DE2640357A1

DE2640357A1 - Wortgruppenprioritaetsanordnung

Info

Publication number: DE2640357A1
Application number: DE19762640357
Authority: DE
Inventors: Rudolf Van Eck; Antonius Cornelis Maria Touw
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1975-09-17
Filing date: 1976-09-08
Publication date: 1977-04-07
Also published as: FR2325146A1; NL7510904A; US4059850A; JPS5236432A; GB1564530A; FR2325146B1; JPS5856174B2; DE2640357C2

Description

FUN 8θ6θ f DKJJN/RJ

ip-T..= ρ·-P-DiO 26.8.76

VortgruppenprioritatsanOrdnung".

Die Erfindung betrifft eine Vortgruppenprioritätsanordnung zum Zuordnen von Prioritäten zu ¥ortgruppen in einem Speicher auf der Basis des "am längsten nicht benutzt"-Kriteriums, wobei beim Lesen oder Schreiben in einer Wortgruppe bzw. beim Ersetzen einer Vortgruppe mit der niedrigsten Priorität diese Wortgruppe die höchste Px^iorität bekommt und alle Wortgruppen mit einer höheren Priorität als diese Wortgruppe um einen Schritt in der Priorität herabgesetzt werden, mit einem Kodegenerator, der bei jedem Vorgang im Speicher die betroffenden, zu den

7098U/09H

PHN 806O 26.8.76

Wortgruppen gehöi^enden Prioritätskodes erzeugt. Derartige Woi"tgruppenprioritätsanordnungen sind bekannt und werden insbesondere in Speichersystemen verwendet, die aus einem Hauptspeicher mit grosser Speicherkapazität und einem schnellen Pufferspeicher mit einer geringen Speicherkapazität besteht. In dieser Beschreibung wird eine Datenmenge, die ein Speicherwort und/oder eine Anzahl von Speicherwörtern sein kann, die insgesamt einen Block bilden, im allgemeinen mit "¥ortgruppe" bezeichnet. T.n den erwähnten Speichersystemen dient der Pufferspeicher zum Speichern der wichtigsten und der am meisten benutzten Gruppen. Damit wird erreicht, dass die Prozessoren eines Reclinersystems, die mit einem derartigen Speichersystem ausgerüstet sind, effektvoller arbeiten können. Die Geschwindigkeiten des Pufferspeichers und der Prozessoren liegen in der gleichen Gto ssenOrdnung. ¥eil der Pufferspeicher nur einen beschränkten Umfang hat, muss stets eine Entscheidung getroffen werden, · welche ¥ortgruppe durch eine andere Wortgruppe ersetzt werden muss, damit in jedem Augenblick die Bedingung erfüllt wird, dass der Pufferspeicher die wichtigsten und am meis- · ten benutzten Wortgruppen enthält.

Ein gutes und bereits häufig benutztes Kriterium zum Entscheiden, welche Wortgruppe durch eine andere ersetzt werden muss, ist das "am läng-

7098U/0BU

PHN 8060 26.8.7ο

sten nicht benutzt" (least recently used)-Kriterium. Dies besagt, dass eine Wortgnippe im Pufferspeicher, die am längsten nicht benutzt worden ist, als erste zum Ersetzen in Betracht kommt. Anders gesagt: im Pufferspeieher hat eine derartige Wortgruppe die niedrigste Priorität. Die anderen Hortgruppen im Pufferspeicher haben abhängig von ihrer Geschichte eine sich vergrössernde Priorität. Die höchste Priorität besitzt diejenige Hortgruppe, die zuletzt benutzt ist und/oder einen neuen Inhalt bekommen hat.

Wie bereits aus dem Beginn dieser Beschreibung hervorgeht, handelt es sich bei dieser Erfindung um eine Wortgruppenprioritätsanox-dnung, in der das erwähnte "am längsten nicht ,benutzt"-Kriterium in der Praxis verwendet wird. Die bekannten Lösungen für derartige Priorltätsanox-dnungen sind oft komplizierte kombinatorische logische Netzwerke, die die gewünschten Kodes, aus denen die erforderliche Ersetzung und Prioritätsanpassung der anderen Wox"tgruppen des Pufferspeichers abgeleitet werden, liefern. Sehr wichtig dabei ist die Durchlaufzeit, die ein derartiges Netzwerk erfordert, bevor das Zuordnen neuer Prioritäten ganz vollendet ist. Wenn dieser Durchlauf prozess zu zeitraubend ist, wird der Vorteil einer derartigen Puf f erspeichereinricht-ung wieder geringer·. Um diesem Nachteil zu begegnen, sind Vor¹-

7098U/09U

PIlX 8O6O 26.8.76

schlage gemacht worden, die einfachor-e Lösungen für die Prioritätsanordnung ergaben, wobei jedoch der Nachteil eingeführt wurde, dass nicht mehr· vollständig dem "am längsten nicht benutzt"-Kriterium entsprochen ist. Das bedeutet daher eine Verringerung der Wirksamkeit einer derartigen Speicheranlage mit einem Pufferspeicher.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu begegenen und somit eine Wortgruppenprioritätsanordnung anzugeben, die einfach ist und dennoch vollständig dem "am längsten nicht benutzt"-Kriterium entspricht. Hierzu ist die Vortgruppenprioritätsanordnung nach dex¹ Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass der Generator Px^ioritätskodes (m Bits) liefert, von denen eine erste Anzahl von (ic) Bits zum Identifizieren der Gruppe dient, die die niedrigste Priorität aller Gruppe hat, und von denen die weiteren Bits(m - k) zum Kodieren aller Prioritätskombinationen für die. Gruppen dienen, die nicht die niedrigste Priorität haben, wobei k <C m - k ist, dass eine Signalleitung, auf der signalisiert wird, dass in einer Wortgruppe gelesen oder geschrieben oder eine ¥ortgruppe ersetst ist, ein Register* zur Speicherung eines erzeugten Prioritätskodes (Initialkode), der zusammen mit'der erwähnten Signalisierung als Wählkode für einen ne\i zu

