DE2445878C2 - Schaltungsanordnung für einen periodisch zu regenerierenden Datenspeicher mit mehreren Speicherschleifen - Google Patents

Schaltungsanordnung für einen periodisch zu regenerierenden Datenspeicher mit mehreren Speicherschleifen

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DE2445878C2
DE2445878C2 DE2445878A DE2445878A DE2445878C2 DE 2445878 C2 DE2445878 C2 DE 2445878C2 DE 2445878 A DE2445878 A DE 2445878A DE 2445878 A DE2445878 A DE 2445878A DE 2445878 C2 DE2445878 C2 DE 2445878C2
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    • G11C19/182Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using capacitors as main elements of the stages in combination with semiconductor elements, e.g. bipolar transistors, diodes
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Description

31) ist
7. Schaltungsanordnung nach dem Anspruch 3. in der S Untergruppen mit je 2" gesonderten, einander ähnlichen Speicherschleifen vorgesehen sind, wobei durch die Heranführung eines Untergruppen-Adressenwahlsignals aus einem Untergruppen-Adressen-Decodierer an zwei allen Schieberegistern einer Untergruppe zugeordnete Schaltglieder und durch weitere Wahlsignale aus einem Speicheradressen-Decodierer die Speicherschleifen innerhalb der Untergruppen adressierbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß von der außerhalb des Speicherchips angeordneten Datentakt-Signalquelle die eine Folge (Φ,) von Datentaktpulsen gleichzeitig den ersten Schaltgliedem (200,...) aller Untergruppen (0,...) und einer Auftedetakt-Signalquelle und die andere Folge (Φ2) gleichzeitig den zweiten Schaltgliedem (201....) aller Untergruppen (0,...) zuführbar sind, und daß von der Aufladetakt-Signalquelle, die von den Datentaktpulsen der ersten Folge (Φι) einschaltbar ist. Untergruppe für Untergruppe nacheinander je ein Auflade-Taktsignal den beiden Schaltgliedern (200, 201;...) der betreffenden Untergruppe (0.. .) zuführbar ist
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für einen periodisch zu regenerierenden Datenspeicher mit mehreren parallel zueinander angeordneten Speicherschleifen, in denen die Datensignale der Reihe nach durch ein Schieberegister, eine sie bearbeitende Schaltung, eine Umlaufleitung und ein Schaltglied unter dem Antrieb einer aus einer Datentakt-Signalquelle über ein weiteres Schaltglied herangeführten Folge von Datentak'pulsen zirkulieren.
Aus der britischen Patentschrift 12 48 681 ist eine Schaltung dieser Art bekannt, deren Hauptaufgabe darin besteht Datenwörter nach ihrem Rang vorübergehend zu speichern. Der Rang eines Datenwortes wird durch eine Gruppe aus 7 Bits festgelegt, die der die eigentliche Information oder Nachricht enthaltenden Gruppe aus 15 Bits zugeordnet ist. Wenn man einmal von weiteren Anzeigebits oder solchen zur Identifizierung der Naehricht absieht, werden jedes Datenwort in sein eigenes Schieberegister unter der Steuerung eines Schiebeimpuls-Generators und die zugehörige, den Rang festlegende Bitgruppe in ein eigenes, dem zuvor bezeichneten Schieberegister nachgeschaltetes Schieberegister eingeschoben, dessen einzelne Stufen jedoch mit einem Komparator verbunden sind, in dem der Rang des eingeschobenen Datenwortes mit dem Rang des in
das benachbarte Z, hiöberegister eingeschobenen Datenwortes verglichen wird. Das nachgeschaltete Schieberegister, das die den Rang festlegende Bitgruppe aufnimmt, kann wegen seiner Verbindung mi' dem Komparator auch als Schaltung betrachtet werden, die $ die Datensignale bei ihrem Umlauf in der Speicherschleife bearbeitet. Denn in Abhängigkeit vofP Ve·- gleichsergebnis läuft das Datenwort mit der den Rang festlegenden Bitgruppe innerhalb derselben Speicherschleife durch Schaltglieder und eine Umlaufleitung vom Ausgang des nachgeschalteten Schieberegisters, al·.'.« iwr <V.r Datensignale bearbeitenden Schaltung, zum Eingang des ersten Schieberegisters zurück oder durch Schaltglieder und eine Zweigleitung in eine benachbarte Speicherschleife hinein, um einen Austausch der Datenwörte' zwischen den beiden benachbarten Speicherschleifen zu vollziehen. Um das Datenwort aus seiner Speicherschleife zu einem äußeren Gerät hin aus der gesamten Schaltung herauszuziehen, ist zwischen den beiden Schieberegistern der einen am einen Ende des Systems angeordneten Speicherschleife eine Abzweigung mit einem Schaltglied zu einer Ausgabe-Pufferschaltung hin vorgesehen. Im Falle einer selchen Ausgabe müssen in die betreffende Speicherschleife natürlich O-Datensignale eingeführt werden, die dann unter der Steuerung des Schiebeimpuls-Generators weiter zirkulieren. Diese Einführung muß entweder im nachgeschalteten Schieberegister erfolgen, dessen Inhalt gelöscht wird, da ein Rang des Datenwortes entfällt, oder es müssen die O-Datensignale über ein gesondertes Schaltglied von außen in das erste Schieberegister eingespeist werden. Auf keinen Fall darf die den Rang festlegende Bitgruppe innerhalb ihrer Speicherschleif"· verblei'·.en. während das zugehörige Datenwon das System verläßt
Das Schieberegister weist eine gebräuchliche Bauform auf und ist z. B. aus mit Transistoren bestückten logischen Elementen zusammengesetzt.
