DE1299326B - Speicherverfahren fuer einen aus einer Verzoegerungsleitung aufgebauten dynamischen Speicher und Anordnung zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents
Speicherverfahren fuer einen aus einer Verzoegerungsleitung aufgebauten dynamischen Speicher und Anordnung zur Durchfuehrung des VerfahrensInfo
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Description
aufzubauen, um den Aufwand des Speichers selbst io einheit zur Erzeugung der C-Signale,
und der dazugehörigen Baueinheiten möglichst niedrig F i g. 3 ein schematisches Schaubild der Bittakt-
zu halten. Da Kleinrechner aber im allgemeinen mit verhältnismäßig niedriger Rechengeschwindigkeit arbeiten,
haben sich bei ihnen Verzögerungsleitungen als
Signale n\ bis h5 und N 127 bilden, welche der Zeitsteuerung
der im Speicher umlaufenden Informationen zugeordnet sind,
F i g. 5 ein schematisches Schaltbild der Anordnung zur Erzeugung der Signale, die bestimmte
Zeitperioden innerhalb jedes Maschinenzyklus darstellen,
F i g. 6 ein schematisches Schaubild der Speicher-
F i g. 7 eine magnetostriktive Verzögerungsleitung, die bei der Speicherlogik nach F i g. 6 verwendet
werden kann,
F i g. 8 in größerem Maßstab eine Ansicht der bei der Verzögerungsleitung nach F i g. 7 verwendeten
Koppeleinheit,
F i g. 9 ein Schaltbild des Schreibverstärkers des Speichers,
Fig. 10 ein Schaltbild des Leseverstärkers des Speichers,
F i g. 11 ein Blockschaltbild des als Zwischenspeicher
dienenden Registers D,
Fig. 12 ein Blockschaltbild der zur Erzeugung
Logikeinheit zur Erzeugung der i- und Quadrantsignale,
F i g. 4 ein Blockschaltbild des Taktgenerators
Hauptspeicher bisher in der Praxis nicht durchsetzen 15 und der Flip-Flops TO bis T6, die einen weiteren
können. Um nämlich die Kapazität einer Verzöge- Teil der Taktgeber-Logikeinheit zur Erzeugung der
rungsleitung voll auszunutzen, muß diese mit verhältnismäßig hoher Speichergeschwindigkeit betrieben
werden. Diese Speichergeschwindigkeit ist jedoch im
allgemeinen für das Rechenwerk eines Kleinrechners 20
zu hoch.
werden. Diese Speichergeschwindigkeit ist jedoch im
allgemeinen für das Rechenwerk eines Kleinrechners 20
zu hoch.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Speicherverfahren für einen aus einer Verzögerungsleitung
aufgebauten dynamischen Speicher zu schaffen,
das mit hoher Geschwindigkeit arbeitet und bei dem 25 logik einschließlich der Verzögerungsleitung und
die gespeicherten Informationen über eine Ausgabe- der Flip-Flops M, S und D,.,
einheit für verhältnismäßig lange Zeit zur Verfügung
stehen.
stehen.
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei
dem Umlauf eine aus mindestens einem Bit be- 3°
stehende Bitgruppe unterdrückt und in einem gesonderten Zwischenspeicher für einen Speicherzyklus
zwischengespeichert wird, daß an Stelle dieser unterdrückten Bitgruppe die nächstfolgende Bitgruppe
aufgerückt und in den Speicher eingespeichert wird 35
und beim nächstfolgenden Speicherzyklus diese zwischengespeicherte Bitgruppe wieder an dem entsprechenden Platz der Informationsfolge in den
Speicher eingespeichert und die in der Informationsfolge nächstfolgende Bitgruppe unterdrückt und zwi- 4° des Signals d' verwendeten Schaltungsanordnung, schengespeichert wird. F i g. 13 ein Blockschaltbild der zur Erzeugung
dem Umlauf eine aus mindestens einem Bit be- 3°
stehende Bitgruppe unterdrückt und in einem gesonderten Zwischenspeicher für einen Speicherzyklus
zwischengespeichert wird, daß an Stelle dieser unterdrückten Bitgruppe die nächstfolgende Bitgruppe
aufgerückt und in den Speicher eingespeichert wird 35
und beim nächstfolgenden Speicherzyklus diese zwischengespeicherte Bitgruppe wieder an dem entsprechenden Platz der Informationsfolge in den
Speicher eingespeichert und die in der Informationsfolge nächstfolgende Bitgruppe unterdrückt und zwi- 4° des Signals d' verwendeten Schaltungsanordnung, schengespeichert wird. F i g. 13 ein Blockschaltbild der zur Erzeugung
Die der Reihe nach zwischengespeicherten Bit- des Speichereingangssignals M' benutzten Schaltungsgruppen stehen für je einen Speicherzyklus zur Aus- anordnung,
gäbe bereit. Dies erlaubt eine hohe Informations- Fig. 14 ein schematisches Schaltbild eines Taktumlaufgeschwindigkeit
in der Verzögerungsleitung 45 generators,
und damit die Verwendung einer verhältnismäßig Fig. 15 ein schematisches Schaltbild einer Flipkurzen Verzögerungsleitung, ohne daß die Rechen- Flop-Grundschaltung mit Einstell- und Rückstellgeschwindigkeit
hoch zu sein braucht. eingängen,
Bei der Speicherung von beliebigen Zeichen, z.B. Fig. 16 ein schematisches Schaltbild eines Flip-
Dezimalziffern, durch verschiedenwertige Bits eines 5° Flops mit einem zusätzlichen Komplementeingang
Codewortes können in weiterer Ausgestaltung der sowie
Erfindung die Codewörter für die verschiedenen Fig. 17 ein Schaltbild eines Flip-Flops mit zuZeichen
durch Aufeinanderfolgen gleichwertiger Bits sätzlichen Sterneingängen.
