DE1280937B - Assoziativer supraleitender Schichtspeicher - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

GlIc

Deutsche KL: 21 al - 37/66

Nummer: 1280 937

Aktenzeichen: P 12 80 937.9-53 (S 103339)

Anmeldetag: 22. April 1966

Auslegetag: 24. Oktober 1968

Die Erfindung bezieht sich auf einen supraleitenden Speicher, der assoziativ organisiert ist. Bei den bisher üblichen Speichern benötigt man feste Positionen oder Adressen für die gespeicherte Information. Das Programm muß dann detaillierte Angaben enthalten, was nacheinander zu tun ist. Also z. B. »Geh zum Speicherplatz Nr. 1342, lies die Information, bringe sie nach... usw.«. Ausgehend von der Erkenntnis, daß das menschliche Gehirn beim Denken und Beantworten von Fragen, deren Antwort irgendwann einmal aufgenommen wurde, auch keine Adressen braucht, um das Ergebnis zu finden, wurde der assoziativ organisierte Speicher entwickelt, der als »intelligenterer« Speicher eine große Zukunft haben dürfte. Man fragt dabei z. B. ein bestimmtes Wort dadurch ab, daß man es eingibt (eventuell zunächst nur einige Buchstaben) und durch Vergleich mit den gespeicherten Daten feststellen läßt, ob und wo es sich im Speicher befindet.

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine besonders vorteilhafte Ausführung eines solchen assoziativen Speichers zu finden, die insbesondere nur aus (rauscharmen, energie- und platzsparenden) supraleitenden Bauelementen auf Dünnschichtbasis besteht.

Gemäß der Erfindung werden deshalb für einen assoziativen supraleitenden Schichtspeicher, bei dem über einer supraleitenden Schicht 1 ein Netz sich senkrecht kreuzender, vorzugsweise supraleitender Stege angebracht ist (die Wortleitungen 2 und Bitleitungen 3) und bei dem, induktiv durch die Schicht 1 von den Schreibleitungen 2, 3 getrennt, Leseeinrichtungen vorgesehen sind, die folgenden Maßnahmen vorgeschlagen:

Längs jeder Wortleitung 2 ist ein supraleitender Steg, die sogenannte Worterkennungsleitung 4, vorgesehen, die stückweise unterhalb der Kreuzungsstellen der Schreibleitungen 2 und 3 in der einen Diagonalenrichtung des Schreibleitungsnetzes verläuft, wobei diesen Diagonalenabschnitten supraleitende Stege 7, die jeweils ein Kryotron enthalten, parallel geschaltet sind. Längs jeder Bitleitung 3 ist ein weiterer supraleitender Steg vorgesehen, die sogenannte Abfrageleitung 5, die unterhalb der Kreuzungsstellen der Schreibieitungen 2 und 3 in der anderen Diagonalenrichtung des Schreibleitungsnetzes verläuft, also senkrecht zum jeweiligen Abschnitt der Worterkennungsleitung 4, und endlich dient die Abfrageleitung 5 gleichzeitig als Steuerleitung für die Kryotrone.

Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung der Wirkungsweise dieser Assoziativer supraleitender Schichtspeicher

Anmelder:

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

Als Erfinder benannt:
Dipl.-Ing. Dr. Karl Goser,
Dipl.-Phys. Dr. Hans-Günther Kadereit,
8000 München

Maßnahmen sowie aus den in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen und deren Erläuterungen hervor.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Einzelzelle, die zugleich einen Ausschnitt aus der Matrixanordnung nach Fig. 2 darstellt. Für die folgenden Erläuterungen möge die positive Stromrichtung (Pfeile) in der Wortleitung 2 von links nach rechts, in der Bitleitung 3 sowie auf der Abfrageleitung 5 von unten nach oben definiert sein.

An der Kreuzungsstelle zweier Schreibleitungen wird in bekannter Weise ein magnetischer Fluß (Feld eines Dauerstroms in der Schicht 1) eingeschrieben, der stets in Richtung des Diagonalenabschnittes der Worterkennungsleitung 4 liegt und durch die beiden unterschiedlichen Einstellmöglichkeiten die binären Einheiten »1« und »0« repräsentiert. Möge der Fluß für eine »1« von rechts unten nach links oben gerichtet sein, was durch negative Pulse auf beiden Schreibleitungen erreicht wird. Der umgekehrt gerichtete, eine »0« darstellende Fluß wird dann durch gleichzeitige positive Impulse auf der Bit- und der Wortleitung eingeschrieben. Wird nun ein positiver Impuls auf die Abfrageleitung gegeben, so erzeugt dieser am Ort des Diagonalenabschnitts der Worterkennungsleitung 4 ein Feld, das dem einer gespeicherten »1« entgegengerichtet ist. Wird nun die Höhe dieses Abfrageimpulses noch so eingerichtet, daß diese beiden Felder der Größe nach übereinstimmen, so herrscht am betrachteten Teil der Worterkennungsleitung das Feld Null, d. h., der Diagonalensteg der Worterkennungsleitung ist supraleitend (»1« abgefragt). Bei negativem Abfragestrom sind die beiden Felder gleichgerichtet und schalten zusammen den Diagonalensteg in den normal leitenden Zustand, wenn durch geeignete Wahl des supraleitenden Materials der Worterkennungsleitung dafür

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gesorgt ist, daß deren kritisches Magnetfeld kleiner ist als dieses Summenfeld. Bleibt also die Worterkennungsleitung 4 bei positiven Impulsen auf der Abfrageleitung 5 supraleitend (Widerstand »Null«), so ist eine »1« in der betreffenden Zelle eingespeichert, bleibt sie bei negativen Abfrageströmen supraleitend, so erhält die betreffende Zelle die Information »0«. Das Kryotron 6 im Verzweigungssteg 7 ist bei Abfragen sowohl von »0« (negativer Abfragestrom) wie von »1« (positiver Abfragestrom) stets gesperrt, so daß wirklich nur der supraleitende Zustand des Diagonalenstücks der Worterkennungsleitung entscheidend ist. Wird nun z. B. ein bestimmtes Wort gesucht, z. B. 1001011, so werden auf die Abfrageleitungen gleichzeitig die Pulse (H 1 I-+) gegeben, und es

bleibt nur die Worterkennungsleitung 4 unterhalb derjenigen Wortleitung 2 völlig supraleitend, längs der das betreffende Wort steht, und »meldet« damit, daß erstens das gesuchte Wort im Speicher vorhanden ist und zweitens den Ort, wo es steht. Die Parallelzweige 7 dienen dazu, daß bei nicht vollständiger Abfragung eines Wortes (z. B. können bei einer Art Vorauswahl zunächst alle »Worte« mit gleicher Kombination der ersten η Ziffern gesucht werden; n<CN = Zahl der Ziffern eines Wortes) Verfälschungen des Ergebnisses, die dadurch eintreten, daß gar nicht betrachtete Zellen, in denen auf Grund von Schwankungen der Zellparameter bereits das Feld der Information allein den Diagonalensteg der Worterkennungsleitung gesperrt hat, vermieden werden. Die Worterkennungsleitung unter den nicht abgefragten Zellen ist durch die entsprechenden Stege 7 mit offenen Kryotronen supraleitend überbrückt.

Bei einem Aufbau der Speichermatrix wie in F i g. 2 ist darauf zu achten, daß wegen der Tatsache, daß längs einer ganzen Abfrageleitung ein z. B. positiver Abfragepuls eine »1« erkennen soll, also ein entgegengesetzt gerichtetes Feld erzeugen soll, die Lage von »0« und »1« in den beiden verschiedenen Einzelzellentypen unterschiedlich sein muß, wobei sich die beiden Einzelzellentypen durch vertauschte Lagen des Diagonalenstegs der Worterkennungsleitung sowie der Abfrageleitung unterscheiden. In Fig. 3 sind für diese beiden Zellentypen (der nach F i g. 1 sei Zl, der umgekehrte Z 2) diejenigen Polaritäten von Wortstrom W und Bitstrom B in Form einer Tabelle angegeben, die in diesen Zellen die Information »1« bzw. »0« einschreiben. Man sieht, daß der Speicher bezüglich des Einschreibens der Information koinzident angesteuert werden muß, was aber nicht weiter stört. Falls man das Einschreiben aber unbedingt wortorganisiert gestalten möchte, so kann man die Speichermatrix gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 aufbauen, bei dem die verschiedenen Zellentypen Zl und Zl längs einer Wortleitung gleich sind und nur von Wortleitung zu Wortleitung wechseln, so daß beim Einschreiben in Zellen längs einer Wortleitung die Polarität des Wortstroms für »0« und »1« die gleiche ist und sich nur die Bitströme zu unterscheiden brauchen.

Die Kryotrone 6 können besonders vorteilhaft dadurch verwirklicht werden, daß Teile der Überbrückungsstege 7 aus einem supraleitenden Material mit so geringem Wert der kritischen Feldstärke hergestellt sind, daß sie durch das Magnetfeld des Abfragestroms auf der Abfrageleitung 5, die über diesen Teilstücken verläuft, in den normal leitenden Zustand geschaltet werden.

Die notwendige Isolierung der Bauelemente gegeneinander wird durch Aufdampfen von isolierenden Zwischenschichten, z. B. SiO₂, erreicht (wie im Fall der bisher vorgeschlagenen supraleitenden Schichtspeicher auch), die in den Figuren stets weggelassen sind.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Assoziativer supraleitender Schichtspeicher, bei dem über einer supraleitenden Schicht (1) ein Netz sich senkrecht kreuzender, vorzugsweise supraleitender Stege angebracht ist (die Wortleitungen 2 und die Bitleitungen 3) und bei dem, induktiv durch die Schicht (1) von den Schreibleitungen (2, 3) getrennt, Leseeinrichtungen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß längs jeder Wortleitung (2) ein supraleitender Steg, die sogenannte Worterkennungsleitung (4) verläuft, die stückweise unterhalb der Kreuzungsstellen der Schreibleitungen (2, 3) in der einen Diagonalenrichtung des Schreibleitungsnetzes verläuft, wobei diesen Diagonalenabschnitten supraleitende Stege (7), die jeweils ein Kryotron (6) enthalten, parallel geschaltet sind, daß schließlich längs jeder Bitleitung (3) ein weiterer supraleitender Steg, die sogenannte Abfrageleitung (5) vorgesehen ist, die unterhalb der Kreuzungsstellen der Schreibleitungen (2, 3) in der anderen Diagonalenrichtung des Schreibleitungsnetzes, also senkrecht zum jeweiligen Abschnitt der Worterkennungsleitung (4) verläuft, und daß endlich die Abfrageleitung (5) gleichzeitig als Steuerleitung für die Kryotrone (6) dient.

2. Assoziativer supraleitender Schichtspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Worterkennungsleitung (4) aus einem Supraleiter mit (bei Betriebstemperatur des Speichers) so kleiner kritischer Feldstärke besteht, daß bei gleicher Richtung der Magnetfelder von eingespeicherter Information und Abfragestrom ihr Summenwert ausreicht, um den jeweiligen Abschnitt der Worterkennungsleitung (4) in den normal leitenden Zustand zu schalten.

3. Assoziativer supraleitender Schichtspeicher nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kryotrone als supraleitende Teilstücke der Überbrückungsstege (7) mit so geringen Werten der kritischen Feldstärke ausgebildet sind, daß sie durch das Magnetfeld des Abfragestroms auf der Abfrageleitung (5), die über diesen Teilstücken verläuft, in den normal leitenden Zustand geschaltet werden.

4. Assoziativer supraleitender Schichtspeicher nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom auf den Abfrageleitungen so groß gewählt wird, daß er am Ort der diagonal zum Schreibleitungsnetz verlaufenden Teilstücke der Worterkennungsleitung (4) ein Magnetfeld erzeugt, das der Größe nach mit dem Feld der eingespeicherten Information übereinstimmt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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