DE1190983B - Method for controlling (selecting) a memory element from a plurality of bistable memory elements of a pulse memory - Google Patents
Method for controlling (selecting) a memory element from a plurality of bistable memory elements of a pulse memoryInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Int. CL:Int. CL:
H03kH03k
Deutsche KL: 21 al-36/14 German KL: 21 al -36/14
Nummer: 1190 983Number: 1190 983
Aktenzeichen: J 20722 VIII a/21 alFile number: J 20722 VIII a / 21 al
Anmeldetag: 26. Oktober 1961 Filing date: October 26, 1961
Auslegetag: 15. April 1965Opening day: April 15, 1965
Zur Auswahl bistabiler Speicherelemente, wie sie z. B. in Rechengeräten Verwendung finden, ist es bekannt, diese Speicherelemente in Matrixform anzuordnen und diejenige Zeile und Spalte zu erregen, an deren Schnittpunkt das gewünschte Speicherelement angeschlossen ist. Bei koinzidenter Erregung der beiden Leitungen wird am Speicherelement die Summe der beiden Erregungsleistungen wirksam.To select bistable storage elements, as they are, for. B. are used in computing devices, it is known to arrange these memory elements in matrix form and to excite that row and column whose intersection the desired storage element is connected. With coincident excitation of the two Lines, the sum of the two excitation powers is effective on the storage element.
Während hierbei also die Koinzidenz zur Auswahl benutzt wird, wird bei dem Verfahren nach der Erfindung die Zeit als ein zusätzliches Auswahlelement herangezogen mit der Wirkung, daß nur noch ein Satz von Treibereinrichtungen erforderlich ist. Das erfindungsgemäße Verfahren hat außerdem den Vorteil außerordentlich rascher Arbeitsweise.While the coincidence is used for selection here, in the method according to the invention Time is used as an additional selection element with the effect that only one Set of driver facilities is required. The method according to the invention also has the advantage extremely fast working method.
Erfindungsgemäß werden die Speicherelemente unter Wahrung gegenseitiger Abstände an eine Leitung angeschlossen. Die Leitung ist mit einer Impulsquelle verbunden. Diese liefert zunächst einen Impuls, der an der Leitung entlangläuft, an ihrem Ende reflektiert wird und auf dem Rücklauf sich mit einem zweiten von der Impulsquelle gelieferten Impuls überlagert.According to the invention, the storage elements are attached to a line while maintaining mutual distances connected. The line is connected to a pulse source. This first delivers an impulse, which runs along the line, is reflected at its end and on the return line with a second pulse supplied by the pulse source superimposed.
Es ist bekannt die impulsverzögernde Eigenschaft gewisser Leitungstypen zur dynamischen Speicherung von Impulsfolgen zu benutzen. Dazu werden die Impulse dem Leitungsanfang zugeführt, an ihrem Ende abgenommen und über Verstärker und Impulsformer wiederum am Leitungsanfang eingespeist. Weiter ist es bekannt, derartige Leitungen zur Erzeugung wohldefinierter Pulsabstände zu benutzen.The pulse-delaying property of certain types of lines for dynamic storage is known of pulse trains to use. For this purpose, the pulses are fed to the start of the line, at your Removed at the end and fed in again at the beginning of the line via the amplifier and pulse shaper. It is also known to use lines of this type to generate well-defined pulse intervals.
Die vorliegende Erfindung macht von der Fähigkeit solcher Verzögerungs- und Wellenleiter zur dynamischen Impulsspeicherung keinen Gebrauch. Vielmehr werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren diskrete Speicherelemente benutzt. Die Eigenschaften dieser Wellenleiter, nämlich die Impulsleitung und die Impulsreflexion, dient bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Auswahl von Speicherelementen. Dabei ergibt sich gegenüber bekannten Auswahlverfahren der Vorteil, daß nur eine Impulsquelle erforderlich wird und daß sehr hohe Arbeitsgeschwindigkeiten erzielbar sind. The present invention makes use of the capability of such delay and waveguides dynamic pulse storage no use. Rather, in the method according to the invention uses discrete storage elements. The properties of these waveguides, namely the impulse conduction and the pulse reflection is used in the method according to the invention to select memory elements. This has the advantage over known selection processes that only one pulse source is required and that very high operating speeds can be achieved.
