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Speicherschutzsystem
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Schutzsystem zur Verhinderung
von Datenverlust in Speichern mit wahlfreiem Zugriff auf Grund eines Strahlungsimpulses
bei einem Kernstrahlungsvorgang oder dergleichen, wobei der Speicher eine Vielzahl
einzelner Speicherelemente und zugeordnete Selektions- sowie Auslese- und Einleseschaltungen
aufweist.
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Speicher mit direktem bzw. wahlfreiem Zugriff, welche wesentliche
Daten auch nach der Eimrirkung von nuklearer Strahlung während des Einlesens oder
Bückspeicherns von Daten behalten müssen, können dadurch gegen Strahlungsauswirkungen
immun gemacht werden, daß man geringe Datenmengen doppelt oder dreifach redundant
im Speicher speichert. Dadurch ist die Möglichkeit eröffnet, den Verlust eines einzelnen
Datenwortes durch Zurückgreifen auf andere, fehlerfreie Kopien des beeinträchtigten
Datenwortes zu beheben. Praktische Grenzen der Größe eines Speichers machen es Jedoch
unmöglich, den gesamten Speicherinhalt doppelt oder dreifach redundant zu. speichern.
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Datenverlust kann in einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff ohne redundante
Speicherung bezüglich der Festdaten, also der unveränderlichen Daten, durch die
Verwendung eines nicht löschenden, also zerstörungsfrei auslesbaren Schichtdrahtspeichers
(plated wire memory) verhütet werden. Wenn eine geeignete Umgehungsschaltung zum
Schutz der im Schichtdrahtspeicher gespeicherten, nicht adressierten Datenworte
vorgesehen wird, dann ist der Schichtdrahtspeicher vor den Wirkungen nuklearer Strahlung
wegen der besagten, zerstörungsfreien Auslesbarkeit insoweit sicher, als die Festdaten
betroffen sind. Beim normalen Betrieb werden die Festdaten aus dem Speicher nur
ausgelesen, und zwar zerstörungsfrei, so daß jedes während eines Kernstrahlungsvorganges
ausgelesene Datenwort vom Speicher selbst wieder regeneriert werden kann.
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Jedoch ergeben sich auch beim Schichtdrahtspeicher Schwierigkeiten
dann, wenn er zur Speicherung veränderlicher Daten verwendet wird, weil er bezüglich
des Einlesens eines Datenwortes verletzlich ist.
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Der Schichtdrahtspeicher ist also gegenüber den Wirkungen einer nuklearen
Strahlung nicht immun, welche dann auftritt, wenn gerade ein veränderliches Datenwort
auf den letzten Stand gebracht wird. Ein solches Datenwort kann beim Einlesen in
den Schichtdrahtspeicher während eines Kernstrahlungsfäiles verlorengehen. Der Schichtdrahtspeicher
ist daher ohne weiteren Schutz für die Speicherung veränderlicher Daten nicht geeignet.
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Darüber hinaus ist zu berücksichtigen, daß der nicht löschende, zerstörungsfrei
auslesbare Schichtdrahtspeicher teurer als der Magnetkernspeicher mit Zerstörung
der gespeicherten Daten beim Auslesen ist, und daß sich im Hinblick auf die Kosten
beträchtliche Schwierigkeiten ergeben, wenn der nichtlöschende, zerstörungsfrei
auslesbare Schichtdrahtspeicher
für die Speicherung fester Daten
verwendet wird.
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Die Möglichkeit der Verwendung des weniger teuren Magnetkernspeichers
mit Zerstörung der gespeicherten Daten beim Auslesen für die Speicherung fester
Daten ist jedoch auch nicht problemlos, weil der flagnetkernspeicher durch die Wirkungen
nuklearer Strahlung beeinflußt wird, und zwar sowohl beim Einlesen von Datenworten
in den Magnetkernspeicher, als auch beim Auslesen von Datenworten aus dem Magnetkernspeicher,
da auf Grund der Zerstörung der gespeicherten Daten beim Auslesen die jeweils ausgelesenen
Daten wieder in den Magnetkernspeicher rückgespeichert werden müssen. Der Nagnetkernspeicher
ist also sowohl beim Auslesen als auch beim Einlasen von Daten gegenüber Strahlungseinwirkungen
verletzlich. Ein redundantes Speichern des gesamten Inhaltes eines Magnetkernspeichers
mit Zerstörung der gespeicherten Daten beim Auslesen ist gleichfalls praktisch nicht
durchführbar.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Speicher mit direktem bzw.
wahlfreiem Zugriff, insbesondere Magnetkernspeicher mit Zerstörung der gespeicherten
Daten beim Auslesen und nicht löschende, zerstörungsfrei auslesbare Schichtdrahtspeicher,
vor Datenverlust bei Einwirkung nuklearer Strahlung oder anderer beeinträchtigender
Strahlung zu schützen, und zwar auf möglichst einfache und wirtschaftliche Weise.
