Устройство управления для памяти на цилиндрических магнитных доменах

 

Изобретение относитсй к вычислительной технике, в частности к устройствам управления для памяти и может быть использовано в згшоминающих устройствах на цилиндрических магнитных доменах (ЦМД) для надежной адресации страниц накопителя с возможностью восстановления текущего адреса после отключения напряжения питания устройства управления без хранения полного адреса страницы в накопителе. Целью изобретения является повышение быстродействия устройства путем формирования текущего адреса страницы синхронно с продвижением ЦМД в регистрах накопителя. Устройство содержит генератор тактовых импульсов, блок полупостоянной памяти, накопитель на ЦМД, регистр адреса, регистр числа, триггеры , регистр константы, счетчик адреса , блоки сравнения, элементы И, элементы ШШ, элементы НЕ, счетчики , коммутатор с соответствующими связями. Использование изобретения позволит повыситьбыстродействие устройства за счет формирования текущего адреса страницы в счетчике адрес ie са с возможностью надежного восстановления адреса после отключения напряжения питания устройства управлеjriEaOZD ния, если при этом адрес в счетчике ак-Ш адреса не сохраняется повысить эффективность использования инфор ацианной емкости накопителя на ЦМД за счет хранения лишь маркеров и остатков в самих страницах, для чего неto обходимо (flogjr Kcl Д О5 Г7 ближайшее не меньшее целое СП 00 ел число, сократить время обнаружения маркера не менее, чем в п раз по сравнению с вариантом хранения маркесд ра в одной странице. 2 ил. 1 табл.

СО1ОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ .

РЕСПУБЛИК

5 55 Al

09) (11) (59 4 G 11 С 11/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3773078/24-24 (22) 20.07.84 (46) 23.I0.86. Бюл. Ф 39 (71) Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции энергетический институт (72) В.В.Топорков (53) 681. 327. 66 (088.8) (56) Electronic Design, v. 27, 1979, Ф 11, р. 102-107.

Авторское свидетельство СССР

И 1020863, кл. G 11 С 11/14, 1983. (54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ПАМЯТИ НА ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ МАГНИТНЫХ ДОМЕНАХ (57) Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам управления для памяти и может быть использовано в запоминающих устройствах на цилиндрических . магнитных доменах (ЦМД) для надежной адресации страниц накопителя с возможностью восстановления текущего адреса после отключения напряжения питания устройства управления без хранения полного адреса страницы в, накопителе. Целью изобретения является повышение быстродействия устройства путем формирования текущего адреса страницы синхронно с продвижением ЦМД в регистрах накопителя.

Устройство содержит генератор тактовых импульсов, блок полупостоянной памяти, накопитель на ЦМД, регистр адреса, регистр числа, триггеры, регистр константы, счетчик адреса блоки сравнения, элементы И, элементы ИЛИ, элементы НЕ, счетчики, коммутатор с соответствующими связями. Использование изобретения позволит повысить быстродействие устройства за счет формирования текущего адреса страницы в счетчике адреса с возможностью надежного восстановления адреса после отключения на- фу пряжения питания устройства управления, если при этом адрес в счетчике ( адреса не сохраняется, повысить эффективность использованияинформаци- Я энной емкости накопителя на ЦМД за счет хранения лишь маркеров и остатков в самих страницах, для чего необходимо Clog магм ке1+1)

1. 1 — ближайшее не меньшее целое OO число, сократить время обнаружения Ю маркера не менее, чем в п раэ по 00 сравнению с вариантом хранения марке- О ра в одной странице. 2 ил. 1 табл. Ql

1265855

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам управления для памяти, и может быть использовано в запоминающих устройствах на цилиндрических 5 магнитных доменах 1ЦКД) для надежной адресации страниц накопителя с возможностью восстановления текущего адреса после отключения напряжения питания устройства управления без хранения полного адреса страницы в накопителе.

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства путем формирования текущего адреса страницы синхронно с продвижением

ЦМД в регистрах накопителя.

На фиг.! представлена функциональная схема устройства управления для памяти на цилиндрических магнитных доменах; на фиг.2 — график соотношения между физическими и логическими адресами страниц накопителя на

ЦМД и процесса восстановления текущего адреса страницы.

