DE1449774C3 - Speichereinrichtung mit kurzer Zugriffszeit - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Speichereinrichtung mit einem Zwischenspeicher, der ein schnelles Schreiben und Lesen gestattet, mit einem Hauptspeicher, der in bezug auf den Zwischenspeicher eine große Speicherkapazität und einen langsameren Speicherzyklus aufweist gemäß Patent 071, wonach der Zwischenspeicher Register enthält, in die zusammen mit einzuschreibenden Daten die diesen Daten zugeordneten Hauptspeicher-Adressen eingegeben werden, wonach ferner eine Steuereinrichtung vorgesehen ist zur Übertragung von Daten aus dem Zwischenspeicher auf die zugeordneten, im Zwischenspeicher enthaltenen Hauptspeicheradressen, und wonach eine weitere Steuer-

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einrichtung vorgesehen ist, die bei einer Anforde- und bei einer Übereinstimmung eine Entnahme aus-

rung zum Lesen von Daten aus dem Hauptspeicher löst sowie einen Zugriff zum Hauptspeicher ver-

die Adressenbereiche der Register des Zwischen- hindert.

Speichers auf die angesteuerte Hauptspeicheradresse Verschiedene vorteilhafte Ausgestaltungen der Erabsucht und bei Vorhandensein der Adresse im 5 findung sind aus den Ansprüchen ersichtlich. NachZwischenspeicher die Entnahme der zugeordneten folgend ist an Hand von Zeichnungen ein Ausfüh-Daten aus diesem Speicher vornimmt und eine ent- rungsbeispiel der Erfindung erläutert. Es zeigt
sprechende Entnahme aus dem Hauptspeicher ver- F i g. 1 ein Blockschaltbild einer Speichereinrichhindert, während bei Fehlen der Adresse im Zwi- rung nach der Erfindung,

schenspeicher die Entnahme aus dem Hauptspeicher io F i g. 2 eine schematische Darstellung einer Kryoerfolgt. tronschaltung, wie sie in einer beispielsweisen AusGegenstand des Hauptpatentes ist eine Speicher- führung der Erfindung verwendet wird,
einrichtung mit einem Hauptspeicher und einem F i g. 3 die schematische Darstellung einer Kryo-Zwischenspeicher. Der Zwischenspeicher gestattet tronspeicherschaltung, wie sie in einer beispielsein schnelles Schreiben und Lesen, während der 15 weisen Ausführung der Erfindung verwendet wird,
Hauptspeicher in bezug auf den Zwischenspeicher F i g. 4 die Zusammengehörigkeit der F i g. 4 a bis eine große Speicherkapazität aufweist und ein schnei- 4 d und

les Lesen, aber nur ein langsameres Schreiben zu- Fig. 4a bis 4d ein detailliertes Schaltbild eines läßt. Eine derartige Einrichtung ist nach dem Haupt- Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung,
patent derart ausgebildet, daß der Zwischenspeicher ao Wie es F i g. 1 zeigt, besitzt eine Informations-Register aufweist, in die bei einer Schreiboperation speichereinrichtung nach der Erfindung einen assodie einzuschreibenden Daten mit ihren zugeordneten ziativen Speicher 10, der hier als Zwischenspeicher Hauptspeicher-Adressen eingegeben werden, daß bezeichnet wird und der eine relativ kurze Inforeine in zugriffsfreien Zeitabschnitten wirksam wer- mationszugriffszeit benötigt und eine relativ kleine dende Steuereinrichtung vorgesehen ist zur automa- 25 Zahl diskreter Wortspeicherstellen besitzt. Dieser tischen Übertragung der Daten aus dem Zwischen- Speicher bewirkt Wortspeicheroperationen unter der speicher auf die zugeordneten, im Zwischenspeicher Steuerung einer Steuereinheit 11, die nacheinander enthaltenen Hauptspeicher-Adressen und daß eine auf jede einzelne Entnahmeoperation mit Adressenweitere Steuereinrichtung vorgesehen ist, die bei wahl aus einem Informationsspeicher 12 großer einer Anforderung zum Lesen von Daten aus dem 30 Kapazität anspricht, der hier als Hauptspeicher beHauptspeicher die Adressenbereiche der Register zeichnet wird. Im besonderen wird die Steuereinheit des Zwischenspeichers auf die angesteuerte Haupt- H durch Signale gesteuert, die nachstehend noch Speicheradresse absucht und bei Vorhandensein der näher beschrieben werden und die über einen Steuer-Adresse im Zwischenspeicher die Entnahme der zu- kanal 13 aus einer Lesesteuereinheit 14 kommen, geordneten Daten aus diesem Speicher vornimmt 35 welche einen Bestandteil eines Datenverarbeitungsund eine entsprechende Entnahme aus dem Haupt- systems bildet. Die Lesesteuereinheit 14 ist konvenspeicher verhindert, während bei Fehlen der Adresse tionell; sie spricht an auf ein Lesesteuersignal, das im Zwischenspeicher die Entnahme aus dem Haupt- von dem Datenverarbeitungssystem über eine Steuerspeicher erfolgt. schaltung 15 geliefert wird, und beliefert eine Adres-Ein solches Speichersystem besitzt eine relativ 40 sensteuereinheit 16 des Verarbeitungssystems mit kurze Einspeicher- und Entnahmezeit sowie einen der Adresse eines aus dem Hauptspeicher 12 zu relativ niedrigen Kostenaufwand pro Speicherstelle. entnehmenden Informationswortes. Die aufeinander-Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei Speichersystemen folgenden der Adressensteuereinheit 16 zugeleiteten mit sehr großer Kapazität für die Entnahmeopera- Adressen werden jede über einen Adressenkanal 17 tionen dennoch ein spürbarer Zeitverlust für die 45 zeitweilig in einem Eingabeadressenteil 18-1 des Auswahl der jeweils gewünschten Speicheradresse assoziativen Zwischenspeichers 10 gespeichert, und auftritt, welche mit zunehmender Speicherkapazität dann wird jede solche Adresse aus dem Eingabewächst. Bei kurzen Operationszeiten ergeben sich adressenteil 18-1 empfangen und in aufeinanderdadurch mitunter erhebliche Wartezeiten der einzel- folgenden Wortspeicherregistern dieser Einheit genen Einheiten eines Maschinensystems auf Speicher- 50 speichert, die nacheinander unter der Steuerung der zugriff, so daß die Arbeitsgeschwindigkeit des Steuereinheit 11 ausgewählt werden. Die Einheit 11 Systems in unerwünschtem Maße sinkt. Aufgabe der arbeitet als eine Art von Ringsteuerschalter oder vorliegenden Erfindung ist es, diese Verlustzeiten -zähler, der jedesmal weitergeschaltet wird, wenn herabzusetzen und insbesondere solche Informatio- ein Schreibsteuersignal über den Steuerkanal 13 aus nen, die innerhalb eines Programmabschnittes hau- 55 der Lesesteuereinheit 14 empfangen wird. Jedes fig benötigt werden, schnell verfügbar zu machen. Wortspeicherregister des assoziativen Zwischen-Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß der Speichers 10 besteht aus einem Adressenspeicherteil Zwischenspeicher ein einen schnellen Zugriff gestat- 18 a, 19 a und einem Datenspeicherteil 18 b, 19 b. tender assoziativer Speicher ist, dessen Eingang zum Von diesen diskreten Wortspeicherstellen ist nur zeitsparenden Lesen wiederholt benötigter Daten 60 eine begrenzte Zahl vorhanden, von denen der Eineinerseits mit einer Adressensteuereinheit und an- fachheit halber nur zwei Register 18 a, 19 a und 18 b, dererseits mit dem Datenausgang des Hauptspeichers 19 b in F i g. 1 dargestellt sind,
verbunden ist und der aus dem Hauptspeicher ent- Die der Adressensteuereinheit 16 zugeführte Wortnommene Daten mit ihrer Hauptspeicheradresse adresse wird über einen Adressenkanal 20 zum oder einem Teil davon in beliebiger Folge speichert, 65 Hauptspeicher 12 weitergeleitet und veranlaßt die- und daß eine Leseeinrichtung vorgesehen ist, die die sen, aus der adressierten Wortspeicherstelle ein gewünschte Adresse des Hauptspeichers mit dem Datenwort zu entnehmen, welches über einen Daten-Inhalt des assoziativen Zwischenspeichers vergleicht kanal 21 in einem Datenregister 22 des Datenver-

