DE2357654C2

DE2357654C2 - Assoziativspeicher

Info

Publication number: DE2357654C2
Application number: DE2357654A
Authority: DE
Inventors: Aleksej Davidovi&ccaron; Ljubercy Moskovskaja oblast'i Gvinepadze; geb.S&ccaron;etinina Anastasija Adrianovna Kol'cova; Rem Vasil'evi&ccaron; Moskva Smirnov; Georgij Viktorovi&ccaron; Moskva Vitaliev
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-11-21
Filing date: 1973-11-19
Publication date: 1981-10-29
Also published as: GB1429702A; FR2207328A1; US3913075A; FR2207328B1; DE2357654A1

Description

dadurch gekennzeichnet,

— daß zwischen die Ausgänge der Suchwortdecodierer (9) und die Suchbitleiungen (2) zur Umsetzung des von ihnen im 1 -aus-MCode abgegebenen Suchworts in den /-aus-N-Code

(mit2</<y)

— jeweils ein Festwert-Speichermodul (111) geschaltet ist,

— dessen Adressenleitungen (12) zur Auswahl der in ihm gespeicherten, (1-aus-N)-codierten Suchwörter dienen

(F ig. 3).

Assoziativspeicher

35

Die Erfindung bezieht sich auf einen Assoziativspeicher nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 2.

Ein derartiges Assoziativspeicher kann für zur Informationssuche bestimmte Recheneinrichtungen sowie für schnelle Datenverarbeitungssysteme verwendet werden.

Bekannt sind Assoziativspeicher zum Speichern von Binärinformation, die Assoziativ-Speicherelemente, Suchbitleitungen und Übereinstimmungsanzeigeleitungen enthalten, die zum Einschreiben und zum Abruf der in den Speicherelementen gespeicherten Information dienen, ferner enthalten Übereinstimmungoanzeiger zur Anzeige der Speicherstelle der gesuchten Information, wobei die Eingänge der Übereinstimmungsanzeiger mit entsprechenden Übereinstimmungsanzeigeleitungen der Speicherelemente verbunden sind, des weiteren enthalten ein Suchwortregister zum Speichern des durch eine vorgegebene Kombination von Binärmerkmalen gegebenen Suchworts, das ein oder mehrere Flip-Flops besitzt, deren Anzahl der Anzahl von Binärmerkmalen im Suchwort entspricht, wobei die Ausgänge der zum Suchwortregiste^r gehörenden Flip-Flops mit den Suchbitleitungen der entsprechenden bo Speicherelement*? verbunden sind (vgl. z. B. DE-AS 12 43 724).

Die bekannten Assoziativspeicher ermöglichen das assoziative Suchen nach dem Prinzip der Gleichwertigkeit oder Ungleichwertigkeit der Suchwortbits und der Bits der dort im doppelphasigen Code gespeicherten Assoziativ-Wörter (beim doppelphasigen Code werden für die Speicherung eines Bits zwei Speicherelemente benutzt). Die Assoziatvspeicher können aus Blockteilen aufgebaut sein, wobei jedem Blockteil ein Suchwort mit einem Suchwortregister-Teil und ein entsprechender Datenwortblockteil zugeordnet sind. Im folgenden sei unter »Suchwort« das einem solchen Blockteil zugeordnete Teil-Suchwort verstanden.

Unter dem Ungleichwertigkeitsprinzip wird hier und im folgenden die Erfassung der Übereinstimmung der Bits des Suchworts und der Bifs des jeweiligen Assoziativ-Worts bei vollkommener Identität des direkten Codes des Suchworts und des invertierten Codes des Assoziativ-Wortes sowie des invertierten Codes des Suchworts und des direkten Codes des Assoziativ-Wortes verstanden. Das Gleichwertigkeitsprinzip setzt die Prüfung der Übereinstimmung des direkten Codes des Suchworts und des direkten Codes des Assoziativworts sowie des invertierten Codes des Suchworts und des invertierten Codes des Assoziativworts voraus.

Die bekannten Assoziativspeicher benutzen als Code für das Suchwort und die zu speichernden Assoziativwörter den Dualcode (... 8421-Code).

Ein Mangel dieser Assoziativspeicher besteht darin, daß der Übereinstimmungsanzeiger bei der Suche nach dem Gleichwertigkeits- oder Ungleichwertigkeitsprinzip eine hohe Störfestigkeit besitzen muß, da beim Aufruf der Übereinstimmungsanzeige eine aufgrund des benutzten ... 8421-Codes nicht festliegende, sondern variierende Anzahl von Suchbitleitungen erregt sein kann und daher Maßnahmen zur Berücksichtigung der Größe des Störsignals versagen müssen. Alle Speicherelemente, die an den erregten Suchbitleitungen liegen, befinden sich nämlich bei Übereinstimmung des Suchworts und des jeweiligen Assoziativworts im »Null-Zustand«, und folglich können die abgegebenen Nullzustands-Signale oder Koinzidenz-Signale beim Summieren an der entsprechenden Übereinstimmungsanzeigeleitung vom Übereinstimmungsanzeiger als L-Signale oder Nichtkoinzidenz-Signale aufgenommen werden, was eine Fehlauslösung des Übereinstimmungsanzeigers bewirkt. Eine sichere Erfassung der Übereinstimmung des Suchworts und des Assoziativworts ist daher ohne die genannte hohe Störfestigkeit nicht möglich.

