DE2555434A1 - Rechenwerk - Google Patents

Description

•^Rechenwerk"

Die Erfindung betrifft ein Rechenwerk mit

einer zentralen Verarbeitungseinlieit für Daten, einem als Hintergrundspeichereinheit (secondary storage) arbeitenden Peripheriegerät, in dem binäre Datenelemente in Speicherpositionen gespeichert werden können, die jeweils in einem Speichersektor anschliessend angeordnet sind und wobei SpeicherSektoren jeweils im unveränderlichen Abstand liegen und durch eine Gruppe von Adressteilen adressierbar sind, unter deren Steuerung eine Anzahl von Speicherpositionen sequentiell zugriffsbereit ist, weiter mit einer Steuereinheit zum .Steuern der Erzeugung universeller logischer . Adressensignale in der zentralen Verarbeitungseinheit durch

609826/0806

ORIGINAL INSPECTED

PHN.7856. 3.12.75.^:

Programrasignale auf Basis von durch, die zentrale Verarbeitungseinheit empfangenen Anwenderadressensignalen für die Speicher einheit. Derartige Systeme werden häufig angewandt. Die Steuereinheit kann beispielsweise eine Speichereinheit (control store) enthalten, in der ein Maschinenprogramm gespeichert ist. Die Anwendeadressensignale können unter der Steuerung eines Anwenderprogramms (Applikationsprogramm) erzeugt werden. An der anderen Seite können sie auch von aussen her z.B. mit einem Tastenfeld erzeugt werden*. Die Programmsignale können sich auf das Aufarbeiten eines Datenbestandes beziehen. Die von der Steuereinheit erzeugten logischen Adressensignale müssen darauf in physikalische Adressensignale umgewandelt werden. Unter logischen Adressensignalen seien Signale verstanden, in denen sich die hierarchisch angeordneten Adressenelemente nur durch ihren Platz in der Hierarchiesequenz voneinander unterscheiden, ohne dass elektrische oder mechanische Eigenschaften der Speichereinheit Einfluss ausüben: namentlich ist die logische Adresse vom zeitabhängigen Zugriffsverfahren des Speichers unabhängig. So entspricht die logische Adresse gleichsam einer Zählerstellung. Die Anwenderadresse dagegen braucht keine Anzeige über eine Reihenfolge, sondern kann aus einer Identifikation eines Bestandes und eines Objekts in einem Bestand bestehen, also beispielsweise "Kunde .Peter". Diese Anwenderadresse

609826/0908 "

PHN.7856. 3.12.75.

wird be±sp±elswelse rait Hilfe einer Tabelle, die zur Dateniiberwachung gespeichert ist, in zwei Adressen umgesetzt, die die Anfangsadresse des Bestandes "Kunde" bzw« die relative Adresse in die Rangfolge der Kunden angeben. Die logische Adresse lässt sich daraus leicht formen und gibt eine relative Adresse in der Rangfolge der Speicherstellen, wenn von der ersten Speicherstelle ab gerechnet wird» So ist die Speichereinheit auf eine gleiche Weise wie ein Speicher mit wahlfreiem Zugriff (random access) adressiert, von welchem Speicher das schlagende Beispiel ein aus Speichermatrizen aufgebauter Speicher ist. Die physikalischen Adressen dagegen enthalten Teile, die in direktem Zusammenhang mit der räumlichen Organisation und also auch mit dem Aufbau der Speichereinheit stehen. Teile davon können also Adressteile betreffen, die beliebig zugriffsbereit, verzögert zugriffsbereit, bedingt zugriffsbereit, usw. sind.. Beispiele davon sind der Adressteil, der aus den Scheiben eines Scheibenspeichers wählt, der Adressteil, der sich auf die Winkelverdrehung eines Scheibenspeichers bezieht, der Adressteil, der sich auf die Lage auf einem Magnetband oder auf die Lage eines bewegbaren Magnetkopfes eines Scheibenspeichers bezieht, bzw. ein Adressteil, der sich auf Daten bezieht, die in einem gepufferten Sp"eicherteil gespeichert sind, so dass zunächst der Puffer verfügbar sein muss. Namentlich wenn eine Anzahl

60982B/0906

PHN..7856. 3.12.75. • _ 4 -

von Speicherstellungen sequentiell zugriffsbereit ist, nimmt die physikalische Adresse eine wichtige Stellung ein, weil das Austauschen von Daten mit der Speichereinheit dabei strengen Synchronisationsanforderungen entsprechen muss. An der anderen Seite sind derartige Speichereinheiten verhältnismässig preisgünstig und damit also sehr vorteilhaft. Zum Umsetzen logischer Adressen in physikalische Adressen ist es bekannt, eine Umsetzeinheit zu verwenden, die den Datenbestand überwacht und beispielsweise durch ein spezifisches Maschinenprogramm gesteuert wird, das darauf wieder in einem Steuerungsspeicher gespeichert ist. Namentlich wenn auch der Datenbestand durch dieses Maschinenprogramm überwacht wird, muss es viel Information über die Organisation der Datenspeicherung in der Speichereinheit enthält-.en. Die USA-Patentschrift 3366928 gibt so ein Rechenwerk mit Bandspeichern als Hintergrundspeicher. In einem vorgesehenen (Haupt-)Speicher ist eine Darstellungstabelle (mapping table) vorhanden, wodurch eine Anzahl hierarchischer Adressenteile ableitbar sind. Der Hauptspeicher enthält dazu pro Datenbestand eine Identifikation eines Bandspeichers, also eine physikalische Teiladresse, und weiters eine Folge logischer Blocknummern mit einer Längenindikation jedes Blocks, Blocknummern sind also weder logische noch physikalische Adressteile, weil sie erst durch die akkumulierte Länge

609826/0906 ' .

