DE2161940A1 - Speichersystem mit geringem Energiebedarf - Google Patents

Description

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LITTON INDUSTRIES, INC., 36Ο North Crescent Drive, Beverly Hills,

California 90210, U.S.A.

Speichersystem mit geringem Energiebedarf.

Die Erfindung bezieht sich auf Speichersysteme und insbesondere auf ein verbessertes Speichersystem, bei dem ein zu speicherndes Informationswort in einen solchen Zustand gebracht wird, daß ein Minimum an Energie der Speichervorrichtung zugeführt werden muß, wenn das Wort in den Speicher eingelesen und aus dem Speicher ausgelesen wird.

Die meisten digitalen Rechnersysteme weisen eine Speichervorrichtung, z.B. eine in geeigneter Weise verdrahtete Matrix aus Speicherkernen oder anderen ferromagnetisehen Speicherelementen auf, in denen Informationen in Form einer Vielzahl von Binärwörtern gespeichert werden können, von denen jedes Wort aus einer Vielzahl von Bits besteht, deren jedes entweder einen ersten oder einen zweiten Zustand einnimmt. Es ist bei derartigen Systemen üblich, ein aus Flip-Flops, den sogenannten Stufen, bestehendes Register vorzusehen, und zwar jeweils einen

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für jede Bitstelle in einem Speicherwort. Das Wort wird anfangs in das Register eingeschrieben, bevor esdn die Speichervorrichtung übertragen wird. Abhängig von der Auslegung eines speziellen Systems können die Bits eines Wortes in die verschiedenen Stufen des Registers entweder zeitlich nacheinander oder gleichzeitig eingelesen werden. In jedem Falle wird, wenn es erwünscht ist, ein Wort aus dem Register in den Speicher zu übertragen, jedes Bit im Wort aus seiner entsprechenden Stufe des Registers in ein entsprechendes Speicherelement, z.B. einen Kernspeicher, in der Speichervorrichtung des Rechnersystems übertragen, von dem das Speichersystem einen Teil darstellt.

In einem Binärcode werden die beiden Zustände, in welchen das Bit auftreten kann und welche die beiden Binärwerte des Bits darstellen, üblicherweise und willkürlich als der ¹¹E in "-Zu stand und der "Null"-Zustand bezeichnet. Ein Zustand, z.B. der ^MEin^M-Zustand wird durch einen Spannungspegel oder einen Stromimpuls, und der andere, z.B. der ¹¹NuIl"-Zustand durch das Fehlen eines solchen Impulses in einem bestimmten Augenblick gekennzeichnet, obgleich manchmal der "Null"-Zustand durch einen solchen Impuls auf einer zweiten Übertragungsleitung angezeigt wird. Gespeichert werden die beiden Zustände durch verschiedene Richtungen der Magnetisierung eines Speicherelementes dargestellt, wie dies üblich ist. Ein Binärwort einer Information ist meist aus einer Kombination von Bits im "Ein"-Zustand und im "Nu11"-Zustand zusammengesetzt, obgleich es offensichtlich möglich ist, daß ein bestimmtes Wort vollständig aus Bits im "Ein"-Zustand und ein anderes Wort vollständig aus Bits im "Null"-Zustand bestehen kann.

Bei den meisten Speicherelementen, z.B. bei einem Magnetkern, wird ein Bit, das aus dem Speicherelement ausgelesen wird, stets in den "Null"-Zustand zurückgeführt, gleichgültig, ob ein "Ein"-Bit oder ein "Null"-Bit ausgelesen worden ist. Bei 2-1/2D Organisationen braucht, falls es erwünscht ist, ein anderes "Null"-Bit in das bestimmte Speicherelement einzuschreiben, keine Energie dem Speicherelement zugeführt werden,

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da es bereits den Nullzustand einnimmt. Wenn es jedoch erwünscht ist, ein "Ein"-Bit in das Speicherelement einzuschreiben, muß eine bestimmte Menge an Energie aufgegeben werden, üblicherweise in Form eines Stromimpulses, um das Speicherelement in den "Ein"-Zustand zu schalten. Bei "3D-Organisationen braucht, falls es erwünscht ist, eine'Eins*einzusehreiben, keine zusätzliche "Sperr"-Energie dem Speicherelement aufgegeben werden. Falls es jedoch erwünscht ist, den "Null"-Zustand beizubehalten, muß zusätzliche Sperrenergie während des Einschreibens aufgegeben werden, um ein Schalten des Speicherelementes zu verhindern. Somit muß bei allen solchen Speichersystemen eine Energieeinspeisung zum Einschreiben von Informationen in die Speichervorrichtung und zum Auslesen der Informationen aus der Speichervorrichtung verwendet werden.

Wie oben erwähnt, kann das Wort, das in die Speichervorrichtung eingeschrieben wird, vollständig aus Bits im "Null"-Zustand, vollständig aus Bits im "Ein"-Zustand oder aber in den meisten Fällen aus einer Kombination solcher Bits bestehen. Bei allen bekannten Speichersystemen war es erforderlich, das Speichersystem mit einer Energiespeisequelle auszurüsten, die eine ausreichend hohe Leistung aufwies und deshalb ziemlich schwer und groß sein mußte, um dem ungünstigsten Fall zu genügen, der bei einem Wort eintrat, bei dem alle Bits den "Ein"-Zustand annehmen, da ein solches Wort die maximale Energie zum Auslesen und zum Einschreiben aller Bits benötigt.

In vielen Anwendungsfällen, insbesondere in solchen Anwendungsfällen, bei denen das Speichersystem in Flugzeugen, Raumfahrzeugen oder dergl. verwendet wird, ist ein minimales Volumen und ein minimales Gewicht von ausschlaggebender Bedeutung. Es ist sehr erwünscht und häufig unbedingt erforderlich, Abmessungen und Gewicht der Komponenten solcher Systeme so klein wie möglich zu halten. Bei vielen Rechnersystemen tragt die Energiespeisequelle ganz entscheidend zum Gewicht und zur äußeren Abmessung

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der Anordnung bei. Die Verwendbarkeit derartiger Systeme kann offensichtlich sehr verbessert werden, wenn der Energiebedarf verringert wird, ohne daß die Recheneigenschaften des Systemes dadurch nachteilig beeinflußt werden.

Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, bei einem Speichersystem mit einer Wortorganisierten Matrix aus ferromagnetischen Speicherelementen, die einen begrenzten Energiepegel erfordern, wenn sie in Verbindung mit der Speicherung eines Bits eines Informationswortes betrieben werden, das durch einen der beiden Binärwerte des Bits dargestellt wird, eine Einrichtung zur Komplementbildung des Binärwertes eines jeden Bits eines zu speichernden Informationswortes durch Umkehren der Binärwerte aller Bits in einem Wort vorzusehen, wenn der Energiebedarf bei den Komplementwerten niedriger ist als der Energiebedarf ohne Bildung des Komplements. Vorzugsweise wird die Einrichtung zur Komplementbildung des Binärwertes immer dann betätigt, wenn die Anzahl jener Bits, deren jedes mit Energieverbrauch bei Betätigung eines Speicherelementes behaftet ist, die Anzahl von Bits übersteigt, die keinen Energieverbrauch zur Betätigung eines Speicherelementes aufweisen. Allgemein wird die Einrichtung zur Komplementbildung des Binärwertes der Bits eines Informationswortes betätigt, wenn das Verhältnis zwischen der Anzahl jener Bits, deren jedes zur Betätigung eines Speicherelementes Energie verbraucht, und der Gesamtzahl von Bits einen bestimmten Wert übersteigt. Optimale Ergebnisse werden dabei erzielt, wenn dieses Verhältnis wenigstens die Hälfte der gesamten Anzahl von Bits in einem Wort darstellt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, eine Einrichtung zur Bestimmung der Anzahl von Bits in jedem Wort, die Energie verbrauchen, und Mittel zur Betätigung der Einrichtung für die Komplement#bildung des Binärwertes als Funktion der auf diese Weise bestimmten Anzahl vorzusehen; diese Anzahl ist

