DE2115371A1

DE2115371A1 - Gegen Überlastung gesicherte Auswahlmatrix für einen Datenspeicher mit wahlfreiem Zugriff

Info

Publication number: DE2115371A1
Application number: DE19712115371
Authority: DE
Inventors: Hermann Dipl.-Ing. 8000 München Kadow
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-03-30
Filing date: 1971-03-30
Publication date: 1972-10-05
Also published as: DE2115371C3; US3737859A; NL7203836A; GB1391795A; DE2115371B2

Description

Gegen Überlastung gesicherte Auswahlmatrix für einen Datenspeicher, mit

Die Erfindung bezieht sich cuf eine Auswahlmatrix für einon Datenspeicher mit wahlfreiem Zugriff, die für eine mittlere, im liorma !betrieb auftretende Belastung dimensioniert ist und del* eine Überwachungseinrichtung augeordne-t ist, die dafür Borgt, dnß die Auswahlschaltungen in der Außwahlina- tvxTz auch im Ausnahmefall, nämlich bei einem Daueraufruf, leiötmi/romäßig nicht überlastet werden gemäß Patent.......

(deutsche Patentanmeldung P 1 949 588,0).

Die in. der ilauptanmeldnng beschriebene Auswahlmatrix ist nicht ~ wie zuvor üblich - nach der Belastung im Dauerbetrieb* sondern nach der Belastung im Uormalbetrieb außgelegi, bei dew eine wesentlich geringere Verlustleistung auftritt. Diese Dimensionierung der Auswahlsohaltungen in der Auswahlmatrix berücksichtigt die Tatsache, daß bei einem normalen Betrieb eines Speichers mit wahlfreiem Zugriff die angeforderte Adresse ständig wechselt. Ausnahmen davon sind lediglich Störungefälle oder ein Prüfbetrieb. Dann kann in einem beliebigen Zeitraum dauernd ein und dieselbe. Adresse angefordert und damit auch ein und dieselbe Auswahlschaltung dauernd betrieben und überlastet v/erden. Deswegen iut der Auswahlmatrix eine Überwachungseinrichtung zugeordnet, die Überwachungüsignalgeber enthälv-, in denen dae ther~

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mische Verhalten einer Auswahlschaltung nachgebildet ist, In der Hauptanmeldung wurde gemäß einer Weiterbildung vorgeschlagen, die Überwachung der Auswahlschaltungen aufgrund ihrer Adressignale vorzunehmen und dazu die Überwachungseinrichtung derart auszubilden, daß den k Adressteilen je eine Schaltungsanordnung, bzw. bei positivem und negativem Adresssignal je ein Paar von Schaltungsanordnungen zum Erzeugen eines Überwachungssignaies zugeordnet sind. Dabei wird davon ausgegangen, daß eine vollständige Adresse für eine Speicherzelle aus einer Folge von k Bit zusammengesetzt ist. Auf diese Vieise läßt sich aus einer begrenzten Anzahl von Überwachungssignalgebern eine wirksame Überwachungseinrichtung aufbauen, die wesentlich weniger aufwendig ist als eine Überwachungseinrichtung, in der jeder Auswahlschaltung ein Überwachungssignalgeber "zügeordnest ist. Ohne die strenge Zuordnung eines ÜborwachungßBignalgebers zu einer Auswahlschaltung ist aber die durchschnittliche Belastung dieser Auswahlschaltung im Laufe vieler Speicherzyklen nicht so eindeutig zu erfassen. Erschwerend kommt hier hinssu, daß bei den Schreib« und Lesevorgängen in den Auswahlschaltungen unterschiedlich große Leistungen auftreten. Für die momentane Verlustleistung in einer Auswahlschaltung ist aber die Belastung dieser Auswahlschaltung in den vorhergegangenen Speicherzyklen maßgabend. Daraus ergibt SiCh₅ daß eine Auswahlmatrix für umso geringere Verlustleistungen ausgelegt sein kann, je besser in der Überwachungseinrichtung diese sogenannte Belastungsvorgeschichte der einzelnen AuswahlscLaltungen berücksichtigt ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die der Auswahlmatrix zugeordnete Überwachungseinrichtung derart auszubilden, daß die Belastungsvorgeschichte einzelner Auswahlschaltung^ auf möglichst einfache Vieise eindeutig