Aus dem Aufsatz von G. Eben mit der Überschrift: »Die Anwendung von Rechteckferriten in Schiebelinien und Matri^speichern sowie Meßverfahren zur Bestimmung ihrer Kennwerte«, abgedruckt in der Zeitschrift: »Neue Technik im Büro«. Heft 7/8 (1960). Seiten 237 bis 250. ist bekannt, als Stufen eines Schieberegisters Speicherkerne mit einer etwa rechteckigen Hystereseschleife zu benutzen, die untereinander über Dioden derart verdrahtet sind, daß die bhären Informationen mit Hilfe zweier nahezu gleichzeitig auftretender Taktpulse jeweils um eine Stufe weitergeschoben werden. Die Anwendung dieser Ferritspeicherkerne hat den Vorteil, daß die 'nformationen beim Ausfall der Stromversorgung erhalten bleiben, also der gesamte Speicher im Ruhezustand keine Energie verbraucht. Demgegenüber benötigen beispielsweise die in der zuvor besprochenen britischen Patentschrift genannten. mit Transistorer bestückten logischen Schaltelemente, die normalerweise Flipflops darstellen, während der gesamten Speicherzeit eine Stromzufuhr.
Zur Verkürzung der Schaltzeiten sind in neuerer Zeit sog. Informationsspeicherchips entwickelt worden, mit deren Hilfe sich die bislang üblichen Schaltungsanordnungen und Speicherelemente miniaturisieren lassen, die jedoch den Nachteil mit sich bringen, daß der von ihnen festgehaltene Informationsgehalt in periodischen Abständen regeneriert, also »aufgefrischt« werden muß. Diese Besonderheit der Informationsspeicherchips sei nun näher betrachtet.
Bei den LSI-SneichorchiDS werden die Daten als elektrische Ladung an einer Zelle mit einer hohen Impedanz gespeichert, und diese Ladung sickert exponentiell mit der Zeit wc«·, st.· daß die Zelle periodisch nachgeladen oder bis /um En-e'ehen ihres anfänglichen Zustandes aufgefrischt werden muß, damit die gewünschte binäre Form der datendarstellenden Ladung erhalten bleibt In dem Aufsatz von T. R. Walther: »Dynamic N-MOS Random-Access-Memopwith Simplified Refresh« in der Zeitschrift: »Computer Design« (Februar 1973), Seiten 53 bis 58 ist ein Speicher mit zufallsverteiltem Zugriff erläutert, bei dem alle Zellen ihren eigenen Aufiadestromkreis besitzen, von dem sie unter Verwendung der Lese-ZSchreibwahlleitung zwecks Steuerung aufgefrischt werden.
In dem Aufsatz von M. Hoff: »Assembling Large-Array IC Memories« in der Zeitschrift: »Electronic Design« (17. Februar 1972), Seiten 76 bis 81 ist ein weiterer Speicher mit zufallsverteiltem Zugriff erläutert, bei dem die Regeneration über einzelne adressierte Adressenleitungen mit der Frequenz eines Auflade-TaktsigiTdls vorgenommen wird, die ein ganzzahliger Teiler der Frequenz des Taktsigr.^^ für das Schreiben bzw. Lesen normaler Daten ist Norma.e Anforderungssignale, die während des Regenerationszyklus empfangen werden, werden von einem Leitwerk anerkannt, aber nicht eher angenommen, bis der Regenerationszyklus beendet ist Hierdurch ergeben sich gelentlich längere Zugriffs- und Zykluszeiten. Bei anderen bekannten Anordnungen z. B. bei derjenigen, die im Aufsatz von M. Geilhufe: »More Bits/Chip Leads to Economical Semiconductor Memory Systems« EDN (20. Februar 1973), Seiten 76-81 beschrieben ist erfolgt die Regeneration über die einzeln adressierten Datenadressenleitungen mit einer Auflade-Taktsignalfrequenz, die ein ganzzahliger Teiler der Taktsignalfrequenz beim normalen Leren bzw. Schreiben von Daten ist. In diesem Fall wird das Aufladesignal über eine äußere Multiplexschaltung derart angekoppelt, daß der Datenlese-ZSchreibvorgang zeitlich der Regeneration vorangeht, also nicht mit dieser zusammenfällt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung anzugeben, mit der ohne Störung des periodisch ablaufenden Regenerationsvorganges, dem der gesamte Speicher unterzogen wird, «ines (oder mehrere) von zahlreichen zueinander parallel in Speicherschleifen angeordneten Schieberegistern zwecks Einschreiben bzw. Auslesen adressiert werden kann (können).