Gegenstand der Erfindung ist demnach ein Verfahren zur Ansteuerung (Auswahl) eines Speicherelements aus einer Mehrzahl bistabiler Speicherelemente eines Impulsspeichers, mit dem Erfindungsmerkmal, daß die Speicherelemente in gesetzmäßigen Abständen an einen Wellenleiter angeschlossen werden, dem ein Impulspaar zugeführt wird, und daß der zeitliche Abstand entsprechender Impulsflanken des Impulspaares so bemessen wird, daß sich derThe invention accordingly relates to a method for controlling (selecting) a memory element from a plurality of bistable storage elements of a pulse memory, with the feature of the invention that the storage elements in regular Distances are connected to a waveguide to which a pair of pulses is fed, and that the time interval between the corresponding pulse edges of the pulse pair is dimensioned so that the
Verfahren zur Ansteuerung (Auswahl) eines
Speicherelements aus einer Mehrzahl bistabiler
Speicherelemente eines ImpulsspeichersMethod for controlling (selecting) a
Memory element from a plurality of bistable
Storage elements of a pulse memory
Anmelder:Applicant:
International Business Machines Corporation,International Business Machines Corporation,
Armonk,N.Y. (V. St. A.)Armonk, N.Y. (V. St. A.)
Vertreter:Representative:
Dipl.-Ing. H.-E. Böhmer, Patentanwalt,Dipl.-Ing. H.-E. Böhmer, patent attorney,
Böblingen (Württ), Sindelfinger Str. 49Böblingen (Württ), Sindelfinger Str. 49
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Ivars George Akmenkalns, Endicott, N. Y.Ivars George Akmenkalns, Endicott, N.Y.
(V. St. A.)(V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 2. November 1960
(66 819)Claimed priority:
V. St. v. America November 2, 1960
(66 819)
erste Impuls des Paares nach seiner Reflexion am Leitungsende auf dem Rücklauf mit dem hinlaufenden zweiten Impuls an der Anschlußstelle des gewünschten Speicherelementes überlagert.first impulse of the pair after its reflection at the end of the line on the return with the outgoing one second pulse superimposed at the connection point of the desired memory element.
Weitere Merkmale sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Die folgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen wird durch Zeichnungen erläutert.Further features can be found in the subclaims. The following description of exemplary embodiments is explained by drawings.
F i g. 1 und 1 a zeigen schematisch am Ende offene Übertragungsleitungen zum Gebrauch bei der Erfindung; F i g. Figures 1 and 1a schematically show open-ended transmission lines for use in the invention;
F i g. 2 und 2 a zeigen entsprechend kurz geschlossene Übertragungsleitungen;F i g. Figures 2 and 2a show short-circuited transmission lines, respectively;
F i g. 3 zeigt eine Mikrowellen-Bandleitung mit mehreren angeschlossenen Elementen;F i g. Figure 3 shows a microwave ribbon line with multiple elements connected;
F i g. 4 ist die Kennlinie einer Esakidiode;
Fi g. 5 zeigt die matrixartige Anordnung mehrerer Bandleitungen gemäß Fig. 3, undF i g. 4 is the characteristic of an Esaki diode;
Fi g. 5 shows the matrix-like arrangement of a plurality of ribbon lines according to FIGS. 3, and
F i g. 6 zeigt eine Speicheranordnung mit mehreren Ebenen.F i g. Figure 6 shows a multi-level memory array.
Vor der Beschreibung des Aufbaues und der Arbeitsweise einer Anordnung nach der Erfindung sollen zunächst die grundsätzlichen Eigenschaften der Übertragungsleitungen aufgeführt werden, die an sich bekannt sind.Before describing the structure and operation of an arrangement according to the invention the basic properties of the transmission lines are to be listed first, the per se are known.
Wenn die Übertragungsleitung der F i g. 1 an dem vom Treiber 8 gespeisten Ende richtig angepaßt ist und wenn das andere Ende 9 der Leitung offen ist, so tritt am Ende 9 keine Energieabgabe auf. Ein vomWhen the transmission line of FIG. 1 is properly matched at the end fed by driver 8 and if the other end 9 of the line is open, so there is no energy release at the end of 9. A dated
509 539/329509 539/329
Treiber 8 gelieferter Impuls pflanzt sich also entlang der Leitung fort und wird am offenen Ende 9 reflektiert und läuft zurück. Am treiberseitigen Ende der Leitung wird die Energie des Impulses im Wellenwiderstand ZO und dem inneren Widerstand des Treibers vernichtet. Wenn die Übertragungsleitung am gespeisten Ende kurzgeschlossen ist, kann auch hier keine Energie vernichtet werden, der Impuls wird reflektiert und schließlich im inneren Widerstand des Treibers vernichtet.The pulse supplied to driver 8 thus propagates along the line and is reflected at the open end 9 and runs back. At the end of the line on the driver side, the energy of the pulse is destroyed in the characteristic impedance ZO and the internal resistance of the driver. If the transmission line is short-circuited at the fed end, no energy can be destroyed here either, the pulse is reflected and finally destroyed in the internal resistance of the driver.
