DE2607946B2 - Umlaufspeicher - Google Patents

Description

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

Informationsspeicher mit im Medium steuerbaren und verschiebbaren magnetischen Domänen sind bekannt. So sind z. 8. in den US-Patentschriften 01 125 und 36 89 902 Informationsspeicher beschrieben, bei denen sowohl die Speicher- als auch die Decodierfunktionen und sogar die Informationslöschvorrichlung für alle Speicherzellen bzw. selektierbar für eine Speicherzelle auf einem Einzclwanddomänenchip angeordnet sind. Die Informationsspeicher in Einzelwanddomänentechnik sind meistens als sogenannte dynamische Schieberegister organisiert, die die gespeicherten Daten so umordnen, daß sich der schnellste Zugriff nach der letzten Benutzung richtet, 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 Zufallsspeicherung. Ein derartiger Speicher ist in der US-Patentschrift 36 70 313 beschrieben und wird als LIFO-Speicher (last in — first out) bezeichnet Außerdem sind durch die US-Patentschrift 37 97 002 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 37 66 534 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. Datenumord-

To nungssysteme für derartige Speicher in Einzelwanddomänentechnik sind durch die US-Patentschriften 37 37 881 und 37 01 132 bekannt geworden. In diesen Datenumordnungseinheiten muß das zur Bewegung der Einzelwanddomänen verwendete magnetische Treiberfeld entweder angehalten oder umgekehrt werden, um eine Umordnungsoperation der Einzelwanddomänen durchführen zu können. Dies ist jedoch ein entscheidender Nachteil, da komplizierte Steuerschaltungen erforderlich sind und außerdem ein relativ hoher Strom zur Steuerung des magnetischen Treiberfeldes benötigt wird. Außerdem wird die Ausführung der verschiedenen Manipulationen der Einzelwanddomänen noch dadurch erschwert, daß der Betrieb aller Domänenelemente in demselben Modul synchronisiert werden muß.

Außerdem ist durch die DE-OS 17 74 287 eine Schaltungsanordnung für Umlaufspeicher bekanntgeworden, die aus mehreren Speichergliedern und einer gemeinsamen Einschreib- und Abfragevorrichtung besteht. Für jedes Speicherglied ist gemäß dieser Lösung ein eigener, geschlossener Umlaufweg vorgesehen. Am Eingang und am Ausgang jedes Speicherglieds sind Umschalter angeordnet, die die Speicherglieder von ihrem geschlossenen Umlaufweg nacheinander und für die Dauer ihrer eigenen Laufzeit auf einen allen

^r'5 Speichergliedern gemeinsamen Umlaufweg umschalten können, die die gemeinsame Einschreib- und Abfragevorrichtung enthält.

Abgesehen davon, daß es sich bei diesem Speicher nicht um einen magnetischen Einzelwanddomänenspeieher oder einen ladungsgekoppelten Halbleiterspeicher handelt, ist ein derartig aufgebauter Speieher nicht in der Lage, die Datenströme zu kreuzen und damit eine Leiterstruktur innerhalb eines Speichers zur Datenmanipulation zu schaffen. Für die hochintegrierte Bauweise der magnetischen Einzelwanddomänenspeicher bzw. der ladungsgekoppelten Halbleiterspeicher ist eine wesentlich höhere Flexibilität wünschenswert, da weder die einzelnen Schaltungsverbindungen noch die anlie-

genden Taktfolgen von außen ohne weiteres geändert werden können.

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 wiederho-(enden Muster von Treiberimpulsen durchführen lassen und wobei das Muster nicht verändert oder aagehalten werden muß.