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß aus der Datentakt-Signalquelle an die einzelnen Stufen der Schieberegister zwei gegeneinander phasenverschobene Folgin von Datentaktpulsen über je ein Schaltglied heranführbar sind, das unter der Steuerung eines in einem Adressen-Decodierer erzeugten Wahl-3igii<ils und/oder eines Aufladetaktsignals aus einer weiteren Taktsignalquelle steht, und daß aus dem Adressen-Decodierer das Wahlsignal nur a>i die beiden Schaltglieder des gerade für die Einschreibung bzw. Auslesung gewählten Schieberegisters und an ein Ein-/Ausgabesch»ltglied heranführbar ist, über das die Datensignale zwischen diesem Schieberegister und einer Datenein-/Ausgabeleitung übertragen werden.
Eine derartige Schaltungsanordnung kar>n auf einem einzigen LSI-Speicherchip derart organisiert sein, daß N ähnliche Speicherschleifen, die je ein serielles SchieboM.-gister er'halten. jeweils von einer .Speicheradresse von 0 bis N-1 identifiziert werden. Zwei Datentaktsienal-Leituneen werden benutzt, um die
■ Daten bitseriell durch die Länge der Speicherschleife mit der Grundfrequenz Fo der Datentaktpulse hindurchzuschieben. Von jedem Paar Datentaktpulse Φ\, ί>2 werden die Daten seriell um eine Stufe, also um ein Bit längs der Speicherschleife weitergeschoben.
In den Lese-, Schreib- oder Trennzyklen z. B. zwecks Abändern der Informationen werden die Daten in derjenigen Speicherschleife, die durch eine zugehörige Adressenleitung von einem inneren Adressen-Decodierer angewählt ist,der Reihe nach durch das hintere Ende des Schieberegisters hindurchgeschoben. Im Lesezyklus werden die Daten in der Weise ausgelesen, daD sie mit dem Austritt aus dem hinteren Ende des Schieberegisters aus der angewählten Speicherschleife ausgeschleust und über eine Umlaufleitung wieder in das vordere Ende dieser Speicherschleife, also des Schieberegisters eingespeist werden. Beim Schreibvorgang wird der Rücklauf der Daten blockiert, sobald sie aus der angewählten Speicherschleife austreten, und die neuen Daten werden über die Umiaufieitung eingefügt. Im Leseabschnitt des erwähnten Trennzyklus wird das Lesen ähnlich wie im normalen Lesezyklus ausgeführt, wenn man davon absieht, daß die Daten daran gehindert werden, vor dem nachfolgenden Schreibabschnitt erneut einzutreten, damit während des Schreibabschnittes dieses Zyklus über die Umlaufleitung neue Daten eingefügt werden können.
Beim Regenerieren des Speichers werden die Daten in den Speicherschleifen, die mit Hilfe der Auflade-Taktsignalquelle angewählt werden, seriell durch das hintere Ende hinaus- und durch das vordere Ende hineingeschoben. Dieser Vorgang erfolgt also in einer vollständig geschlossenen Schleife, wie dem Benutzer des Chip an sich geläufig ist.
Die N Speicherschleifen des Chip können in S Untergruppen mit 2" Speicherschleifen (je Untergruppe) unterteilt sein, wobei M Datenbits je Speicherschleife vorgesehen sind. Im normalen Betrieb des Speichers werden die Daten bei der normalen Grundfrequenz Fo der Datentaktpulse durch die von einem inneren Adressen-Decodierer ausgewählte Speicherschleife geschoben. Im Gegensatz hierzu werden sie bei der Regenerierung mit der Auflade-Taktsignalfrequenz Fr nacheinander durch alle A/Speicherschleifen geschoben, wobei diese Taktsignalfrequenz Fr ein ganzzahliger Teiler der genannten Grundfrequenz Fo ist, also die Gleichung: Fo=SpRgUi. Die innere Auflade-Taktsignalquelle, die von den Datentaktpulsen mit der Grundfrequenz Fd angetrieben wird, erzeugt die Auflade-Taktsignale mit der Taktsignalfrequenz Fr je Untergruppe, wobei die letzteren und die Wahlsignale für die Adresse der Daten gleichzeitig an einer gewählten Speicherschleife auftreten können, ohne daß der Speichervorgang nachteilig beeinflußt wird. Wenn diese Auflade-Taktsignalquelle tatsächlich eine ständig laufende, von den Datentaktpulsen angetriebene Schaltung ist, werden die N Speicherschleifen des Chip während des normalen Speicherns in einem ständigen Zyklus aufgefrischt
Ausführungsbeispiele der Erfindung rind in der Zeichnung wiedergegeben und werden im folgenden ausführlich erläutert. Die Einzelheiten der Figuren zeigen die wichtigsten Merkmale, nämlich
F i g. 1 einen Speicher in Form eines Blockschaltbildes, bei dem die Erfindung angewendet wird,
F i g. 2 die im Speicher der F i g. 1 auftretenden Signale in Form zeitlicher Auftragungen,
Fig.3 einen weiteren Speicher als Blockschaltbild mit der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung,
Fig.4 die im Speicher der Fi g. 3 auftretenden Signale in Form zeitlicher Auftragungen und
F i g. 5 eine weitere Ausführungsform des Speichers nach F i g. 3, in dem die Erfindung angewendet wird.
