DE2444880C3 - Vorrichtung zur Speicherung von Digitalinformationen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung /ur Speicherung von Digitalinformationen. bestehend aus mehreren Analog Digital-Uinset/creinheiten, die jeweils einer hesiimmi'eii Information zugeordnet sind, einer Abtasteinrichtung, einer von der Abtasteinrichtung abgetastete Informationen enthaltenden Einheit und einem an die Umsetzereinheiten angeschlossenen Multiplexer.
Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist in dem »IBM Technical Disclosure Bulletin«, Bd. 15, Nr. 5, Oktober 1972, Seiten 1558/1559 beschrieben. Bei der bekannten Vorrichtung ist die abzutastende Einheit in mehrere gleiche Abschnitte unterteilt und jedem Abschnitt ein Photosensor zugeordnet. Die durch die Abtastung erhaltenen Signale werden über einen Multiplexer abgerufen.

Aus dem Buch »Digitale Rechenanlagen« von A. P. Speiser, 1967, Seiten 404 und 405, ist eine Vorrichtung /ur Aufzeichnung von Informationen variabler Wortlänge auf einem Aufzeichnungsmedium bikannt, beider abhängig von der jeweiligen Wortlänge Markierungen gesetzt werden.

Die Verwendung von Trennmarkieriingen und die Verarbeitung von Informationen mit fester und variabler Wonlänge ist grundsätzlich bekannt (Lexikon der Datenverarbeitung. 1969. Seiten 515. 556.557).

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung /ur Speicherung von Digitalinformationen der eingangs genannten Art zu

r> schaffen, mit der die Speicherkapazität des Auf/eichnungsmediums optimal ausgenutzt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgcmaß dadurch gelöst, daß in an sich bekannter Weise die Informationen variabler Wortlänge auf einem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet werden und Markierungen abhängig von der Wortlänge geset/t werden, daß eine ein für die Dauer jeder Information repräsentatives Signal liefernde Einheit an die Abtasteinrichtung angeschlossen isi und einen Zähler aufweist, der beim Wechsel der verschiedenen Informationen ein Steuersignal vom Multiplexer empfängt, daß ein Rechner mit dem /ahler und dem Multiplexer gekoppelt ist. daß der Rechner vom Zähler Signale für die Dauer der einzelnen Informationen und vom Multiplexer Signale empfängt.

welche die Art der Information angaben, daß an den Rechner eine Vergleichsschaltung /ur Erzeugung der Markierungen angeschlossen ist. wobei die Vergleichsschaltung unterschiedliche Markierungen liefert, wenn die übertragene Information gleich lang oder länger als eine durch die Speicherplätze des Aufzeichnungsmediums bestimmte Wortlänge ist.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung empfängt ein Rechner vorteilhaFterweise Signale über die Art und Länge der jeweils übertragenen Information; auf diese Weise kann bei der Speicherung von Informationen variabler Wortlänge die Speicherkapazität optimal ausgenutzt und die Speichergeschwindigkeit wesentlich gegenüber den bekannten Methoden erhöht werden. Zu diesem Zweck wird bei der Erfindung jeder Speicherplatz mit einer Markierung versehen, die Aiifschlufi darüber gibt, ob aufeinanderfolgende Speicherplätze ein und der gleichen Information oder verschiedenen

ho Informationen zugeordnet sind. Reicht ein Speicher platz zur Aufzeichnung einer Information nicht .ms. wird der nachfolgende Speicherplatz mit einer Markierung vcrschctii die anz.eigt,- daß der vorangehende Speicherplatz, zur Aufzeichnung einer Information nicht

hi ausreicht tijid somit att seiner Stelle keine neue Information gespeichert isl.

Im folgenden wird eine heunzuyie Ausführuiigsfnrm der Erfindung unhand win /citlintitigcn näher erlaiiiert.