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

Die vorliegende Lösung hat den Vorteil, daß sich in der Ebene des Mediums ein ständiges Drehfeld als TreiberfeSd befindet Dieses Treiberfeld wird durch zwei sinusförmige Magnetfelder gebildet, die um 90° gegeneinander phasenverschoben sind oder durch >o Impulsfelder (± x. ±yh wenn anstatt von Einzel wanddomänen Ladungskopplungselemente verwen-iet werden, wird dieselbe wiederholte Folge von Treiberimpulsen kontinuierlich verwendet und man braucht die Treiberimpulsfolge nicht zu verändern oder anzuhalten. Dies hat vor allem den Vorteil, daß im Datenstrom aufgrund der ausgeführten Operationen keine Lücke erzeugt wird, so daß eine beträchtliche Flexibilität gegenüber den bisher bekannt gewordenen Speichern erreicht wird. So können sich überschneidende Datenströme 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 des bisherigen Einfrierens oder ΐί Umgehens von Datenbits eine Umordnung der Daten nicht nur nach Bits, sondern nach Blocks zu erreichen.

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

Es zeigen

Fig. IA und 1B den binären Grundschalter.und zwar zeigt Fig. IA den Kreuzungsbetrieb des Datenstromes und F i g. 1B den Umgehungsbetrieb des Datenstromes,

Fig. 2 im einzelnen einen in magnetischer Einzel- ^ wanddomän°ntechnik ausgeführten Binärschalter,

F i g. 3 eine Speicherleiter mit mehreren durch binäre Schalter verbundenen Schieberegistern zusammen mit einer E/A-Einheit für Lese-, Schreib- und Löschoperationen,

F i g. 4Λ und 4B den Dalenfluß 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 F i g. 3 gezeigten Leiter ausgeführt werden können und die komplizierte Datenumordnungen, wie einen dynamisch geordneten Speicher, ermöglichen und

F i g. 7A bis 7G und 8A bis 8G die Arbeitsweise der in F i g. 3 gezeigten Leiter bei der Ausführung einer bo Datenumordnung.

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

F i g. 1A zeigt den Kreuzbetrieb des binären Schalters 5. 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 F i g. 1B ist der Umgehungsbetrieb des Schalters S gezeigt. In dieser Betriebsart tritt der Eingabedatenstrom A in den Schalter Sein und über die Bahn Daus. Der Eingabedatenstrom Stritt in den Schalter 5ein und über die Bahn C aus. Die Datenströme A und B umgehen einander somit im Gegensatz zu dem in F i g. 1 gezeigten Betrieb, wo sie sich kreuzen. Wieder bestimmt die Schaltersteuerung 10 die Betriebsart des Schalters S.

F i g. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Binärschalters Sin Einzelwanddomänentechnik. In diesem Beispiel wird durch Ströme in Leitern zwischen den Betriebsarten umgeschaltet. Andere Steuerarten wie beispielsweise durch eingepflanzte Einzelwanociomänensteueningen, oder wie sie in den deutschen Offenlegungsschriften 24 58 896 und 24 59 265 beschrieben sind, können jedoch ebenso benutzt werden.

F i g. 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 /-Stäben 12. Der Schalter als solcher ist im wesentlichen derselbe, der auch in der US-Patentschrift 35 43 255 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 5 kann so gesteuert werden, daß sie sich auch umsehen können.

In Fig. 2 werden die an die Schaltersteuerung 10 angeschlossenen Leiter HA und Nßdazu benutzt, den Schalter in den Umgehungsbetrieb zu schalten, d. h. wenn in diesen Leitern Ströme fließen, tritt der Eingangsstrom A in den Schalter Sein und verläßt ihn über die Bahn D, während der Eingangss;rom B in den Schalter Seintritt und ihn über die Bahn Cverläßt. Die Leiter HA und 14ß 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 HA und 14fl keine Strömt fließen, kreuzen sich die Uomänenströme A und B. Die Kreuzoperation hängt von der Wirkung des in der Mitte des Schalters S liegenden Zwischengliedes / 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 beiden Ströme auf. Jeder Da^nstrom bewegt sich kontinuierlich während aller Phasen von H, im Gegensatz zu Haltetechniken, wo Datenbits während verschiedener Phasen von /7in ihrer Laee Behalten werden.

