NO139939B - Hukommelsesanordning som inngaar i en datamaskin og inneholder en ordhukommelse - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrorer en hukommelsesanordning som inngår i en datamaskin og inneholder en ordhukommelse med i grupper anordnede hukommelseselementer, idet hver gruppe er beregnet for lagring av digitale ord som består av binære biter og hvor elementene i hver gruppe og ordenes binære biter defineres ved hver sin bitindeks, et ordregister, i hvilket gjennom datamaskinens styreorgan-digitale ord registreres, hvis biter over hver sin innskrivings- respektivt utlesningsledning i forbindelse med innskriving i respektivt utlesning fra nevnte ordhukommelse overfores mellom ordregisteret og ordhukommelsen respektivt vice versa, og et ordadresseregister, i hvilket gjennom datamaskinens styreorgan en ordadresse registreres under hvilken et digitalt ord innskrives i respektivt utleses Æra en gjennom ordadressen bestemt elementgruppe i nevnte ordhukommelse.

En slik hukommelsesanordning og den prinsipielle funksjon av en datamaskin beskrives for eks. i det svenske patentskrift 227 356. Et flertall hukommelsesanordninger danner datamaskinens hukommelsesdel, i hvilken lagres dels instruksjoner, dels tilstandsdata og tilfeldige opplysninger som vedrbrer et system av et flertall med hverandre sammenvirkende organer, f.eks. en automatisk tele-fonstasjon, som skal styres av datamaskinen. Hukommelsesdelens funksjoner, f.eks. innskriving og utlesning av digitale ord, styres av datamaskinens styreenhet, idet digitale ord respektivt ordadresser i binær form overfores mellom et antall registere i datamaskinens sentralenhet og hukommelsesanordningenes ordregistér respektivt adresseregister.

Store okonomiske innsatser oppbringes for å ha garanti for at datamaskinen arbeider feilfritt. Nevnte svenske patentskrift beskriver hvordan driftsikkerhet tilveiebringes ved hjelp av redundans, som fås ved to parallelt arbeidende datamaskiner. Når en feil i en funksjonsenhet hos en av datamaskinene er opp-stått og blitt lokalisert, fortsetter datamaskinene å arbeide parallelt med unntak av den feilaktige funksjonsenheten, f.eks. en feilaktig hukommelsesanordning, som av servicepersonalet erstattes så fort som mulig med en ny feilfri funksjonsenhet. Skulle ulykkeligvis under den tidsperiode, i hvilken kun ett eksemplar av respektive funksjonsenhet arbeider for begge datamaskiner, også dette eksemplar bli feilaktig, så oppdages ikke den andre feilen, dvs. driftsikkerheten er nedsatt under nevnte tidsperiode.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å unngå slike tidsperioder med nedsatt driftsikkerhet, når et av hukommelseselementene i en ordhukommelse hos en av datamaskinenes hukommelsesanordninger på for ovrig kjent måte ved hjelp av feilsokningsprogram er blitt utpekt som feilaktig.

En f.eks. ifolge U.S. patent nr. 3.633.175 kjent anordning opp-når dette ved hjelp av en réservehukommelse, idet adressen til den elementgruppe som inneholder det feilaktige elementet, om-kodes til en reserveadresse til en av reserve hukommelsens elementgrupper, hvilken derved erstatter hele den forutnevnte ele-mentgruppen. Hvis imidlertid datamaskinens hukommelsesdel består av såkalte bitorienterte halvlederhukommelser, foreligger risi-koen for at respektive hukommelsesanordnings samtlige elementer, hvis bitindeks overensstemmer med bitindeksen av det forste opp-dagede feilaktige element, er feilaktige, slik at det er umulig unngå nevnte tidsperioder med nedsatt dri'ftsikkerhet ved hjelp av et fåtall reserveelementgrupper.

Dette-oppnås hovedsaklig ved anvendelse av bitorienterte hukom-melser med en hukommelsesanordning ifolge oppfinnelsen, som er kjennetegnet slik at det fremgår av kravenes kjennetegnende deler, og som vil bli forklart ved hjelp av et utftirelseseksempel under henvisning til vedlagte tegning over hukommelsesanordningens deler.