Es zeigt

Fig. I eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines bekannten Verfahrens zum Aufzeichnen von Informationen auf einem Magnetband,

Fig.2a eine Kopie eines Originals, dessen Informn- ■> lionen in einem Speicher mit seriellem Zugriff aufgezeichnet sind,

Fig.2b Impulsverläufe, die an Teilen der in Fig. 3 gezeigten Schaltung auftreten,

Fig. 3 ein Bijckschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und

Fig. 4 und 5 schematische Darstellungen zur Erläuterung der Speicherung von Informationen auf einem Magnetband mit der Vorrichtung nach F i g. 3.

Fig. I zeigt ein bekanntes Verfahren zum Aufzeich- ι j nen von Informationen. Ein Magnetband 10 kann vier verschiedene Arten von Daten Ri, R 2, Ri und /?4 in vorherbestimmten Speicherabschnilten 12, 16, 20 und 22 speichern. Mit L ist die Größe eines Speicherabschnitts bezeichnet, wobei der Abschnitt 20 der jo Information größter Länge zugeordnet ist. Die markierten Spcicherubschnilie 14,18 und 24 werden dabei nicht ausgenutzt, da die zugeordneten Daten eine gegenüber der Länge des Speicherabschnitts kleinere Wortlänge haben. Somit ergibt sich eine verminderte Speicherka- >ί pazität des Magnetbandes.

F i g. 2a veranschaulicht eine Kopie 39 eines Originals, wobei die Informationen dieser Kopie in einem Speicher mit seriellem Zugriff, beispielsweise einem Magnetband mit der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung m aufgezeichnet sind. Die Bezugs/eichen 40,42,44,46 und 48 geben als Beispiel die Farben Weiß. Rot. Blau, Cirün. Schwarz eines Musters an. Die Abtastung erfolgt von links nach rechts durch die Abtasteinrichtung 53 in F i g. 3 über der Linie 45 entsprechenden Linien. r>

In Fig. 2b sind Impulssignalverläufe dargestellt, die an verschiedenen Teilen der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung auftreten. Die Impulssignale A 1 und B 1 werden an einer Photozelle 62 erzeugt, während die Signalverläufe Cl und DX an Photozellen 64 bzw. 68 erzeugt werden. Die Dauer jedes Signals A 1, Bi, Ci und D i entspricht der Zahl der Bildelemente, die in dem abgetasteten Muster des der Kopie 39 entsprechenden Originals enthalten sind. Die Photozelle 62 wird mit einer vorbestimmten Frequenz durch eine Sampling-Schaltung 80 abgetastet. Die Ausgänge der Sampling-Sehaltung 80 sind durch die Wellenformen A 2, B 2. C2 und D 2 veranschaulicht. Die Wellenformen der F i g. 2b sind im einzelnen im Zusammenhang mit der Rechneranlage nach F i g. 3 veranschaulicht.

F i g. 3 zeigt ein Blockschaltbild der Rechneranlage zum Aufzeichnen der Musterinformation auf einem Magnetband 60. Die Objektkopie 39 wird auf einer Trommel 50 angeordnet, und dann wird deren Oberfläche von dem optischen Abtaster 53 abgetastet, >j Der Abtaster 53 kann eine der bekannten mechanischen oder elektrischen Vorrichtungen /um Umsetzen der Dichten von F.lemcntarflächen der Objektkopie 39 in Signalwcllenformen sein. Der Abtaster enthalt in herkömmlicher Weise eine Lichtquelle 52. cm optisches t,n System 54. die Trommel 50 und (nicht gc/eigle) Vorrichtungen zum Abtasten der Objcklkopic 39. Reflektierte Lichtstrahlen, die durch Wellenlinien 51 dargestellt sind, treten direkt in die Pholo/cllc 62 ein und gelangen auch durch rote, grüne und blaue Filter 56, 6Ί 53 bzw. 59 /u ihren entsprechenden Pliolo/ellen 64, 66 Iv w 68.

