der deutschen Hersteller wie Nixdorf, Kienzle, Ruf oder Hohner) basieren auf der sogenannten Harvard-Architektur. Diese zeichnet sich dadurch aus, dass es keinen gemeinsamen Daten- und Adressbus für alle Informationsflüsse im Computer gibt, sondern drei verschiedene Arten von Speicher, die verschiedene Technologien haben können und jeweils individuell über eigene Datenkanäle und eine eigene Adressierung an das Steuerwerk angebunden sind.
Betriebssystem
Was bei Systemen der Mittleren Datentechnik als Betriebssystem bezeichnet wird, hat mit der heutigen Vorstellung eines Betriebssystems als Programmier- und Bedienschnittstelle nichts zu tun.
Die Computer der Mittleren Datentechnik hätte man später als sogenannte "CISC"-Systeme (Complex Instruction Set Computer) bezeichnet, sie hatten also ein mikroprogrammiertes Steuerwerk.
Man muss sich das so vorstellen, dass jeder Maschinensprache-Befehl durch eine Sequenz von Mikroprogramm-Schritten ausgeführt wurde. Ein Mikroprogramm-Schritt ist nur eine Bitfolge, bei der jede Position eine bestimmte Funktion hat wie z.B. "Lege den vom Arbeitsspeicher gelieferten Wert auf den Datenbus" oder "Führe eine Addition durch". Was man damals als "Betriebssystem" bezeichnete hätte man etwas später als "Mikroprogramm" bezeichnet.
Wurde ein neuer Computer entwickelt oder auch nur eine bestimmte Hardwarkonfiguration zusammengestellt, musste dafür ein passendes Betriebssystem erstellt werden. Dieses definierte dann, welche Maschinensprachebefehle der Computer ausführen konnte.
Da das Steuerwerk die Kontrolle über die Ein-/Ausgabeeinheiten hat, enthält das Betriebssystem deren Ansteuerung. Daher enthält der Maschinensprache-Befehlssatz aus heutiger Sicht kuriose Befehle wie "Stelle den Drucker auf rote Ausgabe um", "Drucke ein Zeichen aus", "Lese Zeichen von der Lochkarte" oder "Schreibe Daten auf das Magnetkonto".
Heute ist der Maschinensprache-Befehlssatz fest in der Hardware des Prozessors integriert und wird durch eine Kette von Verarbeitungseinheiten (Pipelineing, RISC-Prinzip) ausgeführt. Das Betriebssystem setzt also auf der Maschinensprache auf. Es stellt seinerseits Funktionen bereit, die die Programmierung von Anwendungsprogrammen vereinheitlichen und deutlich einfacher machen. Diese API nutzt das Betriebssystem auch selbst, um die grafische Bedienoberfläche oder die Kommandozeilen-Schnittstelle bereitzustellen.
Programm
Das Programm eines Systems der Mittleren Datentechnik liegt in einem eigenen Speicher. Viele Systeme waren für genau eine Aufgabe vorgesehen und enthalten daher auch nur genau ein Programm. Dafür genügt ein Speicher, der nur gelesen werden kann. Das hat den Vorteil, dass das Anwendungsprogramm nicht erst geladen werden muss, sondern mit dem Einschalten sofort verfügbar ist.
Falls Computer universell genutzt werden sollten oder für die Programmierung gab es auch sogenannten Lebendspeicher. Dabei handelt es sich im heutigen Sinn um Arbeitsspeicher, der allerdings nur für Programmcode genutzt werden kann.
Diese Unterscheidung ist durch die Architektur bestimmt. Der Programmspeicher ist in Worte aufgeteilt, die so lang sind wie ein Maschinensprachebefehl. Je nach System waren das 18 oder 20 Bit. Der Arbeitsspeicher für Daten hat typischerweise eine andere Wortlänge.
Arbeitsspeicher
Der Arbeitsspeicher kann bedingt durch die Architektur nur für Daten genutzt werden, nicht für Programmcode. Die Speicherworte wurden meist als "Register" bezeichnet. Viele Systeme können den Speicher über vier oder acht Bit große Adressen ansprechen. Dadurch kommt den ersten 16 Registern eine Sonderrolle zu, weil nur sie über die Vier-Bit-Adressierung zugänglich sind. Über die 8-Bit-Adressierung sind dann immerhin 256 verschiedene Register möglich. Das macht aber bei z.B. 64 Bit Wortbreite gerade einmal 2 KB direkt adressierbaren Arbeitsspeicher. Mehr muss über umschaltbare Speicherbänke verwaltet werden.