DE1549468A1

DE1549468A1 - Speicheranordnung fuer ein programmgesteuertes Datenverarbeitungssystem

Info

Publication number: DE1549468A1
Application number: DE19671549468
Authority: DE
Inventors: Pomerene James Herbert; Melville Richard Warren
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1966-06-21
Filing date: 1967-06-20
Publication date: 1971-04-01
Also published as: DE1549468B2; FR1523757A; DE1549468C3; GB1118070A; US3436734A

Description

Amtliches Aktenzeichen:

Aktenzeichen d. Anmelderin:

Neuanmeldung
Docket 7970

Speicheranordnung für ein programmgesteuertes Datenverarbeitungs system

Die Erfindung bezieht sich auf eine Speicheranordnung für ein programmgesteuertes Datenverarbeitungs system, bei dem das Ausfallen eines Teiles der Speicheranordnung den ununterbrochenen Betrieb des Datenverarbeitungssystems während des Ersetzens oder der Reparatur des ausgefallenen Teiles der Speicheranordnung nicht verhindert.

Bestimmte besondere Datenverarbeitungs systeme besitzen zwei oder mehrere Zentraleinheiten, um die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, daß zumindest eine Zentraleinheit zu jedem Zeitpunkt verfügbar ist. Ein Ausfall in diesen Systemen hat im allgemeinen den Verlust einiger Daten im Speicher zur Folge, die erneut errechnet werden müssen. Wenn der Ausfall bei einer Speichereinheit auftritt, kann der Verlust von Daten schwerwiegend sein und das Datenverarbeitungssystem für längere Zeit außer Betrieb kommen.

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Schutz gegen einige Arten von Fehlern in der Speicheranordnung von Datenverarbeitungssystemen hat man dadurch erreicht, daß in jedem Wort, das der Speicheranordnung entnommen wird, Redundanzbits enthalten sind, die die Korrektur irgendeines Einzelfehlers erlauben. Jedoch haben viele Arten von Ausfällen mehrfache Fehler zur Folge, die nicht korrigiert werden können. Insbesondere können einige Ausfälle den Verlust des gesamten Speicherinhaltes zur Folge haben.

Eine neuere Entwicklungsrichtung beim Entwurf von Speicheranordnungen für Datenverarbeitungssysteme ist durch die Begriffsbestimmung und die Konstruktion eines sogenannten Grund-Arbeitsspeichers charakterisiert. Jeder Grund-Arbeitsspeicher besteht aus einem dreidimensionalen Speicher einschließlich all der notwendigen Schaltungen, um einen derartigen Speicher zu betreiben. Zumindest eine Art der gebauten Grund-Arbeitsspeicher besteht aus einer dreidimensionalen Kern spei eher anordnung, die 40^6 adressierbare Speicherplätze aufweist, 18 Ebenen mit Magnetkernen sind vorgesehen, so daß jeder adressierbare Speicherplatz das Speichern von 18 binären Bits erlaubt. Jeder Grund-Arbeite speicher weist ein Adressenregister, die erforderlichen Adressenentschlüsselungsschaltungen, die Treiberschaltungen, die Leseleitungen und Verstärker, ein Datenregister und die Sperrleitungen auf. Der Grundzyklus für einen Grund-Arbeite speicher besteht aus dem Entschlüsseln einer Adresse für die x-Koordinate und einer Adresse für die y-Koordinate, um zuerst eine Leseoperation bei dem adressierten Speicherplatz durchzuführen. Dadurch werden alle seine Magnetkerne in einen vorher bestimmten Zustand gebracht und die gespeicherte Information er-

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scheint auf den 18 Leseleitungen und wird in dem Datenregister vorübergehend gespeichert. Wenn der Grund-Arbeitsspeicher für eine Leseoperation ausgewählt wurde, werden die Daten im Datenregister dem Datenverarbeitungssystem verfügbar gemacht. Der Inhalt des Datenregisters wird auch dazu benutzt, um die Sperrleitungen zu speisen, welche dadurch die Regeneration der an dem adressierten Speicherplatz durch den Lesevorgang vorher zerstörten Daten erlaubt. Wenn das Datenverarbeitungssystem eine Information an einem adressierten Speicherplatz speichern will, werden die gleichen Zyklen dazu genommen. Jedoch werden nach dem Auslesen des Inhaltes des adressierten Speicherplatzes die zu speichernden Daten in das Datenregister gegeben, um die Sperrleitungen zu speisen und dadurch die neue Information in dem adressierten Speicherplatz zu speichern.

