DE2526244A1 - Speicherbaustein, bei dem die speicherelemente ladungsverschiebeelemente sind - Google Patents

Speicherbaustein, bei dem die speicherelemente ladungsverschiebeelemente sind

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DE2526244A1
DE2526244A1 DE19752526244 DE2526244A DE2526244A1 DE 2526244 A1 DE2526244 A1 DE 2526244A1 DE 19752526244 DE19752526244 DE 19752526244 DE 2526244 A DE2526244 A DE 2526244A DE 2526244 A1 DE2526244 A1 DE 2526244A1
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Description

  • Speicherbaustein, bei dem die Speicherelemete Ladungsverschiebeelemente sind.
  • Die Erfindung bezIeht sich auf einen Speicherbaustein der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art.
  • Es ist bekannt, Speicher mit Hilfe von Ladungsverschiebeelementen, .B. CCD-Elementen, aufzubauen (Hans Kaufmann, Daten-Speicher, 973, Oldenbourg-Verlag, Minchen, S.172 bis 174). Die Ladungsverschiebeelemente werden als Schieberegister aufgebaut, deren Ausgang über einen Regenerierverstärker mit dem Eingang verbunden ist. Dadurch entstehen Schleifen von Ladungsverschiebeelementen, in denen die gespeicherten Informationen ständig umlaufen. Ein solcher Speicher kann aus einer Vielzahl von kurzen Schleifen bestehen, die parallel zueinander angeordnet sind Dann können die zu einem Prozeß gehörenden Informationen so über den Speicherbaustein verteilt werden, daß sie an einander entsprechenden Speicherstellen der Schleifen gespeichert sind. Somit gelangen bei der Verschiebung der Informationen in den Schleifen immer die zu einem Prozeß gehörenden Informationen gleichzeitig zu den Eingabe-Ausgabestufen der Schleifen. Die Gesamtheit der auf einem Speicherbaustein parallel angeordneten Schleifen wird im Folgenden Speicherfeld genannt.
  • Ss ist auch bekannt, Ladungsverschiebespeicher in einer sogenannten SPS-Anordnung aufzubauen.
  • Be : der SPS-Anordnung werden die zu speichernden Daten einer Ein lesekette von hintereinander angecrdneten Ladungsverschiebeelementen zugeführt, die mit hoher Taktfrequenz betrieben werden.
  • Die In der Einlesekette enthaltenen Informationen werden auf parallel angeordnete Ketten von Ladungsverschiebeelementen übernormen, die mit niedrigerer Taktfrequenz betrieben werden. Am Ende der parallel angeordneten Retten ist wiederum ene serielle Kette, die Auslesekette, vorgesehen. In diese Auslesekette werden die durch die parallel angeordneten Ketten hindurchgeschobenen Informaticnen übernommen. Die Auslesekette wird mit einer hohen Taktfrequenz betrieben, mit der die übernommenen Informationen aus der Auslesekette herausgeschoben werden. über einen Regenerierverstärker werden die Informationen wieder der Einlesekette zugeführt. Es ist auch möglich, mehrere SPS-Anordnungen nebeneinander anzuordnen. Auch hier wird der Begriff Speicherfeld für die SPs-Anordnung(en) eines Speicherbausteins verwendet.
  • Speicherbausteine, bei denen die Speicherelemente aus Ladungsverschiebeelementen bestehen, die in solchen Speicherfeldern angeordnet sind, haben den Nachteil, daß die mittleren Zugriffszeiten zu gespeicherten Informationen verhältnismäßig groß sind.
  • Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, einen Speicherbaustein mit einem Speicherfeld anzugeben, bei dem die Zugriffszeit zu gespeicherten Informationen erheblich kleiner ist.
  • Diese Aufgabe wird entsprechend den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
  • Auf jedem Speicherbaustein werden also 2wei Pufferspeicher, die aus MOS-Flip-Flops bestehen können, mitintegriert. Die Rufferspeicher werden über eine oder mehrere Decoderschaltungen in Abhängigkeit von Adressensignalen angesteuert. Somit ist es möglich, daß sich die Daten, mit denen gerade gearbeitet wird, in einen Pufferspeicher befinden, so daß z.B der Zentralprozessor nur mit diesem Pufferspeicher verkehren muß. Jede Seicherstelle des Pufferspeichers wird allein über eine Decoderschaltung ausgewählt. Somit beschränkt sich die Zugriffszeit auf die Decoderlaufzeit. Sie ist von der mittleren Zugriffszeit des Ladungsverschiebespeichers unabhängig. Der gesamte Speicherbaustein, der aus dem Speicherfeld, aus Ladungsverschiebeelementen und den Pufferspeichern bC5+yeht, erscheint also von außen als ein Baustein mit wahlfreiem Zugriff.