PHN.7856. 3.12.75. — 5 —

der vorangehenden Blöcke eine Bedeutung gewinnen. Nach der bekannten Technik werden aus den erwähnten Daten die physikalischen Adressen abgeleitet. Es zeigt sich für einen Entwerfer, der u.a.den Inhalt des erwähnten Hauptspeichers feststellen muss, eine zusätzliche Belastung zu sein, dass der erwähnte Inhalt auch eine ausgedehnte Information über die physikalischen Eigenschaften der Datenspeicherung in der Hintergrundspeichereinheit enthalten muss. Im Zusammenhang damit bezweckt die Erfindung diese Belastung herabzusetzen, so dass es genügt, wenn nicht mehr als nur logische Adressensignale einem Adapter angeboten werden. Wenn in den bekannten Systemen die Speichereinheit geändert wird, muss auch das Adapterprogramni (also der Inhalt des erwähnten Hauptspeichers) geändert werden. Diese Aenderung kann sich auf die Kapazität beziehen, wodurch die Obergrenze einer physikalischen Teiladresse geändert wird. Es kann auch die Organisation der Speichereinheit betreffen, so dass beispielsweise ein bis daher verzögerter zugriffsbereiter Adressteil jetzt wahlfrei zugrif£sbereit wird. Beispiel·: ein magnetischer Scheibenspeicher wird für jede Speicherspur mit einem Magnetkopf versehen. Auch wenn der Datenbestand in der Speichereinheit eine andere Organisation bekommt, muss der Inhalt des erwähnten Hauptspeichers geändert werden. Dies kann sich schon ereignen, wenn die Anzahl von

6G9826/0S0S

PHN.7856. 3.12.75.

Informationseinheiten in einem Bestand -wächst, so dass mehr Speicherraum benötigt wird. Auch ist nach der bekannten Technik der Inhalt des erwähnten Hauptspeichers nur für eine bestimmte Konfiguration brauchbar'und also nicht universell anwendbar. Gleiches gilt auch, wenn die Bearbeitungen anlässlich des Inhalts des erwähnten Hauptspeichers in spezifischen Anordnungen durchgeführt wird; bei der Aenderung in der Speichereinheit müssten auch diese Anordnungen geändert werden« Die Erfindung erstrebt eine Speichereinheit durch Adressierung des Maschinenprogramms, also wäre es ein Speicher mit beliebigem Zugriff. Die Erfindung erstrebt eine vom Maschinenprogramm zu adressierende Speichereinheit ohne Berücksichtigung der physikalischen Eigenschaften der Speichereinheit. Die Erfindung erstrebt eine leichte und rasche Austauschbarkeit von. Speichereinheiten unterschiedlicher Eigenschaften dadurch, dass dabei keine Aenderung in der zentralen Verarbeitungseinheit erforderlich ist. Die Erfindung ist zur Verwirklichung der Zielzetzungen dadurch gekennzeichnet, dass durch eine in logischer Struktur unveränderliche Umsetzeinheit, mit Hilfe eines vorgesehenen Rechenelementes, spezifisch für die erwähnte Speichereinheit auf Basis der erwähnten logischen Adressensignale eine Sektoradresse für die spezifisch der erwähnten Speichereinheit eigenen SpeicherSektoren gleichen Länge formbar ist, welche

609826/0900

PHN.7856. 3.12.75.·

Speichersektoren Teile jeder gleicher, spezifisch der erwähnten Speichereinheit eigenen Anzahle von Speichersektoren enthaltenden Speicherblöcke sind, wobei die erwähnte Sek^oradresse die erwähnten Adressteile explizit enthält, und dass die Spezifität der erwähnten Umsetzeinheit für die betreffende Speichereinheit nur in einer Anzahl von Parametersignalen enthalten ist, die je eine partielle Kapazitätsgrösse indizieren. Unter einer derartigen GrSsse sei eine Grenze verstanden, z.B. eine Obergrenze für eine physikalische Teiladresse. Durch die Einführung von Speichersektoren-mit-konstanter-Länge in Speicherblocke—mit-konstanter-Länge wird grosse Vereinfachung erreicht, weil die Längen von Speichersektor und Speicherblock jetzt als zwei Parameter in der erwähnten Umsetzeinheit auftreten: auf diese Weise ist ein hohes Mass von Modularität erreicht. Bei Aenderungen in der Speichereinheit brauchen jetzt höchstens Parametersignale geändert zu werden. Dia universellen logischen Adressen können dadurch ungeändert bleiben« Durch die Abwesenheit einer ausgedehnten Darstellungstabelle ist Wiederprogrammierung überflüssig. Mit einer in der logischen Struktur unveränderlichen Umsetzeinheit wird eine Anordnung gemeint, die bei jeder Adressierung nur eine Anzahl fester Datenoperatäionen· durchführen kann, ohne dass die Natur dieser Operationen von au.s einer Speichereinheit anrufbaren Daten abhängt.

609826/0906 ·

PHN.7856. 3.12.75.

Es ±sx vorteilhaft, \v^Tenn die erwähnten

Speicherblöcke Teile jeder gleichen, der erwähnten Speichereinheit spezifisch eigener Anzahle von Speicherblöcken enthaltenden Speicherbereiche sind, wodurch die erwähnten Speichersektoren in einem dreidimensionalen Adressenraum adressierbar sind. Jede physikalische Adresse enthält jetzt drei Adressteile, während für jeden Adressteil ein modularer Aufbau verwirklicht worden ist, so dass die Umsetzeinheit eine einfache Struktur haben kann« Durch einen dreidimensionalen Adressenraum ist auch eine sehr grosse Speicherkapazität verwirklichbar·

Es ist vorteilhaft, wenn die Speichereinheit eine Anzahl magnetisierbarer Scheibenoberflächen enthält, auf denen die drei Adressteile Zylinderoberfläche, Magnetkopf bzw. Spursektor identifizieren. Beim Entwerfen eines magnetischen Scheiberispeichers gibt es viele .AuswahlmSglichkeiten und deshalb ist es gerade äusserst vorteil- . haft, wenn das Programm, das auf der Basis der Anwenderadressen die Adressenkonversion durchführt, nichts über die Kenngrössen des Scheibenspeichers weiss, wie Scheibenoder Spuranzahlen und sich das erwähnte Programm auf das Erzeugen logischer Adressen beschränkt.

