DE2061854A1

DE2061854A1 - Speicher aus Schieberegistern

Info

Publication number: DE2061854A1
Application number: DE19702061854
Authority: DE
Inventors: William Francis Pough keepsie N Y Ordemann jun Fred Alexander San Jose Cahf Pricer Wilbur David Poughkeepsie N Y Vogl jun Norbert George Essex Junction Vt Beausoleil, (V St A) P GlIc700
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1969-12-31
Filing date: 1970-12-16
Publication date: 1972-01-27
Also published as: GB1315528A; GB1315530A; DE2061854C3; DE2063313A1; CH531237A; FR2077582B2; CH529418A; US3648255A; DE2061854B2; NL7018905A; DE2063313C3; BE759562A; FR2077582A2; DE2063313B2; AT308432B; FR2150553A1; BE761086R; FR2150553B1; US3654622A; AT308433B

Description

IBM Deutschland Internationale Büro-Maschinen Gesellschaft mbH

Böblingen, 9. Dezember 1970 ko-sk

Anmelderin: International Business Mächines

Corporation, Armonk, N.Y. 10 504

Amtl.Aktenzeichen: Neuanmeldung Aktenz.d.Anmelderin: Docket PO 969 014

Speicher aus Schieberegistern

Die Erfindung bezieht sich auf einen Speicher aus Schieberegistern, mit einer dem Speicher für den Datenzugriff übertragenen, die Lage des Schieberegisters im Speicher und des Wortes innerhalb des Schieberegisters kennzeichnenden Positionsadresse.

Das Gesamt-Leistungsverhalten von Datenverarbeitungssystemen wird durch den verbesserten Zugriff zu System-Residenz-Programmen, d.h. den am häufigsten verwendeten Operations- " Systemprogrammen sehr verbessert. Gegenwärtig sind die populärsten Vorrichtungen zum Speichern von Systemresidenzprogrammen die Direkt-Zugriff-Speichervorrichtungen wie Platten oder Trommeln.Dies sind mechanische Vorrichtungen, und sie sind bis zu ihren physischen Grenzen getrieben worden, um den Systemdurchsatz zu erhöhen. Die schnellste der mechanischen Zugriffsvorrichtungenkann innerhalb von Millisekunden den Zugriff zu Daten erlangen. Der langsamste Direkt-Zugriff-Kernspeicher hoher Kapazität arbeitet in Zenern von Mikrosekunden, wobei er eine große Zugriffs-Zeitlücke läßt.

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Magnetische Kernspeicher mit Schnellzugriff haben den Vorteil, daß sie keinen Datenv^erlust durch überschreiben von Daten haben können, d.h. der Datenzugriff von einem Speicher erfolgt auf einer Bedarfsbasis durch den Verwender durch sequentielles Adressieren der Speicherstellen mit der augenblicklichen übertragungsgeschwindigkeit des die Daten verwendenden Gerätes. Bei mechanischen Speiehervorrichtungen müssen jedoch, nachdem die Vorrichtung einmal in Bewegung gesetzt ist, sämtliche an dem Adresswort gespeicherten Daten gelesen werden, und es muß Vorsorge getroffen werden, die Daten zu puffern, wenn eine Änderung in der übertragungsgeschwindigkeit notwendig ist. Bei sequentiellen Zugriffsvorrichtungen wie Platten und Trommeln muß die Vorrichtung, nachdem ihr einmal eine Adresse präsentiert wurde, mit einer festen Geschwindigkeit solange umlaufen, bis die gewünschte Adresse den Lese/Schreibkopf erreicht. Das Ergebnis sind lange Latenzperiodenbzw. Wartezeiten, während deren keine Datenübertragen werden, wodurch die Steuerschaltungen solange lahm gelegt werden, bis die Daten erreicht sind.

Speicher, die bipolare Vorrichtungen unter Verwendung von Festkörpern verwenden, bieten zwar einen Direktzugriffspeicher von höherer Geschwindigkeit als mechanische Vorrichtungen und geringerer Geschwindigkeit als Magnetkerne, sind jedoch für ein Großspeichersystem kostspielig.

Aus dem USA-Patent 3 051 929 ist ein Schieberegister bekannt, welches eine Anzahl Stufen hat, die in eine Vielzahl von Abschnitten unterteilt sind, deren jeder unabhängig mit einer von zwei Verschiebegeschwindigkeiten arbeiten kann. Diese beiden Geschwindigkeiten entsprechen der Eingabe- und der Ausgabegeschwindigkeit und werden abwechselnd derart von den Abschnitten des Schieberegisters benutzt, daß die Anordnung Information mit der Eingabegeschwindigkeit empfängt und mit der Ausgabegeschwindigkeit rücküberträgt.

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Die USA-Patentschrift 3 117 307 hat zwei Zeitgeberschaltungen unterschiedlicher Geschwindigkeit. Eine synchronisiert den Takt der Eingabedaten mit dem Eingabe-Schieberegister und die andere das Ausgabe-Schieberegister mit dem Takt der Ausgabedaten.

Weiterhin ist aus dem USA-Patent 3 135 947 eine Einrichtung zum Unwandeln des Bit-Taktes digitaler Daten bekannt. Es verwendet eine Vielzahl von Schieberegistern/ die sequentiell betrieben werden, um jedes Eingabezeichen nacheinander zu den Schieberegistern durch einen Ladezähler zu übertragen,der mit der Bitgeschwindigkeit der Eingabedaten arbeitet. Das Entladen wird unter der Steuerung eines Entlade-Bitzählers mit einer unterschiedlichenBitgeschwindigkeit betrieben.

Diese Einrichtungen haben jedoch den Nachteil, daß sie relativ langsam sind und nur eine niedrige Leistung aufweisen.

Der Erfindungliegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Großspeicher mit niedriger Zugriffszeit und verbesserter Leistung herzustellen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Speicherelemente der Schieberegister im Speicher unter der Steuerung einer von einem Oszillator getakteten Zeitgeberschaltung elektronisch rotierbar sind, daß ein Umlaufender Spezifischer Adress-Zähler mit der Zeitgeberschaltung verbunden ist und die elektronische Position des rotierenden Speieherelementes angibt, daß ein Vergleicher über einen Schalter zwischen den Umlaufenden Spezifischen Adress-Zähler und eine die Wortpositionsadresse führende, mit einer Steuereinheit verbundene Leitung geschaltet ist und über eine Ausgangsleitung einer UND-Schaltung anzeigt, wenn das rotierende Speicherelement die vorgegebene Wortpositionsadresse erreicht hat und damit die Fortschaltung durch Abschalten der Zeitgeber-Schaltung unterbricht und daß

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die Steuereinheit die Übertragung des die Angabe der Lage des Schieberegisters- im Speicher enthaltenden Teils der Positionsadresse über eine Leitung und X und Y-Decodierer und Treiber in den Speicher steuert. ' .

Damit werden die Vorteile eines Großspeichers mit niedriger Zugriffszeit und verbesserter Leistung erzielt, letzteres infolge der Tatsache, daß kein Datenverlust durch überschreiben von Daten mehr auftreten und die augenblickliche Datenübertragungsgeschwindigkeit variiert werden kann.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind die elektronisch rotierbaren Speicherelemente Halbleiter, deren darin gespeicherte Daten periodisch regeneriert werden müssen.

Dann sind gemäß der Erfindung die elektronisch rotierbaren Speicherelemente zu einem dynamischen Schieberegister verbundene Feldeffekttransistoren, in welche Daten durch Laden und Entladen der Streukapazität ein- und ausgespeichert werden.

Ferner sind gemäß der Erfindung der Oszillator und die Zeitgeber-Schaltung zur periodischen Regenerierung der elektronisch rotierbaren Speicherelemente über eine UND-Schaltung mit einem Zeitgeber-Synchronisier-Zähler verbunden, dessen Ausgang über einen Impulsformer und eine UND-Schaltung einen Umlaufenden Allgemeinen Adress-Zähler über eine Leitung steuert.

Weiterhin ist erfindungegemäß die Leitung LSC TRIG über, eine Triggerschaltung, UND-Schaltungen, eine Leitung HSC TRIG und eine ODER-Schaltung mit dem Umlaufenden Spezifischen Adress-Zähler verbunden, wodurch die elektronische Rotation

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— Eiausgewählten Speicherelemente und die Fortschaltung des Umlaufenden Spezifischen Adress-Zählers während der Regenerierzeit unterdrückt wird.

Weiterhin gibt gemäß der Erfindung der Umlaufende Allgemeine Adress-Zähler die elektronische Position der von den Decodierern nicht angewählten Speicherelemente unabhängig von dem die elektronische Position der angewählten Speicherelemente enthaltenden Umlaufenden Spezifischen Adress-Zähler an.

