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Schaltungsanordnung zum Feststellen der Reihenfolge von auf Funktionseinheiten
bezogenen sich gegenseitig ausschließenden Ereignissen. In der Technik besteht vielfach
das Bedürfnis, Kenntnis davon zu erhalten, in welcher Reihenfolge statistisch verteilte
Ereignisse auftreten. Unter solchen Ereignissen sollen hier z.B. das Anlaufen einer
von mehreren gleichartigen Maschinen oder Maschinensätzen, das Auftreten eines Impulses
in einem von mehreren Informationskanälen oder das Auftreten von Zieladressen verstanden
werden. Z.B. kann es in der der Betriebsablaufanalyse dienenden Multimomentaufnahmentechnik
nützlich sein, zu-ätzlich zur Momentaufnahme einer Maschinengruppe die Anlaufreihenfolge
der Maschinen dieser Gruppe zu kennen. Mit Vorteil kann eine Schaltungsanordnung,
wie sie die Erfindung zum Gegenstand hat, auch in Verbindung mit Assoziativspeichern
geringer Kapazität verwendet werden. Solche Speicher lassen sich in manchen Fällen
sehr klein halten, wenn es genügt, daß der Speicher nur die am häufigsten assoziierten
Wörter enthält, während z.B. jenes Wort, auf das von den im Speicher stehenden Wörtern
am längsten nicht mehr assoziiert wurde, durch ein wichtigeres Wort ersetzt wird.
Die
im vorhergehenden genannten statistisch verteilten Ereignisse sind alle auf Funktionseinheiten
bezogen: So das Ereignis des Anlaufes auf eine Maschine, das Ereignis des Impulses
auf einen Informationskanal, das Ereignis des Assoziierens auf eine Speicherzelle
des Assoziativspeichers.
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Bei der Erfindung wurde davon ausgegangen, daß sich auf gleichartige
Funktionseinheiten bezogene Ereignisse gegenseitig ausschließen, daß also z.B. nie
gleichzeitig zwei Wörter im Assoziativspeicher assoziiert werden, zwei Maschinen
anlaufen, Impulse auf zwei Informationskanälen auftreten usw. Die erfindungsgemäße
Schaltungsanordnung, die die Reihenfolge solcher Ereignisse feststellt, ist dadurcl,
gekennzeichnet, daß jeder mÖglichen Kombination von zwei Funktionseinheiten ein
bistabiles Element zugeordnet ist, dessen eine Schaltstellung durch das Auftreten
des Ereignisses an der einen und dessen andere Schaltstellung durch das Auftreten
des Ereignisses an der anderen Funktionseinheit eingestellt wird, und daß logische
Schaltmittel vorgesehen sind, die durch summierendes Auswerten der einen oder anderen
Schaltstellung der jeder Funktionseinheit zugeordneten bistabilen Elemente die auf
die Funktionseinheiten bezogene Ereignisreihenfolge angeben. Der Vorteil dieser
Schaltungsanordnung liegt einerseits in dem minimalen Schaltungsaufwand und andererseits
in der sehr großen Übersichtlichkeit ihrer Funktion. Bezüglich der Weiterbildungen
der Erfindung wird auf die Unteranspräche verwiesen.
lm folgenden
wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Von der Zeichnung zeigen
Figo 1 ein System aus ,5 :Funktionseinheiten, an dem der Grund® -gedanke der Erfindung
erläutert wird, Figo 2 ein System aus 4 1'unktionseinheiten und Funktionsabläufe
dieses Systems, Figo 3 Schaltungserläuterung zum System der l,'igo 2 und Figo 4
eine Schaltungsanordnung zur Durchführung der Anordnung nach Fig o 2 0 Die irige
1 zeigt 5 kreisförmig dargestellte lunktionseinheiten A,B,C,D und E. Jede Funktionseinheit
ist mit jeder ii,unktionseinheit über eine (gedachte) Beziehungslinie verbunden.