7098U/09U

PHN 8θόθ Q 26.8.7ο

erzeugenden Prioritätskode dient, und ein Dekoder vorhanden sind, der auf der Basis dex" ersten (k) Bits jedes neu erzeugten Prioritätskodes bestimmt, welche Wortgruppe die niedrigste Priorität hat. Hiermit ist zum einen ein einfacher Kode zum Bestimmen der Wortgruppe gegeben, die die niedrigste Priorität (im ίZusammenhang mit dem Ersetzen dieser Gruppe) hat. Dieser Kode hat eine MindestzahJ. von Bits (k <C m - k), so dass gewährleistet ist, dass auf möglichst schnelle Weise nach einer minimalen Dekodierung die Gruppe mit der niedrigsten Priox-ität bekannt ist. Zum anderen sind, namentlich für Systeme mit etwa dx-ei bis sechs Wortgruppen, die Mittel zum Kodieren aller Prioritätskombinationen

t
für die Gruppen, die nicht die niedrigste Priorität haben, auch im Umfang beschränkt, was ausser Raumersparnis zximal den Vorteil bietet, dass wenig Zeitverlust jedesmal beim erneuten Erzeugen dieser Kodes auftritt (siehe die weitere Beschreibung).

Böi einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Anordnung enthält der Generator zum Liefern des Prioritätskodes einem (möglicherweise neu einschreibbaren) Festwert speiche*¹. Eine weitere bevorzugte' Ausführungsform der ex"findungsgemässen Anordnung ist noch' dadurch gekennzeichnet, dass der Festwertspeicher primäre und sekundäre

7098U/09H

. PHN 8θ6θ 26.8.76

Wählmittel enthält, und dass ein erzeugter Prioi"itätskode eine primäre Wahl im Festwertspeicher und die Signalisierung des Lesens oder Schreibens in einer Wortgruppe oder des Ersatzes.s einer Wortgruppe im Speicher die sekundäre Auswahl im Festwertspeicher bestimmt.

In Rechnerkonfigurationen, in denen derartige Speichersysteme mit einem Hauptspeicher und einem Pufferspeicher benutzt werden, treten Situationen auf, in denen eine Wortgruppe des Pufferspeichers für ungültig erklärt werden muss, beispielsweise wenn ein Paritätsfehler entdeckt wird. Wenn in einem Komputersystßm mehrere Prozessoren verwendet werden und jeder Prozessor mit einem eigenen Pufferspeicher ausgerüstet ist, können auch Ungültigerklärungen auftreten. Ändert ein bestimmter Prozessor eine Wortgruppe im Hauptspeicher, die auch in einem Pufferspeicher eines anderen Prozessors vorhanden ist, muss diese Wortgruppe für ungültig erklärt werden.

Für die Erfindung ist es wesentlich, abgesehen vom Ursprung einer derartigen Ungultigex'klärung, zu untersuchen, wozu sich eine Ungültigerklärungssignalisierung verwenden lässt. Bisher wurde mit dieser Signalisierung nur ein spezielles Bit der Adresse der betreffenden Wortgruppen zugefügt, die in dem ziirn Pufferspeicher gehörenden Adrcssonspeicher

7098U/09U

PIIN 8θ6θ 10 26.8.76

vorhanden ist. Damit war es beim Adressenver"gleichon einer Adresse einer angeforderten Hortgruppe mit den im Adressenspeicher vorhandenen Adressen der im Pufferspeicher vorhandenen Wortgruppen erkennbar, dass eine bestimmte Wortgruppe ungültig war, und ein Zugriff zur betreffenden Adresse musste im Hauptspeicher selbst erfolgen. Mit dem erfindungsgemässen . Aufbau der ¥ortgruppenprioritätsanordnung ist es auf einfache Welse möglich, noch auf eine andere Weise diese Ungültigkeitssignalisierung zu benutzen. Hierzu ist die erfindungsgemässe Wortgruppenprioritätsanordnung dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Signalleitung signalisiert, dass eine Wortgruppe für ungültig erklärt ist, wobei der Generator Prioritätskodes nach dem definierten Kodex· erzeugt, in denen die für ungültig erklärte Wortgruppe die niedrigste Priorität bekommt und alle Gruppen mit einer niedrigeren Priorität als diese Gruppe um einen Schritt in der Priorität erhöht werden," wobei ein im Register gespeicherter Prioritätskode (Initialkode) zusammen mit der Signalisierung der Ungültigkeitserklärung als Wählkode für den vom Generator¹ zu erzeugen Prioritätskode dient. Hiermit ist erreicht, dass eine Vortgmippe, die dennoch ungültig ist,, als erste an der Reihe kommt, für¹ eine andere Wortgrupijo den Platz zu räumen, denn diese Wort —

7 0 9 8 14/09 H

PHN 806O

gruppe hat die niedrigste Priorität bekommen. Sofort daran anschliessend ist es in der erfindungsgeinässen Anordnung weiter möglich, dass auch die Signalisierung des Ungültigerklärens einer Wortgruppe die sekundäre Wahl im Festwertspeicher bestimmt.

