DE1959480A1 - Einrichtung zur Datenuebertragung - Google Patents
Einrichtung zur DatenuebertragungInfo
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Description
IBM Deutschland Internationale Büro-Maschinen Gesellschaft mbH
Böblingen, 17. November 1969 jo-sc
Anmelderin:
International Business Machines Corporation, Armonk, N.Y. 10504
Amtliches Aktenzeichen:
Ne uanme1dung
Aktenzeichen der Anmelderin: Docket PO 968 035
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur übertragung von
Daten von einer Anzahl Datenquellen zu einer Benutzungseinrichtung,
mit einer variablen Vorrangsteuerung zur Berücksichtigung der von den Datenquellen abgegebenen Datenbereitschaftssignale»
Bei zyklischen Datenspeichern werden im allgemeinen Datenberaitschaftssignale
als Hilfsmittel benutzt, um die Verwendung eines gemeinsamen-!'anales während des durch die zyk-~
lische Natur des Speichers bedingten Auftretens von Umlauf Verzögerungen
einzuschränken. In Platterispeichersystemen beispielsweise
können Vorgänge für das Aufsuchen von Datensätzen auf mehreren Plattenspeichern gleichzeitig durchgeführt
werden, indent, bai jedem Platten*.· osiicner. die -gewünschte
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Satzadresse in ein in jedem Plattenspeicher vorhandenes Adressenregister
eingespeichert wird. Jeder Zugriffsmechanismus wird dann auf die betreffende Spur gesteuert, die den gewünschten
Datensatz enthält. Nach Abschluss der Einstelloperation müssen dann die Leseschaltungen solange auf die Platte warten, bis sie
sich auf die Winkelposition des gewünschten Satzes eingestellt hat, dessen Adresse im Adressenregister gespeichert ist. Die
Winkelposition der gewünschten Datensätze in den einzelnen Platten-
^ speichern können bezüglich ihrer zugeordneten Leseköpfe unterschiedlich
sein. Beispielsweise kann sich im Speicher A der gewünschte Datensatz auf der gegenüberliegenden Seite des Lesekopfes
befinden, während er sich im Speicher B vielleicht gerade unter dem Lesekopf befinden kann.
Die Zugriffszeit wird durch ein Verfahren verbessert, das als "Datensatsbereit" bekannt ist, und das den ersten unter dem Lesekopf
erscheinenden Datensats, der einer Datenbereitschaftsleitung zugeordnet ist, überträgt» Nach diesem Verfahren wild die gewünschte
Adresse mit dem Inhalt eisie-s Sählers verglichen, der aufeinanderfolgende
SähliiL'gsn vornimmt, die der Winkelposition der Platte entsprechen«,
fcrü'i der Zähler und die gewünschte Adresse gleich sind,
ψ befindet sich die gewünschte Adresse unter dem Lesekopf des betreffenden
Plattenspeichers. Dadurch entsteht auf einer Datenbersitschaftsleitung
ein Signal. Die Datenbereitschaftsleitungen aller Plattenspeicher werden bei diesem ¥erfahren über einen gemeinsamen
Kanal abgetastet. WeRn von dem Abtaster eine erregte
rifStsxibisreit^slv'ftßloi.tiing festgestellt wir<3? hält er an und die
Daten wezäen fob dein dieser Batenbereitschaftsieitung zugeordneten
Plattenspeicher fibertragen. Am Ende der Datenübertragung läuft der
Abtr*ster wieder an und wird auf einer anderen Datenbereitschaftsieitung
.stillgesetzt, wenn er ein entsprechendes. Kennsignal feststellt.
Bei den bekannten Systemen ist es daher möglich, daß eier featensatz
des Speichers A bedient wird, während gleichzeitig der
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Datensatz des Speichers B unter dem Lesekopf dieses Speichers vorbeiläuft. Wenn der Abtaster dann wieder mit seinen Abtastungen
beginnt, führt die Datenbereitschaftsleitung des Speichers B kein Signal mehr, so daß der Datensatz des Speichers B nicht übertragen
wird. In der Zwischenzeit läuft der Abtaster weiter und kehrt möglicherweise wieder zur Abtastung des Speichers A zurück.