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vorzugsweise die Hälfte der Gesamtzahl von Bits in einem Wort. Das Speichersystem kann dabei mit einer Summierschaltung zur Bestimmung der Anzahl von Bits in jedem Wort, die Energie verbrauchen, versehen sein. Der wesentliche Bestandteil einer derartigen Summierschaltung ist entweder ein elektronischer Zähler, dem die Bits eines Wortes in einer Zeitfolge aufgegeben werden, oder aber ein Addierwerk, dem die Bits eines Wortes gleichzeitig aufgegeben werden sowie eine Bezugsspannungsquelle, wobei eine Vergleichsschaltung vorgesehen ist, die die Ausgänge aus dem Addiernetzwerk und aus der Bezugsspannungsquelle aufnimmt.

Um die Umkehr von Binärwerten aller Bits in einem Wort zu bewerkstelligen, hat sich als zweckmäßig herausgestellt, eine komplementbildende Steuerschaltung mit einer bistabilen Einrichtung zu verwenden, die in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal aus der Einrichtung zur Bestimmung der Anzahl von Bits gesteuert wird, welche Energie verbrauchen, und die die Einrichtung zur Komplementbildung des Binärwertes der Bits steuert. Ferner kann ein zusätzliches Speicherelement vorgesehen sein, das jedem Speicherwort in der Speichermatrix zur Speicherung von Steuersignalen zugeordnet ist, die eine erfolgte Komplementbildung oder keine Komplementbildung von Binärbitwerten darstellen, wobei die so gespeicherten Steuersignale eine zweite Komplementbildung oder keine Komplementbildung der dem Ausgang aus dem Speichersystem aufgegebenen Bits bewirkt. Dann kann die bistabile Einrichtung den zusätzlichen Speicherelementen Signale aufgeben, die gespeichert werden sollen, und die die erfolgte Komplementbildung anzeigen.

Nach einer weiteren Ausfuhrungsform der Erfindung weist die Einrichtung zur Komplementbildung der Binärwerte der Bits eines Informationswortes ein EXKLUSIVES ODER-Gatter in der lingangsleitung zu jeder Bitstelle in einen allen Speicherwörtern und ein weiteres EXKLUSIVES ODER-Gatter in jedem Wortausgangsleiter auf.

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Es 1st somit ein Speichersystem vorgesehen, dessen Eingang mit einer Summier- oder Zählschaltung zum Auszählen der Anzahl von Bits in dem Energie verbrauchenden Zustand und zur Erzielung eines Ausgangssteuersignales vorgesehen ist, wenn die Anzahl solcher Bits die Hälfte der Gesamtanzahl von Bits im Wort übersteigt. Das Ausgangssignal der Zählschaltung steuert ein Eingangs-Komplementbildungsgatter., das das Wort aus dem Eingang in das System aufnimmt und das das Wort in seinen komplementären Zustand, d.h. in einen Zustand bringt, in welchem alle der "Eins"-Bits in "Null"-Bits und alle "Null"-Bits in "Eins"-Bits geändert werden, wenn das Steuersignal dem Komplementbildungsgatter aufgegeben wird. Somit weist das Ausgangswort des Komplementbildungsgatters niemals mehr als eine Hälfte der Bits in dem energieverbrauchenden Zustand auf. Das Wort - entweder in dem komplementären oder nicht komplementären Zustand - wird dann einer herkömmlichen Speichervorrichtung aufgegeben, z.B. einer Matrix aus Speicherelementen wie ferromagnetischen Kernen und es wird ein zusätzliches Steuerbit der Speichervorrichtung aufgegeben, damit angezeigt wird, ob die komplementäre oder die nicht komplementäre Version des Wortes in der Speichervorrichtung gespeichert wird.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:

Pig. 1 ein schematisches Schaltdiagramm eines Speichersystems bekannter Art,

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Speichersystems gemäß der Erfindung,

Fig. 3 ein schematisches Schaltdiagramm einer speziellen Ausführungsform des Speichersystems nach Fig. 2, bei welchem die Bits des Wortes in einer Zeitfolge aufgenommen werden, und

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Fig. 4 ein schematisches Schaltdiagramm einer zweiten speziellen Ausführungsform des Speichersystems nach Fig. 2, wobei die Bits des Wortes gleichzeitig aufgenommen werden.

Fig. 1 zeigt schematisch .in einem vereinfachten Sehaltdiagramm ein Speichersystem bekannter Art mit einem Eingangs-/Ausgangsregister 10 und einer Speichervorrichtung 12. Das Register 10, das so ausgelegt ist, daß es ein Wort mit η-Bits aufnimmt, besteht aus η-Stufen 14_, 14,, 14 .

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Im Laufe der Beschreibung gibt, da. Bezugszeichen mit Indices, z.B. a, b oder n, verwendet werden, die Schreibweise solcher Bezugszeichen ohne Indices an, daß auf alle entsprechenden, mit diesem Bezugszeichen versehenen Elementen bezug genommen werden soll, da diese Zuordnung von Bezugszeichen zu den Zeichnungen die Beschreibung vereinfacht.

Jede der Stufen 14 ist eine Flip-Flop-Schaltung, wie sie als J K Flip-Flops bekannt sind. Derartige Flip-Flops weisen Eingangsklemmen J, K, S, R und C sowie Ausgangsklemmen Q und Q, auf. Wenn solche Flip-Flops ihren "gesetzten" Zustand einnehmen, der in vorliegender Beschreibung dem Binärwert eines Bits im "Eins"-Zustand entsprechen soll, erscheint ein Ausgangssignal oder ein Signal oder Bit im "Eins"-Zustand der Ausgangsklemme Q und kein Ausgangs signal an der Ausgangsklemme Q, -aui. Umgekehrt, wenn die Stufen ihren "rückgesetzten" Zustand einnehmen, der dann dem "Null"-Zustand entspricht, tritt kein Ausgangssignal an der Ausgangsklemme Q, und ein Ausfeangssignal an der Ausgangsklemme Q auf. Solche Flip-Flops werden ihren "gesetzten" Zustand entweder durch Anlegen eines Signales an die Eingangsklemme S oder gleichzeitiges Anlegen von Signalen an die Eingangsklemmen J und C gebracht. Sie werden in ihren"rückgesetzten" Zustand entweder durch Anlegen eines Eingangssignales an die Eingangsklemme R oder durch gleichzeitiges Anlegen von Eingangssignalen an die Eingangsklemmen K und C gebracht. Wie oben erwähnt, ist

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diese Art von Flip-Flop-Schaltung bekannt.

