DE2356260A1

DE2356260A1 - Dynamisch doppelt geordneter schieberegisterspeicher und verfahren zum betrieb des speichers

Info

Publication number: DE2356260A1
Application number: DE2356260A
Authority: DE
Inventors: David Trent Brown
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1972-11-16
Filing date: 1973-11-10
Publication date: 1974-05-30
Also published as: US3797002A; DE2356260B2; JPS4982241A; DE2356260C3; FR2207610A5; JPS5246781B2; IT1001548B; GB1398204A; CA1015067A

Description

Böblingen, den 8. November 19 73 ko-sn

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N. Y. 10504

Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung 2356260 Aktenzeichen der Anmelderin: PO 972 043

Dynamisch doppelt geordneter Schieberegisterspeicher und Verfahren zum Betrieb des Speichers

Die Erfindung bezieht sich auf einen dynamisch doppelt geordneten Schieberegisterspeicher entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der Deutschen Auslegeschrift 2 212 873 ist bereits ein Schieberegisterspeicher bekannt, der mehrere Schieberegister mit je K Positionen umfaßt. In diesem Speicher wird jedes Bit einer Datenseite, d.h. Wörter von hierarchisch geordneten Datenblöcken, im Speicher in einem anderen Schieberegister und innerhalb eines jeden Schieberegisters in der Reihenfolge der letzten Benutzung gespeichert. Die Bits der letzten Datenseite, auf die Zugriff ausgeübt wurde, stehen daher in der letzten oder der Zugriffsposition K der Register, so daß sie ohne Verschiebung der Register aus dem Speicher ausgelesen werden können. Die Bits der Datenseite, auf die der vorletzte Zugriff stattfand, werden in der Position K-I der Register oder der Position vor der Position K gespeichert, so daß die Register nur einmal verschoben werden müssen, um diese Bits in die Zugriffsposition K der Schieberegister zum. Auslesen zu bringen^usw. Durch eine derartige Datenspeicherung kann jede gewünschte Informationsseite mit einer Anzahl von Verschiebungen erreicht werden, die durchschnittlich" wesentlich niedriger ist als bei willkürlicher Speicherung der Daten im Schieberegister.

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Damit wird zwar eine gewisse Verringerung der zur Ausübung des Zugriffs auf den Speicher notwendigen Anzahl der Verschiebungen erreicht, im Zuge fortschreitender und anzustrebender Geschwindigkeitserhöhungen beim Betrieb derartiger Speicher ist jedoch eine weitere Verminderung der Zugriffszeit erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Speicher der eingangs genannten Art zu erstellen, dessen durchschnittliche Zugriffs zeit weiter wesentlich herabgesetzt ist.

Die Lösung der gegebenen Aufgabe ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Damit werden die Vorteile einer wesentlichen Herabsetzung der für den Zugriff notwendigen Anzahl von Verschiebungen erreicht, wodurch siehwesentlich kürzere Zugriffszeiten gegenüber der im Stand der Technik genannten gleichartigen Speichereinrichtung ergeben.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in einem Diagramm eine Schieberegisteranordnung

in einem erfindungsgemäßen Speicher,

Fig. 2 symbolisch bestimmte Positionen von zwei von

insgesamt K Positionsschieberegistern der Fig. 1 und die Art der Verschiebung sowie Eingabe-Ausgabeverbindungen ,

Fig. 3 die Anordnung eines gemäß der Erfindung herge

stellten Magnetblasendomänen-Schieberegisters,

Fig. 4 in einem Blockdiagramm Steuer- und Zugriffs

schaltungen für das in Fig. 3 gezeigte Magnetblasenschieberegister,

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Fig. 5 ■ in einem Blockdiagramm die Steuerung für die

Register der in den Fign. 1 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiele und für die Umordnung ihrer Seiten nach dem Erfindungsgedanken, und

Fig. 5A eine Vergleicherschaltung, die in der in Fig. 5

gezeigten Adreßvergleichseinheit benutzt werden kann.

Fig. 1 zeigt teilweise in Form eines Diagrammes drei kongruente Klassen von Speicherregistern N, N+l und N-I, von denen jedes für separaten Zugriff und Seitenumordnung gemäß der Erfindung ausgelegt ist. Jede Klasse besteht aus Schieberegistern, die in der Fig. in Längsrichtung verlaufen und schieben, und jedes Register K Schiebepositionen hat, wobei K gleich der Seitenspeicherkapazität der Klasse ist. Jede Seitenschiebeposition dieser Register enthält alle Bits einer Seite. Daher gibt es eine Gruppe von Registern d, deren Anzahl gleich der Anzahl der Datenbits pro Seite und eine Gruppe a, deren Anzahl gleich der Adreßbits pro Seite ist. Die Register werden gleichmäßig verschoben, so daß die Seiten nacheinander von einer Position in die nächste geschoben werden. Die Position K ist die zur Adressenprüfung und für den Lese-Schreibzugriff vorgesehene Seitenposition.

Fig. 2 zeigt, wie Seiten einer Klasse von Registern vorgeschoben werden und wie Zugriff darauf ausgeübt wird. In dieser Figur sind die Rechtecke symbolisch für die topologischen Einheiten oder Speicherzellen eines statischen Zweiweg-Schieberegisters, wie es in Fig. 3 gezeigt ist und nachfolgend beschrieben wird. Es sind nur zwei Register der Klasse dargestellt und zwar das Datenregister d erster Ordnung und das Register a am gegenüberliegenden Ende für das Seitenadreßfeld. Zwischen den beiden dargestellten Registern liegt der Rest der Datenregister d und alle Adreßregister a der Fig. 1. Sie haben dieselbe Anzahl Speicherzellen wie die beiden dargestellten Register und dieselben Verschiebeverbindungen zur gleichmäßigen Verschiebung aller Register.