Der Bir.ärschalter S besteht aus magnetischen Elementen 12 auf einem magnetischen Medium 16. in dem die Einzelwanddomänen existieren. Die magnetischen Liemente 12 liefern Weiterleitungsbahnen für die Einzelwanddomänenströme A und B. Der Schnittpunkt der Einzelwanddomänenströme A und B wird gebildet von einem Zwischenglied /. Eine Einzelwanddomäne BD steht im Zwischenglied und läuft kontinuierlich darin um infolge der verschiedenen Orientierungen des Feldes H. Die Leiter 14/4 und 14S können entweder über oder unter den magnetischen Elementen 12 liegen.

Zur Erklärung der Umgehungsoperation wird angenommen, daß das Feld // sieh, wie dargestellt, im Uhrzeigersinn dreht. In der Phase 3 des Feldes ist die führende Bitposition des Eingangsstromes Λ mit a bezeichnet, die führende Bitposition des Stromes W mit b. die letzte Bitposition auf der Bahn C mit c und die letzte Bitposition auf der Bahn D mit d. Wenn die Steucrleitungcn 144 und 14ß nicht erregt sind, arbeitet der Schalter Sim Kreuzbetrieb, in dem das Eiϊt von der Position A der Position Γ zugeführt wird, während das Bit von der Position B der Position D zugeführt wird. Durch die Erregung der .Steuerleitungen wird das Kreuzungszwischcnglied /umgangen. Wenn die Umgehung in der Phase 3 des Feldes begonnen wird, sorgt ein Strom in der Leitung I4ß während der Phasen 4 und I des Feldes für eine Übertragung 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 bewegt 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 Jer Umgehungsoperation. Entsprechend steuert ein Strom der Leitung 14.4 während der Phase I des Feldes eine Einzelwanddomäne von der Position A über das Element 20 in die Polposition Γ und 2' und dann in die Polposition 3 auf dem >'-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 in dem Zwischenstückbereich gelassen, mit Ausnahme der Zwischenstückdomäne selbst. Außerdem wird keine Lücke erzugt. wenn vom Umgehungsbetrieb in den Kreuzbeirieb zurückgeschaltet wird.

Leiternspeicher (F i g. 3)

Eine Folge von Datenspeicherschleifen kann leiternartig so verbunden werden, wie es in F i g. 3 gezeigt ist. Die Schnittpunkt 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 F i g. 3 sind mehrere Schieberegisterschleifen L 1, L2, L3 und L 4 durch die binären Schalter Sl, S2und S3 verbunden. Außerdem ist die Schleife L 1 mit einer als E/A-Schleife bezeichneten Schleife verbunden. Der Schalter Tist gleicher Art wie die Schalter S1 bis S3. Zu der E/A-Schleife gehören ein Lesekreis 22, ein Löschkreis 24 und ein Schreibki eis 26.

Die Betriebsart der einzelnen binären Schalter Fund Sl bis S3 wird bestimmt durch Ströme in den zugehörigen Leitungen 14/4 und 14Ä 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 //,. zur Stabilisierung der Größe der Einzelwanddomänen im magnetischen Medium 16. Eine Weiterleitungsfeldquel-Ie 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 Schaltersteuereinheil 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 1 ·'i g. 2 gezeigte binäre Schalter S kann zur Verbindung von zwei Speicherschleifen benutzt werden. Der Datenstrom A kann z. B. in einer Speicherschleife fließen, während der Datenstrom B in einer benachbarten Speicherschleife fließt. Wenn der Schalter S auf I !mgehungsbetrieb geschaltet ist, läuft der Datenstrom A in seiner Speicherschleife um und geht zum Ausgan»; D. fintsprechend läuft der Datenstrom B in seiner Speicherschleife um und geht zum Ausgang C. Wenn Hf r ^rhgjtpf ^' '.\'j{ K. rcii/be^ricb s'eht. da rs η k reu /cn sich Γ):> tonclrrirnr» Λ ijn/1 [t mi Schiillcr l!"d bCV.'C'C" ',ich

in die benachbarten Speicherschleifen hinein.

