DE2607946A1

DE2607946A1 - Informationsspeicher

Info

Publication number: DE2607946A1
Application number: DE19762607946
Authority: DE
Inventors: Hsu Nmi Chang; Tien Chie Chen; Chin Nmi Tung
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1975-03-07
Filing date: 1976-02-27
Publication date: 1976-10-14
Also published as: DE2607946C3; AU497105B2; DE2607946B2; AU1176676A; FR2303424A1; CA1071762A; ZA757848B; FR2303424B1; BR7601392A; SE404573B; NL7601359A; ES445668A1; SE7602482L; IT1056807B; JPS51112238A; CH604320A5; US4040018A; BE837995A; GB1527914A

Description

Böblingen, den 23. Februar 1976 2607946 ru-fr

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 10504

Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung Aktenzeichen der Anmelderin: YO 974 088

Informationsspeicher

Die Erfindung betrifft einen Informationsspeicher nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Informationsspeicher mit im Medium steuerbaren und verschiebbaren magnetischen Domänen sind bekannt. So sind z.B. in den US-Patentschriften Nr. 3 701 125 und 3 689 902 Informationsspeicher beschrieben, bei denen sowohl die Speicher- als auch die Decodierfunktionen und sogar die Informationslöschvorrichtung für alle Speicherzellen bzw. selektierbar für eine Speicherzelle auf einem Einzelwanddomänenchip angeordnet sind. Die Informationsspeicher in Einzelwanddomänentechnik sind meistens als sogenannte dynamisch Schieberegister organisiert, die die gespeicherten Daten so umordnen, daß sich der schnellste Zugriff nach der letzten Benutzung richtet _f d.h., daß Daten im Schieberegister in der Reihenfolge der Benutzung gespeichert werden, so daß das zuletzt adressierte Informationsbit in der ersten Position oder Zugriffsposition des Schieberegisters steht und aus dem Speicher ohne Verschiebung ausgelesen werden kann. Das vorletzte adressierte Informationsbit ist in der nächsten Position gespeichert, so daß es durch Verschiebung des Registerinhaltes um nur eine Position adressiert werden kann. Wenn auf diese Art und Weise Daten gespeichert werden, kann jeder gewünschte Datenteil im Durchschnitt mit beträchtlich weniger Verschiebeoperationen erreicht werden als bei reiner

jzufallsspeicherung. Ein derartiger Speicher ist in der US-Patentschrift 3 670 313 beschrieben und wird als LIFO-Speicher (last in - first out) bezeichnet. Außerdem sind durch die USA-Patentschrift I3 797 002 dynamisch geordnete Schieberegisterspeicher mit mehreren

!bidirektionalen Schieberegistern bekannt geworden. Bei diesen Speichern können Daten zur Umordnung an beiden Enden des Schieberegisters adressiert werden.

Ein weiteres dynamisch geordnetes Schieberegister ist in der US-Patentschrift 3 766 534 beschrieben, bei dem eine mehrdimensionale dynamische Ordnung dadurch erfolgt, daß mehrere Bits im Speicher durch Verwendung mehrerer Zugriffspositionen sortiert werden können. Dadurch wird die durchschnittliche Zugriffszeit zu gespeicherten Dateneinheiten reduziert und auch die Zugriffszeit für alle Dateneinheiten im ungünstigsten Falle wesentlich verkürzt. Datenjumordnungssysteme für derartige Speicher in Einzelwanddomänenjtechnik sind durch die US-Patents ehr if ten 3 737 881 und 3 701 132 bekannt geworden. In diesen Datenumordnungseinheiten muß das zur Bewegung der Einzelwanddomänen verwendete magnetische Treiberfeld entweder angehalten oder umgekehrt werden, um eine Umordnungsopetration der Einzelwanddomänen durchführen zu können. Dies ist jedoch ein entscheidender Nachteil, da komplizierte Steuerschalbungen erforderlich sind und außerdem ein relativ hoher Strom zur Steuerung des magnetischen Treiberfeldes benötigt wird. Außerdem tfird die Ausführung der verschiedenen Manipulationen der Einzeltfanddomänen noch dadurch erschwert, daß der Betrieb aller Domänenelemente in demselben Modul synchronisiert werden muß.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, einen Informationsspeicher mit in einem Medium wandernden informationstragenden Elementen, wie Einzelwanddomänen in Magnetschichten oder Ladungsträgern in Halbleiterstrukturen, zu schaffen, der es ermöglicht, daß sehr viele Datenmanipulationsfunktionen ausgeführt werden

können, wobei sich die verschiedenen Verarbeitungsoperationen mit einem konstanten, sich wiederholenden Muster von Treiberimpulsen durchführen lassen und wobei das Muster nicht verändert oder angehalten werden muß.

Die erfindungsgemäße Lösung ergibt ,sich aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1.

Die vorliegenden Lösung hat den Vorteil, daß sich in der Ebene des Mediums ein ständiges Drehfeld als Treiberfeld befindet. Dieses Treiberfeld wird durch zwei sinusförmige Magnetfelder gebildet, die um 90 gegeneinander phasenverschoben sind oder durch Impulsfelder (+ x, + y); wenn anstatt von Einzelwanddomänen Ladungskopplungselemente verwendet werden, wird dieselbe wiederholte Folge von Treiberimpulsen kontinuierlich verwendet und man braucht die Treiberirapulsfolge nicht zu verändern oder anzuhalten. Dies hat vor allem den Vorteil, daß im Datenstrom j aufgrund der ausgeführten Operationen keine Lücke erzeugt wird, 'so daß eine beträchtliche Flexibilität gegenüber den bisher

bekannt gewordenen Speichern erreicht wird. So können sich i überschneidende Datenströrae für Speicheroperationen und Datenoperationen benützt werden, wie z.B. Sortieren, dynamisch Umordnen usw.. Dies war mit den bisher aufgebauten Speichern nicht ;möglich. Außerdem ist es durch diesen Speicher möglich, anstelle ides bisherigen Einfrierens oder Umgehens von Datenbits zu einer Umordnung der Daten nicht nur nach Bits, sondern nach Blocks zu erreichen.

Die Erfindung wird nun anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben.

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Es zeigen:

Fig. 1A und 1B den binären Grundschalter, und zwar zeigt

Fig. 1A den Kreuzungsbetrieb des Datenstromes und Fig. 1B den ümgebungsbetrieb des Datenstromes,

Fig. 2 im einzelnen einen in magnetischer Einzel-

wanddomänentechnik ausgeführten Binärschalter

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Fig. 3 eine Speicberleiter mit mehreren durch

binäre Schalter verbundenen Schieberegistern zusammen mit einer E/A-Einheit
für Lese-, Schreib- und Löschoperationen,

Fig. 4A und 4B den Datenfluss in einer Leiter, wenn alle

binären Schalter auf Kreuzbetrieb gestellt sind,

Fig. 5 den Datenfluss in einer Leiter, wenn alle

binären Schalter auf Umgehungsbetrieb gestellt sind,

Fig. 6A, B, C, D vier typische Datenmanipulationen, die mit

der in Fig. 3 gezeigten Leiter ausgeführt werden können und die komplizierte Datenumordnungen, wie einen dynamisch geordneten Speicher, ermöglichen und

Fig. 7A bis 7G die Arbeitsweise der in Fig. 3 gezeigten

und 8A bis 8G Leiter bei der Ausführung einer Datenum-

ordnung.

