-
Steuerschaltung für die Ein- und Ausgabe von Daten Die Erfindung betrifft
eine Steuerschaltung für die Eingabe und Ausgabe von Daten in einen und aus einem
Pufferspeicher, der ausser Speicherelementen voneinander unabhängige Schaltkreise
zur Adressierung für die Dateneingabe und für die Datenausgabe enthält. Auf dem
Gebet der Datenverarbeitung steht man häufig vor der Aufgabe, Megdaten, die In unregelmäßiger
Folge auftreten, in regelmäßiger oder doch angenähert regelmäßiger Folge An eine
Datenverarbeitungsanlage weiterzugeben. Der Verarbeitungsvorgang für eine Datenangabe
erfordert in einer solchen Anlage eine gewisse Zeit, die einmal natürlich von der
Art .der Anlage abhängt und die andererseits von der Information abhängen oder davon
unabhängig konstant sein kann. Während dieser sogenannten Totzeit der Anlage
kann
keine weitere Datenangabe übernommen werden. Die vollständige Auswertung der zugeführten
Information ist also daran gebunden, daß die Daten in einem zeitlichen Abstand zugeführt
werden; der immer größer oder höchstens gleich der Totzeit der Anlage ist. Werden
Daten innerhalb der von einer. vorangegangenen Eingabe ausgelösten Totzeit zugeführtd
können sie nicht übernommen werden, und es komft zu einem Datenverlust: Dies ist
der Fall, wenn in unregelmäßiger Folge auftretende Daten verarbeitet werden müssen,
die zwar einen mittleren zeitlichen Abstand haben,' der größer als die Totzeit der
Anlage ist, die aber auch in ge-.ringeren Zeitabständen aufeinanderfolgen können.
Es ist bekannt, daß man einen solchen Datenverlust vermeiden oder doch verringern
kann, indem man der Datenverarbeitungsanlage einen Pufferspeicher mit kleinerer
Eigentotzeit vorschaltet. Falls Datenangaben nur mit einer-bekannten Systematik
innerhalb der Totzeit der Datenverarbeitungsanlage aufeinanderfolgen können und
ein Datenverlust durch die Eigentotzeit des Pufferspeichers ausgeschlossen ist,
so kann man auf diesem Wege eine verlustlose Verarbeitung der Information erreichen.
Falls dagegen eine Zufallsfolge von Daten zu verarbeiten ist,, so ist dies praktisch
nicht mehr möglich, man benötigte dazu theoretisch einen Pufferspeicher mit verschwindender
Eigentotzeit und unend-. lieh vielen Speicherplätzen, man kann aber, wie ebenfalls
bekannt ist, unter geeigneten Vorusetzungen schon mit einer relativ
geringen
Anzahl von Pufferspeicherplätzen auch in diesem Fall wenigstens eine beachtliche
Verringerung des Datenverlustes erreichen. In diesem Zusammenhang ergibt sich die
Aufgabe, eine passende Steuerung zur Eingabe und Ausgabe der Daten in den bzw. aus
dem Pufferspeicher zu finden. _ Eine Steuerschaltung für den Betrieb eines solchen
Pufferspeichers muß einer Reihe von Forderungen genügen* So darf die Dateneingabe
lediglich von der Eigentotzeit und der Anzahl der jeweils freien Speicherplätze
des Pufferspeichers eingeschränkt werden. Weiterhin soll Eingangsinformation, die
in der Eigentotzeit des Pufferspeichers, d. h: während des Ablaufes eines Einspeichervorganges
oder auch.bei völliger Belegung aller Speicherplätze des Pufferspeichers eintrifft,
auf den weiteren Ablauf der Vorgänge im Pufferspeicher keinen Einfluß ausüben und
muß ohne weiteres unterdrückt werden. Die Ausgabe der in dem Pufferspeicher enthaltenen
Information darf nur von der Datenverarbeitungsanlage gesteuert erfolgen, wobei
die Ausgabe immer nur dann stattfinden soll, sobald die Datenverarbeitungsanlage
durch ein Freigabesignal ihre Übernahmebereitschaft für neue Informationen anzeigt.
Dabei muß weiter eine Beeinflussung 0.
