DE2146108A1

DE2146108A1 - Synchrone Pufferanordnung

Info

Publication number: DE2146108A1
Application number: DE19712146108
Authority: DE
Inventors: Oscar Bernardus Philomenus Rikkert de; Bijker Arnold Jan; Eindhoven Koe (Niederlande)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1970-10-08
Filing date: 1971-09-15
Publication date: 1972-04-13
Also published as: FR2110294A1; FR2110294B1; JPS536823B1; NL7014737A; SE365641B; GB1363707A; US3745535A

Description

PHN.5145. boss/evh.

flane-DietriA Zeil«

Patentanwalt / I H O I U W

*■"*«? MV. Philips' Gloeitampenfabrfek·· Akt. Ne. PHN- 5145 13. Sept. 1971

"Synchrone Pufferanordnung".

Die Erfindung betrifft eine synchrone Pufferanordnung mit einem aus mehreren Sektionen aufgebauten Register, welches mit einer Informationsein- und Ausgangsklemme für die Zufuhr zur bzw. die Abgabe durch die Pufferanordnung von zeitweilig im Register zu speichernder Information mit einer bestimmten Taktfrequenz gekoppelt ist und wobei ferner Zufuhrklemmen für die Zufuhr der Taktimpulse der einzuschreibenden bzw. auszulesenden Information vorgesehen sind.

Eine derartige synchrone Pufferanordnung, bei der die der Eingangsklemme zugeführte Information Bit ftir Bit in die aufeinanderfolgenden Sektionen dee Registers geschrieben und die Information Bit für Bit aus den aufeinanderfolgenden Sektionen gelesen und der Informationsausgangeklemme zugeführt wird, ist allgemein bekannt und wird unter anderem zum Koppeln von digitalen Fernmelde- und Datenübertragungssystemen angewendet. Diese Ubertragungsaysteme arbeiten mit Taktfrequenzen,

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die durchschnittlich gleich sind, die jedoch durch daa Auftreten von Phasenänderungen, beispielsweise infolge von Laufzeitänderungen in den Uebertragungssystemen momentan voneinander abweichen können.

Die bekannte Pufferanordnung ist zum Schreiben von Information in ebenso wie für das Lesen von Information aus den aufeinanderfolgenden Sektionen des Registers mit Selektionsanordnungen und Zählern versehen. Diese Selektionsanordnungen und Zähler verbinden die Informationseingangsklemme bzw. Ausgangsklemme unter Steuerung von Taktimpulsen der einzuschreibenden bzw. auszulesenden Information nacheinander mit den aufeinanderfolgenden Sektionen des Registers. Diese Selektionsanordnungen und Zähler sind recht umfangreich, vor allem, wenn der momentane Unterschied in den Taktfrequenzen der Uebertragungssysteme, zwischen denen die Pufferanordnung vorgesehen ist, gross sein kann. Es ist dann eine Pufferanordnung mit einer grosser« Speicherkapazität erforderlich, mithin eine Pufferanordnung, die ein Register enthält, deren Anzahl Sektionen gross ist und deren Selektionsanordnungen und Zähler entsprechend umfangreich sind·

Die Erfindung bezweckt, eine Pufferanordnung zu schaffen, ψ die insbesondere bei einer grossen Speicherkapazität weniger umfangreich ist und die zum Erhalten einer grossen Speicherkapazität auf einfache Weise durch das Reihenschalten zweier oder mehrerer Pufferanordnungen mit kleinerer Speicherkapazität erhalten werden kann. Ferner bezweckt die Erfindung, eine Pufferanordnung zu schaffen, die eine Struktur mit einem starken Wiederholungscharakter aufweist, wodurch die Pufferanordnung größtenteils aus nur einer Ar:: logischer Bausteine zusammengesetzt werden kann.

Die erfindungsgemSsβe Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Register ein Schieberegister ist, bei dem jede Sektion mit

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einer Steuerklemme für die Zufuhr von Schiebeimpulsen, versehen und dass eine Reihe von bistabilen Elementen vorgesehen ist, wobei die "bistabilen Elemente und die Sektionen der Schieberegister einander einzeln zugeordnet sind und jedes bistabile Element mit zwei SignaleingShgen, einem Taktimpulseingang und zwei zueinander inversen Signalausgängen versehen ist, deren Taktimpulseingänge mit einer Taktimpulsansohlussklemme verbunden sind für die Zufuhr von Taktimpulsen mit einer Taktimpulswiederholungsfrequenz, die mehr als das Zweifache der Taktfrequenz der einzuschreibenden bzw. auszulesenden Information beträgt, und dass ein erster Taktimpulsselektor vorgesehen ist, der mit der Taktimpulsanschlussklemme und der Zufuhrklemme für die Taktimpulse der einzuschreibenden Information und mit einem Signaleingang des ersten bistabilen Elementes der erwähnten Reihe gekoppelt ist zum einmaligen Einstellen des ersten bistabilen Elements der erwähnten Reihe innerhalb jeder Taktimpulsperiode der einzuschreibenden Information, und dass ein Signalausgang jedes bistabilen Elements mit einem Signaleingang des folgenden bistabilen Elements verbunden ist zum Einstellen des erwähnten, nicht eingestellten folgenden bistabilen Elements unter Steuerung der den Taktimpulsanschlussklemmen zugeführten Taktimpulse, wenn jedes der erwähnten bistabilen Elemente eingestellt ist, und dass der andere Signaleingang jedes bistabilen Elements mit dem anderen Signalausgang des darauffolgenden bistabilen Elements verbunden ist zum Rückstellen jedes erwähnten eingestellten bistabilen Elements, wenn das erwähnte darauffolgende bistabile Element im rückgestellten Zustand steht, und dass der erwähnte andere Signalausgang jedes bistabilen Elements zugleich mit der Steuerklemme der zugeordneten Sektion des Schieberegisters verbunden ist, um ihm einen Schiebeimpuls zuzuführen, wenn das bistabile Element eingestellt wird, und dass ein zweiter