Die Lese-. Lösch- und .Schreibkreise sind in der Einzelwanddomänentcchnik allgemein bekannt, und es wird in diesem Zusammenhang verwiesen auf die US-Patentschrift 36 89 902. fiort ist eine aus einer Stromsciiieife bestehende Löscheinrichtung gezeigt, mit der Information aus einer Schieberegisterschleife entfern! 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 Einzclwanddomänentechnik ebenfalls bekannt. Ein Vorspannfeld H, kann beispielsweise leicht durch eine stromführende Spule, einen Permanentmagneten oder durch eine Austauschkopplerschicht erzeugt werrden. 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 144 und 14ß, um den Schalterbetrieb zu steuern.

In der Leiter der F i g. 3 werden die Schleifen L 1, L 2, L 3 und L 4 mit gleichen Längen angenommen, während die E/A-Schleife halb so lang ist wie die Schleifen L 1 bis L 4. Außerdem wird angenommen, daß zwei Dateneinheiten jede der Schleifen L 1 bis L 4 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.

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

Die Fig.4A, 4B, 5, 6A bis 6D zeigen einige Datenmanipulationen, die mit der Leiterstruktur ausgeführt werden können, um die Datenorganisation zu ändern. F i g. 4A zeigt z. B. den Datenfluß für neun

Dateneinheiten A, B, C, D, /:'. F, G, H. /wenn alle binären Schalter .S'1 bis S3 und Tauf 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 Ε/Λ-Schlcife steht.

F i g. 5 zeigt den Datenfluß, wenn alle binären Schalter 51 bis 53 und T auf Umgehungsbetrieb gescheht sind. In dieser Betriebsart ergibt sich eine Anzahl unabhängiger Schleifen, und der Informationsfluß in jeder der Schleifen L\ bis LA sowie in der FVASchlcifc wird durch die Pfeile innc halb jeder Schleife bezeichnet. Dieser Zustand ist definiert als Leerlauf der Leiter.

Die verschiedenen die Schleifen verbindenden binären Schalter können bei Bedarf auch einzeln so geschaltet werden, daß wahlfrei lokalisierte Informationsschleifcn entstehen. Der Schalter 53 kann beispielsweise auf Krcuzbelricb geschaltet werden, um die

binären Schalter auf Urngehungsbetrieb geschaltet sind. Das bedeutet, daß Information in den Schleifen /. I und /. 2 sowie in der E/A-Schleife lediglich in jeder Schleife iimlauit. f-.ine derartige Hcxibilität iäßt 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.

LIIO und FIFO-Anordnungen

Ks ν rd angenommen, daß jede Schleife /. 1 bis L 4 der in F i g. 3 gezeigten Leiter zwei Dateneinheiten enthält. /.. B. zwei Seiten oder zwei Aufzeichnungen. Die Schleife L I kann z. B. die Speicheraufzeichnung ßund / enthalten, wie in Fig. 4A dargestellt. Fs wird außerdem angenommen, daß die E/A-Schleife an die äußerste rechte Schleife L 1 angeschlossen ist und daß die Zeit, die eine Dateneinheit braucht, um den halben Umfang einer Schleife /. 1 bis /. 4 zu durchlaufen, ein Zyklus ist.