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In Fig. 2 sind alle Register zur Verschiebung in zwei verschiedenen Schleifen verbunden, von denen die eine Schleife L alle Positionen einschließlich der K-Positiori und die zweite Schleife L_ alle Positionen mit Ausnahme der K-Position umfaßt. Der Lese- und Schreibzugriff erfolgt zu jeder Bitposition einer Seite in der K-Position gemäß Darstellung über die mit AUS/EIN beschrifteten Leitungen. Die Datenklasse kann daher zu Beginn seitenweise geladen werden, indem man in die Zellen der K-Position schreibt und dann deren Inhalt in den Schleifen L um eine Position in die erste Speicherstufe verschiebt. Diese abwechselnde Eingabe- und Schiebeoperation wird fortgesetzt, bis die ersten beiden eingegebenen Seiten in den Positionen K und K-I enden.

Die Datenklasse wird in den Schieberegistern in zwei Gruppen gespeichert. In jeder Gruppe werden die Seiten nach der letzten Benutzung geordnet. Eine Gruppe enthält alle ungeradzahligen Seiten in der Seitenadreßfolge und die andere die geradzahligen Seiten in dieser Folge. Mit der letzten oder wertniedersten Zahl a in der Seitenadresse a₀ bis a kann also zwischen den Gruppen unterschieden werden. Handelt es sich bei der Zahl um eine binäre Eins, bezeichnet sie eine ungeradzahlige Seite, ist die Zahl eine binäre Null, bezeichnet sie eine geradzahlige Seite. Wenn eine Anforderung für den Zugriff auf eine Klasse erfolgt, wird die Adresse der gewünschten Seite mit den Adreßbits a_Q bis a der Seite in der Position K verglichen. Stimmen sie überein, erhält man Zugriff zur angeforderten Seite ohne eine Verschiebung. Stimmen die beiden Adressen nicht bei diesem ersten Vergleich überein, muß die die angeforderte Seite enthaltende Gruppe identifiziert werden, bevor auf die jeweilige Seite Zugriff ausgeübt wird. Zu diesem Zweck wird die wertniedere Bitposition a der Seitenadresse a_Q bis a untersucht. Ist dieses Bit eine 0, steht die Seite in der die geradzahligen Seiten enthaltenden Gruppen und die Zugriffsverschiebüng erfolgt entgegen dem Uhrzeigersinn in der Schleife L Ist das Bit eine 1, steht die Seite in der die ungeradzahligen Seiten enthaltenden Gruppe und die Zugriffsverschiebung erfolgt

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im Uhrzeigersinn in der Schleife L . Wenn die Schieberichtung einmal festgelegt ist, werden die Schieberegister um eine Bitposition in dieser Richtung auf der Schleife L verschoben"und die Adreßbits der in die Position K durch die Verschiebung gesetzten Seite werden mit denen der angeforderten Seite verglichen. Bei einer Übereinstimmung erfolgt der Zugriff zu der Seite in der Position K. Liegt keine Übereinstimmung vor, wird mit der beschriebenen Schiebe- und Vergleichsreihenfolge die angeforderte Seite weitergesucht, bis eine Übereinstimmung erzielt wird.

Wenn eine Seite aus irgendeiner anderen Position des Registers einmal in die Position K gesetzt wurde, muß das Register umgeordnet werden, um die Daten in ihre richtige Gruppe und Benutzungsreihenfolge zurückzusetzen. Diese Umordnung erfolgt in der Schleife .L_ so, daß die Seite, auf die Zugriff ausgeübt wird, in der Position K verbleibt.. Wenn die Seite, auf die Zugriff ausgeübt wird, eine geradzahlige Seite ist (a = O), werden die Daten in der Schleife. L₃ im Uhrzeigersinn verschoben« Wenn die Seite, auf die Zugriff ausgeübt wird, vor dem Zugriff eine ungeradzahlige Seite war, (a = 1), werden die Daten in der Schleife L₉ im Uhrzeigersinn verschoben. Die Anzahl der Verschiebungen hängt von der Seite ab, auf die vorher Zugriff ausgeübt wurde. Wenn diese Seite aus derselben Gruppe stammt wie die Seiten, auf die gerade Zugriff ausgeübt wird, sind zur Umordnung genauso viele Verschiebungen erforderlich wie zur Ausübung des Zugriffs. Wenn die Seite, auf die vorher Zugriff ausgeübt wurde, jedoch aus der anderen Gruppe stammt, dann ist eine Verschiebung weniger erforderlich als zur Ausübung des Zugriffs auf die momentan- benötigte Seite. Da die Position K aus der Umordnungsschiebeschleife L„ ausgeschlossen ist, kann auf die angeforderte Seite in der Position K trotz der Verschiebung in der Schleife L" Zugriff ausgeübt werden.

Dieses neue Ordnungsschema resultiert in einer Leistungsver- " besserung bei der Ausübung des Zugriffs auf Daten, wobei die Daten in bestimmten Schieberegisterpositionen stehen. Wenn die Adreß-

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seite die vorletzte benutzte oder die in der Benutzungsfolge vorletzte benutzte Seite war, ergibt sich keine Verbesserung. Bei Seiten, die jedoch in irgendeiner anderen Position der Benutzungsreihenfolge stehen, sind zur Ausübung des Zugriffs auf eine ähnlich geordnete Seite sowie zur Umordnung der Daten nach dem Zugriff durchschnittlich weniger als die Hälfte der Verschiebungen notwendig, die für diese Operationen in dem Speicher der vorerwähnten US-PS 3 670 313 erforderlich sind.