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Taktimpulsselektor vorgesehen ist, der mit der Taktimpulsanschlussklemme und mit der Zufuhrklemme für die Taktimpulse der auszulesenden Information und mit dem erwähnten anderen Signaleingang des letzten bistabilen Elements der erwähnten Reihe zum einmaligen Rückstellen des letzten bistabilen Elements der erwähnten Reihe innerhalb jeder Taktimpulsperiode der auszulesenden Information gekoppelt ist.

An dieser Stelle sei noch bemerkt, dass es asynchrone Pufferanordnungen gibt, die zum zeitweiligen Speichern von Information gleichfalls ein Schieberegister verwenden. Diese Anordnungen sind jedoch weniger zuverlässig, da sie hohe Anforderungen an die Impulsdauer der Taktimpulse der einzuschreibenden bzw. auszulesenden Information stellen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungs—beispiel einer erfindungsgemässen Pufferanordnung,

Fig. 2a eine ausführlichere Darstellung eines Taktimpulsselektors der Pufferanordnung gemäss dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1,

Fig. 2b ein Diagramm der Signale, die in dem -in Fig. 2a dargestellten Taktimpülsselektor auftreten,

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel von zwei in Reihe geschalteten Pufferanordnungen nach Fig. 1.

Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung enthält ein Register mit beispielsweise η Sektionen F₁ bis F , welches Register R₁ mit den Informationseingangsklemmen P₁ und p„ und den Informationsausgangsklemmen p, und p, versehen ist. Die Sektionen F₁ bis F werden duroh die bistabilen Elemente gebildet, die zur zeitweiligen Speicherung von Information verwendet werden. Zum Schreiben von Information in bzw.

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zum Lesen von Information aus diesen Sektionen enthält eine bekannte Anordnung zwei Selektionsnetzwerke und zwei Zähler, Ein erstes Selektionsnetzwerk ist zwischen den Informationseingangsklemmen P₁ und p_ und den Eingängen der Sektionen P₁ bis F vorgesehen. Dieses erste Selektionsnetzwerk verbindet unter Steuerung der Taktimpulse der einzuschreibenden Information mit Hilfe eines ersten Zählers die Informationseingangsklemmen P₁ und ρ» nacheinander mit den Eingangsklemmen der aufeinanderfolgenden Sektionen P₁ bis P des Registers R₁. Der Zähler merkt sich, in welche Sektionen zuletzt Information eingeschrieben ist. Dieser Zähler kehrt nach dem Erreichen der höchsten Zählstellung wieder in die Anfangsstellung zurück, wonach das Register R₁ erneut eingeschrieben wird. Das zweite Selektionsnetzwerk ist zwischen den Ausgängen der Sektionen P₁ bis P und den Informationsausgängen p, und p. vorgesehen. Unter Steuerung der Taktimpulse der auszulesenden Information C verbindet dieses Selektionsnetzwerk mit Hilfe des zweiten Zählers die Informationsausgangsklemmen p, und p. nacheinander mit den Ausgangsklemmen der aufeinanderfolgenden Sektionen P₁ bis P des Registers R₁. Der zweite Zähler merkt sich, aus welcher Sektion zuletzt Information gelesen ist, wobei auch dieser Zähler beim Erreichen der höchsten Zählatellung in die Anfangstellung zurückkehrt. Da das Register R₁ η Sektionen enthält, entspricht der grösste Phaaenunterschied, der zwischen der einzuschreibenden Information und der auszulesenden Information auftreten kann, η Taktimpulsperioden.

In solchen TJeb ertragungs sys temen, bei denen der momentane Phasenunterschied zwischen der einzuschreibenden und der auszulesenden Information sehr gross sein kann, muss ein Register mit einer grosaen Anzahl von Sektionen angewendet werden, und die Selektionsnetzwerke und die Zähler sind dementsprechend gross, was eine umfangreiche

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Pufferanordnung ergibt.

Die erfindungsgemässe Anordnung unterscheidet sich in ihrem Entwurf wesentlich von dieser bekannten Anordnung, und zwar dadurch, dass das Register IL ein Schieberegister ist, wobei jede Sektion F₁ bis F_fl mit einer Steuerklemme T für die Zufuhr von Schiebeimpülsen versehen ist, und dass eine Reihe R von bistabilen Elementen F ' bis F ' vorgesehen ist, wobei die bistabilen Elemente F₁ ¹ bis F ' und die Sektionen F.. bis F des Schieberegisters R₁ einander einzeln zugeordnet sind, welche bistabilen Elemente mit je zwei Signaleingängen J bzw. K, einem Taktimpulseingang T und zwei zueinander inverse Signalausgängen Q bzw. Q versehen sind, deren TaktimpulseingSnge T mit einer Taktimpulsanschlussklemme CL für die Zufuhr von Taktimpulsen el. verbunden sind, mit einer Taktimpulswiederholungsfrequenz f„_T, die mehr