Tegningen antyder hvordan delene ifolge for ovrig kjent datatek-nikk styres ved hjelp av et styreorgan SE for mikroprogram. Ifolge nevnte kjente teknikk overfores av binære biter bestående digitale ord respektivt ordadresser mellom datamaskinens sentralenhet og hukommelsesanordningens ordregistér OR respektivt ordadresseregister OAR og vice versa, hvilket på tegningen antydes av innkommende og utgående piler. Ordadresseregi"steret er tilknyttet en ordadressedekoder OAA og de digitale ordene innskrives i respektivt utleses fra hukommelsesanordningens ordhukommelse OM ved hjelp av i adresseregisteret OAR innskrevne og i ordadres-sedekoderen OAA dekodede adresser, idet et mikroprogram angir ved aktivering av styreforbindelser S respektive L mellom styreorgan SE og ordhukommelsen OM at innskriving eller utlesning skal skje.

Ordregisterets registreringselement RI, R2 Rn registrerer hver eri i et digitalt ord inngående binære bit, som defineres ved sin bitindeks bl, b2..bn. Ordhukommelsen OM inneholder for hver ordadresse en hukommelseselementgruppe, hvis hukommelseselement El, E2..En lagrer hver sin av nevnte binære biter med bitindeksen bl, b2..bn. Disse biter overfores fra respektivt til ordregisterets registreringselement over innskrivningsledninger ILI, IL2 ,,ILn respektivt utlesningsledninger ULI, UL2..ULn og OG-porter G21,G22.. G2n, som inngår i omkoblingsorgan 0K1,0K2...OKn, hvis funksjon vil bli beskrevet lenger ned.

Hver elementgruppe inneholder utover nevnte hukommelseselement

El, E2..En reserveelementer. Tegningen viser at hver elementgruppe er foroket med reserveelement Er, som over en reserveinn-skrivingsledning ILr er tilkoblet innskrivingsporter Gil, G12

..Gin og som over en reserveutlesningsledning ULr er tilkoblet i nevnte omkoblingsorgan inngående OG-porter G31, G32..G3n. Tegnin-

gen viser at for eks. innskrivingsport Gil, når den er i aktivert tilstand på grunn av en binær "1" på sin styreinngang STI, tilveiebringer en innskrivingforbindelse mellom registreringselementet Ri og reserveelementet Er. Det fremgår også at f.eks. omkoblingsorganet OKI tilveiebringer to alternative utlesnings-forbindelser til registreringselementet RI. Omkoblingsfunk-sjonen tilveiebringes her på kjent måte ved-hjelp av porter G21 og G31, som har sine utganger tilknyttet registreringselementet RI, hvilket tilknyttes hukommelseselementet El respektivt reserveelementet Er når port G21 resp. G31 aktiveres. Hvis en inverterende styreinngang hos port G21 og en styreinngang hos port G31 er tilknyttet omkoblingsorganets styreinngang ST2, fås på

grunn av en binær "0" resp. "1" på nevnte styreinngang ST2 omkoblingsorganets hvile- resp. arbeidstilatand. Til registreringselementet Ri utleses en binær bit i hviletilstanden fra hukommelseselementet El og i arbeidstilstanden fra reserveelementet Er.

En hukommelsesanordning ifolge oppfinnelsen omfatter videre et bitindeksregister BR og eri tilknyttet bitindeksdekoder BA,

som har sine utganger i bitindeksens ordensrekkefolge tilknyttet nevnte styreinnganger STI, ST2 for resp. innskrivingsporter Gil, G12..Gin og omkoblingsorgan OKI, 0K2..0Kn. Ifolge tegningen

er sperreporter G41, G42..G4n innkoblet i omkoblingsorganenes styreledninger. Sperreportenes funksjon vil bli beskrevet lenger ned, og inntil da antas det at de fungerer som hvilekontak-ter. Likesom ordregisteret OR mates bitindeksregisteret BR fra datamaskinens sentralenhet, idet en gjennom datamaskinens styreorgan SE valgt bitindeks bl, b2..bn registreres i binær form. Dette er antydet på tegningen ved en pil med innkommende ret-

ning og en styreforbindelse fra styreorganet til bitindeksregisteret. Hver registrerte bitindeks aktiverer en av bitindeks-

dekoderens utganger, slik at den ved den registrerte bitindeksen def inerte binære biten i et digitalt ord innskrives, både i det

ved bitindeksen definerte hukommelseselement og i reserveelementet, men utleses kun fra reserveelementet, hvilket altså erstatter respektive hukommelseselement. Hvis det antas at den registrerte bitindeksen er blitt mottatt på grunn av et ovenfor nevnt feilsokingsprogram for feilaktige hukommelseselementer, behover hukommelsesanordningen ikke å kobles bort for servicepersonalet har byttet ut den feilaktige ordhukommelsen, dvs. den gjennom parallell drift av to datamaskiner eksisterende driftsikkerhet innskrenkes praktisk talt ikke.