Es ist vorteilhaft, wenn die Speichereinheit

Daten in Form magnetischer Domänen enthält. Eine physikalische Adresse kann .dabei aus einer Anzahl von Adressteilen

609826/0906

PHN.7856 ο 3.12.75.

bestehen, welche Verteilung vom"ausgewählten Typ des Speichers mit magnetischen Domänen abhängig ist» Es kann, insofern, es sich um die logischen Adressteile handelt, auf genau dieselbe leise adressiert werden wie der früher erwähnte Scheibenspeicher. Auf gleiche Weise kann die Speichereinheit auch eine Anordnung mit Schieberegisterelementen, enthalten oder sogar aus Speichermatrizen aufgebaut sein} in diesem Falle ist die Erfindung vorteilhaft anwendbar, wenn eine Anzahl von Speicherwörtern sequentiell adressiert wird, wobei es keinen Unterschied zwischen Speichereinheiten mit oder ohne wahlfreien Zugriff gibt, insofern es sich um die logischen Adressen handelt.

. Es ist vorteilhaft, wenn das erwähnte

Rechenelement einen Teil der zentralen Verarbeitungseinheit bildet. Durch den Doppelgebrauch des erwähnten Rechenelements, sowohl für Adressenberechnung als auch für die "eigenen" Bearbeitungen, wird Materialersparung bewirkt. Dabei wird das Rechenelement also zeitweise von der ausserhalb der zentralen Verarbeitungseinh^it angeordneten Umsetzeinheit gesteuert,

■ Andererseits ist es vorteilhaft, wenn die

erwähnte Umsetzeinheit zusammen mit der erwähnten Speichereinheit mit gemeinsamen Empfangskiemmen für die erwähnten logischen Adressensignale und gemeinsamen Verbindungski emmen für Datentransport ausgeführt ist,

609826/0906

PHN.7856. 3.12.75.

255543A

Dadurch genügt das Austauschen von Anschlussverbindungen schon zum Durchführen des Ersatzes der Speichereinheit (plug to plug compatibility).

Die Erfindung wird nachstehend an Hand einiger in den Zeichnungen dargestellter Figuren näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Rechenwerk nach dem Stand der Technik,

Fig. 2 ein Rechenwerk nach der Erfindung,

Fig. 3 den Inhalt eines erfindungsgemässen Steuerspeichers,

Fig. h nähere Ausarbeitungen einer erfindungsgemässen Schaltung, und

Fig. 5 die Organisation eines Speichers mit magnetischen Domänen.

Fig. 1 zeigt ein Rechenwerk nach dem Stand der Technik, namentlich nach Fig. 1 der erwähnten USA-Patentschrift 3366928. Das "Werk enthält eine Eingangsklemme 1 für Programmsignale. Es handelt sich hier um ein sogenanntes Anwenderprogramm , das beispielsweise das Aufarbeiten eines Datenbestandes betrifft. Ein Auftrag enthält beispielsweise in diesem Fall eine Identifikation des Bestandes, eine Identifikation eines Teils dieses Bestandes, z.B. einer Nummer, und eine Aenderungsinformation. Die letzte Information wird nicht näher beschrieben, denn

§09826/0906

PHN.7856. 3.12.75. - 11 -

darauf bezieht sieb, die Erfindung nicht spezifisch. Nach der bekannten Technik enthält der Hauptspeicher 2 eine Darstellungstabelle, die nach Aufruf mit der Identifikation des Bestandes eine Identifikation eines der magnetischen Bandgeräte 10, 11. 12, eine Identifikation eines oder mehrerer Blöcke darauf und die Längen der betreffenden Blöcke liefern kann» Der Hauptspeicher enthält also implizite die vollständige Organisation des Inhalts der Bandgeräte, die also durch ihre physikalischen Eigenschaften mit bestimmt ist, beispielsweise die Blocklänge pro Band, die Bandzahl und die Kapazität pro Band. Unter der Steuerung des Taktgebers 5 wählen die Blockzugriffskontrolle 3 und die Sektor(record)—Zugriffskontrolle h einen bestimmten Sektor aus, mit durch den Vergleich der Nummer im Bestand, die im Speicher 2 gespeicherten Blocklängen und die Stellungen des Blockzählers (7» 8, 9) d^eI> ausgewählten Bandeinheit. Ist der erwünschte Sektor ausgewählt, öffnet sich das Gatter 6, wodurch die gelesene Information über die Leitung 13 der zentralen Verarbeitungseinheit zugeführt wird. Auf entsprechende Weise wird Information in eine Bandeinheit eingeschrieben, wobei im Falle von Magnetband beim Rückschreiben von Information nahezu immer ein systematischer Stellenfehler auftritt, so dass nur einige Male hintereinander ein Lese/Schreibzyklus durchgeführt werden kann, bevor unerwünschte Wechselwirkung

609826/0906

PHN.7856. • 3.12.75.

zwischen der gespeicherten Information aufeinanderfolgender Sektoren auftreten könnte. Wenn nun beispielsweise ein Bandgerät durch eines von einem anderen Typ ersetzt wird, muss die Information im Hauptspeicher 2 vollständig aufgearbeitet werden. Dies erfordert eine ausgedehnte Aufarbeitungsoperation, sowohl in bezug auf die Hinweistabelle im Hauptspeicher als auch in bezug auf das Steuerprogramm, das auch im Hauptspeicher gespeichert ist und auf dessen Basis die Hinweistabelle abgefasst wird.

Die erwähnte Aenderung kann auch eintreten, wenn die in den Bandeinheiten gespeicherten Daten durch Daten ersetzt werden, die auf andere Weise organisiert sind. Derartige Aenderungen haben manchen Haken« Ein weiterer Nachteil der bekannten Anordnung ist, dass bei der gegebenen Rangfolge einer Adresse in einem Bestand von der Rangnummer aufeinanderfolgend alle Blocklängen im Bestand abgezogen werden müssen, bis der Rest kleiner ist als die Blocklänge. Dafür kann eine grosse Anzahl von Subtraktionen erforderlich sein, mit je anderen Subtraktionszahlen, so dass der Hauptspeicher 2 ebenso Viele Male abgefragt werden muss.

Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemässes Rechenwerk, das ein Peripheriegerät 14, eine erste Umsetzeinheit 15» eine zentrale Verarbeitungseinheit 16, eine zweite Umsetz—

609826/0906

PHN*7856. 3.12.75.

einheit IS, eine Armsteueranordnung 20, eine Scheibenstellungsdetektionseinheit 19i eine Scheibenantrxebseinhext 21, eine Gattereinheit 17* vier Scheiben 22 ... 25 mit zugehörigen Magnetköpfen 26 ... 29 enthält, Das Peripheriegerät kann von einem bekannten Typ sein, z.B. ein sogenanntes frei programmierbares Peripheriegerät,das mit .einem Dateneingabeelement, z.B. einem Tastenfeld, einem Datenausgabeelement, z.B. einem alphanumerischen Darstellungsgerät mit Fernsehmonitor, einem Steuerspeicher, z.B. einer Anzahl von Registern für Aufträge, und einem Arbeitsspeicher versehen ist». Auf gleiche ¥eise kann die Einheit 14 ein Speicher sein, in dem ein Anwenderprogramm gespeichert · ist» Wenn Information aus dem Scheibenspeicher aufgefragt Airerden muss, wird diese Information identifiziert und der Einheit 15 zugeführt. Diese Identifikation ist beispielsweise: "Kunde Peter". Durch diese Identifikation wird ein Speicher adressiert, als wäre er ein Speicher mit wahlfreiem Zugriff. Die Einheit 15 enthält einen herkömmlichen Speicher, in dem mit dem Namen "Kunde" (dessen Darstellung eine bestimmte binär kodierte Zahl ist, beispielsweise "01") ein bestimmtes Wort aufgerufen wird, das die Basis des Bestandes gibt, also die erste Adresse davon sowie die Länge dieses Bestandes. Im Schema nach Fig. 3 zeigt die Spalte 32 die Adresse des einem Bestand zugewiesenen Wortes, Spalte 33 die Basisadresse dieses

609826/0906

PHN.7856. 3.12.75.

Bestandes, die Spalte 3k die Länge des Bestandes, Beim Aufrufen der Adresse O 1 erscheinen also die Basisadresse 0 0 10 und die Bestandlange 0 10 0 an den Ausgängen des betreffenden Speichers. Die Einheit 15 enthält einen zweiten Speicher (der zusammen mit dem erstgenannten Speicher in einer einzigen physikalischen Einheit aufgebaut sein kann), in dem mit dem Namen "Kunde Peter" auch ein bestimmtes Wort aufgerufen wird. Der Namen "Kunde Peter" wird beispielsweise durch die Binärzahl von acht Bits (Spalte 25)01000101 dargestellt, wobei die zwei bedeutsamsten Bits wie erwähnt aus der Anzeige "Kunde" herrühren. An der Speicherstelle des aufgerufenen Wortes sind die relative Rangnummer im Bestand Kunde (in der Spalte 36 dargestellt), sowie die Länge der Information über den erwähnten Kunden (in der Spalte 37 dargestellt). So ist die Rangnummer des "Kunden Peter" somit beispielsweise 0 0 1 1_#t 0 0 0,0 1 0 t ·( 9Q1 in-Oeziiüaldär-Γ" stellung) die Länge 0, was bedeutet, dass dem betreffenden Kunden ein einziger Speicher-Sektor zugewiesen ist. Nach der gegebenen Ausführung sind höchstens zwei Sektoren einem selben Kunden zugewiesen. Der Vorteil des getrennten Speicherns der Basis des Bestandes und der Rangnummer im Bestand liegt darin, dass ein Speicherbereich jetzt leicht einer neu ankommenden Information durch eine einfache Aenderung des ersten Speichers (Spalten 32,33*3^)

609626/0906

PHN.7856. 3.12.75.

zugewiesen werden kann. Die Adressen und Längen in den Spalten 33 und 3^- können jedoch auch, die bedeutsamsten Adressteile identifizieren, so dass eine "Adresse" eine grosse Anzahl von Dateneinheiten enthalten kann. Wenn beispielsweise die acht unbedeutsamsten Adressenbits nicht

gespeichert sind, ist die Länge 4x2 = 1024, so dass die wirkliche letzte Adresse OlOi.iitiiif-f ist.' In der Fig. 3 ist der Bestand 11 leer und der restliche Raum kann durch einen Bestand beliebiger Länge (wenn nur kleiner als 0 1 1 θ) gefüllt werden. Wenn ein neuer Bestand gespeichert werden muss, werden zunächst alle Adressen aus der Spalte 33 überprüft und bei einem leeren Speicherraumstück untersucht, ob der Bestand darin passt. An sich sind derartige Operationen üblich, so dass sie nicht weiter beschrieben werden. Die nach Fig. 3 gefundene oder gegebenenfalls direkt zugelieferte Nummer des Kunden wird bei der Basisadresse addiert, bis eine logische Adresse gebildet wird, die keine Information über die physikalische Stelle im Hintergrundspeicher oder über die physikalischen Eigenschaften dieses Hintergrundspeichers enthält. Sie gibt nicht'mehr als die Rangfolge der adressierten Speicherstellung im Scheibenspeicher. ¥enn alle Adressen zwölf Bits enthalten, ist die logische Adresse des "Kunden Peter" also 00 10.00000.0000 erhöht um 0 · 0 1 1.1 000.0 1 0 1 (<?01 zur Summe

809826/0906

PHN.7856. 3.12.75.

0101.100 0. 0101 (1413). Der Kunde "901" bedeutet ja den 902. in der Rangfolge, weil der erste den Rang "0" hat. In diesem Beispiel kann der Speicher aus der Umsetzeinheit 15 also 4096 Sektoren indizieren (gegebenenfalls können zusätzlich nicht angegebene Adressenbits in diesem Speicher für spätere Erweiterung des Hxntergrundspexchers (22 ... 25) vorhanden sein.

Die Fig. h zeigt eine weitere Ausarbeitung einer Schaltung zur Verwendung in einem Speichersystem nach der Erfindung. Die Einheit 15 enthält ein Eingangsadressenregister 153» in dem auf den Leitungen 157 öie Eingangsinformation ("Kunde Peter") ankommt. N"ach obiger Beschreibung wählen die zwei bedeutsamsten Bits der Eingangsinformation im Speicher 152 die Information 0 0 aus. Weiter wählt alle Eingangsinformation im Speicher I5I die Information 00 1 1.1 00 0.0 10 1 (901). Diese beiden Informationen erscheinen in den Ausgangsregistern 15^· und 155· Wenn das Anwenderprogramm schon direkt die Kundennummer erzeugt, kann diese Information direkt nach dem Register 15^· abgehen, aber das ist einfachheitshalber nicht angegeben.