Die von den oliijjcn vici /Miolo/ellen 62, 64, 66 und 68 nufgenümmenenen Lichtstrahlen werden düdurch in elektrische Signale umgewandelt. Die auf diese Weise von den Photozellen 64, 66 und 68 erhaltenen elektrischen Signale werden an Analog-Digiial-Umsetzer 70, 72 bzw. 74 angelegt, so daß sie in Digitalsignale umgesetzt werden. Die Digitalsignale werden dann an einen Multiplexer 76 gegeben. Jedes Ausgangssignal des Multiplexers 76 definiert eine Farbart, und diese Ausgangssignale werden an einen Rechner 86 über eine Interface- oder Anschlußschaltung 78 übertragen. Andererseits wird das von der Photozelle 62 abgeleitete elektrische Signal verwendet, um die Dauer jedes der Farbsignale zu bestimmen, die von den Photo/eilen 64, 66 und 68 aufgenommen werden. Die Dauer wird durch die Anzahl der Bildelemente dargestellt, die in einem abgetasteten Muster auf der Objektkopie 39 enthalten sind. Zu diesem Zweck wird das Signal aus der Photozelle 62 in einer Sampling-Sehaltung 80 abgetastet. In diesem Fall wird die Samplingfrequen/ in der Weise bestimmt, daß sie einer Dauer gleich ist. die /um Abtasten eines Bildelements erfordi ch ist. Die auf diese Weise von der SampiingSchaitung FQ erhaltenen Impulse werden an einen Zähler 82 übertragen, der die Anzahl der daran gelieferten Impulse zählt. Der Zähler 82 wird bei Wechsel der daran von dem Multiplexer 76 geliefert· ι Farbsignale momentan auf Null gestellt, um eine neue Zählung zu beginnen. Infolgedessen kann der Zähler 82 die Dauer jedes Farbsignals durch Zählen der Impulsanzahl bestimmen. Der Ausgang des Zählers 82 wird durch eine Interface- oder Anschlußschaltung 84 an den Rechner 86 übertragen.

Der Rechner 86 erhält somit Signale, von denen iedes die Farbart von der Anschlußschaltung 78 abgibt, sowie auch Signale, die für die Dauer jedes I jrbsignals von der Anschlußschaltung 84 kennzeichnend sind, und setzt dann die Signale in binärcodierte Information unter einem Operationsprogramm von einer Steuereinheit 94 um. Ein Trommelantriebsregler % dient dazu, die Trommel 50 über eine Trommelantriebseinhei. 98 synchron mit der Abtastoperation des Abtasters 53 zu drehen, so daß der Lichtstrahl 55 die gesamte Obei ,lache der Objektkopie 39 abtastet. Die auf diese Weise erhaltenen elektrischen Signale werden dem Rechner 86 sequentiell zugeführt. Dit Ausgänge des Rechners 86 werden dann an die nächsten Einheiten, nämlich eine Interface- oder Anschlußschaltung 90 und eine Vergleichsschaltung 88, übertragen. Die Vergleichsschaltung 88 vergleicht die für die Dauer repräsentative Binärzahl mit einer Bezugszahl und erzeugt ein Signal, das anzeigt, ob die erstgenannte größer als die letztgenannte ist. Das Signal von der Vergleichsschaltung 88 wird über die AnschluBschal tung 90 an einen der Magretköpfe 92 übertragen, die in einer (^r.cht gezeigten) magnetischen Einheit angeord net sind. Die Ausgänge der Anschlußschaltung 90 werden in einer ui \en im einzelnen besen -iebenen Weise auf dem Magnetband 60 aufgezeichnet.

Fig. 4 veranschaulicht, wie die Information auf dem Magnetband 60 gemäß der Erfindung aufgezeichnet wird. Darstellungsgemäß ist das Magnetband 60 mit neun Spuren 110-126 versehen, die längs des Bundes verlaufen. Die erste Spur UO wird zur Paritätsprüfung und die anderen Spuren werden zur Informationsaufzeichnung verwendet. Wie früher erwähnt wurde, wird die Datenübertragung zwischen dem Rechner 86 und der Magnctbandcinheit (nicht gezeigt) in Blöcken eines Byte durchgeführt, da ein Byte die kleiste Unierteiliirij* des Speichers ist. die als eine linheii entrinnum-n