Das Blasendomänenschieberegister

Fig. 3 zeigt in einer geschlossenen Schleife ein Schieberegister mit K Positionen. Es sind ein Überlagerungsmuster aus T- und I-Permalloystäben für die Schieberegisterstufen, Leitermuster für die Steuerung und das zugehörige Domänenplättchen 210 gezeigt. Das Plättchen 210 steht wie alle Plättchen, aus denen derartige Magnetdomänen-Schieberegister hergestellt werden, unter dem Einfluß eines Vormagnetisierungsfeldes, welches rechtwinklig zur I^Ίättchenebene ausgerichtet ist. Die Blasen werden von einem Permalloymuster in ein anderes verschoben, indem man die der Blase nächstgelegenerrPermalloymuster kreisförmig sequentiell magnetisiert. Diese kreisförmige Magnetisierung wird von einem Drehmagnetfeld 211 vorgenommen, welches in der Ebene des Plättchens 210 liegt und entweder im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeiger gedreht werden kann. Auf den Permalloymustern enthält die Zeichnung Ziffern, die den Ziffern für die Feldrichtung in der Ebene entsprechen. Diese Ziffern zeigen, wo eine Blase in einem der Permalloymuster steht, wenn das Feld in der Ebene in die entsprechend numerierte Richtung gerichtet ist. Es wird angenommen, daß am Anfang keine Daten im Register gespeichert sind und die Beschreibung beginnt daher mit der Anfangsspeicherung im Register, wird anschließend mit dem Auslesen aus dem oder Schreiben in das Register fortgesetzt und behandelt schließlich die Umordnung der Daten derart, daß die zuletzt benutzten Daten der Zugriffsposition am nächsten stehen.

Der vergrößerte Permalloy-T-Stab 212 funktioniert als kern-PO 972 043 409822/0781

bildendes Element. Dieser kernbildende Stab 212, im folgenden Kernstab genannt, ist doppelt so lang wie jeder andere Stab im Schieberegister. Wegen seiner zusätzlichen Länge kann dieser Kernstab 212 zur Erzeugung der Mutterblase 213 für das Register verwendet werden/ weil er bei einer niedrigeren Feldstärke als die anderen Muster im Register in den Sättigungszustand übergeht und so die Erzeugung einer Blase auf dem Kernstab 212 durch das Drehfeld 211 gestattet, ohne daß Blasen an anderen Punkten im Register erzeugt werden. Während sich das Feld gegen den Uhrzeigersinn in die Richtung 4 dreht, wird am Punkt 4 auf dem Kernstab 212 eine Blase gebildet. Wenn sich das Feld weiter entgegen dem Uhrzeigersinn dreht, wird die Blase auf einer Permalloy-Blasenerzeugungsplatte 214 in die Position 3 gezogen. Wenn sie sich einmal in der Position 3 befindet, bildet die Blase 213 die Mutterblase, aus der alle anderen im Speicher zu benutzenden Blasen erzeugt werden.

Von der Blasenerzeugungsplatte 214 werden Blasen in die Zugriffsstufe 215 des Speichers und von dort in die anderen Speicherpositionen übertragen. Zur Erklärung dieses Vorganges wird angenommen, daß keine Daten im Speicher gespeichert sind und das Drehfeld 211 gegen den Uhrzeigersinn gedreht wirdo Weiter wird angenommen, daß eine 1 in das Register geschrieben werden soll. In diesem Fall wird die Mutterblase 213 dann in zwei Zweierpositionen gezogen, von denen die eine auf der Blasenerzeugungsplatte 214 und die andere auf dem T-Schreibsteuerstab 216 liegt. Während sich das Feld weiter dreht, dehnt sich die Mutterblase 213 aus und springt schließlich zurück, wobei sie eine Blase im T-Schreibsteuerstab 216 hinterläßt. Damit wird eine 1 in den T-Schreibsteuerstab gesetzt, die dann in die Zugriffsposition des Registers einzusetzen ist. Um eine O auf den T-Schreibsteuerstab 216 zu legen, wird ein Schreibstrom an das gedruckte Schreibsteuermuster 217 so angelegt, daß er dem durch den THBchreibsteuerstab erzeugten Feld entgegenwirkt, wenn das Drehfeld in der Richtung 2 steht. Durch diesen Steuerstrom wird die Mutterblase 213 nicht zum T-Schreibsteuerstab 216 gezogen und es steht keine

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Blase in der Zweierposition des T-Schreibsteuerstabes. Durch Steuerung des Stromes im gedruckten SchreibSteuermuster 217 kann man daher feststellen, ob eine 1 oder eine 0 auf den T-Schreibsteuerstab 216 gelegt ist. Wenn eine Blase auf den T-Schreibsteuerstab 216 gelegt wird, wurde eine 1 erzeugt. Wenn keine Blase auf den T-Schreibsteuerstab 216 gelegt wird, wurde eine 0 erzeugt.

Die fortgesetzte Drehung des Drehfeldes 211 entgegen dem Uhrzeigersinn verschiebt das Feld in die Position 3, wodurch die Blase auf dem T-Schreibsteuerstab 216 in das primäre Permelloymuster 218 der Zugriffsstufe 215 des Schieberegisters gesetzt wird. Wenn sich das Feld weiter gegen den Uhrzeigersinn dreht, wird die Blase in die Position 2 gesetzt, wo sie in die Zugriffsposition des T-Stabes 222 gelangt. Dieser Punkt auf dem Stab ist der Abfühlpunkt für die Speicherkette. Wenn die Blase die Bitabfrageleitungen 224 unter dem T-Stab 222 kreuzt, ruft sie eine Flußänderung in den Bitabfrageleitungen hervor, die durch eine Widerstandsänderung des magnetoresistiven Elementes 225 in der Leitung abgefühlt werden kann. Diese Abfühlung während des ersten Schreibzyklus stellt sicher, daß die richtigen Daten in die Zelle geschrieben werden, da auf diese Weise festgestellt werden kann, ob eine Blase bestimmungsgemäß in der zweiten Position vorhanden ist oder nicht.

