DE2044711A1 - Datenverarbeitungsverfahren und System zu seiner Durchfuhrung - Google Patents

Description

DR.-ΙΝΘ OIPL.-INQ. M.SC. DIPL-PMVS. OR. ' O>Pt-°MV3.

HÖGER - STELLRECHT - QRiESaBACH -HAECKER

PATENTANWÄLTE IN STUTTGART 204 47

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7. Sept. 197o

Texas Instruments Incorporated 135oo North Central Expressway Dallas, Texas, U.S.A.

Datenverarbeitungsverfahren und System zu seiner Durchführung

Die Erfindung betrifft ein Datenverarbeitungsverfahren, insbesondere für assoziative Speicher, bei dem ein Speicher in einer Vielzahl von Wortstellen organisiert wird, von denen jede wenigstens eine Mindestzahl einander entsprechender Bit-Stellen aufweist, und ferner befasst sich die Erfindung mit einem Sy- g stern zur Durchführung eines solchen Verfahrens, das einen Speicher zur Speicherang einer Vielzahl von Worten in einer Vielzahl von Wortstellen und eire Verarbeitungseinheit zur vorzugsweise zyklischen, wiederholten Abtastung der Worte mit Leseund/oüer Schreibvorrichtungen aufweist.

Bei bekannten, assoziativen Datenverarbeitungssystemen werden die Datenworte in jede freie Wortstelle des Speichers eingeschrieben, wobei keine Aufzeichnung über die Adresse oder die geometrische Position des eingeschriebenen Wortes angefertigt wird,

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um dieses Wort später wieder aufzufinden. Die Datenworte werden später lediglich durch Vergleich eines ausgewählten Teils des Wortes mit einem bestimmten Suchkriterium ermittelt. Im allgemeinen haben alle Worte im Speicher dieselbe Bit-Zahl, und einander entsprechende Bit-Stellen in allen Wörtern werden sozusagen demaskiert oder nicht abgedeckt, um sie gleichzeitig bei allen Wörtern oder einer ausgesuchten Wortgruppe mit dem Such-

»kriterium zu vergleichen. Die Suchoperation im Speicher kann also bei allen Suchoperationen wortparallel und in einigen Suchoperationen bitparallel erfolgen, so dass alle Worte, die in den bestimmten Bit-Stellen verglichen mit dem Suchkriterium einen vorbestimmten Wert haben, gleichzeitig identifiziert werden können, ohne zunächst die Worte aus dem Speicher auslesen zu müssen.

Als Folge der Möglichkeit, einander entsprechende Bit-Stellen wortparallel durchzusuchen, bieten assoziative Speichersysteme den Vorteil, Daten ihrer relativen Grosse nach zu ordnen - verglichen mit einer Norm -, und zwa?^Üen Gesichtspunkten "gleich, grosser als, kleiner als", deren Komplemente und Kombinationen. B Weiterhin können die Daten aurfSasis von Extremwerten im Vergleich zu einem Argument oder Suchkriterium oder einen anderem Wort im Speicher klassifiziert werden.

Es ist durch die Anmelderin schon ein bei tiefsten Temperaturen arbeitendes, assoziatives Datenverarbeitungssystem vorgeschlagen worden (US-Patent 3,35o_f698 unddeutsche Patentanmeldung amtl. Aktenzeichen:? 19 18 888.6). Dieses System verwendet Dünnfilm-Mikroschaltungen auf Substraten, diefcei Temperaturen,bei denen Supraleitfähigkeit auftritt, betrieben werden. Jede Bit-STelle des Speichers dieses System enthält logische Schaltungs-

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mittel zur Durchführung einer Entscheidungsoperation in kürzester Zeit ir ob die Bit-Stelle einem Argument angepasst oder nicht angepasst ist. Bei dem System sind die Datenworte in festen Speicherstellen gespeichert, obwohl ihre geometrische Lage im Speicher unbekannt ist* Die Arbeitsgeschwindigkeit eines solchen Systems wird im wesentlichen durch die FortjfLanzungsgeschwindigkeit bestimmt, so dass parallele Suchoperationen äusserst schnell durchgeführt werden können, und zwar selbst bei sehr grossen Speichern. Obwohl ein solches System gewisse wirtschaftliche Nachteile aufweist, stellt es doch bis jetzt eine der besten Annäherungen an ein brauchbares assoziatives Datenverarbeitungssystem dar.

Durch die Erfindung sollte nun ein Verfahren und ein System der eingangs erwähnten Art geschaffen werden, die wirtschaftlich herstellbar sind und sich auch wirtschaftlich betreiben lassen und die vor allem übliche Bauelemente verwenden, vorzugsweise übliche magnetische Speicherelemente und Halbleiterbauelemente. Diese Aufgabe wird für ein Verfahren der eingangs erwähnten Art gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass von jeder Itfortsteile mindestens eine Bit-Stelle als ein den Zustand des in der Wortstelle befindlichen Wortes anzeigendes Bit - Zustandsbit—-verwendet wird, und bei einer bevorzugten Ausführungsforia des erfindungsgemässen Verfahrens werden die Wortstellen insbesondere wiederholt zyklisch durch Lese- und/oder Schreibvorrichtungen abtastet und das Zustandsbit wirdauf den neuesten Stand gebracht. Einer der Grundgedanken der Erfindung ist es also, die assoziativen Datenworte in einem Speicher zu speichern, der die Worte kontinuierlich zyklisch in einem Fenster einer Datenverarbeitungseinheit mit hoher

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Geschwindigkeit darbietet. Ein einziger Satz einer Vergleichslogik wird dazu verwendet, um die verschiedenen assoziativen Verarbeitungsfunktionen durchzuführen, während die Worte am Fenster der Datenverarbeitungseinheit angeboten werden.

Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Worte auf einer umlaufenden Magnetspeicheroberfläche gespeichert, und für jede Bit-Spur ist ein besonderer Schreib-,Lesekopf vorgesehen. Die Bit-Stellen, die sich zu jedem Zeitpunkt unter den verschiedenen Köpfen befinden, definieren also die Bits der verschiedenen assoziativen Worte. Weitere DAtenspuren erfüllen zusammen mit Schieberegistern die Funktionen eines Belegungskennungsregisters und eines Anpaaangsregisters

Das erfindungsgemässe System der eingangs erwähnten Art zeichnet sich also durch den allgemeinen Gedanken aus, dass jede Wortstelle mindestens eine Zustandsbitstelle zur Anzeige des Zustands des Inhalts der Wortstelle aufweist.

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Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen oder der Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung, die der Erläuterung der Zeichnung dient; es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild eines assoziativen Datenverarbeitungssystems;

Fig. 2 ein schematisches Schaltbild, das zwei

Bit-Stellen des in Fig.l gezeigten Maskenpuffers, des Argumentpuffers, des Lesepuffers und des Schreib-Lese-Verstärkers des in Fig.l gezeigten Systems erkennen lässt;

Fig. 3 ein schematisches Schaltbild des Schieberegisters für die Belegungskennungsspur aus dem in Fig.l gezeigten System;

Fig. 4 ein schematisches Schaltbild des Schieberegisters für die Anpassungsspur des in in Fig.l gezeigten Systems;

Fig. 5 ein schematisches Schaltbild der Suchlogik aus Fig.l, und

Fig. 6 ein Zeitdiagramm der verschiedenen Taktpulse, die im System der Fig.l auftreten.

Mit 10 ist in Fig.l die gesamte, erfindungsgemäss ausgebildete EDV-Anlage bezeichnet, die einen üblichen Magnetplattenspeicher umfasst, wie er gegenwärtig in Digitalrechnern verwendet wird. Ein Satz ebenfalls üblicher Magnet-Lese-Schreibköpfe H

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bis H. definiert einen Satz von Datenspuren DT bis DT.. In einer Taktspur CT werden Taktpulse dauerhaft aufgezeichnet, und ein Taktpulslesekopf CH reproduziert eine Reihe von Taktpulsen, um eine synchrone Betriebsweise desjenigen Teils der Anlage 10 zu erreichen, der am Magnetplattenspeicher angeordnet ist. Der Ausgang des Taktpulslesekopfes CH ist an eine Taktpulsausgabevorrichtung angeschlossen, die während des Zeitintervalles, das verstreicht, um aufeinanderfolgende, längs Radien des Magnetplattenspeichers angeordnete Worte