Der erwähnte Nachteil führt zu wesentlichen Einschränkungen der Kapazität und der Arbeitsgeschwindigkeit dieser Assoziativspeicher und erschwert ihre praktische Anwendung.

Für die bekannten Assoziativspeicher, die auf der Basis von assoziativen Speichermodulen aufgebaut werden, erfolgt die Realisierung des Ungleichwertigkeitsprinzips typisch innerhalb der Speichermodule.

Nachteilig ist bei diesen Assoziativspeichern auch der komplizierte Aufbau der Assoziativspeicherelemente enthaltenden Speichermodule, der deren Ansteuerung und Fertigung erschwert, insbesondere die Fertigung sehr aufwendig macht.

Ein in jeder Hinsicht günstigerer Assoziativspeicher der eingangs genannten Art, für den wesentlich ist, daß er als Code für das Suchwort den Dualcode und für die zu speichernden Assoziativwörter den 1-aus-N-Code (N= Anzahl der Assoziativwortstellen) benutzt und daher mit einem Suchwortdecodiercr arbeitet, wurde vorgeschlagen (Vgl. DE-PS 23 02 061).

Dieser vorgeschlagene Assoziativspeicher kann mit den einfachen »normalen« Speichermodulen arbeiten und liefert aufgrund des angewandten 1-aus-N-Codes bei den Assoziativwörtern ein nicht variierendes,

sondern in seiner Größe festes Störsignal, das sich besser beherrschen läßt.

Unter »normalen« Speichermodulen sind dabei übliche, gegebenenfalls auch in Modulbauweise vorliegende Schreib/Lese-Speicherelemente, also nicht etwa Assoziativspeicherelemente bzw. -module zu verstehen, deren Kriterium wäre, daß sie eine Vergleichsschaltung (zum Vergleich des Suchbits mit dem gespeicherten Bit) enthalten.

Ein Nachteil des vorgeschlagenen Assoziativspeichers (vgl. DE-PS 23 02 061) ist jedoch die bei einer Erhöhung der Speicherkapazität eintretende wesentliche Verringerung der »Benutzungseffektivität«.

Zur Definition des Begriffs »Benutzungseffektivität« sei folgendes dargelegt:

Zur Darstellung eines Datenworts in einem bestimmten Code X werden N_x Speicherelemente benötigt, wobei der Code und die Größe N_x die Anzahl Z_x der voneinander unterscheidbaren Datenwörter im Speicherbestimmen.

Der Bedarf an Speicherelementen pro Datenwort, bezogen auf die Anzahl Z_x, bestimmt dann den

yv

Aufwandsfaktor A_x = ——.

Da im Dualcode (...8421-Code) mit N_D Speicherelementen pro Datenwort sich Zd=2ⁿd verschiedene Datenwörter darstellen lassen, ist der

Aufwandsfaktor im Dualcode A₀ = —£-,

wird also mit wachsender Speicherwortkapazität kleiner.

Im l-aus-/V-Code dagegen, bei dem sich mit N\ Speicherelementen pro Datenwort nur Z\ = N\ verschiedene Datenwörter darstellen lassen, ist der

Aufwandsfaktor(im l-aus-MCode)/^ = —!- = —- = 1,

Z, Z₁

somit unabhängig (konstant) von der Speicherkapazität. Sieht man den Aufwandsfaktor Ad im Dualcode als Bezugsgröße an, so läßt sich der Aufwandsfaktor A_x bei einem bestimmten Code X zu dem im Duaalcode (Aq) für gleiche Speicherwortkapazität (Z_x = Zp) in Beziehung setzen, und es wird der

A N

relative Aufwandsfaktor A_rel = —— = ——.

A₁, N_n

Der Reziprokwert \/A_rci ist die (relative) »Benutzungseffektivität«

Der genannte Nachteil führt zu einer wesentlichen Begrenzung der speicherbaren Informationsmenge und der Arbeitsgeschwindigkeit dieses vorgeschlagenen Assoziativspeichers, was seiner Anwendung in der Praxis sehr entgegensteht

Gegenüber dem Gegenstand nach dem älteren Vorschlag (vgL DE-PS 23 02 061) unterscheiden sich die Gegenstände der Erfindung im wesentlichen alternativ durch Cr Lehre nach den Patentansprüchen 1 bzw. Z

Diese Lehren sichern unter Berücksichtigung der vorerwähnten Nachteile zugleich auch eine gesteigerte Benutzungseffektivität.