Die Stufen 14 . 14,, .... 14 des Registers 10 sind zur Bildung α. ο η

eines Schieberegisters in Reihe geschaltet. Die Ausgangsklemmen Q und Q einer Stufe, z.B. 14_Q, sind entsprechend mit den Eingangs·

klemmen J und K der nächsten Stufe, z.B. Stufe 14^ verbunden. Das in der Speichervorrichtung 12 zu speichernde Binärwort wird zuerst nacheinander den Worteingangsklemmen 16 und 18 aufgegeben. Dies bedeutet, daß für jedes Bit in Binärwort, das den "Eins"-Zustand einnimmt, ein Impuls an die Worteingangsklemme 16 gelegt wird, und daß für jedes Bi* im "Null"-Zustand ein Impuls an die Worteingangsklemme 18 gelegt wird. Gleichzeitig werden Impulse der Taktklemme 20 aufgegeben, die ihrerseits direkt mit den Eingangsklemmen C eines jeden Flip-Flops 14 verbunden sind. Somit werden die Bits des Binärwortes, wenn sie den Wort eingangsklemmen 16 und 18 aufgegeben werden, nacheinander durch die Stufen l4_Q-, 14, , usw. verschoben, bis das Wort von η Bits vollständig in das Register Io eingegeben, d.h. in ihm vorübergehend gespeichert ist.

Nachdem alle Bits des Binärwortes in die verschiedenen Stufen 14 des Registers 10' eingegeben worden sind, können alle Binärwerte der Bits des Wortes gleichzeitig in die Speichervorrichtung 12 übertragen werden, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine herkömmliche Magnetkernspeichervorrichtung ist. Die Ausgangsklemme Q einer jeden Stufe 14 ist mit der Eingangsklemme eines Stromkreiselementes 22 verbunden, das ein "beigesteuerter Verstärker entsprechend dem bestimmten Bit des Wortes genannt werden kann; dieser torgesteuerte Verstärker wird häufig als ein taktgesteuerter Sperrstromtreiber bezeichnet und besteht aus einem einem Verstärker zugeordneten NAND-Tor. Die Toranschlüsse 34 eines jeden Treibers, d.h. gegatterten Verstärkers 22 sind alle mit einem gemeinsamen Anschluß 26 verbunden, dem ein Signal, das als Sperrtaktsignal bekannt ist, aufgegeben

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wird, wenn es erwünscht ist, die Verstärker 22 durch Tore zu steuern, damit die Ausgangssignale der Stufen 14 in die Speichervorrichtung 12 eingeführt und dort eingeschrieben werden. Das Ausgangssignal eines Jeden torgesteuerten Verstärkers 22, die manchmal als Bittreiber bezeichnet werden, erscheint auf einem Leiter, der durch eine Vielzahl von Magnetkernen 28 hindurchge-

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fädelt ist. Die Richtung der Magnetisierung von Magnetkernen 28 _Q stellen die ersten Bits eines jeden der Wörter, die die Speichervorrichtung 12 speichern kann, die Richtungen der Magnetisierung der Magnetkerne 28^ stellen die zweiten Bits dar und so weiter. Die Richtungen der Magnetisierung der Magnetkerne 28 stellen das nte oder letzte Bit eines jeden Wortes dar. Die speziellen Kerne, in die die Bits eingeschrieben werden, wenn das Sperrtaktsignal dem Anschluß 26 aufgegeben wird, werden unabhängig voneinander adressiert, und zwar in an sich bekannter Weise (in Fig. 1 nicht dargestellt). Die Folge von soeben beschriebenen Schritten, in der ein Wort, das dem Register 10 über Eingangsklemmen 16 und aufgegeben wird, in die Speichervorrichtung 12 eingeschrieben wird, wird üblicherweise der Lösch-Schreibzyklus des Speichers genannt.

Wenn es erwünscht ist, ein Wort aus einem bestimmten Speicherwort, d.h. einer speziellen Adresse in der Speichervorrichtung 12 auszulesen, wird ein Abtastsignal der Klemme JOaufgegeben, die eine Vielzahl von Abfühlverstärkern 32_a, 32, , .... 32„

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steuert, welche ihrerseits die Ausgangssignale der Bits des speziellen adressierten Wortes in der Speichervorrichtung aufnehmen und verstärken. Auch hier ist die Adressiervorriehtung nicht gezeigt. Die Ausgangssignale der AbfUhlverstärker 52 werden dann den Bingangsklemmen S des Flip-Flops 14 aufgegeben, damit die Bits des auszulesenden Wortes in die verschiedenen, entsprechend zugeordneten Stufen des Registers 10 gebracht werden. Somit dient das Register 10 sowohl als Eingangsregister als auch als Ausgangsregister und wird üblicherweise Eingangs-/ Ausgangsregister genannt. Wenn das Wort in das Register 10

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eingeschrieben wird, wird das Sperrtaktsignal wieder dem Anschluß 26 aufgegeben, damit ein erneutes Einschreiben des Wortes in die gleiche Adresse unterstützt wird, so daß das Wort nicht verlorengeht. Jedoch bleibt im Anschluß daran das Wort im Register 10 und die Taktimpulse werden dann dem Anschluß 20 aufgegeben, damit die Bits des Wortes durch das Schieberegister geführt und den W ort aus gangs klemm en 34 und 36 aufgegeben werden. Somit wird das Wort aus dem Register 10 ausgelesen und wieder in der Speichervorrichtung 12 gespeichert; dieser Zyklus wird der Lese-Rückführzyklus genannt.

Das Speichersystem nach Fig. 1 weist üblicherweise eine Rücksetzklemme 38 auf, an die ein Rücksetzsignal gelegt werden kann, um eine alle Stufen 14 des Schieberegisters in den Rücksetzoder "Null"-Zustand zurückzuführen.

Wie vorstehend ausgeführt, ist praktisch keine Energie zum Einlesen eines "Null"-Bits in den Speicher 12 oder zum Auslesen eines "Null"-Bits aus dem Speicher 12 erforderlich, es wird jedoch eine bestimmte Energiemenge benötigt, um einen "Eins"-Bit in die Speichervorrichtung 12 einzulesen oder aus ihr auszulesen. Wenn das in die Speichervorrichtung 12 einzulesende oder aus ihr auszulesende Binärwort eine große Anzahl von "Eins"-Bits aufweist, muß von den Bittreibern bzw. den torgesteuerten Verstärkern 22, die das Wort in die Speichervorrichtung 12 einschreiben, und von den Abfühlverstärkern 32, die das Wort aus der Speichervorrichtung auslesen, mehr Energie aufgewendet werden. Die Energieeinspeisungen für diese Verstärker müssen so gewählt werden, daß eine ausreichende Kapazität zum Auslesen und Einschreiben von Wörtern vorhanden ist, bei denen alle Bits den "Eins"-Zustand einnehmen.