Mit dem Aufkommen des Gedankens, Grund-Arbeitsspeicher zu verwenden, ging man auch dazu über, bei einem Datenverarbeitungssystem, dessen Wörter beispielsweise aus 32 Bits bestehen, zwei Grund-Arbeitsspeicher zu einer Gruppe zusammenzufassen. Der Inhalt des Adressenregisters des Datenverarbeitungssystems wird dabei den Adressenregistern jedes Grund-Arbeitsspeichers zugeführt, wodurch man Zugriff zu 18 Datenbits jedes Grund-Arbeitsspeichers erhält. Eine grundlegende Dateneinheit, die weiter Anwendung findet, besteht aus einer Gruppe oder einem Byte aus 8 Bits plus einem Paritätsbit. In dem angenommenen oben beschriebenen Datenverarbeitungs system würde jeder Grund-Arbeitsspeicher zwei aus 8 Bits bestehende Bytes liefern, von denen jedes noch ein weiteres Paritätsbit zur Fehlererkennung besitzt. Wenn daher die beiden Grund-Arbeitsspeicher

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durch die gleiche Adresse aufgerufen werden, liefert die Gruppe dem Datenverarbeitungssystem 4 Bytes zu je 8 Bit, wobei jedes Byte noch ein Paritätsbit für die Fehlererkennung aufweist.

Außer Fehlern, die durch die Stromversorgung oder durch die Kühlung bedingt sind, tritt jedes andere Versagen in solch einer zusammengesetzten Speicheranordnung innerhalb eines Grund-Arbeitsspeichers auf und beeinflußt die anderen Grund-Arbeite speicher nicht, so daß diese ordnungsgemäß arbeiten. Diese Eigenschaft ist in üblichen Speicheranordnungen von geringem Nutzen, da die Information, die in dem fehlerhaften Grund-Arbeitsspeicher gespeichert ist, verlorengeht und die Speicheranordnung so lange, bis der Grund-Arbeitsspeicher ausgebessert . ist, nicht benutzbar ist. In bestimmten Speicheranordnungen ist es üblich geworden, 4 Grund-Arbeitsspeicher zu einer Gruppe zusammenzufassen, die Wörter liefert, die aus 8 Bytes zu je 8 Bit bestehen, wobei jedes Byte noch ein Paritätsbit aufweist. Wenn ein solcher Grund-Arbeitsspeicher fehlerhaft ist, würden 16 Bits in jedem Wort zerstört oder es bestünde zu ihnen kein Zugriff. Das gesamte Datenverarbeitungssystem muß stillgesetzt werden, der Grund-Arbeitsspeicher muß ausgebessert werden und alle Daten, die sich zum Zeitpunkt des Versagens in der Speicheranordnung befanden, müssen rekonstruiert werden.

Dieser Nachteil wird bei der Speicheranordnung für ein programmgesteuertes Datenverarbeitungssystem erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß die Speicheranordnung aus m + η Teilspeichern (sog. Grund-Arbeitsspeichern) besteht, wobei

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m '+ή der Bitanzahl eines Wortes entspricht, das außer den rn Informationsbits auch η Bits zur Fehlererkennung und -korrektur enthält, daß jeder Teilspeicher ein Adressenregister, Ansteuer schaltungen sowie ein Datenregister aufweist und daß die Eingänge aller Adressenregister parallel an die Ausgänge eines von der Zentraleinheit des D atenverarbeitungs systems gespeisten Adressenregisters angeschlossen sind derart, daß der gleiche Speicherplatz in allen m + η Teilspeichern adressiert wird.

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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der genaueren Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles der Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen, von denen zeigt:

Fig. 1 ' eine schematische Darstellung eines Grund-Arbeitsspeichers, der aus einer dreidimensionalen Speicheranordnung und den notwendigen Schaltungen für den Zugriff und das Auslesen oder Einspeichern von Daten an adressierbaren Speicherplätzen besteht,

Fig. 2 ein Blockschaltbild, das die Anordnung einer Reihe von Grund-Arbeitsspeichern der in Fig. 1 abgebildeten Art bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt,

Fig. 3 die schematische Darstellung eines Datenblockes, der zwischen der

Speicheranordnung und dem Datenverarbeitungssystem übertragen werden soll. Außerdem zeigt diese Figur schematisch die zweidimensionale Konfiguration eines Pufferspeichers,

Fig. 4 die in Fig. 2 dargestellte Übertragungssteuerung genauer, durch die

die Wörter zwischen der Speicheranordnung und der Zentraleinheit des Datenverarbeitungssystems übertragen werden.

