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Assoziativer Speicher mit dreidimensionaler Anordnung der Speicherelemente
Die Erfindung betrifft einen assoziativen Speicher mit dreidimensionaler Anordnung
der Speicherelemente, bei dem die zu einem Wort gehörigen Speicherelemente von einer
gemeinsamen übereinstimmungssignalleitung durchzogen sind, bei dem in jederSpeicherelementenebene
die übereinstimmungssignalleitungen mindestens am Ort der Speicherelemente kreuzende
Abfrageleitungen vorgesehen sind und dessen Speicherelemente kleine Übereinstimmungssignale
abgeben, die durch übereinstimmungssignalverstärker vergrößert werden.
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Bei bekannten derartigen Speichern ist jedem Speicherwort ein Detektor
(speicherndes Element) zugeordnet, wobei es gleichgültig ist, ob die Abfrage des
ganzen Speichers in einem Schritt geschieht oder ob die einzelnen Bitebenen nacheinander
abgefragt werden. Dies führt dann, wenn der Speicher eine größere Wortkapazität
besitzen soll, zu einem untragbaren Aufwand. Jedem solcher Detektor muß nämlich
dann, wenn die Speicherelemente nur übereinstimmungssignale geringer Amplitude abgeben,
ein üblicher Leseverstärker vorgeschaltet werden. Soweit bei der Abfrage der assoziativen
Speicher nicht nur identische Inhalte, sondern auch ähnliche Inhalte zur Anzeige
kommen sollen, müssen diese Verstärker sogar als genaue und gegebenenfalls einstellbare
Schwellwertverstärker ausgebildet werden, was den Aufwand weiter erhöht.
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Ein Zahlenbeispiel möge den für bekannte Speicher notwendigen Aufwand
noch weiter verdeutlichen. Ein mittelgroßer Speicher enthält 64 - 64
- 50 Bits, für einen adressengesteuerten konventionellen Speicher sind dann
50 Leseverstärker erforderlich. Bei assoziativerAusführungsform sind dagegen
64 - 64 = 4096 Leseverstärker als übereinstimmungssignalverstärker
sowie die gleiche Anzahl von speichernden Detektorelementen erforderlich. Das zeigt
also deutlich, daß der durch eine assoziative Speicherorganisation erzielbare Nutzen
bei den bisherigen Ausführungsformen in keinem günstigen Verhältnis zu dem erforderlichen
Aufwand steht.
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Aufgabe der Erfindung war es daher, eine solche Speicheranordnung
zu schaffen, bei der die Zahl der erforderlichen übereinstimmungssignalverstärker
auf einen geringen Bruchteil der bisher erforderlichen Anzahl verringert ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch ge-
löst, daß zum
Zweck der Erkennung, an welchem Ort im Speicher sich das gesuchte Wort befindet,
die übereinstimmungssignalleitungen der zu einer Spalte der zu den übereinstimmungssignalleitungen
senkrechten Bitebenen gehörigen Wörter miteinander und mit einem der übereinstimmungssignalverstärker
gemeinsam verbunden sind und daß entweder die übereinstimmungssignalleitungen jeder
zu den übereinstimmungssignalleitungen parallelenWortebene durch je einen
Schalter mit für die Ebene gemeinsamer Betätigung oder die Abfrageleitungen für
jede Wortebene durch je einen Schalter auftrennbar sind.
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In den Figuren sind zwei Ausführungsbeispiele für einen erfindungsgemäßen
Speicher schematisch dargestellt.
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Gemäß der F i g. 1 verlassen die zu je einem Speicherwort
gehörigen übereinstimmungssignalleitungen Li bis L, den Speicherblock B auf der
rechten Seite. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind es also insgesamt sechs
solche Leitungen, von denen je
drei, Li bis L, bzw. L4 bis
L., einer gemeinsamen Wortebene angehören, während jeweils je zwei
überei,nanderliegende, Li und L4, L., und L,- , L" und L., der gleichen
Spalte einer zu den übereinstimmungssignalleitungen senkrecht verlaufenden Bitebene
angehören.
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Erfindungsgemäß sind zu der gleichen Spalte einer Bitebene gehörende
übereinstimmungssignalleitungen miteinander verbunden und zu einem gemeinsamen Verstärker
V, bis V, geführt.
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Jede der übereinstimmungssignalleitungen enthält einen Schalter Ti
bis T., wobei für die zu einer Wortebene gehörenden Schalter T, bis
T, bzw. T4 bis T,
eine gemeinsameBetätigung durch einenWortebenenschalter
S, bzw. S, vorgesehen ist.
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Die Wirkungsweise dieses Ausführungsbeispiels ist nun die fol-ende:
Der Speicherinhalt wird als Ganzes über die AbfrageleitungA, die die übereinstimmungssignalleitungen
mindestens am Ort der Speicherelemente kreuzt, mehrere Male hintereinander zerstörungsfrei
abgefragt. Bei jedem Abfragevorgang
werden die Schalter T, bis l',
bzw. T4 bis T, einer Wortebene über den zugehörigen Wortebenenschalter S,
bzw. S2 eingelegt, so daß die Verstärker V, bis V3 nur Signale aus den übereinstimmungsleitungen
dieser Wortebene verarbeiten können.
