DE1449816C3

DE1449816C3 - Schaltungsanordnung zur Steuerung des Zugriffs zu einem Magnettrommelspeicher

Info

Publication number: DE1449816C3
Application number: DE1449816A
Authority: DE
Inventors: Pierre Issy-Les-Moulineaux Lucas
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1963-07-31
Filing date: 1964-07-31
Publication date: 1978-04-27
Also published as: DE1449816A1; GB1065576A; FR1378888A; DE1449816B2; BE651272A; US3332070A

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Steuerung des Zugriffs zu einem in Sektoren unterteilten Magnettrommelspeicher mit mehreren Spuren und mit einem schnellen Pufferspeicher.

Bekanntlich ist bei zahlreichen automatischen Einrichtungen rriit zentraler Steuerung, wie zum Beispiel Selbstwähleinrichtungen im Telefonverkehr, die elektronisch oder halbelektronisch arbeiten, ein Rechner angeschlossen, dessen Speicher in seinem Aufbau von der Art der Informationen abhängt, die vom Rechner verarbeitet werden.

Es ist zweckmäßig, den Aufbau der Speicher den Eigenschaften der Informationen anzupassen, die gespeichert werden sollen. Daher kann ein Programm, das theoretisch nicht geändert werden muß, fest verdrahtet abgespeichert werden, so daß eine Änderung nur durch einen Eingriff von Hand möglich ist. Wenn ein Register nur solche Informationen enthält, die nur dann verändert werden, wenn der Aufbau oder das Leitungsnetz der Einrichtung geändert werden, können diese Daten in einem Langzeitspeicher stehen, falls dort eine nachträgliche Änderung leicht durchführbar ist. Für diesen Zweck ist ein Magnettrommelspeicher gut geeignet. Informationen über die Gebührenberechnung können vorteilhafterweise in einem Kurzzeitspeicher untergebracht werden, so daß sie leicht abgewandelt werden können. Die Zugriffszeit dieses Kurzzeitspeichers braucht keineswegs besonders kurz zu sein. Die Eigenschaften eines Magnettrommelspeichers sind auch in diesem Falle ausreichend. Soweit sich die Informationen jedoch auf die Vermittlungsvorgänge selbst beziehen, ist es praktisch unumgänglich und bei Vermittlern großer Leistung besonders wichtig, einen ! Schnellspeicher zu verwenden, wie zum Beispiel einen j Magnetkernspeicher. :

Es ist an sich möglich, nur einen einzigen Speichertyp : als Kurzzeitspeicher zu verwenden, aber diese Lösung ist nicht wirtschaftlich, wie aus einem Vergleich für die Speicherkosten einer Binärziffer in einem Magnetkernspeicher und in einem Magnettrommelspeicher hervorgeht. Man ist daher bestrebt, einen möglichst großen Teil der Binärziffern in einem Magnettrommelspeicher unterzubringen.

Schaltungsanordnungen zur Steuerung eines langsamen Hauptspeichers über einen schnellen Pufferspeicher sind grundsätzlich bekannt (Nachrichtentechnische Fachberichte der NTZ, 1956, Bd. 4, Seiten 46 bis 50). Im ί Hauptspeicher, zum Beispiel einem Magnettrommelspeicher, wird der Speicherplatz eines Wortes durch zwei Koordinaten gekennzeichnet, nämlich eine Sektoraddresse und eine Spuradresse. Im Pufferspeicher, wie zum Beispiel einem Magnetkernspeicher, wird der Speicherplatz eines Wortes nur durch eine Koordinate gekennzeichnet, und zwar durch die Sektoradresse; die Spuradresse wird in der Nähe des Wortes selbst eingeschrieben. So entspricht jeder Speicherplatz im Pufferspeicher einer bestimmten Anzahl von Speicherplätzen im Hauptspeicher, die nämlich in jeder Spur dieselbe Sektoradresse besitzen.

Bei diesem Verfahren ist der Inhalt eines Speicherplatzes im Pufferspeicher wiederholt gleichzeitig mit dem Inhalt der entsprechenden Spurplätze des Speichers mit der langen Zugriffszeit zugänglich. Die ; Eingangssignale von einem oder mehreren Eingangskanälen werden im Pufferspeicher an denjenigen Stellen abgespeichert, welche den Speicherplätzen im Hauptspeicher entsprechen, für die die Eingangssignale bestimmt sind. Jedes Eingangssignal bleibt daher ₍ vorübergehend so lange im Pufferspeicher, bis sein vorgegebener Platz im Hauptspeicher zugänglich ist. ι Somit vollzieht sich die Eingabe in den Pufferspeicher j recht schnell, aber die Übertragung in den Hauptspei- j eher, die erst nach einer Abtastung des Hauptspeichers : möglich ist, vollzieht sich ziemlich langsam. Während j einer Signalübertragung zwischen Pufferspeicher und j Hauptspeicher bleibt das Einschreiben in den Puffer- j speicher blockiert. ;

Bekanntlich besteht ein wesentlicher Nachteil der Magnettrommelspeicher in der langen mittleren Zugriffszeit zu einer mit beliebiger Adresse abgespeicherten Information.