Устройство управления для памяти на ЦМД (фиг.l) содержит генератор 1 тактовых импульсов, блок 2 полупостоянной памяти, накопитель 3 на

ЦМД, регистр 4 адреса, регистр 5 чис-:ЗО ла, первый триггер 6, второй триггер 7, регистр 8 константы, счетчик

9 адреса, первый блок 10 сравнения, первый элемент И 11, второй элемент

И 12, третий элемент И 13, четвертый элемент И 14, пятый элемент И 15, шестой элемент И 16, седьмой 17 и восьмой 18 элементы И, первый элемент ИЛИ 19, второй элемент ИЛИ 20, третий элемент ИЛИ 21, четвертый 22 и пятый 23 элементы ИЛИ, первый и второй элементы НЕ 24 и 25, второй и третий счетчики 26 и 27, второй блок

28 сравнения, коммутатор 29.

На фиг.l показаны кодовая шина 30 45

"Запись", кодовая шина 31 иСчитывание", кодовая шина 32 установки и0", кодовая шина 33 "Поиск", кодовая шина

34 "Стирание", кодовая шина 35 иМаркер", кодовая шина 36 "Готовность"„ кодовая шина 37 числа, кодовая шина

38 адреса.

Показаны также (фиг.l) (1,2,..., Ы-2, N-I, N)-разряды сдвигающего регистра 5 числа, где 1 " младший, S5

N — - старший разряды, причем количество используемых регистров в накопителе на ЦМД равно N-l.

Устройство работает следующим образом.

С кодовой шины 37 числа в разряды 2-N регистра 5, числа заносится страница данных, подлежащих записи в накопитель 3 на ЦМД. Регистр 5 числа является сдвигающим регистром и при записи число поразрядно выдается на выход старшего разряда N, причем бит из старшего разряда регистра 5 числа через элемент И 11 заносится в накопитель 3 на ЦМД лишь в том случае, если из блока 2 полупостоянной памяти в данном такте считана логическая иlи и триггер 6 переведен в единичное состояние. При считывании из блока 2 памяти логического иОи триггер 6 остается в нулевом состоянии, на выходе элемента И 11 логический 0 и соответствующий информационный регистр накопителя на ЦМД маскируется. Причем, если в предыдущем такте из блока 2 полупостоянной памяти считана ",1", то после окончания тактового импульса на выходах элементов НЕ 24, И 12, ИЛИ

19 возникает разрешающий импульс и происходит сдвиг содержимого регистра 5 числа на один разряд в сторону старшего разряда, т.е. сдвиг содержимого регистра 5 числа осуществляется в промежутках между тактовыми импульсами от генератора I так, что к началу следующего такта в старшем разряде N находится бит, подлежащий записи. Поэтому число разрядов регистра 5 числа на единицу больше числа используемых регистров накопителя 3 на ЦМД (или числа разрядов страницы — (N-1)). Если же в предыдущем такте из блока 2 памяти считан "0, то после окончания тактового импульса сдвига содержимого регистра 5 числа не происходит, а пе-. редача информации из старшего разря да Н на вход накопителя на ЦМД задерживается до такта, в котором считывается "I" из блока 2 полупостоянной памяти.

При считывании иэ накопителя 3 на

ЦМД данные последовательно через элемент И 14 заносятся в младший разряд (1) регистра 5 числа, откуда они могут передаваться в другие. функциональные блоки ЭВМ. При этом, если из блока 2 полупостоянной памяти счии и тана 1, то информация с выхода эле3 1265 мента И 14 заносится в разряд (1) регистра 5 числа, а после окончания, тактового импульса осуществляется сдвиг содержимого регистра 5 на один разряд в сторону старшего разряда, поскольку на выходах элементов И 17 и ИЛИ 19 вырабатывается разрешающий импульс. Если иэ блока 2 полупостоянной памяти считан "0", то информация в данном такте с выхода элемента И 1410 не воспринимается и после окончания. тактового импульса сдвига содержимого регистра 5 числа не происходит.

Таким образом, после считывания страница занимает разряды (2-Н) регистра

1»

5 числа.

В начале каждого такта триггер 6 переводится в нулевое состояние тактовым импульсом с третьего выхода генератора 1.

Перед началом рабочего режима на кодовую шину 32 установки "0" пода1 ется разрешающий потенциал, обнуляющий триггеры 6 и 7, регистр 4 адреса, счетчик 26. Разрешающим потен2» циалом с выхода элемента ИЛИ 21 устанавливаются н нулевое состояние регистр 5 числа, счетчик 9 адреса.

В режиме записи на кодовой шине 30 Запись" устанавливается раэре-ЗО шающий потенциал. В режиме считывания разрешающий потенциал подается на кодовую шину 31 "Считывание".