Fig. 2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Speichersystems gemäß der Erfindung, bei dem für eine Speichervorrichtung gleicher Kapazität die maximalen Energieanforderungen auf

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etwa die Hälfte des Energiebedarfes des Speichersystems nach. Fig. 1 reduziert sind, so daß eine ganz entscheidende Einsparung in bezug auf die Größenabmessungen und das Gewicht der erforderlichen Energiespeisequelle erzielt wird. Wie Fig. 2 zeigt, wird ein Binärwort aus η Bits einem Eingangs-/Ausgangsregister 50 ähnlich dem Register 10 mit η Stufen nach Fig. 1 aufgegeben. Die Bits des Wortes werden ferner einem Zähler 52 zugeführt, der eine Summierschaltung darstellt, da er Bits zählt, obgleich nur jene Bits, die den "Eins-Zustand einnehmen. Wenn eine Anzahl solcher Bits eine vorbestimmte Anzahl übersteigt, insbesondere, wenn das Verhältnis zwischen der Anzahl dieser Bits, von denen jedes für den Betrieb eines Speieherelernentes Energie verbraucht, und der gesamten Anzahl von Bits einen vorbestimmten Wert überschreitet, vorzugsweise n/2, speist der Zähler 52 ein Ausgangssignal in eine komplementbildende Steuerschaltung 54 ein. Ein komplementbildendes Eingangstor 56 nimmt die Bits des Wortes aus dem Register auf, bevor sie in die Speichervorrichtung 58 eingeschrieben werden. Das komplement#bildende Eingangstor 56 nimmt ferner ein Steuersignal aus der komplementbildenden Steuerschaltung 54 auf. Die charakteristischen Eigenschaften des komplementbildenden Tores 56 sind so gewählt, daß bei Aufgeben eines Steuersignales das Tor in der Weise getriggert wird, daß es Ausgangssignale erzeugt, die das Komplement der Eingangssignale sind, während dann, wenn ihm kein Steuersignal aufgegeben wird, Ausgangssignale der gleichen Polarität wie für die Eingangssignale erzeugt werden. Der Ausdruck "komplementbildend" bedeutet hierbei die Umkehr des Binärwertes, d.h. des Zustandes eines jeden Bits, so daß ein "Null"-Zustands-Ausgangssignal für jedes "Eins"-Zustands-Eingangssignal und ein "Eins"-Zustands-Ausgangssignal für jedes "Null"-Zustands-Eingangssignal vorgesehen wird. Die Ausgangssignale des komplementbildenden Eingangstores 56, die das Eingangswort entweder in seinem komplementierten oder nicht komplementierten Zustand darstellen, werden dann der Speichervorrichtung 58 zum Einschreiben und nachfolgenden Auslesen in der

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gleichen Weise wie in Verbindung mit Fig. 1 vorstehend beschrieben, aufgegeben. Gleichgültig, wieviele Bits im Wort, das dem Register 50 aufgegeben wird, den "Eins"-Zustand einnehmen, können nicht mehr als n/2 der Bits in dem in die Speichervorrichtung 58 eingeschriebenen Wort den "Eins"-Zustand einnehmen, und der Energiespeisebedarf zum Auslesen und Einschreiben dieser Bits aus dem Speicher 58 und in den Speicher 58 kann um etwa die Hälfte verringert werden.

^ Die komplementbildende Steuerschaltung 54 schreibt ferner direkt * in die Speichervorrichtung 58 ein Steuerbit ein, das die erfolgte Komplementbildung oder das Fehlen der Komplementbildung von Binärbitwerten des Wortes anzeigt, wenn es von dem Komplementbildenden Eingangstor 56 in die Speichervorrichtung 58 eingespeist wird. Beispielsweise kann das Steuerbit den "Eins"-Zustand einnehmen, wenn das Wort, wie es eingeschrieben wird, aus dem Wort komplementiert wird, wie es ursprünglich in das Register 50 eingespeist war. Umgekehrt würde das Steuerbit den "NuIl"-Zustand einnehmen, wenn genügend wenige "Hins"-Bits in dem Wort vorhanden sind, so daß das komplementbildende Eingangstor 56 nicht getriggert wird und das Wort in die Speichervorrichtung 58 eingeschrieben wird, wie es am Register 50 aufgenommen wird.

Falls es erwünscht ist, das Speichersystem der Fig. 2 den Lese-Rückführzyklus durchlaufen zu lassen, damit das Wort für eine nachfolgende Berechnung oder Verarbeitung ausgelesen werden kann, wird das Wort mit seinen umgekehrten oder nicht umgekehrten Binärbitwerten, wie sie beispielsweise im Speicher 58 gespeichert sind, in das Register 50 in gleicher Weise ausgelesen, wie in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben. Das Steuerbit wird gleichzeitig aus der Speichervorrichtung 58 in die komplementbildende Steuerschaltung 54· ausgelesen.-Jedes Wort und das zugeordnete Steuerbit werden dann in die Speichervorrichtung 58 rückgeführt, wobei das Wort durch das Komplementär-Eingangsgatter 56 gelangt,

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wenn kein Steuersignal am Tor 56 vorhanden ist, so daß alle Bitwerte in den gleichen der beiden möglichen Zustände zurück in die Speichervorrichtung 58 geschrieben werden. Wenn das Wort ursprünglich, d.h. vor der Speicherung in der Speichervorrichtung 58 komplementiert war, speist die komplementbildende Steuerschaltung 54 ein Steuersignal in ein komplementbildendes Ausgangstor 60 ein, das das Wort aus dem Register 50 aufnimmt und es in den Zustand zurückkomplementiert, wie es ursprünglich von dem Register 50 aufgenommen wurde. Wenn das Steuerbit, wie es an der Komplementsteuerung 54 aufgenommen wird, anzeigt, daß das Wort, wie es in der Speichervorrichtung 58 gespeichert war, nicht komplementiert war, speist die komplementbildende Steuerschaltung 54 kein Steuersignal in das komplementbildende Ausgangstor 60 ein, und das Tor 60 läßt das Wort in dem Zustand, in dem es ursprünglich aufgenommen worden ist, ohne Rückkomplementieren

so

durch, daß das Ausgangswort den gleichen Zustand wie das Eingangswort einnimmt.

Fig. 3 zeigt ein schematisch.es Diagramm einer speziellen Ausführungsform des Speichersystemes nach Fig. 2, bei welchem die Bits des Binärwortes in Serie, d.h. zeitlich nacheinander, aufgenommen werden, wie in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben. Das System weist ein Eingangs-/Ausgangsregister 70 auf, das. dem Register 10 nach Fig. 1 entspricht. Das Register 70 besitzt

eine Vielzahl von I K-Flip-Flop-Stufen 72_a, 72_b 72 , deren

jede einer bestimmten Bitstellung, d.h. Adresse in jedem der Speicherwörter zugeordnet ist, Worteingangsklemmen 74 und 76, die die Impulse aufnehmen, welche die Bits des Binärwortes darstellen und welche mit den Eingangsklemmen J und K der ersten Stufe 72_a des Registers 70 verbunden sind, eine Takteingangsklemme 7)8, die mit allen C-Eingangsklemmen der Stufen 72 verbunden sind, und eine Rücksetzeingangsklemme 80, die mit allen R-Eingangsklemmen der Stufen 72 des Registers 70 verbunden sind. Die Klemme 80 ist ferner mit dem Vorwählbinärzähler 82 und der

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kromplementblldenden Steuerschaltung 86, die weiter unten beschrieben wird, verbunden, damit alle Elemente des Speichersystems gleichzeitig rückgesetzt werden.

Der Vorwählbinärzähler 82 nimmt als Eingang aus der Worteingangsklemme 74 alle Bits auf, die den "Eins"-Zustand einnehmen. Der Zähler 82, der ein an sich bekannter Zähler sein kann, ist so programmiert, d.h. voreingestellt, daß ein Ausgangssignal auf der Leitung 84 immer dann erzeugt wird, wenn die Zählung der Bits im "Eins-"Zustand eine vorbestimmte Anzahl übersteigt, die gewöhnlich n/2 beträgt, wobei η die maximale Anzahl von Bits ist, die das Eingangsbinärwort der Information enthalten kann.

