DE1449795C3 - Assoziativspeicher - Google Patents

Description

tion verbunden. Ein Abfrageschreibschalter (IW-IW)S ist über den Eingabeschalter 6 mit der Bitverarbeitungssteuerung 44 und über den Eingabeschalter 3 mit der Bitverarbeitungssteuerung 42 verbunden. Der Abfrageschalter (I-I) 1 ist mit den Abfragesteuerschaltungen 11 und 31 der Register A und Cverbunden.

Beim Betrieb der Anordnung findet vor jedem Lesen oder Schreiben eine Abfrage statt. Diese enthält ein Suchen im Speicher, um festzustellen, ob die Wortregister Daten enthalten, welche die vorgegebenen Grenzbedingungen erfüllen. Solche Bedingungen legen für die abzufragenden Worte die Pegelbereiche und die einzelnen Bitstellen (Felder) der Daten, nach denen in jedem Wort gesucht wird, fest. Während der Speicherabfrage wird das in einer der Auswahlsteuerschaltungen 16, 36 enthaltene Auswahlbit in den Eins-Zustand gebracht für jedes Register, das den Grenzbedingungen genügende Information enthält und in den Null-Zustand für jedes Register, das bei Grenzbedingungen nicht genügt.

Zur Durchführung der Abfrage werden der Abfrageschalter 1 und der Abfrageschreibschalter 8 in ihre EIN-Stellung / bzw. /IV gebracht. Wenn sich der Abfrageschreibschalter 8 in der Stellung IW befindet, fließt Strom von der positiven Klemme zu den Eingabeschaltern 3 und 6, die mit den Bitverarbeitungssteuerungen 42 bzw. 44 verbunden sind. Die Einstellung der Schalter 3 und 6 bestimmt die Stromrichtung in den Eingangsleitungen der Bitspeicherschaltungen des Speichers. Die Kontakte der Schalter 3 und 6 sind mit M, 0 und 1 bezeichnet. Wenn diese Schalter in Stellung M sind, was bei einer Maskenoperation der Fall ist, so fließt kein Strom in den Eingangsleitungen der Speicherschaltungen. Ist der Schalter 3 in Stellung 1, so wird ein positiver Strom zu den Eingangsleitungen geliefert, in Stellung 0 ein negativer.

Wenn der Abfrageschalter 1 mit dem Kontakt / verbunden ist (EIN-Stellung) so kann ein Strom von der positiven Klemme zu den IN- Leitungen fließen, die mit den ersten Bitstellen 12, 32 jedes Registers verbunden sind. Dieser Strom wird als Vergleichsstrom bezeichnet. Je nach Einstellung des Schalters 3 und dem Zustand, der in den Speicherschaltungen 12, 32 enthaltenen Information, glangt der Strom auf diesen Leitungen IN entweder zu den Leitungen Hoch (H), Niedrig (L) oder bleibt auf den IN-Leitungen, die die Bitvergleichs-Steuerschaltungen 13 bzw. 33 speisen.

In der untenstehenden Tabelle I sind die stromführenden Ausgangsleitungen für die drei möglichen Stellungen des Eingabeschalters 3 der Bitverarbeitungssteuerung 42 und die beiden möglichen Speicherwerte der Bitspeicherschaltung 12 aufgezählt.

Tabelle I

Speicherwert	Eingangsleitung	Ausgangsleitung
	in 42	aus 12
0	0	IN
0	1	L
0	M	IN
1	0	H
1	1	IN
1	M	IN

4 und der Feldschalter 43 so eingestellt, daß sie für die Bitvergleichs-Steuerschaltungen 13 und 33 Informationen hinsichtlich Pegelbereiche und Bitstellenauswahl für die Vergleichsoperationen mit den Informationen aus den Speicherschaltungen 12 bzw. 32 bereitstellen; dasselbe gilt für die Schalter 7 und 45 der Bitvergleichs-Steuerschaltungen 15 und 35.

