DE1909186A1 - Assoziativspeicher - Google Patents

Description

IBM Deutschland Internationale Büro-Maschinen Geselhchafl mbH

Böblingen, den 17. Februar 1969 ru-kr■

Anmelderin:

International Business Machines Corporation, Armonk, N. Y. 10 504

Amtliches Aktenz.:

Neuanmeldung

Aktenz. d. Anmelderin:

Docket RA 9-68-001

Assoziativspeicher

Die Erfindung betrifft einen assoziativen oder kennwortadressierten Speicher mit den Speicherzellen des Kennwort - und/oder des Datenteils zugeordneten Vergleichseinrichtungen, die nach dem Vergleich der gespeicherten Kennworte und/oder Datenworte oder Teilen hiervon mit einem Suchwort Ausgangssignale abgeben, die für die Übereinstimmung oder Nichtübereinstimmung kennzeichnend sind.

In dem Artikel "A Cryotron Catalog Memory System" ist auf den Seiten 115 bis 119 der "Proceedings of the Eastern Joint Computer Conference" vom Dezember 1956, veröffentlicht im Jahre 1957 vom American Institute of Electrical Engineers ein Katalogspeicher system beschrieben, daß als Speicherelemente Kryotrons verwendet. Die Kryotrons sind dabei als Flip-Flaps ausgeführt und in Spalten sowie in Zeilen angeordnet und jede Zeile des Speichers dient zum Speichern

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des binären Wertes eines einzigen Informationswortes. Jedes Flip-Flop in di« sem Speicher ist mit einer Vergleichsschaltung versehen, und der Speicher wird abgefragt, indem an diese Schaltungen Impulse angelegt werden, die ein bestimmtes Suchwort darstellen. Das beim Abfragen erlangte Aus gangs signal entsteht in Form einer Spannung, die anzeigt, ob das Wort nach dem der Speicher abgefragt wird, darin gespeichert ist oder nicht. Die Anzeige erfolgt derart, daß erkennbar ist, in welcher oder welchen Teilen dieses Wort gespeichert ist. Dieser Speicher hat jedoch den großen Nachteil, daß er nur einen Entscheid erlaubt, ob ein dem Suchwort entsprechendes Wort im ^ Speicher gespeichert ist oder nicht. Ein darüberhinausgehender Vergleich,

der auch eventuelle Ähnlichkeitsbereiche mit erfaßt, ist nicht möglich.

Außerdem ist in der deutschen Auslegeschrift 1 250 875 ein weiterer kennwortadressierter Speicher bekannt geworden, der in einen Datenwortteil und einen Adressenkennwortteil unterteilt ist, derart, daß jeder Datenwortzeile im Datenwortteil eine Adressenkennwortzeile von relativ kurzer Wortlänge im Adressenkennwortteil zugeordnet ist und daß die Auswahl einer Datenwortzeile durch den jeweiligen Ausgang der durch das jeweilige Kennwort angesteuerten Adressenkennwortzeile gesteuert wird. Außerdem ist es möglich₉ bei diesem Speicher bestimmte Marken sowohl im Kennwort- alsauch im Da- ^ tenwortteil zu setzen, um nur bestimmte Teile der gespeicherten Angaben

einem Vergleich mit dem. Suchwort zu unterziehen. Durch diesen Aufbau weiden zwar insbesondere Vergleichschaltangen eingespart, so daß der technische Aufwand geringer ist als bei dem vorherbeschriebenen Katalogspeicher., es ist aber auch mit diesem Speicher nicht möglich, beim Anliegen eines Suchwortes auch die im Ähnlichkeitsbereich liegenden gespeicherten Daten mit zu erfassen und entsprechend dem Grad der Übereinstimmung mit dem Suchwort auszulesen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Konzept für einen, assoziativen oder kennwortadressierten Speicher zu schaffen, das eine wesent-

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lieh höhere Flexibilität aufweist, in dein beim Anliegen eines Suchworte s nicht nur das unmittelbar mit dem Suchwort überei nstimmende Kennwort gefunden, wird, sondern auch alle die im Ähnlichkeitsbereich liegenden Kennworte oder Datenworte bzw. Teile hiervon und daß diese entsprechend des Grades der Übereinstimmung mit dem Suchwprt bzw. Teilen davon ausgelesen werden können.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe besteht darin, daß durch Vergleich verschiedener diskreter Ausgangssignale, z. B. Strom- oder Spannungs-Einheiten, die durch Zellengruppen oder Wortleitungen zugeordnete summierende Schaltungen zum Vergleich mit dem Suchwort an die Vergleichsschaltungen abgegeben werden, der Grad der Übereinstimmung festgestellt wird und daß daraufhin eine Auswahlschaltung die Wortleitung oder.Zellengruppe mit der besten Übereinstimmung auswählt.