Diese Aufgabe ist durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen
Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den restlichen
Ansprüchen gekennzeichnet.
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Das Grundproblem, einen Magnetspeicher mit direktem bzw. wahlfreiem
Zugriff immun gegen die Wirkungen von Kernstrahlung
oder dergleichen
zu machen, ist bei einem Magnetkernspeicher und bei einem Schichtdrahtspeicher ähnlich,
und zwar in erster Linie deswegen, weil es während eines Einlese- bzw. Rückspeicherzyklus
sehr schwierig ist, die Ströme in Jedem der beiden Speicher mit derjenigen Genauigkeit
zu steuern, welche erforderlich ist, um einen korrekten Einlese- bzw. Riickspechervorgang
sicherzustellen. Der wichtigste Unterschied zwischen dem flagnetkernspeicher einerseits
und dem Schichtdrahtspeicher andererseits beruht auf der Tatsache, daß beim Magnetkernspeicher
während eines Auslesezyklus ein Auslese/Riickspeichervorgang ablaufen muß, so daß
das jeweilige Speicherelement auch während des Auslese zyklus gegenüber den Wirkungen
nuklearer Strahlung empfindlich ist, was beim Schichtdrahtspeicher nicht der Fall
ist.
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Das erfindungsgemäße Schutz system gewährleistet einen sicheren Schutz
von Speichern mit direktem bzw. wahlfreiem Zugriff vor Datenverlust bei Einwirkung
nuklearer Strahlung oder dergleichen, beeinträchtigender Strahlung, insbesondere
von Nagnetkernspeichern mit Zerstörung der gespeicherten Daten beim Auslesen und
von nichtlöschenden, zerstörungsfrei auslesbaren Schichtdrahtspeichern. Bei Magnetkernspeichern
ist ein Schutz gegen Verlust sowohl der festen als auch der variablen Datenwörter
möglich. Bestimmte Ausführungsformen können beim Festdatenteil des jeweiligen Speichers
angewendet werden, worin bestimmte, unveränderliche, feste Programmdaten gespeichert
werden, welche also während des gesamten Rechnerprogramms unverändert bleiben. Andere
Ausführungsformen sind auch bei den Teilen von Speichern anwendbar, in welchen veränderliche
Daten gespeichert werden, die von Zeit zu Zeit auf den letzten Stand gebracht werden
oder sonstige Veränderungen erfahren.
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Das erfindungsgemäße Schutzsystem weist eine Umgehungsschaltung auf,
welche auf das Vorliegen nuklearer Strahlungsvorgänge oder dergleichen anspricht,
um den jeweiligen Speicher mit direktem bzw. wahlfreiem Zugriff vor den entsprechenden
Auswirkungen zu isolieren. Die Umgehungsschaltung ermöglicht es, nicht adressierte
Speicherstellen zu schützen. Jedoch ist es verhältnismäßig schwierig, durch die
Umgehungsschaltung die erforderlichen Ströme im Speicher zu steuern, wenn er der
Kernstrahlung oder dergleichen während des Ablaufs eines Einlese- bzw. Auslese/Rückspeichervorganges
ausgesetzt ist, so daß das dann in den Speicher eingelesene bzw. ausgelesene Datenwort
verlorengehen kann.
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Während beim nichtlöschenden, zerstörungsfrei auslesbaren Schichtdrahtspeicher
ein gespeichertes Datenwort während eines Auslesezyklus vor Zerstörung sicher ist,
selbst wenn dabei ein Kernstrahlungsvorgang gegeben ist, kann beim Magnetkernspeicher
das während eines Kernstrahlungsvorganges jeweils ausgelesene Datenwort verlorengehen,
weil es nicht zerstörungsfrei ausgelesen werden kann und mit einem folgenden Einlesevorgang
wieder rückgespeichert werden muß. Es müssen beim Nagnetkernspeicher also zusätzliche
Maßnahmen getroffen werden, um die während eines Kernstrahlungsfalles ausgelesenen
Datenworte zu rekonstruieren. während beim Schichtdrahtspeicher lediglich das während
eines Kernstrahlungsvorganges jeweils gerade eingelesene Datenwort rekonstruiert
werden muß, sind beim Magnetkernspeicher korrigierende Maßnahmen im Hinblick sowohl
auf Datenworte erforderlich, welche während eines Kernstrahlungsvorganges eingelesen
werden, als auch auf solche Datenworte, welche während eines Falles nuklearer Strahlung
ausgelesen werden.
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Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schutzsystems für
den Festdatenteil eines Speichers mit Zerstörung der gespeicherten Daten beim Auslesen
wird jedem Block von Festdatenworten ein Fehlerkorrekturwort zugeordnet, welches
dazu dient, den Speicher, insbesondere Magnetkernspeicher, so auszugestalten, daß
er allen Verhaltens- und Funktionserfordernissen an einen strahlungsimmunen Speicher
bezüglich der Speicherung fester Programmdaten entspricht.