ineinander verschachtelt gespeichert werden, und Das Speicherverfahren nach der Erfindung ist im
dabei erfolgt das Wiedereinspeichern der Informations- 55 folgenden an Hand eines Verzögerungsleitungsspeifolge
um jeweils eine Bitgruppe verschoben. Infolge chers erläutert, der für ein Tischrechengerät entder
Verschachtelung gleichwertiger Bits kann die In- wickelt wurde. Die im Speicher umlaufenden Inforformalionseingabe
und -ausgabe in bzw. aus dem mationen bilden drei Arbeitsregister, deren Inhalt,
Speicher mit der Taktgeschwindigkeit des Speichers z. B. durch geeignete Ansteuerung einer Kathodenerfolgen,
während die Bits der jeweiligen Bitgruppen 6o strahlröhre, sichtbar gemacht werden kann. Jedem
für eine Zeitspanne zur Verfugung stehen, die minde- dieser Arbeitsregister ist ein Hilfsregister gleicherstens
eine Größenordnung größer als eine Takt- Kapazität zugeordnet, dessen Inhalt nicht sichtbar
periode ist. * gemacht wird und das z. B. für die Durchführung
Jede Bitgruppe kann aus mehreren Bits bestehen, von Rechenoperationen benötigte Hilfszeichen entvon
denen jedes Bit verschiedenen Einheiten, insbeon- (>5 hält. Die gespeicherten Informationen werden in
dere Register, einer Rechenanlage od. dgl. zu- einem Impulscode dargestellt. Die in einem bestimmgeordnet
ist. ten Zeitpunkt erfolgende Eingabe eines Impulses in Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfin- die Verzögerungsleitung oder die Ausgabe eines
Impulses von dort gibt an, daß das entsprechende Informationsbit den Wert 1 hat. Das Nichtvorhandensein
dieses Impulses stellt den Wert 0 dar.
Ein im einzelnen in den F i g. 1 bis 4 veranschaulichter Taktgeber gibt die Zeitintervalle vor, innerhalb
deren aufeinanderfolgende Informationsbits in den Speicher eingebracht und aus diesem entnommen
werden. Der Taktgeber weist Flip-Flops TO, Tl... T12 sowie Flip-Flops P und K auf. Die Zustands-
Außer dem Arbeitsregisterinhalt hält die Verzögerungsleitung weitere 240 Bits in Umlauf, die den
Hilfsregisterinhalt bilden. In jeder Bitperiode wird ein Bit der Hilfsregister in einem Flip-Flop S gehalten.
5 Bei einigen Operationen des Rechengerätes werden die in dem Flip-Flop S befindlichen Bits geändert,
indem die im Flip-Flop M gehaltenen Bits in das Flip-Flop S hineinkopiert werden. In den übrigen
Fällen läuft der Hilfsregisterinhalt ungeändert um.
gestellt. Jeder Halbzyklus ist in 30 Zeichenperioden unterteilt. In jeder Zeichenperiode steht ein Zeichen
der in einem der drei Arbeitsregister gehaltenen
periode zur Verfügung steht, gewisse Abwandlungen und wird in eine Gruppe von vier Flip-Flops D1 bis
D4 (Fig. 11) eingebracht. Diese vier Flip-Flops
wechsel der Flip-Flops TO bis T12 sowie der Flip- io Bei diesem Umlauf wird das Flip-Flop S in jedem
Flops P und K werden durch einen Taktmulti- Maschinenzyklus Für eine Bitperiode belegt,
vibrator Cp (F i g. 4) bestimmt, der mit Cp bezeich- Die erste Zeichenperiode des ersten Halbzyklus
vibrator Cp (F i g. 4) bestimmt, der mit Cp bezeich- Die erste Zeichenperiode des ersten Halbzyklus
nete primäre Taktimpulse erzeugt. Die Flip-Flops des Maschinenzyklus ist mit KPCO bezeichnet, wobei
bestimmen verschiedene Teile einer Zeitperiode, die CO einen der Zustände der Flip-Flops T9, TlO, TIl
als ein Maschinenzyklus bezeichnet wird. Die Dauer 15 und T12 (Fig. 2) darstellt. Die zweite Zeicheneines
Maschinenzyklus beträgt ungefähr 30 ms. Jeder periode des ersten Halbzyklus ist mit K_PCQ be-Maschinenzyklus
wird mittels des Flip-Flops K, das zeichnet. Die dritte und vierte Zeichenperiode sind
im ersten Halbzyklus ausgeschaltet (mit JC bezeichnet) mit KPC \ und JCPCl bezeichnet usw. In ähnlicher
und im zweiten Halbzyklus eingeschaltet ist (mit K Weise sind die aufeinanderfolgenden Zeichenperioden
bezeichnet), in zwei Halbzyklen unterteilt. Der Zu- 20 der zweiten Hälfte des Maschinenzyklus mit XPCO,
standswechsel des Flip-Flops K ist in F i g. 1 dar- XPCO usw. bezeichnet. Das Flip-Flop P wechselt
den Zustand nach jeder Zeichenperiode, und es tritt ein Zustandswechsel für eines oder mehrere der Flip-Flops
T9 bis T12 ein, wenn das Flip-Flop P von Zahlen zur Verarbeitung zur Verfügung. Im all- 25 »Ein« nach »Aus« wechselt. Die Steuerung der
gemeinen erfährt ein Zeichen, das in einer Zeichen- Flip-Flops T9 bis T12 durch das Flip-Flop P ist in
F i g. 1 dargestellt. Zwei aufeinanderfolgende Zeichenperioden, von denen die erste mit ^P und die
zweite mit P bezeichnet ist, werden als ein Zeichenbilden ein zusätzliches Register D, dessen Arbeits- 30 periodenpaar bezeichnet und haben eine gemeinweise
später beschrieben wird. Das in dem Register D same C-Zahl, welche die Zustände der Flip-Flops T9
gehaltene Zeichen steht dann zur weiteren Verarbei- bis T12 kennzeichnet.
tung in der folgenden Zeichenperiode zur Verfügung. Die fünfzehn C-Zahlen CO, Cl... C14 werden
Im allgemeinen ist die Verarbeitung des Zeichens zu durch die Flip-Flops T9, TlO, TIl und T12 unterdiesem
Zeitpunkt abgeschlossen und wird das Zeichen κ schieden und sind wie folgt markiert:
bis zum nächsten Maschinenzyklus in einem inaktiven
Zustand in den Speicher zurückgegeben.
bis zum nächsten Maschinenzyklus in einem inaktiven
Zustand in den Speicher zurückgegeben.
