DE1449774A1

DE1449774A1 - Speichersystem mit kurzer Zugriffzeit

Info

Publication number: DE1449774A1
Application number: DE19641449774
Authority: DE
Inventors: Lindquist Arwin Bruce
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1963-06-28
Filing date: 1964-06-25
Publication date: 1969-02-13
Also published as: DE1449774B2; DE1449774C3; US3290656A

Description

Anmelderint International Business Machines

Corporation New York

Amtliches Aktenzeichen! Neuanmeldung Aktenz. der Anmelderini Docket 7663

Böblingen, 23. Juni 1964 km-fr

Speichersystem ait kurzer Zugriffszeit

(Zusatz zu Patent (Patentanmeldung J 23 025 IXc/42m))

Die Erfindung bezieht sich auf ein Speichersystem mit kurzer Zugriffszeit, welches einen Hauptspeicher großer Speicherkapazität und einen zugeordneten Speicher kleinerer Kapazität aufweist, nach Patent (Patentanmeldung J 23 025 IXc/42m).

Gegenstand des Hauptpatentes (der Hauptanmeldung) ist ein Speichersystem mit mindestens einem eine direkte Entnahme gestattexten Hauptspeicher und alt mindestens einem Zwischenspeicher zur vorübergehenden Datenaufnahme, welches sich dadurch auszeichnet, dafl der Zwischenspeicher ein schnell arbeitender Speicher geringer Kapazität ist, in den die Daten mit ihrer Adresse eingegeben werden, und der Hauptspeicher in bezug auf den Zwischenspeicher langsam arbeitet und eine große Kapazität aufweist, dad eine in zugriffslosen Zeitabschnitten wirksam werdende Steuereinrichtung vorgesehen ist zur automatischen Übertragung der im Zwischenspeicher befindlichen Daten in den Hauptspeicher und daJ eine weitere bei einer Datenentnahme wirksam werdende Steuereinrichtung vorgesehen ist, die während der Selektion der Entnahmedaten im Hauptspeicher den Zwischenspeicher inhalt prüft, ob die gesuchte Adresse noch vorliegt oder bereits übertragen ist, und die bei noch nicht vollzogener Übertragung die Entnahme aus dem Zwischenspeicher auslöst und eine

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-C-

Entnahme aus dem Hauptspeicher sperrt.

Ein solches Speichersystem besitzt eine relativ kurze Einspeicher- und Entnahmezeit ^sowie einen relativ niedrigen Kostenaufwand pro Speicherstelle, Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei Speichersystemen mit sehr großer Kapazität für die Eiitnahmeoperationen dennoch ein spürbarer Zeitverlust für die Auswahl der jeweils gewünschten Speicheradresse auftritt,* welcher mit zunehmender Speicherkapazität wächst. Bei kurzen Operationszeiten ergeben sich dadurch mit unter erhebliche Wartezeiten der einzelnen Einheiten eines Maschinensystems auf Speicherzugriff, so daß die Arbeitsgeschwindigkeit des Systems in unerwünschtem Maße sinkt. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Verlustzeiten herabzusetzen und insbesondere solche Informationen, die innerhalb eines Programmabschnittes häufig benötigt werden, schnell verfügbar zu machen. Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß in einem Speichersystem, welches einen Hauptspeieher großer Speieherkapazität und einen zugeordneten Speicher kleinerer Kapazität aufweist, der Speicher kleinerer Kapazität ein einen schnellen Zugriff gestattender assoziativer Speieher ist, dessen Eingang einerseits mit der Adressensteuereinheit und andererseits mit dem Datenausgang des Hauptspeichers verbunden ist und der aus dem Hauptspeicher entnommene^ Informationen mit mindestens einem Teil ihrer Hauptspeicheradresse in beliebiger Folge speichert, und daß eine Lesesteuereinrichtung vorgesehen ist, welche die gewünschte Adresse des Hauptspeichers mit dem Inhalt des assoziativen Speichers vergleicht und bei einer Übereinstimmung eine Entnahme auslöst sowie einen Zugriff zum Hauptspeicher verhindert.

Weitere Merkmale der Erfindung sind aus den Ansprüchen in Verbindung mit einem nachfolgend anhand von Zeichnungen erläuterten ^usführungsbeispiel zu ersehen. Es zeigen: ._->.-.„,

Pig. 1 ein Blockschaltbild eines Speichersystems nach

der Erfindung,

"*'"-■" 0764

ORIGINAL INSPECTED

Pig. 2 eine schematische Darstellung einer Kryotron-

schaltung, wie sie in einer beispielsweisen Ausführung der Erfindung verwendet wird,

Fig. 3 ■· · die schematische Darstellung einer Kryotron-

speicherschaltung, wie sie in einer beispielsweisen Ausführung der Erfindung verwendet wird,

Fig.. 4 die Zusammengehörigkeit der Fig. 4a bis 4d

und
Fig. 4a bis 4d ein detailliertes Schaltbild eines Ausführungs-

beispiels gemäß der Erfindung.

Wie es Fig. 1 zeigt, besitzt ein Informationsspeichersystem nach der Erfindung einen assoziativen Speicher 10, der eine relativ kurze Informationszugriffszeit benötigt und eine relativ kleine Zahl diskreter Wortspeicherstellen besitzt. Dieser Speicher bewirkt Wortspeicherorperationen unter der Steuerung einer Steuereinheit 11, die nacheinander auf jede einzelne Entnahmeoperation mit Adressenwahl aus einem Informationsspeicher 12 grosser Kapazität anspricht, der hier als Hauptspeicher bezeichnet wird. Im besonderen wird die Steuereinheit 11 durch Signale gesteuert, die nachstehend noch näher beschrieben werden und die über einen Steuerkanal 1j5 aus einer Lesesteuereinheit 14 kommen, welche einen Bestandteil eines tiatenverarbeitungssystems bildet. Die Lesesteuereinheit 14 ifijt konventionell; sie spricht an auf ein Lesesteuersignal, das von dem Datenverarbeitungssystem über eine Steuerschaltung 15 'geliefert wird, und beliefert eine Adreseensteuereinheit 16 des Verarbeitungssystems mit der Adresse eines aus dem Hauptspeicher 12 zu entnehmenden Informationswortes. Die aufeinanderfolgenden der Adressensteuereinheit 16 zugeleiteten Adressen werden jede über einen Adressenkanal 17 zeitweilig In einem Bingabeadressenteil 18-1 des assoziativen Speichers 10 gespeichert, und dann wird jede solche Adresse aus dem Eingabeadressenteil, 18-1 empfangen und in aufeinanderfolgenden Vfortspeloherregietern dieser Einheit gespeichert, die nacheinander unter der Steuerung der Steuereinheit 11 ausgewählt werden. Die Einheit 11 arbeitet als eine Art von Ringsteuerschalter oder -zähler, der jedesmal weitergeschaltet wird, wenn ein Schreibsteuersignal über den S^ftffjfä¹¹?·! J2 ^{aus der} Lesesteuereinheit

14 empfangen wird. Jedes Wortspeicherregister des assoziativen Speichers 10 besteht aus einem Adressenspeicherteil 18a und einem Datenspeicherteil I8b. Von diesen diskreten Wortspeicherregistern ist nur eine begrenzte Zahl vorhanden, von denen der Einfachheit halber nur ein zusätzliches Register 19a, 19b in Fig. 1 dargestellt ist. ' . .