Durch die Schalterstellung werden die Bitvergleichs-Steuerschaltungen 13 und 33 veranlaßt,

ίο den ihnen zugeführten Vergleichsstrom auf die Leitungen H, L oder IN zu lenken. Wenn z. B. (jetzt ohne Berücksichtigung des Feldschalters) der Vergleichsstrom von der Abfragesteuerschaltung 11 eingespeist wird und er auf der Ausgangsleitung //der Bitspeicherschaltung 12 erscheint, so wird der Strom — vorausgesetzt Pegelbereichsschalter 4 ist in der Stellung H — auf der die Bitvergleichs-Steuerschaltung 13 verlassenden Leitung IN auftreten und zur Bitspeicherschaltung 14 der nächsten Stelle gelangen. In der folgenden Tabelle II sind links die stromführenden Ausgangsleitungen (ζ. B. der Bitspeicherschaltung 12) angegeben und rechts, abhängig von der Stellung des Pegelbereichsschalters (z. B. 4) die stromführenden Ausgangsleitungen der Bitvergleichs-Steuerschaltung

(z. B. 13) angegeben.

Tabelle Il

Leitung

Ausgangsleitung von Bitvergleichs-Steuerschaltung bei Schaltstellung von Pegelbereichsschalter 4 auf

H
L

OUT
OUT

IN OUT

OUT IN

Während der Abfrage des Speichers sind die Vergleichssteuerschalter, d. h. der Pegelbereichsschalter Der die Bitvergleichs-Steuerschaltung 13 auf einer Leitung H oder L verlassende Strom gelangt zu der entsprechenden Schaltung der nächsten Bitstelle, z. B. zu der Bitvergleichs-Steuerschaltung 15. Wenn der Vergleichsstrom auf der Leitung IN aus der Bitvergleichs-Steuerschaltung 13 austritt, gelangt er zu der Bitspeicherschaltung der nächsten Stelle, z. B. zur Bitspeicherschaltung 14. Dort wird er zu einer der Ausgangsleitungen dieser Stelle (H, L oder IN) gelenkt. Wie es schon für die Bitstelle 12 erläutert wurde, ist der Stromfluß in dieser Bitstelle bestimmt durch die Lage des Eingabeschalters 6 und durch die in dieser Bitstelle enthaltene Information. Er gelangt dann zu der Bitvergleichs-Steuerschaltung 15 und wird den Bereichsbedingungen unterworfen, die vom Pegelbereichsschalter 7 festgelegt sind.

Der Strom verläßt die Schaltung 15 auf einer der Leitungen H, L, IN oder OUT. Falls er auf der letztgenannten Leitung erscheint, bleibt er auf dieser und tritt in die Auswahlsteuerschaltung 16 ein, eine Anzeige dafür, daß dieses Wortregister die vorgegebenen Grenzbedingungen nicht erfüllt. Falls der Strom die Vergleichssteuerschaltung 15 auf den Leitungen //oder L verläßt, ist dies eine Anzeige dafür, daß Pegelbereiche der abgefragten Bitstellen nicht mit den Pegelbereichen der abfragenden Ströme übereinstimmen, die durch die vorgegebenen Grenzbedingungen festgelegt sind. Diese Leitungen sind mit der Leitung Oi/Tverbunden.

Die Leitung /Λ/der letzten Bitvergleichs-Steuerschaltung 15 führt zur Auswahlsteuerschaltung 16. Jeder Strom, der auf der Leitung IN auftritt, veranlaßt die

Auswahlsteuerschaltung zu der Anzeige I₁ was bedeutet, daß der Inhalt des bestimmten Registers die vorgegebenen Grenzbedingungen erfüllt.

Um die Bedeutung der für die Pegelbereichsschalter 4 und 7, die Eingabeschalter 3 und 6 und die Feldschalter 43 und 45 gewählten Bedingungen bei der Speicherabfrage zu zeigen, wurde die nachfolgende Tabelle 111 zusammengestellt.

Tabelle III

Bitstelle

Pegelbereichsschalter (z. B. 4, 7)	N	N	E	N	N	L	N	H	N	N
Eingabeschalter (3, 6)	1	0	1	1	1	0	0	1	M	M
Feldschalter (43, 45)	N	N	A	N	N	A	N	A	N	N

Es wird angenommen, daß die Pegelbereichsschalter, die Eingabeschalter und die Feldschalter für ein lOstelliges Register eingestellt sind; dann sind während der Speicherabfrage (siehe dazu auch Tabelle III) bei allen Registern des Speichers, deren Bitstelle 3 eine Information der Form 1 gespeichert hat UND deren Bitstellen 4, 5 und 6 kleiner sind als 110 UND deren Bitstellen 7 und 8 größer sind als 01, die Bits der Auswahlsteuerschaltung auf 1 gestellt. Alle anderen Bits sind auf 0 gesetzt.