OJb

als das Zweifache der Taktfrequenz der einzuschreibenden bzw. auszulesenden Information beträgt, und dass ein erster Taktimpulsselektor C vorgesehen ist, der mit der Taktimpulsanschlussklemme CL und der Zufuhrklemme für die Taktimpulse der einzuschreibenden Information C. und einem Signaleingang J des ersten bistabilen Elements F₁» der erwähnten Reihe zum einmaligen Einstellen des ersten bistabilen Elements F₁' der erwähnten Reihe innerhalb jeder Taktimpulsperiode der einzuschreibenden Information gekoppelt ist, und dass ein Signalausgang Q jedes bistabilen Elements F₁ ¹ bis F¹ ₁ mit einem Signaleingang J des folgenden bistabilen Elements F₂.¹ bis F · zum Einstellen des erwähnten, nicht eingestellten folgenden bistabilen Elements Fp' bis F ' unter Steuerung der Taktimpulse el. verbunden ist, wenn jedes erwähnte bistabile Element F₁ ¹ bis F¹ ₁ eingestellt ist, und dass der andere Signaleingang Q jedes bistabilen Elements F₁* bis ^_n-1 mit dem anderen Signalausgang K des darauffolgenden bistabilen Elements F₂' bis F_n ¹ zum

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Rückstellen jedes erwähnten eingestellten bistabilen Elements P₁· bis P' . verbunden ist, wenn das erwähnte darauffolgende bistabile Element P„ bis P. im rückgestellten Zustand steht, und dass der erwähnte andere Signalausgang Q eines jeden bistabilen Elements P ♦ bis P ' zugleich mit der Steuerklemme T der zugeordneten Sektion F.. bis P des Schieberegisters R₁ verbunden ist, um ihm einen Schiebeimpuls zuzuführen, wenn das bistabile Element P₁* bis F ' eingestellt wird, und dass ein zweiter Taktimpulsselektor C vorgesehen ist, der mit der Taktimpulsanschlussklemme CL und mit der Zufuhrklemme C für die Taktimpulse der auszulesenden Information und mit dem erwähnten anderen Signaleingang E des letzten bistabilen Elements P ' der erwähnten Reihe gekoppelt ist zum einmaligen Rückstellen des letzten bistabilen Elements P ' der erwähnten Reihe innerhalb jeder Taktimpulsperiode der auszulesenden Information.

Die in Fig. 1 dargestellten Sektionen P₁ bis P_fl des Schieberegisters R₁ sowie die bistabilen Elemente F₁' bis P ' der Reihe R_? sind als Master-Slave-Speicherelemente vom J-K Typ mit den Informationseingängen J und K, einem Steuerimpulseingang T und zueinander inversen Informationsausgängen Q, und Q ausgeführt, wobei der Inhalt jedes Speicherelements im eingestellten Zustand durch den logischen Wert "1" und im rückgestellten Zustand durch den logischen Wert "0" des Informationsausgangs Q gekennzeichnet ist.

Bekannterweise wird der Inhalt des erwähnten Master-Slave-Speicherelements nach dem Auftreten des Steuerimpulses am Steuerimpulseingang T durch die logischen Werte der Informationseingänge J und K und des Informationsausgangs Q vor dem Auftreten eines Steuerimpulses bestimmt.

Vor dem Auftreten eines Steuerimpulses kb'nnen der logische

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Vert der Informationseingänge J und K und des Informationsausgangs Q eines Elements P jeweils mathematisch dargestellt werden durch J , ,

K +» Q +» wShrend die logischen Werte des Informationsausgangs Q g» x g»x

eines Elements P nach dem Auftreten eines Steuerimpulses mathematisch durch Q . , wiedergegeben werden kann. Die Beziehung zwischen Q, . ,,

gfT+Ö gjT+Q

J .» K . und Q_ . eines Master-Slave-Speicherelements vom J-K Typ g»x g*x g»x

kann nun durch die Boolesche Formel wiedergegeben werden» ^Qg,t₊d - *g,t ^gg,t ⁺ 5_gft J_gft (1)

Um ein Schieberegister zur zeitweiligen Speicherung von Information zu erhalten, sind in an sich bekannte Weise der Informationsausgang Q .. einer Sektion P_-1 (g = 2, ... n) mit dem Informationseingang J und der Informationsausgang Q ₁ mit dem Informationseingang K der darauf folgenden Sektion P verbunden.

Hierdurch gilt, dass

^Jg,t" Vi.t (2)

Die logischen Werte des Informationsausgangs G nach dem Auftreten eines Steuerimpulses können deshalb in den logischen Werten der Informations ausginge Q . Q _i und Q vor dem Auftreten eines Steuerimpulses

g g~ ι g

ausgedruckt werden, so dass

Hieraus folgt, dass dann, wenn der Wert des Informationsausgangs Q₁₊

g—ι, t

- "1" bzw, Q ι + = "0" ist, der Wert des Informationsausgangs Q . , "1"

g—1,X g,X+a

bzw. "0" betragen wird, unabhängig von dem Wert von Q ., so dass die Information vor dem Auftreten des am Informationsausgang Q ₁ vorhandenen Steuerimpulses nach dem Auftreten des Steuerimpulses am Informationsausgang Q vorhanden ist. Das Register R₁ ist mithin ein Schieberegister. Die an den Informationseingangsklemmen P₁ und p_ empfangene Information

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wird somit unter Steuerung der Steuerimpulse, die den Steuerklemmen T der bistabilen Elemente P₁ bis F zugeführt werden, zu den Informationsausgangsklemmen p, und p. weitergeschoben.