Es sei angenommen, das zwei Impulse mit einem gewissen Zeitabstand auf die Leitung gegeben werden. Der erste Impuls wird dann nach der Reflexion den zweiten Impuls irgendwo auf der Übertragungsleitung treffen. Wenn beide Impulse eine endliche Breite haben, so werden sie sich über ein endliches Stück der Übertragungsleitung überdecken. Auf diesem Stück wird die Energie pro Längeneinheit der Leitung infolge des Zusammenwirkens der beiden Impulse verdoppelt sein.It is assumed that two pulses are given on the line with a certain time interval. The first pulse then becomes the second pulse somewhere on the transmission line after reflection meet. If both impulses have a finite width, they will spread over a finite one Cover part of the transmission line. On this piece the energy per unit length of the Lead must be doubled as a result of the interaction of the two impulses.
Bei Betrachtung der Spannungs- und Stromverteilung auf der Leitung beim vorstehend genannten Betrieb ergibt sich folgendes: Das offene Ende (Fig. 1) liefert für die Impulsenergie die Bedingung, daß der Strom am Ende Null sein muß und daß aus diesem Grunde der reflektierte Strom das entgegengesetzte Vorzeichen wie der hinlaufende hat. An der Überlappungsstelle der Impulse löschen sich die beiden Stromanteile aus, und alle Energie ist im elektrischen Feld enthalten. Es wird sich also an dieser Stelle die Spannung auf der Leitung verdoppeln. Wenn ein verhältnismäßig großer Widerstand RL die Leitung z. B. am EndeX in Fig. 1 in der Nähe der Impulsüberlappung überbrückt, so wird dort eine Spannung oder ein Strom gewonnen, der proportional der Leitungsspannung ist und die zur Steuerung eines Elementes 5 mit zwei stabilen Zuständen dienen können. Da ein relativ großer Widerstand benutzt wird, verursacht diese Last nur eine geringe Störung der Leitung. Statt des Widerstandes kann auch ein entsprechend ausgebildetes Anpassungsnetzwerk benutzt werden, wie sie auf diesem Gebiet bekannt sind und wie es beispielsweise in F i g. 1 a gezeigt ist, um die Lasti?L an die Leitung anzukoppeln. Die Stelle der Leitung, auf der sich die Impulse überlappen, wird von der Impulsbreite und dem zeitlichen Abstand der Impulse bestimmt, wie noch näher beschrieben werden soll.When considering the voltage and current distribution on the line in the above-mentioned operation, the following results: The open end (Fig. 1) provides the condition for the pulse energy that the current must be zero at the end and that for this reason the reflected current is the has opposite signs as the leading one. At the point where the pulses overlap, the two current components cancel each other out, and all energy is contained in the electric field. So the voltage on the line will double at this point. If a relatively large resistance R L the line z. B. bridged at the end X in Fig. 1 in the vicinity of the pulse overlap, a voltage or a current is obtained there which is proportional to the line voltage and which can be used to control an element 5 with two stable states. Since a relatively large resistor is used, this load causes little disturbance to the line. Instead of the resistor, it is also possible to use a correspondingly designed matching network, as is known in this field and as shown, for example, in FIG. 1 a is shown to the Lasti? L to be coupled to the line. The point on the line where the pulses overlap is determined by the pulse width and the time interval between the pulses, as will be described in more detail below.
Bei kurzgeschlossenem Ende der Leitung hat die reflektierte Spannung entgegengesetzte Polarität wie die hinlaufende, und an einer bestimmten Stelle der Übertragungsleitung löschen sich die Spannungen aus. Dort wird die gesamte Energie in dem magnetischen Feld gespeichert und die Stromstärke verdoppelt. Eine in Serie mit der Übertragungsleitung angebrachte magnetfeldempfindliche Anordnung kann also an dieser Stelle gesteuert werden (Fig. 2). Hierbei soll das Element 6 einen möglichst kleinen Scheinwiderstand darstellen; auch hier kann ein entsprechend ausgebildetes Anpassungsnetzwerk, wie es dem Fachmann bekannt und beispielhaft in Fig.2a gezeigt ist, die Störung der Leitungseigenschaften auf ein Minimum bringen.If the end of the line is short-circuited, the reflected voltage has opposite polarity than the incoming line, and at a certain point on the transmission line, the voltages are extinguished the end. There all the energy is stored in the magnetic field and the current is doubled. A magnetic field sensitive arrangement attached in series with the transmission line can can therefore be controlled at this point (Fig. 2). Here, the element 6 should have the smallest possible impedance represent; Here, too, a correspondingly designed adaptation network, like the one Known to those skilled in the art and shown by way of example in FIG. 2a, the disturbance of the line properties bring a minimum.