  • Ist das Speicherfeld aus einer SPS-Anordnung oder mehrerer SS-Anordnungen aufgebaut, dann bringt der erfindungsgemäße Speicherbaustein noch zusätzlich den Vorteil, daß Informationen parallel in das Speicherfeld eingespeichert und ausgelesen werden können.
  • Damit wird die bei bekannten SPS-Anordnungen erforderliche serielle Eingabe und Ausgabe von Informationen vermieden.
  • Vorteilhaft ist die Verwendung der Speicherbausteine in hierarchisch aufgebauten Speicheranordnungen, z.B. können die Speicherbau steine für einen Hauptspeicher mit Seitenpufferspeicher benutzt werden. Bei prozeßorientierten Speichern kann die Bearbeitung eines Prozesses mit Hilfe des einen Pufferspeichers erfolgen, während in dem anderen Pufferspeicher der nächste zu bearbeitende Prozeß vorbereitet wird.
  • Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Anhand von Ausführungsbeispielen, die in den Figuren dargestellt sind, wird die Erfindung weiter erläutert. Es zeigen: Fig.1 das Blockschaltbild eines SPS-Speicherbausteins mit Pufferspeichern, Fig.2 das Blockschaltbild eines Speicherbausteins mit mehreren Schleifen, die jeweils ein Umlaufschieberegister enthalten, mit Pufferspeichern, Fig.3 das Blockschaltbild eines Speicherbausteins mit mehreren Schleifen, mit jeweils nur einem Umlaufschieberegister, bei dem die Pufferspeicher anders angeordnet sind als die in Fig.2, Fig.4 eine dreistufige Speicheranordnung, bei der die Speicherbausteine verwendet werden, Fig.5 eine in der Speicheranordnung benutzte Speichersteuerung.
  • Die in Figur 1 gezeigte Ausführung des SPS-Speicherbausteins ergibt sich-bis auf die Erfindung- aus unserer Patentanmeldung P 25 18 017 0 Es wird darum nur sehr kurz auf die einzelnen Baugruppen eingegangen. Jede SPS-Anordnung besteht aus einer Einlesekette EK und einer Auslesekette AK. Zwischen Einlesekette EK und Auslesekette AK ist das Feld der parallel angeordneten Ketten vorgesehen. Dieses Feld wird mit PF bezeichnet. Bei der Figur 1 sind zwei solcher SPS-Anordnungen nebeneinander vorgesehen. Die erste SPS-Anordnung besteht aus der Einlesekette EK1, dem Parallelfeld PF 1 und der Auslesekette AK1. Die zweite SPS-Anordnung besteht aus der Einlesekette EK2, dem Parallelfeld PF 2 und der Auslesekette AK2. Zwischen der Einlese- und Auslesekette benachbarter SPS-Anordnungen ist jeweils eine Regenerierstufe RS1 bzw. RS2 angeordnet. Die Einleseketten und Ausleseketten werden mit Takten hoher Frequenz betrieben. Diese Takte sind mit S1 und #S2 bezeichnet. Den Paralelketten werden dagegen Takte P1 und P2 niederer Frequenz zugeführt. Zwischen den Einleseketten EK und dem Parallelfeld PF sind jeweils ffb ernahme el ektroden angeordnet, die von einem Übernahmetakt UN angesteuert werden.
  • Zwischen den Parallelfeldern PF und den Ausleseketten AK sind ubergabeelektroden angeordnet, die von einem Übergabetakt UG betrieben werden. Für die Erzeugung der Takte des Speicherbausteins ist eine Taktsteuerung TST vorgesehen, der ein Grundtakt # zugeführt wird. Die Taktsteuerung TST erzeugt aus dem Grundtakt # die zum Betrieb der SPS-Anordnung notwendigen Takte. Diese Takte werden Takttreibern TS für die Takte #S1 und S2 und einem Takttreiber TP für die Takte P1 und MP2 zugeführt. Die Funktion der bisher geschilderten SPS-Anordnung kann der oben angegebenen Patentanmeldung entnommen werden.
