DE1295020B

DE1295020B - Assoziativer Speicher

Info

Publication number: DE1295020B
Application number: DES94719A
Authority: DE
Inventors: Fedde Georgs Anthony; Spandorfer Lester Malvern
Original assignee: Sperry Rand Corp
Current assignee: Unisys Corp
Priority date: 1963-12-30
Filing date: 1964-12-19
Publication date: 1969-05-14
Also published as: NL6415256A; BE653278A; US3311901A; GB1052290A

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft einen assoziati- addieren und zu einem Problem werden. Es ist darum

ven Speicher mit Dünnfilmelementen, Mitteln zum bereits bekannt, einen dritten Transfluxor pro Bit-

Einschreiben von Informationen, einer Leseleitung stelle zu verwenden, bei dem jedoch die Abfühlwick-

für jedes Wort und orthogonal zu dieser Leseleitung lung in einem anderen Sinne verläuft als bei dem in

angeordnete Steuerleitungen für Abfrageimpulse, an 5 Serie vorgeschalteten Transfluxor, so daß sich die

die Leseleitung angeschlossene Detektoren zur Prü- durch die beiden Transfluxoren erzeugten Störsignale

fung der Übereinstimmung des gespeicherten Wortes gegenseitig aufheben. Diese Lösung ist infolge der

oder Teilen desselben mit einem Suchwort, wobei für zwischen den einzelnen Transfluxoren bestehenden

die Speicherung jeder Bitstelle des Wortes mindestens Unterschiede nicht geeignet, den Störsignalpegel auf zwei Speicherplätze vorgesehen sind und die Speiche- io einem ungefährlichen Niveau zu halten,

rung in der Form erfolgt, daß einer dieser Speicher- Es ist zu beachten, daß sowohl beim assoziativen

platze in der einen, alle anderen in der anderen Ma- Speicher mit Dünnfilmelementen als auch bei jenem

gnetisierungsrichtung magnetisiert sind, und wobei mit Transfluxoren bei der Abfrage, je nachdem, ob

der assoziativen Abfrage je nach Wert des entspre- Übereinstimmung besteht oder nicht, entweder in chenden Bits des Suchworts ein Abfrageimpuls der 15 keinem Speicherelement oder mindestens in einem

Steuerleitung einem der Speicherplätze zugeführt Speicherelement eine Flußumsteuerung erzeugt wird,

wird. Die beim Speicher mit Transfluxoren vorgesehenen

Es sind bereits Assoziativ-Speicher bekannt, welche Maßnahmen beziehen sich auf die Unterdrückung

Kryotrons als Speicherelemente aufweisen. Solche von Störimpulsen, die entstehen, wenn keine Fluß-Speicher benötigen jedoch teure kryogene Appara- ao umsteuerung erfolgt.