I den hittil beskrevne hukommelsesanordningen erstattes på grunn av en i bitindeksregisteret BR registrerte bitindeks respektive hukommelseselement i samtlige elementgrupper med hvert sitt reserveelement, og dette til tross for at kun en elementgruppe er feilaktig. Hvis hver elementgruppe omfatter flere reserveelementer med tilhorende innskrivingsporter, omkoblingsorgan og bitindeksregister, kan et flertall feil elimineres i ordhukommelsen OM ved uforandret driftsikkerhet for datamaskinene. I slike ordhukommelser er imidlertid antallet elementgrupper meget storré enn antallet elementer i hver gruppe, derfor er sannsyn-ligheten* liten for at en ny feil i ordhukommelsen opptrer innenfor en gruppe som allerede inneholder et feilaktig element. På denne sannsynlighetsbedommelse baserer seg tanken å utnytte reserveelementene på en mer fleksibel måte. For-^dette formål er anordnet en på tegningen vist bitindekshukommelse BM, i hvilken gjennom datamaskinens, styreorgan SE lagres valgte bitindeksér, hvilke innskrives respektivt utleses ved hjelp av nevnte bitindeksregister BR og i bitindeksadresseregisteret BAR, i hvilket gjennom datamaskinens styreorgan en bitindeksadresse registreres synkront med ordadresseregistreringen i ordadresseregisteret OAR. To alternativer er tenkbare for relasjonene mellom ordhukommelsens ;ordadresser og bitindekshukommelsens bitindeksadresser. Det forste alternativ er fast bestemte relasjoner idet hver bitindeksadresse er uforanderlig tilordnet hver sin ordadressegruppe, hvilket i et ekstremt tilfelle ville resultere i like mange bitindeksadresser som det finnes ordadresser. Derved får innenfor hver gjennom en ordadressegruppe definert ordhukommelsesdel et ;hukommelseselement bli feilaktig uten at de parallelt arbeidende systemers driftsikkerhet innskrenkes. Det andre alternativet er fleksible adresserelasjoner idet styreorganet SE velger en av bit-indeksadressene for å tilordne denne en ordadresse som angir en \ feilaktig elementgruppe eller å tilordne denne en ordadressegruppe hvis tilhorende elementgrupper skal overvåkes slik som det vil bli beskrevet senere. ;Fleksibiliteten fordyrer riktignok styreorganet SE, men med en relativt liten bitindekshukommelse BM oppnås det at hver bitindeksadresse er tilordnet kun en ordadresse ved erstatting av et feilaktig hukommelseselement. Som bekjent må innholdet i to parallelt arbeidende ordhukommelser igjen være likestilte for det ved en feil i en av ordhukommelsene avbrutte arbeid med to parallelle datamaskiner fortsetter. Likestillingen begrenser* seg imidlertid til et eneste ord, hvis kun det feilaktige hukommelseselement erstattes med et reserveelement, mens de feilfrie elementgruppene ikke påvirkes.

A

Det er hittil blitt antatt at en bitindeks registreres i bitindeksregisteret BR, når et feilaktig hukommelseselement er blitt utpekt, for ved hjelp av en innskrivingsport og et omkoblingsorgan å erstatte dette feilaktige element med et reserveelement. Hvis under datamaskinens normale arbeid med en feilfri ordhukommelse en vilkårlig bitindeks registreres i bitregisteret, utleses feilfrie digitale ord til ordregisteret også hvis ifolge ovenfor de gjennom nevnte vilkårlige bitindeks definerte binære biter utleses fra reserveelementene. I hukommelsesanordningen ifolge oppfinnelsen kan det derfor registreres bitindeks også for å overvåke en feilfri ordhukommelse, idet bitindeksdekoderens BA utganger aktiverer hver sin kontrollport G51, G52..G5n, som i

aktivert tilstand tilslutter respektive hukommelseselementets

El, E2 ..En-utlesningsledning til en forste inngang hos en overvåking sanordning OV, hvis andre inngang er tilkoblet reserveut-lesningsledningen ULr. Overvåkingsanordninger, som f.eks. består av en EKSKLUSIV-ELLER-port EO, mater fra sin utgang alarmsignal til datamaskinens styreorgan SE hvis de til sine innganger overforte binære biter er ulike. Formålet med denne overvåking er hovedsaklig å kontrollere at hukommelsesanordningen er beredt til å utfore en ved et feilaktig element forårsaket om-kobling som angitt ovenfor.