In Fig. 1 ist schematisch ein dreidimensionaler Magnetkernepeicher mit den eil-

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gehörigen Steuer schaltung en dargestellt, die gemeinsam mit ihm den Grund-Arbeitsspeicher (GAS) bilden. Die genauen Einzelheiten des Grund-Arbeite Speichers sind für das Verständnis der Erfindung nicht wesentlich. Es können Grund-Arbeitsspeicher verschiedenster Konstruktion für die Realisierung der Erfindung herangezogen werden. In Fig. 1 ist ein Grund-Arbeitsspeicher dargestellt, der aus einem Magnetkernspeicher 10 besteht, der 8 Magnetkernebenen 11 aufweist. Wenn Zugriff zu Daten in dem Magnetkernspeicher 10 gewünscht wird, wird eine Anzahl von χ Adressenbits dem Adressenregister 12 des Datenverarbeitungs systems zugeführt. Diese χ Adressenbits werden zu einem in dem Grund-Arbeitsspeicher enthaltenen Adressenregister 13 übertragen. Eine Hälfte der Adressenbits wird zu einer Entschlüsselungsschaltung 14 und die andere Hälfte der Adressenbits zu einer Entschlüsselungs schaltung 15 übertragen. Es ist die Funktion jeder der Entschlüsselungsschaltungen 14 und 15 und der zugehörigen Treiberschaltungen, je eine Leitung aus einer Anzahl von Leitungen l6 am Ausgang der Entschlüsselungsschaltungen 14 und 15 zu speisen, um den Magnetkernspeicher 10 zu adressieren. Wenn die Adreßleitungen 16 gespeist werden, wählen sie für das Auslesen oder das Einspeichern alle die Magnetkerne aus, die sich am Schnittpunkt dieser Leitungen in all den Ebenen 11 des Magnetkernspeichers 10 befinden. Wenn die Anzahl der Adressenbits in dem Adessenregister 12 χ Bits beträgt, so besitzt jede Ebene 11 des Magnetkernspeichers 10 2 adressierbare Speicherplätze.

Um die Zeichnung zu vereinfachen sind nur 8 Ebenen 11 des dreidimensionalen

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Magnetkernspeichers dargestellt. Jeder Ebene 11 des Magnetkernspeichers 10 ist eine Leseleitung 17 zugeordnet. Wenn die Adressenleitungen 16 gespeist wurden, werden diejenigen Magnetkerne am Schnittpunkt zweier solcher Leitungen umgeschaltet, die eine binäre 1 gespeichert hatten. Magnetkerne, in denen eine binäre 0 gespeichert ist, werden nicht umgeschaltet. Das Umschalten eines Magnetkernes erzeugt ein Signal auf der Leseleitung 17, welches über eine ODER-Schaltung 18 zu einem binären Speicherelement 19 eines Datenregisters (DR) 20 · übertragen wird. Daher ist nach der Beendigung des Adressierens eines Speicherplatzes die an diesem Speicherplatz in den Ebenen 11 des Magnetkernspeichers enthaltene Information in dem Datenregister 20 gespeichert. Der Inhalt dieses Registers kann über Signalleitungen 21, die mit jedem binären Speicherelement dieses Registers verbunden sind, zu einem Datenverarbeitungssystem übertragen werden.

in Da bei Magnetkernspeichern beim Auslesen der gespeicherten Information/das Datenregister 20 diese gleichzeitig gelöscht wird, muß sie in dem adressierten Speicherplatz wieder eingeschrieben werden. Die in jedem binären Speicherelement 19 des Datenregisters 20 gespeicherten Binärziffern 1 oder 0 werden über die Sperrleitungen 22 dem Magnetkernspeicher wieder zugeleitet. Daher wird ein Schreibzyklus begonnen, durch den alle Magnetkerne des adressierten Speicherplatzes in den der Binärziffer I entsprechenden Zustand umgeschaltet würden. Die Magnetkerne in den Ebenen, denen ein Sperr signal von einem Speicherelement 19, das eine binäre 0 gespeichert hat, zugeführt wird, werden am Um-