^ unter den Lese-Schreibköpfen H durchzuführen, aufeinanderfolgende Taktimpulse 0. , 0_ls» 0₂» 0o ^un(ä 0₄ erzeugt. Die zeitliche Aufeinanderfolge der Taktimpulse ist in Fig.6 festgehalten. Die Taktpulsausgabevorrichtung erzeugt ferner noch einen Bezugstaktpuls 0_D pro Umdrehung des Magnetplattenspeichers. Die Lese-Schreibköpfe Ö werden beim Schreiben stets gleichzeitig betätigt, so dass eine der Zahl der Lese-Schreibköpfe H entsprechende Zahl von Bits als Wort längs eines .. Radius des Magnetplattenspeichers eingeschrieben wird, und im folgenden soll jeder Radius, längs dem ein derartiges Wort eingeschrieben werden kann, als Wortstelle bezeichnet werden. Zur weiteren Vereinfachung wird stets diejenige Wortstelle, die sich gerade unter den Lese-Schreib-Köpfeh H befindet, als Wort W bezeichnet, während die sich den Lese-Schreibköpfen nähernden Wortstellen als Worte W+l, W+2

W+n bezeichnet werden, und die sich von den Lese-Schreibköpfen entfernenden Wortstellen v/erden mit w-1, W-2 W-m

bezeichnet. Die Bit-Stellen einer Belegungskennungsspur ort bilden ein Belegungsregister, und die Bit-Stellen einer Anpassungsspur MRTbilden ein Anpassungsregister. Über' der Belegungskennungsspur ORT und über der Anpassungsspur mrt liegen Leseköpfe OTR und HTR, und zwar an der Wortstelle W+n. Im Gegensatz dazu liegen entsprechende Schreibköpfe OTW und MTW für

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die Belegungskennungsspur und die Anpassungsspur an der Wortstelle W-m.

Der Ausgang des Lesekopfes OTR ist an ein der Belegungskennungsspur zugeordnetes Schieberegister 14 angeschlossen, das in Zukunft als ÖT-Schieberegister bezeichnet werden wird. Der Ausgang dieses Schieberegisters wird wieder in die Belegungskennungsspur eingeschrieben, und zwar mittels des Schreibkopfes OTW. Das OT-Schieberegister 14 hat so viele Bits, wie zwischen den Wortstellen W+n und W-m Xiortstellen liegen. In entsprechender Weise werden die vom Lesekopf MTR gelesenen Bits der An- g passungsspur MT an den Eingang eines Schieberegisters 16 gelegt, das der Anpassungsspur zugeordnet ist und i:n folgenden als MT-Schieberegister bezeichnet werden soll. Der Ausgang dieses Schieberegisters wird wieder in die Anpassungsspur eingeschrieben, und zwar mittels des Schreibkopfes MTW. Die Schieberegister 14 und 16 haben gleiche Bit-Zahl, d.h. auch das MT-Schieberegister hat so viele Bits, wie Vvortstellen zwischen den Wortstellen W+n und W-m liegen.

Die Lese-Schreibköpfe H werden durch einen Satz von Schreib-Leseverstärkern 18 angesteuert, und während des Lesens verläuft der Datenfluss über die Schreib-Leseverstärker 18 von den verschiedenen Datenspuren zu einem Lesepuffer 20. Während (J eines SchreibVorganges verläuft der Datenfluss von einem Arguraentpuffer 22 über die Verstärker 18 zu den Datenspuren. Es ist ferner dafür gesorgt, dass für jede Bitstelle der Inhalt des Argumentpuffers nit demjenigen des Lesepuffers bitweise verglichen werden kann und ein logisches Signal erstellt wird, das das Vergieichsergebnis repräsentiert, d.h. also die logischen Signale "GLEICH¹*, "¹UiIGLEICH¹¹Z¹¹GRoSSER ALS" oder "NICHT GROSSER ALS", Ober einen Kanal 26 werden diese logischen Ausgangssignale einzeln einer logischen Suchschaltung 24 zugeführt.

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Die Funktionen "lesen", "schreiben" und "anpassen" werden alle durch Daten veranlasst, die in einen Maskenpuffer 28'gespeichert sind. Ein einziger Satz von Verbindungen DL bis DL·, dient dazu, Daten von einer Zentralstelle 30, bei der es sich tra eine zentrale Rechner- und Steuerstelle handelt, in den Maskenpuffer 28 und den Argumentpuffer 22 zu bringen, ausserdem aber auch Daten von Lesepuffer 20 in die Zentralstelle 30 zu übertragen.

Eine der Decodierung von Befehlen und zur Steuerung dier.ende Decoder- und Steuereinheit 32 decodiert die von der Zentralste!- ^. Ie 30 über einen Kanal 34 angelieferten Befehle und Steuersignale und überträgt Zustandsdaten in die Zentralstelle zurück. Die in die Einheit 32 eingegebenen Zustandsdaten und die- aus ihr stammenden Ausgangsdaten sind nicht dargestellt worden, um die Fig.l nicht unnötig zu komplizieren. Im allgemeinen, werden alle logischen Ausgangssignale der Schieberegister 14 und IG sowie der Suchschaltung 2 4 zu Überwachungszwecken der Decöder- und Steuereinheit 32 zugeführt, jedoch sind die hierzu erforderlichen Verbindungen nicht dargestellt. Die'verschiedenen Registrierungs- und Steuerfunktionen, die "zum Betrieb der Anlage 10 erforderlich sind, sind dem Fachmann der Computertechnik bekannt und müssen deshalb hier nicht beschrieben werden.

φ Soweit die Anlage bis jetzt beschrieben worden ist, steht sie lediglich mit einer einzigen Oberfläche eines Magnetplattenspeichers in· Beziehung. Eine typische Magnetplatte, wie sie hier eingesetzt v/erden kann, kann ungefähr 300 Datenspuren aufnehmen, so dass ein»Wort im vorliegenden Fall beispielsweise 300 Bits haben kann. Die Bit-Zahl -pro ,Wort kann noch dadurch erhöht werden, .dass weitere magnetische /Qber.f,lachen einbenogen werden*-die sich synchron mit dem Magnetplattenspeicher 12 drehen/ .was. 'entweder durch eine direkte .mechanische Kopplung oder durch andere--Synchronlsationsmittel ,bewerkstelligt warden

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kann. Ferner ist die tatsächliche Lage der verschiedenen Schreib- und Leseköpfe unwesentlich, solang diese Lagen stets gleich bleiben. So könnten beispielsweise die Lese-Schreibköpfe H. bis II. in einer gestaffelten.Anordnung vorgesehen werden, falls dies die Grosse der Köpfe erforderlich macht, ohne · dass die Wirkungsweise der erfindungsgenässen Anlage irgendwie beeinträchtigt würde. In gleicher Weise könnten auch die Lese- und Schreibköpfe für die Belegungskennzungsspur und die /uipassungsspur in irgendeiner Weise versetzt sein; die einzige zu stellende Bedingung ist die, dass die Bit-Zahl der zugehörigen Schieberegister gleich der Zahl von Bit-Stellen zwischen Lese- ™ und Schreibkopf der betreffenden Spur ist. Falls es erwünscht ist, können andere Speicheroberflächen parallel mit der gezeigten betrieben v/erden, und zwar durch eine Zweigverbindung 36, jedoch unter Mitwirkung der Decoder- und Steuereinheit 32.

Die Fig.2 zeigt nun zwei Flip-Flops MB. und MB₂, die die beiden ersten Bits des Maskenpuffers 28 darstellen sollen; ferner sollen zwei weitere Flip-Flops AB₁ und AB₂ die beiden ernten Bits des Argumentpuffers 22 und zwei Flip-Flops HB. und HB₉ die

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beiden ersten Bits des Lesepüffers 20 darstellen. Ein Leseverstärker RA₁ wird durch Taktimpulse 0, kurzzeitig aktiviert,

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um über den Lese-Schreibkopf H, die Datenspur DT zu lesen. Sein Ausgang ist mit einem Monovibrator 40 verbunden, der der Impulsformung dient. Kann ein Taktimpuls φ durch ein UND-Gatter 42 hindurchgelangen, was dann der Fall ist, v/enn auf einer Leitung RDT ein Signal "Datenspur Lesen" besteht, so erzeugt der Monovibrator 40 einen Ausgangsirupuls, der an den Setzeingang des Flip-Flops IiB gelegt wird und so lange andauert, bis der Taktimpuls 0 abfällt. Ein Inverter 44 sorgt dafür, dass ausserdem das Komplement des Ausgangssignals des Monovibrators 40 an den Rücksetzeingang des Flip-Flops HB. gelegt wird.