Diese mittlere Zugriffszeit ist gleich einer halben Umdrehung der Trommel und liegt bei herkömmlichen Magnettrommeln in der Größenordnung von 10 Millisekunden. Wenn sich die Trommel dreht, läuft dabei ein Register der momentanen Winkelstellung mit, und ein Komparator der Sektoradressen vergleicht fortwährend die momentane Winkelstellung der Trommel mit der gewünschten Sektoradresse. Wenn die momentane Winkelstellung und die gewünschte Sektoradresse identisch sind, gibt der Komparator ein Signal an einen Spurschalter, der den Pufferspeicher mit dem Kopf

derjenigen Spur verbindet, deren Adresse im Adressenregister der Spuren enthalten ist, und der Vorgang des Ablesens oder Einschreibens vollzieht sich Binärziffer für Binärziffer (im folgenden als »Bit« bezeichnet).

Bei diesen herkömmlichen Verfahren wird der Informationsfluß (Anzahl der übertragenen Worte pro Zeiteinheit) zwischen dem Pufferspeicher und der Magnettrommel durch die mittlere Zugriffszeit begrenzt, wenn die Adressen der Worte, die übertragen werden sollen, zufällig sind, was im allgemeinen der Fall ist. Tatsächlich vergeht im allgemeinen vom Zeitpunkt, in dem ein Befehl an die Trommel gegebenen wird, bis zum Zeitpunkt, in dem der Befehl ausgeführt ist, im Durchschnitt eine halbe Trommelumdrehung, und die Trommel kann während dieser Zeit keinen weiteren Befehl entgegennehmen, da stets nur ein Befehl verarbeitet werden kann. Wenn also die Trommel pro Spur und Umdrehung η Wörter aufnehmen kann, so beträgt der Informationsfluß zwei Wörter pro Umdrehung, während theoretisch der maximale Informationsfluß (unter der Annahme einer unendlich kurzen Umschaltzeit zwischen zwei Spuren) η Wörter pro Umdrehung beträgt und praktisch der maximale Informationsfluß auf η: 2 Wörter pro Umdrehung geschätzt werden kann. Dabei ist angenommen, daß die Umschaltzeit zwischen zwei Spuren mit guter Genauigkeit gleich derjenigen Zeit ist, die zum Einschreiben oder Ablesen eines Wortes benötigt wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Steuerung des Zugriffs zu einem in Sektoren unterteilten Magnettrommelspeicher mit mehreren Spuren und mit einem schnellen Pufferspeicher zu finden, mit der der Informationsfluß bei beliebigen Adressen weit über den Mittelwert von zwei Worten pro Umdrehung gesteigert werden kann.

Diese Aufgabe wird in der Weise gelöst, daß der Pufferspeicher soviel Speicherzellen, wie eine Spur der Magnettrommel Sektoren hat, und daß jeder Speicherzelle ein in Sektor- und Spuradresse aufgeteilter Adressenteil zugeordnet ist, wobei der Magnettrommelspeicher in zyklischer Reihenfolge den zugeordneten Speicherinhalt in dem als Assoziativspeicher ausgebildeten Pufferspeicher abruft und der Pufferspeicher zur abgerufenen Sektoradresse Information und Spur für den Speichervorgang liefert.

Aus der Druckschrift »Mathematical Tables and other Aids to Computation, MTAC«, Band IV, Nr. 29, Januar 1950, Seite 31 —39, ist es bekannt, zur Verminderung der Zugriffszeit zur Trommel zwei oder mehr Magnetköpfe pro Spur vorzusehen oder die abgespeicherte Information mehrmals auf dem Umfang der Trommel abzuspeichern. Eine derartige Anordnung weist jedoch den empfindlichen Nachteil auf, daß im Falle von mehreren Magnetköpfen auf dem Umfang der Trommel ein erheblicher zusätzlicher gerätetechnischer Aufwand erforderlich ist, während bei mehrfachem Einspeichern der Information entlang einem Trommelumfang ein störender Verlust an Speicherkapazität hingenommen werden muß.

Gegenüber dieser bekannten Einrichtung weist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung den wesentlichen Vorteil auf, daß die Zugriffszeit ohne Verlust an Speicherkapazität und bei sehr geringem zusätzlichem gerätetechnischem Aufwand auf einen geringen Bruchteil einer halben Trommelumdrehung vermindert werden kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird die zyklische Reihenfolge bestimmt durch einen Addierkreis, der zu der bearbeiteten Sektoradresse eine wählbare ganze, von Eins verschiedene Zahl hinzufügt, die kleiner als die Anzahl π der Sektoren ist und mit dieser keinen gemeinsamen Teiler hat, so daß das nächste zwischen dem Pufferspeicher und dem Magnettrommelspeicher übertragene Wort eine um k erhöhte Adresse (j+k) aufweist.

Wenn die Trommel in bezug auf ein bestimmtes Wort, das unter dem Winkel j aufgespeichert ist (d. h. die Sektoradresse j besitzt), einen Befehl ausgeführt hat, werden zyklisch nacheinander die gleichen Befehle in bezug auf diejenigen Wörter ausgeführt, deren Sektoradressen (j+ k), (j+ 2k), (j+ 3k) ... sind, wobei k eine ungerade Zahl ist, die kleiner ist als η und mit π keinen gemeinsamen Teiler hat, indem der Befehl die Spuradresse und das Wort selbst, wenn es sich um einen Einschreibbefehl handelt, bei der Sektoradresse des Pufferspeichers mit denselben Sektoradressen (j+k), (j+ 2k), (j+ 3k)... abgelesen werden.