Ein Zeichen besteht aus vier Bits, die in Serienform verarbeitet werden, und zwar zunächst das niedrigstwertige
Bit, dann die zweit- und drittwertigen Bits sowie schließlich das höchstwertige Bit. Ein Zeichen
kann eine Dezimalziffer, ein Vorzeichen oder ein Teil einer Dezimalstellungsangabe sein. Jede Zeichenperiode
ist in vier Bitperioden unterteilt. Jede Bitperiode ist ihrerseits, mit einer später beschriebenen
Ausnahme, in 120 Taktperioden unterteilt. Die Art der Erzeugung der die Bitperioden kennzeichnenden
Signale ergibt sich aus F i g. 3.
Der Speicher besteht aus einer Verzögerungsleitung 200 (F i g. 6 und 7), auf der ungefähr 480 Informationsbits
umlaufen. Die Umlaufperiode beträgt eine Zeichenperiode. Infolgedessen ist ein im Speicher
befindliches Bit einmal innerhalb jeder Zeichenperiode verfügbar. Im allgemeinen wird ein Bit nur
während der einen Bitperiode jedes Maschinenzyklus verarbeitet, innerhalb deren das Bit in einem einer
Gruppe von Puffer-Flip-Flops gespeichert ist, wie dies im folgenden erläutert ist. Da die Umlaufperiode
eine Zeichenperiode ausmacht, wird diese Zeitperiode auch als ein Speicherzyklus bezeichnet.
Jede Bitperiode ist in vier Quadranten unterteilt. Die letzten drei der vier Quadranten sind von gleicher
Länge. Der erste Quadrant ist gelegentlich jedoch länger, da er eine Totzeitperiode einschließen kann,
die im folgenden definiert ist. In jeder Bitperiode wird ein einzelnes Bit der Arbeitsregister in einem Flip-Flop
M gehalten und zur Verarbeitung verfügbar gemacht. Der Arbeitsregisterinhalt besteht aus 240 Bits.
0 | TW | TU | |
CO | 1 | 0 | 0 |
Cl | 0 | 0 | 0 |
C2 | 1 | 1 | 0 |
C3 | 0 | 1 | 0 |
CA | 1 | 0 | 1 |
CS | 0 | 0 | 1 |
C6 | 1 | 1 | 1 |
Cl | 0 | 1 | 1 |
CS | 1 | 0 | 0 |
C9 | 0 | 0 | 0 |
ClO | 1 | 1 | 0 |
CIl | 0 | 1 | 0 |
C12 | 1 | 0 | 1 |
C13 | 0 | 0 | 1 |
C14 | 1 | 1 | |
Γ12
0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1
Die ersten zwölf C-Zahlen sind gemeinsam mit CO-Il bezeichnet, die drei letzten C-Zahlen mit
C12-14 und die zwei letzten mit C13-14. Andere Gruppen von C-Zahlen sind als Cl-Il und C1-12
bezeichnet. Die einzelnen C-Zahlen und Gruppen von C-Zahlen werden in der Schaltungsanordnung
nach F i g. 2 abgeleitet.
Jede C-Zahl wird während zweier Zeichenperioden gehalten, die durch das Flip-Flop P unterschieden
werden. Das Flip-Flop P ist für die erste Zeichenperiode des Paares ausgeschaltet und für die zweite
Periode eingeschaltet. Die Unterscheidung der vier Bitperioden (r 1, ti, (3, r4) jeder Zeichenperiode
erfolgt mittels der Flip-Flops Γ7 und Γ8 (Fig. 3),
die nach dem Gray-Code-Muster umlaufen. Zur Unterscheidung der vier Quadranten (V4I, 1J4.!, V4 3
und 1Z4I) jeder der vier Bitperioden dienen die Zustände
der Flip-Flops TS und T6, die entsprechend F i g. 3 im Binärcode umgesteuert werden.
Bis auf den ersten Quadranten der ersten Bitperiode einer Zeichenperiode (V41 ί 1) wird jeder Quadrant
in 30 Taktperioden unterteilt, und zwar mit Hilfe der Flip-Flops Γ0, ΓΙ, Γ2, T3 und Γ4. Diese
Flip-Flops bilden einen normalen Binärzähler, mit der Ausnahme, daß die beiden Zustände Tl Tl T3
TA (mil 70 = 0 und TO = 1) meistens nicht benutzt
werden. Diese beiden mit NO und NI bezeichneten
Zustände werden jedoch zu Beginn des ersten Quadranten jeder Zeichenperiode benutzt und
kennzeichnen die Totzeilperiode. Während der Totzeitperiode ist der normale Informationsumlauf in
der Verzögerungsleitung unterbrochen. Die Totzeit bildet nur in der 11-Bitperiode einen Teil des ersten
Quadranten. Das heißt, die Totzeit liegt zwischen der i4-Bilperiode in einem Maschinenzyklus und
dem Nutzteil des ersten Quadranten von 11 in der nächsten Zeichenperiode. Der erste und der zweite
Quadrant einer Bitperiode sind durch den Index —, der dritte und der vierte Quadrant durch den Index +
gekennzeichnet. So bedeutet r4_ den Quadranten (I 4l+1 42)r4 und f2+ = ('43+ l,44) f 2. Die Totzeitperiode
ist ein Teil von fl_ oder spezieller von l 4lfl.
Der Eintritt in den Zustand NO wird durch ein in F i g. 4 angegebenes Signal »Entsperren *jTl« ermöglicht.
Tritt das Signal »Entsperren *χΐ« nicht auf. so erscheint der Zustand NO ebenso wie der
Zustand N 1 nicht. Der Zustand N1, der zweite der zwei Taktperioden der Totzeitperiode, ist von unbeschränkt
langer Dauer, und zwar infolge der Unterdrückung des Signals »Entsperren Cp«. welches
das freie Kippen des Multivibrators Cp gestattet.