Wenn eine zweite Datenübertragungsanforderung von de** Speicher A
herausgegeben wurde und wenn der gewünschte zweite Datensatz unter dem Lesekopf erscheint, stellt der Abtaster das "Datenbereit"-Signal
auf der Datenbereitschaftsleitung dieses Speichers fest und hält wieder an, bevor der Speicher B bedient wurde. Abhilfe kann
hier mit einer Einrichtung für variable Vorrangsteuerung geschaffen werden.
Einrichtungen zur Datenübertragung mit variabler Vorrangsteuerung sind an sich bekannt. So ist beispielsweise in der U.S.-Patentanmeldung
3 303 457 ein Steuersystem für eine multiplexe Datenübertragung beschrieben, bei dem die Daten über einen gemeinsamen
Kanal übertragen werden. Während jedes Abtastintervalles wird nur derjenige Datenabschnitt übertragen, für den jeweils das kürzeste
Verfügbarkeitskriterium besteht. Bei diesem System werden Taktsignale zur Messung der verbleibenden Verfügbarkeit von Daten für
jede Eingabevorrichtung verwendet, die das System so steuern, daß jeweils in jedem Zeitintervall derjenige Datenabschnitt übertragen
wird, der nur noch die geringste Zeit verfügbar sein wird.
In der U.S.-Patentschrift 3 333 252 ist ferner ein zeitabhängiges
Vorrangsteuersystem beschrieben, in dem ein Vorrangwert bestimmten Programmen oder Ein-/Ausgabeoperationen zugeteilt wird, die im
Hauptspeicher eines Datenverarbeitungssystems gespeichert sind. Bei dieser Vorrangsteuerung wird ein "DatenbereitH-Bit mit Hilfe einer
besonderen Schaltung gesetzt, um anzuzeigen, wenn das bestimmte Programm oder die bestimmte Operation für ihre Durchführung bereit
ist. Für das Herabzählen von der höchsten zur niedrigsten Priorität, d.h. zur Verringerung des Prioritätsranges wird ein Zähfer verwendet.
Die fortschreitenden Zählergebnisse werden hierbei mit der
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vorliegenden Priorität aller Wörter verglichen, deren "Bereit"-Bit
eingestellt wurde. Bei einem festgestellten Vergleich wird dann dieses Wort übertragen oder diese Operation ausgeführt.
Der Vorrang aller Operationen wird also dadurch erhöht, daß die vorliegende Priorität aller Wörter um feste Intervalle herabgezählt wird.
Die bekannten Einrichtungen zur Datenübertragung von mehreren Speichern zu einer Benutzungseinheit besitzen den Nachteil, daß
φ in ihrem System nicht ausgeschlossen werden kann, daß für eine
Reihe von Umläufen eines Speichers, dieser Speicher .nicht bedient
wird. Es kann im schlimmsten Falle sogar vorkommen, daß ein Speicher niemals bedient wird, wodurch letztlich seine Daten verlorengehen.
Auch die bisher bekanntgewordenen Vorrangsteuerungen bei der
Datenübertragung besitzen Nachteile» Diese Nachteile betreffen
vorwiegend den technischen Aufwand, der für bestimmte Anwendungen dieser Vorrangsteuerungen, beispielsweise in Datenverarbeitungssystemen der eingangs erwähnten Artf zu hoch ist.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung die genannten Nachteile zu ™ beseitigen. Für eine Einrichtung zur Übertragung von Daten von
einer Anzahl Datenquellen zu einer Benutzungseinrichtung mit einer
variablen Vorrangsteuerung zur Berücksichtigung der von den Datenquellen abgegebenen Datenbereitschaftssignale,, besteht die Erfindung
darin, daß für jede Datenquelle eine von einem zu den Datensignalen
synchronen Steuertakt gesteuerte Steuerschaltung vorgesehen ist, die einen bistabilen Schalter ein definiertes Zeitintervall
(T) vor Erscheinen der Daten am Ausgang der Datenquelle einstellt und nach einem, gegenüber dem ersten kürzeren Zeitintervall
(T1) wieder zurückstellt, wobei das Ausgangssignal des bistabilen
Schalters das Datenbereitschaftssignal darstellt, daß ferner in-der Benützungseinrichtung ein Abtaster vorgesehen ist,
der die Datenquelle auf Vorrangbasis nach Datenbereitschaftssignalen
abtastet und nur eine Datenquelle für die Übertragung
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berücksichtigt und daß schließlich eine weitere Schaltung vorgesehen
ist, die mit dem Einstellzweig des bistabilen Schalters verbunden ist und den Einstellzeitpunkt bei Nichtberücksichtigung
des eigenen Datenbereitschaftssignales von Speicherzyklus zu Speicherzyklus um je ein festes Zeitintervall (T) vorverlegt und
somit den Vorrang nach höherer Dringlichkeit verschiebt.