Der Informationsfluß besitzt den Wert η: k. Wenn zum Beispiel /7=128 und k=7, beträgt der Informationsfluß 1873 Wörter pro Umdrehung anstatt 2 Wörter pro Umdrehung beim bislang üblichen Zugriffsverfahren. Es läßt sich zusammenfassend feststellen, daß im Pufferspeicher die Adresse willkürlich gewählt wird, während der Magnettrommelspeicher mit einer vorgegebenen Adresse arbeitet.

Die Informationsquelle, zum Beispiel ein Rechner, kann zwei Programme ausführen: ein Normalprogramm, bei dem sie mit dem Pufferspeicher oder unter Umständen mit einem anderen Schnellspeicher arbeitet, und ein Arbeitsprogramm mit der Magnettrommel. Nachdem ein Befehl an die Magnettrommel ergangen ist, wird jeweils das Normalprogramm aufgerufen und nach Ausführung dieses Befehls wieder angehalten, um ein ggf. gelesenes Wort zu verarbeiten.

Die Erfindung wird nun in Einzelheiten unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben:

F i g. 1 gibt die Anordnung der Wortspeicherplätze in einer bislang üblichen Magnettrommel wieder;

Fig.2 gibt ein herkömmliches Verfahren zum Einschreiben und Ablesen von Magnettrommelspeichern wieder;

Fig.3 zeigt die Beziehung zwischen den Speicherplätzen in einem schnellen Pufferspeicher und den Speicherplätzen in einer Magnettrommel;

Fig.4 zeigt einen Speicherplatz des schnellen Pufferspeichers im einzelnen;

F i g. 5 stellt das Verfahren zum Einschreiben und Ablesen für Magnettrommelspeicher mit verkürzter Zugriffszeit dar und

F i g. 6 die Schaltung zum Programmwechsel.

Unter Bezugnahme auf F i g. 1 sei angenommen, daß die Trommel 1 128 Speicherspuren besitzt, die von 10Oi bis IOO128 numeriert sind, und 128 Sektoren, die von 20Oi bis 2ΟΟ128 numeriert sind, und folglich 128x128 Speicherplätze besitzt, in die jeweils ein Wort mit 32 Bits eingeschrieben werden kann. Es wird weiterhin angenommen, daß die zu einem Wort gehörenden Bits in der Spur in Serie gespeichert sind. Ein bestimmter Speicherplatz oder ein Wort mit 32 Bits, das in den Speicher eingeschrieben oder vom Speicher abgelesen werden soll, wird durch eine Spuradresse ρ und eine Sektoradresse j gekennzeichnet. Außerdem liefern drei Hilfsspuren 101, 102, und 103 jeweils einen Impuls pro Trommelumdrehung, einen Impuls pro Sektor und einen Impuls pro abgespeichertem Bit.

Unter Bezugnahme auf F i g. 2 wird nun ein typisches herkömmliches Verfahren zum Einschreiben und Ablesen der Daten eines Rechners in einen und aus einem Magnettrommelspeicher beschrieben, dessen Magnettrommel dem in F i g. 1 beschriebenen herkömmlichen Typ entspricht.

In F i g. 2 steuert die Magnettrommel 1 über die Spur 103, die bekanntlich einen Impuls pro Bit aussendet, eine Zeitbasis 2 und über die Spur 102, die bekanntlich einen Impuls pro Sektor aussendet, ein Register der momentanen Winkelstellung 3, im folgenden abgekürzt »Momentanregister« genannt. Die Köpfe, die zu denjenigen Spuren gehören, in welchen Informationen abgespeichert werden, sind mit einem Spurschalter 4 verbunden.

Die Befehls- und Freigabeschaltung 5 zeigt an, ob ein vom Rechner an die Trommel 1 gegebener Befehl ein Lesebefehl oder ein Schreibbefehl ist. Diese Schaltung kann zum Beispiel aus zwei Flip-Flop-Stufen bestehen, einer Lesestufe und einer Schreibstufe, die vom Rechner 500 über den Anschluß 505 nach dem vorliegenden Programm getrennt steuerbar sind und je nach ihrem Schaltzustand die beiden Übertragerschaltungen 6 und 7 entweder öffnen oder schließen. Durch die beiden Übertragerschaltungen wird das Einschreiben der Daten in die Trommel über die Leitung 16 oder das Ablesen der Information von der Trommel über die Leitung 17 gesteuert. Wenn beide Flip-Flop-Stufen der Befehls- und Freigabeschaltung sich in Ruhestellung befinden, wird dieser Zustand angezeigt. Wenn sich ^₀ jedoch eine der beiden Flip-Flop-Stufen in Arbeitsstellung befindet, zeigt die Befehls- und Freigabeschaltung an, daß sie besetzt ist. Die Befehls- und Freigabeschaltung ist über den Anschluß 503 mit dem Rechner 500 verbunden, und der Rechner prüft den Zustand dieses Anschlusses, d. h. er überzeugt sich von der Aufnahmebereitschaft der Trommel, bevor ein Schreib- oder Lesebefehl an die Trommel ergeht.

Mit der Trommel 1 verbunden sind ein Register der Sektoradressen 11, ein Register der Spuradressen 12 und ein Schieberegister 13. Das Register der Sektoradressen 11 und das Momentanregister 3 sind mit einem Komparator 8 verbunden, der in jedem Zeitpunkt die gewünschte Sektoradresse, die im Register der Sektoradressen 11 steht, und die momentane Winkelstellung^ der Trommel 1 vergleicht, die im Momentanregister 3 steht, und über die Verbindung 20 ein Signal gibt, wenn er die Identität der gewünschten Sektoradresse und der momentanen Winkelstellung festgestellt hat. Das über die Verbindung 20 kommende Signal steuert den Spurschalter 4 und öffnet die Übertragungsschaltungen 6 und 7. Das Register der Sektoradressen 11 ist über die Übertragungsschaltung 18 mit dem Register der Sektoradressen 111 des Rechners 500 verbunden. Die Übertragungsschaltung wird durch die Befehls- und Freigabeschaltung 5 gesteuert, und zwar über die ODER-Torschaltung 21.