arbeitungssystems gespeichert wird. Dabei versteht es sich, daß der Hauptspeicher 12 in herkömmlicher Weise aufgebaut ist und arbeitet und die Kapazität zum Speichern einer relativ großen Zahl von Informationswörtern an adressiert auswählbaren Speicherplätzen besitzt. Wie es für große Speicher charakteristisch ist, ist die Zugriffszeit, die zum Ein- oder Ausspeichern eines Informationswortes an einem adressierten Speicherplatz nötig ist, relativ lang und braucht zur Ausführung eine wesentliche Zeitlänge. Jedes Datenwort, das so im Datenregister 22 gespeichert ist (der Ausdruck »Daten« wird hier in seinem gegnerischen Sinne verwendet und betrifft Informationswörter, die im allgemeinen Haupt- und Unterprogramm-Befehlswörter und Index- und Aufzeichnungswörter sowie Datenwörter einschließen), wird durch einen Dateneingabekanal 23 zur vorübergehenden Speicherung in einen Eingabedatenteil 18-2 des assoziativen Zwischenspeichers 10 eingeführt. Das so zugeführte Datenwort wird in demselben Wortspeicherregister gespeichert, das durch die Steuereinheit 11 zum gleichzeitigen Speichern des Adressenteils des Datenwortes ausgewählt worden ist, wie es oben beschrieben ist. Die aufeinanderfolgende Speicherregisterauswahl durch die Steuereinheit 11 geschieht so, daß die Wortspeicherung nacheinander in der Reihenfolge vom ersten bis zum letzten Wortregister stattfindet und dann wieder neu beginnt durch »Überschreiben« eines Wortes im ersten Wortregister, so daß der assoziative Zwischenspeicher innerhalb seiner Speicherkapazität die neuesten Wörter und zugeordneten Wortadressen enthält, die aus dem Hauptspeicher 12 entnommen worden sind.

Die zu beliebigen Zeitpunkten in den Datenwortregisterteilen 18 a, 18 b, 19 a, 19 b usw. gespeicherten Wörter können nacheinander einem gemeinsamen Datenwortausgaberegister 24 zugeführt werden, um durch das Datenverarbeitungssystem verwendet zu werden. Diese Form der Wortentnahme geschieht unter der Steuerung der Steuereinheit 11, die ein Lesesignal über den Steuerkanal 13 empfängt und bei jedem Empfang des Lesesignals ihren Zählstand weiterschaltet. Dieser Lesevorgang ähnelt dem oben schon beschriebenen Schreibvorgang, nur erfolgt nicht gleichzeitig mit dem Übertragen aufeinanderfolgender Datenwörter zum Ausgaberegister

24 eine Bezugnahme oder Entnahme der aufeinanderfolgenden Wortadressen, die in den Adressenteilen 18 α, 19 α usw. der Wortregister gespeichert sind.

Die Lesesteuereinheit 14 kann auch den assoziativen Speicher 10 durch ein Lesesignal abfragen, welches über einen Steuerkanal 25 direkt den Adressenspeicherteilen 18 a, 19 a usw. der Wortspeicherregister zugeführt wird. In diesem Falle sendet die Steuereinheit 14 gleichzeitig eine Adresse zur Adressensteuereinheit 16, und diese Adresse wird im Eingabeadressenteil 18-1 des assoziativen Zwischenspeichers 10 gespeichert. Das über den Steuerkanal

25 zugeführte Lesesignal verwendet nun die im Eingabeadressenteil 18-1 gespeicherte Adresse, um gleichzeitig alle in den Adressenspeicherteilen 18 a, 19 a usw. der Wortspeicherregister gespeicherten Wortadressen abzufragen. Wenn eine der gespeicherten Wortadressen der Abfrageadresse im Eingabeadressenteil 18-1 entspricht, wird das betreffende Wort sofort zum Datenausgaberegister 24 übertragen, um durch das Verarbeitungssystem weiterverwendet zu werden. Gleichzeitig wird eine Adressenidentitäts-Steuereinheit 26 erregt, um anzuzeigen, daß eine Adressenidentitätsbedingung besteht und daß daher eine Wortentnahme stattgefunden hat. Da der assoziative Zwischenspeicher 10 nur eine relativ kurze Informationszugriffszeit zum Ausführen dieser Abfrage-Entnahme-Operation benötigt, bewirkt das Erscheinen eines Lesesignals im Steuerkanal 25 eine fast gleichzeitige Erregung der Adressenidentitäts-Steuereinheit 26. Diese kann über eine Steuerleitung 27 die Adressensteuereinheit 16 unmittelbar steuern, um die normale Wirkungsweise der Einheit 16 bei einem Verlangen nach Zugriff zum Hauptspeicher 12 für die Entnahme eines adressierten Wortes aus diesem zu unterdrücken, oder es kann durch Beeinflussung der zugrunde liegenden Zeitsteuerungen eine Unterdrückung des Hauptspeicher-Arbeitsumlaufs und die Einleitung eines neuen Arbeitsumlaufs bewirkt werden.

Mit Hilfe der beiden vorstehend beschriebenen Formen der Wortentnahme aus dem assoziativen Zwischenspeicher 10 ist es möglich, die in diesem gespeicherten Wörter dem Datenverarbeitungssystem sofort zur Verfügung zu stellen, womit die Menge der Wortentnahmeanforderungen, die sonst an den Hauptspeicher 12 gestellt würden, beträchtlich verringert wird. Infolgedessen kann der Hauptspeicher bei der Befolgung anderer an ihn gestellter Zugriffsanforderungen mehr auf dem laufenden bleiben.

Manchmal kann es erforderlich sein, ein in dem assoziativen Zwischenspeicher 10 stehendes Datenwort auf den neuesten Stand zu bringen oder es in anderer Weise abzuändern oder es sogar durch ein anderes Wort zu ersetzen. Dies kann in dem hier beschriebenen Informationsspeichersystem erreicht werden durch ein Schreibsignal, das über den Steuerkanal 25 aus der Lesesteuereinheit 14 geliefert wird, welche dann gleichzeitig eine Adresse zur Adressen-Steuereinheit 16 zur vorübergehenden Speicherung im Eingabeadressenteil 18-1 des assoziativen Speichers 10 überträgt. Das über den Steuerkanal 25 gelieferte Schreibsignal benutzt nun den Adressenteil 18-1, um gleichzeitig alle in den Adressenspeicherteilen 18 a, 19 a usw. der Wortspeicherregister stehenden Wortadressen abzufragen. Wenn eine der gespeicherten Wortadressen der Abfrageadresse entspricht, wird ein zu diesem Zeitpunkt im Datenregister 22 gespeichertes Datenwort, das gewohnlich durch das Datenverarbeitungssystem dorthin übertragen wird, sofort über den Eingabedatenteil 18-2 in dem betreffenden Datenspeicherteil 18 b, 19 b usw. des Wortspeicherregisters, in dem während der Adressenabfragung eine Adressenidentität festgestellt wird, gespeichert. Daraufhin wird eine Änderungsanzeigeeinheit 28 erregt, die eine Anzeige dafür liefert, daß das Datenwort in einem bestimmten identifizierten Wortregister auf diese Weise abgeändert oder ersetzt worden ist. Die Erregung der Einheit 28 kann dann durch das Datenverarbeitungssystem ausgenutzt werden, um eine spätere Übertragung dieses abgeänderten Wortes zum Datenausgaberegister 24 durch eine entsprechende Abfrageadressen-Leseoperation des assoziativen Zwischen-Speichers 10 und die nachfolgende Speicherung des so entnommenen Wortes in einem beliebigen Wortspeicherplatz des Hauptspeichers 12 zu bewirken. Verschiedene Ausführungsformen von assoziativen

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Speichern, die sich zur Verwendung bei der Erfin- die Speicherung eines Informations-» I «-Codebits

dung eignen, sind bekannt. Bei der nachstehend als darstellt, hält bei Beendigung des Steuerstromflusses

Ausführungsbeispiel der Erfindung beschriebenen durch das Kryotron 43 selbst dann an, wenn dessen

Schaltungsanordnung eines Informationsspeicher- Torelement supraleitend wird.