  • Ein Speicherfeld besteht bei der Anordnung der Figur 1 aus den Parallelfeldern, den Einleseketten und den Ausleseketten.
  • Erfindungsgemäß werden nun zusätzlich zwei Pufferspeicher Psi und PS2 vorgesehen. Der Pufferspeicher PS1 ist im Ausführungsbeispiel mit der Auslesekette AK1 über Sciialter SA1 verbunden.
  • Die Schalter SA1 werden von einem ersten Übergabetakt Ul gesteuert. Der zweite Pufferspeicher PS2 ist im Ausführungsbeispiel über SchaIterSÄ2- mit der Einlesekette EK2 verbufl-den Die Schalter SA2 werden von dem zweiten Übergabetakt U2 gesteuert. Die Pufferspeicher PS1 und' PS2 sind an eine Decoderschaltung DEK angeschlossen. Dieser Decoderschaltung DEK werden Adressensignale A zugeführt. Im Ausführungsbespiel werden der Decoderschaltung DEK die Adressensignale AO bis A7 zugeführt. Weiterhin ist an die Decoderschaltung DEK eine Schreib/Leseeinrichtung SR angeschlossen.
  • Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 bestehen die Pufferspeicher PS aus Flip-Flops FFK. Der Pufferspeicher P51 ist aus Flip-Flops FFK1, der Pufferspeicher PS2 aus Flip-Flops FFK2 aufgebaut. Je einer Speicherstelle der Auslesekette,AK1 bzw. der Einlesekette EK2 ist jeweils eine Speicherstelle der Pufferspeicher PS1 bzw.
  • PS2 zugeordnet. Somit kann die Ein/Ausgabe von Informationen parallel über die Pufferspeicher erfolgen. Die Flip-Flops FFK können in statischer MOS-Technik aufgebaut sein, die auf dem Speicherchip mitintegriert sind.
  • Die Decoderschaltung DK kann auf bekannte Weise aufgebaut sein.
  • Ein Beispiel eines möglichen Aufbaus ergibt sich aus Hans Kaufmann, Daten-Speicher, 1973, Oldenbourg-Verlag, München, S.154. Ebenso kann die Schreib/Leseeinrichtung SR in bekannter Weise ausgeführt sein. Ein Beispiel ergibt sich aus der angegebenen Literaturstelle auf Seite 155.
  • Soll eine Information in die SPS-Anordnung eingeschrieben oder aus ihr entnommen werden, dann wird ein Ubergabetakt U1 bzw. U2 angelegt und damit eine Verbindung zwischen dem Pufferspeicher P51 bzw. PS2 mit der Auslesekette AK1 bzw. der Einlesekette EK2 hergestellt. Dann kann entweder die in der Auslesekette MCI gespeicherte Information in den Pufferspeicher PSI übernommen werden oder umgekehrt die in dem Pufferspeicher PSI gespeicherte Information in die Auslesekette AK1 übertragen werden. Entsprechendes gilt für die Einlesekette EK2 und den Pufferspeicher PS2.
  • Die Dateneingabe in den Speicherbaustein bzw. die Datenausgabe aus dem Speicherbaustein erfolgt über die Decoderschaltung DEK und die Schreib/Leseeinrichtung SR. Mit Hilfe der Decoderschaltung und der Adressensignale AO bis A7 werden die Speicherstell der Pufferspeicher PS1 und PS2 ausgewählt, in die Daten eingeschrieben oder aus denen Daten entnommen werden sollen. über die Schreib/Leseeinrichtung werden dann die Daten eingeschrieben oder ausgelesen. Dazu wird an die Schreib/Leseeinrichtung SR ein Signal RW angelegt, das angibt, ob in den Speicherbaustein Information eingeschrieben werden soll oder Information gelesen werden soll. Dem Eingang CE der Schreib/Leseeinrichtung SR wird ein Signal zugeführt, wenn der entsprechende Speicherbaustein ausgewählt wird. Über den Eingang DI werden die zu speichernden Daten dem Speicherbaustein zugeführt, über den Ausgang DO werden die ausgelesenen Daten abgegeben.
  • Sollen z.B. Daten aus dem Pufferspeicher PS1 ausgegeben werden, dann werden die Speicherstellen des Pufferspeichers PS1 durch die Adressensignale AO bis A7 angesteuert und die in dem Pufferspeicher PS1 gespeicherten Daten am Datenausgang D0 der SChreib/ Leseeinrichtung SR abgegeben. Entsprechendes gilt für das Einlesen.