werden kann. Jede der Bczugsz.ahlen 171 — 174 bezeichnet ein Byte mit 8 Bits, das die Information von dem Rechner 86 aufzeichnen kann. Es wird bemerkt, daß 8 Bits, nämlich ein Byte. 1024 Informationsarten darslcl lcn können. Infolgedessen ist das Programmieren von einem Byte zum Aufzeichnen der eine Farbe repräsentierenden Information nicht wirtschaftlich, weil die larbarlen ganz selten 1024 erreichen. Infolgedessen wird in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine erste Gruppe von 4 Bits auf den Spuren 112, IHi 116 und 118 verwendet, um die Farbarl anzuzeigen, so daß darauf 16 Farbarten aufgezeichnet werden können. Eine zweite Gruppe der übrigen 4 Bits auf den Spuren 120, 122, 124 und 126 wird zum Aufzeichnen der Anzahl von Impulsen verwendet, die für die Dauer des auf der ersten Gruppe aufgezeichneten Farbsignals kennzeichnend sind. Jedoch reicht die zweite Gruppe praktisch nicht aus. um die Anzahl der Impulse aufzuzeichnen, da nur 16 Impulse darauf aufgezeichnet werden können und die Anzahl der Impulse häufig 16 überschreitet.

Daher wird ein Bit auf der Spur 126 verwendet, um die Bedeutung des folgenden Byte zu ändern. Das heißt unter der Voraussetzung, daß die Impwlszahl größer nls 7 ist, wird das Bit auf der Spur 126 bei »I« eingesetzt; dagegen wird, wenn die Impulszahl kleiner als 7 ist, »0« darauf aufgezeichnet. Der crslgcnaninte Fall bedeutet, daß das folgende Byte nur zum Aufzeichnen der Impulsanzahl verwendet wird. In dem letztgenannten Fall wird das folgende Byte »um Aufzeichnen verschiedener Muslerinformation verwendet.

Um das obenerwähnte Aufzeichnungsverfahren nach der Erfindung noch deutlicher zu erläutern, veranschaulicht Fig.5, wie die durch das Abtasten erhaltene Information (in Fig. 2 mit 45 dargestellt) auf dem Magnetband 60 aufgezeichnet wird. Es wird angenommen, daß die betrachtete Musterinformalion fnlgonrlr Form hat:

Farbsignal

Anzahl der Impulse, die für die
Dauer des Farbsignals kenn
zeichnend sind

(dezimal)

(binär)

I.	Weiß	132	10000100
2.	Blau	3	Π
3.	Weiß	158	10011100
4.	Schwarz	6	110
5.	Rot	240	11110000
6.	Schwarz	51	HOOII
7.	Weiß	410	110011010

In der obigen Tabelle wird angenommen, daß die Farbsignale von Weiß. Blau, Schwarz und Rot durch Binärcodes von »0000«. »10J 0«. »1111« bzw. »0110« dargestellt sind. Da die Summe der Impulsanzahl 1000 (dezimal) ist. sind wenigstens 10 Bits erforderlich, um sie aufzuzeichnen. Daher wird das Bit auf der Spur 126 unter der Voraussetzung, daß die Impulsanz.ahl größer als 7 ist. bei »1« eingesetzt, um die Bedeutung des folgenden Byte zu ändern, wie oben erwähnt wurde. In diesem Fall ist das Bit auf der Spur 126 des folgenden Byte immer »0«. da die maximale Impulsanzahl durch 10 Bits aufgezeichnet werden kann.