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berücksichtigt wird, ohne daß dadurch der schaltungsmäßige Aufwand für die Überwachungseinrichtung wesentlich steigt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einer in ihrer Struktur der Auswahlmatrix nachgebildeten Überwachungseinrichtung zwei deren Zeilen bzw.Spalten entsprechende Gruppen von Überwachungssignalgebern vorgesehen sind, auB denen analog der Zeilen- bzw. der Spaltenauswahl in der Auswahlmatrix jeweils ein Überwachungsoignalgeber auswählbar ist. Eine derart ausgestaltete Überwachungseinrichtung ist in ihrer logischen Struktur durchsichtiger als die vorgeschlagene Lösung, da hier · f jeder Überwachungsoignalgeber ganz bestimmten Auswahlschaltungen zugeordnet ist» Durch diese Zuordnung ist die Belaotungsvorgeschichte der Auswahlschaltungen eindeutiger zu erfassen. Bei gleicher Betriebssicherheit des Speichers können für die Auswahlschaltungen kleinere Verlustleistungen angenommen werden, da die Überlastfälle eindeutiger zuzuordnen sind.

Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.

Zum besseren Terständnis der Erfindung wird im folgenden anhand der Pig. 1 das grundsätzliche und an sich bekann- ™ te Schema für die Auswahl bestimmter Auswahlschaltungen aus einer Auswahlmatrix und anhand der Fig. 2 ein sich daraus ergebendes Ausführungsbeispiel für eine der Auswahlmatrix zugeordnete Überwachungseinrichtung beschrieben.

Mit einer Auswahlmatrix AM soll grundsätzlich eine Auswahl 1 aus η vorgenommen werden. Bei Anwendungen im Ar-

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beltsspeicher einer datenverarbeitenden Anlage bedeutet dieses meistens die Auswahl einer bestimmten Auswahlschaltung AS. Die Information darüber, welche die gesuchte Auswahlschaltung AS ist, ist in der Eingangsinformation EI enthalten, die in Pig. 1 schematisch angedeutet ist und meistens in der Form einer k-stelligen Binärzahl vorliegt, durch die sich dann η Auswahlschaltungen AS ansprechen lassen, wobei

(1) ti = 2* ...

gilt, für eine einfache Dekodierung sind die Auswahlschaltungen AS in einer Auswahlmatrix AM angeordnet, die ρ Zeilen und q Spalten besitzt. Bei insgesamt η Auswahlschaltungen AS gilt

(2) ρ · q * η

Nach einer Vordekodierung in den Dekodiernetzwerken DKp' bzw. DlTq¹, die mit einer Auswahl 1 aus ρ und 1 aus q eine bestimmte Zeile bzw. Spalte der Auswahlmatrix AM festlegen, ist diejenige Auswahlschaltung AS aktiviert, bei der Koinzidenz vorliegt, die slso an die ausge;vählte Spalte und Zeile angeschaltet ist.

Die Information über die zu treffenden Auswahlen 1 aus ρ und 1 aus q liegen· in den beiden Teilen EU bzw. EI2 der Eingangsinformation EI- in Porm von a-stelligen bzw. b-stelligen Binärzahlen vor. Es ist unmittelbar einzusehen, daß dafür die Beziehungen

(3) a + b = k und

(4) ρ = 2^a bzw. q = 2*

gelten. Für den Sonderfall einer quadratischen Auswahlmatrix AM ergibt sich a = b bawi ρ = q und damit dann auch 2a = 2b = k. Diese Erläuterung des an sich bekannten Schemas für die Dekodierung der Eingangsinformation EI wurde der Beschreibung des Ausführungsbeispieles vor-

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angestellt, um die analoge Struktur einer dieser Auswahlmatrix AM zugeordneten Überwachungseinrichtung zu verdeutlichen.

'Eine derartige Überwachungseinrichtung ist in Fig. 2 dargestellt. Fm die η Auswahlschaltungen AS der Auswahlmatrix AM zu überwachen, sind in der Überwachungseinrichtung zwei Gruppen von Überwachungssignalgebern SG11 .... SG1p bzw. SG21.... SG2q vorgesehen. Jeder Überwachungssignalgeber ist mit einem Eingang an eine ein Taktsignal T führende Leitung angeschlossen und damit zu einem bestimmten Zeitpunkt für die Dauer des Saktsignales T aktivierbar. Damit können die unterschiedlichen Leistungen bei Lese- oder Schreibvorgängen berücksichtigt werden. Ein anderer Eingang jedes dieser Überwachungsaignalgeber SG1p und SG2q ist mit jeweils einem Ausgang eines Dekodiernetzwerkes DUp bzw, DlIq verbunden. Diese beiden Dekodiernetzwerke DHp und DNq sind analog den an die Auswahlmatrix All angeschlossenen Dekodiernetzwerken DFp¹ und DNq¹ aufgebaut. Über die schematisch angedeuteten Eingänge E1 bis E4 warden ihnen die Teilinformationen EU bzw. EI2 zugeführt. Da die Auewahladressen als Binärzahlen dargestellt sind, hängt die Anzahl der Eingänge jedes Dekodiernetzwerkes DNp bzw. DNq in Wirklichkeit von der Anzahl der Stellen ab, durch die eine Teiladresse ρ bzv?. q noch ausgedrückt werden kann. Damit ist in den beiden Dekodiernetzwerken DNp und DNq jeweils eine der Zeilen- bzw. Spaltenauöv;ahl~entsprechende Auswahl 1 aus ρ bzw. 1 aus q möglieh. Entsprechend dieser Auswahl wird jeweils einer der Überwachungssignalgeber SGrIp bzw. SG2q in jeder Gruppe ausgewählt. In der Hauptanmeldung wurde bereits beschrieben, daß diese überwa-