  • Figur 2 zeigt das Blockschaltbild eines Speicherbausteins, bei dem als Speicherfeld mehrere Speicherschleifen mit jeweils einer in sich geschlossenen Serienkette von Ladungsverschiebeelementen vorgesehen ist. Der Aufbau der einzelnen Speicherschleifen ist dabei als bekannt vorausgesetzt. Die einzelnen SpeicherschleIfen sind mit SL bezeichnet, das gesamte Feld von -Speicherschleifen mit SPF. Den Speicherschleifen SL müssen wiederum Taktsignale zugeführt werden, die aus einem Grundtakt # mit Hilfe einer Taktsteuerung TST erzeugt werden. Die von der Taktsteuerung TST erzeugten Takte werden einem Takttreiber TT zugeleitet, der dann die Takte an die Speicherschleifen SL weiterleitet.
  • In den Speicherschleiien SL sind jeweils zwei Regenerierstufen RS3 und RS4 vorgesehen, Die Regenerierstufen RS3 sind über Schalter Ski mit einem Pufferspeicher PS1 verbunden. Die Schalter Ski werden von dem Ubergabetakt U1 angesteuert. Die Regenerierstufen R54 sind über Schalter SA2 mit dem Pufferspeicher TS2 verbunden.
  • Die Schalter SA2 werden von dem Ubergabetakt U2 angesteuert, Mit Hilfe der von den Übergabetakten gesteuerten Schalter SA1 und SA2 können Daten von den Speicherschleifen SL in die Pufferspeicher oder umgekehrt übertragen werden. Der Pufferspeicher PS1 besteht aus Speicherstellen FFK1, der Pufferspeicher FS2 aus Speicherstellen FFK2.
  • Der Pufferspeicher PS1 ist mit einer ersten Decodierschaltung DEK verbunden, der Pufferspeicher PS2 mit einer zweiten Decoderschaltung DEK2. Den Decoderschaltungen DEK1 und DEK2 werden Adressensignale Al bis A7 zugeführt. Die Decoderschaltungen DEK7 und DEK2 sind weiterhin an die Schreib/Leseeinrlchtung SR angeschlossen. Der Aufbau dieser Schreib/Leseeinrichtung SR entspricht derjenigen in Figur 1, ebenso können die Decoderschaltungen DEK1 und DEK2 wie die Decoderschaltung DEK in Figur 1 aufgebaut sein.
  • Die Regenerierstufen RS3 und RS4 können ebenfalls in bekannter Weise aufgebaut sein.
  • Die gespeicherten Daten laufen in den Schleifen SL ständig um.
  • Sollen Daten in einem der Pufferspeicher z.B. in den Pufferspeicher PS1 übernommen werden, dann wird an die Schalter Ski der Ubergabetakt U1 angelegt. Die durch die Regenerierstufen RS3 gerade hintlurchlaufenden Daten werden dann in die Speicherstellen des Pufferspeichers PS1 übernommen. Die Ausgabe dieser Daten aus dem Speicherbaustein erfolgt, wenn die entsprechenden Speicherstellen des Pufferspeichers PSI durch die von den Adressensignalen Al bis A7 angesteuerte Decoderschaltung DEK1 ausgewählt werden.
  • Die in den Speicherstellen des Pufferspeichers PS1 enthaltenen Daten werden dann an die Schreib/Leseeinrichtung SR geleitet und dort am Datenausgang DO abgegeben. Entsprechend läuft die Dateneingabe ab.
  • Beim Ausführungsbeispiel der Figur 3 ist wiederum ein Speicherfeld von mehreren Speicherschleifen SL mit jeweils einer in sich geschlossenen Serienkette von Ladungsverschiebeelementen vorgesehen.
  • Bei Figur 3 sind die Takt steuerung TST und der Takttreiber WT nicht mehr gezeigt. Deren Aufbau entspricht dem der Figur 2.