Schliesslicli ist es im Zusammenhang mit den Hai-dware-Kosten (Dekoder) vorteilhaft, dass die Mittel des Generators zur Lieferung der Prioritätskodes für das Aufheben der Kodes zum Angeben der Gruppe, die die niedrigste Priox^ität aller Gruppen hat, mit einer MindestanzahJL von Bits sorgen.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Figuren näher erläutert, ohne dass dies eine Beschränkung des Umgangs der Erfindung bedeutet. Es zeigen

Fig. 1 ein Speichersystem, in dem die Wortgruppenprioritätsanordnung anwendbar ist,

Fig. 2 eine Tabelle mit einer Anzahl von Kodes, die die niedrigsten Prioritäten angeben,

Fig.. 3 eine Tabelle mit den Ziffernkodes der Prioritäten fiix¹ η = 3 Wortgruppen ₉

Fig. h eine Tabelle mit den Binärkodes der Prioritäten für η = 3 Wörtgruppen,

Fig. 5 eine Wor'tgruppenprioritätsanordrmrig nach der Erfindung- für η = 3»

Fig. 6 'eine Tabelle der Prioritätsreihenfolgen für η = h,

7098U/09U

PIiN 80 6 26.8.76

Fig. 7 ©ine Tabelle mit den Ziffernkodes der Prioritäten für η = k,

Fig. 8 eine Tabelle mit den Binärkodes der Prioritäten für η = h,

Fig. 9 die Schaltformen für ein kombinatorisches logisches Netzwerk für das Beispiel von η = k XiTortgruppen,

Fig. 10 und 11 ein kombinatorisches Netzwerk , ausgehend von den Schaltformeln nach Fig. 9·

Fig. 1 zeigt ein Speichersystem, in dem die Wortgruppenprioritätsanordnung QS benutzt werden kann. Diese Fig. 1 dient hier dazu, die "Umgebung" der Anordnung QS zu zeigen, mit der der Zweck und die Wirkungsweise der Anor-dnung _%QS einfacher erläuterbar ist. Das Speichersystem nach Fig. 1 ist ein an sich bekanntes System, siehe beispielsweise die niederländische Patentanmeldung 73175^5· MS ist der Hauptspeicher mit der Auswahleinheit SE, mit der beim Anbieten eine.r Adresse Adr, die aus. einem Prozessor PS (nicht weiter angegeben) in einem Adressenregister AR vorhanden ist, eine Wortgruppe WG im Hauptspeicher MS wählbar ist. Auf der Leitung R/W wird angegeben, ob gelesen oder eingeschrieben werden soll. Das Schreiben/Lesen einer Wortgruppe WG erfolgt über das Eingangs/Ausgangsregister MSR, von wo die Wortgrujrpe insbeaonderc auf den Prozessor übertragbar

709814/09U

■ PHN 8θ6θ - 26.8.76

ist. BS ist der Pufferspeicher, der in diesem Beispiel vier Wortgruppen WGA, WGB, WGC und WGD enthalten kann. Das Eingangs/Ausgangsregister von BS ist mit BSR bezeichnet. Weiter sind ein Adressenspeicher AS und eine Vergleichsanordnung V vorgesehen. Eine weitere Möglichkeit ist, dass der Adressenspeicher ein Assoziativspeicher ist, bei dem die Vergleichsanordnung

V entfällt. Der Adressenspeicher kann so viele Adressen enthalten wie BS Wortgruppen augnehmen kann. Die Stellen der Adressen sind mit den Adressenstellen aA, aB, . aC und aD bezeichnet. In der Vergleichsano'rdnung

V wird eine im Register AR angebotene Adresse Adr mit den im Adressenspeicher AS stehenden Adressen verglichen. Dies kann für alle Adressen gleichzeitig (assoziativ) oder eins nach dem anderen erfolgen. Besteht Gleichheit mit einer der Adressen, so wird über eines der ODER-Gatter gO, g1, g2, g3 eine betreffende Leitung 10, 11, 12 oder 13 erregt, und damit erfolgt die Wahl der zu dieser Adresse gehörende Wortgruppe im Pufferspeicher BS. Auch hierbei wird auf der Leitung R/W angegeben, ob gelesen oder geschrieben werden soll. Der Inhalt diesel" Wortgruppe kann dabei über das Register BSR auf den Prozessor P übertragen werden (Leseoperation). Beim Schreiben wird der Inhalt von BSR in die gewählte Wortgruppe geschrieben (Schreiboperation). Mit diesen Opera-

7098U/09H

PHN 806O 26.8.?'6

tionen erfolgt also ein Aktualisieren im Pufferspeicher, Daneben kann, wie zu Beginn der Beschreibung bereits erwähnt wurde, auch eine Ungültigerklärung einer Wortgruppe im Pufferspeicher erfolgen. In einem derartigen Fall wird eine Adresse Adr von einer Ungültigsignalisierung auf der Signalleitung I begleitet.

