DE1084053B - Einrichtung zum Schreiben in und Lesen aus schnellaufenden Magnet-trommel- od. ae. beweglichen Speichern - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Um bei elektronischen Recheneinrichtungen eine möglichst große Anzahl von Daten zu speichern, werden seit geraumer Zeit schnellaufende elektrische und magnetische Speicher, vorzugsweise Magnettrommelspeicher, benutzt. Magnettrommelspeicher laufen üblicherweise mit einer Drehzahl von etwa 3000' bis 15 OOO U/min. Normalerweise ist es üblich, auf einer Spur eines Trommelspeichers z. B. zwanzig Adressen bei drei bis sechs Bits je Millimeter Spurlänge aufzuzeichnen. Daraus ergibt sich eine Impulsfolgefrequenz von größenordnungsmäßig 20OkHz. Für die Entnahme eines derart gespeicherten Wertes aus einer Adresse der Trommel zum Zwecke der Überführung in ein elektronisches Rechenwerk ist es in den meisten Fällen erforderlich, den gelesenen Wert vorerst in einen Zwischenspeicher überzuführen. An einen solchen Zwischenspeicher werden wegen der hohen Impulsfolgefrequenz erhebliche Anforderungen gestellt.

Diese Speicher werden deshalb bisher aus Elektronenröhrenstufen aufgebaut oder durch solche gesteuert. Besondere Schwierigkeiten treten auf, wenn in den elektronischen Rechen- und Speichereinrichtungen magnetostatische Speicherketten ohne Röhrensteuerung z. B. als Resultatwerk vorgesehen sind.

Von diesen konnten bisher nur solche als Zwischenspeicher für Magnettrommeln verwendet werden, welche nach dem AnWang-Prinzip aufgebaut waren. Diese AnWang-Ketten bestehen aus kleinen Ferritkernen und weisen für schnell arbeitende Ketten Röhrengeneratoren für die Erzeugung der Vorschubimpulse auf. Diese AnWang-Ketten können die genannten hohen Impulsfrequenzen, wie sie ein Magnettrommelspeicher bedingt, bewältigen, sind aber aufwendig im Aufbau. Einfacher im Aufbau sind Magnetkern-Zählketten, die nach dem Kondensator-Zwischenspeicher-Verfahren arbeiten und bei- denen die Vorschubimpulse aus Transistorgeneratoren entnommen werden können. Derartige Kettenspeicher haben aber den Nachteil, daß sie eine maximale Schrittgeschwindigkeit von nur etwa 1OkHz aufweisen und diese Schrittgeschwindigkeit sich mit den zurzeit verfügbaren Mitteln kaum wesentlich erhöhen läßt. Aus diesem Grunde war der Anschluß derartiger Kettenspeicher an eine schnellaufende Magnettrommel bis heute nicht möglich.

Ein Magnettrommelspeicher bekannter Bauart trägt auf einer Spur z. B. zwanzig Adressen, wobei jede Adresse aus einer vierzehnstelligen Dezimalzahl bestehen möge, so.daß bei dezimaler Schreibweise insgesamt 2800 Bits auf einer Spur aufgetragen sind. Bei den bisher üblichen Schreib- und Leseverfahren erstreckt sich in diesem Falle eine Adresse auf eine geschlossene Strecke von einem Zwanzigstel des Um-Einrichtung zum Schreiben in
und Lesen aus Schnellauf enden Magnettrommel- od. ä. beweglichen Speichern

Anmelder:

Kienzle Apparate G.m.b.H.,
Villingen (Schwarzw.)

Dr. Martin Kassel, Gräfelfing bei München,

und Dipl.-Phys. Günter Martens, Schliersee (Obb.),

sind als Erfinder genannt worden

fangs der Trommelspur. Zum Suchen und Lesen einer derartigen Adresse ist aber jeweils eine volle Umdrehung der Trommel notwendig, und da nur während eines Zwanzigstels des Trommelumlaufs Nutzsignale z. B. beim Lesen entnommen werden, weist dieses Verfahren neben der Schwierigkeit der Aufzeichnung und des Ablesens infolge der hohen Impulsfolgefrequenz auch noch den Nachteil der Vergeudung von Zugriffzeit auf.

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, bei einem Magnettrommelspeicher unter Beibehaltung der Aufnahmefähigkeit die Impulsfolgefrequenz beim Lesen und Schreiben wesentlich herabzusetzen und unter anderem dadurch zu ermöglichen, daß Magnetkern-Kettenspeicher mit relativ langsamer Vorschubgeschwindigkeit Werte in einen derartigen Trommelspeicher übergeben und auch Werte aus einem solchen übernehmen können.