Unter Benutzung der vorstehend genannten Gesichtspunkte können erfindungsgemäß binäre Elemente oder Einrichtungen mit nur einem Satz von Treiberleitungen benutzt werden, wie in der folgenden Beschreibung im einzelnen gezeigt wird.Using the aspects mentioned above, binary elements can be used according to the invention or devices with only one set of drive lines can be used, as in the following Description is shown in detail.
In F i g. 3 wurden als Beispiele von binären Elementen Esakidioden 11 bis 14 gewählt, die in gleichen Abständen über gleich große Widerstände R an die Übertragungsleitung, den Bandleiter 19 angeschlossen sind. Über den Anpassungs- oder Abschlußwiderstand 25 ist ein Spannungsimpulsgenerator oder Treiber 24 mit dem einen Ende des Bandleiters 19 verbunden. Das andere Ende des Bandleiters ist offen.In Fig. 3, Esaki diodes 11 to 14 were chosen as examples of binary elements, which are connected to the transmission line, the strip conductor 19, at equal intervals via resistors R of the same size. A voltage pulse generator or driver 24 is connected to one end of the strip conductor 19 via the matching or terminating resistor 25. The other end of the ribbon conductor is open.
ίο Eine Esakidiode ist eine Diode mit einem PN-Übergang, wobei sowohl die P-Zone als auch die N-Zone eine sehr hohe Störstellenkonzentration aufweisen mit dem Ergebnis, daß ihre Stromspannungscharakteristik ein Gebiet sehr geringen stabilen Widerstandes aufweist. Wie aus der Stromspannungscharakteristik der F i g. 4 hervorgeht, kann man die Esakidiode auch definieren als eine Einrichtung mit einem ersten Gebiet positiven Widerstandes, bei kleinen Spannungen und anschließendem Strommaxiao mum, einem zweiten Gebiet negativen Widerstandes und einem dritten Gebiet positiven Widerstandes. Durch Anlegen entsprechender Potentiale kann die Esakidiode demnach ein bistabiles Element darstellen. Für die Verwendung bei der Erfindung ist die Esakidiode besonders geeignet, weil die Ansprechzeit in der Größenordnung von Nanosekunden liegt und die Betriebsspannungen verhältnismäßig klein sind, nämlich von der Größenordnung 0,05 Volt am Anfang des Gebietes negativen Widerstandes bis zu 0,4-1,2 Volt am Ende des Gebietes negativen Widerstandes und abhängig vom benutzten Diodenmaterial. In Fig. 3 sind die Esakidioden 11 bis 14 jede für sich durch eine Spannung +E über den Widerstandr für bistabilen Betrieb vorgespannt. An den Bandleiter 19 sind die Dioden über den Widerstand R angeschlossen, der einen im Verhältnis zum Wellenwiderstand hohen Wert hat. Der Anschluß kann statt über den Widerstand R auch über die Reihenschaltung eines Kondensators und eines Widerstandes vorgenommen werden, wenn die Gleichstromverbindung störend wäre. Der Anschluß kann auch über ein dreipoliges Netzwerk bekannter Art erfolgen. Der Treiber 24 kann Impulse beider Polaritäten liefern und damit die Einstellung und Rückstellung der Esakidiode bezüglich ihrer beiden stabilen Zustände bewirken. Die Ausgänge der Esakidioden können z. B. über eine ODER-Schaltung bekannter Art eine Ausgangsspannung abgeben.ίο An Esaki diode is a diode with a PN junction, with both the P-zone and the N-zone having a very high concentration of impurities, with the result that their voltage characteristics have an area of very low stable resistance. As can be seen from the voltage characteristics of FIG. 4, the Esaki diode can also be defined as a device with a first area of positive resistance, at low voltages and subsequent current maxiao mum, a second area of negative resistance and a third area of positive resistance. By applying appropriate potentials, the Esaki diode can therefore represent a bistable element. The Esaki diode is particularly suitable for use in the invention because the response time is in the order of magnitude of nanoseconds and the operating voltages are relatively small, namely from the order of magnitude of 0.05 volts at the beginning of the negative resistance area to 0.4-1, 2 volts at the end of the negative resistance area and depending on the diode material used. In Fig. 3, Esaki diodes 11-14 are each biased by a voltage + E across resistor r for bistable operation. The diodes are connected to the strip conductor 19 via the resistor R , which has a high value in relation to the characteristic impedance. The connection can also be made via the series connection of a capacitor and a resistor, instead of via the resistor R, if the direct current connection would be disruptive. The connection can also be made via a three-pole network of a known type. The driver 24 can deliver pulses of both polarities and thus effect the setting and resetting of the Esaki diode with respect to its two stable states. The outputs of the Esaki diodes can, for. B. emit an output voltage via an OR circuit of a known type.