Man kann nämlich zeigen, daß durch den beim

erfindungsgemäßen Assoziativspeicher nach dem Patentanspruch 1 benutzten Code sich die in folgender Tabelle dargelegte Zuordnung der Größen N_c (Anzahl der pro Assoziativspeicherblockteil vorhandenen Speicherelemente pro Datenwort) und Nd (Anzahl der bei gleicher Datenwortkapazitäl benötigten Speicherelemente pro Datenwort bei Verschlüsselung im Dualcode) ergibt:

/Vd 1 2 5 10 21 42 85 170

Nc 2 4 8 16 32 64 128 256

Brei 0,5 0,5 0,625 Grenzwert 0,67

Are/ 2 2 1,6 1,6 ... Grenzwert 1,5

Damit sind die beiden Gütekennziffern /4_rc/bzw. Brei größenordnungsmäßig durchaus vergleichbar mit den bei der Anwendung des Dualcodes erreichbaren Werten (Ar₀I= Brci=1) und jedenfalls erheblich günstiger als die bei dem vorgeschlagenen Assoziativspeicher, für welchen für

B_r,. =

N₁

Z,

IdZ₀ Z₀

bei großen Datenwortkapazitäten Z\ = Zd rasch extrem niedrige Werte erreicht werden.

Der erfindungsgemäße Assoziativspeicher ermöglicht das parallele Suchen und die Auswahl nach Adressen unter Benutzung von normalen Speichermodulen bei großer Speicherkapazität und bei hoher Arbeitsgeschwindigkeit, wobei der Aufwandsfaktor bei der Ausführung nach der Lehre des Patentanspruchs 1 im Wertbereich 1,5 ... 2 liegt, d. h. die Benutzungseffektivität (als Reziprokwert davon) im Wertebereich von 0,5 bis 0,67. Bei der Ausführungsform nach der Lehre des Patentanspruchs 2 sind die genannten Größen zwar schlechter als die genannten, doch jedenfalls besser als beim vorgeschlagenen Assoziativspeicher.

Beim erfindungsgemäßen Assoziativspeicher nach dem Patentanspruch 2 sind Aufwandsfaktor bzw. Benutzungseffektivität von der Größe /abhängig.
Es lassen sich bei dem benutzten /-aus-W-Code

Z, =

/V!

I](N-I)I

verschiedene Datenwörter speichern.

Da die erreichbaren werte für Z\ nicht ohne weiteres zu dem System der Dualzahlen passen, lassen sich Aufwandsfaktor und Benutzungseffektivität nicht durch Formeln nach Art der oben entwickelten angeben.

Eine mögliche graphische Darstellung — die hier nicht ausgeführt sei — zeigt jedoch deutlich, daß mit dem genannten Code unter der Voraussetzung, daß 1φ 1 ist, eine Verbesserung eintritt.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 das Blockschaltbild des gesamten erfindungsgemäßen Assoziativspeichers;

F i g. 2 das Blockschaltbild eines bereits vorgeschlagenen Suchwortcodeumsetzers;

F i g. 3 das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Suchwortcodeumsetzer gemäß der Erfindung;

Fig.4 das Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels der Suchwortcodeumsetzer gemäß der Erfindung.

Gemäß Fig. 1 enthält der erfindungsgemäße Assoziativspeicher Speichermodule 1 mit Speicherelementen 1', die mit Suchbitleitungen 2 und Übereinstimmungsanzeigeleitungen 3 Verbindung haben, wobei die Übereinstimmungsanzeigeleitungen 3 an die Eingänge von Übereinstimmungsanzeigern 4 angeschlossen sind, deren jeder mit einer oder mehreren der Übereinstimmungsanzeigeleitungen 3 elektrisch verbunden ist, und die mit den Übereinstimmungsanzeigeleitungen 3 verbundenen Speicherelemente 1' der Speichermodule 1 fur die Speicherung eines dem betreffenden Übereinstimmungsanzeiger 4 zugeordneten Assoziativworts benutzt werden. Außerdem besitzt der Assoziativspeicher ein Gesamt-Suchwortregister 5 mit einem oder mehreren Flip-Flops 6, deren Ausgänge mit den entsprechenden Suchbitleitungen 2 der Speichermodule I elektrisch verbunden sind. Unter »elektrischer Verbindung« ist hier eine Wirkverbindung, jedoch nicht eine direkte, d. h. Draht-zu-Draht-Verbindung zu verstehen.

Der Assoziativspeicher weist erfindungsgemäß auch Suchwortcodeumsetzer 7 auf. Die Flip-Flops 6 des Suchwortregisters 5 sind in Blöcke 8 mit einem oder mehreren Flip-Flops 6 eingeteilt. Die Eingänge jedes Suchwortcodeumsetzers 7 sind mit den Ausgängen der Flip-Flops 6 des entsprechenden Blockteils 8 und die Ausgänge der Suchwortcodeumsetzer 7 mit den Suchbitleitungen 2 der entsprechenden Speichermodule 1 direkt elektrisch verbunden. Die Zahl der Blockteile 8, die Anzahl der Flip-Flops 6 des Gesamt-Suchwortregisters 5 und die Anzahl von Suchbitleitungen 2 der Speichermodule 1 hängt von den Gesichtspunkten, welche Bedeutung die einzelnen Datenwörter in den Blockteilen haben sollen, ab.