systems wird ein assoziativer Speicher mit Kryotrons 5 Zum Abfühlen des Speicherzustandes der eben

verwendet. beschriebenen Speicheranordnung wird eine Span-

Der Aufbau und die Wirkungsweise von Kryotrons nung zwischen einer Klemme 48 und jeder der

mit einander kreuzenden dünnen Schichten sind be- Klemmen 49 und 50 angelegt. Das Steuertorelement

kannt, aber ein kurzer Überblick über ihre Wirkungs- des Kryotrons 42 liegt in einer Leitung zwischen

art dürfte das Verständnis der genauen Schaltungs- io den Klemmen 48 und 49, so daß Strom in dieser

anordnung des nachstehend besprochenen assoziati- Schaltung fließt, wenn kein Strom in der Zweig-

ven Speichers erleichtern. leitung 39 fließt, da das Steuertor des Kryotrons 42

Ein Kreuz-Kryotron läßt sich symbolisch darstel- dann supraleitend ist, während der Stromfluß in der len, wie es Fig. 2 zeigt. Es besteht aus einer »Tor«- Leitung 40 das Steuertor des Kryotrons 44 normal-Schicht, die auf einer Oberfläche eines dünnen Iso- 15 leitend macht und so den Stromfluß durch die gelierplättchens aus Siliziumoxyd formiert und in einer steuerte Leitung einengt, die dieses Tor enthält und gesteuerten Schaltung, wie z. B. der Schaltung 35, die sich zwischen den Klemmen 48 und 50 erstreckt, in Reihe enthalten ist. Ein viel schmalerer Steuer- Der so zwischen den Klemmen 48 und 49 eingeleileiter, der aus einer dünnen Bleischicht besteht, ist tete Stromfluß fühlt die Speicherung eines Informaauf der anderen Oberfläche des Isolierplättchens 20 tions-»0«-Codebits in der Speicheranordnung ab. In formiert und rechtwinklig zum Torleiter orientiert, gleicher Weise ist das Ergebnis der Speicherung und dieser Steuerleiter liegt in Reihe in einer Steuer- eines Informations-» 1 «-Codebits und des dadurch schaltung, wie z. B. der Schaltung 36. Wenn kein bewirkten Stromflusses in der Schaltung ein normal-Steuerstrom eines vorher ausgewählten Mindest- leitender Torleiter 42 und ein supraleitender wertes (bekannt als »voller« Stromwert) in der 25 Kryotrontorleiter 44, so daß ein Stromfluß von der Steuerschaltung 36 -fließt, ist das Kryotron-Tor- Klemme 48 zur Klemme 50 eingeleitet wird, um die leiterelement supraleitend und setzt dem Stromfluß Speicherung des »!«-Codebits abzufühlen.
in der gesteuerten Schaltung 35 keinen Widerstand In dem Schaltschema, das aus F i g. 4 a bis 4 d beentgegen. Wenn jedoch in der Steuerschaltung 36 steht, welche die genaue Schaltungsanordnung eines ein voller Stromwert fließt, wird das Kryotron-Tor- 30 die Erfindung verkörpernden Informationsspeicherleiterelement normalleitend, und daher wird der systems zeigen, ist die Steuereinheit 11 der Einfach-Wert des in der gesteuerten Schaltung 35 fließenden heit halber mit nur drei Stufen eines Schrittschaltzäh-Stroms reduziert. lers in Form eines geschlossenen Ringes dargestellt.

Wie Kryotrons herkömmlicherweise für die Infor- Jede Stufe umfaßt zwei Kryotron-Speicherschaltunmationsbitspeicherung verwendet werden, geht aus 35 gen, und zwar die Speicherschaltungen 55 und 56 für Fig. 3 hervor. Die Speicherschaltung wird erregt die erste Stufe, die Speicherschaltungen 57 und 58 für durch eine einseitig gerichtete Spannungsquelle, die die zweite Stufe und die Speicherschaltungen 59 und mit positiver Polarität an eine Klemme 37 und mit 60 für die dritte Stufe. Ein Schreibsteuerleiter 61 ist negativer Polarität an eine Klemme 38 angeschlos- in dem Steuerkanal 13 enthalten, der von der schon sen ist, und wird gebildet durch zwei leitende Zweig- 40 in Verbindung mit F i g. 1 beschriebenen Lesesteuerleitungen 39 und 40, die zwischen die Klemmen 37 einheit 14 ausgeht. Diese Leitung teilt sich an der und 38 eingeschaltet sind. Die Leitung 39 besteht Speicherschaltung 55 auf in die Zweigleitungen 61a aus dem Torelement eines Kryotrons 41 und dem und 61fr, die die Torelemente der »1«- bzw. »0«- Steuerelement eines Kryotrons 42 und die Leitung Kryotrons enthalten, welche in den »1«- und »0«- 40 aus dem Torelement des Kryotrons 43 und dem 45 Zweigen der Speicherschaltung 55 vorgesehen sind. Steuerlement des Kryotrons 44. Bei Anschluß einer Ähnlich teilt der Leiter 61a sich an der Speicher-Steuerstromquelle zwischen zwei Klemmen 45 und schaltung 57 auf in die Leitungen 61a' und 616', 46, zwischen denen eine das Steuerelement des die die Torelemente der »1«- bzw. »0«-Kryotrons Kryotrons 41 umfassende Steuerleitung verläuft, der zweiten Zählerstufen-Speicherschaltung 57 entmacht der resultierende Steuerstrom das Torelement 5° halten. Weiter teilt sich die Leitung 61a' an der des Kryotrons 41 normalleitend und bewirkt so das Speicherschaltung 59 der dritten Stufe auf in zwei Fließen von Strom von der Klemme 37 aus durch Zweige 61a" und 61&", die die Torelemente der die Schaltung 40, die das supraleitende Kryotron 43 »1«- bzw. »0«-Kryotrons der Speicherschaltung 59 und das Kryotron 44 enthält, zur Klemme 38; dieser enthalten. Die Schaltung 61a" endet an einer Fehler- »0«-Strom stellt die Speicherung eines Informations- 55 vorrichtung 62, die bei ihrer Erregung anzeigt, daß »0«-Codebits dar. Wenn dieser Stromfluß einmal die Steuereinheit 11 falsch arbeitet. Danach verläuft eingeleitet worden ist, bleibt er selbst dann bestehen, der Zweigleiter 61 b" durch das Steuerelement eines wenn kein Strom mehr durch das Steuerelement des »1 «-Kryotrons der Speicherschaltung 60 und das Kryotrons 41 fließt, und es fließt selbst dann kein Steuerelement eines »0«-Kryotrons der Speicher-Strom mehr durch die leitende Leitung 39, wenn 60 schaltung 56 zu einem Schreibsteuerschaltungsleiter das Kryotron 41 nicht mehr normalleitend ist. In W 3. Ebenso verläuft die Leitung 61 b' weiter durch gleicher Weise macht ein Steuerstrom, der von einer das Steuerelement eines »1 «-Kryotrons der Speicher-Klemme 47 aus zu der Klemme 46 durch das Steuer- schaltung 58 und das Steuerelement eines »0«-Kryoelement des Kryotrons 43 fließt, dieses Kryotron trons der Speichereinheit 60 in der dritten Zählernormalleitend, um jeglichen Stromfluß in der Leitung 65 stufe zu einem Schreibsteuerschaltungsleiter W 2. Der 40 zu beenden und einen Stromfluß in der die Zweig 616 der Schreibsteuerschaltung 61 erstreckt Kryotrons 41 und 42 enthaltenden Schaltung 39 sich durch das Steuerelement eines »1 «-Kryotrons in einzuleiten. Dieser neu eingeleitete Stromfluß, der der Speicherschaltung 56 der ersten Zählerstufe und

durch das Steuerelement eines »0«-Kryotrons der Speicherschaltung 58 der zweiten Zählerstufe zu einem Schreibsteuerschaltungsleiter W1. Ein »AUS«- Schaltungsleiter 63 des Steuerkanals 13 wird abwechselnd mit dem Schreibsteuerleiter 61 aus der Lesesteuereinheit 14 (Fig. 1) erregt, und zwar wird der Einfachheit halber diese Erregung so dargestellt, als ob sie durch einen einpoligen Dreifachschalter 54 bewirkt würde. Der AUS-Steuerleiter 63 verläuft darstellungsgemäß durch die Steuerelemente sowohl des »1«- als auch des »0«-Kryotrons der Speicherschaltung 55 und durch die Torelemente sowohl des »1«- als auch des »0«-Kryotrons der Speicherschaltung 56 der ersten Stufe und erstreckt sich weiter in ähnlicher Weise durch die Kryotrontor- und Steuerelemente der Speicherschaltungen 57 und 58 der zweiten Stufe und die Kryotrontor- und -Steuerelemente der Speicherschaltungen 59 und 60 der dritten Stufe.