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Der Inhalt des Flip-Flops HB des Lesepuffers 20 wird über eine Diode 50 und die Verbindung DL. ausgelesen und der Zentralstelle 30 zugeführt, wenn eine logische · "1" auf einer Lesesignalleitung für den Lesepuffer RHB liegt und so ein Taktpuls 0. durch ein Und-Gatter 46 hindurch zu einem Und-Gatter 48 gelangen kann. Dieser Ausgang dient auch dazu, die Daten im Lesepuffer in c.en Argumentpuffer zu übertragen, v/enn auf einer Leitung LAB eine logische "1" liegt, um Maxima und Minima zu suchen, wie dies später beschrieben werden wird. Die Diode ermöglicht es auch, die Verbindung DL. dazu zu benutzen, den Inhalt des Flip-Flops AB des Argumentpuffers 22 und des Flip-Flops MB. des Maskenpuffers 28 zu laden, v/enn ein Taktpüls 0. durch UND-Gatter 52 bzw. 54 hindurch gelangt, was dann der Fall ist, wenn sich eine logische "1" auf der Leitung LAB bzw. einer Leitung LMB befindet. Diese Leitungen tragen deshalb die erwähnten Abkürzungen, weil diese stehen für "Laden des Argumentpuffers" bzw. "Laden des Anpassungspuffers".

Ist im Flip-Flop MB₁ des Anpassungspuffers eine logische "0" gespeichert, so macht der Komplementausgang dieses Flip-Flops Ünd-Gatter 56, 58, 64 und 66 durchlässig und demaskiert sozusagen das Bit. Das logische Signal, das im Flip-Flop AB₁ des Argumentpuffers 22 gespeichert ist, kann dann in die Datenspur DT eingeschrieben werden, wenn eine Leitung ViTiW (Abkürzung für write-in-next-wort line) Signal führt und infolgedessen ein Taktpuls 0 an die UND-Gatter 56 und 5 8 gelangen kann. Schreibverstärker 60 und 62 schreiben dann entweder eine logische "0" oder eine logische "1", je nach den, ob das Ausgangssignal des Flip-Flops AB eine logische "0" oder eine logische "1" ist.

Der in Flip-Flop AB. des Argumentpuffers gespeicherte Wert wird mit dem im Flip-Flop HB des Lesepuffers gespeicherten V?ert

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verglichen, .und., zwar durch UND-Gatter 64 und 66 sowie das OpER-GBitter 68, um ein Signal auf einer Leitung "UNGLEICH" zu erzeugen, die kurz mit BE bezeichnet wurde. Sind beispielsweise die Inhalte der Flip-Flops AB und HB jeweils eine logische "1",so sperren Inverter 70 und 72 die beiden UND-Gatter 64 und 66 und bewirken so, dass das Ausgangssignal des ODER-Gatters 68 eine logische "0" ist. Dasselbe ergibt sich, wenn in beiden Flip-Flops AB und HB. eine logische "0" gespeichert ist. Ist jedoch beispielsweise der Inhalt des FliprFlops AB₁ eine logische "1" und derjenige des Flip-Flops HB eine logische "0", so ist das Ausgangssignal des UND-Gatters 64 oder des UND- ' " Gatters 66 eine logische "1", so dass auch am Ausgang des ODER-Gatters 68 eine logische "1" auftritt, was bedeutet, dass keine Anpassung vorhanden ist. Die Leitungen Β,Έ bis B.E bilden die Eingänge des zu einem NOR-Gatter 24 führenden Kanals 26.

Die Ausgänge der Gatter 64, 66 und 6 8 werden auch zur Erzeugung eines logischen Signals in dem Fall verwendet, dass der Inhalt des Lesepuffers grosser als der Inhalt des Arg-umentpuffers ist. Im einzelnen ist der Ausgang des Gatters 66 der "GROSSER ALS"-Ausgang für die Bit-Stelle. Es soll angenommen werden, dass das Bit B der Puffer dasjenige höchster V7ertif-^i^st. Ein Suchimpuls 0_ läuft dann von den Bits höchster Kertig-^nacheinander durch ά das UND-Gatter 73 jeder Bit-Stelle. Ist der Inhalt des das erste Bit repräsentierenden Flip-Fiops HB. des Lesepuffers an den Inhalt des das erste Bit des Argumentpuffers darstellenden Flip-Flops AB angepasst, so macht das Ausgangssignal des Gatters 6 8 ein Gatter 73 durchlässig, nachdem es den Inverter 69 und ein ODER-GAtter 71 durchlaufen hat, so dass der Suchimpuls 0^ ^zum Bit nächster Grössenordnung weitergereicht wird. Enthält das das erste Bit des Maskenpuffers darstellende Flip-Flop ME eine logische "I", was bedeutet, dass dieses Bit "maskiert" ist, d.h. nicht berücksichtigt werden soll, so wird der Suchimpuls durch

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den Ausgang des Flip-Flops MB über das Gatter 71 an die nächste Bit-Stelle weitergeleitet. Dann und nur dann, wenn der Inhalt des Flip-Flops HB₁ des Lesepuffers eine logische "1" ist und im Flip-Flop AB₁ des Argumentpuffers eine logische "0" steht, ist der Ausgang des Gatters 66 eine logische "1". Dieser Zustand macht das. UND-Gatter 75 durchlässig, so dass der Suchimpuls 0₂ auf die "GROSSER ALS"-Leitung B₁G gelangt. Di-e logische "1" am Ausgang des Gatters 68 sperrt das Gatter 73 infolge des Inverters 69, so dass kein anderes Bit berücksichtigt wird. Es ist wesentlich, festzuhalten, dass eine logische "1" am Ausgang des Gatters 64, die zeigt, dass das Vergleichsergebnis "KLEINER φ ALS" war, auch eine logische "1" am Ausgang des Gatters 68 zur Folge hat. Dies hat zur Folge, dass der Suchimpuls 0_ am

Bit höchster Wertigkeit gestoppt wird, an dein die Werte nicht gleich sind, wodurch sichergestellt wird, dass ein "GROSSER ALS"-Zustand in einem Bit geringerer Wertigkeit nicht fälschlicherweise ein Suchergebnis hervorruft.

Dieselben logischen Schaltkreise, die bisher im Zusammenhang mit der Datenspur DT₁ beschrieben worden sind, sind auch für jede andere Datenspur vorhanden, obwohl die Fig.2 nur eine weitere Datenspur DT„ zeigt. Um die Darstellung zu vereinfachen, wurden die entsprechenden logischen Schaltungsbausteine, »die zur Datenspur DT₀ gehören, mit denselben Bezugszeichen versehen.

Die Ausgänge, d.h. die Leitungen BE bis B.E und B.G bis B.G werden im Kanal 26 kombiniert und an die Suchschaltung 24 gelegt, die im einzelnen in Fig.5 gezeigt wird. Die Leitungen BE bis B.E werden an ein ODER-Gatter 2 36 geführt, während dip Leitungen B₁G bis B_±G an ein ODER-Gatter 238 führen. Inverter 237 und 239 erzeugen die Komplemente der Ausgangssignale eier Gatter 236 und 238, und die sich so ergebenden vier logischen

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Werte können dazu verwendet werden, um folgende Suchoperationen · durchzuführen: HB=AB, HB>AB, HB>AB, HB< AB, HB<AB, Maximum und Minimum; HB stellt dabei den Inhalt des nicht maskierten Bits des Lesepuffers und AB den Inhalt des nicht maskierten Bits des Argumentenpuffers dar. Diese Suchoperationen werden von der Decoder- und Steuereinheit 32 durch Suchsteuerleitungen 241 bis 247 eingeleitet.

Um also festzustellen, welches Wort im Speicher zum jeweiligen Argument gehört, wird auf die Suchsteuerleitung 241 ein einer logischen "1" entsprechendes Signal gebracht und auf diese Weise " das UND-Gatter 248 durchlässig gemacht. Ist hB=?AB, so gelangt die logische "1" am Ausgang des Gatters 248 durch das ODER-Gatter 249 und das UND-Gatter 250 zu dem Ausgang TTW (Abkürzung für "tag this word").

Liegt auf der Suchsteuerleitung 242 eine logische "1", so wird das UND-Gatter 251 durch den Ausgang des ODER-Gatters 252 durchlässig gemacht und am Gatter 238 erscheint eine logische "1", die anzeigt, dass HB> AB und eine logische "1" am Gatter 250 ist die Folge.

Liegt auf der Suchsteuerleitung 2 43 eine logische "1", werden J die UND-Gatter 253 und 2 54 durchlässig, so dass entweder eine logische "1" vom Gatter 236 anzeigt, dass HB=AB, oder.erscheint eine logische "1" vom Gatter 238, die anzeigt, dass HB>A3, und beides hat eine logische "1" vom Gatter 250 zur Folge,

Liegt auf der Suchsteuerieitung 244 eine logische "1", so wird durch den Ausgang des ODER-Gatters 256 das UND-Gatter 255 leitend, so dass eine logische "1" am Ausgang des Gatters 250 erscheint, wenn an den Ausgängen beider Inverter 237 und 239 eine logische "1" erscheint, was anzeigt, dass HB^AB und IIB< AB

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Liegt auf der Suchsteuerleitung 245 eine logische "1", so wird das UND-Gatter 257 durchlässig, so dass eine logische "1" am
Ausgang des Gatters 250 erscheint, wenn am Ausgang des Inverters 239 eine logische "1" liegt, die anzeigt, dass HB<.AB ist.