Die Ausgänge der Register 15^ und 155 sind über die Leitungen I56 und 158 mit zwölf bzw. mit den vier bedeutsamsten Bitstellen dieser zwölf Bitstellen des Zählorgans 160 der zentralen Verarbeitungseinheit 16

609826/0906

rI-N.7856. . 3. ".2.75. ·

verbunden. Im Akkumulatorregister 161 wird darauf nach früher beschriebenen Grundsätzen die Summe der zwei Informationen der Einheit 15 gebildet. Das Zählorgan kann gegebenenfalls auch andere Bearbeitungen für andere Aufgaben der zentralen Verarbeitungseinheit ausführen und ist dazu in der Figur auch mit Ausgängen des Datenregisters 163 verbunden, das sich im oben beschriebenen Verfahren nicht beteiligt, Ausgangsdatenleitungen vom Register 161 beispielsweise zum Arbeitspeicher der zentralen Verarbeitungseinheit sind ausgelassen» Dies gilt auch für die Anordnung, die die Operationen der. Einheiten und 16 synchronisierend steuert, und für den Schutz gegen das Indizieren einer "zu hohen" Kundennummer. An sich sind derartige Schutzmassnahmen aus der

Dt - OS 23 00 853 der Anmelderin bekannt..- "■ J. ~- " _

Die Speicherscheiben 22-25 nach Fig. 2

(eine Scheibe kann ein oder zwei für Datenspeicherung wirksame Oberflächen besitzen) enthalten alle die gleiche Spuranzahl für Datenspeicherung, beispielsweise 20, und jede Spur enthält die gleiche Anzahl von Sektoren, beispielsweise 50. Die Organisation kann auch 100 Spuren von je zehn Sektoren pro Scheibe sein. Jeder Sektor bietet · Platz für eine gleiche Datenmenge, beispielsweise 256 Bytes (2 "Bits). Die Scheiben werden zusammen durch die

€09826/0906

PHN. 72.56. 3.12.75· - 18 -

Scheibenantriebseinheit 21 mit Hilfe der als eine strichpunktierte Linie dargestellten Achse 30 gedreht. Die Rotation ist gleichmässig und die Scheibenstellungsdetektionseinheit 19 gibt ununterbrochen ein Signal zur Umsetzeinheit 18 zur Indikation der momentan vorhandenen Rotationsposition« Die Magnetköpfe 26 ..* 29 sind zusammen von. der Ärmsteueranordnung 20 mit Hilfe des durch eine gestrichelte Linie angegebenen Arm in radialer Richtung über die Scheiben 22 .. 25 bewegbar. Dadurch sind immer vier Spuren auf gegenseitig gleicher radialer Stellung adressiert. Selbstverständlich kann die Organisation der Köpfe anders sein, beispielsweise mit einem unbeweglichen Kopf für jede Spur oder mit mehrfachen beweglichen Köpfen pro Scheibenoberfläche. Eine vorteilhafte Organisation ist, dass die Sektoren einer Sptxr aufeinanderfolgende Sektornummern aufweisen, beispielsweise von 0 bis 9» wobei alle Sektoren "0" auf gleicher tangentialer Position liegen, usw« Die Scheibenoberflachen sind beispielsweise von 0 bis 3 und die Zylinder von aus sen nach innen- von 0 bis 99 numeriert.

Die auf diese Weise erzeugte logische

Adresse wird jn Fig. 2 auf der Leitung 38 und in Fig. auf der Leitung 165 der Umsetzeinheit 18 zugeführt, um daraus die physikalische Adresse abzuleiten, namentlich also die Zylindernummer, die Scheibennummer und die Sektor-

609826/0906

PHN./856. 3.12.75.

nummer. Je Zylinder gibt es 40 Sektoren, und deshalb wird die logische Adresse durch vierzig geteilt (θ 0 0 0,0 0 1 0.1 0 0 θ), wobei der Quotient die Zylindernummer bestimmt und der Rest gemerkt wird» Im Beispiel ist 1413 : 40 = 35 (θ 0 0 0.0 0 1 0.0 0 1 1 ) mit dem Rest (OOOO .0 00 0.1 1 Öl), wobei die ersten sechs Bits des Restes immer gleich Null sind, ,Unter der Steuerung der Zahl 35 wird die Armsteueranordnung 20 aktiviert und die Magnetköpfe 26 ... 29 werden gegenüber der Spur 35 positioniert (sie ist also die sechsunddreissigste Spur, weil es auch die Spurnumnier 0 gibt). Gleichzeitig damit wird der Rest 13 (...00 1101) durch die Umsetzeinheit durch 10 geteilt (..,001010). Der Quotient 1 (. . 0 1) gibt die Scheibennummer, in diesem Pail also die der zweiten Scheibe 23, der Rest 2 (..0 1 θ) gibt die Sektornummer, in diesem Fall also die Nummer des dritten Sektors, weil es auch die Sektornummer Null gibt_o

Wie in der Fig. 4 angegeben ist, wird die Information des Akkumulatorregisters 161 über die Leitungen 165 dem Register für den Dividenden in der Umsetzeinheit' 18 zugeführt. Dieses Register 183 hat über seinen Ausgang eine Verbindung mit der arithmetischen Einheit 184. Das Register 185 für den Divisor wird von der statischen Merkschaltung 186 aus mit der Information tO 1 0 ... gefüllt, was die Darstellung der Sektoranzahl