Es sei nun ein für sich bereits vorgeschlagenes (DE-PS 23 02 061) Ausführungsbeispiel für einen lediglich als Decodierer 9 (Fig.2) ausgeführten Suchwortcodeumsetzer 7 betrachtet, der als Umsetzer eines ... 8421-Codes in einen 1-aus-N-Code dient (mit je einem erregten Zustand von N möglichen Zuständen, ggf. N= 8). In diesem Falle stellt der Suchwortcodeumsetzer 7 lediglich einen Suchwortdecodierer 9 mit acht Koinzidenzschaltungen 10 mit je drei Eingängen dar, wobei jeder Eingang dieser Koinzidenzschaltungen 10 an den direkten Ausgang (L-Ausgang) oder an den invertierten Ausgang (O-Ausgang) eines der drei Flip-Flops 6 des entsprechenden Blocks 8 vom Suchwortregister 5 (F i g. 1) angeschlossen wird.

Ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Suchwortcodeumseizers 7 zur Umsetzung in einen

/-aus-N-Code (!</<—)

ist in F i g. 3 angeführt Der

Suchwortcodeumsetzer 7 enihält einen Festwert-Speichermodul 11 mit Adreßleitungen 12 und Ziffernstellenleitungen 13, außerdem einen Suchwortdecodierer 9, dessen Ausgänge an entsprechende Adreßleitungen 12 des Speichermoduls 11 geführt sind. Die Ziffernstellenleitungen 13 des Speichermoduls 11 sind an entsprechenden Suchbitleitungen 2 eines zugeordneten Speichermoduls 1 (Fi g. 1) angeschlossen.

Ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel des Suchwortcodeumsetzers 7 für die Umsetzung des

...8421-Codes in den — -aus-N-Code gemäß Fig.4 enthält Modulo-2-Addierer 14, wobei jeder Blockteil 8

55

60

65 von Flip-Flops 6 des Suchwortregisters 5 (Fig. 1) in Gruppen 15 (Fig.4) unterteilt ist, denen eine Erst-Gruppe 15a mit je einem bzw. zwei Flip-Flops vorgeschaltet ist, die folgenden Gruppen 15 Teilgruppen 16 mit jeweils zwei Flip-Flops und je einem Decodierer 9 enthalten, die Ausgänge der Decodierer 9 jeder Teilgruppe 16 an die ersten Eingänge der zu dieser Teilgruppe gehörenden Modulo-2-Addierer 14 angeschlossen sind, der Ausgang jedes Modulo-2-Addierers 14 mit den zweiten Eingängen der Modulo-2-Addierer 14 einer Teilgruppe des nächstfolgenden Teils verbunden ist und die Ausgänge der Modulo-2-Addierer 14 des letzten Teils mit den Suchbitleitungen 2 der entsprechenden Speichermodule 1 (Fig. 1) Verbindung haben.

Dabei enthält die Erstgruppe keinen Suchwort-Decodierer 9 und dient die Erstgruppe auch der Steuerung der zweiten Eingänge der Modulo-2-Addierer 14 der auf die Erstgruppe folgenden Gruppe (Gruppe p).

Die Speichermodule 1 dienen zur Speicherung der Binärinformation und besitzen die Speicherelemente Γ, die durch die Suchbit- und die Übereinstimmungsanzeigeleitungen 2 bzw. 3 verbunden sind, die zum Schreiben und zur Auswahl der in den Speichermodulen 1 gespeicherten Information dienen.

Die Übereinstimmungsanzeiger 4 werden für die Anzeige derjenigen Speicherstelle(n) benutzt, in der das gesamte gespeicherte Assoziativwort mit dem gesamten angelegten Suchwort übereinstimmt.

Das Suchwortregister 5 ist zur Speicherung der vorgegebenen, als Gesamt-Suchwort dienenden Kombination von Binärmerkmalen bestimmt und enthält die Flip-Flops 6, deren Anzahl der Anzahl von Binärstellen im Gesamt-Suchwort entspricht, wobei die Ausgänge der Flip-Flops 6 des Suchwortregisters 5 mit den Suchbitleitungen 2 der entsprechenden Speichermodule 1 wirkverbunden sind. Das pro Blockteil vorhandene Suchwort ist dabei im... 8421-Code verschlüsselt.

Der beschriebene erfindungsgemäße Assoziativspeicher besitzt die Suchwortcodeumsetzer 7, die zur Umsetzung des jeweiligen, im ... 8421-Code verschlüs-

N selten Suchwort in ein im Aaus-TV-Code (l</<—)

verschlüsseltes Suchwort bestimmt sind, wobei die Flip-Flops 6 des Suchwortregisters 5 in Blockteile 8 unterteilt sind, die Eingänge jedes Suchwortcodeumsetzers 7 mit den Ausgängen der entsprechenden Flip-Flops 6 des Suchwortregisters 5 verbunden sind und die Ausgänge jedes Suchwortcodeumsetzers 7 mit den Suchbitleitungen 2 der entsprechenden Speichermodule 1 verbunden sind.