Liegt auf der Suchsteuerleitung 2 46 eine logische "1", was anzeigt, dass nach einem Maximum-Wort irc Speicher gesucht werden soll, so v/erden durch die ODER-Gatter 252 und 259 die UND-Gatter 251 und 258 durchlässig gemacht.

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Wenn dann am Ausgang des Gatters 238 eine logische 1 er-•scheint und anzeigt, daß HB > ABj erzeugt -das Gatter auf einer Leitung RHB, die das Steuersignal zum Lesen des Lesepuffers führt (Abkürzung für read head buffer), eine logische I^ und ebenso,auf einer Leitung LAB, die das Steuersignal zum Laden des Argumentpuffers bildet (Abkürzung für load argument buffer), so daß das Wort im Lesepuffer über die Dioden 50 in den Argumentpuffer übertragen wird. Infolgedessen ist nach einem Durchgang durch den Speicher das ™ zuletzt in den Argumentpuffer übertragene Wort das im Speicher enthaltene Maximumwort, und dieser Vorgang wird vom Computer über die Verbindungen DL₁-DL. überwacht, so daß keine'weitere übertragung erforderlich ist. Wenn es gewünscht wird-, kann ohne weiteres eine zusätzliche Logikschaltung vorgesehen sein, um die Daten des Argumentpuffers zu lesen.

V/enn die Suchsteuerleitung 2*J7 eine logische l"führt und anzeigt, daß nach dem Minimumwort im Speicher gesucht wird, werden die UND-Gatter 255 und 258 durch die ODER-Gatter 256 und 259 geöffnet. Es spielen sich dieselben Vorgänge ab, wie sie im vorstehenden Absatz beschrieben worden sind, Jj mit der Ausnahme, daß immer dann, wenn HB< AB, das Wort vom Lesepuffer in den Argumentpuffer übertragen wird.

Das Gatter 250 wird vom Ausgangssignal des Inverters 260 gesperrt, wenn das Anpassungsregister (die Gesamtheit der Bitstellen der Anpassungsspur)gelöscht werden soll, oder erfolgt die Sperrung durch die Ausgangssignale des Inverters 261, wenn das Belegungskennungsregister (die Gesamtheit der Belegungskennungsbits) anzeigt, daß die jeweilige Wortstelle frei ist, was in folgenden näher beschrieben werden wird.

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Das OT-Schieberegister 1^}\ aus Fig.l wird in Fig. 3 im einzelnen gezeigt. Dieses Schieberegister stellt ein Mittel dar, um jedes-Wort im voraus zu ermitteln, das durch die Lese-Schreibköpfe H verarbeitet werden soll. Es hat eine Reihe von Flip-Flops OSR, deren Anzahl der Zahl tier V/ortstellen zwischen dem Lesekopf OTR für die Belegungs-Kennungsspur und dem Schreibkopf OTV/ für diese Spur entspricht. Der Zustand des Flip-Flops W+n stellt daher den Belegungszustand derjenigen V/ortstelle dar, die sich während des vorausgegangenen Taktpulses 0. unter dem Lesekopf OTR befand. Entsprechend stellt der Zustand des Flip-Flops W+l den Belegungszustand der Wortstelle W+l dar, der Inhalt des Flip-Flops W den Belegungszustand der Wortstelle W, die gerade von den Leseköpfen H.-H. ausgelesen wurde und deren Inhalt sich im Lesepuffer 20 befindet, der Zustand des Flip-Flops W-I stellt den Belegungszustand der V/ortstelle W-I dar, die gerade die Leseköpfe H passiert hat, und schließlich stellt der Zustand des Flip-Flops W-m den Belegungszustand der V/ortstelle dar, die sich gerade unter dem Schreibkopf OTW befindet.

Ein Inverter 113, ein UND-Üatter 11^4, ein ODER-Gatter 116 und ein Flip-Flop 118 ermöglichen die Durchführung logischer Funktionen bei der vorausschauenden Suche nach der zugehörigen Wortstelle, damit ermittelt werden kann, wann diese uio unter den Lese-Schreibköpfen IL-H. befndet. Kommt also eine logische "1" auf der Leitung WFEV/ (Abkürzung für write in first empty, word) von der Dekoder- und Steuereinheit 32 an, d.h. auf der Leitung, die den Befehl für das Ein-

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schreiben eines neuen Wortes in die erste unbesetzte Wortstelle führt j so resultiert hieraus eine logische "1" am Ausgang des Gatters 114, sofern der Setzausgang des OT-Schieberegister-Flip-Flops W+l eine logische "0" ist, was anzeigt, daß die nächste unter.die Leseköpfe H kommende Wortstelle unbesetzt ist. Die logische l"auf einer Leitung

(Abkürzung für write in next word line) öffnet das Gatter 60 in Fig. 2, so daß das im Argumentpuffer 22 Oe- f

findliche Wort beim Auftreten des nächsten Taktpulses 0. in die Datenspur eingeschrieben wird. Diese logische Ί* wird auch an das ODER-Gatter 116 gelegt, das ein Verzögerungs-Flip-Flop 118 beim Abfallen des nächsten Täktpulses 0, auf

eine logische 1 setzt, so daß selbsttätig eine logische"!" in das Flip-Flop W gebracht wird, wenn das Wort von den Sehreibköpfen H eingeschrieben wird.

Das komplementäre Ausgangssignal des OT-Schieberegister-Flip-Flops V/ wird durch das ODER-Gatter 122 sowie den Inverter 123 an den Setzeingang eines zweiten Verzögerungs-Flip-Flops 12¹I gelegt, das durch den Taktpuls 0j. betätigt wird. Eine % Eingangsleitung TW (Abkürzung für tagged word) repräsentiert ein gekennzeichnetes Wort aus demMT-Schieberegister 16, und eine Eingangsleitung ETV/ (Abkürzung für erase tagged word) führt den Befehl für das Löschen dieses gekennzeichneten Wortes, welcher aus der Dekoder- und Steuereinheit 32 kommt.

Wenn diese beiden Eingangsleitungen eine logische 1 führen, befindet sich am Ausgang des UND-Gatters 120 eine logischeΊ, die durch das ODER-Gatter 122 hindurchgereicht und als logische Null im Verzögerungs-Flip-Flop 124' gespeichert wird,

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so daß eine logische Null beim Auftreten des nächsten Taktimpulses 0. in das OT Schieberegister eingebracht wird, welche anzeigt, daß die V/ortstelle unbesetzt ist. Eine Eingangsleitung COR (Abkürzung für clear occupancy register) führt zum ODER-Gatter 122 und dient der Einleitung eines von der Dekoder- und Steuereinheit 32 kommenden Befehls zur Löschung des Belegungskennμngsregister3; dieser Befehl führt zum Einbringen einer logischen Null in das Verzögerungs-Flip-Flop 124.

Der Ausgang dieses Verzögerungs-Flip-Flops 124 liegt dann am Eingang des OSR-Flip-Flops W-I beim Auftreten des nächsten Taktpulses 0., und der logische Zustand wird durch das OT-Schieberegister hindurchgeschoben, bis es schließlich auf der Belegungskennungsspur durch das Gatter 126 oder 128, den Schreibverstärker 130 o-ler 132 und den Schreibkopf OTV/ für die Belegungskennungsspur aufgezeichnet wird.

Der Ausgang des OSR-Fl:.p-Flops W-I ist mit einem Gatter verbunden, an den auch der Taktpuls Φ. herangeführt ist, um ein die besetzten Wortstellen zählendes Ausgangssignal zu erzeugen, das zu Überwachungszwecken der Dekoder- und Steuereinheit J,2 zugeführt wird.

Das MT-Schieberegister 16 ist in Einzelheiten in Fig. 4 dargestellt. Es ähnelt im Aufbau stark dem OT-Schieberegister 14. Es umfaßt eine Reihe von Flip-Flops MSR, die in derselben Weise bezeichnet sind, wie die Flip-Flops OSR in Fig. 3. Infolgedessen präsentiert der Zustand des MSR-Flip-Flops W den Anpassungszustand der beim Auftreten

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10' ι R / 1 7 4 0

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eines jeden Taktpulses 0. unter den Lese-Schreibköpfen H-gerade befindlichen Wortstelle, der Zustand des MSR-Flip-Flops VJ+1 repräsentiert: die Wortstelle, die beim Auftreten des nächstfolgenden Taktpulses 0. unter den Lese-Schreibköpfen H liegen wird, und der Zustand des MSR-Flip-Flops W-I repräsentiert die Wortstelle, die beim Auftreten des zuletzt vorausgegangenen Taktpulses 0.. unter den Lese-Schr^ibköpfen H lag. Die Bits der Anpassungsspur MT werden durch den Lesekopf MTR ausgelesen, wenn der Verstärker 150 f| durch einen Taktpuls 0., wirksam gemacht wird, und zwar

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während der_ Zeitdauer der Freigabe eines Monovibrators 152 durch einen Taktpuls 0.,und der Inhalt des ausgelesenen Bits wird im MSR Flip-Flop W+n gespeichert. Dann wird dieses Datenbit durch die Flip-Flops hindurchgeschoben, bis.es schließlich am Ausgang des MSR Flip-Flops W-m erscheint und über die Gatter 15^ und 156, die Verstärker 158 und l60 und den Schreibkopf MTVi wieder in die Anpassungsspur eingeschrieben wird.