Bei der Besprechung der Wirkungsweise des eben »o beschriebenen Zählers sei angenommen, daß zunächst die Speicherschaltungen 55 und 56 beide eine »1« enthalten und alle anderen Speicherschaltungen der Zählerstufen eine »0« enthalten. Bei Erregung des Schreibsteuerleiters 61 durch den Schalter 54 fließt Strom durch das »0«-Torelement der Speicherschaltung 55 und durch das Steuerelement des »1 «-Kryotrons der Speicherschaltung 56, wodurch diese für die Speicherung einer »0« eingestellt wird, und durch das Steuerelement des »0«-Kryotrons in der Speicherschaltung 58 (in der dadurch eine »1« gespeichert wird), um den Schreibsteuerschaltungsleiter Wl zu erregen. Wenn nun der AUS-Schaltungs-Steuerleiter 63 über den Schalter 54 erregt wird, wird der Stromfluß durch den normalleitenden Torleiter des »0«-Kryotrons der Speicherschaltung 56 eingeschränkt und veranlaßt, durch das Steuerelement des »1 «-Kryotrons der Speicherschaltung 55 (die dadurch in die gleiche »O«-Stellung wie die Speicherschaltung 56 gelangt) zu verlaufen, und in ahnlicher Weise wird die Speicherschaltung 57 in die gleiche »1 «-Stellung wie die Speicherschaltung 58 der zweiten Zählerstufe gebracht. Durch jede Erregung des AUS-Leiters 63 wird daher die linke Speicherschaltung jeder Zählerstufe in dieselbe derzeitige Stellung gebracht wie die rechte Speicherschaltung der betreffenden Stufe.

Bei der nächsten Erregung des Schreibsteuerleiters 61 wird ein Stromfluß eingeleitet durch den Torleiter des »1 «-Kryotrons der Speicherschaltung 55, den Torleiter des »0«-Kryotrons der Speicherschaltung 55, das Steuerelement des »1 «-Kryotrons der Speicherschaltung 58, die dadurch in die »O«-Stellung gelangt, und das Steuerelement des »0«-Kryotrons der Speicherschaltung 60, die dadurch in die »1«- Stellung gelangt, wodurch der Schreibsteuerleiter Wl erregt wird. Bei der nächsten Erregung des AUS-Steuerleiters 63 über den Schalter 54 wird die Speicherschaltung 57 in die »1 «-Stellung gebracht, die der Stellung der Speicherschaltung 60 entspricht.

Wenn der Schalter 54 erneut den Schreibsteuerleiter 61 erregt, wird in ähnlicher Weise ein Stromfluß eingeleitet durch die verschiedenen Speicherschaltungen 55 bis 60, wodurch die Speicherschaltung 56 in die »1 «-Stellung gelangt und der Schreibsteuerleiter W 3 erregt wird, und wenn danach über den Schalter 54 der AUS-Steuerleiter 63 erregt wird, gelangt auch die Speicherschaltung 55 in die »1«- Stellung, die der Stellung der Speicherschaltung 56 entspricht, und dadurch wird ein vollständiger Zählumlauf der Steuereinheit 11 abgeschlossen.

Das Speichersystem von F i g. 4 weist zur Vereinfachung nur zwei Wortspeicherregister auf, die jedes einen Wortadressen-Speicherteil und einen Datenspeicherteil besitzen. Ebenfalls der Einfachheit halber sind für den Adressenspeicherteil und den Datenspeicherteil jedes Wortspeicherregisters nur Speicherkapazitäten für zwei Informationscodebits gezeigt. Der Adressenspeicherteil des ersten Wortregisters enthält daher Speicherschaltungen, die aus einer Dauerstromschleife 66 und einer Dauerstromschleife 67 zum Speichern von zwei Informationscodebits der ersten Wortadresse bestehen, und der Adressenteil des zweiten Wortregisters enthält ähnliche Schleifen 68 und 69 zum Speichern von zwei Adressencodebits eines zweiten Wortes. Ein im Uhrzeigersinne in diesen Schleifen umlaufender Strom stellt die Speicherung eines »1 «-Codebits dar, und das Fehlen von Schleifenstrom stellt die Speicherung eines »0«-Codebits dar. Jede der Speicherschleifen 66 und 67 enthält in einem linken Schaltungsarm das Torelement der Kryotrons 66 a bzw. 67 a, deren Steuerelement durch den Schreibleiter Wl erregt wird, und die Speicherschleifen 68 und 69 enthalten in ihrem jeweils linken Arm das Torelement der Kryotrons 68 a bzw. 69 a, deren Steuerelement durch den Schreibsteuerleiter Wl erregt wird.

Außerdem umfaßt der assoziative Speicher einen Eingabeadressen-Speicherteil (18-1 in Fig. 1) mit zwei Speicherschaltungen 70 und 71 zur vorübergehenden Speicherung von zwei Informationscodebits einer Abfrageadresse. Die Codebits der Eingabe-Abfrageadresse werden den Speicherschaltungen 70 und 71 über Paare von »0«- und »1 «-Bitleitern des Adressenkanals 17 zugeführt, und zwar werden die Leiter eines Paars abwechselnd erregt durch die Adressensteuereinheit 16 (Fig. 1), die in Fig. 4 so dargestellt ist, als würde sie durch einpolige Wechselschalter 72 und 73 erregt. Außerdem enthält der Adressenkanal 17 die Leiter 74 und 75, die abwechselnd erregt werden, und zwar, wie es ebenfalls der Einfachheit halber dargestellt ist, über einen einpoligen Wechselschalter 76 von der Adressensteuereinheit 16 aus.

Wenn eine Adresse aus der Adresseneinheit 16 geliefert wird, um in dem aus den Speicherschaltungen 70 und 71 bestehenden Eingabeadressenregister 18-1 gespeichert zu werden, erregen die Schalter 72 und.73 einen der »0«- oder »!«-Bitleiter, und gleichzeitig erregt der Schalter 76 den Leiter 74. Wenn der Schalter 72 den »O«-Bitleiter erregt, macht das Steuerelement eines »1 «-Kryotrons in der Speicherschaltung 70 dieses Kryotrons normalleitend und leitet einen »0«-Stromfiuß in den Nullzweig der Speicherschaltung ein. In gleicher Weise wird bei Erregung des »1 «-Bitleiters durch den Schalter 72 das Steuerelement eines »0«-Kryotrons der Speicherschaltung 70 erregt und leitet einen Stromfluß im »1 «-Zweig der Speicherschaltung ein. Die Speicherschaltungen 70 und 71 werden also jeweils zum Speichern eines »0«- oder »!«-Adressencodebits eingestellt in Abhängigkeit von der Erregung der Adressenkanalleiter 17 durch die Schalter 72 und 73. Bei Erregung des Leiters 74 durch den Schalter 76 macht das Steuerelement eines Kryotrons 77 dieses Kryo-

tron normalleitend und leitet so einen Stromfluß durch einen Leiter 78 aus einer mit den Eingangsklemmen 79 und 80 gekoppelten Stromquelle mit den angegebenen Polaritäten ein. Wenn die Speicherschaltung 70 ein »1 «-Codebit speichert, um einen Stromfluß durch das Steuerelement eines »1«- Kryotrons 81 einzuleiten, fließt der in der Leitung 78 errichtete Strom in dieser Leitung abwärts durch das »0«-Kryotron 82 der Speicherschaltung 70; sonst würde ein in der Speicherschaltung 70 gespeichertes »O«-Bit das »0«-Kryotron 82 veranlassen, den Strom in der Leitung 78 durch das Kryotron 81 abzuleiten zu einer Klemme 83 der an die Klemme 79 angeschlossenen Erregungsquelle. Ein ähnlicher Vorgang findet statt in bezug auf die Speicherschaltung 71, um einen abwärts gerichteten Stromfluß durch einen Schaltungsleiter 84 zu errichten, wenn die Speicherschaltung 71 ein »1 «-Bit enthält.