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In der nachfolgenden Erklärung wird angenommen, dass'der Schalter und später beschriebene Anordnungen aus magnetischen Einzelwanddomänenelementen hergestellt sind und dass die Datenströme Ströme von Einzelwanddomänen sind. Andere Techniken wie beispielsweise Halbleiter-Ladungskopplungselemente, können jedoch ebenso dazu benutzt werden.

Fig. IA zeigt den Kreuzbetrieb des binären Schalters S. In dieser Betriebsart kreuzen die codierten Eingabedaten A den Eingabedatenstrom B und treten auf der Bahn C aus. Der andere Eingabedatenstrom B kreuzt entsprechend die Datenbahn von A und tritt in Richtung D aus. Die Betriebsart wird von der Schaltersteuerung 10 gesteuert.

In Fig. IB ist der Umgehungsbetrieb des Schalters S gezeigt. In dieser Betriebsart tritt der Eingabedatenstrom A in den Schalter S ein und über die Bahn D aus. Der Eingabedatenstrom B tritt in den Schalter S ein und über die Bahn C aus. Die Datenströme A und B umgehen einander somit im Gegensatz zu dem in Fig. 1 gezeigten Betrieb, wo sie sich kreuzen. Wieder bestimmt die Schaltersteuerung 10 die Betriebsart des Schalters S.

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Fig. 2 zeigt ein Ausführiingsbeispiel des Binärschalters S in Einzel\>;anddomänentechnik. In diesem Beispiel wird durch Ströme in Leitern zwischen den Betriebsarten umgeschaltet. Andere Steuerarten, wie beispielsweise durch eingepflanzte Einzelwanddomänensteuerungen, oder wie sie in den Deutschen Offenlegungsschriften 2 458 896 und 2 459 265 beschrieben sind, können jedoch ebenso benutzt werden.

Fig. 2 zeigt einen binären Schalter S, in dem sich zwei Einzelwanddomänenströme unter Einfluss eines ständigen Treiberfeldes H bewegen und einander bei verschiedenen Phasen desselben Treiberfeldzyklus kreuzen. Diese Einzelwanddomänenströme kreuzen einander ohne gegenseitige Störung Der Schalter selbst besteht aus magnetischen Elementen wie den T- und I-Stäben 12. Der Schalter als solcher ist im wesentlichen derselbe, der auch in der USA-Patentschrift Nr. 3 543 255 gezeigt ist, es- ist jedoch hier eine Steuereinrichtung vorgesehen, um die Betriebsart des Schalters umschalten zu können. Die Datenströme A und B müssen sich also nicht zu allen Zeiten kreuzen, sondern der Schalter S kann so gesteuert werden, dass sie sich auch umgehen können.

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In. Fig. 2 werden die an die Schaltersteuerung 10 angeschlossenen Leiter 14A und 14B dazu benutzt, den Schalter in den Umgehungsbetrieb zu schalten, d.h., wenn in diesen Leitern Ströme fliessen, tritt der Eingangsstrom A in den Schalter S ein und verlässt ihn über die Bahn D, während der Eingangsstrom B in den Schalter S eintritt und ihn über die Bahn C verlässt. Die Leiter 14A und 14B haben Teile mit reduzierter Breite, wo·verstärkte Magnetfeldgradienten erzeugt werden, um die Domänenströme A und B- im magnetischen Medium 16 zu teilen und für den Umgehungsbetrieb zu sorgen.

Wenn in den Leitern 14A und 14B keine Ströme fliessen, kreuzen sich die Domänenströme A und B. Die Kreuzoperation hängt von der Wirkung des in der Mitte des Schalters S liegenden Zwischengliedes I ab. Die Einzelwanddomäne BD wird aus dem Zwischenglied durch eine Domäne im Eingangsdatenstrom ausgestossen. Diese Datendomäne bleibt dann im Zwischenglied und wird erst ausgestossen, wenn die nächste Datendomäne eintritt. Die Zwischenglieddomäne wird somit jedesmal ausgestossen, wenn eine Datendomäne eintritt. Die Eingangsdomänenströme kreuzen einander bei verschiedenen Phasen des Treiberfeldzyklus A,und daher tritt keine gegenseitige Störung der

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beiden Ströme auf. Jeder Datenstrom bewegt sich kontinuierlich während aller Phasen von H, im Gegensatz zu Haltetechniken, wo Datenbits während verschiedener Phasen von H in ihrer Lage gehalten werden.

Der Binärschalter S besteht aus magnetischen Elementen 12 auf einem magnetischen Medium 16, in dem die Einzelwanddomänen existieren. Die magnetischen Elemente 12 liefern Weiterleitungsbahnen für die* Einzelwanddomänenströme A und B. Der Schnittpunkt der Einzelwanddomänenströme A und B wird gebildet von einem Zwischenglied I. Eine Einzelwanddomäne BD steht im Zwischenglied und läuft kontinuierlich darin um infolge der verschiedenen Orientierungen des Feldes H. Die Leiter 14A und 14B können entweder über oder unter den magnetischen Elementen 12 liegen.

Zur Erklärung der Umgehungsoperation wird angenommen, dass das Feld H sich, wie dargestellt, im Uhrzeigersinn dreht. In der Phase 3 des Feldes ist die führende Bitposition des Eingangsstromes A mit a bezeichnet, die führende Bitposition des Stromes B mit b, die letzte Bitposition auf der Bahn C mit c und die letzte Bitposition auf der Bahn D mit d. Wenn'

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die Steuerleitungen 14Λ und 14B nicht erregt sind, arbeitet der Schalter S im Kreuzbetrieb, in dem das Bit von der Position A der Position C zugeführt wird, während das Bit von der Position B der Position D zugeführt wird. Durch die Erregung der Steuerleitungen wird das Kreuzungszwischenglied I umgangen. Wenn die Umgehung in der Phase 3 des Feldes begonnen wird, sorgt ein Strom in der Leitung 14B während der Phasen 4 und 1 des Feldes für eine Uebertragung einer Einzelwanddomäne von der Position B in die Polposition 4^! des magnetischen Elementes 18. Die Einzelwanddomäne bleibt dort bis zur Phase 2 des Feldes, und danach be\vegt sie sich zur Polposition 3 auf dem Stab 19, wenn das Feld H in der Phase 3 steht. Somit bewegt sich die Domäne von der Position B in die Position C während der Unigehungsoperation. Entsprechend steuert ein Strom der Leitung 14A während der Phase 1 des Feld3s eine Einzelwanddomäne von der Position A über das Element 20 in die Polpositionen 1' und 2' und dann in die Polposition 3 auf dem Y-Stab 20. Somit befindet sich die Domäne auf der Bitposition d.