Der Bandleiter 19 besteht aus einem streifenförmigen Leiter 21, dem Dielektrikum 22 und einer (leitenden) Grundplatte 23. Ein dem einen Ende des Bandleiters zugeführter Impuls pflanzt sich entlang dem Leiter fort, und die Fortpflanzungsgeschwindigkeit wird durch die Eigenschaften des Dielektrikums bestimmt, welches den streifenförmigen Leiter 21 und die Grundplatte trennt. Mit abnehmender Fortpflanzungsgeschwindigkeit wächst die Schwächung des Signals, deren Ursache im Leiter, im Dielektrikum und in Strahlungsverlusten liegt.The strip conductor 19 consists of a strip-shaped conductor 21, the dielectric 22 and a (conductive) Base plate 23. A pulse applied to one end of the stripline is propagated along it the conductor, and the speed of propagation is determined by the properties of the dielectric determines which separates the strip-shaped conductor 21 and the base plate. With decreasing speed of reproduction the weakening of the signal increases, the cause of which lies in the conductor, in the dielectric and in radiation losses.
Nachfolgend sollen die Beziehungen zwischen den Leitungskonstanten, der Impulsbreite, dem Impulsabstand und dem Zwischenraum zwischen den an die Leitung angeschlossenen Elementen behandelt werden. Der Einfachheit halber werden rechteckige Impulse vorausgesetzt.The following are the relationships between the line constants, the pulse width and the pulse spacing and the space between the elements connected to the line. For the sake of simplicity, rectangular pulses are assumed.
Wenn sich ein Impuls der Breite w längs der Übertragungsleitung mit der Geschwindigkeit ν fortpflanzt, ist seine Energie auf einem Stück der Länge d derIf a pulse of width w propagates along the transmission line at speed ν, its energy over a piece of length d is the
Übertragungsleitung konzentriert. Es gilt die folgende Vorderflanke des zweiten Impulses den GeneratorTransmission line concentrated. The following leading edge of the second pulse applies to the generator
Beziehung: zur ZeitRelationship: at the moment
d = ν · w. -,fr d = ν w. -, fr
Bei koaxialen Übertragungsleitungen ist 5 1V c For coaxial transmission lines, 5 is 1 V c
ν = ν =
l/a"'l / a "'
rf =rf =
ausgedrückt werden. Die größte Überlappung dQ zweier Impulse ist gleich der Breite dx des kürzeren der beiden Impulse. Daraus läßt sich der kleinste Abstand s zwischen zwei an die Übertragungsleitung angeschlossenen Elementen bestimmen. Er istbe expressed. The largest overlap d Q of two pulses is equal to the width d x of the shorter of the two pulses. The smallest distance s between two elements connected to the transmission line can be determined from this. He is
Wenn in diese Gleichung die Werte für die Übertragungsleitung eingesetzt werden, so bekommt sie die FormelIf the values for the transmission line are plugged into this equation, it gets the formula
s >s>
-W1,-W 1 ,
wo W1 die Impulsbreite des kürzeren Impulses in Sekunden darstellt.where W 1 represents the pulse width of the shorter pulse in seconds.
Um eine große Zahl von Elementen an eine gegebene Länge der Übertragungsleitung anschließen zu können, ist also ein Material sehr hoher Dielektrizitätskonstante erwünscht. Für die Impulsbreite des kürzeren Impulses gilt die BedingungTo connect a large number of elements to a given length of transmission line To be able to do so, a material with a very high dielectric constant is desirable. For the pulse width of the shorter impulse the condition applies
S>di,S> d i ,
der breitere Impuls kann die maximale Breite vonthe wider pulse can be the maximum width of
2s][s2s] [s
c
haben. c
to have.
Damit die Vorderflanke des zweiten Impulses das Element X ebenfalls zur Zeit T erreicht, muß dieSo that the leading edge of the second pulse also reaches element X at time T , the
4545
Bei einem gegebenen Abstand s zwischen den angeschlossenen Elementen wird die kleinste Impulsbreite durch die kleinste zulässige Überlappungszeit bestimmt, die für die Steuerung des angeschlossenen Elementes nötig ist.For a given distance s between the connected elements, the smallest pulse width is determined by the smallest permissible overlap time that is necessary for controlling the connected element.