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Bei einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schutzsystems
ist das Arbeiten mit einem Fehlerkorrekturwort bei der Speicherung variabler Daten
angewendet. Bei weiteren Ausführungsformen ist ein anderes Fehlerkorrekturverfahren
auf die Speicherung variabler Daten angewendet, wobei also nicht auf ein Fehlerkorrekturwort
zurückgegriffen wird.
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Nachstehend sind Ausführungsformen der Erfindung an Hand der Zeichnung
beispielsweise beschrieben. Darin zeigen: Fig. 1 das Schaltbild einer Umgehungsschaltung
zum Schutz des Sperrstromteils eines Magnetkernspeichers mit wahlfreiem Zugriff
vor den Wirkungen nuklearer Strahlung; Fig. 2 das Schaltbild einer Umgehungsschaltung
zum Schutz des X- und X-Selektionsne#zwerkes eines Magnetkernspeichers mit wahlfreiem
Zugriff vor den Wirkungen nuklearer Strahlung; Fig. 3 ein Schaubild zur Veranschaulichung
von Blocks von Festdatenworten, welche an bekannten
Adressen in
einem Magnetkernspeicher mit wahlfreiem Zugriff gespeichert sind, und mit einem
entsprechenden Fehlerkorrekturwort, welches ebenfalls im Speicher gespeichert ist,
wobei jedes Bit ein exklusives Oder -Bummierbit für die entsprechenden Bits der
Festdatenworte des Blocks darstellt; Fig. 4 eine Tabelle zur Verdeutlichung eines
Beispiels für die Datenwortwiedergewinnung mit einer ersten Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Schutzsystems unter Verwendung des Fehlerkorrekturwortes gemäß
Fig. 3; Fig. 5 ein Funktionsschema der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Schutzsystems in der Anwendung auf die Wortwiedergewinnung bei Festdatenworten;
Fig. 6 ein Funktionsschema einer zweiten Ausführngsform des erfindungsgemäßen Schutzsystems
mit kontinuierlichem Aufrechnen des Fehlerkorrekturwortes auf den letzten Stand
zur Rekonstruktion veränderlicher, während eines Kernstrahlungsvorganges beeinträchtigter
Datenworte; Fig. 7, 8 und 9 jeweils einen Programmablaufplan zur Durchführung der
Datenwortwiedergewinnung mittels des Systems nach Fig. 6; Fig. 10 ein Funktionsschema
einer weiteren Ausführngsform des erfindungsgemäßen Schutzsystems, angewendet bei
einem nichtlöschenden, zerstörungsfrei
auslesbaren Schichtdrahtspeicher
mit wahlfreiem Zugriff zur Rekonstruktion eines variablen, während eines Kernstrahlungsvorganges
beeinträchtigten Datenwortes; und Fig. 11 ein Funktionsschema einer weiteren Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Schutzsystems zur Rekonstruktion eines variablen Datenwortes,
angewendet bei einem Magnetkernspeicher mit wahlfreiem Zugriff und mit Zerstörung
der gespeicherten Daten beim Auslesen.
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Abgesehen von der Schilderung der Erfindung unter Bezugnahme auf
die Ausführungsform gemäß Fig. 10, wird das erfindungsgemäße Schutz system im folgenden
in Verbindung mit einem Magnetkernspeicher mit Zerstörung der gespeicherten Daten
beim Auslesen und somit Rückspeicherung der jeweils ausgelesenen Daten und mit wah-lfreiem
Zugriff erläutert, wobei jedes Speicherelement durch ein X- und Y-Selektionsnetzwerk
ausgewählt und ein Sperrstrom I angewendet wird. Solche Speicher sind bekannt ("Encyclopedia
of Science and Technology", Band 4, Seite 185, McGR&W HELL, 1960, beispielsweise).
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Um eine Veränderung des nicht adressierten Inhaltes eines Speichers
mit wahlfreiem Zugriff während eines Kernstrahlungsvorganges zu verhindern, muß
gewährleistet sein, daß in keiner Selektionsleitung des Speichers übermäßige Ströme
fließen. Dies bedeutet allgemein, daß die Summe der Selektionsströme X und Y sowie
des Sperrstromes I durch ein Speicherelement kleiner als der höchstzulässige Halbselektionsstrom
gehalten werden muß.
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Die Umgehungsschaltungen gemäß Fig. 1 und 2 verhindern ein Stören
aller nicht adressierten Speicherelemente während einer nuklearen Strahlung. Sie
lenken die Treibströme von den einzelnen Elementen des Speichers auf allen drei
Achsen ab. Zusätzlich werden bei der Schaltung nach Fig. 2 Ausgangssignale eines
Strahlungsdetektors D1 verwendet, um alle aktiven Schaltungen unmittelbar nach dem
Kernstrahlungsimpuls abzuschalten, so daß ein Durchbrennen der zugehörigen Schaltungen
und Schaltungselemente verhindert ist. Der Strahlungsdetektor D1 kann von bekannter
Bauart sein und spricht auf nukleare Strahlung oder dergleichen an, um oberhalb
eines bestimmten Schwellen- oder Grenzwertes ein Ausgangssignal abzugeben.