Um zu erreichen, dass das Schieberegister R^ als Speicher for die Pufferanordnung B wirksam ist, muss die an den Informationseingangsklemmen P^ und ρ« vorhandene Information im Rythmus der Taktimpulsfrequenz der einzuschreibenden Information eingeschrieben und die in der Sektion F vorhandene Information mit der Taktimpulsfrequenz des anzuschliessenden Uebertragungssystems ausgelesen werden. Ausserdem muss vermieden werden, dass sich in einer Sektion F des Schieberegisters R₁ befindliche Information durch die in der ihr vorhergehenden Sektion F ₁ gespeicherte Information Überschrieben wird.

Hierzu sind die Taktimpulsselektoren C . und C , eine

si su

Reihe R„ von bistabilen Elementen F₁ ¹ bis F · und die Taktimpulsanschlussklemme CL vorgesehen. Die Reihe R_? von bistabilen Elementen F ' bis F ' wird als Buchführungs-register zum Registrieren derjenigen Sektionen des Schieberegisters R₁ verwendet, in denen Information gespeichert ist. Mit Hilfe der im Buchfiihrungsregister registrierten Sektionen des Schieberegisters R₁, die Information enthalten, wird der Informationsstrom im Schieberegister R₁ in den Taktzeitpunkten der Taktimpulse el. gesteuert.

Die bistabilen Elemente F.,¹ bis F ' der Reihe R- sind den

in 2

bistabilen Elementen F₁ bis F des Schieberegisters R₁ zugeordnet und sind gleichfalls als Master-Slave-Speicherelemente vom J-K Typ ausgeführt. Zur Unterscheidung von den J-K-Speicherelementen F₁ bis F des Schieberegisters R₁ werden die Eingänge, Ausgänge und der Steuerimpulseingang der J-K Speicherelemente F₁ ¹ bis F · der Reihe R_ als SignaleingSnge, Signalausgänge ur;5 als TRktiapöj.tiC-.."liigp.pg lese:' rhpetc

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Die TaktimpulseingMnge T der bistabilen Elemente F · "bis F ' sind mit der Taktimpulsanschlussklemme CL verbunden.

Die SignalausgMnge Q der bistabilen Elemente P₁· bis P ' sind mit den Signaleingangen J der Elemente F ' bis P ' verbunden, und die Signalausgänge Q der Elemente F · bis P ' sind mit den Signaleingängen K der Elemente P₁ ¹ bis P_n-1 ¹ verbunden, so dass für ein Element P ' gilt, dass

^Jg.t-Vi.t (5)

^Kg,t = Vi,t (6)

Der logische Wert des Signalausgangs Q nach dem Auftreten eines Taktimpulses am Taktimpulseingang T kann mit Hilfe von (i), (5) und (6) mit den logischen Werten der Signalausgänge Q₁ Q _₁ und Q ₁ vor dem Auftreten eines Taktimpulses ausgedrückt werden, so dass ^Qg,t+d ^{= Q}g,t ^Qg+i,t ⁺ 5_gft Vi,t

Hieraus folgt, dass dann, wenn der Wert von Q₊= "0" und somit der

g» ^τ

Wert von Q = "1", der Wert von Q_ . - ausschliesslich durch den g,t g,T+a

Wert von Q„ _Λ + bestimmt wird. Der Wert "0" von Q wird nach dem Aufg—ι,x g

treten eines Taktimpulses nur dann in den Wert "1" übergehen, wenn Q₁ den Wert "1" aufweist. D.h., dass der Wert "1" eines Speicherelements zum folgenden Speicherelement weitergeschoben wird, und dies wird nur dann erfolgen, wenn das folgende Speicherelement den Wert "0" hat. Auf analoge Weise geht der Wert "1" von Q nach dem Auftreten eines Taktimpulses nur dann in den Wert "0" über, wenn Q_₊₁ den Wert "0" hat, d.h. dass der Wert "1" eines Speicherelements dann in den Wert "0" geändert wird, wenn das folgende Speicherelement den Wert "0" hat.

Wie in Pig. 1 dargestellt, sind die Signalausgänge Q der bistabilen Elemente P₁ ¹ bis P · der Reihe R₃ mit den SteuerimpulseingSngen T der Sektionen P₁ bis P des Schieberegisters R., verbunden·