Es sei nun angenommen, daß die Steuereinheit 11 den Schreibsteuerleiter Wl erregt. Der durch diesen ao Leiter fließende Strom geht durch die Steuerelemente der Schreibkryotrons 66 a und 67 a der Speicherschleifen 66 und 67 und beendet dadurch, daß er diese Kryotrons normalleitend macht, jeden Fluß von Dauerstrom durch diese Schleifen als Darstellung für vorher gespeicherte »1 «-Adressencodebits. Wenn nun ein Strom durch einen der Leiter 78 und 84 oder durch beide abwärts fließt, wird dieser Strom durch den normalleitenden Zustand der Kryotrons 66 a und

67 a so abgeleitet, daß er im Uhrzeigersinne um die Schleifen 66 und 67 und durch die Speicherschleifen

68 und 69 zu den negativ erregten Klemmen 80 fließt; wenn kein Strom in Abwärtsrichtung durch einen der Leiter 78 und 84 oder durch beide fließt, verbleiben die zugeordneten Speicherschleifen 66 bzw. 67 ohne Dauerstromfluß, wenn der Schreibsteuerleiter Wl aberregt wird. Ein in einer der Speicherschleifen 66 und 67 eingeleiteter Dauerstromfluß setzt sich durch den rechten Zweig dieser Schleifen fort, wenn der Steuerleiter W1 aberregt wird, um die Kryotrons 66 a und 67 a in den supraleitenden Zustand zurückzubringen. Wenn der Schalter 76 einen Leiter 75 erregt, entsteht ein Stromfluß durch das Steuerelement der Kryotrons 87 und 88, deren Torelemente in den stromführenden Leitungen 78 bzw. 84 enthalten sind, und daher wird der weitere Stromfluß durch diese Leiter und damit die Speicheroperation beendet. Durch den Zusammenbruch des Stromflusses in den Leitungen 78 bzw. 84 wird ein im Uhrzeigersinne fließender Dauerstrom durch diejenigen Speicherschleifen induziert, die einen Fluß von »Voll«-Strom durch ihren rechten Zweig aufwiesen. In den Speicherschleifen, die im rechten Zweig keinen Strom enthielten, wird kein Dauerstrom induziert. Ein in den Adressenspeicherschalrungen 70 und 71 gespeichertes »0«- oder »!«-Codebit wird also zur entsprechenden Speicherung in den Speicherschleifen 66 und 67 weitergeleitet.

Die Erregung des Schreibsteuerleiters Wl durch die Steuereinheit 11 bewirkt eine ähnliche Speicherung von Adressencodebits, die dem Inhalt der Eingabeadressen-Speicherschaltungen 70 und 71 entsprechen, in den Speicherschleifen 68 und 69. Die diesbezügliche Wirkungsweise gleicht der vorstehend beschriebenen, nur werden die Schreibkryotrons 68 a und 69 a der Speicherschleifen 68 bzw. 69 jetzt durch Erregung des Schreibleiters Wl gesteuert.

Die Datenspeicherteile der Wortspeicherregister im assoziativen Zwischenspeicher 10 weisen eine Bauart und eine Arbeitsweise auf, die der vorstehend in Verbindung mit den Adressenspeicherteilen der Wortspeicherregister beschriebenen stark gleichen. So besitzen die Datenspeicherteile Dateneingabe-Speicherschaltungen 89 und 90, welche Datencodebits speichern, die durch Erregung der »0«- und »1«- Dateneingangsleiter des Datenkanals 23 unter der Steuerung des Datenregisters 22 (Fig. 1) eingegeben werden. Der Einfachheit halber wird die Steuerung als durch einpolige Wechselschalter 91 und 92 bewirkt dargestellt. Während eines Schreibvorgangs wird ein Schreibleiter 93 erregt, was gemäß der vereinfachten Darstellung durch einen einpoligen Wechselschalter 94 geschieht, wodurch ein abwärts gerichteter Stromfluß in den Leitern 95 und 96 durch Kryotrons in den Speicherschaltungen 89 und 90 eingeleitet wird. Die Erregung des Schreibleiters Wl steuert in Verbindung mit dem Stromfluß in den Leitern 95 und 96 die Speicherung von Datencodebits in den Speicherschleifen 97 und 98 des ersten Wortregisters in derselben Weise, wie es oben in bezug auf die Speicherung von Adressencodebits in den Adressenspeicherschleifen beschrieben worden ist. Ebenso bewirkt die Erregung des Schreibleiters Wl in Verbindung mit einem Stromfluß durch die Leiter 95 und 96 die Speicherung von Datencodebits in den Speicherschleifen 99 und 100 des zweiten Wortspeicherregisters. Ein in die Eingabespeicherschaltungen 89 und 90 eingegebenes Datenwort wird also durch Erregung der Schreibsteuerleiter Wl, Wl usw. in dasjenige ausgewählte Speicherregister eingespeichert, das auch die Adresse dieses Wortes im Adressenteil enthält. Der Schreibvorgang wird beendet durch Aberregung der Schreibsteuerleiter Wl oder Wl und durch Erregung eines AUS-Leiters 930 über den Schalter 94, wodurch der Speicherstromfluß in den Leitern 95 und 96 beendet wird und ein Dauerstromfluß in den Speicherschleifen 97 bis 100 bestehenbleibt.

Wenn aus den in dem assoziativen Speicher gespeicherten Wörtern ein Datenwort mit einer bestimmten Adresse ausgelesen werden soll, wird die Adresse des gewünschten Wortes durch die Adressensteuereinheit 16 (Fig. 1) in die Eingabeadressen-Speicherschaltungen 70 und 71 eingespeichert, und ein Leiter 105 des Steuerkanals 25 aus der Lesesteuereinheit wird erneut erregt. Dies geschieht gemäß der vereinfachten Darstellung über einen einpoligen Wechselschalter 106. Die Erregung des Leseleiters 105 bewirkt, daß die jedem Speicherregister zugeordneten Übertragungskryotrons 107 normalleitend werden und so Strom aus den AUS-Schaltungen 108 zu einer Lese-Abfrageschaltung Rl, Rl usw. jedes Wortspeicherregisters übertragen. Gleichzeitig erregt die Adressensteuereinheit 16, die den Speicherschaltungen 70 und 71 die Abfrageadresse geliefert hat, ebenfalls über den Schalter 76 den Leiter 74 des Adressenkanals 17. Hierdurch entsteht ein Zustand des Stromflusses oder kein Stromfluß in den Leitern 78 und 84, wie es oben erläutert worden ist und je nachdem, ob die Speicherschaltungen 70 und 71 ein »1«- bzw. ein »0«-Adressencodebit enthalten. Es sei angenommen, daß Strom in Abwärtsrichtung in beiden Leitern 78 und 84 fließt, was der Speicherung von »1 «-Codeadressenbits in beiden Speicherschaltungen 70 und 71 entspricht, und daß auch in den Speicherschleifen 66 und 67 »!«-Adressencode-

bits enthalten sind. Der abwärts fließende Strom in den Leitern 78 und 84 wird um den rechten Zweig der Speicherschleifen 66 und 67 herum abgelenkt durch die Dauerströme dieser Schleifen, so daß zu dieser Zeit kein Strom in deren linken Zweigen fließt. Die linken Zweige der Speicherschleifen 66 und 67 enthalten die Steuerelemente der Abfragekryotrons 66 δ und 67 b, deren Torelemente in der Abfrageschaltung Rl enthalten sind. Da unter den hier angenommenen Bedingungen kein Strom in den linken Zweigen der Speicherschleifen 66 und 67 fließt, sind die Abfrage-Kryotrons 66 b und 67 b supraleitend, und das führt dazu, daß ein voller Wert des Stromflusses im Lese-Abfrageleiter R1 errichtet wird. Die Leseabfrage-Steuerschaltung Rl enthält die Steuerelemente der Lese-Kryotrons 109 und 110, deren Torelemente im rechten Zweig der Leseschleifen 111 bzw. 112 liegen. Diese Schleifen haben linke Zweige, die die Torelemente von Kryotrons 113 bzw. 114 enthalten, deren Steuerelemente in den rechten Zweigen der Speicherschleifen 97 bzw. 98 liegen.

