DE3016269C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Informationsspeichereinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige Einrichtung ist aus der DE-OS 28 06 045 als ein System mit zwei Speichern mit direktem Zugriff bekannt, bei dem die beiden Speicher, nämlich der Pufferspeicher und der Hintergrundspeicher, ein zweistufiges Speichersystem darstellen, in welchem sichergestellt ist, daß die gleichen Daten in den Pufferspeicher und in den Hintergrundspeicher eingeschrieben werden. Dies bedeutet, daß bei diesem bekannten System beide Speicher stets im Betrieb sind, und nicht einer dieser Speicher ausgewählt wird, um bestimmte Vorgänge durchzuführen.

Des weiteren ist aus der GB-PS 14 87 706 eine Datenspeicheranordnung bekannt, bei der für die Eingabe und Ausgabe von Daten mehrere Speicher verwendet werden, wobei Vorkehrungen getroffen sind, um einen der vorhandenen Speicher exklusiv für die Eingabe bzw. Ausgabe auszuwählen. Hierbei werden für das Schreiben und Lesen jeweils verschiedene Speicher zum gleichen Zeitpunkt ausgewählt.

Bei der Datenverarbeitung werden häufig Informationen in einem Speicher mit direktem Zugriff gespeichert, der eine Vielzahl von Speicherplätzen besitzt, die individuell, nämlich ein Speicherplatz gleichzeitig, adressiert werden können. Es kann von Zeit zu Zeit erforderlich sein, den Speicher mit direktem Zugriff auf einen vorbestimmten Zustand rückzusetzen, z. B. jeden Speicherplatz auf "Null" zu setzen. Dies hat im allgemeinen in der Weise zu geschehen, daß ein Speicherplatz nach dem anderen der Reihe nach durchlaufen und in den gewünschten Zustand rückgesetzt wird. Damit ist ein erheblicher Zeitaufwand verbunden, insbes. dann, wenn eine große Anzahl von Speicherplätzen im Speicher mit direktem Zugriff vorhanden sind, was zu einer unannehmbaren Verzögerung im Betrieb der Einrichtung führen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, die gattungsgemäße Einrichtung so weiterzubilden, daß das Rücksetzen des Speichers mit direktem Zugriff auf einen vorbestimmten Zustand mit möglichst geringem Zeitaufwand erfolgen kann.

Gemäß der Erfindung wird dies mit den Merkmalen des Kennzeichens des Anspruches 1 erreicht. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Mit der Informationsspeichereinrichtung nach der Erfindung wird angezeigt, welcher der beiden Speicher gerade in Betrieb ist; in diesen Speicher werden alle Lese-Schreib-Zugriffe zu der Speichereinrichtung gerichtet. Zu einem bestimmten Zeitpunkt ist somit nur jeweils einer der beiden Speicher im Betrieb.

Das Rücksetzen eines der Speicher wird mit dem Lese-Schreibvorgang des anderen überlappt. Der Rücksetzbefehl bewirkt ein Vertauschen der Rolle der beiden Speicher, so daß der Speicher, der gerade rückgesetzt worden ist, anstelle des gerade im Betrieb befindlichen verwendet wird. Der Befehl kann deshalb sehr rasch ausgeführt werden.

Eine Einrichtung nach der Erfindung benötigt nur zwei derartiger Speicher, die abwechselnd in Betrieb sind, so daß dann, wenn einer der Speicher in Betrieb ist, der andere rückgesetzt wird. Es ist jedoch manchmal erwünscht, das Maß der Überlappung dadurch zu vergrößern, daß drei oder mehr Speicher vorgesehen werden, so daß während der Zeit, während der ein Speicher in Betrieb ist, zwei oder mehr andere Speicher gerade rückgesetzt werden. Dies ergibt praktisch mehr Zeit zum Rücksetzen der Speicher und kann deshalb in solchen Fällen zweckmäßig sein, in denen Rücksetzbefehle sehr häufig auftreten.

Eine Informationsspeichereinrichtung nach der Erfindung ist insbes. anwendbar auf die Speicherung von Gültigkeitsmarkierungen für Datenausdrücke in einem Datenspeicher, z. B. einem Hilfsspeicher in einem hierarchischem Datenspeichersystem.