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ΛΑ

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Um Information in die erste Sektion P₁ des Schieberegisters R₁ zu schreiten, wird, wie im weiteren beschrieben wird, das der Sektion zugeordnete bistabile Element P₁' der Reihe R in den Einstellzustand "1" versetzt. Dadurch tritt an der Eingangsklemme Q, eine Anstiegflanke und an der Ausgangsklemme Q eine abfallende Flanke auf. Wie bereits beschrieben, sind die bistabilen Elemente dieser Sektionen F₁ bis F derart ausgeführt, dass auf der Röckflanke der den Steuerklemmen T zugeflihrten Impulse diese Elemente entsprechend der den Eingangsklemmen T und K zugeführten Signalwerte eingestellt werden, so dass die an den Informationseingangsklemmen P₁ und p„ vorhandene Information durch das bistabile Element F₁ übernommen wird. Der erstfolgende Taktimpuls el. wird, da das bistabile Element F₁ ¹ in der "1" Stellung steht, das bistabile Element F₂ ¹ in die "1" Stellung bringen, wenn das bistabile Element F₂ ¹ in der "0" Stellung steht. Durch die unter Steuerung des bistabilen Elements P ' über den Signalausgang Q abgegebene abfallende Planke am Steuerimpulseingang T der Sektion P_? des Schieberegisters R₁ wird die in der Sektion P₁ vorhandene Information in die Sektion F„ des Schieberegisters R₁ eingeschrieben. Der danach auftretende Taktimpuls schiebt die Information auf dieselbe Veise von der Sektiorv F_? nach F,, usw. Dieses in den Taktimpulszeitpunkten stattfindende Weiterschieben von Information geschieht, solange die folgende Sektion des Schieberegisters R₁ keine Information enthält, d.h. solange das zugeordnete bistabile Element der Reihe R„ in der "0" Stellung steht. Steht jedoch das folgende bistabile Element der Reihe R₂ in der "1"-Stellung, so wird wie oben beschrieben die ""!"-Stellung des betreffenden Elementes beim erstfolgenden Taktimpuls nicht weitergeschoben und es erfolgt kein Steuerimpuls am Steuerimpulseingang T der nachfolgenden Sektion des Schieberegisters.

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Auf diese Weise wird erreicht, dass ausgehend von einem

keine Information enthaltenden Schieberegister das erste Informationsbit, das eingeschrieben wird, das Schieberegister durchläuft und in der Sektion F gespeichert wird, das zweite Informationsbit in der Sektion

Dadurch, dass wie im folgenden näher beschrieben wird, beim Auslesen der in der letzten Sektion F des Schieberegisters E₁ gespeicherteil Information zur gleichen Zeit das bistabile Element F ' in die Stellung "0" gesetzt wird, wird beim erstfolgenden auftretenden Taktimpuls die Information von der vorletzten Sektion F ₁ zur letzten Sektion F des Schieberegisters weitergeschoben. Der folgende Taktimpuls schiebt die Information von der Sektion F _o zur Sektion F .,, usw.

n—d. n— 1

Die Geschwindigkeit, mit der ein Informatiorisbit durch das Schieberegister R₁ geschoben wird, solange keine Information in der folgenden Sektion vorhanden ist, ist gleich der Taktimpulsfrequenz der der Taktimpuls anschlussklemme CL zugeftihrten Taktimpulse.

Da das Weiterschieben von Information unter Steuerung der der Taktimpulsanschlussklemme CL zugeführten Taktimpulse el. eine gewisse Zeit erfordert, hat die Pufferanordnung B eine gewisse minimale Speicherkapazität, die grosser ist als 0. Wird beim Dauerschreiben von Information in das Schieberegister R angenommen, dass jedes die Sektion F₁ erreichende Informationsbit unmittelbar in die letzte Sektion F des Schieberegisters R₁ eingeschrieben werden kann, so befindet sich noch immer der auf eine ganze Zahl abgerundete Wert von ·.

f.

Τ=²· Χ η Bits (7)

¹CL
im Schieberegister, wobei f. die Taktfrequenz der einzuschreibenden Information und f_CL die Taktfrequenz der der Taktimpulsanschlussklemme CL zugeführten Taktimpulse el. ist. Diese Speicherkapazität ist die

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minimale Speicherkapazität der Pufferanordnung B.

Wird beim Dauerlesen von Information aus dem Schieberegister R₁ angenommen, dass jedesmal, wenn die erste Sektion F₁ des Schieberegisters R₁ eingeschrieben wird, diese Information nicht direkt an P₂ abgegeben werden kann, ist die maximale Speicherkapazität der Pufferanordnung erreicht. Diese maximale Speicherkapazität beträgt die auf eine ganze Zahl abgerundete Anzahl von

( 1 - -^- ) η Bits (8)

¹CL
wobei f die Taktimpulsfrequenz der auszulesenden Information ist.

Da die beim Lesen von Information aus der letzten Sektion F des Schiebe-

registers R₁ entstehende freie Speicherstelle eine gewisse Zeit braucht, um zur ersten Sektion F₁ zurückgeschoben zu werden, ist diese maximale Speicherkapazität kleiner als die der Gesamtanzahl von Sektionen η des Schieberegisters R₁ entsprechende Speicherkapazität.

Die maximale Aenderung der Speicherkapazität der Pufferanordnung B ist der Unterschied zwischen der maximalen und der minimalen Speicherkapazität, was der auf eine ganze Zahl abgerundete Wert von

( 1 - ) . η Bits (9)

¹CL
ist. Da f. ungefähr gleich f ist, geht dies über in

( 1 _ —iS. ) , _{n Bits} (10)

^rCL

Für eine in der Praxis verwirklichte Pufferanordnung, die ein Schieberegister mit 100 Sektionen enthielt und wobei f. = f = 2 MHz gewählt war, betrug die SpeicherkapazitätsSnderung bei einer Taktimpulsfrequenz f.,. von 10 MHz 60 Bits, und 80 Bits bei einer Taktimpulsfrequenz f„_T von 20 MHz, Hieraus geht hervor, dass die Taktimpulsfrequenz f_CL der Taktimpulse el. vorzugsweise ungefähr das 5 bis 10-fache der Taktfrequenz der zu puffernden Information betragen muss.