Die Adressensteuereinheit 16 (Fig. 1) erregt einen Rückstellsteuerleiter 115 während der Zeiträume zwischen aufeinanderfolgenden Lese-Abfrage-Vorgängen, und zwar erfolgt gemäß der vereinfachten Darstellung diese Erregung über einen einpoligen Wechselschalter 116. -Er umfaßt die Steuerelemente der Entnahmeregister-Rückstellkryotrons 117 und 118, die sowohl den Adressen- als auch den Daten-Entnahmeregistern zugeordnet sind. Die Torelemente der Kryotrons 117 und 118 liegen in den Schaltungen 119 bzw. 120, die zwischen den Klemmen 121 und 122 angeordnet sind, welche durch eine Stromquelle mit den angedeuteten Polaritäten erregt werden. Bei Erregung der Rückstellsteuerschaltung 115 werden also die Kryotrons 117 und 118 veranlaßt, jeden Stromfluß in den Leitern 119 bzw. 120 zu beenden und einen Stromfluß durch die Zweigleiter 123, 123', bzw. 124, 124' einzuleiten. In einem lesefreien Intervall fließt der Strom in dem Zweigleiter 123' durch die Torelemente der supraleitenden Lesekryotrons 64 und 65, die in den Adressenbitleseschleifen 85 bzw. 86 enthalten sind, welche den Adressenspeicherschleifen 66 bzw. 68 zugeordnet sind. Ebenso fließt der Strom in dem Zweigleiter 123 durch das Torelement des supraleitenden Lesekryotrons 109 und durch ein ähnliches supraleitendes Lesekryotron 125, dessen Torelement in einer der Speicherschleife 99 zugeordneten Leseschleife 127 enthalten ist. In gleicher Weise fließt der Strom im Zweigleiter 124' durch die Torelemente der supraleitenden Kryotrons 101 und 102 in den den Adressenspeicherschleifen 67 bzw. 69 zugeordneten Leseschleifen 103 bzw. 104, und der Strom im Zweigleiter 124 fließt durch das Torelement des supraleitenden Kryotrons 110 und das Torelement eines supraleitenden Kryotrons 126 in einer der Speicherschleife 100 zugeordneten Leseschleife 128. Danach fließen die Ströme in den Zweigleitern 123', 124', 123 und 124 durch die Steuerelemente der Kryotrons 129', 130', 129 bzw. 130, deren Torelemente im »1 «-Stromzweig der Adressen- und Datenausgabe-Speicherschaltungen 131', 132', 131 bzw. 132 enthalten sind. Dadurch werden die Kryotrons 129', 130', 129 und 130 normalleitend, und es wird ein Stromfluß durch die »0«-Stromzweige der Speicherschaltungen 131', 132', 131 und 132 sichergestellt, so daß diese während jedes lesefreien Intervalls so rückgestellt werden, daß sie »0«-Codebits speichern.

Zu Beginn einer Leseabfrageoperation beseitigt die Adressensteuereinheit 16 (Fig. 1) die Erregung des Rückstelleiters 115, z. B. durch öffnen des Schalters 116. Durch die Erregung der Leseabfrageleiter Rl oder Rl in der oben beschriebenen Art und Weise wird der Stromfluß durch die rechten Zweige der zugeordneten Leseschleifen 111 und 112 oder 127 und

ίο 128 dadurch reduziert, daß die zugeordneten Kryotrons 109 und 110 oder 125 und 126 normalleitend gemacht werden. Es sei angenommen, daß der Leseleiter R1 zu diesem Zeitpunkt erregt ist, daß ein »1 «-Datenbit in der Speicherschleife 97 gespeichert ist, was durch einen Dauerstromfluß in dieser Schleife dargestellt wird, und daß ein »0«-Datenbit in der Speicherschleife 98 steht, was durch das Nichtvorhandensein von Dauerstrom in dieser Schleife dargestellt wird. Der in der Speicherschleife 97 fließende Dauerstrom macht das Kryotron 113 normalleitend, und durch den normalleitenden Zustand der Kryotrons 109 und 113 wird daher der Strom- ^s fluß im Leiter 123 reduziert und zum Leiter 119 ^* übertragen, wo er infolge des jetzt supraleitenden Zustandes des Torelements des Kryotrons 117 bestehen kann. Dieser Strom fließt durch das Steuerelement des »0«-Zweigkryotrons der Speicherschaltung 131, um in dieser Strom zu deren »1 «-Zweig umzuleiten, wodurch die in der Speicherschleife 97 enthaltene »1« zur Datenausgabe-Speicherschaltung 131 übertragen wird. Da angenommen worden ist, daß in der Speicherschleife 98 ein »0«-Datenbit steht, das durch das NichtVorhandensein von Strom in dieser Schleife dargestellt wird, gestattet der resultierende supraleitende Zustand des Kryotrons 114 das Andauern des Stromflusses in dem Leiter 124, wenn das Kryotron 110 der Leseschleife 112 unter der vorstehenden Annahme, daß Strom durch den Leseleiter R1 fließt, normalleitend wird. Durch diesen anhaltenden Stromfluß im Leiter 124 wird das Torelement des Kryotrons 130 normalleitend gehalten, und daher fließt der Strom weiter durch den »0«-Zweig der Datenausgabe-Speicherschaltung 132, so daß das in dieser gespeicherte »0«-Datencodebit \^έ dem in der Speicherschleife 98 enthaltenen »0«-Datencodebit entspricht. Die Speicherschaltungen 131 und 132 weisen jede »0«- und »!«-Ausgabeschaltungen 133 auf, die erregt werden über die Torelemente von Kryotrons, deren Steuerelemente in den »0«- und »1 «-Zweigen der Speicherschaltungen enthalten sind, was zur Folge hat, daß die Ausgabeschaltungen 133 dem Datenverarbeitungssystem Darstellung der durch einen Lesevorgang in diesen Speicherschaltungen gespeicherten Datencodebits zuleiten.

Am Ende des Lesevorgangs wird ein AUS-Leiter

136 des Steuerkanals 25 durch Umlegen des Schalters 106 erregt. Die Steuerelemente der Kryotrons

137 und 138 sind in der Schaltung 136 enthalten, so daß diese Kryotrons den Strom in jedem Leseleiter Al, Rl usw., der während des Lesevorgangs erregt worden ist, zu den AUS-Zweigschaltungen 108 übertragen.

Die Adressenidentitäts-Steuereinheit 26 hat eine erste Eingabeschaltung 139, die durch die Torelemente von Kryotrons 140 von den an eine Erregungsquelle mit den angegebenen Polaritäten angeschlossenen Klemmen 141 und 142 aus erregt wird.

Eine zweite Eingabeschaltung 143 der Steuereinheit 26 wird erregt über die Torelemente von Kryotrons 144, die durch die AUS-Schaltungen 108 gesteuert werden. Natürlich wird die Eingabeschaltung 139 dann erregt, wenn durch keine der Lesesteuerschaltungen Rl, Rl usw. ein Steuerstrom fließt, d. h., sie wird in den Intervallen zwischen Lesevorgängen oder während eines Lese-Abfrage-Vorgangs erregt, um das Fehlen einer Identität zwischen einer in den Speicherschaltungen 70 und 71 gespeicherten Abfrageadresse und den in den Speicherschleifen 66 bis 69 gespeicherten Wortadressen anzuzeigen. Die Eingabeschaltung 143 der Steuereinheit 26 wird immer dann erregt, wenn während einer Lese-Abfrage-Operation das Bestehen einer Adressenidentität festgestellt wird, wie durch einen vollen Erregungswert einer der Lesesteuerschaltungen Rl, RZ usw. dargestellt wird. Wie schon erwähnt, können diese abwechselnden Erregungen der Adressenidentitäts-Steuereinheit 26 benutzt werden, um die Adressen- *o Steuereinheit 16 zu steuern (z. B. durch das Öffnen und das Schließen von Toren in deren Adressenkanal 20), um so die Entnahme von Wörtern aus dem Hauptspeicher 12 unter der Steuerung der Adresseneinheit 16 zu gestatten oder zu unterdrücken.