809826/0906

PIlK, 7856. . 3.12.75. '

pro Zylinder (4o) ist. Das Subtraktionsorgan 184 zieht den Inhalt des Registers' 185 vom Inhalt des Registers ab und schreibt den Rest in das Register 183 zurück. Wäre der Dividend (Rest) grosser als der Divisor, wird dies von der Steuereinheit 188 detelctiert und eine binäre "1" wird über die punktiert gezeichnete Verbindung dem Quotientregister 182 zugeführt. Wäre der Dividend (Rest) kleiner als der Divisor, wird der Divisor -wieder bei dem jetzt negativen Rest aufgezählt. In beiden Fällen empfangen die Register 183 und 182 der Steuereinheit 188 ein Schiebeimpuls über eine einzige Bitstelle (in der Figur nach links). In diesem Fall ist nach sieben Subtraktionen die Zylindemummer bekannt. Dabei wird das Register für den Divisor 185 von der statischen Merkschaltung 187 aus mit der Information 10 10 gefüllt, was die Darstellung der Sektoranzahl pro Spur (1O) ist. Im Beispiel ist die Anzahl der Scheiben eine Potenz von 2(2) und dadurch sind in diesem Fall die Informationen der statischen Merkschaltungen 186 und 187 gleich, aber das braucht gewiss nicht so zu sein. Die statischen MerkschaItungen können beispielsweise durch die Stellungen einer Anzahl von Schaltern gebildet werden, die beispielsweise beim ,

Installieren eines Hintergrundscheibenspeichers von einem · bestimmten Typ· eingestellt werden. Nach zwei weiteren Subtraktionen ist in diesem Fall auch die Spurnummer bekannt.

609826/0906

PKN.?856. 3.12.75.

Die Zylindernummer wird aus dem Register 182 dem Register 190 zugeführt und vom Komparator 191 mit der Stellung des S pur en zähler s 192 verglichen. Das Ergebnis des Vergleichs wird dazu benutzt, über die Leitung 193 die Einheit so zu steuern. Ein nicht dargestellter Spurendetektor erhöht bzw. reduziert die Stellung des Spurenzählers beim Passieren einer Spur um jeweils eine Einheit. Die zwei nächst niedrigeren Bits im Register 182 werden im Dekoder 171 nach einem 1—aus-4~Kode dekodiert, wodurch nur eines der vier Gatter 172 ... 175 deblolckiert wird. Diese Gatter sind Teile der Gattereinheit 17» um von nur einem der Magnetköpfe 26 bis 29 die Information durchlassen zu können. Der im Register- 183 zurückgebliebene Rest gibt die Sektor— nummer an und wird auf nicht dargestellte Weise mit der von der Einheit 19 detektierten Sektorstellung verglichen. Gibt die Vergleichsanordnung 191 das Signal "gleich", erregt eine zentrale Steuereinheit während des betreffenden Sektors (Sektornummer gleich der erwünschten) die Gatter 172 ... 175 (wodurch jetzt nur eins geöffnet wird), so dass die Information über die Leitung 162 die zentrale Verarbeitungseinheit erreichen kann. Beim Schreiben wird der betreffende Magnetkopf entsprechend den Gattern 172 .·. erregt. Die Steuereinheiten 159 und 16^ können noch eine Wechselwirkung aufweisen, um eine Priorität zwischen den Anordnungen 15 und' 16 in bezug auf die Addiereinheit 160

609826/0906

PKN.7856· 3.12.75.

zu bestimmen. Die Erfindung bezieht sich darauf nicht spezifisch und dies wird daher auch nicht näher erläutert. Gegebenenfalls kann statt des Rechenorgans auch ein Rechenorgan der zentralen Verarbeitungseinheit 16 verwendet werden. Die zentrale.Verarbeitungseinheit 16 kann ein-Arbeitsspeicher haben, in dem die Information eines oder mehrerer Sektoren zeitweise aufgehoben werden kann. Dabei ist der Scheibenspeicher also als ein Hintegrundspeicher tätig, während weder die zentrale Verarbeitungseinheit noch die Einheiten lh und 15 eine Abbildung des Hintergrund-Speichers zur Berechnung physikalischer Adressen zu enthalten brauchen.

In obiger Beschreibung gab es vier Scheiben mit zehn Sektoren pro Spur. Wenn diese Anzahlen geändert werden, brauchen nur die Informationen in den statischen Merkelementen 186 und I87 geändert zu werden. Weiter bleibt alles gleich, insofern es sich nicht um die Eingangs— signale des Sektorzählers handelt. Wird die Spuranzahl von 100 beispielsweise auf 200 pro Scheibe vergrössert, so wird der Vergleich in der Einheit I9I anders: es muss noch ein Bit höchster Bedeutsamkeit berücksichtigt werden« Wenn die Scheibenanzahl geändert wird, wird der Dekoder I7I anders zusammen mit dem Divisor im Register 185» Die Einheit 15 kann jedoch üngeändert bleiben, es sei denn dass der Wert der "möglichst, hohen Adresse in dieser Einheit

609826/0906

FHlI.7856. 3.12.75.

passt. In obiger Beschreibung dient die Leitung 38 also für den Transport von Adressen und die Leitungen 39 und ^O dienen zum Transport von Datensignalen (Fig. 2),

Fig. 5 gibt im Rahmen der Erfindung die

Organisation einer Hintergrundspeichereinheit, in der die Datenelemente in Anwesenheit bzw. Abwesenheit magnetischer Domänen verkörpert sind. Derartige Speichereinheiten sind aus der älteren niederländischen Patentanmeldung 7316107 der Anmelderin . bekannt« Die Speichereinheit enthält Domänenführungsstrukturen, die aus diskreten Elementen beispielsweise in Form von "T-Bars" oder Chevronstreifen aufgebaut sind und aus auf der Platte oder auf Platten aus magnetischem Material (Granat oder Orthoferrit) aufgedampftem Permalloy bestehen, in welchen Platten Domänen geformt und durch ein quer darauf stehendes Hauptmagnetfeld instandgehalten werden können. Die Speicher sind nach dem Prinzip von Haupt— und Hilfsschleifen aufgebaut. Nach dem einfachen Schema aus Fig. Z enthält·die Hintergrundspeichereinheit zwei getrennte Speiehereinheiten 98 und 99 f von denen nur die Funkt ions elemente angegeben sind und die auf einer oder auf zwei verschiedenen Platten aus magnetischem Material angeordnet sein können, sowie die Umsetzeinheit 61· Unter der Steuerung einer Sequenz eines Drehmagnetfeldes in der Plattenebene werden die Domänen längs den Domänenführungs struktur en angetrieben,

609828/0906

PHN₀7856· 3.12.75.