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Die Schaltung gemäß Fig. 1 ist in die Treiberschaltung für den Sperrstrom
I eingebaut, welcher durch einen Speicherstapel M1 während des normalen Betriebes
des Speichers zur Erde fließt, und weist eine NPN-Transistor Q2 mit geerdetem Emitter
auf, welcher auf einen der Basis zugeführten Sperrsteuerimpuls I anspricht, um leitend
zu werden und den Basiskreis eines PNP-Transistors 9 zu schließen. Dadurch wird
der #P-Transistor Q1 leitend, so daß der Sperrstrom I durch die Speicherelemente
im Speicherstapel F fließt. Der Kollektor des NPN-Transistors Q2 ist über einen
Widerstand R2 mit der Basis des #P-Transistors Q1 verbunden, dessen Kollektor an
die Sperrleitung des Speicherstapels M1 angeschlossen ist, während sein Emitter
mit der positiven Klemme einer 12,5 V-Spannungsquelle in Verbindung steht. Zwischen
dieser Klemme und der Basis des PNP-Transistors Q1 ist ein Widerstand R1 vorgesehen.
Die Verknüpfungsstelle der Widerstände R1 und R2 ist an eine Diode CR1 angeschlossen,
welche mit einem Schnellabschaltimpuls beaufschlagt wird, um den Fluß des Sperrstromes
I durch den Speicherstapel M1 am Ende des Sperrsteuerimpulses I zu beenden.
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Während eines Kernstrahlungsvorganges fließen Ubergangsleckströme
ipl, ip2 und ip3 im PNP-?ransistor 9. Die Widerstände R1 und R2 sind verhältnismäßig
klein gehalten, um zu verhindern, daß der PNP-Transistor 9 bei einem solchen Vorgang
leitend wird, so daß der Strom ip1 durch den Speicherstapel M1 während des Kernstrahlungsimpulses
keinen ins Gewicht fallenden Wert annimmt.
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Bei der Schaltung gemäß Fig. 2 vermittelt die Anordnung zweier Transistoren
Q3 und Q4 Stromshunts um die I- und Y-Schaltkreise des Speicherselektionsnetzwerkes
herum.
Im Falle eines Kernetrahlungsimpulses schalten Ausgangssignale
des Strahlungsdetektors D1 die Transistoren Q3 und Q4 leitend, so daß sich Shunts
um die X- und Y-Schaltkreise herum ergeben und vermieden ist, daß die Selektionsströme
X und Y im Speicherstapel Mi über einen vorgegebenen Halbstromschwellen- oder -grenzwert
steigen. Die Schaltungen nach Fig. 1 bzw. 2 können sowohl auf die Selektionsströme
X und Y als auch auf den Sperrstrom I angewendet werden.
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Die durch die noch zu schildernde, erfindungsgemäße Schaltung nach
Fig. 5 durchgeführte Fehlerkorrektur beim Anwählen eines Festdatenwortes im Festdatenteil
des Speicherstapels M1 ist derart, daß der Verlust eines einzigen Festdatenwortes
an einer bekannten Stelle im Festdatenteil des Speicherstapels M1 rekonstruiert
werden kann.
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In Fig. 3 ist ein Block von Datenworten im Festdatenteil des Speicherstapels
M1 beispielsweise dargestellt.
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Jedem solchen Block ist ein entsprechendes Fehlerkorrekturwort zugeordnet.
Beim dargestellten Korrekturcode ist jedes Bit des Fehlerkorrekturwortes ein exklusives
ODER-Stirnmierbit für die entsprechende Bitspalte der Festdatenworte im zugehörigen
Block. Wie oben hervorgehoben, müssen zwei Bedingungen erfüllt sein, damit die Schaltung
nach Fig. 5 den beabsichtigten Zweck erfüllen kann. Einmal muß der zu behebende
Fehler auf ein einzelnes Festdatenwort beschränkt sein, und zum anderen muß die
Adresse des beeinträchtigten Festdatenwortes bekannt sein.
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Fig. 4 veranschaulicht ein Beispiel für die Datenwortwiedergewinnung
im Festdatenteil des Speichers mit wahlfreiem Zugriff mit Hilfe der Schaltung nach
Fig. 5. Dabei
umfaßt der Block vier Festdatenworte, wie aus der
Spalte "Speicherwortadresse" der Tabelle nach Fig. 4 hervorgeht.
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Die vier Festdatenworte sind im Festdatenteil des Speichers an den
Adressen aO bzw. a1 bzw. a2 bzw. a3 zu finden, das Fehlerkorrekturwort an irgendeiner
vorgegebenen Speicherstelle S.D. mit der Adresse pg, Nach der Spalte "ursprünglicher
Inhalt" der Tabelle gemäß Fig. 4 besteht jedes der vier Festdatenworte des Blocks
aus vier Bits, und schließt an den Block das Fehlerkorrekturwort an, bei welchem
jedes Bit eine gerade Parität der entsprechenden Bitspalte im Block ist.