Um zu erreichen, dasa das bistabile Element F₁ ¹ während

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der Zeit, in der ein Informationsbit an den Informationseingangsklemmen p..» P₂ dea Schieberegisters R₁ vorhanden ist, einmal wahrend höchstens einer Taktimpulsperiode der Taktimpulsfrequenz f„_T in die Stellung "1" gesetzt wird, oder dass das "bistabile Element P · direkt nach dem Zeitpunkt, dass eine Information von den Informationsausgangsklemmen p, und p. des Schieberegisters R. ausgelesen wird, einmal während höchstens einer Taktimpulsperiode mit der Taktimpulsfrequenz f__T in die Stellung "0" gesetzt wird, sind wie in Fig. 1 dargestellt, Taktimpulsselektoren C . und C vorgesehen. Diese Taktimpulsselektoren

SX Su

C . bzw. C haben eine Zufuhrklemme c. bzw. c , um ihnen die Taktimpulse

SxSu. Xu.

der einzuschreibenden bzw. auszulesenden Information zuzuordnen, und sind mit der Taktimpulsanschlussklemme CL, um dieser die Taktimpulse el. zuzuführen, und mit einer Ausgangsklemme d. bzw. d verbunden. Das Schema eines derartigen Taktimpulsselektors ist in Fig. 2a wiedergegeben und mit C angedeutet. Der Klemme c werden die Taktimpulse der einzuschreibenden bzw. auszulesenden Informationen zugeführt und der Klemme CL die Taktimpulse el.. Die Klemme CL ist mit der Steuerklemme T eines J-K-Flipflop-Schalters F verbunden. Wie an sich bekannt ist und mit Hilfe von (i) leicht überprüft werden kann, wird der Wert des Ausgangs Q beim Zuführen der Werte "1" und "0" zu den Eingängen J und K einer J-K-Flipflop-Schaltung, unabhängig vom Wert von Q vor dem Auftreten eines Taktimpulses an der Steuerklemme T, nach dem Auftreten eines Taktimpulses "1". Ebenso wird beim Zuführen der Werte "0" und "1" zu den Eingängen J und K der Wert des Ausgangs Q, unabhängig vom Wert von Q, vor dem Auftreten eines Taktimpulses, nach dem Auftreten eines Taktimpulses "0"» Diese Sigenschaft einer J-K-Flipflop-Schaltung wird dazu verwendet, aus jedem Impuls der der Klemme c zugeführten Impulsreihe einen PuIa mit einer Dauer zu schaffen, die gleich einer Impula-

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periode der Taktimpulse cl> ist. Für die Zufuhr der erwünschten Signalwerte der Eingangskieminen J und K der J-K-Flipflop-Schaltung F enthält der Taktiapulsselektor C ein UND-Tor E₁ und eine Flipflop-Schaltting FF» Die Flipflop-Schaltung FF enthält zwei NICHf-UND-Tore E₂ bzw» E , deren Ausgänge U bzw. ϊΐ mit einem der Eingänge der NICHT-ÜND-Tore E, bzw, E_ verbünden sind. Der mit einem Eingang des UND-Tors E₁ verbundene Ausgang Ü bestimmt, ob die der Eingangsklesune c zugeführten Impulse dem Eingang J der J-K-Flipflop-Schaltung F zugeführt werden» Die Klemme c ist dazu mit dem anderen Eingang des UND-Tors E.. verbunden, das über einen Leiter g mit dem Eingang J der J-K-Flipflop-Schaltung F verbunden ist. Der Ausgang TJ der Flipflop-Schaltung FF ist mit dem Eingang K der J-K-Flipflop-Schaltung F verbunden. Die Flipflop-Schaltung FF ihrerseits wird einerseits durch den Signalwert r*es Ausgangs Q der J-K-Flipflop-Schaltung F gesteuert, welche Klemme Q dazu mit dem anderen Eingang dee NICHT-tJND-Tors E» verbunden ist» und wird andererseits durch die der Klemme c zugefüh-rten Impulse gesteuert, welche Klemme c dazu mit dem anderen Eingang des NICHT-UND-Tors E, verbunden ist.

Die Wirkungsweise des Selektors C wird anhand des in Fig. 2b dargestellten Diagramms näher erläutert. Hierbei wird davon ausgegangen, dass der Ausgang U der Flipflop-Schaltung FF und der Ausgang Q der J-K-Flipflop-Schaltung F in einem Zeitpunkt t den Wert "1" haben. Wird zum Zeitpunkt t.. ein Taktimpuls der einzuschreibenden bzw. auszulesenden Information an der Klemme c empfangen, gibt das UND-Tor E₁, deren beiden Eingängen dann ein Signal mit dem Wert "1" zugeführt wird, ein Signal mit dem Wert "1" an den Eingang J der J-K-Flipflop-Schaltung F ab. Dem Eingang K der J-K-Flipflop-Schaltung F wird ein Signal mit dem Wert "0" zugeführt. Während der positiven Periode eines Taktimpulses wird das Master-Speicherelement der J-K-Flipflop-