Gibt die Dekoder-und Steuereinheit 32 auf einer Leitung WWT

^Eins eil****⁰Xt^iI (Abkürzung für v/rite where tagged) den Befehl aus, j wo gekenn- j

zeichnet wurde," so befindet sich auf dieser Leitung eine "™

logische i', und infolgedessen ist auch das Aus gangs signal des MSR-Flip-Flops WtI eine logische 1, die anzeigt, daß das nächste Wort zuvor gekennzeichnet worden ist; infolgedessen

"¹I

erzeugt das UlJD-Gatter 162 an seines Ausgang eine logische 1, die auf der Leitung VJNW (Abkürzung für write in next word) erscheint. Dieses Signal hat zur Folge, daß der nächste Taktpuls 0. durch das Gatter 65 in Fig. 2 hindurchgereicht

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werden kann, so daß das sich im Argumentpuffer 22 befindliche Wort beim Auftreten des nächsten Tak
tige Wortstelle eingeschrieben wird.

Wort beim Auftreten des nächsten Taktpulses 0. in die rieh-

Der Setzausgang des MSR-Flip-Flops W ist mit den Gattern l&k und 166 verbunden. Auf der Leitung TTW (tag this word), die die Ausgangsleitung der Suchschaltung 2k in Fig. 1 darstellt, tritt eine logische l"auf, wenn das im Lesespeicher befindliche VJort, das aus der den Zustand des Flip-Flops V/ entsprechende Wortstelle ausgelesen worden ist, das Suchkriterium erfüllt, welches die Dekoder- und Steuereinheit 32 auf den Leitungen 1*11 - 1^7 ausgibt.

Die Inverter 17^, 176 und 178 führen normalerweise dazu, daß die anderen Eingänge des Gatters 166 jeweils eine logische 1 darstellen, so daß das Ausgangssignal des MSR-Flip-Flops V/ direkt durch die Gatter 166 und 170 hindurchgereicht werden kann und beim Auftreten eines Taktpulses 0 in das Verzögerungs-Flip-Flop 172 eingespeichert wird. Gibt die Dekodsr- und Steuereinheit 32 auf einer Leitung TWM (Abkürzung für tag where matched) den Befehl aus, dort zu kennzeichnen, v/o angepaßt ist, so erscheint infolgedessen eine logische 1 auf der Leitung TV/M, die durch den Inverter 176 das Gatter I66 sperrt, und eine logische 1 wird im Verzögerungs-Flip-Flop 172 gespeichert, wenn nicht auf der Leitung TTW (Abkürzung für tag this word) eine logische 1 auftritt, die anzeigt, daß das in der Wortstelle W gespeicherte Wort das Suchkriterium in einer nichtmaskierten Bitstelle erfüllt. In d'iesem'Fall tritt am Ausgang des Gatters I68 eine logische 1

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auf, die in das Flip-Flop 172 eingespeichert wird. Gibt die Dekoder- und Steuereinheit 32 über die Leitung TWTM eine logische 1 aus (Befehl "tag where tagged and matched", d...h. "kennzeichne dort, wo gekennzeichnet und angepaßt ist"), so wird das Gatter 166 durch den Inverter 174 gesperrt, und das Ausgangssignal des Gatters 164 ist nur dann eine logische 1, wenn auch am Ausgang des MSR-Flip-Flops W und auf der

l'

Leitung TTW (tag this word) jeweils eine logische l'auftritt.

Diese logische Vwird dann durch das ODER-Gatter 170 hindurch- \ gereicht und in das Verzögerungs-Flip-Flop 172 eingespeichert.

Das Ausgangssignal des Verzögerungs-Flip-Flops 172 wird an den Eingang des MSR-Flip-Flops W-I herangeführt und stellt auch das gekennzeichnete Wort TW für das OT Schieberegister lH dar, und dieses Eingangssignal wird dazu verwendet, um - wie vorstehend beschrieben - gekennzeichnete V/orte im Belegungs-Kennungsregister zu löschen.

Das Ausgangssignal des MSR-Flip-Flops W wird auch an einen Eingang des Gatters 163 herangeführt, und zwar zusammen mit von der Dekoder- und Steuereinheit 32 ausgegebenen Signalen RWT und CR (Abkürzungen für read where tagged und computer J ready), d.h. also zusammen mit Befehlen "lesen wo gekennzeichnet" und "computer/bereit" . Wurde also zuvor die Wortstelle W gekennzeichnet, so befindet sich am Ausgang des Gatters eine logische ''l'', und es wird auf der Leitung RDT (Abkürzung für read data tracks) ein Signal erzeugt (s.Fig.2). Die logische V'am Ausgang des Gatters I63 wird über den Inverter 178 an das Gatter I66 gelegt, so daß dieses gesperrt wird, und infolgedessen wird beim Auftreten des Taktpulses 0, eine

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logische Null in das MT-Schieberegister eingespeichert, um anzuzeigen, daß das gekennzeichnete Wort gelesen worden ist. Das Ausgangssignal des MSR-Flip-Flops W-I wird zusammen mit dem Taktpuls 0. an ein Gatter l6l gelegt, um die angepaßten Worte zu zählen, was eine überwachung durch die Dekoder- und Steuereinheit 32 erlaubt.

_Ä Funktionsweise

W "

Fehlen vom Computer ausgegebene Befehle, so werden gewisse Routine- und Kontrollfunktionen durchgeführt. Dieser Zustand wird im folgenden als normale Betriebsart bezeichnet werden. Bei dieser Betriebsart werden die Inhalte der Anpassungsspur und der Belegungskennungsspur kontinuierlich in das OT-Schieberegister 14 und das MT-Schieberegister 16 eingespeichert. - Der Inhalt der Belegungskennungsspur wird - vom ■ OT-Schieberegister I⁴I durch das ODER-Gatter 116, das erste Verzögerungs-Flip-Flop 118, das OSR-Flip-Flop W, das ODER-Gatter 122 und das zweite Verzögerungs-Flip-Flop 12¹I aufrecht erhalten. Ähnlich ;vird der Inhalt der Anpassungsspur aufrecht erhalten durch das UND-Gatter 166, das ODER-Gatter ™ 170 und das Verzögerungs-Flip-Flop 172. Die Zählung der · angepaßten Worte durch das Ausgangssignal des Gatters 161 und die Zählung der belegten Wortstellen am Ausgang des Gatters 133 werden zusammen mit dem Bezugstaktpuls 0_R an die Dekoder- und Steuereinheit 32 geführt, so daß sie dort für Überwachungszwecke zur Verfügung stehen.

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Löschen des Anpassungsregisters: Gibt die Zentralstelle den Befehl CMR (Abkürzung für clear match register) ,d.h.

für "lösche das Anpassungsregister", an die Dekoder- und Steuereinheit 32, so sendet diese eine logischeΊ"auf der Leitung CMR, welche über den Inverter 26O an das Gatter .150 gelegt wird. Dies hat zur Folge, daß am Ausgang des Gatters 25O eine logische Null erscheint, die die Gatter 164 und 168.. in Fig. 4 sperrt. Außerdem erscheint auf der Leitung TWM eine logische Ί* die das Gatter I66 sperrt. Da an allen M Ausgängen der Gatter 164, Ί66 und I68 eine logische Null erscheint, wird diese auch über das Verzögerungs-Flip-Flop 172in das MT-Schieberegister eingespeichert. Bei einer vollständigen Umdrehung des Magnetplattenspeichers 12 weist die Anpassungsspur in jeder Bitstelle eine logische Null auf, so daß die Spur den nichtangepaßten Zustand aller VJortstellen anzeigt.