Если на кодовых шинах 33 "Поиск" и 34 "Стирание" установлены эапреща- 3» ющие потенциалы, то тактовые импульсы с второго выхода генератора 1 через элемент И 18 проходят на счетный вход счетчика 9 адреса, в котором формируется текущий физический адрес 4о

А . страницы накопителя на ЦМД, причем основание пересчета счетчика 9 адресов равно 2<, т.е. j=0, P -1.

В случае совпадения содержимого регистра 4 адреса, в который по кодовой шине 38 адреса заносится адрес считываемой или записываемой страницы, и текущего значения адреса в счетчике 9 на выходе блока 10 сравне1 ния появляется разрешающий потенциал, переводящий триггер 7 в единичное состояние, и производится запись или считывание страницы.

Множество физических адресов раз- »» бито на такие непересекающиеся подмножества, что деление логических адресов, однозначно соответствующих

855 4 физическим адресам в этих подмножествах, на целое число и, значение которого может быть равно 2, 3,..., 1,/1 .1, где 7 — минимально необходимое количество тактов (циклов вращающегося магнитного поля) для освобождения позиций в регистре вывода, занятых после репликации или вывода страницы из информационных регистров накопителя на ЦИД; L J означает ближайшее целое не большее число, дает совпадающие остатки.

При этом для логического А и физического Аф адресон имеет место

А р я(Аи /и) + E r (A„. /n), где q(А /п), r(Ад; /п) — частотное и остаток от деления А на п, I, = ГХ,/n t при и (ГУ,/ng)-Е, 1

Тогда i=0, Р, -1. Возможные значения г(А„; /n) равны 0,1,2,...,n-l.

На фиг.l приведена реализация устройства при E, = 1025, и = 3, f

282, 0 =11025/3) = 342, т.е.

1 и числа < Р имно простые (фиг.2, стрелками показана последовательность смены физических адресов в счетчике 9 адреса) .

Для абсолютной адресации страниц в накопителе на ЦИД, как правило, вводится кодовая комбинация маркера.

После включения напряжения питания устройства управления необходимо обнаружить маркер и установить содержимое счетчика адреса (например, обнулить его) . При записи маркера н определенную страницу может потребоваться в худшем случЪе считывание страниц.

В .данном устройстве маркер (логическая "1 ") заносится в страницы с адресами, логические значения которых совпадают со значениями соответствующих остатков: 0,1,2,...,n-l (0,1,2 — на фиг.2). Для того, чтобы можно было восстановить текущий адрес, необходимо обнаружить хотя бы один иэ и маркеров. В режиме записи предварительно проводится разметканакопителя на Ц Щ в соответствии с . таблицей.

1265

Разряды регистра числа

Адрес

g-1 Б-2

Физи- Логический ческий

ОстаМаркер ток

О 0

О

341 1023

342

343 4

344 г

345 10

О

О

30

О

683 1024 О

684 2

685 5

686 8

687 . 11

О

О

50

1024 1022 О 1

Для установления факта наличия или отсутствия маркера достаточно считать одну Hs и страниц с последовательными логическими адресами (например, на фиг.2 страницу с адресом

855.: б

А „= 3; поскольку в ней не содержит- ся маркера, то его не будет и в стра и 6 ницах с адресами А „= 4 и А„= 5) .

Если остаток в считываемой странице не равен (n-1), то следующей считываемой страницей будет страница с физическим адресом на (р +1) большим, г чем физический адрес считанной страницы (на фиг.2 — страница с логическим адресом 7). Если же остаток в считанной странице равен (n-l), то следующей считываемой страницей будет страница с физическим адресом на 0 большим, чем физический адрес считанной страницы (на фиг.2 — после считывания страницы с логическим адресом 11 необходимой перейти к считыванию страницы с логическим адресом

12). Поэтому в страницу с логичес0 ким адресом (Х,-l) заносится остаток, равный (n-1), но не (n-2) (см. логический адрес 1024 в таблице).

Маркер может быть обнаружен в одной из страниц с логическими адре5 сами 0,1,2,...,n-l, после чего соответствующий им восстановленный логический адрес равен 1,2,...,n, поскольку у регистра вывода (репликаторов-переключателей вывода) будет находиться страница с одним из этих адресов. Пусть поиск маркера начинается со страницы с логическим адресом 1012 (физический адрес 679) . Тогда будет осуществлена следующая последовательность проверок (в скобках указаны физические адреса): считывание 1012 (679) — 1 013 (1021) — считывание

1016 (1022) — считывание 1017 (339)

«1018 (681) считывание 1021 (682)

1022(1024) считывание 0(0) значение текущего адреса равно 1(342).