Der Assoziativspeicher funktioniert folgenderweise:

Wenn ein neues Gesamt-Assoziativwort in den Assoziativspeicher eingeschrieben wird, gelangen die diesem zugeordneten Suchwörter zu den Eingängen der Flip-Flops 6 (F i g. 1) des Suchwortregisters 5.

Falls die Suchwortcodeumsetzer 7 einen in den l-aus-JV-Code umzusetzenden Suchwortdecodierer 9 (Fig. 2, 3) enthalten, wird bei jedem Suchwortdecodierer 9 entsprechend dem Suchwort das den Eingängen der mit dem betreffenden Suchwortdecodierer verbundenen Flip-Flops 6 zugeführt wird, genau ein Ausgang des Suchwortdecodierers erregt

Der nachgeschaltete Festwertspeichermodul 11 setzt das in den 1-aus-N-Code umgesetzte Suchwort in den

N J-aus-N-Code (mit 1 <1<—)um.

Die von dessen Ausgängen 13 gelieferten Signale erregen ihrerseits die entsprechenden SuchbWeitungen

2 des zugeordneten Speichermoduls 1 (Fi g. 1). Mit Hilfe von (nicht gezeigten) Schreibstromkreisen werden gleichzeitig die entsprechenden Übereinstimmungsanzeigeleitungen 3 der Speichermodule 1 erregt, die mit dem einer Assoziativzelle entsprechenden umzusetzenden 4 verbunden sind. Unter Assoziativzelle wird hierbei und im folgenden eine Anzahl der Speicherelemente Γ der Speichermodule 1 verstanden, die mit den an die Eingänge des jeweiligen Übereinstimmungsanzeigers 4 angeschlossenen Übereinstimmungsanzeigeleitungen 3 verbunden ist. Infolge der erwähnten Vorgänge werden in die an den Kreuzungsstellen der erregten Leitungen 2 und 3 liegenden Speicherelemente Γ O-Signale (oder L- bzw. Eins-Signale) eingeschrieben. Folglich besteht das Schreiben eines neuen Assoziativwortes im Assoziativspeicher in der Speicherung des Zustandes jedes Suchwortcodeumsetzers 7 im entsprechenden Speichermodul 1. d. h. im Schreiben von / ■ L-Bits auf dem Hintergrund von »Nullen«, wobei die L-Signale an den Kreuzungsstellen der erregten Suchbitleitungen 2 und der Übereinstimmungsanzeigeleitungen 3 eingeschrieben werden, oder in der Speicherung von / · O-Bits auf dem Hintergrund von L-Zuständen, wobei die O-Signale an den Kreuzungsstellen der erregten Suchbitleitungen 2 und Übereinstimmungsanzeigeleitungen 3 eingeschrieben werden.

Beim Abfragen der Speichermodule 1 zur Erkennung von Assoziativwörtern, die mit dem Gesamt-Suchwort, also allen Suchwörtern übereinstimmen, erregt man nur die Suchbitleitungen 2. Ebenso wie beim Schreiben werden die zu erregenden Suchbitleitungen 2 entsprechend dem Gesamt-Suchwort im Suchwortregister 5 festgelegt. Das Abfragen der Speichermodule 1 erfolgt parallel, da alle mit den erregten Suchbitleitungen 2 verbundenen Speicherelemente Γ erregt werden, d. h. je 1 Elemente in jedem Speichermodul 1 an der Übereinstimmungsanzeigeleitung 3, die an den Eingang eines der Übereinstimmungsanzeiger 4 angeschlossen ist. Bei Übereinstimmung des den Flip-Flops 6 zugeführten Suchworts und des in den Elementen Γ eingeschriebenen Assoziativworts, die an die Übereinstimmungsanzeigeleitung 3 eines der Speichermodule 1 angeschlossen sind, wird am Ausgang der entsprechenden Übereinstimmungsanzeigeleitung 3 das L-Signal (oder O-Signal) abgelesen. Bei Nichtübereinstimmung eines Suchworts und des entsprechenden Assoziativworts erscheint an den Ausgängen der entsprechenden Übereinstimmungsanzeigeleitungen 3 das O-Signal (oder das L-Signal). Bei vollkommener Übereinstimmung des Gesamt-Suchworts und eines Assoziativworts erscheinen an allen Übereinstimmungsanzeigeleitungen

3 die L-Signale (O-Signale), was von dem als Koinzidenzschaltung ausgeführten zugeordneten Über einstimmungsan^eiger 4 registriert wird. Unter vollkommener Übereinstimmung wird hierbei und im folgenden das Zusammenfallen der an die Eingänge aller Flips-Flops 6 zugeführten Suchwort-Bits und der Bits des in der betreffenden Assoziativzelle gespeicherten Assoziativwortes verstanden, wobei die Assoziativzelle durch die Gesamtheit der zu den Speichermodulen 1 gehörenden Speicherelemente 1' gebildet ist die mit den an den Eingang des betreffenden Übereinstimmungsanzeigers 4 angeschlossenen Übereinstimmungsanzeigeleitungen 3 verbunden sind.