Wenn alle binären Schalter im Umgehungsbetrieb sind, laufen die Dateneinheiten in der Leiter nur in den unabhängigen Schleifen L\ bis /.4 und in der E/A-Schleife um. In dieser Betriebsart wechselt der Inhalt der Leiter ab zwischen Vorwärts- und Rückwärtsfolgn Die vorliegende Folge A. B, C. D. E, F, G. H, /wird beispielsweise einen Zyklus später umgekehrt in /, H, G, F. E, D. C. B. A und wieder einen Zyklus später in ihre Originalform. Diese Reihunfolgenumkehr erreicht man ohne Umkehrung des in der Ebene liegenden Treiberfeldes H. In der Halbleiter-Ladur.gskopplungstechnik 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, 1 ist, dann steht nach dem Umlauf in einer geraden Anzahl von Zyklen A zum direkten Auslesen und anschließend B, C, D usw. zur Verfugung, sofern alle Schalter auf Kreuzbetrieb gestellt sind. Nach einer ungeraden Anzahl von Zyklen steht die Dateneinheit /, die zuletzt in die Leiter eingeschrieben wurde, zum Auslesen an erster Stelle zur Verfugung und anschließend die Dateneinheiten H, G, F usw. Die Dateneinheiten in der Leiter können daher von Zyklus zu Zykius 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 F i g. 6A und 6D dargestellt und sind folgende:

F i g. 6A — Gesamtverschiebung:

Schaller Tsteht auf Kreuzung

Schalter Sstehen auf Kreuzung
F i g. 6B — abgehängte Verschiebung:

Schalter /"steht auf Umgehung

Schalter ,Sstehen auf Kreuzung
F" i g. bC — Austausch:

Schalter Tsteht auf Umgehung

Schalter .S'slehcn auf Umgehung
I·" i g. 6D — Dcllaaustaiisch:

Schalter Tsteht auf Kreuzung

Schalter .Vstehen auf Umgehung.

weinen um /\u>taiischverschiebung und Gesamtversehicbung realisiert, andere Operationen werden für die optimale dynamische Datenordnung gebraucht.

Dynamische Datcnumordnung

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. Spcichersystcmc können so organisiert werden, daß diese Erscheinung ausgenutzt wird, um die durchschnittliche Zugriffsz.eit zu reduzieren. Dabei werden die kürzlich gebrauchten Stellen dichter an die E/A-Schleife 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/A-Schleife stehenden, auch die größte Wahrscheinlichkeit haben, als nächste adressiert zu werden. Nachfolgende Zugriffe verändern die Reihenfolge entsprechend der letzten Benutzung. Die dynamische Datenumordnung erfolgt ir: zwei Schritten:

(I) 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, /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

bo 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.

*s 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 obersle Einheit in einer Folge von Dateneinheiten hat beispielsweise den Abstand 0, die zweite Einheit den Abstand 1 usw.

In der in Fi g. 3 gezeigten Leiter ist die E/A-Schleife halb so groß wie die einzelnen Schleifen L 1 bis L 4 und enthält nur die für Lesen oder Schreiben bereite Dateneinheit. Um eine Datcncinheit um eine Strecke d in die E/A-Schltife zu setzen, braucht man d Zyklen, wenn alle Schalter der Leiter auf Kreuzbetrieb geschaltet sind. Eine Leiter mn neun Finheiten A, B, C, IX /:', /·', (], II. /und der Einheit A in der E/A-Schleife ist in F i g. 4Λ ge/.cigt. Die Dnteneinhcitcn A, B. C, U, E. /·', C. II. /haben entsprechend die Abslande 0, 1, 2,3,4, 5,6, 7,8.

Um die Steuerung möglichst einfach zu gestalten, werden die Schalter S\ bis 53 identisch gesteuert, während der Schalter T separat gesteuert wird. Zur dynamischen Datenumordnung werden die verschiedenen in den I- i g. 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 v/erden. Es wird ein Beispiel für eine Leiter mit η Einheiten gegeben, worin n=2m+\ 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 π Einheiten — ni ist eine positive ganze Zahl — fängt das Verfahren wie folgt an.