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Es sei angenommen, daß bei Auftreten eines Kernstrahlungsimpulses
während des Zugriffs zu dem an der Speicherstelle mit der Adresse a2 gespeicherten
Festdatenwort dieses verloren geht, wie in der Spalte "veränderter Inhalt" der Tabelle
nach Fig. 4 angegeben. Beim betrachteten Beispiel ist nur ein Festdatenwort durch
den Strahlungsimpuls beeinträchtigt, und darüber hinaus ist dessen Adresse bekannt.
Im Anschluß an den Strahlungsimpuls wird das beeinträchtigte Festdatenwort angewählt
und nur mit Bits "O" in den Speicher eingegeben, wie aus der Spalte ~aufbereiteter
Inhalt" der Tabelle gemäß Fig. 4 ersichtlich. Das ursprüngliche, durch den Strahlungsimpuls
beeinträchtigte Festdatenwort kann nunmehr dadurch rekonstruiert werden, daß ein
berechnetes Fehlerkorrekturwort gebildet wird, und zwar als ein ausschließendes
ODER-Summierwort des gesamten Blocks, einschließlich des beeinträchtigten Festdatenwortes,
welches nur aus Bits "O" besteht, und des ursprünglichen Fehlerkorrekturwortes.
Dieses berechnete Fehlerkorrekturwort stellt eine Rekonstruktion des durch den Strahlungsimpuls
beeinträchtigten Festdatenwortes dar, wie aus der Spalte "korrigierter Inhalt"
der
Tabelle nach Fig. 4 ersichtlich. Das berechnete Fehlerkorrekturwort ist die ausschließliche
ODER-Summe des Blokkes.
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Der Zweck der Erfindung, nämlich die Wiedergewinnung eines auf Grund
des Auftretens eines Strahlungsimpulses während eines Einlesezyklus oder während
eines Auslese- und Rückspeicherzyklus bei einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff
möglicherweise verlorenen Datenwortes, kann mit verschiedenen Systemen erreicht
werden. Die Wiedergewinnung bei Festdatenworten kann mit dem System nach Fig. 5
erfolgen. Dabei sind alle Festdatenworte in Blocks im Speicher E aufgeteilt, wobei
jedem Block ein entsprechendes Fehlerkorrekturwort zugeordnet ist, welches an einer
geeigneten Stelle bzw. Adresse im Speicher M1 gespeichert ist.
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Um die Festdatenworte im Speicher % vor Strahlung zu schützen, wird
zusätzlich zu den Umgehungsschaltungen gemäß Fig. 1 und 2 ein System vorgesehen,
welches durch das Funktionsschema gemäß Fig. 5 veranschaulicht ist. Die Umgehungsschaltungen
gemäß Fig. 1 und 2 gewährleisten, daß nur eine einzige Speicherstelle bei Auftreten
eines Kernstrahlungsimpulses beeinträchtigt werden kann, während das System gemäß
Fig. 5 die Wiedergewinnung des bei Auftreten des Kernstrahlungsimpulses gerade angewählten,
möglicherweise verlorenen Festdatenwortes sicherstellt.
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Wie oben hervorgehoben, kann das Auftreten eines Kernstrahlungsimpulses
während eines Einlese- oder eines Auslese- und Rückspeichervorganges bei einem Speicher
mit wahlfreiem Zugriff zum Verlust des jeweils angewählten Datenwortes führen. Um
das Datenwort mit dem System nach Fig. 5 wiederzugewinnen, ist es lediglich erforderlich,
die
Adresse des beeinträchtigten Datenwortes zu kennen, und das demjenigen Block zugeordnete
Fehlerkorrekturwort zur Verfügung zu haben, zu dem das beeinträchtigte Datenwort
gehört. Das Fehlerkorrekturwort ist normalerweise in einem nicht benutzten Teil
des Speichers gespeichert und wird erst nach einem Kernstrahlungsvorgang angewählt,
so daß es niemals während eines solchen Vorganges verändert wird.
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Die Adresse des beeinträchtigten Datenwortes wird in einem strahlungsharten
Adressenregister 10 beim System gemäß Fig. 5 gehalten. Die Wiedergewinnung des beeinträchtigten
Datenwortes erfolgt dann im normalen "Strahlungserholungsprogramm" des Rechners,
indem Bits "O" von einer Quelle 15 in die durch die Adresse im Register 10 gekennzeichnete
Speicherstelle eingegeben werden. Auf diese Weise wird das beeinträchtigte Datenwort
durch Bits O ersetzt. Dann wird das berechnete Fehlerkorrekturwort in einem strahlungsharten
Register 17 gebildet, indem alle Datenworte in dem das beeinträchtigte Datenwort
enthaltenden Block, einschließlich das beeinträchtigte Datenwort selbst, welches
nunmehr nur aus Bits ~0" besteht, und des ursprünglichen Fehlerkorrekturwortes,
welches im Speicher G an einer normalerweise nicht benutzten Adresse gespeichert
ist, durch ein logisches, exklusives ODER-Summiernetzwerk 19 in das Register 17
eingegeben werden. Das in diesem gebildete Datenwort stellt eine Rekonstruktion
des beeinträchtigten Datenwortes dar und wird in den Speicher Ml an der Adresse
bzw. Speicherstelle des beeinträchtigten Datenwortes eingegeben, um die Bits "O"
zu ersetzen.