В регистре 8 константы хранится число Р = 342 (фиг.l), основание пересчета счетчика 26 равно (Р +1),.

2 основание пересчета счетчика 27 равно (n+1).

В режиме восстановления адреса .подается разрешающий потенциал на кодовую шину 34 "Стирание". Регистр

5 числа и счетчик 9 адреса устанавливаются в нулевое состояние. Затем на кодовую шину 31 "Считывание" подается разрешающий потенциал. Тем са-,: мым обеспечивается считывание числа из регистра вывода накопителя, если там находится страница или ее часть,. например, после непредусмотренного " отключения напряжения питания устройциал и остаток заносится по разрядным входам в счетчик 27, а при выработке разрешающего потенциала на выходе блока 28 сравнения на счетный вход счетчика с выхода элемента И 16, поступает "1" и содержимое счетчика

27 возрастает íà I, так как через 0 тактов после обнаружения маркера у регистра вывода оказывается страница со следующим по порядку логическим адресом. На кодовой шине 35 "Маркер" появляется сигнал логической "1 ".

Из счетчика 27 на управляющие входы коммутатора выдаются коды 1-3. При коде в счетчик 9 адреса заносится из регистра 8 константы число

2 342 (без сдвига в коммутаторе

29). При коде 2 в счетчик 9 адреса заносится число 2P = 684 (сдвиг на

2 один разряд в коммутаторе 29). При коде 3 с выхода коммутатора 29 в счетчик 9 адреса заносится 1.

Значения 342, 684, 1 являются теТаким образом, использование изобретения позволяет повысить быстродействие устройства за счет формирования текущего адреса страницы в счетчике адреса с возможностью надежного восстановления адреса после отключения напряжения питания устройства управления, если при этом адрес в счетчике адреса не сохраняется; повысить эффективность использования информационной емкости накопителя на

ЩЩ за счет хранения лишь маркеров и остатков в самих страницах, для чего необходимо (Г1ОЯ r„ „ t+1) бит где Г J --- -ближайшее не меньшее целое число; сократить время обнаружения маркера не менее чем в п раз по сравнению с вариантом хранения маркера в одной странице (при К! = 1025, = 282- в 3 раза при информационной избыточности не более 1,2Х в случае

260 используемых регистров накопителя).

Устройство управления для памяти на цилиндрических магнитных доменах, содержащее генератор тактовых импульсов, первый выход которого является.выходом устройства, а второй выход подключен к блоку полупостоян-. ной памяти, регистр адреса, подклю7 1265855 8 ства управления, но регистр 5 числа остается в нулевом состоянии. Со второго выхода генератора 1 тактовые импульсы через элемент И 13 поступают на счетный вход счетчика 26. На (У +I) м импульсе вырабатывается сиг 2 нал переноса, проходящий через элемент ИЛИ 23 на кодовую шину 36 "Готовность" регистра вывода накопителя очищен и можно начинать поиск мар- 10 кера.

С кодовой шины "Стирание" разрешающий потенциал снимается. На кодовую шину 33 "Поиск" и кодовую шину

31 "Считывание подаются разрешающие 15 потенциалы. При считывании страницы маркер заносится в разряд (!!), а остаток — в разряды (М-I) †(N-2) регистра 5 числа. Если маркера в странице нет, то остаток не заносится в счет- 20 чик 27 и вырабатывается сигнал "1" на кодовой шине Готовность", свидетельствующий о возможности начала. считывания следующей страницы. Его кущими физическими адресами страниц появление возможно либо на (У +1)-м 2 в накопителе 3 на ЦМД.

2 импульсе от генератора I когда возникает сигнал переноса счетчика 26, если код остатка равен 0 или 1, либо на такт раньше, когда код числа в счетчике 26 равен Р2 (на выходе бло- 30 ка 28 сравнения — "1") и при коде остатка 2 (на выходе элемента И 15 логическая "1"). В первом случае осуществляется переход внутри подмножеств адресов с остатками,1 и 2 к следующему по порядку физическому адресу, т.е. сдвиг на такт относительно адреса считываемой в течение Я тактов страницы. Во втором случае осуществляется переход от адреса с щр остатком 2 к следующему по порядку логическому адресу с остатком О. Причем в режиме восстановления адреса осуществляется режим непрерывного считывания страниц так, что следую- 45 щее считывание может начинаться, когда прошло не менее E = 282 тактов предыдущего считыванйя, т.е. свободны соответствующие позиции регистра вывода. При этом честь считываемой 50