Löschen der Belegungskennungsspur und der Anpassungsspur: ' ■ Erhält die Dekoder- und Steuereinheit 32 den Befehl, die Belegungskennungsspur zu löschen, so wird automatisch auch die Anpassungsspur gelöscht. Um dies zu erreichen, .gibt die Einheit 32 auf der Leitung CHR, die zum Gatter 2h führt, % und auf der Leitung ET (Abkürzung für enable tag) d.h. also auf der Leitung, die den Befehl zum Kennzeichnen führt, zum MT-Sehieberegister l6 eine logische 1 aus, um, wie beschrieben, die Anpassungsspur zu löschen. Die Leitung COR (Abkürzung für clear occupancy register), die zum OT-Schieberegister Ik führt, erhält ebenfalls eine logische 1, um am Ausgang des ODER-Gatters 122 eine logische 1 zu erzeugen, und dieses Ausgangssignal wird dann invertiert, um im Verzögerungs-Flip-Flop 124 eine logische Hull-solange zu speichern,

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als die zuvor beschriebenen, logischen Bedingungen aufrecht erhalten bleiben. Nach einer vollständigen Umdrehung des Magnetplattenspeichers 12 ist also auch die Belegungskennungs· spur gelöscht und enthält in allen ihren Bitstellen jeweils eine logische Null, die anzeigt, daß die zugehörige Wortstelle unbelegt ist.

Laden des Maskenpuffers: Erhält die Einheit 32 den Befehl m von der Zentralstelle 30, den Maskenpuffer zu laden, gibt die Einheit 32 auf der Leitung LMB (Abkürzung für laden des Maskenpuffers) eine logische 1 aus. Gleichzeitig gibt die Zentralstelle 30 jeweils eine logische 1 auf denjenigen Verbindungen DL.-DL. aus, die zu maskierenden Bitstellen entsprechen. Mit dem nächsten Taktpuls 0|. wird in die entsprechenden Bitstellen des Maskenpuffers jeweils eine logi-

* ff
sehe 1 eingespeichert. Dann fällt die Emgangsleitung LMB wieder auf eine logische Null zurück, und gleiches gilt für die zuvor beaufschlagten Verbindungen aus der Gruppe von Verbindungen DL₁-DL..

^ Laden des Argumentpuffers: Der Argumentpuffer wird auf dieselbe Weise beladen, wie der Maskenpuffer, mit der Ausnahme,

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daß nunmehr eine logische 1 auf der Leitung LAB (Abkürzung für load argument buffer), die von der Einheit 32 ausgeht, erscheint, so daß der nächste Taktpuls Q₁. über das Gatter 52 an die .Flip-Flops A3 des Argumentpuffers gelegt wird.

Einschreiben' in die erste freie V.'ortstolle: Erhält die Dekoder- und Steuereinheit 32 den Befehl, in die erste freie V/ortstelle einzuschreiben, was immer dann der Fall ist·, wenn

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neue Daten in den Speicher eingespeichert werden sollen, so erscheint auf der Leitung RDT (read data track) anstelle der-logischen 1, wie dies bei normaler Betriebsart der Fall ist,-eine logische Null, während auf der Leitung LAB eine

Il if - .

logische 1 erscheint, um das Gatter 52 zu öffnen und die Daten aus den Verbindungen DL₁-DL. in den Argumentpuffer bei Auftreten des nächsten Taktpulses 0u einzuladen. Die Einheit 32 gibt ferner Signal auf der Leitung WPEV/ an' . das OT-Schieberegister 16. Sobald am Ausgang des OT-Schieberegister-Flip-Flops V/+1 eine logische Null erscheint und anzeigt, daß eine unbelegte Wortstelle aufgefunden wurde, verursacht der Inverter Ί13 über das Gatter 114 das Auftreten einer logischen 1 auf der Leitung WNW (Abkürzung für' write in next word). Beim nächsten Taktpuls 0.. wird also das mit dem'Auftreten des vorausgegangenen Taktpulses <bu in den Argumentpuffer 22 eingeladene Wort über die geöffneten Gatter 56 und 58 in die freie Wortstelle eingeschrieben. Gleichzeitig führt die logische 1 am Ausgang des Gatters 114 zur Eirispeicherung einer logischen 1 in das Verzögerungs-Flip'-Flop 118 beim Auftreten des nächsten Taktpulse? 0,, um anzuzeigen, daß diese

Wortstelle nunmehr belegt ist. Die Ausführung des Befehls-"Einschreiben in die erste freie Wortstelle" benötigt ein zeitliches Minimum, das dem doppelten Abstand zweier einander benachbarter Wortstellen entspricht, und die Ausführung dieses Befehls kann bis zu einer vollen Umdrehung des Magnetplattenspeichers 12 Zeit benötigen. Hervorzuheben ist,'daß das Einschreiben einer Reihe von Worten in aufeinanderfolgende V/ortstellen möglich ist, sofern diese unbelegt sind.

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b-35 . LV kk I M

Suchen und kennzeichnen:

Soll der Speicher daraufhin durchgeprüft werden, welche der in ihn eingespeicherten Worte ein bestimmtes Suchkriterium erfüllen, laufen die folgenden Schritte ab. Zunächst wird der Maskenpuffer geladen, indem eine logische "1" auf diejenigen der Verbindungen DL gelegt wird, die den nicht zu berücksichtigenden Bit-Stellen entsprechen. Dann wird die Leitung LMB während der Dauer eines Taktpulses 0. aktiviert, worauf der Argumentpuffer beladen wird, indem die entsprechenden logischen Werte in den Verbindungen DL erstellt und die Leitung LAE wäh-

™ rend der Dauer eines Taktpulses 0. aktiviert wird. Die Leitung RDT bleibt aktiviert, so dass jedes der aufeinanderfolgenden Worte beim Auftreten jeweils eines Taktpulses 0. in den Lesepuffer eingespeichert wird. Die richtige der Leitungen 141 bis 147 wird aktiviert und führt eine logische "1", um die Art der Suchoperation festzulegen. Dann wird die Leitung ET von der Decoder- und Steuereinheit 32 aktiviert. Immer dann, wenn ein Wort ausgelesen und in den Lesepuffer eingespeichert v;ird, werden die Setzausgänge der zugehörigen Lesepuffer-Flip-Flops HB und die Setzausgänge der zugehörigen Argumentpuffer-Flip-Flops AB durch die Gatter 64 und 66 .sowie 68 bitweise irit den komplementären Ausgangs Signalen: des Maskenpuffers logisch kombiniert.

ft Die Ausgangssignale der Gatter 66 und 68 werden,wie oben beschrieben, durch die Gatter 69., 71, 73 und 75 kombiniert, um logische Signale auf den Leitungen B.E bis B^ und BG bis B^G zu erzeugen. Die Suchschaltung 24 kombiniert dann dia Ausgangssignale, um auf der zum MT-Schieberegister führenden Leitung TTW (Fig.4) eine logische "1" zu erzeugen. Da die ET-Leitung aktiviert ist, wird über das Gatter 16 8 eine logische "1" in das Verzögerungs-Flip-Flop 172 eingespeichert. Dieser logische Zustand wird dann beim Erscheinen des nächsten Taktpulses 0^ in das MSR-Flip-Flop W-m eingespeichert.

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b-35 :...'■ **. 4U.H.H7 I I

Es ist noch zu betonen, dass der nicht belegte Ausgang des OT-Schieberegisters 14 das Gatter 250 sperrt, so dass eine als nicht belegt gekennzeichnete Wortstelle niemals eine Anpasr. sung vorspiegeln kann. Selbstverständlich ist der gelöschte Anpassungsregistereingang am Gatter 250 inaktiv.

Befindet sich auf der Leitung TTW vom Gatter 24 eine logische ¹O", die anzeigt, dass keine Anpassung gegeben ist, werden die Gatter 16 4 und 168 gesperrt. D:,e ET-Leitung, die aktiviert ist, sperrt über den Inverter 176 das Gatter 166, so dass eine logische "0" bein Auftreten eines Taktpulses 0„ in das Verzögerung? Flip-Flop 172 eingeladen wird und anzeigt, dass die zugehörige Wortstelle nicht angepasst ist.

Befehl "suchen,und_kennz.eichneri;" nur bei vorausgegangener Kennzeichnung": ... Manchmal ist es erwünscht, nur diejenigen Wortsteilen aufzusuchen, die bei einer vorausgegangenen Suchoperation als angepasst gekennzeichnet· wurden. Dies geschieht in derselben Weise wie im vorstehenden Absatz anlässlich der Besprechung einer . ersten Suchoperation beschrieben, jedoch mit der Ausnahme, dass die Decoder- und Steuereinheit 32 die LeitungETST (Abkürzung für "enable tagged where tagged") statt der Leitung ET aktiviert Infolgedessen wird nur das Gatter 164 (Fig*4) geöffnet, da.die Gatter 166 und 168 durch das Ausgangssignal des Inverters 174 und die logische "0" auf der Leitung ET gesperrt werden. An Ausgang des Gatters 164 entsteht eine logische "1" nur dann, wenn sowohl auf der Leitung TTW als auch air. Ausgang des MSR-Flip-Flops W jeweils eine logische "1" erscheint, und so angezeigt wird, dass die Wortstelle zuvor als angepasst gekennzeichnet wurde und dass es sich auch im Hinblick auf das gerade gültige Maskenargument um ein angepasstes Wort handelt. Sind diese beiden Bedingungen erfüllt, wird im Verzögerungs-Flip-Flop 172 ·

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eine logische "!"gespeichert. Sind die Bedingungen nicht erfüllt, enthält das Verzögerungs-Flip-Flop 172 eine logische "0".