Weitere Merkmale und vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen
der Datenübertragungseinrichtung nach der Erfindung sind dem Unteranspruch zu entnehmen.
Der mit der Erfindung erzielbare Vorteil betrifft vor allem Speichersysteme für Direktzugriff, da auf sehr wirkungsvolle Weise
das Problem des verlorengehenden Datenbereitschaftssignals gelöst wird, das in Systemen auftritt, in denen viele Speicher für Direktzugriff
an einen gemeinsamen Kanal angeschlossen sind. Ein weiterer
Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sie eine verbesserte Vorrangsteuerung bei geringem Aufwand und niedrigen Kosten ermöglicht,
die zudem den Datendurchsatz nur unwesentlich verringert.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindimg anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigern
Fig. 1 Das Blockschaltbild eines Datenverarbeitungs-·
systems, in das die Erfindung eingebaut ist und
FLg. 2 ein Zeitdiagrainm zur Erläuterung der Datenübertragungen
für drei Datenquellen.
Wie Figur 1 zunächst zeigt, besitzt, das Datenverarbe.itimgs.oystein
Datenquellen 10 (1 bis n), die zur Datenspeicherung vorgesehen sind. Die Daten wurden entsprechend der zyklischen operation der
angeschlossenen Datenquellen auf der Ausgangsleitung 12 sequentiell
zur Verfügung gestellt. Eine Datenquelle kann beispieIsweise ein
Magnettrommelspeicher, ein Magnetbandspeicher, ein Magnetplattenspeicher, ein Laufzeitspeicher, ein bistabiler Speicher
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(beispielsweise aus Transistoren, Magnetkernen usw., bei dem die Daten am Ausgang 12 in einer zyklischen oder umlaufenden Weise
zur Verfügung gestellt werden), ein Schieberegister, eine Signalübertragungsleitung oder eine ähnliche Einrichtung sein, in der
Daten am Ausgang 12 in zyklischer oder umlaufender Weise zur Verfügung gestellt werden.
Mit den auf der Leitung 12 erscheinenden Daten sind Taktimpulse
14 synchronisiert, welche einen Folgeadressenzähler 16 weiterschalten. Die Zeitimpulse 16 können beispielsweise mit Hilfe
einer Taktspur erzeugt werden, wenn es sich bei dem Speicher um einen Magnetplatten- oder Magnettrommelspeicher handelt. Die Zeitimpulse
können aber auch von anderen geeigneten Taktgebern erzeugt werden, die diese Impulse in enger Beziehung zu den auf der Ausgangs
leitung 12 auftretenden Daten generieren. Das Datenverarbeitungssystem
der Fig. 1 besteht ferner aus einer Benutzungseinrichtung 18> die Steuersignale erzeugt, um den Datentransfer
zwischen den Datenquellen IO und der Benutzungseinrichtung 18 zu steuern. Ferner ist eine Satsadressenleitung 2O für die übertragung
der Adresse e±«©s g<ä"si!?ischten Datensatzes über die Subtraktoren
22 wxä 24 si? den Registern 26 und 28 vorgesehen. Die
Ausganges ignaie der Register 26 und 28 werden mit dem Inhalt des
Folgeadressenzählers 16 mit Hilfe der, EXKLUSIV ODER-Schaltungen 30 und 32 verglichen. Die Äusgangssignale dieser EXKLUSIV ODER-Schaltungen
steuern die Ein- und Rückstelleingänge der VerriegelungssehaLlung
34 für die Anzeige "Datensatζ-Fertig". Das System
,enthält weiter eine Reihe von patenabtastleitungen 36, mit deren
Hilfe die u&fcen £u dar Be^ui-sangsein-richtung durch Erregung der
Afotastleicang übertragen werden, .