Diese Aufgabe löst die vorliegende Erfindung dadurch, daß eine elektronische Einrichtung für das Auswählen der Impulse einer Adresse aus der Gesamtheit aller Impulse aller möglichen Adressen vorgesehen ist, die, beginnend von einer Nullstelle, auf einer Taktspur der Trommel eine Taktimpulszählung vornimmt und mittels ihrer Vorwahl im Zuge der Zählung Zeitpunkt und Ort auf der Adressenspur für den ersten Impuls der betreffenden Adresse bestimmt und modulo Adressenzahl die weiteren Impulse der betreffenden Adresse auf der Spur auswählt und durch entsprechende Abgabe von Signalen die Lese- und Schreibköpfe zu den vorbestimmt ausgewählten Zeit-

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punkten wirksam werden läßt, so daß jede Adresse über die gesamte Spurlänge verteilt geschrieben und abgelesen wird und die verschiedenen Adressen auf dieser Spur gegeneinander gestaffelt angeordnet sind.

Weitere Merkmale der den Gegenstand der Erfindung bildenden Einrichtung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Nachstehend werden nun der Aufbau und die Wirkungsweise der Einrichtung an Hand eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die einzelnen Figuren der Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch eine abgewickelte Magnetspur, die in der bisher üblichen Weise, und

Fig. 2 eine solche, die nach der erfindungsgemäßen Art beschrieben ist; in

Fig. 3 ist die verschachtelte Aufzeichnung auf der Mantelfläche einer Magnettrommel schematisch dargestellt, und

Fig. 4 zeigt schematisch den Aufbau einer Auswahleinrichtung.

Die Fig. 1 und 2 sollen lediglich dazu dienen, den Unterschied aufzuzeigen, wie die Adressenspur nach bisher üblichen Verfahren beschrieben wurde und wie sie gemäß Fig. 2 nach dem neuen Verfahren geschrieben wird.

Unter der Annahme, daß auf einem Spurumfang zwanzig Adressen bzw. Werte zu je vierzehn Dezimalstellen geschrieben worden sind, wobei jede Dezimalstelle unkodiert aus zehn einzelnen Bits besteht, wurde bisher gemäß der Fig. 1 die erste Adresse mit vierzehn Stellen gleich hundervierzig Bits in vierzehn zusammenhängenden Einzelblöcken je zehn Bits dargestellt. Jeder Block beinhaltete eine Ziffer, z. B. wurde eine »4« durch vier positive, in den Zeichnungen mit L bezeichnete, und sechs negative, in den Zeichnungen mit O bezeichnete Bits oder durch ein Bit an vierter Stelle aus zehn dargestellt (vierzehnte Ziffer der ersten Adresse). Eine Adresse wurde nach der anderen in Serie auf dem Spurumfang eingeschrieben, d. h., nach vierzehn Einzelblöcken, die zu einer Adresse gehören, kamen vierzehn Einzelblöcke der nächstfolgenden Adresse.

Die Schreib- und Lesefrequenz bei dieser Aufzeichnungsart ist größenordnungsmäßig 20OkHz.

Auf der gesamten Spurlänge befinden sich bei dieser Aufzeichnungsart zweihundertachtzig Einzelblöcke je zehn Bits, von denen z. B. die Blöcke 1 bis 14 der ersten Adresse, die Blöcke 15 bis 28 der zweiten Adresse usf. zugehören. Bei einer Lesung der ersten Adresse würde bei einem Umlauf des Speichers der Lesekopf die Bits der Blöcke 1 bis 14 abnehmen und über die weiter vorbeilaufenden Blöcke 15 bis 280 abgeschaltet sein.

Bei der in Fig. 2 dargestellten neuen Schreibeweise werden bei gleicher Kapazität auf der gesamten Spurlänge hundertvierzig Blöcke geschrieben, deren jeder zwanzig Bits enthält. Jedes einzelne Bit eines Blockes gehört zu einer der auf der gesamten Spur aufgezeichneten zwanzig Adressen. Die Schreib- und Lesefrequenz der Bits, die Adressen zugeordnet sind, beträgt hierbei 1OkHz.

In der Fig. 3 sind die Spuren eines Magnettrommelspeichers teilweise abgerollt dargestellt, und es dienen die Spuren ^T₁ und S₂ zur Taktgabe während des Lesevorganges. Von der Spur S₁ wird mittels des Magnetkopfes K₁ bei einem Umlauf der Trommel ein einziger Impuls, der sogenannte Naht- oder Nullstellenimpuls, abgegeben. Er kennzeichnet jeweils eine volle Umdrehung der Trommel und dient zur genauen Festlegung des Beginns und des Endes eines Schreib- oder Lesevorganges.