Jede der übrigen Taklpcrioden hat eine Dauer von ungefähr 1 as. Die den beiden außerordentlichen
Taktperioden NO und Nl folgenden dreißig ordentlichen
Taktperioden tragen die Bezeichnungen N 2 bis Λ'31. Die drei nächsten Quadranten ('42rl.
1 43 11 und ' 44 f 1) weisen jeweils 30 Taktperioden
auf, die mit N 34 bis N 63, N66 bis N 95 und N 98 bis
N 127 bezeichnet sind. (Die Bezeichnungen N32, N33.
N 64. S 65, N 96 und .V 97 werden nicht benutzt, da die diesen Bezeichnungen entsprechenden Zustände
nicht auftreten.) Die Bitperiode ί 1 hat infolgedessen 122 Taktperioden, von welchen die zweite außergewöhnlich
lang ist. Jede der folgenden drei Bitperioden (? 2. f 3 und /4) hat nur 120 Taktperioden, die mit
N 2 bis Λ" 127 bezeichnet sind. (Die Bezeichnungen
N32, Λ'33...Λ'97 sind wiederum ausgelassen.) Die
Bezeichnungen der Taktperioden werden durch die Zustände der Flip-Flops 70 bis Td angegeben, wobei
TO das niedrigstwertige Bit ist und einen Slelrungswert
von 1 aufweist. T1 hat einen Stellungswert von 2 usw. bis T6. das einen Wert von 64 hat. Bestimmte
Kombinationen der Zustände der Flip-Flops TO bis Γ6 werden zur Bildung von Signalen el, »2. /ι3, η4,
fi5 und N127 entsprechend F i g. 4 benutzt. Diese
Signale dienen der Ableitung der wenigen speziellen Taktperioden, die unterschieden werden müssen.
Während die Dauer der normalen Taktperioden jeweils einen Nennwert von 1 |zs hat, braucht die Folgefrequenz des frei kippenden Taktmultivibrators C1, nur näherungsweise 1 MHz zu betragen, da Abweichungen von diesem Wert während der Taklperiode Nl auskompensiert werden. In der Taktperiode Nl wird das Betriebsverhalten des Taktmultivibrators derart modifiziert, daß er in einem seiner beiden Zustände für eine lange Zeitdauer verharren kann. Normalerweise herrscht der stabile
Während die Dauer der normalen Taktperioden jeweils einen Nennwert von 1 |zs hat, braucht die Folgefrequenz des frei kippenden Taktmultivibrators C1, nur näherungsweise 1 MHz zu betragen, da Abweichungen von diesem Wert während der Taklperiode Nl auskompensiert werden. In der Taktperiode Nl wird das Betriebsverhalten des Taktmultivibrators derart modifiziert, daß er in einem seiner beiden Zustände für eine lange Zeitdauer verharren kann. Normalerweise herrscht der stabile
'° Zustand des Taktmultivibrators vor, bis vom Speicher ein Markierimpuls empfangen wird. Der Markicrimpuls
rückt den in den Flip-Flops T gehaltenen Zählwert auf N 2 vor, um den Taktmultivibrator in
den frei kippenden Zustand zurückzuführen. Der •5 Taktmultivibrator kann während der Taktperiode N1
beispielsweise bis zu einigen Dutzend Mikrosekunden in dem monostabilen Zustand verharren. Die Zeildauer
hängt im einzelnen von Abweichungen von der Nenntaktfrequenz des Taktmultivibrators (1 MHz)
und von der Nennverzögerungszeit der Verzögerungsleitung (etwas mehr als 482 ys) ab.
Der monostabile Zustand des Taktmultivibrators ist jedoch nicht absolut. Der Taklmullivibrator ist so
ausgelegt, daß er seinen Zustand spontan wechselt und in den frei kippenden Zustand zurückkehrt, wenn
nach einer langen Andauer von Nl kein Markierimpuls empfangen wurde. In den Taktperioden N 3
wird stets ein Einer-Bit in die Verzögerungsleitung eingespeichert. Dies stellt das Auftreten eines Markier-
3" impulses zu einer passenden Zeit in der nächsten Totzeitperiode sicher. In dem dem ersten Einschalten
des Geräts folgenden Anfangszustand können jedoch die Flip-Flops des Taktgebers in den Zustand N1
gelangen, bevor irgendwelche Einer-Bits eingespeichert wurden. Wäre der metastabile Zustand des Taklmultivibrators
völlig stabil, dann könnte in einem solchen Falle dieser Zustand nicht mehr verlassen
werden.
Die primären Taktimpulse C1, des Taktmultivibra-
tors steuern in der durch die Gleichungen der F i g. 4 beschriebenen Weise den Umlauf der Flip-Flops 7 0
bis Tf).
Die Rückstellung des Flip-Flops T6 markiert das
Ende einer Bitperiode und liefert ein Signal zur Aussteuerung der Flip-Flops T7. 7'8 entsprechend den
der F i g. 1 zugeordneten Gleichungen. Die Rückstellung des Flip-Flops T8 markiert das Ende eines
Speicherzyklus und dient dem Zustandswechsel des Flip-Flops P entsprechend Fig. 1. Die Rückstellung
des Flip-Flops P liefert ein Taktsignal C4, welches
die Flip-Flops T9, TlO, TIl, T12 und K aussteuert.
Diese Wechsel werden durch die Gleichungen nach F i g. 1 beschrieben. Die Rückstellung des Flip-Flops
K markiert das Ende eines vollen Maschinenzyklus.
Die Flip-Flops K und P liefern zusammen mit den C-Zahlen eine Mehrzahl von Signalen, weiche Zeitperioden
angeben, die bei der Einstellung und Rückstellung der Flip-Flops häufig auftreten. Diese Signale
''" werden in der Schaltungsanordnung nach F i g. 5 entwickelt.