Das Register der Spuradressen 12 ist mit einem Spurschalter 4 verbunden, der nur einen Dekodierer darstellt. Er verbindet die Leitungen 16 und 17 mit den Anschlüssen desjenigen Lese- und Schreibkopfes, dessen zugehörige Spuradresse im Register der Spuradressen 12 steht. Das Register der Spuradressen 12 ist über die Übertragungsschaltung 19 mit dem Register der Spuradressen 112 des Rechners 500 parallel geschaltet. Die Übertragungsschaltung wird durch die Befehls- und Freigabeschaltung 5 über die ODER-Torschaltung 21 gesteuert.

Das Schieberegister 13 kann seinen Inhalt über die Torschaltung 6 und den Spurschalter 4 als Serieninformation an die Trommel 1 weitergeben und eine in der Trommel gespeicherte Serieninformation über den Spurschalter 4 und den Torschalter 7 empfangen. Das schrittweise Arbeiten des Schieberegisters 13 wird durch die Zeitbasis 2 über die UND-Torschaltung 22 gesteuert, welche durch den Komparator 8 über die Verbindung 20 geöffnet wird. Das Schieberegister 13 ist mit dem Informationsregister 113 des Rechners 500 über zwei Verbindungen parallel geschaltet, von denen eine dazu dient, die Information vom Register 13 in das Register 113 zu übertragen, und zwar über die Torschaltung 15, welche durch die Befehls- und Freigabeschaltung 5 geöffnet wird, falls vom Speicher abgelesen wird, während die andere Verbindung dazu dient, die Information vom Register 113 in das Register 13 zu übertragen, was über die Torschaltung 14 geschieht, weiche durch die Befehls- und Freigabeschaltung 5 geöffnet wird, falls in den Speicher eingeschrieben wird.

Das Schieberegister 13 steuert über die Verbindung 23 die Befehls- und Freigabeschaltung 5, das Register der Sektoradressen 11 und das Register der Spuradressen 12 wieder in ihre Bereitschaftsstellung zurück.

Die in F i g. 2 beschriebenen Schaltungen brauchen nicht in allen Einzelheiten erläutert zu werden, denn verschiedene Ausführungsformen dieser Schaltungen sind grundsätzlich bekannt. So können zum Beispiel zur Rückstellung auf Null, die vom Schieberegister 13 ausgeführt wird, entweder Impulszählverfahren verwandt werden, bei denen ein Ausgangsimpuls gesendet wird, wenn alle Speicherstufen des Registers gefüllt oder geleert sind, oder es können Koinzidenzschaltungen mit allen Stufen des Registers verbunden werden, die einen Ausgangsimpuls senden, wenn alle Stufen gleichzeitig Nullen enthalten.

Um das Verständnis zu erleichtern, wurde jedem Anschluß 501-506 des Rechners 500 ein zweiter Anschluß hinzugefügt, der jeweils durch die Nummern 511 bis 516 gekennzeichnet ist, und es wurden weiterhin Torschaltungen 211—216 hinzugefügt. Die Anschlüsse 511—516 haben die Aufgabe, die Torschaltungen 211—216 zu öffnen, d.h. den Übertragungsweg des Befehlsinhaltes, die Anschlüsse 501-506 haben die Aufgabe, den Befehlsinhalt zu übertragen oder zu empfangen.

Der Rechner 500 prüft über den Anschluß 503 (nachdem die Torschaltung 203 über den Anschluß 513 geöffnet wurde) die Aufnahmebereitschaft der Trommel. Wenn die Trommel bereit ist, wird ein Schreibbefehl oder ein Lesebefehl an die Trommel gegeben, d. h. — genauer gesagt — es ergeht der Befehl an die Befehls- und Freigabeschaltung 5 über den Anschluß 505. Durch diesen Befehl wird die Befehls- und Freigabeschaltung belegt, so daß kein weiterer Befehl gegeben werden kann, so lange der laufende Befehl nicht ausgeführt ist. Durch den laufenden Befehl werden die Torschaltungen 18,19 und 14 geöffnet, wenn es sich um einen Schreibbefehl handelt, und es werden die Torschaltungen 18,19 und 15 geöffnet, wenn es sich urii einen Lesebefehl handelt. Die im Register der Sektoradressen 111 und der Spuradressen 112 enthaltenen Adressen werden in das Register der Sektoradressen 11 und der Spuradressen 12 übertragen. Liegt ein Schreibbefehl vor, so wird der Inhalt des Registers 113 in das Register 13 übertragen, während bei einem Lesebefehl das Register 113 bereit ist, eine Information

vom Register 13 zu erhalten.