Fall 1: Abstand Jvon Anfang an bekannt

(i) fürd=O,
(ii) für< d< m:
Abruf:

Rückstellung:

Gesamtzeit

(iii) für m+\ < d< η
Abruf:

Rückstellung:
Gesamtzeit =

(iv) für d=n- 1:
Abruf:

Rückstellung:
Gesamtzeit =

nichts notwendig

Gesamtverschiebung (d- I )mal.
dann einmal Delta-Austausch,
abgehängte Schiebung
(d-\)ma\.

dann einmal Austausch.
(d-\)+\+(d-\)+\
= 2dZyklen.
-2:

Austausch einmal, Gesamtverschiebung (n — d-\)mal und dann einmal Delta-Austausch,
abgehängte Schiebung
(n-d-2)m?t\. (n-d+\) + (n-d-2) = 2\(n -d)-\ (Zyklen

einmal Austausch und dann einmal Gesamtverschiebung,
einmal Austausch
2+1 =3 Zyklen.

Fall 2: Abstand c/von vornherein unbekannt

Abruf: Gesamtverschiebung bis geforderte

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

Rückstellung: (i) für \<d<m— 1 einmal Austausch, abgehängte Schiebung c/mal und dann einmal Austausch, (ii) für ,77<£/<n—1 abgehängte

Schiebungen— 1 — d)mal.
Gesamtzeit = d+m'm(d+2), (n— 1 — d)

= min {(2c/+2), (n-\)\ Zyklen.

Die Reihenfol^? der Dateneinheiten wird nach der Rückstellung beibehalten durch Ausführung der Lecrlaufoperation, 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

ίο oder eine Umkehrung beim Anlegen der Treiberimpulse erfordert, wenn Technologien wie beispielsweise Halbleiter benutzt werden. Die vorliegende Anordnung gestattet somit mehr Möglichkeiten der Dalenbehandlung und braucht keine Umkehrung oder Abschaltung desTreiberfcldes.

Beispiele

dynamische Umordnung von Daten in einer Ein/.elwanddomänenleiter mit elf Einheiten
Schleifen einschließlich der E/A-Schleife.

und sechs

(A) I < </< 5; Die Aufzeichnung E(d= 4) soli 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 Deitaaustausch 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.

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
ist gegeben durch

wenn NSchleifen, d. h. /V— 1 Speicherschleifen und eine E/A-Schleife für insgesamt 2N— 1 Dateneinheiten vorhanden sind.

(B) 6<i/<IO; Die Dateneinheit H (d=7) soll adressiert werden. Fig.8 zeigt die Anfangsdatenord-Miing 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-Schlcifc steht. Diese Operation ist in F ig. angezeigt.

2) Nach dem Datenaustausch werden alle binären Schalter auf Kreuzbetrieb gestellt urd eine Gesamt-Verschiebung für drei Zyklen vorgenommen. Dadurch ergibt sich die in F i g. 8C gezeigte Dalenanordnung, in der die Dateneinheit /in der E/A-Schleife steht.

3) Ein Deltaaustausch wird zwischen der Speicherschleife L 1 und der E/A-Schleifc vorgennminen, während der Datenaustausch in anderen Speicherschleifen erfolgt. Das ist in Fig. 8D gezeigt. Nach diesen Alistauschvorgängen werden die binären Schalter in den Kreuzbetrieb geschaltet, um die Dalenanordnung der F i g. 8E \"> zu erhalten.

4) Eine abgehängte Verschiebung wird ausgeführt, bei der die Dateneinheii H in der E/A-Schleife bleibt. Diese abgehängte Verschiebung läuft über 'wei Zyklen und erzeugt die in Fig. 8F gezeigte gewünschte Stapelanordnung. Danach wird der Binärschalter 7* in den Kreuzbetrieb geschaltet. Die Dateneinheit // steht in der E/A-Schlcife und alle anderen Daten in der richtigen Reihenfolge.