türen, um die für den Betrieb notwendige Dauer- Der Aufbau und die Eigenschaften der bei den kühlung zu erzeugen. verschiedenen erwähnten Speicherelementen, wie Um einen solchen Aufwand zu vermeiden, sind be- Kryotrons, Magnetfilme und Transfluxoren, die bis reits Bestrebungen gemacht worden, assoziative Spei- jetzt beim Bau von assoziativen Speichern verwendet eher unter Anwendung der herkömmlichen Magnet- 25 wurden, sind bekannt. Auch die Verwendung von speichertechnik zu bauen. So ist z. B. ein assoziativer zylindrischen magnetischen Schichten als Speicher-Speicher unter Verwendung von Dünnfilmelementen elemente, insbesondere von Filmdrähten, bei denen bekannt, der aus zwei Teilen, nämlich einem so- die Vorzugsrichtung zirkulär ist, ist bekannt, genannten Nicht-Komplementärteil und einem so- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, bei genannten Komplementärteil besteht. Für jeden Spei- 30 einem assoziativen Speicher mit Dünnfilmelementen cherplatz im Nicht-Komplementärteil ist ein entspre- der eingangs geschilderten Art mit einem minimalen chender Speicherplatz im Komplementärteil vor- Aufwand ein möglichst hohes Verhältnis zwischen gesehen. Beide Speicherplätze, die der Speicherung den Ausgangssignalen zu schaffen, die bei Übereineiner Bitstelle dienen, haben eine gemeinsame Ab- Stimmung bzw. bei Nichtübereinstimmung des Suchfühlleitung. Sie werden jedoch durch verschiedene 35 worts mit dem gespeicherten Wort auftreten. Abfrageleitungen angesteuert, wobei je nach der Ab- Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch rageinformation entweder dem einen oder dem ande- gelöst, daß für jede Bitstelle noch ein weiterer Speiren Speicherplatz ein Abfrageimpuls zugeführt wird. cherplatz (25) vorgesehen ist, welchem der Abfrage-Stimmt das Bit des Suchworts mit dem gespeicherten impuls ebenfalls zugeführt wird. Bit überein, so wird keine Bitstelle geschaltet. Die ab- 40 Durch die erfindungsgemäße Anordnung eines weigefragte Bitstelle erzeugt also kein Ausgangssignal, teren Speicherplatzes für jede Bitstelle wird erreicht, sondern nur einen relativ schwachen Störimpuls. Bei daß beim Vergleich von Suchwort und gespeichertem Nichtübereinstimmung des Suchworts mit dem ge- Wort bei der Übereinstimmung von entsprechenden speicherten Wort wird immer mindestens eine Bit- Bits jeweils zwei Impulse von entgegengesetzter Polastelle geschaltet, so daß das Auftreten eines Ausgangs- 45 rität im Lesedraht entstehen, die sich gegenseitig aufsignals die Nichtübereinstimmung anzeigt. Obwohl heben. Es entsteht daher kein Ausgangssignal, sonbei Übereinstimmung zwar pro Bitstelle nur ein rela- dem höchstens ein sehr geringes Störsignal, das aus tiv schwaches Störsignal entsteht, ergibt bei langen der Differenz der beiden induzierten Impulse besteht. Wortzeilen die Aufsummation der Störsignale ein Umgekehrt werden aber bei Nichtübereinstimmung Störgeräusch, das hinsichtlich der Auffindung des 50 von entsprechenden Bits zwei Impulse gleicher PoIaübereinstimmenden Worts ein gewisses Problem auf- jität in den Lesedraht induziert, die sich summieren wirft. und ein kräftiges Ausgangssignal erzeugen. Dieses Es ist ebenfalls bekannt, bei einem assoziativen Ausgangssignal hebt sich daher deutlich vom niedri-Speicher für jede Bitstelle zwei Transfluxoren zu ver- gen Störsignalpegel ab, das bei Übereinstimmung von wenden, wobei nach der Speicherung des einen Bit- 55 entsprechenden Bits des Suchworts und des gespeiwertes der eine Transfluxor blockiert wird, während- cherten Worts entsteht. Es ist zu beachten, daß eine dem bei der Speicherung des anderen Bitwertes der große Anzahl von Filmelementen gleicher Größe und andere Transfluxor blockiert wird. Bei diesem Spei- gleicher Beschaffenheit gleichzeitig auf einer Untercher wird ebenfalls je nach der Abfrageinformation lage erzeugt werden können. Infolge der bei diesen entweder dem einen oder dem anderen Speicherplatz, 60 im gleichen Arbeitsgang hergestellten Filmelementen bzw. Transfluxor, ein Abfrageimpuls zugeführt. Be- herrschenden Uniformität sind deren magnetische steht Übereinstimmung zwischen der gespeicherten Eigenschaften derart, daß die bei Übereinstimmung Information und der Abfrageinformation, so erfolgt und Nichtübereinstimmung entstehenden Impulse im abgefragten Transfluxor keine Flußumkehr. Es grundsätzlich die gleichen Amplituden haben, welche wird somit kein Ausgangssignal, sondern lediglich ein 65 sich in einem Fall aufheben, im anderen Fall relativ schwaches Störsignal erzeugt. Dieses Stör- summieren.

signal kann sich jedoch auch bei diesem Speichertyp Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Er-

mit anderen Störsignalen der gleichen Wortzeile auf- findung befinden sich jeweils die Speicherplätze für

mindestens eine Bitstelle auf einem an sich bekannten Filmdraht mit zirkularer Vorzugsrichtung. Die magnetischen Eigenschaften der Speicherstellen im Film des Filmdrahtes weichen kaum voneinander ab. Daher ist bei Übereinstimmung der Bits die gegenseitige Aufhebung der Impulse eine nahezu vollständige, so daß der Störpegel auch bei der Verwendung von relativ langen Wörtern klein bleibt.

Die erfindungsgemäße Speichereinrichtung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 den allgemeinen Aufbau eines inhaltangesteuerten Speichers mit den zugehörigen Einrichtungen in Blockform,

Fig. 2 eine Drahtspeichereinrichtung mit den Grundmerkmalen des Speichers gemäß Fig. 1,

F i g. 3 die Darstellung sowie den Aufbau eines einzelnen, in einem Wortregister der erfindungsgemäßen Speichereinrichtung aufbewahrten Informationsbits, wobei die ausgezogenen Linien eine Anordnung mit ao drei Steuerleitungen und die ausgezogenen sowie gestrichelten Linien zusammen eine Anordnung mit fünf Steuerleitungen darstellen.