Die Information läuft in der Verzögerungsleitung 200 (F i g. 6) um, die eine Nennverzögerungszeit von
mehr als 480 as hat. Eine zusätzliche Zeitdauer ist
(l5 vorgesehen, um Toleranzen sowohl in der Verzögerungsleitungslänge
als auch der Frequenz des Taktmultivibrators zuzulassen sowie für einige zusätzliche
Mikrosekunden. die für den blockierten Zustand N1
vorgesehen sind. Es ist erwünscht, daß außer der Totzeitperiode der Zustandswechsel des Multivibrators
fat völlig frei von einem Einfluß durch Signale ist,
die von der Verzögerungsleitung aufgenommen werden. Eine kleine Beeinflussung der Periode des
Multivibrators durch die umlaufenden Bits ist tragbar, jedoch nicht erwünscht.
Die Verzögerungsleitung 200 kann elektromechanisch aufgebaut sein, wie dies im einzelnen in den
F i g. 7 und 8 veranschaulicht ist. Die Verzögerungsleitung 200 weist ein langes Drahtstück 202 auf, das
die erforderliche Zeitverzögerung auf mechanische Weise liefert. Der Draht 202 wird durch das der Verzögerungsleitung
zugefülirte, über eine Eingangskoppeleinheit 204 laufende Eingangssigna! torsionsmäßig
angeregt. Das Ausgangssignal wird von der Verzögerungsleitung über eine Ausgangskoppeleinheit 206
abgenommen. Die Eingangs- und die Ausgangskoppeleinheit haben gleichen Aufbau, der im einzelnen
aus F i g. 8 hervorgeht.
Zwei Spulen 208 und 210 sind nebeneinander angeordnet. Die Spulen 208 und 210 weisen hohle
zylindrische Spulenkörper 212 und 214 auf. Um die Spulenkörper 212 und 214 sind Wicklungen 216 und
218 in entgegengesetztem Sinn gelegt. Die einen Enden der Wicklungen sind elektrisch miteinander
verbunden, während die anderen Enden als Eingangsoder Ausgangsklemmen benutzt werden. Ein Magnet
220 ist in der Nähe der beiden Spulen angeordnet und dient als magnetisches Vorspannungselement.
Mehrere Bänder 222 laufen durch die Spulenkörper 212, 214 hindurch und bilden eine den Draht 202
umfassende Halbwindung. Die Enden der Bänder 222 sind zwischen Schichten eines Dämpfungselements 224
aus Silikongummi übereinandergelegt. Die Bänder 222 sind an dem Draht 202 befestigt, beispielsweise mit
diesem verschweißt, und bestehen aus einem magnetostrikliven
Material.
Wenn das Eingangssignal an die Eingangskoppeleinheit 204 angelegt wird, ändert sich die Länge der
magnetostrikti ven Bänder, die entsprechend den Eigenschaften des Eingangssignals länger oder kürzer werden.
Da die Spulen 208 und 210 entgegengesetzt gewickelt sind, ist die Längenänderung der Bänder,
welche durch den Spulenkörper 212 laufen, von entgegengesetztem Vorzeichen wie die Längenänderung
der durch den Spulenkörper 214 laufenden Bänder. Das Ende des Drahtes 202 wird infolgedessen entsprechend
den Eigenschaften des Eingangssignals verdreht.
Das Signal läuft über den Draht 202 und wird von der Ausgangskoppeleinheit 206 in umgekehrter Weise
erfaßt. Das heißt, die mechanische Bewegung des magnetostriktiven Bandes erzeugt in den Wicklungen
ein Ausgangssignal, welches der Bewegung und damit dem Eingangssignal proportional ist.
Der Verzögerungsleitung 200 wird ein Eingangssignal durch einen Schreibverstärker 250 (F i g. 6)
zugeführt. Das Ausgangssignal der Verzögerungsleitung 200 wird mittels eines Leseverstärkers 252
verstärkt. Der Schreib- und der Leseverstärker sind im einzelnen in den F i g. 9 und 10 wiedergegeben.
Das Eingangssignal für den Schreibverstärker 250 ist ein im Takt aufgegebenes Eingangssignal, und
zwar wird das Informationssignal D' an die Verbindungsstelle eines Kondensators 254 und einer
Diode 256 angelegt, während der invertierte Taktimpuls^ an diese Verbindungsstelle über eine
zusätzliche Siliziumdiode 258 und die Diode 256 angekoppelt wird. Die Siliziumdiode 258 sperrt den
Schreibverstärker gegen Rauschen und andere im Taktimpuls vorhandene Fremdsignale.
Der Kondensator 254 wirkt als Hochpaßfilter und gibt einen Impulszug an die Basis eines Transistors 260.
Das Ausgangssignal des Transistors 260 wird am Kollektor abgenommen und an die Basis eines
zweiten Transistors 262 gelegt. Die Emitter der Transistoren 260 und 262 sind mit einem Bezugspotential,
beispielsweise Masse, verbunden. Die Widerstände 264 und 266 dienen der Vorspannung der Transistoren
und liegen auf einem negativen Potential, das einen Wert in der Größenordnung von — 12VoIt haben
kann.
Das Ausgangssignal des Transistors 262 wird am Kollektor abgenommen und an eine erste Klemme
einer Eingangswicklung 268 angelegt. Die Wicklung kann beispielsweise die Spulen der Eingangskoppeleinheit
204 nach Fig. 7 darstellen. Eine impulsformende Parallelschaltung aus einem Widerstand 270
und einem Kondensator 272 ist zwischen die zweite Klemme der Eingangswicklung 268 und das negative
Potential gelegt. Eine Abkappdiode 274 ist ferner zwischen die erste Klemme der Eingangswicklung 268
und das negative Potential gelegt. Das an die Verzögerungsleitung gegebene Signal hat eine Impulsbreite
von ungefähr 1 jxs.