Die komplementbildende Steuerschaltung 86 weist einen Flip-Flop 88 auf, der zwei "gesetzte" Eingangsklemmen S₁ und Sp und eine "rückgesetzte" Eingangsklemme R aufweist. Wie bekannt, können solche Flip-Flops in ihren gese%a%eH "gesetzten" Zustand durch Anlegen eines Signales an die eine oder andere Eingangsklemme * S₁ und S₂ gebracht werden, wobei dann ein Ausgangssignal an der Ausgangsklemme Q auftritt. Das Anlegen eines Signales an die Eingangsklemme R bringt den Flip-Flop 88 in seinen rückgesetzten ^ Zustand, in welchem kein Ausgangssignal an der Ausgangsklemme Q, auftritt. Die anderen Klemmen des Flip-Flops sind nicht dargestellt, da sie für vorliegende Erfindung nicht wesentlich sind. Wenn bei der hier dargestellten Anordnung die Anzahl von Bits im Binärausgangswort, die den "Eins"-Zustand einnehmen, die Hälfte der Bits in dem Wort übersteigt, erzeugt der Zähler 82 ein Signal über die Leitung 84 an die Eingangsklemme S^ des Flip-Flops 88, wodurch der Flip-Flop 88 in seinen "gesetzten" Zustand gebracht und ein Ausgangssignal an der Ausgangsklemme Q des Flip-Flops 88 erzeugt wird.

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Das Speichersystem nach Fig. 3 weist auch ein komplementbildendes Eingangstor 90 auf, das eine Vielzahl von EXKLUSIV-ODER-

Toren 92 . 92, , .... 92 besitzt, deren jedes einer entsprechena D η

den Stufe des Rasters 70 zugeordnet ist. Jedes der EXKLUSIV-ODER-Tore, 92 besitzt eine Eingangsklemme 94 und eine zweite Eingangsklemme 96. Die Eingangsklemmen 94_&, 9²^ .... 94_n, sind miteinander so verbunden, daß sie ein Steuersignal aus der Steuerschaltung Θ6 aufnehmen. Jede der zweiten Eingangsklemmen

96_Q, 96^, .... 96 ist individuell mit der Ausgangsklemme Q der 9. υ η

zugeordneten Stufe 72_Q, 72^, .... 72„ des Registers 70 verbunden.

a D η

Ist ein Eingangswort vollständig in das Register 70 eingegeben worden, und soll dieses Wort in den Speicher 98 des Systems eingeschrieben werden, wodurch der oben erwähnte Lösch-Schreibzyklus erzielt wird, wird ein Lösch-Schreibeingangssignal der Eingangsklemme 100 der komplementbildenden Steuerschaltung 86 aufgegeben, in der er einer der Klemmen eines UND-Tores 102 aufgegeben wird. Die andere Eingangsklemme des UND-Tores 102 nimmt ihr Eingangssignal aus der Ausgangsklemme Q des Flip-Flops 88 auf. Nimmt der Flip-Flop 88 zu diesem Zeitpunkt seinen "gesetzten" Zustand ein, wodurch angezeigt wird, daß mehr als die Hälfte der Bits in dem Eingangswort, die aufgenommen werden, den "Eins"-Zustand einnehmen, ist ein Signal an jeder der Eingangsklemmen des UND-Tores 102 vorhanden, und dieses Tor erzeugt ein Ausgangssignal, das über eine Leitung 104 allen ersten Eingangsklemmen 94 des EXCLUSIV-ODER-Tores 92 im Eingangstor 90 geführt wird. Diese EXKLUSIV-ODER-Tore 92 komplementieren, d.h. invertieren alle Ausgangssignale aus den Stufen 72 des Registers 70, und die Ausgangssignale aus dem Eingangstor 90 sind somit das Komplement des Eingangswortes, wie es an den Worteingangsklemmen 74 und 76 aufgenommen wird. Ein Sperrtaktsignal wird dann der Klemme 106 aufgegeben, um alle torgesteuerten Verstärker, d.h. Bittreiber I08, so zu steuern, daß das komplementierte Wort in den entsprechend adressierten Magnetkern 110 der Speichervorrichtung, der Matrix 98 angeschrieben werden.

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Wenn jedoch der Flip-Flop 88 zu diesem Zeitpunkt seinen "rückgesetzten" Zustand einnimmt, wodurch angezeigt wird, daß weniger als die Hälfte der Bits des Eingangswortes, wie sie am Worteingang 74, 76 aufgenommen werden, den "Eins"-Zustand einnehmen, läßt das UND-Tor 102 kein Steuersignal auf die Leitung 104 durch, und somit wird ein Signal mit dem "Null"-Zustand den ersten Eingangsklemmen 94 der EXKLUSJV-ODER-Tore 92 aufgegeben. Diese Tore lassen dann die Ausgangssignale von ihren entsprechenden Stufen 72 des Registers 70 in ihrem "aufgenommenen", d.h. nicht komplementierten Zustand, durch und die Ausgangssignale aus dem Eingangstor 90 sind die gleichen wie bei dem Wort., das an den Worteingangsklemmen 74 und 76 aufgenommen worden ist. Wenn das Sperrtaktsignal dann der Klemme ΙΟβ aufgegeben wird, um die Bittreiber, nämlich die torgesteuerten Verstärker I08 zu triggern, wird das Wort, wie es in seinem nicht komplementierten Zustand aufgenommen worden ist, in die entsprechend adressierten Magnetkerne 110 eines Speieherwortes eingeschrieben, die die Kerne längs einer horizontalen Linie in Fig. 3 sind.

Das Ausgangssignal aus der Klemme Q des Flip-Flop 88 wird ferner über eine Leitung 112 der Eingangsklemme eines Bittreibers 108-, in der Speichervorr-ielitung 98 aufgegeben, dieser X:j ttreJtt r νird auch durch das an die Klemme 108 angelegte Sperrtaktsignal getriggert. Das Signal auf der Leitung 112, das als das Steuerbit bezeichnet werden kann, wird dann in einen entsprechend adressierten Magnetspeicher 110 , in der Speichervorrichtung 98 zur gleichen Zeit eingeschrieben wie die Ausgangssignale aus dem Eingangstor 90 in den Speicher 98 eingeschrieben werden. Dieses Steuerbit dient somit zur Anzeige des komplementären Zustandes des V/ortes, wie es tatsächlich in den Speicher 98 eingeschrieben worden ist, d.h. es speichert die Information, unabhängig davon, ob das Wort komplementiert worden ist oder nicht. Zweckmäßigerweise nimmt ein Steuerbit den "Eins"-Zustand ein, wenn das Wort, wie es eingeschrieben wurde, das Komplement des Wortes, wie es aufgenommen wurde, ist, und es nimmt den "Null"-Zustand ein, wenn das Wort, wie es eingeschrieben wurde, das gleiche wie das Wort, wie es ausgeschrieben wurde, ist.