Der große Vorteil des erfindungsgemäßen assoziativen Speichers besteht darin, daß durch die Summierung der Ausgangs spannungen bzw. die Ausgangsströme der einzelnen zu einer Wortleitung oder einer Gruppe gehörenden Speicherzellen auch alle diejenigen Daten gefunden werden, die im Ahn·· lichkeitsbereich des Stichwortes liegen, so daß entweder die Daten, die den höchsten Grad der Übereinstimmung mit dem anliegenden Suchwort oder Teilen hiervon aufweisen, ausgelesen werden können oder sogar ganze Datenkolonnen, deren Worte entsprechend dem Grad der Übereinstimmung schon beim Auslesen geordnet sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles und dazugehöriger Zeichnungen näher erklärt.
Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines neuen erfindungsgemäßen Assoziativspeichers.

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Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Eingangsregisters mit

einer Stufe oder Stelle und einer in Fig. 1 in Blockform gezeigten Speicherzelle und ■

Fig. 3 eine Entscheidungsschaltung und eine ODER-Schaltung so

wie eine Konstantstrom-Sperrschaltung, die in Figur 1 als Blockschaltbild gezeigt ist.

Das Blockschaltbild gemäß Figur 1 zeigt den Aufbau eines neuen inhaltadressierten oder Assoziativspeichers. Ein (m χ n)-Speicher ist zur Vereinfachung der Zeichnung nicht vollständig gezeigt. Es sind nur drei Reihen oder Wortzeilen W₁, W. und W gezeigt. Jede Zeile hat η Speicherzellen, von denen drei dargestellt sind. Die Zellen C bis C speichern in der Reihe η binäre Bits zur Darstellung des Wortes W . In ähnlicher Weise speichern die Zellen C, bis C. in der Reihe η binäre Bits zur Darstellung der Worte

il in °

zwischen W₁ und W , wobei das zuletzt genannte die Zellen C , bis C

Im ml mn

belegt. Ein typischer Speicher dieser Art hat 256 oder mehr Wort-Speicherzeilen, von denen jede 100 bis 200 Bits enthält. Die außerdem notwendige Ausrüstung zur Anwendung eines solchen Speichers wurde der größeren Klarheit wegen in der gezeigten Schaltung weggelassen.

Jede Wortzeile verfügt über gemeinsame Lösch-, Schreib-, Summierungs-( - ) und Auslese-Steuerleitungen, die mit allen Speicherzellen verbunden sind. Jede Zelle enthält 2 Speicherelemente mit einem Eingang und einem Ausgang, die später genauer beschrieben werden. Die Ausgänge der Elemente der entsprechenden Bitpositionen sind an ein Ausgangsregister 10 angeschlossen. Die Eingänge der Elemente der entsprechenden Bitpositionen sind an eine Stufe eines Eingangsregisters 11 angeschlossen, das wegen seiner neuartigen Konstruktion später genauer beschrieben wird. Das Eingangsregister 11 hat drei Stufen B , B. und B , die mit den Eingängen der Zellen 1, j und η entsprechend verbunden sind. Die Eingangs signale, d. h. Signale,

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die im Speicher zu suchen sind, werden über eine herkömmliche Eingangs-Steuer schaltung 12 auf das Register 11 gegeben.

Die Eingangs-Steuer schaltung 12 kann jede bekannte Form annehmen. Sie kann z. B. mit serieller oder paralleler Umwandlung arbeiten, wobei das Eingangssignal in serieller Form gegeben wird, oder sie kann die nötige Schaltung und Leitung paralleler Signale übernehmen. In manchen Systemen ist auch beides erforderlich. Die Eingangs-Steuerung 12 und Ausgangsregister 10 werden jedoch nicht genauer beschrieben, da sie bekannt sind.

Die Summierungsleitungen 2 > J\ · und Σ sind an die entsprechenden Entscheidungsschaltungen DU , DU. und DU angeschlossen, die zusammen

Ix m

mit einer Konstant strom- Verriegelung s schaltung 14 auf den Ausgangsleitungen M , M. und M anzeigen, welches Wort im Speicher am ehesten zu dem Wort im Eingangsregister 11 paßt. Einzelheiten der Entscheidungsschaltungen DU und der Verriegelungsschaltung 14 sind in Figur 3 gezeigt und werden in Zusammenhang mit dieser Figur beschrieben.

ROW.