Die vorliegende Erfindung sieht eine nachstehend mit »assoziative Speichereinrichtung« bezeichnete inhaltangesteuerte Speichereinrichtung vor, in der als Grundbaustein ein mit einem magnetisierbaren Dünnfilm überzogener Draht mit Steuerleitungen verwendet wird. Um den erfindungsgemäßen assoziativen Speicher besser würdigen zu können, werden nachstehend zunächst einige grundsätzliche Ausführungen über den allgemeinen Aufbau assoziativer Speicher gebracht. Bei den konventionellen wortorganisierten Speichern mit beliebigem Zugriff muß zur Einspeicherung einer Information eine Speicherstelle oder Adresse zugeordnet und ausgewählt werden, und zwar unter Verwendung eines Adreßregisters und einer Auswahlmatrix. Man kann diesen Speichertyp daher auch mit »adreßgesteuerten« Speicher bezeichnen. Die mit dem Speicher zusammenarbeitende Anlage arbeitet nun gewöhnlich so, daß der Speicher ganz oder teilweise abgesucht wird, bis die gewünschte logische Operation ausgeführt ist. Mit zunehmender Speicherkapazität wird daher die Suchzeit schließlich so lang, daß sie untragbar ist. Für bestimmte Aufgaben ist es daher wünschenswert, das Auffinden der Information nicht durch die Adresse, sondern die Information selbst zu besorgen. Auf diese Weise kann jede gefüllte Speicherstelle durch ihren ganzen oder teilweisen Inhalt aufgefunden werden. Da das Aufsuchen stets auf diese Art geschieht, ist somit weder ein Adreßregister noch eine Auswahlmatrix für das Aufsuchen erforderlich, wie bereits erwähnt wurde.

Die Hauptfunktion eines assoziativen Speichers besteht darin, ein benötigtes Informationswort mit dem gesamten Inhalt des Speichers zu vergleichen, indem der ganze Speicher auf einmal, d. h. in einem Speicherzyklus, abgefragt wird. Die Funktionen eines assoziativen Speichers lassen sich genauer an Hand einer speziellen Aufgabe, wie dem Katalogisieren von Büchern in einer Bücherei, beschreiben. Jedes im Speicher aufbewahrte Wort kann zu diesem Zweck den Buchtitel, den Namen des Autors, das Sachgebiet sowie den Ort des Regals enthalten, wobei die einzelnen Arten von Information jeweils auf einen bestimmten Wortabschnitt beschränkt sind. Wird ein Buch unter mehreren Sachgebieten geführt, so wird es in mehreren Speicherstellen aufbewahrt.

Zum Auffinden der benötigten Information wird der Titel des Buches in das Ein-/Ausgabe-Register, d. h. in das nachstehend im einzelnen beschriebene Suchwortregister, eingegeben. Die Anlage wird dann in die Betriebsart »Vergleich« geschaltet, worauf die gesuchte Information mit der entsprechenden Zelle einer jeden Speicherstelle gleichzeitig verglichen wird. Sobald bei diesem Vergleich eine Speicherstelle gefunden wird, in der der in dieser Stelle aufbewahrte Titel mit dem im Ein-/Ausgabe-Register enthaltenen Titel übereinstimmt, kann die Anlage in die Betriebsart »Herauslesen« geschaltet werden, worauf der gesamte Inhalt für die übereinstimmende Speicherstelle im Ein-/Ausgabe-Register dupliziert wird. Im Gegensatz zu einer adreßangesteuerten Speichereinrichtung müssen also hier zum Aufsuchen einer bestimmten Information nicht sämtliche Speicheradressen durchgegangen werden. Vielmehr kann die Information unmittelbar nach ihrem Auffinden behandelt werden.