Die der Adressensteuereinheit 16 zugeführte Wortadresse wird über einen Adressenkanal 20 zum Hauptspeicher 12 weitergeleitet und veranlasst diesen, aus der adressierten Wortspeicherstelle ein Datenwort zu entnehmen, welches über einen Datenkanal 21 in einem Datenregister 22 des Datenverärbeitungssystems gespeichert wird. Dabei versteht es sich, daß der Hauptspeicher 12 in herkömmlicher Weise aufgebaut ist und arbeitet und die Kapazität zum Speichern einer relativ großen Zahl von Informationswörtern an adressiertauswählbaren Speicherplätzen besitzt. Wie es für große Speicher charakteristisch ist, ist die Zugriffszeit, die zum Ein- oder Ausspeichern eines Informationswortes an einem adressierten Speicherplatz nötig ist, relativ lang und braucht zur Ausführung eine wesentliche Zeitlänge. Jedes Datenwort, das so im Datenregister 22 gespeichert ist (der Ausdruck "Daten" wird hier in sejnem generischen Sinne verwendet und betrifft Informationswörter, die im allgemeinen Haupt- und Unterprogramm-Befehlswörter und Index- und Aufzeichnungswörter sowie Datenwörter einschliessen), wird durch einen Dateneingabekanal 22 zur vorübergehenden Speicherung in einen Eingabedatenteil 18-2 des assoziativen Speichers 10 eingeführt. Das so zugeführte Datenwort wird in demselben Wortspeicherregister gespeichert, das durch die Steuereinheit 11 zum gleichzeitigen Speichern des Adressenteils des Datenwortes ausgewählt worden 1st, wie es oben beschrieben 1st. Die aufeinanderfolgende Speicherregisterauswahl durch die Steuereinheit 11 geschieht so , daS die Wortspeicherung nacheinander in der Reihenfolge vom ersten bis zum letzten Wortregister stattfindet und dann wieder neu beginnt durch "überschreiben" eines Wortes im ersten Wortregister, so dad der assoziative Speicher innerhalb seiner Speicherkapazität die neuesten Wörter und zugeordneten Wortadressen enthält, die aus dem Hauptspeicher 12 entnommen worden sind.

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Die zu beliebigen Zeitpunkten in den Datenwortregisterteilen 18a, i8b, 19a, 19b usw. gespeicherten Wörter könnennacheinander einem gemeinsamen Datenwortausgaberegister 24 zugeführt werden, um durch das Datenverarbeitungssystem verwendet zu werden. Diese Form der Wortentnahme geschieht unter der Steuerung der Steuereinheit 11, die ein Lesesignal über den Steuerkanal 13 empfängt und bei jedem Empfang des Lesesignals ihren Zählstand weiterschaltet. Dieser Lesevorgang ähnelt dem oben schon beschriebenen Schreibvorgang, nur erfolgt nicht gleichzeitig mit. dem Übertragen aufeinanderfolgender Datenwörter zum Ausgaberegister 24 eine Bezugnahme oder Entnahme der aufeinanderfolgenden Wortadressen, die in den Adressenteilen i8a, 19a usw. der Wortregister gespeichert sind.

Die Lesesteuereinheit 14 kann auch den assoziativen Speicher durch ein Lesesignal abfragen, welches über einen Steuerkanal direkt den Adressenspeicherteilen 18a, 19a usw. der Wortspeicherregister zugeführt wird. In diesem Falle sendet die Steuereinheit 14 gleichzeitig eine Adresse zur Adressensteuereinheit 16, und diese Adresse wird im Eingabeadressenteil 18-1 des assoziativen Speichers 10 gespeichert. Das über den Steuerkanal 25 zugeführte Lesesignal verwendet nun die im Eingabeadressenteil 18-1 gespeicherte Adresse, um gleichzeitig alle in den Adressenspeicherteilen i8a, 19a usw. der Wortspeicherregister gespeicherten Wortadressen abzufragen. Wenn eine der gespeicherten Wortadressen der Abfrageadresse im Eingabeadressenteil I8-I entspricht, wird das betreffende Wort sofort zum Datenausgaberegister 24 übertragen, um durch das Verarbeitungssystem weiterverwendet zu werden. Gleichzeitig wird eine Adressenidentitäts-Steuereinheit 26 erregt, um anzuzeigen, daß eine Adressenidentitätsbedingung besteht und daß daher eine Wortentnahme stattgefunden hat. Da der assoziative Speicher 10 nur eine relativ kurze Informationszugriffszeit zum Ausführen dieser Abfrage-Entnahme-Operation benötigt, bewirkt das Erscheinen eines Lesesignals im Steusrkanal 25 eine fast gleichzeitige Erregung der Adressenidentitäts-Steuereinheit 26. Diese kann über eine Steuerschaltung 27 die Adreasensteuereinheit 16 unmittelbar steuern, um die normale Wirkungsweise der Einheit 16 bei/einem Verlagen nach

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Zugriff zum Haupijgpeieher 12 für die Entnahme eines adressierten Wortes aus diesem zu unterdrücken, oder es kann durch Beeinflussung der zugrundeliegenden Zeitsteuerungen eine Unterdrückung des Hauptspeicher-Arbeitsumlaufs und die Einleitung eines neuen Arbeitsumlaufs bewirkt werden.

Mit Hilfe der beiden vorstehend beschriebenen Formen der Wortentnahme aus dem assoziativen Speicher 10 ist es möglich, die in diesem gespeicherten Wörter dem Datenverarbeitungssystem sofort zur Verfügung zu stellen, womit die Menge der Wortentnahmeanforderungen, die sonst an den Hauptspeicher 12 gestellt würden, beträchtlich verringert wird. Infolgedessen kann der Hauptspeicher bei der Befolgung anderer an ihn gesMLtarZugriffsanfordemngen mehr auf dem laufenden bleiben.

Manchmal kann es erforderlich sein, ein in dem assoziativen Speicher 10 stehendes Datenwort auf den neuesten Stand zu bringen oder es in anderer Weise abzuändern oder es sog«¹ durch ein anderes Wort zu ersetzen. Dies kann in dem hier beschriebenen Informationsspeichersystem erreicht werden durch ein Schreibsignal, das über den Steuerkanal 25 aus der Lesesteuereinheit 14 geliefert wird, welche dann gleichzeitig eine Adresse zur Adressensteuereinheit 16 zur vorübergehenden Speicherung.im Eingabeadressenteil 18-1 des assoziativen Speichers IQtberträgt. Das über den Steuerkanal 25 gelieferte Schreibsignal benutzt nun den Adressenteil 18-1, um gleichzeitg alle in den Adressenspeicherteilen i8a, 19a usw. der Wortspeicherregister stehenden Wortadressen abzufragen. Wenn eine der gespeicherten Wortadressen der Abfrageadresse entspricht, wird ein zu diesem Zeitpunkt im Datenregister 22 gespeichertes Datenwort, das gewöhnlich durch das Datenverarbeitungssystem dorthin übertragen wird, sofort über den Eingabedatenteil 18-2 in dem betreffenden Datenspeicherteil i8b, 19t> usw. des Wortspeicherregisters, in dem während der Adressenabfragung eine Adressenidentität festgestellt wird, gespeichert. Daraufhin wird eine Änderungsanzeigeeinheit 28 erregt, die eine Anzeige dafür liefert, daß das

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Datenwort in einem bestimmten identifizierten Wörtregister auf diese Weise abgeändert oder ersetzt worden ist. Die Erregung der Einheit 28 kann dann durch das Datenverarbdtungssystem ausgenutzt werden, um eine spätere Übertragung dieses abgeänderten Wortes zum Datenausgaberegister 24 durch eine entsprechende Abfrageadressen-Leseoperation des assoziativen Speichers 10 und die nachfolgende Speicherung des so entnommenen Wortes in einem beliebigen Wortspeicherplatz des Hauptspeichers 12 zu bewirken.

Verschiedene AusfUhrungsformen von assoziativen Speichern, die sich zur Verwendung bei der Erfindung eignen, sind bekannt. Bei der nachstehend als Ausführungsbeispiel der Erfindung beschriebenen Schaltungsanordnungjeines Informationsspeichersystems wird ein assoziativer Speicher mit Kryotrons verwendet.

Der Aufhau und die Wirkungsweise von Kryotrons mit einander kreuzenden dünnen Schichten sind bekannt, aber ein kurzer Überblick über ihre Wirkungsart dürfte das Verständnis der genauen Schaltungsanordnung des nachstehend besprochenen assoziativen Speichers erleichtern.