Die Übereinstimmungsanzeigeleitungen 3 der Speichennodule 1 zerfallen in Schreib- und Lese-Übereinstimmungsanzeigeleitungen. In F i g. 1 sind die gemeinsame Übereinstimmungsanzeigeleitungen 3 gezeigt, die zur Erfüllung der beiden genannten Funktionen dienen.

Im erfindungsgemäßen Assoziativspeicher nach dem Patentanspruch 2 werden die Speichermodule 1 bei einer geringen Anzahl von Suchbitleitungen gut genutzt.

Bei einer größeren Anzahl von Suchbitleitungen, d. h. bei größeren Kapazitäten der Speichermodule 1, ergibt sich eine größere Benutzungseffektivität durch Verwendung von Suchwortcodeumsetzern, die das Suchwort

vom ...8421-Code in ein solches in einem aus-Λ/-

Code umsetzen.

Am einfachsten erfolgt die Umsetzung mit Hilfe der Festwert-Speichermodule 11 (Fig. 3). Der Assoziativspeicher funktioniert in diesem FaIIl ähnlich dem vorgeschlagenen Assoziativspeicher mit den Suchwortcodeumsetzern, die ais Suchwortdecodierer ausgeführt sind, nur mit dem Unterschied, daß im allgemeinen

Anwendungsfall des /-aus-ZV-Codes (1 < /<—) gleichzeitig genau /(bzw. —) Ausgänge jedes Suchwortcodeumsetzers 7 erregt werden.

Bei einer größeren Anzahl von Suchbitleitungen ist die Anwendung des mit den Modulo-2-Addierern 14 ausgestatteten Suchwortcodeumsetzers 7 von Fig.4

N
zweckmäßiger, der den ...8421-Code in einen —-aus-

/V-Code besonderer Art umsetzt, wobei jeder Blockteil 8 der zum Suchwortregister 5 gehörenden Flip-Flops 6 in Gruppen 15 und 15a unterteilt ist, von denen eine Erstgruppe 15a aus einem einzigen bzw. aus zwei Flip-Flops 6 besteht und die anderen Gruppen 15 sich aus Teilgruppen 16 mit jeweils zwei Flip-Flops 6 zusammensetzen. Dabei sind Decodierer 9 und Modulo-2-Addierer 14 jeweils den Teilgruppen 16 zugeteilt, sowie die Ausgänge der Decodierer 9 jeder Teilgruppe 16 an die ersten Eingänge der zur entsprechenden Teilgruppe gehörenden Modulo-2-Addierer 14, der Ausgang jedes Modulo-2-Addierers 14 an den zweiten Eingang der Modulo-2-Addierer 14 einer Teilgruppe 16 der nächstfolgenden Gruppe 15 und die Ausgänge der Modulo-2-Addierer 14 der letzten Gruppe 15 an die Suchbitleitungen 2 der entsprechenden Speichermodule 1 geschaltet

Die Arbeitsweise des Assoziativspeichers wird an einem Ausführungsbeispiel des Suchwortumsetzers 7 unter Benutzung von Formeln erläutert, nach denen die Eingangsvariablen a, des Suchwortcodeumselzers 7 und die ausgangsseitigen veränderlichen Größen A, des Suchwortcodeumsetzers 7 verknüpft werden. Hierbei bedeuten:

Nc = Stellenanzahl in einer Blockteil-Assoziativzelle, d.h. die Anzahl von Ausgangsvariablen bzw. die Anzahl der Suchbitleitungen 2, mit

welcher die im—-aus-N-Code verschlüsselten

Datenwörter im jeweiligen Speicher-Blockteil erreichbar sind;

= Anzahl von eingangsseitigen Veränderlichen, d.h. die Anzahl von Flip-Flops 6 in einem Blockteil 8 des Suchwortregisters 5, die das im Dual-Code verschlüsselte Suchwort im jeweiligen Speicher-Blockteil aufnehmen, mit 1 < /< Mr, 1 ^/< W» für die Fälle

A_x = ö_i; A₂ = a_x

Λ = σ, Θο₄α₅;
Ai, = Έ\ Φ «2«i'-, /I₈ = α\

N₀= 5; N
/Ii = α| θ
/4s⁼öi®
A₃ = Έ\ Φ A₁= α_χ®

Die Ausgangssignale Α\ At, für Nc=S

durch Modulo-2-Addition des Signals A\ = ä) für Nc=2 und der von den Ausgängen des Decodierers 9 abgenommenen Signale, auf dessen Eingang die Eingangssignale (a₂, a$ gegeben werden. Die Ausgangssignale /4₅... A_s für Nc=S entstehen durch Modulo-2-Addition des Signals Aj = a\ für Nc=2 und der von den Decodiererausgärigen gelieferten Signale, wobei dem Eingang des Such-Decodierers 9 die Signale (a*, ih) zugeführt werden.