Wenn der Schalter vom Kreuzbetrieb in den Umgehungsbetrieb umgeschaltet wird, wird keine überschüssige Einzelwanddomäne

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in dem Zwischenstückbereich gelassen, mit Ausnahme der Zwischenstückdomäne selbst. Ausserdem wird keine Lücke erzeugt, wenn vom Umgehungsbetrieb in den Kreuzbetrieb zurückgeschaltet wird.

Leiternspeicher (Fig. 3)

Eine Folge von Datenspeicherschleifen kann leiternartig so verbunden werden, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Die Schnittpunkte der nebeneinanderliegenden Speicherschleifen enthalten einen binären Schalter der oben beschriebenen Art. Dadurch können Daten in den einzelnen Schleifen umlaufen oder sequentiell durch mehrere miteinander verbundene Schleifen.

In Fig. 3 sind mehrere Schieberegisterschleifen Ll, L2, L3 und L4 durch die binären Schalter Sl, S2 und S3 verbunden. Ausserdem ist die Schleife Ll mit einer als E/A-Schleife bezeichneten Schleife verbunden. Der Schalter T ist gleicher Art wie die Schalter Sl bis S3. Zu der E/A-Schleife gehören ein Lesekreis 22, ein Löschkreis.24 und ein Schreibkreis 26.

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Die Betriebsart der einzelnen binären Schalter T und Sl bis S3 wird bestimmt durch Ströme in den zugehörigen Leitungen 14A und 14B. Diese Ströme werden durch die Schaltersteuereinheit 10 gesteuert, die alle binären Schalter gleichzeitig oder unabhängig voneinander betätigen kann. Eine Vorspannfeldquelle 28 führt ein magnetisches Vorspannfeld H„ zur Stabilisierung der Grosse der Einzelwanddomänen im magnetischen Medium 16. Eine Weiterleitungsfeldquelle 30 liefert ein magnetisches Drehfeld H in der Ebene des magnetischen Mediums zur Bewegung der Einzelwanddomänen.

Eine Steuerschaltung 32 sorgt für die Taktgebung und für Steuersignale an die Schaltersteuereinheit 10, die Vorspannfeldquelle 28, die Weiterleitungsfeldquelle 30 sowie an den zur E/A-Schleife gehörenden Lesekreis 22, den Löschkreis 24 und den Schreibkreis 26.

Der in Fig. 2 gezeigte binäre Schalter S kann zur Verbindung von zwei Speicherschleifen benutzt werden. Der Datenstrom A kann z.B. in einer Speicherschleife fliessen iv'ährend der Datenstrom B in einer benachbarten Speicherschleife fliesst. Wenn der Schalter S auf Umgehungsbetrieb geschaltet ist,

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läuft der Datenstrom A in seiner Speicherschleife um" und geht zum Ausgang D. Entsprechend läuft der Datenstrom B in seiner Speicherschleife um und geht zum Ausgang C. Wenn der Schalter S auf Kreuzbetrieb steht, dann kreuzen sich die Datenströme A und B im Schalter und bewegen sich in die benachbarten Speicherschleifen hinein.

Die Lese-, Lösch- und Schreibkreise sind in der Einzelwanddomänentechnik allgemein bekannt, und es wird in diesem Zusammenhang verwiesen auf die USA-Patentschrift 3 689 902. Dort ist eine aus einer Stromschleife bestehende Löscheinrichtung gezeigt, mit der Information aus einer Schieberegisterschleife entfernt wird, während verschiedene gesteuerte Einzelwanddomänengeneratoren ebenfalls dargestellt sind. Die Abfrage erfolgt durch konventionelle magnetische Einzelwanddomänenfühler, beispielsweise durch magnetoresistive Abfühlelemente.

Die Vorspannfeldquelle 28 und die Weiterleitungsfeldquelle 30 sind in der Einzelwanddomänentechnik ebenfalls bekannt. Ein Vorspannfeld H kann beispielsweise leicht durch eine stromführende Spule, einen Permanentmagneten oder durch eine

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Austauschkopplerschicht erzeugt werden, die auf dem Magnetischen Film 16 liegt. Das Weiterleitungsfeld 30 wird am besten durch mehrere stromführende Spulen erzeugt, die um das magnetische Medium 16 herum angeordnet sind.

Die Schaltersteuereinheit 10 und die Gesamtsteuereinheit 32 werden ebenfalls durch bekannte elektronische Schaltungen gebildet, die Taktimpulse zum Betätigen der verschiedenen Komponenten des Speichergerätes liefern. Die Schaltersteuerung 10 liefert Stromimpulse in die Leitungen 14A und 14B, um den Schalterbetrieb zu steuern.

In der Leiter der Fig. 3 werden die Schleifen Ll, L2, L3 und L4 mit gleichen Längen angenommen, während die E/ASchleife halb so lang ist wie die Schleifen Ll bis L4. Ausserdem wird angenommen, dass zwei Dateneinheiten jede der Schleifen Ll bis L4 vollständig füllen. Diese Annahmen werden jedoch nur zur Beschreibung gemacht und sind zum Betrieb einer Leiterstruktur nicht unbedingt erforderlich. Die Leiter kann verschiedene Datenmanipulationen ausführen, wenn die binären Schalter entweder zur Verbindung oder Trennung der Schleifen in der Leiter verwendet werden.

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Ausserdem können Daten in den Schleifen ausgetauscht werden für Sortierfunktionen, wie später noch genauer erklärt wird.

Die Fign. 4A, 4B, 5, 6A bis 6D zeigen einige Datenmanipulationen, die mit der Leiterstruktur ausgeführt werden können, um die Datenorganisation zu ändern. Fig. 4A zeigt z.B. den Datenfluss für neun Dateneinheiten A, B, C, D, E, F,G, H, I wenn alle binären Schalter S1 bis S3 und T auf Kreuzbetrieb geschaltet sind. Hier verhält sich die ganze Leiter wie eine grosse verdrillte Schleife. Der Datenfluss ist klarer in Fig. 4B gezeigt, wo die Dateneinheit A in der E/A-Schleife steht.