Das Speichersystem der Fig. I weist ein LSI-Speicherchip 10 mit einer äußeren Taktsignalquelle 20 auf, von der Datentaktpulse Φι und Φ2 in zwei Phasen dem LSI-Speicherchip 10 zugeleitet werden. In einem Stück aus dem letzteren sind ein innerer Adressen-Decodierer 12 zur Auswahl einer von N Adressenleitungen 14, 16, ... 18. die je einer von N Speicherschleifen 0, 1,... /V— 1 zugeordnet sind, und eine Auflade-Taktsignalquelle 24 ausgebildet, die unter der Steuerung des Datentaktpulses Φι auf einer Leitung 22 das Auflade-Taktsignal an Aufladetaktleitungen 25, 26, ... 27 anlegt. Die Auflade-Taktsignalquelle 24 erregt nacheinander die Aufladetaktleitungen 25, 26, ... 27 jeweils mit der Auflade-Taktsignalfrequenz Fr, die zu der Grundfrequenz Fo durch die bciciii erwännic Gleichung: Fo= NFn'm Beziehung gesetzt ist.
Allen Speicherschleifen 0, 1, ... N—\ sind je zwei innere Wahlglieder 30 und 31, 32 und 33,... 34 und 35 zugeordnet, die unter der Steuerung des Wahlsignals in der Adressenleitung 14, 16, ... oder 18 aus dem Adressen-Decodierer 12 und/oder des Auflade-Taktsignals in der Aufladetaktleitung 25, 26 oder 27 aus der AufladeTaktsignalquelle 24 die Datentaktpulse Φι und Φ2 beider Phasen in die gewählte(n) Speicherschleifen) 0, I,... oder /V- 1 einschleusen, damit bei jedem Zyklus der Datentaktpulse die M Datenbits in der (den) gewählten Speicherschleife^) urn eine Stufe oder Bitposition weitergeschoben werden und das am weitesten rechts angekommene Bit mit Hilfe je eines Aufladekreises 15, 16,... oder 17 und einer Umiaufieitung 36,37,... oder .W in die a·" ·ν?<(esien links liegende Bitposition der zugehörigen Speicherschleife wieder eingebracht wird. Das Wahlsignal wird über eine Leitung 40, 41, ... oder 42 gleichzeitig als Schaltsignal einem Leseschalter 44, 45,... oder 46 zugeleitet, durch den die Datenbits zu einer Datenschiene 47 hindurchlaufen. Falls die Datenbits ausgegeben werden sollen, wird von einem gleichzeitigen Chipeinschaltsignal in einer Leitung 48 ein Datenaus/eingabeglied 50 erregt, durch das die Datenbits in eine Datenaus-/eingabeleitung 52 gelangen. Beim Einschreiben werden die Datenbits der Datenaus-/eingabeleitung 52 zugeführt, und das Potential wird an einer Schreibeinschaltklemme WEgesenkt.
In der Schaltung nach der F i g. 1 sind die N Speicherschleifen des LSI-Speicherchip 10 in S Untergruppen mit 2" Speicherschleifen (je Untergruppe) unterteilt, wobei n=0 und dementsprechend /V= S ist: es sind also N Untergruppen mit einer Speicherschleife (je Untergruppe) vorhanden. Vom Datentaktpuls Φι in der Leitung 22 wird die Auflade-Taktsignalquelle 24 mit der Grundfrequenz Fd der Datentaktpulse angetrieben, so daß die Auflade-Taktsignalquelle 24 Aufladesignale mit der Grundfrequenz Fo an die Aufladetaktleitungen 25, 26, ... 27 gemeinschaftlich, aber mit der Auflade-Taktsignalfrequenz F« an jede Aufladetaktleitung 25, 26,... 27 gesondert anlegt, wobei Fd= NFr gilt.