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Schaltung F eingestellt, wobei die Vorderflanke des Taktimpulses wie in der Figur angegeben, im Zeitpunkt t„ auftritt. Beim Auftreten der RÜckflanke des Taktimpulses im Zeitpunkt t, wird das Slave-Speicherelement der J-K-Flipflop-Schaltung F eingestellt. Der Signalwert des Ausgangssignala an der Ausgangsklemme Q der J-K-Flipflopschaltung F wird dadurch ¹¹V, der Wert des Signals am Ausgang Q, wird mithin "0". Die Signalwertänderung am Ausgang Q lasst die Flipflop-Schaltung FF umkippen, wodurch der Ausgang U ein Signal mit dem Vert "1" und der Ausgang Ü ein Signal mit dem Wert "0" abgibt. Das Signal mit dem Wert "0" des Ausgangs U sperrt das UND-Tor E.., wodurch dem Eingang J der J-K-Flipflop-Schaltung F der Signalwert "0" zugeführt wird. Dem Eingang K der J-K-Flipflop-Schaltüng F wird Ober den Ausgang U ein Signal mit einem Wert ¹M" zugeführt. Die im Zeitpunkt t. auftretende erstfolgende Vorderflanke des Taktimpulssignals löscht das Master-Speicherelement, und die im Zeitpunkt t,- auftretende Rückflanke löscht das Slave-Speicherelement. In diesem Zeitpunkt wird der Signalwert am Ausgang Q der J-K-Flipflop-Schaltung F "0" und der Signalwert des Ausgangs Q "1". Der Signalwert "1" des Ausgangs Q hat keinen Einfluss auf die Stellung der Flipflop-Schaltung FF, weil diese nur beim Hinüberwechseln des Signalwerts von "1" nach "Ö" an einem Eingang umkippt. An den Eingängen J und K der J-K-Flipflop-Schaltung F bleiben dadurch die zugeführten Signalwerte "0" und "1" bestehen, so dass die folgenden auftretenden Taktimpulse nicht mehr die Stellung der J-K-Flipflop-Schaltung ändern können. Nur dann, wenn der Impuls an der Eingangsklemme c zum Signalwert "0" zurückkehrt, wie im Zeitpunkt t/- geschieht, wird über den anderen Eingang dea NICHT-UND-Tors E, die Flipflop-Schaltung FF gelöscht. Das UND-Tor E. gibt jedoch weiterhin den Signalwert "0" an den Eingang J der J-K-Flipflop-Schaltung F ab, weil dem anderen fJinganp ein von der

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Eingangsklemme c herrührendes Signal mit dem Wert "O" zugeführt wird. Die Stellung der J-K-Flipflop-Schaltung F ist durch die Zufuhr eines Signals mit dem Wert "0" zu den beiden Eingangsklemmen J und K im gelöschten Zustand fixiert, was leicht aus der Formel (i) abzuleiten ist. Der Taktimpulsselektor C ist im Zeitpunkt t,, in die Anfangsstellung wie beim Zeitpunkt t zurückgekehrt. Wie aus der vorhergehenden Beschreibung ersichtlich ist, tritt dann, nachdem dem Eingang c ein Impuls zugeführt ist, unter Steuerung des erstfolgenden Taktimpulses el. einmal ein Impuls an der Ausgangsklemme auf, die mit dem Ausgang Q der J-K-Flipflop-Schaltung F verbunden ist, welcher Impuls die erforderliche !Dauer einer Periode des Taktimpulses el. aufweist.

Wenn eine Pufferanordnung mit einer sehr grossen Speicherkapazitätsänderung erforderlich ist, kann diese einfach dadurch aufgebaut werden, dass, wie in Fig. 3 angegeben mehrere Pufferanordnungen B in Reihe geschaltet werden, Hierzu sind wie in Fig. 1 angegeben, die ODER-Tore O₁ und Op vorgesehen. Mit den Eingängen des ODER-Tors 0 ist der Ausgang d. des Taktimpulsselektors C . und eine Eingangsklemme i.

X SX X

verbunden. Die Ausgangsklemme dieses ODSR-Tora ist mit dem Eingang J des bistabilen Elements F₁' verbunden. Mit den Eingangen des ODER-Tors 0„ sind der Ausgang d, des Taktimpulsselektors C und eine Ausgangsklemme b_

U SU c.

verbunden. Ferner ist eine Eingangsklemme b.. vorgesehen, die mit dem Q Ausgang des bistabilen Elements F₁ ¹ verbunden ist, und eine Ausgangsklemme i , die mit dem Q Ausgang des Elements F ' verbunden ist.

In der in Fig. 3 dargestellten Reihenschaltung einer ersten mit einer zweiten Pufferanordnung werden alle Elemente der ersten Pufferanordnung mit einem zusätzlichen Indexzeichen 1 und die Elemente der zweiten Pufferanordnung mit einem zusätzlichen Indexzeichen 2 angedeutet. Dadurch, dass die Informations ausgangsklemmen p,.. und p...

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eines nicht dargestellten Schieberegisters R₁₁I wie in Fig. 3 angegeben, mit den Informationseingangsklemmen P_{1 ?} und p„_ eines nicht dargestellten Schieberegisters R₁₂ verbunden werden, ist ein in der Figur nicht dargestelltes Schieberegister R erhalten, das eine Speicherkapazität hat, die gleich der Summe der Speicherkapazitäten der Schieberegister R₁₁ und R₁₂ ist. Zum Erhalten eines in der Figur nicht dargestellten Buchführungsregisters R¹ für das Schieberegister R werden die Ausgangsklemmen i .. des nicht dargestellten Buchführungs regis ters R_p und die Klemme b₂₁ mit den Eingangsklemmen i-₂ des nicht dargestellten Buchführungsregisters R₂₁ und der Klemme b₁₂ verbunden.