Fig. 5 zeigt den Datenfluß, wenn alle binären Schalter S1 bis S3 und T auf Umgehungsbetrieb geschaltet sind. In dieser Betriebsart ergibt sich eine Anzahl unabhängiger Schleifen, und der Informationsfluss in jeder der Schleifen L1 bis L4 sowie in der E/A-Schleife wird durch die Pfeile innerhalb jeder Schleife be-.zeichnet. Dieser Zustand ist definiert als Leerlauf der Leiter.

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Die verschiedenen die Schleifen verbindenden binären Schalter können bei Bedarf auch einzeln so geschaltet werden, dass wahlfrei lokalisierte Informationsschleifen entstehen. Der Schalter S3 kann beispielsweise auf Kreuzbetrieb geschaltet werden, um die Schleifen L3 und L4 zu verbinden, während die übrigen binären Schalter auf Umgehungsbetrieb geschaltet sind. Das bedeutet, dass Information in den Schleifen Ll und L2 sowie in der E/A-Schledfe lediglich in jeder Schleife umläuft. Eine derartige Flexibilität lässt sich nicht ohne weiteres mit anderen Mitteln erreichen; sie hat wichtige Anwendungen, beispielsweise in der Daten-Speicherverwaltung. Anschliessend werden zwei Anwendungen beschrieben, die die'Flexibilität und Vielseitigkeit der Leiter zeigen.

LIFO und FIFO-Anordnungen

Es wird angenommen, dass jede Schleife Ll bis L4 der in Fig. 3 gezeigten Leiter zwei Dateneinheiten enthält, z.B. zwei Seiten oder zwei Aufzeichnungen. Die Schleife Ll kann z.B. die Speicheraufzeichnung B und I enthalten, wie in Fig. 4A dargestellt. Es wird ausserdem angenommen, dass die E/ASchleife an die äusserste rechte Schleife Ll angeschlossen

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ist und dass die Zeit, die eine Dateneinheit braucht", um den halben Umfang einer Schleife Ll bis L4 zu durchlaufen, ein Zyklus ist.

Wenn alle binären Sehalter im Umgehungsbetrieb sind, laufen die Dateneinheiten in der Leiter nur in den unabhängigen Schleifen Ll bis L4 und in der E/A-Schleife um. In dieser Betriebsart wechselt der Inhalt der Leiter ab zwischen Vorwärts- und Rückwärtsfolge. Die vorliegende Folge A, B, C, D, E, F, G, H, I wird.beispielsweise einen Zyklus später umgekehrt in I, H, G, F, E, D, C, B, A und wieder einen Zyklus später in ihre Originalform. Diese Reihenfolgenumkehr erreicht man ohne Umkehrung des in der Ebene liegenden Treiberfeldes H. in der Halbleiter-Ladungskopplungstechnik wird dieselbe wiederholte Folge von Treiberimpulsen dazu benutzt, die Umkehr herzustellen. Die Reihenfolge der Dateneinheiten kann daher mit einer E/A-Schleife entweder vom Kopfende oder vom Schwanzende der Daten adressiert werden.

Wenn die Eingabereihenfolge in die Leiterstruktur A, B, C, D, E, F, G, H, I ist, dann steht nach dem Umlauf in einer geraden Anzahl von Zyklen A zum direkten Auslesen und

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anschliessend B, C, D usw. zur Verfügung, sofern alle Schalter auf Kreuzbetrieb gestellt sind. Nach einer ungeraden Anzahl von Zyklen steht die Dateneinheit I, die zuletzt in die Leiter eingeschrieben wurde, zum Auslesen an erster Stelle zur Verfügung und anschliessend die Dateneinheiten H, G, F usw. Die Dateneinheiten in der Leiter können daher von Zyklus zu Zyklus von der LIFO-Anordnung (zuletzt ein - zuerst aus) zu der FIFO-Anordnung (zuerst ein - zuerst aus) wechseln.

Vier Grundoperationen

Zur Ausführung vieler wichtiger Leiterfunktionen reichen vier Grundoperationen aus. Diese sind in den Fig. 6A und 6D dargestellt und sind folgende:

Fig. 6A - Gesamtverschiebung: Schalter T steht auf Kreuzung

Schalter S stehen auf Kreuzung

Fig. 6B - abgehängte

Verschiebung: Schalter T steht auf Umgehung

Schalter S stehen auf Kreuzung

Fig. 6C - Austausch: Schalter T steht auf Umgehung

Schalter S stehen auf Umgehung

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Fig. 6D - Deltaaustausch: Schalter T steht auf Kreuzung

Schalter S stehen auf Umgehung

LIFO und FIFO-Anordnungen werden mit Austauschverschiebung und Gesamtverschiebung realisiert, andere Operationen werden für die optimale dynamische Datenordnung gebraucht.

Dynamische Datenumordnung

Bei der Speicherbenützung gibt es oft bestimmte Stellenpräferenzen, d.h., die in jüngster Zeit angezogenen Stellen neigen dazu, mit grösserer Wahrscheinlichkeit bald wieder gebracht zu werden als andere Stellen. Speichersysteme können so organisiert werden, dass diese Erscheinung ausgenutzt wird, um die durchschnittliche Zugriffszeit zu reduzieren. Dabei werden die kürzlich gebrauchten Stellen dichter an die E/ASchleife herangesetzt, indem man mit einer linearen Anordnung der Datenstellen beginnt und annimmt, dass die Stellen mit dem höchsten Rang, d.h. die am dichtesten an der E/ASchleife stehenden, auch die grösste Wahrscheinlichkeit haben, als nächste adressiert zu werden. Nachfolgende Zugriffe verändern die Reihenfolge entsprechend der letzten Benutzung. Die dynamische Datenumordnung erfolgt in zwei Schritten:

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(1) Abruf:

Bewegung der angeforderten Stelle in die E/A-Position und

(2) Rückstellung: alle dazwischenliegenden Stellen

zwischen den alten und neuen Stellen mit dem höchsten Rang werden gegenüber ihrer ursprünglichen Position um eine Position zurück versetzt.

Nach der Adressierung der Einheit C in der Reihenfolge A, B, C, D, E, F, G, H, I ist beispielsweise die Reihenfolge dann C, A, B, D, E, F, G, H, I.

Dieses Prinzip der dynamischen Umordnung wurde früher schon in den unter dem Stande der Technik erwähnten Patenten beschrieben. Die heutige Technik führt diese Umordnung von Daten zu einer dynamischen Neuordnung aus, ohne dass wiederholte Folgen von Treiberimpulsen gebraucht werden, um die Daten mit und ohne erforderlichen Stop dieser Treiberimpulse zu verschieben. In der Einzelwanddomänentechnik mit Magnetfeldern in der Ebene zur Bewegung der Domänen kann ein stabiles Drehfeld für alle Datenmanipulationen benutzt werden.