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Während des Auslese- und Räckspeichervorganges bei dem dem System
gemäß Fig. 5 zugeordneten Magnetkernspeicher M1 wird jede Adresse der nacheinander
angewählten Datenworte
von der zu den verschiedenen Modulen des
Speichers M1 führenden Rechneradressenschiene einer Reihe von Halte schaltungen
12 zugeführt. Die Halteschaltungen 12 sind mit dem strahlungsharten Register 10
gekoppelt, so daß die Adresse jedes Festdatenwortes, welches während eines Auslese-
und Rückspeichervorganges angewählt wird, im Register 10 gehalten bleibt, während
das entsprechende Festdatenwort verarbeitet wird, welches während des Vorganges
der Rechnerdatenschienenverknüpfungsschaltung 14 zugeführt wird. Wenn während der
Verarbeitung eines solchen Festdatenwortes ein Kernstrahlungsimpuls auftritt, wird
also dessen Adresse im gehärteten Register 10 behalten, so daß der oben geschilderte
Datenwortrekonstruktionsvorgang ausgeführt werden kann.
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Die strahlungsharten Register 10 und 17 können von irgend einer geeigneten
Halbleiter-, Magnet- oder anderen Einrichtung gebildet sein, welche auch durch die
stärkstmögliche Strahlung nicht verändert wird.
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Bei dem System gemäß Fig. 5 ist der Zugriff zu Festdatenworten im
Festdatenteil eines Speichers M1 unterstellt.
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Ein System für die Datenwortwiedergewinnung bei veränderlichen Datenworten
geht als weitere Ausführungsform der Erfindung aus dem Funktionsschema nach Fig.
6 hervor. Auch dieses System weist das strahlungsharte Adressenregister 10, die
Adressenhalteschaltungen 12, die Rechnerdatenschienenverknüpfungsschaltung 14, die
Quelle 15 für Bits llons das strahlungsharte Register 17 und das logische, exklusive
ODER-Summiernetzwerk 19 auf, wie bei dem System gemäß Fig.5 vorgesehen. Zusätzlich
dazu sind ein Dateneingaberegister 20, ein Datenausgaberegi ster 22, ein Delta-Korrekturwortregister
24 und eine exklusive ODER-Logik 26 vorgesehen.
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Das System gemäß Fig. 6 zur Rekonstruktion variabler Datenworte ist
zwischen den Rechnerdaten- und -adressenschienen und dem Speicher M1 angeordnet
und erlaubt es, im strahlungsharten Adressenregister 10 die Adresse im Speicher
M1 des jeweils angewählten Datenwortes zurückzubehalten, und zwar wird die Adresse
für die Dauer des Zugriffszyklus zurückbehalten. Die oben beschriebene Umgehungsschaltung
gewährleistet, daß nur eine einzige Speicherstelle durch einen Kernstrahlungsimpuls
beeinträchtigt werden kann, und das strahlungsharte Adressenregister 10 stellt das
Zurückbehalten der Adresse des beeinträchtigten Datenwortes sicher. Das Eingangsdatenregister
20 und das Ausgangsdatenregister 22 vermitteln in Verbindung mit der exklusiven
ODER-Logik 26 und dem Delta-Korrekturwortregister 24 die Möglichkeit, das strahlungsharte
Register 17 für das berechnete Fehlerkorrekturwort laufend für die variablen Datenworte
auf den letzten Stand zu bringen. Das System gemäß Fig. 6 arbeitet genau so wie
das System nach Fig. 5 nach einem Fall nuklearer Strahlung, und zwar unter Verwendung
des auf den letzten Stand gebrachten Fehlerkorrekturwortes zur Rekonstruktion des
beeinträchtigten Datenwortes.
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Das Fehlerkorrekturwort muß in zwei Schritten geändert werden, weil
es durch die Entfernung eines Datenwortes und dessen Ersatz durch ein anderes im
zugehörigen Block beeinträchtigt wird.
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Das strahlungsharte Register 17 für das berechnete Fehlerkorrekturwort
beim System nach Fig. 6 ist als Doppelregister ausgebildet, welches abwechselnd
auf den letzten Stand gebracht wird, wobei ein Registerteil nicht auf den letzten
Stand gebracht wird, so lange der andere Registerteil nicht eingestellt wurde, so
daß eine während des Zyklus zum Nachführen auf den letzten Stand auftretende Strahlung
das Fehlerkorrekturwort nicht zerstört.