Weiterhin besteht gemäß der Erfindung die Zeitgeberschaltung zur periodischen Regenerierung der elektronisch rotierbaren Speicherelemente aus von einem langsamen Zeitgeber-Trigger-Impuls gesteuerten Trigger zur Erstellung langsamer Ausgangsimpulse auf Phasenleitungen für die periodische Regenerierung der gespeicherten Daten und aus von einem schnellen Zeitgeber-Triggerimpuls gesteuerten Impulsformern und einer Verzögerungsschaltung zur Erstellung schneller Ausgangsimpulse auf den Phasenleitungen für das elektronische Rotieren der Speicherelemente bei hoher Geschwindigkeit beim Datenzugriff und die schnelle Zeitgeber-Schaltung wird nach Beendigung des Regeneriervorgangs über eine UND-Schaltung gesperrt. |

Dann ist erfindungsgemäß der Speicher in integrierter Technik hergestellt.

Schließlich sind gemäß der Erfindung die Speicherebenen in Modular-Bauweise auf integrierten Schaltungs-Karten ausgeführt mit in Spalten und Zeilen angeordneten Moduln, wobei jedes Modul aus mehreren Plättchen und jedes Plättchen aus einer Vielzahl von elektronisch rotierbaren Speicherelementen besteht und auf der Karte sind X und Y-Koordinaten-Leitungen zur Auswahl eines Moduls auf der Karte, eines Plättchens auf

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dem Modul und mindestens eines elektronisch rotierbaren Speicherelementes auf dem Plättchen mit zugehörigen Treibern und Leseverstärkern mit ihren Leitungen angeordnet.

Damit werden die Vorteile einer sequentiellen Zugriffsmöglichkeit ohne elektromechanische Eigenschaften und mit veränderlicher augenblicklicher Datenübertragungsgeschwindigkeit, einer Vermeidung von Datenverlusten durch überschreiben von Daten, einer synchronen Datenübertragung, die es einer äußeren Datenquelle erlaubt, sich bei blockweiser Datenübertragung ein_? zuriegeln, wobei keine zusätzliche Rotation zwischen den Blöcken besteht, weil die Vorrichtung elektronisch statt mechanisch ist, des parallelen Auslesens von Worten infolge der im Gleichtakt elektronisch ablaufenden Rotation synchron mit der ArbeitsgeBchwindigkeit des Geräts, zu welchem die Daten übertragen werden, wodurch Puffern der Daten vermieden wird und schließlich einer im Zuge fortschreitender Miniaturisierung der Bauelemente und Baugruppen angestrebten möglichst hohen Packungsdichte erreicht.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig.l ein Blockschema einer Hilfsspeichereinheit, in der die Erfindung verkörpert ist;

Fig.2 eine Blockschema-Zeichnung einer Schaltungstafel auf einer Kartengruppe in dem in Fig.l gezeigten Speicher;

Fig.3 ein eingehenderes Blockschema der Zeitgeberschaltung in der in Fig.l gezeigten Speichereinheit;

Fig.4 ein Blockschema mit einer eingehenderen Darstellung eines der Schieberegister einer Matrix von Schiebe-

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registern, wie sie in Fig.2 gezeigt sind;

ELg.5 ein Blockschema mit einer eingehenderen Darstellung der Logikschaltungen der Steuereinheit , der Fig.l;

Fig.6 ein Blockschema mit einer eingehenderen Darstellung der übrigen Steuerschaltungen der Steuereinheit der Fig.1;

Fig.7 ein Zeitgabediagramm mit Veranschaulichung einer typischen Arbeitsweise der Speiehereinheit der Fig.l und

Fig.8 eine Flußtabelle einer typischen Datenübertragungsoperation.

Kurz gesagt enthält eine Ausfuhrungsform der Erfindung einen aus Schieberegistern aufgebauten Großspeicher, angeordnet in einer dreidimensionalen Speichermatrix. Der Speicher vereint die Attribute einer Direktzugriff-Speichervorrichtung, in welcher der Zugriff zu jeder Speicherstelle direkt erlangt werden kann, ohne Rücksicht auf ihre physische Position relativ zu vorher angezogener Information, und andererseits die Attribute von Sequentiellzugriff-Speichervorrichtungen, in denen Information sequentiell erfaßt werden muß.

Jedes Schieberegister in der Matrix hat die Fähigkeit, eine Vielzahl von Bits zu speichern, z.B. 256 Bits. Jedes Schieberegister kann so geschoben werden, daß diese Bits am Ausgang des Schieberegisters in einer seriellen Art dargeboten werden. Jedes Schieberegister repräsentiert eine Bitposition eines Parallelwortes, das aus einer Vielzahl von Bits besteht. Schieberegister sind in einer Speicherebene in Spalten und Reihen angeordnet, wobei jedesmal ein Schiebe-

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register pro Ebene durch Erregen von X und Y Koordinaten gewählt wird, um dadurch das Schieberegister am Schnittpunkt der erregten Koordinaten zu wählen. Jede Ebene stellt somit eine Bitposition des Parallelwortes dar. Wenn also die Koordinaten X und Y gewählt werden, so wählen sie das Schieberegister N auf der ersten Ebene (das erste Bit des Wortes), das Schieberegister N auf der zweiten Ebene (die zweite Bitpositon des Wortes) usw.

Es sind Zeitgeberschaltungen zum Schieben der Schieberegister und zum Weiterschalten eines Adresszählers vorgesehen, der eine Zählung der stattgefundenen Anzahl von Schiebevorgängen durchführt, um auf diese Weise eine Adresse des Worte s zu liefern, das jeweils am Ausgang der gewählten Schieberegister erscheint.

Um ein bestimmtes Wort aus dem Speicher abzulesen, wird dem Speicher eine Positionsadresse vorgelegt, die genügend Information zur Kennzeichnung der Schieberegister und des Wortes innerhalb der Schieberegister enthält. Der ranghöchste Teil der Positionsadresse wird den X und Y Decodierern vorgelegt, in denen die Adresse zu dem Zweck decodiert wird, eine X Koordinate und eine Y Koordinate zu wählen. Das Schieberegister am Schnittpunkt der erregten X und Y Koordinaten enthält das gewünschte Wort. Der rangniedrige Teil der Positionsadresse enthält die Information zur Kennzeichnung der Wortposition innerhalb des Schieberegisters. Diese Information wird an einen Vergleicher gegeben. Die durch die X und Y Koordinaten gewählten Schieberegister werden mit hoher Geschwindigkeit mittels der Zeitgeberschaltung geschoben, und eine Zählung der Position der Schieberegister wird durch den Adresszähler durchgeführt. Wenn die gewählten Schieberegister bis zu dem Punkt geschoben wurden, wo die Inhalte des Adresszählers dem Inhalt der Wortpositionsadresse gleich sind, wurde das gewünschte Wort innerhalb der Schibberegister er-

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reicht, und ein übereinstiiranungssignal zeigt diese Tatsache einer Steuerschaltung an. Die mit hoher Geschwindigkeit durchgeführte Schiebeoperation wird gestoppt, und das Datenwort wird aus dem Speicher ausgelesen. Wird das nächste Wort in der Reihenfolge gewünscht, so wird nurder Wortpositions-Adressteil der Positionsadresse erhöht, um dadurch die Schieberegister um eine weitere Position zu schieben, damit das nächste Wort vom Speicher gelesen wird.

In einer mehr spezifischen Anwendungsform der Erfindung werden isolierte Tor-Feldeffekttransistoren in einer Schieberegisteranordnung derart verwendet, daß Information innerhalb des Schieberegisters seriell mit Hilfe von Kondensatoren zwischen den Stufen des Schieberegisters gespeichert wird. Da den Kondensatoren eine bestimmte Abklingzeit eigen ist, gehen die darin gespeicherten Daten schließlich verloren, wenn nicht die Information periodisch regeneriert wird. Die Regeneration wird durch Schieben des Inhalts des Schieberegisters um eine Bitposition vor dem Zeitpunkt bewirkt, in welchem diedarin gespeicherten Daten bis zu einem Punkt vergangen sind, wo sie nicht länger nutzbar sind. Der Ausgang des Schieberegisters wird zu seinem Eingang rückgekoppelt, so daß die Information fortlaufend regeneriert werden kann, falls erforderlich. Der Regenerations-Schiebetakt ist sehr viel langsamer als die Geschwindigkeit, mit welcher die Daten für Lese- und Schreibzwecke normal geschoben werden. Aus diesem Grunde ist ein sehr langsamer Zeitgeber vorgesehen, der periodisch in sehr geringem Tempo einen Impuls erzeugt, μπι alle Schieberegister innerhalb des Aufbaues zu schieben (unabhängig davon, ob sie durch die Adressdecodierer zum Lesen und Schreiben gewählt werden),damit auf diese Weise die darin gespeicherten Daten periodisch regeneriert werden.