Dem Datenspeicher können eine Anzahl von Informationsspeichereinrichtungen nach der Erfindung zur Speicherung von Gültigkeitsmarkierungen für Daten unterschiedlicher Art zugeordnet sein. Dies ermöglicht, Daten einer bestimmten Art selektiv zu löschen.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Gesamtblockschaltbild einer Datenverarbeitungseinrichtung mit einem hierarchischem Speichersystem mit einer Gültigkeitsmarkierung, und

Fig. 2 und 3 die Gültigkeitsmarkiereinrichtung im Detail.

Nach Fig. 1 weist die Datenverarbeitungseinrichtung ein zentrales Verarbeitungsgerät 11 und ein Speichersystem 12 auf. Das Speichersystem besteht aus einem Hauptspeicher 13 (der beispielsweise 64 K Datenausdrücke aufnimmt) und einem Hilfsspeicher 14 (der 1 K=1024 Datenausdrücke speichert). Der Hilfsspeicher ist deshalb wesentlich kleiner als der Hauptspeicher, hat jedoch eine erheblich geringere Zugriffsdauer. Der Hilfsspeicher dient zur Speicherung von Kopien von Datenausdrücken, die gerade von dem Verarbeitungsgerät 11 verwendet werden, so daß auf sie mit minimaler Zeitverzögerung zugegriffen werden kann. Im Betrieb gibt das Verarbeitungsgerät 11, wenn es einen Datenausdruck auslesen soll, die Adresse dieses Ausdrucks an das Speichersystem 12. Das Speichersystem prüft zuerst, ob der Datenausdruck im Hilfsspeicher 14 vorhanden ist. Ist dies der Fall, wird der Ausdruck sofort aufgefunden. Wenn der Ausdruck jedoch nicht vorhanden ist, muß ein Hauptspeicherzugriff eingeleitet werden, um den Ausdruck abzurufen und ihn in den Hilfsspeicher einzuführen.

Derartige zweistufige Speicherhierarchien sind in der Technik bekannt und werden hier nicht näher erläutert, da sie nicht Gegenstand der Erfindung sind.

Dem Hilfsspeicher ist eine Gültigkeitsmarkiereinrichtung 15 zugeordnet. Diese gibt dem Verarbeitungsgerät 11 eine Anzeige darüber, ob der gerade adressierte Datenausdruck im Hilfsspeicher eine gültige Kopie des Hauptspeichers ist.

Mit einer solchen Gültigkeitsmarkiereinrichtung ist es zum Löschen eines Datenausdruckes aus dem Hilfsspeicher nur erforderlich seine Gültigkeitsmarkierung rückzusetzen, um anzuzeigen, daß der Ausdruck ungültig ist.

Unter Verwendung der Gültigkeitsmarkiereinrichtung ist es möglich, den Hilfsspeicher dadurch vollständig zu löschen, daß alle Gültigkeitsmarkierungen rückgesetzt werden. Andererseits ist es möglich, den Speicher teilweise dadurch zu löschen, daß Datenausdrücke einer der folgenden Arten selektiv gelöscht werden:

• (a) Lokale Daten, d. h. Daten, die zu einem bestimmtem Vorgang oder zu bestimmten Vorgängen gehören, im Gegensatz zu öffentlichen (public) Daten, die für alle Vorgänge im System zur Verfügung stehen. Derartige lokale Daten sollen vorzugsweise gelöscht werden, wenn das Verfahren, zu dem sie gehören, beendet ist.
• (b) Nicht im Hilfsspeicher verwendbare Daten, d. h. Daten, die in einen Speicher durch einen ersten Vorgang eingeschrieben werden, so daß sie später in einem zweiten Vorgang ausgelesen werden können. In einem solchen Fall ist es, wenn der zweite Vorgang nicht sofort ablaufen kann, nicht gerechtfertigt, daß eine Kopie der Daten im Hilfsspeicher behalten wird, wenn der erste Vorgang endet, und solche Daten sollen deshalb vorzugsweise zu diesem Zeitpunkt gelöscht werden. Nicht im Hilfsspeicher verwendbare Daten können entweder öffentliche oder lokale Daten sein.

Um eine solche Teillösung zu ermöglichen, enthält die Gültigkeitsmarkiereinrichtung getrennte Sätze von Gültigkeitsmarkierungen für öffentliche, lokale und nicht im Hilfsspeicher verwendbare Daten. So können beispielsweise lokale Daten selektiv durch Rücksetzen nur der lokalen Gültigkeitsmarkierungen gelöscht werden.

Das Löschen des Hilfsspeichers wird durch drei Signale aus dem Verarbeitungsgerät gesteuert:

CLEAR:Vollständiges Löschen des Hilfsspeichers CLEARL:Löschen der lokalen Daten CLEARNS:Löschen der nicht im Hilfsspeicher verwendbaren Daten.