Die Daten in der Zugriffsposition oder der K-Position dieses K-Bit großen Schieberegisters müssen in die Position K-I der Schieberegister gesetzt werden. Dieses Umsetzen erfolgt durch kontinuierliche Drehung des Feldes entgegen dem Uhrzeigersinn, so daß die Blase aus der Abfühlposition 2 der Zugriffsposition des T-Stabes 222 über die Spitze des T-Stabes in die vierte Position und weiter in die dritte Position des Ausgangs-Permalloymusters 226 für die Zugriffsposition bewegt wird. Wenn die Blase in der Position 1 auf dem Ausgangsmuster 226 ankommt, verläßt sie die Zugriffsposition 215 des Registers und tritt in die erste Position des Registers ein. An diesem Punkt befindet sie sich in der Haupt-

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schleife 228 des Registers, und während sich das Feld weiter gegen den Uhrzeigersinn dreht, bewegt sich die Blase in der Hauptschleife des Registers in Richtung des Pfeiles 230 von der ersten Registerposition in die zweite, dritte usw. Die Blase läuft also in der Reihenfolge der Blasenpositionszahlen vom Ausgangsmuster 226 zum I-Stab 230, zum T-Stab 234, zum I-Stab 236 usw. entlang der.unteren Zeile der T-Stäbe und dann entlang ihrer oberen Zeile. Dieser Vorgang läuft weiter, bis das Informationsbit in die zweite Position am Eingangspermalloymuster 218 für die Zugriffsposition gesetzt wird, wo es in der Position K-I des Schieberegisters steht. Wenn das der Fall ist, sind Daten in der zweiten Position in jedem peripheren T-Stab der Hauptschleife des Speichers gespeichert worden mit Ausnahme der Position 2¹ auf dem Ausgabemuster 226. Um diese Position zu füllen, wird das Drehfeld umgekehrt, wenn die Endblase für die Hauptschleife in der vierten Position des Ausgabemusters 226 steht. Das Drehfeld 211 wird dann im Uhrzeigersinn gedreht, um das Register zu füllen, bis die Blase in die Position 2¹ gesetzt und das Register voll ist. Wenn das Register voll ist, können die Daten unter dem Einfluß des Vormagnetisierung'sfeldes im Register stehen gelassen werden bis sie für den Zugriff bereit sind.

Bei der Dateneingabe gemäß obiger Beschreibung werden alle Bits von selten in der ungeradzahligen Gruppe, oder die Bits, die mit a = 1 bezeichnet sind, zuerst in der Reihenfolge eingegeben, in der sie zuletzt benutzt wurden, oder in der Reihenfolge, in der sie vermutlich benutzt werden. Wenn die Bits von der ungeradzahligen Seite einmal eingegeben worden sind, werden die Bits von allen Seiten in der geradzahligen Gruppe, oder die durch a - 0 gekennzeichneten, in der umgekehrten Reihenfolge ihrer letzten Benutzung eingegeben. Durch eine derartige Dateneingabe stehen nach Eingabe des letzten Bits die Bits der zuletzt benutzten Seite in der Position K des Registers, wobei die Bits von den geradzahligen Seiten (a = 0) am Registerende der Position 1 und die Bits von den ungeradzahligen Seiten (a =1) am Registerende K-I stehen.

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Um ein Bit aus der geradzahligen Gruppe in das Schieberegister zu lesen, wird das Drehfeld entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht. Wenn angenommen wird, daß das an der Bitposition 2 des T-Stabes 238 gespeicherte Bit von einer geradzahligen Seite stammt, dann veranlaßt die Drehung des Magnetfeldes die Verschiebung der Daten aus der Position 2 des T-Stabes 238 in die Position 2 des Eingabemusters 218 für die Zugriffsposition 215 des Speichers. Bei dieser Lage befindet sich das Datenbit, auf das gerade Zugriff ausgeübt wird, in der Position K-I des Speichers. Um das Datenbit aus der Hauptschleife 232 herauszunehmen und es in die Zugriffsposition zu bringen, wird ein Steuerimpuls an die gedruckte Schiebesteuerung 240 angelegt. Dieser ruft ein Feld hervor, welches dem in der Stellung 4 des Eingabemusters erzeugten Feld für die Zugriffsstufe entgegengesetzt ist und dieses aufhebt, wenn das Drehfeld in Richtung 4 gerichtet ist. Die Blase wird daher zur Position 4' in der Zugriffsstufe 215 abgelenkt und läuft nicht im geraden Muster zur Position 4 in der Hauptschleife 22ö weiter. Während das Feld sich weiterdreht, läuft die Blase der Reihe nach von der Position 4' in die Position 3 im Eingabemuster 218 und von dort in die Position 2 im T-Stab 222, wo sie durch die Widerstandsänderung in der Bitabfrageleitung 224 abgefühlt wird. Wenn sie einmal abgefühlt ist, läuft die Blase weiter im T-Stab 222 zur Position 4, wo ein Impuls wahlweise an das Löschmuster 224 angelegt werden kann, um die Blase zu zerstören oder nicht. Wenn die gelesenen wieder verwendet und somit die Blase nicht zerstört werden soll, wird an das Löschmuster 224 kein Impuls angelegt und die Daten werden in die Hauptschleife beim nächsten Zugriff zurückgesetzt. Wenn jedoch in die Bitposition neue Daten geschrieben werden sollen, wird ein Impuls an das Löschmuster 224 zum Zerstören der Blase angelegt. Mit der Löschung der Daten werden neue Daten in die Zugriffsposition 215 genauso gesetzt, wie es im Zusammenhang mit der Anfangsladung des Registers und gleichzeitig mit der Bewegung der Daten, auf die Zugriff ausgeübt wird, aus der Position 2 in die Position 4 des T-Stabes beschrieben wurde. Dabei wird wieder angenommen, daß eine 1 in das Register geschrieben werden soll. Die Mutterblase 213

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wird dann in zwei Zweierpositionen herabgezogen, von denen sich eine auf der Blasenerzeugungsplatte 214 und die andere Zweierposition auf dem T-Schreibsteuerstab 216 befindet. Bei fortgesetzter Drehung des Feldes dehnt sich die Mutterblase 213 aus und schnappt schließlich zurück, wobei sie eine Blase in dem T-Schreibsteuerstab 216 hinterläßt. Dadurch wird eine 1 auf den T-Schreibsteuerstab gesetzt, die dann in die Zugriffsposition des Registers zu setzen ist. Um auf den T-Schreibsteuerstab 216 eine 0 zu setzen, wird ein Steuerstrom an das gedruckte Schreibsteuermuster 217 so angelegt, daß»er dem durch den T-Stab erzeugten Feld entgegenwirkt, wenn sich das Drehfeld in Richtung 2 befindet. Die Mutterblase 213 wird daher nicht zum T-Schreibsteuerstab 216 gezogen und auf diesem keine Blase erzeugt.