Jetzt wird, auch die Wortgruppenprioritätsanordnung QvS mit einbezogen: in einem Register CB von QS steht ein Prioritätskode, der angibt, wie sich die Prioritäten der* Wortgruppen aufgrund der obenerwähnten Vorgänge im System verhalten. Er ist der Initialkode, der auf der Leitung (in der Praxis Leitungsbündel) Ii dem Kode^enerator G der Anordnung QS zugeführt wird. G hat weiter Eingänge A, B, C und D, die über die Leitungen I¹O, I¹I₁ 1'2 und 1'3 mit den Leitungen 10, 11, 12 und 13 verbunden sind. Ist in einer ausgewählten Wortgruppe (ausgehend von einer Adresse Adr) von BS gelesen oder geschrieben (R/W) worden, wird dies an einen mit U (Aktualisierung = update) Eingang des Kodegenerators G weitergeleitet. Ausgehend vom vorhandenen Initialkode erzeugt G jetzt auf der Basis von Signalen an einem der Eingänge A, B, C oder D und am Eingang U einen neuen Kode, der die neue Situation angibt. In diesem Fall, in dem nach dom Prinzip der¹ Erfindung das "am

709814/09U

PHN 8θ6θ

26.8.76

längsten nicht benutzf-Kriterium angewandt wird, bedeutet dies, dass die Gruppe, die einen neuen Inhalt bekommt, die höchste Priorität bekommt, und dass alle Gruppen mit einer höheren Priorität als diese Gruppe um einen Schritt in der Priorität herabgesetzt werden. Wird jedoch eine Wortgruppe des Pufferspeichers für ungültig erklärt, so ist der betreffende Eingang A, B, C oder D von G auf der Leitung I¹O, IM, 1'2 oder 1'4 erregt, und ebenfalls wird auf der leitung I diese Tatsache zum Eingang I von G gemeldet. Mit diesen vorhandenen Signalen wird, ausgehend von einem im Register CB vorhandenen Initialkode, von G ein neuer Kode erzeugt, der diese neue Situation angibt. In diesem Fall bedeutet es, dass, wie oben insbesondere betont wurde, die Gruppe, die für ungültig erklärt wird, die niedrigste Priorität bekommt (und also als erste ersetzt werden darf) und dass alle Gruppen mit einer zunächst niedrigeren Priorität als diese Gruppe um einen Schritt in der Priorität erhöht werden.

Wenn eine Wortgruppe VG mit der Adresse Adr nicht im Pufferspeicher BS vorhande ist, tritt für diese Adresse Adr keine Gleichheit in der Anordnung V auf. Dies wird .auf der Leitung lh signalisiert, und die Wortgruppe wird im Speicher MS gewählt, über das Register MSR kann jetzt gelesen oder geschrieben

7098H/09H ·

PHN 8o6o

26.8.76

werden. In dieser Situation geschieht weiter folgendes: der Inhalt dieser ¥ortgruppe wird auch "dem Register BSR zugeführt, denn auf der Basis dieses Speichersystemprinzips wird die zuletzt benutzte ¥ortgruppe direkt in den Pufferspeicher BS aufgenommen .

Für eine Aufnahme in BS wird normalerweise eine andere Fortgruppe verschwinden müssen. Das "am längsten nichi benutzt"-Kriterium bestimmt hier, dass beim Ersetzen einer Fortgruppe diese Fortgruppe im Pufferspeicher an der Stelle der Fortgruppe kommt, die die niedrigste Priorität hatte. Durch diesen Ersatz tritt also gleichfalls eine Aktualisierung des Inhalts des Pufferspeichers vauf. In der neuen Situation hat diese Fortgruppe mit der neuen Information die höchste Priorität und alle Gruppen, die eine höhere Priorität als diese Gruppe hatten, werden um einen Schritt in der Priorität herabgesetzt. In der Anordnung nach Fig. 1 ist zu diesem Zweck an der linken Seite des Registers CB ein Dekoder CD verbunden, der aus dem Prioritätskode herleitet, welche der vier Gx-uppen A, B, C oder D die niedrigste Priorität hat. Zusammen mit dem Signal auf der Leitung 14 (siehe oben) öffnet damit eines der UND-Gatter el, e2, e3 oder e4. Hiermit wird über eines der ODER-Gatter gO, g1, g2 oder g3 und weiter über

7098U/09U

PIIN 806O 26.8.76

eine der Leitungen 10, 11, 12 bzw. 13 dafür gesorgt, dass der Inhalt von BSR an die richtige Stelle in BS kommt. Aus einem der erwähnten Gatter eO, el, e2 oder e3 wird dabei auch dafür gesorgt, dass die einschlägige Adresse Adr über die Vergleichsanordnung oder direkt aus dem Register AR (gestrichelte Linie) in AS kommt. Der Prioritätskode wird schliesslich auch dieser neuen Situation durch die ¥ortgruppenprioritätsanordnung QS angepasst. Der Kodegenerator G erzeugt, ausgehend vom früheren Kode in CB, zusammen mit dem Signal auf der betreffenden Leitung 10, 11, 12 oder 13 und das Aktualisierungssignal auf der Leitung R/W einen neuen Prioritätskode. Dieser letzte Fall ist also hinsichtlich des Erzeugens des neuen

»
Prioritätskodes mit dem früher beschriebenen Fall des Lesens/Schreibens in einer Wortgruppe von BS vergleichbar, ohne dass ein erwähnter Ersatz auftritt.