Einzelne Aus gangs signale ROW ,'•'ROW werden auf die mit den Wortleitunggen W , W. und W verbundenen Auslese-Steuerleitungen über die ODER-Glieder O₁, O. und O gegeben. Die Ausgangs signale der Entscheidungs-

schaltungen DU., DU. und DU werden ebenfalls über dieselben ODER-Ii m

Schaltungen auf die Auslese-Steuerleitungen gegeben.

Durch Anlegen eines Signales an die Löschleitung von einer äußeren Quelle unter Programm-Steuerung muß der Speicher geleert werden, bevor ein neues Wort eingegeben werden kann; dabei kann jede Wortzeile geleert werden, ohne daß eine andere Wortzeile dadurch beeinflußt wird.

Die Adressierung eines einmal geladenen Speichers kann durch Überführen der Adreßdaten in das Eingangsregister 11 erfolgen. Bevor die Adreßdaten

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jedoch in das Eingangsregister 11 eingegeben werden können, müßen die Re- ; gister stufen durch Anlegen eines entsprechenden Signales an die Entleerungsleitung geleert werden. Danach wird jede der Stufen B-B auf die "Leer-

1 η

Stellung" oder "Maskenstellung", und nicht auf die Null-Stellung gebracht, dies sind Register zustände, die später noch genauer beschrieben werden. In der Leer- oder Maskenstellung kann eine Zelle nicht gelesen, bzw, beschrieben oder deren Inhalt nicht summiert werden. Wenn also eine Übereinstimmung nur in bestimmten Bitpositionen gewünscht wird, läßt man die anderen Bitpositionen im Eingangsregister 11 unter Programm-Steuerung in der Leeroder Maskenstellung stehen.

Sobald das Eingangsregister 11 geladen ist, gibt jede Zelle, deren Stellung der Stellung der zugehörigen Stufe des Registers 11 entspricht, eine Stromeinheit auf die Summierungsleitung, an welche sie angeschlossen ist. Ein vom Betriebsprogramm geliefertes Übereinstimmungs-Steuersignal wird auf die Verriegelungs schaltung 14 und die Entscheidungsschaltung DU gegeben, an welche der größte Strom angelegt wurde und die daher die genaue oder beste Übereinstimmung aufweist und ein Ausgangs signal auf der Leitung M liefert. Somit stehen über die angeschlossene ODER-Schaltung die passenden Bits dem Ausgangsregister 10 direkt zur Verfügung, Wenn das ganze Wort im Speicher einschließlich etwa maskierter Bits gewünscht wird, muß ein Auslesesignal auf das Eingangsregister 11 gegeben werden. Dieses Signal schaltet alle Speicherelemente ein und die vorher ausgewählte Leitung M verursacht ein Auslesen der entsprechenden Zeile, Nach Bee ndigung des Auslesens werden die Entscheidungsschaltungen DU DU und das Register 11 entleert, so daß eine weitere Adressierung erfolgen kann.

Durch Anlegen eines Auslesesignales an das Register 11 trad eines entsprechenden Auslese-Steuer signale s ROW über die entsprechende ODER-Schaltung kann jedes Wort im. Speicher zu jeder Zeit ausgelesen werden, -Das auf das Register 11 gegebene Auslesesignal bereitet alle ZeHeE irsi Speicher vor,

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und die Au sie se steuerung leitet dann die Signale an die vorbereiteten Zellen. Die Arbeitsweise der einzelnen Zellen und die Zusammenarbeit der verschiedenen erwähnten Signale wird aus den Beschreibungen der Figuren 2 und 3 ersichtlich.

In Figur 2 sind eine Speicherzelle C. und eine Stufe B. des Registers 11 im einzelnen gezeigt. Alle anderen Zellen und Register stufen sind mit dieser identisch und gemäß der Darstellung in Figur 1 verbunden.

Die Position B. des Eingangsregisters 11 umfaßt zwei SCR¹S 21 und 22. Die

J
Anode des Schalters 21 ist mit einer Stromquelle -KV über eine Diode 23 und über einen Widerstand 24 mit der Löschleitung verbunden, die normalerweise die Spannung +V führt. Anode und die anodenseitige Steuerelektrode sind direkt mit dem "Null"-Ausgang des Eingangsregisters für diese Stufe verbunden. Die Kathode des SCR 21 ist direkt mit einer negativen Spannungsquelle -V verbunden, und die Steuerelektrode über einen Widerstand 25 und zwei trennende Dioden 26 und 27 an die Leitungen "Null setzen" bzw. "Auslesen" angeschlossen. Der SCR 22 entspricht dem SCR 21, dessen Elektroden und zugehörigen Schaltelemente auch mit denselben Bezugsnummern bezeichnet sind. Die Anode des SCR 22 liefert das "Eins"-Ausgangssignal für die gezeigte Stufe.