Wenn die gewünschte Adresse in das Register der Sektoradresse 11 übertragen ist, vergleicht der Komparator 8 zu jedem Zeitpunkt die momentane Winkelstellung der Trommel und die gewünschte Sektoradresse. Bei Identiät wird über die Leitung 20 ein Signal gegeben, das diejenige der Übertragungsschaltungen 6 oder 7 öffnet, die durch die Befehls- und Freigabeschaltung 5 vorbereitet wurde, und den Spurschalter 4 in die richtige Stellung bringt. Liegt ein Schreibbefehl vor, so wird die Information im Schieberegister 13 Bit für Bit in den vorgesehenen Speicherplatz auf der Trommel gebracht, während bei einem Lesebefehl die Information aus einem gewünschten Speicherplatz der Trommel Bit für Bit in das Schieberegister 13 übertragen wird. Wenn die Information das Register 13 vollkommen verlassen hat (bei einem Schreibbefehl), oder wenn die Information vollkommen in das Register 13 eingelaufen und parallel in das Register 113 übertragen ist (bei einem Lesebefehl), werden die Befehls- und Freigabeschaltung 5 und die Register der Sektoradressen 11 und der Spuradressen 12 über die Leitung 23 wieder auf Null gestellt. Das Signal der Aufnahmebereitschaft erscheint wieder. Nach einer erneuten Prüfung über den Anschluß 503, der nun wiederum frei ist, kann ein neuer Befehl über den Anschluß 505 kommen.

Gemäß der Erfindung hat nun der Pufferspeicher soviel Speicherzellen, wie eine Spur der Magnettrommel Sektoren hat, und ist als Assoziativspeicher ausgebildet.

Der Pufferspeicher 30 (oder derjenige Teil des bereits vorhandenen Schnellspeichers, der als Pufferspeicher dient) enthält zwei Zellen 300, und 30O₂ und ebenso viele Spalten 40Oi -400i₂8 wie die Trommel Sektoren besitzt (Fig.4). In der Zelle 300, sind 128 Speicherplätze vorhanden. Jeder dieser Speicherplätze kann ein Wort mit 32 Bits aufnehmen. In der Zelle 30O₂ sind ebenfalls 128 Speicherplätze vorhanden, die zur Aufnahme der zu den in der Zeile 300, abgespeicherten Wörter gehörigen Adressen und Befehle dienen. Es läßt sich also feststellen, daß der Pufferspeicher nur über 128 Speicherzellen mit je zwei Patzen verfügt, deren Nummern j jede für sich den Nummern j der Sektoren der Magnettrommel entsprechen.

Es besteht eine Beziehung zwischen einer Zelle der Spalte j im Pufferspeicher und einem Speicherplatz im Kreuzungspunkt des Sektors j der Magnettrommel mit derjenigen Spur, deren Nummer in dieser Zelle in der Spalte j steht. Dasjenige Wort, das für den Sektor j irgendeiner Spur der Magnettrommel bestimmt ist, kommt vor dem Abspeichern in die Spalte j der Zeile 300i, und diejenige Spur, in der es eingeschrieben werden muß, wird ihrerseits in die Spalte j der Zeile 30O₂ gebracht, wobei diese Zeile außerdem in der Spalte j eine Information enthält, aus der hervorgeht, daß es sich um einen Schreibbefehl handelt. In ähnlicher Weise wird ein Wort, das aus dem Sektor j einer Spur der Magnettrommel abgelesen wird, in die Spaltender Zeile 30Oi gebracht, während die Spur, von der es abgelesen wurde, ihrerseits in die Spalte j der Zeile 30O₂ gebracht wird, wobei diese Zeile außerdem in der Spalte j eine Information enthält, aus der hervorgeht, daß es sich um einen Lesebefehl handelt.

F ig. 4 gibt einen Speicherplatz des schnellen Pufferspeichers wieder. In diesem Speicherplatz befinden sich in der Zeile 30Oi 32 Speicherplätze für je 1 Bit, und in der Zeile 30O₂ 2 Speicherplätze für je 1 Bit, die mit e und a gekennzeichnet sind und dazu dienen, einen Befehl (Schreibbefehl oder Lesebefehl, siehe den Befehlscode unten) aufzunehmen, und 7 Speicherplätze für je 1 Bit, die dazu bestimmt sind, die Nummer einer Spur aufzunehmen. Unter den Annahmen, daß der Speicherplatz, der in F i g. 4 dargestellt ist, der Kolonne 98 angehört, und daß die weißen Felder im Speicherplatz eine Null enthalten und die schraffierten Felder eine 1, soll das Wort in der Zeile 30Oi des Pufferspeichers in denjenigen Speicherplatz der Magnettrommel eingeschrieben werden, der im Kreuzungspunkt der Spur 75 und des Sektors 98 liegt.

Anstatt die Wörter mit beliebiger Adresse nacheinander einzuschreiben oder abzulesen, werden sie nach einem bestimmten Adressenschema im voraus aufgesucht und dann mit kürzerer Zugriffszeit in den Pufferspeicher gebracht.

In Fig.5, auf die nunmehr Bezug genommen wird, sind diejenigen Elemente und Schaltungen, die auch in F i g. 2 vorkommen, mit den gleichen Bezugsnummern versehen.

In F i g. 5 sind ebenfalls ein Register der Sektoradressen 111 und ein Register der Spuradressen 112 vorhanden und weiterhin ein Schieberegister 113 sowie eine Programmwechsel-Schaltung 5', die im einzelnen in F i g. 6 dargestellt ist und die einen Anschluß 505' besitzt, an dem die Art des an die Trommel gegebenen Befehls· erscheint, und einen weiteren Anschluß 503', an dem die Aufnahmebereitschaft angezeigt wird.

Der schnelle Pufferspeicher 30 arbeitet mit einem Adressenregister 33 zusammen, mit dessen Hilfe sich über den Decodierer 34 die Spalten des Speichers bestimmen lassen, deren jede eine Speicherzelle darstellt.