Aus dem Obigen wird jetzt klar sein, wie wichtig es ist, schnell einen neuen Prioritätskode erzeugen zu können, denn es kann nicht weitergearbeitet werden, bevor im Register CB ein neuer Kode vorhanden ist. Ausserdem muss dieser Kode hinsichtlich des in CD zu dekodierenden Teils auch möglichst einfach sein. Denn es ist von Vorteil, möglichst rasch (beispielsweise nach einem einzigen Logikpegel)

7098U/-09H

■ PHN 8θ6θ j^ 26.8.76

zu wissen, welche Wortgruppe die niedrigste Priorität hat (im Zusammenhang mit dem Ersetzen).

Nachstehend wird die Wortgruppenprioritätsanordnung QS näher erläutert. Der Ausgangspunkt für diese Anordnung ist das Erzeugen der Prioritätskodes, die m Bits derart besitzen, dass die ersten k Bits jedes Kodes zum Identifizieren der Gruppe dienen, die die niedrigste Priorität P . aller Gruppen

mm ·

η hat. Dies ist wesentlich, um die Dekodierung möglichst einfach zu halten, und es ist also fast unmittelbar bekannt, welche Wortgruppe ausgewählt ist, ihre alte Information durch neue Information zu ersetzen. Ist die Rede von η = 3 Wortgruppen, für die die Prioritätskodes geliefert werden müssen, so wer-•den k = 2 Bits benötigt, um direkt angeben zu können, welche Gruppe der drei Gruppen A, B oder C die niedrigste Priorität P . hat. Hierbei gibt es einen

mxn.

Kode, der als "nichtverwendbar" (x)übrigbleibt (siehe Fig.2). Gibt es η = 4 Wortgruppen, so ist ebenfalls k = 2 Bits, um direkt angeben zu können, welche der vier Gruppen A, B, C oder D d±e niedrigste Priorität P . hat (siehe Fig. Z). Evenfalls

mxn. ^v & /

ist für η = 5 Gruppen A, B,... E k = 3 Bits und für η = 6 Gruppen ebenfalls k = 3 Bits. Diese P .

^L* mxn.

Kodes sind ebenfalls in Fig. 2 dargestellt. Die restlichen Bits m - k der Prioritäts-

7098H/09U

*PHN 8θ6θ 26.8.76

kodes dienen zum Kodieren aller¹ Prioritätskombinationen für alle diejenigen Gruppen, die nicht die niedrigste Priorität besitzen. BeLn = 3 sind es (3 - 1) ! = 2 Kombinationen, so dass mit m — k = 1 Bit ausgekommen werden kann. (Hier ist also insgesamt m = 3) · Wenn für η = 3 die Prioritäten Pr fallend mit O, 1 und 2 numeriert sind, ist die niedrigste Priorität

P . ,jgleich 2, Die übrigen Kombinationen für die mm. - °

Wortgruppen mit anderen als der niedrigsten Priorität sind dabei 0,1 und 1,0. Die erste Kombination (O,1) kann mit einem Bit = 0 und die zweite Kombination mit dem gleichen Bit = 1 bezeichnet werden. Mit diesen Ausgangspunkten lässt sich für η = 3 eine Tabelle gemäss Fig. 3 zusammensetzen. In der linken Spalte sind die Initialsituationen (Anfangssituation), die vorhanden sein können, vermerkt: in einer Spalte sind von links nach rechts die Prioritäten der Gruppen A, B bzw. C wiedergegeben. Die nächsten drei Spalten, die unter der Überschrift U stehen, geben unter A, B und C an, welche Prioritäten (numeriert) für die betreffenden Gruppen A, B bzw. C entstehen, wenn die Wortgruppe A, B bzw. C gelesen.oder mit neuer Information versehen wird, also für. die ein R/W-Signal, also ein Signal am Eingang U von G, erscheint (vgl. Fig. 1). Aus der Tabelle ist ersichtlich, dass alle Bedingungen

7098U/09H

PHN 806o

26.8.76

für die Prioritäten erfüllt werden: die Gruppe, in der gelesen oder geschrieben ist, bekommt die höchste Priorität (θ). Auch der Ersatz des Inhalts einer Wortgruppe mit niedrigster Priorität durch einen neuen Inhalt (beim übertragen einer neuen Wortgruppe aus dem Speicher auf den Pufferspeicher (siehe oben)) ist in diesen mit U angegebenen Spalten ersichtlich: beispielsweise in der 1. Zeile der Ersatz des Inhalts der Wortgruppe C, die (linke Spalte) die niedrigste Priorität hat und dann die höchste Priorität (vierte Spalte von links) bekommt, kann auf diese Weise Zustandekommen. Und so weiter: 2. Zeile Ersatz des Inhalts der Wortgruppe B.... In den drei rechten, mit I angegebenen Spalten sind die Prioritäten an-

gegeben, die entstehen, wenn der Inhalt der Wortgruppe A, B bzw. C für ungültig erklärt wird, wobei von der Situation ausgegangen wird, die in der meist linken Spalte angegeben ist.

Die binäre Darstellung des" Inhalts der Tabelle nach Fig. 3 ist auf der Basis der oben beschriebenen Kodierung in der Tabelle der Fig. h angegeben.