In Fig.2 sind die Signale zeitlich aufgetragen, die während des Betriebs des Speichers nach der F i g. 1 auftreten. Wie angenommen sei, weist das LSI-Speicherchip 10 insgesamt 32 Speicherschleifen im Falle von /V= 32 mit einer Länge von 32 Bits im Falle von M= 32 auf, wobei die Grundfrequenz Fo der Datentaktsignale mit der Taktsignalfrequenz Fr zum Aufladen des
Speichers je Untergruppe durch die Gleichung: Fn- NFr in Beziehung gesetzt ist. Im Zeitpunkt fo bringt der Adressen-Decodierer 12 das Wahlsignal auf die Adressenleitung 14 und führt es den Wahlgliedern 30 'ind 31 zu. während die Auflade-Taktsignalquelle 24 zugleich das Aufladetaktsignal der Aufladetaktleitung
25 und den Wahlgliedern 30 und 31 zuleitet, die vom Wahlsignal und vom Aufladetaktsignal eingeschaltet werden, so daß die Datentaktpulse Φ\ und Φι in die Sp.' cherschleife 0 gelangen und die Datenbits in dieser um eine Bitposition nach rechts verschieben. Da der Lese-/Schreibvorgang an der gewählten Speicherschleife zeitlich mit der Frequenz der DatenUXtpulse abläuft, die vom Wahlsignal und/oder von dem Aufladetaktsignal freigegeben werden, übt die Gleichzeitigkeit der Anlegung ds Wahlsignals und des Aufladetaktsignals an der gewählten Speicherschleife keinen nachteiligen Einfluß aus. Im Zeitpunkt U führt die Auflade-Taktsignalquelle 24 ihr Aufladetaktsignai der Aufladetaktleitung
26 und von dort den Wahlgliedern 32 und 33 zu,
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5=8 und n-2 sind, und dementsprechend sind vier Speicherschleifen je Untergruppe vorhanden. Außerhalb des LSI-Speicherchip 100 ist eine Taktsignalquelle 110 vorgesehen, die über je eine Leitung 114 bzw. 116 die Datentaktpulse Φ\ und Φ2 in zwei Phasen an das LSI-Speicherchip 100 abgibt. Innerhalb des letzteren oder, aus einem einzigen Stück mit ihm ausgebildet, wird eine Auflade-Taktsignalquelle 120 veranlaßt, unter der Steuerung des einen Datentaktpulses Φ\ das Auflade-Taktsignal auf Leitungen 122, 123,... 124 zu legen, auf die es der Reihe nach mit der Grundfrequenz Fd der Datentaktpulse gelegt wird; die einzelnen Auflade-Taktsignale werden jedoch den genannten Leitungen mit der Auflade-Taktsignalfrequenz Fr zugeleitet. Den Speicherschleifen 0, I, ... N-\ sind jeweils zwei Wahlglieder 130, 131 bis 140, 141 zugeordnet. Der Datentaktpuls Φι wird über die Leitung 114 parallel dem einen der beiden Wahlglieder aller Speicherschleifen zugeleitet, während der Datentaktpuls Φ2 parallel an das andere der beiden Wahlglieder gelangt. Im Gegensatz
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Decodierer 12 an den Wahlgliedern 30 und 31 noch anliegt. Vom Wahlsignal an den Wahlgliedern 30 und 31 werden unter Mitwirkung der Datentaktpulse die Datenbits der Speicherschleife 0 wiederum um eine Bitposition nach rechts geschoben, während das Aufladetaktsignai in der Aufladetaktleitung 26 die Datentaktpulse veranlaßt, die Datenbits in der Speicherschleife I um eine Bitposition nach rechts zu schieben.
Diese Folge dauert bis zum Zeitpunkt tu* an, in dem das Wahlsignal an den Wahlgliedern 30 und 31 die D; .entaktpulse zu einer Verschiebung der Daten in der Speicherschleife 0 um eine zusätzliche Bitposition nach rechts veranlaßt, während die Auflade-Taktsignalquelle 24 zugleich das Aufladetaktsignai auf die Aufladetaktleitung 27 bringt, damit die Datentaktpulse die Daten in der Speicherschleife N-1 um eine Bitposition nach rechts schieben können. Am Schluß des Lese-/Schreibvorganges in der Speicherschleife 0, bei dem die Daten einer vollständigen Verschiebung im Kreise unterworfen wurden und in ihre ursprünglichen Positionen zurückgekehrt sind, nimmt der Adressen-Decodierer 12 das Wahlsignal von der Adressenleitung 14 weg, wie im Zeitpunkt Un angegeben ist. Da jedoch die beiden Taktsignalquellen 20 und 24 ständig weiterlaufen, werden über die Leitungen 22 und 23 und die Aufladetaktleitungen 25, 26, ... und 27 die Speicherschleifen 0 bis N- 1 mit der Auflade-Taktsignalfrequenz Fr zyklisch fortlaufend aufgeladen, was unabhängig von der Adressierung beim LeseVSchreibvorgang mit Hilfe des Adressen-Decodierers 12 vor sich geht. Die N Speicherschleifen werden also ununterbrochen der Reihe nach bei der Grundfrequenz Fd regeneriert, wobei jede gesonderte Speicherschleife mit der Auflade-Taktsignalfrequenz Fr= NFd aufgefrischt wird.