deren Form einfachheitshalber nicht detailliert dargestellt ist» Wenn das Drehmagnetfeld in positivem Sinne ( im Gegenuhrzeigersinn) rotiert, erzeugen die Quellen 43 und in jeder Periode eine Domäne, Diese Domänen werden dann normalerweise bei den Wählweichen 44 und 64 abgelenkt und in den Elementen 61A und 81 vernichtet. Unter der Steuerung einer ^spezifischen Drehfeldsequenz (die beispielsweise eine Drehung von 7/4 Periode im negativen Sinne enthält) können die Domänen geradeaus gehen» Die Abstände 43/44 und 63/64 sind ungleich, so dass die Wählweichen separat steuerbar sind, weil möglicherweise Synchronisation zwischen der spezifischen Drehfeldsynchronisation-zum-Geradeausgehen und der örtlichen Anwesenheit einer Domäne auftritt. Die Anordnung kann weitere Wählweichen in Serienschaltung enthalten, um ein" Zuführungskodekennzeichen von mindestens zwei Pegeln zu bilden. Ueber Sammelweichen 45 und 65 gelangen die durchgelassenen Domänen in die Hauptschleifen 96 und 97. Ueber Wählweichen 46, 48, 50, 66, 68, und Sammelweichen 55t 57» 59, 75» 77» 19 erreichen sie nach Bedarf die Hilfsschleifen 90 ... 95. Ueber die Wählweichen 56, 58, 60, 76, 78, 80 und Sammelweichen 47, 49, 51»- 67» 69, 71 erreichen sie wiederum die Hauptschleifen und sie können in den Detektoren 52 und 72 detektiert werden. Von Wählweichen 53 und 73 abgelenkt können sie in den Elementen 54 und 74 vernichtet werden. Die Wählweichen 53

609826/0906

PJIN, 7856. 3.12.75.

und 73 sind verhältnismässig in bezug aufeinander verschoben, so dass durch möglicherweise auftretende Synchronisation zwischen der spezifischen Drehfeldsequenz-zum~Ablenken und der örtlichen Anwesenheit einer Domäne Daten selektiv au s t au s chbar s ind·

Muss ein bestimmtes Datenbit adressiert werden_s ist die physikalische Adresse durch die Identität des Detektors oder entsprechenden Hauptschleifen 96 und 97 durch die Identität der Hilfsschleife, in der dieses Bit gespeichert ist, und durch die Position in der Folge der Domänenstellen in der betreffenden Hilfsschleife gegeben. Die Einzelheit A in Fig. 5 gibt für drei Hilfsschleifen (beispielsweise 93» 9^, 95) die entsprechenden logischen Adressen, wobei Domänen durch einen Punkt und leere Domänenstellen durch einen Kreis angegeben sind. Domänen mit entsprechender Position werden zusammen in die Hauptschleife gebracht, also beispielsweise die Domänen 6, 7» 8. Sie erreichen nacheinander nach progressiv ansteigenden Verzögerungszeiten von beispielsweise 8, 10, 12 ., Perioden des Drehfeldes den Detektor. Von nur einem Detektor wird die Information dann der zentralen Verarbeitungs· einheit zugeleitet. Es sei angenommen, dass es sechzehn Domänenpositionen pro Hilfsschleife gibt, so zählt der Zähler 100 algebraisch die Anzahl von Perioden der Drehfeldsequenz, die von der Drehfeldsteueranordnung

609826/0906

ΓΗΝ.7356_Ο 3.12.75ο

gesteuert ist. Der eigentliche Drehfeldgenerator ist einfachheitshalber nicht dargestellt. Der Zähler 100 kann sowohl Perioden in positivem als auch in negativem Sinne detektieren und ist also mit +) und -)-Aiisgängen der Anordnung 42 verbunden» Muss eine bestimmte Domänenstelle adressiert werden, wird ihre logische Adresse den Klemmen 105j 11% und 118 zugeführt, und zwar an die Klemmen 118 das bedeutsamste Bit, an die Klemmen 105 die nächst niedrigeren vier Bits und an die Klemmen 114 die unbedeutsamsten Bits» Selbstverständlich können die Register 1θ4, 113» 11? zu einem einzigen Register vereint sein. Die logische Adresse enthält an sich keine Information über die Organisation der physikalischen Adressen in der Speicher einheit, denn diese Information wird nur durch die interne Struktur der Umsetzeinheit 61 gegeben. Dies gilt jetzt u.a* unabhängig von der Anzahl der Hauptschleifen usw. Gleichzeitig mit der Ankunft der logischen Adresse empfängt die Klemme 102 einen positiven Impuls, der die Umkehrstufe 101 in die 1-Stellung bringt, was die Vergleichseinheit 103 aktiviert. Wenn die Stellung des Zählers 100 der Information im Register 1θ4 entpsricht, bringt ein Aus gangs signal aus der Vergleichsanordnung die Umkehrstufe 106 in die "1"-Stellung und die Umkehrstufe 101 in die "0"-Stellung .zurück. Das Ausgangs signal der Vergleichsanordnung 103 aktiviert weiter die Drehfeld-

609826/0906

3.12.75.

steueranordnung 42 und Zähler 108 zählt bis acht. Das Uebertragungsausgangssignal des Zählers 108 bringt die Umkehrstufe 109 in die »1 "-Stellung und die Umkehrstufe 106 in die Nullstellung zurück. Dadurch verbleibt der Zähler in der Nullstellung» Diese acht Perioden des Drehfeldes bilden die Verzögerung, die die Domäne zwischen dem Ausgang beispielsweise der Hilfsschleife 95 und des Detektors 72 erfährt, Anschliessend zählt jetzt der Zähler 111 die folgenden Perioden der Drehfeldsequenz, Dieser Zähler hat drei Stufen und zählt also von 0 bis 7. Die Stellungen der obersten zwei Stufen werden mit der Information im Register 113 verglichen. Der Komparator 112 ist vom Ausgangs signal der Umkehrstufe 109 aktiviert. Wenn Uebereinstimmung eintritt, liefert der Komparator 112 ein Signal, das den Dekoder 115 aktiviert, die Umkehrstufe 109 in die »O"-Stellung bringt und den Zähler 111 ind die "O»-Stellung zurückstellt. So ist die Verzögerung in der Ankunft der Bits von 8, 10, 12, lh- Perioden implementiert (es ist angenommen, dass es in diesem Falle vier Hilfsschleifen pro Hauptschleife gibt). Der Dekoder 115 dekodiert die Stellung des (Einbits-)Registers 117 «nd liefert einen Impuls auf einer der Leitungen 116, so dass die Information auf einer der Leitungen 119 ^nd 120 der nicht dargestellten zentralen Verarbeitungseinheit, über Gatter zuführbar ist, die den Gattern 172 ··· 175 nach Fig. h entsprechen.