Ein Kreuz-Kryotron läßt sich symbolisch darstellen, wie es Fig. 2 zeigt. Es besteht aus einer "Tor"-Schicht, die auf einer Oberfläche eines dünnen Isolierplättchens aus Siliziumoxyd formiert und in einer gesteuerten Schaltung, wie z. B. der Schaltung 25, in Reihe enthalten ist. Ein viel schmälerer Steuerleiter, der aus einer dünnen Bleischicht besteht, ist auf der anderen Oberfläche des Isolierplättchens famiert und rechtwinklig zum Torleiter orientiert, und dieser Steuerleiter liegt in Reihe in einer Steuerschaltung, wie z. B. der Schaltung j>6. Wenn kein Steuerstrom eines vorher ausgewählten Mindestwertee (bekannt ale "voller* Stromwert) in der Steuerschaltung 56 fließt, let das Kryotron-Torleiterelement supraleitend und setzt de« Stromflufl in der gesteuerten Schaltung 35 keinen Widerstand entgegen. Wenn jedoch in der Steuerschaltung 36 ein voller Stromwert fließt, wird das Kryotron-Torleiterelement noraalleitend, und daher wird der Wert des in der¹ gesteuerten Schal- \ tung 35 fließenden Stroms reduziert. 9098Ö7/076A ^!

Wie Kryotrons herkömmlicherweise für die Informationsbitspeicherung verwendet werden, geht aus Fig. 3 hervor. Die Speicherschaltung wird erregt durch eine einseitig gerichtete Spannungsquelle, die mit positiver Polarität an eine Klemme und mit negativer Polarität an eine Klemme 38 angeschlossen ist, und wird gebildet durch zwei leitende Zweigschaltungen und 40, die zwischen die Klemmen 37 und 38 eingeschaltet sind. Die Schaltung 39 besteht aus dem Torelement eines Kryotrons und dem Steuerelement eines Kryotrons 42 und die Schaltung aus dem Torelement des Kryotrons 43 und dem Steuerelement des Kryotrons 44. Bei Anschluß einer Steuerstromquelle zwischen zwei Klemmen 45 und 46, zwischen denen eine das Steuerelement des Kryotrons 41 umfassende Steuerschaltung verläuft, macht der resultierende Steuystrom das Torelement des Kryotrons 41 normalleitend und bewirkt so das Fliessen von Strom von der Klemme aus durch die Schaltung 40, die das supraleitende Kryotron und das Kryotron 44 enthält, zur Klemme 38; dieser ^M0"-Strom stellt die Speicherung eines Informations-^wO^M-Codebits dar. Wenn dieser StromZfJuß einmal eingeleitet worden ist, bleibt er selbst dann bestehen, wenn kein Strom mehr durch das Steuerelement des Kryotrons 41 fließt, und es fließt selbst dann kein Strom mehr durch die leitende Schaltung 39* wenn das Kryotron 41 nicht mehr normalleitend ist. In gleicher Weise macht ein Steuerstrom, der von einer Klemme 47 aus zu der Klemme 46 durch das Steuerelement des Kryotrons 43 fließt, dieses Kryotron normalleitend, um jeglichen Stromfluß in der Schaltung 40 zu beenden und einen Stromfluß in der die Kryotrons 41 und 42 enthaltenden Schaltung 39 einzuleiten. Dieser neu eingeleitete Stromfluß, der die Speicimmg eines Informations-^M1"-Codebits darstellt, hält bei Beendigung des Steuerstromflussee durch das Kryotron 43 selbst dann an, wenn dessen Torelement supraleitend wird.

Zum Abfühlen des Speicherzustandes der eben beschriebenen Speicheranordnung wird eine Spannung zwischen einer Klemme 48 und jeder der Klemmen 49 und 50 angelegt. Das Steuertirelement des

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Kryotrons 42 liegt in einer Schaltung zwischen den Klemmen 48 und 49* so daß Strom in dieser Schaltung fließt, wenn kein Strom in der Zweigschaltung 39 fließt, da das Steuertor des Kryotrons 42 dann supraleitend ist, während der Stromfluß in der Schaltung 40 das Steurtor des Kryotrons 44 normalleitend macht und so den Stromfluß durch die gesteuerte Schaltung einengt, die dieses Tor enthält und die sich zwischen den Klemmen 48 und 50 erstreckt. Der so zwischen den Klemmen 48 und 49 eingeleitete Stromfluß fühlt die Speicherung eines Informations- ^wOⁿ-Codebits in der Speicheranordnung ab. In gleicher Weise ist.das Ergebnis der Speicherung eines Informations-^W1"-Codebits und des dadurch bewirkten Stromflusses in der Schaltung ein normalleitender Torleiter 42 und ein supraleitender Kryotrontorleiter 44, so daß ein Stromfluß von der Klemme 48 zur Klemme 50 eingeleitet wird, um die Speicherung des "iⁿ-Codebits abzuftihlen.

In dem Schaltschema, das aus Fig. 4a - 4d besteht, welche die genaue Schaltungsanordnung eines die Erfindung verkörpernden Informationsspeichersystems zeigen, ist die Steuereinheit 11 der Einfachheit halber mit nur drei Stufen eines Schrittschaltzählers in Form eines geschlossenen Ringes dargestellt. Jede Stufe umfasst zwei Kryotron-Speicherschaltungen, und zwar die Speicherschaltungen 55 und 56 für die erste Stufe, die Speicherschaltungen 57 und 58 für die zweite Stufe und die Speicherschaltungen 59 und 60 für die dritte Stufe. Ein Schreibsteuerleiter 61 ist in dem Steuerkanal 1j5 enthalten, der von der schon in Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen Lesesteuereinheit ausgeht. Diese Schaltung teilt sich an der Speicherschaltung 55 auf in die Zweigschaltungen 6ia und 6ib, die die Torelemente der "1"- bzw. "O^Kryotrons enthalten, welche in den ⁿ1^H- und "0^M-Zweigen der Speicherschaltung 55 vorgesehen sind. Ähnlich teilt der Leiter 6ia sich an der Speicherschaltung 57 auf in die Schaltungen 61a* und 61b¹, die die Torelemente der ⁿ1^H- bzw. ^B0"-Kryotrons der zweiten Zählerstufen-Speicherschaltung 57 enthalten. Weiter teilt sich die Schaltung 61a* an der Speicher-

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schaltung 59 der dritten Stufe auf in zwei Zweige 6ia" und 61b"., die die Torelemente der "1"- bzw. "θ"-kryotrons der Speicherschaltung 59 enthalten. Die Schaltung 6ia" endet an einer Fehlervorrichtung 62, die bei ihrer Erregung anzeigt, daß die Steuereinheit 11 falsch arbeitet. Danach verläuft der Zweigleiter 6ibⁿ durch das Steuerelement eines "1"-Kryotrons der Speicherschaltung 60 und das Steuerelement eines "0^M-Kryotrons der Speicherschaltung 56 zu einem Schreibsteuerschaltungsleiter VT5· Ebenso verläuft die Schaltung 6ib^f weiter durch das Steuerelement eines "1"-Kryotrons der Speicherschaltung 58 und das Steuerelement eines "0"-Kryotrons der Speichereinheit 60 in der dritten Zählerstufe zu einem Schreibsteuerschaltungsleiter W2. Der Zweig 6ib der Schreibsteuerschaltung 61 erstreckt sich durch das Steuerelement eines "1"-Kryotrons in der Speicherschaltung 56 der ersten Zählerstufe und durch das SteueieLement eines "O"-Kryotrons der Speicherschaltung 58 der zweiten Zählerstufe zu einem Schreibsteuerschal tungsleiter W1. Ein "AUS"-Schaltungsleiter 63 des Steuerkanals I3 wird abwechselnd mit dem SchBibsteuerleiter 61 aus der Lesesteuereinheit 14 (Pig. 1) erregt, und zwar wird der Einfachheit halber diese Erregung so dargestellt, als ob sie durch einen einpoligen Dreifachschalter 54 bewirkt würde. Der AUS-Steuerleiter 63 verläuft darstellungsgemäß durch die Steuerelemente sowohl des "1"- als auch des ⁿ0ⁿ-Kryotrons der Speicherschaltung 55 und durch die Torelemente sowohl des "1"- als auch des ^w0"-Kryotrons der Speicherschaltung 56 der ersten Stufe und erstreckt sich weiter in ähnlicher Weise durch die Kryotrontor- und Steuerelemente der Speicherschaltungen 57 und 58 der zweiten Stufe und die Kryotrontor- und --■■"-■■- --Steuerelemente der Speieherschaltungen 59 und 60 der dritten · Stufe. ■ -^: ■'.·-■■■■--■■