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Lineares Ordnen der Dateneinheiten im Speicher bezieht sich auf den Abstand einer gegebenen Einheit. Dieser Abstand ist definiert als die Zahl von Einheiten, die die gegebene Einheit von der E/A-Schleife trennen. Die oberste Einheit in einer Folge von Dateneinheiten hat beispielsweise den Abstand O, die zweite Einheit den Abstand 1 usw.

In der in Fig. 3 gezeigten Leiter ist die E/A-Schleife halb so gross wie die einzelnen Schleifen Ll bis L4 und enthält nur die für Lesen oder Schreiben bereite Dateneinheit. Um eine Dateneinheit um eine Strecke d in die E/A-Schleife zu setzen, braucht man d Zyklen, wenn alle Schalter der Leiter auf Kreuzbetrieb geschaltet sind. Eine Leiter mit neun Einheiten A, B, C, D, E, F, G, H, I und der Einheit A in der E/A-Schleife ist in Fig. 4A gezeigt. Die Dateneinheiten A, B, C, D, E, F, G, H, I haben entsprechend die Abstande 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8.

Um die Steuerung möglichst einfach zu gestalten, werden die Schalter Sl bis S3 identisch gesteuert während der Schalter T separat gesteuert wird. Zur dynamischen Daten-

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umordnung werden die verschiedenen in den Fig. 6A bis 6D dargestellten Operationen benutzt. Wenn der Abstand der angeforderten Daten vorher bekannt war, kann die Bewegung auf der Leiter für die dynamische Umordnung entsprechend gesteuert werden. Es wird ein Beispiel für eine Leiter mit η Einheiten gegeben, worin η = 2m + 1 ist. Von den m Schleifen soll jede zwei Dateneinheiten enthalten und die E/A-Schleife eine Dateneinheit. An der Zeitgrenze eines vollen Zyklus für die Leiter mit η Einheiten - m ist eine positive ganze Zahl - fängt das Verfahren wie folgt an.

Fall 1: Abstand d von Anfang an bekannt

(i) für d=0, nichts notwendig

(ii) für 1 <. d <. m:

Abruf: Gesamtverschiebung (d-1) mal,

dann einmal Delta-Austausch.

Rückstellung: abgehängte Schiebung (d-1) mal,

dann einmal Austausch.

Gesamtzeit = (d-1) + 1 + (d-1) + 1 = 2d Zyklen.

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(iii) für m+l<.d<.n-2:

Abruf: Austausch einmal, Gesamtverschiebung (n-d-1) mal und dann einmal Delta-Austausch.

Rückstellung: abgehängte Schiebung (n-d-2) mal.

Gesamtzeit = (n-d+1) + (n-d-2) = 2{(n-d)-l} Zyklen

(iv) für d = η - 1:

Abruf: einmal Austausch und dann einmal

Gesamtverschiebung.

Rückstellung: einmal Austausch Gesamtzeit = 2+1=3 Zyklen.

Fall 2: Abstand d von vornherein unbekannt

Abruf: Gesamtverschiebung bis geforderte

Einheit in E/A-Position steht und dann ist ihr ursprünglicher Abstand d bekannt.

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Rückstellung: (i) für l£d<_m-l einmal Austausch

abgehängte Schiebung d mal und dann einmal Austausch.

(ii) für mj£d<.n-l abgehängte Schiebung (n-l-d) mal.

Gesamtzeit = d + min (d+2) , (n-l-d)

= min {(2d+2), (n-l)> Zyklen.

Die Reihenfolge der Dateneinheiten wird nach der Rückstellung beibehalten durch Ausführung der Leerlaufoperation, d.h. alle Schalter in Umgehungsbetrieb.

Ein derartiger Betrieb erwies sich als optimal. Er ist vorteilhaft gegenüber den herkömmlichen dynamisch geordneten Speicheroperationen, wo nur eine Gesamtverschiebung und eine abgehängte Schiebung möglich sind (Fig. 6A bzw. 6B), wo die abgehängte Schiebung eine Umkehrung des magnetischen Treiberfeldes H oder eine Umkehrung beim Anlegen der Treiberimpulse erfordert, wenn Technologien wie beispielsweise Halbleiter benutzt werden. Die vorliegende Anordnung gestattet somit

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mehr Möglichkeiten der Datenbehandlung und braucht keine Umkehrung oder Abschaltung des Treiberfeldes.

Beispiele*.

Die Fig. 7A bis 7G und 8A bis 8G zeigen die dynamische Umordnung von Daten in einer Einzelwanddomänenleiter mit elf Einheiten und sechs Schleifen einschliesslich der E/ASchleife.

(A) l£d£5 Die Aufzeichnung E (d=4) soll adressiert werden.

(1) Die Leiter mit 11 Dateneinheiten ist in Fig. 7A gezeigt. Eine Gesamtverschiebung von drei Zyklen wird in Pfeilrichtung vorgenommen, um die in Fig. 7B gezeigte Datenkonfiguration zu erhalten.

(2) Ein Deltaaustausch wird für einen lokalen Zyklus zwischen der E/A-Schleife und der Schleife L vorgenommen. Dieser betrifft die Dateneinheiten D, C und E. Die anderen Speicherschleifen durchlaufen einen Datenaustausch. Das ist in Fig.

7C gezeigt. Die Operationen der Schritte (1) und (2) bilden die Abrufoperationen.

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(3) Die binären Schalter werden in den Kreuzbetrieb zurückgestellt, und man erhält die in Fig. 7D gezeigte Datenanordnung. Zu dieser Zeit wird die abgehängte Verschiebung für drei Zyklen ausgeführt, um die in Fig. 7E gezeigte Anordnung zu erhalten.

(4) Der Datenaustausch wird für alle Speicherschleifen mit Ausnahme der'E/A-Schleife durchgeführt, wie es in Fig. 7F gezeigt ist. Wenn alle binären Schalter in den Kreuzbetrieb zurückgestellt wurden, erhält man die in Fig. 7G gezeigte Datenanordnung. Damit ist die Rückstelloperation abgeschlossen, die Aufzeichnung E steht in der E/A-Schleife und die anderen Dateneinheiten sind in der richtigen Reihenfolge geordnet.

Die Gesamtzeit: für die Einzelwanddomänenleiter tg_L ist gegeben durch

t_DT = 2d für 1 < d < N-I,

BL —

wenn N Schleifen, d.h. N-I Speicherschleifen und eine E/ASchleife für insgesamt 2N-1 Dateneinheiten vorhanden sind.

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(B) 6£d£lO Die Dateneinheit H (d=7) soll adressiert werden. Fig. 8 zeigt die Anfangsdatenordnung in der Leiter, wenn alle binären Schalter in Kreuzbetrieb stehen.

1) Der Datenaustausch erfolgt für alle Dateneinheiten mit Ausnahme der Einheit A, die in der E/A-Schleife steht. Diese Operation ist in Fig. 8B gezeigt.