Die Spur ^₂ dient als sogenannte Taktspur. Auf ihr sind, um auf das vorerwähnte Beispiel gemäß den Fig. 1 und 2 zurückzukommen, 2800 Einzelsignale enthalten, die über den Magnetkopf K₂ abgegeben werden.

Die Spur 5*3, zu der der Kopf K₃ gehört, ist eine Adressenspur, welche die Wertinformationen enthält. Ihr können — je nach Größe der Kapazität des Trommelspeichers — eine beliebige Anzahl weiterer Adressenspuren ,UT₄ bis S_x sowie dazugehöriger Köpfe K_i bis K_x zugefügt werden. Mit einem Spurenwähler SW wird dann jeweils die gewünschte Spur des Trommelspeichers angeschaltet.

Wie aus den in der Spur S_s dargestellten Adressenkennzeichnungen der einzelnen Bits hervorgeht, sind jeweils zwanzig aufeinanderfolgende Bits zwanzig verschiedenen Adressen zugeordnet. Die Bits 1 bis 20 sind die ersten Bits der vierzehnten Stelle, also der höchsten Dekade jeder der zwanzig Adressen. Die Bits 21 bis 40, also der zweite Block gemäß Fig. 2, sind die zweiten Bits, die Bits 41 bis 60 die dritten Bits usf. bis zu den zehnten Bits im zehnten Block auf der Spur gemäß Fig. 2. Sämtliche Bits der Blöcke 1 bis 10 gehören also zur vierzehnten Stelle jeder der zwanzig Adressen der Spur. Die jeweils einer Adresse zugehörigen einzelnen Bits folgen also aufeinander in so viel Taktabständen, wie Adressen auf der Spur enthalten sind. Zur Lesung einer Adresse ist daher aus jedem einzelnen der hundertvierzig Blöcke ein Bit herauszulesen. Sämtliche über den ganzen Umfang herausgelesenen hundertvierzig Bits ergeben den vierzehnstelligen Wert, der unter dieser Adresse gespeichert war. Die erste der zwanzig Adressen würde sich demnach aus jedem ersten der zwanzig Bits jeden Blockes zusammensetzen.

Mit diesem Schreib- und Leseverfahren erstreckt sich jedes Wort über die gesamte Spurlänge des Speichers, und es ist erreicht, daß mit einer Impulsfolgefrequenz geschrieben und gelesen wird, die in dem vorerwähnten Beispiel einem Zwanzigstel der bisherigen Impulsfolgefrequenz eines Trommelspeichers entspricht.

Um auf der Spur während einer Umdrehung der Trommel eine Adresse aufzufinden, ist eine Einrichtung erforderlich, welche die der gewünschten Adresse zugehörigen Bits als Impulse für einen Magnetkettenspeicher wirksam werden läßt, währenddessen alle anderen Bits wirkungslos bleiben müssen. Mit dieser Einrichtung muß zugleich die gewünschte Adresse auf der Spur gewählt werden können. Eine solche Einrichtung ist in Fig. 4 dargestellt. Sie besteht im wesentlichen aus zwei elektronischen Zähleinrichtungen A₁ und A_%, welche beide eine der Adressenanzahl entsprechende Zählkapazität besitzen müssen. Da beide Zähleinrichtungen Impulsfolgefrequenzen von wenigstens 200 kHz zu verarbeiten haben, können sie beispielsweise aus Transistorschaltungen ohne Magnetkerne in bekannter Weise als Flip-Flop-Zählketten aufgebaut werden. Die Zähleinrichtung A₁ ist mit Zahlenvorwahl ausgerüstet. Vor Beginn des Lesevorganges muß diese durch ihre Vorwahleinrichtung VW entsprechend der gewünschten Adressennummer eingestellt sein.