Nach den Fig. 2 und 3 weist die Gültigkeitsmarkiereinrichtung 15 sieben Speicher mit direktem Zugriff M 1-M 7 auf. Jeder dieser Speicher enthält 1K individiuell adressierbare Bits, und zwar eines für jede Speicherstelle des Hilfsspeichers.

Nach Fig. 2 wird das erste Paar von Speichern mit direktem Zugriff M 1, M 2 zur Speicherung von Gültigkeitsbits für öffentliche Daten verwendet. Diesem Paar ist eine bistabile Schaltung PTOG zugeordnet, um anzuzeigen, welcher dieser Speicher gerade im Betrieb ist: Wenn PTOG gesetzt ist (PTOG=1), ist gerade M 1 in Betrieb, und wenn PTOG nicht gesetzt ist (PTOG=0), ist gerade M 2 in Betrieb. Die bistabile Schaltung PTOG hat eine Kippwirkung, d. h., wenn ein Impuls ihrem Takteingang aufgegeben wird, ändert sie sich in ihren entgegengesetzten Zustand.

Das Ausgangssignal aus PTOG steuert zwei Auswählschaltungen S 1, S 2, von denen jede die aus zehn Bits bestehende Hilfsspeicheradresse auf der Leitung 17 und den Ausgang eines 10-Bit-Zählers 16 aufnimmt. Die Ausgänge der Auswählschaltungen S 1, S 2 werden den Adresseneingängen von M 1 und M 2 aufgegeben.

Wenn PTOG=1, wird M 1 durch die Hilfsspeicheradresse und M 2 durch den Zähler 16 adressiert. Wenn umgekehrt PTOG=0, wird M 1 durch den Zähler 16 und M 2 durch die Hilfsspeicher adressiert.

Die Dateneingänge von M 1 und M 2 werden mit den Ausgängen eines Paares von UND-Gliedern G 1, G 2 verbunden, die beide ein Steuersignal PD aufnehmen, das anzeigt, ob der gerade in den Hilfsspeicher eingeschriebene Datenausdruck ein gültiger Ausdruck öffentlicher Daten ist. Das UND-Glied G 1 wird durch den Ausgang von PTOG und das UND- Glied G 2 durch den inversen Ausgang wirksam gemacht. Wenn PTOG=1, nimmt M 1 das Signal PD als Dateneingang auf, während M 2 den Wert "0" aufnimmt. Wenn umgekehrt PTOG=0, nimmt M 1 den Wert "0" auf, während M 2 das Signal PD aufnimmt.

Die Datenausgänge von M 1 und M 2 werden einer Auswählschaltung S 12 aufgegeben, die durch PTOG gesteuert wird, der Ausgang von M 1 wird ausgewählt, wenn PTOG=1, und der Ausgang von M 2 wird ausgewählt, wenn PTOG=0.

Daraus ergibt sich, daß zu einem bestimmten Zeitpunkt der eine oder andere der Speicher M 1, M 2 ausgewählt wird, welcher als der Gültigkeitsbitspeicher für öffentliche Daten wirkt, und daß alle Lese- oder Schreibvorgänge an den Gültigkeitsbits in den ausgewählten Speicher mit direktem Zugriff gerichtet werden. In der Zwischenzeit ist der gerade nichtausgewählte Speicher durch den Zähler 16 adressiert worden und seinem Dateneingang ist eine "0" aufgegeben worden. Wenn der Zähler die Adressen des nichtausgewählten Speichers durchläuft, wird somit jedes Bit auf Null rückgesetzt.

Öffentliche Daten können somit einfach dadurch gelöscht werden, daß die bistabile Schaltung PTOG getaktet wird. Dies bewirkt, daß die Rollen der Speicher M 1, M 2 vertauscht werden, so daß der Speicher, der gerade rückgesetzt war, der wird, der gerade in Betrieb ist. PTOG wird durch das Steuersignal CLEAR getaktet. Öffentliche Daten werden deshalb nur dann gelöscht, wenn eine vollständige Löschung des Hilfsspeichers erforderlich ist. Das zweite Paar von Speichern M 3, M 4 wird zur Speicherung von Gültigkeitsbits für lokale Daten verwendet. Dieses Paar besitzt eine zugeordnete bistabile Kippschaltung LTOG zur Bestimmung, welches der Paare gerade in Betrieb ist. LTOG steuert Auswählschaltungen S 3, S 4 und S 34, die in der Funktion ähnlich den Schaltungen S 1, S 2 und S 12 sind. LTOG steuert ferner zwei UND-Glieder G 3 und G 4, die Eingänge von M 3 und M 4 speisen. Diese Glieder G 3, G 4 nehmen den inversen Wert des Signales PD auf, der "1" ist, wenn ein lokaler, d. h. nichtöffentlicher Datenausdruck in den Hilfsspeicher eingeschrieben wird.