In Fig. 5 ist ein Beispiel der Mittel dargestellt, aus denen die Wortgruppenprioritätsanordnung bestehen kann. Dieses Beispiel bezieht sich auf den Fall, dass es η = 3 Wortgruppen gibt. Die Ein-

7098U/09U

PHN 8θ6θ 26.8.76

und Ausgänge der ¥ortgruppenprioritätsanordnung können in Fig. 1 wiedergefunden werden, sei es, dass in Fig. 1 mit 4(A, B, C und D) und in Fig. 5 mit 3 Gruppen (A, B und C) gearbeitet wird. Der früher erwähnte Prioritätskodegenerator G (siehe Fig. 1) besteht nach dieser Ausführung in Fig. 5 aus einem (möglicherweise löschbaren und neu einschreibbaren) Festwertspeicher ROM, der zum Adressieren im Speicher eine primäre Wählanordnung S hat, der Adressenkode, hier in Form von Prioritätskodes, angeboten werden. Diese Kodes sind die Initiallcodes, die als Ausgangspositionskodes, im Register CB vorhanden sein können. Die Kopplung zwischen Fig. h und Fig. 5 ist damit klar: die linke Spalte der F.ig. 4 zeigt die Initial-

ι
•kodes, die in CB stehen können. Zu jedem dieser Kodes ist ein ROM-Wort (in diesem Falle sind es sechs) wählbar. Der Inhalt eines derartigen Wortes entspricht dem Kode, der auf der gleichen Zeile hinter dem betreffenden Initialkode der Fig. h steht. Welcher Kode jetzt als neuer Kode für eine neue Ausgangsposition im Register CB kommt (sekundäre Wahl), wird dadurch bestimmt, was an anderer Stelle im System vorgeht: wird in einer der Gruppen gelesen oder geschrieben, oder wird eine Gruppe ersetzt, so gibt es eine Signalisierung an den Eingängen A., B oder C und U; wird eine der Gruppen für ungültig

7098U/09U

PHN 806O 26.8.76

erklärt, so gibt es eine Signalisierung an den Eingängen A, B oder C und I. Mit einem derartigen Signal an einem der erwähnten Eingänge wird der betreffende Kode aus dem Wort selektiert, das im Speicher" ROM selbst vom Initialkode ausgewählt ist. Diese zweite Wahl erfolgt hier mit den UND-Gattern El, E2...E6. Welche Kodes in allen möglichen Fällen über die Leitungen L(3 Bits wie. in der Figur mit (3) angegeben) in CB angeordnet werden, ist direkt aus der Tabelle nach Fig. h ersichtlich. Die Dekodierung zum Feststellen, welche der Gruppen die niedrigste Priorität hat, erfolgt auf der Basis des obenbeschriebenen durch einfaches Dekodieren der ersten zwei Bits jedes Prioritätskodes in CD. Der Dekoder CD besteht

»
in diesem Beispiel aus drei UND-Gattern DE1, DE2 und DE3, denen die ersten zwei Bits selbst oder ihre Invertierungen (mit einem Punkt am Eingang angegeben) angeboten werden. Für die Gruppe, die auf Basis der Kodes in der Spalte η = 3 nach Fig. 2 die niedrigste Priorität hat, erscheint ein Signal am Ausgang von DE1 (für Gruppe A), DE2 (für Gruppe B) und DE3 (für Gruppe C). Diese Ausgänge sind für die weitere Verarbeitung dieses Signals mit den UND-Gattern el, e2 bzw. e3 (wie in Fig. 1 angegeben) verbunden.

Aus obiger Beschreibung geht also hervor, dass auf sehr einfache Weise die Priorität der Wort-

7098U/09H

PHN 8θ6θ 26.8.76

gruppen aktualisiert wird. Die Dekodierung der Gruppe mit niedrigster Priorität erfolgt über nur einen logischen Pegel (Gatter DE1, DE2 oder DE3). Das Erzeugen eines neuen Kodes nach, jeder Änderung des Zustandes im System ist eindeutig durch den Inhalt de,s Speichers ROM bestimmt_o

Es sei bemerkt, dass selbstverständlich auch A, B, C (und nach Fig.' 1 auch D) als primäre Wahl zusammen mit den Initialkodes angeboten werden können, wenn nur eine betreffende Kodierung vorgesehen ist. Damit entfällt die erwähnte sekundäre Wahl, hinsichtlich der Geschwindigkeit wird jedoch die erwähnte Kombination der primären und sekundären Wahl bevorzugt. Gibt es η = h Gruppen, so werden ebenfalls k = 2 Bits für die Feststellung der Wortgruppen mit der niedrigsten Priorität benötigt (siehe Fig. 2 für η = 4). TJm alle Prioritätskombinationen für alle diejenigen Gruppen, die nicht die niedrigste Priorität haben, angeben zu können, werden noch m - k = 3 Bits benötigt, denn es sind (4 - 1) J =6 erwähnte Kombinationen möglich. In diesem m - k = Bits kann die Reihenfolge der Priorität 0,1 und 2,· wie aus dem Beispiel der Tabelle nach Fig. 6 ersichtlich ist, gespeichert werden. Hierbei sind die Kodes 000 und 111 nicht verwendet (κ). Die linke Spalte gibt die möglichen Prioritätsreihenfolgen