  • In jeder Schleife SL ist jeweils eine Regenerierstufe R55 vorgesehen. Jede Regenerierstufe RS5 wird einerseits über von dem ersten Übergabetakt U1 gesteuerte Schalter SA1 mit den Speicherstellen FFK1 des ersten Pufferspeichers und andererseits über von dem zweiten Übergabetakt U2 gesteuerten Schalter SA2 mit den Speicherstellen FFK2 des zweiten Pufferspeichers verbunden. Die Speicherstellen FFKi und FFK2 der beiden Pufferspeicher liegen über Schalter SA3 an einer Bitleitung BL an. über die Bitleitung BL werden die Daten, die in die Pufferspeicher eingeschrieben oder aus diesen entnommen werden, übertragen. Die Schalter SA3 werden durch weitere Schalter SA5 gesteuert. Dabei sind die Schalter 5A4 mit den den Speicherstellen FFK1 zugeordneten Schaltern SA3 verbunden, während die Schalter SA5 mit den flen Speicherstellen FvK2 zugeordneten Schalter SA3 verbunden sind. Die Schalter SA4 und SA5 sind weiterhin an eine Decoderschaltung DEK angcschlossen, der die Adressensignale AO bis A7 zugeführt werden. Die Schalter SA4 werden an ihrem Steuereingang von einem Signal LS1 angesteuert, wenn in die Speicherstellen FFK1 Daten eingeschrieten oder aus diesen Speicherstellen Daten entnomren werden sollen.
  • Entsprechehd werden die Schalter SA5 von dem Signal LS2 angesteuert wenn in die Speicherstellen FFK2 Daten Eingeschrieben oder aus ihnen Daten entnommen werden sollen.
  • Sollen in den Speicherschleifen SL gespeicherte Daten, 2Rw in die Speicher stellen FFK2 des zweiten Pufferspeichers übernommen werden, so wird den Schaltern 5A2 der zweite Übergabetakt U2 zugeführt. Dann werden die gerade durch die Regenerierstufen RS5 hindurchlaufenden Daten in die Speicherstellen FFK2 des zweiten Pufferspeichers übernommen. Die weitere Übertragung dieser Daten aus dem zweiten Pufferspeicher auf die Bitleitung BL erfolgt, wenn den Scltern SA5 das Signal LS2 zugeführt wird und außerdem die Decoderschaltung DEK in Abhängigkeit der Adressensignale AO bis A7 die Schalter SA5 ansteuert. Nun werden die Schalter SA5 leitend und steuern ihrerseits die den Speicherstellen FFK2 zugeordneten Schalter SA3 an. Jetzt können sie in den Speicherstellen FFK2 enthaltenen Daten auf die Bitleitung BL übertragen werden.
  • Die Bitleitung BL wird der Schreib/Leseeinrichtung SR zugeführt, die in Figur 3 nicht dargestellt ist. Das Einschreiben von Daten erfolgt in entsprechender Weise.
  • In den Ausführungsbeispielen ist angegeben, daß jeder Speicherschleife oder jeder Speicherstelle der 3inlese- bzw. Auslesekette eie Speicherstelle der Pufferspeicher zugeordnet ist. Es ist auch möglich, jeder Speicherschleife mehrere Speicherstellen der Pufferspeicher zuzuordnen.
  • Besonders vorteilhaft ist die Verwendung der Speicherbausteine in hierarchisch aufgebauten Speicheranordnungen. Solche Speicheranordnungen sind bekannt. Zum Beispiel kann eine solche Speicheranordnung aus einen Pufferspeicher (Cache) und einem Hauptspeicher bestehen. Hat der Hauptspeicher eine verhältnismäßig große Zugriffszeit, dann kann noch zwischen das Cache und den Hauptspeicher ein sogenannter Seitenpufferspeicher eingefügt werden.
  • Soll z.B. ein Prozessor Informationen verarbeiten, dann wird er versuchen, diese Informationen zunächst aus dem Cache zu holen.
  • Ist diese dort nicht enthalten, dann wird auf den Seitenpufferspeicher zugegriffen. Befindet sich die Information auch nicht in Seitenpufferspeicher, so muß die Information aus dem Hauptspeicher geholt werden. In dIesem Falle ird dIe Seite, in der die gesuchte Information enthalten ist, in den Seltenpufferspeicher übertragen und dort abgespeichert. Dei gesuchte Inforkation wird weiterhin in das Chache eingetragen. Bein nächsten Zugriff zu einer neuen Information, die in der Seite enthalten ist, braucht nicht mehr der Hauptspeicher angesteuert zu werden, sondern diese Information kann aus dem Seitenpufferspeicher geholt werden.
