DE2421112C2

DE2421112C2 - Speicheranordnung

Info

Publication number: DE2421112C2
Application number: DE2421112A
Authority: DE
Inventors: Douglas Craig Wappingers Falls N.Y. Bossen; Mu-Yue Poughkeepsie N.Y. Hsiao; Arvind Motibhai Wappingers Falls N.Y. Patel
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1973-06-04
Filing date: 1974-05-02
Publication date: 1983-07-07
Also published as: NL7407341A; IT1009963B; ATA372274A; DD116967A5; CA1014664A; FR2232040A1; AT341253B; GB1440285A; SE7405625L; CH568621A5; DE2421112A1; JPS5642080B2; SE402169B; JPS5023536A; BR7404579D0; BR7404579A; US3876978A; FR2232040B1

Description

Fig.3 eine Schaltungsanordnung, welche zum Anpassen der Prüfbits in der Paritäts-Prüfkassette beim Andern von Datenbits in einer der Daten-Speicherkassetten, sowie auch zur Wiederherstellung verlorener Daten einer Speicherkassette dient

In Fi g. 1 ist eine Kassetten-Datei 10 gezeigt, die eine Mehrzahl von Magnetband-Kassetten c\ bis c„ enthält, deren jede von einer Lese-/Schreibstation 12 addressiert werden kann. Die Lese-/Schreibstation entnimmt jeweils eine einzelne Kassette und gibt sie nach Benutzung wieder in die Datei zurück. Die Einzelheiten der beschriebenen Anlage sind jedoch für die Erfindung nicht von Belang. Wichtig ist, daß die Anlage mehrere separate Speichereinheiten 11 hat, deren jede Daten enthält, wobei jedoch keine Duplizierung vorgesehen ist. Wenn nun bei einer dieser Speichereinheiten ein

Betriebsfehler auftritt, könnten die in der Einheit enthaltenen Daten verloren gehen; die Daten müßten dann aus dem Quellenmaterial von neuem erstellt werden. Bei einer Anordnung gemäß der Erfindung wird ein solcher Rückgriff auf das Quellenmaterial nicht erforderlich, ohne daß man jedoch die Speicherkassetten Ct bis c_n im Duplikat vorsehen muß; dies ist möglich durch die Einführung einer zusätzlichen getrennten Prüfbit-Kassette 13, welche Paritätsbits für die in den Speicherkassettia Il vorhandenen Daten enthält

In Fig.2 ist gezeigt, in welcher Beziehung die Paritätsbits in der Prüfkassette P zu den in den Speichirkassetten c, bis c„ enthaltenen Daten stehen. Die Daten in den Speicherkassetten C\ bis C_n und in der Prüfkassette P können als lineare Bitketten aufgefaßt werden, wobei das erste Bit jeder Kette oben und das letzte jeder Kette unten in der Figur steht In diesem Sinne ist das erste Bit in der Prüfkassette P die Antivalenzverknüpfung (ModuIo-2-Summe) der ersten Bits aller Speicherkassetten c\ bis C_n; das zweite Bit in der Prüfkassette P ist die Antrvalenzverknüpfung (Mcdu!O'2-Summc) aller zweiten Bits in den Speicherkassetten Ci... c» Ganz allgemein gilt daß das »i-te Bit in der Prüfkassette die Antivalenzverknüpfung (Modulo-2-Addition) aller Ar-Bits in den Kassetten C\ bis C_n ist

Um die Daten in der Datei sicherzustellen, müssen bei Benutzung einer Prüfkassette die folgenden Operationen (Funktionen) ausgeführt werden:

(A) Erzeugung der Paritätsbits für die Prüfkassette aus den Daten der Datenkassetten Ci, cj... C_nder Datei;

(B) Bei Änderung der Daten in einer Datenkassette, z. B. Cj, müssen auch die entsprechenden Paritätsbits in der Prüfkassette angepaßt werden;

(C) Wenn die Daten in einer der Kassetten, z.B. cj, zerstört werden oder verloren gehen, dann müssen sie wiederhergestellt werden, und zwar mit Hilfe der Daten in den anderen Speicherkassetten und in der Prüfkassette.