Befehl "lesen, wo gekennzeichnet wurde": Sollen die in der Anpassungsspur gekennzeichneten Worte gelesen werden, gibt die Einheit 32 auf der Leitung RWT Signal. Ausserdem gibt die Zentralstelle 30 Signal, um anzuzeigen, dass sie zum Empfang eines Datenwortes bereit ist, so dass die Einheit 32 die Leitung CR aktiviert. Erscheint dann am Ausgang des MSR-Flip-Flops W eine logische "1", die anzeigt, dass sich unter den Schreib-Leseköpfen H eine angepasste Wortstelle befindet, erscheint am Ausgang des Gatters 16 3 eine logische "1". Dieses Ausgangssignal des Gatters 163 aktiviert dann die Leitung RDT (Fig.2), so dass der Inhalt des Lesepuffers ausgelesen und auf die Verbindungen DL gegeben wird, wenn die Gatter durch den nächsten Taktpuls 0. durch das Gatter 46 hindurch geöffnet werden. Gleichzeitig wird die logische "1" am Ausgang des Gatters 163 invertiert, um durch den Inverter 178 das Gatter 166 zu sperren. Auch die Gatter 164 und 168 sind gesperrt, da auf den Leitungen ET und ETWT jeweils eine logische "0" liegt und eine logische "0^:i in das Flip-Flop 172 eingespeichert wird, so. dass auch in das MT-Schieberegister eine logische "0" eingespeichert wird, um anzuzeigen, dass das angepasste Wort ausgelesen wurde. Beim /vuftreten des nächsten Taktpulses 0-, wird die logische "0" in das Flip-Flop 172 eingeladen, von wo sie mit den; nächsten Taktpuls 0 in das MSR-Flip-Flop W-I umgeladen wird. Durch den nächsten Taktpuls 3. werden die Gatter 4 8 geöffnet, so dass der Lesepuffer über die Datenverbindungen ausgelesen wird.

Befehl "selektives Schreiben, wo gekennzeichnet wurde": Es kann wünschenswert sein, selektiv in vorbestimmte Bit-Stel-

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1f

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b-35 .

len derjenigen Gruppe.von Worten einzuschreiben, die bei einer vorausgegangenen Suchoperation gekennzeichnet wurden. Gibt die ■ Einheit 32 auf der Leitung IWT den Befehl aus_/ dort einzuschreiten, v/o gekennzeichnet wurde, erscheint zunächst auf der Leitung LMB eine logische "1", um den Maskenpuffer über die Verbindungen DL zu laden und diejenigen Bit-Stellen zu maskieren, die durch die selektive Schreiboperation nicht beeinflusst werden sollen. Dann wird durch Aktivieren der Leitung LAB und Einführen der entsprechenden Daten über die Verbindungen DL der Argumentpuffer geladen. Dann aktiviert die Einheit 32 die Leitung WIn⁷T. Krscheint am Ausgang MSR-Flip-Flops W+l eine logische "1" ^ infolge eines Taktpulses 0 und zeigt so an, dass das nächste ™ Wort gekennzeichnet ist, aktiviert das Gatter 162 die Leitung WTJW. Infolgedessen werden die in den nicht maskierten Bit-Stellen des Argument-Puffers gespeicherten Daten in die Datenspuren eingeschrieben, wenn die Gatter 56 und 58 durch den nächsten Taktpuls 0. geöffnet werden. Nimmt man an, dass dieselbe Information in alle angepassten Wortstellen eingeschrieben werden soll, so sind keine weiteren Schritte erforderlich, da die Anpassungsspur und die Belegungskennungsspur anzeigen, dass die Wortstelle belegt und angepasst ist. Nach einer vollständigen Umdrehung des Magnetplattenspeichers sind alle gekennzeichneten Worte im Hinblick auf die neue Information nur in den nicht maskierten Bit-Stellen auf den neuesten Stand gebracht. ; fj

Befehl "gekennzeichnete Stellen löschen": . In manchen Fällen kann es wünschenswert sein, eine Gruppe von Worten zu löschen, die durch eine Suchoperation als angepasst gekennzeichnet wurden. Ein solcher Schritt erfordert lediglich, dass die Einheit 32- die Leitung ETW, die zum OT-Schieberegis ter 14 führt, aktiviert. Immer dann, wenn eine logische "1" in das VerzÖgerungs-Flip-Flop 172 des MT-Schieberegisters 16 beim Auftreten eines Taktpulses 0_O eingeladen wird, rufen die lo-

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10 . j W 1 7 4 Q

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gische "1" auf der Leitung TW und auf der Leitung ETW eine logische "1" am Ausgang des Gatters 120 hervor, die durch das Gatter 122 durchgereicht und infolge des Inverters 123 als logische "0" in das Verzögerungs-Flip-Flop 124 beim Auftreten des nächsten Taktpulses 0. eingeladen wird. Dieser Wert wird dann beim Auftreten des nächsten Taktpulses 0 in das ORS-Flip-Flop W-I eingeladen. Die Anpassungsspur wird dabei nicht beeinflusst, jedoch kann sie wie vorstehend beschrieben durch den Befehl "löschen der Anpassungsspur" .rückgesetzt v/erden.

Für den Fachmann ist es offensichtlich, dass jede gewünschte assoziative Datenverarbeitung mittels des erfindungsgemässen Verfahrens und Systems in der zuvor beschriebenen Weise durchgeführt werden kann. Der Speicher kann während einer Umdrehung des Magnetplattenspeichers mit neuen Worten beladen v/erden, sofern die Zentralstelle 30 eine entsprechende Dateneingabegeschwindigkeit aufweist. Alle im Speicher enthaltenen Worte können während einer Umdrehung des Magnetplattenspeichers durchgesucht werden, um diejenigen Worte aufzufinden, die in ausgewählten Bit-Stellen 'gleich", "kleiner als", "kleiner als oder gleich" "grosser als" oder "grosser als oder gleich¹ einem Argument als vorgegebenem Suchkriterium sind. Ferner kann ein Maximum- oder Minimum-Wort im Speicher v/ährend einer Magnetplattenspeicherumdrehungjermittelt werden. Die durch eine solche Suchoperation ermittelten Worte können dann ausgelesen werden, sie können aber auch in ausgewählten Bits auf den neuesten Stand gebracht werden oder einer weiteren Suchoperation während einer einzigen Magnetplattenspeicherum'''"ehung unterworfen werden.

Obwohl ein Ausführungsbeispiel vorstehend beschrieben worden ist, welches lediglich herkömmliche Hardware verwendet, so kann die Erfindung doch auch auf andere Speichermedien angewendet v/erden. Es eignet sich jedes Speichermedium, das es gestattet, wiederholt und zyklisch alle Wortstellen des Speichers einem Datenver-

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arbeitungsfenster einer EDV-Anlage gegenüberzustellen. So könnte beispielsweise jede Datenspur DT, bis DT. ein in sich geschlossenes, d.h. endloses Schieberegister sein. In einem solchen Fall hätten alle Schieberegister dieselbe Bit-Zahl, so dass die Bits.eines jeden der Worte gleichzeitig am Datenverarbeitungsfenster erscheinen wurden. Die Schieberegister können aus Halbleiterbauelementen aufgebaut sein, so beispielsweise^H5s- oder bipolaren Transistoren, sie können aber auch aus akustischen Verzögerungsleitungen aufgebaut sein.

Geraäss der Erfindung können auch Kombinationen verschiedener Speichermedien verwendet werden, um die erforderliche wiederholte und zyklische Darbietung der Datenworte zu erreichen. So könnten beispielsweise den Schieberegistern 14 und 16 ähnliche Schieberegister für die Datenspuren DT₁ bis DT_i verwendet werden. In einem solchen Fall werden die Daten automatisch .einmal je Zyklus aus dem Speicher ausgelesen und wieder in ihn eingeschrieben werden. Ferner ist zu betonen, dass die logischen Schaltungen zur Durchführung einer assoziativen Datenverarbeitung nur einen Teil der Bits der Wort.e im Speicher aufweisen müssen, wenn dies die Anwendung zulässt, so dass die Kosten der Gesamtanlage erheblich gesenkt werden können. Andere Bit-Stel- j len der Wortemüssen nur die Schreib-Leseköpfe haben, um zu- sätzliche Daten einzuspeichern oder auszulesen.