7098H/09H

*PHN 8θ6θ 26.8.76

PV und die rechte Spalte den Bitkode BC an. Die niedrigste Priorität (die Zahl 3) ist, wie gesagt, bereits in Fig. 2 unter η = h angegeben. Mit diesen Daten lässt sich jetzt ohne grosse Mühe die vollständige Tabelle aller möglichen Fällen, die sich ergeben können, zusammenstellen. In Fig. 7 ist zunächst die Tabelle dargestellt, die alle mit den Prioritätsziffern O, 1, 2 und 3 angegebenen Möglichkeiten noch einmal darstellt. Nach ihrer Zusammensetzung entspricht diese Tabelle vollständig der Tabelle nach Fig. 3· Anschliessend ist in Fig. 8 die vollständige Tabelle für die betreffenden Binärkodes gegeben. Diese Tabelle ist also eine Zusammensetzung der Kodes nach Fig. 2 ^(Spalte η = 4), Fig. 6 und Fig. 7. In Fig. 8 ist die linke Spalte wieder mit den Initial-* kodes versehen, von denen die betreffenden Bits mit den Buchstaben P, Q, R, S bzw. T bezeichnet sind. Die zu erzeugenden Kodes sind in den weiteren Spalten angegeben. Die Bits dieser Kodes sind mit den Buchstaben K, L, M, N und φ bezeichnet.

Diese Tabelle nach Fig. 8 kann, abgesehen von der ganz linken Spalte, wie es auch für die Tabelle nach Fig. h beschrieben ist, als Inhalt eines Festwertspeichers ROM nach Fig. 5 dienen. Die Kodes der ganz linken Spalte dienen als Adressenkodes für diesen ROM. Die Verwendung ist weiter auf

7098H/09H

PHN 806O 26.8.76

identische Weise wie beschrieben für das Beispiel
nach Fig. 5> das nur um einen Eingang D und einige
UND-Gatter E (für die Kombination des Eingangs D mit U bzw. i) und ein UND-Gatter ek, das dem CD zugefügt wird, erweitert werden muss. Vergleiche weiter Fig.
1, denn darin ist das Beispiel für η = h Wortgruppen in kompletten Speichersystem dargestellt.

Die Verwendung eines (möglicherweise neu
einschreibbaren) Festwertspeichers ROM ist nicht die einzig mögliche Lösung, alle erwähnten Kodes erzeugen zu können. Ausgehend von einer Tabelle, wie namentlich in Fig. k oder Fig. 8 angegeben ist, ist es weiter möglich, eine kombinatorische logische Schaltung aufzubauen, die die gleiche Funktion hat. Dies kann
auf an sich bekannte Weise mit Hilfe der sogenannten Karnaugh-Diagramme erfolgen, mit denen die Schaltformeln gefunden werden können. Vollständigheitshalber sind die auf diese Weise zu erhaltenden Gleichungen für η = h in .Fig. 9 gegeben. Hier müssen noch Verbesserungen vorgenommen werden: der m = 5-Bit-Kode gibt grundsätzlich 2 = 32 Kombinationen, von denen nur
h 2 = Zh benutzt werden dürfen. Es gibt also 8 nicht verwendete Kombinationen. Es sind in diesem Falle
die auf 000 und 111· endenden Korabinationen. Siehe dafür die Tabelle nach Fig. 6, denn darin fehlen diese Kombinationen. Durch eine Störung beim Lesen oder

7098U/09U

PHN 8000 26.8.76

beim Schreiben könnte eine derartige Kombination auftreten. Mit einei- Änderung in den aus den Karnaugh-Diagrammen erhaltenen Gleichungen kann erreicht werden, dass diese nicht-verwendeten Kombinationen, wenn sie entstehen, bei einer folgenden Adresse sofort wieder verschwinden. Diese Verbesserung betrifft: für· Bit M muss der Teil (P.Q + P.R) werden (P.Q + P.S.T + P.R.T-+ P.R.S") und für Bit N muss der Teil (P.Q + P.S) werden: (P.Q + P.S.T + P.R.S + R.s".t) . Die logische Schaltung ist in Fig. 10 und Fig. 11 dargestellt. Im Priorxtätskoderegxster CB (siehe Fig. 1) steht ein Initialkode (Bits, P, Q, R₉ S und T), der sowohl direkt als auch invertiert P, Q, R, S und T der logischei Schaltung Fig. 10 und Fig. Ή angeboten wird. Weitere

t
-Eingänge sind die U- (Aktualisierung) und I- (ungültig = invalid) Eingänge und die A-, B-, C- und D-Eingänge, an denen angegeben wird, um welche der Gruppen A, B, C oder D es sich handelt, siehe Fig. 1 die Eingänge des Generators G. Mit den Dreiecksymbolen, an deren Ausgang ein /Zeichen steht, sind NICHT-UND-Gatter (NAND) bezeichnet. Die numerierten Ein— und Ausgänge dienen nur zur Bezeichnung der Verbindungen, die in der logischen Schaltung selbst vorhanden sind. Das Ergebnis der" Behandlung eines gegebenen Eingangskodes (Initialkode) P, Q, R, S, T zusammen mit den Signaldaten U, I und A, B, C und D, das diese Schaltung

7098U/09U

PHN 8θ6θ 26.8.76

erzeugt, erscheint in Form eines neuen Kodes K, L, M, N, 0 an dessen Ausgängen (Fig. 11).