  • Enthält eine Speicheranordnung einen Hauptspeicher und einen Seitenpufferspeicher, dann kann der Hauptspeicher und der Seitenpufferspeicher in einer Anordnung mit Hilfe der erfindungsgemäßen Speicherbausteine realisie- werden. In diesem Falle besteht der Hauptspeicher aus den Speicherschleifen und der Seitenpufferspeicher aus den beiden Puffer speichern, die auf den Speicherbausteinen mitintegriert sind. Somit ist der Hauptspeicher und der Seitenpufferspeicher auf gemeinsamen Halbleiterbausteinen realisiert. Diese Anordnung hat zudem den Vorteil, daß in dem einen Seitenpufferspeicher gearbeitet werden kann, während der andere Seitenpufferspeicher mit neuen Daten und Adressen geladen werden kann.
  • Ein Beispiel einer solchen Speicheranordnung ergibt sich aus Figur 4. Dort ist in einem Prinzipschaltbild der Aufbau einer hierarchischen Speicheranordnung dargestellt. Die Speicheranordnung besteht aus einem Cache CA, einem ersten Seitenpufferspeicher SPI und einem zweiten Seitenpufferspeicher SP2 und dem Hauptspeicher HSP. Das Cache CA wird mit Hilfe einer Speichersteuerung HI41 angesteuert. Den Seitenpufferspeichern SP1 und SP2 wird eine Speichersteuerung EWI2 zugeordnet. Die Speichersteuerung HM1 stellt fest, ob bei einem Zugriff eines Zentralprozessors ZP die angeforderten Informationen in dem Cache CA stehen oder nicht. Sind sie in dem Cache CA abgespeichert, dann werden sie aus ihm dem Zentralprozessor ZP zugeführt. Befinden sich die gesuchten InformatIonen aber nicht in ihm, wird ein ZugrIff zu den Seitenpufferspeichern SP1 und SP2 durchgeführt.
  • Ob die gesuchten Informationen in den Seitenpufferspeichern SP1 und SP2 enthalten sind, stellt die Speichersteuerung HM2 fest.
  • Die Speichersteuerung HM1 und HM2 können auf bekannte Weise aufgebaut sein.
  • Die Verbindung zwischen den Seitenpufferspeichern SP1 und SP2 und dem Hauptspeicher HSP wird durch die Speichersteuerung POST hergestellt. Ein Ausführungsbeispiel einer solchen S3Reichesteuerung PST ist in Figur 5 gezeigt Der Aufbau der Speicherhierarchie kann so sein, daß das Cache in Blpolartechnlk aufgebaut ist, der Hauptspeicher HSP und die Seitenpufferspeicher PS1 und PS2 aus den erfindungsgemäßen Speicherbausteinen bestehen. Dann bestehen z.B. die Seitenpufferspeicher SP1 und SE2 aus I;GS-Flip-Flops in statischer Technik und der Hauptspeicher HSP aus den Speicherschleifen mit Ladeverschiebeelementen.
  • Besonders günstig ist diese Speicheranordnung, wenn die Speicherun der Informatonen prozessorientiert ist. In diesem Falle werden die einem von einem Zentralprozessor zu bearbeitenden Prozess zugeordneten Informationen in dem Hauptspeicher so abgespeichert, daß auf sie gleichzeitig zugegriffen werden kann.
  • Bei einem solchen prozessorientierten Betrieb werden die einem zu bearbeitenden Prozess zugeordneten Informationen in den einen Seitenpufferspeicher gebracht. Während der Bearbeitung dieses ersten Prozesses durch den Zentralprozessor ZP können die zum nächsten zu bearbeitenden Prozess gehörenden Informationen bereits in den anderen Seitenpufferspeicher übernommen werden. Nach der Abarbeitung des ersten Prozesses kann dann sofort zur Bearbeitung des nächsten Prozesses übergegangen werden; Während der Abarbeitung des zweiten Prozesses werden die Informationen des ersten Prozesses wieder in den Hauptspeicher HSP zurückgespeichert und der dritte zu bearbeitende Prozess in den ersten Seitenpufferspeicher übernommen. Auf diese Weise wird die verhältnismäßig lange mittlere Zugriffszeit des Hauptspeichers HSP umgangen. Durch die VoiVstellung des Folgeprozesses simultan zur Bearbeitung eines Prozesses entfällt bei Prozesswechsel jegliche Umschaltzeit.
  • Eine mögliche Realisierung der Speichersteuerung PST zeigt Figur 5.