Die Leistung eines assoziativen Speichers läßt sich noch wesentlich erhöhen, indem man Möglichkeiten vorsieht, bestimmte Bits des Eingaberegisters für die Vergleichsoperation auszuwählen. Dieses Auswählen von bestimmten Bits des Eingaberegisters wird mit »Maskieren« bezeichnet und erfolgt im Suchwortregister. Typisch ist z. B. das Nachschlagen in einer Tabelle, wie beispielsweise das Auffinden des sin eines gegebenen Winkels. In konventionellen Digitalrechnern wird dieses Problem in der Regel »iterativ«, d. h. durch schrittweise Annäherung, wie z. B. unter Verwendung einer Potenzreihe, gelöst.

sin χ = χ — Ve x³ + ¹Ina x⁵ — Vso« x⁷ + · · ·

Bei diesem Verfahren muß eine Anzahl von zeitraubenden Additionen, Subtraktionen, Multiplikationen und Divisionen ausgeführt werden. Bei einem assoziativen Speicher kann dagegen eine χ = v-Tabelle benutzt werden, wobei jedes Wort in der Tabelle folgende Angaben enthält: Winkel, Sinuswert des Winkels und Interpolationswert. Zum Auffinden des Sinuswertes werden nur die den Winkel darstellenden Datenbits verglichen. Der Sinuswert des Winkels und die Interpolationswerte werden aus dem Vergleich herausgenommen. Durch diese Technik lassen sich somit die Speicherstelle des gewünschten Winkels und dessen Sinuswert leicht auffinden. Im Anschluß an den Vergleich wird an der angegebenen Adresse eine Leseoperation ausgeführt, um die eigentliche aufbewahrte Information zu erhalten. Der Sinuswert und die Interpolationswerte werden dann zur Durchführung einer Multiplikation und einer Addition in ein gewöhnliches Rechenwerk übertragen, um beispielsweise den sin von 43° 17' zu erhalten.

Es wird nunmehr auf die Zeichnung Bezug genommen, und zwar insbesondere Fig. 1, die ein vereinfachtes Blockdiagramm eines assoziativen Speichers zeigt. Der Speicher hat eine Kapazität von m Datenwörtern zu je η Bits. Jedem Wort ist eine Steuereinrichtung 14 und eine Detektoreinrichtung 16 zugeordnet. Ferner sind noch ein Suchwortregister 10 und ein Ausgaberegister 12 dargestellt. Die Bitstellen sowohl des Suchwort- als auch des Ausgaberegisters sind mit den entsprechnden Bitstellen der m Datenwörter verbunden. Die Arbeitsweise ist wie folgt: Ein Wort wird in den Speicher ohne Angabe einer Adresse eingeschrieben. Das Wort wird in das erste, nicht benutzte Wortregister eingeschrieben, wo-

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bei das Einschreiben durch die einzelnen Steuerein- führenden Träger oder einem nichtleitenden Teil anrichtungen 14 und das Suchwortregister 10, das hier geordnet werden. Jede Steuerleitung 22 ist mit einem dann als Eingaberegister arbeitet, gesteuert wird. Ein zugeordneten Impulsgeber verbunden, die alle zum Wort oder eine Wortgruppe der im Speicher auf- Suchwortregister gehören. Die nichtmagnetischen bewahrten m Datenwörter läßt sich bei Feststellung 5 Steuerleitungen 22 sowie die filmüberzogenen Drähte eines Zusammenhanges zwischen den Bits oder einer 20 sind geerdet dargestellt, ebenso wie die Detek-Gruppe von Bits des Suchwortregisters und den ent- toren 16 und die Impulsgeber im Suchwortregister 10, sprechenden im Speicher aufbewahrten Bits gleich- um anzudeuten, daß zwischen den erforderlichen zeitig markieren. Die im Suchwortregister enthaltenen Bauelementen ein geschlossener Stromkreis besteht. Bits, bei denen nach einem solchen Zusammenhang io Der in F i g. 2 dargestellte assoziative Speicher gesucht wird, werden mit Suchbits bezeichnet und unterscheidet sich von dem herkömmlichen, wortbilden das Suchwort. Die Bildung der Suchbits aus organisierten Drahtspeicher mit beliebigem Zugriff, dem im Suchwortregister enthaltenen ganzen Wort Bei dem konventionellen, wortorganisierten Drahterfolgt durch willkürliches Maskieren. Stimmen ein speicher ist das gesamte Wort längs einer Steueroder mehrere im Speicher aufbewahrte Wörter mit 15 leitung 22 untergebracht, wobei die filmüberzogenen den Suchbits überein, so werden die entsprechenden Drähte 20 als Bitleitung dienen, d. h., am Schnitt-Detektoreinrichtungen erregt; alle anderen Detektor- punkt zwischen dem Draht 20 und der Steuerleitung einrichtungen bleiben unerregt. Auf diese Weise bil- 22 befindet sich jeweils ein Informationsbit. Demden die erregten Detektoreinrichtungen das Kriterium gegenüber sind in dem assoziativen Speicher von für die Übereinstimmung und zeigen in Verbindung 20 F i g. 2 die Drähte und Steuerleitungen miteinander mit den Steuereinrichtungen an, daß sämtliche Bits vertauscht; d. h., die filmüberzogenen Drähte 20 enteines jeden markierten Worts gleichzeitig in das Aus- halten hier sämtliche Bits eines Wortes und dienen gaberegister einzulesen sind. Sowohl das Herauslesen somit als Wortregister, während die nichtmagnetische als auch das Abtasten, durch welches der Wortdetek- Steuerleitung 22 als Bitsteuerleitung dient. Anders tor erregt wird, erfolgen zerstörungsfrei, wie nach- 25 ausgedrückt: Wird ein Suchzyklus eingeleitet, so stehend noch im einzelnen beschrieben wird. werden alle Impulsgeber des Suchwortregisters 10 er-