Bei dem Speicher der Fig.3 in einer anderen Ausführung ist ähnlich wie bei dem der F i g. 1 ein einziges LSI-Speicherchip 100 vorgesehen, in dem ein innerer Adressen-Decodierer 102 eine von N Adressen-Leitungen 104-105, 106-107, ... 108-109 auswählt Im Gegensatz zur Schaltung der F i g. 1 sind die N Speicherschleifen des LSI-Speicherchip 100 in 5 Untergruppen mit 2" Speicherschleifen je Untergruppe unterteilt; unter der Annahme von N= 32 wie bei der Erläuterung der F i g. 1 sind die N Speicherschleifen in acht Untergruppen, nämlich die Untergruppen 0—7 unterteilt, die dann je 2" Speicherschleifen enthalten, da nicr^ü iriii USs Äüiiäuc-TäkiSigiiäi aus üci Auiiüüe-Taktsignalquelle 120 parallel in alle Wahlglieder aller Speicherschleifen einer einzigen Untergruppe ein; beispielsweise ist die Leitung 124 parallel an den Wahlgliedern 138 und 139 der Speicherschleife 28, sowie an den Wahlgliedern 140 und 141 der Speicherschleife 31 angeschlossen, die zu der Untergruppe 7 gehören. Das Auslesen der Datenbits aus einer der N Speicherschleifen über eine Datenschiene 144 und eine Datenaus-/eingabeleitung 146 unter Mitwirkung einer Schaltleitung 148 des LSI-Speicherchip 100 und eines DatenauS'/eingabeschalters 150 entspricht weitgehend dem Lesevorgang in der Schaltung nach der Fig. 1.
In der Fig.4 sind die Signale über der Zeit aufgetragen, die während des Betriebes der Schaltung nach der Fig. 3 auftreten. Wie angenommen sei, weist das LSI-Speicherchip 100 insgesamt 32 Speicherschleifen von je 32 Bits Länge auf, da N= 32 und M= 32 sei; im Falle von 5=8 ist die Grundfrequenz Fo der Datentaktpulse mit der Auflade-Taktsignalfrequenz Fr durch die Gleichung: Fd=SFr in Beziehung gesetzt. Im Zeitpunkt to bringt der Adressen-Decodierer 102 da" Wahlsignal auf die Adressenleitung 104, das in die Wahlglieder 130 und 131 eintritt, während die Auflade-Taktsignalquelle 120 das Aufiade-Taktsignal über die Leitung 122 zugleich den beiden Wahlgliedern 130, 131,... 132, 133 der Speicherschleifen 0 bis 3 der Untergruppe 0 zuführt. Somit schalten das Wahlsignal in der Adressenleitung 104 und das Auflade-Taktsignal in der Leitung 122 gemeinsam die Wahlglieder 130 und 131 der Speicherschleife 0 ein, damit die Datentaktpulse der Speicherschleife 0 in der Untergruppe 0 zugeleitet werden, während das Auflade-Taktsignal allein über die Leitung 122 zusätzlich parallel den beiden Wahlgliedern der Speicherschleifen 1, 2 und 3 in der Untergruppe 0 aufgeprägt wird. Das Wahlsignal und das Auflade-Taktsignal schalten die Wahlglieder 130 und 131 derart, daß die Datentaktpulse die Datenbits in der Speicherschleife 0 um eine Bitposition nach rechts schieben, während das Auflade-Taktsignal allein an den beiden Wahlgliedern, die den Speicherschleifen 1 bis 3 zugeordnet sind, zugleich die Datentaktpulse zur Verschiebung der Datenbits in den Speicherschleifen 1 bis 3 um eine Bitposition nach rechts veranlaßt Da im. Zeitpunkt u der Adressen-Decodierer 102 noch immer das Wahlsignal über die Adressenleitung 104 den Wahlgliedern 130 und 131 der Speicherschleife 0 zuleitet, bringt die Auflade-Taktsignalquelle 120 das Auflade-Taktsignal
über die Leitung 123 parallel zu allen Wahlgliedern 134, 135,... 136, 137 heran, die den Speicherschleifen 4 bis 7 der Untergruppe I zugeordnet sind. Dann läßt das Wahlsignal an den Wahlgliedern 130 und 131 auch zu, daß die Date.ntaktpulse die Datenbits in der Speicherschleife 0 um eine Bitposition weiter nach rechts schieben, während das Auflade-Taktsignal in der Leitung 123 die Datentaktpulse freigibt, damit sie die Datenbits in den Speicherschleifen 4 bis 7 der Untergruppe I um eine Bitposition nach rechts schieben.
Diese Folge der Arbeitsgänge läuft bis zu einem Zeitpunkt /^e weiter, in dem das Wahlsignal an den Wahlgliedern 130 und 131 noch immer zuläßt, daß die Datentaktpulse die Datenbits in der Speicherschleife 0 um eine zusätzliche Bitposition nach rechts schieben, während das Auflade-Taktsignal in der Leitung 124 die Datentaktpulse zu einer Verschiebung der Datenbits in den Speicherschleifen 28 bis 31 der Untergruppe 7 um eine SiipüSiiiOu iiaCii recliis veraniaGi. Nun sind die Datenbits in der Speicherschleife 0 der Untergruppe 0 um acht Bitpositionen und die Datenbits in den Speicherschleifen 0 bis 31 der Untergruppen 1 bis 7 zugleich um nur eine Bitposition nach rechts verschoben.