Bei n Funktionseinheiten ergeben sich somit
Beziehungslinien. Jede Beziehungslinie enthält ein Richtungselement, das unter dem
Ein® fluß eifies Ereignisses an einer ihr zugehörigen Funktionseinheit so gesetzt
wird, daß es - je nach Vereinbarung V zu dieser Funk® tyonseinheit hin oder von
ihr weg zeigt; im folgenden wird angenommen, daß es von der Funktionseinheit weg
zeigt. Weiter wird angenommen, daß mit dem auftreten eines Ereignisses an einer
lunktionseinheit die Dichtungselemente aller dieser Funktionseinheit zugehörigen
Beziehungslinien im eben definierten Sinne gesetzt werden. Unter diesen Voraussetzungen
ist die Anzahl der auf eine r'unktionseinheit zeigenden Richtungselemente ein direktes
Maß dafür, an wieviel weiteren Funktionseinheiten nach dem Auftreten des Ereignisses
an dieser Funktionseinheit noch Ereignisse aufgetreten sind. Dieses Maß wird im
folgenden als
Altersrang bezeichnet werden.
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In der Fig. 1 enthalten nur die zur Funktionseinheit A führenden Beziehungslinien
Richtungselemente 1'-4', während die hichtungselemente der anderen Beziehungslinien
aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit nicht eingezeichnet sind. Die eingezeichnete
Stellung der Richtungselemente entspricht derjenigen des Augenblicks nach dem Auftreten
eines Ereignisses an der .Funktionseinheit A. Alle Richtungselemente 1'-4' weisen,
bedingt durch dieses Ereignis, von der Funktionseinheit A weg. Tritt z.B. danach
an der Funktionseinheit B ein Ereignis auf, so werden alle Richtungselemente der
zu B führenden Beziehungslinien von B wegweisend gesetzt. Das Richtungselement 1'
zeigt nun auf A. Der Altersrang von A ist jetzt gleich 'I. Tritt danach ein Ereignis
an der .Funktionseinheit C auf, so wird von den eingezeichneten Richtungselementen
das Richtungselement 2' umgesetzt. Dieses zeigt nun von C weg; nunmehr zeigen zwei
Richtungselemente, nämlich 1' und 2'9 auf A, so daß dessen Altersrang gleich 2 ist.
folgen im weiteren Ereignisse an den Funktionseinheiten D und E, so zeigen die Richtungselemente
1'-4' sämtlich auf A, so daB dessen Altersrang gleich 4 ist.
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Durch die gleichartige Behandlung aller Funktionseinheiten, nämlich
daß jede zu jeder über je ein Richtungselement in Beziehung steht, ist für alle
ganzzahligen n(n=Anzahl der Funktionseinheiten) die Widerspruchsfreiheit obiger
Definitionen sichergestellt. Bei. 1 Funktionseinheiten sind nlAltersrangreihenfolgen
(Yariatio= nen) möglich: ABCDE, .... EDCBA. Die zur Altersrangbestimmung
| notwendigen(2n) Richtungselemente lassen, da sie ein zweiwertiges |
| (bistabiles) Verhalten haben,2 exp |
| 2) Richtungselementekombina® |
| tionen zu. Von diesen werden 2 exp(2) - n! Kombinationen zur
Al- |
tersrangbestimmung nicht ausgenutzt. Sie können z.B. zur Fehlererkennung herangezogen
werden.
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Die r`ig. 2 zeigt die Altersrangbestimmung für vier Funktionseinheiten
A,B,C und D, die in der Fig. 2a über Richtungselemente 111 2119 3'1 411,
5" und 6" miteinander verbunden sind. Die Stellung der riichtungselemente in Fig.