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. schalten gehindert. Wenn von der Zentraleinheit (ZE) gelieferte Daten an einem adressierten Speicherplatz zu speichern sind, führt das Datenverarbeitungssystem die Daten auf einer Reihe von Leitungen 23 über die ODER-Schaltung 18 dem Datenregister 20 zu. Ein Lesezyklus, auf den ein Schreibzyklus folgt, wird durch die Steuer schaltung en des Speichers bewirkt. Allerdings werden die beim Lesezyklus auf den Leseleitungen 17 erhaltenen Daten nicht zu dem Datenverarbeitungssystem übertragen, stattdessen werden die auf den Leitungen 23 vorliegenden zu speichernden Daten über die ODER-Schaltung 18 den Speicherelementen 19 des Datenregisters 20 zugeleitet. Während des folgenden Schreibzyklus bewirken die Sperrleitungen 22, daß die Magnetkerne in jeder Ebene 11 abhängig von den zu speichernden Daten umgeschaltet werden oder nicht.

Fig. 2 zeigt als Blockschaltbild die Anordnung einer Reihe von Grund-Arbeitsspeichern der in Fig. 1 beschriebenen Art bei der Realisierung der Erfindung. Die Anzahl der so miteinander verbundenen Grund-Arbeitsspeicher ist gleich m '+°n,^Siwobei m der Anzahl der Datenbits und η der Anzahl der Bits zur Fehlererkennung und -korrektur ist» Wie früher schon erwähnt, wird das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben in Verbindung mit einem Datenverarbeitun gssystem, dessen Wörter m = 32 Datenbits, 0 bis 31, und η = 7 Bits für die Fehlererkennung und -korrektur, A bis G, enthalten. Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist das Bit 0 jedes Wortes in dem Grund-Arbeitsspeicher 0, daa Bit 1 jedes Wortes in dem Grund-Arbeitsspeicher 1 enthalten usw. Jeder der in Fig. 2 dargestellten Grund-Arbeite speicher ist ein dreidimensionaler Magnet-

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kernspeicher mit einem Adressenregister (AR) 13 und einem Datenregister (DR) 20. Zur Vereinfachung der Beschreibung ist angenommen, daß jeder Grund-Arbeitsspeicher 8 Ebenen von Magnetkernen enthält, so daß bei jedem Lesezugriff zu einem Grund-Arbeitsspeicher 8 binäre Bits in das Datenregister 20 gelangen.

Teile der in Fig. 2 dargestellten Anordnung, die die gleichen sind wie die in Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen haben die gleichen Bezugs ziffern. In Fig. 2 ist das in der Zentraleinheit (CE) 25 des Datenverarbeitungssystems enthaltene Adressregister 12 als Block dargestellt. Die erforderlichen Steuersignale für das Auswählen und Ingangsetzen der Taktgeber schaltungen jedes Grund-Arbeits Speichers werden über das Kabel 26 jedem Grund-Arbeitsspeicher von der Zentraleinheit 25 zugeführt. Aus der Fig. 2 ist ersichtlich, daß jedem Adressenregister 13 der Grund-Arbeite spei eher die gleichen Adressenbits aus dem Adressen· register 12 des Datenverarbeitungseystems zugeführt werden. Daher wird der gleiche Speicherplatz in allen 39 Grund-Arbeite speichern gleichzeitig adressiert und die von der Zentraleinheit betätigten Steuer schaltungen lesen gleichzeitig 8 binäre Bits aus jedem Grund-Arbeite speicher aus und in dessen Datenregister 20 ein.

Auf Grund nur einer Adressenangabe und nur einer Zugriffs steuerung zu den Grund-Arbeite spei ehern enthalten die Datenregister 20 jetzt 8 binäre Wörter zi£ je 39 Bits. Ein Ubertragungs-Steuerteil 27, der in Verbindung mit den Fig. 3 .und 4 noch näher beschrieben wird, ist vorgesehen, um die gleichen binären Bits aus

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allen Datenregistern. 20 auszuwählen und die 39 binären Bits eines Wortes auszulesen. Das Wort wird aus den Datenregistern 20 durch die Fehlererkennungs - und -korrekturschaltungen 28 hindurch übertragen. Die Fehlererkennungs - und -korrektur schaltung en 28 sind nicht im einzelnen beschrieben worden, da sie von jeder gewünschten Art sein können. Beispielsweise kann die Fehlererkennungs- und -korrekturschaltung in der Lage sein, Einzel- und Doppelfehler zu erkennen und alle Einzelfehler zu korrigieren. Wenn, wie noch genauer beschrieben wird, ein aus 39 Bits bestehendes Wort korrigiert wurde, wird es zu einem Pufferspeicher 29 übertragen, der die Aufgabe hat, 8 Wörter zu je 39 Bits für die Verwendung durch die Zentraleinheit 25 zu speichern.