Kur Erläuterung wird mm angenommen, daß die Daten in der Datenquelle
IO in aufeinanderfolgenden Bereichen gespeichert sind,
wobei jeder Bereich eine Satzadresse besitzt* .Aus «fen übertragenen
Taktimpulsen 14 erzeugt der Folgeadressenzähler 16 s
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BAD ORfGINTAL
Permutationen, die den sequentiellen Satzadressen der Daten entsprechen,
wenn die Daten am Ausgang 12 zur Verfügung gestellt werden. Bei einem Magnetplatten- oder Magnettrommelspeichersystem
können die Taktimpulse mit Hilfe einer Taktspur erzeugt werden, die mit Hilfe eines subtraktiven Materialprozesses (z.B. Ätzen)
auf der Oberfläche des Speichermediums aufgebracht ist. Die Benutzungseinrichtung
18 überträgt eine Darstellung der gewünschten Satzadresse auf die Satzadressenleitung 20. Diese Adresse, die
eine Zahl darstellt, wird von dem Subtraktor 22 um den Zahlenwert 2 vermindert und in das A-Register 26 übertragen. Mit Hilfe des
Subtraktors 24 wird die Adresse ferner auch um die Zahl 1 vermindert
und in das B-Register 28 übertragen. Wenn der Folgeadressenzähler
16 den gewünschten Datensatz anzeigt, dann erscheinen die an diesem Speicherbereich gespeicherten Daten auf der Datenausgangsleitung
12. Zwei Adressen vor diesem Punkt sind die Inhalte des Folgeadressenzählers 16 und des A-Registers 26 gleich, so
daß nun von der Vergleichsschaltung 30 ein Ausgangssignal erzeugt
wird, das die Verriegelungsschaltung 34 für die Anzeige "Datensatz-Fertig" einstellt. Eine Satzadresse vor der gewünschten
Adressenaeit stimmt der Inhalt des B-Registers und des Folgeadressenzählers 16 überein, so daß die Verriegelungsschaltung 34 durch
ein Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 32 zurückgestellt wird. (Das gleiche Resultat kann auch dadurch erzielt werden, daß ein
Zähler 16 vorgesehen wird, der eine um 1 höhere Adresse angibt, als die wirkliche Adresse und ferner ein Subtraktor 22 verwendet
wird, der um den Wert 1 vermindert).
Die Benutzungseinrichtung 18 enthält eine Prioritätsschaltung, wie
beispielsweise einen Abtaster zur überprüfung aller "Datensatz-Fertig"-Leitungen
1 bis n, um festzustellen, ob eine der Datenquellen
Daten für den Datentransfer zu?Verfügung stellt. Wenn
der Abtaster feststellt, daß eine der IfDatensatz-E'ertig"-Leitungen
erregt ist, dann erzeugt die Benutzungseinrichtung ein Signal auf der Abtastleitung 36, das zeitlich mit dem Signal auf der
lfDatensatz-Fertig"-Leitung koordiniert ist. Dieses heißt, daß der
Abfall des Signalpegels auf der "Datensatz-Fertign-Leitung anzeigt,
daß sich der gewünschte Datensatz unter dem Lesekopf befindet.
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BAD ORIGIN^' IO ^V:
An dieser Stelle erregt die Abtastleitung die UND-Schaltung 38,
so daß die Daten auf der Leitung 12 zu der Benutzungseinrichtung übertragen werden. *
Das Signal auf der Abtastleitung 36 stellt die Register 26 und 28
für die nächste Operation auf O zurück. Die Leitung bleibt jedoch
solange erregt, bis alle Daten auf der Leitung 12 übertragen
wurden. Der Zeitabschnitt für den Datentransfer hängt von der Art der Datenquelle ab, d.h. von der Satzlänge der Daten, die auf der
Leitung 12 erscheinen.
Das Zeitdiagranun in Fig. 2 erläutert beispielsweise die Datenübertragung
für drei Datenquellen. Es sind in dieser Figur drei Zyklen dargestellt, von denen jeder in acht Zeitabschnitte unterteilt ist.