2 0 9 8 4 0/ 1121

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Soll ein ausgewähltes Wort aus dem Speicher 98 ausgelesen werden, wodurch der oben beschriebene Lese-Rückführzyklus erzielt wird, werden die ausgewählten Magnetkerne H0_a, H⁰J₀' ····» ¹¹⁰ _n> ^11On+l nämlich die Kerne, die ein Informationswort bilden, und üblicherweise die Serien von in horizontaler Linie ausgerichteten Kernen in B¹I-¹I. 3, in geeigneter V/eise adressiert. Ein Abtastimpuls wird der Klemme 114 aufgegeben,/die Abfühl verstärker H6_&, H^₁₃, · ♦ · ·, Il6 , Il6 , Lriggert. Die Ausgangsklemmen der Abfühlverstärker Il6 , 116,» ...Il6 werden mit den entsprechenden"Eingangsklemmen S der Stufen 72 , 72, , .... 72„ des Registers 70 verbunden, wo-

a υ η

durch diese Stufen in Zustände gebracht werden, die die Binärwerte der zugeordneten Bits in dem adressierten Wort anzeigen, wie es in der Speichervorrichtung 98 gespeichert wurde. Das Ausgangssignal des Abfühlverstärkers II6 ,j das den Zustand des oben erwähnten Steuerbits darstellt, wird über die Leitung II8 der Eingangsklemme S₀ des Flip-Flops 88 in der komplemenkbildenden Steuerschaltung 86 aufgegeben. Der Flip-Flop 88 wird somit in einen Zustand gebracht, der den komplementären Zustand des adressierten V/ortes anzeigt, wie es in der Speichervorrichtung •j8 gespeichert ist. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Sperrtaktimpujs der Klemme lOö aufgegeben, um die BLttreiber I08 in den stromleitenderi Zustand zu bringen. Da kein Eingangssignal an die ersten ELngangsklemmen 94 der EXKLUSIV-ODER-Tore 92 des Eingangs-

me-• ores >0 gegeben wird, wird das V/ort in dem kompleditierten, d.h.

invertierten Zustand, wie es aus der Speichervorrichtung 98 in das Register 70 ausgelesen wird, wieder in die in geeigneter Weise adressierten Kerne 110 , HO^j ···· HO , eingeschrieben, und das Steuerbit, das den komplementären Zustand des V/ortes, wie es eingeschrieben ist > anzeigt, wi/^rd erneut in den zugeordneten Kern der Kerne 110 , eingeschrieben.

Das "Lese-Rückfuhr"-Signal wird dann der Eingangsklemme 120 der komplernentbildenden Steuerschaltung 86 aufgegeben; das Signal wird als einer der Eingänge an ein UND-Tor 122 gelegt. Die andere Eingarii5sklemme des UMD-Tores 122 wird mit der Ausgangsklemme Q de;j Fl ip-FLορπ 88 verbunden. Wenn zu diesem Zeitpunkt der

■"'-i'i : J ^; M ,M _BAD ORIGINAL

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Flip-Flop 88 seinen "gesetzten" Zustand einnimmt, wodurch angezeigt wird, das^das Wort im Register 70, das aus dem Register 70 ausgelesen zu werden bereit ist, seinen komplementierten Zustand einnimmt, weist das UND-Tor 122 ein Eingangssignal auf beiden Eingangsklemmen auf und erzeugt somit ein Ausgangssignal auf der Leitung 124, das als ein Bit im "Eins"-Zustand gedacht sein kann. Wenn jedoch der Flip-Flop 88 zu diesem Zeitpunkt seinen "rückgesetzten" Zustand einnimmt, wodurch angezeigt wird, das das Wort im Register 70 in der Speichervorrichtung 98 in seinem "wie aufgenommenen", -d.h. nicht komplementierten Zustand fc gespeichert worden ist, tritt kein Signal an der Ausgangsklemme Q, des Flip-Flops 88 auf. Dann weist das UND-Tor 122 kein Eingangssignal an beiden Eingangsklemmen auf, und erzeugt somit kein Ausgangssignal oder ein Signal auf der Leitung 124, das als ein Bit im "Null"-Zustand betrachtet werden kann.

Das Speichersystem nach Fig. 3 ist mit einem komplementierenden Ausgangstor 126 versehen, das zwei EXKLUSIV-ODER-Tore 128 und 150 aufweist, deren jedes eine erste Eingangsklemme I32 und 134 sowie eine zweite Eingangsklemme 136 und 1J58 besitzt. Die Leitung 124 ist direkt mit beiden ersten Eingangsklemmen I32 und. 134 der EXKLUSIV-ODER-Tore 128 und 130 verbunden. Die Ausgangs- ^ klemme Q, der Endstufe 72 des Registers 70 ist an die zweite ™ Eingangsklemme 136 des EXKLUSIV-ODER-Tores 128 angeschossen. B'erner ist die Ausgangsklemme Q, der Endstufe 72 des Registers 70 an die zweite Eingangaklemme I38 des EXKLUSIV-ODER-Tores I30 gelegt.

Im folgenden wird die Beschreibung des Lese-Rückführzyklus fortgesetzt. Die Taktimpulse werden der Eingangsklemme 78 des Registers 70 aufgegeben, sie bewirken, daß die Stufen 72 des Registerg 70 die Bits in der in Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen Weise weiter verschieben und aus dem Register herausschieben. Wenn zu diesem Zeitpunkt ein Ausgangssignal auf der Leitung 124 vorhanden ist, das anzeigt, daß das schrittweise aus dem Register 70

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herausgeführte Wort tatsächlich das Komplement des gewünschten Wortes .ist,, komplementieren oder invertieren die EXKLUSIV-ODER/ Tore 128 und l]50 in dem komplementbildenden Ausgangstor 126 die Signale, wenn sie ihren zweiten Eingangsklemmen 136 und Ij8 aufgegeben werden, aus den Ausgangsklemmen Q, und Q, der Endstufe 72_n des Registers 7.0, wodurch die in geeigneter Weise rückgeführten Serienbinärwerte der Bits des Wortes an den Wortausgangsklemmen l40 und l42 erscheinen. Wenn jedoch kein Signal auf der Leitung 124 vorhanden ist, wodurch angezeigt wird, daß das Wort, wie es in der Speichervorrichtung 98 gespeichert und in das Register 70 übertragen wird, noch seinen ursprünglichen, d.h. nicht komplementierten Zustand einnimmt, haben die ffiXKLUSIV-ODER-Tore 128 und 150 des komplementbildenden Ausgangstores 126 keinen Einfluß auf das Wort, wie es schrittweise aus den Klemmen Q, und Q von der Endstufe 72 des Registers 70 herausgeführt wird, und das in Serie ausgewesene Wort, wie es an den Wortausgangsklemmen l40 und 142 erscheint, nimmt wiederum seinen richtigen Zustand ein.

Fig. 4 ist ein schematisches Schaltbild einer zweiten speziellen Aus führ ungs form des Speichefsystems' nach Fig V ^L2, bei dem die Bits des Eingangsbinärwortes gleichzeitig aufgenommen werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist das Eingangs-/Aüsgangsregister 150 eine Vielzahl von gleichzeitig betätigten Flip-Flops 152_&, !52^, I52 , .... 152„ auf. Jeder dieser Flip-Flops besitzt Eingangs-

C IX

klemmen S, R, D und C sowie eine Ausgangsklemme Q. Die Art dieser Flip-Flops ist so gewählt, daß das Anlegen eines Signales an die Einganfeskemme S den Flip-Flop in seinen "gesetzten" Zustand setzt und ein Ausgangs signal an der Ausgangsklemme Q, ergibt. Das Anlegen eines Eingangssignales an die Eingangsklemme R bringt den Flip-Flop in seinen "rückgesetzten" Zustand, in welchem kein Ausgangssignal an der Ausgangsklemme Q vorhanden ist. (Ein Aüsgangssignal würde an einer Ausgangskierame Q, auftreten, diese Klemme ist jedoch nicht dargestellt, da dieses Signal in der Ausführungsform nach Fig. 4 nicht verwendet wird.) ■ '

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Das Anlegen gleichzeitiger Signale an den Eingangsklemmen D und C bewirkt auch, daß der Flip-Flop seinen "gesetzten" Zustand einnimmt, wodurch ein Ausgangssignal an der Ausgangsklemme Q, auftritt. Derartige Flip-Flops sind an sich bekannt und werden manchmal als D-Flip-Flops bezeichnet.