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Wenn vom Speicher kein Gebrauch gemacht wird/ regeneriert der Langsam-Zeitgeber sämtliche Schieberegister periodisch mit langsamer Geschwindigkeit. Ein Umlaufender Allgemeiner Adresszähler ist vorgesehen, um laufend die relative Position sämtlicher Schieberegister innerhalb des Aufbaues zu verfolgen. Infolgedessen werden sämtliche Schieberegister in ihrem Ruheoder nicht-gewählten Zustand im Gleichtakt periodisch regeneriert, und alle Schieberegister sind in der durch den Umlaufenden Allgemeinen Adresszähler angezeigten Position. Zum Lesen oder Schreiben von Daten erregen die Adressmittel mindestens eine Y- und mindestens eine X-Koordinate, um auf diese Weise am Schnittpunkt derselben Schieberegister in jeder Speicherebene zu wählen. Die gewählten Schieberegister werden unter der Steuerung eines mit hoher Geschwindigkeit laufenden Zeitgebers geschoben, und die Position der besonderen gewählten Schieberegister wird durch einen Umlaufenden Spezifischen Adresszähler aufrecht erhalten, der im Gleichtakt mit den Schieberegistern weitergeschaltet wird. Die Wortpositionsadresse, welche die gewünschte Datenadresse anzeigt, wird in einem Vergleicher mit dem Umlaufenden Spezifischen Adresszähler verglichen. Wenn eine Übereinstimmung eintritt, ist die Wortposition für die Lese- und Schreibschaltungen verfügbar.

Jedesmal, wenn die langsam arbeitenden Regenerationsschaltungen anzeigen, daß sämtliche Schieberegister regeneriert werden müssen, wird die schnelle Schiebeoperation unterbrochen, und die langsamen Zeitgeberschaltungen schieben sämtliche Schieberegister im Gleichtakt. Gleichzeitig werden der Umlaufende Allgemeine Adresszähler sowie der Umlaufende Spezifische Adresszähler geschoben. Die sehne Häufenden Schaltungen dürfen dann wieder die Steuerung über die Speicherschaltung übernehmen.

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Nachdem von einem gewählten Schieberegister 256 Bits ausgelesen wurden, werden die gewählten Schieberegister mit hoher Geschwindigkeit solange geschoben, bis sie bei der gleichen Adresse sind (wie durch den Umlaufenden Allgemeinen Adresszähler angezeigt) wie alle anderen Schieberegister in der Anordnung.

Nach Fig.l enthält die Hilfsspeichereinheit einen Speicher 100, X und Y Adressdecodierer 101 und 102, eine Steuereinheit 103 zur Verknüpfung des Speichers 100 mit einer Eingabe-Ausgabe-Schnittstelle und eine Zeitgeberschaltung 104.

Der Speicher 100 besteht aus einer Vielzahl von Schaltungskarten, von denen eine in Fig.2 gezeigt ist. In einem typischen Speicher befinden sich beispielsweise 128 Karten zum Speichern von Daten, 9 Karten für Fehlerkorrekturschaltungen (ECC), 4 Reservekarten und 4 Steuerkarten.

Nach Fig.2 enthält jede Karte 16 Moduln. Jeder Modul enthält 4 Schaltungsplättchen. Auf jedem Plättchen befinden sich 1 Speicherzellen, aufgeteilt in je vier Feldeffekttransistor-Schieberegister mit je 256 Bits. Auf jeder Karte sind X und Y Wählleitungen X0-X15 und Y0-Y15 vorgesehen, durch sämtliche Karten im Speicher in Parallelschaltung verbunden. Wenn also X und Y erregt werden, wird das n-te Schieberegister auf jeder Karte im Speicher erregt. Treiberschaltungen sind für die Zeitgeberleitungen LSC- (Langsam-Zeitgeber) Phasenleitungen 0 1 vorgesehen, und 0 2 zum Treiben der Schieberegister, eine Schreibleitung zum Erregen der Schieberegisterschaltung zum Schreiben, eine Daten-Ein Leitung zum Einbringen von Daten in das Schieberegister, und eine Daten-Aus Leitung zum Lesen von Daten aus dem Schieberegister. Diese Leitungen werden mit bezug auf die Fig.4 näher beschrieben.

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In Fig.4 wird ein Schieberegister gezeigt. Das Schieberegister 400 möge eines aus einer Anzahl von bekannten dynamischen Schieberegistern für den Datenumlauf sein. Die Einzelheiten eines derartigen Schieberegisters werden beschrieben auf Seite 81 eines Artikels von R. L. Petritz mit dem Titel "Current Status of Large· Scale Integration Technology" (Gegenwärtiger Stand der umfassenden Integrationstechnologie) _r veröffentlicht in den 1967 Proceedings of the Fall Joint Computer Conference. Das Schieberegister enthält Feldeffekttransistoren (FET), angeordnet zum Schieben durch die Anlieferung von vier Phasen: 0 1, 0 IS, 0 2 und 0 2S an die Eingänge der Schaltung 400. In der Regenerationsarbeitsweise oder der Lesearbeitsweise wird der Schieberegisterausgang 401 durch das UND-Glied 402 und das ODER-Glied 403 auf den Eingang des Schieberegisters 400 zurückgekoppelt. Wenn gewünscht wird, Information vom Schieberegister zu lesen, wird das UND-Glied 404 durch die X und Y Wählleitungen erregt, damit die Daten am Ausgang 401 auf die Daten-Aus Leitung geleitet werden, ohne den Inhalt des Schieberegisters zu verändern. Das Schieberegister wird durch Erregen der vier Phasenleitungen kontinuierlich verschoben.

Wenn gewünscht wird, Information in das Schieberegister einzuschreiben, wird die Schreibleitung erregt, wodurch das UND-Glied 405 erregt wird, das seinerseits das UND-Glied 406 erregt damit Daten auf der Daten-Ein Leitung in das ODER-Glied 403 geleitet werden. Mittels des Inverters 407 wird die Rückkopplungsleitung 401 durch Sperrung daran gehindert, irgendeine Wirkung auf den Inhalt des Schieberegisters auszuüben.

Weil die Information in einem FET-Schieberegister "flüchtig" ist, d.h. weil sie wegen des kapazitiven Speicherverfalls innerhalb des Schieberegisters abgeschwächt wird und nach einem gewissen Zeitraum schließlich verloren geht, muß die Information auf einer regulären Basis regeneriert oder geschoben

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werden. Dies geschieht durch Erregen des Langsam-Zeitgebers und der LSC-Leitung; durch die ODER-Schaltungen 408 und 409 bewirkt diese, daß die 0 1 und 0 2 Leitungen durch die UND-Glieder 410, 411 auf die Schieberegister geleitet werden, um dadurch einen Schiebevorgang zu verursachen. Die LSC-Leitung wird ausführlicher und in bezug auf die Zeitgeber-Schältungen der Fig.3 beschrieben. Mittels der ODER-Glieder 408 und 409 schiebt der Langsam-Zeitgeber das Schieberegister ohne Rücksicht darauf, ob die X und Y Koordinatenleitungen erregt sind.

Nach Fig.l liefert ein 1-MHz-Oszillator 105 den grundsätzlichen Schalttakt für die Speichereinheit. Der Ausgang des Oszillators treibt ein UND-Glied 106, das einen binären Zeitgeben-Synchronisationszähler 107 treibt. Der Zähler zählt bis 128 Mikrosekunden, um die Regeneration der Schieberegister nach je 128 Mikrosekunden zu ermöglichen. Der Ausgang des Zeitgebers treibt einen Impulsformer 108, dessen Ausgang durch den 1-MHz-Oszillator am UND-Glied 109 so weitergeschaltet wird, daß ein Antrieb für den UMlaufenden Allgemeinen Adresszähler 110 und den Umlaufenden Spezifischen Adresszähler 111 bereitgestellt wird. In der nicht-gewählten Arbeitsweise, d.h. wenn der Speicher 100 nicht zum Lesen oder Schreiben gewählt λ ist, werden der Umlaufende Allgemeine Adresszähler 110 und der Umlaufende Spezifische Adresszähler 111 durch den Triggerausgang 112 des Langsam-Zeitgebers synchron getrieben. Die Wählleitung 115 ist negativ, wodurch der Schalter 113 derart aberregt wird, daß der Ausgang des Umlaufenden Allgemeinen Adresszählers 110 dem Vergleicher 114 vorgelegt wird, wo dieser Ausgang mit dem Umlaufenden Spezifischen Adresszähler 111 verglichen wird. Da die Zähler l}0 und 111 synchron !raufen, bleibt die Übereinstimmungs-Leitung 116 negativ.

Der Ausgang des Impulsformers 108 wird invertiert und treibt ein UND-Glied 117. Der Ausgang des UND-Gliedes 106 treibt

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auch das UND-Glied 117. Die übereinstimmuhgs-Leitung und die Halteleitung (weiter unten beschrieben)bewirken die Torsteuerung des UND-Gliedes 117. Der Ausgang des UND-Gliedes 117 ist die Schnell-Zeitgeber-Triggerleitung, die im erregten Zustand den Schnell-Zeitgeber derFig.3 dazu veranlaßt, Impulse auf die 0 1 und 0 2 Leitungen zu geben, um gewählte Schieberegister mit hoher Geschwindigkeit zu schieben.