Die Schalter 43 und 45 dienen dazu, zwischen den einzelnen Feldern logische Beziehungen herzustellen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Felder gruppenweise zusammengefaßt. Mit solchen Schaltern ließen sich jedoch auch logische Beziehungen zwischen den einzelnen Bitstellen schaffen oder solche Beziehungen könnten unterdrückt werden, einfach indem alle Schalter auf die Stellung N (nicht berücksichtigen) gebracht werden. Wenn, wie aus Tabelle III ersichtlich, die Pegelbereichs- und Feldschalter in die Stellung N und der Eingabeschalter in die Stellung M gebracht worden sind (trifft in der Tabelle für die Bitstellen 9 und 10 zu), dann trifft für den Inhalt dieser Bitstellen die Bedingung »nicht beachten« zu.

Das Einschreiben in den Speicher findet nach dessen Abfrage statt. Der Abfragevorgang zeigt durch den Zustand der Auswahlsteuerschaltung diejenigen Register an, deren Bitstellen Informationen enthalten, die die vorgegebenen Grenzbedingungen erfüllen. Um das erste, den Bedingungen entsprechende Wortregister festzustellen, wird der Zyklusschalter 10 in die Stellung Z? gebracht, so daß Strom zu den Auswahlschaltungen 16 und 36 fließen und die erste solche Steuerschaltung feststellen kann, deren zugehöriges Register die Grenzbedingungen erfüllt. Beim ersten, die Bedingungen erfüllenden Register fließt der Strom von der positiven Klemme über den Kontakt ßdes Schalters 10 entweder zu der Schreib- oder zu der Leseleitung, und zwar abhängig von der Stellung des Lese/Schreib-Schalters 9. Um einen Schreibvorgang zu bewirken, wird der Schalter 9 in die Stellung Umgebracht, und der Strom vom Kontakt ßdes Schalters 10 erscheint auf der Schreibleitung des in den Grenzbedingungen liegenden Registers.

Zur Durchführung der Schreiboperation müssen die zur Bitverarbeitungssteuerung 42, 44 entsprechend der Bitstellen jedes Registers gehörenden Schalter 2 und 5 in die EIN-Stellung gebracht werden. Es müssen also, in Fig. 1, die Schalter 2 und 5 in die Stellung Umgebracht werden, die zur Bitverarbeitungssteuerung 42 bzw. 44 führen, damit in diesen Bitstellen des gewählten Wortregisters ein Schreibvorgang stattfindet. Zusätzlich müssen die Eingabeschalter 3 und 6, die zu den Bitverarbeitungssteuerungen 42 und 44 gehören, entsprechend den in die betreffenden Bitstellen zu schreibenden Werten auf die Stellung 0 oder 1 gebracht werden. Wie bereits bei der Abfrageoperation beschrieben, bestimmt die Einstellung dieser Schalter den Lauf des Stroms auf den Eingangsleitungen vom Abfrageschreibschalter 8 her. Der Schreibvorgang in einer Bitspeicherschaltung erfolgt bei Koinzidenz der Ströme auf den Schreibleitungen und in den Leitungen von Schreibschaltern (2,5).

Um den Speicher zu lesen, findet erst eine Abfrage in den Auswahlsteuerschaltern 16,36 statt, um die Register festzulegen, die die vorgegebenen Bedingungen erfüllen. Dann wird der Abfrageschreibschalter 8 in seine AUS-Stellung /Umgebracht und der Zyklusschalter 10 auf seinen Kontakt A gestellt, damit Strom in die über Eingabeschalter 3, 6 ausgewählten Bitstellen fließen kann. Dann wird der Lese/Schreib-Schalter 9 in die Stellung R und der Zyklusschalter 10 in die Stellung B gebracht. Durch den letzteren Vorgang wird das erste der Bedingung genügende Register durch den Zustand der Auswahlsteuerschaltung, z. B. 16, festgelegt und auf der Leseleitung für das so gewählte Register fließt Strom. Das Ausgangssignal von diesem Register erscheint dann auf den Ausgangsleitungen 0 oder 1 für die Bitstellen des gewählten Wortregisters. Diese Ausgangsleitungen sind für die Bitspeicherschaltungen 12 und 32 mit 46 und 47 bezeichnet und für die Bitspeicherschaltungen 14 und 34 mit 48 und 49.