-
dieser Ausgabesteuerung in der Weise erfolgen, daß eine weitere Ausgabe
unterbleibt, -sobald alle Speioherplätze des Pufferspeichexs geleert sind, so daß
keine fehlerhafte Nullinformation an die Datenverarbeitungsanlage weitergegeben
werden kann. Zwischen
de% Eix4gabe- und Ausgabevprgängen des Pufferspeichers-darf
eine gegenseitige Beeinflussung nur insofern vorliegen, als der Bew legtzustand
aller Speicherplätze die weitere Eingabe und der Freizustand aller Spe$oherplUtze
die weitere Ausgabe von Daten sperrt.. Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine
Steuerschaltung anzugebe, die mit geringstem Aufwand an technischen Mitteln die
oben aufgestellten. Forderungen in vollkommener Weise erfüllt. Dies wird erfindungsgemäß
erreicht durch zwei zyklisch fortschaltende Zähler mit s® vielen Zählstellungen
wie der Anzahl der in dem Pufferspeicher speicherbaren Worte entspricht, deren Eingänge
mit dem Eingabeimpulsausgang bzw, mit dem Ausgabeimpulsausgang der Gesamtschaltung
verbunden sind, deren Ausgänge jeweils bei Vollzählung einen Übertragsimpuls.an
einen zweier
zueinander komplementärer Eingänge einer den Eingabeimpulseingang
und den Ausgabeimpulseingang der Gesamtschaltung sperrenden oder öffnenden,. bistabilen
Schaltstufe abgeben und deren Einzelstufen mit ihren Ausgängen einerseits an die
Adressiermatrix für die Dateneingabe bzw. an die für die Datenausgabe und andererseits
an eine für beide Zähler gemeinsame Vergleichslogik angeschlossen sind, die je Zählerstufe
zwei Und-Schaltungen aufweist, deren Eingänge mit komplementären Ausgängen einander
entsprechender Stufen der beiden Zähler und deren Ausgang über Oder-Schaltungen
mit den Ausgängen der bistabilen Schaltstufe
zur Steuerung des Engabeimpulaeinganges
und des Ausgabeimpuiseinganges der Gesamtsehaltung verknüpft ist.
-
In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Steuerschaltung können
noch bistabile Torschaltungen vorgesehen sein, die den Datenausgabeausgang und den
Dateneingebeeingang beeinflussen, wobei bei der ersten Torschaltung ein Eingang
über den Ausgabeimpulsausgang und der andere Eingang über den Ausgabeimpulseingang
mit der dem ;Putferspeicher nachgeschalteten Datenverarbeitungsanlage verbunden
ist, während bei der zweiten Torschaltung ein Eingang an :den Eingabempuleausgang
und -ein zweiter Eingang an den Eingabeimpulseingang angeschlossen ist. In den Figuren
ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Steuerschaltung veranschaulicht,
und zwar zeigt dabei die Fig. i: einen Überblick über die gesamte Schaltung, während
in der Fig. 2 unter Verwendung der üblichen Symbole für logische Schaltungen die
Vergleichslogik dargestellt ist, die zwischen die beiden Zähler eingefügt ist.
-
Der Pufferspeicher selbst ist in den Figuren nicht dargestellt,
er ist vielmehr nur durch die Kennzeichnung seiner Ein- und Ausgänge angedeutet.
-
Gemäß Fig. 1 wird dar Pufferspeicher an den Anschlüssen 1 mit der
Eingabeadresse AS und einem Schreibimpuls SI versorgt, mit dein
die
Eingäbe einer bereitgestellten Information ausgeführt oder ausgelöst werden kann.
Außerdem wird der Pufferspeicher an den Anschlüssen 2 mit der Ausgabeadresse AL
und einem Leseimpuls LI versorgt, mit dem sieh die Informationsausgabe ausführen
oder auslösen läßt. Zur Beschreibung der Arbeitsweise der Steuerschaltung sei angenommen,
daß am AnschluB 3 ein Sperrsignal SV anliege. Damit ist zunächst die Eingangskonjunktion
4 gesperrt, die bistabilen Stufen FF I, I, iIL sind rückgestellt, sie liefern mit
ihren Ausgängen: ccl, a2, e3 = L Ja-Potential an die Eingänge der angeschlossenen
logischen Schaltungen, und die Zähler Z1, Z2, von deren Zählerstellungen die Eingabe-
und Ausgabeadresse für den Pufferspeicher abgeleitet wird, haben gleiche Anfangseinstellung.