Wenn der Speicher nicht gewählt ist, werden die folgenden Einheiten durch die Langsam-Zeitgeber-Ausgangsleitung 112 im Gleichtakt weitergeschaltet: der Umlaufende Allgemeine Adresszähler 110, der eine Anzeige der Position aller nichtgewählten Register liefert, und der Umlaufende Spezifische Adresszähler 111, der eine Anzeige der Position nur der gewählten Register gibt. Um eine bestimmte Wortpositionsadresse zu wählen, präsentiert die Steuereinheit 103 die gewählte Schieberegisteranzeige auf der Schieberegisterstelle-Sammelleitung, und die Wortadresse auf der Wortpositions-Adressammelleitung 118, und sie erregt auch die Auswählleitung 115. Durch die Wirkung des Schalters 113 wird der Umlaufende Allgemeine Adresszähler 110 abgewählt, und die Wortpositionsadresse 118 wird dem Vergleicher 114 vorgelegt. Angenommen, daß sich die Wortpositionsadresse vom Inhalt des Umlaufenden Spezifischen Adresszählers unterscheidet, wird die Leitung Übereinstimmung 116 an.

Die Steuereinheit 103 hält die Halten-Leitung 119 positiv. Dadurch kann der Ausgang des 1-MHz-Oszillators 105 durch das UND-Glied 117 geleitet werden, mit der daraus resultierenden Bereitstellung von Impulsen auf der Schnell-Zeitgeber-Triggerleitung HSC TRIG, die einerseits die Zeitgeberkreise 104 treibt und andererseits durch das ODER-Glied 120 den Umlaufenden Spezifischen Adresszähler 111 weiterschaltet. Die Schieberegisterstellen-Sammelleitung erregt die X und Y Decodierertreiber 101 und 102. Der X Decodierer wählt eine der 16 X Leitungen, und der Y Decodierer wählt eine der 16 Y Leitungen. Die Schieberegister am Schnittpunkt der erregten

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Leitungen werden gewählt und werden unter der Steuerung des schnellen Zeitgeber-Triggerimpulses durch die 0 1 und 0 2 Leitungen 120 und 121 mit hoher Geschwindigkeit getrieben. Die gewählten Schieberegister werden.geschoben, und synchron damit wird der Umlaufende Spezifische Adresszähler 111 geschoben, um dadurch eine Anzeige hinsichtlich des Platzes der gewählten Schieberegister aufrecht zu erhalten. Wenn die ^Schieberegister die Adresse erreichen, die der Adresse auf der Wortpositions-Adressleitung 118 entspricht, fällt die Übereinstimmung-leitung 116 ab, wodurch die Leitungsfähigkeit der schnellen Zeitgeber-Triggerleitung durch die Sperrung des UND-Gliedes 117 unterbunden wird.

Im allgemeinen findet sequentielles Adressieren statt, und infolge dessen erregt die Steuereinheit die Halten-Leitung zur schnellen Zeitgeber-Schaltung, wodurch die Wahl bei der letzten Adresse gestoppt wird; denn bis zu 128 Mikrosekunden führt der langsame Zeitgeber keine Weiterschaltung der Adresse durch. Wenn die nächste sequentielle Adresse erhalten wird, wird die nächste Wortpositionsadresse auf die Sammelleitung 118 gegeben, und die Halten-Leitung 119 wird freigegeben.Wenn in der Zwischenzeit keine langsamen Zeitgeber-Impulse auftreten, ist nur ein schneller Zeitgeberimpuls notwendig, um | den Umlaufenden Spezifischen Adresszähler und das gewählte Schieberegister bis zur nächsten sequentiellen Wortpositionsadresse zu bringen. Wenn jedoch ein langsamer Zeitgeber-Impuls auftrat, werden alle Schieberegister einschließlich der gewählten Schieberegister um eine Adresspositdion erhöht worden sein, und aus diesem Grunde werden keine schnellen Zeitgeberimpulse durchgelassen, und das nächste.Wort wird in die Steuereinheit eingelesen.

Wenn die gewünschte Anzahl von Worten gelesen oder geschrieben wurde, wird die Auswählleitung 115 abgeschaltet, und dadurch wird der Umlaufende Allgemeine Adresszählerausgang zum Ver-

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gleicher 114 zurückgeschaltet. Nun stimmt der Umlaufende Allgemeine Adresszähler nicht mit dem Umlaufenden Spezifischen Adresszähler 111 überein, und die Übereinstimmung-Leitung wird deshalb erregt. .Dadurch kann der Ausgang des 1-MHz-Oszillators durch das UND-Glied 117 durchgeschaltet werden, um dadurch die gewählten Schieberegister mit hoher Geschwindigkeit weiterzuschalten, bis sie wieder synchron mit allen nicht-gewählten Schieberegistern laufen, wie durch einen übereinstimmungs-Zustand zwischen dem Umlaufenden Allgemeinen Adresszähler 110 und dem·Umlaufenden Spezifischen Adresszähler 111 angezeigt wird. Sowie ein Ubereinstimmungs-Zustand vorliegt, bewirkt die Steuereinheit die Abschaltung der Schieberegister-Stelle-Sammelleitung, um dadurch das Schieberegister im Speicher 100 abzuwählen.

Die Zeitgeberschaltung 104 wird ausführlicher in der Fig.3 gezeigt. Der Ausgang des 1-MHz-Oszillators treibt ein UND-Glied 301. Der andere Zweig des UND-Gliedes wird durch den langsamen Zeitgeber 302 erregt, der immer dann eingeschaltet wird, wenn die LSC TRIG Leitung erregt wird. Alle 128 Mikrosekunden gibt der Zeitgebersynchronzähler 107 der Fig.l einen LSC TRIG Impuls 112 ab, welcher den langsamen Zeitgeber der Fig.3 anschaltet. Der Ausgang des langsamen Zeitgebers 302 erregt eine Sperr-Leitung, welche das UND-Glied 106 der Fig.l blockiert, um dadurch den Zeitgebersynchronzähler 107 während der Erzeugung der langsamen Phasenimpulse zu stoppen.

Die Ausgänge des langsamen Zeitgebers 303 verursachen die Erzeugung von Taktimpulsen T_Q - T_, wie in den Taktschaltungen der Fig.7 gezeigt. Gemäß Fig.7 geht die LSC TRIG Leitung nach 128 Impulsen vom.Zeitgebersynchronzähler ins Positive. Dadurch wird die Sperr-Leitung angeschaltet, die solange positiv bleibt, bis der langsame Zeitgeber bis zur Zählung T_ ausgezählt hat.

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Wie aus Fig.4 zu ersehen, erregt im Zeitpunkt T_ die LSC-Leitung die ODER-Glieder 408 und 409 in sämtlichen Karten (ohne Rücksicht darauf, ob die X und Y Leitungen für ein besonderes Schieberegister erregt sind), um es dadurch den Impulsen der Phase 1.(0 Dund der Phase 2 (0 2) zu ermöglichen, die UND-Glieder 410 und 411 zu durchlaufen. Die Impulse 701, 702 der Phase 1 und der Phase 2 in der Fig.7 dauern länger als die Impulse (703, 704) der Phase 1 und Phase 2 des schnellen Zeitgebers, weil die Energiebeschickung so vieler Schaltungen einen längeren Impuls erfordert. Der langsame Zeitgeber 303 (Fig.3) wird zur Zeit T eingeschaltet und im Zeitpunkt T_g abgeschaltet, um dadurch die Impulse 701 und 702 (Fig.7) einzusteuern. Die Impulse der Phase 1 und Phase 2 für Langsam-Operation werden durch die Trigger 304, 305 (Fig.3 ) gesteuert. Die Ausgänge der Trigger 304 und 305 laufen durch die ODER-Glieder 306 und 307, um dadurch die 0 1- und 0 2-Leitungen zu erregen. Da während der Arbeit des langsamen Zeitgebers die Sperr-Leitung erregt ist, bleibt die HSC TRIG Leitung während der Tätigkeit des langsamen Zeitgebers negativ.

Während der Operationen des schnellen Zeitgebers treibt die HSC TRIG Leitungeinen Impulsformer 309, der einen sehr schmalen Impuls (703 in Fig.7) erzeugt, der durch die ODER-Glieder 306 zur 0-1-Leitung verläuft. Der Ausgang des Impulsformers 309 wird durch den Verzögerungskreis 310 verzögert und wird durch den Impulsformer 311 geformt, dessen Ausgang über das ODER-Glied 307 läuft, um einen Impuls (704 in Fig.7) auf der 0 2-Leitung zu erzeugen. Wenn der Umlaufende Spezifische Adresszähler die gewünschte Adresse erreicht, fällt die Obereinstimmungsleitung. Da gewöhnlich sequentiell adres* siert wird, schaltet die Steuereinheit 103 Halten ab, um dadurch die Wahl bei der letzten Adresse stillzulegen. Wenn die nächste sequentielle Adresse empfangen wurde (beispielsweise durch Weiterschalten des Positionsregisters) wird der

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- 18 Haltevorgang freigegeben.