2) Nach dem Datenaustausch werden alle binären Schalter auf Kreuzbetrieb gestellt und eine Gesamt-Verschiebung für drei Zyklen vorgenommen. Dadurch ergibt sich die in Fig. 8C gezeigte Datenanordnung, in der die Dateneinheit I in der E/ASchleife steht.

3) Ein Deltaaustausch wird zwischen der Speicherschleife Ll und der E/A-Schleife vorgenommen, während der Datenaustausch in anderen Speicherschleifen erfolgt. Das ist in Fig. 8D gezeigt. Nach diesen Austauschvorgängen werden die binären Schalter in den Kreuzbetrieb geschaltet, um die Datenanordnung ,der Fig. 8E zu erhalten.

YO9-74-088 π η 9 8 Λ 2 / 0 5 8 2

4) Eine abgehängte Verschiebung wird ausgeführt', bei der die Dateneinheit H in der E/A-Schleife bleibt. Diese abgehängte Verschiebung läuft über zwei Zyklen und erzeugt die in Fig. 8F gezeigte gewünschte Stapelanordnung. Danach wird der Binärschalter T in den Kreuzbetrieb geschaltet. Die Dateneinheit H steht in der E/A-Schleife und alle anderen Daten in der richtigen Reihenfolge.

Insgesamt wurden sieben Zyklen für die Adressierung der Einheit H und für die Rückstellung gebraucht. Diese Schritte können auf jede Dateneinheit in der zweiten Hälfte des Datenstapels angewandt werden mit Ausnahme der letzten Einheit K, mit d=10, die drei Zyklen braucht.

Textredaktion

Wie in der oben erwähnten deutschen Offenlegungsschrift 2 519 240 beschrieben ist, erfordert die Textredaktion Funktionen wie Löschen oder Einschieben von Aufzeichnungen, Schliessen von Lücken nach der Aenderung von Aufzeichnungen usw. Diese Operationen können mit der hier beschriebenen Leiter ausgeführt werden.

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Gemäss obiger Beschreibung hat die E/A-Schleife eine Schreib-, Lese- und Löschmöglichkeit. Während der Verschiebung auf der Gesamtschleife kann eine gegebene Dateneinheit (Aufzeichnung) in der E/A-Schleife festgehalten werden durch Umschalten der Gesamtschleife in eine abgehängte Schleife. So kann die gewünschte Aufzeichnung in der E/A-Schleife gehalten werden, während andere Daten weiter umlaufen. Hierbei handelt es sich um einen Extraktionsprozess zur Entfernung einer Aufzeichnung aus einer Gruppe von Aufzeichnungen, und so kann man bei der Textredaktion löschen.

Die Dateneinheit in der E/A-Stufe kann in die Folge der anderen Dateneinheiten in der Leiter an der gewünschten Position eingereiht werden, indem man die Leiter auf eine Gesamtschleife umschaltet. Dabei kann die neue Information oder die früher erhaltene Information in die Reihenfolge von Datenaufzeichnungen an jeder beliebigen Stelle eingeschoben werden. Hierbei handelt es sich wiederum um eine für die Textredaktion notwendige Funktion.

Durch Wiederholung von Extraktion und Einschiebung können zwei beliebige Aufzeichnungen in einem Strom von Datenauf-

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zeichnungen vertauscht werden, d.h., dass die Leiter die Funktionen Lesen, Schreiben, Löschen, Einschieben und Datenaustausch übernehmen kann. Wie bereits oben erwähnt wurde, tritt ausserdem keine Veränderung des Originalbitmusters auf, wenn die binären Schalter zwischen Umgehungsbetrieb und Kreuzungsbetrieb umgeschaltet werden. Im Gesamtdatenstrom entsteht daher keine Lücke, auch wenn unterschiedlich lange Aufzeichnungen während der verschiedenen Operationen eingeschoben werden.

Alternativen

Der b.inäre Grundschalter kann ausser der in Fig. 2 gezeigten Art für Einzelwanddomänentechnik in vielerlei anderer Art ausgeführt werden. Anstelle der Steuerung der Schalterbetriebsart über externe Leitungen kann beispielsweise ein belastbarer Einzelwanddomänenschalter derart verwendet werden, wie er in der oben erwähnten deutschen Offenlegungsschrift 2 458 806 beschrieben ist. Anstelle der dargestellten T- und I-Stäbe kann zur Bewegung der Einzelwanddomänen natürlich jede andere Weiterleitungsart benutzt werden. Die Art der angewandten Datencodierung spielt für den Betrieb des Schalters und der Leiter ebenfalls keine Rolle.

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Der in Fig. 2 gezeigte binäre Schalter verwendet ein Zwischenglied als Hauptbauteil. In der Literatur sind jedoch bereits andere Arten von Einzelwanddomänen-Kreuzschaltungen beschrieben, beispielsweise in der·USA-Patentschrift 3 676

Weiterhin ist die Bewegung von Einzelwanddomänen in einem magnetischen Medium nicht unähnlich der Bewegung einer Ladung in einem Halbleitermedium. Die Weiterleitungsschaltung und der Umschaltkreis können daher mit Halbleiter-Ladungskopplungselementen ausgeführt werden. In einer solchen Schaltung wird eine Ladung durch Spannungsimpulse bewegt, wobei die sich wiederholenden Phasen der Spannungsimpulse zur kontinuierlichen Bewegung der Ladung benutzt werden. Die nachfolgenden Abschnitte beschreiben die Konstruktion von Leitern bei Verwendung von Ladungskopplungselementen.

Die Grundbausteine für die Leiterstruktur sind die Schalter mit zwei Eingängen und zwei Ausgängen, von denen ein Typ in Fig. 2 durch den Kreuzschalter gezeigt ist, der auf einem Zwischenglied für Datenströme basiert, die einander kreuzen, und auf Steuerleitungen, damit die Datenströme einander umgehen können. Die Datenbahnen im Ruhezustand des Schalters

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sind A nach C und B nach D und im betätigten Zustand des Schalters von A nach B und von D nach C.

Eine Schalteranordnung, die die Verbindungen der Fig. IA und IB für elektrische Signale herstellen kann, lässt sich bekanntlich mit zwei einpoligen Umschaltern ausführen. Die Datenbahnen brauchen sich nicht zu kreuzen, können jedoch auf zwei Arten miteinander verbunden werden. Bei der Umschaltung wird die Bahnlänge so geregelt, dass voi'handene Bits weitergeleitet werden, ohne dass Lücken entstehen.

Zur Ausführung der Leiter mit Ladungskopplungselementen (CCD) kann für die Kreuzschalter ein Vierphasenschieberegister verwendet werden. Wenn die gemeinsame Elektrode für die horizontalen und vertikalen Kanäle die Stufe 1 für den vertikalen Kanal und die Stufe 3 für den horizontalen Kanal ist, kreuzen sich die beiden Datenströme ohne Interferenz.