Das Eingangssignal des Leseverstärkers 252 stammt aus einer Ausgangswicklung 276 der Verzögerungsleitung 200. Die Ausgangswicklung 276 kann beispielsweise durch die Spulen der Ausgangskoppeleinheit 206 nach F i g. 7 gebildet sein. Das von der Verzögerungsleitung abgehende Signal hat eine Impulsbreite von ungefähr ! μβ. Die Wicklung 276 liegt zwischen der ersten Klemme eines Kondensators 278 und einem Bezugspotential, beispielsweise Masse. Ein Widerstand 280 liegt zwischen der zweiten Klemme des Kondensators 278 und der Basis eines Transistors
Das Eingangssignal des Leseverstärkers 252 stammt aus einer Ausgangswicklung 276 der Verzögerungsleitung 200. Die Ausgangswicklung 276 kann beispielsweise durch die Spulen der Ausgangskoppeleinheit 206 nach F i g. 7 gebildet sein. Das von der Verzögerungsleitung abgehende Signal hat eine Impulsbreite von ungefähr ! μβ. Die Wicklung 276 liegt zwischen der ersten Klemme eines Kondensators 278 und einem Bezugspotential, beispielsweise Masse. Ein Widerstand 280 liegt zwischen der zweiten Klemme des Kondensators 278 und der Basis eines Transistors
282. Das Ausgangssignal des Transistors 282 wird am Kollektor abgenommen und an die Basis eines
Transistors 284 angelegt. Das Ausgangssignal des Transistors 284 wird am Kollektor abgenommen und
über einen Kondensator 286 an die Basis eines Transistors 288 angelegt.
Mittels Widerständen 290, 292, 294 und 296 werden die Transistoren 282, 284 und 288 in geeigneter Weise
vorgespannt. Widerstände 298 und 300 sind zwischen der Basis des Transistors 282 und dem Bezugspolential
in Serie geschaltet. Die Widerstände 298 und 300 wirken zusammen mit dem Widerstand 280 als Spannungsteiler.
Eine Serienschaltung, bestehend aus einem Kondensator 302 und einem Regelwiderstand 304,
liegt zwischen der Verbindungstelle der Widerstände 298 und 300 und dem Bezugspotential. Der Regelwiderstand
304 dient der Einstellung der Verstärkung des Leseverstärkers 252. Das Ausgangssignal DLa des
Leseverstärkers erscheint am Kollektor des Transistors 288 und besteht aus einem negativen Impuls
mit einer Breite von 0,4 μβ, wenn eine Einer-Bit-Information
dargestellt wird.
Die beiden Flip-Flops M und S (Fig. 6) halten
ein Arbeitsbit und das zugehörige Hilfsbit während des größeren Teils jeder Bitperiode, wie dies oben
f>5 erwähnt ist. Die Aufnahme dieser Bits vom Ausgang D der Verzögerungsleitung erfolgt während der Taktperioden
N 3 bzw. N 2. Die Taktperioden N 2 und N 3 werden wie folgt markiert:
909 529/267
JV2 = «3 Tl oder (TO Tl T_3 T4χ5 Τβ) Τ1,
JV3 = n2T0Tloder(T2X3X4X5X6)T0Tl.
Der Aufnahmevorgang wird beschrieben durch*S, *S., sM und rM, wie dies durch die Schaltungsanordnung
und die logischen Gleichungen in F i g. 6 dargestellt ist. Bei dieser Figur ist der in den Ausdrucken
für JV 2 oder JV 3 erscheinende Faktor Tl in den Ausdrucken für *S usw. weggelassen, so daß diese
Ausdrücke Eingangssignal sowohl für die Taktperioden
NO oder JVl als auch für die Taktperioden Nl oder N 3 darstellen. Der Wert von D in den
Taktperioden JV 0 und JV1 und infolgedessen der in
die Flip-Flops S und M zu Beginn der Totzeitperiode eingebrachte Wert ist, wie unten gezeigt, Null.
Das in das Flip-Flop S während der Taktperiode JV2 jeder Bitperiode eingebrachte Bit wird für die
Zeitdauer dieser Bitperiode (im allgemeinen ohne Änderung) gehalten und in die Verzögerungsleitung
zu Beginn der nächsten Bitperiode (zur Zeit JV 2 oder JVO) eingebracht. Das Eingangssignal für die Verzögerungsleitung
ist mit D' bezeichnet, und das Einspeichern des Bits ist in dem folgenden Teil der in
F i g. 6 dargestellten Gleichung für D' beschrieben.
register. Die Löschung erfolgt durch Einstellung des Flip-Flops M (auf das Signal Rc hin) oder durch
Einstellung der beiden Flip-Flops M und S 'auf das Signal/, hin) auf den Wert (^l C12 + C13-14) entsprechend
den folgenden logischen Gleichungen:
sS = ICM + ... (F i g. 6),
rS = /t.M + ... (F i g. 6),
sM = (/t. + Rc) (Il C12 + C13-14) + ... (Fi g. 6),
rM = (J1. + R1.) (i 1 C12 -t- CO-Il) + ... (F i g. 6).
D' = S
IA15 Iß)+ --.(Fig. 6).
(Das Symbol »+...« gibt an, daß D' weitere hier nicht wiedergegebene Ausdrücke umfaßt. Das Symbol
»+...« wird im folgenden in ähnlicher Weise verwendet. Die Angabe »(Fig. 6)« bedeutet, daß sich
die zur Erzeugung des D'-Signals verwendete Schaltungsanordnung in F i g. 6 findet. Auch diese Bezeichnungsweise
wird in der weiteren Beschreibung beibehalten.) Die obige Gleichung beschreibt außerdem
das Einspeichern einer Null in der Taktperiode JV 2 der Bitperiode 11, da das Flip-Flop S zur Zeit
JVOiI auf Null gestellt war.
Eine 1 wird in jeder Taktperiode JV 3 eingespeichert, wie dies durch den folgenden Ausdruck in D' beschrieben
wird.
D' = TO Tl (T2X3X4X5X6) + ... (Fi g. 6).