Fig.8 zeigt ein Beispiel einer typischen Operationsfolge des spezifischen Adresszählers und des allgemeinen AdressZählers. In diesem Falle wird die an die Wortpositionsadress-Sammelleitung 118 gelegte Wortadresse willkürlich als 102 angenommen. Es sind zehn Worte zu übertragen, beginnend mit der Adresse 102 und endend mit der Adresse 111. Ursprünglich sind der Spezifische Adresszähler und der Allgemeine Adresszähler bei derselben Adresse, beispielsweise 401. Alle 128 Mikrosekunden schiebt der langsame Zeitgeber beide Zähler im Synchrongang und alle Schieberegister zum Zweck der'Regeneration der darin gespeicherten Information.

Am Punkt 800 im Diagramm der Fig.8 wird die Wählleitung positiv gemacht (die Halte-Leitung ist positiv), wodurch der schnelle Zeitgeber veranlaßt wird, gewählte Schieberegister mit hoher Geschwindigkeit auf die gewünschte Adresse weiterzuschalten. Die in unserem Beispiel auf die Wortpositionsadress-Sammelleitung gelegte gewünschte Adresse ist die Adresse 102. Der spezifische Adresszähler wird weitergeschaltet, bis er den Punkt 801 erreicht, an welchem der Inhalt des spezifischen Adresszählers der gewünschten Adresse 102 entspricht. Die Steuerelemente schalten nun den spezifischen Adresszähler und die gewählten Schieberegister synchron fort, um die zehn Worte zu lesen oder zu schreiben. Nachdem zehn Worte synchron mit der verwendenden Vorrichtung übertragen wurden (Punkt 803 im Diagramm), werden die gewählten Schieberegister wieder zum Synchronlauf mit dem Allgemeinen Adresszähler dadurch zurückgebracht, daß die Wählleitung abgeschaltet wird, wodurch HSC TRIG veranlaßt wird, die gewählten Schieberegister solange zu schieben, bis der Spezifische Adresszähler mit dem Allgemeinen Adresszähler am Punkt 804 übereinstimmt. Im Beispiel der Fig.8 wird dargestellt, daß ein langsamer Zeitgeber-Impuls am Punkt 805 stattfindet. An diesem Punkt wird die

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schnelle Zeitgeber-Operation unterbrochen, während eine langsame Zeitgeber-Schiebeoperation stattfindet. Dadurch wird der Allgemeine Adresszähler auf die Adresse 402 geschoben. Natürlich wird der spezifische Adresszähler gleichfalls um eine Stelle geschoben, weil sämtliche Schieberegister einschließlich der gewählten geschoben werden. Am Schluß der langsamen Zeitgeber-Operation findet wieder ein Übergang auf den schnellen Zeitgeber statt, der die Zurückstellung des Spezifischen Adresszählers zum Punkt 804 fortsetzt, wo der Spezifische Adresszähler mit dem Allgemeinen Adresszähler übereinstimmt. Die schnelle Zeitgeber-Operation wird an diesem Punkt abgeschlossen, und der Spezifische Adresszähler wird unter Steuerung des langsamen Zeitgebers alle 128 Mikrosekunden weitergeschaltet.

Die Steuereinheit 103 der Fig.l wird in den Fig.5 und 6 eingehender gezeigt. Diese Steuereinheit arbeitet unter der Steuerung ein£_sEingabe/Ausgabe-Datenkanals, der mit der Steuereinheit über eine E/A-Schnittstelle 500 in Verbindung steht. Eine solche Schnittstelle wird beispielsweise in dem US-Patent 3 336 582 gezeigt. Diese Erfindung ist jedoch nicht auf eine derartige Schnittstelle beschränkt. Beispielsweise kann die Speichereinheit direkt über einen integrierten Kanal mit einer Hauptspeicher-Schnittstelle zusammenarbeiten.

Die Auswähllogik und Folgesteuerungen 500 reagieren auf - und erzeugen - E/A-Schnittstellen-Kennzeichnungsleitungen der Art, wie sie in dem oben genannten Patent beschrieben werden.

Steuerung der Eingabe/Ausgabe-Qperationen

Die zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) steuert den Hilfsspeicher in einer Art ähnlich derjenigen, die für die Steuerung von E/A-Operationen beschrieben wurde in IBM System/360 Principles of Operation, IBM Form 59 888-4. Die Steuerelemente

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der Hilfsspeichereinheit werden über die Schnittstelle von einem Datenkanal gesteuert. Die Operationen auf dem Datenkanal werden durch ein CPU-Programm eingeleitet, das eine START E/A-Instruktion ausgibt. Als Folge der Instruktion holt sich der Kanal das Kanaladresswort (GAW) von einem festen Speicherplatz im Hauptspeicher. Das CAW enthält die indirekte Adresse eines Platzes im Hauptspeicher, von welchem der Kanal sich der Reihe nach das erste Kanal-Befehlswort (CCW) holt. Das CCW ist eine Kanalinstruktion und bestimmt den auszuführenden Befehl und den Speicherbereich im Hauptspeicher, zu dem oder von welchem die Daten zu übertragen sind. Die E/A-Operation kann die übertragung von Daten auf einen Speicherbereich einschließen, der einen durch ein Einzel-CCW bezeichneten Block von Datenworten umfaßt, oder die übertragung kann auf eine Anzahl von Blöcken von Speicherbereichen stattfinden, die mittels kettender CCWs zusammengekettet sind.

Zu jeder Datenübertragung gehören zwei Operanden. Der Hauptspeicheroperand ist einem Lese- oder Schreibbefehl zugeordnet, und sein Platz und sein Umfang sind durch einen Datenbereich definiert, der durch die CCWs vorgeschrieben ist. Der Hilfsspeicher-Operand bezeichnet die Daten in der Hilfsspeichereinheit. Der Platz der Daten kann auch explizit dadurch angegeben werden, daß eine Startadresse auf der Vorrihtung definiert wird, oder der Speicherplatz kann dadurch mittelbar angegeben sein, daß die laufende HilfsSpeicheradresse der Vorrichtung als der Startpunkt verwendet wird. Die Länge des Hilfsspeicher-Operanden wird durch die Länge des Hauptspeicher-Operanden bestimmt. Für beide Operanden ist Schutz vorgesehen, wie in dem oben zitierten IBM System/360 Principles of Operation beschrieben.

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Die den Platz des HilfsSpeicher-Operanden vorschreibende Information wird als die Position der Hilfsspeicher-Steuereinheit bezeichnet. Die'Positionsadresse wird auf die Speichereinheit durch einen Steuerbefehl übertragen. Die Steuerinformation wird durch die im CCW enthaltene Datenadresse bezeichnet, und die Länge wird durch das Zählfeld des CCW bezeichnet. Zur Einleitung der Positionierung der Hilfsspeicher-Steuereinheit wird ein Steuerbefehl verwendet, der die Befehls-"Position" vorschreibt und eine Start^Positionsadresse definiert.

Der Hauptspeicher-Operand wird direkt durch den Kanal gesteuert und wird durch die CCWs vorgeschriebene Der Hauptspeicher-Operandenbereich besteht aus dem Hauptspeicherblock, wie er durch das CCW oder eine dem Lese-oder Schreibbefehl zugeordnete Kette von CCWs bezeichnet ist»

Hauptspeicherschutz und Vorrichtungsspeicherschutz sind vorgesehen und werden eingehender in Verbindung mit Fig,β erörtert.

Bei der Steuerung der Datenübertragung wird die Menge der während einer Lese- oder Schreiboperation übertragenen Daten ä durch die CCWs gesteuert, die dem Lese-oder Schreibbefehl zugeordnet sind. Wenn die Lese- oder Schreiboperation ausgeführt wird, wird die Positionsadresse in der Hilfsspeicher-Steuereinheit (Fig.6) fortgeschaltet» Dadurch wird die Adresse des,Hilfsspeichers gesteuerte Das Adressieren des Hauptspeichers wird durch das Adressfeld des CCW gesteuerte Dss Adressieren des Hauptspeishers wird durch das Ädressfeld des CCW gesteuerte Das Zählfeld des CCW enthält eine Zählung der übertragenen Bytes» Wenn die Zählung des letzten CCW in

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einer Kette von CCWs erschöpft ist, hört die Datenübermittlung auf, die Statusbedingungen für Kanalende und Vorrichtungsende werden erzeugt, und es erfolgt eine Programmunterbrechung.

Die Hilfsspeicher-Steuereinheit führt Lesen, Schreiben, Steuerung, Abfühlen und Testen von E/A-Befehlen aus. Befehle werden auf die Steuereinheit unter Steuerung der E/A-Schnittstelle übertragen. Die Auswähllogik 500 (Fig.5) erzeugt einen Ladebefehl, welcher das UND-Glied 507 erregt. Dadurch wird der auf der Sammelleitung AUS empfangene Befehl in den Befehlsdecodierer und das Register 508 verbracht. Jeder Befehl führt die folgenden Funktionen aus.