Die erste Information, die aus dem weißen Signal und seiner Dauer besteht, wird auf zwei Bytes 181 und 182 aufgezeichnet. Wie in der Zeichnung gezeigt ist. wird die erste Gruppe von vier Bits des Byte 181 als »0000« codiert, um das weiße Signal anzuzeigen, während die folgenden 3 Bits auf den Spuren 120, 122 und 124 als »001« codiert werden, so daß die niedrigstwertige Zahl »0« auf der Spur 120 gespeichert wird und die zweiten und drillen Bits »01« der niedrigstwertigen Zahl auf den Spuren 122 bzw. 124 aufgezeichnet werden. Das Bit auf der Spur 126 wird als »I« codiert, dsl 132 (dezimal) g

r> rößcr als 7 ist. Daher wird das Byte 1ίΙ2 verwendet, um die übrigen 5 Binärzahlen aufzuzeichnen. Infolgedessen werden die 5 Bits auf den Spuren 112, 114, 116, 118 und 120 des Byte 182 codiert als »0«, »0«. »0«. »0« bzw. »1«. Die übrige in der Tabelle angegebene Information wird sequentiell auf das folgende Byte 1183—192 in der gleichen Weise aufgezeichnet, wie oben erwähnt wurde, so daß eine weitere Erläuterung im Hinblick auf Klarheit und Kürze weggelassen wird. Auf diese Weise wird durch aufeinanderfolgende optische Abtastoperalionen erhaltene Information sequentiell auf dem Magnetband 60 in der gleichen Weise aufgezeichnet. In der obigen Darlegung können die Grenzen zwischen zwei benachbarten Daten dadurch bestimmt werden, daß das Bit auf der Spur 126 geprüft wird, ob es »1« ist.

so und in dem Fall, in dem eine aufzuz.cicK-.cnde Information eine 1024 überschreitende Impulszahl enthält, werden drei Bytes zu seiner Speicherung vorgesehen. Überdies sind die Anzahl Spuren auf dem Band 60 und "die Aufzeichnungspositionen der" Daten nicht auf die obigen Ausführungen beschränkt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnuimcn

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Speicherung von Digitalinformationen, bestehend aus mehreren Analog-Digital-Umseuereinheiten, die jeweils einer bestimmten Information zugeordnet sind, einer Abtasteinrichtung, einer von der Abtasteinrichtung abgetastete Informationen enthaltenden Einheit und einem an die Umsetzereinheiten angeschlossenen Multiplexer, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Informationen variabler Wortlänge auf einem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet werden und Markierungen abhängig von der Wortlänge gesetzt werden, daß eine ein für die Dauer jeder Information repräsentatives Signal liefernde Einheit (62, 80, 82) an die Abtasteinrichtung (53) angeschlossen ist und einen Zähler (82) aufweist, der beim Wechsel der verschiedenen Informationen ein Steuersignal vom Multiplexer (76) empfängt, daß ein Rechner (86) mit dem Zähler (82) und dem Multiplexer (76) gekoppelt ist,
daß der Rechner (86) vom Zähler (82) Signale für die Dauer der einzelnen Informationen und vom Multiplexer (76) Signale empfängt, welche die Art der Information angeben,

daß an den Rechner (86) eine Vergleichsschaltung (88) zur Erzeugung der Markierungen angeschlossen ist, wobei die Vergleichsschaltung unterschiedliche Markierungen liefert, wenn die übertragene Information gleich 'ang oder länger als eine durch die Speicherplätze des Aufzeichnungsmediums bestimmte Wortlänge ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Umsetzereinht.t (56, 64, 70; 58, 66, 72; 59, 68, 74) aus einem Filter (56, 58, 59), einer Photozelle (64, 66, 68) und einem Analog-Digital-Umsetzer (70,72,74) besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an die Eingänge und Ausgänge des Rechners (86) Interfaceschaltungen (78, 84, 90) angeschlossen sind.

4. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit (62,80,82) zur Lieferung von der Dauer einer Information anzeigenden Signalen eine Photozelle (62) und eine mit der Photozelle verbundene Sampling-Schaltung (80) aufweist.

5. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Filter (56, 58, 59) ein vorbestimmtes Farbsignal ausfiltert.

6. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung (96) vorgesehen ist. die eine Antriebseinheit (98) für die von der Abtasteinrichtung (53) abzutastende, die Informatio nen tragende F.mheit (50) synchron /ur Abtasteinrichtung si