Bei der Besprechung der Wirkungsweise des eben beschriebenen Zählers sei angenommen, daß zunächst die Speicherschaltungen 55 und 56 beide eine "1" enthalten und alle anderen Speieherschaltungen der Zählerstufen eine "0" enthalten. Bei Erregung des Schreibsteuerleiters 61 durch den Schalter 54 fließt Strom durch das "0"-Torelement der Speicherschaltung 55 und durch das Steuerelement des "1"-Kryotrons der Speicherschaltung 56, wodurch diese für die Speicherung einer "0" eingestellt wird, und durch das Steuerelement des "0"-Kryotrpns in der Speicherschaltung 58

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(in der dadurch eine ⁿ1^w gespeichert wird), um den Schreibsteuerschaltungsleiter W1 zu erregen. Wenn nun der AUS-Schaltungs-Steuerleiter 65 über den Schalter 54 erregt wird, wird der Stromfluß durch den normalleitenden Torleiter des "0"-Kryotrons der Speicherschaltung 56 eingeschränkt und veranlaßt, durch das Steueislement des "1"-Kryotrons der Speicherschaltung 55 (die dadurch in die gleiche "O"-Stellung wie die Speichers chal tung 56 gelangt) zu verlaufen, und in ähnlicher Weise wird die Speicherschaltung 57 In die gleiche "1"-Stellung wie die Speicherschaltung 58 der zweiten Zählerstufe gebracht. Durch jede Erregung des AUS-Leiters 6j5 wird daher die linke Speicherschaltung jeder Zählerstufe, in dieselbe derzeitige Stellung gebracht wie die rechte Speicherschaltung der betreffenden Stufe.

Bei der nächsten Erregung des Schreibsteuerleiters 61 wird ein Stromfluß eingeleitet durch den Torleiter des "1"-Kryotrons der Speicherschaltung 55* den Torleiter des ⁿ0ⁿ-Kryotrons der Speicherschaltung 55* das Steuerelement des "1"-Kryotrons der Speicherschaltung 58, die dadurch in die "O"-Stellung gelangt, und das Steueniement des ^ttO^w-Kryotrons der Speicherschaltung 60, die dadurch in die "1"-Stellung gelangt, wodurch der Schreibsteuerleiter W2 erregt wird. Bei der nächsten Erregung des AUS-Steuerleiters 65 über den Schalter 5k wird die Speicherschaltung 57 In die ^W1"-Stellung gebracht, die der Stellung der Speicherschaltung 60 entspricht.

Wenn der Schalter 54 erneut den Schreibsteuerleiter 61 erregt, wird in ähnlicher Weise ein Stromfluß eingeleitet durch die verschiedenen Speicherschaltungen 55 bis 60, wodurch die Speicherschaltung 56 in die "1"-Stellung gelangt und der Schreibsteuer leiter W3 erregt wird, und wenn danach über den Schalter $k der AUS-Steuerleiter 65 erregt wird, gelangt auch die Speicherschaltung 55 in die "1"-Stellung, die der Stellung der Speicherschaltung 56 entspricht, und dadurch wird ein vollständiger Zählumlauf der Steuereinheit 11 abgeschlossen.

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Das Speiehersystem von Fig. 4 weist zur Vereinfachung nur zwei Wortspeicherregister auf, die jedes einen Wortadressen-Speicherteil und einen Datenspeicherteil besitzen. Ebenfalls der Einfachheit halber sind für den Adressenspeicherteil und den Datenspeicherteil jedes Wortspeicheiregisters nur Speicherkapazitäten für zwei Infirmationscodebits gezeigt. Der Adressenspeicherteil des ersten Wortregisters enthält daher Speicherschaltungen, die aus einer Dauerstromschleife 66 und einer Dauerstroms.chleife 6j zum Speichern von zwei Informationscodebits der ersten Wortadresse bestehen, und der Adressenteil des zweiten Wortregisters enthält ähnliche Schleifen 68 und 69 zum Speichern von zwei Adressencodebits eines zweiten Wortes. Ein im Uhrzeigersinne in diesen Schleifen umlaufender Strom stellt die Speicherung eines ⁿ1"-Codebits dar, und das Fehlen von Schleifenstrom stellt die Speicherung eines "0"-Codebits dar. Jede der Speicherschleifen 66 und 67 enthält in einem linken Schaltungsarm das Torelement der Kryotrons 66a bzw. 67a, deren Steuerelement durch den Schreibleiter W1 erregt wird, und die Speicherschleifen 68 und 69 enthalten in ihrem jeweils linken Arm das Torelement der Kryotrons 68a bzw. 69&, deren Steuerelement durch den Schreibsteuerleiter W2 erregt wird.

Außerdem umfaßt der assoziative Speicher einen Eingabeadressen-Speicherteil (I8-I in Fig. 1) mit zwei Speicherschaltungen und 71 zur vorübergehenden Speicherung von zwei Infamati'onscodebits einer Abfrageadresse. Die Codebits der Eingabe-Abfrageadresse werden den Speicherschaltungen 70 und 71 über Paare von "0^M- und "1"-Bitleitern des Adressenkanals 17 zugeführt, und zwar werden die Leiter eines Paars abwechselnd erregt durch die Adressensteuereinheit 16 (Fig. 1), die in Fig. 4 so dargestellt ist, als würde sie durch einpolige Wechselschalter 72 und 73 erregt. Außerdem enthält der Adressenkanal 17 die Leiter 74 und 75j die abwechselnd erregt werden, und zwar, wie es ebenfalls der Einfachheit halber dargestellt ist, über einen einpoligen Wechselschalter 76 von der Adressensteuereinheit 16 aus.

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Wenn eine Adresse aus der Adresseneinheit 16 geliefert wird, um in dem aus den Speieherschaltungen 70 und 71 bestehenden Eingabeadressenregister gespeichert zu werden, erregen die Schalter 72 und 73 einen der ⁿ0ⁿ- oder "1"-Bitleiter, und gleichzeitig erregt der Schalter 76 den Leiter 74. Wenn der Schalter 72 den ^MO^M-Bitleiter erregt, macht das Steuerelement eines ⁿ1ⁿ-Kryotrons in der Speicherschaltung 70 dieses Kryotron normalleitend und leitet einen ^M0"-Stromfluß in den Nullzweig der Speicherschaltung ein. In gleicher Weise wird bei Erregung des ""!"-Bitleiters durch den Sehalter 72 das Steuerelement eines ⁿOⁿ-Kryotrons der Speicherschaltung 70 erregt und leitet einen Stromfluß im ¹M "-Zweig der Speicherschaltung ein. Die Speicherschaltungen 70 und 71 werden also jeweils zum Speichern eines ¹¹O"- oder ** 1 ^M-Adressencode£bits eingestellt in Abhängigkeit von der Erregung der Adressenkanalleiter I7 durch die Schalter 72 und 73. Bei Erregung des Leiters 7^ durch den Schalter 76 macht das Steuerelement eines Kryotrons 77 dieses Kryotron normalleitend und leitet so einen Stromfluß durch einen Leiter 78 aus einer mit den Eingangsklemmen 79 und 80 gekoppelten Stromquelle mit den angegebenen Polaritäten ein. Wenn die Speicherschaltung 70 ein ⁿ1ⁿ-Codebit speichert, um einen Stromfluß durch das Steuerelement eines "1"-Kryotrons 81 einzuleiten, fließt der in der Leitung 78 errichtete Strom in dieser Leitung abwärts durch das "0ⁿ-Kryotron 82 der Speicherschaltung JO; sonst würde ein in der Speicherschaltung 70 gespeichertes "Oⁿ-Bit das ⁿ0ⁿ-Kryotron 82 veranlassen, den Strom in der Leitung 78 durch das Kryotron 81 abzuleiten zu einer Klemme 83 der an die Klemme 79 angeschlossenen Erregungsquelle. Ein ähnlicher Vorgang findet statt in bezug auf die Speicherschaltung 71» um einen abwärtsgerichteten Stromfluß durch einen Schaltungsleiter 84 zu errichten, wenn die Speicherschaltung 7I ein "1"-Bit enthält.