Schreibbefehl

Der Schreibbefehl bewirkt, daß Daten vom durch das CCW bezeichneten Hauptspeicher-Operandenfeld in das Hilfsspeicher-Operandenfeld übertragen werden, das durch die Positionsadresse gekennzeichnet ist. Die Menge der übertragenen Daten steht unter der Steuerung des Zählfeldes in Verbindung mit dem Kettendatenkennzeichen des CCW.

Lesebefehl

Der Lesebefehl bewirkt, daß Daten von dem durch die laufende Positionsadresse bezeichneten Hilfsspeicher-Operandenfeld zu dem durch das CCW bezeichneten Hauptspeicher-Operandenfeld übertragen werden. Wie beim Schreibbefehl steht die Menge der übertragenen Daten unter der Steuerung des Zählfeldes in Verbindung mit dem Kettendatenkennzeichen des CCW.

Steuerbefehl

Der Steuerbefehl schreibt einen von vier Steuerbefehlen vor: keine Operation, Position, Schützen und Schützen mit Schreib-

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sperrung■

Ein Steuerbefehl, der KEINE OPERATION vorschreibt, bewirkt an der Hilfsspeichereinheit keinerlei Aktion und verursacht ferner, daß keine Daten übertragen werden. Die laufende Positionsadresse und die Schutzadressen in der Hilfsspeichereinheit werden nicht geändert.

Ein Steuerbefehl mit der Vorschrift POSITION hat zur Folge, daß die Hilfsspeichereinheit vier Bytes Steuerinformation anfordert. Diese Steuerinformation ist die Positionsadresse, Bitpositionen O bis 31, die im Positionsregister 601 (Fig.6) der Hilfsspeichereinheit gespeichert sind. Wenn die übertragung abgeschlossen ist, werden Kanalende und Vorrichtungsende signalisiert. Wenn weniger als vier Bytes übertragen. werden, wird Einheitenprüfung durch Kanalende und Vorrichtungsende im Status-Byte angezeigt, und Formatprüfung wird in der Vergleichs- und Positionsprüflogik 602 (Fig.6) erzeugt, um Abfühlinformation zu liefern.

Ein Steuerbefehl SCHÜTZEN veranlaßt die Positions- und Schutzlogik 606 (Fig.6) dazu, den Schreibsperrindikator in der Vergleichs-und Positions-Prüflogik 602 abzuschaltenund acht »

Bytes Steuerinformation anzufordern. Diese Information stellt die oberen und unteren Adressfelder dar, welche Adressengrenzen auf dem ungeschützten Hilfsspeichereinheiten-Bereich vorschreiben, zwischen welchen der Zugriff Auf Daten erfolgen kann. Die ersten beiden Bytes sind in das untere Schutzregister 603 gelegt, und die übrigen beiden Bytes werden in das obere Schutzregister 604 gesetzt. Wenn das untere Adressfeld größer ist als das obere erstreckt sich der geschützte Bereich von der unteren Adresse zur oberen.

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Wenn die Adressen gleich sind, wird der ganze Hilfsspeicher geschützt.

Ein SCHUTZ-Befehl wird· nur einmal in einer Kette von Befehlen ausgegeben. Wird ein solcher Befehl ausgegeben, wenn ein früherer Befehl in der gleichen Befehlskette wirksam ist, wird die Operation unter Präsentierung einer Einheitenprüfung abgeschlossen, und es werden die Abfühlbits für "Befehl zurückgewiesen" und "ungültige Folge" gesetzt. Die oberen und unteren Adressregister 603, 604 bleiben unverändert.

Lese- oder Schreibbefehle, die den Zugriff auf Daten versuchen, die nicht innerhalb der durch den Schutsbefehl bestimmten Grenzen liegen, bewirken die Beendigung der Operation mit Setzen von Einheiten-Prüfung und mit Setzen der Signale für Kanalende und Vorrichtungsende im Status-Byte. Am Abfühlregister 509 (Fig.5) wird Geschützter Speicher angeschaltet.

Der Befehl SCHÜTZEN MIT SCHREIB-SPERRUNG veranlaßt die Logik 606 zur Anschaltung des Schreibsperr-Indikators in der Logik 602, die den Schutzregistern der Fig,6 zugeordnet ist, sowie zur Anforderung von acht Bytes Steuerinformation. Die Operation ist ähnlich der oben besprochenen Schutzoperation mit der Ausnahme, daß zusätzlich zum Lese- und Schreibschutz in dem geschützten Bereich jeder Versuch in den ungeschützten Bereich der Vorrichtung zu schreiben zur Folge hat, daß die Einheitenprüfung im Status-Byte angeschaltet wird und bei den Abfühlregistern 509 Schreibsperrung und Geschützte Speicherung gesetzt werden.

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Ein Befehl Schlitzen mit Schreibsperrung, ausgegeben während einer Befehlskettenoperation, während ein vorher ausgegebener Schutzbefehl wirksam ist, bewirkt die Beendigung der Operation mit Präsentierung von Einheitenprüfung im Status-Byte sowie das Setzen von BefehlsZurückweisung und Ungültige Folge-Bits in den Äbfühl-Datenregistern 509»

äbfühlbefehl

Der Äbfühlbefehl bewirkt, daß acht Bytes von Äfofühldaten, gespeichert im Register 5.09, auf SMiMELLEITUDJG EIN gelangen und vom Hilfsspeicher auf den Kanal übertragen werden» Ausführung des Äbfühlbefehls beeinflußt nicht die laufende Positions- ' adresse im Hilfsspeicher. Die folgenden Äbfühlbits sind .in den Äbfühldaten vorgesehen?

Befehl zurückgewiesen - zeigt an, daß die Vorrichtung einen Undefinierten Befehl feststellte, oder daß ein Befehl in einer ungültigen Folge ausgegeben wurde, sum Beispiel -w&nn Schützen ausgegeben wurde,"während ein früherer Schutz noch wirksam war.

Prüfung Sammelleitung aus - zeigt an, daß die Vorrichtung eine ungültige Schnittstellen-Folge oder einen Paritätsfehler in den Daten oder im Befehlsbyte feststellte«

G&räteprüfung - zeigt an, daß die Vorrichtung während der letzten Operation.fehlerhafte Funktion im Gerät feststellte.

Datenprüfung - zeigt an, daß die Vorrichtung einen Datenfehler feststellt© _e der anderar Art.war als jene in der Saramelleitisag ung enthaltensnFehler <,

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Positionsprüfung - zeigt an, daß die Vorrichtung einen Versuch feststellte, in eine ungültige Positionsadresse hineinzulesen oder -zuschreiben.

Geschützte Speicherung-zeigt an , daß die Vorrichtung einen Versuch-feststellte, mit einer geschützten Position im Hilfsspeicher in Verbindung zu treten.

ECOPrüfung - zeigt an, daß die Vorrichtung einen unkorrigierbaren Fehler feststellte. Es wird auch Datenprüfung gesetzt.

Bit korrigiert - zeigt an, daß ein Bit im Fehler korrigiert wurde.

Schwelle - zeigt an, daß seit der letzten Abfühloperation der n-te korrigierbare Fehler festgestellt wurde. Ein Zähler in den Fehlerprüf- und Korrekturschaltkreisen 608 (Fig.6) führt die Fehlerzählung laufend durch.

Formatprüfung - zeigt an, daß die Vorrichtung nicht die vorgeschriebene Anzahl von Bytes empfangen hat, die einem Positions-oder Schutzbefehl zugeordnet ist.

Ungültige Folge - zeigt an, daß die Vorrichtung während einer Befehls-Kettenoperation einen zweiten Schutzbefehl festgestellt hat. Es wird auch Befehlszurückweisung gesetzt.

Schreibsperre - zeigt an, daß die Vorrichtung einen Versuch festgestellt hat, in den ungeschützten Speicherbereich hineinzuschreiben, während der Schreibsperrindikator in der Logik 602 der Fig.6 angeschaltet wurde. Geschützte Speicherung wird gleichzeitig gesetzt.

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Positionsadresse - diese Sammelleitung enthält die laufende Positionsadresse.