Das mit den Ausgängen "O" und ¹¹I" aus ge stattetet Register B. kann eine von

vier Bedingungen oder Stellungen einnehmen. Die Aus gangs signale "O" und "1" können gleichzeitig positive Spannungen +V oder negative Spannungen -V führen. Wenn beide Ausgangs signale positiv sind, befindet sich die Stufe im Maskierungszustand. Wenn beide Ausgänge gleichzeitig negativ sind, können Daten in irgendeine Wortleitung, die ein Auslese-Steuersignal führt, gelesen werden. Außerdem können die Ausgänge "O" und "1" entsprechend negativ und positiv sein und damit die Nullstellung anzeigen, oder sie können positiv und negativ sein und damit die "Eins"-Speicherstellung anzeigen. Nor-

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malerweise gehen die Ausgangs signale ¹¹O" und "1" gleichzeitig auf eine positive Spannung, nachdem ein Impuls auf die an die Anode der SCR's 21 und 22 über die Widerstände 24 und 24¹ angeschlossene Leitung gegeben worden ist, da die Diodenklemmen 23 und 23¹ die Anöden der SCR¹S 21 und 22 an positive Spannungen legen. Danach kann das Register auf "O" gesetzt werden, indem man die an die Diode 26 für die Normalstellung gelegte Eingangs spannung "O setzen" von -V nach V ändert. Dadurch wird der SCR 21 leitend und die Anode, an der der "O"-Ausgang angeschlossen ist, nimmt die negative Spannung -V an und zeigt dadurch die "Null"-Stellung an. Die Diode 27 verhindert eine Weiterleitung dieser Einstell spannung auf den 1-Eingang, Um die Stufe in eine 1-Speicherstellung zu stellen, muß sie durch Anlegen eines negativen Impulses -V₁ an die Anode entleert werden, wodurch der SCR 21 gelöscht wird. Nach dem Entleeren wird ein Impuls "1 setzen" angelegt, d. h. die an die Diode 26 angelegte Spannung "1 setzen" wird von -V_ nach V geändert, wodurch der SCR 22 leitend wird. Dadurch geht die Anode des Schalters und die "1"-Ausgangsleitung auf die Spannung -V." und zeigt die 1-Speicherbedingung an. Auch hier bleibt der "O"-Ausgang auf +V .

Das Auslesen erfolgt ebenfalls durch Änderung der Spannung auf der Ausleseleitung von -Y nach V_. Dieser Impuls wird über die Dioden 27 und 27 auf beide SCR s 21 und 22 gegeben, wodurch beide eingeschaltet werden und ihre Anoden die Spannung -V. der Kathode annehmen und somit ein Auslesen der gespeicherten Bedingungen in jeder der SCR¹S erträglichen, die an die "O"- und "1"-Ausgänge angeschlossen sind, vorausgesetzt, daß ein entsprechendes Auslese-Steuersignal auf die auszulesende Speicherzelle gegeben wird.

Die "O"- und "!"-Ausgänge sind direkt mit den Kathoden von zwei SCr's 28 bzw. 29 verbunden. Der SCR 28 umfaßt ein Element der Speicherzelle C, während der Schalter 29 ein anderes Speicherelement der Speicherzelle C. enthält. Die Steuerelektroden der SCR's 28 und 29 sind über Widerstände 30 und 30 und Dioden 31 bzw. 31* mit der Schreibleitung W. verbunden. Die

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oboren-'Steuerelektroden der SCR s 28 und 29 sind bei dieser Anordnung nicht angeschlossen. Die Anoden sind mit der Entleerungsleitung W. durch die Wider stände 32 bzw. 32^l verbunden. Wenn Daten in die Zelle C. geschrieben werden sollen, muß ein Schreibimpuls auf die Schreibleitung W. gegeben werden, d. h. die Spannung auf dieser Leitung, die normalerweise bei -V liegt, muß auf V angehoben werden. Gleichzeitig muß die Spannung entweder auf der O-Leitung oder der 1-Leitung von +V₁ nach -V geändert werden, um die eine oder die andere Zelle zu zünden. Wenn beide Leitungen 0 und 1 auf -V stehen, sind beide Zellen gezündet und speichern somit entweder eine 0 oder eine 1. Diese Stellung kann so bezeichnet werden, da beim. Auslesen sowohl die 0 als auch die 1 als in der Zelle gespeichert erscheinen. Diese Zelle liefert ebenso wie das Register B. vier Speicher Stellungen, und zwar 01, 10

und 00 oder 11. Der Aufbau des ganzen Speichers geht aus der nachfolgenden Beschreibung genauer hervor.