In den Zeitabschnitten von /32 bis kh von fw bis fss und f% bis /127 dauert die oben erläuterte Folge wie in der Zeitspanne von fo bis /31 an; im Zeitpunkt /127 wird das Wahlsignal von der Adressenleitung 104 und der Speicherschleife der Untergruppe 0 weggenommen. Nach insgesamt 32 Zyklen der Datentaktpulse zwischen den Zeiten to und t\n sind die Datenbits in der Speicherschleife 0 um 32 Bitpositionen nach rechts geschoben, während die Datenbus der Speicherschleifen 1 bis 31 der Untergruppen 0 bis 7 nur um vier Bitpositionen nach rechts verschoben sind. Nach dem Ende des LeseVSchreibvorganges in der Speicherschleife 0, bei dem die Datenbits durch die zyklische Verschiebung an ihren ursprünglichen Positionen rückgespeichert sind, bringen die Taktsignalquellen 110 und 120 ihre Ausgangssignale wieder auf ihre zugehörigen Leitungen 114 und 116 bzw. 122, 123. ... 124, damit die Speicherschleifen 0 bis 31 der Untergruppen 0-7 ununterbrochen im Zyklus der Auflade-Taktsignalfrequenz Fr regeneriert werden. Im Inneren des LSI-Speicherchip 100 wird also eine der N Speicherschleifen, die vom Adressen-Decodierer 102 ausgewählt wird, von den Datentaktpulsen mit der Grundfrequenz Fd aufgefrischt, während die übrigen N— \ Speicherschleifen vom Auflade-Taktsignal mit der Frequenz Fr regeneriert werden.
Aus der Fig.5 geht ein Blockschaltbild für die Regenerierung in einer gegenüber der Fig. 3 etwas abgeänderten Form hervor. Die beiden gesonderten DatentaktDulse <f>\ und Φ2 werden durch ein Wahlglied 200 bzw. 201 parallel allen Speicherschleifen 0 bis 3 der Untergruppe 0 zugeleitet. Das Auflade-Taktsignal wird dann parallel den Wahlgliedern 200 und 201 über eine Leitung 204 zugeführt, während das Wahlsignal zum Anwählen einer Untergruppe über eine Leitung 206 parallel an alle Wahlglieder 200 und 201 herangebracht wird. Zusätzlich werden in dieser Schaltung einzelne Speicheradressenschalter benötigt; beispielsweise ist ein solcher gesonderter Schalter 208 zum Auslesen der Speicherschleife 0 vorgesehen, während andrerseits ein gesonderter Speicheradressenschalter 210 für die Speicherschleife 3 zum Auslesen dieser Speicherschleife betätigt wird. Folglich wird in dieser Schaltung ein Adressen-Decodierer 212 zur Auswahl einer der S Untergruppen-Adressen benötigt, und ein weitere. Schleifenadressen-Decodierer 214 wird für die Auswahl einer der 2" Einzelspeicherschleifen jeder Untergruppe verweiiuei. Bei dieser Schaltung erfoigi der Lese-/ Schreibvorgang parallel in allen Speicherschleifen der adressierten Untergruppe, z. B. in den Speicherschleifen 0 bis 3 der Untergruppe 0, während alle Speicherschleifen jeder Untergruppe einer parallelen Aufladung wie bei der Schaltung in der F i g. 3 unierliegen.