E/A-Schnittstelle

Die E/A-Schnittstelley wie es in der oben angezogenen Patentschrift beschrieben "ist, ist eine sequentielle verblockte Schnittstelle, die drei grundsätzliche Operationen einschließt Anfangswahl-Folge, Datenübertragungen und Sndungsfolgen. Diese Folgen werden entweder vom Kanal oder der Steuereinheit eingeleitete

Anfangswahlfolge-

Zur Einleitung -einer E/A-Operation gibt der Kanal die Adresse der gewünschten E/A-Vorrichtung auf die AüS-SASüffiLLElTüNG und erregt eine ADRESSE AUS Schnittstelleniaarklerangsleitung. Die Auswählogik- und Folgesteuerungen 500 (FIg₀5) reagieren auf ein Signal Adresse Laden, welches die Adresse auf einer Aus=Sammelleitung durch das UND-Glied 501 stm Adressregister 502 leitet= Die Vorrichtungsadresse ist fest ia das Einheitenadressregister 503 hinein verdrahtete Die beiden Adressen werden in der Vergleichsschaltung 504 verglichen, und ein Vergleichssignal seigt dea Steuerelementen 500 an^ daß die Vorrichtung gewählt wurde. Die Auswählsfceuerungen 500 reagieren durch Hinleiten der Sinheitenadresse 503 durch das UND-Glied 505 und das ODER-Glied 506 zur Sammelleitung ein, die an dem Kanal angeschlossen ist. Dies xfird dadurch erreicht, daß die geeigneten Schnittstellen-Folgen befolgt werden« Der Kanal prüft die Adresse und reagiert durch Abgabe eines Befehls auf die AUS-SAMMELLEITUNG sowie durch Signalisieren über die E/A-Schnittstelle. Die Steuerelemente 500 reagieren mit Befehl laden, wodurch der Befehl zur AUS-SAMMELLEITUNG durch das UND-Glied 507 zum Befehlsdecodierer und Register 508 geleitet wird. Die Steuer-

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einheit legt dann die in den Steuerelementen 509 gespeicherte Statusinformation dadurch auf die SMiMELLEITUHG EIN, daß der TOR STATUS angehoben wird, der die Statusinformation durch das UND-Glied 510 auf die SAMMELLEITUNG EIN leitet. Wenn der Kanal diese Statusbedingung annimmt, signalisiert er über die E/A-Schnittstelle, und dies vervollständigt die Anfangswahlfolge. Wenn diese E/A-Vorrichtung bereits gewählt wurde, wird dem Kanal Besetzt-Status vorgelegt.

Datenübertragungen

Die über die Schnittstelle auszufahrende S/A-Operaticn wird bestimmt durch das Decodierer eines Befehls, cer an die E/AVorrichtung während einer vorn Kanal eingeleiteten Wahlfolge ausgegeben wird. Vor der Ausgabe eines Schreib- oder Lesebefehls muß ein Steuerbefehl gageben werden. Die vom Steuerbefehl durch die Speichereinheit empfangenes Bits werden decodiert, um zu bestimmen,, welche von mehreren möglichen ■Eunktionen auszuführen ist« Der erste Steuerbefehl ist ein SCHUTZ-Befehl oder ein SCHUTE MIT SCHREIBUNTEBDRÜCKUNG (Befehl der eine Nur-Lese-Operation) erlaubt), Diese Befehle bewirken, daß acht Dfetenbytes über die Schnittstelle hinweg übertragen werden, wobei vier Bytes in das untere Schutzregister 603 und vier Bytes in das obere Schutzregister 604 (Fig.6) gegeben werden. Semit könen Daten nur zwischen den Grenzen des unteren und des oberen Schutzregisters in Adressen hineingeschrieben oder von diesen gelesen werden.

Der Befehl Schutz mit Schreibunterdrückung ist ähnlich dem SCHUTZ-Befehl,mit Ausnahme der Tatsache, daß er auch den innerhalb der Logik 602 vorhandenen Schreibsperr-Trigger anschaltet. Dadurch wird gesichert, daß von den geschützten Plätzen nur gelesen, jedoch nicht in diese hineingeschrieben wird.

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Der SCHUTE Steuerbefehl wird gefolgt von einem weiteren Steu*= erbefehl _s als POSITION beseiehnet= Dieser Befehl bewirkt, daß die Positionsadresse im Positionsregister SOl gespeichert wird f. χΰχι den Platz der Datenim Speicher 100 der Fig„i su* identifizieren» Das Positionsregister 601 wird in der Vergleichsschaltung β02 mit dem-unteren Sehutsregister 603 und dem oberen'Schutzregister 604 verglichen^ um sicherzustellen_f daß die'.Adresse eine ungeschützte Adresse'ist „ Liegt die Positionsadresse nicht innerhalb der vorgeschriebenen Grenzen, so wird die Positionsprüf-Leitung positiv gemacht, wa diese Tatsache anzuzeigen.

Der Steuerbefehl ist mit einem Lese- oder Schreibbefehl verkettet« Es sei angenommen, daß eine Leseoperation stattfinden soll. Mn Ende des Positionssteuerbefehls gibt der Kanal* nach Durchlaufen der Anfangsauswählfolge, den Lesebefehl in 'den Befehlsdecodierer und das Register 508 ein» Der Lesebefehl wird decodiert,- wodurch die Steuerelemente 500 veranlaßt wer=- den, Signale zur Wahl des geeigneten Schieberegisters im Speicher 100 -auszugeben, entsprechend der Posit&onsad£esse SOl (Fig.6)α Dies wird durch Anheben der Auswahl-Leitung erreicht« Diese Leitung veranlaßt,.daß- die Wortpositionsadresse (Fig.β) durch den Schalter 113 (Fig.l) suifl Vergleieher 114 geleitet wirde Die geeignetem Schieberegister im Speicher 100 werden i mittels der X und Y Koordinaten gextfählt, und zwar gemäß der Entschlüsselung durch die Decodierer 100 und 102 von der Schieberegisterstelle^Samraelleitöng vom Positionsadressregister

605. Die Ubereinstimmungs-Leitung 116 1st solange positiv, bis die Wortpositionsadresse und der umlaufende spezifische Adresszähler gleich sind. Dadurch wird die HSC TRIG-Laitung durchverbunden durch das UND-Glied 117 zur Zeltgeberschaltung 104, um dadurch su bewirken, daB die gewählten Schieberegister und der Umlaufende Spezifische Ädr@sszähler 111 mit hoh©r Ge° schwindigkeit solange geschoben werden _B bis der Plats d@r Wortpositionsadresse gleich ist. Die Information an dcsr ge-

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wünschten Adresse erscheint auf der Daten-Aus-Leitung und wird in einem Register in den Lese/Schreib-Steüerungen 509 (Fig.5) gespeichert. Die Wählleitung und die Folge-Steuerungen 500 geben ein Torlesedaten-Signal ab, welches die Lesedaten durch das UND-Glied 512 zur EIN-Sammelleitung leitet. Die Steuerungen 500 erregen auch die Halten-Leitung_r um zu verhindern, daß weitere schnelle Zeitgeber-Impulse durch das UND-Glied hindurchgehen.

Nachdem die Lesedaten in einem Register in den Steuerungen gespeichert wurden,leitet die Steuereinheit eine Auswählfolge auf der E/A-Schnittstelle ein, um wieder Verbindung mit dem Kanal herzustellen. Nachdem die Verbindung hergestellt wurde, fordert die Steuereinheit Datenübertragung dadurch an, daß die Lesedaten auf die Sammelleitung EIN geleitet werden, und daß die geeignete E/A-Schnittstellen-Markierungsleitung erregt wird, um dem Kanal anzuzeigen, daß SAMMELLEITUNG EIN gültig ist. In der gezeigten Ausführungsform werden 16 Daten-Bytes vom Speicher 100 breitseitig gelesen. Wenn die Sammelleitung EIN nur ein Byte handhaben will, werden 16 Bytes sequentiell vom Register 509 über die E/A-Schnittstelle geleitet. Dies nennt man Stoßoperation, und sie wird so durchgeführt wie in der oben angeführten Patentschrift beschrieben. Während dieser Übertragung bleibt die HALTEN-Leitung negativ. Am Ende der Übertragung von 16 Bytes erregt die Steuerschaltung 500 die INCREMENT-Leitung, um das Positionsregister 601 um eine Adressposition zu erhöhen. Die Steuereinheit gibt die HALTEN-Leitung frei, wodurch das Schieberegister bis zur nächsten sequentiellen Position geschoben wird und dadurch die nächsten 16 Bytes in die Register 509 einlesen kann.

Endfolge

Am Ende der Leseoperation stoppen die Kanalsignale über der E/A-Schnittstelle und die Auswähllogik 100 gibt ein Beendi-

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gungssignal aus,, welches die Operation der Steuereinheit beendet_o Als Folge 'wird die Äusi-rähl-Leitung abgeschaltet_ff und der Umlaufend© Allgemeine Adresssähler sowie die geweih 1~ ten Schieberegister werden mit hoher Geschwindigkeit- solange geschoben_? bis der Umlaufende Allgemeine Ädresssähler dem Om= laufenden Spezifischen Ädresssähler entspricht=

Das Positionsregister 601 wird durch die Steuerungen 500 nach dem Auslesen jedes Wortes ¹WOm. Speicher fortgeschaltet» Wenn die Positioner ©gis t<sr über die Grensen der unteren und oberea Schiitsregistsr hinausgreifenp findet ein Ausgang ' " ⁶⁸ geschützte Speicherung⁰" iFon der Vergleichsschaltung (502 stattg «ad die .Operation ^?ird beendet»

Ein abgeküsstes"Flußä-iagrssüm- einer tjpisohen Operation mit.