F i g. 2 zeigt einen dünnfihnbeschichteten assozia- regt und dadurch in jedem Draht 20 die entsprechende tiven Drahtspeicher, wie er in Verbindung mit F i g. 1 Spannung induziert. Wie in der Technik bekannt und beschrieben wurde. Dieser Speicher enthält eine An- daher hier nicht näher beschrieben ist, werden durch zahl von waagerechten, filmüberzogenen Drähten 20, 30 die Erregung der Steuerleitung die an einer bestimmdie übereinander angeordnet sind. Diese filmüber- ten Stelle entlang der Vorzugsachse des filmüberzogezogenen Drähte 20 bestehen typisch aus einem mit nen Drahtes befindlichen Magnetisierungsvektoren in einem magnetisierbaren Dünnfilm überzogenen Beryl- Richtung zur schweren Magnetisierungsachse gedreht, lium-Kupfer-Träger mit einem Durchmesser von und zwar um einen Winkel, der kleiner ist als 90°. 0,125 mm. Der aus Permalloy (80% Nickel, 20% 35 Da diese Drehung kleiner ist als 90°, bietet der erEisen) bestehende magnetisierbare Dünnfilm wird auf findungsgemaße Speicher die Möglichkeit, Informaden Drahtträger aufgalvanisiert und hat eine Dicke tion zerstörungsfrei herauszulesen. Die infolge der von 10 000 A. Das Abscheiden des Permalloyfilms Drehung der Magnetisierungsvektoren in jedem der auf dem Träger erfolgt in Gegenwart eines am Um- Drähte 20 induzierten Spannungen werden von den fang verlaufenden Magnetfeldes, wodurch sich eine 40 zugeordneten Detektoren 16 erfaßt. Der assoziative senkrecht zur Längsachse des Drahtes (d. h. um den Speicher gemäß F i g. 2 arbeitet also anders als ein Umfang) verlaufende einachsige Anisotropie ergibt, wortorganisierter Speicher mit beliebigem Zugriff, da die zur Bildung einer Vorzugsrichtung und einer zum Auffinden einer bestimmten Information eine schwierigen Magnetisierungsrichtung führt, wobei die Anzahl von nichtmagnetischen Steuerleitungen gleich-Magnetisierungsvektoren des Dünnfilms auf eine der 45 zeitig erregt wird. Im Gegensatz dazu wird beim beiden Gleichgewichtslagen längs der Vorzugsachse wortorganisierten Speicher stets nur jeweils eine einausgerichtet sind und dabei zwei für binäre logische zige nichtmagnetische Steuerleitung erregt. Operationen erforderliche stabile Zustände bilden. Wie bereits kurz erwähnt wurde, wird der Schreib-

Jeder filmüberzogene Draht 20 ist mit einem Detektor zyklus in zwei Schritten ausgeführt. Zunächst werden 16 verbunden. 5° sämtliche Bitstellen eines Wortregisters willkürlich

