DE2348490C3 - Verfahren zum Betreiben eines Ladungsverschiebespeichers - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines Ladungsverschiebcspeichers, bei dem zur Regenerierung der in Speicherschleifen enthaltenen Informationen diese Informationen in Abhängigkeit von einem Regenerierungstakt über Regenerierungsstufen geschoben werden und Informationen bei der Ein- bzw. Ausgabe in Abhängigkeit von einem Arbeitstakt über eine Eingabestufe eingeschrieben bzw. über eine Ausgabestufe ausgelesen werden.

Ladungsverschiebeanordnungen (CCD charge coupled devices) sind bekannt (z. B. Electronics 21.6.1971, Seiten 50 bis 58, Bell System Technical Journal, Bd. 940, Heft 4, 1970, Seiten 587 bis 593). Sie bestehen im wesentlichen aus einem Halbleitersubstrat, einer darauf aufgebrachten elektrisch isolierenden Schicht und auf dieser Schicht aufgebrachten Metallelektroden. Die Metallelektroden sind voneinander getrennt Das Prinzip der Ladungsverschiebeanordnungen beruht darauf, durch Anlegen von geeignet gewählten Spannungen an diese Metallelektroden an der Grenzfläche zwischen isolierender Schicht und Halbleitersubstrat günstige Potentialverhältnisse zu schaffen, in denen Minoritätsladungsträger gespeichert werden können. Eine besondere Einschreibvon ichtung speist im geeigneten Zeitpunkt Minoritätsladungsträger in diese Potentialtöpfe ein oder sperrt den Zufluß von Minoritätsladungsträgern, wie es jeweils die einzuschreibende Information bestimmt. Solche Ladungsverschiebeanordnungen können somit besonders gut für Schieberegister verwendet werden.

Es ist auch bekannt, Ladungsverschiebeanordnungen als Speicher zu benutzen. Dazu wird am Anfang der als Schieberegister aufgebauten Ladungsverschiebeanord nung eine Eingabestufe, am Ausgang des Schieberegisters eine Ausgabestufe und zwischen Ende und Anfang des Schieberegisters eine Regenerierungsstufe vorgesehen. Ein solcher Aufbau wird als Speicherschleife bezeichnet Da die einzelnen Speicherelemente einer solchen Speicherschleife die Information nur für eine gewisse Zeit speichern können, läuft die gespeicherte Information fortwährend um. Sie wird dadurch auch über die Regenerierungsstufe geführt und dabei bei

ίο jedem Umlauf regeneriert Eine solche Betriebsweise eines Ladungsverschiebespeichers verursacht eine große Verlustleistung. Es ist daher vorgeschlagen worden, die Verlustleistung dadurch herabzusetzen, daß außer dem Arbeitstaktsignal hoher Frequenz für nicht adressierte Speicherschleifen ein Regenerierungstakt niedrigerer Frequenz verwendet wird, der die Information nicht adressierter Speicherschleifen ständig umlaufen läßt und damit für kontinuierliche Regenerierung sorgt Aber auch bei dieser Betriebsweise ist die

Verlustleistung noch verhältnismäßig groß.

Aufgabe der Erfindung ist es darum, ein Verfahren zum Betreiben eines Ladungsverschiebespeichers anzugeben, durch das die Verlustleistung erheblich herabgesetzt werden kann. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst daß die in den Speicherelementen der einzelnen Speicherschleifen enthaltenen Informationen kurz vor Ablauf der maximalen Speicherzeit der Speicherelemente in einem einzigen, vollständigen Umlauf regeneriert werden und daß als Regenerierungstakt der

Arbeitstakt verwendet wird.

Als Arbeitstakt wird derjenige Takt bezeichnet, mit dem Informationen in die Speicherschleife eingeschrieben oder aus ihr ausgelesen werden. Regenerierungstakt heißt derjenige Takt mit dem die in den Speicherschleifen gespeicherten Informationen zur Regenerierung über die Regenerierungsstufen geführt werden. Erfindungsgemäß wird als Regenerierungstakt der Arbeitstakt verwendet Jedoch wird der Regenerierungstakt (Arbeitstakt) nur dann an eine Speicherschlei- fe angelegt, wenn die maximale Speicherzeit der Speicherelemente dieser Speicherschleife fast abgelaufen ist. Die Speicherzeit kann z. B. zwischen 10 Millisekunden und einer Sekunde liegen. In der Zwischenzeit ruhen die Speicherschleifen. Der Ladungs-

»5 Verschiebespeicher wird somit nach dem Start-Stop-Prinzip betrieben.