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ehungsSignalgeber SG1p bzw. SG2q derart aufgebaut sind, daß in ihnen das thermische Verhalten einer Auswahlschaltung nachgebildet wird. Dazu besitzen sie ein Zeitglied aus Widerständen und einem Kondensator, wobei dieser Kondensator gleichzeitig einem Analogspeicher für die Aufruffolge einer Auswahlschaltung AS bildet. Weiterhin gehört zu jedem Überv/achungssignalgeber SG1p bzw. SG2q eine Schwellenwertschaltung zum Bewerten einer thermischen Grenze, so daß er ein Überwachungssignal abgibt, wenn diese für eine Auswahlschaltung AS bereits kritische Grenze überschritten wird.

Die Ausgänge der Überwachungssignalgeber SG1p bzw. SG2q jeder Gruppe sind über ein ODER-Glied 0G1 bzw. OG2 miteinander verknüpft . Beide ODER-Glieder 0G1 und OG2 wiederumsind über ein UND-Glied UG mit dem Ausgang A der Überwachungse.i nrichtung verbunden.

Um die Wirkungsweise der in 3?ig. 2 dargestellten Überwachungseinrichtung zu erläutern, wird angenommen, daß in einem Programmablauf in aufeinanderfolgenden Spsichersyklen ständig ein und dieselbe Speicherzelle aufgerufen, d.h. auch nur eine einzige Auswahlschaltung betrieben wird. Dann ändern sich auch nicht die Teilinfcrmsti.onen EU bzw. EI2, die den Dekodiernetzwerken DJTp bzw. DKq über die Inforinationseingänge E1 und E2 bzw. E3 und E4 zugeführt werden. Über die Dekodiernetzwerke DSp und DlTq werden dann auch ständig dieselben Überwachungssignalgeber, zum Beispiel SG11 und SG21 ausgewählt. Diesen ausgewählten Überwachungssignalgebern wird ebenso wie allen anderen Überwachungssignalgebern das einer Lese- oder.einer Schreibfunktion während des laufenden Speicherzyklus entsprechend ausgebildete Taktsignal T zugeführt und damit die ausgewählten Überwachungssignal-

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geber SG11 und SG21 während der Dauer dieses Taktsignales T aktiviert. Das bedeutet, daß die für die Nachbildung des thermischen Verhaltens einer Auswahlschaltung vorgesehenen RC-Glieder dieser Überwachungssignalgeber SG-11 bzw. SG21 aufgeladen werden. Bei einem Daueraufruf übersteigt dann in einem bestimmten Speicherzyklus die Spannung am Kondensator des RC-G-liedes den vorgegebenen, der kritischen thermischen Grenze einer Auswahlschaltung entsprechenden Schwellwert des Überwachungssignalgebers. Der Überwachungssignalgeber SG11 bzw. SG21 erzeugt ein Überwachungssignal, das über die ODER-Glieder 0G1 bzw. OG2 dem UND-Glied UG zugeführt wird. Dieses gibt an dem Ausgang A der Überwachungseinrichtung ein bewertetes Überwachungssignal- ab,wenn für das UND-Glied die Koinzidenzbedingung erfüllt ist,d.h. beide Eingänge des UND-GliedG3 UG Überwachungacignale führen.

