DE1163580B - Pufferspeicher - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: G06f

Deutsche Kl.: 42 m -14

Nummer: 1163 580

Aktenzeichen: Z 8297IX c / 42 m

Anmeldetag: 12. Oktober 1960

Auslegetag: 20. Februar 1964

Bei durch Lochkarten gesteuerten Maschinen ist es bekannt, einen zweiteiligen Pufferspeicher vorzusehen, welcher derart betrieben wird, daß in die eine Hälfte die Daten von der Lochkarte übernommen (eingeschrieben) werden, während von der anderen Hälfte die Steuerungen gemäß den vorher übernommenen Daten durchgeführt (herausgelesen) werden, und daß die beiden Pufferspeicherhälften in diesen beiden Funktionen jeweils miteinander abwechseln, so daß eine fortlaufende Steuerung unter gleichzeitigem Lesen und Schreiben möglich ist. Will man willkürlich auf Abruf schreiben und lesen, so sind im allgemeinen mindestens drei Teilspeicher vorgesehen, die als ganze im Zyklus ihrer Anzahl abwechselnd geschrieben und gelesen werden.

Solche Pufferspeicher finden beispielsweise in Rechenmaschinen als Speicher zwischen Ein- oder Ausgabeelementen und dem eigentlichen Rechen- und Speicherwerk sowie in Sortiereinrichtungen als Speicher zwischen dem Hauptspeicher und der eigentlichen Vergleichseinrichtung mannigfache Verwendung.

Gegenstand der Erfindung ist ein Pufferspeicher zum gleichzeitigen Einschreiben und Auslesen beliebig binär kodierter Informationen, bestehend aus zwei Teilspeichern, deren Funktion periodisch derart vertauscht wird, daß in den ersten Teilspeicher eingeschrieben wird, während aus dem zweiten ausgelesen wird und in den zweiten eingeschrieben wird, während aus dem ersten ausgelesen wird, mit dem besonderen Kennzeichen, daß jedem der beiden adressierbaren Teilspeicher ein Adressenwählwerk zugeordnet ist, durch welches jeweils beim Einschreiben von einem Schreibadressenzähler und beim Auslesen von einem Leseadressenzähler die Speicheradresse eingestellt wird, und daß weiterhin eine Taktimpulsquelle vorgesehen ist, die zwei um eine Halbperiode gegeneinander versetzte Steuerimpulszüge erzeugt, welche einerseits bei Anliegen eines Schreibbefehls das abwechselnde Anschalten der Informationseingangsklemme an die beiden Teilspeicher und die Erhöhung des Schreibadressenzählerinhalts um Eins bei jedem Takt und andererseits bei Anliegen eines Lesebefehls das abwechselnde Anschalten der Informationsausgangsklemme an die beiden Teilspeicher und die Erhöhung des Leseadressenzählerinhalts um Eins bei jedem Takt sowie das Anschalten der Adressenwählwerke an den betreffenden Adressenzähler bewirken.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung wird darin gesehen, daß infolge der Möglichkeit, die Teilspeicher als ganze gleichzeitig zu lesen und zu schreiben, deren Kapazität besser ausgenutzt wird, so daß ihre Anzahl Pufferspeicher

Anmelder:

ZUSE K. G., Bad Hersfeld, Wehnebergerstr. 4

Als Erfinder benannt:

Dr.-Ing. e. h. Konrad Zuse, Hünfeld

auf zwei vermindert werden kann. Dadurch wird gegenüber den bisherigen Ausführungen von Pufferspeichergruppen, die mindestens drei Teilspeicher vorsehen, eine Einsparung um zwei Drittel erzielt.