Dieser Pufferspeicher kann Informationen vom Rechner 500 aufnehmen, die im wesentlichen den in Fig.4 gezeigten Daten entsprechen. Es kann die Informationen nach Spaltenadressen abspeichern, die vom Rechner vorgegeben sind (deren jede einer Sektoradresse der Trommel entspricht). Umgekehrt kann der Rechner vom Pufferspeicher den Inhalt einer vorgegebenen Spaltenadresse abfragen. Dieser Informationsaustausch zwischen dem Speicher 30 und dem Rechner 500 kann nach den Erfordernissen des Rechners zu beliebigen Zeiten stattfinden und sich auf beliebige Adressen beziehen, d. h. auf Adressen, die an keine bestimmte Reihenfolge gebunden sind und nicht in irgendeiner Beziehung zur momentanen Winkeladresse der Trommel stehen und nur vom normalen Programm des Rechners bestimmt werden.

Deshalb hat der Rechner 500 über die Anschlüsse 501' und 501" Zugang zum Adressenregister 33. Er kann entweder über den Anschluß 501" den Inhalt des Registers 33· auf sich übertragen, beispielsweise mit dem Ziel, die vorhandene Adresse vorübergehend zu verschieben, oder er kann über den Anschluß 501' eine beliebige Adresse in das Register übertragen. Der Rechner hat ferner über den Befehlsanschluß 505, über den Spuranschluß 502, über den Anschluß zum Einschreiben der Information 504 und über den Anschluß zum Ablesen der Information 506 Zugang zum Pufferspeicher 30.

Neben der Magnettrommel haben der Pufferspeicher 30 und sein Adressenregister 33 Verbindung zu den bereits erwähnten Registern 111,112und 113.

Das Adressenregister 33 des Pufferspeichers hat Verbindung zum Register der Sektoradressen des langsamen Speichers 111, das dieselbe Aufgabe besitzt wie das Register 111 in Fig.2. Die Verbindung

709 535/1

zwischen den Registern 33 und 111 gestattet die Übertragung des Inhalts des Registers 111 in das Register 33, wobei der ursprüngliche Inhalt des Registers 33 gelöscht wird und der Inhalt des Registers 111 nicht gelöscht wird. Die Übertragung erfolgt über die Torschaltung 21Γ. Die Verbindung zwischen den Registern 33 und 111 gestattet weiterhin die Übertragung des durch den Addierkreis 31 um k Einheiten vermehrten Inhalts des Registers 33 in das Register 111, wobei der ursprüngliche Inhalt des Registers 11 gelöscht wird und der Inhalt des Registers 33 nicht gelöscht wird. Die Übertragung erfolgt über die Torschaltung 211", die über den Anschluß 511" gesteuert wird.

Wenn der Rechner nach Übertragung des Inhalts aus dem oder in das Register 33 über den Anschluß 501" zur Verschiebung der in Register 33 befindlichen Adresse nacheinander die Torschaltungen 211' und 211" öffnet, wird die ursprünglich in 111 befindliche Adresse nach 33 gebracht, wo sie dazu dient, die entsprechende Spalte des Speichers 30 zu bestimmen, und wird dann, nachdem sie um k Einheiten vermehrt wurde, wieder nach 111 zurückgebracht. Wenn dieser Funktionsablauf vom Rechner in einem günstigen Moment eingeleitet wird — wie, das wird unten näher erläutert —, kann dadurch der Inhalt des Pufferspeichers 30 mit der gleichen Sektoradresse j verarbeitet werden, die gerade unter den Köpfen der Trommel hindurchgelaufen ist, und es kann weiterhin durch den Inhalt des Registers 111 die Trommelsektoradresse für den nächsten Befehl bestimmt werden, zum Beispiel für den Befehl mit der Sektoradresse (J+ k). Wenn diese Operationen durchgeführt sind, kann der Rechner 500 in das Register 33 die dort ursprünglich vorhandene Adresse wieder einschreiben, die beim Übertragen über den Anschluß 501' verschoben wurde, und ebenso weiterhin jede beliebige gewünschte Adresse.

Der Rechner 500 hat auch über den Anschluß 504 Zugang zum Pufferspeicher 30, so daß auf diesem Wege ein Rechenergebnis dorthin gelangen kann, und es besteht ein weiterer Zugang über den Anschluß 506, so daß auf diesem Wege vom Pufferspeicher 30 abgelesene. Daten in den Rechner 500 gelangen können. Der Anschluß 505 überträgt die Lese- oder Schreibbefehle eines Wortes in den Pufferspeicher 30, dessen Spaltenadresse vom jeweiligen Inhalt des Registers 33 angegeben wird und dessen Informationsinhalt nach den vorliegenden Gegebenheiten über den Anschluß 504 oder 506 übertragen wird. Schließlich überträgt der Anschluß 502 die Spuradresse dieses Wortes in den Pufferspeicher 30.

Der Rechner steuert außerdem über die Anschlüsse 512-515 und die Torschaltungen 212-205 die Übertragung einer Information, die aus einem Speicherplatz 3OO2 (s. Fi g. 4) des Pufferspeichers 30 abgelesen wurde, in das Register der Spuradressen 112 und in das Befehlsregister 32 und weiterhin über den Anschluß 514 und die Torschaltung 214 die Übertragung einer Information, die von einem Speicherplatz 30Oi abgelesen wurde, in das Informationsregister 113, sowie über den Anschluß 516 und die Torschaltung 216 die Übertragung in umgekehrter Richtung vom Register 113 in einen Speicherplatz 30Oi der Spalte j, die durch die in 33 enthaltene Adresse bestimmt wird.