Nimmt man an, daß ein Binärworteingang η Bits aufweist, werden alle Bitwerte gleichzeitig den Worteingangsklemmen 154 , "^\>' 154 , .... 154 aufgegeben, die direkt mit der Eingangsklemme D eines zugeordneten, d.h. entsprechenden Flip-Flops 152 im fe Register 150 verbunden sind. Gleichzeitig mit dem Aufgeben der Binärwortbits an die Worteingangsklemmen 154 wird eine Taktimpulsfolge der Eingangsklemme 156 zugeführt, die direkt mit den Eingangsklemmen C eines jeden Flip-Flops 152 verbunden ist. Das gleichzeitige Anlegen des Eingangswortes an die Klemmen 154 und der Taktimpulse an die Klemme 156 bringt die verschiedenen Stufen 152 des Registers I50 in Zustände, die den speziellen Binärwerten der Bits des den Worteingangsklemmen 154 aufgegebenen Wortes entsprechen.

Die verschiedenen Bits des Binärwortes, wie sie an den Worteingangsklemmen 154 aufgenommen werden, werden auch einem Zähler 158 aufgegeben, der als Summier schaltung arbeitet und zwar ähnlict P dem Betrieb des Zählers 82 nach Fig. J. Diese Summierschaltung erzeugt ein Ausgangssignal, wenn die Anzahl von Bits im Binärwort, die den "Eins"-Zustand einnehmen, n/2 übersteigt. Bei dieser Ausführungsform nach Fig. 4 werden alle Bits einem Widerstandsaddierer 160 aufgegeben, der an sich bekannt ist und der einen analogen Spannungsausgang mit einem Pegel ergibt, welcher die Anzahl von Bits in einem zu speichernden Wort angibt, die den "Eins"-Zuständ einnehmen. Eine Bezügsspannungsquelle 162 ist im Zähler oder in der Summierschaltung I58 vorhanden, die einen Ausgangsspannungspegel aufweist, welcher dem analogen öpannungsausgang entspricht, den der Widerstandsaddierer I60 haben würde, i'al 1 £.· genau n/2 der BJ ts den "liins"-Znst and

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3.12*1971 Vi-He' . - 21 - . L/p

einnehmen würden» Die Ausgänge des Addierers liSö als auch der Bezugsspannungsquelle 162 werden einer einfachen Spannungsvergleiehsschaltung 164 aufgegeben^ die ein Ausgangssignal auf der Leitung 166 nur dann erzeugt^ wenn das Ausgangssignal des Addierers ΙβΟ das Signal aus der Bezugsspannungsquelle 162 übersteigt. Die Leitung 166 ergibt somit ein Signal in eine komplementbildende Steuerschaltung 168 nur dann, wenn die Anzahl von Bits des Wortes in dem "Eins"-Zustand n/2 übersteigt.

Die komplementbildende Steuerschaltung 168 weist einen D-FlIp-Plop 170 ähnlich den Flip-Flops im Register 150 auf* Die Leitung 166 ist mit der Eingangs klemme D dB B'lip-Flops 170 verbunden, und somit nimmt der Flip-Flop 170 seinen "gesetzten" Zustand ein, wodurch ein Ausgang rsrignal an seiner Ausgangsklemme Q entsteht, wenn die Anzahl von Bits in dem "Eins"-Zustand des eingeschriebenen Wortes n/2 übersteigt« Die komplementbildende Steuerschaltung 168 weist ferner UKD-Tore 172 und 174auf, die in ihrem Aufbau und ihrer Funktion den UND-Toren 102 und 122 der komplementbildenden Steuerschaltung 86 des Ausführungsbeispieles nach Pig. 3 ähnlich sind*

Das Speichersystem nach Fig. 4 weist ferner ein komplementbildendes Eingangstor 176 auf, das im Aufbau und in der Funktion dem komplementbildenden Eingangstor 90 des Systems nach Fig. 3 identisch ist, sowie eine Speichervorrichtung 178, die im Aufbau und in der B'unktion identisch mit der Speichervorrichtung der Pig. 3 ist. Entsprechend wird der innere Aufbau dieser Elemente hier nicht nochmals beschrieben.

Tm Löiich-Schreibbetrieb arbeitet das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ähnlich der Au£5 f uhr ungs form* wie sie oben in Verbindung mit Fig. 3 erörtert worden ist. Die Bits des Wortes worden aus den entsprechend zugeordneten Stufen 152 des Registers 150 dem komplementbildenden Eingangstor I76 aufgegeben. Wenn der Flip-Flop 170 den "gesetzten" Zustand einnimmt, wobei angezeigt wird-,

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daß das Wort durch das Eingangsbor 176 komplementiert werden soll, gibt das Losch-Schreib-ÜND-Tor 172 das erforderliche Steuersignal an das Bingangstor 176* um alle Binarbitwerte des gesamten Wortes zu komplementieren, und das komplementierte Wort wird dann in die Speichervorrichtung 178 zusammen mit einem Steuerbit aus dem Flip-Flop I70 eingeschrieben, der anzeigt * daß das Wort in seinem komplementierten Zustand gespeichert wird* Wenn umgekehrt das Wort nicht komplementiert werden soll, gibt das UND-Tor 172 kein Signal an das Eingangs^tor 176 und dieses Eingangstor I76 läßt das Wort direkt durch, d*h. in seinem nicht komplementierten Zustand, damit es in die Speichervorrich^ tung 178 eingeschrieben wirdi der Flip-Flop 170 gibt dann ein -. ^f(Mull"-Zustands-Steuerbit in die Speichervorrichtung I78, damit angezeigt wird, daß das Wort in seinem nicht komplementierten Zustand eingeschrieben wird.

Der Lese-Rückführbetrieb nach der Ausführungsform nach Fig. 4 unterscheidet sich nur geringfügig von dem nach der Ausführungsform nach Fig. 3· Das adressierte Wort wird aus der Speichervorrichtung 178 ausgelesen und in die entsprechend zugeordneten Stufen I52 des Registers I50 in ähnlicher Weise v/ie in Verbindung mit Fig· 3 beschrieben eingeführt. Da die Bits des Wortes jedoch gleichzeitig ausgelesen v/erden sollen, weist das komplementbildende Ausgangstor l$0 eine Vielzahl von EXKLUSIV-ODER-Toren 182 , I82. , 182 , «... 182„ auf, deren jedes einer entsprechenden Stufe I52 des Registers I50 zugeordnet ist*

Jedes der EXKLUSIV-ODER-Tore I82 des koniplementbildenden Ausgangstores weist eine erste Klemme 184 und eine zweite Klemme 186 auf. Die ersten Klemmen 184 . 184, , 184 . ... 184 sind alle mit-

cx L) C Π

e inander verbunden und an die Ausgangsklemme des Lese/HUckführ-UND-Tores 174 in der komplementbLldenden Steuerschaltung 168 gelegt. Jede der zweiten Eingangsklemmen I86 , 186. , 186, ,,,.. 186_n ist mit der Ausgangsklemmen Q, der entsprechend zugeordneten