Um die übrigen, den Bedingungen genügenden Register zu lesen, wird der Zyklusschalter 10 in die Stellung A zurückversetzt, so daß wieder Strom durch alle Bitverarbeitungssteuerungen, z. B. 42, 44, fließen kann. Die Rückführung des Schalters 10 zur Stellung A überführt auch die Auswahlsteuerschaltung des letzten Registers, z. B. 16, in den Zustand »außerhalb der vorgegebenen Grenzbedingungen«. Dann wird der Zyklusschalter 10 wieder in die Stellung B gebracht und das nächste, den Bedingungen genügende Register, z. B. 36, gelesen. Das Lesen jedes Registers findet durch Umschalten des Schalters 10 zwischen den Stellungen A und B statt, bis der LeseVSchreib-Taktanzeiger 50 das Ende des Lesevorgangs anzeigt. Dann sind alle Register gelesen worden, und ihr Ausgangssignal erscheint auf den Leitungen 46,47 und 48,49.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Assoziativspeicher, der aus mehreren, in logischen Schaltbeziehungen zueinander angeordneten Registern mit fester Wortlänge besteht, zur Aufnahme bzw. Abgabe von Informationen durch Vorgabe eines bestimmten Wortes oder eines Teils davon, bei dem den Wortregistern eine Anzeige- oder Markierungsschaltung zugeordnet ist und zwischen zwei benachbarten Bitspeicherschaltungen eine Bitvergleichs-Steuerschaltung angeordnet ist, die feststellt, ob gleiche, wertniedrigere oder -höhere Bitgruppen entsprechend anliegenden Grenzbedingungen vorliegen, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Vergleichssteuerschaltungen (13, 15; 33, 35) sowohl Feldschalter (43, 45) zur Auswahl einzelner Bitpositionen innerhalb eines abzufragenden Wortregisters (z. B. A) als auch Pegelbereichsschalter (4, 7) zur Festlegung den vorgegebenen Grenzbedingungen (N, E, H, L) entsprechender Pegelbereiche für die die ausgewählten Bitpositionen abfragenden physikalischen Größen, z. B. Ströme, verbunden sind, und daß die Abfrage von den Grenzbedingungen genügenden Wortregistern in zugeordneten Auswahlschaltungen (16, 36) durch einen Zyklusschalter (10) erfolgt, der in einer Schaltstellung nacheinander die Wortregister mit übereinstimmenden Grenzbedingungen abfragt und in den jeweils dazwischen erfolgenden anderen Schaltstellungen die Übereinstimmungsanzeige des vorher abgefragten Registers löscht.

   35

   Die Erfindung betrifft einen Assoziativspeicher nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

   Assoziativspeicher, denen gespeicherte Wörter entnommen werden können, in denen zumindest ein Teil eines Wortes vorgegeben wird, sind prinzipiell bekannt. So ist z. B. durch die französische Patentschrift 13 35210 ein Assoziativspeicher bekanntgeworden, dessen Wortregistern eine Anzeige- oder Markierungsschaltung zugeordnet ist, die innerhalb einer Auswahlschaltung zur Abgabe für die geforderte Übereinstimmung liegt. In diese Schaltung ist außer dem Ranglisten-Wortregister jedem Wortregister ein Zeilenzugriffsschalter und ein Sperrschalter zugeordnet, wobei Übereinstimmungsanzeigen in ranghöheren Registern den jeweils nachfolgenden Sperrschalter zur Wirkung bringen. Durch Zusammenarbeiten der Zugriffs- und Sperrschalter werden die übereinstimmenden Datenwörter dann nacheinander ausgelesen.