Im wesentlichen senkrecht zu den im gleichen Ab- auf 0 rückgestellt, indem veranlaßt wird, daß durch stand voneinander angeordneten Drähten 20 verläuft sämtliche Steuerleitungen 22 und einen Draht 20 eine Anzahl von im gleichen Abstand und parallel Strom fließt. Die Erregung des Drahtes erfolgt durch zueinander angeordneten nichtmagnetischen Steuer- (nicht gezeigte) Worttreiber, während die nichtmagneleitungen 22. Diese Steuerleitungen können jeweils 55 tischen Steuerleitungen durch die Ziffernimpulsgeber als eine Art Magnetspule mit einer Windung aus- des Suchwortregisters erregt werden. Anschließend gebildet sein, wobei der die eine Windungshälfte dar- erhalten die einer 1 im einzuschreibenden Wort entstellende Leitungsteil über den filmüberzogenen sprechenden Steuerleitungen 22 Strom mit der gleichen Drähten 20 und die andere Windungshälfte unter den oder entgegengesetzten Polarität des im ersten Schritt Drähten 20 verläuft. Normalerweise können die 60 benutzten Stroms. Die einer 0 entsprechenden Steuer-Steuerleitungen jedoch beispielsweise einfach aus leitungen werden nicht erregt. Gleichzeitig erhält der einem 0,5 mm breiten Flachleiter bestehen, wobei sie benötigte Draht 20 einen Stromimpuls mit einer dem mit einem Mittenabstand von 1 mm angeordnet sind. im ersten Schritt benutzten Strom entgegengesetzten Die Steuerleitungen 22 können auf einem (nicht dar- Polarität. Der durch den filmüberzogenen Draht gestellten) 0,025 mm dicken flexiblen Isolierträger 65 fließende Strom dreht die Magnetisierungsvektoren aus Epoxyd-oder Mylar-Glasgewebe angeordnet sein, weiter zur gewünschten Vorzugsachse, d.h., er bewie es in der Technik üblich ist. Alternativ können wirkt die zusätzlich erforderliche Drehung der Vekauch die filmüberzogenen Drähte 20 auf einem strom- toren, so daß nach dem Abschalten des Ziffernimpuls-

gebers die Magnetisierungsvektoren sich in der gewünschten 1-Richtung befinden.

An Hand von F i g. 3 wird nunmehr der Aufbau des erfindungsgemäßen Speichers beschrieben. Gemäß einem Ausführungsbeispiel, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, umfaßt eine einzelne Bitstelle drei nebeneinanderliegende Steuerleitungen 26, 28 und 30, die im wesentlichen senkrecht zu einem filmüberzogenen Draht 32 angeordnet sind. Der filmüberzogene Draht 32 sowie die nichtmagnetischen Steuerleitungen sind mit der erforderlichen Schaltungsanordnung, bestehend aus dem Detektor 34 und den Impulsgebern 27, 29 und 31, gekoppelt. Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, stellen diese Impulsgeber das Suchwortregister dar. Die Schnittpunkte zwischen den nichtmagnetischen Steuerleitungen 26, 28 und 30 und dem filmüberzogenen Draht 32 bilden die Speicherplätze 21, 23 und 25 einer einzelnen Bitstelle. Der als binäre 1 magnetisierte Speicherplatz 21 der Bitstelle induziert bei Erregung durch einen auf der Steuerleitung 26 auftretenden Leseimpuls ein positives Signal im Lesedraht 32; ist der Speicherplatz 21 dagegen als binäre 0 magnetisiert, so wird im Draht 32 ein negatives Signal induziert. Ebenso arbeiten die Speicherstellen 23 und 25.

Abfrage-Funktionstabelle

Gespeichert

0
1

0
keine Spannung

+ e

Suche

+e
keine Spannung

Aus obiger Funktionstabelle ist die grundsätzliche, an sich bekannte Arbeitsweise des erfindungsgemäßen assoziativen Speichers ersichtlich. Befindet sich in einer bestimmten Stelle des Speichers ein O-Informationsbit und wird ein solches O-Bit gesucht, so empfängt der Detektor ein Nullspannungssignal. Ein solches Nullspannungssignal deutet an, daß zwischen der gespeicherten und der gesuchten Information »Übereinstimmung« vorliegt. Liegt dagegen »Nichtübereinstimmung« vor, so erhält der Detektor mindestens eine positive Spannungseinheit (+e). Dies ist z. B. dann der Fall, wenn ein Teil des Wortregisters ein 1-Informationsbit enthält und ein O-Bit gesucht wird.

Zur Aufstellung der vorstehenden Abfrage-Funktionstabelle für eine Speichereinrichtung mit filmüberzogenen Drähten werden beim erfindungsgemäßen Speicher für ein Wort mit η Bits drei X η Bitplätze benötigt. Anders ausgedrückt: Pro Bitstelle werden drei Steuerleitungen benötigt, die in F i g. 3 mit 26, 28 bzw. 30 bezeichnet sind. Die Operationstafel gemäß F i g. 4 zeigt im einzelnen, warum drei Steuerleitungen zur Darstellung eines einzigen Informationsbits in dem erfindungsgemäßen Speicher benötigt werden.