Die Datenquellen sind für synchrone Arbeitsweise dargestellt, sie können aber in der Praxis auch asynchron betrieben werden.Es sei einmal
angenommen, daß die Benutzungseinrichtung 18 einen mit A bezeichneten
DatensatzV8§r Datenquelle Nr. 1, einen Datensatz B
von der Datenquelle Nr. 2 und einen Datensatz C von der Datenquelle Nr. 3 angefordert hat. Ein Abtaster in der Benutzungseinrichtung
tastet die "Datensatz-Fertig"-Leitungen 1, 2 und 3 ab bis er eine erregte Leitung feststellt. Die erste Leitung, die er nun
feststellt, ist im Falle des Beispiels der Fig. 2 dem Datensatz C zugeordnet. Der Datensatz C ist in einem Speicherbereich gespeichert,
der als erster unter dem Lesekopf vorbeiläuft. Die erste Satzübertragung ist daher (in Fig. 2 dargestellt als Satzübertragung) der
Datensatz C, der am Ende des mit C bezeichneten Satz-Fertig-Slgnals
Nr. 3 erscheint. Am Ende der Satzübertragung nimmt der Abtaster
seine Abtastoperation wieder auf und stellt fest, daß die Satz-Fertig-Leitung 1 erregt ist. Daher wird am Ende des Satz-Fertig-1-Signals,
das mit A bezeichnet ist, der Datensatz A zu der Benutzungseinrichtung übertragen. Daher folgt während des Zyklus 1 die Übertragung
des Satzes A der Übertragung des Satzes C. Nach dem Abschluss der Übertragung des Satzes A ist während des ersten Zyklus
keine Satz-Fertig-Leitung mehr erregt, da die Sätze A und C gelesen wurden und der Satz B sich nicht mehr länger in einer Position
befindet wo er gelesen werden könnte. Der Abtaster fährt
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aber fort die Satz-Fertig-Leitungen während des zweiten Zyklus
abzutasten, so daß er nun die dem Satz D zugeordnete Satz-Fertig-Leitung erregt findet. Daher wird der SatzD als nächster zu der
Benutzungseinrichtung übertragen. Da der Satz B im zweiten Zyklus zur gleichen Zeit auftritt, zu der der Satz D gerade dabei ist
gelesen zu werden, wird die Satz-Fertig-Leitung 2 wieder übersprungen.
Wenn die Abtastungen dann wieder aufgenommen werden, dann ist die nächste erregte Leitung, die der Abtaster feststellt diejenige,
die dem Satz E, d.h. der Satz-Fertig-Leitung 3 zugeordnet ist.
Wie in Fig. 2, im Zyklus 2, zu sehen ist, wurde das Signal der Satz-Fertig-Leitung
2 gemäß der Erfindung verlängert (als gestrichelte Linie dargestellt), so daß seine Vorderflanke einen
Zeitabschnitt früher beginnt. Nach dem Ende des zweiten Zyklus wird, da der Datensatz B noch immer nicht von der Datenquelle Nr.
übertragen wurde, die Vorderflanke des Signals auf der Satz-Fertig-Leitung
Nr. 2 erneut um einen Zeitabschnitt vorverlegt.Daher ist im Zyklus 3 der Satz B der erste, der vom Abtaster festgestellt
wird, obwohl der Datensatz F in einer früheren zeitlichen Position gespeichert ist, als der Datensatz B,da die Vorderflanke des Signals
auf der Satz-Fertig-Leitung Nr. 2 um zwei Adressenperioden vorverlegt wurde. In den bisher bekannten Systemen würde der Satz F
als nächster gelesen und der Datensatz B wieder übersprungen werden, so daß die Daten verlorengehen würden. Durch die Verwendung der Einrichtung
gemäß der Erfindung wurde jedoch die Priorität des Datensatzes B erhöht, so daß seine Priorität sich gegenüber der Priorität
des Satzes F durchsetzt, und die nächste Satzübertragung im Zyklus 3 den Datensatz B berücksichtigt. Die Datensätze G und F
werden dann nacheinander in den Zyklen 4 und 5 übertragen.