Hvis imidlertid hukommelsesanordninger er forsynt med den ovenfor nevnte bitindekshukommelsen BM, slik-at en bitindeks registreres for hver ordadresse, forstyrres datamaskinens normale arbeide ikke, hvis i overvåkingsf ormål den bitindeksen som er tilordnet en elementgruppe endres i forbindelse med hver innskriving i denne elementgruppe. Man får på denne måte en intensiv in-tern overvåking av samtlige hukommelseselementer. Hvis nevnte overvåkingsanordning OV alarmerer datamaskinen for respektive feilaktighe£ forårsaker en stopp hos de to parallelt arbeidende datamaskinene, er det hukommelseselement blitt feilaktig, som er definert gjennom den ved alarm-tilfellet registrerte bitindeks. Overvåkingen for respektive elementgruppe stoppes og i bitindekshukommelsen bibeholdes nevnte bitindeks under respektive bitindeksadresse slik at det feilaktige element under datamaskinens fortsatte arbeid ikke lenger tilsluttes ordregisteret OR for utlesning. x

På tegningen antyder piler, som er rettet fra bitindeksregisteret BR og bitindeksadresseregisteretoBAR, at respektive registrerin-ger ved alarmtilfellet kan anvendes som kontrollopplysninger i datamaskinen, hvilke utnyttes f.eks. for det innledningsvis nevnte feilsokningsprogram. Tegningen viser en sperreanordning G6, som er anordnet for i uaktivert tilstand å forhindre over-våkingsanordningens OV alarmsignal. Hvis nemlig et feilaktig hukommelseselement er blitt lokalisert, enten ved hjelp av hukommelsesanordningens interne overvåking eller ved et testpro-gram for feillokaliseringer, og hvis det feilaktige hukommelseselement ifolge oppfinnelsen er blitt erstattet med et reserveelement, ville det uten nevnte sperreanordning oppstå et alarmsignal ved hver utlesning fra respektive elementgruppe. Sperreanordningen G6 utfores enklest med en OG-port til hvis ene inngang er koblet EKSKLUSIV-ELLER-portens EO utgang og til hvis andre inngang gjennom datamaskinens styreorgan SE mates et indikeringssignal i binær form. På tegningen vises en inverterende andre inngang hos sperreanordningen G6, idet en binær "0" respektivt "1" som mates til denne inngang indikerer at hukommelsesanordning overvåkes respektivt har minst et feilaktig hukommelseselement.

Hvis det av en eller annen grunn ikke er onskelig at i hukommelsesanordningens overvåkingstilstand den gjennom en i bitindeksregisteret BR registrert bitindeks bl, b2 .. bn definerte binære bit utleses fra et reserveelement, anordnes det sperreporter G41, G42 .. G4n. Disse har hver i bitindeksens ordensrekkefolge

sin ene inngang respektivt sin utgang tilkoblet bitindeksde-

/ koderen BA respektivt styreinngangen hos et av omkoblingsorganene OKI, 0K2 .. OKn og har sine andre innganger tilkoblet en felles signalledning SL, på hvilken gjennom datamaskinens styreorgan overfores nevnte indikeringssignal i binær form. Ved en gjennom en binær "0" indikert overvåkingstilstand forblir derved samtlige omkoblingsorgan i hvilestillinger, slik at de fra reserveelementene utleste binære biter overfores ikke til et av ordregisterets registreringselementer Ri, R2 .. Rn, men bare til over-våkings anordningen OV.

Hensiktsmessig anordnes i bitregisteret BR et signalregistrerings-element RS for gjennom datamaskinens styreorgan samtidig med en bitindeks å registrere nevnte indikeringssignal.

o

Registreringselementet RS ér tilkoblet sperreanordningens styreinngang og tilkoblet sperreportenes felles signalledning SL. Hvis hukommelsesanordningen er forsynt med en bitindekshukommelse, inneholder denne for hver bitindeksadresse et hukommelseselement ES for lagring av nevnte med bitindeksen kombinerte indikeringssignaler, slik at kontroll av feilfrie elementgrupper fortsetter, mens feilaktige hukommelseselementer erstattes av reserveelementer ved samtidig sperring av alarmsignalet fra overvåkingsan-ordningen.