Insgesamt wurden sieben Z\ klen 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 '^p Ausnahme der letzten Einheit K, mit c/=10, die drei Zyklen braucht.

Textredaktion

Wie in der oben erwähnten deutschen Offenlegungsschrift 25 19 240 beschrieben ist, erfordert die Textredaktion Funktionen wie Löschen oder Einschieben von Aufzeichnungen, Schließen von Lücken nach der Ändemng von Aufzeichnungen usw. Diese Operationen können mit der hier beschriebenen Leiter ausgeführt *o werden.

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 Datenaufzeichnungen 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 dci Originalbitmusters auf, wenn die binären Schalter zwischen Umgehungsbetrieb und Kreuzungsbetrieb umgeschaltet werden. Im Gesamtdatenstrom entsteht daher keine Lücke, auch wenn unterschiedlich lange Aufzeichnungen wäiirend der verschiedenen Operationen eingeschoben werden.

Alternativen

Der binäre Grundschalter kann außer der in F i g. 2 gezeigten Art für Einzeiwanddomänentechr.ik 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 24 58 806 beschrieben ist. Anstelle der dargestellten T- und /Stäbe kann zur Bewegung der F.inzelwanddomänen natürlich jede andere Weiterleitunjisart benutzt werden. Die Art der angewandten Datcncodicrung spielt für den Betrieb des Schalters und der Leiter ebenfalls keine Rolle.

Der in F i g. 2 gezeigte binäre Schalter verwendet ein Zwischenglied als Hauptbauteil. In der Literatur sind jedoch bereits andere Arten von Einzelwanddomänen-Kreuzschaltungen beschrieben, beispielsweise in der US-Patentschrift 36 76 843.

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 Halbleitcr-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 cue Leiterstruktur sind die Schalter mit zwei Eingängen und zwei Ausgängen, von denen ein Typ in F i g. 2 durch den Kreuzschalter gezeigt ist, der auf einem Zwischenglied für Datenströme basiert, die einander kreuzen, und auf Steue.! ;itungen. damit die Datenströme einander umgehen können. Die D3tenbahnen im Ruhezustand des Schalters sind A nach C und B nach D und im betätigten Zustand des Schalters von A nach Dund von ßnach C

Eine Schalteranordnung, die die Verbindungen der Fig. IA und 1 B 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 vorhandene 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 vertikaler, 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 Daienströme keine isolation braucht. Die Bahniängen müssen jedoch automatisch eingestellt werden, um eine Überlappung 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 größer 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 Datenfol^e 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 Datenströme eine besondere Bedeutung, nämlich die, daß die Datenströme Bahnen im Medium haben, in denen Daten existieren und die physikalisch einander kreuzer 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 gf Tieinsamen Bahn folgen. Außerdem ist diese Art der Kreuzung zu unterscheiden von einer Kreuzung, bei der beispielsweise ein Einzelwanddomänenstrom von seiner Bahn durch eine andere Einzelwanddomäne 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 verandern.

Die Schieberegister, in denen die Daten üblicherweise *o 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 magnetischen « Medium oder in Ladungsströme in einem Halbleitermcdium umgewandelt werden. Während sie sich im magnetischen Medium oder im Halbleitermedium befinden, können Kreuzungs- odec 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 Speichertechniken benutzt werden. Der größte Vorteil ergibt sich jedoch, wenn die Speicherregister und die binären Betriebsartcnschalter in derselben Technik ausgeführt werden.

In den vorhergehenden Teilen der vorliegenden Beschreibung wurden verschiedene herkömmliche Dalenverarbeitungstechniken erwähnt. Dazu gehören *>o Textredaktion, dynamisch geordnete Speicheranordnungen und Speicher/Decodieranordnungen. Außerdem ist ein Schleifenspeicher beschrieben in der US-Patentschrift 36 18 054. Bei dieser Anordnung dient eine größere Schleife als E/A-Schleife, während ¹^ 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 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 25 19 240 beschriebene Textredaktionsanordnung besprochen. Dort schneiden sich die Datenströme nicht, wo sich zwei Datenströme kreuzen. Das Oberschneiden 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 durchläufL Daher bewegen sich nicht beide Datenströme während aller Phasen des angelegten Treiberfeldes kontinuierlich, wie es bei der vorliegenden Lösung der Fall ist.