Für die Auswertung dieses ÜberwachungBsignsles bestehen nun verechiedene Möglichkeiten. V/elche dieser Möglichkeiten im Einzelfall zweckmäßig ist, hängt von der Dimensioriierung der Auswahlschaltungen und auch der Orn;a~ nisation des Speichers ab. So bietet sich als eine dieser Möglichkeiten an; ähnlich wie in der Ilouptanineldung beschrieben, mit Hilfe des Überwachungssignales den Speicher zyklu.s zu reduzieren. Dazu ist es de^Icbsr, nn den Auegang A der in Fig. 2 .dargestellten Überwachungseinrichtung eine Reihe von hintereinandergeschalteten weiteren Überwachungsnignalgebern anzuschalten und jedesmal dann, wenn wieder ein weiterer Überwachungssignalgeber in dieser Reihe ein Ausgangssignal abgibt, den Speioherzyklus stufenweise weiter zu reduzieren. Eine derartige Auswertung des Überwachungssignales wäre dann

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wohl zweckmäßig, wenn die Auswahlschaltungen in der Auswahlmatrix derart dimensioniert sind, daß ihre kritische thermische Grenze schon "bei einem Daueraufruf nach wenigen Sp ei eher zykl en erreicht ist. Dabei müssen aber auf jeden Pail die Toleranzen in den Überwachungssignalgebern berücksichtigt werden, damit auch bei einem maximalen Fehler der Überwachungseinrichtung die Auswahlschaltungen gegen eine unerwünschte Überlastung gesi*> chert sind.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Auswahlschaltungen derart zu dimensionieren, daß bei einem Programmablauf mit einer Programmschleife, bei der nur einige -wenige Speicherzellen zyklisch mit einer ständigen "Wiederholung angefordert werden, der Speicher immer noch mit der höchsten Zykluofolge zu betreiben ist. Dann raüsnen die Auswahlschaltungen für eine etwas höhere Verlustleistung dimensioniert sein. Dementöprechend v/ird man die RC«Glieder der Überwachungssignalgeber ebenfalls so dimensionieren, daß ihre gespeicherte Belastungsvorgeschichte einen größeren Zeitraum bzw. eine größere Anzahl von Speicher-Zyklen urafaßt, d.h. daß die Überwachungssignalgeber später ansprechen. Wenn dann am Ausgang A der in Pig. 2 dargestellten Überwachungseinrichtung ein bewertetes Überwachungssignal auftritt, kann man dieses Signal direkt ds-ZU benutzen, den weiteren Speicheraufruf zu ßperren, ßolange dieses Überwachungssignal aufrechterhalten wird. Daß ist zulässig, denn eine weitere Belastung der bereits überlasteten Auswahlschaltung muß unbedingt vermeiden werden, andererseits ist der Speicheraufruf sofort wieder freigegeben, wenn zufällig oder durch die Programmunterbrechung ausgelöst nunmehr eine andere Speicherzelle aufgerufen v/ird und ^Lamit andere Ausviahlschaltungen betrieben werden. Diese zweite Möglichkeit ergibt sich erst mit einer erfindungsge-

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mäßen Zuordnung der Überwachungseinrichtung zu den Auswahlschaltungen der Auswahlmatrix und ist besonders vorteilhaft, weil sie bei*aller Einfachheit eine große Sicherheit gegen eine Überlastung der Auswahlschaltungen bietet.

3 Patentansprüche
2 Figuren

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Claims

Pa tentansprüche

π). Auswahlmatrix für einen Datenspeicher mit wahlfreiem Zugriff, die für eine mittlere, im Normalbetrieb auftretende Belastung dimensioniert ist und der eine Überwachungseinrichtung zugeordnet ist, die dafür sorgt, daß die Auswahlschaltungen auch im Ausnahmefall, nämlich bei einem Daueraufruf leistungsgemäß nicht überlastet werden

gemäß Patent (deutsche Patentanmeldung

P 1 949 388.0), dadurch gekennzeichnet, daß in einer in ihrer Struktur der Auswahlmatrix (AM) nachgebildete Überwachungseinrichtung zwei jeweils deren Zeilen ρ und Spalten q entsprechende Gruppen von Überwachungssignalgebern (SG1p bzw. SG2q) vorgesehen sind, aus denen analog der Zeilen- bzw. der Spaltenauswahl in der Auswahlmatrix jeweils ein Überv.'achungssignalgeber ami-* wählbar ist.
2. Auswahlmatrix mit einer Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Gruppen von Überwachungssignalgobern (SG1p bzw. SG2q) ein Dekodiernetzwerk (DITp bzv;« DlTq) zugeordnet ist, dessen Ausgänge jev/eils mit einem Eingang einen der ρ bzw. q .Überwachungßsignalgeber einer Gruppo verbunden sind.
3. Auswahlmatrix mit einer Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der ÜberwachungsSignalgeber (5G1p bzw. SG2q) jeder Gruppe mit einem ersten bzw. zweiten ODER-Glied (0G1 bzw. 0G2) und beide ODER-Glieder über ein TJHD-Glied (UG) mit dem Ausgang (A) der Überwachungseinrichtung verbunden sind.

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