Wenn ein Schreibimpuls auf die Steuerelektrode der SCR s 28 und 29 und eine Spannung -V₁ auf die Kathode des SCR 28 gegeben wird, geht die Spannung +V,

der Entleerungsleitung über den Widerstand 32 und den SCR selbst auf die Spannung -V₁ . Später kann die O-Leitung auf die Spannung +V zurückkehren, und der Leitzustand wird über die Diode 23 aufrechterhalten. Die an der Anode erscheinende Spannung reicht bei diesem Zustand jedoch nicht für ein Ausgangssignal aus. Die Bedingung für das Ausgangs signal wird später beschrieben. Was über den SCR 28 gesagt wurde, gilt in gleicher Weise für den SCR 29. Sor mit erfolgt eine Leitung von der Spannung +V , welche normalerweise von der Entleeerngsleitung geführt wird, über den Wider stand 32 , den SCR 29 zur Versorgungsspannung -V₁, wenn das "1 "-Ausgangssignal der Stufe B. auf der Spannung -V₁ liegt und ein Schreibimpuls auf die Steuerelektrode gegeben wird. Wieder wird der Leitzustand über die Diode 23 aufrechterhalten,-wenn die Spannung auf der Leitung auf +V zurückkehrt. Diese gerade beschriebene Bedingung kann natürlich unterbrochen werden, indem man die Spannung auf der Entleerungsleitung von +V auf -V, abfallen läßt und somit den Leitzustand

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unterbricht, der gemäß der obigen Beschreibung dann erst wieder hergestellt werden muß.

Bei der bisher beschriebenen Schaltungsanordnung folgt die Anode der Kathodenspannung, wenn die SCR¹S 28 oder 29 eingeschaltet sind. Die Anode spannt somit eine Diode 34 und/oder 34 vor, die über einen Widerstand 35 bzw. 35 an die Summierungsleitung 2 . angeschlossen ist, und läßt.einen Strom gleich dem Strom über den Widerstand 35 in der Summierungsleitung fließen, wenn die O-Leitung oder 1-Leitung von der Stufe B. des Eingangsregisters auf die Spannung -V geht. Wenn der SCR 28 auf ¹¹O¹¹ gestellt wurde und zur Stromquelle +V leitet und die Leitung ¹¹O" negativ wird, wird eine Stromeinheit über den Widerstand 35 an die Leitung YJ . geliefert. Wenn andererseits der SCR 29 auf "1" gesetzt wird und leitet, wird dieselbe Stromeinheit über den Widerstand 35 und die Diode 34¹ auf die Summierungsleitung J^. gegeben, wenn die Leitung 1 negativ wird. Wenn beide SCR gesetzt sind und leiten und entweder die "O"-Leitung oder die "!"-Leitung der Stufe B. auf die negative Spannung -V₁ geht, wird eine Stromeinheit abgegeben. Ebenso werden zwei Strom

einheiten auf die Summierungsleitung ^₁ gegeben, -wenn beide Schalter gesetzt sind, leiten und die Leitungen "0" und "1" der Stufe B. auf die Spannung -V. gehen. Diese Bedingung ist normalerweise nicht programmiert, kann sich je- W doch in bestimmten Fällen als nützlich erweisen und verwendet werden. Wenn

kein SCR gesetzt ist, wird ungeachtet des Potentials auf den Leitungen "0" und "1" vom Eingangsregister B. kein Strom geliefert.

ftf

Die Anode des SCR 28 ist mit der Steuerelektrode eines Transistors 37 über eine Diode 38 verbunden und die Auslese-Steuerleitung ist an die Steuerelektrode des Transistors 37 über eine Diode 39 angeschlossen. Die Steuerelektrode ist über einen Widerstand 40 an die Stromquelle -V_ angeschlossen. Die Dio-

Ct

den 38 und 39 und der Widerstand 40 gehören zu einer UND-Schaltung das an die Steuerelektrode des Transisitors 37 angeschlossen ist. Somit wird der · " Transistor 37 nur eingeschaltet, wenn die Anode des SCR 28 und die Auslese-

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Steuerleitung gleichzeitig die Spannung -V₁ führen. Die Auslese-Steuerleitung führt normalerweise die Spannung +V und daher macht sich die an der Anode dee SCR¹S 28 erscheinende Spannung -V. an der Steuerelektrode nur bemerkbar, wenn die Auslese-Steuerung auf -V₁ schaltet. Eine identische Gruppe von Bauteilen mit denselben Bezugsnummern wird in Verbindung mit SCR 29 zur Übernahme derselben Funktionen verwendet.