   Außerdem ist aus »Electronics«, 4. Mai 1962, Seiten 31 bis 36, ein Assoziativspeicher bekannt, der eine Steuerschaltung zur Ausgabe von übereinstimmenden Wörtern im Speicher selbst aufweist. Weiterhin ist durch das deutsche Patent 14 49 375 ein Assoziativspeicher unter Schutz gestellt, der aus mehreren, in logischen Schaltbeziehungen zueinander angeordneten Registern besteht, wobei jeweils zwischen zwei benachbarten Bitspeicherschaltungen eine Bitvergleichs-Steuerschaltung angeordnet ist, die durch besondere Einstellung festlegt, ob ein gleiches, wertniedrigeres oder -höheres Bit als übereinstimmend mit einem entsprechenden Bit im Suchwort, das im Suchwortregister des Assoziativspeichers steht, anzusehen ist. Gemäß dem deutschen Patent 12 93 857 ist bereits unter Schutz gestellt, Bitgruppen eines Datenwortes logisch zu einem Ausgangswort zu verknüpfen, wobei dieser Speicher nur eine UND- oder eine ODER-Verknüpfung zweier Bitgruppen durchführen kann.

   Diese bekannten bzw. in den genannten Patenten beschriebenen älteren Speicher haben jedoch den Nachteil, daß innerhalb eines Speicherwortes keine bitweise Auswahl und keine Einstellung auf vorgegebene Pegelbereiche, d. h. auf Bereiche von vorgegebenen physikalischen Einstellgrößen möglich ist.

   Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Assoziativspeicher zu schaffen, bei dem innerhalb eines abzufragenden Wortregisters einzelne Bitpositionen ausgewählt und bei dem außerdem die einzelnen Bitstellen mit vorgegebenen Grenzbedingungen (Pegelbereiche) verglichen werden können, wobei das Einschreiben oder Auslesen von Wortregistern gleicher vorgegebener Grenzbedingungen aufeinanderfolgend sichergestellt sein muß.

   Die Erfindung besteht im Kennzeichen des Patentanspruchs 1.

   Der Vorteil dieses Assoziativspeichers besteht darin, daß zur Auswahl einzelner Bitpositionen innerhalb eines abzufragenden Wortregisters Feldschalter dienen, während zum Vergleich der Pegelbereiche der einzelnen abzufragenden Bitstellen Pegelbereichsschalter angeordnet sind, die den Grenzbedingungen entsprechende physikalische Größen, z. B. Ströme liefern, so .daß eine beliebige Auswahl einzelner Bitpositionen innerhalb eines Wortregisters erfolgen kann, wodurch dieser Assoziativspeicher wesentlich flexibler und leistungsfähiger ist als die bisher bekanntgewordenen.

   Die Erfindung wird nun an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.

   Das Ausführungsbeispiel des Speichersystems zeig! (stellvertretend nur) die Register A und C. Jedes Register enthält eine Abfragesteuerschaltung 11 und 31, zwei (stellvertretende) Bitstellen und eine Auswahlsteuerschaltung 16 und 36. Jede Bitstelle im Register A enthält eine Bitspeicherschaltung 12,14 und im Register Centsprechende Schaltungen 32,34 sowie zugeordnete Bitvergleichs-Steuerschaltungen 13, 15 und 33, 35. Das Blockschaltbild zeigt also nur zwei Register zu je zwei Bitstellen; selbstverständlich werden in der praktischen Ausführung viele Register mit sehr viel mehr Bitstellen verwendet.

   Den Bitspeicherschaltungen gleicher Stelle ist eine Bitverarbeitungssteuerung 42 (für die Schaltungen 12 und 32) und 44 (für die Schaltungen 14 und 34) zugeordnet. Die Bitverarbeitungssteuerungen sind mit Schreib-Ein-Aus-Schaltern verbunden; Steuerung 42 mit dem Schalter 2 und Steuerung 44 mit dem Schalter 5. Die Bitverarbeitungssteuerungen 42 und 44 sind außerdem mit Eingangsschaltungen 3 und 6 verbunden und liefern 0- und 1-Ausgänge an den Klemmen 46, 47 bzw. 48,49.

   Die Bitvergleichs-Steuerschaltungen (13, 15; 33, 35) sind außerdem mit Vergleichssteuerschaltern 4 und 7 verbunden. Diese Schalter 4 und 7 legen dabei die durch die Grenzbedingungen vorgegebenen Pegelbereiche in den einzelnen Bitspeicherstellen fest (Pegelbereichsschalter), und die Steuerschalter 43 und 45 bestimmen die abzufragenden Bitstellen (Feldschalter).

   Mit den Auswahlsteuerschaltungen 16 und 36 sind Lese/Schreib-Schalter (R-W) 9 und Zyklusschalter (A-B-fKus) 10 zur Steuerung der LeseVSchreib-Opera-