  • Diese besteht aus einem Flip-Flop FF, einem Vergleicher VG, einem Zähler ZA, einem Taktgenerator ÇG, UND-Gliedern UG1, UG2, UG3, UG4 und einem ODE-Glied ORi. Die gestrichelte Linie ZPNA ist die Nahtstelle zum Zentralprozessor, die gestrichelte Linie HSPNA die Nahtstelle zum Hauptspeicher HSP.
  • Es sei angenommen, daß ein erster Prozess gerade bearbeitet worden ist. Dann lag das Signal TiT1 vom Zentralprozessor an.
  • Gleichzeitig ist der Ausgang Q des Flip-Flops FF gesetzt, während der Ausgang Q nicht gesetzt ist. Am Ausgang Q des Flip-Flops FF wird ein Signal L abgegeben, das anzeIgt, daß Informationen aus dem Seitenpufferspeicher in den hauptspeicher HSP Übertragen werden sollen. An welche Stelle des Hauptspeichers die Informatonen eingespeichert werden sollen, ergibt ein Vergleich des Signales TN1 mit dem Zählerstand des Zählers ZA. Der Zählerstand ändert sich nämlich abhängig von dem Umlauf der Informationen in den Speicherschleifen des Hauptspeichers HSP. Stellt der Vergleicher VG Gleichheit fest, dann wird das UND-Glied UG3 angesteuert, an dem außerdem das Signal Prozesswechsel PW vom Zentralprozessor anliegt. Das UND-Glied steuert seinerseits das UND-Glied UG4 an, das den Takt vom Taktgenerator TG als Übergabetakt dem Hauptspeicher HSP zuführt. Gleichzeitig wird das Flip-Flop FF gekippt.
  • Da jetzt der Ausgang Q des Flip-Flops FF auf H liegt, rd dem Hauptspeicher HSP angegeben, daß Informationen aus dem Hauptspeicher in einen Seitenpufferspeicher übertragen werden soll.
  • Welcher Prozess dies ist, wird mit Hilfe des Signales TN2, das der Speichersteuerung vom Zentralprozessor zugeführt wird, festgelegt. Das Signal TN2 wird über das UND-Glied UG2 und das ODER-Glied OR1 dem Vergleicher VG zugeleitet. Der Vergleicher VG gibt ein Signal ab, wenn aus dem Inhalt des Zählers ZA entnommen werden kann, daß der gewünschte Prozeß an der Ein Ausgabestelle der Speicherschleifen anliegt. Dann werden die UND-Glieder UG3 und UG4 durchgesteuert und ein Ubernahmetakt kann von dem Taktgenerator TG an den Hatspeicher HSP abgegeben werderi. Gleichzeitig wird wieder das Flip-Flop FF gekippt und der vorher beschriebene Vorgang wiederholt sich.
  • Die Verwendung der erfindungsgemäßen Speicherbausteine in einer Speicherhierarchie ist für den Fall beschrieben worden, daß die Speicherhierarchie einen Hauptspeicher und Seitenpufferspeicher enthält. Es ist selbstverständlich auch möglich, andere Stufen einer Speicherhierarchie mit Hilfe der erfindungsgemäßen Speicherbausteine zu realisieren.
  • Patentanssrüche Figuren

Claims (1)

  1. Patentansprüche Speicherbaustein mit einem Speicherfeld aus mindestens einer mit Ladungsverschiebeelementen realisierten Speicherschleife, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zwei Pufferspeicher (PS1, PS2) auf dem Speicherbaustein mitintegriert sind, die jeweils über von Ubergabetakten (U1, U2) gesteuerte Schalter (SA1, SA2) mit den Ein-Ausgabestellen des Speicherfeldes verbunden sind und daß mindestens eine Decoderschaltung (DK) vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von Adressensignalen (A) die Speicherstellen der Pufferspeicher zur Datenausgabe bzw. Dateneingabe ansteuert.
    2. Speicherbaustein nach Anspruch 1, bei dem das Speicherfeld aus zwei nebeneinanderliegenden und miteinander verbundenen SPS-Anordnungen besteht, d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t, daß der eine Pufferspeicher (PS1) über von dem einen Übergabetakt gesteuerten Schalter (SA1) mit einer Serienkette (AK1) der ersten SPS-Anordnung und der zweite Pufferspeicher (PS2) mit von den anderen Ubergabetakten (U2) gesteuerten Schalter (SA2) mit einer Serienkette (EK2) der anderen SPS-Anordnung verbunden ist.