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 konvertibien 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 Änderung des angelegten Treiberfeides — 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 Überschneiden benutzt werden.

Wenn Information aus einer kleineren Schleife in die größere Schleife zu leiten ist, entsteht außerdem 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 mil der größeren und kleineren Datcnschleife besteht darin, daß diese Anordnung keine Möglichkeit hat, nur eine oder eine ausgewählte Anzahl kleinerer Schleifen mit der größeren Schleife zu verbinden, statt dessen 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

Die in den US-Patentschriften 36 89 902 und 37 Ot 125 beschriebenen Speicher/Docodierschemata 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 US-Pater.tschrift 35 43 255 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 Änderung, 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.

Im Gegensatz dazu führt die im vorliegenden Kreuzschalter 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, jeüoch eine wesentlich größere Flexibilität Sie gestattet die Verwendung von Datenströmen, die einander kreuzen, wobei diese Kreuzungen direkt für alle Datenhandhabungsfunktionen benutzt werden können, die oben beschrieben wurden. Diese Operationen können ausgeführt werden, ohne daß irgendeine Änderung wie Umkehrung, Entfernung usw. des angelegten Antriebes erforderlich ist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Umlaufspeicher mit mehreren Speichergliedenn auf einem Medium mit wandernden informationstragenden Elementen, insbesondere Einzelwanddomänen in Magnetschichten oder Ladungsträgern in Halbleiterstrukturen, zur Datenmanipulation der gespeicherten Informationen mit Hilfe von außen angelegten Treiberfeldern innerhalb eines Zyklu», der in mehrere Phasen unterteilt ist, bei dem für jedes Speicherglied ein eigener, geschlossener Umlaufweg sowie ein Eingang und ein Ausgang angeordnet ist und außerdem Umschalter zum Verbinden der einzelnen Speicherglieder, d a · durch gekennzeichnet, daß das Treiberfeld durch zwei sinusförmige Felder gebildet wird, die um 90° gegeneinander phasenverschoben sind, daß die speichernden Registerschleifen (L 1 bis L 4) über die Umschalter (S, T), die von den genannten Treiberfeldern (H, Angetrieben werden, kreuzweise oder sich umgehend miteinander verbunden sind, so daß beim Zusammenschalten der einzelnen Registerschleifen eine interne Leiterstruktur für die Datenströme: entsteht

2. Umlaufspeicher nach Anspruch 1, dadurch: gekennzeichnet, daß zusätzlich zu den Schaltern (Sl, S2...) zwischen den Registerschleifen auchi zwischen der Ein- und Ausgabeschleife (E/A) und: einer der Registerschleifen ein weiterer Schalter (T) angeordnet ist, der durch die den Schaltern zugeordnete Steuerschaltung (10) unabhängig von den erstgenannten Schaltern ("\, 52...) steuerbar ist.

3. Umlaufspeicher nach den A: -.prüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein durchlaufender Datenstrom einen der Schalter (S oder T) durch ununterbrochen anliegende Treibersignalfolgen veranlaßt, daß beim Aneinanderketten von zwei innerhalb zweier Registerschleifen gespeicherten Datenströmen eine der ununterbrochen anliegenden Treibersignalfolgen (A, B,..., C) innerhalb wenigstens eines Teils des Datenstroms beim Umlauf in der Reihenfolge umgekehrt wird.

4. Umlaufspeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherkapazität der Ein- und Ausgabeschleife (E/A) die Hälfte der Kapazität einer Registerschleife (z. B. L1) ist.