Die Vergleichslogik 7 für die Zählerstellungen liefert bei, ungleichen-Zählerstellungen
m n das Signal 'g = L, im betrachteten Ausgangszustand der Anordnung also das Signal
«R = o , mit dem die Eingänge der angeschlossenen logischen Schaltungen verneint
sind. Wird nun die Konjunktion: 4 von SV freigegeben, so kann eine Informationseingabe
in den Pufferspeicher mit einem Auslöeesignal EA an dem Anschluß 5 ausgelöst werden.
Mit diesem Signal wird die bistabile Stufe FF I eingestellt, deren Ausgang ä1 =
0 nun den Eingang für folgende Auslözesgnaie sperrt, und zugleich wird der Impulsformer
6 angestoßen, mit dessen Ausgangsimpuls die folgenden
Vorgänge ausgelöst
werden. Dem Speicher wird das Schreibsignal SJ zugeführt; durch die Kaufzeit @l
um die Dauer des Eingabevorganges im Speicher verzögert, wird dann der Zähler Z1
und damit die Eingabeadresse in die nächste Position geschaltet, und nach Beendigung
der Adresseeinstellung und der Einstellung der Vergleichslogik wird über das Verzögerungsglied
G2 die Rückstellung der bistabilen Stufe PF 1-ausgeführt und damit die Konjunktion
4 zur Auslösung der nächsten Informationseingabe freigegeben.
-
Das Signal K _-L vom Ausgang der,Vergleiohsschaltung 7 liefert über
die Disjunktion 9, die Konjunktion 1o und die Disjunktion 11 den Anstoß fair die
Impulsformerstufe 12, deren Ausgangsimpuls nun, einen Ausgabevorgang aus dem Pufferspeicher
auslöst. Zunächst wird die bistabile Stufe PF III eingestellt und diese sperrt mit
= 0 die Konjunktionen 8 und 1o für weitere Ausgabeauslösungen. Die bistabile Stufe
FF III bleibt eingestellt; bis ihre Rückstellung mit einem Freigabesignal FS am
Anschluß 13 von der angeschlossenen Datenverarbeitungsanlage aus erfolgt, die bistabile
Stufe FF III kennzeichnet im rückgestellten Zustand die Aufnahmebereitschaft der@Datenverarbeitungsanlage.
-
Zu Beginn der Ausgabe aus dem Pufferspeicher wird ggf. eine Übertragungameldung
UJ vom Ausgang des Impulsformers 12 übertragen, es wird ein Leseimpuls LJ an den
Pufferspeicher geliefert, und über die Laufzeit 2'3 wird schließlich nach Abschluß
des Ausgabevorganges
ein Fortschaltimpuls übertragen, mit dem der
Zähler Z2 und damit die Ausgabeadresse in die folgende Position geschaltet wird.
-
Da im angenommenen Fall keine weiterem Eingaben erfolgt sind und'
die eingegebene Information wieder ausgegeben wurde, ist der Pufferspeicher dann
wieder leer. Bis auf die verbliebene Einstellung der bistabilen Stufe FF' II,I befindet
sich die Anordnung wieder im Ausgangszustand.
-
Treten jetzt unter Beibehaltung der Einstellung der Torschaltung PF
III weitere Auslösesignale EA für Eingabevorgänge auf, so werden nacheinander alle
Speicherplätze des Pufferspeichers belegt. Wie beschrieben werden der Zähler Z1
und .die Eingabeadresse nach jedem Eingabevorgang in die nächste Position geschaltet,
bis der Zähler Z1 über seine Endstellung hinweg wieder in der dem Zähler Z2 entsprechenden
Stellung angekommen ist. Dann hat der Ausgangsübertragsimpuls von Z1 die bistabile
Stufe PF II eingestellt, und deren Ausgang ii2 = D sowie der Ausgang K = D von der
Vergleichslogik 7 liefern jeweils Nein-Potential Über die Disjunktion 14 an die
Konjunktion 4. Der Pufferspeicher ist belegt» der Eingang für weitere Eingaben gesperrt.
Über@die Konjunktion 15 wird ein BelegtsignaL BS an dem Anschluß 16 zur Verfügung
gestellt, mit dem z. B. eine Einrichtung zur Messung des Datenverlustes gesteuert
werden kann.