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Der Datenwortwiedergewinnungsvorgang nach jedem Wernstrahlungsfall
kann durch ein Unterprogramm des Rechners als Teil des normalen "Strahlungserholungsbetriebes"
des Rechners gesteuert werden. Die jeweils durchzuführende Datenwortwiedergewinnungsmaßnahmen
hängen davon ab, ob ein Auslese- und Rückspeicherzyklus oder ein Lösch- und Einlesezyklus
während des Strahlungsvorganges abläuft, ferner von dem Teil des Zyklus, währenddessen
der Strahlungsvorgang vorgefallen ist. Die für den den variablen Daten Zllgeordneten
Teil des Speichers durchzuführenden Maßnahmen hängen vom Vorliegen eines richtigen,
auf den letzten Stand gebrachten Fehlerkorrekturwortes vom strahlungsharten Register
17 des Systems nach Fig. 6 ab.
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Die tatsächliche Durchführung eines Speicherzyklus in Verbindung
mit dem System nach Fig. 6 geht besonders deutlich aus dem Programmablaufplan nach
Fig. 7 für einen Auslese- und Rückspeicherzyklus und aus dem Programmablaufplan
gemäß Fig. 8 für einen Lösch- und Einlesezyklus des Speichers hervor. Der Datenwortwiedergewinnungsvorgang
ist im Programmablaufplan nach Fig. 9 veranschaulicht. Die Programmablaufpläne verdeutlichen
die Mechanisierung der Datenwortwiedergewinnungs- und Fehlerkorrekturte chnik durch
das System nach Fig. 6.
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Die Wiedergewinnung variabler Datenworte ist bei Speichern mit wahlfreiem
Zugriff auch ohne das Hervorbringen und die Verwendung von Fehlerkorrekturworten
möglich, wie sie bei den Systemen nach Fig. 5 und C, benutzt werden. Fig. 10 zeigt
ein System zum Schutz eines nichtlöschenden, zerstörungsfrei auslesbaren Schichtdrahtspeichers
mit wahlfreiem Zugriff bei Einlesevorgängen, und Fig. 11 gibt ein System zum Schutz
eines Magnetkernspeichers mit Zerstörung der gespeicherten Daten beim Auslesen und
somit Rückspeicherung der ausgelesenen Daten, sowie mit wahlfreiem Zugriff wieder,
und zwar zum Schutz bei Einlese- bzw. Auslese- und Rückspeichervorgängen.
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Gemäß Fig. 10 werden bei einem nichtlöschenden, zerstörungsfrei auslesbaren
Schichtdrahtspeicher mit wahlfreiem Zugriff die kritischen, variablen Datenworte,
welche im Falle eines Kernstrahlungsvorganges erhalten bleiben messen, normalerweise
aufgeteilt, beispielsweise in Blöcke A, B, C, D und E im Speicher. Das System weist
ein Ibckpuffer 100 auf. Wenn beispielsweise der Block A auf den letzten Stand gebracht
werden soll, dann wird der Inhalt dieses Blockes A in das Puffer 100 eingegeben,
und zwar gesteuert von einer geeigneten logischen Schaltung 102, so daß die Datenworte
im Puffer 100 und im Block A des Speichers redundant gespeichert sind.
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Wenn nunmehr eine Kernstrahlung auftritt, während der Block A auf
den letzten Stand gebracht wird, dann kann der ursprüngliche Inhalt des Blocks A
vom Puffer 100 wiedererlangt werden. Im übrigen funktioniert das System ähnlich
wie die oben geschilderten Systeme, und können dabei die Umgehungsschaltungenngsh
Fig. 1 bzw. 2 verwendet werden. Da während der betrachteten Operation Daten nur
in den Block A des Speichers eingelesen werden, ist bezüglich
der
anderen Blöcke B bis E des Speichers ein ausschließliches Auslesen gegeben und sind
sie durch die Umgehungsschaltung geschützt. Naturgemäß können die anderen Blöcke
B bis E auf ähnliche Art und Weise auf den letzten Stand gebracht werden, wobei
jeder Aufrechnungs- oder Nachfiihroperation ein Eingeben des Inhaltes des jeweiligen
Blocks in das Puffer 100 vorangeht.
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Im Falle eines Magnetkernspeichers mit Zerstörung der gespeicherten
Daten beim Auslesen und Rückspeicherung der ausgelesenen Daten sowie mit wahlfreiem
Zugriff muß eine zusätzliche, unabhängige, redundante Datenspeicherung erfolgen,
wie in Fig. 11 dargestellt, um den Speicher immun gegen die Wirkungen eines Kernstrahlungsimpulses
zu machen.