2a ist in der Fig. 2b formal wiedergegeben. Die Auswertung dieser Stellung ergibt,
daß die l'unktionseinheit D den Altersrang 3 hat, also am längsten-ereignisfrei
ist, die 1'unktionseinheit Aden Altersrang 2, die l'unktionseinheit 0 den Altersrang
1 und die Funktionseinheit B, da alle Richtungselemente von ihr weg zeigen, den
Altersrang 0. Die zu den Figuren 2a und 2b gehörende Altersrangfolge ist in der
den Figuren 2b-2f gemeinsamen Tabelle wiedergegeben, wobei der Al-
tersrang
von links nach rechts ansteigt. Ausgehend vom Zustand der Fig. 2b, soll nacheinander
an den Funktionseinheiten A,C,B,D je ein Ereignis auftreten. Das Ereignis an der
Funktionseinheit A führt vom Schema der Fig. 2b auf das der Fig. 2e, das nachfolgende
Ereignis an der .Funktionseinheit C. vom Schema der Fig. 2c auf das der Fig. 2d
usw. Der jeweilige Altersrang ner Funktionseinheiten ist der nebenstehenden Tabelle
zu entnehmen.
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Die Fig. 3 zeigt eine technische Ausführung, Ansteuerung und Auswertung
eines Richtungselementes. Betrachtet wird dazu das Riciitungselement
3"
der Fig. 2a, das zwischen den Funktionseinheiten A und B liegt. Es ist ausgeführt
als Flipflop 3. Der eine Eingang f3, des Flipflops wird von einer Impulsquelle GA
angesteuert. Beim Auftreten eines Ereignisses an der Funktionseinheit A gibt diese
einen Impuls ab und setzt somit das Flipflop 3 derart, daß es an seinem der Funktionseinheit
A zugeordneten Ausgang f 3A eine Spannung logisch EINS abgibt, welche einer Logikschaltung
LA zur Bestimmung des Altersranges der r'unktionseinheit A zugeführt wird. In gleicher
Vdeise steuert die Funktionseinheit B das Flipf lop an dem anderen Eingang f3, über
eine Impulsquelle GB an und wertet den Ausgang f 3B durch eine Logikschaltung ZB
aus. Ein von einer Funktionseinheit wegzeigender Pfeil entspricht hier eiäeer logischen
EINS an dem dieser Funktionseinheit zugeordneten Flipflop-Ausgang. Entsprechend
wird ein zur Funktionseinheit hinweisender Pfeil durch eine logische NULL angezeigt'.
Andere Festlegungen sind möglich und je nach der Art der verwendeten Auswertelogik
auch nützlich.
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Die Fig. 4 zeigt, ausgehend von der Fig. 3, die gesamte Schaltungsausführung
der Anordnung der ll'ig. 2a. Dazu zeigt die Fig. 4a die Ansteuerung der den Richtungselementen
1"-6" entsprechenden Flipflops 1-6 durch vier den Funktionseinheiten A,B,0 und D
zugeordnete Impulsquellen GA, GB, GC und GD.
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Die Figuren 4b und 4c geben zwei verschiedene AuswertemÖglichkeiten
der Elipflops an.
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Die 1'ig. 4b behandelt den Fall, daß für jede Funktionseinheit der
jeweilige Altersrang festgestellt werden soll. Dazu ist für
| jede der Funktionseinheiten eine Logikschaltung LA, hB, .1
_C und |
| LD vorgesehen. jede dieser Logikschaltungen ist mit den ent- |
| sprechenden Ausgängen der ihrer 1'unktionseinheit zugeordneten |
| 1`lipfl.ops verbunden und gibt mittels vier Ausgängen an, ob
kein, |
| ein, zwei oder drei der in Betracht gezogenen Ausgänge dieser. |
| 2lipzlops auf 0 stehen. i)ie Anzahl der atzf G st-z1--'@ndenusg@iig@: |
| gibt den Altersrang an. |
| Die Logikschaltungen LA, ZB, ZC und Zn werden vorteilhaft,
als |
| Schwellwertlogikschaltungen ausgeführt. Schu"ellwertlogikschasm |
| tungen sind z.B. in dem Buch von Speiser "Digitale Rechenanla- |
| gen", Springer-Verlag 1961, S. 21, beschrieben. |
| In F'ig. 4b ist angenommen, daß die dort gezeigten :Ltogi.kselial- |
| tungen auf die zingdngsspannungen logisch 1 ansprechen, während |
| sie die ihnen zugeführten logischen Nullen zählen sollen. rus |
| diesem Grunde werden ihre Eingangssignale negiert. Bei der
prak- |
| tiZ"hen Schaltungsausführung können die negierten Signale jedoch |
| gleich den hlipflops entnommen werden. In diesem a: all erhält
z.13. |
| die Logikschaltung LA die Eingangssignale f1A=f.IL f2A=f2G
und |
| f3A=f3B. Durch Pfeilumkehr bei den Grunddefinitionen kann die
in |
| Fig. 4b gezeigte Ansteuerung ohne Negation der Lingangssignale |
| beibehalten werden. |
| In r'ig. 4c wird die logische Auswertung der Schaltung nach
Fig. 4a |
| durch vier-UND-Schaltungen hkl, ZB1, LC'I und ZD1 vorgenommen.