Der Betrieb der Speicher M 3, M 4 ist deshalb ähnlich den Speichern M 1, M 2: Zu jedem bestimmten Zeitpunkt ist einer der Speicher gerade im Betrieb, während der andere von dem Zähler 16 durchlaufen wird und auf Null rückgesetzt wird. Lokale Daten können einfach dadurch gelöscht werden, daß die bistabile Schaltung LTOG getaktet wird, so daß die Rollen von M 3 und M 4 vertauscht werden. Der Takteingang von LTOG wird aus einem ODER-Glied 18 abgeleitet, das die Steuersignale CLEAR und CLEARL aufnimmt. Lokale Daten werden deshalb gelöscht, wenn eine vollständige Löschung von Daten oder aber eine selektive Löschung von lokalen Daten erforderlich ist.

Nach Fig. 3 wird das dritte Paar von Speichern mit direktem Zugriff M 5, M 6 verwendet, um Gültigkeitsbits für nicht im Hilfsspeicher verwendbare Daten zu verwenden. Diesem Paar ist eine bistabile Kippschaltung NTOG zugeordnet, die festlegt, welcher Speicher des Paares gerade in Betrieb ist. NTOG steuert Auswählschaltungen S 5, S 6 und S 56, die in der Funktion ähnlich den Schaltungen S 1, S 2 und S 12 sind. NTOG steuert ferner zwei UND-Glieder G 5 und G 6, die die Dateneingänge von M 5 und M 6 speisen. Diese Glieder nehmen ein Steuersignal NS auf, das anzeigt, ob der gerade in den Hilfsspeicher eingeschriebene Datenausdruck ein gültiger Datenausdruck von nicht im Hilfsspeicher verwendbaren Daten ist.

Der Betrieb der Speicher M 5, M 6 ist somit ähnlich dem der Speicher M 1, M 2: Zu jedem bestimmten Zeitpunkt ist ein Speicher des Speicherpaares in Betrieb, während der andere von dem Zähler 16 durchlaufen und auf Null rückgesetzt wird. Nicht im Hilfsspeicher verwendbare Daten können einfach dadurch gelöscht werden, daß die bistabile Schlatung NTOG getaktet wird, so daß die Rollen von M 5 und M 6 vertauscht werden. Der Takteingang von NTOG wird aus einem ODER-Gatter 19 abgeleitet, das die Steuersignale CLEAR und CLEARNS aufnimmt. Nicht im Hilfsspeicher verwendbare Daten werden deshalb gelöscht, wenn eine vollständige Löschung von Daten oder aber, wenn eine selektive Löschung von nicht im Hilfsspeicher verwendbaren Daten erforderlich ist.

Das Steuersignal NS wird ferner nach einer Inversierung dem Dateneingang des Speichers M 7 aufgegeben, der direkt durch die Hilfsspeicheradresse auf dem Pfad 17 adressiert ist. Somit erinnert sich M 7 an die Plätze der Datenausdrücke in dem Hilfsspeicher (ob gültig oder ungültig), die keine nicht im Hilfsspeicher verwendbaren Daten sind. Der Zweck dieses Speichers wird nachstehend erläutert.

Nach Fig. 2 werden die Ausgänge der Auswählschaltungen S 12 und S 34 in einem ODER-Glied 20 kombiniert. Der Ausgang des ODER-Gliedes zeigt deshalb an, daß bei dem gerade adressierten Datenausdruck entweder das öffentliche Gültigkeitsbit oder das lokale Gültigkeitsbit besetzt ist. Dies reicht jedoch nicht aus, um zu zeigen, ob der Datenausdruck tatsächlich gültig ist, da es sich um einen nicht im Hilfsspeicher verwendbaren Datenausdruck handeln kann, der durch Vertauschen von M 5 und M 6 selektiv gelöscht worden ist.