Die Anpassung der Paritätsbits bei Datenänderung, d.h. die Funktion (B), soll hier zuerst gesprochen werden, um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern. Es sei angenommen, daß die anfängliche Erzeugung der Paritätsbits in der Prüfkassette, & h. die Operation (A), bereits ausgeführt wurde, und daß sich die Kassette ς,- in der Lesestation befindet zwecks Änderung von Daten. Bevor irgendeines der Bits bjt in der Kassette cj geändert wird, gilt folgende Beziehung für das betreffende Bit und das zugehörige Prüfbit Pt in der Prüf kassette Λ

mod 2

wobei i = 1, 2,... η und / Φ j.

Wenn nun das Bit b_Jk geändert wird in bj_h ergibt sich folgender neue Wert für das zugeordnete Paritätsbit:

(2)

Das bedeutet: Bei einer Datenänr ^."ung in der Kassette Cj muß zur Anpassung der Paritäts? assette lediglich eine nach folgender Gleichung bestimmte Bitkette benutzt werden:

e_jk

b'_jk

(3)

Die in (3) festgelegte Bitkette wird als Differenzmuster bezeichnet Die Bits der Kette e_jk werden dann (nacheinander oder gleichzeitig) zur Anpassung des Inhalts der Prüfkassette benutzt nach folgender Regel:

P'k=PkⁱFe_lk, (4)

wobei k sich verhält wie in (3).

Diese Operation wird nun an einem einfachen Beispiel erklärt Es wird eine Anlage angenommen mit drei Datenkassetten (c\, es, cj) und einer Paritätskassette (cp), deren jede η Speicherstellen für Binärzsichei. »0« bzw. »1« hat:

ei

7

... k...

m

C₁

_?

...A:...

m

Cl

I

_?

...k.

.. m

Cp

TtX

Stelle:

1

...0 ...

1

...0...

1

0

... 1 .

.. 1

12..

1

Binärwert:

1

0

1

00..

.. k

1

Wenn eines der Bits in c_}, z. B. das fc-te Bit, von seinem momentanen Wert »1« (= c_3jt) in »0« {-d_)k) umgeändert wird, dann wird das zugehörige Prüfbit c_pk umgeändert in d_pk entsprechend der Gleichung (2):

Daraus ergibt sich als neuer Dateninhalt

Binärwert; 1 1 ... 0 ... 1 0 1 ... 0 ... 1 10...0...I 00...0...I

Es wird daraufhingewiesen, daß die Kassetten c_t und Anpassungsoperation gezeigt. Sie enthält zwei Lese-/ C₂ bei der Anpassungsoperation gar nicht gebraucht 65 Schreibstationen, von denen die eine den Speicherkas-

werden. Das heißt, daß die Anpassungsoperation setten 11 und die ande.c der Prüfbitkassette 13(Fig. I)

unabhängig von der Anzahl der Kassetten ist. zugeordnet ist. Die Lese-/Schreibstationen führen

In Fig.3 ist eine Einrichtung zur Durchführung der jeweils erst eine Leseooeration aus. bevor sie eine

Schreiboperation durchführen. Das Datenbit bjt aus der Stelle 19 auf dem Magnetband 14 der Speicherkassette Cj wird vom Magnetkopf 15 gelesen, durch die Leseschaltungen 16, die dem Magnetkopf 15 zugeordnet sind, weitergegeben, und dann in einen Puffer/Verstär- ker 17 eingegeben, der für die alten (gelesenen) Daten bestimmt ist Der Puffer/Verstärker 17 gibt Signale an eine Verzögerungseinheit 18, welche das vom Magnetband 14 gelesene Signal soweit verzögert, daß es das Antivalenzglied 22 gemeinsam mit dem das neue Datenbit b',t darstellenden Signal erreicht Die übertra gung der neuen Datenbitsignale erfolgt selbstverständlich zu dem Zeitpunkt wenn die Stelle 19 auf dem Magnetband 14 — vom Lesekopf 15 kommend — den Schreibkopf 21 erreicht hat. Die neuen Datensignale werden dann über den Puffer 23, die Schreibschaltung 24 an den Magnetkopf 21 sowie an das Antivalenzglied 22 gegeben.