Die Ubertragungs-Steuer schaltung 27 besitzt als wesentliche Funktion die Fähigkeit, die in der Bitstelle 0 jedes Datenregisters 20 gespeicherten Binärziffern zu entnehmen und sie gleichzeitig zu dem Pufferspeicher 29 zu übertragen. Daher -wird das binäre Speicherelement 0 in jedem Datenregister dazu benutzt, das Wort 0 zusammenzustellen. In gleicher Weise werden die binären Speicherelemente 3 aller Datenregister gleichzeitig ausgelesen, um das Wort 3 zu bilden, das der Zentraleinheit 25 zugeleitet wird.

In Fig. 3 sind die Datenregister 20 in zweidimensionaler Anordnung schematisch dargestellt. Es sind 39 Datenregister 20 angedeutet, von denen jedes 8 Speicherelemente besitzt. Wenn die Daten in den Datenregistern 20 durch die Übertragung β-Steuerschaltung 27 nach Fig. 2 übertragen worden sind, enthält der Puffer-

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Speicher 29 den Block binärer Daten, wie er in Fig. 3 dargestellt ist. Der Pufferspeicher 29 weist 39 Spalten mit Puffer-Spei eher elementen auf, die in 8 Rei-. hen angeordnet sind. Fügt man den in Fig. 3 als Quadrate dargestellten Speicherelementen die notwendigen Torschaltungen hinzu, so erhält man damit eine Anordnung, durch die Daten zwischen den Datenregistern 20 und dem Pufferspeicher 29 oder zwischen dem Pufferspeicher 29 und der Zentraleinheit 25 übertragen werden können. Einzelheiten des zweidimensional en Pufferspeichers 29 sind nicht dargestellt. Da die Zentraleinheiten von Datenverarbeitungssystemen mit den durch elektronische Schaltungen ermöglichten Schaltgeschwindigkeiten arbeiten, ist es erwünscht, den Pufferspeicher unter Verwendung elektronischer Schaltungen zu konstruieren, so daß die Arbeitsgeschwindigkeit des Pufferspeichers 29 mit der Arbeitsgeschwindigkeit der Zentraleinheit 25 verträglich ist.

Fig. 4 zeigt Einzelheiten der Übertragungs-Steuerschaltung 27 nach Fig. 2. Es ist die Aufgabe der Übertragungs-Steuerschaltung 27, die aus 29 Bits bestehenden Wörter von den entsprechenden Speicherelementen der Datenregister 20 über die Fehlererkennungs- und -korrekturschaltung 28 zu dem Pufferspeicher 29 zu übertragen. Bei der vorher gegebenen Beschreibung des Adressenregisters 12 des Datenverarbeitungssystems ist bereits die Art erläutert worden, in der die χ Adressenbits benutzt werden, um 2 Speicherplätzezu adressieren. Zusätzlich zu den χ Adressenbits sind noch y weitere Adressenbits vorgesehen. Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform erhält man bei jedem Zugriff zum Magnetkernspeicher 8 Wörter zu je 39 Bits. Bei der bevorzugten Ausführungsform

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3 • beträgt die Anzahl der y Adressenbits 3, so daß 2 besondere Auswahlsignale zur Verfügung stehen, um die 8 Wörter aus den Datenregistern 20 zu dem Pufferspeicher 29 in der Reihenfolge von Wort 0 bis Wort 7 zu übertragen. Das Adressenregister 12 kann in den drei niedrigen Bitstellen zum Zählen eingerichtet sein, oder es kann ein besonderer drei Bitstellen aufweisender Zähler vorgesehen sein, mittels dessen die aus 39 Bits bestehenden Wörter der Reihe nach übertragen weiden. Die Permutationen der y Adressenbits werden über Leitungen 32 einer Wort-Entschlüsselungsschaltung 30 zugduhrt, die entsprechend den y Adressenbits 2 Ausgänge für Wortauswahlsignale besitzt.