Wenn Daten einmal in die Zugriffsposition umgeschrieben wurden, müssen die Daten in der Hauptschleife 228 des Schieberegisters in der Reihenfolge ihrer letzten Benutzung umgeordnet werden. Dazu wird die Drehrichtung des Feldes 211 in den Uhrzeigersinn umgekehrt. Alle Daten in der Hauptschleife müssen hierzu in der Richtung 244 um dieselbe Anzahl von Verschiebungen verschoben werden, die zur Bewegung der Daten in die Zugriffsposition in Richtung 232 erforderlich war. Wenn die Drehung auf diese Weise umgekehrt wurde, beginnen sich die Daten In der Hauptschleife 228 in der durch den Pfeil 244 angegebenen Richtung zu bewegen, bis sie in der richtigen Reihenfolge neu geordnet sind. Gleichzeitig fließen Daten in der Zugriffsposition kontinuierlich in der Schleife 246 zwischen der Position 2 auf dem T-Zugriffspositionsstab 222, der Position 3 auf dem Eingabemuster 218, der Position 4 auf dem Blasenerzeugungsstab 216 und der Position 1 auf dem I-Stab 248. In dem in Fig. 3 gezeigten Schieberegister können' also Daten in die Zugriffsposition zum Lesen und Schreiben geschoben werden und während sie dort festgehalten werden, können die anderen Daten umgeordnet werden.

Bisher wurde das Verfahren zur Ausübung des Zugriffs auf ein Bit einer geradzahligen Seite beschrieben. Dabei wurden die Zugriffsverschiebungen durch eine Drehung des Magnetfeldes entgegen dem

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Uhrzeigersinn und die Umordnungsverschiebungen durch eine Drehung im Uhrzeigersinn gesteuert. Bei der Ausübung des Zugriffs auf ein Bit einer ungeradzahligen Seite wird die Reihenfolge der Felddrehung umgekehrt, d.h. der Zugriff erfolgt durch eine Drehung des Magnetfeldes im Uhrzeigersinn und die Umordnung durch eine Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn.

Zur Illustration wird angenommen, daß ein Bit von einer ungeradzahligen Seite auf der Bitposition 2 des T-Stabes 238 gespeichert ist und sich das Magnetfeld im Uhrzeigersinn dreht. Dann werden die Daten über die Bahn 228 in der Richtung 228 verschoben, bis sie die Bitposition 1 auf dem Muster 226 erreichen. Befinden sie sich einmal in der Position 1, werden die Daten aus der Bahn 228 in die Bitposition 2¹ durch ein Steuersignal abgelenkt, welches an die Schiebesteuerung 340 angelegt wird. Während sich das Feld weiter im Sinne des Uhrzeigers dreht, läuft die Blase dann weiter in die Position 3 des Musters 226 und von dort zur Position 4, Position 1 und Position 2 des Musters 222, wo sie abgefühlt wird. Wenn sie einmal abgefühlt wurde, kehrt die Blase in die Hauptschleife 228 über das Muster 218 zurück. Die Datenbewegung in dieser Bahn läuft weiter, bis das Bit von der gewünschten Seite oder das ursprünglich in der Position 2 des T-Stabes 238 gespeicherte Bit an der Bitposition 2 des T-Stabes 222 abgefühlt wird. Wenn das der Fall ist, wird der Schiebesteuerimpuls von der Leitung 34O genommen und die Richtung der Felddrehung gegen den Uhrzeigersinn verändert, so daß Daten in der Hauptschleife 228 sich in Richtung des Pfeiles 232 bewegen. Dabei sind alle Bits im Schieberegister eingeschlossen mit Ausnahme des Bit in der Zugriffsposition. Der Vorgang läuft weiter, bis die Datenbits in zwei Gruppen in der oben beschriebenen Benutzungsreihenfolge umgeordnet sind. Bei weiterer Umordnung bewegt sich das ursprünglich in der Position 2 des Musters 222 befindliche und jetzt in Zugriffsposition stehende Bit im Muster 222 zur Position 1 und dann zur Position 4. Befindet sich das Bit einmal in Position 4, läuft es in der Schleife 346 weiter, bis die Umordnung abgeschlossen ist und geht dann von der Position 4 des Musters 222 in die Position

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des Musters 226₁ in die Position 2 des Musters 316, in Position des Musters 348 arid zurück in Position 4 des; Musters: 222.

Die gezeigte ÄnördrtiMg nutzt die zwangsläufige Zweiwegnatur der Bewegung von Magnetiilasen im Blasendömänenschieberegisüer und liefert die beiden D&ten^er^ragungsschleiferk ohne eine wesentliche Erhöhung der Flache auf dent Plättchen fur das Schieberegister. Wegen der beschriebenen Saitenanordnung können hierin außerdem: sehr grröße Mkgnetblasend'omänenschleifen ntit durchschnittlich sehr kurzen zugriffsveEzögerungen, verglichen mit Willkürlieh: in Solchen Registern gespeicherten Daten, benutzt werden.» örffiöcflicht eine sehr wirksame Herstellung von Blasendomänen-

4 zeigt ein Biöökdiägrämm· von Schaltungen zur Erzeugung und

elektrischer Signale für den Zugriff zu den in Fig. 3 gezeigtem Schieberegistern. Bei den dargestellten Blocks handelt es sich um Staödar^dtrelber, Verriegelungssehaltungen und VergleicherSchältungen, die nicht im einzelnen dargestellt sind', da sie keinen 5teii der Erfindung bilden.