Das Ausgangssignal des Antivalenzgliedes 22 wird an einen Eingang eines zweiten Antivalenzgliedes 25 2η gegeben, gleichzeitig mit dem Paritätsbit Pt, das der Magnetkopf 26 von der Stelle 36 auf dem Magnetband 35 gelesen hatte, und das über die Leseschaltung 27 und Puffer 28 an eine Verzögerungseinheit 29 und von dort an das Antivalenzglied 25 gelangt. Das Ausgangssignal Pk dieses Antivalenzgliedes 25 gelangt über den Puffer 31 und die Schreibschaltung 32 an den Magnetkopf 33, und wird von diesem auf der Stelle 36 des Magnetbandes 35, das sich während der durch Einheit 29 gegebenen Verzögerung gerade um ein entsprechendes Stück jo weiterbewegt hatte, aufgezeichnet. Die Anordnung zur Erzeugung bzw. Anpassung der Prüfbits der Prüfkassette 13 ist recht einfach. Außer den sowieso bei den Magnetköpfen vorhandenen Schaltungen benötigt man nur einige Puffer und Verzögerungseinheiten sowie zwei Antivalenzglieder. Diese Anordnung kann überdies dazu benutzt werden. Daten einer Kassette zu rekonstruieren, die durch einen schweren Fehler verloren gingen.

Die Erklärung dafür folgt hier: Wenn bei einer der Kassetten C\, ei ... C_n, die mit c, bezeichnet sei, unkorrigierbare Fehler festgestellt werden, kann deren Inhalt gemäß folgender Beziehung rekonstruiert werden:

b_lk = P₁* Σ

mod 2

(5)

45

wobei / = 1,2,... π und /'#/

Das bedingt allerdings, daß bei der Rekonstruktion sämtliche Datenkassetten 11 und die Paritätskassette 13 gelesen werden müssen. Außerdem ist eine Einrichtung erforderlich, mit der festgestellt werden kann, daß die Daten der Kassette cj alle oder teilweise zerstört wurden bzw. nicht mehr gelesen werden können, um daraufhin den Wiederherstellungsvorgang einzuleiten. Dazu würden normalerweise die Fehlerfeststellungsund -korrektureinrichtungen benutzt werden können, welche in der Anlage enthalten sind und die es jeweils anzeigen, wenn ein unkorrigierbarer Fehler bei einer der Kassetten vorhanden ist. Es könnten aber auch mechanische Kriterien, wie z. B. die Feststellung von Verstopfungen oder Verbiegungen, zur Einleitung der Wiederherstellungsoperation verwendet werden.

Wie bereits weiter oben angedeutet, können die Daten mit der gleichen Einrichtung rekonstruiert werden, die auch für die Anpassung der Paritätsbits hei Datenänderungen benutzt wird. Mit anderen Worten: Die in Fig. 3 gezeigte Anordnung kann auch zur Ausführung der Operation (C) benutzt werden. Die Anordnung arbeitet dann in der gleichen Weise wie bei der weiter oben beschriebenen Anpassungsoperation. Jedoch ist bei der Wiederherstellungsoperation das Magnetband 35 dasjenige der neuen Kassette c'y, und das Magnetband 14 ist nacheinander dasjenige der guten Speicherkassetten c\, C2, ... c„ (wobei \φ}) bzw. der Prüfkassette P. Zunächst enthält die neue Speicherkassette dj eine binäre »0« in allen Bitpositionen; dann werden nacheinander η »Anpassungsw-Operationen ausgeführt, jedesmal mit einer anderen der guten Speicherkassetten bzw. mit der Prüfkassette. Nach η solchen »Anpassungs«-Operationen enthält schließlich die Kassette c'_y die gleichen Daten, welche die Kassette c, vor dem Verlust enthielt.