Speicherschleifen, in die Information eingelesen wird oder aus denen Information entnommen wird, können in diesem Zusammenhang regeneriert werden. Ein beson derer Regenerierungsumlauf der Information ist dann nicht notwendig.

Es ist vorteilhaft, die gesamte Anzahl von Speicherschleifen des Ladungsverschiebespeichers in Bereiche einzuteilen und jeweils nur immer einen Bereich zu regenerieren. In die Speicherschleifen der übrigen Bereiche kann dann Information eingeschrieben werden oder es kann Information aus ihnen ausgelesen werden. Anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Figur dargestellt ist, wird die Erfindung weiter erläutert.

(ίο Eine Reihe von Speicherelementen SE bildet ein Register. Am Ausgang des Registers ist eine Eingabestufe ES am Ausgang des Registers eine Ausgabestufe AS angeordnet. Die Ausgabestufe AS ist mit der Eingabestufe ES über eine Regenerierungsstufe RS

<i5 verbunden. Zur Verschiebung der Information von einem Speicherelement zu einem anderen werden zwei Takte 7Ί und T2 über Taktleitungen TL zugeführt. Ladungsverschiebeanordnungen, die mit zwei Takten

TX und Tl auskommen, sind bekannt

Zum Einschreiben bzw. zum Auslesen von Informationen wird ein Arbeitstakt TX, T2 angelegt Die einzuschreibende Information gelangt von der Eingabestufe ES in die Speicherelemente des Registers. Entsprechend wird eine Information über die Ausgabestufe AS ausgelesen.

Der Arbeitstakt TX,T2 liegt jedoch an den Leitungen TL nicht immer an. Speicherschleifen, die nicht adressiert sind, ruhen so lange, bis die maximale Speicherzeit der Speicherelemente fast abgelaufen ist Dann wird zur Regenerierung der in den Speicherelementen der Speicherschleife enthaltenen Information der Arbeitstakt TX, Tl an die Taktleitungen TL angelegt und die Information in einem vollständigen Umlauf durch die Speicherelemente und über die Regenerierungsstufen Abgeschoben. Nach dem Umlauf stehen die Informationen aufgefrischt wieder in demselben Speicherelement wie vorher.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat erhebliche Vorteile: Durch den Start-Stop-Betrieb wird die Verlustleistung stark herabgesetzt; dadurch kann auf einem Halbleiterchip eine größere Speicherkapazität integriert werden. Außerdem ist ein einheitliches Taktsystem einfacher zu realisieren als zwei Takte mit

ίο verschiedenen Frequenzen, einmal für den Arbeitstakt, zum anderen für den Regenerierungstakt Wird der Ladungsverschiebespeicher als Seitenspeicher eines virtuellen Speichersystems verwendet, dann kann die Zugriffszeit herabgesetzt werden, weil der Seitenanfang immer an der Lese-ZSchreibstation der Speicherschleifen steiien kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Betreiben eines Ladungsverschiebespeichers, bei dem zur Regenerierung der in Speicherschleifen enthaltenen Informationen diese Informationen in Abhängigkeit von einem Regenerierungstakt über Regenerierungsstufen geschoben werden und Informationen bei der Ein- bzw. Ausgabe in Abhängigkeit von einem Arbeitstakt über eine Eingabestufe eingeschrieben bzw. über eine Ausgabestufe ausgelesen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Speicherelementen der einzelnen Speicherschleifen enthaltenen Informationen kurz vor Ablauf der maximalen Speicherzeit der Speicherelemente in einem einzigen, vollständigen Umlauf regeneriert werden und daß als Regenerierungstakt der Arbeitstakt verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Anzahl von Speicherschleifen in Bereiche eingeteilt wird und jeweils immer nur die in den Speicherelementen der Speicherschleifen eines Bereiches enthaltenen Informationen regeneriert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Ladungsverschiebespeicher als Seitenspeicher verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Seitenanfang an den in den Speicherschleifen angeordneten Ausgabestufen steht