In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß Erregungen der AUS-Zweigleiter 108 am Ende jedes Leseintervalls stets eine Erregung der Eingabeschaltung 139 der Identitätssteuereinheit 26 bewirken und daß diese Erregung der Eingabeschaltung 139 bestehenbleibt, wenn nicht durch eine Adressenidentität die Eingabeschaltung 143 der Steuereinheit 26 erregt wird.

Manchmal ist es erwünscht, ein mit seiner Adresse in dem assoziativen Zwischenspeicher gespeichertes Datenwort auf den letzten Stand zu bringen oder abzuändern oder sogar es durch ein anderes Datenwort zu ersetzen, aber ohne Änderung der Wortadresse. Das kann durch die Erregung eines Schreibleiters 145 des Steuerkanals 25 durch Umlegen des Schalters 106 geschehen. Der Stromfluß in dem Leiter 145 steuert Kryotrons 146, die den Stromfluß in den AUS-Zweigleitern 108 und den Leseleitern Al₅ Rl reduzieren, um den Stromfluß zu den Schreibschaltungen Wl' und Wl' zu übertragen. Die Schreibleitung Wl' umfaßt die Torelemente von Kryotrons 66 c und 67 c, deren Steuerelemente in den Adressenspeicherschleifen 66 bzw. 67 enthalten sind. Ebenso umfaßt die Schreibleitung Wl' die Torelemente von Kryotrons 68 c und 69 c, deren Steuerelemente in den Adressenspeicherschleifen 68 und 69 enthalten sind. Für diesen Schreibvorgang wird eine Abfrageadresse in den Speicherschaltungen 70 und 71, wie in einem Lese-Abfrage-Vorgang, gespeichert, und der Abfrageleiter 74 wird über den Schalter 76 erregt, um einen Stromfluß durch die Leiter 78 und 84 einzuleiten. Wie bei dem oben beschriebenen Leseabfragevorgang bewirkt eine Identität zwischen den in den Wortadressen-Speicherschleifen 66 und 67 oder 68 und 69 gespeicherten Wortadressen und den in den Speicherschleifen 70 und 71 gespeicherten Wortadressen die volle Erregung des Schreibleiters WV oder Wl'. Der Schreibleiter WV enthält die Steuerelemente der Kryotrons 97 a und 98 a der Datenspeicherschleifen 97 bzw. 98, und die Schreibschaltung WT umfaßt die Steuerelemente der Kryotrons 99 a und 100 a der Datenspeicherschleifen 99 bzw.

100. Bei voller Erregung des Schreibleiters WV durch Adressenidentität werden daher in den Datenspeicherschleifen 97 und 98 die in den Speicherschaltungen 89 und 90 enthaltenen Daten durch einen Schreibvorgang gespeichert, wie er oben bereits in Verbindung mit der Datenspeicherung unter Steuerung der Steuereinheit 11 beschrieben worden ist, und ebenso bewirkt die volle Erregung des Schreibleiters WT die Speicherung von in den Speicherschaltungen 89 und 90 enthaltenen Daten in den Datenspeicherschleifen 99 und 100. Dabei sei darauf hingewiesen, daß eine Datenspeicherung nur in einem Wortspeicherregister erfolgt, in dem eine Wortadresse gespeichert ist, die mit der Abfrageadresse identisch ist, und daß diese Datenspeicherung ohne Änderung der gespeicherten Adresse stattfindet.

Bei voller Erregung des Schreibleiters WV während des eben beschriebenen Schreibvorgangs schaltet ein Kryotron 149 die Eingabeleitung 150 und erregt eine Eingabeleitung 151 eines entsprechenden Wl-Änderungsanzeigers 28, um eine Anzeige dafür zu erzeugen, daß das Wort in diesem Wortspeicherregister geändert oder ersetzt worden ist, und bei voller Erregung des Schreibleiters WT schaltet ein Kryotron 152 eine Eingabeleitung 153 ab und erregt eine Eingabeleitung 154 eines W^/2-Änderungsanzeigers28, um anzuzeigen, daß das Datenwort in diesem Wortspeicherregister geändert oder durch ein anderes ersetzt worden ist. Beim Einspeichern von Daten in den assoziativen Speicher in der eben beschriebenen Art und Weise würde gewöhnlich das Datenverarbeitungssystem diese Daten nicht in den Hauptspeicher 12 (Fig. 1) einspeichern, sondern es würde vielmehr die Änderungsanzeigen der Anzeiger 28 benutzen, um die Änderung von Daten in dem assoziativen Speicher anzuzeigen, damit nach Wunsch die geänderten Daten aus der letztgenannten Einheit entnommen und in einen Speicherplatz oder in mehrere Speicherplätze des Hauptspeichers an einer Adresse oder mehreren Adressen eingespeichert werden, welche durch den Adressenteil jedes Datenwortes spezifiziert sind, das so in der nachstehend beschriebenen Weise aus dem assoziativen Speicher ausgelesen wird. Die Eingabeleitungen 150 und 153 der Wl- bzw. W2-Änderungsanzeiger werden erneut zu einem späteren Zeitpunkt erregt, wenn die Anzeiger durch entsprechende Erregung eines Leiters 157 rückgestellt werden, der die Kryotrons 158 so steuert, daß sie jeden Stromfluß in den Eingabeleitern 151 und 153 der Änderungsanzeiger beenden. Während diese dargestellte Rückstellung allen Anzeigern gemeinsam ist, können beliebig auch für jeden einzelnen Anzeiger eigene Rückstellsteuerschaltungen vorgesehen werden.

Wenn die in den Wortspeicherregistern des assoziativen Zwischenspeichers 10 stehenden Dateninformationen nacheinander entsprechend dem Speicherplatz entnommen werden sollen, erregt die Lesesteuereinheit 14 (Fig. 1) über den Steuerkanal 13 einen Leseleiter 159, der durch ein System von Kryotrons in den Speicherschaltungen 55 bis 60 der Steuereinheit 11 in derselben Weise verläuft wie die oben beschriebene Schreibschaltung 61. Bei jeder abwechselnden Erregung des Leseleiters 159 und des AUS-Leiters 63 unter der Steuerung der Lesesteuereinheit 14 wird also der Zählstand der Steuereinheit 11 weitergeschaltet, um aufeinanderfolgende Erregungen der Lesesteuer-Ausgabeschaltungen Al' bis

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R 3' zu bewirken. Letztere verlaufen durch die Lesesteuerkryotrons der Leseschleifen in den jeweiligen Wortspeicherregistern, wie es F i g. 4 zeigt, so daß aufeinanderfolgende Erregungen der Lesesteuerleiter Al' bis R3' und die gleichzeitige Aberregung des Rückstelleiters 115 die aufeinanderfolgende Entnahme von Datenwörtern und deren zugeordneten Adressen aus aufeinanderfolgenden Wortregistern und ihre Übertragung zum Datenausgaberegister 24 bewirken. Jeder dieser Entnahmevorgänge gleicht genau dem oben beschriebenen, nur bewirken die Leseleiter Rl' bis R 3' die Übertragung zu den Adressenausgabe-Speicherschaltungen 131' und 132' der Adresse, die den in die Datenspeicherschaltungen 131 und 132 übertragenen Daten zugeordnet ist.

Aufeinanderfolgende Entnahmevorgänge des zuletzt beschriebenen Typs können mit der aufeinanderfolgenden Wortspeicherung des zuerst beschriebenen Typs kombiniert werden. Die Entnahme der Daten und ihrer Adressen aus einem Wortregister unmittelbar vor dem Einspeichern neuer Daten in das Register gestattet es dem Datenverarbeitungssystem, eine Prüfung vorzunehmen und festzustellen, ob die alten Daten geändert oder ersetzt worden sind, und so zu bestimmen, ob diese Information wieder am selben Speicherplatz des Hauptspeichers eingespeichert werden soll. Dieser zusammengesetzte Lese-Schreib-Vorgang wird durch aufeinanderfolgende Erregungen des Leseleiters 159, des Schreibleiters 61 und des AUS-Leiters 63 in der genannten Reihenfolge bewirkt, wodurch erreicht wird, daß auf einen anfänglichen Lesevorgang ein Schreibvorgang folgt und danach der Zählstand der Steuereinheit 11 weitergeschaltet wird. (Eine Erregung entweder des Leseleiters 159 oder des Schreibleiters 61 leitet die Zählerweiterschaltung ein, aber der Zähler beendet die Weiterschaltung erst bei nachfolgender Erregung des AUS-Leiters 63.)