Zur weiteren Beschreibung werde nun angenommen, es
erfolgten keine weiteren Eingabeauslösungen, und es trete im gegebenen Zustand das
Freigabesignal FS am Anschluß 13 von der Datenverarbeitungsanlage auf. Die bistabile
Stufe FF III wird zurückgestellt, Die Konjunktion lo ist mit a2 = L über die Disjunktion
9 vorbereitet, so daß die Impulsformerstufe 12 nun mit dem Schaltvorgang a@'.3 =
L :von der bistabilen Stufe Ff III angestoßen werden kann und der nächste Ausgabevorgang
beginnt. In Wiederholung dieses Vorganges werden nun die belegten Speicherplätze
des Pufferspeichers abgefragt.. Wie vorbesehrieben wird der Zähler Z2 nach jeder
Ausgabe weitergeschaltet und die folgende Ausgabeadresse eingestellt, bis die Konjunktion
1o über die Disjunktioh 9 das Sperrkriterium erhält. Dies ist der Fall, wenn der
Zähler Z2 über seine Endstellung hinweggeschaltet wird, von seinem Ausgangsübertragsimpuls
angesteuert die-bistabile Stufe FF II rückgestellt ist (a2 = 0; a2 -
L) und der Zähler Z2 wieder die dem Zähler Zl entsprechende Stellung erreicht hat,
so daß auch die Vergleichslogik 7 das Signal K = 0 liefert. Der Pufferspeicher ist
dann wieder leer, die Steuerschaltung wieder in der anfangs angenommenen Ausgangssituation.
-
Im praktischen Betrieb folgen Eingabe- und Ausgabevorgänge unabhängig
aufeinander, und dementsprechend werden auch die Zähler ZI und Z2 unabhängig weitergeschaltet.
Bei unterschiedlichen
| Zählerstellungen liefert das Signal 9 = L die Freigabe der |
| Konjunktionen 4 und 1o, so daß-Eingaben und Ausgaben sofern |
| auch mit ä ä 3 Z freigegeben erfolgen können. Im Leerzu- |
| stand des Pufferspeichers liefert ac2 = L bei ,= 0 die Frei- |
| gabe der Konjunktion 4 zur-Eingabewährend die Konjunktion-: |
| 1o durch «2.= 0,'k = 0 für die Auslösung von Ausgaben
gesperrt |
| ist: Im Belegtzustand ßes Pufferspeichers hat der Zähler Z1 |
| einen Umlauf mehr gemacht als Z2. Die Konjunktion 4 ist mit |
| 0, K = 0 für die Eingabe gesperrt und die Konjunktion 1o |
| mit a2 = L, K ®0 für die Ausgabe freigegeben. |
| Da ein Nichtanspre'chen des Impulsformers 12 bei Rückstellung |
der bistabilen Stufe F
111 und freigegebener Konjunktion 10 eine Blockierung
des Pufferspeichers zur Folge hätte, ist ein direkter Anstoß des Ausgabevorganges
vom Ausgang des Verzögergsgliedes: 2.über_die Konjunktion 8 vorgesehen. Normalerweise
bleibt dieser Anstoß, der gegenüber dem durch das Vergleichssignal = L verzögert
auftritt,: ohne Wirkung. Die Verzögerung kann so, gewählt werden, daß dieser zweite
Anstoß normalerweise von der schon mit
a3 = 0 gesperrten Konjunktion 8 unterdrückt
wird. Falls aber bei zeitlichem Zusammentreffen eines Fortschaltvorganges im Zähler
Z1 und dadurch bedingt vorübergehend nicht definiertem Signal K Lind der Rückstellung
der bistabilen Stufe FF III am Ausgang der Konjunktion 1o ein unzureichendes:friggersignal
fair den Impulsformer 12 auftritt
rund der vorerwähnte Fall des
Nichtansprechens eintritt, sorgt der Ausgang des Verzögerungsgliedes ,2# über die
Konjunktion 8 bei der nächstens Eingabe für den Wiederanstoß des Ausgabeablaufes..
-
In Fig. 2 sind die Ausgänge gleich indizierter Zählerstufen m,; m
und my ; n. für alle Zählerstufen durch Konjunktionen 17 miteinander verknüpft.
Bei nicht übereinstimmenden Zählerstellungen liefert mindestens eine der Konjunktionen
eine Ja-Aussage und man erhält über die disjunktive Verknüpfung 38 aller Konjunktionsausgänge
das benötigte Signal K.