Die Vorverlegung des Einstellsignales für die bistabile Schaltung
(Verriegelungsschaltung 34) um einen Zeitabschnitt wird über den f1 )- Subtraktor 23 durchgeführt. Hierzu erzeugt der Zähler 16 für
die Folgeadresse für jeden Speicherzyklus eine Indexmarke, die zu
dem (-1)·- Subtraktor 23 Übertragen wird, der die im A-Register 26
gespeicherte Adresse um den Wert 1 vermindert. Auf diese Weise wird
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von Speicherzyklus zu Speicherzyklus der Einstellzeltpunkt für die
Verriegelungsschaltung 34 um einen Zeitabschnitt vorverlegt und auf
diese Weise der Vorrang zu dringIichereren Werten hin verändert.
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Claims (2)
1. Einrichtung zur übertragung von Daten von einer Anzahl von Datenquellen zu einer Benutzungseinrichtung,
mit einer variablen vorrangsteuerung zur Berücksichtigung der von den Datenquellen abgegebenen Datenbereitschaftssignale, dadurch gekennzeichnet, daß
für jede Datenquelle eine, von einem zu den Datensignalen synchronen Steuertakt (14; Fig. 1), gesteuerte Steuerschaltung (16 ,22, 24, 26, 28, 30, 32) vorgesehen ist,
die einen bistabilen Schalter (34) ein definiertes Zeitintervall (2 T) vor Erscheinen der Daten am Ausgang (12)
der Datenquelle (10) einstellt und nach einem, gegenüber dem ersten kürzeren Zeitintervall (T) wieder zurückstellt, wobei das Ausgangssignal des bistabilen
Schalters das Datenbereitschaftssignal darstellt, daß ferner in der Benutzungseinrichtung /sxn Abtaster vorgesehen ist, der die Datenquellen auf Vorrangbasis auf
Bereitschaftssignale abtastet und nur eine Datenquelle für die Übertragung berücksichtigt und daß schließlich
eine weitere Schaltung (23) vorgesehen ist, die mit dem Einstellzweig des bistabilen Schalters verbunden ist und
den Einstellzeitpunkt bei Nichtberücksichtigung des eigenen Datensignales von Speicherzyklus zu Speicherzyklus um ein festes Zeitintervall (T) vorverlegt und
somit den Vorrang nach höherer Dringlichkeit verschiebt.
2. Einrichtung zur übertragung von Daten nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung einen Folgeadressenzähler (16; Fig. 1) aufweist, der aufeinanderfolgende Adressen erzeugt, wenn Daten am Ausgang (12)
der Datenquelle (10) vorliegen, daß weiter vom Abtaster
(18) über eine Leitung (20), die der Datenquelle zugeordnete Satzadresse über einen (-2)-Subtraktor (22) in.
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ein erstes Adressenregister (26) und über einen (-l)-Subtraktor (24) in ein zweites Adressenregister
(28) überträgt, daß ferner der Ausgang des ersten Adressenregisters mit einer ersten Vergleichsschaltung
(30) verbunden ist/ die ein Einstellsignal an den bistabilen Schalter (34) anlegt, wenn das im Folgeadressenregister
gespeicherte Adressensignal mit dem Ausgangssignal des ersten Adressenregisters übereinstimmt, daß
ferner der Ausgang des zweiten Ädressenregisters mit
einer zweiten Vergleichsschaltung (32) verbunden ist, cLLe ein Rückstellsignal an den bistabilen Schalter anlegt,
wenn das im Folgeadressenregister gespeicherte Adressensignal mit dem Ausgangssignal des zweiten .
Adressenregisters übereinstimmt, daß ferner ein (-l)-Subtraktor (23) vorgesehen ist, der auf ein bei jedem
Speicherzyklus erzeugtes Indexsignal die im ersten Adressenregister befindliche Adresse um 1 vermindert
und daß schließlich das Äbtastsignal des Abtasters, das
bei Berücksichtigung des Datenbereitschaftssigriales
erzeugt wird, über eine Leitung (36) zu der Steuer-,
schaltung übertragen wird, über eine Torschaltung (38) die Datenübertragung durchführt und die Register (26, 28)
löscht. -.-■■ . ■. : ; :- ; ; ;'■■■■■ - .·■.".· -.-: ■*'■■■■
Docket PO 968 035
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