Es sei nun angenommen, daß die Steuereinheit 11 den Schreibsteuerleiter W1 erregt. Der durch diesen Leiter fließende Strom geht durch die Steuerelemente der Schreibkryotrons 66a und 67a der Speicherschleifen 66 und 67 und beendet dadurch, daß er diese Kryotrons normalleitend macht, jeden Fluß von Dauerstrom durch

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diese Schleifen als Darstellungjfür vorher gespeicherte "1"-Adressencodebits. Wenn nun ein Strom durch einen der Leiter und 84 oder durch beide abwärts fließt^ wird dieser Strom durch den normallextenden Zustand, d'er Kryotrons 66a und 67a so abgeleitet, daß er im Uhrzeigersinne um die Schleifen 66 und 67 und durch die Speicherschleifen 68 und 69 zu den negativ erregten Klemmen 80 fließt; wenn kein Strom in Abwärtsrichtung durch einen der Leiter 78 und 84 oder durch beide fließt, verbleiben die zugeordneten Speicherschleifen 66 bzw. 67 ohne Dauerstromfluß., wenn der Schreibsteuerleiter W1 aberregt wird. Ein in einer der Speicherschleifen 66 und 67 eingeleiteter Dauerstromfluß setzt sich durch den rechten Zweig dieser Schleifen fort, wenn der Steuerleiter W1 aberregt wird, um die Kryotrons 66a und 67a in den supraleitenden Zustand zurückzubringen. Wenn der Schalter 76 einen Leiter 75 erregt, entsteht ein Stromfluß durch das Steuerelement der Kryotrons 87 und 88, deren Torelemente in den leitenden Schaltungen 78 bzw. 84 enthalten sind, und daher wird da? weitere Stromfluß durch diese Leiter und damit die Speicheroperation beendet. Durch den Zusammenbruch des Stromflusses in den leitenden Schaltungen 78 bzw. 84 wird ein im Uhrzeigersinne fließender Dauerstrom durch diejenigen Speicherschleifen induziert, die einen Pluß von "Voll"-Strom durch ihren rechten Zweig aufwiesen. In den Speicherschleifen, die im rechten. Zweig keinen Strom enthielten, wird kein Dauerstrom induziert. Ein in den Adressenspeicherschaltungen 70 und 71 gespeichertes ¹¹O"- oder "1 "-Codebit wird also zur entsprechenden Speicherung in den Speicherschleifen 66 und 67 weitergeleitet.

Die Erregung des Schreibsteuerleiters W2 durch die Steuereinheit 11 bew±kt eine ähnliche Speicherung von Adressencodebits, die dem Inhalt der Eingabeadressen-Speicherschaltungen 70 und 71 entsprechen, in den Speicherschleifen 68 und 69. Die diesbezügliche Wirkungsweise gleicht der vorstehend beschriebenen, nur werden die Schreibkryotrons 68a und 69a der Speicherschleifen 68 bzw. 69 jetzt dureii Erregung des Schreibleiters W1 gesteuert.

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Die Datenspeicherteile der Wortspeicherregister im assoziativen Speicher 10 weisen eine Bauart und eine Arbeitsweise auf, die der vorstehend in Verbindung mit den Adressenspeicherteilen der Wortspeicherregister beschriebenen stark gleichen. So besitzen die Datenspeicherteile Dateneingabe-Spei eher schaltungen 89 und 90, welche Datencodebits speichern, die durch Erregung der ⁿ0ⁿ- und "1"-Dateneingangsleiter des Datenkanals 23 unter der Steuerung des Datenregisters 22 (Fig. 1) eingegeben werden. Der Einfachheit halber wird die Steuerung als durch einpolige Wechselschalter und 92 bewirkt dargestellt. Während eines Schreibvorgangs wird .ein Schreibleiter 93 erregt, was gemäß der vereinfachten Darstellung durch einen einpoligen Wechselschalter 9^ geschieht, wodurch ein abwärtsgerichteter Stromfluß in den Leitern 95 und 96 durch Kryotrons in den Speieherschaltungen 89 und 90 eingeleitet wird. Die Erregung des Schreiblejiers W1 steuert in Verbindung mit dem Stromfluß in den Leitern 95 und 96 die Speicherung von Datencodebits in den Speicherschleifen 97 und 98 des ersten Wortregisters in derselben Weise, wie es oben in bezug auf die Speicherung von Adressencodebits in den Adressenspeicherschlelfen beschrieben worden ist. Ebenso bewirkt die Erregung des Schreibleiters W2 in Verbindung mit einem Stromfluß durch die Leiter 95 und 96 die Speicherung von Dateneodebits in den Speicherschleifen 99 und 100 des zweiten Wortspeicherregisters. Ein in die Eingabespeicherschaltungen 89 und 90 eingegebenes Datenwort wird also durch Erregung der Schreibsteuerleiter W1, W2 usw. in dasjenige ausgewählte Speicherregister eingespeichert, das auch die Adresse dieses Wortes im Adressenteil enthält. Der Schreibvorgang wird beendet durch Aberregung der Sehreibsteuerleiter W1 oder W2 und durch Erregung eines AUS-Leiters 93o über den Schalter 94, wodurch der Speicherstromfluß in den Leitern 95 und 96 beendet wird und ein Dauerstromfluß in den Speicherschleifen 97 bis 100 bestehen bleibt.

Wenn aus den in dem assoziativen Speicher gespeicherten Wörtern ein Datenwort mit einer bestimmten Adresse ausgelesen werden soll, wird die Adresse des gewünschten Wortes durch die Adressensteuer-

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IttvJ/ / *+

einheit 16 (Fig. 1) in die Eingabeadressen-Speicherschaltungen 70 und 71 eingespeichert, und eiji Leiter IO5 des Steuerkanals aus der■Lesesteuereinheit wird erneut erregt. Dies geschieht gemäß der vereinfachten Darstellung über einen einpoligen Wechselschalter 106. Die Erregung des Leseleiters IO5 bewirkt, daß die jedem Speieherregister zugeordenten Übertragungskryotrons normalleitend werden und so Strom aus den AUS-Schaltungen zu einer Lese-Abfrageschaltung R1, R2 usw. jedes Wortspeicherregisters übertragen. Gleichzeitig erregt die Adressensteuereinheit 16, die den Speicherschalfcungen 70 und 71 die Abfrageadresse geliefert hat, ebenfalls über den Schalter 76 den Leiter "Jk des Adressenkanals I7. Hierdurch entsteht ein Zustand des Stromflusses oder kein Stromfluß in den Leitern 78 und 84, wie es oben erläutert worden ist und je nachdag ob die Speieherschaltungen 70 und 71 ein "1"- bzw. ein "0^M-Adressencodebit enthalten. Es sei angenommen, daß Strom in Abwärtsrichtung in beiden Leitern 78 und 84 fließt, was der Speichaung von "1"-Codeadressenbits in beiden Speicherschaltungen 70 und 71 entspricht, und daß auch in den Speicherschleifen 66 und 67 "1"-Adressencodebits enthalten sind. Der abwärts fließende Strom in den Leitern 78 und 84 wird.um den rechten Zweig der Speicherschleifen 66 und 67 herum abgelenkt durch die Dauerströme dieser Schleifen, so daß zu dieser Zeit kein Strom in deren linken Zweigen fließt. Die linken Zweige der Speicherschleifen 66 und 67 enthalten die Steuerelemente der Abfragekryotrons 66b und 67b, deren Torelemente in der Abfrageschaltung R1 enthalten sind. Da unter den hier angenommenen Bedingungen kein Strom in den linken Zweigen der Speicherschleifen 66 und 67 fließt, sind die Abfrage-Kryotrons 66b und 67b supraleitend, und das führt dazu, daß ein voller Wert des Stromflusses im JDase-Abfrageleiter R1 errichtet wird. Die Leseabfrage-Steuerschaltung R1 enthält die Steuerelemente der Lese-Kryo.trons IO9 und 110, deren Torelemente im rechten Zweig der Leseschleifen 111 bzw. 112 liegen. Diese Schleifen haben linke Zweige, die die Torelemente von Kryotrons II3 bzw. 114 enthalten, deren Steuerelemente in den rechten Zweigen der Speicherschleifen 97 bzw. 98 liegen.