Das Befehlsregister 32 besitzt zwei Flip-Flop-Stufen 35_e und 35_a, welche den jeweiligen Zustand des Binärelementes e und a des Speicherplatzes 30O₂ speichern.

Die Binärziffern a und e, im Pufferspeicher bestimmen die Befehle, die ausgeführt werden sollen, nach folgendem Code:

a=1	e=1	Einschreibbefehl
3=1	e=0	Normaler Lesebefehl
a = 0	e=0	Unwirksamer Lesebefehl
3 = 0	e=l	Nicht benutzte Kombination

Der unwirksame Lesebefehl hat folgenden Sinn:
Beim Abfragen der Speicherplätze des Pufferspeichers von k bis k enthalte der tatsächlich abgelesene Speicherplatz weder einen Schreibbefehl noch einen Lesebefehl; damit mit dem Abfragen des Pufferspeichers von k—k fortgefahren werden kann, wird ein normaler Lesebefehl simuliert, und gleichzeitig werden Vorkehrungen getroffen, um zu verhindern, daß die abgelesene Information vom Rechner ausgewertet wird. Die Programmwechsel-Schaltung 5' empfängt über die Freigabeleitung 29 j;in Signal d, wenn die Trommel frei ist, und ein Signal d, wenn die Trommel besetzt ist, und über die Leitung 26' zwei der vier Signale: a, ~ä, e und e. Der Zustand der beiden Flip-Flop-Stufen des Registers 32 drückt den Befehl aus, der von der Trommel ausgeführt werden soll. Die Schaltung 5' besitzt eine Flip-FIop-Stufe 37, die sich in dem durch T gekennzeichneten Zustand 1 befindet, wenn sie gleichzeitig ein Signal dund ein zweites Signal a oder e empfängt. Diese Flip-FIop-Stufe überträgt also die Tatsache, daß ein Schreibbefehl (gekennzeichnet durch a)oder ein Lesebefehl oder ein unwirksamer Lesebefehl (gekennzeichnet durch e) ergangen ist, wobei durch diesen Befehl das Freigabesignal auf der Leitung 29 zum Verschwinden gebracht wird. Außerdem erteilt die Programmwechsel-Schaltung die Befehle T.d.a.e zum Einschreiben über die Leitung 26i, die Befehle T.d.e zum Ablesen über die Leitung 26₂ und die Befehle T. d zur Programmunterbrechung, die sich auf das Normalprogramm beziehen, über die Leitung 29' an den Anschluß 503. Folglich wird die Flip-FIop-Stufe 37 in Tätigkeit gesetzt, sobald ein beliebiger Befehl zur Magnettrommel geschickt wird, und damit wird die Aufnahmebereitschaft_der Magnettrommel verneint (Bedingungen daund de). Sobald die Flip-FIop-Stufe 37 ihre Aufgabe ausgeführt hat, kann der Rechner 500 sein normales Programm fortführen. Wenn die Magnettrommel ihren Befehl ausgeführt hat und das Signal cf auf der Leitung 29 und am Anschluß 503' erscheint, ergeht der Befehl zur Unterbrechung des Normalprogramms an den Rechner, damit diesem genügend Zeit zur Verfügung steht, um das gerade gelesene Wort zu verarbeiten (bei einem Lesebefehl). Die Flip-FIop-Stufe 37 durch das Signal T, d mit einer bestimmten Verzögerung, die von der Schaltung 38 bewirkt wird, wieder auf 0 gestellt. Natürlich könnte diese Rückstellung auf 0 ebenso durch den Rechner selbst vorgenommen werden, nachdem das Programm zur Verarbeitung des obengenannten Wortes zu Ende gebracht ist.

Beginnt man die Betrachtung in demjenigen Zeitpunkt, an dem der Rechner 500 über den Anschluß 503 ein Signal zur Unterbrechung des Normalprogrammes empfängt, so läßt sich der Programmablauf in folgender Weise beschreiben:

Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Trommel gerade am Ende desjenigen Wortes, dessen Sektoradresse j in das Register 111 und dessen Spuradresse ρ in das Register 112 eingeschrieben wurde, während das Register 113 zu diesem Zeitpunkt die Information enthält, die von der Trommel abgelesen wurde (bzw. in

II

die Trommel eingeschrieben wurde).

Während der Rechner sein normales Programm unterbricht und unter Umständen über 501" den Inhalt von 33 verschiebt, steuert er über 511' die Übertragung der Adresse j von 111 nach 33. Damit werden über den Decodierer 34 die Lese- und Schreiboperationen im Speicher 30 den Speicherplätzen 300, und 30O₂ der Spalte bzw. Zelle 400/mit der Adressen/zugeordnet.

Über den Leseanschluß 506 nimmt der Rechner Kenntnis vom Inhalt des Speicherplatzes 30O₂, d. h. vom letzten Befehl, den die Trommel gerade ausgeführt hat, um durch Prüfung der Elemente a und e zu ermitteln, ob es sich um einen Lesebefehl oder um einen Schreibbefehl gehandelt hat Wenn ein Lesebefehl vorlag, bringt der Rechner über den Anschluß der Lesesteuerung 516 das Ergebnis der Trommelablesung in den Pufferspeicher 30. Von dort kann entweder sofort oder auch später eine Übertragung über den Leseanschluß 506 erfolgen.