In der zeitlichen Reihenfolge trifft als erster Impuls über eine Leitung L₁ der Nahtstellenimpuls von der Spur S₁ ein, welcher die Zähler A₁ und A₂ in ihre Ausgängsstellung bringt und weiterhin eine elektronische Torschaltung T₃ sperrt. Als nächster Impuls trifft von der Spur S₂ her der erste Taktimpuls über eine Leitung L₂ ein, welcher das aus dem Gatter G und zwei

Schaltereingängei⁷ bestehende Tor T₃ geschlossen vorfindet, den Zähler A₁ jedoch um einen Schritt weiterschaltet. Soll z. B. die siebzehnte Adresse aufgesucht werden, so gibt der Zähler A₁ nach dem siebzehnten Schritt entsprechend seiner Zahlenvorwahl (geschlossener Schalter Z₁₇) ein Ausgangssignal, welches der TorschaltungT₃ zugeführt wird und diese öffnet. Nunmehr können die von der Taktspur ^₂ über Leitung L₂ kommenden Impulse durch die Torschaltung T₃ hindurch zum Zähler A₂ gelangen und diesen mit jedem Taktimpuls um einen Schritt weiterschalten. Zähler A₂ gibt nach jeweils einer der Adressenzahl (hier zwanzig) entsprechenden Anzahl von Taktimpulsen ein Ausgangssignal, welches über einen Verzögerungskreis F₄ zur ebenfalls aus einem Gatter G und zwei Schaltereingängen F bestehenden Torschaltung T₅ gelangt und diese öffnet. Diese ist dann für einen von der Adressenspur S₃ kommenden Impuls so lange geöffnet, bis der nächste von der Taktspur S₂ kommende Impuls die Torschaltung T₅ wieder schließt. Während nun der vom Zähler A₂ kommende Ausgangsimpuls gegenüber seinem zugehörigen Taktimpuls durch den Verzögerungskreis F₄ um etwa 3 μsec verzögert ist, wird der von der Adressenspur S₃ über die Leitung L₃ kommende Impuls durch den Verzögerungskreis F₆ um 5 μβεΰ verzögert. Hierdurch wird erreicht, daß das Tor T₅ schon geöffnet ist, wenn der von der Adressenspur S₃ kommende Impuls dort eintrifft, so daß er ungehindert durch dieses hindurch gelangen kann. Der nächstfolgende Taktspurimpuls schließt dann eine Taktzeit später das Tor T₅, so daß es für die folgenden von der Spur5"₃ gelesenen Impulse so lange gesperrt bleibt, bis es nach zwanzig Impulsen wieder für den nächsten der gewählten Adresse zugehörigen Impuls geöffnet ist. Durch das Tor T₃, welches während einer ganzen Umdrehung der Trommel geöffnet bleibt, können alle Impulse von der Taktspur her hindurch zum Verzögerungskreis F₇ gelangen, welcher die gleiche Verzögerungszeit wie F₆ besitzt. Vom Verzögerungskreis F₇ gelangen die Taktspurimpulse zur Torschaltung T₈, welche mit der Torschaltung T₅ gekoppelt ist und daher zu den gleichen Zeiten wie jene öffnet und schließt. An die Ausgangsklemme M₁ gelangt daher jeder zwanzigste Impuls, welcher als Vorschubimpuls eines nachfolgenden Magnetketten-Speichers herangezogen werden kann, der nun nur noch eine maximale Schrittfrequenz von 1OkHz zu bewältigen hat. Vom Tor T₅ gelangen die auf der Adressenspur gelesenen Signale zur Ausgangsklemme M₂, welche mit dem Signaleingang des nachfolgenden Kettenspeichers verbunden ist. Ein Vorwahlgenerator VW dient zur Einstellung des der gewählten Adresse entsprechenden Zählmodulus des Zählers A₁, zusammen mit den Kontakten Z₁ bis Z₂₀. Diese Kontakte können entweder z. B. entsprechenden Relais zugeordnet sein, welche die Nummer der gewünschten Adresse speichern, oder aber auch durch elektronisch gesteuerte Torschaltungen ersetzt werden. Während eines ganzen Umlaufs der Trommel werden sämtliche hundertvierzig der gewählten Adresse zugehörigen Bits gelesen und in den Kettenspeicher übergeführt. Der über die Leitung L₁ am Ende einer Umdrehung eintreffende Nahtstellenimpuls schließt die Torschaltung T₃ und stellt die Zähler A₁ und A₂ wieder auf ihre Ausgangsstellung zurück, so daß die Auswahleinrichtung nunmehr wieder für einen erneuten Lesevorgang bereitsteht.

Durch die gleiche Verzögerungszeit der Verzögerungskreise F₆ und F₇ wird erreicht, daß einerseits die an den Klemmen M₁ und M₂ auftretenden Ausgangssignale für den Kettenspeicher um 5 μsec gegen die Taktspurimpulse verzögert sind, andererseits jedoch die Ausgangsimpulse synchron miteinander sind.

Ein Spurwähler SW in Fig. 3 gestattet es, aus einer Vielzahl von Spuren mit jeweils einem der Spur zugehörigen Magnetkopf K₃ bis K_x diejenige auszusuchen, auf welcher die gewünschte Adresse enthalten ist.