Die Auswahl eines bestimmten Elementes auf der Leitung wird von dem zeitlichen Abstand der Vorderflanken der beiden Impulse am gespeisten Ende des Leiters bestimmt. Es werde das Element X betrachtet, das α Einheiten Abstand vom treiberseitigen Ende der Leitung und b Einheiten Abstand vom anderen Ende der Leitung hat. Die Vorderflanke des ersten Impulses werde zur Zeit t—O ausgesandt und erreicht das Element X nach der Reflexion Γ Sekunden später. Es gilt die folgende Beziehung:The selection of a certain element on the line is determined by the time interval between the leading edges of the two pulses at the fed end of the conductor. Consider element X , which is α units from the driver-side end of the line and b units from the other end of the line. The leading edge of the first pulse is sent out at time t — O and reaches element X after reflection Γ seconds later. The following relationship applies:
verlassen; nach Einsetzen der Gleichung für T ergibt sichleaving; after inserting the equation for T we get
wobei c die Lichtgeschwindigkeit und ε die relative Dielektrizitätskonstante ist. Die Strecket, die der Impuls in jedem Zeitpunkt einnimmt, kann also durch die Gleichungwhere c is the speed of light and ε is the relative dielectric constant. The stretch that the impulse takes at any point in time can therefore be given by the equation
Mit anderen Worten, der zeitliche Abstand zwischen zwei Vorderflanken von Impulsen muß so groß sein wie die Zeit, die ein Impuls zum Zurücklegen der doppelten Entfernung des auszuwählenden Elementes von dem Ende der Leitung benötigt. Durch diese Beziehung wird also die Auswahl des Leitungsstücks vorgenommen, an dem sich die Impulse überlappen. Diese Betrachtungen beziehen sich sowohl auf Spannungen bei offenem Leitungsende als auch auf Ströme bei kurzgeschlossenem Leitungsende.In other words, the time interval between two leading edges of pulses must be so great be like the time it takes to travel twice the distance of the element to be selected needed from the end of the line. This relationship is used to select the line section at which the pulses overlap. These considerations relate to both voltages at the open end of the line and for currents with a short-circuited line end.
Es ist einleuchtend, daß der Abstand zwischen dem Treiber und dem ersten Element keine besonderen Überlegungen erfordert. Der Abstand zwischen dem letzten Element und dem reflektierenden Leitungsende jedoch muß größer sein als die Hälfte der Strecke, die der breitere dedr beiden Auswahlimpulse Strecke, die der breitere der beiden Auswahlimpulse selbst überlappen und fehlerhafte Steuerung hervorrufen könnte.It is evident that the distance between the driver and the first element is not particular Requires consideration. The distance between the last element and the reflective end of the line however, it must be greater than half the distance that the wider of the two selection pulses Distance which the wider of the two selection pulses themselves overlap and cause faulty control could.
Der Zeitabstand zwischen zwei Auswahloperationen hängt von der Zeit ab, die der zweite Impuls zum zweimaligen Durchlaufen der Leitung und zur Reflexion am gespeisten Ende benötigt. Die Auswahl des ersten Elementes erfordert die längste Zeit.The time interval between two selection operations depends on the time that the second pulse takes required to run through the line twice and for reflection at the fed end. The selection the first element takes the longest time.
Aus dem folgenden Beispiel soll ein Anhaltspunkt über die erforderlichen Größenordnungen hervorgehen. Es werde ein 4-Bit-Register mit Esakidioden betrachtet. Als Dielektrikum für den Bandleiter diene Glas (ε = 9), und der Steuerimpuls habe eine Dauer von 10~9 Sekunden.The following example is intended to provide an indication of the required orders of magnitude. Consider a 4-bit register with Esaki diodes. Glass (ε = 9) serves as the dielectric for the strip conductor, and the control pulse has a duration of 10 ~ 9 seconds.
Die Überlappungszeit beträgt also 10~9 Sekunden. Unter der Annahme, daß die Impulsbreite w mit einer Toleranz ±10% eingehalten werden kann, beträgt die maximale Impulsbreite des kürzeren Impulses 1,2 -10~9 Sekunden. Die kleinste Entfernung zwischen zwei Elementen ist deshalbSo the overlap time is 10 ~ 9 seconds. Assuming that the pulse width w can be maintained with a tolerance of ± 10%, the maximum pulse width of the shorter pulse is 1.2 -10 ~ 9 seconds. The smallest distance between two elements is therefore
S >S>
3 · 1010 3 · 10 10
1,2-10-9 = 12 cm.1,2-10- 9 = 12 cm.
Es wird demnach von einem Abstand von 12,8 cm zwischen zwei Elementen, einem ebenso großen Abstand zwischen Treiber und erstem Element und einem Abstand von 6,4 cm zwischen dem letzten Element und dem Ende der Leitung ausgegangen. Die gesamte Leitungslänge beträgt dannThere will therefore be a distance of 12.8 cm between two elements, an equally large distance between the driver and the first element and a distance of 6.4 cm between the last element and ran out of line. The total line length is then
I = 4,5s = 4,5-1238 58 cm. I = 4.5s = 4.5-12 3 8 58 cm.