Die einpoligen Umschalter können zwei-, drei- oder vierphasig sein, da man für die sich kreuzenden Datenströme keine Isolation braucht. Die Bahnlängen müssen jedoch automatisch

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eingestellt werden, um eine Ueberlappung von Bits oder Lücken zu vermeiden, wenn Bahnverbindungen geändert werden.

Die gezeigte Leiter kann mehr als eine E/A-Schleife benutzen, und die E/A-Schleife kann grosser oder kleiner sein, als beschrieben. So kann man beispielsweise an jedem Ende der Leiter eine E/A-Schleife vorsehen, um Datenmanipulationen am Kopfende und Schwanzende der Datenfolge gleichzeitig auszuführen.

Andere Operationen als die in den Fig. 6A bis 6D gezeigten vier Grundoperationen können ebenfalls ausgeführt werden. Die E/A-Schleife kann z.B. mit mehreren Punkten als nur gerade dem benachbarten Schieberegister verbunden werden, um einen modifizierten Deltaaustausch vorzunehmen. Ausserdem braucht die E/A-Schleife keine geschlossene Schleife zu sein, und mehr als eine E/A-Schleife kann mit jedem Register verbunden werden.

Die vorliegende Anordnung arbeitet mit sich überschneidenden Datenströmen für die Durchführung vieler Funktionen, die sich bisher nicht so leicht oder wirksam realisieren liessen. Im vorliegenden Zusammenhang hat der Begriff der sich schneidenden

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Datenströme eine besondere Bedeutung, nämlich die, dass die Datenstr.öme Bahnen im Medium haben, in denen Daten existieren und die physikalisch einander kreuzen. Zwei Datenströme treten somit ein, kreuzen einander und gehen als zwei separate Datenströme wieder aus dem Medium heraus. Diese Art der Kreuzung ist zu unterscheiden von einer Kreuzung, bei der zwei Datenströme einander treffen und danach einer gemeinsamen Bahn folgen. Ausserdem ist diese Art der Kreuzung zu unterscheiden von einer Kreuzung, bei der beispielsweise ein Einzelwanddomänenstrom von seiner Bahn durch eine andere Einzelivanddomäne abgelenkt wird, die an einem Schaltelement, wie beispielsweise einem Zwischenglied eingepflanzt ist. In der Vorliegenden Anwendung werden die beiden Datenströme getrennt gehalten und kreuzen einander physikalisch ohne in irgendeiner Weise den Abstand oder die Reihenfolge der Daten in den einzelnen Datenströmen zu verändern.

Die Schieberegister, in denen die Daten üblicherweise vor der Manipulation gespeichert werden, können mit demselben Medium wie der Datenschalter integriert oder sie können davon getrennt sein. Auf Bändern oder Platten gespeicherte Daten können beispielsweise in Einzelwanddomänenströme in einem

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magnetischen Medium oder in Ladungsströme in einem Halbleitermedium umgewandelt werden. Während sie sich im magnetischen Medium oder im Halbleitermedium befinden, können Kreuzungs- oder Umgehungsoperationen ausgeführt und danach die Daten wieder in ihren Band- oder Plattenspeicher zurückgesetzt werden. Die Vorteile der beschriebenen Datenmanipulationen können somit auch in Zusammenarbeit mit anderen Speicher-

! techniken benutzt werden. Der grösste Vorteil ergibt sich je-

ι doch, wenn die Speicherregister und die binären Betriebsarten-

schalter in derselben Technik ausgeführt werden.

: In den vorhergehenden Teilen der vorliegenden Beschreibung ^! wurden verschiedene herkömmliche Datenverarbeitungstechniken

j erwähnt. Dazu gehören Textredaktion, dynamisch geordnete Speicheranordnungen und Speicher/Decodieranordnungen. Ausserdem ist ein Schleifenspeicher beschrieben in der USA-Patentschrift 3 618 054. Bei dieser Anordnung dient eine grössere Schleife als E/A-Schleife während Information in kleineren Schleifen gespeichert wird, die auf jeder Seite der grösseren Schleife liegen. Information kann von der grösseren auf die kleineren Schleifen oder umgekehrt übertragen werden, bewegt

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sich synchron in der grösseren und in den kleineren "Schleifen, und üblicherweise wird ein Bit eines jeden Wortes in jeder kleineren Schleife gespeichert. Somit werden alle kleineren Schleifen gleichzeitig durch die grössere Schleife adressiert.

Die wesentlichen Unterschiede und Vorteile der vorliegenden Erfindung gegenüber bekannten und vorher erwähnten Lösungen sind nun klar ersichtlich. Zuerst wird die in der deutschen Offenlegungsschrift 2 519 240 beschriebene Textredaktionsanordnung besprochen. Dort schneiden sich die Datenströme nicht, Av'o sich zwei Datenströme kreuzen. Das Ueberschneiden bezieht sich auf zwei Datenströme, die einander an einem gemeinsamen Punkt treffen und nach der Datenmanipulation derselben Bahn folgen. Ausserdem kreuzen Datenströme in der vorliegenden Anordnung einander während jeder Phase der entsprechenden Zyklen der angelegten Treiberfelder. In der oben erwähnten Lösung zur Textredaktion werden jedoch Einfrier- und Umgehungsschleifen benutzt, um einen Datenstrom anzuhalten, während der andere durchläuft. Daher bewegen sich nicht beide Datenströme während aller Phasen des angelegten Treiberfeldes kontinuierlich, wie es bei der vorliegenden Lösung der Fall ist.

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Die oben erwähnte Lösung zeigt einige Anordnungen zur Umkehrung der Reihenfolge von Daten in Schieberegistern, die voneinander getrennt oder seriell verbunden werden können. Diese Art der konvertiblen Struktur benutzt jedoch nicht sich überschneidende Datenströme, wie sie hier beschrieben sind.

In der oben erwähnten Anordnung der grösseren und kleineren Schleifen werden kleinere Schleifen mit einem darin befindlichen Datenfluss verbunden, jedoch nur über die E/A-Schleife, d.h. die grössere Schleife. Die serielle Verbindung einzelner kleiner Schleifen ohne Datenfluss durch die grössere Schleife ist nicht vorgesehen. Ausserdem fordert ein solches Schema oft eine Aenderung des angelegten Treiberfeldes - das zur Bewegung von Einzelwanddomänen im magnetischen Medium benutzte Magnetfeld wird beispielsweise gestoppt oder umgekehrt oder unterliegt irgendeiner Art von Reihenfolgeänderung - um die resultierende Informationsübertragung zu bewirken. Ein anderer Unterschied gegenüber der Anordnung mit der grösseren und den kleineren Schleifen besteht darin, dass die Anordnung keine sich überschneidenden Datenströme der vorliegenden Art hat, wo zwei Ausgangswege nach dem Ueberschneiden benutzt werden.