2 I) >') B 4 CJ / 11?) . BAD ORIGINAL

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Stufen 152 des Registers 150 verbunden. Wenn ein Wort, das vorübergehend im Register ISO gespeichert ist und das über die Wort ausgangsklemmen l88_&, 188^* l88_c,..l88_n ausgelesen werden soll, in seinen komplementierten Zustand gespeichert ist, erzeugt das UND-Tor 174 ein Signal an den ersten Eingangsklemmen 184 der EXKLUSIV-ODER-Tore 182. Dann komplementiert, d.h. invertiert jedes dieser Tore das in der zugeordneten Stufe 152 gespeicherte Signal, wodurch alle Bitwerte des Ausgangsbinärwortes gleichzeitig an Wortausgangsklemmen I88 in ihrem richtigen komplementären Zustand, d.h. wie ursprünglich aufgenommen, auftreten. Wenn Jedoch die komplementbildende Steuerschaltung I68 anzeigt, daß das Wort, wie es vorübergehend im Register I50 gespeichert ist, bereits den richtigen komplementären, d.h. ursprünglichen Zustand einnimmt, wird kein Ausgangssignal an die ersten Eingangskiemmen 184 der fiXKLUSIV-ODER-Tore I82 gelegt, und diese Tore lassen dann das Signal, d.h. den Wert des Bits direkt in seinem ursprünglichen, dem nicht komplementierten Zustand aus dem Register 150 zu den Wortausgangsklemmen I88'durch.

Die Erfindung wurde vorstehend anhand zweier verschiedener Ausführungsbeispiele erläutert, sie ist jedoch nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise können viele der Bauteile in den komplementbildenden Eingahgstoren und in den kompHanentbildenden Ausgatigstoren bei entsprechend sorgfältiger Auslegung kombiniert werden, um Kosten und Gewicht zu sparen. Ferner ist die Erfindung nicht auf Magnetkernspeichervorrichtungen, die als Ausführungsbeispiel dargestellt sind, beschränkt. Die Erfindung lägt sich ebenso auf beliebige andere Speichersysteme anwenden, bei denen es erwünscht ist, den Energiebedarf während des Betriebes herabzusetzen.

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Claims (14)

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   g a t en t a η s ρ r.ü. c.h e

   [Χ/ Speichersystem mit einer wortorganisierten Matrix aus ferromagnetischen Speicherelementen, die einen begrenzten Energiepegel erfordern, wenn sie in Verbindung mit der Speicherung eines Bits eines Informationswortes betrieben werden, das durch einen der beiden Binärwerte des Bits dargestellt w^rdt¹ i, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (56; 90? 176) zur Komplementbildung des Binärwertes eines jeden Bits eines zu speichernden Informationswortes, indem die Binärwerte aller Bits in.einem Wort umgekehrt werden, wenn der Energiebedarf bei den Komplementwerten niedriger ist als der Energiebedarf ohne Bildung des Komplements.
2. 2. Speichersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (56j 90; 176) zur Komplementbildung des Binärwertes immer dann betätigt wird, wenn die Anzahl jener Bits, deren jedes mit Energieverbrauch bei Betätigung eines Speicherelementes (HO) behaftet ist, die Anzahl von Bits übersteigt, die keinen Energieverbrauch zur Betätigung eines Speicherelementes aufweisen.
3. 3. Speichersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (56; 90; 176) zur Komplementbildung des Binärwertes der Bits eines Informationswortes betätigt wird, wenn das Verhältnis zwischen der Anzahl jener Bits, deren jedes zur Betätigung eines Speicherelementes (110) Energie verbraucht, und der Gesamtzahl von Bits einen bestimmten Wert übersteigt.
4. 4. Speichersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (56; 90; 176) zur Komplementbildung des

   209840/.1121

   2161^40

   L/p 7243 4* 3. Dez. 1971

   Binärwertes der Bits eines Informationswortes betätigt wird, wenn das Verhältnis wenigstens die Hälfte der gesamten Anzahl von Bits in einem Wort darstellt.
5. 5. Speichersystem nach Anspruch 1 oder einem der vorausgehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (52) zur Bestimmung der Anzahl von Bits in jedem Wort, die Energie verbrauchen, und Mittel zur Betätigung der Einrichtung (56) für die Komplementbildung der Binärbitwerte als Funktion der auf diese Weise bestimmten Anzahl.
6. 6. Speichersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl die Hälfte der Gesamtzahl von Bits in einem Wort ist.
7. 7. Speichersystem nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch eine Summierschaltung (52) zur Bestimmung der Anzahl von Bits in jedem Wort, die Energie verbrauchen.
8. 8. Speichersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Summierschaltung (52) einen elektronischen Zähler (82) aufweist, dem die Bits eines Wortes in einer Zeitfolge aufgegeben werden. A
9. 9. Speichersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Summierschaltung (52) ein Addierwerk (160), dem die Bits eines Wortes gleichzeitig aufgegeben werden, und eine Bezugsspannungsquelle (162) aufweist, wobei eine Vergleichsschaltung (164) vorgesehen ist, die die Ausgänge aus dem Addiernetzwerk (160) und aus der Bezugsspannungsquelle (162) aufnimmt.

   20 9 840/1121

   L/p 7243 U 3^
10. 10. Speichersystem nach einem der Ansprüche 5 - 9, gekennzeichnet durch eine kompleiaentbildende Steuerschaltung (54; 86; 168) mit einer bistabilen Einrichtung (88; 170), die in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal aus der Einrichtung (82; 158) zur Bestimmung der Anzahl von Bits gesteuert wird, die Energie verbrauchen,/welche die Einrichtung (90; 176) zur Komplementbildung des Binärwertes der Bits steuert.
11. 11. Speichersystem nach Anspruch 1 oder einem der vorausgehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein zusätzliches Speicherelement (llOi^,), das jedem Speicherwort in der Speichermatrix (98) zur Speicherung von Steuersignalen zugeordnet ist, die eine erfolgte Komplementbildung oder keine Komplementbildung von Binärbitwerten darstellen, wobei die so gespeicherten Steuersignale eine zweite Komplementbildung oder keine Komplementbildung der dem Ausgang aus dem Speichersystem aufgegebenen Bits bewirkt.
12. 12. Speichersystem nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die bistabile Einrichtung (88; 170) den zusätzlichen Speicherelementen (llO ,·,) Signale aufgibt, die gespeichert werden sollen und die die erfolgte Komplementbildung anzeigen.
13. 13. Speichersystem nach Anspruch 1 oder einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Komplementbildung der Binärwerte der Bits eines Informations-Wortes ein EXCLUSIVES ODER-Gatter (92) in der Eingangsleitung zu jeder Bitstelle in allen Speicherwörtern und ein weiteres EXCLUSIVES ODER-Gatter (128, 130) in jedem Wortausgangsleiter aufweist.

    ORIGINAL JNSPECTH)

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14. 14. Speichersystem nach Anspruch 1 oder einem der vorausgehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Register (70; 150) aus bistabilen Einrichtung (72; 152), deren jedes einer Bitstelle in allen Speicherwörtern zugeordnet ist, um die Bits eines Wortes zu speichern, bevor sie in die Speicherelemente eingeschrieben werden, und um die Bits vorübergehend zu speichern,'wenn sie aus den Speicherelementen ausgelesen werden.

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