Als Teil der Ubertragungs-Steuerschaltung sind 39 Gruppen von Tor schaltungen 31 vorgesehen, die in Fig. 4 schematisch als Kreise an den LeitungsSchnittpunkten dargestellt sind. Jede Gruppe von Tor schaltung en 31 ist einem Datenregister 20 zugeordnet.

Wenn die χ Adressenbits, die die Adresse des Datenblocks angeben, zu'dem Adressenregister 13 jedes Grund-Arbeitsspeichers übertragen worden sind und die Steuer Schaltungen der Zentraleinheit 25 das Auslesen von Daten aus den adressierten Speicherplätzen der Grund-Arbeite Speicher und das Speichern in den Datenregistern 20 eingeleitet haben, erzeugt die Wort-Entschlüsselungs schaltung 30 nacheinander an ihren Ausgängen Wortauswahlsignale zuerst für das Wort 0 und zum Schluß für das Wort 7. Alle die Tor schaltung en 31 einer Gruppe von Torschaltungen, die einem Datenregister 20 zugeordnet ist, erzeugen Ausgangssig-

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nale und empfangen Eingangs signale von der gleichen Spalte des in Fig. 3 dargestellten Pufferspeichers 29- Beispielsweise überträgt das Datenregister 0 nacheinander das Bit 0 jedes der 8 gespeicherten Wörter zu dem Pufferspeicher 29. Entsprechend jedem Ausgangs signal zur Wortauswahl, das durch die Wort-Entschlüsselungsschaltung 30 erzeugt wird, werden die entsprechenden Torschaltungen 31 in all den 39 Gruppen von Tor schaltungen beaufschlagt, um gleichzeitig die Bits des zugehörigen Wortes zum Pufferspeicher 29 zu übertragen.

Das von der Wo rt-Entschlüsselungs schaltung 30 gelieferte Aus gangs signal zur Wortauswahl, das den Torschaltungen 31 zugeführt wird, dient ebenfalls dazu, die richtige Reihe der Puffer -Spei cherelemente in dem Pufferspeicher 29 vorzubereiten, entweder ein Wort aus den Datenregistern 20 aufzunehmen oder ein Wort aus dem Pufferspeicher 29 zu den Datenregistem20 zu übertragen. Das Wort 0 ist aus den Bits zusammengesetzt die in dem binären Speicherelement 0 der Datenregister 20 gespeichert sind. In gleicher Weise ist das Wort 3 aus den Bits zusammengesetzt, die in dem binären Speicherelement 3 der Datenregister 20 gespeichert sind.

In Fig. 4 ist auch ein Bitgenerator 33 dargestellt, der der Fehlererkennung- und -korrektur dient und zwischen der Zentraleinheit 25 und dem Pufferspeicher 29

angeordnet ist. Beim Speichern von Daten in dem Magnetkernspeicher werden ' Datenwörter mit 32 Bits, die von der Zentraleinheit 25 geliefert werden, dem Qenerator 33 zugeführt, um die notwendigen Prüfbite A bis G zu erzeugen, damit j

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bei den Datenwörtern eine Fehlererkennung und -korrektur möglich ist.

Es ist daher ersichtlich, daß entsprechend einer in dem Adressenregister 12 des Datenverarbeitungssystems stehenden Adresse von χ Bits auf Grund der 39 getrennten Grund-Arbeitsspeicher Zugriff zu 8 Wörtern mit je 39 Bits erhalten wird, die in die Datenregister 20 gelangen. Anschließend werden die Wörter 0 bis 7 nacheinander über die Fehlererkennung^ - und -korrekturschaltung 28 zum Pufferspeicher 29 übertragen. Während der Übertragung der Daten zu dem Pufferspeicher 29 werden alle Fehler, die durch die Fehlererkennungs - und -korrekturschaltung 28 festgestellt werden, angezeigt und gespeichert. Alle Einzelfehler können entsprechend dem Hamming Code auf Grund der der Fehlererkennung und -korrektur dienenden Bits A bis G korrigiert werden. Es ist die Hauptfunktion dieser Erfindung, ein kontinuierliches Benutzen des Datenverarbeitungssystems auch dann zu ermöglichen, wenn einer der Grund-Arbeitsspeicher fehlerhaft arbeitet. Wenn ein Grund-Arbeitsspeicher während des Betriebes des Datenverarbeitungssystems fehlerhaft arbeitet, kann der Fehler auf Grund der Bits zur Fehlererkennung und -korrektur korrigiert werden. Alle in dem Speicher befindlichen Wörter können ein fehlerhaftes Bit aufweisen, das korrigiert werden kann, so daß der Betrieb nicht unterbrochen zu werden braucht. Da darüberhinaus die Grund-Arbeitsspeicher unabhängige Einheiten darstellen, können die Verbindungen mit den Steuerleitungen, Adressenleitungen und Datenleitungen unterbrochen werden, der schadhafte Grund-Arbeitsspeicher entfernt und repariert oder durch einen einwandfreien Grund-Arbeite speicher ersetzt werden.