Um das vierte Element auszuwählen, müssen die Vorderflanken der beiden Impulse einen ZeitabstandTo select the fourth element, the leading edges of the two pulses must be spaced apart
vonfrom
haben.to have.
= 2-6,4= 2-6.4
VLVL
3 · IO10 3 IO 10
= 1,3 · 10-9 Sekunden= 1.3 x 10- 9 seconds
Bei einer Impulsbreite von W2= 1,5 · 10~9Sekunden für den zweiten Impuls beträgt die Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Auswahloperationen die Summe der Zeiten für das zweimalige Durchlaufen der gesamten Leitungslänge, dem zeitlichen Abstand der zwei zusammengehörigen Auswahlimpulse und die Zeitdauer des zweiten Impulses. Mit den Weiten des besprochenen Beispiels ergibt sichWith a pulse width of W 2 = 1.5 · 10 ~ 9 seconds for the second pulse, the time between two successive selection operations is the sum of the times for running through the entire line length twice, the time interval between the two associated selection pulses and the duration of the second Impulse. With the expansions of the example discussed, it results
= 2-58= 2-58
3-1O10 3-1O 10
h 1,3-10-»+ 1,5-10-9 h 1.3-10 - »+ 1.5-10- 9
= (11,6 + 1,3 + 1,5)· 10-»= 14,4· 10-β Sekunden.= (11.6 + 1.3 + 1.5) x 10- »= 14.4 x 10- β seconds.
Bei einer gesamten Leitungslänge von 58 cm, einer Impulslänge von 1 bzw. 1,5 ■ 10~9 Sekunden können also zwei aufeinanderfolgende Auswahloperationen ao (durch je zwei Impulse verursacht) nach einem zeitlichen Mindestabstand von 14,4 · 10~9 Sekunden stattfinden.With a total line length of 58 cm, a pulse length of 1 or 1.5 ■ 10 ~ 9 seconds, two successive selection operations ao (caused by two pulses each) can take place after a minimum time interval of 14.4 · 10 ~ 9 seconds.
Aus der schematischen Darstellung der F i g. 1 geht hervor, daß bei der Verwendung breiterer Im- as pulse, als sie für die Steuerung eines Elementes mindestens erforderlich sind, der hinlaufende und der reflektierende Impuls nicht genau an der Stelle zu koinzidieren brauchen, wo das Element angeschlossen ist; es genügt, wenn sich Teile der Impulse an dieser Stelle überlappen.From the schematic representation of FIG. 1 shows that when using wider Imas pulse, as they are at least necessary for the control of an element, the outgoing and the reflective impulse need not coincide exactly where the element is connected is; it is sufficient if parts of the impulses overlap at this point.
F i g. 5 zeigt eine relativ einfache Form einer zweidimensionalen Matrix 31, die nach dem Erfindungsgedanken aufgebaut ist. Sie enthält eine Gruppe gleicher Bandleiter mit entsprechend der F i g. 1 angeschlossenen Dioden. Die sechszehn Esakidioden sind in vier Spaltend, B, C und D und vier Zeilen 1, 2, 3 und 4 angeordnet. Jede Diode wird durch ihre Koordinate bestimmt; die Diode 25 z. B. liegt am Schnittpunkt der Zeile 2 und der Spalte B. Zur Auswahl der Diode IB wird der Treiber 246 zur Aussendung eines entsprechend den früheren Überlegungen bemessenen Impulses veranlaßt, der sich auf der Leitung 196 fortbewegt. Durch Auswahl der einzelnen Treiber und Steuerung des Impulsabstandes eines Paares ist jedes Element der Matrix wählbar. Die Treiber sind zur Abgabe von Impulsen beider Polaritäten in der Lage, können also Lese- und Schreiboperationen, d. h. Einstellung der bistabilen Elemente nach beiden Richtungen vornehmen.F i g. 5 shows a relatively simple form of a two-dimensional matrix 31 which is constructed in accordance with the concept of the invention. It contains a group of identical strip conductors with corresponding to FIG. 1 connected diodes. The sixteen Esaki diodes are arranged in four columns, B, C and D and four rows 1, 2, 3 and 4. Each diode is determined by its coordinate; the diode 25 z. B. is at the intersection of line 2 and column B. To select the diode IB , the driver 246 is caused to emit a pulse measured according to the earlier considerations, which continues on the line 196. Each element of the matrix can be selected by selecting the individual drivers and controlling the pulse spacing of a pair. The drivers are able to emit pulses of both polarities, so they can read and write operations, ie adjust the bistable elements in both directions.