Im folgenden wird der Gegenstand der Erfindung und ein Ausführungsbeispiel desselben an Hand der Fig. 1 bis 3 näher beschrieben, wobei gleiche Schaltungselemente, Leitungen und Impulsfolgen gleich bezeichnet werden. Es zeigt

Fig. 1 die Schaltungsanordnung der Pufferspeichergruppe gemäß der Erfindung und

Fig. 2 eine beispielsweise Impulsfolge, wie sie an der Klemme E₁₀₀ eintrifft, sowie die gegeneinander versetzten Steuerimpulse Bi, Bn, durch die die Informationen zu gleichen (Zeit-) Teilen in die Teilspeicher geschrieben werden,

Fig. 3 eine Schaltungsanordnung der Konjunktionsglieder g₁₀₁ bis g₁₀₈, wie diese bei Serienparallelbetrieb durch die Konjunktionsglieder g₁₀₁ bis g-₁₀₈ (a bis d) ersetzt werden.

Die Pufferspeichergruppe nach Fig. 1 besteht im wesentlichen

a) aus den zwei Teilspeichern S₁₀₁ und S₁₀₂, welche einerseits über Konjunktionsglieder g₁₀₁ und g₁₀₂ mit der Informations-Eingangsleitung .ZT₁₀₀ und andererseits über Konjunktionsglieder g₁₀₃ und g₁₀₄ mit der Informations-Ausgangsleitung^₁₀₀ verbunden sind, sowie aus zwei den Teilspeichern ^₁₀₁, S₁₀₂ zugeordneten Wahlpyramiden W₁₀₁ und W₁₀₂, die auf der Schreib-Lese-Seite mit dem Ausgang je eines Konjunktionsgliedes g₁₀₅ bzw. gioi» .§107 bzw. g₁₀₈ verbunden sind,

b) aus einer Steuerimpuls-Eingangsleitung B, die einerseits über eine Leitung Bl direkt und andererseits über ein Verzögerungsglied d₂₀₀ an den »Z,«- bzw. »0«-Eingang eines Flip-Flops F₂₀₀ führt, an dessen Ausgängen die Steuerspannungen Bi und Bn für den Schreib- und Leserhythmus in den Teilspeichern S₁₀₁ und S₁₀₂ entnommen werden,

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c) aus zwei Adressenzählern, nämlich einem Schreibadressenzähler ZW-, _m und einem Leseadressen-

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zähler ZW₁₀₂, deren Adressenstellen mit einer Vergleichseinrichtung Vg₁₀₀ gekoppelt sind, sowie einem Flip-Flop F₁₀₀ und den Schreib- und Lesesteuerklemmen .E₁₀₁ bzw. /I₁₀₁. Die Schreib- und Lesesteuerklemmen sind mit den Zählwerken sowie der Vergleichseinrichtung und dem Flip-Flop über Konjunktionsglieder Ar₁₀₁ und Zc₁₀₅ sowie über DisjunktionsgliederJ₁₀₁ und /_m und über Verzögerungsglieder d₁₀₁ bis d₁₀₆ miteinander gekoppelt, derart, daß beim gleichzeitigen Lesen und Schreiben der einzelnen Teilspeicher verhindert wird, daß noch nicht abgelesene Zellen wieder neu geschrieben werden.

Vereinbarungsgemäß wird nach Fig. 1 und 2 die Leitung Bl während der ersten Halbperiode des Steuerimpulses B aktiviert. Steht die Klemme i?_l01 während des gleichen Zeitraumes unter Spannung, d. h. daß ein Schreibbefehl vorhanden ist, so wird über das Konjunktionsglied Ar₁₀₃ das Konjunktionsglied g₁₀₁ geöffnet und der Weg für die Information von der Klemme E₁₀₀ zum Speicher S₁₀₁ freigegeben. Gleichzeitig wird auch die Klemme I des Konjunktionsgliedes g₁₀₅ aktiviert, wodurch der augenblickliche Zählerstand des Schreibadressenzählers ZW₁₀₁ in die Wahlpyramide W₁₀₁ übertragen wird. Die Ausgangsleitung des Konjunktionsgliedes Ar₁₀₃ ist noch mit einer Kette von hintereinandergeschalteten Verzögerungsgliedern J₁₀₁ bis d₁₀₃ verbunden, von denen das erste Verzögerungsglied J₁₀₁ die ankommenden Impulse um genau eine Halbperiode des Steuerimpulses B verzögert, wogegen die restlichen beiden Verzögerungsglieder J₁₀₂ und J₁₀₃ wesentlich kürzere Verzögerungszeiten aufweisen. Die Verzögerungszeit des Verzöge- rungsgliedes J₁₀₁ hat zur Folge, daß zum selben Zeitpunkt, in dem die Leitung Bl spannungslos und damit das Konjunktionsglied g₁₀₁ abgeschaltet wird, sich das Konjunktionsglied g₁₀₂ öffnet. Dieser Zeitpunkt ist mit dem Beginn der zweiten Halbperiode des Steuerimpulses B identisch, zu dem nunmehr der Weg für die Speicherung der Informationen im Speicher S₁₀₂ (bei gleichzeitiger Aktivierung der Klemme II des Konjunktionsgliedes g_loe) freigegeben wird. Über das Verzögerungsglied J₁₀₂ etwas verzögert wird nun der Schreibadressenzähler ZW₁₀₁ um eine Einheit weitergeschaltet. Mit der nächsten Aktivierung der Leitung I beginnt der oben beschriebene Vorgang von neuem.