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Ein schwerwiegender Mangel bekannter Speichersysteme liegt in der Tatsache, daß wenn ein Speicherelement ausfällt sein Inhalt verlorengeht, und erneut eingegeben werden muß. Auf Grund der Erfindung können die Daten des ersetzten Grund-Arbeitsspeichers während des Betriebes durch Benutzen der Prüfbits zur Fehlererkennung und -korrektur zurückgewonnen werden. Dies ermöglicht es, daß die aus dem Speicher auszulesenden Daten, die über die Fehlererkennungsund -korrekturschaltung 28 dem Pufferspeicher 29 zugeführt werden, durch die Zentraleinheit 25 benutzt werden. Es können noch verschiedene Änderungen der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform vorgenommen werden. So kann z. B. der Pufferspeicher 29, der in den Fig. 2 und 4 dargestellt ist, einen falschen Wert aufwies, korrigiert werden.

Verschiedene Änderungen können bei der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform vorgenommen werden. Der in den Fig. 2 und 4 dargestellte Pufferspeicher 29 kann entfallen, indem die Datenregister 20 der Grund-Arbeitsspeicher als Pufferspeicher benutzt werden. Bei dieser Betriebsweise wird jedes von der Zentraleinheit 25 angeforderte Wort direkt von den Datenregistern 20 über die Fehlererkennungs-und -korrekturschaltung 28 zur Zentraleinheit 25 übertragen.

Weiter können mehrere Pufferspeicher 29 vorgesehen werden, wodurch es ermöglicht wird, mehrere Datenblocks zur Verwendung durch die Zentraleinheit 25 zu speichern. Dies würde weniger Zugriff zum Magnetkernspeicher durch die Zentraleinheit erfordern. Das Konzept, mehrere Pufferspeicher vorzusehen, er-

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■ laubt ein größeres Maß an Überlappung zwischen Operationen, die sich auf die Zentraleinheit und auf den Magnetkernspeicher beziehen. Mehrere Datenblocks, die für die Verwendung durch die Zentraleinheit bestimmt sind, können in mehreren Pufferspeichern enthalten sein und wenn ein bestimmter Pufferspeicher durch die Zentraleinheit nicht mehr benutzt wird, können zusätzliche Zugriffe zum Speicher nach weiteren Datenblocks erfolgen, während die Zentraleinheit mit in anderen Pufferspeichern befindlichen Daten und Befehlen arbeitet.

Eine weitere Änderung, die vorgenommen werden könnte, würde darin bestehen, ein Haupt- Adressenregister 12 des Datenverarbeitungssystems vorzusehen, um Zugriff zu dem Datenblock zu erhalten, der zum Pufferspeicher 29 zu übertragen ist. Jede Reihe des Pufferspeichers 29 könnte einer bestimmten Zentraleinheit 25 aus einer Reihe von Zentraleinheiten zugeordnet werden, um gleichzeitig 39 Bits umfassende Wörter vom Pufferspeicher 29 zu den Zentraleinheiten 25 zu übertragen.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht jeder Grund-Arbeits speicher aus einem dreidimensionalen Magnetkernspeicher. Es ist ebenso möglich, daß jeder G rund-Arbeits spei eher nur aus einer Ebene von Magnetkernen besteht, wobei bei jedem Zugriff zum Speicher nur ein Bit aus jedem Grund-Arbeits speicher ausgelesen wird und entweder einem binären Speicherelement in einem Datenregister 20 oder direkt dem Pufferspeicher zugeleitet wird. Das macht jedoch mehr Zugriffe der Zentraleinheit 25 zum Speichersystem erforder-