Danach läßt der Rechner die Sektoradresse j in den Registern 111 und 33 um k Einheiten fortschreiten, indem er nacheinander die Geber 511"-211" und 51Γ-21Γ betätigt Infolgedessen richtet der Decodierer 34 die Leseschaltungen des Pufferspeichers 30 auf die Speicherplätze 300| und 30O₂ der Spalte 400_&+*> d. h. der Speicherzelle (j+k) aus, in denen gegebenenfalls ein Übertragungsbefehl zur Trommel steht

Durch Betätigung der Geber 512-515-212-215 und 514-214 bewirkt der Rechner einmal die Übertragung der evtl. im Speicherplatz 3OO| vorhandenen Information in das Informationsregister 113 und zum anderen die Übertragung des Inhalts von Speicherplatz 30O₂ in das Register 112 für die Spuradresse und in das Register 32 für die Binärelemente a und b. Wenn die Speicherplätze 30Oi_₂ mit der Adresse (j+k) leer sind (wenn also a = 0 und e=0), wird auf die Trommel ein unwirksamer Lesebefehl gegeben.

Da zu diesem Zeitpunkt das Signal d für die Aufnahmebereitschaft der Trommel am Anschluß 503' vorliegt und die Flip-Flop-Stufe 37 sich in Ruhestellung befindet, wird der im Register 32 befindliche Befehl über den Anschluß 505' und die Leitungen 26i bzw. 26₂, wenn es sich um einen Einschreibbefehl bzw. um einen Lesebefehl handelt, auf die Trommel übertragen. Da die Register 111,112 und 113 zur Verfügung stehen, besitzt die Trommel alle gewünschten Elemente, um diesen Befehl auszuführen.

Da die Befehls- und Freigabeschaltung 5 der Trommel den Befehl abgespeichert hat, vollzieht sich der Befehlsablauf wie bei der Verwendung einer bislang

ίο üblichen Trommel, und insbesondere verschwindet das Signal der Aufnahmebereitschaft d vom Anschluß 503', wodurch die Flip-Flop-Stufe 37 in Tätigkeit gesetzt wird, und verhindert, daß ein weiterer Befehl an die Trommel ergeht.

'5 Der Rechner kann dann sein normales Programm wieder aufnehmen, indem er abwartet, bis das Wort der Zeile (j+ k) unter den Köpfen der Trommel erscheint und nach Ausführung des Befehls die Schaltung 5 das Aufnahmebereitschaft-Signal d am Anschluß 503'

μ liefert, wodurch das Signal zur Programmunterbrechung auf der Leitung 29' und am Anschluß 503 erscheint da die Flip-Flop-Stufe 37 jetzt in Tätigkeit ist
Während der Rechner sein normales Programm ausführt, hat er die Möglichkeit verschiedene Befehle in den Speicher 30 zu bringen, die er für die Trommel vorbereiten kann, ohne auf die momentane Sektoradresse Rücksicht zu nehmen. Als einzige Vorkehrung muß die Aufnahmebereitschaft derjenigen Speicherplätze geprüft werden, in die ein Befehl eingeschrieben werden soll.

Diese Prüfung wird vom Rechner in der beschriebenen Weise ausgeführt indem folgende Steuerleitungen benutzt werden: 50Γ und 501" für die Sektoradressen, 502 für die Spuradressen, 504 und 506 für die Informationen und 505, um die Einschreib- und Ablesebefehle zu erteilen.

Im Hinblick auf die Erfindung ist es belanglos, auf welche Art (in Serie oder parallel) die Übertragungen zwischen den verschiedenen Registern und Speichern vorgenommen werden. Lediglich das Einschreiben und das Ablesen der Magnettrommel geschieht in Serie.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Steuerung des Zugriffs zu einem in Sektoren unterteilten Magnettrommelspeicher mit mehreren Spuren und mit einem schnellen Pufferspeicher, dadurch gekennzeichnet, daß der Pufferspeicher (30) so viel Speicherzellen (400) wie eine Spur (100) der Magnettrommel (1) Sektoren (200) hat und daß jeder Speicherzelle ein in Sektor- und Spuradresse aufgeteilter Adressenteil zugeordnet ist, wobei der Magnettrommelspeicher in zyklischer Reihenfolge den zugeordneten Speicherinhalt in dem als Assoziativspeicher ausgebildeten Pufferspeicher (30) abruft und der Pufferspeicher zur abgerufenen Sektoradresse (J) Information und Spur für den Speichervorgang liefert.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zyklische Reihenfolge bestimmt wird durch einen Addierkreis (31). der zu der bearbeiteten Sektoradresse (J) eine wählbare ganze, von Eins verschiedene Zahl (k) hinzufügt, die kleiner als die Anzahl (n)der Sektoren (200) ist und mit dieser keinen gemeinsamen Teiler hat, so daß das nächste zwischen dem Pufferspeicher (30) und dem Magnettrommelspeicher (1) übertragene Wort eine um (k)erhöhte Adresse (J+ Ärjaufweist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Pufferspeicher (30) zusatzlieh in jede Zelle (400) ein Befehl über Schreiben/Lesen eingeschrieben ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 für einen Magnettrommelspeicher, dem ein Sektoraddressen- und ein Spuradressenregister zugeordnet sind, mit einem Pufferspeicher, dem ein Adressenregister zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Sektoradressenregister (11) über den Addierkreis (31) mit einem Eingang des Adressenregisters (33) verbunden ist.