Zusammenfassend betrachtet, wurde zuvor die innere Organisation eines LSI-Speicherchip erläutert, um ^ine optimale Steuerung beim Regenerieren der einzelnen Speicherschleifen zu erreichen. Diese Speicherchips enthalten nämlich N übereinstimmende Speicherschleifen, in denen M Datenbits, die in jeder Speicherschleife aufgenommen sind, bei den Lese-, Schreib- und Aufladevorgängen hintereinander im Kreise herumgeschoben werden. Die Λ' Speicherschleifen sind in S Untergruppen aus 2" Speicherschleifen (je Untergruppe) unterteilt, wobei die Gleichung N= S ■ 2" gültig ist; diese 2" Speicherschleifen werden dann in jeder der 5 Untergruppen mit einer Auflade-Taktsignalfrequenz Fr aufgefrischt, die ein Teiler der Grundfrequenz Fo der Datentaktpulse ist, so daß die Gleichung Fo= SFr gültig ist; bei dieser Grundfrequenz Fp werden die normalen Lese-ZSchreibvorgänge der Daten durchge'jhrt. Von der Taktsignalquelle mit der Grundfrequenz Fo wird die Auflade-Taktsignalquelle angetrieben, die alle N Speicherschleifen ständig nacheinander mit der Auflade-Taktfrequenz Fr auffrischt und hierzu die inneren Wahlglieder des LSI-Speicherchip anstelle des inneren Decodierers zum Adressieren der Speicherschleifen verwendet: infolgedessen geschieht das Regenerieren des Speichers völlig in seinem Innern, ist also ein von einer äußeren Steuerschaltung unabhängiger, innerer Vorgang.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:
1. Schaltungsanordnung für einen periodisch zu regenerierenden Datenspeicher mit mehreren paral-IeI zueinander angeordneten Speicherschleifen, in denen jeweils die Datensignale der Reihe nach durch ein Schieberegister, eine sie bearbeitende Schaltung, eine Umlaufleitung und ein Schaltglied unter dem Antrieb einer aus einer Datentakt-Signalquelle über ein weiteres Schaltglied herangeführten Folge von Datentaktpulsen zirkulieren,dadurch gekennzeichnet, daß aus der Datentakt-Signalquelle (20) an die einzelnen Stufen der Schieberegister zwei gegeneinander phasenverschobene Folgen von Datentaktpulsen (Φι. Φτ) über je ein Schaltglied (30, 31 bzw. 32, 33 bzw. 34, 35) heranführbar sind, das unter der Steuerung eines in einem Adressen-Decodierer (12) erzeugten Wahlsignals und/oder eines Aufladetaku'jnals aus einer weiteren Taktsignalquelle (24) sieht, und daß aus dem Adressen-Decodierer (12) das Wahlsignal nur an die beiden Schaltglieder (30, 31 bzw. 32, 33 bzw. 34, 35) des gerade für die Einschreibung bzw. Auslesung gewählten Schieberegisters und an ein Ein-/Ausgabeschaltglied (44, 45, 46) heranführbar ist, über das die Datensignale zwischen diesem Schieberegister und einer Datenein-/Ausgabeleitung (52) übertragen werden.
2. Schaltungsanordnung nach dem Anspruch l, dadurch gekeinzeichnet, daß die weitere Taktsignalquelle (24) von jedem Datentaktpuls (Φι) der einen Folge erregbar und dtrart w^terschaltbar ist. daß das Aufladetaktsignal ». die beiden Schaltgheder (30, 31 bzw. 32,33 bzw. 34,35) < * jeweils nächsten Schieberegisters heranführbar ist
3. Schaltungsanordnung nach dem Anspruch 1 oder 2 gekennzeichnet durch ihre Anordnung auf einem LSI-Speicherchip (10) ohne die außerhalb anschließbare Datentakt-Signalqueüe (20) und durch den Anschluß eines weiteren Schaltgliedes (50) an die Datenein-/Ausgabeleitung (52), die bei Anlegung eines Chipeinschaltsignals an das Schaltglied (50/ freigegeben wird.
4. Schaltungsanordnung nach dem Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Grundfrequenz (Fo) der beiden Folgen (Φι. Φι) von Datentaktpulsen mit der Frequenz (Fr) der an die beiden Schaltgheder (z. B. 32 und 33) einer Speicherschleife (z. B. 1) heranführbaren Aufladetaktsignale, durch die Glei- * chung: Fo= /V · Fr in Beziehung gesetzt ist. wobei N die Gesamtzahl aller Speicherschleifen (0 bis N-1)
ist. .
5. Schaltungsanordnung nach dem Anspruch 3. in der S Untergruppen mit je 2" gesonderten, einander ähnlichen Speicherschleifen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß von der außerhalb des Speicherchip (100) angeordneten Datentakt-Signalquelle (110) die eine Folge (Φι) von Datentaktpulsen gleichzeitig den ersten Schaltgliedern (130,132,134, 136, 138, 140) der Speicherschleifen (0 bis 31) aller Untergruppen (0 bis 7) und der Aufladetakt-Signalquelle (120) und die andere Folge (Φι) gleichzeitig den zweiten Schaltgliedern (131, 133, 135, 137, 139, 141) der Speicherschleifen (0 bis 31) aller Untergruppen (0 bis 7) zuführbar sind, und daß von der Aufladetakt-Signalquelle (120), die von d<:n Datentaktoulsen der ersten Folge (Φι) erneut einschaltbar ist, Untergruppe für Untergruppe je ein Auflade-Taktsignal, das bis zum Ende des nachfolgenden phasenverschobenen Datentaktpulses der anderen Folge (Φ2) andauert, allen Schaltgliedern (z. B. 130, 131 132, 133) der Speicherschleifen (0 bis 3) der betreffenden Untergruppe (z. B. 0) zuführbar ist
6 Schaltungsanordnung nach dem Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundfrequenz (F0) der beiden Folgen (Φι, Φι) von Datenvaktpulsen mit der Frequenz (FR) der an die Schaltghedei (ζ. Β 134, 135, 136, 137) der Speicherschleifen (0 bis 7) einer Untergruppe (z. B. 1) heranführbaren Auflade-Taktsignale durch die Gleichung: Fd=S ■ /·« in Beziehung gesetzt ist, wobei 5 die Gesamtzahl aller Untergruppen (0 bis 7) der Speicherschleifen (0 bis
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