Sinschlißß der sequentiellen Wahl von Schieberegistern wird in Fig_o S geseigto Das DäögraifiSB foeginiat mit dem funlstj, an welchem in Reaktion auf den Bösitionsbefehl di© Positions™ und Schutslogik δθβ ^ig₀S) die Sasaielleitöng MJS swä Posi= tionsregister SOi leitete Der nächste Sehritt in der Flnßta~ belle ist Wählaahebung, wobei die Äuswähläogik' 500 (Fig_o5) die Wähl leitung aa!i@bt w&ä dadurch bewirkt _ff das di© Wortposi-

tionsaöresse. dttreii dan Sohalter -113 zum Vergleichen 114 Λ

durehgesehaltet wird» (Figd) _o Als nächstes liebt die Äuswäallogik die hIEtIIhLeitlang an« Falls sich kein© tSbereinstisnmung ergibt, veranlaßt di© fBlHEINSTXE€OTG<=Leitang vom. ^Tiiargleicher 114 die Erregung des 01D=Gliedes- 117^ so daß dadurch di® Schis-= beregister die Fortschaltung mit hoher Gesctoisidigksit solang© dusrehf!ihren können _B bis eine Übereinstimmung eintritt (Fort=- sehalt-Sehleife) ο tfensi ©in© Übereinstimmung" stattfindet „ reagieren die Auswahllofik und die Folgesteuerungen durch HMSi-AbSehalt «ng, wonach Dateneins teuer «ng fiesen oäer Schreiben) stattfindet» Dies wird erreicht entweder durch

Anheben der Sammelleitung TOR SAMMELLEITUNG AUS NACH DATEN EIN oder der LESEN-DATENLEITUNG (Fig.5). Die Leitung TOR SAMMELLEITUNG AUS NACH DATEN EIN leitet die Schreibdaten auf der SAMMELLEITUNG AUS zu den Daten-Ein-Leitungen des Speichers (Fig.6). Die Leitung TOR LESEN DATEN erregt das UND-Glied 512 (Fig.6), um dadurch zu bewirken, daß die Lesedaten von einem Register 509 auf die SAMMELLEITUNG EIN über das ODER-Glied 506 geleitet werden.

Die nächste Stufe in der Flußtabelle der Fig.9 ist das Testen auf eine Endfolge an der E/A-Schnittstelle. Wenn eine Endfolge nicht vorliegt, testen die Steuerungen um zu bestimmen, ob der Umlaufende Spezifische Adresszähler 255 erreicht hat, was das Ende der in den gewählten Schieberegistern gespeicherten Daten ist. Bei Verneinung gibt die Auswähllogik ein Fortschaltsignal ab, welches das Positionsregister 601 (Fig.6) fortschaltet. Die Lese/Schreib-Schleife wird so wie oben beschrieben wiederholt, bis entweder nun eine Endfolge auftritt oder der Umlaufende Spezifische Adresszähler gleich 255 ist. In jedem Falle schalten die Folgesteuerungen 500 das Wählen ab, um dadurch den Vergleich des Umlaufenden Spezifischen Adresszählers 110 mit dem Umlaufenden Spezifischen Adresszähler 111 zu bewirken. Als nächstes erfolgt die HALTEN-Anhebung durch die Steuerelemente mit der Folge, daß die Schieberegister in der Wiederherstellungsschleife solange mit hoher Geschwindigkeit schieben, bis der Umlaufende Allgemine Adresszähler und der Umlaufende Spezifische Adresszähler übereinstimmen. Wenn dies eintritt, würden die gewählten Schieberegister wieder zu der gleichen Allgemeinen Adresse zurückgestellt wie sämtliche anderen Schieberegister in der Anordnung. An diesem Punkt stimmen die beiden Zähler überein und die Folgesteuerungen schalten HALTEN ab.

Wenn eine Endfolge an der Schnittstelle signalisiert wurde, treten die Steuerungen in die Lese/Schreib-Schleife ein.

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In der Lese/Schreib-Schleife besteht der erste Schritt darin, das Positionsregister zu erhöhen, um dadurch auf die nächste sequentielle Adresse zu schalten. Dadurch wird bewirkt, daß die nächste sequentielle Gruppe der Schieberegister gewählt wird, und zwar mittels der Schieberegisterstellen-Sammelleitung, und die oben beschriebene Lese/Schreib-Folge wird wiederholt« Die Operation dauert solange an, bis eine Endfolge auftritt.

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Claims

- 34 Patentansprüche

/li Speicher aus Schieberegistern mit einer dem Speicher für den Datenzugriff übertragenen, die Lage des Schieberegisters im Speicher und des Wortes innerhalb des Schieberegisters kennzeichnenden Positionsadresse, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherelemente der Schieberegister (Fig.2,4) im Speicher (100) unter der Steuerung einer von einem Oszillator (105) getakteten Zeitgeberschaltung (104) elektronisch rotierbar sind, daß ein Umlaufender Spezifischer Adress-Zähler (111) mit der Zeitgeberschaltung (104) verbunden ist und die elektronische Position des rotierenden Speicherelementes angibt, daß ein Vergleicher (114) über einen Schalter (113) zwischen den Umlaufenden Spezifischen Adress-Zähler (111) und eine die Wortpositionsadresse führende, mit einer Steuereinheit (103) verbundene Leitung (118) geschaltet ist und über eine Ausgangsleitung (116) einer UND-Schaltung (117) anzeigt, \jfenn das rotierende Speicherelement die vorgegebene Wortpositionsadresse erreicht hat und damit die Fortschaltung durch Abschalten der Zeitgeber-Schaltung (104) unterbrich^ und daß die Steuereinheit (103) die Übertragung des die Angabe der Lage des Schieberegisters im Speicher (100) enthaltenden Teils der Positionsadresse über eine Leitung (Schieberegister-Stelle) und X und Y Decodierer und Treiber (101, 102) in den Speicher (100) steuert.
2. Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronisch rotierbaren Speicherelemente Halbleiter sind, deren darin gespeicherte Daten periodisch regeneriert werden müssen.

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3. Speicher nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronisch rotierbaren Speicherelemente zu einem dynamischen Schieberegister verbundene Feldeffekttransistoren sind, in welche Daten durch Laden und Entladen der Streukapazität ein- und ausgespeichert werden.
4. Speicher nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,« daß der Oszillator (105) und die Zeitgeber-Schaltung (104) zurpericdischen Regenerierung der elektronisch rotierbaren Speieherelemente über eine UND-Schaltung (106) mit einem Zeitgeber-Synchronisier-Zähler (107) verbunden sind?

dessen Ausgang über einen Impulsformer (108) und eine ' ' UND-Schaltung (109) einen Umlaufenden Allgemeinen Ädress» Zähler (110) über eine Leitung (112) steuert»
5. Speicher nach Anspruch 1 bis 4?.dadurch gekennzeichnet?.

daß die Leitung LsφRIG (112) über eine Triggerschaltung (302, Fig.3), UND-Schaltungen (106 und 117), eine Leitung HSC TRIG) und eine Oder-Schaltung (120) mit" dem Umlaufenden Spezifischen Adress-Zähler (111) verbanden äs-fc, wodurch die elektronische Rotation der ausgewählten Speicherelemente und die Fortschaltung des Umlaufenden Spezifischen Adresszählers (111) während der Regenerierζext unterdrückt wird.
6. Speicher nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

daß der Umlaufende Allgemeine Adress-Zähler (110) die elektronische Position der von den Decodierern (101, 102) nicht angewählten Speicherelemente unabhängig von dem die elektronische Position der angewählten Speicherelemente enthaltenden Umlaufenden Spezifischen Adress-Zähler (111) angibt. .

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7_# Speicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitgeber schaltung (Fig. 3) zur periodischen Regenerierung der elektronisch rotierbaren Speicherelemente aus von einem langsamen Zeitgeber«Triggerimpuls (LSC TRIG) ge« steuerten Triggern (302 bis 305) zur Erstellung langsamer Ausgangsimpulse auf Phasenleitungen (0 1 und 02) für die periodische Regenerierung der gespeicherten Daten und aus von einem schnellen Zeitgeber «Triggerimpuls (HSC TRIG) gesteuerten Impulsformern (309, 311) und einer Verzögerungsschaltung (310) zur Erstellung schneller Aus gangs impulse

auf den Phasenleitungen' ((^ 1 und 02) für das elektronische fe Rotieren der Speicherelemente bei hoher Geschwindigkeit

beim Datenzugriff besteht, und daß die schnelle Zeitgeber·» Schaltung nach Beendigung des Regeneriervorgangs über eine UND-Schaltung (106) gesperrt wird.
8. Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher in integrierter Technik hergestellt ist.
9. Speicher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherebenen in Modular«Bauweise auf integrierten Schal« tungskarten (Fig. 2) ausgeführt sind mit in Spalten und Zei«

fc len angeordneten Moduln, wobei jedes Modul aus mehreren

Plattchen und jedes Plättchen aus einer Vielzahl von elektronisch rotierbaren Speicherelementen besteht und daß auf der Karte X und Y Koordinaten«Leitungen (X.«X und Υ_η·Ύ ,c) ^zur Auswahl eines Moduls auf der Karte eines Plättchens auf dem Modul und mindestens eines rotierbaren Speicherleraentes auf dem Plättchen mit zugehörigen Treibern und Leseverstärkern mit ihren Leitungen angeordnet sind.

109885/1611

PO 969 014