Zusammenfassend ist zu bemerken, daß jedes herausgelesene Bit von dem Magnetkopf K₃ über Leitung L₃ zum Magnetketteneingang M₂ gelangt und der zugleich am Eingang M₁ des Vorschubgenerators ankommende Taktimpuls die Kette um einen Schritt weiterschaltet.

Beim Schreibvorgang wird dieser eben beschriebene Vorgang nur so weit umgeschaltet, wie es die Leitung L₃ zum Eingang M₂ betrifft. Durch Schließen eines entsprechenden Schalters Z₁ bis Z₂₀ wird das Tor T₅ geöffnet, sobald sich eine Stelle der Trommelspur, die zu der gewählten Adresse gehört, vor dem angeschalteten Magnetkopf K₃ bis K_x befindet. Ein von der Magnetkette abgegebener Impuls wird mittels des Schreibkopfes auf der Spur eingetragen. Der Magnetkettenspeicher wird dabei leergezählt. Schreiben und Lesen findet — wie bereits weiter oben erwähnt — mit einer Frequenz von etwa 1OkHz statt. Die Abzähleinrichtungen A₁ und A₂ laufen beim Schreiben und beim Lesen in gleicher Richtung. Ihre Aufgabe ist es ja lediglich, zu vorgewählten Zeiten die Tore T₅ und T₈ zu öffnen und zu schließen.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Schreiben in und Lesen aus schnellaufenden Magnettrommel- oder ähnlichen beweglichen Speichern, bei denen Adressen bzw. Informationen auf einer oder mehreren Spuren in Serie aufgezeichnet werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektronische Einrichtung für -das Auswählen der Impulse einer Adresse aus der Gesamtheit aller Impulse aller möglichen Adressen vorgesehen ist, die, beginnend von einer Nullstelle, auf einer Taktspur der Trommel eine Taktimpulszählung vornimmt und mittels ihrer Vorwahl im Zuge der Zählung Zeitpunkt und Ort auf der Adressenspur für den ersten Impuls der betreffenden Adresse bestimmt und modulo Adressenzahl die weiteren Impulse der betreffenden Adresse auf der Spur auswählt und durch entsprechende Abgabe von Signalen die Lese- und Schreibköpfe zu den vorbestimmt ausgewählten Zeitpunkten wirksam werden läßt, so daß jede Adresse über die gesamte Spurlänge verteilt geschrieben und abgelesen wird und die verschiedenen Adressen auf dieser Spur gegeneinander gestaffelt angeordnet sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptbestandteile der Auswähleinrichtung zwei elektronische Abzählvorrichtungen sind, von denen eine wahlweise voreinstellbar den Anfangspunkt einer Adresse bestimmt, indem sie gemäß ihrer Voreinstellung nach Durchlauf einer entsprechenden Anzahl von Taktimpulsen die Magnetköpfe erstmalig für ein Signal aktiviert, während die zweite Abzähleinrichtung, von der ersten gestartet, anschließend jeweils nachdem Durchlauf einer festgelegten Anzahl von Taktimpulsen die Magnetköpfe für die weiteren Signale wirksam werden läßt.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Magnetkernspeicher

vorgesehen sind, deren Wertinhalt über die Auswahleinrichtungen auf den schnell laufenden Trommelspeicher übergeben wird oder die einen auf dem Trommelspeicher vorhandenen Wert übernehmen.

4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Magnetköpfen und den Magnetkernspeichern als Hauptbestandteile der Auswahleinrichtungen elektronische Abzähleinrichtungen (A₁ und A₂) vorgesehen sind, die die Impulse des Trommelspeichers xo verarbeiten können und mit ihrer entsprechend geteilten Ausgangsfrequenz auf die Magnetkernspeicher zur Aufnahme oder Abgabe von Informationen einwirken.

5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Abzähleinrichtung

(A₁ und A₂) ein Schrittzähler mit η Zählgliedern ist, wobei η die mögliche Anzahl von Adressen auf einer Spur des Trommelspeichers bedeutet.

6. Einrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzähleinrichtung (^₁) mit einer Vorwahleinrichtung für jede Adresse innerhalb ihrer Adressenkapazität versehen ist und diese Abzähleinrichtung nach Erreichen ihrer voreingestellten Adresse die zweite Einrichtung (A₂) zum Abzählen freigibt.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Abzähleinrichtung (A₂) mit ihrer der Anzahl der Adressen auf einer Spur entsprechenden Zählkapazität jeweils bei deren Erreichen eine Torschaltung vorübergehend öffnet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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