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Die Adressensteuereinheit 16 (Pig. 1) erregt einen Rückstellsteuerleiter 115 während der Zeiträume zwischen aufeinanderfolgenden Lese-Abfrage-Vorgängen, und zwar erfolgt gemäß der vereinfachten Darstellung diese Erregung über einen einpoligen Wechselschalter 116. Er umfaßt die Steuerelemente der Entnahmeregister-Rückstellkryotrons 117 und 118, die sowohl den Adressen- als auch den Daten-Entnahmeregistern zugeordnet sind. Die Torelemente der Kryotrons 117 und 118 liegen in den Schaltungen 119 bzw. 120, die zwischen den Klemmen 121 und 122 angeordnet sind, welche durch eine StromquelLe mit den angedeuteten Polaritäten erregt werden. Bei Erregung der Rückstellsteuerschaltung 115 werden also die Kryotrons 117 und 118 veranlaßt, jeden Stromfluß in den Leitern 119 bzw. 120 zu beenden und einen Stromfluß durch die Zweigleiter 12j5, 12J¹ bzw. 124, 124¹ einzuleiten. In einem lesefreien Intervall fließt der Strom in dem Zweigleiter 123* durch die Torelemente der supraleitenden Lesekryotrons 64 und 65, die in den Adressenbitleseschleifen 85 bzw. 86 enthalten sind, welche den Adressenspeicherschleifen 66 bzw. 68 zugeordnet sind. Ebenso fließt der Strom in dem Zweigleiter durch das Torelement des supraleitenden Lesekryotrons 109 und durch ein ähnliches supraleitendes Lesekryotron 125* dessen Torelement in einer der Speicherschleife 99 zugeordneten Leseschleife 127 enthalten ist. In gleicher Weise fließt der Strom im Zweigleiter 124^f durch die Torelemente der supraleitenden Kryotrons 101 und 102 in den den Adressenspeicherschleifen 67 bzw. 69 zugeordneten Leseschleifen 103 bzw. 104, und der Strom im Zweigleiter 124 fließt durch das Torelement des surpaleitenden Kryotrons 110 und das Torelement eines supraleitenden Kryotrons 126 in einer der Speicherschleife 100 zugeordneten Leseschleife 128. Danach fließen die Ströme in den Zweigleitern 123¹, 124¹, 123 und 124 durch die Steuerelemente der Kryotrons 129*, I5O¹, 129 bzw. 130, deren Torelemente im "1"-Stromzweig der'Adressen- und Datenausgabe-Speicherschaltungen 131*, 1j52^f, bzw. 132 enthalten sind. Dadurch werden die Kryotrons 129** , 129 und 130 normalleitend, und es wird ein Stromfluß durch die*^M0"-Stromzweige der Speicherschaltungen 131*, 132*, 131 und 132 sichergestellt, so daß diese während jedes lesefreien Intervalls so rUckgestellt werden, daß sie "O^Codebits speichern.

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- IO -

Zu Beginn einer Leseabfrageoperation beseitigt die Adressensteuereinheit 16 (Fig. 1) die Erregung des Rückstelleiters 115* z. B. durch öffnen des Schalters*116. Durch die Erregung der Leseabfrageleiter R1 oder R2 in der oben beschriebenen Art und Weise wird der Stromfluß durch die rechten Zweige der zugeordneten Leseschleifen 111 und 112 oder 127 und 128 dadurch reduziert, daß die zugeordneten Kryotrons 109 und 11.0 oder 125 und 126 normalleitend gemacht werden. Es sei angenommen, daß der Leseleiter R1 zu diesem Zeitpunkt erregt ist, daß ein "1"-Datenbit in der Speicherschleife 97 gespeichert ist, was durch einen Dauerstromfluß in dieser Schleife dargestellt wird, und daß ein "O"-Datenbit in der Speicherschleife 98 steht, was durch das NichtVorhandensein von Dauerstrom in diser Schleife dargestellt wird. Der in der Speicherschleife 97 fließende Dauerstrom macht das Kryotron 11.3 normalleitend, und durch den normalleitenden Zustand der Kryotrons 109 und 113 wird daher der Stromfluß im Leiter 123 reduziert und zum Leiter 1.19 übertragen, wo er infolge des jetzt supraleitenden Zustandes des Torelements des Kryotrons II7 bestehen kann. Dieser Strom fließt durch das Steuerelement des "0"-Zweigkryotrons der Speicherschaltung 1J1, um in dieser Strom zu deren "1"-Zweig umzuleiten, wodurch die in der Speicherschleife 97 enthaltene "1" zur Datenausgabe-Speicherschaltung 131 übertragen wird. Da angenommen worden ist, daß in der Speicherschleife 98 ein "O"-Datenbit steht, das durch das NichtVorhandensein von Strom in dieser Schleife dargestellt wird, gestattet der resultierende supraleitende Zustand des Kryotrons 114 das Andauern des Stromflusses in dem Leiter 124, wenn das Kryotron 110 der Leseschleife 112 unter der vorstehenden Annahme, daß Strom durch den Leseleiter R1 fließt, normalleitend wird. Durch diesen anhaltenden Stromfluß im Leiter wird das Torelement des Kryotrons 1j5Ö normalleitend gehalten, und daher fließt der Strom weiter durch den "0ⁿ-Zweig der Datenausgabe-Speicherschaltung 132, so daß das in dieser gespeicherte ^M0"-Datencodebit dem in der Speicherschleife 98 enthaltenen ^O^-Dateneodebit entspricht. Die Speicherschaltungen I3I und weisen jede ⁸¹O"- und "1 "-Ausgabe schalt ung en 133 auf, die erregt werden über die Torelemente von Kryotrons, deren Steuer-

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elemente in den ⁿOⁿ- und "1"-Zweigen der Speieherschaltungen enthalten sind, was zur Folge hat, daß die Ausgabeschaltungen 1^3 dem Datenverarbeitungssystem Darstellung der durch einen Lesevorgang in diesen Speicherschaltungen gespeicherten Datencodebits zuleiten.

Am Ende des Lesevorgangs wird ein AUS-Leiter I36 des Steuerkanals 25 durch Umlegen des Schalters IO6 erregt. Die Steuerelemente der Kryotrons 137 und 138 sind in der Schaltung I36 enthalten, so daß diese Kryotrons den Strom in jedem Leseleiter R1, R2 usw., der während des Lesevorgangs erregt worden ist, zu den A₁^US-Zweigschal tungen IO8 übertragen.

Die Adressenidentitäts-Steuereinheit 26 hat eine erste Eingabeschaltung 159* die durch die Torelemente von Kryotrons 140 von den an eine Erregungsquelle mit den angegebenen Polaritäten angeschlossenen Klemmen 141 und 142 aus erregt wird. Eine' zweite Eingabeschaltung 14J der Steuereinheit 26 wird erregt über die Torelemente von Kryotrons 144, die durch die AUS-Schaltungen IO8 gesteuert werden. Natürlich wird die Eingabeschaltung 159 dann erregt, wenn durch keine der Lesesteuersdi altungen R1, R2 usw. ein Steuerstrom fließt, d. h., sie wird in den Intervallen zwischen Lesevoigängen oder während eines Lese-Abfrage-Vorgangs erregt, um das Fehlen einer Identität zwischen einer in den Speicherschaltungen 70 und 7I gespeicherten Abfrageadresse und den in den Speicherschleifen 66 bis 69 gespeicherten Wortadressen anzuzeigen. Die Eingabeschaltung 143 der Steuereinheit 26 wird immer dann erregt, wenn während einer Lese-Abfrage-Operation das Bestehen einer Adressenidentität festgestellt wird, wie durch einen vollen Erregungswert einer der Lesesteuerschaltungen R1, R2 usw. dargestellt wird. Wie schon erwähnt, können diese abwechselnden Erregungen der Adressenidentitäts-Steuereinheit 26 benutzt werden, um die Adressensteuereinheit 16 zu steuern (z. B. durch das öffnen und das Schließen von Toren in deren Adressenkanal 20), um so die Entnahme von Wörtern aus dem Hauptspeicher 12 unter der Steuerung der Adresseneinheit 16 zu gestatten oder zu unterdrücken.