Zur Erzeugung eines GÜLTIG-Signales wird deshalb der Ausgang des ODER-Gliedes 20 in einem UND-Glied 21 mit dem Ausgang eines ODER- Gliedes 22 kombiniert (Fig. 3), das die Ausgänge der Auswählschaltung S 56 und des Speichers M 7 aufnimmt. Wenn der Ausdruck kein nicht im Hilfsspeicher verwendbarer Ausdruck ist (d. h. der Ausgang von M 7=1), wird das GÜLTIG-Signal ausschließlich durch die ODER- Funktion der öffentlichen und lokalen Gültigkeitsbits dieses Ausdruckes bestimmt. Wenn jedoch der Ausdruck ein nicht im Hilfsspeicher verwendbarer Ausdruck ist, (d. h. der Ausgang von M 7=0), wird das GÜLTIG-Signal durch die UND-Funktion der nicht im Hilfsspeicher verwendbaren Gültigkeitsbits mit der ODER-Funktion der öffentlichen und lokalen Gültigkeitsbits bestimmt.

Bei einer Modifizierung der vorbeschriebenen Gültigkeitsmarkiereinrichtung kann jedes Speicherpaar mit direktem Zugriff M 1/M 2, M 3/M 4 und M 5/M 6 durch einen Satz von drei oder mehr Speichern mit direktem Zugriff ersetzt werden, die bistabilen Schaltungen PTOG, LTOG und NTOG können durch Einrichtungen ersetzt werden, die drei oder mehr Zustände haben (z. B. Schieberegister), und die Zweiweg- Auswählschaltungen S 1 und so weiter, können durch Dreiweg- oder Mehrweg-Auswählschaltungen ersetzt werden. Das System ist so ausgelegt, daß es in einer Weise betrieben wird, bei der ein Speicher mit direktem Zugriff eines jeden Satzes gerade in Betrieb ist, während die beiden anderen (oder die anderen) Speicher mit direktem Zugriff rückgesetzt werden. Wenn es erwünscht ist, den Hilfsspeicher zu löschen, wird der Speicher mit direktem Zugriff, der gerade in Betrieb ist, mit einem der Reservespeicher mit direktem Zugriff vertauscht und das Löschen des nunmehr außer Betrieb genommenen Speichers beginnt. Ein derartiges System ermöglicht mehr Zeit für das Löschen eines jeden individuellen Speichers mit direktem Zugriff, da das Löschen eines jeden Speichers mit dem Einsatz der beiden anderen oder der anderen Speicher überlappt ist.

Claims (4)

1. Informationsspeichereinrichtung mit wenigstens zwei Speichern mit direktem Zugriff, deren jeder eine Vielzahl von individuell adressierbaren Speicherplätzen enthält, mit einer ersten Einrichtung, die anzeigt, welcher der beiden Speicher gerade in Betrieb ist, dadurch gekennzeichnet,

• a) daß die erste Einrichtung (PTOG) bewirkt, daß alle Lese-Schreib-Zugriffe zu der Speichereinrichtung in den gerade in Betrieb befindlichen Speicher gerichtet werden,
• b) daß eine zweite Einrichtung (16) selbsttätig die Adressen des gerade nicht in Betrieb befindlichen Speichers der Reihe nach durchläuft und den Inhalt dieses Speichers gleichzeitig mit Lese-Schreib-Zugriffen zu dem gerade in Betrieb befindlichen Speicher auf einen vorbestimmten Wert rücksetzt, und
• c) daß eine dritte Einrichtung (S 12) auf einen Rücksetz- Befehl anspricht, um die erste Einrichtung (PTOG) so zu schalten, daß der gerade nicht in Betrieb befindliche Speicher der Speicher wird, der gerade in Betrieb ist, und umgekehrt.

2. Informationsspeichereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung (PTOG) eine bistabile Kippschaltung aufweist.

3. Informationsspeichereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung (16) einen Zähler aufweist.

4. Informationsspeichereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Schaltkreise (S 1, S 2), vorgesehen sind, die von dem Ausgang der ersten Einrichtung (PTOG) gesteuert sind, daß die Ausgänge der Schaltkreise (S 1, S 2) mit den Adresseneingängen der entsprechenden Speicher (M 1, M 2) verbunden sind, und daß die Eingänge beider Schaltkreise (S 1, S 2) mit dem Ausgang des Zählers (16) und mit einer Adressenleitung (17) so verbunden sind, daß der gerade in Betrieb befindliche Speicher durch das Signal auf der Adressenleitung (17) adressiert wird, und der gerade nicht in Betrieb befindliche Speicher durch den Zähler (16) adressiert wird.