Bei einer größeren Anzahl von Ausgängen, z. B. bei JVr= 32, gilt

23 57	654	Qi	12	Q₂	Qj	/V₀ laut
					obiger Formel
	Nc	2"	2⁴	2²	170
		2⁵	2³	2¹	85
(2) 5	256 = 2⁸	2⁴	2²	—	42
	128 = 2⁷	oJ	2¹	-	21
	64 = 2^{1	2²	-	-	10
	32 = 2⁵	2¹	—	_	5
	16 = 2"
It man ίο	8 = 2³

Wird p-mal geteilt, so ergibt sich im Falle des

Nd= 1 + 2(Q₁ + Q₂ + Qi + ... Q_p) »„= 2 + 2(Q, + Q₂ + Qz + ■ ■ ■ Qp)

Endquotienten
2 = 2'

Endquotienten
4 = 22

Die Anzahl Q_p der Quotienten ergibt dabei jeweils die Anzahl ρ von Gruppen (15 in Fig.4), in welche die Suchwort-Bits im Suchwortregister unterteilt sind, wobei die einzelnen Gruppen entsprechend dem Wert des jeweiligen Quotienten Q_n enthalten je Q_p Teilgruppen (16 in Fig. 4). Eine Teilgruppe

20

usw. Folglich erhält man die Ausgangssignale A, für Nc = 32 durch Modulo-2-Addition der Signale A, für Nc= 8 und der Signale von den Ausgängen der Decodierer 9, auf deren Eingänge die Signale (a_b, ai), (as, ag), (aw, an) usw. gegeben werden. No ist in diesem Falle 21.

Zwischen Nc als Anzahl der Speicherelemente pro Datenwort eines Speicher-Blockteils und Noals Anzahl der Speicherelemente pro Datenwort bei einem Speicher in Dual-Code-Verschlüsselung besteht folgende allgemeine Beziehung:

Um von der Größe /V_cauf die zugeordnete Größe N-) zu kommen, ist — wie aus den vorstehenden Beispielen ableitbar ist —

Nc so oft fp-mal) durch 4 zu teilen, bis sich als End-Quotient 2 oder 4 ergibt, der jeweilige Quotient sei Q_p genannt

25

45

Die Zahl Nd ist die der insgesamt in einem Suchwort erforderlichen Flip-Flops.

Für die offenbarten Beispiele mit Dualzahlen, aus denen sich zusätzlich solche mit höheren Dualzahl-Wer-

Quotienten ab:

— enthält ie

2 Flip-Flops (6 in F ig. 4)

1 Decodierer (9 in F i g. 4)

4 Modulo-2-Addierer(14in Fig.4)

— und steuert

4 Ausgänge.

Den genannten ρ Gruppen 15 ist zum Zwecke der Steuerung ihrer Modulo-2-Addierer (14 in Fig.4) insgesamt vorausgeschaltet eine Erstgruppe (15), welche besteht aus

2 Flip-Flops (6) im Falle,
daß der Endquotient Qp = 4 ist,
bzw. 1 Flip-Flop{6)im Falle,

daß der Endquotient Qp= 2 ist,

0 Decodierern,

0 Modulo-2-Addierern.

Diese Erstgruppe steuert die Addierer der Gruppe p, deren Ausgänge die der Gruppe p— 1. usw. p—l.

Der Assoziativspeicher funktioniert ähnlich den Assoziativspeichern, bei denen die Suchwortcodeumsetzer 7 aus Suchwortdecodierern 9 und Festwert-Speicherrnodulen 11 ausgeführt sind.

Der erfindungsgemäße Assoziativspeicher ermöglicht gegenüber den Speichern mit besonderen assoziativen Elementen — Assoziativspeichermodulen mit Bit-Vergleich — durch Anwendung von billigen »normalen« Speichermodulen mit Adressenansteuerung (Adressierung) in bestimmter Beschallung bei erhöhter Benutzungseffektivität bzw. verringertem Anwandsfaktor eine sichere Auswertung der Überein Stimmungsanzeige bei den assoziativen Suchvorgängen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:
1. Assoziativspeicher

— zur Durchführung von Such-Operationen

— an einer durch bestimmte Merkmale charakterisierten Information

— in Form mehrstelliger binärer Assoziativ-Wörter oder Kombinationen mehrerer binärer Assoziativ-Merkmale; ι ο

— mit Speichermodulen zur Speicherung der Binärinformation einschließlich Speicherelementen,

— die durch Suchbit- und Übereinstimmungsanzeigeleitungen verbunden sind, die zum Schreiben und Lesen der in den Speichermodulen gespeicherten Information dienen;

— mit Übereinstimmungsar.zeigern zur Anzeige der Speicherstellen, deren Information mit der vorgegebenen Kombination von binären Assoziativ-Merkmalen übereinstimmt,

— deren Eingänge mit entsprechenden Obereinstimmungsanzeigeleitungen der Speichermodule verbunden sind;

— mit einem Suchwortregister zur Speicherung der jeweils vorgegebenen, als Gesamt-Suchwort dienenden Kombination von binären Assoziativ-Merkmalen,

— das Flip-Flops aufweist, die in Blockteile gruppiert sind und deren Gesamt-Anzahl der Anzahl der Binärstellen im Gesamt-Suchwort entspricht; und