Praktisch wird die Größe der Matrix und die Zahl der Elemente durch die Leitungsverluste und durch die gewünschte Operationsgeschwindigkeit begrenzt. Mit wachsender Leitungslänge wächst natürlich die Zeit für Hin- und Rücklauf der Impulse. Da in dem Zeitbedarf für einen Auswahlzyklus auch die Zeit enthalten ist, die der mit dem Treiber verbundene Widerstand zur Absorption der reflektierten Impulse benötigt, ist eine gewisse Zeitersparnis möglich, wenn der Treiber an einen Punkt innerhalb der Übertragungsleirung, z. B. in der Mitte derselben angeordnet wird und wenn die Leitung dann an beiden Enden entweder kurzgeschlossen oder offengelassen wird. Mit der beschriebenen Betriebsweise können dann ein oder zwei Elemente auf der gleichen Leitung ausgewählt werden. Zum Beispiel können zwei Elemente gewählt werden, wenn die Elemente beidseits des Treibers auf der Leitung im gleichen Abstand angeordnet sind, oder es können einzelne Elemente ausgewählt werden, wenn diese beidseits mit verschiedenen Abständen vom Treiber angeordnet sind.In practice, the size of the matrix and the number of elements are determined by the conduction losses and by the desired operating speed is limited. Of course, the longer the cable length increases Time for the outward and return travel of the impulses. Since the time required for a selection cycle also includes the time it contains the resistance connected to the driver for absorbing the reflected pulses required, a certain amount of time can be saved if the driver is at a point within the transmission line, z. B. is arranged in the middle of the same and if the line then at both ends either shorted or left open. With the described mode of operation can then one or two items on the same line can be selected. For example, two items can be selected if the elements on both sides of the driver are arranged at the same distance on the line or individual elements can be selected if they are different on both sides Distances from the driver.
In F i g. 6 ist ein Speicher gezeigt, der Worte aufnehmen kann und mit üblichen Magnetkernen als Speicherelementen bestückt ist. In den einzelnen Ebenen 42 des Speichers werden nur die Kerne 41 der Ebene, die gleichzeitig angesteuert werden sollen, von einer gemeinsamen Treiberleitung 43 durchsetzt. Wegen der relativ langen erforderlichen Dauer des Steuersignals für die Ferritkerne müßte die Überlappung der Impulse einen beträchtlichen Teil der Leitung 43 — wenn nicht deren ganze Länge — ausmachen. Erfindungsgemäß sind die Kerngruppen, welche Zifferngruppen darstellen, voneinander elektrisch durch Verzögerungsleitungen 44 zwischen den Ebenen getrennt, wie aus Fig. 6 ersichtlich ist. Die Verzögerungsleitung 44 am Ende der Treiberleitung ist entsprechend der bisherigen Beschreibung so abgeschlossen, daß die Impulsenergie reflektiert wird. Bei F i g. 6 ist diese letztere Verzögerungsleitung 44 kurzgeschlossen, um am gewünschten Ort eine Vergrößerung des Stromes hervorzurufen. Die Zahl der Ebenen und die Zahl der Kerne pro Ebene sind praktisch begrenzt durch die Verluste in den Leitungen und durch die geforderte Operationsgeschwindigkeit, ebenso wie es bei F i g. 5 erwähnt wurde.In Fig. 6 shows a memory that can hold words and with conventional magnetic cores as Storage elements is equipped. Only the cores 41 of the level that are to be controlled simultaneously, traversed by a common driver line 43. Because of the relatively long required duration of the control signal for the ferrite cores, the overlap would have to be of the impulses a considerable part of the line 43 - if not its entire length - turn off. According to the invention, the core groups, which represent groups of digits, are electrical from one another separated by delay lines 44 between the levels, as can be seen from FIG. the Delay line 44 at the end of the driver line is as described above completed that the pulse energy is reflected. At F i g. 6 is this latter delay line 44 short-circuited to cause an increase in the current at the desired location. The number of Levels and the number of cores per level are practically limited by the losses in the lines and by the required speed of operation, as is the case with FIG. 5 was mentioned.
Claims (8)
»österreichische Zeitschrift für Telegrafen- TeIefön-, Funk- und Fernsehtechnik« (ÖTF), Jg. 9,1955, H. 7/8, S. 91 bis 102;German Auslegeschrift No. 1036319;
"Austrian magazine for telegraph, telephone, radio and television technology" (ÖTF), vol. 9, 1955, issue 7/8, pp. 91 to 102;
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Family Applications (1)
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