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Wendet man das in der F i g. 1 dargestellte Prinzip auf einen
assoziativen Speicher der oben b--schriebenen Dimensionen mit 64 - 64
- 50 Speicherelementen an, so ergibt sich ein Bedarf von 64 Verstärkern V,
64 Wortebenenschaltern S und 64.64 = 4096 Durchschaltelementen T. Der Vorteil
der erfindungsgemäßen Bauweise eines Speichers liegt nun vor allem darin, daß die
Durchschaltelemente T durch sehr einfache Schalteleinente realisiert werden können,
die in großer Zahl eingesetzt werden können, ohne daß dies einen unzumutbaren technischen
Aufwand bereitet. Sie lassen sich z. B. ohne weiteres durch potentialgesteuerte
Dioden- oder Transistorschaltungen verwirklichen.
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Eine zweite Möglichkeit für den Aufbau eines erfIndungsgemäßen Speichers
ist in F i g. 2 dargestellt. Der Speicherblock B enthält wiederum sechs übereinstimmungssignalleitungen,
die jeweils die zu einem Wort gehörigen Speicherelemente verbinden. In der Zeichnung
verlassen die Leitungen Li bis L 6 den Speicherblock B wiederum auf der rechten
Seite.
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Erfindungsgemäß sind zu einer Spalte einer Bitebene gehörige übereinstin-imungssignalleitungen
LI und L4, L2 und L,5, L, und L 6 miteinander verbunden und zu einem
gemeinsamen Verstärker V, und V, geführt.
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Die AbfrageleitungenA1 und A., die vereinfacht an Stelle eines
Kabelraums dargestellt sind - für jede Wortebene ist ein Abfrageleitungsbündel
vorgesehen -, sind in der F i g. 2 von vorn her in den Speicherblock B eingeführt.
Sie kreuzen die übereinstimmungssignalleitungen L, bis L6 wieder jeweils
am Ort der Speicherelemente. An jeder der Abfrageleitungen einer Wortebene ist ein
mehrpoliger Schal-ter Sch, bzw. Sch2 vorgesehen, dereine Auftrennung der
Abfrageleitungsbündel A bzw. A für jede Wort-C 1 2 ebene
getrennt gestattet. Die Anzahl der Schalterpole entspricht der Anzahl der Bitebenen.
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Die Abfrage einer derartigen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Speichers gestaltet sich nun folgendermaßen: Jede der horizontal verlaufenden Wortebenen
wird nacheinander abgefragt, wozu der jeweils zugehörige Schalter Schl bzw. Sch2
eingelegt wird, während die Schalter in den Abfrageleitungen der nicht abzufragenden
Wortebenen geöffnet bleiben. Es entstehen dann nur in den zu einer Wortebene gehörigen
übereinstimmungssignalleitungen LI bis L" bzw. L4 bis L, übereinstimmungssignale,
die in den Verstärkern Vi bis V, verarbeitet werden können. Der Vorteil dieser Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Speichers liegt darin, daß in den übereinstimmungssignalleitungen
keine Unterbrechungssehalter mehr vorgesehen zu sein brauchen. Außen liegen die
die Wortebenen anwählenden Schaltvorrichtungen Sch, bzw. Sch, in Stromkreisen,
in denen die relativ großen Abfrageströme fließen, und die in diesen Leitungen etwa
notwendig werdenden Tore haben keine Analogsignale, sondern Binärwerte zu verarbeiten.
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Für das obige Zahlenbeispiel eines assoziativen Speichers werden bei
einer Ausführung entsprechend F i g. 2 64 Verstärker V und 64 Schalter
Sch zur Unterbrechung der Abfrageleitungen je einer Wortebene
benötigt.
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Die die Verstärker V verlassenden Signale kann man nun wie üblich
zur Einstellung speichernder Detektorelemente benutzen. Dabei liegt es nahe, wie
üblich jedem Speicherwort je ein speicherndes Element zuzuordnen und bei
der Abfrage einer bestimmten Wortzeile durch geeignete Maßnahmen (Koinzidelizströme)
das Einschreiben der speichernden Detektorelemente der entsprechenden Detektorzeile
zu ermöglichen. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltung liegt aber
noch darin, daß man an sich nur so viel speichernde Detektorelemente vorsehen muß,
wie übereinstimmungssignalverstärker vorhanden sind, wenn man nämlich die Auswertung
der Detektorelemente, die im Fall des Auftretens mehrerer übereinstimmungssignale
bekanntlich besondere Maßnahmen erfordert, gleich im Anschluß an die Abfrage einer
Wortzeile vornimmt und dann erst zur Abfrage der nächsten Zeile übergeht.