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Claims (1)

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   Patentansprüche :

   Datenverarbeitungsverfahren, insbesondere für assoziative Speicher, bei dem ein Speicher in einer Vielzahl von Wortstellen organisiert wird, von denen jede wenigstens eine Mindestzahl einander entsprechender Bitstellen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß von jeder Wortstelle mindestens, eine Bitstelle als ein den Zustand des in der Wortstelle befindlichen Wortes anzeigendes Bit - Zustandsbit - verwendet wird.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wortstellen insbesondere wiederholt zyklisch durch Lese- und/oder Schreibvorrichtungen abgetastet v/erden und das Zustandsbit auf den neuesten Stand gebracht wird.

   3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in den V/ortstellen gespeicherten V/orte einer Datenverarbeitung unterzogen und das Zustandsbit gleichzeitig oder anschließend so verändert wird, daß es das Ergebnis der Verändei*ung des verarbeiteten Wortes festiiält.

   k. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zustanäs'oit dazu verwendet wird, anzuzeigen, ob die Wortstelle besetzt ist (Belegungsbit).

   5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß neue Daten der Reihe nach in jede Wortstelle eingeschrieben v/erden, die vom üelegungsbit als frei gekennzeichnet wird.

   '■·/ 1-7

   A 38 370 b :

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   6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Wort nur während der Zeit verarbeitet wird, während der sich seine Wortstelle an der Stelle einer Verarbeitungseinheit befindet, die die Lese- und/oder Schreibvorrichtungen enthält.

   J, Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zustandsbit auf den neuesten Stand gebracht wird, während sich seine Wortstelle an der Verarbeitungs- j

   einheit befindet.

   8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bitstelle jeder Wortstelle dazu verwendet wird, den Anpassungszustand (match status) des Wortes zu kennzeichnen (Anpassungsbit).

   9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Anpassungsbit dazu verwendet wird, anzuzeigen, wenn das zugehörige Wort ein assoziatives Suchkriterium erfüllt.

   10. Verfahren nach den Ansprüchen 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß auch das Anpassungsbit auf den neuesten Stand gebracht wird, während sich seine Wortstelle an der Verarbeitungseinheit befindet.

   11. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein rotierender Speicher und eine feste Verarbeitungseinheit verwendet werden.

   10'. ■: TK/1740

   A 38 370 b

   12. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Worte durch eine feste Speichervorrichtung zu den Lese- und/oder Schreibvorrichtungen geschoben werden.

   13.■ Verfahren nach den Ansprüchen H und 8, dadurch gekennzeichnet, daß nur vorbestimmte Bits der durch das Belegungsbit als besetzt gekennzeichneten Wortstellen mit einem assoziativen Suchkriterium verglichen werden, φ und daß das Anpassungsbit entsprechend dem Vergleichs

   ergebnis korrigiert wird.

   I¹J. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassungsbits jedes Worts, bei dem ausgewählte Bits mit dem Suchkriterium identisch sind, auf den angepaßten Zustand gebracht werden.

   15. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassungsbits jedes Wortes, bei dem ausgewählte Bits größer als das Suchkriterium sind, auf den angepaßten Zustand gebracht werden.

   16. Verfahren nach Anspruch. 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassungsbits jedes Wortes, bei dem ausgewählte Bits kleiner als das Suchkriterium sind, auf den angepaßten Zustand gebracht werden.

   17. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassungsbits jedes Wortes, bei dem ausgewählte Bits größer als das oder gleich dem Suchkriterium sind, auf den angepaßten Zustand gebracht werden.

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   A 38 370 b

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   18. Verfahren nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassungsbits jedes Wortes, bei dem ausgewählte Bits kleiner als das oder gleich dem Suchkriterium sind,

   " auf den angepaßten Zustand gebracht werden.

   19. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß nur die Wortstellen gelesen werden, deren Anpassungsbits anzeigen, daß ein vorausgegangenes Suchkriterium erfüllt

   , worden war. ·

   20. Datenverarbeitungssystem zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, mit einem Speicher zur Speicherung einer Vielzahl von Worten in einer Vielzahl von Wortstellen und einer Verarbeitungseinheit zur insbesondere zyklischen, wiederholten Abtastung der Worte mit Lese- und/oder Schreibvorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß jede Wortstelle mindestens eine Zustandsbitstelle zur Anzeige des Zustandes des Inhalts der Wortstelle aufweist.

   21. System nach Anspruch 20-, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher ein assoziativer Speicher ist.

   22. System nach Anspruch 21, mit einem Vergleicher zum Vergleichen der Worte in den Wortstellen mit einem assoziativen Suchkriterium und zur Erzeugung eines Vergleichsergebnissignals, gekennzeichnet durch eine Sehreibvorrichtung zur Veränderung des Inhalts der Zustandsbitstelle entsprechend dem Vergleichsergebnissignal.

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   23· System nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher ein rotierender Speicher, insbesondere ein Magnetplattenspeicher ist.

   2*1. System nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch mehrere parallele Schieberegister mit einander entsprechender Bitzahl.

   25. System nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungseinheit einen Lesepuffer zur aufeinanderfolgenden Speicherung von aus dem Speicher ausgelesener Worte, einen Argumentpuffer zur Speicherung eines assoziativen Suchkri-teriums, sowie mindestens ein logisches Gatter zum Vergleich der Worte im Lese- und Argumentpuffer aufweist.

   26. System nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Vergleicher zur Erzeugung eines Signals "Gleich" oder eines Signals "Größer als" oder eines Signals "Kleiner als" vorgesehen ist, wenn das Wort im Lesepuffer gleich bzw. größer bzw. kleiner als das Wort im Argumentpüffer ist.

   27· System nach Anspruch 26, gekennzeichnet durch eine übertragungsvorrichtung zum Umladen des Lesepufferinhalts in den Argumentpuffer beim Auftreten des Signals "Größer als" oder beim Auftreten des Signals "Kleiner als".

   28. System nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Schreibvorrichtung für die Zustandsbitstelle so angeordnet ist j daß in die Zustandsbitstelle einge-,. .schrieben werden kann, wenn die .zugehörige Wortstelle Verarbeifcungseinheit verlassen hat.

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   29. System nach Anspruch 2Ö, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lesevorrichtung für die Zustandsbitstelle so angeordnet ist, daß diese auslesbar ist, ehe die zugehörige Wortstelle an die Lese- und/oder Schreibvorrichtungen kommt.

   3Ö. System nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Lese- und/oder Schreibvorrichtungen für die Wortstelle durch die Lesevorrichtung für die zugehörige Zustandsbitstelle steuerbar sind, um in Abhängigkeit vom Inhalt der letzteren in die Wortstelle einzuschreiben bzw. diese auszulesen.

   31. System nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Lesevorrichtungen so angeordnet sind, daß sämtliche Bits des eigentlichen Wortes einer jeden Wortstelle gleichzeitig auslesbar sind.

   32. System nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß jede Wortstelle mindestens ein Belegungsbit aufweist, --■-■ dessen Inhalt anzeigt, ob die Wortstelle besetzt ist.

   33. System nach Anspruch 32, gekennzeichnet durch eine Lesevorrichtung für die Belegungsbits, die derart angeordnet ist, daß das Belegungsbit einer jeden Wortstelle ausgelesen wird, ehe sich diese an der Verarbeitungseinheit befindet.

   34. System nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Schreibvorrichtungen für die Worte der Wortstellen durch die Lesevorrichtung für die Belegungsbits derart steuerbar sind, daß ein neues Wort in die nächste freie Worts-teile- einschreibbar ist.

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   35. System nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schreibvorrichtung für die Zustandsbitstelle so angeordnet ist, daß in diese zu deren Anpassung an den Zustand der zugehörigen Wortstelle einschreibbar ist, nachdem diese Wortstelle die Lese- und/oder Schreibvorrichtungen verlassen hat.

   36. System nach Anspruch 3¹J* gekennzeichnet durch eine Schreibvorrichtung für die Belegungsbits zu deren Veränderung während öder nach dem Einschreiben eines neuen Worts in die zugehörige V/ortstelle.

   37. System nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Schieberegister vorgesehen ist, dessen Bitzahl der Zahl der Bitstellen entspricht, die zwischen einer Lese- und einer Schreibvorrichtung für die Zustandsbits liegen, um Daten von der Lese- zur Schreibvorrichtung zu übertragen, und daß die Schreibvorrichtungen und/oder Lesevorrichtungen für die Worte der Wortstellen durch den Inhalt eines derart bestimmten Bits des Schieberegisters steuerbar sind, daß diese das Wort der zu dem Inhalt dieses Bits gehörenden Wortstelle lesen und/oder in diese einschreiben, wenn sich diese V/ortstelle an den Lese- und/oder Schreibvorrichtungen befindet, und daß eine auf eine Lese- und/oder Snhreiboperation an den Lese- und/oder Schreibvorrichtungen ansprechende Steuerschaltung (Fig.3) vorgesehen ist, um das der verarbeiteten Wortstelle zugehörige Bit im Schieberegister auf den neuesten Stand zu bringen.

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