Wie aus dieser Operationstafel ersichtlich ist, müssen zum Speichern eines 1-Informationsbits die den Spalten a, b und c entsprechenden Speicherplätze 21, 23 und 25 entlang der leichten Magnetisierungsachse des Drahtes 32 als binäre 1, binäre 0 und binäre 1 magnetisiert sein. Anders ausgedrückt: Die Kombination 101 stellt ein binär verschlüsseltes Zeichen dar, das erforderlich ist, um im assoziativen Speicher ein 1-Informationsbit zu speichern. In ähnlicher Weise müssen die obenerwähnten drei Speicherplätze zum Speichern eines O-Informationsbits so magnetisiert sein, daß sie eine binäre 0, 1 und 1 beinhalten.

In der Spalte »Erregen« sind die Steuerleitungen (d. h. 26, 28 und 30 in F i g. 3) angeführt, die während des Abfragezyklus des Speichers erregt werden müssen. Wird also vom Suchwortregister verlangt, daß ein 1-Informationsbit zu suchen ist, so müssen stets die beiden den Spalten b und c zugeordneten

ίο Steuerleitungen, also die Leitungen 28, 30 von Fig. 3, gleichzeitig erregt werden. Wie bereits zuvor beschrieben wurde, wird dabei dann durch die Magnetisierung eines Speicherplatzes mit einer binären 1 eine positive (+e) Spannung in der Leseleitung induziert. Ähnlich wird in der Leseleitung eines negativen (—e) Spannung induziert, wenn ein Speicherplatz eine binäre 0 enthält. Werden also die Leitungen 28 und 30 durch die Impulsgeber 29 und 31 erregt, und befindet sich in einer bestimmten Stelle eines Wort-

ao registers ein 1-Informationsbit, so ergibt sich die Summenspannung »Null«, d. h., vom Detektor 34 wird keine Spannung erfaßt, es wird »Übereinstimmung« angezeigt. Ist dagegen die Bitstelle in F i g. 3 so magnetisiert, daß sie ein O-Informationsbit darstellt, so sind die drei zusammen ein Informationsbit darstellenden Speicherplätze 21, 23 und 25 so magnetisiert, daß sie die Binärkombination 011 speichern, wie aus den Spalten a, b und c der Operationstafel zu ersehen ist. In diesem Fall ergibt sich die Summenspannung » + 2e«, wodurch die »Nichtübereinstimmung« angezeigt wird. Verlangt das Suchwortregister das Aufsuchen eines O-Informationsbits, so werden die Steuerleitungen 26 und 30 gleichzeitig erregt. Wie die Operationstafel zeigt, wird dann vom Detektor 34 eine positive Spannung (+2 e) erfaßt, wenn die in F i g. 3 dargestellte Speicherstelle eines Informationsbits so magnetisiert ist, daß sie ein 1-Informationsbit enthält. Diese positive Spannung ergibt sich aus der Tatsache, daß sowohl am Speicherplatz 21 als auch am Speicherplatz 25 des Drahtes 32 jeweils eine Spannung von (+e) induziert wird. Diese Spannung wird als »Nichtübereinstimmung« interpretiert.

In entsprechender Weise ergibt sich die Summenspannung »Null«, wenn die Speicherplätze 21, 23 und 25 die Binärkombination 011, d.h. also, das O-Informationsbit speichern.

Wie aus der Operationstafel ferner zu ersehen ist, wird die der Spalte c entsprechende Steuerleitung 30 stets so magnetisiert, daß sie eine binäre 1 darstellt, unabhängig davon, ob sich im assoziativen Speicher ein 1- oder O-Informationsbit befindet.

Zu beachten ist ferner, daß die der Spalte c entsprechende Steuerleitung 30 stets erregt wird, egal, ob nach einem 0- oder 1-Informationsbit gesucht wird.

Die Spalte c, d. h. die Steuerleitung 30, kann daher in der aus drei Steuerleitungen bestehenden Anordnung wegfallen, wenn an ihrer Stelle eine Vorspannungsquelle vorgesehen wird. Die Vorspannung wird dabei an den Detektor 34 in der üblichen Weise angelegt und beträgt + η e, wo η die Anzahl der Bitstellen eines Suchwortes bezeichnet. Wird die Vorspannung an den Detektor 34 angelegt, so läßt sich jede Bitstelle eines Wortregisters mit zwei Steuerleitungen darstellen. Im übrigen entspricht die Arbeitsweise der zwei Steuerleitungen umfassenden Anordnung der Arbeitsweise der in Verbindung mit F i g. 3 und der Operationstafel beschriebenen drei Steuerleitungen enthaltenden Anordnung. Die Bitplätze entlang dem

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Draht 32 sind also auch hier entsprechend den Spalten a und b magnetisiert, so daß sie ein 1- oder 0-Informationsbit enthalten. Des weiteren muß bei dieser Anordnung beim Aufsuchen einer 0 oder 1 eine Steuerleitung erregt werden.