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In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß Erregungen der AUS-Zweigleiter 108 am Ende jedes LeseIntervalls stets eine Erregung der Eingabeschaltung 139 der Identitätssteuereinheit 26 bewirken und daß diese Erregung der Eingabeschaltung 139 bestehen bleibt, wenn nicht durch eine Adressenidentität die Eingabeschafcung I4j5 der Steuereinheit 26 erregt wird.

Manchaml ist es erwünscht, ein mit seiner Adresse in dem assoziativen Speicher gespeichertes Datenwort auf den letzten Stand zu bringen oder abzuändern oder sogar es durch ein anderes Datenwort zu ersetzen, aber ohne Änderung der Wortadresse, Das kann durch die Erregung eines Schreibleiters 145 des Steuerkanals 25 durch Umlegen des Schalters IO6 geschehen. Der Stromfluß in dem Leiter 14-5 steuert Kryotrons 146, die den Stromfluß in den AUS-Zweigleitern 108 und den Leseleitern R1, R2 reduzieren, um den Stromfluß zu den Schreibschaltungen W1 ' und W2¹ zu übertragen. Die Schreibschaltung WT¹ umfaßt die Torelemente von Kryotrons 66c und 67c, deren Steuerelemente in den Adressenspeicherschleifen 66 bzw. 6j enthalten sind. Ebenso umfaßt die Schreibschaltung W2¹ die Torelemerte von Kryotrons 68c und 69c, deren Steuerelemente in den Adressenspeicherschleifen 68 und 69 enthalten sind. Pur diesen Schreibvorgang wird eine Abfrageadresse in den Speicherschaltungen 70 und 71» wie in einem Lese-Abfrage-Vorgang, gespeichert, und der Abfrageleiter 74 wird über den Schalter 76 erregt, um einen Stromfluß durch die Leiter 78 und 84 einzuleiten. Wie bei dem oben beschriebenen Leseabfragevorg^ig bewirkt eine Identität zwischen den in den Wortadressen-Speicbarsehleifen 66 und 67 oder 68 und 69 gespeicherten Wortadressen und den in den Speicherschleifen 70 und 71 gespeicherten Wortadressen die volle Erregung eines der Schreibleiter W1' oder W2¹. Der Schreibleiter W1' enthält die Steuerelemente der Kryotrons 97a und 98a der Dätenspeicherschleifen 97 bzw. 98, und die Schreibschaltung W2¹ umfaßt die Steuerelemente der kryotrons 99a und 100a der Datenspeicherschleifen 99 bzw. 100. Bei voller Erregung des Schreibleiters W1^! durch Adressenidentität werden daher in de.n Datenspeieherschleifen 97 und 98 die in den Speicherschaltungen 89 und 90 enthaltenen Daten durch einen

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Schreibvorgang gespeichert, wie er oben bereits in Verbindung mit der Datenspeicherung unter Steuerung der Steuereinheit 11 beschrieben worden ist, und ebenso bewirkt die volle Erregung des Schreibleiters W2¹ die Speicherung von in den Speicherschaltungen 89 und 90"enthaltenen Daten in den Datenspeicherschleifen 99 und 100. Dabei sei darauf hingewiesen, daß eine Datenspeicherung nur in einem Wortspeicherregister erfolgt, in dem eine Wortadresse gespeichert ist, die mit der Abfrageadressejidentisch ist, und daß diese Datenspeicherung ohne Änderung der gespeicherten Adresse stattfindet.

Bei voller Erregung des Schreibleiters W1^l während des eben beschriebenen Schreibvorgangs schaltet ein Kryotron 149 die Eingabeschaltung 150 und erregt eine Eingabeschaltung 151 eines

da—

entsprechenden W1-Änderungsanzeigers 28, um eine Anzeige für zu erzeugen, daß das Wort in diesem Wortspeicherregister geändert oder ersetzt worden ist, und bei voller Erregung des Schreibleiters W2* schaltet ein Kryotron 152 eine Eingabeschaltung ab und erregt eine Eingabeschaltung 154 eines W2-Änderungsanzeigers 28, um anzuzeigen, daß das Datenwort in diesem Wortspeicherregister geändert oder durch ein anderes ersetzt worden ist. Beim Einspeichern von Daten in den assoziativen Speicher in der eben beschriebenen Art und Weise würde gewöhnlich das Datenverarbeitungssystem diese Daten nicht in den Hauptspeicher 12 (Fig. 1) einspeichern, sondern es würde vielmehr die Änderungsanzeigen der Anzeiger 28 benutzen, um die Änderung von Daten in dem assoziativen Speicher anzuzeigen, damit nach Wunsch die geänderten Daten aus der letztgenannten Einheit entnommen und in einen Speicherplatz oder in mehrere Speicherplätze des Hauptspeichers an einer Adresse oder mehreren Adressen eingespeichert werden, welche durch den Adressenteil jedes Datenwortes spezifiziert sind, das so in der nachstehend beschriebenen Weise aus dem assoziativen Speicher ausgelesen wird. Die Eingabeschaltungen I50 und 153 der W1- bzw. W2-Änderungsanzeiger werden erneut zu einem späteren Zeitpunkt erregt, wenn die Anzeiger durch entsprechende Erregung eines Leiters 157 rückgestellt worden, der die Kryotrons I58 so

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steuert, daß sie jeden Stromfluß in den Eingabeleitern 15I und 153 der Änderungsanzeiger beenden. Während diese dargestellte Rückstellung allen Anzeigern gemeinsam ist, können beliebig auch für jeden einzelnen Anzeiger eigene Rucksteilst euer schaltung en vorgesehen werden.

Wenn die in den Wortspeicherregistern des assoziativen Speichers stehenden Dateninformationen nacheinander entsprechend dem Speicherplatz entnommen werden sollen, erregt die Lesesteuereinheit 14 (Fig. 1) über den Steuerkanal I3 einen Leseleiter 159* der durch ein System von Kryotrons in den Speicherschaltungen 55 bis 60 der Steuereinheit 11 in derselben Weise verläuft wie die oben beschriebene Schreibschaltung 61. Bei jeder abwechselnden Erregung des Leseleiters 159 und des AUS-Leiters 63 unter der Steuerung der Lesesteuereinheit 14 wird also der Zählstand der Steuereinheit 11 weitergeschaltet, um aufeinanderfolgende Erregungen der Lesesteuer-Ausgabeschaltungen R1 * bis Rj?¹ zu bewirken. Letztere verlaufen durch die Lesesteuerkryotrons der Leseschleifen in den jeweiligen Wortspeicherregistern, wie es Fig. 4 zeigt, so daß aufeinanderfolgende Erregungen der Lesesteuerleiter R1' bis Rj?¹ und die gleichzeitige Aberregung des Rückstelleiters 115"d.ie aufeinanderfolgende Entnahme von Datenwörtern und deren zugeordneten Adressen aus aufeinanderfolgenden Wortregistern und ihre Übertragung zum Datenausgaberegjscer 24 bewirken. Jeder dieser Entnahmevorgänge gleicht genau dem oben beschriebenen, nur bewirken die Leseleiter R1^f bis Rj5' die Übertragung zu den Adressenausgabe-Speicherschaltungen 131¹ und 132' der Adresse, die den in die Datenspeicherschaltungen I3I und"132 übertragnen Daten zugeordnet ist.