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Gemäß Fig. 11 ist der Speicher in fünf primäre Blöcke A bis E aufgeteilt,
von denen jeder mit einem entsprechenden Schattenblock A' bzw. B' bzw. C' bzw. D'
bzw. E' zum ausschließlichen Einlesen verbunden ist. Zum Aufrechnen bzw. Nachführen
wird der Inhalt des jeweils gerade auf den letzten Stand gebrachten, primären Blocks
A bzw. B bzw. C bzw. D bzw. E in ein Puffer 106 gegeben, wie beim System nach Fig.
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10 auch der Fall. Gleichzeitig wird der Inhalt des entsprechenden
Schattenblocks A' bzw. B' bzw. C' bzw. D' bzw. E' in ein Puffer 108 eingegeben.
Der jeweilige primäre Block A bzw. B bzw. C bzw. D bzw. E und der zugehörige Schattenblock
A' bzw. B' bzw. C' bzw. D' bzw. E' werden dann simultan auf den letzten Stand gebracht.
Wie bei dem System nach Fig. 10 kann also im Falle des Auftretens nuklearer Strahlung
dann, während irgendein primärer Block A bzw. B bzw. C bzw.
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D bzw. E auf den letzten Stand gebracht wird, dessen ursprünglicher
Inhalt vom zugehörigen Schattenblock A' bzw. B' bzw.
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C' bzw. D' bzw. E' wiedererlangt werden.
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Während normaler Auslesevorgänge werden Daten lediglich aus den primären
Blöcken A bis E ausgelesen, während ein Zugriff zu den Schattenblöcken A' bis E'
nicht erfolgt. Sollte also eine nukleare Strahlung während eines Auslese- und Rückspeicherzyklus
auftreten, dann können die Daten immer wiedergewonnen werden, indem der entsprechende
Schattenblock A' bzw. B' bzw. C' bzw. D' bzw. E' aktiviert wird, nachdem der Strahlungsvorgang
aufgehört hat. Der redundante Schattenblock des Speichers erfüllt dann alle geschilderten
Funktionen.
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Beim normalen Rechnerbetrieb wird der Schattenspeicher so gesteuert,
daß nur ein Einlesen erfolgt. Soll ein Auslesen an einer Adresse in diesem Teil
des Speichers erfolgen, dann arbeitet und antwortet lediglich der jeweilige primäre
Block A bzw. B bzw. C bzw. D bzw. E. Somit können im Falle einer nuklearen Strahlung
lediglich diejenigen Daten verfälscht werden, welche gerade in die primären Blökke
A bis E und die Schattenblöcke A' bis E' des Speichers eingelesen bzw. gerade daraus
ausgelesen werden. Die Schattenblöcke A' bis E' des Speichers werden niemals während
eines Auslese zyklus ausgelesen, so daß sie stets ihren gespeicherten Inhalt behalten.
Wenn jedoch ein Strahlungsvorgang eintritt, dann wird das Ausgangssignal des Strahlungsdetektors
dazu verwendet, das Verhältnis der Betriebsarten der beiden Blöcke des beeinträchtigten
Datenwortes zu ändern, so daß der primäre Block A bzw. B bzw. C bzw. D bzw.
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E ein ausschließlicher Einlesespeicher und der Schattenblock A' bzw.
B' bzw. C' bzw. D' bzw. E' ein Auslese- und Einlesespeicher wird.
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Es kann also auf die geschilderte Art und Weise durch Einzufügen
einer Umgehungsschaltung gemäß beispielsweise Fig. 1 und 2 zu einem Speicher mit
wahlfreiem Zugriff
und ggf. Auslesbarkeit nur unter Zerstörung
der gespeicherten, jeweils ausgelesenen Daten jeglicher Datenverlust auf eine bekannte
Adresse beschränkt werden, an welcher im Augenblick des Strahlungsvorganges gerade
ein Zugriff erfolgt.
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Das angewählte Festdatenwort kann durch Blockparitätsworte rekonstruiert
werden, wie in Verbindung mit dem System nach Fig. 5 geschildert. Desgleichen kann
das jeweils angewählte, variable Datenwort durch eines der Systeme nach Fig. 6 bzw.
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10 bzw. 11 rekonstruiert werden.
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#iit der Erfindung ist also ein Schutz system vermittelt, welches
insbesondere auch Magnetkernspeicher mit Zerstörung der gespeicherten Daten beim
Auslesen und R~uckspeicherung der ausgelesenen Daten sowie mit wahlfreiem Zugriff
immun gegen die Wirkungen nuklearer Strahlung und dergleichen macht. Die nicht adressierten
Datenworte im Speicher sind vor diesen Wirkungen geschützt, und möglicherweise beeinträchtigte
Datenworte können rekonstruiert werden.
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Abwandlungen von den geschilderten und dargestellten Ausführungsformen
sind möglich. Beispielsweise können sie jeweils ganz oder teilweise bei vielen unterschiedlichen
Speichertypen verwendet werden, wie Schichtdrahtspeicher, Trommelspeicher und dergleichen,
wenn nur die grundlegende Speicherzelle strahlungshart ist, so lange kein Zugriff
erfolgt.
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L e e r s e i t e