Die erste Erzeugung der Paritätsbits für die Prüfkassette P, d. h. die Operation (A), kann in der gleichen Weise wie die Operation (C) ausgeführt werden. In diesem Falle ist jedoch das Magnetband 35 dasjenige der Prüfkassette P, während das Magnetband 14 jeweils das Band einer der Kassetten C\, C₂... c„ ist. Zunächst enthält die Prüfkassette Plauter Nullen. Nach η »Anpassungsw-Operationen, wobei in jeder Operation eine andere der Speicherkassetten c\, ei ... C_n benutzt wird, enthält die Prüfkassette P die Paritätsbits für die gesamte Daiei aller Speicherkassetten.

Im Beispiel wurde nur eine Prüfkassette verwendet. Es ist jedoch klar, daß man mehr als eine Prüfkassette vorsehen kann. Wenn n, d. h. die Anzahl der Speicherkassetten, sehr groß wird, könnte die Zuverlässigkeit des Daten-Wiederherstellungsverfahrens abnehmen, denn schließlich kann (bei nur einem Paritätsbit) nur jeweils ein Fehler entdeckt werden, falls man nicht einen speziellen oder mehr redundanten Code verwendet Dann müßte man aber mehr als ein Prüfbi» und damit mehr als eine Prüfkassette verwenden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch;

Speicheranordnung mit mehreren Daten-Speichsremheiten für voneinander unabhängige Daten, wobei zusätzlich mindestens eine Prüf-Speichereinheit vorgesehen ist zur Speicherung von Prüfbits, deren jedes aus dem Inhalt von entsprechenden Speicherstellen der Daten-Speichereinheiten abgeleitet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schreib/Lese-Einrichtung (12) vorgesehen ist zum Anpassen der betroffenen Prüfbits in der zusätzlichen Prüf-Speichereinheit (P, F i g. 1), wenn Datenbits in den Daten-Speichereinheiten (CX, C2 ...) verändert werden, wobei diese Schreib/Lese-Einrichtung zur Wiederherstellung des gesamten Inhalts jeweils einer Daten-Speichereinheit aus dem Inhalt der übrigen Speichereinheiten verwendbar ist, wobei die Schreib/Lese-Einrichtung (12) zwei getrennte Schreib/Lese-Stationen (15,16,21,24; 26,20 27, 32, 35} enthält, mit denen Datenbits von den Speicherplätzen (19; 36) je einer Speichereinheit gelesen und anschließend andere Datenbits auf den gleichen Plätzen derselben Speichereinheit aufgezeichnet werden können, wobei eine erste Antivalenz- bzw. EXKLUSIV-GDER-Verknüpfungsschaltung (25) vorgesehen ist, derart, daß bei einer der Schreib/Lese-Stationen (26, 27; 32, 33) jedes von einer bestimmten Speicherstelle gelesene Bit (Pt) mit einem von der anderen Schreib/Lese-Station (15, 16, 21, 24) abgegebenen Bit verknüpft und das Ergebnis donn an der gleichen Stelle (36) der betreffenden Speichereinheit aufgezeichnet wird, wobei bei der anderen SchreiD/Lese-Station (15 ...) eine zweite Antivalenz- Verknüpfungsschaltung (22) vorgesehen ist zur Verknüpfung der von dieser Station gelesenen Bits (bjijmh von außen zugeführten Bits (b'jij, und daß der Ausgang dieser zweiten Antivalenz-Verknüpfungsschaltung mit der ersten Antivalenz-Verknüpfungsschaltung (25) verbunden ist, so daß dort jedes der von der einen Schreib/Lese-Siation (26...) gelesenen Bit entweder mit dem von außen zugeführten Bit, dem von der anderen Schreib/Lese-Station (15...) gerade gelesenen Bit, oder mit deren Antivalenz-Verknüpfung kombiniert wird und wobei die beiden getrennten Schreib/Lesestationen bei der Rekonstruktion bzw. Prüfbiterzeugung gleichzeitig betrieben werden.