Jedes in einem Speicherzyklus eingeschriebene Bit wird im folgenden Speicherzyklus zu einem Zeitpunkt
empfangen, der um zwei Taktperioden früher liegt. So erscheint insbesondere das zur Zeit JV3il
registrierte Einer-Bit im folgenden Zyklus als das Markierbit, welches bewirkt, daß der Multivibrator
den blockierten Zustand verläßt. Das Markierbit ist das erste während der Taktperiode N 1 empfangene
Signal, da in der Taktperiode JV 2 eine Null eingeschrieben wurde und während der Taktperiode JV 1
kein Einschreibevorgang stattgefunden hat.
In der letzten Taktperiode JV127 jeder Bitperiode
wird ein mit M' bezeichnetes Bit eingeschrieben. Das Bit M' wird von dem Logikteil der Anordnung
gebildet, und zwar teilweise auf Grund des Wertes von M in der entsprechenden Bitperiode des vorhergehenden
Speicherzyklus. In allen dazwischenliegenden Taktperioden JV 4 bis N 126 wird das von der
Verzögerungsleitung kommende Bit ungeändert wieder eingeschrieben. Das vollständige Eingangssignal D'
der Verzögerungsleitung ist in F i g. 6 angegeben.
Während des durch ein Signal J1. gekennzeichneten f>5
Anfangszustandes werden sämtliche Register einschließlich der Hilfsregister gelöscht. Ein Signal R1.
löscht die Arbeitsregäster, jedoch nicht die HilfsDas Signal Ic wird durch eine RC-Schaltung erzeugt.
Die Zeitkonstante der RC-Schaltung muß hinreichend groß sein, um zu gewährleisten, daß die obigen Ausdrücke
für mindestens einen Maschinenzyklus (ungefähr 30 ms) gelten bleiben.
Ein Zeichen wird durch den Speicher in Form von vier Bits dargestellt, die im Flip-Flop M (Fig. 6)
in den vier aufeinanderfolgenden Bitperioden einer Zeichenperiode gehalten werden. Im allgemeinen
wird das Zeichen in ein ein Zeichen fassendes Register D eingebracht, das entsprechend F i g. 11
vier Flip-Flops D1, Dl, D 3 und DA aufweist. Das
Eingangssignal gelangt zu dem Register D über ein fünftes Flip-Flop De und wird mit d' bezeichnet.
Das Ausgangssignal des Registers D trägt die Bezeichnung d. Die vier Flip-Flops Dl bis D 4 sind
nicht als Verschieberegister geschaltet, sondern werden einzeln eingestellt und dann in zyklischer Reihenfolge
abgefragt. Beispielsweise wird ein in einer Bitperiode f 1 als el' dargestelltes Bit zu Beginn der
folgenden Bitperiode f 2 in das Flip-Flop Dl eingebracht.
Das Bit wird inzwischen in dem Flip-Flop D1, gehalten. In ähnlicher Weise wird der Wert
von (/' während der Bitperiode ί 2 zunächst in das Flip-Flop D1, eingebracht und gelangt dann zu Beginn
der Bitperiode r 3 in das Flip-Flop D 2. Das Flip-Flop D1, wird stets im dritten Quadranten einer Bitperiode
zurückgestellt und dann entsprechend der Gleichung
J-D1, = V*3 (Fig. 12);
.S-D1, = T6d' (Fig. 12)
.S-D1, = T6d' (Fig. 12)
eingestellt, falls d' = 1 (T6 bezeichnet den dritten und vierten Quadranten). In der ersten Hälfte einer
Bitperiode wird das in D1, gehaltene Bit entsprechend den Gleichungen nach F i g. 11 in eines der vier
Flip-Flops Dl bis D4 eingebracht.
Die Werte der in den vier Flip-Flops D1 bis D4
gehaltenen Bits werden der Reihe nach abgefragt und als das Signal d dargestellt, welches definiert
ist als
d =
(Fig. 11).
In jeder Bitperiode stellt d das Bit dar, das als d'
in der vierten vorhergehenden Bitperiode gehalten wurde. Die volle Gleichung für d' ist in F i g. 12
angegeben, welche die Steuerung des Flip-Flops D1. darstellt.
Die Informationen werden von dem Verzögerungsleitungsspeicher in Form des Signals M dargestellt.
Entsprechend beinhaltet das Signal M' die Informationen, die in den Speicher zurückgegeben werden.
Das Signal M' wird in das umlaufende Informationsmuster derart eingeordnet, daß es von dem Speicher
nach einer Verzögerung zurückgegeben wird, die
gleich einem vollen Maschinenzyklus weniger einer
Zeichenperiode ist. Beispielsweise wird ein in den Speicher als Signal M' in der Bitperiode r3 KPCS
eingegebenes Bit in dem folgenden Maschinenzyklus als Signal M zur Zeit f 3 KPCl zurückgegeben. Um
die Inhalte der Arbeitsregister ungeändert umlaufen zu lassen, muß das Signal M um eine Zeichenperiode
verzögert werden, bevor es an den Speicher als das Signal M' zurückgeführt wird. Diese Verzögerung
wird dadurch erreicht, daß man den Inhalt der Arbeitsregister über das Register D laufen läßt, so
daß gilt:
= A/; M' = J (normaler Umlauf).
■
Nachdem der Speicher gelöscht wurde, können neue Informationen mit Hilfe einer nicht veranschaulichten
Tastatur in den Speicher eingegeben werden. Die vier jeweils ein Zeichen bildenden Bits Sl, Sl,
S3 und S4 werden dabei in Serienform als ein Signal s
dargestellt. Dieses Signal s ersetzt dann in einer der Zeichenperioden das Signal d als Eingangssignal
für den Speicher (Fig. 13) oder das Signal M als
Eingangssignal für das Register!) (Fig. 12).
Fig. 14 zeigt ein schematisches Schaltbild eines
Taktgenerators 400, der als Taktgenerator C1, in
F i g. 4 benutzt werden kann. Der innerhalb der gestrichelten Linien wiedergegebene Teil 402 des Taktgenerators
ist ein herkömmlicher frei kippender Multivibrator. Der Taktgenerator zeichnet sich dadurch
aus, daß der Multivibrator nur dann frei kippt, wenn das Entsperr-Eingangssignal C1, wahr ist. Dieses
Signa! wird während der Tcizeitperiode NQ und N 1
(oben beschrieben) falsch. Während der Totzeitperiode ist der Multivibrator durch das falsche Eingangssignal
in einen metastabilen Zustand vorgespannt, wodurch der Multivibrator gesperrt wird.