Wenn von η = 5 "Wortgruppen die Rede ist, werden k = 3 bits benötigt, um die Gruppe mit niedrigster Priorität direkt aus den ersten (3) Bits eines betreffenden Kodes detektieren zu können (siehe Fig. 2 Spalte η = 5)· Um für die restlichen Gruppen (5 - 1 = 4). alle Prioritätskombinationen h I = Zh angeben zu können, weden weitere 5 Bits benötigt, also m ~ k = 5 Bits. Alle möglichen Kombinationen sind in diesem Fall 5 1= 120 insgesamt. Die Anzahl von Ini~fcialkodes ist also auch 120. Bei η =5 Gruppen gibt es fünf Aktualisierungssituationen TJ in Verbindung mit A, B, C> D bzw. F und ebenfalls

*
fünf Ungültigsituationen I in Verbindung mit A, B, C, D bzw. F. Insgesamt gibt es also 10 Gruppen von 8—Bit-rKodes für 120 verschiedene Situationen. Hiermit könnte wiederum eine Tabelle, der nach Fig. h und Fig. 8 vergleichbar, zusammengesetzt werden. Bei der Verwendung eines ROM-Speichers als Generator G der Kodes wird eine Kapazität von 120 Wörtern (initialkode-Eingänge) mit 8 χ 10 = 80 Bits benötigt. Ein derartiger ROM-Speicher lässt sich einfach aus bestehenden IC-ROM-Speichern zusammenstellen. Ebenso kann ein Aufbau für η = 6 Wortgruppen ausge-

7098U/09U

PHN 8θ6θ 26.S.76

arbeitet werden usw. Es wird, jedoch klar sein, dass hinsichtlich der sich vergrössernden Anzahl mögliche Kombinationen einer praktischen Realisierbarkeit . Grenzen gesetzt sind.

70981 4/09H

Leerseite

Claims

PHN 806o 26.8.76

PATENTANSPRÜCHE:

ι 1 ) Wortgruppenprioritätsanordnung zum Zuordnen von Prioritäten zu Wortgruppen in einem Speicher auf Basis des "am längsten nicht benutzt"-Kriteriums, wobei .beim Lesen oder Schreiben in einer Wortgruppe bzw. beim Ersetzen einer Wortgruppe mit der niedrigsten Priorität diese Wortgruppe die höchste Priorität bekommt und alle Wortgruppen mit einer höheren Priorität als diese Wortgruppe um einen Schritt in der Priorität herabgesetzt werden, mit einem Kodegenerator, der bei jedem Vorgang im Speicher die betreffenden, zu den Wortgruppen gehörenden Prioritätskodes erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator Prioritätskodes (m Bits) liefert, von ,denen eine erste Anzahl von (k) Bits zum Identifizieren der Gruppe dient, die die niedrigste Priorität aller Gruppen hat, und von denen die weiteren Bits (m - k) zum Kodieren aller Prioritätskombinationen für die Gruppen dienen, die nicht die niedrigste Priorität haben, wobei k < m - k ist, dass eine Signalleitung, auf der signalisiert wird, dass in einer Wortgruppe gelesen oder geschrieben oder dass eine Wortgruppe ersetzt ist, ein Register zur Speicherung eines erzeugten Prioritätskodes (Initialkode), der zusammen mit der erwähnten Signalisierung als Wählkode für einen neu zu erzeugenden Prioritätskode dient, und ein Dekoder

709814/09U

264Ü3S7

PHN 8θ6θ 26.8.76

vorhanden sind, der auf der Basis der ersten (k) Bits jedes neu erzeugten Prioritätskodes bestimmt, welche Wortgruppe die niedrigste Priorität hat.
2. ¥ortgruppenprioritätsanordnung nach Anspruch

1, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator zum Liefern der Prioritätskodes einen (möglicherweise neu einschreibbaren) Festwertspeicher enthält.
3. Wortgruppenprioritätsanordnung nach Anspruch

2, dadurch gekennzeichnet, dass der Festwertspeicher primäre und sekundäre Wählmittel enthält, und dass ein erzeugter Prioritätskode eine primäre Wahl im Festwertspeicher und die Signalisierung des Lesens oder Schreibens in einer Wortgruppe oder des Er'satzes einer Wortgruppe im Speicher die sekundäre Wahl

»
im Festwertspeicher bestimmt.
4. Wortgruppenprioritätsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Signalleitung signalisiert, dass eine Wortgruppe für ungültig erklärt ist, wobei der Generator Prioritätskodes nach dem definierten Kode erzeugt, in denen die für ungültig erklärte Wortgruppe die niedrigste Priorität bekommt und alle Gruppen mit einer niedrigeren Priorität als diese Gruppe um einen Schritt in der Priorität erhöht werden, wobei ein im Register gespeicherter Prioritätskode (Initialkode) zusammen mit der Signalisierung der Ungültigerklärung

7098H/09U

PHN 8θ6θ 26.8.76

als Wälilkode für den vom Generator zu erzeugenden Prioritätskode dient.
5. "Wortgruppenprioritätsanordnung nach Anspruch 2, 3 und h_s dadurch gekennzeichnet, dass auch die Signalisierung des Ungültlgerklarena einer Wortgruppe die sekundäre Wahl im Festwertspeicher bestimmt.
6. Wortgruppenprioritätsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel des Generators zur Lieferung der Prioritätskodes für das Aufheben der Kodes zum Angeben der Gruppe, die die niedrigste Priorität aller Gruppen hat, mit einer Mindestanzahl von Bits sorgen.

7098U/09U