Fig. 5 z"eig:t die Steuerschaltung für die Register einer Klasse des in den Fign. 1 und -2 dargestellten ÄusführungsbeiSpieles _r welches die in den Fign. 3 und 4 gezeigten Schieberegister und Verbindungen benutzt* Es sind d Ädreßregisteii (nur das erste und letzte dargestellt) _f a. Adreßregister (nur das erste und letzte dargestellt)r K-I (nächste} und I (weiteste) gezeigt. Die beiden Schleifen für die Register sind wie in Fig. 2 mit Ir_ für die Schleife einschließlich Position K und L₂ für die Schleife ausschließlich Position K bezeichnet»

Die Adreßbits der Position K der Adreßregister werden über Leitungen 100 an die entsprechenden Anschlüsse einer mit AGU bezeichneten Ääreßvergleichereinheit geleitet., Jedes K-Pösitionsbit der Dätenregister hat eine Ausgabe von seiner Ausgabeschaltung der Figv 4 zu einem mit A-3 bezeichneten UND-Glied, dessen

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anderer Anschluß von einem Signal auf der Leitung 104 vorbereitet wird, sowie zwei Eingabeleitungen 1O7 und zwei UND-Glieder A-2, die entsprechend an die Eingang&leitungen eines jeden Bitschieberegisters angeschlossen sind. Die OND-Olieder A-3 haben Datenäusgabeleitungen 108 zur übertragung der Daten von den entsprechenden K-Positionen der Datenregister an die Benutzereinheit des Systems. Die UND-Glieder A-2 haben Eingangsleitungen SCHREIBEN von der Datenquelle des Systems, die einen Anschluß der UND-Glieder vorbereiten, deren anderer Anschluß vom Signal auf der Leitung 104 vorbereitet wird. (Die nicht dargestellten Eingangsleitungen zu den Anschlüssen 112: der K-Positionen der Adreßregister werden nur verwendet, wenn am Anfang alle Register der Klasse geladen werden und können z.B. von einem Zähler kommen.)

Eine Zugriff zu einer Seite fordernde Benutzereinheit sendet jedes Adreßbit dieser Seite über die Leitungen 118 an die UND-Glieder A-I, die entsprechend vorbereitet sind, und von denen die Bits über die Leitungen 120 an die entsprechenden Bitpositionen des Speicheradreßregisters MAR geleitet werden. Die Bits vom MÄR werden wiederum an entsprechende Anschlüsse der Adreßvergleichereinheit ACU über die Leitungen 122 geleitet. Zur Steuerung der Verschiebung wird außerdem das wertniedere Adreßbit a auf die Leitung 220 gelegt. Während in Fig. 5 nur zwei der erwähnten Leitungen und Schaltgliedern gezeigt sind entsprechend zwei Registern der ganzen Adreßregister, sind natürlich mehrere vorhanden.

Die ACU kann eine konventionelle Vergleicherschaltung benutzen, die ein Ausgangssignal auf einer Leitung KEINE ÜBEREINSTIMMUNG erzeugt, wenn eines der verglichenen Bits nicht mit dem anderen übereinstimmt und die ein Ausgangssignal auf einer Leitung mit der Beschriftung ÜBEREINSTIMMUNG erzeugt, wenn alle verglichenen Bits übereinstimmen. Die in Fig. 5A gezeigte ACU-Schaltung wird anschließend näher beschrieben. Das MAR ist ein konventionelles Speicherregister, welches seine 1- oder O-Bitwerte an die Leitungen 122 legt.

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Gleichzeitig mit dem Laden des MAR sendet die Benutzereinheit ein Signal auf eine Leitung SUCHEN über das ODER-Glied 124 und ein Signal auf einer Leitung VERGLEICH erregt die Vergleicherschaltung. Wenn die angeforderte Adresse die derjenigen Seite ist, auf die zuletzt Zugriff ausgeübt wurde, steht diese Seite in der Position K und die ACU liefert ein Ausgangssignal auf die Leitung ÜBEREINSTIMMUNG, welches der'Benutzereinheit anzeigt, daß die gewünschte Seite in Zugriffsposition steht. Das Ausgangssignal auf der Leitung ÜBEREINSTIMMUNG gelangt auch zur Leitung 104 und erregt die UND-Glieder A-2 zum Anlegen der von der Benutzereinheit auf den Leitungen SCHREIBEN 0 gegebenenfalls gelieferten Datensignale an die Eingabeschaltung der Datenzellen der K-Position.. Das· Signal ÜBEREINSTIMMUNG auf der Leitung 104 erregt auch die UND-Glieder A-3 zum Auslesen, so daß die Benutzereinheit wahlweise Lesen oder Schreiben kann. Das Ausgabesignal ÜBEREINSTIMMUNG auf der Leitung 104 erregt auch einen Anschluß des UND-Gliedes A-6, dessen anderer Anschluß durch den K-Positions-Zweiwegzähler erregt wird und legt ein Signal an die Benutzereinheit über eine Leitung KLASSE VERFÜGBAR, welches anzeigt, daß die Benutzereinheit mit einer anderen Suche beginnen kann, sobald sie ihre Lese- oder Schreiboperation beendet hat. Die Lese Schreibtore A-2 und Ä-3 bleiben erregt, solange die Benutzereinheit ihr Signal auf der Suchleitung aufrechterhält.