Ф о р м у л а и з о б,р е т е н и я страницы может находиться в накопителе на ЦМД, а не в регистре 5 числа, поскольку для восстановления адреса необходимы лишь первые разряды (N-2)-(N) страницы. 55

При обнаружении маркера на входе разрешения приема кода числа в счетчик 27 возникает разрешающий потен9 12658 ченный к кодовым шинам соответствен= но адреса и установки О, регистр числа, подключенный к кодовой шине числа, два триггера, первые входы которых соединены с кодовой шиной установки "0", второй и третий входы первого триггера соединены соответственно с третьим выходом генератора тактовых импульсов и выходом блока полупостоянной памяти, счетчик адре- 10 са, первый блок сравнения, входы первой группы которого подключены к выходам счетчика адреса, а входы второй группы — к выходам регистра адреса, первый, второй, третий и четвер- 15 тый элементы И и элемент ИЛИ, причем первые входы первого и второго элементов И соединены с кодовой шиной

"Запись", вторые входы — с выходом первого триггера, третий вход перво- 20

ro элемента И подключен к соответствующему выходу регистра числа, выход второго элемента И соединен с одним из входов элемента ИЛИ, выход четвертого элемента И подключен к со- 25 ответствующему входу регистра числа, а один из входов четвертого элемента И соединен с кодовой шиной Считывание, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстро- 30 действия устройства, оно содержит регистр константы, пятый, шестой, седьмой и восьмой элементы И, второй, третий, четвертый и пятый элементы

ИЛИ, первый и второй элементы НЕ, 35 второй и третий счетчики, второй блок сравнения и коммутатор, причем выходы регистра константы подключены к вхо; дам коммутатора и входам первой группы второго блока сравнения, входы 4ц второй группы которого соединены с разрядными выходами второго счетчика, а выход — с первыми входами пятого и шестого элементов И и входом разрешения приема кода числа счетчи- 4> ка адреса, разрядные входы которого подключены к выходам коммутатора, а вход установки в "0" соединен с входом установки в "0 регистра числа и подключен к выходу третьего элемента ИЛИ, счетный вход счетчика адреса подключен к выходу восьмого элемента

И, управляющие входы коммутатора соединены с разрядными выходами третье-. го счетчика, разрядные входы которого подключены к соответствующим выходам регистра числа, причем один из разряд!

О ных входов соединен с вторым входом пятого элемента И, а вход разрешения приема кода числа соединен с выходом старшего разряда регистра числа и вторым входом шестого элемента И, счетный вход третьего счетчика подключен к выходу шестого элемента И и . кодовой шине Маркер", третий вход пятого элемента И связан с выходом четвертого элемента ИЛИ, первым входом третьего элемента И, входом второго элемента НЕ и первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с четвертым входом первого элемента И, выход которого является выходом устройства, и выходом второго триггера, второй вход которого связан с выходом первого блока сравнения, а выход второго элемента

ИЛИ соединен с вторым входом четвертого элемента И, третий вход которого является входом устройства, а четвертый вход подключен к выходу первого триггера и первому входу седьмого элемента И, выход пятого элемента И соединен с первым входом пятого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу переноса второго счетчика, а выход — к кодовой шине "Готовность", счетный вход второго счетчика соединен с выходом третьего элемента И, а вход установки в "0" — с первым входом третьего элемента ИЛИ и кодовой шиной установки "0", второй вход третьего элемента И связан с первым входом восьмого элемента И и подключен к второму выходу генератора тактовых импульсов, третий выход которого соединен с входом первого элемента НЕ, выход которого подключен соответственно к второму и третьему входам седьмого и второго элементов И, причем третий вход седьмого элемента И подключен к кодовой шине "Считывание, а выход — к второму входу первого элемента ИЛИ, выход которого связан с входом управления сдвигом регистра числа, второй вход третьего элемента ИЛИ подключен к кодовой шине "Стирание и связан с первым входом четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с кодовой шиной

"Поиск", выход второго элемента НЕ подключен к второму входу восьмого элемента И.

1265855

Фиг.l

Физ. t

Составитель В.Топорков

Техред Л.Сердюкова Корректор Л.Пилипенко

Редактор П.Коссей

Заказ 5672/51 Тираж 543 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.

113035, Москва, R-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4