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Wenn Information aus einer kleineren Schleife in die grössere Schleife zu leiten ist, entsteht aiisserdem eine Lücke im Informationsfluss durch die grössere Schleife. Diese Lücke basiert auf dem Längenverhältnis der kleineren und grösseren Schleife. Im Gegensatz dazu werden beim vorliegenden Gerät keine Lücken in die sich schneidenden Datenströme eingeführt, und diese werden auch in keiner Weise verändert. Ausserdem wird keine Lücke erzeugt, wenn der binäre Schalter zwischen der Umgehungsstellung und der Kreuzstellung umgeschaltet wird, Ein weiterer Unterschied gegenüber der Anordnung mit der grösseren und kleineren Datenschleife besteht darin, dass diese Anordnung keine Möglichkeit hat, nur eine oder eine ausgewählte Anzahl kleinerer Schleifen mit der grösseren Schleife zu verbinden, stattdessen werden alle kleineren Schleifen gleichzeitig durch die grössere Schleife adressiert.

Die herkömmlichen Techniken basieren grundsätzlich auf dem Anhalten oder Umkehren der Treiberfelder zur Bewegung der Daten. Ausserdem gibt es dort keine Schalter mit zwei Eingängen und zwei Ausgängen der hier beschriebenen Art. Genau genommen kreuzen sich Datenströme dort nicht in der hier beschriebenen Art.

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Die in den USA-Patentschriften 3 689 902 und 3 701 Γ25 beschriebenen Speicher/Decodierscheraata weisen keine Schnitte zwischen Datenströmen der hier beschriebenen Art auf. Ausserdem gibt es bei der dort gezeigten Technik keine Einrichtung zur Umkehrung der Datenreihenfolge in einem Datenstrom, sondern die Daten werden durch den Decodierer an entsprechende Stellen geführt, der bestimmte Datenbits während jedes Zyklus des Treiberfeldes leitet.

Der hier beschriebene binäre Grundschalter ist ähnlich dem in der USA-Patentschrift 3 543 255 beschriebenen Kreuzschalter, unterscheidet sich jedoch von diesem durch die vorgesehene Umgehungseinrichtung, mit der das Kreuzen von Datenströmen verhindert werden kann. Ausserdem ist eine Steuereinrichtung zum Umschalten der Betriebsart des Schalters vom Kreuzbetrieb in den Umgehungsbetrieb und umgekehrt vorgesehen. Dabei handelt es sich keineswegs um eine triviale Aenderung, wie man sie beispielsweise durch eine Ablenkschaltung erreichen könnte, mit der Datenströme vom Kreuzschalter abgelenkt werden, bevor sie diesen überhaupt erreichen. Dadurch würden jedoch Lücken in die Datenströme eingeführt, wenn der Schalter im Kreuzbetrieb laufen soll.

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Im Gegensatz dazu führt die im vorliegenden Kreuz,schalter enthaltene Umgehungseinrichtung keine Lücken in einen Datenstrom ein, wobei es keine Rolle spielt, ob der Schalter im Umgehungs- oder im Kreuzbetrieb läuft. Wenn der Schalter von einer Betriebsart auf die andere umgeschaltet wird, tritt ausserdem keine Lücke oder Veränderung im hereinkommenden oder ausgehenden Datenstrom auf.

Es wurde eine Anordnung gezeigt, in der Information festgehalten, weitergeleitet und manipuliert werden kann. Diese Operationen können in einer Technik und bei Bedarf auf demselben Chip ausgeführt werden. Die Struktur findet Anwendungen bei der Datenveränderung, der Speicherverwaltung, der Datenausgabe und anderen. Sie hat die Leistungsmöglichkeiten vieler anderer bereits bekannter Anordnungen, jedoch eine wesentlich grössere Flexibilität. Sie gestattet die Verwendung von Datenströmen, die einander kreuzen, wobei diese Kreuzungen direkt für alle Datenhandhabungsfunktionen benutzt werden kann, die oben beschrieben wurden. Diese Operationen können ausgeführt werden, ohne dass irgendeine Aenderung wie Umkehrung, Entfernung usw. des angelegten Antriebes erforderlich ist.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Informationsspeicher mit in einem Medium wandernden informationstragenden Elementen, wie Einzelwanddomänen in Magnetschichten oder Ladungsträgern in Halbleiterstrukturen, zur Datenmanipulation der gespeicherten Informationen mit Hilfe von außen angelegten Treiberfeldern innerhalb eines Zyklus, der in mehrere Phasen unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Treiberfeld durch zwei sinusförmige Felder gebildet wird, die um 90° gegeneinander phasenverschoben sind, und daß Informationen speichernde Registerschleifen (L1 bis L4) über Schalter (S, T) miteinander verbunden sind, an denen die genannten Treiberfelder (H, H„) anliegen und die gespeicherten Datenströme in ihnen so bewegen, daß ein Zusammenschalten der Registerschleifen zu einer Leiterstruktur entsteht.

Informationsspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß außer einer Ein- und Ausgabeschleife wenigstens zwei Registerschleifen (L1, L2) vorhanden sind, daß zwischen den zwei Registerschleifen Schalter (S1, S2...) angeordnet sind, die die in den Registerschleifen umlaufenden Datenströme durch überkreuzen vereinigen oder durch Umgehen voneinander trennen, und daß zwischen der Ein- und Ausgabeschleife (E/A) und einer der Registerschleifen ein weiterer Schalter (T) angeordnet ist, der durch eine Steuerschaltung (10) unabhängig von den ersten Schaltern (S1, S2...) steuerbar ist.

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Informationsspeicher nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein durchlaufender Datenstrom einen Schalter (S oder T) durch ununterbrochen anliegende Treibersignalfolgen das Verschieben in beiden Schieberichtungen verlassen kann und daß beim Aneinanderketten von zwei innerhalb zweier Registerschleifen gespeicherter Datenströme eine ununterbrochene Treibersignalfolge (A, B ... G) innerhalb wenigstens eines Teils des Datenstroms beim Umlauf in der Reihenfolge umgekehrt (G, F ... A) wird.

Informationsspeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherkapazität der Ein- und Ausgabeschleife (E/A) die Hälfte der Kapazität einer Registerschleife (z.B. Ll) ist.

Inf rmationsspeicher nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die informationstragenden Elemente entweder magnetische Einzelwanddomänen in Magnetschichten oder elektrische Ladungen in Halbleiterstrukturen sind.

Informationsspeicher nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter (S bzw. T) für den Datenstrom entweder auf Kreuzbetrieb oder auf Umgehungsbetrieb geschaltet sind, wobei sich in der letztgenannten Betriebsart eine Anzahl unabhängiger Schleifen innerhalb des Speichers ergibt.

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