Aufeinanderfolgende Entnahmevorgänge des zuletzt beschriebenen Typs können mit der aufeinanderfolgenden Wortspeicha?ung des zuerst beschriebenen Typs kombiniert werden. Die Entnahme der Daten und ihrer Adressen aus einem Wortregister unmittelbar vor dem Einspeichern neuer Daten in das Register gestattet es dem Datenverarbeitungssystem, eine Prüfung vorzunehmen und festzustellen, ob djsse Information wieder am selben Speicherplatz + ob die alten Daten geändert oder ersetzt worden sind, und so zu

bestimmen,

des Hauptspeichers eingespeichert werden soll. Dieser zusammengesetzte Lese-Schreib-Vorgang wird durch aufeinanderfolgende Erregungen des Leseleiters 159, des Schreibleiters 61 und des AUS-Leiters 63 in der genannten Reihenfolge bewirkt, wodurch erreicht wird, daß auf einen anfänglichen Lesevorgang ein Schreibvorgang folgt und danach der Zählstand der Steuereinheit 11 weitergeschaltet wird. (Eine Erregung entweder des Leseleiters 159 oder des Schreibleiters 61 leitet die Zählerweiterschaltung ein, aber der Zähler beendet die Weiterschaltung erst bei nachfolgender Erregung des AUS-Leiters 63.)

Das eben beschriebene Informationsspeichersystem eigent sich insbesondere zur automatischen Erzeugung eines fortdauernden "Spiegelbildes" der letzten Folge von zuletzt ausgeführten, bei Datenverarbeitungsvorgängen verwendeten Befehlswörtern (und deren 'Adressen). Die Zahl der so verfügbar gemachten Befehlswörter hängt ab von der Wortspeicherkapazität des assoziativen Speichers, die je nach Kosten und Bedarf gewöhnlich so gewählt wird, daß Haupt- und Unterbefehlsschleifen von vernünftiger Länge festgehalten werden können. Sollte das Datenverarbeitungssystem in eine Haupt- oder Unterprogrammschleife eintreten, gestattet die Adressenabfragung des assoziativen Speichers eine sehr schnelle Befehlseinholung für alle Schleifenbefehlswörter. Wenn bei einer Abfragung das gewünschte Befehlswort in dem assoziativen Speicher nicht gefunden wird, wird es aus dem Hauptspeicher zur Ausführung und gleichzeitigen Speicherung in dem assoziativen Speicher entnommen, wo das Wort dann zur schnellen Entnahme zur Verfügung steht. Die Verwendung von Befehlswörtern aus dem assoziativen Speicher kann mit Ausnahme der ersten Verwendung eines Wortes völlig automatisch und unabhängig vom Programmierer sein. Für Anwendungen dieser Art empfängt die Adressensteuereinheit 16 Eingabe- und Abfrageadressen aus dem Befehlsadressenzähler oder -register des Datenverarbeitungssystems, und das Register 22 bildet dessen Befehlswortregister.

Aus der vorstehenden Beschreibung der Erfindung dürfte deutlich geworden sein, daß ein assoziatives Speichersystem nach der

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Erfindung einen Teil eines Informationsspeichers großer Speicherkapazität bilden oder in Verbindung damit verwendet werden kann und daß es bei einer solchen Verwendung die Menge der Zugriffsanforderungen, die an das große Speichersystem gestellt werden, erheblich verringert. Ein Informationsspeichersystem nach der Erfindung hat weiter den Vorteil, daß es eine ausserordentlich kurze Zugriffszeit zu den darin gespeicherten Daten gestattet und daß es automatisch wirksam ist, eine begrenzte Menge laufender Informationen, die aus einem Speichersystem grösserer Kapazität stammen und wiederholt in Datenverarbeitungsvorgängen benutzt werden, aufzubewahren und schnell zugänglich zu machen. Ausserdem hat das erfindungsgemäße Speichersystem den Vorteil, daß es durch eine einzigartige Betriebsvielseitigkeit gekennzeichnet ist, die je nach Belieben jederzeit die aufeinanderfolgende Speicherung und die aufeinanderfolgende Entnahme von Informationswörtern gestattet, welche nacheinander, zur Speicherung angeliefert werden, oder die aufeinanderfolgende Speicherung und die nach Adresse wählbare Entnahme gespeicherter Informationswörter und ausserdem die nach Adresse wählbare Änderung eines oder mehrerer Wörter im Speicher unter gleichzeitiger Anzeige der Identität jedes so geänderten Wortes.

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Claims

Docket 766^ km-fr 2j5. Juni 1964 Patentansprüche

1. Speichersystem mit kurzer Zugriffszeit, mit einem Hauptspeicher großer Speicherkapazität und mit einem zugeordneten Speicher kleinerer Kapazität, nach Patent

(Patentanmeldung J 23 025 IXc/42m), dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher kleinerer Kapazität ein einen schnellen Zugriff gestattender assoziativer Speicher (10) ist, dessen Eingang einerseits mit der Adressensteuereinheit und andererseits mit dem Datenausgang des Hauptspeichers verbunden ist und der aus dem Hauptspeicher entnommene Informationen mit mindestens einem Teil ihrer Hauptspeicheradresse in beliebiger Folge speichert, und daß eine Leseeinrichtung (14, 26) vorgesehen ist, die die gewünschte Adresse des Hauptspeichers mit dem Inhalt des assoziativen Speichers vergleicht und bei einer Übereinstimmung eine Entnahme auslöst sowie einen Zugriff zum Hauptspeicher verhindert.

2. Speichersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der assoziative Speicher (10) ein Eingabe-Adressregister (18-1) aufweist, das mit der Adressensteuereinheit (16) des Hauptspeichers gekoppelt ist zur Aufnahme einer Entnahme-Informationsadresse und das mit den Wortregistern (i8a, 19a)

' des assoziativen Speichers für eine Adresseneingabe in Verbindung steht.

3. Speichersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der assoziative Speicher (10) ein Daten-Eingaberegister (18-2) aufweist, das mit dem Ausgang des Haupt-

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Speichers zur Aufnahme der entnommenen Daten gekoppelt ist und daß mit den Wortregistern (18b., 19b) des assoziativen Speichers für eine Dateneingabe in Verbindung steht.

4. Speichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis ~5, dadurch' gekennzeichnet, daß mindestens eines der Eingaberegister (18-1., .18-2) zugleich als assoziatives Suchregister für die Entnahme oder für Änderungen des Inhaltes des assoziativen Speichers (10) dient.

5· Speichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet., daß dem assoziativen Speicher (10) eine Folgeschaltung (11) zugeordnet ist., die von einer Lesesteuereinheit (14) Fortschal timpulse empfängt und ein Einschreiben oder Lesen von Informationswörtern in fortlaufender Folge steuert.

6. Speichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5j dadurch gekennzeichnet, daß die Folgeschaltung (11) als geschlossene Schleife geschaltet ist.

7· Speichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lesesteuereinrichtung des assoziativen Speichers (10) eine Identifizierungsschaltung (26) umfasst, die· als Übe re inst immung s anzeige eines assoziativen Vergleiches ein Sperrsignal an die Entnahmeschaltungen des Hauptspeichers liefert.

8. Speichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis J₃ dadurch gekennzeichnet, daß die Lesesteuereinheit ein Schreibsteuersignal zu einem durch assoziativen Vergleich mit dem Inhalt des Eingabe-Adressregisters (18-1) ausgewählten Wort im assoziativen Speicher (10) liefert zur Änderung dieses Wortes in Abhängigkeit vom Inhalt des Daten-Eingaberegisters (18-2).

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9· Speichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der assoziative Speicher (10) die Möglichkeit der zerstörungsfreien Entnahme aufweist.

10. Speichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9 j dadurch gekennzeichnet, daß es als Programmspeicher dient, wobei die
Programmbefehle häufig benutzter Unterprogramme oder Programmabschnitte sich im Verlauf des Programmes selbsttätig im
assoziativen Speicher (10) einstellen, von wo sie schnell
verfügbar sind.

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