Im Prinzip identisch zum Schreibvorgang, jedoch um eine Halbperiode phasenverschoben, verläuft der Lesevorgang. Während der zweiten Halbperiode des Steuerimpulses B ist nämlich die Leitung BII aktiviert, so daß bei vorhandenem Entnahmebefehl an der Klemme A₁₀₁ dadurch das Konjunktionsglied A₁₀₄ durchgeschaltet wird mit der Folge, daß das Konjunktionsglied g₁₀₃ sich öffnet und der Informationsinhalt an die Ausgangsleitung A₁₀₀ gegeben wird. Gleichzeitig wird infolge der aktivierten Leitung BII das Konjunktionsglied g₁₀₇ durchgeschaltet, so daß der augenblickliche Zählerstand des Leseadressenzählers ZPF₁₀₂ in die Wahlpyramide PF₁₀₂ übertragen wird. Das Verzögerungsglied J₁₀₄ ist mit dem Verzögerungsglied J₁₀₁ identisch, d. h., es verzögert ebenfalls um eine Halbperiode des Steuerimpulses B, so daß nach diesem Zeitraum das Konjunktionsglied g₁₀₄ durchgeschaltet und die Information dem Teilspeicher S₁₀₂ entnommen wird. Über das Verzögerungsglied J₁₀₅ wird der Leseadressenzähler um eine Einheit weitergeschaltet, und mit der nächsten Aktivierung der Leitung BII beginnt der eben beschriebene Vorgang von neuem.

Es ist einzusehen, daß infolge begrenzter Kapazität der Teilspeicher nicht in beliebiger Folge geschrieben und gelesen werden kann. Dauert beispielsweise der Schreibbefehl an der Klemme E₁₀₁ wesentlich länger als der Lesebefehl an der Klemme A₁₀₁, so tritt je nach Kapazität der Teilspeicher früher oder später der Zustand ein, daß die Teilspeicher völlig aufgefüllt sind, so daß eine weitere Zuführung von Informationen unterbunden werden muß. Um dies sicherzustellen, ist ein ständiges Vergleichen der Zählerstände in den beiden Zählern ZW₁₀₁ und ZfV₁₀₂ nötig. Dazu ist die Vergleichseinrichtung Vg₁₀₀ vorgesehen, die je nach resultierendem Vergleichsergebnis eine der an ihren +- und —Klemmen angeschlossenen Leitungen unter Spannung setzt.

Im Normalfall (dem auch der vorstehend beschriebene Schreib- und Lesevorgang unterstellt ist) ist der Zählerstand beider Zähler verschieden, d. h., die —Klemme führt Spannung, und das Flip-Flop F₁₀₀ wird über das Verzögerungsglied J₁₀₆, infolge fortlaufender Entnahme, ständig in Stellung »0« gehalten. Dadurch ist über das DisjunktionsgliedJ₁₀₁ der Schreibvorgang und über das Konjunktionsglied Ar₁₀₁ und das Disjunktionsglied J₁₀₂ der Lesevorgang freigegeben.