Die |
| Uiü-Schaltungen leisten die gleiche logische Funktion wie die
@ius- |
| gänge für den Altersrang 3 der logischen Schaltungen nach Wig.
4b: |
Sie geben jeweils die Funktionseinheit mit dem größten Altersrang
an. Ein Ausgangssignal an der UND-Schaltung LA'I bedeutet also, daß die Funktionseinheit
A. die rangälteste ist, ein Ausgangssignal an der UND-Schaltung hB'1 bezeichnet
die Funktionseinheit B im gleichen Sinne usw.-Im folgenden wird die-Verwendung der
erfindungsgemäßen Anordnung nach den Figuren 4a und 4c anhand eines Beispiels aus
der Technik der elektronischen Rechenmaschinen beschrieben. Derartige Maschinen
weisen zur Adressenrechnung sogenannte Indexregister auf. Größere Maschinen der
genannten Art verfügen über eine Vielzahl-solcher Register, so daß aus wirtschaftlichen
Gründen die Notwendigkeit besteht, diese in den Kernspeicher zu verlegen. Hierdurch
ergibt s:ch aber der Nachteil, daß das Adressenrechenwerk das jeweils gewünschte
Indexwort erst nach Ablauf der Speicherzugriffszeit erhält, während bei gesonderten
Indexregistern, etwa Flipflop-Registern, diese Zugriffszeit vernachlässigbar- klein
ist. -Dieser Nachteil kann durch das Einsetzen einiger weniger vom Kernspeicher
getrennter Indexregister für Schnellzugriff, etwa von Flipflop-Registern, in denen
die jeweils aktuellsten Indexwörter abgespeichert sind, behoben werden.. Jedes der
Flipf'lop-Indexregister enthält in einem Teil die Adresse des Indexwortes und im
anderen Teil das Indexwort. Beim Auftreten einer Indexadresse werden zuerst die
Flipflop-Indexregister in ihrem einen Teil abgefragt, ob eines von ihnen die vorgegebene
Indexadresse enthält.
Ist das der Fall, so wird dem betreffenden
Register das Index-Wort - praktisch ohne Zeitverzögerung - entnommen. Liegt die
gewÜnschte Indexadresse jedoch in den Flipflop-Registern nicht vor, so wird einerseits
mittels der erfindungsgemäßen Schaltung festgestellt, aus welchem der 1`lipflop-Register
am längsten kein Indexwort entnommen worden ist und andererseits wird das gewünschte
Indexwort aus dem Kernspeicher ausgelesen, zur Verarbeitung weitergeleitet und gleichzeitig:
indas Flipflop-Register mit dem höchsten Altersrang eingelesen. Da Indexadressen
in der Regel zur Modifizierung einer Vielzahl von Programmadressen verwendet werden
und andererseits in den zugriffszeitfreien Flipflop-Registern immer die aktuellsten
Indexadressen stehen,, wird auf diese Weise die Adressenrechnung und somit der Programmablauf
beschleunigt. Auf die hier geschilderte Weise können durch den Einsatz der erfindungsgemäßen
Schaltung auch die Zeiten zur Adressenersetzung bei der Ansteuerung von Kernspeichern
nach dem sogenannten Paging-Verfahren verkürzt werden.