Der Klarheit halber wird hier die Arbeitsweise des Eingangsregisters B.

und der Speicherzelle C. wiederholt. Wenn die Spannung der Entleerungsleitung von +V auf -V gesenkt wird, wird die Stromleitung durch die SCR s 21 und 22 unterbrochen. Die Ausgangsleitungen ¹¹O" und "1" gehen auf +V . Dadurch ist der Maskierungszustand der Registerstufe festgelegt. Wenn die Stufe eine ¹¹O" speichern soll, wird die Spannung der "0" -Setzleitung von -V auf V_n nach dem Entleeren geändert. Dadurch wird die Leitung durch den SCR 21 festgelegt, die aufrechterhalten wird, nachdem V absinkt und das 0-Ausgangssignal bei einer Spannung -V liegt. Wenn die Stufe nach dem Entleeren auf "1" gesetzt werden soll, wird die Spannung auf der ^M 1"-Eingangsleitung von -V auf V_n verändert und die Anode des SCR 22 geht von+V nach -V . Wenn der Speicher ausgelesen werden soll, ändert sich die Spannung auf der Leseleitung von -V nach V_n, wodurch beide SCR¹S 21 und 22 leitend werden und die ¹¹O"-Ausgangsleitung sowie die "1"-Ausgangsleitung von +V nach -V gehen. Wenn Daten in die Zelle C.. geschrieben werden sollen, werden sie, wie oben gesagt, zuerst in die Stufe B. geschrie-

ben und es wird ein Schreibsignal auf die Schreibleitung W. gegeben, wodurch der eine oder der andere SCR leitend wird, abhängig von der Art der in das Eingangsregister gegebenen Daten,Bei einem nachfolgenden Vergleich für Adressier zwecke werden die zur Adressierung benutzten Daten in die B.-Position sowie alle anderen Positionen des Registers gegeben. Diese Daten werden mit der Stellung der SCR¹S 28 und 29 verglichen. Wenn z. B. eine Null in das B.-Register gesetzt wird und der SCR 28 vorher gesetzt wurde, wird eine Stromeinheit auf die Summierungsleitung 2 · gegeben, wenn die

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"O"-Leitung von der Zelle B. die Anode des SCR 28 auf eine Spannung -V₁ treibt. Dadurch wird die Diode 34 vorwärts vorgespannt und eine Stromeinheit durch den Widerstand 35 gezogen. Wenn andererseits eine Eins in das Register B. gesetzt wird, wird kein Strom auf die Leitung^} . für fliese Speicherstufe und das Register gegeben, da der Schalter 29 abgeschaltet ist und eine negative Spannung auf der Einer-Leitung die Diode 34 nicht vorwärts vorspannt. Somit kann kein Strom von dieser Stelle auf der Leitung2 ■ addiert werden.

Wenn ein ganzes Wort und nicht nur die übereinstimmenden Bits ausgelesen werden sollen, werden die Auslese-Steuer-Leitung und die Ausleseleitung zum Eingangsregister 11 gleichzeitig erregt, wodurch eine negative Spannung -V gleichzeitig auf die Anoden der Dioden 38 und 39 oder 38* und 39* gegeben wird unter der Vor raus Setzung, daß einer der beiden SCR s 28 oder 29 vorher gesetzt wurde und somit ein Ausgangssignal auf die Null-Leitung oder die "1"-Leitung gibt. Wenn die SCR's 28 und 29 beide gesetzt sind, erscheint auf beiden Leitungen ein Ausgangssignal. Wenn keiner der beiden SCR¹S 28 und 29 gesetzt ist, hat das gleichzeitige Anlegen der Spannungen an die Auslese-Steuer-Leitung und die Ausleseleitung keinen Einfluß auf die "O"-Ausgangs-Leitung und die-"1"-Ausgangsleitung von der Zelle C...

In Figur 3 sind eine Konstantstrom-Verriegelungsschaltung 14, eine Entscheidung sschaltung DU und ein ODER-Glied O. gezeigt. Die anderen Entscheidungsschaltungen DU und ODER-Glieder O. sind identisch und in der in Figur. 3 gezeigten Art untereinander verbunden.

DieJKonstantstrom-Verriegelungsschaltung enthält einen Transistor 41, dessen Emitter über einen Widerstand 42 an eine Spannungsquelle +V angeschlossen ist. Die Basis des Transistors 41 ist über eine Diode 43 mit der Spannungsquelle +V und über einen Widerstand 44 mit Erdpotential verbunden. Der _A Kollektor des Transistors 41 ist an eine allen Entscheidungsschaltungen ge-

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BAD ORiOfNAL

meinsame Leitung 47 angeschlossen. Die Leitung 47 ist an den Kollektor eines NPN-Transistors 45 angeschlossen, dessen Basis mit der Vergleich-Steuerleftung über einen Widerstand 46 und dessen Emitter direkt mit einer Spannungsquelle -V verbunden ist. Die Vergleich- oder Übereinstimmungs-Steuerleitung führt normalerweise eine Spannung V_n, die auf -V abgesenkt wird, sobald eine Übereinstimmung herzustellen ist. Liegt die Basis des Transistors 45 bei 0 Volt dann ist er leitend und der Kollektor desTransistors 41 und die Leitung 47 werden auf der Spannung -V gehalten. Wenn die Spannung -V₁ auf der allen Ent scheidungs schaltungen gemeinsamen Leitung liegt, werden Vergleiche in der Ent scheidungs schaltung verhindert.