Die Stabilität des Multivibrators ist nicht absolut. Nach einer bestimmten Zeitperiode wird das falsche
Entsperr-Eingangssignal C1, durch eine ÄC-Schaltung
mit einem Widerstand 404 und einem Kondensator 406 gegen ein Bezugspotential, beispielsweise Masse,
abgeleitet, so daß der Multivibrator 402 in den frei kippenden Zustand zurückkehrt.
Eine Flip-Flop-Grundschaltung410 ist in Fig. 15
wiedergegeben. Sie weist Einstell(s)- und Rückstell(r)-Eingänge auf. Das Flip-Flop als solches kann in
bekannter Weise aufgebaut sein, beispielsweise als bistabiler Eccless-Jordan-Multivibrator oder als direkt
gekoppelter bistabiler Multivibrator gemäß F i g. 15. so
Das Flip-Flop410 nach Fig. 15 kann für sämtliche Flip-Flops vorgesehen werden, die Einstell-
und Rückstelleingänge erfordern, wie die Flip-Flops D1,, M und DL.
Fi g. 16 zeigt ein Flip-Flop 412, welches die Flip-Flop-Grundschaltung410
nach Fig. 15 umfaßt, jedoch außerdem einen Komplementeingang c aufweist.
Wenn das Komplementeingangssignal wahr ist, ändert das Flip-Flop 412 seinen Zustand nach
Auftreten eines Taktsignals. Fig. 16 zeigt speziell (>o
das Flip-Flop D1 als Beispiel hierfür. Die Schaltungsanordnung
nach Fig. 16 kann für die Flip-Flops D1, Dl und D3 vorgesehen werden. Außerdem
sind einige der Flip-Flops entsprechend der Schaltungsanordnung nach Fig. 16 aufgebaut, ohne jedoch
sämtliche Eingänge aufzuweisen. Beispielsweise hat das Flip-Flop 79 nur den Einstelleingangs und
den Komplementeingang c, während die Flip-Flops K,
P, 70, T 2, 73, T4, 75, 76, TlO, 711 und 712
nur einen Komplementeingang c besitzen.
Die Fig. 17 zeigt ein Flip-Flop414, welches die
Flip-Flop-Grundschaltung 410 nach Fig. 15 einschließt,
zusätzlich jedoch mit Sterneingängen (*) versehen ist. Die Sterneingänge sind ähnlich den
Einstell- und Rückstelleingängen, mit der Ausnahme, daß eine Zustandsänderung des Flip-Flops 414 nach
Auftreten eines Taktsignals erfolgt. Fig. 17 zeigt
speziell das Flip-Flop S als Beispiel hierfür, wobei das Signal^, als Taktsignal dient. Andere Flip-Flops
können mit anderen Taktsignalen arbeiten. Die Schaltungsanordnung nach Fig. 17 kann für die Flip-Flops
D4 und S vorgesehen sein. Außerdem sind weitere Flip-Flops der Anordnung entsprechend der
Schaltung nach Fig. 17 aufgebaut, ohne sämtliche Eingänge aufzuweisen. Beispielsweise besitzen die
Flip-Flops 71, 77 und 78 nur die beiden Sterneingänge.
Die vorgesehenen UND-und ODER-Gatter können übliche Diodengatter sein. Die Umkehrstufen und die
Emitterfolgestufen können in üblicher Weise transistorisiert aufgebaut sein, um den Raumbedarf und
die Leistungsaufnahme niedrig zu halten.
Claims (6)
1. Speicherverfahren für einen aus einer Verzögerungsleitung aufgebauten dynamischen Speicher,
in dem die Informationen zyklisch umlaufen, wobei der Anfang der Informationsfolge durch
einen Markierungsimpuls gekennzeichnet ist, dadurch
gekennzeichnet, daß bei dem Umlauf eine aus mindestens einem Bit bestehende
Bitgruppe unterdrückt und in einem gesonderten Zwischenspeicher für einen Speicherzyklus zwischengespeichert
wird, daß an Stelle dieser unterdrückten Bitgruppe die nächstfolgende Bitgruppe aufgerückt und in den Speicher eingespeichert wird
und daß beim nächstfolgenden Speicherzyklus diese zwischengespeicherte Bitgruppe wieder an dem
entsprechenden Platz der Informationsfolge in den Speicher eingespeichert und die in der Informationsfolge
nächstfolgende Bitgruppe unterdrückt und zwischengespeichert wird.
2. Speicherverfahren nach Anspruch 1 zur Speicherung von beliebigen Zeichen, z. B. Dezimalziffern,
durch verschiedenwertige Bits eines Codewortes, dadurch gekennzeichnet, daß die Codewörter
für die verschiedenen Zeichen durch Aufeinanderfolgen gleichwertiger Bits ineinander verschachtelt
gespeichert werden und daß das Wiedereinspeichern der Informationsfolge um jeweils eine
Bitgruppe verschoben erfolgt.
3. Speicherverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Bitgruppe aus mehreren
Bits besteht, von denen jedes Bit verschiedenen Einheiten einer Rechenanlage od. dgl. zugeordnet
ist.
4. Speicherverfahren nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Informationsfolge
zunächst gleichwertige Bits gleichartiger Codewörter verschiedener Einheiten der
Anlage und dann gleichwertige Bits folgender Codewörter und dann die nächstwertigen Bits
dieser Codewörter aufeinanderfolgen.
5. Anordnung zur Durchführung des Speicherverfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche
1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Zwischenspeicher für jedes Bit eine Flip-Flop-Slufe
vorgesehen ist.
6. Anordnung zur Durchführung des Speicherverfahrens nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß als Zwischenspeicher ein Register vorgesehen ist, dessen Stellenanzahl der Anzahl der Bits pro Codewort entspricht.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Applications Claiming Priority (2)
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