Wenn die Seite mit der angeforderten Adresse nicht in der K-Position steht, schaltet das resultierende Ausgangssignal der ACU auf der Leitung KEINE ÜBEREINSTIMMUNG eine mit NML in der Zeichnung bezeichnete Verriegelungsschaltung ein. Die Ausgabe der NML auf .eine Leicung "EIN" läuft über die Leitung 126 zum ODER-Glie'd 124 und verriegelt die ACU im Suchvergleich. Durch die Ausgabe eines Signales auf der Leitung "EIN" werden auch die vorher durch dieses Signal über den Inverter 128 und die Leitung 130 bei abgeschalteter NML-Verriegelung erregten UND-Glieder A-I für die angeforderte Adresse abgeschaltet. Weiterhin wird durch die Ausgabe des Signales auf der Leitung "EIN" ein Anschluß der UND-Glieder A-4 und A-5 erregt, deren anderer Anschluß entsprechend durch das

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invertierte Signal und das jetzt invertierte Signal vom Antivalenzglied OE erregt wird. Die Eingänge zu OE sind das auf der Leitung 220 empfangene Adreßbit a und das auf der Leitung empfangene Signal ÜBEREINSTIMMUNG von der ACU. Wenn also die NML verriegelt ist und die Adreßleitung 220 und die Leitung Übereinstimmung 104 beide auf binär 1 oder binär O stehen, wird durch die Ausgabe des UND-Gliedes A-4 die Schiebesteuerung LINKS in Fig. 5 die SCHIEBESTEUERSCHÄLTUNG erregt. Wenn andererseits die NML verriegelt ist und eine aber nicht beide Leitungen 220 und 104 eine binäre 1 führt, dann erregt das UND-Glied A-5 die Linksschiebesteuerung. Die vorher durch das Fehlen eines Ausgangssignales auf der Leitung NML "EIN" über die Leitung 140 und den Inverter 142 sowie die Leitung 144 zum Eingang HALTEN der Schiebesteuerschaltung erregten Haltesteuerleitungen der Schiebesteuereinheit werden jetzt durch den invertierten Ausgang des Signales von der Leitung NML "EIN" abgeschaltet.

Der Block 200 ZWEIWEG-POSITIONSZÄHLER in Fig. 5 kann aus einem geeigneten Zähler bestehen, der in einer Richtung die Anzahl der Verschiebungen der Schiebesteuerschaltung bei einer Suche bis zum Auffinden der gesuchten Seite aufwärts und in der anderen Richtung bis zum Erreichen der Zahl O abwärts zählt.

Der ZWEIWEG-POSITIONSZÄHLER 200 liefert ein Ausgangssignal auf die Leitung 301, wenn die Anzahl der Rückstellverschiebungen um 1 kleiner ist als die Anzahl der Zugriffsverschiebungen, und er liefert ein Signal auf die Leitung 302, wenn die Anzahl der Rückstellverschiebungen gleich der Anzahl der Zugriffsverschiebungen ist. Wenn beispielsweise angenommen wird, daß das Steueradreßbit a auf der Leitung 220 eine binäre 0 ist und damit eine geradzahlige Seite bezeichnet, so wird dadurch die Linksverschiebung der Schiebesteuerung über die Leitung 138 erregt. Wenn weiter angenommen wird, daß die erste Linksverschiebung die gewünschte Seite bringt, so wird dadurch die Leitung ÜBEREINSTIMMUNG 1O4 erregt, wodurch die Leitung 138 abgeschaltet und die Leitung erregt wird, zur Vorbereitung der Rechtsverschiebung zur Rück-

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stellung.

Um die Rückstellverschiebung zur steuern, hält die Adressenprüf-Vferriegelungsschaltung 310 den Wert des Adreßbits a der Seite fest, auf die vorher Zugriff ausgeübt wurde. Die Ausgabe der Ädressenprüfverriegelungsschaltung 310 und das momentan steuernde Adreßbit werden in das Antivalenzglied 311 geleitet. Die Ausgabe der Adressenprüf-Verriegelungsschaltung 310 ist somit 0, wenn die Zahl der Rückstellverschiebungen gleich der Anzahl der Zugriffsverschiebungen ist, und sie ist 1, wenn die Zahl der Rückstellverschiebungen um 1 kleiner ist als die die Anzahl der Zugriffsverschiebungen. Die Steuerung selbst erfolgt durch die UND-Glieder 312, 313 und den Inverter 314. Die Zählerausgänge 301'und 302 zu den UND-Gliedern 312 und 313 zeigen entsprechend an, wenn die Rückstellschiebezahl um 1 kleiner ist bzw. gleich der Zugriff sschiebezahl ist. Die Leitung 202 wird erregt, wenn die Rückstellverschiebung abgeschlossen ist. Zu diesem Zeitpunkt werden die UND-Glieder 315 durch das Ausgangssignal der monostabilen Kippschaltung 316 erregt. Diese Schaltung erzeugt einen kurzen Impuls, wenn das UND-Glied A-6 erregt wird.

Das Ausgangssignal des UND-Gliedes A-6 entriegelt die NML-Verriegelung über die Leitung 162, die an ihren Entrlegelungsanschluß AUS führt und sendet das Signal KLASSE VERFÜGBAR an die Benutzereinheit. Das Fehlen eines Signals auf der NML "EIN"-Leitung schaltet das UND-Glied A-5 ab, hält das UND-Glied A-4 abgeschaltet und stellt alle Registerpositionen über die Leitung 140, den Inverter 142, die Leitung 144 und die Halteverbindungen der Fig. 4 auf HALTEN zurück.

Wenn die gewünschte Seite durch den ersten und zweiten Vergleich nicht ermittelt werden kann, läuft die Zugriffsverschiebung weiter, bis die gewünschte Seite die Position K erreicht, weil das Ausgangssignal auf der Leitung NML EIN die UND-Glieder A-4 oder A-5 eingeschaltet hält. Das resultierende Ausgangssignal ÜBEREINSTIMMUNG erzeugt dann dieselben Operationen, die soeben

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für den Fall einer Übereinstimmung bei der ersten Verschiebung beschrieben wurden.