Wenn die Übereinstimmungs-Steuerspannung sich nach -V_ verschiebt, wird

Ut

der Transistor 45 abgeschaltet und die am Transistor 41 liegende negative Spannung abgenommen. Der Spannungsabfall über der Diode 43 wird als Bezugsspannung verwendet und setzt den Wert des durch den Transistor 41 fließenden Stromes fest. Außerdem setzt er einen oberen Spannungspegel für die gemeinsame Verriegelungsleitung 47 fest. Die Spannung der Verriegelungsleitung 47 liegt nach Freigabe von der Klemm spannung -V aufgrund des durch den Transistor 41 fließenden Stromes zwischen 0 V und +V Volt mit einem absoluten oberen Grenzwert, der mindestens bei +V Volt liegt. Die tatsächliche Spannung auf der gemeinsamen Verriegelungsleitung 47 wird durch den Strom bestimmt, der in die Summierungsleitungen \^ bis ^J gezogen wird und die tatsächliche Spannung ist etwas positiver als die an der Summierungsleitung mit der höchsten Anzahl von Übereinstimmungen erscheinende Spannung.

Die Summierungsleitung für jedes Wort im Speicher ist mit ihrer eigenen Entscheidungsschaltung verbunden. Sie ist an die Basis des Transistors 48 und an eine Spannungsquelle für +V über einen Widerstand 49 angeschlossen. Es ist nur ein Widerstand 35 in der Wortleitung W. dargestellt, und dieser bildet in Verbindung mit den anderen über entsprechend vorgespannte Dioden 34 und

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34 parallel an die Spannungsquelle für -V über einen leitenden SCR 28 oder 29 gelegten Widerständen einen gleichwetigen Widerstand, der in Verbindung mit dem Widerstand 49 die Spannung an der Basis des Transistors 48 steuert. Die Spannung und der Wert der Widerstände 49 und 36 können so gewählt werden, daß eine Mindestanzahl von Positionen auf jeder Wortleitung übereinstimmen muß, um den Transistor 48 leitend zu machen. Da die an den Emitter des Transistors 48 angeschlossene Stromquelle begrenzt ist, ist die Spannung auf der Verriegelungsleitung 47 eine Funktion der Summierungsleitung, die die größte Anzahl von Übereinstimmungen liefert und somit wird nur einer der Transistoren 48 in der Entscheidungsschaltung eingeschaltet, wenn sich die Summen auf allen Leitungen voneinander unterscheiden. Die Schaltung kann durch entsprechende Wahl des Widerstandes 42 so ausgelegt werden, daß zwei Transistoren 48 eingeschaltet werden, wenn die Summierung auf zwei SummierungsleitungenH identisch ist oder innerhalb bestimmter vorgegebener Werte liegt.

Her Kollektor des Transistors 48 ist an die Steuerschaltung eines SCR¹S 50 mittels eines Widerstandes 58 und durch einen weiteren Widerstand 59 an die Spannungsquelle für -V angeschlossen. Die Anode des SCRs 50 ist über einen Widerstand 51 mit der Entleerungsleitung verbunden, die normalerweise eine Spannung +V führt und auf die Spannung -V umgeschaltet wird, wenn die Stellung des SCR¹S 50 gelöscht werden soll.

Die anodenseitige Steuerelektrode des SCR s 50 ist mit der Anode verbunden und die Kathode ist an die Spannungsquelle für -V angeschlossen. Die beiden Steuer elektroden sind durch eine Diode 52 an die Versorgungs spannung +V angeschlossen. Somit geht die Anode auf die Spannung -V₁ und die Diode 52 wird rückwärts vorgespannt, wenn der SCR durch Leitung des Transistors 48 leitend wird und der Spannungsabfall über dem Widerstand 59 ausreicht, um den SCR einzuschalten. Wenn die Stellung des SCR¹S 50 durch Anlegen eines Spannungsimpuls es -V. an die Anode von der Löschleitung gelöscht wird,

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wird die Anode über die Diode 52 an die Spannung +V geklemmt.