— mit Suchwortcodeumsetzern in einer Anzahl gleich der der Blockteile der Flip-Flops zur Umsetzung der im ...8421-Code codierten Teil-Suchwörtern in solche im /-aus-N-Code,

— die Decodierer enthalten und von denen verbunden sind:

— die Eingänge mit Ausgängen des entsprechenden Blockteils von Flip-Flops des Suchwortregisters und

— funktionell die Ausgänge mit den Suchbitleitungen der entsprechenden Speichermodule,

— wobei die Übereinstimmungsanzeiger

— als Koinzidenzschaltungen ausgebildet sind, deren Eingänge in ihrer Anzahl der Anzahl der Blockteile der Flip-Flops des Suchwortregisters entsprechen,

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dadurch gekennzeichnet,

— daß die Suchwortcodeumsetzer (7)

— ausgebildet sind zur Umsetzung des jeweiligen Blockteil-Suchworts aus dem ...8421-

N Code in einen -Aaus-TV-Code (mit 2</< —

und Λ/= 2" mit π=3,4,..),

— im besonderen im Verein mit einem »Erstgruppe« (i5a) genannten Schaltungsteil eine Schaltung bilden, die aufweist:

— in b Gruppen (15) insgesamt a Teilgruppen (16)

— mit jeweils einem Decodierer (9) und vier Modulo-2-Addierern (14) mit je 2 Eingängen,

— wobei

2²⁴2⁶+ ...c

mit c — 2² für geradzahlige n,

c = 2¹ für ungeradzahlige λ),
— und die Anzahl der Glieder im Ausdruck für a die Anzahl der Gruppen (15) und der Wert des jeweiligen Gliedes die Anzahl der Teilgruppen (16) pro Gruppe (15) angibt,

— daß das Suchwortregister

— pro Blockteil (8) ebenfalls entsprechend in Gruppen (15) und Teilgruppen (16) unterteilt ist und

— jeder Teilgruppe (16) zwei Flip-Flops (6), der Erstgruppe (15a/
für ungeradzahlige η 2° Flip-Flops (6)
für geradzahlige η 2¹ Flip-Flops (6)
zugeordnet sind,

— und daß verbunden sind

— die Ausgänge der Decodierer (9) mit dem ersten Eingang der zugeordneten ModuIo-2-Addierer(14),

— die Ausgänge des bzw. der zur Erstgruppe (i5a) gehörenden Flip-Flops (6) jeweils mit sämtlichen zweiten Eingängen der Modulo-2-Addierer (14) der Teilgruppen (16) der Gruppe (15) mit c Teilgruppen (16),

— die Ausgänge der Modulo-?-Addierer (14) der jeweiligen Gruppen (15) jeweils mit sämtlichen zweiten Eingängen der Modulo-2-Addierer (14) der Teilgruppen (16) der nächstfolgenden Gruppe (15),

— jedoch die Ausgänge der ModuIo-2-Addierer (14), die zur Gruppe (15) mit 2"~² Teilgruppen (16) gehören, mit den N= 2" Suchbitleitungen (2) der Speichermodule (1)
2. Assoziativspeicher

— zur Durchführung von Such-Operationen

— an einer durch bestimmte Merkmale charakterisierten Information

— in Form mehrstelliger binärer Assoziativ-Wörter oder Kombinationen mehrerer binärer Assoziativ-Merkmale;

— mit Speichermodulen zur Speicherung der Binärinformation einschließlich Speicherelementen,

— die durch Suchbit- und Übereinstimmungsanzeigeleitungen verbunden sind, die zum Schreiben und Lesen der in den Speichermodulen gespeicherten Information dienen;

— mit Übereinstimmungsanzeigern zur Anzeige der Speicherstellen, deren Information mit der vorgegebenen Kombination von binären Assoziativ-Merkmalen übereinstimmt,

— deren Eingänge mit entsprechenden Übereinstimmungsanzeigeleitungen der Speichermodule verbunden sind;

— mit einem Suchwortregister zur Speicherung der jeweils vorgegebenen, als Gesamt-Suchwort dienenden Kombination von binären Assoziativ-Merkmalen,

— das Flip-Flops aufweist, die in Blockteile gruppiert sind, und deren Gesamt-Anzahl der Anzahl der Binärstellen im Gesamt-Suchwort entspricht; und

— mit Suchwortcodeumsetzern in einer Anzahl gleich der der Blockteile der Flip-Flops zur

Umsetzung der im ...8421-Code codierten Teil-Suchwörter in solche im l-aus-TV-Code,

— die als Suchwortdecodierer ausgebildet sind und von denen verbunden sind:

— die Eingänge mit den Ausjängen des entsprechenden Blockteils von Flip-Flops des Suchwortregister.; und

— funktionell die Ausgänge mit den Suchbitleitungen der entsprechenden Speichermodule,

— wobei die Obereinstimmungsanzeiger

— als Koinzidenzschaltungen ausgebildet sind, deren Eingänge in ihrer Anzahl der Anzahl der Blockteile der Flip Flops des Suchwoniregisters entsprechen,