50

Die Erfindung betrifft eine Speicheranordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches.

Viele Speicheranordnungen enthalten mehrere Speichereinheiten, z. B. Magnetbandkassetten, deren jede andere, vom Inhalt der übrigen Einheiten unabhängige Daten enthält In solchen Speicheranordnungen sind die enthaltenen Daten durch bestimmte FehlerkoiTekturverfahren und -anordnungen gegen gewisse Verluste geschützt Bei völligem Verlust der Daten jedoch, z. B. bei unbeabsichtigem Löschen des Gesamtinhalts einer der Speichereinheiten, versagen diese Fehlerkorrekturmöglichkeiten. Um in solchen Situationen weiterarbeiten zu können, wurden schon verschiedene Maßnahmen ergriffen, so z. B. Duplizierung sämtlicher Daten in einem zweiten, vollständigen Satz von Speichereinheiten. Es kann dann bei einem Verlust von Daten jeweils die zweite Fassung (eine identische Kopie) der betroffenen Daten verwendet werden. Solche Maßnahmen mit Duplizierung der Einrichtungen sind aber naturgemäß sehr aufwendig, da ja der Speicherbedarf verdoppelt wird.

Aus dem IBM Technical Disclosure Bulletin Mai 1972, Seite 3846, ist eine Speichereinrichtung mit mehreren Magnetbändern bekannt, in der zum Schutz gegen einen vollständigen Ausfall eines der Magnetbänder ein zusätzliches Korrektur-Magnetband vorgesehen ist Auf diesem zusätzlichen Band wird ein Paritätsbit gespeichert, das jeweils zu bestimmten, auf den Speicherbändern gespeicherten Nachrichten berechnet wird. Bei Ausfall eines Speicherbandes kann somit dessen Inhalt aus den auf den übrigen Speicherbändern und auf dem Korrekturband gespeicherten Informationen rekonstruiert werden. Zu dieser Rekonstruktion werden die ohnehin vorhandenen Schreib/Lese-Einrichtungen verwendet

Die Anpassung von gespeicherten Prüfbits an geänderte Datenbits ist in dem IBM Technical Disclosure Bulletin, März 1968, Seite 1486-1487 beschrieben.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Speicheranordnung der eingangs beschriebenen Art die Schreib/ und Lese-Einrichtungen derart zu gestalten, daß das Einschreiben von neuen Daten und die Rekonstruktion von verloren gegangenen Daten mit einfachen und rasch arbeitenden Mitteln ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches gelöst

Die Erfindung gestattet mit einem geringem Mehraufwand eine vollständige Rekonstruktion der aufgrund des Ausfalls eines Magnetbandes verloren gegangenen Daten. Zur Rekonstruktion dieser verloren gegangenen Daten können dabei die vorhandenen Schreib/ und Lese-Einrichtungen verwendet werden. Ein Geschwindigkeitsvorteil wird dadurch erhielt, daß bei der Rekonstruktion bzw. Prüfbiterzeugung die einzelnen Schreib/Lese-Stationen gleichzeitig betrieben werden können.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben.

Es zeigt

F i g. 1 schematisch einen der vorliegenden Erfindung entsprechenden Magnetband-Kassettenspeicher;

F i g. 2 eine schematische Darstellung der Beziehungen des Inhalts der Pari ta ts-Prüf kassette zum Inhalt der Daten-Speicherkassetten in einem Speicher gemäß