Claims (7)

1. Hukommelsesanordning som inngår i en datamaskin og inneholder én ordhukommelse (OM) med i grupper anordnede hukommelseselementer (El, E2 .. En), idet hver gruppe er beregnet for lagring av digitale ord som består av binære biter og hvor elemen-

tene i hver gruppe og ordenes binære biter defineres gjennom hver sin bitindeks, et ordregistér (OR), i hvilket gjennom datamaskinens styreorgan (SE) digitale ord registreres, hvis biter over hver sin innskrivnings- (ILI, IL2..ILn) respektive utlesningsledning (ULI, UL2 .. ULn) i forbindelse med innskrivning i respektivt utlesning fra nevnte ordhukommelse overfores mellom ordregisteret og ordhukommelsen respektivt vice versa, og et ordadresser egi ster (OAR), i hvilket gjennom datamaskinens styreorgan en ordadresse registreres under hvilken et digitalt ord innskrives i respektivt utleses.fra en gjennom ordadressen bestemt elementgruppe i nevnte ordhukommelse, karakterisert" ved at hver hukommelseselementgruppe omfatter utover elementene for nevnte biter minst ett reserveelement (Er), at inn-skrivningsporter (Gil, G12 .. Gin) er anordnet for i aktivert tilstand å tilslutte hver sin innskrivningsledning til en innskrivningsledning (ILr) for reserveelementet, at omkoblingsorgan (OKI, 0K2 OKn) er anordnet for å tilveiebringe hver en "utlesningsforbindelse alternativt mellom ordregisteret og et hukommelseselement respektivt mellom ordregisteret og et reserveelement i avhengighet av omkoblingsorganets hvile- respektivt arbeidstilstand, og at innskrivningsportene og omkoblingsorganene har styreinnganger i bitindeksens ordensrekkefolge tilsluttet utganger av en med et bitindeksregister (BR) forbundet dekoder (BA)., i hvilket bitindeksregister en gjennom datamaskinens styreorgan valgt bitindeks i binær form registreres, for å aktivere en av dekoderens utganger.

2. Hukommelsesanordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at den_pmfatter en bitindekshukommelse (BM) for lagring av gjennom datamaskinens styreorgan (SE) valgte bitin-dékser, hvilke innskrives respektivt utleses ved hjelp av nevnte bitindeksregister (BR), og et bitindeksadresseregister (BAR), i hvilket gjennom datamaskinens styreorgan en bitindeksadresse registreres under hvilken en bitindeks innskrives i respektivt utleses fra nevnte bitindekshukommelse, idet hver og en av bit-indeksadressene registreres samtidig med minst en tilordnet ordadresse gjennom datamaskinens styreorgan.

3. Hukommelsesanordning som angitt i krav 1 eller 2, k a r a k - terisert ved at den omfatter kontrollporter (G51, G52 .. G5n) med styreinnganger som i bitindeksens ordensrekkefolge er tilkoblet utgangene av nevnte bitindeksdekoder (BA) for i aktivert tilstand å tilslutte hver sin fra ordhukommelsen (OM) kommende utlesningsledning (ULI, UL2 ... ULn) til en forste inngang hos en overvåkingsanordnihg (OV), hvis andre inngang er tilkoblet en utlesningsledning (ULr) fra et reserveelement for å sammenlikne de til sine innganger overforte binære biter og ved ulikhet mate et alarmsignal til datamaskinens styreorgan (SE).

4. Hukommelsesanordning som angitt i krav 3, karakterisert ved cat den omfatter en sperreanordning (G6) som har en styreinngang tilkoblet en forste signalledning og som forhindrer nevnte alarmsignal som folge av et forste indikeringssignal, hvilket indikerer at minst ett av hukommelseselementene er feilaktig.

5.Hukommelsesanordning som angitt i ett av kravene 1-4, karak-terisert ved at den omfatter sperreporter (G41, G42 .. G4n) som er koblet mellom nevnte bitindeksdekoder (BA) og nevnte omkoblingsorgan (OKI, 0K2,..0Kn) og hvis styreinnganger er tilkoblet en felles andre signalledning (SL), hvorved sperreportene som folge av et andre indikeringssignal vedrorende ordhukommelsens (OM). feilfrie tilstand forhindrer at reserveele-mentets utlesningsledning (ULr) tilkobles ordregisteret (OR).

6. Hukommelsesanordning som angitt i krav 4 og 5, karakterisert ved at nevnte forste og andre signalled-ninger er sammenkoblet, idet sperreportene (G41, G42 .. G4n) og sperreanordningen (G6) er utfort således, at nevnte forste indikeringssignal samtidig forhindrer alarmsignalet og tillater til-kobling av utlesningsledningen (ULr) fra reserveelementet til ordregisteret (OR).

7. Hukommelsesanordning som angitt i ett av kravene 4 og 5, karakterisert ved at nevnte bitindeksregister (BR) inneholder minst ett til en signalledning tilkoblet signal-registreringselement (RS) for i forbindelse med registrering av bitindekser å registrere nevnte indikeringssignaler i binær form.