Die Vergleicherschaltung der in Fig. 5A gezeigten ACU arbeitet mit Antivalenzgliedern 170, deren beide Eingänge entsprechend mit der Leitung 1OO von den K-Positionsadreßbits und den Leitungen 122 von den MAR-Adreßbits verbunden sind. Die Ausgangsleitungen 172 der Antivalenzglieder 170 sind an ein ODER-Glied 174 angeschlossen. Die Ausgangsleitung 176 dieses ODER-Gliedes ist mit einem Anschluß eines ersten UND-Gliedes 178 und über den Inverter 18O mit einem Anschluß eines zweiten UND-Gliedes 182 verbunden. Die anderen Anschlüsse der UND-Glieder 178 und 182 werden von dem Signal auf der Leitung VERGLEICH der Fig. 5 vorbereitet. Der Ausgang des UND-Gliedes 178 ist mit der Leitung KEINE ÜBEREINSTIMMUNG, und der Ausgang des UND-Gliedes 182 mit der Leitung ÜBEREINSTIMMUNG verbunden.

Da das mit zwei Eingangsanschlüssen versehene Antivalenzglied nur ein Ausgangssignal liefert, wenn seine beiden Eingänge unterschiedlich sind, erzeugt eine Differenz zwischen den Werten der entsprechenden Bits auf den Leitungen 100 und 122 ein Ausgangssignal ihres Antivalenzgliedes 170, das an die Leitung 176 über das ODER-Glied 174 und über das UND-Glied 178 an die Leitung KEINE ÜBEREINSTIMMUNG gelegt wird, wobei durch den Inverter 180 dann kein Signal an der Leitung ÜBEREINSTIMMUNG liegt. Wenn alle verglichenen Bitwerte übereinstimmen, liefern die Antivalenzglieder 170 und auch das ODER-Glied 174 und das UND-Glied 178 kein Ausgangssignal auf die Leitung KEINE ÜBEREINSTIMMUNG, wogegen der Inverter 180 dann ein Ausgangssignal vom UND-Glied 182 für die Leitung ÜBEREINSTIMMUNG erzeugt.

Wenn die Register der Klasse am Anfang geladen werden, wird eine logische 1 in die Einer-Positionszelle am rechten Ende des Zählers gesetzt., wie es durch die gestrichelte Lints EINSETZEN in Fig. 5 dargestellt ist. Diese 1 wird permanent im Zähler gespeichert und alle anderen Zellen befinden sich im Zustand einer logischen

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Dynamisch^- doppelt geordneter Schieberegisterspeicher aus mehreren Schieberegistern mit je mehreren Positionen zur Speicherung je eines Bits von jeder Seite einer Datenklasse., mit je einer ersten Schleife für den Zugriff zu den Daten, mit je einer zweiten Schleife zum Umordnen der Daten und mit den dazu notwendigen Steuereinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenklassen in zwei Gruppen von z.B. gerad- und ungeradzahligen Seiten unterteilt sind mit Anordnung der Bits der Seiten der ersten Gruppe an dem einen Ende des Schieberegisters in der Position K und mit Anordnung der Bits der Seiten derzweiten Gruppe an dem anderen Ende des Schieberegisters in der Position 1, daß in jedem Schieberegister für den Datenzugriff eine erste Zweiweg-Schleife (L₁, Fig. 2) vorgesehen ist, welche alle Positionen einschließlich der Position K (Fig. 2) des Schieberegisters -umfaßt zum bitweisen Verschieben von Daten

der ersten Gruppe aus der Position K-I über K nach 1, bis das gewünschte Datenbit dieser Gruppe in der Position K angelangt ist,

oder der zweiten Gruppe aus der Position 1 über K nach K-I, bis das gewünschte Datenbit dieser Gruppe in der Position K angelangt ist,

und daß ferner in jedem Schieberegister für die Datenumordnung eine zweite Zweiweg-Schleife (L_?/ Fig. 2) vorgesehen ist, welche alle Bits ausschließlich der Position K (Fig. 2) des Schieberegisters umfaßt zum Rückschieben von Bits

der ersten Gruppe bis zu dem Ende K-I des Schieberegisters aus der Position 1 bis in die Position K-I nach einem Zugriff,

oder der zweiten Gruppe bis zu dem Ende der Position.

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des Schieberegisters von der Position 1 bis in die Position K-I nach einem Zugriff, wodurch das zuletzt benutzte Bit in der Position K verbleibt und die übrigen Bits des Speichers in ihrer Gruppe in der Reihenfolge der letzten Benutzung angeordnet werden.
2. Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Bits einer jeden Seite Adreßbits sind.
3. Speicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Adreßbits jeder Seite angibt, in welcher Gruppe sich die Seite befindet.
4. Speicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wertniedrigen Adreßbits jeder Seite angeben, in welcher Gruppe sich die Seite befindet.
5. Speicher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieberegister Magnetblasenschieberegister sind.
6. Verfahren zum Betrieb des Speichers mindestens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Durchführung folgender Schritte:

Aufteilen der in dem Schieberegister zu speichernden Datenbits in eine erste und zweite Gruppe;

Abspeichern der ersten Gruppe in der Position K-I (Fig. 2) an dem einen und der zweiten Gruppe in der Position (Fig. 2) an dem anderen Ende des Schieberegisters;

Verschieben des gewünschten Datenbits aus der ersten Gruppe über die Zugriffsschleife (erste Zweiweg-Schleife L₁, Fig. 2) in der einen Richtung in die Position K zur Ausübung des Zugriffs auf das Bit;

Rückschieben von Bits aus der ersten Gruppe über die Umordnungsschleife (zweite Zweiweg-Schleife L₂) in der entgegengesetzten Richtung in die Position K-I unter

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Belassen des gewünschten Datenbits in der Position K;

Verschieben eines angeforderten Bits aus der zweiten Gruppe über die Zugriffsschleife in der entgegengesetzten Richtung in die Position K zur Ausübung des Zugriffs auf das Bit, und

Verschieben von in die Position 1 geschobenen Bits aus der zweiten Gruppe über die Umordnungsschleife unter Belassen des angeforderten Bits in der Position K, wodurch die Datenbits innerhalb der Gruppe in der Reihenfolge angeordnet werden, in welcher sie in die Position K des Registers geschoben wurden.

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