Ist der Zählerstand beider Zähler gleich, so wird infolge der Spannung führenden —Klemme beim nächsten eintreffenden Zählimpuls im Schreibadressenzähler ZfF₁₀₁ über das Konjunktionsglied Ar₁₀₆ das Flip-Flop F₁₀₀ in Stellung »L« geschaltet; infolge fehlender Spannung sowohl im »O«-Ausgang des Flip-Flops F₁₀₀ als auch in der —Klemme der Vergleichseinrichtung Vg₁₀₀ wird dadurch das Konjunktionsglied Ar₁₀₃ über das Disjunktionsglied J₁₀₁ gesperrt und ein weiterer Schreibvorgang unterbunden.

Im erläuterten Beispiel der Erfindung ist für die Speicherung der Informationen zur Vereinfachung der Darstellungsweise reiner Serienbetrieb gedacht. Dieselbe Vorrichtung kann nach bekannten Grundsätzen auch auf andere Betriebsarten, wie Serienparallel- oder Parallelbetrieb, erweitert werden. Im Falle eines Serienparallelbetriebes, der wohl am häufigsten Verwendung finden mag, sind gemäß Fig. 3 die Konjunktionsglieder g₁₀₁ bis ₁₀₈ durch eine Reihe von parallel geschalteten Konjunktionsgliedern zu ersetzen, deren einer Eingang jeweils einem der Informationskanäle a bis J zugeordnet ist, während der andere Eingang mit einer einzigen zugehörigen Steuerleitung verbunden ist.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Pufferspeicher zum gleichzeitigen Einschreiben und Auslesen beliebig binär kodierter Informationen, bestehend aus zwei Teilspeichern, deren Funktion periodisch derart vertauscht wird, daß in den ersten Teilspeicher eingeschrieben wird, während aus dem zweiten ausgelesen wird und in den zweiten eingeschrieben wird, während aus dem ersten ausgelesen wird, dadurch gekennzeichnet, daß jedem der beiden adressierbaren Teilspeicher (S₁₀₁ und S₁₀₂) ein Adressenwählwerk (PF₁₀₁ bzw. PF₁₀₂) zugeordnet ist, durch welches jeweils beim Einschreiben von einem Schreibadressenzähler (ZW₁₀₁) und beim Auslesen von einem Leseadressenzähler (ZW₁₀ ) die Spei-

cheradresse eingestellt wird, und daß weiterhin eine Taktimpulsquelle (-F₂Oo) vorgesehen ist, die zwei um eine Halbperiode gegeneinander versetzte Steuerimpulszüge (B'i und B'n) erzeugt, welche einerseits bei Anliegen eines Schreibbefehls (.E₁₀₁) das abwechselnde Anschalten der Informationseingangsklemme (.E₁Oo) ^an die beiden Teilspeicher (S₁₀₁ und S₁₀₂) und die Erhöhung des Schreibadressenzählerinhalts um Eins bei jedem Takt und andererseits bei Anliegen eines Lesebefehls (A₁₀₁) das abwechselnde Anschalten der Informationsausgangsklemme C*4_1Oo) an die beiden Teilspeicher (S₁₀₁ und S₁₀ ) und die Erhöhung des Leseadressenzählerinhalts um Eins bei jedem Takt sowie das Anschalten der Adressenwählwerke (W₁₀₁ und W₁₀₂) an den betreffenden Adressenzähler (ZW₁₀₁ bzw. ZW₁₀₂) bewirken.

2. Pufferspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerimpuls (B) eine Teilfrequenz der den zu speichernden Informationen zugrunde liegenden Bit-Frequenz ist.

3. Pufferspeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Informationen im Serienparallelverfahren gelesen und geschrieben werden, derart, daß dann die zu den Wahlpyramiden (JF₁₀₁, W₁₀₂) und den Teilspeichern (S₁₀I, -SW führenden Konjunktionsglieder (g₁₀₁ bis g_los in F i g. 1) durch die Parallelschaltungen von so vielen Konjunktionsgliedern ersetzt werden, wie im Serienparallelverfahren Parallelkanäle vorgesehen sind (g₁₀₁ bis g_10S (a bis ä) in F i g. 3).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 741 749.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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