Die Taktimpulse der einzuschreibenden bzw. auszulesenden Information werden den Klemmen c.., und _c „ der nicht dargestellten Taktimpulsselektoren C_gi1 und C₂ zugeführt. Den Klemmen c . und c " eines nicht dargestellten Taktimpulsselektors C ₁ und C .„ werden keine Signale zugeführt, wodurch die Ausgänge d-₂ und d . den nicht dargestellten ODER-Toren O₃₁ bzw. O₁₂ ein Signal mit dem Wert "0" abgeben, wodurch der im Buchführungsregiater R¹ auftretende Strom von Signalwerten nicht gestört wird. Die Taktimpulsanschlussklemmen

CL₁ und CL₂ werden durchverbunden und mit der Taktimpulsanschlussklemme C₁ verbunden, um den Taktimpulseingängen T der bistabilen Elemente F¹ der nicht dargestellten Buchführungsregister R₂₁ und R₂₂ die Taktimpulse el. abzugeben.

Es sei noch bemerkt, dass es auch möglich ist, wortorganisierte Information zu puffern. Hierzu wird jede Sektion F des Schieberegisters R₁ des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels mit einer Anzahl von J-K-Flipflop-Schaltungen F versehen, welche Anzahl gleich der Anzahl Bits pro Wort der wortorganisierten Information ist. Die Steuerklemmen T der bistabilen Elemente F (g = 1 ... n) einer Sektion

CJ

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des Schieberegisters R₁ werden mit dem Q Ausgang des diesen Sektionen F zugeordneten bistabilen Elements F ^T verbunden. Der Eingangsklemme c. des Taktimpulsselektors C . und der iingangsklemme c des Taktimpulsselektors C müssen dann Impulsreihen zugeführt werden, die von der Wortfrequenz der einzuschreibenden bzw. auszulesenden Information hergeleitet werden.

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Claims

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PATENTANSPRUCH«

Synchrone Pufferanordnung mit einem aus mehreren Sektionen aufgebautem Register, welches mit einer Informationsein- und Ausgangsklemme für die Zufuhr zur bzw. die Abgabe durch die Pufferanordnung-von zeitweilig im Register zu speichernder Information mit einer bestimmten Taktfrequenz gekoppelt ist, und wobei Zufuhrklemmen für Zufuhr der Taktimpulse der einzuschreibenden bzw. auszulesenden Information vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Register ein Schieberegister ist, bei dem jede Sektion mit einer Steuerklemme für die Zufuhr von Schiebeimpulsen, versehen ist und dass eine Reihe von bistabilen Elementen vorgesehen ist, wobei die bistabilen Elemente und die Sektionen des Schieberegisters einander einzeln zugeordnet sind und jedes bistabile Element mit zwei SignaleingUngen, einem Taktimpulseingang und zwei zueinander inversen Signalausgängen versehen ist, deren Taktimpulseingänge mit einer Taktimpulsanschlussklemme verbunden sind für die Zufuhr von Taktimpulsen mit einer Taktimpulswiederholungsfrequenz, die mehr als das Zweifache der Taktfrequenz der einzuschreibenden bzw. auszulesenden Information beträgt, und dass ein erster Taktimpulsselektor vorgesehen ist, der mit der Taktimpulsanschlussklemme und der Zufuhrklemme für die Taktimpulse der einzuschreibenden Information und mit einem Signaleingang des ersten bistabilen Elements der erwähnten Reihe gekoppelt ist zum einmaligen Einstellen des ersten bistabilen Elements der erwähnten Reihe innerhalb jeder Taktimpulsperiode der einzuschreibenden Information, und dass ein Signalausgang jedes bistabilen Elements mit einem Signaleingang des folgenden bistabilen Elements verbunden ist zum Einstellen des erwähnten, nicht eingestellten folgenden bistabilen Elements unter Steuerung der den Takt-

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impulsanschlusskiemmen zugeführten Taktimpulse, wenn jedes der erwähnten bistabilen Elemente eingestellt ist, und dass der andere Signaleingang jedes bistabilen Elements mit dem anderen Signalausgang des darauffolgenden bistabilen Elements verbunden ist zum Rückstellen des erwähnten eingestellten bistabilen Elements, wenn das erwähnte darauffolgende bistabile Element im rückgestellten Zustand steht, und dass der erwähnte andere Signalausgang jedes bistabilen Elements zugleich mit der Steuerklemme der zugeordneten Sektion des Schieberegisters verbunden ist, um ihm einen Schiebeimpuls zuzuführen, wenn daa bistabile Element eingestellt wird, und dass ein zweiter Taktimpulsselektor vorgesehen ist, der mit der Taktimpulsanschluaaklemme und mit der Zufuhrklemme für die Taktimpulse der auszulesenden Information und mit dem erwähnten Signaleingang des letzten bistabilen Elements der erwähnten Reihe zum einmaligen Rückstellen des letzten bistabilen Elements der erwähnten Reihe in jeder Taktimpulsperiode der auszulesenden Information gekoppelt ist.

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