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Wie in der Fig. 4 dargestellt ist, bestehen die von der Zentraleinheit 25 verarbeiteten Daten nur aus den 32 Datenbits, nachdem die 7 Bits zur Fehlererkennung und -korrektur dazu benutzt worden sind, um die Daten für die Eingabe in den Pufferspeicher 29 zu korrigieren. Die Fehlererkennungs - und -korrekturschaltung 28 kann auch zwischen dem Pufferspeicher 29 und der Zentraleinheit 25 angeordnet werden, was zur Folge hätte, daß die Fehlererkennung und -korrektur während des Übertragens von dem Pufferspeicher 29 zur Zentraleinheit 25 erfolgen würde. -·

Es wurde ein Datenverarbeitungs system beschrieben, dem ein Speicher zur Übertragung von aus mehreren Bits bestehenden binären Wörtern zwischen einer Zentraleinheit und dem Speicher zugeordnet ist, wobei jedes Wort m = 32 Datenbits und η = 7 Bits für die Fehlererkennung und -korrektur aufweist. Eine Datenadresse, die im Adressenregister des Datenverarbeitungs system steht und χ Bits umfaßt, sorgt für gleichzeitigen Zugriff und gleichzeitige Steuerung einer Mehrzahl von Grund-Arbeitsspeichern, wobei ein Grund-Arbeitsspeicher für jedes der m + η = 39 Bits eines Wortes vorgesehen ist. Jeder der Grund-Arbeitsspeicher speichert das gleiche Bit für alle Wörter in dem Speichersystem. Jeder Grund-Arbeitsspeicher besteht aus einem Adressenregister und einem Datenregister, das vorübergehend die einem durch das Adressenregister adressierten Speicherplatz entnommene oder in ihm einzugebende Information speichert. Jeder der <jr

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Speicherplätze in jedem Grund-Arbeitsspeicher kann 2 binäre Speicherelemente oder Magnetkerne enthalten. Jedes Datenregister enthält eine gleiche Anzahl von binären Speicherelementen. Jeder Zugriff zu dem Speichersystem bezieht sich daher auf 2 Wörter, von denen jedes aus m + η Bits besteht. Eine Übertragungsvorrichtung, der y Adressenbits zugeleitet werden, ist zwischen den Datenregistern und der Zentraleinheit vorgesehen. Im Übertragungsweg sind Torschaltungen, eine Schaltung zur Fehlererkennung und -korrektur, ein Pufferspeicher und eine Entschlüsselungsvorrichtung angeordnet, die die Übertragung eines Wortes aus dem Datenregister zu einem bestimmten Speicherplatz im Pufferspeicher

ermöglicht. Die Entschlüs seiung s - und Tor schaltungen dienen dazu, eine aus 2' Reihen von m +■ η Puffer-Speicherelementen in dem Pufferspeicher vorzubereiten und ein Bit zwischen jedem Datenregister und der ausgewählten Reihe zu übertragen. Die betreffende Bitstelle ist in allen Datenregistern die gleiche.

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Claims

^ Docket 7970 19. Juni 1967 ne-he Patentansprüche

1. Speicheranordnung für ein programmgesteuertes Datenverarbeitungssystem, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicheranordnung aus (m+n) Teilspeichern (sog. Grund-Arbeitsspeichern) besteht, wobei (m+n) der Bitanzahl eines Wortes entspricht, das außer den m Informationsbits auch η Bits zur Fehlererkennung und-korrektur enthält, daß jeder Teilspeicher ein Adressenregister (13; Fig. 1), Ansteuerschaltungen (14, 15) sowie ein Datenregister (20) aufweist und daß die Eingänge aller Adressenregister parallel an die Ausgänge eines von der Zentraleinheit des Datenverarbeitungs systems gespeisten Adressenregisters (12; Fig. 2) angeschlossen sind derart, daß der gleiche Speicherplatz in allen (m+n) Teilspeichern adressiert wird.

2. Speicheranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Speicherplatz eines Teilspeichers und das zugehörige Datenregister aus ζ binären Speicherelementen bestehen, so daß aufgrund einer dem Adressenregister (12) der Zentraleinheit zugeführten Adresse ζ Wörter zu je (m+n) Bits ausgelesen bzw. eingespeichert werden.

3. Speicheranordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilspeicher als Magnetkernspeicher ausgebildet sind.

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