Das eben beschriebene Informationsspeichersystem eignet sich insbesondere zur automatischen Erzeugung eines fortdauernden »Spiegelbildes« der letzten Folge von zuletzt ausgeführten, bei Datenverarbeitungsvorgängen verwendeten Befehlswörtern (und deren Adressen). Die Zahl der so verfügbar gemachten Befehlswörter hängt ab von der Wortspeicherkapazität des assoziativen Zwischenspeichers 10, die je nach Kosten und Bedarf gewöhnlich so gewählt wird, daß Haupt- und Unterbefehlsschleifen von vernünftiger Länge festgehalten werden können. Sollte das Datenverarbeitungssystem in eine Hauptoder Unterprogrammschleife eintreten, gestattet die Adressenabfragung des assoziativen Zwischenspeichers 10 eine sehr schnelle Befehlseinholung für alle Schleifenbefehlswörter. Wenn bei einer Abfragung das gewünschte Befehlswort in dem assoziativen Speicher nicht gefunden wird, wird es aus dem Hauptspeicher zur Ausführung und gleichzeitigen Speicherung in dem assoziativen Zwischenspeicher 10 entnommen, wo das Wort dann zur schnellen Entnahme zur Verfügung steht. Die Verwendung von Befehlswörtern aus dem assoziativen Zwischenspeicher 10 kann mit Ausnahme der ersten Verwendung eines Wortes völlig automatisch und unabhängig vom Programmierer sein. Für Anwendungen dieser Art empfängt die Adressensteuereinheit 16 Eingabe- und Abfrageadressen aus dem Befehlsadressenzähler oder -register des Datenverarbeitungssystems, und das Register 22 bildet dessen Befehlswortregister.

Aus der vorstehenden Beschreibung der Erfindung dürfte deutlich geworden sein, daß eine Speichereinrichtung der beschriebenen Art einen Teil eines Informationsspeichers großer Speicherkapazität bilden oder in Verbindung damit verwendet werden kann und daß es bei einer solchen Verwendung die Menge der Zugriffsanforderungen, die an das große Speichersystem gestellt werden, erheblich verringert. Die beschriebene Speichereinrichtung hat weiter den Vorteil, daß sie eine außerordentlich kurze Zugriffszeit zu den darin gespeicherten Daten gestattet und daß es automatisch wirksam ist, eine begrenzte Menge laufender Informationen, die aus einem Speichersystem größerer Kapazität stammen und wiederholt in Datenverarbeitungsvorgängen benutzt werden, aufzubewahren und schnell zugänglich zu machen. Diese Speichereinrichtung hat den Vorteil, daß sie durch eine einzigartige Betriebsvielseitigkeit gekennzeichnet ist, die je nach Belieben jederzeit die aufeinanderfolgende Speicherung und die aufeinanderfolgende Entnahme von Informationswörtern gestattet, welche nacheinander zur Speicherung angeliefert werden, oder die aufeinanderfolgende Speicherung und die nach Adresse wählbare Entnahme gespeicherter Informationswörter und außerdem die nach Adresse wählbare Änderung eines oder mehrerer Wörter im Speicher unter gleichzeitiger Anzeige der Identität jedes so geänderten Wortes.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Speichereinrichtung mit einem Zwischenspeicher, der ein schnelles Schreiben und Lesen gestattet, mit einem Hauptspeicher, der in bezug auf den Zwischenspeicher eine große Speicherkapazität und einen langsameren Speicherzyklus aufweist gemäß Patent 1303 071, wonach der Zwischenspeicher Register enthält, in die zusammen mit einzuschreibenden Daten die diesen Daten zugeordneten Hauptspeicher-Adressen eingegeben werden, wonach ferner eine Steuereinrichtung vorgesehen ist zur Übertragung von Daten aus dem Zwischenspeicher auf die zugeordneten, im Zwischenspeicher enthaltenen Hauptspeicheradressen, und wonach eine weitere Steuereinrichtung vorgesehen ist, die bei einer Anforderung zum Lesen von Daten aus dem Hauptspeicher die Adressenbereiche der Register des Zwischenspeichers auf die angesteuerte Hauptspeicheradresse absucht und bei Vorhandensein der Adresse im Zwischenspeicher die Entnahme der zugeordneten Daten aus diesem Speicher vornimmt und eine entsprechende Entnähme aus dem Hauptspeicher verhindert, während bei Fehlen der Adresse im Zwischenspeicher die Entnahme aus dem Hauptspeicher erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenspeicher ein einen schnellen Zugriff gestattender assoziativer Speicher (10) ist, dessen Eingang zum zeitsparenden Lesen wiederholt benötigter Daten einerseits mit einer Adressensteuereinheit (16) und andererseits mit dem Datenausgang des Hauptspeichers (12) verbunden ist und der aus dem Hauptspeicher entnommene Daten mit ihrer Hauptspeicheradresse oder einem Teil davon in beliebiger Folge speichert, und daß eine Leseeinrichtung (14, 26) vorgesehen ist, die die gewünschte Adresse des Haupt-Speichers mit dem Inhalt des assoziativen Zwischenspeichers (10) vergleicht und bei einer Übereinstimmung eine Entnahme auslöst sowie einen Zugriff zum Hauptspeicher verhindert.

2. Speichereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der assoziative Zwischenspeicher (10) ein Adressen-Eingaberegister (18-1) aufweist, das mit der Adressensteuereinheit (16) des Hauptspeichers (12) derart gekoppelt ist, daß die dieser Einheit zugeführten Entnahme-Informationsadressen unmittelbar an die Adressensteuereinheit (16) weitergeleitet werden, von wo sie Wortregistern (18 a, 19 a) des assoziativen Zwischenspeichers (10) als Adresseneingabe zur Ausführung eines assoziativen Zugriffes zugeführt werden.

3. Speichereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der assoziative Zwischenspeicher (10) ein Daten-Eingaberegister (18-2) aufweist, das mit dem Ausgang des Haupt-Speichers (12) zur Aufnahme der entnommenen Daten gekoppelt ist und das mit Wortregistern (186, 196) des assoziativen Zwischenspeichers zur Zuführung der dem Hauptspeicher entnommenen Daten zu einem freien Wortregister des Zwischenspeichers in Verbindung steht.

4. Speichereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Eingaberegister (18-1, 18-2) zugleich als assoziatives Suchregister für die Entnahme oder für Änderungen des Inhaltes des assoziativen Zwischenspeichers (10) dient.

5. Speichereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem assoziativen Zwischenspeicher (10) eine Folgeschaltung (11) zugeordnet ist, die von einer Lesesteuereinheit (14) Fortschaltimpulse empfängt und ein Einschreiben oder Lesen von Informationswörtern in fortlaufender Folge steuert.

6. Speichereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Folgeschaltung (11) als geschlossene Schleife geschaltet ist.

7. Speichereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lesesteuereinrichtung (14) des assoziativen Zwischenspeichers (10) eine Identifizierungsschaltung (26) umfaßt, die als Ubereinstimmungsanzeige eines assoziativen Vergleichs ein Sperrsignal an die Entnahmeschaltungen des Hauptspeichers (12) liefert.

8. Speichereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lesesteuereinheit (14) ein Schreibsteuersignal zu einem durch assoziativen Vergleich mit dem Inhalt des Adressen-Eingaberegisters (18-1) auszuwählenden Wort im assoziativen Zwischenspeicher (10) liefert zur Änderung dieses Wortes in Abhängigkeit vom Inhalt des Daten-Eingaberegisters (18-2) und daß eine Änderungsanzeigeeinheit (28) vorgesehen ist, die durch ein Anwesenheitssignal des im Zwischenspeicher ermittelten Wortes eingeschaltet wird und eine Übertragung des geänderten Wortes aus dem Zwischenspeicher (10) in den Hauptspeicher (12) veranlaßt.

9. Speichereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der assoziative Zwischenspeicher (10) die Möglichkeit der zerstörungsfreien Entnahme aufweist.

10. Speichereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Programmspeicher dient, wobei die Programmbefehle häufig benutzter Unterprogramme oder Programmabschnitte sich im Verlauf des Programms selbsttätig im assoziativen Zwischenspeicher (10) einstellen, von wo sie schnell verfügbar sind.