609826/0906

PHN.7356.

3.12.75. - 28 -

Nach dem Lesen kann die Information vernichtet werden. Auch kann die Information an der alten Stelle zurückgeschrieben werden. Dies ist möglich, wenn der Zähler 108 eine höhere maximale Zählstellung hat, beispielsweise 64; der erste Ausgangsübertrag wird gemäss Fig. 5 verwendet; der Gesamtausgangsübertrag bringt dabei erst die Umkehrstufe 106 in die Nullstellung und gelangt weiter an die Drehfeld— sequenzsteueranordniuig 42, die auf gleiche Weise, wie schon bei der Einheit 103 erwähnt wurde, jetzt die Wählweichen 46» 48, 50, 66t 68 und 70 aktiviert. Während der erwähnten 64 Perioden durchläuft die Information einmal die Hauptschleife und viermal die Hilfsschleife, so dass die zurückgeschriebene Information an die gleiche Stelle zurückkehrt« Genauso wie bei der Organisation der Speicher— einheit nach Fig. 5 hat dies keinen Einfluss auf die logische Adresse, sondern möglicherweise nur auf die höchst zulässige logische Adresse» Aber alle anderen, die physikalische Adresse betreffenden Grossen, wie die Anzahl vcn Detektoren, die Anzahl von Hilfsschleifen, die Bitanzahl pro Hilfsschleife und die Initialverzögerung (Zähler 108) können geändert werden, zusammen mit einer anderen Organisation in der Einheit 61·

Die Umsetzeinheit 6J, ist auf gleiche Weise an die zentrale Verarbeitungseinheit anschliessbar wie die Einheit 18 nach Fig. 2, 4, so dass es "plug-'to-plug^u-

609828/0906

PHN.7B56» 3-12.75.

Kompatibilität gibt. Zum anderen kann die Anordnung 61 auch ein Rechenorgan allgemeiner Struktur enthalten, wodurch eine Anzahl von Teilungen direkt durchführbar ist statt nach Fig. 5 mit Zählern. Aber auch diese Zähler bilden an sich Rechenorgane mit einem besonderen Aufbau» Wird die Anzahl von Hilfsschleifen vergrössert, muss die Vergleichseinheit 112 mehrere Bits empfangen, beispielsweise 3» dies ist durch Anschliessen des betreffenden Registers, beispielsweise 113» ^a"· den Ausgang eines Multi~ plexers möglich, der die logische Adresse empfängt und durch einen speziellen Befehl leicht ausser Betrieb gesetzt werden kann. In diesem Fall müssen dabei auch die Bits für die Registerteile 104 und 117 i*i der Eingangsadresse einen Platz weiterschieben.

609826/0906

Claims (1)

1. PHN,7856.

   3.12.75· - 30 -

   PATENTANSPRÜCHE .

   Rechenwerk mit einer zentralen. Verarbeitungseinheit für Daten, einem als Hintergrundspeichereinheit (secondary storage) arbeitenden Peripheriegerät, in dem binäre Datenelemente in Speicherpositionen gespeichert werden können, die jeweils in einem Speichersektor anschliessend angeordnet sind, wobei Speichersektoren in jeweils festem Abstand angeordnet und durch eine Gruppe von Adressteilen adressierbar sind, unter deren Steuerung eine Anzahl von Speicherpositionen sequentiell zugriffsbereit ist, mit weiter einer Steuereinheit zum Steuern der Erzeugung universeller logischer Adressensignale in der zentralen Verarbeitungseinheit durch Programmsignale auf Basis durch die zentrale Verarbeitungseinheit empfangener Anwendeadressensignale für die Speichereinheit, dadurch gekennzeichnet, dass von einer in logischer Struktur unveränderlichen TJmsetzeinheit, auch mit Hilfe eines vorhandenen Rechenelements, spezifisch für die erwähnte Speichereinheit auf Basis erwähnter logischer

   der Adressensignale eine Sektoradresse für die/erwähnten

   Speichereinheit spezifisch, eigenen Speichersektoren

   erzeugt wird

   gleicher Länge/ welche Speichersektoren Teile einer gleichen der erwähnten Speichereinheit spezifisch eigener Anzahl von Speichersektoren enthaltenden Speicherblöcke bilden, wobei die erwähnte- Sektoradresse die erwähnten Adressteile

   $09826/0906

   PHi* «.7856. 3.12.75.

   explizit enthält, und dass die Spezifität der erwähnten Umsetzeinheit für die betreffende Umsetzeinlieit nur' in einer Anzahl von Parametersignalen enthalten ist, die je eine partielle KapazitätsgrSsse indizieren.

   2. Rechenwerk nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnten Speicherblöcke Teile je gleicher der erwähnten Speichereinheit spezifisch eigener Anzahl von Speicherblöcken enthaltenden Speicherbereiche bilden, wodurch die erwähnten Speichersektoren in einem dreidimensionalen Adressenraum adressierbar sind. 3· Rechenwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinheit eine Anzahl magnetisierbarer Scheibenoberflächen enthält, auf denen die drei Adressteile Zylinderoberfläche, Magnetkopf bzw. Spurensektor identifizieren.

   4. Rechenwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

   gekennzeichnet, dass die Speichereinheit Information in Form magnetischer Domänen enthält.

   5» Rechenwerk nach einem der Ansprüche 1 bis ^i,

   dadurch gekennzeichnet, dass das erwähnte Rechenelement einen Teil der zentralen Verarbeitungseinheit bildet. 6. Rechenwerk nach einem der Ansprüche 1 bis K,

   dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnte Umsetzeinheit zusammen mit der erwähnten Spei.chereinheit mit gemeinsamen Empfangsklemmen für erwähnte logische Adressensignale und mit gemeinsamen Verbindungsklemmen für Datentransport ausgeführt ist. 609826/0906