Die Störimpulskompensation läßt sich auch bei komplizierteren Modierungen benutzen, wie folgende Tabelle zeigt:

	a	b	C	d	e
Speichere 11 Speichere 10 Speichere 01 Speichere 00	0 1 1 1	1 0 1 1	1 1 0 1	1 1 1 0	1 1 1 1
Suche 11 Suche 10 Suche 01 Suche 00	X	X	X	X	XXXX

Hier bilden Paare von Informationsbits vier verschiedene Werte, wobei zur Darstellung eines Wertes fünf magnetisierte Speicherplätze und fünf Steuerleitungen erforderlich sind. Im übrigen ist die Arbeitsweise die gleiche wie bei den im Zusammenhang mit der Operationstafel beschriebenen Anordnungen, bei denen zwei bzw. drei Steuerleitungen pro Bitstelle vorhanden sind. Die den fünf Spalten a, b, c, d und e zugeordneten Steuerleitungen entsprechen den Steuerleitungen26, 28, 30, 36 und 38 von Fig. 3. Werden die von den Schnittpunkten der Steuerleitungen 26, 28, 30, 36 und 38 und des Drahtes 32 gebildeten Plätze 21, 23, 25, 41 und 43 gemäß der vorstehenden Tabelle beispielsweise so magnetisiert, daß sie den Wert 11 darstellen, dann ergibt sich »Übereinstimmung«, wenn die den Spalten a und e zugeordneten Steuerleitungen 26 und 38 durch ihren Impulsgeber 27 bzw. 39 erregt werden. Diese »Übereinstimmung« wird durch eine Nullspannung auf dem Lesedraht 32 angezeigt. In ähnlicher Weise kann das Abfragen anderer Werte erfolgen, indem die den im Suchteil der Tabelle aufgeführten χ entsprechenden Steuerleitungen erregt werden. Im übrigen ist die Arbeitsweise die gleiche wie bei der Anordnung mit drei Steuerleitungen. Wie aus der Spalte e der Tabelle ersichtlich ist, ist der Speicherplatz43 (Fig. 3) unabhängig von dem im Speicher aufbewahrten Informationsbit stets als binäre 1 magnetisiert. Ähnlich stellt auch die Steuerleitung 38 stets eine der beiden erregten Steuerleitungen dar, unabhängig von dem abzufragenden Informationswert. Die Steuerleitung 38 läßt sich daher auch hier durch eine Vorspannung ersetzen, die zum Detektorkreis gehört. In diesem Fall ist die Arbeitsweise die gleiche wie bei der im Zusammenhang mit der Umwandlung der drei Steuerleitungen umfassenden Anordnung in eine zwei Steuerleitungen enthaltende Anordnung beschriebenen Arbeitsweise.

Durch Erhöhen oder Verringern der Anzahl von Steuerleitungen läßt sich die drei Steuerleitungen umfassende Grundanordnung noch weiterbilden.

Zusammengefaßt stellt die vorliegende Erfindung eine Schaltungstechnik dar, bei der mit Dünnfilm überzogene Drähte mit nichtmagnetischen Steuerleitungen in einem assoziativen Speicher zusammengefaßt sind.

Claims

Patentansprüche:

1. Assoziativer Speicher mit Dünnfilmelementen, Mitteln zum Einschreiben von Informationen, einer Leseleitung für jedes Wort und orthogonal zu dieser Leseleitung angeordneten Steuerleitungen für Abfrageimpulse, an die Leseleitung angeschlossene Detektoren zur Prüfung der Übereinstimmung des gespeicherten Wortes oder Teilen desselben mit einem Suchwort, wobei für die Speicherung jeder Bitstelle des Wortes mindestens zwei Speicherplätze vorgesehen sind und die Speicherung in der Form erfolgt, daß einer dieser Speicherplätze in der einen, alle anderen in der anderen Magnetisierungsrichtung magnetisiert sind, und wobei bei der assoziativen Abfrage je nach Wert des entsprechenden Bits des Suchworts ein Abfrageimpuls der Steuerleitung einem der Speicherplätze zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Bitstelle noch ein weiterer Speicherplatz (25) vorgesehen ist, welchem der Abfrageimpuls ebenfalls zugeführt wird.

2. Assoziativer Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich jeweils die Speicherplätze für mindestens eine Bitstelle auf einem an sich bekannten Filmdraht (32) mit zirkularer Vorzugsrichtung befinden.

3. Assoziativer Speicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle des weiteren Speicherplatzes (25) eine Vorspannungsquelle mit der Leseleitung verbunden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen