DE1273583B - Magnetkernspeichermatrix - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

GlIc

Deutsche Kl.: 21 al-37/60

Nummer: Aktenzeichen:
Anmeldetag'
Auslegetag:

P 12 73 583.0-53 (S 67452)

7. März 1960

25. Juli 1968

Es ist bekannt, Speicher aus einer Vielzahl einzelner Magnetkerne mit möglichst angenähert rechteckiger Hystereseschleife in Matrixart aufzubauen. Die einzelnen Speicherglieder werden über je eine Spalten- und eine Zeilenleitung der Matrix angesteuert, wobei die Leitungen durch die ringförmigen Kerne so geführt sind, daß sich die Leitungen in dem Kern kreuzen. Über jede Leitung wird, um einen Kern anzusteuern, ein Strom geführt, der für sich nicht ausreicht, den Kern von einer Remanenzlage in die andere zu bringen, der aber gegebenenfalls zusammen mit dem Strom über die andere Leitung den Kern sicher ummagnetisiert. Das Einspeichern einer binären »0« geschieht nunmehr dadurch, daß der Kern in seiner Remanenzlage gehalten wird, d. h., es wird maximal über eine der Leitungen ein Stromimpuls geschickt. Eine binäre »1« hingegen wird dadurch eingespeichert, daß der Kern ummagnetisiert wird, so daß beim Abfragen des Kernes durch den bei der Rückmagnetisierung auftretenden Stromimpuls wiederum das Vorhandensein der »1« angezeigt wird. Für diesen Fall werden also über beide Leitungen je ein Stromimpuls geleitet, die dann die gewünschte Ummagnetisierung hervorrufen. Für die Abfrage des Speicherzustandes eines Kernes muß dann über jede Leitung ein Impuls umgekehrter Polarität gegeben werden, damit der Kern, sofern er für die Einspeicherung einer »1« ummagnetisiert wurde, wieder in den Ausgangszustand zurückgeführt werden kann. War in den entsprechenden Kernen hingegen eine »0« eingespeichert, dann wird durch die Ansteuerung mit Impulsen entgegengesetzter Polarität außer einem geringfügigem Störimpuls in der Ausgangsleitung kein Impuls induziert.

Aus diesen Überlegungen ergibt sich schon, daß für das Einspeichern einer Information (Schreiben) und für das Ausspeichern derselben Information (Lesen) Impulse unterschiedlicher Polarität über ein und dieselbe Leitung bereitgestellt werden müssen. Für den Betrieb bekannter Magnetkernmatrixanordnungen werden deshalb Impulsgeneratoren benötigt, die bipolare Impulse abgeben. Abgesehen davon, daß derartige Impulsgeneratoren, insbesondere wenn sie positive und negative Impulse genau gleicher Größe abgeben sollen, verhältnismäßig aufwendig sind, stört die Zuführung bipolarer Impulse beim Schalten an den Eingängen der einzelnen Matrixleitungen, da als Schalter im allgemeinen Transistoren, also Halbleiter, verwendet werden. Zwar ist bereits eine Schaltungsanordnung bekannt, bei der Transistoren zum Schalten bipolarer Impulse benutzt werden. Auf Grund der sehr verschiedenen Steuerbedingungen bei Magnetkernspeichermatrix

Anmelder:

Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, 8000 München 2, Wittelsbacherplatz 2

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Edgar Heimbach, 8000 München

den beiden Polaritäten der Impulse ist es aber praktisch unmöglich, annähernd gleiche Anstiegs- und Abfallzeiten der bipolaren Impulse zu erzielen. Darüber hinaus müssen für den Betrieb eines derartigen

ao bipolaren Schalttransistors je nach der Stromrichtung unterschiedliche Steuerpotentiale vorgesehen werden. Zur Vermeidung dieser Nachteile ist es bereits bekanntgeworden, für das Schreiben und Lesen getrennte Ansteuerleitungen mit den Kernen zu verketten. Dies vermindert an sich die Schwierigkeiten hinsichtlich der Belastung der Schalter, doch wird hierdurch der Aufwand, der bei der Herstellung der einzelnen Matrizen getrieben werden muß, erhöht. Außerdem lassen sich bei derartigen Anordnungen extrem kleine Ringkerne, die auch hinsichtlich der Leistungsaufnahme besonders günstig sind, nicht mehr verwenden, da in jeder Dimension der Matrix insgesamt mindestens zwei Drähte, nämlich ein Draht für die Ansteuerung zum Schreiben und einer für die Ansteuerung zum Lesen vorgesehen werden muß. Außerdem ist ja mit jedem Kern noch ein Abfragedraht und gegebenenfalls eine Sperrwicklung bei mehrdimensionalen Speichern zu verketten.

Ferner ist auch eine Schaltungsanordnung bekannt, bei der die einzelnen Matrixleitungen mittelbar über Übertrager mit einer unterteilten Primärwicklung und einer Sekundärwicklung angesteuert werden. Zwar ist es damit möglich, in jeder Zeile bzw. Spalte der eigentlichen Speichermatrix nur einen Ansteuerdraht vorzusehen und unipolare Schalter zu verwenden, doch stellt diese Schaltungsanordnung im Prinzip nur eine Abwandlung der vorgenannten dar, was dann zu erkennen ist, wenn die unterteilten Primärwicklungen als die Verbraucher betrachtet werden. Darüber hinaus bringt die Art der Schaltungsanordnung, die bei Einführung derartiger Übertrager erforderlich ist, gewisse Schwierigkeiten mit sich. Abgesehen davon,

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nur eine Leitung der an der anderen Seite zusammengefaßten Gruppen vorhanden ist. Hierdurch wird eine Ansteuerung einer Leitung eindeutig.

Soll die in dem Kern K 22 gespeicherte Information gelesen werden, dann werden die Transistoren T 9 und T 4 für die X-Leitungen und die Transistoren TIl und T 5 durchgeschaltet, und die Impulsquellen Xι und Yι geben den Ansteuerimpuls, der

daß jeweils eine Hälfte der Primärwicklung leer läuft, T 4 zugeordnet. In der Zeichnung sind außerdem vier was leicht zu einem unerwünschten Einschwingver- Impulsquellen X_s, Y_s, X_L, Y_L vorgesehen, über die halten des Übertragers führen kann, wird durch die je nach dem Betrieb (S — Schreiben und L = Lesen) galvanische Verbindung der beiden Wicklungshälften zu den gewünschten Zeitpunkten ein Impuls an die der in der leer laufenden Wicklung induzierte Impuls 5 über die Transistoren vorbereiteten Matrixleitungen auf die am gesperrten Schalter anliegende Spannung abgegeben wird. Soll beispielsweise der Kern K22 aufgestockt. Das hat zur Folge, daß die Schalter eine in Schreibrichtung angesteuert werden, dann wird wesentlich höhere Spannungsfestigkeit aufweisen zunächst über den Transistor Γ 2 und den Transistor müssen, als der verwendeten Betriebsspannung ent- Γ 7 die entsprechende X-Leitung vorbereitet und von spricht. Insbesondere bei Verwendung von Transi- io dem Impulsgenerator X_s ein entsprechender Impuls stören als Schalter erhöht das die Kosten und ver- abgegeben. Die Ansteuerung über die Y-Leitung ermindert unter Umständen die Betriebssicherheit. folgt über die Transistoren Γ16 und T14. Durch Die Erfindung bezieht sich auf eine Magnetkern- jeden Transistor werden jeweils zwei Leitungen vorspeichermatrix, bei der diese Nachteile vermieden bereitet, wobei die Transistoren am Anfang und am werden. Auch bei der Matrix nach der Erfindung 15 Ende jeder Leitung die Leitungen so gruppenweise werden die einzelnen Zeilen und Spalten impuls- (paarweise) zusammenfassen, daß in jeder Gruppe mäßig sowohl für das Einspeichern (Schreiben) als
auch für das Ausspeichern (Lesen) nach einem Koinzidenzstromprinzip angesteuert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen 20
Speicher zu schaffen, der über ein und denselben Ansteuerdraht in einer Dimension der Matrix unter Verwendung unipolarer Auswahlschalter mit unipolaren
Impulsen angesteuert werden kann. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß ein ausgewählter »5 somit in der gewünschten Richtung fließt, ab. Ansteuerdraht beim Schreiben jeweils an dem einen Der Synchronismus zwischen den einzelnen Im-

Ende über einen unipolaren Schalter mit dem Be- pulsgeneratoren wird von dem Taktglied T erzwunzugspotential und an dem anderen Ende über einen gen. An sich könnten die Impulse unmittelbar von weiteren unipolaren Schalter mit einem festen Poten- diesem Taktglied abgegeben werden, doch müßte tial oder mit einer unipolaren Impulsquelle und beim 30 hierzu eine Leistung aufgebracht werden, die von Lesen an dem anderen Ende über einen unipolaren üblichen Transistoren im Regelfall nicht mehr abgeleitet werden kann. Aus diesem Grunde sind die einzelnen Impulsgeneratoren aufgetrennt.

Die Transistoren Tl bis T16, die die Ansteuerung 35 jeder einzelnen Matrixleitung in die eine oder andere Richtung ermöglichen, werden in an sich bekannter Weise über das Adressenregister gesteuert. Die Verbindung zwischen dem Adressenregister AR und den Basisanschlüssen der einzelnen Transistoren ist aus

pulsen beaufschlagt, wobei immer das entgegen- 40 Übersichtlichkeitsgründen nicht für alle Transistoren gesetzte Ende vorzugsweise über Masse an die andere eingezeichnet.

Klemme der Impulsquelle angeschlossen wird. I_n der F i g. 1 sind lediglich die Schaltelemente

Das Prinzip der Arbeitsweise einer Magnetkern- wiedergegeben, die für das prinzipielle Verständnis speichermatrix nach der Erfindung wird an Hand des der Erfindung von Bedeutung sind. Bei der praktiin der F i g. 1 der Zeichnung dargestellten Ausfüh- 45 sehen Ausführung einer derartigen Matrixanordnung rungsbeispieles im folgenden erläutert. werden verschiedene zusätzliche Maßnahmen getrof-

Die Matrix M ist mit vier Zeilenleitungen Zl bis fen, die aber für die Eigenheit der Ansteuerung einer Z 4 und vier Spaltenleitungen Sp 1 bis Sp 4 ausge- Matrix mit unipolaren Impulsen für das Schreiben rüstet. Bei praktischen Ausführungsformen hat selbst- und das Lesen nicht von Bedeutung sind. Im besonverständlich eine Speichermatrix eine sehr viel grö- 50 deren ist es dann denkbar, die Ausführungsform nach ßere Anzahl von Leitungen, z. B. 20 · 50. Jede ein- F i g. 1 so abzuwandern bzw. zu ergänzen, daß die zelne Leitung soll so mit den Magnetkernen verkettet einzelnen Transistoren, die bei der weiteren Ausfühsein, daß zum Einspeichern einer Information in rungsform als passive Schalter vorgesehen sind, als positiver X-Richtung, also von links nach rechts, und aktive Schalter zu verwenden, derart, daß sie unin positiver Y-Richtung, also von unten nach oben, 55 mittelbar eine Spannungsquelle einseitig an die Leiein negativer Impuls fließen soll. Zum Lesen der tungen anschließen, die dann den Stromfluß über die eingespeicherten Information müssen dementspre- Leitung entsprechend hervorruft. In diesem Fall müschend ebenfalls negative Impulse in jeweils negativer sen aber Leistungstransistoren vorgesehen werden, Richtung, also für die X-Leitung von rechts nach die die für eine Speichermatrix notwendigen, verlinks und für die F-Leitung von oben nach unten 60 hältnismäßig großen Ströme zu schalten in der Lage fließen. Um diesen gegensinnigen Betrieb auf den sind.

einzelnen Ansteuerdrähten zu ermöglichen, ist jede Aus konstruktiven Gründen erweist es sich in

Leitung beidseitig mit zwei entgegengerichteten vielen Fällen vorteilhaft, die einzelnen Ansteuer-Dioden ausgerüstet, wobei diese Dioden immer paar- leitungen indirekt über einen zwischengeschalteten weise zusammengefaßt sind und einem Transistor- 65 Übertrager anzusteuern. In diesem Fall werden von schalter zugeordnet werden. So sind beispielsweise den unipolaren Impulsen die Primärwicklungen der die Dioden Dl und D 5 dem Transistorschalter Tl Übertrager angesteuert, und zwar in die eine oder und die Dioden D 2 und D 4 dem Transistorschalter andere Richtung, und die Sekundärwicklungen spei-

Schalter mit dem Bezugspotential und an dem einen
Ende über einen weiteren unipolaren Schalter mit
einem festen Potential oder mit einer unipolaren
Impulsquelle verbunden ist.

Bei der Magnetkernspeichermatrix nach der Erfindung werden die Ansteuerleitungen wahlweise, je
nachdem, ob geschrieben oder gelesen werden soll,
von der einen oder anderen Seite mit unipolaren Im-

sen dann die entsprechend zugeordneten Ansteuerleitungen einer Speichermatrix.

Unabhängig davon, ob Übertrager vorgesehen sind oder ob die Ansteuerleitungen unmittelbar angesteuert werden, hat es sich darüber hinaus als vorteilhaft erwiesen, die gesamten Leitungen auf einem Ruhepotential zu halten, das gleich dem Potential der Ansteuerimpulse ist. Dies ist gerade für eine Matrixanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung von Bedeutung, da die Vielzahl der notwendigen Dioden eine kapazitive Kopplung auf sämtliche Ansteuerleitungen ermöglicht, die dazu führt, daß mit jedem Ansteuerimpuls die gesamten Matrixleitungen gleichspannungsmäßig vorübergehend angehoben werden müssen. Werden hingegen über hochohmige Widerstände die Leitungen alle auf einem Potential gehalten, das dem Potential der Impulse entspricht, dann entfällt diese Potentialverschiebung, die einmal die Ansteuerimpulse belastet und zum anderen Störimpulse in der Ausgangsleitung (Lesedraht) zur Folge hat.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 kann eine gleichstrommäßige Anhebung der Leitungen dadurch erfolgen, daß, wie für die Leitung Zl eingezeichnet, über einen hochohmigen Widerstand diese Leitung an ein entsprechend negatives Potential gelegt wird. Soll diese Leitung dann angesteuert werden, dann wird sie über den Transistor T 7 an Masse gelegt, und der Leitung teilt sich somit das Massepotential mit. Da der Transistor Γ 7 vor Einsatz der Ansteuerimpulse leitend gesteuert wird (es handelt sich um einen passiven Schalter), fließt bis zum Eintreten des Ansteuerimpulses ein geringfügiger Reststrom. Dieser Reststrom stört jedoch die Organisation der Matrix nicht und wird vollständig unwirksam gemacht, wenn den Ansteuerleitungen, wie oben erwähnt, ein Übertrager vorgeschaltet wird.

In der Fig. 2 ist eine Schaltungsausführung wiedergegeben, bei der die Matrixleitungen, und zwar sowohl die X- als auch die Y-Leitungen, über Übertrager angesteuert werden. Die Übertrager Ül bis Ü4 sind für die Ansteuerung der X-Leitungen und die vier Übertrager Ü5 bis Ü8 für die Ansteuerung der y-Leitungen vorgesehen. Jede Primärwicklung eines Übertragers soll sowohl in der einen als auch in der anderen Richtung von einem negativen Impuls durchflossen werden, wenn über die zugehörigen Ansteuerleitungen der Speichermatrix ein Impuls entsprechender Größe für das Schreiben oder für das Lesen fließen soll.

Die Ansteuerung erfolgt abhängig von den vier Impulsquellen X_s, Y_s, X_L, Y_L in gleicher Weise wie nach Fig. 1. Außerdem sind in der Schaltung die Transistoren Tl bis T16 wie nach Fig. 1 vorgesehen, die die von den einzelnen Impulsquellen abgegebenen Impulse den zugehörigen Übertragern über die Dioden D1 bis D 32 wie nach F i g. 1 zuführen. Die Transistoren sind hierbei aus Ansteuerungsgründen so zusammengefaßt, daß abhängig davon, ob eine Information eingeschrieben oder gelesen werden soll, jeweils einer von zwei Transistoren so vorbereitet wird, daß das Adressenregister AR jeweils den Kern bestimmt, ohne daß darauf geachtet werden muß, ob an diesem Kern ein Schreibvorgang oder ein Lesevorgang durchgeführt werden muß.

Diese Umschaltung wird von dem Schalter L bzw. S übernommen. Das Adressenregister selbst ist in der Figur rechts davon dargestellt, wobei die einander zugeordneten Ausgänge des Registers und der entsprechenden Transistorschalter mit den entsprechenden Bezugszeichen versehen sind.

Die Erzeugung der Impulse geschieht bei der dargestellten Anordnung dadurch, daß von der Stromquelle ständig ein Strom entnommen wird, der dem Impulsstrom für einen Ansteuervorgang entspricht. Dieser Strom wird zunächst über die Transistoren Ta und Tb abgeleitet. Soll nun ein entsprechender Übertrager angesteuert werden, dann wird der Weg über die zugehörigen Transistoren (vgl. F i g. 1) geöffnet. Da dieser Weg eine Induktivität enthält, fließt der von der Spannungsquelle kommende Strom zunächst noch über die Transistoren Ta und Tb, die mit Hilfe der Dioden D α und D b gleichmäßig belastet werden. Sobald der Impuls einsetzen soll, werden die Transistoren Ta und Tb gleichzeitig gesperrt, so daß nunmehr der Strom über die Sekundärwicklung des durchgeschalteten Übertragers fließen muß. Der Strom wird in voller Höhe weiterfließen, da durch Vorschalten der Drossel Dr eine entsprechende Stromkonstanz erzwungen wird. Der Strom setzt also in der Primärwicklung des entsprechenden Übertragers mit sehr steiler Impulsflanke ein. Die Impulsabschaltung übernehmen die Transistoren innerhalb der X- bzw. Y-Matrix, da die durch die Primärwicklung des Übertragers darzustellende Induktivität einen Stromfluß auch dann noch vorübergehend aufrechterhält, wenn die Transistoren Ta und Tb wieder leitend gemacht werden.

Die Speichermatrix nach dem Ausführungsbeispiel wird also mit teils aktiven, teils passiven Schaltern angesteuert, wobei in jedem Fall lediglich der Strom ausgeschaltet wird.

Die Erfindung wurde an Hand zweier Ausführungsbeispiele erläutert. Wie schon diese Ausführungsbeispiele zeigen, kann die Erfindung in verschiedenster Weise realisiert werden. Im Rahmen der Erfindung ist es dann auch ohne weiteres möglich, die einzelnen Ausführungsformen miteinander zu kombinieren.

Ein besonderer Anwendungsfall ergibt sich beim Aufbau einer räumlichen Matrix, bei der eine dritte Wicklung (Inhibit-Wicklung) entsprechend angesteuert werden kann.

Die Ausführung der einzelnen Schaltglieder, die in den Ausführungsbeispielen lediglich in Blockdarstellung wiedergegeben sind, liegt im Rahmen fachmännischen Könnens und kann in verschiedener Weise erfolgen.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Magnetkernspeichermatrix, bei der die einzelnen Zeilen und Spalten jeweils über einen Ansteuerdraht impulsmäßig sowohl für das Einspeichern (Schreiben) als auch für das Ausspeichern (Lesen) nach einem Koinzidenzbetrieb über unipolare Schalter angesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein ausgewählter Ansteuerdraht beim Schreiben jeweils an dem einen Ende über einen unipolaren Schalter mit dem Bezugspotential und an dem anderen Ende über einen weiteren unipolaren Schalter mit einem festen Potential oder mit einer unipolaren Impulsquelle und beim Lesen an dem anderen Ende über einen unipolaren Schalter mit dem Bezugspotential und an dem einen Ende über einen weiteren unipolaren Schalter mit einem

festen Potential oder mit einer unipolaren Impulsquelle verbunden ist.

2. Speichermatrix nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerdrähte gruppenweise an beiden Enden über Entkopplungsglieder S zu je einem unipolaren Schalter so zusammengefaßt sind, daß von jeder Gruppe eines Endes nur eine Leitung in der Gruppe des anderen Endes vorhanden ist.

3. Speichermatrix nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Schalter Transistoren vorgesehen sind.

4. Speichermatrix nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoren als passive Schalter betrieben werden.

5. Speichermatrix nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Ansteuerrichtung sowohl für die Zeilen- als auch für die . Spaltenleitungen ein eigener Impulsgenerator vorgesehen iSt.

6. Speichermatrix nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeilen- und Spaltenleitungen indirekt über einen zwischengeschalteten Übertrager angesteuert werden.

7. Speichermatrix nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Speicherleitungen, gegebenenfalls schon die Primärwicklungen der übertrager, auf einem Poten- S.

tial gehalten werden, das zumindest angenähert dem Potential der Ansteuerimpulse entspricht.

8. Speichermatrix nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerleitungen bzw. die Primärwicklungen der Übertrager innerhalb der Entkopplungsrichtleiterfelder an den Enden der Leitungen über Entkopplungswiderstände mit einer Gleichspannungsquelle verbunden sind.

9. Speichermatrix nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerimpulse durch Unterbrechen eines entsprechenden stromführenden Nebenweges erzeugt werden.

10. Speichermatrix nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich der Einsatz der Ansteuerimpulse auf den Ansteuerleitungen durch Unterbrechen der Nebenwege bestimmt wird, während das Ende durch öffnen der in den Ansteuerleitungen zur Auswahl einer bestimmten Leitung angeordneten Schalter erzwungen wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 027 723;
britische Patentschriften Nr. 762 057, 807 700;
französische Patentschrift Nr. 1141398;
italienische Patentschrift Nr. 575 044;
»Die Naturwissenschaften«, 1953, H. 2, S. 49/50;
»Electronics Engineering Issue«, 10.10.1958,
bis 103.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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