    3. Speicherbaustein nach Anspruch 1, bei dem das Speicherfeld aus einer Mehrzahl nebeneinanderliegender Speicherschleifen besteht, d a d u r c h g e k e n n z ei c h n e t, daß die Speicher schleifen (SL) durch jeweils zwei Regenerierstufen (RS3, RS4) unterteilt sind, daß der erste Pufferspeicher (PS1) über die von dem einen Übergabetakt (U1) gesteuerten Schalter (SA1) mit den einen Regenerierstufen (RS3) der Speicherschleifen (SL) und der andere Pufferspeicher (PS2) über die von dem anderen Übergabetakt (U2) gesteuerten Schalter (SA2) mit den anderen Regenerierstufen (RS4) der Speicherschleifen Verbunden sind, und daß eine erste, von den Adressensignalen (A) angesteuerte Decoderschaltung (DEK1) mit dem ersten Pufferspeicher (PS1) und eine zweite von den Adressensignalen angesteuerte Decoderschaltung (DEK2) mit dem zweiten Pufferspeicher (PS2) verbunden ist.
    4. Speicherbaustein nach Anspruch 1, be. dem das Speicherfeld aus einer Mehrzahl nebeneinander liegender Speicherschleifen besteht, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Speicherschleifen (SL) jeweils von einer Regenerierstufe (RS5) unterteilt sind, daß jede Renegerierstufe (RS5) über einen von dem einen Ubergabetakt (U1) (-esteuer-ten Schalter (SAl) mit jeweils einer Speicherstelle (FFK1) des ersten Pufferspeichers und über einen von dem anderen Übergabetakt (U2) gesteuerten Schalter (SA2) mit jeweils einer Speicherstelle (FFK2) des zweiten Pufferspeichers verbunden ist.
    5. Speicherbaustein nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß die Speicherstelle der Pufferspeicher jeweils über weitere Schalter (SA3) mit einer Bitleitung (BL) verbunden sind, daß die Steuereingänge der den Speicherstellen (FFK1) des ersten Pufferspeichers zugeordneten weiteren Schalter (SA3) mit vierten Schaltern (SA4) verbunden sind, die einerseits an die Decoderschaltung (DEK) angeschlossen sind, und denen andererseits ein erstes Pufferspeichersignal (LS1) zugeführt wird und daß die Steuereingänge der den Speicherstellen (FFK2) des zweiten Pufferspeichers zugeordneten weiteren Schalter (SA3) mit fünften Schaltern (SA5) verbunden sind, die einerseits an die Decoderschaltung (DEK) angeschlossen sind und denen andererseits ein zweites Pufferspeicherwahlsignal (LS2) zugeführt wird.
    6. Speicherbaustein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Pufferspeicher aus Flip-Flops in statischer NOS-Technik bestehen.
    7. Speicherbaustein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schalter (SA) aus MOS-Schaltern bestehen.
    8. Anwendung des Speicherbausteins nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere bei einer hierarchlsch aufgebauten Speicheranordnung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n et, daß die Informationen eines ersten zu be:rbeitenden Prozesses in dem ersten Pufferspeicher des Speicherbausteins aDgespeicner-t sind, und daß die Informationen eines zweiten zu bearneigenden Prozesses in dem zweiten Pufferspeicher gespeichert sind.
    9. Anwendung des Speicherbausteins nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der erste zu bearbeitende Prozess aus den Speicherschleifen in den ersten Pufferspeicher übertragen wird, daß während der Bearbeitung des ersten Prozesses der zweite Prozess aus den Speicherschleifen in den zweiten Pufferspeicher übernommen wird, daß nach Beendigung der Bearbeitung des ersten Prozesses während der Bearbeitung des zweiten Prozesses der erste Prozess wieder in die Speicherschleifen zurü.ckgespc-Ichert wird, und der nächste zu bearbeitende Prozess aus den Speicherschleifen in den ersten Pufferspeicher übertragen wird.
    19. Anwendung des Speicherbausteins nach Anspruch 8 oder 9, d a d ü r c h g e k e n n z e 1 c h n e t, daß die Pufferspeicher als Seitenpufferspeicher (SPi, SP2) und die Speicherschleifen als Hauptspeicher (HSP) vorgesehen sind L e e r s e i t e
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