Die Anode des SCR 50 ist mit der Leitung M. verbunden, die ihrerseits wieder an einen Eingang des ODER-Gliedes O. angeschlossen ist, dessen anderer Eingang mit der Leitung W. verbunden ist, welche unter Programmsteuerung des Wortes "i" für das Auslesen sorgt, d. h. das Auslesen der Leitung "i" kann entweder durch Einschalten der Auslesesteuerleitung über die Leitung M. oder über die unter Programmsteuerung getrennt erregte Leitung W. erfolgen.

Die Leitung M. ist mit der Kathode der Diode 53 verbunden, die mit der Diode 54 und dem Widerstand 55 eine ODER-Schaltung bildet. Die ODER-Schaltung ist an die Basis eines Transistors 56 angeschlossen, der als Emitterfolgeschaltung die Auslese Steuerleitung speist, die vorher im Zusammenhang mit den Figuren 1 und 2 beschrieben wurde. Der SCR 50 wird normalerweise unter Programmsteuerung zurückgestellt, nachdem entweder die übereinstimmenden Bits gemäß obiger Beschreibung ausgelesen sind oder nachdem das Auslesen durch Anlegen des entsprechenden Auslese signale s an das Eingangsregister gemäß obiger Beschreibung eingeleitet wurde.

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Claims (8)

PATENTANSPÜCHE

1. Assoziativer oder kennwortadressierter Speicher mit den Speicherzellen des Kennwort- und/oder des Datenteils zugeordneten Vergleichseinrichtungen, die nach dem Vergleich der gespeicherten Kennworte und/ oder Datenworte oder Teilen hiervon mit einem Suchwort Ausgangs signale abgeben, die für die Übereinstimmung oder Nichtübereinstimmung

™ kennzeichnend sind, dadurch gekennzeichnet, daß durch Vergleich verschiedener diskreter Aus gangs signale, z. B. Strom- oder Spannungs-Einheiten, die durch den Zellengruppen oder Wortleitungen (W) zugeordnete summierende Schaltungen (DU) zum Vergleich mit dem Suchwort an die Vergleichs schaltungen abgegeben werden, der Grad der Übereinstimmung festgestellt wird und daß daraufhin eine Auswahlschaltung die Wortleitung (W) oder Zellengruppe mit der besten Übereinstimmung auswählt.

2. Assoziativer oder kennwortadressierter Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Bitstellen einer Zellengruppe,

P die mit einer gemeinsamen Leitung (z. B. Wortleitung) verbunden sind,

je nach Übereinstimmung mit den entsprechenden Bitstellen im Suchwort Ausgangs signale abgeben oder nicht, die auf mit allen Zellen einer Gruppe verbundene summierende Schaltung (DU) gelangen, der eine Entscheidungs- bzw. Auswahlschaltung zur Auswahl der Zellengruppe mit der besten Übereinstimmung nachgeschaltet ist.

3. Assoziativer Speicher nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bit stellen oder Zellen des Kennwort- und/oder Datenteils eines Wortes mit den Bitstellen des Suchwortes parallel verglichen werden und daß der Entscheidungs- oder Auswahlschaltung die Ausgangssig-

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nale der summierenden Schaltungen (DU) zur Auswahl der Wortleitung mit der besten Übereinstimmung nacheinander zugeleitet werden,

4. Assoziativer Speicher nach, den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der bitsweise Vergleich des Kennwort- und/oder des Datenteils eines Wortes im Speicher als auch die Auswahl der Wortleitung mit der höchsten Übereinstimmung parallel erfolgt.

5. Assoziativer Speicher nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die summierende Schaltung (DU) eine Konstantstromquelle und Ent scheidung s schaltung enthält, die ein Ausgangs signal liefert, wenn die mit ihr verbundene summierende Schaltung ein größeres Ausgangssignal liefert, als eine andere der summierenden Schaltungen.

6. Assoziativer Speicher nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherzellen (C) sowohl des Eingangsregisters (11) als auch des eigentlichen Speicherteils aus zwei miteinander verbundenen Vierschicht-Transistoren (21 und 22) bestehen.

7. Assoziativer Speicher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß den Ent scheidungs schaltungen (DU) aller Wortleitungen (W) eine gemeinsame Steuerschaltung (14) zugeordnet ist, die vom Programm einer Datenverarbeitungsanlage gesteuert die Auswahl einer Wortleitung mit einem gewünschten Grad der Übereinstimmung mit dem Suchwort steuert.

8. Assoziativer Speicher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl im Eingangsregister als auch in einer Wortzeile des Speichers einzelne Bitstellen maskiert werden.

909838/1302

Docket RA 9-68-001

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